KR0174388B1

KR0174388B1 - 고유전율계 자기조성물

Info

Publication number: KR0174388B1
Application number: KR1019910006978A
Authority: KR
Inventors: 안기성
Original assignee: 황선두; 삼성전기주식회사
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR920020534A

Abstract

본 발명은 94.6~94.8wt%의 BaTiO₃, 3.20~3.50wt%의 CeO₂, 2.0~2.1wt%의 TiO₂를 혼합하여 800℃에서 하소분쇄한 조성물 25~50몰%와 94.2~94.6wt%의 BaTiO₃, 3.30~3.50wt%의 Sm₂O₃, 1.90~2.30wt%의 TiO₂를 혼합하여 900℃에서 하소분쇄한 조성물 50~75몰%을 혼합함으로서 94.30~94.70wt%의 BaTiO₃, 0.80~1.75wt%의 CeO₂, 1.60~2.63wt%의 Sm₂O₃, 1.80~2.25wt%의 TiO₂조성의 갖도록 한 고유전율계자기 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 유전체 자기조성물은 25℃, RMS Level(Oscillation voltage) 50mV에서의 유전상수가 4000이상이며, 큐리온도가 50~70℃정도 범위에 위치하고 큐리온도에서의 유전상수가 6500~8500정도이므로 반도체 IC가 작동하는 50~70℃범위에서 높은 유전율을 갖기 때문에 노이즈(Noise)제거용 바이패스(bypass) 자기축전기 제조가 가능하다.

Description

고유전율계 자기조성물

본 발명은 반도체 바이패스(Bypass)용 고유전율계 자기조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 94.6~94.8wt%의 BaTiO₃, 3.20~3.50wt%의 CeO₂, 2.0~2.1wt%의 TiO₂를 혼합하여 800℃에서 하소분쇄한 조성물(이하 조성물A라 칭함) 25~50몰%와 94.2~94.6wt%의 BaTiO₃, 3.30~3.50wt%의 Sm₂O₃, 1.90~2.30wt%의 TiO₂를 혼합하여 900℃에서 하소분쇄한 조성물(이하 조성물B라 칭함) 50~75몰%을 혼합함으로서 94.30~94.70wt%의 BaTiO₃, 0.80~1.75wt%의 CeO₂, 1.60~2.63wt%의 Sm₂O₃, 1.80~2.25wt%의 TiO₂조성을 갖도록 제조한 것으로 큐리(Curie) 온도가 50℃~70℃이고, 큐리온도에서의 유전율이 6500~8500인 반도체 바이패스용 고유전율계 자기조성물에 관한 것이다.

종래에는 반도체 IC용 바이패스 콘덴서로 EIA(Electronic Industry Association)규격의 Y5V(-30℃~+85℃ 까지 25℃에서 유전율을 기준으로 유전율 변화율이 -82%내지 +22%)또는 Z5U(-25℃~+85℃ 까지 25℃에서 유전율을 기준으로 유전율 변화율이 -56%내지 +22%) 온도특성을 만족시키는 유전체 자기조성물이 주로 사용되었으나, Y5V 또는 Z5U 특성의 유전체 자기조성물은 큐리온도가 13℃~35℃범위에 존재하게 되고, 이로인하여 반도체 IC가 정상 작동하는 50℃~70℃온도범위 내에서의 유전율이 작아서 바이패스 특성, 즉 노이즈(Noise)제거 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

그러므로 전술한 문제점을 해결하기 위해서 유전체 자기조성물의 큐리온도가 50℃~70℃에 위치하며 이때의 유전율이 비교적 높은 조성물의 개발이 요구되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 IC가 정상 작동하는 50℃~70℃범위에서 큐리온도가 존재하고 높은 유전율(6500~8500)을 가지는 반도체 바이패스용 고유전율계 자기조성물을 제공하는데 있다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 상기 조성물A 25~50몰%와 상기 조성물B 50~75몰%를 혼합하여 94.30~94.70wt%의 BaTiO₃, 0.80~1.75wt%의 CeO₂, 1.80~2.63wt%의 Sm₂O₃, 1.80~2.25wt%의 TiO₂로 구성되는 유전체 자기조성물을 반도체 바이패스용 사용함으로서 상술한 문제점들을 해결하였다.

먼저, 순도 99.5% 이상의 BaTiO₃94.6~94.8wt%, CeO₂3.20~3.50wt%와 TiO₂2.0~2.1wt%를 혼합하여 800℃에서 하소분쇄한 조성물A를 제조하고, BaTiO₃94.2~94.6wt%, Sm₂O₃3.30~3.50wt%와 TiO₂1.80~2.30wt%를 혼합하여 900℃에서 하소분쇄한 조성물B를 제조한 다음, 조성물A25~50몰%와 조성물B 50~75몰%를 혼합하고, 적당량의 결합제를 첨가하여 혼합한 후, 테이프 캐스팅(tape casting)법으로 세라믹 시이트를 제작한다.

제작된 시이트를 여러장 적층하여 0.5㎜ 정도의 박판형 세라믹 콘덴서를 제조하여 표면 실장 기술로 PCB에 장착한 후, 반도체 IC를 장착한다.

상기 조성물A에서 액상을 형성하여 소결온도를 낮추는 역할을 하는 CeO₂와 TiO₂가 각각 3.20, 2.0wt%이하일 경우에는 높은 소성온도를 필요로 하며, 각각 3.50, 2.1wt% 이상이 경우에는 소결성이 나빠지고 절연저항이 감소하는 문제점이 있었다. 특히, CeO₂는 조성물A의 큐리온도를 상온에서 위치하게 한다.

한편, 상기 조성물B에서 Sm₂O₃와 TiO₂는 액상을 형성하여 소결온도를 낮추기 위해 첨가한 것으로 각각 3.30, 1.80wt%이하로 첨가될 경우에는 소성온도가 높아지며, 각각 3.50, 2.30wt%이상일 경우에는 소결성이 나빠지고 절연저항이 감소하는 문제점이 있었고, 특히 Sm₂O₃는 조성물B의 큐리온도를 90℃정도에 위치시킨다.

본 발명의 유전체 자기조성물은 25~50몰%의 조성물A와 50~75몰%의 조성물B를 혼합하여 제조하지만, 조성물A가 25몰%이하이거나 조성물B각 75몰%이상일 경우에는 큐리온도가 70℃이상에 위치하게 되고, 조성물A가 50몰% 이상이거나 조성물B가 50몰% 이하일 경우에는 큐리온도가 50℃ 미만에 위치하는 문제점이 있었다.

하기의 실시예 및 비교예는 본 발명의 유전체 자기조성물 및 이의 효능, 효과를 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

순도 99.5% 이상의 BaTiO₃94.70wt%, CeO₂3.30wt%와 TiO₂2.0wt%의 조성이 되도록 각각의 물질들을 평량하여 혼합한 다음, 800℃에서 하소하고 분쇄하여 조성물A를 제조한다.

한편, BaTiO₃94.44wt%, Sm₂O₃3.30wt%와 TiO₂2.26wt%의 조성이 되도록 각각의 물질들을 평량하여 혼합한 다음, 900℃에서 하소하고 분쇄하여 조성물B를 제조하였다.

그 다음에 조성물A 50몰%와 조성물B 50몰%를 혼합하고 혼합분말에 적당량의 결합제(아크릴계 바인더)를 첨가한 다음, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 방법으로 테이프 캐스팅(tape casting)하여 세라믹 시이트(ceramic sheet)를 제작한다. 제작된 시이트를 여러장 적층하여 1㎝ X 1㎝ X 0.1㎝(W X L X T) 크기의 K-플레이트(Plate)를 제작하고, 1300℃정도의 온도범위에서 2시간 소성하고, Ag전극을 도포하여 은소부하였다.

이에 대한 유전상수(K) 및 유전손실계수(tanδ)를 LCR Meter를 사용하여 1KHz, 25℃, 0.05V RMS(Oscillation Level)전계강도에서 측정하였고, 온도특성은 항온 항습조에서 25~125℃의 온도범위에서 측정하고 그 결과를 표 2에 기재하였다.

[실시예2~6]

조성물A 및 조성물B의 조성비, 조성물A와 B의 혼합비, 소성온도를 하기의 표 1에 기재된 것으로한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 방법과 동일한 방법으로 실시하여 온소부 K-플레이트를 제조한 다음, 이에 대한 특성치를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

[비교예 1~4]

조성물A 및 조성물B의 조성비, 조성물A와 B의 혼합비, 소성온도를 표 1에 기재된 바와 같이 본 발명의 범주를 벗어난 것으로한 것을 제외하고는 실시예 1~에 기재된 방법과 동일한 방법으로 유전체 자기조성물을 제조하고, 이에 대한 특성치를 실시예 1~에 기재된 방법과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

상술한 바와같이, 본 발명의 유전체 자기조성물은 25℃, RMS Level(Oscillation voltage) 50mV에서의 유전상수가 4000이상이며, 큐리온도가 50~70℃정도 범위에 위치하고 큐리온도에서의 유전상수가 6500~8500정도이므로 반도체 IC가 작동하는 50~70℃범위에서 높은 유전율을 갖기 때문에 노이즈(Noise)제거용 바이패스(bypass) 자기 축전기 제조가 가능하다.

Claims

94.30~94.70wt%의 BaTiO₃, 0.80~1.75wt%의 CeO₂, 1.60~2.63wt%의 Sm₂O₃, 1.80~2.25wt%의 TiO₂로 구성됨을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
제1항에 있어서, 유전체 자기조성물은 94.6~94.8wt%의 BaTiO₃, 3.20~3.50wt%의 CeO₂, 2.0~2.1wt%의 TiO₂를 혼합하여 800℃에서 하소분쇄한 조성물A와 94.2~94.6wt%의 BaTiO₃, 3.30~3.50wt%의 Sm₂O₃, 1.90~2.30wt%의 TiO₂를 혼합하여 900℃에서 하소분쇄한 조성물B를 일정비율로 혼합하여 제조된 것임을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
제2항에 있어서, 조성물A와 조성물B는 25~50wt% 대 50~75wt%의 비율로 혼합됨을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.