KR100196406B1 - 고유전율 유전체 자기조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 3∼9㏖%, 산화티탄(TiO2) 3∼9㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05∼0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05∼0.1㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.05∼0.1㏖%로 이루어진 고유전율 유전체 자기조성물에 관한 것으로서, 상기 고유전율 유전체 자기조성물의 유전변화율이 -30∼80℃의 범위 내에서 25℃의 유전율을 기준으로 -82% 내지 +22%를 나타내는 EIA(Electronic Industry Association) 규격의 Y5V 온도특성을 만족하고, 상온에서 안정한 온도특성을 갖으며, 각종 세라믹 콘덴서의 재료로 사용되는 고유전율 유전체 자기 조성물에 관한 것이다.

Description

고유전율 유전체 자기조성물
본 발명은 고유전율 유전체 자기조성물에 관한 것으로서, 특히 적층 세라믹 콘덴서의 재료로 사용되고 티탄산 바륨(BaTiO3)을 주성분으로 한 고유전율 유전체 자기조성물에 관한 것이다.
상기 고유전체 자기조성물이라 함은 -30∼80℃에서 25℃의 유전율을 기준으로 유전변화율-82% 내지 +22%인 EIA(Electronic Industry Association)규격의 Y5V온도특성을 갖는 물질이다.
종래의 고유전율 유전체 자기조성물은 티탄산 바륨(BaTiO3)을 주성분으로 하여 지르콘산 칼슘(CaZrO3), 티탄산 칼슘(CaTiO3), 티탄산 스트론튬(SrTiO3), 티탄산 마그네슘(MgTiO3)등의 산화물이 첨가된 유전체가 사용되었다.
그러나, 상기와 같이 조성된 종래의 유전체 자기 조성물들은 상온에서 높은 유전율을 갖는 반면, 절연저항이 낮고, 1,350℃ 이상의 높은 소열온도를 갖는다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유전율이 8,000이 상이고, 1,350℃ 이하의 온도에서 소결이 가능하며 절연저항이 2×1012Ω㎝ 이상이고, -30∼ 80℃사이에서 25℃의 유전율을 기준으로 유전변화율이 -80% 내지 +22%가 되는 Y5V 온도 특성을 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 고유전율 유전체 자기조성물은 티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 3∼9㏖%, 산화티탄(TiO2) 3∼9㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05∼0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05∼0.1㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.05∼0.1㏖%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기의 구성물질 중, 산화세슘(CeO2), 산화티탄(TiO2)은 소결을 촉진하는 역할을 하는 것으로서, 상기 3∼9㏖%의 범위 이외에서는 Y5V 온도특성이 벗어나고 낮은 유전율을 가지며, 산화아연(ZnO)은 강도를 증진시키나 0.1㏖% 이상이면 소결성은 나빠지고, 산화네오듐(Nd2O3)은 유전율을 증가시키는 역할을 하지만 너무 과량을 첨가하면 유전손실이 증가되며, 산화란타늄(La2O3)은 온도특성을 안정되게 하는데 너무 과량을 첨가하면 유전손실이 증가한다.
표 1을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 3∼9㏖%, 산화티탄(TiO2) 3∼9㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05∼0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05∼0.1㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.05∼0.1㏖%를 각각의 범위 내에서 적절한 양을 탈이온수와 함께 혼합한다. 이때 혼합은 볼 밀링(Ball Milling) 방법을 이용하며, 이트리아(Y2O3) 안정화 볼(Y-TZP Ball)과 우레탄용기를 사용한다. 건조된 분말을 결합체와 유발로 혼합하고, 금형 유압프레스를 사용해 직경 24.5㎜, 두께 1.5㎜의 원형 시편을 제작한다. 이렇게 제작한 시편을 산화지르곤(ZrO2) 세터(setter)에 놓고 공기 압의 전기로 중에서 1,250∼1,380℃의 온도로 2시간 소결한다. 소결된 시편의 양면에 은전극을 프리팅 방법으로 19.5㎜ 직경의 원형으로 도포한 다음, 열처리하여 절연저항, 유전상수, 유전율의 온도특성(TCC)을 측정한 결과, 절연저항은 4×1012∼3×1013Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 8,500∼11,000KHz,유전손실은 0.9∼1.8%, 유전율의 온도특성(TCC)은 -30℃에서 -56∼-30%, 85℃에서 -80∼-55%인 특성을 나타냈다.
[실시예 1]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 5㏖%, 산화티탄(TiO2) 7㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05㏖%, 산화란타늄(La2o3) 0.05㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 5×1012Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 9,800KHz, 유전손실은 1.8%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -42%와 -73%인 특성을 나타냈다.
[실시예 2]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 5㏖%, 산화티탄(TiO2) 7㏖%, 산화아연(ZnO) 0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.1㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 2×1013Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 10,500KHz, 유전손실은 1.6%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -30%와 -65%인 특성을 나타냈다.
[실시예 3]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 5㏖%, 산화티탄(TiO2) 7㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.1㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.1㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 4×1012Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 10,000KHz, 유전손실은 1.7%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -50%와 -80%인 특성을 나타냈다.
[실시예 4]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 7㏖%, 산화티탄(TiO3) 5㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.1㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.05㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 3×1012Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 8,800KHz, 유전손실은 1.5%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -43%와 -55%인 특성을 나타냈다.
[실시예 5]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2s) 7㏖%, 산화티탄(TiO2) 5㏖%, 산화아연(ZnO) 0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.1㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.1㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 4×1012Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 11,000KHz, 유전손실은 1.4%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -50%와 -64%인 특성을 나타냈다.
[실시예 6]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeCO2) 7㏖%, 산화티탄(TiO3) 5㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.1㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 5×1012Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 10,500KHz, 유전손실은 1.4%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -48%와 -75%인 특성을 나타냈다.
[실시예 7]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 9㏖%, 산화티탄(TiO2) 3㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.1㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 3×1013Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 10,000KHz, 유전손실은 1.3%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -51%와 -74%인 특성을 나타냈다.
[실시예 8]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 9㏖%, 산화티탄(TiO2) 3㏖%, 산화아연(ZnO) 0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.1㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.1㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 7×1012Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 9,500KHz, 유전손실은 1%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각-51%와 -70%인 특성을 나타낸다.
[실시예 9]
티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 9㏖%, 산화티탄(TiO2) 3㏖%, 산화아연(ZnO) 0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05㏖%, 산화란타늄(La2O3) 0.05㏖%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 상기의 방법으로 제조한 결과, 절연저항은 8×1012Ω㎝, 유전상수는 25℃에서 8,500KHz, 유전손실은 0.9%, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -30℃와 85℃에서 각각 -56%와 -72%인 특성을 나타냈다.
본 발명에 의한 상기 고유전율 유전체 자기조성물은 8,000이상의 고유전율을 갖고, 1,350℃ 이하의 온도에서 소결이 가능하며, 조성물의 유전변화율이 -30∼80℃의 범위 내에서 25℃의 유전율을 기준으로 -82% 내지 +22%를 나타내는 Y5V 온도특성을 만족하며, 절연저항이 2×1012Ω㎝이상이므로 고신뢰성의 적층 세라믹 콘덴서에 이용될 수 있다.

Claims (1)

  1. 티탄산 바륨(BaTiO3) 100㏖%, 산화세슘(CeO2) 3∼9㏖%, 산화티탄(TiO3) 3∼9㏖%, 산화아연(ZnO) 0.05∼0.1㏖%, 산화네오듐(Nd2O3) 0.05∼0.1㏖%, 산화란타륨(La2O3) 0.05∼0.1㏖%를 기본 조성으로 하는 고유전율 유전체 자기조성물.
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