KR100236521B1 - 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents
세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 유전율 6000 이상, 유전손실 1.0% 이하인 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물과 그 제조 방법에 관한 것으로, 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물은 주성분으로 티탄산바륨, 지르콘산칼슘과 부성분으로 산화비스무쓰, 산화마그네슘, 산화란탄, 산화코발트, 산화세륨, 산화실리콘, 산화알미늄, 산화제이동, 산화안티몬, 산화니오비움, 산화스트론튬으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 산화물이 혼합된 원료를 평균입경 1.5∼2㎛ 정도로 분쇄하는 단계와; 상기에서 얻은 원료분쇄물을 150℃에서 24시간 건조하는 단계와; 상기에서 건조된 원료분쇄물에 바인더를 100 : 1.5의 중량비로 첨가 혼합하여 미립자(그래뉼: Granule)로 만드는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되며, 이러한 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물은 1톤/㎠ 압력 하에서 15ψ, 2.5㎜ 촌법으로 성형하여 1360∼1380℃로 3시간 소성한 후 표면에 은전극을 도포함으로써 유전체를 만들 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 세라믹 콘덴서용 유전체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 티탄산바륨(BaTiO3)과 지르콘산칼슘(CaZrO3)을 주성분으로 하고 선택적으로 각종 금속 산화물을 부성분으로 함유하는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 국내 세라믹 콘덴서 제조업체에서 사용하고 있는 유전체 중에, 유전율이 6,000 이상이고, Y5U(일본 콘덴서 규격)의 전기적 특성, 즉 온도 특성(-25℃∼85℃의 온도 범위에서 20℃ 기준으로 +20, -55% 이하의 용량 범위를 만족하는 JIS 규격임)과 유전 손실 (2.0% 이하)을 만족하는 유전체 원료는 일본 등 외국에서 전량 수입하고 있는 실정이다.
따라서 본 발명자들은 전량 수입되고 있는 상기 유전체 원료를 국산화하기 위한 수많은 노력 끝에 티탄산바륨(BaTiO3)과 지르콘산칼슘(CaZrO3)을 주성분으로 하는 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
결국 본 발명의 목적은 콘덴서용으로 전기적 특성을 만족하는 유전체 원료를 국산화하는 동시에 국, 내외적으로 경쟁력 우위를 확보할 수 있도록 하기 위한 것으로, 유전율 6000 이상이고 유전손실 1.0% 이하인 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물을 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명은 상기 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물은, 티탄산바륨(BaTiO3) 80∼93㏖%와 지르콘산칼슘(CaZrO3) 7∼20㏖%로 조성되는 데에 그 특징이 있다.
또한 부성분으로 산화비스무쓰(Bi2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화란탄(La2O3), 산화코발트(CoO), 산화세륨(CeO2), 산화실리콘(SiO2), 산화알미늄(Al2O3), 산화제이동(CuO), 산화안티몬(Sb2O3), 산화니오비움(Nb2O5), 산화스트론튬(SrO)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속 산화물을 조성물 전체의 4중량% 이하로 첨가 조성할 수 있다.
보다 바람직하게는 주성분인 탄산바륨과 지르콘산칼슘에 부성분으로서 산화비스무쓰를 첨가하고, 그 외의 부성분은 선택적으로 1종 이상 첨가하여 조성하는 것이 좋다.
즉, 본 발명에서는 주성분인 티탄산바륨에 지르콘산칼슘을 일부 치환하고, 1종 또는 2종 이상의 부성분을 첨가하여 6000 이상의 고유전율을 갖고 유전손실 1.0% 이하이며, Y5U의 온도 특성을 만족하는 콘덴서용 유전체를 제조할 수 있었다.
이와 같은 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물은 티탄산바륨, 지르콘산칼슘 및 부성분을 혼합하여 평균입경 1.5∼2㎛ 정도로 분쇄한 후 150℃ 정도에서 24시간 건조한 다음, 이 혼합 분쇄물 100 중량부에 바인더를 1.5 중량부 첨가함으로써 제조되며, 이렇게 조성된 유전체 조성물은 미립자(Granule) 상태로 만들고 1톤/㎠ 압력 하에서 15ψ, 2.5㎜ 촌법으로 성형하여 1360∼1380℃로 3시간 동안 소성한 후 은전극을 도포함으로서 유전체가 만들어지는 것이다.
본 발명에서는 티탄산바륨으로 탄산바륨(BaCO3)과 산화티탄(TiO2)을 약 1 : 1 ㏖비로 조합하고 클레이(Clay)를 0.5중량% 정도로 첨가 혼합하여 건조한 후, 약 1200℃에서 2시간 정도 가소를 진행하여 만든 것을 사용하는 것이 좋다.
또한 지르콘산칼슘으로는 탄산칼슘(CaCO3)과 산화지르코늄(ZrO2)을 약 1 : 1 ㏖비로 조합하고 클레이를 0.5중량% 정도로 첨가 혼합하여 건조한 후, 약 1200℃에서 2시간 정도 가소를 진행하여 만든 것을 사용하는 것이 좋다.
이하 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이러한 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 특허청구범위를 제한하지 않는다.
실시예 1∼26
티탄산바륨, 지르콘산칼슘 및 부성분을 다음 표1의 성분 및 조성으로 혼합한 후 평균입경 1.5㎛으로 분쇄한 후 150℃에서 24시간 건조하였다. 다음 상기 원료 혼합 분쇄물 100 중량부에 바인더로서 PVA205 (일본 Kurary社 제품) 를 1.5중량부를 첨가, 혼합한 다음 미립자 상태로 만들고, 1톤/㎠ 압력을 인가하여 15ψ, 2.5㎜ 촌법으로 유전체를 성형하였다. 다음 표1의 표시된 바와 같이 각각 다른 소결온도 (1360∼1380℃)에서 3시간 동안 소성한 다음 유전체 표면에 15㎛ 두께로 은전극을 도포하여 시편을 만들었다.
이렇게 제조된 유전체 시편에 대해 각각 전기적 성능을 측정하였으며, 그 결과는 표 1에 나타냈다.
| 실시예 | 주성분(㏖%) | 부성분(중량%) | 소결온도(℃) | 소결시간 | 유전율 | tanδ(유전손실) | 온도특성 | |||
| BaTiO3 | CaZrO3 | Bi2O3 | β | -25℃ | 85℃ | |||||
| 1 | 80 | 20 | 0.5 | - | 1370 | 3시간 | 3,000 | 0.2 | 31 | -46 |
| 2 | 82 | 18 | 0.5 | 1370 | 5,050 | 0.6 | 9 | -55 | ||
| 3 | 84 | 16 | 0.5 | 1380 | 7,046 | 0.8 | -38 | -51 | ||
| 4 | 84 | 16 | - | CoO0.5 | 1370 | 4,200 | 0.9 | 5 | -52 | |
| 5 | 86 | 14 | 0.5 | - | 1380 | 6,900 | 1.2 | -63 | -20 | |
| 6 | 86 | 14 | 2.5 | 1370 | 5,800 | 0.6 | 5 | -45 | ||
| 7 | 86 | 14 | 3.0 | 1370 | 4,700 | 0.3 | 17.6 | -43 | ||
| 8 | 88 | 12 | 0.5 | 1380 | 4,617 | 1.05 | -56 | 49 | ||
| 9 | 88 | 12 | 1.0 | 1380 | 4,660 | 0.8 | -50 | 46 | ||
| 10 | 90 | 10 | 1.0 | 1380 | 5,800 | 1.6 | -28 | 2 | ||
| 11 | 90 | 10 | 2.0 | 1380 | 3,500 | 1.2 | -14 | 1 | ||
| 12 | 93 | 7 | 2.5 | 1380 | 2,300 | 1.9 | -1 | 150 | ||
| 13 | 84 | 16 | 0.5 | SrO 0.2 | 1375 | 6,700 | 0.5 | -50 | -52 | |
| 14 | 0.5 | Nb2O50.2 | 1380 | 7,250 | 0.6 | -40 | -48 | |||
| 15 | 0.2 | - | 1360 | 8,000 | 0.8 | -58 | -45 | |||
| 16 | 0.5 | CoO 0.25 | 1370 | 6,700 | 0.6 | -30 | -45 | |||
| 17 | SiO20.25 | 1370 | 3,895 | 0.5 | 23 | -49 | ||||
| 18 | La2O30.25 | 1370 | 3,825 | 0.9 | 11 | -46 | ||||
| 19 | Al2O30.25 | 1370 | 6,200 | 0.7 | -31 | -42 | ||||
| 20 | MgO0.25 | 1370 | 6,200 | 0.8 | -49 | -35 | ||||
| 21 | CeO20.25 | 1370 | 7,600 | 0.7 | -40 | -55 | ||||
| 22 | - | CuO 0.5 | 1380 | 8,050 | 1.5 | -65 | -45 | |||
| 23 | CuO 1.0 | 1380 | 8,600 | 1.3 | -65 | -35 | ||||
| 24 | CuO 1.5 | 1380 | 8,210 | 1.1 | -63 | -34 | ||||
| 25 | 0.5 | Sb2O30.5 | 1370 | 7,600 | 0.9 | -43 | -40 | |||
| 26 | CuO 0.5 | 1370 | 6,700 | 0.6 | -25 | -35 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물을 사용하여 제조한 유전체는 대체적으로 목적하고자 하는 유전율, 유전손실 및 온도 특성을 보였다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 티탄산바륨 및 지르콘산칼슘을 주성분으로 하는 유전율 6,000 이상, 유전손실 1.0 이하, 그리고 Y5U의 전기적 특성을 만족하는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물을 제공하므로서, 전량 수입되던 관련 제품의 수입 대체 효과가 있는 것이다.
Claims (6)
- 티탄산바륨(BaTiO3) 80∼93㏖%와 지르콘산칼슘(CaZrO3) 7∼20㏖%로 조성되는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 티탄산바륨과 지르콘산칼슘의 혼합물 100 중량부에 대해 산화비스무쓰(Bi2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화란탄(La2O3), 산화코발트(CoO), 산화세륨(CeO2), 산화실리콘(SiO2), 산화알미늄(Al2O3), 산화제이동(CuO), 산화안티몬(Sb2O3), 산화니오비움(Nb2O5), 산화스트론튬(SrO)으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물을 4중량부 이하로 더 첨가하여 조성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물.
- 제 2 항에 있어서, 티탄산바륨과 지르콘산칼슘의 혼합물 100 중량부에 대해 산화비스무쓰 2.5중량부 이하와 그외의 산화마그네슘, 산화란탄, 산화코발트, 산화세륨, 산화실리콘, 산화알미늄, 산화제이동, 산화안티몬, 산화니오비움, 산화스트론튬으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물 1.5중량부 이하를 첨가하여 조성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 티탄산바륨은 탄산바륨(BaCO3)과 산화티탄(TiO2)을 1 : 1 ㏖비로 조합하고 클레이(Clay)를 0.5중량%로 첨가 혼합하여 건조한 후, 1200℃에서 2시간 가소를 진행하여 제조된 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지르콘산칼슘은 탄산칼슘(CaCO3)과 산화지르코늄(ZrO2)을 1 : 1 ㏖비로 조합하고 클레이(Clay)를 0.5중량%로 첨가 혼합하여 건조한 후, 1200℃에서 2시간 가소를 진행하여 제조된 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물.
- 주성분으로 티탄산바륨, 지르콘산칼슘과 부성분으로 산화비스무쓰, 산화마그네슘, 산화란탄, 산화코발트, 산화세륨, 산화실리콘, 산화알미늄, 산화제이동, 산화안티몬, 산화니오비움, 산화스트론튬으로 구성된 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속산화물이 혼합된 원료를 평균입경 1.5∼2㎛ 정도로 분쇄하는 1단계; 상기 1단계에서 얻은 원료분쇄물을 150℃에서 24시간 건조하는 2단계; 상기 2단계에서 건조된 원료분쇄물에 바인더를 100 : 1.5의 중량부로 첨가 혼합하여 미립자(그래뉼: Granule)로 만드는 단계를 포함하는 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물의 제조 방법.
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| KR1019970015507A KR100236521B1 (ko) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물 및 그 제조 방법 |
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| KR1019970015507A KR100236521B1 (ko) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 세라믹 콘덴서용 유전체 자기 조성물 및 그 제조 방법 |
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1997
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