KR100250229B1 - 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 티탄산마그네슘(1.3MgO·TiO2), 티탄산칼슘(CaTiO3) 및 티탄산네오디뮴(Nd2O3·2TiO2)으로 이루어진 것으로, 이는 지금까지 전량 수입에 의존하고 있는 유전율 29∼103이고 -25∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 +110∼-750ppm/℃ 용량변화 범위를 만족하는 JIS 규격에 적합한 온도특성을 가지며, 품질계수(Q값)가 2000이상인 전기적 성능을 만족하는 유전체 원료를 대체할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통신용 유전체 필터의 원료로 응용범위를 확대할 수 있는 유전체 조성물과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
세라믹 콘덴서는 비유전율(比誘電率)이 큰 산화티탄의 자기를 유전체에 사용한 콘덴서이다.
그런데, 지금까지 국내 세라믹 콘덴서 제조업체에서 생산되고 있는 유전체 중 유전율이 29∼103 수준이면서 -25∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 +110∼-750ppm/℃의 용량변화 범위를 만족하는 JIS 규격의 온도특성을 만족시키고, Q값이 2000이상인 전기적 성능을 만족하는 유전체 원료는 전량 일본 등에서 수입되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 지금까지 전량 수입되고 있는 상기와 같은 특성을 만족시키는 유전체 원료의 수입대체 효과를 얻을 수 있는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물은 티탄산마그네슘(1.3MgO·TiO2) 4∼61 몰%, 티탄산칼슘(CaTiO3) 6.5∼86 몰% 및 티탄산네오디뮴(Nd2O3·2TiO2) 7∼33 몰%로 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.
또한, 상기의 유전체 조성물을 습식혼합하고 건조 분쇄하여 유전체 분말을 제조하는 공정, 바인더를 첨가하여 그래뉼을 제조하는 공정, 일축 압축성형하여 성형체를 제조하는 공정, 및 1,320∼1,390℃에서 2∼4시간 동안 소성하는 공정을 포함하는 세라믹 콘덴서용 유전체의 제조방법에도 그 특징이 있다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 있어서 티탄산마그네슘은 탄산마그네슘(MgCO3)과 산화티탄(TiO2)을 1.3:1몰비로 배합하고, 광화제로서 점토(clay)를 0.2 중량% 첨가하여 혼합한 후, 분쇄 및 건조한 다음 1,190℃에서 2.5시간 가소하여 제조된 것이다.
이같은 티탄산마그네슘은 포지티브 온도특성을 갖는 것으로서, 그 함량은 전체 유전체 조성물 중 4∼61 몰%이다.
만일, 티탄산마그네슘의 함량이 상기 범위를 벗어나면 유전율이 저하하거나 목적하는 바의 온도특성을 만족시키지 못하는 문제가 있다.
한편, 티탄산칼슘은 탄산칼슘(CaCO3)과 산화티탄(TiO2)을 1:1 몰비로 배합하고 광화제로서 점토(clay)를 0.2 중량% 첨가하여 혼합한 다음, 분쇄 및 건조한 후 1,100℃에서 2.5시간 가소하여 제조된 것이다.
티탄산칼슘은 네가티브 온도특성을 갖는 것으로서, 그 함량은 전체 유전체 조성물 중 6.5∼86 몰%로서, 만일 그 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 유전율이 저하되거나 목적하는 온도특성을 만족시키지 못한다.
그리고, 티탄산네오디뮴은 산화네오디뮴(Nd2O3)과 산화티탄을 1:2몰비로 배합하고, 광화제로서 점토를 0.25 중량% 첨가하여 혼합한 후, 분쇄 및 건조한 다음 1,200℃에서 2.5시간 동안 가소하여 제조된 것이다.
이같은 티탄산네오디뮴은 전체 유전체 조성물 중 7∼33 몰% 되도록 첨가하며, 만일 그 함량이 상기 범위를 벗어나면 온도특성을 만족시키지 못한다.
또한, 본 발명에서는 안정된 자기치밀화를 얻도록 하여 결과적으로 내후성을 향상시킬 수 있도록 부성분을 첨가할 수 있는 바, 부성분으로는 산화티탄, 산화비스무스 중에서 선택하여 단독 또는 혼합하여 첨가할 수 있다.
이때, 산화티탄의 함량은 상기 유전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.01∼2 중량부인 것이 바람직하고, 산화비스무스의 함량은 0.01∼1 중량부인 것이 바람직하다.
이와같은 조성으로 유전체 조성물을 제조하는 방법은 상기한 방법에 따라 각각의 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘 및 티탄산네오디뮴을 제조하고 여기에 부성분을 조합하고, 습식 분쇄 및 건조하여 유전체 분말을 제조한다.
여기에 바인더를 첨가하여 그래뉼을 제작하고, 압력을 인가하고 일축 성형하여 1,320∼1,390℃로 2∼4시간 동안 소성하여 세라믹 콘덴서용 유전체를 제조한다.
이와같이 제조된 세라믹 유전체 조성물은 통신용 유전체 필터의 원료로 유용하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼27
공업용(순도 99.0%이하) 기초원료인 탄산마그네슘, 산화티타늄, 탄산칼슘 및 산화네오디뮴을 일정 몰(mol)비로 배합하고 하소(calcination)하여 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘 및 티탄산네오디뮴의 이성분계를 제작하였다.
이를 다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 부성분과 함께 첨가하고 2차 조합하고, 습식분쇄 및 건조하여 유전체 미분말(powder)을 제조하였다.
그리고, 여기에 바인더(binder)를 1.5 중량% 첨가하여 그래뉼(granule)을 제작하였다.
제작된 그래뉼을 사용하여 1ton/㎠의 압력을 인가하여 직경 15ψ, 두께 2.0mm로 일축성형하여 유전체를 제작하였다.
성형 후 1,320∼1,390℃ 온도로 3시간 동안 소성하고 여기에 은(Ag)전극을 도포하여 전기적 성능을 측정하여 이를 표 1에 나타내었다.
| 주 성 분(몰%) | TiO2(중량부) | Bi2O3(중량부) | 유전율 | Q(분) | 온도특성(ppm/℃) | ||||
| 1.3MgO·TiO2 | CaTiO3 | Nd2O3·2TiO2 | -25℃ | 85℃ | |||||
| 1 | 60.5 | 6.5 | 33 | - | - | 29 | 2,000 | +110 | +100 |
| 2 | 61.0 | 9.0 | 30 | - | - | 31 | 2,800 | +90 | +90 |
| 3 | 61.0 | 12.0 | 27 | - | - | 33 | 2,100 | +60 | +50 |
| 4 | 61.0 | 14.0 | 25 | - | - | 35 | 2,000 | +10 | +5 |
| 5 | 61.0 | 16.0 | 23 | - | - | 33 | 2,100 | +4 | +2 |
| 6 | 56.0 | 20.0 | 24 | - | - | 39 | 2,000 | -26 | -31 |
| 7 | 56.0 | 24.0 | 20 | - | - | 37 | 3,300 | -20 | -16 |
| 8 | 54.0 | 26.0 | 20 | - | - | 38 | 3,400 | -18 | -9 |
| 9 | 54.0 | 24.0 | 22 | - | - | 38 | 3,000 | -34 | -35 |
| 10 | 50.0 | 30.0 | 20 | - | - | 42 | 4,600 | -41 | -38 |
| 11 | 46.0 | 24.0 | 30 | - | - | 48 | 3,900 | -97 | -94 |
| 12 | 45.0 | 38.0 | 17 | - | - | 45 | 5,500 | -73 | -69 |
| 13 | 30.0 | 44.0 | 26 | - | - | 55 | 2,000 | -130 | -125 |
| 14 | 30.0 | 44.0 | 26 | 1.5 | 0.5 | 57 | 2,000 | -130 | -130 |
| 15 | 19.0 | 64.0 | 17 | - | - | 67 | 3,500 | -280 | -230 |
| 16 | 16.0 | 64.0 | 20 | 2.0 | 0.5 | 67 | 3,400 | -260 | -220 |
| 17 | 13.0 | 64.0 | 23 | 2.0 | 0.5 | 68 | 2,700 | -230 | -210 |
| 18 | 11.0 | 73.0 | 16 | - | - | 78 | 3,700 | -333 | -313 |
| 19 | 11.0 | 73.0 | 16 | 1.5 | 0.5 | 79 | 2,000 | -311 | -338 |
| 20 | 12.0 | 74.0 | 14 | - | 1.0 | 81 | 2,000 | -396 | -380 |
| 21 | 5.5 | 81.0 | 13.5 | - | - | 84 | 3,000 | -419 | -410 |
| 22 | 5.5 | 81.0 | 13.5 | 1.5 | 0.5 | 84 | 2,800 | -417 | -396 |
| 23 | 4.0 | 84.0 | 12 | - | - | 85 | 6,800 | -465 | -433 |
| 24 | 8.0 | 82.0 | 10 | - | - | 86 | 4,900 | -531 | -475 |
| 25 | 8.0 | 82.5 | 9.5 | - | - | 91 | 6,800 | -571 | -480 |
| 26 | 8.5 | 82.5 | 9 | - | - | 91 | 5,300 | -531 | -498 |
| 27 | 7 | 86 | 7 | 2.0 | - | 103 | 4,600 | -705 | -616 |
상기 표의 결과로부터, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 유전율이 29∼103이고, Q값이 2,000 이상일 뿐만 아니라 -25∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 +110∼-750ppm/℃의 용량변화 범위를 만족하는 JIS 규격을 충족시킬 수 있는 온도특성을 가짐을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물은 유전율이 29∼103이고, Q값이 2,000 이상일 뿐만 아니라 -25∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 +110∼-750ppm/℃의 용량변화 범위를 만족하는 JIS 규격을 충족시킬 수 있는 온도특성을 갖는 것으로서, 이로써 전량 수입되던 상기 조건의 유전체 조성물을 대체할 수 있다.
Claims (4)
- 티탄산마그네슘(1.3MgO·TiO2) 4∼61 몰%, 티탄산칼슘(CaTiO3) 6.5∼86 몰% 및 티탄산네오디뮴(Nd2O3·2TiO2) 7∼33 몰%로 이루어진 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 조성물은 산화티탄을 상기 유전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.01∼2 중량부 함유하는 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유전체 조성물은 산화비스무스를 상기 유전체 조성물 100 중량부에 대하여 0.01∼1 중량부 함유하는 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
- 제 1 항의 유전체 조성물을 습식혼합하고 건조 분쇄하여 유전체 분말을 제조하는 공정,바인더를 첨가하여 그래뉼을 제조하는 공정,일축 압축성형하여 성형체를 제조하는 공정, 및1,320∼1,390℃에서 2∼4시간 동안 소성하는 공정을 포함하는 세라믹 콘덴서용 유전체의 제조방법.
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| JPH02255553A (ja) | 誘電体磁器組成物 |
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