KR100262458B1 - 세라믹콘덴서용유전체조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물에 관한 것으로서, 티탄산바륨(BaTiO₃), 지르콘산칼슘(CaZrO₃), 주석산바륨(BaSnO₃) 및 티탄산칼슘(CaTiO₃)으로 이루어진 것으로, 이는 지금까지 수입에 의존하고 있는 11,000∼13,000 이내의 고유전율을 갖고, Z5U의 온도특성(EIA규격: 10∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 용량변화가 +20∼-55% 이내)과 유전손실계수 2.50% 이하인 유전체 조성물의 수입대체효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 경쟁력 우위를 확보할 수 있도록 한다.

Description

세라믹 콘덴서용 유전체 조성물

본 발명은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유전율이 11,000∼13,000이고, Z5U의 온도특성과 유전손실계수 2.50% 이하인 전기적 성능을 만족하는 세라믹 콘덴서를 구성하는 유전체 원료 조성물에 관한 것이다.

세라믹 콘덴서는 비유전율(比誘電率)이 큰 티탄산바륨의 자기를 유전체에 사용한 콘덴서이다.

외형은 원반에 2개의 리드선이 한 방향으로 나와 있는 형태이며, 내부는 자기원반을 사이에 두고 은(銀)) 전극이 마주보고 있다.

일반적으로 세라믹 콘덴서는 유전율이 높은 티탄산바륨을 주성분으로 하고, 여기에 지르콘산바륨(BaZrO₃), 탄산망간(MnCO₃), 탄산코발트(CoCO₃), 산화세륨(CeO₂) 등과 같은 첨가물을 혼합하여 유전체 세라믹을 소성하여 제조된다.

그밖에 고유전율계 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물로 티탄산바륨을 주성분으로 하고, 여기에 지르콘산칼슘 또는 주석산칼슘을 첨가한 복합세라믹 유전체도 널리 사용되어 왔다.

한편, 현재 국내 세라믹 콘덴서 제조업체에서 생산하고 있는 유전체 중 유전율이 11,000∼13,000이내이고, Z5U의 온도특성과 유전손실계수가 2.50% 이하인 전기적 성능을 만족하는 세라믹 유전체 원료는 미국, 일본 및 대만 등지에서 전량 수입되고 있는 실정이다.

여기서, Z5U의 온도특성은 10∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 +20∼-55% 이내의 용량 변화범위를 만족시키는 EIA규격을 의미한다.

본 발명의 목적은 상기와 같이 지금까지 전량 수입되고 있는 유전율이 11,000∼13,000이고, Z5U의 온도특성과 유전손실계수가 2.50% 이하인 전기적 성능을 만족하도록 조성하여 이를 국산화하는 동시에 국내외적으로 경쟁력 우위를 확보할 수 있도록 한 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물은 티탄산바륨 84.00∼88.00 중량%, 지르콘산칼슘 7.00∼12.50 중량%, 주석산바륨 0.01∼8.00 중량% 및 티탄산칼슘 0.01∼3.00 중량%로 이루어진 것에 그 특징이 있다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물에 있어서 주성분은 통상의 것과 마찬가지로 티탄산바륨(BaTiO₃)이며, 그 함량은 전체 조성물 중 84.00∼88.00 중량%이다.

만일, 티탄산바륨의 함량이 상기 범위를 벗어나면 유전율이 저하되거나 온도특성이 벗어나는 문제가 있다.

티탄산바륨(BaTiO₃)은 탄산바륨(BaCO₃)과 산화티탄(TiO₂)을 1.0:1.0 몰비로 조합하고, 산화망간(MnO)을 0.5% 첨가하여 혼합 건조한 후 1,200℃에서 2시간 가소하여 이성분계로 제조된 것이다.

지르콘산칼슘(CaZrO₃)은 탄산칼슘(CaCO₃)과 산화지르코니아(ZrO₂)를 1:1 몰비로 조합하고 산화망간을 0.5% 첨가하여 혼합 건조한 후 1,200℃에서 2시간 가소하여 이성분계로 제조된 것이다.

이같은 지르콘산칼슘(CaZrO₃)은 온도특성을 안정화시키는 역할을 수행하는 것으로, 그 함량은 전체 조성물 중 7.00∼12.50 중량%인 것이 바람직하다.

만일, 그 함량이 상기 범위를 벗어나면 목적하는 바의 온도특성을 얻을 수 없는 문제가 있다.

그리고, 주석산바륨(BaSnO₃)은 탄산바륨(BaCO₃)과 산화주석(SnO₂)을 1:1 몰비로 조합하고, 산화망간을 0.5% 첨가하여 혼합 건조한 후 1,200℃에서 2시간 가소하여 이성분계로 제조된 것이다.

주석산바륨의 함량은 전체 조성 중 0.01∼8.00 중량%인 바, 만일 그 함량이 8.00 중량% 초과면 퀴리온도가 이동되어 온도특성이 벗어나는 문제가 있다.

마지막으로 티탄산칼슘(CaTiO₃)은 탄산칼슘(CaCO₃)과 산화티탄을 1:1 몰비로 조합하고, 산화망간을 0.5% 첨가하여 혼합 건조한 후 1,200℃에서 2시간 가소하여 이성분계로 제조된 것이다.

그 함량은 전체 조성 중 0.01∼3.00 중량%인 바, 그 함량이 3.0 중량% 초과면 온도특성의 규격을 벗어나는 문제점이 있다.

이와같은 유전체 조성물을 통해 유전체를 제조하는 방법은 상기와 같은 유전체 조성물을 습식혼합하고 건조분쇄한 다음, 바인더를 첨가하여 미분말을 제조한다.

그 다음 일축압출성형하여 성형체를 제조하고, 이를 1,300∼1,340℃로 소성하면 본 발명에 따른 유전체를 얻을 수 있다.

여기서, 소성온도가 1,300℃보다 낮으면 소성이 불완전하여 유전율이 낮아지고, 1,340℃ 보다 높으면 과소성되어 디스크의 휨이 발생된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1∼2 및 비교예 1∼8]

다음 표 1에 나타낸 바와 같은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 볼밀에 넣어 습식혼합하였다.

그 다음, 건조분쇄하고 여기에 바인더(PVA 205)를 1.4 중량% 첨가하여 그래뉼을 제작하였다.

제작된 그래뉼을 사용하여 2.0톤/㎠ 압력을 인가하여 직경 Φ15.0, 두께 2.0㎜ 촌법으로 성형하였다.

성형 후 1,320∼1,340℃로 3시간 동안 소성하였으며, 은전극을 도포하여 전기적 성능 및 온도 특성을 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

상기 표 1의 결과로부터 본 발명의 함량범위를 만족하면서 티탄산바륨을 비롯하여 티탄산지르코늄, 주석산바륨 및 티탄산칼슘을 첨가하여 이루어진 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물의 경우 Z5U의 온도특성에 적합하고, 유전율이 11,000∼13,000이며, 유전손실계수가 2.50% 이하인 전기적 특성을 만족하는 반면, 함량범위를 벗어나는 경우 유전율이 낮거나 온도특성이 규격에 벗어남을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물은 지금까지 전량 수입되고 있는 Z5U의 온도특성과 유전손실계수 2.5% 이하 등의 전기적 성능을 만족하는 유전체 원료를 대체할 수 있어 원가를 절감할 수 있고, 나아가서는 국제 경쟁력 강화 등의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 티탄산바륨 84.00∼88.00 중량%, 지르콘산칼슘 7.00∼12.50 중량%, 주석산바륨 0.01∼8.00 중량% 및 티탄산칼슘 0.01∼3.00 중량%로 이루어진 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 유전체 조성물은 유전율이 11,000∼13,000이고, Z5U의 온도특성과 유전손실계수가 2.50% 이하인 전기적 성능을 만족시키는 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.