KR100406646B1 - 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조방법 - Google Patents
고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미립의 완화형 강유전체 세라믹 분말을 고분자 물질로 된 매트릭스에 균일하게 분산시켜서 유전체 후막을 소결 과정 없이 제조할 수 있는 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법에 관한 것으로, 완화형 강유전체 세라믹스를 미립 상태로 분쇄하는 단계와; 고분자 매트릭스를 용융시키는 단계와; 상기 단계에서 용융된 고분자 매트릭스에 완화형 강유전체 세라믹 분말을 첨가하여, 균일하게 혼합하는 단계와; 상기 혼합물을 기판에 후막으로 형성하는 단계로 이루어진다.
Description
본 발명은 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미립의 완화형 강유전체 세라믹 분말을 고분자 물질로 된 매트릭스에 균일하게 분산시켜서 유전체 후막을 소결 과정 없이 제조할 수 있는 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 적층형 세라믹 콘덴서(Multi-Layer Ceramic Capacitor, MLCC)는 작고 가벼운 전자 회로를 구성하는데 있어서 필수적인 수동 소자이다.
현재까지 적층형 세라믹 콘덴서용 유전체 세라믹스로는 BaTiO3를 중심으로 한 티탄산(Titanate) 계가 주로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 재료들은 일반적으로 1300℃ 이상의 높은 소결 온도에서 제조되므로 고온에서 견디는 Pd, Pt 등과 같은 값비싼 귀금속을 내부 전극으로 필요로 한다.
이러한 값비싼 전극을 사용하는데 따른 비용을 줄이기 위해서는 Pd, Pt 등과 같은 값비싼 금속을 내부 전극으로 필요로 하지 않을 정도로 낮은 온도에서 소성이 가능한 유전체 세라믹 조성물 또는 유전체 세라믹스에 대한 저온 소성 기술의 개발이 필수적으로 대두되어 왔다.
적층형 세라믹 콘덴서용 BatiO3계 유전체 세라믹스에 Pb계, Cd계, Bi계, B계, Li계, Cu계 등의 소결 조제를 첨가함으로써 소성 온도를 낮추려는 시도가 이루어져 왔다(일본 특허 공개 평5-120915호, 일본 특허 공개 평1-192762호). 그러나, 이들 소결 조제는 모두 유독성 물질이며, 환경 친화적이지 않고, 수계에서 용매로 사용되는 물과 반응하는 것과 같은 여러 가지 문제점을 안고 있다.
또, 위와 같은 소결 조제를 첨가하더라도 궁극적으로 소성 온도를 900℃ 이하로 낮추는 것이 어려워 Ag-Pd계의 귀금속 내부 전극을 사용할 수밖에 없었다.
한편, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3와 Pb(Fe1/2Nb1/2)O3로 대표되는 Pb계 완화형 강유전체 세라믹스(Relaxer Ferroelectic Ceramics)는 BaTiO3로 대표되는 정상 강유전체 세라믹스(Normal Ferroelectic Ceramics)에 비해 넓은 온도 범위에서 큰 유전율을 갖는 완만한 상전이가 일어나는 것이 특징으로, 1960년대 초에 최초로 합성된 이후 현재까지 전세계적으로 방대한 양의 연구가 진행되어 왔다(G. A. Smolenskii 외, "Ferroelectrics with Diffuse Phase Transitions", Sov. Phys. -Solid State, 2(11), 2584∼2594 (1961).)
이와 같은 Pb계 완화형 강유전체 세라믹스는 900∼1200℃에서 소성이 가능하여, 소성 온도가 BaTiO3에 비하여 100∼400℃ 정도 낮고 유전 특성이 월등하게 우수하여 적층형 세라믹 콘덴서용 유전체 세라믹 조성물로의 활용이 기대되고 있다.
하지만, 유독한 Pb계 화합물의 휘발, 내부 전극 물질과의 반응성, 분산 조건 확립의 어려움 등과 같은 문제점으로 인하여 실제 적층형 세라믹 콘덴서용 유전체 세라믹 조성물로는 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 우수한 유전 특성을 갖는 미립 상태의 완화형 강유전체 세라믹 분말을 고분자 물질로 된 매트릭스 내에 균일하게 분산시킴으로써, 소결 과정 없이 적층형 세라믹 콘덴서 등의 용도로 이용할 수 있도록 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 완화형 강유전체 세라믹스를 미립 상태로 분쇄하는 단계와; 고분자 물질을 용융시키는 단계와; 상기 단계에서 용융된 고분자 매트릭스에 완화형 강유전체 세라믹 분말을 첨가하여, 균일하게 혼합하는 단계와; 상기 혼합물을 기판에 후막으로 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법을 제공한다.
상기 완화형 강유전체 세라믹스가 Pb계 완화형 강유전체 세라믹스인 것을 특징으로 한다.
상기 Pb계 완화형 강유전체 세라믹스는 Pb(B'2+ 1/3B"5+ 2/3)O3계와 Pb(B'3+ 1/2B"5+ 1/2)O3계 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 한다.(단, 상기 B'2+는 Mg2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+중에서 어느 하나이고, B"5+는 Nb5+, Ta5+중에서 어느 하나이며, B'3+는 Fe3+, Sc3+, In3+중에서 어느 하나이다.)
상기 고분자 물질은 분자량이 10,000 이하인 폴리프로필렌(polypropylene)인 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌을 용융시키는 온도가 180∼220℃인 것을 특징으로 한다.
상기 완화형 강유전체 세라믹스의 첨가량이 10∼90중량%인 것을 특징으로 한다.
상기 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말의 혼합물을 유지하는 온도가 180∼220℃인 것을 특징으로 한다.
상기 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말의 혼합물을 기계적으로 교반하는 속도가 20∼40rpm인 것을 특징으로 한다.
상기 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말의 혼합물의 기계적으로 교반하는 시간은 20∼40분인 것을 특징으로 한다.
상기 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말의 혼합물을 기판 위에 스핀 코팅하여 후막을 형성하거나, 기판 위에 압출하여 후막을 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 기판은 구리 기판인 것을 특징으로 한다.
상기 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말의 혼합물을 이용하여 기판에 후막을 형성할 때에 상기 혼합물의 적하 속도가 1초에 1∼3방울인 것을 특징으로 한다.
상기 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물의 적하량이 30∼60 방울인 것을 특징으로 한다.
상기 기판의 회전속도가 300∼500rpm인 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 완화형 강유전체 세라믹 분말을 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산시켜서 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자 물질로 이루어진, 두께가 1.32∼2.90㎛이며 상온 유전율이 78∼1905이고 -55∼125℃에서 유전율 변화량이 -85∼37%인 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체로 된 후막을 소성 과정 없이 제조할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체로 된 후막을 적층형 세라믹 콘덴서용 유전체 후막을 소결 과정 없이 가능하게 함으로써 기존의 적층형 세라믹 콘덴서 제조에 필수적이었던 값비싼 귀금속 내부 전극 물질을 사용하지 않아도 되므로, 적층형 세라믹 콘덴서의 생산비용을 절감시켜 주는 효과를 제공한다.
(실시예)
이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 방법에 따라 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체를 제조하기 위한 출발 원료로는 순도 약 99.9% 이상의 PbO, MgO, TiO2, Fe2O3, Nb2O5분말 등을 사용하여 합성된 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(참조:J.-H. Park 외, "Temperature Dependence of the Bipolar - and the Unipolar - Electric Field Induced Strain in Pb(Mg1/3Nb2/3)O3Based Relaxer Ferroelectric Ceramics", J. Ceram. Soc. Jpn., 103 [1], 16-19 (1995).; J.-H. Park 외, "Electric-Field Induced Strains and Pyroelectric Coefficients in Lead Magnesium Niobate - Lead Titanate Solid Solutions", Mater. Res. Bull., 30 [4], 435-441 (1995).; J.-H. Park 외, "Electrostrictive Coefficients of 0.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.1PbTiO3Relaxor Ferroelectric Ceramics in the Ferroelectricity Dominated Temperature Range", J. Am. Ceram. Soc., 79 [2], 430-434 (1996).), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Di1/3Nb2/3)O3(상기 Di는 Ni, Zn, Cd, 참조 : B.-K. Kim 외, "Cationic Ordering Structures of Lead Magnesium Niobates with Isovalent Dopants Having Different Ionic Radii", Jpn. J. Appl. Phys., 37 [9B], 5249-5252 (1998).; S.-B. Cha 외, "Ordering Behaviors of Divalent and Pentavalent Cations in Lead Magnesium Niobates Modified by Lanthanum, Nickel, Zinc, and Cadmium", Mater. Sci. Eng. B, 58, 244-250 (1999).), Pb(Fe1/2Nb1/2)O3(참조 : 국내특허출원번호 99-904호; 국내특허출원번호 99-1052호) 등과 같은 완화형 강유전체 세라믹스와 폴리프로필렌 펠릿(polypropylene pellet)을 사용한다.
먼저, 상기 완화형 강유전체 세라믹스를 볼 밀링(ball milling)과 어트리션 밀링(attrition milling)으로 분쇄하여 미립의 완화형 강유전체 세라믹 분말을 제조한다.
한편, 폴리프로필렌 펠릿을 180∼220℃에서 약 1시간 유지함으로써 용융시킨다.
이와 같이 준비된 용융 폴리프로필렌에 준비된 미립의 완화형 강유전체 세라믹 분말을 10∼90중량% 첨가한다.
그리고, 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말로 된 혼합물을 계속 180∼220℃로 유지하면서 20∼40분간 기계적으로 교반한다.
이와 같이 준비된 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물을 구리 기판 위에 스핀 코팅한다.
상기와 같은 방법으로 제조된 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막은 그 두께가 약 1.32∼2.90㎛이며, 상온 유전율이 78∼1905이고, -55∼125℃의 온도 영역에서 유전율 변화량이 -85∼37%으로써, 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체를 이용하여 유전체 후막을 소결 과정 없이 제조할 수 있는 것이다.
상기와 같은 특성을 갖는 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 조성 및 혼합 조건에 따른 성능을 측정하기 위하여 먼저, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Di1/3Nb2/3)O3(상기 Di는 Ni, Zn, Cd) 및 Pb(Fe1/2Nb1/2)O3완화형 강유전체 세라믹스를 마노 유발로 분쇄하여 #50의 체로 체거름하였다.
이와 같이 준비된 완화형 강유전체 세라믹 분말을 ZrO2볼과 에탄올을 사용하여 볼밀링하고 건조한 후에, 마노 유발로 분쇄하여 #100의 체로 체거름하였다.
이와 같이 준비된 완화형 강유전체 세라믹 분말을 ZrO2볼과 에탄올 및 폴리우레탄 재질의 임펠러를 사용하여 600rpm의 속도로 30분간 어트리션 밀링하고 건조하여 미립의 완화형 강유전체 세라믹 분말을 얻었다.
이와 같이 준비된 완화형 강유전체 세라믹 분말의 비표면적을 BET 비표면적 분석기(Quantachrome사 제품, 모델명 Autosorb-1)로 측정하여 2.6∼2.9m2/g의 비표면적을 얻었다. 이는 이상적인 구형의 입자를 가정했을 때 약 0.24∼0.29㎛의 평균 입경을 갖는 미립의 완화형 강유전체 세라믹 분말이다.
한편, 녹는점이 약 157℃이고 밀도가 약 0.90g/cm3이며 분자량이 약 12,000인 폴리프로필렌(Aldrich사, 미국)을 용량 500㎖의 파이렉스(pyrex) 광구 분액 깔때기에 넣고 180∼220℃로 가열하여 약 1시간 동안 유지함으로써 용융시켰다.
여기서, 상기 폴리프로필렌은 그 분자량이 12,000인 것을 사용하였으나, 10,000 이상이면 점도가 너무 높아서 얇은 후막을 형성하는데 방해가 되므로, 10,000 이하인 것을 사용하는 것이 적당하다.
그리고, 상기 폴리프로필렌의 용융 온도는 상기 180℃보다 낮으면 용융 상태를 유지하기가 어렵고, 그 이상이면 고열에 의한 폴리프로필렌의 분자 구조가 파괴될 우려가 있다.
이와 같이 용융된 폴리프로필렌을 20∼40rpm의 속도로 기계적 교반을 하면서 준비된 미립의 완화형 강유전체 세라믹 분말을 10∼90중량% 첨가하였다.
상기 교반 속도를 20∼40rpm으로 규정하는 이유는 너무 20 이하이면 잘 섞이지 않고, 40 이상이면 원심력에 의하여 세라믹 분말이 분리되기 때문이다.
그리고, 상기 세라믹 분말을 10∼90중량% 범위로 혼합하는 이유는 첨가량이 너무 적으면 유전율이 너무 낮고, 너무 많으면 후막의 두께가 너무 두꺼워지기 때문이다.
이와 같이 준비된 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말로 된 혼합물을 계속 180∼220℃로 유지하면서 20∼40분간 20∼40rpm의 속도로 기계적 교반한 후, 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물을 지름 약 15mm, 두께 약 1mm의 구리 기판 위에 스핀 코팅하였다.
이 때, 상기 혼합물이 분액 깔때기의 하부 코크를 열어 1초에 1∼3 방울의 속도로 적하되도록 조절하고, 구리 기판이 300∼500rpm의 속도로 회전하도록 하여 총 30∼60방울을 적하하였다.
한편, 상기 코팅 기법으로 본 실시예에서는 스핀 코팅 방법을 사용하여 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 압출 코팅 방법을 사용하는 것이 보다 효율적인 코팅 방법이 될 수도 있다.
본 발명에 사용 가능한 상기 압출 코팅 방법은 기판에 상기 혼합물을 도포한 후에 압축 롤러를 이용하여 기판에 도포된 상기 혼합물을 균일한 두께로 압착하여후막을 형성하는 방법이다.
상기와 같은 과정을 통하여 얻어진 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막의 단면을 광학 현미경으로 관찰함으로써 그 두께를 측정하였다.
한편, 얻어진 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막에 대한 유전 특성을 조사하기 위하여 후막의 구리 기판을 하부 전극으로 사용하고 후막의 상부에 상온용 은 페이스트(Ag paste)를 도포하여 건조시켜서 준비된 시편을 온도 조절 챔버(Delta Design사 제품, 미국) 내에 장착하고, -55∼125℃의 온도 영역에서 LCR 미터(Hewlett Packard사 제품, 모델명 4263B)를 사용하여 유전율을 측정하였다. (단, LCR 미터의 측정 조건은 Vrms= 1.0, 1kHz이다.)
상기와 같은 조건으로 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.
No. | 완화형강유전체세라믹스 | 세라믹첨가량 (wt%) | 용융온도(℃) | 두께(㎛) | 상온유전율 | 유전율변화량(%)2) |
1 | PMN3) | 10 | 180 | 1.41 | 78 | -51∼34 |
2 | PMN | 20 | 180 | 1.48 | 121 | -47∼37 |
3 | PMN | 30 | 180 | 1.54 | 134 | -50∼34 |
4 | PMN | 40 | 200 | 1.61 | 155 | -51∼35 |
5 | PMN | 50 | 200 | 1.80 | 212 | -48∼37 |
6 | PMN | 60 | 180 | 2.39 | 366 | -49∼36 |
7 | PMN | 60 | 200 | 2.22 | 352 | -48∼37 |
8 | PMN | 60 | 220 | 2.06 | 363 | -48∼36 |
9 | PMN | 70 | 220 | 2.29 | 506 | -49∼37 |
10 | PMN | 80 | 220 | 2.51 | 654 | -52∼37 |
11 | PMN | 90 | 220 | 2.90 | 955 | -50∼37 |
12 | 0.9PMN-0.1PT4) | 10 | 180 | 1.32 | 145 | -80∼27 |
13 | 0.9PMN-0.1PT | 20 | 180 | 1.50 | 221 | -79∼23 |
14 | 0.9PMN-0.1PT | 30 | 180 | 1.55 | 254 | -84∼24 |
15 | 0.9PMN-0.1PT | 40 | 200 | 1.48 | 295 | -85∼25 |
16 | 0.9PMN-0.1PT | 50 | 200 | 1.69 | 422 | -82∼27 |
17 | 0.9PMN-0.1PT | 60 | 180 | 2.25 | 711 | -80∼24 |
18 | 0.9PMN-0.1PT | 60 | 200 | 2.19 | 736 | -81∼23 |
19 | 0.9PMN-0.1PT | 60 | 220 | 1.90 | 723 | -83∼26 |
20 | 0.9PMN-0.1PT | 70 | 220 | 2.07 | 1006 | -85∼23 |
21 | 0.9PMN-0.1PT | 80 | 220 | 2.41 | 1294 | -83∼26 |
22 | 0.9PMN-0.1PT | 90 | 220 | 2.88 | 1905 | -85∼27 |
단,1)용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물의 교반속도 = 30rpm; 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물의 교반시간 = 30분; 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물의 적하속도 = 2방울/초; 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물의 적하량 = 45방울; 구리 기판의 회전속도 = 400rpm,
2)상온 유전율 기준, 온도 범위 = -55∼125℃,
3)PMN = Pb(Mg1/3Nb2/3)O3,
4)0.9PMN-0.1PT = 0.9Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.1PbTiO3.
상기 표 1의 결과에서 두께가 1.32∼2.90㎛이며 상온 유전율이 78∼1905이고 -55∼125℃에서 유전율 변화량이 -85∼37%인 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막이 소결 과정 없이 얻어졌음을 알 수 있다.
완화형 강유전체 세라믹 분말의 첨가량이 감소할수록 또는, 용융 온도가 높을수록 더 얇은 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막을 얻을 수 있었는데, 이와 같은 현상은 완화형 강유전체 세라믹 분말의 첨가량이 감소할수록 또는 용융 온도가 높을수록 스핀 코팅하는 용융 폴리프로필렌과 완화형 강유전체 세라믹 분말 혼합물의 점도가 낮음에 기인하는 것으로 보인다.
한편, 상온 유전율은 완화형 강유전체 세라믹 분말의 첨가량이 증가할수록 증가하였으며, 용융 온도에는 큰 영향을 받지 않았다. 즉, 상온 유전율은 용융 온도가 같을 때에는 완화형 강유전체 세라믹 분말의 첨가량이 증가하여 후막의 두께가 증가할수록 증가하였으나, 완화형 강유전체 세라믹 분말의 첨가량이 같을 때에는 용융 온도가 증가하여 후막의 두께가 감소하여도 큰 영향을 받지 않았다.
이와 같은 현상은, 상온 유전율은 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막을 구성하는 완화형 강유전체 세라믹 분말의 첨가량에 의해서만 결정되며 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막을 구성하는 고분자 매트릭스(matrix)는 단지 완화형 강유전체 세라믹 분말을 양쪽 전극 사이의 공간에 유지시켜주는 매트릭스 역할만을 하고 있음에 기인하는 것으로 보이며, 또 완화형 강유전체 세라믹 분말이 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산되어 있음을 의미한다.
온도 범위 -55∼125℃에서의 유전율 변화량은 완화형 강유전체 세라믹 분말 첨가량 및 용융 온도에 큰 영향을 받지 않았다. 이와 같은 현상은, 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막의 유전율 변화량은 고분자 매트릭스에 의한 것도 아니고 완화형 강유전체 세라믹 분말의 첨가량에 의한 것도 아닌 완화형 강유전체 세라믹 분말의 고유한 특성 자체에 의해 결정됨에 기인하는 것으로 보인다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 완화형 강유전체 세라믹 분말을 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산시켜서 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체로 이루어진, 두께가 1.32∼2.90㎛이며 상온 유전율이 78∼1905이고 -55∼125℃에서 유전율 변화량이 -85∼37%인 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막을 소성 과정 없이 제조할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 완화형 강유전체 세라믹스와 고분자의 복합체 후막을 적층형 세라믹 콘덴서용 유전체 후막을 소결 과정 없이 가능하게 함으로써 기존의 적층형 세라믹 콘덴서 제조에 필수적이었던 값비싼 귀금속 내부 전극 물질을 사용하지 않아도 되므로, 적층형 세라믹 콘덴서의 생산 비용을 절감시켜 주는 효과를 제공한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (15)
- Pb계 완화형 강유전체 세라믹스를 미립 상태로 분쇄하는 세라믹 분말을 얻는 단계와;폴리프로필렌 고분자 물질을 용융시키는 단계와;상기 용융된 고분자 물질에 상기 강유전체 세라믹 분말을 첨가하여, 균일하게 혼합하여 혼합물을 얻는 단계와;상기 혼합물을 기판에 후막으로 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 Pb계 완화형 강유전체 세라믹스는 Pb(B'2+ 1/3B"5+ 2/3)O3계와 Pb(B'3+ 1/2B"5+ 1/2)O3계 중에서 어느 하나(단, 상기 B'2+는 Mg2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+중에서 어느 하나이고, B"5+는 Nb5+, Ta5+중에서 어느 하나이며, B'3+는 Fe3+, Sc3+, In3+중에서 어느 하나이다.)인 것을 특징으로 하는 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법.
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- 제 1항에 있어서, 상기 Pb계 완화형 강유전체 세라믹스의 첨가량이 10∼90중량%인 것을 특징으로 하는 고분자 매트릭스를 이용한 완화형 강유전체 세라믹스 후막 제조 방법.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63234576A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-29 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 圧電複合材料 |
KR900005443A (ko) * | 1988-09-19 | 1990-04-14 | 야마모도 다꾸마 | 전원선들의 향상된 배열을 갖는 반도체 집적회로 장치 |
JPH0974051A (ja) * | 1995-09-06 | 1997-03-18 | Marcon Electron Co Ltd | 固体電解コンデンサ用焼結体及びその製造方法 |
JPH09232786A (ja) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Tosoh Corp | 電波吸収体 |
KR19980703207A (ko) * | 1995-03-22 | 1998-10-15 | 코완 존 스코트 | 솔 젤 코팅법에 의한 세라믹 후막의 제조 방법 |
JPH11106650A (ja) * | 1997-09-11 | 1999-04-20 | E I Du Pont De Nemours & Co | 高誘電率フレキシブルポリイミドフィルムおよびその製造方法 |
WO1999054888A1 (fr) * | 1998-04-16 | 1999-10-28 | Tdk Corporation | Composition a base d'un materiau dielectrique composite, film, substrat, composants electroniques et moulages faits avec cette composition |
-
2000
- 2000-10-07 KR KR10-2000-0059080A patent/KR100406646B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63234576A (ja) * | 1987-03-24 | 1988-09-29 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 圧電複合材料 |
KR900005443A (ko) * | 1988-09-19 | 1990-04-14 | 야마모도 다꾸마 | 전원선들의 향상된 배열을 갖는 반도체 집적회로 장치 |
KR19980703207A (ko) * | 1995-03-22 | 1998-10-15 | 코완 존 스코트 | 솔 젤 코팅법에 의한 세라믹 후막의 제조 방법 |
JPH0974051A (ja) * | 1995-09-06 | 1997-03-18 | Marcon Electron Co Ltd | 固体電解コンデンサ用焼結体及びその製造方法 |
JPH09232786A (ja) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Tosoh Corp | 電波吸収体 |
JPH11106650A (ja) * | 1997-09-11 | 1999-04-20 | E I Du Pont De Nemours & Co | 高誘電率フレキシブルポリイミドフィルムおよびその製造方法 |
WO1999054888A1 (fr) * | 1998-04-16 | 1999-10-28 | Tdk Corporation | Composition a base d'un materiau dielectrique composite, film, substrat, composants electroniques et moulages faits avec cette composition |
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