KR101466930B1 - Dielectric glass nanopowder of Ta2O5 based composition and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 Ta2O5계 유전체 나노 분말 제조 방법은, Ta2O5-B2O3-ZnO-SiO2-Na2O 계열의 원료 분말을 혼합하여 용융시킨 후 급냉하여 마이크로 분말의 전구체를 제조하는 단계; 상기 전구체를 분말 주입 가스(powder feeding gas)와 함께 전자파 플라즈마 처리장치에 공급하는 단계; 상기 전자파 플라즈마 처리장치에 중앙 가스(central gas) 및 차단 가스(sheath gas)를 공급하는 단계; 상기 전자파 플라즈마 처리장치에서 유도코일에 의해 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 상기 전자파 플라즈마 처리장치에 급냉 가스(quenching gas)를 공급하는 단계를 포함한다.The Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder manufacturing method according to an embodiment of the present invention is characterized in that raw material powders of Ta 2 O 5 -B 2 O 3 -ZnO-SiO 2 -Na 2 O series are mixed and melted and then quenched Preparing a precursor of the micropowder; Supplying the precursor to a plasma processing apparatus with a powder feeding gas; Supplying a central gas and a sheath gas to the electromagnetic plasma processing apparatus; Generating a plasma by an induction coil in the electromagnetic plasma processing apparatus; And supplying quenching gas to the electromagnetic plasma processing apparatus.

RF 플라즈마, 친환경, 유전체, 나노분말, 산화탄탈륨(Ta2O5) RF plasma, environmentally friendly, dielectric, nano powder, tantalum oxide (Ta2O5)

Description

Ta205계 유전체 나노 분말 및 그의 제조방법{Dielectric glass nanopowder of Ta2O5 based composition and manufacturing method thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Ta 2 O 5 based dielectric nanopowder and a method of manufacturing the same,

본 발명은 인체에 유해한 Pb 성분이나 고가의 Bi를 함유하지 않는 산화탈탄륨(Ta2O5)계 유전체 나노 분말 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 산화탈탄륨(Ta2O5)을 함유하는 수십마이크로미터 크기의 유전체 분말을 전자파(RF) 플라즈마 처리장치에 주입하여 구형이며 크기가 20~500nm 인 입도가 일정한 Ta2O5계 유전체 나노 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.The invention tens containing relates to a harmful Pb component and the expensive oxidation decarburization volume containing no Bi (Ta 2 O 5) based dielectric nano powder, and a method of producing a human body, oxidation decarburization volume (Ta 2 O 5) The present invention relates to a method of manufacturing a Ta 2 O 5 -based dielectric nano powder having a spherical shape and a uniform particle size of 20 to 500 nm by injecting a micrometer-sized dielectric powder into an RF (radio frequency) plasma processing apparatus.

PDP는 투명전도막(ITO)전극, 버스(BUS) 전극, 유전층, 산화마그네슘 보호층 등이 형성된 상면판과 어드레스용 전극, 반사막, 격벽, 형광막이 형성되어 있는 하면판으로 구성되며, 상면판과 하면판 사이의 내부 공간에 플라즈마 가스가 주입되어 있다. The PDP includes a top plate on which a transparent conductive film (ITO) electrode, a bus (BUS) electrode, a dielectric layer, and a magnesium oxide protective layer are formed, an address electrode, a reflective film, a barrier rib, Plasma gas is injected into the inner space between the lower surface plates.

종래의 플라즈마 디스플레이 패널에 사용되는 투명 유전체용 유리 조성물은 전후면 유리기판의 열적 특성에 맞추어서 낮은 소성온도, 기판과 비슷한 선팽창계수, 적당한 유전상수 특성을 지닌 PbO, B2O3 및 SiO2를 주성분으로 한다.The glass composition for a transparent dielectric used in a conventional plasma display panel has PbO, B 2 O 3 and SiO 2 having a low sintering temperature, a linear expansion coefficient similar to that of the substrate, and a proper dielectric constant in accordance with the thermal characteristics of the front and rear glass substrates, .

이 유전체의 조성물로 PbO 계에 견줄만한 무연 조성물은 아직 개발되어 있지 않은 상황이다.A lead-free composition that is comparable to a PbO-based compound as a composition of this dielectric has not yet been developed.

현재 PDP의 상용 투명유전체로 쓰이고 있는 PbO계 유리조성들은 인체에 해롭고 환경오염에도 심각한 영향을 끼치는 PbO 성분을 다량 함유하고 있어 제조공정시 상기 유리의 상당한 양이 폐기되어 폐기시 폐수 중의 산 또는 알칼리 용액과 화학 반응을 일으키게 되면 토양 및 수질 오염에 의한 환경 공해를 유발시키는 문제점이 있다. 또한 종래의 PbO를 다량 함유한 조성의 경우에는 최종제품에 있어서 대면적으로 만들 경우 그 중량에 있어서 상당한 부담으로 작용할 수 있다. 또한 납(Pb) 불함유 저융점유리 대체조성으로 쓰이는 B2O3계 유리나 알칼리토류산화물 중 BaO계 유리 역시 독극물로 분류되는 중금속 성분이 포함되어 있어 비환경친화성 물질이므로 이 또한 친환경재료들로 쓰이기는 적절치 못한 조성들이다.PbO-based glass compositions, which are currently used as transparent transparent dielectrics for PDPs, contain a large amount of PbO, which is harmful to the human body and has a serious effect on environmental pollution. And causing chemical pollution by soil and water pollution. Further, in the case of a composition containing a large amount of PbO in the prior art, it can be a considerable burden on the weight when it is made into a large area in the final product. Among the B 2 O 3 -based glasses and alkaline earth oxides used as a substitute for lead (Pb) -free low melting point glass, BaO-based glass also contains a heavy metal component classified as a poisonous substance and is a non-environmentally compatible material. Usage is inappropriate composition.

일본 공개특허 제2000-226231호에 의하면 ZnO가 20 내지 45중량%이고, B2O3가 20 내지 34중량%이고, SiO2가 20 내지 45중량%, R2O(K2O, Na2O 및 Li2O)가 4 내지 12중량%이고, RO(BaO 및 CaO의 합)가 0 내지 3중량%이고, NaF가 0.5 내지 8중량%인 것을 특징으로 하는 무연 유리조성물을 소개하고 있다. 또한 미합중국 등록특허 제6,417,123호는 ZnO가 20 내지 45중량%이고, BaO가 15 내지 45중량%이고, B2O3가 15 내지 35중량%이고, SiO2가 3 내지 15중량%이고, PbO가 0 내지 24.5중량%인 유리조성물을 소개하고 있다. 상기 유리조성물들은 모두 PDP 투명유전체 및 격벽형성제등에 쓰일 유리조성물을 제공하고 있다. 그러나 상기 일본 공개특허의 유리조성물은 R2O(K2O, Na2O, Li2O) 알칼리계 성분을 함유하여 전극과의 반응이 일어날 가능성이 높으며, 상기 미국특허의 유리조성물은 비록 감소된 양이기는 하지만 여전히 PbO계 성분을 사용함으로써 무연 저융점유리의 목적에 부합되지 않는다는 문제점이 제기되고 있다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-226231 discloses that ZnO is 20 to 45 wt%, B 2 O 3 is 20 to 34 wt%, SiO 2 is 20 to 45 wt%, R 2 O (K 2 O, Na 2 O and Li 2 O) is 4 to 12 wt%, RO (a sum of BaO and CaO) is 0 to 3 wt%, and NaF is 0.5 to 8 wt%. US Patent No. 6,417,123 also discloses that ZnO is 20 to 45 wt%, BaO is 15 to 45 wt%, B 2 O 3 is 15 to 35 wt%, SiO 2 is 3 to 15 wt%, and PbO 0 to 24.5% by weight. The above glass compositions all provide glass compositions that can be used for PDP transparent dielectrics and barrier formers. However, the glass composition of the Japanese Laid-Open Patent Application (Kokai) discloses that the glass composition containing R 2 O (K 2 O, Na 2 O, Li 2 O) alkaline components is highly likely to react with the electrode, However, the use of the PbO-based component still fails to meet the object of the lead-free low-melting glass.

본 발명은 기존의 유해성분을 포함하는 유전체가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 인체에 유해한 납 또는 비스무스를 함유하지 않는 산화탈탄륨(Ta2O5) 조성계의 유전체 나노 분말 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of conventional dielectrics containing harmful components, and it relates to a dielectric nano powder of a composition of oxide decontamination (Ta 2 O 5 ) which does not contain lead or bismuth harmful to the human body, .

본 발명의 일 실시예에 따른 Ta2O5계 유전체 나노 분말 제조 방법은, Ta2O5-B2O3-ZnO-SiO2-Na2O 계열의 원료 분말을 혼합하여 용융시킨 후 급냉하여 마이크로 분말의 전구체를 제조하는 단계; 상기 전구체를 분말 주입 가스(powder feeding gas)와 함께 전자파 플라즈마 처리장치에 공급하는 단계; 상기 전자파 플라즈마 처리장치에 중앙 가스(central gas) 및 차단 가스(sheath gas)를 공급하는 단계; 상기 전자파 플라즈마 처리장치에서 유도코일에 의해 플라즈마를 발생시키는 단계; 및 상기 전자파 플라즈마 처리장치에 급냉 가스(quenching gas)를 공급하는 단계를 포함한다.The Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder manufacturing method according to an embodiment of the present invention is characterized in that raw material powders of Ta 2 O 5 -B 2 O 3 -ZnO-SiO 2 -Na 2 O series are mixed and melted and then quenched Preparing a precursor of the micropowder; Supplying the precursor to a plasma processing apparatus with a powder feeding gas; Supplying a central gas and a sheath gas to the electromagnetic plasma processing apparatus; Generating a plasma by an induction coil in the electromagnetic plasma processing apparatus; And supplying quenching gas to the electromagnetic plasma processing apparatus.

상기 플라즈마를 발생시키는 단계에서, 상기 유도코일에 공급되는 전력이 15~150kW일 수 있다.In the step of generating the plasma, the power supplied to the induction coil may be 15 to 150 kW.

상기 중앙 가스는, 5~50SLPM의 불활성 기체를 포함하고, 상기 차단 가스는, 10~120SLPM의 불활성 기체 및 10~120SLPM의 산소를 포함할 수 있다.The central gas may include an inert gas of 5 to 50 SLPM, and the blocking gas may include an inert gas of 10 to 120 SLPM and oxygen of 10 to 120 SLPM.

볼 발명의 일 실시예에 따른 Ta2O5계 유전체 나노 분말은, 상기 제조방법 중 어느 한 방법에 의하여 제조되며, 상기 Ta2O5계 유전체 나노 분말의 모양은 구형이고, 지름이 50~200nm이다.The Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder according to an embodiment of the present invention is manufactured by any one of the above-mentioned manufacturing methods, and the Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder is spherical in shape and has a diameter of 50 to 200 nm to be.

본 발명에 의해 제조된 Ta2O5계 유전체 나노 분말은 환경오염 문제를 해결하고, 낮은 소성온도를 가지며, 플라즈마 디스플레이 패널용 유전체 유리층의 기본 특성을 만족하는 유리조성물을 제조할 수 있다. 따라서 PDP 상판 또는 하판 유전체 후막 형성을 위해 페이스트나 잉크의 원료로 사용되거나, 전도성 페이스트나 전도성 잉크에 첨가제로 사용될 수 있다.The Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder prepared according to the present invention can solve the environmental pollution problem, produce a glass composition having a low firing temperature, and satisfying the basic characteristics of a dielectric glass layer for a plasma display panel. Therefore, it can be used as a raw material for a paste or an ink for forming a PDP top plate or a bottom plate dielectric thick film, or can be used as an additive in a conductive paste or a conductive ink.

이하에서 첨부된 도면과 실시예를 참조로 본 발명에 따른 전자파 플라즈마 장치를 이용한 산화탈탄륨(Ta2O5)계 유전체 나노 분말과 그의 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다.It will be described in detail for the decarburization of cerium oxide with an electromagnetic wave plasma apparatus according to the present invention, the drawings and the embodiments hereinafter with reference to the accompanying (Ta 2 O 5) based dielectric nano powders and their preparation.

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본 발명의 일 실시예에 따른 산화탈탄륨(Ta2O5)계 유전체 나노 분말의 제조방법을 설명하기 위해 먼저 도1를 참조하여 연소 기상법 중 하나인 전자파(RF) 플라즈마 처리장치에 대해 간단히 설명한다. 도1은 전자파(RF) 플라즈마 처리장치의 토치 발생부의 도식도이다. 토치 발생부의 상부에서 전구체 분말이 투입되고, 플라즈마의 처리 효율을 향상시키기 위한 보조 가스를 함께 투입한다. 전구체 분말과 함께 공급되는 보조 가스에는 차단 가스(sheath gas), 중앙 가스(central gas), 분말 주입 가스(powder feeding gas) 등이 있고, 아르곤과 같은 불활성 가스, 산소 및 이들을 혼합한 기체가 주로 이용된다.In order to explain a method of manufacturing a dielectric nano powder of oxide type taustite (Ta 2 O 5 ) according to an embodiment of the present invention, an electromagnetic wave (RF) plasma processing apparatus, which is one of the combustion gas- do. 1 is a schematic diagram of a torch generating portion of an electromagnetic (RF) plasma processing apparatus. The precursor powder is injected into the upper portion of the torch generating portion, and an auxiliary gas for enhancing the processing efficiency of plasma is injected together. The auxiliary gas supplied with the precursor powder includes a sheath gas, a central gas, a powder feeding gas, etc., and an inert gas such as argon, oxygen, and a gas mixture thereof are mainly used do.

차단 가스는 전구체가 공급되는 플라즈마 토치 발생부의 유도코일이 설치된 벽체의 내부 표면에 기화된 분말이 부착되는 것을 방지하기 위해 주입된다. 중앙 가스는 전구체가 균일하게 플러싱(Flushing)되도록 하기 위해 토치 발생부의 내벽에 주입된다. 분말 주입 가스는 전구체 분말을 원활하게 공급되도록 하기 위해 주입된다.The blocking gas is injected to prevent vaporized powder from adhering to the inner surface of the wall provided with the induction coil of the plasma torch generating portion to which the precursor is supplied. The central gas is injected into the inner wall of the torch-generating portion in order to uniformly flush the precursor. The powder injection gas is injected to ensure smooth supply of the precursor powder.

상기 토치 발생부로 주입된 전구체 분말은 전자파 플라즈마 내에서 기화 또는 융해되고, 그 하단부에서 분사되는 급냉 가스(quenching gas)에 의하여 응축 또는 급냉되어 나노 분말로 제조되는 일련의 반응이 일어난다.The precursor powder injected into the torch generator is vaporized or melted in an electromagnetic wave plasma, condensed or quenched by a quenching gas injected from a lower end thereof, and a series of reactions are performed in the form of nano powder.

전자파 플라즈마 장치에 원료로서 공급하기 위해 산화탈탄륨(Ta2O5), 산화아연(ZnO), 산화붕소(B2O3), 산화규소(SiO2), 산화나트륨(Na2O) 분말들을 잘 혼합하여 용융 한 후 급냉 하여 볼밀을 이용하여 기계적인 분쇄과정을 거쳐 마이크로 크기의 전구체를 제조한다. 상기 구성성분의 함량은 각각 Ta2O5 5~35중량%, 산화아연(ZnO) 5~30중량%, 산화붕소(B2O3) 15~50중량%, 산화규소(SiO2) 3~10 중량%, 산화나트륨(Na2O) 5~30중량%인 것이 바람직하다.(Ta 2 O 5 ), zinc oxide (ZnO), boron oxide (B 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), and sodium oxide (Na 2 O) powders for supply to the electromagnetic plasma apparatus as raw materials After mixing well, it is melted, quenched and mechanically pulverized using a ball mill to produce a micro-sized precursor. The content of the ingredients are respectively Ta 2 O 5 5 ~ 35 weight%, zinc (ZnO) 5 ~ 30 wt%, boron oxide (B 2 O 3) 15 ~ 50 % by weight, silicon oxide (SiO 2) 3 ~ 10% by weight, and 5 to 30% by weight of sodium oxide (Na 2 O).

상기 마이크로 분말 형태의 전구체는 분말 주입부를 통해 유도 플라즈마 토치(Induction plasma torch) 부분으로 분사된다. 전자파 플라즈마 처리장치의 유도코일은 15~150kW로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 유도코일에 공급되는 전력이 150kW보다 크면 전구체가 과기화되어 미세 분말의 생산량 자체가 작아질 뿐 만 아니라 경제성이 떨어진다. 한편, 공급 전력이 15kW보다 작게 되면 플라즈마가 생성되지 않아 조대한 분말이 다량으로 만들어 지기 때문에 나노 분말의 생산성이 크게 저하된다.The precursor in the form of a micropowder is injected into the induction plasma torch through a powder injector. The induction coil of the electromagnetic plasma processing apparatus is preferably controlled to 15 to 150 kW. If the electric power supplied to the induction coil is higher than 150 kW, the precursor becomes excessively large, so that the production amount of the fine powder itself becomes small, and the economical efficiency decreases. On the other hand, when the supplied power is less than 15 kW, the plasma is not generated and the coarse powder is produced in a large amount, so that the productivity of the nano powder is greatly deteriorated.

유도 플라즈마 토치부에는 분말 주입 가스(powder feeding gas), 중앙 가스(central gas)와 차단 가스(sheath gas)가 공급되며, 유도 플라즈마 하단부에서 급냉 가스(quenching gas)가 공급된다. 이들 가스의 종류와 비율을 조절하게 되면 입자의 크기 및 화학조성을 조절할 수 있다. 따라서, 이들 보조 가스에 대한 최적의 조건을 정립할 필요가 있다.Powder feeding gas, central gas and sheath gas are supplied to the induction plasma torch, and quenching gas is supplied at the lower end of the induction plasma. Controlling the type and ratio of these gases can control particle size and chemical composition. Therefore, it is necessary to establish optimal conditions for these auxiliary gases.

상기 차단 가스는 불활성 가스 및 산소가 각각 10~120SLPM, 10~120SLPM으로 혼합 주입되고, 상기 중앙 가스는 불활성 가스가 5~50SLPM으로 주입되는 것이 가장 바람직하다. 여기서 SLPM(Standard Liters Per Minute)는 일정한 조건에서 공급되는 기체의 유량을 나타내는 단위로서 20℃ 및 대기압에서 분당 공급되는 유체량을 의미한다. It is most preferable that the inert gas and the oxygen are mixedly injected at 10 to 120 SLPM and 10 to 120 SLPM, respectively, and the center gas is injected at 5 to 50 SLPM as the inert gas. Here, Standard Liters Per Minute (SLPM) means a flow rate of gas supplied at 20 ° C and atmospheric pressure as a unit representing the flow rate of gas supplied under a certain condition.

최종 생산물인 비정질 나노 분말은 표면적이 매우 커 기체와의 반응성이 높기 때문에 불활성 기체를 사용하여야 하고 산소 가스는 비정질 나노 분말의 응축성을 높여주는 바, 차단 가스는 상기한 비율로 불활성 가스와 산소 가스를 혼합하여 사용하는 것이 플라즈마를 안정화시키는데 적당하다.Since the final product, amorphous nano powder, has a very high surface area and is highly reactive with gases, an inert gas must be used. Oxygen gas improves the condensability of the amorphous nano powder. Is suitably used for stabilizing the plasma.

상기 중앙 가스 또한 차단 가스와 더불어 플라즈마를 안정화시키는 역할을 하는데 상기 유량 범위에서 가장 우수한 효과를 가진다.The central gas also serves to stabilize the plasma along with the blocking gas, and has the most excellent effect in the flow rate range.

유도 플라즈마 토치에서 생성되는 플라즈마의 온도는 5,000 ~ 10,000K으로서 반응챔버 내부를 고온 환경으로 형성하여 전구체를 열분해 시켜 나노 입자 상태로 변화시킨다. 생성된 나노 입자는 반응챔버에서 수초 동안의 화학 및 재배열 반응을 거친 후 급냉 가스에 의해 냉각되고 최종 나노 크기의 분말로 제조된다. The temperature of the plasma generated from the induction plasma torch is 5,000 to 10,000K, and the inside of the reaction chamber is formed into a high-temperature environment to thermally decompose the precursor into nanoparticles. The resulting nanoparticles are chemically and rearranged in the reaction chamber for several seconds, cooled by quench gas, and made into final nano-sized powders.

이하 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예1][Example 1]

산화탈탄륨(Ta2O5), 산화아연(ZnO), 산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화나트륨(Na2O) 분말들을 각각 15, 15, 10, 45, 15중량%로 혼합하였다. 혼합분말은 지르코니아 볼을 이용한 볼밀링(ball milling) 방법으로 기계적으로 분쇄, 혼합하였다. 상기 분쇄된 혼합물을 백금 도가니에서 1000℃의 고온 열처리 노에서 1시간동안 열처리 하여 완전히 용융 및 화학반응을 시킨 후 용융물을 두께 5mm의 스테인리스 강판위에 부어서 냉각시켰다. 제조된 판유리는 기계적인 볼밀링 분쇄과정을 거쳐서 0.5~50㎛ 크기의 마이크로 분말로 된다. 상기 마이크로 분말의 전구체를 분말주입통(powder feeder)에 넣고 아르곤 가스를 흘려보내 반응챔버안으로 주입시켰다. 플라즈마 토치부에 RF 플라즈마를 발생시키기 위해 아르곤 가스를 주입하였고, 플라즈마의 파워는 30kW가 되도록 조절하였다. Oxidation decarburization volume (Ta 2 O 5), zinc (ZnO), silicon oxide (SiO 2), boron oxide (B 2 O 3), respectively 15, 15, 10, 45 of sodium oxide (Na 2 O) oxide powder, 15% by weight. The mixed powders were mechanically pulverized and mixed by a ball milling method using a zirconia ball. The pulverized mixture was subjected to heat treatment in a platinum crucible at 1000 ° C for 1 hour to completely melt and chemically react, and then the melt was poured onto a stainless steel plate having a thickness of 5 mm and cooled. The produced plate glass is subjected to a mechanical ball milling process to obtain a micro powder having a size of 0.5 to 50 μm. The precursor of the micropowder was put into a powder feeder and an argon gas was poured into the reaction chamber. The plasma was injected with argon gas to generate RF plasma at the toothed portion, and the plasma power was adjusted to 30 kW.

[시험예 1] 입자 모양 및 크기 분석[Test Example 1] Analysis of particle shape and size

유전체 마이크로 분말 전구체와 전자파(RF) 플라즈마 처리장치를 이용하여 제조한 Ta2O5계 유전체 나노 분말의 입자크기와 모양을 비교하기 위하여 전자 주사현미경(SEM)을 사용하여 분석하였다. 전자주사현미경으로 찍은 표면 사진을 도2에 나타내었다. 도2에 나타난 바와 같이 전구체인 마이크로 분말은 표면이 거칠고 불규칙한 모양이며, 5 ~ 50㎛의 크기를 가진다. 반면에 전자파(RF) 플라즈마 처리장치를 이용해 제조된 Ta2O5계 유전체 나노 분말은 표면이 매끄러우며 완전한 구형이며 80 ~ 120nm의 크기를 가진다.(SEM) was used to compare the particle size and shape of the Ta 2 O 5 dielectric nanopowder prepared using the dielectric micropowder precursor and the RF plasma processing apparatus. A photograph of the surface taken with an electron microscope is shown in Fig. As shown in FIG. 2, the micro powder as a precursor has a rough and irregular surface and a size of 5 to 50 μm. On the other hand, a Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder prepared by using an RF (radio frequency) plasma processing apparatus has a smooth surface, a perfect spherical shape, and a size of 80 to 120 nm.

[시험예 2] 결정구조 분석[Test Example 2] Analysis of crystal structure

유전체 마이크로 분말 전구체와 전자파(RF) 플라즈마 처리장치를 이용하여 제조한 Ta2O5계 유전체 나노 분말의 결정구조를 확인하기 위하여 X-선 회절 분석기(XRD)를 이용하여 그 결과를 도3에 도시하였다. 도3에 도시한 바와 같이 상기 두 물질 모두 완벽한 비정질 구조를 갖는 것으로 확인되었다. The X-ray diffractometer (XRD) was used to confirm the crystal structure of the Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder prepared by using the dielectric micropowder precursor and the electromagnetic wave (RF) plasma processing apparatus. Respectively. As shown in FIG. 3, it was confirmed that both of the above materials have a perfect amorphous structure.

[시험예3] 유리화 온도 측정[Test Example 3] Measurement of vitrification temperature

유전체 마이크로 분말 전구체와 RF 플라즈마 처리장치를 이용하여 제조한 Ta2O5계 유전체 나노 분말의 유리화 온도를 측정하기 위해 독일 네츠사의 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 승온 속도 5℃/min, 20 ~ 800℃의 온도범위에서 열분석 실험을 하였다. 그 실험 결과를 도4에 도시하였다. 측정된 유리화 온도는 마이크로 분말 전구체가 492.4℃, 전자파(RF) 플라즈마 처리장치를 이용하여 제조한 Ta2O5계 유전체 나노 분말이 445.4℃로 측정되었다In order to measure the vitrification temperature of the Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowders prepared by using the dielectric micropowder precursor and the RF plasma processing apparatus, the temperature was raised at a rate of 5 ° C./min and a temperature of 20 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC) Thermal analysis was performed in the temperature range of 800 ℃. The results of the experiment are shown in Fig. The measured vitrification temperature was 492.4 캜 for a micropowder precursor, and 445.4 캜 for a Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder prepared by using an electromagnetic wave (RF) plasma treatment apparatus

[시험예4] 유전상수 측정[Test Example 4] Measurement of dielectric constant

본 발명에 의한 Ta2O5계 유전체 나노 분말의 유전상수를 측정하기 위하여 상기 제조된 나노 유전체 분말을 펠렛으로 제조한 다음 450℃에서 1시간의 소결과정을 거친 후, 상기 펠렛의 양면에 실버 페이스트를 도포한 후 250℃에서 30분간 소성하여 전극을 구성하였다. 소결한 유전체 펠렛의 지름은 100mm 이었고 두께는 4mm이었다. 측정된 비유전율은 11.3으로 PDP용 상판유전체에 적합함을 알 수 있었다.In order to measure the dielectric constant of the Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder according to the present invention, the prepared nano-dielectric powder was made into pellets and then sintered at 450 ° C for 1 hour. Then, silver paste And then fired at 250 ° C for 30 minutes to form an electrode. The diameter of the sintered dielectric pellets was 100 mm and the thickness was 4 mm. The measured relative dielectric constant was 11.3, which was found to be suitable for PDP top plate dielectric.

도1은 전자파(RF) 플라즈마 처리장치의 토치부의 개략도,1 is a schematic view of a torch portion of an electromagnetic (RF) plasma processing apparatus,

도2는 유전체 마이크로 분말(전구체 분말)과 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 Ta2O5계 유전제 나노 분말의 전자주사현미경(SEM) 사진,2 is a scanning electron micrograph (SEM) photograph of a dielectric micropowder (precursor powder) and a Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder prepared according to one embodiment of the present invention,

도3은 유전체 마이크로 분말(전구체 분말)과 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 Ta2O5계 유전제 나노 분말의 X-선 회절도,3 is an X-ray diffraction diagram of a dielectric micropowder (precursor powder) and a Ta 2 O 5 -based dielectric nanopowder produced by an embodiment of the present invention,

도4는 유전체 마이크로 분말(전구체 분말)과 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 Ta2O5계 유전제 나노 분말의 유리화 전이온도를 나타내는 시차주사열량계(DSC)의 열분석 그래프이다.FIG. 4 is a thermal analysis graph of a differential scanning calorimeter (DSC) showing the transition temperature of the dielectric micropowder (precursor powder) and the Ta 2 O 5 dielectric nanocomposite prepared according to one embodiment of the present invention.

Claims (4)

Ta2O5-B2O3-ZnO-SiO2-Na2O 계열의 원료 분말을 혼합하여 용융시킨 후 급냉하여 마이크로 분말의 전구체를 제조하는 단계;Mixing the raw material powders of Ta 2 O 5 -B 2 O 3 -ZnO-SiO 2 -Na 2 O series, melting them, and quenching them to prepare a precursor of the micropowder; 상기 전구체를 분말 주입 가스(powder feeding gas)와 함께 전자파 플라즈마 처리장치에 공급하는 단계;Supplying the precursor to a plasma processing apparatus with a powder feeding gas; 상기 전자파 플라즈마 처리장치에 중앙 가스(central gas) 및 차단 가스(sheath gas)를 공급하는 단계;Supplying a central gas and a sheath gas to the electromagnetic plasma processing apparatus; 상기 전자파 플라즈마 처리장치에서 유도코일에 의해 플라즈마를 발생시키는 단계; 및Generating a plasma by an induction coil in the electromagnetic plasma processing apparatus; And 상기 전자파 플라즈마 처리장치에 급냉 가스(quenching gas)를 공급하는 단계를 포함하는 Ta2O5계 유전체 나노 분말 제조 방법.Ta 2 O 5 based dielectric nano powder production method including a step of supplying a quench gas (quenching gas) to the electromagnetic wave plasma processing apparatus. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 플라즈마를 발생시키는 단계에서,In the step of generating the plasma, 상기 유도코일에 공급되는 전력이 15~150kW인, Ta2O5계 유전체 나노 분말 제조 방법.Of the power supplied to the induction coil 15 ~ 150kW, Ta 2 O 5 based dielectric nano powder production method. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 중앙 가스는,The central gas may include, 5~50SLPM의 불활성 기체를 포함하고,An inert gas of 5 to 50 SLPM, 상기 차단 가스는,The blocking gas may include, 10~120SLPM의 불활성 기체 및 10~120SLPM의 산소를 포함하는, Ta2O5계 유전체 나노 분말 제조 방법.A process for producing a Ta 2 O 5 based dielectric nanopowder comprising an inert gas of 10 to 120 SLPM and oxygen of 10 to 120 SLPM. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 Ta2O5계 유전체 나노 분말에 있어서,A Ta 2 O 5 -based dielectric nano powder produced by the method according to any one of claims 1 to 3, 상기 Ta2O5계 유전체 나노 분말의 모양은 구형이며, 지름이 50~200nm인, Ta2O5계 유전체 나노 분말.The Ta 2 O 5 based shape of the dielectric nano-powder is spherical, the diameter of 50 ~ 200nm, Ta 2 O 5 based dielectric nano-powder.
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