KR101994706B1 - 글라스 프릿트의 제조 방법 및 이를 이용한 외부전극용 페이스트 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 글라스 프릿트 제조 방법에 관한 것으로, 글라스 분말을 혼합하여 용융하는 단계; 상기 용융액을 냉각시켜 글라스 플레이크 (glass flake)를 마련하는 단계; 상기 글라스 플레이크를 분쇄하여 글라스 프릿트 (glass frit)를 마련하는 단계; 및 상기 글라스 프릿트에 열을 가하여 글라스 프릿트를 구형화하는 단계;를 포함한다. 본 발명에 따른 글라스 프릿트는 입자 형상이 구형이므로 충진률을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 입자 형상이 구형인 글라스 프릿트의 제조 방법 및 이를 이용한 외부전극용 페이스트 조성물 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 커패시터, 인덕터, 압전체 소자, 바리스터 또는 서미스터 등의 세라믹 재료를 사용하는 전자부품은 세라믹 재료로 이루어진 세라믹 본체, 본체 내부에 형성된 내부전극 및 상기 내부전극과 접속되도록 세라믹 본체 표면에 설치된 외부전극을 구비한다.
세라믹 전자부품 중 적층 세라믹 커패시터는 적층된 복수의 유전체층, 일 유전체층을 사이에 두고 대향 배치되는 내부전극, 상기 내부전극에 전기적으로 접속된 외부전극을 포함한다.
적층 세라믹 커패시터는 소형이면서도 고용량이 보장되고 실장이 용이하다는 장점으로 인하여 컴퓨터, PDA, 퓨대폰 등의 이동 통신장치의 부품으로서 널리 사용되고 있다.
최근에는 전자제품이 소형화 및 다기능화됨에 따라 칩 부품 또한 소형화 및 고기능화되는 추세이므로, 적층 세라믹 커패시터도 그 크기가 작으면서 용량이 큰 고용량 제품이 요구되고 있다.
이런 경우, 외부전극 층의 두께를 감소시킴으로써 전체 칩 사이즈는 동일하게 유지하면서 적층 세라믹 커패시터의 소형화 및 대용량화를 시도하고 있다.
외부전극용 페이스트 조성물은 도전재료와 글라스 프릿트를 포함한다. 종래에는 건식 및 습식 분쇄 방법으로 글라스 프릿트를 제조하여 사용하였는데, 이런 분쇄 방식은 완료된 입자 형태가 다각형이며 비표면적이 낮아 충진률이 좋지 못하다는 단점이 있다.
또한, 습식 분쇄에 의해 제조된 입자는 외부전극 페이스트 조성물에 적용시, 외부전극 소성과정에서 부푸는 현상 (swelling)이 발생하여 제품에 적용시 불량이 발생할 수 있다.
본 발명은 입자 형상이 구형인 글라스 프릿트 및 이를 포함한 외부전극용 페이스트 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 글라스 프릿트 제조 방법은 글라스 분말을 혼합하여 용융하는 단계; 상기 용융된 글라스 분말을 냉각시켜 글라스 플레이크 (glass flake)를 마련하는 단계; 상기 글라스 플레이크를 분쇄하여 글라스 프릿트 (glass frit)를 마련하는 단계; 및 상기 글라스 프릿트에 열을 가하여 구형화하는 단계;를 포함하며, 상기 글라스 프릿트를 구형화하는 단계는 상기 글라스 프릿트가 고체 상태일 때 수행될 수 있다.
상기 글라스 분말은 규소 산화물, 붕소 산화물, 알루미늄 산화물, 전이금속 산화물, 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 글라스 프릿트를 분쇄하는 단계는 건식 분쇄로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 외부전극용 페이스트 조성물 제조 방법은 글라스 분말을 혼합하여 용융하는 단계; 상기 용융된 글라스 분말을 냉각시켜 글라스 플레이크 (glass flake)를 마련하는 단계; 상기 글라스 플레이크를 분쇄하여 글라스 프릿트 (glass frit)를 마련하는 단계; 상기 글라스 프릿트에 열을 가하여 구형화하는 단계; 및 상기 구형화 된 글라스 프릿트 및 도전성 금속 분말을 혼합하여 페이스트를 마련하는 단계;를 포함하며, 상기 글라스 프릿트를 구형화하는 단계는 상기 글라스 프릿트가 고체 상태일 때 수행될 수 있다.
상기 글라스 분말은 규소 산화물, 붕소 산화물, 알루미늄 산화물, 전이금속 산화물, 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 글라스 프릿트를 분쇄하는 단계는 건식 분쇄로 수행될 수 있다.
상기 도전성 금속 분말은 구리(Cu)일 수 있다.
본 발명은 글라스 프릿트를 구형화하여 충진률을 높일 수 있으며, 외부전극 페이스트에 적용 시
도 1은 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따른 글라스 프릿트 형상을 비교한 전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따른 고온 거동 현상을 분석한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따른 고온 거동 현상을 분석한 개략도이다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상 동일한 도면 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 글라스 프릿트 제조 방법은 글라스 분말을 혼합하여 용융하는 단계; 상기 용융된 글라스 분말을 냉각시켜 글라스 플레이크 (glass flake)를 마련하는 단계; 상기 글라스 플레이크를 분쇄하여 글라스 프릿트 (glass frit)를 마련하는 단계; 및 상기 글라스 프릿트에 열을 가하여 글라스 프릿트를 구형화하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 글라스 분말은 다양한 산화물들이 혼합된 조성이며, 특별히 제한되는 것은 아니나 규소 산화물, 붕소 산화물, 알루미늄 산화물, 전이금속 산화물, 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 전이금속은 아연(Zn), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 바나듐(V), 망간(Mn), 철(Fe) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 알칼리 금속은 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 알칼리 토금속은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.
이하, 글라스 프릿트 제조방법을 각 단계별로 구체적으로 설명하도록 한다.
우선, 규소 산화물, 붕소 산화물, 알루미늄 산화물, 전이금속 산화물, 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물 등으로 형성된 글라스 물질 각각을 혼합하여 용융한다. 원료의 혼합방법은 특별히 한정되지 않는다. 용융은 통상 전기로 등에서 1400~1450℃의 온도에서 30분~1시간 정도 유지하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 용융액을 냉각시켜 글라스 플레이크를 마련한다.
글라스 프릿트를 마련하기 위해 상기 글라스 프레이크를 분쇄할 수 있으며, 글라스 프릿트의 분쇄는 건식분쇄 방식으로 수행될 수 있다. 분쇄는 볼밀 등에서 행할 수 있다. 상기 건식 분쇄는 글라스 프릿트의 입자 크기를 조절하기 위해 수행될 수 있다.
글라스 프릿트를 마련한 후, 상기 글라스 프릿트의 입자 형상을 다각형에서 구형으로 만들기 위해 글라스 프릿트에 순간적인 열을 가할 수 있다.
글라스 프릿트의 입자를 구형화하는 단계는 열을 가하여 수행되나 글라스 프릿트가 기화하거나 용융되는 것은 아니며, 고체 상태에서 형상이 변할 정도의 열을 가하여 수행될 수 있다.
글라스 프릿트의 입자 형태가 다각형인 경우, 입자 형태가 구형인 경우에 비하여 비표면적이 작으며 충진률이 떨어질 수 있다.
본 발명은 글라스 프릿트에 순간적인 열을 가하여 글라스 프릿트를 구형화할 수 있으며, 이에 따라 입자의 비표면적을 크게 하고 충진률을 높일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 구형의 글라스 프릿트가 포함된 외부전극용 페이스트를 제조할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 따른 외부전극용 페이스트 조성물 제조방법은 글라스 분말을 혼합하여 용융하는 단계; 상기 용융액을 냉각시켜 글라스 플레이크 (glass flake)를 마련하는 단계; 상기 글라스 플레이크를 분쇄하여 글라스 프릿트 (glass frit)를 마련하는 단계; 상기 글라스 프릿트에 열을 가하여 글라스 프릿트를 구형화하는 단계; 및 상기 구형화 된 글라스 프릿트 및 도전성 금속 분말을 혼합하여 페이스트를 마련하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 외부전극용 페이스트 조성물 제조방법에서, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스 프릿트 제조방법의 특징과 동일한 내용은 생략하도록 한다.
본 발명은 글라스 프릿트에 순간적인 열을 가하여 글라스 프릿트의 입자를 구형화 할 수 있다. 글라스 프릿트의 입자를 구형화하는 단계는 열을 가하여 수행되나 글라스 프릿트가 기화하거나 용융되는 것은 아니며, 고체 상태에서 형상이 변할 정도의 열을 가하여 수행될 수 있다.
구형의 글라스 프릿트는 비표면적이 넓어 충진률을 높일 수 있다.
또한, 습식 분쇄로 수행된 비구형의 글라스 프릿트 입자는 약 800℃에서 부푸는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 습식 분쇄로 수행된 비구형의 글라스 프릿트가 포함된 외부전극 페이스트의 경우 외부전극 소성시 글라스 프릿트가 부푸는 현상이 발생하여 친밀도가 떨어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 구형의 글라스 프릿트를 마련함으로써 외부전극 소성 시 고온에서 글라스 프릿트가 부푸는 현상을 억제하여 친밀도를 높일 수 있다.
구형의 글라스 프릿트와 도전성 금속 분말을 혼합하여 페이스트를 마련할 수 있으며, 상기 페이스트는 베이스 수지, 유기 비이클(vehicle) 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스 수지, 유기 비이클(vehicle) 및 기타 첨가제는 통상 외부전극용 도전성 페이스트 조성물 제조시에 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 그 함량도 본 발명의 목적에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
상기 도전성 금속 분말은 외부 전극 제조용이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 구리(Cu) 등을 사용할 수 있다.
상기 외부 전극용 도전성 페이스트 조성물을 제조하기 위한 도전성 금속 분말의 함량은 본 발명의 실시를 위해 다양하게 정해질 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조방법에 의해 제조된 외부전극용 페이스트 조성물은 충진률 및 친밀도가 높은 구형의 글라스 프릿트의 조성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 글라스 프릿트를 제작한 후, 글라스 프릿트의 형상을 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 분석하였다.
본 발명에 대한 비교예는 실시예와 비교하여 동일한 조성으로 제작되었으며, 글라스 플레이크를 건식 및 습식 분쇄 방식을 통해 분쇄하여 글라스 프릿트를 제작하였다.
비교예는 본 발명의 일 실시예와 다르게 글라스 프릿트를 마련한 후 글라스 프릿트에 열을 가하여 구형화하는 과정은 생략하였다.
상기 비교예에 따라 제작된 글라스 프릿트의 형상을 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 분석하였다.
도면 1은 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따른 글라스 프릿트 형상을 비교한 전자현미경 사진이다.
도면 1의 (a)는 상기 비교예에 따른 글라스 프릿트의 형상을 나타낸 것으로 글라스 프릿트의 형상이 다각형인 것을 알 수 있다.
도면 1의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 글라스 프릿트의 형상이며, 완전 구형에 가까운 형상임을 알 수 있다.
즉, 본 발명은 글라스 프릿트가 고체 상태일 때 순간적인 열을 가하여 입자의 형상을 다각형에서 완전 구형에 가까운 형상으로 만들 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따른 글라스 프릿트의 고온 거동에 관한 개략도이다.
비교예에 따르면, 글라스 프릿트는 약 500℃에서 수축하기 시작하였으며, 수축하던 글라스 프릿트가 약 800℃에서 부푸는 것을 확인할 수 있다.
이에 반해 실시예의 경우, 글라스 프릿트는 약 495℃에서 수축하기 시작하여 부푸는 현상 없이 고온 거동이 진행되었다.
상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조방법에 의해 제조된 외부전극용 페이스트 조성물은 입자 형상이 구형인 글라스 프릿트의 조성을 가질 수 있다.
따라서, 글라스 프릿트의 비표면적을 높여 충진율을 높일 수 있으며, 고온에서 부푸는 현상을 억제하여 친밀도가 높은 외부전극 페이스트를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (7)
- 글라스 분말을 혼합하여 용융하는 단계;
상기 용융된 글라스 분말을 냉각시켜 글라스 플레이크 (glass flake)를 마련하는 단계;
상기 글라스 플레이크를 건식 분쇄하여 글라스 프릿트 (glass frit)를 마련하는 단계; 및
상기 글라스 프릿트를 가열하여 구형화하되, 상기 글라스 플릿트가 고체 상태를 유지하도록 상기 글라스 플릿트를 가열하여 구형화하는 단계;를 포함하는 글라스 프릿트 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 글라스 분말은 규소 산화물, 붕소 산화물, 알루미늄 산화물, 전이금속 산화물, 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 글라스 프릿트 제조 방법.
- 삭제
- 글라스 분말을 혼합하여 용융하는 단계;
상기 용융된 글라스 분말을 냉각시켜 글라스 플레이크 (glass flake)를 마련하는 단계;
상기 글라스 플레이크를 건식 분쇄하여 글라스 프릿트 (glass frit)를 마련하는 단계;
상기 글라스 프릿트를 가열하여 구형화하되, 상기 글라스 플릿트가 고체 상태를 유지하도록 상기 글라스 플릿트를 가열하여 구형화하는 단계; 및
상기 구형화 된 글라스 프릿트 및 도전성 금속 분말을 혼합하여 페이스트를 마련하는 단계;를 포함하는 외부전극용 페이스트 조성물 제조 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 글라스 분말은 규소 산화물, 붕소 산화물, 알루미늄 산화물, 전이금속 산화물, 알칼리 금속 산화물 및 알칼리 토금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 외부전극용 페이스트 조성물 제조 방법.
- 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 도전성 금속 분말은 구리(Cu)인 외부전극용 페이스트 조성물 제조 방법.
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| KR1020120070911A KR101994706B1 (ko) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | 글라스 프릿트의 제조 방법 및 이를 이용한 외부전극용 페이스트 제조방법 |
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| KR1020120070911A KR101994706B1 (ko) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | 글라스 프릿트의 제조 방법 및 이를 이용한 외부전극용 페이스트 제조방법 |
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-
2012
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