KR19980027576A

KR19980027576A - 고유전율 유전체 자기조성물

Info

Publication number: KR19980027576A
Application number: KR1019960046375A
Authority: KR
Inventors: 이준석
Original assignee: 조희재; 엘지전자부품 주식회사
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR0174719B1

Abstract

본 발명은 티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 2.5∼4.5mol%,산화사마륨(Sm₂O₃) 2.5∼4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 3∼9mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05∼0.1mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05∼0.1mol%를 기본 구성물로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물에 관한 것으로서, 상기 고유전율 유전체 자기조성물의 유전변화율이 -20∼80℃의 범위 내에서 25℃에서 유전율을 기준으로 -82% 내지 +22%를 나타내는 EIA(Electronic Industry Association)규격의 Y5V 온도특성을 만족하고, 상온에서 안정한 온도특성을 갖으며, 적층 세라믹 콘덴서의 재료로 사용되는 고유전율 유전체 자기 조성물에 관한 것이다.

Description

고유전율 유전체 자기조성물

본 발명은 고유전율 유전체 자기조성물에 관한 것으로서, 특히 적층 세라믹 콘덴서의 재료로 사용되는 고유전율 유전체 자기조성물에 관한 것이다.

상기 고유전체 자기조성물이라 함은 -20∼80℃에서 25℃의 유전율을 기준으로 유전변화율 -82% 내지 +22%인 EIA(Electronic Industry Association)규격의 Y5V 온도특성을 갖는 물질이다.

종래의 고유전율 유전체 자기 조성물은 티탄산 바륨(BaTiO₃)을 주성분으로 하여 지르콘산 칼슘(CaZrO₃), 지르콘산 바륨(BaZrO₃), 티탄산 칼슘(CaTiO₃), 티탄산 마그네슘(MgTiO₃) 등의 산화물이 첨가된 유전체가 사용되었다.

그러나, 상기와 같이 조성된 종래의 유전체 자기 조성물들은 상온에서 높은 유전율을 갖는 반면, 절연 파괴전압이 낮고, 1,350℃ 이상의 높은 소결온도를 갖는다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유전율이 9,000 이상, 1,300℃ 이하의 온도에서 소결이 가능하고 -20∼80℃까지 25℃의 유전율을 기준으로 유전변화율 -82% 내지 +22%를 만족하는 Y5V 온도특성을 갖는 유전체 분말을 제조함에 그 목적이 있다.

본 발명은 티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 2.5∼4.5mol%,산화사마륨(Sm₂O₃) 2.5∼4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 3∼9mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05∼0.1mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05∼0.1mol%로 이루어진 고유전율 유전체 자기 조성물에 관한것이다.

산화세슘(CeO₂), 산화사마륨(Sm₂O₃)은 유전율을 촉진시키는 역할을 하고, 산화티탄(TiO₂)은 소결을 촉진하는 역할을 하는데, 상기 범위 이외에서는 온도특성이 벗어나며, 낮은 유전율을 갖는다. 산화코발트(Co₂O₃)와 산화안티몬(Sb₂O₃)은 유전율을 증가시키면서 온도특성을 완화시키나 0.1mol% 이상이면 소결성이 악화되고 유전손실이 증가된다.

표 1을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 2.5∼4.5mol%,산화사마륨(Sm₂O₃) 2.5∼4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 3∼9mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05∼0.1mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05∼0.1mol%를 각각의 범위 내에서 적절한 양을 탈이온수와 함께 혼합한다. 이때 혼합은 볼 밀링(Ball Milling) 방법을 이용하며, 산화 아르곤(ZrO₂) 볼과 우레탄 용기를 사용한다. 건조된 분말을 결합체와 유발로 혼합하고, 금형 유압프레스를 사용해 직경 24.5mm, 두께 1.5mm의 원형 시편을 제작한다. 이렇게 제작한 시편을 ZrO₂세터(setter)에 놓고 공기 압의 전기로 중에서 1,250∼1,300℃의 온도로 2시간 소결한다. 소결된 시편의 양면에 은전극을 프린팅 방법으로 19.5mm 직경의 원형으로 도포한 다음, 열처리하여 유전상수, 유전손실, 절연저항,유전율의 온도특성(TCC%)을 측정한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,200∼11,500Khz, 유전손실은 0.7∼2.1%, 절연저항은 1.1×10¹²∼2.1×10¹², 유전율의 온도특성(TCC)은 -20℃에서 -41∼-10%, 80℃에서 -75∼-58%인 특성을 나타냈다.

[실시예1]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 2.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 2.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.05mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1280℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,600KHz, 유전손실은 0.7%, 절연저항은 2.0×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -30%와 -60%인 특성을 나타냈다.

[실시예 2]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 2.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 2.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.05mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1300℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 10,200KHz, 유전손실은 1.0%, 절연저항은 2.1×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -28%와 -62%인 특성을 나타냈다.

[실시예 3]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 2.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 2.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.1mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1290℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 11,500KHz, 유전손실은 1.5%, 절연저항은 1.3×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -10%와 -58%인 특성을 나타냈다.

[실시예 4]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 3.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.05mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1280℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,200KHz, 유전손실은 1.2%, 절연저항은 1.2×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -22%와 -70%인 특성을 나타냈다.

[실시예 5]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 3.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.05mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1290℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,800KHz, 유전손실은 2.1%, 절연저항은 1.4×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -36%와 -72%인 특성을 나타냈다.

[실시예 6]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 3.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.1mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,300℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,900KHz, 유전손실은 1.5%, 절연저항은 1.2×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -41%와 -75%인 특성을 나타냈다.

[실시예 7]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 4.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.05mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,300℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 10,100KHz, 유전손실은 0.8%, 절연저항은 1.1×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -32%와 -64%인 특성을 나타냈다.

[실시예 8]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 4.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.05mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,270℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,600KHz, 유전손실은 1.0%, 절연저항은 1.3×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -35%와 -70%인 특성을 나타냈다.

[실시예 9]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 4.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 0.1mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,280℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,200KHz, 유전손실은 1.2%, 절연저항은 2.1×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC)은 -20℃와 80℃에서 각각 -32%와 -65%인 특성을 나타냈다.

표 1

실시예	BaTiO₃(mol%)	CeO₂(mol%)	Sm₂O₃(mol%)	TiO₂(mol%)	Co₂O₃(mol%)	Sb₂O₃(mol%)	소결온도(℃)	유전상수KHz 25℃	유전손실(%)	절연저항(Ωcm)	TCC(%)
실시예	BaTiO₃(mol%)	CeO₂(mol%)	Sm₂O₃(mol%)	TiO₂(mol%)	Co₂O₃(mol%)	Sb₂O₃(mol%)	소결온도(℃)	유전상수KHz 25℃	유전손실(%)	절연저항(Ωcm)	-20℃	80℃
실시예 1	100	2.5	2.5	0.05	0.05	0.1	1,280	9,600	0.7	2.0×10¹²	-30	-60
실시예 2	100	2.5	2.5	0.05	0.1	0.05	1,300	10,200	1.0	2.1×10¹²	-28	-62
실시예 3	100	2.5	2.5	0.1	0.05	0.05	1,290	11,500	1.5	1.3×10¹²	-10	-58
실시예 4	100	3.5	3,5	0.05	0.05	0.1	1,280	9,200	1.2	1.2×10¹²	-22	-70
실시예 5	100	3.5	3.5	0.05	0.1	0.05	1,290	9,800	2.1	1.4×10¹²	-36	-72
실시예 6	100	3.5	3.5	0.1	0.05	0.05	1,300	9,900	1.5	1.2×10¹²	-41	-75
실시예 7	100	4.5	4.5	0.05	0.05	0.1	1,300	10.100	0.8	1.1×10¹²	-32	-64
실시예 8	100	4.5	4.5	0.05	0.1	0.05	1,270	9,600	1.0	1.3×10¹²	-35	-70
실시예 9	100	4.5	4.5	0.1	0.05	0.05	1,280	9,200	1.2	2.1×10¹²	-32	-65

본 발명에 의한 상기 고유전율 유전체 자기조성물은 9,000KHz 이상의 고유전율을 갖고, 1×10¹²Ωcm 이상의 절연저항과, 1,300℃ 이하의 소결온도를 갖고 있으며, 유전변화율이 -20∼80℃의 범위 내에서 25℃에서 유전율을 기준으로 -82% 내지 +22%를 나타내는 EIA(Electronic Industry Association)규격의 Y5V 온도특성을 만족하므로 고신뢰성의 적층 세라믹 콘덴서의 제조를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims

티탄산바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 2.5∼4.5mol%, 산화사마륨(Sm₂O₃) 2.5∼4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 3∼9mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.05∼0.1mol%, 산화안티몬(Sb₂O₃) 0.05∼0.1mol%로 이루어진 것을 특징으로 하는 고유전율 유전체 자기 조성물.