KR19980058943A

KR19980058943A - 고유전율 유전체 자기조성물

Info

Publication number: KR19980058943A
Application number: KR1019960078279A
Authority: KR
Inventors: 이준석
Original assignee: 조희재; 엘지전자부품 주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1998-10-07

Abstract

본 발명은 티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5∼5.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 6.5∼7.5mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05∼0.1mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1∼0.15mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 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 칩 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 갖고 있기 때문에 1300℃이하의 저온에서는 사용하기 힘든 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유전율이 9,500 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) 3.5∼5.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 6.5∼7.5mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05∼0.1mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1∼0.15mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.05∼0.1mol%로 조성된 고유전율 유전체 자기 조성물에 관한 것이다.

산화세슘(CeO₂)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 0.15mol% 이상이면 소결성이 악화되고 유전손실이 증가된다. 산화네오븀(Nb₂O₅)은 유전율을 증가시키면서 온도안정성을 높이는 역할을 하는데 0.1mol% 이상 첨가되었을 때에는 온도안정성이 떨어진다.

표 1을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다. 티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5∼5.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 6.5∼7.5mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05∼0.1mol, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1∼0.15mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 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 공기압의 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 : Temperature Coeffiicient of Capacitance %)을 측정한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,700∼12,500Khz, 유전손실은 0.9∼1.5%, 절연저항은 0.7×10¹²∼0.2×10¹², 유전율의 온도특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃에서 -36∼-26%, 80℃에서 -69∼-63%인 특성을 나타냈다.

[실시예1]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 8.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,250℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,900KHz, 유전손실은 1.2%, 절연저항은 1.4×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -34%와 -68%인 특성을 나타냈다.

[실시예 2]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 8.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,260℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,700KHz, 유전손실은 1.3%, 절연저항은 2.2×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -30%와 -67%인 특성을 나타냈다.

[실시예 3]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 8.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.1mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,250℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 10,100KHz, 유전손실은 1.1%, 절연저항은 2.2×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -28%와 -67%인 특성을 나타냈다.

[실시예 4]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 7.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,260℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 11,500KHz, 유전손실은 0.9%, 절연저항은 1.2×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -35%와 -67%인 특성을 나타냈다.

[실시예 5]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 7.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,270℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 12,000KHz, 유전손실은 1.0%, 절연저항은 1.0×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -33%와 -63%인 특성을 나타냈다.

[실시예 6]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 4.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 7.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.15mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.1mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,280℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 12,500KHz, 유전손실은 1.2%, 절연저항은 0.9×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -26%와 -66%인 특성을 나타냈다.

[실시예 7]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 5.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 6.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.05mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,280℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 10,100KHz, 유전손실은 0.9%, 절연저항은 0.7×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -31%와 -64%인 특성을 나타냈다.

[실시예 8]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 5.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 6.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,300℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,800KHz, 유전손실은 1.4%, 절연저항은 0.8×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -32%와 -69%인 특성을 나타냈다.

[실시예 9]

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 5.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 6.5mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.15mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.1mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.1mol%를 구성 성분으로 갖는 고유전율 유전체 자기조성물을 소결온도 1,300℃에서 상기의 방법으로 제조한 결과, 유전상수는 25℃에서 9,700KHz, 유전손실은 1.5%, 절연저항은 0.7×10¹²Ωcm, 유전율의 온도 특성(TCC : Temperature Coeffiicient of Capacitance )은 -20℃와 80℃에서 각각 -36%와 -68%인 특성을 나타냈다.

본 발명에 의한 상기 고유전율 유전체 자기조성물은 9,500KHz 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

티탄산 바륨(BaTiO₃) 100mol%, 산화세슘(CeO₂) 3.5∼5.5mol%, 산화티탄(TiO₂) 6.5∼7.5mol%, 산화네오븀(Nb₂O₅) 0.05∼0.1mol%, 산화코발트(Co₂O₃) 0.1∼0.15mol%, 산화탄탈륨(Ta₂O₃) 0.05∼0.1mol%로 조성된 것을 특징으로 하는 고유전율 유전체 자기 조성물.