KR20010095049A - 유전체 자기 조성물과 이를 이용한 자기 커패시터 및 그제조방법 - Google Patents

유전체 자기 조성물과 이를 이용한 자기 커패시터 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

고주파수 대역에서도 유전체손실이 적고 안정한 특성을 갖으면서 저온에서의 소성을 실현함으로써 전극재료로 비금속을 이용할 수 있고, 그 결과 제조코스트를 대폭적으로 저하시킬 수 있는 유전체 자기조성물과 이를 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 유전체 자기조성물은, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5-10중량% 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

유전체 자기 조성물과 이를 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법{Dielectric ceramic composition, ceramic capacitor using the composition and process of producing same}
본 발명은 유전체 자기조성물과 이를 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 고주파수 대역에서도 유전체손실이 적고 안정한 특성을 갖으면서 저온에서의 소성을 실현함으로써 전극재료로 비금속을 이용할 수 있고 그 결과 제조코스트를 대폭적으로 저하시킬 수 있는 유전체 자기조성물과 이를 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래, 소형이면서도 대용량의 커패시터로서, 세라믹스의 유전특성을 이용한 세라믹 커패시터가 알려져 있다. 이 세라믹 커패시터는 루틸(rutile)형의 TiO2, 페로브스카이트형의 BaTiO3, MgTiO3, CaTiO3, SrTiO3등의 유전체재료를 한가지, 또는 이들을 조합하여 소망의 특성을 갖는 커패시터로 만든다.
세라믹 커패시터는 단층형과 적층형으로 분류된다.
단층세라믹 커패시터는 상술한 재료분말을 가압 성형하여 예를 들어 펠릿(원판상), 로드(원통상), 칩(각형상) 등의 성형체로 하고, 이 성형체를 대기중 1200∼1400℃의 온도에서 소성하여 소결체로 하고, 이 소결체의 양표면에 전극을 형성하여 얻을 수 있다.
또한 적층 세라믹 커패시터는 상술한 재료분말과 유기바인더 및 유기용제를 혼련하여 슬러리로 하고, 이 슬러리를 닥터브레이드(doctor blade)법에 의해 시트상에 성형하고 탈지하여 그린시트(green sheet)로 하고, 이 그린시트 상에 Pt나 Pd 등의 귀금속으로 이루어지는 전극을 인쇄한 후, 이들 그린시트를 두께방향으로 적층 가압하여 적층체로 하고, 이 적층체를 대기중 1200∼1400℃의 온도에서 소성하여 얻을 수 있다.
그런데, 상술한 종래의 세라믹 커패시터에 있어서는 전기적 특성이 우수한 치밀한 소결체를 얻기 위해서는 1200∼1400℃라는 높은 온도에서의 소성이 필요하다.
특히, 적층 세라믹 커패시터에서는 전극재료로 비금속을 이용하는 경우 이 비금속이 소성시에 산화하여 세라믹층의 사이에 고저항층을 형성해버려 높은 온도에서도 안정한 Pt나 Pd등의 귀금속재료를 이용할 필요가 있어 저코스트화가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 마이크로파 등의 고주파수 영역에 적용하는 경우, 유전체 손실이 적은 것이 바람직하고, 온도특성, 품질계수(Q) 등의 전기적 특성에 대하여도 보다 고특성이면서 고신뢰성의 것이 요구되고 있다. 그러나, 현재의 유전체재료에서는 이들의 요구에 만족하지 못하고 있다.
본 발명은 상기의 사정을 감안한 것으로, 고주파수 대역에서도 유전체손실이 적고 안정한 특성을 갖으면서 저온에서의 소성을 실현함으로써 전극재료로 비금속을 이용하는 것이 가능하고, 그 결과, 제조코스트를 대폭적으로 저하시킬 수 있는 유전체 자기조성물과 이를 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법을 제공하는 것을목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시형태인 단층 세라믹 커패시터를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2의 실시형태인 적층 세라믹 커패시터를 나타내는 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1..... 벌크상의 유전체 2..... 단자전극
3..... 리드선 4..... 에폭시 수지
11..... 유전체층 12..... 내부전극
13, 14..... 단자전극
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 유전체 자기조성물과 그것을 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법을 제공하였다.
즉, 본 발명에 따른 유전체 자기조성물은, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5-10중량% 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 유전체 자기조성물에서는, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5∼10중량% 첨가함으로써, 높은 비유전율, 양호한 온도특성, 높은 품질계수를 실현하는 것이 가능하고, 마이크로파 등의 고주파수 영역에서 특성이 안정하다. 이에 따라, 고주파수 영역에서 신뢰성이 향상된다.
여기서, Sr의 몰비를 0.7이상(70mol% 이상)으로 한 이유는, 0.7미만(70mol%미만)에서는 925∼1080℃의 온도에서 소성한 경우, 소결성이 저하되어 양호한 소결체가 얻어질 수 없기 때문이다.
또한, Ti의 몰비를 0.1이하(10mol%이하)로 한 이유는, 0.1(10mol%)을 초과하면 품질계수(Q)가 저하하고 온도특성이 음으로 커지기 때문이다.
MnO2는 소결조제제로서 첨가하는 것으로, 그 첨가량은 0.05∼20중량%가 바람직하다. 그 이유는 첨가량이 0.05중량% 미만에서는 소결시킬 수 없고 또한, 20중량%을 초과하면 품질계수(Q)가 저하되기 때문이다.
Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상의 저융점 금속산화물은, 온도특성을 개선하기 위해 첨가하는 것으로, 그 첨가량은 0.001∼5중량%가 바람직하다. 그 이유는 첨가량이 0.001중량% 미만에서는 온도특성의 개선효과가 얻어지지 않으며 또한, 5중량%을 초과하면 품질계수(Q)가 저하하기 때문이다.
글라스 조성물은, 저온소성을 가능하게 하기 위해 소결조제로 첨가하는 것으로, 그 첨가량은 0.5∼10중량%가 바람직하다. 그 이유는 첨가량이 0.5중량% 미만에서는 소결조제로서의 효과가 없고 저온소성을 할 수 없어 비유전율, 온도특성, 품질계수가 저하하기 때문이며, 또한, 10중량%을 초과하면 품질계수(Q)가 저하하기 때문이다.
글라스 조성물로서는 첨가하여도 특성에 악영향을 미치지 않고, 주 조성물의 성분인 SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)와 젖음성이 양호하면서 925∼1080℃의 온도에서 연화 및/또는 용융하는 글라스가 바람직한데 예를 들어 ZnO-SiO2계 글라스, Li2O-Al2O3-SiO2계 글라스 등이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 유전체 자기조성물은, 상기한 유전체 자기조성물에서, 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량% 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
SiO2는 온도특성을 개선하기 위해 첨가하는 것으로, 그 첨가량은 0.01∼3중량%가 바람직하다. 그 이유는, 첨가량이 0.01중량% 미만에서는 온도특성의 개선효과가 얻어지지 않으며, 또한, 3중량%을 초과하면 품질계수(Q)가 저하하기 때문이다.
Al2O3는 품질계수(Q)을 개선하기 위해 첨가하는 것으로, 그 첨가량은 0.01∼5중량%가 바람직하다. 그 이유는 첨가량이 0.01중량% 미만에서는 품질계수(Q)의 개선효과가 얻어지지 않으며, 또한 5중량%을 초과하면 온도특성이 저하하기 때문이다.
또한, 본 발명에 따른 유전체 자기조성물은, 상기한 유전체 자기조성물에서, 상기 주조성물에 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
희토류 산화물은, 온도특성을 개선하기 위해 미량 첨가하는 것으로, 그 첨량은 0.001∼2중량%가 바람직하다. 그 이유는 첨가량이 0.001중량% 미만에서는 온도특성의 개선효과가 얻어지지 않으며, 또한, 2중량%을 초과하면 품질계수(Q)가 저하하기 때문이다.
희토류 산화물로서는, 주 조성물의 성분인 SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)과 젖음성이 양호하면서 입계층에 존재하여 소결성을 높이는 것, 예를 들어 La2O3, CeO2, Pr6O11, Nd2O3, Sm2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 조합하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자기커패시터는 상기한 유전체 자기조성물로 되는 소자의 양면에 전극을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자기커패시터는, 상기한 유전체 자기조성물로 이루어지는 시트상의 유전체와, 전극를 교대로 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 기재된 자기커패시터는 상기한 자기커패시터에서, 상기 전극을 비금속 또는 탄소계 물질로 하는 것을 특징으로 한다.
이 자기커패시터는, 상기한 유전체 자기조성물을 이용함으로써 고주파수 대역에서도 유전체손실이 적고 안정한 특성을 갖는다.
또한, 상기 유전체 자기조성물을 이용함으로써, 925∼1080℃의 온도에서 소성할 수 있고 내부전극으로 저렴한 비금속 또는 탄소계 물질을 이용할 수 있어 제조코스트를 저감할 수 있다.
상기 비금속으로서는, 도체로서의 특성을 갖으면서도 신뢰성이 높은 금속, 예를 들어, 동(Cu), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 금속에서 선택된 1종 또는 2종이상을 함유하는 금속이 바람직하다.
또한, 탄소계 물질로서는 카본(무정형탄소), 그라파이트(석묵, 흑연), 또는 이들의 혼합물이 바람직하다.
본 발명에 따른 유전체 자기조성물의 제조방법은, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을0.5∼10중량% 첨가한 분체를, 성형하여 벌크상 또는 시트상의 성형체로 하고, 이 성형체를 925∼1080℃의 온도에서 소성하는 것을 특징으로 한다.
이 유전체자기조성물의 제조방법에서는, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5-10중량% 첨가한 분체를, 성형하여 벌크상 또는 시트상의 성형체로 하고, 이 성형체를 925∼1080℃의 온도에서 소성함으로써 소결조제인 MnO2및 글라스 조성물이 저온소성과정에서 입계층의 젖음성을 향상시켜, 성형체중의 분말입자끼리를 결합시키는 것과 함께, 분말입자의 공극을 감소시키면서 소결을 진행시킨다. 이에 따라 925∼1080℃의 소성온도에서 치밀한 고강도의 소결체를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유전체자기조성물의 제조방법은, 상기한 유전체 자기조성물의 제조방법에서, 상기 시트상의 성형체에서 하나의 주된 면에 전극을 형성한 다음 이 성형체를 복수개 두께방향으로 적층 가압하여 적층체로 하고, 이 적층체를 상기 온도에서 소성하는 것을 특징으로 한다.
이 유전체자기조성물의 제조방법에서는, 시트상의 성형체에서 하나의 주된 면에 전극을 형성한 다음 이 성형체를 복수개 두께방향으로 적층하고 가압하여 적층체로 하고, 이 적층체를 상기 온도에서 소성하는 것에 의해 내부전극재료로 Pt나 Pd의 귀금속과 비교하여 저렴한 Cu, Ni등의 비금속, 또는 무정형탄소, 그라파이트등의 탄소계 물질을 이용할 수 있다. 이에 따라, 특성을 저하시키지 않고 저코스트화를 도모할 수 있다.
본 발명의 유전체 자기조성물과 이를 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법의 각 실시형태에 대해서 도면을 기초로 설명한다.
[제1의 실시형태]
도 1은 본 발명의 제1의 실시형태인 세라믹 커패시터(자기커패시터)를 나타내는 단면도로서, 도면에서 부호1은 벌크상의 유전체, 2는 유전체(1)의 양면에 형성된 단자전극, 3은 단자전극(2)에 접속된 리드선, 4는 유전체(1) 및 단자전극(2)을 밀봉하는 에폭시수지이다.
유전체(1)은, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)(이하, 단지 SCZT라 한다)로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5-15중량% 첨가한 재료조성으로 이루어지는 유전체 세라믹이다.
이 유전체(1)의 재료조성을, 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량% 첨가한 재료조성, 또는 상기 주조성물에 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가한 재료조성, 또는 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량%, 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가한 재료조성중 어느것 하나로 해도 좋다.
단자전극(2)로서는, 도체로서의 특성을 갖으면서 신뢰성이 높은 전극재료 예를 들어 Ag 또는 Ag 합금으로 구성된다. Ag합금으로서는 예를 들어 90Ag-10Pd 등이 적합하다.
이 Ag 또는 Ag합금 대신, 예를 들어 Cu, Ni, W 또는 Mo, 또는 이들중 2종이상을 함유한 합금 또는 카본, 그라파이트, 이들의 혼합물을 이용해도 좋다.
이 세라믹 커패시터는 고주파영역에서도 안정한 비유전율(ε), 품질계수(Q), 온도특성(Tc)을 갖는다.
다음, 이 세라믹 커패시터의 제조방법에 대해서 설명한다.
먼저, 표 1, 2에 표시한 재료조성이 되도록, 분말상의 SCZT, MnO2, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상, 글라스 조성물, 필요에 따라 SiO2, Al2O3, 희토류 산화물을 각각 소정량 평량하고, 이들의 분체를 소정량의 물(또는 에탄올, 아세톤 등의 유기용매) 등의 분산매와 함께 볼밀에 넣고, 소정시간 예를 들면 24시간 혼합·분쇄하고, 그 후 탈수(또는 탈에탄올, 탈 아세톤 등의 탈유기용매)·건조를 행하였다. 여기서는, 글라스 조성물로서 ZnO-SiO2계 글라스 또는 Li2O-Al2O3-SiO2계 글라스중 하나를 이용하고, 희토류 산화물로서는 CeO2를 이용하였다. 또한, 본 발명의 재료조성이외의 조성의 시료도 만들어 비교예로서 하였다(표 1, 2중에서는 「※」로 표시하고 있다)
시료번호 주성분(mol비)SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3 첨가물A(중량%) 첨가물B(중량%) 소성온도(℃)
Sr Ca Zr Ti MnO2 Al2O3 SiO2 글라스플릿트 Bi2O3 CeO2
1※ 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1050
2※ 1 0 1 0 0.3 0 0 0.3 1.0 0 1000
3 1 0 1 0 0.3 0 0 3.0 1.0 0 950
4※ 1 0 1 0 0.3 0 0 11.0 1.0 0 950
5 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950
6※ 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950
7 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950
8※ 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 6.0 0.01 950
9 1 0 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950
10※ 0.99 0.01 1 0 0.3 0 0 0.3 1.0 0 1000
11 0.99 0.01 1 0 0.3 0 0 3.0 1.0 0 950
12※ 0.99 0.01 0.95 0.05 0.01 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 925
13 0.99 0.01 0.95 0.05 0.3 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950
14 0.99 0.01 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 1.0 0.01 950
15※ 0.98 0.02 0.95 0.05 0.3 0 0 0.3 1.0 0 1000
16 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0 0 3.0 1.0 0 950
17 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0 0 10.0 1.0 0 950
18 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0 0 3.0 5.0 0 950
19 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.05 0.05 2.5 0.5 0.01 950
20 0.98 0.02 0.95 0.5 5.0 0.5 0.05 2.5 0.5 0.01 950
※본 발명의 범위외
시료번호 주성분(mol비)SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3 첨가물A(중량%) 첨가물B(중량%) 소성온도(℃)
Sr Ca Zr Ti MnO2 Al2O3 SiO2 글라스플릿트 Bi2O3 CeO2
21※ 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.5 0.05 2.5 1.0 0.01 900
22※ 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.5 0.05 11.0 1.0 0.01 950
23 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 5.0 0.05 2.5 0.5 0.01 950
24 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.1 0.5 2.5 0.5 0.01 950
25 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.1 3.0 2.5 0.5 0.01 950
26 0.98 0.02 0.95 0.05 5.0 0.1 0.1 2.5 0.5 0.01 925
27 0.98 0.02 0.95 0.05 0.3 0.1 0.05 2.5 1.0 0.01 950
28※ 0.98 0.02 0.9 0.1 5.0 0.1 0.1 11.0 1.0 0.01 925
29 0.98 0.02 0.95 0.05 3.0 0.2 0.3 2.5 0.5 0.001 950
30※ 0.98 0.02 0.95 0.05 3.0 0.2 0.3 2.5 0.5 2.1 950
31 0.98 0.02 0.95 0.05 3.0 0.2 0.3 2.5 0.5 0.01 1050
32※ 0.98 0.02 0.85 0.15 3.0 0.2 0.3 2.5 0.5 0.01 950
33※ 0.95 0.05 0.95 0.05 0.3 0 0 0.3 1.0 0 1000
34 0.95 0.05 0.95 0.05 5.0 0 0 3.0 1.0 0 950
35 0.95 0.05 0.95 0.05 5.0 0 0 10.0 1.0 0 950
36 0.95 0.05 0.95 0.05 5.0 0 0 3.0 5.0 0 950
37 0.95 0.05 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 950
38 0.95 0.05 0.95 0.05 5.0 0.5 0.3 2.5 0.5 0.01 950
39 0.9 0.1 0.95 0.05 5.0 0.1 0.5 2.5 0.5 0.01 950
40 0.9 0.1 0.95 0.05 5.0 0.1 3.0 2.5 0.5 0.01 950
41※ 0.9 0.1 0.95 0.05 0.3 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 900
42※ 0.9 0.1 0.9 0.1 5.0 0.1 0.1 2.5 6.0 0.01 925
43 0.8 0.2 0.95 0.05 5.0 0.05 0.05 2.5 0.5 0.01 950
44 0.8 0.2 0.95 0.05 5.0 0.5 0.05 2.5 0.5 0.01 950
45※ 0.8 0.2 0.95 0.05 5.0 0.5 0.05 2.5 0.5 0.01 900
46※ 0.8 0.2 0.9 0.1 5.0 0.5 0.3 2.5 0.5 2.1 950
47 0.7 0.3 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 925
48 0.7 0.3 0.95 0.05 5.0 0.1 0.1 2.5 0.5 0.01 925
49※ 0.7 0.3 0.9 0.1 5.0 0.5 0.1 10.0 0.5 0.01 900
50※ 0.65 0.35 0.95 0.05 5.0 0.1 0.05 2.5 0.5 0.01 925
※본 발명의 범위외
그 다음으로, 이 건조분말을 550∼750℃의 온도에서 0.5∼5.0시간 하소를 행하고, 라이카이기(또는 자동유발)을 이용하여 1∼24시간 분쇄하여 소정의 입도의 가소분으로 하였다.
다음으로, 이 하소분에 소정량의 유기바인더를 가한 후, 라이카이(大臼)기를 이용하여 균일하게 혼합·조립하고, 소정의 입도의 조립분(단립)으로 하였다. 유기바인더로서는 PVA(polyvinyl alcohol) 수용액 이외에 다른 에틸셀룰로스 수용액, 아크릴수지 수용액(아크릴바인더) 등을 이용하였다
다음으로 성형기를 이용하여, 이 조립분을 직경 20mm, 두께 2mm의 펠릿으로 성형하고, 그후 대기중 925∼1080℃의 온도에서 0.5∼10.0시간 소성하고, 본 실시형태의 원판상의 유전체(1)를 얻었다. 또한, 본 발명의 재료조성의 시료를 본 발명의 소성온도범위를 벗어나는 온도에서 소성하여 비교예로 하였다(표 1, 2에서는 「※」로 나타내고 있다).
표 3, 4는 각 시료에서 전기적 특성을 나타낸 것이다.
시료번호 비유전율ε 품질계수Q 비저항R(Ω·cm) 온도특성Tc(ppm/℃)
1※ 13 230 1.6×1011 96
2※ 18 240 1.2×1012 103
3 23 2300 1.9×1012 60
4※ 22 380 1.5×1012 180
5 28 2680 1.7×1012 58
6※ 24 210 1.2×1011 76
7 30 4500 1.9×1012 40
8※ 33 180 1.5×1012 26
9 31 6400 2.1×1012 35
10※ 27 310 1.6×1012 55
11 30 3120 2.3×1012 42
12※ 24 310 2.6×1012 81
13 29 3240 2.1×1012 37
14 28 2980 1.9×1012 22
15※ 26 160 1.5×1012 26
16 27 1980 1.9×1012 23
17 21 1600 2.0×1012 34
18 23 1920 1.1×1012 29
19 30 5200 1.2×1012 38
20 31 4800 1.9×1012 42
※본 발명의 범위외
시료번호 비유전율ε 품질계수Q 비저항R(Ω·cm) 온도특성Tc(ppm/℃)
21※ 26 315 2.0×1012 48
22※ 30 260 1.0×1011 26
23 32 2300 2.3×1012 60
24 30 6200 2.2×1012 30
25 29 2100 1.2×1012 15
26 29 2320 2.0×1012 26
27 26 1870 1.8×1012 31
28※ 28 190 1.6×1011 -5
29 31 2600 1.5×1012 25
30※ 30 410 1.5×1011 26
31 31 5950 1.9×1012 20
32※ 41 360 1.5×1012 -380
33※ 30 120 1.8×1012 63
34 31 3680 2.0×1012 58
35 31 1780 1.8×1012 47
36 29 1580 1.6×1012 39
37 29 2400 1.9×1012 42
38 33 3250 2.0×1012 26
39 31 2800 1.8×1012 18
40 30 1960 1.9×1012 19
41※ 16 370 1.2×1011 13
42※ 22 160 1.0×109 -9
43 24 1850 1.8×1012 12
44 26 1260 1.9×1012 15
45※ 12 260 1.5×1011 16
46※ 23 430 1.7×1012 30
47 23 1150 1.9×1012 -19
48 21 1260 2.0×1012 -26
49※ 15 170 1.6×1011 -95
50※ 13 120 1.3×1011 -120
※본 발명의 범위외
여기에서, 비유전율(ε)은 25℃에서 1MHz, 1Vrms의 조건하에서 측정을 하였다.
품질계수(Q)는, 1MHz, 25℃의 조건하에서 측정하였다.
온도특성(Tc)는 25℃의 정전용량C1 및 125℃에서의 정전용량C2을 각각 측정하고, 이들의 측정치를 다음식에 대입하여 온도특성(Tc)을 산출하였다.
Tc(ppmm/℃)
=((C2-C1)×106)/(C1×(125-25))
비저항(R(Ω·cm))은 25℃에서 1000V의 직류전압을 인가할 때의 1분후의 전류치를 측정하고, 이들 전압치 및 전류치에서 비저항을 산출하였다.
이들 표 3∼4에서 밝혀진 바와 같이, 본 실시형태의 시료에 의하면, 비유전율(ε), 품질계수(Q), 온도특성(Tc) 모두 고주파영역에서도 안정한 것을 알 수 있다.
한편, 비교예의 시료에서는, 비유전율(ε), 품질계수(Q), 온도특성(Tc)중 어느 하나가 본 실시형태의 시료에 비하여 저하한 것을 알 수 있다.
더욱이, 금속현미경을 이용하여, 본 실시형태의 시료의 표면상태를 관찰한 바, 입계에 공극 등이 인지되지 않고 치밀한 소결체로 되는 것이 확인되었다.
이상 설명과 같이, 본 실시형태의 세라믹 커패시터에 의하면, 유전체(1)를SCZT로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5∼10중량% 첨가하고, 필요에 따라 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량%, 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가한 재료조성으로 했기 때문에, 높은 비유전율, 양호한 온도특성, 높은 품질계수를 실현할 수 있다. 따라서, 마이크로파 등의 고주파수 대역에서 특성을 안정화시킬 수 있고, 고주파수 대역에서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 세라믹 커패시터의 제조방법에 의하면, SCZT로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5∼10중량% 첨가하고, 필요에 따라 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량%, 희토류 산화물을 0.001-2중량% 첨가한 분체를 성형하여 벌크상의 성형체로 하고, 이 성형체를 925∼1080℃의 온도에서 소성했기 때문에, 치밀하면서 고강도의 소결체를 저온소성에 의해 만들 수 있다.
[제2의 실시형태]
도 2는 본 발명의 제2의 실시형태인 적층 세라믹 커패시터를 나타낸 도면으로, 도면에서 부호11은 시트상의 유전체층, 12는 박두께의 내부전극, 13, 14는 단자전극으로, 유전체층(11)을 8층, 내부전극(12)을 7층, 교대로 적층하여 구성하고 있다
유전체층(11)은 SCZT로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5∼10중량% 첨가한 재료조성으로 이루어지는 시트상의 유전체 세라믹 커패시터이다.
이 유전체층(11)의 재료조성을, 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량% 첨가한 재료조성 또는 상기 주조성물에 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가한 재료조성, 또는 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량%, 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가한 재료조성중 어느 것 하나로 해도 좋다.
내부전극(12) 및 단자전극(13)(14)는, 도체로서의 특성을 갖으면서 신뢰성이 높은 전극재료 예를 들어, Cu, Ni, W 또는 Mo 또는, 이들중 어느 2종이상을 함유한 합금, 또는 카본, 그라파이트, 이들의 혼합물이 적합하다.
이 적층 세라믹 커패시터에서는 비유전율(ε), 품질계수(Q), 온도특성(Tc)모두고주파영역에서도 안정하다.
다음으로, 이 적층 세라믹 커패시터의 제조방법에 대해서 설명한다.
먼저, 본 실시형태의 재료조성으로 되도록 분말상의 SCZT, MnO2, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상, 글라스 조성물, 필요에 따라 SiO2, Al2O3, 희토류 산화물을 각각 소정량 평량하고, 이들의 분말을 소정량의 물(또는 에탄올, 아세톤 등의 유기용매) 등의 분산매와 함께 볼밀에 넣고, 소정시간 예를 들어 24시간 혼합·분쇄하고, 그 후 탈수(또는 탈에탄올, 탈아세톤 등의 탈유기용매)·건조를 행하였다.
다음으로, 이 건조분에 소정량의 유기바인더 및 유기용제를 가한 후, 라이카이기, 혼련기 등을 이용하여 혼련하여 소정의 점도를 갖는 슬러리로 만든다. 유기바인더로서는 PVA(polyvinyl alcohol) 수용액 이외에 에틸셀룰로스 수용액, 아크릴수지 수용액(아크릴바인더) 등을 이용하였다.
다음으로 닥터브레이드법에 의해 이 슬러리를 시트상으로 성형하고 탈지하여 그린시트로 하고, 이 그린시트 상에 내부전극(12)을 형성하기 위해 Cu, Ni, W 또는 MO, 또는 이들중 어느 2종이상을 함유한 합금, 또는 카본, 그라파이트, 카본과 그라파이트의 혼합물을 도전재료로 한 도전 페이스트(paste)를 소정의 패턴으로 인쇄하여 내부전극층으로 만든다.
이 도전 페이스트로는 Cu분말에 유기바인더, 분산제, 유기용제, 필요에 따라 환원제 등을 소정량 가한 후에 혼련하고, 소정의 점도로 한 Cu 페이스트 이외에 Ni 페이스트, W 페이스트, Mo 페이스트, 카본분과 그라파이트분의 혼합 분체를 이용한 카본 페이스트 등이 적절히 이용될 수 있다.
다음으로, 이들의 그린시트를 두께방향으로 적층하여 그 두께방향으로 가압하여 적층체로 만든다.
다음으로, 이 적층체를 N2가스 등의 불활성가스분위기에서 또는 N2-H2환원성 가스분위기에서, 925∼1080℃온도로 소성하고, 그 후 양측면에 단자전극(13)(14)를 성형하였다.
이상과 같이, 유전체층(11)과 내부전극(12)를 교대로 적층한 적층 세라믹 커패시터를 만들 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 적층 세라믹 커패시터에 의하면, 유전체층(11)를 SCZT로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5-10중량% 첨가하고, 필요에 따라 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을0.01∼5중량%, 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가한 재료조성으로 했기 때문에, 높은 비유전율, 양호한 온도특성, 높은 품질계수를 실현할 수 있다. 그 결과, 마이크로파 등의 고주파수 영역에서 특성이 안정화되고 고주파수 영역에서 신뢰성을 향상될 수 있다.
본 실시형태의 적층 세라믹 커패시터의 제조방법에 의하면, SCZT로 이루어지는 주조성물에 MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5∼10중량% 첨가하고, 필요에 따라 상기 주조성물에 SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량%, 희토류 산화물을 0.001∼2중량% 첨가한 그린시트 상에 내부전극층을 형성하고 이 그린시트를 두께방향으로 적층하여 적층체로 만들고, 이 적층체를 불활성가스 분위기에서, 또는 환원성 가스분위기에서, 925-1080℃온도로 소성했기 때문에, 내부전극(12)의 재료에 Pt나 Pd 등의 귀금속과 비교하여 저렴한 비금속이나 탄소계 물질을 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 특성을 저하시키지 않고 저코스트화를 도모할 수 있다.
이상 본 발명의 유전체 자기조성물과 이를 이용한 자기커패시터 및 그 제조방법의 각 실시형태에 대해서 도면을 기초로 설명하지만, 구체적인 구성은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 설계의 변경 등이 가능하다.
예를 들어 제2의 실시형태인 적층 세라믹 커패시터에서는 유전체층(11)를 8층, 내부전극(12)을 7층, 교대로 적층한 구성으로 하지만, 유전체층(11) 및 내부전극(12) 각각의 크기나 층수는 필요로 하는 용량이나 특성에 의해 적절히 변경가능하다.
이상 설명한 헝태에서 본 발명의 유전체 자기조성물에 의하면, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼15중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5∼10중량% 첨가했기 때문에 높은 비유전율, 양호한 온도특성, 높은 품질계수를 실현할 수 있고, 마이크로파 등의 고주파수 영역에서 특성을 안정화시킬 수 있고 고주파수 영역에서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 자기커패시터에 의하면, 상기한 유전체 자기조성물로 이루어지는 소자의 양면에 전극을 형성했기 때문에 고주파수 대역에서도 유전체손실이 적고 마이크로파 등의 고주파수 대역에서 특성을 안정화시킬 수 있으며, 고주파수 대역에서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전극으로 저렴한 비금속 또는 탄소계 물질을 이용하면, 특성을 저하시키지 않고 제조코스트를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 다른 자기커패시터에 의하면, 상기한 유전체 자기조성물로 이루어지는 시트상의 유전체와, 전극를 교대로 적층하는 것으로, 고주파수 대역에서도 유전체손실이 적으며, 마이크로파 등의 고주파수 대역에서 특성을 안정화시킬 수 있고, 고주파수 대역에서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 925∼1080℃의 온도에서 소성할 수 있으므로 내부전극으로 저렴한 비금속 또는 탄소계 물질을 이용할 수 있고, 특성을 저하시키지 않고 제조코스트를 저감할 수 있다.
본 발명의 유전체자기조성물의 제조방법에 의하면, SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5-10중량% 첨가한 분체를 성형한 벌크상 또는 시트상의 성형체로 하고, 이 성형체를 925∼1080℃의 온도에서 소성했기 때문에 치밀하고 고강도의 소결체를 저온에서 저코스트로 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 유전체 자기조성물의 제조방법에 의하면, 시트상의 성형체의 하나의 주된 면에 적극을 형성한 다음, 이 성형체를 복수개 두께 방향으로 적층하고 가압하여 적층체로 하고, 이 적층체를 상기 온도에서 소성했기 때문에 내부전극재료에 Pt나 Pd 등의 귀금속과 비교하여 저렴한 Cu, Ni등의 비금속, 또는 무정형 탄소, 그라파이트 등의 탄소계 물질을 이용할 수 있고, 치밀하고 고강도의 적층체를 저온에서 저코스트로 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스조성물을 0.5-10중량% 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 주조성물에, SiO2을 0.01∼3중량%, Al2O3을 0.01∼5중량% 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 주성물에 희토류 산화물을 0.001-2중량%첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 주성물에 희토류 산화물을 0.001-2중량%첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 글라스 조성물은, ZnO-SiO2계 글라스 또는 Li2O-Al2O3-SiO2계 글라스인 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 글라스 조성물은, ZnO-SiO2계 글라스 또는 Li2O-Al2O3-SiO2계 글라스인 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 글라스 조성물은, ZnO-SiO2계 글라스 또는 Li2O-Al2O3-SiO2계 글라스인 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 글라스 조성물은, ZnO-SiO2계 글라스 또는 Li2O-Al2O3-SiO2계 글라스인 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  9. 제 3항에 있어서, 상기 희토류 산화물은, La2O3, CeO2, Pr6O11, Nd2O3, Sm2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  10. 제 4항에 있어서, 상기 희토류 산화물은, La2O3, CeO2, Pr6O11, Nd2O3, Sm2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Yb2O3에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물.
  11. 제 1항에 기재된 유전체 자기조성물로 이루어지는 소자의 양면에 전극을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  12. 제 2항에 기재된 유전체 자기조성물로 이루어지는 소자의 양면에 전극을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  13. 제 3항에 기재된 유전체 자기조성물로 이루어지는 소자의 양면에 전극을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  14. 제 4항에 기재된 유전체 자기조성물로 이루어지는 소자의 양면에 전극을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  15. 제 5항에 기재된 유전체 자기조성물로 이루어지는 소자의 양면에 전극을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  16. 제 11항에 기재된 유전체 자기조성물로 이루어지는 시트상의 유전체와, 전극를 교대로 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 전극은, 비금속 또는 탄소계 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  18. 제 12항에 있어서, 상기 전극은, 비금속 또는 탄소계 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기커패시터.
  19. SrxCa1-x(ZryTi1-y)O3(단, 0.7≤x≤1, 0.9≤y≤1)으로 이루어지는 주조성물에, MnO2을 0.05∼20중량%, Bi2O3, PbO, Sb2O3에서 선택된 1종 또는 2종이상을 0.001∼5중량%, 글라스 조성물을 0.5-10중량% 첨가한 분체를, 성형하여 벌크상 또는 시트상의 성형체로 하고, 이 성형체를 925∼1080℃의 온도에서 소성하는 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물의 제조방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 시트상의 성형체의 하나의 주된 면에 전극을 형성한 다음 이 성형체를 복수개 두께방향으로 적층 가압하여 적층체로 하고, 이 적층체를 상기 온도에서 소성하는 것을 특징으로 하는 유전체 자기조성물의 제조방법.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100444222B1 (ko) * 2001-11-13 2004-08-16 삼성전기주식회사 유전체 세라믹 조성물
KR100444224B1 (ko) * 2001-11-13 2004-08-16 삼성전기주식회사 유전체 세라믹 조성물
US20060229188A1 (en) * 2005-04-07 2006-10-12 Randall Michael S C0G multi-layered ceramic capacitor
US7923395B2 (en) 2005-04-07 2011-04-12 Kemet Electronics Corporation C0G multi-layered ceramic capacitor
JP2013165180A (ja) * 2012-02-10 2013-08-22 Tdk Corp 電子部品及び電子部品の製造方法
CN104003716B (zh) * 2014-05-08 2015-08-26 华南理工大学 一种抗还原低温烧结高频热稳定介质陶瓷及其制备方法
CN112592174A (zh) * 2020-12-10 2021-04-02 无锡市高宇晟新材料科技有限公司 高抗热震性的微波介质陶瓷材料及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62157605A (ja) * 1985-12-30 1987-07-13 太陽誘電株式会社 誘電体磁器組成物
JPH0831284B2 (ja) * 1986-11-14 1996-03-27 株式会社村田製作所 非還元性温度補償用誘電体磁器組成物
JPS63289707A (ja) * 1987-05-20 1988-11-28 Murata Mfg Co Ltd 非還元性誘電体磁器組成物
JPS63289709A (ja) * 1987-05-20 1988-11-28 Murata Mfg Co Ltd 非還元性誘電体磁器組成物
JP3143922B2 (ja) * 1990-11-28 2001-03-07 株式会社村田製作所 非還元性誘電体磁器組成物
JP3046436B2 (ja) * 1990-12-17 2000-05-29 株式会社東芝 セラミックコンデンサ
JP2531548B2 (ja) * 1991-06-28 1996-09-04 太陽誘電株式会社 温度補償用磁器組成物
DE69209417T2 (de) * 1991-09-25 1996-11-28 Murata Manufacturing Co Nichtreduzierbare dielektrische keramische Zusammensetzung
JP3028503B2 (ja) * 1992-01-31 2000-04-04 株式会社村田製作所 非還元性誘電体磁器組成物
JP2997236B2 (ja) * 1997-03-31 2000-01-11 ティーディーケイ株式会社 非還元性誘電体磁器材料

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