KR20020028281A - 저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자유전체 조성물 - Google Patents

저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자유전체 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20020028281A
KR20020028281A KR1020000059210A KR20000059210A KR20020028281A KR 20020028281 A KR20020028281 A KR 20020028281A KR 1020000059210 A KR1020000059210 A KR 1020000059210A KR 20000059210 A KR20000059210 A KR 20000059210A KR 20020028281 A KR20020028281 A KR 20020028281A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
varistor
low temperature
composition
sintered
srtio3
Prior art date
Application number
KR1020000059210A
Other languages
English (en)
Inventor
김윤호
박재관
박재환
김성호
Original Assignee
박호군
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 박호군, 한국과학기술연구원 filed Critical 박호군
Priority to KR1020000059210A priority Critical patent/KR20020028281A/ko
Publication of KR20020028281A publication Critical patent/KR20020028281A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C17/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06553—Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of a combination of metals and oxides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 SrTiO3를 기본 조성으로 하여 1200℃에서 소결이 가능하며 바리스터특성과 캐패시터특성이 동시에 나타나는 유전체 조성물에 관한 것이다. 이를 위하여 Nb2O5를 첨가한 후 환원분위기하에서 소결하여 입내의 전도성을 높였으며, 재산화 공정을 통하여 입계 및 시편 표면을 산화시켜 높은저항층을 형성하였다. 저온 소결을 위하여 MnO와 SiO2의 첨가량을 변화시키며 저온소결 특성 및 전기적 특성을 개선하였다. 이러한 조성개발을 통하여 기존의 SrTiO3의 소결온도인 1440℃이상에서 소결온도를 1200℃까지 낮출 수 있었으며 바리스터특성과 캐패시터특성을 동시에 나타내는 유전체 조성물을 제조할 수 있게 되었다.

Description

저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자 유전체 조성물{Dielectric composition for low temperature sintered SrTiO3 varistor-capacitor multifunctional device}
본 발명은 SrTiO3를 기본조성으로 하는 바리스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1200℃에서 소결이 가능하며 바리스터특성과 캐패시터특성이 동시에 나타나는 유전체 조성물에 관한 것이다.
최근의 전자산업의 발달양상은 전자기기류의 휴대화와 소형화 및 다기능화로 전개되고 있다. 이러한 경박단소화된 전자기기는 외부로부터 입력되는 과도한 전압이나 노이즈에 의한 부품파손 및 회로손상이 일어날 가능성이 크게 증가되었다.
일반적인 바리스터(varistor)는 이와 같이 외부로부터 급격하게 인입되는 과정압이나 노이즈로부터 회로 및 기기를 보호하는데 널리 이용되고 있다. 다양한 종류의 바리스터 중 가장 널리 이용되고 있는 산화아연(ZnO)계 바리스터는 전류-전압 비선형계수가 높고 써지 전류내량이 클 뿐만 아니라 수 볼트(V)의 IC회로 보호로부터 수천 kV의 UHV 송전선 보호에 이르기까지 널리 이용되고 있다.
그러나 이러한 ZnO계 바리스터는 정전용량이 작기 때문에 응답속도가 느리고 노이즈 펄스 흡수성이 좋지 않다는 단점도 지니고 있다. 또한, 일반적인 DC전압이나 주파수가 낮은 AC전합하에서는 적용이 가능하지만 고주파 영역에서 취약한 문제점도 안고 있다.
이러한 취약점을 극복하기 위하여 큰 정전용량을 가진 바리스터로써, 10,000에서 200,000까지 큰 유전율을 지닌 SrTiO3를 기본 재료로 이용하는 기술이 개발되어 왔다. 이러한 SrTiO3계 바리스터는 유전율이 크고 고주파에서의 특성이 안정되어 있다는 장점외에 항복전압이 기존의 ZnO 바리스터에 비하여 크게 낮기 때문에 최근 사용전압이 낮아져 가는 추세에 적용이 쉽다고 할 수 있다. 이러한 SrTiO3계 바리스터의 일반적인 제조방법은 입내(grain)의 전도성을 증가시키기 위하여 도펀트(dopant)를 첨가한 후 환원분위기하에서 소결한다. 소결이 끝난 시편의 입계(grain boundary)의 저항을 증가시키기 위하여 산화나트륨(Na2O), 산화리듐(Li2O), 산화비스머스(Bi2O3) 등의 산화물이나 이들 산화물의 혼합물을 도포한 후 열처리 하여 바리스터 특성이 나타나도록 한다. 최근에는 이러한 기술을 응용하여 적층칩형 SrTiO3계 바리스터의 제조기술을 개발하는 연구도 활발하게 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 SrTiO3를 기본 조성으로 하여 소결온도를 기존의 1400℃이상에서 1200℃까지 낮출 수 있으며 바리스터 특성과 캐패시터 특성이 동시에 나타나는 유전체 조성물을 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 소자의 개략도.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유전체 조성물은 SrTiO3를 기본 조성으로 하고 입내의 전도성을 향상시키기 위해 Nb2O5를 첨가한 후 환원분위기하에서 소결하며, 이를 재산화 공정을 통하여 입계 및 시편 표면을 산화시켜 고저항층을 형성한다. 그리고 저온소결을 위해 MnO와 SiO2의 첨가량을 변화시키며 저온소결특성 및 전기적특성을 개선하여 캐패시터 특성 및 바리스터 특성을 갖는 소자를 제조하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 유전체 조성물의 개략도이다.
본 발명은 다음의 실시예를 통하여 더욱 명확하게 설명된다.
본 발명의 슬러리 제조를 위한 원료분말의 기본 조성물의 조성은 Sr(1-x-y)BaxCayTiO3이며, 이러한 원료분말에 입내의 전도성 향상을 위해 반도체화물 Nb2O5를 첨가하였다. 이때, 원료분말의 기본 조성물의 조성비율 및 반도체화물 Nb2O5의 첨가량은 표 1에 나타나 있다.
샘플No Sr(1-x-y)BaxCayTiO3 Nb2O5(mol%) MnO(mol%) SiO2(mol%)
Sr Ba Ca
1 1 0 0 0.4 0 0.2
2 1 0 0 0.4 0.04 0.2
3 1 0 0 0.4 0.08 0.2
4 1 0 0 0.4 0.12 0.2
5 1 0 0 0.4 0.16 0.2
6 1 0 0 0.4 0.2 0.2
7 0.9 0.1 0 0.4 0.2 0.2
8 0.8 0.2 0 0.4 0.2 0.2
9 0.7 0.3 0 0.4 0.2 0.2
10 0.9 0 0.1 0.4 0.2 0.2
11 0.8 0 0.2 0.4 0.2 0.2
12 0.7 0 0.3 0.4 0.2 0.2
표 1과 같이 기본 조성을 조합한 후 24시간 동안 볼밀링(ball milling)하였으며, 볼밀링이 끝난 분말은 충분히 건조하였다.
하소는 1100℃에서 2시간동안 수행하여 합성하였으며, 저온소결을 위한 첨가제인 MnO와 SiO2를 각각 첨가한 후 다시 24시간 동안 볼밀링하였다. 이때, 각 실험별 첨가되는 MnO와 SiO2의 첨가량은 표 1에 나타나 있다.
볼밀링이 끝난 분말은 충분히 건조한 후 PVA(poly-vinyl alcohol)를 2mol%첨가하였다.
성형은 디스크 형태로 100MPa의 압력하에서 일축가압 성형하였으며, 이를 일정온도에서 소결하였다. 소결은 N2와 H2가스의 혼합비가 90 대 10 인 환원분위기하에서 수행하였다.
소결이 끝난 시편은 공기중에서 재산화하였다. 이때, 재산화 온도는 900℃로 하여 진행하였다.
재산화 공정까지 끝난 세라믹 시편의 전기적 특성 측정을 위한 전극은 상용 Ag전극을 이용하여 외부전극을 형성하였다. 이렇게 형성된 소자는 도 1에 나타난 바와 같다.
도 1의 조성비율 및 첨가제에 따라 제조된 소자의 전기적 특성은 표 2와 같다.
샘플NO 비전도상수(K)1kHz, 1Vrms, 25℃ tan δ(%)1kHz, 1Vrms, 25℃ 비선형 계수(α)0.1㎃/㎠ ∼1㎃/㎠
1 62000 6 5
2 47000 7 7
3 48000 7 8
4 49000 10 8
5 62000 3 10
6 60000 3 6
7 60000 12 8
8 61000 11 7
9 75000 4 7
10 180000 3 10
11 200000 3 7
12 220000 4 7
상술한 바와 같이 본 발명은 1200℃에서 소결이 가능하며 바리스터 특성과 캐패시터 특성이 동시에 나타나는 SrTiO3계 유전체 조성물로, 특히, Sr자리를 Ca이온으로 치환하였을 경우 겉보기 유전율이 150000이상이며 유전손실이 3% 미만인 좋은 유전특성을 취득할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이러한 조성으로 개발된 시편은 비선형계수가 10이상인 바리스터 특성도 동시에 나타내므로 바리스터-캐패시터 복합기능 소자로 이용이 가능하다.

Claims (5)

  1. 바리스터 및 캐패시터의 특성을 동시에 갖는 복합기능소자 유전체 조성물에 있어서, SrTiO3를 기본조성으로 하며 기본조성물의 조성에서 Ca와 Ba의 치환량이 0 에서 0.3까지이고, 반도체화물로 Nb2O5를 첨가하고, 저온소결한 후 재산화하는 복합기능소자 유전체 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기본조성물의 조성비는 Sr(1-x-y)BaxCayTiO3인 것을 특징으로 하는 복합기능소자 유전체 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 소결은 N2와 H2의 비율이 90 : 10인 환원분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 복합기능소자 유전체 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 재산화는 공기중에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기능소자 유전체 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 저온소결을 위한 첨가제로 MnO와 SiO2이 각각 0 에서 0.2mol%까지 첨가되는 것을 특징으로 하는 복합기능소자 유전체 조성물.
KR1020000059210A 2000-10-09 2000-10-09 저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자유전체 조성물 KR20020028281A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000059210A KR20020028281A (ko) 2000-10-09 2000-10-09 저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자유전체 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000059210A KR20020028281A (ko) 2000-10-09 2000-10-09 저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자유전체 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020028281A true KR20020028281A (ko) 2002-04-17

Family

ID=19692495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000059210A KR20020028281A (ko) 2000-10-09 2000-10-09 저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자유전체 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20020028281A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG104950A1 (en) * 2000-11-15 2004-07-30 Tdk Corp Voltage-dependent nonlinear resistor ceramic, voltage-dependent nonlinear resistor with the ceramic, and method of manufacturing voltage-dependent nonlinear resistor ceramic
KR100846178B1 (ko) 2006-12-15 2008-07-14 곽성옥 평판형 칩 배리스터
KR101036282B1 (ko) * 2010-03-23 2011-05-23 한국전력공사 냉각장치 및 이를 구비한 변전설비
US11532722B2 (en) 2019-08-08 2022-12-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film structure including dielectric material layer and electronic device including the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208727A (en) * 1989-03-22 1993-05-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor-type laminated ceramic capacitor with a grain boundary-insulated structure and a method for producing the same
JPH0878269A (ja) * 1994-08-31 1996-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 粒界絶縁型半導体セラミックコンデンサの製造方法
JPH08330107A (ja) * 1995-03-24 1996-12-13 Tdk Corp 積層型バリスタ
JPH09100157A (ja) * 1995-07-21 1997-04-15 Tdk Corp 電圧非直線性抵抗体磁器
KR20000009936A (ko) * 1998-07-29 2000-02-15 박호군 저 전압용 디스크 및 칩형 세라믹 바리스터 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208727A (en) * 1989-03-22 1993-05-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor-type laminated ceramic capacitor with a grain boundary-insulated structure and a method for producing the same
JPH0878269A (ja) * 1994-08-31 1996-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 粒界絶縁型半導体セラミックコンデンサの製造方法
JPH08330107A (ja) * 1995-03-24 1996-12-13 Tdk Corp 積層型バリスタ
JPH09100157A (ja) * 1995-07-21 1997-04-15 Tdk Corp 電圧非直線性抵抗体磁器
KR20000009936A (ko) * 1998-07-29 2000-02-15 박호군 저 전압용 디스크 및 칩형 세라믹 바리스터 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG104950A1 (en) * 2000-11-15 2004-07-30 Tdk Corp Voltage-dependent nonlinear resistor ceramic, voltage-dependent nonlinear resistor with the ceramic, and method of manufacturing voltage-dependent nonlinear resistor ceramic
KR100846178B1 (ko) 2006-12-15 2008-07-14 곽성옥 평판형 칩 배리스터
KR101036282B1 (ko) * 2010-03-23 2011-05-23 한국전력공사 냉각장치 및 이를 구비한 변전설비
US11532722B2 (en) 2019-08-08 2022-12-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film structure including dielectric material layer and electronic device including the same
US12015073B2 (en) 2019-08-08 2024-06-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film structure including dielectric material layer and electronic device including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111763082B (zh) 一种钛酸锶钡基介质陶瓷材料及其制备方法和应用
CN1252755C (zh) 温度稳定型的贱金属内电极多层陶瓷电容器介电材料
JP7036022B2 (ja) セラミック電子部品用誘電体磁器組成物及びセラミック電子部品
CN102964122A (zh) 介电陶瓷组合物及其电子元器件制作方法
JP7196906B2 (ja) 誘電体磁器組成物及びセラミック電子部品
EP0256405B1 (en) Semiconductive ceramic composition
CN100494118C (zh) 一种温度超稳定型电子陶瓷材料及其制造方法
JP3419713B2 (ja) 積層型セラミックチップコンデンサの製造方法
JP7136196B2 (ja) 誘電体磁器組成物及びセラミック電子部品
JP3207847B2 (ja) 積層型セラミックチップコンデンサ
KR20020028281A (ko) 저온소결 ＳｒＴｉＯ3계 바리스터-캐패시터 복합기능소자유전체 조성물
CN1762899A (zh) 温度稳定型高介电常数陶瓷介质材料及其制造方法
KR100295282B1 (ko) 저전압용디스크및칩형세라믹바리스터제조방법
JP6376001B2 (ja) 誘電体組成物
KR100875288B1 (ko) Ｙ5ｖ 특성이 우수한 ｍｌｃｃ용 유전체 조성물 및 그의제조방법
JP2705221B2 (ja) セラミックコンデンサ及びその製造方法
KR100370544B1 (ko) 저전압용 ｍｅｌｆ형 바리스터-캐패시터 복합기능소자제조방법
KR102664215B1 (ko) 고온 유전 특성이 안정한 무연 유전체 세라믹스 조성물 및 그의 제조방법
JP6376002B2 (ja) 誘電体組成物
KR0145121B1 (ko) 고유전율계 세라믹 유전체 조성물
KR100245811B1 (ko) 세라믹 콘덴서의 유전체 조성물 및 그 제조방법
KR940011059B1 (ko) 입계형 반도성 자기콘덴서
KR100691248B1 (ko) 다층 세라믹 커패시터의 재료로 사용하기 위한 전극용페이스트 및 이를 사용하여 전극을 제조하는 방법
KR0145125B1 (ko) 고유전율계 세라믹 유전체 조성물
KR940007225B1 (ko) 산화지르코늄, 산화망간 및 산화동을 함유한 고유전율 티탄산바륨계 세라믹 유전체 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application