KR20030017860A - 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 티탄산 바륨, 지르콘산 칼슘 및 산화비스무스를 주성분으로 하고 여기에 산화티탄, 산화니오디뮴, 티탄산 마그네슘 또는 티탄산 칼슘을 첨가하여 제조된 본 발명의 유전체는 Y5U 온도특성과 유전손실계수 등의 전기적 성능을 만족하여 지금까지 전량 수입되고 있는 이들 유전체를 대체할 수 있어 원가를 절감할 수 있고 나아가서는 국제 경쟁력 강화 등의 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유전율 4,600∼5,600이고, Y5U의 온도 특성과 유전손실이 1.5% 이하인 전기적 성능을 만족하는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
고전압 콘덴서는 콘덴서를 구성하는 유전체 자기에 2개의 관통공을 간격을 두고 형성한 구조를 갖는다.
이와같은 구조를 갖는 고전압 콘덴서는 전자레인지의 마그네트론에 사용된다.
이같은 고전압 콘덴서를 구성하는 세라믹 유전체 자기 조성의 일예로 미합중국 특허 제5,729,425호에서는 티탄산바륨(BaTiO3), 지르콘산 바륨(BaZrO3), 티탄산칼슘(CaTiO3), 티탄산마그네슘(MgTiO3)를 주성분으로 하고 여기에 첨가제로서 NiO,CoO2, MnO, SiO2를 첨가하여 이루어진 조성을 사용하였으며, 이는 비유전율이 3000∼6000인 특성을 갖는다.
한편, 국내특허출원 제97-15507호에서는 티탄산바륨, 지르콘산칼슘을 주성분으로 하고, 첨가제로서 산화비스무스, 산화마그네슘, 산화란탄, 산화코발트, 산화세륨, 산화실리콘, 산화알루미늄, 산화제이구리, 산화안티몬, 산화니오비윰 또는 산화스트론튬으로 구성된 세라믹 콘덴서용 유전체 조성이 개시되었으며, 이는 유전율이 6,000 이상이었다.
그런데, 유전율이 4,600∼5,600이며, Y5U(일본 콘덴서 규격, EIA 규격)의 전기적 특성, 즉 온도특성(-25∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 +20, -55% 이하의 용량범위를 만족하는 JIS 규격임)과 유전손실(2.0% 이하)을 만족하는 유전체 원료는 일본 등 외국에서 전량 수입되고 있는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 전량 수입되고 있는 Y5U 온도특성과 유전손실계수 등의 전기적 성능을 만족하는 유전체 원료를 대체할 수 있는 세라믹 유전체 조성을 개발하기 위해 연구노력하던 중, 티탄산바륨, 지르콘산칼슘 및 산화비스무스를 주성분으로 하고 여기에 산화티타늄, 산화네오디뮴, 티탄산 마그네슘 또는 티탄산칼슘을 부성분으로 첨가한 결과, 상기 조건을 만족시킬 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 유전율이 4,600∼5,600이고, Y5U의 전기적 특성과 유전손실을 만족시켜 수입대체 효과를 얻을 수 있는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 이와같은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성을 사용하여 세라믹 콘덴서용 유전체를 제조하는 방법을 제공하는 데도 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물은 티탄산 바륨 85.12∼85.85중량%, 지르콘산 칼슘 13.43∼13.63중량% 및 산화미스무스 0.51∼0.52중량%를 주성분으로 하고, 그 나머지는 산화티타늄, 산화네오디뮴, 티탄산 마그네슘 및 티탄산 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.
그리고, 상기와 같은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 사용하여 세라믹 콘덴서용 유전체를 제조하는 방법은 상기 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 습식혼합하고 건조분쇄하여 미분말을 제조하는 공정, 바인더를 첨가하여 그래뉼로 제조하는 공정, 2.0ton/㎠의 압력을 인가하여 성형체를 제조하는 공정, 및 1320∼1340℃로 2.5∼3.5시간 동안 소성하는 공정을 포함하는 것임을 그 특징으로 한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 세라믹 콘덴서용 유전체 조성에 있어서 티탄산 바륨은 탄산바륨과 산화티탄을 1.0:1.0몰비로 조합하고 산화망간을 0.5% 첨가하여 혼합건조한 후1,240℃에서 2시간 가소하여 이성분계를 제조하는 것으로서, 그 함량은 전체 조성 중 85.12∼85.85중량%인 것이 바람직하다. 만일, 그 함량이 85.12중량% 보다 적으면 유전율이 저하되고, 85.85중량% 초과면 유전율이 높아지고 온도특성이 목표치에서 벗어나는 문제가 있다.
지르콘산 칼슘은 탄산칼슘과 산화지르코니아를 1.0:1.0몰비로 조합하고, 산화망간을 0.5% 첨가하여 혼합 건조한 후 1,240℃에서 2시간 가소하여 이성분계를 제조한 것이다. 지르콘산 칼슘의 함량은 전체 조성 중 13.43∼13.63중량%인 바, 만일 그 함량이 13.43중량% 미만이면 온도특성 중 85℃의 용량 변화율이 -55%로 벗어나고, 13.63중량% 초과면 유전율이 낮아지는 문제가 있다.
그리고, 산화비스무스는 0.51∼0.52중량%로 포함되는 바, 만일 그 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 적정 소성온도가 높아지거나 유전율이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
이와같은 주성분에 부성분으로서 산화티타늄, 산화네오디뮴, 티탄산 마그네슘 또는 티탄산 칼슘을 1종 이상 포함한다.
여기서, 티탄산 칼슘은 탄산 칼슘과 산화 티타늄을 1.0:1.0몰비로 조합하고, 산화망간을 0.5% 첨가하여 혼합 건조한 후 1,120℃에서 2시간 가소하여 이성분계를 제조한 것이다.
티탄산 마그네슘은 탄산 마그네슘과 산화 티타늄을 1.0:1.0몰비로 조합하고, 산화망간을 0.5% 첨가하여 혼합 건조한 후 1,240℃에서 2시간 가소하여 이성분계를 제조한 것이다. 티탄산 마그네슘을 첨가할 경우 0.05중량% 미만으로 첨가할 경우유전율이 높아서 본 발명의 목적을 달성할 수 없으므로, 그 첨가량은 0.08∼0.15중량%인 것이 바람직하다.
그리고, 산화 네오디뮴을 첨가할 경우 1.18중량% 이상으로 첨가시에는 유전율이 낮아 본 발명의 목적을 달성할 수 없으므로, 0.12∼0.74중량%로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 조성의 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 볼 밀에 넣고 습식 혼합한 후, 건조분쇄하고 바인더를 1.6중량% 첨가하여 그래뉼을 제작한다. 제작된 그래뉼을 사용하여 2.0톤/㎠ 압력을 인가하여 직경 15.0mm, 두께 2.0mm 촌법으로 성형한다. 성형 후 1320∼1340℃로 2.5∼3.5시간 동안 소성하면 본 발명의 세라믹 콘덴서용 유전체를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼11 및 비교예 1∼2
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 볼 밀에 넣고 습식 혼합한 후, 건조 분쇄하고 바인더를 1.6중량% 첨가하여 그래뉼을 제작하였다. 제작된 그래뉼을 사용하여 2.0톤/㎠ 압력을 인가하여 직경 15.0mm 두께 2.0mm 촌법으로 성형하였다. 성형 후 1320∼1340℃로 2.5∼3.5시간 동안 소성하였으며, 은 전극을 도포하여 전기적 성능 및 온도 특성을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
| (단위: 중량%) | ||||||||
| BaTiO3 | CaZrO3 | Bi2O3 | TiO2 | Md2O3 | MgTiO3 | CaTiO3 | ||
| 실시예 | 1 | 85.65 | 13.49 | 0.51 | 0.27 | - | 0.08 | - |
| 2 | 85.62 | 13.48 | 0.51 | 0.27 | - | 0.12 | - | |
| 3 | 85.59 | 13.48 | 0.51 | 0.27 | - | 0.15 | - | |
| 4 | 85.85 | 13.52 | 0.51 | - | 0.12 | - | - | |
| 5 | 85.83 | 13.51 | 0.51 | - | 0.15 | - | - | |
| 6 | 85.80 | 13.51 | 0.51 | - | 0.18 | - | - | |
| 7 | 85.37 | 13.63 | 0.52 | - | 0.18 | - | 0.30 | |
| 8 | 85.12 | 13.59 | 0.51 | - | 0.18 | - | 0.60 | |
| 9 | 85.76 | 13.50 | 0.52 | - | 0.22 | - | - | |
| 10 | 85.69 | 13.49 | 0.52 | - | 0.30 | - | - | |
| 11 | 85.32 | 13.43 | 0.51 | - | 0.74 | - | - | |
| 비교예 | 1 | 85.85 | 13.63 | 0.52 | - | - | - | - |
| 2 | 8.944 | 13.37 | 0.51 | - | 1.18 | - | - |
| 전기적 성능 | 온도특성 | |||||
| 유전율 | 유전손실 | -25℃ | 85℃ | C.P.(℃) | ||
| 실시예 | 1 | 5571 | <0.31 | -2.50 | -52.79 | 0 |
| 2 | 5345 | <0.28 | 0.57 | -53.91 | -5 | |
| 3 | 5473 | <0.27 | 3.32 | -54.91 | -5 | |
| 4 | 5137 | <0.35 | -6.90 | -51.20 | 0 | |
| 5 | 5200 | <0.35 | -7.60 | -51.80 | 0 | |
| 6 | 4990 | <0.32 | -5.90 | -51.30 | 0 | |
| 7 | 4886 | <0.34 | -5.20 | -51.20 | 0 | |
| 8 | 4837 | <0.34 | -3.90 | -51.10 | 0 | |
| 9 | 4972 | <0.36 | -8.70 | -50.80 | 5 | |
| 10 | 4946 | <0.34 | -7.80 | -50.40 | 5 | |
| 11 | 5286 | <0.36 | -13.60 | -50.10 | 10 | |
| 비교예 | 1 | 5983 | <0.33 | -15.83 | -53.06 | 10 |
| 2 | 3886 | <0.42 | -48.00 | -48.00 | 0 |
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 티탄산 바륨, 지르콘산 칼슘 및 산화비스무스를 주성분으로 하고 여기에 산화티탄, 산화니오디뮴, 티탄산 마그네슘 또는 티탄산 칼슘을 첨가하여 제조된 유전체는 Y5U 온도특성과 유전손실계수 등의 전기적 성능을 만족하여 지금까지 전량 수입되고 있는 이들 유전체를 대체할 수 있어 원가를 절감할 수 있고 나아가서는 국제 경쟁력 강화 등의 효과를 얻을 수 있다.
Claims (5)
- 티탄산 바륨 85.12∼85.85중량%, 지르콘산 칼슘 13.43∼13.63중량% 및 산화비스무스 0.51∼0.52중량%를 주성분으로 하고, 그 나머지는 산화티타늄, 산화네오디뮴, 티탄산 마그네슘 및 티탄산 칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어진 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 티탄산 마그네슘은 0.08∼0.15중량%로 함유되는 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 산화 네오디뮴은 0.12∼0.74중량%로 함유되는 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 유전율이 4,600∼5,600이고, 유전손실이 1.5% 이하인 전기적 성능을 만족시키는 것임을 특징으로 하는 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물.
- 제 1 항의 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물을 습식혼합하고 건조분쇄하여 미분말을 제조하는 공정,바인더를 첨가하여 그래뉼로 제조하는 공정,2.0ton/㎠의 압력을 인가하여 성형체를 제조하는 공정, 및1320∼1340℃로 2.5∼3.5시간 동안 소성하는 공정을 포함하는 세라믹 콘덴서용 유전체의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010050928A KR20030017860A (ko) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030017860A true KR20030017860A (ko) | 2003-03-04 |
Family
ID=27720451
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| KR1020010050928A KR20030017860A (ko) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 및 그 제조방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20030017860A (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0068973A1 (fr) * | 1981-06-30 | 1983-01-05 | L.C.C.-C.I.C.E. - Compagnie Europeenne De Composants Electroniques | Composition céramique diélectrique à base de titanate de baryum, et condensateur haute tension utilisant une telle composition |
| JPS5832068A (ja) * | 1981-08-18 | 1983-02-24 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| JP2000264724A (ja) * | 1999-03-18 | 2000-09-26 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体セラミック組成物及びセラミック多層基板 |
-
2001
- 2001-08-23 KR KR1020010050928A patent/KR20030017860A/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0068973A1 (fr) * | 1981-06-30 | 1983-01-05 | L.C.C.-C.I.C.E. - Compagnie Europeenne De Composants Electroniques | Composition céramique diélectrique à base de titanate de baryum, et condensateur haute tension utilisant une telle composition |
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| JP2000264724A (ja) * | 1999-03-18 | 2000-09-26 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体セラミック組成物及びセラミック多層基板 |
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