KR20070084572A - 고에너지 밀도의 캐피시터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내표면 및 외표면 상에 유전체의 제1층 및 전기 전도성 제2층이 공급되는 다공성 전기 전도성 기판을 갖는 캐피시터에 관한 것이다.
또한 본 발명은 그러한 캐피시터의 생산 방법 및 전기 및 전자 회로에서의 이의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 제1전극으로서 다공성 전기 전도성 기판을 갖는 캐피시터에 관한 것이다.
대단히 다양한 적용예에 있어서 에너지의 저장은 영구적인 개발 사업 대상이다. 특히, 에너지의 임시 저장을 위한 모듈에서는 충전 및 방전 시간이 짧아 상당한 중전류와 이에 따른 고전력이 발생하여, 상기 모듈은 배터리를 기초로 생산하기가 매우 어렵다. 그러한 모듈은 예컨대, 무정전 전원 장치, 풍력 발전소의 완충 시스템 및 혼합 추진을 사용한 자동차에서 사용될 수 있다.
원칙적으로, 캐피시터는 막대한 중전류로 충전 및 방전을 할 수 있다. 하지만, 지금까지 Li 이온 배터리와 유사한 에너지 밀도, 즉 대략 250 Wh/l를 갖는 캐피시터는 공지되어 있지 않다.
하기 캐피시터 화학식에 따르면, 높은 파괴 전압 및 높은 유전 상수를 갖는 유전체 사용과 더불어 넓은 전극 표면적 및 짧은 전극 간격에 의해 고에너지 밀도를 실현할 수 있다.
E=½C·U2 및 C=ε·ε0·A/d
상기 식에서,
E = 에너지
C = 정전 용량
U = 전압
ε = 유전체의 유전 상수
ε0 = 자유 공간의 유전율
A = 전극 표면적
d = 전극 간격
소위 Ultracap (이중층의 전기화학적 컨덴서)은 최대 2,500 m2/g의 극도로 넓은 전극 표면적 및 매우 짧은 전극 간격을 사용하기 때문에 정전 용량이 매우 크지만 이들이 포함하는 유기 전해질때문에 저전압, 약 2 V 및 저온만을 용인하고 있다. 특히, 열 안정성의 결핍은 자동차에의 사용에 방해가 되는데, 그 이유는 이들을 엔진실에 장착할 수 없기 때문이다.
탄탈 캐피시터는 소결시킨 탄탈 분말 기판으로 이루어져 있다. 따라서 이들은 전극의 표면적이 매우 넓은 반면 이들의 전기화학적 산물 때문에 낮은 유전 상수(ε=27)의 유전체로서의 오산화탄탈 및 작은 크기로 한정되어 있다. 이는 에너지 저장에의 사용을 막는다.
다층 세라믹 캐피시터(MLCCs)는 세라믹 유전체를 사용하기 때문에 고전압 및 상온을 용인한다. 또한 높은 유전 상수(>10,000)의 세라믹 유전체도 이용 가능하다. 하지만, 넓은 전극 표면적을 위해서는 다수의 층(>500)이 필요하다. 따라서 이러한 캐피시터의 생산은 비용이 많이 들고, 종종 층 두께의 증가에 따라 결함이 생기기 쉽다. 마찬가지로 상당한 크기(즉, 1 cm3보다 큰 부피)의 캐피시터는, 층 구조를 형성시 응력 균열을 일으켜서 구성 성분의 고장을 유발하기 때문에 생산할 수 없다.
구체적인 에너지 밀도의 예:
Ultracap: Maxwell BCAP0010 (2600 F, 2.5 V, 490 cm3): 4.6 Wh/l
탄탈: Epcos B45196H (680 μF, 10 V, 130 mm3): 0.073 Wh/l
MLCC: Murata GRM55DR73A104KW01L (0.1 μF, 1000 V, 57 mm3): 0.25 Wh/l
DE-A-0221498호는 전기 전도성 제1층, 티탄산바륨의 제2층 및 또다른 전기 전도성 층이 공급된 비활성 다공성 기판으로 이루어져 있는 고에너지 밀도의 세라믹 캐피시터를 설명하고 있다. 이에 따라 산화알루미늄과 같은 재료의 비활성 다공성 기판을 증착법 또는 무전극 도금에 의한 금속화로 제1 코팅을 한다. 제2 단계에서는 티탄산바륨 나노분산액으로 함침한 후 900∼1100℃에서 소결시켜 유전체를 생산한다.
이러한 방법은 금속화의 열 안정성이 낮고 생산 방법이 복잡하기 때문에 문제가 될 수 있다. 유전체를 생산하기 위해서는 900∼1100℃의 온도가 필요하다. 다수의 금속은 이미 상기 온도에서 이동성이 매우 높아서, 금속의 큰 표면 장력과 함께 금속화 층의 합체를 유발하여 미세 소적을 형성할 수 있다. 이는 특히 은 또는 구리의 금속화 경우에 관찰된다. 또한 제2 단계에서 티탄산바륨 나노분산액으로 함침하는 동안, 분산액이 상당한 입자 또는 응집체를 포함하는 경우에 불균일한 코팅 또는 다공의 클로깅(clogging)이 추가로 일어날 수 있다. 불균일한 코팅이 발생한 경우에는, 캐피시터의 유용한 유전 용량을 감소시키고 단락의 위험을 크게 증가시키기 때문에 다공성 기판의 모든 내표면을 사용할 수 없다.
따라서 본 발명은 고에너지 밀도 및 높은 열적, 물리적 및 전기적 지지력(load-bearing capacity)의 캐피시터를 개발하여 상기 적용예에 사용하는 것이 목적이다. 또한 설명된 제조 문제점은 방지해야 할 것이다.
본 목적은 캐피시터가 기판의 가능한 많은 내표면 및 외표면 상에 유전체 및 전기 전도성 층이 공급된 다공성의 전기 전도성 기판을 포함하도록 하여 실현한다.
또한 전기 전도성 재료로 제조된 다공성 기판은 또한 직접 기판으로서 적절하다는 것이 밝혀졌다. 전기 전도성 기판 재료의 사용은 기판에 선재하는 전기 전도성때문에 금속화된 기판으로의 추가 코팅이 필요없다는 점에서 유리하다.
따라서 본 발명은 내표면 및 외표면 상에 산화탄탈 또는 산화니오브가 아닌 유전체의 제1층, 및 전기 전도성 제2층이 공급된 다공성의 전기 전도성 기판을 포함하는 캐피시터에 관한 것이다.
또한 본 발명은 이러한 캐피시터의 생산 방법 및 전기 및 전자 회로에 있어서의 이의 용도에 관한 것이다.
적당한 기판은 비표면적(BET 표면)이 0.01∼10 m2/g 바람직하고, 특히 0.1∼5 m2/g이 바람직하다.
이러한 기판은 예컨대, 비표면적(BET 표면)이 0.01∼10 m2/g인 분말을 1∼100 kbar의 압력에서 압착 또는 고온 압착시키고/시키거나 500∼1500℃, 바람직하게는 700∼1300℃의 온도에서 소결시켜 생산될 수 있다. 압착 또는 소결은 바람직하게는 공기, 비활성 가스(예, 아르곤 또는 질소) 또는 수소, 또는 이의 혼합물로 이루어지는 대기 중에서 0.001∼10 bar의 기압으로 수행된다.
압착을 위해 사용되는 압력 및/또는 열 처리를 위해 사용되는 온도는 사용되고 있는 재료 및 의도하는 재료 밀도에 따라 달라진다. 의도하는 목적을 위한 캐피시터의 충분한 물리적 안정성과 더불어 이후의 유전체 코팅을 위한 충분한 다공 부분을 보장하기 위해서는 바람직하게는 이론값의 30∼70 %의 밀도가 요구되어 진다.
900℃ 이상, 바람직하게는 1200℃ 이상의 충분히 높은 융점을 가지고, 후속 공정 동안 세라믹 유전체와 어떤 반응도 일으키지 않는 모든 금속 또는 금속 합금의 분말을 사용할 수 있다.
기판은 1종 이상의 금속, 바람직하게는 Ni, Cu, Pd, Ag, Cr, Mo, W, Mn 또는 Co 및/또는 이를 주성분으로 하는 1종 이상의 금속 합금을 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 기판은 전기 전도성 재료로 완전하게 이루어져 있다.
또다른 바람직한 변형예에 따르면, 기판은 상기에 설명된 바와 같은 1종 이상의 금속 또는 1종 이상의 금속 합금에 의해 캡슐화되는, 분말형인 1종 이상의 비금속 재료로 이루어져 있다. 캐피시터의 특성을 저하하는 반응이 비금속 재료와 유전체 사이에서 발생하지 않도록 바람직하게는 비금속 재료를 캡슐화한다.
이러한 비금속 재료는 예를 들어, Al2O3 또는 흑연일 수 있다. 또한 SiO2, TiO2, ZrO2, SiC, Si3N4 또는 BN 역시 적당하다. 유전체에 열 처리를 하는 동안 열 안정성 때문에 금속 재료의 소결로 인한 다공 부분의 추가 감소를 방지하는 모든 재료는 적당하다.
본 발명에 따라 사용되는 기판은 예컨대 입방, 평판 또는 원통으로 기하 구조가 매우 다양할 수 있다. 그러한 기판은 다양한 크기, 바람직하게는 몇 mm∼몇 dm으로 생산될 수 있고, 따라서 관련 적용예에 완벽하게 조화될 수 있다. 특히, 크기는 캐피시터의 필요 정전 용량에 맞출 수 있다. 예컨대 5 cm∼5 dm 범위의 큰 치수와 고 정전 용량의 캐피시터는 풍력 발전소 또는 하이브리드 차량에서 에너지 저장용으로 사용될 수 있고, 반면 극소 전자 공학 분야에서는 크기가 1 mm∼5 cm 범위인 저 정전 용량의 소규모 캐피시터가 사용된다.
기판은 접점(contact)에 연결되어 있다. 접점은 바람직하게는 전술한 기판의 생산 동안 직접적으로 전기 전도성 와이어 또는 스트립을 도입하여 실시할 수 있다. 또한 대안으로서 접점은 전기 전도성 와이어 또는 스트립과 기판의 표면 사이를 예컨대 납땜 또는 용접에 의해 전기 전도성 연결을 형성함으로써 만들 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 다공성 전기 전도성 기판은 제1전극으로서 그리고 동시에 유전체를 위한 기판으로서 사용된다.
일반적으로 유전체로서 사용할 수 있는 모든 재료는 사용될 수 있다. 산화탄탈 및 산화니오브는 본 발명에 따라 배제된다.
사용되는 유전체의 유전 상수는 100 초과, 바람직하게는 500 초과일 것이다.
유전체는 조성이 화학식 AxByO3을 특징으로 할 수 있는, 바람직하게는 페롭스카이트형의 산화 세라믹을 포함하는 것이 바람직하다. 이하, A 및 B는 1가 내지 6가 양이온 또는 이의 혼합물, 바람직하게는 Mg, Ca, Sr, Ba, Y, La, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Mo, W, Mn, Zn, Pb 또는 Bi를 의미하고, x는 0.9∼1.1의 수를 의미하고, y는 0.9∼1.1의 수를 의미한다. 이러한 경우에 A 및 B는 서로 상이하다.
유전체는 특히 BaTiO3를 사용하는 것이 바람직하다. 적절한 유전체의 기타 예로는 SrTiO3, (Ba1-xSrx)TiO3 및 Pb(ZrxTi1-x)O3가 있으며, x는 0.01∼0.99의 수를 의미한다.
구체적 특성, 예컨대 유전 상수, 저항, 파괴 강도 또는 장기간 안정성을 향상시키기 위하여, 유전체는 또한 유리하게는 0.01∼10 원자%, 바람직하게는 0.05∼2 원자%의 농도로 산화물 형태의 도핑제 원소를 포함할 수 있다. 적절한 도핑제 원소의 예로는 주기율표의 2주족 원소, 특히 Mg 및 Ca, 및 아족의 4주기 및 5주기 원소, 예컨대 Sc, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag 및 Zn, 및 란탄족, 예컨대 La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb 및 Lu가 있다.
유전체를 용액으로부터 다공성 기판 상에 증착시킬 수 있다(졸-겔 방법이라 명명됨). 특히 균일한 용액을 공급하는 것은 분산액을 사용한 경우와 비교하였을 때보다 유리하고, 심지어 대규모 기판의 경우에도 기공의 클로깅 및 불균일 코팅이 발생하지 않을 수 있다. 이를 위해, 용매 중에 상응한 원소 또는 이의 염을 용해시켜 생성될 수 있는 용액으로 다공성 기판을 함침시킨다.
바람직하게 사용될 수 있는 염으로는 산화물, 수산화물, 탄산염, 할로겐화물, 아세틸아세톤산염 또는 이의 유도체, 전술한 원소(하기 M으로 칭함)의 화학식 M(R-COO)x(R= H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 2-에틸헥실 및 x= 1, 2, 3, 4, 5 또는 6)로 표시되는 무기산의 염, 화학식 M(R-O)x(R= 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸, 2-에틸헥실, 2-하이드록시에틸, 2-메톡시에틸, 2-에톡시에틸, 2-부톡시에틸, 2-하이드록시프로필 또는 2-메톡시프로필 및 x= 1, 2, 3, 4, 5 또는 6)으로 표시되는 알콜의 염 또는 이들 염의 혼합물이 있다.
바람직하게 사용될 수 있는 용매로는 화학식 R-COOH(R= H, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 2-에틸헥실)으로 표시되는 카르복실산, 화학식 R-OH(R= 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, sec-부틸, 이소부틸, tert-부틸 또는 2-에틸헥실)로 표시되는 알콜, 화학식 R1-O-(C2H4-O)x-R2(R1 및 R2= H, 메틸, 에틸 또는 부틸 및 x= 1, 2, 3 또는 4)로 표시되는 글리콜 유도체, 1,3-디카르보닐 화합물, 예컨대 아세틸 아세톤 또는 아세틸 아세톤산염, 지방족 또는 방향족 탄산수소, 예를 들어 펜탄, 헥산, 헵탄, 벤젠, 톨루엔 또는 자일렌, 에테르, 예컨대 디에틸 에테르, 디부틸 에테르 또는 테트라하이드로퓨란, 또는 이들 용매의 혼합물이 있다.
상기 기판의 함침은, 예를 들어 저점도 용액을 사용하여 용액 중에 침지시키거나, 또는 고점도 용액을 사용하여 가압 함침에 의해 또는 기판을 통한 유동에 의해 실시될 수 있다. 또한 상기 용액을 분무로 공급할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 기판의 내표면 및 외표면을 완전히 습윤시켜야 한다.
이 후, 용액을 하소(calcine)하여 온도가 500∼1500℃, 바람직하게는 700∼1200℃인 오븐 내에서 상응한 세라믹을 형성하고, 소결시켜 막을 형성한다. 비활성 가스(예, 아르곤, 질소), 수소, 산소 또는 스팀, 또는 이러한 가스의 혼합물은 대기압이 0.001∼10 bar인 대기로서 사용될 수 있다. 이렇게, 두께가 바람직하게는 10∼1000 nm, 특히 바람직하게는 50∼500 nm인 박막은 다공성 기판의 전체 내표면 및 외표면에 걸쳐 얻는다. 가능한한 전체 내표면 및 외표면을 피복하여 캐피시터의 최대 정전 용량을 보장해야 할 것이다.
공급되는 유전체의 막 두께는 코팅 용액의 농도 또는 코팅의 반복에 의해 조절될 수 있다. 다중 코팅의 경우에 있어서, 경험에 따라 각 코팅 단계 후 200∼600℃, 바람직하게는 약 400℃의 온도에서 하소하고, 이 후 500∼1500℃, 바람직하게는 700∼1200℃의 더 높은 온도에서 소결하기에 충분하다. 유전체의 전기적 특성을 향상시키기 위해, 소결 후 산소 함량이 0.01 %∼25 %인 대기 중에서 200∼600℃의 또다른 열 처리가 필요할 수 있다.
또다른 방법의 바람직한 변형예에 따라, "템플릿-촉진 습윤"으로서 문헌(예, Y, Luo, I. Szafraniak, V. Nagarjan, R. B. Wehrspohn, M. Steinhart, J. H. Wendorff, N. D. Zakharov, R. Ramesh, M. Alexe, Applied Physics Letters 2003, 83, 440 참조) 내에 설명되어 있는 기술로 기판에 유전체를 공급한다. 이를 위해, 기판을 유전체의 중합체의 전구체 용액과 접촉시켜 기판의 내표면 및 외표면 전체에 걸쳐 이 용액의 막을 형성한다. 이 후, 용액은 상기 설명된 방법과 유사하게 열 처리에 의해 세라믹 유전체로 전환된다.
본 발명에 따르면, 전기 전도성 제2층은 유전체 상에 기준 전극으로서 공급된다. 이는 종래 기술에 따라 상기 목적을 위해 통상적으로 사용되는 임의의 전기 전도성 재료일 수 있다. 예를 들어, 이산화망간 또는 전기 전도성 중합체, 예컨대 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린 또는 이러한 중합체의 유도체가 사용된다. 기준 전극으로서 금속층, 예컨대 아직 미공개된 특허 출원 DE 10325243.6호에 따른 구리의 층을 공급하여 더 양호한 전기 전도성 및 이에 따른 더 낮은 등가 직렬 저항(ESR)의 캐피시터를 얻는다.
또한 기준 전극과의 외부 접점은 종래 기술에 따라 이 목적을 위해 통상적으로 사용되는 임의의 기술에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 접점은 흑연화, 전도성 은의 공급 및/또는 납땜에 의해 이루어질 수 있다. 일단 접점이 제공되면, 캐피시터는 캡슐화되어 외부 작용으로부터 보호될 수 있다.
본 발명에 따라 생산되는 캐피시터는 기판의 실질적으로 모든 내표면 및 외표면 상에 유전체의 층 및 전기 전도성 층이 공급된 다공성의 전기 전도성 기판을 갖는다. 상기 캐피시터는 예를 들어 도 1에 도시되어 있다.
본 발명에 따라 생산되는 캐피시터는 고에너지 밀도와 함께 높은 열적, 기계적 및 전기적 지지력을 가져서 광범위한 적용예, 특히 고에너지 밀도가 필요한 경우의 에너지의 저장에 적당하다. 종래의 탄탈 캐피시터 또는 다층 세라믹 캐피시터와 비교할 경우, 이러한 생산 방법은 유의적으로 크기가 크고 상응하게 정전 용량이 높은 캐피시터를 간단하고 경제적으로 생산할 수 있다.
이러한 캐피시터는, 예컨대 전기 에너지 기술 분야에서의 평활 캐피시터 또는 저장 캐피시터, 극소 전자 공학 분야에서의 결합 캐피시터, 여과 캐피시터 또는 소저장 캐피시터, 2차 배터리를 위한 대체물, 이동 전기 소자, 예컨대 전기 전력기, 정보 이동 통신 응용, 휴대용 컴퓨터, 의료 장치, 무정전 전원 장치, 전기 자동차를 위한 1차 에너지 저장 장치, 전기 자동차 또는 하이브리드 차량 ("축열식 제동기"), 전기 엘레베이터를 위한 보완성 에너지 저장 장치, 및 완충 에너지 저장 장치로서 사용되어 풍력, 태양력, 태양열 또는 기타 전력 발전소의 전력 변동을 보상할 수 있다.
본 발명은 하기 예시 구체예와 관련하여 보다 자세하게 설명될 것이나, 그에 따른 어떠한 제한을 의미하는 것은 아니다.
실시예 1
원통형 석영 유리 도가니를 니켈 와이어 및 니켈 분말 (입자 크기 D50= 6.6 μm)로 채우고 물리적으로 불균일하게 응축시켰다. 이 후, 800℃의 수소 대기 중에서 3시간 동안 소결시켰다. 기공 부피 부분이 대략 40 %이고 BET 표면이 0.1 m2/g인 고체 기판을 얻었다.
실시예 2
메톡시에탄올 중의 바륨 비스-2-메톡시에톡사이드의 60 % 농도 (w/w) 용액 50.0 g을 티탄 테트라키스-2-메톡시에톡사이드 36.4 g과 함께 30분 동안 실온에서 교반한 후 메톡시에탄올 중의 물 25 % 농도 용액 (w/w) 28 g을 적하하였다. 20 %(BaTiO3에 대한 w/w) 함량 용액을 얻었다. 용액의 농도는 메톡시에탄올을 40 %(BaTiO3에 대한 w/w)로 증발시켜 증가시킬 수 있다.
실시예 3
아세트산바륨 51.0 g을 비등 빙초산 70 g 중에 용해시켰다. 티탄 테트라-n-부틸레이트 68.0 g을 70℃에서 첨가하였다. 25 %(BaTiO3에 대한 w/w) 함량 용액을 얻었다.
실시예 4
메톡시에탄올 50 g 중의 티탄 테트라키스-2-에틸헥산올레이트 48.0 g 용액을 메톡시에탄올 중의 바륨 비스-2-메톡시에톡사이드의 60 % 농도 (w/w) 용액 40.0 g에 첨가하였다. 상기를 12시간 동안 교반한 후 메톡시에탄올을 감압하에 제거하였다. 22 %(BaTiO3에 대한 w/w) 함량 용액을 얻었다.
실시예 5
실시예 1에 따른 기판을 실시예 2에 따른 용액 중에 침지시켰다. 버블링은 수분 후에 더이상 보이지 않았다. 진공을 가하여 완전한 함침을 용이하게 할 수 있다. 용액으로 완전히 가득찬 기판을 용액으로부터 제거하고 외부에 부착되어 있는 임의 용액을 점적 제거하였다.
실시예 6
실시예 1에 따른 기판을 봉인을 사용하여 지지 장치(holding device)에 장착하고, 버블링이 더이상 보이지 않을 때까지 4 bar의 압력에서 실시예 3 또는 4에 따른 용액으로 씻어내렸다. 용액으로 완전히 가득찬 기판을 용액으로부터 제거하고 외부에 부착되어 있는 임의 용액을 점적 제거하였다.
실시예 7
실시예 5 또는 6에 따른 함침된 기판을 수증기로 포화된 비활성 대기 가스 중에서 400℃의 오븐 내에 3시간 동안 처리하여 용액을 하소하여 세라믹 코팅을 형성하였다. 함침/하소를 5번 연속한 후 세라믹 코팅을 1 ppm 산소 함량의 비활성 대기 가스 중 800℃에서 6시간 동안 소결하였다.
실시예 8
실시예 7에 따른 세라믹 코팅 기판을 버블링이 더이상 보이지 않을 때까지 수중의 질산망간(II)의 포화 용액 중에 침지시켰다. 용액으로 완전히 가득찬 기판을 용액으로부터 제거하고 외부에 부착되어 있는 임의 용액을 점적 제거하였다. 함침된 기판을 공기 중 300℃의 오븐 내에서 3시간 동안 처리하여 용액을 하소시켜 이산화망간의 전기 전도성 층을 형성하였다. 일정 중량을 실현할 때까지 함침/하소를 연속하고 이산화망간으로 모든 기공을 완전하게 채웠다.
실시예 9
봉인을 사용하여 실시예 7에 따른 세라믹 코팅 기판을 지지 장치에 맞추고, 버블링이 더이상 보이지 않을 때까지 아직 미공개된 특허 출원 DE 10325243.6호에 따른 메톡시에틸아민과 메톡시프로필아민의 1:1 혼합물(Cu에 대한 함량 10 % w/w) 중의 포름산구리(II)의 용액으로 4 bar의 압력에서 씻어내렸다. 용액으로 완전히 가득찬 기판을 용액으로부터 제거하고 외부에 부착되어 있는 임의 용액을 점적 제거하였다. 함침된 기판을 비활성 대기 가스 (Ar 또는 N2) 중 220℃의 오븐 내에서 2시간 동안 처리하여 구리 코팅을 생산하였다. 함침/열 처리를 여러번 연속하여 전기 전도성 막의 완전한 코팅이 실현되었다.
Claims (16)
- 내표면 및 외표면 상에 산화탄탈 또는 산화니오브가 아닌 유전체의 제1층 및 전기 전도성 제2층이 공급되는 다공성 전기 전도성 기판을 포함하는 캐피시터.
- 제1항에 있어서, 기판은 비표면적이 0.01∼10 m2/g인 캐피시터.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판은 융점이 900℃ 이상인 1종 이상의 금속 또는 1종 이상의 금속 합금을 포함하는 캐피시터.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기판은 Ni, Cu, Pd, Ag, Cr, Mo, W, Mn 또는 Co, 및/또는 이를 주성분으로 하는 1종 이상의 금속 합금을 포함하는 캐피시터.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기판은 전기 전도성 재료로 이루어지는 캐피시터.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기판은 1종 이상의 금속 또는 1종 이상의 금속 합금으로 캡슐화되는, 분말형인 1종 이상의 비금속 재료로 이루어지는 캐피시터.
- 제1항 또는 제6항에 있어서, 비금속 재료는 Al2O3 또는 흑연인 캐피시터.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유전체는 유전 상수가 100보다 큰 캐피시터.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유전체는 조성이 AxByO3(이때, A 및 B는 1가 내지 6가 양이온 또는 이의 혼합물을 의미하고, x는 0.9∼1.1의 수를 의미하고 y는 0.9∼1.1의 수를 의미함)인 페롭스카이트형의 산화 세라믹을 포함하는 캐피시터.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유전체는 BaTiO3를 포함하는 캐피시터.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유전체는 0.01∼10 원자%의 농도로 산화물 형태의 도핑제 원소를 1종 이상 포함하는 캐피시터.
- 캐피시터를 생산하는 방법으로서,접점(contact)이 구비된 다공성 전기 전도성 기판의 내표면 및 외표면에 산화탄탈 또는 산화니오브가 아닌 유전체의 제1층 및 접점이 구비된 전기 전도성 재료의 제2층을 공급하는 방법.
- 제12항에 있어서, 다공성 기판은 비표면적이 0.01∼10 m2/g인 분말을 1∼100 kbar의 압력에서 압착 또는 고온 압착시키고/시키거나 500∼1500℃의 온도에서 소결시켜 생산하는 방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 유전체를 용액상으로 다공성 기판 상에 증착시키는 방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 다공성 기판은 용해된 형태로 유전체의 전구체 화합물을 포함하는 용액으로 함침시킨 후 열 처리를 하는 방법.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 따른 캐피시터의 전기 및 전자 회로에서의 용도.
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