KR890002445B1 - 반도체 콘덴서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 본 발명에 따른 디스크샘플을 가열시킬때 시간에 대한 온도변화를 나타낸 곡선.
제 2 도는 본 발명에 따라 소성처리를 하는 알루미늄 튜-브의 내부를 나타낸 개략도이다.
제 3 도는 본 발명에 따른 반도체 콘덴서의 제조공정을 개략적으로 나타낸 블록 다이아그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 산화지르코늄판 2 : 알루미늄튜-브
3 : 토갑(sagger) 4 : 조절기(controller)
5 : 열전기쌍(Thermocouple)
본 발명은 반도체 콘덴서의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용량이 큰 반도체 콘덴서를 양산하기 위하여 프레싱공정과 1차소성공정, 도포공정 및 2차소성공정의 각조건을 변화시키면서 반도체 콘덴서를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 전자산업의 발달에 따라 모든 전자제품의 회로를 구성하게 되는 기본적인 부품들을 소형화시키는 추세에 있는 바, 예컨대 콘덴서(Capacitor)와 같은 부품들을 소형으로 제조하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 특히 유전율이 50,000이상을 나타내고 고주파특성이 우수한 반도체 콘덴서를 제작하여 큰 용량을 얻을 수 있도록 하는 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
한편, 상기와 같은 반도체 콘덴서를 제조하기 위해서 가장 기본적으로 필요로 하는 원료로서는 세라믹을 들 수 있는 데, 보통 이 세라믹을 소성처리하여서 된 세라믹파우더(powder)가 콘덴서를 제조하는 데 기본성분으로 사용되고 있다.
그러나 이와같은 파우더는 그 소성처리에 필요한 주요조건들이 공지되지 않는 상태하에서 주로 일본의 후지티탄(FUJI TITAN)과 고오릭스(KYORIX)등과 같은 세라믹 원료회사에서만 양산되고 있는 실정이다.
따라서, 종래에는 상술한 바와같이 하소(●燒)가 완료된 파우더를 이용하여 반도체 콘덴서를 제조하였으나 이렇게 할 경우에는 제조공정이 미숙하고, 적절한 조건을 유지시키지 못하였으며, 이에 따라 콘덴서의 성능도 다소 미약하였고, 또한 소성처리공정에서 따라 번도체 콘덴서의 용량이 변화되기 때문에 용량을 증대시키기 위해서는 새로운 소성처리공정이 필요하게 되었으며, 또 최근 세계적인 연구추세가 반도체 콘덴서의 높은 유전손실, 높은 절연저항과 적층형콘덴서(multi lager capacitor)의 제조에 있으므로 이에 적합한 반도체 콘덴서를 제조하기 위하여 새로운 소성처리공정이 요청되고 있었다.
이에 본 발명에서는 양질의 반도체 콘덴서를 양산하기 위하여 하소가 완료된 파우더를 이용하여 소성처리공정, 예컨대 가열속도와 냉각속도, 지속시간, 환원조 및 도포조건을 변화시켜서 보다 효과적이고도 양호한 소형의 반도체 콘덴서를 제조하는 데 그 목적이 있는 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 세라믹공정에 따라 제조된 파우더를 제 1 차 소성을 위한 열처리단계와 입계절연층형성단계 및 제 2 차 소성단계로 처리하여 반도체 콘덴서를 제조하는 데 있어서, 제 1 차 소성을 위한 열처리공정단계의 가열 또는 냉각과정을 질소만으로 이루어진 불활성기류하에서 실시하되 최대 유지온도에서는 체적분율로 0 내지 20%의 수소와 80 내지 100%의 질소를 혼합하여서된 환원성기류 그 흐름속도를 200ml/min으로 하고, 유지온도를 1300 내지 1400℃로 하여 가열속도 및 냉각속도는 50 내지 150℃/hr의 조건으로 실시한후, 산화납-산화비 무트-붕산을 50% : 45% : 5%로 혼합하여서된 혼합물을 시편에 도포하여 입계절연층을 형성시켜서 되어짐을 특징으로 하는 반도체 콘덴서의 제조방법인 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 반도체 콘덴서를 제조하는 방법에 있어서 하소가 완료된 파우더와 결합제를 혼합시키는 공정과 프레싱공정 및 1차소성, 산화물도포공정 그리고 2차소성공정을 적절하게 변화시키되 본 발명에서 사용되는 파우더는 이미 공지되어 있는 하소 과정을 거쳐서 제조완료된 비교적 입자의 크기가 균일한 파우더이며, 본 발명에 사용되는 결합제로서는 10%의 폴리비닐알코올용액 이하 PVA라함)으로서 상기의 파우더에 대하여 약 1%정도가 되도록 상기의 PVA용액을 파우더와 균일하게 섞어서 막자사발로 분쇄시킨 다음, 이를 오븐에 넣고 80 내지 90℃로 가열시켜 상기 PVA와 함께 첨가된 수분이 증발되도록 건조시킨다. 이때 가열시간은 약 10 내지 20분동안 실시하는 것이 바람직하다. 이어서 1000kg/m2의 압력을 가하여 금형으로 0.5 내지 0.6mm의 두께가 되도록 프레싱(pressing)시켜서 디스크형태로 제조한다.
이때 상기 PVA 용액에 함유되어 있는 과도한 수분을 증발시켜서 제거하는 것은 금형에서 일정한 두께로 프레싱을 실시할 때 상기 수분에 의해 상기 금형이 부식되거나 마모되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이와같이 결합제와 파우더의 혼합과정 및 가열과정을 마친 후에 디스크형태로 성형된 파우더를 환원성기류가 포함되어 있는 알루미늄튜-브의 산화지르코늄(ZrO2)판상에 올려놓고 1차 소성을 실시한다.
여기서 환원성기류로 질소만으로 된 불활성기체를 사용하되 최대유지온도에서는 체적분유로 80 내지 100%의 질소와 0 내지 20%의 수소가 혼합된 기체를 사용하는 것이 좋다. 이때의 기체 흐름속도는 200ml/mn으로 유지시키는 것이 바람직한바, 예컨대 상기의 기체흐름속도는 상기의 기류를 형성하는 조건이기 때문에 적절한 환원성기류를 형성할 정도이면 되는 것이다.
또한 이러한 환원성기류를 상기와 같이 알루미늄 튜브내에서 흐르도록 하는 것은 1300 내지 1400℃정도의 고온에서 환원성기류가 충분히 유지될 수 있도록 하기 위한 것이다.
한편, 상기의 1차 소성은 1000℃ 이상에서 일어나고 1000℃ 이하의 온도영역에서는 소성이 이루어지지 않으므로 1000℃ 이하에서는 환원성기류대신에 산화성(공기)기류 또는 질소(N2)기류를 유지시키는 것이 좋다.
또한, 첨부된 제 1 도에 나타낸 바와 같이 상기의 결합제가 함유되어 있는 디스크를 갑작스럽게 가열할 경우에는 결합제가 연소되어 기공이 형성되므로 300℃까지는 가능한한 서서히 가열시키는 것이 바람직하다.
여기서 상기의 소성과정은 고성-고상의 반응이므로 가열시 50 내지 150℃/hr정도로 가열속도를 조절하는 것이 좋으며, 냉각시킬때에도 상기와 같은 조건으로 냉각속도를 조절하는 것이 바람직하다.
그리고, 알루미늄튜-브(2)내에서 환원성기류에 의한 환원효과는 알루미늄튜-브의 아랫폭과 산화지르코늄(ZrO2)판(1)의 주변에서 보다 크게 나타나게 되므로 본 발명의 제 2 도에 나타낸 구조와 같이 디스크샘플을 내화토로 만든 용기인 토갑(土匣)(3)위에 얹혀놓는 것이 가장 이상적이라 할 수 있다.
상기와 같이 디스크샘플을 1차소성 처리하게 되면 이 샘플은 반도체성질을 가지는 소체가 되는 바, 여기에 입계절연층을 형성시키기 위해서는 산화납(PbO)-산화 비스무트(Bi2O3)-붕산(B2O3)을 각각 총제적에 대하여 50% : 45% : 5%로 균일하게 혼합시켜 이루어진 저융점의 파우더를 스크리인 프린팅(screen printing)에 의하여 상기의 디스크 샘플상에서 도포시킨다.
이와같이 균일하게 파우더가 도포되어 있는 디스크샘플을 오븐속에 다시 넣어 거기에 포함되어 있는 수증기를 증발시킨 후 산화성(공기)기류하에서 1000 내지 1200℃의 온도로 가열시키면 2차 소성처기가 이루어지게 되는 것이다. 이에 소성처리 시간은 약 1내지 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.
이와같은 본 발명의 공정(첨부도면 제 3도)에 의하여 소성되어진 반도체 콘덴서는 약 50,000 내지 80,000정도의 아주 우수한 유전상수를 가지게 되는 동시에 본 발명의 소성공정 조건이나 기류물질 및 도포시키는 물질등은 최근에 요청되고 있는 반도체세라믹 디스크를 제조개발하는 데 중요한 역할을 하게 된다.
또한, 본 발명은 환원료를 사용하는 세라믹콘덴서를 제조하는 공정으로서 환원조건하에서 실시하는 열처리 및, 입계층(Boundary layer)을 형성하는 배리스터(Varister)나 터어미스터(thermister)제조에 널리 사용될 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (1)
- 세라믹 공정에 따라 제조된 파우더를 제 1 차소성을 위한 열처리단계와 입계절연층 형성단계 및 제 2 차 소성단계로 처리하여서 반도체 콘덴서를 제조하는 데 있어서, 제 1 차 소성을 위한 열처리공정단계의 가열 또는 냉각과정을 질소만으로 이루어지거나 최대유지온도에서는 체적분율로 2 내지 20%의 수소와 80 내지 98%의 질소를 혼합하여서 된 환원성 기루하에서 실시하되 200ml/분의 흐름속도와 50 내지 150℃/시간의 가열 또는 냉각속도로 실시한 후 여기에 입계절연층을 형성시킨 다음 2차 소성시켜서 되어짐을 특징으로 하는 반도체 콘덴서의 제조방법.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20200392047A1 (en) * | 2018-03-01 | 2020-12-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for degreasing shaped ceramic molded body and method for manufacturing ceramic fired body |
-
1985
- 1985-11-29 KR KR1019850008961A patent/KR890002445B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
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| KR870005416A (ko) | 1987-06-08 |
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