KR900002529B1 - Eielectric ceramic composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유전상수가 광범위한 온도범위에 걸쳐서 그 기본값 보다 15% 이상 변하지 않으며 저온에서 소성된 절연세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 약 1150℃를 초과하지 않는 온도에서 절연산화물과 세라믹 플럭스(ceramic flux) 의 혼합물로 구성된 베이스 세라믹 배합물을 소송하여 형성된 2400 이상의 유전상수를 가진 절연세라믹 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an insulating ceramic composition fired at a low temperature and having a dielectric constant that does not change by more than 15% over its default value over a wide temperature range. In particular, the present invention relates to insulating ceramic compositions having a dielectric constant of at least 2400 formed by suing a base ceramic blend consisting of a mixture of insulating oxide and ceramic flux at a temperature not exceeding about 1150 ° C.
다층 세라믹 커패시터는 통상 절연 세라믹 분말로 된 절연층을 형성하고, 그위에다 통상 금속 페이스트 형태인 도전성 금속전극층을 입히고 다층 세라믹 커패시터를 형성시키기 위해 상기의 도전성금속 전극층이 설치된 절연층을 겹쳐쌓고, 상기 물질을 조밀화시키고 구성하는 절연산화물의 고용체를 형성시키기 위해 상기 생성물을 소성시켜 만들어진다.The multilayer ceramic capacitor typically forms an insulating layer made of an insulated ceramic powder, on which a conductive metal electrode layer, usually in the form of a metal paste, is coated, and the insulating layer provided with the conductive metal electrode layer is stacked to form a multilayer ceramic capacitor. It is made by calcining the product to densify and form a solid solution of the insulating oxide constituting.
티탄산 바륨은 절연 세라믹층의 형성에 빈번하게 사용되는 절연산화물 중의 하나이다.Barium titanate is one of insulating oxides which are frequently used for forming an insulating ceramic layer.
그러나 티탄산 바륨의 큐리온도가 높기 때문에 다른 산화물들이 통상 티탄산바륨과 반응하여 고용체를 형성하며 그 결과 생성되는 세라믹 물질의 큐리온도가 감소되어진다.However, due to the high Curie temperature of barium titanate, other oxides usually react with barium titanate to form a solid solution, resulting in a reduced curie temperature of the resulting ceramic material.
유전상수는 그 물질의 큐리온도에서 그 값이 가장 높기 때문에 커패시터로 사용되는 물질의 큐리온도가 실온 정도인 것이 바람직하다.Since the dielectric constant is the highest at the Curie temperature of the material, the Curie temperature of the material used as the capacitor is preferably about room temperature.
이산화망간 등과 같은 어떤 다른 산화물이 입자성장 제어자로 작용함으로써 절연저항을 개선시키고 생성물질의 유전상수를 제어하게 할 수 있도록 첨가될 수도 있다. 다층 커패시터에서 사용될 세라믹 조성물의 유전율이 온도에 따라 변화하는 것도 실제상에 있어서 중요한 것이다.Any other oxide, such as manganese dioxide, may be added to act as a particle growth controller to improve insulation resistance and to control the dielectric constant of the product. It is also important in practice that the dielectric constant of the ceramic composition to be used in the multilayer capacitor varies with temperature.
티탄산바륨을 포함하여 많은 절연 세라믹 조성물은 온도의 증감에 따라 실제적으로 변화하는 유전상수를 가진다. 넓은 온도범위 내에서 유전상수가 안정한 것이 요구되는 용도로 사용되는 다층 커패시터용의 절연세라믹 조성물은 유전상수가 25℃(실온)에서의 기본값으로부터 ±15%이내로 변화하는 것이 바람직하다.Many insulating ceramic compositions, including barium titanate, have a dielectric constant that varies substantially with temperature. Insulating ceramic compositions for multilayer capacitors that are used for applications requiring a stable dielectric constant over a wide temperature range preferably have a dielectric constant vary within ± 15% from the default value at 25 ° C (room temperature).
큐리온도의 조정과 마찬가지로 선택된 산화물과 티탄산 바륨을 반응시키는 것은 온도에 따라 크게 변화하지 않는 유전상수를 얻는데 필요하다.As with the adjustment of the Curie temperature, reacting the selected oxide with barium titanate is necessary to obtain a dielectric constant that does not change significantly with temperature.
유전율이 2000 이상이고 온도에 안정한 커패시터를 생산하기 위해 일반적으로 사용되는 물질은 일반적으로 1500℃ 이상의 온도의 대기중에서 소성되어 숙성된다.Materials commonly used to produce capacitors with dielectric constants above 2000 and temperature stable are generally fired and aged in an atmosphere at temperatures above 1500 ° C.
이와 같은 온도에서, 금속전극층은 반응이 잘 안되고 높은 용융점을 가진 팔라듐과 은의 합금, 팔라듐과 금의 합금 및 이 기술분야에서 잘 알려진 다른 유사한 비싼 합금과 같은 소위 귀금속의 합금으로 만들어져야 한다.At such temperatures, the metal electrode layer should be made of so-called alloys of precious metals, such as palladium and silver alloys, alloys of palladium and silver with poor melting points and alloys of palladium and gold, and other similar expensive alloys well known in the art.
이와 같은 것은 절연 세라믹층과 전극이 반응되는 현상을 방지하고 또는 도전층의 불연속을 야기시키는 용융현상을 방지시키기 위해 필요하다.This is necessary to prevent the phenomenon in which the insulating ceramic layer and the electrode react or to prevent the phenomenon of melting causing discontinuity of the conductive layer.
1150℃ 이하의 온도에서 소송될 수 있고, 바람직한 온도특성을 가지며 유전상수가 2000 이상인 세라믹 조성물을 제조하는 방법은 커패시터 성능을 희생시키지 않고 값이 비싸지 않는 전극물질을 사용할 수 있게해 줄것이다.The method of preparing a ceramic composition that can be suited at temperatures below 1150 ° C., has desirable temperature characteristics and has a dielectric constant of 2000 or more will enable the use of inexpensive electrode materials without sacrificing capacitor performance.
1150℃ 이하의 온도에서 다층 커패시터를 만들기 위해 종전에 사용된 절연 세라믹 조성물은 유전상수가 2000 이하였기 때문에 많은경우에 적합하지 않은 결함이 있었다.Insulating ceramic compositions previously used to make multilayer capacitors at temperatures below 1150 [deg.] C. have dielectric defects of 2000 or less and are not suitable in many cases.
본 발명의 목적은 넓은 온도범위에 걸쳐서 안정한 유전상수를 가지는 세라믹 조성물을 제조하는 것이다.It is an object of the present invention to prepare a ceramic composition having a stable dielectric constant over a wide temperature range.
본 발명의 또 다른 목적은 유전상수가 2400 이상이고, 그 유전상수가 온도에 따라 거의 변화하지 않는 저온에서 소성된 세라믹 조성물을 만드는 것이다.Yet another object of the present invention is to produce a ceramic composition fired at low temperature, having a dielectric constant of 2400 or more, the dielectric constant of which rarely changes with temperature.
상기 언급된 본 발명의 목적들은 두개의 성분, 즉 베이스 세라믹 배합물을 구성하는 주성분과 그래스 프리트(glass frit) 즉 세라믹 플럭스를 구성하는 부성분으로부터 형성된 저온에서 소성된 절연 세라믹 조성물을 제조하는 본 발명에 의해서 수행될 수 있다.The above-mentioned objects of the present invention are provided by the present invention for producing a low-temperature fired insulating ceramic composition formed from two components, namely, a main component constituting the base ceramic blend and a glass frit, i.e., a subcomponent constituting the ceramic flux. Can be performed.
특히 본 발명의 절연 세라믹 조성물을 형성하는데 있어서, 주성분은 절연 세라믹 조성물의 93.5-96.5중량%로 구성되어 있고 부성분은 상기 조성물의 3.5-6.5중량%로 구성되어 있다.In particular, in forming the insulating ceramic composition of the present invention, the main component is comprised of 93.5-96.5% by weight of the insulated ceramic composition and the minor component is comprised of 3.5-6.5% by weight of the composition.
세라믹 조성물의 주성분으로 티탄산바륨(BaTiO3), 오산화니오븀, 그리고 산화코발트, 또는 그들 성분산화물, 즉 산화물 전구물질로 구성된 절연 산화물의 베이스 세라믹이다.The main component of the ceramic composition is a base ceramic of insulating oxide composed of barium titanate (BaTiO 3 ), niobium pentoxide, and cobalt oxide, or an oxide of these components, that is, an oxide precursor.
바람직하기로는 TAM 세라믹스 TICON HPB, 제품번호 52901, 고순도의 티탄산바륨이 베이스 세라믹제조에 사용되는 것이다.Preferably, TAM ceramics TICON HPB, product number 52901, high purity barium titanate is used for manufacturing the base ceramic.
산화물로 나타낸 베이스 세라믹 배합물 성분의 성분범위는 티탄산 바륨 98.0-99.0중량%, 오산화니오븀 0.97-1.54중량%, 산화코발트 0.19-0.32중량%이다.The component range of the base ceramic blend component represented by the oxide is 98.0-99.0 wt% barium titanate, 0.97-1.54 wt% niobium pentoxide, and 0.19-0.32 wt% cobalt oxide.
세라믹 플럭스의 부성분은 티탄산 비스무트, 티탄산납(PbTiO3), 산화아연 그리고 산화붕소 또는 그들의 성분 산화물, 즉 산화물 전구물질로 구성되어 있다.The minor components of the ceramic flux consist of bismuth titanate, lead titanate (PbTiO 3 ), zinc oxide and boron oxide or their component oxides, ie oxide precursors.
여기서 언급되는 티탄산 비스무트는 Bi2Ti2O7또는 Bi2Ti2O7을 형성할 수 있는 양의 그 성분 산화물, 즉 산화물 전구물질이다.Bismuth titanate mentioned herein is an oxide of its component, ie an oxide precursor, in an amount capable of forming Bi 2 Ti 2 O 7 or Bi 2 Ti 2 O 7 .
그래스 프리트의 성분비율은 티탄산 비스무트 16-60중량%, 티탄산납 8-52중량%, 산화아연 18-35중량%, 산화붕소 5-11중량%이다.The content ratio of the grass frit is 16-60 weight% of bismuth titanate, 8-52 weight% of lead titanate, 18-35 weight% of zinc oxide, and 5-11 weight% of boron oxide.
또한 이산화망간이 산화물 그 자체 또는 탄산망간 또는 망간이온을 포함한 용액같은 전구물질 형태로 베이스 세라믹과 세라믹 플럭스의 혼합물에 첨가될 수 있다. 이산화망간의 조성비는 세라믹 플럭스와 베이스 세라믹 배합물이 결합된 중량의 0.114중량% 이하로 함유되어 있고, 바람직하기로는 0.05중량% 함유되는 것이다.Manganese dioxide can also be added to the mixture of base ceramics and ceramic fluxes in the form of precursors such as oxides themselves or solutions containing manganese carbonate or manganese ions. The composition ratio of manganese dioxide is contained at 0.114% by weight or less, preferably 0.05% by weight, of the combined weight of the ceramic flux and the base ceramic compound.
바람직한 구체적 실시에서는 베이스 세라믹 배합물은 절연 조성물 전체 중량%의 93.5-96.5중량%로 구성되어 있고 그래스 프리트는 절연 조성물 전체 중량의 3.5-6.5중량%로 구성되는 것이 좋고, 상기 구성비는 특히 베이스 세라믹 배합물이 95중량%, 그래스 프리트가 5중량%로 구성되는 것이 더 좋다.In a preferred specific embodiment, the base ceramic formulation is comprised of 93.5-96.5 wt% of the total weight of the insulation composition and the grass frit is preferably comprised of 3.5-6.5 wt% of the total weight of the insulation composition, the composition ratio being particularly It is more preferable that 95 weight% and glass frit consist of 5 weight%.
바람직한 구체적인 실시에서는 세라믹 플럭스에서의 티탄산납에 대한 티탄산 비스무트의 중량 비율은 7.33 : 1 내지 0.33 : 1 내지 1.24 : 1 이다. 베이스 세라믹 배합물에 대한 산화아연의 바람직한 양은 1.22-1.6중량%이고 베이스 세라믹 배합물에 대한 산화붕소의 바람직한 양은 0.38-0.50중량%, 산화붕소가 0.26-0.46중량%, 산화 코발트가 0.18-0.31중량%, 이산화망간이 0.11중량% 이하, 산화아연이 0.82-1.49중량%, 산화 비스무트가 1.04-1.87중량%, 이산화티타늄이 0.68-1.23중량%, 산화납이 0.67-1.20중량% 그리고 오산화니오븀이 0.91-1.49중량%인 것이 좋다.In a preferred specific implementation, the weight ratio of bismuth titanate to lead titanate in the ceramic flux is 7.33: 1 to 0.33: 1 to 1.24: 1. The preferred amount of zinc oxide for the base ceramic blend is 1.22-1.6 wt%, the preferred amount of boron oxide for the base ceramic blend is 0.38-0.50 wt%, boron oxide 0.26-0.46 wt%, cobalt oxide 0.18-0.31 wt%, 0.11% or less by weight of manganese dioxide, 0.82-1.49% by weight of zinc oxide, 1.04-1.87% by weight of bismuth oxide, 0.68-1.23% by weight of titanium dioxide, 0.67-1.20% by weight of lead oxide, and 0.91-1.49% by weight of niobium oxide It is good to be%.
다층 커패시터로 형성된 본 발명의 바람직한 세라믹 조성물의 유전율은 전형적으로 2400 이상이고, 소산계수는 1 Vrms에서 1.4%이며, 유전상수는 -55℃ 내지 125℃의 온도범위에서 단지 ±15% 정도로 변화한다. 커패시터는 바람직하기로는 1100℃내지 1150℃의 온도에서 소성되어 형성될 수 있다.The dielectric constant of the preferred ceramic composition of the present invention formed of a multilayer capacitor is typically at least 2400, the dissipation coefficient is 1.4% at 1 Vrms, and the dielectric constant varies only by ± 15% in the temperature range of -55 ° C to 125 ° C. The capacitor is preferably formed by firing at a temperature of 1100 ℃ to 1150 ℃.
바람직한 구체적 실시에서, 세라믹 절연 조성물은 BaTiO398.31%, Nb2O51.40중량% 그리고 CoO 0.29중량%로 구성되어 있는 베이스 세라믹 배합물 95.24중량%와 ; Bi2Ti2O727.98중량%, PbTiO340.02 중량%, ZnO 24.4중량% 그리고 B2O37.6 중량%로 구성되어 있는 세라믹 플럭스 4.76중량%의 혼합물과 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 결합 총중량의 0.05%의 양의 이산화망간으로부터 형성될 수 있다.In a preferred specific implementation, the ceramic insulation composition comprises 95.24% by weight of a base ceramic blend consisting of 98.31% BaTiO 3 , 1.40% Nb 2 O 5 and 0.29% CoO; A mixture of 4.76% by weight of ceramic flux consisting of 27.98% by weight of Bi 2 Ti 2 O 7 , 40.02% by weight of PbTiO 3 , 24.4% by weight of ZnO and 7.6% by weight of B 2 O 3, and the combined total weight of the base ceramic blend and ceramic flux. It can be formed from manganese dioxide in an amount of 0.05%.
하기에서 기술되는 바와 같이, 본 발명의 절연 세라믹 조성물은 원하는 물리적, 전기적 특성을 희생하지 않고 실질적인 가격절감이 되는 여러가지 잇점을 가지고 있다.As will be described below, the insulating ceramic composition of the present invention has several advantages that can result in substantial cost savings without sacrificing the desired physical and electrical properties.
본 발명은 1150℃를 초과하지 않는 온도에서 성분 산화물을 또는 그 전구물질을 소성하여 제조될 수 있는 개선된 온도 특성을 가지고 있는 신규한 절연 세라믹 조성물을 제공한다.The present invention provides a novel insulating ceramic composition having improved temperature properties that can be prepared by firing component oxides or precursors thereof at temperatures not exceeding 1150 ° C.
이러한 조성물은 그러한 저온에서 제조될 수 있는 물질을 얻기 위하여 높은 유전율과 같은 원하는 물리적인 특성이 희생되는 종전기술의 절연 세라믹 조성물과는 다르다. 종전 기술의 세라믹 조성물은 실제 사용되기에는 너무 낮은 유전상수를 가지고 있으므로 종전에는 1150℃ 이상의 온도에서 소성된 물질을 사용하는 것이 필요하였다.Such compositions differ from prior art insulating ceramic compositions where desired physical properties such as high dielectric constants are sacrificed to obtain a material that can be produced at such low temperatures. Since the ceramic composition of the prior art has a dielectric constant that is too low to be practically used, it has previously been necessary to use a calcined material at a temperature of 1150 ° C or higher.
이와 같은 높은 온도에서는 팔라듐 또는 백금과 같은 귀금속이 많은 포함된 전극을 사용해야 한다.At such high temperatures, an electrode containing a lot of precious metals such as palladium or platinum should be used.
본 발명의 세라믹 조성물을 낮은 온도에서 소성하게 되면 다층 커패시터에서 전도층으로써 은 70%, 팔라듐 30%의 조성을 갖는 은-팔라듐 전극을 사용할 수 있게 해준다.Firing the ceramic composition of the present invention at low temperature makes it possible to use silver-palladium electrodes having a composition of 70% silver and 30% palladium as the conductive layer in the multilayer capacitor.
이는 귀금속인 팔라듐이 은보다 상당히 비싸므로 아주 바람직하다. 따라서 다층 커패시터에서 본 발명에 따른 세라믹 조성물을 사용하면 상당히 경제적인 면에서 절약이 된다.This is very desirable because the precious metal palladium is considerably more expensive than silver. Therefore, the use of the ceramic composition according to the invention in a multilayer capacitor is a significant economic savings.
본 발명의 소성된 세라믹체는 소성하는 과정에서 유전산화물, 즉 극히 소량의 이산화망간을 포함하고 있는, 산화바륨, 이산화티타늄, 산화코발트 및 오산화니오븀을 포함하고 있는 베이스 세라믹 배합물과 삼산화비스무트, 이산화티타늄, 산화납, 산화아연 및 산화붕소를 포함하는 소량의 그래스 프리트를 반응시켜 제조된다. 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 산화물이 티탄산염 또는 다른 결합형태로써 포함될 수 있다.The calcined ceramic body of the present invention is a base ceramic compound containing barium oxide, titanium dioxide, cobalt oxide and niobium pentoxide, bismuth trioxide, titanium dioxide, Prepared by reacting a small amount of grass frit containing lead oxide, zinc oxide and boron oxide. Oxides of the base ceramic blend and the ceramic flux may be included as titanate or other combinations.
예를 들어 산화바륨과 이산화티타늄이 반응하여 티탄산바륨이 형성될 수 있다. 이와 비슷하게 산화 비스무트와 이산화 티타늄이 반응하여 티탄산비스무트, Bi2Ti2O7을 형성할 수도 있다. 결합된 산화물은 탄산염 또는 질화물과 같은 산화물 전구물질과 다른 성분 산화물 또는 그 전구물질의 반응으로부터 형성될 수도 있다.For example, barium titanate may be formed by reacting barium oxide with titanium dioxide. Similarly, bismuth oxide and titanium dioxide may react to form bismuth titanate and Bi 2 Ti 2 O 7 . Bound oxides may be formed from the reaction of oxide precursors such as carbonates or nitrides with other component oxides or precursors thereof.
종래 기술에서 잘 알려진 바와 같이 티탄산바륨, 티탄산납, 티탄산비스무트 등의 상업적 제조는 여러등급이 있기 때문에 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스 구성성분의 비율은 원하는 특성을 얻기 위하여 잘 알려진 실험방법을 이용하여 세밀한 조정을 하여야 한다.As is well known in the art, commercial production of barium titanate, lead titanate, bismuth titanate, etc., has several grades, so the ratio of the base ceramic blend to the ceramic flux components is finely tuned using well-known experimental methods to achieve the desired properties. Should be done.
또 다르게로는 본 발명의 소성된 세라믹체는 소성하는 동안에 산화 코발트, 오산화니오븀, 산화아연, 붕산, 탄산망간을 하소하여 제조된 매스터 믹스(master mix) 와 티탄산바륨, 티탄산 비스무트 및 티탄산납을 반응시켜 제조된다. 본 발명에서 베이스 세라믹 배합물의 구성성분 산화물의 비율과 입자크기는 원하는 물리적, 전기적 특성을 최대화 하도록 선택 되어진다. 오산화니오븀은 티탄산 바륨에 첨가될때 티탄산바륨의 큐리온도에서 일어나는 샤프한 유전상수 피크를 실온쪽으로 이동시키는 작용을 한다.Alternatively, the calcined ceramic body of the present invention reacts with a master mix prepared by calcining cobalt oxide, niobium pentoxide, zinc oxide, boric acid, and manganese carbonate during firing, and barium titanate, bismuth titanate, and lead titanate. Are prepared. In the present invention, the proportions and particle sizes of the constituent oxides of the base ceramic formulation are selected to maximize the desired physical and electrical properties. When niobium pentoxide is added to barium titanate, it shifts the sharp dielectric constant peak that occurs at the curie temperature of barium titanate to room temperature.
구성성분 산화물의 입자분포를 적당히 선택하면 티탄산바륨 입자와 소성된 세라믹 입계를 따라 오산화니오븀의 비균일 고용체가 생기게 되어 폭넓은 범위의 큐리온도를 생성하게 된다고 믿어진다. 이는 유전상수를 억제시키면서도 정전용량의 온도계수가 일정하게 해준다. 베이스 세라믹 배합물의 산화 코발트는 플럭스로 작용하고 또한 5가 니오븀용 전하 보상기로 작용한다. 세라믹 플럭스의 구성성분은 베이스 세라믹 배합물에서와 같지만 더낮은 소성온도의 조건과 베이스 세라믹 배합물의 유전상수가 더 억제된 상태에서 티탄산바륨 입자와 입계에서 오산화니오의 비균질 용액을 얻을 수 있도록 선택된다. 산화아연 붕산은 소성과정동안 낮은 점도의 공융 혼합물을 만든다. 브롬산 아연도 역시 유전상수를 억제시키므로 이들 조성물의 양이 가능한한 낮게 유지되어야 한다. 티탄산 비스무트와 타탄산 납은 소성하는 동안 형성된 브롬산 아연의 점도를 증가시키기 위하여 높은 점도 플럭스로써 작용한다. 티탄산 비스무트와 티탄산납은 매우 높은 유전상수와 큐리온도 때문에 플럭싱제로 작용하면서 유전상수의 억제를 최소화한다.It is believed that the proper distribution of constituent oxides results in a nonuniform solid solution of niobium pentoxide along the barium titanate particles and calcined ceramic grain boundaries, resulting in a wide range of Curie temperatures. This keeps the constant temperature constant of the capacitance while suppressing the dielectric constant. Cobalt oxide in the base ceramic blend acts as a flux and also as a charge compensator for pentavalent niobium. The constituents of the ceramic flux are selected to obtain a non-homogeneous solution of barium titanate particles and grain boundaries at the lower firing temperature conditions and with a lower dielectric constant of the base ceramic formulation, as in the base ceramic formulation. Zinc oxide boric acid produces a low viscosity eutectic mixture during the firing process. Zinc bromide also inhibits the dielectric constant, so the amount of these compositions should be kept as low as possible. Bismuth titanate and lead titanate act as high viscosity fluxes to increase the viscosity of the zinc bromide formed during firing. Bismuth titanate and lead titanate act as fluxing agents because of their very high dielectric constant and Curie temperature, minimizing the suppression of the dielectric constant.
또한 붕산에 대한 산화아연의 비와 티탄산납에 대한 티탄산 비스무트의 비는 전하보상과 이 분야의 기술에서 중요하게 알려져 있는 소성된 세라믹의 전체적인 화학양론적인 양의 균형을 이루도록 선택된다. 산화망간 성분은 다가의 원자가 때문에 수용체-공여체 이온의 균형을 이루는데 아주 효과적이다. 이 능력으로 산화망간은 소성된 세라믹의 절연저항을 개선시키게 된다.The ratio of zinc oxide to boric acid and bismuth titanate to lead titanate is also chosen to balance charge compensation and the overall stoichiometric amount of calcined ceramic, which is important in the art. Manganese oxide components are very effective in balancing receptor-donor ions due to their multivalent valences. With this ability, manganese oxide improves the insulation resistance of fired ceramics.
본 발명에서 사용된 베이스 세라믹 배합물의 제조에 있어서, 상기 기술된 비율의 구성성분 산화물은 물속에서 함께 슬러리화 될 수 있다. 건조후에 그 혼합물은 세라믹 플럭스 조성물과 산화망간과 혼합될 수 있다. 세라믹 플럭스 조성물은 구성성분 산화물의 혼합물로 구성될 수 있고, 플럭스 성분 산화물이 함께 용해 되고 급냉되고 분쇄되어 단일성분 프리트로 될 수 있다. 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스 조성물 및 산화망간의 결합된 혼합물은 통상 표준적인 방법을 사용하여 있는 시트로 주조되고, 70%은 -30% 팔라듐 전극의 구조를 가진 다층 커패시터로 형성되고, 3시간 동안 1110℃-1150℃의 온도에서 소성된다.In the preparation of the base ceramic blend used in the present invention, the component oxides in the proportions described above can be slurried together in water. After drying, the mixture can be mixed with the ceramic flux composition and manganese oxide. The ceramic flux composition may consist of a mixture of component oxides, and the flux component oxides may be dissolved together, quenched and pulverized to form a single component frit. The combined mixture of base ceramic blend, ceramic flux composition, and manganese oxide is cast into a sheet which is typically used using standard methods, 70% is formed of a multilayer capacitor having a structure of -30% palladium electrode, and 1110 for 3 hours. It is baked at a temperature of ℃ -1150 ℃.
본 발명의 저온에서 소성된 절연 조성물은 25℃와 50VDC/mil에서 10, 000-F(오옴-파라데이)보다 크고, 125℃와 50VDC/mil에서 2,000-F보다 큰 절연저항-정전 용량적(RC)을 갖는다. 유전상수는 전형적으로 1KHz와 1Volt rms에서 약 2500±200이고 소산계수는 1KHz 와 1 Volt rms에서 약 1.8±0.2%이다.The insulating composition fired at a low temperature of the present invention is 10,000 at 25 ℃ and 50V DC / mil Greater than -F (Ohm Faraday), 2,000 at 125 ° C and 50V DC / mil Has insulation resistance-capacitance (RC) greater than -F. The dielectric constant is typically about 2500 ± 200 at 1KHz and 1Volt rms and the dissipation factor is about 1.8 ± 0.2% at 1KHz and 1 Volt rms.
본 발명의 세라믹 조성물의 유전상수가 온도에 따라 거의 변하지 않고 온도에 따라 예측 가능하게 변하는 것은 특히 중요하다. 온도안정이 중요한 다층 커패시터가 사용되는 바람직한 절연 세라믹 조성물에서는, 정전용량의 온도계수는 유전상수가 25℃에서의 기준값으로부터 -55℃에서 125℃의 온도범위에서 15퍼센트 이상 증감하지 않도록 되어 있다. 이 수치는 세라믹 산업에서 X7R 온도 특성으로 알려진 기준치를 나타낸다.It is particularly important that the dielectric constant of the ceramic composition of the present invention hardly change with temperature and predictably change with temperature. In a preferred insulating ceramic composition in which a multilayer capacitor whose temperature stability is important is used, the temperature coefficient of the capacitance is such that the dielectric constant does not increase or decrease by more than 15 percent in the temperature range of -55 ° C to 125 ° C from the reference value at 25 ° C. This figure represents a reference in the ceramic industry known as the X7R temperature characteristic.
본 발명의 절연 세라믹 조성물에서 정전용량의 온도계수는 이 기준에 부합된다.The temperature coefficient of capacitance in the insulating ceramic composition of the present invention meets this criterion.
본 발명은 다음의 실시예로 더 설명이 되나 꼭 이것으로 국한되는 것은 아니다.The invention is further illustrated by the following examples, but is not necessarily limited thereto.
하기의 실시예의 수치는 이 분야의 기술분야에서 공지된 인자를 기초로 하여 변동될 수 있다.The numerical values in the following examples can be varied based on factors known in the art.
예를 들어 실시예 1-31에서 출발물질을 분쇄, 밀링, 균일하게 분산시켜 미립자로 되게 함으로써 유전상수는 현저하게 증가될 수도 있고 산계수는 현저하게 감소될 수도 있다. 세라믹 커패시터의 제조과정에서 보통수행되는 그러한 입자처리 과정은 실시예 1-31의 방법에서 완전히 나타내지 않았다. 또한 소성온도의 변화, 시료 두께와 배합, 그리고 측정에러등이 동일한 조성물에 대하여 측정치의 차이를 유발시킨다.For example, in Examples 1-31, the dielectric constant may be significantly increased and the acid coefficient may be significantly reduced by grinding, milling and uniformly dispersing the starting material into fine particles. Such a particle treatment process normally performed in the manufacture of ceramic capacitors is not fully shown in the method of Examples 1-31. In addition, variations in firing temperature, sample thickness and formulation, and measurement errors cause differences in measurements for the same composition.
제조기술에 따라서 그리고 입자크기에 무관하에 실시예 1-31에 따른 제조방법에서 주어진 비율을 이용하여 제조된 세라믹 조성물의 특성은 주어진 수치로부터 변할 수 있다.Depending on the manufacturing technique and irrespective of the particle size, the properties of the ceramic composition produced using the proportions given in the preparation method according to Examples 1-31 can vary from the given values.
예를 들어 유전상수 ±200 만큼 변할 수 있고, 소산계수는 ±0.2%만큼 변할 수 있고, 25℃에서의 정전 용량에 대한 온도에 따른 정전용량의 변화는 ±1.5%만큼 변할 수 있다.For example, the dielectric constant may vary by ± 200, the dissipation factor may vary by ± 0.2%, and the change in capacitance with temperature at a capacitance at 25 ° C. may vary by ± 1.5%.
[실시예 1-7]Example 1-7
베이스 세라믹 배합물에 대한 세라믹 플럭스의 비의 변화의 효과Effect of Changes in the Ratio of Ceramic Flux on Base Ceramic Compounds
베이스 세라믹 배합물은 물속에 TAM 세라믹 TICON HPB 고순도 티탄산바륨 49.15그람, 기술등급의 미립자크기의 오산화니오븀 0.70그람, 산화코발트의 미세한 입자 0.15그람을 슬러리시켜 제조된다.The base ceramic formulation is prepared by slurrying TAM ceramic TICON HPB high purity barium titanate 49.15 grams, technical grade fine particle size niobium pentoxide 0.70 grams, and cobalt oxide fine particles 0.15 grams in water.
티탄산 비스무트(Bi2Ti2O7) 41.2중량%, 티탄산납(PbTiO3)26.8중량%, 산화아연(ZnO)24.4중량%으로 구성된 세라믹 플럭스 0-5그람과 베이스 세라믹 배합물이 혼합되고, 7.6그람의 산화붕소(B2O3)가 붕산(H3BO3)의 형태로 첨가된다.A mixture of 0-5 grams of ceramic flux consisting of 41.2 wt% of bismuth titanate (Bi 2 Ti 2 O 7 ), 26.8 wt% of lead titanate (PbTiO 3 ), and 24.4 wt% of zinc oxide (ZnO) is mixed with 7.6 grams Boron oxide (B 2 O 3 ) of is added in the form of boric acid (H 3 BO 3 ).
실시예 1-7의 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 비가 표 1에 나타나 있다.The ratio of the base ceramic formulation and the ceramic flux of Examples 1-7 is shown in Table 1.
각각의 샘플에 대하여 탄산망간이 전체 분말의 0.057중량% 양만큼 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 생성된 혼합분말에 첨가된다. 세라믹 분말 혼합물이 25ml의 증류수에 첨가되어 10분동안 고속 스펙스 페인트 믹서(spex paint mixer)에서 완전히 혼합된다.For each sample manganese carbonate is added to the resulting mixed powder of base ceramic blend and ceramic flux in an amount of 0.057% by weight of the total powder. The ceramic powder mixture is added to 25 ml of distilled water and mixed thoroughly in a high speed specex paint mixer for 10 minutes.
그 다음 생성된 슬러리를 건조하여 케이크로 만들어지고 페슬(pestle)로 빻아진다. 물 26중량%, 프로필렌글리클 26중량%, 코온시럽 48중량%가 들어있는 바인더 용액 4ml을 모르타르와 페슬에 있는 세라믹 분말과 혼합하여 40메쉬 나일론 스크린을 통하여 입지화 한다. 두께가 0.1-0.15cm이고 직경이 1.27cm인 생성 혼합물의 디스크는 스텐레스 스틸다이에서 평방 인치당 38,000 파운드의 압력으로 압축된다.The resulting slurry is then dried into cakes and ground into pestle. 4 ml of a binder solution containing 26% by weight of water, 26% by weight of propylene glycol and 48% by weight of coon syrup are mixed with ceramic powder in mortar and pestle and placed through a 40 mesh nylon screen. Discs of the resulting mixture, 0.1-0.15 cm thick and 1.27 cm in diameter, are compressed to a pressure of 38,000 pounds per square inch in a stainless steel die.
생성된 디스크를 안정화된 지르코니아 세터위에 두고 3시간 동안 온도1110℃-1150℃의 온도에서 소송시킨다. 그 생성물을 냉각시킨 후 소결된 세라믹 디스크의 두께와 직경을 마이크로 메타와 버니어 캘리퍼로 측정하였다. 은 전극을 주표면에 도색하고 전극 위에서 850℃로 소성하여 전극 위에서 소결시켰다. 정전용량, 소산계수(DF)그리고 25℃에서의 정전용량에 대한 온도에 따른 정전용량 변화 (TC)를 1KHZ1Vrms에서 일렉트로 사이언티픽 인더스트리 모델 2100A 브리지로 측정하였다.The resulting disk is placed on a stabilized zirconia setter and subjected to a temperature of 1110 ° C.-1150 ° C. for 3 hours. After cooling the product, the thickness and diameter of the sintered ceramic discs were measured with micro meta and vernier calipers. The silver electrode was painted on the main surface and fired at 850 ° C. on the electrode to sinter it on the electrode. Capacitance, dissipation factor (DF) and temperature-dependent capacitance change (TC) for capacitance at 25 ° C were measured with an Electro Scientific Industry Model 2100A bridge at 1KH Z 1Vrms.
각 실시예로부터 적어도 3개의 디스크를 측정하였다. 측정과 온도변화 프로그램은 컴퓨터와 마이크로 컴퓨터에 의해 모두 제어되었고 그 측정 단계는 허용된 산업상의 관례에 따라 수행하였다.At least three disks were measured from each example. The measurement and temperature change programs were controlled by both computer and microcomputer, and the measuring steps were carried out in accordance with accepted industrial practice.
각 디스크의 유전상수(K)는 다음식에 의하여 계산되었다 :The dielectric constant (K) of each disk was calculated by the following equation:
여기서 C25는 25℃에서의 정전용량값이고, l는 인치로 나타낸 디스크의 두께이고 D는 인치로 나타낸 디스크의 직경이다.Where C 25 is the capacitance value at 25 ° C., l is the thickness of the disk in inches and D is the diameter of the disk in inches.
이 결과는 표 1에 나타나 있는데 이것으로부터 실시예 1과 2에서와 같이 세라믹 플럭스/베이스 세라믹 배합물의 중량비가 0.035보다 작을때는 절연 세라믹 조성물이 충분한 밀도로 소결되지 않고, -55℃에서의 TC는 18%보다 크다는 것을 알수 있다.The results are shown in Table 1 from which, as in Examples 1 and 2, when the weight ratio of the ceramic flux / base ceramic compound is less than 0.035, the insulating ceramic composition is not sintered to a sufficient density, and the TC at -55 ° C is 18 You can see that it is greater than%.
실시예 6과 7에서와 같이 세라믹 플럭스/베이스 세라믹 배합물의 중량비가 0.065보다 클때는 유전상수는 2100 이하로 감소된다.As in Examples 6 and 7, when the weight ratio of the ceramic flux / base ceramic blend is greater than 0.065, the dielectric constant is reduced to 2100 or less.
이들 조성물은 비록 개선된 소산계수와 안정된 TC 특성을 가져도 실제상 사용가치가 없다.These compositions have practically no value, even with improved dissipation coefficients and stable TC properties.
[표 1]TABLE 1
베이스 세라믹 배합물에 대한 세라믹 플럭스의 비의 변화의 효과Effect of Changes in the Ratio of Ceramic Flux on Base Ceramic Compounds
[실시예 8-11]Example 8-11
망간의 양 변화Amount of manganese
실시예 1-7에 기술된 바와 같은 베이스 세라믹 배합물 50g을 실시예 1-7에 기술된 바와 같은 세라믹 플럭스 2.65g과 혼합하였다. 탄산망간을 표 2에 실시예8-11에 나타난 바와 같이 중량%를 변화시키면서 생성된 혼합분말에 첨가 하였다.50 g of the base ceramic blend as described in Examples 1-7 were mixed with 2.65 g of ceramic flux as described in Examples 1-7. Manganese carbonate was added to the resulting mixed powder while varying the weight percent as shown in Example 8-11 in Table 2.
실시예 1-7에서 기술된 것과 같은 방법으로 세라믹 디스크를 제조고 소결하였다. 유전특성을 측정하여 표2에 그 결과를 나타내었다. 탄산망간을 첨가하면 세라믹 절연 조성물의 소산계수와 TC가 증가하였다.Ceramic discs were prepared and sintered in the same manner as described in Examples 1-7. Dielectric properties were measured and the results are shown in Table 2. The addition of manganese carbonate increased the dissipation factor and TC of the ceramic insulation composition.
그러나 탄산망간을 실시예 11에서 처럼 0.190중량% 이상 첨가하면 유전상수는 2100이하로 줄었고 그 결과 상술한 바와 같이 다층 커패시터에 사용하기에는 적합하지 않은 물질이 되었다.However, when the manganese carbonate was added in an amount of 0.190% by weight or more as in Example 11, the dielectric constant was reduced to 2100 or less, and as a result, the material was not suitable for use in the multilayer capacitor.
[표 2]TABLE 2
망간양의 변화효과Effect of Manganese Sheep
[실시예 12-17]Example 12-17
티탄산 납에 대한 티탄산 비스무트의 비변화Non-change of Bismuth Titanate to Lead Titanate
실시예 1-7에 기술된 바와 같은 베이스 세라믹 배합물 분말 50g을 세리믹 플럭스 2.65g에 혼합한다. 각 실시예에서 세라믹 플럭스에는 티탄산 비스무트와 티탄산납이 결합되어 68중량% 들어있고 산화아연 24.4중량%와 산화붕소 7.6중량%도 들어있다. 티탄산납에 대한 티탄산 비스무트의 중량비는 표 3에 나타난 바와 같이 변화된다. 탄산망간을 베이스 세라믹 배합물/ 세라믹 플럭스 분말에 0.057중량%의 양으로 첨가한다.50 g of the base ceramic blend powder as described in Examples 1-7 are mixed in 2.65 g of ceramic flux. In each example, the ceramic flux contained 68% by weight of bismuth titanate and lead titanate, as well as 24.4% by weight zinc oxide and 7.6% by weight boron oxide. The weight ratio of bismuth titanate to lead titanate is varied as shown in Table 3. Manganese carbonate is added to the base ceramic blend / ceramic flux powder in an amount of 0.057% by weight.
그다음 세라믹 디스크를 제조하고 소결시킨 다음 실시예 1-7에서 설명한 바와 같이 절연 특성을 측정하였다.The ceramic disks were then prepared and sintered and the insulation properties were measured as described in Examples 1-7.
이 실시예로부터 티탄산 비스무트/티탄산납 중량비가 증가되면 절연 세라믹 조성물의 유전상수는 실시예12에서 처럼 티탄산 납이 포함되지 않았을때 2000으로 감소했다는 것을 알 수 있다.It can be seen from this example that when the bismuth titanate / lead titanate weight ratio was increased, the dielectric constant of the insulating ceramic composition decreased to 2000 when no lead titanate was included as in Example 12.
실시예 17에서와 같이 티탄산 비스무트/티탄산 납의 비율이 실시예17에서와 같이 0로 되면 유전상수는 높고 소산계수는 낮았지만 -55℃에서의 TC 값은 -15퍼센트를 초과했다. 티탄산 비스무트/티탄산 납 중량비가 0.333보다 낮은 실시예 16과 17의 조성물은 예를 들어 비교목적으로 나타낸 실시예 4의 조성물 보다 덜 바람직한데 그 이유는 티탄산 납이 약 45℃에서 시작하는 TC 특징에서 두번째 피이크를 도입하는 억셉터 효과를 가지고 있고, 125℃에서의 TC가 0.333보다 큰 티탄산 비스무트/티탄산 납 중량비를 가진 세라믹 조성물 보다 더 좋지 않도록 해주기 때문이다.As in Example 17, when the ratio of bismuth titanate / lead titanate became zero as in Example 17, the dielectric constant was high and the dissipation coefficient was low, but the TC value at -55 ° C exceeded -15%. The compositions of Examples 16 and 17 having a bismuth titanate / lead titanate weight ratio of less than 0.333 are less preferred than the compositions of Example 4, for example, for comparative purposes, for the second time in the TC feature that lead titanate starts at about 45 ° C. This has the acceptor effect of introducing the peaks and makes TC at 125 ° C. worse than ceramic compositions with bismuth titanate / lead titanate weight ratios greater than 0.333.
표 3 으로부터 명백하지는 않지만 실시예 16에서의 정전용량 변화는 여전히 -55℃에서 125℃ 사이에서 ±15% 이내이며 다층 커패시터 디자인에 적용될때 실시예 16의 조성물은 다층 커패시터 제조과정에서 아주 흔한 추가적인 억셉터 때문에 +20%를 초과하는 약 45℃에서 두번째 피이크를 만드는 높은 잠재력을 갖는다.Although not apparent from Table 3, the capacitance change in Example 16 is still within ± 15% between −55 ° C. and 125 ° C. and when applied to a multilayer capacitor design, the composition of Example 16 is a very common additional component in multilayer capacitor manufacturing. Because of the acceptor, it has a high potential to make a second peak at about 45 ° C., which exceeds + 20%.
[표 3]TABLE 3
티탄산 납에 대한 티탄산 비스무트의 비변화Non-change of Bismuth Titanate to Lead Titanate
* : 실시예 12의 조성물에는 티탄산납이 포함되지 않았다.*: The composition of Example 12 did not contain lead titanate.
[실시예 18-25]Example 18-25
산화아연 +산화붕소에 대한 티탄산 비스무트+티탄산납의 비변화Non-change of Bismuth Titanate + Lead Titanate to Zinc Oxide + Boron Oxide
실시예 18-25에서 실시예 1-7에 기술한 바와 같이 베이스 세라믹 배합물 50g을 세라믹 플럭스 2.65g과 혼합하고 생성혼합 분말을 탄산망간 0.057중량%와 혼합하였다.50 g of the base ceramic blend was mixed with 2.65 g of ceramic flux and the resulting mixed powder was mixed with 0.057% by weight of manganese carbonate as described in Examples 18-25 in Examples 1-25.
이 실시예들의 세라믹 플럭스 조성물에서 산화아연과 산화붕소의 결합양에 대한 티탄산 비스무트와 티탄산납의 결합양을 변화시켰다. 산화아연 78.2g과 산화붕소 21.8g의 혼합물이 제조된 것처럼 티탄산 비스무트 60.4g과 티탄산납 39.6g의 혼합물을 제조하였다. 산화아연/산화붕소 혼합물에 대한 티탄산 비스무트/ 티탄산 납의 중량비를 표 4에 나타난 바와 같이 변화시켰다.In the ceramic flux compositions of these examples, the amount of binding of bismuth titanate and lead titanate to the amount of zinc oxide and boron oxide was varied. A mixture of 60.4 g of bismuth titanate and 39.6 g of lead titanate was prepared as a mixture of 78.2 g of zinc oxide and 21.8 g of boron oxide was prepared. The weight ratio of bismuth titanate / lead titanate to the zinc oxide / boron oxide mixture was varied as shown in Table 4.
그 다음 세라믹 디스크를 제조하고 소결시키고 실시예 1-7에 기술된 바와 같이 절연 특성을 측정하여 각 실시예에 대한 결과를 표 4에 나타내었다.The ceramic disks were then prepared, sintered and the insulation properties measured as described in Examples 1-7, and the results for each example are shown in Table 4.
이 결과로 알 수 있는 바와 같이 산화아연/ 산화붕소 성분에 대한 티탄산 비스무트/티탄산 납 성분의 중량비가 실시예 18에서 처럼 3.2보다 크면 세라믹 절연 조성물은 충분한 밀도로 소결될 수 없었다. 그러므로 이 실시예에서는 유전율은 낮고 소산계수는 높았으며 TC는 컸다.As can be seen from this result, when the weight ratio of the bismuth titanate / lead titanate component to the zinc oxide / boron oxide component is larger than 3.2 as in Example 18, the ceramic insulating composition could not be sintered to a sufficient density. Therefore, in this example, the dielectric constant was low, the dissipation factor was high, and the TC was large.
실시예 22-25에서 처럼 상기 비율이 1.24 보다 작으면 세라믹 조성물은 반도체화되고 TC 특징은 아주 커졌다.If the ratio was less than 1.24 as in Examples 22-25, the ceramic composition was semiconducting and the TC characteristics were very large.
실시예 24와 25는 본 발명의 안정한 온도 특성을 얻기 위하여는 티탄산 비스무트와 티탄산 납 성분을 첨가해야 하는 필요성을 가장 명확하게 입증하고 있다.Examples 24 and 25 most clearly demonstrate the need to add bismuth titanate and lead titanate components in order to obtain stable temperature characteristics of the present invention.
[표 4]TABLE 4
산화아연+산화붕소에 대한 티탄산 비스무트+티탄산납의 비변화Non-change of Bismuth Titanate + Lead Titanate to Zinc Oxide + Boron Oxide
* 합계 : 2%* Total: 2%
[실시예 26-31]Example 26-31
산화아연과 산화붕소의 양변화Changes in the amount of zinc oxide and boron oxide
각각의 실시예 26-31에서 실시예 1-7에 기술한 바와 같이 베이스 세라믹 배합물 분말 50g을 티탄산비스무트 1.03g 과 티탄산 납 0.67g과 혼합하고, 전체 분말중량에 대한 산화 아연 및 산화붕소의 중량비를 표 5에 나타난 바와 같이 변화시켰다. 탄산망간을 각 실시예의 총 혼합물에 0.057중량%의 양만큼 첨가하였다.50 g of the base ceramic compound powder was mixed with 1.03 g of bismuth titanate and 0.67 g of lead titanate as described in Examples 1-7 in each of Examples 26-31, and the weight ratio of zinc oxide and boron oxide to the total It was changed as shown in Table 5. Manganese carbonate was added to the total mixture of each example in an amount of 0.057% by weight.
그후 세라믹 디스크를 제조하고 소결하여 실시예 1-7에 기술된 바와 같이 절연성을 측정하여 이 결과를 표 5에 나타내었다.Ceramic discs were then prepared and sintered to measure insulation as described in Examples 1-7 and the results are shown in Table 5.
이 표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 총 분말에 대한 산화붕소의 비율이 실시예27에서 처럼 0.005보다 크면 유전율은 2100 이하로 감소했고 실제 사용하기에는 너무 낮게 되었다. 총 분말에 대한 산화아연의 비율이 실시예 30과 31에서 처럼 0.016보다 크면 이 결과의 샘플은 반도체화 되고 광범위하게 변화하는 TC특성을 나타내었다.As can be seen from Table 5, if the ratio of boron oxide to total powder is greater than 0.005 as in Example 27, the dielectric constant decreased to 2100 or less and became too low for practical use. If the ratio of zinc oxide to total powder was greater than 0.016 as in Examples 30 and 31, the resulting sample was semiconducting and exhibited widely varying TC properties.
실시예 31로부터 알 수 있는 바와 같이, 총 분말에 대한 산화아연의 비율이 0.020인 조성물은 TC에서 15% 이상의 두번째 피이크를 나타냈으며 따라서 더 많은 양의 산화아연이 포함된 조성물은 본 발명에 따른 다층 커패시터에 사용하기에는 부적합하였다.As can be seen from Example 31, a composition with a zinc oxide to total powder ratio of 0.020 showed a second peak of at least 15% in TC, so that a composition containing a higher amount of zinc oxide was a multilayer according to the present invention. Not suitable for use in capacitors.
[표 5]TABLE 5
산화아연과 산화붕소의 양변화Changes in the amount of zinc oxide and boron oxide
[실시예 32]Example 32
실시예 1-7에 기술된 베이스 세라믹 배합물 분말 474.6g 티탄산 비스무트 6.6g, 티탄산납 9.5g, 산화아연 5.8g 브롬산 3.2g, Nuodex V1444 계면활성제 5g을 포함한 탄산망간 0.3g, 톨루엔 20g, 에탄올 5g과 그리고 Butvar B-76비닐수지 27.5g과 Nuodex V1444 5g과 프탈산디옥틸 13.8g과 톨루엔 163g 및 에탄올 445.8g을 균일하게 혼합하여 용해시킴으로써 만들어진 바인더 용액 250g을 혼합하여 균일하게 분산시켜 세라믹 분말 슬러리를 제조하였다.474.6 g base ceramic formulation powder described in Examples 1-7 6.6 g bismuth titanate, 9.5 g lead titanate, 5.8 g zinc oxide 3.2 g, 0.3 g manganese carbonate with 5 g Nuodex V1444 surfactant, 20 g toluene, 5 g ethanol And 250 g of a binder solution prepared by uniformly mixing 27.5 g of Butvar B-76 vinyl resin, 5 g of Nuodex V1444, 13.8 g of dioctyl phthalate, 163 g of toluene, and 445.8 g of ethanol to disperse uniformly to prepare a ceramic powder slurry. It was.
생성된 슬러리를 16시간 동안 밀링하여 배출하여 44미크론 스크린을 통하여 여과하였다. 점도를 3360cp 조정하기 위하여 점도가 4960cp인 생성된 슬립 360g을 톨루엔 4.8g과 에탄올 1.2g과 혼합하였다. 그리고 나서 슬립을 진공으로 하여 탈기시키고 이 기술분야에서 공지된 기술로 두께가 2.4mil인 스트립 또는 테이프로 주조한다. 테이프를 공지의 방법으로 은 70%와 팔라듐 30%의 전극을 가진 다층 세라믹 커패시터로 전환시켰다. 이 커패시터를 48시간 동안 260℃로 예열하고 안정화된 지르코니아 또는 고밀도 알루미나 세터에 놓고 1110-1140℃ 에서 3시간 동안 소결하였다. 소결된 커패시터는 절연두께가 1.75mil인 10개의 활성절연층을 가졌다. 번갈아 있는 층을 연결하기 위하여 듀퐁 실버 페이트 제 4822번의 전극을 다층 커패시터의 반대편 끝에 붙이고, 커패시터를 터널 퍼너스에서 815℃로 소성하였다.The resulting slurry was milled for 16 hours and discharged and filtered through a 44 micron screen. To adjust the viscosity to 3360 cps, 360 g of the resulting slip with a viscosity of 4960 cps were mixed with 4.8 g of toluene and 1.2 g of ethanol. The slips are then degassed by vacuum and cast into strips or tapes of 2.4 mil thickness by techniques known in the art. The tape was converted to a multilayer ceramic capacitor with electrodes of 70% silver and palladium 30% by known methods. This capacitor was preheated to 260 ° C. for 48 hours and placed in stabilized zirconia or high density alumina setter and sintered at 1110-1140 ° C. for 3 hours. The sintered capacitor had 10 active insulation layers with an insulation thickness of 1.75 mils. In order to connect the alternating layers, the electrode of DuPont Silver Pate No. 4822 was attached to the opposite end of the multilayer capacitor, and the capacitor was fired at 815 ° C. at the tunnel furnace.
생성된 커패시터의 절연특성을 측정한 결과 유전상수는 1KHZ와 1Vrms에서 2600±200이었고, 소산계수는 1 KHZ와 1 Vrms에서 1.4±0.2%이었고, TC는 -55℃에서 -12.0±1.5%이었고 -30℃에서 -9.0±1.5%이었고 85℃에서 -4.0±1.5%이었고 125℃에서 -0.5±1.5% 이었으며 RC는 1110℃에서 소성된 커패시터인 경우에 25℃와 50VDC/mil에서 3000-F 보다 컸으며 125℃와 50VDC/mil에서 1650 Ω-F보다 컸고, 한편 1120-1140℃ 사이에서 소성된 커패시터인 경우에는 25℃, 50VDC/mil에서 10, 000 Ω-F 보다 컸으며 125℃, 50VDC/mil에서 2000 Ω-F 보다 컸었다.Results of measuring a dielectric constant insulating characteristics of the resulting capacitors 1KH was 2600 ± 200 in the Z and 1Vrms, dissipation factor was 1.4 ± 0.2% at 1 KH Z and 1 Vrms, TC is -12.0 ± 1.5% at -55 ℃ -9.0 ± 1.5% at -30 ° C, -4.0 ± 1.5% at 85 ° C, -0.5 ± 1.5% at 125 ° C, and RC is 3000 at 25 ° C and 50V DC / mil for capacitors fired at 1110 ° C. Greater than -F and greater than 1650 Ω-F at 125 ° C and 50V DC / mil, whereas greater than 1, 000 Ω-F at 25 ° C and 50V DC / mil for capacitors fired between 1120-1140 ° C. Greater than 2000 Ω-F at 125 ° C., 50V DC / mil.
이 실시예에 따라 제조된 다층 커패시터의 절연 차단 전압은 680 VDC/mil 보다 컸다.The isolation blocking voltage of the multilayer capacitor manufactured according to this embodiment was greater than 680 V DC / mil.
[실시예 33]Example 33
산화코발트 3.73kg, 오산화니오븀 17.27kg, 산화아연 15.16kg , 붕산 8.45kg 과 탄산망간 0.747kg을 혼합하고 대규모 원추형 블렌더에서 2시간 동안 블렌딩하여 세라믹 마스터 믹스를 제조하였다.3.73 kg of cobalt oxide, 17.27 kg of niobium pentoxide, 15.16 kg of zinc oxide, 8.45 kg of boric acid, and 0.747 kg of manganese carbonate were mixed and blended in a large-scale conical blender for 2 hours to prepare a ceramic master mix.
분말 혼합물을 터널 킬른에서 815-825℃의 온도에서 3시간 동안 하소하였다.The powder mixture was calcined in a tunnel kiln at a temperature of 815-825 ° C. for 3 hours.
그다음 하소된 물질을 분쇄하여 약 55중량% 분말량으로 탈이온수내 알루미나 매체가 있는 진동 에너지밀에 놓는다. 슬러리를 10시간 반 동안 제분하고 배출한 다음 건조하고 표면적이 4.97M2/g과 입자크기가 1.4미크론으로 분쇄하였다.The calcined material is then ground and placed in a vibratory energy mill with alumina medium in deionized water at about 55% by weight powder. The slurry was milled for 10 and a half hours, discharged, dried, and ground to a surface area of 4.97 M 2 / g and a particle size of 1.4 microns.
상술한 바와 같이 대규모 원추형 혼합기에서 TAM 세라믹 TICON HPB 고순도 티탄산 바륨 424.7kg, 티탄산 비스무트 6.05kg, 티탄산납 8.636kg과 마스터 믹스 14.22kg을 2시간 동안 건식 혼합하고 블렌딩 시킴으로써 세라믹 혼합물을 제조하였다. 생성된 분말 혼합물은 평균입자 크기가 1.3미크론이고 표면적이 2.5M2/g이었다.As described above, the ceramic mixture was prepared by dry mixing and blending 424.7 kg of TAM ceramic TICON HPB high purity barium titanate, 6.05 kg of bismuth titanate, 8.636 kg of lead titanate, and 14.22 kg of master mix in a large-scale conical mixer for 2 hours. The resulting powder mixture had an average particle size of 1.3 microns and a surface area of 2.5 M 2 / g.
이 결과의 절연 조성물 400g을 Butvar B-76 비닐수지 24g, Nuodex V1444 40.4g, 프탈산디옥틸 12g, 톨루엔 142g과 에탄올 35.5g을 균일하게 혼합하여 용해시킴으로써 제조된 바인더 용액 218g과 함께 1/2인치 알루미나 매체가 있는 페블밀에 넣는다. 슬러리를 16시간 동안 제분하여 배출하고 44미크론 스크리인을 통하여 여과하였다.400 g of the resulting insulating composition was mixed with 24 g of Butvar B-76 vinyl resin, 40.4 g of Nuodex V1444, 12 g of dioctyl phthalate, 142 g of toluene, and 35.5 g of ethanol. Place in a pebble mill with media. The slurry was milled for 16 hours and discharged and filtered through a 44 micron screen.
점도가 1880cp인 슬립을 탈기시켜 공지된 기술로 두께가 1.5mil인 테이프로 주조하였다.The slip having a viscosity of 1880 cps was degassed and cast into a tape of 1.5 mils in thickness by known techniques.
테이프를 공지기술에 따라 은 70%와 팔라듐 30%의 전극이 있는 다층 세라믹 커패시터로 전환시키고 소결하여 실시예 31에 기술된 바와 같이 은 전극을 갖추었다.The tape was converted to a multilayer ceramic capacitor with electrodes of 70% silver and palladium 30% and sintered according to the known art to provide a silver electrode as described in Example 31.
이 실시예의 소결된 세라믹 커패시터는 절연층 두께가 1.0mil인 10개의 활성 절연층을 가졌다.The sintered ceramic capacitor of this example had ten active insulating layers with an insulating layer thickness of 1.0 mil.
이 실시예의 커패시터의 절연특성은 유전상수가 1KHz, 1Vrms에서 2600±200이었고, 소산계수는 1KHz, 1Vrms에서 1.8±0.2% 이었고, 온도특성 TC는 -55℃에서 -8.0±1.5%이고 -30℃에서 -5.5±1.5이고 85℃에서 -2.0±1.5%이고 125℃에서 3.0±1.5%이었다. 절연저항-정전 용량 생성적인 RC는 25℃, 50VDC/mil에서 10,000 Ω-F 보다 컸고, 125℃, 50VDC/mil에서 2,000 Ω-F 보다 컸다.The dielectric properties of the capacitor in this example were 2600 ± 200 at 1KHz and 1Vrms, the dissipation factor was 1.8 ± 0.2% at 1KHz and 1Vrms, and the temperature characteristic TC was -8.0 ± 1.5% at -55 ℃ and -30 ℃. At -5.5 ± 1.5 at -2.0 ± 1.5% at 85 ° C and 3.0 ± 1.5% at 125 ° C. Insulation-Capacitance The resulting RC was greater than 10,000 Ω-F at 25 ° C, 50V DC / mil, and greater than 2,000 Ω-F at 125 ° C, 50V DC / mil.
1KHz, 1Vrms에서 50VDC바이어스 전압을 걸면 정전용량 변화는 25℃에서 -19.0±2.0%이고 -55℃에서 -24.0±2.0%이고 125℃에서 -24.0±2.4%이었다.With 50V DC bias voltage at 1KHz and 1Vrms, the capacitance change was -19.0 ± 2.0% at 25 ℃, -24.0 ± 2.0% at -55 ℃, and -24.0 ± 2.4% at 125 ℃.
이 실시예의 다층 커패시터를 위한 절연 차단 전압은 900VDC/mil 보다 컸다.The isolation cut-off voltage for the multilayer capacitor of this example was greater than 900V DC / mil.
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