KR910002185B1 - 절연 세라믹 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 유전상수가 광범위한 온도범위에 걸쳐서 그 기본값 보다 15% 이상 변하지 않으며 저온에서 소성된 절연 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 약 1150℃를 초과하지 않는 온도에서 절연 산화물과 세라믹 플럭스(ceramic flux)의 혼합물로 구성된 베이스 세라믹 배합물을 소성하여 형성된 2400 이상의 유전상수를 가진 절연 세라믹 조성물에 관한 것이다.
다층 세라믹 커패시터는 통상 절연 세라믹 분말로된 절연층을 형성하고, 그위에다 통상 금속 페이스트 형태인 도전성 금속전극층을 입히고 다층 세라믹 커패시터를 형성시키기 위해 상기의 도전성 금속 전극층이 설치된 절연층을 겹쳐쌓고, 상기 물질을 조밀화시키고 구성하는 절연 산화물의 고용체를 형성시키기 위해 상기 생성물을 소성시켜 만들어진다.
티탄산바륨은 절연 세라믹층의 형성에 빈번하에 사용되는 절연 산화물 중의 하나이다. 그러나 티탄산바륨의 큐리온도가 높기 때문에 다른 산화물들이 통상 티탄산바륨과 반응하여 고용체를 형성하며 그결과 생성되는 세라믹 물질의 큐리온도가 감소되어 진다.
유전상수는 그 물질의 큐리온도에서 그 값이 가장 높기 때문에 커패시터로 사용되는 물질의 큐리온도가 실온 정도인 것이 바람직하다. 이산화망간 등과 같은 어떤 다른 산화물이 입자성장 제어자로 작용함으로써 절연저항을 개선시키고 생성물질의 유전상수를 제어하기 할수 있도록 첨가될 수도 있다.
다층 커패시터에서 사용될 세라믹 조성물의 유전율이 온도에 따라 변화하는 것도 실제상에 있어서 중요한 것이다. 티탄산바륨을 포함하여 많은 절연 세라믹 조성물은 온도의 증감에 따라 실제적으로 변화하는 유전상수를 가진다.
넓은 온도범위 내에서 유전상수가 안정한 것이 요구되는 용도로 사용되는 다층 커패시터용의 절연 세라믹 조성물은 유전상수가 25℃(실온)에서의 기본값으로 부터 ±15% 이내로 변화하는 것이 바람직하다. 큐리온도의 조정과 마찬가지로 선택된 산화물과 티탄산바륨을 반응시키는 것은 온도에 따라 크게 변화하지 않는 유전상수를 얻는데 필요하다. 유전율이 2000 이상이고 온도에 안정한 커패시터를 생산하기 위해 일반적으로 사용되는 물질은 일반적으로 1500℃ 이상의 온도의 대기중에서 소성되어 숙성된다.
이와같은 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.
이와같은 것은 절연 세라믹층과 전극이 반응되는 현상을 방지하고 또는 도전층의 불연속을 야기시키는 용융현상을 방지시키기 위해 필요하다. 1150℃ 이하의 온도에서 소성될 수 있고, 바람직한 온도특성을 가지며 유전상수가 2000 이상인 세라믹 조성물을 제조하는 방법은 커패시터 성능을 희생시키지 않고 값이 비싸지 않는 전극물질을 사용할 수 있게해 줄것이다. 1150℃ 이하의 온도에서 다층 커패시터를 만들기 위해 종전에 사용된 절연 세라믹 조성물은 유전상수가 2000 이하였기 때문에 많은 경우에 적합하지 않은 결함이 있었다.
본 발명의 목적은 넓은 온도범위에 걸쳐서 안정한 유전상수를 가지는 세라믹 조성물을 제조하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 유전상수가 2400 이상이고, 그 유전상수가 온도에 따라 거의 변화하지 않는 저온에서 소성된 세라믹 조성물을 만드는 것이다.
상기 언급된 본 발명의 목적들은 두개의 성분, 즉 베이스 세라믹 배합물을 구성하는 주성분과 그래스 프리트(glass frit) 즉 세라믹 플럭스를 구성하는 부성분으로 부터 형성된 저온에서 소성된 절연 세라믹 조성물을 제조하는 본 발명에 의해서 수행될 수 있다.
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. 세라믹 조성물의 주성분으로 티탄산바륨(BaTi3O), 오산화니오븀, 그리고 산화코발트, 또는 그들 성분산화물, 즉 산화물 전구물질로 구성된 절연 산화물의 베이스 세라믹이다.
바람직하기로는 TAM 세라믹스 TICON HPB, 제품번호 52901, 고순도의 티탄산바륨이 베이스 세라믹제조에 사용되는 것이다. 산화물로 나타낸 베이스 세라믹 배합물 성분의 성분범위는 티탄산바륨 98.0-99.0중량%, 오산화니오븀 0.97-1.54중량%, 산화코발트 0.19-0.32중량%이다. 세라믹 플럭스의 부성분은 티탄산비스무트, 티탄산납(PbTiO3), 산화아연 그리고 산화붕소 또는 그들의 성분 산화물, 즉 산화물 전구물질로 구성되어 있다.
여기서 언급되는 티탄산비스무트는 Bi2Ti2O7또는 Bi2Ti2O7을 형성할 수 있는 양의 그 성분 산화물, 즉 산화물 전구물질이다. 그라스 프리트의 성분비율은 티탄산비스무트 16-60중량%, 티탄산납 8-52중량%, 산화아연 18-35중량%, 산화붕소 5-11중량%이다.
또한 이산화망간이 산화물 그자체 또는 탄산망간 또는 망간이온을 포함한 용액같은 전구물질 형태로 베이스 세라믹과 세라믹 플럭스의 혼합물에 첨가될 수 있다. 이산화 망간의 조성비는 세라믹 플럭스와 베이스 세라믹 배합물이 결합된 중량의 0.114중량% 이하로 함유되어 있고, 바람직하기로는 0.05중량% 함유되는 것이다.
바람직한 구체적 실시에서는 베이스 세라믹 배합물은 절연 조성물 전체 중량%의 93.5-96.5중량%로 구성되어 있고 그라스 프리트는 절연 조성물 전체 중량의 3.5-6.5중량%로 구성되는 것이 좋고, 상기 구성비는 특히 베이스 세라믹 배합물이 95중량%, 그라스 프리트가 5중량%로 구성되는 것이 더 좋다.
바람직한 구체적 실시에서는 세라믹 플럭스에서의 티탄산납에 대한 티탄산비스무트의 중량 비율은 7.33:1 내지 0.33:1인 것이 좋다. 산화아연과 산화붕소의 부가량에 대한 티탄산비스무트와 티탄산납의 부가량의 중량비율은 3.20:1 내지 1.24:1이다.
베이스 세라믹 배합물에 대한 산화아연의 바람직한 양은 1.22-1.6중량%이고 베이스 세라믹 배합물에 대한 산화붕소의 바람직한 양은 0.38-0.50중량%이다. 절연 세라믹 조성물의 구성성분 산화물의 바람직한 비율은 티탄산바륨이 91.6-95.5중량%, 산화붕소가 0.26-0.46중량%, 산화 코발트가 0.18-0.31중량%, 이산화망간이 0.11중량% 이하, 산화아연이 0.82-1.49중량%, 산화비스무트가 1.04-1.87중량%, 이산화티타늄이 0.68-1.23중량%, 산화납이 0.67-1.20중량% 그리고 오산화니오븀이 0.91-1.49중량%인 것이 좋다.
다층 커패시터로 형성된 본 발명의 바람직한 세라믹 조성물의 유전율은 전형적으로 2400 이상이고, 소산계수는 1Vrms에서 1.4%이며, 유전상수는 -55℃ 내지 125℃의 온도범위에서 단지 ±15% 정도로 변화한다. 커패시터는 바람직하기로는 1100℃ 내지 1150℃의 온도에서 소성되어 형성될 수 있다.
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%, PbTiO340.02중량%, ZnO 24.4중량% 그리고 B2O37.6중량%로 구성되어 있는 세라믹 플럭스 4.76중량%의 혼합물과, 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 결합 총중량의 0.05%의 양의 이산화망간으로 부터 형성될 수 있다.
하기에서 기술되는 바와같이, 본 발명의 절연 세라믹 조성물은 원하는 물리적, 전기적 특성을 희생하지 않고 실질적인 가격절감이 되는 여러가지 잇점을 가지고 있다.
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.
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. 이와같은 높은 온도에서는 팔라듐 또는 백금과 같은 귀금속이 많이 포함된 전극을 사용해야 한다.
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. 이는 귀금속인 팔라듐이 은보다 상당히 비싸므로 아주 바람직하다. 따라서 다층 커패시터에서 본 발명에 따른 세라믹 조성물을 사용하면 상당히 경제적인 면에서 절약이 된다.
본 발명의 소성된 세라믹체는 소성하는 과정에서 유전 산화물, 즉 극히 소량의 이산화망간을 포함하고 있는, 산화바륨, 이산화티타늄, 산화코발트 및 오산화니오븀을 포함하고 있는 베이스 세라믹 배합물과 삼산화비스무트, 이산화 티타늄, 산화납, 산화아연 및 산화붕소를 포함하는 소량의 그라스 프리트를 반응시켜 제조된다. 베이스세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 산화물이 타탄산염 또는 다른 결합형태로써 포함될 수 있다. 예를들어 산화바륨과 이산화 티타늄이 반응하여 티탄산바륨이 형성될 수 있다.
이와 비슷하게 산화비스무트와 이산화 티타늄이 반응하여 티탄산비스무트, Bi2Ti2O7을 형성할 수도 있다. 결합된 산화물은 탄산염 또는 질화물과 같은 산화물 전구물질과 다른 성분 산화물 또는 그 전구물질의 반응으로 부터 형성될 수도 있다.
종래 기술에서 잘 알려진 바와같이 타탄산바륨, 타탄산납, 티탄산비스무트 등의 상업적 제조는 여러 등급이 있기 때문에 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스 구성성분의 비율은 원하는 특성을 얻기 위하여 잘 알려진 실험방법을 이용하여 세밀한 조정을 하여야 한다.
또다르게는 본 발명의 소성된 세라믹체는 소성하는 동안에 산화코발트, 오산화니오븀, 산화아연, 붕산, 탄산망간을 하소하여 제조된 매스터 믹스(master mix)와 티탄산바륨, 티탄산비스무트 및 티탄산납을 반응시켜 제조된다.
본 발명에서 베이스 세라믹 배합물의 구성성분 산화물의 비율과 입자크기는 원하는 물리적, 전기적 특성을 최대화 하도록 선택되어진다.
오산화니오븀은 티탄산바륨에 첨가될때 티난산바륨의 큐리온도에서 일어나는 샤프한 유전상수 피크를 실온쪽으로 이동시키는 작용을 한다. 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 더 낮은 소성온도의 조건과 베이스 세라믹 배합물의 유전상수가 더 억제된 상태에서 티탄산바륨 입자와 입계에서 오산화니오븀의 비균질 용액을 얻을 수 있도록 선택된다. 산화아연에 붕산은 소성과정 동안 낮은 점도의 공융 혼합물을 만든다. 브롬산 아연도 역시 유전상수를 억제시키므로 이들 구성물의 양이 가능한한 낮게 유지되어야 한다.
티탄산비스무트와 티탄산납은 소성하는 동안 형성된 브롬산 아연의 점도를 증가시키기 위하여 높은 점도 플럭스로써 작용한다. 타탄산비스무트와 티탄산납은 매우 높은 유전상수와 큐리온도 때문에 플럭싱제로 작용하면서 유전상수의 억제를 최소화한다. 또한 붕산에 대한 산화아연의 비와 티탄산납에 대한 티탄산비스무트의 비는 전하보상과 이 분야의 기술에서 중요하게 알려져 있는 소성된 세라믹 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.
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 용해되고 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 형성되거, 3시간 동안 1110℃-1150℃의 온도에서 소성된다.
본 발명의 저온에서 소성된 절연 조성물은 25℃와 50VDC/mil에서 10,000Ω-F(오옴-파라데이) 보다 크고, 125℃와 50VDC/mil에서 2,000Ω-F 보다 큰 절연저항-정전 용량적(RC)을 갖는다. 유전상수는 전형적으로 1KHz와 1Volt rms에서 약 2500±200이고 소산계수는 1KHz와 1Volt rms에서 약 1.8±2.0%이다. 절연 파괴 전압은 650VDC/mil∼950VDC/mil이다.
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 25에서의 기준값으로 부터 -55℃에서 125℃의 온도범위에서 15퍼센트 이상 증감하지 않도록 되어 있다. 이 수치는 세라믹 산업에서 X7R 온도 특성으로 알려진 기준치를 나타낸다.
본 발명의 절연 세라믹 조성물에서 정전용량의 온도계수는 이 기준에 부합된다.
본 발명은 다음의 실시예로 더 설명이 되나 꼭 이것으로 국한되는 것은 아니다.
하기의 실시예의 수치는 이 분야의 기술분야에서 공지된 인자를 기초로 하여 변동될 수 있다. 예를들어 실시예 1-31에서 출발물질을 분쇄, 밀링, 균일하게 분산시켜 미립자로 되게함으로써 유전상수는 현저하게 증가될 수도 있고 산계수는 현저하게 감소될 수도 있다. 세라믹 커패시터의 제조과정에서 보통 수행되는 그러한 입자처리 과정은 실시예 1-31의 방법에서 완전히 나타내지 않았다. 또한 소성조건의 변화, 시료 두께와 배합, 그리고 측정 에러등이 동일한 조성물에 대하여 측정치의 차이를 유발시킨다.
제조기술에 따라서 그리고 입자크기에 무관하에 실시예 1-31에 따른 제조방법에서 주어진 비율을 이용하여 제조된 세라믹 조성물의 특성은 주어진 수치로 부터 변할 수 있다. 예를들어 유전상수는 ±200 만큼 변할 수 있고, 소산계수는 ±0.2% 만큼 변할 수 있고, 25℃에서의 정전용량에 대한 온도에 따른 정전용량의 변화는 ±1.5% 만큼 변할 수 있다.
[실시예 1-7]
베이스 세라믹 배합물에 대한 세라믹 플럭스의 비의 변화의 효과
베이스 세라믹 배합물은 물속에 TAM 세라믹 TICON HPB 고순도 티탄산바륨 49.15 그람, 기술등급의 미립자크기의 오산화니오븀 0.70 그람, 산화코발트의 미세한 입자 0.15 그람을 슬러리시켜 제조된다.
티탄산비스무트(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.
실시예 1-7의 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 비가 표 1에 나타나 있다. 각각의 샘플에 대하여 탄산망간이 전체 분말의 0.057중량% 양만큼 베이스 세라믹 배합물과 세라믹 플럭스의 생성된 혼합분말에 첨가된다. 세라믹 분말 혼합물이 25ml의 증류수에 첨가되어 10분 동안 고속 스펙스 페인트 믹서(spex paint mixer)에서 완전히 혼합된다.
그 다음 생성된 슬러리를 건조하여 케이크로 만들어지고 페슬(pestle)로 빻아진다. 물 26중량%, 프로필렌 글리클 26중량%, 코온시럽 48중량%가 들어있는 바인더 용액 4ml을 모르타르와 페슬에 있는 세라믹 분말과 혼합하여 40메쉬 나일론 스크린을 통하여 입자화 한다. 두께가 0.1-0.15cm이고 직경이 1.27cm인 생성혼합물의 디스크는 스텐레스 스틸다이에서 평방 인치당 38,000 파운드의 압력으로 압축된다.
생성된 디스크를 안정화된 지르코니아 세터위에 두고 3시간 동안 온도 1110℃-1150℃의 온도에서 소성시킨다. 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, 소산계(DF) 그리고 25℃에서의 정전용량에 대한 온도에 따른 정전용량 변화(TC)를 1KHz 1Vrms에서 일렉트로 사이언티픽 인더스트리 모델 2100A 브리지로 측정하였다.
각 실시예로 부터 적어도 3개의 디스크를 측정하였다. 측정과 온도변화 프로그램은 컴퓨터와 마이크로 컴퓨터에 의해 모두 제어되었고 그 측정 단계는 허용된 산업상의 관례에 따라 수행하였다. 각 디스크의 유전상수(K)은 다음식에 의하여 계산되었다 :
여기서 C25는 25℃에서의 정전용량값이고,
는 인치로 나타낸 디스크의 두께이고 D는 인치로 나타낸 디스크의 직경이다.
이 결과는 표 1에 나타나 있는데 이것으로 부터 실시예 1과 2에서와 같이 세라믹 플럭스/베이스 세라믹 배합물의 중량비가 0.035 보다 작을때는 절연 세라믹 조성물이 충분한 밀도로 소결되지 않고, -55℃에서의 TC는 18% 보다 크다는 것을 알 수 있다.
실시예 6과 7에서와 같이 세라믹 플럭스/베이스 세라믹 배합물의 중량비가 0.065보다 클때는 유전상수는 2100 이하로 감소된다. 이들 조성물은 비록 개선된 소산계수와 안정된 TC 특성을 가져도 실제상 사용가치가 없다.
[표 1]
[실시예 8-11]
망간의 양 변화
실시예 1-7에 기술된 바와같은 베이스 세라믹 배합물 50g을 실시예 1-7에 기술된 바와같은 세라믹 플럭스 2.65g과 혼합하였다. 탄산망간을 표 2의 실시예 8-11에 나타난 바와같이 중량%를 변화시키면서 생성된 혼합분말에 첨가하였다.
실시예 1-7에서 기술된 것과 같은 방법으로 세라믹 디스크를 제조하고 소결하였다. 유전특성을 측정하여 표 2에 그 결과를 나타내었다. 탄산망간을 첨가하면 세라믹 절연 조성물의 소산계수와 TC가 증하하였다. 그러나 탄산망간을 실시예 11에서 처럼 0.190 중량% 이상 첨가하면 유전상수는 2100 이하로 줄었고 그 결과 상술한 바와같이 다층 커패시터에 사용하기에는 적합하지 않은 물질이 되었다.
[표 2]
[실시예 12-17]
티탄산납에 대한 티탄산비스무트의 비변화
실시예 1-7에 기술된 바와같은 베이스 세라믹 배합물 분말 50g을 세라믹 플럭스 2.65g에 혼합한다.
각 실시예에서 세라믹 플럭스에는 티탄산비스무트와 티탄산납이 결합되어 68중량% 들어있고 산화아연 24.4중량%와 산화붕소 7.6중량%도 들어있다. 티탄산납에 대한 티탄산비스무트의 중량비는 표 3에 나타난 바와같이 변화된다. 탄산망간을 베이스 세라믹 배합물/세라믹 플럭스 분말에 0.057중량%의 양으로 첨가한다. 그다음 세라믹 디스크를 제조하고 소결시킨 다음 실시예 1-7에서 설명한 바와같이 절연 특성을 측정하였다.
이 실시예로 부터 티탄산비스무트/티타산납 중량비가 증가되면 절연 세라믹 조성물의 유전상수는 실시예 12에서 처럼 티탄산납이 포함되지 않았을때 2000으로 감소했다는 것을 알수 있다.
실시예 17에서와 같이 티탄산비스무트/티탄산납의 비율이 실시예 17에서와 같이 0으로 되면 유전상수는 높고 소산계수는 낮았지만 -55℃에서의 TC 값은 -15 퍼센트로를 초과했다.
티탄산비스무트/티탄산납 중량비가 0.333 보다 낮은 실시예 16과 17의 조성물은 예를들어 비교목적으로 나타낸 실시예 4의 조성물보다 덜 바람직한데 그 이유는 티탄산납이 약 45℃에서 시작하는 TC 특징에서 두번째 피이크를 도입하는 억셉터 효과를 가지고 있고, 125℃에서의 TC가 0.333 보다 큰 티탄산비스무트/티탄산납 중량비를 가진 세라믹 조성물 보다 더 좋지 않도록 해주기 때문이다.
표 3으로 부터 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.
[표 3]
* : 실시예 12의 조성물에는 티탄산납이 포함되지 않았다.
[실시예 18-25]
산화아연+산화붕소에 대한 티탄산비스무트+티탄산납의 비변화
실시예 18-25에서 실시예 1-7에 기술한 바와같은 베이스 세라믹 배합물 50g을 세라믹 플럭스 2.65g과 혼합하고 생성혼합 분말을 탄산망간 0.057중량%와 혼합하였다.
이 실시예들의 세라믹 플럭스 조성물에서 산화아연과 산화붕소의 결합양에 대한 티탄산비스무트와 티탄산납의 결합양을 변화시켰다. 산화아연 78.2g과 산화붕소 21.8g의 혼합물이 제조된 것처럼 티탄산비스무트 60.4g과 티탄산납 39.6g의 혼합물을 제조하였다.
산화아연/산화붕소 혼합물에 대한 티탄산비스무트/티탄산납의 중량비를 표 4에 나타난 바와같이 변화시켰다. 그 다음 세라믹 디스크를 제조하고 소결시키고 실시예 1-7에 기술된 바와같이 절연 특성을 측정하여 각 실시예에 대한 결과를 표 4에 나타내었다. 이 결과로 알 수 있는 바와같이 산화아연/산화붕소 성분에 대한 티탄산비스무트/티탄산납 성분의 중량비가 실시예 18에서 처럼 3.2 보다 크면 세라믹 절연 조성물은 충분한 밀도로 소결될 수 없었다. 그러므로 이 실시예에서는 유전율은 낮고 소산계수는 높았으며 TC는 컸다.
실시예 22-25에서 처럼 상기 비율이 1.24 보다 작으면 세라믹 조성물은 반도체화되고 TC 특징은 아주 커졌다.
실시예 24와 25는 본 발명의 안정한 온도 특성을 얻기 위하여는 티탄산비스무트와 티탄산납 성분을 첨가해야 하는 필요성을 가장 명확하게 입증하고 있다.
[표 4]
* 합계 : 2%
[실시예 26-31]
산화아연과 산화붕소의 양변화
각각의 실시예 26-31에서 실시예 1-7에 기술한 바와같은 베이스 세라믹 배합물 분말 50g을 티탄산비스무트 1.03g과 티탄산납 0.67g과 혼합하고, 전체 분말중량에 대한 산화아연 및 산화붕소의 중량비를 표 5에 나타난 바와같이 변화시켰다.
탄산 망간을 각 실시예의 총 혼합물에 0.057중량%의 양만큼 첨가하였다. 그후 세라믹 디스크를 제조하고 소결하여 실시예 1-7에 기술된 바와같이 절연성을 측정하여 이 결과를 표 5에 나타내었다. 이 표 5로 부터 알 수 있는 바와같이, 총 분말에 대한 산화붕소의 비율이 실시예 27에서 처럼 0.005 보다 크면 유전율은 2100 이하로 감소했고 실제 사용하기에는 너무 낮게 되었다. 총 분말에 대한 산화아연의 비율이 실시예 30과 31에서 처럼 0.016 보다 크면 이 결과의 샘플은 반도체화 되고 광범위하게 변화하는 TC 특성을 나타내었다.
실시예 31로 부터 알 수 있는 바와같이, 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.
[표 5]
[실시예 32]
실시예 1-7에 기술된 베이스 세라믹 배합물 분말 474.6g 티탄산비스무트 6.6g, 타탄산납 9.5g, 산화아연 5.8g, 브롬산 3.2g, Nuodex V1444 계면활성제 5g을 포함한 탄산망간 0.3g, 톨루엔 20g, 에탄올 5g과 그리고 Butvar B-76 비닐수지 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.
생성된 슬러리를 16시간 동안 밀링하여 배출하여 44미크론 스크린을 통하여 여과하였다. 점도를 3360cp 조정하기 위하여 정보가 4960cp인 생성된 슬립 360g을 톨루엔 4.8g가 에탄올 1.2g과 혼합하였다. 그리고나서 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 활성전연층을 가졌다. 번갈아 있는 층을 연결하기 위하여 듀퐁 실버 페이트 제 4822번의 전극을 다층 커패시터의 반대편 끝에 붙이고, 커패시터를 터널 퍼너스에서 815℃로 소성하였다.
생성된 커패시터의 절연특성을 측정한 결과 유전상수는 1KHz와 1Vrms에서 2600±200이었고, 소산계수는 1KHz와 1Vrms에서 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 3000Ω-F 컸으며 125℃와 50VDC/mil에서 1650Ω-F 보다 컸고, 한편 1120-1140℃ 사이에서 소성된 커패시터인 경우에는 25℃, 50VDC/mil에서 10,000Ω-F 보다 컸으며 125℃, 50VDC/mil에서 2000Ω-F 보다 컸었다.
이 실시예에 따라 제조된 다층 커패시터의 절연 차단 전압은 680VDC/mil 보다 컸다.
[실시예 33]
산화코발트 3.73kg, 오산화니오븀 17.27kg, 산화아연 15.16kg, 붕산 8.45kg과 탄산망간 0.747kg을 혼합하고 대규모 원추형 블렌더에서 2시간 동안 블렌딩하여 세라믹 마스터 믹스를 제조하였다. 분말 혼합물을 터널 킬른에서 815-825℃의 온도에서 3시간 동안 하소하였다. 그 다음 하소된 물질을 분쇄하여 약 55중량% 분말량으로 탈이온수내 알루미나 매체가 있는 진공 에너지 밀에 놓는다. 슬러리를 10시간 반 동안 제분하고 배출한 다음 건조하고 표면적이 4.97M2/g과 입자크기가 1.4 미크론으로 분쇄하였다.
상술한 바와같이 대규모 원추형 혼합기에서 TAM 세라믹 TICON HPB 고순도 티탄산 바륨 424.7kg, 티탄산비스무트 6.05kg, 티탄산납 8.636kg과 마스터 믹스 14.22kg을 2시간 동안 건식 혼합하고 블렌딩 시킴으로써 세라믹 혼합물을 제조하였다. 생성된 분말 혼합물은 평균입자 크기가 1.3 미크론이고 표면적이 2.5M2/g이었다.
이 결과의 절연 조성물 400g을 Butvar B-76 비닐 수지 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 44 미크론 스크리인을 통하여 여과하였다. 점도가 1880cp인 슬립을 탈기시켜 공지된 기술로 두께가 1.5mil인 테이프로 주조하였다. 테이프를 공지기술에 따라 은 70%와 팔라듐 30%의 전극이 있는 다층 세라믹 커패시터로 전환시키고 소결하여 실시예 31에 기술된 바와같이 은 전극을 갖추었다.
이 실시예의 소결된 세라믹 커패시터는 절연층 두께가 1.0mil인 10개의 활성 절연층을 가졌다.
이 실시예의 커패시터의 절연특성은 유전상수가 1KHz, 1Vrms에서 2600±200이었고, 소산계수는 1KHz, 1Vrms에서 1.8±0.2%이고, 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 10,000Ω-F 보다 컸고, 125℃, 50VDC/mil에서 2,000Ω-F 보다 컸다. 1KHz, 1Vrms에서 50VDC바이어스 전압을 걸면 정전용량 변화는 25℃에서 -19.0±2.0% -55℃에서 -24.0±2.0%이고 125℃에서 -24.0±2.4%이었다.
이 실시예의 다음 커패시터를 위한 절연 차단 전압은 900VDC/mil 보다 컸다.
Claims (12)
- (a) 산화물 형태로 티탄산바륨 98.0-99중량%, 오산화니오븀 0.97-1.54중량%, 산화 코발트 0.19-0.32중량%를 생성할 수 있는 비율의 금속 산화물이나 그것의 전구 물질로 구성된 베이스 세라믹 배합물 93.5-96.5중량% ; (b) 산화물 형태로 티탄산비스무트(Bi2Ti2O7) 16-60중량%, 티탄산납 8-52중량%, 산화아연 18-35중량%, 산화붕소 5-11 중량%를 생성할 수 있는 비율의 금속산하물이나 그것의 전구물질로 구성된 세라믹 플럭스 3.5-6.5중량% 및 (C) 상기 베이스 세라믹 배합물과 상기 세라믹 플럭스의 결합중량의 0.114중량% 이하양 만큼의 이산화망간을 생성할 수 있는 비율의 이산화망간이나 그것의 전구물질로 구성된 혼합물을 소성시켜 형성된 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 혼합물이 95중량%의 상기 베이스 세라믹 배합물 및 5중량%의 상기 세라믹 플럭스를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 티탄산납에 대한 상기 티탄산비스무트의 중량비율이 7.33:1과 0.33:1 사이인 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 산화아연과 상기 산화붕소의 결합된 무게에 대한 상기 티탄산비스무트와 상기 티탄산납의 결합된 무게의 비율이 3.20:1과 1.24:1 사이인 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 산화아연이 상기 베이스 세라믹 배합물과 상기 세라믹 플럭스의 결합된 무게의 1.22-1.60중량%인 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 산화붕소가 상기 베이스 세라믹 배합물과 상기 세라믹 플럭스의 결합된 무게의 0.38-0.50중량%인 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 유전상수가 2400 이상인 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물이 1100-1140℃의 온도에서 상기 베이스 세라믹 배합물, 상기 세라믹 플럭스 및 상기 이산화망간 또는 그것의 산화물 전구 물질을 소결함에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물의 정전용량이 25°일때의 정전용량에 대해 -55℃와 125℃ 사이의 온도에서 15% 이내로 변화하는 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물.
- (1) (a) 산화물 형태로 티탄산바륨 98.0-99중량%, 오산화니오븀 0.97-1.54중량%, 산화코발트 0.19-0.32중량%를 생성할 수 있는 비율의 금속산화물이나 그것의 전구물질로 구성된 베이스 세라믹 배합물 ; (b) 산화물 형태로 티탄산비스무트(Bi2Ti2O7) 16-60중량%, 티탄산납 8-52중량%, 산화아연 18-35중량%, 산화붕소 5-11중량%를 생성할 수 있는 비율의 금속 산화물이나 그것의 전구물질로 구성된 세라믹 플럭스 ; 및 (c) 상기 베이스 세라믹 배합물과 상기 세라믹 플럭스의 결합중량의 0.114중량% 이하의 양만큼의 이산화망간을 생성할 수 있는 비율의 이산화망간이나 그것의 전구물질을 혼합시키고 ; (2) 상기 생성혼합물을 1100-1400℃의 온도에서 소성하는 것으로 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 베이스 세라믹 배합물과 상기 세라믹 플럭스의 상기 혼합물이 상기 세라믹 플럭스를 3.5-6.5중량% 함유하고, 상기 베이스 세라믹 배합물을 93.5-96.5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 절연 세라믹 조성물의 제조 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 베이스 세라믹 배합물과 상기 세라믹 플럭스의 상기 혼합물이 상기 베이스 세라믹 배합물을 95중량% 함유하고 상기 세라믹 플럭스를 5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 절연 세라믹조성물의 제조방법.
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| JP3161278B2 (ja) * | 1995-04-26 | 2001-04-25 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| US5571767A (en) * | 1995-08-21 | 1996-11-05 | Ferro Corporation | Low fire X7R dielectric compositions and capacitors made therefrom |
| US6359327B1 (en) * | 1998-03-05 | 2002-03-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Monolithic electronic element fabricated from semiconducting ceramic |
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