KR920007019B1 - 유전체 자기 조성물 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
본 발명은 비환원성 유전체 자기(ceramic)조성물에 관한 것이며, 특히 비교적 저온에서 소결하여 적은 유전체 손실, 높은 비저항 및 높은 유전율 같은 전기적 특성을 갖고 유전율의 온도변화 및 경시 변화가 적은 유전체 자기 소결품을 제공할 수 있는 유전체 자기 조성물에 관한 것이다.
적은 유전체 손실 및 높은 유전율 같은 전기적 성질을 갖고, 그 유전율의 온도 변화가 적은 소성 유전체를 얻기 위한 유전체 자기 조성물은 예를들면 티탄산바륨에 니오브산코발트, 니오브산탄탈륨, 니오브산사마륨, 스탄산비스무트, 지르콘산비스무트, 지르콘산탄탈륨, 지르콘산니오븀등을 첨가하여 제조할 수 있다. 이들 유전체 재료를 사용하여 소형이면서 대용량의 적충 세라믹 콘덴서를 제조할 수 있다.
이러한 적층 세라믹 콘덴서(예를들면, 일본국 공고 제39049/1981호 참조)는 통신기, 전자 계산기, 텔레비젼 수상기 등의 IC회로 소자 등에 광범위하게 이용된다.
지금까지, 적층 세라믹 콘덴서를 제조하는 방법은 일반적으로 크게 인쇄법과 시이트 법으로 분류된다.
인쇄법은 유전체 조성물의 슬러리를 제조하고, 슬러리를 예를들면 스크린 인쇄에 의해 소정의 형상으로 인쇄하고, 인쇄된 형상을 건조시킨 후 그 위에 전극 페이스트를 인쇄하는 것으로 이루어져 있다. 인쇄된 전극 페이스트를 건조한 후에, 다른 유전체 조성물 슬러리를 인쇄하는 단계를 반복함으로써 유전체 층과 내부 전극층을 적층한다.
시이트법은 예를들면 닥터 브레이드법에 의해 유전체 시이트를 제조하고, 그 위에 전극 페이스트를 인쇄하고, 이러한 시이트를 하나씩 복수개 겹친 후 마지막으로 이들을 열압축 결합시켜 적층화하는 것으로 이루어져 있다.
이러한 방법중 하나에 의해 제조한 적층을 자연 분위기 중에서 약 1,250∼1,400℃에서 소성하여 소결체를 제조하고, 내부 전극을 소부에 의해 외부 납 전극과 연결시켜 적층 세라믹 콘덴서를 얻었었다.
이러한 경우에, 유전체 재료와 콘덴서용 전극인 내부 전극이 동시에 소결되기 때문에, 내부 전극용으로 사용되는 출발 재료는 유전체 재료가 소결되는 온도 조건하에서 전극을 형성해야 하고, 자연 분위기중의 상기 온도에서 가열되는 동안 산화되거나 유전체 재료와 반응하지 않아야 하는 요구를 만족시켜야만 한다. 지금까지, 백금 및 팔라듐 같은 귀금속이 상술한 요구를 만족 시켰기 때문에, 전극 재료로 주로 사용되어 왔다. 그러나, 이들 귀금속이 매우 비싸서 적층 세라믹 콘덴서의 총 비용중 20∼50%가 이들 재료의 가격이 차지하기 때문에, 장치 전체의 제조 비용의 증가를 가져온다. 따라서 전극 재료로서 값싼 비금속(base metal)을 사용하고자 하는 시도가 있었다.
그러나, 니켈 같은 비금속을 사용하는 경우에, 이것이 산화성 분위기에서 가열중에 산화되고 유전체와 반응하기 때문에 전극을 형성할 수 없다.
이러한 니켈의 산화를 방지하기 위해, 소결을 중성 또는 환원성 분위기에 행하는 경우에는, 유전체가 환원되고 그의 비저항이 현저하게 낮아져 더 이상 콘덴서용 유전체 재료로 사용할 수가 없었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인은 비환원성 유전체 자기 조성물을 제안한 바 있다(일본국 특허 공개 제36170/1986호 및 250905/1986호).
이러한 종래의 유전체 자기 조성물은, 절연 저항, 유전체 손실 및 유전율 같은 전기적 성질이 실질적으로 온도 변화에 따라 변화하지 않는다. 그러나, 이들은 DC바이아스를 사용했을때 그의 유전율이 시간 변화에 따라 실질적으로 변한다는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 유전율 및 높은 비저항을 갖는 생성물을 제공할 수 있고 중성 또는 환원성 분위기 중에서 생성물의 비저항을 저하 시키지 않으면서 비교적 저온에서 소결 시킬 수 있는 유전체 자기 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 조성물은 나아가 형성된 유전체의 유전율의 경시 변화가 적고 온도 변화에 따른 유전율의 변화가 적고 유전율의 손실이 적어야 하는 요구를 만족 시킨다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 조성식이 BaαCa1-αSiO3(0.43
a
0.62)로 표시되는 첨가물을 티탄산바륨 100몰부에 대해 0.1∼6몰 부의 양으로 포함하는 티탄산 바륨을 주 성분으로 함유하는 비환원성 유전체 자기 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물은 유전체 자기 조성물의 각종 성질을 개선하기 위해 다른 첨가제를 더 함유할 수 있다. 예를들면, SrTiO3, MnCO3및 Nb2O5분말을 티탄산바륨 100몰 부에 대해 각각 0.1∼30몰 부, 0.01∼20몰 부 및 0.0001∼11몰 부의 양으로 혼입할 수 있다. Sr은 온도 특성을 개선하고, Mn은 환원을 방지하고, Nb는 유전율을 개선한다.
본 발명은 하기 전형적인 실시예에 의해 상세히 설명되지만 본 발명이 이들 특정에만 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
식 BaαCa1-αSiO3(식중 α는 표 1에 나타낸 값이다)의 소결후 조성을 갖는 첨가물이 제공되도록 출발 물질인 BaCO3, CaCO3및 SiO2를 칭량하고, 이들을 분쇄기내에서 1시간 동안 혼합한다. 혼합물을 알루미나 도가니 중에서 1,350℃에서 융해시키고, 융액을 얼음으로 급냉한다. 그후에, 급냉 고체를 분쇄하여 유리 분말을 본 발명의 첨가물로서 수득한다.
이렇게 하여 수득한 유리 분말을 표 1에 나타낸 양만큼 티탄산바륨(BaTiO3)분말에 가한다(표 1의 첨가물의 양은 BaTiO3100몰부당의 몰부로 나타낸다). 나아가, BaTiO3분말 100몰부당 3몰부의 SrTiO3, 2몰부의 MnCO3, 0.1몰부의 Nb2O5및 0.1몰부의 SiO2를 가한다. 이들을 16시간동안 얼음중에서 혼합하고, 탈수 건조하여 분말을 수득한다.
Sr은 온도 특성을 개선하는 기능, Mn은 환원을 방지하는 기능, Nb는 유전율을 개선하는 기능을 갖는다. 이들 첨가물의 기능은 예를들면 본 출원인이 출원한 상기 출원의 특허 공보에 기재되어 있다.
적당량의 유기 결합재를 상기에서 제조한 분말에 가하고, 생성된 혼합물을 압축성형하여 16.5㎜
×0.6㎜의 원판으로 만든다. 성형품의 양면에, 유기 부형제에 분산시킨 니켈 분말을 갖는 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 피복한다. 피복 원판을 지르코니아 판에 놓고, 토갑중에서 자연 분위기중에서 500℃로 가열하여 유기 결합제를 연소시킨다. 그후에 원판을 N2또는 N2+H2중에서 2시간동안 1,180∼1,300℃의 온도에서 소성하여 유전체 자기 생성물을 수득한다.
이렇게 하여 수득한 생성물에 대해 상대 유전율(εS), 유전체 손실(tanδ, %), 용량의 온도 변화율(
C/C, %) 및 60℃에서 500시간 동안 1,5㎸/㎜의 DC바이아스를 적용했을때의 용량을 경시 변화율(
CRE/C, %)을 측정한다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
표 1에서, 별표(*)를 한 시료는 본 발명의 범위에서 벗어난 것이며, 이들은 본 발명의 예와 비교하기 위하여 제공된 것이다. 즉, 시료번호 1∼3은 식 BaαCa1-αSiO3중의 α값이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예를 나타낸다. 시료 번호 4 및 11에 있어서는, BaαCa1-αSiO3의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어난 것이다. 시료번호 3은 일본국 특허 출원 제89999/1985호의 범위에 속하는 것이다.
표 1에서 볼 수 있는 바와같이, 본 발명의 시료는 -55℃∼125℃의 온도 범위에서 그의 상대 유전율이 작게 감소하며, 상온에서는 높은 상대 유전율 및 높은 비저항을 갖는다. 한편, 용량의 경시 변화율은 60℃에서 500시간동안 1.5㎸/㎜의 DC바이아스를 적용했을 때 ±10% 범위내로 작다. 덧붙여, 본 발명의 시료는 비교적 저온에서 소결하여 제조할 수 있으며, 그의 유전체 손실은 적다.
본 발명에서 각각의 수치를 제한하는 중요성을 이하에 설명하였다.
식 BaαCa1-αSiO3중의 α〈0.43 또는 α〉0.62인 경우에는, 첨가물을 1,350℃이상의 고온에서 가열하여 유리화하는 것이 필요한데, 이는 비실용적이다.
BaαCa1-αSiO3의 양이 0.1몰%미만인 경우에는, 용량의 경시 변화율(
CRE/C)을 개선하기 위한 적절한 효과를 얻지 못한다(예를들면, 표 1의 실시예 3 및 4 참조), 한편 양이 6.0몰%를 초과하면, 상대 유전율(εS)이 감소하게 되어 비실용적이다(예를들면, 표 1의 시료번호 11참조).
본 발명의 실시예에 있어서, BaαCa1-αSiO3첨가물은 유리 상태로 첨가된다. 그러나, 상기 특정의 조성을 갖는 CaCO3, BaCO3및 SiO2의 혼합물을 900∼1,200℃의 온도에서 하소시킴으로써 BaαCa1-αSiO3첨가물을 결정 상태(시료번호 14)로 첨가하여
CRE/C개선 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 표 1의 시료번호 8 및 14의 비교에서 알 수 있는 바와같이, 첨가물을 결정 상태보다는 유리 상태로 첨가하는 것이 보다 효과적이다.
본 발명에 따르면, 유전체 자기 생성물은 중성 또는 환원분위기 하에서 소결시켜 제조했을 때에도 우수한 전기적 특성을 갖는다. 특히, 1.5㎸/㎜의 DC바이아스를 60℃에서 500시간 동안 적용했을때에 작은 용량 변화율을 갖는 생성물을 얻을 수 있다. 따라서, 예를들면 니켈 같은 값싼 비금속(base metal)으로 만들어진 진극을 이용하여 본 발명의 유전체 자기 조성물로부터 적층 세라믹 콘덴서를 제조할 수 있다.
Claims (4)
- 조성식 BaαCa1-αSiO3(0.43a
0.62)으로 나타내지는 첨가물을 티탄산바륨 100몰부당 0.1∼6몰부의 양으로 함유함을 특징으로 하는 티탄산바륨을 주성분으로 함유하는 비환원성 유전체 자기 조성물.
- 제1항에 있어서, 조성식 BaαCa1-αSiO3(0.43a
0.62)로 표시되는 첨가물이 유리 상태인 것을 특징으로 하는 비환원성 유전체 자기 조성물.
- 제1항에 있어서, Sr, Mn 및 Nb중 적어도 1종을 더 함유함을 특징으로 하는 비환원성 유전체 자기 조성물.
- 제2항에 있어서, Sr, Mn 및 Nb중 적어도 1종을 더 함유함을 특징으로 하는 비환원성 유전체 자기 조성물.
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