KR940006425B1 - 티탄산바륨계 고유전율 세라믹 유전체 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

티탄산바륨계 고유전율 세라믹 유전체 조성물

본 발명은 민생용 및 산업용 전자기기에 사용되는 커패시터용 티탄산바륨(BaTiO₃)계 유전체 자기 조성물에 관한 것이다.

종래 세라믹 커패시터용 고유전율 자기조성물로서는 티탄산바륨을 주체로 한 것이 다수 알려져 있다. 순수한 티탄산바륨은 잘 알려져 있듯이 125℃ 부근에서 정방형에서 이방형으로 상전이를 하며 이 큐리점에서 약 8,000-10,000정도의 유전율을 보여준다. 그러나 순수한 티탄산바륨이 유전율은 상온에서 급격히 감소할 뿐만 아니라 온도에 대한 변환율이 커서 단독으로 커패시터용 재료로 쓰이기에는 부적합하다. 따라서 큐리점을 상온으로 낮추고 온도변화율도 완만하게 하기 위해서 이동체를 첨가하게 되는데 이것들로서는 BaSnO₃, CaZrO₃, CaSnO₃등이 알려져 있다. 최근 각종 전자 및 통신기기의 소형화가 진전됨에 따라 칩형 적층세라믹 커패시터의 시장이 커짐에 따라 높은 유전율의 세라믹 유전체의 개발이 중요한 요소기술이 되고 있다. 특히 소결온도가 1300℃이상의 고온일때는 고가의 백금이나 팔라듐 같은 금속의 함량이 높은 전극을 써야하므로 생산비용이 높아지는 문제가 있다.

순수한 티탄산바륨의 유전율은 큐리온도인 125℃ 부근에서 8,000-10,000 정도의 값을 보이나 상온에서는 급격히 감소하고 또한 온도특성이 열악하여 신뢰성이 높은 전자기기에 사용할 수 없다. 따라서 적절한 이동제와 첨가물을 써서 상온에서 높은 유전율과 양호한 온도특성을 갖도록 하여야 한다. 또한 1150℃이하의 저온에서도 소결이 잘되어 유전특성이 양호한 세라믹 유전체가 개발되면 전극재료로 보다 값싼 은을 주성분으로 하는 물질을 쓸 수 있어 제조원가를 줄일 수 있다.

본 발명의 목적은 앞서 설명한 바와 같이 적층 세라믹 커패시터를 제조하는데 있어서 상온에서 10,000이상의 높은 유전율을 갖고 1150℃이하의 저온에서도 소결이 잘되는 세라믹 유전체의 조성을 개발함에 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 BaTiO₃계 유전체의 상온에서의 유전율을 높히고 저온에서도 소결이 잘되게 하기 위해서 적절한 이동제와 여러가지 첨가물을 실험한 결과 다음과 같은 새로운 조성을 얻었다. 예를 들면 본 발명은 제1성분으로 86~93 몰분율의 티탄산바륨(BaTiO₃), 제2성분으로 7-14몰분율의 주석산칼슘(CaSnO₃), 제3성분으로 앞의 두 성분을 합한 것을 100으로 하였을 때 0.05-0.5중량 백분율의 산화동(CuO 또는 Cu₂O), 제4성분으로 0.05-0.5중량백분율의 희토류계 산화물(La₂O₃, Nd₂O₃, Y₂O₃, Sm₂O₃또는 CeO₂)로 구성된 자기조성물이다. 주석산칼슘이 혼합된 티탄산바륨에 산화동과 희토류계 산화물을 동시에 첨가하여 소결하면 1300℃이상의 소결온도에서는 10,000이상의 유전율과 2퍼센트 이하의 손실율을 얻을 수 있으며 1150℃의 저온소결에서도 치밀화가 진행되어 상온에서 5,000이상의 유전율, 손실율 2퍼센트 이하와 양호한 온도특성을 나타내어 적층세라믹 커패시터 제조에 응용하면 은의 함량이 높은 전극재료를 이용할 수가 있으며 제조원가의 절감효과가 크다.

이하 본 발명의 실시예를 설명한다.

티탄산바륨(BaTiO₃)과 주석산칼슘(CaSnO₃)을 표 1의 조성과 같이 평량하여 탈이온수와 같이 혼합한다. 혼합은 볼밀링 방법을 이용하며, 지르코니아 볼과 단지를 이용한다. 건조된 티탄산바륨과 표 1과 같이 평량된 산화동(CuO 또는 Cu₂O), 희토류계 산화물(La₂O₃, Nd₂O₃, Y₂O₃또는 Sm₂O₃)을 폴리비닐알콜과 유발에서 혼합한다. 혼합된 재료는 금형과 유압프레스를 사용하여 직경 12mm의 원판형 시편으로 성형된다. 성형시의 압력은 1ton/㎠이고 성형후 시편의 두께는 1.5-2.5mm로 하였다. 성형한 시편을 지르코니아 셋터에 놓고, 공기분위기의 전기로 중에서 소결한다. 소결온도와 소결시간은 표 1에 나타내었다. 소결된 시편의 양면에 은전극을 인쇄도포방법으로 7mm직경의 원형으로 도포한 다음 열처리를 하여 전기적 특성을 측정한다. 유전율과 유전손실은 HP 임피던스 분석기(Impedance analyser)와 항온조를 이용하여 측정하고, 절연저항은 저항 측정기(Megaohmmeter)를 이용하여 측정한다. 유전율은 1KHz, 1V이하에서 측정하고, 절연저항은 50Volt의 직류전압을 인가한 상태에서 2분경과 후에 측정한다. 표 2에 소결체의 유전특성을 나타내었다. 13000℃이상의 소결온도에서는 10,000이상의 유전율을 나타내며 1150℃이하의 소결온도에서는 유전율이 3,000-7,000으로 높았다. 절연저항은 대부분 10¹¹Ω·cm-10¹²Ω·cm 사이로 나타났고 입도가 2-8μm로 균일하여 적층 세라믹 커패시터용 소재로 이용하기에 적합하다.

본 발명에 의하여 상온에서 10,000이상이 되는 유전체를 얻었다. 또한 이것은 1150℃이하의 소결온도에서는 5,000이상의 높은 유전율과 2퍼센트 이하의 낮은 손실율 그리고 양호한 온도특성을 보인다. 소결온도가 저온화되면 전극재료로 고가의 Pd이나 Pt재료 대신에 저가의 은합금을 이용할 수 있어서 제조공정비가 절감된다. 또한 종래의 저온소결하기 위하여 휘발성이 강한 남화합물이나, 불화물을 사용할 때 발생되는 문제도 없어진다.

[표 1]

제조조건

[표 2]

측정치

Claims (3)

1. 세라믹 유전체의 조성에서 제1성분으로 86-93몰분율의 티탄산바륨(BaTiO₃), 제2성분으로 7-14몰분율의 주석산칼슘(CaSnO₃) 그리고 제3성분으로 제1성분과 제2성분을 합한 것을 100으로 했을때 0.05-0.5중량 백분율의 산화구리, 제4성분으로 0.05-0.5중량 백분율의 희토류계 산화물이 첨가된 것을 특징으로 하는 유전체 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 산화구리는 CuO 또는 Cu₂O인 것을 특징으로 하는 유전체 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 희토류계 산화물은 La₂O₃, Nd₂O₃, Y₂O₃, Sm₂O₃및 CeO₂중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유전체 조성물.