KR940008696B1

KR940008696B1 - 고유전율계 자기조성물

Info

Publication number: KR940008696B1
Application number: KR1019910024911A
Authority: KR
Inventors: 박성열
Original assignee: 삼성전기 주식회사; 황선두
Priority date: 1991-12-28
Filing date: 1991-12-28
Publication date: 1994-09-24
Also published as: US5250481A; JPH05345664A; JP3157051B2; KR930014640A

Abstract

내용 없음.

Description

고유전율계 자기조성물

본 발명은 적충형 세라믹 콘덴서(MLCC)용 저손실계 유전체 자기조성물에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 97.04∼97.80wt%의 BaTiO₃주성분에 1.42∼1.92wt%의 Nb₂Os,0.04∼0.06wt%의 MnO₂,0.33∼0.45wt%의 CoO,0.31∼0.41wt%의 CeO₂및 0.10∼0.12wt%의 ZnO를 첨가하여 구성된 것으로서 EIA(Electronic lndustry Association) 규격의 X7R(-55℃+125℃의 온도 범위에서 25℃에서의 유전율을 기준으로 할때의 유전율 변화율이 ±15% 이하인 특성)을 단촉하면서 유전상수가 3200~3800이며 고주파 손실특성이 우수하고 절연저항도 1O¹³~10¹⁴으로 안정한 적층 자기 콘덴서용 유전체 자기 조성물에 관한 것이다.

종래에는 BaTiO₃를 주성본으로 하여 불만족스러운 특성을 개선하기 위하여 각종 부성본을 첨가하였는대 조성물 전체에 대하여 한가지 부성분만을 변화시키거나 또는 여러 부성본의 양을 독립적으로 동시에 변화시켜 상기 부성분 전체의 영항을 파악하기가 힘들었으며 목적하는 단정된 유전율과 절연저항을 갖는 조성물및 그 첨가량을 얻는데 어려움이 있었다. 종래의 적출 세라믹 콘덴서용 조성물중 X7R규격을 만족하는 유전체 조성물로서 BaTiO₃+Nb₂O₅의 기본 조성물에 각종 부성분을 첨가하여 제조하였다. 상기 첨가하는 주성분으로서 일본 특허 공보 소61-99207호에는 MgO 및 CeOz를 첨가하였으며, 일본 특허 공보 소62-229605호에는 Co₂O₃.MnO₂및 CeO₂를 첨가하였으며, 일본 특허 공보 소60-19606호에는 CaO 및 ZnO를 사용하여 고유전율체 자기조성물을 제조하였다. 그러나 상기의 성분으로 제조된 유전체 자기조성물은 유전율은 3000이상으로 높은 반면에 손실계수(tan∂)가 1KHz에서는 0.8%이상으로 높으며 절연저항은 101¹정도로 낮고 TCC특성 또한 조성에 따라 불규칙적으로 변하여 안정하지 못한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하여 각종 고주파 회로 등에 사용할때 적층형 자기 콘덴서가 아주 안정한 저손실을 유지할 수 있도록 하는 적층 자기 콘덴서용 유전체 자기조성물을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 해결하기 위하여 본 발명에서는 97.04∼97.80wt%의 BaTiO₃주성분에 1.42∼1.92wt%의 Nb₂O₅,0.04∼0.06wt%의 MnO₂,0.33∼0.45wt%의 CoO,0.31∼0.41wt%의 CeO₂및 0.10∼0.12wt%의ZnO를 첨가하여 구성한 것으로서 ElA 규격의 X7R 특성을 만족하는 고유전율계 자기조성물을 제조하였다.

본 발명은 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

부성본으로서 1.842∼1.92wt%의 Nb₂O₅.0.04∼0.06wt%의 MnO₂,0.33-0.45wt%의 CoO,0.31∼0.41wt%의 CeO₂및 0.10∼0.12wt%의 ZnO로 구성된 조성물을 혼합, 분쇄한 후 100℃에서 건조시킨다. 그후에 상기 부성분 분말을 96.44∼97.35wt%의 BaTiO₃와 함께 혼합하고, 압력을 가하여 성형한 후 소결하여Ag전극으로 도포하고 소하였다.

이때, ElA 규격의 X7R 특성을 만족하면서 유전상수가 3200~3800이며 고주파 손실 특성이 우수하고 절연지항도 1O¹³~10¹⁴로 인정한 적층자기 콘덴서용 유전체 자기 조성물을 얻었다.

상기 조성물의 성분에 있어서, Nb₂O₅는 결정립의 성장을 제한하여 2∼3μm 정도의 미세한 결정립을 가지게 할 뿐만 아니라 비교적 치밀한 조직을 갖게하며, CeO₂는 1270℃∼13l0℃ 정도에서 소결을 가능하게하며, 액상을 형성하여 치밀한 조직을 가지게 한다. 또한 MnO₂와 CoO는 소량 첨가되므로서 온도특성, 주파수특성, 절연 저항등이 전기적 특성을 변화시키며 ZnO는 형성되는 액상의 유동성을 향상시켜 준다.

이러한 부성분인 CoO, CeO₂, Nb₂O₅, NlnO₂및 ZnO 상기 범위 미단으로 첨가되었을 경우에는 유전율은 높지만 질면저함은 강소하고 유전손실계수(tna∂)가 중가하는 문제점이 발생하고, 단면 상기 법위를 초과하여 첨가하였을 경우에는 유전율이 감소하고 TCC특성이 ElA X7R규격을 벗어나는 문제점이 발생하였다.

하기의 실시예 및 비교예는 본 발명의 저손실계 유전체 자기조성물 및 이의 효능, 효과를 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

순도 99.5% 이상의 Nb₂O₅1.42wt%, MnO₂0.04wt%, CoO 0.33wt%, CeO₂0.31wt% 및 ZnO 0.10wt%의 조성이 되도록 각각의 물질들을 평량하여 나일론자(Nylonjar)에서 볼 밀(Ball-mil1)을 사용하여 l시간 동안 혼합하고 분쇄하여 100℃에서 건조시킨 후 97.35wt%의 BaTiO₃를 볼 일로 1시간 동안 혼합하였다. 상기 조성물을 1310℃에서 2시간 동안 하소하여 본 발명의 유선체 자기조성물을 제조한 다음,5%의 PVA(P0lyrvinylacetate)를 5wt%를 첨 가하여 1ton/Cm²규의 압력으로 지름 10mm, 두께 15mm인 원판(diSk)으로 성형하였다. 이를 1310℃의 온도에서 2시간 동안 소결하고, 소성체의 양면에 Ag전극을 도포하여 800℃에서 10분간 소부하였다.

이에 대한 전기적 특성은 24시간 이상 경과 후에 측정하있는데 유전율(ε)및 유전 손실계수(tan ∂)는 HP 4274A LCR Meter를 사용하여 1KHZ,25℃ 및 1V 전계강도(osicillation) OV de bisa에서 측정하였고, 온도 특성인 TCC(25℃의 유전을 기준으로 유선율의 온도변화율)을 항온 항습조에서 -55℃∼+125℃의 온도변위에서 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

[실시예 2∼6]

Nb₂O₅, MnO₂, CoO, CeO₂, ZnO 및 BaTiO₃와 wt%와 소성 온도를 하기 표 1에 기재된 것으로한 것을 제외하고는 실시예 l에 기재된 방법과 동일한 방법으로 실시하여 유전체 자기조성물을 제조한 후, 이에대한 특정치를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과치를 하기 표 1에 기재하였다.

[비교예 1∼4]

Nb₂O₅, MnO₂, CoO, CeO₂, ZnO 및 BaTiO₃와 wt%와 소성 온도를 하기 표 1에 기재된 것으로한 것을 제외하고는 실시예 1에 기개된 방법과 동일한 방법으로 실시하여 유전체 자기조성물을 제조한 후, 이에대한,특정치를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하여 그 결과치를 하기 표 1에 기재하였다.

[표 1]

상기 비교예 1 및 2는 부성본(Nb₂O₅, MnO₂, CoO, CeO₂, ZnO)만의 합을 각각 1.92wt% 및 2.06wt%로 하였는데 이 함량은 실시예 3의 경우인 2.57wt%에 대하여 각각 -25% 및 -20% 감소된 값으로서 유전율은 안정되고 높으나 절연저항이 크게 감소하였으며 고온 TTC(+125C)가 EIA규격의 X7특성(+15%)을 벗어나고 있다. 또한 상기 비교예 3 및 4는 부성분(Nb₂O₃, MnO₂,CoO, CeO₂, ZnO)만의 함량을 실시예 3의 조성에 대하여 각각 3.8wt% 및 3.22%로서 실시예 3의조성에 대하여 각각 +20% 및 +25%증가시킨 경우로서 이때도 역시 고온 TTC(+125C)가 EIA규격의 X7특성(+15%)을 벗어나고 있다.

한편, 상기 실시예 1 내지 6은 부성분만의 함량이 2.2~2.96로서 실시예 3의 경우에 대하여 -15%∼+15%로 증감시킨 것으로 그 결과 절연 저항이 10¹³수준으로 매우 높고, 저온 TCC 특성도 -6% 이상이며, 주파수에 따른 손실계수(tan∂)가 1KHz에서는 0.44∼0.59g6,lMHz에서는 1.34∼1.78%로서 단정한 손실 특성의 우수한 유전체 자기조성물을 얻을 수 있었다.

상기 유전체 자기 조성물은 소형의 콘덴서 제조를 가능하게 하여 전자/전기 기기제품의 단소화에 기여하였으며 그로 인해 제조단가를 절감하였다.

Claims

97.04∼97.80wt%의 BaTiO₃주성분에 1.42∼1.92wt%의 Nb₂O₅,0.04∼0.06wt%의 MnO₂,0.33∼0.45wt%의 CoO,0.31∼0.41wt%의 CeO₂및 0.10∼0.12wt%의 ZnO를 첨가하여 구성됨을 특징으로 하는 고유존율계 자기조성물.