KR940011689B1 - Ceramic material for compensating temperature - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 온도보상용 유전체 자기 조성물에 관한 것으로, 특히 유전율이 높고 온도계수가 작으며, 고주파에서 양호한 품질계수 Q를 갖고 절연 저항이 높은 온도보상을 유전체 자기 조성물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dielectric ceramic composition for temperature compensation, and more particularly, to a dielectric ceramic composition having a high dielectric constant, a low temperature coefficient, a good quality coefficient Q at a high frequency, and a high insulation resistance.
일반적으로, 칼라 TV등의 IFT(중간주파수의 사용) 회로에 온도 보상용 자기 캐패시터가 사용되고 있으며, 온도보상숑 자기 캐패시터의 특성상 온도게수가 작어야 하고(-350~+100ppm/℃)고주파에서 유전손실이 작으며, 높은 유전율을 가지는 유전 재료를 필요로 한다. 또한 유전체 공진기용으로서 마이크로파 주파수대의 유전체 손실이 작으면서 공진주파수의 온도의존성이 직선적인 것이 요구 되고 있다.In general, temperature compensation magnetic capacitors are used in IFT (intermediate frequency) circuits such as color TVs.The temperature compensation should be small (-350 ~ + 100ppm / ℃) due to the characteristics of magnetic compensation capacitors. Loss is small and requires a dielectric material with high permittivity. In addition, for dielectric resonators, it is required that the temperature loss of the resonant frequency be linear while the dielectric loss of the microwave frequency band is small.
그리고 종래 온도보상용 유전체 자기 조성물로는 MgTiO3, CaTiO3, SrTiO3, CaTiO3-La2O3·2TiO2-MgTiO3, BaO-TiO2-Nd2O3등이 다수 알려져 있다. 이들의 유전율은 15~280이고, 정전용량의 온도계수가 +100~-450ppm/℃의 범위내에 있는 것은 잘 알려진 사실이다.And a dielectric ceramic composition for a prior art temperature compensation, such as MgTiO 3, CaTiO 3, SrTiO 3 , CaTiO 3 -La 2 O 3 · 2TiO 2 -MgTiO 3, BaO-TiO 2 -Nd 2 O 3 has a number known. Their dielectric constant is 15 to 280, and it is well known that the temperature coefficient of capacitance is in the range of +100 to -450 ppm / 占 폚.
그러나 이들계의 최대 단점은 온도계수가 작으면 높은 유전율은 얻기가 어렵고 고주파에서 유전손실도 악화되는 문제점을 내포하고 있다.However, the biggest disadvantage of these systems is that if the temperature coefficient is small, high dielectric constant is difficult to obtain and dielectric loss is deteriorated at high frequency.
본 발명은 상기한 바와 같이 상온에서 80이상의 높은 유전율을 가지고 정전용량의 온도계수가 ±100ppm/℃이내에 있으면서, 양호한 품질계수 및 절연저항을 갖는 온도보상용 유전체 자기 조성물에 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a dielectric ceramic composition for temperature compensation having a high dielectric constant of 80 or more at room temperature and having a high temperature coefficient of capacitance within ± 100 ppm / 占 폚 and having a good quality coefficient and insulation resistance.
따라서 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화세륨(CeO2)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Therefore, in order to achieve the above object, the present invention provides 70 mol% of titanium dioxide (TiO 2 ), 20 mol% of barium carbonate (BaCO 3 ), 5-9 mol% of neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), and oxidation of 1 to 5 mol%. It is characterized by consisting of cerium (CeO 2 ).
본 발명의 일실시예를 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명은 이산화티탄(TiO2)을 주성분으로 새로운 조성을 얻는다. 즉, 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화세륨(CeO2)으로 자기 조성물을 구성함이 바람직하다.The present invention obtains a new composition based on titanium dioxide (TiO 2 ). The magnetic composition is composed of 70 mol% titanium dioxide (TiO 2 ), 20 mol% barium carbonate (BaCO 3 ), 5-9 mol% neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), and 1-5 mol% cerium oxide (CeO 2 ). It is preferable to.
그리고 상기 각 성분의 특성 및 역할을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 이산화티탄은 소결조제 역할을 하며, 온도계수에 기여한다. 이산화티탄의 양이 80mol%를 초과하면, 온도계수는 프러스측으로 크게 이동하고 60mol% 이하이면 유전율이 감소되고 온도계수가 마이너스측으로 크게 이동하게 된다.And when explaining the characteristics and roles of the components as follows. First, the titanium dioxide serves as a sintering aid, and contributes to the temperature coefficient. If the amount of titanium dioxide exceeds 80 mol%, the temperature coefficient is largely shifted to the prus side, and if it is 60 mol% or less, the dielectric constant is decreased and the temperature coefficient is largely shifted to the negative side.
상기 탄산바륨은 상기 이산화티탄과 함께 티탄산바륨(BaTiO3) 을 형성하여 높은 유전율을 가질 수 있도록 기여한다. 그러므로 탄산바륨의 양을 증가시키면, 유전율을 상승하고 온도계수는 마이너스측으로 이동하며, 감소시키면 온도계수는 플러스측으로 이동하는 동시에 유전율도 감소한다.The barium carbonate forms barium titanate (BaTiO 3 ) together with the titanium dioxide to contribute to high dielectric constant. Therefore, increasing the amount of barium carbonate increases the dielectric constant and moves the temperature coefficient to the negative side, and decreasing decreases the temperature coefficient to the positive side and decreases the dielectric constant.
또한 산화네오디뮴과 산화세륨은 품지계수 Q값 및 온도계수의 개선에 기여하며, 10mol% 이상이면 온도 계수가 마이너스측으로 크게 이동하고 5mol%이하이면 Q값이 저하되어 양호한 품질을 유지하기가 어렵다.In addition, neodymium oxide and cerium oxide contribute to the improvement of the surface coefficient Q value and the temperature coefficient, and if it is 10 mol% or more, the temperature coefficient largely moves to the negative side, and if it is 5 mol% or less, it is difficult to maintain good quality.
그리고 상기 4가지 조성물로 이루어지는 본 발명의 온도보상용 유전체 자기조성물의 대표적인 제조과정과 시료의 측정은 다음과 같다.And the typical manufacturing process and measurement of the sample of the temperature compensation dielectric ceramic composition of the present invention consisting of the four compositions are as follows.
이산화티탄, 탄산바륨 및 산화네오디뮴, 산화세륨을 아래 표 1의 조성과 같이 평량하여 탈이온수와 함께 혼합한다. 혼합은 볼밀링 방법을 이용하며, 지르코니아 볼과 단지를 이용한다. 건조된 파우더를 1100℃, 2시간동안 하소를 수행하고, 폴리비닐알콜과 유발에서 혼합한다. 혼합된 재료는 금형과 유압프레스를 사용하여 직경 15mm의 원판형 시편으로 성형한다. 성형시의 압력은 2ton/cm2이고 성형후 시편의 두께는 1.5~2mm로 한다. 그리고 성형한 시편을 지르코니아 셋터에 놓고, 공기분위기의 전기로 중에서 소결한다. 소결온도와 소결시간은 상기 4가지물질의 조성비와 함께 아래 표 1에 나타내었다.Titanium dioxide, barium carbonate and neodymium oxide, and cerium oxide are weighed as shown in the composition of Table 1 below and mixed with deionized water. Mixing uses a ball milling method, using zirconia balls and jars. The dried powder is calcined at 1100 ° C. for 2 hours and mixed in polyvinyl alcohol and mortar. The mixed material is molded into disk-shaped specimens of 15 mm diameter using a mold and hydraulic press. The pressure during molding is 2ton / cm 2 and the thickness of the specimen after molding is 1.5 ~ 2mm. The molded specimen is placed in a zirconia setter and sintered in an electric furnace in an air atmosphere. Sintering temperature and sintering time are shown in Table 1 together with the composition ratio of the four materials.
[표 1]TABLE 1
제조조건Manufacture conditions
소결된 시편의 양면에 은전극을 인쇄도포방법으로 10mm직경의 원형으로 도포한 다음 열처리를 하여 유전율, 품직계수, 온도계수, 절연저항등의 유전특성을 사용하여 표 2에 도시 하였는데, 유전율은 1MHz, 1V에서 절연저항은 50Volt의 직류전압을 인가한 상태에서 1분경과 후에 측정한 것이다.The silver electrode was coated on both sides of the sintered specimen in a circular pattern of 10mm diameter by printing coating method and then subjected to heat treatment to show dielectric constants such as dielectric constant, product modulus, temperature coefficient, and insulation resistance. , Insulation resistance at 1V is measured after 1 minute elapsed with DC voltage of 50Volt applied.
[표 2]TABLE 2
측정치Measure
상기 표 1과 표 2과를 참조해 살펴보면 1250℃이상의 소결온도에서 80이상의 유전율을 나타내며, 온도계수도 -100ppm/ 이내로 우수한 특성을 나타낸다. 그리고 절연저항은 최대 2.2×1011Ω으로 나타나고, 입도가 2㎛ 이하로 균일하여 온도보상용 소재로 이용하기에 적합하다.Referring to Table 1 and Table 2, it shows a dielectric constant of 80 or more at a sintering temperature of more than 1250 ℃, the temperature coefficient also shows excellent characteristics within -100ppm /. Insulation resistance is 2.2 × 10 11 최대 at maximum, and the particle size is 2 ㎛ or less, which is suitable for use as a material for temperature compensation.
따라서 상온에서 유전율 80이상이 되는 유전체를 얻는데, 이들 유전체는 1000이상의 높은 품질계수 Q와 양호한 온도특성을 갖고 있어, 온도보상용 유전체를 이용한 캐패시터 및 노이즈 제거용 EMI(전자파장해) 필터 제작에 이용할 수 있다. 그리고 전극재료로 고가의 Pd이나 Pt재료 대신에 저가의 은합금을 이용할 수 있어서 제공정비절감의 효과가 있다.Therefore, dielectrics having a dielectric constant of 80 or more at room temperature are obtained. These dielectrics have a high quality factor Q of 1000 or more and good temperature characteristics, and thus they can be used for the production of capacitors and noise elimination EMI filters for temperature compensation dielectrics. have. In addition, inexpensive silver alloys can be used as the electrode material instead of expensive Pd or Pt materials, thereby reducing the maintenance costs.
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