KR950014717B1 - 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 유전율이 높고 고주파에서 양호한 품질계수 Q를 가지며 절연저항이 높고 특히 정전용량의 온도계수가 작은 온도보상용 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 칼라 TV 등의 IFT(중간주파수의 사용)회로에 온도보상용 자기 캐패시터가 사용되고 있으며, 온도보상용 자기 캐패시터의 특성상 온도계수는(-350~+100ppm/℃)로 작아야 하고, 고주파에서 유전손실이 작아야하며, 높은 유전율을 가지는 유전체 재료이어야 한다. 또한 유전체 공진기용으로써 마이크로파 주파수대의 유전체손실이 작으면서 공진주파수의 온도의존성이 직선적인 것이 요구되고 있다.
종래 온도보상용 유전체 자기 조성물로는 MgTiO3, CaTiO3, SrTiO3, CaTiO3-La2O3·2TiO2-MgTiO3, BaO-TiO2-Nd2O3등이 다수 알려져 있다. 이들의 유전율은 15~280, 정전용량의 온도계수가 +100~-450ppm/℃의 범위내에 있다.
그러나 이들계의 최대 단점은 온도계수가 작으면 높은 유전율을 얻기가 어렵고고주파에서 유전손실도 악화되는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 온도계수가 작고 유전율이 높으면서 고주파에서 유전손실이 작은, 온도 계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물에 있어서, 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 1WT%의 산화붕소동(CuO-B2O3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 산화붕소동(CuO-B2O3)은 산화제이동과 산화붕소를 1 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 1WT%의 티탄산동(CuTiO3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 티탄산동(CuTiO3)은 산화제이동과 이산화티탄(TiO2)을 1 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 1WT%의 산화붕소동(CuO-B2O3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 산화붕소동(CuO-B2O3)은 산화제이동과 산화붕소를 1 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 1WT%의 이산화붕소동(2CuO-B2O3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 이산화붕소동(2CuO-B2O3)은 산화제이동과 산화붕소를 1 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 1WT%의 산화붕소동(CuO-B2O3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 산화붕소동(CuO-B2O3)은 산화제이동과 산화붕소를 1 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 유전체 자기 조성물은 제1성분으로 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 제2성분으로 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 제3성분으로 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 제4성분으로 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)으로 구성되어 100mol%를 이룬다.
여기에 1WT%의 티탄산동(CuTiO3)이나 산화붕소동(CuO-B2O3) 또는 이산화붕소(2CuO-B2O3)를 부성분으로 첨가한다.
상기 각 성분의 물질 특성을 살펴본다.
탄산바륨은 이산화티탄과 함께 티탄산바륨(BaTiO3)을 형성하여 높은 유전율을 가질수 있도록 기여한다. 탄산바륨의 양을 증가시키면, 유전율은 상승하고 온도계수는 마이너스측으로 이동하며, 감소시키면 온도계수는 플러스측으로 이동하는 동시에 유전율도 감소한다.
이산화티탄은 소결조제 역할을 하며, 온도계수에 기여한다. 이 산화티탄의 양이 80mol%를 초과하면, 온도계수는 플러스측으로 크게 이동하고 60mol%이하이면 유전율이 감소되고 온도계수가 마이너스측으로 크게 이동한다.
산화네오디뮴과 산화디스프로슘은 품질계수 Q값 및 온도계수의 개선에 기여하며, 10mol% 이상이면 온도계수가 마이너스측으로 크게 이동하고 5mol% 이하이면 Q값이 저하되어 양호한 품질을 유지하기가 어렵다.
상기 조성물은 1220~1260℃ 범위의 소결온도에서 소결하면 70 이상의 유전율과 2000 이상의 품질계수 및 ±30ppm/℃ 범위의 온도계수를 얻을 수 있다.
이어서, 상기 조성물을 이용하여 본 발명에 따른 온도보상용 유전체 자기 조성물의 제조 방법을 살펴본다.
먼저, 산화제이동과 이산화티탄을 1 : 1몰비로 평량하고 900℃에서 2시간동안 하소하여 티탄산 등을 형성한다.
그리고 산화제이동과 산화붕소(B2O3)를 1 : 1몰비로 평량하고 900℃에서 2시간동안 하소하여 산화붕소동을 형성하고, 산화제이동과 산화붕소를 2 : 1몰비로 평량하고 900℃에서 2시간동안 하소하여 이산화붕소동을 형성한다.
이산화티탄, 탄산바륨 및 산화네오디륨, 산화디스프로슘을 아래 표1의 조성과 같이 평량하여 탈이온수와 함께 혼합한다. 이때 혼합은 볼밀링 방법을 이용하며, 지르코니아 볼과 단지를 이용한다. 그리고 건조된 파우더를 1100℃에서 2시간동안 하소를 수행하고, 폴리비닐알콜과 유발에서 혼합한다.
본 발명에서는 혼합된 재료를 금형과 유압프레스를 사용하여 직경 15mm의 원판형 시편으로 성형하는데, 성형시의 압력은 1ton/㎠이고 성형후 시편의 두께는 1.8~2mm로 한다.
이렇게 하여 성형한 시편을 지르코니아 셋터에 놓고, 공기분위기의 전기로 중에서 소결한다. 그리고 이때의 소결온도와 소결시간은 표1에 나타내었다.
본 발명의 유전체 조성물의 전기적 특성을 측정하기 위하여 소결된 시편의 양면에 은전극을 인쇄도포방법으로 10mm 직경의 원형으로 도포한 다음 열처리를 하여 전기적 특성을 측정한다.
유전율은 1MHz, 1V에서 측정하고, 정전용량의 온도계수는 20~120℃의 온도범위에서 측정하며, 절연저항은 50Volt의 직류전압을 인가한 상태에서 1분경과 후에 측정하여 아래 표2에 소결체의 유전특성을 나타내었다.
표2에 나타나 있는 것과 같이 1220℃ 이상의 소결온도에서 70이상의 유전율을 나타내며, 온도계수도 ±30ppm/℃ 이내로 우수한 특성을 가짐을 알 수 있다.
또한 절연저항은 최대 3.1×1014Ω·㎝으로 나타났고 입도가 2㎛이하로 균일하여 온도보상용 캐패시터 및 노이즈 제거용 EMI(전자파장해) 필터용 소재로 이용할 수 있음을 알 수 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 유전체 자기 조성물은 상온에서 유전율 70 이상이 되는 유전체를 얻었다. 이들 유전체는 2000 이상의 높은 품질계수 Q와 특히 최고 -3ppm/℃의 양호한 온도특성 보인다. 따라서 온도보상용 유전체를 이용한 캐패시터 및 노이즈 제거용 EMI 필터 제작에 이용할 수 있고, 소결온도도 낮아 전극재료로 고가의 Pd이나 Pt재료 대신에 저가의 은합금을 이용할 수 있어서 제조공정비가 절감되는 효과가 있다.
[표 1]
제조조건
[표 2]
측정치

Claims (10)

  1. 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도 보상용 유전체 자기 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도보상용 유전체 자기 조성물은 부성물로 1WT%의 티탄산동(CuTiO3)을 더 포함하여 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 온도보상용 유전체 자기 조성물은 부성물로 1WT%의 산화붕소동(CuO-B2O3)을 더 포함하여 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 온도보상용 유전체 자기 조성물은 부성물로 1WT%의 이산화붕소동(2CuO~B2O3)을 더 포함하여 것을 이루어지는 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물.
  5. 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 부성물로 1WT%의 티탄산동(CuTiO3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 부성물 티탄산동(CuTiO3)은 산화제이동과 이산화티탄(TiO2)을 1 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 조성물의 소결온도는 1220~1260℃인 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도 보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법.
  7. 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 1~5mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 부성물로 1WT%의 산화붕소동(2CuO-B2O3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 산화붕소동(CuO-B2O3)은 산화제이동과 산화붕소를 1 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선될 온도 보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 조성물의 소결온도는 1220~1260℃인 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도 보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법.
  9. 70mol%의 이산화티탄(TiO2), 20mol%의 탄산바륨(BaCO3), 5~9mol%의 산화네오디뮴(Nd2O3), 5~9mol%의 산화디스프로슘(Dy2O3)의 조성물에 부성물로 1WT%의 이산화붕소동(2CuO-B2O3) 산화물을 첨가하여 형성된 온도계수가 개선된 온도보상용 자기 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 이산화붕소동(2CuO-B2O3)은 산화제이동과 산화붕소를 2 : 1mol비로 평량하여 하소하는 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도 보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 조성물의 소결온도는 1220~1260℃인 것을 특징으로 하는 온도계수가 개선된 온도보상용 유전체 자기 조성물 제조 방법.
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