KR940003473B1 - 세라믹 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

세라믹 조성물 및 그 제조방법

본 발명은 유전 세라믹 조성물에 관한 것이며, 특히 약 3000-4700정도의 고유전율(K)을 지니고 있고, 약 2.5% 이하의 저확산율(DF)을 지니고 있으며, 25℃에서는 약 5,000Ω-F, 125℃에서는 약 1,000Ω-F 이상인 고절연 저항-캐패시턴스 상수를 지니고 있고, -55℃에서 125℃의 온도 범위에 대해서 25℃에서의 유전율이 약 15% 이상 만큼 변하지 않게 되는 안정한 온도 계수(이하 TC라고 하자)를 지니고 있는 유전 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 다층 세라믹 캐패시터(MLC)는 일반적으로 다음과 같은 과정으로 제조되는데 즉, 절연 유전 세라믹 분말로 된 절연층을 형성시키고, 이러한 절연층 위에 전도성 금속 전극층인 금속 페이스트 형태의 팔라듐(palladium)/은 합금을 부착시키며, 다층 캐패시터로 만들기 위해서 이러한 층을 계속 쌓고, 그리고 나서 상기 재료를 가열함으로써 결국 다층 세라믹 캐패시터가 제조되게 되어 있다.

다층 세라믹 캐패시터를 제조하는 또 다른 공정은 미국 특허 제3697950호와 제3879645호에 서술되어 있다. 바륨 티타네이트(barium titanate)(BaTiO₃)는 그 고유전율 때문에 세라믹 유전층을 제조하는데 주로 사용하는 주성분중의 하나이다. 그러나 온도에 따른 유전율의 변화와 절연 저항은 다층 캐패시터에 사용할 세라믹 조성물을 형성하는데 있어서 고려해야 될 중요한 요인이다. 많은 유전 세라믹 조성물이 지닌 전기적 특성은 온도가 상승하거나 하강함에 따라 실질적으로 변화 되기도 한다.

또다른 요인들이 세라믹 조성물의 전기적 특성에 영향을 주게 되는데 예를들면 절연 저항은 최종 소결과정후 실질적으로 기본이 되는 입자 크기에 변화가 있게 된다. 폭 넓은 온도 범위에 대해서 안정된 유전율을 요구하는 응용에 있어서 다층 캐패시터에 사용되는 원하는 유전 세라믹 조성물의 유전율은 상온인 25℃에서의 그 기본값이 ±15%이상 만큼은 변화하지 않게 되어 있다.

이러한 조성물의 절연 저항값과 캐패시턴스 값의 곱, 즉 절연 저항-캐패시턴스 상수는 25℃에서 100Ω-F 이상이 될 것이며, 대부분의 경우인 125℃인 최대 동작 온도에서는 100Ω-F 이상이 될 것이다.

일반적으로 안정된 온도 특성을 지닌 캐패시터를 제조하는데 사용되는 방법은 최종 유전 특성을 제어하기 위해서 소량의 산화 부가율과 함께 바륨 티타네이트(BaTiO₃)를 가열하는 단계로 구성되어 있다.

그러나 대개 안정된 TC 특성을 지닌 다층 캐패시터를 제조하기 위해서 사용되는 것으로 알려진 유전 세라믹 조성물은 그 값이 약 3000이하인 유전율을 지니고 있다.

이러한 유전 세라믹 조성물에 있어서 그 유전율은 높고, 확산율은 낮으며 TC 특성은 안정되어 있기 때문에, 본 발명에 따른 세라믹 조성물은 캐패시턴스 값이 높고, 물리적인 크기가 작은 다층 세라믹 캐패시터를 제조하는데 잇점을 제공하고 있으며 이러한 잇점은 기술향상 및 원가 절감이라는 측면에서 캐패시터 제조회사에게는 매우 중요한 것이다.

본 발명은 목적은 25℃에서 약 3000-4700 정도인 유전율과, 약 3% 이하의 확산율 및 25℃에서의 기본 유전율이 ±15%이상 변하지 않는 안정된 TC 특성을 지니고 있는 세라믹 조성물을 만드는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 값비싼 금속으로 된 내부 전극을 사용하는 다층 세라믹 캐패시터를 제조하는데 적절한 세라믹 조성물을 만드는데 있으며, 구체적으로 25℃에서의 그 유전율이 3000-4700이고, 확산율이 3% 이하이며, 25℃에서 절연 저항-캐패시턴스 상수가 약 5000Ω-F 이상이고, 또한 유전율이 25℃에서의 그 값으로부터 ±15%이상 변하지 않는 안정된 TC 특성을 지니고 있는 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 고유전율 및 안정된 TC 특성을 지니고 있으며, 고순도의 바륨티타네이트(BaTiO₃)로 되어 있는 주성분과, 나이오븀 펜톡사이드(niobium pentoxide)(Nb₂O₅)와 코발트 옥사이드(cobalt oxide)(CoO) 등으로 되어 있는 두가지의 부성분으로 구성된 본 발명의 유전 조성물에 의하여 성취될 수 있다.

본 발명에 사용된 바륨 티타네이트는 불순물 함유 정도가 약 0.5%이하이며, 약 99%를 초과하는 순도를 지니고 있다.

이러한 고순도 바륨 티타네이트는 화학적 공동 침전 공정이나 종래에 알려져 있는 기술을 거쳐 고순도 BaCO₃분말 및 TiO₂분말을 반응 시킴으로써 제조될 수 있다. 바륨 티타네이트 입자의 화학 양론적 및 물리적인 크기는 본 발명의 원하는 유전 특성을 만들기 위해서 이하에서 서술되는 바와 같이 제어된다. 바륨 티타네이트의 적절한 화학 양론비는 BaO/TiO₂가 약 0.950 : 0.995이며 적절한 화학 양론비는 BaO/TiO₂가 약 0.950 : 0.995이며 적절한 평균 입자 크기는 약 0.9㎛에서 1.3㎛이다.

더 구체적으로는 본 발명의 유전 세라믹 조성물을 형성하는데 있어서 주성분인 바륨티타네이트는 중량당 약 97.70%에서 98.99% 정도를 차지하고, 부성분으로는 Nb₂O₅가 약 0.85중량%-1.69중량%, CoO가 0.09중량%-1.20중량%로 구성되어 있으며, Nb₂O₅와 CoO의 중량비는 3.30 : 18.00 정도이다.

종래의 방법에 의하여 다층 캐패시터를 형성할 경우의 본 발명에 따른 세라믹 조성물은 그 유전율이 1KHZ, 1Vrms에서 약 3000-4700 정도이고, 그 확산율이 1Vrms에서 약 3%이하이며, 그리고 그 절연 저항-캐패시턴스 상수 값이 25℃, 50VDC/mil에서 약 5000Ω-F 이상이거나 125℃에서 1000Ω-F 이상이고, 그 유전율이 25℃에서의 기본치로부터 ±15% 이상 변하지 않는 안정한 온도 계수(TC) 특성을 지니고 있다.

매우 적절한 형태의 유전 세라믹 조성물은 고순도 BaTiO₃가 98.82중량%, Nb₂O₅가 0.98중량% 및 CoO가 0.20중량%로 혼합되어 구성되어 있으며, Nb₂O₅와 CoO의 중량비가 4.90정도로 형성되어 있다.

다음에서 서술되는 바와같이 본 발명에 따른 유전 세라믹 조성물은 원하는 물리적, 전기적 특성을 절감시키지 않으면서 실질적인 기술적 향상과 비용 절감을 기할 수 있는 몇가지 잇점이 있다.

본 발명은 유전율이 3000-4700이고 안정된 TC 특성을 지니고서 1280℃-1350℃의 온도에서 구성분 산화염을 가열시킴으로써 제조될 수 있는 우수한 유전 세라믹 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명인 유전 세라믹 조성물은 안정된 TC 특성을 가진 재료를 얻기 위해서 고유전율 특성이 절감되어야 되는 종래의 조성물과 실질적으로 차이가 있다. 종래의 조성물은 약 3000이하인 유전율을 가지고 있기 때문에 본 발명인 세라믹 조성물을 다층 캐패시터에 사용함으로써, 종래에 사용된 캐패시터와의 동일한 물리적 크기하에서 고유전율로 인해 매우 높은 캐패시턴스 값을 지닌 소형 다층 캐패시터가 제공되어진다. 또한 본 발명의 조성물이 매우 높은 유전율을 지니고 있기 때문에 본 발명의 조성물을 다층 캐패시터를 만드는데 사용하면 동일한 캐패시턴스하에서 최소 크기의 캐패시터가 얻어진다. 또한 조성물의 고유전율 때문에 다층 캐패시터에 사용되면 매우 적은 양의 세라믹과 전극 재료가 들게 된다.

특히 팔라듐과 같은 고가의 금속을 사용함으로써 드는 고가의 다층 세라믹의 제조비용이 본 발명에 따라 매우 감소될수 있게 되어 있다.

본 발명에 따라 열 처리된 세라믹체는 가열 과정중에 바륨 티타네이트, 나이오븀 펜톡사이드 및 코발트옥사이드로된 세라믹 조합제에 유전 옥사이드를 반응시킴으로써 만들어진다.

본 발명에 사용되기에 적절한 나이오븀 펜톡사이드는 약 99%의 순도를 지니고 있고 그 입자 크기가 약 0.5-0.9㎛ 정도이며 또한 적절한 코발트 옥사이드는 약 70-74% 순도가 있고, 그 입자 크기는 약 1㎛이하 정도이다.

본 발명에 사용된 세라믹 조합체를 조합하는데 있어서, 바륨 티타네이트, 나이오븀 펜톡사이드, 코발트옥사이드는 물과 같이 처리되거나 아니면 물리적으로 같이 혼합되게 되어 있다. 세라믹 조합체의 혼합물은 접합제와 혼합될 것이고, 일반적인 방식을 사용하여 시트형태의 모양이 만들어질 것이며, 70%의 팔라듐/30% 은의 합금으로 된 내부 전극이 있는 다층 캐패시터 구조로 형성되어지고, 약 두시간 동안 1280℃-1350℃에서 상기 다층 캐패시터 구조는 가열될 것이다.

종래의 세라믹 조합 조성물이 사용되는 다른 재료와 잘 조화되는 본 발명에 사용될 수 있고 이러한 조성물은 세라믹 입자를 분산시키는 매개체 역할을 할 뿐만 아니라 솔벤트가 제어될때는 세라믹 입자를 집합시키는 역할을 한다.

적절한 접합 조성물로는 존 왈리-손즈 출판사(1978)에 발간될 지.와이.오노사 쥬니외 다수의 저서인 “가열전 세라믹 공정”이라는 책의 19장에 서술되어 있다. 일례로 큰시럽과 폴리비닐 알코올은 적절한 접합 조성물이다.

본 발명의 가열된 유전 조성물은 절연 저항-캐패시턴스 상수(RC)값이 25℃ 및 50VDC/mil에서 5,000Ω-F 이상이다. 125℃ 및 50VDC/mil에서는 1,000Ω-F이상이다. 유전율은 1KHZ, 1Vrms에서 3,000-4,700이고 확산율은 1KHz, 1Vrms에서 3.0%이하이다. 더욱이 본 발명은 다음 실시예로 설명될 것이지만 거기에만 한정되는 것은 아니다. 실시예에 주어진 값은 종래에 알려진 값을 기본으로 하여 변동을 준 것이다.

예를 들면 실시예(1-35)에 있어서, 유전율은 매우 증가되어 있고 확산율은 분쇄, 제분 및 일정하게 분산시키거나 아니면 미세한 상태의 입자로 초기 재료를 감소시킴으로써 상당히 감소되어 있다. 세라믹 캐패시터를 제조하는 과정에 있어서 일반적으로 수행되는 이러한 사실은 실시예(1-35)의 조합물에서는 충분한 정도가 이용되지 않고 있다. 게다가 가열 조건에서의 변이, 샘플 두께 및 조합제, 그리고 측정 에러는 동일한 조성물에서 관찰된 값에 어떤 차이를 줄 것이다.

따라서 제조 기술에만 의존하고 입자 크기에는 상관을 하지 않는다면 실시예(1-35)에 주어진 비율을 사용하여 제조한 세라믹 조성물의 특성은 주어진 값에서 변화될수 있다.

즉 예를 들어보면 유전율은 ±100씩 변화되고 확산율은 ±0.2%, 그리고 25℃에서 온도와 캐패시턴스에 대한 캐패시턴스 변화율은 ±1.5% 정도 변화된다.

본 발명의 적절한 형태에 대한 세부 사항은 다음 실시예에서 설명하기로 한다.

[실시예 (1-11)]

30-50g의 세라믹 조성물은 표 1에 나타나 있는 중량%에 따라 고순도의 바륨 티타네이트, 미세한 입자 크기인 나이오븀 펜톡사이드 미세한 입자 크기인 코발트 옥사이드를 복합시킴으로써 조제했다.

상기 바륨 티타네이트는 BaO/TiO₂의 화학 양론적인 비가 0.986이고 평균 입자 크기가 1.2㎛인 상태이다. 세라믹 분말을 15-25CC의 증류수와 섞고서 약 10분 동안 뉴저지에 위치한 스펙스 인다스트리 주식회사에서 제조한 고속도의 스펙스 모델 800-2 페인트 혼합기에 넣어서 혼합시켰다.

이때 습윤 상태의 슬러리(Slurry)는 건조되어 케이크가 되고, 이 케이크를 모르타르에 넣어 공이로 분쇄하였다. 26중량%의 물, 26중량%의 프로필렌 글리콜(propylene glycol) 및 48중량%의 콘 시럽(corn syrup)을 혼합한 2.4-4.0의 접합 용제를, 크기가 40메쉬(mesh)인 나일론 스크린에 통과되어 입상이 된 모르타르와 공이내의 세라믹 분말과 혼합시켰다. 직경이 1.27㎝이고 두께가 0.1-0.15㎝인 혼합물의 디스크를 스테인레스 스틸 다이속에 넣어 제곱 인치당 약 38000 1bs 크기의 압력을 가했다. 이러한 디스크를 안정화된 지르코니아 세터(Zirconia setter)에 넣어 1-2시간 동안 1280℃중량% 1340℃의 온도로 가열시켰다. 냉각시키면 온 전극이 디스크 상에 입혀지게 되고 이때 전극상에 소결 상태를 주기 위해 815℃로 가열하였다. 캐패시턴스(C), 확산율(DF) 및 25℃에서의 온도에 따른 캐패시턴스 변화도 즉 온도계수(TC)를 약 20℃ 간격으로 -55℃-+125℃ 및 1KHz의 측정 주파수에서 모델 ES 2110A 캐패시턴스 브리지로 측정했다.

[표 1]

각 샘플의 유전율(K)를 다음 기본 캐패시턴스 식에 의해서 계산했다.

여기서 K=샘플의 유전율

t-디스크의 두께(단위 : inch)

D=디스크의 직경(단위 : inch)

C=디스크의 캐패시턴스(단위 : P-F)

[표 2]

표 2에 요약되어 있는 바와 같이 실시예 (1-11)의 유전 특성은 Nb₂O₅및 Cio를 주성분인 BaTiO₃에 일정하게 부가할때 실시예(2-10)와 같이 유전율이 3000이상이고, 안정된 TC 특성을 지닌 세라믹 조성물이 얻어지는 것을 나타내고 있다. 나중의 실시예에서 서술되겠지만 유전율과 TC 특성은 상기 세라믹 조성물이 다층 세라믹 제조중에 내부 전극인 온/팔라듐 합금과 함께 가열될때 더욱 개선될 것이다.

또한 Nb₂O₅와 CoO의 총 중량%가 실시예(1)와 같이 약 1중량%이하일때 유전율이 매우 높다고 하더라도 세라믹 조성물이 저온에서 TC의 (-) 변화도가 크며 매우 높은 확산율(DF)을 가지고 있음을 표 2에 있는 유전 데이타가 나타내고 있다. 실시예(11)와 같이 Nb₂O₅와 CoO의 중량비가 18.0이상이면 유전율이 다시금 상당히 높다고 하더라도 TC 특성은 불안정하고 확산율(DF)은 높게 된다. 본 발명의 범위에 벗어난 실시예는 *표시를 했다.

[실시예 12-18]

표 3에 나타난 중량%에 따라 고순도의 바룸 티타네이트, 고품위의 미세한 입자 크기인 나이오븀 펜톡옥사이드, 및 코발트 옥사이드를 복합시킴으로써 30-50g의 세라믹 조성물을 조제하였다. BaO/TiO₂의 화학 양론적인 비를 조정하기 위하여 미세한 입자 크기인 고순도의 티타늄 다이옥사이드(TiO₂) 혹은 바륨 옥사이드(바륨 카 본라이트(BaCo₃)로써 부가됨)를 조성물에 부가 시켰다.

[표 3]

세라믹 디스크 샘플이 조제되고 소결되었으며 동시에 실시예 (1-11)에서 서술된 것과 같은 동일한 기술로 유전 특성이 측정되었다.

표 4에 나타나 있는 바와같이 BaO/TiO₂의 화학 양론적인 비율이 실시예(17)(18)에서 처럼 0.993이상이며 결과적인 세라믹은 저유전율 및 매우 높은 확산율을 가지게 되고 결국 다층 세라믹 캐패시터에는 적절하지 않다는 사실을 나타내고 있다. 비록 표 3에 제시된 데이타로 나타나지 않는다고 할지라도 BaO/TiO₂의 화학양론적인 비율이 실시예(15)와 같이 0.958이하일때 -55℃의 TC 특성을 더 음(-)으로 되는 경향이 있다.

종래의 사실로 보면 너무 많은 TiO₂를 지닌 세라믹 조성물이 불균형인 미세구조 및 저 신뢰도를 증진시킬 경향이 있음을 제시해 주고 있다.

[표 4]

[실시예 19-21]

일정하게 분산된 슬러리가 얻어질때까지 500g의 고순도 BaCO₃와 202G의 고순도 TiO₂에 약 175cc의 탈이온수를 넣어 혼합시키고, 동시에 분산시킨다. 분말 입자를 분산시키기 위하여 4중량%의 “다르반 시”를 슬러리에 첨가 시킬 수 있다.

이때 슬러리는 건조 팬에서 방출되어지고 압력화된 공기 순환 상태 및 약 150℃의 오분에서 건조되어진다. 그리고 건조된 케이크는 분쇄되고 세라믹 내화갑에 넣어지며 약 1-5시간 동안 약 1900℉-2200℉의 온도에서 가루로 만들어지게 된다. 각 실시예에 X선 회절과 BaO 알칼리성 테스트가 완전한 반응 및 고순도 BaTiO₃의 형성을 나타내고 있다.

이때 가루분말은 평균 입자가 크기가 1.2㎛이하로 감소될때까지 매개물인 ZrO₂와 제분되는 진동에너지를 갖는다. 또한 볼 밀링(ball milling)과 같은 방식에 의해서 입자 크기의 감소가 주어질수 있고 밀링 매개체로는 ZrO₂, 지르콘, 알루미나 같은 저항 재료가 적절할 수 있음을 잘 알수 있다. 입자 크기를 감소시키는 또 다른 방법으로는 매개체 없이 압축 공기로 제트 밀링하는 방법이 있다. 선택되는 공정마다 중요하게 요구되는 것은 매개체로 말미암아 세라믹 분말을 오염시키지 말아야 한다는 사실이다.

표 5에 표시된 중량%에 따른 30-50g의 세라믹 조성물은 실시예 (1-11)에서 서술된 동일한 기술로 조제되고 유전 특성이 측정되어 졌다.

본 발명에 따라 조제된 고순도 BaTiO₃가 고 유전율 및 안정한 TC 특성을 지닌 세라믹 조성물을 만들고 있음을 표 5에 있는 유전 데이타가 설명해 주고 있다. 이러한 실시예의 유전 특성은 실시예 (2-10)에 예시된 유전 특성과 비슷하다.

[표 5]

[표 6]

[실시예 22-29]

표 7에 있는 조성물에 따라 약 4.5㎏이나 270㎏의 구워낸 세라믹 조성물은 이.스트로우스버그.피에이에 위치한 패터선-켈리 회사에 의해서 제조된 트윈 셀 혼합기내에 고순도의 바륨티타네이트, 고등급의 미세한 입자크기인 코발트 옥사이드 및 나이보븀 펜톡사이드를 넣어 혼합시킴으로써 실시예(22-29)의 형태로 조제되었다.

[표 7]

400g 정도의 일정하게 혼합된 세라믹 조성물은 이때 186g의 다이옥타일프탈레이트(dioctilphthalate), 유저지에 있는 뉴오덱스사에서 생산한 알칼리 이온이 없는 유기용매인 90g의 뉴오스타베(Nuostabe) V-1444, 597㎖의 에타놀, 270㎖ 톨루엔(toluene), 그러나 몬스타노사에서 생산하였으며 폴리비닐 부타이렐(butyral), 폴리비닐알콜 및 폴리비닐 아세테이트(acetate)의 혼합물을 포함한 접합제인 372g의 부트바르(Butvar) B-76 비닐수지를 일정하게 혼합시키고 용해시킴으로써 만들어진 218g의 접합용제와 1/2 인치의 알루미나 매개체를 볼 밀(ball mill)속에 채웠다.

또다른 적절한 접합제로는 “가열전의 세라믹공정”이라는 책에서 서술된 접합제등이 사용될 것이다.

이러한 슬러리는 16시간동안 제분시켜지고, 꺼집어낸후 44마이크로스크린을 통해서 필터링시켰다.

또한 약 1500-13000c.p의 점성도를 가진 상기 슬러리는 이때 공기로 건조되어지고 일반적인 기술에 따라 1.5㎜의 두께를 지닌 테이프에 넣어지게 된다.

이러한 테이프는 다층 세라믹 캐패시터로 변환되는데 이 다층 세라믹 캐패시터는 종래의 공정을 거쳐 70%의 팔라듐/30% 은이나 100%의 팔라듐, 40% 금/40% 플라타늄/20% 팔라듐, 혹은 100%의 플라타늄등의 상태로된 전극을 가지고 있다.

또한 전극이 없는 샘플을 비교할 의도로 조제하였다. 캐패시터를 48시간동안 260℃에서 예열시킨후 안정한 지르코니아 세터속에 넣고서 2시간동안 1280℃-1350℃에서 소결시켰다.

소결된 캐패시터는 0.85-1.10㎜ 범위의 유전 두께를 지닌 10개의 능동 유전증 가지고 있다.

접합제내에 유리혼합물과 은을 복합시킨 듀퐁 실버 페이트 제 4822호인 단말 전극은 교류 전극층을 연결시키는 다층 캐패시터의 반대편에 인가되게 하였으며 이러한 캐패시터는 턴넬로에 넣어져 815℃로 가열되어졌고 유전율(K), 확산율(DF), 절연저항(R) 및 25℃-125℃에서의 저항-캐패시턴스 상수(RC)와 25℃에서의 TC 특성이 실시예 (1-11)에서 서술된 동일한 기기로 측정되었으며 그 결과는 표 8에 나타나 있다.

측정치는 -55℃와 125℃사이에서 20℃씩 증가시키는 가운데 얻어졌다.

[표 8]

표 8에 요약된 바와 같이 실시예 (22-39)의 유전특성은 본 발명에 따른 세라믹 조성물로 부터 제조된 다층 세라믹 캐패시터가 3500 이상에서 4800까지의 고유전율, 2% 이하의 저 확산율 매우 안정된 TC 특성 및 25℃에서는 4000이상, 125℃에서는 2000이상의 고절연 저항-캐패시턴스 상수를 가지고 있음을 나타내고 있다.

이러한 다층 세라믹 캐패시터의 유전특성은 X7R의 세라믹 다층 캐패시터에 대해서 서술한 EIA(전자공업협회)에서 요구하는 수치에 적절하다. X7R에 대한 이러한 명세 내용은 확산율이 3%이하, RC 상수가 25℃에서 1000이상 25℃에서는 100이상이고 -55℃-125℃에서 ±15%내의 TC 특성을 요구하고 있다.

본 발명의 세라믹 조성물에 있어서 매우 중요한 점은 유전특성이 개선되었다는 점인데, 특히 세라믹 제조시 세라믹 조성물이 내부전극재료와 함께 가열될때 유전율과 저온에서의 TC 특성이 개선된다는 점이다.

[실시예 30-31]

표Ⅸ에 있는 조성물에 따라서 실시예(22-29)에서 서술했던 바와같은 동일한 방식으로 각 성분을 혼합시킴으로써 약 900㎏의 세라믹 조성물이 조제되었다.

따라서 다층 세라믹 캐패시터가 제조되어지고 그 유전특성은 실시예 (22-29)에 나타나 있는것과 같은 방식으로 측정되었다.

[표 9]

[표 10]

표 10에 서술된 결과는 이러한 실시예의 세라믹 조성물로부터 만들어진 다층캐패시터가 고유전율, 저 확산율, 고절연저항 및 EIA의 X7R 명세 내용에 맞는 안정된 TC 특성을 가지고 있음을 나타내고 있다.

[실시예32-35]

실시예(29)에 따른 약 500g의 세라믹 조성물을 약 350CC의 탈이온수 및 약 5g의 다르반시(DARVANC) 분산제와 복합시켰다.

표 11는 실시예(32-35)에 따라 평균 입자 크기를 지닌 유전 조성물을 나타내고 있다.

분말상태의 재료는 평균입자크기가 1.27㎛, 1.2㎛, 0.8㎛ 및 0.6㎛ 크기로 될때까지 약 10-40 시간 동안 라버라인된 밀링 자(milling jar)에 넣어져 지르코니아 밀링 매개체에 의해 제분되어졌다.

결과적인 화학적 분석에 의해서 지르코니아 매체로 부터는 아무 불순물이 없음이 밝혀졌다.

세라믹 디스크가 조제되고 그 유전특성이 실시예 (1-11)에서 서술된 방법으로 측정되었다.

[표 11]

[표 12]

표 12에 있는 데이타는 동일한 세라믹 조성물이라도 원하는 전기적인 특성을 얻기 위해서 적절한 입자크기로 분포시키는 제어과정이 중요함을 나타낸다.

평균입자크기가 실시예 (34)(35)와 같이 0.8㎛ 이하일때 유전율이 매우 높다고 할지라도 냉온 및 고온에서의 TC 값은 상당히 높은 음(-)의 값을 나타낸다.

이러한 세라믹 조성물은 본 발명의 범위에 벗어난다.

종래의 기술에 의거한 평균입자크기가 1.30㎛ 이상인 조성물은 원하는 것이 아니며 그 이유는 이러한 조성물이 저 유전율 및 고 확산율로 만드는 고밀도 소결 과정이 어렵기 때문이다.

Claims (13)

1. 바륨 티타네이트 97.70-98.99중량%, 나이오븀 펜톡사이드와 코발트 옥사이드의 중량비가 3.30 : 18.00이 되도록 나이오븀 펜톡사이드 0.85-1.69중량% 그리고, 코발트 옥사이드의 중량비 0.09-1.20중량%로 구성한 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
2. 제1항에 있어서, 바륨 티타네이트 순도가 99.0%이고, BaO/TiO₂의 화학양론적비가 0.95 : 0.995이며, 평균입자의 크기가 0.90-1.30㎛인 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
3. 제2항에 있어서, 나이오븀 펜톡사이드의 순도가 99.0%이고, 그 입자의 크기가 0.5-0.9㎛이며, 그리고 코발트 옥사이드의 순도가 70-74%이고, 그 입자의 크기가 1.0㎛이하인 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
4. 제1항에 있어서, 바륨티타네이트 98.82중량%, 나이오븀 펜톡사이드와 코발트 옥사이드의 중량비 4.90이 되도록 나이오븀 펜톡사이드 0.98중량%, 코발트 옥사이드 0.20중량%로 구성한 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
5. -55℃~+125℃의 온도범위에서 그 기준값이 ±15%이상 변동치 않는 고유전율 및 온도계수(TC) 특성을 지닌 다층 세라믹 캐패시터를 만드는데 사용하기 위해서 바륨티타네이트 97.70-98.99중량%, 나이오븀 펜톡사이드와 코발트 옥사이드의 중량비가 3.30 : 18.00이 되도록 나이오븀 펜톡사이드 0.85-1.69중량%, 코발트옥사이드 0.09-1.20중량%로 된 혼합물로 구성하여 이러한 혼합물을 접합 조성물에 넣어 분산시킨 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
6. 제5항에 있어서, 바륨티타네이트의 순도가 99.0%, BaO/TiO₂의 화학양론적비가 0.950 : 0.995이며 그 평균 입자크기가 0.90-1.30㎛인것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
7. 제6항에 있어서, 나이오븀 펜톡사이드의 순도가 99.0%, 그 입자크기가 0.5-0.9㎛이고, 코발트 옥사이드의 순도가 70-74%, 그 입자크기가 1.0㎛이하인것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
8. 제5항에 있어서, 바륨티타네이트 98.82중량%, 나이오븀 펜톡사이드와 코발트 옥사이드의 중량비가 4.90이 되도록 나이오븀 펜톡사이드 0.98중량%, 코발트 옥사이드 0.20중량%로 구성한 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
9. 제1항에서 제4항중 어느 한항에 따른 조성물로 조제하고 은, 금, 플라티늄, 팔라듐으로 형성된 구성물중 선택된 한 금속과 함께 열처리시킨 다층 세라믹 캐패시터.
10. 바륨 티타네이트 97.70-98.99중량%, 나이오븀 펜톡사이드와 코발트 옥사이드의 중량비가 3.30 : 18.00이 되도록 나이오븀 펜톡사이드 0.85-1.69중량%, 코발트 옥사이드 0.09-1.20중량%로 구성한 혼합물로부터 다수의 유전층을 형성하는 단계와, 상기 혼합물을 압축하여 가열하는 단계 및 유전층 사이에 다수의 전극을 형성하는 단계로 구성한 것을 특징으로 하며, 유전율이 3000-4700이고 온도계수 특성이 안정한 다층 세라믹 캐패시터의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 바륨 티타네이트의 순도가 99%, BaO/TiO₂의 화학양론적비가 0.950 : 0.995이며, 그 평균 입자크기가 0.90-1.30㎛인 것을 특징으로 하는 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 나이오븀 펜톡사이드의 순도가 99.0% 그 입자크기가 0.5-0.9㎛이고, 코발트 옥사이드의 순도가 70-74%, 그 입자 크기가 1.0㎛이하인 것을 특징ㅇ로 하는 제조방법.
13. 제10항에 있어서, 바륨 티타네이트 98.82중량%, 나이오븀 펜톡사이드와 코발트옥사이드의 중량비가 4.90이 되도록 나이오븀 펜톡사이드 0.98중량%, 코발트 옥사이드 0.20중량%로 구성한 것을 특징으로 하는 제조방법.