KR910001347B1 - 초저온에서 소결되는 세라믹 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

초저온에서 소결되는 세라믹 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 12,000 이상의 높은 유전율(K) : 3% 이하의 낮은 확산율(dissipation factors) (DF) ; 25℃에서 20,000 이상, 85℃에서 2000 이상의 고절연 저항 캐패시턴스 상수(RC) 및 1000℃ 이하의 초저 소결온도를 가기고 외부 분위기의 조절없이 소결될 수 있는 세라믹 유전 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
높은 유전율 및 낮은 분산율 때문에, 본 발명의 세라믹 조성물은 높은 캐패시턴스 및 작은 물리적 크기를 가진 다층 세라믹 캐패시터 (이하 MLC라고한다)를 제조하는데 적합하다.
극도로 낮은 소결온도 때문에, 본 발명의 세라믹 조성물은 100% 은(Ag)같은 저융점 금속 및 그들의 합금의 금속 내부 전극을 이용하는 MLC의 제조용으로 적합하다.
저융점 금속은 그러한 전극용으로 통상 사용되는 귀금속보다 현저하게 값이 싸다.
본 발명의 세라믹 조성물은 외부 분위기의 조절없이 소결될 수 있기 때문에 그것들은 간단한 킬른 장치로서 MLC를 제조하기에 적합하다.
이러한 이점외에 본 발명의 세라믹 조성물은 간단한 공정 및 낮은 제조원가로 인하여 고성능 및 높은 부피 효율을 가진 MLC를 제조하게 해준다.
MLC 제조용으로 가장 통상적으로 사용되는 물질은 SrZrO3, CaZrO3, BaZrO3, CaTiO3등과 같은 조절제가 첨가된 BaTiO3, SrTiO3이다.
이러한 물질들은 11,000까지의 유전율을 가지고 있다.
그러나 이러한 물질들은 1250℃ 이상의 온도에서 소성되어져야 한다
그렇게 소성온도가 높으면 소성 공정중에 전극 물질의 증발 또는 다른 손실을 방지하기 위하여 내부 전극물질로써 고융점을 가지는 백금(Pt), 팔라듐(Pb), 금(Au) 또는 그들의 합금같은 값비싼 귀금속을 사용해야만 한다.
귀금속의 꾸준히 인상되는 원가 때문에 많은 내부 전극층을 사용하는 높은 캐패시턴스를 가진 MLC의 제조원가는 엄청나게 비쌀 것이다.
한 종전 기술에서는 통상 세라믹 조성물의 소성온도를 낮추기 위하여 MLC에 있는 유전층을 열처리 하는 경우 PbO ; Bi2O3; ZnO ; BrO3; Al2O3및 SiO2같은 융제(flux)를 사용한다.
이 방법으로 1150℃의 이하의 소성온도가 얻어져서 70% Ag/30% Pb같은 덜 값비싼 전극 물질이 사용될수 있게 되었다.
그러나 이러한 조성물은 융제로 인하여 유전율이 낮게 되며 6500 이하의 유전율을 가진다는 것이 발견되어졌다.
다른 종전 기술에서는 CO/CO2혼합물 같은 환원성 분위기에서 세라믹 조성물을 열처리하는 방법을 사용하여 Ni같은 덜 비싼 비금속 전극이 사용될 수 있다.
그러나 이 조성물은 유전을 역시 예를 들어 6000 이하로 낮다.
또한 세라믹 조성물과 온도 분위기 같은 소성 조건이 세라믹 산화물의 환원 또는 전극 물질의 산화를 방지하기 위하여 엄격하게 조절되어야 한다.
또다른 종전 기술에서는 상기 언급된 것과 같은 세라믹 조성물이 세라믹에서 반전도성과 예를 들어 20㎛ 이상으로의 큰 입자 신장을 촉진하기 위하여 N2/H2혼합물 같은 높은 환원성 분위기에서 전극없이 먼저 소성 된다.
큰 반전도성의 입자가 두번째의 공기 소성 공정에서 PbO ; Bi2O3; B2O3같은 확산 절연 산화물에 의해 절연된다.
이러한 조성물은 보통 20,000 이상의 매우 높은 유전율을 가지고 있다.
그러나 이 조성물은 주로 낮은 작동 전압용으로 유용한 세라믹 디스크 또는 관모양의 캐패시터의 제조용로 적합하다.
MLC에서의 이러한 세라믹 조성물의 사용은 큰 입자 사이즈가 각 유전층의 두께가 필요한 작동전압을 유지하기 위하여 적어도 60㎛가 되어야 하는 것이 필요하기 때문에 실용적이 아니다.
MLC 제조에 있어서 종전 기술로 예를 들어 6,000의 낮은 K를 가지지만 예를 들어 20㎛의 얇은 유전층두께를 가진 유전 물질을 가진 같은 목적물을 얻기 위하여 더 작고 더 좋은 캐패시터가 제조될 수 있기 때문에 높은 유전율의 이점은 이 두께 제한에 의해 없어지게 된다.
다른 종전 기술에서는 Pb(Fel/2Nbl/2)O3, Pb(Fe2/3W1/3)O3같은 보통 완화제로 알려진 레드 퍼로브스키트(lead perovskite) 화합물이 15,000 이상의 유전율을 가지는 세라믹 조성물을 만드는데 사용되어 왔다.
그러나 이 조성물은 MLC에 사용될때 다음과 같은 하나 또는 여럿의 결점을 가지게 된다. (a) 분산율(dissipation factor)이 보통 높다. (b) 절연저항이 특히 고온에서 낮다. (c) 소결온도가 1150℃보다 현저하게 낮지않다. (d) 조성물이 하나의 레드 퍼로브스키트 화합물 및 또는 복합의 도판트 화합물(multipledopant compound)을 필요로 하여 제조하기가 복잡하고 비용이 많이 든다. (e) 조성물이 화학양론 관계를 유지하기 위하여 납을 증기압이 엄격히 조정되는 소결을 필요로 하여 제조원가가 높다.
본 발명의 세라믹 조성물은 상기 언급된 종전 기술의 결점을 개선하기 위한 것이다.
특히 본 발명의 조성물은 높은 유전율, 낮은 분산율, 높은 유전절연저항을 가지고 있어서 공기에서 낮은 온도하에 소결될 수 있다.
그것은 또한 아주 낮은 제조원가로 간단한 방법에 의해 높은 부피효율의 MLC의 제조를 가능케 한다.
본 발명의 목적은 25℃에서 12,000보다 큰 유전율과 3%보다 적은 분산율을 가진 세라믹 조성물을 제조하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 1000℃ 이하의 온도에서 소절될 수 있어서 다층 세라믹 캐패시터를 제조하기 위한 70Wt% 이상의 은 함량을 가진 은-팔라듐 합금과 같이 열처리될 수 있는 25℃에서 12,000보다 큰 유전율 및 3%보다 적은 분산율을 가진 세라믹 조성물을 제조하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 언급된 이점을 가지고 포화된 납의 증기압을 형성할 필요없이 개방된 공기 분위기하에 소결될 수 있고 다층 세라믹 캐패시터의 제조원가를 줄일 수 있는 세라믹 조성물을 제조하는 것이다.
상기 언급된 목적들은 두성분 즉, 베이스 세라믹 조합제로 구성된 주성분과 산화물 융제 또는 소결 보조제로 구성된 보조 성분으로 형성된 초저온에서 소성된 유전 세라믹 조성물을 만들게 되는 본 발명에 의해 달성될 수 있다.
특히, 본 발명의 유전 세라믹 조성물을 형성하는데 있어서 주성분은 유전 세라믹 조성물의 95-81. 5Wt%로 구성되고 보조 성분은 5-18.5Wt%로 구성된다.
세라믹 조성물의 주성분은 마그네슘 옥사이드(MgO), 나이오븀 펜톡사이드(Nb2O5), 레드 옥사이드(PbO), 레드 티타네이트(PbTiO3) 및 금속질의 은(Ag) 또는 그들의 성분의 산화물 전구체(oxide precursors)로 구성된 베이스 세라믹 조합제이다.
산화물로써 나타낸 베이스 세라믹 조합제의 성분의 범위는 레드 옥사이드가 65.0-71.6Wt%, 마그네슘 옥사이드가 4.2-4.9Wt%, 나이오븀 펜톡사이드가 25.5-27.0Wt%, 레드 티타네렌트가 0-4.5Wt%, 은이 0-lWt% 이다.
세라믹 조성물의 보조 성분은 세라믹 산화물 융제 또는 레드 옥사이드로 구성된 소결 보조제이다.
베이스 세라믹 조합제에 대한 레드 옥사이드 융제의 중량비는 0.05-0.185이다.
다층 캐패시터로 형성되었을때 본 발명의 세라믹 조성물은 전형적으로 1KHz, 1VRMS에서 12,000 이상의 유전율, 1VRMS에서 3% 이하의 확산율, 25℃ 및 100VDC/mil에서 40,000 이상, 85℃에서, 2,000 이상, 125℃에서 200 이상의 절연저항 캐패시턴스 상수를 가진다.
캐패시터는 1000℃ 이하, 바람직하기로는 900℃-950℃의 초저온에서 소성됨으로써 형성될 수 있다.
특히 바람직한 구체적 실시에서, 세라믹 유전 조성물은 65.56Wt%의 PbO, 4.62Wt%의 MgO, 25.36Wt%의 Nb2O5, 4.46Wt%의 PbTiO3로 구성된 베이스 세라믹 조합제 88Wt%와 본질적으로 PbO인 융제 또는 소결 보조제 12Wt%로 형성된다.
하기에서 명시된 바와같이, 본 발명의 유전 세라믹 조성물은 바람직한 물리적 및 전기적 물성을 희생시키지 않고 실제적인 원가 절약이 되는 여러 이점을 가지고 있다.
본 발명은 1000℃를 넘지 않는 온도에서 성분의 산화물 또는 그것의 전구체를 소성시킴으로써, 제조될수 있는 12,000 이상의 유전율을 가진 새로운 유전 세라믹 조성물을 제공한다.
이 조성물은 높은 유전율 같은 바람직한 유전 물성이 그러한 저온에서 얻어질 수 있는 물질을 얻기 위하여 희생되는 종전 기술의 내용과는 실질적으로 다르다.
종전 기술의 물질은 유전율이 너무 낮아서 다층 캐패시터에 실제적으로 사용할 수가 없기 때문에 1100℃이상의 온도에서 소성된 물질을 사용하는 것이 필요하다.
그러한 높은 온도에서는 팔라듐 또는 프란티늄 같은 귀금속이 많이 포함된 전극의 사용이 필요하다.
본 발명의 세라믹 조성물의 낮은 소성온도는 다층 캐패시터에 있어서 전도층으로 7% 이상의 은과 30%이하의 팔라듐 성분을 가진 은-팔라듐 전극 같은 융점이 낮은 금속의 사용을 가능하게 해준다.
이것은 귀금속인 팔라듐이 은보다 현저하게 값이 비싸기 때문에 매우 유리하다.
따라서, 낮은 제조원가의 전극 금속으로된 다층 캐패시터에 있어서 본 발명의 세라믹 조성물의 사용은 상당한 원가 절약이 되게 해준다.
본 발명은 또한 개방된 대기 분위기에서 1000℃를 넘지않는 온도하에 성분의 산화물 또는 그것은 전구체를 소성시킴으로써 얻어질 수 있는 12,000 이상의 유전율을 가진 유전 세라믹 조성물을 제공한다.
이 조성물은 높은 유전율 같은 바람직한 유전 물성이 여러 복합된 세라믹 선구 물질 조성물을 결합하고 엄격하게 조절된 분위기에서 소결시킴으로서만이 얻어질 수 있는 종전 기술의 내용과는 실질적으로 다르다.
그것은 다층 세라믹 캐패시터의 제조원가를 현저하게 증가시키게 된다.
본 발명의 세라믹 소결제는 소량의 레드 티타네이트 또는 금소의 오은을 가진 또는 가지지 않은 레드 옥사이드, 마그네슘 옥사이드 및 나이오븀 펜톡사이드를 포함하는 베이스 세라믹 조합제의 성분 유전 산화물과 레드 옥사이드로 구성된 산화물 융제를 소성하는 과정중에 반응시킴으로서 얻어진다.
본 발명에 사용된 베이스 세라믹 조합제를 제조하기 위하여 상기 기술된 비율로 마그네슘 옥사이드와 나니오븀 펜톡사이드를 물에 반죽한다.
건조후, 그 혼합물을 분쇄시키고 구워서 가루로 만들어 마그네슘 나이오 베이트를 형성한다.
상기 기술된 비율로 마그네슘 나이오 베이트와 레드 옥사이드를 다시 물에 반죽한다.
건조후 그 혼합물을 분쇄시키고 다시 구워서 가루로 하여 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3의 베이스 세라믹 조성물을 만든다.
베이스 세라믹 조성물이 그때 혼합되고 반죽되어 레드 옥사이드 융제와 같이 원하는 인자 크기로 빻는다.
베이스 세라믹 조합제와 산화물 융제가 결합된 혼합물이 보통 방법을 사용하고 성형하여 시이트로 만들어 70% 이상의 은과 30% 이하의 팔라듐을 가진 내부 전극을 가진 다층 캐패시터 구조로 형성하고 900℃-1000℃ 온도에서 3시간 동안 소성시킨다.
본 발명의 초전온에서 열처리 되는 유전 조성물은 25℃와 100VDC/mil에서 40,000ohm-farads 이상, 85℃와 100VDc/mil에서 2.000ohm-farads 이상, 125℃와 100VDC/mi1에서 100ohm-farads 이상의 절연저항-캐패시턴스 상수(RC)를 가진다.
유전율은 전형적으로 1KHz와 1VOLT rams에서 14,000±2000이고 분산율은 전형적으로 1KHz와 1volt rpms에서 3% 이하이다.
본 발명은 다음의 실시예에서 더 예시되지만 꼭 그것으로 국한되는 것은 아니다.
하기 실시예에서 주어진 값은 종전 기술에서 공지된 계수에 따라 변화될 수 있다.
예를 들면 실시예 1-26에 관해 분쇄, 빻음, 균일한 분산에 의해 또는 딴방법으로는 출발 물질을 미세 입자로 줄임에 의해 유전율은 현저하게 증가될 수 있고 분산율은 현저하게 감소될 수 있다.
세라믹 캐패시터를 제조하는 과정에서 보통 운반되는 그러한 입자는 실시예 1-26의 준비에서는 충분히 사용되지 않는다. .
또한 소성 조건의 변화, 셈플의 두께 및 조합 및 측정 오차로 인하여 같은 조성물에 대해 측정된 값이 차이가 날수 있다.
따라서, 제조 기술에 따라 입자 크기에 관계없이 실시예 1-26에서 주어진 비율을 사용하여 만들어진 세라믹 조성물 물성은 주어진 값에 따라 변화한다.
예를 들면 유전율은 ±1000만름 변화할 수 있고, 분산율은 ±0.2%만큼 변화할 수 있고 25℃에서 온도에 따른 캐패시턴스 변화도 즉, 온도계수(TC)는 ±1.5%만큼 변화할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체적 실시의 상세한 내용은 다음의 실시예에서 더 기술된다.
[실시예 1-5]
표 1에 나타난 것과 같은 양의 MgO와 Nb2O5를 계량하여 300cc의 증류수에 혼합시켰다.
그 혼합물을 스펙스 인더스트리 인코오포레이티드(Spex Industries Inc, New Jersesey)에서 제조된 고속의 스펙스 모델 800-2의 페인트 믹서에서 완전히 혼합시켰다.
습윤상태의 슬러리를 건조시켜 케이크로 만들고 빻아서 300메시의 금속 스크린을 통해 체질을 하였다.
다음, 분말 혼합물을 950℃-1050℃ 온도에서 3-5시간 동안 구워서 가루로 만들었다. 구워서 가루로 된 것을 결정구조를 X-레이 회절 기술로 분석하였다.
표 1에 난타낸 결과는 실시예 4-5를 제외하고 과량의 Nb2O5또는 MgO없이 완전한 반응 및 MgNb2O6의 생성을 나타내며 이것은 여럿의 확인되지 않은 상을 나타낸다.
본 발명의 범위에 속하지 않는 4-5같은 실시예는 이후는 "*"표로 붙여진다.
MgO가 물이나 습기를 쉽게 흡수하여 Mg(OH)2를 생성한다는 것은 통상 알려져 있다.
따라서 완전한 반응과 단일상의 MgNb2O6자 형성되는 MgO와 Nb2O5의 통상 중량비는 주로 MgO의 실지 수분 강열 감량(Ignition loss)에 좌우된다.
실지 제조에 있어서는, MgO는 Nb2O5와 반응하기전에 수화되어 Mg(OH)2를 형성하거나 열처리되어 수분을 증발시킨다.
다른 방법에서는 MgCO3가 원료로 사용된다.
실시예 1-5에서 제조된 Mg1/3Nb2/3O215g을 실시예 1-5에서 기술된 같은 방법으로 PbO 32.8g과 혼합시켰다.
분말 혼합물을 700℃-900℃에서 4시간 동안 구워서 가루로 만들었다.
구워서 가루로 된것의 결정구조를 다시 X-레이 회절 기술로 분석하였다.
본 발명의 범위밖인 실시예 1을 제외하고, 표 1에 나타난 결과는 완전한 반응과 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3의 생성을 나타내었다.
실시예 1의 결정구조는 대략 80Wt%의 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3와 20Wt%의 Pb3Nb4O13으로 구성되어 있다.
파이로 클로로(pyrochlore)로 알려져 있는 후자의 결정상은 본 발명의 세라믹 조성물의 유전물성에 이롭지 못한것으로 알려져 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
[실시예 6-14]
MgO 93g. Nb2O5521g을 증류수 900cc와 2시간 동안 혼합시켜 Mg1/3Nb2/3O2614g을 제조하였다.
습윤한 슬러리를 건조시켜 케이크로 만들고 분쇄시켜 1050℃에서 4시간 동안 구워 가루로 만들었다.
그 분말 188.3g을 PbO 411.8g 및 (W. P. Vanderbilt Co. Conn의 제품으로 구해질 수 있는 전해질,암모니아 및 황의 혼합물로 구성된 알카리 이온이 없는 수용액의 분산제인)DAVAN C 분산제 7g과 섞어 지르코니아(zirconia) 매체를 가진 러버 라인된 분쇄자(rubber lined mill jar)를 만들었다.
슬러리를 16시간 동안 빻았고 건조시켜 분쇄시켰다.
분말 혼합물을 860℃에서 구워 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3를 생성하였다.
구워진 분말은 다시 분쇄되고 그 분말 570g을 370cc의 증류수와 5.5g의 DAVAN C 분산제와 섞어 지르코니아 매체를 가진 러버 라인된 분쇄자를 만들었다.
슬러리를 분말 평균 입자 크기가 1.2㎛ 이하가 될 때까지 빻았고 그 다음 건조시키고 다시 분쇄시켜 베이스 세라믹 조성물을 만들었다.
표 2에 나타낸 조성물 데에타에 따라 PbO 0.3-4.1g을 10cc-l5cc의 증류수와 함께 상기 베이스 세라믹 조성물 30g 또는 20g에 넣었다.
슬러리를 금속 스펙스 페인트 믹서에서 10분 동안 완전히 혼합시켰다.
그 생성된 슬러리를 건조시켜 케이크로 만들고 막자 사발(mortar)과 막자(pestle)로 깔았다. 26%의 물을 포함한 바인더 용액 2.4cc 또는 1.5cc, 26Wt%의 프로필렌 글리콜 및 48Wt%의 큰 시럽을 막자 사발과 막자에서 혼합시켜 세라믹 분말로 만들고 그 다음 40메시 나일론 스크린을 통하여 과립상으로 만들었다. 1.27㎝의 직경과 0.1-0.15㎝의 두께를 가진 생성 혼합물 디스크를 스테인레스 스틸 다이에서 제곱 인치당 38,000lbs의 압력으로 압축되는 종전 기술에서 잘 알려진 압축 기술에 의해 만들었다.
그 디스크를 안정화된 지르코니아 세터(zirconia setter)에 넣어 900℃-1000℃ 온도에서 3시간 동안 소성하였다.
냉각후, 은 전극을 디스크위에 도포하고 그 다음 815℃ 온도하에 전극위에서 소결시켰다.
캐패시턴스(C), 분산율(DF), 25℃에서 온도에 따른 캐패시턴스 변화도 즉, 온도계수(TC) 변화를 -55℃에서 -l25℃까지 10℃ 간격으로 1KHz의 측정 진공수하에 모델 번호 EST 2110 A 캐패시턴스 브리지로 측정하였다.
그 다음 각 샘플의 유전율을 다음의 기본 캐패시턴스 방정식으로부터 계산하였다.
Figure kpo00002
여기서 K는 샘플의 유전율을 나타내고, t는 인치로 나타낸 디스크의 두께이며, D는 인치로 나타낸 디스크의 직경이다. C는 10-12×farads로 나타낸 디스크의 캐패시턴스이다.
[표 2]
Figure kpo00003
Figure kpo00004
[표 3]
Figure kpo00005
표 3에 요약된 것과 같은 실시예 6-14의 유전 물성은 PbO가 적어도 약 0.05의 중량비율로 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3베이스 세라믹과 균일하게 혼합되었을 때, 본 발명의 세라믹 조성물이 개방된 공기중에서 950℃이하의 온도에서 소결될 수 있다는 것을 나타내준다.
그렇게 하여 소결된 세라믹 디스크 샘플은 8500 이상의 유전율(K)과 0.5%이하의 분산율(DF)을 갖는다.
실시예 6 및 7과 같이 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3에 대한 PbO의 중량비가 약 0.05보다 적을때 세라믹 조성물은 1000℃이하의 온도에서 소결될 수 없었다.
기존 문헌에 의하면 실시예 6 및 7과 같은 세라믹 조성물은 유용한 세라믹을 얻기 위해서는 Pb가 포화된 조건에서 1200℃이상의 높은 온도에서 소결되어야만 한다고 되어 있다.
실시예 4와 같이 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3에 대한 PbO의 중량비가 0.19보다 클때는 유전율에 더 이상의 개선이 없었다. 세라믹 유전 조성물에서의 과량의 PbO는 장기간의 안정성이 감소되게 한다.
실시예 8-13에 나타낸 세라믹 디스크 조성물의 유전물성은 그것들이 높은 유전율과 낮은 분산율 때문에 높은 부피 밀도를 가진 다층 세라믹 캐패시터(MLC)를 제조하는 데에 세라믹 유전물질로 사용되는데 적합하다는 것을 나타내 준다.
이 세라믹 조성물은 1000℃이하의 온도에서 소결 될 수 있는 능력 때문에 높은 은 함량 즉, 은 80 : 팔라듐 20으로 부터 은 100까지의 함량을 가지는 값싼 전극 물질로써 사용될 수 있다.
본 조성물의 또 다른 이점은 간단한 킬른 장치로 개방된 대기에서 소결된다는 것을 포함한다.
[실시예 15-20]
표 4에 따라, 실시예 6-14에서 기술된 것과 같은 방법으로 MgNb2O6와 PbO를 혼합하고, 구워서 가루로 만들고, 평균입자 크기가 1.2㎛ 이하로 분쇄하여 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3/PbO 세라믹 베이스 조성물 600g을 만들었다.
이 베이스 세라믹 520g을 l2Wt%의 양인 PbO 62.4g과 워터 슬러리에서 균일하게 혼합하고, 건조 시키고, 40메시 나일론 스크린을 통해 체질을 했다.
그 다음 생성된 세라믹 분말 500g을, 디옥틸프탈레이트 186g, (뉴우저어지에 있는 누오덱스 주식회사의 제품으로 구해질 수 있는 알칼리 이온을 포함하지 않은 유기 용매 분산제인) 누오스 타베(Nuostabe)V-1444 90g, 에탄올 597㎖, 톨루엔 270㎖을 균일하게 섞고(몬산도 코오포레이션사의 제품으로 구해질 수 있는 폴리 비닐 부티랄, 폴리 비닐 알콜 및 폴리 비닐 아세테이트의 혼합물로 구성된 바인더인) 부트바(Butvar) B-763 비닐레진 372g을 용해하여 만들어진 바인더 용액 240g과 같이 1/2인치 알루미나 매체를 가진 보올밀(ball mill)에 주입시켰다.
이 슬러리를 16시간 동안 분쇄하고 44 미크론 스크린을 통해 여과 시켰다.
1500-3000센티포와즈(CP)의 점도를 가진 이슬러리를 통상 알려진 방법으로 탈기시키고 성형시켜 1.5mil의 두께를 가진 테이프로 만들었다. 이 테이프를 산업계에서 잘 알려진 종래의 방법을 통하여 70%의 은과30%의 팔라듐 또는 100%의 은 전극을 가진 다층 세라믹 캐패시터로 변형시켰다.
그 캐패시터를 48시간 동안 260℃ 온도로 예열시키고 안정화된 지르코니아 세터에 두고 900℃-960℃ 온도에서 3시간 동안 소결시켰다.
소결된 캐패시터는 0.85-1.10mi1의 두께를 가진 10개의 활성 유전층을 가진다.
접착제에서의 은과 유리의 혼합물인 듀퐁 실버 페인트 번호 4822로된 단말 전극을, 교류 전극층을 연결하기 위하여 다층 캐패시터의 반대편 끝에 사용하였고 이 캐패시터를 터널노에서 열처리 하였으며 유전율(K), 분산율(DF), 25℃, 85℃ 및 125℃에서의 절연 저항 캐패시턴스 상수(RC), 온도에 따른 캐패시턴스 변화도 즉, 온도계수(TC)를 실시예 6-14에서 기술된 같은 기구로 측정 하였다.
그 결과를 표 4에 나타내었다.
-55℃에서 125℃까지 10℃ 증가마다 측정을 다시 하였다.
표 4와 5의 데이타는 실시예 15-20의 조성물이 12,000을 넘는 유전율과 낮은 분산율(DF) 및 높은 RC값을 갖는다는 것을 나타내었다.
이 조성물은 순은을 MLC 전극용으로 사용하게 하면서 920℃의 낮은 온도하에 개방된 대기에서 소성 되어질 수 있다.
[표 4]
Figure kpo00006
[표 5]
Figure kpo00007
Figure kpo00008
[실시예 21-26]
실시예 6-14에 기술된 같은 방법으로 MgNb2O6, PbO, PbTiO3및 금속의 은을 혼합하고, 구워서 가루로 만들고, 평균 입자 크기가 1.2㎛이하까지 분쇄한후 베이스 세라믹 조성물 600g을 만들었다.
베이스 세라믹 520g을 l2Wt%양인 62.4g의 PbO와 워터 슬러리에서 균일하게 섞고 건조시키고 40메시 나일론 스크린을 통하여 체질을 했다.
상기 세라믹 조합체 500g을 실시예 15-20에서 기술된 것과 같은 절차로 은 70% 팔라듐 30% 또는 은 100%의 내부 전극과 같이 MLC 유니트를 조립하는데 사용하였다.
조성물과 제조된 MLC 유니트의 유전물성을 표 6과 7에 요약하였다.
실시예 21-23은 PbTiO3가 구워져서 가루로 되어 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3의 세라믹 베이스 조성물로 될 때 실시예15에 비교되는 것처럼 유전율이 증가하고 흔히 최대의 유전율이 생기는 "큐리온도(Curie Temperature)" 또는 "리렉세이션 피크(Relaxation Peak)"로 기술되는 온도가 높은 온도로 이동된다.
따라서 세라믹의 유전 특성이 특정 MLC 응용에 대해 변경 될수 있다.
그러나 실시예 23과 같은 테스트한 조성물에서 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3에 대한 PbTiO3의 중량비가 0.05보다 크면, 분산율은 3% 보다 크게 된다.
또한 실시예 24-26으로 부터 금속의 은이 구어져서 가루로되어 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3의 세라믹 베이스 조성물로 될때 절연 저항 및 MLC 캐패시터의 RC 상수는 실시예 15에 비교되는 것처럼 현저하게 증가된다는 것을 알 수 있을 것이다.
실시예 15와 21에서 나타낸 것처럼 은성분이 더 많은 내부전극이 사용되면 절연 저항도 같이 증가한다는 것을 역시 알 수 있다.
그러나 실시예 26과 같이 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3에 대한 은(Ag)의 중량비가 0.01보다 크면 더 이상의 개선이 되지 않는다는 것을 알 수 있다.
이 조성물에 은을 더 넣는 것은 단지 세라믹 유전조성물의 제조 원가를 증가시키게 된다.
실시예 15-20의 조성물과 물성의 데이타를 아래표 6 및 7에 요약하였다.
[표 6]
Figure kpo00009
[표 7]
Figure kpo00010
Figure kpo00011

Claims (3)

  1. 81.5-95Wt%의 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3와 5-18.5Wt%의 레드옥사이드로 구성된 것을 특징으로 하는 초저온에서 소결되는 세라믹 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 1KHz, 1VRMs에서 12,000 이상의 유전율 및 3% 이하의 분산율 및 25℃에서 20,000 이상, 85℃에서 2,000 이상의 절연저항 캐패시턴스 상수를 가지는 세라믹의 제조에 사용되며, 1000℃이하의 소결 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
  3. 81.5-95Wt%의 Pb(Mgl/3Nb2/3)O3과 5-18.5Wt%의 레드옥사이드를 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 1000℃이하의 소결온도, 1KHz. 1VRMs에서 12,000 이상의 유전율, 3% 이하의 분산율 및 25℃에서 20,000 이상, 85℃에서 2,000이상의 절연저항 캐패시턴스 상수를 가지는 세라믹 조성물의 제조방법.
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