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문제 정의
- 기존의 연구에서는 C0G 특성을 가지는 원료와 X7R 특성을 가지는 원료를 혼합하는 방법이 제시되고 있으나 서로 다른 상을 가지는 원료가 혼합되어 적층 칩 캐패시터의고온부하시험에서 유전체 크랙이 발생하는 등 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생하였다. 따라서 본 논문에서는 기존의 내환 원형 C0G원료에 비해 고유전율을 가지면서도 온도 안정성이 높은 유전 재료를 개발하고자 한다. 기초실험을 통하예4] 고유전율을 가지는 BaTiCh의 분율을 최소화하고 상 유전 체중에서 비교적 유전율이 높은 CaTiO3, SrTiOs를포함하는 (Cao, 7Sro.
- 상기의 실험결과를 종합하면 절연저항 수준이 낮은 문제점을 제외하고는 전기적 특성을 만족함을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 유전율, 품질 계수, 절연저항을 고려하여 (Bao.2Cao.4Sro.4)Ti03 무게비가 0.4인 조성을 선정하여 절연저항 및 품질 계수 향상을 위한 실험을 하였다.
- 본 실험을 통하여 저소음, 저 신호 왜곡 특성을 갖는 SL 특성의 내환 원성 유전체 조성을 개발하였다. (Cao.
제안 방법
- SL 특성의 내환 원성 유전체 조성을 개발하였다. (Cao.7Sro.3)(Zro.97Tio.o3)03^ (Bao.2Cao.4Sro.4)Ti03 분말을 혼합하여 각 혼합비에 따른 특성을 비교하여 최적 조성을 선택하였으며, 이를 이용한 적층칩캐패시터를 제작하였으며 이에 따른 결과는 아래와 같다.
- (Cao.7Sro.3)(Zro97Tio.o3)C)3와 (Bao.2Cao.4Sro.4)TiOs 분말을 무게비로 평량 한 후 전기적 특성 개선을 위하여 첨가제로 MnO2 0.15 〜 0.9 mol% 첨가하였으며 유리프릿을 무게비로 0 〜 L0 wt% 첨가한 후 하소 전과 동일하게 볼 밀, 건조한 후 분급하였다. 최종 분말의 입자크기 Dso 은 0.
- 4.결정된 조성을 이용하여 내부 전극을 Ni로 한 유전체 두께 16 例를 105층 적층하여 45x3.2x25 mm 크기의 용량 98〜102 nF, 품질계수 1, 200, 절연저항 1, 500인 적층 칩 캐패시터를 제작하였다. 이는 단위두께 당 전압이 107〜H5 V/伽 이며, 온도 특성 SL 특성을 만족하였다.
- sCao^Sro.AiTiOs 분말을 전과 동일한 방법으로 제작하였다.
- 혼합, 분산된 슬러리에 PVB (S아dsui, BM-SZ), DOP (DC chemical)를 적정 배합비로 첨가한 후 4 시간 혼합하여 슬러리를 제작하였으며, 닥터 블레이드 방식을 적용하여 실리콘 코팅한 PET 필름위에 15 伽의 그린 시트를 성형하였다. 그린시트위에 평균 입경 Dso 0.4 例인 Ni 금속분말과 공제로서 Dso 0.3 例인 CaZrCQ를 적용하여 만든 페이스트를 스크린 프린트법을 적용하여 내부전극을 형성하였다. 적층 칩 제작은 일반적인 적층 칩 제조공정을 적용하여 적층, 압착, 절단하여 45x3.
- 따라서 본 논문에서는 기존의 내환 원형 C0G원료에 비해 고유전율을 가지면서도 온도 안정성이 높은 유전 재료를 개발하고자 한다. 기초실험을 통하예4] 고유전율을 가지는 BaTiCh의 분율을 최소화하고 상 유전 체중에서 비교적 유전율이 높은 CaTiO3, SrTiOs를포함하는 (Cao, 7Sro.3)(Zro.97Tio.o3)03-(Bao.2Cao.4Sro.4TiC)3) 계 조성으로 유전율 90 〜 100이면서 SL 온도 특성을 가지는 조성을 택하였다. 상기 조성에 유전 및 전기적 특성을 개선하기 위하여 Mn02를 첨가하였으며 절연 특성 및 소결 성을 향상시키기 위하여 소결 조제로 절연 강화형 유리프릿을 첨가한 후 첨가량에 따른 전기적 특성을 검토하였다.
- 상기 조성에 유전 및 전기적 특성을 개선하기 위하여 Mn02를 첨가하였으며 절연 특성 및 소결 성을 향상시키기 위하여 소결 조제로 절연 강화형 유리프릿을 첨가한 후 첨가량에 따른 전기적 특성을 검토하였다. 반응표면분석법을⑸ 이용하여 최적의 유전체 조성을 선정한 후 일반적인 적층 칩 제작공정을 이용하여 고압용 적층 칩 캐패시터를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.
- 4TiC)3) 계 조성으로 유전율 90 〜 100이면서 SL 온도 특성을 가지는 조성을 택하였다. 상기 조성에 유전 및 전기적 특성을 개선하기 위하여 Mn02를 첨가하였으며 절연 특성 및 소결 성을 향상시키기 위하여 소결 조제로 절연 강화형 유리프릿을 첨가한 후 첨가량에 따른 전기적 특성을 검토하였다. 반응표면분석법을⑸ 이용하여 최적의 유전체 조성을 선정한 후 일반적인 적층 칩 제작공정을 이용하여 고압용 적층 칩 캐패시터를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.
- 소성 칩의 내부 전극이 돌출되도록 연마 후 Cu 전극을 도포하였으며 환원 분위기에서 800 °C에서 10분간 소성하였다. 외부 전극을 형성 한 후 외부 전극의 산화방지 및 제품의 납땜 성 향상을 위하여 바렐을 이용한 전해도금으로 Ni 2 〜 5 网1, Sn 3 〜 5 例 두께로 도금하였다.
- 0 iS/g으로 조절하였다. 유리프릿제조는 순도가 99 % 이상인 BaO, CaO, SiO2 산화물 원료를 6시간 건식 혼합한 후, 1550 笆에서 2시간 동안 용융하여 급속 냉각하였으며 볼밀로 60시간 분쇄하여 입자크기 Dso를 0.8 〜 1.2 nm로 조절하였다. 유전체 원료를 직경이 15 mm인 금형을 이용하여 성형 한 후 H2-N2-H2O< 이용하여 Po2 그 1(产 MPa 분압 하에서 1300 °C 에서 2시간 소성하였으며, 재산화 열처리는 900 °C, Po2 = 10-7 MPa 분위기에서 2시간 행하였다.
- 2 nm로 조절하였다. 유전체 원료를 직경이 15 mm인 금형을 이용하여 성형 한 후 H2-N2-H2O< 이용하여 Po2 그 1(产 MPa 분압 하에서 1300 °C 에서 2시간 소성하였으며, 재산화 열처리는 900 °C, Po2 = 10-7 MPa 분위기에서 2시간 행하였다.
- 유전체 원료의 첨가제에 따른 결정상을 확인하기 위하여 XRD (D/max-C, Rigaku, Japan)를 측정하였으며 유전율과 손실은 1 MHZ, lVnns 조건으로 LCR 측정기 (HP4278A, HP, USA)를 이용하여 정전용량 값을 측정한 후 유전율을 계산하였다. 절연저항측정은 100 V, 60초 인가한 후 고저항 측정기 (HP4339B, HP, USA)를 이용하여 측정하였다.
- 3 例인 CaZrCQ를 적용하여 만든 페이스트를 스크린 프린트법을 적용하여 내부전극을 형성하였다. 적층 칩 제작은 일반적인 적층 칩 제조공정을 적용하여 적층, 압착, 절단하여 45x3.2x2.5 mm인 적층 칩을 제작하였다. 적층 칩을 260 °C에서 48시간 바인더 탈지 후 H2-N2-H2O를 이용하여 Po2 二 10-11 MPa 분압 하에서 1300 °C 에서 2시간 소성하였으며 신뢰성 향상을 위하여 재산화 열처리는 1000 °C, PO2 = 10~7 MPa 분위기에서 2시간 행하였다.
- 5 mm인 적층 칩을 제작하였다. 적층 칩을 260 °C에서 48시간 바인더 탈지 후 H2-N2-H2O를 이용하여 Po2 二 10-11 MPa 분압 하에서 1300 °C 에서 2시간 소성하였으며 신뢰성 향상을 위하여 재산화 열처리는 1000 °C, PO2 = 10~7 MPa 분위기에서 2시간 행하였다. 소성 칩의 내부 전극이 돌출되도록 연마 후 Cu 전극을 도포하였으며 환원 분위기에서 800 °C에서 10분간 소성하였다.
- 계산하였다. 절연저항측정은 100 V, 60초 인가한 후 고저항 측정기 (HP4339B, HP, USA)를 이용하여 측정하였다. 절연파괴전압은 내전압 측정장치 (TOS5101, Kikusui, Japan)을 이용하였으며 절연파괴전압은 누설전류가 1 mA인 경우의 전압으로 하였다.
- 절연저항측정은 100 V, 60초 인가한 후 고저항 측정기 (HP4339B, HP, USA)를 이용하여 측정하였다. 절연파괴전압은 내전압 측정장치 (TOS5101, Kikusui, Japan)을 이용하였으며 절연파괴전압은 누설전류가 1 mA인 경우의 전압으로 하였다.
- Ltd)를 사용하였다. 주조성으로는 기초실험을 통하여 환원 분위기에서 소결이 가능하면서 C0G 온도특성을 만족하는 (Cao.7Sro.3)(Zro.g7Tio.o3)03 정하였으며 CaZrCh, SrTiO3, CaTiO3, TiCh를 조성비로 평 량한 후 지르코니아 볼과 순수물을 넣은 후, 2시간 동안 볼밀로 혼합, 분쇄하였으며 건조한 분말을 1100 笆에서 2시간 동안 하소하였다. 또한, 고유전율 특성을 얻기 위하여 SrTiO3, CaTiO3f BaTiCh 를 이용하여 (Bao.
- 분산하였다. 혼합, 분산된 슬러리에 PVB (S아dsui, BM-SZ), DOP (DC chemical)를 적정 배합비로 첨가한 후 4 시간 혼합하여 슬러리를 제작하였으며, 닥터 블레이드 방식을 적용하여 실리콘 코팅한 PET 필름위에 15 伽의 그린 시트를 성형하였다. 그린시트위에 평균 입경 Dso 0.
대상 데이터
- 3 mol%, 유리프릿 0, 6 wt% 일 경우, 절연저항 906 Q . F, 품질계수 821, 및 유전율 92인 유전체 분말을 합성하였다.
- 적충 칩 세라믹 캐패시터 제조에 적용한 세라믹 원료는 소결온도와 유전 특성을 고려하여 O.6(Cao, 7 Sro.3)(Zro.97Tio.o3)C>3 - 0.4( Bao.2Cao.4Sro.4)T 1O3 조성에 MnO2 0.3 mol%, 유리프릿 0.6 wt%를 첨가한 조성을 선정하였다. 원료 분 체 특성은 볼 밀을 이용하여 평균입경 Dso 0.
- 6 wt 첨가한 조성을 이용하여 적층 칩 캐패시터를 제작한 사진이다. 적층 칩 제조 공정은 일반적인 적층 칩 공정으로 내부전극은 Ni, 유전체 두께는 16 网1를 105층 적층하여 45x3.2x2.5 mm 크기로 하였으며 용량은 100 nF을 기준으로 하였다. 그림 10(a)는적층 칩 캐패시터 소결체 단면을 나타낸 것으로 적층 결함이 없음을 확인 할 수 있으며 그림 10(b) 는 유전체와 전극의 미세구조로서 전극간 유전체 두께는 11.
- 출발원료는 분말의 입자 크기 Dso이 0.4 〜 0.6 例의 크기를 가지면서 합성된 산화물 형태인 CaZrOa, SrTiOs, CaTiOa, BaTiOs (Sakai Chemical Co. Ltd)와 TiO2 (TOHO, Co. Ltd)를 사용하였다. 주조성으로는 기초실험을 통하여 환원 분위기에서 소결이 가능하면서 C0G 온도특성을 만족하는 (Cao.
성능/효과
- 1. (Cao.7Sro.3)(Zro.97Tio.o3)C)3와 (Bao.2Cao.4Sro.4)Ti03 분말을 혼합하여 생성된 상들은 완전 고용체가 아닌 각 원소들로 조합된 혼합물인 것으로 나타났다.
- 2. (Bao.2Cao.4Sr0.4)Ti03 분말의 첨가량에 따라 유전율은 증가하고 품질 계수는 감소하였으며, 절연저항 특성도 감소하였다. (Bao.
- 3. 상기 조성으로 유리프릿 및 MnCh첨가량에 따라 유전율, 품질계수 및 절연 저항 특성을 변화시킬 수 있었으며, 최적화 결과 MnO2 0.3 mol%, 유리프릿 0, 6 wt% 일 경우, 절연저항 906 Q . F, 품질계수 821, 및 유전율 92인 유전체 분말을 합성하였다.
- 만족하여야 한다. 상기의 실험결과를 종합하면 절연저항 수준이 낮은 문제점을 제외하고는 전기적 특성을 만족함을 확인 할 수 있었다. 따라서 본 논문에서는 유전율, 품질 계수, 절연저항을 고려하여 (Bao.
- 적층 칩 캐패시터의 전기적 특성으로는 용량 98 〜 102 nF, 품질 계수 1200, 절연저항 1, 500 ohm-F 의 특성을 얻을 수 있었다. 품질 계수 및 절연저항이 반응표면 분석법의 결과보다 우수한 특성을 보인 것은 Ni 내부 전극에 의해 소결성 및 반응에 의한 영향으로 판단된다.
- 결과이다. 최적화 결과 MnO2 0.3 mol%, 유리프릿 0.6 wt 첨가 시 절연저항 (R*C) 906 [ohm-F], 품질계수 821, 유전율 92의 최적의 값을 얻을 수 있었다.
- 4)Ti03세라믹스를 주성분으로 하고 첨가제 MnO2 및 유리프릿 첨가에 따른 품질계수을 나타낸 그림이다. 품질 계수는 유전체 조성에 의한 영향이 크며 이 차상, 결정립 크기, 결함 등에 의해 저하되는 경향을 나타낸다, 실험 결과 MnO2 및 유리프릿을 동시에 첨가하지 않은 조성과 유리프릿이 0.6 wt% 이상 첨가한 조성에서 MnCh가 증가 할수록 우수한 품질 계수를 나타남을 확인할 수 있었다. 품질계수가 저하되는 원인은 MnO2 및 유리프릿이 소결중 액상으로 작용하여 입계면을 형성하고 입계면에서의 계면 손실이 증가되어 나타난 결과로 판단된다.
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