[논문]Y5V용 적층 칩 캐패시터를 위한 (BaCa)(ZrTi)<tex> $O_3$</tex> 세라믹스 유전 특성

윤중락; 이석원; 이헌용

Y5V용 적층 칩 캐패시터를 위한 (BaCa)(ZrTi) $O_3$ 세라믹스 유전 특성
Dielectric properties of (BaCa)(ZrTi) $_3$ ceramics for multilayer ceramic chip capacitor using Y5V 원문보기

윤중락 (삼화콘덴서 연구소) , 이석원 (호서대학교 전기제어공학부) , 이헌용 (명지대학교 전기전자공학부)

The dielectric properties for Ni electrode multilayer ceramic chip capacitor for Y5V has been studied with $(Ba_{0.93}Ca_{0.07})_m(Ti_{0.82}Zr_{0.18})O_2+MnO_2$ 0.2wt%, $Y_2O_3$ 0.18wt%, $SiO_2$ 0.15wt%, glass frit 1 wt% composition. The m ratio in the range of 1.006 ~ 1.012 have dielectric constant 9,500 ~ 14,500 and insulation resistance 390 ~ 460 $G{\Omega}$. Using the dielectrics, nikel electrode multilayer chip capacitor with Y5V, 104Z in EIA 0603 size specific capacitance were developed.

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문제 정의

본 조성을 택한 것은 천이 금속 산화물이 Ti 이온 자리를 치환하여도 비저항은 증가하지만 천이 금속 산화물의 첨가량, 소결온도 및 소결 분위기에 따라 Curie 점과 비저항의 경시 변화가 큰 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 Ca를 첨가하여 내환원성을 유지하면서 Zr을 첨가함으로서 Curie 점을 상온으로 이동할 수 있는 조성을 택하였다. 또한 glass frit를 첨가한 이유로는 1300℃ 이하에서 소결되고 입계간에 액상을 형성하여 높은 비저항을 가지면서 유전체 두께가 5 um이하에서도 고신뢰성의 특성을 얻을 수 있는 적층 칩 캐패시터를 제작하기 위하여 첨가하였다.
환원 분위기에서 높은 절연저항을 유지하기 위해서는 T产 이온을 치환할 수 있는 첨가물로서 4가 보다 낮은 원자가를 지니며 이온 크기 비슷한 Mn, Cr 등이 있다. 본 논문에서는 BaTiO₃계에서 EIA 규격으로 Y5V 특성을 가지는 원료를 얻기 위하여 ((BapxCax)O}m (Tii-yZry)O₂조성 기본으로 glass frit 첨가 멏 종류에 따른 유전 특성을 조사하였다. 본 조성을 택한 것은 천이 금속 산화물이 Ti 이온 자리를 치환하여도 비저항은 증가하지만 천이 금속 산화물의 첨가량, 소결온도 및 소결 분위기에 따라 Curie 점과 비저항의 경시 변화가 큰 단점이 있다.

가설 설정

5. D.F change ratio as a function of m ratio.

제안 방법

원료, solvent, PVB 바인더 (B74001), 분산제 (M1201) 을 이용하여 2 step 혼합하여 슬러리를 만든 후 닥터브레이드를이용하여 18 um의 green sheet를 제작하였다. green sheet을 적층한 후 압착하여 직경 10mm의금형을 이용하여 절단하여 소성하여 유전 특성를조사하였다. 적층 칩 캐패시터는 green sheet 위에 Ni 전극을 프린팅 한 후 적층, 압착, 절단하여 1.
따라서 본 논문에서는 Ca를 첨가하여 내환원성을 유지하면서 Zr을 첨가함으로서 Curie 점을 상온으로 이동할 수 있는 조성을 택하였다. 또한 glass frit를 첨가한 이유로는 1300℃ 이하에서 소결되고 입계간에 액상을 형성하여 높은 비저항을 가지면서 유전체 두께가 5 um이하에서도 고신뢰성의 특성을 얻을 수 있는 적층 칩 캐패시터를 제작하기 위하여 첨가하였다.
적층 칩을 3801에서 48시간 바인더 탈지 후 그림 1의 소결 조건으로 소성하였다. 소성중 산소분압은 N₂-H₂-H₂O를 이용하여 10小 MPa로 126CTC 에서하였으며 재산화는 1000P에서 1(/ MPa로 하였다. 유전율, 유전 손실, 온도특성은 1 KHZ, 1 Vms 를인가한 후 HP4192A로 측정하였으며 시편의 절연저 항은 High Resistance Meter (HP 4339B, Hewlett-Packard, USA)를 사용하여 100 [V]의 전압을 가하여 측정하였다.
소성중 산소분압은 N₂-H₂-H₂O를 이용하여 10小 MPa로 126CTC 에서하였으며 재산화는 1000P에서 1(/ MPa로 하였다. 유전율, 유전 손실, 온도특성은 1 KHZ, 1 Vms 를인가한 후 HP4192A로 측정하였으며 시편의 절연저 항은 High Resistance Meter (HP 4339B, Hewlett-Packard, USA)를 사용하여 100 [V]의 전압을 가하여 측정하였다.
012이고 주원료는 BaCO₃ (SAKAI, 일본), CaCO₃ (SEALME TECH, 한국), TiO₂ (TOHO, 일본), ZrCh (고순도화학, 일본)를 사용하여 조성에 맞게 칭량하였다. 칭량한 분말에 지르코니아 볼과 순수물을 넣은 후 24 시간 볼밀하였으며 건조한 분말을 10&TC에서 2 시간 동안 하소하였다. 하소한 분말에 MnO₂ 0.
칭량한 분말에 지르코니아 볼과 순수물을 넣은 후 24 시간 볼밀하였으며 건조한 분말을 10&TC에서 2 시간 동안 하소하였다. 하소한 분말에 MnO₂ 0.2wt%, Y2O₃ 0.18wt%, SiOz 0.15wt% glass flit 1 wt%를 첨가한 후 하소 전과 동일하게 볼밀, 건조하였다. glass frit는 (Bao.

대상 데이터

본 논문에서 사용된 조성은 (Bao.93Cao.O₇)m (1血.8221而8)02로서 m= 1.006, 1.009, 1.012이고 주원료는 BaCO₃ (SAKAI, 일본), CaCO₃ (SEALME TECH, 한국), TiO₂ (TOHO, 일본), ZrCh (고순도화학, 일본)를 사용하여 조성에 맞게 칭량하였다. 칭량한 분말에 지르코니아 볼과 순수물을 넣은 후 24 시간 볼밀하였으며 건조한 분말을 10&TC에서 2 시간 동안 하소하였다.
6)Si03 조성을 6시간 건식 혼합한 훅 1400X: 에서 2시간 동안 용융하여 급속 냉각하였으며 볼밀로 60시간 분쇄하여 입자크기(Dso)를 L0 um로 조절하였다. 원료, solvent, PVB 바인더 (B74001), 분산제 (M1201) 을 이용하여 2 step 혼합하여 슬러리를 만든 후 닥터브레이드를이용하여 18 um의 green sheet를 제작하였다. green sheet을 적층한 후 압착하여 직경 10mm의금형을 이용하여 절단하여 소성하여 유전 특성를조사하였다.
green sheet을 적층한 후 압착하여 직경 10mm의금형을 이용하여 절단하여 소성하여 유전 특성를조사하였다. 적층 칩 캐패시터는 green sheet 위에 Ni 전극을 프린팅 한 후 적층, 압착, 절단하여 1.6x0.8x0.6mm인 green 칩을 제작하였다. 적층 칩을 3801에서 48시간 바인더 탈지 후 그림 1의 소결 조건으로 소성하였다.

성능/효과

1) 이에 따라 유전율은 9, 500 ~ 14, 500을 얻을수 있었으며 온도특성의 경우 Y5V 규격을 만족하였다.
2) m의 증가에 따라 유전율은 감소하는 경향을 보이나 유전손실은 양호한 특성을 보인다.
3) 절연저항의 경우 EIA 규격보다 우수한 특성을 나타내었으며 고 신뢰성을 가지는 적층 칩캐패시터의 제작이 가능 할 것으로 예상된다.

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