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초저온 소결에 의한 BaTiO3-BBSZ 세라믹 유전체의 제조

전문가 제언: ○ 우수한 유전특성을 가진 티탄산바륨(BaTiO3)은 압전기센서 또는 적층세라믹 커패시터와 같은 전자소자에 광범위하게 사용되고 있는 재료이다. 그러나 이 재료의 소결을 위해서는 1300℃ 이상의 고온이 필요하기 때문에 이를 낮추고자 Li2O, TeO2, V2O5계 산화물을 소결조제로써 사용하려는 시도가 활발하게 이루어지고 있다. 소결조제를 사용하여 650℃ 까지 낮추었다는 발표들이 있다.

○ 최근에는 B2O3-Bi2O3-SiO2-ZnO(BBSZ) 유리를 다양한 유전재료에 첨가하여 저온 동시소성 세라믹(LTCC)을 제조하려는 연구가 주목을 받고 있다. 본고는 BBSZ 유리를 BaTiO3에 첨가하여 소결온도를 450℃로 낮추어 유전체 세라믹 재료를 제조하고 여러 가지 특성을 조사하였다. BBSZ 유리 70-90wt.%를 첨가하여 제조한 BaTiO3 유전체는 치밀한 미세구조, 높은 비유전율, 낮은 유전손실 특성을 나타내었고, 이 기술은 다양한 유전체에 응용될 가능성이 있을 것으로 판단된다.

○ 유전재료의 초저온 소결은 전자 장치용 소자 및 모듈의 소형화, 집적화 추세에 대응하여 공정의 단순화뿐 아니라 에너지 소비를 줄일 수 있다.따라서 주목을 받고 있으며, 일본, 미국, 독일 등에서 많은 연구 결과들이 발표되고 있다. 특히 BBSZ 유리를 유전재료에 사용하여 초저온 소결 방법으로 유전세라믹을 제조하려는 연구는 2000년대 후반에 소개되어 활발히 진행되고 있으나 아직은 실용화 수준에는 미치지 못하고 있다.

○ 세계적인 적층세라믹 커패시터 생산국인 한국도 유전체의 소결온도를 낮추는데 많은 관심을 갖고 있으나, 현실적으로는 BaTiO3 원료에 소결조제를 첨가하여 재료로 제조하는 수준이다. LTCC 기술을 적층커패시터나 전자소자에 응용하기 위한 연구가 2000년대 중반에 시작된 바 있고, 또한 BaTiO3에 유리 프리트를 첨가하여 유전재료를 제조하려는 연구도 있었으나 소결온도는 800℃ 중반 대까지 가능하였다. 앞으로 초저온 소결기술 개발에도 관심을 가질 필요가 있다.

저자: M. Chen, J. Juuti, C. Hsi, C. Chia, H. Jantunen
자료유형: 니즈학술정보