고온 커패시터용 무연 반강유전체 재료

전문가 제언

○ 세라믹스 분야에서 환경규제 대상이 되는 PZT 대체가 가능한 재료를 개발하려는 노력은 계속되고 있다. 그간 연구의 방향은 도메인 및 결정구조 제어기술과 새로운 조성의 무연소재의 설계에 중점을 두고 있었다. 그간 많은 재료가 연구되고 있지만, 대표적인 것에 (K,Na)NbO3 [KNN]과 (Bi,Na)TiO3[BTN]이 있다.

 

○ 차량용 MLCC는 자동차의 소형？대용량 이외에 안전장치(fail-safe)나 고온보증 등의 신뢰성이 요구된다. 고온 동작환경에서 티탄산바륨(BT: BaTiO3)을 이용한 MLCC는 BT의 낮은 퀴리온도 때문에 고온의 비유전율이 크게 떨어진다. 이를 위해 유연계 반강유전체인 La 도프 Pb(Zr,Ti)O3(PLZT)은 반강유전성을 활용한 세라믹 커패시터가 상품화되고 있다.

○ 일부 연구에서 ABO3 형태의 물질은 650개가 존재하며, 페로브스카이트 구조의 화합물은 78개 있어 이들의 특성을 검토하였다. 이 결과 강유전체 또는 반간유전체로 알려진 KNbO3, NaNbO3, BaTiO3, (Bi,Na)TiO3 등과 BiFeO3, SnTiO3이 강유전성이 높게 나타날 가능성이 있는 물질로 선정하였다.

 

○ 이 문헌에서도 Shimizu는 납을 포함하지 않은 반강유전체인 NaNbO3(NN)에 대하여 커패시터 응용 가능성을 검증하였다. 여기서는 반강유전체 커패시터의 특징과 NN이 가진 복잡한 상전이 거동을 해설하였다. 그리고 반강유전성을 안정화시키기 위한 재료설계와 커패시터 응용 가능성에 대해 설명하고 있다. 이 연구에서는 CZ(Ca, Zr) 치환한 여러 가지 조성의 세라믹스를 통상의 고상방법으로 제조하였다. 그리고 NN의 반강유전성을 안정화 시켜 고온고압용 커패시터의 가능성을 밝히고 있다.

 

○ 국내에서도 강유전체에 관한 연구는 많이 수행되어 있다. 또한 무연재료에 대해서도 연구가 발표되고 있으나, NN에 관한 것은 적은 편이며, 주로 KNN에 관한 내용이 많은 편이다. 무연재료에 대한 연구는 매우 중요하다. 그간 연구는 많이 있었으나 PZT에 필적하는 재료는 아직 상용화에 이르지 못하고 있어, 이 분야는 계속적으로 연구와 노력이 필요할 것이다

저자

Hiroyuki SHIMIZU

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2016

권(호)

51(10)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

676~680

분석자

김*환

분석물

• 고온 커패시터용 무연 반강유전체 재료.pdf [515,856 byte]

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