콘덴서(condenser) 특허 비교분석
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콘덴서(condenser)
핵심기술 1 : 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물 |
세라믹 콘덴서의 주원료가 되는 티타산바륨 등의 유전체 조성물에 관한 특허는 가장 많은 건이 출원된 기술이다.
대표적 특허는 일본의 무라다세이사꾸쇼의 발명 기술인데, 본 발명은 입자의 크기가 작음에도 불구하고, 높은 유전율을 가지며, 유전율의 온도 및 전압 의존성이 작고, 절연파괴 전압이 높은 유전체 자기 조성물 및 그것을 사용한 적층 세라믹 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명에 따른 유전체 자기 조성물은, 불순물로서의 알칼리금속 산화물의 함유량이 0.03중량% 이하인 티탄산바륨(BaTiO3)을 83.3∼96.7몰 산화란탄, 산화세륨, 산화프라세오디뮴, 산화네오디뮴 및 산화사마륨 중에서 선택된 적어도 1종을, 각기 LaO3/2, CeO2, PrO11/6, NdO3/2 및 SmO3/2으로 환산하여 합계로 1.4∼5.0몰 지르코늄산칼슘(CaZrO3)과 주석산칼슘(CaSnO3)을 Ca(Zr1-xSnx)O3 (단, 0＜x≤1.0)으로 환산하여 0.5∼6.7몰 및 이산화티탄(TiO2)을 1.4∼5.0몰% 함유한다. 또, 본 발명에 따른 유전체 자기 조성물은, 불순물로서의 알칼리금속 산화물의 함유량이 0.03중량% 이하인 티탄산바륨(BaTiO3)을 83.3∼96.7몰산화란탄, 산화세륨, 산화프라세오디뮴, 산화네오디뮴 및 산화사마륨 중에서 선택된 적어도 1종을, 각기 LaO3/2, CeO2, PrO11/6, NdO3/2 및 SmO3/2으로 환산하여 1.4∼5.0몰 지르코늄산칼슘(CaZrO3)을 0.5∼6.7몰 및 이산화티탄(TiO2)을 1.4∼5.0몰% 함유한다. 또, 적층 세라믹 콘덴서는 전기한 조성물로 구성된다.
국내의 관련 특허기술은 티탄산바륨 입자(CORE) 표면에 한 가지 이상의첨가제가 코팅되어 코어-쉘(CORE-SHELL) 구조를 갖는 티탄산바륨-첨가제 복합 입자 및 이의 제조방법에 관한 것으로 첨가제는 예컨대 이트륨, 망간, 아연, 코발트, 바나듐 및 크롬을 포함하는 전이금속; 및 마그네슘, 스트론튬 및 칼슘을 포함하는 알칼리토금속으로 이루어진 군 중에서 선택된 금속을 포함하는 금속 화합물이다. 상기 금속 화합물은 금속 산화물 및 금속 탄산화물을 포함한다. 또한, 발명의 제조방법은 수계 용매에서 침전 작용제를 사용하여 티탄산바륨 입자 표면에 첨가제인 불용성 화합물을 침전시켜 티탄산바륨 표면에 첨가제를 코팅시키는 것을 수반한다. 본 발명의 티탄산바륨-첨가제 복합 입자는 다양한 정보통신 응용분야, 예컨대 MLCC (MULTILAYER CERAMIC CAPACITORS; 적층세라믹콘덴서) 응용분야에 사용될 수 있는 유전체 물질에 적용될 수 있다.
또 다른 국내 특허기술은 세라믹 콘덴서용 유전체 조성물에 관한 것으로서, 티탄산바륨(BaTiO3), 지르콘산 칼슘(CaZrO3), 주석산바륨(BaSnO3) 및 티탄산칼슘(CaTiO3)으로 이루어진 것으로, 이는 지금까지 수입에 의존하고 있는 11,000∼13,000 이내의 고유전율을 갖고, Z5U의 온도특성(EIA규격: 10∼85℃의 온도범위에서 20℃ 기준으로 용량변화가 +20∼-55% 이내)과 유전손실계수 2.50% 이하인 유전체 조성물의 수입대체효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 국내외적으로 경쟁력 우위를 확보할 수 있도록 한다.
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콘덴서(condenser)
핵심기술 2 : 적층 세라믹 콘덴서의 제조방법 |
일본의 다이요유덴 및 마쓰시다산교 등 적층 세라믹 콘덴서의 유효한 제조 방법의 특허를 출원 하였다.
다이요유덴의 특허를 보면 적층 세라 믹콘덴서의 제조 방법의 있어서의 유전체층의 박층화가 가능한 유전체 세라믹 분체와 세라믹 그린 시트와 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법을 제공한다. 원료로 되는 유전체 세라믹분체를 구성하는 1차 입자의 최대 입자 직경을 3㎛ 이하로 하고, 해당 유전체 세라믹 분체로부터 세라믹 그린 시트를 작성하며, 해당 세라믹 그린 시트를 적층하여 적층 세라믹 콘덴서를 작성한다.
또한 마쓰시다산교의 발명은 적층세라믹콘덴서의 제조방법에 있어서 신뢰성을 높이는 의미로 이루어지고 있는 재산화 열처리를, 최종 제품의 신뢰성을 확보하면서, 공업적으로 생산성이 높은 방법으로 하는 것으로서, Ni 또는 Ni를 주성분으로 하는 금속으로 이루어지는 내부전극과 세라믹과의 적층체를, 소성한 후에 3용적％ 이상의 탄산가스를 함유하는 분위기 하, 600∼1100℃ 정도의 온도로 열처리함으로써, 탄산가스의 분해에 의해 공급되는 산소에의해 재산화 한다.
도요 보세키 가부시키가이샤의 특허는 세라믹시트를 이형 필름의 이형층면으로부터 박리할 때의 박리력이 작고, 또한 박리불량이 일어나지 않는, 적절한 힘으로 박리가 가능한 박리계면을 갖는 세라믹시트 제조용 필름 적층체를 제공하는 것에 있다. 또한, 세라믹시트의 박리시에 세라믹시트의 찢어짐이나 박리불량이 없어, 생산성이 양호한 세라믹시트를 제공하는 것에 있다. 본 발명은 폴리에스테르 필름의 적어도 한쪽 면에 경화형 실리콘을 주된 구성성분으로 하는 이형층을 설치한 이형 필름을 기재로 하고, 상기 기재의 이형층면에 세라믹시트 층을 적층하여 된 필름적층체로서, 상기 세라믹시트층 표면의 다이나믹 경도(A)와 상기 이형 필름의 이형층측 표면의 다이나믹
경도(B)와의 차의 절대값이 하기식을 만족하는 것을 특징으로 하는 세라믹시트 제조용 필름 적층체에 관한 것이다. 또한, 상기 필름적층체로부터 세라믹시트를 박리하는 것을 특징으로 하는 세라믹시트의 제조방법에 관한 것이다.
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콘덴서(condenser)
핵심기술 3 : 적층세라믹콘덴서(MLCC)용 전극재료 니켈파우더 개발 |
이론 업체와 한국의 창성 등 국내 주요 소재 업체들이 그동안 수입에 의존해 오던 적층세라믹콘덴서(MLCC)용 전극재료인 니켈 파우더 개발에 나서고 있다.
<니켈 파우더>
MLCC는 유전체인 티탄산바륨에 유전특성 제어를 위한 바인더와 산화이트륨·산화망간 등을 첨가한 유전층과 유전층 사이의 내부 전극, 내부전극을 양단에서 연결시켜주는 외부전극으로 구성돼 있다.
내부전극을 파라듀(Pd)이나 니켈(Ni) 중 어떤 것을 선택하느냐에 따라서도 수익성에 큰 차이가 난다. 지난 2∼3년 전까지는 파라듐이 MLCC의 전극으로 주로 사용됐으나. 최근 기술의 발전으로 니켈을 사용하여 파라듐의 성능을 낼 수 있게 됐다. 내부전극을 니켈로 사용하는 MLCC는 파라듐 내부전극보다 재료비 비중이 적고(파라듐 가격의 급등으로 니켈의 가격은 1/10 수준)용량이 클 뿐만 아니라 PC 주변기기, 캠코더, 노트 PC, 이동통신 단말기 등에 채택되어 시장성이 우수하다.
콘덴서의 기본적인 부분은 도체와 유전체에 의해서 극히 가깝게 떨어져있는 두 개의 전극으로 되어 있다. 전극으로는 모든 도체가 가능하지만 제조공정상 값이 싸고 납땜성 등 가공성이 우수하며, 산화가 잘 되지 않는 기본적인 특성을 갖추어야 한다. 필름콘덴서의 전극으로는 알루미늄과 아연이 사용되고 세라믹콘덴서에는 은, 구리, 니켈, 파라듐이 사용된다. 전해콘덴서에서는 알루미늄, 탄탈륨 등이 사용되고 있다.
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콘덴서(condenser)
핵심기술 4 : 초소형화 및 초고용량화를 이룰 수 있는 MLCC의 제조공정기술을 개발 |
한양대학교 백운규 교수(과기부 국가지정 미세적층 세라믹스 성형연구실)와 삼성전기 중앙연구소(김종희 연구위원)와의 공동연구를 통하여 MLCC 제조 공정에서 초미립 티탄산바륨(200nm BaTiO3)입자를 적용한 초박막 공정(시트 성형체 1.9㎛, 소결 후 1.2㎛)으로의 전환에 성공함으로써 초소형화 및 초고용량화를 이룰 수 있는 MLCC의 제조공정기술을 개발하였다. 나노세라믹 입자간의 응력제어를 바탕으로 슬러리의 고분산기술, 입자 재배열화 기술과 복합적층화 기술에 의해 두께 1.2㎛의 초박막 세라믹 유전층을 구현하여
초소형 0402(0.4mm x 0.2mm), 초고용량(100㎌ 이상) MLCC에 적용 가능한 성형공정기술 개발을 성공적으로 마쳤다.
기존 MLCC 칩의 최소 세라믹 유전층 두께는 3㎛ 정도였으나, 나노 티탄산바륨(200nm BaTiO3) 입자를 이용한 초박막 시트 제조 공정기술로 1.2㎛ 두께의 세라믹 유전층 제조가 가능하게 되었다.
나노 티탄산바륨(200nm BaTiO3) 세라믹 입자를 적용한 1.9㎛ 초박막 시트성형체 제조기술 개발함, 종래의 한계 기술인 슬러리 분산 공정의 확립을 통해 1.2㎛의 두께를 갖는 초박막 세라믹 유전층 구현이 가능하였다. 동일 체적당 최적의 용량 구현을 통한 초소형 0402 (0.4mm x 0.2mm), 초고용량(100㎌ 이상) MLCC에 적용 가능한 성형공정기술을 개발하였다.
이 기술은 현재 MLCC 칩의 최소 세라믹 유전층 두께가 3.0㎛인데 반하여 초박막 성형 공정기술에 의한 세라믹 유전층의 두께는 1.2㎛로 초소형화 및 초고용량화 MLCC(100㎌ 이상) 제품에 적용할 수 있다.
MLCC 칩의 고적층화 및 고용량화 칩부품 제조를 위해 슬러리의 고분산 및 안정성 기술을 통한 초박막 시트 성형공정 요소기술을 개발함으로써 기존제품(정전용량 10㎌)에 비해 150배 이상의 부가가치를 창출할 것으로 기대된다.
삼성전기에서는 고용량 MLCC(적층세라믹콘덴서)의 제조방법에 관한 것으로, 전극패턴이 형성된 유전체시트를 다수개 적층 압착한 후 그상, 하면을 연마하여 전극패턴으로 인해 발생되는 단차를 제거함과 동시에 유전체시트 와 전극패턴의 결합력을 향상시키도록 개선된 고용량 MLCC의 제방법에 관한 것이다. 본 발명은, 유전체시트에 내부전극을 인쇄하는 내부전극 인쇄단계; 상기 유전체시트를 여러층으로 적층하는 적층단계; 상기 적층된 유전체시트의 상, 하면에 각각 커버시트를 부착시키는 커버시트 부착단계; 상기 커버시트가 부착된 유전체시트를 압착시키는 압착단계; 및 상기 커버시트의 상, 하면을 평평하게 연마하는 연마단계를 포함하는 고용량 MLCC의 제조방법을 제공한다. 따라서 이와 같은 본 발명에 따르면, 커버시트의 두께를 두껍게 하여 유전체시트의 압착율을 상승시켜 결합력을 향상시킴으로써 디라미네이션 불량을 방지하고, 상기 커버시트를 연마하여 두께단차를 제거함으로써 실장시의 픽업불량을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
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