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요약문
SUMMARY
표목차
그림목차
사진목차
칼라
목차
제1장 서론 18
제1절 연구의 목적 18
제2절 연구의 내용 및 범위 20
제2장 이론 및 기술현황 21
제1절 이론 21
1. 유전현상 1~8) 21
2. 교류전기장에서의 분극현상 9~11) 27
3. 유전율의 주파수의존성 9~11) 30
4. 콘덴서의 원리 12) 31
제2절 콘덴서재료, 특성 및 기술현황 38
1. 세라믹 콘덴서 재료 38
2. 적층세라믹콘덴서 40
3. 고주파 대용량 적층세라믹콘덴서의 특성 45
4. 최근기술현황 47
제3장 개발실험 50
제1절 외국샘플의 특성분석 50
1. 구조 50
2. 성분분석 및 미세구조관찰[원문불량;p.54~55] 60
3. 전기적특성 75
제2절 실험 방법 78
1. Slurry 제조 78
2. Green Sheet 제조 85
3. 내부전극처리 88
4. 적층가압 88
5. 소성 92
6. 외부전극형성 94
7. 전기적특성 측정 94
8. 원료 및 실험 기기 목록 95
제4장 단위콘덴서의 설계 및 제작 97
제1절 단위 콘덴서의 설계 97
1. 정전용량에 맞는 유전체 면적의 설계 과정 97
2. 유전체 면적과 단위콘덴서 갯수의 계산 97
제2절 단위콘덴서의 제작 101
1. 정전용량에 맞는 콘덴서 설계 101
2. 최종 콘덴서의 설계도 102
제5장 실험결과 및 고찰 106
제1절 기본 원료 분석 DATA 106
1. Powder의 비표면적 측정 106
2. Powder의 specific density 측정 106
3. Powder와 Binder의 혼합비율의 계산 107
4. Binder가 혼합된 건조 Slurry의 TG-DTA 측정 108
5. Ag-Pd 전극의 건조된 Powder의 TG-DTA 측정 110
제2절 물리적 특성 111
1. 소결 온도 변화에 따른 밀도의 변화 111
2. 소결온도변화에 따른 수축율의 변화 114
제3절 성분 및 미세구조 관찰 116
1. 소결후 조성의 변화 분석 116
2. 조성에 따른 미세구조의 변화 118
3. 소결시간에 따른 내부전극 조성의 변화 122
4. 적층소결 후 완성된 단위콘덴서의 구조분석 124
제4절 전기적 특성 128
1. 소결 온도에 따른 유전율의 변화 128
2. 소결 온도에 따른 유전손실의 변화 130
3. 가열 온도와 유전율의 관계 132
4. Binder와 IPA의 혼합 조성에 따른 유전율의 변화 132
제6장 결론 135
제1절 연구결과 135
제2절 향후계획 136
참고문헌 137
(표 2-1) 고주파 대용량 적층세라믹콘덴서의 요구특성 45
(표 2-2) 고주파 유전체의 특성 46
(표 3-1) 유전체의 정성분석결과 60
(표 3-2) 유전체의 정량분석결과 60
(표 3-3) 콘덴서 샘플의 전기적특성값 75
(표 3-4) 콘덴서샘플의 정전공란, 유전손실 및 Inductance 특성측정결과 76
(표 3-5) 독일 Draloric사 콘덴서의 유전체 물질을 분석한 ICP DATA 78
(표 3-6) 혼합할 Powder의 혼합 비율 78
(표 3-7) Binder 혼합 비율 79
(표 3-8) IPA 혼합 비율 80
(표 5-1) EDXS 분석을 통한 소결 후의 유전체 성분의 조성비 116
(표 5-2) 소결 전과 소결 후의 상대적인 조성비 116
(표 5-3) EDXS분석에 의한 소결 후 내부전극 조성의 변화 122
[그림 2-1] 유전분극 22
[그림 2-2] 내부전계 24
[그림 2-3] 손실이 있는 콘덴서의 복소상대유전율 29
[그림 2-4] 전압 E를(을) 기준으로 한 전류밀도 I의 진상성분과 동상성분(이미지참조) 29
[그림 2-5] 유전율의 주파수의존성 30
[그림 2-6] 전속과 등전위면 32
[그림 2-7] 평행판 콘덴서의 edge effect 13) 33
[그림 2-8] 원통형콘덴서의 단면에서의 전기력선과 등전위면 34
[그림 2-9] Gauss정리에 의한 평행판 콘덴서의 정전용량 34
[그림 2-10] 유전체손실로 있는 콘덴서의 벡터도와 등가회로 36
[그림 2-11] 적층세라믹콘덴서의 구조 41
[그림 2-12] 고주파 대용량 세라믹 콘덴서의 제조공정도 44
[그림 3-1] 콘덴서샘플의 외형형상 및 칫수 52
[그림 3-2] (사진 3-1)의 시편에 대한 분석 부위 53
[그림 3-3] 콘덴서샘플의 개략도 (a) 단위콘덴서의 구조 (b) 단위콘덴서가 병렬접속된 구조 (c) 단위콘덴서에 연결된 외부단자의 구조 57
[그림 3-4] 경사지게 연마한 콘덴서시편의 모습 62
[그림 3-5] (사진 3-7)의 시편에 대한 분석부위 62
[그림 3-6] 유전체부위에 대한 EDXS 분석결과 65
[그림 3-7] 내부, 외부전극부위의 EDXS 분석결과 68
[그림 3-8] 내부전극부위에 대한 EDXS 분석결과 69
[그림 3-9] 외부전극부위에 대한 EDXS 분석결과 70
[그림 3-10] 단위콘덴서간의 접합부위에 대한 EDXS 분석결과 74
[그림 3-11] 적층가압 Schedule 91
[그림 3-12] 전체 소결 Schedule 93
[그림 4-1] 전극이 도포된 1 layer의 설계도 102
[그림 4-2] 단위 콘덴서의 단면도 103
[그림 4-3] 완성된 콘덴서의 상부 설계도 104
[그림 4-4] 완성된 콘덴서의 옆면 설계도 105
[그림 5-1] 35 : 65 : 0 조성으로 제조된 건조 분말의 TG-DTA 곡선 108
[그림 5-2] 55 : 45 : 0 조성으로 제조된 건조 분말의 TG-DTA 곡선 109
[그림 5-3] Ag-Pd 내부전극을 건조하여 만든 분말의 TG-DTA 곡선 110
[그림 5-4] 소결온도 변화에 따른 밀도의 변화 113
[그림 5-5] 소결온도 변화에 따른 수축율 변화 115
[그림 5-6] ICP 분석 성분으로 제조된 시편의 소결 이후의 조성 변화를 알기 위한 EDXS 분석 곡선 ① 조성 - 65 : 35 : 9 ② 소결 온도 - 1200℃ ③ 소결유지시간 -1시간 117
[그림 5-7] 소결유지시간이 1시간 진행된 경우의 내부전극 EDXS 분석 곡선 123
[그림 5-8] 소결유지시간이 4시간 진행된 경우의 내부전극 EDXS 분석 곡선 123
[그림 5-9] 소결온도와 분말 조성에 따른 유전율의 변화 129
[그림 5-10] 소결온도와 분말 조성에 따른 유전손실계수의 변화 131
[그림 5-11] 소결온도에 따른 온도와 유전율 감소의 관계 133
[그림 5-12] 첨가제 양에 따른 유전율의 변화 134
(사진 3-1) 구조분석용 콘덴서 시편 53
(사진 3-2) 적층된 유전체와 그 사이의 전극부위 사진 54
(사진 3-3) 유전체 부위의 확대사진 54
(사진 3-4) 전극부위의 확대 사진 55
(사진 3-5) 단위콘덴서간의 접합부위 사진 55
(사진 3-6) 단위콘덴서 간의 접합부위, 외부전극 및 외부단자부위 사진 56
(사진 3-7) 성분분석 및 미세구조관찰용 콘덴서시편 61
(사진 3-8) 유전체내부에 대한 광학현미경사진 64
(사진 3-9) 유전체내부에 대한 SEM사진(20000 ×) 64
(사진 3-10) 유전체, 외부전극 및 외부단자부위 사진 66
(사진 3-11) 내부전극과 외부전극과의 접촉부위사진 68
(사진 3-12) 외부전극부위의 SEM사진 및 Mapping 사진[원문불량;p.54~55] 71
(사진 3-13) 단위콘덴서간의 접촉부위 SEM사진 73
(사진 3-14) Degassing 장치의 분해도 ① 덮개 부분 ② Slurry를 담는 용기 ③ Leak 방지용 Silicon Rubber ④ 온도계 ⑤ Slurry와 Ball을 분리시키기 위한 Mesh 83
(사진 3-15) Degassing 장치의 완성된 모습 내부에 있는 Slurry는 Aging 중에 있는 상태이다. 84
(사진 3-16) 전체 Degassing 장치의 완성도 ① 회전날 부분 ② 진공 펌프 ③ 액체 질소를 이용한 Solvent 응축 부분 ④ 활성탄 용기 ⑤ Silica Gel 용기 ⑥ 역류 방지용 삼지콕 ⑦회전속도 조절 장치 84
(사진 3-17) Dr. Blade Cutter 부분의 분해도 ① 몸체 부분(Slurry가 들어갈 부분) ② Cutter ③ Cutter 지지대 ④ Cutter 높이 Gauge ⑤ Cutter 높이 조절 나사 86
(사진 3-18) Dr. Blade Cutter 부분의 완성도 87
(사진 3-19) Tape Casting 진행 장면 87
(사진 3-20) Hot Pressing Mold와 온도 Controller ① Hot Pressing Mold ② 전원장치 ③ 온도 계기판 89
(사진 3-21) Hot Pressing Mold의 윗부분 ① 전원 입력선 ② Heating Line ③ Thermocouple 90
(사진 3-22) 적층 실험이 진행 중인 Press와 Mold ① 온도 Controller ② Mold ③ Press 지지대 ④ 압력 Gauge 90
(사진 3-23) 적층 시편이 넣어진 전기로 내부 ① 높이보정을 위한 내화벽돌 ② ZrO₂ Setter ③ 적층시편 92
(사진 5-1) 순수한 CaTiO₃powder를 소결한 시편 ① 소결 온도 : 1250℃ ② 최종 소결 시간 : 4시간 ③ 배율 : 100 × 119
(사진 5-2) CaTiO₃-TiO₂성분계의 공정점 조성 powder를 소결한 시편 ① 소결 온도 : 1250℃ ② 최종 소결 시간 : 4시간 ③ 배율 : 100 × 119
(사진 5-3) ICP 분석 조성의 powder를 소결한 시편 ① 소결 온도 : 1250℃ ② 최종 소결 시간 : 4시간 ③ 배율 : 100 × 120
(사진 5-4) 50 : 50 : 0 조성의 적층 tape을 소결한 시편 ① 소결 온도 : 1200℃ ② 최종 소결 시간 : 1시간 ③ 배율 : 50 × ④ 적층 수 : 10층 ⑤ 적층 pressure : 3000Psi 121
(사진 5-5) 65 : 35 : 3 조성의 적층 tape을 소결한 시편 ① 소결 온도 : 1200℃ ② 최종 소결 시간 : 1시간 ③ 배율 : 50 × ④ 적층 수 : 12층 ⑤ 적층 pressure : 3000Psi 121
(사진 5-6) 내부전극이 도포되어 적층된 단위콘덴서의 외형 사진 ① 조성 - 65 : 35 : 9 ② 적층 pressure : 2500Psi ③ 소결온도 : 1200℃ 1시간 ④ 소결 전의 크기 : 50mm×50mm ⑤ 소결 후의 크기 : 41.5mm×41.5mm 125
(사진 5-7) 내부전극이 도포되어 적층된 단위콘덴서의 외형 사진 ① 조성 - 65 : 35 : 9 ② 적층 pressure : 2500Psi ③ 소결온도 : 1200℃ 1시간 ④ 소결 전의 크기 : 50mm×50mm ⑤ 소결 후의 크기 : 41.5mm×41.5mm 125
(사진 5-8) 내부전극이 도포되어 적층된 단위콘덴서의 외형 사진 ① 조성 - 65 : 35 : 9 ② 적층 pressure : 2500Psi ③ 소결온도 : 1200℃ 1시간 ④ 소결 전의 크기 : 50mm×50mm ⑤ 소결 후의 크기 : 42.0mm×42.0mm 126
(사진 5-9) 단위 콘덴서의 내부전극과 유전체 ① ICP 분석 성분의 유전체 ② Ag-Pd 내부전극 ③ 기공 127
(사진 5-10) 내부전극과 외부전극의 연결 부분 ① ICP 분석 성분의 유전체 ② Ag-Pd 내부전극 ③ Ag 외부전극 127
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