KR0146001B1

KR0146001B1 - 유전체 세라믹스

Info

Publication number: KR0146001B1
Application number: KR1019950045810A
Authority: KR
Inventors: 이형규; 김경배; 윤종광; 이종훈
Original assignee: 이진주; 생산기술연구원
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1998-08-17
Also published as: KR970027011A

Abstract

고주파대역에서 높은 유전율과 높은 Q(1/유전손실)값 및 높은 온도안정성을 갖는 유전체 세라믹스에 관하여 개시한다. 본 발명은 일반식 x(SrTiO₃)-y(CaTiO₃)-z((Li_1/2Ndr₂)TiO₃) (여기서 0.02≤x≤0.1, 0.15≤y≤0.2 및 x+y+z=1의 범위)로 표현되는 유전체 세라믹스를 제공한다. 상기 유전체 세라믹스는 유전율 120이상, Qf(f는 주파수)값 600-2000, 온도안정성(τ_f) -20~32이다. 본 발명의 유전체 세라믹스에 의하면 공진기의 소형화, 고품질화를 이룩할 수 있다.

Description

유전체 세라믹스

제1도는 본 발명의 유전체 세라믹스의 조성을 나타낸 도면이다.

본 발명은 유전체 세라믹스(Dielectric ceramics)에 관한 것으로서, 특히 고주파대역에서 높은 유전율과 높은 Q(1/유전손실)값 및 향상된 온도안정성(τ_f)을 갖는 유전체 세라믹스에 관한 것이다.

일반적으로, 유전체 세라믹스는 무선이동통신, 위성통신, 마이크로웨이브 소자등의 응용에 쓰이는 부품의 재료이다. 상기 응용분야에서 유전체 세라믹스는 필터 특성과 주파수 안정성을 개선시키는 유전체 공진자로 이용된다. 예컨대, 무선통신에서 어떤 특정 주파수가 정해지면 특정주파수에 공진하기 위한 공진자는 그 크기가 유전체 유전율의 제곱근에 반비례한다. 따라서, 공진자가 소형의 고품질 특성을 갖기 위해서는 유전율이 커야 하며 높은 Q값(1/유전손실) 및 온도에 따른 공진주파수의 온도안정성(τ_f)이 우수해야 한다.

잘 알려진 유전체는 미합중국 특허 제4,330,631호에 개시된 xBaO-yTiO₂-zSm₂O₃(여기서, 5≤x≤23, 57≤y≤82.5, 2.5≤z≤37.5)로써 유전율은 30-80이고, Q값이 50-3000정도이다. 이보다 유전율이 높은 재료는 미합중국 특허 제5,002,913호에 개시된 Sr3(1-x)Ca3xTi₂O₇(여기서, 0.1≤x≤0.55)로써 유전율 80~150, Q값이 200~1400이다.

그러나, 상술한 미합중국 특허 제4,330,631호의 유전체는 공진자를 소형화하기에는 유전율이 작으며, 미합중국 특허 제5,002,913호의 유전체는 유전율은 약간 큰 편이나 상용시 온도안정성(τ_f)이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 고주파 대역에서 높은 유전율 및 높은 온도안정성을 가지는 유전체 세라믹스를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일반식x(SrTiO₃)-y(CaTiO₃)-z((Li_1/2Ndr₂)TiO₃) (여기서 0.02≤x≤0.1, 0.15≤y≤0.2 및 x+y+z=1의 범위)로 표현되는 유전체 세라믹스를 제공한다.

상기 유전체 세라믹스는 유전율 120이상, Q×f(주파수) 값 600-2000, 온도안정성(τ_f) -20~32을 가진다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 유전체 세라믹스의 조성을 나타낸 도면이며, 이의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, Li₂CO₃, Nd₂O₃및 TiO₂원료를 (Li_1/2Nd_1/2)TiO₃에 맞는 조합비로 각각 섞어서 약 1100℃에서 4시간정도 하소하여 (Li_1/2Nd_1/2)TiO₃를 얻는다. 그 다음, SrTiO₃, CaTiO₃및 (Li_1/2Nd_1/2)TiO₃를 x(SrTiO₃)-y(CaTiO₃)-z((Li_1/2Ndr₂)TiO₃) (여기서 0.02≤x≤0.1, 0.15≤y≤0.2 및 x+y+z=1의 범위)의 조성에 맞는 조합비로 섞어 성형성이 향상되도록 PVA(polyvinyl Alcohol) 2wt%와 물을 넣고 24시간 정도 볼 밀링(Ball Milling)을 진행한다. 볼 밀링 후, 조성에 따라 반죽된 분말(Slurry)을 약 90℃에서 건조한 후 미세분말로 분쇄하고, 이를 원통형 몰드에 넣고 직경 17mm, 높이 7~8mm 되도록 900-1000Kg/cm²의 압력으로 성형한다. 성형된 시편을 1250~1350℃범위의 공기중에서 2시간 소결하여 냉각시킨 후 상온에서 유전체 공진방법에 의하여 유전율과 Q×f값 및 τ_f값 측정한다. 각 조성에 따른 유전율, Q×f값 및 τ_f값을 표에 나타내었다.

상기 표에서 보듯이 본 발명의 유전체 세라믹스는 유전율 120이상, Qxf값 690-2000 및 -20≤τ≤32을 갖는 유전체 세라믹스를 얻을 수 있다. 상기 표에서, 본 발명의 시편조성은 x(SrTiO)-y(CaTiO)-z((LiNdr)TiO)에서 0.02≤x≤0.1, 0.15≤y≤0.2 및 x+y+z=1의 범위에 있음을 알 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로서, 상기 조성식

x(SrTiO)-y(CaTiO)-z((LiNdr)TiO)에 소량의 MnO, BiO, NbO, TaO, CeO등의 첨가제를 섞어 제조하여 고주파대역에서의 유전율, Q값과 온도안정성을 향상시킬 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명의 유전체 세라믹스에 의하면, 유전율은 120이상, Q×f값은 690-2000, 그리고 -20≤τ≤32을 만족하여 공진기의 소형화, 고품질화를 이룩할 수 있다.

Claims

일반식 x(SrTiO₃)-y(CaTiO₃)-z((Li_1/2Ndr₂)TiO₃) (여기서 0.02≤x≤0.1, 0.15≤y≤0.2 및 x+y+z=1의 범위)로 표현되는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹스.
상기 유전체 세라믹스는 유전율 120이상, Qf(f는 주파수)값 600-2000, 온도안정성(τ_f) -20~32을 가지는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹스.