KR100227555B1 - 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100227555B1
KR100227555B1 KR1019970009045A KR19970009045A KR100227555B1 KR 100227555 B1 KR100227555 B1 KR 100227555B1 KR 1019970009045 A KR1019970009045 A KR 1019970009045A KR 19970009045 A KR19970009045 A KR 19970009045A KR 100227555 B1 KR100227555 B1 KR 100227555B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ceramic composition
dielectric ceramic
dielectric
dielectric constant
present
Prior art date
Application number
KR1019970009045A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980073647A (ko
Inventor
주웅길
양재호
조영목
Original Assignee
김찬호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김찬호 filed Critical 김찬호
Priority to KR1019970009045A priority Critical patent/KR100227555B1/ko
Publication of KR19980073647A publication Critical patent/KR19980073647A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100227555B1 publication Critical patent/KR100227555B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/12—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10—Dielectric resonators

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

본 발명은 Ba(Yb1/2Nb1/2)03와 Sr(Yb1/2Nb1/2)03의 고용계로 이루어진 유전률이 30
Figure kpo00001
37이고, 품질 계수(Q-factor)가 20,000 이상인 단일 페롭스카이트 상의 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 세라믹 조성물은 원료로서 금속 염화물과 금속 질산염을 이용하여, 낮은 하고 및 소결 온도에서 추가의 열처리 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 유전체 세라믹 조성물은 유전률이 높고, 품질계수가 우수하고, Ba와 Sr의 고용비를 조절하여 유전률의 온도 의존 특성을 조절할 수 있으므로, 유전체 공진기 등의 부품으로서 산업적 이용성이 크다.

Description

고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 Ba(Yb1/2Nb1/2)03와 Sr(Yb1/2Nb1/2)03의 고용계로 이루어진 유전률이 30
Figure kpo00003
37이고, 품질 계수(Q-factor)가 20,000 이상인 단일 페롭스카이트상의 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유전체 세라믹 조성물은 이동체 통신 혹은 위성 통신 등에 사용되는 대표적인 부품의 한가지인 유전체 공진기로 이용된다.
유전체 공진기는 각종 무선통신기기에 이용되는 부품으로 통신기기의 소형화, 경량화와 사용되는 주파수의 고주파화에 따라 고유전률, 고품질계수를 요구하고 있으며 정보통신 분야의 발전에 따라 이용범위는 더욱 확대될 것으로 기대되고 있다. 일반적으로 무선 통신에 이용되는 유전체들은 사용 주파수가 매우 높은 관계로 통상의 유전체 재료로는 사용할 수 없다. 따라서 최근의 제품이 소형화 통신주파수의 광역화에 대응하기 위하여 높은 유전률과 높은 품질 계수를 가진 유전체 개발의 필요성이 대두되고 있다. 현재 응용되고 있는 이러한 고주파용 유전체 세라믹 조성물들은 주로 ABO3형태의 분자식으로 표현되는 페롭스카이트 구조 계열과 Ti02에 Ba0나 Sm203등의 회토류 금속산화물(rare earth metal oxide)들을 첨가한 계열들이 알려져 있다.
전형적인 페롭스카이트 구조는 AB03의 분자식으로 표현되며 A 자리에 금속 이온이 1mol, B 자리에 금속 이온이 1mol 그리고 산소가 3mol 이 존재하는 단일 상의 결정 구조체를 일컫는다. 특히 이 중에서 A(B'B")03형태의 페롭스카이트들은 일반 페롭스카이트의 B 자리에 금속 이온이 1:2의 조성비, 예를 들어 B'이 1/3mol, B"이 2/3mol로 들어가는데, A 자리에 Ba2+이온이 1mol이 들어간 단일상의 조성물인 경우는 매우 높은 품질 계수를 보이며, A 자리에 Pb가 들어간 조성물인 경우는 높은 유전률을 보이는 특성을 가진다.
그러나, 상기 AB03물질들은 예를 들어 A 자리에 Ba이 들어간 경우에 상합성 온도와 소결 온도가 1650
Figure kpo00004
이상으로 매우 높고 소결 후에도 높은 온도에서 장시간 열처리해야 하는 단점을 가지고 있다. 또한 A자리에 Pb가 들어간 계열의 물질들은 높은 유전률과 비교적 낮은 제조 온도를 가지나 낮은 품질 계수를 가지는 단점이 있다.
본 발명은 종래의 AB03물질들이 높은 온도에서 장시간 열처리해야 하거나 품질 계수가 낮다는 단점을 해결하고자 연구하던 차, A 자리에 Ba2+이온이 1mol 들어가고 B 자리에 Yb3+와 Nb5+이온이 1/2mol씩 들어가는 유전체 성분 BaYb1/2Nb1/203(이하 BYN이라 칭함)과, A자리에 Sr2+이온이 1mol 들어가고 B 자리는 BYN과 동일하게 Yb3+와 Nb5+가 들어가는 유전체 성분 SrYb1/2Nb1/203(이하 SYN이라 칭함)간의 고용계를 구성함으로서 유전률이 30
Figure kpo00005
37이고, 품질계수가 20,000 이상인 단일상의 유전체 세라믹 조성물을 얻을 수 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 Ba(Yb1/2Nb1/2)03와 Sr(Yb1/2Nb1/2)03의 고용계로 이루어진 유전률이 30
Figure kpo00006
37이고, 품질계수가 20,000 이상인 단일 페롭스카이트 상의 고주파용 유전체 세라믹 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 Nb2Cl5을 물에 용해시키고, 수산화 암모늄을 첨가하여 Nb20H5을 침전시키고, 얻어진 침전물을 과산화수소 수용액에 용해시키고, Ba(N03)2, Sr(N03)2, 및 Yb2(N03)3를 넣고 교반 시킨 다음, 시트르산을 첨가하여 가열, 건조시키고, 건조된 수지를 자발적으로 연소시켜 BYN-SYN 고용계의 전구체 수지를 얻은 다음, 이 전구체 수지를 하소시킨 다음, 소결하는 단계로 이루어진 유전률이 30
Figure kpo00007
37이고, 품질 계수가 20,000 이상인 단일 페롭스카이트 상의 고주파용 유전체 세라믹 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
제1도는 대표적인 페롭스카이트(Perovskite) 물질인 단일상의 BaTi03에 대한 X-선 회절 분석 스펙트럼.
제2도는 페롭스카이트형 구조(ABO3)에서 B-위치가 규칙화된 대표적인 복합 페롭스카이트 물질인 Pb(Mg1/2W1/2)03에 대한 X-선 회절 분석 스펙트럼.
제3도는 본 발명의 세라믹 조성물인 Ba(Yb1/2Nb1/2)03와 Sr(Yb1/2Nb1/2)03의 고용계에 대한 동정을 위한 X-선 회절 분석 스펙트럼.
제4도는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 각 조성의 세라믹 조성물에 대해 100㎑의 주파수에서 온도에 따라 측정한 유전률 변화를 도시한 그래프.
본 발명의 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 BYN-SYN의 고용계로 이루어진다. 본 발명의 유전체 세라믹 조성물은 유전률이 30
Figure kpo00008
37이고, 품질 계수가 20,000이상이며, 조성물의 BYN과 SYN의 비율을 적절히 조절함으로서 온도 특성을 제어할 수 있다.
BYN에 대한 SYN의 고용비율은 전 범위가 가능하며, 바람직하게는 0.1
Figure kpo00009
0.9이다.
이와 같은 고용계의 효과는 유전상수를 높이는 것뿐만 아니라 이전에 설명한 바와 같이 원하는 온도 의존 특성을 적절히 제어할 수 있게 한다(참조 도면4).
한편, 이러한 고용계 세라믹 조성물은 본 발명에서와 같이 습식 화학 법에 따라 제조될 수 있다. 습식 화학 법에서는 통상적으로 알콕시드 계열의 화합물을 사용하나 본 발명에서는 비교적 저가인 금속-염화물과 금속 질산염을 이용한다.
특히, 본 발명의 제조방법에서는 하소 온도가 1300
Figure kpo00010
, 소결 온도가 1500
Figure kpo00011
등 비교적 낮은 온도에서 실시된다. 또한 추가의 열처리 과정이 필요 없이도 우수한 유전 특성을 보이는 유전체 세라믹 조성물을 얻을 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 설명하면 다음과 같으나, 본 발명이 이들 실시예에 국한하는 것으로 의도되지 않는다.
[실시예 1]
1) 단일상의 제조
0.05mol의 Nb2Cl5를 100㎖의 증류수에 녹인 후 이 용액에 50㎖의 NH40H를 첨가하면 Nb20H5의 흰색 침전물을 얻는다. 이 침전물은 다시 30%로 희석된 과산화수소 수용액에 녹인 후 다음 표 1의 mol 비에 해당하는 Ba(No3)2, Sr(N03)2, Yb2(N03)2를 섞어 교반한다. 이렇게 제조된 용액에 시트르산을 50g-80g 정도 다시 첨가하여 200
Figure kpo00012
정도에서 교반하여 건조시킨다. 이 과정이 완료되면 건조된 수지를 200
Figure kpo00013
Figure kpo00014
300
Figure kpo00015
의 온도에서 자발적으로 연소되어 실제 합성의 전 단계인 전구체가 제조된다. 이 전구체를 1300
Figure kpo00016
의 온도에서 하소하면 단일상의 BYN-SYN 고용계가 얻어진다. 단일상의 동정을 확인하기 위하여 합성된 분말을 X-선 회절기를 이용하여 분석하였다. X-선 회절 분석시 시료로서는 단순 페롭스카이트 구조인 단일상의 BaTi03, B-위치가 규칙화된 복합 페롭스카이트인 Pb(Mg1/2W1/2)03, 및 실시예 5에서 얻어진 BYN-SYN 공용계(5:5) 조성을 사용한다. 분석 결과를 각각 제1도, 제2도 및 제3도에 도시한다.
Figure kpo00017
제1도와 제2도를 비교하면, 제2도에는 제1도에서 없던 새로운 피크가 생성되어 있으며, 이 피크는 B-위치에서 이온의 규칙화에 의한 것으로 판단된다. 또한 제3도는 제2도와 거의 같은 위치에 같은 수의 회절 피크를 보여준다. 이러한 사실로부터 본 발명의 고용계가 단일상의 복합 페롭스카이트라는 것을 확인할 수 있다.
[실시예 2]
2) 유전체의 성형
상기 단계에서 얻어진 단일상의 고용계에 불순물의 혼입을 방지하기 위하여 나일론 재질의 포트에서 지르코니아 볼을 이용하여 탈 이온수와 함께 볼밀링(Ball milling)방법으로 4시간 동안 분쇄하여 균일한 유전체 분발을 제조한다. 유전체 분말을 120
Figure kpo00018
에서 건조시킨 후, 일축 가압 성형기를 이용하여 직경 12mm, 높이 5
Figure kpo00019
10mm의 원판형 성형체를 형성하고, 성형된 시편은 안정화된 지르코니아 도가니에 올려놓고 1500
Figure kpo00020
Figure kpo00021
1550
Figure kpo00022
의 온도에서 5시간 동안 공기 분위기의 전기로에서 소결 시킨다. 얻어진 최종 시편에 대해 각 주파수에서 전기적 특성을 측정한다. 전기적 특성은 저주파의 경우 시편 양단에 은 전극을 도포 한 후 600
Figure kpo00023
에서 5분 동안 열처리한 후 휴렛 펙커드사의 HP 4194 Impedence gain analyser를 이용하여 측정된다. 이 때 마이크로웨이브(microwave) 영역에서의 유전상수는 휴렛 펙커드사의 HP 8510 Network analyser를 이용한 포스트 레조네이터(Post resonator)법을 이용하여 측정한다. 또한 적외선 분광기(Bohem 800)를 이용하여 유전 특성을 측정한다. 그 결과를 다음 표 2에 제시한다. 한편, 각 실시예의 유전체 성형체에 대해 100㎑에서 온도에 따른 유전률의 변화를 제4도에 도시한다.
Figure kpo00024
본 발명의 유전체 세라믹 조성물은 고주파 유전률이 30
Figure kpo00025
37이며, 적외선 분광기로부터 외삽된 1㎓에서의 품질 계수 20,000 이상의 우수한 유전 특성과 함께 Ba와 Sr의 고용비를 조절함으로서 유전률의 온도 의존 특성을 조절할 수 있다. 본 발명의 세라믹 조성물은 원료로서 금속 염화물과 금속 질산염을 이용하여, 낮은 하소 및 소결 온도에서 추가의 열처리 없이 제조될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 유전체 세라믹 조성물은 유전률이 높고, 품질 계수가 우수하고, Ba와 Sr의 고용비를 조절하여 유전률의 온도 의존 특성을 조절 할 수 있으므로, 유전체 공진기 등의 부품으로서 산업적 이용성이 크다.

Claims (5)

  1. Ba(Yb1/2Nb1/2)03와 Sr(Yb1/2Nb1/2)03의 고용계로 이루어진 유전률이 30
    Figure kpo00026
    37이고, 품질 계수가 20,000 이상인 단일 페롭스카이트 상의 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
  2. 제1항에 있어서, Ba(Yb1/2Nb1/2)03와 Sr(Yb1/2Nb1/2)03의 몰비가 0.1
    Figure kpo00027
    0.9인 유전체 세라믹 조성물.
  3. NbCl5을 물에 용해시키고, 수산화암모늄을 첨가하여 Nb20H5을 침전시키고, 얻어진 침전물을 과산화수소 수용액에 용해시키고, Ba(N03), Sr(N03)2, 및 Yb2(NO3)3를 넣고 교반시킨 다음, 시트르산을 첨가하여 가열, 건조시키고, 건조된 수지를 자발적으로 연소시켜 Ba(Yb1/2Nb1/2)03와 Sr(Yb1/2Nb1/2)03고용계의 전구체 수지를 얻은 다음, 이 전구체 수지를 하소시키고, 소결 하는 단계로 이루어진 유전률이 30
    Figure kpo00028
    37이고, 품질 계수가 20,000 이상인 단일 페롭스카이트 상의 고주파용 유전체 세라믹 조성물의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 전구체 수지를 1300
    Figure kpo00029
    의 온도에서 하소시키는 유전체 세라믹 조성물의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 소결 온도가 1500
    Figure kpo00030
    Figure kpo00031
    1550
    Figure kpo00032
    인 유전체 세라믹 조성물의 제조방법.
KR1019970009045A 1997-03-17 1997-03-17 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법 KR100227555B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970009045A KR100227555B1 (ko) 1997-03-17 1997-03-17 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970009045A KR100227555B1 (ko) 1997-03-17 1997-03-17 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980073647A KR19980073647A (ko) 1998-11-05
KR100227555B1 true KR100227555B1 (ko) 1999-11-01

Family

ID=19499952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970009045A KR100227555B1 (ko) 1997-03-17 1997-03-17 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100227555B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417394B1 (ko) * 2001-02-20 2004-02-05 학교법인 성균관대학 유전체 세라믹 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980073647A (ko) 1998-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nino et al. Phase formation and reactions in the Bi2O3–ZnO–Nb2O5–Ag pyrochlore system
Scherban et al. Raman scattering study of acceptor-doped BaCeO3
Majewski et al. Processing of (La, Sr)(Ga, Mg) O 3 Solid Electrolyte
Pfaff Sol–gel synthesis of barium titanate powders of various compositions
Kareiva et al. Sol-gel synthesis and characterization of barium titanate powders
KR20010097300A (ko) 저온소결 저손실 고주파유전체 세라믹스 조성물 및 그제조방법
CA1109247A (en) Method of producing a dielectric with perowskite structure
Takahashi et al. Occurrence of Dielectric 1: 1: 4 Compound in the Ternary System BaO—Ln2O3—TiO2 (Ln= La, Nd, and Sm): I, An Improved Coprecipitation Method for Preparing a Single‐Phase Powder of Ternary Compound in the BaO—La2O3—TiO2 System
EP1020416A2 (en) Dielectric ceramic composition, method of preparing dielectric ceramic material, and dielectric resonator
Padmini et al. Wet chemical syntheses of ultrafine multicomponent ceramic powders through gel to crystallite conversion
JP4524411B2 (ja) 誘電体磁器組成物
CN107188557A (zh) 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法
KR100227555B1 (ko) 고주파용 유전체 세라믹 조성물 및 그 제조방법
Guha Synthesis and characterization of barium lanthanum titanates
JP3011123B2 (ja) 誘電体セラミック組成物
US5057466A (en) Dielectric ceramic material and method of producing same
KR100360974B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물의 제조방법
CN111825445B (zh) 一种高介电常数微波介质陶瓷材料、制备及其应用
Belous et al. Solid-state reaction mechanism for the formation of Ba6− xLn8+ 2 x/3Ti18O54 (Ln= Nd, Sm) solid solutions
JP3113913B1 (ja) 電気伝導性セリウム複酸化物セラミックスとその製造法
CN114276131B (zh) 一种中介电常数的微波介质陶瓷材料及制备其的方法
KR100489887B1 (ko) 마이크로파 유전체 세라믹 조성물 및 그의 제조방법
JPH1197279A (ja) 耐還元性誘電体組成物の製造方法および積層セラミックコンデンサ
RU2004523C1 (ru) Способ получени высокотемпературных сверхпроводников с электронным типом проводимости
US5444027A (en) Compositions of high frequency dielectric ceramics

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20020221

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee