KR100241811B1 - 마이크로파 유전체 자기조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로파 유전체 자기조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래의 자기조성물은 유전율이 100미만이고 공진주파수(f)와 품질계수(Q)의 곱이 4000 이하이며 공진주파수의 온도의존계수가 ±3mmp/℃ 이상의 값을 가지며, 첨가물을 산화물 형태로 첨가하기 때문에, 미량 첨가시 정확한 공정제어에 많은 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 마이크로파 유전체 자기조성물은 (Pb1-xCax)(Zr1-ySny)O3를 주성분으로 하며, 이때 상기의 x,y는 몰(mol)비로서 0.15＜x＜0.40, 0.15＜y＜0.50가 되도록 하며 원소는 물에 잘 용해하는 질산망간(Mn(NO)3)2·4H2O) 형태로 첨가하며 상기의 산화납(PbO), 산화칼슘(CaO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO2)으로 구성된 주조성물의 무게를 100으로 하여 수화물 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)을 산화물의 무게비로 환산해서 산화망간(MnO)을 3중량% 미만으로 첨가하여 혼합한 후, 1000℃ 내지 1200℃에서 하소 하고, 다시 분쇄하여 성형한 다음 1200℃ 내지 1550℃의 온도의 산소분위기에서 소성하여 제조됨을 특징으로 하고 있다.

Description

마이크로파 유전체 자기조성물 및 그 제조방법
본 발명은 마이크로파 유전체 자기조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 유전율(k)이 100 이상이 되고 공진주파수(f)와 품질계수(Q)의 곱이 4000이상이며 공진주파수의 온도의존계수(τf)가 ±3mmp/℃ 이내의 매우 우수한 마이크로파 유전특성을 가지고 첨가원소인 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)의 수용액 형태로 첨가되기 때문에 첨가원소의 정밀한 제어가 이루어져 정확한 공정을 실시할 수 있도록 한 유전체 자기조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고주파범위에서 고주파 집적회로 또는 유전체 공진기용으로 여러 종류의 유전체 자기조성물이 사용되고 있는 바, 고주파용으로 사용되는 주파수가 증가되고 있어 보다 향상된 품질계수(Q) 및 경박단소화를 위한 최근 전자부품의 추이는 마이크로 영역에서 높은유전율(k)을 가지는 유전체 자기조성물이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 가토등(Jpn. J. Appl. Phys. 30(9B)2343 (1991), 32(9B) 4356(1993)은 산화납(PbO), 산화칼슘(CaO), 산화지르코늄(ZrO2)로 구성된 조성물을 산화물 혼합법에 의한 제조방법으로 개선된 값을 가지는 자기 조성물을 개발하였다. 그러나 상기의 조성물은 유전율, 공진주파수의 온도계수, 품질계수와 공진주파수와의 곱의 값이 각각은 우수한 특성을 가지는 조성물을 개발하였으나 세가지 특성 모두는 실질적인 마이크로파 유전체 부품 응용에 적합하지 않다.
본 발명은 이와같은 문제점을 해결하는데 착안하여 본 발명을 완성하였다. 본 발명의 유전율이 100 이상이 되고 공진주파수(f)와 품질계수(Q)의 곱이 4000 이상이며 공진주파수의 온도의존계수(τf)가 ±3mmp/℃ 이내의 매우 우수한 마이크로파 유전특성을 가지고 첨가원소인 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)의 수용액 형태로 첨가되기 때문에 첨가 원소의 정밀한 제어가 이루어져 정확한 공정을 실시할 수 있도록 한 유전체 자기조성물과 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명에 의한 마이크로파 유전체 자기조성물과 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 마이크로파 유전체 자기조성물은 (Pb1-xCax)(Zr1-ySny)O3의 유전체 자기조성물을 주성분으로 하며, 이때 상기의 x, y는 몰(mol)비로서 0.15＜x＜0.40, 0.15＜y＜0.50를 가지도록 하는 것이며, 첨가원소는 물에 녹는 질산망간(Mn(NO)3)2·4H2O) 형태로 첨가하는데 상기의 산화납(PbO), 산화칼슘(CaO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO2)으로 구성된 주조성물의 무게를 100으로 하여 수화물 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)을 산화물의 무게비로 환산해서 산화망간(MnO)을 3중량% 미만으로 첨가하여 구성한 것이다.
상기의 x의 몰비가 x＜0.1인 경우에는 품질계수와 공진주파수의 곱이 매우 낮은 값을 가지며, x＞0.40인 경우에는 품질계수와 공진주파수의 곱은 증가하지만 유전율이 낮은 값을 가진다.
한편 y의 몰비가 y＜0.15인 경우에는 공진주파수의 온도의존계수가 -10mmp/℃ 이상의 값을 가지고, y＞0.5인 경우에 공진주파수의 온도의존계수가 +10mmp/℃ 이상으로 급격히 커지기 때문에 0.15＜x＜0.40, 0.15＜y＜0.50를 가지도록 채택하였다.
또한, 상기의 원소의 첨가량이 범위 이상이 되면, 소결성 및 품질계수가 급격히 나빠지게 된다.
이와같이 본 발명에서는 종래 기술의 문제점인 미량원소의 정확한 첨가를 위해 수용성의 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)을 첨가제로 사용하였으며, 산화납(PbO) 0.65mol, 산화칼슘(CaO) 0.35mol, 산화지르코늄(ZrO2) 0.79mol, 산화주석(SnO2) 0.21mol, 0.5 중량%의 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)이 첨가된 조성물을 1350℃에서 소성하면 5GHz에서 유전율 130이상 품질계수와 공진주파수와의 곱이 5300, 공진주파수의 온도의존계수가 1mmp/℃의 극히 우수한 성질의 유전체 자기조성물을 얻을 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 마이크로파 유전체 자기조성물의 제조방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1-8]
99% 이상의 순도를 가지는 산화납(PbO), 산화칼슘(CaO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO2)의 주조성물에 수용성의 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)을 다음의 표 1의 비율로 평량 후, 평량된 분말을 나일론자(jar)와 산화지르코늄 볼을 이용하여 플레너터리 밀(planetary mill)로 2시간 동안 혼합하였다. 이때 분산매로 증류수를 사용하며, 잘 혼합된 슬러리는 건조후 조성에 따라 1000℃ 내지 1200℃에서 하소 후, 이를 적절한 크기를 가지도록 분쇄하였다.
시편은 건식 프레스(press)로 성형 후, 직경 8.0㎜, 두께 3.5㎜를 가지도록 1MPa의 압력으로 성형한다.
이러한 방법으로 성형된 시편은 1200 내지 1550℃ 정도의 온도범위를 갖고 산소 분위기에서 소성하게 된다. 이때 시편을 산소 분위기에서 소성하지 않게 되면 품질계수가 나빠진다.
본 발명에서 첨가물로 수용성의 질산망간(Mn(NO3)2·4H2O)을 사용한 것은 하소 또는 소결 도중 분말에 균일하게 확산되기 때문이다.
Figure kpo00001
한편, 이러한 방법으로 제조된 시편은 평탄한 면을 가지도록 연마한 후 유전율, 품질계수, 공진주파수의 온도의존계수를 오픈 캐비티(open cavity) 방식으로 측정한다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의한 마이크로파 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법은 유전율이 100 이상이 되고 공진주파수(f)와 품질계수(Q)의 곱이 4000 이상이며 공진주파수의 온도의존계수가 ±3mmp/℃ 이내의 매우 우수한 마이크로파 유전특성을 가지고, 첨가원소의 정밀한 제어가 이루어져 정확한 공정을 실시할 수 있는 효과가 있는 유용한 발명인 것이다.
본 발명에 의한 마이크로파 유전체 자기조성물 및 그 제조방법에 의하면 유전율이 100 이상이 되고 공진주파수(f)와 품질계수(Q)의 곱이 4,000 이상이며 공진주파수의 온도의존계수가 ±3mmp/℃ 이내의 우수한 마이크로파 유전특성을 가지고 있으며 첨가원소에 의한 정밀한 제어가 이루어져 정확한 공정제어를 할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

  1. 산화납(PbO), 산화칼슘(CaO), 산화지르코늄(ZrO2), 산화주석(SnO2)으로 이루어진 주성분을 기준으로 하여 수화질화 망간이 산화망간의 무게비로 3 중량% 미만으로 첨가되어지는 것으로써 하기구조식을 만족하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 유전체 자기조성물.
    (Pb1-xCax)(Zr1-ySny)O3
    상기 식에서 x,y는 몰비로서 0.15＜x＜0.40, 0.15＜y＜0.50의 값을 가진다.
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