KR100444224B1 - 유전체 세라믹 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 전기, 전자기기의 부품에 사용되는 유전체 세라믹 조성물에 관한 것으로서,고 유전율 및 저손실을 갖고 저온 동시소성을 가능하게 하는 유전체 세라믹 조성물을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 하기 화학식(1)과 같이 조성되는 유전체 세라믹 조성물을 그 요지로 한다.

(화학식 1)

a wt.%{ x BaO - y₁Nd₂O₃- y₂Sm₂O₃- w Bi₂O₃- z TiO₂} +

b wt.% (ZnO-B₂O₃-SiO₂-PbO계 그라스 프릿) +

c wt.% CuO

(상기 식에서, 10.0 mol% ≤x ≤20.0 mol%; 7.0 mol% ≤ y₁+y₂≤20.0 mol%; 0.5 mol%≤ w ≤ 5.0mol%; 60.0 mol% ≤z ≤80.0mol%; x+y₁+y₂+w+z=100; 80.0 wt.% ≤a ≤98.0 wt.%; 1.0 wt.% ≤ b ≤10.0 wt.%; 1.0 wt.% ≤ c ≤10.0 wt.%)

Description

유전체 세라믹 조성물{Dielectric Ceramic Compositions}

본 발명은 각종 전기, 전자기기의 부품에 사용되는 유전체 세라믹 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유전체와 전극을 동시에 소성할 수 있는 50이상의 유전율을 갖는 저온소성용 유전체 세라믹 조성물에 관한 것이다.

저온 소성용 유전체 조성물(재료)이란 일반적으로 1300℃이상의 고온에서 소성되는 세라믹 유전체와는 달리 은(Ag)이나 동(Cu)의 녹는점 보다 낮은 온도인 800~950℃내외의 온도범위에서 소성이 가능한 재료를 말한다.

전기, 전자기기의 소형화, 경량화, 고기능화에 따라 회로 기판상 구성소자들의 크기 및 숫자를 줄이면서도 더욱 우수한 성능을 가지게 하기 위해 부품 및 기판의 제작시 이를 다층화해서 유전체와 전극을 동시소성하여 제작하려는 시도가 광범위하게 확산되고 있다.

그러나, 기존의 유전체 재료는 소결온도가 높으므로 기판 및 소자부품을 다층화해서 동시소성을 하려면 내부 전극 패턴(pattern)으로 사용되는 금속도 Mo나 W와 같이 높은 용융점을 가지는 금속을 사용할 수 밖에 없다.

상기와 같이 Mo나 W을 내부 전극패턴으로 사용하는 경우에는 Mo나 W 값도 고가 이고 무엇보다 고주파화가 되면서 나타나는 표면효과(skin effect)로 인해 도체로 사용되는 금속의 저항이 낮을 수록 손실을 줄일 수 있으므로, Ag나 Cu와 같이 상대적으로 값이 싸고 높은 전기 전도도를 가지는 금속의 사용이 불가피해졌다.

상기와 같이 내부전극패턴으로 Ag나 Cu를 사용하는 경우에는 Ag나 Cu가 매우 낮은 용융점(Ag:960℃, Cu:1083℃)을 가지므로 이보다 낮은 온도범위에서 소결이 가능한 유전체 재료를 찾는 것이 매우 중요한 연구과제가 된다.

이러한 저온소성 유전체를 만들기 위한 대표적인 방법으로는 종래의 고유전율 및 저손실의 특성을 갖는 고온소성 재료에 융점이 낮은 물질인 그라스 파우더(glass powder)나 CuO, PbO 및 Bi₂O₃, V₂O₅등의 첨가제를 소량 넣어 액상소결을 유도하는 방법과 유리에 세라믹스를 충진재로 혼합한 그라스 세라믹(glass ceramics) 유전체 재료를 제조하여 소결하는 방법을 들수 있다.

상기 후자의 방법에 따라 유전체기판을 제조하는 경우에는 그라스(glass)가 주가 되므로 일반적으로 10이하의 낮은 유전율재료가 된다.

상기한 10이하의 저유전율 재료는 기존의 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics)재료로 많이 사용되어 지고 있는데, 이는 신호처리의 고속화와 전송특성 향상을 위해서는 유전율이 낮을 수록 유리하기 때문이다.

한편, 응용 회로에 따라 저손실의 "중간(medium)" 유전율(15~100)을 가지는 유전체를 기판으로 사용시 신호지연문제 없이 설계와 기능적으로 훨씬 유리해 지는 경우가 있다.

또한, 기존보다 높은 유전율을 가지는 유전체를 사용시 관내파장(GuidedWavelength)이 짧아져 회로의 크기를 줄일 수 있어 전자소자의 크기가 중요한 응용에서 아주 유리하며, 회로에 따라 I.L특성이나 주파수편차를 감소시키는 등의 잇점도 있다.

또한, 유전율이 증가 할수록 전송선로의 폭과 유전체의 두께비를 줄일 수 있으므로 회로설계자가 훨씬 좋은 적층구조를 가진 회로를 설계할 수 있는 기회를 주게 된다.

유전율이 약 70 이상인 BaO-Re₂O₃-TiO₂(Re= 희토류계 원소)계 원소에 B₂O₃-SiO₂계 그라스 프릿(glass frit)을 첨가하여 소성온도를 낯춘 유전체 세라믹 조성물이 대한민국 특허 공개 제1999-62997호에 제시되어 있다.

그러나, 상기 공개특허에 제시되어 있는 유전체 세라믹 조성물의 경우에는 그 소결온도가 1000℃ 이상으로 높아 Ag 전극과 동시 소성하기에는 너무 높은 소결온도이기 때문에 자체 만으로 저온 동시 소성 재료로 활용하기에는 힘들다.는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 고 유전율 및 저손실을 갖고 저온 동시소성을 가능하게 하는 유전체 세라믹 조성물을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 하기 화학식(1)과 같이 조성되는 유전체 세라믹 조성물에 관한 것이다.

a wt.%{ x BaO - y₁Nd₂O₃- y₂Sm₂O₃- w Bi₂O₃- z TiO₂} +

b wt.% (ZnO-B₂O₃-SiO₂-PbO계 그라스 프릿) +

c wt.% CuO

(상기 식에서, 10.0 mol% ≤x ≤20.0 mol%; 7.0 mol% ≤ y₁+y₂≤20.0 mol%; 0.5 mol%≤ w ≤ 5.0mol%; 60.0 mol% ≤z ≤80.0mol%; x+y₁+y₂+w+z=100; 80.0 wt.% ≤a ≤98.0 wt.%; 1.0 wt.% ≤ b ≤10.0 wt.%; 1.0 wt.% ≤ c ≤10.0 wt.%)

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서 유전체 기반 조성으로 사용되는 상기 BaO-Nd₂O₃-Sm₂O₃-Bi₂O₃-TiO₂계 조성은 소결온도가 1350℃ 이상으로 높아 녹는점이 961℃인 은(Ag) 전극과 동시 소성하기가 어렵다. 본 발명에서는 이러한 점을 해결하기 위하여 저온에서 액상을 형성시킬 수 있는 그라스 프릿과 CuO를 첨가제로 하여 액상소결을 유도해 은(Ag) 전극과 동시 소성을 이루도록 한 것이다.

저온 소성을 위한 액상소결의 치밀화의 구동력은 미세한 고상입자들 사이에 작용하는 액상의 모세관 압력이며 다음과 같은 조건들이 필요하다.

먼저, 액상의 양이 유전체 기반조성의 일차 입자를 완전히 덮을 수 있을 만큼 존재해야 하며, 유전체 기반조성이 액상에 어느 정도의 용해도가 있어야 한다.

마지막으로 유전체 기반조성이 액상에 젖음성이 좋아야 한다. 여기서, 일단 액상이 형성되어야 하므로 첨가제가 유전체 기반조성과 반응해 액상을 형성시킬 수 있어야하며, 첨가되는 그라스 프릿의 Ts(연화온도)가 적당히 낮아야 하고, 또한 생성된 액상의 점도가 낮아야 쉽게 흘러서 유전체 기반조성에 균일하게 젖을 수 있을 것이다. 그리고, 파우더의 일차입자를 작게 할 수록 모세관 압력이 증가하므로 입자가 작을수록 치밀화되는 구동력이 커진다고 할 수 있다. 또한, 치밀화를 위해 일차입자사이에 액상이 얼마나 균일하게 분포되어 있느냐가 중요하므로 유전체 기반조성과 그라스 프릿 및 첨가제를 혼합한 후 그라스 프릿의 Ts보다 조금 높은 온도에서 열처리를 함으로써 액상을 유전체 기반조성에 균일하게 분포시킨 후 소성을 시키면 훨씬 우수한 소결성을 확보할 수 있다. 따라서, 유전체 기반조성의 선택이 무엇보다 중요하며, 또한 유전체 기반조성과 액상을 형성시킬 수 있는 첨가제인 CuO의 첨가량과 그라스 프릿의 조성및 첨가량이 매우 중요하다고 할 수 있다.

본 발명에 있어서 바람직한 유전체 기반조성은 BaO - Nd₂O₃- Sm₂O₃- Bi₂O₃- TiO₂계 조성으로서, 상기 BaO의 함량은 10.0~20.0 mol%, Nd₂O₃와 Sm₂O₃의 양는 7.0 ~ 20.0 mol%, Bi₂O₃의 함량은 0.5 ~ 5.0 mol%, TiO₂의 함량은 60.0 ~ 80.0 mol% 로 선정되는 것이 바람직하며, 이들 성분들의 mol%의 합은 100이되어야 한다.

상기한 유전체 기반조성의 조성범위를 벗어나는 경우에는 유전체 기반조성의 유전율이 낮거나, 공진주파수의 온도계수가 너무 높아 실제로 사용하는데 어려움이

따르게 된다.

본 발명의 유전체 기반 조성에 있어서 BaO의 양이 10.0 mol% 미만인 경우에는 TiO₂등이 존재하거나 유전율이 낮은 Nd₂O₃-TiO₂화합물이 존재하여 공진주파수의 온도계수가 높거나 유전율이 작게 되고, 20 mol%를 초과하는 경우에는 유전율이 작은 BaO-TiO₂계의 화합물이 생성되어 유전율이 저하되므로, 상기 BaO의 함량은 10-20mol%로 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 유전체 기반 조성에 있어서 Nd₂O₃(Sm₂O₃)와 TiO₂의 양도 역시 BaO의 양과 연관되어 상기 조성의 범위를 가져야만 고유전율 및 안정된 공진 주파수의 온도계수 (TCF)을 나타내는 조성이 될 수 있다.

상기 Nd₂O₃와 Sm₂O₃의 합한 양이 20 mol% 를 초과하는 경우에는 유전율이 낮은 Nd₂O₃(Sm₂O₃)-TiO₂상이 많이 존재해 유전율 및 Q 값의 저하를 초래하게 된다.

또한, 상기 Bi₂O₃는 유전율을 높게 유지하면서 공진주파수의 온도계수를 조절하는 역할을 하며 특히 상을 안정화시키는 역할을 하므로 반드시 함유되어야 하는 성분으로서, 그 함량이 5.0 mol%를 초과하는 경우에는 Q 값이 급격히 감소하여 고주파 유전체 재료로 사용하기 어렵게 된다.

또한, 상기 그라스 프릿으로는 ZnO-B₂O₃-SiO₂-PbO계를 사용하는 것이 바람직하며, 그 첨가량은 1.0 ~ 10.0 wt%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 ZnO-B₂O₃-SiO₂-PbO계 그라스 프릿은 ZnO: 30-70wt%, B₂O₃:5-30wt%, SiO₂: 5-40wt% 및 PbO: 2-40wt%로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 그라스 프릿에 함유된 B₂O₃는 유리 점도를 저하시키고, 유전체 조성의 소결을 가속화 시킨다.

상기 B₂O₃의 함량이 5 wt.% 미만인 경우에는 900℃ 이하에서 소결되지 않을 우려가 있고, 30 wt.%를 초과하는 경우에는 내습성에 문제가 생길 우려가 있으므로, 그 함량은 5-30wt.%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 SiO₂의 양이 40 wt.%을 초과하면 그라스 프릿(glass frit)의 연화점(Ts)이 높아져 소결조제의 역할을 하지 못하게 되며, 그 첨가효과를 얻기 위해서는 5wt.%이상 함유되어야 하므로, 그 함량은 5-40wt.%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 PbO의 함량이 2wt.% 미만인 경우에는 Ts가 높아 소결성에 문제가 있고, 40 wt.%를 초과하는 경우에는 Ts 는 낮아져 소결성은 향상되나 미량 첨가시에도 Q 값이 저하되는 문제점이 생기게 되므로, 그 함량은 2-40wt%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 ZnO의 함량은 30-70wt%로 제한하는 것이 바람직하며, 과도하게 큰 경우에는 그라스 프릿의 연화점이 상승하여 저온 소성이 불가능 하게 된다.

한편, 상기 CuO는 소결성 향상 및 유전특성 조절용으로 첨가되는 것으로서, 그 첨가량은 1.0 ~ 10.0wt%로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유전체 세라믹 조성물에서는 액상소결을 주도하는 데는 CuO가 주된 역할을 하며 그라스 프릿이 첨가됨으로써 소결이 완전히 진행될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

상기한 그라스 프릿 및 CuO의 첨가량을 만족하는 영역에서 900℃이하의 소결이 가능하며, 유전율 50 이상, 높은 Q값, 공진주파수의 온도계수가 ±20 ppm/℃ 이하의값이 구현될 수 있다.

본 발명의 유전체 세라믹 조성물을 제조하는 바람직한 방법의 일례에 대하여 설명한다.

유전체 기반조성의 출발물질로 고순도 (99.0% 이상)의 BaCO₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Bi₂O₃, 및 TiO₂를 목표조성에 따라 x BaO - y₁Nd₂O₃- y₂Sm₂O₃- w Bi₂O₃- z TiO₂에 맞게 칭량(weighing) 한 후 습식 혼합을 한다. 상기 습식혼합은 3φ지르코니아 볼과 D.I water 를 넣고 로드 밀(rod mill)에서 16시간이상 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 혼합된 슬러리(slurry)를 건조시켜 하소를 한다.

상기 하소는 5℃/min의 승온속도로 승온하여 1100 - 1150℃ 에서 2 - 3시간정도 행하는 것이 바람직하다.

이때, 하소온도가 너무 낮은 경우에는 상합성이 완전히 이루어지지 않음으로 중간상의 양이 많아 수축율이 커지고, 최종특성에도 나쁜 영향을 미치게 되며, 너무 높은 경우에는 입자가 과도하게 성장하여 분쇄가 어렵게 된다.

유전체에 첨가할 그리스 프릿은 목적하는 조성비가 되도록 각각의 성분 원소를 칭량하고, 1200℃ ~ 1400℃ 사이의 온도로 용융하고, 물에서 급랭 후, 건식 분쇄를 거쳐, 에틸 알콜을 사용하여 분쇄하는 것이 바람직하다.

상기 그라스 프릿의 입도가 너무 클 경우에는 혼합 불균일성을 초래하게 되므로 그 입도는 0.5~1.0 ㎛ 가 되도록 분쇄하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 하소한 유전체 기반조성을 조분쇄한 후 이 유전체 기반조성에 그라스 프릿 및 CuO를 적정량 첨가하여 배치(batch)한 후, 혼합한다.

상기 혼합시간은 16시간이상 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 혼합된 분말을 건조시킨 후 600 ~ 700℃에서 열처리를 행한다.

상기 열처리 시간은 2 - 3시간정도가 바람직하다.

상기 열처리는 그라스 프릿의 Ts (softening point)보다 약간 높은 온도에서 행해짐으로써 그라스의 액상이 형성되어 유전체 기반조성에 균일하게 코팅되므로써 반응성 및 균일성을 향상시켜, 소결성을 증진시키게 된다.

열처리된 파우더는 목적하는 입도로 분쇄하고, 분쇄한 파우더는 바인더 혼합후 디스크등과 같은 목적하는 형상으로 성형한다.

상기 열처리된 파우더는 그 입도가 0.3-0.4㎛이 되도록 분쇄하는 것이 바람직하며, 분해한 파우더는 바인더 혼합 후 디스크(disk)나 시트(sheet)와 같이 목적하는 향상으로 성형한다.

상기와 같이 성형된 성형체에 내부전극을 형성한 후, 900℃이하에서 동시 소성하므로써 목적하는 소자가 제조된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

유전체 기반조성의 출발물질로 고순도 (99.0% 이상)의 BaCO₃, Nd₂O₃, Sm₂O₃, Bi₂O₃, 및 TiO₂를 하기 표1 의 조성을 얻기 위하여 x BaO - y₁Nd₂O₃- y₂Sm₂O₃- w Bi₂O₃- z TiO₂에 맞게 칭량(weighing) 한 후 3φ지르코니아 볼과 D.I water 를 넣고 로드 밀(rod mill)에서 16시간 습식 혼합을 하였다.

상기와 같이 혼합된 슬러리(slurry)를 건조시켜 유발에서 조분쇄한 후 5℃/min의 승온속도로 승온하여 1150℃ 에서 2시간 하소하였다.

상기와 같이 하소된 파우더는 유발로 분쇄 하여 planetary mill로 200 rpm으로 80분간 분쇄하였다. 분쇄한 파우더는 바인더 혼합후, 14mm φ mold를 사용하여 약 2.0 ton/cm²의 압력으로 일축 성형하여 디스크(disk)를 제작하였다. 성형된 시편을 1350℃에서 3시간 소결하고, 유전율(k), Q값, 및 TCF를 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

하기 표 1의 고주파 유전특성 중 유전율(K)과 Q 값은 Hakki & Coleman 방법으로 행하였으며, 공진주파수의 온도계수(TCF)는 cavity 법으로 행하였다. 공진주파수의 온도계수는 20℃에서 85℃ 사이에서 측정하였으며, 20℃에서 30분 유지후 그때의 공진주파수를 측정하고, 85℃로 승온한 후 30분 유지한 다음에 공진주파수를 측정하여 공진주파수의 온도계수를 측정하였다.

기반조성No.	조성(mol%)	K	Q(at 1GHz)	TCF(ppm/℃)	소결온도(℃)
	x					y1	y2	w	z
1	23.0	16.0	2.0	1.0	58.0	51.0	6,000	8.0	1350
2	9.0	8.0	1.0	1.0	81.0	95.0	8,200	98.0	1350
3	9.0	17.5	2.0	1.5	71.0	58.5	2,000	30.0	1350
4	15.0	14.3	9.0	1.5	60.2	52.4	4,200	7.0	1350
5	14.0	9.0	6.5	6.0	64.5	88.0	1,200	15.0	1350
6	17.0	10.0	6.0	0.5	66.5	86.0	9,500	16.0	1350
7	11.5	9.0	7.0	3.0	69.5	89.0	9,000	15.0	1350
8	10.0	11.0	2.0	1.5	75.5	93.0	7,000	12.5	1350
9	12.0	15.0	1.0	0.5	71.5	86.5	5,500	17.0	1350
10	15.0	9.5	6.0	1.9	67.6	93.0	7,000	16.0	1350

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 유전체 기반조성(기반조성 6-10)의 경우에는 60이상의 유전율, 높은 Q값 및 적절한 TCF값을 나타내고 있음을 알 수 있다.

본 발명에 있어서 저온소성을 위해 첨가되는 그라스 프릿은 대부분 유전율이 10이하로 낮아 그라스 프릿이 첨가되면서 유전체 기반조성의 유전율 및 Q 값의 감소를 초래하게 된다. 그리고, 900℃이하의 저온에서 소성시 유전체 기반조성의 하소상이 고온 소결상으로 가지 못해 유전율의 저하가 예상되므로 유전율 50이상인 저온소성용 재료를 개발하기 위해서는 유전체 기반 조성의 유전율이 60 이상의 값을 가져야 한다. 그리고, 유전체 기반조성에 그라스 프릿 및 CuO를 첨가할 경우 TCF가 음의 방향으로 이동하는 경향이 있으므로 유전체 기반조성의 TCF가0ppm/℃이상인 조성을 선택하여야 한다.

상기 표 1의 실험 결과로부터 유전체 기반조성(6~10)의 경우가 유전율 50이상의 저온 동시 소성용 유전체를 구현하는데 있어서 적합한 유전체 기반 조성임을 알 수 있다.

실시예 2

상기 실시예 1에서와 같이 하소된 상기 표 1의 유전체 기반조성 (7) 및 (8)를 각각 유발로 조분쇄한 후 이 각각의 유전체 기반조성 30g에 하기 표 3에 나타난 바와 같이 그라스 프릿을 4.0 ~ 12.0 wt.% 첨가 하고, CuO를 0 ~ 12.0 wt.% 첨가하여 배치(batch)한 후 16시간 이상 혼합을 하였다.

상기 그라스 프릿은 표 2에 나타낸 조성비가 되도록 각각의 성분 원소를 칭량하고, 1200℃ ~ 1400℃ 사이의 온도로 용융하고, 물에서 급랭 후, 건식 분쇄를 거쳐, 에틸 알콜을 사용하여 입도가 0.5~1.0 ㎛ 가 되도록 분쇄하여 제조한 것이다.

상기와 같이 혼합된 분말을 건조시킨 후 600 ~ 700℃에서 2시간동안 열처리 하였다.

상기와 같이 열처리된 파우더는 유발로 조분쇄 한 후 planetary mill로 200 rpm으로 80분간 분쇄하여 입자의 크기를 0.3 ~ 0.4㎛로 조절하였다.

분쇄한 파우더는 바인더 혼합후, 14mm φ mold를 사용하여 약 2.0 ton/cm²의 압력으로 일축 성형하여 디스크(disk)를 제작하였다. 성형된 시편을 900℃ 또는 1150℃ 에서 3시간 소결한 후, 유전율(K)과 Q 값 및 공진주파수의 온도계수(TCF)를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

하기 표 3에서 비교재(3)은 비교재(2)를 1150 ℃에서 소성한 것이다.

또한, 하기 표 3에는 소결상태를 조사하고, 그 결과를 나타내었다.

상기 유전율(K)과 Q 값 및 공진주파수의 온도계수(TCF)는 실시예 1과 같은 방법으로 구하였다.

그라스 프릿 No.	B2O3	SiO2	ZnO	PbO
발명 G 1	25	12	60	3
발명 G 2	17	10	57	15
비교 G 3	3	27	60	10
비교 G 4	35	20	40	5
비교 G 5	20	3	55	22
비교 G 6	15	45	35	5
비교 G 7	20	30	49	1
비교 G 8	10	15	32	43
비교 G 9	12	10	75	3

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명재(1-15)는 900℃에서의 저온소성이 가능할 뿐만 아니라 53.5이상의 유전율, 1,900이상의 Q값, ±6.0ppm/℃의 TCF값을 나타냄을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예(1-18)의 경우에는 900℃에서의 소성시 소결이 안되거나 소결이 불충분하거나 소성이 가능한 경우에도 그 특성이 열화됨을 알 수 있다.

즉, CuO를 첨가하지 않고 그라스 프릿만을 첨가한 경우에는 그라스 프릿의 조성과는 관계없이 전혀 소결이 이루어지지 않고, 또한 그라스 프릿을 첨가하지 않고 CuO만을 첨가했을 때도 불충분한 소결이 이루어짐을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 그라스 프릿과 CuO가 동시에 첨가되어야만 완전한 소결성이 확보될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 그라스 프릿만 4 wt.% 첨가된 조성에서는 소결이 전혀 이루어지지 않으나, 그라스 프릿 4 wt.%에 CuO가 1 wt.%만 첨가되어도 소결이 증가되어 유전율 50이상의 구현이 가능해 짐을 알 수 있다.

또한, 그라스 프릿의 양을 고정시키고 CuO의 양을 증가시키면 소결성이 더욱 증가하여 소성온도에 따른 안정한 유전특성이 확보됨을 알 수 있다.

그러나, CuO의 양이 10 wt.%를 초과하게 되면 Q값이 저하하게 되며, 비저항또한 저하하게 된다.

또한, 본 발명에 부합되는 ZnO-B₂O₃-SiO₂-PbO계 그라스 프릿의 조성범위 내에서는 첨가되는 그라스 프릿의 조성(발명 G1 및 G2)에 따라서는 유전특성이 크게 변하지 않음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 고온 소성 (1300℃ 이상) 유전체 재료에 그라스 프릿과 CuO를 동시에 첨가함으로써 900℃이하의 낮은 온도에서 은(Ag) 전극과 동시 소성이 가능할 뿐만 아니라 그라스 프릿의 첨가량과 CuO의 첨가량을 조절하여 유전율 50 이상, Q 1,000 이상(at 1GHz), TCF ±20.0 ppm/℃이하를 구현 함으로써 적층 칩 LC 필터(filter)를 제조하기에 적절한 유전체 세라믹 조성물을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 하기 화학식(1)과 같이 조성되는 유전체 세라믹 조성물

   (화학식 1)

   a wt.%{ x BaO - y₁Nd₂O₃- y₂Sm₂O₃- w Bi₂O₃- z TiO₂} +

   b wt.% (ZnO-B₂O₃-SiO₂-PbO계 그라스 프릿) +

   c wt.% CuO

   상기 화학식에서, x, y₁, y₂, w, z, a, b, 및 c는 10.0 mol% ≤x ≤20.0 mol%; 7.0 mol% ≤ y₁+y₂≤20.0 mol%; 0.5 mol%≤ w ≤ 5.0mol%; 60.0 mol% ≤z ≤80.0mol%; x+y₁+y₂+w+z=100; 80.0 wt.% ≤a ≤98.0 wt.%; 1.0 wt.% ≤ b ≤10.0 wt.%; 1.0 wt.% ≤ c ≤10.0 wt.%의 조건을 만족하고, 그리고 상기 그라스 프릿은 ZnO: 30-70wt%, B₂O₃:5-30wt%, SiO₂: 5-40wt% 및 PbO: 2-40wt%로 이루어지는 ZnO-B₂O₃-SiO₂-PbO계 그라스 프릿임.
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