KR100603743B1 - High Frequency Dielectric Ceramic Compositions for Low Temperature Sintering And Fabricating Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저온소결용 고주파 유전체 조성물 및 그 제조 방법과 이를 이용한 고주파용 유전체 부품에 관한 것으로, 일반식 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3-xB2O3-yCuO[BMN-B-Cu]로 표시되고, 조성물 전체에 대한 B2O3 와 CuO의 몰분율은 각각 2.0mol% ≤ x ≤ 30.0mol%, 및 0.5mol% ≤ y ≤ 30.0mol%의 범위의 값을 가진다.The present invention relates to a high frequency dielectric composition for low temperature sintering, a method of manufacturing the same, and a high frequency dielectric component using the same, and includes a general formula Ba (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -xB 2 O 3 -yCuO [BMN-B -Cu], and the mole fractions of B 2 O 3 and CuO with respect to the whole composition have values in the range of 2.0 mol% ≦ x ≦ 30.0 mol%, and 0.5mol% ≦ y ≦ 30.0 mol%, respectively.
본 발명의 유전체는 높은 유전율(εr)과 품질계수(Q×f), 그리고 -8 ~ -3.11ppm/℃의 범위를 가지는 공진 주파수 온도계수(τf)를 가지고 있고, 이러한 유전체 조성물의 소결 공정의 온도는 850℃에서도 소결이 되므로 적층형 고주파 유전체의 세라믹스 부품 재료로 사용될 수 있는 우수한 특성을 갖는 고주파 유전체 조성물이다.The dielectric of the present invention has a high dielectric constant (ε r ), a quality factor (Q × f), and a resonant frequency temperature coefficient (τ f ) having a range of −8 to −3.11 ppm / ° C., and sintering of the dielectric composition Since the process temperature is sintered at 850 ° C., it is a high frequency dielectric composition having excellent characteristics that can be used as a ceramic component material of a laminated high frequency dielectric.
저온, 소결, 유전체, Ba, Mg, NbLow Temperature, Sintered, Dielectric, Ba, Mg, Nb
Description
도 1은 본 발명의 조성물인 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN 세라믹스의 소결온도(sintering temperature)와 CuO 산화물 첨가량에 따른 품질계수(Q×f)의 변화를 나타낸 그래프.1 is a graph showing a change in quality factor (Q × f) according to the sintering temperature and the amount of CuO oxide added to BMN ceramics to which 2.0 mol% of B 2 O 3, which is a composition of the present invention, is added.
도 2는 본 발명의 조성물인 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN 세라믹스의 소결온도(sintering temperature)와 CuO 산화물 첨가량에 따른 유전율(εr)의 변화를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the change in dielectric constant (ε r ) according to the sintering temperature and CuO oxide addition amount of BMN ceramics to which 2.0 mol% B 2 O 3 of the composition of the present invention is added.
도 3은 본 발명의 조성물인 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN 세라믹스의 소결온도(sintering temperature)와 CuO 산화물 첨가량에 따른 공진 주파수 온도계수(τf)의 변화를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the change of the resonance frequency temperature coefficient (τ f ) according to the sintering temperature and the added amount of CuO oxide of BMN ceramics to which 2.0 mol% of B 2 O 3, which is a composition of the present invention, is added.
도 4는 본 발명의 조성물인 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN 세라믹스의 소결온도(sintering temperature)와 CuO 첨가량에 따른 밀도변화를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the density change according to the sintering temperature (Sintering temperature) and CuO addition amount of BMN ceramics to which 2.0 mol% B 2 O 3 of the composition of the present invention is added.
도 5는 40.0mol%의 B2O3가 첨가된 900℃에서 소결된 BMN 세라믹스의 CuO 산화물 첨가량에 따른 품질계수(Q×f)의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 5 is a graph showing changes in quality factor (Q × f) according to CuO oxide addition amount of BMN ceramics sintered at 900 ° C. to which 40.0 mol% B 2 O 3 was added.
도 6은 40.0mol%의 B2O3가 첨가된 900℃에서 소결된 BMN 세라믹스의 CuO 산화물 첨가량에 따른 유전율(εr)의 변화를 나타낸 그래프.6 is a graph showing the change of permittivity (ε r ) according to the CuO oxide addition amount of BMN ceramics sintered at 900 ° C. to which 40.0 mol% B 2 O 3 was added.
본 발명은 저온소결용 고주파 유전체 조성물 및 그 제조 방법과 이를 이용한 고주파용 유전체 부품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 900℃ 이하의 온도에서 소결 가능한 유전체로서, 유전율(εr)이 20 이상, 품질계수(Q×f)가 2,000 이상이면서 안정된 공진주파수 온도계수(τf)를 가진 저온소결용 고주파 유전체 조성물 및 그 제조 방법과 이를 이용한 고주파용 유전체 부품에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency dielectric composition for low temperature sintering, a method of manufacturing the same, and a high frequency dielectric component using the same. More specifically, the dielectric material is sintered at a temperature of 900 ° C. or lower, and has a dielectric constant (ε r ) of 20 or more and a quality factor. It relates to a low-temperature sintering high frequency dielectric composition having a stable resonant frequency temperature coefficient (τ f ) of 2,000 or more (Q × f) and a method of manufacturing the same, and a dielectric component for high frequency using the same.
최근 무선 전화기, 자동차 전화기 등의 이동 통신, 위성 방송, 위성 통신 등에 주파수 대역이 300MHz ~ 300GHz인 마이크로파를 이용한 통신 시스템이 현저하게 발전하고 있으며, 개인 휴대 통신의 발달과 더불어 단말기의 소형화가 보편화됨에 따라 부품의 소형화, 고 경량화 및 표면 실장화가 가능한 적층형 부품의 요구가 증가되고 있다.Recently, a communication system using microwaves with a frequency band of 300 MHz to 300 GHz for mobile communication, satellite broadcasting, and satellite communication of wireless telephones and automobile telephones has been remarkably developed, and with the development of personal mobile communication, the miniaturization of terminals has become common. There is an increasing demand for laminated components that can be miniaturized, lightweight, and surface mounted.
특히, 통신용 기기의 핵심 부품인 필터, 듀플렉서, 공진기, 안테나 등의 수 동 소자는 소형화가 곤란했던 부품이었으나, 저온 소결 소재를 이용한 후막 적층 칩 소자들이 가능하게 되었다.In particular, passive components such as filters, duplexers, resonators, and antennas, which are core components of communication devices, were difficult to miniaturize, but thick-film laminated chip devices using low-temperature sintered materials became possible.
유전체 내에서 마이크로파의 파장은 유전율(εr)의 1/2승과 주파수에 반비례하므로 부품의 소형화를 위해서는 유전율(εr)과 사용 주파수가 커야 한다.Since the wavelength of microwaves in the dielectric is inversely proportional to the half power of the permittivity (ε r ) and the frequency, the permittivity (ε r ) and the use frequency must be large for miniaturization of components.
일반적으로 유전율(εr)과 품질계수(Q×f)는 반비례 관계에 있으며, 부품의 소형화를 위해서는 큰 유전율(εr)을 갖는 유전체 소재가 요구되나 앞에서 언급되었듯이 사용 주파수가 1 ~ 2GHz 이상으로 커짐에 따라 부품의 크기가 충분히 작아져 현재 유전율(εr) 20 ~ 40 영역의 소재가 이용되고 있으며, 각종 칩, 안테나, 칩 필터 등에 활발히 이용되고 있다.In general, the dielectric constant (ε r ) and the quality factor (Q × f) are inversely related, and for the miniaturization of components, a dielectric material having a large dielectric constant (ε r ) is required. As the size increases, the size of the component is sufficiently small. Currently, materials having a dielectric constant (ε r ) of 20 to 40 are used, and are actively used in various chips, antennas, and chip filters.
한편, A(B'B")O3으로 표현되는 복합 페로브스카이트 재료는 저 손실을 갖는다는 특징 때문에 그동안 고주파 유전체 재료에 많이 연구되어 왔다. 이들 중 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3[이하, "BMT"라 한다.], Ba(Zn1/3 Ta2/3)O3[이하, "BZT"라 한다.] 및 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3[이하, "BMN"이라 한다.]는 저손실을 갖는 고주파 공진기 재료로서 특히 많이 연구되어 왔고, 높은 품질계수(Q×f) 값을 나타낸다.On the other hand, the composite perovskite material represented by A (B'B ") O 3 has been studied a lot in high frequency dielectric materials because of its low loss. Among them, Ba (Mg 1/3 Ta 2/3) ) O 3 [hereinafter referred to as "BMT"), Ba (Zn 1/3 Ta 2/3 ) O 3 [hereinafter referred to as "BZT"] and Ba (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 [hereinafter referred to as "BMN"] has been studied particularly as a high frequency resonator material having a low loss, and exhibits a high quality factor (Qxf) value.
이 중에서 BZT는 X-band 대역에서 적용이 가능하나 제조 공정 상에서 ZnO가 휘발하는 문제점이 있으며, 또한 원하는 특성을 얻기 위한 제조 공정이 매우 까다로워 유전 특성의 재현성이 어려워 실제 적용이 어렵고, 또한 BMN과 비슷한 유전특성을 갖지만 소결 온도가 높은 단점이 있다.Among these, BZT can be applied in the X-band, but there is a problem that ZnO volatilizes in the manufacturing process, and because the manufacturing process is very difficult to obtain desired characteristics, it is difficult to apply due to the difficult reproducibility of dielectric properties, and similar to BMN It has dielectric properties but has a disadvantage of high sintering temperature.
한편, BMT는 유전율(εr)이 25, 품질계수(Q×f)가 100,000GHz 이상, 공진 주파수 온도 계수(τf)가 2.7ppm/℃으로서 공진기와 같은 마이크로파 통신 부품으로 아주 적합한 재료이지만, 높은 품질계수(Q×f)를 얻기 위해서 이론 밀도에 가까운 소결 밀도를 얻어야 하므로 유전체 세라믹 제조 시 1650 ~ 1700℃ 이상의 높은 소결 공정을 거쳐야 한다. 또한 높은 품질계수(Q×f)에 비해 낮은 유전율(εr)을 가지고 있어 세라믹 제조 시 제조비용이 높아 상업적으로 유용하지 않다.On the other hand, BMT has a dielectric constant (ε r ) of 25, a quality factor (Q × f) of 100,000 GHz or more, and a resonance frequency temperature coefficient (τ f ) of 2.7 ppm / ° C., which is a very suitable material for microwave communication components such as resonators. In order to obtain a high quality factor (Q × f), the sintered density close to the theoretical density should be obtained. In addition, it has a low dielectric constant (ε r ) compared to the high quality factor (Q × f), which is not commercially useful due to the high manufacturing cost when manufacturing ceramics.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 900℃ 이하의 온도에서 저온 소결이 가능하면서 유전율(εr)과 품질계수(Q×f)가 크고 공진 주파수의 온도계수(τf)를 조절할 수 있는 저온소결용 고주파 유전체 조성물 및 그 제조 방법과 이를 이용한 고주파용 유전체 부품을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, it is possible to sinter low temperature at a temperature of 900 ℃ or less, the dielectric constant (ε r ) and the quality factor (Q × f) is large, the temperature coefficient of the resonance frequency (τ f ) It is an object of the present invention to provide a low-frequency sintered high frequency dielectric composition and a method for manufacturing the same and a high frequency dielectric component using the same.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3와, B 2O3 및 CuO의 각 분말을 혼합한 혼합 분말을 850 ~ 900℃의 온도에서 소결하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저온소결용 고주파 유전체 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to sinter the mixed powder mixed Ba (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 and each powder of B 2 O 3 and CuO at a temperature of 850 ~ 900 ℃ It provides a high-frequency sintering high frequency dielectric composition, characterized in that made.
상기 B2O3 및 CuO의 조성비는 전체 조성에 대하여, 각각 2.0mol% ~ 30.0mol%, 0.5mol% ~ 30.0mol%이다.The composition ratios of the B 2 O 3 and CuO are 2.0 mol% to 30.0 mol% and 0.5 mol% to 30.0 mol% with respect to the total composition.
그리고, 본 발명은 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3와, B2O3 및 CuO의 각 분말을 혼합하여 혼 합 분말을 얻는 단계; 상기 혼합 분말을 가압 성형하여 성형체를 얻는 단계; 상기 성형체를 850 ~ 900℃에서 소결하여 소결체를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저온소결용 고주파 유전체의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of mixing each powder of Ba (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 , B 2 O 3 and CuO to obtain a mixed powder; Pressure molding the mixed powder to obtain a molded body; It provides a low-temperature sintering high frequency dielectric manufacturing method comprising the step of obtaining a sintered body by sintering the molded body at 850 ~ 900 ℃.
상기 B2O3 및 CuO의 조성비는 전체 조성에 대하여, 각각 2.0mol% ~ 30.0mol%, 0.5mol% ~ 30.0mol%이다.The composition ratios of the B 2 O 3 and CuO are 2.0 mol% to 30.0 mol% and 0.5 mol% to 30.0 mol% with respect to the total composition.
또한, 본 발명은 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3와, B2O3 및 CuO의 각 분말을 혼합한 혼합 분말을 850 ~ 900℃의 온도에서 소결하여 이루어진 소결체를 LTCC용 고주파 유전체 부품으로 이용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 저온소결용 고주파 유전체를 이용한 유전체 부품을 제공한다.In addition, the present invention is a high-frequency LTCC sintered body formed by sintering a mixed powder of Ba (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 and each powder of B 2 O 3 and CuO at a temperature of 850 ~ 900 ℃ It provides a dielectric component using a high-temperature dielectric for low temperature sintering characterized in that it can be used as a dielectric component.
한편, 본 발명에서 상기 B2O3의 함량을 2.0mol% ~ 30.0mol%으로 한정한 것은 우수한 유전 특성 확보를 위하여 상기와 같이 한정했으며, 바람직하게는 2.0mol%로 한정하는 것이 가장 우수한 유전 특성을 확보할 수 있다.Meanwhile, in the present invention, the content of the B 2 O 3 is limited to 2.0 mol% to 30.0 mol%, as described above, in order to secure excellent dielectric properties, preferably, the most excellent dielectric property is limited to 2.0 mol%. Can be secured.
그리고, CuO의 함량을 0.5mol% ~ 30.0mol%로 한정한 이유는 0.5mol%보다 적으면 소결이 안되고, 30.0mol%보다 많으면 품질계수(Q×f) 및 공진 주파수 온도계수(τf) 등의 유전 특성이 저하하므로 바람직하지 않다.And, the reason for limiting the content of CuO to 0.5mol% ~ 30.0mol% is less than 0.5mol% sintering is not, more than 30.0mol% quality factor (Q × f) and resonant frequency temperature coefficient (τ f ) It is not preferable because the dielectric properties of are lowered.
그리고 조성물의 소결 온도를 850 ~ 900℃로 한정하는 이유는 850℃보다 낮은 온도에서는 소결이 이루어지지 않고, 900℃보다 높은 온도는 저온 소결에 적합한 온도가 아니기 때문이다.And the reason for limiting the sintering temperature of the composition to 850 ~ 900 ℃ is because sintering is not performed at a temperature lower than 850 ℃, temperature higher than 900 ℃ is not a temperature suitable for low temperature sintering.
또한, BMN 상의 하소를 양호하게 처리하기 위해서는 1200℃에서 4 ~ 6시간 동안 하소해야 한다.In addition, calcination on BMN should be calcined at 1200 ° C. for 4-6 hours in order to achieve good treatment.
이하, 본 발명에 대하여 설명하기 전에 본 발명에서 BMN을 선택한 이유와, 소결 조제로 B2O3 및 CuO를 선택한 이유에 대하여 설명한다.The reason for selecting BMN in the present invention and the reason for selecting B 2 O 3 and CuO as the sintering aid will be described below.
먼저, BMN 유전체는 유전율 및 품질계수 값이 각각 32와 Q×f=80,000GHz로 우수한 특성을 가지고 있다. 하지만 공진 주파수 온도계수가 32ppm/℃로 높아서 벌크(Bulk) 용 고주파 부품재료로 부적합하기 때문에 BZT와 BMT를 주로 사용해 왔다. 하지만 저손실을 가진 복합 페로브스카이트 유전체인 BZT, BMT 및 BMN은 좋은 특성을 가지고 있고, 현재 기지국용 필터 등 여러 가지 벌크용 고주파 부품에 이용되고 있지만 소결온도가 너무 높아서 아무도 저온 소결용 재료로 사용하려고 시도해 본 예가 없다.First, the BMN dielectric has excellent dielectric constant and quality factor of 32 and Q × f = 80,000 GHz, respectively. However, BZT and BMT have been mainly used because the resonant frequency temperature coefficient of 32ppm / ℃ is not suitable for bulk high frequency components. However, low loss composite perovskite dielectrics, BZT, BMT and BMN, have good characteristics and are currently used in various bulk high frequency components such as base station filters. I have never tried to.
본 발명에서는 여러 가지 소결조제 중에서 B2O3 와 CuO를 이용하여 복합 페로브스카이트의 소결 온도를 900℃ 이하로 낮추었다. 특히 BMN은 소결온도가 1450℃로써 같은 저손실 복합 페로브스카이트 재료인 BMT나 BZT에 비해 소결온도가 현저하게 낮으므로 저온소결이 유리하고, 또한 소결조제를 넣으면 공진 주파수 온도계수를 조절할 수 있고 나아가 유전율도 BZT나 BMT에 비해 높으므로 BMN 유전체가 저손실 재료 중에서도 저온 소결재료로 적당하다고 생각되어 선택하였다.In the present invention, the sintering temperature of the composite perovskite was lowered to 900 ° C. or lower using B 2 O 3 and CuO among various sintering aids. In particular, BMN has a sintering temperature of 1450 ° C, so that the sintering temperature is significantly lower than that of BMT or BZT, which is a low loss composite perovskite material. Since the dielectric constant is also higher than that of BZT or BMT, BMN dielectric is considered to be suitable as a low temperature sintered material among low loss materials.
한편, CuO를 BMN에 첨가하면 BaO와 CuO가 서로 반응하여 녹는 온도가 높은 BaCuO2를 형성하여 BMN을 900℃ 이하에서 소결시키지 못한다. 또한 B2O3 을 BMN에 첨가하면 890℃ 이상에서 녹는 Ba2B2O5 상을 형성하여 950℃에서 BMN의 소결을 가능하 게 하고, 또한 Ag 금속을 전극으로 사용할 수는 있다. 하지만 Ag와 반응이 일어나지 않는 안정적인 온도인 900℃ 이하의 저온에서 BMN을 소결시키지 못하는 문제점을 안고 있다.On the other hand, when CuO is added to BMN, BaO and CuO react with each other to form BaCuO 2 having a high melting temperature, thereby preventing BMN from being sintered at 900 ° C. or lower. In addition, when B 2 O 3 is added to BMN, a Ba 2 B 2 O 5 phase which melts at 890 ° C. or higher forms a sintering of BMN at 950 ° C., and Ag metal can be used as an electrode. However, there is a problem in that BMN cannot be sintered at a low temperature below 900 ° C, which is a stable temperature at which Ag does not react.
그러나, 본 발명과 같이 CuO와 B2O3를 동시에 사용하면 CuO와 B2O 3가 반응하여 800℃ 이상에서 녹는 CuB8O13의 고용체를 형성하므로 이 고용체가 액상으로 존재하여 BMN을 900℃ 이하에서 소결시킬 것으로 생각되어 B2O3와 CuO를 동시에 첨가하여 BMN을 소결시킨 것이다.However, of CuO and B 2 O 3 Using the same time melting at above 800 ℃ react the CuO and B 2 O 3 CuB 8 O 13 as in the present invention It forms a solid solution in which the solid solution will have to exist in the liquid phase is considered to sinter the BMN below 900 ℃ sinter the BMN by the addition of B 2 O 3 and CuO at the same time.
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.The following presents a preferred embodiment to aid the understanding of the present invention. The following examples are provided only to make the present invention easier, and the present invention is not limited to the following examples.
(실시예)(Example)
초기 원료인 순도 99.9%의 BaCO3, MgO, Nb2O5 분말을 BMN 조성에 맞게 평량한 후 1200℃에서 4시간 동안 반응시켜 상을 합성하여 BMN 분말을 제조하였다.BaCO 3 , MgO, Nb 2 O 5 powder having a purity of 99.9% as an initial raw material was basis weighted according to the BMN composition, and reacted at 1200 ° C. for 4 hours to prepare a BMN powder.
하소된 BMN 분말에 2.0mol%의 B2O3와 0.5, 2.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0 및 30.0mol%의 CuO 화합물을 각각 첨가한 후, 24시간 동안 알콜 용매를 사용하여 습식 혼합하고 건조하였다.2.0 mol% B 2 O 3 and 0.5, 2.0, 5.0, 10.0, 15.0, 20.0, 25.0 and 30.0 mol% CuO compounds were respectively added to the calcined BMN powder, followed by wet mixing with alcohol solvent for 24 hours. And dried.
이어서, 제조된 시료를 직경이 10mm, 높이가 약 7mm인 실린더형 성형체로 가압 성형 후 850℃에서 2시간 동안 소결하였다.Subsequently, the prepared samples were sintered at 850 ° C. for 2 hours after pressure molding into cylindrical shaped bodies having a diameter of 10 mm and a height of about 7 mm.
소결체를 x-선 회절분석 결과 기지상인 BMN상과 일부 BaO, MgO, Nb2O5 화합물이 일부 존재하는 것이 관찰되었으나 회절 피크의 크기는 상대적으로 아주 작게 나타났다. 이러한 조성물의 선 수축율이 17% 이상으로 되어 소결이 잘 이루어졌다는 것을 알 수 있다.X-ray diffraction analysis showed that the sintered body had some known BMN phase and some BaO, MgO and Nb 2 O 5 compounds, but the size of diffraction peak was relatively small. It can be seen that the linear shrinkage of such a composition is 17% or more, thereby sintering well.
도 1은 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN에 CuO 산화물 첨가량에 따른 유전체 재료의 품질계수(Q×f)를 소결 온도의 변화에 따라 나타낸 그림이다. 850℃에서 소결한 시료 조성에서 CuO를 10.0mol% 첨가한 경우 품질계수(Q×f)가 12,700GHz 이상의 높은 값을 나타냈다.1 is a graph showing the quality factor (Q × f) of the dielectric material according to the amount of CuO oxide added to BMN added with 2.0 mol% of B 2 O 3 according to the sintering temperature. When 10.0 mol% of CuO was added in the sample composition sintered at 850 ° C., the quality factor (Q × f) was higher than 12,700 GHz.
도 2는 소결 온도(sintering temperature)와 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN에 CuO 산화물 첨가량에 따른 BMN 세라믹스의 유전율(εr)의 변화를 나타낸 그래프로, 850℃ 온도에서 소결한 시료의 조성에서 CuO를 10.0mol% 첨가한 경우로 유전율(εr)이 27 이상의 높은 값을 나타냈다.FIG. 2 is a graph showing the change in dielectric constant (ε r ) of BMN ceramics according to the amount of CuO oxide added to sintering temperature and BMN to which 2.0 mol% of B 2 O 3 is added. When 10.0 mol% of CuO was added in the composition of, the dielectric constant (ε r ) showed a high value of 27 or more.
도 3은 소결온도(sintering temperature)와 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN에 CuO 산화물 첨가량에 따른 BMN 세라믹스의 공진 주파수 온도계수(τf)의 변화를 나타낸 그래프로, 875℃ 온도에서 소결한 시료의 공진 주파수 온도계수(τf)가 -8 ~ -3.11ppm/℃의 범위를 나타냈다.3 is a graph showing the change in the resonance frequency temperature coefficient (τ f ) of BMN ceramics according to the amount of CuO oxide added to the sintering temperature and BMN added with 2.0 mol% of B 2 O 3 , at 875 ° C. The resonant frequency temperature coefficient (τ f ) of the sintered sample showed a range of -8 to -3.11 ppm / 占 폚.
도 4는 소결온도(sintering temperature)와 2.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN에 CuO 산화물 첨가량에 따른 BMN 세라믹스의 밀도 변화를 나타낸 그래프로, 850℃ 온도에서 소결한 시료의 조성에서 CuO를 10.0mol% 첨가한 경우 5.7g/cm3의 가장 높은 밀도를 보여주고 있다.4 is a graph showing the density change of BMN ceramics according to the amount of CuO oxide added to BMN to which sintering temperature and 2.0 mol% of B 2 O 3 are added. The highest density of 5.7 g / cm 3 was obtained when 10.0 mol% was added.
도 5와 도 6은 900℃에서 소결된 40.0mol%의 B2O3가 첨가된 BMN의 유전율과 품질계수의 변화를 나타낸 그래프이다. 그림에서 보듯이 소량의 CuO가 첨가되면 유전율이 낮은 반면에 품질계수값이 높고, 많은 양의 CuO 첨가되면 유전율은 증가하지만 품질계수가 낮다. 그러므로 B2O3의 양이 30mol% 보다 많이 첨가하면 특성이 나빠지므로 고주파 소자의 재료로 사용하기 어렵다.5 and 6 are graphs showing changes in dielectric constant and quality coefficient of BMN added with 40.0 mol% B 2 O 3 sintered at 900 ° C. As shown in the figure, when a small amount of CuO is added, the dielectric constant is low, but the quality factor is high. When a large amount of CuO is added, the dielectric constant is increased but the quality factor is low. Therefore, when the amount of B 2 O 3 is greater than 30 mol%, the properties are deteriorated, so it is difficult to use the material of the high frequency device.
그리고, 본 발명에 따른 유전체 조성물은 유전율(εr)이 21 ~ 31.8이고, 품질계수(Q×f)가 2,100 ~ 28,000GHz이며, 공진 주파수 온도계수(τf)의 범위가 -8 ~ -3.11ppm/℃으로 조성의 변화에 따라 공진 주파수의 온도계수(τf)를 0ppm/℃ 근처로 조절이 가능하여 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics; 저온 동시 소성 세라믹스)용 고주파 유전체 세라믹스 부품 재료로 사용 가능하다.The dielectric composition according to the present invention has a dielectric constant (ε r ) of 21 to 31.8, a quality factor (Q × f) of 2,100 to 28,000 GHz, and a resonance frequency temperature coefficient (τ f ) of a range of -8 to -3.11. Temperature coefficient (τ f ) of resonance frequency can be adjusted around 0ppm / ℃ according to composition change at ppm / ℃, so it can be used as high frequency dielectric ceramic component material for Low Temperature Cofired Ceramics (LTCC). .
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 저온에서 소결이 가능하고, 주파수 품질 계수 및 공진 주파수 온도계수 등의 유전 특성이 우수한 효과를 제공한다.The present invention made as described above is capable of sintering at low temperature, and provides excellent effects such as dielectric properties such as frequency quality coefficient and resonance frequency temperature coefficient.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어 나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible by those who have the same.
Claims (5)
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