KR19990062997A - 유전체 세라믹 조성물 및 이를 이용한 세라믹 전자부품 - Google Patents

유전체 세라믹 조성물 및 이를 이용한 세라믹 전자부품 Download PDF

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Abstract

유전체 세라믹 조성물은,
BaO-TiO2-REO3/2(단, RE는 희토류 원소)계의 세라믹 조성물; 및
13∼50중량%의 SiO2와, 3∼30중량%의 B2O3와, 40∼80중량%의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.5∼10중량%의 Li2O를 함유하는 유리 조성물
을 포함하는 혼합물로 구성된다. 상기 유전체 세라믹 조성물은 비유전율이 높고, Q값이 크며, 또 온도 안정성이 우수하며, 또 비교적 저온에서 소결될 수 있다. 상기 유전체 세라믹 조성물은 세라믹 전자부품에 유용하게 사용된다.

Description

유전체 세라믹 조성물 및 이를 이용한 세라믹 전자부품
본 발명은 일반적으로 저온 소성용의 유리-세라믹 복합 재료인 유전체 세라믹 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마이크로파 공진기, LC 필터, 적층 커패시터, 및 다층 회로 기판 등에 사용되는 유전체 조성물에 관한 것이다.
예를 들어 마이크로파용의 공진기와 마이크로파용의 필터와 같은 전자부품의 소형화에 의해, 공동(空洞)의 공진기를, 높은 비유전율을 갖는 세라믹 유전체로 대체하려는 노력이 있었다. 유전체 내부에서의 전자파의 파장이 자유공간에서의 파장의 1/ε1/2(단, ε는 유전체의 비유전율을 나타낸다)배로 단축되는 효과에 의해, 공진기와 필터가 소형화된다.
그러나, 유전체 공진기로서 이용되기에 적합한 온도계수(temperature coefficient)를 갖는 세라믹 유전체 재료의 비유전율 ε는, 지금까지는 100 이하로 한정되어 왔기 때문에, 유전체 재료는 최근의 더욱 소형화하고자 하는 요구를 총족시키지 못하과 있다.
세라믹 유전체 재료의 비유전율 ε의 제약 하에서 상기 요구를 충족시키는데에는, 종래 마이크로파 회로에서 알려져 왔던 LC 공진기를 이용한 방법이 효과적이다. 그러므로, 더욱 소형화된 신뢰성이 높은 전자부품이, 적층 커패시터와 다층 기판에 실용화되어 있는 적층공법을 LC 회로의 구성에 응용함으로써 제작될 수 있다.
그러나, 적층공법에 의해서 마이크로파 영역에서 높은 Q값을 갖는 LC 공진기를 얻기 위해서는, 적층 커패시터 및 다층 회로 기판에 내재된 내부전극의 도전율이 높은 것이 요구된다. 유전체 또는 다층 회로 기판과 동시 소성되는 내부전극용으로, 예를 들어, 금, 은 또는 구리 등의 도전율이 높은 금속재료를 사용할 필요가 있다. 이런 이유로, 유전체 재료는, 높은 유전율과, 높은 Q값과, 개선된 온도 안정성을 갖는 것 이외에도, 융점이 낮은 금속 재료로 구성된 내부전극과 저온에서 동시에 소결될 수 있어야 한다. 그러나, 모든 이들 요구들을 충족하는 유전체 재료가 아직 출현되지 않았다.
본 발명의 목적은, 비유전율이 높고, Q값이 크며, 또 온도 안정성을 갖는, 비교적 저온에서 소결될 수 있는, 유전체 세라믹 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 고주파 특성이 우수하며 소형화될 수 있는 세라믹 전자부품을 제공하는 것이다.
도1은 BaO-TiO2-REO3/2계의 세라믹 조성물의 3원 조성도이다.
도2는 본 발명의 세라믹 전자부품을 이용한 LC 필터의 분해 사시도이다.
도3은 LC 필터의 개략적 사시도이다.
도4는 LC 필터의 회로도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
10: LC 필터
13: 세라믹 그린시트
14: 비아홀
15: 커패시터 패턴
16: 코일 패턴
본 발명의 한 측면에 있어서, BaO-TiO2-REO3/2(단, RE는 희토류 원소를 나타낸다)계의 제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물을 포함하는 혼합물로 구성된 유전체 세라믹 조성물이 제공되어 있으며, 상기 유리 조성물이 13∼50중량%의 SiO2와, 3∼30중량%의 B2O3와, 40∼80중량%의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.5∼10중량%의 Li2O를 포함하는 것을 특징으로 한다. 희토류 원소 RE의 예로서는, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu를 들 수 있으며, 이들 원소들은 단독으로 또는 조합하여 원하는 대로 사용될 수 있다.
바람직하게는, 상술한 유전체 세라믹 조성물이 부성분으로서 CuO를 함유하는 것이 좋다.
상술한 BaO-TiO2-REO3/2계의 제1의 세라믹 조성물은, xBaO-yTiO2-zREO3/2로 표시될 수 있다. 여기에서, x, y, z는 몰%이며, 5≤x≤15, 52.5≤y≤70, 15≤z≤42.5 및 x+y+z=100이다. 또, 이것은, 상기 제1의 세라믹 조성물 100중량부에 대하여, 20중량부 이하의 함량으로 PbO를 함유할 수 있다.
바람직하게는, 상기 유리 조성물에 함유된 알칼리 토금속 산화물이 SrO, CaO 및 MgO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과 BaO를 포함하며, SrO, CaO, MgO 및 BaO의 조성비는 각각 35중량% 이하, 35중량% 이하, 20중량% 이하, 및 40~95중량%의 범위 이내인 것이 좋다.
바람직하게는, 상기한 유전체 세라믹 조성물에 있어서, 상기 제1의 세라믹 조성물이 80~95중량%이고, 상기 유리 조성물이 5~20중량%이며, CuO가 3중량% 이하인 것이 좋다.
바람직하게는, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물이, TiO2, CaTiO3, SrTiO3및 Nd2Ti2O7으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 세라믹 화합물을 더 함유하는 것이 좋다. 여기에서 사용된 바와 같이, 이들 세라믹 화합물들은 전술한 제1의 세라믹 조성물과 대조를 이루기 위해 제2의 세라믹 조성물로서 간주된다.
이 경우, 제1의 세라믹 조성물이 50~95중량%이고, 유리 조성물이 5~20중량%이며, CuO가 3중량% 이하이며, 또 제2의 세라믹 조성물이 30중량% 이하이다.
본 발명의 또 하나의 측면에 있어서, 상기 유전체 세라믹 조성물을 유전체 세라믹층으로서 이용하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품이 제공되어 있다.
본 발명에 따르면, 유전체 세라믹 조성물이 BaO-TiO2-REO3/2(단, RE는 희토류 원소를 나타낸다)계의 제1의 세라믹 조성물과 SiO2-B2O3-알칼리 토금속 산화물-Li2O 유리 조성물을 포함하는 혼합물로 구성되기 때문에, 이것은 비저항이 작은 은, 금 및 구리로부터 선택된 금속 한 개를 주성분으로서 함유하는, 도체의 융점보다도 더 낮은 온도에서 소결될 수 있다. 게다가, 본 발명은, 고주파 영역, 특히 마이크로파 영역과 밀리미터파 영역에 있어서 비유전율이 높으며 또 온도 안정성이 우수한 유전체 세라믹 조성물을 성공적으로 제공한다.
제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물을 포함하는 혼합물에, 부성분으로서 CuO를 첨가하는 것은, 얻은 혼합물의 소결온도를 더 저하시키며, 이것의 Q값과 비유전율을 증가시킨다.
그러므로, 유전체 세라믹층으로서 사용되는 경우, 이런 유전체 세라믹 조성물은 금, 은, 구리 등으로 구성된 비저항이 낮은 내부전극과 동시 소성될 수 있어서, 이에 의해 이런 내부전극을 내재한 고주파 특성이 우수한 예를 들어, 유전체와 다층 회로 기판과 같은 세라믹 전자부품을 얻을 수 있다. 유전체 세라믹층으로서 유전체 세라믹 조성물과 적층공법을 이용하여, Q값이 큰, 예를 들어 LC 공진기와 LC 필터 등의 세라믹 전자부품을 더 소형화시킬 수 있다.
본 발명에서는, 상술한 유전체 세라믹 조성물이,
제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물(또는 제2의 세라믹 조성물)과의 혼합물을 포함하는 분말;
상기 분말 조성물이 예를 들어 유기 비히클과 같은 미디움(medium)에 분산되어 있는 페이스트상의 조성물;
상기 페이스트상의 조성물을 형성함으로써 얻어진 세라믹 그린시트; 및
상기 그린시트를 소성함으로써 얻어진 세라믹 조성물
을 포함한다.
도1은 본 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물에 사용되는 제1의 세라믹 조성물의 주성분인 BaO-TiO2-REO3/2계의 제1의 세라믹 조성물의 조성범위에 관한 3원 조성도를 나타낸다. BaO-TiO2-REO3/2세라믹 조성물의 조성비는, xBaO-yTiO2-zREO3/2로 표시되는 경우, 몰(mole)%로 표시하여, x, y, z이 5≤x≤15, 52.5≤y≤70, 15≤z≤42.5 및 x+y+z=100를 만족하는 범위 이내에 있으며, 상기 조성물이 도1에서 사선으로 표시된 영역 이내에 있는 것이 바람직하다.
이에 반하여, 영역 A 이내에 있는 조성물은 소결되기 어려우며, 몇몇 경우에는 종래 소결 온도인 1400℃에서도 다공질의 세라믹을 제공하지 못한다. 조성물이 영역 B 이내에 있는 경우, 온도특성(temperature-dependent characteristic), 즉, 다층 회로 기판 내부에 형성된 커패시터의 유전율의 온도계수(temperature coefficient)가, 부(負)측으로 크게 감소하는 경향이 있다. 조성물이 영역 C 이내에 있는 경우, 비유전율이 극단적으로 작으며, 몇몇 경우에는 소결성이 불안정하다. 더욱이, 조성물이 영역 D 이내에 있는 경우, 유전율의 온도계수가 정(正)측으로 크게 증가하며, 비유전율이 감소하는 경향이 있다.
본 발명에 따른 유전체 세라믹 조성물에 사용되는 제1의 세라믹 조성물은, 도1에서 사선으로 표시된 조성 범위 이내에 있는 BaO-TiO2-NdO3/2세라믹 조성물에 20중량부 이하의 PbO를 함유하는 것이 바람직하다. 실제 문제로서, PbO의 첨가는 더욱 안정화된 특성을 갖는 유전체 세라믹 조성물을 제공한다. 그러나, PbO를 20중량부를 초과하여 첨가함으로써, 유전율의 온도 변화 계수가 음(negative)으로 크게 되며, 또 Q값이 감소한다.
이하, 유리 조성물을 설명한다. 유리 조성물은 13~50중량% SiO2와, 3~30중량% B2O3와, 40~80중량% 알칼리 토금속 산화물(BaO, SrO, CaO, MgO) 및 0.5~10중량% Li2O를 포함한다.
유리 조성물에 함유된 B2O3는 유리 점도를 저하시키며, 또 유전체 세라믹 조성물의 소결을 가속화시킨다. 그러나, B2O3의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 내습성에 문제가 생긴다. 반면 이것이 3중량% 미만인 경우, 조성물은 1000℃ 이하에서 소결되지 않는다.
SiO2의 함량이 50중량%를 초과하는 경우, 유리 연화 온도가 크게 증가하며, 이렇게 높은 함량으로 SiO2를 함유하는 세라믹 조성물은 소결될 수 없다. 반면 이것이 13중량% 미만인 경우, 내습성에 문제가 생긴다.
알칼리 토금속 산화물은, 세라믹 조성물과 유리 조성물과의 반응을 촉진하며, 또 유리 조성물의 연화점을 저하시킨다. 알칼리 토금속 산화물의 함량이 40중량% 미만인 경우, 소결성이 저하되어, 1000℃ 이하에서의 소결에 어려움을 겪는다. 반면 이것이 80중량%를 초과하는 경우, 내습성에 문제가 생긴다.
알칼리 토금속 산화물의 BaO의 함량이 95중량%를 초과하는 경우, 내습성에 문제가 생긴다. 반면 이것이 40중량% 미만인 경우, 소결성이 감소할 수 있다. 내습성의 점에서 보아, 조성물이 SrO, CaO, MgO 중의 적어도 1종을 5중량% 이상의 함량으로 함유하는 것이 바람직하다.
Li2O는 유리 연화점을 저하시킨다. 그러나, Li2O 함량이 10중량%를 초과하는 경우, 내습성이 불만족스럽다. 반면 이것이 0.5중량% 미만인 경우, 연화점이 크게 높아져서 소결을 방지한다.
유전체 세라믹 조성물에 함유된 유리 조성물의 함량이 5중량% 미만인 경우, 소결이 곤란하게 될 수 있다. 반면 이것이 20중량%를 초과하는 경우, 내습성이 악화되어, 비유전율을 저하시킬 수 있다.
CuO는 또한 소결 보조제(aid)로서 기능한다. 상기 함량이 3중량%를 초과하는 경우, Q값이 감소되어, 유전율의 온도계수가 정측으로 너무 크게 되는 경향이 있다.
제2의 세라믹 조성물로서 작용하는 각각의 TiO2, CaTiO3및 SrTiO3는, 부(負)의 유전율 온도계수를 갖는다. 반면 Nd2Ti2O7은 정의 유전율 온도계수를 갖는 조성물이다. 즉, 본 발명에서는, 제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물을 포함하는 혼합물에, 온도특성 조정용의 첨가물로서 TiO2, CaTiO3및 SrTiO3및 Nd2Ti2O7으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 제2의 세라믹 조성물이 적당량 함유되어, 이에 의해 본 발명의 유전체 세라믹 조성물의 온도특성을 원하는 값으로 설정한다.
상기 제2의 세라믹 조성물이 본 발명의 유전체 조성물에 함유되어 있는 경우, 제1의 세라믹 조성물이 50~95중량%이고, 유리 조성물이 5~20중량%이며, CuO가 3중량% 이하이며, 제2의 세라믹 조성물이 30중량% 이하인 것이 바람직하다. 제2의 세라믹 조성물의 함량이 30중량%를 초과하는 경우, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물의 소결성이 악화되는 경향이 있다. 상기 제1의 세라믹 조성물은 50~95중량%의 함량으로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 50중량% 미만인 경우(또는 유리 조성물의 함량이 20중량%보다 크게 함유되어 있는 경우), 세라믹 조성물의 소결성(또는 유전율)이 악화되는 경향이 있다. 반면 제1의 세라믹 조성물의 함량이 95중량%를 초과하는 경우, 세라믹 조성물의 소결성이 또한 악화할 수 있다.
이하, 도2~도4를 참조하여 본 발명의 세라믹 전자부품의 한 구현예로서 LC 필터를 설명한다.
본 발명의 유전체 세라믹 조성물에 상응한 분말 조성물에 유기 비히클(organic vehicle)을 첨가함으로써, 페이스트상(paste)의 조성물을 제조한다. 상기 페이스트상의 조성물을 닥터 블레이드(doctor blade)를 이용한 캐스팅법(casting method)에 의해 예를 들어, 40㎛의 두께를 갖는 세라믹 그린시트로 형성한다. 상기 시트를 건조시킨 후, 소정의 크기를 갖는 조각(piece)을 제공하도록 펀치한다.
도2에 나타낸 바와 같이, 얻은 세라믹 그린시트들 13에, 필요하다면, 예를 들어, 은 페이스트를 이용하여 비아홀 14를 형성하며, 연속적으로 커패시터 패턴 15와 코일 패턴 16을, 예를 들어, 은 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄법(screen printing)에 의해 형성한다. 그런 다음, 상기 그린시트를 적층, 압착시켜서, 적층체(laminated sheet)를 형성한다.
상기 적층체가 예를 들어, 900℃에서 소성된 후, 그런 다음 외부전극(outer contacts) 17, 18, 19, 20이 형성되어, 이에 의해 내부에 커패시터 C1과 코일 L1, L2를 갖는 LC 필터 10를 얻는다. 도4는 LC 필터 10의 등가 회로도이다.
LC 필터 10은 유전체 세라믹층으로서 본 발명의 유전체 세라믹 조성물을 사용하기 때문에, 비저항이 작은 금, 은 및 구리로부터 선택된 금속 중의 하나를 주성분으로 하는 도전재료를 내부도체층으로서 이용하여 동시소결함으로써 제작될 수 있다. 더욱이, 상기 필터는, 마이크로파 영역과 밀리미터파 영역에 있어서의 고주파 특성(high-frequency characteristics)과, 우수한 온도 안정성을 가지며, 또 충분히 소형화될 수 있다.
도2~도4에 나타낸 LC 필터 이외에도, 본 발명의 세라믹 전자부품의 예로서는, 예를 들어, LC 공진기(resonators), 적층 칩 커패시터(laminated chip capacitors) 및 칩 안테나(antennas) 등의 칩 부품(chip parts); 및 예를 들어, 하이브리드(hybrid) IC용 세라믹 기판, VOC용 세라믹 기판, 멀티칩 모듈(multichip modules)용 세라믹 기판, 세라믹 패키지(packages)용 세라믹 기판 등의 세라믹 기판(또는 세라믹 다층 기판)을 들 수 있다.
본 발명의 유전체 세라믹 조성물을 그린시트로 성형한 후, 적층, 소성함으로써 본 발명의 세라믹 전자부품을 제조하는 방법 이외에도; 본 발명의 유전체 세라믹 조성물을 페이스트상의 조성물로서 형성하여, 상기 페이스트상의 조성물을 후막(thick film) 인쇄함으로써 세라믹 전자부품을 제조할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 유전체 세라믹 조성물을 실시예들에 의해 설명한다.
제1의 세라믹 조성물의 제조
BaO, TiO2및 REO3/2에 대한 표1에서 주성분을 보여주는 난(欄; columns)에 표시된 조성비를 갖는 혼합물을 얻도록, BaCO3, TiO2, Nd2O3, La2O3, Pr2O3및 Sm2O3를 칭량한 후 함께 혼합하였다. 그런 다음, PbO 분말을, 표1에서 부성분을 보여주는 난에 표시된 조성비(주성분 100부에 대한 중량부)를 실현하도록, 상기 각각의 혼합물에 첨가하였고, 얻은 혼합물을 충분히 혼합하였다. 상기 혼합물을 1150℃에서 1시간 하소하여, 하소물(calcined compact)을 형성하였다. 그런 다음, 상기 하소물을 분쇄, 혼합하였다. 그런 다음, 상기 혼합물을 1300~1400℃에서 소성하며, 이에 의해 세라믹을 얻는다. 이 세라믹을 다시 분쇄함으로써, 표1에 나타낸 세라믹 조성물 S1~S25를 제작하였다. 얻은 세라믹의 비유전율과, Q값, 및 정전용량의 온도 변화 계수를 측정하였다. 측정결과를 표1에 나타낸다. 이들 제1의 세라믹 조성물을 하기에 나타낸 유전체 세라믹 조성물을 제조하는데 이용하였다.
제1세라믹조성물 No. 주성분(몰%) 부성분(중량부) 비유전율ε Q값 유전율의 온도계수(ppm/℃)
BaO TiO2 ReO3/2 PbO
S1 10 63 Nd:27 13 95 5000 -5
S2 15 70 Nd:15 13 85 2500 -80
S3 15 55 Nd:30 13 80 3000 -100
S4 5 70 Nd:25 13 65 4000 -70
S5 5 55 Nd:40 13 54 2200 +20
S6 20 60 Nd:20 13 105 3500 -100
S7 10 75 Nd:15 13 72 3000 -120
S8 2 65 Nd:33 13 50 2500 +10
S9 10 50 Nd:40 13 47 2400 +50
S10 10 63 Nd:27 0 65 3500 +30
S11 10 63 Nd:27 3 80 4000 +30
S12 10 63 Nd:27 20 100 5000 -30
S13 10 63 Nd:27 25 90 900 -100
S14 13 65 Nd:22 0 69 3400 -20
S15 13 60 Nd:27 0 60 3600 +20
S16 20 60 Nd:20 0 75 2000 -100
S17 2 65 Nd:33 0 35 2500 +40
S18 10 63 La:27 13 100 4000 -20
S19 10 63 Pr:27 13 97 4500 -15
S20 10 63 Sm:27 13 92 5000 0
S21 10 63 27(La/Nd=0.5/0.5) 13 97 5000 -10
S22 10 63 27(Pr/Nd=0.25/0.75) 13 96 5000 -10
S23 13 65 22(Pr/Nd=0.25/0.75) 13 101 4000 -10
S24 13 65 22(Pr/Nd=0.5/0.5) 13 100 4500 -5
S25 10 63 27(Sm/Nd=0.5/0.5) 13 94 5000 -5
S26 10 45 Nd:45 13 43 2000 +60
S27 10 63 27(Pr/Nd=0.5/0.5) 13 100 4500 -5
유리 조성물의 제조
표2에 나타낸 조성비를 갖는 혼합물을 얻도록, B2O3, SiO2, BaO, SrO, CaO, MgO 및 Li2O를 칭량하고 함께 충분히 혼합한다. 각각의 혼합물을 1100~1400℃에서 용융(溶融)하고 물을 부어서 급냉한 후, 그런 다음 습식분쇄(wet-milled)에 의해 유리 조성물 G1~G31을 얻었다.
유리 조성물 No. 알칼리 토금속 산화물 RO B2O3(중량%) SiO2(중량%) Li2O(중량%)
RO의 총량 RO중의 각 성분의 비율(중량%)
BaO SrO CaO MgO
G1 61 82 11 5 2 14 23 2
G2 30 82 11 5 2 29 39 2
G3 40 82 11 5 2 25 33 2
G4 80 82 11 5 2 5 13 2
G5 90 82 11 5 2 3 5 2
G6 67 82 11 5 2 1 30 2
G7 66 82 11 5 2 3 29 2
G8 50 82 11 5 2 30 18 2
G9 44 82 11 5 2 40 14 2
G10 70 82 11 5 2 20 8 2
G11 68 82 11 5 2 17 13 2
G12 40 82 11 5 2 8 50 2
G13 30 82 11 5 2 8 60 2
G14 63 82 11 5 2 14 23 0
G15 62.5 82 11 5 2 14 23 0.5
G16 62 82 11 5 2 14 23 1
G17 57 82 11 5 2 12 21 10
G18 55 82 11 5 2 11 19 15
G19 61 30 35 25 10 14 23 2
G20 61 40 33 24 3 14 23 2
G21 61 95 2 2 1 14 23 2
G22 61 100 0 0 0 14 23 2
G23 61 85 0 13 2 14 23 2
G24 61 45 35 18 2 14 23 2
G25 61 40 45 13 2 14 23 2
G26 61 85 13 0 2 14 23 2
G27 61 50 12 35 2 14 23 2
G28 61 40 13 45 2 14 23 2
G29 61 83 12 5 0 14 23 2
G30 61 60 15 5 20 14 23 2
G31 61 55 15 5 25 14 23 2
유전체 세라믹 조성물의 제조
제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물과 (및 CuO와)의 혼합물을 포함하는 유전체 세라믹 조성물을 제조한 다음, 평가하였다.
표3~표5에 표시된 조성비를 갖는 혼합물을 제조하기 위해, 이렇게 하여 얻은 제1의 세라믹 조성물 S1~S25 각각에, G1~G31로부터 선택된 유리 조성물을 첨가하였다. 상기 각각의 혼합물에, 표3~표5에 표시된 조성비를 갖는 혼합물을 얻도록, 부성분으로서 작용하는 CuO 분말을 첨가한 다음, 이것을 충분히 혼합하였다. 상기 출발 혼합물에, 적량의 바인더와 가소제(plasticizer) 및 용제(solvent)를 첨가하였고, 상기 혼합물을 반죽하여, 슬러리(slurries)를 제조하였다.
이렇게 하여 얻은 각각의 슬러리를 닥터 블레이드 코팅법에 의해 50㎛의 두께를 갖는 시트로 성형하였고, 제조된 세라믹 그린시트를 30㎜×10㎜의 크기를 갖는 조각들로 절단하였다. 이 조각들을 적층, 압착하여, 0.5㎜의 두께를 갖는 시트를 형성하였다. 상기 압착된 시트들을 N2중에서 1000℃의 온도에서 1시간 소성함으로써, 표3~표5에 올라있는 시료번호 1~67의 판(板)상의 유전체 세라믹을 얻었다.
이상과 같이 얻어진 유전체 세라믹의 비유전율(ε)과, Q값, 및 유전율의 온도 변화 계수(ppm/℃)를 측정하였다. 상기 비유전율은 1㎒의 주파수에서 측정되었다. 측정결과를 표3~표5에 나타낸다.
시료번호 제1의 세라믹 조성물 유리 조성물 CuO함량(중량%) 소성온도 비유전율(ε) Q값 유전율의 온도계수(ppm/℃) 비고
No. 함량(중량%) No. 함량(중량%)
1 S1 90 G1 10 0 1000 60 2500 0
2 S1 90 G4 10 0 1000 62 2000 -20
3 S1 88 G4 12 0 1000 63 2000 -30
★4 S1 88.5 G2 10 1.5 1000 - - - 미소결
5 S1 88.5 G3 10 1.5 1000 65 4000 -20
6 S1 88.5 G4 10 1.5 1000 77 3500 -30
★7 S1 88.5 G5 10 1.5 1000 78 3000 -40 내습불량
★8 S1 88.5 G6 10 1.5 1000 - - - 미소성
9 S1 88.5 G7 10 1.5 1000 70 4500 -10
10 S1 88.5 G8 10 1.5 1000 75 3000 -15
★11 S1 88.5 G9 10 1.5 1000 75 3000 -30 내습불량
★12 S1 88.5 G10 10 1.5 1000 80 2500 -20 내습불량
13 S1 88.5 G11 10 1.5 1000 77 3000 -15
14 S1 88.5 G12 10 1.5 1000 73 3500 -5
★15 S1 88.5 G13 10 1.5 1000 - - - 미소결
★16 S1 88.5 G14 10 1.5 1000 - - - 미소결
17 S1 88.5 G15 10 1.5 1000 70 2500 +10
18 S1 88.5 G16 10 1.5 1000 72 4500 0
19 S1 88.5 G17 10 1.5 1000 77 3000 -30
★20 S1 88.5 G18 10 1.5 1000 78 2500 -30 내습불량
21 S14 88.5 G1 10 1.5 1000 53 3000 -25
22 S15 88.5 G1 10 1.5 1000 48 3100 +15
23 S16 88.5 G1 10 1.5 1000 60 1700 -120
24 S17 88.5 G1 10 1.5 1000 27 1500 +35
★는 본 발명의 범위 이외의 것을 나타낸다.
시료번호 제1의 세라믹 조성물 유리 조성물 CuO함량(중량%) 소성온도(℃) 비유전율(ε) Q값 유전율의 온도계수(ppm/℃) 비고
No. 함량(중량%) No. 함량(중량%)
25 S1 88.5 G1 10 1.5 1000 75 4000 -10
26 S2 88.5 G1 10 1.5 1000 65 2000 -50
27 S3 88.5 G1 10 1.5 1000 60 2300 -70
28 S4 88.5 G1 10 1.5 1000 55 3000 -70
29 S5 88.5 G1 10 1.5 1000 50 2000 0
30 S6 88.5 G1 10 1.5 1000 80 2500 -120
31 S7 88.5 G1 10 1.5 1000 55 2000 -150
32 S8 88.5 G1 10 1.5 1000 35 1500 -10
33 S9 88.5 G1 10 1.5 1000 30 1500 +20
34 S10 88.5 G1 10 1.5 1000 50 3000 0
35 S11 88.5 G1 10 1.5 1000 65 4000 +10
36 S12 88.5 G1 10 1.5 1000 80 2000 -20
37 S13 88.5 G1 10 1.5 1000 70 1000 -150
38 S1 88.5 G19 10 1.5 1000 - - - 소결불충분
39 S1 88.5 G20 10 1.5 1000 67 4000 +10
40 S1 88.5 G21 10 1.5 1000 77 4000 -20
41 S1 88.5 G22 10 1.5 1000 78 3700 -25 내습불충분
42 S1 88.5 G23 10 1.5 1000 76 4000 -15
43 S1 88.5 G24 10 1.5 1000 67 3500 +5
44 S1 88.5 G25 10 1.5 1000 - - - 소결불충분
45 S1 88.5 G26 10 1.5 1000 75 4200 -10
46 S1 88.5 G27 10 1.5 1000 65 4000 +10
47 S1 88.5 G28 10 1.5 1000 - - - 소결불충분
48 S1 88.5 G29 10 1.5 1000 77 4000 -5
49 S1 88.5 G30 10 1.5 1000 60 4000 -10
50 S1 88.5 G31 10 1.5 1000 - - - 소결불충분
시료번호 제1의 세라믹 조성물 유리 조성물 CuO함량(중량%) 소성온도(℃) 비유전율(ε) Q값 유전율의 온도계수(ppm/℃) 비고
No. 함량(중량%) No. 함량(중량%)
51 S1 89.8 G1 10 0.2 1000 70 4000 -5
52 S1 87 G1 10 3.0 1000 78 3000 -20
53 S1 87 G1 10 5.0 1000 85 100 +200
54 S1 95.5 G1 3 1.5 1000 - - - 소결불충분
55 S1 93.5 G1 5 1.5 1000 70 5000 -10
56 S1 78.5 G1 20 1.5 1000 50 1500 +20
57 S1 68.5 G1 30 1.5 1000 40 800 +40 내습불충분
58 S1 87.5 G12 12 0.5 1000 64 4000 -10
59 S1 87.0 G16 12 1.0 1000 70 3000 -20
60 S18 88.5 G1 10 1.5 1000 78 3500 -30
61 S19 88.5 G1 10 1.5 1000 76 4000 -20
62 S20 88.5 G1 10 1.5 1000 73 4500 -5
63 S21 88.5 G1 10 1.5 1000 76 4500 -20
64 S22 88.5 G1 10 1.5 1000 75 4500 -25
65 S23 88.5 G1 10 1.5 1000 80 3500 -20
66 S24 88.5 G1 10 1.5 1000 79 4000 -15
67 S25 88.5 G1 10 1.5 1000 74 4000 -10
표3, 표4 및 표5로부터 명백한 바와 같이,
BaO-TiO2-REO3/2계의 제1의 세라믹 조성물(단, RE는 희토류 원소); 및
13∼50중량%의 SiO2와, 3∼30중량%의 B2O3와, 40∼80중량%의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.5∼10중량%의 Li2O를 포함하는 유리 조성물
을 포함하는 혼합물로 구성된 유전체 세라믹 조성물은, 우수한 특성을 갖는다. 즉, 시료번호 1~24 중의 시료번호 1~3에 나타낸 바와 같이, 비유전율이 높고, Q값이 높으며, 유전율의 온도 변화 계수가 낮다. 게다가, 1000℃ 이하에서 소성함으로써 유전체 조성물이 얻어진다.
부성분으로서 작용하는 CuO를 더 함유하는 조성물은 우수한 특성을 갖는다. 즉, 시료번호 1~24 중에서 시료번호 5, 6, 9, 10, 13, 14, 17~19, 및 21~24에 나타낸 바와 같이, 비유전율이 높고, Q값이 높으며, 유전율의 온도 변화 계수가 낮다. 게다가, 1000℃ 이하에서 소성함으로서 더욱 안정한 유전체 세라믹 조성물이 얻어진다. 즉, 시료번호 1과 시료번호 51~53과의 사이의 비교에 나타낸 바와 같이, CuO를 첨가함으로써, Q값과 비유전율이 향상되며, 데이터에 나타나 있지는 않지만, 소결온도가 저하될 수 있다.
이에 반하여, 시료번호 1~24 중에서 시료번호 4, 7, 8, 11, 12, 15, 16, 20에 나타낸 바와 같이, 상술한 조성범위 이외에 있는 조성물을 갖는 유전체 세라믹 조성물은 1000℃에서 소결되지 않거나, 또는 불충분하게 소결되어, 내습불량이 발생한다.
BaO-TiO2-REO3/2계의 제1의 세라믹 조성물의 조성범위를, xBaO-yTiO2-zREO3/2(단, x, y, z 각각은 몰%이며, 5≤x≤15, 52.5≤y≤70, 15≤z≤42.5 및 x+y+z=100로 표시된다)로 하고, 상기 제1의 세라믹 조성물 100중량부에 대하여, 20중량부 이하의 PbO를 첨가함으로써, 시료번호 25~37 중에서 시료번호 25~29, 35, 36에 나타낸 바와 같이, 유전율의 온도 변화 계수가 작은 유전체 세라믹 조성물이 얻어진다.
유리 조성물에 함유된 알칼리 토금속 산화물은, SrO, CaO, MgO로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종과, BaO를 포함하며, 이것의 조성비를, SrO가 35중량% 이하, CaO가 35중량% 이하, MgO가 20중량% 이하, BaO가 40~95중량%의 범위 이내로 있게 하는 것이, 시료번호 38~50 중의 시료번호 39, 40, 42, 43, 45, 46, 48, 49로 나타낸 바와 같이 바람직하다.
제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물 및 CuO의 비율이, 각각 80~95중량%, 5~20중량%, 3중량% 이하로 하는 것이, 시료번호 51~59 중에서 시료번호 51, 52, 55, 58, 59에 나타낸 바와 같이 바람직하다. 부성분으로서 작용하는 CuO는, 상기 실시예에 나타낸 바와 같이, 제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물과의 혼합물에, CuO 분말을 첨가함으로써 함유될 수 있으며, 뿐만 아니라, 미리 준비되어 있는 CuO를 함유하는 유리 조성물과, 세라믹 조성물을 혼합함으로써 함유될 수 있다. 양쪽 모두의 경우에, 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
게다가, 시료번호 60~67에 나타낸 바와 같이, BaO-TiO2-REO3/2계 세라믹 조성물 중 RE, 즉 희토류 원소로서, Nd 이외에, La, Pr 또는 Sm이 사용되는 경우에도, 비유전율이 높고, Q값이 높으며, 유전율의 온도 변화 계수가 작은, 우수한 특성을 갖는 유전체 세라믹 조성물을, 1000℃ 이하의 온도에서 소성함으로써 제조한다. 그러므로, 희토류 원소 RE로서는, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu 중에서 어느 하나를 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물 및 제2의 유전체 세라믹 조성물 (및 CuO)의 혼합물로 이루어진 유전체 세라믹 조성물을 제조한 후, 그런 다음 평가하였다.
표1에 나타낸 제1의 세라믹 조성물과, 표2에 나타낸 유리 조성물에, 적량의 CuO를 첨가하였다.
이렇게 하여 얻은 각각의 혼합물에, 표6~표11에 나타낸 조성비를 갖는 혼합물을 제조하도록, 제2의 세라믹 조성물로서 기능하는 TiO2, CaTiO3, SrTiO3및 Nd2Ti2O7을 첨가한 후, 그런 다음 이것을 충분히 혼합하였다. 상기 출발 혼합물에, 예를 들어, 바인더와, 가소제 및 용제 등의 적량의 유기 비히클(vehicle)을 첨가하였고, 상기 혼합물을 반죽하여 슬러리를 제공하였다.
이렇게 하여 얻은 각각의 슬러리를 닥터 블레이드 코팅법에 의해 50㎛의 두께를 갖는 시트로 성형하였고, 제조된 세라믹 그린시트를 30㎜×10㎜의 크기를 갖는 조각들로 절단하였다. 이 조각들을 적층, 압착하여, 0.5㎜의 두께를 갖는 시트를 형성하였다. 표6~표11에 올라있는 시료번호 68~132의 유전체 세라믹은, 상기 압착된 시트들을 공기중에서 1000℃ 이하의 온도에서 1시간 소성함으로써 얻어졌다.
이상과 같이 얻어진 유전체 세라믹의 비유전율(ε)과, Q값, 및 유전율의 온도 변화 계수(ppm/℃)를 측정하였다. 상기 비유전율은 1㎒의 주파수에서 측정되었다. 측정결과를 표6~표11에 나타낸다.
시료번호 제1의 세라믹 조성물 유리 조성물 제2의 세라믹 조성물 CuO(중량%)
No. 함량(중량%) No. 함량(중량%) 종류 함량(중량%)
68 S1 95.5 G1 3.5 TiO2 0.5 0.5
69 S1 94.0 G1 5 TiO2 0.5 0.5
70 S1 68.5 G1 20 TiO2 10 1.5
71 S1 58.5 G1 30 TiO2 10 1.5
72 S1 80 G1 10 TiO2 10 0
73 S1 77.0 G1 10 TiO2 10 3.0
74 S1 75.0 G1 10 TiO2 10 5.0
75 S1 86.5 G1 10 TiO2 2 1.5
76 S1 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
77 S1 58.5 G1 10 TiO2 30 1.5
78 S1 48.5 G1 10 TiO2 40 1.5
79 S1 86.5 G1 10 CaTiO3 2 1.5
80 S1 58.5 G1 10 CaTiO3 30 1.5
81 S1 48.5 G1 10 CaTiO3 40 1.5
82 S1 86.5 G1 10 SrTiO3 2 1.5
83 S1 58.5 G1 10 SrTiO3 30 1.5
84 S1 48.5 G1 10 SrTiO3 40 1.5
85 S1 78.5 G1 10 SrTiO3/TiO2 5/5 1.5
86 S1 48.5 G1 10 SrTiO3/TiO2 20/20 1.5
87 S1 83.5 G1 10 Nd2Ti2O7 5 1.5
시료번호 제1의 세라믹 조성물 유리 조성물 제2의 세라믹 조서물 CuO(중량%)
No. 함량(중량%) No. 함량(중량%) 종류 함량(중량%)
88 S1 78.5 G1 10 Nd2Ti2O7 10 1.5
89 S1 58.5 G1 10 Nd2Ti2O7 30 1.5
90 S1 48.5 G1 10 Nd2Ti2O7 40 1.5
91 S1 58.5 G1 10 TiO2 30 1.5
92 S1 48.5 G1 10 TiO2 40 1.5
93 S1 86.5 G1 10 CaTiO3 2 1.5
94 S1 58.5 G1 10 CaTiO3 30 1.5
95 S1 48.5 G1 10 CaTiO3 40 1.5
96 S1 86.5 G1 10 SrTiO3 2 1.5
97 S1 58.5 G1 10 SrTiO3 30 1.5
98 S1 48.5 G1 10 SrTiO3 40 1.5
99 S1 78.5 G1 10 SrTiO3/TiO2 5/5 1.5
100 S1 48.5 G1 10 SrTiO3/TiO2 20/20 1.5
101 S1 83.5 G1 10 Nd2Ti2O7 5 1.5
102 S1 78.5 G1 10 Nd2Ti2O7 10 1.5
103 S1 58.5 G1 10 Nd2Ti2O7 30 1.5
104 S1 48.5 G1 10 Nd2Ti2O7 40 1.5
시료번호 소성온도(℃) 비유전율ε Q값 유전율의 온도계수(ppm/℃) 비고
68 1000 - - - 소결불충분
69 1000 83 5000 -60
70 1000 53 1600 -80
71 1000 45 1000 -60 ε가 낮다
72 1000 75 2800 -50
73 1000 80 3500 -60
74 1000 110 200 +150 Q값이 낮다
75 1000 76 4000 -20
76 1000 78 4100 -50
77 1000 86 2700 -120
78 1000 - - - 소결불충분
79 1000 78 3800 -30
80 1000 90 2500 -180
81 1000 - - - 소결불충분
82 1000 79 3500 -40
83 1000 120 2000 -250
84 1000 - - - 소결불충분
85 1000 95 2500 -100
86 1000 - - - 소결불충분
87 1000 73 3500 0
시료 번호 소성온도(℃) 비유전율 ε Q값 온도변화율(ppm/℃) 비 고
88 1000 71 3000 +10
89 1000 62 2000 +30
90 1000 - - - 소결부족
91 1000 86 2700 -120
92 1000 - - - 소결부족
93 1000 78 3800 -30
94 1000 90 2500 -180
95 1000 - - - 소결부족
96 1000 79 3500 -40
97 1000 120 2000 -250
98 1000 - - - 소결부족
99 1000 95 2500 -100
100 1000 - - - 소결부족
101 1000 73 3500 0
102 1000 71 3000 +10
103 1000 62 2000 +30
104 1000 - - - 소결부족
시료번호 제1자기조성물 유리조성물 제2자기조성물 CuO(wt%)
번호 중량(wt%) 번호 중량(wt%) 종류 중량(wt%)
105 S2 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
106 S3 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
107 S4 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
108 S5 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
109 S6 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
110 S7 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
111 S8 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
112 S26 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
113 S10 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
114 S11 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
115 S12 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
116 S13 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
117 S19 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
118 S20 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
119 S27 78.5 G1 10 TiO2 10 1.5
시료 번호 소성온도(℃) 비유전율 ε Q값 온도변화율(ppm/℃) 비 고
105 1000 68 1500 -120
106 1000 64 2000 -150
107 1000 53 2800 -120
108 1000 45 1200 -30
109 1000 90 2500 -160
110 1000 58 2000 -180
111 1000 37 900 -40 Q값 낮음
112 1000 30 900 0 Q값 낮음
113 1000 50 2500 -10
114 1000 65 2800 0
115 1000 85 3000 -75
116 1000 75 500 -150 Q값 낮음
117 1000 80 3500 -60
118 1000 75 3800 -40
119 1000 82 3500 -45
시료번호 제1자기조성물 유리조성물 제2자기조성물 CuO(wt%)
번호 중량(wt%) 번호 중량(wt%) 종류 중량(wt%)
120 S1 78.5 G2 10 TiO2 10 1.5
121 S1 78.5 G3 10 TiO2 10 1.5
122 S1 78.5 G4 10 TiO2 10 1.5
123 S1 78.5 G5 10 TiO2 10 1.5
124 S1 78.5 G6 10 TiO2 10 1.5
125 S1 78.5 G8 10 TiO2 10 1.5
126 S1 78.5 G9 10 TiO2 10 1.5
127 S1 78.5 G12 10 TiO2 10 1.5
128 S1 78.5 G13 10 TiO2 10 1.5
129 S1 78.5 G14 10 TiO2 10 1.5
130 S1 78.5 G15 10 TiO2 10 1.5
131 S1 78.5 G17 10 TiO2 10 1.5
132 S1 78.5 G18 10 TiO2 10 1.5
시료 번호 소성온도(℃) 비유전율 ε Q값 온도변화율(ppm/℃) 비 고
120 1000 - - - 소결 안됨
121 1000 75 3500 -50
122 1000 80 3700 -53
123 1000 81 3800 -54 내습성부족
124 1000 - - - 미소결
125 1000 80 3700 -50
126 1000 81 3800 -52 내습성부족
127 1000 73 3300 -45
128 1000 - - - 소결 안됨
129 1000 - - - 소결 안됨
130 1000 70 2500 -40
131 1000 81 2000 -50
132 1000 82 1700 -54 내습성부족
표6~표11로부터 명백한 바와 같이, BaO-TiO2-REO3/2(단, RE는 희토류 원소를 나타낸다)계 제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물과의 혼합물을 포함하는 유전체 세라믹 조성물에, TiO2, CaTiO3, SrTiO3및 Nd2Ti2O7으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 제2의 세라믹 조성물을 첨가함으로써, 유전체 세라믹 조성물의 온도 특성이 더욱 효과적으로 원하는 값으로 설정될 수 있다. 여기에서, 상기 유리 조성물은 13~50중량% SiO2와, 3~30중량%의 B2O3와, 40∼80중량%의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.5∼10중량%의 Li2O를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 부성분으로서, 유전율의 부(負)의 온도특성을 갖는 TiO2, CaTiO3, SrTiO3, 또는 정의 온도특성을 갖는 Nd2Ti2O7의 첨가에 의해, 목적으로 하는 유전체 조성물의 온도특성이 실현될 수 있다.
이에 반하여, 시료번호 120의 경우에서와 같이, 유리 조성물에 소량의 알칼리 토금속 산화물을 함유하는 유전체 조성물이 1000℃에서 소결될 수 없다. 반면, 시료번호 123의 경우에서와 같이, 다량의 알칼리 토금속 산화물과 소량의 SiO2를 함유하는 유전체 조성물에 있어서, 내습성을 만족하지 못한다. 시료번호 124의 경우에서와 같이, 유리 조성물 중에 소량의 B2O3를 함유하는 유전체 조성물은 1000℃에서 소결될 수 없다. 반면, 시료번호 126의 경우에서와 같이, 다량의 B2O3를 함유하는 유전체 조성물에 있어서는 내습성을 만족하지 못한다. 더욱이, 시료번호 128의 경우에서와 같이, 유리 조성물 중의 알칼리 토금속 산화물의 함량비가 낮으며 또 SiO2의 함량비가 높은 유전체 조성물은 1000℃에서 소결될 수 없다. 반면, 시료번호 129의 경우에서와 같이, 유리 조성물 중에 소정량의 Li2O를 함유하지 않는 유전체 조성물은 소결될 수 없으며, 또 시료번호 132의 경우에서와 같이 과량의 Li2O를 함유하는 유전체 세라믹 조성물에 있어서는 내습성을 만족하지 못한다.
시료번호 68의 경우에서와 같이, 제1의 세라믹 조성물의 함량비가 높으며, 또 유리 조성물의 함량비가 낮은 유전체 세라믹 조성물의 소결성이 악화하는 경향이 있다. 반면, 시료번호 71의 경우에서와 같이, 유리 조성물의 함량비가 높은 유전체 세라믹 조성물의 유전율은 감소하는 경향이 있다. 시료번호 74의 경우에서와 같이, 유리 조성물 중의 CuO의 함량비가 높은 유전체 세라믹 조성물의 Q값은 감소하는 경향이 있다.
시료번호 81, 84, 86, 90, 92, 95, 98, 100, 104의 경우에서와 같이, 제1의 세라믹 조성물의 함량비가 낮으며, 또 제2의 세라믹 조성물의 함량비가 높은 유전체 세라믹 조성물의 소결성은 악화하는 경향이 있다.
더욱이, 시료번호 109와 110의 경우에서와 같이, 제1의 세라믹 조성물의 조성범위가 도1에 나타낸 영역 A 또는 영역 B 내에 있는 유전체 세라믹 조성물은 온도 계수가 더 크게 되는 경향이 있다. 여기에서 실시예들로서 나타내지는 않았지만, 상기 범위가 영역 A내에 있는 경우, 세라믹 조성물의 소결이 곤란해지는 경향이 있으며, 또 다공질의 세라믹이 제조될 수 있다. 시료번호 111 및 시료번호 112의 경우에서와 같이, 제1의 세라믹 조성물의 조성범위가 도1에 나타낸 영역 C와 영역 D 내에 있는 경우, 비유전율이 감소하는 경향이 있다. 시료번호 116에 나타낸 바와 같이, 제1의 세라믹 조성물 중의 PbO 함량이 지나치게 높은 경우, 비유전율이 감소하는 경향이 있다.
상기한 각각의 표에서, 미(未)소결이라는 것은, 소정의 소성온도에서는 소성하는 것이 전혀 불가능하다라는 것을 의미한다. 또, 소결 불충분이라는 것은, 상기한 조건에서는 소성이 불충분하게 완료됨을 나타내며, 상기 조건들을 변경함으로써 충분하게 될 수 있다. 내습성 불량이라는 것은, 치명적인 문제를 발생시키는 유전체 세라믹 조성물의 내습성에 관한 것이다. 내습성 불충분이라는 것은, 환경조건에 따라 내습성이 불충분하게 될 수 있다는 것을 나타낸다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 비저항이 작은 금, 은 및 구리로부터 선택된 금속 한 개를 주성분으로서 함유하는, 도체의 융점보다도 더 낮은 온도에서 소결되는 유전체 세라믹 조성물을 제공한다. 게다가, 고주파 영역, 특히 마이크로파 영역과 밀리미터파 영역에 있어서 비유전율이 높으며 또 온도 안정성이 우수한 유전체 세라믹 조성물이 얻어질 수 있다.
그러므로, 이런 유전체 세라믹 조성물은 금, 은, 구리 등으로 구성된 비저항이 낮은 내부전극과 동시 소성될 수 있다. 또, 이런 내부전극을 내재한 고주파 특성이 우수한 유전체와 다층 회로 기판과 같은 세라믹 전자부품이 얻어질 수 있다. 유전체 세라믹 조성물을 이용한 적층공법에 의해, 유전율이 높으며 또 Q값이 큰, 예를 들어 LC 공진기와 LC 필터 등의 세라믹 전자부품을 더 소형화시킬 수 있다.

Claims (18)

  1. BaO-TiO2-REO3/2(단, RE는 희토류 원소)계의 제1의 세라믹 조성물과 유리 조성물과의 혼합물을 포함하는 유전체 세라믹 조성물로서,
    상기 유리 조성물은 13∼50중량%의 SiO2와, 3∼30중량%의 B2O3와, 40∼80중량%의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.5∼10중량%의 Li2O를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 부성분으로서 CuO를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 BaO-TiO2-REO3/2계의 제1의 세라믹 조성물이 xBaO-yTiO2-zREO3/2(단, x, y, z는 몰%이며, x는 5≤x≤15의 범위이고, y는 52.5≤y≤70의 범위이며, z는 15≤z≤42.5의 범위이며 x+y+z=100이다)로 표시되며, 또 이것이 상기 제1의 세라믹 조성물 100중량부에 대하여 20중량부 이하의 함량으로 PbO를 함유하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 BaO-TiO2-REO3/2계의 제1의 세라믹 조성물이 xBaO-yTiO2-zREO3/2(단, x, y, z는 몰%이며, x는 5≤x≤15의 범위이고, y는 52.5≤y≤70의 범위이며, z는 15≤z≤42.5의 범위이며 x+y+z=100이다)로 표시되며, 또 이것이 상기 제1의 세라믹 조성물 100중량부에 대하여 20중량부 이하의 함량으로 PbO를 함유하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유리 조성물에 함유된 상기 알칼리 토금속 산화물이 SrO, CaO 및 MgO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과, BaO를 포함하며, SrO, CaO, MgO 및 BaO의 조성비는 각각 35중량% 이하, 35중량% 이하, 20중량% 이하, 40~95중량%의 범위 이내임을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 상기 유리 조성물에 함유된 상기 알칼리 토금속 산화물이 SrO, CaO 및 MgO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종과, BaO를 포함하며, SrO, CaO, MgO 및 BaO의 조성비는 각각 35중량% 이하, 35중량% 이하, 20중량% 이하, 40~95중량%의 범위 이내임을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1의 세라믹 조성물이 80~95중량%이고, 상기 유리 조성물이 5~20중량%이며, CuO가 3중량% 이하임을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  8. 제1항에 있어서, TiO2, CaTiO3, SrTiO3및 Nd2Ti2O7으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 제2의 세라믹 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  9. 제2항에 있어서, TiO2, CaTiO3, SrTiO3및 Nd2Ti2O7으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 제2의 세라믹 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1의 세라믹 조성물이 50~95중량%이고, 상기 유리 조성물이 5~20중량%이며, CuO가 3중량% 이하이며, 상기 제2의 세라믹 조성물이 30중량% 이하임을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1의 세라믹 조성물이 50~95중량%이고, 상기 유리 조성물이 5~20중량%이며, CuO가 3중량% 이하이며, 상기 제2의 세라믹 조성물이 30중량% 이하임을 특징으로 하는 유전체 세라믹 조성물.
  12. 제1항에 기재되어 있는 유전체 세라믹 조성물을 유전체 세라믹층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품.
  13. 제2항에 기재되어 있는 유전체 세라믹 조성물을 유전체 세라믹층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품.
  14. 세라믹층; 및
    Au, Ag 및 Cu 중의 적어도 1종을 포함하는, 상기 세라믹층에 배치되어 있는 내부전극
    을 포함하는 세라믹 전자부품으로서,
    세라믹 그린시트와, 상기 그린시트에 결합된 금속 페이스트(paste)를 1000℃ 이하의 온도에서 소성함으로써, 상기 세라믹층과 상기 내부전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 전자부품.
  15. BaO-TiO2-REO3/2계 세라믹 조성물 출발원료를 소성하는 단계;
    SiO2, B2O3, 알칼리 토금속 산화물 및 Li2O를 포함하는 유리 조성물 출발원료를 가열하는 단계;
    상기 가열된 원료들을 급냉하는 단계;
    상기 세라믹 조성물과 상기 유리 조성물 분말을 유기 바인더(binder)와 혼합하는 단계;
    상기 혼합물의 세라믹 그린시트를 형성하는 단계; 및
    상기 그린시트를 소성하는 단계
    를 포함하는 세라믹 조성물의 제조방법으로서,
    상기 유리 조성물이 상기 그린시트 중에 13∼50중량%의 SiO2와, 3∼30중량%의 B2O3와, 40∼80중량%의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.5∼10중량%의 Li2O를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 그린시트를 소성하는 상기 단계가 1000℃ 이하의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 그린시트를 소성하는 상기 단계가 1시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 그린시트를 소성하는 상기 단계가 질소 기체 중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
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