KR20000009821A - 고주파용 유전체 세라믹의 제조 - Google Patents
고주파용 유전체 세라믹의 제조 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20000009821A KR20000009821A KR1019980030461A KR19980030461A KR20000009821A KR 20000009821 A KR20000009821 A KR 20000009821A KR 1019980030461 A KR1019980030461 A KR 1019980030461A KR 19980030461 A KR19980030461 A KR 19980030461A KR 20000009821 A KR20000009821 A KR 20000009821A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- high frequency
- dielectric
- shorter
- longer
- composition
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 abstract description 9
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 6
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 2
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
- H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
본 발명은 Ba2Ti9O20계의 고주파 유전체를 일반적인 세라믹 제조방법인 고상반응법에 의해 마이크로파 대역(2-10GHz)에서의 품질계수(Q)가 20,000 ∼ 30,000이며, 유전상수의 온도계수()가 - 60 ∼ + 10 ppm이며, 유전상수가 35이상의 고주파 특성을 갖는 유전체의 성분 및 제조공정에 관한 것이다.
본 발명의 유전체 재료는 (Ba1-xCax)Ti9O20(0.03＜x＜0.08), (Ba1-yPby)2Ti9O20(0.03＜y＜0.08), (Ba1-x-yCaxPby)2(Ti1-zMz)9O20(M=Sn, Zr)(0.01＜x＜0.1, 0.01＜y＜0.01,0≤z＜0.1)으로 표시되는 조성으로서 고상반응법에 의해 우수한 고주파특성을 갖는 유전체 재료를 제조할 수 있다.
Ba2Ti9O20의 일반식으로 표시되는 본 고주파 유전체 재료는 제조방법이 까다로워 종래에는 수산염법이나 시트르산법에의해 제조되어야 우수한 고주파 유전특성을 얻을 수 있었으나, 본 발명의 유전체조성에서는 고상반응법을 사용함으로써 제조공정 및 제조단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
Description
마이크로파용 세라믹 유전체는 정보 통신 시스템의 발달로 인하여 통신기기 및 인공위성 등 민수용으로 그 활용도가 급증하고 있다. 특히 무선전화기, 이동통신 단말기의 듀플렉서 및 대역통과 필터, 무선 LAN, 직접위성통신 및 유전체 안테나 등에 사용되는 고주파 유전체 공진기 응용이 활발히 이루어지고 있다. 고주파용 유전재료 측면에서 유전율 30-40 대의 ZST, BaO-TiO2계열과 유전율 80-90대의 BaO-R2O3-TiO2(R=Sm, Nd, La),(Pb, Sr)ZrO3가 있다. 기타 유전율 20-30의 초고주파용인 BMT, BZT 등이 있다.
본 발명에서는 유전율 30-40의 BaO-TiO2계의 고주파 유전체 필터에 속하는 재료로서 Ba2Ti9O20의 일반식으로 표시된다. 본 재료는 그동안 이동통신의 기지국용 유전체 공진기나 이동통신기의 듀플렉서등에 사용되고 있다. 그러나 본 유전체는 제조공정이 까다로워서 종래에는 수산염이나 시트르산법 등이 채용되어왔는데, 이 경우 유전체의 제조시 제조원료가 고가이고, 또한 제조공정이 까다로워 현재 본 재료의 상용 분말의 경우 600,000원 내지 700,000원/kg의 고가로 판매되고 있다. 따라서 본 연구에서는 제조공정을 일반적으로 사용되고있는 고상반응법을 사용하여 유전체를 제조함으로써 제조단가 및 원료원가의 고가인 문제점을 해결하고자 하였다. 고상반응법이란 통상적인 세라믹원료 분말들을 볼밀등에의해 혼합하고 가소 및 소성과정을 통해 세라믹을 제조하는 방법이다.
Ba2Ti9O20유전체계에 관해 기존에 발표된 연구논문이나 보고서 의하면 시트르산이나 수산염법에의해 제조된 유전체의 특성이 고상반응법에 의해 제조된 것보다 우수하다. 시트르산이나 수산염법뿐만 아니라 혹은 고상반응법에의해 유전체를 제조하는 경우 Sn, Mn, Zr 등의 성분을 첨가하는 경우 유전특성이 민감하게 변화한다. 본 발명에서는 고상반응법에 의해 유기산염법이나 수산염법에의해 제조된 유전체의 고주파 특성과 유사한 수준의 유전특성을 얻고자하였다. 이를 위해서는 적정한 유전체 조성 선정이 유일한 제어수단이 된다. 본 발명자들은 Bi, Li, La, Ca, Pb, Sn 등 여러 첨가원소들을 변화시켜 각 경우의 소성조건에 따른 고주파 유전특성을 조사하였고, 이 결과 고상반응법에 적합한 유전체 조성을 찾아내었다.
도1 은 고상반응법을 이용한 고주파 유전체의 제조 공정도
Bi, Li, La, Ca, Pb, Sn 등 여러 첨가 성분원소들이 Ba2Ti9O20계 고주파 유전체에서 고주파 유전특성에 미치는 영향을 조사한 결과 다음과 같은 화학식으로 나타내지는 유전체 조성이 고상반응법에 가장 적합한 것으로 나타났다.
(Ba1-xCax)Ti9O20(0.03＜x＜0.08)
(Ba1-yPby)2Ti9O20(0.03＜y＜0.08)
(Ba1-x-yCaxPby)2(Ti1-zSnz)9O20(0.01＜x＜0.1, 0.01＜y＜0.01, 0≤z＜0.1)
도 1에는 이들 조성의 유전체 재료를 고상반응법에의해 고주파 유전체를 제조하는 공정을 나타내었다. 첫째 단계에서는 BaCO3, TiO2, PbO, CaCO3, SnO2과 같은 상용 세라믹 원료분말들을 상기의 같은 화학 조성식에 따라 원료 장입계산을 한 후 칭량하여 볼밀링 혼합한다. 볼밀링 혼합한 혼합분말은 1000-1200℃ 범위에서 2-3시간 공기 중에서 1차가소를 시행한 후 다시 2차 볼밀링 과정을 통해 혼합 분쇄한다. 분쇄 후 바인더 첨가 및 과립화하여 성형한다. 성형은 일반적인 성형법과 냉간 정수압성형(cold isostatic pressing)을 모두 사용할 수 있다. 정수압성형시에는 더 큰 소성밀도를 얻을 수있다. 성형체는 1200-1400℃ 범위에서 2-3시간 소성한다.
실시예 1
다음표는 상기에 나타낸 조성의 일부 유전체 시료를 도1 의 공정과 같이 제조한 후 유전특성을 측정한 것이다. 시료의 성형은 일축성형법으로 성형하였고, 유전특성은 1MHz에서 측정하였다. 다음 표에서 소성조건은 최대 소성온도를 나타낸다. 어떤 원소도 치환하지 않은 Ba2Ti9O20경우보다 Ca, Pb 등을 치환한 시료의 유전 상수가 증가하였다. 또한 Ca, Pb를 치환하는 양이 증가할수록 유전상수의 온도계수는 음(-)쪽으로 감소함을 볼 수 있다.
고상 반응법으로 제조된 Ba2Ti9O20계 유전체의 특성.
실시예 2
다음 표는 상기에 나타낸 조성의 일부 조성 시료를 도1의 공정과 같이 제조한 후 유전특성을 측정한 것이다. 시료는 일축성형으로 성형하였고, 유전특성은 Kakki Colemann 법으로 고주파 유전특성을 측정하였다. 다음 표에서 소성조건은 최대 소성온도를 나타낸다. 일제 상용원료분말을 실험실적으로 제조한 원료조성들과 동일한 조건에서 제조하여 고주파 유전특성을 비교하였다. Ca가 x=0.05 치환된 (Ba0.95Ca0.05)2Ti9O20시료의 고주파 특성이 가장 우수하였다. 일제 시료와 비교하여 소성조건에 따라 조금 다르기는 하지만 일제 시료의 품질계수( f x Q )와 비교했을 때 약 85% 의 특성을 얻었다.
Hakki Coleman 법으로 측정된 고주파 유전특성
실시예 3
다음표는 상기조성의 일부 유전체 조성 시료를 도1 공정과 같이 제조한 후 유전특성을 측정한 것이다. 시료는 정수압성형(cold isostatic pressing)으로 성형하였고, 유전특성은 Kakki Colemann 법으로 고주파 유전특성을 측정하였다. 다음표에서 소성조건은 최대 소성온도를 나타낸다. 일제 상용원료분말을 실험실적으로 제조한 원료조성들과 동일한 조건에서 제조하여 고주파 유전특성을 비교하였다. Ca가 x=0.05 치환된 (Ba0.95Ca0.05)2Ti9O20시료와 Pb가 y=0.05 치환된 (Ba0.95Pb0.05)2Ti9O20시료의 고주파 특성이 가장 우수하였다. 일축 압력으로 성형한 실시예 2와 비교할 때 Pb가 치환된 시료인 (Ba0.95Pb0.05)2Ti9O20의 특성이 우수하게 나타난 것이 특징이다. 정수압으로 성형한 경우 (Ba0.95Pb0.05)2Ti9O20시료와 (Ba0.95Ca0.05)2Ti9O20시료는 일제 시료 동등하거나 우수한 특성을 나타내었다.
정수압 성형으로 성형된 유전체의 고주파 유전특성( Hakki Coleman 법으로 측정)
본 발명의 고주파 유전체 재료는 Ca, Pb 원소를 치환함으로써 고상반응법에 의해서도 우수한 고주파 유전특성을 갖게 하였다. 고상반응법에 의해 제조가 가능하여 기존의 수산염법이나 시트르산법에비해 제조공정을 단순화할 수 있고, 고주파유전체 분말의 생산 단가 및 제조시 사용되는 원료분말을 저가의 원료를 사용할수 있는 장점이 있다.
Claims (5)
- 일반적인 화학식 (Ba1-xCax)Ti9O20으로 표시되는 고주파용 유전체 조성계에서 0.02＜x＜0.10인 것을 특징으로하는 고주파용 유전체 재료
- 일반적인 화학식(Ba1-yPby)2Ti9O20으로 표시되는 조성계에서 0.02＜x＜0.10인 것을 특징으로하는 고주파용 유전체 재료
- 일반적인 화학식 (Ba1-x-yCaxPby)2(Ti1-zSnz)9O20으로 표시되는 조성계에서 0.01＜x＜0.1, O.01＜x＜0.01, 0≤z＜0.1인 것을 특징으로 하는 고주파용 유전체 재료
- 상기 청구항 1, 청구항2, 청구항3으로 나타내지는 고주파용 유전체 재료를 일반적인 세라믹 고상 반응법으로 제조한 유전체 세라믹
- 상기 청구항 1항 내지 4항에의해 제조된 고주파용 유전체로 마이크로파 대역(2-10GHz)에서 품질계수(Q x f )가 20,000 ∼ 40,000, 유전상수의 온도계수()가 - 60 ∼ + 10 ppm, 유전상수가 35이상인 유전 물질
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980030461A KR20000009821A (ko) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 고주파용 유전체 세라믹의 제조 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980030461A KR20000009821A (ko) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 고주파용 유전체 세라믹의 제조 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20000009821A true KR20000009821A (ko) | 2000-02-15 |
Family
ID=19545489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980030461A KR20000009821A (ko) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 고주파용 유전체 세라믹의 제조 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20000009821A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100567632B1 (ko) * | 2003-03-04 | 2006-04-05 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 저온 소성용 유전체 조성물 및 전자 부품 |
-
1998
- 1998-07-29 KR KR1019980030461A patent/KR20000009821A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100567632B1 (ko) * | 2003-03-04 | 2006-04-05 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 저온 소성용 유전체 조성물 및 전자 부품 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100415757B1 (ko) | 유전체 자기(誘電體磁器)조성물, 유전체 자기의 제조방법 및 유전체 공진기(共振器) | |
| EP0587140B1 (en) | Dielectric ceramic compositions and dielectric resonators | |
| JP2934639B2 (ja) | 誘電体セラミック組成物 | |
| JP3011123B2 (ja) | 誘電体セラミック組成物 | |
| CN111825445B (zh) | 一种高介电常数微波介质陶瓷材料、制备及其应用 | |
| JPH08133834A (ja) | 誘電体磁器組成物及びその製造方法 | |
| KR20000009821A (ko) | 고주파용 유전체 세라믹의 제조 | |
| JP2768455B2 (ja) | 誘電体磁器及び誘電体共振器 | |
| JP3214308B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| KR100339097B1 (ko) | 마이크로파용 유전체 조성물 및 그 제조방법 | |
| JP3006188B2 (ja) | 高周波用誘電体磁器組成物 | |
| KR100489887B1 (ko) | 마이크로파 유전체 세라믹 조성물 및 그의 제조방법 | |
| KR100234018B1 (ko) | Catio₃＋ca（mg⅓nb⅔）o₃계 고주파용 유전체 세라믹 조성물 | |
| CN1282625C (zh) | 一种近零频率温度系数的微波介质陶瓷及其制备方法 | |
| KR20040078525A (ko) | 고주파용 유전체 세라믹 조성물 | |
| KR0134532B1 (ko) | 고주파용 유전체 자기조성물 및 그 제조방법 | |
| KR20000058590A (ko) | 마이크로파용 유전체 재료 | |
| KR100415983B1 (ko) | 고주파용 유전체 세라믹 조성물 | |
| KR100240006B1 (ko) | 유전체 세라믹 조성물 | |
| KR100212583B1 (ko) | 고주파 유전체 조성물 | |
| JP3239707B2 (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| KR960004391B1 (ko) | 고주파용 유전체 재료 | |
| JPH04104949A (ja) | 誘電体磁器組成物 | |
| KR20000031734A (ko) | 마이크로파 유전체 세라믹 조성물 | |
| KR100609383B1 (ko) | 저온 소결용 고유전율 마이크로파 유전체 세라믹스 조성물및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |