KR20000013235A - 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물에 관한 것으로, MCT계 마이크로파 유전체 세라믹을 제조하는데 있어서, 첨가제로 B₂O_3,Sb₂O_3,및 Y₂O₃를 적정량 첨가하여, 1200℃의 낮은 온도에서도 치밀한 소결체를 얻을 수 있으며 동시에 양호한 마이크로파 특성을 얻을 수 있다.

Description

저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물

본 발명은 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물에 관한 것으로, 특히 낮은 소결온도를 가지면서 양호한 마이크로파 특성을 얻을 수 있는 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 민생용이나 산업용 전자기기에 사용되는 마이크로파 유전체 세라믹 조성물에는 여러 가지가 있으나 (Mg,Ca)TiO₃(이하 MCT)계 마이크로파 세라믹스는 Ba이나 Pb계열의 마이크로파 유전체에 비하여 원료의 가격이 저렴하고, 소결이 비교적 용이하며 재현성 있는 마이크로파 유전특성을 얻을 수 있다는 장점이 있어서실제 마이크로파용 디바이스에 널리 사용되고 있다.

그러나, 종래 일반적인 MCT계의 마이크로파 세라믹스는 1350℃의 높은 온도에서 소성이 이루어지고 있는데, 이와 같은 높은 소성온도로 인해 양산과정에서 소성열처리를 위해 많은 에너지 소모가 있게 된다. 또한 이러한 높은 소성온도로 인해서 향후 전극과 동시소성이 요구되어지는 적층형 마이크로파 세라믹스 디바이스에는 적용이 어려운 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 MCT계 마이크로파 유전체 세라믹스의 제조에 있어서, 적정한 소결첨가제를 첨가하여 소성온도를 낮춤과 동시에 마이크로파 특성이 우수한 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 소성온도 및 B₂O₃의 첨가량에 따른 마이크로파 유전특성을 보인 표.

도 2는 본 발명의 실시예에 있어서 B₂O₃의 첨가량을 0.3wt%로 고정하고, 소성온도 및 Sb₂O₃와 Y₂O₃의 첨가량을 변화시켰을때의 마이크로파 유전특성을 보인 표.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 MCT에 B₂O₃와 Sb₂O₃및 Y₂O₃를 첨가하여 저온소결을 실시함과 동시에 양호한 마이크로파 특성을 얻을 수 있는 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물을 얻게 된다.

상기 MCT계 마이크로파 세라믹스의 저온소결용 첨가제로 B₂O₃를 첨가하게된 이유는 B₂O₃의 녹는점이 460℃인 저융점 물질인 동시에 끊는점이 높으므로 휘발이 잘안되기 때문이다.

그리고, Sb₂O₃와 Y₂O₃를 첨가한 이유는 안티몬과 이티륨이 마그네슘과 칼슘이온 위치로 치환하여 MCT계의 마이크로파 세라믹스의 유전특성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

이하, 상기와 같은 조성을 갖는 본 발명의 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물의 실시예를 첨부된 표1과 표2를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물의 제조를 위한 출발원료로는 MgO, TiO₂, CaCO₃를 사용하였다. 예비실험을 통해 CaTiO₃가 7mol% 첨가되었을 때 공진주파수의 온도계수가 0에 가까운 값을 가지는 것을 확인하였으므로 최종적인 조성이 (Mg_0.93,Ca_0.07)TiO₃가 되도록 원료를 칭량하였다. 이를 탈이온수와 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 혼합하였으며, 이를 건조한 뒤 5℃/min 의 승온속도로 1200℃에서 2시간동안 공기중에 하소하였다. 그후 하소한 분말에 소결첨가제로 택한 B₂O₃를 0∼1wt%범위로 첨가하여 다시 볼밀을 이용하여 24시간동안 혼합, 분쇄하였다. 분쇄한 후 1000 kg/cm²의 압력으로 직경 10mm의 몰드에 일축가압성형하여 유전특성 측정을 위한 시편을 만들었으며 이 시편은 5℃/min의 승온속도로 1100∼1350℃의 온도에서 2시간동안 소결한 후 로냉하였다. 소결체의 마이크로파 유전특성을 측정하기 위해서 Hakki-Coleman 방법용 측정치구와 금속공진기를 사용하여 회로망분석기로 품질계수 (Q×f, Q:무부하품질계수, f:측정주파수), 공진주파수의 온도계수를 측정하였다.

이상의 방법으로 제조된 세라믹시편의 물리적특성 및 마이크로파 특성의 결과는 표1에 나타난 바와 같이, 소결온도 1200℃에서의 수축률에 있어서, B₂O₃의 첨가량이 0.2wt%인 경우의 경우에는 거의 15%에 가까운 수축율을 나타내었다. B₂O₃의 첨가량의 변화에 따른 품질계수의 변화를 보면 1350℃에서 소결한 경우 소결첨가제의 양이 증가함에 따라 품질계수가 조금씩 감소함을 볼 수 있으며, 소결온도가 1200℃인 경우에는 소결첨가제의 양이 적정범위에 이를때까지 품질계수가 급격히 증가하다가 0.3wt%이상으로 첨가되면 품질계수값이 하강하였다. 또한 1200℃에서 적정량의 B₂O₃를 첨가한 경우에는 1350℃에서 소결한 순수한 (Mg_0.93,Ca_0.07)TiO₃보다 높은 품질계수값을 나타내었다.

1200℃와 1350℃의 소결온도에서 공정주파수의 온도계수는 모두 0ppm/℃에 가까운 값을 보이며, 1200℃에서는 미량의 소결첨가제를 첨가하여도 안정된 온도계수를 나타내었다. 즉 (Mg_0.93,Ca_0.07)TiO₃에 첨가된 B₂O₃는 마이크로파 특성중 품질계수는 향상시키며, 공진주파수의 온도계수와 유전율에는 영향을 주지 않는 소결첨가제임을 알 수 있었다. 즉, B₂O₃의 첨가량의 최적량은 0.2∼0.4wt%임을 알 수 있었다.

따라서, B₂O₃의 첨가량을 0.3wt%로 고정하고 Sb₂O₃및 Y₂O₃를 추가로 첨가하여 표2와 같은 결과의 데이터를 얻었다.

표2에서 보면 Sb₂O₃의 첨가에 있어서 0.2∼1.2wt% 일 때 품질계수가 증가하며 공진주파수의 온도계수도 안정되는 결과를 얻었다.

그리고, Y₂O₃의 첨가에 있어서는 첨가량이 0.2∼1.6wt% 일 때 품질계수가 증가하는 결과를 얻었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물은 MCT에 B₂O_3,Sb₂O_3,및 Y₂O₃의 첨가제를 적정량 혼합하여 제조될 때 1200℃의 낮은 온도에서도 치밀한 소결체를 얻을 수 있으며 동시에 양호한 마이크로파 특성을 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. (Mg,Ca)TiO₃를 주된 조성으로 하고, 첨가제로 B₂O_3,Sb₂O_3,및 Y₂O₃를 첨가하여, 저온소결을 실시함과 동시에 양호한 마이크로파 특성을 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 B₂O₃의 첨가량이 0.2∼0.5wt%인 것을 특징으로 하는 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 B₂O₃의 첨가량이 0.3wt%이고, Sb₂O₃의 첨가량이 0.2∼0.5wt%인 것을 특징으로 하는 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 B₂O₃의 첨가량이 0.3wt%이고, Y₂O₃의 첨가량이 0.2∼1.6wt%인 것을 특징으로 하는 저온소성용 마이크로파 유전체 세라믹 조성물.