KR20010071183A

KR20010071183A - 고주파용 유전체 세라믹 조성물, 유전체 공진기, 유전체필터, 유전체 듀플렉서 및 통신시스템

Info

Publication number: KR20010071183A
Application number: KR1020000063463A
Authority: KR
Inventors: 와다다카야; 사카이노부유키; 다카기히토시
Original assignee: 무라타 야스타카; 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2001-07-28
Also published as: JP3840869B2; CN1303106A; JP2001192263A; CN1205620C; DE60032994D1; DE60032994T2; EP1095918A3; EP1095918B1; EP1095918A2; US6429164B1; KR100406123B1

Abstract

세라믹 조성물은 일반식이 xBaO-y{(1-α)Sm₂O₃-αNd₂O₃}-zTiO₂인 주성분의 100중량부, 및 부성분으로 Mn 화합물을 MnO으로 환산하여 0.3중량부 이하 및 Ta를 Ta₂O₅로 환산하여 1.0중량부 이하 함유하며, 여기에서 13.0 ≤ x ≤ 23.0; 0 < y ≤ 12.0; 75.0 ≤ z ≤ 83.0; 0 ≤ α ≤ 1; 및 x + y + z = 100이다. 또한, Ti 원소중 1.5몰%이하를 Zr로 치환하는 것이 바람직하다. 얻어진 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 마이크로파 영역에서 높은 비유전율(ε_r) 및 높은 Q 값을 가지며, 0(ppm/℃) 근방에서 공진 주파수의 온도계수(τf)를 제어할 수 있으며, 우수한 내열충격성 (thermal shock resistance)을 갖는다.

Description

고주파용 유전체 세라믹 조성물, 유전체 공진기, 유전체 필터, 유전체 듀플렉서 및 통신시스템{High Frequency Dielectric Ceramic Composition, Dielectric Resonator, Dielectric Filter, Dielectric Duplexer, and Communication System}

본 발명은 고주파용 유전체 세라믹 조성물, 및 이 유전체 세라믹 조성물을 사용하는 유전체 공진기, 유전체 필터, 유전체 듀플렉서, 및 통신 시스템에 관한 것이다.

유전체 세라믹은 이동 전화, 개인 라디오, 및 위성 수신기등의 마이크로파 영역, 밀리미터파 영역, 및 다른 고주파 영역에 이용되는 전자기기에 실장되는 유전체 공진기 및 유전체 필터로서 폭 넓게 사용된다. 상술한 고주파 유전체 세라믹은 높은 비유전율(ε_r), 높은 Q 값이 요구되며 또한 0 근방에서 임의로 제어될 수 있는 공진 주파수의 온도계수를 가져야한다.

이러한 종류의 유전체 세라믹 조성물로서, 예를 들어, BaO-Sm₂O₃-TiO₂계 조성물(일본 특개소 57-15309호 공보), BaO-Sm₂O₃-TiO₂-MnO₂계 조성물(일본 특개소 59-14214호 공보), BaO-Sm₂O₃-TiO₂-ZrO₂계 조성물(특개소 60-3801호 공보), BaO-Sm₂O₃-TiO₂계 조성물 (일본 특개평 6-111624호 공보)들이 제안되었다.

그러나, 일본 무심사 특허 공보 57-15309호, 59-14214호, 및 60-3801호에 각각 개시된 BaO-Sm₂O₃-TiO₂계 조성물, BaO-Sm₂O₃-TiO₂-MnO₂계 조성물, 및 BaO-Sm₂O₃-TiO₂-ZrO₂계 조성물들은 비유전율(ε_r)이 약 35~55가 될 때 모두가 Q값이 크게 감소하고 공진주파수의 온도계수(τf)가 포지티브(positive)측이나 네거티브(negative)측으로 크게 변한다. 그러므로 이들 조성물은 실제사용에 있어 문제가 있다.

일본 특개평 6-11624호 공보에 개시된 상술한 조성물은 각 성분 BaO, Sm₂O₃, 및 TiO₂의 조성비를 제한함으로서 높은 Q 값을 유지한다. 그러나, 이들 조성물로부터 만들어진 세라믹 소자는 솔더링에 의한 열충격(thermal shock)으로 인해 마이크로 크랙이 생기기 쉽고 Q 값이 안정하지 못하다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하고 마이크로파 영역에서 높은 비유전율(ε_r)과 높은 Q 값을 갖고, 0(ppm/℃) 근방에서 공진 주파수의 온도계수를 제어할 수 있으며, 우수한 내열충격성(thermal shock resistance)을 갖는 고주파용 유전체 세라믹 조성물을 제공하며, 아울러 이러한 유전체 세라믹 조성물을 이용하는 유전체 공진기, 유전체 필터, 유전체 듀플렉서, 및 통신 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유전체 공진기의 실시예에 대한 사시도;

도 2는 a-b면을 따라 얻어진 도 1에 보이는 유전체 공진기에 대한 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 유전체 필터의 실시예에 대한 사시도;

도 4는 본 발명에 따른 유전체 듀플렉서의 실시예에 대한 사시도; 및

도 5는 본 발명에 따른 통신시스템의 실시예에 따른 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

3a...내부 도체 3b...외부 도체

4, 26, 28...유전체 필터 5, 30...외부 결합수단

6, 12...유전체 듀플렉서 7, 20...입력 접속수단

8, 22...출력 접속수단 9, 24...안테나 접속수단

10...통신기 장치 14...송신회로

16...수신회로 18...안테나

구체적으로, 본 발명은 한 관점에서 고주파용 세라믹 조성물을 제공한다. 상술한 조성물은, 주성분으로서 금속 원소인 Ba, Ti, 및 Sm과 Nd중의 적어도 하나를 함유하는 복합 산화물 및, 부성분으로서 Mn 화합물과 Ta 화합물을 함유한다.

다른 관점에서, 본 발명의 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 금속 원소인 Ba, Ti, 및 Sm과 Nd 중 적어도 하나를 함유한 주성분을 100중량부 포함하고 다음 일반식으로 표현된다.

xBaO-y{(1-α)Sm₂O₃-αNd₂O₃}-zTiO₂

x, y, 및 z는 몰%, α는 몰비이며, x, y, z 및 α는 다음 조건들을 만족한다 : 13.0 ≤x ≤23.0; 0 < y ≤12.0; 75.0 ≤z ≤83.0; 0 ≤α≤1; 및 x + y + z = 100, 그리고, 부성분으로서, Mn 화합물을 MnO로 환산하여 0.3중량부 이하(0은 제외)로 함유하고, Ta 화합물을 Ta₂O₅로 환산하여 1.0중량부 이하(0은 제외)의 함유한다.

다른 관점에서, 본 발명의 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 금속 성분인 Ba, Ti, 및 Sm을 함유하는 주성분 100중량부를 포함하며 다음 일반식으로 표현된다.

xBaO-ySm₂O₃-zTiO₂

여기서, x, y, 및 z는 몰%이고 다음 조건들을 만족한다: 17.0 ≤x ≤19.0; 1.0 ≤y≤6.0; 77.0 ≤z ≤81.0; 및 x + y + z = 100. 그리고, 부성분으로서, Mn화합물을 MnO로 환산하여 0.3중량부이하(0은 제외)로 함유하고 , Ta화합물을 Ta₂O₅로 환산하여 1.0중량부이하(0은 제외)로 함유한다.

상술한 Ti 성분의 100몰%중에서, 1.5몰%이하가 Zr로 치환하는 것이 바람직하다.

상술한 Sm 성분의 100몰%중 50몰%이하를 La, Ce, 및 Pr에서 선택된 적어도 하나로 치환하는 것이 바람직하다.

상술한 유전체 세라믹 조성물은, 주성분의 100중량부에 대하여 부성분으로서 Nb 화합물을 Nb₂O₅로 환산하여 0.5중량부 이하로 더 함유한다.

또 다른 관점에서, 본 발명은 유전체 세라믹이 입출력 단자와 전자계 결합함으로서 작동되는 유전체 공진기를 제공하고, 유전체 세라믹은 상술한 고주파용 유전체 세라믹 조성물을 포함한다.

상술한 유전체 공진기에서, 구리도금 도체가 유전체 세라믹의 소정 표면에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 유전체 공진기 및 외부결합 수단을 포함하는 유전체 필터를 더 제공한다.

다른 관점에서, 본 발명은 유전체 듀플렉서를 제공한다. 유전체 듀플렉서는 적어도 두개의 유전체 필터, 각 유전체 필터에 접속된 입출력 접속수단, 및 유전체 필터에 공통으로 접속된 안테나 접속수단을 포함하며, 유전체 필터들중 적어도 하나는 상술한 유전체 필터이다.

게다가, 본 발명은 통신 시스템을 제공한다. 통신 시스템은 상술한 유전체 듀플렉서; 유전체 듀플렉서의 적어도 하나의 입출력 접속수단에 접속된 송신회로; 송신회로에 접속된 상술한 입출력 접속수단 이외의 적어도 하나의 입출력 접속수단에 접속된 수신회로; 및 유전체 듀플렉서의 안테나 접속수단에 접속된 안테나를 포함한다.

도 1은 본 발명의 유전체 공진기의 실시예에 대한 사시도이고, 도 2는 a-b면을 따라 얻어진 도 1에 도시된 유전체 공진기에 대한 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 유전체 공진기 1은 관통홀을 포함하는 각주형 유전체 세라믹 2를 포함한다. 내부 도체 3a는 관통홀 내부에 형성되고, 외부 도체 3b는 유전체 공진기주위에 형성된다. 유전체 세라믹 2를 입출력 단자, 즉 외부 결합수단과 전자계 결합시킴으로서, 본 유전체 공진기는 유전체 공진기로 작동한다. 유전체 공진기 1을 구성하는 유전체 세라믹 2는 본 발명의 고주파용 유전체 세라믹 조성물로 형성된다.

유전체 세라믹 2의 표면에 형성된 내부 도체 3a 및 외부 도체 3b는 구리도금으로 형성된다. 이로 인해, 생산성이 높아지므로 생산비가 감소한다.

횡 전자기 모드(TEM 모드)의 각주형 유전체 공진기가 도 1에 도시지만, 본 발명을 이런 형태의 유전체 공진기로 한정하지는 않는다. 당연히, 본 발명의 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 다른 형상을 갖는 유전체 공진기에 사용될 수 있고, 다른 TEM 모드, 횡 자기모드(TM 모드), 횡 전기모드(TE 모드), 및 다른 모드의 유전체 공진기에도 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 유전체 필터의 실시예에 대한 사시도이다. 도 3에 도시된 바와같이, 유전체 필터 4는 유전체 공진기 및 그 위에 형성된 외부 결합수단 5를 포함하며, 유전체 공진기는 관통홀 포함하는 유전체 세라믹 2, 및 그 위에 형성된 내부 도체 3a 및 외부 도체 3b를 포함한다. 도 3에서, 블럭 유전체 필터가 도시되나, 본 발명의 유전체 필터는 또한 별개의 다른 유전체 필터가 될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 유전체 듀플렉서의 실시예에 대한 사시도이다. 도 4에 도시된 바와같이, 유전체 듀플렉서 6은 두개의 유전체 필터와, 하나의 유전체 필터에 접속된 입력 접속수단 7, 다른 하나의 유전체 필터에 접속된 출력 접속수단 8, 및 이들 유전체 필터에 공통으로 접속된 안테나 접속수단 9를 포함한다. 각 유전체 필터는 관통홀을 포함하는 유전체 세라믹 2 및 유전체 세라믹 2에 형성된 내부 도체 3a와 외부 도체 3b를 포함하는 유전체 공진기를 포함한다. 도 4에서, 블럭 유전체 듀플렉서가 도시되나, 본 발명의 유전체 듀플렉서는 별개의 다른 유전체 듀플렉서가 될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 통신 시스템의 실시예에 대한 블럭도이다. 통신 시스템 10은 유전체 듀플렉서 12, 송신회로 14, 수신회로 16, 및 안테나 18을 포함한다. 송신회로 14는 유전체 듀플렉서 12의 입력 접속수단 20에 접속되며, 수신회로 16은 유전체 듀플렉서 12의 출력 접속수단 22에 접속된다. 안테나 18은 유전체 듀플렉서 12의 안테나 접속수단 24에 접속된다. 유전체 듀플렉서 12는 본 발명의 유전체 공진기 및 유전체 공진기에 접속된 외부 접속수단을 각각 포함하는 두개의 유전체 필터 26 및 28을 포함한다. 본 구현예에서, 유전체 필터는, 예를 들어, 외부결합수단 30을 유전체 공진기 1에 접속함으로서 형성된다. 유전체 필터 26은 입력 접속수단 20과 안테나 접속수단 24과의 사이에 접속되고, 유전체 필터 28은 안테나 접속수단 24와 출력 접속수단 22과의 사이에 접속된다.

본 발명의 고주파용 유전체 세라믹 조성물은, 상술한 것처럼, 주성분으로 Ba, Ti, 그리고 Sm 및 Nd중 적어도 하나를 함유한 복합 산화물을 포함하고, 부성분으로 Mn 화합물 및 Ta 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 세라믹 조성물은 다음 일반식으로 표현되는 주성분을 100중량부 포함하는 것이 바람직하다: xBaO-y{(1-α)Sm₂O₃-αNd₂O₃}-zTiO₂, 여기서 x, y, 및 z 는몰%이고, α는 몰비이며, x, y, z, 및 α는 다음 조건을 만족한다: 13.0 ≤ x ≤23.0; 0 < y ≤12.0; 75.0 ≤z ≤83.0; 0 ≤ α≤1; 및 x + y + z = 100, 그리고, 부성분으로, Mn 화합물을 MnO로 환산하여 0.3중량부 이하(0은 제외)로 포함하고, Ta 화합물을 Ta₂O₅로 환산하여 1.0중량부 이하(0은 제외)로 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 세라믹 조성물의 주성분은 다음 일반식으로 표현되는 것이 보다 바람직하다: xBaO-ySm₂O₃-zTiO₂, 여기서 x, y, 및 z는 몰%이고, 다음 조건을 만족한다: 17.0 ≤ x ≤ 19.0; 1.0 ≤ y ≤6.0; 77.0 ≤ z ≤ 81.0; 및 x + y + z = 100.

상술한 범위로 유전체 세라믹 조성물의 조성비를 제어함으로서, 얻어진 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 비유전율(ε_r)이 40을 초과하여 약 55가 되더라도 Q 값이 크게 악화되지 않고 마이크로 영역에서 높은 비유전율(ε_r) 및 높은 Q 값을 가지며, 0(ppm/℃)근방에서 공진 주파수의 온도계수(τf)를 제어할 수 있다.

부성분으로 Mn 화합물과 Ta 화합물을 동시에 함유하는 경우에는 Mn 화합물을 단독으로 함유하는 경우에 비해 Q 값이 보다 향상될 수 있다.

게다가, 주성분의 Ti 원소 중 1.5몰% 이하를 Zr로 치환함으로서 내열충격성 (thermal shock resistance)이 보다 우수한 고주파용 유전체 세라믹 조성물을 얻을 수 있다.

본 발명은 하기의 몇가지 실시예를 참조로 상세하게 기술되며, 이것이 본 발명의 범위를 한정하지는 않는다.

(실시예 1)

우선적으로, 세라믹 조성물을 준비하였다. 출발 재료로, 탄산 바륨(BaCO₃), 산화 사마륨(Sm₂O₃), 산화 네오디뮴(Nd₂O₃), 산화 티타늄(TiO₂), 탄산 망간(MnCO₃), 및 산화 탄탈룸(Ta₂O₅)을 칭량하고 함께 혼합하여 다음의 일반식: xBaO- y{(1-α)Sm₂O₃-αNd₂O₃}-zTiO₂

(여기서 x, y, z, 및 α는 표 1에 나타난 것과 같다)으로 표현되는 주성분 100중량부, 및 표 1에 나타난 조성비로 Mn 화합물과 Ta 화합물을 각각 MnO와 Ta₂O₅로 환산한 부성분을 각각 함유하는 조성물을 얻었다.

다음으로, 이들 각 원료 분말을 볼밀을 사용하여 습식혼합하고, 탈수시켜, 건조한 후에, 대기중에서 1시간이상 1000℃~1200℃로 하소하여 하소체 (calcined compact)를 얻었다. 이 하소체를 분쇄하고 유기 바인더를 가하여 직경 15mm 및 두께 7.5mm로 형성한 후, 대기중에서 1200℃~1400℃로 소성하여 원판 형상의 소결체를 얻었다.

앞에 준비된 각 원판 형상의 소결체를 적당한 크기로 절삭하고 양단이 단락 회로인 유전체 공진기를 사용하는 방법으로 3~7GHz의 주파수에서 25℃로 비유전율(ε_r) 및 Q값을 측정하였다. 또한, TE 모드 공진 주파수를 토대로 25℃~55℃의 온도 범위에서 공진 주파수의 온도계수(τf)를 결정하였다. 이들 시험 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에서 *표시된 시료번호를 갖는 시료들은 본 발명의 바람직한 범위를 벗어난다.

표 1은 본 발명의 바람직한 범위에 있는 시료들이 높은 비유전율(ε_r) 및 높은 Q 값을 가지며 0 (ppm/℃)근방에서 공진 주파수의 온도계수(τf)를 제어할 수 있음을 보여준다.

일반식 xBaO-y{(1-α)Sm₂O₃-αNd₂O₃}-zTiO₂로 표현되는 주성분 및 Mn 화합물과 Ta 화합물로 구성된 부성분을 함유하는 본 발명의 조성물의 상술한 조성비가 바람직한 이유에 대해 하기에 표 1를 참조하여 설명한다.

상술한 일반식에서, x는 13.0 ≤ x ≤ 23.0의 범위가 바람직하다. x가 13.0미만이라면, 얻어진 조성물은 시료 4에서처럼 분명하게 소결될 수 없으며, 한편 x가 23.0을 초과하면, 공진 주파수의 온도계수(τf)는 시료 3처럼 포지티브(positive)측으로 증가한다.

계수 y는 0 < y ≤ 12.0의 범위가 바람직하다. y가 0이면, 공진 주파수의 온도계수(τf)는 시료 6처럼 포지티브측으로 증가하고, 한편 y가 12.0을 초과하면, Q값이 감소하고 공진 주파수의 온도계수(τf)가 시료 8처럼 포지티브측으로 증가한다.

계수 z는 75.0≤z≤83.0의 범위가 바람직하다. z가 75.0 미만이면, Q값은 감소하고 공진 주파수의 온도계수(τf)는 시료 8처럼 포지티브측으로 증가하며, 한편 z가 83.0을 초과하면 얻어진 조성물은 시료 10처럼 분명하게 소결될 수 없다.

시료 1 및 22 내지 25의 비교에서 명백한 것처럼, α가 증가함에 따라 공진 주파수의 온도계수(τf)가 약간 증가하더라도, 0≤α≤1의 전범위에서 높은 비유전율 (ε_r) 및 높은 Q값을 얻을 수 있다.

부성분 Mn 화합물의 함량은 주성분 100중량부에 대하여 MnO로 환산하여 0.3중량부 이하(0은 제외)가 바람직하다. 시료 11에서처럼 그 함량이 0중량부이거나 시료 12에서처럼 0.3중량부를 초과하면, Q 값은 감소한다.

부성분 Ta 화합물의 함량은 주성분 100중량부에 대하여 1.0중량부 이하(0은 제외)가 바람직하다. 그 함량이 0 중량부이면, 시료 13처럼 Q 값이 감소하며, 한편 1.0 중량부를 초과하면, 시료 21에서처럼 Q 값이 감소하고 공진 주파수의 온도계수 (τf)가 포지티브측으로 증가한다.

본 발명의 유전체 세라믹 조성물은 다음 일반식으로 표현되는 주성분을 포함하는 것이 보다 바람직하다: xBaO-ySm₂O₃-zTiO₂, 여기서 x, y, 및 z는 몰%이며 시료 1, 7, 15 내지 18, 및 28 내지 30에서처럼 다음 조건을 만족한다: 17.0 ≤ x ≤19.0; 1.0 ≤ y ≤ 6.0; 77.0 ≤z ≤ 81.0; 및 x + y + z = 100. 본 구성에 의해, 공진 주파수의 온도계수 (τf)는 10ppm/℃ 이하로 줄어들 수 있다.

(실시예 2)

우선, 세라믹 조성물을 준비하였다. 출발 재료로, 탄산 바륨(BaCO₃), 산화 사마륨(Sm₂O₃), 산화 지르코늄(ZrO₂), 산화 티타늄(TiO₂), 탄산 망간(MnCO₃), 및 산화 탄탈룸(Ta₂O₅)을 칭량하고 혼합하여 xBaO-ySm₂O₃-z{(1-m)TiO₂-mZrO₂}(여기서 x, y, z, 및 m은 표 2에 나타난 것과 같다)의 일반식으로 표현되는 주성분 100중량부와, 표 2에 나타난 조성비로 Mn 화합물 및 Ta 화합물을 각각 MnO 및 Ta₂O₅로 환산한 부성분을 각각 함유하는 조성물을 얻었다.

다음으로, 원판형 소결체를 실시예 1에서와 같은 동일한 방법으로 준비하였다. 얻어진 원판형 소결체를 적당한 크기로 절삭하고, 각 시료를 -55℃~+85℃에서 100사이클동안 열충격 시험(thermal shock test)을 실시하고, 그런 후에 마이크로크랙의 존재여부를 검사하기 위하여 현미경으로 관찰하였다. 이후에 이들 시료들의비유전율(ε_r), Q 값, 및 공진 주파수의 온도계수(τf)를 실시예 1에서와 같은 동일한 방법으로 결정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

m을 0 < m ≤ 0.015로 한정되면, 즉, 표 2에 나타난 시료 34 및 35처럼 Ti 원소 100몰% 중 1.5몰%이하를 Zr로 치환하면, 높은 비유전율(ε_r)과 높은 Q값은 유지하면서 우수한 내열충격성을 지닌 고주파용 유전체 세라믹 조성물을 얻을 수 있다.

앞에 준비된 시료 33 내지 36의 원판형 소결체를 X-선 회절법(X-ray diffraction method)에 따라 결정 정량분석 하였다. 그 결과가 표 3에 보여진다.

표 3은 Ti원소 중 소정량을 Zr원소로 치환함으로서 소결체중의 BaTi₄O₉상 (phase)의 체적비율이 20%이하로 줄어들 수 있음을 보여준다. 동등한 평균 열팽창계수를 갖는 Ba₂Ti₉O₂₀및 BaSm₂Ti₄O₁₂상이 세라믹의 결정상으로 지배적이게 되어 유전체 세라믹 조성물의 내열충격성이 향상된 것으로 추정된다. 이런 관계에서,Ba₂Ti₉O₂₀및 BaSm₂Ti₄O₁₂상은 10ppm/℃ 의 평균 열팽창계수를 가지며, Ba₂Ti₄O₉상은 8ppm/℃의 평균 열팽창계수를 갖는다.

(실시예 3)

우선, 세라믹 조성물을 준비하였다. 출발 재료로, 탄산 바륨(BaCO₃), 산화 사마륨(Sm₂O₃), 산화 프라세오디뮴(Pr₆O₁₁), 산화 세륨(CeO₂), 산화 란탄(La₂O₃), 산화 지르코늄(ZrO₂), 산화 티타늄(TiO₂), 탄산 망간(MnCO₃), 산화 탄탈늄(Ta₂O₅), 및 산화 니오븀(Nb₂O₅)을 칭량하고 혼합하여 xBaO-y{(1-n)Sm₂O₃-nRe₂o₃}-z{(1-m)TiO₂-mZrO₂} (여기서, Re는 표 4에 나타낸 Pr, Ce, 및 La중 적어도 하나이며, x, y, z, n 및 m은 표 4에 나타낸 것이다)의 일반식으로 표현되는 주성분의 100중량부, 및 부성분으로 표 4에 나타낸 조성비로 각각 MnO, Ta₂O₅및 Nb₂O₅로 환산된 Mn 화합물, Ta 화합물, 및 Nb 화합물을 각각 함유하는 조성물을 얻었다.

다음으로, 원판형 소결체를 실시예 1과 동일한 방법으로 준비하였다. 그런후에 이들 시료들의 비유전율(ε_r) , Q 값, 및 공진 주파수의 온도계수(τf)를 실시예 1과 동일한 방법으로 결정하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

n이 0<n≤0.5로 정해지면, 즉, Sm 원소 100몰% 중 50몰%이하를 표 4의 시료 38 내지 41에서처럼, La, Ce 및 Pr중에 선택된 적어도 하나로 치환되면, 얻어진 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 0(ppm/℃) 근방에서 공진 주파수의 온도계수(τf)를 제어할 수 있으며 높은 비유전율(ε_r) 및 높은 Q 값을 갖는다.

표 4의 시료 40 및 43 내지 45의 비교에서 명백한 것처럼, 주성분의 100중량부에 대하여, Nb 화합물을 Nb₂O₅로 환산하여 0.5중량부 이하로 함유함으로서 높은 Q 값을 얻을 수 있다.

본 발명의 고주파용 유전체 세라믹 조성물은 Sb₂O₅, CuO, ZnO, Al₂O₃, Fe₂O₃, Bi₂O₃, PbO, SiO₂, 및 B₂O₃등의 첨가성분을 더 포함할 수 있다. 이들 첨가성분들은 약 5중량%이하의 함량으로 첨가될 수 있으며, 한편 그 함량은 첨가성분의 종류에 따라 다르다. 예를 들어, 주성분의 100중량부에 대하여 0.5중량부이하의 함량으로 SiO₂를 첨가하면 SiO₂를 첨가하지 않은 경우에 비하여 소결온도가 저하되며, 얻어진 세라믹 조성물은 소결온도에 대한 전기특성, 특히 공진 주파수의 온도계수(τf)의 의존도가 낮아서, 용이하게 제조할 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 비유전율(ε_r)이 40을 초과하여 약 55가 되더라도 Q 값이 크게 악화되지 않고 마이크로파 영역에서 높은 비유전율(ε_r) 및 높은 Q 값을 가지며, 0(ppm/℃) 근방에서 공진 주파수의 온도계수(τf)를 제어할 수 있으며, 우수한 내열충격성을 갖는 고주파용 유전체 세라믹 조성물을 제공할 수 있다.

따라서, 상술한 조성물을 포함하는 유전체 세라믹을 사용하여 형성된 유전체 공진기, 유전체 필터, 유전체 듀플렉서, 및 통신 시스템은 각각 우수한 특성을 갖는다.

다른 구현예와 변형예들이 당업자에게 명백하고, 따라서 본 발명은 상술한 특정 실시예들로 한정되지 않는다.

Claims

주성분으로서, 금속 원소인 Ba, Ti, 그리고 Sm 및 Nd중 적어도 하나를 함유하는 복합 산화물, 및

부성분으로서 Mn 화합물 및 Ta 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
금속 원소인, Ba, Ti, 그리고 Sm 및 Nd중 적어도 하나를 함유하고 다음 일반식 :

xBaO-y{(1-α)Sm₂O₃-αNd₂O₃}-zTiO₂

으로 표현되며, 여기서, x, y, 및 z는 몰%, α는 몰비, 그리고 x, y, z, 및 α는 :

13.0≤x≤23.0;

0<y≤12.0;

75.0≤z≤83.0;

0≤α≤1; 및

x + y + z = 100의 조건을 만족하는 주성분의 100중량부, 및

부성분으로서, Mn 화합물을 MnO으로 환산하여 0.3중량부 이하(0은 제외), Ta를 Ta₂O₅로 환산하여 1.0중량부 이하(0은 제외)를 함유하는 것을 특징으로하는 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
제 2 항에 있어서, 상기 Ti 원소 중 1.5몰%이하가 Zr로 치환되는 것을 특징으로 하는 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
금속원소인 Ba, Ti, 및 Sm을 함유하며, 다음 일반식:

xBaO-ySm₂O₃-zTiO₂로 표현되며,

x, y, 및 z는 몰%이고 다음 조건 :

17.0≤x≤19.0;

1.0≤y≤6.0;

77.0≤z≤81.0; 및

x + y + z = 100을 만족하는 주성분 100중량부, 및

부성분으로서, Mn 화합물을 MnO로 환산하여 0.3중량부 이하(0은 제외), 및 Ta 화합물을 Ta₂O₅로 환산하여 1.0중량부 이하(0은 제외)를 함유하는 것을 특징으로 하는 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
제 4 항에 있어서, 상기 Ti 원소의 1.5몰% 이하를 Zr원소로 치환하는 것을 특징으로 하는 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Sm 원소의 50몰%이하를La, Ce, 및 Pr로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 원소로 치환하는 것을 특징으로 하는 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
제 4 항 내지 제 6 항에 중 어느 한 항에 있어서, 주성분의 중량부 100에 대하여, 부성분으로서 Nb화합물을 Nb₂O₅으로 환산하여 0.5중량부 이하를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 고주파용 유전체 세라믹 조성물.
유전체 세라믹을 입출력 단자와 전자계 결합함으로서 작동되며, 상기 유전체 세라믹이 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 고주파용 유전체 세라믹 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 8 항에 있어서, 상기 유전체 세라믹의 표면에 구리도금 도체를 형성하는 것을 특징으로 하는 유전체 공진기.
제 8 항 및 제 9 항 중 어느 한 항의 유전체 공진기, 및 외부 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 필터.
적어도 두개의 유전체 필터;

상기 각 유전체 필터에 각각 접속된 입출력 접속수단 ; 및

상기 유전체 필터에 공통으로 접속된 안테나 접속수단을 포함하는 유전체 듀플렉서에서,

상기 유전체 필터들중 적어도 하나가 제 10항의 유전체 필터인 것을 특징으로 하는 유전체 듀플렉서.
제 11항의 유전체 듀플렉서;

상기 유전체 듀플렉서의 적어도 하나의 입출력 접속수단에 접속된 송신회로;

상기 송신회로에 접속된 상기 입출력 접속수단 이외의 적어도 하나의 입출력 접속수단에 접속된 수신회로; 및

상기 유전체 듀플렉서의 안테나 접속수단에 접속된 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.