KR20040078574A

KR20040078574A - 저온 소성용 유전체 조성물 및 전자 부품

Info

Publication number: KR20040078574A
Application number: KR1020040014223A
Authority: KR
Inventors: 오오부치다케시; 오타기리다다시
Original assignee: 니뽄 가이시 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2004-09-10
Also published as: TW200420522A; JP2004284941A; KR100567632B1; CN1527329A; US20040176240A1; DE102004010163A1; CN1238862C; US7091147B2; TWI297678B

Abstract

본 발명의 목적은 비유전율(εr)이 높고, 무부하(Q) 값을 높게 유지할 수 있으며, 또한 공진 주파수의 온도 계수(τf)를 낮게 유지할 수 있는 저온 소성용 유전체 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 저온 소성용 유전체 조성물은, 조성이 xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃(x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.070≤x≤0.300; 0.385≤y≤0.844; 0.010≤z1≤0.130; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.075<t≤0.185)인 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃을 0.1 중량% 이상 함유하는 유리 성분을 0.05 중량부 이상, 20 중량부 이하로 혼합하여 이루어진다. 또는, 상기 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃이 0.05 중량부 이상, 10 중량부 이하로 함유되어 있다.

Description

저온 소성용 유전체 조성물 및 전자 부품{DIELECTRIC COMPOSITIONS FOR FIRING AT LOW TEMPERATURES AND ELECTRONIC PARTS}

본 발명은 비유전율(εr)이 높은 저온 소성 자기(磁器) 및 이것을 이용한 전자 부품에 관한 것이다.

휴대 전화기 등의 고주파 회로 무선기기에 있어서는, 고주파 회로 필터로서 예컨대 톱 필터(top filter), 송신용 단간 필터(interstage filter), 로컬 필터가 사용되고 있고, 수신용 단간 필터 등으로서 적층형 유전체 필터가 사용되고 있다.

유전형 적층 필터를 제조하기 위해서는, 유전체를 구성하는 세라믹 분말의 성형체를 복수 제작하고, 각 성형체에 대하여 소정의 도체 페이스트를 도포함으로써 소정의 전극 패턴을 각 성형체에 형성한다. 계속해서, 각 성형체를 적층하여 적층체를 얻고, 이 적층체를 소성함으로써 도체 페이스트층과 각 성형체를 동시에 소성하여, 치밀화시킨다.

이 때, 전극은 일반적으로 은계 도체, 구리계 도체, 니켈계 도체와 같은 저융점 금속 도체를 사용하고 있지만, 이들 융점은 예컨대 1100℃ 이하이며, Ag의 융점은 950∼960℃ 부근에 있다. 이 때문에, 유전체의 소성 온도를 전극의 융점보다도 낮게 할 필요가 있다.

본 출원인은 특허 문헌 1에 있어서 이러한 저온 소성용 유전체 조성물을 개시하였다.

(특허 문헌 1) 특허 공개 평5-319922호 공보

그러나, 최근에는 전자 부품을 더욱 소형화할 것이 요구되고 있으며, 이 때문에 유전체 자기 조성물의 비유전율(εr)을 상승시킬 것이 요구되고 있다. 예컨대, 유전율 80에서는, 유전체 적층 필터 형상의 소형화는 2.0 ㎜ ×1.25 ㎜가 한계로 된다. 그러나, 유전체 자기 조성물의 유전율을 110 이상으로 하면, 예컨대 1.6 ㎜ ×0.8 ㎜의 치수까지 작게 하는 것이 가능해진다.

본 발명의 과제는 비유전율(εr)이 높고, 무부하(Q) 값을 높게 유지할 수 있으며, 또한 공진 주파수의 온도 계수(τf)를 낮게 유지할 수 있는 저온 소성용 유전체 조성물을 제공하는 것이다.

제1 발명은, 조성이 xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃(x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.070≤x≤0.300; 0.385≤y≤0.844; 0.010≤z1≤0.130; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.075<t≤0.185)인 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃을 0.1 중량% 이상 함유하는 유리 성분을 0.05 중량부 이상, 20 중량부 이하로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물에 관한 것이다.

또한, 제2 발명은, 조성이 xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃- z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃(x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.070≤x≤0.300; 0.385≤y≤0.844; 0.010≤z1≤0.130; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.075<t≤0.185)인 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃가 0.05 중량부 이상, 10 중량부 이하로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물에 관한 것이다.

제1 발명과 제2 발명은 자기의 기본 조성을 동일하게 한 것이다.

제3 발명은, 조성이 xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃〔x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.100≤x≤0.250; 0.600≤y≤0.750; 0.010≤z1≤0.120; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.010≤(z1+z2+z3)≤0.120; 0.065<t≤0.075; 0.35≤t/(z1+z2+z3+t)〕인 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃을 0.1 중량% 이상 함유하는 유리 성분을 0.05 중량부 이상, 20 중량부 이하로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물에 관한 것이다.

제4 발명은, 조성이 xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃〔x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.100≤x≤0.250; 0.600≤y≤0.750; 0.010≤z1≤0.120; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.010≤(z1+z2+z3)≤0.120; 0.065≤t≤0.075; 0.35≤t/(z1+z2+z3+t)〕인 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃가 0.05 중량부 이상, 10 중량부 이하로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물에 관한 것이다.

제3 발명과 제4 발명은 자기의 기본 조성을 동일하게 한 것이다.

또한, 본 발명은 제1 발명∼제4 발명에 따른 각각의 저온 소성용 유전체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품에 관한 것이다.

본 발명의 유전체 자기 조성물은, 비유전율(εr) 및 무부하(Q) 값이 높고, 공진 주파수의 온도 계수(τf)를 저감할 수 있는 것이고, 또한 저온 소성도 가능한 것이다. 전형적으로는, 조성이 본 발명의 청구범위 내에 있는 경우에는 비유전율(εr)을 110 이상으로 할 수 있고, Q를 200 이상으로 할 수 있으며, τf의 절대값을 50 이하로 할 수 있다.

제1 발명과 제2 발명에 있어서 주성분 조성물은 동일하기 때문에 함께 설명한다.

본 주성분 조성물에 있어서 BaO의 비율(x)은 0.070 이상, 0.300 이하로 한다. x를 0.070 이상으로 함으로써 비유전율(εr)이 향상된다. 이 관점에서는, x를 0.070 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.100 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, x를 0.300 이하로 함으로써 Q 값이 향상되어, τf를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, x를 0.300 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.250 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

TiO₂의 비율(y)은 0.385 이상, 0.844 이하로 한다. y를 0.385 이상으로 함으로써 Q 값이 향상되어, τf를 저감할 수 있다. 이 관점에서는 y를 0.385 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.390 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, y를 0.844 이하로 함으로써 비유전율(εr)을 향상시킬 수 있다. 이 관점에서는, y를 0.844 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.800 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Nd₂O₃의 비율(z1)은 0.010 이상, 0.130 이하로 한다. z1을 0.010∼0.130으로 함으로써 비유전율(εr)을 높게 유지할 수 있다. z1은 0.030 이상인 것이 더욱 바람직하고, 0.130 이하인 것이 더욱 바람직하다.

Bi₂O₃의 비율(t)은 0.075 초과, 0.185 이하로 한다. t가 0.075를 초과함으로써 비유전율(εr)이 향상된다. 이 관점에서는, t가 0.0751 이상인 것이 바람직하고, 0.076 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, t를 0.185 이하로 함으로써 Q 값이 향상되어, τf를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, t를 0.185 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.160 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

La₂O₃의 비율(z2)은 0.120 이하로 한다. La₂O₃을 첨가함으로써 비유전율(εr)이 더욱 향상된다. 이 관점에서는, z2를 0.000 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, z2를 0.120 이하로 함으로써 Q 값을 높게 할 수 있고, τf를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, z2를 0.120 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.100 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Sm₂O₃의 비율(z3)은 0.120 이하로 한다. Sm₂O₃을 0.120 이하로 첨가함으로써 비유전율(εr)이 높아지고, Q 값이 향상되며, τf를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, z3을 0.000 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, z3을 0.120 이하로 하는것이 바람직하고, 0.100 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

제3 발명과 제4 발명에 있어서 주성분 조성물은 동일하기 때문에 함께 설명한다.

본 주성분 조성물에 있어서, BaO의 비율(x)은 0.100 이상, 0.250 이하로 한다. x를 0.100 이상으로 함으로써 비유전율(εr)이 향상된다. 이 관점에서는, x를 0.150 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, x를 0.250 이하로 함으로써 Q 값을 향상시켜, τf를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, x를 0.200 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

TiO₂의 비율(y)은 0.600 이상, 0.750 이하로 한다. y를 0.600 이상으로 함으로써 Q 값을 향상시켜, τf를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, y를 0.640 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, y를 0.750 이하로 함으로써 비유전율(εr)을 향상시킬 수 있다. 이 관점에서는, y를 0.720 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Nd₂O₃의 비율(z1)은 0.010 이상, 0.120 이하로 한다. z1을 0.120 이하로 함으로써 비유전율(εr)을 높게 유지할 수 있다. z1을 0.010 이상으로 함으로써 τf를 낮게 유지할 수 있다. 이 z1은 0.030 이상인 것이 더욱 바람직하다.

La₂O₃의 비율(z2)은 0.120 이하로 한다. La₂O₃을 첨가함으로써 비유전율(εr)이 더욱 향상된다. z2를 0.120 이하로 함으로써 Q 값을 높게 할 수 있고, τf를 저감할 수 있다.

Sm₂O₃의 비율(z3)은 0.120 이하로 한다. Sm₂O₃을 0.120 이하로 첨가함으로써 비유전율(εr)을 높게 하고, Q 값을 향상시켜, τf를 저감할 수 있다.

(z1+z2+z3)은 0.010 이상, 0.120 이하로 한다. 이것에 의해서 비유전율(εr)을 향상시킬 수 있다.

Bi₂O₃의 비율(t)은 0.65 이상, 0.75 이하로 한다. t가 0.75 이하인 경우에는, t/(z1+z2+z3+t)가 0.35 이상인 경우에만 비유전율(εr)이 높아지는 것을 발견하였다. 또한, t/(z1+z2+z3+t)가 0.35 이상인 경우에도 t가 0.065 미만이 되면, Q 값이 저하되는 것으로 판명되었다. 또한, t/(z1+z2+z3+t)가 0.35 미만이라면 t가 0.65∼0.75의 범위 내에 있는 경우라도 역시 비유전율(εr)이 저하되는 것을 알았다.

제1 발명과 제3 발명에 있어서는 상기 주성분 조성물에 대하여, B₂O₃을 0.1 중량% 이상 함유하는 유리 성분을 0.05 중량부 이상, 20 중량부 이하로 혼합한다. 여기서, 유리 성분에 대하여 B₂O₃을 0.1 중량% 이상 함유시킴으로써 자기의 저온 소성이 가능해진다. 이 관점에서는, 유리 성분에 있어서의 B₂O₃의 함유율은 0.05 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.10 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 유리 성분의 첨가량은 0.05 중량부 이상으로 할 필요가 있으며, 이것에 의해서 자기의 비유전율(εr)을 향상시킬 수 있다. 이 관점에서는, 상기 유리 성분의 첨가량은 0.05 중량부 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.10 중량부이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 유리 성분의 첨가량을 20.0 중량부 이하로 함으로써 비유전율(εr)을 높일 수 있다. 이 관점에서는, 유리 성분의 첨가량을 20.00 중량부 이하로 하는 것이 바람직하고, 15.00 중량부 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 유리 성분은 한정되지 않지만, 이하의 것들이 특히 바람직하다.

ZnO-B₂O₃-SiO₂계, ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂계, B₂O₃-SiO₂계, RO-B₂O₃-SiO₂계 유리(R은 알칼리 토류 금속);

GeO₂-B₂O₃계, GeO₂-B₂O₃-SiO₂계, GeO₂-ZnO-B₂O₃-SiO₂계, GeO₂-ZnO-B₂O₃계, Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃계, Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃계, RO-Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃계(R은 알칼리 토류 금속);

RO-Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃계(R은 알칼리 토류 금속);

Re₂O-B₂O₃-SiO₂계(Re는 알칼리 금속);

Re₂O-B₂O₃-ZnO-SiO₂계(Re는 알칼리 금속);

Re₂O-RO-B₂O₃-SiO₂계 유리(Re는 알칼리 금속, R은 알칼리 토류 금속);

Re₂O-RO-B₂O₃-ZnO-SiO₂계 유리(Re는 알칼리 금속, R은 알칼리 토류 금속).

특히 적합한 실시예에 있어서, 유리 성분은 k(중량%)ZnOㆍm(중량%)B₂O₃ㆍn(중량%)SiO₂으로 표시되는 조성의 ZnO-B₂O₃-SiO₂계 유리 성분(10≤k≤85, 5≤m≤50, 2≤n≤60, k+m+n=100)이다.

이 조성계에서는, ZnO의 함유량(k)을 10 중량% 이상으로 함으로써 유리화를 촉진할 수 있다. 이 관점에서는, k를 10 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 20 중량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, k를 85 중량% 이하로 함으로써 유리화를 촉진할 수 있고, 유전체 자기 조성물의 소성 온도를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, k를 85 중량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 80 중량% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

B₂O₃의 함유량(m)을 5 중량% 이상으로 함으로써 유리화를 촉진할 수 있고, 비유전율(εr)을 향상시킬 수 있다. 이 관점에서는, m을 5 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10 중량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, m을 50 중량% 이하로 함으로써 무부하(Q)를 저감할 수 있다. 이 관점에서는, m을 50 중량% 이하로 하는 것이 바람직하며, 45 중량% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

SiO₂의 첨가량(n)을 2 중량% 이상으로 함으로써 안정된 유리를 얻을 수 있다. 이 관점에서는, n을 5 중량% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, SiO₂의 함유량(n)을 60 중량% 이하로 함으로써 유리화를 촉진할 수 있고, 유전체 자기 조성물의 소성 온도를 저감할 수 있다.

제2 발명과 제4 발명에 있어서는 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃을 0.05 중량부 이상, 10 중량부 이하로 함유시킨다. B₂O₃을 0.05 중량부 이상 첨가함으로써 비유전율(εr) 및 Q 값을 높일 수 있다. 이 관점에서는, B₂O₃의 첨가량을 0.05 중량부 이상으로 하는 것이 바람직하며, 0.1 중량부 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, B₂O₃의 첨가량을 10 중량부 이하로 함으로써 비유전율(εr) 및 Q 값을 높일 수 있다. 이 관점에서는, B₂O₃의 첨가량을 10 중량부 이하로 하는 것이 바람직하며, 9 중량부 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

제1 발명∼제4 발명 각각에 있어서, 전술한 각 금속 산화물 성분의 비율(x, y, z1, z2, z3, t)은 원료 혼합물에 있는 각 금속의 산화물로의 환산치이다. 원료 혼합물에 있는 각 금속의 산화물로의 환산치는 각 금속 원료의 혼합 비율에 의해서 정해진다. 본 발명에 있어서는, 각 금속 원료의 혼합 비율을 정밀 천칭에 의해서 칭량하고, 이 칭량치에 기초하여 상기 환산치를 산출한다.

제1 발명∼제4 발명의 각 유전체 자기 조성물의 기본 조성은 전술한 바와 같다. 그러나, 다른 금속 원소를 함유하더라도 좋다.

예컨대, Ag, Cu 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 금속 환산으로 합계 5 중량% 이하로 함유하고 있어도 좋다. 이것에 의해서 τf를 더욱 저감할 수 있다.

또한, CuO, V₂O₅및 WO₃로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 산화물을 함유하고 있어도 좋다. 이 경우에는, 이들 금속 산화물의 함유량의 합계치는 5.0 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, Mg, Al, Si, Ca, Sc, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Ge, Se, Sr, Y, Zr, Nb,Mo, Ru, Hf, Mn의 각 금속의 산화물을 합계로 5 중량% 이하로 함유하고 있어도 좋다.

전자 부품에 있어서 사용할 수 있는 금속 전극은 한정되지 않지만, 은 전극, 구리 전극, 니켈 전극, 또는 이들의 합금으로 이루어지는 전극이 바람직하며, 은 또는 은 합금으로 이루어지는 전극이 더욱 바람직하며, 은 전극이 특히 바람직하다.

제1 발명∼제4 발명의 각각의 대상이 되는 전자 부품은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 적층 유전체 필터, 다층 배선 기판, 유전체 안테나, 유전체 커플러, 유전체 복합 모듈, 벌크형 유전체 필터를 예로 들 수 있다.

저온 소성용 유전체 조성물의 소성 온도는 1100℃ 이하인 것이 바람직하며, 1050℃인 것이 더욱 바람직하며, 1000℃ 이하인 것이 가장 바람직하다.

제1 발명∼제4 발명 각각에 따른 저온 소성 자기를 제조할 때는, 바람직하게는 각 금속 성분의 원료를 소정 비율로 혼합하여 혼합 분말을 얻고, 이 혼합 분말을 1000~1400℃에서 예비 소결하고, 예비 소결체를 분쇄하여 세라믹 분말을 얻는다. 그리고, 바람직하게는, 세라믹 분말과, SiO₂, B₂O₃및 ZnO로 이루어지는 유리 분말을 사용하여, 그린 시트를 제작하고, 이 그린 시트를 850~930℃에서 소성한다. 각 금속 성분의 원료로서는 각 금속의 산화물, 질산염, 탄산염, 황산염 등을 사용할 수 있다.

실시예

(실험 1)

(주성분 분말의 제조)

고순도의 탄산바륨, 산화티탄, 산화네오디뮴, 산화비스무스, 산화란탄, 산화사마륨의 각 분말 원료를 이용하여, 이들 원료 분말을 각각 표 2, 3, 4에 도시하는 비율이 되도록 칭량하여, 혼합 분말을 얻었다. 이 혼합 분말을 폴리에틸렌제 포트중에 알루미나 옥석과 함께 투입하고, 순수(純水)를 가하여, 습식 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 포트로부터 추출하고 건조하여, 알루미나제 도가니에 넣고, 공기 분위기하에서 900∼1270℃의 각종 온도에서 4시간동안 예비 소결을 행했다. 계속해서, 그 예비 소결물을 분쇄하여, 폴리에틸렌제 포트중에 지르코니아 옥석과 함께 투입하여, 레이저 회절 산란법을 이용하여 측정한 평균 입자 지름이 0.1∼2.0 ㎛이 될 때까지 분쇄를 행하여, 각종의 예비 소결 분쇄물을 얻었다.

(유리 분말의 제조)

고순도의 산화아연, 산화붕소, 산화규소의 각 원료 분말을 이용하였다. 이들 원료 분말을 표 1에 도시하는 비율이 되도록 칭량하여, 혼합 분말을 얻었다. 혼합 분말을 폴리에틸렌제 포트중에 알루미나 옥석과 함께 투입하여, 건식 혼합하였다. 얻어진 혼합물을 샤모트 도가니 속에서 융해시켜 물 속에 투하하고, 급냉하여, 유리화시켰다. 얻어진 유리를 알루미나제 포트중에 알루미나 옥석과 함께 투입하여, 에탄올 중에서 평균 입자 지름이 4 ㎛이 될 때까지 분쇄함으로써 표 1에 도시하는 각 유리 분말을 얻었다.

(자기의 제조)

전술한 바와 같은 각 예의 주성분 분말과 유리 분말을 표 2∼표 4에 도시하는 바와 같이 배합하였다. 배합물을 알루미나 옥석과 함께 폴리에틸렌제 포트중에 투입하고, 순수를 가하여, 습식 혼합하였다. 이 때, 주성분 분말량과 유리 분말량의 합계에 대하여 바인더로서 폴리비닐알콜 1 중량%을 가했다. 얻어진 혼합물을 건조한 후, 355 ㎛의 메시 직경을 통하게 하여, 조립(造粒)하였다. 표 2, 3, 4의「유리 첨가율」은 주성분 분말 100 중량부에 대한 유리 성분의 첨가율을 나타내는 것이다.

프레스 성형기를 이용하여, 상기와 같이 얻은 조립 분말을 면압: 1 t/㎠으로 성형하여 20 mm(직경)×15 mm(두께) 크기의 원판형 시험편을 얻었다. 얻어진 시험편을 공기중에서 900℃의 온도에서 2시간동안 소성함으로써 각종 유전체 자기 샘플을 제작하였다. 또한, 이와 같이 소성하여 얻은 샘플을 16 mm(직경)×8 mm(두께) 크기의 원판형으로 연마하여 각각 그 유전체 특성을 측정하였다. 또한, 비유전율(εr)과 무부하(Q)는 평행 도체판형 유전체 공진기법에 의해서 측정하고, 또한 공진 주파수의 온도 계수(τf)를 -25℃∼75℃의 범위에서 측정하였다. 측정 주파수는 2∼4 GHz였다. 얻어진 결과를 표 2, 3, 4에 도시한다.

표 2에 도시한 바와 같이, BaO의 비율(x)을 0.070 이상으로 함으로써 비유전율(εr)이 향상된다. 또한, x를 0.300 이하로 함으로써 Q 값이 향상되어, τf를저감할 수 있다.

표 2에 도시한 바와 같이, TiO₂의 비율(y)을 0.385 이상으로 함으로써 Q 값이 향상되어, τf를 저감할 수 있다. 또한, y를 0.844 이하로 함으로써 비유전율(εr)을 향상시킬 수 있다.

표 3에 도시한 바와 같이, Nd₂O₃의 비율(z1)을 0.010 이상, 0.130 이하로 함으로써 비유전율(εr)을 높게 유지할 수 있다.

표 3에 도시한 바와 같이, Bi₂O₃의 비율(t)이 0.075를 초과함으로써 비유전율(εr)이 향상된다. 또한, t를 0.185 이하로 함으로써 Q 값이 향상되어, τf를 저감할 수 있다.

표 4에 도시한 바와 같이, La₂O₃을 첨가함으로써 비유전율(εr)이 더욱 향상된다. 또한, z2를 0.120 이하로 함으로써 Q 값을 높게 할 수 있고, τf를 저감할 수 있다.

표 4에 도시한 바와 같이, Sm₂O₃을 0.120 이하로 첨가함으로써 비유전율(εr)을 높게 할 수 있고, Q 값을 높게 하여, τf를 저감할 수 있다.

(실험 2)

실험 1과 동일한 방식으로 각 예의 자기를 제조하고, 실험 1과 동일한 방식으로 각 특성을 측정하였다. 단, 각 유리 성분의 조성계 A1∼A18은 표 1에 도시되어 있다. 또한, 각 금속 원소의 조성 비율 및 유리 조성의 종류와 비율을 표 5 및표 6에 도시한다. 표 5는 유리 조성계 A1∼14를 사용한 경우의 결과를 나타내고 있고, 표 6은 유리 조성계 A15∼18을 사용한 경우의 결과를 나타낸다.

표 5 및 표 6의 결과로부터 알 수 있듯이, 표 1에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 유리 성분을 사용했을 때 높은 비유전율(εr) 및 높은 Q 값과 낮은 τf를 얻을 수 있었다.

(실험 3)

실험 1과 동일한 방식으로 각 예의 자기를 제조하고, 실험 1과 동일한 방식으로 각 특성을 측정하였다. 단, 조성계 A3의 유리 성분을 사용하고, 유리 성분의 비율을 표 6에 도시하는 바와 같이 변경하였다. 이 결과로부터 알 수 있듯이, 유리 첨가율을 0.05∼20.00 중량%로 함으로써 높은 비유전율(εr) 및 높은 Q 값과, 낮은 τf를 얻을 수 있었다.

(실험 4)

실험 1과 동일한 방식으로 각 예의 자기를 제조하고, 실험 1과 동일한 방식으로 각 특성을 측정하였다. 단, 유리 성분의 조성계는 표 7에 도시한 바와 같이 변경하였다. 또한, 각 금속 산화물의 비율 및 유리 조성계의 종류와 비율을 표 8에 도시한 바와 같이 변경하였다. 그 결과, 본 발명의 범위 내에서는 높은 비유전율(εr) 및 높은 Q 값과, 낮은 τf를 얻을 수 있었다.

(실험 5)

실험 1과 동일한 방식으로 각 예의 자기를 제조하고, 실험 1과 동일한 방식으로 각 특성을 측정하였다. 단, 유리 성분의 조성은 Bi₂O₃으로 하고, 그 첨가량은 표 9에 도시한 바와 같이 변경하였다. 또한, 각 금속 산화물의 비율은 표 9에 도시한 바와 같이 변경하였다. 그 결과, 0.01 중량% 이상의 Bi₂O₃성분을 첨가함으로써 높은 비유전율(εr) 및 높은 Q 값과, 낮은 τf를 얻을 수 있었다.

(실험 6)

실험 1과 동일한 방식으로 각 예의 자기를 제조하고, 실험 1과 동일한 방식으로 각 특성을 측정하였다. 단, 유리 성분의 조성은 A3으로 하고, 그 첨가량은 1.5 중량부로 하였다. 각 금속 산화물의 비율은 표 10에 도시한 바와 같이 변경하였다. 그리고, 표 10에 도시하는 비율의 은, 구리 또는 니켈을 주성분 조성물에 첨가하였다.

그 결과, 은, 구리 또는 니켈을 첨가한 경우에도 높은 비유전율(εr) 및 높은 Q 값 및 낮은 τf를 얻을 수 있었다.

(실험 7)

실험 1과 동일한 방식으로 각 예의 자기를 제조하고, 실험 1과 동일한 방식으로 각 특성을 측정하였다. 단, 유리 성분의 조성은 A3으로 하고, 그 첨가량은 1.5 중량부로 하였다. 각 금속 산화물의 비율은 표 10에 도시한 바와 같이 변경하였다. 그리고, 표 10에 도시하는 비율의 산화구리, 산화바나듐 또는 산화텅스텐을 주성분 조성물에 첨가하였다.

그 결과, 산화구리, 산화바나듐 또는 산화텅스텐을 첨가한 경우에도 높은 비유전율(εr) 및 높은 Q값과, 낮은 τf를 얻을 수 있었다.

(실험 8)

실험 1과 동일한 방식으로 각 예의 자기를 제조하고, 실험 1과 동일한 방식으로 각 특성을 측정하였다. 단, 유리 조성은 A3으로 하고, 유리 첨가량은 2.5 중량%로 했다. 각 금속 성분의 비율은 표 12 및 표 13에 도시한 바와 같이 변경하였다. 이 결과를 표 12, 표 13에 도시한다.

조성 번호 C1에서는 BaO의 비율(x)이 낮지만, 비유전율(εr)은 낮아졌다. 조성 번호 C2∼C6에서는 비유전율(εr) 및 무부하(Q)가 높아지고, 공진 주파수의 온도 계수(τf)를 낮게 유지할 수 있었다. 조성 번호 C7에서는 BaO의 비율(x)이 높고, Bi₂O₃의 비율(t)이 낮지만, 무부하(Q)가 저하되었다. 조성 번호 C8에서는 TiO₂의 비율(y)이 낮지만, 무부하(Q)가 저하되었다. 조성 번호 C9에서는 TiO₂의 비율(y)이 높지만, 비유전율(εr)의 낮아졌다. 조성 번호 C10에서는 (z1+z2+z3)이 높지만, 비유전율(εr)이 낮아졌다. 조성 번호 C11에서는 Nd₂O₃의 비율(z1)이 낮지만, 공진 주파수의 온도 계수(τf)가 커졌다. 조성 번호 C12에서는 a(t/(z1+z2+z3+t))가 낮고, Bi₂O₂의 비율(t)이 낮지만, 비유전율(εr)이 낮아졌다. 조성 번호 C13∼C16에서는 비유전율(εr) 및 무부하(Q)가 높아지고, 공진 주파수의 온도 계수(τf)를 낮게 유지할 수 있었다. 조성 번호 C18에서는 a(t/(z1+z2+z3+t))가 낮고, Bi₂O₃의 비율(t)도 낮지만, 비유전율(εr)이 낮아졌다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 비유전율(εr)이 높고, 무부하(Q) 값을 높게 유지할 수 있고, 또한 공진 주파수의 온도 계수(τf)를 낮게 유지할 수 있는 저온 소성용 유전체 조성물을 제공할 수 있다.

Claims

xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃(x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.070≤x≤0.300; 0.385≤y≤0.844; 0.010≤z1≤0.130; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.075<t≤0.185)의 조성을 갖는 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃을 0.1 중량% 이상 함유하는 유리 성분을 0.05 중량부 이상, 20 중량부 이하로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유리 성분은 이하의 조성계에서 선택되는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.

ZnO-B₂O₃-SiO₂계, ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂계, B₂O₃-SiO₂계, RO-B₂O₃-SiO₂계 유리(R은 알칼리 토류 금속),

GeO₂-B₂O₃계, GeO₂-B₂O₃-SiO₂계, GeO₂-ZnO-B₂O₃-SiO₂계, GeO₂-ZnO-B₂O₃계, Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃계, Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃계, RO-Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃계(R은 알칼리 토류 금속),

RO-Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃계(R은 알칼리 토류 금속),

Re₂O-B₂O₃-SiO₂계(Re는 알칼리 금속),

Re₂O-B₂O₃-ZnO-SiO₂계(Re는 알칼리 금속),

Re₂O-RO-B₂O₃-SiO₂계 유리(Re는 알칼리 금속, R은 알칼리 토류 금속),

Re₂O-RO-B₂O₃-ZnO-SiO₂계 유리(Re는 알칼리 금속, R은 알칼리 토류 금속)
제2항에 있어서, 상기 유리 성분은,

k(중량%)ZnOㆍm(중량%)B₂O₃ㆍn(중량%)SiO₂로 표시되는 조성의 ZnO-B₂O₃-SiO₂계 유리 성분(10≤k≤85, 5≤m≤50, 2≤n≤60; k+m+n=100)인 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃(x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.070≤x≤0.300; 0.385≤y≤0.844; 0.010≤z1≤0.130; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.075<t≤0.185)의 조성을 갖는 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃가 0.05 중량부 이상, 10 중량부 이하로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃〔x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.100≤x≤0.250; 0.600≤y≤0.750; 0.010≤z1≤0.120; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.010≤(z1+z2+z3)≤0.120; 0.065≤t≤0.075; 0.35 ≤t/(z1+z2+z3+t)〕의 조성을 갖는 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃을 0.1중량% 이상 함유하는 유리 성분을 0.05 중량부 이상, 20 중량부 이하로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
제5항에 있어서, 상기 유리 성분은 이하의 조성계에서 선택되는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.

ZnO-B₂O₃-SiO₂계, ZnO-Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂계, B₂O₃-SiO₂계, RO-B₂O₃-SiO₂계 유리(R은 알칼리 토류 금속),

GeO₂-B₂O₃계, GeO₂-B₂O₃-SiO₂계, GeO₂-ZnO-B₂O₃-SiO₂계, GeO₂-ZnO-B₂O₃계, Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃계, Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃계, RO-Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-B₂O₃계(R은 알칼리 토류 금속),

RO-Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃계(R은 알칼리 토류 금속),

Re₂O-B₂O₃-SiO₂계(Re는 알칼리 금속),

Re₂O-B₂O₃-ZnO-SiO₂계(Re는 알칼리 금속),

Re₂O-RO-B₂O₃-SiO₂계 유리(Re는 알칼리 금속, R은 알칼리 토류 금속),

Re₂O-RO-B₂O₃-ZnO-SiO₂계 유리(Re는 알칼리 금속, R은 알칼리 토류 금속)
제6항에 있어서, 상기 유리 성분은,

k(중량%)ZnOㆍm(중량%)B₂O₃ㆍn(중량%)SiO₂으로 표시되는 조성의 ZnO-B₂O₃-SiO₂계 유리 성분(10≤k≤85, 5≤m≤50, 2≤n≤60; k+m+n=100)인 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
xㆍBaO-yㆍTiO₂-z1ㆍNd₂O₃-z2ㆍLa₂O₃-z3ㆍSm₂O₃-tㆍBi₂O₃〔x+y+z1+z2+z3+t=1; 0.100≤x≤0.250; 0.600≤y≤0.750; 0.010≤z1≤0.120; 0.000≤z2≤0.120; 0.000≤z3≤0.120; 0.010≤(z1+z2+z3)≤0.120; 0.065≤t≤0.075; 0.35≤t/(z1+z2+z3+t)〕의 조성을 갖는 주성분 조성물 100 중량부에 대하여, B₂O₃가 0.05 중량부 이상, 10 중량부 이하로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, Ag, Cu 및 Ni로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 금속 환산으로 합계 5 중량% 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, CuO, V₂O₅및 WO₃으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
제9항에 있어서, CuO, V₂O₅및 WO₃으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 저온 소성용 유전체 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 저온 소성용 유전체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품.
제9항에 따른 저온 소성용 유전체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품.
제10항에 따른 저온 소성용 유전체 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품.
제12항에 있어서, 상기 전자 부품은 유전체 적층 필터인 것을 특징으로 하는 전자 부품.