KR970005887B1 - 고주파 유전체 자기조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고주파 유전체 자기조성물 및 그 제조방법

본 발명은 위치변위시스템(global positioning system) 및 유전체 공진기등의 재료로 사용되는 ZrO₂- Tio₂- Y₂O₃계 고주파용 유전체 자기조성물 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고주파용 유전체 자기조성물은 고주파 집적회로 또는 유전체 공진기의 재료로 많이 사용되고 있는데, 이와같이 고주파용으로 사용되는 유전체 재료에서는 더욱 더 향상된 품질계수(Q)와 유전율(k) 및 안정된 공진주파수의 온도의존계수(T_f)가 요구되고 있다.

종래의 고주파용 유전체 자기조성물중에서 미국특허 제4665041호는 우수한 유전특성을 나타내는 것으로 알려지고 있는데, 이는 기존에 발표된 산화티탄(TiO₂), 산화지르코늄(ZrO₂)산화주석(SnO₂), 산화니켈(NiO)로 이루어진 기본조성에 산화아연(ZnO), 산화안티몬(Sb₂O₃), 산화나이오븀(Nb₂O₅), 산화탄탈륨(Ta₂O₅) 및 산화텅스텐(WO₃)등이 첨가되어 이루진 조성이다.

그러나, 상기 유전체용 자기조성물은 품질계수(Q)는 상당히 증가되었으나 유전상수(k)가 40이하의 낮은 값을 나타내며 또한 여러 종류의 원료분말이 사용됨에 따라 제조비용이 많이 들고 정밀한 공정제어에 어려움이 따르는 등의 문제점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 고주파용 유전체 자기조성물이 지니고 있는 제반 문제점을 해결하기 위하여 조성물 제조공정을 개선하여 40이상의 유전율(k)과 품질계수(Q) 및 안정된 공전주파수의 온도의존계수(T_f)를 갖는 고주파 유전체 자기 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 고주파 유전체 자기조성물은 산화지르코늄(ZrO₂), 산화티탄(TiO₂) 및 산화아트륨(Y₂O₃)으로 구성된 기본조성물 Zr_1-x/2Ti_1-x/2Y_xO₄-_x/2(0〈X〈0.1)에 소결조제로 산화아연(ZnO), 산화나이오븀(Nb₂O₅) 및 산화니켈(NiO)의 합이 0 내지 2중량% 첨가된 조성이다.

상기 기본조성물 Zr₁-_x/2Ti_1-x/2Y_xO₄-_x/2에서 만일 X〉0.1로 되는 경우에는 유전율(k) 및 품질계수(Q)값이 급격히 감소하며 X=0인 경우, 즉 순수한 티탄산 지르코늄(ZrTiO₄)은 소결상태가 불량하므로 바람직한 X의 범위는 0〈X〈0.1이다.

그리고, 본 발명에서 소결조제의 함량이 2중량%를 초과하게 될 때에는 품질계수(Q)값이 나빠지게 되므로 소결조제의 함량은 2중량%이하가 바람직하다.

본 발명의 고주파 유전체 자기조성물의 제조과정은, 먼저 주조성과 소결조제 원료분말을 상기 본 발명 자기조성물의 범위내로 평량하여 혼합한 후에 1100 ∼ 1400℃에서 하소하고 이를 분쇄하여 성형한 다음 1300 ∼ 1600℃의 산소분위기에서 소성한후 900 ∼ 1200℃의 온도범위에서 급냉하는 공정으로 이루어진다.

이와 같은 제조과정을 통해 얻어진 본 발명의 고주파 유전체 자기조성물은 9㎓에서 유전율(k)이 40이상, 품질계수(Q)가 4000이상을 나타내며 비교적 안정된 공진주파수의 온도의존성을 나타낸다.

일예로 본 발명의 Zr_0.97Ti_0.97Y_0.6O_3.97조성물을 산소분위기의 1460℃에서 2시간 소성 후 1200 ∼ 900℃의 온도범위에서 급냉하게 되면 9㎓에서 품질계수(Q)가 6100, 유전율(k)이 42.5의 매우 우수한 특성을 나타낸다.

따라서 본 발명의 고주파 유전체 자기조성물은 특히 위치변위시스템이나 유전체 공진기의 재료로 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명 고주파 유전체 자기조성물의 구체적인 제조공정과 제반특성은 다음의 실시예에 의해서 보다 명확하게 이해될 것이다.

실시예

99%이상의 순도를 갖는 주조성과 소결조제의 원료분말을 아래의 표 1과 같은 비율로 평량한 후, 평량된 분발을 나일론 자(jar)와 산화지르코늄 볼을 이용하여 플래너터리 밀(planetary mill)로 약 2시간 혼합하였다.

이대 분산매로 증류수를 사용하였으며, 잘 혼합된 슬러리는 건조 후 조성에 따라 1100 ∼ 1400℃에서 하소 후 이를 적절한 크기로 분쇄하였다.

분쇄된 혼합물을 1ton/㎠의 압력으로 건식프레스로 성형해서 직경 10.0㎜, 두께 4.0㎜, 4.5㎜, 5.0㎜의 시편을 형성하였다.

다음, 성형시편을 1300∼ 1600℃의 산소분위기 중에서 소성한 후 900 ∼ 1200℃의 온도범위에서 급냉하였다.

이때, 산소분위기에서 소성하지 않으면 품질계수(Q)가 저하된다.

이와같은 공정을 통해 얻어진 시편의 양면을 평탄하게 연마하여 Hakki Coleman법에 의하여 8.5 ∼ 9.5㎓범위에서 유전율(k), 품질계수(Q) 및 공진주파수의 온도의존성(T_f)을 측정하였는 바, 그 결과는 표 1에 나타나있다.

표1. 유전체 자기조성물 시편의 조성및 특성.

- *는 비교예 시편임.

- 시편의 조성은 ZrTiYO의 기본조성물에 소결조제로 NbO,NiO,ZnO가 첨가된 것으로 기본조성물의 무게를 100으로 보고 소결조제의 야을 무게비로 첨가한다.

- 수축이란 다음과 같이 계산한다.

D : 소결 후 원판직경

D_o: 소결 전의 원판직경

- 시편 6의 비교예는 산소공급없이 소결한 조성에 대한 특성.

Claims (2)

1. 주성분이 Zr_1-x/2Ti_1-x/2Y_xO_4-x/2인 유전체 자기 조성물로서 몰비로 0〈x〈0.1이고 주성분 무게 100에 대한 소결조제로서 산화아연(ZnO), 산화나이오븀(Nb₂O₅) 및 산화니켈(NiO)을 총 중량 2중량% 이하로 함유하는 고주파 유전체 자기조성물.
2. 주성분과 소결조제의 조성이 제1항에 기재된 범위가 되도록 원료분말을 혼합하여 하소한 후 1300 ∼ 1600℃의 산소분위기에 소성하고, 소성 후 냉각 중에 1200 ∼ 900℃에서 급냉함을 특징으로 하는 고주파 유전체 자기조성물의 제조방법.