WO2012060583A9 - Co2z type ferrite for high-frequency applications, a production method for the same and an antenna using the same - Google Patents

Co2z type ferrite for high-frequency applications, a production method for the same and an antenna using the same Download PDF

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이학용
김재식
이병제
이영희
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(주)소노비젼
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Definitions

  • the present invention relates to a Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications, a method of manufacturing the same and an antenna using the same. Specifically, as Mn and Zn are substituted at Co, both permittivity and permeability can be kept above a certain level, thereby miniaturizing the device without reducing bandwidth or loss of tangent.
  • the size of RF components such as antennas depends on the wavelength length at the operating frequency.
  • various methods have been tried for miniaturization of an antenna depending on the wavelength length, and the most common method is to use a dielectric substrate having a high dielectric constant which can reduce the length of the wavelength.
  • the energy delivered to the antenna tends to be trapped in the dielectric, thereby reducing the impedance bandwidth or the efficiency in applying the patch antenna.
  • An object of the present invention can maintain both the dielectric constant and permeability higher than a certain level, to provide a Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications that can achieve the miniaturization of the device without reducing the bandwidth or tangent loss, providing a method for manufacturing the same will be.
  • Still another object of the present invention is to provide an antenna in which miniaturization and wideband are simultaneously implemented.
  • the present invention is achieved by Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications and high frequency devices using the same, which is applicable at high frequency and is represented by the following Chemical Formula 1.
  • the present invention BaCO 3 , CoO, Fe 2 O 3 And mixing materials using MnO and ZnO as starting materials, calcining the mixed material at 600 ° C to 1000 ° C, and sintering the calcined material at 1200 ° C to 1300 ° C.
  • Co 2 It is also achieved by a method for producing a Z-type ferrite.
  • FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a ferrite according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2a is a Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 powder with calcination and sintering temperature
  • Figure 2b is a graph showing the X-ray diffraction pattern of calcination and sintered Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics.
  • 5A to 5C are micrographs of microstructures of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics at sintering temperatures of 1150 ° C. (5a), 1300 ° C. (5b), and 1350 ° C. (5c), respectively.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an apparatus for measuring microwave characteristics of ferrite according to an embodiment of the present invention.
  • 7A and 7B are graphs showing dielectric constants 7a and dielectric losses 7b of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, respectively.
  • 8A and 8B are graphs showing the permeability (8a) and the permeation loss (8b) of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, respectively.
  • FIG. 11 is an X-ray diffraction pattern of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (FIG. 11A) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (FIG. 11B) sintered at 1350. It is a shape.
  • 17A and 17B are graphs showing dielectric constants of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperatures; to be.
  • 20A and 20B show dielectric losses of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to the sintering temperature. It is a graph.
  • 23a and 23b are graphs showing the permeability of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperature to be.
  • 26a and 26b show investment losses of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to the sintering temperature. It is a graph.
  • 29A and 29B are X-rays of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1350 ° C. according to the sintering temperature. It is a diffraction pattern.
  • 35A and 35B are graphs showing dielectric constants of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperatures. .
  • 38a and 38b show dielectric losses of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to the sintering temperature. It is a graph.
  • 41a and 41b show the permeability of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 ° C. according to the sintering temperature. It is a graph.
  • 44A and 44B illustrate investment losses of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperatures. It is a graph.
  • 45 is a schematic diagram showing the structure of a 2x2 array antenna.
  • 46 is a graph showing the reflection loss result of the 2x2 array antenna.
  • FIG. 47A and 47B are graphs showing a radiation pattern of a 2x2 array antenna, FIG. 47A is an FM band, and FIG. 47B is a DMB band.
  • the present invention is a Co 2 Z type ferrite for high frequency applications and a high frequency device using the same, which is applicable at high frequency, and is represented by the following Chemical Formula 1.
  • the ferrite is sintered at 1200 ° C to 1300 ° C.
  • the value of the permittivity and permeability of the ferrite is 15 or more, characterized in that the difference between the permittivity and permeability is within ⁇ 5 range.
  • the high frequency device may be an antenna.
  • the present invention BaCO 3 , CoO, Fe 2 O 3 And mixing materials using MnO and ZnO as starting materials, calcining the mixed material at 600 ° C to 1000 ° C, and sintering the calcined material at 1200 ° C to 1300 ° C.
  • Co 2 It is also achieved by a method for producing a Z-type ferrite.
  • the starting material may be used after the basis weight in accordance with the stoichiometric ratio to be a ferrite of the formula (1) by mixing and dispersing the organic solvent as a dispersion medium.
  • Ferrite according to an embodiment of the present invention is applicable at a high frequency
  • Ferrite may be defined as a magnetic material composed of oxides including iron and other metals.
  • the arrangement of ions and the crystal structure of ferrite play an important role in explaining magnetic properties and magnetic interactions. Magnetic ferrite is classified into cubic ferrite and hexagonal ferrite according to the crystal structure.
  • Magnetic bodies are classified into three types, spinels, garnets, and hexagonal ferrites, depending on the shape of the crystal structure.
  • Spinel ferrites are representative of nickel-zinc (Ni-Zn) and manganese-zinc (Mn-Zn) magnetic bodies.
  • Ferrites have a relationship between permeability and magnetic resonance frequency by Snoek's law. In other words, spinel ferrite with high permeability has a low magnetic resonance frequency.
  • Garnet ferrite can also be considered for use in the ultra-high frequency band.
  • garnet ferrite has a low magnetic loss tangent even above the magnetic resonance frequency, the permeability ( ⁇ ') is already close to 1 in the 300 MHz band, and thus sufficient permeability for antenna miniaturization cannot be obtained.
  • the secondary phase is not preferable.
  • the value of the permittivity and permeability of the ferrite is 15 or more, and the difference between the permittivity and permeability is preferably within the range of ⁇ 5. Similar permittivity and permeability allow the device to be reduced in size without reducing bandwidth when used as a magnetic dielectric material.
  • a high frequency device for example an antenna using a Co 2 Z-type ferrite according to the present invention.
  • BaCO 3 , CoO, Fe 2 O 3 Mixing the materials using MnO and ZnO as starting materials; Calcining the mixed material at 600 ° C to 1000 ° C; And it provides a method for producing a ferrite comprising the step of sintering the calcined material at 1200 °C ⁇ 1300 °C.
  • the starting material is weighed according to a stoichiometric ratio to be a ferrite of Formula 1, and then mixed and dispersed with an organic solvent as a dispersion medium, and dried until the organic solvent is volatilized, and then subjected to 1 ⁇ at 600 ° C to 1000 ° C. Calculate for 5 hours. After sintering the calcined powder, it is put in a mold again and pressurized and molded, and the molded body is sintered at 1200 ° C to 1300 ° C for 1 to 5 hours.
  • the temperature increase rate at the time of calcination and sintering was 5 degree-C / min.
  • the above manufacturing process is shown in FIG.
  • the calcination temperature conditions of 900 ° C-1350 ° C and 1000 ° C-1350 ° C are the target temperature range (1150 ° C-1400 ° C) as the sintering temperature in this experiment. It is difficult to determine the calcining temperature because it is a high temperature in comparison with. Therefore, in this experiment, the calcination temperature condition of 600 °C-1000 °C was determined as the calcination temperature to form Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase.
  • the X-ray diffraction pattern of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1200 ⁇ 1350 °C was similar to the X-ray diffraction pattern of commercial Z-type hexagonal ferrite from Trans-tech. As a result, it was confirmed that Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase can be formed at a calcination temperature of 600 ° C.-1000 ° C. and a sintering temperature of 1150 ° C.-1400 ° C. selected in the present invention.
  • the Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase appeared as the main phase at all sintering temperatures, but the secondary phase appeared at the sintering temperatures of 1150 ° C and 1400 ° C, which is thought to be the BaCo 2 Fe 12 O 22 phase.
  • the bulk density of the sintered specimens was measured by the method specified in ASTM 373-72.
  • the specimen sintered at 1350 ° C exhibited the highest sintered density of 90.73% relative to the theoretical density (5.356 g / cm 3 ) of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics.
  • Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics were sufficiently sintered at a sintering temperature of 1200 ° C to 1350 ° C.
  • the surface of the sintered specimen was polished by using 0.3 ⁇ m alumina abrasive, and the ultrasonic cleaner was used to remove impurities in the form of small particles on the surface and then thermally etched. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used and the results are shown in FIG. 5.
  • the permittivity ( ⁇ '), permeability ( ⁇ '), and loss tangents ( ⁇ "/ ⁇ ', ⁇ " / ⁇ ') were measured using the coaxial air line method.
  • the HPE5071B Network Analyzer was used to measure the scattering parameters for mathematical calculations.
  • the coaxial air track method is the most commonly used transmission line method for measuring the dielectric constant and permeability of materials.
  • Toroidal specimens for measurement in the coaxial air track method were inserted between the inner and outer conductors of the coaxial track.
  • Coaxial air track is also known as the easiest way to measure both permittivity and permeability simultaneously.
  • the permittivity and permeability in the microwave band are represented by equations (2) and (3) by Nicolson, Ross and Weir.
  • dielectric loss In the case of dielectric loss, the dielectric constant was opposite to that of dielectric constant. Dielectric losses decreased with sintering temperature and increased with frequency. This is thought to be due to the increase in densification as the sintering temperature increases and the reduction of microstructural defects such as pores which cause dielectric loss. In addition, the dielectric loss with frequency is considered to increase because the dielectric dispersion is larger as the frequency is increased. In the frequency band above 800 MHz, the dielectric loss was saturated and showed a constant value.
  • the investment loss of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics increased with frequency. This phenomenon is similar to the dielectric loss, and is thought to be due to the increase in dispersion with increasing frequency. In addition, the investment loss according to the sintering temperature showed similar values without significant change. This is because, unlike the dielectric properties, the microstructure of specimens such as pores and grain size have little influence on the magnetic properties.
  • the dielectric constant, dielectric loss, permeability and permeability of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1300 ° C were 19.896, 0.172, 14.218 and 0.205 at 210 MHz, respectively.
  • the Z-, Y- and W-phases coexisted. This is considered to be because it is difficult to form a Z-type single phase at the calcination temperature of 600 ° C-1000 ° C because the Z-type phase has a very complicated crystal structure.
  • the three phases coexisted as in the calcined powder. It is thought that the sintering temperature of 1200 ° C. or less does not supply enough thermal energy to form a Z-type single phase, so that a Y-type phase and a W-type phase having a relatively simple crystal structure are formed.
  • a new diffraction peak corresponding to a Z-type began to appear at a sintering temperature of 1200 ° C, which is thought to be due to the formation of a Z-type by combining the Y-type and W-type phases with increasing sintering temperature.
  • the diffraction intensity of the Z-shaped phase decreased and the W-shaped phase began to reappear. It is thought that the Z-shaped diffraction intensity is reduced and the W-shaped secondary phase is reprecipitated because of defects such as excessive growth of grains due to excessive sintering due to high sintering temperature.
  • the microstructure without pores was shown at the sintering temperature of 1300 °C.
  • the shape of a crystal grain has shown the rectangular shape. This is thought to be due to the supply of sufficient thermal energy to promote the growth of grains to reduce the pore.
  • a Z-shaped phase having a complicated crystal structure is smoothly formed to exhibit rectangular crystal grains.
  • the microstructures with excessive grain growth due to oversintering appeared.
  • Dielectric losses increased with increasing frequency at all compositions and sintering temperatures. This phenomenon is consistent with the result of permittivity of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x 0.1 ⁇ 0.5) ceramics shown in FIGS. 15 to 17, which is thought to be due to the large dielectric dispersion with increasing frequency. do. In case of dielectric loss with sintering temperature, dielectric loss decreased with increasing sintering temperature in all compositions and showed minimum value at sintering temperature of 1250 °C. This is thought to be due to the increase in densification as the sintering temperature increases and the reduction of microstructural defects such as pores which cause dielectric loss.
  • Permeability of ceramics is shown in FIGS. 21 to 23.
  • the permeability increased continuously with increasing sintering temperature in all compositions.
  • As shown in the microstructure of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x 0.1 ⁇ 0.5) ceramics of FIGS. 12 and 13, as the sintering temperature increases, grains having magnetic zones grow to increase permeability. It is thought to increase.
  • the temperature of forming the Z-form is slightly increased, so that the excessive growth of grains does not appear even at the sintering temperature of 1350 ° C. Therefore, permeability is thought to increase continuously with sintering temperature.
  • the dielectric constant, dielectric loss, permeability and permeability of Ba 3 Co 1.4 Mn 0.6 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ° C were 27.276, 0.171, 20.448 and 0.068 at 310 MHz, respectively.
  • the microstructure according to the sintering temperature showed similar results as when Mn was substituted. All the compositions showed a microstructure with many pores at the sintering temperature of 1150 °C.
  • the microstructure without pores was shown at the sintering temperature of 1300 °C. This is thought to be due to the supply of sufficient thermal energy to promote the growth of crystal grains to reduce the pore.
  • the hexagonal Z-shaped phase having a complicated crystal structure was formed smoothly, indicating a rectangular crystal grain.
  • the sintered density was decreased due to the fracture of grains by excessive sintering.
  • dielectric loss according to sintering temperature dielectric loss decreased with increasing sintering temperature in all compositions as in the case of Mn addition and showed minimum value at sintering temperature of 1250 °C. This is because densification increases as the sintering temperature increases, and microstructure defects such as pores which cause dielectric loss decrease.
  • Co and Zn have similar atomic radius (Co: 0.125 nm, Zn: 0.133 nm) and similar electronegativity (Co: 1.8, Zn: 1.6), which satisfies Hume-Rothery's law for the formation of substituted solid solutions. I think.
  • the permeability decreased at the sintering temperature of 1350 °C. This is similar to the magnetic permeability characteristics of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, and it is thought that the magnetic permeability decreases due to the excessive growth of grain and the magnetic permeability decreases due to microstructure defects.
  • the investment loss according to the sintering temperature showed similar values without significant change. This is because, unlike the dielectric properties, the microstructure of specimens such as pores and grain size have little influence on the magnetic properties.
  • the dielectric constant, dielectric loss, permeability and permeability of Ba 3 Co 1.6 Zn 0.4 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ° C were 28.277, 0.193, 22.992 and 0.065 at 310 MHz, respectively.
  • Microstrip antennas are popular antenna structures because they are thin, easy to attach to flat and non-planar surfaces, and are easy to manufacture and inexpensive when using modern printed circuit technology.
  • selecting the patch shape and mode has the advantage of changing the resonant frequency, polarization, pattern and impedance.
  • the spacing between the metal patches was designed at 0.76 m and 0.38 m, respectively, at 98 MHz and 195 MHz / 4 and fed using a probe.
  • the metal patch and the feeding structure are designed to show impedance matching as 50.
  • FIG. 1 The structure of a dual band 2x2 microstrip array antenna using a ferrite substrate is shown in FIG.
  • the dual band 2x2 microstrip array antenna of Example 2 was designed and frequency-resolved using HFSS, an electromagnetic wave (EM) circuit analysis tool.
  • the return loss of the dual band 2x2 microstrip array antenna of Example 2 is shown in FIGS. 46 and 47.
  • the return loss (S 11 ) at the resonant frequencies of 100 MHz and 195 MHz was -33.928 dB and -30.408 dB, respectively.
  • the 2x2 array antenna according to the present invention exhibits excellent characteristics in the FM band (88-108 MHz) and the DMB band (174-216 MHz).
  • 47 shows a radiation pattern of a 2x2 array antenna.
  • the permittivity and permeability increased by substituting Mn and Zn at Co site, and it is possible to maintain excellent microwave characteristics at high frequencies as the magnetic resonance frequency moves from 200 MHz to 600 MHz band, so that the applicable frequency range of ferrite material It can be seen that is improved.
  • microwave materials will require higher frequencies and smaller sizes.
  • the Co 2 Z ferrite according to the present invention has a high permeability and a high dielectric constant, and can be used in a variety of high frequency devices.
  • Co 2 Z-type ferrite because both the permeability and the dielectric constant exhibits a high value of a predetermined value or more, it is possible to manufacture a small device without reducing the bandwidth.
  • the high frequency device according to an embodiment of the present invention can be used in a wide band even when manufactured in a small device.

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Abstract

The present invention relates to a CO2Z type ferrite for high-frequency applications, to a production method for the same and to an antenna using the same. More specifically, by substituting Mn and Zn in the Co position, both the dielectric constant and the magnetic permeability can be kept higher than predetermined levels, and device miniaturisation can be achieved without bandwidth reduction or tangent loss.

Description

고주파 응용을 위한 Co₂Z형 페라이트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 안테나CO2 type ferrite for high frequency application, manufacturing method and antenna using the same
본 발명은 고주파 응용을 위한 Co2Z형 페라이트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 안테나에 관한 것이다. 상세하게는 Co 자리에 Mn과 Zn이 치환됨에 따라 유전율과 투자율 모두를 일정 수준 이상으로 높게 유지할 수 있어, 대역폭의 감소나 탄젠트 손실없이 기기의 소형화를 이룰 수 있다. The present invention relates to a Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications, a method of manufacturing the same and an antenna using the same. Specifically, as Mn and Zn are substituted at Co, both permittivity and permeability can be kept above a certain level, thereby miniaturizing the device without reducing bandwidth or loss of tangent.
안테나와 같은 RF 부품들의 크기는 동작 주파수에서의 파장 길이에 의존한다. 이와 같이 파장 길이에 의존하는 안테나의 소형화를 위하여 다양한 방법이 오랫동안 시도되어 왔으며, 이 중 가장 일반적인 방법은 파장의 길이를 줄일 수 있는 높은 유전율을 갖는 유전체 기판을 이용하는 것이다. 그러나 이는 기판의 높은 유전율로 인하여 안테나로 전달되는 에너지가 유전체 내에 갇히는 경향이 있어 패치 안테나의 적용에 있어서 임피던스 대역폭이나 효율을 감소시키는 현상이 나타난다. The size of RF components such as antennas depends on the wavelength length at the operating frequency. As described above, various methods have been tried for miniaturization of an antenna depending on the wavelength length, and the most common method is to use a dielectric substrate having a high dielectric constant which can reduce the length of the wavelength. However, due to the high dielectric constant of the substrate, the energy delivered to the antenna tends to be trapped in the dielectric, thereby reducing the impedance bandwidth or the efficiency in applying the patch antenna.
또한 최근에 이용되고 있는 폴리머 역시 대역폭 문제로 인하여 고주파용 안테나 기판으로의 사용이 불가능하다. 이를 극복하기 위한 방법으로 페라이트와 같은 자성-유전 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 높은 유전율 또는 높은 투자율은 소자의 크기를 줄이는데 유용하다는 것은 알려져 있으나, 높은 유전율과 높은 투자율은 각각 대역폭의 감소나 탄젠트 손실의 증가를 가져오기 때문에 유전율과 투자율 중 어느 하나만 큰 값을 가지는 재료는 효과적이지 못하다. In addition, recently used polymers also cannot be used as a high frequency antenna substrate due to bandwidth problems. In order to overcome this problem, studies on magnetic-dielectric materials such as ferrite are being actively conducted. High dielectric constant or high permeability is known to be useful for reducing the size of the device, but high dielectric constant and high permeability can lead to a decrease in bandwidth or an increase in tangent loss, respectively, so materials with only one of the high permittivity and permeability are effective. Can not do it.
따라서 고주파 대역에서 사용이 가능하고 저유전율 재료에 비해 높은 투자율을 가지는 고주파 재료가 절실히 필요한 실정이다.Therefore, there is an urgent need for a high frequency material which can be used in a high frequency band and has a high permeability compared to a low dielectric constant material.
본 발명의 목적은 유전율과 투자율 모두를 일정 수준 이상으로 높게 유지할 수 있어, 대역폭의 감소나 탄젠트 손실없이 기기의 소형화를 이룰 수 있는 고주파 응용을 위한 Co2Z형 페라이트, 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention can maintain both the dielectric constant and permeability higher than a certain level, to provide a Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications that can achieve the miniaturization of the device without reducing the bandwidth or tangent loss, providing a method for manufacturing the same will be.
본 발명의 또 다른 목적은 소형화 및 광대역화가 동시에 구현된 안테나를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an antenna in which miniaturization and wideband are simultaneously implemented.
본 발명은 고주파에서 적용가능하고, 다음 화학식 1에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 고주파 응용을 위한 Co2Z형 페라이트 및 이를 이용한 고주파 기기에 의해 달성된다.The present invention is achieved by Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications and high frequency devices using the same, which is applicable at high frequency and is represented by the following Chemical Formula 1.
[화학식 1][Formula 1]
Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5)Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5)
또한, 본 발명은 BaCO3, CoO, Fe2O3, MnO 및 ZnO를 출발물질로 하여 재료를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 재료를 600℃~1000℃에서 하소하는 단계 및 상기 하소된 재료를 1200℃~1300℃에서 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Co2Z형 페라이트의 제조방법에 의해서도 달성된다.In addition, the present invention BaCO3, CoO, Fe2O3And mixing materials using MnO and ZnO as starting materials, calcining the mixed material at 600 ° C to 1000 ° C, and sintering the calcined material at 1200 ° C to 1300 ° C. Co2It is also achieved by a method for producing a Z-type ferrite.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트의 제조 공정도이다.1 is a manufacturing process diagram of a ferrite according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 하소 및 소결온도에 따른 Ba3Co2Fe24O41 분말, 도 2b는 하소 및 소ㄱ결Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 X-선 회절모양을 나타낸 그래프이다.Figure 2a is a Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 powder with calcination and sintering temperature, Figure 2b is a graph showing the X-ray diffraction pattern of calcination and sintered Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics.
도 3은 BaO-CoO-Fe2O3 계의 상평형도이다.3 is a phase diagram of a BaO—CoO—Fe 2 O 3 system.
도 4는 소결온도에 따른 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 밀도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics according to the sintering temperature.
도 5a 내지 도 5c는 각각 소결온도 1150℃(5a), 1300℃(5b) 및 1350℃(5c)에 따른 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 미세구조의 현미경 사진이다.5A to 5C are micrographs of microstructures of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics at sintering temperatures of 1150 ° C. (5a), 1300 ° C. (5b), and 1350 ° C. (5c), respectively.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트의 마이크로파 특성 측정 장치의 개략도이다.6 is a schematic diagram of an apparatus for measuring microwave characteristics of ferrite according to an embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 각각 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 유전율(7a) 및 유전손실(7b)을 나타낸 그래프이다.7A and 7B are graphs showing dielectric constants 7a and dielectric losses 7b of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, respectively.
도 8a 및 8b는 각각 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자율(8a) 및 투자손실(8b)을 나타낸 그래프이다.8A and 8B are graphs showing the permeability (8a) and the permeation loss (8b) of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, respectively.
도 9a 및 9b는 각각 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절모양(x=0.1, 0.2)을 X선 회절 모양이다.9A and 9B are X-ray diffraction patterns of X-ray diffraction patterns (x = 0.1 and 0.2) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperatures, respectively.
도 10a 및 도 10b는 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절모양(x=0.3, 0.4)이다.10A and 10B are X-ray diffraction patterns (x = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 11은 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Mn1.0Fe24O41 세라믹스(도 11a)와, 1350에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스(도 11b)의 X-선 회절모양이다.11 is an X-ray diffraction pattern of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (FIG. 11A) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (FIG. 11B) sintered at 1350. It is a shape.
도 12는 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조(x=0.1, 0.2, 0.3)를 나타낸 현미경사진이다.12 is a micrograph showing the microstructure (x = 0.1, 0.2, 0.3) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 13은 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조(x=0.4, 0.5)를 나타낸 현미경사진이다.13 is a micrograph showing the microstructure (x = 0.4, 0.5) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 14는 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도를 나타낸 그래프이다.14 is a graph showing the sintering density and relative density of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 15a 및 도 15b는 각각 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율(x=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.15A and 15B are graphs showing dielectric constants (x = 0.1 and 0.2) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperatures and compositions, respectively.
도 16a 및 도 16b는 각각 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율(x=0.3, 0.4)을 나타낸 그래프이다.16A and 16B are graphs showing dielectric constants (x = 0.3 and 0.4) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperatures and compositions, respectively.
도 17a 및 도 17b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Mn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스(b)의 유전율을 나타낸 그래프이다.17A and 17B are graphs showing dielectric constants of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperatures; to be.
도 18a 및 도 18b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실(x=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.18A and 18B are graphs showing dielectric losses (x = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 19a 및 도 19b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실(x=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.19A and 19B are graphs showing dielectric losses (x = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 20a 및 도 20b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Mn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스(b)의 유전손실을 나타낸 그래프이다.20A and 20B show dielectric losses of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to the sintering temperature. It is a graph.
도 21a 및 도 21b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율(x=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.21A and 21B are graphs showing magnetic permeability (x = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 22a 및 도 22b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율(x=0.3, 0.4)을 나타낸 그래프이다.22A and 22B are graphs showing magnetic permeability (x = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 23a 및 도 23b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Mn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스(b)의 투자율을 나타낸 그래프이다.23a and 23b are graphs showing the permeability of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperature to be.
도 24a 및 도 24b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실(x=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.24A and 24B are graphs illustrating investment losses (x = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 25a 및 도 25b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실(x=0.3, 0.4)을 나타낸 그래프이다.25A and 25B are graphs showing investment losses (x = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 26a 및 도 26b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Mn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스(b)의 투자손실을 나타낸 그래프이다.26a and 26b show investment losses of Ba 3 Co 1.0 Mn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to the sintering temperature. It is a graph.
도 27a 및 도 27b는 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절모양(y=0.1, 0.2)이다.27A and 27B are X-ray diffraction patterns (y = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 28a 및 도 28b는 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절모양(y=0.3, 0.4)이다.28A and 28B are X-ray diffraction patterns (y = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 29a 및 도 29b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Zn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1350℃에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 세라믹스(b)의 X-선 회절모양이다.29A and 29B are X-rays of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1350 ° C. according to the sintering temperature. It is a diffraction pattern.
도 30은 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조(y=0.1, 0.2, 0.3)를 나타낸 현미경 사진이다.30 is a micrograph showing the microstructure (y = 0.1, 0.2, 0.3) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 31은 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조 (y=0.4, 0.5)의 현미경 사진이다.31 is a micrograph of the microstructure (y = 0.4, 0.5) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 32는 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도를 나타낸 그래프이다.32 is a graph showing the sintering density and relative density of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature.
도 33a 및 도 33b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율(y=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.33A and 33B are graphs showing dielectric constants (y = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 34a 및 도 34b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율(y=0.3, 0.4)을 나타낸 그래프이다.34A and 34B are graphs showing dielectric constants (y = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 35a 및 35b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Zn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스(b)의 유전율을 나타낸 그래프이다.35A and 35B are graphs showing dielectric constants of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperatures. .
도 36a 및 도 36b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실(y=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.36A and 36B are graphs showing dielectric losses (y = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 37a 및 도 37b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실(y=0.3, 0.4)을 나타낸 그래프이다.37A and 37B are graphs showing dielectric losses (y = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 38a 및 도 38b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Zn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 세라믹스(b)의 유전손실을 나타낸 그래프이다.38a and 38b show dielectric losses of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to the sintering temperature. It is a graph.
도 39a 및 도 39b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율(x=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.39A and 39B are graphs showing magnetic permeability (x = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 40a 및 도 40b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율(x=0.3, 0.4)을 나타낸 그래프이다.40A and 40B are graphs showing permeability (x = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 41a 및 도 41b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Zn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250℃에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 세라믹스(b)의 투자율을 나타낸 그래프이다.41a and 41b show the permeability of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 ° C. according to the sintering temperature. It is a graph.
도 42a 및 도 42b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실(y=0.1, 0.2)을 나타낸 그래프이다.42A and 42B are graphs showing investment losses (y = 0.1, 0.2) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature and composition.
도 43a 및 도 43b는 소결온도 및 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실(y=0.3, 0.4)을 나타낸 그래프이다.43A and 43B are graphs showing investment losses (y = 0.3, 0.4) of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature and the composition.
도 44a 및 도 44b는 소결온도에 따른 Ba3Co1.0Zn1.0Fe24O41 세라믹스(a)와 1250에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 세라믹스(b)의 투자손실을 나타낸 그래프이다.44A and 44B illustrate investment losses of Ba 3 Co 1.0 Zn 1.0 Fe 24 O 41 ceramics (a) and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics (b) sintered at 1250 according to sintering temperatures. It is a graph.
도 45는 2x2 배열 안테나의 구조를 나타낸 개략도이다.45 is a schematic diagram showing the structure of a 2x2 array antenna.
도 46은 2x2 배열 안테나의 반사 손실 결과를 나타낸 그래프이다.46 is a graph showing the reflection loss result of the 2x2 array antenna.
도 47a 및 도 47b은 2x2 배열 안테나의 방사패턴을 나타낸 그래프이고, 도 47a는 FM band이고 도 47b는 DMB band이다.47A and 47B are graphs showing a radiation pattern of a 2x2 array antenna, FIG. 47A is an FM band, and FIG. 47B is a DMB band.
본 발명은, 고주파 응용을 위한 Co2Z형 페라이트 및 이를 이용한 고주파 기기이고, 고주파에서 적용가능하고, 다음 화학식 1에 의해 표시된다.The present invention is a Co 2 Z type ferrite for high frequency applications and a high frequency device using the same, which is applicable at high frequency, and is represented by the following Chemical Formula 1.
[화학식 1][Formula 1]
Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5)Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5)
또, 상기 페라이트가 1200℃~1300℃에서 소결된다.The ferrite is sintered at 1200 ° C to 1300 ° C.
또, 상기 페라이트의 유전율과 투자율의 값이 15 이상이고, 상기 유전율과 투자율의 차이가 ±5 범위 내인 것을 특징으로 한다.In addition, the value of the permittivity and permeability of the ferrite is 15 or more, characterized in that the difference between the permittivity and permeability is within ± 5 range.
또, 상기 고주파 기기는 안테나인 것을 특징으로 한다.The high frequency device may be an antenna.
한편, 본 발명은 BaCO3, CoO, Fe2O3, MnO 및 ZnO를 출발물질로 하여 재료를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 재료를 600℃~1000℃에서 하소하는 단계 및 상기 하소된 재료를 1200℃~1300℃에서 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Co2Z형 페라이트의 제조방법에 의해서도 달성된다.On the other hand, the present invention BaCO3, CoO, Fe2O3And mixing materials using MnO and ZnO as starting materials, calcining the mixed material at 600 ° C to 1000 ° C, and sintering the calcined material at 1200 ° C to 1300 ° C. Co2It is also achieved by a method for producing a Z-type ferrite.
또, 상기 출발물질은 화학식 1의 페라이트가 되도록 화학적 양론비에 맞게 평량한 후 유기용매를 분산매로 하여 혼합분산되어 사용될 수 있다.In addition, the starting material may be used after the basis weight in accordance with the stoichiometric ratio to be a ferrite of the formula (1) by mixing and dispersing the organic solvent as a dispersion medium.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, this is to aid the understanding of the present invention and the scope of the invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트는, 고주파에서 적용가능하고,Ferrite according to an embodiment of the present invention is applicable at a high frequency,
다음 화학식 1에 의해 표시된다. It is represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5) Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5)
페라이트는 철 및 기타 금속을 포함하는 산화물로 구성된 자성 재료로 정의할 수 있다. 결정구조는 양으로 대전된 금속 이온 (Fe3+, M2+, M = Co, Mn, Zn 등)과 음으로 대전된 2가 산소이온의 그물망 구조로 구성되어 있다. 이러한 이온의 배열 및 페라이트의 결정구조는 자기적 특성과 자기적 상호작용을 설명하는데 중요한 역할을 한다. 자성 페라이트는 결정구조에 따라 입방정형 페라이트와 육방정형 페라이트로 구분된다. Ferrite may be defined as a magnetic material composed of oxides including iron and other metals. The crystal structure is composed of a net structure of positively charged metal ions (Fe 3+ , M 2+ , M = Co, Mn, Zn, etc.) and negatively charged divalent oxygen ions. The arrangement of ions and the crystal structure of ferrite play an important role in explaining magnetic properties and magnetic interactions. Magnetic ferrite is classified into cubic ferrite and hexagonal ferrite according to the crystal structure.
자성체는 결정구조의 모양에 따라 크게 세 가지, 스피넬 (Spinels), 가넷 (Garnets) 그리고 육방정계 페라이트 (Hexagonal ferrites)로 구분된다. 스피넬 페라이트는 니켈-아연(Ni-Zn)과 망간-아연 (Mn-Zn) 자성체가 대표적이다. 자성체들은 Snoek의 법칙에 의해 투자율과 자기 공진 주파수 사이의 관계가 성립한다. 즉, 높은 투자율을 가지는 스피넬 페라이트는 낮은 자기 공진 주파수를 가진다. Magnetic bodies are classified into three types, spinels, garnets, and hexagonal ferrites, depending on the shape of the crystal structure. Spinel ferrites are representative of nickel-zinc (Ni-Zn) and manganese-zinc (Mn-Zn) magnetic bodies. Ferrites have a relationship between permeability and magnetic resonance frequency by Snoek's law. In other words, spinel ferrite with high permeability has a low magnetic resonance frequency.
스피넬 페라이트에 비해 비교적 약한 페리자성을 갖지만 가넷 페라이트 역시 초고주파 대역에서의 이용을 고려해볼 수 있다. 그러나, 가넷 페라이트는 자기 공진 주파수 이상에서도 낮은 자기 손실 탄젠트를 가지지만 300 MHz 대역에서 이미 투자율 (μ')이 1에 근접하기 때문에 안테나 소형화를 위한 충분한 투자율을 얻을 수 없다.Although it has a relatively weak ferrimagnetic than spinel ferrite, Garnet ferrite can also be considered for use in the ultra-high frequency band. However, although garnet ferrite has a low magnetic loss tangent even above the magnetic resonance frequency, the permeability (μ ') is already close to 1 in the 300 MHz band, and thus sufficient permeability for antenna miniaturization cannot be obtained.
따라서 본 발명의 일 실시예에서는 화학식 1의 육방정계 구조의 페라이트를 제공하여, 고주파 대역에서 사용이 가능하고 저유전율 재료에 비해 높은 투자율을 가지는 고주파 재료를 제공하게 되었다.Therefore, in one embodiment of the present invention to provide a hexagonal ferrite structure of the formula (1), it is possible to use in the high frequency band and to provide a high frequency material having a high permeability compared to the low dielectric constant material.
본 발명의 일 실시예에 따른, 육방정계 구조를 가지는 Ba 페라이트는, Mn와 Zn을 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 Co 자리에 치환하여 Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스를 일반소성법으로 제조한다.Ba ferrite having a hexagonal structure according to an embodiment of the present invention, Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe by replacing Mn and Zn in the Co site of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) Ceramics are prepared by the general firing method.
본 발명의 일 실시예에 의하면 1200℃~1300℃에서 소결되는 것이 바람직하다. 상기 소결온도 범위를 벗어난 경우에는 이차상이 나타나 바람직하지 않다.According to one embodiment of the present invention, it is preferable to sinter at 1200 ° C to 1300 ° C. If the sintering temperature is out of range, the secondary phase is not preferable.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 페라이트의 유전율과 투자율의 값이 15 이상이고, 유전율과 투자율의 차이가 ±5 범위 내가 바람직하다. 서로 비슷한 값의 유전율과 투자율을 가지므로, 자성 유전재료로 사용될 때 대역폭의 감소없이 소자의 크기를 줄일 수 있게 된다.According to one embodiment of the invention, the value of the permittivity and permeability of the ferrite is 15 or more, and the difference between the permittivity and permeability is preferably within the range of ± 5. Similar permittivity and permeability allow the device to be reduced in size without reducing bandwidth when used as a magnetic dielectric material.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 Co2Z형 페라이트를 사용하는 고주파 기기, 예를 들어 안테나를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a high frequency device, for example an antenna using a Co 2 Z-type ferrite according to the present invention.
본 발명의 일 실시예에 의하면, BaCO3, CoO, Fe2O3, MnO 및 ZnO를 출발물질로 하여 재료를 혼합하는 단계; 상기 혼합된 재료를 600℃~1000℃에서 하소하는 단계; 및 상기 하소된 재료를 1200℃~1300℃에서 소결하는 단계를 포함하는 페라이트의 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, BaCO3, CoO, Fe2O3Mixing the materials using MnO and ZnO as starting materials; Calcining the mixed material at 600 ° C to 1000 ° C; And it provides a method for producing a ferrite comprising the step of sintering the calcined material at 1200 ℃ ~ 1300 ℃.
구체적으로는 상기 출발물질은 화학식 1의 페라이트가 되도록 화학적 양론비에 맞게 평량한 후 유기용매를 분산매로 하여 혼합분산한 후, 유기 용매가 휘발될 때까지 건조시키고, 600℃~1000℃에서 1~5시간 하소시킨다. 하소된 분말을 체가름 한 후 다시 금형에 넣고 가압하여 성형하고, 성형체를 1200℃~1300℃에서 1~5시간 소결한다.Specifically, the starting material is weighed according to a stoichiometric ratio to be a ferrite of Formula 1, and then mixed and dispersed with an organic solvent as a dispersion medium, and dried until the organic solvent is volatilized, and then subjected to 1 ~ at 600 ° C to 1000 ° C. Calculate for 5 hours. After sintering the calcined powder, it is put in a mold again and pressurized and molded, and the molded body is sintered at 1200 ° C to 1300 ° C for 1 to 5 hours.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 방식으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. However, this is for the purpose of illustrating the invention and should not be construed in a way that limits the scope of the invention.
실시예 1: 시편의 제조Example 1: Preparation of Specimen
Mn와 Zn을 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 Co 자리에 치환하여 Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스를 일반소성법으로 제조하였으며, 시편 제조 시 사용한 시료의 순도 및 제조 회사는 표 1과 같다.Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics were prepared by substituting Mn and Zn in Co site of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. Table 1 shows the purity of the samples used in the manufacture of the specimens and the manufacturers.
표 1
물질 순도(%) 제조사
BaCO3 99.9 Kojundo Chemical Co. Inc.
CoO 99.9 Kojundo Chemical Co. Inc.
Fe2O3 99.9 Kojundo Chemical Co. Inc.
MnO 99 up Kojundo Chemical Co. Inc.
ZnO 99 up Kojundo Chemical Co. Inc.
Table 1
matter water(%) manufacturer
BaCO 3 99.9 Kojundo Chemical Co. Inc.
CoO 99.9 Kojundo Chemical Co. Inc.
Fe 2 O 3 99.9 Kojundo Chemical Co. Inc.
MnO 99 up Kojundo Chemical Co. Inc.
ZnO 99 up Kojundo Chemical Co. Inc.
시료의 순도 및 제조회사.Sample purity and manufacturer.
표 1에 나타낸 출발원료를 사용하여 먼저 Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5)를 화학적 양론비에 맞게 평량한 후, 알코올을 분산매로 하여 지르코니아 볼을 사용하여 24시간 동안 혼합 분쇄하였다. Using the starting materials shown in Table 1, Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) was weighed according to the stoichiometric ratio, and then alcohol was used as a dispersion medium. Was mixed and ground for 24 hours.
혼합 분쇄한 Ba3Co2-x(Mn, Zn)xFe24O41 (x=0.1~0.5)를 100℃ 전기오븐에서 24시간 동안 건조하며, 건조한 후 알루미나 도가니에 넣고 유기물의 휘발을 위하여 600℃에서 1시간을 유지한 후 최종적으로 1000℃에서 3시간 동안 하소하였다.Mixed pulverized Ba 3 Co 2-x (Mn, Zn) x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) was dried in an electric oven at 100 ° C. for 24 hours, dried and placed in an alumina crucible for 600 volatilization of organic matter. After maintaining for 1 hour at ℃ and finally calcined for 3 hours at 1000 ℃.
하소한 Ba3Co2-x(Mn, Zn)xFe24O41 (x=0.1~0.5) 분말을 다시 혼합 분쇄하여 건조한 후, 건조한 분말을 체가름하였다.The calcined Ba 3 Co 2-x (Mn, Zn) x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) powder was mixed and ground again to dry, and the dried powder was sieved.
체가름한 분말을 도넛형의 금형 (φout=10,φin=5)에 넣고 800㎏/㎠의 압력으로 성형하며, 성형체를 1150℃~1400℃에서 3시간 동안 소결하였다. 하소와 소결 시 온도상승율은 5℃/min.으로 하였다. 이상의 제조공정은 도 1에 나타내었다.The sifted powder was placed in a donut-shaped mold (φ out = 10, φ in = 5) and molded at a pressure of 800 kg / cm 2, and the molded body was sintered at 1150 ° C. to 1400 ° C. for 3 hours. The temperature increase rate at the time of calcination and sintering was 5 degree-C / min. The above manufacturing process is shown in FIG.
실험예 1: 조성과 온도 변화에 따른 하소분말과 소결시편의 고용체 형성과정 및 결정구조의 변화 관찰Experimental Example 1 Formation of Solid Solution in Calcined Powder and Sintered Specimens According to Composition and Temperature Changes in the crystal structure
조성과 온도변화에 따른 하소분말과 소결시편의 고용체 형성과정 및 결정 구조의 변화 등을 관찰하기 위하여 X-선 회절분석기(Rigaku, RINT2000)를 사용하여 X-선 회절분석을 하고, X-선은 CuKα1(λ=1.542A)을 사용하며, 회절각(2θ) 20°~70°의 범위에서 스텝폭과 주사속도는 각각 0.1deg., 2deg./min.으로 하며, 각 조성 및 소결온도 변화에 대하여 회절 피크의 위치로부터 합성한 상을 조사하였다. 그 결과를 도 2a 및 도 2b에 나타내었다. X-ray diffraction analysis was carried out using an X-ray diffractometer (Rigaku, RINT2000) to observe the formation of solid solution and crystal structure of calcined powder and sintered specimens according to composition and temperature. CuKα1 (λ = 1.542A) is used, and the step width and scanning speed are 0.1deg. And 2deg./min. In the diffraction angle (2θ) of 20 ° to 70 °, respectively. The synthesized phase was examined from the position of the diffraction peak. The results are shown in Figures 2a and 2b.
도 2a 및 도 2b로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 하소온도 조건에서 Ba3Co2Fe24O41 분말은 Ba3Co2Fe24O41 상과 (Z-형)과 Ba2Co2Fe12O22 상이 (Y-형)이 공존하였다. 이는 도 3에 나타낸 것처럼 M. A. Vinnik과 Zh. Neorg. Khim의 BaO-CoO-Fe2O3 계의 상평형도에 관한 보고와 일치하였다.As can be seen from Figures 2a and 2b, Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 powder at all calcination temperature conditions, Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase (Z-type) and Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22 phases (Y-type) coexisted. This is illustrated by MA Vinnik and Zh. Neorg. The results were consistent with Khim's report on the phase equilibrium of BaO-CoO-Fe 2 O 3 system.
600℃-850℃의 하소온도 조건에서는 Ba2Co2Fe12O22 상과 함께 BaFe12O19 상으로 (M-형) 생각되는 미확인상의 이차상이 존재하였다. 보다 높은 하소온도 조건인 900-1350℃와 1000-1350℃의 하소온도에서는 이차상은 감소하였다. 또한 새로운 Ba3Co2Fe24O41 상이 나타났고 회절강도도 증가하였다. 이 현상은 하소온도가 증가함에 따라 Ba2Co2Fe12O22 상과 BaFe12O19 상 등의 이차상들이 열에너지를 받아 서로 결합하여 육방정계 구조인 Ba3Co2Fe24O41 상으로 재형성되기 때문으로 생각된다. 이차상의 감소와 Ba3Co2Fe24O41 상의 증가에도 불구하고 900℃-1350℃와 1000℃-1350℃의 하소온도 조건들은 본 실험에서 소결온도로 목표한 온도범위(1150℃~1400℃)와 비교하면 높은 온도이기 때문에 하소온도로 결정하기 어렵다. 이에 본 실험에서는 600℃-1000℃의 하소온도 조건을 Ba3Co2Fe24O41 상을 형성하기 위한 하소온도로 결정하였다. Under the calcination temperature of 600 ° C.-850 ° C., there was an unidentified secondary phase thought to be a BaFe 12 O 19 phase (M-type) together with the Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22 phase. Secondary phases decreased at higher calcination conditions, 900-1350 ℃ and 1000-1350 ℃. In addition, a new Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase appeared and the diffraction intensity increased. As the calcination temperature increases, secondary phases such as Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22 and BaFe 12 O 19 phases receive thermal energy and combine with each other to form Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase, which is a hexagonal structure. It is thought to be formed. Despite the decrease of the secondary phase and the increase of the Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase, the calcination temperature conditions of 900 ° C-1350 ° C and 1000 ° C-1350 ° C are the target temperature range (1150 ° C-1400 ° C) as the sintering temperature in this experiment. It is difficult to determine the calcining temperature because it is a high temperature in comparison with. Therefore, in this experiment, the calcination temperature condition of 600 ℃-1000 ℃ was determined as the calcination temperature to form Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase.
1200℃~1350℃의 온도에서 소결한 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 X-선 회절패턴은 Trans-tech 사의 상업용 Z-형 육방정계 페라이트의 X-선 회절패턴과 거의 유사하였다. 이 결과로 본 발명에서 선택한 600℃-1000℃의 하소온도와 1150℃~1400℃의 소결온도에서 Ba3Co2Fe24O41 상을 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다. 모든 소결온도에서 Ba3Co2Fe24O41 상이 주상으로 나타났으나, 1150℃와 1400℃의 소결온도에서는 이차상이 나타났으며 이것은 BaCo2Fe12O22 상으로 생각된다. The X-ray diffraction pattern of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1200 ~ 1350 ℃ was similar to the X-ray diffraction pattern of commercial Z-type hexagonal ferrite from Trans-tech. As a result, it was confirmed that Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase can be formed at a calcination temperature of 600 ° C.-1000 ° C. and a sintering temperature of 1150 ° C.-1400 ° C. selected in the present invention. The Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase appeared as the main phase at all sintering temperatures, but the secondary phase appeared at the sintering temperatures of 1150 ° C and 1400 ° C, which is thought to be the BaCo 2 Fe 12 O 22 phase.
1200℃~1350℃의 소결온도에서는 소결온도가 증가함에 따라 Ba3Co2Fe24O41 상의 회절강도가 증가하였고, 1300℃의 소결온도에서 회절강도의 최대값 (2=30.8 ) 을 나타내었다. 1400℃의 소결온도에서는 높은 소결온도에 의한 과잉소결로 Ba3Co2Fe24O41 상의 회절강도가 감소하였고 이차상의 재 석출이 나타난 것으로 생각된다.At sintering temperature of 1200 ℃ ~ 1350 ℃, the diffraction intensity of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase increased with increasing sintering temperature, and the maximum value of diffraction intensity (2 = 30.8) was shown at sintering temperature of 1300 ℃. At the sintering temperature of 1400 ℃, the excess sintering caused by the high sintering temperature reduced the diffraction intensity of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 phase and reprecipitation of the secondary phase.
실험예 2: Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도Experimental Example 2: Sintered Density and Relative Density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 Ceramics
소결한 시편의 부피밀도(Bulk density)를 ASTM 373-72에 명시된 방법에 의해서 측정하였다.The bulk density of the sintered specimens was measured by the method specified in ASTM 373-72.
소결체를 증류수에 넣어서 2시간 끓이면 소결체의 내부로 물이 침투하여 무게가 증가하게 되는데, 이 때 공기 중의 무게를 Wd, 물속에서의 부유 무게를 Wss, 물을 침투시킨 소결체의 공기 중에서의 무게를 Ws라고 하면 시편밀도는 다음과 같이 표현하였다.When the sintered body is put into distilled water and boiled for 2 hours, water penetrates into the sintered body and the weight increases. At this time, the weight of air is W d , the weight of suspension in water is W ss , and the weight of air in the air of sintered body If W s , the specimen density is expressed as
Figure PCTKR2011008141-appb-I000001
(g/㎠) (1)
Figure PCTKR2011008141-appb-I000001
(g / ㎠) (1)
도 4에 소결온도에 따른 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도를 나타내었다.4 shows the sintered density and relative density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics according to the sintering temperature.
소결온도가 증가함에 따라 소결밀도는 증가하였다. 이는 시편에 충분한 열에너지가 공급되어 치밀화가 증진되어 결정립이 성장하고 기공이 감소하였기 때문으로 생각한다. Ba3Co2Fe24O41 상의 회절강도가 증가하는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 X-선 회절 패턴 (도 2(b))와 치밀한 미세구조 (도 5)가 소결밀도의 증가를 뒷받침하고 있다. 1400℃에서 나타나는 소결밀도의 감소는 과잉소결에 의한 것으로 생각한다. 실제로, 본 실험에서 1400℃에서 소결한 시편은 과잉소결에 의해 시편이 녹는 현상이 발견되었다. 가장 높은 소결밀도를 나타내는 1350℃에서 소결된 시편은 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 이론밀도에 (5.356g/cm3) 비하여 90.73%의 상대밀도를 나타내었다. 이 결과로서 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스는 1200℃~1350℃의 소결온도에서 충분히 소결되었음을 알 수 있다.As the sintering temperature increased, the sintered density increased. This is thought to be because sufficient thermal energy was supplied to the specimen to increase densification and grain growth and pore reduction. Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 on a diffraction intensity increases Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 X- ray diffraction pattern (Fig. 2 (b)) of the ceramic with a dense microstructure (Fig. 5) an increase in sintered density that Supported. The decrease in sintered density at 1400 ° C. is considered to be due to oversintering. In fact, in this experiment, the specimen sintered at 1400 ℃ was found to melt the specimen by oversintering. The specimen sintered at 1350 ° C exhibited the highest sintered density of 90.73% relative to the theoretical density (5.356 g / cm 3 ) of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. As a result, it can be seen that Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics were sufficiently sintered at a sintering temperature of 1200 ° C to 1350 ° C.
실험예 3: 결정립의 미세구조 고찰Experimental Example 3: Investigation of Microstructure of Grain
소결한 시편의 표면을 0.3㎛의 알루미나 연마제를 이용하여 연마한 후 초음파 세척기로 표면의 작은 입자형태의 불순물을 제거 후 열 에칭을 하여 결정립의 형태, 결정립계, 기공 등의 미세구조를 전자주사현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM)을 사용하여 고찰하였고 그 결과를 도 5에 나타내었다. The surface of the sintered specimen was polished by using 0.3 µm alumina abrasive, and the ultrasonic cleaner was used to remove impurities in the form of small particles on the surface and then thermally etched. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used and the results are shown in FIG. 5.
실험예 4: 마이크로파 특성 측정Experimental Example 4: Measurement of Microwave Characteristics
유전율 (ε')과 투자율 (μ'), 그리고 손실 탄젠트들 (ε"/ε', μ"/μ')은 동축 공기 선로법을 사용하여 측정하였다. 수식계산을 위한 산란 변수들을 측정하기 위하여 HPE5071B 네트워크 분석기를 사용하였다. 동축 공기 선로법은 재료의 유전율과 투자율을 측정하는데 가장 많이 사용되는 투과 선로법이다. The permittivity (ε '), permeability (μ'), and loss tangents (ε "/ ε ', μ" / μ') were measured using the coaxial air line method. The HPE5071B Network Analyzer was used to measure the scattering parameters for mathematical calculations. The coaxial air track method is the most commonly used transmission line method for measuring the dielectric constant and permeability of materials.
동축 공기 선로법에서 측정을 위한 도넛형 (toroidal) 시편은 동축 선로의 내부도체와 외부도체 사이에 삽입하였다. Toroidal specimens for measurement in the coaxial air track method were inserted between the inner and outer conductors of the coaxial track.
또한 동축 공기 선로법은 유전율과 투자율을 동시에 측정할 수 있는 가장 쉬운 방법으로 알려져 있다. 마이크로파 대역에서의 유전율과 투자율은 Nicolson 과 Ross 그리고 Weir에 의하여 식 (2)와 (3)으로 표현된다. Coaxial air track is also known as the easiest way to measure both permittivity and permeability simultaneously. The permittivity and permeability in the microwave band are represented by equations (2) and (3) by Nicolson, Ross and Weir.
NRW 알고리즘을 이용하여 유전율과 투자율을 계산하기 위하여 도 6(마이크로파 특성 측정장치도)와 같은 측정지그를 통하여 S11과 S21의 S-파라미터를 측정하였다.In order to calculate the permittivity and permeability using the NRW algorithm, the S-parameters of S 11 and S 21 were measured through the measuring jig as shown in FIG.
Figure PCTKR2011008141-appb-I000002
(2)
Figure PCTKR2011008141-appb-I000002
(2)
Figure PCTKR2011008141-appb-I000003
(3)
Figure PCTKR2011008141-appb-I000003
(3)
실험결과 1: Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 유전율 및 유전손실Experimental 1: Dielectric constant and dielectric loss of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics
소결온도 및 주파수에 따른 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 유전율 및 유전손실을 도 7에 나타내었다. The dielectric constant and dielectric loss of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics according to the sintering temperature and frequency are shown in FIG. 7.
소결온도가 증가함에 따라 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 유전율은 증가하였다. 이는 시편의 치밀화가 증가되어 기공이 감소하였기 때문으로 생각된다. As the sintering temperature increased, the dielectric constant of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics increased. This is thought to be due to the increased porosity of the specimens.
주파수에 따른 유전율의 경우, 주파수가 증가함에 따라 감소하였다. In the case of dielectric constant with frequency, it decreased with increasing frequency.
유전손실의 경우 유전율과 정반대의 경향을 나타내었다. 유전손실은 소결온도에 따라 감소하였고, 주파수에 따라 증가하였다. 이는 소결온도가 증가함에 따라 치밀화가 증가되어 유전손실의 원인이 되는 기공 등 미세구조 결함이 감소하기 때문으로 생각된다. 또한 주파수에 따른 유전손실의 경우 주파수가 증가할수록 유전분산이 크게 나타나기 때문에 증가하는 것으로 생각한다. 800 MHz 이상의 주파수 대역에서 유전손실은 포화되어 일정한 값을 나타내었다.In the case of dielectric loss, the dielectric constant was opposite to that of dielectric constant. Dielectric losses decreased with sintering temperature and increased with frequency. This is thought to be due to the increase in densification as the sintering temperature increases and the reduction of microstructural defects such as pores which cause dielectric loss. In addition, the dielectric loss with frequency is considered to increase because the dielectric dispersion is larger as the frequency is increased. In the frequency band above 800 MHz, the dielectric loss was saturated and showed a constant value.
실험결과 2: Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자율 및 투자손실Experimental Result 2: Permeability and Loss of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 Ceramics
도 8에 소결온도 및 주파수에 따른 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자율 및 투자손실을 나타내었다. Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자율은 소결온도에 따라 큰 변화를 나타내지 않고 있다. 그러나 1350℃에서 소결한 시편의 경우 비교적 낮은 값을 나타내었다. 이 현상은 결정립의 크기가 과잉성장 되어 자기구역 (magnetic domain)이 감소되었기 때문으로 생각된다. 주파수에 따른 투자율은 210 MHz 이후 급격한 감소를 나타내었다. 일반적으로 자성체의 투자율을 자기 공진 주파수 대역이상에서 급격히 감소한다. 이러한 결과로 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 자기 공진 주파수는 210 MHz인 것으로 생각된다.8 shows the permeability and permeability of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics according to the sintering temperature and frequency. The permeability of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics does not change significantly with the sintering temperature. However, specimens sintered at 1350 ° C showed relatively low values. This phenomenon is thought to be due to the overgrowth of the grain size and the reduction of the magnetic domain. The permeability with frequency showed a sharp decrease after 210 MHz. In general, the magnetic permeability of the magnetic material decreases rapidly above the magnetic resonance frequency band. As a result, the magnetic resonance frequency of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics is considered to be 210 MHz.
Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자손실은 주파수에 따라 증가하였다. 이 현상은 유전손실과 유사한 경향으로서 주파수 증가에 따른 분산의 증가 때문으로 생각한다. 또한 소결온도에 따른 투자손실은 큰 변화 없이 비슷한 값을 나타내었다. 이는 유전특성과 다르게 기공, 결정립 크기 등 시편의 미세구조가 자성 특성에 미치는 영향이 적기 때문으로 생각된다.The investment loss of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics increased with frequency. This phenomenon is similar to the dielectric loss, and is thought to be due to the increase in dispersion with increasing frequency. In addition, the investment loss according to the sintering temperature showed similar values without significant change. This is because, unlike the dielectric properties, the microstructure of specimens such as pores and grain size have little influence on the magnetic properties.
1300℃에서 소결한 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 유전율, 유전손실, 투자율 그리고 투자손실은 210 MHz에서 각각 19.896, 0.172, 14.218 그리고 0.205 이었다.The dielectric constant, dielectric loss, permeability and permeability of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1300 ° C were 19.896, 0.172, 14.218 and 0.205 at 210 MHz, respectively.
실험결과 3: Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절 분석Experimental result 3: X-ray diffraction analysis of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics
소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절 분석을 하였으며, 그 결과를 도 9 내지 11에 나타내었다.X-ray diffraction analysis of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics was performed according to the sintering temperature, and the results are shown in FIGS. 9 to 11.
하소한 파우더에서는 Z-형 상, Y-형 상 그리고 W-형 상이 공존하였다. 이는 Z-형 상이 매우 복잡한 결정구조를 가지고 있기 때문에 600℃-1000℃의 하소온도에서는 Z-형의 단일상을 형성하기 어렵기 때문으로 생각된다. In the calcined powder, the Z-, Y- and W-phases coexisted. This is considered to be because it is difficult to form a Z-type single phase at the calcination temperature of 600 ° C-1000 ° C because the Z-type phase has a very complicated crystal structure.
1200℃ 이하의 소결온도에서는 하소한 파우더에서와 같이 세 가지 상이 공존하였다. 이는 1200℃ 이하의 소결온도는 Z-형의 단일상을 형성하기 위한 열에너지를 충분히 공급하지 못하여 비교적 간단한 결정구조를 가지는 Y-형 상과 W-형 상이 형성되는 것으로 생각된다.At sintering temperatures of up to 1200 ° C, the three phases coexisted as in the calcined powder. It is thought that the sintering temperature of 1200 ° C. or less does not supply enough thermal energy to form a Z-type single phase, so that a Y-type phase and a W-type phase having a relatively simple crystal structure are formed.
소결온도가 증가함에 따라 Y-형 상과 W-형 상의 회절강도는 점차 감소하였고 Z-형 상의 회절강도는 증가하였다. 이 현상은 소결온도의 증가에 따른 충분한 열에너지 공급으로 Z-형 상이 충분히 성장되었기 때문으로 생각된다.As the sintering temperature was increased, the diffraction intensity of the Y- and W-forms gradually decreased and the diffraction intensity of the Z-types increased. This phenomenon is thought to be due to the sufficient growth of Z-shape with sufficient heat energy supply with increasing sintering temperature.
또한 1200℃의 소결온도에서는 Z-형 상에 해당하는 새로운 회절피크가 나타나기 시작하였는데 이는 소결온도가 증가함에 따라 Y-형 상과 W-형 상이 결합하여 Z-형 상이 형성되기 때문으로 생각된다.In addition, a new diffraction peak corresponding to a Z-type began to appear at a sintering temperature of 1200 ° C, which is thought to be due to the formation of a Z-type by combining the Y-type and W-type phases with increasing sintering temperature.
모든 조성에서 Z-형 주피크의 (2θ=30.8°) 회절강도는 1300℃의 소결온도에서 최대값을 나타내었다.The diffraction intensity of Z-type main peak (2θ = 30.8 °) showed the maximum value at sintering temperature of 1300 ℃ in all compositions.
1400℃의 소결온도에서는 Z-형 상의 회절강도가 감소하였고 W-형 상이 다시 나타나기 시작하였다. 이는 높은 소결온도에 의한 과잉소결로 결정립의 과잉성장 등 결함이 나타나기 때문에 Z-형 상의 회절강도가 감소하고 W-형 상의 이차상이 재 석출 되는 것으로 생각된다.At the sintering temperature of 1400 ° C., the diffraction intensity of the Z-shaped phase decreased and the W-shaped phase began to reappear. It is thought that the Z-shaped diffraction intensity is reduced and the W-shaped secondary phase is reprecipitated because of defects such as excessive growth of grains due to excessive sintering due to high sintering temperature.
Mn 첨가량에 따른 결정구조의 변화를 분석하기 위하여 도 10(b)에 1350℃에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절패턴을 나타내었다. Mn의 첨가에 따라 시편의 회절강도는 큰 변화를 나타내지 않았다. 이는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 Co 자리에 Mn이 치환되더라도 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 소결성에는 큰 영향을 미치지 않기 때문으로 생각한다. 그러나 Mn이 첨가됨에 따라 회절각이 (2θ=23.8°, 30.8° , 56.3° ) 저각으로 이동하였다. 이는 0.112 nm의 원자반경을 가지는 Mn이 0.125 nm의 원자반경을 가지는 Co 자리에 치환됨에 따라 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 결정구조가 변형되기 때문으로 생각한다. 그러나 원자반경의 차이가 크지 않기 때문에 결정구조의 큰 변화는 없을 것으로 생각한다. 또한 Mn의 첨가에 따라 x=0.4와 x=0.5의 조성에서 새로운 회절피크가 나타났다. (2θ=32.1° ) 이 현상 역시 Mn의 치환에 따른 결정구조의 미세변화 때문으로 생각한다.X-ray diffraction pattern of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics sintered at 1350 ° C in FIG. 10 (b) to analyze the change of crystal structure according to Mn addition amount Indicated. The diffraction intensity of the specimen did not change significantly with the addition of Mn. This is because even if Mn is substituted in Co site of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, it does not affect the sinterability of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics. . However, as Mn was added, the diffraction angle shifted to the low angle (2θ = 23.8 °, 30.8 °, 56.3 °). This is because the crystal structure of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics is modified as Mn having an atomic radius of 0.112 nm is substituted at Co position having an atomic radius of 0.125 nm. I think. However, because the difference in atomic radius is not large, I think there will be no big change in crystal structure. Also, with the addition of Mn, new diffraction peaks appeared at compositions of x = 0.4 and x = 0.5. (2θ = 32.1 °) This phenomenon is also thought to be due to the minute change of the crystal structure due to Mn substitution.
Mn의 첨가에 따라 X-선 회절 패턴의 약간의 변화가 나타났지만 전체적으로 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스와 비슷한 X-선 회절 패턴을 확인할 수 있었다.The addition of Mn showed a slight change in the X-ray diffraction pattern, but the overall X-ray diffraction pattern was similar to that of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics.
실험결과 4: 조성 및 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스 시편의 미세구조 고찰Experimental Result 4: Investigation of Microstructure of Ceramic Specimens According to Composition and Sintering Temperature of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5)
조성 및 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스 시편의 결정립 형태 및 기공 유무 등의 미세구조를 조사하고자 각각의 소결온도에서 3시간 소결한 시편들을 주사전자현미경을 이용하여 촬영하였으며, 그 결과를 도 12 및 13)에 나타내었다.Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) Depending on the composition and sintering temperature, the specimens sintered at each sintering temperature for 3 hours to investigate the microstructures such as grain shape and presence of pores These were photographed using a scanning electron microscope, and the results are shown in FIGS. 12 and 13).
도 12은 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1, 0.2, 0.3) 세라믹스의 미세구조이다. 모든 조성에서 1150℃의 소결온도에서 명확한 결정립이 보이지 않거나(a, d) 기공이 많이 존재하는 (g) 미세구조를 나타내었다. 이는 도 8과 9의 X-선 회절분석에서도 알 수 있듯이, 1150℃의 소결온도에서 시편에 공급되는 열에너지는 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1, 0.2, 0.3) 세라믹스를 치밀화시키기에 부족하기 때문으로 생각한다. 소결온도가 증가함에 따라 1300℃ 소결온도에서는 기공이 없는 치밀한 미세구조를 나타내었다. 또한 결정립의 모양이 직사각형 모양을 나타내고 있다. 이는 충분한 열에너지의 공급으로 결정립의 성장이 촉진되어 기공이 감소하는 것으로 생각한다. 또한 복잡한 결정구조를 가지는 Z-형 상이 원활히 형성되어 직사각형 모양의 결정립을 나타내는 것으로 생각한다. 그러나 1400℃ 소결온도에서는 과잉소결에 의하여 결정립이 과잉 성장한 미세구조의 파괴가 나타났다.12 is a microstructure of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1, 0.2, 0.3) ceramics according to sintering temperature. In all compositions, at a sintering temperature of 1150 ° C., no clear grains were observed (a, d) or (g) microstructures were found to have many pores. As can be seen from the X-ray diffraction analysis of FIGS. 8 and 9, the thermal energy supplied to the specimen at the sintering temperature of 1150 ° C is Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1, 0.2, 0.3) ceramics. I think that is because it is not enough to densify. As the sintering temperature was increased, the microstructure without pores was shown at the sintering temperature of 1300 ℃. Moreover, the shape of a crystal grain has shown the rectangular shape. This is thought to be due to the supply of sufficient thermal energy to promote the growth of grains to reduce the pore. In addition, it is considered that a Z-shaped phase having a complicated crystal structure is smoothly formed to exhibit rectangular crystal grains. However, at 1400 ℃ sintering temperature, the microstructures with excessive grain growth due to oversintering appeared.
도 13은 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.4, 0.5) 세라믹스의 미세구조이다. x=0.1~0.3의 조성과 마찬가지로 1150℃의 소결온도에서 기공이 많은 미세구조를 나타내었고 1300 소결온도에서는 직사각형 모양의 결정립을 가지는 치밀한 미세구조를 나타내었다. 1400℃의 소결온도에서는 과잉 성장한 결정립이 나타났다. 또한 x=0.4의 조성에서는 과잉소결의 결과로 결정립 파괴에 의한 결정립계의 변형이 나타났다. 이는 높은 소결온도에 의한 시편의 녹음 때문으로 생각한다. 1150℃에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1, 0.2, 0.3) 세라믹스의 미세구조는 Mn의 첨가량이 증가함에 따라 기공의 양이 증가하였다. 이는 Co자리에 Mn이 치환됨에 따라 결정화에너지가 증가하기 때문으로 생각된다.13 is a microstructure of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.4, 0.5) ceramics according to sintering temperature. Similar to the composition of x = 0.1 ~ 0.3, the microstructure showed a lot of pores at the sintering temperature of 1150 ℃ and a dense microstructure with rectangular grains at the 1300 sintering temperature. At a sintering temperature of 1400 ° C., overgrown grains appeared. In addition, in the composition of x = 0.4, deformation of grain boundaries due to grain breakdown was observed as a result of oversintering. This is considered to be due to the recording of the specimen due to the high sintering temperature. The microstructure of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1, 0.2, 0.3) ceramics sintered at 1150 ° C. increased the amount of pores as the amount of Mn added increased. This is considered to be because crystallization energy increases as Mn is substituted at Co site.
실험결과 5: Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도Experimental result 5: sintering density and relative density of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics
도 14에 소결온도에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도를 나타내었다. 소결온도가 증가함에 따라 소결밀도는 증가하였고 1350℃의 온도에서 최대값을 나타내었다. 이 현상은 도 9 내지 도 11의 X-선 회절 분석 결과와 도 12 및 도 13의 미세구조에서도 알 수 있듯이, 소결온도가 증가함에 따라 열에너지의 공급이 증가되어 결정립이 성장하고 기공이 감소하기 때문으로 생각된다.14 shows the sintered density and relative density of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature. As the sintering temperature increased, the sintered density increased and reached the maximum value at the temperature of 1350 ℃. As can be seen from the X-ray diffraction analysis results of FIGS. 9 to 11 and the microstructures of FIGS. 12 and 13, as the sintering temperature increases, the supply of thermal energy increases, so that grains grow and pores decrease. I think.
1400℃의 소결온도에서는 과잉소결에 의한 결정립의 파괴로 인하여 소결밀도의 감소가 나타났다. 소결밀도의 최대값을 나타내는 1350℃에서 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 이론밀도에 (5.356g/cm3) 비하여 조성에 따라 89.77%~95.80%의 상대밀도를 나타내었다. Co 자리에 분자량이 다른 Mn이 첨가되었기 때문에 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 이론밀도에 대한 상대밀도로부터 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 소결성을 직접적으로 판단하기 어렵다. 그러나 X-선 회절 분석 결과에서 알 수 있듯이, Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 결정구조가 Mn의 첨가에도 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 결정구조와 큰 차이를 나타내지 않고 Co보다 분자량 (M.W. : 58.93)보다 작은 분자량을 가지는 Mn (M.W. : 54.94)을 첨가하였음에도 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 이론밀도에 대하여 높은 상대밀도를 가지기 때문에 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스는 본 실험의 소결조건에서 충분히 소결되었음을 알 수 있다.At the sintering temperature of 1400 ° C, the sintered density was decreased due to the fracture of grains by excessive sintering. Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics is the theoretical density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics (5.356 g / cm 3) Relative density of 89.77% ~ 95.80% according to the composition. Sinterability of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics from relative density to theoretical density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics because Mn of different molecular weight was added to Co site It is difficult to judge directly. However, as can be seen from the X- ray diffraction analysis, of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) crystal structure of the ceramic is in the addition of Mn Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramic Although it does not show a big difference from the crystal structure and Mn (MW: 54.94) having a molecular weight lower than that of Co (MW: 58.93) is added, it has a high relative density with respect to the theoretical density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) It can be seen that the ceramics were sufficiently sintered under the sintering conditions of the present experiment.
실험결과 6: Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율Experimental result 6: dielectric constant of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics
소결온도, 조성 및 주파수에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율을 도 15 내지 도 17에 나타내었다.The dielectric constant of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature, composition and frequency is shown in FIGS. 15 to 17.
모든 조성에서 소결온도가 증가함에 따라 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율은 증가하였다.The dielectric constant of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics increased with increasing sintering temperature in all compositions.
이는 X-선 회절 분석, 미세구조 등의 구조적 특성에 서 알 수 있듯이 치밀화가 진행되어 낮은 유전율을 (er=1) 가지는 기공이 감소하기 때문으로 생각된다.This is because densification proceeds and pores with low permittivity (e r = 1) decrease as can be seen from structural characteristics such as X-ray diffraction analysis and microstructure.
주파수가 증가함에 따라 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 경우와 마찬가지로 (도 7(a)) Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율은 감소하였다. 이는 주파수의 증가에 따라 유전분산이 증가하기 때문으로 생각된다.As the frequency was increased, as in the case of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics (Fig. 7 (a)), the dielectric constant of the Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics decreased. . This is thought to be because dielectric dispersion increases with increasing frequency.
그러나 Mn을 첨가한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스에서의 주파수에 따른 유전율의 감소는 순수한 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스에서의 감소와 차이점을 나타내었다. Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 경우, 유전율의 감소는 주파수가 증가하자마자 시작되었지만 Mn을 첨가한 경우 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스는 일정 주파수 대역까지 비교적 높은 유전율을 나타내었다.However, the reduction of the dielectric constant with frequency in Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics with Mn is different from that in pure Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. Indicated. In the case of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, the decrease in dielectric constant started as soon as the frequency was increased, but when Mn was added, Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) It showed a relatively high permittivity up to the band.
또한 Mn의 첨가량이 증가함에 따라 유전율이 감소하기 시작하는 주파수 대역이 증가하였다. 이는 Co자리에 치환되는 Mn의 영향으로 재료 고유의 유전손실 요소가 감소되기 때문으로 생각된다. As the amount of Mn added increased, the frequency band at which the dielectric constant began to decrease increased. This is considered to be because the dielectric loss factor inherent in the material is reduced by the effect of Mn substituted at the Co site.
1350℃의 소결온도에서는 결정립의 과잉성장에 의한 구조결함이 증가하여 유전율의 감소가 다른 소결온도보다 낮은 주파수 대역에서 나타나는 것으로 생각된다. 도 17(b)에 1250℃에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율을 나타내었다. Mn의 첨가량이 증가함에 따라 유전율은 다소 증가하였다. 도 12, 13의 미세구조 사진에서 알 수 있듯이 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스는 1250℃~1300℃의 소결온도에서 모두 치밀한 구조를 나타내었다. 따라서 Mn의 첨가량 증가에 따른 유전율의 증가는 기공 감소에 의한 것이 아니라 치환되는 Mn의 영향 때문으로 생각된다.It is thought that the sintering temperature of 1350 ° C. increases the structural defects due to the excessive growth of grains, so that the decrease in the dielectric constant appears in the lower frequency band than other sintering temperatures. 17 (b) shows the dielectric constant of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics sintered at 1250 ° C. As the amount of Mn added increased, the dielectric constant slightly increased. As can be seen in the microstructure photographs of FIGS. 12 and 13, Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics showed a compact structure at sintering temperatures of 1250 ° C to 1300 ° C. Therefore, the increase in permittivity with increasing amount of Mn is thought to be due to the effect of Mn being substituted, not due to the reduction of porosity.
실험결과 7: Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실Experimental result 7: dielectric loss of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics
도 18 내지 도 20에 소결온도, 조성 및 주파수에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실을 나타내었다. 18 to 20 show dielectric losses of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature, composition, and frequency.
모든 조성 및 소결온도에서 주파수가 증가할수록 유전손실은 증가하였다. 이 현상은 도 15 내지 도 17에서 나타난 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율 결과와 일치하는 것으로 주파수가 증가함에 따라 유전분산이 크게 나타나기 때문으로 생각된다. 소결온도에 따른 유전손실의 경우, 모든 조성에서 소결온도가 증가함에 따라 유전손실은 감소하였고 1250℃의 소결온도에서 최소값을 나타내었다. 이는 소결온도가 증가함에 따라 치밀화가 증가되어 유전손실의 원인이 되는 기공 등 미세구조 결함이 감소하기 때문으로 생각된다. Dielectric losses increased with increasing frequency at all compositions and sintering temperatures. This phenomenon is consistent with the result of permittivity of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics shown in FIGS. 15 to 17, which is thought to be due to the large dielectric dispersion with increasing frequency. do. In case of dielectric loss with sintering temperature, dielectric loss decreased with increasing sintering temperature in all compositions and showed minimum value at sintering temperature of 1250 ℃. This is thought to be due to the increase in densification as the sintering temperature increases and the reduction of microstructural defects such as pores which cause dielectric loss.
1250℃에서 소결한 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스의 유전손실을 도 20(b)에 나타내었다. Mn의 첨가량이 증가함에 따라 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스의 유전손실은 큰 차이를 나타내지 않았다. 이는 Co자리로의 Mn 치환은 결정구조의 미세한 변화를 발생시키지만 치환형 고용체 형성을 위한 Hume-Rothery 법칙을 만족하기 때문에 유전특성에 영향을 미치는 결정구조 변형 등의 미세구조 결함이 나타나지 않기 때문으로 생각한다. Co와 Mn은 0.125 nm와 0.112 nm의 비슷한 원자반경과 1.8과 1.5의 비슷한 전기음성도를 가진다.Dielectric losses of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ° C. are shown in FIG. 20 (b). As the amount of Mn added increased, the dielectric loss of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramics was not significantly different. This is because Mn substitution to Co site causes a slight change in crystal structure, but because it satisfies Hume-Rothery's law for formation of substitutional solid solution, it is thought that no microstructural defects such as crystal structure deformation affecting dielectric properties appear. do. Co and Mn have similar atomic radii of 0.125 nm and 0.112 nm and electronegativity of 1.8 and 1.5.
실험결과 8: Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율Experimental result 8: Permeability of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics
세라믹스의 투자율을 도 21 내지 도 23에 나타내었다. 모든 조성에서 소결온도의 증가에 따라 투자율은 지속적으로 증가하였다. 이는 도 12 및 도 13의 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조에서도 알 수 있듯이 소결온도가 증가함에 따라 자기구역을 가지는 결정립이 성장하여 투자율이 증가되는 것으로 생각된다. 또한 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 경우와 달리, Mn이 치환됨에 따라 Z-형 상을 형성하는 온도가 약간 증가되어 1350℃ 소결온도에서도 결정립의 과잉성장이 나타나지 않아 자기구역이 감소하지 않았기 때문에 소결온도에 따라 투자율이 지속적으로 증가하는 것으로 생각된다. 그러나 x=0.1의 조성의 경우 투자율은 소결온도에 따라 증가하였고 1300℃에서 최대값을 나타내었다. Permeability of ceramics is shown in FIGS. 21 to 23. The permeability increased continuously with increasing sintering temperature in all compositions. As shown in the microstructure of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics of FIGS. 12 and 13, as the sintering temperature increases, grains having magnetic zones grow to increase permeability. It is thought to increase. In addition, unlike in the case of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, as the Mn is substituted, the temperature of forming the Z-form is slightly increased, so that the excessive growth of grains does not appear even at the sintering temperature of 1350 ° C. Therefore, permeability is thought to increase continuously with sintering temperature. However, in the case of x = 0.1, the permeability increased with the sintering temperature and showed the maximum value at 1300 ℃.
또한 1350℃의 소결온도에서는 투자율이 감소하였다. 이 현상은 순수한 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스와 유사한 투자율 특성으로 Mn의 첨가량이 미세하기 때문에 1350 소결온도에서는 결정립의 과잉성장에 따른 자기구역의 감소와 미세구조 결함으로 투자율이 감소하는 것으로 생각한다. 주파수에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x= 0.1~0.5) 세라믹스의 투자율은 주파수가 증가함에 따라 감소하였다. 이는 주파수가 증가함에 따라 자성 분산이 증가하기 때문으로 생각한다. In addition, the permeability decreased at the sintering temperature of 1350 ℃. This phenomenon is similar to that of pure Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, and because the amount of Mn is fine, the magnetic permeability decreases due to excessive growth of grains at 1350 sintering temperature. do. The permeability of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics with frequency decreased with increasing frequency. This is because magnetic dispersion increases with increasing frequency.
Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 경우 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스와 비교하여 투자율이 급격히 감소하는 주파수 대역이 증가하였다. 이 현상으로 Mn을 첨가함에 따라 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 자기 공진 주파수가 증가하는 것을 알 수 있다. 자기 공진 주파수 이상의 대역에서는 투자특성이 급격히 나빠지기 때문에 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스보다 높은 주파수 대역에서도 사용 가능할 것으로 생각한다. Mn을 첨가한 시편의 경우 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스보다 약간 증가한 투자율을 나타내었다. 이는 Co (4.627μ/μN) 보다 작은 자성모멘트를 가지는 Mn (3.4532μ/μN) 이 치환됨에 따라 결정구조 내의 강자성 이온들 간의 서로 상쇄되는 스핀 양을 줄임으로써 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 자기 모멘텀에 영향을 주기 때문에 투자율이 증가하는 것으로 생각된다.In the case of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics, the frequency band in which the permeability decreases sharply increased compared to Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. It can be seen that the magnetic resonance frequency of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics increases as Mn is added to this phenomenon. In the band above the self-resonant frequency, the investment characteristics deteriorate sharply, and therefore, Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics may be used in the higher frequency band than Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. I think. Mn-added specimens showed a slightly higher permeability than Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. This is because Ba 3 Co 2-2x Mn 2x is reduced by reducing the amount of mutually canceled spins between ferromagnetic ions in the crystal structure as Mn (3.4532μ / μ N ) having a magnetic moment smaller than Co (4.627μ / μ N ) is substituted. Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) Permeability seems to increase because it affects the magnetic momentum of ceramics.
실험결과 9: Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실Experimental Result 9: Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) Investment Loss in Ceramics
도 24 내지 도 26에 소결온도, 조성 및 주파수에 따른 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실을 나타내었다. 24 to 26 show the investment loss of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature, composition, and frequency.
모든 조성과 소결온도에서 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실은 유사한 특성을 나타내었다. At all compositions and sintering temperatures, the investment losses of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics showed similar characteristics.
Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실은 주파수가 증가함에 따라 낮은 값을 유지하다가 특정 주파수 이상에서 급격히 증가하였다. The investment loss of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics remained low with increasing frequency and then rapidly increased above a certain frequency.
Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자손실 특성과 유사한 경향을 나타내는 투자손실의 급격한 증가는 주파수가 증가함에 따라 분산이 증가하기 때문으로 생각한다. 그러나 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자손실과 달리 손실 값이 급격히 증가하는 주파수가 600 MHz~800 MHz 대역으로 이동하였다. 이는 도 20 내지 22의 투자율 특성에서 알 수 있듯이 Mn의 첨가에 따라 자기 공진 주파수가 증가하였기 때문으로 생각한다. 소결온도에 따른 투자손실은 큰 변화 없이 비슷한 값을 나타내었다. 이는 유전특성과 다르게 기공, 결정립 크기 등 시편의 미세구조가 자성 특성에 미치는 영향이 적기 때문으로 생각된다.The rapid increase in investment loss, which tends to be similar to the investment loss characteristics of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, is thought to be due to the increase in dispersion with increasing frequency. However, Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics has a frequency of 600 MHz to 800 MHz in which the loss value increases rapidly, unlike the investment loss of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. Moved to. This is considered to be because the magnetic resonance frequency increased with the addition of Mn, as can be seen from the permeability characteristics of FIGS. 20 to 22. The investment loss according to the sintering temperature showed similar values without significant change. This is because, unlike the dielectric properties, the microstructure of specimens such as pores and grain size have little influence on the magnetic properties.
1250℃에서 소결한 Ba3Co1.4Mn0.6Fe24O41 세라믹스의 유전율, 유전손실, 투자율 그리고 투자손실은 310 MHz에서 각각 27.276, 0.171, 20.448 그리고 0.068 이었다.The dielectric constant, dielectric loss, permeability and permeability of Ba 3 Co 1.4 Mn 0.6 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ° C were 27.276, 0.171, 20.448 and 0.068 at 310 MHz, respectively.
실험결과 10: Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절 분석 결과Experimental Result 10: X-ray diffraction analysis of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics
도 27 내지 29에 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절 분석 결과를 나타내었다. 모든 조성에서 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절 패턴은 도 9 내지 11에 나타낸 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 세라믹스의 X-선 회절 패턴과 유사한 결과를 나타내었다. 600℃-1000℃의 조건에서 하소한 파우더와 1200℃ 이하의 소결온도에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스는 Z-형 상, Y-형 상 그리고 W-형 상이 공존하였다. 이는 Z-형 상의 결정구조가 매우 복잡하기 때문에 600℃-1000℃ 하소온도와 1200℃ 이하의 소결온도에서는 Z-형 단일상을 형성하기 어렵기 때문으로 생각한다. 소결온도가 증가함에 따라 Y-형과 W-형의 회절강도는 점차 감소하였고 Z-형 상의 회절강도는 증가하였다. 또한 1200℃의 소결온도에서는 Z-형 상에 해당하는 새로운 회절피크가 나타나기 시작하였다. 이는 소결온도가 증가함에 따라 시편에 전달되는 열에너지의 증가하여 Z-형 상이 충분히 성장되었고, Y-형 상과 W-형 상이 결합하여 Z-형 상으로 형성되기 때문으로 생각한다. 소결온도가 증가함에 따라 1300℃부터 각각 Y-형 상과 W-형 상에 해당하는 이차상이 나타나기 시작하였다. 또한 1350와 1400의 소결온도에서는 Z-형 상의 회절강도가 감소하였다. 이는 과잉소결로 인하여 Z-형 상으로부터 Y-형 상과 W-형 상이 재 석출 되는 것으로 생각한다. 또한 높은 소결온도에 의하여 미세구조 결함이 증가하기 때문에 Z-형 상의 회절강도가 감소하는 것으로 생각된다. 도 29(b)에 1350℃에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절 패턴을 나타내었다. Zn의 첨가량이 증가함에 따라 시편의 회절강도는 큰 변화를 나타내지 않았다. 이는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 Co 자리에 Zn이 치환되더라도 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 소결성에는 큰 영향을 미치지 않기 때문으로 생각한다. 그러나 Zn이 첨가됨에 따라 2θ=23.8°, 30.8°, 32.5°, 56.3°의 회절각이 저각으로 이동하였다. 이는 Co 자리에 치환되는 Zn이 Co와 다른 원자반경을 (0.133 nm) 가지고 있기 때문에 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 결정구조가 변형되기 때문으로 생각한다. 그러나 원자반경의 차이가 크지 않기 때문에 결정구조의 큰 변화는 없을 것으로 생각한다. Zn의 첨가에 따라 X-선 회절 패턴의 약간의 변화가 나타났지만 전체적으로 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스와 비슷한 X-선 회절 패턴을 확인할 수 있었다.27 to 29 show the results of X-ray diffraction analysis of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature. In all the composition of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) X- ray diffraction pattern is shown in Figures 9 to 11 Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 ceramic of the ceramic Similar results were obtained with the X-ray diffraction pattern. Powder calcined at 600 ℃ -1000 ℃ and Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics sintered at sintering temperature below 1200 ℃ Phase and W-shaped phase coexisted. This is because the crystal structure of the Z-shaped phase is very complicated, so it is difficult to form a Z-shaped single phase at a sintering temperature of 600 ° C.-1000 ° C. and a sintering temperature of 1200 ° C. or lower. As the sintering temperature increased, the diffraction intensity of Y-type and W-type gradually decreased and the diffraction intensity of Z-type increased. At the sintering temperature of 1200 ° C, new diffraction peaks corresponding to the Z-form began to appear. This is considered to be due to the increase in the thermal energy transferred to the specimen as the sintering temperature is increased, the Z-shaped phase is sufficiently grown, and the Y-shaped phase and the W-shaped phase are combined to form a Z-shaped phase. As the sintering temperature increased, secondary phases corresponding to Y- and W-phases began to appear from 1300 ° C, respectively. At the sintering temperature of 1350 and 1400, the diffraction intensity of Z-type was decreased. It is thought that the Y- and W-phases are reprecipitated from the Z-type due to oversintering. It is also believed that the diffraction intensity of the Z-shaped phase decreases because the microstructure defect increases due to the high sintering temperature. 29 (b) shows an X-ray diffraction pattern of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics sintered at 1350 ° C. As the amount of Zn added increased, the diffraction intensity of the specimen did not change significantly. This is because even if Zn is substituted in the Co site of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, it does not have a significant effect on the sinterability of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics. . However, as Zn was added, diffraction angles of 2θ = 23.8 °, 30.8 °, 32.5 °, and 56.3 ° were moved to the low angle. This is because the crystal structure of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics is deformed because Zn substituted at Co site has a different atomic radius (0.133 nm) from Co. do. However, because the difference in atomic radius is not large, I think there will be no big change in crystal structure. The addition of Zn showed a slight change in the X-ray diffraction pattern, but the overall X-ray diffraction pattern was similar to that of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics.
실험결과 11: Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조Experimental Result 11: Microstructure of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) Ceramics
조성 및 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조 사진을 도 30 및 도 31에 나타내었다. 소결온도에 따른 미세구조는 Mn을 치환한 경우와 비슷한 결과를 나타내었다. 모든 조성에서 1150℃의 소결온도에서 기공이 많이 존재하는 미세구조를 나타내었다. 이는 도 27 내지 도 29의 X-선 회절분석에서도 알 수 있듯이, 1150℃의 소결온도에서는 시편에 공급되는 열에너지가 부족하여 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 치밀화가 어렵기 때문으로 생각된다. 소결온도가 증가함에 따라 1300℃ 소결온도에서는 기공이 없는 치밀한 미세구조를 나타내었다. 이는 충분한 열에너지의 공급으로 결정립의 성장이 촉진되어 기공이 감소하는 것으로 생각된다. 또한 복잡한 결정구조를 가지는 육방정계의 Z-형 상이 원활히 형성되어 직사각형 모양의 결정립을 나타내었다. 1400℃ 소결온도에서는 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스가 과잉 소결되어 결정립 파괴, 결정립계의 변형, 결정립의 과잉 성장 등의 미세구조 파괴가 나타났다.30 and 31 show microstructure photographs of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to composition and sintering temperature. The microstructure according to the sintering temperature showed similar results as when Mn was substituted. All the compositions showed a microstructure with many pores at the sintering temperature of 1150 ℃. As can be seen from the X-ray diffraction analysis of FIGS. 27 to 29, the Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) is insufficient at the sintering temperature of 1150 ° C. due to insufficient heat energy. It is considered that the densification of ceramics is difficult. As the sintering temperature was increased, the microstructure without pores was shown at the sintering temperature of 1300 ℃. This is thought to be due to the supply of sufficient thermal energy to promote the growth of crystal grains to reduce the pore. In addition, the hexagonal Z-shaped phase having a complicated crystal structure was formed smoothly, indicating a rectangular crystal grain. At sintering temperature of 1400 ℃, Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics were over-sintered, resulting in microstructural fractures such as grain breakdown, grain boundary deformation and grain growth.
실험결과 12: Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도Test Result 12: Sintered Density and Relative Density of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) Ceramics
도 32에 소결온도에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 소결밀도 및 상대밀도를 나타내었다. 소결온도가 증가함에 따라 소결밀도는 증가하였고 1350℃의 온도에서 최대값을 나타내었다. 이 현상은 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 X-선 회절 분석 결과와 미세구조 결과에서 나타난 것처럼 소결온도가 증가함에 따라 치밀화가 증진되어 결정립이 성장하고 기공이 감소하였기 때문으로 생각된다. 32 shows the sintered density and relative density of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature. As the sintering temperature increased, the sintered density increased and reached the maximum value at the temperature of 1350 ℃. This phenomenon is characterized by increasing densification as the sintering temperature increases, as shown by X-ray diffraction analysis and microstructure of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics. It is considered that the pores are reduced.
1350℃의 소결온도에서 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 이론밀도에 (5.356g/cm3) 비하여 약 92%의 상대밀도를 나타내었다. Mn을 첨가한 경우와 마찬가지로 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스에서도 분자량이 서로 다른 물질을 치환하였기 때문에 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스에 대한 상대밀도는 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 소결성을 판단하는 직접적인 요인이 되기 어렵다. 그러나 X-선 회절 분석 결과로부터 Zn의 치환에 따른 결정구조의 큰 변화가 나타나지 않았음을 확인할 수 있기 때문에 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스가 충분히 소결되었다고 생각한다. 또한 Zn의 분자량이 (M.W. : 65.39) Mn의 분자량보다 약간 크기 때문에 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스 이론 밀도가 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스보다 크게 나타난 것으로 생각된다. At sintering temperature of 1350 ℃, Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics is about 92 compared to the theoretical density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics (5.356g / cm 3 ) A relative density of% is shown. As in the case of Mn addition, Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics replaced the materials with different molecular weights, so the relative density of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics Is not a direct factor in determining the sinterability of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics. However, since X-ray diffraction analysis showed no significant change in crystal structure due to Zn substitution, Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics were sufficiently sintered. I think. In addition, since the molecular weight of Zn is slightly larger than that of (Mn: 65.39) Mn, Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) The theoretical density of ceramics is Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) It is thought to be larger than ceramics.
1400℃의 소결온도에서는 과잉소결에 의한 결정립의 파괴로 인하여 소결밀도의 감소가 나타났다. At the sintering temperature of 1400 ° C, the sintered density was decreased due to the fracture of grains by excessive sintering.
실험결과 13: Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율Experimental result 13: dielectric constant of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics
소결온도, 조성 및 주파수에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율을 도 33 내지 35에 나타내었다. Dielectric constants of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature, composition and frequency are shown in FIGS. 33 to 35.
모든 조성에서 소결온도가 증가함에 따라 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율은 증가하였다. 이 현상은 소결밀도 등의 구조적 특성에서 확인할 수 있듯이 소결온도 증가에 따른 결정립의 성장 및 기공의 감소 때문으로 생각된다. The dielectric constant of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics increased with increasing sintering temperature in all compositions. This phenomenon is thought to be due to the growth of grains and the reduction of pores with increasing sintering temperature, as can be seen from the structural characteristics such as sinter density.
또한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율은 주파수가 증가함에 감소하였다. 이는 다른 세라믹스의 경우에서와 마찬가지로 주파수 증가에 따라 유전분산이 증가하기 때문으로 생각된다. Also, the dielectric constant of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics decreased with increasing frequency. This is thought to be because dielectric dispersion increases with increasing frequency as in the case of other ceramics.
Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스와 마찬가지로 Zn을 첨가한 경우 유전율은 일정 주파수 대역까지 비교적 높은 값을 유지하였다. 도 35(b)에 1250℃에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 주파수에 따른 유전율을 나타내었다. Zn의 첨가량이 증가함에 따라 유전율은 증가하였다. Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) As with ceramics, when Zn was added, the dielectric constant remained relatively high until a certain frequency band. 35 (b) shows the dielectric constant according to the frequency of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics sintered at 1250 ° C. As the amount of Zn added increased, the dielectric constant increased.
도 30와 도 31의 미세구조에서 알 수 있듯이 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스는 1250℃~1300℃의 소결온도에서 모두 치밀한 구조를 나타내었다. As can be seen from the microstructures of FIGS. 30 and 31, Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics showed a compact structure at sintering temperatures of 1250 ° C to 1300 ° C.
따라서 Mn을 첨가한 경우와 마찬가지로 조성에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율 증가는 기공 감소에 의한 것이 아니라 치환되는 Zn의 영향 때문으로 생각된다.Therefore, as in the case of adding Mn, the increase in dielectric constant of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics is thought to be due to the effect of the substitution of Zn, not due to the reduction of pores. .
실험결과 14: Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실Experimental Result 14: Dielectric Loss of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) Ceramics
도 36 내지 도 38에 소결온도, 조성 및 주파수에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실을 나타내었다. 다른 세라믹스와 마찬가지로 주파수가 증가할수록 모든 조성의 유전손실은 증가하였다. 이는 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전율 특성에서 알 수 있듯이 주파수가 증가함에 따라 유전분산이 증가하기 때문으로 생각한다. 36 to 38 show dielectric losses of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to sintering temperature, composition, and frequency. As with other ceramics, the dielectric loss of all compositions increased with increasing frequency. This is because the dielectric dispersion increases with increasing frequency, as can be seen from the dielectric constant of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics.
소결온도에 따른 유전손실의 경우, Mn을 첨가한 경우와 마찬가지로 모든 조성에서 소결온도가 증가함에 따라 유전손실은 감소하였고 1250℃의 소결온도에서 최소값을 나타내었다. 이는 소결온도가 증가함에 따라 치밀화가 증가되어 유전손실의 원인이 되는 기공 등 미세구조 결함이 감소하기 때문으로 생각한다. In case of dielectric loss according to sintering temperature, dielectric loss decreased with increasing sintering temperature in all compositions as in the case of Mn addition and showed minimum value at sintering temperature of 1250 ℃. This is because densification increases as the sintering temperature increases, and microstructure defects such as pores which cause dielectric loss decrease.
1300℃ 이상의 소결온도에서는 결정립의 과잉 성장 등의 미세구조 결함으로 유전손실이 증가하였다. 도 38(b)에 Zn 첨가량에 따른 유전손실 고찰하기 위하여 1250℃에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실을 나타내었다. Zn의 첨가량이 증가함에 따라 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 유전손실은 큰 차이를 나타내지 않았다. 이는 Co와 Zn가 비슷한 원자반경과 (Co : 0.125 nm, Zn : 0.133 nm) 비슷한 전기음성도 (Co : 1.8, Zn : 1.6)를 가져 치환형 고용체 형성을 위한 Hume-Rothery 법칙을 만족하기 때문으로 생각된다.At sintering temperatures above 1300 ° C, dielectric losses increased due to microstructure defects such as excessive grain growth. 38 (b) shows the dielectric loss of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1˜0.5 ) ceramics sintered at 1250 ° C. in order to investigate the dielectric loss depending on the amount of Zn added. As the amount of Zn added increased, the dielectric loss of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics did not show a big difference. This is because Co and Zn have similar atomic radius (Co: 0.125 nm, Zn: 0.133 nm) and similar electronegativity (Co: 1.8, Zn: 1.6), which satisfies Hume-Rothery's law for the formation of substituted solid solutions. I think.
실험결과 15: Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율Experimental Result 15: Permeability of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) Ceramics
소결온도, 조성 및 주파수에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율을 도 39 내지 도 41에 나타내었다. The permeability of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature, composition and frequency is shown in FIGS. 39 to 41.
1300℃ 이하의 소결온도에서 시편의 투자율은 소결온도가 증가함에 따라 증가하였다. 이는 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 미세구조에서도 알 수 있듯이 (도 31, 도 30) 소결온도가 증가함에 따라 자기구역을 가지는 결정립이 성장하여 투자율이 증가되는 것으로 생각된다. At sintering temperatures below 1300 ° C, the permeability of the specimens increased with increasing sintering temperature. As can be seen from the microstructure of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics (Figs. 31 and 30), as the sintering temperature is increased, grains having magnetic zones grow and permeability increases. It is believed that this is increased.
그러나 1350℃의 소결온도에서는 투자율이 감소하였다. 이는 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 투자율 특성과 유사한 경향으로 결정립의 과잉성장에 따른 자기구역의 감소와 미세구조 결함으로 투자율이 감소하는 것으로 생각된다. However, the permeability decreased at the sintering temperature of 1350 ℃. This is similar to the magnetic permeability characteristics of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics, and it is thought that the magnetic permeability decreases due to the excessive growth of grain and the magnetic permeability decreases due to microstructure defects.
Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율은 주파수가 증가함에 따라 감소하였다. 이는 주파수가 증가함에 따라 자성 분산이 증가하기 때문으로 생성된다. The permeability of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics decreased with increasing frequency. This is because the magnetic dispersion increases as the frequency increases.
Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스에서도 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스와 비교하여 투자율이 급격히 감소하는 주파수 대역이 증가하였다. 이 현상은 Mn을 첨가한 경우와 마찬가지로 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 자기 공진 주파수가 증가하였기 때문으로 생각된다. In the Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics, the frequency band in which the permeability decreases sharply increased compared to Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. This phenomenon is thought to be due to the increase in the magnetic resonant frequency of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics as in the case of adding Mn.
도 41(b)에 1250℃에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자율을 나타내었다. Zn의 첨가량이 증가함에 따라 투자율은 큰 변화를 나타내지 않았다. 그러나 Zn을 첨가한 경우 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스보다 약간 증가한 투자율을 나타내었다. 이는 Zn과 Co의 자성모멘트의 차이로 인하여 결정구조 내의 강자성 이온들 간의 서로 상쇄되는 스핀 양을 줄임으로써 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 자기 모멘텀에 영향을 주기 때문으로 생각된다, 또한 Zn의 자성모멘트가 (0.875μ/μN) Co와 Mn 보다 작기 때문에 투자율이 더욱 증가하는 것으로 생각된다.41 (b) shows the permeability of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics sintered at 1250 ° C. As the amount of Zn added increased, the permeability did not change significantly. However, the addition of Zn showed a slightly higher permeability than Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. This is due to the difference in the magnetic moment between the ferromagnetic ions in the crystal structure due to the difference in the magnetic moments of Zn and Co, thereby reducing the magnetic momentum of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics. It is thought to be due to the influence, and the magnetic permeability of Zn is smaller than (0.875 μ / μ N ) Co and Mn, which is considered to increase the permeability.
실험결과 16: Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실Experimental result 16: Investment loss of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics
도 42 내지 도 44에 소결온도, 조성 및 주파수에 따른 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실을 나타내었다. 42 to 44 show the investment loss of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics according to the sintering temperature, composition and frequency.
모든 조성과 소결온도에서 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실은 유사한 특성을 나타내었다. 이는 Ba3Co2-2xMn2xFe24O41 (x=0.1~0.5) 세라믹스의 투자손실과 유사한 특성으로 주파수가 증가함에 따라 낮은 값을 유지하다가 자성 분산의 증가로 인하여 특정 주파수 이상에서 급격히 증가하는 것으로 생각한다. 그러나 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스에서 투자손실이 급격히 증가하는 주파수가 Ba3Co2Fe24O41 세라믹스의 경우 보다 높은 600 MHz~800 MHz 대역으로 이동하였다. 이는 Mn을 첨가한 경우와 마찬가지로 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 (y=0.1~0.5) 세라믹스의 자기 공진 주파수가 증가하였기 때문으로 생각된다. At all compositions and sintering temperatures, the investment losses of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics showed similar characteristics. It is similar to the investment loss of Ba 3 Co 2-2x Mn 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5) ceramics, and it keeps a low value with increasing frequency but increases rapidly above a certain frequency due to the increase of magnetic dispersion. I think that. However, the frequency of rapid increase in investment loss in Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 ~ 0.5) ceramics is higher than that of Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 ceramics. Moved. This is thought to be due to the increase in the magnetic resonance frequency of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 (y = 0.1 to 0.5) ceramics as in the case of adding Mn.
소결온도에 따른 투자손실은 큰 변화 없이 비슷한 값을 나타내었다. 이는 유전특성과 다르게 기공, 결정립 크기 등 시편의 미세구조가 자성 특성에 미치는 영향이 적기 때문으로 생각된다.The investment loss according to the sintering temperature showed similar values without significant change. This is because, unlike the dielectric properties, the microstructure of specimens such as pores and grain size have little influence on the magnetic properties.
도 44(b)에 1250℃에서 소결한 Ba3Co2-2yZn2yFe24O41 세라믹스의 투자손실을 나타내었다. 조성의 변화에 따른 투자손실은 큰 변화 없이 일정한 값은 나타내었다.44 (b) shows the investment loss of Ba 3 Co 2-2y Zn 2y Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ° C. FIG. The investment loss according to the change of composition showed a constant value without significant change.
1250℃에서 소결한 Ba3Co1.6Zn0.4Fe24O41 세라믹스의 유전율, 유전손실, 투자율 그리고 투자손실은 310 MHz에서 각각 28.277, 0.193, 22.992 그리고 0.065 이었다.The dielectric constant, dielectric loss, permeability and permeability of Ba 3 Co 1.6 Zn 0.4 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ° C were 28.277, 0.193, 22.992 and 0.065 at 310 MHz, respectively.
실시예 2: 마이크로스트립 안테나 설계Example 2: Microstrip Antenna Design
마이크로스트립 안테나는 두께가 얇고 평면과 비 평면에 부착이 용이하고 현대 프린트 회로기술을 이용하면 제작이 간편하고 값이 싼 장점이 있기 때문에 많이 사용되는 안테나 구조이다. 특히 패치모양과 모드를 선정함으로서 공진주파수, 편파, 패턴과 임피던스를 변화시킬 수 있는 장점이 있다. Microstrip antennas are popular antenna structures because they are thin, easy to attach to flat and non-planar surfaces, and are easy to manufacture and inexpensive when using modern printed circuit technology. In particular, selecting the patch shape and mode has the advantage of changing the resonant frequency, polarization, pattern and impedance.
1250℃에서 소결한 Ba3Co1.6Zn0.4Fe24O41 세라믹스를 페라이트 기판을 이용하여 FM대역(88 MHz~108 MHz, 중심주파수 : 98 MHz)과 DMB대역(174 MHz~216 MHz, 중심주파수 : 195 MHz) 에서의 안테나 특성을 고찰하기 위하여 이중 대역 2x2 마이크로스트립 배열 안테나를 설계하여 모의실험하였다. Ba 3 Co 1.6 Zn 0.4 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ℃ using a ferrite substrate in FM band (88 MHz ~ 108 MHz, center frequency: 98 MHz) and DMB band (174 MHz ~ 216 MHz, center frequency: The dual band 2x2 microstrip array antenna was designed and simulated to investigate the antenna characteristics at 195 MHz).
금속 패치들 사이의 간격은 각각 98 MHz와 195 MHz의 /4인 0.76 m와 0.38 m로 설계하고 프로브 (probe)를 사용하여 급전하였다. The spacing between the metal patches was designed at 0.76 m and 0.38 m, respectively, at 98 MHz and 195 MHz / 4 and fed using a probe.
또한 금속 패치와 급전부분 (feeding structure)은 50으로 임피던스 정합을 나타내도록 설계하였다. In addition, the metal patch and the feeding structure are designed to show impedance matching as 50.
페라이트 기판을 사용한 이중 대역 2x2 마이크로스트립 배열 안테나의 구조를 도 45에 나타내었다. The structure of a dual band 2x2 microstrip array antenna using a ferrite substrate is shown in FIG.
실험예 5: 마이크로스트립 2x2 배열 안테나의 반사 손실 Experimental Example 5: Return Loss of a Microstrip 2x2 Array Antenna
실시예 2의 이중 대역 2x2 마이크로스트립 배열 안테나를 전자기파 (EM, Electro-Magnetic) 회로해석 툴인 HFSS를 이용하여 설계 및 주파수 특성을 고찰하였다.The dual band 2x2 microstrip array antenna of Example 2 was designed and frequency-resolved using HFSS, an electromagnetic wave (EM) circuit analysis tool.
실시예 2의 이중 대역 2x2 마이크로스트립 배열 안테나의 반사 손실을 결과는 도 46 및 도 47에 나타내었다.The return loss of the dual band 2x2 microstrip array antenna of Example 2 is shown in FIGS. 46 and 47.
100 MHz와 195 MHz 에서의 공진을 확인할 수 있다. You can see the resonance at 100 MHz and 195 MHz.
또한 100 MHz와 195 MHz의 공진 주파수에서의 반사 손실 (S11) 은 각각 -33.928 dB와 -30.408 dB를 나타내었다. 이 결과로 본 발명에 따른 2x2 배열 안테나는 FM대역 (88~108 MHz)과 DMB대역 (174~216 MHz) 에서 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.Also, the return loss (S 11 ) at the resonant frequencies of 100 MHz and 195 MHz was -33.928 dB and -30.408 dB, respectively. As a result, it can be seen that the 2x2 array antenna according to the present invention exhibits excellent characteristics in the FM band (88-108 MHz) and the DMB band (174-216 MHz).
도 47는 2x2 배열 안테나의 방사패턴을 나타낸다.47 shows a radiation pattern of a 2x2 array antenna.
단일 마이크로스트립 안테나에서 이중 대역을 구현하기 위하여 안테나를 배열 할 경우, 배열 안테나가 동작하는 두 대역에서 동일한 편파 특성과 왜곡이 없는 지향성을 가진 방사패턴이 요구된다. 100 MHz와 195 MHz의 공진 주파수에서 방사패턴은 모두 방향성을 가지는 방사패턴을 나타내었다. 이상의 결과로 1250℃에서 소결한 Ba3Co1.6Zn0.4Fe24O41 세라믹스를 기판으로 사용하였을 경우, FM대역과 DMB대역에서 우수한 특성을 나타내는 안테나의 제작이 가능할 것으로 생각된다. When the antennas are arranged in order to implement a dual band in a single microstrip antenna, a radiation pattern having the same polarization characteristics and directivity without distortion is required in the two bands in which the array antenna operates. At the resonant frequencies of 100 MHz and 195 MHz, the radiation patterns exhibited direct radiation patterns. As a result, when Ba 3 Co 1.6 Zn 0.4 Fe 24 O 41 ceramics sintered at 1250 ° C. is used as a substrate, it is possible to fabricate an antenna having excellent characteristics in the FM band and the DMB band.
상기 실험 결과들로부터, 1200℃~1300℃의 소결온도에서 이차상이 없는 Z형 단일상을 가지는 Co2Z형 페라이트를 제조할 수 있음을 알 수 있다. From the above test results, it can be seen that the Co 2 Z-type ferrite having a Z-type single phase without secondary phase at a sintering temperature of 1200 ℃ to 1300 ℃ can be produced.
또한 Co 자리에 Mn과 Zn를 치환함에 따라 유전율 및 투자율이 증가하였으며, 자기공진주파수가 200 MHz에서 600 MHz 대역으로 이동함에 따라 높은 주파수에서도 우수한 마이크로파 특성을 유지할 수 있기 때문에 페라이트 재료의 응용가능 주파수범위가 향상된다는 것을 알 수 있다.In addition, the permittivity and permeability increased by substituting Mn and Zn at Co site, and it is possible to maintain excellent microwave characteristics at high frequencies as the magnetic resonance frequency moves from 200 MHz to 600 MHz band, so that the applicable frequency range of ferrite material It can be seen that is improved.
또한 우수한 특성을 나타내는 Ba3Co1.6Zn0.4Fe24O41 세라믹스를 기판으로 사용하여 2x2 배열 안테나를 설계한 결과 FM대역과 DMB대역에서 우수한 주파수 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.In addition, as a result of designing a 2x2 array antenna using Ba 3 Co 1.6 Zn 0.4 Fe 24 O 41 ceramics having excellent characteristics as a substrate, it can be seen that the FM and DMB bands exhibit excellent frequency characteristics.
따라서, 상술한 바와 같이 유전율, 투자율, 자기공진주파수 등의 마이크로파 특성과, 안테나 모의 실험결과를 바탕으로 Mn과 Zn을 첨가한 Co2Z형 페라이트는 고주파영역에서 응용 가능하다는 것을 알 수 있다.Therefore, based on microwave characteristics such as permittivity, permeability, magnetic resonance frequency, and antenna simulation results as described above, it can be seen that Co 2 Z-type ferrites containing Mn and Zn can be applied in a high frequency region.
*또한 향후, RF 부품들의 사용주파수가 수 GHz 대역으로 이동함에 따라 마이크로파 재료는 고주파수화와 소형화가 더욱 요구될 것이다. In addition, as the frequency of use of RF components shifts to a few GHz bands, microwave materials will require higher frequencies and smaller sizes.
따라서 본 발명에 따른 Co2Z 페라이트는 투자율과 유전율의 값이 모두 높아, 고주파 기기에 다양하게 사용될 수 있다.Therefore, the Co 2 Z ferrite according to the present invention has a high permeability and a high dielectric constant, and can be used in a variety of high frequency devices.
본 발명의 일 실시예에 따른 Co2Z형 페라이트는 투자율과 유전율이 모두 일정값 이상의 높은 값을 나타내므로, 대역폭의 감소가 없는 소형기기의 제조가 가능하다.Co 2 Z-type ferrite according to an embodiment of the present invention because both the permeability and the dielectric constant exhibits a high value of a predetermined value or more, it is possible to manufacture a small device without reducing the bandwidth.
본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 기기는 소형기기로 제작되어도 광대역으로 사용가능하다.The high frequency device according to an embodiment of the present invention can be used in a wide band even when manufactured in a small device.

Claims (7)

  1. 고주파에서 적용가능하고,Applicable at high frequency,
    다음 화학식 1에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 고주파 응용을 위한 Co2Z형 페라이트.Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications, characterized in that represented by the formula (1).
    [화학식 1][Formula 1]
    Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5)Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5)
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 페라이트가 1200℃~1300℃에서 소결된 것을 특징으로 하는 고주파 응용을 위한 Co2Z형 페라이트.Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications, characterized in that the ferrite is sintered at 1200 ℃ ~ 1300 ℃.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 페라이트의 유전율과 투자율의 값이 15 이상이고,The value of permittivity and permeability of the ferrite is 15 or more,
    상기 유전율과 투자율의 차이가 ±5 범위 내인 것을 특징으로 하는 고주파 응용을 위한 Co2Z형페라이트.Co 2 Z-type ferrite for high frequency applications, characterized in that the difference between the permittivity and the permeability is within ± 5 range.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 고주파 응용을 위한 Co2Z형 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 기기.A high frequency device comprising a Co 2 Z type ferrite for use in any of the high frequency applications of claim 1.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 고주파 기기가 안테나인 것을 특징으로 하는 고주파 기기.And the high frequency device is an antenna.
  6. BaCO3, CoO, Fe2O3, MnO 및 ZnO를 출발물질로 하여 재료를 혼합하는 단계;BaCO3, CoO, Fe2O3Mixing the materials using MnO and ZnO as starting materials;
    상기 혼합된 재료를 600℃~1000℃에서 하소하는 단계; 및Calcining the mixed material at 600 ° C to 1000 ° C; And
    상기 하소된 재료를 1200℃~1300℃에서 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Co2Z형 페라이트의 제조방법.Method for producing a Co 2 Z-type ferrite comprising the step of sintering the calcined material at 1200 ℃ ~ 1300 ℃.
  7. 제6항에 있어서,The method of claim 6,
    상기 출발물질은 화학식 1의 페라이트가 되도록 화학적 양론비에 맞게 평량한 후 유기용매를 분산매로 하여 혼합분산되어 사용되는 것을 특징으로 하는 Co2Z형 페라이트의 제조방법.The starting material is a method of producing a Co 2 Z-type ferrite, characterized in that the basis weight in accordance with the stoichiometric ratio of the ferrite of the formula (1) and then mixed and dispersed using an organic solvent as a dispersion medium.
    [화학식 1][Formula 1]
    Ba3Co2-2x(Mn, Zn)2xFe24O41 (x=0.1~0.5)Ba 3 Co 2-2x (Mn, Zn) 2x Fe 24 O 41 (x = 0.1 ~ 0.5)
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