일반기술

저온동시소성용유전체세라믹조성및제조방법

본 기술은 BaO, TiO2 와 Nb2O5 를 주성분으로 하는 유전체 세라믹 조성물에 관한 것으로서, 이 유전체 조성물은 3BaO·5TiO2 ·3Nb2O5 (Ba3Ti5Nb6O28 )을 주조성으로 하고 여기에 B2O3, CuO 및 ZnO로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 소결조제를 첨가하고, 더하여 Bi2O3 , LiF, V2O5 , SnO2 , MgO, NiO, Ag2O 또는 Sb2O3 중에서 선택된 첨가제 또는 B2O3 를 함유한 글래스를 포함하여 합성된 것으로, 이는 1,000℃ 이하의 낮은 온도에서 소결이 가능하므로 은 또는 은/팔라듐 전극과 동시에 소성할 수 있으며, 또한 주 조성에서 치환원소를 선택적으로 첨가하여 유전율과 유전손실 그리고 공진주파수 온도계수 등과 같은 유전특성을 조절할 수 있다. 따라서, 본 기술의 목적은 온도안정성이 우수하며 유전율이 큰 Ba3Ti5Nb6O28 를 주성분으로 하는 유전체의 높은 품질계수와 저온 소결특성을 만족시킬 수 있는 유전체 세라믹 조성물을 제공하는 데 있다. 또한, 본 기술은 이와 같은 유전체 세라믹을 제조하는 방법을 제공하는 데도 그 목적이 있다. 이와같은 목적을 달성하기 위한 본 기술의 유전체 세라믹 조성물은 Ba3Ti5Nb6O28 를 주조성으로 하고, 여기에 B2O3 ,CuO 및 ZnO 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 소결조제를 첨가하여 이루어진 것임을 그 특징으로 한다.(1) Ba3Ti5Nb6O28 계 조성물에 소결조제를 첨가하지 않은 주조성물의 경우 1,150℃ 이상에서 소결이 이루어지기 때문에 은(Ag), 구리, 은/팔라듐 합금과 같은 저융점 금속전극과는 함께 소성할 수 없다. 이 주조성에 V2O5 , SnO2 , MgO, NiO, Sb2O3 , Bi2O3 , LiF 및 Ag2O중에서 선택된 적어도 하나 이상의 화합물을 상기 소결조제와 함께 첨가제로서 첨가할 수 있다. 이때 첨가제의 첨가량은 주 조성물 100중량부에 대하여 0.01∼7 중량부인 것이 바람직하다. 첨가제의 첨가량이 상기 범위일 때 주 조성물의 소결특성을 향상시키는 역할을 한다. (2) 상기 소결조제 중 B2O3 의 경우 이와 동일한 역할을 하는 다른 것으로 대체할 수 있는 바, 구체적으로는 보론을 함유한 유리, 예를 들어 Li2O-B2O3 , SiO2 -B2O3 ,ZnO-B2O3 등의 보로실리케이트(borosilicate) 또는 보레이트(borate)를 첨가할 수 있다. 이와같은 경우에도 900℃ 부근에서 저온소결이 가능하다. (3) Ba3Ti5Nb6O28계 주 조성물 자체에 유전특성을 향상시키기 위하여 양이온 치환제로 SrO, CaO, ZrO2, SnO2 , 및 Ta2O5 로 이루어진 군으로부터 선택하여 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 첨가할 수 있다. 이와 같이 양이온 치환제를 Ba3Ti5Nb6O28 계 조성물에 첨가할 경우, 유전 손실이 감소될 뿐만 아니라 유전율과 공진주파수온도계수의 조절이 가능하게 된다. 이러한 양이온 치환제 중에서 SrO와 CaO는 주조성물의 Ba을 Sr 및/또는 Ca으로 치환하고, ZrO2 와 SnO2는 Ti을 Zr 및/또는 Sn으로 치환한다. 이때 SrO과 CaO 또는 ZrO2 와 SnO2 의 첨가량은 치환되는 양이온 치환량의 0.01∼50몰% 범위인 것이 바람직하다. 치환량이 상기 범위를 벗어나면 유전 손실 및 온도계수가증가하게 되기 때문이다. 그리고 Ta2O5 는 주 조성물의 Nb을 Ta으로 치환한다. 이때 Ta2O5 의 첨가량은 치환되는 양이온 치환량의 0.01∼50몰%인 것이 바람직하다. 치환량이 상기 범위를 벗어나면 소결성이 떨어진다.