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KR100365294B1 - 저온소결 저손실 고주파유전체 세라믹스 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

저온소결 저손실 고주파유전체 세라믹스 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100365294B1
KR100365294B1 KR1020000021259A KR20000021259A KR100365294B1 KR 100365294 B1 KR100365294 B1 KR 100365294B1 KR 1020000021259 A KR1020000021259 A KR 1020000021259A KR 20000021259 A KR20000021259 A KR 20000021259A KR 100365294 B1 KR100365294 B1 KR 100365294B1
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tio
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dielectric ceramic
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김효태
김윤호
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 고주파용 유전체 세라믹스 조성물에 관한 것으로, 특히 기존의 고주파용 세라믹스 조성보다 매우 낮은 소결온도(925 ~ 1100℃)이면서도 높은 품질계수(Q×f=22,000∼100,000 GHz)와 유전상수(19≤εr≤46) 및 안정된 온도계수 및조성에 따라 다양한 온도보상 특성(τf=-73 ∼+134 ppm/℃)의 우수한 고주파 유전특성이 ZnO-MO(M=Mg, Co, Ni)-TiO2와 같은 저가의 원료로 구현되는 것을 특징으로 하며, Ag이나 Cu 또는 이들의 합금 또는 Ag/Pd 합금을 내부전극으로 사용할 수 있어 각종 고주파용 소자 즉 적층칩 캐패시터, 적층칩 필터, 적층칩 캐패시터/인덕터 복합소자 및 모듈, 저온소결 기판, 공진기 또는 필터 및 세라믹 안테나용 유전체 재료로 사용될 수 있다.

Description

저온소결 저손실 고주파유전체 세라믹스 조성물 및 그 제조방법{LOW TEMPERATURE SINTERABLE AND LOW LOSS DIELECTRIC CERAMIC COMPOSITIONS AND METHOD OF THEREOF}
본 발명은 고주파용 유전체 세라믹스 조성물에 관한 것이다.
최근 이동통신 및 위성통신의 급속한 발전과 더불어 고주파 집적회로 또는 유전체 공진기의 재료로서 고주파용 유전체 세라믹스의 수요가 크게 증가하고 있다. 고주파용으로 사용되는 유전체 세라믹스의 주요 특성으로는 높은 유전상수 (εr)와 품질계수(Q) 그리고 안정(stable)하고도 조절가능한(tunable) 공진주파수의 온도계수 (τf)가 요구된다.
지금까지 알려진 대표적인 고주파용 유전체 조성은 (Zr, Sn)TiO4계, BaO-TiO2계, (Mg, Ca)TiO3계, Ba-페롭스카이트계로서 Ba(Zn1/3Ta2/3)O3, Ba(Mg1/3Ta2/3)O3, Ba(Zn1/3Nb2/3)O3등이다. 그러나 이들 조성들은 대부분 1,300 ~ 1,500℃의 고온에서 소결 가능하거나, 상합성이 용이치 않거나, 유전상수가 낮거나 또는 고가의 원료를 사용해야된다. 더욱이 최근들어 휴대용 정보통신기기의 발달로 적층칩형 고주파 소자(multilayer chip high frequency devices)나 저온동시소결 세라믹스 (low temperature co-firing ceramics : LTCC)에 의한 각종 기판 및 복합칩모듈(multi-chip module : MCM)의 개발에 따른 저온소결 고성능 고주파용 세라믹스의 연구 및 개발이 이루어지고 있으나, 이들 중 대부분의 저온소결시 치밀화가 불충분하거나,소결체의 첨가에 따른 유전율의 저하, 품질계수의 저하 및 온도계수의 변화등 고주파 특성의 성능이 매우 크게 저하되는 것이 문제점이 되고 있다. 또한 고주파 전달 손실이 적은 은(Ag)이나 동(Cu) 도체와 동시소결(cofiring)이 가능한 저온 소결용 고주파 유전체 세라믹은 매우 드물다.
따라서, 본 발명은 매우 낮은 온도에서 소결이 가능하면서도 높은 품질계수 와 유전상수, 안정된 온도계수 및 조성에 따라 다양한 온도보상 특성의 우수한 고주파 유전특성을 가지는 유전체 세라믹스 조성물을 저가의 원료로 구현하는 것을 목적으로 한다. 또한, Ag이나 Cu 또는 이들의 합금 또는 Ag/Pd 합금을 내부전극으로 사용할 수 있어 각종 고주파용 소자, 즉 적층칩 캐패시터, 적층칩 필터, 적층칩 캐패시터/인덕터 복합소자 및 저온소결 기판, 공진기 및 필터 또는 세라믹 안테나로 사용될 수 있는 유전체 세라믹스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 DSC 곡선으로부터 상분해온도를 결정하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 2는 (Zn1-xMgx)TiO3의 상분해온도를 Mg의 치환량에 따라 나타낸 그래프이다.
도 3은 (Zn0.8Mg0.2)TiO3조성의 DSC 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 4는 (Zn0.8Mg0.2)TiO3를 1000℃에서 4시간 열처리 한 경우의 XRD 패턴이다.
도 5a 및 5b는 (Zn1-xCox)TiO3에 대해 각각 1000℃ 및 1150℃에서 4시간 동안 하소한 후의 XRD 패턴이다.
도 6a 및 6b는 (Zn1-xNix)TiO3에 대해 각각 1000℃ 및 1150℃에서 4시간 동안 하소한 후의 XRD 패턴이다.
도 7은 (Zn1-xCox)TiO3의 마이크로파 유전특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 (Zn1-xNix)TiO3의 마이크로파 유전특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 1 mole의 (Zn1-xMx)TiO3와 yTiO2(0≤y≤0.8)를 조합하여 구성되며 925 ~ 1100℃ 저온에서 소결되는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹스 조성물과 그 제조 방법 및 이를 이용한 고주파용 유전체 세라믹스 소자에 관한 것이다. 여기서 M은 Mg, Co, Ni 중의 어느 하나이며, x는 Mg의 경우 0＜x≤0.6, Co의 경우 0＜x＜1, Ni의 경우 0＜x＜1 이다.
본 발명은 종래의 유전체 조성물 보다 매우 낮은 소결온도(925∼1100℃)이면서도 높은 품질계수 (Q×f =22,000∼100,000 GHz)와 유전상수(19≤εr≤46) 및 안정된 온도계수 및 조성에 따라 다양한 온도보상 특성(τf= -73∼+134 ppm/℃)의 우수한 고주파 유전특성이 ZnO, MgO, CoO, NiO, TiO2등과 같은 저가의 원료로 구현되는 것을 특징으로 한다. 또한, Ag이나 Cu 또는 이들의 합금 또는 Ag/Pd 합금을 내부전극으로 사용할 수 있어 각종 고주파용 소자 즉 적층칩 캐패시터, 적층칩 필터, 적층칩 캐패시터/인덕터 복합소자 및 저온소결 기판, 공진기 및 필터 또는 세라믹 안테나로 사용될 수 있다.
특히 본 발명은 저온소결 조성물로서 기존 보다 수 배 이상의 월등한(즉, 기존의 고온소결 조성물에 가까운) 품질계수를 얻을 수 있고, 더욱이 청구되는 조성범위에서 거의 무한대 개수의 우수한 고주파특성을 나타내는 조성의 조합을 얻을 수 있는 것이 기존의 어떤 발명에 대해서도 우수한 점으로 들 수 있다.
ZnTiO3(결정구조가 rhombohedral symmetry를 가짐)는 945℃ 이상에서 Zn2TiO4(cubic symmetry)와 TiO2(rutile)로 상분해 (phase diagrams for ceramist의 Fig. 303, System ZnO-TiO2by Dulin and Rase 참조)되어 제조가 매우 어렵다. 순수한 ZnTiO3상을 얻기 위해서는 반드시 945℃ 이하에서 상합성 및 소결이 이루어져야 한다. 본 발명의 예비실험에서 X-선 회절분석을 통해 확인한 결과 925℃ 부근에서 이미 상분해가 시작되므로 실제는 925℃ 이하에서 열처리 해야 함을 알 수 있었다.
본 발명에서는 상기 단점을 해소 하기 위해 ABO3형 일메나이트상(ilmenitephase) 세라믹스를 구성하는 A-site의 양이온인 Zn2+를 Mg2+로 치환(0.6 mole 까지)함으로써 ZnTiO3의 열적 안정화 온도를 고온영역으로 확대(도 2 참조)시킴으로써 제조공정범위를 넓혀주었으며, 고주파 유전특성도 더욱 향상된 것이 또 다른 특징이다.
이하에서는 본 발명에 의한 고주파 유전체 세라믹스 조성물의 대표적인 실시예를 기술한다.
본 발명의 주조성으로서 우선 ZnO, MO(여기서 MO는 MgO, CoO 또는 NiO) 및 TiO2(>99%)의 원료분말(평균입경 1㎛)을 조성범위 (Zn1-xMx)TiO3와 yTiO2(여기서 M은 Mg, Co, Ni 중의 어느 하나이며, x는 Mg의 경우 0＜x≤0.6, Co의 경우 0＜x＜1, Ni의 경우 0＜x＜1 이고, y는 0≤y≤0.8)에 따라 칭량한 후, 습식 볼밀링법으로 혼합하여 120℃에서 건조하고, 850 ~ 950℃에서 4시간 하소하여 합성하였다. 이 하소 분말을 다시 24시간 분쇄한 다음 건조한 분말에 2 wt%의 PVA 바인더를 첨가한 수용액을 분사하여 약 200 ㎛ 크기의 조립(granule)으로 만들어 98 MPa의 압력으로 직경 10 mm, 두께 4.8 MM인 디스크 시편을 성형한다. 성형시편은 300 ~ 500℃에서 3시간이상 유지시켜 바인더를 제거(binder burn-out)하고, 925 ~ 1100℃에서 대기중에서 4시간동안 소성한다. 이때 승온속도는 각각 10℃/min으로 하였다. 소결 시편은 SiC 연마지(#1,500)로 연마하여 시편의 직경대비 두께의 비가 약 0.45가 되도록하였다. 고주파 유전 특성은 network analyzer (HP 8720C)를 이용하여 TE01δ모드에서 측정하였으며, 유전상수는 Hakki-Coleman법으로, 품질계수는 open cavity법으로, 공진주파수의 온도계수는 invar cavity를 사용하여 +20 ~ +70℃의 온도범위에서 측정하였다.
본 발명에서는 화합물의 상분해온도를 알아보는 방법의 하나로서 DSC (differential scanning calorimetry)를 사용하였으며, 측정조건을 α-알루미나를 표준시료로 하고 백금(platinum: Pt) 도가니(Crucible)에 약 20mg의 시료를 넣어 공기중에서 승온율 10℃/min로 측정하였다. 도 1은 DSC 곡선으로부터 ICTA의 추천방법에 의거한 상분해온도를 결정하는 방법을 예시한 것이다.
도 2는 (Zn1-xMgx)TiO3의 상분해온도(phase dissociation temperature: TDC)를 Mg의 치환량에 따라 나타낸 것으로, 분해온도가 Mg의 양이 증가 함에 따라 고온으로 이동함으로써 상안정영역(phase stability region)이 넓어져 합성분말의 제조가 용이해짐을 알 수 있다. 영역 x = 0인 경우 ZnTiO3가 945℃에서 분해되며, Mg의 치환에 의해 분해온도가 고온으로 이동하므로 945℃이상에서도 쉽게 (Zn1-xMgx)TiO3고용체 (solid solution)의 단일상을 합성 또는 소결할 수 있다. 따라서 도 2의 "영역 Ⅱ" 범위내에서는 어디에서나 단일상이 얻어질 수 있으며, 이 영역이 본 발명의 상합성 영역이 된다. 도 3은 (Zn0.8Mg0.2)TiO3조성의 DSC 곡선이며, 도 4는 (Zn0.8Mg0.2)TiO3조성을 1000℃에서 4시간 열처리 한 경우의 XRD 패턴으로, 단일상의 (Zn0.8Mg0.2)TiO3고용체임을 보여준다. 이 결과를 바탕으로 유전체 공진기를 제조하기 위한 (Zn1-xMgX)TiO3의 상합성온도는 도 2의 영역 "II"로 선택하였으며, 0<x≤0.1 조성은 900℃에서 4시간, 0.1<x≤0.6 조성은 950℃에서 4시간씩 열처리하여 합성하였으며, XRD 분석을 통하여 (Zn1-xMgx)TiO3의 단일상 (rhombohedral and/or hexagonal single phase)이 형성되었음을 확인하였다.
표 1은 (Zn1-xMgx)TiO30≤x≤0.6 조성의 마이크로파 유전특성을 나타낸 것이다. 본 조성범위에서 유전율은 20 ~ 25, 품질계수는 36800 ~ 85900 GHz, 그리고 공진주파수의 온도계수는 -25 ~ -73 ppm/℃를 나타내었다. x>0.6인 조성은 고온재료인 MgO의 영향으로 소결온도가 1100℃ 이상이고 유전율이 20 이하로서 실용성과 경제성이 떨어지게 된다.
(Zn1-xMx)TiO3(M = Mg, 0≤x≤0.6)으로 제조한 유전체 공진기의 고주파 유전특성
No. x(mole) 소성온도(℃-4hrs.) 유전율(εr) 품질계수(Q×f GHz) 온도계수(τf:ppm/℃)
1 0.01 925 21 36800 -60
2 0.10 1000 25 58500 -25
3 0.15 1050 25 83600 -48
4 0.20 1050 22 82300 -67
5 0.25 1050 22 71300 -67
6 0.30 1050 21 77100 -61
7 0.35 1050 21 84100 -63
8 0.40 1050 21 88900 -73
9 0.45 1050 21 73600 -68
10 0.50 1050 20 81200 -54
11 0.55 1050 20 78200 -56
12 0.60 1100 20 85900 -55
한편 (Zn1-xMgx)TiO3의 음(negative)의 온도계수를 고주파 소자의 응용에 적합한 ±10 ppm/℃ 범위의 값으로 조절가능한 온도보상 (temperature compensation) 특성과 (Zn1-xMgx)TiO3의 우수한 유전특성인 높은 품질계수와 유전율을 감소시키지않기 위한 방법으로서 온도계수가 양(+430 ppm/℃)이고 유전율이 약 105이며 품질계수가 약 10000(4 GHz)인 TiO2를 첨가한 (Zn1-xMgx)TiO3+ yTiO2(0≤y≤0.8) 복합체(composite) 세라믹스를 제조하였다. 표 2는 상기 복합체 세라믹스의 고주파 유전특성을 나타낸 것으로 특히, x의 범위가 0.15 ~ 0.55인 조성에서는 유전율 25 ~ 30, 품질계수 80000 ~ 100000 GHz, 그리고 온도계수 ±10 ppm/℃이내의 우수한 유전특성이 얻어졌다.
(Zn1-xMx)TiO3+ yTiO2(M = Mg, 0≤x≤0.6) 복합체 세라믹스로 제조한 유전체 공진기의 고주파 유전특성
No. x(mole) y(mole) 소성온도(℃-4hrs.) 유전율(εr) 품질계수(Q×f GHz) 온도계수(τf:ppm/℃)
13 0.01 0.2 925 23 42700 -24
14 0.3 28 29000 +9
15 0.4 29 27900 +29
16 0.6 33 24100 +53
17 0.8 35 22000 +74
18 0.10 0.2 1000 31 51900 +23
19 0.3 33 47300 +51
20 0.4 35 43700 +62
21 0.6 40 41900 +103
22 0.8 46 41300 +134
23 0.15 0.2 1050 30 80100 +4
24 0.3 32 78400 +12
25 0.4 34 68400 +42
26 0.6 39 57600 +99
27 0.8 44 55200 +128
28 0.20 0.2 1050 28 97700 -24
29 0.3 30 107000 +1
30 0.4 32 83900 +26
31 0.6 37 78800 +84
32 0.8 45 72100 +117
(계속)
No. x(mole) y(mole) 소성온도(℃-4hrs.) 유전율(εr) 품질계수(Q×f GHz) 온도계수(τf:ppm/℃)
33 0.25 0.2 1050 27 83500 -22
34 0.3 28 101000 +3
35 0.4 32 84900 +28
36 0.6 37 77900 +64
37 0.8 42 70700 +104
38 0.30 0.2 1100 27 89100 -18
39 0.3 30 101600 +3
40 0.4 32 83600 +22
41 0.6 36 82000 +73
42 0.8 40 74100 +103
43 0.35 0.2 1100 28 84300 -17
44 0.3 30 99700 +6
45 0.4 32 90700 +19
46 0.6 36 81300 +78
47 0.8 40 73400 +112
48 0.40 0.2 1050 25 83100 -18
49 0.3 28 102500 -1
50 0.4 30 85500 +25
51 0.6 35 86500 +65
52 0.8 38 68400 +108
(계속)
No. x(mole) y(mole) 소성온도(℃-4hrs.) 유전율(εr) 품질계수(Q×f GHz) 온도계수(τf:ppm/℃)
53 0.45 0.2 1050 25 69300 -18
54 0.3 27 80200 +6
55 0.4 29 74200 +34
56 0.6 34 72900 +60
57 0.8 37 69800 +115
58 0.50 0.2 1050 23 69800 -27
59 0.3 23 69200 -17
60 0.4 22 68800 -14
61 0.6 27 97400 +1
62 0.8 34 78200 +62
63 0.55 0.2 1050 21 73400 -52
64 0.3 22 82300 -39
65 0.4 22 72900 -35
66 0.6 23 72000 -18
67 0.8 25 87000 -3
68 0.60 0.2 1050 21 77100 -64
69 0.3 20 65600 -64
70 0.4 20 58500 -62
71 0.6 20 45000 -55
72 0.8 19 43200 -47
이러한 고주파 성능은 저손실 유전체로 잘 알려진 Ba(Zn1/3Ta2/3)O3나 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3계 세라믹스에 버금가며, 종전의 이들 유전체가 적어도 1500℃의 고온에서 소결되고 Ta2O5와 같은 고가의 원료를 사용하는데 반해 본 발명의 조성이 저가의 원료로구성되어 있고 소결체를 첨가하지 않고도 1000 ~ 1100℃의 저온에서 또한 종전의 대부분의 세라믹스조성이 매우 제한된 범위의 조성에서만 유용한 유전특성을얻을 수 있는데 반해 본 발명의 조성은 매우 넓은 고용체의 범위에서 우수한 유전특성을 가지며, 이론적으로 본 발명의 청구범위내에서 거의 무한대 개수의 유용한 고주파 유전체 세라믹스 조성의 조합을 얻을 수 있는 것이 장점이다. 이상은, (Zn1-xMx)TiO3조성중 M=Mg에 대한 실시예이다.
본 발명에서는 Zn 이온에 대한 2가 양이온 치환원으로 Co 또는 Ni를 이용할수 있다. 그 이유는 ZnTiO3나 MgTiO3뿐만 아니라 CoTiO3, NiTiO3도 육방정계 결정구조(hexagonal crystal structure)를 갖고 있고, Zn 이온과 Co 또는 Ni 이온과의 고용체 (Solid solution)의 형성이 가능하기 때문이다.
(Zn1-xMx)TiO3고용체는 고온에서 상이 안정하지 못하여 (Zn1-xMx)TiO4와 TiO2상으로 분해된다. Zn를 Co나 Ni 치환할 경우 Mg와 마찬가지로 육방정계 상안정 범위가 넓어지게 되며, 이것이 본 발명이 취하고자 하는 효과이다.
(Zn1-xCox)TiO3에 대해 각각 1000℃ 및 1150℃에서 4시간 동안 하소한 후, X선 회전분석결과를 도 5a 및 5b에 나타내었고, (Zn1-xNix)TiO3에 대해 각각 1000℃ 및 1150℃에서 4시간 동안 하소한 후, X선 회전분석결과를 도 6a 및 6b에 나타내었다.
도 2, 도 4, 도 5a 및 5b, 도 6a 및 6b 로부터 (Zn1-xMx)TiO3(M 는 Mg, Co 또는 Ni) 고용체에 있어서 열적상안정성(thermal stability)은 (Zn1-xMgx)TiO3(Zn1-xCox)TiO3(Zn1-xNix)TiO3의 순서임을 알 수 있다. 따라서 (Zn1-xMgx)TiO3+ xTiO2계 온도안정형 마이크로파 세라믹스와 마찬가지로, Co나 Ni의 경우에서도 앞서의 실시예에서 표 1 및 표 2에 나타난 결과와 유사한 효과를 얻을 수 있다. 도 5와 도 6으로부터 열처리 온도가 낮을 수록 육방정계 고용체의 안정 범위가 낮은 것을 알 수 있으며, 이들 조성을 도 1 및 2에 나타난 것과 동일한 방법으로 상안정도를 구현할 수 있다. Co와 Ni 치환 고용체인 (Zn1-xCox)TiO3와 (Zn1-xNix)TiO3를 1150℃에서 4시간 동안 소결한 시편의 마이크로파 유전특성을 각각 도 7과 도 8에 각각 도시하였다.
도 7과 도 8에 나타난 결과로부터 (Zn1-xMx)TiO3, (M은 Co 또는 Ni, 0≤x≤1) 조성에서 온도계수가 0이고 유전특성이 우수한 마이크로파 특성을 얻을 수 있다. 도 7과 도 8에서 "α" 영역은 도 5와 6에서 (Zn1-xM)2TiO4(Cubic)상과 TiO2(rutile)상의 공존 영역이고, "β"영역은 [(Zn1-xMx)2TiO4(Cubic)상 + (rutile)상 + (Zn1-xMx)TiO3(hexagonal)상]의 공존 영역으로 이 영역에서 온도계수가 0인 조건이 얻어진다. 그 이유는 (Zn1-xMx)2TiO4상과 (Zn1-xMx)TiO3상의 온도계수가 각각 음(negative)이고, TiO2상의 온도계수가 양(positive)이므로 이들의 적절한 혼합상에서 온도계수의 보상(compensation)이 이루어져 0의 값을 갖게 된다.
그러나, 도 7과 도 8의 결과를 보면, 온도계수가 0인 조건이 품질계수(Q factor)가 다소 낮은, 즉 육방정계 (Zn1-xMx)TiO3보다 품질계수가 상대적으로 낮은, 입방정계 (Zn1-xMx)2TiO4상을 포함하고, 또한 온도계수가 0인 조성이 소결온도에 따라 변하는 문제점이 있다. 따라서 앞서 기술된 표 1 및 표 2의 실시예와 같이 (Zn1-xMx)TiO3, (M은 Co 또는 Ni)에서 분말의 하소를 육방정계의 안정범위내에서 실시하는 것이 중요하다. 이 경우, 품질계수가 높고 온도계수가 음인 (Zn1-xMx)TiO3형의 육방정상과 품질계수가 높고 온도계수가 양인 TiO2(rulile) 상의 적절한 혼합에 의해 온도 보상이 가능하다.
이에 따라 표 1 및 표 2의 실시예와 같이 높은 품질계수와 안정된 온도계수를 갖는 마이크로파 유전체가 얻어지게 된다. 즉, (Zn1-xMx)TiO3와 yTiO2를 조합한 조성(M은 Co 또는 Ni, 0≤x≤1, 0≤y≤0.8)에서 유용한 마이크로파 특성을 얻을 수 있다.
그러나, 본 발명의 효과가 여기에 그치는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 예시한 ABO3형 일메나이트상(ilmenite phase) 세라믹스를 구성하는 A-site 원소들간의 2개 이상의 혼합에 의한 효과도 얻을 수 있다. 즉, (Zn1-aMg1-bCo1-cNi1-d)TiO3형의 혼합물(0＜a＜1, 0＜b＜1, 0＜c＜1, 0＜d＜1)이 그것이다. (Zn1-aMg1-bCo1-cNi1-d)TiO3형의 혼합물은 일메나이트(ilmenite)상의 안정온도 범위내에서 하소(합성) 하고, 여기서 적정량의 TiO2(rutile)를 0≤y≤0.8까지 첨가하거나, 또는 한번에 (Zn1-aMg1-bCo1-cNi1-d)TiO3와 yTiO2를 혼합후 일메나이트상의 안정온도 범위내에서 하소(합성)하여 얻어질 수 있다. 그리고 여기서 ZnO, MgO, CoO 및 NiO의 원료로서 산화물(oxide), 탄산염(carbonate), 질산염(nitrate), 알콕사이드(alkoxide) 등을 사용할 수 있고, TiO2의 원료로서 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile)형을 쓸 수 있다.
본 발명에 의하면 종래의 유전체 조성물 보다 매우 낮은 소결온도이면서도높은 품질계수와 유전상수 및 안정된 온도계수 및 조성에 따라 다양한 온도보상 특성의 우수한 고주파 유전특성이 ZnO, MgO, CoO, NiO, TiO2등과 같은 저가의 원료로 구현된다. 또한, Ag이나 Cu 또는 이들의 합금 또는 Ag/Pd 합금을 내부전극으로 사용할 수 있어 각종 고주파용 소자 즉 적층칩 캐패시터, 적층칩 필터, 적층칩 캐패시터/인덕터 복합소자 및 저온소결 기판, 공진기 및 필터 또는 세라믹 안테나로 사용될 수 있다. 특히 본 발명은 저온소결 조성물로서 기존 보다 수 배 이상의 월등한 품질계수를 얻을 수 있고, 더욱이 청구되는 조성범위에서 거의 무한대 개수의 우수한 고주파특성을 나타내는 조성의 조합을 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. (Zn1-xMx)TiO3와 yTiO2의 조합으로 구성되는 고주파유전체 세라믹스 조성물로서, 다음의 조건
    M은 Mg, Co 또는 Ni이고,
    x의 범위는 Mg의 경우 0＜x≤0.6, Co의 경우 0＜x＜1.0, Ni의 경우 0＜x＜1.0 이고,
    y의 범위는 0≤y≤0.8을 만족하는 고주파유전체 세라믹스 조성물.
  2. ZnO, MO(여기서 MO는 MgO, CoO 또는 NiO) 및 TiO2의 원료분말을 조성범위 (Zn1-xMx)TiO3와 yTiO2(여기서 M은 Mg, Co, Ni 중의 어느 하나이며, x는 Mg의 경우 0＜x≤0.6, Co의 경우 0＜x＜1, Ni의 경우 0＜x＜1 이고, y는 0≤y≤0.8)에 따라 칭량하여 혼합한 후 건조하고,
    850 ~ 950℃에서 하소하고.
    하소한 분말을 분쇄하고,
    분쇄한 분말을 성형체로 만들고,
    상기 성형체를 925 ~ 1100℃에서 소성하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    육방정계(rhombohedral/hexagonal)의 단일상(single phase)의 (Zn1-xMx)TiO3(M은 Mg, Co 또는 Ni)를 얻기위하여 도 2에 도시된 상분해온도 이하의 영역(영역 II)에 해당하는 온도에서 (Zn1-xMx)TiO3를 하소하는 것을 특징으로 하는 고주파유전체 세라믹스 조성물 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 성형체는 상기 분쇄한 분말에 PVA 바인더를 첨가한 수용액을 분사하여 조립(granule)으로 만들고 압력을 가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 고주파유전체 세라믹스 조성물 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 성형체를 300 ~ 500℃에서 일정 시간 유지시켜 바인더를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 고주파유전체 세라믹스 조성물 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, (Zn1-xMx)TiO3를 먼저 하소하고,
    상기 (Zn1-xMx)TiO3에 yTiO2(0≤y≤0.8)를 첨가하여 소결하는 것을 특징으로 하는 고주파유전체 세라믹스 조성물 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서, (Zn1-xMx)TiO3와 yTiO2를 동시에 (하소)후 소결하는 것을 특징으로 하는 고주파유전체 세라믹스 조성물 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 TiO2는 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile)인 고주파유전체 세라믹스 조성물 제조 방법.
  8. (Zn1-aMg1-bCo1-cNi1-d)TiO3와 yTiO2의 조합으로 구성되며,
    0＜a＜1, 0＜b＜1, 0＜c＜1, 0＜d＜1 이고,
    0≤y≤0.8을 만족하는 고주파유전체 세라믹스 조성물.
  9. 삭제
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