[논문]고주파 유전체 세라믹 (Ca0.7Sr0.3)m(TiyZr1-y)O3의 전기적 특성 및 미세구조

전명표; 박명성; 강경민; 남중희; 조정호; 김병익

doi:10.6111/jkcgct.2010.20.1.021

고주파 유전체 세라믹 (Ca0.7Sr0.3)m(TiyZr1-y)O3의 전기적 특성 및 미세구조
Electrical properties and microstructure of microwave dielectric ceramics (Ca0.7Sr0.3)m(TiyZr1-y)O3 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.20 no.1, 2010년, pp.21 - 24

전명표 (한국세라믹기술원) , 박명성 (한국세라믹기술원) , 강경민 (한국세라믹기술원) , 남중희 (한국세라믹기술원) , 조정호 (한국세라믹기술원) , 김병익 (한국세라믹기술원)

초록
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고주파 유전체 세라믹 $(Ca_{0.7}Sr_{0.3})_m(Ti_yZr_{1-y})O_3$ 의 미세구조 및 전기적 특성에 대한 Ti 이온 및 몰비의 영향을 조사하였다. $CaZrO_3$의 Zr 위치에 Ti 이온의 치환은 세라믹 소체의 소결밀도 및 미세구조에 큰 영향을 미친다. Zr 위치에 Ti 이온의 치환량 증가에 따라, 소결밀도는 급격히 증가하고, 몰비 m=1.01에서 치밀한 미세조직이 얻어졌다. 한편, 몰비 m=0.99 조성에 대해서는 Ti 치환량이 증가하여도 소결밀도 및 미세구조는 거의 변화가 없이 일정하였다. Ti 치환량 증가에 따라 TCC (temperature coeITicient of capacitance) 곡선은 시계방향으로 회전하여 몰비 m=0.99, 1.01 조성에 대해 COG 특성을 만족하였다. $CaZrO_3$의 TCC 및 소결특성 제어를 위해서는 Ti 치환량이 몰비보다는 효과적임을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

The effects of mole ratio(A/B) m and Ti-ion on the dielectric properties and microstructure of the microwave dielectric ceramics $(Ca_{0.7}Sr_{0.3})_m(Ti_yZr_{1-y})O_3$ were investigated. Ti ions substituted on Zr-sites in these modified $CaZrO_3$ composition strongly affect the sintering density and microstructure of the fired ceramic body. With increasing the amount of Ti substituted on Zr-sites, the sintered density rapidly increased and the dense microstructure was obtained for the compositions having mole ratio of 1.01, whereas the sintered density and microstructure are nearly constant with the content of Ti-ion for the compositions having mole ratio of 0.99. With increasing the content of Ti ion, the curve of TCC (Temperature Coefficient of Capacitance) as a function of temperature rotated clockwise and satisfied the COG characteristics for both of compositions with mole ratio of 0.99 and 1.01. The content of Ti ion seems to be more effective than mole with respect to the controlling of firing and TCC.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

L본 연구에서는 ABO₃ 페롭스카이트 구조를 갖는 유전체 조성물 CaZrQ의 유전특성 및 미세구조에 대한 Ti 이온의 B-site 치환 효과 및 A/B ratio(몰비 =m)의 영향을 조사하였다. 특히, (Cao.
본 연구에서는 NPO-type Ni-MLCC용 유전체 재료를 개발하기 위하여 내환원성을 갖는 것으로 알려진 CaZrO₃ 계의 (Ca0.7Sr0.3)m(TiyZr1_y)O₃ 조성에 대한 소결 및 온도 특성 (TCC>의 향상하기 위하여 몰비 (A/B-ratio:m) 및 Ti 첨가량의 영향을 조사하였다.

제안 방법

Aging된 슬러리는 Doctor Blade 성형기를 이용하여 30 pm 두께의 Green Sheet를 얻는다. 그 후 여러 장의 Green Sheet를 적층, 압착 및 절단하여 두께 1 mm, 가로 12 mm, 세로 11 mm 정도 크기의 적층된 성형체를 제조한다. 그 후 적층 성형체내의 바인더를 제거하기 위하여 250℃ 온도에서 24시간 동안 유지시켜 Bake-out을 실시하고, 환원 분위기 소성로를 이용하여 巨를 Carrier 가스, %를 환원 가스로 사용하여 소성시켰다.
그 후 여러 장의 Green Sheet를 적층, 압착 및 절단하여 두께 1 mm, 가로 12 mm, 세로 11 mm 정도 크기의 적층된 성형체를 제조한다. 그 후 적층 성형체내의 바인더를 제거하기 위하여 250℃ 온도에서 24시간 동안 유지시켜 Bake-out을 실시하고, 환원 분위기 소성로를 이용하여 巨를 Carrier 가스, %를 환원 가스로 사용하여 소성시켰다. 소결은 소성 및 재산화의 2단계로 진행되었으며, 소성은최대온도 1310℃에서 2시간 유지시켰으며, 산소분압은 10-11~10-13atm 정도로 하였다.
환원 소성을 통하여 얻어진 시편들은 특성평가를 위하여 소결 밀도와 유전율, 유전손실, 절연저항, 온도특성 (TCC) 등의 전기적 특성을 측정하였다. 또한, SEM을 통하여 조성에 따른 미세조직의 변화를 관찰하였다.
조사하였다. 특히, (Cao.7Sro.3)m(TiyZr[_y)C)3(m = 0.99, 1.01; y = 0.01, 0.03, 0.05)의 정전용량의 온도특성(TCC)을 ±30ppm/℃ 이하로 낮추고, 유전상수, 유전손실, 절연저항, 미세구조 등의 물성평가를 통하여 적정한 Ti 이온의 친환량 및 몰비를 선정하고, 고주파용의 NPO type Ni-MLCC 적용 가능성을 고찰 하였다.
5~1시간 유지시킨다. 환원 소성을 통하여 얻어진 시편들은 특성평가를 위하여 소결 밀도와 유전율, 유전손실, 절연저항, 온도특성 (TCC) 등의 전기적 특성을 측정하였다. 또한, SEM을 통하여 조성에 따른 미세조직의 변화를 관찰하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 NPO 특성을 갖는 고주파 유전체 조성물은 (。旬部舞叫瓦顼。』몰비 m = 0.99, 1.01; Ti의 첨가량 y = 0.01, 0.05)를 주성분으로 하며, 부성분으로는 A12O₃, MnO₂ 등이 사용되었다. 여기서, 부성분의 함량은 주성분의 중량 대비 5 %를 초과하지 않는다.

성능/효과

1) 소결밀도 및 미세조직: 몰비 m = 0.99인 조성은 Ti 의 첨가량이 증가하여도 소결밀도의 변화가 거의 없으며, 모든 조성에서 비교적 기공이 적은 치밀한 소결조직을 보인다. 반면에, 몰비 m =1.
2) 유전율 및 온도특성: Ti의 첨가량이 증가와 함께 m = 0.99 뿐만 아니라 m= 1.01 인 조성에서도 유전율이 증가하였다. 한편, 몰비가 1.
한편, TCC에 대한 몰비의 영향은 미미하며, 몰비가 감소함에 따라 시계방향으로 조금 회전함을 보였다. 따라서, Ti 첨가량의 조절을 통하여 온도특성의 제어가 가능하며, COG특성을 만족하는 NPO 조성이 얻어졌다.
05 mole의 Ti 첨가조성에서는: 높은 소결밀도 및 치밀한 미세조직이 관찰되었다. 따라서, 몰비 및 Ti의 첨가량의 조절을 통하여 소결 밀도 및 소결온도의 조절이 가능할 것으로 사료된다.
Ti의 첨가량이 증가함에 따라 기공이 감소하고, 조직이 치밀 화 됨을 알 수 있다. 또한, 몰비 m=1.01 인 조성은 몰비 m = 0.99인 조성에 비하여 負의 첨가량이 작은 y = 0.01, 0.03인 조성에서 많은 기공이 관찰되었으며, 몰비가 y = 0.05로 증가됨에 따라 급격히 기공이 감소함이 보여진다. 이러한 미세구조의 결과들은 Fig.
01 에서 온도 특성 (TCC)가 18 및 19ppm/℃로 COG(± 30 ppm/'C, -55~125℃) 특성을 만족하였다. 한편, TCC에 대한 몰비의 영향은 미미하며, 몰비가 감소함에 따라 시계방향으로 조금 회전함을 보였다. 따라서, Ti 첨가량의 조절을 통하여 온도특성의 제어가 가능하며, COG특성을 만족하는 NPO 조성이 얻어졌다.
01 인 조성의 소결 밀도는 크게 증가함을 보여준다. 한편, Ti 첨가량이 증가함에 따라 몰비가 0.99인 조성의 유전율은 증가하였으며, 몰비가 1.이인 조성의 유전율은 Ti의 첨가량이 증가함에 따라 Fig. 1에서 보이듯이 빠른 속도로 증가함을 보인다.
Ti 첨가량이 증가함에 따라 유전손실의 감소는 소결밀도 증가에 따른 기공율 감소에 기인하는 것으로 사료된다. 한편, 소결 밀도가 높을수록 비저항은 증가하는 경향을 보이며, 소결 밀도가 4.4 g/cnF 이상에서는 비저항이 lO’MQ cm 정도로 높은 값을 보였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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