[논문]Glass Frit 첨가에 따른 LTCC용 마이크로파 유전체의 유전 특성

윤중락; 이석원; 이헌용; 김지균

Glass Frit 첨가에 따른 LTCC용 마이크로파 유전체의 유전 특성
The Microwave Dielectric Properties on Glass Frit Addition of Low Temperature Co-fired Ceramic 원문보기

윤중락 (삼화콘덴서 연구소) , 이석원 (호서대학교) , 이헌용 (명지대학교) , 김지균 (명지대학교)

The crystalline and dielectric properties on $Al_2O_3$ filled glass frit ($CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO-B_2O_3$) with admixtures of $TiO_2$ have been investigated. The dielectric constant value of $7.5{\sim}7.8$, quality factor value of 700 were obtained for glass frit : $Al_2O_3$ (50 : 50 wt%) ceramics. As the amount of $TiO_2$ increased, temperature coefficient of dielectric constant were decreased.

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문제 정의

본 연구에서는 이동통신용 단말기에 이용되는 다기능을 가진 일체형 적층 칩 부품의 하나인 안테나 스위치 모듈을 제작하기 위한 저온 소결 유전 재료를 연구하였다. 저온 세라믹 유전체 재료로서 CaO-A12O₃-MgO_B2O₃~SiO₂ 계를 주성분으로 하는 유리 프릿에 세라믹 충진제로서 AI2O₃를 첨가하여 소결 및 유전특성을 조사하였으며, 온도 특성을 개선하기 위해 TiO₂ 첨가에 따른 온도 특성에 미치는 영향을 조사하였다.

제안 방법

혼합한 원료는 PVA 바인더를 첨가한 후 1 ton/cn?의 압력으로 성형하였다. 성형된 시편을 600笆까지 분당 31:로 승온한 후 600"C 에서 2시간 유지하여 바인더를 탈지하였으며 본 소결은 8WC -89012 범위에서 1시간 유지하였으며 냉각은 노냉하였다. 유전 특성은 HP社 4192A를 이용하여 1 MHz에서의 용량과 품질 계수(Q) 값을 측정하였으며 온도 특성은 유전계수 측정기 (S&A Inc)를 이용하였다.
CaO-AEOa-MgO-BzOrSOz계 를 주성 분으로 하는 유리 프릿에 세라믹 충진제로서 AI2O₃를 첨가하여 소결 및 유전특성을 조사하여 다음과 특성을 얻었다.
원료 분말을 표 1 과 같이 평량한 후 알루미나 볼을 이용하여 6시간 건식 혼합하였다. 건식 혼합한 원료를 백금도가니를 이용하여 150013에서 2시간 열처리하여 용융한 후 상온으로 급냉하여 유리 프릿을 제작하였다. 유리 프릿을 막사사발을 이용하여 1차 분쇄한 후 알루미나 용기에 알루미나 볼과 알코올을 이용하여 50시간 분쇄하여 평균입경이 l~1.
유전 특성은 HP社 4192A를 이용하여 1 MHz에서의 용량과 품질 계수(Q) 값을 측정하였으며 온도 특성은 유전계수 측정기 (S&A Inc)를 이용하였다. 또한, 소결 온도 및 첨가량에 따른 결정상의 변화를 분석하기 위해 XRD(Rigaku 社) 분석을 행하였다.
원료 분말을 사용하였다. 원료 분말을 표 1 과 같이 평량한 후 알루미나 볼을 이용하여 6시간 건식 혼합하였다. 건식 혼합한 원료를 백금도가니를 이용하여 150013에서 2시간 열처리하여 용융한 후 상온으로 급냉하여 유리 프릿을 제작하였다.
건식 혼합한 원료를 백금도가니를 이용하여 150013에서 2시간 열처리하여 용융한 후 상온으로 급냉하여 유리 프릿을 제작하였다. 유리 프릿을 막사사발을 이용하여 1차 분쇄한 후 알루미나 용기에 알루미나 볼과 알코올을 이용하여 50시간 분쇄하여 평균입경이 l~1.5um 의 glass fHt를 제작하였다.
성형된 시편을 600笆까지 분당 31:로 승온한 후 600"C 에서 2시간 유지하여 바인더를 탈지하였으며 본 소결은 8WC -89012 범위에서 1시간 유지하였으며 냉각은 노냉하였다. 유전 특성은 HP社 4192A를 이용하여 1 MHz에서의 용량과 품질 계수(Q) 값을 측정하였으며 온도 특성은 유전계수 측정기 (S&A Inc)를 이용하였다. 또한, 소결 온도 및 첨가량에 따른 결정상의 변화를 분석하기 위해 XRD(Rigaku 社) 분석을 행하였다.
재료를 연구하였다. 저온 세라믹 유전체 재료로서 CaO-A12O₃-MgO_B2O₃~SiO₂ 계를 주성분으로 하는 유리 프릿에 세라믹 충진제로서 AI2O₃를 첨가하여 소결 및 유전특성을 조사하였으며, 온도 특성을 개선하기 위해 TiO₂ 첨가에 따른 온도 특성에 미치는 영향을 조사하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용한 조성은 [표 1]로서 산화물과 탄산계 원료 분말을 사용하였다. 원료 분말을 표 1 과 같이 평량한 후 알루미나 볼을 이용하여 6시간 건식 혼합하였다.

성능/효과

1) 유리프릿과 AI2O₃이 50 : 50wt%에서 85(TC부터 유전율 7.5~7.8, 품질계수 700이상의 유전 특성을 얻을 수 있었다.
2) 유리 프릿과 AI2O₃이 50 : 50wt%에서 Ti Cb를 첨가하여 유전율의 온도 계수가 감소하였으며 TiO2 의한 (Ca, Mg)2 TiSi2O₈와 TiC)2상이 존재하였다.
3) 소결 온도와 유전율의 온도계수를 고려시 LTCC 용 재료로서 우수한 특성을 나타내고 있다.
따른 품질계수이다. TiO₂ 첨가량이 10 wt%, 소성온도 sscrc까지는 첨가량 및 소결 온도 중가에 따라 유전율이 증가하는 양상을 볼 수 있으나 TiG가 15wt% 첨가된 경우 품질계수가 감소하는 것으로 보아 TiO₂ 과잉에 의한 소결성 저하나 이 차상에 의한 영향으로 것으로 판단된다.
따른 XRD 결과를 나타내었다. XRD 분석 결과 (Ca, Mg)A12 &2O₈이 주상으로 나타나고 TiO2 첨가량이 증가함에 따라 (Ca, Mg)2 TiSi2O8상과 TiO₂ 상이 다수 존재함을 볼 수 있다.

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