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CuO의 첨가 및 Nd₂O₃의 치환이 저온소결형 BiNbO₄ 유전체의 마이크로파 유전특성에 미치는 영향에 관한 연구 원문보기
A Study on the Effects of CuO Addition and Nd₂O₃ Substitution on the Microwave Dielectric Characteristics of Low-Temperature Sintered BiNbO₄ Ceramics

  • 저자

    文明立

  • 학위수여기관

    수원대학교

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    電子材料工學科

  • 지도교수

  • 발행년도

    1994

  • 총페이지

    viii, 78 p.

  • 키워드

    CuO 마이크로파 BiNbO₄ Nd₂O₃;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8953409&outLink=K  

  • 초록

    마이크로파 대역에서 사용하는 일반적인 다른 유전체에 비하여 상대적으로 낮은 온도(1,020 ℃ - 1,060 ℃)에서 소결이 가능하여 적층 칩 capacitor 나 적층 칩 LC filter 의 재료로서 충분한 잠재성을 가지고 있는 BiNbO₄ 세라믹스 유전체의 CuO 첨가와 Bi₂O₃ 의 Nd₂O₃ 치환이 소결특성 및 마이크로파 대에서 유전특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 유전체의 제조방법은 일반적인 세라믹스 제조방법을 따랐으며 하소과정을 거친 분말에 CuO 의 첨가량을 달리하여 920 ℃ - 980 ℃ 의 온도범위에서 소결한 후 각 소결온도 및 Cuo 첨가량이 소결수축률, 소결밀도 ,XRD 분석과 같은 물리적 특성 및 마이크로파 대역에서 유전특성에 미치는 영향을 조사하였다. 결과로서 920 ℃ - 980 ℃ 의 온도범위에서 소결한 경우 이 구조는 1,020 ℃ 이하에서 안정한 사방정 (orthorhombic) 결정구조를 가지고 있었으며 CuO 의 첨가량이 증가할수록 낮은 온도에서도 소결이 가능하였다. 수축률 및 소결밀도는 소결온도 및 CuO 첨가량이 증가할수록 증가하였으나, 소결온도에 대한 변화추이는 특정온도 이상에서 일정하게 되는 경향을 보였다. 유전상수 및 Q x f_0 도 CuO 의 첨가량이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며 소결온도에 대한 변화추이는 960 ℃ 이상의 온도에서 일정하게 되는 경향을 보였고 공진주파수의 온도계수는 CuO 첨가량이 0.125 wt % 이고 960 ℃ 에서 소결한 경우 - 14.36 ppm/℃ 이었다. CuO 를 0.125 wt % 첨가하고 Bi₂O₃ 를 Nd₂O₃ 로 치환한 경우 Nd₂O₃ 의 치환량이 증가함에 따라 1,020 ℃ 이상의 온도에서만 나타나는 3 사정 (triclinic) 결정구조의 생성이 그 이하의 온도에서 일어났으며 Nd 치환량이 증가할수록 그 생성온도는 낮아졌다. 소결밀도 및 수축률은 Nd 치환량이 증가할수록 감소하였으며 소결온도에 대해서는 정비례 관계를 보이다가 960 ℃ 에서 최대값을 가지고 그 이상의 온도에서는 시편내 crack 의 생성에 의해 급격히 감소하였다. 유전상수 및 Q x f_0 도 Nd₂O₃ 치환량이 증가할수록 감소하였으며 소결온도에 대한추이는 유정상수의 경우 960 ℃ 에서, Q x f_0 의 경우는 950 ℃ 에서 최대값을 나타내고 급격히 감소하였다. 공진주파수의 온도계수는 Nd₂O₃의 치환량이 증가함에 따라 + 의 값을 나타내어 Nd 치환량이 0.05 mole 이고 소결온도가 950 ℃ 일 때 + 9.03 ppm/℃ 의 값을 가졌고 960 ℃ 부근에서 급격히 - 로 변하였다.


    The effects of CuO addition and Nd₂O₃ substitution on the sintering and microwave dielectric properties of BiNbO₄ ceramics which are sinterable at the low temperature (1,020 - 1,060 ℃) than that for other dielectrics commonly used in the microwave range and are potentially considered for application to laminated chip capacitors and LC filters were studied. Powder was prepared by the conventional procedures. Calcined powder was added with 0.065 - 0.125 wt % of CuO and then sintered in the 920 ℃-980 ℃ range. The effects of CuO addition and sintering temperatures on the physical and microwave dielectric characteristics were investigated by the apparent density measurement, XRD, SEM and resonant post method. Results showed that sintering temperatures could be decreased with the addition of CuO, and specimens sintered in 920 ℃-980 ℃ range had orthorhombic structure, a stable crystal structure of BiNdO₄ below 1,020 ℃. Shrinkage rate, sintered density, dielectric constants and Q x f_0 values increased with CuO addition and increasing sintering temperatures, but stayed constant beyond certain sintering temperatures. The temperature coefficient of resonance frequency for specimens with 0.125 wt % CuO and sintered at 960 ℃ was -14.36 ppm/℃. When the addition of 0.125 wt % CuO was followed by the substitution of Nd₂O₃ with Bi₂O₃, specimens showed triclinic structure (stable over 1,020 ℃ for BiNbO₄ without Nd₂O₃) even below 1,020 ℃, and the triclinic forming temperature decreased with the increasing amount of Nd₂O₃. Shrinkage rate and sintered density decreased with the increasing amunt of Nd₂O₃, and linearly increased with the increasing sintering temperature, reached the peak value at 960 ℃ and then rapidly decreased with the formation of cracks. Dielectric constants and Q x f_0 values also decreased with increasing amount of Nd₂O₃. Dielectric constant reached its peak value at 960 ℃ and Q x f_0 value at 950 ℃, and then both decreased rapidly. The temperature coefficients of resonance frequency showed (+) values with the increasing amount of Nd₂O₃, reached +9.03 ppm/℃ for the substitution of 0.05 mole Nd₂O₃ and sintering at 950 ℃ and then rapidly decreased around 960 ℃.


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