초록
적층일체형 RF 수동소자 모듈 구현을 위한 저온소결 유전체로의 사용을 위해 B$_2$O$_3$ 및 CuO의 첨가가 PbWO$_4$-TiO$_2$계 세라믹의 고주파 유전특성에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구자는 PbWO$_4$가 8$50^{\circ}C$에서 소결이 가능하고 우수한 유전특성($\varepsilon$$_{r}$=21.5, Q$\times$f$_{0}$=37200 GHz, $ au$$_{f}$ =-31 ppm/$^{\circ}C$)을 보여 LTCC 재료로의 응용가능성이 있다고 판단하였다. 이에 PbWO$_4$의 $\tau$$_{f}$ 조절을 위해 TiO$_2$를 첨가하여 8$50^{\circ}C$에서 소결한 결과 TiO$_2$의 함량이 8.7 mol%일 때 $\tau$$_{f}$ 를 +0.2ppm/$^{\circ}C$로 조절할 수 있었고, 이때 $\varepsilon$$_{r}$ 및 Q$\times$f$_{0}$ 값은 각각 22.3과 21400GHz이었다. TiO$_2$첨가량 증가에 따른 Q$\times$F$_{0}$ 값의 감소는 결정립 크기 감소에 의한 것이었다. Q$\times$f$_{0}$ 값의 개선을 위해 다양한 량의 CuO 및 B$_2$O$_3$를 첨가한 결과, 최적의 유전특성을 얻기 위해서는 적정량의 첨가량이 필요함을 알 수 있었다. CuO 첨가의 경우 유전특성 개선을 위한 최적의 첨가량은 0.05 wt%이었고 이 조성을 8$50^{\circ}C$에서 소결한 결과, 얻어진 유전특성은 $\varepsilon$$_{r}$=23.5, Q$\times$f$_{0}$=32900 GHz, $\tau$$_{f}$ =-2.2 ppm/$^{\circ}C$이었다. B$_2$O$_3$첨가의 경우 최적의 첨가량은 1.0~2.5 wt%이었으며 8$50^{\circ}C$에서 소결한 경우 얻어진 유전특성은 $\varepsilon$$_{r}$20.3~22.1, Q$\times$f$_{0}$=48700~54700 GHz, $\tau$$_{f}$ =+2.4~+8.2ppm/$^{\circ}C$이었다.
Effects of B$_2$O$_3$and CuO addition on the microwave dielectric properties of the PbWO$_4$-TiO$_2$ceramics were investigated in order to use this material as an LTCC material for fabrication of a multilayered RF passive components module. We found that PbWO$_4$could be used as an LTCC material because of its low sintering temperature (8$50^{\circ}C$) and fairy good microwave dielectric properties($\varepsilon$$_{r}$=21.5, Q$\times$f$_{0}$=37200 GHz and $\tau$$_{f}$ =-31 ppm/$^{\circ}C$). In order to stabilize $\tau$$_{f}$ of PbWO$_4$, TiO$_2$was added to the PbWO$_4$and the mixture was sintered at 8$50^{\circ}C$. A near zero $\tau$$_{f}$ value (+0.2 ppm/$^{\circ}C$) was obtained with 8.7 mol% TiO$_2$addition. $\varepsilon$r and Q$\times$f$_{0}$ values were 22.3 and 21400 GHz, respectively. It was believed that the decrement of Q$\times$f$_{0}$ value with TiO$_2$addition was resulted from increasing grain boundary. In order to improve Q$\times$f$_{0}$, various amounts of B$_2$O$_3$and CuO were added to the 0.913PbWO$_4$-0.087TiO$_2$mixture. The optimum amount of CuO was 0.05 wt%. At this addition, the 0.913PbWO$_4$-0.087TiO$_2$ceramic showed $\varepsilon$$_{r}$=23.5, $\tau$$_{f}$ =-2.2ppm/$^{\circ}C$, and Q$\times$f$_{0}$=32900 GHz after sintered at 8$50^{\circ}C$. In case of B$_2$O$_3$addition, the optimum amount range was 1.0~2.5 wt% at which we could obtain following results; $\varepsilon$$_{r}$=20.3~22.1, Q$\times$f$_{0}$=48700~54700 GHz, and $\tau$$_{f}$ =+2.4~+8.2ppm/$^{\circ}C$.