• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.34 no.3
• /
• pp.281-288
• /
• 1997

The effects of 0 to 6 mol% excess 91PbO-9WO3 addition on the microstructure and the dielectric pro-perties in 40Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-30PbTiO3-30Pb(Mg1/2W1/2)O3 ternary system were investigated. Excess 91PbO-9WO3 addition enhanced densification at relatively lower temperature due to the formation of liquid phase. The dielectric constant of the specimen with standard composition was 16,400 and that of specimen with 1 mol% excess additive was the maximum of 18,500. And more than 2 mol% excess addition decreased dielec-tric constant. Specimens with 2~4 mol% 91PbO-9WO3 addition showed dual peak maxima in the tem-perature dependence of dielectric constant. In the specimens which have more than 5 mol% excess addition a new phase with W-rich composition was formed at grain boundary.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.38 no.11
• /
• pp.1046-1054
• /
• 2001

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/$^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
• /
• 2001.07a
• /
• pp.143-148
• /
• 2001

PbWO$_4$ can be densified at 85$0^{\circ}C$ and it shows fairy good microwave dielectric properties; dielectric constant($\varepsilon$$_{r}$) of 21.5, quality factor(Q $\times$f$_{0}$) of 37,224 GHz, and temperature coefficient of resonant frequency($\tau$/suf f/) of -31ppm/$^{\circ}C$. Due to its low sintering temperature, PbWO$_4$ can be used as a multilayered chip component at microwave frequency with high electrical performance by using high conductive electrode metals such as Ag and Cu. However, in order to use this material for microwave communication devices, the $\tau$$_{f}$ of PbWO$_4$ must be stabilized to near zero with high Q$\times$f$_{0}$. In present study, PbWO$_4$ was modified by adding TiO$_2$, B$_2$O$_3$, and CuO in order to improve the microwave dielectric properties without increasing the sintering temperature. The addition of TiO$_2$ increased the $\tau$$_{f}$ and $\varepsilon$$_{r}$, due to its high rr(200ppm/$^{\circ}C$) and $\varepsilon$$_{r}$(100). However, the addition of TiO$_2$ reduced the Q$\times$f$_{0}$ value. When the mot ratio of PbWO$_4$ and TiO$_2$ was 0.913:7.087, near zero $\tau$$_{f}$(0.2ppm/$^{\circ}C$) was obtaibed with $\varepsilon$$_{r}$=22.3, and Q$\times$f/$_{0}$=21,443GHz. With this composition, various amount of B$_2$O$_3$ and CuO were added in order to improve the quality factor. The addition, of B$_2$O$_3$ decreased the $\varepsilon$$_{r}$. However, increased Q$\times$f$_{0}$ and $\tau$$_{f}$. When 2.5 wt% of B$_2$O$_3$ was added to the 0.913PbWO$_4$-0.087TiO$_2$ ceramic, $\tau$$_{f}$ =8.2, $\varepsilon$$_{r}$=20.3, Q$\times$f$_{0}$=54784 GHz. When CuO added to the 0.913PbWO$_4$-0.087TiO$_2$ ceramic, $\tau$$_{f}$ was continuously decreased. And $\varepsilon$$_{r}$ . and Q$\times$f$_{0}$ were increased up to 1.0 wt% then decreased. At 0.1 wt% of CuO addition, the 0.913PbWO$_4$-7.087Ti0$_2$ Ceramic Showed $\varepsilon$$_{r}$=23.5, $\tau$$_{f}$=4.4ppm/$^{\circ}C$, and Q$\times$f$_{0}$=32,932 GHz.> 0/=32,932 GHz.X>=32,932 GHz.> 0/=32,932 GHz.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.34 no.1
• /
• pp.31-36
• /
• 1997

The effects of 0 to 10mol% excess MgO addition on the microstructure and dielectric properties in 30Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-20PbTiO3-50Pb(Mg1/2W1/2)O3 ternary system were investigated. Samples were prepared by mixed oxide and precursor methods to compare the role of excess MgO. Excess MgO enhanced grain growth and increased dielectric constant. The dielectric constant and tesmperature dependence of dielectric constant of the sample sintered at 100$0^{\circ}C$ with 5mol% MgO were above 5,000 and +25% to -50% from - 55$^{\circ}C$ to 1$25^{\circ}C$, respectively. For these specimens the phases percent were mainly perovskite and Pb2WO5, which was confirmed by XRD analysis. Also the amount of cubic pyrochlore Pb3Nb4O13 and PbWO4 were de-creased with sintering temperature and MgO addition. BSE image showed the chemical inhomogeneous dis-tribution. Crystal phase formed at each sintering temperature and the chemical inhomogeneous distribution caused the decrease of the temperature dependence of dielectric constant.

• Journal of the Korean Ceramic Society
• /
• v.20 no.3
• /
• pp.227-235
• /
• 1983

The dielectric and piezoelectic properties in which $(Zr_{0.52} Ti_{0.48})^{+4}$ ions of $Pb(Zr_{0.52} Ti_{0.48})O_3$ are partially substituted for $W^{+6}$ ions were studied. $ZrTiO_4$ was made by coprecipitation. The specimens of disc shape were sintered respectively at 1180$^{\circ}$to 130$0^{\circ}C$ at an intervals of 2$0^{\circ}C$ for 1 hour. The optimum sintering temperature were found to be between 126$0^{\circ}C$ and 128$0^{\circ}C$. PZT solid solutions sintered had the tetragonal structure with c/a=1.025$\pm$0.005 and theoretical densities incre-ased from 8.02 to 8.17g/cm3 with increasing the amount of the partial substitution of $(Zr_{0.52} Ti_{0.48})^{+4}$ ion for $W^{+6}$ ion The grain size and curie temperature decreased with increasing the amount of $WO_3$ while the dielectric constant increased. When $(Zr_{0.52} Ti_{0.48})^{+4}$ ion was substituted for 1 mole% of $W{+6 ]$ion the planar coupling coefficient$(K_P)$ was as high as 0.58 But as the amount of $WO_3$ increased the mechanical quality factor(Qm) decreased considerably.

• Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
• /
• 1996.06b
• /
• pp.219-222
• /
• 1996

수열법은 밀폐용기중에서 10$0^{\circ}C$이상의 가열, 가압된 수용액이 반응에 관여하는 것으로써, 수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4 등과 같은 단결정의 육성 뿐만 아니라 균일분산계로부터 균일한 결정성의 미립자 합성에도 폭넓게 이용되고 있다. 세라믹분말의 합성에 있어서, 이 방법은 특히 형상, 입자크기의 제어가 용이할 뿐만 아니라 고상법, 졸-겔법, 공침법에서와 같은 열처리, 분쇄과정이 필요없기 때문에 고순도의 초미립자를 얻을 수 있는 장점이 있다. 근년 미국, 일본에서는 수열법을 이용한 유전, 압전체 등 세라믹분말의 일부가 공업적인 규모로 대량 생산되고 있다. 그러나 이에 대한 국내 기술은 아직 초기단계에 이르고 있는 실정이다. 따라서 본 연구실에서는 수열법에 의한 단결정 육성 (예; 자수정, CaCO3, AlPO4, GaPO4, KTP, Emerald 등), 박막제조 (예; GaP, PbTiO3, BaTiO3 등), 정제 (고령토, 장석, 도석 등), 원석처리 (진주, 인공 emerald, 비취 등) 그리고 각종 세라믹분말의 합성 등과 같은 다양한 기반기술의 축적과 동시에 공업화에 대응한 수열장치를 위하여 반응용기의 대형화, 엄밀한 밀폐방식, 실용적인 수열조건 등을 개발해 오고 있다. 본 발표에서는 현재까지의 연구개발 내용 중에서 결정성 미립자에 관련한 세라믹분말의 합성에 대한 일부의 결과들을 보고한다. 일반적으로 수열장치는 전기로, 반응용기, 온도 및 압력제어계 등을 기본으로 하고 있으며 시판용의 대부분이 교반기가 부착된 수직형 (vertical type)이다. 이와 같은 방식에 있어서는 엄밀한 밀폐가 곤란, 반응온도의 한계성 (25$0^{\circ}C$ 이하), 증진율의 한계성 (소량생산) 등과 같은 점이 있기 때문에 본 연구실에서는 개폐식 전기로내에 엄밀한 밀폐가 가능한 수평식(horizontal type)의 반응용기를 채택한 뒤 이를 회전 또는 시이소(seesaw)식으로 움직일 수 있도록 하여 연속공정화, 온도구배의 자율조절 그리고 보다 저온에서도 인위적인 이온의 확산을 효율적으로 유도할 수 있도록 하였다. 이와 같은 방식은 기존의 방식과 비교하여 반응용기 내에 응집현상과 미반응물이 존재하지 않으며 또한 단분산으로 결정성 미립자를 대량적으로 얻을 수 있는 장점이 있었다. 다음은 이상과 같이 본 연구실에서 자체 개발한 수열장치를 이용하여 PbTiO3, (Pb,La)TiO3Mn, BaTiO3, ZnSiO4:Mn, CaWO4 등과 같은 세라믹분말에 대한 합성 실험의 결과이다. 압전성, 초전성이 우수한 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 분말의 수열합성은 PbO, TiO2, La2O3 등의 분말을 출발원료로 하여 합성도도 25$0^{\circ}C$부근의 알카리성 용액중에서 결정성 PbTiO3 및 (Pb,La)TiO3:Mn 미립자를 단상으로 얻었으며 입자의 형상 및 크기는 합성온도와 수열용매의 종류에 의존하였다. 유전체로서 폭넓게 응용되고 있는 BaTiO3 분말은 Ba(OH)2.8H2O, TiO2와 같은 최적의 출발원료를 선택함으로써 15$0^{\circ}C$ 부근의 저온영역에서도 용이하게 합성할 수 있었다. 특히 본 연구에서는 수용성인 Ba(OH)2.8H2O를 사용함으로써 host-guest적인 반응을 유도시키는데 있어 물의 가장 실용적이고 효과적인 수열용매임도 알았다. ZnSiO4:Mn, CaWO4, MgWO4와 같은 형광체 분말은 공업적으로 고상반응 또는 습식법에 의해 얻어지고 있으나 이들 방법에 있어서는 분쇄공정으로 인한 형광특성의 저하와 같은 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 수열법을 이용하여 이들 화합물의 합성을 시도하였으며 그 결과 합성온도 30$0^{\circ}C$ 부근의 알칼리성 용액중에서 수열적으로 얻어짐을 알았다. 여기서의 합성분말을 이용하여 실제 조명램프로 제조한 결과 녹색, 청색 발광용 형광체로서 우수한 형광특성을 나타내었다. 천연에서 소량 산출되고 있는 고가의 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말은 도자기의 전사지용 청색안료로써 이용되고 있다. 본 연구실에서는 LiOH.H2O, Al(OH)3, MnO2 등의 분말을 출발원료로 하고 24$0^{\circ}C$ 온도 부근 그리고 물을 수열용매로 하여 천연산에 필적하는 (Li,Al)MnO2(OH)2:Co 분말을 인공적으로 합성하였다.