RF 모듈용 LTCC 소재 개발

Development of LTCC Materials for RF Module

본 연구에서는 ZnWO₄-LiF계를 이용하여 RF모듈 구현을 위한 새로운 조성의 LTCC 소재를 개발하고자 하였다. 순수 ZnWO₄의 경우 98% 이상의 상대밀도를 얻기 위해서는 1050℃이상의 소결온도가 필요하였고 소결체의 고주파유전특성은 유전율(εr) 15.5, 품질계수(Q×f0) 74000 GHz, 공진주파수 온도계수(τf)-70ppm/℃이었다. ZnWO₄에 LiF의 첨가는 상호 반응에 의해 810℃ 부근에서 액상을 형성하였고 따라서 0.5에서 1.5 wt%의 LiF의 첨가로 ZnWO₄를 820℃에서 치밀화를 얻을 수 있었다. 주어진 LiF의 첨가범위에서 소결 수축률은 LiF 량의 증가와 함께 증가하였다. LiF의 첨가는 LiF 자체의 낮은 유전율에 의해 유전율을 15.5에서 14.2∼15의 범위로 감소시켰으며 품질계수(Q×f0)도 LiF와 ZnWO₄의 반응 및 미세구조의 불균일화로 LiF의 첨가량의 증가와 함께 낮아지는 경향을 보였다.

In this study, new LTCC materials of ZnWO₄-LiF system were developed for the application to RF Module fabrication. Pure ZnWO₄ must be sintered above 1050℃ in order to obtain up to 98% of full density. The measured dielectric constant (εr)quality factor (Q×f0), and temperature coefficient of resonant frequency (τf) were 15.5, 74000 GHz, and -70ppm℃, respectively. LiF addition resulted in a liquid phase formation at 810℃ due to interaction between ZnWO₄ and LiF. Therefore, ZnWO₄ with 0.5∼1.5 wt% LiF could be densified at 850℃. In the given LiF addition range, the sintering shrinkage increased with increasing LiF content. Addition of LiF slightly lowered the dielectric constant from 15.5 to 14.2∼15 due to lower dielectric constant of LiF. Qxfo value decreased with increasing LiF content. This can be explained in terms of the interaction between LiF and ZnWO₄, and inhomogeneity of grain structure.