중유전율 LTCC 기판용 CaZrO₃-CaTiO₃계 세라믹스의 저온소결 및 유전특성

Low-temperature Sintering and Dielectric Properties of CaZrO₃-CaTiO₃ Ceramics for Middle- Permittivity LTCC Substrate

[ CaZrO₃ ]세라믹스에 대하여 CaTiO₃세라믹스의 첨가량 변동에 따른 마이크로파 유전특성을 조사하였다. 또한 중유전율 LTCC 기능성 기판으로 활용하기 위하여 저융점의 유리 프리트를 첨가하여 CaZrO₃-CaTiO₃ 세라믹스의 저온 소결 거동과 마이크로파 유전특성을 평가하였다. 저온 소결 조제로 사용된 저응점의 유리 프리트를 10-20 wt% 범위로 첨가함으로서 CaZrO₃-CaTiO₃ 세라믹스의 소결온도를 1450℃에서 900℃이하로 낮출 수 있었다. 음의 온도계수를 갖는 CaZrO₃ 및 유리프리트에 대하여 양의 온도계수를 갖는 CaTiO₃ 세라믹스의 분율을 적정히 제어함으로서 제로의 온도계수를 구현할 수 있었다. CaZrO₃-CaTiO₃ 세라믹스에 저온 소결용 유리 프리트를 15 wt% 첨가하여 875℃에서 소결한 경우. 유전율(k) 23, 품질계수(Q×f) 2500, 공진 주파수 온도계수(Tf) -3 ppm/℃의 매우 양호한 마이크로파 유전특성을 나타내었다.

The microwave dielectric properties of CaZrO₃ ceramics with addition of CaTiO₃ were studied. The effect of glass addition on the low-temperature sintering and microwave dielectric properties of CaZrO₃-CaTiO₃ ceramics were also evaluated to develop the materials for functional substrates of low-temperature co-fired ceramics. When 10-20 wt% of lithium borosilicate glass was added, the sintering temperature of the CaZrO₃-CaTiO₃ ceramics decreased from 1450℃ to below 900℃. As the Tf of glass frits and CaZrO₃ are slightly negative and that of CaTiO₃ is significantly positive, zero T_f could be realized by mixing an appropriate amount of CaTiO₃ with CaZrO₃. The CaZrO₃-CaTiO₃ ceramics sintered at 875℃ with 15wt% glass frits showed the relative density of 98%, permittivity of 23, quality factor of 2500 GHz, and temperature coefficient of resonant frequency of -3 ppm/℃.