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KR100258661B1 - Microwave device having stripline structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Microwave device having stripline structure and manufacturing method thereof Download PDF

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KR100258661B1
KR100258661B1 KR1019970067959A KR19970067959A KR100258661B1 KR 100258661 B1 KR100258661 B1 KR 100258661B1 KR 1019970067959 A KR1019970067959 A KR 1019970067959A KR 19970067959 A KR19970067959 A KR 19970067959A KR 100258661 B1 KR100258661 B1 KR 100258661B1
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Abstract

PURPOSE: A microwave element having a strip line structure and a manufacturing method thereof are provided to miniaturize the microwave element by uniting the microwave element with a multiple structure using a plurality of sintered dielectric substrates. CONSTITUTION: Upper and lower ceramic dielectric substrates(1a,1b) are sintered by a dielectric composition in which an additive is not included. Conductive patterns(2) are formed by a conductive material between the upper and lower ceramic dielectric substrates(1a,1b) in order to form a circuit of a microwave element. Contact areas(3a-3d) are arranged at empty space in which the conductive patterns(2) are not formed in order to contact adjacent substrates with each other. Upper and lower ground surfaces(5a,5b) are formed by conductive material between an uppermost surface and a lowest surface of the upper and lower ceramic dielectric substrates(1a,1b). Connecting plates(8a,8b) connect the upper and lower ground surfaces(5a,5b) to each other and contact the upper and lower ceramic dielectric substrates(1a,1b). A pair of input and output terminal areas are electrically insulated from the upper and lower ground surfaces(5a,5b).

Description

스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자 및 그의 제조방법Microwave device with strip line structure and manufacturing method thereof

본 발명은 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 기 소결된 유전체 기판을 이용하여 다층구조로 부분적으로 접합함에 의해 마이크로웨이브 소자의 소형화와 저 코스트화를 기함과 동시에 높은 유효 유전율과 품질계수를 실현할 수 있는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave device having a strip line structure and a method for manufacturing the same. Particularly, the microwave device can be partially bonded to a multilayer structure using a pre-sintered dielectric substrate, thereby minimizing the cost and reducing the cost of the microwave device. A microwave device having a strip line structure capable of realizing an effective dielectric constant and a quality factor, and a method of manufacturing the same.

종래의 마이크로웨이브 부품은 금속 캐비티를 이용한 부품이 대부분이었다. 그후 이러한 부품들의 소형 경량화를 이루기 위하여 고주파 유전체 물질을 이용하는 것이 제안 되었다. 이러한 고주파 유전체의 재료로는 테플론, 알루미나 및 고주파 유전체 세라믹이 대표적인 예이다. 이러한 유전체들의 경우는 직접 부품을 이루기도 하고 이를 이용한 기판 제조에 응용되기도 한다.Conventional microwave parts were mostly parts using metal cavities. It has since been proposed to use high frequency dielectric materials to achieve miniaturization and weight reduction of these components. Teflon, alumina, and high frequency dielectric ceramics are typical examples of such high frequency dielectric materials. Such dielectrics may be directly component parts or may be applied to manufacturing a substrate using the same.

그중에서 마이크로웨이브 부품으로 가장 많이 이용되는 구조는 세라믹의 경우 기판형, 적층형 및 공진기형 등의 구조이다. 마이크로웨이브 부품용 고주파 유전체 세라믹은 대부분 부품의 소형화, 경량화 및 온도 안정성을 위해서 사용되고 있다.Among them, the most commonly used structure as a microwave component is a substrate type, a stacked type and a resonator type. High frequency dielectric ceramics for microwave components are mostly used for miniaturization, weight reduction and temperature stability of components.

이러한 고주파 유전체 세라믹은 주로 마이크로웨이브 부품에 적용되며 이의 소형화를 위한 목적으로 쓰이게 된다. 이러한 마이크로웨이브 부품의 예는 필터, 방향성 결합기, 유전체 안테나 등으로 그 응용범위가 매우 넓다. 이중에서 필터에 응용된 예를 살펴보면, 현재에는 두종류로 크게 나눌 수 있다. 그중 하나는 공진기형 필터이고 다른 하나는 동시소결용 세라믹 칩 적층기술을 이용한 적층형 필터이다.Such high frequency dielectric ceramics are mainly applied to microwave components and are used for the purpose of miniaturization thereof. Examples of such microwave components include filters, directional couplers, dielectric antennas, and the like, and have a wide range of applications. Looking at the example applied to the filter, it can be divided into two types. One of them is a resonator filter and the other is a multilayer filter using ceramic chip stacking technology for simultaneous sintering.

이러한 고주파 부품의 일예로 필터의 발달 과정을 살펴보면, 초기에는 기존에 있는 에어 캐비티형/콤라인/인터디지탈형 필터 등 금속 캐비티를 이용한 것이 대부분이다. 이의 소형화를 위하여 처음에는 단판형 기판에 마이크로스트립을 이용하여 주로 필터를 형성하였다.Looking at the development of the filter as an example of such high-frequency components, most of the initial use of the metal cavity, such as existing air cavity type / comline / interdigital filter. For the purpose of miniaturization, a filter was mainly formed using a microstrip on a single plate substrate.

그 이후 스트립 라인 구조의 저손실화, 고유전율, 부품의 소형화를 위해 고유전율을 가지는 유전체 공진기형 필터를 만들게 되었다. 이러한 필터는 가운데에 구멍이 있는 유전체 공진기를 다수개 병렬로 연결한 구조이다. 이 구조는 각각의 유전체 하나 하나가 공진기 역할을 하게 된다. 이것은 종전의 에어 캐비티형 필터에서 공기를 유전율이 높은 유전체로 채운 효과를 줌으로써 크기를 상당히 줄일 수 있게 되었다.Since then, dielectric resonator filter with high dielectric constant has been made to reduce strip line structure, high dielectric constant and miniaturization of components. Such a filter has a structure in which a plurality of dielectric resonators having a hole in the center are connected in parallel. In this structure, each one of the dielectrics acts as a resonator. This allows the size of the air to be significantly reduced by the effect of filling the air with a high dielectric constant in the conventional air cavity filter.

상기한 유전체 공진기형 필터에 이어서 일체형으로 된 모노블럭 공진기형 필터가 개발되었다. 이것은 하나 하나의 공진기를 붙인 것이 아니라 하나의 유전체 블럭 위에 여러개의 공진기를 형성한 구조이다. 이러한 필터는 제조공정을 다소 감소시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나 이러한 구조는 손실을 줄이기 위해서 크기를 크게 해야 하는 단점이 있다.Subsequent to the above dielectric resonator filter, an integrated monoblock resonator filter has been developed. This is a structure in which several resonators are formed on one dielectric block, rather than one resonator attached. Such a filter has the advantage of reducing the manufacturing process somewhat. However, this structure has a disadvantage in that the size must be large to reduce the loss.

한편 상기한 공진기형 필터와 다른 구조로서 동시소결용 세라믹 적층기술을 이용하여 필터의 크기를 감소시킨 적층형 LC 필터가 개발 되었다. 이러한 적층형 LC 필터는 종래의 적층형 칩 캐패시터의 제작과 동일한 방법으로 임의의 두께를 갖는 유전체 필름 위에 필터 패턴을 인쇄한 후 또 다시 유전체 필름을 덮어서 압착 소결하는 방법이다. 이러한 적층형 LC 필터는 상기한 공진기형 필터 보다 더 많은 크기의 감소를 가져올 수 있게 된다.On the other hand, as a structure different from the resonator type filter described above, a multilayer LC filter having a reduced filter size using a ceramic sintering technology for simultaneous sintering has been developed. The multilayer LC filter is a method of printing a filter pattern on a dielectric film having an arbitrary thickness in the same manner as the fabrication of a conventional multilayer chip capacitor and then compressing and sintering the dielectric film by covering the dielectric film again. Such a stacked LC filter can bring about more reduction in size than the above-described resonator type filter.

그런데 이러한 적층형 LC 필터의 경우는 세라믹 유전체 사이에 금속 패턴을 형성하기 위하여 금속 패턴의 융점 보다 낮은 유전체 세라믹 재료를 필요로 한다. 이러한 세라믹은 기존의 유전체 재료에 첨가제를 넣어서 소결온도를 낮출 수 있으며, 이러한 세라믹을 "저온 소결용 세라믹"이라고 한다. 그런데 이러한 첨가제는 소결온도를 낮출 뿐만 아니라 유전체의 유전율을 낮추고 유전 손실값을 낮추게 되어 품질계수를 떨어뜨리게 된다. 즉, 이와 같이 공진기형 필터에 쓰이는 고유전율, 고품질 계수를 갖는 고주파 유전체 세라믹은 내부전극이 필요한 적층형 필터에 적용할때 상기한 동시소결 세라믹 재료로 바꾸어야 하며 이 과정에서 기존에 세라믹이 가지고 있던 유전율과 품질계수를 떨어뜨리게 된다.However, such a stacked LC filter requires a dielectric ceramic material lower than the melting point of the metal pattern to form a metal pattern between the ceramic dielectrics. Such ceramics can lower the sintering temperature by adding additives to existing dielectric materials. Such ceramics are referred to as "low temperature sintering ceramics". However, these additives not only lower the sintering temperature, but also lower the dielectric constant of the dielectric and lower the dielectric loss, thereby lowering the quality factor. That is, high frequency dielectric ceramics having high dielectric constant and high quality coefficient used in the resonator type filter should be replaced with the above co-sintered ceramic materials when applied to the multilayer filter requiring the internal electrode. The quality factor falls.

이러한 동시소결 세라믹 재료는 마이크로웨이브용 여파기, 방향성 결합기 등의 제작에 적층방식으로 이용되어 적층 유전체 사이에 금속패턴을 형성하게 된다. 그러나 이러한 방식은 다수층의 세라믹 유전체를 쌓기 위한 세라믹 적층공정과 인쇄 및 컷팅공정의 개발이 이루어져야 한다는 문제점을 가지고 있다.This co-sintered ceramic material is used in a lamination method for fabricating microwave filters, directional couplers, and the like to form metal patterns between laminated dielectric materials. However, this method has a problem of developing a ceramic lamination process and a printing and cutting process for stacking a plurality of ceramic dielectrics.

일반적으로 마이크로웨이브 부품은 소형화를 위해서 단층형 마이크로스트립 구조를 이용하며 이러한 구조에서는 유전체의 유효 유전율이 작으며 이로 인한 소형화의 한계 및 손실이 커지게 된다. 이러한 단점을 극복한 구조로서 다층형 스트립 라인 구조인 경우는 마이크로스트립 구조보다는 유효 유전율이 높고 높은 품질계수를 가지기 때문에 많이 이용하고 있다. 그러나 이러한 다층형 스트립 라인 구조는 부품을 만든 후의 튜닝과정이 어려울 뿐만 아니라 이로 인하여 기판의 제조공정이 어려워지게 된다.In general, microwave components use a single-layer microstrip structure for miniaturization. In such a structure, the effective dielectric constant of the dielectric material is small, thereby increasing the limit and loss of miniaturization. As a structure that overcomes these shortcomings, the multilayer strip line structure is often used because of its higher effective dielectric constant and higher quality coefficient than the microstrip structure. However, such a multilayer strip line structure is not only difficult to tune after making a part, but also makes the manufacturing process of the substrate difficult.

이러한 이유로 인하여 다층형 스트립 라인 구조는 접합하기 쉬운 재료로 저유전율의 테플론, 글라스 계열의 기판을 이용하게 되며, 이러한 경우는 유전율이 작기 때문에 어느 정도의 소형화를 이룰 수 있으나 품질계수의 저하를 가져오게 된다.For this reason, the multi-layered strip line structure is a material that is easy to join, and uses a low dielectric constant Teflon and glass-based substrate. In this case, the dielectric constant is small, so that a small size can be achieved, but the quality factor is degraded. do.

또한 다층형 스트립 라인 구조의 경우에는 금속패턴을 형성하기 위하여 세라믹의 소결온도에 견딜 수 있는 동시소결 세라믹의 개발이 필수적이며, 이러한 세라믹 조성물의 개발시에 유전체 조성에 첨가제를 넣게 되는 경우 이는 유전체의 유효 유전율과 품질계수의 감소를 가져오게 된다. 더욱이 적층시에 유발되는 정렬 및 다단계 공정의 어려움이 뒤따르게 되어 이는 곧 마이크로웨이브 부품 소자의 소형화와 저손실화를 위한 제품개발을 어렵게 만들다.In addition, in the case of a multilayer strip line structure, it is essential to develop a co-sintered ceramic that can withstand the sintering temperature of the ceramic in order to form a metal pattern. This results in a decrease in permittivity and quality factor. Moreover, the difficulty of alignment and multi-step processes incurred in lamination, which makes it difficult to develop products for miniaturization and low loss of microwave component devices.

한편 공진기형 필터의 경우는 손실값을 줄이기 위하여 크기를 크게해야 하는 어려움이 있어 소형화에 한계를 갖게 된다.On the other hand, in the case of the resonator type filter, it is difficult to increase the size in order to reduce the loss value, thereby limiting the miniaturization.

또한 종래의 다수의 기판을 접착제를 이용하여 다층 구조의 부품을 만들 경우 접착제로서 글래스 계열 및 기판과 다른 유전특성이 떨어지는 물질을 사용하기 때문에 전반적인 유전특성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, when a plurality of conventional substrates are made of components having a multilayer structure by using an adhesive, there is a problem in that overall dielectric properties are deteriorated because the glass-based material and other materials having low dielectric properties are used as the adhesive.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 기존의 유전체 조성을 그대로 유지한 채로 미리 소결된 다수의 유전체 기판을 이용하여 다층구조로 전체 또는 부분적으로 접합함에 의해 마이크로웨이브 소자의 소형화와 저 코스트화를 기함과 동시에 높은 유효 유전율과 품질계수를 실현할 수 있는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to provide a microwave device by partially or partially joining a multilayer structure using a plurality of pre-sintered dielectric substrates while maintaining an existing dielectric composition. The present invention provides a microwave device having a strip line structure capable of miniaturizing and lowering the cost and realizing a high effective dielectric constant and quality factor, and a method of manufacturing the same.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자로서 2층 세라믹 유전체 기판을 갖는 환형 공진기에 적용한 예를 보여주는 사시도,1 is a perspective view showing an example applied to an annular resonator having a two-layer ceramic dielectric substrate as a microwave device having a strip line structure according to the first embodiment of the present invention;

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 환형 공진기의 X-X선 단면도 및 Y-Y선 단면도,2A and 2B are X-X-ray cross-sectional view and Y-Y-ray cross section of the annular resonator shown in FIG.

도 3a 내지 도 3f는 제1실시예의 제조공정을 보여주는 공정 단면도,3A to 3F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the first embodiment;

도 4는 제1실시예의 측면 접지구조에 대한 변형예를 보여주는 단면도,4 is a sectional view showing a modification to the side ground structure of the first embodiment;

도 5는 제1실시예의 접합구조에 대한 변형예를 보여주는 단면도,5 is a cross-sectional view showing a modification to the bonding structure of the first embodiment,

도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 3층 세라믹 유전체 기판으로 이루어진 마이크로웨이브 소자를 보여주는 단면도,6 is a cross-sectional view showing a microwave device made of a three-layer ceramic dielectric substrate according to a second embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자로서 부분적인 스트립라인을 형성한 예를 보여주는 사시도,7 is a perspective view illustrating an example in which a partial strip line is formed as a microwave device having a strip line structure according to a third embodiment of the present invention;

도 8은 유전체 세라믹 기판의 입출력단자와 접지에 대한 연결구조를 보여주는 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a connection structure of an input / output terminal and a ground of a dielectric ceramic substrate.

( 도면의 주요부분에 대한 부호설명 )(Code description for main part of drawing)

1a,1b,11a-11c,21a,21b,31a,31b ; 세라믹 유전체 기판1a, 1b, 11a-11c, 21a, 21b, 31a, 31b; Ceramic dielectric substrate

2,2a ; 도전패턴 3a-3d,13a-13d,23a,23b ; 접합영역2,2a; Conductive patterns 3a-3d, 13a-13d, 23a, 23b; Junction Area

4a,4b,34a,34b ; 입출력 단자영역 5a,5b15a,15b,25 ; 접지면4a, 4b, 34a, 34b; Input / output terminal areas 5a, 5b15a, 15b, and 25; Ground plane

6a,6b,16a,16b,26 ; 측면 접착층 8a,8b ; 연결판6a, 6b, 16a, 16b, 26; Side adhesive layers 8a, 8b; Connecting plate

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 저온 소결용 첨가제를 함유하지 않은 세라믹 조성으로 미리 소결된 다수의 세라믹 유전체 기판과, 마이크로웨이브 소자의 회로를 형성하기 위하여 상기 기판들 사이에 전도성 재료로 형성된 다수의 도전패턴과, 상기 기판들 사이에 인접된 기판을 상호 접합하기 위하여 상기 도전패턴이 형성되지 않은 빈공간에 배치된 다수의 접합영역과, 상기 다수의 세라믹 유전체 기판의 최상부면과 최하부면에 전도성 재료로 형성된 제1 및 제2 접지면과, 상기 적층된 다수의 세라믹 유전체 기판의 양측면을 커버하여 상기 제1 및 제2 접지면을 상호 연결시킴과 동시에 상기 다수의 기판을 접합 고정시키기 위해 전도성 재료로 형성된 제1 및 제2 연결도체와, 상기 제1 및 제2 접지면 중 어느 하나에 배치되며 상기 제1 및 제2 접지면과 전기적으로 절연된 한쌍의 입출력 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of ceramic dielectric substrates pre-sintered in a ceramic composition containing no additive for low temperature sintering, and formed of a conductive material between the substrates to form a circuit of a microwave device. A plurality of conductive patterns, a plurality of bonding regions disposed in empty spaces in which the conductive patterns are not formed, to bond adjacent substrates between the substrates, and the top and bottom surfaces of the plurality of ceramic dielectric substrates. The first and second ground planes formed of a conductive material and both sides of the stacked ceramic dielectric substrates to cover the first and second ground planes to interconnect the first and second ground planes, and simultaneously to bond and secure the plurality of substrates. First and second connecting conductors formed of a material, and the first and second ground planes disposed on any one of the first and second ground planes. Provided is a microwave device having a strip line structure, comprising a pair of input and output electrodes electrically isolated from a ground plane.

상기 제1 및 제2 연결도체는 각각 고전도성 금속 페이스트의 소성피막 또는 양측 단부가 제1 및 제2 접지면에 고정된 금속박판으로 이루어지고, 상기 다수의 세라믹 유전체 기판중 적어도 어느 하나의 기판이 다른 기판에 대하여 크기가 작게 이루어질 수 있다.Each of the first and second connection conductors may be formed of a plastic coating of a highly conductive metal paste or a metal thin plate fixed at both ends of the first and second ground planes, and at least one of the plurality of ceramic dielectric substrates may be formed. The size can be made smaller with respect to other substrates.

또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기한 마이크로웨이브 소자를 제조하는 방법은 저온 소결용 첨가제를 함유하지 않은 세라믹 조성으로 미리 소결하여 다수의 세라믹 유전체 기판을 준비하는 단계와, 마이크로웨이브 소자의 회로를 형성하기 위하여 최상부 기판을 제외한 나머지 기판의 상부면에 전도성 금속을 사용하여 다수의 도전패턴을 형성하는 단계와, 상기 도전패턴이 형성되지 않은 빈공간에 인접된 기판을 상호 접합하기 위한 다수의 접합물질 패턴을 형성하는 단계와, 상기 다수의 세라믹 유전체 기판의 최상부면과 최하부면에 전도성 금속을 사용하여 제1 및 제2 접지면과, 상기 제1 및 제2 접지면 중 어느 하나에 배치되며 상기 제1 및 제2 접지면과 간격을 갖고 분리된 한쌍의 입출력 단자영역을 형성하는 단계와, 상기 다수의 기판을 압착한후 고온 건조와 소성에 의해 다수의 기판을 고정 밀착시키는 단계와, 상기 적층된 다수의 세라믹 유전체 기판의 양측면을 커버하여 상기 제1 및 제2 접지면을 상호 연결시킴과 동시에 상기 다수의 기판을 접합 고정시키기 위해 전도성 재료를 사용하여 제1 및 제2 측면 접착층을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, according to another feature of the present invention, the method of manufacturing the microwave device comprises the steps of preparing a plurality of ceramic dielectric substrate by pre-sintering with a ceramic composition containing no additives for low temperature sintering, and the circuit of the microwave device Forming a plurality of conductive patterns using a conductive metal on the upper surface of the remaining substrate except the top substrate to form, and a plurality of bonding materials for mutually bonding the substrate adjacent to the empty space where the conductive pattern is not formed Forming a pattern, and using a conductive metal on the top and bottom surfaces of the plurality of ceramic dielectric substrates and disposed on any one of the first and second ground planes and the first and second ground planes. Forming a pair of input and output terminal regions spaced apart from the first and second ground planes and pressing the plurality of substrates; Bonding the plurality of substrates to each other by high temperature drying and firing, and covering both sides of the stacked plurality of ceramic dielectric substrates to interconnect the first and second ground planes, and simultaneously joining the plurality of substrates. Forming first and second side adhesive layers using conductive material to secure them.

이경우 상기 전도성 금속은 100% Ag 페이스트 또는 Cu인 것이 바람직하며, 상기 접합물질 패턴은 전도성 금속 페이스트, 글래스 계열 접합제 및 실버 에폭시 접합제 중 어느 하나를 사용하여 스크린 인쇄방법으로 형성된다.In this case, the conductive metal is preferably 100% Ag paste or Cu, and the bonding material pattern is formed by screen printing using any one of a conductive metal paste, a glass-based binder, and a silver epoxy binder.

또한 상기 다수의 도전패턴과 접합물질 패턴은 금속 페이스트, 예를들어 100% Ag 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄에 의해 동시에 일공정으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 측면 접착층은 솔더링 또는 브레이징 방법에 의해 형성되거나, 금속 페이스트의 인쇄와 소성에 의해 형성될 수 있다.In addition, the plurality of conductive patterns and the bonding material pattern may be simultaneously formed in one step by screen printing using a metal paste, for example, 100% Ag paste, and the first and second side adhesive layers may be soldered or brazed. It may be formed by or by printing and firing of a metal paste.

더욱이 상기 제조공정에서 상기 회로 형성용 다수의 도전패턴을 형성한후 상기 도전패턴에 대응한 상부 기판의 하부면에 도전패턴 보다 폭이 좁은 도전패턴을 형성하는 단계를 구비함에 의해 기판의 전기적, 기계적 강도를 더욱 높일 수 있다.Furthermore, after forming a plurality of conductive patterns for forming the circuit in the fabrication process, forming a conductive pattern having a width narrower than that of the conductive pattern on the lower surface of the upper substrate corresponding to the conductive pattern. The strength can be further increased.

또한 상기 다수의 세라믹 유전체 기판중 어느 하나의 기판을 다른 기판에 대하여 크기가 작은 것을 사용하는 경우 부분적인 스트립라인 구조를 갖도록 할 수 도 있다. 이경우는 입출력 단자영역은 노출된 기판의 상부면에 형성될 수 있다.In addition, when one of the plurality of ceramic dielectric substrates uses a smaller size with respect to the other substrate, it may have a partial stripline structure. In this case, the input / output terminal region may be formed on the upper surface of the exposed substrate.

상기한 바와같이 본 발명에서는 종래의 다층형 접합기술 및 적층형 다층 구조로 야기되는 유전율과 품질계수의 감소를 억제하여 부품의 소형화와 저손실화를 이루기 위해 기존의 유전체 조성을 그대로 유지한 채로 미리 소결된 다수의 유전체 기판을 이용하여 다층구조로 전체적/부분적으로 접합함에 의해 마이크로웨이브 소자의 소형화와 저 코스트화를 기함과 동시에 높은 유효 유전율과 품질계수를 실현할 수 있게 되었다. 또한 접합시에 유전특성을 저하시키지 않는 접착물질로서 금속 페이스트 및 전도성 접합제를 사용하여 일부 및 측면을 접지시킴과 동시에 접합으로 유전특성을 향상시킬 수 있게 되었다.As described above, in the present invention, a plurality of sintered in advance while maintaining the existing dielectric composition in order to reduce the dielectric constant and quality factor caused by the conventional multilayer bonding technology and the multilayered multilayer structure to achieve miniaturization and low loss of components. All / partly bonding in a multi-layer structure using a dielectric substrate of the present invention enables the miniaturization and low cost of microwave devices, and high effective dielectric constant and quality factor. In addition, by using a metal paste and a conductive bonding agent as the adhesive material that does not lower the dielectric properties at the time of bonding, it is possible to ground the part and the side and improve the dielectric properties by bonding.

(실시예)(Example)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자로서 2층 세라믹 유전체 기판을 갖는 환형 공진기에 적용한 예를 보여주는 사시도, 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 환형 공진기의 X-X선 단면도 및 Y-Y선 단면도, 도 3a 내지 도 3f는 제1실시예의 제조공정을 보여주는 공정 단면도, 도 4는 제1실시예의 측면 접지구조에 대한 변형예를 보여주는 단면도, 도 5는 제1실시예의 접합구조에 대한 변형예를 보여주는 단면도, 도 6는 본 발명의 제2실시예에 따른 3층 세라믹 유전체 기판으로 이루어진 마이크로웨이브 소자를 보여주는 단면도, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자로서 부분적인 스트립라인을 형성한 예를 보여주는 사시도, 도 8은 유전체 세라믹 기판의 입출력단자와 접지에 대한 연결구조를 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing an example of applying to an annular resonator having a two-layer ceramic dielectric substrate as a microwave device having a strip line structure according to the first embodiment of the present invention, FIGS. 2A and 2B are shown in FIG. XX and YY cross-sectional views of the annular resonator, FIGS. 3A to 3F are process cross-sectional views showing the manufacturing process of the first embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification to the side ground structure of the first embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the junction structure of one embodiment, Figure 6 is a cross-sectional view showing a microwave device made of a three-layer ceramic dielectric substrate according to a second embodiment of the present invention, Figure 7 is a third embodiment of the present invention A perspective view showing an example of forming a partial strip line as a microwave device having a strip line structure according to the present invention, FIG. 8 is in contact with an input / output terminal of a dielectric ceramic substrate. A perspective view illustrating a connection structure for a.

먼저 도 1, 도 2a 및 도 2b, 및 도 3a 내지 도 3f를 참고하여 본 발명의 제1실시예에 따른 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자로서 2층 세라믹 유전체 기판을 환형 공진기에 적용한 예와 이에 대한 제조공정을 설명한다.First, referring to FIGS. 1, 2A and 2B, and FIGS. 3A to 3F, an example of applying a two-layer ceramic dielectric substrate to an annular resonator as a microwave device having a strip line structure according to a first embodiment of the present invention and The manufacturing process will be described.

도 3a에 도시된 바와같이 제1실시예에서는 기존의 유전체 조성, 즉 소결온도를 낮추기 위한 첨가제를 함유하지 않은 유전체 조성을 그대로 유지한 채로 미리 고온에서 소결시킨 상부 및 하부 세라믹 유전체 기판(1a,1b)을 준비한다.As shown in FIG. 3A, in the first embodiment, the upper and lower ceramic dielectric substrates 1a and 1b sintered at a high temperature in advance while maintaining the existing dielectric composition, that is, the dielectric composition containing no additive for lowering the sintering temperature, is maintained. Prepare.

상기 상부 및 하부 세라믹 유전체 기판(1a,1b)은 각각 유전상수 20-80의 고유전율을 갖는 기판을 사용한다.The upper and lower ceramic dielectric substrates 1a and 1b each use a substrate having a high dielectric constant of 20-80.

이어서, 도 3b와 같이 상기 상부/하부 기판(1a,1b) 사이에는 환형 공진기 회로를 이루기 위한 내부 도전패턴(2)을 전도성이 뛰어난 금속인 100% Ag 페이스트, Cu 등을 이용하여 마이크로파 대역에서 사용 가능한 10-15㎛ 두께로 환형으로 스크린 인쇄에 의해 형성하고 건조한후, 또한 내부의 빈공간, 바람직하게는 4모서리에는 상기 상부/하부 기판(1a,1b)을 접합 고정시키기 위한 100% Ag 페이스트, Cu 등과 같은 금속 페이스트 또는 글래스 계열이나 실버 에폭시와 같은 접합물질로 이루어진 접합영역(3a-3d)을 10-20㎛ 두께로 형성한다. 이 경우 공정의 편리를 위하여 Ag 페이스트를 사용하여 도전패턴(2)과 접합영역(3a-3d)을 동시에 인쇄할 수 도 있다.Subsequently, an inner conductive pattern 2 for forming an annular resonator circuit between the upper and lower substrates 1a and 1b is used in a microwave band using 100% Ag paste, Cu, etc., which is a highly conductive metal, as shown in FIG. 3B. 100% Ag paste for bonding and fixing the upper / lower substrates 1a and 1b to the empty space inside, preferably 4 corners, after forming and drying by screen printing in an annulus to a thickness of 10-15 μm as possible, A junction region 3a-3d made of a metal paste such as Cu or a bonding material such as glass-based or silver epoxy is formed to have a thickness of 10-20 μm. In this case, the Ag pattern may be used to simultaneously print the conductive pattern 2 and the junction regions 3a-3d for the convenience of the process.

그후 건조후에 상기 상부/하부 기판(1a,1b)의 상부면과 하부면에는 도 3c와 같이 각각 접지면(5a,5b)을 상기와 같은 전도성 재료로 형성하며, 상부 기판(1a)의 상부면 양측변에는 상기와 같은 전도성 재료로서 상부 접지면(5a)과 분리되어 전기적으로 절연된 작은 사각형 아일랜드를 이루는 한쌍의 입출력 단자영역(4a,4b)을 스크린 인쇄방법으로 형성한다. 이경우 필요에 따라 상기 한쌍의 입출력 단자영역(4a,4b)은 하부 기판(1b)에 형성되거나, 상부기판과 하부기판에 하나씩 나누어 형성될 수 도 있다.Thereafter, after drying, the upper and lower surfaces of the upper and lower substrates 1a and 1b are formed with the conductive surfaces 5a and 5b as shown in FIG. 3c, respectively, and the upper surface of the upper substrate 1a. On both sides, a pair of input / output terminal areas 4a and 4b, which are separated from the upper ground plane 5a as a conductive material and form a small square island electrically insulated, are formed by the screen printing method. In this case, if necessary, the pair of input / output terminal areas 4a and 4b may be formed on the lower substrate 1b, or may be divided into upper and lower substrates one by one.

이어서 건조과정을 거친후 도 3d와 같이 상기 상부/하부 기판(1a,1b)을 접합물질의 접착력을 이용하여 압착에 의해 붙인후, 도 3e와 같이 스크린 인쇄된 페이스트의 점성과 접착력을 키우고 함유된 유기물을 제거하기 위하여 100℃에서 30분 동안 고온 건조시킨후 약 850℃에서 소성시켜 상부/하부 기판(1a,1b)을 고정 밀착시킨다.Subsequently, after the drying process, the upper and lower substrates 1a and 1b are adhered by pressing using the adhesive force of the bonding material as shown in FIG. 3d, and then the viscosity and the adhesive force of the screen printed paste are increased as shown in FIG. 3e. In order to remove the organic matter, the substrate is dried at a high temperature for 30 minutes at 100 ° C. and then calcined at about 850 ° C. to fix the upper and lower substrates 1a and 1b.

끝으로 도 3f와 같이 상기 상부/하부 기판(1a,1b)의 4측면중에서 입출력 단자영역(4a,4b)이 형성되지 않은 다른 2측면에 대하여 상부/하부 접지면(5a,5b)을 상호 연결시키기 위하여 솔더링 또는 브레이징 방법에 의해 좌/우 측면 접착층(6a,6b)을 형성한다.Finally, the upper and lower ground planes 5a and 5b are interconnected with respect to the other two sides of the four side surfaces of the upper and lower substrates 1a and 1b in which the input / output terminal regions 4a and 4b are not formed, as shown in FIG. 3F. The left and right side adhesive layers 6a and 6b are formed by soldering or brazing.

또한 상기 측면 접착층(6a,6b)은 상기한 도 3d에 도시된 압착단계 이후에 상기와 같은 전도성 페이스트를 인쇄 등에 의해 형성한후 소성에 의해 형성할 수 도 있다.In addition, the side adhesive layers 6a and 6b may be formed by baking after forming the conductive paste as described above after the pressing step illustrated in FIG. 3D.

한편 상부/하부 접지면(5a,5b)을 상호 연결시키기 위한 연결구조는 도 4에 도시된 바와같이 상기한 측면 접착층(6a,6b) 대신에 얇은 금속판을 이용한 연결판(8a,8b)을 이용하여 고정 접합시키는 것도 가능하다. 이경우 연결판(8a,8b)은 전도성이 양호한 은도금 또는 부식을 막기 위한 도금막이 형성된 두께 0.2-0.3mm의 금속판을 사용할 수 있다.On the other hand, the connection structure for interconnecting the upper and lower ground planes 5a and 5b uses connection plates 8a and 8b using thin metal plates instead of the side adhesive layers 6a and 6b as shown in FIG. It is also possible to fix and join. In this case, the connecting plates 8a and 8b may use a silver plate having good conductivity or a metal plate having a thickness of 0.2 to 0.3 mm in which a plating film for preventing corrosion is formed.

상기와 같이 제1실시예에 따른 2층 세라믹 유전체 기판으로 이루어진 환형 공진기는 미리 고온 소결된 세라믹 기판을 이용하여 기판 내/외부에 각종 마이크로웨이브 소자에 필요한 도전패턴과 기판을 상호 접합시키기 위한 접합영역을 전도성 페이스트를 사용하여 형성하고 이를 소성에 의해 밀착시켜서 다층구조를 완성하므로 기존의 세라믹 기판의 고유한 특성을 유지할 수 있고 이를 통하여 저손실 및 소형화를 쉽게 이룰 수 있다.As described above, the annular resonator made of the two-layer ceramic dielectric substrate according to the first embodiment uses a high-temperature sintered ceramic substrate to bond the conductive patterns and substrates required for various microwave devices to and from the substrate. It is formed by using a conductive paste and by bonding it by firing to complete the multi-layer structure can maintain the unique characteristics of the existing ceramic substrate, through which low loss and miniaturization can be easily achieved.

그 결과 제1실시예의 유전체 기판은 마이크로파 대역에서 유전체 고유의 품질계수(Q×f)가 약 50,000 내지 100,000 정도의 값을 가지게 되며, 종래의 고유전율 세라믹과는 달리 마이크로웨이브 대역에서 광범위하게 쓰일 수 있다.As a result, the dielectric substrate of the first embodiment has a dielectric constant quality factor (Q × f) of about 50,000 to 100,000 in the microwave band, and can be widely used in the microwave band, unlike conventional high-k dielectric ceramics. have.

한편, 도 5에 도시된 제1실시예의 접합구조에 대한 변형예에서는 하부기판(1b)에 대한 환형 공진기 회로를 이루기 위한 내부 도전패턴(2)을 형성한후 접합을 용이하게 하기 위하여 상부기판(1a)의 하부면에 상기 도전패턴(2)에 대응하나 도전패턴(2) 보다 폭이 좁은 부착용 도전패턴(2a)을 형성하고, 상부/하부 기판(1a,1b)을 압착하여 처리함에 의해 전기적, 기계적 강도를 향상시킨 예를 보여준다.Meanwhile, in the modified example of the bonding structure of the first embodiment shown in FIG. 5, after forming the inner conductive pattern 2 for forming the annular resonator circuit for the lower substrate 1b, the upper substrate ( The conductive pattern 2a is formed on the lower surface of 1a but corresponds to the conductive pattern 2 but narrower than the conductive pattern 2, and the upper / lower substrates 1a and 1b are compressed to be treated. , Shows an example of improved mechanical strength.

한편 상기한 제1실시예는 2층 적층형 세라믹 유전체 기판 구조를 설명하였으나, 이와 유사한 방식으로 다층 적층구조를 실현할 수 있다. 예를들어, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로웨이브 소자용 스트립 라인 구조를 갖는 3층 세라믹 유전체 기판을 보여주는 단면도이다. 제2실시예는 제1실시예와 동일하게 어떤 첨가제도 함유하지 않고 유전체 조성을 그대로 유지한 채로 미리 고온에서 소결시켜 고유전율을 갖는 3개의 세라믹 유전체 기판(11a,11b,11c)을 사용하여 적층된다.Meanwhile, while the first embodiment has described the two-layer multilayer ceramic dielectric substrate structure, the multilayered multilayer structure can be realized in a similar manner. For example, FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a three-layer ceramic dielectric substrate having a strip line structure for microwave devices according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is laminated using three ceramic dielectric substrates 11a, 11b, 11c having a high dielectric constant by sintering at a high temperature in advance without containing any additives and maintaining the dielectric composition in the same manner as in the first embodiment. .

각 기판 사이에는 회로 형성용 도전패턴(12,12a)이 형성되어 있고, 도전패턴(12,12a)이 형성되지 않은 빈공간에 기판을 상호 접합시키기 위한 접합영역(13a,13b,13c,13d)이 전도성 페이스트 등을 사용하여 스크린 인쇄에 의해 형성되고, 상부/하부 기판(11a,11c)의 상부와 하부면에는 각각 접지면(15a,15b)이 형성되어 있다.The circuit forming conductive patterns 12 and 12a are formed between the substrates, and the junction regions 13a, 13b, 13c, and 13d for bonding the substrates together to empty spaces in which the conductive patterns 12 and 12a are not formed. This conductive paste or the like is formed by screen printing, and ground planes 15a and 15b are formed on the upper and lower surfaces of the upper and lower substrates 11a and 11c, respectively.

상기 상부 기판(11a)의 상부면에는 접지면(15a)과 분리되며 도시되지 않은 입출력 단자영역이 형성되고, 3기판의 양측면에는 상부/하부 접지면(15a,15b)을 상호 연결시키기 위한 측면 접착층(16a,16b)이 형성되어 있다.The upper surface of the upper substrate 11a is separated from the ground surface 15a, and an input / output terminal region (not shown) is formed, and side adhesive layers for interconnecting the upper / lower ground surfaces 15a and 15b to both sides of the three substrates. 16a and 16b are formed.

상기한 바와같이 제2실시예에 따르면 유전율과 품질계수의 저하현상을 야기하지 않고 다층 세라믹 유전체 기판을 얻을 수 있게 된다.As described above, according to the second embodiment, a multilayer ceramic dielectric substrate can be obtained without causing degradation of the dielectric constant and quality coefficient.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로웨이브 소자용 스트립 라인 구조를 갖는 2층 세라믹 유전체 기판을 보여주는 분해 사시도로서, 상기 제1실시예에서는 상부/하부 기판이 동일한 크기를 갖는 구조이나, 제3실시예는 상부/하부 기판(21a,21b)이 서로 다른 크기를 갖는 구조로서 스트립라인 구조를 일부분만 형성한 예이다.FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating a two-layer ceramic dielectric substrate having a strip line structure for microwave devices according to a third embodiment of the present invention. In the first embodiment, the upper and lower substrates have the same size. The third embodiment is an example in which the upper / lower substrates 21a and 21b have different sizes and only partially form the stripline structure.

제3실시예에서는 하부 기판(21b)에 회로 형성용 도전패턴(22)을 형성한후 스트립라인 구조를 일부분만 형성하기 위하여 상부 기판(21a)의 좌/우 양측변에 대응하는 부분에만 하부기판(21b)에 접합영역(23a,23b)을 일직선으로 형성한다. 이경우 입출력 단자영역(24a,24b)은 상기 접합영역(23a,23b)이 형성되지 않은 상/하 양측변으로 향하는 일직선 패턴으로 형성한다. 이경우 기판(21a,21b)의 상부면과 하부면에는 접지면(25)이 형성되고, 좌/우 측면에는 측면 접착층(26)이 형성된다.In the third embodiment, after the conductive pattern 22 for circuit formation is formed on the lower substrate 21b, the lower substrate is formed only on portions corresponding to both left and right sides of the upper substrate 21a to form only a portion of the stripline structure. The joining regions 23a and 23b are formed in a straight line at 21b. In this case, the input / output terminal areas 24a and 24b are formed in a straight line pattern directed to both upper and lower sides where the junction areas 23a and 23b are not formed. In this case, the ground plane 25 is formed on the upper and lower surfaces of the substrates 21a and 21b, and the side adhesive layer 26 is formed on the left and right sides thereof.

한편 도 8은 입출력 단자영역에 대한 변형예를 도시한 것으로, 입출력 단자영역(34a,34b)은 상하부 측면으로 연장되어 상하부 기판(31a,31b) 내부의 회로부분과 연결되는 구조를 갖거나 하부 기판(31b)에 형성된 또다른 입출력 단자와 연결되는 구조를 가질 수 있다.8 illustrates a modified example of the input / output terminal region, wherein the input / output terminal regions 34a and 34b extend to the upper and lower side surfaces and have a structure connected to circuit portions inside the upper and lower substrates 31a and 31b or the lower substrate. It may have a structure connected to another input and output terminal formed in (31b).

이하에 본 발명에 따른 제조방법과 이에 따른 세라믹 유전 기판의 특성을 종래의 구조와 비교하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method and the characteristics of the ceramic dielectric substrate according to the present invention will be described in comparison with the conventional structure.

-실시예 1-Example 1

실시예 1은 도 3a 내지 도 3f에 따라 제작이 이루어지며, 이경우 환형 공진기를 예를들어 제작하였다.Example 1 is made according to Figures 3a to 3f, in this case, for example an annular resonator was produced.

먼저 도 3a와 같이 ZnO+Nb2O5+Ta2O5의 조성으로서 크기가 10×10×1mm이고, 유전상수가 35이며, 품질계수(Q×f)는 10GHz에서 55,000이고, 소결온도가 1300℃인 한쌍의 고유전율 마이크로 세라믹 기판(1a,1b)을 소결하여 준비한다.First, as shown in FIG. 3A, ZnO + Nb 2 O 5 + Ta 2 O 5 has a size of 10 × 10 × 1 mm, a dielectric constant of 35, a quality factor (Q × f) of 55,000 at 10 GHz, and a sintering temperature of A pair of high dielectric constant micro-ceramic substrates 1a and 1b at 1300 ° C are prepared by sintering.

그후 도 3b와 같이 상기한 하나의 하부 세라믹 유전체 기판(1b)의 상부면 중앙에 환형 공진기용 도전패턴(2)을 100% Ag 페이스트를 이용하여 10㎛ 두께로 스크린 인쇄에 의해 환형으로 형성한다. 이경우 도전패턴(2)의 반지름은 3.15mm, 선폭은 0.5mm로 제작하였다. 또한 각 기판(1a,1b)의 상부면과 하부면에는 도 3c와 같이 접지용 패턴(5a,5b)과 입출력 단자영역(4a,4b)을 인쇄하였다.Thereafter, as shown in FIG. 3B, the conductive pattern 2 for the annular resonator is formed in the center of the upper surface of the one lower ceramic dielectric substrate 1b by screen printing with a thickness of 10 μm using 100% Ag paste. In this case, the radius of the conductive pattern 2 was 3.15 mm, and the line width was 0.5 mm. In addition, the upper and lower surfaces of each of the substrates 1a and 1b are printed with the grounding patterns 5a and 5b and the input / output terminal areas 4a and 4b as shown in FIG. 3C.

상기 기판의 건조후 하부기판의 빈공간에 Ag 페이스트를 사용하여 10㎛ 두께로 접합영역(3a-3d)을 인쇄하고, 건조후에 상부/하부 기판에 압력을 가하여 붙인다. 그후 100℃에서 30분 고온 건조하고 850℃에서 Ag 페이스트를 소성한다.After drying of the substrate, the bonding region 3a-3d is printed in an empty space of the lower substrate by using an Ag paste with a thickness of 10 μm, and after the drying, pressure is applied to the upper / lower substrate. Then hot dried at 100 ° C for 30 minutes and calcined Ag paste at 850 ° C.

끝으로 좌우 측면을 브레이징에 의해 측면 접착층(6a,6b)을 형성하여 실시예 1의 2층구조 세라믹 유전체 기판을 완성하였다.Finally, the side adhesive layers 6a and 6b were formed by brazing the left and right sides, thereby completing the two-layer ceramic dielectric substrate of Example 1.

그후 완성된 실시예 1의 2층 기판을 중심 주파수 2.87GHz 일때 공진기의 품질계수와 유효 유전율을 측정하여 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다.Thereafter, the finished two-layer substrate of Example 1 measured the quality factor and the effective dielectric constant of the resonator at the center frequency of 2.87 GHz, and the measurement results are shown in Table 1 below.

-종래예 1(마이크로스트립 공진기)-Conventional Example 1 (Microstrip Resonator)

마이크로스트립 공진특성을 알기 위하여 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 1장의 세라믹 유전체 기판을 이용하여 동일한 형상과 사이즈를 갖는 환형 공진기를 제작하여 중심 주파수 3.12GHz 일때 공진기의 품질계수와 유효 유전율을 측정하여 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다.In order to know the microstrip resonance characteristics, an annular resonator having the same shape and size was manufactured using the same ceramic dielectric substrate as used in Example 1, and the quality coefficient and effective dielectric constant of the resonator were measured at the center frequency of 3.12 GHz. It is shown in Table 1 below.

-종래예 2(동시 소결용 세라믹 유전체)-Conventional Example 2 (Ceramic Dielectric for Simultaneous Sintering)

적층형 다층기판을 제조하는데 사용되는 저온 소결용 유전체를 사용하는 것으로 상기한 실시예 1과 동일한 종류의 유전체를 이용하여 Ag와 동시소결 가능하게 하는 첨가제 등을 첨가하여 유전율 : 25, 품질계수 : 20,000, 소결온도 : 875℃의 동시소결용 세라믹 유전체를 만들었다. 이 유전체를 사용하여 공진기의 품질계수와 유효 유전율을 측정하여 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다.It is a low-temperature sintering dielectric used to manufacture a multilayered multi-layer substrate, and using the same kind of dielectric as in Example 1 above, by adding an additive which enables co-sintering with Ag, dielectric constant: 25, quality factor: 20,000, Sintering temperature: 875 ℃ was made of a ceramic dielectric for co-sintering. The dielectric constant was used to measure the quality factor and effective dielectric constant of the resonator, and the measurement results are shown in Table 1 below.

품질계수(Q×f)Quality factor (Q × f) 유효 유전율Effective permittivity 실시예 1Example 1 230(f=2.87GHz)230 (f = 2.87 GHz) 3030 종래예 1Conventional Example 1 170(f=3.12GHz)170 (f = 3.12 GHz) 2424 종래예 2Conventional Example 2 120120 2121

상기 표 1과 같이 마이크로스트립 구조를 갖는 종래예 1과 본 발명의 실시예 1의 경우 동일한 기판을 이용하면 실시예 1이 유전율과 품질계수가 높게 나타난다. 이는 장치의 소형화 및 저손실화를 쉽게 이룰 수 있다는 것을 의미한다.As shown in Table 1, in the case of the conventional example 1 having the microstrip structure and the example 1 of the present invention, when the same substrate is used, the dielectric constant and the quality factor of Example 1 are high. This means that miniaturization and low loss of the device can be easily achieved.

동시소결용 세라믹 유전체의 종래예 2는 첨가제에 의한 품질계수 및 유전율의 저하가 이루어진 상태이어서 상기한 2구조와 직접적으로 비교하는 것은 큰 의미가 없다. 이경우 동시소결용 세라믹 적층구조를 위해서는 여러층을 쌓는 적층기술, 인쇄기술 및 컷팅기술 등의 공정상의 어려움이 따른다.Conventional example 2 of the co-sintering ceramic dielectric is in a state where the quality factor and the dielectric constant of the additive are reduced, and thus it is not significant to directly compare the two structures. In this case, for the simultaneous sintering ceramic laminate structure, there are difficulties in the process of stacking multiple layers, printing techniques, and cutting techniques.

이에 비하여 본 발명에 따른 다층 적층기판은 상기와 같은 제조공정이 단순화 되었을 뿐아니라 공정의 난이도가 낮아 표준화 공정이 용이하여 그 결과 저비용으로 대량 생산성이 높아지게 된다. 또한 유전특성을 저하시키지 않고 다층구조로 접합시킬 수 있어 높은 유효 유전율과 품질계수를 실현할 수 있으며, 그 결과 마이크로웨이브 소자의 소형화와 저손실화를 기할 수 있다.In contrast, the multilayered multilayer substrate according to the present invention not only simplifies the manufacturing process as described above, but also reduces the difficulty of the process, thereby facilitating the standardization process, and as a result, the mass productivity is increased at low cost. In addition, it can be bonded in a multi-layer structure without degrading the dielectric properties, it is possible to realize a high effective dielectric constant and quality coefficient, resulting in miniaturization and low loss of the microwave device.

상기한 바와같이 본 발명에서는 기존의 유전체 조성을 그대로 유지한 채로 미리 고온 소결된 다수의 유전체 기판을 이용하여 다층구조로 회로의 형성과 동시에 전체적/부분적으로 접합함에 의해 마이크로웨이브 소자의 소형화와 저 코스트화를 기함과 동시에 높은 유효 유전율과 품질계수를 실현할 수 있게 되었다.As described above, in the present invention, a plurality of dielectric substrates that are pre-sintered at a high temperature while maintaining the existing dielectric composition are used to form a circuit in a multi-layer structure, and simultaneously or partially join the circuits, thereby miniaturizing and lowering the cost of the microwave device. At the same time, it is possible to realize high effective permittivity and quality factor.

본 발명은 일반적인 마이크로웨이브 스트립라인을 필요로 하는 마이크로웨이브 제품에 응용할 수 있다. 이러한 제품으로는 다층구조시에 기존의 동축형 필터보다 높이가 낮은 필터 제조를 쉽게 이룰 수 있으며, 소형 저손실화에 따라 두개의 대역통과필터로 구성되는 듀플렉서, 그밖에 소형의 방향성 결합기 및 높은 품질계수를 이용한 높은 공진회로와, 이를 이용한 소형 공진기와, 전송선의 지연라인 등에 응용할 수 있다.The present invention can be applied to microwave products requiring a general microwave stripline. Such products can be easily manufactured with a filter having a height lower than that of a conventional coaxial filter in a multilayer structure, and due to the small size and low loss, a duplexer composed of two band pass filters, other small directional couplers, and a high quality factor It can be applied to a high resonant circuit used, a small resonator using the same, and a delay line of a transmission line.

또한 종래의 동축형, 모노 블럭형 및 적층형 LC 필터에 본 발명을 이용하여 소형화시킬 수 도 있다. 더욱이 종래의 마이크로웨이브 소자들의 단일 모듈의 소형화와 일부분만을 스트립라인 구조를 쉽게 구현할 수 있으므로 일부분의 특성향상을 위하여 이용될 수 있다.In addition, the present invention can be miniaturized by using the present invention in conventional coaxial, monoblock and stacked LC filters. Furthermore, since the miniaturization of a single module of the conventional microwave devices and only a part of the stripline structure can be easily implemented, the part can be used for improving a part of the characteristics.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have

Claims (11)

저온 소결용 첨가제를 함유하지 않은 세라믹 조성으로 미리 소결된 다수의 세라믹 유전체 기판과,A plurality of ceramic dielectric substrates pre-sintered with a ceramic composition containing no additives for low temperature sintering, 마이크로웨이브 소자의 회로를 형성하기 위하여 상기 기판들 사이에 전도성 재료로 형성된 다수의 도전패턴과,A plurality of conductive patterns formed of a conductive material between the substrates to form a circuit of a microwave device, 상기 기판들 사이에 인접된 기판을 상호 접합하기 위하여 상기 도전패턴이 형성되지 않은 빈공간에 배치된 다수의 접합영역과,A plurality of bonding regions disposed in empty spaces in which the conductive patterns are not formed to bond adjacent substrates between the substrates; 상기 다수의 세라믹 유전체 기판의 최상부면과 최하부면에 전도성 재료로 형성된 제1 및 제2 접지면과,First and second ground planes formed of a conductive material on top and bottom surfaces of the plurality of ceramic dielectric substrates; 상기 적층된 다수의 세라믹 유전체 기판의 양측면을 커버하여 상기 제1 및 제2 접지면을 상호 연결시킴과 동시에 상기 다수의 기판을 접합 고정시키기 위해 전도성 재료로 형성된 제1 및 제2 연결도체와,First and second connection conductors formed of a conductive material to cover both sides of the plurality of stacked ceramic dielectric substrates to interconnect the first and second ground planes and to simultaneously bond and secure the plurality of substrates; 상기 제1 및 제2 접지면 중 어느 하나에 배치되며 상기 제1 및 제2 접지면과 전기적으로 절연된 한쌍의 입출력 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자.And a pair of input and output electrodes disposed on any one of the first and second ground planes and electrically insulated from the first and second ground planes. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 연결도체는 각각 고전도성 금속 페이스트의 소성피막 또는 양측 단부가 제1 및 제2 접지면에 고정된 금속박판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자.The strip line structure as claimed in claim 1, wherein each of the first and second connection conductors is formed of a plastic film or a thin metal plate fixed at both ends of the highly conductive metal paste to the first and second ground planes. Microwave device. 제1항에 있어서, 상기 다수의 세라믹 유전체 기판중 적어도 어느 하나의 기판이 다른 기판에 대하여 크기가 작은 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자.The microwave device of claim 1, wherein at least one of the plurality of ceramic dielectric substrates is smaller in size with respect to another substrate. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 마이크로웨이브 소자는 유전체 공진기, 유전체 필터, 방향성 결합기 및 지연라인 중 어느하나인 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자.The microwave device according to any one of claims 1 to 3, wherein the microwave device is any one of a dielectric resonator, a dielectric filter, a directional coupler, and a delay line. 저온 소결용 첨가제를 함유하지 않은 세라믹 조성으로 미리 소결하여 다수의 세라믹 유전체 기판을 준비하는 단계와,Preparing a plurality of ceramic dielectric substrates by sintering in advance with a ceramic composition containing no additives for low temperature sintering; 마이크로웨이브 소자의 회로를 형성하기 위하여 최상부 기판을 제외한 나머지 기판의 상부면에 전도성 금속을 사용하여 다수의 도전패턴을 형성하는 단계와,Forming a plurality of conductive patterns by using a conductive metal on the upper surface of the substrate except the uppermost substrate to form a circuit of the microwave device, 상기 도전패턴이 형성되지 않은 빈공간에 인접된 기판을 상호 접합하기 위한 다수의 접합물질 패턴을 형성하는 단계와,Forming a plurality of bonding material patterns for mutually bonding substrates adjacent to empty spaces in which the conductive patterns are not formed; 상기 다수의 세라믹 유전체 기판의 최상부면과 최하부면에 전도성 금속을 사용하여 제1 및 제2 접지면과, 상기 제1 및 제2 접지면 중 어느 하나에 배치되며 상기 제1 및 제2 접지면과 간격을 갖고 분리된 한쌍의 입출력 단자영역을 형성하는 단계와,The first and second ground planes and the first and second ground planes are disposed on one of the first and second ground planes by using a conductive metal on the top and bottom surfaces of the plurality of ceramic dielectric substrates. Forming a pair of input and output terminal areas spaced apart from each other; 상기 다수의 기판을 압착한후 고온 건조와 소성에 의해 다수의 기판을 고정 밀착시키는 단계와,Pressing the plurality of substrates and fixing the plurality of substrates by high temperature drying and firing; 상기 적층된 다수의 세라믹 유전체 기판의 양측면을 커버하여 상기 제1 및 제2 접지면을 상호 연결시킴과 동시에 상기 다수의 기판을 접합 고정시키기 위해 전도성 재료를 사용하여 제1 및 제2 측면 접착층을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자의 제조방법.Forming first and second side adhesive layers using conductive materials to cover both sides of the stacked plurality of ceramic dielectric substrates to interconnect the first and second ground planes and simultaneously bond and secure the plurality of substrates. Method for manufacturing a microwave device having a strip line structure, characterized in that consisting of a step. 제5항에 있어서, 상기 전도성 금속은 100% Ag 페이스트 또는 Cu인 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자의 제조방법.The method of manufacturing a microwave device having a strip line structure according to claim 5, wherein the conductive metal is 100% Ag paste or Cu. 제5항에 있어서, 상기 접합물질 패턴은 전도성 금속 페이스트, 글래스 계열 접합제 및 실버 에폭시 접합제 중 어느 하나를 사용하여 스크린 인쇄방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자의 제조방법.The method of claim 5, wherein the bonding material pattern is a microwave device having a strip line structure, characterized in that formed by the screen printing method using any one of a conductive metal paste, a glass-based binder and a silver epoxy binder. Way. 제5항에 있어서, 상기 다수의 도전패턴과 접합물질 패턴은 금속 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄에 의해 동시에 일공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자의 제조방법.The method of claim 5, wherein the plurality of conductive patterns and the bonding material pattern are simultaneously formed in one step by screen printing using a metal paste. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 측면 접착층은 솔더링 또는 브레이징 방법에 의해 형성되거나, 금속 페이스트의 인쇄와 소성에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자의 제조방법.The method of claim 5, wherein the first and second side adhesive layers are formed by a soldering or brazing method, or are formed by printing and firing a metal paste. 제5항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 다수의 세라믹 유전체 기판중 적어도 어느 하나의 기판이 다른 기판에 대하여 크기가 작은 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자의 제조방법.10. The method according to any one of claims 5 to 9, wherein at least one of the plurality of ceramic dielectric substrates is smaller in size with respect to other substrates. 제5항 내지 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 회로 형성용 다수의 도전패턴을 형성한후 상기 도전패턴에 대응한 상부 기판의 하부면에 도전패턴 보다 폭이 좁은 도전패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트립 라인 구조를 갖는 마이크로웨이브 소자의 제조방법.The method of any one of claims 5 to 9, further comprising forming a conductive pattern having a width smaller than that of the conductive pattern on the lower surface of the upper substrate corresponding to the conductive pattern after forming the plurality of conductive patterns for forming the circuit. A method of manufacturing a microwave device having a strip line structure, characterized in that it comprises a.
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