KR0166444B1 - 저 유전율을 지니는 고주파회로용 글래스 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파회로용의 유전율을 지니는 글래스 조성물에 관한 것이고, 본 발명의 글래스 조성물은 SiO2, 및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나를 SiO2, B2O3및 K2O의 삼원 시스템에 의한 조성도에서 점 A(65, 35, 0), 점 B(65, 20, 15), 점 C(85, 0, 15), 및 점 D(85, 15, 0)를 통과하는 선으로 둘러싸인 영영내에 있는 비율로 포함한다. 본 발명의 글래스 조성물은 용융온도 및 글래스 연화점이 저하되도록 소량의 세정제를 함유할 수 있다. 본 발명의 조성물은 절연물질로서 콤팩트 및 패스트 전자기계 및 장치에서 고주파용으로 특히 적합하다.

Description

저 유전율을 지니는 고주파 회로용 글래스 조성물
본 발명은 저 유전율을 지녀 고주파회로용 절연재료로서 사용되는 글래스 조성물에 관한 것이다.
콤팩터(compactor)와 패스터(faster) 전자 기계 및 장치에는 최근 저유전율을 지니는 고주파회로용 전기 절연물질이 요구되고 있는 경향이 있다. 그러한 절연재료는, 예를들어, 알루미나로 형성된 절연기판의 표면상에 절연층을 형성시키는데 사용된다. 절연층은 절연기판의 표면상에 형성된 회로패턴을 지지한다.
저 유전율을 지니는 에폭시 수지-기재 재료로 절연층을 형성시키는 것이 통상적이다. 그러나, 수지-기재 절연 재료는 고온에서 내구력이 불량하다.
상기된 단점을 완전히 해소시키고자 하는 본 발명의 목적은 저 유전율을 지니며 고온에서 내구력이 우수한 신규한 전기 절연재료를 제공하는데 있다. 본 발명에서, 전기 절연재료는 수지-기재 물질이 아니면서 저 유전율을 지니는 글래스 조성물이다. 본 발명에 따른 글래스 조성물은 SiO2, 및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나를 SiO2, B2O3및 K2O의 삼원 시스템에 의한 조성도에서 점 A(65, 35, 0), 점 B(65, 20, 15), 점 C(85, 0, 15), 및 점 D(85, 15, 0)를 통과하는 선으로 둘러싸인 영영내에 있는 비율로 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 저 유전율을 지니는 고주파 회로용 글래스 조성물의 비율을 삼원도로 도시하는 조성도이다.
본 발명의 요지는 고주파회로용으로 저 유전율을 지니는 글래스 조성물에 있으며, 본 발명의 조성물은 SiO2, 및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나를 SiO2, B2O3및 K2O의 삼원 시스템에 의한 도 1의 조성도에서 점 A(65, 35, 0), 점 B(65, 20, 15), 점 C(85, 0, 15), 및 점 D(85, 15, 0)를 통과하는 선으로 둘러싸인 영영내에 있는 비율로 포함한다.
본 발명은 글래스 조성물이 상기된 주요 성분(SiO2, B2O3, 및 K2O)에 추가하여, 주요성분의 전체 중량의 약 2중량%의 이하의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3, 및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 하나이상의 세정제를 함유하도록 변형될 수 있다.
세정제는 글래스 조성물의 융점 및 연화점을 떨어뜨린다. 낮아진 융점은 재조공정중 재료가 용융되는 백금 도가니 등의 수명을 연장시킨다.
실시예
글래스 원료물질은 표 1에 나타낸 방법에 따라 SiO2, B2O3, K2CO3, As2O3, As2O5, Sb2O3, 및 Na2SO4로 재조하였다. 생성 혼합물을 표 1에 특정화된 온도에서 용융시켰다. 이러한 온도는 글래스 조성물의 융점이 아니며 혼합물이 용융되는 온도이다.
생성된 용융 글래스를 모울드에 옮겼다. 생성물을 풀림(annealing)시켜 스트래스를 제거하였다. 풀림된 물질은 물리적인 특성을 측정하기 위해 표본으로 잘랐다. 샘플의 연화점을 표 1에 나타낸다.
* 본 발명의 범위를 벗어난 샘플
각각의 표본은 1MHz, 1Vrms, 및 25℃ 및 3 GHz에서 진동방법을 통해 정전용량 및 유전손실(tan 1)을 측정함으로써 습윤상태에서의 유전 특성 및 부하 절연특성에 대하여 시험되었다. 표본의 상대적인 유전율(εr)은 얻은 정전 용량과 사용된 캐패시커의 디멘젼으로부터 계산하였다. 표본의 절연저항(IR)은 85℃ 및 85%RH에서 1000시간동안 50V의 전압을 가한 다음 1분동안 100V (DC)를 가함으로써 측정하였다. 또한, 샘플을 분쇄하고 소ruf될 수 있는 경우 생성된 분말을 1050℃이하의 온도에서 가열하였다. 이러한 시험결과를 표 2에 나타낸다.
* 본 발명의 범위를 벗어난 샘플
표 1 및 2에 나타낸 특성을 근거로 하는 SiO2, B2O3, 및 K2O의 바람직한 조성은 도 1에 도시된 바와 같이 설정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 고주파 회로용의 저 유전율을 지니는 글래스 조성물은 SiO2, 및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나를 SiO2, B2O3및 K2O의 삼원 시스템에 의한 도 1에 도시된 조성도에서 점 A(65, 35, 0), 점 B(65, 20, 15), 점 C(85, 0, 15), 및 점 D(85, 15, 0)를 통과하는 선으로 둘러싸인 영영내에 있는 비율로 포함한다.
표 1 및 2의 샘플 1 내지 11은 As2O3, As2O5, Sb2O3또는 Na2SO4와 같은 어떠한 세정제를 함유하지 않는다. 샘플 2 내지 9는 본 발명에 부합되지만, 샘플 1, 10 및 11은 본 발명의 범위를 벗어난 샘플이다. 샘플 1, 10 및 11은 도 1의 각각 X, Y 및 Z영역내에 있는 조성으로 조성된다.
X 영역내에 있는 조성의 샘플 1은 표 2에 나타낸 바와 같이 1 x 1010Ω(log IR〈10)이하의 절연저항을 지닌다. 이러한 결과는 습윤상태에서 절연특성이 불량함을 의미한다. Y 영역내에 있는 조성의 샘플 10은 표 2에 나타낸 바와 같이 바람직하지 않게 높은 상대적인 유전율(7 이상)을 지닌다. Z 영역내에 있는 조성의 샘플 11은 표 1에 나타낸 바와 같이 연화점이 1050℃보다 높고, 표 2에 나타낸 바와 같이 1050℃에서 하소될 수 없다. 이러한 결과는 공정성 면에서 불량함을 나타내는 것이다.
시험하여 얻은 결과를 상세히 분석하여 보면, 글래스 조성물의 비율은 점 A(65, 35, 0), 점 B'(65, 32, 3), 점 C'(85, 12, 3), 및 점 D(85, 15, 0)를 통과하는 선에 둘러싸이는 영역, 및 더욱 바람직하게는, 점 A''(75, 24.5, 0.5), 점 B''(75, 22, 3), 점 C'(85, 12, 3), 및 점 D''(85, 14.5, 0.5)를 통과하는 선에 둘러싸이는 영역내에 있는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 약 4 또는 그 이하의 낮은 유전율을 지닌 글래스 조성물이 얻어진다.
표 1 및 2에 나타낸 샘플 12 내지 16은 전체 주요 성분, 즉, SiO2및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나의 양의 2중량%의 양으로 세정제와 함께 혼합된다. 샘플 12 내지 15는 세가지 주요 성분의 조성이 샘플 7과 동일하다; 그러나, 이들은 각각 2중량%의 As2O3, As2O5, Sb2O3또는 Na2SO4를 포함한다. 샘플 16은 세가지 주요 성분의 조성이 샘플 3과 동일하다; 그러나, 이 샘플은 2중량%의 Na2SO4를 포함한다.
샘플 12 내지 16을 샘플 7과 비교하거나 샘플 16을 샘플 3과 비교하여 보면, 2 중량% 이하의 세정제는 표 1에 나타낸 바와 같이 용융온도를 및 연화점을 낮추고 있음을 알 수 있다. 그러나, 표 2에 나타낸 바와 같이, 샘플 12 내지 16의 유전율은 샘플 7 또는 샘플 3의 유전율 보다 크다. 따라서, 유전율이 상승하는 것을 억제시키기 위해서, 세정제의 함량을 약 0.05 내지 0.5중량% , 더욱 바람직하게는, 0.05 내지 0.2중량%의 범위로 하는 것이 바람직하다.
실시예에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조성물은 저 유전율을 지니며, 습윤상태의 부하시험에서 높은 신뢰성을 보였다. 본 발명의 조성물은 낮은 글래스 연화점(1050℃이하)을 지니고 있고, 비교적 저온에서 소결될 수 있다(1050℃이하). 따라서, 본 발명의 조성물은 세라믹 다층기판 및 유전체 기판과 같은 절연 기판상에 전기 절연층으로 형성될 수 있다. 절연재료로서, 본 발명의 조성물은 콤팩트 및 패스트 전자 기계 및 장치에서의 고주파 회로에 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 조성물은 고온에서 내구성이 수지-기재 재료 보다 우수하다.

Claims (20)

  1. SiO2, 및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나를 SiO2, B2O3및 K2O의 삼원 시스템에 의한 조성도에서 점 A(65, 35, 0), 점 B(65, 20, 15), 점 C(85, 0, 15), 및 점 D(85, 15, 0)를 통과하는 선으로 둘러싸인 영영내에 있는 비율로 포함함을 특징으로 하는 글래스 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 2중량% 이하의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 0.05 내지 0.5중량%의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 0.05 내지 0.2중량%의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  5. SiO2, 및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나를 SiO2, B2O3및 K2O의 삼원 시스템에 의한 조성도에서 점 A(65, 35, 0), 점 B'(65, 32, 3), 점 C'(85, 12, 3), 및 점 D(85, 15, 0)를 통과하는 선으로 둘러싸인 영영내에 있는 비율로 포함함을 특징으로 하는 글래스 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 2중량% 이하의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제 5 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 0.05 내지 0.5중량%의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제 5 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 0.05 내지 0.2중량%의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  9. SiO2, 및 B2O3또는 K2O중 적어도 하나를 SiO2, B2O3및 K2O의 삼원 시스템에 의한 조성도에서 점 A(75, 24.5, 0.5), 점 B(75, 22, 3), 점 C'(85, 12, 3), 및 점 D(85, 14.5, 0.5)를 통과하는 선으로 둘러싸인 영영내에 있는 비율로 포함함을 특징으로 하는 글래스 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 2중량% 이하의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 0.05 내지 0.5중량%의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  12. 제 9 항에 있어서, 전체 SiO2, B2O3및 K2O의 양의 0.05 내지 0.2중량%의 양으로 As2O3, As2O5, Sb2O3및 Na2SO4로 이루어진 그룹중에서 선택된 한가지 이상의 개질제를 더 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  13. 절연재료가 제 1항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
  14. 절연재료가 제 2항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
  15. 절연재료가 제 5항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
  16. 절연재료가 제 6항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
  17. 절연재료가 제 9항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
  18. 절연재료가 제 10항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
  19. 절연재료가 제 11항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
  20. 절연재료가 제 12항의 글래스임을 특징으로 하여 절연재료 부분을 함유하는 전기 장치.
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