KR100315749B1

KR100315749B1 - 다층 기판용 유전체 자기 조성물

Info

Publication number: KR100315749B1
Application number: KR1019990046039A
Authority: KR
Inventors: 백봉주
Original assignee: 송재인; 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2001-12-22
Also published as: KR20010038163A

Abstract

본 발명은 저온 동시 소성을 위한 다층 기판용 유전체 자기조성물에 관한 것으로서,

유전체 자기 조성물은 치밀화 온도가 900℃이하이며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 동시에 저온 동시 소성을 위한 유리 기지물과 세라믹 충진제가 30∼60 wt％ SiO₂Al₂O₃B₂O₃CaOBaO 유리 기지물 또는 30∼60wt％ Al₂O₃, 10∼40wt％ BaTi₃세라믹 충진제로 구성되므로; 900℃ 이하의 저온에서 소형화가 가능하며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 고유전율 특성을 갖음으로써 통신용 부품의 크기 소형화에 대한 요구를 만족시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

다층 기판용 유전체 자기 조성물{ Dielectric magnetic composition for multi-layers board }

본 발명은 저온 동시 소성을 위한 다층 기판용 유전체 자기조성물에 관한 것으로서, 특히 기존의 유전체 자기물의 유전 상수 5∼8에 비하여 높은 13∼20 정도의 유전 상수를 갖으며 900℃이하의 저온에서 치밀화가 가능한 다층 기판용 유전체 자기조성물에 관한 것이다.

일반적으로 저온 동시 소성 다층 기판에 사용되는 유전체 자기 조성물은 900℃ 이하의 온도에서 저온 소성을 위하여 유리 기지물과 세라믹 충진제로 구성되어 있다.

상기 유전체 자기물은 다중 칩 모듈을 형성하는 기판 재료로 이용되어 왔기 때문에 내장된 금속 배선을 통한 신호의 속도가 기판 재료의 유전율이 낮을수록 개선되는 특징을 갖고 있으므로 유전체 자기물의 유전 상수 값은 5∼8 정도의 값을 갖는 조성에 대하여 연구 개발이 진행되어 왔다.

이와 같은 특성을 나타내는 종래의 유전체 자기 조성물은 세라믹 충진제로 Al₂O₃등의 세라믹스를 30∼50wt％ 유리 기지물로 주요 성분이 SiO₂Al₂O₃B₂O₃RO(CaO, PbO, BaO)인 유리 성분을 70∼50wt％ 비율로 혼합하여 구성되게 된다.

그런데, 현재 상용화 되고 있는 저온 동시 소성 다층 기판용 유전체 자기물은 높은 전도도의 금속 배선 재료(Ag, Au, Cu)와 동시 소성, 전송 속도의 향상을 위하여 900℃ 이하에서 치밀화가 가능한 재료와 유전 상수가 낮은 재료를 중심으로 개발되고 있다.

그러나, 상기한 유전체 자기물의 특성만으로는 이동통신 기기의 급속한 발달로 통신용 모듈 제품에 대한 소형화에 대한 요구를 만족시키는 데에 한계가 발생한다는 문제점이 있다. 또한, 이동통신 기기에 사용되는 고주파 소자의 크기는 통상적으로 재료의 유전율이 증가함에 따라 감소하는 특성이 있기 때문에 소자의 소형화를 위해 고유전율 특성이 요구되고 있다는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 900℃ 이하의 저온에서 소형화가 가능하며 고유전율 특성을 갖음으로써 소자의 소형화에 대한 요구를 만족시킬 수 있는 다층 기판용 유전체 자기조성물을제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다층 기판용 유전체 자기조성물의 제1 특징에 따르면, 유전체 자기 조성물은 치밀화 온도가 900℃이하이며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 동시에 저온 동시 소성을 위한 유리 기지물과 세라믹 충진제로 구성되는데, 상기 유리 기지물로 사용되는 유리 조성은 50∼60wt％ SiO₂, 15∼20wt％ Al₂O₃, 5∼10wt％ B₂O₃, 0∼19wt％ CaCO₃, 0∼19wt％ BaCO₃의 조성 범위를 갖는다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 유전체 자기 조성물은 치밀화 온도가 900℃이하이며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 동시에 저온 동시 소성을 위한 유리 기지물과 세라믹 충진제로 구성되는데, 상기 세라믹 충진제로 사용되는 조성은 30∼60wt％ Al₂O₃, 10∼40wt％ BaTi₃의 조성 범위를 갖는다.

한편, 본 발명의 제3 특징에 따르면, 유전체 자기 조성물은 치밀화 온도가 900℃이하이며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 동시에 저온 동시 소성을 위한 유리 기지물과 세라믹 충진제의 혼합은 30∼60wt％ SiO₂Al₂O₃B₂O₃CaOBaO 유리 기지물과 30∼60wt％ Al₂O₃, 10∼40wt％ BaTi₃세라믹 충진제로 구성된다.

이하, 본 발명의 다층 기판용 유전체 자기 조성물에 대한 바람직한 실시예를상세히 설명한다.

본 발명의 저온 동시 소성 다층 기판용 유전체 자기 조성물은 세라믹 충진제와 유리 기지물로 구성되어 있는데, 상기 세라믹 충진제로 Al₂O₃이외에 유전 상수를 향상시키기 위하여 BaTiO₃를 첨가하게 되고, 상기 유리 기지물로는 기본 조성을 SiO₂Al₂O₃B₂O₃에 첨가물로 CaO, BaO를 첨가하여 유리를 제조하여 세라믹 충진제와 유리 기지물의 조성비를 30∼50/70∼50 wt% 범위에서 변화시키면서 유전체 출발물질을 혼합, 성형하여 900℃ 이하에서 소성하게 되면 고유전율을 갖는 유전체 자기 조성물이 제조되게 된다.

먼저, 상기 유리 기지물을 합성하기 위하여 SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, CaCO₃, BaCO₃를 출발 물질로 사용하여 표 1에 나타낸 바와 같은 조성비로 칭량하여 1550℃ 이상의 온도에서 30분간 유지시킨 후 수냉조에서 급냉하여 유리를 제조하고, 조분쇄, 습식 볼밀링을 24시간 수행함으로써 평균입도 3㎛의 유리 기지물용 분말을 제조하게 된다.

번호	SiO₂Al₂O₃B₂O₃CaCO₃BaCO₃(wt％)
G1	54.5 18.2 9.0 18.2 -
G2	54.5 18.2 9.0 12.0 6.2
G3	54.5 18.2 9.0 9.1 9.1
G4	54.5 18.2 9.0 6.2 12.0
G5	54.5 18.2 9.0 - 18.2

―유리 기지물용 유리 분말의 조성표―

또한, 제조된 유리 분말에 충진제로 Al₂O₃, BaTi₃를 각각 30∼60, 10∼40 wt％로 칭량하여 12시간 볼밀링으로 습식 혼합, 건조를 수행한 후, 10 wt％PVA 수용액과 혼합하여 60 메시(MESH)체를 이용함으로써 과립을 형성한 다음 성형하여 900℃ 이하의 온도에서 소성하여 시편을 제조하게 된다.

상기에서 제조된 시편의 소결 온도 및 유전 상수 값이 표 2에 나타나 있다.

번호	G1G2G3 G4G5 Al₂O₃, BaTi₃(wt％)	소성온도(℃)	유전상수
1	- 30 - - - 60 10	890	13
2	- - 30 - - 60 10	890	13
3	- - - 30 - 60 10	880	14
4	- 40 - - - 50 10	860	15
5	- - 40 - - 50 10	850	15
6	- - - 40 - 50 10	860	15
7	- 50 - - - 40 10	850	16
8	- - 50 - - 40 10	850	17
9	- - - 50 - 40 10	840	16
10	- - 40 - - 40 20	850	19

―유전체 조성물의 소성 온도 및 유전 상수―

표 2에 나타난 바와 같이 상기 유리 기지물로 G1 조성을 첨가한 경우 소결된 시편의 유전 상수 값이 13 이하의 비교적 낮은 값을 얻게 되며, G5 조성은 1500℃ 온도에서 용융이 용이하지 않아 표 2에 유리 조성 G2, G3, G4와 첨가제 Al₂O₃, BaTi₃를 혼합한 시편에 대하여 그 결과를 나타내게 된다.

상기 1∼10번 조성의 시편은 모두 900℃ 이하의 온도에서 치밀화가 가능하며, 유전 상수는 13∼19 사이에 분포되어 있음을 알 수 있다. 특히, 상기 10번 조성의 경우에는 낮은 온도의 소성에서 치밀화가 가능하며, 유전 상수도 19로 큰 값을 얻을 수 있다. 이러한 조성은 유전체 자기 조성물을 저온 동시 소성 다층 기판에 적용하게 도면 고주파용 부품의 소형화를 이룰 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에서 실시한 유리 기지 조성물 G2, G3, G4에 세라믹 충진제의 함량을 30∼60 wt％ Al₂O₃, 10∼40 wt％ BaTi₃범위에서 BaTi₃의 함량을 20wt％ 이상 첨가하게 되면 유전 상수 값이 20 이상이 되는 저온 동시 소성 다층 기판용 유전체 자기 조성물을 제조할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다층 기판용 유전체 자기조성물은 900℃ 이하의 저온에서 소형화가 가능하며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 고유전율 특성을 갖음으로써 통신용 부품의 크기 소형화에 대한 요구를 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

유전체 자기 조성물은 치밀화 온도가 900℃이하이며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 동시에 저온 동시 소성을 위한 유리 기지물과 세라믹 충진제로 구성되는데, 상기 유리 기지물로 사용되는 유리 조성은 50∼60wt％ SiO₂, 15∼20wt％ Al₂O₃, 5∼10wt％ B₂O₃, 0∼19wt％ CaCO₃, 0∼19wt％ BaCO₃의 조성 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 기판용 유전체 자기 조성물.
유전체 자기 조성물은 치밀화 온도가 900℃이하이며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 동시에 저온 동시 소성을 위한 유리 기지물과 세라믹 충진제로 구성되는데, 상기 세라믹 충진제로 사용되는 조성은 30∼60wt％ Al₂O₃, 10∼40wt％ BaTi₃의 조성 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 기판용 유전체 자기조성물.
유전체 자기 조성물은 치밀화 온도가 900℃이하이며 유전 상수가 13∼20 범위를 갖는 동시에 저온 동시 소성을 위한 유리 기지물과 세라믹 충진제의 혼합은 30∼60wt％ SiO₂Al₂O₃B₂O₃CaOBaO 유리 기지물과 30∼60wt％ Al₂O₃, 10∼40 wt％ BaTi₃세라믹 충진제로 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 기판용 유전체 자기조성물