KR100493834B1 - 다공질 세라믹스 및 그 제조방법 및 마이크로 스트립 기판 - Google Patents

Abstract

세라믹스(1)의 전구체인 금속의 분말과 소결조제를 혼합하여, 마이크로파 가열에 의해 열처리하여 금속분말을 그 표면에서 질화 또는 산화반응시키고, 금속을 그 금속의 외각에 형성한 질화물 또는 산화물로 확산시키는 것으로, 균일하면서도 미세한 폐기공(La)을 가지는 다공질 세라믹스(1)를 얻는다. 본 발명의 다공질 세라믹스(1)는, 폐기공(1a)의 비율이 높게 균일하게 분산되어 있으므로, 내흡습성과 저유전률, 저유전 손실이 요구되고 또 기계적 강도도 필요한 전자 회로 기판 등에 이용하면 뛰어난 특성을 발휘한다.

Description

다공질 세라믹스 및 그 제조방법 및 마이크로 스트립 기판 {Porous Ceramic and Method for Preparation Thereof, and Microstrip Substrate}

본 발명은, 다공질 세라믹스 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 특정적으로는, 각종 배선 회로 기판에 이용되는 전기 절연재료나 경량이고 내흡습성의 구조 재료인 다공질 세라믹스 및 그 제조방법에 관한 것이다.

또 본 발명은, 1GHz 이상, 특히 30GHz 이상의 높은 주파수의 도파로를 형성하기 위해서 이용되는 마이크로 스트립 기판에 관한 것으로, 보다 특정적으로는 다공질 세라믹스로 이루어지는 기판의 표면에 도체로 이루어지는 마이크로 스트립 라인이 형성된 마이크로 스트립 기판에 관한 것이다.

세라믹스는, 각종 구조 재료나 전자 부품 재료로서 이용되는 재료이지만, 최근 더욱 경량이면서도 고강도화 또는 전기적 특성의 개선 등 그 특성의 향상이 요구되고 있다. 예를 들면, 반도체 제조장치 부품으로서 사용되는 웨이퍼 반송 스테이지나 묘화용 스테이지 등에서는, 고정밀도, 고속도 구동을 위해 스테이지재의 더 한층의 경량화가 요구되고 있다. 또, 전자기기에 이용되는 회로기판이나 절연 재료 등에 있어서는, 작금의 고주파화에 따라, 보다 저유전률, 저유전 손실의 재료가 강하게 요구되어지고 있다.

그 때문에, 세라믹스를 다공질로 해서 사용하는 것이 유효하다고 생각된다. 예를 들면, 세라믹스의 상대 밀도를 50%로 저감하면, 그 중량을 50%로 저감시킬 수 있다. 또, 공기는 유전률은 약 1이고, 유전손실이 0으로 뛰어난 전기 절연성을 나타내므로, 다공질 세라믹스는, 저유전률, 저유전 손실이 요구되는 재료로서 바람직한 특성이 얻을 수 있다.

그러나, 단순히 세라믹스 소결체의 소결공정에서의 제어에 의해 미세한 기공이 균일하게 분산된 다공질 소결체를 얻는 것은 곤란하다. 통상의 경우는, 조대기공의 발생에 의한 강도의 저하나 특성이 불균일해진다고 하는 문제가 생긴다. 또, 얻어진 다공질 소결체의 기공은 대부분이 개기공이므로, 세라믹스 본래의 내습성이 손상되어, 수분에 의한 전기적 특성(유전률, 유전손실)의 현저한 악화나 각종 특성의 편차 등, 실용상 요망되는 특성을 얻을 수 없다고 하는 문제도 있다.

그래서, 미세한 폐기공으로 이루어지는 다공질 재료를 얻는 수법이 여러가지 고안되어 있다. 예를 들면, 일본국 특허공개 평3-177372호 공보에는, 인성의 향상을 목적으로 하여, 열팽창계수가 다른 상을 함유시키는 것에 의해, 폐기공을 합계했을 때의 체적비가 0.07 내지 27.5%인 SiC기 다공질 소결체가 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 27.5% 이상의 폐기공을 가지는 SiC기 다공질 소결체를 얻으려고 하면, 내산화성의 저하나, 기공경이 증대한다고 하는 문제가 있다.

또, 일본국 특허공개 평5-310469호 공보에는, 직경 2 내지 10㎛의 폐기공률이 5 내지 15%인 고순도 칼시아 소결체가 개시되어 있다. 이 소결체를 얻는 방법은, 탄산 칼슘과 물의 진흙탕 중에 페놀 알데히드와 같은 기포제 또는 카아본 블랙과 같은 가연성 미분을 혼합해서 소성하는 것에 의한다고 되어 있다. 그러나 이 방법에서는, 폐기공 내에 기포제 또는 가연성 미분의 잔사가 존재하고, 또 기포제를 증가시키면 형상의 유지가 곤란해지므로, 폐기공률을 크게 할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 일본국 특허공개 평6-157157호 공보에는, 세라믹스 내부의 폐기공의 압력과 소성로 내의 압력을 평형시키는 것에 의해, 폐기공을 형성한 경량이면서도 고강도의 세라믹스가 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 기공경을 제어하는 것이 곤란하다고 하는 문제가 있다.

또, 일본국 특허공개 평11-116333호 공보에는, 붕규산 유리를 열처리로 분상화하고, 가용성상을 용출시켜, 분쇄한 후, 표면만을 화염으로 용융시켜서 폐기공화하는 것에 의해, 나노미터 오더의 폐기공을 가지는 다공질 유리를 조정한다. 이 유리를 결정화 열처리해서 얻은 다공질 골재를 사용해서, 유리/골재/수지구의 혼합물을 조정하고, 그린 시트 적층법으로 세라믹스 회로기판을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법으로 얻어지는 세라믹스 회로기판의 비유전률은 2이하이고, 열팽창계수는 13 내지 17ppm/℃이다. 이 방법에서는, 열처리로 분상화하고, 가용성상을 용출하는 재료로 한정된다. 또, 프로세스가 복잡할 뿐만 아니라, 다른 상으로 복합화해서 이용할 필요가 있기 때문에, 본래의 기계적, 전기적 특성을 얻을 수 없다. 또한, 일단 개기공이 대기에 방치되서, 수분의 흡착 등이 생기면, 이것을 완전히 해리, 제어하는 것은 곤란하다고 하는 문제가 있다.

상기한 바와 같이 폐기공을 형성시키는 종래의 기술은, 기포제나 용융물 또는 열팽창계수가 다른 상 등 매트릭스상과는 다른 제2상을 첨가할 필요가 있기 때문에, 제2상 또는 제2상의 잔사에 의해 전기적, 기계적 특성이 크게 저하한다고 하는 문제가 있다. 또, 기공률을 크게 하면 매트릭스 골격을 형성할 수 없게 되거나, 기공경을 제어할 수 없게 되는 등, 형성할 수 있는 기공률, 기공경에 한계가 있었다.

또, 다공질 세라믹스는, 경량, 단열성, 역가공성, 소성시의 고치수 정밀도(저수축), 저유전성 등이 뛰어난 특성을 가지고, 각종 구조 재료, 필터·진공척용 부재, 및 절연 부재(기판), 저유전 손실 부재(기판) 등 전자재료에의 응용을 기대할 수 있다.

그러나, 다공질 세라믹스는 표면에 기공에 의한 요철이 존재하기 때문에, 표면 정밀도가 충분하지 않아, 상기 용도로 응용하기 위해서는, 내마모성이나 마찰특성, 또는 표면에의 기능성 박막, 도전 패턴 등을 형성할 때의 막의 밀착성, 평탄성, 막 밀도(핀홀), 치수 정밀도 및 내습성 등이 뒤떨어진다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 다공질 표면을 평활화하는 방법으로서, 치밀체 세라믹스와 같이, 표면을 연삭·연마 가공하거나, 또는 다공질재 표면에 세라믹스 슬러리를 함침시킨 후, 소결하고, 표면을 치밀화하는 방법 등이 보고되어 있다(일본국 특허공개 소61-53146호 공보, 일본국 특허공개 평1-164783호 공보, 일본국 특허공개 평1-215778호 공보, 일본국 특허공고 평1-47435호 공보).

그러나, 치밀체와 같은 방법으로 가공하는 것만으로는, 기공에 의한 요철이 잔류하기 때문에, 서브미크론 오더의 평활한 표면을 얻는 것이 곤란하다. 또, 다공질 세라믹스 표면에 세라믹스, 유리 입자 등을 퇴적시키는 것만으로는, 충분히 평탄한 표면을 얻는 것은 곤란해서, 퇴적 입자의 탈락 등 신뢰성이 낮은 것이 되어버린다.

또한, 다공질재 표면에 치밀질 세라믹스 시트를 적층하거나, 또는 치밀질 세라믹스 슬러리를 함침시켜서 소성할 경우에 있어서는, 치밀질 세라믹스 부분의 수축률이 크기 때문에, 세라믹스의 치밀 영역과 다공질 영역에서 응력이 발생하여, 기재가 변형(휘어짐)되거나, 목적으로 한 치밀한 층이 형성되지 않거나, 또는 용이하게 박리되거나, 충분한 평활성을 얻을 수 없는 문제가 있다. 또, 제조 프로세스로서도 공정이 늘어나고, 생산성이 뒤떨어지는 등의 문제가 생긴다.

또, 종래의 고주파 회로기판으로서는, 예를 들면, 쿠라이시 겐사부로 저, 「상해 예제·연습 마이크로파 회로」1983년 도쿄 전기대학 출판국 발행이나, 일본국 특허공개 평6-244298호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 패키지와 집적 회로(IC)를 접속하기 위한 중계기판이나, 기판위에 IC나 저항, 콘덴서 등을 실장한 하이브리드 IC용 기판으로서 유전체 기판을 이용되고 있다. 이러한 용도의 유전체 기판의 재료로서, 알루미나(Al₂O₃), 유리, 에폭시 수지 등을 이용할 수 있다.

이러한 재료 중에서 마이크로파나 밀리파 등의 높은 주파수 영역의 용도에서는, 기판 재료로서는, 대부분 알루미나가 채용되어 있다. 알루미나가 채용되는 이유로서는 이하의 점을 들 수 있다.

(i)에폭시 수지 등의 수지계 재료는, 알루미나에 비해서 낮은 비유전률을 나타내지만, 250℃정도의 내열성밖에 나타내지 않는다. 그 때문에, 일반적으로 마이크로파용 IC를 접합하기 위해서 이용되는 납재로서의 Au-Sn합금의 접합온도(320℃정도)를 견딜 수 없다.

(ii)유기계 재료로 이루어지는 기판을 이용하면, 유전정접(tanδ)이 세라믹스계의 재료에 비해서 10 내지 100배이기 때문에, 전송손실이 커진다.

또, 특히 컴퓨터용 머더보드의 전파 지연시간을 감소시키기 위해서, 여러 가지 유전체 기판을 채용하는 시도가 행해지고 있다. 그 기판재료는, 종래의 세라믹스(알루미나)에 유리나 수지 등의 비유전률이 낮은 재료를 혼합한 것이다.

그렇지만, 유리를 혼합할 경우, 그 비유전률이 4 내지 5, 최저라도 3.5이기 때문에, 전파 지연시간을 감소시키기 위해서 기판의 비유전률을 낮추기에는 한계가 있었다. 또, 수지계의 재료를 혼합할 경우, 주재료로서의 알루미나가 가지는 내열성을 저하시킨다고 하는 문제가 있었다.

또한, 일본국 특허공개 평3-93301호 공보나 일본국 특허공개 평5-182518호 공보에서 개시되어 있는 예에 따르면, 다공질의 플라스틱이나 폴리머 수지라고 하는 유기계의 재료가 유전체 기판의 재료로서 이용되어 있다. 그렇지만, 이러한 재료를 이용하는 것에 의해, 신호전달 지연시간 등의 전송손실을 저감시키기 위해서 기판의 비유전률을 낮게 할 수 있었다고 하더라도, IC칩 등을 접합하기 위한 내열성을 구비할 수는 없다.

그런데, 종래부터, 마이크로파나 밀리파 등의 높은 주파수 영역에서 알루미나로 이루어지는 유전체 기판이 이용되고 있지만, 알루미나는 그 비유전률이 약 9 내지 10으로 대단히 크기 때문에, 이하의 문제가 있다.

(a)비유전률이 1인 공기와 접하는 회로기판의 부분에 있어서 비유전률의 차이가 크기 때문에, 전자파의 불필요 모드가 발생하고, 전송손실을 일으킨다.

(b)밀리파 등의 높은 주파수 영역에서는, 도파관보다도 소형화 가능한 유전체 도파로가 집적 회로의 기본요소로서 사용된다. 유전체 도파로에는 많은 종류가 있지만, 집적화에 적합한 평면구조의 기본형으로서, 마이크로 스트립 선로가 채용된다.

이러한 마이크로 스트립 선로에서는, 스트립 도체가 인접해서 유전체 기판 위에 형성된 경우, 인접 도체간의 결합용량이 커지고, 상호간섭을 일으키기 쉽다고 하는 문제가 있다.

(c)또 마이크로 스트립 선로에 있어서 특성 임피던스를 50Ω으로 설정하려고 하면, 유전체 기판의 두께와 스트립 도체의 선폭을 1대1로 설정할 필요가 있다. 그 때문에, 얇은 막 두께의 유전체 기판을 사용한 경우, 스트립 도체의 선폭이 촘촘해져 버린다. 그 결과, 그 스트립 선로에 있어서의 전송손실이 커지는 동시에, 선폭의 정밀도가 특성 임피던스의 변동에 주는 영향이 크다고 하는 문제가 있다.

또한, 특성 임피던스(Z₀)는, 상기의 「상해 예제·연습 마이크로파 회로」 제187페이지에 따르면, 이하의 식으로 계산될 수 있다.

여기에서, ε_r는 기판의 비유전률, W는 선로 도체(스트립 도체)의 폭, t는 선로 도체의 두께, h는 유전체 기판의 두께를 나타낸다.

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(d)마이크로 스트립 선로에 있어서의 전송손실, 구체적으로는 감쇠정수α는, 상기의 문헌의 제189페이지에 따르면, 이하의 식으로 주어진다.

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여기에서, ε_eff는 선로의 실효 비유전률, ε_r는 유전체 기판의 비유전률, tanδ는 유전정접, σ_T는 도체의 비도전률(국제표준 연동(σ=5.8×10⁷ [s/m])을 1로 한 도체의 비도전률), K는 스트립 선로의 단면구조와 주파수에 의해 결정되는 계수를 나타낸다.

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위의 식으로부터 명확한 바와 같이, 전송손실, 즉 감쇠정수α는 비유전률ε_r, 유전정접tanδ, 주파수f에 비례해서 증대한다. 이 점에서, 밀리파와 같은 높은 주파수 영역에서는, 전송손실을 저감시키기 위해서는, 비유전률이 될 수 있는 한 작은 재료가 기판재료로서 선택될 필요가 있다. 그러나, 알루미나는, 그 비유전률이 9 내지 10으로 크기 때문에, 전송손실이 커진다.

또, 조립시의 핸들링 등을 고려하면, 마이크로 스트립 기판의 강도는 일정치 이상인 것이 필요하다.

이들 과제를 해결하는 것으로서, 예를 들면 일본국 특허공개 평8-228105호 공보에는, 유전체 기판에, 개기공을 가지는 다공질 세라믹스를 사용하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 개기공의 다공질 세라믹스를 사용한 경우라도, 이하와 같은 문제점이 있다.

(1)기밀성 및 유전체 손실

(i)개기공이기 때문에, 흡수율의 제어가 어렵고, 때로는 수증기의 비축 등에 의해 세라믹스 특유의 신뢰성의 저하가 생긴다. 특히 고주파 영역에 있어서, 미량의 흡습 성분이나, 표면에 생성된 OH기는 현저한 유전손실의 요인이 된다. 이것은, 1GHz이상의 주파수 영역에 있어서 물의 유전정접tanδ이 0.1 내지 1로 현저하게 크기 때문이고, 이 경우, 유전률이 저하해도 유전손실이 증대하기 때문이다.

(ii)고주파 패키지 부재 등에 있어서는, 기밀 밀봉이 필수가 된다. 그러나, 개기공의 다공질재는 기밀성을 가지고 있지 않고, 또한 사용시의 흡착 가스 방출 등의 염려가 있기 때문에, 기밀성이 필요한 용도에는 사용할 수 없다.

(2)면 조도

개기공의 다공질체의 경우, 표면을 가공해도 평탄화하는 것이 곤란하기 때문에, 표면 요철로부터의 방사손이 생기거나, 표면 도체에 있어서의 도체손이 커져서, 정밀한 회로형성이 어렵다.

(3)비어 홀

기재 중에 관통 홀을 형성하고, 금속 페이스트를 충전할 경우, 기재가 개기공의 다공질체이면, 금속 페이스트가 관통 홀 이외의 부분으로 침입해서 절연 저항이 저하되거나 도체손이 증대한다.

이러한 다공질체의 문제점의 일부를 해결하기 위해서 치밀체를 병용해서 이용하는 방법이, 예를 들면 일본국 특허공개 평4-88699호 공보, 일본국 특허공개 평4-125990호 공보 등에 개시되어 있다. 그러나, 이들 수법에서는 치밀체에 의해 다공질체의 강도가 보충되어도, 기밀성을 완전히 확보하는 것은 곤란하고, 또 일단 생성된 표면기나 흡습에 따른 유전손실의 증대를 피할 수 없다. 또한 치밀질층과 다공질층에서는 수축률이 다르기 때문에, 이것들을 적층하거나 조합시켜서 사용할 경우에는 응력이나 균열 발생의 요인이 된다.

또, 다공질재를 수지 중에 분산시키거나, 또는 다공질체에 수지를 함침시켜서 사용하는 수법이, 예를 들면 일본국 특허공개 소64-33946호 공보, 일본국 특허공개 평3-177376호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 수지를 이용하면 내열성이 저하하는 것, 또 수지를 이용하기 때문에 높은 기밀성을 얻을 수 없고, 세라믹스 단체와 비교해서 유전손실도 비교적 높아진다. 또 첨가하는 다공질재에 표면 처리 등의 특수한 처리가 필요해진다.

제1도는, 본 발명의 다공질 세라믹스의 단면조직의 모식도이다.

제2도는, 종래의 다공질 세라믹스의 단면조직의 모식도이다.

제3A도 내지 제3C도는, 본 발명의 다공질 세라믹스의 소결과정을 도시한 단면도이고, 제3A도는 성형한 상태를 도시하고, 제3B도는 소결 초기의 상태를 도시하고, 제3C도는 소결이 완료된 상태를 도시한다.

제4A도 내지 제4D도는, 본 발명의 다공질 세라믹스의 소결 과정에 있어서의 하나의 금속입자의 변화를 모식적으로 설명하는 단면도이고, 제4A도는 소결 전의 상태를 도시하고, 제4B도는 소결 초기의 상태를 도시하고, 제4C도는 소결이 진행된 상태를 도시하고, 제4D도는 소결이 완료된 상태를 도시한다.

제5도는, 표면 평활성 다공질 세라믹스가 얻어지는 공정을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

제6도는, 본 발명의 마이크로 스트립 기판의 일 구성을 도시하는 사시도이다.

제7도는, 본 발명의 마이크로 스트립 기판의 일 구성을 도시하는 평면도이다.

제8도는, 본 발명의 마이크로 스트립 기판의 일 구성을 도시하는 측면도이다.

제9도는, 본 발명의 마이크로 스트립 기판의 다른 구성을 도시하는 사시도이다.

제10도는, 본 발명의 마이크로 스트립 기판의 다른 구성을 도시하는 평면도이다.

제11도는, 본 발명의 마이크로 스트립 기판의 다른 구성을 도시하는 측면도이다.

본 발명의 제1 목적은, 균일하면서도 미세한 폐기공을 가지는 다공질 세라믹스 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 생산성이 뛰어난 방법에 의해 제조 가능한, 표면 평활성 다공질 세라믹스 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 고주파의 전송손실을 저감시키고, 또한 기밀성, 내열성이 뛰어난 마이크로 스트립 기판을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1의 국면에 따른 다공질성 세라믹스는, 상대 밀도가 70% 미만이고, 전 (全)기공 중의 폐기공의 비율이 50% 이상이다. 나아가서는, 상대 밀도가 50% 미만이고, 전기공 중의 폐기공의 비율이 90% 이상이다. 통상의 다공질 세라믹스(101)의 경우, 제2도에 모식적으로 도시하는 바와 같이 입자(101a)간이 기공이 되어 있는 것에 대해서, 본 발명의 다공질 세라믹스는, 제1도에 모식적으로 도시하는 바와 같이 입자(1a)가 중공상으로 된 구조를 가지므로, 치밀질 부분(골격부)(1)이 네트워크상으로 연속된 구조가 된다. 또한 조대한 공극(1a)을 포함하지 않으므로, 종래의 다공질 세라믹스(101)보다 뛰어난 기계적 강도를 가지는 외에, 조건에 따라서는 고열전도성을 얻을 수 있다. 특히, 입자가 중공화하기 때문에 균일한 직경의 공극(1a)이 분산된 구조를 가지는 다공질 세라믹스(1)의 임의의 단면에 있어서, 인접하는 2개의 공극(1a)의 반경(r1, r2)과 세라믹스부(1)의 폭(b)를, (r1+r2)/b>1로 할 수 있다. 보다 바람직하게는, (r1+r2)/b>2이다. 또, 구성상이 세라믹스와 산질화물상으로 이루어지는 다공질 세라믹스이다. 또한, 상기 세라믹스가 질화 규소, 산화 규소, 질화 알루미늄 및 산화 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 함유한다.

또, 적어도 일부의 절연층이 상기 다공질 세라믹스 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹스 회로기판이다.

또, 본 발명의 다공질 세라믹스는, 다공질 세라믹스의 전구체인 금속분말로 이루어지는 성형체를 제조하고, 반응 가스 중에서 열처리하는 제조방법에 의해 얻을 수 있다. 또한, 상기 성형체를 마이크로파 조사하에서 열처리하여 중공화된 세라믹스 입자로 이루어지는 다공질 세라믹스를 얻을 수 있다. 또, 금속분말이 실리콘이고, 다공질 세라믹스가 질화 규소 또는 산화 규소이다. 또는, 금속분말이 알루미늄이고, 다공질 세라믹스가 질화 알루미늄 또는 산화 알루미늄이다.

본 발명의 다른 국면에 따른 다공질 세라믹스는, 표면 면 조도(Ra)가 0.5㎛ 미만이고, 기공률이 30% 이상인 세라믹스로 이루어진다.

상기 다른 국면에 있어서 바람직하게는, 세라믹스의 표면 영역의 구성원소가, 그 세라믹스의 구성원소를 포함하고, 또한 그 세라믹스의 내부의 조성비와는 다르다.

상기 다른 국면에 있어서 바람직하게는, 세라믹스가 알루미나, 실리카, 질화 규소, 질화 알루미늄 및 탄화 규소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 함유한다.

상기 다른 국면에 있어서 바람직하게는, 세라믹스의 주상 (主相)이 질화 규소로서, 그 세라믹스의 표면 영역에 알루미늄(Al)을 함유한다.

상기 다른 국면에 있어서 바람직하게는, 금속, 산화물 또는 질화물 박막이 표면 상에 형성되어 있다.

상기 다른 국면에 있어서 바람직하게는, 패터닝된 금속도체가 표면 상에 형성되어 있다.

상기 다른 국면에 있어서 바람직하게는, 기공률이 30% 이상인 다공질 세라믹스 표면을, 지립과 세라믹스의 고상 반응을 이용해서 가공하는 것에 의해, 다공질 세라믹스의 표면이 평탄화된다.

본 발명의 마이크로 스트립 기판은, 기판과, 그 기판의 표면에 형성된 도체로 이루어지는 마이크로 스트립 라인과, 기판의 이면에 형성된 금속판 및 메탈라이즈층의 적어도 어느 하나를 포함하는 베이스층을 구비하고, 기판은, 기공률이 30% 이상이고, 전기공 중의 폐기공의 비율이 50% 이상인 세라믹스 다공체를 함유하고 있다. 또한 기공률이란, 기판의 체적 중에 차지하는 공극의 비율이다.

본 발명의 마이크로 스트립 기판에서는, 기판에 세라믹스 다공체가 사용되어 있다. 이것에 의해, 500℃ 이상의 내열성을 가지는 기판을 제공할 수 있다. 또, 세라믹스 다공체의 기공률을 제어하는 것에 의해, 종래의 유리(SiO₂)의 비유전률보다도 작은 비유전률을 가지는 기판을 실현할 수 있다.

세라믹스 다공체의 기공률은 30% 이상이다. 기공률이 30% 미만이면, 세라믹스 다공체의 재료에 따라서는, 그 비유전률이 실리카 유리(SiO₂) 본래의 비유전률보다도 커지고, 종래의 유리로 이루어지는 유전체 기판보다도 낮은 비유전률을 실현할 수 없기 때문이다.

또 전기공 중의 폐기공의 비율은 50% 이상이기 때문에, 흡수율의 제어가 용이하고, 흡수 등에 의한 유전손실을 저감시킬 수 있는 동시에, 기밀 밀봉이 용이해지기 때문에 기밀성이 필요한 용도에 사용할 수도 있다. 또, 폐기공의 비율이 50% 이상으로 높기 때문에, 표면을 평탄하게 가공하는 것이 용이해서, 표면 요철로부터의 방사손이나, 표면 도체에 있어서의 도체손을 억제할 수 있다. 또한, 관통 홀을 형성한 경우라도 금속 페이스트가 관통 홀 이외의 부분으로 침입하는 것도 억제할 수 있고, 그것에 의한 도체손을 억제할 수도 있다.

또, 폐기공의 비율이 50% 이상이기 때문에, 수지, 유기물 등 손실이나 기밀성 저해의 요인이 되는 성분을 함유하지 않고서, 고주파의 전송손실을 저감시키면서도 기밀성 및 내열성이 뛰어난 마이크로 스트립 기판을 얻을 수 있다.

또, 기판의 이면에 베이스층이 설치되어 있기 때문에, 이 베이스층에 의해 기판의 강도를 크게 보강할 수 있다. 그 때문에, 다공체와 같은 강도가 낮은 재료이더라도, 베이스층을 설치하는 것에 의해 조립시의 핸들링에 필요한 일정한 강도를 확보하는 것이 가능해진다.

상기의 마이크로 스트립 기판에 있어서 바람직하게는, 베이스층은, 유리 기판과, 그 유리 기판의 표면에 형성된 메탈라이즈층과, 유리 기판의 이면에 형성된 제2의 메탈라이즈층을 가지고, 메탈라이즈층이 기판의 이면에 접하도록 배치되어 있다.

이와 같이 베이스층에는, 다공체의 강도의 보강 등을 목적으로 하여, 여러 가지 구성의 것을 이용할 수 있다.

상기의 마이크로 스트립 기판에 있어서 바람직하게는, 세라믹스 다공체는, 기공률이 50% 이상이고, 전기공 중의 폐기공의 비율이 80% 이상이고, 보다 바람직하게는 90% 이상이다.

이것에 의해, 수지, 유기물 등 손실이나 기밀성 저해의 요인이 되는 성분을 함유하지 않고, 또한 고주파의 전송손실을 저감시키면서도 기밀성 및 내열성이 뛰어난 마이크로 스트립 기판을 형성할 수 있다.

상기의 마이크로 스트립 기판에 있어서 바람직하게는, 세라믹스 다공체가, 산화 알루미늄, 질화 규소 및 질화 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 세라믹스로 형성된다.

이들 재료의 선택은, 기계적 강도, 유전정접(tanδ), 내열성의 관점에서 이루어진다. 또 기판을 구성하는 세라믹스는, 상기 중에서 2종 이상의 재질을 복합 함으로써 형성되어도 좋다.

또한, 세라믹스 다공체의 재료로서 알루미나, 질화 규소, 산화 규소를 사용한 경우, 이하의 표에 나타내어져 있는 바와 같이 원리적으로는, 기공률에 따라 비유전률을 저하시키는 것이 가능하다.

상기의 마이크로 스트립 기판에 있어서 바람직하게는, 세라믹스 다공체의 임의의 단면에 있어서, 서로 이웃하는 2개의 공극의 각각의 반경(r1, r2)과 세라믹스 부분의 폭(b)이, (r1+r2)/b>1의 관계를 만족시킨다.

이러한 구성으로 하는 것에 의해, 더욱 유전손실을 저감시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예 및 실험예에 대해서 설명한다.

(실시예 1)

본 발명의 다공질 세라믹스에 대해서, 그 제조방법을 관련시켜 이하 상술한다. 본 발명의 다공질 세라믹스는, 금속분말과 소결조제 분말을 준비하는 공정과, 이들 분말을 혼합해서 혼합분말로 만드는 공정과, 동 혼합분말을 성형해서 성형체로 만드는 공정과, 동 성형체를 질소 또는 산소가 존재하는 분위기하에서 소결하여, 금속 질화물 또는 금속 산화물의 소결체로 만드는 공정을 포함하는 방법에 의해 얻을 수 있다. 폐기공은, 세라믹스의 전구체인 금속분말을 중공화함으로써 얻을 수 있다. 상대 밀도와 전기공 중의 폐기공의 비율은, 출발원료인 금속분말의 입도에 의해 제어할 수 있다. 금속분말은, 시판되는 고순도 금속분말을 사용할 수 있다. 그러나, 금속분말의 표면에는, 자연 산화막이나 그 후의 열처리에 의해 열산화막이 성형된다. 산화물 세라믹스 이외의 경우는, 이들 산화막의 양에 따라 중공화의 정도가 현저하게 변화되므로, 금속분말 중의 산소량의 제어는 중요하다. 산소량은, 금속 산화물로 환산해서 0.4㏖% 이상 1.5㏖% 이하의 범위의 것을 선택하는 것이 바람직하다.

금속분말의 평균입경은, 0.1㎛ 이상 15㎛ 이하가 바람직하다. 0.1㎛ 미만이 되면 비표면적이 크므로, 상기 산소량의 제어가 곤란해지고, 또 15㎛를 초과하면, 완전히 중공화하기 위한 반응시간이 길어지므로 경제적이지 않다.

상기 금속분말에 소결조제로서 희토류 산화물이 첨가된다. 희토류 산화물은, Yb₂O₃, Sm₂O₃, Er₂O₃, Gd₂ O₃, Y₂O₃에서 선택되는 적어도 한 종류를 금속분말에 대해서 0.2㏖% 이상 2.5㏖% 이하 첨가하는 것이 바람직하다. 0.2㏖% 미만에서는, 금속의 확산이 촉진되지 않아 중공화가 충분히 행하여지지 않는다. 또, 2.5㏖%를 초과하면, 전기공률이 저하하기 쉬워진다. 종래, 세라믹스의 소결조제로서 알려져 있는 Fe₂O₃이나 Al₂O₃ 등은, 본 발명의 경우, 중공화가 충분히 행하여지지 않으므로 바람직하지 않다. 또, 첨가하는 소결조제의 평균입경은, 0.1㎛ 이상 1㎛ 이하가 바람직하다. 0.1㎛ 미만에서는, 응집 등이 생기기 쉬워지므로 취급이 곤란해지고, 또 1㎛를 초과하면, 금속분말의 질화 또는 산화반응이 진행되기 어려워진다. 또한, 금속분말의 표면의 산화막이 반응을 방해할 경우는, 상기 소결조제에 부가해서, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들 금속의 산화물을 제2의 소결조제로서 첨가하는 것이 바람직하다. 제2의 소결조제의 첨가량은 0.1㏖% 이상 1.5㏖% 이하가 바람직하고, 그 평균입경은, 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하가 바람직하다.

금속분말과 소결조제 및 필요에 따라 유기 바인더를 첨가하여, 기존의 볼 밀이나 초음파 혼합 등의 방법에 의해 혼합하고, 혼합 후에 건조시킨다. 그 후, 소정의 형상으로 성형하여, 성형체를 얻는다. 성형은, 통상의 건식 프레스 성형법, 압출 성형법, 닥터 블레이드 성형법 및 사출 성형법과 같은 공지의 성형법을 이용할 수 있고, 소망하는 형상에 맞춰서 품질상·생산상 가장 바람직한 성형방법을 선택하면 된다. 또한 성형에 앞서서 혼합 후의 혼합분말을 과립상으로 조분하고, 미리 그 부피밀도를 높이고, 성형성을 높일 수도 있다. 상기 유기 바인더는, 성형성을 더욱 향상시킬 경우에 첨가하는 것이다.

상기 성형체를 질소 또는 산소를 함유하는 분위기 가스 중에서 열처리에 의해, 금속의 질화 또는 산화반응을 진행시키는 것으로, 각각의 금속분말이 중공화하는 동시에, 반응한 인접하는 금속분말의 질화물 또는 산화물끼리가 일체화하여, 미세한 폐기공을 가지는 다공질 세라믹스를 얻을 수 있다. 제3A도 내지 제3C도 및 제4A도 내지 제4D도에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 우선 금속분말의 표면이 질화 또는 산화된다. 열처리를 진행시키면, 질화 또는 산화반응시, 금속이 외주의 질화물 또는 산화물측으로 확산되어서 질화 또는 산화반응이 진행되어 중공화되어 있는 모양이다. 이것 때문에, 최종적으로 금속분말이었던 부분이 공극이 된다. 중공화의 정도는, 출발원료인 금속분말 중에 함유되는 산소량이나, 소결조제의 종류 또는 열처리 방법에 따라 다르다. 각각의 폐기공의 크기는, 기본적으로는, 출발원료인 금속분말의 입도에 의존하는 크기가 되므로, 금속분말의 입경이 균일하면, 폐기공의 크기는 균일하고, 조대한 폐기공이 포함되는 일은 없다.

열처리는, 카아본 히터로 등으로 행할 수 있다. 금속분말의 확산을 촉진하고, 알맹이 성장에 의한 중공 구조의 소실을 억제하기 위해서, 마이크로파를 이용한 열처리가 바람직하다. 특히 20GHz 이상의 주파수의 마이크로파를 조사해서 가열하면, 금속분말의 외각에 형성되는 금속 질화물 또는 금속 산화물에의 금속의 확산을 보다 촉진할 수 있기 때문에, 금속분말의 중공화가 용이해지므로 바람직하다.

열처리 온도는, 출발원료인 금속분말에 의해 바람직한 온도범위가 다르므로, 이하에, Si을 질화시켜서 Si₃N₄의 다공질 세라믹스를 얻는 경우를 예로 들어서 상술한다. Si을 질화시키는 열처리 온도는, 1200℃ 이상이 바람직하다. 1200℃ 미만에서는 금속분말의 질화반응의 진행이 늦어져서 경제적이지 않다. 또, 카아본 히터 가열에서는 1500℃ 이하, 마이크로파 가열에서는 1750℃ 이하의 온도가 바람직하다. 이것보다 높은 온도에서는 금속 질화물의 상 변태나 알맹이 성장이 일어나므로, 중공화 구조가 변화되어서 본 발명의 다공질 세라믹스를 얻는 것이 곤란해진다.

또, 최고온도까지의 승온은, 2단계 이상으로 나누어서 계단상으로 승온시키는 것이 바람직하다. 이것은, 금속의 질화반응은 발열반응이므로, 한번에 최종 소결온도까지 승온하면, 스스로의 발열에 의해 온도가 금속의 융점을 초과해서, 금속의 용융이 발생하기 때문이다. 금속의 용융이 발생하면, 미반응의 용융덩어리가 되어 조대한 공극이 발생하거나, 성형체로부터 용출하거나 하므로, 다공질 세라믹스의 기계적, 전기적 특성의 열화를 야기한다. 다른 금속분말을 출발원료로 하는 경우나 산화반응시키는 경우라도, 온도조건은 바뀌지만, 2단계 이상으로 나누어서 계단상으로 승온시키는 것이 바람직한 것에는 변함없다.

열처리시의 분위기는, 질화물을 얻고자 하는 경우는, N₂ 또는 NH₃을 함유하는 비산화성 분위기로 한다. 산화물을 얻고자 하는 경우는, O₂를 함유하는 산화성 분위기로 한다. 어느 경우라도 압력에 한정은 없지만, 1기압(101kPa)이상 5기압(507kPa)이하가 바람직하다.

이상과 같이 해서 얻어지는 본 발명의 다공질 세라믹스는, 금속분말의 개개의 입자가 중공화하는 것에 의해, 균일한 직경의 공극이 분산된 조직이 된다. 실질적으로 무기 세라믹스 단일층의 다공질 세라믹스이다. 이 때문에, 내흡습성이 뛰어나고, 저유전률, 저유전 손실인 다공질 세라믹스이다. 상대 밀도는 70% 미만이고 전기공 중의 폐기공의 비율은 50% 이상이 된다. 또한, 원료금속 분말의 평균입경, 표면의 산소량, 소결조제의 종류, 소결조건을 선택하면, 상대 밀도가 50% 미만이고 전기공 중의 폐기공의 비율이 90% 이상으로 할 수 있다.

본 발명의 다공질 세라믹스의 임의의 단면에 있어서, 제1도에 도시하는 바와 같이 인접하는 공극(1a)의 반경을 각각 r1, r2라고 하고, 세라믹스부(1)의 두께를 b라고 하면, (r1+r2)/b>1가 될 수 있다. 즉 원료금속 분말의 평균입경, 표면의 산소량, 소결조제의 종류, 소결조건을 선택하면, 공극(1a)의 직경을 세라믹스의 두께의 2배 이상으로 할 수 있다. 보다 바람직하게는, (r1+r2)/b>2이다.

이러한 조직으로 함으로써, 유전손실을 보다 저감시킬 수 있다. 또, 본 발명의 다공질 세라믹스의 유전손실은, 10^-4정도 이하가 된다. 기계적 특성으로서, 3점 구부림에 의한 항절 강도는, 150MPa 이상이고, 뛰어난 전기적, 기계적 특성을 가지는 다공질 세라믹스이다.

본 발명의 다공질 세라믹스의 재료계나 제조방법은, 한정되는 것이 아니지만, 특히 Si₃N₄, SiO₂, AlN, Al₂O₃ 등의 재료에 있어서 구조 재료나 전자재료로서 유용하다. 세라믹스의 전구체로서, Si 또는 Al의 금속분말을 출발원료로서 사용하고, 이 금속분말을 질화 또는 산화시키는 반응과정에서, 금속 원소의 외각에의 확산을 촉진하는 것에 의해, 균일한 공극이 미세하게 분산된 다공질 세라믹스를 용이하게 얻을 수 있다.

이하, 본 실시예에 관한 실험예에 대해서 설명한다.

실험예 1

평균입경 1㎛의 Si분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 표2에 기재된 희토류 산화물을 준비했다. 희토류 산화물은, Si분말에 대해서 0.8㏖%가 되도록 준비했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 또한, Si분말 표면의 산소량은, 불활성 가스 융해, 적외선 검출법으로 측정하고, SiO₂ 환산으로 0.7㏖%인 것을 미리 확인한 것을 준비했다. 준비한 각 분말을, 에틸 알코올을 용매로 하여, 24시간 볼 밀 혼합했다. 혼합 후, 자연 건조시키고, 건식 프레스를 이용하여, φ23×3㎜와 4.5×7×45㎜의 사이즈로 성형했다. 이 성형체를 대기압의 질소 분위기 중에서 주파수 28GHz의 마이크로파 가열에 의해, 1200℃로 3시간 유지한 후에 1400℃로 승온시키고, 그 온도로 3시간 유지했다. 2단계로 승온시킨 이유는, 실리콘의 질화반응이, 1400℃에 있어서 발열 반응(Si+2/3N₂=1/3Si₃N₄+64kJ)이므로, 한번에 1400℃까지 승온시키면 스스로의 발열에 의해, 온도가 1400℃ 이상이 되어 Si의 용융 등이 발생했기 때문이다. 자연냉각 후, φ20×1㎜ 및 3×4×40㎜의 사이즈로 외주 연마반과 평면 연마반을 이용해서 마무리 가공했다. 마무리 가공한 소결체를 이용하여, 다음과 같이 해서 각 특성을 측정했다. 또한, 소결체는, X선 회절에 의해, 금속 Si는 잔존하지 않고, 모두 Si₃N₄가 되어 있는 것을 확인했다.

전기공률은, 소결체의 치수와 중량으로부터 외관의 밀도를 산출하고, 또 이론밀도를 소결조제의 첨가량으로 혼합측에 의해 계산해서 구하고, 다음 식으로 구했다.

(1-외관 밀도/이론밀도)×100(%)

폐기공 비율은, 수은 포로시미터에 의해, 개기공 용적을 측정하고, 다음 식에 의해 산출했다.

(전기공 용적-개기공 용적)/전기공 용적×100(%)

인접하는 공극의 반경(r1, r2) 및 세라믹스부의 두께(b)는, 소결체를 절단하고, 단면을 연마한 후, SEM에 의해 관찰했다. 그 SEM 사진에 의해, 공극의 중심점을 2차원에서 중심위치가 되는 점으로서 결정하고, 제1도에 도시하는 바와 같이 임의의 인접하는 공극(1a)의 중심점을 연결하여, 공극(1a)의 반경(r1, r2)과 세라믹스부(1)의 두께(b)를 측정했다. 50개소를 측정한 결과의 평균치를 표2에 아울러 나타낸다.

전기적 특성으로서, 1GHz에 있어서의 유전손실(tanδ)을 JIS C 2141에 규정된 측정방법에 의해 측정했다. 또 기계적 특성으로서, JIS R1601에 규정된 강도 시험편 형상으로 마무리하고, 3점 구부림 강도를 동 규정에 근거해서 측정했다. 이들 결과를 표2에 아울러 나타낸다. 또, 참고를 위해 Si₃N₄를 원료로 하는 치밀한 소결체의 특성을 「참고1」로서, Si₃N₄를 원료로 하여 일본국 특허공개 평9-249457호 공보에 개시된 방법에 의해 제조한 다공체의 특성을 「참고2」로서, SiO₂ 다공체의 특성을 「참고3」으로서 표2에 아울러 나타낸다. 또한, 「참고1」과 「참고2」의 참고예의 소결조제인 Y₂O₃의 첨가량은, 5㏖%이고, 「참고1」의 치밀체에는 Y₂ O₃ 외에 Al₂0₃을 3wt% 함유시켰다. 「참고3」의 SiO₂는 첨가제를 함유시키지 않고, 붕규산 유리로 가용성상을 용출시킨 것이다.

No.	소결조제의 종류	전기공률(%)	폐기공비율(%)	(r1+r2)/b	tanδ(×10-5)	항절 강도(MPa)
1*	La2O3	58	10	0.8	120	40
2*	Nd2O3	59	20	0.54	110	50
3	Sm2O3	88	98	2.66	5	300
4	Er2O3	80	92	2.43	12	250
5	Gd2O3	65	65	1.81	70	190
6	Y2O3	60	65	2.01	70	220
7	Yb2O3	78	99	2.61	6	300
8*	Al2O3	28	2	0.3	320	60
9*	Fe2O3	38	<1	0.2	400	50
참고1	Y2O3	0	0	0	350
참고2	Y2O3	52	8	0.9	600
참고3	…	75	6	1.8	1000

* 표는 비교예

표2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 소결조제를 첨가해서 얻어지는 소결체는, 기공률이 50% 이상 즉 상대 밀도가 50% 이하이고, 폐기공의 비율은, 50% 이상이다. 또 유전손실은, 종래의 다공질 세라믹스에 비해서, 1×10^-4 이하로 낮고, 항절 강도는 150MPa 이상으로 뛰어난 전기적·기계적 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다. 또, (r1+r2)/b의 값은, 소결조제를 선택하면, 1이상 즉 공극의 직경이 세라믹스부와 동등 이상인 다공질 세라믹스로 되어 있다. 공극의 직경은, 예를 들면 No.3의 시료에서, 0.7㎛이었다.

실험예 2

평균입경 1, 10, 15㎛의 3종류의 Si분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Sm₂O₃을 준비했다. Sm₂O₃은 Si분말에 대해서 1.0㏖%가 되도록 준비했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 실험예 1과 동일한 방법으로, 혼합, 성형, 소결, 마무리 가공을 했다. Si분말의 표면 산소량 및 전기공률, 폐기공 비율 및 유전손실을 실험예 1과 동일하게 측정한 결과를 표3에 나타낸다.

No.	Si분말 입경(㎛)	표면 산소량(㏖%)	전기공률(%)	폐기공 비율(%)	tanδ(×10-5)
10	1	1.028	72	92	10
11	10	0.860	75	95	10
12	15	0.520	60	65	90

표3에서 알 수 있는 바와 같이, Si분말 표면의 산소량(SiO₂ 환산)은, 분말의 평균입경이 클수록 적어진다. 전기공률, 폐기공 비율 및 유전손실은, 출발원료인 Si분말의 평균입경에 따라 다른 것을 알 수 있다.

실험예 3

평균입경 1㎛의 Si분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Yb₂O₃을 준비했다. Yb₂O₃는 Si분말에 대해서 표4의 비율이 되도록 준비했다. Si분말 표면의 산소량은, SiO₂ 환산으로 0.7㏖%의 것으로 했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 이들 분말을 이용하여, 실험예 1과 동일한 방법으로, 혼합, 성형, 소결, 마무리 가공을 했다. 각 소결체의 전기공률, 폐기공 비율 및 유전손실을 실험예 1과 동일하게 측정한 결과를 표4에 아울러 나타낸다.

No.	소결조제 첨가량(㏖%)	전기공률(%)	폐기공 비율(%)	tanδ(×10-5)
13*	0.08	65	30	100
14	0.39	67	98	10
15	1.5	50	85	40
16*	2.6	42	45	220

*표는 비교예

표4에서 알 수 있는 바와 같이, 소결조제의 첨가량이 0.2㏖% 미만인 경우, 전기공률은 65%, 즉 상대 밀도가 35%가 되어 50% 미만이지만, 폐기공의 비율은 30%로 낮아져 있고, 소결 공정에서의 Si입자의 중공화가 충분히 행하여지지 않고 있다. 또, 첨가량이, 2.5㏖%를 초과하면 전기공률은 42%, 즉 상대 밀도는 58%가 되어 70% 미만이지만, 폐기공의 비율은 45%로 낮아져 있고, 알맹이 성장에 의해 폐기공의 비율이 적어진 것을 알 수 있다.

실험예 4

평균입경 1㎛의 Si분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Er₂0₃을 준비했다. Er₂O₃은 Si분말에 대해서 0.6㏖%가 되도록 준비했다. Si분말 표면의 산소량은, SiO₂환산으로 표5에 기재한 것을 사용했다. 이들 분말을 이용하여, 실험예 1과 동일한 방법으로, 혼합, 성형, 소결, 마무리 가공을 했다. 각 소결체의 전기공률, 폐기공 비율 및 유전손실을 실험예 1과 동일하게 측정한 결과를 표5에 아울러 나타낸다.

No.	표면 산소량(㏖%)	전기공률(%)	폐기공 비율(%)	tanδ(×10-5)
17*	0.174	67	48	90
18	0.434	65	80	40
19	0.860	70	90	20
20*	1.691	50	35	220
21*	3.271	40	5	250

*표는 비교예

표5에서 알 수 있는 바와 같이, 출발원료인 Si분말의 표면의 산소량에 따라, 생기는 소결체의 특성이 다르다. 즉, Si분말의 표면의 산소량이, SiO₂환산으로 0.4㏖% 미만이면 전기공률은 67%, 즉 상대 밀도는 33%가 되어 50% 미만이지만, 폐기공의 비율은 48%로 적고, Si입자의 중공화가 충분히 행하여져 있지 않다. 또, 1.5㏖%를 초과하면, 폐기공의 비율이 50% 미만이 되어 있고, 알맹이 성장에 의해 공중화의 구조가 변화되어 있는 것을 알 수 있다.

실험예 5

평균입경 1㎛의 Si분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Er₂O₃을 준비했다. Er₂O₃은 Si분말에 대해서 0.8㏖%가 되도록 준비했다. Si분말 표면의 산소량은, SiO₂환산으로 0.7㏖%의 것을 사용했다. 이들 분말을 이용하여, 실험예 1과 동일한 방법으로, 혼합, 성형을 했다. 성형체를 대기압의 질소 분위기하에서, 28GHz의 마이크로파 가열에 의해, 표6의 조건으로 소결했다. 여기에서, 1150×6은 1150℃로 6시간 유지한 것을 의미하고, 1200×3+1400×3이란, 1200℃로 3시간 유지한 후, 1400℃로 승온하고, 그 온도로 3시간 유지한 것을 의미한다. 다른 표기도 마찬가지이다.

소결체의 마무리 가공을 실험예 1과 동일하게 했다. 각 소결체의 전기공률, 폐기공 비율, (r1+r2)/b의 값 및 유전손실을 실험예 1과 동일하게 측정한 결과를 표6에 나타낸다. 또한, (r1+r2)/b의 값은, 50개소를 측정한 결과의 평균치이다.

No.	소결조건	전기공률(%)	폐기공 비율(%)	(r1+r2)/b	tanδ(×10-5)
22*	1150×6	78	28	0.50	120
23	1200×3+1400×3	80	92	2.43	12
24	1300×3+1500×3	80	90	2.40	7
25	1300×3+1700×3	79	88	2.01	9
26*	1300×3+1800×3	29	35	0.80	100

*표는 비교예

표6에서 알 수 있는 바와 같이, 소결 온도가 1200℃ 미만인 경우, 소결시간이 6시간 정도에서는 Si입자의 중공화가 충분히 행하여지지 않는다. 이 때문에, 폐기공의 비율이, 28%로 낮고, (r1+r2)/b의 값은 0.5 즉 공극의 직경이 세라믹스부의 1/2이라고 하는 조직이 되어 있고, 유전손실은 120×10^-5로 높은 것을 알 수 있다. 또, 소결온도가 1800℃인 경우는, 알맹이 성장과 상 변태에 따라, 중공화의 구조가 변화되어 치밀화된 것을 알 수 있다. 소결온도가, 1200℃ 내지 1750℃에서는, (r1+r2)/b의 값이 2이상이고, 유전손실은 12×10^-5 이하로 뛰어난 것을 알 수 있다.

실험예 6

실험예 5와 동일한 Si분말과 Er₂O₃분말을 준비했다. 이들 분말을 이용해서, 실험예 1과 동일한 방법으로, 혼합, 성형을 했다. 성형체를 대기압의 질소 분위기하에서, 카아본 히터 가열에 의해, 표7의 조건으로 소결했다. 또한, 소결조건은 실험예 5와 동일한 표기이다. 소결체의 마무리 가공을 실험예 1과 동일하게 행했다. 각 소결체의 전기공률, 폐기공 비율, (r1+r2)/b의 값 및 유전손실을 실험예 1과 동일하게 측정한 결과를 표7에 아울러 나타낸다. 또한, (r1+r2)/b의 값은, 50개소를 측정한 결과의 평균치이다.

No.	소결조건	전기공률(%)	폐기공 비율(%)	(r1+r2)/b	tanδ(×10-5)
27*	1150×6	55	25	0.27	200
28	1300×3+1500×3	50	65	2.01	100
29	1200×3+1400×3	55	70	2.50	80
30*	1300×3+1800×3	20	30	0.54	160

* 표는 비교예

표7에서 알 수 있는 바와 같이, 소결온도가 1200℃ 미만인 경우, 소결 시간이 6시간 정도에서는 Si입자의 중공화가 충분히 행하여지지 않는다. 또, 소결 온도가, 1800℃인 경우는, 알맹이 성장과 상 변태에 따라, 중공화의 구조가 변화하여 치밀화한 것을 알 수 있다. 또, 표6과 표7을 비교하면, 마이크로파에 의한 가열쪽이, 폐기공의 비율이 높아지고, 유전손실이 낮아지는 것을 알 수 있다. 이것은, 마이크로파쪽이, 효율적으로 가열할 수 있기 때문에 실리콘의 외각으로의 확산반응이 보다 촉진되기 때문이라고 생각된다.

실험예 7

평균입경 5㎛의 Al분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Y₂O₃ 및 평균입경 0.5㎛의 MgO를 준비했다. Y₂O₃ 및 MgO는 Al분말에 대해서 표8의 비율이 되도록 준비했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 또한, Al분말 표면의 산소량은, 실험예1의 방법으로 측정하고, Al₂O₃환산으로 표8에 나타낸 바와 같다. 준비한 각 분말을, 에틸 알코올을 용매로 하여, 24시간 볼 밀 혼합했다. 혼합 후, 자연 건조시키고, 건식 프레스를 이용해서 φ23×3㎜와 4.5×7×45㎜의 사이즈로 성형했다. 이 성형체를 대기압의 질소 분위기 중에서 주파수 28GHz의 마이크로파 가열에 의해, 900℃로 3시간 유지한 후에 1250℃로 승온하고, 그 온도로 3시간 유지했다. 얻어진 소결체를 X선 회절로 측정한 바, 금속Al은 남아 있지 않고 모두 AlN이 되어 있는 것을 확인했다. 소결체의 마무리 가공을 실험예1과 동일하게 행했다. 각 소결체의 전기공률, 폐기공 비율, (r1+r2)/b의 값 및 유전손실을 실험예1과 동일하게 측정한 결과를 표8에 아울러 나타낸다. 또한, (r1+r2)/b의 값은, 50개소를 측정한 결과의 평균치이다.

No.	산소량(㏖%)	Y2O3(㏖%)	MgO(㏖%)	전기공률(%)	폐기공 비율(%)	(r1+r2)/b	tanδ(×10-5)
31*	0.5	0.05	0.2	70	20	0.6	110
32	0.7	0.2	0.6	60	70	2.1	40
33*	1.6	0.3	1.6	30	15	0.4	150

*표시는 비교예

표8에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 AlN 다공질 세라믹스인 No.32는, 전기공률이 60%, 즉 상대 밀도가 40%가 되어 70% 미만이고, 폐기공의 비율은 70%가 되어 50% 이상이 되어 있다. 또한, 유전손실도 낮은 뛰어난 다공질 세라믹스이다.

실험예 8

평균입경 5㎛의 Al분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Sm₂O₃ 및 평균입경 0.5㎛의 Li₂O를 준비했다. Sm₂O₃ 및 Li₂O는 Al분말에 대해서 표9의 비율이 되도록 준비했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 준비한 각 분말을, 에틸 알코올을 용매로 하여, 24시간 볼 밀 혼합했다. 혼합 후, 자연 건조시키고, 건식 프레스를 이용하여, φ23×3㎜와 4.5×7×45㎜의 사이즈로 성형했다. 이 성형체를 대기압의 산소 분위기 중에서 주파수 28GHz의 마이크로파 가열에 의해, 800℃로 3시간 유지한 후에 1200℃로 승온하고, 그 온도로 3시간 유지했다. 얻어진 소결체를 X선 회절로 측정한 바, 금속Al은 남아있지 않고, 모두 Al₂O₃이 되어 있었다. 소결체의 마무리 가공을 실험예 1과 동일하게 행했다. 각 소결체의 전기공률, 폐기공 비율, (r1+r2)/b의 값 및 유전손실을 실험예 1과 동일하게 측정한 결과를 표9에 아울러 나타낸다. 또한, (r1+r2)/b의 값은 50개소를 측정한 결과의 평균치이다.

No.	Sm2O3(㏖%)	Li2O(㏖%)	전기공률(%)	폐기공 비율(%)	(r1+r2)/b	tanδ(×10-5)
34*	0.01	0.2	52	30	0.2	105
35	0.2	0.5	55	60	2.05	12
36*	0.09	1.6	20	12	0.4	110

*표는 비교예

표9에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 Al₂O₃ 다공질 세라믹스인 No.35는, 전기공률이 55%이고, 폐기공의 비율은 60%이고, 유전손실도 낮은 세라믹스이다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예의 다공질 세라믹스에 따르면, 다른 재료에 비해서, 또 종래의 방법과 비교해서, 폐기공의 비율이 높으면서도 폐기공이 균일하게 분산된 다공질 세라믹스를 얻을 수 있다. 본 실시예의 다공질 세라믹스는 폐기공의 비율이 높고, 전기적·기계적 특성이 뛰어나므로, 내흡습성과 저유전률, 저유전 손실이 요구되고 또 기계적 강도도 필요한 전자 회로기판 등에 이용하면 뛰어난 특성을 발휘한다.

(실시예 2)

본 발명은, 그 기공률이 30% 이상, 바람직하게는 50% 이상이고, 표면의 면 조도(Ra)가 0.5㎛ 미만, 바람직하게는 0.2㎛ 미만, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 미만인 다공질 세라믹스가, 각종 구조 재료, 전자재료에 적합한 기능을 발현할 수 있는 것을 찾아낸 것에 근거해서 이루어진 것이다.

본 발명의 다공질 세라믹스 기재는, 공지의 방법에 의해 제조할 수 있고, 알루미나, 실리카, 질화 규소, 질화 알루미늄, 탄화 규소 등을 이용할 수 있다. 각종 구조재료, 전자재료에의 응용에는, 기계적 강도나 열전도성의 관점에서 질화 규소, 질화 알루미늄, 탄화 규소 등이 선택되고, 나아가서는 이들 중 적어도 하나를 50vol% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또, 내후성(내습성)이 필요한 전자부품 용도에서는, 다공질체가 폐기공으로 이루어지는 것이 바람직하고, 면 조도를 더욱 저감시킬 수도 있다.

생산에 적합한 방법으로, 또한 휘어짐이나 내부 응력 등이 발생하지 않고, 높은 치수 정밀도를 유지하면서, 충분한 표면 평활성을 얻기 위해서는, 이하에 기술하는 가공방법을 채용할 수 있다.

즉, 다공질 기재인 세라믹스와 고상 반응을 일으키는 고체물질을 지립 또는 연마재료로서 선택하여, 가공, 연마(기계적 에너지를 가한다)하는 것에 의해 다공질 표면을 평활화한다.

예를 들면, 기공률 50%의 질화 규소 다공질 세라믹스를 가공할 때에 있어서는, γAl₂O₃입자와 SiO₂입자를 함유하는 연마 지립을 물에 분산시켜서 사용하는 것에 의해, 표면이 평탄화된 다공질 세라믹스를 얻을 수 있다.

평활한 다공질체 표면을 얻기 위해서는, 지립, 연마액, 연마속도(접촉압)의 제조건을 적절하게 선택, 제어하는 것이 필요하다. 지립 입자의 입경은 0.1㎛ 이하가 바람직하고, 지립을 분담한 수용액의 pH를 7이상으로 조정한다.

수용액의 pH를 7이상으로 한 이유는 다음과 같다. 즉, 본 고상 반응, 또는 표면 평활화는, Si-OH 등의 수산기의 생성의 기여가 크고, 가공효율(또는 표면 평활도)을 높일 수 있다. pH7 미만에서도 할 수 없는 것은 아니지만, 장시간의 가공이 필요하거나, 표면 평활성을 얻기 어려운 경우가 있다.

통상의 경우, 연마 지립은, 다공질 세라믹스의 조성물, 또는 그 산화물과 고상 반응을 일으키는 것의 군에서 선택된다.

메커니즘의 상세는 반드시 명확하지는 않지만, 단순한 기계적 에너지뿐만 아니라, 이하에 나타내는 바와 같은 과정의 산화, 용해·재석출, 고상 확산에 의해 표면의 평탄화가 진행된다.

제5도를 참조해서, 얻어진 Si₃N₄ 다공질 세라믹스(1)의 표면(1f)의 면 조도(Ra)는, 연마조건에도 따르지만, 0.5㎛ 미만, 바람직하게는 0.2㎛ 미만, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 미만이다. 세라믹스(1)의 표층부는, Al이, 그 농도가 두께 방향으로 경사지도록 분산되어 있고, Al, Si, O, N의 복합상(고상 반응에 의해 발생한 세라믹스 조성과 지립 조성으로 이루어지는 복합상)이 되어 있지만, 세라믹스(1)의 기재 내부에서 표면 영역까지 연속된 구조로 되어 있다. 제5도에 도시하는 실시예에서는, 표면은 폐기공이 되어 있다.

표면의 기공을 덮도록 상술의 고상 확산 등을 생기게 할 수도 있고 임의의 기공을 표면에 잔류시킬 수도 있다. 표면의 조성비가 다른 영역은, 표면에서 10㎛ 미만, 나아가서는 5㎛ 미만이 바람직하다. 그 이상에서는, 세라믹스 다공질체 본래의 특성을 손상시키는 경우가 있다.

본 발명의 특징으로서, 기공률이 30% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상인 다공질 세라믹스으로서, 표면의 면 조도가 0.5㎛ 미만, 바람직하게는 0.2㎛ 미만, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 미만이다.

특별하게는, 기공경이 0.1㎛ 이상, 나아가서는 1㎛ 이상이더라도, 상기의 평탄성을 얻을 수 있는 것에 의해, 보다 넓은 범위의 용도에의 응용이 가능해진다.

또, 다공질 세라믹스 내부에는 함유되지 않는 원소 중 적어도 하나를, 표면 영역(표면으로부터 10㎛ 이내)에 함유하거나, 또는 내부와 표면 영역의 조성비가 다른 경우가 있다. 이러한 표면 평탄성 다공질 세라믹스는, 그 표면에 금속, 산화물 또는 질화물 박막 또는 패터닝된 금속도체를 형성해서 사용할 수도 있고, 이 경우의 표면 조도는 표면막과 다공질 세라믹스의 계면 조도에 의해 나타내어진다.

이하, 본 실시예에 관한 실험예에 대해서 설명한다.

실험예 9

표10에 나타내는 대로 다공질체를 제조하고, 표면가공을 소정의 조건에 따라 실시했다.

표10 중, 샘플 번호 41 내지 48 및 50 내지 53의 것은, 개기공의 샘플이고, 샘플 번호 54 내지 57은 폐기공의 샘플이다.

샘플 번호 41 내지 48 및 50 내지 53의 각 다공질 세라믹스의 혼합, 조분, 성형, 소결은 공지의 방법으로 행했다. 각 샘플의 기공률은 표10에 아울러 나타냈다. 기공경의 사이즈는 0.5 내지 5㎛이다. 기재되어 있는 지립을 물에 5vol%의 비율로 분산시키고, PH를 표10 기재의 값으로 조정하여, 표면가공을 실시했다. 샘플 번호 43 내지 45, 56 및 57의 표면 영역에는 표면으로부터 3㎛의 범위에, Al이 Si에 대해서 2:3 내지 8:2(Si:Al)의 범위의 비율로 존재하고 있고, 3Al₂O₃·2SiO₂(물라이트)의 생성도 확인되었다.

비교예인 샘플번호 50 내지 53에서는 조성의 변동은 거의 확인되지 않았다. 다이아몬드 지립을 이용한 경우는 기재와 고상 반응이 일어나지 않으므로(또는 무시할 수 있는 수준), 종래의 기계적 작용에만 의한 연마의 경우와 같고, 다공질 기재에서는 표면의 요철이 남아, 평활을 얻을 수 없는 것이다.

세라믹스로서는, 이 외에, 알루미나, 실리카, 질화 알루미늄, 탄화 규소를 사용할 수도 있다. 그 경우, 사용하는 지립으로서, 표11에 나타내는 바와 같이, 알루미나에서는, Si₃N₄+SiO₂를 이용하고, 실리카에서는, Al₂O ₃+Si₃N₄+SiO₂를 이용하고, 질화 알루미늄의 경우는 Si₃N₄+Al₂O₃+SiO₂를 이용하고, 탄화 규소의 경우는 Al₂O₃+Si₃N₄+Si0₂의 조합을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 조합으로 하면, 표11에 나타내는 바와 같이 표면 면조도(Ra)를 0.5㎛ 미만으로 할 수 있다. 샘플 번호 58과 60에서는, 표면으로부터 5㎛의 범위에 Si가, 샘플 번호 59와 61에서는 표면으로부터 5㎛의 범위에 Al이 존재하는 영역이 확인되었다.

실험예 9의 샘플번호 54 내지 57, 및 후술하는 실험예 10의 다공질 세라믹스의 제조방법은 다음과 같다.

즉, 평균입경 1㎛의 Si분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 표10 기재의 Er₂O₃을 준비했다. Er₂O₃은 Si분말에 대해서 10wt%가 되도록 준비했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 또한, Si분말 표면의 산소량은, 불활성 가스 융해, 적외선 검출법으로 측정하여, SiO₂환산으로 0.7㏖%인 것을 미리 확인한 것을 준비했다. 준비한 각 분말을 에틸 알코올을 용매로 하여, 24시간 볼 밀 혼합했다. 혼합 후, 자연 건조시키고, 건식 프레스를 이용하여, φ23×3㎜의 사이즈로 성형했다. 이 성형체를 대기압의 질소 분위기 중에서 주파수 28GHz의 마이크로파 가열에 의해, 1300℃로 3시간 유지한 후, 1600℃로 승온하고, 그 온도로 3시간 유지했다. 이것에 의해, 기공률 75%의 것을 얻을 수 있었다.

또, 1300℃ 30시간+1900℃ 3시간(기공률 0%)

1300℃ 3시간+1800℃ 30시간(기공률 18%)

1300℃ 3시간+1650℃ 3시간(기공률 31%)

로 열처리 조건을 변경하고, 기공률을 조정했다.

전기공률은, 소결체의 치수와 중량으로부터 외관의 밀도를 산출하고, 또 이론밀도를 소결조제의 첨가량으로부터 혼합측에 의해 계산해서 구하고, 다음 식으로 구했다.

(1-외관 밀도/이론밀도)×100%

폐기공 비율은, 수은 포로시미터에 의해, 폐기공 용적을 측정하고, 다음 식에 의해 산출했다.

(전기공 용적-폐기공 용적)/전기공 용적×100(%)

실험예 10

표면 평활성 다공성 세라믹스의 특징의 예로서, 표면 전송로상의 신호의 전송손실을 측정했다.

표10 중의 54 내지 57의 폐기공의 샘플을 5㎜×2㎜×0.25㎜^t가 되도록 마무리 가공한 후, 기판 표면에 마스크 증착으로 Au를 메탈라이즈하는 것에 의해, 마이크로 스트립 라인을 형성했다. 마이크로 스트립 라인의 선폭은 0.9㎜로 했다. 또, 5㎜×2㎜×0.1㎜^t의 코벌판을 잘라내고, 그 표면에 Au도금을 2㎛의 두께로 실시한 것을 베이스층으로서 이용하여, 기판의 이면에 납땜해서, 마이크로 스트립 기판을 생성했다. 그 결과를, 표12에 나타낸다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예의 다공질 세라믹스에 따르면, 평활한 표면을 가지는 다공질 세라믹스를 얻을 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 3)

제6도 내지 제8도를 참조하여, 마이크로 스트립 기판은, 기판(1)과, 마이크로 스트립 라인(3)과, 베이스층(5)을 가지고 있다. 기판(1)의 표면에는, 직선상으로 마이크로 스트립 라인(3)이 형성되어 있다. 또 기판(1)의 이면 전면에는, 베이스층(5)이 형성되어 있다.

기판(1)은, 세라믹스 다공체로 되어 있고, 예를 들면 산화 알루미늄, 질화 규소 및 질화 알루미늄을 단독 또는 임의의 조합으로 함유하는 세라믹스로 되어 있다. 또 마이크로 스트립 라인(3)은, 예를 들면 금(Au)을 메탈라이즈하는 것에 의해 형성되어 있고, 베이스층(5)은 예를 들면 코벌판으로 되어 있다.

기판(1)의 길이 방향의 치수는 예를 들면 5㎜이고, 폭 방향의 치수는 예를 들면 2㎜이고, 두께는 예를 들면 0.25㎜이다. 또 마이크로 스트립 라인(3)의 선폭은 예를 들면 1㎜이고, 베이스층(5)의 두께는 예를 들면 0.1㎜이다.

기판(1)의 다공질 세라믹스는, 제1도에 모식적으로 도시하는 바와 같이 폐기공을 이루는 공중부(1a)를 가지는 구조로 되어 있기 때문에, 치밀질 부분(골격부) (1)이 네트워크상으로 연속된 구조가 된다. 기판(1)은, 기공률이 30% 이상인 다공질이고, 전기공 중의 폐기공의 비율이 50% 이상이다. 또 기판(1)은, 기공률이 50% 이상이고, 전기공 중의 폐기공의 비율이 80% 이상인 것이 바람직하고, 또한 전기공 중의 폐기공의 비율이 90% 이상인 것이 바람직하다. 또 제1도에 도시하는 세라믹스 다공체의 임의의 단면에 있어서, 서로 이웃하는 2개의 공극(1a)의 각각의 반경(r1, r2)과 세라믹스 부분의(치밀질 부분)의 폭(b)이, (r1+r2)/b>1의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.

또한, 종래의 기판(1)에 이용되는 다공질 세라믹스의 구조는, 제2도에 도시하는 바와 같이 복수의 입자(101a)가 결합되어, 그들 입자(101a)간이 기공이 된 개기공의 구조를 가지고 있어, 본 실시 형태의 폐기공의 구조와는 다르다.

다음에, 본 실시 형태의 마이크로 스트립 기판의 제조방법에 대해서 상술한다.

우선 본 실시 형태의 마이크로 스트립 기판에 이용되는 기판(1)의 다공질 세라믹스는 이하와 같이 형성된다.

기판(1)의 다공질 세라믹스는, 금속분말과 소결조제 분말을 준비하는 공정과, 이들 분말을 혼합해서 혼합분말로 만드는 공정과, 그 혼합분말을 성형해서 성형체로 만드는 공정과, 그 성형체를 질소 또는 산소가 존재하는 분위기하에서 소결하여, 금속 질화물 또는 금속 산화물의 소결체로 만드는 공정을 포함하는 방법에 의해 얻을 수 있다.

폐기공은, 세라믹스의 전구체인 금속분말을 중공화함으로써 얻을 수 있다. 상대 밀도와 전기공 중의 폐기공의 비율은, 출발원료인 금속분말의 입도에 의해 제어할 수 있다. 금속분말로서는, 시판되는 고순도 금속분말을 사용할 수 있다. 그러나, 금속분말의 표면에는, 자연 산화막이나 그 후의 열처리에 의해 열산화막이 형성된다. 산화물 세라믹스 이외의 경우는, 이들 산화막의 양에 따라 중공화의 정도가 현저하게 변화되므로, 금속분말 중의 산소량의 제어가 중요하다. 산소량은, 금속 산화물로 환산하여, 0.4㏖% 이상 1.5㏖% 이하의 범위의 것을 선택하는 것이 바람직하다.

금속분말의 평균입경은, 0.1㎛ 이상 15㎛ 이하가 바람직하다. 0.1㎛ 미만이 되면 비표면적이 크기 때문에, 상기 산소량의 제어가 곤란해지고, 또 15㎛를 초과하면, 완전히 중공화하기 위한 반응시간이 길어지므로 경제적이지 않다.

상기 금속분말에 소결조제로서 희토류 산화물이 첨가된다. 희토류 산화물은, Yb₂O₃, Sm₂O₃, Er₂O₃, Gd₂ O₃, Y₂O₃에서 선택되는 적어도 1종류를 금속분말에 대해서 0.2㏖% 이상 2.5㏖% 이하 첨가하는 것이 바람직하다. 0.2㏖% 미만에서는, 금속의 확산이 촉진되지 않아 중공화가 충분히 행하여지지 않는다. 또, 2.5㏖%를 초과하면, 전기공률이 저하하기 쉬워진다. 종래, 세라믹스의 소결조제로서 알려져 있는 Fe₂O₃이나 Al₂O₃ 등은, 본 실시 형태의 경우, 중공화가 충분히 행하여지지 않으므로 바람직하지 않다.

또, 첨가하는 소결조제의 평균입경은, 0.1㎛ 이상 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 0.1㎛ 미만에서는, 응집 등이 생기기 쉬워지므로 취급이 곤란해지고, 또 1㎛를 초과하면, 금속분말의 질화 또는 산화반응이 진행되기 어려워진다. 또한, 금속분말의 표면의 산화막이 반응을 방해할 경우는, 상기 소결조제에 부가해서, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들 금속의 산화물을 제2의 소결조제로서 첨가하는 것이 바람직하다. 제2의 소결조제의 첨가량은 0.1㏖% 이상 1.5㏖% 이하가 바람직하고, 그 평균입경은 0.1㎛ 이상 2㎛ 이하가 바람직하다.

금속분말, 소결조제 및 필요에 따라 첨가되는 유기 바인더가, 기존의 볼 밀이나 초음파 혼합 등의 방법에 의해 혼합되어, 그 후 건조된다. 그 후, 혼합물은 소정의 형상으로 성형되어, 성형체를 얻을 수 있다. 이 성형은, 통상의 건식 프레스 성형법, 압출 성형법, 닥터 블레이드 성형법 및 사출 성형법과 같은 공지의 성형법을 이용할 수 있고, 소망하는 형상에 맞춰서 품질상·생산상 가장 바람직한 성형방법을 선택할 수 있다. 또한 성형에 앞서서 혼합 후의 혼합분말을 과립상으로 조립하여, 미리 그 부피밀도를 높이고, 성형성을 높일 수도 있다. 상기 유기 바인더는, 성형성을 더욱 향상시킬 경우에 첨가하는 것이다.

상기 성형체를 질소 또는 산소를 함유하는 분위기 가스 중에서 열처리하여 금속의 질화 또는 산화반응을 진행시키는 것으로, 개개의 금속분말이 중공화하는 동시에, 반응한 서로 이웃하는 금속분말의 질화물 또는 산화물끼리가 일체화하여, 미세한 폐기공을 가지는 다공질 세라믹스를 얻을 수 있다.

제3A도 내지 제3C도 및 제4A도 내지 제4D도를 참조하여, 우선 금속분말(1b)의 표면이 질화 또는 산화되고, 금속분말(1b)의 외주에 질화막 또는 산화막(1)이 형성된다. 열처리를 진행시키면, 질화 또는 산화반응시에, 금속이 외주의 질화물 또는 산화물(1)측으로 확산되고, 질화 또는 산화반응이 진행되어 간다. 이렇게 금속이 외주측으로 확산되는 것에 의해 금속분말(1b) 중에 공극(1a)이 형성되어, 금속분말(1b)은 중공화한다. 최종적으로는, 금속분말(1b)이었던 부분의 대부분이 공극(1a)이 되고, 공극(1a)이 폐기공으로서 형성된다. 이렇게 복수의 공극(1a)이 폐기공으로서 형성되는 것에 의해, 질화물 또는 산화물로 이루어지는 세라믹스의 치밀질 부분(1)이 네트워크상으로 연속된 구조를 형성한다.

중공화의 정도는, 출발원료인 금속분말 중에 함유되는 산소량이나, 소결조제의 종류 또는 열처리 방법에 따라 다르다. 개개의 폐기공의 크기는, 기본적으로는, 출발원료인 금속분말의 입도에 의존하는 크기가 되므로, 금속분말의 입경이 균일하면, 폐기공의 크기는 균일하여, 조대한 폐기공이 포함되는 일은 없다.

열처리는, 카아본 히터로 등으로 행할 수 있다. 금속분말의 확산을 촉진하고, 알맹이 성장에 의한 중공 구조의 소실을 억제하기 위해서, 마이크로파를 이용한 열처리를 행하는 것이 바람직하다. 특히 20GHz 이상의 주파수의 마이크로파를 조사해서 가열하면, 금속분말의 외각에 형성되는 금속 질화물 또는 금속 산화물에의 금속의 확산을 보다 촉진할 수 있으므로, 금속분말의 중공화가 용이해지기 때문에 바람직하다.

열처리 온도는, 출발원료인 금속분말에 따라 바람직한 온도범위가 다르기 때문에, 이하에, Si을 질화해서 Si₃N₄의 다공질 세라믹스를 얻는 경우를 예로 들어서 상술한다.

Si을 질화하는 열처리 온도는, 1200℃ 이상이 바람직하다. 1200℃ 미만에서는 금속분말의 질화반응의 진행이 늦어져서, 경제적이지 않다. 또, 카아본 히터 가열에서는 1500℃ 이하, 마이크로파 가열에서는 1750℃ 이하의 온도가 바람직하다. 이것보다 높은 온도에서는 금속 질화물의 상 변태나 알맹이 성장이 생기기 때문에, 중공화 구조가 변화되어 본 실시 형태의 다공질 세라믹스를 얻는 것이 곤란해진다.

또, 최고온도까지의 승온은, 2단계 이상으로 나누어서 계단상으로 승온시키는 것이 바람직하다. 이것은, 금속의 질화반응은 발열반응이므로, 한번에 최종 소결온도까지 승온시키면, 스스로의 발열에 의해 온도가 금속의 융점을 초과하여, 금속의 용융이 발생하기 때문이다. 금속의 용융이 발생하면, 미반응의 용융덩어리가 되어 조대한 공극이 발생하거나, 성형체로부터 용출되거나 하므로 다공질 세라믹스의 기계적, 전기적 특성의 열화를 야기한다. 다른 금속분말을 출발원료로 하는 경우나 산화반응시키는 경우라도, 온도조건은 바뀌지만, 2단계 이상으로 나누어서 계단상으로 승온시키는 것이 바람직한 것은 변함없다.

열처리시의 분위기는, 질화물을 얻고자 하는 경우는, N₂ 또는 NH₃을 함유하는 비산화성 분위기로 한다. 산화물을 얻고자 하는 경우는, O₂를 함유하는 산화성 분위기로 한다. 어느 경우도 압력에 한정은 없지만, 1기압(101kPa)이상 5기압(507kPa)이하가 바람직하다.

이상과 같이 해서 얻어지는 본 실시 형태의 기판(1)을 이루는 다공질 세라믹스는, 금속분말의 개개의 입자가 중공화하는 것에 의해, 균일한 직경의 공극이 분산된 조직이 되고, 실질적으로 무기 세라믹스 단일층의 다공질 세라믹스이다. 이것 때문에, 기판(1)을, 내흡습성이 뛰어나고, 저유전률, 저유전 손실인 다공질 세라믹스로 형성할 수 있다.

이 다공질 세라믹스에서는, 기공률을 30% 이상으로 하고, 또한 전기공 중의 폐기공의 비율을 50% 이상으로 할 수 있다. 또한, 원료금속 분말의 평균입경, 표면의 산소량, 소결조제의 종류, 소결조건 등을 선택하면, 기공률을 50% 이상으로, 전기공 중의 폐기공의 비율을 80% 이상 또는 90% 이상으로 할 수도 있다.

본 실시 형태에 있어서의 기판(1)을 이루는 다공질 세라믹스의 임의의 단면에 있어서, 제1도에 도시하는 바와 같이 서로 이웃하는 2개의 공극(1a)의 반경을 각각 r1, r2로 하고, 세라믹스부(1)의 두께를 b라고 하면, (r1+r2)/b>1이 되는 것을 얻을 수 있다. 즉, 원료금속 분말의 평균입경, 표면의 산소량, 소결조제의 종류, 소결조건을 선택하면, 공극(1a)의 직경을 세라믹스부(1)의 두께의 2배 이상으로 할 수 있다. 보다 바람직하게는, (r1+r2)/b>2이다. 이러한 조직으로 함으로써 유전손실을 보다 저감시킬 수 있다.

또, 본 실시 형태의 기판(1)을 이루는 다공질 세라믹스의 유전손실은, 10^-4정도 이하가 된다. 기계적 특성으로서, 3점 구부림에 의한 항절 강도는, 150MPa 이상이고, 뛰어난 전기적, 기계적 특성을 가지는 다공질 세라믹스를 얻을 수 있다.

이러한 다공질의 세라믹스로 이루어지는 기판(1)의 표면에 마이크로 스트립 라인(3)이 형성되고, 또한 기판(1)의 이면에 베이스층(5)이 형성되어, 본 실시 형태의 마이크로 스트립 기판이 형성된다.

또한, 본 실시 형태의 다공질 세라믹스의 재료계나 제조방법은, 한정되는 것이 아니지만, 특히, Si₃N₄, SiO₂, AlN, Al₂O₃ 등의 재료에 있어서 구조 재료나 전자재료로서 유용하다. 세라믹스의 출발원료로서, Si 또는 Al의 금속분말을 이용하고, 이 금속분말을 질화 또는 산화시키는 반응과정에서, 금속 원소의 외각에의 확산을 촉진함으로써, 균일한 공극이 미세하게 분산된 다공질 세라믹스를 용이하게 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 마이크로 스트립 기판의 구성에 대해서 설명한다.

제9도 내지 제11도를 참조하여, 본 실시 형태의 마이크로 스트립 기판의 구성은, 상술한 일 실시 형태의 마이크로 스트립 기판의 구성과 비교해서, 베이스층의 구성이 다르다. 즉, 베이스층은, 유리 기판(17)과, 그 유리 기판(17)의 표면 및 이면에 형성된 GND 메탈라이즈층(15, 19)을 가지고 있다. 유리 기판(17)은, 예를 들면 SiO₂로 되어 있다. 또 GND 메탈라이즈층(15, 19)은, 예를 들면 Au를 메탈라이즈하는 것에 의해 형성되어 있다. 또, 베이스층(15, 17, 19)의 두께의 합은 예를 들면 0.2㎜이다.

또한, 이것 이외의 구성에 대해서는, 상술한 일 실시 형태의 구성과 거의 같기 때문에, 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

이하, 본 실시예에 관한 실험예에 대해서 설명한다.

실험예 11

우선, 이하에 나타내는 5개의 샘플을 제조했다.

샘플71:기공률 78%, 폐기공 비율 99%의 다공질 Si₃N₄의 기판과 베이스층으로 이루어지는 마이크로 스트립 기판,

샘플72:기공률 60%, 폐기공 비율 80%의 다공질 AlN의 기판과 베이스층으로 이루어지는 마이크로 스트립 기판,

샘플73:일본국 특허공개 평8-228105호 공보의 실시예 1에 개시된 개기공의 다공질SiO₂의 기판과 베이스층으로 이루어지는 마이크로 스트립 기판.

샘플74:일본국 특허공개 평8-228105호 공보의 비교예 1에 개시된 SiO₂ 기판으로 이루어지는 마이크로 스트립 기판.

샘플75:샘플71과 동일한 다공질 Si₃N₄기판 단체로 이루어지고, 베이스층을 가지지 않는 마이크로 스트립 기판.

이하, 각 샘플의 제조방법에 대해서 설명한다.

(A)샘플71의 제조방법

평균입경 1㎛의 Si분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Yb₂O₃ 분말을 준비했다. 이 때, Yb₂O₃분말이 Si분말에 대해서 0.8㏖%가 되도록 준비했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 또한, Si분말 표면의 산소량은, 불활성 가스 융해, 적외선 검출법으로 측정하여, SiO₂환산으로 0.7㏖%인 것을 미리 확인한 것을 준비했다.

준비한 각 분말을, 메틸 알코올을 용매로 하여, 24시간 볼 밀 혼합했다. 혼합 후, 자연 건조시키고, 건식 프레스를 이용해서 소정의 사이즈로 성형했다. 이 성형체를 대기압의 질소 분위기 중에서 주파수 28GHz의 마이크로파 가열에 의해, 1200℃로 3시간 유지한 후 1400℃로 승온하고, 그 온도로 3시간 유지해서 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체를 X선 회절한 바, 금속Si은 잔존하지 않고 모두 Si₃N₄이 되어 있는 것을 확인했다.

2단계로 승온시킨 이유는, 실리콘의 질화반응이, 1400℃에 있어서 발열반응(Si+2/3N₂=1/3Si₃N₄+64kJ)이므로, 한번에 1400℃까지 승온시키면 스스로의 발열에 의해, 온도가 1400℃ 이상이 되어 Si의 용융 등이 발생했기 때문이다.

자연냉각 후, 길이 방향의 치수가 5㎜, 폭 방향의 치수가 2㎜, 두께가 0.25㎜이 되도록 마무리 가공을 실시했다.

이렇게 해서 얻어진 세라믹스 다공체로 이루어지는 기판 표면에, 마스크 증착법으로 Au를 메탈라이즈하는 것에 의해 마이크로 스트립 라인을 형성했다. 마이크로 스트립 라인의 선폭은 0.9㎜로 했다. 또, 5㎜×2㎜×0.1㎜^t의 코벌판을 잘라 내고, 그 표면에 Au도금을 2㎛의 두께로 실시한 것을 베이스층으로서 이용하고, 기판의 이면에 납땜하여, 마이크로 스트립 기판을 형성했다.

상기에 있어서 기판이 되는 소결체에 마무리 가공을 실시한 시점에서, 소결체의 기공률과 전기공 중의 폐기공의 비율을 측정했다. 그 측정은, 이하와 같이 했다.

기공률은, 소결체의 치수와 중량으로부터 외관의 밀도를 산출하고, 또 이론밀도를 소결조제의 첨가량으로 혼합측에 의해 계산해서 구하고, (1-외관 밀도/이론밀도)×100(%)의 식으로 구했다.

전기공 중의 폐기공의 비율(폐기공 비율)은, 수은 포로시미터에 의해, 우선 개기공 용적을 측정하고, (전기공 용적-개기공 용적)/전기공 용적×100(%)의 식에 의해 산출했다.

그 결과, 다공질 Si₃N₄기판의 기공률은 78%이고, 폐기공 비율은 99%였다.

(B)샘플72의 제조방법

평균입경 5㎛의 Al분말과 소결조제로서 평균입경 0.8㎛의 Y₂O₃ 분말 및 평균입경 0.5㎛의 MgO를 준비했다. 이 때, Y₂O₃ 분말이 Si분말에 대해서 0.2㏖%가 되도록, 또한 MgO분말이 Si분말에 대해서 0.6㏖%가 되도록 준비했다. 각 분말은 모두 시판되는 것이다. 또한, Al분말 표면의 산소량은, 샘플72와 동일한 방법으로 측정하고, Al₂O₃환산으로 0.7㏖%인 것을 미리 확인한 것을 준비했다.

준비한 각 분말을, 메틸 알코올을 용매로 하여, 24시간 볼 밀 혼합했다. 혼합 후, 자연 건조시키고, 건식 프레스를 이용해서 소정의 사이즈로 성형했다. 이 성형체를 대기압의 질소 분위기 중에서 주파수 28GHz의 마이크로파 가열에 의해, 900℃로 3시간 유지한 후 1250℃로 승온하여 3시간 유지해서 소결체를 얻었다. 얻어진 소결체를 X선 회절한 바, 금속Al은 잔존하지 않고 모두 AlN가 되어 있는 것을 확인했다. 자연냉각 후, 길이 방향의 치수가 5㎜, 폭 방향의 치수가 2㎜, 두께가 0.25㎜가 되도록 마무리 가공을 실시했다.

이렇게 해서 얻어진 세라믹스 다공체로 이루어지는 기판 표면에, 마스크 증착법으로 Au를 메탈라이즈하는 것에 의해 마이크로 스트립 라인을 형성했다. 마이크로 스트립 라인의 선폭은 0.5㎜로 했다. 또, 5㎜×2㎜×0.1㎜^t의 코벌판을 잘라내고, 그 표면에 Au도금을 2㎛의 두께로 실시한 것을 베이스층으로서 이용하고, 기판의 이면에 납땜하여, 마이크로 스트립 기판을 형성했다.

상기에 있어서 기판이 되는 소결체에 마무리 가공을 실시한 시점에서, 샘플71과 동일하게 해서 소결체의 기공률과 전기공 중의 폐기공의 비율을 측정했다. 그 결과, 다공질 AlN기판의 기공률은 60%이고, 폐기공 비율은 80%였다.

(C)샘플73의 제조방법

우선 5㎜×2㎜×0.1㎜^t의 코벌판을 잘라내고, 표면에 Au도금을 2㎛의 두께로 실시했다. 규산 에틸[Si(OC₂H₅)₄]을 에탄올로 10배로 희석하고, 이것에 물과 촉매인 암모니아를 첨가하는 것에 의해, 가수분해와 겔화를 일으키게 했다. 이것에 의해, 액상 부분이 알코올로 이루어지는 실리카 습윤 겔을 생성했다. 이 얻어진 실리카 습윤 겔을, 유리로 제조한 내부 치수 5.1㎜×2.1㎜×0.35㎜^t의 되 안에 코벌판을 넣고 나서 넣었다. 그 되를 오토 클레이브 안에서 243℃, 6.38MPa의 조건하에서 초임계 건조를 실시했다.

이렇게 해서 얻어진 금속 베이스부 기판의 표면에 마스크 증착법으로, Au를 메탈라이즈하는 것에 의해, 선폭 1㎜의 마이크로 스트립 라인을 형성하고, 마이크로 스트립 기판을 형성했다.

(D)샘플74의 제조방법

5㎜×2㎜×0.25㎜^t의 SiO₂기판의 이면에 전면 메탈라이즈를 실시하고, 표면에 선폭 0.5㎜의 마이크로 스트립 라인을 Au메탈라이즈로 형성하고, 마이크로 스트립 기판을 형성했다.

(E)샘플75의 작성방법

샘플71과 동일한 방법으로 다공질 Si₃N₄기판을 형성하고, 그 기판 표면에 선폭 0.9㎜의 마이크로 스트립 라인을 Au메탈라이즈로 형성했다.

이렇게 해서 얻어진 5개의 샘플에 대해서, 전송손실을 네트워크 애널라이저로 측정하고, He(헬륨)리크디텍터에 의해 기밀성을 평가했다. 그 결과를 표13 및 표14에 나타낸다.

	손실(dB)
	30GHz	70GHz	110GHz
샘플71	0.3	0.4	0.5
샘플72	0.4	0.7	0.9
샘플73	0.6	2.1	4.2
샘플74	0.7	2.5	3.8

	기밀성 평가 결과 atm·㏄/sec
샘플71	5×10-9	Ｏ
샘플72	1×10-8	Ｏ
샘플73	>1×10-5	Ｘ
샘플74	4×10-9	Ｏ

표13 및 표14의 결과로부터, 샘플71 및 72는, 고주파 대역에 있어서도 전송손실이 적고, 또한 기밀성도 양호한 것이 판명되었다.

실험예 12

실험예 11로 제조한 샘플71 내지 75에 대해서 인장강도 시험기를 이용해서 인장강도를 측정했다. 그 결과를 표15에 나타낸다.

	인장강도(㎏)
샘플71	20
샘플72	23
샘플73	11
샘플74	5
샘플75	7

표15의 결과로부터, 샘플71 및 72는, 샘플73 내지 75와 비교해서 인장강도가 높아지는 것이 판명되었다.

실험예 13

대기 또는 가습 분위기 중에 있어서의 신뢰성 평가를 목적으로 하여, 습도 80%의 분위기 중에서 30GHz에 있어서의 전송특성의 경시 변화를 측정했다. 그 결과를 표16에 나타낸다.

시간(s)	0	200	400	600	800	1200
샘플71	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
샘플73	0.6	1.2	1.6	1.8	2	2.2

표16의 결과로부터, 샘플71에서는, 샘플73에 비교해서 30GHz에 있어서의 전송특성이 경시적으로 변화되지 않는 것을 알 수 있다.

이상의 결과에서, 본 발명의 마이크로 스트립 기판은, 특히 고주파 대역에 있어서 저손실이면서도 기밀성이 필요한 용도에도 적용 가능하고, 또한 베이스층을 설치한 것에 의해 더욱 고강도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예의 마이크로 스트립 기판에 따르면, 기판에 기공률이 30% 이상이고, 전기공 중의 폐기공의 비율이 50% 이상인 세라믹스 다공체를 포함시키는 것에 의해, 수지, 유기물 등 손실이나 기밀성 저해의 요인이 되는 성분을 함유시키지 않고서, 고주파의 전송손실을 저감시키고, 또한 기밀성 및 내열성이 뛰어난 마이크로 스트립 기판을 형성할 수 있다.

이번에 개시된 실시 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 나타내어지고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명에 따른 다공질 세라믹스 및 그 제조방법은, 각종 배선 회로 기판에 이용되는 전기 절연재료나 경량이고 내흡습성인 구조 재료에 적합하다.

또 본 발명에 따른 마이크로 스트립 기판은, 1GHz 이상, 특히 30GHz 이상의 높은 주파수의 도파로를 형성하기 위해서 이용되는 마이크로 스트립 기판으로서, 기판의 표면에 도체로 이루어지는 마이크로 스트립 라인이 형성된 마이크로 스트립기판에 적합하다.

Claims (22)

1. 상대 밀도가 70% 미만이고, 전 (全)기공(1a) 중의 폐기공의 비율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
2. 제1항에 있어서, 상대 밀도가 50% 미만이고, 전기공(1a) 중의 폐기공의 비율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
3. 제1항에 있어서, 임의의 단면에 있어서, 인접하는 2개의 공극(1a)의 반경(r1, r2)과 세라믹스부(1)의 폭(b)이, (r1+r2)/b>1인 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
4. 제1항에 있어서, 구성상이 세라믹스와 산질화물상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
5. 제1항에 있어서, 상기 세라믹스가 질화 규소, 산화 규소, 질화 알루미늄 및 산화 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
6. 적어도 일부의 절연층이 제1항 기재의 세라믹스 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세라믹스 회로기판.
7. 다공질 세라믹스(1)의 전구체인 금속분말로 이루어지는 성형체를 제조하고, 반응 가스 중에서 열처리하여 다공질 세라믹스(1)를 얻는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 성형체를 마이크로파 조사하에서 열처리하여 중공화된 세라믹스 입자로 이루어지는 다공질 세라믹스(1)를 얻는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스의 제조방법.
9. 제7항에 있어서, 금속분말이 실리콘이고, 다공질 세라믹스(1)가 질화 규소 또는 산화 규소인 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스의 제조방법.
10. 제7항에 있어서, 금속분말이 알루미늄이고, 다공질 세라믹스(1)가 질화 알루미늄 또는 산화 알루미늄인 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스의 제조방법.
11. 표면 면 조도(Ra)가 0.5㎛ 미만이고, 기공률이 30% 이상인 세라믹스(1)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
12. 제11항에 있어서, 상기 세라믹스(1)의 표면 영역의 구성원소는, 세라믹스의 구성원소를 함유하고, 또한 세라믹스의 내부의 조성비와는 다른 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
13. 제11항에 있어서, 상기 세라믹스(1)가 알루미나, 실리카, 질화 규소, 질화 알루미늄, 탄화 규소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
14. 제11항에 있어서, 상기 세라믹스(1)의 주상 (主相)이 질화 규소이고, 그 세라믹스의 표면 영역에 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
15. 제11항에 있어서, 금속, 산화물 또는 질화물의 박막이 표면상에 형성된 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
16. 제11항에 있어서, 패터닝된 금속도체가 표면상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스.
17. 기공률이 30% 이상인 다공질 세라믹스(1)의 표면을, 지립과 세라믹스(1)의 고상 반응을 이용해서 가공하므로써 다공질 세라믹스(1)의 표면을 평탄화하는 것을 특징으로 하는 다공질 세라믹스의 제조방법.
18. 기판(1)과,

    상기 기판(1)의 표면에 형성된 도체로 이루어지는 마이크로 스트립 라인(3)과,

    상기 기판(1)의 이면에 형성된 금속판 및 메탈라이즈층의 적어도 어느 하나를 함유하는 베이스층(5)을 구비하고,

    상기 기판(1)은, 기공률이 30% 이상이고, 전기공(1a) 중의 폐기공의 비율이 50% 이상인 세라믹스 다공체를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 기판.
19. 제18항에 있어서, 상기 베이스층은, 유리 기판(17)과, 상기 유리 기판(17)의 표면에 형성된 상기 메탈라이즈층(15)과, 상기 유리 기판의 이면에 형성된 제2의 메탈라이즈층(19)을 가지고,

    상기 메탈라이즈층(15)이 상기 기판(1)의 이면에 접하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 기판.
20. 제18항에 있어서, 상기 세라믹스 다공체(1)는, 기공률이 50% 이상이고, 전기공(1a) 중의 폐기공의 비율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 기판.
21. 제18항에 있어서, 상기 세라믹스 다공체(1)가, 산화 알루미늄, 질화 규소 및 질화 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 함유하는 세라믹스로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 기판.
22. 제18항에 있어서, 상기 세라믹스 다공체(1)의 임의의 단면에 있어서, 서로 이웃하는 2개의 공극의 각각의 반경(r1, r2)과 세라믹스 부분(1)의 폭(b)이, (r1+r2)/b>1의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 스트립 기판.