KR100674860B1 - Glass frit for low temperature sintering - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 소결시편의 파단면에 대한 주사전자현미경사진이다.1 is a scanning electron micrograph of the fracture surface of the sintered specimen.
도 2는 칩의 전극부와 바디부의 미세구조사진이다.2 is a microstructure photograph of an electrode portion and a body portion of a chip.
도 3은 소결온도에 따른 전기적특성과 물성에 대한 그래프이다.3 is a graph of electrical properties and physical properties according to sintering temperature.
도 4는 글라스의 열분석 결과를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the results of thermal analysis of glass.
도 5는 글라스에 대한 F/B테스트 결과 사진이다.Figure 5 is a photograph of the F / B test results for the glass.
본 발명은 저온소결용 글라스 프릿트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 소성전 슬러리 제조공정에서 글라스 프릿트에 기인한 겔화 방지 및 소성후 소결체의 내산, 내습성 및 전기적 특성을 동시에 개선할 수 있는 글라스 프릿트와 이를 이용하는 저온소성 자기조성물과 칩부품에 관한 것이다.The present invention relates to a glass frit for low temperature sintering. More specifically, the glass frit and the low-temperature fired magnetic composition and chip parts using the same, which can prevent the gelation due to the glass frit and improve the acid resistance, moisture resistance and electrical properties of the sintered body after firing in the slurry manufacturing process before firing. It is about.
현재 LC필터에는 저온동시소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, 간단히 LTCC라 함)이 사용되고 있다. LTCC는 글라스 프릿트와 세라믹분말로 조성된다. 이러한 글라스 프릿트는 저연화온도(Low. Ts)를 갖고 낮은 연화온도로서 세라믹분말이 1000℃ 미만의 저온에서 소결되도록 하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 알카리금속 및 B2O3의 함량이 많은 것이 유리하다. Low temperature co-fired ceramics (hereinafter simply referred to as LTCC) are used for LC filters. LTCC is composed of glass frit and ceramic powder. This glass frit has a low softening temperature (L. Ts) and is required to allow the ceramic powder to be sintered at a low temperature of less than 1000 DEG C with a low softening temperature. For this purpose, a high content of alkali metal and B 2 O 3 is advantageous.
이러한 측면에서 개발된 글라스 프릿트가 SiO2:16.78몰%, B2O3:46.83 몰%, Li2O:31.75 몰%, BaO:4.64 몰%로 조성되는 것이다(이하 종래의 글라스 프릿트라 함 ). 이 글라스 프릿트가 적용되는 LTCC의 대표적인 예가 MgTiO3-CaTiO3계로 조성되는 CMT세라믹분말이다. 종래의 글라스 프릿트는 CMT 유전체의 소결성을 양하게 개선한다. The glass frit developed in this respect is composed of SiO 2 : 16.78 mol%, B 2 O 3 : 46.83 mol%, Li 2 O: 31.75 mol%, BaO: 4.64 mol% (hereinafter referred to as conventional glass frit) ). A typical example of LTCC to which this glass frit is applied is CMT ceramic powder composed of MgTiO 3 -CaTiO 3 system. Conventional glass frit significantly improves the sinterability of CMT dielectrics.
그러나, 종래의 글라스 프릿트는 내습성이 취약하여 LC-filter 제품의 고온다습조건에서의 신뢰성 테스트에서 시간의 경과에 따른 제품의 전기적 특성을 저하시키는 원인이 되고 있다. CMT 분말과 종래의 글라스 프릿트를 용제용액에 첨가하여 슬러리 상태로 제작시 글라스 프릿트 구성 성분이 용제 용액으로의 용출이 발생한다. 이로 인해 바인더(고분자 PVB:Poly Vinyl Butylal)첨가시 바인더의 OH기와 글라 프릿트의 보론(B2O3)의 결합반응으로 B-OH결합이 생성된다. 이는 슬러리의 겔화(점도 의 증가로 걸죽한 반죽상태)를 발생시킨다. 이러한 겔화반응은 슬러리의 성형공정(슬러리를 수십미크론 두께의 필름형태로 제작하는 공정)으로 제작된 얇은 막 상태의 그린시트가 시간의 경과(7일이내)에 따라 점차 경화되는 경시변화를 발생시킨다. 결국, 그린시트를 동일 크기로 절단하여 여러 겹으로 적층하고 고압으로 압착(pressing)하는 공정에서 요구되는 그린시트의 접착성을 상실하게 된다. 이로 인해 압착 후 적층공정에서 그린시트간 접착되지 않은 부분이 발생하며 이는 소성후 전기적 특성 검사시 불량을 발생시킨다. 내산성과 내습성의 취약은 글라스 프릿트의 용출에 관여하게 되어 LC filter의 장기 신뢰성에 영향을 주게 된다. 이는 공기중의 수분에 의해 LC-filter 바디에 존재하고 있는 글라스 프릿트에 OH가 부착하게 되는 것으로 OH의 부착은 유전율을 감소시키며 이로 인해 장기 신뢰성의 저하가 발생할 가능성이 있다. 또한 경시 변화가 심한 경우 그린시트의 취급이 불가한 정도로 성형 로트 전체의 폐기가 발생하여 공정 수율을 극도로 저하시키고 있다.However, the conventional glass frit is poor in moisture resistance and causes the electrical characteristics of the product to deteriorate over time in the reliability test under the high temperature and high humidity conditions of the LC-filter product. When the CMT powder and the conventional glass frit are added to the solvent solution to prepare a slurry, the glass frit constituents elute into the solvent solution. As a result, when a binder (polymer PVB: Poly Vinyl Butylal) is added, a B-OH bond is generated by a coupling reaction between the OH group of the binder and boron (B 2 O 3 ) of the glass frit. This leads to gelation of the slurry (dough due to the increase in viscosity). This gelation reaction causes a time-dependent change in which the green sheet produced in the thin film form during the molding process of the slurry (processing the slurry into a film having a thickness of several tens of microns) gradually cures over time (within 7 days). . As a result, the green sheet is cut to the same size, laminated in multiple layers, and the adhesiveness of the green sheet required in the process of pressing at high pressure is lost. This causes unbonded parts between the green sheets in the lamination process after compression, which causes defects in the electrical properties inspection after firing. The weakness of acid and moisture resistance is involved in the elution of the glass frit, affecting the long-term reliability of the LC filter. This causes OH to adhere to the glass frit in the LC-filter body due to moisture in the air. The adhesion of OH decreases the dielectric constant, which may lead to a decrease in long-term reliability. In addition, in the case of severe change over time, the disposal of the entire molding lot occurs to the extent that the handling of the green sheet is impossible, which greatly reduces the process yield.
이와 같이, LC-filter의 수율개선 및 장기적인 신뢰성 향상을 위해서는, 글라스 프릿트의 개선이 요구된다. 즉, 내산, 내습성이 개선되어 슬러리 겔화가 발생되지 않고 동시에 저온 소결성 및 전기적 특성이 얻어지는 새로운 글라스 프릿트의 개발이 요구되고 있다. As such, in order to improve the yield of LC-filter and improve the long-term reliability, improvement of glass frit is required. That is, the development of a new glass frit having improved acid resistance and moisture resistance, no slurry gelation occurs, and at the same time low temperature sinterability and electrical properties are required.
본 발명에서는 저온소결성과 글라스프릿트의 내산 내습성을 동시에 만족하고, 슬러 리 제작시의 겔화를 방지하고 소결체의 유전율과 품질계수(Quality factor)값을 확보할 수 있는 글라스 프릿트와 이를 이용하는 자기조성물을 제공하는데 그 목적이 있다. According to the present invention, the glass frit can satisfy both low-temperature sintering and acid resistance moisture resistance of glass frit, prevent gelation during slurry production, and secure dielectric constant and quality factor of the sintered body and magnetic using the same. The purpose is to provide a composition.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 글라스 프릿트는, Glass frit of the present invention for achieving the above object,
aSiO2-bB2O3-cAl2O3-dLi2O-eMnO2로 조성되고, 상기 a+b+c+d+e=100을 만족하고, ㏖%로 44≤a≤57, 10≤b≤19, 0.5≤c≤2.0, 30≤d≤37, 0≤e≤1.0을 충족하는 것이다. 본 발명에서 상기 a, b, c, d, e는 ㏖%로 48≤a≤52, 12≤b≤16, 1.3≤c≤1.7, 32≤d≤36, 0.3≤e≤0.7로 조성되는 것이 보다 바람직하다. It is composed of aSiO 2 -bB 2 O 3 -cAl 2 O 3 -dLi 2 O-eMnO 2 , satisfies a + b + c + d + e = 100, and in mol%, 44 ≦ a ≦ 57, 10 ≦ b≤19, 0.5≤c≤2.0, 30≤d≤37, and 0≤e≤1.0. In the present invention, the a, b, c, d, e is mol% 48≤a≤52, 12≤b≤16, 1.3≤c≤1.7, 32≤d≤36, 0.3≤e≤0.7 More preferred.
이하, 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.
본 발명은 다음과 같은 식견을 통해 aSiO2-bB2O3-cAl2O3-dLi2O-eMnO2로 조성되는 글라스 프릿트를 개발한 것이다. The present invention is to develop a glass frit composed of aSiO 2 -bB 2 O 3 -cAl 2 O 3 -dLi 2 O-eMnO 2 through the following insights.
1) SiO2를 높여 다량의 Li2O가 함유 되어도 글라스의 네트워크가 안정하여 개선된 내산 및 내습성을 확보하도록 하는 것이다. 1) Even if a large amount of Li 2 O is contained by increasing SiO 2 , the glass network is stable to ensure improved acid and moisture resistance.
2) 주파수가 높아지면 이온의 고유진동에 따른 공명이 일어나 공명손실이 발생하는데, B2O3, Li2O등의 가벼운 이온들은 빠르게 진동함으로 고주파에서 공명손실을 발 생시킬 수 있다. 따라서, B2O3의 함량을 줄여 유전체의 소성후 전기적 특성값인 품질계수(Quality factor)를 개선 시킬 수 있다는 것이다. 2) As the frequency increases, resonance occurs due to the natural vibration of the ions, and resonance loss occurs. Light ions such as B 2 O 3 and Li 2 O can vibrate rapidly, causing resonance loss at high frequencies. Therefore, by reducing the content of B 2 O 3 It is possible to improve the quality factor (Quality factor) that is an electrical characteristic value after firing of the dielectric.
3) SiO2를 높이고, B2O3를 낮추면서 다른 성분들과의 배합을 적절히 할 경우에는 치밀한 미세구조가 얻어져 품질계수를 높일 수 있다는 것이다. 3) If SiO 2 is increased and B 2 O 3 is properly mixed with other components, a fine microstructure can be obtained and the quality factor can be increased.
4) 안정한 SiO2를 주요 망목구조 원소로서 사용하면서, 확산성이 좋은 MnO2를 추가로 사용하면 저온 용융성을 유지함과 동시에 글라스 프릿의 내산, 내습 조건에서 안정성을 더욱 증가시킬 수 있다는 것이다.4) The use of stable SiO 2 as the main network structure element, and the addition of MnO 2 with good diffusivity, can maintain the low temperature meltability and increase the stability under acid and moisture resistance of the glass frit.
이러한 본 발명의 글라스 프릿트의 조성범위에 대해 설명한다.The composition range of the glass frit of the present invention will be described.
산화규소(SiO2)의 함량은 44~57몰%가 바람직하다.The content of silicon oxide (SiO 2 ) is preferably 44 to 57 mol%.
산화규소는 유리망목형성산화물(glass network-former)로서 Si원자가 그 주위를 둘러싼 4개의 산소원자를 사이에 두고 인접하는 4개의 Si원자와 결합하는 구조를 가지고 있다. 본 발명에서 산화규소는 글라스의 연화온도 및 내산성을 결정하는 가장 큰 인자로 작용한다. 이를 위해 산화규소의 함량은 44몰%이상이 바람직하며, 57몰%초과의 경우에는 글라스프릿트의 연화점 상승으로 소결후 전기적특성이 저하될 수 있다. Silicon oxide is a glass network-former and has a structure in which Si atoms are bonded to four adjacent Si atoms with four oxygen atoms surrounding them. In the present invention, silicon oxide acts as the biggest factor in determining the softening temperature and acid resistance of the glass. For this purpose, the content of silicon oxide is preferably 44 mol% or more, and in the case of more than 57 mol%, the electrical properties after sintering may decrease due to the softening point of the glass frit.
산화보론(B2O3)의 함량은 10~19몰%가 바람직하다.The content of boron oxide (B 2 O 3 ) is preferably 10 to 19 mol%.
산화보론은 산화규소와 치환되어 유리전이온도, 연화온도 등의 온도 특성을 감소시키는 역할을 한다. 산화보론의 함량이 10몰%이상에서는 화학적 내구성 및 기계적 강도에 큰 영향을 미치지 않고 연화온도를 낮추는 역할을 한다. 그러나, 산화보론의 함량이 19몰%초과의 경우에는 유리의 구조를 약화시키고 화학적 내구성 및 기계적 강도의 급격한 저하를 가져올 수 있다. Boron oxide is substituted with silicon oxide to reduce the temperature characteristics such as glass transition temperature, softening temperature. When the content of boron oxide is 10 mol% or more, it plays a role of lowering the softening temperature without significantly affecting chemical durability and mechanical strength. However, when the content of boron oxide is more than 19 mol%, it may weaken the structure of the glass and lead to a sharp decrease in chemical durability and mechanical strength.
산화알루미늄(Al2O3)의 함량은 0.5~2.0몰%가 바람직하다.The content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is preferably 0.5 to 2.0 mol%.
산화알루미늄은 유리 구조내의 중간산화물(Intersticial oxides)로서 작용하며, 글라스의 롱(long)화 즉, 작업온도범위를 넓게 하고, 화학적내구성이 증가하며, 결정화를 방지하는 역할을 한다. 이를 위한 산화알루미늄의 함량은 0.5몰%이상이 바람직하며, 2.0몰%초과의 경우에는 화학적내구성은 증진시킬 수 있으나 연화온도의 상승을 유발하여 저온소결조제로서의 역할이 저하 될 수있다. 글라스의 롱화는 글라스가 소프트해지는 시점부터 글라스의 흐름 점도가 약 102~105정도 될 때 까지 변화하는 시간적 기간이 긴 것을 의미한다.Aluminum oxide acts as intersticial oxides in the glass structure, lengthening the glass, ie widening the working temperature range, increasing chemical durability and preventing crystallization. The amount of aluminum oxide is preferably 0.5 mol% or more, and in the case of more than 2.0 mol%, chemical durability may be improved, but the role of low temperature sintering aid may be lowered by causing an increase in softening temperature. Longening the glass means that the time period that varies from the time when the glass becomes soft until the flow viscosity of the glass becomes about 10 2 to 10 5 is long.
산화리튬(Li2O)의 함량은 30~37몰%가 바람직하다.The content of lithium oxide (Li 2 O) is preferably 30 to 37 mol%.
산화리튬은 글라스의 연화온도를 낮추는 역할을 함으로 30몰%이상 함유되는 것이 바람직하다. 산화리튬의 함량이 37몰% 초과의 경우에는 글라스의 구조를 약화시키 고 화학적 내구성 및 기계적 강도의 급격한 저하를 가져온다. Lithium oxide is preferably contained 30 mol% or more by lowering the softening temperature of the glass. When the content of lithium oxide is more than 37 mol%, the structure of the glass is weakened and the chemical durability and mechanical strength are drastically reduced.
이산화망간(MnO2)의 함량은 0~1.0몰%이하가 바람직하다.The content of manganese dioxide (MnO 2) is preferably 0 to 1.0 mol% or less.
상기한 글라스 프릿트에 글라스의 확산성을 증대시켜 소결성을 증진시키기 위하여 추가로 이산화망간이 1.0몰%이하로 함유되는 것이 보다 바람직하다. 이산화망간의 1.0몰%초과의 경우에는 소결체 내의 글라스의 뭉침을 유발할 수 있다. More preferably, the glass frit contains manganese dioxide in an amount of 1.0 mol% or less in order to increase the diffusibility of the glass and to improve the sintering property. In the case of more than 1.0 mol% of manganese dioxide, aggregation of the glass in the sintered body may be caused.
본 발명의 글라스 프릿트에서 상기 SiO2와 B2O3의 비는 다음의 조건 a/b=2.3~5.7을 만족하는 것이 바람직하다. SiO2를 높이고, B2O3를 낮추는 성분비관계에서는 글라스의 네트워크 구조를 안정화시키면서 유전체의 소성후 전기적 특성값인 유전율 및 품질계수를 감소시킬 수 있다. In the glass frit of the present invention the SiO 2 and Of B 2 O 3 Rain under the following conditions It is preferable to satisfy a / b = 2.3-5.7. To increase SiO 2 , In the component ratio relationship that lowers B 2 O 3 , the dielectric constant and quality factor, which are electrical properties after firing, can be reduced while stabilizing the network structure of the glass.
본 발명의 aSiO2-bB2O3-cAl2O3-dLi2O-eMnO2성분계에서 상기 a, b, c, d, e는 ㏖%로 48≤a≤52, 12≤b≤16, 1.3≤c≤1.7, 32≤d≤36, 0.3≤e≤0.7를 충족하는 것이 가장 바람직하다. 이 조건에서 균질한 결정질이 생성되어 전기적특성이 가장 좋다. 이 경우에 상기 SiO2와 B2O3의 비는 다음의 조건 a/b=3~4를 만족하는 것이 가장 바람직하다. In the aSiO 2 -bB 2 O 3 -cAl 2 O 3 -dLi 2 O-eMnO 2 component system of the present invention, a, b, c, d, and e are mol% of 48 ≦ a ≦ 52, 12 ≦ b ≦ 16, Most preferably, 1.3 ≦ c ≦ 1.7, 32 ≦ d ≦ 36, and 0.3 ≦ e ≦ 0.7. Under these conditions, a homogeneous crystalline is produced, resulting in the best electrical properties. In this case the SiO 2 and Of B 2 O 3 Rain under the following conditions It is most preferable to satisfy a / b = 3-4.
본 발명에 따라 얻어지는 글라스 프릿트는 연화온도가 낮아 LTCC에 적용될 수 있 다. The glass frit obtained according to the present invention can be applied to LTCC at low softening temperature.
다음으로, 본 발명의 글라스 프릿트의 제조방법에 대해 설명한다. 여기서는 구체적인 예시를 통해 설명하는데, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니다.Next, the manufacturing method of the glass frit of this invention is demonstrated. Here, the present invention will be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited thereto.
먼저, 글라스 프릿트의 조성을 만족하도록 각 성분을 칭량하고, 충분히 혼합한 다음에 1250~1400℃에서 용융한다. 이후 트윈롤러(twin roller)를 통하여 급냉시켜 글라스 플레이크를 얻고 이를 건식 및 습식으로 분쇄하여 적정 입도를 갖는 글라스 프릿트로 제조한다. 이 글라스 프릿트는 LTCC의 글라스로서 사용할 수 있다. 그 대표적인 예가 CMT세라믹이다.First, each component is weighed so as to satisfy the composition of the glass frit, sufficiently mixed, and then melted at 1250 to 1400 ° C. After quenching through a twin roller (twin roller) to obtain a glass flake and dry it and wet it to prepare a glass frit having an appropriate particle size. This glass frit can be used as glass of LTCC. A representative example is CMT ceramics.
다음으로, 본 발명의 글라스 프릿트가 적용되는 LTCC에 대해 설명한다.Next, the LTCC to which the glass frit of this invention is applied is demonstrated.
LTCC는 세라믹분말과 글라스 프릿트를 포함하여 조성된다. 상기 세라믹분말로는 MgTiO3, SrTiO3, CaTiO3, Mg2SiO4, BaTi4O9, Al2O3, TiO2, SiO2, (Mg,Ti)2(BO4)O, ZrO2 등과 이들의 조합하는 성분계가 알려져 있다. 이외에도 CMT세라믹분말이 알려져 있는데, 이 분말은 MgTiO3-CaTiO3 계로 조성된다.LTCC is composed of ceramic powder and glass frit. To the ceramic powder as MgTiO 3, SrTiO 3, CaTiO 3 , Mg 2 SiO 4, BaTi 4 O 9, Al 2 O 3, TiO 2, SiO 2, (Mg, Ti) 2 (BO 4) O, ZrO 2 The component system to combine these is known. In addition, CMT ceramic powder is known, and the powder is composed of MgTiO 3 -CaTiO 3 system.
본 발명의 글라스 프릿트는 LTCC에 적용되는데, 그 함량은 세라믹분말 70~90중량%와 상기한 본 발명의 글라스 프릿트 10~30중량%이다. CMT에 적용되는 경우에도 마 찬가지이다.The glass frit of the present invention is applied to LTCC, the content of which is 70 to 90% by weight of the ceramic powder and 10 to 30% by weight of the glass frit of the present invention. The same applies to CMT.
본 발명의 글라스 프릿트가 CMT에 적용되면, 저온소결성과 글라스프릿트의 내산 내습성을 동시에 만족하고, 슬러리 제작시의 겔화를 방지하고 소결체의 유전율과 품질계수(Quality factor)값을 확보할 수 있다.When the glass frit of the present invention is applied to CMT, it can satisfy both low temperature sintering and acid resistance resistance of glass frit, prevent gelation during slurry production, and secure the dielectric constant and quality factor of the sintered body. have.
본 발명에 따라 본 발명의 글라스 프릿트와 CMT로 조성되는 LTCC는 칩부품으로 사용된다. 칩부품으로는 LC필터, LC어레이, EMI필터 등이 있다. 대표적으로 LC 필터를 예로 하여 본 발명의 칩부품에 대해 설명한다. 여기서의 설명은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 자기조성물이 여기에 한정되는 것은 아니다.According to the present invention, the LTCC composed of the glass frit and CMT of the present invention is used as a chip component. Chip components include LC filter, LC array, and EMI filter. Representatively, the chip component of the present invention will be described using an LC filter as an example. The description herein is for better understanding, and the present invention is not limited thereto.
LC필터는 유전체층과 내부 회로 전극층이 교대로 적층되는 적층체이고, 이 적층체에는 외부전극이 형성된다. 내,외부전극은 Ag로 구성된다. 유전체층은 CMT분말과 글라스 프릿트를 배합한 조성으로 구성된다. 소결층위에 도금층을 형성할 수 있다. 도금층은 Ni 및 Sn으로 이루어지는 도금층으로 형성한다.The LC filter is a laminate in which a dielectric layer and an internal circuit electrode layer are alternately stacked, and an external electrode is formed on the laminate. The inner and outer electrodes are made of Ag. The dielectric layer is comprised of the composition which mix | blended CMT powder and glass frit. The plating layer can be formed on the sintered layer. The plating layer is formed of a plating layer made of Ni and Sn.
LC필터는 유전체의 출발원료로서 고온 하소에 의해 생산된 고유전체인 CMT분말원료와 본 발명의 글라스 프릿트를 준비한다. 준비된 원료를 소정의 조성비율로 혼합한 후 그 혼합분말에 유기바인더를 첨가하여 슬러리화한다. 이 슬러리를 시트형으로 성형한다. 시트에 비어 홀(Via hole)을 펀칭 (punching) 작업으로 형성한다. 시트에 내,외부전극을 형성한다. 내,외부전극을 갖는 시트를 필요한 수 만큼 적층하고 압착한 후 적층체를 형성한다. 적층체를 1000℃ 미만의 온도에서 저온소결한다. 또한, 적층체 외부에 형성된 전극위에 도금층을 형성하여 LC 필터를 완성한다. The LC filter prepares the CMT powder raw material, which is a high dielectric material produced by high temperature calcination, as the starting material of the dielectric and the glass frit of the present invention. The prepared raw materials are mixed at a predetermined composition ratio, and then, an organic binder is added to the mixed powder to slurry. This slurry is shape | molded in a sheet form. Via holes are formed in the sheet by punching operations. Internal and external electrodes are formed on the sheet. A sheet having internal and external electrodes is laminated and crimped as necessary, and then a laminate is formed. The laminate is low temperature sintered at a temperature of less than 1000 ° C. In addition, a plating layer is formed on the electrode formed outside the laminate to complete the LC filter.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예] EXAMPLE
아래 표 1과 같은 조성의 되도록 SiO2-B2O3-Al2O3-Li2O-MnO2계의 각각의 원소를 칭량하고, 10K/min의 승온속도로, 1400℃에서 용융시킨 후, 트윈 롤러를 통하여 급냉하고 글라스 플레이크(glass flake)로 제조하였다. After weighing each element of the SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 -Li 2 O-MnO 2 system so as to have a composition as shown in Table 1 below, and melted at 1400 ℃ at a temperature rising rate of 10K / min It was quenched through a twin roller and made into glass flakes.
얻어진 글라스 플레이크를 건식분쇄 및 알코올을 사용한 습식분쇄를 이용하여 글라스 평균 입도가 1.0㎛이하가 되도록 글라스 프릿트를 제조하였다. The glass frit was manufactured so that the glass average particle size might be 1.0 micrometer or less using dry grinding and wet grinding using alcohol.
글라스의 물성 평가는 다음과 같이 하였다.Evaluation of the physical properties of the glass was as follows.
(1) 연화온도(1) softening temperature
TG/DTA 및 고온현미경을 이용하여 10K/min의 승온속도로 연화온도를 측정하였다.Softening temperature was measured at a temperature rising rate of 10 K / min using TG / DTA and high temperature microscope.
(2) 내산성과 내습성(2) acid and moisture resistance
Ni-도금액에서 8시간이상 글라스 용출 현상에 의한 무게감량을 통해 내산성을 측정하였고 증류수에서 24시간이상 침적시켜 내습성을 측정하였다. Acid resistance was measured by weight loss due to glass elution in Ni-plating solution for more than 8 hours, and moisture resistance was measured by dipping in distilled water for more than 24 hours.
(3) 겔화상태(3) gelation state
CMT 분말과 함께 슬러리를 제조하여 겔화된 상태를 육안으로 확인하였다. CMT분말은 MgTiO3:CaTiO3=10:1의 배합비로 혼합한 것을 사용하였다. A slurry was prepared with the CMT powder to visually confirm the gelled state. As the CMT powder, a mixture of MgTiO 3 : CaTiO 3 = 10: 1 was used.
(4) 전기적특성과 저온소결성(4) Electrical characteristics and low temperature sintering
K2 시편을 제작하여 측정하였다. 유전체와의 소결성은 소성된 K2 시편을 SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용하여 미세구조를 관찰하고 그 결과를 도 1에 나타내었다.K2 specimens were prepared and measured. The sinterability with the dielectric was observed in the microstructure of the fired K2 specimen using a scanning electron microscope (SEM) and the results are shown in FIG.
표 1~3에 나타난 바와 같이, 발명예1~4는 겔화발생이 없으면서도 소결밀도가 높고 Q값도 높은 것을 알 수 있다. As shown in Tables 1 to 3, it is understood that Inventive Examples 1 to 4 had a high sintered density and a high Q value without the occurrence of gelation.
한편, 도 1에는 CMT85%와 15%의 글라스 프릿트로 조성되는 시편(925℃에서 40분간 소결)의 미세구조 사진이다. 발명예1(도 1a)~4(도 1d) 모두 치밀한 미세구조를 갖고 있다.On the other hand, Figure 1 is a microstructure photograph of the specimen (sintered for 40 minutes at 925 ℃) composed of 85% CMT and 15% glass frit. Inventive Examples 1 (FIGS. 1A) to 4 (FIG. 1D) all have a dense microstructure.
도 2에는 발명예1과 종래예의 미세구조를 나타낸 것이다. 이 시편 또한, CMT85%와 15%의 글라스 프릿트로 조성되는 것이다. 도 2을 보면, 종래의 시편에는 기공이 보이는데 반해, 발명예1은 치밀한 구조를 갖고 있다.2 shows the microstructure of Inventive Example 1 and the prior art example. This specimen is also composed of 85% CMT and 15% glass frit. Referring to Figure 2, while the pores are seen in the conventional specimen, Example 1 has a dense structure.
도 3에는 발명예1과 종래예의 글라스 프릿트에 대한 소결온도에 따른 전기적, 물리적특성이 나타나 있다. 전기적특성과 물리적특성을 모두 고려할 때 약 925℃ 부근의 소결온도가 가장 좋은 것을 알 수 있다.Figure 3 shows the electrical and physical properties according to the sintering temperature for the glass frit of Example 1 and the prior art. Considering both electrical and physical properties, it can be seen that the sintering temperature around 925 ° C is the best.
도 4에는 발명예1~4의 글라스에 대한 열분석 결과가 나타나 있다.Figure 4 shows the thermal analysis results for the glass of Inventive Examples 1-4.
발명예1의 경우 소결온도인 약 925℃ 부근에서 앞에 생성된 결정질의 재용융 정도가 가장 우수한 것을 알 수 있다. 이는 CMT와 글라스가 소결온도에서의 젖음성(wetting)의 증가를 의미하며, 소결의 촉진을 의미하는 것으로 추정된다.In the case of Inventive Example 1, it can be seen that the remelting degree of the crystalline previously produced was about the highest at about 925 ° C. This means that the CMT and the glass increase the wetting at the sintering temperature, and it is assumed that it means the promotion of the sintering.
도 5에는 발명예1~4의 글라스프릿트 분말로 디스크를 성형하여 flow button test를 실시한 결과가 나타나 있다. flow button test는 글라스프릿트 디스크를 성형하여 소성온도까지 온도를 올리면서 글라스 프릿트가 소성온도 승온중 어떻게 거동하는지를 알아보기 위한 실험이다. 5 shows a result of performing a flow button test by molding a disk with the glass frit powder of Inventive Examples 1 to 4. FIG. The flow button test is an experiment to examine how glass frit behaves during the firing temperature increase while forming the glass frit disk and raising the temperature to the firing temperature.
도 5a(발명예1)의 경우에는 균일한 결정질이 생성되어 있다. In the case of FIG. 5A (Inventive Example 1), uniform crystalline is produced.
도 5b(발명예2)는 중앙 부분 글라스질과 가장자리 결정화 부분으로 분리되어 있다. 글라스질의 생성은 전기적특성의 저하되는 원인이 된다. FIG. 5B (Invention Example 2) is divided into a central glass part and an edge crystallization part. Formation of glass quality causes a decrease in electrical characteristics.
도 5c(발명예3)는 결정상과 액상의 분리 현상이 보인다. 알칼리의 함량이 가장 높은 것으로, 이로 인해 모빌러티(mobility)는 우수하나, 소결밀도가 다소 저하되는 경향을 보인다. 5c (invention example 3) shows the separation of the crystalline phase and the liquid phase. The content of alkali is the highest, which leads to excellent mobility, but a slight decrease in sintering density.
도 5d(발명예4)는 MnO2 미함유 조성으로 발명예1에 비해 글라스의 모빌러티에 차이가 있다. MnO2 함유에 의해 글라스의 확산성이 증가하는 것을 반증한다.FIG. 5D (Inventive Example 4) is a MnO 2 free composition, which has a difference in mobility of glass compared to Inventive Example 1. FIG. This increases the diffusibility of the glass by MnO 2 content.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 저온 소결성을 확보하면서도 내산성과 내습성이 우수하여 그린시트의 경시변화에 의한 적층 압착된 그린시트의 분리현상을 방지할 수 있다. 또한, 소결체의 유전율과 품질계수(Quality factor)값을 확보할 수 있어 칩부품의 주파수 손실특성을 개선하여 신뢰성을 높일 수 있는 것이다. As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the separation phenomenon of the laminated and compressed green sheet due to the change of the green sheet over time while ensuring low temperature sintering resistance and excellent acid and moisture resistance. In addition, the dielectric constant and quality factor values of the sintered body can be secured, thereby improving the frequency loss characteristics of the chip parts to increase reliability.
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