KR100966487B1 - Manufacturing method of microwave ceramic-polymer composite - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파용 세라믹 복합체의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 세라믹 복합체는 세라믹 분말과 폴리머 분말로 되는 에어로졸 상태의 복합 분체를 고속 분사함으로써 코팅층을 형성하여 제조된다. 또한, 상기 폴리머 분말이 내부 응력을 보상하므로, 세라믹이 가지는 우수한 절연특성 및 유전특성의 장점을 유지하면서 단점으로 지적되어 온 취성을 극복할 수 있는 복합체 제조가 가능하다. 특히, 상온에서의 결정질 세라믹 후막 성장이 이루어져 소성이나 열처리를 필요로 하지 않으므로, 폴리머와의 복합체 형성에 있어서도 폴리머의 고유 물성을 유지하면서 복합체 형성이 가능하여 이종소재 간의 접합 및 고집적 모듈화를 위한 적층공정에 활용이 매우 유망하다. The present invention relates to a method for manufacturing a high frequency ceramic composite, wherein the ceramic composite is manufactured by forming a coating layer by spraying aerosol composite powder composed of ceramic powder and polymer powder at high speed. In addition, since the polymer powder compensates for the internal stress, it is possible to manufacture a composite that can overcome the brittleness that has been pointed out as a disadvantage while maintaining the advantages of the excellent insulating and dielectric properties of the ceramic. In particular, since the crystalline ceramic thick film is grown at room temperature and does not require sintering or heat treatment, the composite can be formed while maintaining the inherent properties of the polymer even when forming a composite with the polymer. The use is very promising.

에어로졸, 세라믹폴리머복합체, 고주파용세라믹 Aerosol, Ceramic Polymer Composite, High Frequency Ceramic

Description

고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF MICROWAVE CERAMIC-POLYMER COMPOSITE}Manufacturing method of high frequency ceramic polymer composite {MANUFACTURING METHOD OF MICROWAVE CERAMIC-POLYMER COMPOSITE}

본 발명은 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 에어로졸 상태의 복합체 분체를 제조하고 이를 고속으로 분사하여 상온에서 세라믹 폴리머 복합체 후막을 성장시킴으로써 소성 등의 열처리 공정이 생략되는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic polymer composite for high frequency, and more particularly, to a method in which a heat treatment process such as firing is omitted by preparing a composite powder in an aerosol state and spraying it at a high speed to grow a ceramic polymer composite thick film at room temperature. .

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일반적으로 세라믹 재료는 그 강도 및 경도가 타 소재와 비교해 월등히 우수하고 그 고유한 절연특성 및 유전특성으로 말미암아 전자부품의 70% 이상을 차지한다. In general, ceramic materials are superior in strength and hardness to other materials, and account for more than 70% of electronic components due to their insulated and dielectric properties.

그런데, 이러한 세라믹 재료들을 이용하여 부품제조에 적용하기 위해서는 수백 내지 수천 ℃의 고온에서 열처리함으로써 밀도를 높이고 세라믹 소재로서의 고유특성을 유지하는 소결공정이 필연적으로 요구된다. However, in order to apply to manufacturing parts using such ceramic materials, a sintering process is inevitably required to increase the density by maintaining heat treatment at a high temperature of several hundreds to thousands of degrees Celsius and maintain intrinsic properties as a ceramic material.

그러나, 이러한 소결공정에서 나타나는 세라믹 소재의 수축은 미세구조 패터 닝 및 정렬(alignment), 그리고 이종소재 간의 적층을 어렵게 만드는 요인으로 그 응용을 제한하게 되며, 고온의 소결공정은 폴리머와 같이 저온(예를 들어, 350℃ 이하)에서 분해되어 고유특성을 잃어버리는 소재와의 복합체 형성이나 접합을 어렵게 한다. However, shrinkage of ceramic materials in these sintering processes limits their application to factors that make microstructure patterning and alignment, and stacking between dissimilar materials difficult. For example, it is difficult to form or join a composite with a material that decomposes at 350 ° C. or less and loses its intrinsic properties.

최근 고주파 소자의 적층화를 구현하기 위한 목적 하에 용융점이 낮은 내부도체와의 동시소성을 위해 개발되고 있는 저온동시소성세라믹스(Low temperature co-fired ceramics: LTCC)도 아직까지 900℃ 내지 1000℃ 부근의 소결온도에서의 소결공정이 필수적이어서 상기와 같은 근본적인 문제점을 가진다.Low temperature co-fired ceramics (LTCC), which has recently been developed for simultaneous firing with low melting point internal conductors for the purpose of stacking high frequency devices, is still in the range of 900 ° C to 1000 ° C. Since the sintering process at the sintering temperature is essential, there are fundamental problems as described above.

뿐만 아니라, 세라믹 소재의 높은 취성(brittleness)은 집적도 및 고강도가 요구되고 있는 전자기기 특성을 충족시키는데 걸림돌로 작용하고 있어서 그 응용범위를 넓히기 위해서는 소재 및 공정이 가지는 원천적인 문제를 극복할 수 있는 새로운 공정이 요구되고 있다.In addition, the high brittleness of the ceramic material is an obstacle to satisfying the characteristics of electronic devices that require high density and high strength. Therefore, in order to broaden its application range, it is possible to overcome the problem of materials and processes. Process is required.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 세라믹 분말과 폴리머 분말로 되는 에어로졸 상태의 복합 분체를 고속 분사하여 고주파용 세라믹 폴리머 복합체를 제조함으로써 소성 등의 열처리 공정을 생략하고 폴리머의 고유 물성을 유지하면서도 취성문제를 해소하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법을 제공한다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to produce a high-frequency ceramic polymer composite by spraying aerosol composite powder composed of ceramic powder and polymer powder at high speed to heat treatment such as baking. It provides a method of manufacturing a ceramic polymer composite for high frequency that omits the process and solves the brittleness while maintaining the inherent physical properties of the polymer.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법은 세라믹 분말과 폴리머 분말을 각각 준비하는 단계와, 상기 세라믹 분말과 폴리머 분말을 혼합하여 혼합분말을 제조하는 단계와, 상온에서 상기 혼합분말에 기계적 진동을 인가하며 이송가스를 입사함으로써 에어로졸을 생성하고 이를 상온에서 소정의 기판상에 분사하여 후막을 제조하는 단계를 포함하여 구성된다.Method for producing a ceramic polymer composite for high frequency in accordance with the present invention for achieving the above object comprises the steps of preparing a ceramic powder and a polymer powder, the step of preparing a mixed powder by mixing the ceramic powder and the polymer powder, and room temperature In the step of applying a mechanical vibration to the mixed powder in the injection gas to generate an aerosol and comprises a step of spraying it on a predetermined substrate at room temperature to produce a thick film.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 에어로졸 상태로 되는 세라믹과 폴리머 분말의 복합 분체를 고속 분사하여 코팅층을 제조함으로써, 상온에서 고밀도의 결정질 세라믹 후막 성장이 가능하며, 금속 및 폴리머 재료도 후막의 형태로 성장시키는 것이 가능하다. As described above, according to the present invention, by producing a coating layer by spraying a composite powder of ceramic and polymer powder in an aerosol state at high speed, it is possible to grow a high-density crystalline ceramic thick film at room temperature. It is possible to grow in form.

또한, 본 발명에 의하면, 폴리머 분체가 내부 응력을 보상하므로, 세라믹이 가지는 우수한 절연특성 및 유전특성의 장점을 유지하면서 단점으로 지적되어 온 취성을 극복할 수 있는 복합체 제조가 가능하다.In addition, according to the present invention, since the polymer powder compensates for the internal stress, it is possible to manufacture a composite that can overcome the brittleness that has been pointed out as a disadvantage while maintaining the advantages of the excellent insulating and dielectric properties of the ceramic.

특히, 상온에서의 결정질 세라믹 후막 성장이 이루어져 소성이나 열처리를 필요로 하지 않으므로, 폴리머와의 복합체 형성에 있어서도 폴리머의 고유 물성을 유지하면서 복합체 형성이 가능하여 이종소재 간의 접합 및 고집적 모듈화를 위한 적층공정에 활용이 매우 유망하다. In particular, since the crystalline ceramic thick film is grown at room temperature and does not require sintering or heat treatment, the composite can be formed while maintaining the inherent properties of the polymer even when forming a composite with the polymer. The use is very promising.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 고주파용 세라믹 폴리머 복합체 기판은 세라믹과 폴리머 분말을 원료로 사용한 에어로졸 상태의 복합 분체를 고속 분사함으로써 코팅층을 형성하여 제조될 수 있다.The high frequency ceramic polymer composite substrate of the present invention can be manufactured by forming a coating layer by spraying aerosol composite powder using ceramic and polymer powder as a raw material at high speed.

도 1은 이의 개념도를 나타낸다. 1 shows a conceptual diagram thereof.

도 1을 참조하면, 에어로졸 상태의 세라믹 분말(2)과 폴리머 분말(3)의 혼합분말을 노즐(1)을 통하여 기판(4)을 향해 고속 분사하면, 상기 혼합분말이 지닌 운동 에너지가 기판(4)에 충격량으로 전달된다. 이때, 상기 혼합분말의 충격으로 인하여 이 분말들의 입자 미세화가 발생하며, 이러한 일련의 과정들의 지속적인 반복을 통하여 후막 형태의 코팅층(5)이 성장된다. 이렇게 형성된 코팅층(5)은 세라믹 분말(2)이 원료분말로서 갖는 결정립의 크기만 감소하는 것이므로, 그 결정성을 유지하고 있어 추가적인 소결과정을 거치지 않아도 의도하는 고밀도의 유전체 후막을 얻게 된다. 또한, 상기 코팅층(5) 내부의 폴리머 분말(3)이 주 구성성분인 세라믹(2)의 응력을 감소시킴으로써, 세라믹 재료의 고유한 단점이었던 취성 문제를 원천적으로 해결한다.Referring to FIG. 1, when a mixed powder of ceramic powder 2 and polymer powder 3 in an aerosol state is sprayed at high speed toward a substrate 4 through a nozzle 1, the kinetic energy of the mixed powder is changed to a substrate ( 4) is transmitted in the amount of impact. At this time, due to the impact of the mixed powder, the particle refinement of these powders occurs, and through the continuous repetition of this series of processes, the coating layer 5 in the form of a thick film is grown. The coating layer 5 formed as described above only reduces the size of the crystal grains of the ceramic powder 2 as the raw powder, and thus maintains its crystallinity to obtain a high-density dielectric thick film without additional sintering process. In addition, the polymer powder 3 inside the coating layer 5 reduces the stress of the ceramic 2 as a main component, thereby solving the brittleness problem, which was an inherent disadvantage of the ceramic material.

도 2는 본 발명에 의한 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법을 설명하기 위한 개략 공정도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 에어로졸 상온후막장치의 개략 구조도이다. 2 is a schematic process chart for explaining a method for manufacturing a high frequency ceramic polymer composite according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic structural diagram of an aerosol room temperature thick film device used in an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제조방법은 먼저 세라믹 분말과 폴리머 분말의 혼합분말을 제조하여 사용한다(S203). Referring to Figure 2, the manufacturing method of the present invention is first used to prepare a mixed powder of a ceramic powder and a polymer powder (S203).

상기 세라믹 분말의 조성은 고주파용 산화물계, 질화물계 및 탄화물계 조성들을 모두 포함하며, 이에 한정되지 아니하고 고주파용 기판의 특성구현에 적합한 모든 조성들을 포함한다. 이의 예를 들면, 유전율과 유전손실 값이 작은 산화물계인 Al2O3, SiO2, B2O3, BeO, MgO, ZrO2, 질화물계인 AlN, BN, SiN, 탄화물계인 SiC, ZrC계 세라믹스 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 분말의 크기는 0.05~3㎛, 바람직하게는 0.1~1㎛, 더욱 바람직하게는 0.3~0.7㎛로 된다. 또한, 상기 세라믹 분말의 시료에 잔존하는 수분 및 오염물들을 제거하기 위하여 소정 온도, 예를 들어 300~1100℃에서 열처리를 함이 바람직하다(S201).The composition of the ceramic powder includes all of the oxide-based, nitride-based, and carbide-based compositions for high frequency, but is not limited thereto. Examples thereof include oxide based Al 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , BeO, MgO, ZrO 2 , nitride based AlN, BN, SiN, carbide based SiC, ZrC ceramics, etc. This may be included. In addition, the ceramic powder has a size of 0.05 to 3 µm, preferably 0.1 to 1 µm, and more preferably 0.3 to 0.7 µm. In addition, in order to remove the moisture and contaminants remaining in the sample of the ceramic powder, it is preferable to heat treatment at a predetermined temperature, for example, 300 ~ 1100 ℃ (S201).

또한, 상기 폴리머 분말의 조성은 경도와 밀도, 그리고 전기적인 특성을 고려하여 PI, PMMA, PTFE, PPE, BCB, LCP 계 폴리머 중의 하나 이상으로 될 수 있고, 특히 고주파 영역에서 요구되는 유전특성 및 전기적 특성을 충족하기 위해 낮은 유전율 및 유전손실 값을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 폴리머 분말의 크기는 0.01~10㎛로 됨이 바람직하다. 또한, 상기 폴리머 분말의 시료분말은 통상적으로 그 크기가 대략 수십~수백㎛에 이르므로, 분쇄공정을 거치는 것이 바람직하다(S202). 상기 분쇄공정은 습식 볼밀, 건식 볼밀, 핸드 쉐이킹(hand shaking), 플래니터리 밀링(planetary milling), 제트 밀링(Jet milling) 등의 방법이 사용될 수 있다.In addition, the composition of the polymer powder may be one or more of PI, PMMA, PTFE, PPE, BCB, LCP-based polymers in consideration of hardness, density, and electrical properties, and in particular, dielectric properties and electrical properties required in the high frequency region. It is desirable to have low permittivity and dielectric loss values to meet the characteristics. In addition, the size of the polymer powder is preferably 0.01 ~ 10㎛. In addition, since the sample powder of the polymer powder typically reaches approximately tens to hundreds of micrometers in size, it is preferable to go through the grinding process (S202). The grinding process may be a wet ball mill, a dry ball mill, hand shaking, hand milling, planetary milling, jet milling, or the like.

또한, 상기 복합체 분말의 에어로졸 생성시 세라믹과 폴리머의 비중 차이를 감안할 때, 폴리머 분말의 에어로졸화가 상대적으로 더 많으므로, 상기 폴리머 분말의 조성비는 전체 혼합분말의 0.01~10wt%로 포함될 수 있으며, 0.01~5wt%로 포함됨이 바람직하고, 0.1~5wt%로 포함됨이 더욱 바람직하다.In addition, in consideration of the difference in specific gravity of the ceramic and the polymer in the aerosol generation of the composite powder, since the aerosolization of the polymer powder is relatively more, the composition ratio of the polymer powder may be included as 0.01 ~ 10wt% of the total mixed powder, 0.01 It is preferably included in the amount of ~ 5wt%, more preferably included in 0.1 ~ 5wt%.

상기와 같이 제조된 혼합분말은 에어로졸 상태에서 타겟 기판으로 고속분사된다(S204, S205). 본 발명의 일 구현예에서는 이를 위해서 에어로졸 상온후막장치(10)가 사용될 수 있으며 이는 도 3을 참조하며 설명한다. The mixed powder prepared as described above is rapidly sprayed onto the target substrate in the aerosol state (S204 and S205). In one embodiment of the present invention, the aerosol room temperature thick film device 10 may be used for this purpose, which will be described with reference to FIG. 3.

먼저, 상기 혼합분말을 에어로졸 챔버(16) 내에 장입하고, 타겟 기판(14)을 증착챔버(12) 내에 장입한다. 이때, 상기 에어로졸 챔버(16)에는 진동기(17)에 의해 기계적인 상하진동이 인가되며, 산소(H2)나 헬륨(He) 가스로 되는 이송가스(15)를 상기 에어로졸 챔버(16) 내로 입사되어 상기 혼합분말의 에어로졸화가 발생한다. 이때, 상기 이송가스(15)는 상기 산소(H2), 질소(N2) 이외에도, 압축공기나, 헬륨(He) 및 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스 또는 이들의 혼합물로도 될 수 있다. 그러면, 에어로졸 챔버(16)와 증착챔버(12) 간의 압력차에 의하여 이송가스(15)와 함께 상기 혼합분말이 증착챔버(12) 내로 흡입되고, 노즐(13)을 통하여 타겟 기판(14)을 향해 고속으로 분사된다. 이로써, 상기 분사에 의해 후막이 증착되어 성장하며, 상기 증착되는 후막의 면적은 노즐(13)을 좌우로 이동시키면서 원하는 크기로 제어가 가능하며 그 두께는 증착시간, 즉 분사시간에 비례하여 결정될 수 있다. 또한, 증착챔버(12) 내에 흡입된 과다한 이송가스(15)는 펌프(18)에 의해 배기될 수 있다.First, the mixed powder is charged into the aerosol chamber 16 and the target substrate 14 is loaded into the deposition chamber 12. In this case, mechanical up and down vibration is applied to the aerosol chamber 16 by the vibrator 17, and the transport gas 15, which is oxygen (H 2 ) or helium (He) gas, is incident into the aerosol chamber 16. Thus, aerosolization of the mixed powder occurs. In this case, the transfer gas 15 may be compressed air, inert gas such as helium (He), argon (Ar), or a mixture thereof, in addition to the oxygen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ). Then, the mixed powder is sucked into the deposition chamber 12 together with the transfer gas 15 by the pressure difference between the aerosol chamber 16 and the deposition chamber 12, and the target substrate 14 is moved through the nozzle 13. Sprayed at a high speed toward. Thus, the thick film is deposited and grown by the spray, and the area of the deposited thick film can be controlled to a desired size while moving the nozzle 13 to the left and right, and the thickness thereof may be determined in proportion to the deposition time, that is, the spraying time. have. In addition, the excessive transfer gas 15 sucked into the deposition chamber 12 may be exhausted by the pump 18.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하며 상세히 설명 한다. 다만, 본 발명이 하술하는 실시예들은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 본 발명은 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the embodiments described below are provided to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited only to the following examples.

실시예Example 1 ( One ( AlAl 22 OO 33 -  - PMMAPMMA 복합체  Complex 후막의Thick 제조) Produce)

본 실시예에서는 Al2O3 분말과 PMMA 분말을 혼합분말로 하여 세라믹 폴리머 복합체 기판을 제조하였다. In this embodiment, a ceramic polymer composite substrate was prepared using Al 2 O 3 powder and PMMA powder as a mixed powder.

먼저, 평균입도 0.5㎛를 갖는 Al2O3 분말 (A161-SG; Showa Denko사)에 잔존하는 수분 및 오염물들을 제거하기 위하여 열처리를 300~900℃에서 수행하였으며, PMMA(MX-150, MX-300; Soken Chemical & Engineering Co. Ltd.)는 입도가 1.5~3.0 ㎛를 갖는 분말을 사용하였다. 도 4a~4c는 상기 언급된 원료 분말들의 형상을 보여주는 전자현미경 사진으로서, 도 4a는 평균입도 0.5㎛의 Al2O3 분말, 도 4b는 평균입도 1.5㎛의 PMMA 분말, 도 4c는 평균입도 3㎛의 PMMA 분말의 각 전자현미경 사진을 나타낸다. 그리고, 에탄올을 용매로 사용한 습식 볼밀(ball-mill), 건식 볼밀, hand shaking 법 등을 이용하여 상기 세라믹 분말과 폴리머 분말의 혼합분말을 제조하였다. 이때, 세라믹과 폴리머의 분말의 혼합비는 폴리머를 전체 혼합분말의 10~30vol%까지 조절하면서 특성 평가를 수행하였다. 도 5는 본 실시예의 Al2O3＋PMMA 혼합분말의 전자현미경 사진을 나타낸다.First, heat treatment was performed at 300 to 900 ° C. to remove moisture and contaminants remaining in Al 2 O 3 powder (A161-SG; Showa Denko) having an average particle size of 0.5 μm. PMMA (MX-150, MX- 300; Soken Chemical & Engineering Co. Ltd.) used a powder having a particle size of 1.5 ~ 3.0 ㎛. 4A to 4C are electron micrographs showing the shapes of the above-mentioned raw powders, FIG. 4A is an Al 2 O 3 powder having an average particle size of 0.5 μm, FIG. 4B is a PMMA powder having an average particle size of 1.5 μm, and FIG. 4C is an average particle size 3 Electron micrographs of the PMMA powder having a thickness are shown. Then, a mixed powder of the ceramic powder and the polymer powder was prepared by using a wet ball mill, a dry ball mill, a hand shaking method, etc. using ethanol as a solvent. At this time, the mixing ratio of the powder of the ceramic and the polymer was evaluated for properties while adjusting the polymer to 10 ~ 30vol% of the total mixed powder. Fig. 5 shows an electron micrograph of Al 2 O 3 + PMMA mixed powder of this example.

그리고, 상기 혼합분말을 에어로졸 상온후막증착장치에 장입하여 후막을 구리 플레이트(Cu plate), 글라스(Glass), Si 기판(Si wafer) 등의 기판에 각각 성장 시켰다. 즉, He과 O2가 혼합된 이송가스를 1000~4000 sccm의 유량으로 에어로졸 챔버에 흡입시키고, 이에 기계적인 상하진동을 인가함으로써 세라믹 폴리머 혼합분말의 에어로졸을 생성시켰으며, 생성된 에어로졸 상태의 분말은 압력차이에 의해서 증착 챔버로 강하게 흡입되며 노즐을 통해서 분사가 이루어졌다. 이 때 증착챔버의 압력은 0.1~10torr 정도로 유지되었으며, 증착시간은 최대 60분 정도까지 유지되었다. Then, the mixed powder was charged in an aerosol room temperature thick film deposition apparatus, and the thick film was grown on substrates such as copper plate, glass, and Si wafer. That is, the aerosol of the ceramic polymer mixed powder was generated by inhaling the transport gas mixed with He and O 2 into the aerosol chamber at a flow rate of 1000 to 4000 sccm and applying mechanical up and down vibration thereto. The silver was strongly sucked into the deposition chamber by the pressure difference and sprayed through the nozzle. At this time, the pressure of the deposition chamber was maintained at about 0.1 ~ 10torr, the deposition time was maintained up to about 60 minutes.

도 6a~도 6c는 본 실시예의 상술한 방법으로 제조된 구리 플레이트에 성막된 Al2O3-PMMA 복합체 후막의 표면 형상 및 단면사진으로서, 도 6a는 상기 후막의 광학현미경 사진을, 도 6b는 상기 후막의 전자현미경 사진(저배율)을, 도 6c는 상기 후막의 전자현미경 사진(고배율)을 각각 나타낸다. 이를 참조하면, 고밀도의 후막이 제조된 것을 확인할 수 있으며. 제조된 후막은 1MHz에서 각각 유전율이 9.5, 유전손실이 0.009였다. 6A to 6C are surface shapes and cross-sectional photographs of the Al 2 O 3 -PMMA composite thick film formed on the copper plate manufactured by the above-described method of the present embodiment, and FIG. 6A is an optical micrograph of the thick film. An electron micrograph (low magnification) of the thick film is shown, and FIG. 6C shows an electron micrograph (high magnification) of the thick film, respectively. Referring to this, it can be seen that a high-density thick film is produced. The prepared thick films had a dielectric constant of 9.5 and a dielectric loss of 0.009 at 1 MHz, respectively.

실시예Example 2 ( 2 ( AlAl 22 OO 33 -- PIPI 복합체  Complex 후막의Thick 제조) Produce)

본 실시예에서는 Al2O3 분말과 PI 분말을 이용한 세라믹 폴리머 복합체 기판을 제조하였다.In this embodiment, a ceramic polymer composite substrate using Al 2 O 3 powder and PI powder was prepared.

세라믹 분말은 실시예 1과 동일한 Al2O3 조성분말을 사용하였으며, 실시예 1과 동일한 조건으로 열처리를 하였다. 본 실시예에서 사용된 PI 시료 분말(DAIWA KASEI IND. Co., LTD)은 그 크기가 100~200㎛의 입도를 가지므로, 세라믹 분말과의 혼합 전에 planetary milling법으로 4~12시간 분쇄를 진행함으로써 그 입도를 1.5~3㎛ 정도로 만들었다. 도 7은 이와 같이 분쇄된 PI 분말의 형상을 보여주는 전자현미경 사진을 나타낸다. 그리고, PI 분말의 분쇄된 PI 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 혼합하여 혼합분말을 제조하였다. 도 8은 이러한 Al2O3＋PI 혼합분말의 전자현미경 사진을 나타낸다.Ceramic powder is the same Al 2 O 3 as Example 1 A composition powder was used and heat treatment was carried out under the same conditions as in Example 1. Since the PI sample powder (DAIWA KASEI IND. Co., LTD) used in this example has a particle size of 100 to 200 µm, grinding is performed for 4 to 12 hours by planetary milling method before mixing with ceramic powder. Thus, the particle size was made about 1.5 to 3 μm. 7 shows an electron micrograph showing the shape of the PI powder pulverized in this way. Then, the pulverized PI powder of the PI powder was mixed in the same manner as in Example 1 to prepare a mixed powder. 8 shows an electron micrograph of the Al 2 O 3 + PI mixed powder.

그리고, 상기 혼합분말을 에어로졸 상온후막증착장치에 장입하여 분사함으로써 후막을 성장시켰으며, 이때 PI의 혼합비는 10vol%를 유지하였다. 도 9는 이렇게 제조된 Al2O3-PI 복합체 후막의 표면 형상 및 단면사진을 나타내며, 이로써 고밀도의 후막이 얻어져 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 제조된 후막의 1MHz 주파수에서의 유전율은 9, 유전손실은 0.007을 나타내었다.The thick powder was grown by charging the mixed powder into an aerosol thick film deposition apparatus and spraying, wherein the mixing ratio of PI was maintained at 10 vol%. Figure 9 shows the surface shape and cross-sectional picture of the Al 2 O 3 -PI composite thick film thus prepared, it can be confirmed that a high-density thick film is obtained thereby. The dielectric constant of the prepared thick film at 1 MHz frequency was 9, and the dielectric loss was 0.007.

상술된 본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 혼합분말에는 세라믹 분말과 폴리머 분말 이외에도 증착되는 복합체 후막의 화학적, 물리적, 전기적 성질을 변화시킬 수 있는 첨가물이 함유될 수도 있다.In the above-described embodiments of the present invention, the mixed powder may contain additives capable of changing the chemical, physical and electrical properties of the composite thick film deposited in addition to the ceramic powder and the polymer powder.

또한, 상술된 본 발명의 실시예들에 있어서, 조성분말의 평균입도, 분포 및 비표면적과 같은 분말특성과, 원료의 순도, 불순물 첨가량 및 소결 조건에 따라 통상적인 오차범위 내에서 다소 변동이 있을 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 지극히 당연하다.In addition, in the above-described embodiments of the present invention, the powder characteristics such as the average particle size, distribution and specific surface area of the composition powder, the purity of the raw material, the amount of impurity addition and the sintering conditions may vary slightly within the usual error range. It is only natural for those with ordinary knowledge in the field.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 사상과 범위 안에서 다 양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경, 부가 등은 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.In addition, the preferred embodiment of the present invention is disclosed for the purpose of illustration, anyone of ordinary skill in the art will be possible to various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications, changes And additions should be regarded as within the scope of the claims.

도 1은 본 발명의 일 관점에 의한 고주파용 세라믹 폴리머 복합체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념도.1 is a conceptual diagram for explaining a method for manufacturing a high frequency ceramic polymer composite according to an aspect of the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법을 설명하기 위한 개략 공정도.Figure 2 is a schematic process diagram for explaining a method for manufacturing a high frequency ceramic polymer composite according to the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 에어로졸 상온후막장치의 개략 구조도.Figure 3 is a schematic structural diagram of an aerosol room temperature thick film apparatus used in an embodiment of the present invention.

도 4a~4c는 본 발명의 실시예 1에서 원료 분말들의 형상을 보여주는 전자현미경 사진으로서, 4a to 4c are electron micrographs showing the shape of raw material powders in Example 1 of the present invention.

도 4a는 평균입도 0.5㎛의 Al2O3 분말의 전자현미경 사진;4A is an electron micrograph of Al 2 O 3 powder having an average particle size of 0.5 μm;

도 4b는 평균입도 1.5㎛의 PMMA 분말의 전자현미경 사진;4B is an electron micrograph of PMMA powder having an average particle size of 1.5 μm;

도 4c는 평균입도 3㎛의 PMMA 분말의 각 전자현미경 사진;4C is a photograph of each electron microscope of PMMA powder having an average particle size of 3 μm;

도 5는 본 실시예의 Al2O3＋PMMA 혼합분말의 전자현미경 사진.5 is an electron micrograph of the Al 2 O 3 + PMMA mixed powder of the present embodiment.

도 6a~도 6c는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 Al2O3-PMMA 복합체 후막의 표면 형상 및 단면사진으로서, 6a to 6c are surface shapes and cross-sectional photographs of the thick film of Al 2 O 3 -PMMA composite prepared in Example 1 of the present invention,

도 6a는 상기 후막의 광학현미경 사진; 6A is an optical micrograph of the thick film;

도 6b는 상기 후막의 전자현미경 사진(저배율); 6B is an electron micrograph (low magnification) of the thick film;

도 6c는 상기 후막의 전자현미경 사진(고배율).6C is an electron micrograph (high magnification) of the thick film.

도 7은 본 발명의 실시예 2에서 분쇄된 PI 분말의 형상을 보여주는 전자현미 경 사진.Figure 7 is an electron micrograph showing the shape of the pulverized PI powder in Example 2 of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 Al2O3＋PI 혼합분말의 전자현미경 사진.8 is an electron micrograph of the Al 2 O 3 + PI mixed powder prepared in Example 2 of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 Al2O3-PI 복합체 후막의 표면 형상 및 단면사진.9 is a surface shape and a cross-sectional photo of the Al 2 O 3 -PI composite thick film prepared in Example 2 of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명* Code descriptions for the main parts of the drawings

1, 13... 노즐 2... 세라믹 분말1, 13 ... Nozzle 2 ... Ceramic Powder

3... 폴리머 분말 4... 기판3 ... polymer powder 4 ... substrate

10... 에어로졸 상온후막장치 11... 이동제어기10 ... Aerosol thick film device 11 ... Movement controller

12... 증착챔버 14... 타겟기판12 ... Deposition chamber 14 ... Target substrate

15... 이송가스 16... 에어로졸 챔버15 ... conveying gas 16 ... aerosol chamber

17... 진동기 18... 펌프17 ... vibrator 18 ... pump

Claims (12)

세라믹 분말과 폴리머 분말을 각각 준비하는 단계와;Preparing a ceramic powder and a polymer powder, respectively; 상기 세라믹 분말과 폴리머 분말을 혼합하여 혼합분말을 제조하는 단계와;Mixing the ceramic powder and the polymer powder to prepare a mixed powder; 상온에서 상기 혼합분말에 기계적 진동을 인가하며 이송가스를 입사함으로써 에어로졸화된 고상의 분체를 생성하고 이 고상의 분체를 상온에서 소정의 기판상에 분사하여 후막을 제조하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.It comprises a step of producing a thick film by applying a mechanical vibration to the mixed powder at room temperature and injecting the carrier gas to produce aerosolized solid powder and spraying the solid powder on a predetermined substrate at room temperature Method for producing a ceramic polymer composite for high frequency, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세라믹 분말을 준비하는 단계는 상기 세라믹 분말을 300 내지 1100℃에서 열처리하여 불순물을 제거하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.The preparing of the ceramic powder may further include removing impurities by heat treating the ceramic powder at 300 to 1100 ° C. 2. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이송가스는 산소(O2), 질소(N2), 압축공기, 비활성 가스 또는 이들의 혼합물로 되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.The conveying gas is oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), compressed air, inert gas, or a mixture thereof. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리머 분말을 준비하는 단계는 분쇄공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.The step of preparing the polymer powder is a method of manufacturing a ceramic polymer composite for high frequency, characterized in that it comprises a grinding step. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 분쇄공정은 습식 볼밀, 건식 볼밀, 핸드 쉐이킹(hand shaking), 플래니터리 밀링(planetary milling), 제트 밀링(Jet milling) 중의 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.The grinding process is a method of manufacturing a ceramic polymer composite for high frequency, characterized in that at least one of a wet ball mill, dry ball mill, hand shaking (hand shaking), planetary milling, jet milling (Jet milling). 제1항과 제2항 및 제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 2 and 4 to 6, 상기 세라믹 분말의 입도는 0.05 내지 3㎛의 크기로 되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.Particle size of the ceramic powder is 0.05 to 3㎛ size method for producing a ceramic polymer composite for high frequency, characterized in that the size. 제1항과 제2항 및 제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 2 and 4 to 6, 상기 폴리머 분말의 입도는 0.01 내지 10㎛의 크기로 되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.The particle size of the polymer powder is a method of producing a ceramic polymer composite for high frequency, characterized in that the size of 0.01 to 10㎛. 제1항과 제2항 및 제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 2 and 4 to 6, 상기 폴리머 분말은 상기 혼합분말의 0.01 내지 10wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.The polymer powder is a method for producing a ceramic polymer composite for high frequency, characterized in that it comprises 0.01 to 10wt% of the mixed powder. 제1항과 제2항 및 제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 2 and 4 to 6, 상기 세라믹 분말의 조성은 Al2O3, SiO2, B2O3, BeO, MgO, ZrO2, AlN, BN, SiN, SiC, ZrC계 세라믹스들 중의 적어도 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법.The composition of the ceramic powder is at least one or more of Al 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , BeO, MgO, ZrO 2 , AlN, BN, SiN, SiC, ZrC-based ceramics Method for producing a ceramic polymer composite. 제1항과 제2항 및 제4항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 2 and 4 to 6, 상기 폴리머 분말의 조성은 PI, PMMA, PTFE, PPE, BCB, LCP 계 폴리머들 중의 적어도 하나 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 고주파용 세라믹 폴리머 복합체의 제조방법. The composition of the polymer powder is a method of producing a ceramic polymer composite for high frequency, characterized in that at least one of PI, PMMA, PTFE, PPE, BCB, LCP-based polymers. 삭제delete
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