KR101038772B1 - 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체 - Google Patents

저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체 Download PDF

Info

Publication number
KR101038772B1
KR101038772B1 KR1020080122940A KR20080122940A KR101038772B1 KR 101038772 B1 KR101038772 B1 KR 101038772B1 KR 1020080122940 A KR1020080122940 A KR 1020080122940A KR 20080122940 A KR20080122940 A KR 20080122940A KR 101038772 B1 KR101038772 B1 KR 101038772B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
low
dielectric constant
dielectric
composition
sio
Prior art date
Application number
KR1020080122940A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100064488A (ko
Inventor
박정현
박재관
이항원
김동완
최경진
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020080122940A priority Critical patent/KR101038772B1/ko
Priority to JP2009250679A priority patent/JP4880022B2/ja
Publication of KR20100064488A publication Critical patent/KR20100064488A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101038772B1 publication Critical patent/KR101038772B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/018—Dielectrics
    • H01G4/06—Solid dielectrics
    • H01G4/08—Inorganic dielectrics
    • H01G4/12—Ceramic dielectrics
    • H01G4/129—Ceramic dielectrics containing a glassy phase, e.g. glass ceramic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium

Abstract

본 발명은 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 설명을 하면, SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물을 함유하는 보로실리케이트 유리프리트 44 ~ 65 중량%; 충전재 34 ~ 55 중량%; 및 ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 핵 형성제 0.1 ~ 5 중량%;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명의 상기 저유전율 세라믹 유전체 조성물은 800 ~ 950℃에서 저온소성이 가능하고, 상기 조성물을 이용하여 제조된 저유전율 세라믹 유전체는 4.5 ~ 6.0(1 MHz)의 낮은 유전율 및 낮은 유전손실율을 갖는 바, 신호전송속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유리프리트를 부분적으로 결정화시켰기 때문에 200 MPa 이상의 기계적 강도를 갖기 때문에 내충격성이 강한 고집적 전자부품, 안테나 부품, 기판, 특히 저온 동시소성세라믹(LTCC, Low Temperature Co-fired Ceramic) 기판의 제조에 적합하다.
저온소성, 유전율, 세라믹 유전체, 유리프리트, 핵 형성제

Description

저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체{Ceramic Low-k dielectric composition with Nucleation Agent for low-temperature firing and ceramic Low-k dielectric}
본 발명은 SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물을 함유하는 보로실리케이트 유리프리트 44 ~ 65 중량%; 충전재 34 ~ 55 중량%; 및 ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 핵 형성제 0.1 ~ 5 중량%;를 포함하는 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 이를 저온에서 소성하여 제조한 저유전율 세라믹 유전체에 관한 것이다.
현재 이동통신 분야에서는 전자부품소자들의 고속화 및 고집적화를 요구하게 됨에 따라 신호전송속도를 빠르게 할 수 있고 고집적화를 할 수 있는 저유전성과 양호한 강도 특성을 가지고 있는 기판 재료들의 필요성이 높아져 가고 있다.
특히 이러한 기판 재료들은 전도성이 우수한 Ag 혹은 Pd/Ag, Au 등과 같은 도체재료를 사용할 수 있어야 함으로써, 절연층 두께와 미세회로 패턴을 구성할 수 있어야 하기 때문에 950oC 이하의 저온에서의 소성이 요구되었다. 이러한 요구에 발맞춰 최근 주목을 받고 있는 유망한 재료들은 여러 가지가 있는데, 그 중에서도 저유전율 유전체 세라믹 조성물 중 알루미나-유리질 복합체의 경우 열적, 화학적, 기계적 및 유전특성이 우수하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 알루미나는 유전율 10 이하의 대표적인 유전체 재료로서 기계적 강도가 매우 우수하다. 또한, 유리가 보로실리케이트 유리인 경우 유전율을 상당히 낮출 수 있고, 유전체 박막재료로도 우수하지만, 기판 재료로 사용되기에는 기계적 강도를 낮춘다는 문제점이 있다.
유전율을 낮추면서 기계적 강도를 어느 정도 유지하기 위해서는 알루미나보다 좀 더 낮은 유전율을 갖는 유전체 세라믹을 사용하는 방법이 있다. MgAl2O4, ZnAl2O4 등의 스피넬 구조를 가지고 있는 세라믹이 저유전율 특성을 갖는 세라믹으로 널리 알려져 있는데 대한민국 특허 제2006-0108283호를 보면 이러한 충전재를 적용한 LTCC 저유전율 유전체 조성물을 공개한 바 있다. 이 조성물들에 의해 제조된 시편들의 유전특성을 보면 1 MHz에서 유전율 4 ~ 9 정도로써 선택된 조성물에 따라 유전율을 6 이하로 낮추는 것이 충분히 가능하다. 또 다른 방법으로는 유리를 결정화시켜 유리로 인하여 저하된 기계적 강도를 올리는 방법이 있다.
유리를 결정화시키는 방법으로 저온소결시키는 방법이 있는데, 저온소결을 위해서는 알루미나 등의 충전재보다는 유리 프리트가 대부분을 구성하게 되므로 소결 과정에서 유리 프리트에 결정화를 일으켜 강도를 향상시키기도 한다. 그러 나, 소결 시 결정화를 일으키면서 치밀화도 양호한 조건을 잡는 것이 매우 까다롭다는 단점이 존재한다.
소성하는 과정에서 유리 프리트의 대부분이 결정화됨으로써 미세한 결정들이 석출되고, 이러한 결정이 파괴시 발생하는 크랙의 진로를 방해함으로써 강도를 크게 향상시키나, 유리의 조성을 살펴보면 결정화가 쉽게 일어날 수 있도록 하기 위하여 B2O3는 적게 사용하고, 주조성으로는 SiO2, Al2O3와 더불어 Li2O, Na2O와 같은 알칼리 금속산화물 또는 알칼리토류 산화물의 첨가량이 20 중량% 이상으로 많이 적용되었는데, 이러한 알칼리 금속산화물 또는 알칼리토류 산화물의 적용은 종래의 고융점 보로실리케이트(borosilicate) 유리 조성과는 달리, 제조된 유전체 조성물의 화학적 내구성을 저하시킨다는 문제점과 석출된 결정상들의 입도를 임의대로 제어하기가 어려워 900 ℃ 이하의 소성 온도에서 조성물들의 최적 치밀화를 이루기가 어려운 문제점이 있었다. 이러한 주요 결정화 유리 조성계는 다이오프사이드와 애노사이트 조성계가 있으며, 대표적인 특허로는 공개 등록번호 USP 6,953,756, USP 6,897,172 JP 2003-165766, JP 2004-284937, JP 2005-015239 등이 있다.
이에 산업계에서는 기존 유전체 조성물의 낮은 유전율을 유지하면서도 기계적 강도가 우수한 새로운 저온소성용 유전체 세라믹에 대한 요구가 증가하고 있다.
이에 본 발명자들은 기존 저온소성용 세라믹 유전체에 대한 문제점을 해결하고자 노력, 연구한 결과, 본 발명자의 특허발명인 대한민국 등록특허 제10-0704318호를 개량하여, 기존 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물에 핵 형성제를 도입을 통하여, 부분적으로 유리를 결정화시킴으로써, 기계적 강도를 크게 증가시켰을 뿐만 아니라, 저유전율을 갖을 수 있도록 조성물질간의 최적 조성비를 찾아내어 본 발명을 완성하게 되었다. 즉, 본 발명은 기계적 강도가 우수한 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물은 SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물을 함유하는 보로실리케이트 유리프리트 44 ~ 65 중량%;
Al2O3, SiO2, 3Al2O3·2SiO2(mullite, 뮬라이트), (Mg,Fe3+)2Al4Si5O18코디어라이트(cordierite, 코디어라이트), MgAl2O4, MgSiO3, Mg2SiO4, MgB2O4, SrSiO3, SrAl2Si2O8, SrB2O4, ZnAl2O4, 및 ZrSiO4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 충전재 34 ~ 55 중량%; 및
ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 핵 형성제 0.1 ~ 5 중량%;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물은 950℃ 이하, 바람직하게는 800 ~ 950℃의 낮은 온도에서 소성이 가능하며, 4.5 ~ 6.0 사이의 낮은 유전율 및 0.1% 이하의 낮은 유전손실을 갖을 뿐만 아니라, 200 MPa 이상의 기계적 강도를 갖기 때문에 내충격성이 강하다. 이러한 본 발명은 고집적 전자부품, 안테나 부품, 기판, 특히 저온 동시소성세라믹(LTCC, Low Temperature Co-fired Ceramic) 기판 등의 제조에 폭 넓은 응용이 가능하다.
앞서 소개한 본 발명을 더욱 자세하게 아래에서 설명을 하겠다.
본 발명의 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물은 보로실리케이트 유리프리트; 충전재; 및 핵 형성제;를 포함하는데 그 특징이 있다.
이러한 본 본 발명의 상기 유전체 조성물의 조성물질 및 그 조성비를 구체적으로 설명을 하면, 본 발명은
SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물을 함유하는 보로 실리케이트 유리프리트 44 ~ 65 중량%;
Al2O3, SiO2, 3Al2O3·2SiO2(mullite, 뮬라이트), (Mg,Fe3+)2Al4Si5O18(cordierite, 코디어라이트),MgAl2O4, MgSiO3, Mg2SiO4, MgB2O4, SrSiO3, SrAl2Si2O8, SrB2O4, ZnAl2O4, 및 ZrSiO4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 충전재 34 ~ 55 중량%; 및
ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 핵 형성제 0.1 ~ 5 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 보로실리케이트 유리프리트는 세라믹 유전체 조성물 전체 중량에 대하여 44 ~ 65 중량%를 사용하는 것이 바람직하데, 여기서, 상기 보리실리케이트 유리프리트가 44 중량% 미만이면 950oC 이하의 온도에서 소성시 치밀화가 덜 이루어지는 문제가 발생할 수 있고, 65 중량% 초과시 소성시 과소결 현상 및 기편 변형이 발생할 수 있는 바, 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다. 또한, 상기 충전재는 세라믹 유전체 조성물 전체 중량에 대하여 34 ~ 55 중량%를 사용하는 것이 바람직한데, 여기서, 상기 충전재의 사용량이 34 중량% 미만이면 기계적 물성이 감소하는 문제가 발생할 수 있고, 55 중량% 초과시 소결온도가 증가하는 문제가 생길 수 있다. 그리고, 상기 핵 형성제는 세라믹 유전체 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 상기 핵 형성제의 사용량이 0.1 중량% 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 유리를 충분히 결정화 시키지 못하여 기계적 강도 상승 효과를 볼 수 없으며, 5 중량% 초과 사용시 충전재 사용량이 증가 및 소결온도가 증가하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 상기 본 발명의 상기 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물은 핵 형성제에 의해 유리프리트의 부분 결정화가 일어나게 되어, 본 발명의 상기 조성물을 이용하여 제조한 유전체는 월라스토나이트(CaSiO3), 팬키나이트(Ca3Si2O7), 라마이트(Ca2SiO4), 해트루라이트(Hatrurite, Ca3SiO5), 다이옵사이드(CaMgSi2O6) 및 애노사이트(CaAl2Si2O8) 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 결정상을 갖게 된다.
본 발명의 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 각각을 나누어서 설명을 하겠다.
보로실리케이트 유리프리트
본 발명에 있어서, 낮은 유전율을 갖는 유전체로서 도입된 상기 보로실리케이트 유리프리트는 SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물을 포함하는데, 그 조성비율은
SiO2, 60 ~ 70 mole%, B2O3 15 ~ 25 mole%, Al2O3 1~ 5 mole%, 알칼리토류 산화물 0.5 ~ 15 mole% 및 알칼리 금속산화물 0.1 ~ 3 mole%를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 여기서, 상기 SiO2가 상기 유리프리트 전체 몰수에 대하여 60 mole% 미만이면 화학적 안정성에 문제가 발생할 수 있고, 70 mole% 초과시 유리프 리트 제조시 1600℃의 고온에서도 유리화 되지 않는 문제가 발생할 수 있으며, B2O3가 15 mole% 미만시 유리화 문제가 발생할 수 있고, 25 mole% 초과시 기계적, 물리적 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 Al2O3 가 상기 유리프리트 전체 몰수에 대하여 1 mole% 미만이면 화학적 내구성이 저조한 문제가 발생할 수 있고, 5 mole% 초과시 유리프리트 제조시 유리화 온도의 상승 및 유리의 점도를 너무 높이는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 알칼리토류 산화물이 0.5 mole% 미만이면 유리의 점성유동을 원활히 만들어주는 효과가 없고, 15 mole% 초과시 결정화가 일어나 유리가 아닌 결정질이 대부분을 차지하게 되는 문제가 발생할 수 있으며, 상기 알칼리 금속산화물이 0.1 mole% 미만시 알칼리토류와 마찬가지인 점성유동을 원활하게 해주는 효과가 거의 없고, 3 mole% 초과시 유리프리트의 유전율 증가, 화학적 내구성을 약화, 수화반응 등의 문제가 있을 수 있는 바, 상기 범위 내의 몰비를 갖도록 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 보로실리케이트 유리프리트를 구성하는 상기 알칼리 금속산화물은 유리의 망목을 끊어 점성유동을 원활히 하는 역할을 수행하며, 이에 특별히 한정되는 것은 아니나, Li2O 및 Na2O 중에서 선택된 단종 또는 2 종을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보로실리케이트 유리프리트를 구성하는 상기 알칼리토류 산화물은 알칼리 금속산화물과 마찬가지로 유리프리트 제조시 유리의 점성유동을 원할히 하는 역할을 수행하면서도 화학적 안정성 면에서 알칼리 금속산화물보다 양호하므 로, 이러한 알칼리토류 산화물은 MgO, CaO, SrO 및 ZnO 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 바람직한데, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
이러한, 본 발명의 조성물질인 상기 보로실리케이트 유리프리트는 평균입도 1 ~ 4 ㎛ , 바람직하게는 1.5 ~ 3.5 ㎛, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋은데, 여기서, 상기 보로실리케이트 유리프리트의 평균입도가 1 ㎛ 미만이면 충전재와 혼합하는 과정에서 고르게 분산되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 4 ㎛ 초과하면 소성시 상기 유리가 액상화되어 충전재 사이의 기공을 채우며 치밀화가 불량하고 치밀화 되는 속도도 매우 느린바, 상기 범위의 평균입도를 갖도록 하는 것이 좋다.
충전재
본 발명의 조성물질 중 하나인 상기 충전재는 소성과정에서 형상 유지 및 소성체의 기계적 강도를 증가시키는 역할을 수행하는데, 이러한 상기 충전재는 앞서 설명한 바와 같이 Al2O3, SiO2, 3Al2O3·2SiO2(mullite, 뮬라이트), (Mg,Fe3+)2Al4Si5O18(cordierite, 코디어라이트), MgAl2O4, MgSiO3, Mg2SiO4, MgB2O4, SrSiO3, SrAl2Si2O8, SrB2O4, ZnAl2O4, 및 ZrSiO4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 충전재를 사용할 수 있다.
핵 형성제
본 발명의 주요 조성물질 중 하나인 상기 핵 형성제는 앞서 설명한 바와 같이 유리프리트의 부분적인 결정화를 일으켜서 기계적 강도를 향상시키는 역할을 수 행하는데, 이에 특별히 한정하는 것은 아니나, ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이 좋다.
이러한 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물은 유전율 4.5 ~ 6.0의 낮은 유전율, 0.04 ~ 0.1%의 낮은 유전손실율 및 200 MPa 이상의 우수한 기계적 강도를 갖는다.
이하에서는 이러한 본 발명의 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물의 제조방법에 대하여 설명을 하겠다.
제조방법
본 발명은 4 단계를 거쳐서 제조가 가능하며, 각 단계별로 자세하게 설명을 하면 아래와 같다.
우선, 제 1 단계에서는 SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물 파우더를 건식 혼합법으로 혼합 후, 상기 혼합물을 1450 ~ 1650 ℃에서 용융 및 급냉하여 유리를 얻는다. 그리고 제 2 단계에서는 상기 유리를 조분쇄 및 미분쇄시켜서 평균입도 1 ~ 4 ㎛ 크기를 갖는 보로실리케이트 유리프리트를 얻는다.
그리고 제 3 단계에서는 Al2O3, SiO2, 3Al2O3·2SiO2(mullite, 뮬라이트), (Mg,Fe3+)2Al4Si5O18(cordierite, 코디어라이트), MgAl2O4, MgSiO3, Mg2SiO4, MgB2O4, SrSiO3, SrAl2Si2O8, SrB2O4, ZnAl2O4, 및 ZrSiO4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 혼합 분말을, 더욱 바람직하게는 이들 중 뮬라이트, 코디어라이트, MgAl2O4, MgSiO3, Mg2SiO4, MgB2O4, SrSiO3, SrAl2Si2O8, SrB2O4, ZnAl2O4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 혼합 분말을 준비하여, 이를 1,000 ~ 1,200℃ 범위에서 2 ~ 3 시간 공기 중에서 하소(calcining)시켜서 충전재를 얻는다.
마지막으로 상기 제 2 단계에서 얻은 상기 보로실리케이트 유리프리트와 상기 제 3 단계에서 제조한 충전재 및 ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 핵 형성제를 혼합한 후, 이를 800 ~ 950℃에서 소성시키는 제 4 단계를 통해서 본 발명을 제조할 수 있다.
상기 제조방법에서 사용되는 유리프리트, 충전재 및 핵 형성제의 함유량과 이들 각각을 구성하는 구성물질들의 구성비율과 이들의 특징은 앞서 설명한 바와 동일하다.
상기 제 1 단계에 있어서, 상기 혼합물을 1450℃ 미만에서 용융시 SiO2와 같은 고융점 분말이 용융되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 1650oC 초과시에는 용융시 백금도가니와의 반응이나 변형을 가져올 수 있으며, 상기 제 3 단계 있어서, 상기 혼합물을 1,000℃ 미만에서 하소시 미반응된 분말상이 존재할 수 있고, 1,200℃ 초과하는 온도에서 하소시 합성상의 입자가 성장하는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위의 온도를 유지하는 것이 좋다. 그리고, 제 4 단계에 있어서, 800℃ 온도 미만에서 소성시 치밀화가 덜 이루어질 수 있고, 950℃ 초과하여 소성시 시편 변형이나 내부 기공이 성장하는 과소결 문제가 일어날 수 있는 바, 상기 범위의 온도를 유지하는 것이 좋다.
앞서 설명한 본 발명의 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체는 고집적 전자부품, 안테나 부품, 기판, 특히 저온 동시소성세라믹(LTCC, Low Temperature Co-fired Ceramic) 기판 등에 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명을 하겠다. 그러나, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예
보로실리케이트 유리프리트의 제조
하기 표 1로 표시되는 여러 타입(type) 보로실리케이트 유리프리트를 제조하기 위하여 표 1에 표시된 성분들을 건식혼합한 후, 상기 혼합물을 백금도가니에 넣어서 약 1630 ℃의 온도에서 용융하여 얻은 용융액을 수 냉조에서 급냉시켜서 유리를 얻은 후, 얻은 유리를 1차 조분쇄시키고, 이를 다시 2차로 미분쇄시켜서 평균입도 2 ~ 3 ㎛ 크기의 보로실리케이트 유리프리트를 얻었다.
Figure 112008083905489-pat00001
실시예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 10
저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물의 제조
하기 표 2에 표시되는 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물을 이용하여 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물을 제조하여, 실시예 1 ~ 10 및 비교예 1 ~ 10을 제조하였다.
Figure 112008083905489-pat00002
실험예 1
물성측정실험
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 조성물을 하기 표 3에서 표시한 온도에서 소성한 후, 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체를 제조하였고, 제조된 유전체 각각의 기계적 물성, 유전율 및 유전손실율을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure 112008083905489-pat00003
상기 표 3의 실험결과를 살펴보면, 핵 형성제를 사용한 본 발명의 실시예 1 ~ 10의 조성물을 소성시켜 제조한 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체가 핵 형성제를 사용하지 않은 비교예 1 ~ 10의 조성물을 소성시켜 제조한 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 보다 기계적 강도가 매우 우수한 것을 확인할 수 있다. 그리고, 유전율은 비교예 보다는 약간 높지만, 매우 낮은 유전율을 보이고 있으며, 유전손실율 또한 매우 낮은 손실율을 보이고 있음을 확인할 수 있다.
실험예 2
SEM 전자현미경 측정
상기 실험예 1에서 제조한 실시예 3 및 실시예 6의 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체의 주사전자현미경(SEM, scaning electron microscope) 사진을 도 1 (a) 및 도 1 (b)에 각각 나타내었다. 도 1에서 보는 바와 같이 각각 최적의 소결온도에서 소성 상대밀도가 97% 이상으로 SEM사진 관찰을 통해서도 기공이 거의 없는 치밀화된 결과를 얻을 수 있었다.
도 1은 실험예 2에서 실시한 SEM 사진으로서 도 1(a)는 실시예 3의 그리고 도 1(b)는 실시예 6의 조성물을 이용하여 제조한 저온소성용 저유전율 유전체에 대한 SEM 사진이다.

Claims (6)

  1. SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물을 함유하는 보로실리케이트 유리프리트 44 ~ 65 중량%;
    Al2O3, SiO2, 3Al2O3· 2SiO2, (Mg,Fe3+)2Al4Si5O18, MgAl2O4, MgSiO3, Mg2SiO4, MgB2O4, SrSiO3, SrAl2Si2O8, SrB2O4, ZnAl2O4, 및 ZrSiO4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 충전재 34 ~ 55 중량%; 및
    ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 핵 형성제 0.1 ~ 5 중량%;
    를 포함하는 것을 특징으로 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보로실리케이트 유리프리트는
    평균입도 1 ~ 4 ㎛인 것을 특징으로 하는 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항의 상기 세라믹 유전체 조성물을 800℃ ~ 950℃에서 저 온소성시켜 제조한 저유전율 세라믹 유전체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    유전율 4.5 ~ 6.0(1 MHz), 유전손실율 0.04 ~ 0.1% 및 기계적 강도 200 MPa ~ 250 Mpa인 것을 특징으로 하는 저유전율 세라믹 유전체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    월라스토나이트, 팬키나이트, 라마이트, 해트루라이트, 다이옵사이드, 애노사이트 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 결정상을 포함하는 것을 특징으로 하는 저유전율 세라믹 유전체.
  6. SiO2, B2O3, Al2O3, 알칼리토류 산화물 및 알칼리 금속산화물을 건식혼합 후, 1450 ~ 1650 ℃에서 용융하고 급냉하여 유리를 얻는 제 1 단계;
    상기 유리를 조분쇄 및 미분쇄시켜서 평균입도 1 ~ 4 ㎛ 크기를 갖는 보로실리케이트 유리프리트를 얻는 제 2 단계;
    Al2O3, SiO2, 3Al2O3· 2SiO2, (Mg,Fe3+)2Al4Si5O18, MgAl2O4, MgSiO3, Mg2SiO4, MgB2O4, SrSiO3, SrAl2Si2O8, SrB2O4, ZnAl2O4, 및 ZrSiO4 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 혼합물을 분쇄하여 혼합 분말을 얻은 후, 이를 1,000 ~ 1,200℃ 범위에서 2 ~ 3 시간 공기 중에서 하소시켜서 충전재를 얻는 제 3 단계; 및
    상기 보로실리케이트 유리프리트와 상기 충전재 및 ZrO2, TiO2, La2O3 및 WO3 중에서 선택된 단종 또는 2 종 이상의 핵 형성제를 혼합한 후, 이를 800 ~ 950℃에서 소성시키는 제 4 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 저유전율 세라믹 유전체의 제조방법.
KR1020080122940A 2008-12-05 2008-12-05 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체 KR101038772B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080122940A KR101038772B1 (ko) 2008-12-05 2008-12-05 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체
JP2009250679A JP4880022B2 (ja) 2008-12-05 2009-10-30 低温焼成用低誘電率セラミック誘電体組成物及び低誘電率セラミック誘電体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080122940A KR101038772B1 (ko) 2008-12-05 2008-12-05 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100064488A KR20100064488A (ko) 2010-06-15
KR101038772B1 true KR101038772B1 (ko) 2011-06-03

Family

ID=42344226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080122940A KR101038772B1 (ko) 2008-12-05 2008-12-05 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4880022B2 (ko)
KR (1) KR101038772B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11939268B2 (en) 2019-12-31 2024-03-26 Industrial Technology Research Institute Low-k material and method for manufacturing the same
CN111302792B (zh) * 2020-03-25 2021-06-22 广东风华高新科技股份有限公司 一种介电常数系列可调的低温共烧电介质材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5242867A (en) 1992-03-04 1993-09-07 Industrial Technology Research Institute Composition for making multilayer ceramic substrates and dielectric materials with low firing temperature
KR100522135B1 (ko) 2003-04-02 2005-10-18 한국과학기술연구원 저유전율 저온소성 세라믹 조성물
KR100704318B1 (ko) 2005-04-12 2007-04-09 한국과학기술연구원 저온소성 저손실 세라믹 유전체 조성물
KR100806679B1 (ko) 2006-04-19 2008-02-26 한국과학기술연구원 온도특성 제어가 가능한 저온소성용 유전체 세라믹스조성물

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0617249B2 (ja) * 1986-08-15 1994-03-09 松下電工株式会社 ガラスセラミツク焼結体
JPH05167209A (ja) * 1991-12-11 1993-07-02 Nippon Cement Co Ltd 絶縁体基板
JP4412820B2 (ja) * 2000-06-29 2010-02-10 京セラ株式会社 素子収納用パッケージおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5242867A (en) 1992-03-04 1993-09-07 Industrial Technology Research Institute Composition for making multilayer ceramic substrates and dielectric materials with low firing temperature
KR100522135B1 (ko) 2003-04-02 2005-10-18 한국과학기술연구원 저유전율 저온소성 세라믹 조성물
KR100704318B1 (ko) 2005-04-12 2007-04-09 한국과학기술연구원 저온소성 저손실 세라믹 유전체 조성물
KR100806679B1 (ko) 2006-04-19 2008-02-26 한국과학기술연구원 온도특성 제어가 가능한 저온소성용 유전체 세라믹스조성물

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010132540A (ja) 2010-06-17
JP4880022B2 (ja) 2012-02-22
KR20100064488A (ko) 2010-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100882922B1 (ko) 고강도 및 고품질계수를 갖는 저온소성용 유전체 세라믹조성물
KR100993010B1 (ko) 저온소성용 저유전율 유전체 세라믹 조성물
JP5835640B2 (ja) 結晶性ガラス粉末
WO2004094338A1 (ja) 誘電体形成用無鉛ガラス、誘電体形成用ガラスセラミックス組成物、誘電体および積層誘電体製造方法
Lv et al. Influence of CaO–B2O3–SiO2 crystallizable glass on microstructure and microwave dielectric of LiMg0. 9Zn0. 1PO4 ceramics for LTCC substrate applications
JP2501740B2 (ja) 低温焼成セラミックス基板
KR101038772B1 (ko) 저온소성용 저유전율 세라믹 유전체 조성물 및 저유전율 세라믹 유전체
JP2010052953A (ja) 配線基板用ガラスセラミックス組成物及びガラスセラミックス焼結体
KR101179510B1 (ko) 결정성 보로실리케이트계 유리프리트 및 이를 포함하는 저온 동시소성용 저유전율 유전체 세라믹 조성물
KR100479688B1 (ko) 유전체 세라믹 조성물 및 이를 이용한 저온소성 유전체 세라믹의 제조방법
JPWO2014196348A1 (ja) セラミック基板用組成物およびセラミック回路部品
Barbeeri et al. The microstructure and mechanical properties of sintered celsian and strontium-celsian glass-ceramics
KR101683400B1 (ko) 고강도 저온동시소성세라믹 조성물
JP2012250903A (ja) ガラスセラミック複合材料
JP2008100866A (ja) 結晶化ガラス、結晶化ガラスを含む電気回路基板材料、積層回路基板材料、低温焼成基板材料および高周波回路基板材料
JP2002348172A (ja) 高周波用配線基板
JP6048665B2 (ja) ガラスセラミックス用材料及びガラスセラミックス
JP2006290721A (ja) 低温焼成磁器組成物及びその製造方法並びにこれを用いた電子部品
KR101651744B1 (ko) 고강도 저온동시소성세라믹 조성물
JP3101966B2 (ja) 高熱膨張Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系焼結体およびその製造方法
JP4047050B2 (ja) 低温焼成磁器組成物及び低温焼成磁器並びにそれを用いた配線基板
JP2003073162A (ja) ガラスセラミックスおよびそれを用いた配線基板
JP2004210568A (ja) 高周波用低温焼成磁器組成物及びその製造方法
JP4594021B2 (ja) 誘電体磁器組成物およびその製造方法ならびに配線基板
JP2003137657A (ja) ガラスセラミックスおよびその製造方法、並びに配線基板

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140507

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150528

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170227

Year of fee payment: 6

R401 Registration of restoration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170522

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee