KR101243745B1 - 세라믹 부재 및 세라믹 부재의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 Al2TiO5를 포함하는 세라믹 부재를 제조 방법은 유기 용매, Al2O3 분말 및 TiO2 분말을 마련하는 과정, Al2O3 분말 및 TiO2 분말 각각을 량하고, 상기 측량된 Al2O3 분말 및 TiO2 분말과 유기용매를 혼합하는 과정, 용매, Al2O3 분말 및 TiO2 분말이 혼합된 혼합물을 건조시키는 과정 및 건조된 혼합물을 성형한 후, 열처리하여 소성하는 과정을 포함하고, Al2O3와 TiO2의 혼합 시에, 상기 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 1/1 초과, 4/1 미만 사이의 범위이고, 소성 온도는 1400℃ 초과 1600℃ 미만 사이의 범위가 되도록 한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 부재는 가공이 용이하며, 가공 작업 시에 파손되거나 균열이 발생되지 않는다. 따라서, 실시예들에 따른 세라믹 부재를 이용한 장치의 제조가 용이해지고, 종래에 비해 가공 비용 및 제조 비용을 줄일 수 있다.

Description

세라믹 부재 및 세라믹 부재의 제조 방법{CERAMIC MEMBER AND METHOD FOR MANUFACTURING CERAMIC MEMBER}
본 발명은 가공이 용이한 세라믹 부재 및 세라믹 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치가 점차 소형화 및 고집적화 되면서, 상기 반도체 장치의 절연체로 사용되는 세라믹 부재를 정밀한 형상으로 가공하는 공정이 불가피하게 이루어지고 있다. 이에, 세라믹 부재는 가공이 용이하도록 적절한 강도 및 경도 특성을 가져야 한다.
일반적인으로 사용되는 세라믹 재료 알루미나(Al2O3)는 경도, 강도, 내마모성 및 화학 안정성이 우수하다. 알루미나(Al2O3)로 그러하지만, 일반적으로 세라믹 재료로 이용하여 부품을 제작하는 경우, 경도 및 강도가 높아 가공 중에 균열이 발생되거나, 가공 공구가 마모되는 문제가 발생하므로, 일반 공구강으로는 가공이 거의 불가능하다. 가공 공구가 마모되는 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 다이아몬드 또는 레이저를 이용하여 가공하는 공구로 세라믹 부재를 가공하였다. 그러나 다이아몬드 또는 레이저를 이용한 가공 공정의 경우 고도의 숙련된 기술이 필요하여, 가공 비용이 생산비의 절반 이상을 차지하는 단점이 있다. 따라서, 일반적인 고속강 공구루 가공이 용이한 세라믹 부재의 출현이 절실히 필요하다.
이러한 필요성에 의해 운모 계 또는 h-BN 계 물질이 포함되는 재료를 이용하여 세라믹 부재를 제조하였다. 운모 계 물질을 포함하는 세라믹 부재의 경우, 강도 또는 경도가 비교적 낮아, 가공 중에 가공 응력을 견디지 못하여 파손되는 문제가 있다. 그리고 h-BN 계 물질은 재료 자체의 비용과 소성 비용이 높아, 세라믹 부재를 제조하는데 비용이 증가하는 단점이 있다.
본 발명의 일 기술적 과제는 가공이 용이한 세라믹 부재 및 세라믹 부재의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 일 기술적 과제는 가공 시에 균열이 발생되거나, 파손되지 않는 세라믹 부재 및 세라믹 부재의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 세라믹 부재는 Al2TiO5와 알루미늄 산화물을 포함하고,
Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 1/1 초과, 4/1 미만 사이의 범위이다.
본 발명에 따른 Al2TiO5를 포함하는 세라믹 부재를 제조하는 방법은 Al2O3 분말 및 TiO2 분말을 마련하는 과정, 상기 Al2O3 분말 및 TiO2 분말 각각을 측량하여 혼합하는 과정, 상기 Al2O3 분말 및 TiO2 분말이 혼합된 혼합물을 소성하는 과정을 포함하고, 상기 혼합물에서 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 1/1 초과, 4/1 미만 사이의 범위이고, 상기 소성 온도는 1400℃ 초과 1600℃ 미만 사이의 범위이다.
본 발명에 따른 Al2TiO5를 포함하는 세라믹 부재를 제조하는 방법은 Al2O3 분말 및 Al2TiO5 분말을 마련하는 과정, 상기 Al2O3 분말 및 Al2TiO5 분말 각각을 측량하여 혼합하는 과정, 상기 Al2O3 분말 및 Al2TiO5 분말이 혼합된 혼합물을 소성하는 과정을 포함하고, 상기 혼합물에서 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 1/1 초과, 4/1 미만 사이의 범위이고, 상기 소성 온도는 1400℃ 초과 1600℃ 미만 사이의 범위이다.
상기 혼합하는 과정에 있어서, 상기 분말과 유기용매를 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 2/1 이상, 3/1 이하의 범위인 것이 효과적이다.
상기 소성 온도는 1450℃ 이상, 1550℃ 이하인 것이 효과적이다.
상술한 바와 같이 실시예들에서는 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)를 1/1 초과, 4/1 미만 사이의 범위, 소성 온도를 1400℃ 초과 1600℃ 미만 사이의 범위로 조절하여 Al2TiO5를 포함하는 세라믹 부재를 제조한다. 이러한 조건으로 제조된 세라믹 부재는 가공이 용이하며, 가공 작업 시에 파손되거나 균열이 발생되지 않는다. 따라서, 실시예들에 따른 세라믹 부재를 이용한 장치의 제조가 용이해지고, 종래에 비해 가공 비용 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 소성 온도가 1500℃로 동일하고, Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1, 2/1, 3/1, 4/1 일때 각각의 XRD 데이타를 도시한 도면이다.
도 2a는 Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1이고 소성 온도가 1500℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진
도 2b는 Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1이고 소성 온도가 1600℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진
도 3a는 Al2O3/TiO2의 몰비가 4/1이고 소성 온도가 1500℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진
도 3b는 Al2O3/TiO2의 몰비가 4/1이고 소성 온도가 1600℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진
도 4a 및 도 4b는 Al2O3/TiO2의 몰비가 3/1이고, 소성 온도가 1500℃의 조건으로 제조된 세라믹 부재의 기계 가공성을 판단하기 위해, 상기 세라믹 부재 마이크로 홀을 뚫고 광학 현미경으로 촬영한 사진이며, 도 5는 이에 대한 전자 현미경 사진
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 세라믹 부재는 Al2TiO5(알루미늄 타타네이트)와 알루미늄 산화물 예컨데, Al2O3를 포함한다. 이를 위해 실시예에서는 Al2O3에 TiO2를 혼합하고, 이를 소성시킴으로써 Al2O3/Al2TiO5로 이루어진 세라믹 부재를 제조한다. 또한, 세라믹 부재 제조 시에 ZrO2, SiO2, SiC, Si3N4 및 AlN 중 어느 하나를 포함하도록 제조할 수도 있다.
하기에서는 실시예에 따른 세라믹 부재를 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, Al2O3 분말(powder) 및 TiO2 분말(powder)을 준비한다. 이때, Al2O3 분말 및 TiO2 분말 각각의 평균 입자 크기는 1㎛ 내외인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이후, Al2O3 분말 및 TiO2 분말 각각을 측량하여, 유기용매 예컨데, 아세톤과 혼합한다. 아세톤과 혼합되는 Al2O3/TiO2 몰비(mol ratio)는 1/1을 초과하고, 4/1 미만 사이의 범위가 되도록한다. 바람직하게는 Al2O3/TiO2 몰비(mol ratio)가 2/1 이상, 3/1 이하가 되도록 한다. Al2O3/TiO2 몰비(mol ratio)의 변화에 따라 세라믹 부재의 밀도, 경도, 강도 및 기계 가공성의 특성이 달라지는데, 세라믹 부재의 특성에 대한 상세한 설명은 하기에서 하기로 한다. 유기용매와 Al2O3 분말 및 TiO2 분말을 혼합하는데 있어서, 다수의 알루미나(Al2O3) 볼(ball)을 이용할 수 있다. 즉, 유기용매, Al2O3 분말 및 TiO2 분말이 혼합된 유기용매에 다수의 알루미나 볼을 첨가하고, 상기 다수의 알루미나 볼을 500rpm의 속도로 8시간 동안 회전시킨다. 다수의 알루미나 볼은 그 입자의 크기가 1mm 내지 6mm의 것을 이용하는 것이 바람직하며, 분말(Al2O3+TiO2): 용매: 볼의 혼합비(Vol%)는 '분말(Al2O3+TiO2): 용매: 볼= 10 : 40 : 50'이 되는 것이 효과적이다. 이러한 알루미나 볼의 회전에 의해 Al2O3 분말 및 TiO2 분말 각각이 더욱 미세하게 분쇄되면서, 유기용매와 용이하게 혼합된다. 예를 들어, 분말(Al2O3+TiO2): 유기 용매: 볼의 혼합비(Vol%)가 '분말(Al2O3+TiO2): 용매: 볼= 10 : 40 : 50'를 벋어나는 경우, 분말(Al2O3+TiO2)과 유기 용매 간의 혼합이 균일하게 이루어지지 않거나, 볼을 이용한 분쇄 및 혼합이 용이하지 않을 수 있다. 하기에서는 유기용매, Al2O3 분말 및 TiO2 분말이 혼합된 것을 '혼합물'이라 명명한다. 혼합물은 액상의 유기용매와 분말 상태의 Al2O3 및 TiO2가 혼합되어 있는 것이므로, 슬러리(slurry) 상태일 수 있다.
유기용매, Al2O3 분말 및 TiO2 분말 간의 혼합이 완료되면, 혼합물을 건조시킨다. 이를 위해 실시예에서는 거름 종이를 마련하고, 슬러리 상태의 혼합물을 상기 거름 종이를 통해 필러링시킨다. 그리고 거름 종이를 통과한 혼합물을 예컨데 ,석고로 이루어진 플레이트(plate) 상에 적재시키고, 이를 건조기 내에서 건조시킨다. 이때, 건조기 내의 온도는 70℃ 내지 90℃이며, 20시간 내지 28시간 동안 건조시키는 것이 효과적이다.
혼합물의 건조 작업이 완료되면, 작업자가 원하는 형상으로 성형한다. 이를 위해 먼저 혼합물에 바인더 예컨데, PVA(Polyvinyl alchol)을 첨가한다. 바인더는 성형품의 강도를 유지시켜주는 역할을 한다. 혼합물과 바인더가 혼합되면, 이를 성형틀에 장입하고, 압축 압력을 가하여 성형한다. 실시예에서는 예컨데 반도체 소자 장치의 절연 기판으로 사용되는 세라믹 부재를 제조하기 위해, 사각형의 성형틀을 이용하여 사각 플레이트 형상으로 성형한다. 성형 과정을 간략히 설명하면, 먼저 2ton/cm2 내지 4ton/cm2의 압축 압력을 20 내지 40초간 가하여 1차 성형한 후, 200MPa~400MPa의 압력을 5분 내지 15분간 가하여 2차 성형한다. 그리고, 냉간 정수압 성형법(Cold Isostatic Press)을 이용하여 성형을 완료한다.
이후, 완성된 성형품을 소성하면, Al2O3의 일부가 TiO2와 반응하여, Al2TiO5가 생성된다. 이에, Al2O3/Al2TiO5로 이루어진 세라믹 부재가 제조된다. 여기서, 소성 온도(반응 소결 온도)는 1400℃ 초과, 1600℃ 미만 사이, 바람직하게는 1450 이상 1550℃ 이하의 온도로 한다. 소성 온도(반응 소결 온도)에 따라 세라믹 부재의 특성이 달라지는데, 세라믹 부재의 특성에 대한 상세한 설명은 하기에서 하기로 한다.
소성이 완료되면 Al2O3/Al2TiO5로 이루어진 세라믹 부재가 제조되는데, 상기 세라믹 부재에서 Al2O3/TiO2 몰비(mol ratio)는 0/1을 초과하고, 3/1 미만 사이의 범위이다. 이러한 세라믹 부재는 이후 가공 공정이 추가될 수 있다. 예컨데, 소형 또는 고집적화된 반도체 소자의 제작을 위해, 상기 세라믹 기판을 작은 사이즈로 절단하거나, 마이크로 홀을 뚫는 드릴링 작업을 하거나 하는 등의 가공 공정이 추가될 수 있다. 이때, 실시예에 따른 방법으로 제작되어, Al2O3/TiO2 몰비(mol ratio)는 1/1을 초과하고, 4/1 미만 사이의 범위인 세라믹 부재는 가공이 용이하고, 가공 공정 시에 파손되거나 균열이 발생되지 않는다.
상기에서는 Al2O3와 TiO2를 혼합하여 Al2O3/Al2TiO5로 이루어진 세라믹 부재를 제조하는 방법을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, Al2O3에 Al2TiO5를 직접 혼합하여 소성함으로써, Al2O3/Al2TiO5 이루어진 세라믹 부재를 제조할 수도 있다.
하기에서는 제 1 및 제 2 실시예에 따른 세라믹 부재 및 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재 각각의 특성을 비교한다. 여기서, 제 1 실시예에 따른 세라믹 부재의 제조 조건은 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 2/1, 소성 온도가 1500℃이며, 제 2 실시예에 따른 세라믹 부재의 조건은 Al2O3/TiO2의 몰비(mil ratio)가 3/1, 소성 온도가 1500℃이다. 그리고 비교예들(비교예 1 내지 비교예 10)에 따른 세라믹 부재의 제조 조건은 ℃의 몰비(mil ratio)가 2/1 미만인 1/1이거나, 3/1을 초과하는 4/1이고, 소성 온도가 1500℃ 미만인 1400℃ 이거나, 1500℃를 초과하는 1600℃이다.
이러한 제 1 및 제 2 실시예와 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재 각각의 밀도(g/cm2), 경도(kg/cm2) 및 굽힘 강도(Mpa)를 측정하였으며, 이를 표 1에 나타내었다. 밀도(g/cm2)의 측정을 위해, 소성이 완료된 제 1 및 제 2 실시예에 따른 세라믹 부재와 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재를 동일한 크기로 절단하고, 각각에 대한 밀도(g/cm2)를 측정하였다. 또한, 경도 측정기를 이용하여 제 1 및 제 2 실시예와 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재의 경도를 측정함에 있어, 동일한 하중 및 측정 시간을 유지하도록 하였다. 예를 들어, 비커스 입자의 압입 하중을 98N으로 하고 이를 10초 동안 유지하여 5회 측정한 후, 평균값을 취하였다. 그리고, 굽힘 강도를 측정함에 있어, 제 1 및 제 2 실시예와 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재 각각을 50*4.5*3.5mm3로 절단하고, 3-point의 굽힘 강도를 측정하였다.
또한, 제 1 및 제 2 실시예와 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재의 기계 가공성을 판단한다. 이는 예컨데, 동일한 두께의 제 1 및 제 2 실시예와 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재 각각에 마이크로 드릴링 머신을 이용하여 마이크로 홀을 뚫어 판단할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 실시예와 제 1 내지 제 10 비교예에 따른 세라믹 부재의 기계 가공성을 측정하기 위한 마이크로 홀의 직경과 마이크로 드릴링 머신의 회전 속도(RPM)를 동일하게 하여 측정한다. 예를 들어, 마이크로 홀의 크기는 1.0mm 또는 0.6mm으로 하고, 마이크로 드릴링 머신의 회전 속도(RPM)는 1000, 5000, 10000 중 어느 하나로 한다.
도 1은 소성 온도가 1500℃로 동일하고, Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1, 2/1, 3/1, 4/1 일때 각각의 XRD 데이타를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1인 세라믹 부재의 경우, Al2TiO5 피크(peak) 이외에 다른 피크가 나타나지 않으며, 이를 통해 완전히 합성이 이루어 졌음을 알 수 있다. 또한, Al2O3/TiO2의 몰비가 커질수록 Al2O3 피크의 강도(intensity)가 상대적으로 높게 나타난다.
표 1은 본 발명의 실시예들에 따른 조건 및 비교예에 따른 조건으로 제조된 세라믹 부재의 밀도(g/cm2), 경도(kg/cm2) 및 굽힘 강도(Mpa)를 나타낸 표이다. 도 2a는 Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1이고 소성 온도가 1500℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진이고, 도 2b는 Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1이고 소성 온도가 1600℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진이다. 도 3a는 Al2O3/TiO2의 몰비가 4/1이고 소성 온도가 1500℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진이고, 도 3b는 Al2O3/TiO2의 몰비가 4/1이고 소성 온도가 1600℃인 세라믹 부재의 전자 현미경 사진이다. 도 4a 및 도 4b는 Al2O3/TiO2의 몰비가 3/1이고, 소성 온도가 1500℃의 조건으로 제조된 세라믹 부재의 기계 가공성을 판단하기 위해, 상기 세라믹 부재 마이크로 홀을 뚫고 광학 현미경으로 촬영한 사진이며, 도 5는 이에 대한 전자 현미경 사진이다.
제1
비교예		 제2
비교예		 제3비교예 제4비교예 제1 실시예 제5비교예 제6
비교예		 제2 실시예 제7
비교예		 제8
비교예		 제9
비교예		 제10
비교예
Al2O3/TiO2 몰비(mol ratio)
1/1
2/1
3/1
4/1
소성 온도
(℃)		 1400 1500 1600 1400 1500 1600 1400 1500 1600 1400 1500 1600
밀도
(g/cm2)		 2.41 2.53 2.83 2.55 2.71 3.23 2.62 2.588 3.49 2.68 2.81 3.64
경도
(Kg/cm2)		 1.4 1.8 8.6 2.5 2.9 13.1 2.8 7.6 14.1 3.2 7.9 14.2
굽힘 강도
(Mpa)		 - - - - 52.2 83.31 - 78.3 101.5 - 145.7 156.4
표 1을 참조하면, 동일한 소성 온도에서 Al2O3/TiO2 몰비가 높을 수록 밀도 및 경도가 높다. 이는 Al2O3 자체의 이론 밀도(3.99g/cm3)가 Al2TiO5의 이론 밀도(3.70g/cm3)에 비해 높기 때문이다. 또한, 동일한 Al2O3/TiO2 몰비에서 소성 온도가 높을 수록 밀도 및 경도가 높으며, 특히 Al2O3/TiO2 몰비가 2/1 이상이며, 소성 온도가 1600℃ 이상인 세라믹 부재에서 높은 밀도 및 경도 특성을 보인다. 이로부터 Al2O3/TiO2 몰비가 2/1 이상이고, 소성 온도가 1600℃ 이상일 때 치밀화가 진행되었음을 알 수 있다. 굽힘 강도의 경우, Al2O3/TiO2 몰비가 2/1 이상이며, 소성 온도가 1500℃인 범위에서만 측정하였다. 표1을 참조하면 동일한 Al2O3/TiO2 몰비에서 소성 온도가 높을 수록 굽힘 강도가 크고, 동일한 소성 온도에서 Al2O3/TiO2 몰비가 클 수록 굽힘 강도가 크다.
제조된 세라믹 부재의 추후 가공이 용이하기 위해서는 적절한 밀도, 경도 및 굽힘 강도 특성을 가져야 한다. 즉, 밀도, 경도 및 강도가 너무 낮으면, 가공 응력을 견디지 못하거나, 가공 중에 파손된다. 반대로 밀도, 경도 및 강도가 너무 높으면, 가공이 용이하지 않거나, 균열이 발생되어 세라믹 부재 전체로 전달되는 문제가 있다.
표 1을 참조하면, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 세라믹 부재 각각의 밀도는 2.71(g/cm2), 2.588(g/cm2)이고, 경도는 52.2(Kg/cm2), 78.3(Kg/cm2)이며, 굽힘 강도는 52.2Mpa, 78.3Mpa으로, 가공이 용이하고 가공 중에 균열이 발생되거나 파손되는 문제가 없는 특성을 나타낸다. 한편, 제 1 내지 제 4 비교예에 따른 세라믹 부재의 경우 경도(Kg/cm2)가 2.5(Kg/cm2) 이하의 범위로 너무 낮다. 이와 같이 경도가 너무 낮은 경우, 가공 공정 시에 가공 응력을 견디지 못하고 파손될 수 있다. 그리고 제 5 비교예, 제 7 비교예, 제 9 비교예 및 제 10 비교예의 경도(Kg/cm2)는 13Kg/cm2 이상으로 너무 높고, 굽힘 강도 또한 80MPa 이상으로 너무 높다. 이와 같이 경도 및 굽힘 강도 중 적어도 하나가 너무 높은 경우 가공이 용이하지 않은 문제가 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, Al2O3/TiO2 몰비가 1/1로 동일할 때, 소성 온도가 1500℃인 세라믹 부재(제 2 비교예)에 비해 소성 온도가 1600℃인 세라믹 부재(제 3 비교예)가 치밀하고, 입자 크기(grain size)가 크다. 이때, 표 1에 나타낸 바와 같이 밀도가 2.6(g/cm2) 이하, 강도가 2(g/cm2) 이하로 너무 낮다. 그리고 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이 Al2O3/TiO2 몰비가 4/1로 동일할 때, 소성 온도가 1500℃인 세라믹 부재(제 9 비교예)에 비해 소성 온도가 1600℃인 세라믹 부재(제 10 비교예)가 치밀하고, 그레인 사이즈(grain size)가 크다. 도 2a 및 도2b와 도 3a 및 도 3b를 비교하면, 동일한 소성 온도일 때 Al2O3/TiO2 몰비가 큰 경우 입자 크기가 작으며 마이크로 크랙의 수도 적다. 동일한 소성 온도에서 Al2O3/TiO2 몰비가 클 경우 입자 크기가 작은것은 Al2O3의 입자 크기가 TiO2보다 작고, 상기 TiO2가 Al2O3의 입성장을 도우므로, Al2O3의 양이 증가할 수록 입성장이 덜 일어나기 때문이다.
도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하면, Al2O3/TiO2의 몰비가 3/1이고, 소성 온도가 1500℃인 조건으로 제작된 세라믹 부재(제 2 실시예)에 마이크로 홀을 뚫었을 때, 상기 홀 주변에 균열이 발생되지 않았으며, 깨끗하게 드릴링(drilling)이 이루어 진것을 볼 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, Al2O3/TiO2의 몰비가 2/1이고, 소성 온도가 1500℃인 조건으로 제작된 세라믹 부재(제 1 실시예)에 마이크로 홀을 뚫었을 때, 상기 홀 주변에 균열이 발생되지 않았으며, 깨끗하게 드릴링(drilling)이 이루어 진다. 한편, 도시되지는 않았으나 Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1이거나, 소성 온도가 1400℃ 이하인 세라믹 부재의 경우, 경도 및 강도가 약해 가공은 쉬우나, 가공 응력을 견디지 못하고 홀 주변에 전단 파괴 현상 또는 균열이 발생되었다. 또한, Al2O3/TiO2의 몰비가 4/1이거나 소성 온도가 1600℃인 경우, 절삭 저항성이 높아, 드릴링(drilling) 또는 가공성이 용이하지 않다.
따라서, 본 발명의 실시예들에서는 Al2O3/TiO2의 몰비가 1/1 초과 4/1 미만 사이의 범위이고, 소성 온도가 1400℃ 초과, 1600℃ 미만 사이의 범위가 되도록 한다. 바람직하게는 Al2O3/TiO2의 몰비가 2/1 이상, 3/1 이하의 범위이고, 소성 온도가 1450℃이상, 1550℃ 이하가 되도록 한다. 이와 같이 Al2O3/TiO2의 몰비와 소성 온도를 조절하여 세라믹 부재를 제조함으로써, 상기 세라믹 부재의 가공이 용이하며, 가공 시에 균열 또는 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 반도체 소자 장치의 절연 기판으로 사용되는 세라믹 부재를 제조하는 것을 예를 들어 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 세라믹 부재의 가공 공정을 통해 제작되는 다양한 장치의 구성품 또는 부품에 적용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 장치, 레이저 조사 장치, 진공 처리 장치, 박막 증착 장치, 리니어 모터, 가열 장치, 센서 장치 등 다양한 장치에 적용되는 세라믹 부재를 제조하는데 적용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. Al2TiO5를 포함하는 세라믹 부재를 제조하는 방법에 있어서,
    Al2O3 분말 및 TiO2 분말을 마련하는 과정;
    상기 Al2O3 분말 및 TiO2 분말 각각을 측량하여 혼합하는 과정;
    상기 Al2O3 분말 및 TiO2 분말이 혼합된 혼합물을 소성하는 과정을 포함하고,
    상기 혼합물에서 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 1/1 초과, 4/1 미만 사이의 범위이고,
    상기 소성 온도는 1400℃ 초과 1600℃ 미만 사이의 범위인 세라믹 부재의 제조 방법.
  3. Al2TiO5를 포함하는 세라믹 부재를 제조하는 방법에 있어서,
    Al2O3 분말 및 Al2TiO5 분말을 마련하는 과정;
    상기 Al2O3 분말 및 Al2TiO5 분말 각각을 측량하여 혼합하는 과정;
    상기 Al2O3 분말 및 Al2TiO5 분말이 혼합된 혼합물을 소성하는 과정을 포함하고,
    상기 혼합물에서 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 1/1 초과, 4/1 미만 사이의 범위이고,
    상기 소성 온도는 1400℃ 초과 1600℃ 미만 사이의 범위인 세라믹 부재의 제조 방법.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 혼합하는 과정에 있어서, 상기 분말과 유기용매를 혼합하는 세라믹 부재의 제조 방법.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 Al2O3/TiO2의 몰비(mol ratio)가 2/1 이상, 3/1 이하의 범위인 세라믹 부재의 제조 방법.
  6. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 소성 온도는 1450℃ 이상, 1550℃ 이하인 세라믹 부재의 제조 방법.
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