KR102336854B1 - 복합 세라믹 분말, 시일링 재료 및 복합 세라믹 분말의 제조방법 - Google Patents

복합 세라믹 분말, 시일링 재료 및 복합 세라믹 분말의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 복합 세라믹 분말은 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있는 LAS계 세라믹 분말과 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 세라믹 분말, 시일링 재료 및 복합 세라믹 분말의 제조방법
본 발명은 복합 세라믹 분말, 시일링 재료 및 복합 세라믹 분말의 제조방법 에 관한 것으로서, 특히 유리 분말과 혼합해서 사용되는 복합 세라믹 분말, 시일링 재료 및 복합 세라믹 분말의 제조방법에 관한 것이다.
시일링 재료로서, 일반적으로 유리 분말과 세라믹 분말을 포함하는 복합 분말 재료가 사용되고 있다. 이 시일링 재료는 수지계의 접착제에 비하여 화학적 내구성이나 내열성이 우수하고, 또한 기밀성의 확보에 적합하다.
시일링용 유리 분말로서, 고팽창의 저융점 유리, 예를 들면 PbO계 유리, Bi2O3계 유리 등이 사용되고 있다(특허문헌 1, 2 등 참조).
또한, 시일링 재료는 저팽창 기판, 예를 들면 알루미나 기판, 유리 기판 등의 시일링에 사용되지만, 그 경우에 시일링 재료의 열팽창 계수가 지나치게 높으면, 시일링 후에 시일링 재료층이나 저팽창 기판에 부당한 잔류 변형이 생기고, 시일링 재료층이나 저팽창 기판에 크랙이 발생하여 기밀 리크 등에 이를 우려가 있다. 따라서, 피시일링물이 저팽창일 경우, 시일링 재료의 열팽창 계수를 저하시키는 것이 중요해진다. 특히, 유리 분말로서 Bi2O3계 유리를 사용할 경우, Bi2O3계 유리의 열팽창 계수를 저하시키는 것에는 자연히 한계가 있기 때문에, 세라믹 분말의 열팽창 계수를 저하시키는 것이 중요해진다.
그래서, 부 팽창의 세라믹 분말을 사용하면, 시일링 재료의 열팽창 계수를 유효하게 저하시킬 수 있다.
부 팽창의 세라믹 분말로서 리튬알루미노실리케이트계(이하, LAS계)의 세라믹 분말이 알려져 있다. 그리고, LAS계 세라믹 분말의 부 팽창은 석출되는 β-석영 고용체 등의 결정 입자의 부 팽창에 의해 발현된다.
일본 특허공개 소 63-315536호 공보 일본 특허공개 평 8-59294호 공보
그런데, Bi2O3계 유리 분말과 LAS계 세라믹 분말을 포함하는 시일링 재료를 소성하면, LAS계 세라믹 분말의 표층이 Bi2O3계 유리 중으로 용출되어 확산하여, 시일링 재료 중의 LAS계 세라믹 분말의 결정량이 저하해서 시일링 재료의 저팽창화에 지장을 초래할 우려가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 기술적 과제는 저팽창(특히 부 팽창)임과 아울러, 소성 공정(특히 시일링 공정)에서 유리 중으로 확산하기 어려운 세라믹 분말을 창안하는 것이다.
본 발명자 등은 예의 노력의 결과, LAS계 세라믹 분말에 대하여 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 첨가, 혼합함으로써, 상기 기술적 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 복합 세라믹 분말은 주결정(가장 석출량이 많은 결정)으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있는 LAS계 세라믹 분말과, TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
LAS계 결정(Li2O-Al2O3-ｎSiO2) 중 β-유크립타이트(Li2O-Al2O3-2SiO2)와 β-유크립타이트로부터 SiO2가 더욱 고용된 β-석영 고용체(Li2O-Al2O3-nSiO2: n>2)가 부 팽창 특성을 갖고 있다. 한편, LAS계 결정(Li2O-Al2O3-nSiO2) 중 n이 4 부근을 초과할 때까지 SiO2가 고용되어 가면, 정의 열팽창 계수를 갖는 β-스포듀민 고용체로 전이해버린다. 그래서, 본 발명에 따른 LAS계 세라믹 분말은 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있다.
본 발명의 복합 세라믹 분말은 LAS계 세라믹 분말에 대하여 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 첨가, 혼합되어 있다. 이것에 의해, 열팽창 저감 효과를 유지할 수 있다. 열팽창 저감 효과를 유지할 수 있는 이유는 실험적으로 해명되어 있지 않지만, LAS계 세라믹 분말에 대하여 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 첨가, 혼합하면, LAS계 세라믹 분말의 표층이 유리 중으로 확산되기 어려워지기 때문에, LAS계 세라믹 분말의 결정량이 저하하지 않아서 열팽창 저감 효과를 유지할 수 있는 것이라고 추정하고 있다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말은 LAS계 세라믹 분말이 조성으로서 몰%로 Li2O 10∼35%, Al2O3 10∼35%, SiO2 30∼80%를 함유하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 정 팽창의 β-스포듀민 고용체가 석출되기 어려워지기 때문에, 부 팽창 특성을 저하시키기 쉬워진다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말은 TiO2 분말과 ZrO2 분말의 합량이 0.05∼10질량%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말은 실질적으로 유리상을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 소성 공정(특히 시일링 공정)에서 LAS계 세라믹 분말의 특정 성분(특히 Li2O)이 유리 중에 용해되기 어려워지기 때문에, 유리가 실투되기 어려워지고, 또한 시일링 재료의 열팽창 계수를 유지하기 쉬워진다. 여기에서, 유리상의 유무는 X선 회절 장치 등으로 판정 가능하다. 예를 들면, 결정화도가 95% 이상이면, 실질적으로 유리상을 포함하지 않는다고 판정해도 좋다. 또한, 「결정화도」는 분말법에 의해 X선 회절을 측정함으로써, 비정질의 질량에 상당하는 할로의 면적과, 결정의 질량에 상당하는 피크의 면적을 각각 산출한 후, [피크의 면적]×100/[피크의 면적+할로의 면적](%)의 식에 의해 구한 값을 가리킨다.
고상 반응에서 LAS계 세라믹 분말을 제작하면, 실질적으로 유리상을 포함하지 않는 LAS계 세라믹 분말을 얻을 수 있다. 한편, 용융법으로 LAS계 세라믹 분말을 제작하면, LAS계 세라믹 분말 중에 유리상이 잔존하여 버린다. 또한, 용융법은 원료 배치를 일단 융해시켜서 유리 융액을 얻은 후, 얻어진 유리 융액을 냉각, 분쇄하고, 필요에 따라서 열처리하여 LAS계 세라믹 분말을 제작하는 방법이다.
본 발명의 시일링 재료는 유리 분말과 세라믹 분말을 포함하는 시일링 재료에 있어서, 세라믹 분말로서 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있는 LAS계 세라믹 분말과, TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명의 시일링 재료에 있어서, LAS계 세라믹 분말과 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말의 혼합은 유리 분말과의 혼합 전에 행할 필요는 없고, 유리 분말과의 혼합과 동시에 행해도 좋다.
본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 원료 배치를 소성하고, 고상 반응에 의해 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출된 소결체를 얻는 공정과, 상기 소결체를 분쇄하여 LAS계 세라믹 분말을 얻는 공정과, 얻어진 LAS계 세라믹 분말과 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 혼합하여, 복합 세라믹 분말을 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 원료 배치를 소성하고, 고상 반응에 의해 소결체를 얻는 공정을 갖지만, 고상 반응으로 소결체를 제작하면, 소결체에 유리상이 잔류하지 않게 된다. 결과적으로, 시일링 시에 LAS계 세라믹 분말의 특정 성분(특히 Li2O)이 유리 중에 용해되기 어려워지기 때문에, 시일링 재료가 실투되기 어려워지고, 또한 시일링 재료의 열팽창 계수를 저하시키기 쉬워진다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 LAS계 세라믹 분말의 Li, Al 및 Si의 도입 원료의 전부 또는 일부에 Li, Al 및 Si를 포함하는 예비소결체의 분쇄물을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 석출 결정의 균질화가 가능하게 되어, LAS계 세라믹 분말의 특성 변동을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 LAS계 세라믹 분말의 Li, Al 및 Si의 도입 원료의 전부 또는 일부에, 산화물 원료, 수산화물 원료, 탄산염 원료 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 조성으로서 몰%로 Li2O 10∼35%, Al2O3 10∼35%, SiO2 30∼80%를 함유하는 LAS계 세라믹 분말이 얻어지도록 원료 배치를 조합하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 원료 배치를 1000∼1450℃에서 소성하고, 고상 반응에 의해 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출된 소결체를 얻는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 소결체 중에 유리상을 잔존시키지 않고, LAS계 결정을 적정하게 석출시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 LAS계 세라믹 분말에, 실질적으로 마이크로크랙이 포함되지 않도록 소결체를 분쇄하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, LAS계 세라믹 분말의 입자지름이 작아지기 때문에, 시일링 재료층의 두께가 작은 기밀 패키지에 적합하게 적용 가능하게 된다. 또한, LAS계 세라믹 분말의 평균 입자지름 D50이 10㎛ 미만이 되면, LAS계 세라믹 분말에 실질적으로 마이크로크랙이 포함되지 않는 상태로 된다.
도 1은 본 발명에 관한 기밀 패키지의 일 실시형태를 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 2는 표 2에 기재된 시료 No. 3(분쇄 전)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다.
도 3은 표 2에 기재된 시료 No. 3(분쇄 후)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다.
도 4는 표 2에 기재된 시료 No. 4(분쇄 전)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다.
도 5는 표 2에 기재된 시료 No. 4(분쇄 후)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다.
본 발명에 관한 LAS계 세라믹 분말은 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있고, 그 이외의 결정이 석출되어 있지 않은 것이 바람직하지만, 본 발명의 효과를 현저하게 손상하지 않는 한, 그 이외의 결정이 소량 석출되어 있어도 좋다.
본 발명에 관한 LAS계 세라믹 분말은 조성으로서 몰%로 Li2O 10∼35%(바람직하게는 16∼30%), Al2O3 10∼35%(바람직하게는 16∼30%), SiO2 30∼80%(바람직하게는 40∼70%)를 함유하는 것이 바람직하다. 세라믹 분말의 조성이 상기 범위 이외가 되면, 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되기 어려워짐과 아울러, 입자지름이 작아지면 저팽창 특성을 유지하기 어려워진다. 또한, 상기 성분 이외에도, 소결 조제 등의 다른 성분을 10% 이하의 범위에서 도입해도 좋다.
본 발명의 복합 세라믹 분말에 있어서, TiO2 분말과 ZrO2 분말의 함유량은 바람직하게는 합량으로 0.05∼10질량%, 특히 0.1∼4질량%이다. TiO2 분말과 ZrO2 분말의 개별의 함유량은 바람직하게는 0.05∼10질량%, 특히 0.1∼4질량%이다. TiO2 분말과 ZrO2 분말의 함유량이 지나치게 적으면, 시일링 공정에서 LAS계 세라믹 분말의 표층이 유리 중으로 용출되어 확산하기 쉬워진다. 결과적으로, 시일링 재료 중의 LAS계 세라믹 분말의 결정량이 감소하여, 시일링 재료의 열팽창 계수가 상승하기 쉬워진다. 한편, TiO2 분말과 ZrO2 분말의 함유량이 지나치게 많으면, 시일링 재료의 열팽창 계수에 TiO2 분말과 ZrO2 분말 자체의 열팽창 계수가 반영되어서, 시일링 재료의 열팽창 계수가 상승하기 쉬워진다.
복합 세라믹 분말의 평균 입자지름 D50은 바람직하게는 20㎛ 이하, 10㎛ 이하, 7㎛ 이하, 5㎛ 이하, 특히 1∼3㎛이다. 또한, 복합 세라믹 분말의 최대 입자지름 Dmax는 바람직하게는 50㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 15㎛ 이하, 특히 2∼10㎛이다. 일반적으로, 세라믹 분말의 입자지름이 작고, 비표면적이 클수록 시일링 공정에서 세라믹 분말의 표층이 유리 중에 용해되기 쉬워진다. 따라서, 복합 세라믹 분말의 입자지름이 작고 비표면적이 클수록 본 발명의 효과가 상대적으로 커진다. 여기에서, 「평균 입자지름 D50」은 레이저 회절법으로 측정한 값을 가리키고, 레이저 회절법으로 측정했을 때의 체적 기준의 누적 입도 분포 곡선에 있어서, 그 적산량이 입자의 작은 쪽부터 누적해서 50%인 입자지름을 나타낸다. 「최대 입자지름 Dmax」는 레이저 회절법으로 측정한 값을 가리키고, 레이저 회절법으로 측정했을 때의 체적 기준의 누적 입도 분포 곡선에 있어서, 그 적산량이 입자의 작은 쪽부터 누적해서 99%인 입자지름을 나타낸다.
본 발명의 복합 세라믹 분말에 있어서, 30∼300℃에 있어서의 열팽창 계수는 바람직하게는 부(0×10-7/℃ 미만), -1×10-7/℃ 이하, -3×10-7/℃ 이하, -6×10-7/℃ 이하, 특히 -20×10-7/℃ 이상, 또한 -9×10-7/℃ 이하이다. 30∼300℃에 있어서의 열팽창 계수가 지나치게 높으면, 시일링 재료의 열팽창 계수를 충분하게 저하시키는 것이 곤란해진다. 또한, 「30∼300℃에 있어서의 열팽창 계수」는 TMA(압봉식 열팽창 계수 측정)로 측정 가능하다. 또한, 복합 세라믹 분말의 열팽창 계수를 직접적으로 측정하는 것은 곤란하지만, 소정 체적비로 유리 분말과 복합 세라믹 분말을 혼합, 소성하고, 얻어진 소성체의 열팽창 계수를 측정하면, 복합 세라믹 분말 단체의 열팽창 계수를 계산으로 구할 수 있다.
본 발명의 시일링 재료는 유리 분말과 세라믹 분말을 포함하는 시일링 재료에 있어서, 세라믹 분말로서 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있는 LAS계 세라믹 분말과, TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 시일링 재료의 기술적 특징은 본 발명의 복합 세라믹 분말의 기술적 특징과 일부 중복하고 있고, 그 중복 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 시일링 재료에 있어서, 복합 세라믹 분말의 함유량은 바람직하게는 1∼45체적%, 10∼45체적%, 15∼40체적%, 특히 20∼35체적%이다. 복합 세라믹 분말의 함유량이 지나치게 많으면, 유리 분말의 함유량이 상대적으로 적어져서 소망의 유동성 및 열적 안정성을 확보하기 어려워진다. 또한, 복합 세라믹 분말의 함유량이 지나치게 적으면, 복합 세라믹 분말의 첨가 효과가 부족해진다.
본 발명의 시일링 재료에 있어서, LAS계 세라믹 분말, TiO2 분말, ZrO2 분말 이외의 세라믹 분말을 첨가해도 좋고, 예를 들면 코디어라이트, 지르콘, 알루미나, 뮬라이트, 윌레마이트, 인산 지르코늄, 인산 텅스텐산 지르코늄, 텅스텐산 지르코늄 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함해도 좋다. 단, 그들의 함유량은 합량으로 0∼15체적%, 특히 0∼10체적% 미만이 바람직하다.
본 발명의 시일링 재료에 있어서, 유리 분말로서 각종의 유리 분말을 사용할 수 있다. 예를 들면 Bi2O3계 유리, V2O5계 유리, SnO계 유리가 저융점 특성의 점에서 적합하고, Bi2O3계 유리가 열적 안정성, 내수성의 점에서 특히 바람직하다. 여기에서, 「∼계 유리」란, 명시된 성분을 필수성분으로서 함유하고, 또한 명시된 성분의 함유량이 25몰% 이상, 바람직하게는 30몰% 이상, 보다 바람직하게는 35몰% 이상의 유리를 가리킨다. 또한, 유리 분말은 환경적 관점으로부터 유리 조성 중에 실질적으로 PbO를 포함하지 않는 것(0.1몰% 미만)이 바람직하다.
Bi2O3계 유리는 유리 조성으로서 몰%로 Bi2O3 28∼60%, B2O3 3∼37%, ZnO 1∼30%를 함유하는 것이 바람직하다. 각 성분의 함유 범위를 상기한 바와 같이 한정한 이유를 이하에 설명한다. 또한, 유리 조성 범위의 설명에 있어서 % 표시는 몰%를 가리킨다.
Bi2O3은 연화점을 저하시키기 위한 주요 성분이며, 그 함유량은 28∼60%, 33∼55%, 특히 35∼45%가 바람직하다. Bi2O3의 함유량이 지나치게 적으면, 연화점이 지나치게 높아져서 유동성이 저하하기 쉬워진다. 한편, Bi2O3의 함유량이 지나치게 많으면, 소성시에 유리가 실투되기 쉬워지고, 이 실투에 기인하여 유동성이 저하하기 쉬워진다.
B2O3은 유리 형성 성분으로서 필수적인 성분이며, 그 함유량은 1∼37%, 특히 3∼30%가 바람직하다. B2O3의 함유량이 지나치게 적으면, 유리 네트워크가 형성되기 어려워지기 때문에 소성시에 유리가 실투되기 쉬워진다. 한편, B2O3의 함유량이 지나치게 많으면, 유리의 점성이 높아져서 유동성이 저하하기 쉬워진다.
ZnO는 내실투성을 높이는 성분이며, 그 함유량은 1∼30%, 3∼25%, 5∼22%, 특히 9∼20%가 바람직하다. ZnO의 함유량이 상기 범위 외로 되면, 유리 조성의 성분 밸런스가 손상되어서 내실투성이 저하하기 쉬워진다.
상기 성분 이외에도, 예를 들면 이하의 성분을 첨가해도 좋다.
SiO2는 내수성을 높이는 성분이지만, 연화점을 상승시키는 작용을 갖는다. 이 때문에, SiO2의 함유량은 0∼5%, 0∼3%, 0∼2%, 특히 0∼1%가 바람직하다. 또한, SiO2의 함유량이 지나치게 많으면, 소성시에 유리가 실투하기 쉬워진다.
Al2O3은 내수성을 높이는 성분이며, 그 함유량은 0∼10%, 0∼5%, 특히 0.1∼2%가 바람직하다. Al2O3의 함유량이 지나치게 많으면, 연화점이 부당하게 상승할 우려가 있다.
Li2O, Na2O 및 K2O는 내실투성을 저하시키는 성분이다. 따라서, Li2O, Na2O 및K2O의 개별의 함유량은 바람직하게는 0∼5%, 0∼3%, 특히 0∼1% 미만이다.
MgO, CaO, SrO 및 BaO는 내실투성을 높이는 성분이지만, 연화점을 상승시키는 성분이다. 따라서, MgO, CaO, SrO 및 BaO의 함유량은 각각 0∼20%, 0∼10%, 특히 0∼5%이다.
Bi2O3계 유리의 연화점을 내리기 위해서는 유리 조성 중에 Bi2O3을 다량으로 도입할 필요가 있지만, Bi2O3의 함유량을 증가시키면, 소성시에 유리가 실투하기 쉬워지고, 이 실투에 기인해서 유동성이 저하하기 쉬워진다. 특히, Bi2O3의 함유량이 30% 이상이 되면, 그 경향이 현저해진다. 이 대책으로서, CuO를 첨가하면, Bi2O3의 함유량이 30% 이상이어도 유리의 실투를 효과적으로 억제할 수 있다. 더욱이 CuO를 첨가하면, 레이저 시일링시의 레이저 흡수 특성을 높일 수 있다. CuO의 함유량은 0∼40%, 5∼35%, 10∼30%, 특히 15∼25%가 바람직하다. CuO의 함유량이 지나치게 많으면, 유리 조성의 성분 밸런스가 손상되어서 역으로 내실투성이 저하하기 쉬워진다.
Fe2O3은 내실투성과 레이저 흡수 특성을 높이는 성분이며, 그 함유량은 0∼10%, 0.1∼5%, 특히 0.5∼3%가 바람직하다. Fe2O3의 함유량이 지나치게 많으면, 유리 조성의 성분 밸런스가 손상되어서 역으로 내실투성이 저하하기 쉬워진다.
Sb2O3은 내실투성을 높이는 성분이며, 그 함유량은 0∼5%, 특히 0∼2%가 바람직하다. Sb2O3의 함유량이 지나치게 많으면, 유리 조성의 성분 밸런스가 손상되어서 역으로 내실투성이 저하하기 쉬워진다.
유리 분말의 평균 입자지름 D50은 15㎛ 미만, 0.5∼10㎛, 특히 1∼5㎛가 바람직하다. 유리 분말의 평균 입자지름 D50이 작을수록 유리 분말의 연화점이 저하한다.
본 발명의 시일링 재료는 유리 분말과 세라믹 분말 이외에도 다른 분말 재료를 도입해도 좋다. 예를 들면 레이저 흡수 특성을 향상시키기 위해서, Mn-Fe-Al계 산화물, 카본, Mn-Fe-Cr계 산화물 등의 레이저 흡수제를 1∼15체적% 포함하고 있어도 좋다. 또한, 글래스 비드, 스페이서 등을 도입해도 좋다.
본 발명의 시일링 재료는 레이저 시일링(레이저광의 조사에 의한 시일링)에 사용하는 것이 바람직하다. 레이저 시일링을 행할 경우, 시일링 재료층의 두께를 작게 하면, 레이저 시일링성을 현저하게 높일 수 있다. 또한, 시일링 재료층의 두께를 작게 하면, 기밀 패키지의 저배화, 소형화에 기여할 수 있다. 시일링 재료층의 두께를 작게 하기 위해서는 시일링 재료 중의 세라믹 분말의 입자지름을 작게 하지 않으면 안된다. 그러나, 일반적으로, 세라믹 분말의 입자지름이 작아지면, 구체적으로는 20㎛ 이하, 특히 10㎛ 미만까지 작아지면, 결정립계의 마이크로크랙이 적어져서 시일링 재료의 열팽창 계수가 상승해버린다. 결과적으로, 시일링 재료의 열팽창 계수를 적정하게 저하시키는 것이 곤란해진다. 한편, 본 발명의 시일링 재료는 복합 세라믹 분말의 입자지름이 작아도 저팽창 특성을 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 시일링 재료는 레이저 시일링에 적합하다.
본 발명의 시일링 재료는 분말 상태에서 사용에 제공되어도 좋지만, 비히클과 균일하게 혼련하여 페이스트화하면 취급하기 쉬워져서 바람직하다. 비히클은 통상 용매와 수지를 포함한다. 수지는 페이스트의 점성을 조정할 목적에서 첨가된다. 또한, 필요에 따라서 계면활성제, 증점제 등을 첨가할 수도 있다. 제작된 페이스트는 디스펜서나 스크린인쇄기 등의 도포기를 이용하여 피시일링물의 표면에 도포된다.
수지로서는 아크릴산 에스테르(아크릴 수지), 에틸셀룰로오스, 폴리에틸렌글리콜 유도체, 니트로셀룰로오스, 폴리메틸스티렌, 폴리에틸렌 카보네이트, 메타크릴산 에스테르 등이 사용가능하다. 특히, 아크릴산 에스테르, 니트로셀룰로오스는 열분해성이 양호하기 때문에 바람직하다.
용매로서는 N,N'-디메틸포름아미드(DMF), α-터피네올, 고급 알콜, γ-부틸락톤(γ-BL), 테트랄린, 부틸카르비톨아세테이트, 아세트산 에틸, 아세트산 이소아밀, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르 아세테이트, 벤질알콜, 톨루엔, 3-메톡시-3-메틸부탄올, 물, 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 트리에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 트리프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 트리프로필렌글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌 카보네이트, 디메틸술폭시드(DMSO), N-메틸-2-피롤리돈 등이 사용가능하다. 특히, α-터피네올은 고점성이며, 수지 등의 용해성도 양호하기 때문에 바람직하다.
본 발명의 시일링 재료는 레이저 시일링시의 유동성이 높고, 또한 열팽창 계수가 낮기 때문에, 기밀 패키지의 패키지 기체와 유리 뚜껑의 레이저 시일링에 적합하게 사용가능하다. 본 발명에 관한 기밀 패키지는 패키지 기체와 유리 뚜껑이 시일링 재료층을 통해서 기밀 시일링된 기밀 패키지에 있어서, 상기 시일링 재료층이 시일링 재료의 소결체이며, 상기 시일링 재료가 상기 시일링 재료인 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명에 관한 기밀 패키지에 대해서 상세하게 설명한다.
패키지 기체는 기부와 기부 상에 설치된 프레임부를 갖는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 패키지 기체의 프레임부 내에 센서 소자 등의 내부 소자를 수용하기 쉬워진다. 패키지 기체의 프레임부는 패키지 기체의 외측단 가장자리 영역을 따라 액자 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 디바이스로서 기능하는 유효 면적을 확대할 수 있다. 또한, 센서 소자 등의 내부 소자를 패키지 기체 내의 공간에 수용하기 쉬워지고, 또한 배선 접합 등도 행하기 쉬워진다.
프레임부의 꼭대기부에 있어서의 시일링 재료층이 배합되는 영역의 표면의 표면 거칠기 Ra는 1.0㎛ 미만인 것이 바람직하다. 이 표면의 표면 거칠기 Ra가 커지면, 레이저 시일링의 정밀도가 저하하기 쉬워진다. 여기에서, 「표면 거칠기 Ra」는, 예를 들면 촉침식 또는 비접촉식의 레이저 막두께계나 표면 거칠기계에 의해 측정할 수 있다.
프레임부의 꼭대기부의 폭은 바람직하게는 100∼7000㎛, 200∼6000㎛, 특히 300∼5000㎛이다. 프레임부의 꼭대기부의 폭이 지나치게 좁으면, 시일링 재료층과 프레임부의 꼭대기부의 위치 맞춤이 곤란해진다. 한편, 프레임부의 꼭대기부의 폭이 지나치게 넓으면, 디바이스로서 기능하는 유효 면적이 작아진다.
패키지 기체는 유리 세라믹, 질화알루미늄, 산화알루미늄 중 어느 하나, 또는 이들의 복합 재료(예를 들면, 질화알루미늄과 유리 세라믹을 일체화한 것)인 것이 바람직하다. 유리 세라믹은 시일링 재료층과 반응층을 형성하기 쉽기 때문에, 레이저 시일링으로 강고한 시일링 강도를 확보할 수 있다. 더욱이, 서멀 비아를 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 기밀 패키지가 과도하게 온도 상승하는 사태를 적정하게 방지할 수 있다. 질화알루미늄과 산화알루미늄은 방열성이 양호하기 때문에, 기밀 패키지가 과도하게 온도 상승하는 사태를 적정하게 방지할 수 있다.
유리 세라믹, 질화알루미늄, 산화알루미늄은 흑색 안료가 분산되어 있는(흑색 안료가 분산된 상태에서 소결되어 이루어진) 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 패키지 기체가 시일링 재료층을 투과한 레이저광을 흡수할 수 있다. 그 결과, 레이저 시일링 시에 패키지 기체의 시일링 재료층과 접촉하는 장소가 가열되기 때문에, 시일링 재료층과 패키지 기체의 계면에서 반응층의 형성을 촉진할 수 있다.
흑색 안료가 분산되어 있는 패키지 기체는 조사해야 할 레이저광을 흡수하는 성질을 갖는 것, 예를 들면 두께 0.5mm, 조사해야 할 레이저광의 파장(808nm)에 있어서의 전광선 투과율이 10% 이하(바람직하게는 5% 이하)인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 패키지 기체와 시일링 재료층의 계면에서 시일링 재료층의 온도가 상승하기 쉬워진다.
패키지 기체의 기부의 두께는 0.1∼2.5mm, 특히 0.2∼1.5mm가 바람직하다. 이것에 의해, 기밀 패키지의 박형화를 도모할 수 있다.
패키지 기체의 프레임부의 높이, 즉 패키지 기체로부터 기부의 두께를 이은 높이는 바람직하게는 100∼2500㎛, 특히 200∼1500㎛이다. 이렇게 하면, 내부 소자를 적정하게 수용하면서 기밀 패키지의 박형화를 도모하기 쉬워진다.
유리 뚜껑으로서 각종의 유리가 사용 가능하다. 예를 들면, 무알칼리 유리, 알칼리 붕소규산 유리, 소다석회 유리가 사용 가능하다. 또한, 유리 뚜껑은 복수 매의 유리판을 서로 접합한 적층 유리이어도 좋다.
유리 뚜껑의 내부 소자측의 표면에 기능막을 형성해도 좋고, 유리 뚜껑의 외측의 표면에 기능막을 형성해도 좋다. 특히 기능막으로서 반사 방지막이 바람직하다. 이것에 의해, 유리 뚜껑의 표면에서 반사하는 광을 저감할 수 있다.
유리 뚜껑의 두께는 바람직하게는 0.1mm 이상, 0.15∼2.0mm, 특히 0.2∼1.0mm이다. 유리 뚜껑의 두께가 작으면, 기밀 패키지의 강도가 저하하기 쉬워진다. 한편, 유리 뚜껑의 두께가 크면, 기밀 패키지의 박형화를 도모하기 어려워진다.
시일링 재료층은 레이저광을 흡수함으로써 연화 변형하고, 패키지 기체의 표층에 반응층을 형성하여, 패키지 기체와 유리 뚜껑을 기밀 일체화하는 기능을 갖고 있다.
유리 뚜껑과 시일링 재료층의 열팽창 계수차는 50×10-7/℃ 미만, 40×10-7/℃ 미만, 특히 30×10-7/℃ 이하가 바람직하다. 이 열팽창 계수차가 지나치게 크면, 시일링 부분에 잔류하는 응력이 부당하게 높아져서 기밀 패키지의 기밀 신뢰성이 저하하기 쉬워진다.
시일링 재료층은 프레임부와의 접촉 위치가 프레임부의 꼭대기부의 내측단 가장자리로부터 이간하도록 형성됨과 아울러, 프레임부의 꼭대기부의 외측 가장자리로부터 이간하도록 형성하는 것이 바람직하고, 프레임부의 꼭대기부의 내측단 가장자리로부터 50㎛ 이상, 60㎛ 이상, 70∼2000㎛, 특히 80∼1000㎛ 이간한 위치에 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 프레임부의 꼭대기부의 내측단 가장자리와 시일링 재료층의 이간 거리가 지나치게 짧으면, 레이저 시일링시에 국소 가열로 발생한 열이 빠져나가기 어려워지기 때문에, 냉각 과정에서 유리 뚜껑이 파손되기 쉬워진다. 한편, 프레임부의 꼭대기부의 내측단 가장자리와 시일링 재료층의 이간 거리가 너무 길면, 기밀 패키지의 소형화가 곤란해진다. 또한, 시일링 재료층은 프레임부의 꼭대기부의 외측단 가장자리로부터 50㎛ 이상, 60㎛ 이상, 70∼2000㎛, 특히 80∼1000㎛ 이간한 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 프레임부의 꼭대기부의 외측단 가장자리와 시일링 재료층의 이간 거리가 지나치게 짧으면, 레이저 시일링시에 국소 가열로 발생한 열이 빠져나가기 어려워지기 때문에, 냉각 과정에서 유리 뚜껑이 파손되기 쉬워진다. 한편, 프레임부의 꼭대기부의 외측단 가장자리와 시일링 재료층의 이간 거리가 지나치게 길면, 기밀 패키지의 소형화가 곤란해진다.
시일링 재료층은 유리 뚜껑과의 접촉 위치가 유리 뚜껑의 단부 가장자리로부터 50㎛ 이상, 60㎛ 이상, 70∼1500㎛, 특히 80∼800㎛ 이간하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 유리 뚜껑의 단부 가장자리와 시일링 재료층의 이간 거리가 지나치게 짧으면, 레이저 시일링시에 유리 뚜껑의 단부 가장자리 영역에 있어서, 유리 뚜껑의 내부 소자측의 표면과 외측의 표면의 표면 온도차가 커져서 유리 뚜껑이 파손되기 쉬워진다.
시일링 재료층은 프레임부의 꼭대기부의 폭방향의 중심선 상에 형성되어 있고, 즉 프레임부의 꼭대기부의 중앙 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 레이저 시일링 시에 국소 가열로 발생한 열이 빠져나가기 쉬워지기 때문에, 유리 뚜껑이 파손되기 어려워진다. 또한, 프레임부의 꼭대기부의 폭이 충분히 큰 경우에는 프레임부의 꼭대기부의 폭방향의 중심선 상에 시일링 재료층을 형성하지 않아도 좋다.
시일링 재료층의 평균 두께는 바람직하게는 8.0㎛ 미만, 특히 1.0㎛ 이상, 또한 7.0㎛ 미만이다. 시일링 재료층의 평균 두께가 작을수록 기밀 패키지 내의 α선 방출률이 적어지기 때문에, 내부 소자의 소프트 에러를 방지하기 쉬워진다. 시일링 재료층의 평균 두께가 작을수록 레이저 시일링의 정밀도가 향상된다. 더욱이, 시일링 재료층과 유리 뚜껑의 열팽창 계수가 부정합일 때에 레이저 시일링 후에 시일링 부분에 잔류하는 응력을 저감할 수도 있다. 또한, 상기한 바와 같이 시일링 재료층의 평균 두께를 규제하는 방법으로서는 시일링 재료 페이스트를 얇게 도포하는 방법, 시일링 재료층의 표면을 연마 처리하는 방법을 들 수 있다.
시일링 재료층의 최대폭은 바람직하게는 1㎛ 이상, 또한 2000㎛ 이하, 특히 100㎛ 이상, 또한 1500㎛ 이하이다. 시일링 재료층의 최대폭을 좁게 하면, 시일링 재료층을 프레임부의 단부 가장자리로부터 이간시키기 쉬워지기 때문에, 레이저 시일링 후에 시일링 부분에 잔류하는 응력을 저감하기 쉬워진다. 더욱이, 패키지 기체의 프레임부의 폭을 좁게 할 수 있어서 디바이스로서 기능하는 유효 면적을 확대할 수 있다. 한편, 시일링 재료층의 최대폭이 지나치게 좁으면, 시일링 재료층에 큰 전단 응력이 가해졌을 경우에, 시일링 재료층이 벌크 파괴되기 쉬워진다. 더욱이, 레이저 시일링의 정밀도가 저하하기 쉬워진다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 기밀 패키지의 일 실시형태를 설명하기 위한 개략단면도이다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 기밀 패키지(1)는 패키지 기체(10)와 유리 뚜껑(11)을 구비하고 있다. 또한, 패키지 기체(10)는 기부(12)와, 기부(12)의 외주 단부 가장자리 상에 액자 형상의 프레임부(13)를 갖고 있다. 그리고, 패키지 기체(10)의 프레임부(13)로 둘러싸여진 공간에는 내부 소자(14)가 수용되어 있다. 또한, 패키지 기체(10) 내에는 내부 소자(14)와 외부를 전기적으로 접속하는 전기배선(도시되어 있지 않음)이 형성되어 있다.
시일링 재료층(15)은 시일링 재료의 소결체이며, 상기 시일링 재료는 유리 분말과 본 발명의 복합 세라믹 분말을 포함하지만, 실질적으로 레이저 흡수재를 포함하고 있지 않다. 또한, 시일링 재료층(15)은 패키지 기체(10)의 프레임부(13)의 꼭대기부와 유리 뚜껑(11)의 내부 소자(14)측의 표면 사이에, 프레임부(13)의 꼭대기부의 전체 둘레에 걸쳐서 배치되어 있다. 시일링 재료층(15)의 폭은 패키지 기체(10)의 프레임부(13)의 꼭대기부의 폭보다 작고, 더욱이 유리 뚜껑(11)의 단부 가장자리로부터 이간하여 있다. 더욱이, 시일링 재료층(15)의 평균 두께는 8.0㎛ 미만으로 되어 있다.
상기 기밀 패키지(1)는 다음과 같이 해서 제작할 수 있다. 우선, 시일링 재료층(15)과 프레임부(13)의 꼭대기부가 접하도록 시일링 재료층(15)이 미리 형성된 유리 뚜껑(11)을 패키지 기체(10) 상에 적재한다. 계속해서, 압박 지그를 이용하여 유리 뚜껑(11)을 압박하면서, 유리 뚜껑(11)측으로부터 시일링 재료층(15)을 따라 레이저 조사 장치로부터 출사한 레이저광(L)을 조사한다. 이것에 의해, 시일링 재료층(15)이 연화 유동하고, 패키지 기체(10)의 프레임부(13)의 꼭대기부의 표층과 반응함으로써, 패키지 기체(10)와 유리 뚜껑(11)이 기밀 일체화되어 기밀 패키지(1)의 기밀 구조가 형성된다.
본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법은 원료 배치를 소성하고, 고상 반응에 의해 주결정으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출된 소결체를 얻는 공정과, 상기 소결체를 분쇄하여 LAS계 세라믹 분말을 얻는 공정과, 얻어진 LAS계 세라믹 분말과 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 혼합하여 복합 세라믹 분말을 얻는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 복합 세라믹 분말의 제조방법의 기술적 특징은 본 발명의 복합 세라믹 분말 및 시일링 재료의 기술적 특징과 일부 중복하고 있어, 그 중복 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
LAS계 세라믹 분말의 Li, Al 및 Si의 도입 원료로서 각종의 원료를 사용할 수 있지만, 그 중에서도 Li, Al 및 Si를 포함하는 예비소결체의 분쇄물을 사용하는 것이 바람직하다. 도입 원료의 전부 또는 일부에 대해서 예비소결을 행하면, 석출 결정의 균질화가 가능하게 되어 LAS계 세라믹 분말의 특성 변동을 저감할 수 있다. 또한 Li, Al 및 Si를 포함하는 예비소결체의 분쇄물 이외에도, 산화물 원료, 수산화물 원료, 탄산염 원료 등을 사용해도 좋다. 또한, LAS계 세라믹 분말의 원료 배치는 볼밀 등에 의해 습식으로 분쇄 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 원료 배치의 균일성이 향상되기 때문에, 고상 반응을 촉진할 수 있다.
LAS계 세라믹 분말의 원료 배치의 소성은 전기로, 가스로 등에 의해 행할 수 있다. 원료 배치의 소성 온도는 바람직하게는 1000∼1450℃, 특히 1250∼1400℃이다. 소성 온도가 너무 낮으면, LAS계 세라믹 분말의 석출 결정량이 적어지기 쉽다. 한편, 소성 온도가 지나치게 높으면, 소결체의 일부가 유리화되어 소결체 중에 유리상이 잔존하기 쉬워진다. 또한, 소결체의 소결도가 높아지게 되기 때문에, 소결체의 분쇄가 곤란해진다. 원료 배치의 소성 시간은 15∼40시간이 바람직하다. 소성 시간이 지나치게 짧으면, LAS계 세라믹 분말의 석출 결정량이 적어지기 쉽다. 한편, 소성 시간이 너무 길면, 소결체의 소결도가 높아지기 때문에, 소결체의 분쇄가 곤란해진다.
소결체의 분쇄는 볼밀, 조크러셔, 제트밀, 디스크밀, 스펙트로밀, 그라인더, 믹서밀 등으로 행할 수 있지만, 런닝 코스트 및 분쇄 효율의 관점으로부터 볼밀을 이용하여 습식 또는 건식으로 행하는 것이 바람직하다. 소결체의 분쇄 입도는 실질적으로 마이크로크랙이 포함되지 않을 정도로 조정하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, LAS계 세라믹 분말의 입자지름이 작아지기 때문에, 시일링 재료층의 두께가 작은 기밀 패키지에 적합하게 적용 가능하게 된다.
소결체를 분쇄한 후, 필요에 따라서 체 분급 또는 공기 분급을 행하여 LAS계 세라믹 분말의 입자지름을 조정하는 것이 바람직하다.
LAS계 세라믹 분말과, TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말의 혼합은 균일화를 위해서 볼밀 등에 의해 습식으로 행하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 단순한 예시이다. 본 발명은 이하의 실시예에 하등 한정되지 않는다.
(예비소결체의 분쇄물의 제작)
표 1에 기재된 원료를 내용적 3.6L의 알루미나제 포트에 넣고, 습식으로 12시간 분쇄 혼합하여 원료 배치를 제작했다. 또한, 분쇄 혼합에 있어서 분쇄볼로서 φ3.0mm, 3000g의 지르코니아, 분산매로서 600ml의 알콜을 사용했다.
Figure 112019003529328-pct00001
다음에, 원료 배치를 건조, 분쇄하고, 전기로에서 800℃에서 8시간 유지한 후 1350℃에서 16시간 소성했다. 또한, 실온으로부터 800℃까지의 승온 속도를 5℃/분, 800℃로부터 1350℃까지의 승온 속도를 1℃/분, 1350℃로부터의 강온 속도를 1℃/분으로 했다.
또한, 얻어진 소결체에 대해서, 평균 입자지름 D50이 1.0㎛가 될 때까지 건식분쇄 및 습식 분쇄한 후, 350메쉬의 시험체로 분급하여 예비소결체의 분쇄물 A, B를 제작했다.
(LAS계 세라믹 분말의 제작)
표 2에 기재된 원료 배치를 내용적 3.6L의 알루미나제 포트에 넣고, 습식으로 12시간 분쇄 혼합하여 원료 배치를 제작했다. 또한, 분쇄 혼합에 있어서 분쇄볼로서 φ3.0mm, 3000g의 지르코니아, 분산매로서 600ml의 알콜을 사용했다.
Figure 112019003529328-pct00002
다음에, 원료 배치를 건조, 크래킹하고, 전기로에서 800℃에서 8시간 유지한 후 1350℃에서 16시간 소성했다. 또한, 실온으로부터 800℃까지의 승온 속도를 5℃/분, 800℃로부터 1350℃까지의 승온 속도를 1℃/분, 1350℃로부터의 강온 속도를 1℃/분으로 했다.
계속해서, 얻어진 소결체에 대해서, 평균 입자지름 D50이 25㎛가 될 때까지 건식 분쇄했다.
도 2는 표 2에 기재된 시료 No. 3(분쇄 전)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다. 도 3은 표 2에 기재된 시료 No. 3(분쇄 후)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다. 도 4는 표 2에 기재된 No. 4(분쇄 전)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다. 도 5는 표 2에 기재된 시료 No. 4(분쇄 후)에 관한 LAS계 세라믹 분말의 전자현미경 사진이다. 도 2∼5를 보면, 분쇄에 의해 시료 No. 3, 4에 관한 LAS계 세라믹 분말에 마이크로크랙이 실질적으로 포함되어 있지 않은 것을 알 수 있다.
그 후, 표 2에 기재된 LAS계 세라믹 분말에 대하여 표 2에 기재된 세라믹 분말(TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말)을 첨가하고, 또한 복합 세라믹 분말의 평균 입자지름 D50이 1.0㎛가 될 때까지 건식 및 습식으로 분쇄 혼합했다. 그 후, 얻어진 복합 세라믹 분말을 350메쉬의 시험체로 분급하여 시료 No. 1∼6을 얻었다. 시료 No. 1∼6의 전체 조성을 표 2에 나타낸다.
(Bi2O3계 유리 분말의 제작)
유리 조성으로서 몰%로 Bi2O3 36%, B2O3 28%, ZnO 4%, BaO 4%, CuO 25%, Fe2O3 1%, Al2O3 1%를 함유하는 Bi2O3계 유리 분말이 얻어지도록, 각종 산화물, 탄산염 등의 원료를 조합한 유리 배치를 준비하고, 이것을 백금 도가니에 넣고 1000∼1100℃에서 2시간 용융했다. 다음에, 얻어진 유리 융액을 수냉 롤러에 의해 박편 형상으로 성형했다. 최후에, 박편 형상의 유리를 볼밀로 분쇄한 후, 공기 분급하여 Bi2O3계 유리 분말을 얻었다. 또한, Bi2O3계 유리 분말의 평균 입자지름 D50은 2.5㎛, 최대 입자지름 Dmax는 10㎛, 30∼300℃에 있어서의 열팽창 계수는 104×10-7/℃이었다.
(시일링 재료의 제작)
상기 Bi2O3계 유리 분말과 표 2에 기재된 세라믹 분말을 체적비로 75:25가 되도록 혼합하여 시일링 재료를 얻었다.
얻어진 시일링 재료를 500℃에서 소성함으로써 치밀한 소성체를 얻은 후, 이 소성체를 소정 형상으로 가공하여 TMA(압봉식 열팽창 계수 측정)용 측정 시료를 제작했다. 이 측정 시료를 이용하여 30∼300℃의 온도 범위에서 TMA를 행했다. 얻어진 시일링 재료의 열팽창 계수에 근거하여, 복합 세라믹 분말의 열팽창 계수(α)를 산출했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 시료 No. 1∼3은 TiO2 분말 및/또는 ZrO2 분말을 포함하기 때문에 부 팽창이었다. 한편, 시료 No. 4∼6은 TiO2 분말과 ZrO2 분말을 포함하지 않기 때문에 정 팽창 또는 제로 팽창이었다.
(용융법으로 제작된 세라믹 분말의 참고예)
표 3에 기재된 원료 배치를 내용적 3.6L의 알루미나제 포트에 넣고, 습식으로 12시간 분쇄 혼합했다. 또한, 분쇄 혼합에 있어서, 분쇄볼로서 φ3.0mm, 3000g의 지르코니아, 분산매로서 600ml의 알콜을 사용했다.
Figure 112019003529328-pct00003
다음에, 원료 배치를 백금 도가니에 넣고, 1580℃에서 1시간 융해한 후, 얻어진 유리 융액을 성형 롤러(쌍롤러) 사이에 유출함으로써 냉각하고, 또한 필름 형상으로 성형했다. 계속해서, 얻어진 필름을 볼밀로 분쇄하고, 250메쉬 패스의 체로 분급한 후, 전기로에서 800℃에서 12시간 유지했다. 또한, 실온으로부터 800℃까지의 승온 속도를 5℃/분, 800℃로부터의 강온 속도를 1℃/분으로 했다.
또한, 얻어진 소결체를 평균 입자지름 D50=1.0㎛가 될 때까지 건식 및 습식으로 분쇄한 후, 350메쉬의 시험체로 분급하여, LAS계 세라믹 분말을 얻었다.
최후에, 상기 Bi2O3계 유리 분말과 LAS계 세라믹 분말을 체적비로 75:25가 되도록 혼합하여 시일링 재료를 얻었다. 얻어진 시일링 재료를 500℃에서 소성함으로써 치밀한 소성체를 얻은 후, 이 소성체를 소정 형상으로 가공하여 TMA용 측정 시료를 제작했다. 이 측정 시료를 이용하여 30∼300℃의 온도 범위에서 TMA를 행했다. 얻어진 시일링 재료의 열팽창 계수에 근거하여 LAS계 세라믹 분말의 열팽창 계수를 산출했다. 그 결과, LAS계 세라믹 분말의 열팽창 계수는 10×10-7/℃이었다.
1: 기밀 패키지
10: 패키지 기체
11: 유리 뚜껑
12: 기부
13: 프레임부
14: 내부 소자
15: 시일링 재료층
L: 레이저광

Claims (11)

  1. 주결정(가장 석출량이 많은 결정)으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있는 LAS계 세라믹 분말과, TiO2 분말 및 ZrO2 분말로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고,
    TiO2 분말과 ZrO2 분말의 함유량이 합량으로 0.05∼10질량%이고, 평균 입자지름 D50이 1∼3㎛이며, 30∼300℃에 있어서의 열팽창 계수가 0 미만인 것을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    LAS계 세라믹 분말이 조성으로서 몰%로 Li2O 10∼35%, Al2O3 10∼35%, SiO2 30∼80%를 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    실질적으로 유리상을 포함하지 않는 것(결정화도가 95% 이상)을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말.
  5. 유리 분말과 세라믹 분말을 포함하는 시일링 재료에 있어서,
    세라믹 분말로서, 주결정(가장 석출량이 많은 결정)으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출되어 있는 LAS계 세라믹 분말과, TiO2 분말 및 ZrO2 분말로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고,
    상기 세라믹 분말은 TiO2 분말과 ZrO2 분말의 함유량이 합량으로 0.05∼10질량%이고, 평균 입자지름 D50이 1∼3㎛이며, 30∼300℃에 있어서의 열팽창 계수가 0 미만인 것을 특징으로 하는 시일링 재료.
  6. 원료 배치를 소성하고, 고상 반응에 의해 주결정(가장 석출량이 많은 결정)으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출된 소결체를 얻는 공정과, 상기 소결체를 분쇄하여 LAS계 세라믹 분말을 얻는 공정과, 얻어진 LAS계 세라믹 분말과 TiO2 분말 및 ZrO2 분말로부터 선택되는 적어도 1종을 혼합하여 복합 세라믹 분말을 얻는 공정을 가지며,
    상기 복합 세라믹 분말은, TiO2 분말과 ZrO2 분말의 함유량이 합량으로 0.05∼10질량%이고, 평균 입자지름 D50이 1∼3㎛이며, 30∼300℃에 있어서의 열팽창 계수가 0 미만인 것을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    LAS계 세라믹 분말의 Li, Al 및 Si의 도입 원료의 전부 또는 일부에 Li, Al 및 Si를 포함하는 예비 소결체의 분쇄물을 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말의 제조방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    LAS계 세라믹 분말의 Li, Al 및 Si의 도입 원료의 전부 또는 일부에 산화물 원료, 수산화물 원료, 탄산염 원료 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말의 제조방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    조성으로서 몰%로 Li2O 10∼35%, Al2O3 10∼35%, SiO2 30∼80%를 함유하는 LAS계 세라믹 분말이 얻어지도록 원료 배치를 조합하는 것을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말의 제조방법.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    원료 배치를 1000∼1450℃에서 소성하고, 고상 반응에 의해 주결정(가장 석출량이 많은 결정)으로서 β-유크립타이트 또는 β-석영 고용체가 석출된 소결체를 얻는 것을 특징으로 하는 복합 세라믹 분말의 제조방법.
  11. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102545364B1 (ko) * 2018-07-12 2023-06-20 교세라 가부시키가이샤 복합체
CN109748574B (zh) * 2019-03-06 2021-08-31 娄底市安地亚斯电子陶瓷有限公司 一种陶瓷连接材料及其应用
CN110246851B (zh) * 2019-06-29 2021-08-20 上海天马有机发光显示技术有限公司 一种显示面板、其制备方法及显示装置
KR102368968B1 (ko) * 2019-12-19 2022-02-28 한국세라믹기술원 저열팽창 las계 세라믹 소재 및 이의 제조방법
CN113480304B (zh) * 2021-07-29 2022-07-15 浙江极盾新材料科技有限公司 一种以无机胶为粘结剂的led芯片封装用低温陶瓷层

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001172048A (ja) * 1998-10-23 2001-06-26 Ohara Inc 負熱膨張性ガラスセラミックスおよびその製造方法
JP2006124228A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Nippon Electric Glass Co Ltd 多結晶粉末
JP2006137635A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Nippon Electric Glass Co Ltd フィラー粉末、封着用粉末およびペースト

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4310598A (en) * 1978-09-21 1982-01-12 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Coated glass powder having a negative coefficient of linear thermal expansion and a composition containing the same
JPH07102982B2 (ja) 1987-06-16 1995-11-08 日本電気硝子株式会社 低温封着用フリット
JPH05147974A (ja) * 1991-11-25 1993-06-15 Nippon Electric Glass Co Ltd 封着材料
JP3425748B2 (ja) * 1991-11-25 2003-07-14 日本電気硝子株式会社 封着材料
JP3424219B2 (ja) 1994-08-17 2003-07-07 日本電気硝子株式会社 低融点封着用組成物
JP3165355B2 (ja) * 1995-08-22 2001-05-14 旭テクノグラス株式会社 封着用組成物
JP2000351667A (ja) * 1999-06-11 2000-12-19 Taiheiyo Cement Corp 酸化物セラミックス
CN1253125A (zh) * 1999-11-08 2000-05-17 苏君道 无膨胀锂质陶瓷材料及其坩埚的制法
JP4773608B2 (ja) * 2000-09-28 2011-09-14 株式会社オハラ ガラスセラミックス及び温度補償部材
JP4912544B2 (ja) * 2001-07-11 2012-04-11 太平洋セメント株式会社 低熱伝導高剛性セラミックス
US7696116B2 (en) * 2006-03-23 2010-04-13 Colorado School Of Mines Implementing a pressure-induced phase transformation in beta-eucryptite to impart toughening
JP2011195429A (ja) 2010-03-17 2011-10-06 Osamu Kimura ゼロ膨張係数の高強度で低誘電率のβ−ユ−クリプタイトセラミックス
FR2959506B1 (fr) * 2010-04-30 2014-01-03 Thales Sa Materiau composite ceramique a base de beta-eucryptite et d'un oxyde et procede de fabrication dudit materiau.
WO2012035565A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Daunia Solar Cell S.R.L. Sealing agent with low softening temperature useful in the preparation of electronic devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001172048A (ja) * 1998-10-23 2001-06-26 Ohara Inc 負熱膨張性ガラスセラミックスおよびその製造方法
JP2006124228A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Nippon Electric Glass Co Ltd 多結晶粉末
JP2006137635A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Nippon Electric Glass Co Ltd フィラー粉末、封着用粉末およびペースト

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