KR20050031975A

KR20050031975A - 유리 세라믹 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20050031975A
Application number: KR1020040077548A
Authority: KR
Inventors: 독토르 틸로 자하우; 라인에르 리발트; 독토르 디르크 스프렌게르; 마이케 슈나이데르
Original assignee: 쇼오트 아게
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-25
Publication date: 2005-04-06
Also published as: CN1676484A; EP1520841A1; DE10346197B4; TW200530140A; US20050096208A1; DE10346197A1; JP2005145813A; US7300896B2; SG110158A1; KR100915286B1; CN1676484B

Abstract

산화물 베이스에 대한 중량%로 SiO₂ 35-60, B₂O₃ >4-10, P₂O ₅ 0-10, Al₂O₃ 16.5-40, TiO₂ 1-10, Ta₂O₅ 0-8, Y₂O₃ 0-6, ZrO ₂ 1-10, MgO 6-20, CaO 0-10, SrO 0-4, BaO 0-8, ZnO 0-4, SnO₂+CeO₂ 0-4, SO₄ ^2-+Cl^- 0-4를 포함하고, 여기서 SnO₂, CeO₂, SO₄ ^2- 및 Cl^- 의 총함량 ∑(SnO₂, CeO₂, SO₄ ^2-, Cl^- )는 0.01-4중량%인 유리 세라믹. 유리 세라믹은 플로팅(floating)법에 의해 제조되고, 투명하게 되고, 박막 반도체, 특히 태양전지 등의 디스플레이 응용에 사용되는 기판으로서 적합하다.

Description

유리 세라믹 및 그 제조방법{Glass ceramic and method of producing the same}

본 발명은 매우 다양한 응용제품에서 상대적으로 얇은 기판으로 사용하기 위한 유리 세라믹에 관한 것이다. 이들 응용제품은 박막 반도체로서, 특히 박막 실리콘으로서, 그리고 태양전지 따위의 디스플레이 응용제품용 기판(박막 트랜지스터 TFT 디스플레이 기판, 백플레이트, 투명 프런트 플레이트 등)으로서, 그리고 하드 디스크 기판으로서 사용을 포함한다.

유리형성 엘리먼트, 네트워크 모디파이어(network modifiers), 중간체 산화물, 결정생성제 및 융제(fluxing agent)의 형태로 다양한 혼합물과 함께 베이직 유리 시스템 MgO-Al₂O₃-SiO₂(MAS 시스템)의 알칼리-프리(alkali-free) 유리 세라믹이 그 기술분야에 알려져 있고, 이들은 대응하는 출발 유리물질을 템퍼링하여 얻어지고, 이렇게 하여 잔류 유리 상에서 균일하게 분포된 미소결정(crystallite)을 가지는 물질로 변환된다.

이와 관련하여, 하드디스크 메모리용 기판으로 사용하기 위한 많은 MAS 유리 세라믹이 알려져 있다. 이에 대하여 언급된 응용은 예를 들면 US-B-6,583,077; US-A-5,968,857; US-B-6,569,791; US-B-6,458,730; US-6,458,729; US-B-6,495,480; US-A-5,491,116; EP-A-1 067 10; EP-A-0 941 973; EP-0 939 396 및 EP-0 939 395를 포함한다.

각 유리세라믹 기판은 주어진 양에서 결정화를 위한 결정생성제(nucleation agents)로서 TiO₂, P₂O₅, ZrO₂ 의 혼합물을 함유한다. 또한 알칼리토 산화물은 주어진 양으로 혼합된다. 이와 관련하여 사용된 정련제(refining agents)는 일반적으로 Sb₂O₃, As₂O₃ 또는 SnO₂ 이다. 일부의 경우에, 4% 까지 보론 옥사이드(B₂O₃)의 첨가가 관찰되었다(EP-A-0 939 396 및 EP-A-0 939 395와 비교해서). 그 응용에 대한 주어진 조성 범위로 아주 많은 유리 세라믹 물질이 또한 EP-A-0 941 973에서 알려져 있다. 그러나 이들 유리 세라믹은 보론 옥사이드가 없다. 사용된 정련제는 다시 CeO₂, Sb₂O₃, 또는 As₂O₃ 이다.

또한, LCDs 같은 광학 디스플레이 수단과 관련하여 사용된 상기 언급된 다른 MAS 유리 세라믹이 있어야 한다(US-B-6,197,429와 비교). 일반적으로 알려진 것처럼, 전자기 스펙트럼(380-780 nm)의 가시 범위에서 필요한 투명성은 세라믹화 프로세스(ceramization process)의 적당한 콘트롤에 의해 성취될 수 있어서, 광의 확산이 미소결정에서 일어나지 않는 경우에서 처럼(빌과 핑크니: "나노상(nano phase) 유리-세라믹" J.Am.Ceram., 82(1) [1999] 5-16) 미소결정(crystallite) 크기는 상대적인 광의 파장보다 더 작다(약 300 nm 보다 더 작다). 미소결정 사이즈는 대응하는 의도적인 결정생성과 콘트롤된 결정성장에 의해 타당하게 작게 유지된다.

그 기술의 상태에 따르면, MAS 시스템의 유리 세라믹에 정상적으로 분리된 결정 상은 코르디어라이트(cordierite), 스피넬(spinel), 사파이어린(sapphirine), 멀라이트(mullite), 엔스타타이트(enstatite) 또는 포스테라이트(forsterite)(또는 실리카 잔류 유리 상에서 대응하는 혼합 결정)이다. 종래 기술에 설명된 유리 세라믹의 조성은 분리된 결정상과 잔류 유리상의 조성과 관계가 있는 넓은 범위에 걸쳐 변화한다는 것은 말할 것도 없다.

미소결정 크기의 균일한 분포를 달성하기 위해 핵의 최적으로 높은 수와 최적으로 균일한 분포가 요구되고, 종래기술에 따라 유리에서 열적으로 유도된 분리에 의해, 이어서 나노미소결정(nanocrystallite)의 형성에 의해 제조된다. 이것은 이러한 목적을 위해 개별적으로 또는 주어진 혼합 비율로 소위 결정생성(nucleation) 산화물(TiO₂, ZrO₂)을 유리로 도입한다. 유리를 Tg 이상의 온도까지 가열할 때, TiO₂ 의 경우에 MAS 시스템에서 다른 결정상을 위한 핵으로서 Mg 티타네이트 나노미소결정의 형성으로부터 시작한다(골루브코브(Golubkov) 등: "MgO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂시스템에서 유리의 상 분리 및 결정화(On the phase separation and crystallization of glasses in the MgO-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂ system)", Glass Phys. Chem., 29/3 [2003] 254-266).

유리 세라믹이 자체 지지 기판으로 사용되는 것일 때, 주된 중점은 높은 파괴강도와 높은 탄성률 같은 특성(고유강성(specific stiffness): E/ρ)에 있다. 이들 특성은 잔류 유리상과 분리된 결정성의 조성 및 결정상 비율에 의존하여 영향을 받을 수 있다. 대부분의 경우에, 30-50 MJ/kg의 고유강성(specific stiffness)을 얻는 것이 바람직하다. 그 기술분야에서 지금까지 알려진 MAS 시스템 유리 세라믹은 대개 30-300℃의 온도범위에서 대략 2-6x10^-6/K의 열팽창계수를 가진다.

MAS 유리 세라믹은 현재 다이오드 또는 박막 트랜지스터(TFT) 처럼, 집적회로에서 활성 디바이스를 위한 베이스로서 박막 실리콘용 기판의 개발단계에 있다. 기판 베이스 박막 실리콘의 사용에 의해, 평면 스크린 디스플레이( LCDs 등)를 위한 구성성분과 전류 생성용 태양전지 등을 제조하는 것이 가능하다.

현재, 기판에 적용되는 것은 주로 무정형 박막 실리콘(에이-Si)이다. 기판상에 무정형 박막 실리콘을 용착하는 프로세스에 요구되는 온도는 대개 대략 450℃ 범위에 있다. 각 성분에서 폴리크리스탈린 박막 실리콘(폴리-Si)의 사용은 에이-Si 성분과 비교해서 중대한 장점이 있고, 폴리-Si는 높은 전자이동도를 가진다. 예를 들면, LED의 해상도 및 반응속도는 현저히 증가될 수 있다. 게다가, 이것은 에이-Si 디바이스의 경우에 예를 들면 엑스트라 칩(extra chip)의 형태로 LCDs 의 에지에 설치된 집적회로의 온보드 집적의 새로운 방법을 시작하는 것이다. 폴리-Si는 기판상에 에이-Si의 재결정화에 의해 그 기술에서 얻어진다. 주로, 이 프로세스는 에이-Si가 결정화되는 온도까지 Si층을 가열함으로써 실현된다.

이와 관련하여 Si층을 600℃까지 가열하여 얻어진 저온 폴리-Si와 약 900℃의 처리온도에서 형성된 고온 폴리-Si 사이에 구별이 생긴다. 그러한 폴리-Si 물품 제조프로세스를 위해, 전체 성분이 각 온도(HT 폴리-Si)까지 가열되거나 또는 다른 원하는 온도가 대응하는 레이저 패턴에서 표면층을 지나는 엑시머 레이저를 이동시킴으로서 초래된다. 마지막에 언급된 프로세스에 의해 제조된 성분들의 폴리-Si는 종종 균일하지 않다. 그러한 성분들은 예를 들면 소기 "핀포인트 결함(pinpoint defects)"라고 하며, 이는 바람직하지 않다. 고온 폴리-Si의 경우에서와 같은 정도의 집적에 도달하기 위해 저온 폴리-Si 성분들이 장시간 동안, 대개 20시간 이상 처리되어야 한다.

트랜지스터의 고도의 집적을 달성하기 위해 다수의 포토리소그래픽 프로세스가 필요하고, 폴리-Si 성분은 겹쳐진 층들 사이 그리고 접촉 지점과의 미스얼라인먼트가 회피되도록 기하학(수축)에서 근본적인 변화없이 재결정화 사이클의 온도를 유지해야 한다. 대개, 수축 허용범위는 실행된 최소 회로단위의 가로 연장의 부분이고; 전체 기판과 비교해서 50 ppm으로 ㅔㅈ한된다. 기판과 Si층 사이의 스트레스를 피하기 위해, 두 물질들의 열팽창계수는 순응되거나, 동일해야 한다. 지금까지 폴리-Si 성분에 사용하는데 적합하였던 폴리-Si 성분들은 무정형 SiO₂(실리카 유리)로 이루어지고 제조하는데 복잡하고 비용이 많이 소요된다. 또한, 폴리-Si와 실리카 유리 사이의 열팽창계수 사이의 차이는 대략적으로 Δα_30-300 가 3.2x10^-7/K 정도 된다.

이 경우에, 원하는 특성으로 디자인된 MAS 유리 세라믹 시스템은 한편으로 기술적 개선에 제공되고, 다른 한편으로 상당한 비용절약이 된다.

이 점에 대하여 US-A-5,968,857 및 US-B-6,197,429에 알려져 있다.

전술한 유리 세라믹 중 어느 것도 예를 들면 가능한 최소두께로 플레이트 형태로 유리 세라믹을 제조하는데 알맞게 되는 특정 요구를 고려하지 않는다.

그러므로, 본 발명의 목적은 광학 및 전자 구성성분용 기판으로서 적합하고 작은 두께에서도 높은 정밀도와 높은 균일성을 갖고 큰 표면적의 경우에서도 높은 정밀도와 높은 균일성을 갖도록 제조될 수 있는 유리 세라믹을 제공하는 것이다. 또한, 가장 높은 가능한 고유 탄성률과 유익한 기계적 특성이 달성되는 것이다. 또한, 열팽창계수는 물질이 폴리실리콘용 기판으로서 사용되게 하는 적절한 방법으로 콘트롤될 수 있다. 바람직하게는 유리 세라믹의 투명성이 특정 응용품에 요구된다.

또한, 그러한 유리 세라믹의 바람직한 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 다음 성분을 함유하는 유리 세라믹에 의해 성취된다:

SiO₂ 35-60

B₂O₃ >4-10

P₂O₅ 0-10

Al₂O₃ 16.5-40

TiO₂ 1-10

Ta₂O₅ 0-8

Y₂O₃ 0-6

ZrO₂ 1-10

MgO 6-20

CaO 0-10

SrO 0-4

BaO 0-8

ZnO 0-4

SnO₂+CeO₂ 0-4

SO₄ ^2-+Cl^- 0-4

여기서 SnO₂, CeO₂, SO₄ ^2- 및 Cl^- 의 총함량 ∑(SnO ₂, CeO₂, SO₄ ^2-, Cl^- )는 0.01-4중량%이다.

본 발명의 목적은 이렇게 하여 완전히 성취된다.

이것은 각 조성의 출발 유리를 융해하고 정련하고 그 다음에 그 유리를 플로트 유리프로세스에 의해 두께의 최소 변화와 높은 표면 정밀도의 유리 플레이트로 형성하는 것이 본 발명에 따라 가능하기 때문에 그렇다. 2mm 이하의 얇은 두께도 어려움 없이 이 방법으로 실현될 수 있다.

제조방법에 관하여, 본 발명의 목적은 초기에 다음 성분들을 포함하는 출발 유리를 용융시키는 단계를 포함하는 유리 세라믹 제조방법(산화물 베이스에 대한 중량%)에 의해 성취된다:

SiO₂ 35-60

B₂O₃ >4-10

P₂O₅ 0-10

Al₂O₃ 16.5-40

TiO₂ 1-10

Y₂O₃ 0-6

ZrO₂ 1-10

MgO 6-20

CaO 0-10

SrO 0-4

BaO 0-8

ZnO 0-4

SnO₂+CeO₂ 0-4

SO₄ ^2-+Cl^- 0-4

본 발명에 따른 유리 세라믹은 특히 출발 유리를 유리 세라믹으로 변환하기 위해 세라믹화 프로그램이 실행되지 전에 플로트(float) 유리 방법에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 다른 형성 방법과 조합하여 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 개발에 따르면, 유리 세라믹은 다음 성분들을 포함한다(산화물 베이스에 대한 중량%로):

SiO₂ 39-55

B₂O₃ >4-8

P₂O₅ 0-6

Al₂O₃ 16.5-32

TiO₂ 1- <7

Ta₂O₅ 0-5

Y₂O₃ 0-5

ZrO₂ 1-6

MgO >8-20

CaO 0-6

SrO 0-2.5

BaO 0-5

ZnO 0-2

SnO₂+CeO₂ 0-4

SO₄ ^2- 0-2

Cl^- 0-2.

본 발명의 또다른 특징들은 종속항에 의해 커버된다.

낮은 밀도와 함께 높은 탄성률에 도달하기 위해, 산화알루미늄 함량이 적어도 16.5중량%가 되어야 한다. 게다가, 이트륨 함유하는 결정상(예를 들면 Y-제노타임 - YPO₄, 이트륨 피로실리케이트 - Y₂Si₂O₇, 또는 이트로피로클로라이트 - Y₂Ti₂O₇)이 분리되고, 이렇게 하여 탄성률이 대략 Y₂O₃ 의 중량% 당 2GPa 정도 증가할 때 Y₂O₃ 의 혼합물은 높은 탄성률을 갖게 한다.

30-300℃의 온도범위에서 α_30...300<5 x 10^-6/K, 바람직하게는 α_30...300<4 x 10^-6/K, 가장 바람직하게는 α_30...300<3.7 x 10^-6/K 의 열팽창계수는 잔류 유리상에 대해 서로 간의 분리된 결정상의 종류와 비율에 의해 결정되고, 램프 가열, 온도 유지 및 램프 냉각을 통해 세라믹화 프로그램에 의해 영향을 받는다. 가열 및 유지는 결정상 스피넬, 사파이어린 및 코르디어라이트(또는 대응하는 혼합 결정)가 분리된 온도에서 특히 효과적이다. 이들 결정상의 바람직한 분리를 확실하게 하기 위해서는 산화물 SiO₂, MgO 및 Al₂O₃ 의 비율이 중요하다. 이들 비율은 중량%로 다음과 같다:

Si0₂/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.48-0.62, 바람직하게는 0.50-0.60;

Al₂O₃/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.185-0.355, 바람직하게는 0.20-0.25;

Mg0/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.11-0.21, 바람직하게는 0.16-0.21.

각 결정상 분리 온도 및 관련 유지 시간은 예를 들면 시차열분석(DTA) 또는 고온 x-레이 회절(HT-XRD) 같은 알려진 분석방법에 의해 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 유리 세라믹의 상대적으로 낮은 SiO₂ 함량의 경우에 출발 유리의 양호한 유리 안정성이 혼합 알칼리토 효과에 의해 보조될 수 있다. 이 경우에, 바람직하게는 다음 비율로 MgO, CaO, SrO 및 BaO를 첨가한다:

MgO/(CaO + SrO + BaO) >2 - 10, 더 바람직하게는 >3, 가장 바람직하게는 >5.

4중량% 이상의 비율로 첨가된 B₂O₃, 및 ZnO는 융제(fluxing agent) 그룹에 속한다. 성분 B₂O₃, 및 존재할 경우 ZnO와 함께 알칼리토 산화물의 비율은 적어도 하나의 융제(SrO)가 완전히 남아있고, 나머지는 유리 세라믹의 잔류 유리 상에 부분적으로 남아 있고, 이렇게 하여 α-석영(quartz) 같은 원치않는 결정상의 분리에 대해 잔류 유리상을 안정화하기 위해 작용하는 효과를 일으킨다.

더 높은 ZnO 비율이 출발 유리에 대해 바람직한 형성 프로세스, 즉 액체 Sn 배쓰(bath)에서 플로팅(floating) 프로세스에서 네가티브 효과를 가질 때 ZnO의 함량은 2중량%이다. 이 점에 대하여 ZnO가 증발되고 유리 결함을 일으키는 경향이 있거나, 또는 플로팅 유니트의 형성 가스 분위기에서 감소되고, 이렇게 하여 플로팅 배쓰의 주석과의 합금을 형성하는 것이 발견되었다. 같은 이유로, 유리 세라믹의 출발 유리는 플루오르화물, PbO, As₂O₃, Sb₂O₃, 및 MoO₃ 를 함유하지 않는다. 산화바륨이 주로 함유되어 있지만, 유리 세라믹의 전체 밀도에 대한 큰 기여 때문에, 그리고 고유 탄성률에 대한 대응하는 낮은 효과 때문에 첨가되지 않는 것이 바람직하다.

적어도 800℃, 바람직하게는 적어도 850℃, 보다 바람직하게는 적어도 900℃의 범위에서 본 발명에 따른 유리 세라믹의 고온 내성이 출발 유리의 조성과 세라믹화 프로그램에 의존하여 성취된다. 생성품 관련 값(product-relevent value)은 위에서 언급한 온도범위에서 잔류 유리의 점도에 의해 그리고 결정상 비율에 의해 주로 결정된다. 결정상 비율은 분리된 미소결정의 양을 통해 콘트롤되고 따라서 결정생성제의 함량에 의존한다. 결정생성제의 비율(∑(P₂O₅, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Ta₂O₅))은 0.01-20중량%, 바람직하게는 6-16.5중량%, 보다 바람직하게는 5-12중량% 범위에서 이점이 있는 것으로 발견되었다. TiO₂ 함량은 세라믹화 프로세스 동안 결정상 루틸(rutile)의 분리 위험이 있지 않은 경우 7중량%를 넘지 않아야 한다. 이것은 유리 세라믹의 투명도를 떨어뜨리기 때문에 바람직하지 않다. 한편, TiO₂ 함량은 핵의 수가 원하는 투명도에 필요한 미소결정과 함께 균일한 콤팩트 입자 구조, 바람직하게는 300nm를 달성하는데 불충분하기 때문에 1중량%이하로 되지 않아야 한다. 사용되는 또다른 결정생성제는 Ta₂O₅ 인데, 이는 컬러링 효과를 갖지 않고, 다른 엘리먼트들과 조합되지도 않는 이점을 제공한다.

그 기능 이외에 결정생성제 SnO₂ 는 유용한 플로트 상용성(float-compatible) 정련제(refining agent)로서 존재하므로 SnO₂ 함량이 4중량%까지 가능하다. 다른 플로트 상용성 정련제는 CeO₂ 이고, 이는 SnO₂ 대신 또는 SnO₂ 에 추가하여 사용될 수 있다. 혼합 설페이트/클로라이드 정련이 가능하고, 제공된 유리 원료가 설페이트 또는 클로라이드로서 일부 도입된다. SnO₂, CeO₂, SO₄ ^2-, Cl^- 의 합은 0.01-4중량%이다. SnO₂ 또는 CeO₂ 는 정련제로서 사용되고, 총 함량은 0.1-1중량%, 바람직하게는 0.2-0.5중량%이다. 설페이트와 클로라이드가 정련제로서 사용되면, 설페이트와 클로라이드 이온은 각각 2중량%까지의 비율로 첨가된다.

실시예

실시예 1-7은 표1과 2에 요약되어 있다(출발유리에 대한 데이터).

유리 세라믹의 각 출발 유리물질은 약 1600℃의 온도에서 융해되었고(배치 혼합 1 h/kg 이상의 고유 조성에 대응하는 원소들의 옥사이드, 카르보네이트, 설페이트, 클로라이드 또는 나이트라이드 혼합물의 도입) 대략 2시간의 침강 및 정련 시간 후 캐스트(cast)되었다. 그리고 나서 유리는 Tg + 10 K의 온도에서 1시간 동안 어닐(annealed)되었고 60 K/h의 속도로 서서히 냉각되었다.

이들 출발 유리는 다단계 온도처리에 의해 유리 세라믹으로 전환되었다.

예를 들면, 실시예1에서 세라믹화는 다음 온도 프로그램에 의해 야기되었다:

5 K/min으로 770℃까지 가열하고, 770℃에서 2시간 유지하고, 5 K/min으로 865℃까지 가열하고, 865℃에서 2시간 유지하고, 실온으로 냉각한다.

이 경우에 분석된 결정상은 주상(main phase)으로서 코르디어라이트와 TiZrO₄, 및 부상(secondary phase)으로서 Mg/베타-석영 혼합 결정이었다.

유리 세라믹에 대하여, 다음 특성이 측정되었다:

밀도 2.693 g/㎤

탄성률 98±3GPa

E/ρ 36.4 MJ/kg

CTE(30-300) 4.0 x 10^-6/K.

실시예 6과 7에서, 세라믹화는 다음과 같이 실행되었다:

5K/min에서 결정생성 온도까지 가열,

4시간 동안 유지,

3 K/h에서 900℃의 결정성장 온도까지 가열, 1시간 동안 유지,

15 K/h(0.25 K/min)에서 850℃로 냉각,

60 K/h(1 K/min)에서 750℃로 냉각,

실온으로 냉각.

유리 세라믹에 대하여, 다음 특성이 측정되었다:

실시예 6 실시예7

밀도 2.68 g/㎤ 2.68 g/㎤

탄성률 120±3 GPa 118±3 GPa

E/ρ 44.8 MJ/kg 44 MJ/kg

측정된 결정상은 주상(main phase)으로서 코르디어라이트와 Mg/베타-석영 혼합 결정이고 부상(secondary phase)으로서 스피넬이었다.

나머지 샘플들은 다음과 같이 세라믹화되었다:

Tg + 30 내지 70 K의 온도에서 결정생성,

60-240분간 유지,

대응하는 결정화 피크의 온도에서 결정성장,

30-240분간 유지.

가열속도는 1-15 K/min, 바람직하게는 3-10 K/min의 범위이다.

전술한 바와 같이, 결정생성 및 결정성장을 위한 유지 온도는 예를 들면 DTA 커브와 같은 알려진 방법에 의해 결정될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유리 세라믹은 광학 및 전자 구성성분용 기판으로서 적합하고 작은 두께에서도 높은 정밀도와 높은 균일성을 갖고 큰 표면적의 경우에서도 높은 정밀도와 높은 균일성을 얻을 수 있다. 또한, 가장 높은 가능한 고유 탄성률과 유익한 기계적 특성을 얻을 수 있다.

Claims

다음 성분들을 포함하는 유리 세라믹(산화물 베이스에 대한 중량%):

SiO₂ 35-60

B₂O₃ >4-10

P₂O₅ 0-10

Al₂O₃ 16.5-40

TiO₂ 1-10

Ta₂O₅ 0-8

Y₂O₃ 0-6

ZrO₂ 1-10

MgO 6-20

CaO 0-10

SrO 0-4

BaO 0-8

ZnO 0-4

SnO₂+CeO₂ 0-4

SO₄ ^2-+Cl^- 0-4

여기서 SnO₂, CeO₂, SO₄ ^2- 및 Cl^- 의 총함량 ∑(SnO ₂, CeO₂, SO₄ ^2-, Cl^- )는 0.01-4중량%임.
제1항에 있어서, 다음 성분들을 포함하는 유리 세라믹(산화물 베이스에 대한 중량%):

SiO₂ 39-55

B₂O₃ >4-8

P₂O₅ 0-6

Al₂O₃ 16.5-32

TiO₂ 1- <7

Ta₂O₅ 0-5

Y₂O₃ 0-5

ZrO₂ 1-6

MgO >8-20

CaO 0-6

SrO 0-2.5

BaO 0-5

ZnO 0-2

SnO₂+CeO₂ 0-4

SO₄ ^2- 0-2

Cl^- 0-2.
제1항 또는 제2항에 있어서, 총함량 ∑(P₂O₅, TiO₂, ZrO₂, SnO ₂, Ta₂O₅)는 0.01-20중량%인 유리 세라믹.
제3항에 있어서, 총함량 ∑(P₂O₅, TiO₂, ZrO₂, CeO₂, SnO₂, Ta₂O₅)는 3-16.5중량%인 유리 세라믹.
제4항에 있어서, 총함량 ∑(P₂O₅, TiO₂, ZrO₂, CeO₂, SnO₂, Ta₂O₅)는 5-12중량%인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, Si0₂/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.48-0.62인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, Si0₂/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.50-0.60인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, Al₂O₃/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.185-0.355인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, Al₂O₃/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.20-0.25인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, MgO/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.11-0.21인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, MgO/∑(Si0₂, Al₂O₃, MgO) 비는 0.16-0.21인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, MgO/∑(CaO, SrO, BaO) 비는 2-10인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, MgO/∑(CaO, SrO, BaO) 비는 3보다 큰 것인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, MgO/∑(CaO, SrO, BaO) 비는 5보다 큰 것인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 알칼리 금속 산화물을 포함하지 않는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 알칼리 금속 산화물의 총함량 ∑(Li₂O, Na₂O, K₂O, Rb₂O, Cs₂O)는 많아야 0.5중량%인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 부수적인 불순물을 제외하고 어떠한 Fe₂O₃, Cr₂O₃, Co₂O₃, CuO, NiO, V₂O₅, Ag₂O, MoO₃ 를 함유하지 않는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 부수적인 불순물을 제외하고 어떠한 플루오르화물, PbO, Ag₂O₃, 및 Sb₂O₃ 를 함유하지 않는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, SnO₂ 및 CeO₂ 의 총함량 ∑(SnO₂, CeO ₂)는 많아야 0.1-1.0중량%인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 산화바륨을 포함하지 않는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 출발 유리의 열처리에 의해 세라믹화(ceramized)되고 주 결정상으로서 스피넬(spinel) 및/또는 사파이어린(sappirine) 및/또는 코르디어라이트(cordierite) 및/또는 그의 혼합 결정을 포함하는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 출발 유리의 열처리에 의해 세라믹화(ceramized)되고 이트륨을 함유하는 결정상을 포함하는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 30 MJ/kg 이상, 바람직하게는 35 MJ/kg 이상, 가장 바람직하게는 42 MJ/kg 이상의 고유 탄성률(specific modulus of elasticity)을 가지는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 100GPa 이상, 바람직하게는 110GPa 이상의 탄성률(modulus of elasticity)을 가지는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 30-300℃의 온도범위에서 최대 6x10^-6/K, 바람직하게는 2-6x10^-6/K의 열팽창계수(CTE)를 가지는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 30-300℃의 온도범위에서 ≤4x10^-6/K, 바람직하게는 ≤3.7x10^-6/K의 열팽창계수(CTE)를 가지는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 최소 700℃까지, 바람직하게는 적어도 800℃까지 내온도성(temperature resistant)이 있는 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 잔류 유리 상(residual glass phase)이 알칼리토 산화물을 포함하는 것인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 광학적으로 투명한 것인 유리 세라믹.
전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 출발 유리가 플로팅(floating)법에 의해 형성되는 것인 유리 세라믹.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 유리 세라믹으로 이루어진 반도체 기판.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 유리 세라믹으로 이루어진 하드 디스크 메모리 기판.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 유리 세라믹으로 이루어진 투명기판이 구비된 광학 디스플레이.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 유리 세라믹으로 이루어진 적어도 하나의 기판을 포함하는 반도체 디바이스, 특히 다이오드 또는 박막 트랜지스터.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 유리 세라믹을 포함하는 적어도 하나의 기판을 포함하는 평면 스크린 디스플레이.
제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 유리 세라믹을 포함하는 기판을 포함하는 광활성 반도체 디바이스, 특히 태양전지.
초기에 다음 성분들을 포함하는 출발 유리를 용융시키는 단계를 포함하는 유리 세라믹 제조방법(산화물 베이스에 대한 중량%):

SiO₂ 35-60

B₂O₃ >4-10

P₂O₅ 0-10

Al₂O₃ 16.5-40

TiO₂ 1-10

Y₂O₃ 0-6

ZrO₂ 1-10

MgO 6-20

CaO 0-10

SrO 0-4

BaO 0-8

ZnO 0-4

SnO₂+CeO₂ 0-4

SO₄ ^2-+Cl^- 0-4

여기서 SnO₂, CeO₂, SO₄ ^2- 및 Cl^- 의 총함량 ∑(SnO ₂, CeO₂, SO₄ ^2-, Cl^- )는 0.01-4중량%이고, 출발유리는 세라믹화 프로세스에 처리되는 것임.
제37항에 있어서, 출발유리는 융해되고 정련되고 이어서 플로트 유리법에 의해 플레이트로 형성되고 그 다음에 세라믹화 프로세스에 처리되는 것인 방법.
제37항 또는 제38항에 있어서, 세라믹화하는 동안 온도처리는 주 상(main phase)인 스피넬(spinel) 및/또는 사파이어린(sappirine) 및/또는 코르디어라이트(cordierite) 또는 그의 혼합 결정이 형성되는 형태로 제어되는 것인 방법.
제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹화하는 동안 온도처리는 이트륨을 함유하는 결정상이 형성되는 형태로 제어되는 것인 방법.