KR20180008648A

KR20180008648A - 고유전 상수-k ltcc 유전성 조성물 및 장치

Info

Publication number: KR20180008648A
Application number: KR1020177036056A
Authority: KR
Inventors: 월터 제이. 주니어 사임즈
Original assignee: 페로 코포레이션
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-01-24
Also published as: KR102059804B1; US20170240471A1; KR102014336B1; CN107848891B; WO2017023452A1; KR20180008605A; WO2017023890A1; CN107848872A; TWI620204B; US10494306B2; CN107848891A; TW201710215A; TW201712693A; US20180170813A1; US10065894B2; TWI673248B; CN107848872B

Abstract

전자 장치가, 소성시, 바륨-티타늄-텅스텐-실리콘 산화물을 포함하는 유전체 물질을 형성하는 전구체 물질의 혼합물을 포함하는 유전체 조성물로부터 제조된다.

Description

고유전 상수-K LTCC 유전성 조성물 및 장치

본 발명은 유전체 조성물에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 귀금속 금속화와 함께 저온 동시 소성 세라믹(low temperature co-fired ceramic, LTCC) 분야에 사용될 수 있고, 유전 상수 K = 900 - 2500을 나타내는, 바륨-티타늄-실리콘-텅스텐산염 기반의 유전체 조성물에 관한 것이다.

무선 분야용으로 LTCC 시스템에 사용되는 최첨단 소재는, 1 MHz의 측정 주파수에서 유전 상수 K = 4-8, Q 팩터는 약 400 - 1,000의 유전체를 사용한다. 이는 일반적으로 세라믹의 저온 고밀도화(900℃ 또는 그 이하)가 가능한, 고농도의 BaO-CaO-B₂O₃ 저 연화 온도 유리와 혼합된 세라믹 파우더를 사용함으로써 달성된다. 이러한 다량의 유리는 상기 세라믹의 K 및 Q 값을 낮추는 바람직하지 못한 효과를 가질 수 있다. Q 팩터 = 1/Df이고, durltj Df는 유전 손실 탄젠트이다. K 값이 보다 큰 유전체 재료에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나, 900℃ 이하의 온도에서 높은 K 유전체를 소결하는 것은 보다 어렵다.

본 발명은 유전체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유전 상수 K = 900 - 2500을 나타내고, 귀금속 금속화와 저온 동시 소성 세라믹 (LTCC) 분야에 사용될 수 있는, 바륨-티타늄-실리콘-텅스텐산염 기반 유전체 조성물에 관한 것이다. 전자기 간섭 필터 분야에 대해 100보다 큰 매우 높은 K 값을 갖는 유전체 재료에 대한 수요가 증가하고 있다.

일반적으로, 본 발명의 세라믹 재료는 적절한 양의 BaCO₃, TiO₂, WO₃ 및 SiO₂ 전구체를 혼합하고, 이들 재료를 수성 매질에서 함께 약 0.2 내지 1.5 μm의 입자 크기 D₅₀로 밀링함으로써 제조된 호스트 재료를 포함한다. 이 슬러리를 건조하고, 약 800 내지 1000℃에서 약 1 내지 5 시간 동안 하소하여, BaO, TiO₂, WO₃ 및 SiO₂를 포함하는 호스트 재료를 형성한다. 이어서, 생성된 호스트 물질을 기계적으로 분쇄하고, 플럭스제와 혼합하고, 다시 수성 매질에서 약 0.5 내지 1.0 μm의 입자 크기 D₅₀로 밀링한다. 상기 밀링된 세라믹 분말(;파우더)을 건조 및 분쇄하여, 미세하게 분쇄된 분말을 제조한다. 생성된 분말은 원통형 펠릿 내로 압축될 수 있고, 약 800 내지 1000℃, 또는 775 내지 약 900℃, 바람직하게는 약 840℃ 내지 약 900℃, 보다 바람직하게는 약 820 내지 약 890℃의 온도에서 소성될 수 있고, 보다 더 바람직하게는 약 845 내지 약 885℃, 가장 바람직하게는 약 880℃에서 약 1 내지 약 200 분, 바람직하게는 약 5 내지 약 100 분, 보다 바람직하게는 약 10 내지 약 50 분 동안, 더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 40 분, 가장 바람직하게는 약 30 분 동안 소성될 수 있다.

본 발명의 일 구현예는 소성시, 바륨-티타늄-실리콘-텅스텐 산화물 호스트 물질을 포함하는 무연 및 카드뮴 없는 유전체 물질을 형성하는 전구체 물질의 혼합물을 포함하는 조성물이다.

전 단락에 따른 혼합물은 또한 전구체를 더 포함할 수 있는 것으로부터, 상기 유전체 물질(재료)은, 소성시, 비스무트, 아연, 붕소, 리튬, 구리 및 망간으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 더 포함한다.

임의의 유전체 재료(물질)의 유전 상수는 100 초과, 바람직하게는 800 초과, 더욱 바람직하게는 900 초과, 및 성공적으로 보다 바람직하게는 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000 초과이다. 본원에 개시된 임의의 유전체 재료(물질)의 유전 상수는 약 900 내지 약 2500이다. 이 단락은 800 내지 3000의 모든 유전 상수 값, 즉 그 사이의 모든 값 및 그 사이의 모든 범위에 대한 근거를 제공하기 위한 것이다.

바람직한 구체예에서, 상기 호스트 물질은 납을 포함하지 않는다. 또 다른 바람직한 구체예에서, 상기 호스트 물질은 카드뮴을 포함하지 않는다. 보다 바람직한 양태에서, 상기 호스트 물질은 납 및 카드뮴을 포함하지 않는다.

바람직한 구체예에서, 상기 호스트 물질은 (i) 45 - 80 wt%의 BaO, 바람직하게는 50 - 75 wt%의 BaO, 보다 바람직하게는 53 - 73 wt%의 BaO, 보다 바람직하게 55 - 70 wt%의 BaO, (ii) 10 - 50 wt%의 TiO₂, 바람직하게는 20 - 40 wt%의 TiO₂, (iii) 0.1-30 wt%의 WO₃, 바람직하게는 0.1 - 25 wt%의 WO₃, 더욱 바람직하게는 0.5 - 20 wt%의 WO₃, 및 (iv) 0.01 - 10 wt%의 SiO₂, 바람직하게는 0.01 - 7 wt%의 SiO₂, 보다 바람직하게는 0.05 - 5 wt%의 SiO₂, 및 보다 바람직하게 0.2 - 4wt% SiO₂를 포함한다. 본원의 이 단락 및 여타의 단락에서 백분율, 시간, 온도 및 기타 매개 변수(파라미터)의 모든 값은 대안적 실시예에서 수정기호 "약(about)"이 선행되는 것으로 가정될 수 있다.

또 다른 실시 양태에서, 유전체 조성물은 (i) 0.1-15 wt%의 Bi₂O₃, 바람직하게는 0.5-10 wt%의 Bi₂O₃, (ii) 0.1-15 wt%의 ZnO, 바람직하게는 0.5-10 wt%의 ZnO, (iii) 0.01-10 wt%의 B₂O₃, 바람직하게는 0.1-5 wt%의 B₂O₃, (iv) 0.01-10 wt%의 Li₂O, 바람직하게는 0.01-5 wt%의 Li₂O, (v) 0.01-5 wt%의 CuO, 바람직하게는 0.01-2 wt%의 CuO, 및 (vi) 0.01-5 wt%, 바람직하게는 0.01-2 wt%의 MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO으로 이루어진 군으로부터 선택되는 최소한 하나와 함께 전술된 단락에 개시된 호스트 물질을 포함한다.

다른 실시예에서, 본 발명의 호스트 유전체 재료는 고체 부분을 포함하는 무연 및 무카드뮴 유전체 페이스트이며,

여기서, 상기 고체 부분은 다음을 포함한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt%의 WO₃; 및

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명의 유전체 재료(물질)는 다음과 함께 전 다락의 호스트 재료를 포함한다:

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 약 0.01 내지 약 2.0 wt% 포함한다.

소성시, 유전체 물질(재료)을 형성하는, 전구체의 혼합물을 포함하는 조성물이되, 상기 혼합물은 다음을 더 포함한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃;

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂;

약 0.1 wt% 내지 약 10.0 wt% Bi₂O₃.

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 B₂O₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂O;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 약 0.01 내지 약 2.0 wt%.

본원에서 임의의 유전체 재료는 유전체 페이스트의 고형(고체) 부분으로서 제공될 수 있다. 본원에서의 상기 유전체 페이스트는 하기에 기술된 바와 같은 비히클을 포함한다.

본 발명의 일 실시예는 다음을 포함하는, 전자 부품의 제조방법:

(a1) 기판에 본원에 개시된 임의의 유전체 조성물을 도포하는 단계 또는

(a2) 본원에 개시된 임의의 유전체 조성물을 포함하는 페이스트를 기판에 도포하는 단계 또는

(a3) 모놀리식 복합 기판을 형성하기 위해 본원에 개시된 임의의 유전체 조성물의 다수의 입자를 압축하는 단계; 및

(b) 상기 유전체 조성물을 소결시키기에 충분한 온도에서 상기 기판을 소성하는 단계.

본 발명의 실시예는 다층 기판을 형성하기 위해 100 미만의 유전 상수를 갖는 테이프 또는 페이스트의 적어도 하나의 교번하는 별도의 층과 조합하여 본원의 다른 곳에 개시된 임의의 유전체 재료 또는 페이스트의 교번 층을 동-소성 방법이다. 여기서, 교번 층은 상이한 유전 상수를 갖는다.

본 발명의 일 실시예는 소성 전에, 다음을 포함하는 도전성 페이스트와 함께 본원에 개시된 임의의 유전체 재료 또는 페이스트를 포함하는, 전기 또는 전자 부품이다:

a. 60-90 wt% Ag + Pd + Pt + Au,

b. 전이 금속의 규화물, 탄화물, 질화물 및 붕소화물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제 1 내지 10 wt%

c. 적어도 하나의 유리 프릿 0.5-10 wt%

d. 10-40 wt%의 유기 부분.

상기 본 발명의 전기 또는 전자 부품은 전자기 간섭 필터, 고 Q 공진기, 대역 통과 필터, 무선 패키징 시스템 및 이들의 조합일 수 있다.

본 발명은 유전체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유전 상수 K = 900 - 2500을 나타내고, 귀금속 금속화와 저온 동시 소성 세라믹 (LTCC) 분야에 사용될 수 있는, 바륨-티타늄-실리콘-텅스텐산염 기반 유전체 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은, 소성시, 바륨-티타늄-텅스텐-실리콘 산화물을 포함하는 유전체 물질을 형성하는 전구체 물질의 혼합물을 포함하는 유전체 조성물로부터 제조되는 전자 장치를 제공한다.

LTCC(저온 동시-소성 세라믹)는 상대적으로 낮은 소성 온도(1000℃ 미만)에서 Ag, Au, Pt 또는 Pd 또는 이들의 조합과 같은 저 저항 금속 전도체와 동시 소성되는 다층의 유리 세라믹 기판 기술이다. 때로는 주성분이 유리와 알루미나 또는 다른 세라믹 필러(충전재)로 구성될 수 있기 때문에, "유리 세라믹"이라고 한다. 일부 LTCC 제형은 재결정 유리이다. 본원에서 유리는 어떤 상황에서 형성되거나 조성물에 첨가될 수 있는, 프릿의 형태로 제공될 수 있다. 어떤 상황에서는, 니켈 및 이의 합금과 같은 베이스 금속(base metals)이, 이상적으로는 10^-12 내지 10^-8 기압의 산소 분압과 같은, 비-산화성 분위기에서 사용될 수 있다. 주위 대기 중에서 본원에 개시된 상기 유전체 조성물을 소성시키는 것도 가능하다. "베이스 금속(base metal)"은 금,은, 팔라듐 및 백금 이외의 금속이다. 금속 합금은 Mn, Cr, Co 및/또는 Al을 포함할 수 있다.

유전체 재료의 슬러리로부터 테이프 캐스팅(tape cast)이 절단되고, 바이어스(vias)로 알려진 홀이 형성되어 층간의 전기적 연결을 가능하게 한다. 상기 바이어스는 전도성 페이스트로 채워진다. 그런 다음 필요에 따라 동-소성 레지스터에 따라 회로 패턴이 인쇄된다. 인쇄된 기판의 다중 층이 적층된다. 스택에 열과 압력을 가하여, 층을 서로 결합시킨다. 다음, 저온(< 1000 ℃) 소결이 수행된다. 상기 소결된 스택은 최종 치수로 절단되고 필요에 따라 사후 소성 처리가 완료된다.

자동차 분야에 유용한 다층 구조는 약 5 개의 세라믹 층, 예를 들어 3-7 또는 4-6의 세라믹 층을 가질 수 있다. RF 분야에서, 구조는 10-25 개의 세라믹 층을 가질 수 있다. 배선 기판으로는 5-8 개의 세라믹 층이 사용될 수 있다.

유전체 페이스트. 유전체 층을 형성하기 위한 페이스트는 본원에 개시된 바와 같이, 유기 비히클을 미가공 유전체 재료와 혼합함으로써 수득될 수 있다. 또한 전술한 바와 같이, 소성시 산화물 및 복합 산화물로 전환되는 전구체 화합물(탄산염, 질산염, 황산염, 인산염)이 유용하다. 상기 유전체 재료는 이들 산화물 또는 이들 산화물의 전구체를 함유하는 화합물을 선택하여, 이를 적당한 비율로 혼합함으로써 얻어진다. 상기 미가공 유전체 재료 중의 이러한 화합물의 비율은 소성 후에 원하는 유전체층 조성물이 얻어지도록 결정된다. 본원의 다른 곳에서 개시된 바와 같은 미가공 유전체 재료는 일반적으로 약 0.1 내지 약 3 미크론, 보다 바람직하게는 약 1 미크론 또는 그 미만의 평균 입자 크기를 갖는 분말로 사용된다.

유기 비히클. 본원의 페이스트는 유기물 부분을 포함한다. 상기 유기물 부분은 유기 비히클이거나, 또는 이를 포함하고, 이는 유기 용매의 결합제 또는 물의 결합제이다. 본원에서 사용된 결합제의 선택은 결정적인 것은 아니고; 에틸 셀룰로오스, 폴리비닐 부탄올, 에틸 셀룰로오스 및 히드록시프로필 셀룰로오스와 같은 통상적인 결합제 및 이들의 조합물이 용매와 함께 적절하다. 상기 유기 용매 또한 결정적인 것은 아니고, 통상적인 유기 용매로부터 특정 적용 방법(즉, 인쇄 또는 쉬팅)에 따라 선택될 수 있고, 예를 들어, 부틸 카르비톨, 아세톤, 톨루엔, 에탄올, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르; 2,2,4-트리메틸 펜탄디올 모노이소부티레이트(Texanol®); 알파-테르피네올; 베타-테르피네올; 감마 테르피네올; 트리데실 알콜; 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르(Carbitol®), 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르(Butyl Carbitol®) 및 프로필렌 글리콜; 및 이의 혼합물, Texanol® 상표하에 판매되는 제품은 Eastman Chemical Company, Kingsport, TN로부터 입수할 수 있고; Dowanol® 및 Carbitol® 상표하에 판매되는 것들은 Dow Chemical Co., Midland, MI로부터 입수 가능하다.

본 발명의 유전체 페이스트의 유기물 부분에는 특별한 제한이 없다. 일 구체예에서, 본 발명의 유전체 페이스트는 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 유기 비히클; 또 다른 양태에서, 약 10 wt% 내지 약 30 wt%의 유기 비히클을 포함한다. 종종, 상기 페이스트는 결합제 약 1 내지 5 wt% 및 유기 용매 약 10 내지 50 wt%를 함유하고, 균형을 맞추기 위한 유전체 성분(고형분)을 포함한다. 일 실시예에서, 본 발명의 상기 유전체 페이스트는 여타에서 개시된 약 60 내지 약 90 wt%의 고형분 및 본원 및 상기 단락에서 설명된 약 10 wt% 내지 약 40 wt%의 유기 부분을 포함한다. 원한다면, 본 발명의 페이스트는 분산제, 가소제, 유전체 화합물 및 절연성 화합물과 같은 다른 첨가제를 약 10 wt% 까지 함유할 수 있다.

필러. 상이한 유전체 조성물의 테이프 층들 사이의 팽창 불일치를 최소화하기 위해, 코디어라이트, 알루미나, 지르콘, 용융 실리카, 알루미노실리케이트 및 이들의 조합과 같은 필러(충진제)를 1-30 wt%의 양으로, 바람직하게는 2-20 wt%, 더욱 바람직하게는 2-15 wt%의 양으로 하나 또는 그 이상의 유전체 페이스트에 첨가할 수 있다.

소성(소결). 다음, 상기 유전체 스택(2 또는 그 이상의 층)은 대기 분위기 중에서 소성되고, 이는 내부 전극층-형성 페이스트의 도체의 종류에 따라 결정된다. 상기 내부 전극층이 니켈 및 니켈 합금과 같은 베이스 금속 도체로 형성되는 경우, 상기 소성 분위기는 약 10^-12 내지 약 10^-8 atm의 산소 분압을 가질 수 있다. 약 10^-12 atm 보다 낮은 분압에서의 소결은 피해야 하는데, 도체가 비정상적으로 소결될 수 있기 때문이고 유전체층으로부터 분리될 수 있기 때문이다. 약 10^-8 atm 위의 산소 분압에서, 상기 내부 전극층은 산화될 수 있다. 약 10^-11 내지 약 10^-9 atm의 산소 분압이 가장 바람직하다. 그러나, 환원 분위기(H₂, N₂ 또는 H₂/N₂)는 유전체 페이스트에서 금속 비스무트로 Bi₂O₃를 바람직하지 않게 감소시킬 수 있다.

본원에 개시된 LTCC 조성물 및 장치에 대한 적용분야는 대역 통과 필터 (고역 또는 저역 통과), 전자기 간섭 필터, 고 Q 공진기, 무선 패키징 시스템, 통신용 무선 송신기 및 수신기, 예를 들어, 셀룰러 애플리케이션, 전력 증폭기 모듈(PAM), RF 프런트 엔드 모듈(FEM), WiMAX2 모듈, LTE-고급 모듈, 전송 제어 장치(TCU), 전자식 조향 장치(EPS), 엔진 관리 시스템(EMS), 다양한 센서 모듈, 레이더 모듈, 압력 센서, 카메라 모듈, 소형 아웃라인 튜너 모듈, 장치 및 부품용 씬 프로파일 모듈, 및 IC 테스터 보드가 포함된다. 대역 통과 필터는 커패시터와 인덕터라는 두 가지 주요 부품을 포함한다. 낮은 K 재료는 인덕터 설계에 적합하지만, 충분한 커패시턴스를 생성하기 위해 보다 많은 활성 영역을 요구하기 때문에 커패시터 설계에 적합하지 않다. 높은 K 재질은 반대의 결과를 가져온다.

실시예

하기 실시예는 본 발명의 바람직한 양태를 예시하기 위해 제공되며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

하기 표에 나타낸 바와 같이, 적당량의 BaCO₃, TiO₂, WO₃ 및 SiO₂를 혼합 한 다음, 수성 매질에서 약 0.2 내지 1.5 μm의 입자 크기 D₅₀으로 함께 분쇄한다. 이 슬러리를 건조하고, 약 800 내지 1000 ℃에서 약 1 내지 5 시간 동안 소성하여 BaO, TiO₂, WO₃ 및 SiO₂를 포함하는 호스트 재료를 형성한다. 이어서, 생성된 호스트 물질(재료)을 기계적으로 분쇄하고 용제와 혼합하고 수성 매질에서 약 0.5 내지 1.0 μm의 입자 크기 D₅₀으로 다시 분쇄한다. 분쇄(밀링)된 세라믹 분말을 건조 및 분쇄하여 미세하게 분쇄된 분말을 제조한다. 생성된 분말을 원통형 펠릿 내로 가압하고 약 880 ℃의 온도에서 약 30 분 동안 연소시킨다. 제제는 wt%로 주어져있다.

표 1. wt%로의 호스트 A 및 B 조성

Host	A	B
BaO	62.66 wt%	65.23 wt%
TiO₂	28.63 wt%	33.52 wt%
WO₃	7.72 wt%	1.11 wt%
SiO₂	0.99 wt%	0.14 wt%

표 2. 유전체 제형 1 & 2.

제형	1	2
호스트 A	94.27 wt%	---
호스트 B	---	93.47 wt%
Bi₂O₃	1.88 wt%	2.09 wt%
ZnO	1.86 wt%	2.29 wt%
H₃BO₃	0.92 wt%	0.99 wt%
Li₂CO₃	0.93 wt%	1.00 wt%
CuO	0.09 wt%	0.10 wt%
MnO	0.05 wt%	0.06 wt%

표 3은 880℃에서 30분 동안 연소된 표 2에 기재된 제형 1 및 2의 소결 디스크의 전기적 특성을 나타낸다.

표 3. 880℃에서 30분 동안 연소된 제형 1 및 2의 디스크에 대한, K, Q, 및 Df 데이터:

제형 1의 소결 디스크		제형 2의 소결 디스크
K @ 1 KHz	1188	K @ 1 KHz	2229
Q @ 1 KHz	110	Q @ 1 KHz	85
Df % @ 1 KHz	0.9	Df % @ 1KHz	1.2

표 4는 880℃에서 30분 동안 연소 후, 제형 1 및 2의 조성이다.

표 4. 880℃에서 30분 동안 연소 후, 제형 1 및 2의 조성:

880℃에서 30분 동안 연소 후, 제형 1		880℃에서 30분 동안 연소 후, 제형 2
BaO	59.63 wt%	61.61 wt%
TiO₂	27.25 wt%	31.66 wt%
WO₃	7.35 wt%	1.05 wt%
SiO₂	0.95 wt%	0.14 wt%
Bi₂O₃	1.90 wt%	2.11 wt%
ZnO	1.88 wt%	2.31 wt%
B₂O₃	0.52 wt%	0.57 wt%
Li₂O	0.38 wt%	0.41 wt%
CuO	0.09 wt%	0.09 wt%
MnO	0.05 wt%	0.05 wt%

본 발명은 하기 항목에 의해 더 정의된다.

항 1. 소성시, 바륨-티타늄-텅스텐-실리콘 산화물을 포함하는 유전체 물질(재료)을 형성하는 전구체의 혼합물을 포함하는 조성물.

항 2. 상기 항 1의 조성물에 있어서, 상기 혼합물은 전구체를 더 포함하는 것으로부터, 상기 유전체 물질이, 소성시, 비스무트, 아연, 붕소, 리튬, 구리 및 망간으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 도판트를 더 포함한다.

항 3. 항 1 또는 2에 따른 조성물에 있어서, 상기 유전체 물질(재료)은 800보다 큰 유전 상수를 나타낸다.

항 4. 상기 항 1 또는 2의 조성물에 있어서, 상기 유전체 물질(재료)은 900보다 큰 유전 상수를 나타낸다.

항 5. 상기 항 1 또는 2의 조성물에 있어서, 상기 유전체 물질(재료)은 약 900 내지 약 2500의 유전 상수를 나타낸다.

항 6. 상기 항 1에 따른 조성물은 전구체의 혼합물을 포함하는 것으로부터, 소성시, 하기를 포함하는 유전체 물질을 형성한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃; 및

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂.

항 7. 상기 항 6의 조성물에 있어서, 상기 전구체의 혼합물이 전구체를 더 포함하는 것으로부터, 소성시, 상기 유전체 물질이 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다:

약 0.5 내지 약 10.0 wt% Bi₂O₃;

약 0.5 내지 약 10.0 wt% ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 B₂O₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂O;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 약 0.01 내지 약 2.0 wt%.

항 8. 항 2에 따른 조성물은 전구체의 혼합물을 포함하는 것으로부터, 소성시, 하기를 포함하는 유전체 재료(물질)를 형성한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃;

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 B₂O₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂O;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

항 9. 고체 부분(고형분)을 포함하는 무연 및 무카드뮴 유전체 페이스트이되, 여기서, 상기 고체 부분은 하기를 포함한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt%의 WO₃; 및

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt% SiO₂.

항 10. 상기 항 9의 무연 및 무카드늄 유전체 페이스트는, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함한다:

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

항 11. 고체 부분을 포함하는 무연 및 무카드뮴 유전체 페이스트이되, 여기서, 상기 고체 부분은 하기를 포함한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃;

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

항 12. 하기를 포함하는 전자 부품의 형성방법(제조방법):

기판에 항 9-11 중 임의의 유전체 페이스트를 도포하는 단계; 및

상기 유전체 페이스트를 소결시키기에 충분한 온도에서 상기 기판을 소성하는 단계.

항 13. 항 12의 방법에 있어서, 상기 소성은 약 800 ℃ 내지 약 1000 ℃의 온도에서 수행된다.

항 14. 항 12의 방법에 있어서, 상기 소성은 대기(공기) 중에서 수행된다.

항 15. 항 1에 따른 조성물은 전구체의 혼합물을 포함하는 것으로부터, 소성시, 하기를 포함하는 유전체 물질을 형성한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃; 및

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂.

항 16. 항 15에 따른 조성물에 있어서, 상기 전구체의 혼합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함한다:

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

항 17. 항 16에 따른 조성물에 있어서, 상기 전구체의 혼합물은 하기를 포함한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt%의 WO₃;

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

항 18. 고체 부분을 포함하는 무연 및 무카드뮴 유전체 페이스트이되,

상기 고체 부분은 하기를 포함한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃; 및

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂.

항 19. 상기 항 18의 무연 및 무카드뮴 유전체 페이스트는, 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함한다:

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

항 20. 고체 부분을 포함하는 무연 및 무카드뮴 유전체 페이스트이되,

여기서, 상기 고체 부분은 하기를 포함한다:

약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;

약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;

약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt%의 WO₃;

약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt% SiO₂;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;

약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;

약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;

약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및

항 21. 하기를 포함하는 전자 부품의 형성방법(제조방법):

상기 1-20 항 중 임의의 유전체 페이스트를 기판에 도포하는 단계; 및

항 22. 항 21의 방법에 있어서, 상기 소성은 약 800 ℃ 내지 약 1000 ℃의 온도에서 수행된다.

항 23. 항 21 또는 22의 방법에 있어서, 상기 소성은 공기(대기) 중에서 수행된다.

항 24. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항의 무연 및 무카드뮴 유전체 물질(재료)은, 소성 후, 소성된 조성물이 100-3000의 유전 상수 K를 나타낸다.

항 25. 소성 전에, 항 1-20 중 임의의 무연 및 무카드뮴 유전체 물질(재료) 또는 페이스트를, 하기를 포함하는 도전성 페이스트와 함께 포함하는 전기 또는 전자 부품:

60-90 wt% Ag + Pd + Pt + Au,

전이 금속의 규화물, 탄화물, 질화물 및 붕(소)화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제 1 내지 10 wt%,

적어도 하나의 유리 프릿 0.5-10 wt%

10-40 wt%의 유기 부분.

항 26. 상기 항 25의 전기 또는 전자 부품에 있어서, 상기 전기 또는 전자 부품은 전자기 간섭 필터, 고 Q 공진기, 대역 통과 필터, 무선 패키징 시스템 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

항 27. 하기를 포함하는 전자 부품의 형성방법(제조방법):

(a1) 상기 항 1 내지 20 중 어느 한 항의 유전체 조성물을 기판에 도포하는 단계 또는

(a2) 상기 항 1 내지 21 중 어느 한 항의 유전체 조성물을 포함하는 테이프를 기판에 도포하는 단계 또는

(a3) 상기 항 1 내지 21 중 어느 한 항의 유전체 조성물을의 복수의 입자를 압축하여, 모놀리식 복합 기재(기판)를 형성하는 단계; 및

항 28. 상기 항 27의 방법에 있어서, 상기 소성은 약 800 ℃ 내지 약 1000 ℃의 온도에서 수행된다.

항 29. 상기 항 28의 방법에 있어서, 상기 소성은 약 840 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도에서 수행된다.

항 30. 상기 항 27-29 중 임의의 방법에 있어서, 상기 소성은 공기(대기) 중에서 수행된다.

항 31. 다중-층 기판을 형성하기 위하여 100 보다 작은 유전 상수를 가지는 페이스트 또는 테이프의 적어도 하나의 교번 분리 층과 조합되는 상기 항 1 내지 21 중 어느 하나의 유전체 재료(물질)의 적어도 하나의 층의 동시-소성(공-소성) 방법.

항 32. 항 31의 방법에 있어서, 상기 소성은 약 800 ℃ 내지 약 1000 ℃의 온도에서 수행된다.

항 33. 항 32의 방법에 있어서, 상기 소성은 약 840 ℃ 내지 약 900 ℃의 온도에서 수행된다.

항 34. 상기 31-33 항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 상기 소성은 공기(대기) 중에서 수행된다.

부가적인 이점 및 수정들은 당업자에게 용이하게 일어날 것이다. 따라서, 보다 넓은 관점에서의 본 발명은 여기에 도시되고 설명된 특정 세부 사항 및 예시적인 실시예에 제한되지 않는다. 이에, 첨부된 청구 범위 및 그 등가물에 의해 정의 된 바와 같이, 일반적인 본 발명 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변형(수정)이 이루어질 수 있다.

Claims

소성시에, 하기를 포함하는 유전체 물질을 형성하는, 전구체의 혼합물을 포함하는 조성물:
약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;
약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;
약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt%의 WO₃; 및
약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂.
제1항에 있어서,
상기 전구체의 혼합물은 전구체를 더 포함하여, 소성시, 상기 유전체 물질이 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물:
약 0.5 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;
약 0.5 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 B₂O₃;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂O;
약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및
MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 약 0.01 내지 약 2.0 wt%.
소성시에, 하기를 포함하는 유전체 물질을 형성하는 전구체의 혼합물을 포함하는 조성물:
약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;
약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;
약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt%의 WO₃;
약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt% SiO₂;
약 0.1 wt% 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;
약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 B₂O₃;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂O;
약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및
MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 약 0.01 내지 약 2.0 wt%.
고체 부분을 포함하는 무연 및 무카드뮴 유전체 페이스트이되,
상기 고체 부분은 하기를 포함한다:
약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;
약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;
약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt%의 WO₃;
약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt% SiO₂;
약 0.1 wt% 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;
약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 B₂O₃;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂O;
약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및
MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 약 0.01 내지 약 2.0 wt%.
하기를 포함하는 전자 부품의 제조방법:
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 유전체 페이스트 또는 유전체 물질(재료)을 기판에 도포하는 단계; 및
상기 유전체 페이스트를 소결시키기에 충분한 온도에서 상기 기판을 소성하는 단계.
제5항에 있어서,
상기 소성은 약 800 ℃ 내지 약 1000 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 소성은 대기(공기) 중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
소성시, 하기를 포함하는 유전체 물질(재료)을 형성하는, 전구체의 혼합물을 포함하는 조성물:
약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;
약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;
약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃; 및
약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂.
제8항에 있어서,
상기 전구체의 혼합물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물:
약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;
약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;
약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및
MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 약 0.01 내지 약 2.0 wt%.
제9항에 있어서,
상기 전구체의 혼합물은 하기를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물:
약 53.0 wt% 내지 약 73.0 wt%의 BaO;
약 20.0 wt% 내지 약 40.0 wt%의 TiO₂;
약 0.5 wt% 내지 약 20.0 wt% WO₃;
약 0.05 wt% 내지 약 5.0 wt%의 SiO₂;
약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 Bi₂O₃;
약 0.1 내지 약 10.0 wt%의 ZnO;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 H₃BO₃;
약 0.01 내지 약 5.0 wt%의 Li₂CO₃;
약 0.01 내지 약 2.0 wt%의 CuO; 및
MnO₂, Mn₂O₃ 및 MnO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 약 0.01 내지 약 2.0 wt%.
하기를 포함하는 전자 부품의 제조방법:
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항의 유전체 페이스트를 기판에 도포하는 단계; 및
상기 유전체 페이스트를 소결시키기에 충분한 온도에서 상기 기판을 소성하는 단계.
제11항에 있어서,
상기 소성은 약 800 ℃ 내지 약 1000 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 소성은 대기(공기) 중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
소성 전에, 제1항 내지 제4항, 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항의 무연 및 무카드뮴 유전체 물질 또는 페이스트와, 하기를 포함하는 도전성 페이스트를 함께 포함하는 전기 또는 전자 부품:
60-90 wt% Ag + Pd + Pt + Au,
전이 금속의 규화물, 전이 금속의 탄화물, 전이 금속의 질화물 및 전이 금속의 붕소화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제 1 -10 wt%,
적어도 하나의 유리 프릿 0.5-10 wt%,
10-40 wt%의 유기 부분.