Borosilicate glass에 따른 glass/ceramics 유전체의 소결 및 유전 특성 Sintering and dielectric properties of glass/ceramics dielectrics due to the borosilicate glass원문보기
LTCC(low temperature co-fired ceramics)용 glass/ceramic 복합체를 제조하기 위해 3종류 의 glass를 선정하고 filler로 $Al_2O_3$ 와 $TiO_2$를 사용하여 glass frit에 따른 소결 및 유전 특성에 대하여 조사하였다. Glass frit은 lead-borosilicate(PBS), zinc-borosilicate(ZBS), bismuth-borosilicate(BBS) glass 조성을 사용하였고 1100~$1400^{\circ}C$에서 melting시킨 후 quenching하여 frit화하였다. $Al_2O_3$와 $TiO_2$ filler에 10~50 vol%로 glass frit을 각각 혼합한 후 600~$950^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결한 결과 50 vol% glass frit 일 때 $900^{\circ}C$ 이하에서 소성이 가능하였다. 유전특성은 $900^{\circ}C$에서 $Al_2O_3$-50vol%PBS($\varepsilon_{r}$=8.8, $Q{\times}f_o$=4,900, $\tau_f$=-24), $Al_2O_3$-50vol% ZBS($\varepsilon_{r}$=5.7, $Q{\times}f_o$=17,800, $\tau_f$=-21), $Al_2O_3$-50vol%BBS($\varepsilon_{r}$=11.1, $Q{\times}f_o$= 2,080, $\tau_f$=-48), $TiO_2$-50vol%PBS($\varepsilon_{r}$=18.6, $Q{\times}f_o$=3,800, $\tau_f$=+135), $TiO_2$-50vol%ZBS($\varepsilon_{r}$=36.4, $Q{\times}f_o$= 7,500, $\tau_f$=+159), $TiO_2$-50vol%BBS($\varepsilon_{r}$=56.4, $Q{\times}f_o$=520, $\tau_f$=+119)을 나타내었다. 따라서 LTCC용 기판재료 및 마이크로파유전체로 응용이 가능한 것으로 확인되었다.
LTCC(low temperature co-fired ceramics)용 glass/ceramic 복합체를 제조하기 위해 3종류 의 glass를 선정하고 filler로 $Al_2O_3$ 와 $TiO_2$를 사용하여 glass frit에 따른 소결 및 유전 특성에 대하여 조사하였다. Glass frit은 lead-borosilicate(PBS), zinc-borosilicate(ZBS), bismuth-borosilicate(BBS) glass 조성을 사용하였고 1100~$1400^{\circ}C$에서 melting시킨 후 quenching하여 frit화하였다. $Al_2O_3$와 $TiO_2$ filler에 10~50 vol%로 glass frit을 각각 혼합한 후 600~$950^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결한 결과 50 vol% glass frit 일 때 $900^{\circ}C$ 이하에서 소성이 가능하였다. 유전특성은 $900^{\circ}C$에서 $Al_2O_3$-50vol%PBS($\varepsilon_{r}$=8.8, $Q{\times}f_o$=4,900, $\tau_f$=-24), $Al_2O_3$-50vol% ZBS($\varepsilon_{r}$=5.7, $Q{\times}f_o$=17,800, $\tau_f$=-21), $Al_2O_3$-50vol%BBS($\varepsilon_{r}$=11.1, $Q{\times}f_o$= 2,080, $\tau_f$=-48), $TiO_2$-50vol%PBS($\varepsilon_{r}$=18.6, $Q{\times}f_o$=3,800, $\tau_f$=+135), $TiO_2$-50vol%ZBS($\varepsilon_{r}$=36.4, $Q{\times}f_o$= 7,500, $\tau_f$=+159), $TiO_2$-50vol%BBS($\varepsilon_{r}$=56.4, $Q{\times}f_o$=520, $\tau_f$=+119)을 나타내었다. 따라서 LTCC용 기판재료 및 마이크로파 유전체로 응용이 가능한 것으로 확인되었다.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
AbO? 와 TiC)2에 정량적으로 혼합하여 glass/ceramics을 제조하여 glass의 Ts 및 각 온도별 glass/ceramic의 소결 경향성을 고찰하였고, LTCC용 유전체 응용이 가능한지 확인하기 위해 glass/ceramic 복합체의 유전 특성을 조사하였다.
각각의 배치는 1급 시약용 분말을 칭량하여 폴리에틸렌 용기에서 건식 혼합을 실시하였다. 혼합된 powder를 알루미나 도가니에 넣어 1100~130 0C에서 1시간 동안 유지, 용융시킨 후, 증류수에 급냉시켜 glass를 제조하였다. 제조된 glass는 디스밀을 통해서 1차 분쇄한 후 다시 알루미나 용기에 지르코니아 볼을 이용하여 에탄올욜 용매로 24시간 ball milling 하여 powder를 제조하였다.
대상 데이터
제조하였다. 선택한 유리 조성은 일반적인 glass/ ceramic용 lead, zinc, bismuth-borosilicate계를 선택하였고, 상세 조성은 표 1과 같다. 각각의 배치는 1급 시약용 분말을 칭량하여 폴리에틸렌 용기에서 건식 혼합을 실시하였다.
이론/모형
본 연구에서는 일반적인 glass 용융법을 이용하여 glass flit을 제조하였다. 선택한 유리 조성은 일반적인 glass/ ceramic용 lead, zinc, bismuth-borosilicate계를 선택하였고, 상세 조성은 표 1과 같다.
성능/효과
Borosilicate 계 glass 를 50 vol% 첨가한 AI2O3 와 TiO: ceramic을 900℃에서 소결한 결과 A-PBS(ee8.5, QxfQ 4, 900, Tr=-24), A-ZBS(ee5.7, Qxfo= 17, 800, A-BBS(er =11.1, Qxfo=2, 080, 口=・48), T-PBS(侖=18.6, QxfU3, 800, Tf= +135), T-ZBS(&=36.4, Qxf*7, 500, "=+159), T-BBS(£「=56.4, Qxf°=520 , 比+119)의 유전 특성을 나타내었다.
그림 1은 각각의 glass/ceramic 시편의 상대밀도 변화를 나타낸 것이다. BBS glass를 첨가한 glass/ceramic이 가장 높은 상대 일도를 보이는데 이는 소결 온도보다 현저히 낮은 Ts로 소결이 진행됨에 따라 고립 기공을 액상으로 채우는 시간 충분하게 패문으로 사료되며, ZBS glass를 첨가한 glass/ceramic이 가장 낮은 상대 밀도를 보이는데 이는 결정화 유리의 특성으로 유리의 결정 화로 원활한 액상의 기공 채움이 이루지지 못해 다량의 폐기 공이 형성되었기 매문으로 즉, 짧은 재배열 시간 해문에 충뿐한 밀도가 형성되지 않은 것으로 사료된다.
Glass 종류에 따른 Ts를 dilatometerS 이용하여 측정한 결과 BBS glass의 Ts가 442℃로 가장 낮았으며, BPS glass 의 Ts가 627℃로 가장 높았다. 각각의 PBS, ZBS, BBS glass를 AI2O3와 Ti€>2에 10-50 vol%로 정량적으로 합성하여 60(4950℃에서 소결한 결과 glass 항량이 50 vol% 이상일 경우에만 900P에서 완전 소결이 이루어 지었는데, 이는 소결 과정에서 glass의 함량이 적어서 소결 구동력이 약했던 것으로 사료된다.
PBS, ZBS, BBS borosiHcate glass의 Ts는 627, 588, 442℃ 를 나타내었고, BBS glass Ts가 가장 낮으면서 glass/ ceramic의 최대 치밀화 온도가 낮았고, 선수 축율은 PBS 이ass를 이ass/ceramic로 사용한 경우 가장 높았다.
Ts가 627℃로 가장 높았다. 각각의 PBS, ZBS, BBS glass를 AI2O3와 Ti€>2에 10-50 vol%로 정량적으로 합성하여 60(4950℃에서 소결한 결과 glass 항량이 50 vol% 이상일 경우에만 900P에서 완전 소결이 이루어 지었는데, 이는 소결 과정에서 glass의 함량이 적어서 소결 구동력이 약했던 것으로 사료된다. 그림 1은 각각의 glass/ceramic 시편의 상대밀도 변화를 나타낸 것이다.
각각의 glass/ceramic의 X선 회절 분석 결과 glass의 함량이 증가함에 따라 다량의 2차 상이 형성되는 것을 확인할 수 있었으며, ZBS와 BBS glass를 첨가한 결과 소결이 진행됨에 따라 filler의 주상에서 반응에 의한 2차상이 주상으로 변화하였으며, 또한 FE-SEM믈 통해 glass 함량이 증가함에 따라 기공이 소멸되면서 치밀 화가 이루어지는 것묠 확인할 수 있었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.