보고서 정보
주관연구기관 |
경기대학교 Kyonggi University |
연구책임자 |
김응수
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2022-03 |
과제시작연도 |
2021 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202200016388 |
과제고유번호 |
1711147738 |
사업명 |
개인기초연구(과기정통부)(R&D) |
DB 구축일자 |
2022-11-22
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키워드 |
마이크로파 유전특성.복합 유전체 소재.결정구조 특성.미세구조 특성.제조공정.Microwave dielectric properties.Composite dielectric materials.Crystal Structural characteristics.Microstructural characteristics.Preparation method.
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초록
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연구개요
본 연구에서는 차세대 통신용 기판재료로 활용될 수 있는 결정질 세라믹(Scheelite, Willemite, Ilmenite, Corundum), 결정화 글래스 세라믹(Diopside, Wallastonite, Enstatite), 그리고 폴리머(PS, PP, PTFE)를 대상으로 복합소재 합성기술 및 제조공정을 연구하고 마이크로파 주파수 대역에서 저유전율(k<10@10GHz), 저유전손실 (tanδ<3x10-4@ 10GHz) 특성을 갖는 복합소재의 유전특성 제어기술을 개발하였다.
연구 목표대비 연구결과<
연구개요
본 연구에서는 차세대 통신용 기판재료로 활용될 수 있는 결정질 세라믹(Scheelite, Willemite, Ilmenite, Corundum), 결정화 글래스 세라믹(Diopside, Wallastonite, Enstatite), 그리고 폴리머(PS, PP, PTFE)를 대상으로 복합소재 합성기술 및 제조공정을 연구하고 마이크로파 주파수 대역에서 저유전율(k<10@10GHz), 저유전손실 (tanδ<3x10-4@ 10GHz) 특성을 갖는 복합소재의 유전특성 제어기술을 개발하였다.
연구 목표대비 연구결과
마이크로파 주파수 대역에서 저 유전상수 및 저 유전손실을 갖는 복합소재를 개발하기 위해 결정질 세라믹, 결정화 글래스 세라믹, 폴리머를 대상으로 단일 조성 후보 및 복합소재 화합물을 제조하고, 제조공정과 결정 구조 변화 및 미세구조 변화가 유전특성에 미치는 영향을 체계적으로 연구를 진행했다. 본 연구의 최종목표인 통신기판용 복합소재의 마이크로파 유전특성 제어기술 개발을 위하여 1,2차 년도에 연구개발한 세라믹스를 기반으로 3차 년도에 세라믹 폴리머 복합체를 연구개발함으로써 최종적인 성과를 얻었다. 1차년도 연구개발로, Mg2TiO4 (Inverse spinel), Mg2SiO4 (Forsterite), CaBO4(B=Mo, W) (Scheelite) 및 MgTiO3 (Ilmenite) 계 세라믹에 대해서 미세구조 제어 인자를 규명하고, 결정구조 특성을 정량화하여 GHz~mm-Wave 유전특성(품질계수, 유전상수, 공진주파수의 온도안정성)과 결정구조특성의 상관관계를 도출하였다. 2차 년도 연구개발로, LTCC(Low temperature co-fired ceramics)기술 적용을 위한 Glass ceramics(결정화 글라스 세라믹)의 마이크로파 유전체의 조성과 제조공정에 대해 연구하고, 고상소결법, WSS(water soluble silicon)법으로 제조한 CaSiO3(Wollastonite), CaMgSi2O6 (Diopside), MgSiO3 (Enstatite), Zn2SiO4 (Willemite)계 세라믹의 마이크로파 유전특성에 대해 미세구조 제어 인자를 규명하고 결정 구조적 특성을 정량화하여 GHz~mm-Wave 유전특성(품질계수, 유전상수, 공진 주파수의 온도안정성)과 결정구조특성의 상관관계를 도출 및 비교하여 유전특성을 효과적으로 예측하고 제어하는 방안을 연구하였다. 3차 년도에는 1, 2차 년도에서 확보된 결정구조와 GHz 대역 유전특성의 상관관계를 기반으로, 높은 품질계수를 가지는 마이크로파 유전체 세라믹스인 MgO, MgTiO3, Zn2SiO4, CaSiO3계 고용체 화합물 및 결정화 글래스 세라믹을 모재로 한 ceramic - polymer복합체의 존재상과 미세구조, 결정구조 특성에 대하여 연구하여 상관관계를 규명하고 GHz~mm-Wave 유전특성의 효과적인 향상 방안을 제시하였다.
연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
인간의 삶의 질 향상과 편의성 증진을 추구하는 미래사회는 언제, 어디서나, 다양하고 방대한 정보를 공유하기 위하여, 인간과 정보공간과의 상호공존을 지향하며 초연결(hyper connectivity)사회의 구현이 예상된다. 4차 산업혁명으로 다양하고 방대한 정보를 공유하는 멀티미디어 및 소셜네트워크 서비스 수요가 급격히 증가하고 있다. 또한 IoT, 5G 모바일, 스마트 헬스케어 등 다양한 서비스들을 안정적으로 제공 할 수 있는 차세대 통신 시스템 및 기기에서 요구되는 통신용 기판소재는 마이크로파 주파수 대역 저 손실 복합소재 유전체이다. 본 연구를 통하여 확보된 저 손실 복합소재의 결정구조 및 미세구조 제어기술은 다양한 마이크로파 주파수 대역의 수동부품의 개발 연구에 기초 자료로써 활용 가능할 것이며, 향후 전자부품의 고기능화 및 소형화의 핵심 기술이 될 수동부품 집적화 기술인 SOP (system on package)의 원천 소재 및 기반 기술로 활용 가능할 뿐 아니라, LTCC 기술과 다층 PCB 기술을 바탕으로 Module화 할 수 있는 모든 전자부품의 소재 및 기반 요소 기술로 활용이 가능할 것이다.
(출처 : 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구결과 요약문 ... 2
- 목차 ... 3
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
- (1) MgO/Polymer (Polypropylene(PP),Polytetrafluoroethylene(PTFE),Polystyrene(PS))세라믹-폴리머 복합체의 마이크로파 유전특성 ... 4
- (2) MgTi0.95B0.05O3 (B=Ti, Sn)/polystyrene(PS) 세라믹-폴리머 복합체의 마이크로파 유전특성 ... 6
- (3) (Zn0.925Ni0.075)1.85SiO3.85/polystyrene(PS) 세라믹-폴리머 복합체의 마이크로파 유전특성 ... 8
- (4) 결정화 글래스 세라믹 CaSiO3/poly styrene(PS) 복합체의 마이크로파 유전특성 ... 9
- (5) 주요 결론 ... 10
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
- 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
- 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
- 3) 목표 달성 수준 ... 12
- 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
- 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
- 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
- 6. 참고문헌 ... 14
- 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
- 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
- 끝페이지 ... 26
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