LTCC 새로운 조성에 대한 동향 조사 레포트 입니다.

소개

LTCC 새로운 조성에 대한 동향 조사 레포트 입니다.

현재 연구 상황과 LTCC(저온 동시 소성 세라믹)에 대한 새로운 조성을 찾는 이유,
쓰이는 방향, 각각의 목적에 따른 LTCC 조성에 대한 특징과 동향을 기술하였습니다.

목차

1. 고 열팽창 계수 LTCC (2page)
2. 초 고강도 LTCC 소재(3page)
3. Glass Free LTCC 소재(4page)

본문내용

√ 초 고강도 LTCC 소재

기존의 LTCC 소재의 문제점 중 하나는 기판이나 부품의 형상을 유지시켜 주고, 기계적 물성을 향상시키는 역할을 충진제가 담당하고, 첨가된 유리 성분이 소결 온도를 낮추는 역할을 각각 담당하는 과정에서 첨가된
Glass 로 인해 기판의 강도와 더불어 신뢰성이 저하되는 것이다.

최근에는 충진재와 혼합하는 유리 성분을 결정화시켜 강도와 유전 특성을 동시에 향상시키는 방법에 대한 연구가 심도 있게 진행되고 있다. 현재 출시된 LTCC 소재중에서 기존의 LTCC 소재의 강도를 훨씬 상회하는 재료로서, Kyocera (일본) 사가 보유한 GL 950 모델은 3점 항절 강도가 400 MPa을 나타내어 기존 alumina 기반의 HTCC 재료를 대체할 수 있을 것으로 전망되고 있다. 이 재료는 유리 자체의 출발 조성이 diopside 상으로 (CaO·MgO·2SiO2) 결정화되는 계로 알려져 있다.

단순 diopside 조성만으로도 유리화가 가능하나, 결정성이 매우 강하기 때문에 양산에는 어려움이 많다. 그러나 강도가 높고 유전손실(tanδ)이 낮아 고주파수영역에서 사용되는 부품에 적합하다. Alumina 또는 다른 결정질 세라믹을 충진재로 사용하며 장석계 glass 세라믹스와는 달리 glass 내부로 충진재의 일부가 확산되지는 않는 장점을 가지고 있다.

Kyocera의 등록 특허 (일본 특허 3904838)에서 Diopside 조성으로 소결온도 900℃에서 강도 400 MPa의 결과가 실시예에 언급되고 있어 상용화된 GL 950의 조성을 이것으로 유추할 수 있다.

또 다른 결정화 방법으로는 유리 성분에서 Diopside가 결정화되고, 첨가된 충진재인 Al2O3와 유리가 반응하여 Anorthite 결정을(CaO·Al2O3·2SiO2) 동반하여 석출시키는 시스템이 있다.

상기 조성의 장점으로는 출발 조성의 성분에 따라 생성되는 결정상의 분율을 조절할 수 있고, CaO 첨가에 의해 초기 유리 용해 온도를 낮출 수 있다는 것이다. 또한 분산 강화의 목적으로 TiO2 등의 핵 생성제를 첨가한 경우 400 MPa 이상의 강도를 나타내는 Diopside + Anorthite 혼합 결정상을 갖는 LTCC 조성물에 대한 연구 결과도 발표되고 있다.

참고자료

· 다기능 고집적 3D 패키지용 세라믹스 소재 및 공정기술 : 새로운 LTCC 조성물 개발동향 (이효종, 손석호)