• 제목/요약/키워드: Cordierite Ceramic Substrate

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Micro/Millimeter-Wave Dielectric Indialite/Cordierite Glass-Ceramics Applied as LTCC and Direct Casting Substrates: Current Status and Prospects

  • Ohsato, Hitoshi;Varghese, Jobin;Vahera, Timo;Kim, Jeong Seog;Sebastian, Mailadil T.;Jantunen, Heli;Iwata, Makoto
    • 한국세라믹학회지
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    • 제56권6호
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    • pp.526-533
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    • 2019
  • Indialite/cordierite glass-ceramics demonstrate excellent microwave dielectric properties such as a low dielectric constant of 4.7 and an extremely high quality factor Qf of more than 200 × 103 GHz when crystallized at 1300℃/20 h, which are essential criteria for application to 5G/6G mobile communication systems. The glass-ceramics applied to dielectric resonators, low-temperature co-fired ceramic (LTCC) substrates, and direct casting glass substrates are reviewed in this paper. The glass-ceramics are fabricated by the crystallization of glass with cordierite composition melted at 1550℃. The dielectric resonators are composed of crystallized glass pellets made from glass rods cast in a graphite mold. The LTCC substrates are made from indialite glass-ceramic powder crystallized at a low temperature of 1000℃/1 h, and the direct casting glass-ceramic substrates are composed of crystallized glass plates cast on a graphite plate. All these materials exhibit excellent microwave dielectric properties.

판상형 알루미나 첨가에 의한 코디어라이트의 미세구조 및 물성 변화에 대한 고찰 (Characteristics of cordierite ceramics filled with alumina platelets)

  • 이상진;조경식
    • 한국결정성장학회지
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    • 제12권6호
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    • pp.292-298
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    • 2002
  • 비정질 코디어라이트에 판상형 알루미나를 첨가하여 미세구조를 제어함으로써 저 유전율과 저 열팽창계수를 갖는 세라믹 기판재료를 연구하였다. 판상형 알루미나는 4종류의 크기를 갖는 분말을 사용하였으며, 그 첨가량을 달리하며 각 조성의 기계적 성질, 유전상수, 및 열팽창계수의 거동을 고찰하였다. 슬립 케스팅 후 $1300^{\circ}C$에서 2시간 동안 소결된 시편은 순수한 코디어라이트에 비하여 80 MPa의 향상된 강도치를 보였으며, 실리콘 칩의 열팽창계수에 접근하는 $3.5 \times 10^{-6}/^{\circ}C$의 열팽창계수 값을 보였다. 판상형 알루미나의 특성에 의해 형성된 소결체 기지내의 고립기공은 알루미나의 첨가에 의해 발생되는 유전상수의 증가를 억제시켰으며, 1 MHz에서 5.0의 유전상수 값을 나타내었다.

STEM에 의한 구리와 코디에라이트 접촉면의 특성 연구 (Characterization of Cu/cordierite Interfaces by STEM)

  • 한병성
    • 대한전자공학회논문지
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    • 제27권10호
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    • pp.101-105
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    • 1990
  • $900^{\circ}C$에서 합성된 코디에라이트의 합성 방법인 졸겔방법은 구리와 세라믹간의 상호 열처리를 가능하게 해준다. 구리와 코디에라이트 기판과의 강한 결합은 eutectic bonding 기술로 얻어질 수 있다. 구리와 코디에라이트의 접촉면에서 미시적 특성을 STEM을 이용하여 연구하였는데 구리의 확산은 강한 화학적, 구조적 변화와 함께 접촉면 영역에서 이루어지고 있다. 비록 이들 접촉면이 강한 접촉력을 가지고 있지만 접촉면에서 구리화합물의 형성에 대한 명백한 입증을 얻어내지는 못하였다.

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ISG법에 의한 금속과 세라믹기판과의 밀착력 향상 (Adhesion improvement between metal and ceramic substrate by using ISG process)

  • 김동규;이홍로;추현식
    • 한국표면공학회지
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    • 제32권6호
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    • pp.709-716
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    • 1999
  • Ceramic is select for an alternative substrate material for high-speed circuits due to its low-thermal expansion. As, in this study, ceramic was prepared by ISG (interlayer sol-gel) process using metal salts and a metal alkoxide as the starting materials. Generally ceramic substrate is used electroless copper plating for the metallization. But it has been indicate weakely the adhesion strength between the substrate and copper layer. Therefore, this research, using the ISG process on the preparation of homogeneous and possible preparation at law temperature fabricated sol solution. Using of the dip coating method was coated for the purpose of giving the anchoring effect on the coating layer and enhancing the adhesion strength between the $Al_2$O$_3$ substrate and copper layer. This study examined primary the characteristic of the sol making condition and differential thermal analysis (DTA) X-ray diffraction (XRD) were mearsured to identify the crystal phase of heat treatment specimens. The morphology of the coated films were studied by scanning electron microscopy(SEM). As a resurt, XRD analysis was obtained patterns of $\alpha$-cordierite after heat-treatment about 2 hours at $1000^{\circ}C$. SEM analysis could have seen a large number of voids on coated film. The more contants of$ Al_2$$O_3$ Wt% was increased the more voids was advanced. Peel adhesion strength has a maximum in the contants of the TEOS:ANE of 1:0.7 mole%. In this case, adhesion strength has been measured 1150gf, peel adhesion strength were about 10 times more than uncoated of the ceramics film.

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저온소결 세라믹기판용 Cordierite계 결정화유리의 합성 및 특성조사에 관한 연구;(IV) Sol-Gel법으로 코팅한 Cu분말을 이용한 Metallizing (Synthesis and Characterization of Cordierite Glass-Ceramics for Low Firing Temperature Substrate; (IV) Metallizing by Using Cu Powder Coated by Sol-Gel Method)

  • 김병호;문성훈;이근헌;임대순
    • 한국세라믹학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.427-435
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    • 1994
  • Cu-metallized low firing temperature substrates were synthesized by cofiring green sheet of cordierite-based glass with Cu. By Sol-Gel method, Cu powder was coated with borosilicate gel which should act as a glass frit in Cu paste during cofiring. Theoretical weight ratios of Glass/Cu were controlled to be 2.5, 5, 10 and 15% by varying alkoxide concentrations. Average particle size of coated Cu was 0.629~0.674 ${\mu}{\textrm}{m}$ in comparison to that of as-received Cu(0.596 ${\mu}{\textrm}{m}$), which increased with alkoxide concentration but did not increase above certain concentration. The weight ratios of coated layer were 2.11~5.37%. The properties of Cu-metallized low firing temperature substrate, cofired at 90$0^{\circ}C$ for 1h under H2/N2 atmosphere, were as follows; sheet resistance was 13~43 m{{{{ OMEGA }}/$\square$, adhesion strength was 1.0~2.1 kgf/$\textrm{mm}^2$. From the observations of SEM photographs, the gel coated on Cu performed excellently as a glass frit.

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세라믹 하니컴 담체의 3차원 유한요소해석을 위한 등가탄성방법의 효과적인 접근 (An Effective Approach of Equivalent Elastic Method for Three-Dimensional Finite Element Analysis of Ceramic Honeycomb Substrates)

  • 백석흠;조석수
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권3호
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    • pp.223-233
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    • 2011
  • 세라믹 모노리스 촉매는 두 계층으로 구성된 하니컴 구조이다. 하니컴 구조는 열유동 및 구조해석에서 연속체로 고려한다. 하니컴 구조의 등가 기계적 물성은 유한요소해석(FEA) 시험편으로부터 얻어진다. 강도 시험과 FEA는 ASTM C1674-08에서 소개된 사각 단위 셀 시험편과 시험방법에 의해 각각 달성되었다. 코제라이트 세라믹 층과 워시코트 층 사이의 접합계수는 거의 0이다. FEA 시험편은 접합계수에 기반한 모델로 만들어진다. 세라믹 모노리스 담체에서 탄성계수, 푸아송 비와 열적 물성은 FEA 시험편에 의해 결정하였다.

실험계획법을 이용한 세라믹 허니컴의 굽힘강도평가 (Evaluation of Bending Strength for Ceramic Honeycomb Using Design of Experiments)

  • 김종규;백석흠;조석수;신순기;주원식
    • 한국항해항만학회:학술대회논문집
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    • 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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    • pp.379-384
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    • 2006
  • 본 연구에서는 세라믹 담체의 기본 성능인 파단계수에 미치는 시험편 치수와 시험 방법의 영향을 평가한 것이다. 중심합성계획에 의해 시험편 치수와 4점 굽힘 시험조건을 설계변수로 선정하여 실험을 수행하고 반응표면법을 이용하여 파단계수에 대한 회귀모델을 구성하였다. 치수효과는 반응표면모델에서 최소 및 최대값의 비를 치수 수정계수로 정의하여 세라믹 담체의 강도 설계에 필요한 파단계수를 제안하였다.

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그라스 화이버 첨가 코디에라이트의 미세구조특성 (Microstructure characterization of glass fiber-doped cordierite)

  • 최효상;김민기;최성환;한태희;박성진;황종선;한병성
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 1992년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.97-101
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    • 1992
  • Cordierite glass ceramic has become an electronic substrate material for electronic circuits and the use of whiskers for improving strength and toughness is evident. Green sheets of mixtures containing 15% silicon nitride were sintered to greater than 99 % density. The microstructure was analysed using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (XRD). The toughness and hardness were improved with increasing the whisker vol. % and sintering temperature. Especially, it is assumed that toughening increasing at the more high sintering temperature relevants to the glass phase increasing, as showned in the roughness of the fracture surfaces. It was directionally dependent of whisker direction during processing.

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저온소결 기판재료용 Glass/Ceramic 소결체의 제조 및 특성 (Fabrication and Characteristics of Glass/Ceramic Composites for low temperature sintering substrate material)

  • 윤상옥;조태현;김관수;심상흥;박종국
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2005년도 추계학술대회 논문집 Vol.18
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    • pp.185-186
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    • 2005
  • 저온소결 Glass/Ceramic계 기판재료 조성으로 $Al_2O_3$, $SiO_2$, Cordierite, $Al_2O_3{\cdot}3SiO_2$의 4가지 filler에 zinc-borosilicate(ZBS) glass를 첨가하여 기판재료로의 사용가능성을 조사하였다. 4가지 filer에 ZBS glass를 30$\sim$50vol%첨가하여 $700\sim950^{\circ}C$에서 2시간 소결한 결과 40, 50vol%첨가 했을 때 900$^{\circ}C$에서 치밀한 소결체를 얻을 수 있었다. LSI칩 신호라인의 빠른 신호전달에 직접적인 영향을 주는 유전율은 기존의 $Al_2O_3$기관($\fallingdotseq$9.7)보다 저유전율 ($900^{\circ}C$에서 $Al_2O_3$-50vol%ZBS 5.7, $SiO_2$-50vol%ZBS 5.9, Cordierite-40vo1%ZBS 5.9, $Al_2O_3${\cdot}3SiO_2$-50vol%ZBS 4.9)을 나타내어 저온소결 기판재료로 사용이 가능함을 확인하였다.

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