A Study on the Co-firing Compatibility with Ag-thick film and Dielectric Characteristics of Low Temperature Sinterable SiO$_2$-TiO$_2$-Bi$_2$O$_3$-RO system (RO :BaO-CaO-SrO) Glass/Ceramic Dielectric Material with the Addition of B$_2$O$_3$

저온 소성용 SiO$_2$-TiO$_2$-Bi$_2$O$_3$-RO계(RO :BaO-CaO-SrO) Glass/ceramic 유전체 재료의 B$_2$O$_3$첨가에 따른 Ag 후막과의 동시 소결시 정합성 밀 유전 특성에 관한 연구

Co-firing incompatibility between the low temperature sinterable Glass/ceramic and Ag-thick film was studied. The dielectric material, which has been developed for microwave frequency applications, consists of $SiO_2-TiO_2-Bi_2O_3$-$Bi_2O_3$-RO system(RO:BaO -CaO-SrO) crystallizable glass and $Al_2O_3$as a ceramic filler. The large camber in the sintered specimen and cracks at the Ag-film under the influence of the camber occurred due to the difference of densification rate between the ceramic sheet and the Ag-film $B_2O_3$addition to the Glass/ceramic mixture reduced the severe camber. The cambers decreased with increasing the $B_2O_3$ content, and completely disappeared with 14 vol% $B_2O_3$addition. With additions of $B_2O_3$, $\varepsilon_{r}$ decreased abruptly, Q$\times$f value increased largely and the $\tau_f$ value of the material quickly shifted to positive one.

고주파에서 사용하기 위한 $SiO_2-TiO_2-Bi_2O_3$-RO계(RO:BaO-CaO-SrO)를 주성분으로 하는 결정화 유리와 세라믹 충진재로서 $Al_2O_3$를 혼합하여 제조한 저온 소성용 Glass/Ceramic 유전체 모재와 Ag-thick film의 동시 소결시 발생할 수 있는 소결 부정합과 그 해소 방안을 연구하였다. 적층된 Glass/Ceramic 유전체 sheet와 Ag-thick film의 동시 소결시에 소결체는 sheet와 film의 densification rate 차 등에 의해 큰 camber 현상과 그로 인해 Ag-film에 crack이 발생하였다. 이를 교정하기 위해 유리 성분과 $Al_2O_3$성분이 혼합된 유전체 분말에 $B_2O_3$를 6, 8, 10, 12, 14 vol% 첨가한 결과를 보면 $B_2O_3$첨가량이 증가함에 따라 소결체의 camber 현상은 점점 크게 줄어들었으며 14 vol% 첨가된 경우에는 거의 관찰되지 않았다. 또한 $BaO_3$첨가량이 증가함에 따라 유전율($varepsilon_{r}$)은 점점 감소하였고 Q$\times$f 값은 크게 증가하는 경향을 나타내었으며 $\tau_{f}$ 값은 양(+)의 값으로 점점 크게 변하였다.