KR20130111309A - 페라이트 박막의 형성 방법 및 그 방법에 의해 얻어진 페라이트 박막 - Google Patents

Abstract

(과제) 졸겔법을 이용하여 막 두께가 1 ㎛ 이상인 후막을 크랙을 발생시키지 않고 제조할 수 있는 페라이트 박막의 형성 방법을 제공한다.
(해결 수단) 페라이트 박막 형성용 조성물을 내열성 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 공정 및 상기 도포막을 가소하는 공정을 가소 후의 상기 기판 상의 막 두께가 원하는 두께가 되도록 1 회 또는 복수 회 실시하고, 상기 기판 상에 형성한 가소 막을 소성함으로써 페라이트 박막을 형성하는 방법에 있어서, 상기 기판 상에 형성한 가소 막을 소성하는 조건이 대기, 산소 가스 또는 불활성 가스 분위기하, 승온 속도 1∼50 ℃/분, 유지 온도 500∼800 ℃, 유지 시간 30∼120 분인 것을 특징으로 한다.

Description

페라이트 박막의 형성 방법 및 그 방법에 의해 얻어진 페라이트 박막{METHOD OF FORMING FERRITE THIN FILM AND FERRITE THIN FILM OBTAINED BY THE METHOD}

본 발명은, 졸겔법을 이용하여 기판 상에 저렴하고 고특성의 페라이트 박막을 형성하는 방법에 관한 것이다.

페라이트 박막은 투자율 (透磁率) 이 높고, 또 전기 저항이 높은 점에서 고주파수 영역에서의 와전류 손실이 작기 때문에, 고주파용의 인덕터나 트랜스의 자심 (磁芯) 재료로서 사용되고 있다.

페라이트 박막의 성막은, 스퍼터법, 증착법, 도금법, 파우더 빔법, 졸겔법, 플라즈마 MOCVD 법 등, 여러가지 방법이 실시되고 있다. 스퍼터법이나 CVD 법 등의 진공 프로세스의 수법에서는 고가의 장치를 도입할 필요가 있어, 초기 투자가 늘어난다는 문제가 있었다. 또, 무전해 도금을 응용한 스핀 스프레이법에서는 비교적 저렴한 장치로 페라이트막을 제조할 수 있다는 장점은 있었지만, 성막시에 대량으로 원료를 포함한 액을 사용하기 때문에 환경 면에서 바람직하지 않았다. 한편, 진공 장치 등을 사용하는 경우가 없기 때문에 성막 프로세스가 저렴하여, 기판면 내에서 균일한 막 조성이 얻어지는 점에서 졸겔법이 주목받고 있다.

지금까지, 졸겔법으로의 페라이트 박막 형성법으로서 비특허문헌 1 이 보고되어 있다. 이 비특허문헌 1 에서는, 질산철, 질산니켈, 디메틸포름아미드, 아세트산아연 및 질산구리를 함유하는 혼합 용액을 SiO₂ 가 형성된 Si 기판 상에 스핀 코트법에 의해 도포하고, 120 ℃ 에서 10 분간 건조시켜 용매를 제거하고, 400 ℃ 에서 30 분 가열하여 열 분해한다. 그리고, 도포, 건조 및 가열을 원하는 막 두께에 이를 때까지 반복한 후, 승온 속도 150 ℃/초, 유지 온도 400∼700 ℃, 유지 시간 1∼10 분의 RTA 조건에서 소성하여 막 두께가 4000 Å (400 ㎚) 인 Ni_0.4Cu_0.2Zn_0.4Fe₂O₄ 의 페라이트 박막을 제조하고 있다.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 309 (2007) p.75-79 (p.75∼76 의 2.Experimental)

그러나, 상기 종래의 비특허문헌 1 에 나타난 방법을 사용하면, 승온 조건에서 기인하여 졸겔법의 결점인 크랙의 발생이 수반되기 때문에, 자성 박막 탑재 디바이스에 필요한 수 ㎛ 정도의 막 두께를 얻는 것이 곤란하였다. 구체적으로는, 상기 소성 조건에서는 소성시에 막의 수축에서 유래하는 인장 응력이 발생되는데, 막 두께가 1 ㎛ 이상인 후막 (厚膜) 의 경우에는, 인장 응력이 보다 커지므로, 크랙이 발생하는 것으로 생각된다. 또, 큰 인장 응력이 막에 가해짐으로써 특성의 열화를 초래하였다.

본 발명의 목적은, 졸겔법을 이용하여 막 두께가 1 ㎛ 이상인 후막을 크랙을 발생시키지 않고 제조할 수 있는 페라이트 박막의 형성 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 자성 특성을 향상시킨 막 두께가 1 ㎛ 이상인 후막의 페라이트 박막을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제 1 관점은, 페라이트 박막 형성용 조성물을 내열성 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 공정 및 상기 도포막을 가소 (假燒) 하는 공정을 가소 후의 상기 기판 상의 막 두께가 원하는 두께가 되도록 1 회 또는 복수 회 실시하고, 상기 기판 상에 형성한 가소 막을 소성함으로써 페라이트 박막을 형성하는 방법에 있어서, 상기 기판 상에 형성한 가소 막을 소성하는 조건이 대기, 산소 가스 또는 불활성 가스 분위기하, 승온 속도 1∼50 ℃/분, 유지 온도 500∼800 ℃, 유지 시간 30∼120 분인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 관점은, 제 1 관점에 기초하는 발명으로서, 추가로 상기 페라이트 박막의 원소 구성이 NiZnFeO, CuZnFeO 또는 NiCuZnFeO 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 관점은, 제 1 또는 제 2 관점에 기초하는 발명으로서, 추가로 상기 기판 상에 형성한 도포막을 가소하는 조건이 대기 또는 산소 가스 분위기하, 온도 100∼450 ℃, 유지 시간이 1∼30 분인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 관점은, 제 1 내지 제 3 관점에 기초하는 형성 방법에 의해 얻어진 페라이트 박막이다.

본 발명의 페라이트 박막의 형성 방법에서는, 소성시의 막 수축을 억제하기 위해서, 특정한 소성 조건, 구체적으로는, 종래의 졸겔법에서 실시되고 있던 승온 속도보다 매우 낮은 승온 속도로 결정화 온도까지 승온시킴으로써, 억지로 막 중에 보이드를 발생시킴으로써, 인장 응력의 발생을 억제한다. 이로써, 막 두께가 1 ㎛ 이상인 후막이라도 크랙을 발생시키지 않고, 졸겔법에 의해 페라이트 박막을 제조할 수 있다.

또, 크랙이 발생한 페라이트 박막은 자성 특성이 나빠지지만, 상기 형성 방법에 의해 얻어지는 본 발명의 크랙 프리한 페라이트 박막은, 크랙이 발생한 경우와 비교하여 자성 특성을 개선할 수 있다.

도 1 은, 실시예 1-2, 실시예 2-2 및 실시예 3-2 에서 얻어진 페라이트 박막의 초투자율을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 실시예 1-11 에서 얻어진, 크랙이 없는 페라이트 박막의 표층을 SEM 에 의해 관찰했을 때의 사진도이다.
도 3 은, 실시예 1-11 에서 얻어진, 크랙이 없는 페라이트 박막의 단면을 SEM 에 의해 관찰했을 때의 사진도이다.
도 4 는, 비교예 1-1 에서 얻어진, 크랙이 발생한 페라이트 박막의 표층을 SEM 에 의해 관찰했을 때의 사진도이다.
도 5 는, 비교예 1-1 에서 얻어진, 크랙이 발생한 페라이트 박막의 단면을 SEM 에 의해 관찰했을 때의 사진도이다.
도 6 은, 실시예 1-2, 실시예 1-11 및 비교예 2-2 에 있어서의 소성시의 온도와 프로세스 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.

다음으로 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

본 발명의 페라이트 박막의 형성 방법에서는, 먼저, 페라이트 박막 형성용 조성물을 내열성 기판에 도포하여 기판 상에 도포막을 형성한다. 페라이트 박막을 제조하는 기판으로는, 실리콘 기판이나 알루미나 기판 등의 내열성 기판이 사용된다.

형성되는 페라이트 박막으로는, NiZn 페라이트, CuZn 페라이트, NiCuZn 페라이트가 바람직하다. NiZn 페라이트 박막의 원소 구성은 NiZnFeO 이고, 조성은 (Ni_{1 -x}Zn_xO)_t(Fe₂O₃)_s 로 나타내고 (여기서 0.1≤x≤0.65, 0.95≤t≤1.05, 0.95≤s≤1.05, t＋s=2), 구체적으로는 (Ni_{0 .36}Zn_{0 .64}O)(Fe₂O₃) 이나 (Ni_{0 .60}Zn_{0 .40}O)(Fe₂O₃) 등의 구성을 들 수 있다. 또, CuZn 페라이트 박막의 원소 구성은 CuZnFeO 이고, 조성은 (Cu_{1 -x}Zn_xO)_t(Fe₂O₃)_s 로 나타내고 (여기서 0.2≤x≤0.8, 0.95≤t≤1.05, 0.95≤s≤1.05, t＋s=2), 구체적으로는 (Cu_{0 .40}Zn_{0 .60}O)(Fe₂O₃) 이나 (Cu_{0 .80}Zn_{0 .20}O)(Fe₂O₃) 등의 구성을 들 수 있다. 또, NiCuZn 페라이트 박막의 원소 구성은 NiCuZnFeO 이고, 조성은 (Ni_{0 .80- x}Cu_{0 .20}Zn_xO)_t(Fe₂O₃)_s 로 나타내고 (여기서 0.1≤x≤0.7, 0.95≤t≤1.05, 0.95≤s≤1.05, t＋s=2), 구체적으로는 (Ni_{0 .40}Cu_{0 .20}Zn_{0 .40}O)(Fe₂O₃) 이나 (Ni_0.20Cu_0.20Zn_0.60O)(Fe₂O₃) 등의 구성을 들 수 있다.

페라이트 박막 형성용 조성물을 조제하기 위해서는, 금속 원료를 원하는 페라이트 박막 조성에 상당하는 비율이 되도록 혼합하고, 적당한 용매에 용해시켜, 도포에 적합한 농도로 조정한다. 사용하는 금속 원료로는, 금속 (Ni, Zn, Fe) 의 질산염이나 아세트산염 등을 들 수 있다. 또 용매는, 사용하는 금속 원료의 종류에 따라 적절히 결정되지만, 일반적으로는, 아세토니트릴, 프로필렌글리콜, 부탄올, 2-프로판올, 에탄올 등의 용매를 사용할 수 있다. 또한, 페라이트 박막 형성용 조성물 중의 금속 원료의 합계 농도는, 금속 산화물 환산량으로 2∼10 질량％ 정도로 하는 것이 바람직하다.

페라이트 박막 형성용 조성물의 내열성 기판에 대한 도포법으로는, 스핀 코트, 딥 코트, LSMCD (Liquid Source Misted Chemical Deposition) 법 등을 들 수 있다. 1 회의 도포로 형성하는 도포막의 막 두께는 40∼200 ㎚ 가 바람직하다.

이어서, 상기 기판 상에 형성한 도포막을 가소하여 아모르퍼스상의 가소 막을 형성한다. 이 도포막을 가소하는 공정에서는, 핫 플레이트 (HP) 나 급속 열처리 (RTA) 등을 이용하여 실시하는 것이 바람직하다.

상기 기판 상에 형성한 도포막의 가소 조건은, 대기 또는 산소 가스 분위기하, 온도 100∼450 ℃, 유지 시간이 1∼30 분이다. 상기 조건에서 가소함으로써 목적물인 아모르퍼스상의 가소 막을 얻을 수 있다. 이 중, 사용하는 금속 원료의 종류나 용매의 종류, 페라이트 박막 형성용 조성물 중의 금속 원료의 합계 농도, 1 회의 도포로 형성하는 도포막의 막 두께에 따라서도 다소 상이하지만, 대기 분위기하, 온도 600∼800 ℃, 유지 시간 1∼60 분으로 하는 것이 특히 바람직하다.

그리고 도포막을 형성하는 공정 및 상기 도포막을 가소하는 공정을 가소 후의 상기 기판 상의 막 두께가 원하는 두께가 되도록 1 회 또는 복수 회 실시한다. 여기서는 후술하는 소성 공정에서의 고밀화의 정도를 고려하여 가소 막 의 막 두께를 설정한다.

다음으로, 상기 기판 상에 형성한 아모르퍼스상의 가소 막을 소성함으로써 페라이트 박막을 형성한다. 이 가소 막을 소성하는 공정에서는, 전기로나 머플로 등을 이용하여 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 있는 구성은, 상기 기판 상에 형성한 가소 막 의 소성 조건을 대기, 산소 가스 또는 불활성 가스 분위기하, 승온 속도 1∼50 ℃/분, 유지 온도 500∼800 ℃, 유지 시간 30∼120 분으로 하는 것에 있다. 소성시의 막 수축을 억제하기 위해서, 상기 특정한 소성 조건, 구체적으로는, 종래 졸겔법에서 실시되던 승온 속도보다 매우 낮은 승온 속도로 결정화 온도까지 승온시킴으로써, 억지로 막 중에 보이드를 발생시킨다. 이 발생된 보이드가 막 중에 잔류하는 인장 응력의 발생을 억제함으로써, 결과적으로 크랙이 없는 페라이트 박막이 형성되는 것으로 추찰된다.

승온 속도를 상기 범위 내로 규정한 것은, 하한값 미만과 같은 느린 승온 속도로도 크랙이 없고, 자성 특성이 향상된 페라이트 박막을 얻을 수 있지만, 소성시의 결정화 온도에 이르기까지 시간이 너무 걸려, 생산성이 악화되는 문제를 갖고, 상한값을 초과하는 승온 속도가 되면, 막 중에 보이드가 잘 발생하지 않아, 막 중의 인장 응력의 발생을 억제할 수 없게 되기 때문이다. 또, 유지 온도를 상기 범위 내로 규정한 것은, 하한값 미만에서는 결정화 온도에 이르지 않기 때문에, 결정화가 충분히 실시되지 않아 아모르퍼스 상태인 지점이 잔존하는 문제를 발생시키고, 상한값을 초과하면 기판 상의 전극이나 배선의 문제를 발생시키기 때문이다. 또한, 유지 시간을 상기 범위 내로 규정한 것은, 하한값 미만과 같은 짧은 시간으로는 결정화가 충분히 실시되지 않아 아모르퍼스 상태의 지점이 잔존하는 문제를 발생시키고, 상한값을 초과하는 긴 시간으로도 크랙이 없고, 자성 특성이 향상된 페라이트 박막을 얻을 수 있지만, 시간이 너무 걸려, 생산성이 악화되는 문제를 갖기 때문이다.

이 중, 사용하는 금속 원료의 종류나, 가소 막 의 아모르퍼스의 정도, 가소 막 의 막 두께에 따라서도 다소 상이하지만, 대기 분위기하, 승온 속도 5∼10 ℃/분, 유지 온도 600∼800 ℃, 유지 시간 30∼60 분으로 하는 것이 특히 바람직하다.

이로써, 막 두께가 1 ㎛ 이상인 후막이라도 크랙을 발생시키지 않고, 졸겔법에 의해 페라이트 박막을 제조할 수 있다.

본 발명의 페라이트 박막은, 상기 본 발명의 형성 방법에 의해 얻어지는 페라이트막이다. 크랙이 발생된 페라이트 박막은 자성 특성이 나빠지는 것이 알려져 있는데, 상기 형성 방법에 의해 얻어지는 본 발명의 크랙 프리한 페라이트 박막은, 크랙이 발생한 경우와 비교하여 자성 특성을 개선할 수 있다.

실시예

다음으로 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 상세하게 설명한다.

＜실시예 1-1∼1-16＞

먼저, NiZn 페라이트 박막 형성용 조성물로서, 금속 (Ni, Zn, Fe) 의 질산염 (질산니켈 6 수화물, 질산아연 6 수화물, 질산철 9 수화물), 아세토니트릴, 프로필렌글리콜, 부탄올로 이루어지는 금속 산화물 농도가 5 질량％ 인 졸겔액을 준비하였다. 또한, 졸겔액 중에 함유되는 각 금속 (Ni, Zn, Fe) 은, 형성되는 박막의 조성이 (Ni_{0 .36}Zn_{0 .64}O)(Fe₂O₃) 이 되는 배합 비율로 하였다. 또, Si/SiO₂ 기판을 준비하였다. 이어서, 이 졸겔액을 Si/SiO₂ 기판 상에 적하시키고, 3000 rpm 으로 15 초간 스핀 코트를 실시하여 도포막을 형성하였다. 그리고 이 도포막이 부착된 기판을 다음의 표 1 에 나타내는 조건에서 가열한 핫 플레이트 상에 놓고 가소를 실시함으로써, 전구체를 열분해하였다. 이 조작을 5∼15 회 반복하여, 원하는 막 두께를 갖는 아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판을 얻었다. 다음으로, 얻어진 아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판을 머플로 내에 넣고, 노 내를 대기 분위기로 하여, 다음의 표 1 에 나타내는 승온 속도로 실온으로부터 유지 온도까지 승온시켜, 유지 온도에서 표 1 에 나타내는 시간만큼 유지하는 소성을 실시하였다. 또한, 도 6 에, 실시예 1-2 및 실시예 1-11 에 있어서의 소성시의 온도와 프로세스 시간의 관계를 나타낸다. 얻어진 막을 XRD 측정한 결과, 단상의 (Ni_0.36Zn_0.64O)(Fe₂O₃) 막인 것이 확인되었다.

＜실시예 2-1∼2-16＞

먼저, CuZn 페라이트 박막 형성용 조성물로서, 질산구리 3 화합물, 아세트산아연 2 수화물, 질산철 9 수화물, 아세토니트릴, 프로필렌글리콜, 부탄올로 이루어지는 금속 산화물 농도가 5 질량％ 인 졸겔액을 준비하였다. 또한, 졸겔액 중에 함유되는 각 금속 (Cu, Zn, Fe) 은, 형성되는 박막의 조성이 (Cu_{0 .40}Zn_{0 .60}O)(Fe₂O₃) 이 되는 배합 비율로 하였다. 또, Si/SiO₂ 기판을 준비하였다. 이어서, 이 졸겔액을 Si/SiO₂ 기판 상에 적하시키고, 3000 rpm 으로 15 초간 스핀 코트를 실시하여 도포막을 형성하였다. 그리고 이 도포막이 부착된 기판을 다음의 표 1 에 나타내는 조건에서 가열한 핫 플레이트 상에 놓고 가소를 실시함으로써, 전구체를 열분해하였다. 이 조작을 5∼10 회 반복하여, 원하는 막 두께를 갖는 아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판을 얻었다. 다음으로, 얻어진 아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판을 머플로 내에 넣고, 노 내를 산소 분위기로 하여, 다음의 표 1 에 나타내는 승온 속도로 실온으로부터 유지 온도까지 승온시켜, 유지 온도에서 표 1 에 나타내는 시간만큼 유지하는 소성을 실시하였다. 얻어진 막을 XRD 측정한 결과, 단상의 (Cu_0.40Zn_0.60O)(Fe₂O₃) 막인 것이 확인되었다.

＜실시예 3-1∼3-16＞

먼저, NiCuZn 페라이트 박막 형성용 조성물로서, 아세트산니켈 4 수화물, 질산구리 3 수화물, 아세트산아연 2 수화물, 질산철 9 수화물, 아세토니트릴, 프로필렌글리콜, 부탄올로 이루어지는 금속 산화물 농도가 5 질량％ 인 졸겔액을 준비하였다. 또한, 졸겔액 중에 함유되는 각 금속 (Ni, Cu, Zn, Fe) 은, 형성되는 박막의 조성이 (Ni_{0 .40}Cu_{0 .20}Zn_{0 .40}O)(Fe₂O₃) 이 되는 배합 비율로 하였다. 또, Si/SiO₂ 기판을 준비하였다. 이어서, 이 졸겔액을 Si/SiO₂ 기판 상에 적하시키고, 3000 rpm 으로 15 초간 스핀 코트를 실시하여 도포막을 형성하였다. 그리고 이 도포막이 부착된 기판을 다음의 표 1 에 나타내는 조건에서 가열한 핫 플레이트 상에 놓고 가소를 실시함으로써, 전구체를 열분해하였다. 이 조작을 5∼15 회 반복하여, 원하는 막 두께를 갖는 아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판을 얻었다. 다음으로, 얻어진 아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판을 머플로 내에 넣고, 노 내를 질소 분위기로 하여, 다음의 표 1 에 나타내는 승온 속도로 실온으로부터 유지 온도까지 승온시켜, 유지 온도에서 표 1 에 나타내는 시간만큼 유지하는 소성을 실시하였다. 얻어진 막을 XRD 측정한 결과, 단상의 (Ni_{0 .40}Cu_{0 .20}Zn_{0 .40}O)(Fe₂O₃) 막인 것이 확인되었다.

＜비교예 1-1∼1-3＞

아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판의 소성시의 승온 속도를 다음의 표 1 에 나타내는 높은 승온 속도로 변동시킨 것 이외에는, 실시예 1-1∼1-16 과 동일하게 하여 단상의 (Ni_{0 .36}Zn_{0 .64}O)(Fe₂O₃) 막이 부착된 기판을 얻었다.

＜비교예 2-1∼2-2＞

아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판의 소성시의 승온 속도를 다음의 표 2에 나타내는 높은 승온 속도로 변동시킨 것 이외에는, 실시예 2-1∼2-16 과 동일하게 하여 단상의 (Cu_{0 .40}Zn_{0 .60}O)(Fe₂O₃) 막이 부착된 기판을 얻었다. 또한, 도 6 에, 비교예 2-2 에 있어서의 소성시의 온도와 프로세스 시간의 관계를 나타낸다.

＜비교예 3-1∼3-2＞

아모르퍼스상의 가소 막 이 부착된 기판의 소성시의 승온 속도를 다음의 표 3에 나타내는 높은 승온 속도로 변동시킨 것 이외에는, 실시예 3-1∼3-16 과 동일하게 하여 단상의 (Ni_{0 .40}Cu_{0 .20}Zn_{0 .40}O)(Fe₂O₃) 막이 부착된 기판을 얻었다.

＜비교 시험 1＞

실시예 그리고 비교예에서 얻어진 페라이트 박막에 대해, 다음에 나타내는 방법에 의해, 막 두께, 크랙의 유무 및 초투자율을 구하였다. 그들 결과를 다음의 표 1∼표 3 에 나타낸다. 또, 실시예 1-2, 실시예 2-2 및 실시예 3-2 에서 얻어진 페라이트 박막의 초투자율을 도 1 에 나타낸다. 또, 실시예 1-11 및 비교예 1-1 에서 얻어진 페라이트 박막의 표층 및 단면을 SEM (Scanning Electron Microscope；히타치 제작소사 제조：모델 S-4300SE) 에 의해 관찰했을 때의 사진도를 도 2∼도 5 에 나타낸다.

페라이트 박막의 막 두께는, 형성된 박막의 단면을 상기 SEM 에 의해 두께 측정하였다. 또, 크랙의 유무는, 상기 사진도에 나타내는 바와 같이, 형성된 박막의 표층 및 단면의 SEM 관찰에 의해 확인하였다. 초투자율은, 절대 투자율 측정 장치 임피던스 애널라이저 (애질런트 테크놀로지사 제조, 제품명 HP4194A) 와 구리선으로 제조한 공심 (空芯) 코일을 이용하여 40 ㎒ 정도까지의 주파수로 측정하였다. 또한, 도 1 에는, 400 ㎑ 까지의 측정 결과를 나타낸다. 공심 코일은 아크릴 수지 등의 얇은 판으로 1 센치 × 5 센치 사이즈의 웨이퍼가 딱 들어가는 사이즈의 외형을 제작하여, 이 외형에 구리선을 20∼80 회 감음으로써 제조하였다. 제조된 공심 코일의 인덕턴스를 임피던스 애널라이저로 측정한 후, 코어로서 1 센치× 5 센치 사이즈의 페라이트 박막이 부착된 기판을 삽입하여 다시 인덕턴스를 측정하였다. 이 때, 코어의 삽입 전후의 인덕턴스 차이 ΔL 은 다음의 식 (1) 에서 주어지므로, 박막 페라이트 재료의 초투자율을 측정할 수 있다.

ΔL= μ₀×μ'×S×N²/l……(1)

단, 상기 식 (1) 중, μ₀ 은 진공의 투자율, μ' 는 박막 페라이트의 복소 투자율에 있어서의 실부 (초투자율), S 는 박막 페라이트의 단면적, N 은 코일의 감는 수, l 은 코일의 길이이다

표 1, 도 1∼도 5 로부터 분명한 바와 같이, 소성시의 승온 속도를 50 ℃/분을 초과하는 조건으로 한 비교예 1-1∼1-3 의 NiZn 페라이트 박막에서는, 표층에 크랙이 발생하고 있고, 자성 특성을 나타내는 투자율도 낮은 결과가 되었다. 한편, 승온 속도 조건을 1∼50 ℃/분의 범위 내로 한 실시예 1-1∼1-16 의 NiZn 페라이트 박막에서는, 표층에 크랙의 발생은 없고, 자성 특성을 나타내는 투자율은 높은 결과가 얻어졌다. 이 결과로부터, 소성시의 승온 속도를 낮게 설정하여, 소성시의 막 수축을 억제함으로써, 수 ㎛ 의 후막에서도 크랙이 발생하지 않고, 자성 특성을 향상시킨 페라이트 박막을 얻는 것이 가능한 것이 확인되었다.

또, 표 2∼표 3 및 도 1 로부터 분명한 바와 같이, 실시예 2-1∼2-16 의 CuZn 페라이트 박막, 실시예 3-1∼3-16 의 NiCuZn 페라이트 박막에 대해서도, 실시예 1-1∼1-16 의 NiZn 페라이트 박막과 동일하게, 크랙의 발생은 없고, 또 자성 특성이 향상되는 결과가 얻어지는 것이 확인되었다.

본 발명의 페라이트 박막 형성 방법은, Si 나 알루미나 등의 기판 상에 막 두께가 1 ㎛ 이상인 후막의 페라이트 박막을 졸겔법에 의해 형성하는 것을 염두에 둔 것으로, 얻어지는 페라이트 박막은 1∼2 ㎓ 정도의 고주파역까지 일정한 투자율을 가지므로, 고주파역에서 사용하는 박막 인덕터에 사용함으로써 인덕터의 Q 값의 향상이나, 소형화를 실시할 수 있다.

Claims (4)

1. 페라이트 박막 형성용 조성물을 내열성 기판에 도포하여 도포막을 형성하는 공정 및 상기 도포막을 가소하는 공정을 가소 후의 상기 기판 상의 막 두께가 원하는 두께가 되도록 1 회 또는 복수 회 실시하고, 상기 기판 상에 형성한 가소 막을 소성함으로써 페라이트 박막을 형성하는 방법에 있어서,
   상기 기판 상에 형성한 가소 막을 소성하는 조건이 대기, 산소 가스 또는 불활성 가스 분위기하, 승온 속도 1∼50 ℃/분, 유지 온도 500∼800 ℃, 유지 시간 30∼120 분인 것을 특징으로 하는 페라이트 박막의 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 페라이트 박막의 원소 구성이 NiZnFeO, CuZnFeO 또는 NiCuZnFeO 인, 페라이트 박막의 형성 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 기판 상에 형성한 도포막을 가소하는 조건이 대기 또는 산소 가스 분위기하, 온도 100∼450 ℃, 유지 시간이 1∼30 분인, 페라이트 박막의 형성 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 형성 방법에 의해 얻어진, 페라이트 박막.

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