KR20130115511A - 플렉시블 유전체 박막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
플렉시블 유전체 박막 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막은 표면 조도가 수 나노미터인 플렉시블 기재; 및 상기 플렉시블 기재 상부면에 Bi-Nb계 세라믹 조성물로 형성되는 유전체층을 포함한다.
Description
본 발명은 박막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플렉시블 유전체 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자종이 디스플레이, 착용형 컴퓨터 등의 휴대형 플렉시블(flexible) 전자기기에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라 대표적 수동소자인 캐패시터(capacitor)를 플렉시블한 형태로 제조하고자 하는 시도 역시 꾸준히 이루어지고 있는 실정이다.
플렉시블한 캐패시터를 제조하기 위한 일반적인 방법은 캐패시터에 플렉시블 기재(내지 기판)를 적용하는 것이다. 그런데 폴리머로 제조되는 대부분의 플렉시블 기재의 녹는점이 400℃ 이하인 반면에 캐패시터의 유전체 소재로 많이 이용되고 있는 BaTiO3와 같은 세라믹 재료들은 소결 온도가 800℃ 이상이므로, 이러한 세라믹 재료들에는 상술한 플렉시블 기재가 적용될 수 없다는 문제가 있었다. 세라믹 소결시에 플렉시블 기재의 변형이 발생하기 때문이다.
한편, 상술한 BaTiO3와 같은 세라믹 재료들은 유전율이 비교적 낮으므로, 정전용량을 높이기 위해서는 두께가 수십 나노미터에서 수백 나노미터인 박막형으로 유전체층을 형성하여야 한다. 그러나, 대부분의 플렉시블 기재의 표면 조도가 150nm 이상인 경우가 많으므로, 이러한 플렉시블 기재의 표면에 상술한 BaTiO3와 같은 세라믹 재료를 균일하게 증착할 수 없다는 문제가 있었다.
그러므로, 상술한 문제를 해결하기 위하여 400℃ 이하의 저온 공정으로 제조 가능하고, 균일한 두께의 유전체층을 형성할 수 있는 플렉시블 유전체 박막 및 제조방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예들에서는 400℃ 이하의 저온 공정으로 제조 가능하고, 균일한 두께의 유전체층을 형성할 수 있는 플렉시블 유전체 박막 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 표면 조도가 수 나노미터인 플렉시블 기재; 및 상기 플렉시블 기재 상부면에 Bi-Nb계 세라믹 조성물로 형성되는 유전체층을 포함하는 플렉시블 유전체 박막이 제공될 수 있다.
이 때, 상기 플렉시블 기재는 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 트리 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 Bi-Nb계 세라믹 조성물은 Bi5Nb3O15일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 플렉시블 기재에 압력 및 열을 가하여 상기 플렉시블 기재의 표면 조도를 수 나노미터로 낮추는 제1 단계; 및 표면 조도가 낮추어진 상기 플렉시블 기재 상부면에 Bi-Nb계 세라믹 조성물을 상온에서 증착하여 유전체층을 형성하는 제2 단계를 포함하는 플렉시블 유전체 박막 제조방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 플렉시블 기재-유전체층 적층체를 열처리하여 유전율을 증가시키는 제3 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 열처리는 280℃ 내지 320℃에서 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 플렉시블 유전체 박막을 포함하는 플렉시블 박막형 캐패시터가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 400℃ 이하의 저온 공정에서 유전체 박막을 제조 가능하므로, 플렉시블한 특성을 갖는 유전체 박막을 제조할 수 있다.
또한, 플렉시블 기재의 표면 조도를 낮추는 전처리 공정을 행함으로써, 플렉시블 기재의 표면에 유전체층을 균일한 두께로 증착 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막 제조방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 플렉시블 유전체 박막(100)은 플렉시블 기재(110) 및 유전체층(120)을 포함한다.
플렉시블 기재(110)는 플렉시블(flexible)한 성질을 갖는 유연성 기재(110)로, 예를 들면, 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene napthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterepthalate, PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate, TAC), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(celluloise acetate propinonate, CAP), Liquid Crystal Polymer(LCP Film) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 그리고 플렉시블 기재(110)의 두께, 면적, 또는 형태 등은 한정되지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 플렉시블 기재(110)의 표면 조도가 수 나노미터인 것을 특징으로 한다. 플렉시블 기재(110)의 표면 조도는 플렉시블 기재(110)의 표면을 전처리함으로써 수 나노미터 스케일로 낮출 수 있으며, 이에 대해서는 후술할 플렉시블 유전체 박막 제조방법에 대한 부분에서 설명하도록 한다.
통상적으로 사용되는 플렉시블 기재(110)는 표면 조도가 150nm 이상으로 수백 나노미터 스케일에 해당한다. 이와 같은 경우에는 유전체층(120)이 균일하게 증착되기 어려워 초박막(나노미터 스케일)의 유전체층을 플렉시블 기재 상에 증착하기 어렵다는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 플렉시블 기재(110)의 표면 조도를 수 나노미터 스케일로 낮추어 유전체층(120)이 균일하게 증착되도록 함으로써, 초박막(나노미터 스케일)의 유전체층(120)을 형성하도록 한 것을 일 특징으로 한다.
유전체층(120)은 플렉시블 기재(110) 상부면에 형성되는 것으로, Bi-Nb계 세라믹 조성물로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 Bi-Nb계 세라믹 조성물은 Bi5Nb3O15일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 Bi-Nb계 세라믹 조성물은 모두 포함할 수 있다. 이와 같은, Bi-Nb계 세라믹 조성물은 통상의 BaTiO3와 같은 세라믹 재료에 비하여 소결 온도가 상대적으로 낮으므로, 저온 공정에서 유전체층(120)을 플렉시블 기재(110) 상에 형성 가능하다. 따라서, 플렉시블 기재(110)의 녹는점 이하에서 공정 수행이 가능하므로, 플렉시블 기재(110)의 변형 없이 유전체 박막을 형성할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막 제조방법의 순서도이다. 한편, 설명의 편의를 위하여 각 구성에 대해서는 도 1의 도면부호를 병기하여 표기하도록 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉시블 유전체 박막 제조방법(이하, 플렉시블 유전체 박막 제조방법)은 플렉시블 기재(110)에 압력 및 열을 가하여 플렉시블 기재(110)의 표면 조도를 수 나노미터로 낮추는 제1 단계; 및 상기 표면 조도가 낮추어진 플렉시블 기재(110) 상부면에 Bi-Nb계 세라믹 조성물을 상온에서 증착하여 유전체층(120)을 형성하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
또한, 플렉시블 유전체 박막 제조방법은 플렉시블 기재(110)-유전체층(120) 적층체를 열처리하여 유전율을 증가시키는 제3 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 각 단계에 대하여 설명하도록 한다.
(1) 제1 단계
우선, 플렉시블 기재(110)에 압력 및 열을 가하여 플렉시블 기재(110)의 표면 조도를 수 나노미터 스케일로 낮춘다. 이 때, 플렉시블 기재(110)의 녹는점은 사용되는 재료에 따라 달라질 수 있으므로, 상기 압력 및 열을 가하는 전처리 공정은 사용되는 플렉시블 기재(110)의 유리전이온도(glass transition temperature)보다 높은 온도 조건과 상기 플렉시블 기재(110)의 녹는점보다 낮은 온도 조건 하에서 수행되도록 한다. 한편, 상기 압력 및 열을 가하는 전처리 공정은 특정 공정으로 한정되지 아니하며, 예를 들면 RF(radio frequency) 식각 공정, 레이저 가공 공정 등이 있다. 또한, 상기 전처리 공정은 실리콘 웨이퍼와 같이 표면 조도가 낮은 압착제를 활용하는 것도 가능하다.
통상적으로 사용되는 플렉시블 기재(110)는 표면 조도가 150nm 이상에 해당되므로, 상술한 것과 같은 전처리 공정을 통하여 플렉시블 기재(110)의 표면 조도를 수 나노미터 스케일로 낮추도록 한다.
(2) 제2 단계
다음으로, 플렉시블 기재(110)의 표면 조도가 수 나노미터 스케일로 낮추어진 다음에는 플렉시블 기재(110)의 상부면에 Bi-Nb계 세라믹 조성물을 증착하여 유전체층(120)을 형성한다. 이 때, 상기 Bi-Nb계 세라믹 조성물은 Bi5Nb3O15 일 수 있다. 또한, 상기 Bi-Nb계 세라믹 조성물은 상온 조건 하에서 플렉시블 기재(110)의 상부면에 증착될 수 있다.
상기 증착 공정은 특정 공정으로 한정되지 않으며, 예를 들면, 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 물리기상증착법(physical vapor deposition), 스퍼터링(sputtering), 펄스레이저증착(pulsed laser deposition) 등을 이용할 수 있다.
상기와 같이 형성된 유전체층(120)은 40정도의 유전율을 갖는다.
(3) 제3 단계
다음으로, 플렉시블 기재(110)-유전체층(120) 적층체를 열처리하여 유전율을 증가시킨다. 상기 열처리는 상온에서 증착된 유전체층(120)의 결정화를 유도함으로써, 유전율을 증가시키는 역할을 수행하는 것이다. 이 때, 상기 열처리는 플렉시블 기재(110)의 녹는점보다 낮은 온도에 해당하는 280℃ 내지 320℃에서 수행될 수 있다. 이와 같이 열처리된 유전체층(120)은 70정도의 높은 유전율을 가지게 되며, 플렉시블 기재(110)의 변형이 없어 플렉시블 유전체 박막(100)이 제조되게 된다. 이 때, 열처리 방식은 특정 방식으로 한정되지 않으며, 예를 들면 챔버 내에서의 승온 또는 핫플레이트 상에서의 승온 방식등을 이용 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에서는 400℃ 이하의 저온 공정에서 유전체 박막을 제조 가능하므로, 플렉시블한 특성을 갖는 유전체 박막을 제조할 수 있다. 또한, 플렉시블 기재의 표면 조도를 낮추는 전처리 공정을 행함으로써, 플렉시블 기재의 표면에 유전체층을 균일한 두께로 증착 가능하다.
이와 같이 만들어진 플렉시블 유전체 박막은 플렉시블 박막형 캐패시터를 제조하는 데에 이용될 수 있으며, 상기 플렉시블 박막형 캐패시터는 수 pF 내지 수 μF의 용량을 가질 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 플렉시블 유전체 박막
110: 플렉시블 기재
120: 유전체층
110: 플렉시블 기재
120: 유전체층
Claims (8)
- 표면 조도가 수 나노미터인 플렉시블 기재; 및
상기 플렉시블 기재 상부면에 Bi-Nb계 세라믹 조성물로 형성되는 유전체층을 포함하는 플렉시블 유전체 박막. - 청구항 1에 있어서,
상기 플렉시블 기재는 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 트리 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 플렉시블 유전체 박막. - 청구항 1에 있어서,
상기 Bi-Nb계 세라믹 조성물은 Bi5Nb3O15인 플렉시블 유전체 박막. - 플렉시블 기재에 압력 및 열을 가하여 상기 플렉시블 기재의 표면 조도를 수 나노미터로 낮추는 제1 단계; 및
표면 조도가 낮추어진 상기 플렉시블 기재 상부면에 Bi-Nb계 세라믹 조성물을 상온에서 증착하여 유전체층을 형성하는 제2 단계를 포함하는 플렉시블 유전체 박막 제조방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 플렉시블 기재-유전체층 적층체를 열처리하여 유전율을 증가시키는 제3 단계를 더 포함하는 플렉시블 유전체 박막 제조방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 열처리는 280℃ 내지 320℃에서 수행되는 플렉시블 유전체 박막 제조방법. - 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되는 플렉시블 유전체 박막.
- 청구항 7의 플렉시블 유전체 박막을 포함하는 플렉시블 박막형 캐패시터.
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| KR20130115511A true KR20130115511A (ko) | 2013-10-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120037864A KR20130115511A (ko) | 2012-04-12 | 2012-04-12 | 플렉시블 유전체 박막 및 그 제조방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130115511A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10147541B2 (en) | 2015-02-03 | 2018-12-04 | Sabic Global Technologies, B.V. | Polyetherimide miscible polymer blends for capacitor films |
| KR102213106B1 (ko) | 2020-07-06 | 2021-02-05 | 주식회사태인 | 필름형 캐패시터 및 이의 제조방법 |
-
2012
- 2012-04-12 KR KR1020120037864A patent/KR20130115511A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10147541B2 (en) | 2015-02-03 | 2018-12-04 | Sabic Global Technologies, B.V. | Polyetherimide miscible polymer blends for capacitor films |
| KR102213106B1 (ko) | 2020-07-06 | 2021-02-05 | 주식회사태인 | 필름형 캐패시터 및 이의 제조방법 |
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