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에폭시/BaTiO$_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수에 관한 실험값과 이론적 예측값과의 비교
조성동,이상용,현진걸,백경욱 한국마이크로전자및패키징학회 2004 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.11 No.1
폴리머/세라믹 복합체는 유기기판용 내장형 커패시터의 가장 유망한 재료다. 폴리머/세라믹 복합체의 유효유전상수를 예측하는 것은 복합재료의 설계에 있어 매우 중요하다. 본 논문에서는 크기가 다른 5가지 $BaTiO_3$ 분말을 이용하여 분말함량에 따른 에폭시/$BaTiO_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수를 측정하였다. 그 측정 결과를 여러 가지 이론식들에 최소 자승법을 이용해 fitting하여 폴리머/세라믹 복합체의 유효유전상수를 예측하는데 가장 유용한 식을 찾고 BaTiO$_3$ 분말의 유전상수를 추정하고자 하였다. Lichtenecker식과 Jayasundere-Smith식이 에폭시/$BaTiO_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수 예측에 유용한 것으로 나타났다. 피팅을 통해 계산된 $BaTiO_3$ 분말의 유전상수는 분말의 크기에 따라 100 에서 600 사이였는데 이는 다결정 세라믹 $BaTiO_3$의 유전상수보다 작은 값이다. Polymer/ceramic composites are the most promising embedded capacitor material for organic substrates application. Predicting the effective dielectric constant of polymer/ceramic composites is very important for design of composite materials. In this paper, we measured the dielectric constant of epoxy/$BaTiO_3$ composite embedded capacitor films with various $BaTiO_3$ particles loading for 5 different sizes $BaTiO_3$ powders. Experimental data were fitted to several theoretical equations to find the equation useful for the prediction of the effective dielectric constant of polymer/ceramic composites and also to estimate the dielectric constant of $BaTiO_3$ powders. The Lichtenecker equation and the Jayasundere-Smith equation were useful for the prediction of the effective dielectric constant of epoxy/$BaTiO_3$ composites. And calculated dielectric constants of the $BaTiO_3$ powders were in the range of 100 to 600, which were lower than those of $BaTiO_3$ bulk ceramics.
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$BaTiO_3$ 입자 함량이 에폭시/$BaTiO_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수에 미치는 영향
조성동,이주연,현진걸,이상용,백경욱,Cho Sung-Dong,Lee Joo-Yeon,Hyun Jin-Gul,Lee Sang-Yong,Paik Kyung-Wook 한국마이크로전자및패키징학회 2004 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.11 No.2
[ $BaTiO_3$ ]분말의 양과 에폭시/$BaTiO_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수와의 관계를 살펴보고 이에 대해 고찰하였다. 이를 위해 $BaTiO_3$ 분말의 함량에 따른 에폭시/$BaTiO_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 밀도 변화와 필름의 표면 및 단면 모습을 관찰하였다. 또한 $BaTiO_3$ 분말의 함량을 높이기 위한 여러 가지 bimodal 조합에 따른 에폭시/$BaTiO_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수 변화를 관찰하였다. 단일 입자를 이용한 unimodal의 경우 유전상수가 가장 높게 측정된 $S_4$ 분말을 이용하여 얻을 수 있었던 유전상수의 최대값은 약 60 이었다. 최대값보다 과량의 $BaTiO_3$ 분말을 첨가하였을 경우, 에폭시/$BaTiO_3$ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수가 감소하는데, 이는 과량의 분말을 수용하기 위해 생성된 기공에 의한 것이었다. Bimodal 조합의 경우 가장 큰 분말과 가장 작은 분말의 조합인 $S_5+C_1$ 조합이 $75\;vol\%$의 가장 많은 양의 분말을 넣어 가장 높은 유전상수 90 을 얻는데 성공하였다. We investigated the effect of $BaTiO_3$ powder content on the dielectric constant of epoxy/$BaTiO_3$ composite embedded capacitor films (ECFs). Variations of the dielectric constant of epoxy/$BaTiO_3$ composite ECFs with unimodal $BaTiO_3$ powder content were measured. To explain this result, density of the ECFs was measured, and surface and cross section images of the ECFs were observed. In addition, variations of the dielectric constant of epoxy/$BaTiO_3$ composite ECFs with various bimodal combinations were measured. In the case of unimodal powder, the maximum dielectric constant was about 60 at $60\;vol\%$ S4 powder. And more powder addition lowered the dielectric constant of the ECFs, which was due to voids or pores formation by excess $BaTiO_3$ powder. In the case of bimodal combination, $75vol\%\;BaTiO_3$ powder loading and the dielectric constant of 90 were achieved using $S_5+C_1$ combination, biggest and smallest powder combination.
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