에폭시/BaTiO₃ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수에 관한 실험값과 이론적 예측값과의 비교

Comparison of Experimental Values and Theoretical Predictions of the Dielectric Constant of Epoxy/BaTiO₃ Composite Embedded Capacitor Films

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 BaTiO₃ 분말을 이용하여 분말함량에 따른 에폭시/BaTiO₃ 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 BaTiO₃ 분말의 유전상수를 추정하고자 하였다. Lichtenecker식과 Jayasundere-Smith식이 에폭시/BaTiO₃ 복합 내장형 커패시터 필름의 유전상수 예측에 유용한 것으로 나타났다. 피팅을 통해 계산된 BaTiO₃ 분말의 유전상수는 분말의 크기에 따라 100 에서 600 사이였는데 이는 다결정 세라믹 BaTiO₃의 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/BaTiO₃ composite embedded capacitor films with various BaTiO₃ particles loading for 5 different sizes BaTiO₃ 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 BaTiO₃ powders. The Lichtenecker equation and the Jayasundere-Smith equation were useful for the prediction of the effective dielectric constant of epoxy/BaTiO₃ composites. And calculated dielectric constants of the BaTiO₃ powders were in the range of 100 to 600, which were lower than those of BaTiO₃ bulk ceramics.