KR102281132B1 - 박막형 커패시터 제조용 전해니켈박 및 그의 제조방법 - Google Patents

박막형 커패시터 제조용 전해니켈박 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

표면조도가 Ra 0.05 ㎛ 이하, Rz 0.2 ㎛ 이하 및 Rt 0.5 ㎛ 이하이고, 60°경면 반사각 측정에 의해 측정한 광택도가 200GU 이상인 평탄면을 적어도 한쪽에 구비한 전해니켈박을 포함한다.

Description

박막형 커패시터 제조용 전해니켈박 및 그의 제조방법 {Electrolytic Nickel Foil for Thin Film-type Capacitor and Production Method of the Same}
본 발명은 전해니켈박, 특히 CMP 연마공정을 거치지 않고 박막형 커패시터를 제조할 수 있는 조도가 낮고 광택도가 높은 전해니켈박 및 이의 제조방법 및 그로부터 제조되는 박막형 커패시터에 관한 것이다.
집적회로를 포함한 반도체 장치는 고주파 및 고속신호전송이 가능하면서도 낮은 전압에서 작동될 것이 요구되고 있다. 안정적인 전력공급과 동시에 노이즈 발생을 최소하기 위해서는 일차적으로 시스템의 낮은 임피던스가 필요하다. 따라서 인쇄회로기판 패키지에는 정적용량 밀도가 높은 박막형 세라믹 박막 커패시터가 사용된다.
박막형 세라믹 박막 커패시터는 니켈 등의 금속박에 유전체를 증착하고, 이를 소성한 후, 유전체 위에 다시 금속을 증착하는 단계를 거쳐 제조된다. 이러한 구조의 커패시터는 방전(short)이 일어나지 않게 하기 위해서는 금속박의 평탄도가 높아야 종래 사용되는 금속박은 그대로 사용하기에는 표면의 평탄도가 낮아 부적합하다는 문제점이 있다.
박막형 커패시터의 제조용 금속박의 조도를 낮추기 위해 가장 널리 채택되는 방법으로는 화학적 기계적 연마(Chemical-Mechanical Polishing, CMP)가 있다. 그러나 CMP연마는 한국특허공보 제10-2012-0007064호에 개시된 바와 같이 조도를 감소시키는 데에는 효과가 있지만 공정비용이 높을 뿐만 아니라 공정에 시간이 많이 소요된다는 단점이 있다.
공정의 효율성 및 제조되는 커패시터의 안정성을 제고하기 위해서 표면 조도가 낮은 금속 박막을 얻기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 한국특허공보 제10-2017-0174849호에는 표면 조도가 우수한 철-니켈 합금 포일의 제조방법에 대하여 개시되어 있다. 그러나, 이 발명에 의하면 평균 표면조도(Ra)는 약 0.1㎛정도로 낮추는 데 불과하여 아직도 박막형 세라믹 박막 커패시터를 제조하기에는 충분하지 않다.
본 발명의 목적은 조도가 낮고 고르며, 광택도가 높아서 별도의 CMP 연마공정을 거치지 않고도 박막형 커패시터를 제조할 수 있는 전해니켈박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 전해니켈박으로부터 제조되는 박막형 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 조도와 높은 광택도로 인하여 별도의 CMP 연마공정을 수반하지 않고도 상기 전해니켈박을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 하나의 관점은 전해니켈박에 관한 것이다. 상기 전해니켈박은 표면의 산술평균 거칠기 Ra가 0.05㎛ 이하이고, 10점 평균 거칠기 Rz가 0.20㎛ 이하이며, 돌기의 최대높이 Rt가 0.50㎛ 이하이고, 60° 경면 광택도가 200GU 이상인 평탄면을 적어도 일면에 구비한 전해니켈박에 의하여 달성된다.
상기 전해니켈박은 표면의 Ra가 0.03㎛ 이하, Rz가 0.15㎛ 이하, Rt가 0.30㎛ 이하이고, 60°경면 광택도가 400GU 이상일 수 있다.
상기 전해니켈박의 전체 두께는 1 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 전해니켈박의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 제조 방법은 니켈 이온 전구체 400 내지 600 g/L, pH 완충제 10 내지 30 g/L, 조도 조절제 0.5 내지 2.0 g/L를 포함하고, pH가 1 내지 5인 전해액을 사용하여 전해 도금하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 니켈 이온 전구체는 황산 니켈, 설파민산 니켈, 염화 니켈 및 질산 니켈로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 pH 완충제는 붕산 또는 구연산 나트륨 중에서 선택될 수 있다.
상기 조도 조절제는 사카린, 염화 카복시에틸 이소티오로늄 (carboxyethyl isothiuronium chloride), 소듐알릴 술폰산염 (sodium allyl sulfonate), 부틴디올 프로폭실레이트 (butynediol propoxylate), 부틴디올 에톡실레이트 (butynediol ethoxylate), 프로파르길 알코올 프로폭실레이트 (propargyl alcohol propoxylate), 피리디늄 프로필 설포베타인 (pyridinium propyl sulfobetaine), 프로판설폰산 소듐염 (propanesulfonic acid sodium salt)으로 이루어진 군으로부터 2종 이상 선택될 수 있다.
상기 전해 도금은 도금액 온도 40 내지 60℃에서 전류밀도 10 내지 100A/dm2의 전류를 인가하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 전해니켈박, 상기 전해니켈박 상부에 형성된 유전체 및 상기 유전체 위에 형성된 전도성 금속층을 포함하는 박막형 커패시터에 관한 것이다.
본 발명은 연마되지 않은 상태에서도 표면의 산술평균 거칠기 Ra, 10점 평균 거칠기 Rz와 돌기의 최대높이 Rt가 작고, 60° 경면 광택도가 높아 평활도가 높기 때문에 유전체를 얇게 코팅하더라도 전해니켈박에 형성된 돌기(nodule)이 유전체층을 뚫고 전도성 금속층이 맞닿아 방전(short)이 일어날 위험성이 낮은 전해니켈박, 상기 전해니켈박을 제조하는 방법 및 상기 전해니켈박을 구비한 커패시터를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한 조도가 낮고, 광택도가 높아 CMP 공정과 같은 별도의 연마 공정 없이도 박막형 커패시터 제조에 사용될 수 있는 전해니켈박 및 공정의 효율성이 우수한 상기 전해니켈박을 제조하는 방법이 제공할 수 있다.
도 1(a)는 실시예 1의 전해니켈박을 1,000배 확대한 SEM 사진이다.
도 1(b)는 비교예 1의 전해니켈박을 1,000배 확대한 SEM 사진이다.
도 2는 실시예 1의 전해니켈박 일면을 백색광 주사 간섭계 방식으로 3D 프로파일링한 사진이다.
도 3(a)는 실시예 1의 전해니켈박 일면을 백색광 주사 간섭계 방식으로 측정한 사진이다.
도 3(b)는 실시예 1의 전해니켈박 일면의 조도 분포도를 나타낸 그래프다.
도 3(c)는 실시예 1의 전해니켈박의 횡방향 조도 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 3(d)는 실시예 1의 전해니켈박의 종방향 조도 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 1의 전해니켈박 일면을 백색광 주사 간섭계 방식으로 3D 프로파일링한 사진이다.
도 5(a)는 비교예 1의 전해니켈박 일면을 백색광 주사 간섭계 방식으로 3D 측정한 사진이다.
도 5(b)는 비교예 1의 전해니켈박 일면의 조도 분포도를 나타낸 그래프다.
도 5(c)는 비교예 1의 전해니켈박의 횡방향 조도 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 5(d)는 비교예 1의 전해니켈박의 종방향 조도 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 박막형 커패시터의 단면 구조를 나타낸 개념도이다.
이하에서, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다.
후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자나 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 Ra, Rz 및 Rt는 각각 전해니켈박의 조도를 나타내는 파라미터로서, ISO 25178 규격에 따라 측정한 것이다.
Ra는 산술평균거칠기(arithmetical mean deviation)를 의미하고, Rz는 10점 평균거칠기(average maximum peak to valley of five consecutive sampling legnths)를 의미하며, Rt는 돌기 최대 높이(maximum height)를 의미한다.
전해니켈박의 광택도는 60°경면 광택도를 의미하며, JIS Z 8741 규격에 따라 측정한 값이다. 단위는 GU(Gloss Unit)이다.
이하의 실시예는 본 발명의 실현 수단의 예시에 불과하여 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 실시예는 본 발명이 적용되는 구성 및 본 발명이 적용되는 조건에 따라 수정 또는 변경되어야 할 것이다.
전해니켈박의 제조
전해니켈박은 니켈 이온 전구체, pH 완충제, 조도 조절제를 포함하고, pH 농도가 1 내지 5인 전해액을 사용하여 전해도금 함으로써 제조될 수 있다.
상기 전해액은 전해액 전체 용량부에 대하여 니켈 이온 전구체를 400 내지 600g/L로 포함하며, 상기 범위에서 전해니켈박의 표면조도 및 광택도가 우수하다. 상기 니켈 이온 전구체는 니켈 이온 도금에 사용되는 전구체라면 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 황산니켈, 설파민산니켈, 염화니켈, 질산니켈로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 특히 바람직하게는 황산 니켈 또는 설파민산 니켈이 사용될 수 있다.
상기 조도 조절제는 사카린, 염화 카복시에틸 이소티오로늄(Carboxyethylisothiuronium chloride), 소듐 알릴 술폰산염(Sodium allyl sulfonate), 부틴디올 프로폭실레이트(Butynediol propoxylate), 부틴디올 에톡실레이트(Butynediol ethoxylate), 프로파르길 알코올 프로폭실레이트 (Propargyl alcohol propoxylate), 피리디늄 프로필 설포베타인 (Pyridinium propyl sulfobetaine), 프로판설폰산 소듐염(Propanesulfonic acid sodium salt) 중에서 1종 이상 선택된 화합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 사카린과 소듐 알릴 술폰산염을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 조도 조절제는 전해액중 0.01 g/L 내지 2 g/L, 바람직하게는 0.85 내지 1.8 g/L의 농도로 사용할 수 있다. 구체예에서는 사카린과 소듐 알릴 술폰산염을 적용할 경우 각각 0.05 g/L 내지 1.0 g/L의 농도로 사용할 수 있다.
구체예에서는 사카린과 소듐 알릴 술폰산염 의 농도비는 1:0.01 내지 100, 바람직하게는 1 : 0.05 내지 1 : 20 일 수 있다.
상기 전해액은 pH 농도를 조절하기 위해 pH 버퍼제를 포함할 수 있다. 상기 pH 완충제는 상기 전해액의 pH 농도를 적정한 수준으로 제어하기 위한 정도라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으나, 전해액 전체 용량부에 대하여 10 내지 30 g/L로 포함될 수 있고, 상기 범위 내에서 공정의 효율성이 우수하다. 한편, 상기 pH 완충제의 종류로는 본 발명의 목적에 따라 불필요한 화학적 반응을 일으키는 것이 아니라면 어느 것이나 사용될 수 있으나, 예를 들어 붕산 또는 구연산나트륨이 사용될 수 있다. 이들 pH 버퍼제를 적용할 경우 공정의 안정성이 향상되고 조도가 우수한 전해니켈박이 제조될 수 있다.
상기 pH 버퍼제로는 전해액 중 15 내지 50g/L으로 포함된다. 상기 범위에서 pH 농도 및 공정 제어가 용이하다.
상기 전해액의 pH 농도는 1 내지 5, 바람직하게는 2 내지 4의 범위이다. 상기 범위에서 전해니켈박의 표면조도가 우수하다.
전해 도금은 통상의 방법으로 실시될 수 있으며, 예를 들어 전해액에 기재 또는 맨드럴을 넣고, 전해도금을 실시한 다음 상기 기재나 맨드럴을 제거하는 방식으로 실시될 수 있다.
구체예에서 상기 전해 도금은 전해도금 상기 전해액에 10A/dm2 내지 100A/dm2의 전류, 예를 들어 15 A/dm2 내지 80A/dm2의 전류를 인가하는 방법으로 제조될 수 있다. 상기 범위에서 효율적인 공정으로 표면조도가 우수한 전해니켈박의 제작이 가능하다.
구체예에서 상기 전해 도금은 40℃ 내지 60℃의 온도에서 수행될 수 있다. 바람직하게는 55℃이상 내지 60℃ 미만일 수 있다. 상기 조건에서 조도 및 물리적 성질이 우수한 전해니켈박이 형성된다.
상기 전류 인가 시간은 전해니켈박의 양에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 구체예에서는 300 내지 500초, 바람직하게는 350 내지 450초의 시간동안 인가될 수 있다. 상기 범위 내에서 전해니켈박의 공정이 효율적이면서도 조도 및 광택도가 우수한 박형의 전해니켈박을 제조할 수 있다.
상기 제조된 전해니켈박은 두께가 1㎛ 내지 100㎛일 수 있고, 바람직하게는 3㎛ 내지 75㎛의 범위 일 수 있다. 상기 범위 내에서 내구성 및 범용성이 우수하면서도, 박막형 박막 커패시터 등의 제품에 사용되기에 적합하다.
본 발명의 전해니켈박의 적어도 일면에는 우수한 조도를 가지는 평탄면이 구비된다.
상기 전해니켈박의 평탄면은 백색광 주사 간섭계(White-light Scanning Interferometry, WSI) 및 위상차 간섭계(Phase-Shift Interferometry, PSI) 방법으로 측정한 조도 계수는 Ra=1.2㎛ 이하, Rz=1.0㎛ 이하, Rt=1.5㎛이하 이다.
한 구체예에서는 표면조도가 산술평균 거칠기 Ra=0.5 이하, 10점 평균 거칠기 Rz=0.2㎛ 이하, 돌기 최대 높이 Rt= 0.5㎛ 이하이다.
다른 구체예에서는 표면조도가 Ra=0.03㎛ 이하, Rz=0.15㎛ 이하, Rt=0.3㎛ 이하이다.
상기 조도 범위에서 평탄면은 별도의 연마 공정 없이도 우수한 조도를 가지게되어 표면 결함이 줄어든다는 장점을 가진다. 만일 조도 계수가 상기 범위를 초과할 경우 커패시터 내 유전체층의 성능에 악영향을 미쳐 절연 저항 및 누설 전류를 초래할 수 있다. 상기 표면조도의 범위 내에서 전체적으로 평탄할 뿐만 아니라 특별히 돌출된 부분 없는 우수한 전해니켈박의 제공이 가능하다.
또한, 상기 평탄면의 60°경면 광택도는 50GU 내지 800GU 일 수 있으며, 예를 들어 200GU 내지 700GU일 수 있다. 평탄면의 광학적 특성이 상기 범위 내에 있는 경우 표면이 고르고 평탄성이 우수하다.
박막형 세라믹 박막 커패시터
본 발명의 전해니켈박을 포함하는 박막형 세라믹 박막 커패시터는 도 6에 도시된 바와 같이 니켈박막층, 유전체층 및 전도성 금속층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
상기 전해니켈박을 형성한 후 별도의 연마 공정을 거치지 아니하고, 전해니켈박 표면에 유전체 결정립을 형성하여 전해니켈박 전체를 코팅한다. 이때 박막 유전체의 형성 방법으로는 스퍼터링, 레이저 연삭, 화학적 증착 및 화학적 용액 침착 방식이 사용될 수 있으나, 유전체의 치밀성을 향상시키기 위해서는 스퍼터링 방식이 바람직할 수 있다.
통상의 기술자라면 스퍼터링 방법 등을 통해 본 상기 전해니켈박으로부터 용이하게 커패시터를 제작할 수 있을 것이나, 예를 들어 전해니켈박을 증착 플레이트에 위치시키고, 증착플레이트를 500 내지 800℃로 가열한 다음, 유전체를 스퍼터링함으로써 전해니켈박 상부에 유전체를 형성할 수 있다.
일정한 두께로 유전체를 침착한 후에는 유전체를 소성시켜 유전체층의 결정화 및 치밀화를 향상시킬 수 있다.
전극을 증착시키기 위해서 상부에 유전체가 형성된 전해니켈박을 냉각시킨 후, 그 표면에 스퍼터링 방식을 통해 전극을 증착시킴으로써 박막 커패시터를 완성할 수 있다. 상기 전극은 통상적으로 금 또는 구리 전극이 사용되나, 전기적 연결을 가능하게 하는 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 1
니켈 이온 전구체로 황산 니켈을 450 g/L, pH 완충제로 붕산 25 g/L, 조도 조절제로 사카린 0.1 g/L와 소듐 알릴 술폰산 0.8 g/L를 함유하는 pH 3의 전해액을 사용하였으며, 전해액 온도 55℃에서 전류밀도 20 A/dm2로 400초간 전류를 인가하여 두께 27㎛의 니켈박을 제조하였다.
제조된 전해니켈박은 연마되지 않은 상태에서 표면의 산술평균 거칠기 Ra가 0.05㎛, 10점 평균 거칠기 Rz가 0.19㎛, 돌기의 최대높이 Rt가 0.37㎛였으며, 60° 경면 광택도는 445GU이었다.
실시예 2 내지 10
아래 표 1에 기재된 전해액 및 전해조건을 적용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전해니켈박을 제조하였다.
실시예 온도(℃) 전류밀도
(A/dm2)		 니켈 전구체
(종류, g/L)		 pH 버퍼
(종류, g/L)		 도금 시간
(s)		 pH (C1)
(g/L)		 (C2)(g/L)
1 55 20 (A1), 450 (B1), 25 400 3 0.1 0.8
2 (A2), 450 (B1), 25 0.1 0.8
3 (A1), 450 (B1), 25 0.3 0.8
4 (A2), 450 (B1), 25 0.3 0.8
5 (A1), 450 (B1), 25 0.8 0.8
6 (A2), 450 (B1), 25 0.8 0.8
7 (A1), 450 (B1), 25 1 0.6
8 (A2), 450 (B1), 25 1 0.6
9 (A1), 450 (B1), 25 1 0.4
10 (A2), 450 (B1), 25 1 0.4
A1: 황산니켈
A2: 설파민산니켈
B1: 붕산
B2: 구연산나트륨
C1: 사카린
C2: 소듐 알릴 술폰산
비교예 1 내지 4
아래 표 2에 기재된 전해액 및 전해조건을 적용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건과 방법으로 전해니켈박을 제조하였다.
비교예 온도(℃) 전류밀도
(A/dm2)		 니켈 전구체
(종류, g/L)		 pH 버퍼
(종류, g/L)		 도금 시간
(s)		 pH (C1)
(g/L)		 (C2) (g/L)
1 55 20 (A1), 300 (B1), 45
(B2), 50		 400 3 0 0
2 (A1), 300 (B2), 50 0 0
3 (A2), 450 (B2), 35 2 0
4 (A1) 300 (B1), 45 3 5
A1: 황산니켈
A2: 설파민산니켈
B1: 붕산
B2: 구연산나트륨
C1: 사카린
C2: 소듐 알릴 술폰산
물성 평가
조도 측정
조도 측정기 (Nano System社, 모델명 NV-2700)를 사용하여 ISO 25178 표준에 따라 시편 일면 전반의 조도 분포를 측정하고, 시편의 중심점을 기준으로 종방향 및 횡방향의 Rz, Rt, Ra를 측정하였다.
광택도 측정
광택도 측정기 (IG-410 Ultra High Gloss Meter, Horiba社)로 JIS Z 8741 표준에 따라 입사각 60°경면광택도를 측정하였다. 광택도의 측정 단위는 GU(Gloss Unit)이다.
상기 방법으로 측정된 각각의 실시예 및 비교예의 조도 및 광택도는 아래 표 3에 정리한 바와 같다.
시편 조도 (㎛) 광택도 (Gs 60)
Ra Rz Rt
실시예1 0.05 0.19 0.37 445
실시예2 0.04 0.16 0.26 473
실시예3 0.03 0.17 0.28 502
실시예4 0.03 0.15 0.22 511
실시예5 0.02 0.09 0.18 580
실시예6 0.03 0.12 0.19 542
실시예7 0.03 0.14 0.37 463
실시예8 0.03 0.15 0.45 475
실시예9 0.04 0.27 0.34 399
실시예 10 0.03 0.29 0.48 279
비교예1 0.38 1.91 3.66 4.7
비교예2 0.35 2.01 3.87 4.1
비교예3 0.38 1.8 3.4 50
비교예 4 0.04 0.17 2.4 554
상기 표 3에서 보여지는 바와 같이, 실시예 1 내지 10은 비교예 1 내지 4에 비하여 표면 조도 계수인 Ra, Rz, Rt 모두가 매우 낮고, 광택도(Gs 60)가 높음을 확인할 수 있다.
SEM 사진 평가
실시예 1 및 비교예 1의 전해니켈박의 평탄면을 1,000 배 비율로 확대하여 SEM 사진을 촬영하였고, 그 결과는 각각 도 1(a)와 도 1(b)와 같다. 도 1(a)와 도 1(b)를 비교하면, 실시예 1이 비교예 1보다 표면 돌기의 높이가 낮을 뿐만 아니라, 높이의 분포도 고르다는 점을 확인할 수 있다.
3D 프로파일링
실시예 1 및 비교예 1의 전해니켈박의 평탄면에 대하여 백색광 주사 간섭계 방식으로 3D 프로파일링하여 실시예 1에 대하여 도 2 및 도 3(a) 내지 3(d), 비교예 1에 대하여는 도 4 및 도 5(a) 내지 5(d)의 프로파일링 결과를 도출하였다.
3D 프로파일링을 통해 얻어진 도 2와 도 4 그리고 도 3(a)와 도 5(a)를 각각 비교해 보면, 실시예 1이 비교예 1보다 규칙적면서도 낮은 높이의 표면 돌기를 가지는 표면을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 방전 즉, 쇼트(short)는 주위보다 현저히 높은 돌기 부분에서 발생된다는 사실에 비추어 볼 때 실시예 1이 월등이 우수한 형태성(morphology)을 가지고 있음을 쉽게 알 수 있다.
도 3(b)와 도 5(b)는 각각 실시예 1과 비교예 1의 전해니켈박 표면의 조도 분포도를 나타낸 그래프이며, 도 3(b)의 돌기 높이(Rz)의 분포가 도 5(b)에 비하여 좁으면서도 돌기 높이의 최대치(Rt)가 낮다는 사실이 확인되며, 이는 실시예 1의 표면이 고르다는 것을 의미한다.
도 3(c)와 도 5(c)는 각각 실시예 1과 비교예 1의 전해니켈박의 횡방향 조도 분포도를 나타낸 그래프로, 실시예 1의 도 3(c)가 비교예 1의 도 5(c)보다 월등히 평탄하고 평활도가 높다는 것을 확인할 수 있다.
도 3(d) 와 도 5(d)는 각각 실시예 1과 비교예 1의 전해니켈박의 종방향 조도 분포도를 나타낸 그래프로, 실시예 1의 도 3(d)가 비교예 1의 도 5(d)보다 월등히 평탄하고 평활도가 높다는 것을 확인할 수 있다.
커패시터 제작
실시예 11
실시예 1의 전해니켈박을 스퍼터링 챔버 증착 플레이트 위에 놓고, 아르곤 95%, 산소 5%로 구성된 챔버 분위기 하에서 3torr 기압을 유지하였다. 증착 플레이트를 650도로 가열한 후, RF 전력을 150W를 사용하여 직경이 3인치인 바륨 티타네이트(BaTiO3) 표적물을 사용하여 전해니켈박 위에 바륨 티타네이트를 스퍼터링하였다. 약 150분 동안 증착을 수행하여 두께 약 0.7㎛인 유전체를 형성하였다.
바륨 티타네이트가 코팅된 전해니켈박을 900℃ 온도의 챔버내에서 2시간동안 산소 부분 압력 2X10-7atm 분위기에서 소성한 후 냉각시켰다. 바륨 티타네이트가 코팅된 전해니켈박 표면에 스퍼터링 방식을 통해 0.2㎛의 구리 전극을 증착함으로써 커패시터를 제작하였다.
비교예 5
비교예 1의 전해니켈박에 대하여 실시예 11과 동일한 방법으로 커패시터를 제작하였다.
커패시터 쇼트 실험
완성된 커패시터 샘플에 대해 디지털 LCR 미터를 이용하여 실온(25℃), 1khz, 발진전압 (oscillating voltage) 50mV에서 전압을 -10에서 10V까지의 바이어스를 가해 쇼트 발생여부를 확인하였다. 그 결과, 실시예 1의 전해니켈박으로 제조된 커패시터는 쇼트가 발생하지 않은 반면, 비교예 1의 전해니켈박으로 제조된 커패시터는 쇼트가 발생하였다.
100: 세라믹 박막 커패시터
110: 니켈박막층
120: 유전체층
130: 전도성 금속층

Claims (8)

  1. 산술평균 거칠기 Ra가 0.05㎛ 이하이고, 10점 평균 거칠기 Rz가 0.20㎛ 이하이며, 돌기의 최대높이 Rt가 0.50㎛ 이하이고, 60° 경면 광택도가 200GU 이상인 평탄면을 적어도 일면에 구비한 전해니켈박.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평탄면은 Ra가 0.03㎛ 이하이고, Rz가 0.15㎛이하이며, Rt가 0.30㎛ 이하이고, 60°경면 광택도가 400GU 이상인 전해니켈박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전해니켈박의 두께는 1 내지 100㎛인 전해니켈박.
  4. 니켈 이온 전구체 400 내지 600 g/L, pH 완충제 10 내지 30 g/L, 및 조도 조절제 0.5 내지 2.0 g/L를 포함하고, pH가 1 내지 5인 전해액을 사용하여 전해 도금하는 단계를 포함하는 전해니켈박 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 니켈 이온 전구체는 황산니켈, 설파민산니켈, 염화니켈 및 질산니켈로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전해니켈박 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 조도 조절제는 사카린, 염화 카복시에틸 이소티오로늄 (carboxyethyl isothiuronium chloride), 소듐알릴 술폰산염 (sodium allyl sulfonate), 부틴디올 프로폭실레이트 (butynediol propoxylate), 부틴디올 에톡실레이트 (butynediol ethoxylate), 프로파르길 알코올 프로폭실레이트 (propargyl alcohol propoxylate), 피리디늄 프로필 설포베타인 (pyridinium propyl sulfobetaine), 프로판설폰산 소듐염 (propanesulfonic acid sodium salt)으로 이루어진 군으로부터 2종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 전해니켈박 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 전해 도금은 40℃ 내지 60℃에서 전류밀도 10 내지 100A/dm2의 전류를 인가하는 것을 특징으로 하는 전해니켈박 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항의 전해니켈박, 상기 전해니켈박의 상부에 형성된 유전체, 상기 유전체 위에 형성된 전도성 금속층을 포함하는 박막 커패시터.
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