[논문자료] 저온소결을 통한 초고용량 MLCC 개발

출처: 픽사베이

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최근 전기/전자 제품의 소형화, 경량화 및 다기능화가 급속히 진행되면서 이에 사용되는 적층 세라믹 커패시터 (Multi Layer Ceramic capacitor; MLCC)도 급격하게 소형, 고용량화 되어가고 있다. 이에 따라 적층 세라믹 커패시터에 사용되는 유전체층은 점차 박층, 고적층화 되고 있다. 최근에는 1005 size의 초고용량(4.7 µF 이상) MLCC 개발을 위해 1.5 µm 이하 두께의 BaTiO3 유전체층을 300층 이상 적층함으로써 용량 구현을 시도하고 있으며, 보다 소형의 초고용량 특성을 얻기 위해서는 1.0 µm 이하 초박층의 고용량 유전체층이 확보되어야 한다.

 

1) 이처럼 초고용량 적층 세라믹 커패시터의 개발을 위해서는 ‘고유전율을 갖는 유전체의 개발’과 ‘초박층화 기술’이 필연적으로 요구되며, 동시에 ‘내부전극의 박층화 (0.5 µm 이하) 및 연결성(coverage)의 향상’ 또한 시급하게 해결되어야 한다.

논문 출처 : https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO200915536390963

 

본 연구에서는 저온소결용 조성을 이용한 MLCC 제작시, 소결성을 저하시키며 동시에 제반 물성을 악화시키는 주요 원인인 batch 조건을 개선하기 위하여, 여러가지 batch 조건에 따른 BT의 소결성 및 제반 chip 특성 평가를 진행하였으며, 그 결과 하기와 같은 batch 조건을 최적조건으로 선정할 수 있었다.

 

(1) 첨가제 sol 제작 조건 : ‘Glass를 포함’한 모든 nano 첨가제 분말을, ‘하소 열처리하지 않고 선분산후’ 혼합/분쇄하여 제작함

 

(2) BT와 첨가제 sol의 혼합/해쇄 조건 : 충격량의 최소화를 위하여 beads size는 가급적 작게(0.05 mm)하며, 전단력을 증가시키기 위하여 주속을 빠르게하여 (11 m/sec의 주속) 혼합/해쇄함 (이 때 12 m/sec 이상의 주속하에서는 pass수에 따라 비표면적이 급격하게 증가하므로 11 m/sec 를 최적 주속으로 선정함) 또한, 상기의 batch 조건으로 제작한 MLCC (1005 size, 4.7 µF, 4 V급)를 1100℃ 이하 저온에서 소결한 결과, 기존 의 고온 소결(1150℃ 이상)을 통해 제조된 MLCC 대비 전극연결성이 두드러지게 향상되었다.

 

그리고 유사 용량에 대하여 DC-bias 특성, 용량의 AC 전압 의존성 및 aging rate 등이 향상되었음을 알 수 있었다. 또한 미세구조 및 전극연결성이 보다 균일해 짐에 따라 보다 박층으로 유전체층을 구현할 수 있었을 뿐만 아니라 신뢰성 측면에서도 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 이에 따라 저온 소결을 통한 고품질의 초고용량 MLCC 개발 가능성이 높음을 확인할 수 있었다.

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정수압 프레스 (WIP_온간정수압)

정수압 프레스의 기본 원리는 유체를 이용해 동일한 힘을 동일한 방향에 균일하게 전달하여 내부 유체에 의해 발생한 압력을 이용해 재료를 공정하는데 사용하는 방식입니다. 온도 및 사용 목적 등에 따라 구분하며 초고압을 이용한 세라믹, 식품 살균 공정, 압축 및 적층 성형 등의 재료공정에 사용됩니다.

 

WIP: Warm Isostatic Press 온간(열간) 정수압 프레스 특성

온간 정수압 프레스(WIP)는 온도의 물성 변화가 필요한 제품을 목표 온도에서 고압 및 압착 처리 공정을 진행하는 설비 압축 유체로, 사용하는 물은 최대 90도까지 사용 가능하며 그 이상의 온도는 밀도 변화가 적은 오일을 사용합니다. 열간 정수압 프레스는 Clod Lamination 공정과 Hot Lamination 공정을 한 공정으로 줄여 생산의 효율성을 극대화한 것으로 전기, 전자 소재(MLCC, LTCC), Multi Other Chips 등에 주로 사용됩니다.

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