콘덴서(condenser) 기술의 연구개발 동향

콘덴서(condenser) 기술의 연구개발 동향

 

최근 전자기기의 소형경량화 및 박형화 요구에 따라서 세라믹 콘덴서의 연구도 소형화, 고용량화, 다기능화로 집약된다. 적층형 세라믹 콘덴서(MLCC)의 경우 제품별로1005→0603→0402(0.4mm x 0.2mm) 크기로 소형화가 진행되고 있다.

또한 MLCC 용량 영역도 고용량 영역대(10~100㎌)에서 사용되는 Al, Ta 등의 전해 콘덴서까지 확대가 가능하며, 이러한 고용량화를 구현하기 위해성형 시트의 박막화 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.

MLCC의 전극소재를 보면, 종전에는 팔라듐, 은과 같은 고가의 전극소재를 사용하였으나, 최근 니켈, 구리 등을 사용하여 고성능, 저원가를 실현하고 있으며 또한 현재의 MLCC 핵심 내부전극 소재로는 니켈, 외부전극 소재로는 구리, 유전체 소재로는 티탄산바륨이 주로 사용된다.

적층형 세라믹 콘덴서(MLCC)의 수익성 결정 요소, 파우더와 내부 전극 MLCC의 파우더는 여러 가지의 첨가물, 즉 산화제를 MLCC의 주원료인 티탄산바륨(BaTiO3)에 첨가하여 원하는 특성, 균일한 조성의 MLCC 원재료를 만드는 것이다. 이러한 첨가제는 MLCC의 종류를 결정할 뿐 아니라 최종제품의 전기적 특성에 많은 영향을 준다.

파우더 공정에서는 균일한 혼합조성과 그레인 사이즈 제어, 불순물 제어등이 최종제품의 성능을 좌우하는 핵심기술이다. 내부전극을 파라듐(Pd)이나 니켈(Ni) 중 어떤 것을 선택하느냐에 따라서도 수익성에 큰 차이가 난다. 지난 2∼3년 전까지는 파라듐이 MLCC의 전극으로 주로 사용됐으나. 최근 기술의 발전으로 니켈을 사용하여 파라듐의 성능을 낼 수 있게 됐다. 내부전극을 니켈로 사용하는 MLCC는 파라듐 내부전극보다 재료비 비중이 적고(파라듐 가격의 급등으로 니켈의 가격은 1/10 수준) 용량이 클 뿐만 아니라 PC주변기기, 캠코더, 노트 PC, 이동통신 단말기 등에 채택되어 시장성이 우수하다.

그러나 내부전극을 기존의 파라듐에서 니켈로 전환되는 데에는 막대한 투자비용과 기술이 필요하다. MLCC는 좁쌀만한 크기의 제품으로 불과 1∼2mm 정도의 높이에 얇은 세라믹층을 300∼400층을 쌓을 정도로 기술 집약이 필요한 제품으로 수익성이 20∼30%나 되는 고수익 부품이다. 1005형은 공급과잉인 반면, 1608/2012형은 공급부족 지속으로 지난 몇 해 전까지
MLCC 제품의 흐름은 3016형에서 2012형이 시장의 주류를 이뤘었으나, 최근 보편화되고 있는 휴대전화, 디지털 캠코더, 노트북 PC, PDA 등의 경박단소화 추세에 따라 이에 필수적으로 탑재되는 칩 부품들의 소형화가 급속도로 진전됨에 따라 1005/1608형으로 세대교체가 빠르게 이뤄지고 있다.

최근 국내에서도 삼성전기와 한양대의 공동으로 티탄산바륨(200nm BaTiO3)세라믹 입자를 적용한 1.9㎛ 초박막 시트 성형체 제조기술을 개발하였다.

이 기술의 연구는 동일 체적당 최적의 용량 구현을 통한 초소형 0402(0.4mm x 0.2mm), 초고용량(100㎌ 이상) MLCC에 적용 가능한 성형공정기술 개발종래의 한계 기술인 슬러리 분산 공정의 확립을 통해 12㎛의 두께를 갖는 초박막 세라믹 유전층의 구현이 가능한 기술이다. 제조 공정에서 초미립 티탄산바륨(200nm BaTiO3)입자를 적용한 초박막 공정(시트 성형체 1.9㎛, 소결 후 1.2㎛)으로의 전환에 성공함으로써 초소형화 및 초고용량화를 이룰 수 있는 MLCC의 제조공정 기술을 개발하였다.

 

 

 

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