융합부품소재 - 적층세라믹콘덴서(MLCC), 칩 저항기(Chip Resistor), 칩 인덕터(Chip Inductor)에 관해

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융합부품소재 - 적층세라믹콘덴서(MLCC), 칩 저항기(Chip Resistor), 칩 인덕터(Chip Inductor)에 관해에 대한 보고서 자료입니다.

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본문내용

층형 세라믹 인덕터 개발 동향>
● 박막형 - 세라믹 기판위에 코일 도선을 박막 스퍼터링이나 도금으로 형성.
캐패시터와 달리 인덕터는 자기공진 주파수에서 병렬 공진을하게 되고 무한대의 임피던스 값을 갖게 되어 그 주파수의신호를 억제하는 역할을 한다 앞서 언급한 비드bead)의 경우 인덕턴스보다는 자기공진 특성을 이용한 소자라고 할 수 있다
주로 사용되는 인덕터 패턴은 meander, spiral, multilayer등이 있는데 패턴모양은 그림과 같다
Meander 형태는 작은 인덕턴스값을 구현할 때 사용되고 spiral은 단위 면적내에 효과적으로 큰 인덕턴스 값을 구현할 수 있는 반면 도선간 캐패시턴스가 크기 때문에 자기 공진주파수가 낮은 단점이 있다 이 형태는 칩형태가 아닌 모듈구조에 주로 사용된다 Multilayer는 칩 형태에 주로 사용되는 패턴으로 칩 부품의 정해진 부피내에 효과적으로 인덕턴스를 구현할 수 있는 반면 각 층의 패턴들이비아via)로 연결 되어야 하기 때문에 공정이 복잡해지며 층간물질의 특성의 영향을 많이 받는 단점이 있다 칩 내부에 구현된 multilayer 패턴에 대한 형상이 그림에 나타나 있다

칩 인덕터의 제조 공정
<칩인덕터 제조 공정도>
칩 부품의 크기가 점점 소형화됨에 따라 모든 공정기술들이 고도화되어야 하지만 그 중 테입형성(tape casting), 패턴 형성(screen printing)공정, 그리고 칩 절단공정 (chip cutting)이 가장 중요하다고 할 수 있다. 테잎 형성 공정에서는 그 두께를 줄이는데 연구가 집중되고 있다. 칩 형태가 작아짐에 따라 한층에서 확보할 수 있는 선의 길이가 작기 때문에 이를 극복하기 위해 층수를 늘려가는 방법을 택하고 있다. Tape casting방법으로 제작 가능한 최소 그린 테입의 두께는 10 um정도인데 최근에는 두께를 10 um이하로 줄이기 위해MLCC(Multilayer Ceramic Capacitor)에서 적용하고 있는 것처럼 재료를 슬러리화 하여 인쇄방법으로 전극간을 격리시키는 방법들이 사용되고 있다. 이 경우 인쇄조건을 조절하여 수 um 두께를 확보할 수 있다. Screen printing 공정에서는 인쇄되는 라인의 폭을 감소시켜서 많은 회전수를 확보 하는 것이 중요한데 최근에는 printing방법으로 80 um 선폭을 효과적으로 구현하고 있다. 인쇄에 사용되는 전극은 주로 Ag, Cu등인데 Ag 전극의 경우 동시소성(800∼900℃)시 유전체에서 migration 또는 diffusion의 문제를 일으킬 수 있으며 Cu는Ag에 비해 단가가 저렴한 대신 동시소성 시 환원 분위기를 형성하여야 하기 때문에 공정비용이 증가하는 단점을 가지고 있다. 이 때문에 페라이트 인덕터와 세라믹인덕터 모두 Ag 전극을 사용하고 있다. 칩의 크기가 3216→2012→1608→1005(mm)로 작아지고 최근에는 0603크기까지 개발되고 있는데 이렇게 작은 칩들을 서로 격리시키기 위해 고도의 cutting 기술을 필요로 하게된다. 소성전 knife를 이용하여 절단할 경우 적층 정밀도 및 절단된 칩 형상에 따른 수율 저하등의 문제를 극복하여야 하며 소성후 Dicing하는 경우 적층된바(bar)를 휨없이 소성하여야하며 생산성이 저하되는 단점을 극복하여야 한다.
시장의 방향성
1) 인덕터는 휴대폰, 노트북 PC등 휴대형 정보통신기기 및 캠코더, 디지털 카메라. CD-R, DVD등 디지털 AV기기 및 멀티미디어 제품등의 소형 경량화 및 박형화 추세에 따라 소형이며 고밀도의 자동 표면실장이 가능한 칩으로 전환이 급속도로 이루어져 왔으며, 칩화 비율이 현재 65%에 이르고 있다. 또한 4225 → 3216 →2012 →1608 → 1005 → 0603(mm) Size로 소형화가 진행되고 있음
2) 칩 인덕터의 기본적인 특성은 적용되는 Set의 용도에 따라 높은 인덕턴스 또는 미세 용량, 높은 품질계수, 높은 자기 공진 주파수, 낮은 직류저항, 높은 내전류 특성의 제품이 요구되고 있음.
다. MCM등 부품의 모듈화에 따라 기존 수동 부품을 one chip화 하려는 추세로 인해 기존 칩 인덕터를 회로내에 적층형 모듈의 층간 내부에 내장시키는 형태로 변화 되어 부품의 수용 감소가 예상되기는 하나, 휴대형 단말기이외의 Set기기의 디지털화, 고주파화 고기능화로의 진전, 그리고 각종 전자기기의 EMI대책 요구의 증가에 따라 꾸준히 성장세가 유지될 것으로 전망됨.
3) 최근 이동통신 단말기 시장의 성장률 둔화 및 PC시장의 악화등으로 2000년 하반기부터 수요보다 공급이 초과한 상태임. 하지만 2.5세대 및 3세대 이동통신 기기보급의 확대화 지속적인 증가로 인하여 향후 전자정보통신기기의 디지털화에 따른 Noise대책 요구의 증가 및 고주파화에 따른 칩 부품의 채용확대가 늘어날 전망이라 계속으로 수요가 증가할 것으로 예상됨
기술전망
1) 원재료 설계 및 제조 기술
① 인피던스 특성 및 Q특성이 우수한 원료를 사용한 제품의 수요가 증가할 것으로 예상.
② LTCC를 활용한 복합 모듈의 수요증가에 따라 서로 다른 유전율 재료와 전극재료등 이종 재료 간 동시소성이 가능한 재료의 필요성이 증대.
③ 글라스세라믹계 재료의 유전율 한계를 극복하기 위하여 폴리머를 이용한 복합재료 시스템을 개발하여 적용하고 있어 국내에서도 이분야의 재료 개발이 되어야함.
2) 내외부 전극용 페이스트 제조 기술
① 글라스에서의 Ag, Cu전극의 Migration 또는 Diffusion이 발생 문제 해결.
② 미세하고 입도 분포가 균일한 금속분말을 제조하는 기술과 이 금속 분말에 유기및 무기 Vehicle을 첨가하여 페이스트화 하는 기술 및 외부 전극의 경우 페라이트 소성체 및 글라스세라믹 소성체와 금속 페이스트간의 결합을 시켜주는 Glass Frit의 조성 기술.
3) 제조 공정 기술
① 분말을 분산시킨 슬러리의 균일성 및 안정서의 확보.
② 초박막 성형이 가능하도록 장비의 정밀도 향상.
③ 적층칩 인덕터의 Via Hole이 필요 없는 정밀한 용량제어가 가능한 Wet Stack방식의 제조기술의 개발.

키워드

적층세라믹콘덴서(MLCC) ,   칩 저항기(Chip Resistor,   칩 인덕터(Chip Inductor),   융합부품소재