MLCC (Multi-layer Ceramic Capacitor) is the most important passive component in electronic devices such as HHP, PC and digital display. The development trend of MLCC is a miniaturization with increasing the capacitance. In this paper, a development history of the high capacitance MLCC in Korea was introduced, and the necessity of the finer $BaTiO_3$ was explained in the viewpoint of the issued electrical and dielectric properties of high capacitance MLCC. The bottleneck technologies to realize the high capacitance was shortly introduced, followed by the prediction of the development trend of MLCC in near future.
전자 산업에서의 소형화와 디지털화에 따라 적층 세라믹 커패시터(Multi-Layer Ceramic Capacitors: MLCC) 또한 DC Blocking, 디커플링, 필터링 등의 기능이 이에 부응하여 그 수요가 꾸준히 증가해왔다. 이에 따라 MLCC의 등가회로를 모델링하는 기법이 많이 연구되었는데, 지금까지의 연구를 살펴보면 대부분이 소자의 주파수 특성을 측정한 후, 그 결과를 바탕으로 소자를 모델링하므로 제작 과정과 측정 과정에서 물질적, 시간적 손실을 수반한다. 이를 해결하기 위한 방법으로 본 논문에서는 구조 정보와 물질 정보로부터 설계단계에서 MLCC의 임피던스 특성을 예측할 수 있는 모델링 방법을 제시한다. 미분 방정식으로 표현되는 결합 전송선로 방정식으로부터 임의의 N개 층을 가지는 다층 평판 커패시터(N-Layer Capacitor)의 임피던스를 구조 정보와 물질 정보의 수식으로 표현할 수 있음을 보였다. 이렇게 정의된 임피던스 수식으로부터 임의의 구조 정보와 물질 정보를 가지는 MLCC의 임피던스를 예측하였으며, EM 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 그 결과, 제시한 임피던스 예측 모델링 결과와 측정 결과가 잘 일치하였고, EM 시뮬레이션보다 훨씬 빠르게 예측 결과를 얻을 수 있음을 보였다.
최근 디지털 광원으로서 각광받고 있는 고출력 LED(Light Emitting Diode)는 저소비전력과 장수명 그리고 점 소등 속도도 빨라서 고출력 LED의 효율을 향상시켜 일반 조명용으로 사용하려는 노력이 두드러지고 있다. 본 논문에서는 온도변화에 따른 전압 변동분만을 출력 콘덴서에 저장함으로서 출력 측에 사용하던 전해 콘덴서를 전압용량이 작고 수명이 긴 MLCC(Multi-Layer Ceramic Capacitor) 사용이 가능한 LED 구동 드라이브를 제안하고자 한다. 제안된 LED 구동 드라이브는 기존의 부스트 DC/DC 컨버터의 기본 토폴로지에서 출력 콘덴서를 입력 전원과 직렬로 연결하여 LED 광원의 온도변화에 따른 전압 변동분만을 출력 콘덴서에 저장함으로서 출력 콘덴서로 기존수명이 낮은 전해 콘덴서 대신 전력 손실이 적고 수명이 긴 MLCC 사용이 가능하게 된다.
It is necessary to minimize the thickness of Ni inner electrode layer and to improve the coverage of inner electrode, for the purpose of developing the ultra high-capacity multi layered ceramic capacitor (MLCC). Thus, low temperature sintering of dielectric $BaTiO_3$ ceramic should be precedently investigated. In this work, the relationship between dielectric properties of MLCC and batch condition such as mixing and milling methods was investigated in the $BaTiO_3$(BT)-Dy-Mg-Ba system with borosilicate glass as a sintering agent. In addition, several chip properties of MLCC manufactured by low temperature sintering were compared with conventionally manufactured MLCC. It was found that low temperature sintered MLCC showed better DC-bias property and lower aging rate. It was also confirmed that the thickness of Ni inner electrode layer became thinner and the coverage of inner electrode was improved through low temperature sintering.
In this study, the feasible test for the mechanical property characterization of $BaTiO_3$ ceramics and multi-layer ceramic capacitor(MLCC) was performed with nanoindentation technique. In case of $BaTiO_3$ ceramics, hardness and elastic modulus are dependent on the densification of specimen showing the highest hardness and elastic modulus values of 12.3 GPa and 155 GPa, respectively at $1260^{\circ}C$. In case of MLCC chip, hardness of dielectric layer was lower than that of margin region. The nanoindentation method could be useful tool for the measurement of mechanical property within $BaTiO_3$ dielectric layer of very thin thickness in high capacitance MLCC.
MLCC(Multi-Layer Ceramic Capacitor)의 유전체 층에 사용되는 BaTiO3 입자는 안정한 TCC(Temperature Characteristics of Capacitance) 거동을 갖기 위해 core/shell 구조를 갖는다. 지금까지 shell의 특성은 core/shell 구조의 전체 특성에서 유추해 왔다. 이는 core/shell 구조가 겨우 수 ㎛의 작은 크기로 shell 특성만 구별해서 측정하기가 어렵기 때문이다. 본 실험에서는 micro-contact법을 이용하여 확산쌍 시편의 계면에 형성된 확대된 core/shell 구조에 Pt 전극을 증착하여 35~135℃ 에서 shell 영역의 독립적인 TCC 거동을 측정하였다. 그 결과, 65℃에서 최대 유전율 값을 갖는 완만한 피크의 확산 상전이(Diffusion Phase Transition) 거동인 core의 특성과 구별되는 거동을 관찰하였으며, 이는 core/shell 구조의 온도-유전거동을 묘사하는 모델링에서 실험 자료로 활용될 것으로 본다.
MLCC (multi-layer ceramic capacitor) is usually fabricated by lamination of predetermined number of single layers. Often, the state of MLCC before sintering is called the green state, whose strength comes from the adhesion between the dielectric material and the polymer binder. Therefore the lamination of a single layer before sintering can be easily deformed by environment due to the relatively lower strength. After the compression process, which helps single sheets cohereto with adjacent sheets, the MLCC green bar is preheated to resolve the probable internal stress. Unfortunately, unexpected deformation after preheating resulted in problems during cutting of the MLCC green bar. In this study, one of 2 primary hypotheses which were proposed to resolve the unexpected deformation after preheating was examined by quantitative experiment with GC/MS (gas chromatograpy/mass spectrometer). The proportion of deformation caused by DOP evaporation, which was primarily evaporated componet during preheating, to the total deformation of the MLCC green bar was found to be 53%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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