적층 세라믹 콘덴서 (MLCC, Multi – Layer Ceramic Capacitor)는 전자회로에서 일시적으로 전하를 축적하고 방출하여 전기가 일정하게 공급되도록 하고 부품 간의 전자파 간섭현상을 억제하는 역할을 하는 소자로, 스마트폰에 1천개/대, 내연기관 자동차 3 ~ 5천개/대, 전기차에 0.8 ~ 1.5만개/대 이상이 탑재되는 전기·전자기기의 핵심 부품임

MLCC는 세라믹스 유전체 소재 기술, 전극 기술을 적용하여 후막을 형성하고 적층한 후 환원 분위기에서 동시 소결하는 소재 부품 기술로서 유전체 층, 내부전극 층, 외부전극 및 도금 층으로 구성됨

▪ MLCC는 유전체(Ceramic body), 내부전극(Internal electrode)과 외부전극(Termination)으로 구성되며 소재의 경우 유전체로 고유전율계의 BaTiO3가 주로 사용되며, 내부전극으로 Ni 분말이 주로 사용 됨. 유전체와 내부전극 소재는 60 ~ 300nm 크기의 분말이 300 ~ 1000층이 교차로 적층되고, 외부전극 소재는 다양한 입도와 형상의 Cu 분말이 글래스 분말과 레진이 혼합되어, 페이스트 형태로 MLCC 소자 측면에 도포됨

향후 고에너지 효율의 전기자동차의 요구가 증가함에 따라 현재 구동부 인버터에 사용되는 전력용 반도체 소자는 Si 기반의 IGBT ( 정격 전압 : 650V) 모듈을 사용하지만, 전기자동차의 성능, 연비, 효율 향상을 위하여 SiC 기반의 MOSFET (정격전압 : 1200V,1700V)의 인버터 모듈이 적용될 것이며 이에 적합한 초고전압용 세라믹 적층 콘덴서가 요구(고용량, 손실, 고온동작, 고전류 등) 되고 있음.

▪ 전기자동차에 기능별로 적용되는 수동 부품(Capacitor, Inductor) 및 EMI Filter로서 DC-DC Converter, Inverter, OBC(On Board Charger). WPT(Wireless power transfer)등에 고압용 MLCC가 요구되고 있음

Ni 분말은 MLCC 구성에 있어 재료비의 30~50%까지 차지하고 있으며 Ni 분말의 합성 방법 및 제조사에 따라 Ni 분말의 입경 및 분포가 다른 특성을 가지고 있음

Ni 내부전극은 인쇄 특성, 적층성, Green chip delamination등과 같이 제조공정 발생하는 문제점 및 응집체로 인한 신뢰성 문제(short 불량, 절연파괴전압 감소)를 최소화 할 수 있도록 다음과 같은 구체적인 기술이 요구 됨

- 박막화를 위한 Ni 분말 크기 및 입도 선정 기술

- 소결 중에 발생하는 Ni 분말의 수축억제를 위한 세라믹 공재, 첨가제 선정/분산 기술

- 내부전극과 세라믹 유전체 층 사이의 계면 특성 제어를 위한 공재 조성 선정 기술

- 유전체 세라믹과 내부전극의 용제와의 반응성 (Sheet attack) 및 접착문제로 인한 green delamination 문제 해결을 위한 수지 및 가소제 선정기술

- Ni 분말 및 공재의 분산을 위한 분산 및 공정 기술

- 공재 및 Paste 특성 평가 및 정밀 분석 기술(Rheology 등)