제8장 MLCC의 전망

MLCC의 탄생 이래 MLCC에 대한 요구는 크게 4개의 항목으로 나뉘었다. 1)소형화, 2)고용량화, 3)고신뢰성화, 4)낮은비용이다. 이러한 요구는 변함이 없을 것으로 예상된다. 전자 산업의 발전에 따라 MLCC의 사용량도 확실한 증가 추세에 있으며, 2018년에는 세계 약 4조개에 이르는 수가 생산되었다. 앞으로는 자동화의 Autonomous나 EV화, 5G, IoT등의 다양한 분야에서 수요가 증가할 것이다. 전자 기기의 경박단소화,  고기능화를 음지에서 지원해온 MLCC 또한 소형화가 착실히 이루어져 왔다. 부품의 소형화가 선행되고 부품 실장기의 정밀도가 아직 이를 따라잡지 못한 면은 있으나, 소형화의 흐름은 바뀌지 않는다. 그러나, 소형화에는 반드시 한계가 있다. 언젠가는 그 한계에 달하겠지만 그때까지는 계속해서 소형화가 진행될 것으로 보인다. 초박형 MLCC 일부는 온실리콘의 박막 콘덴서, 3D 캐퍼시터로 치환될지도 모르겠지만, 반도체의 증가에 따라 MLCC의 수요는 착실히 증가할 것으로 생각된다.

 

MLCC의 고용량화는 지금까지 주로 유전체 층의 박층화, 다층화에 따라 진행되어 왔다. 유효 면적을 확대하기 위한 마진 부의 삭감도 이루어졌다. 유전체 층의 박층화는 BaTiO3 입자의 미세화를 필요로 하고, 사이즈 효과에 따른 비 유전율의 저하를 불러온다. 이에 따라 더욱 박층화를  필요로 하는 순환구조에 들어가 버린다. 따라서, 유전체 층의 박층화와 다층화는 필연적으로 진행되게 된다.  박층화에도 물리적 한계가 있으나 거기까지는 진행되게 될 것이다

 

MLCC는 전압이 걸리는 소자이므로, 신뢰성이 높은 것은 당연하지만, 응용 범위의 확대에 따라 더욱 높은 신뢰성이 요구된다. 차량용을 비롯하여 항공, 우주, 의료 관계에서는 절대로 파괴되지 않는 초 고신뢰성이 필요로 된다. 보증 온도의 관점에서 지금까지는 X8R 특성, 즉 150℃까지 였으나, 추후 200℃(X9R특성) 또는 250℃대응의 MLCC 개발이 요망된다. 고온 콘덴서는 파워 일렉트로닉스 용도에서도 열망받고 있다. 또한, 내전압의 관점에서는 MLCC는 지금까지 비교적 낮은 정격 전압 용도로 사용되어 왔으나, 앞으로는 전장, 산업기기를 포함하여 고내전압 MLCC가 강하게 요구되고 있다. 내전압의 높은 용도는 지금까지  MLCC이외에는 필름콘덴서가 주로 사용되어 왔으나, 비유전율이 낮아 대형으로 제작된다는 것이 과제였다. 따라서, MLCC에도 더욱 중고내압화는 강하게 요구된다. 이러한 다양한 고신뢰성에 대한 요구에 대하여, BaTiO3의 한계를 넘기 위한 새로운 강유전체 개발이 요구되고 있으며, 수많은 도전을 통해 언젠가는 실현될 것이라는 기대를 갖는 바이다.

 

MLCC의 비용절감화라는 관점에서는 내부 전극이 Pt나 Pd와 같은 귀금속에서 Ni와 같은 비금속으로의 대체한 것에 성공한 것이  커다란 돌파구가 되었다. MLCC의 비용은 큰 폭으로 저하되었고 오늘날과 같은 폭발적 보급을 가져왔다.  고 신뢰성의 Ni-MLCC가 개발되어 보급이 시작된 1990년대 중반부터, 학회에서는 포스트 Ni이 화제가 되기 시작하여 오늘날에 이르게 되었다. 1990년 당시의 가격과 비교하면 Pd가 400~700엔/g, Ni이 0.6~0.7엔/g 이었다. 따라서, 내부 전극이 Pd에서 Ni로 치환된 것은 강력한 충격을 주었다. 내부 전극의 변화는 단자 전극 금속도 Ag 또는 AgPd 합금에서 Ni 또는 Cu로 변화시켰다. 글래스 세라믹 주체의 유전체를 사용한 고주파용 MLCC 일부에서는 Cu 내부 전극이 채용되어 왔으나, MLCC의 주력으로는 이어지지 않았다. 최근에는 AI 내부 전극 연구도 진행되고 있다. Ni 전극 다음은 무엇인가? 이는 커다란 과제처럼 보이나, 사실은 사소한 것이다.  

 

MLCC의 역사는 저가격화의 역사라고 할 수 있다. 따라서, Ni을 Cu나 AI로 바꾸는 데 성공하여도 Pd→Ni과 같은 큰 영향력은 없을 것이다. Ni은 2018년에 약 1.6~1.7엔/g 정도였다. 이것이 만약 0엔/g이 된다 하여도, 큰 영향이 되지는 않을 것이다. Ni이 Cu나 AUI를 대체하는 것을 부정하는 것은 아니고, 바꾼다 해도 원재료비가 매우 낮아 MLCC의 가격에는 큰 변화는 일어나지 않는다고 한다. 전극 재료를 Ni이외의 것으로 바꾸는 코스틑 메잇이 상당히 적다는 것이다. 내부 전극이 Pd, 단자 전극이 Ag 또는 AgPd 합금의 시대와는 달리, Ni-MLCC 에서는 제조 프로세스 비용이 압도적인 비율을 차지한다. Ni-MLCC 로 된이후는 유전체 그린시트의 제조방법이 닥터 블레이드법에서 다이코터 방식으로, 내부 전극 인쇄 방식은 스크린 인쇄법에서 일부 그라비아 인쇄법으로 바뀌었다. 이는 모두 생산 속도 향상에 따른 생산성 향상으로 이어지고, 제조 비용 저감에 기여한 것이다. 따라서, 추후 제조 프로세스 비용을 더욱 큰 폭으로 저감하는 것이 MLCC의 다음 과제가 될 것이다. 제조 프로세스에 관한 획기적인 아이디어와 그 실현이 강하게 요구되어지고 있다. 이상의 고찰에서,  포스트 Ni은 전극 재료의 관점에서 다른 것으로 변경되어도 큰 충격이 없거나 또는 포스트NI은 제조 프로세스의 혁명, 이라는 답이 도출된다.