Notebook LM-MLCC 인쇄 패턴에 따른 수축 거동

MLCC의 압착공정에 대한 논문이 발표되는 경우가 거의 없지만 최근 발표된 논문이 있어 정리해보았습니다

대부분  인쇄패턴 형상의 변화를  주어 이를 CAE해석을 하는 경우가 대부분이고 가끔 압착방식을 변경하는 경우도 있더라고요 

 

Optimization of MLCC Bar Design to Minimize Failure Rates Under Isostatic Pressing using Numerical Analysis and Homogenization Technique

 

 

1. MLCC 바 디자인 최적화: MLCC 바의 이질적인 다층 구조로 인해 등압 프레스(isostatic pressing) 후 불균일한 변형이 발생하며, 이는 불량률을 증가시킵니다. 이 문제를 해결하기 위해 MLCC 바의 설계를 최적화하여 불균일 변형을 최소화하고 생산 불량률을 줄이는 것이 이 연구의 목적입니다.

 

2. 유한 요소 해석(FEA) 및 균질화 기법 활용: 복잡한 MLCC 바의 기하학적 구조를 단순화하면서도 분석 정확도를 유지하기 위해 균질화(homogenization) 기법을 사용하여 FEA 시뮬레이션을 수행했습니다. 이 기법은 MLCC 바의 전체적인 거동을 균질한 형태로 모델링하여 유한 요소 해석의 효율성을 높입니다.

 

3. 인덱스 영역(Index Region) 디자인 조정:

    ◦ 이 연구에서는 MLCC 바의 인덱스 영역이 변형 패턴과 불량률에 결정적인 역할을 한다는 것을 확인했습니다. 인덱스 영역은 MLCC 바의 바깥 부분에 위치하며, 이 영역의 구성 변경은 바의 측면 강성(side stiffness)에 직접적인 영향을 미쳐 변형 특성을 향상시킵니다.

    ◦ 측면 인덱스 강성(Side Index Stiffness) 조절: 측면 인덱스 강성을 너무 높이면 불균일 변형이 증가할 수 있으므로, 적절한 강성 조절이 중요합니다. 연구 결과, 측면 인덱스 강성을 점진적으로 증가시키면 측면 압축이 줄어들어 균일한 변형 상태에 가까워지는 것을 발견했습니다.

    ◦ 코너 인덱스 강성(Corner Index Stiffness) 감소: 코너 인덱스 강성을 줄이면 더 균일한 변형 패턴을 가진 개선된 디자인을 얻을 수 있습니다. 약한 코너 인덱스 강성은 측면 압축을 완화하는 데 영향을 미칠 수 있습니다.

4. 최적화 과정:

    ◦ 이 연구에서는 MLCC 바의 전체 크기를 유지하면서 D1부터 D8까지의 설계 매개변수를 조정하여 인덱스 영역의 디자인을 최적화했습니다. 이 매개변수들은 상단, 하단, 코너 인덱스 영역의 Zone 2 두께와 측면 인덱스 영역의 BaTiO3 두께를 의미하며, 각 영역의 강성에 직접적인 영향을 미칩니다.

    ◦ 세 번의 반복적인 최적화 과정을 거쳐, 궁극적으로 측면 인덱스 강성을 증가시키고, 코너 인덱스 강성을 감소시켰으며, 특히 하단 인덱스 강성을 약간 줄이는 등의 조정을 통해 변형을 최소화했습니다.

    ◦ 최적화된 디자인에서는 상단, 하단, 코너 인덱스 영역의 BaTiO3 너비를 증가시켰고, 측면 영역의 BaTiO3 너비도 약간 증가시켰습니다.

이러한 설계 최적화를 통해, 이전에는 30%에 달했던 생산 불량률을 0%로 성공적으로 줄였습니다. 이는 제조 공정 중 MLCC 바의 변형을 최소화하여 제품의 신뢰성을 향상시키는 중요한 방법임을 보여줍니다.