(2010)MLCC 공정 기술(원료~소성)

인터넷에서 구한 삼화콘덴서 자료에 보충설명하고자 한다.

 

2010년도 삼화에서 발표한 자료.. 11년전 자료입니다

 

 

 

서술할 내용은 주로 파우더 배치 성형 인쇄 (적층, 압착, 절단) 소성공정입니다

 

 

 

 

그당시는 L/C/R 칩부품이 복합부품화되거나 기판에 내장되는 방향으로 발전할 것으로 예상하였으나 현재는 각 부품의 고용량화, 소형화, 고압화 등 독자 발전하고 있다

 

 

 

일반적인 칩부품의 제조공정인듯 한데 ,,,,, 용어는 많이 다를 수있습니다

 

 

요한슨다이렉트릭사의 MLCC제조 공정도 (그림자체가 구식이지요)

실제 공정도 많이 발전했고요

 

 

공정별 X인자 Y인자를 설명하는 자료인듯합니다.. 예전에 6-시그마할때 많이 만들었지요.

 

 

 

위 그림의 L*W*T 사이즈가 조금 이상하네요 L=3.2, W=1.6이면 T=2.5 인 칩은 일반적이지 않지요. 보통 W=2.5이고 T=1.6이 정상일듯 합니다.

 

오른쪽 SEM사진을 보면 세라믹 유전체두께 2.8미크론에 내부전극1.5미크론인데 지금은 세라믹 유전체두꼐가 0.5미크론이하로 박막화된 제품들이 나오고 있지요

 

 

 위의 파우더가 가져야 할 조건은  고상법 파우더든 액상법 파우더든  만족해야 하는데 7번 분위기 안정성이란 표현보다는 결정성이 높을 것이란 표현이 더 좋을 듯합니다

 

 

 

분산에 필요한 파우더의 요구조건으로 파우더의 특성에 맞추어 분산방법이나 분산제 등 많은 연구가 필요하겠지요

 

 

입자사이즈가 작을수록 분산공정은 어려워지지만, 일차입자로 분산시키고 조대입자를 제거하는 것이 MLCC의 수명에 매우 중요한 관건이 됨. 

 

 

응집체를 1차입자화하려면 에너지를 가해야 하고  이과정에서 어쩔수 없이 1차입자가 깨져 파편이 생기나  이런 파편들이 재흡착하거나 응집이 일어나지 않게 하면서 후공정에서 제어가능한 수준으로 분산을 시키는 것이 바람직.

 

 

표면에너지가 높은 미분말일수록 그 분산이 어렵고 응집체 제거도 어렵다. 이런 파우더 슬러리를 만들고 더 미세한 첨가제를 분산시키려면 별도의 가공이 필요하다. 따라서 파우더 제작후 코팅을 하거나, 분산을 시킨 첨가제를 분산된 BT슬러리에 믹싱하거나 한다 

 

 

입자가 작을수록 분산메디아도 작은 구경을 사용해야 하는데, 이들을 슬러리와 분리하는 방법으로 원심분리방식을 사용한다 (Apex mill). 최근 제작되는 설비는 0.03mm 정도의 미세메디아도 사용가능하다고 한다.

 

요즘 분산기 역시 나노파우더를 분산시키기 위한 고에너지 분산기가 많이 사용된다

 

분산설비별로 분산시간을 달리해서 입자의 분산을 EDAX확인결과 Yttria의 분산정도가 다름을 알수 있다. 

정작 앞 페이지에서는 아펙스밀을 보여주고 이페이지에서는 바스켓밀 결과를 보여주고 있네요...

 

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세라믹 시트 성형을 위해 바인더를 첨가하는데 보통 Solvent를 Toluene-EtOH계에서는 PVB 바인더를 많이 사용함. 시트가 박막화됨에 따라 PVB바인더 역시 고중합도 고분자량 PVB를 사용함. 가소제의 경우 DOP가 발암물질이라 대체재료가 사용되고 있고 분산제의 경우 BYK사 제품을 사용하는 경우가 많으나 잔존하는 무기물의 영향을 확인한 후 사용할 필요가 있음

 

 

적수화학 기술자료.. 아세틸/아세탈기의 분률에 따라 시트물성이 차이남

 

 

적층시 온도와 압력을 가하면서 적층할 떄 시트의 연신이나, 시트의 통기성 등  적층에 매우 큰 영향을 미침. 

시트 두께와 적층수에 따라 바인더를 선택하여 사용해야 한다.

 

위 그림은 10미크론 이상의 두꺼운 막을 성형할떄 사용하던 방법인데 요즘 MLCC에서는  거의 사용하지 않는다. 

 

성형 두께별로 성형헤드가 달라지며 박막화될수록 Slot-die를 많이 사용하고 있고 두께에 따라  on-roll/off-roll 등 방식이 있다

 

이제 R2코터로 0.5um의 두께도 성형을 할 수있으니 성형 설비 뿐만 아니라 성형기술도 많은 발전을 한 것 같다.

 

 

슬로다이를 정밀하게 가공하는 기술은 국내 기술진들이  좀더 노력해야 함

성형속도 역시 100m/min을 넘는 속도로 향상되었으며 필름 폭역시 450mm로 2배로 확대되었음

 

성형공정의 특성요인도..모든 요인들이 서로 영향을 주고 받기에 정밀하게 시트를 성형하는 기술 및 생산성있게 성형하는 기술이 계속해서 필요하다.

 

성형된 시트가 성형기내에서 열을 받아 고화되어 파우더가 packing되어가는 과정... 시트의 두께나 풍량, 풍속 등 많은 변수가 있다. 실제로는 이보다 더 복잡한 메카니즘이 있음

 

 

당시에는 내부전극 인쇄는 스크린인쇄방법이 메인이었고 그라비아 인쇄는 적용전이라 스크린인쇄용 페이스트에 대한 내용이었을 듯...  하지만 기본은 동일..

 

스크린 인쇄에 대한 원리??

 

위에 써있는 내용외에도 스크린제조나 페이스트의 건조 등 인쇄공정도 배울 것이 너무 많음

 

고적층제품에서는 saddle 또는 dome 형상같은 인쇄후 전극형상이 적층시 많은 영향을 미친다

 

평판형 프레스가 대세였던 시절에서는 평판사이즈가 생산성을 좌우.

 

바인더 가소시 가소제와 바인더를 열분해하여 이를 표면으로 이동시킨후 확산하기 위한 가열프로세스 조절이 MLCC의 결함제어에 매우 중요함 

 

MLCC 그린 칩에서는 세라믹 파우더의 촉매작용으로 인해 PVB 분해시작온도가 낮아지고  대기분위기중에서는 내부전극 Ni의 산화가 발생하는 등 많은 주의를 기울여야 한다

 

소성은 표면에너지의 감소과정

 

내부전극 연결성을 높히기 위해 승온구간 속도를 올려서 소성하면서 입성장 조절하는 것이 고용량 MLCC 개발의 Key

 

승온속도별 내부전극 연결성