한양대 백운규교수·삼성전기연구소 김종희 박사 MLCC용 초박막 시트 성형체 제조기술 개발 분산공정 확립 위해 1.2㎛ 두께 갖는 초박막 세라믹유전층 구현 초소형 0402·초고용량 MLCC에 적용 가능, 빠른 시간내 양산화 계획 한양대학교 백운규 교수(과기부 국가지정 미세적층세라믹스성형연구실)는 최근 삼성전기중앙연구소(김종희 연구위원)와 공동연구를 통해 MLCC제조공정에서 초미립 티탄산바륨입자를 적용한 초박막공정(시트 성형체 1.9㎛, 소결 후 1.2㎛)으로의 전환에 성공함으로써 초소형화와 초고용량화를 이룰 수 있는 MLCC의 제조공정기술을 개발했다. 이번에 개발된 기술은 나노세라믹 입자간의 응력제어를 바탕으로 슬러리의 고분산기술, 입자 재배열화 기술과 복합적층화 기술에 의해 두께 1.2㎛의 초박막 세라믹 유전층을 구현하여 초소형 0402(0.4mm×0.2mm), 초고용량(100㎌ 이상) MLCC에 적용 가능한 성형공정기술이다. MLCC(적층 세라믹 콘덴서) 칩 부품은 휴대전화, 노트북 PC 등의 휴대형 가전기기와 캠코더, 디지털 카메라, CD-R, DVD 등 디지털 AV기기 그리고 멀티미디어 제품, FDD, HDD, 프린터 등 PC 주변기기 등의 각종 전기전자 정보통신기기에 사용되는 핵심 수동소자이다. 최근 전자기기의 소형경량화 및 박형화 요구에 따라 전자부품의 기종(제품)도 소형화, 고용량화, 다기능화로 진행되고 있으며, MLCC의 경우 제품별로 1005 0603 0402(0.4mm×0.2mm) 크기로 소형화가 진행되고 있다. MLCC 용량 영역은 고용량 영역대(10~100㎌)에서 사용되는 Al, Ta등의 전해 콘덴서까지 확대가 가능하며, 이러한 고용량화를 구현하기 위해 성형 시트의 박막화 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 이번 개발을 주도한 백운규 교수는 “초소형, 고적층 및 고용량화를 위해서는 시트를 얇게 성형하는 것이 필수적이며, 이를 위해서는 나노 세라믹 입자의 고분산이 우선되어야 한다. 나노 세라믹 입자를 분산시킨 슬러리의 균일성과 안정성을 확보하지 않고서는 초박막 시트 성형이 불가능하다. 따라서 슬러리의 고분산을 통한 초박막 성형공정기술은 초박형 고용량 MLCC 제조공정에 지속적으로 적용 할 수 있는 공정기술”이라고 평가했다. Ni(니켈) 내부전극 MLCC 칩의 구조는 세라믹 유전체층과 막 사이의 Ni 내부전극 등으로 구성되어 있다. 기존 MLCC 칩의 최소 세라믹 유전층 두께는 3㎛ 정도였으나, 나노 티탄산바륨(200nm BaTiO3) 입자를 이용한 초박막 시트 제조 공정기술로 1.2㎛ 두께의 세라믹 유전층 제조가 가능하게 되었다. 연구팀에서는 이번 개발로 고적층화, 고용량화 칩부품 제조가 가능해지면서 기존 MLCC에 비해 150배 이상의 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 고용량품의 개발은 MLCC의 사용범위를 기존의 용량대 보다 수십배까지 증가시킴으로서 MLCC 시장의 증가는 물론 국내 기업의 경쟁력 확보에도 이바지하는 계기가 되고 국내 기술의 안정화와 그 응용기술이 확대될 것이며 신기술을 이용한 기술수출도 가능할 것으로 내다보고 있다. 이번에 개발된 기술과 관련된 칩부품의 세계시장은 2005년에 약 20조원의 규모에 달할 것으로 예측되며, 국내시장 규모 또한 4조원에 달하여 세계시장의 20%를 점유할 것으로 예측된다. 따라서 초박막 고용량 MLCC 칩의 개발에 따른 높은 부가가치는 앞으로 정보화의 급속한 진행으로 형성되는 거대시장을 고려할 때 중요한 의미를 갖는 것으로 평가되고 있다. 이러한 분위기에서 연구팀에서는 빠른 시간내에 양산화를 위한 계획을 세우고 있다. 또한 확보된 나노세라믹입자 분산 및 초박막 성형 공정 기술을 통한 초박형 고용량 MLCC(3225 size 100㎌, 2012 size 10㎌)를 도입하고, 미세 세라믹 분체의 성형공정기술 관련 기술세미나 등의 개최를 통해 관련 산업체에 기술 확산을 유도해 나간다는 방침을 세우고 있다. 朴美善 기자