커패시터는 다양한 종류가 있고, 각각 다른 특징을 가지고 있습니다. 따라서, 설계할 때 주파수의 특성과 정격전압에 따라 커패시터를 선정하는 것은 굉장히 중요합니다.
이번 시간에는 적층 세라믹 캐패시터 No.1 인 Murata가 Silicon capacitor 제품에 대해 알려드리겠습니다.
먼저, 실리콘 커패시터의 구조에 대해 알아볼까요?
1. 내부 구조
Si-Cap(Silicon Capacitor)는 실리콘 기판을 활용하여 만들어진 커패시터입니다. Si-Cap의 유전체로는 산화규소(Silicon Oxide)와 질화유전체(Nitride Dielectric Materials)를 사용하는데, 해당 물질들은 열과 전압에 대해 높은 신뢰성과 안정적인 용량을 제공할 수 있도록 해줍니다.
Si-Cap은 Tripod 모양의 기둥으로 3D 구조를 형성하여 전극 표면을 크게 증가시켰습니다. 이로 인해 Si-Cap은 굉장히 작은 크기를 유지하면서도 용량을 크게 할 수 있습니다. Si-Cap은 100μm라는 굉장히 얇은 두께에서도 MLCC의 세라믹 층 80개에 해당하는 용량을 가질 수 있습니다. 이러한 Si-Cap의 특성을 Performiniaturization (Performance + Miniaturization)이라고 합니다.
이러한 구조적 특징 덕분에 Si-Cap은 작은 패키지에서 높은 성능을 요구하는 애플리케이션에 사용될 수 있습니다.
아래 그림으로 Si-Cap의 3D 구조와 tripod 구조를 확인할 수 있습니다.
2. 외부 구조
Si-Cap의 외부 구조에는 3종류(SMD, Embedded, Vertical Type)가 있습니다. 각각의 구조는 전극의 위치와 전극을 이루는 성분에 따라 달라지게 됩니다.
SMD Type : 전극이 Si-Cap의 아랫부분에 위치하고 있기 때문에 일반적으로 표면 실장이 용이합니다.
Embedded Type : 전극이 Si-Cap의 윗부분에 위치하고 있기 때문에 Si-Cap을 기판의 내부에 배치하거나 Wire-Bonding을 하기에 적합합니다.
Vertical Type : SMD, Embedded Type과는 달리 Si-Cap의 윗부분과 아랫부분에 각각 하나씩 위치하고 있습니다. 따라서 Vertical Type의 Si-Cap은 아래 그림과 같이 표면 실장과 Wire-Bonding을 동시에 할 수 있습니다.
다음으로는 실리콘 커패시터의 특장점에 대해 소개해드리겠습니다.
1. 높은 신뢰성
흔히 캐패시터의 고장 모드가 나타나는 주요 원인은 고온입니다. 하지만 Si-Cap은 최대 250℃까지도 사용이 가능하기 때문에 고온에서도 낮은 고장율을 가지고 있습니다. 이렇듯 Si-Cap은 낮은 고장율을 가지고 있기 때문에 고신뢰성을 요구하는 어플리케이션인 자동차, 의료기기 등에 활용이 되고 있습니다.
2. 소형화
Si-Cap은 가장 얇은 두께로는 30µm까지 가능합니다. 30µm는 눈에 겨우 보일만큼 굉장히 작은 사이즈입니다. Si-Cap의 이런 특징 덕분에 어플리케이션의 소형화 또한 가능하게 되고 새로운 시장 기회도 많이 생기고 있습니다.
3. 우수한 전기적 특성
Si-Cap은 넓은 주파수, 전압, 온도의 범위에서도 안정적으로 성능을 유지할 수 있습니다. 특히 새롭게 출시된 Si-Cap 신제품의 경우 220GHz의 굉장히 고주파에서도 안정적인 특성을 가지고 있습니다. 그리고 누설 전류와 ESR, ESL이 낮다는 장점 또한 있습니다.
높은 신뢰성과 고주파 특성 및 커스터마이징 가능성 덕분에 Si-Cap은 의료, 광통신, 기지국 및 자동차 시장과 같은 가장 까다로운 시장을 위한 수많은 응용 분야에 사용됩니다.
그렇다면, Murata의 실리콘 커패시터 라인업은 어떤 것들이 있을까요?
Si-Cap은 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있도록 특화되어 있는 라인업이 있습니다. Si-Cap이 사용되는 대표적인 어플리케이션에는 초광대역 광통신, 기지국 RF 전력 증폭기, 자동차, 의료기기 등이 있습니다.
각각 어플리케이션을 위한 제품 라인업과 특징은 아래와 같습니다.
이번 시간에는 Si-Cap의 구조와 장점 그리고 제품 라인업에 대해 알아보았습니다. Si-Cap의 대표적인 특장점은 굉장히 작은 사이즈로도 높은 용량을 가지고 고주파 대역에서도 안정적으로 사용이 가능한 고성능 제품이라는 것입니다.
다음 시간에는 Si-Cap의 다양한 라인업이 어떤 어플리케이션에 어떻게 사용되는지에 대해 자세히 소개 드리겠습니다.
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<About Murata>
Murata Manufacturing Co., Ltd.는 무라타 제작소는 세라믹을 기반으로 전자부품의 개발・생산・판매를 하고 있으며 세계적인 통합전자부품 기업입니다. 독자적인 개발 및 재료 개발, 프로세스 개발, 상품 설계, 생산 기술들을 서포트하는 소프트웨어나 분석 · 평가등의 기술 기반으로 독창적인 제품을 창출해 일렉트로닉스 사회의 발전에 기여해 갈 것입니다.
