Multi-layer ceramic capacitor (MLCC) is a typical passive device that controls the current to flow in a circuit. It is widely used from mobile phones, personal PC, and display to current electric vehicles, and is called the rice of the electronics industry because it is as important as semiconductors. In response to the miniaturization and multi-functionality of the electronic industry, MLCC are also trending toward miniaturization and high capacitance. Thinning of the dielectric layer (referred to as the ceramic layer in this paper) constituting MLCC is an essential element in this industrial environment and is a direction to be developed in the future.
However, the reduction in the thickness of the ceramic layer causes deterioration of mechanical properties and causes cracks, delamination, and the like. This problem causes very fatal defects that deteriorate electrical characteristics and reliability. To solve this problem, in this paper, a study was conducted to incorporate polydopamine in the ceramic layer. Polydopamine, inspired by mussels, has a catecholamine group, so it is a universal adhesive material that can achieve adhesion to both organic and organic materials. The polydopamine-ceramic layer made by incorporating polydopamine contributed to enhancement of mechanical properties. Barium titanate coated with polydopamine prevents re-aggregation between powders, which not only increases stability but is also effective in strengthening binding between binders. As a result, compared to the existing ceramic layer, the modulus of the ceramic layer with polydopamine was improved by 26% and hardness by 100%.
적층세라믹콘덴서는 회로에 전류가 일정하게 흐르도록 조절하는 역할을 하는 대표적인 수동소자이다. 휴대폰, 개인용 컴퓨터, 디스플레이에서 현재의 전기자동차에 이르기까지 널리 사용되며 반도체에 버금갈 정도로 중요하기 때문에 전자산업의 쌀이라고 불린다. 전자산업의 소형화 및 다기능화에 부응하여 적층세라믹콘덴서 또한 초소형, 초고용량화 되어가는 추세이다. 적층세라믹콘덴서를 구성하는 유전체 층(본문에서는 세라믹 층으로 지칭)의 박막화는 이러한 산업환경에 따라 필수 요소이며 향후 개발해 나가야할 방향이다.
그러나 세라믹 층의 두께 감소는 기계적 물성의 저하를 가져오며 크랙, 딜라미네이션 등을 유발한다. 이러한 문제는 전기적특성과 신뢰성을 저하시키는 매우 치명적인 결함을 발생시킨다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 세라믹 층에 폴리도파민을 도입하는 연구를 진행하였다. 폴리도파민은 홍합에서 영감을 받은 것으로 카테콜아민 그룹을 가지고 있어 유무기에 모두 접착성을 구현할 수 있는 유니버셜한 접착 물질이다. 폴리도파민 도입으로 만들어진 폴리도파민-세라믹 층은 기계적 물성 향상에 기여하였다. 폴리도파민이 코팅된 티탄산바륨은 파우더 간의 재응집을 막아주어 안정성을 높일 뿐만 아니라 바인더간 결합력 강화에도 효과적이다. 결과적으로, 기존 세라믹 층 대비 폴리도파민이 도입된 세라믹 층의 모듈러스는 26%, 경도는 100% 향상되었다.
