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무라타 실리콘 커패시터 영상보기↓ 

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커패시터는 다양한 종류가 있고, 각각 다른 특징을 가지고 있습니다. 따라서, 설계할 때 주파수의 특성과 정격전압에 따라 커패시터를 선정하는 것은 굉장히 중요합니다.

실리콘 커패시터의 구조에 대해 알아보겠습니다.

1. 내부구조

Si-Cap (Silicon Capacitor)는 실리콘 기판을 활용하여 만들어지 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 유지하며서도 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 + Miniaturizarion)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.

 

Si-Cap의 Tripod 기둥을 활용한 3D 구조

2. 외부구조

Si-Cap의 외부 구조에는 3종류 (SMD, Embedded, Vertical Type)가 있습니다. 각가의 구조는 전극의 위치와 전극을 이루는 성분에 따라 달라지게 됩니다.

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SMD, Embedded, Vertical Type

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.

 

Vertical Type Si-Cap의 실장방식

실리콘 커패시터의 특장점에 대해 소개해드리겠습니다.

1. 높은 신뢰성

흔히 커패시터의 고장 모드가 나타나는 주요 원인은 고온입니다. 하지만 Si-Cap은 최대 250도까지도 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-Cap신제품의 경우 220GHz의 굉장히 고주파에서도 안정적인 특성을 가지고 있습니다.

그리고 누설 전류와 ESR, ESL이 낮다는 정점 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.

실리콘 커패시터 Line-up

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.

 

Murata의 Si-Cap 제품 라인업

* 출처

- 한국무라타전자 매거진, https://koreamuratablog.tistory.com

- 무라타, https://murata.com

      

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