초록 ▼

□ 연구개발 목표
신연구방법론을 적용, 고온/고전압 특성의 X9R 초과형 전장용 MLCC 원천소재/공정기술 개발을 통해 경쟁력있는 시작품 제작
● 원천성 기술력을 바탕으로 전장용 MLCC용 소재/소자화 기술 실증
● 격자 엔지니어링을 통한 고온 유전상수/유전손실 특성 극대화 기술 연구
● 계산과학을 수반한 O-site 및 A-site 치환형 혁신적 원천 MLCC 유전체 소재 개발
● 전장용 MLCC 소자화 완성소재기술 및 공정기술 개발
● BNT계/신조성 나노입자 형성기술 및 박막형 소결 개선 기술

□ 연구개발 목표
신연구방법론을 적용, 고온/고전압 특성의 X9R 초과형 전장용 MLCC 원천소재/공정기술 개발을 통해 경쟁력있는 시작품 제작
● 원천성 기술력을 바탕으로 전장용 MLCC용 소재/소자화 기술 실증
● 격자 엔지니어링을 통한 고온 유전상수/유전손실 특성 극대화 기술 연구
● 계산과학을 수반한 O-site 및 A-site 치환형 혁신적 원천 MLCC 유전체 소재 개발
● 전장용 MLCC 소자화 완성소재기술 및 공정기술 개발
● BNT계/신조성 나노입자 형성기술 및 박막형 소결 개선 기술 개발
● 초고속 유전체 소결 기술과 Ni-전극 동시소성 기술 개발
● 개발된 원천기술력과 수요기업과의 협력을 통한 프로토타입 MLCC 칩 검증 및 평가

□ 연구개발 내용
● 전장용 MLCC 응용을 위한 최적 조성의 유전특성 평가 시스템을 구축하며, 고 유전상수, 고압 및 고온에서 최적화된 소재기술을 개발함.
● 원천 조성을 기반으로 하여 전장용 MLCC 요구조건을 확인하고 MLCC 소자화를 위한 환원동시소결 공정을 최적화함.
● 제일원리 밀도범함수법을 통해 높은 분극성을 갖는 niobate계 A-site 치환 페로브스카이트 신조성을 이론적으로 설계하고 이를 실험적으로 구현 및 검증하여 고품위 유전소재를 개발함.
● Niobate계 조성의 열역학적 안정성을 분석하여 치환에 따른 원자 위치 변화와 분극 현상, 팔면체 왜곡 정도의 관계를 확인하고 이를 수식적으로 해석할 수 있는 새로운 파라미터를 제시함.
● O-site 기반 음이온 치환 페로브스카이트에 격자-엔지니어링 신 연구방법론을 적용하여 전장용 MLCC 요구특성에 부합하는 원천소재기술을 선점함.
● 기존 유전체 조성탐색방법을 타파한 신 연구방법론을 적용해 첨가 원소, 첨가량에 따른 국부 결함, 유전/전기적 특성과의 상관관계를 결정학적, 화학적 관점에서 메커니즘을 규명함.
● 페로브스카이트의 음이온 치환 스크리닝 프로세스를 확립하고 치환 형성 에너지 분석을 통해 원소별 치환 가능성을 제시함.
● BNT계/신조성의 소자화 소결공정 기술을 적용하여 TCC를 제어하고 유전파괴강도를 향상시키는 기술을 개발함.
● Top-down/bottom-up 공정을 이용한 BNT계/신조성 200 nm 이하의 나노입자 형성 기술을 개발함.
● 개발된 나노입자을 이용한 고안정성 슬러리를 제조하고 이를 적용한 sheet 강도를 최적화함.
● 마이크로파 유도가열 기술을 이용한 초고속 유전체-Ni 전극 동시소결 기술을 통해 MLCC의 균일 가열 및 소자 특성을 개선함.
● 복합 물리 시뮬레이션을 기반으로 마이크로파 유도가열 공정 과정에서의 열분포 예측 모델링 시스템을 구축하고 이를 통해 균일 가열 공정을 연구함.
● Post-BT 조성과 동시소결 공정을 이용한 MLCC 실제 제작 및 평가를 진행함.
● 기존 소자 제작에 사용되는 Ni 페이스트의 물성을 분석하고 이를 바탕으로 기보유 유전체 소재에 적합한 Ni 페이스트를 제조함.
● 수요기업을 통하여 최적 성능에 대한 신뢰성 검증 및 최종 프로토타입 MLCC 칩을 검증함.

□ 활용계획 및 기대효과
● 고유전율/저손실을 유지하며 고온, 고압용으로 사용 가능한 MLCC 유전체 소재의 개발은 전기차, 파워트레인, 5G 통신 IT용 등의 새로운 산업을 창출하고 우수한 소재특성으로 시장을 선도할 것으로 기대됨.
● 위너테크놀로지(참여기업)와 삼성전기(주)(수요기업)와의 유기적인 협력관계를 통하여 연구개발 시 피드백 시스템 구축, 프로토타입 MLCC 칩 검증을 통해 궁극적으로 자동차용 MLCC 시장 진입/확대에 기여할 것으로 기대함.
● 고온/고전압 유전체 유전특성발현 메커니즘 및 첨가 원소별 상관관계를 규명하여 유전체의 기초과학의 발전이 가능함.
● 기존의 커패시터 한계온도/한계전압 극복, 고온부 유전손실과 유전율 강등 및 낮은 절연파괴전압의 문제점을 해결한 200 nm 수준의 고품질 MLCC 소재기술은 차세대 고온 유전체, 반도체, 전자부품 등 산업 전반에 걸쳐 파급효과가 클 것임.
● 원천소재 기술을 통하여 시장 규모 및 성장 가능성이 큰 (약 $150 억, 2025년 예상) 전자 세라믹스 부품에 대한 독점적 경쟁력을 확보할 수 있음.
● 본 연구진의 우수한 연구개발성과와 사업기간 내 구축된 유기적인 연구체계는 성공적인 후속 연구의 기반 기술로서도 활용할 예정임.
● 본 연구진의 원천소재 기술을 바탕으로 하는 후속 연구의 진행을 통해 성장 가능성이 큰 전자수동부품 시장에서 독점적 경쟁력 확보가 가능할 것으로 예상됨.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발 목표 및 평가항목별 성과 ... 6
• 1-1. 연구개발 목표 ... 6
• 1-2. 평가항목별 성과 ... 6
• 1-3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 1-4. 연구개발 목표 및 주요내용 변경사항 ... 13
• 1-5. 선정/단계/연차점검의견 ... 14
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 16
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 16
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 89
• 2-3. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 93
• 2-4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 94
• 2-5. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 96
• 3. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 96
• 끝페이지 ... 96