실리콘 캐패시터와 적층 세라믹 콘덴서 (MLCC)의 비교
DC 바이어스 특성
실리콘 캐패시터의 정전용량은 전압을 인가해도 거의 변화하지 않아, 정전용량의 안정성이 매우 높은 콘덴서입니다.
반면에 적층 세라믹 콘덴서 (MLCC)는 온도 보상용의 경우 실리콘 캐패시터와 동일한 특성을 지니지만, 높은 유전율 계통의 경우 전압 인가에 따라 정전용량이 크게 감소합니다.
따라서, 높은 유전율 계통의 MLCC를 사용하는 경우에는 전압 인가에 따른 정전용량의 감소를 고려하여 설계해야 합니다.
온도 특성
실리콘 캐패시터의 정전용량은 온도가 변화해도 거의 변화하지 않아, 정전용량의 안정성이 매우 높은 콘덴서입니다.
반면에 적층 세라믹 콘덴서 (MLCC)는 온도 보상용의 경우 실리콘 캐패시터와 동일한 특성을 지니지만, 높은 유전율 계통의 경우 온도 변화에 따라 정전용량이 크게 변화합니다.
따라서, 높은 유전율 계통의 MLCC를 사용하는 경우에는 온도에 따른 정전용량의 변화를 고려하여 설계해야 합니다.
또한, 실리콘 캐패시터는 일반적인 MLCC에 비해 사용온도 범위가 넓어, 한층 더 고온인 경우에도 정전용량이 안정적입니다.
링잉
링잉은 최종적인 제품 평가 시에 발견되는 경우가 많습니다. 따라서, 세트 판매 전에 대책이 시급한 케이스가 많아, 방대한 피해가 발생할 가능성이 있습니다.
실리콘 캐패시터는 제품 자체가 공진하지 않기 때문에 링잉에 대한 우려가 없습니다.
세라믹 콘덴서는 압전 소자이므로, 전압 변동으로 인해 세라믹 콘덴서가 전후좌우로 진동하게 됨에 따라 세라믹 콘덴서 자체나 베이스 기판이 공진하여 링잉이 발생합니다.
유효한 대책으로서
실리콘 캐패시터로
변경하는 방법이 있습니다.
실리콘 캐패시터는 압전 특성이 없기 때문에 전압 변동 시에도 제품 자체가 공진하지 않아, 링잉이 발생하지 않습니다.
제품 높이
실리콘 캐패시터는 박막 반도체 기술을 통해 Planar 구조 및 Trench 구조를 형성하여, 제품 높이를 낮출 수 있습니다.
예를 들어, 0402 사이즈 (L : 0.4mm × W : 0.2mm)로 제품 높이 H : 0.1mm 이하를 실현할 수 있습니다.
반면에, 적층 세라믹 콘덴서 (MLCC)는 내부 전극이 인쇄된 시트를 적층하여 정전용량을 크게 하기 때문에 제품 높이를 낮추기 어렵습니다.
실장 시의 Manhattan 현상 (Tombstone 현상)
실장 시의 Manhattan 현상은 Tombstone 현상이라고도 합니다.
이러한 현상이 발생하는 원인에는 솔더 양의 편차, 솔더의 용융 타이밍 편차, 실장 시의 제품 위치 편차 등이 있습니다.
실리콘 캐패시터는 하면 전극 구조이므로 측면 전극이 없어, 제품에 수평 방향으로 끌어당기는 힘이 작용하지 않기 때문에 reflow로 인한 Manhattan 현상이 발생하기 어려운 구조입니다.
반면에, 적층 세라믹 콘덴서 (MLCC)는 다면 전극 구조이므로 측면에 전극이 있어, 제품에 수평 방향으로 끌어당기는 힘이 작용합니다.
이때 앞서 기술한 원인으로 인해 Manhattan 현상이 발생하는 경우가 있습니다.
MLCC : 다면 전극 구조
측면과 밑면이 솔더에 의해 끌어당겨짐에 따라, 적색 선 방향으로 힘이 발생합니다. 다면 전극의 경우, 전극과 솔더의 접촉 면적 차이가 커지게 됩니다.
전극 간의 편차가 크면, 접촉 면적이 큰 쪽으로 끌어당겨져 칩이 일어서는 Manhattan 현상이 발생하는 경우가 있습니다.
실리콘 캐패시터 : 하면 전극 구조
측면에 전극이 없으므로, 기판 직하 방향으로만 힘이 작용합니다.
하면 전극 구조이므로, 칩이 일어서는 Manhattan 현상이 발생하기 어렵습니다.
