다층 세라믹 커패시터(MLCC)의 금속 전극층에서 소결 온도를 높이기 위한 연구로서, 본 연구는 니켈(Ni) 나노입자의 소결 거동에 대한 2차 금속 첨가제의 영향을 고찰하였다. 전통적으로 금속 입자와 유전체 입자 간 소결 온도의 차이는 MLCC 제작에서의 과제로 작용해, 종종 불균일한 적층 형성과 소자 결함을 초래한다. 본 연구에서는 Ni 나노입자에 주석(tin, Sn), 안티모니(antimony, Sb), 코발트(cobalt, Co)를 각 0.1 at.% (원자%) 농도로 도입하고, 금속층에서의 소결 온도에 미치는 영향을 조사하였다. 실시간(in-situ) 응력 분석과 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM) 이미징을 활용한 결과, Sn과 Sb는 금속간 화합물(intermetallic phases)을 형성함으로써 넥(neck) 형성의 개시 및 응집(coalescence)을 효과적으로 저해하였으나, Co는 이러한 효과를 보이지 않았다. 이러한 결과는 특정 2차 금속의 전략적 첨가가 MLCC 제작 중 Ni 관련 초기 소결 거동을, 구조적 건전성과 MLCC의 성능 측면에서 변화시킬 수 있음을 시사한다. 본 연구는 전자부품 제조에서 2차 금속 첨가제를 활용하여 열처리 공정을 정밀화함으로써, 보다 신뢰성 높고 효율적인 소자를 구현할 가능성을 강조한다.

최근 웨어러블 디바이스는 헬스 모니터링, 인공 센싱 피부 등 신체 움직임을 정확하게 파악하는 의료 전자소자로 그 영역을 확장하고 있으며 이를 위해선 유연하고 늘어날 수 있는 기판이 필수적이기 때문에 탄성체 (Elastomer)를 기판 소재로 사용해야 한다. 하지만 탄성체는 포아송비가 매우 크기 때문에 곡면으로 이루어진 사람의 몸에 부착 시 변형 중 발생하는 수축으로 인해 신체로부터 박리가 발생하는 문제점이 존재한다. 이 이슈를 해결하기 위해 본 연구에서는 스펀지 구조의 기공을 생성하는 프레임인 Porogen (설탕, 미원, 에리스리톨) 재료를 변수로 두어 PDMS sponge를 제작하여 포아송비를 보다 낮은 값으로 제어하였다. 각 재료의 PDMS Sponge의 기공을 분석하고 인장시험을 실행한 결과, 포아송비는 미원은 0.139, 설탕은 0.161, 에리스리톨은 0.246으로 제어되었다. 이상의 결과를 근거로, 본 연구는 최적의 Porogen 재료를 선정하여 탄성체를 스펀지 구조로 만드는 것으로 탄성체 기판의 포아송비를 간편하게 제어할 수 있음을 제안한다.

다층 세라믹 커패시터(MLCC)의 금속 전극층에서 소결 온도를 높이기 위한 연구로서, 본 연구는 니켈(Ni) 나노입자의 소결 거동에 대한 2차 금속 첨가제의 영향을 고찰하였다. 전통적으로 금속 입자와 유전체 입자 간 소결 온도의 차이는 MLCC 제작에서의 과제로 작용해, 종종 불균일한 적층 형성과 소자 결함을 초래한다. 본 연구에서는 Ni 나노입자에 주석(tin, Sn), 안티모니(antimony, Sb), 코발트(cobalt, Co)를 각 0.1 at.% (원자%) 농도로 도입하고, 금속층에서의 소결 온도에 미치는 영향을 조사하였다. 실시간(in-situ) 응력 분석과 전계방출 주사전자현미경(FE-SEM) 이미징을 활용한 결과, Sn과 Sb는 금속간 화합물(intermetallic phases)을 형성함으로써 넥(neck) 형성의 개시 및 응집(coalescence)을 효과적으로 저해하였으나, Co는 이러한 효과를 보이지 않았다. 이러한 결과는 특정 2차 금속의 전략적 첨가가 MLCC 제작 중 Ni 관련 초기 소결 거동을, 구조적 건전성과 MLCC의 성능 측면에서 변화시킬 수 있음을 시사한다. 본 연구는 전자부품 제조에서 2차 금속 첨가제를 활용하여 열처리 공정을 정밀화함으로써, 보다 신뢰성 높고 효율적인 소자를 구현할 가능성을 강조한다.

최근 웨어러블 디바이스는 헬스 모니터링, 인공 센싱 피부 등 신체 움직임을 정확하게 파악하는 의료 전자소자로 그 영역을 확장하고 있으며 이를 위해선 유연하고 늘어날 수 있는 기판이 필수적이기 때문에 탄성체 (Elastomer)를 기판 소재로 사용해야 한다. 하지만 탄성체는 포아송비가 매우 크기 때문에 곡면으로 이루어진 사람의 몸에 부착 시 변형 중 발생하는 수축으로 인해 신체로부터 박리가 발생하는 문제점이 존재한다. 이 이슈를 해결하기 위해 본 연구에서는 스펀지 구조의 기공을 생성하는 프레임인 Porogen (설탕, 미원, 에리스리톨) 재료를 변수로 두어 PDMS sponge를 제작하여 포아송비를 보다 낮은 값으로 제어하였다. 각 재료의 PDMS Sponge의 기공을 분석하고 인장시험을 실행한 결과, 포아송비는 미원은 0.139, 설탕은 0.161, 에리스리톨은 0.246으로 제어되었다. 이상의 결과를 근거로, 본 연구는 최적의 Porogen 재료를 선정하여 탄성체를 스펀지 구조로 만드는 것으로 탄성체 기판의 포아송비를 간편하게 제어할 수 있음을 제안한다.

각각에 대해 우수한 유지율을 보였으며, 100%의 이축(strain) 변형 조건에서 88%의 높은 유지율을 나타냈다. 오쏘에틱(auxetic) 세포구조 및 수직 정렬 구조는 신축성 에너지 저장 전극을 위한 견고한 플랫폼을 제조하기 위한 새로운 전략을 제공한다.

유연하고 신축성 있는 소자를 설계할 때의 주요 과제는 인장, 압축, 굽힘과 같은 기계적 변형 하에서 폴리머 기판에 통합된 금속 전극 및 인터커넥트의 기계적 파손을 방지하는 것이다. 본 연구에서는 먼저 전자빔(e-beam) 조사가 폴리이미드(PI) 기판 위에 증착된 Cu 박막의 기계적 안정성을 유의하게 향상시킬 수 있음을 최초로 입증하였다. 두께 100 nm의 Cu 박막을 PI 기판에 열 증착으로 증착한 후, 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 저출력 전자빔으로 직접 조사하였다. 기판에 30%의 인장 변형을 적용하였을 때, 전자빔 조사된 Cu 박막은 두드러진 손상을 보이지 않은 반면, 순수(미조사) Cu 박막은 채널링 균열(channeling cracks) 또는 박리(delamination)를 형성하였다. 또한 30% 변형 조건에서 전자빔 조사된 Cu 박막의 저항 증가는 순수 Cu 박막에 비해 훨씬 적었다. 이러한 기계적 안정성의 향상은 전자빔 조사에 의해 Cu와 PI 간의 접착이 향상된 데 기인했을 가능성이 있다. 본 연구의 새로운 발견은 유연하고 신축성 있는 소자에서 금속 인터커넥트 및 전극의 신뢰성을 향상시키기 위한 새롭고도 간편한 방법을 열어줄 것으로 기대한다.