CN110895991A - 电子组件以及用于安装该电子组件的安装板 - Google Patents

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Abstract

提供一种电子组件以及用于安装该电子组件的安装板。所述电子组件包括：主体，包括分别设置在所述主体的在第一方向上彼此背对的表面上的外电极；以及金属框架，分别连接到所述外电极。所述金属框架包括：支撑部，结合到所述外电极；以及安装部，从所述支撑部的下端沿所述第一方向延伸并与所述主体和所述外电极分开。所述支撑部包括设置在所述主体的下侧的下支撑部和设置在所述下支撑部的上侧的上支撑部，并且所述下支撑部的在垂直于所述第一方向的第二方向上的厚度比所述上支撑部的在所述第一方向上的厚度大。

Description

电子组件以及用于安装该电子组件的安装板
本申请要求于2018年9月13日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0109371号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种电子组件以及用于安装该电子组件的安装板。
背景技术
多层电容器由于它的诸如紧凑和高电容的优点而已经用作各种电子装置的组件。
这种多层电容器包括多个介电层和具有不同极性的内电极，内电极交替地层叠在介电层之间。
介电层具有压电性质。相应地，当向多层电容器施加DC或AC电压时，可能会在内电极之间发生压电现象，以在使电容器主体膨胀和收缩的同时产生周期性振动。
振动可通过将外电极连接到板的焊料而传递到板。因此，整个板可作为声学反射表面，而产生作为噪音的振动声音。
振动声音可与范围为从20Hz至2000Hz的可听频率对应，导致听者不适，并且会导致听者不适的这种振动声音被称为声学噪音。
已经提出了一种电子组件以减小这种振动，该电子组件具有利用金属框架以距板的规则距离来安装多层电容器的结构。
然而，由于在板安装期间多层电容器由金属框架支撑以允许电子组件浮在板的上端的上方，因此电子组件的重心位于板的上端处。相应地，电子组件在被安装期间容易倾倒，导致不良的导电性。
此外，由于从板到多层电容器的内电极的距离增大，因此等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESI)可能会增大。
发明内容
本公开的一方面在于提供一种电子组件和用于安装该电子组件的安装板，该电子组件减小声学噪音以及ESR和ESL并且防止板安装期间的不良导电性。
根据本公开的一方面，一种电子组件包括：主体，包括分别设置在所述主体的在第一方向上彼此背对的表面上的外电极；以及金属框架，分别连接到所述外电极。所述金属框架包括：支撑部，结合到所述外电极；以及安装部，从所述支撑部的下端沿所述第一方向延伸并与所述主体和所述外电极分开。所述支撑部包括设置在所述主体的下侧的下支撑部和设置在所述下支撑部的上侧的上支撑部，并且所述下支撑部的在垂直于所述第一方向的第二方向上的厚度比所述上支撑部的在所述第一方向上的厚度大。
所述支撑部的下支撑部的在所述第一方向上的长度可与所述安装部的在所述第一方向上的长度相同。
所述支撑部的上支撑部和下支撑部可具有形成单个平坦表面的外表面。
所述主体可包括介电层以及交替地设置的第一内电极和第二内电极，且所述介电层在所述主体的厚度方向上介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，所述主体的厚度方向与所述第二方向相同。
所述外电极可包括：头部，设置在所述主体的在所述第一方向上的表面上并且结合到所述支撑部；以及带部，从所述头部延伸到所述主体的顶表面的部分和底表面的部分以及所述主体的两个侧表面的部分。
所述电子组件还可包括：导电结合部，设置在所述外电极的头部和所述支撑部的上支撑部之间。
所述支撑部的下支撑部可设置在所述下支撑部的内侧表面与设置在所述下支撑部的上方的所述带部的端部匹配的点处。
所述外电极和所述金属框架可包括镀层。
根据本公开的一方面，一种用于安装电子组件的安装板包括：板，具有设置在所述板的顶表面上以彼此分开的一对焊盘图案；以及电子组件，所述电子组件以所述金属框架的安装部分别连接到所述板的焊盘图案的方式安装。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征及优点将被更清楚地理解，在附图中：
图1是应用于本公开中的示例性实施例的电子组件的透视图；
图2是图1的分解透视图；
图3是沿着图1中的线I-I'截取的截面图；
图4A和图4B分别是应用于图1中的多层电容器的第一内电极和第二内电极的平面图；
图5是示出图1中的电子组件安装在板上的状态的截面图；
图6是比较使用金属框架的现有技术电子组件和根据本公开中的示例性实施例的电子组件之间的电阻和阻抗的曲线图；以及
图7是比较使用金属框架的现有技术电子组件和根据本公开中的示例性实施例的电子组件之间的ESL的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图如下描述本公开中的实施例。
然而，本公开可按照许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此所阐述的实施例。
更确切地说，提供这些实施例以使本公开将是透彻的和完整的，并且将把本公开的范围充分地传达给本领域的技术人员。
在附图中，为了清晰起见，可夸大元件的形状和尺寸，并且相同的附图标记将始终用于表示相同或相似的组件。
此外，将使用相同的附图标记来描述在各个实施例的附图中所示的相同概念的范围内具有相同功能的元件。
本说明书中使用的术语是用于解释实施例而非限制本公开。除非明确地相反地描述，否则本说明书中的单数形式包括复数形式。词语“包括”和诸如“包含”或“具有”的变型将被理解为表示包括所陈述的组成、步骤、操作和/或元件，但不排除任何其他组成、步骤、操作和/或元件。
为使本公开中的实施例清晰，可如下定义方向：附图中所示的X、Y和Z分别表示多层电容器和中介体的长度方向、宽度方向和厚度方向。
在示例性实施例中，Z方向可用于具有与介电层层叠的层叠方向相同的概念。
图1是应用于本公开中的示例性实施例的电子组件的透视图。图2是图1的分解透视图，图3是沿着图1的线I-I'截取的截面图。图4A和图4B分别是应用于图1中的多层电容器的第一内电极和第二内电极的平面图。
参照图1至图4B，电子组件100包括多层电容器101以及第一金属框架140和第二金属框架150。
多层电容器101包括：主体110(电容器主体110)；以及第一外电极131和第二外电极132，分别设置在主体110的X方向上的两个端部上，X方向被定义为主体110的第一方向。
通过在Z方向上层叠多个介电层111并烧结多个介电层111来形成主体110。相邻的介电层111可彼此一体化，使得它们之间的边界在不使用扫描电子显微镜(SEM)的情况下可以是不容易明显的。
此外，主体110包括：多个介电层111；以及第一内电极121和第二内电极122，具有不同的极性，在Z方向上交替地设置且介电层111介于第一内电极121和第二内电极122之间。
主体110可包括：有效区域，作为对电容器主体110的电容的形成有贡献的部分；以及覆盖区域112和113，分别作为边缘部分被制备在有效区域的Z方向上的上部和下部上。
主体110的形状不受限制，而是可具有六面体形状。电容器主体110可具有：第一表面1和第二表面2，设置为在Z方向上彼此背对；第三表面3和第四表面4，连接到第一表面1和第二表面2并且设置为在X方向上彼此背对；以及第五表面5和第六表面6，连接到第一表面1和第二表面2及第三表面3和第四表面4并且设置为在Y方向上彼此背对。
介电层111可包括例如钛酸钡(BaTiO3)基陶瓷粉末等的陶瓷粉末。
BaTiO3基陶瓷粉末可以是其中有钙(Ca)或锆(Zr)部分应用于BaTiO3中的(Ba1- xCax)TiO3、Ba(Ti1-yCay)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3或Ba(Ti1-yZry)O3，但陶瓷粉末的材料不限于此。
除陶瓷粉末之外，还可将陶瓷添加剂、有机溶剂、增塑剂、粘合剂和分散剂添加到介电层111。
例如，陶瓷添加剂可包括过渡金属氧化物或过渡金属碳化物、稀土元素、镁(Mg)、铝(Al)等。
作为施加有不同极性的电极的第一内电极121和第二内电极122可设置在介电层111上，以在Z方向上层叠。第一内电极121和第二内电极122可交替地设置为以单个介电层111在Z方向上在电容器主体110的内部介于第一内电极121和第二内电极122之间的方式彼此相对。
在这种情况下，第一内电极121和第二内电极122可通过设置在第一内电极121和第二内电极122的中间的介电层111而彼此电绝缘。
虽然在本公开中已经描述在Z方向上层叠内电极的结构，但是本公开不限于该结构。如果有必要，本公开可应用于在Y方向上层叠内电极的结构。
第一内电极121和第二内电极122的端部可分别通过电容器主体110的第三表面3和第四表面4暴露。
第一内电极121和第二内电极122的通过主体110的第三表面3和第四表面4交替地暴露的端部可连接到设置在电容器主体110的X方向上的两个端部上的第一外电极131和第二外电极132(稍后将描述)，以分别电连接到第一外电极131和第二外电极132。
根据以上描述的构造，当向第一外电极131和第二外电极132施加预定电压时，电荷积累在第一内电极121和第二内电极122之间。
在这种情况下，多层电容器100的电容可与在有效区域中在Z方向上彼此重叠的第一内电极121和第二内电极122之间的重叠面积成比例。
第一内电极121和第二内电极122可利用导电膏形成，该导电膏利用诸如铂(Pt)、钯(Pd)和钯-银(Pd-Ag)合金的贵金属材料、镍(Ni)和铜(Cu)中的至少一种形成，但是它的材料不限于此。
导电膏可通过丝网印刷法、凹版印刷法等方式印刷，但印刷方法不限于此。
第一外电极131和第二外电极132可被提供具有不同极性的电压并且可设置在电容器主体110的X方向上的两个端部上。第一外电极131可连接到第一内电极121的暴露的端部以彼此电连接，第二外电极132可连接到第二内电极122的暴露的端部以彼此电连接。
第一外电极131可包括第一头部131a和第一带部131b。
第一头部131a设置在主体110的第三表面3上，并且与第一内电极121的通过主体110的第三表面3向外暴露的端部接触，以将第一内电极121电连接到第一外电极131。
第一带部131b是从第一头部131a延伸到主体110的第一表面1的部分、第二表面2的部分、第五表面5的部分和第六表面6的部分的部分，以改善固定强度等。
第二外电极132可包括第二头部132a和第二带部132b。
第二头部132a设置在电容器主体110的第四表面4上，并且与第二内电极122的通过主体110的第四表面4向外暴露的端部接触，以将第二内电极122电连接到第二外电极132。
第二带部132b是从第二头部132a延伸到主体110的第一表面1的部分、第二表面2的部分、第五表面5的部分和第六表面6的部分的部分，以改善固定强度等。
第一外电极131和第二外电极132还可包括镀层。
镀层可包括：第一镍(Ni)镀层和第二镍(Ni)镀层；以及第一锡(Sn)镀层和第二锡(Sn)镀层，分别覆盖第一镍镀层和第二镍镀层。
第一金属框架140包括第一支撑部141和第一安装部142。
第一支撑部141与为安装表面的第一表面1垂直地设置。
第一支撑部141包括第一上支撑部141a和第一下支撑部141b。
第一上支撑部141a是设置为与第一外电极131的第一头部131a相对并且结合到第一外电极131的第一头部131a的部分。第一上支撑部141a将第一金属框架140电连接到第一外电极131。第一上支撑部141a将第一金属框架140结合到第一外电极131并在第一金属框架140和第一外电极131之间提供机械结合。
第一导电结合部161可制备在第一外电极131和第一支撑部141的第一上支撑部141a之间。在这种情况下，第一下支撑部141b与第一安装部142一起通过第一上支撑部141a和第一导电结合部161而电结合并机械结合到第一外电极131。
第一导电结合部161可利用高温焊料或导电粘合剂形成，但它的材料不限于此。
第一下支撑部141b设置在主体110的Z方向上的下侧的下方，并且与第一外电极131的第一带部131b分开预定距离。可在这样的预定距离中存在空气或气体，而不存在具有固体形式的材料。
第一下支撑部141b具有比第一上支撑部141a的X方向厚度t2相对大的X方向厚度t1。第一下支撑部141b具有比第一上支撑部141a的X方向厚度t2相对大的Z方向厚度t3。
第一下支撑部141b可设置在第一下支撑部141b的内侧表面与设置在第一下支撑部141b的上方的第一带部131b的在X方向上的端部在Z方向上大致匹配的点处。
在第一支撑部141中，第一上支撑部141a的外表面和第一下支撑部141b的外表面可形成单个平坦的表面。
第一安装部142是从第一支撑部141的下端沿X方向(即，第一方向)与为安装表面的第一表面1平行地延伸的部分并且第一安装部142在板安装期间用作连接端子。
在示例性实施例中，第一安装部142可以是第一支撑部141的第一下支撑部141b的底表面。
相应地，第一下支撑部141b可具有与第一安装部142相同的X方向长度。
第二金属框架150包括第二支撑部151和第二安装部152。
第二支撑部151与为安装表面的第一表面1垂直地设置。
第二支撑部151在Z方向上包括第二上支撑部151a和第二下支撑部151b。
第二上支撑部151a是设置为与第二外电极132的第二头部132a相对并且结合到第二外电极132的第二头部132a的部分。第二上支撑部151a将第二金属框架150电连接到第二外电极132。第二上支撑部151a将第二金属框架150结合到第二外电极132并在第二金属框架150和第二外电极132之间提供机械结合。
第二导电结合部162可制备在第二外电极132和第二支撑部151的第二上支撑部151a之间。在这种情况下，第二下支撑部151b与第二安装部152一起通过第二上支撑部151a和第二导电结合部162而电结合并机械结合到第二外电极132。
第二导电结合部162可利用高温焊料或导电粘合剂形成，但它的材料不限于此。
第二下支撑部151b设置在主体110的Z方向上的下侧的下方，并且与第二外电极132的第二带部132b分开预定距离。可在这样的预定距离中存在空气或气体，而不存在具有固体形式的材料。
第二下支撑部151b具有比第二上支撑部151a的X方向厚度t5相对大的X方向厚度t4。第二下支撑部151b具有比第二上支撑部151a的X方向厚度t5相对大的Z方向厚度t6。t1可等于或大致等于t4，t2可等于或大致等于t5，t3可等于或大致等于t6。
第二下支撑部151b可设置在第二下支撑部151b的内侧表面与设置在第二下支撑部151b的上方的第二带部132b的在X方向上的端部在Z方向上大致匹配的点处。
在第二支撑部151中，第二上支撑部151a的外表面和第二下支撑部151b的外表面可形成单个平坦的表面。
第二安装部152是从第二支撑部151的下端沿X方向(即，第一方向)与为安装表面的第一表面1平行地延伸的部分并且第二安装部152在板安装期间用作连接端子。
在示例性实施例中，第二安装部152可以是第二支撑部151的第二下支撑部151b的底表面。
相应地，第二下支撑部151b可具有与第二安装部152相同的X方向长度。
第一金属框架140和第二金属框架150还可包括镀层。
镀层可包括：第一镍(Ni)镀层和第二镍(Ni)镀层；以及第一锡(Sn)镀层和第二锡(Sn)镀层，分别覆盖第一镍镀层和第二镍镀层。
图5是示出图1中的电子组件安装在板上的状态的截面图。
参照图5，根据示例性实施例的安装板包括：板210；以及第一焊盘图案221和第二焊盘图案222，设置在板210的顶表面上以彼此间隔开。
在电子组件100中，第一金属框架140的第一安装部142和第二金属框架150的第二安装部152分别连接到第一焊盘图案221和第二焊盘图案222。因此，第一金属框架140的第一安装部142和第二金属框架150的第二安装部152分别通过诸如焊料的导电粘合构件231和232而与第一焊盘图案221和第二焊盘图案222结合并电连接。
现有技术的多层电容器具有通过焊料使电容器和基板彼此直接接触的结构。由于在板中产生的热或机械变形被直接传递到多层电容器，因此难以确保高水平的可靠性。
在根据本实施例的电子组件100中，第一金属框架140和第二金属框架150结合到多层电容器101的两个端表面，以确保多层电容器101和板210之间的距离。因此，当电子组件安装在板210上时，可防止来自板210的应力传递到多层电容器101。结果，可改善电子组件100的热可靠性、机械可靠性和抗翘曲变形。
多层电容器101中产生的振动被第一金属框架140和第二金属框架150部分吸收，以减小传递到板210的振动的量。结果，可减小声学噪音。
在使用金属框架的电子组件的情况下，多层电容器由金属框架支撑，以在板安装期间浮在板的上方。因此，当安装电子组件时电子组件易于倾倒，导致不良的导电性。
在根据示例性实施例的电子组件中，金属框架的支撑部的下支撑部具有比支撑部的上支撑部的厚度大的厚度。相应地，电子组件的重心下移，并且安装部的接触面积增大。结果，电子组件可被稳定地支撑，以防止当电子组件在板上时发生不良的导电性。
此外，电流路径的电阻与金属框架中的下支撑部的扩大面积成反比地减小，并且电流回路的长度CP也可减小。因此，可减小多层电容器的ESR和ESL。
表(1)示出使用金属框架的现有技术电子组件与根据示例性实施例的电子组件之间的不良安装率的比较。
多层电容器具有2.0mm的长度和1.2mm的宽度以及具有22微法(μF)的特性的产品。在现有技术的金属框架的情况下，支撑部的上部和下部具有相同的厚度。
使用片式安装器获得不良安装率，以检查在1000个现有技术的电子组件(比较示例)和1000个根据示例性实施例的电子组件安装在板上之后电子组件翻倒的程度。
表(1)
安装的数量[EA] 不良安装的数量[EA] 不良安装率[％]
比较示例 1000 25 2.50
示例性实施例 1000 0 0.00
参照表(1)，在1000个比较示例的样品中，不良安装样品的数量为25(不良安装率为百分之2.5)，而在示例性实施例中不存在不良安装样品。
相应地，与示例性实施例相似，当下支撑部具有比上支撑部的厚度大的厚度时，重心下移，因此可防止不良安装。
图6是比较使用金属框架的现有技术电子组件和根据本公开中的示例性实施例的电子组件之间的电阻和阻抗的曲线图，并且图7是比较使用金属框架的现有技术电子组件和根据本公开中的示例性实施例的电子组件之间的ESL的曲线图。
表(2)示出取决于比较示例的频率的电容、ESL和ESR，表(3)示出取决于示例性实施例的频率的电容、ESL和ESR。
表(2)
# 自谐振频率(SRF)(Hz) 电容(uF) ESL(pH) ESR(mΩ)
1 929043 14.979 931.962 8.526
2 901122 15.235 945.162 8.901
3 914976 15.135 959.593 9.049
4 887477 15.409 949.861 8.830
5 914976 15.198 937.329 8.931
最小值 887477 14.979 931.962 8.526
最大值 929043 15.409 959.593 9.049
平均值 909519 15.191 944.781 8.847
表(3)
# 自谐振频率(Hz) 电容(uF) ESL(pH) ESR(mΩ)
6 1427192 14.178 630.129 4.185
7 1427192 14.273 617.895 3.806
8 1403389 14.603 625.943 4.078
9 1450995 14.243 621.171 4.415
10 1474798 13.561 630.955 4.450
最小值 1403389 13.561 617.895 3.806
最大值 1474798 14.603 630.955 4.450
平均值 1436714 14.172 625.219 4.187
参照图6和图7以及表(2)和表(3)，根据示例性实施例的电子组件表现出与比较示例的电容相似的高频带中的电容。根据示例性实施例的电子组件表现出比比较示例的ESL和ESR显著低的ESL和ESR。
相应地，与示例性实施例相似，当金属框架的支撑部的下支撑部具有比支撑部的上支撑部的厚度大的厚度时，电流路径的电阻减小，并且在不显著地减小电容的情况下电流回路的长度也减小。因此，可期待减小多层电容器的ESR和ESL。
如上所述，根据示例性实施例，可通过金属框架减小声学噪音。在金属框架中，与板相邻设置的下部具有比上部的厚度相对大的厚度。因此，重心可下移，以防止在板安装期间的不良导电性，并且减小多层电容器的ESR和ESL。
虽然以上已经示出并且描述了示例性实施例，但是对本领域技术人员而言将明显的是，在不脱离由所附的权利要求限定的本发明的范围的情况下，可做出修改和变型。

Claims (9)

1.一种电子组件，包括：
主体，包括分别设置在所述主体的在第一方向上彼此背对的表面上的外电极；以及
金属框架，分别连接到所述外电极，
其中，所述金属框架包括支撑部和安装部，所述支撑部结合到所述外电极，所述安装部从所述支撑部的下端沿所述第一方向延伸并与所述主体和所述外电极分开，并且
所述支撑部包括设置在所述主体的下侧的下支撑部和设置在所述下支撑部的上侧的上支撑部，并且所述下支撑部的在垂直于所述第一方向的第二方向上的厚度比所述上支撑部的在所述第一方向上的厚度大。
2.根据权利要求1所述的电子组件，其中，所述支撑部的下支撑部的在所述第一方向上的长度与所述安装部的在所述第一方向上的长度相同。
3.根据权利要求1所述的电子组件，其中，所述支撑部的上支撑部和下支撑部具有形成单个平坦表面的外表面。
4.根据权利要求1所述的电子组件，其中，所述主体包括介电层以及交替地设置的第一内电极和第二内电极，且所述介电层在所述主体的厚度方向上介于所述第一内电极和所述第二内电极之间，所述主体的厚度方向与所述第二方向相同。
5.根据权利要求4所述的电子组件，其中，所述外电极包括：
头部，设置在所述主体的在所述第一方向上的表面上并且结合到所述支撑部；以及
带部，从所述头部延伸到所述主体的顶表面的部分和底表面的部分以及所述主体的侧表面的部分。
6.根据权利要求5所述的电子组件，所述电子组件还包括：
导电结合部，设置在所述外电极的头部和所述支撑部的上支撑部之间。
7.根据权利要求5所述的电子组件，其中，所述支撑部的下支撑部设置在所述下支撑部的内侧表面与设置在所述下支撑部的上方的所述带部的端部匹配的点处。
8.根据权利要求1所述的电子组件，其中，所述外电极包括镀层，所述金属框架包括镀层。
9.一种用于安装电子组件的安装板，所述安装板包括：
板，具有设置在所述板的顶表面上以彼此分开的一对焊盘图案；以及
权利要求1至8中任一项所述的电子组件，所述电子组件以所述金属框架的安装部分别连接到所述板的焊盘图案的方式安装。
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