JP2021022725A - 電子部品及びその実装基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】メタルフレームを用いた積層型キャパシタにおいて、限定されたスペースにおける実装密度を高め、左右のメタルフレームの絶縁距離を十分に確保して絶縁性を確保することができるようにした電子部品及びその実装基板を提供する。【解決手段】本発明は、本体と、第1方向に上記本体の両端にそれぞれ形成される第1及び第2外部電極と、上記第1外部電極と接合される第1支持部、及び上記第1支持部の下端において第1方向に第2外部電極に向かって延長される第1実装部を含む第1メタルフレームと、上記第2外部電極と接合される第2支持部、及び上記第2支持部の下端において上記第1支持部と同一の方向に向かって延長される第2実装部を含む第2メタルフレームと、を含む、電子部品及びその実装基板を提供する。【選択図】図4
Description
本発明は、電子部品及びその実装基板に関するものである。
積層型キャパシタは、小型でありながら高容量の実現が可能であるため、様々な電子機器に用いられている。
最近では、環境にやさしい自動車や電気自動車の急浮上に伴い、自動車内の電力駆動システムが増加しつつある。そのため、自動車に必要な積層型キャパシタに対する需要も増加している。
自動車用部品として用いるためには、高いレベルの熱信頼性、電気的信頼性、及び機械的信頼性が要求されるため、積層型キャパシタに要求される性能も次第に高度化している。
そこで、振動及び変形に対する耐久性が強い積層型キャパシタの構造が求められている。
かかる振動及び変形に対する耐久性を向上させるための方法として、メタルフレームを用いることにより、積層型キャパシタを基板から一定の間隔離隔して実装する構造の電子部品が開示されている。
しかし、従来のメタルフレームを用いた電子部品の場合には、限定されたスペースにおける実装密度が低く、左右のメタルフレームの絶縁距離が十分に確保されず、絶縁性が低下するという問題を有する。
本発明の目的は、メタルフレームを用いた積層型キャパシタにおいて、限定されたスペースにおける実装密度を高め、左右のメタルフレームの絶縁距離を十分に確保して絶縁性を確保することができるようにした電子部品及びその実装基板を提供することである。
本発明の一側面は、本体と、第1方向に上記本体の両端にそれぞれ形成される第1及び第2外部電極と、上記第1外部電極と接合される第1支持部、及び上記第1支持部の下端において第1方向に第2外部電極に向かって延長される第1実装部を含む第1メタルフレームと、上記第2外部電極と接合される第2支持部、及び上記第2支持部の下端において上記第1支持部と同一の方向に向かって延長される第2実装部を含む第2メタルフレームと、を含む電子部品を提供する。
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2外部電極の最短距離をd1、第1及び第2実装部の最短距離をd2と定義するとき、d1<d2を満たすことができる。
本発明の一実施形態において、上記本体は、誘電体層と、上記誘電体層を間に挟んで交互に配置され、一端が上記第1及び第2外部電極とそれぞれ接続されるように、第1方向に上記本体の両面にそれぞれ露出する第1及び第2内部電極と、を含むことができる。
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2外部電極は、第1方向に上記本体の両面にそれぞれ形成される第1及び第2頭部と、上記第1及び第2頭部から上記本体の上下面の一部と両側面の一部までそれぞれ延長される第1及び第2バンド部と、をそれぞれ含むことができる。
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2メタルフレームは、上記第1及び第2支持部が上記第1及び第2外部電極の第1及び第2頭部とそれぞれ接合され、上記第1及び第2実装部が上記本体と上記第1及び第2バンド部から離隔されることができる。
本発明の一実施形態において、上記第1外部電極と上記第1支持部の間に配置される第1導電性接合層と、上記第2外部電極と上記第2支持部の間に配置される第2導電性接合層と、をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態において、上記第1及び第2外部電極の表面に形成される第1及び第2めっき層をそれぞれさらに含み、上記第1及び第2めっき層は、上記第1及び第2外部電極をそれぞれカバーする第1及び第2ニッケルめっき層と、上記第1及び第2ニッケルめっき層をそれぞれカバーする第1及び第2スズめっき層と、をそれぞれ含むことができる。
本発明の他の側面は、上記電子部品と、上面に互いに離隔されるように配置された第1及び第2ランドパターンを有する基板と、を含み、上記基板の第1及び第2ランドパターンに第1及び第2メタルフレームの第1及び第2実装部がそれぞれ接続されるように実装される電子部品の実装基板を提供する。
本発明の一実施形態によると、第1及び第2メタルフレームの第1及び第2実装部が同一の方向に向かって延長されるように形成されることにより、第1及び第2実装部がともに本体の内側に向かって延長される構造に比べて絶縁距離をさらに確保することができ、第1及び第2実装部がともに本体の外側に向かって延長される構造に比べて実装面積を減少させることができるという効果がある。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示(又は強調表示や簡略化表示)がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
また、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
なお、本発明の実施形態を明確に説明するために、方向を定義すると、図面に示されるX、Y、及びZはそれぞれ積層型キャパシタ及び電子部品の長さ方向、幅方向、及び厚さ方向を示す。
ここで、Z方向は、本実施形態において、誘電体層が積層される積層方向と同一の概念で用いられることができる。
図1は本発明の一実施形態に適用される積層型キャパシタを概略的に示す斜視図であり、図2(a)及び図2(b)は図1の積層型キャパシタに適用される第1及び第2内部電極をそれぞれ示す平面図であり、図3は図1のI−I'線に沿った断面図である。
先ず、図1〜図3を参照して、本実施形態の電子部品に適用される積層型キャパシタ100の構造について説明する。
図1〜図3を参照すると、本実施形態の積層型キャパシタ100は、本体110と、第1方向と定義される本体110のX方向の両端にそれぞれ形成される第1及び第2外部電極131、132と、を含む。
本体110は、複数の誘電体層111をZ方向に積層してから焼成したものであって、本体110の互いに隣接する誘電体層111間の境界は、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を使用せずには確認しにくいほど一体化することができる。
また、本体110は、複数の誘電体層111と、上記誘電体層111を間に挟んでZ方向に交互に配置される互いに異なる極性を有する第1及び第2内部電極121、122と、を含む。
また、本体110は、キャパシタの容量形成に寄与する部分としての活性領域と、マージン部としてZ方向に上記活性領域の上下部にそれぞれ設けられるカバー領域112、113と、を含むことができる。
かかる本体110は、その形状に特に制限はないが、六面体状であることができ、Z方向に互いに対向する第1及び第2面1、2と、第1及び第2面1、2と互いに連結され、X方向に互いに対向する第3及び第4面3、4と、第1及び第2面1、2と連結され、第3及び第4面3、4と連結され、且つ互いに対向する第5及び第6面5、6と、を含むことができる。
誘電体層111は、セラミック粉末、例えば、BaTiO3系セラミック粉末などを含むことができる。
上記BaTiO3系セラミック粉末としては、BaTiO3にCaやZrなどが一部固溶された(Ba1−xCax)TiO3、Ba(Ti1−yCay)O3、(Ba1−xCax)(Ti1−yZry)O3またはBa(Ti1−yZry)O3などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
また、誘電体層111には、上記セラミック粉末とともに、セラミック添加剤、有機溶剤、可塑剤、結合剤、及び分散剤などが添加されることができる。
上記セラミック添加剤は、例えば、遷移金属酸化物または遷移金属炭化物、希土類元素、マグネシウム(Mg)またはアルミニウム(Al)などが含まれることができる。
第1及び第2内部電極121、122は、互いに異なる極性が印加される電極であって、誘電体層111上に形成され、且つZ方向に積層されることができ、一つの誘電体層111を間に挟んで本体110の内部にZ方向に沿って互いに対向するように交互に配置されることができる。
この際、第1及び第2内部電極121、122は、中間に配置された誘電体層111によって互いに電気的に絶縁されることができる。
一方、本発明では、内部電極がZ方向に積層された構造を図示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて、内部電極がY方向に積層される構造にも適用することができる。
かかる第1及び第2内部電極121、122は、一端が本体110の第3及び第4面3、4にそれぞれ露出することができる。
このように本体110の第3及び第4面3、4に交互に露出する第1及び第2内部電極121、122の端部は、後述する本体110のX方向の両端に配置される第1及び第2外部電極131、132とそれぞれ接続されて電気的に連結されることができる。
上記のような構成により、第1及び第2外部電極131、132に所定の電圧が印加されると、第1及び第2内部電極121、122の間に電荷が蓄積されるようになる。
この際、積層型キャパシタ100の静電容量は、上記活性領域においてZ方向に沿って互いに重なる第1及び第2内部電極121、122の重なり面積と比例するようになる。
また、第1及び第2内部電極121、122を形成する材料は、特に制限されないが、貴金属材料またはニッケル(Ni)及び銅(Cu)のうち1つ以上の物質からなる導電性ペーストを用いることができる。
この際、上記導電性ペーストの印刷方法は、スクリーン印刷法またはグラビア印刷法などを用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
第1及び第2外部電極131、132は、互いに異なる極性の電圧が提供され、本体110のX方向の両端に配置され、第1及び第2内部電極121、122の露出端部とそれぞれ接続されて電気的に連結されることができる。
第1外部電極131は、第1頭部131aと、第1バンド部131bと、を含むことができる。
第1頭部131aは、本体110の第3面3に配置され、第1内部電極121の本体110の第3面3に外部に露出する端部と接触して第1内部電極121と第1外部電極131を互いに物理的及び電気的に連結する役割を果たす。
第1バンド部131bは、固着強度の向上などのために、第1頭部131aから本体110の第1、第2、第5及び第6面1、2、5、6の一部までそれぞれ延長される部分である。
第2外部電極132は、第2頭部132aと、第2バンド部132bと、を含むことができる。
第2頭部132aは、本体110の第4面4に配置され、第2内部電極122の本体110の第4面4に外部に露出する端部と接触して第2内部電極122と第2外部電極132を互いに物理的及び電気的に連結する役割を果たす。
第2バンド部132bは、固着強度の向上などのために、第2頭部132aから本体110の第1、第2、第5及び第6面1、2、5、6の一部までそれぞれ延長される部分である。
本実施形態において、第1及び第2外部電極131、132は、銅(Cu)及びニッケル(Ni)などから選択された少なくとも1種以上の金属成分を含む焼結電極からなり、貴金属は含まない。
また、第1及び第2外部電極131、132は、銅を含む焼結金属からなり、その表面に第1及び第2めっき層がさらに形成されることができる。
また、上記第1及び第2めっき層は、第1及び第2外部電極131、132の表面をカバーする第1及び第2ニッケルめっき層と、上記第1及び第2ニッケルめっき層をカバーする第1及び第2スズ(Sn)めっき層と、を含むことができる。
図4は図1の積層型キャパシタにメタルフレームが接合されたことを概略的に示す斜視図であり、図5は図4のII−II'線に沿った断面図である。
図4及び図5を参照すると、本実施形態の電子部品101は、積層型キャパシタ100と、積層型キャパシタ100の第1及び第2外部電極131、132とそれぞれ接続される第1及び第2メタルフレーム140、150と、を含む。
第1メタルフレーム140は、第1支持部141と、第1実装部142と、を含む。
第1支持部141は、実装面に対して垂直に形成され、第1外部電極131の第1頭部131aと接合される部分であって、第1外部電極131の第1頭部131aと電気的及び物理的に連結される。
第1実装部142は、第1支持部141の下端において第1方向であるX方向に延長され、実装面に対して水平に形成される部分であって、基板実装時に接続端子の役割を果たす。
この際、第1実装部142は、X方向に第2外部電極132に向かって延長される。
また、第1実装部142は、積層型キャパシタ100の下面からZ方向に所定の距離離隔されるように配置される。
すなわち、第1実装部142は、積層型キャパシタ100の本体110の第1面1と下側の第1及び第2バンド部131b、132bからZ方向に所定の距離離隔されるように配置される。
第2メタルフレーム150は、第2支持部151と、第2実装部152と、を含む。
第2支持部151は、実装面に対して垂直に形成され、第2外部電極132の第2頭部132aと接合される部分であって、第2外部電極132の第2頭部132aと電気的及び物理的に連結される。
第2実装部152は、第2支持部151の下端において第1方向であるX方向に延長され、第1実装部151とX方向に向かい合い、且つ実装面に対して水平に形成される部分であって、基板実装時に接続端子の役割を果たす。
この際、第2実装部152は、X方向に第1実装部142と同一の方向に延長される。
また、第2実装部152は、積層型キャパシタ100の下面からZ方向に所定の距離離隔されるように配置される。
すなわち、第2実装部152は、積層型キャパシタ100の本体110の第1面1と下側の第1及び第2バンド部131b、132bからZ方向に所定の距離離隔されるように配置される。
そして、第1外部電極131と第1支持部141の間に第1導電性接合層161が配置され、第2外部電極132と第2支持部151の間に第2導電性接合層162が配置されることができる。
第1導電性接合層161は、第1外部電極131の第1頭部131aと、第1メタルフレーム140の第1支持部141の間に配置されることができる。
また、第1導電性接合層161は、第1外部電極131の第1頭部131aの金属成分と同一の金属成分を主成分として含んで形成されることができる。
第2導電性接合層162は、第2外部電極132の第2頭部132aと、第2メタルフレーム150の第2支持部151の間に配置されることができる。
また、第2導電性接合層162は、第2外部電極132の第2頭部132aの金属成分と同一の金属成分を主成分として含んで形成されることができる。
図6は本発明の一実施形態による電子部品が基板に実装されたことを概略的に示す断面図である。
図6を参照すると、本実施形態による実装基板は、基板210と、上記基板210の上面に互いに離隔されるように配置される第1及び第2ランドパターン221、222と、を含む。
この際、電子部品101は、第1及び第2メタルフレーム140、150の第1及び第2実装部142、152が第1及び第2ランドパターン221、222上にそれぞれ接触されるように位置した状態で接続されて基板210に実装され、はんだ231、232によって互いに接合されて電気的及び物理的に連結されることができる。
従来の積層型キャパシタは、基板実装時のはんだにより、キャパシタ本体と基板が直接接触するようになり、基板から発生する熱や機械的変形が積層型キャパシタに直接伝達されるため、高いレベルの信頼性を確保することが難しい。
しかし、本実施形態では、積層型キャパシタのX方向の両面に第1及び第2メタルフレームを接合して積層型キャパシタと実装基板の間の間隔を確保することにより、基板からのストレスが積層型キャパシタに直接伝達されないようにすることで信頼性を向上させることができる。
また、従来のメタルフレームが接合された構造の電子部品は、上部の積層型キャパシタを支持し、且つ基板に安定的に実装されるために、メタルフレームの実装部面積が一般の積層型キャパシタの外部電極の実装部の面積よりも広く形成される。
しかし、このようにメタルフレームの実装部の面積が増加すると、両側の端子間の距離、すなわち、絶縁のための沿面距離が減少するようになり、自動車用などの高電圧用途で問題が発生することがある。
そこで、メタルフレームで接合される電子部品の沿面距離を確保するためにメタルフレームの実装部の面積を減少させる方法が開示された。
しかし、この場合、第1及び第2メタルフレームの第1及び第2実装部が互いに逆方向であり、キャパシタの本体の内側にともに延長されることにより、第1及び第2実装部の両端間の絶縁距離d2が積層型キャパシタの第1及び第2外部電極間の絶縁距離d1よりも小さくなる。
その結果、積層型キャパシタの実装固着力が減少し、基板に実装された電子部品が転倒するおそれが増加するようになる。
また、他の従来技術では、第1及び第2メタルフレームの第1及び第2実装部をともにキャパシタ本体の外側方向に延長して沿面距離を確保している。
しかし、この場合、第1及び第2実装部の両端間の絶縁距離は、積層型キャパシタの第1及び第2外部電極間の絶縁距離よりも長くなるが、電子部品の全長さが、積層型キャパシタの長さと延長されたメタルフレームの実装部の長さの合計の分だけさらに増加するため、実装に必要な面積も大幅に増加するという問題がある。
一方、本発明の一実施形態によると、第1及び第2メタルフレーム140、150の第1及び第2実装部142、152が同一の方向に向かって延長される。
この際、第1及び第2外部電極131、132の最短距離をd1、第1及び第2実装部142、152の最短距離をd2と定義するとき、d1<d2を満たすことができる。
したがって、第1及び第2実装部142、152がともに積層型キャパシタ100の本体110の内側に延長されるものよりも両側メタルフレーム間の絶縁距離を確保することができ、第1及び第2実装部142、152がともに積層型キャパシタ100の本体110の外側に延長されるものよりも実装面積をより低減させることで、限定されたスペースにおける実装密度を向上させることができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
100 積層型キャパシタ
101 電子部品
110 本体
111 誘電体層
121、122 第1及び第2内部電極
131、132 第1及び第2外部電極
131a、132a 第1及び第2頭部
131b、132b 第1及び第2バンド部
140、150 第1及び第2メタルフレーム
141、151 第1及び第2支持部
142、152 第1及び第2実装部
161、162 第1及び第2導電性接合層
101 電子部品
110 本体
111 誘電体層
121、122 第1及び第2内部電極
131、132 第1及び第2外部電極
131a、132a 第1及び第2頭部
131b、132b 第1及び第2バンド部
140、150 第1及び第2メタルフレーム
141、151 第1及び第2支持部
142、152 第1及び第2実装部
161、162 第1及び第2導電性接合層
Claims (14)
- 本体と、
第1方向に前記本体の両端にそれぞれ形成される第1及び第2外部電極と、
前記第1外部電極と接合される第1支持部、及び前記第1支持部の下端において第1方向に第2外部電極に向かって延長される第1実装部を含む第1メタルフレームと、
前記第2外部電極と接合される第2支持部、及び前記第2支持部の下端において前記第1支持部と同一の方向に向かって延長される第2実装部を含む第2メタルフレームと、を含む、電子部品。 - 前記第1及び第2外部電極の最短距離をd1、第1及び第2実装部の最短距離をd2と定義するとき、d1<d2を満たす、請求項1に記載の電子部品。
- 前記本体は、誘電体層と、前記誘電体層を間に挟んで交互に配置され、一端が前記第1及び第2外部電極とそれぞれ接続されるように、第1方向に前記本体の両面にそれぞれ露出する第1及び第2内部電極と、を含む、請求項1または2に記載の電子部品。
- 前記第1及び第2外部電極は、第1方向に前記本体の両面にそれぞれ形成される第1及び第2頭部と、前記第1及び第2頭部から前記本体の上下面の一部と両側面の一部までそれぞれ延長される第1及び第2バンド部と、をそれぞれ含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記第1及び第2メタルフレームは、
前記第1及び第2支持部が前記第1及び第2外部電極の第1及び第2頭部とそれぞれ接合され、
前記第1及び第2実装部が前記本体と前記第1及び第2バンド部から離隔される、請求項4に記載の電子部品。 - 前記第1外部電極と前記第1支持部の間に配置される第1導電性接合層と、前記第2外部電極と前記第2支持部の間に配置される第2導電性接合層と、をさらに含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記第1及び第2外部電極の表面に形成される第1及び第2めっき層をそれぞれさらに含み、
前記第1及び第2めっき層は、前記第1及び第2外部電極をそれぞれカバーする第1及び第2ニッケルめっき層と、前記第1及び第2ニッケルめっき層をそれぞれカバーする第1及び第2スズめっき層と、をそれぞれ含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の電子部品。 - 本体と、第1方向に前記本体の両端にそれぞれ形成される第1及び第2外部電極と、前記第1外部電極と接合される第1支持部、及び前記第1支持部の下端において第1方向に第2外部電極に向かって延長される第1実装部を含む第1メタルフレームと、前記第2外部電極と接合される第2支持部、及び前記第2支持部の下端において前記第1支持部と同一の方向に向かって延長される第2実装部を含む第2メタルフレームと、を含む電子部品と、
上面に互いに離隔されるように配置された第1及び第2ランドパターンを有する基板と、を含み、
前記基板の第1及び第2ランドパターンに第1及び第2メタルフレームの第1及び第2実装部とそれぞれ接続されるように実装される、電子部品の実装基板。 - 前記電子部品は、
前記第1及び第2外部電極の最短距離をd1、第1及び第2実装部の最短距離をd2と定義するとき、d1<d2を満たす、請求項8に記載の電子部品の実装基板。 - 前記電子部品は、
前記本体が、誘電体層と、前記誘電体層を間に挟んで交互に配置され、一端が前記第1及び第2外部電極とそれぞれ接続されるように、第1方向に前記本体の両面にそれぞれ露出する第1及び第2内部電極と、を含む、請求項8または9に記載の電子部品の実装基板。 - 前記電子部品は、
前記第1及び第2外部電極が、第1方向に前記本体の両面にそれぞれ形成される第1及び第2頭部と、前記第1及び第2頭部から前記本体の上下面の一部と両側面の一部までそれぞれ延長される第1及び第2バンド部と、をそれぞれ含む、請求項8から10のいずれか一項に記載の電子部品の実装基板。 - 前記電子部品は、
前記第1及び第2支持部が前記第1及び第2外部電極の第1及び第2頭部とそれぞれ接合され、前記第1及び第2実装部が前記本体と前記第1及び第2バンド部から離隔される、請求項11に記載の電子部品の実装基板。 - 前記電子部品は、
前記第1外部電極と前記第1支持部の間に配置される第1導電性接合層と、 前記第2外部電極と前記第2支持部の間に配置される第2導電性接合層と、をさらに含む、請求項8から12のいずれか一項に記載の電子部品の実装基板。 - 前記電子部品は、
前記第1及び第2外部電極の表面に形成される第1及び第2めっき層をそれぞれさらに含み、前記第1及び第2めっき層は、前記第1及び第2外部電極をそれぞれカバーする第1及び第2ニッケルめっき層と、前記第1及び第2ニッケルめっき層をそれぞれカバーする第1及び第2スズめっき層と、をそれぞれ含む、請求項8から13のいずれか一項に記載の電子部品の実装基板。
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