KR101963830B1 - 복합 기능소자 - Google Patents
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Abstract
세라믹 본체와, 상기 본체의 대향하는 양쪽 측면에 형성된 외부전극을 구비하는 세라믹 기능소자가 적어도 둘 이상이 적층되어 구성되고, 상기 각 세라믹 기능소자의 외부전극의 단부면이 노출되도록 상기 세라믹 기능소자 적층체의 전체 면이 절연 코팅층으로 코팅되며, 적어도 상기 외부전극의 단부면은 공통 외부전극에 의해 덮여 상기 공통 외부전극은 상기 각 외부전극의 단부면과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자가 개시된다.
Description
본 발명은 복합 기능소자에 관한 것으로, 특히 2개 이상의 기능소자를 신뢰성 있게 접합하여 공정 변수에 의한 전기적 쇼트 위험이 미연에 방지할 수 있는 복합 기능소자에 관련한다.
최근 전자 장치는 사용자의 편리성과 휴대성 요구에 따라서 지속적으로 슬림화 및 소형화가 진행 중이다. 전자 장치는 높은 기능을 구현할 수 있도록 수많은 전자 부품들이 회로에 집적되어 장착되고 있으며, 공간 활용을 위하여 부품의 소형화와 더불어서 2가지 이상의 전기적인 특성을 기대할 수 있는 복합 기능소자 등이 적용되고 있다.
상기한 복합 기능소자는 다음과 같은 2가지 방법으로 구성할 수 있다.
첫 번째 방법으로, 하나의 소자 내에 2가지 기능을 구성하는 경우로서, 2종류 이상의 세라믹 재질은 동시 소성을 통해 하나의 소자로 형성될 수 있는데, 이종 세라믹 사이에는 접합 매개체를 적용할 수도 있다. 상기한 이종 세라믹의 동시 소성 접합은 많은 복합 기능소자를 구현할 수 있는 매우 편리한 유용 기술로 생각될 수 있으나, 현실적으로는 많은 어려움이 존재한다. 예를 들어, 세라믹은 소성 과정 중 물질 이동을 통한 고체 확산과 이를 통한 기공의 감소, 그리고 밀도 증가의 물리, 화학적인 변화를 가진다. 이종 세라믹은 각각의 세라믹이 가지는 전기적, 물리적 특성이 최적으로 형성될 수 있는 온도, 분위기 등 소성 조건이 다르기 때문에, 동시 소성에 의한 접합을 위해서는 수축률 제어, 확산 억제 등의 공정 개발이 뒷받침되어야 하며, 실질적으로 이를 구현하는데 많은 연구와 시간이 요구된다.
다음 방법으로서, 소성이 완료된 이종의 세라믹 소자를 접합하는 방법이다.
이 방법은, 이종 세라믹 소자를 접합하기 위한 접합재가 요구되며, 이종 세라믹 소자의 각각 특성에 영향을 주지 않는 유기물 또는 무기물로 구성할 수 있다. 이종 세라믹 소자 각각이 가진 외부전극은 하나의 공통 외부전극으로 연결함으로써, 하나의 복합 기능소자가 완성된다.
상기와 같은 복합 기능소자를 제작함에 있어, 일반적인 세라믹 제조 공정에서는, 공통 외부 전극의 형성은 통상 전도성 페이스트에 디핑하는 방식에 의해 진행된다. 일정한 점도를 가지는 액상의 전도성 페이스트에 상기와 같이 접합된 이종 세라믹 소자를 디핑하게 되면, 접합된 작은 틈으로 일종의 모세관 현상이 발생되어 전도성 페이스트가 유입되고, 건조 등의 과정을 거쳐 기생 전극으로 존재하게 된다. 상기한 기생 전극은 상기한 접합 틈의 크기에 따라서 그 양과 길이가 달라질 수 있으며, 복합 기능소자 양단의 공통 외부전극 간의 거리는 기생 전극에 의해 좁아질 수도 있어서, 절연 상태 유지에 있어서 문제점이 있을 수 있다. 상기한 복합 기능소자가 인쇄 회로 기판에 표면 실장이 가능하도록, 상기한 공통 외부전극의 표면에 솔더 도금이 진행될 수 있다. 솔더 도금은 전기 도금으로서, 일반적인 전해액에 침적하는 도금 방식이기 때문에, 상기한 기생 전극 표면을 통해 도금 번짐 현상이 추가될 수 있다. 상기한 기생 전극의 형성은 복합 기능소자의 전기적 특성을 구현하는데 방해될 수 있으며, 소자 자체의 절연성 저하에 의한 불량을 야기하는 위험 요소로 작용할 수 있다.
도 1은 종래의 복합 기능소자를 나타낸다.
2개의 세라믹 기능소자(110, 120)는 접합제(130)에 의해 접합되어 있으며, 공통 외부전극(331, 332)을 가진다.
2개의 세라믹 기능소자(110, 120)는 각각 내부 전극(111, 112)(121 내지 125)에 연결되는 외부 전극(311, 312)(321, 322)을 가지며, 접합제(130)는 외부 전극을 포함하지 않는 면에 도포되어 있다.
접합제(130)는 제2세라믹 기능소자(120) 위에 일정 방식에 의해 도포한 후 제1세라믹 기능소자(110)를 적층하고, 경화 등의 열처리와 같은 후처리 공정을 거치게 된다. 이후, 상기와 같은 공통 외부전극(331, 332)의 형성을 위해 접합제(130)에 의해 일체화된 2개의 세라믹 기능소자(110, 120)를 액상의 전도성 페이스트 내에 일정 깊이만큼 디핑한다.
이러한 구조의 복합 기능소자에서, 접합제를 균일하게 도포하여도 공정 편차에 의해 접합 면에서 틈이 발생할 수 있다. 구체적으로, 외부전극이 형성된 세라믹 기능소자를 적층하여 접합할 때 접합 면에 각 세라믹 기능소자의 외부전극을 더한 두께만큼의 간극이 존재하는데, 접합 면에 도포되는 접합제의 도포량이 변동하거나 정해진 도포 위치를 벗어나면 간극을 완전하게 채우지 못하고 틈이 생길 수 있다.
이러한 틈은 공통 외부전극을 형성하는 과정에서 액상의 전도성 페이스트를 빨아 들이는 일종의 모세관으로 작용할 수 있으며, 이와 같이 접합 면의 틈으로 유입된 전도성 페이스트가 양쪽 공통 외부전극을 전기적으로 연결할 수 있다는 위험이 있다.
또한, 상술한 복합 기능소자는 인쇄회로기판 위에 표면 실장을 하기 위하여, 공통 외부전극에 솔더 도금을 추가로 진행할 수 있는데, 접합 면에 틈이 존재하는 경우 또는 접합제의 물리적, 화학적 성질이 공정 환경에 적합하지 않는 경우에는 도금액 침투에 따른 절연 저항 감소의 위험도 존재할 수 있다. 특히, 상기한 2개의 세라믹 기능소자 중 어느 하나가 반도체 세라믹인 경우, 복합 기능 소자의 높은 신뢰성을 기대하기는 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 2개 이상의 기능소자를 신뢰성 있게 접합하여 공정 변수에 의한 전기적 쇼트 위험이 미연에 방지된 복합 기능소자를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 부품 핸들링 과정에서 발생될 수 있는 칩 표면 오염으로부터 보호하기 위한 폴리머 절연 코팅층을 구비한 복합 기능소자를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 소성된 세라믹 본체와, 상기 본체의 대향하는 양측에 형성된 외부전극을 구비하는 세라믹 기능소자가 적어도 둘 이상이 상기 외부전극 사이에 전기적으로 연결되도록 적층되어 적층체를 구성하고, 상기 각 세라믹 기능소자의 외부전극의 단부면만 노출되도록 상기 외부전극의 엔드 밴드(end band)를 포함하여 상기 적층체의 전체 면이 절연 코팅층으로 코팅되며, 상기 각 세라믹 기능소자의 외부전극의 단부면과 상기 외부전극의 엔드 밴드에 코팅된 절연 코팅층 부분이 공통 외부전극에 의해 덮여 상기 공통 외부전극은 상기 각 외부전극과 전기적으로 연결되고, 상기 절연 코팅층에 의해 상기 각 세라믹 기능소자의 결합이 강화되고, 외부 충격이나 진동에 의한 분리가 방지되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 세라믹 기능소자 중 적어도 하나는 반도체 특성을 구비한 기능소자로, 상기 반도체 특성을 구비한 기능소자는, 해당 기능소자의 외부전극의 단부면만 노출되도록 해당 외부전극의 엔드 밴드를 포함하여 해당 기능소자의 전체 면이 개별 절연 코팅층으로 코팅될 수 있다.
삭제
바람직하게, 상기 외부전극은 금속 파우더와 유리가루가 혼합된 액상의 유리 도전 페이스트에 상기 본체의 양단을 디핑하고 열처리하여 형성되고, 상기 공통 외부전극은, 상기 외부전극을 포함하는 상기 본체의 양단을 솔더링에 대응하는 내열성을 갖는 폴리머 수지에 금속 파우더가 혼합된 액상의 폴리머 도전성 물질에 디핑한 후 열 경화하여 형성될 수 있다.
삭제
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바람직하게, 상기 적층체는 배리스터, 커패시터, 써미스터, 인덕터, 및 칩 고정 저항 중 어느 2개 이상으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 외부전극은, a) 금속 파우더와 유리가 혼합된 도전성 페이스트가 열처리에 의해 형성된 유리 도전성 재료, b) 상기 도전성 재료와 상기 도전성 재료 위에 형성된 니켈 도금층, 또는 c) 상기 도전성 재료, 상기 니켈 도금층 및 상기 니켈 도금층 위에 형성된 주석 도금층으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 세라믹 본체의 사이에는 솔더링 온도에 대응하는 접합제를 개재하여 서로 접합될 수 있다.
바람직하게, 상기 절연 코팅층은, 상기 외부전극이 솔더링 되는 온도에 대응하고 늘어나는 특성을 갖는 폴리머 재질로 구성되어 외부의 충격이나 진동에 대해 늘어나서 깨지지 않아 상기 각 세라믹 기능소자가 분리되지 않도록 할 수 있다.
삭제
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바람직하게, 상기 복합 기능소자는 적어도 커패시터의 세라믹 기능소자를 포함하고, 상기 커패시터는 최하부에 위치할 수 있다.
바람직하게, 상기 복합 기능소자의 최상부나 최하부에 위치한 세라믹 기능소자의 상면이나 하면에 특정 마크나 특정 색상으로 표시될 수 있다.
상기의 목적은, 소성된 세라믹 본체와, 상기 본체의 대향하는 양측에 형성된 외부전극을 구비하는 제1 및 제2세라믹 기능소자가 적층되어 적층체를 구성하고, 상기 제1세라믹 기능소자는 상기 제2세라믹 기능소자보다 작은 크기를 구비하고, 상기 제1 및 제2세라믹 기능소자의 외부전극은 서로 중첩되고, 상기 제1세라믹 기능소자의 가장자리를 따라서 상기 외부전극 간의 경계 부분에 전기전도성 접합제가 도포되어 상기 제1 및 제2세라믹 기능소자의 외부전극이 전기적으로 연결되며, 상기 제1세라믹 기능소자의 노출면과 상기 전기전도성 접합제의 노출면 및 상기 제2세라믹 기능소자의 외부전극의 일부에 절연 코팅층이 도포되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자에 의해 달성된다.
상기한 구조에 의하면, 접합제의 불균일한 도포에 의해 적층된 세라믹 기능소자 사이에 틈새가 존재하거나, 접합제의 물리적, 화학적 기능이 약하더라도 절연 코팅층에 의해 세라믹 기능소자 적층체의 외면이 덮인 상태이기 때문에 적층된 세라믹 기능소자 사이와 외부전극의 접촉부분이 함께 보호된다.
접합면에서의 틈을 최소화함으로써, 전기적 특성 및 표면 실장을 위한 공통 전극 형성 과정에서의 기생 전극 발생을 최소화할 수 있어, 절연성을 확보하는 등의 부품 신뢰성을 향상하는데 유리하다.
또한, 절연 코팅층에 의해 세라믹 기능소자 적층체를 감싸고 있기 때문에, 접합제만으로 세라믹 기능소자가 결합된 경우보다 높은 결합 강도를 구현할 수 있다.
또한, 절연 코팅층에 의해 소자의 포장, 표면 실장 및 솔더링 등의 전반적인 부품 핸들링 과정에서 발생될 수 있는 칩 표면 오염으로부터 소자를 보호할 수 있다.
또한. 늘어나는 특성을 갖는 폴리머 재질의 절연 코팅층을 적용함으로써 복합 기능소자에 외부로부터 충격이나 진동이 가해지더라도 절연 코팅층이 늘어남으로써 복합 기능소자에서 각 세라믹 기능소자가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 복합 기능소자를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
복합 기능소자(200)는, 적층되어 접합제(240)를 개재하여 접합된 소성된 세라믹 기능소자(210, 220), 세라믹 기능소자(210, 220) 적층체에서 각 외부전극(212, 222)의 단부면이 노출되도록 세라믹 기능소자(210, 220) 적층체의 전체 면에 코팅된 절연 코팅층(250) 및 각 외부전극(212, 222)이 매립되도록 감싼 공통 외부전극(230)을 포함한다.
외부전극(212, 222)은 은(Ag)이나 구리(Cu)와 같은 금속 파우더와 유리가루가 섞인 액상의 유리 도전 페이스트에 내부전극이 노출된 세라믹 기능소자(210, 220)의 양단을 디핑한 후 열처리하여 형성하고, 공통 외부전극(230)은 외부전극(212, 222)을 포함하는 세라믹 기능소자(210, 220)의 대향하는 양단을 에폭시 수지 또는 실리콘 고무와 금속 파우더로 된 액상의 도전성 물질에 디핑한 후 열 경화하여 형성한다.
이 실시 예에서, 외부전극(212, 222)은 금속 파우더와 유리가루가 혼합된 도전성 페이스트가 열처리에 의해 형성된 유리 도전성 재료로 구성되는 것을 예로 들고 있으나, 공급되는 세라믹 기능소자(210, 220)에 따라, 외부전극(212, 222) 위에 니켈 도금층이 형성되거나, 니켈 도금층과 주석 도금층이 순차 형성될 수 있으며, 이 경우 니켈 도금층 또는 니켈/주석 도금층을 포함하여 외부전극(212, 222)을 구성할 수 있다.
또한, 외부전극(212, 222)의 단면부는 절연 코팅층(250)을 연삭하여 노출될 수 있다.
여기서, 접합제(240)는 세라믹 기능소자(210, 220) 간의 결합을 위한 것으로, 절연 코팅층(250)을 적용함으로써 접합제(240)는 생략할 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 각 세라믹 기능소자(210, 220)의 내부에는 내부전극(211, 221)이 매립될 수 있는데, 이 경우 외부전극(212, 222)은 내부전극(211, 221)에 전기적으로 연결된다.
따라서, 각 외부전극(212, 222)의 단부면을 제외하고 세라믹 기능소자(210, 220) 적층체는 절연 코팅층(250)으로 코팅되고, 공통 외부전극(230)은 각 외부전극(212, 222)의 단부면을 통하여 전기적으로 연결된다.
공통 외부전극(230)이나 외부전극(212, 222)이 기능소자(210, 220)의 상면이나 하면에서 꺾인 부분이 엔드 밴드(end band)인데, 이 부분에서 공통 외부전극(230)과 외부전극(212, 222) 사이에 절연 코팅층(250)이 개재된다.
여기서, 세라믹 기능소자(210)의 외부전극(212)과 세라믹 기능소자(220)의 외부전극(222)은 물리적으로 접촉하거나, 외부전극을 구성하는 재질에 따라 또는 부가적으로 적용되는 가공 방법에 따라 기계적 또는 화학적으로 결합할 수 있다.
예를 들어, 외부전극(212, 222)이 에폭시 계열의 도전성 물질로 구성된 상태에서 접합제(240)를 도포하여 열처리 등의 후공정을 수행하게 되면, 외부전극(212, 222) 내에 포함된 에폭시를 매개로 하여 화학적인 결합이 진행될 수 있다. 또 다른 예로서, 외부전극(212, 222)의 접촉면을 초음파 용접에 의한 용융 접합 등과 같은 외부 열처리를 통해 접합함으로써 기계적으로 높은 강도를 가지도록 형성할 수도 있다.
이 실시 예에 의하면, 접합제(240)가 도포되지 않아 틈새가 존재하거나 접합제(230)의 불균일한 도포에 의해 적층된 세라믹 기능소자(210, 220) 사이에 틈새가 존재하거나, 접합제(240)의 물리적, 화학적 기능이 약하더라도 절연 코팅층(250)에 의해 세라믹 기능소자(210, 220) 적층체의 외면이 덮인 상태이기 때문에 적층된 세라믹 기능소자(210, 220) 사이와 외부전극(212, 222)의 접촉부분이 함께 보호될 수 있어, 종래 기술에서 설명한 바 있는 여러 문제가 해결될 수 있다.
또한, 절연 코팅층(250)에 의해 세라믹 기능소자(210, 220) 적층체를 감싸고 있기 때문에, 접합제(240)만으로 세라믹 기능소자(210, 220)가 결합된 경우보다 높은 결합 강도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 절연 코팅층(250)에 의해 복합 기능소자(200)의 포장, 표면 실장 및 솔더링 등의 전반적인 부품 핸들링 과정에서 발생될 수 있는 칩 표면 오염으로부터 소자를 보호할 수 있다. 특히, 세라믹 기능소자(210, 220) 중 어느 하나가 배리스터 또는 어레스터 등과 같은 과전압 보호 소자인 경우, 절연 코팅층(250)에 의한 표면 오염 방지는, 과전압 발생시 방전 경로를 배리스터 또는 어레스터 내부로 일정하게 유도하도록 하여 회로 내에서 다른 부품에 이차적인 영향을 미치지 않도록 하는 미연 방지 효과를 가진다.
절연 코팅층(250)은 공통 외부전극(230) 위에 도금층을 형성하는데 사용되는 도금액에 대해 내산성을 가지며, 내화학성 및 솔더링 온도에 대응하는 내열성을 가지는 재질이면 모두 사용 가능하다. 예를 들어, 절연 코팅을 위한 유기물질로서 폴리머 계열인 테프론, 폴리이미드, 경화용 에폭시, 파릴렌 등이 있으며, 무기물로서는 통상적인 글라스 등이 있다.
특히, 폴리머 계열의 파릴렌은 폴리머의 기화, 진공 증착 공정을 통해 미세한 틈새까지 침투하게 되며, 얇은 두께로 균일하게 복합 기능소자에 코팅할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 절연 코팅층(250)의 재질로 저온, 고온 등의 환경 변화에 대해 신율이 유동적인 유기물 폴리머 계열의 수지가 적용될 수 있다.
특히 늘어나는 특성을 갖는 폴리머 재질의 절연 코팅층(250)을 적용함으로써 복합 기능소자(100)에 외부로부터 충격이나 진동이 가해지더라도 절연 코팅층(250)이 늘어남으로써 복합 기능소자(100)에서 각 세라믹 기능소자(110, 120)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 절연 코팅층(250)은 외부전극(212, 222)을 솔더링 하는 온도에 대응하는 재질로 구성될 수 있다.
이 실시 예에 의한 구성은 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 세라믹 기능소자(210)는 정전기 보호소자인 배리스터이고, 세라믹 기능소자(220)는 칩 커패시터로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하면, 세라믹 기능소자(220)인 칩 커패시터는 다양한 정전용량으로 다양한 주파수 범위에서의 필터링 기능 또는 DC 블록킹의 역할을 하는 회로에 적용할 수 있으며, 상기 회로에서 유입되는 정전기 등의 과전압은 세라믹 기능소자(210)인 배리스터에 의해 감쇄된다. 칩 커패시터는 정전기 방전 또는 써지 전류 등에 의한 과도 에너지에 대해 상대적으로 취약하지만, 병렬 구조로 연결된 배리스터는 상술한 과도 에너지를 흡수하여 제한하기 때문에, 칩 커패시터를 보호하는 역할을 하는 것으로 볼 수 있다.
다른 예로서, 세라믹 기능소자(210)는 NTC 써미스터이고, 세라믹 기능소자(220)는 칩 고정 저항으로 구성할 수 있으며, 이러한 구성은 온도 변화감지 회로에 적용되는 리니어 저항 역할을 수행하게 되며, 일체화된 복합 기능소자로서 인쇄 회로 기판에 장착되는 공간을 줄여주는 효과도 가진다.
상기한 것처럼, 세라믹 기능소자(210, 220)는 배리스터, 커패시터, NTC 써미스터, PTC 써미스터, 인덕터, 칩 고정 저항 중 어느 2개 이상으로 구성되어 복합 기능소자를 구성할 수 있다.
다음은 상기의 일 실시 예의 복합 기능소자를 기준으로 다양하게 변형되는 변형 예를 설명한다.
<제1변형 예>
적어도 배리스터를 포함하는 복합 기능소자(200)에서 배리스터의 두께가 다른 기능소자보다 더 두껍게 형성된다.
예를 들어, 도 2와 같이, 복합 기능소자(200)는 두께가 T1인 배리스터의 세라믹 기능소자(210)와, 두께가 T2인 칩 커패시터인 세라믹 기능소자(220)로 구성되는 경우, 배리스터의 두께 T1은 커패시터의 두께 T2보다 두껍게 형성된다.
가령, 세라믹 기능소자(210, 220)의 길이 1.0㎜ × 폭 0.5㎜ × 두께 0.5㎜이면, 종래 기본적으로 T1 = T2 = 0.25㎜일 수 있다.
이 예에 의하면, 배리스터의 ESD 내성 향상이 내부 전극의 패턴 형성과 체적 증가에 의해 이루어지기 때문에, 이 예에서 배리스터의 두께 T1은 제한된 범위 내에서 조정될 수 있으며, 가령 배리스터와 커패시터가 같은 두께이어서 배리스터의 두께 T1 = 0.25㎜인 것보다 T1 = 0.30㎜ 이상인 때에 배리스터의 체적 증가가 있으며, 이로 인해 배리스터의 ESD 내성이 향상된다.
<제2변형 예>
적어도 커패시터를 포함하는 복합 기능소자(200)에서 커패시터가 하부에 위치한다.
예를 들어, 유전체 세라믹으로 제작되는 커패시터의 소성체는 반도체 세라믹으로 제작되는 배리스터, 써미스터, 또는 자성체 세라믹의 인덕터 등에 비해 높은 밀도를 나타내 기계적 강도가 좋다.
또한, 복합 기능소자(200)에서 하부에 위치하는 기능소자는 복합 기능소자(200)가 실장되는 회로기판에 접촉하는 부분을 가지기 때문에 외부 충격으로부터 영향을 받을 가능성이 크다. 따라서, 소성 밀도가 상대적으로 낮은 기능소자가 복합 기능소자(200)의 하부에 위치하는 경우, 솔더링 등의 공정에서 크랙 등의 기계적인 결함이 발생될 위험성이 높다.
이러한 점을 고려하여, 적어도 커패시터를 포함하는 복합 기능소자(200)에서 커패시터가 하부에 위치하는 것이 바람직하다.
<제3변형 예>
복합 기능소자(200)의 최상부나 최하부에 위치한 세라믹 기능소자의 상면이나 하면에 특정 마크나 특정 색상으로 표시되어 상하 구분이 가능하도록 한다.
복합 기능소자(200)의 기계적인 강도는 각 기능소자(210, 220)의 두께와 연관되며, 세라믹 기능소자(210)인 배리스터가 세라믹 기능소자(220)인 커패시터보다 두꺼운 두께를 가질 경우, 배리스터가 하부에 위치하여 조립될 수 있다.
따라서, 복합 기능소자(200)가 회로기판에 표면실장에 의해 장착되는 과정에서, 기계적 강도가 높은 기능소자가 회로기판에 접촉하여 실장되도록 하기 위해서는 복합 기능소자(200) 자체가 캐리어 테이프 내에 같은 형태로 포장되어야 한다.
이를 위하여, 기능소자 중 적어도 어느 하나의 표면에 특정 마크 또는 특정 색상의 표시를 함으로써, 복합 기능소자(200)의 상면과 하면이 구분된다.
특정 마크 또는 특정 색상의 표시는 포장 설비의 센서에 의해 감지되어 복합 기능소자(200)의 상하가 구분되어 캐리어 테이프에 포장된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
복합 기능소자(300)는, 외부전극이 형성되지 않는 상태에서 적층되어 접합제(340)를 개재하여 접합된 세라믹 기능소자(310, 320), 세라믹 기능소자(310, 320) 적층체의 대향하는 양쪽 측면에 형성되고 각 내부전극(311, 312)에 전기적으로 연결되는 공통 중간전극(350), 공통 중간전극(350)의 단부면을 제외하고 세라믹 기능소자(310, 320) 적층체의 전체 면에 코팅된 절연 코팅층(350) 및 중간전극(350)이 매립되도록 감싼 공통 외부전극(330)을 포함한다.
따라서, 공통 중간전극(350)의 단부면을 제외하고 세라믹 기능소자(310, 320) 적층체는 절연 코팅층(350)으로 코팅되고, 공통 외부전극(330)은 공통 중간전극(350)의 단부면을 통하여 전기적으로 연결된다.
상기한 것처럼, 세라믹 기능소자(310, 320)는 각각 외부전극이 형성되지 않은 상태에서 접합제(340)에 의해 접합이 이루어진다. 그 결과, 세라믹 기능소자(310, 320)의 외부전극의 접촉에 따른 접합 면에서의 공간이 존재하지 않기 때문에, 접합제(340)가 균일하게 도포될 수 있고, 접합제(340)의 밀도가 높아지도록 할 수 있다. 다시 말해, 각 세라믹 기능소자(310, 320)에서 양 단부면까지 접합제(340)의 도포할 수 있고, 특히 세라믹 기능소자(320) 위에 접합제(340)를 도포한 후 세라믹 기능소자(310)를 적층하여 일정한 압력으로 눌러주는 경우, 접합제(340)의 유동이 원활하므로 넓은 부위로 접합면을 확대할 수 있다.
또한, 세라믹 기능소자(310, 320)가 적층되어 접합제(340)에 의해 접합된 상태에서 공통 중간전극(350)에 의해 서로 결합되기 때문에 결합 강도 측면에서도 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
복합 기능소자(400)는, 적층되어 접합제(440)를 개재하여 접합된 소성된 세라믹 기능소자(410, 420), 세라믹 기능소자(410, 420) 적층체에서 각 외부전극(412, 422)의 단부면이 노출되도록 세라믹 기능소자(410, 420) 적층체의 전체 면에 코팅된 공통 절연 코팅층(450) 및 각 외부전극(412, 422)이 매립되도록 감싼 공통 외부전극(430)을 포함한다.
이 실시 예에서, 복합 기능소자(400)를 구성하는 세라믹 기능소자(410, 420) 중 반도체 특성을 구비한 기능소자는 접합하기 전에 개별 절연 코팅층(451)으로 코팅된다.
가령, 기능소자(420)가 커패시터이고, 기능소자(410)가 바리스터 또는 써미스터인 경우, 반도체 특성을 구비한 기능소자(410)는 개별 절연 코팅층(451)으로 코팅된다.
마찬가지로, 복합 기능소자(400)를 구성하는 모든 세라믹 기능소자가 반도체 특성을 구비하면, 기능소자마다 개별 절연 코팅층(451)을 형성한 다음에 접합하고, 그 이후 공통 절연 코팅층(450)을 형성한다.
개별 절연 코팅층(451)은 공통 절연 코팅층(450)과 같이, 폴리머 계열인 테프론, 폴리이미드, 경화용 에폭시, 파릴렌 등이나, 무기물로서는 통상적인 글라스 등이 사용될 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 개별 절연 코팅층(451)에 의해 바리스터나 써미스터와 같이 반도체 특성의 세라믹 소자의 표면을 보호하고 절연성을 증가시킬 수 있다.
다시 말해, 접합 공정이나 열처리 공정 중에 발생할 수 있는 표면의 오염으로부터 보호하고, 특성 변화를 방지할 수 있다.
특히, 전해도금과 같은 솔더 도금 공정 중에 도금액이 공통 절연 코팅층(450)을 통하여 침투할 경우, 반도체 특성을 구비한 기능소자의 특성이 변하기 때문에 이들 기능소자에 대해 개별 절연 코팅층(451)을 더 적용함으로써 특성 변화의 방지를 위한 신뢰성이 향상된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 기능소자를 나타낸다.
적층되어 접합제(540)에 의해 접합된 세라믹 기능소자(510, 520) 중 하나의 기능소자, 이 실시 예에서는 세라믹 기능소자(510)만 절연 코팅층(550)에 의해 코팅된다.
세라믹 기능소자(510)를 절연 코팅층(550)으로 코팅하기 전, 세라믹 기능소자(510)의 외부전극(512)과 세라믹 기능소자(520)의 외부전극(522)은 전기적으로 연결된다.
구체적으로, 도 5(b)를 참조하면, 세라믹 기능소자(510)는 세라믹 기능소자(520)에 비해 다소 작은 크기를 구비하되, 세라믹 기능소자(510)와 세라믹 기능소자(520)가 적층된 상태에서 각 외부전극(512, 522)이 중첩된다.
이어, 세라믹 기능소자(510)의 가장자리를 따라서 각 외부전극(512, 522)의 경계 부분에 전기전도성 접합제(560)가 도포된다. 도 5(b)를 보면, 전기전도성 접합제(560)의 도포된 상태의 삼각 형상의 단면을 보여준다.
그 결과, 각 세라믹 기능소자(510, 520)의 외부전극(512, 522)은 전기전도성 접합제(560)를 통하여 전기적으로 연결된다.
이러한 구성을 위해서, 세라믹 기능소자(520)의 상면에서의 외부전극(522)의 폭은 세라믹 기능소자(510)의 외부전극(512)이 안착되면서 전기전도성 접합제(560)를 수용할 수 있는 정도의 크기를 가질 필요가 있다.
이 실시 예에서, 세라믹 기능소자(520)의 외부전극(522)은 전기전도성 접합제(560)를 통하여 세라믹 기능소자(510)의 외부전극(512)과 전기적, 물리적으로 결합되기 때문에 세라믹 기능소자(520)의 외부전극(522)이 실질적으로 공통 외부전극의 역할을 수행한다.
또한, 절연 코팅층(550)은 세라믹 기능소자(510)의 노출면과 전기전도성 접합제(560)의 노출면을 거쳐 세라믹 기능소자(520)의 외부전극(522)의 일부에 도포됨으로써 접합제(540)와 함께 세라믹 기능소자(510, 520) 간의 접합 강도를 향상하는 효과를 가진다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200: 복합 기능소자
210, 220: 세라믹 기능소자
211, 221: 내부전극
212, 222: 외부전극
230: 공통 외부전극
240: 접합제
250: 절연 코팅층
210, 220: 세라믹 기능소자
211, 221: 내부전극
212, 222: 외부전극
230: 공통 외부전극
240: 접합제
250: 절연 코팅층
Claims (17)
- 소성된 세라믹 본체와, 상기 본체의 대향하는 양측에 형성된 외부전극을 구비하는 세라믹 기능소자가 적어도 둘 이상이 상기 외부전극 사이에 전기적으로 연결되도록 적층되어 적층체를 구성하고,
상기 각 세라믹 기능소자의 외부전극의 단부면만 노출되도록 상기 외부전극의 엔드 밴드(end band)를 포함하여 상기 적층체의 전체 면이 절연 코팅층으로 코팅되며,
상기 각 세라믹 기능소자의 외부전극의 단부면과 상기 외부전극의 엔드 밴드에 코팅된 절연 코팅층 부분이 공통 외부전극에 의해 덮여 상기 공통 외부전극은 상기 각 외부전극과 전기적으로 연결되고,
상기 절연 코팅층에 의해 상기 각 세라믹 기능소자의 결합이 강화되고, 외부 충격이나 진동에 의한 분리가 방지되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 청구항 1에서,
상기 세라믹 기능소자 중 적어도 하나는 반도체 특성을 구비한 기능소자로,
상기 반도체 특성을 구비한 기능소자는, 해당 기능소자의 외부전극의 단부면만 노출되도록 해당 외부전극의 엔드 밴드를 포함하여 해당 기능소자의 전체 면이 개별 절연 코팅층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 삭제
- 청구항 1에서,
상기 외부전극은, 금속 파우더와 유리가루가 혼합된 액상의 유리 도전 페이스트에 상기 본체의 양단을 디핑하고 열처리하여 형성되고,
상기 공통 외부전극은, 상기 외부전극을 포함하는 상기 본체의 양단을 솔더링에 대응하는 내열성을 갖는 폴리머 수지에 금속 파우더가 혼합된 액상의 폴리머 도전성 물질에 디핑한 후 열 경화하여 형성된 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 삭제
- 청구항 1에서,
상기 절연 코팅층은 상기 공통 외부전극 위에 도금층을 형성하는데 사용되는 도금액에 대한 내산성을 구비하고, 솔더링 온도에 대응하는 내열성을 가지는 폴리머 재질인 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에서,
상기 각 세라믹 기능소자의 세라믹 본체는 솔더링 온도에 대응하는 접합제를 개재하여 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 청구항 1에서,
상기 절연 코팅층은, 상기 외부전극이 솔더링 되는 온도에 대응하고 늘어나는 특성을 갖는 폴리머 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 삭제
- 청구항 1에서,
상기 복합 기능소자는 적어도 배리스터의 세라믹 기능소자를 포함하고, 상기 배리스터는 다른 기능소자의 두께보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 청구항 1에서,
상기 복합 기능소자는 적어도 커패시터의 세라믹 기능소자를 포함하고, 상기 커패시터는 최하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 청구항 1에서,
상기 복합 기능소자의 최상부나 최하부에 위치한 세라믹 기능소자의 상면이나 하면에 특정 마크나 특정 색상으로 표시되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 소성된 세라믹 본체와, 상기 본체의 대향하는 양측에 형성된 외부전극을 구비하는 제1 및 제2세라믹 기능소자가 적층되어 적층체를 구성하고,
상기 제1세라믹 기능소자는 상기 제2세라믹 기능소자보다 작은 크기를 구비하고,
상기 제1 및 제2세라믹 기능소자의 외부전극은 서로 중첩되고, 상기 제1세라믹 기능소자의 가장자리를 따라서 상기 외부전극 간의 경계 부분에 전기전도성 접합제가 도포되어 상기 제1 및 제2세라믹 기능소자의 외부전극이 전기적으로 연결되며,
상기 제1세라믹 기능소자의 노출면과 상기 전기전도성 접합제의 노출면 및 상기 제2세라믹 기능소자의 외부전극의 일부에 절연 코팅층이 도포되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자. - 소성된 세라믹 본체를 구비한 세라믹 기능소자가 적어도 둘 이상이 적층되어 적층체를 구성하고,
상기 적층체의 대향하는 양측에 공통 중간전극이 형성되고,
상기 공통 중간전극의 단부면만 노출되도록 상기 공통 중간전극의 엔드 밴드(end band)를 포함하여 상기 적층체의 전체 면이 절연 코팅층으로 코팅되며,
상기 공통 중간전극의 단부면과 상기 공통 중간전극의 엔드 밴드에 코팅된 절연 코팅층 부분이 공통 외부전극에 의해 덮여 상기 공통 외부전극은 상기 공통 중간전극과 전기적으로 연결되고,
상기 절연 코팅층에 의해 상기 각 세라믹 기능소자의 결합이 강화되고, 외부 충격에 의한 분리가 방지되는 것을 특징으로 하는 복합 기능소자.
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