KR102150554B1 - 커패시터 부품 및 커패시터 실장 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 커패시터 부품은 커패시터 바디, 상기 커패시터 바디의 내부에 배치된 복수의 내부전극, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터 및 상기 커패시터 바디의 일 측면 상에 형성되어 이로부터 상기 일 측면과 연결된 적어도 두 개의 타 측면으로 연장된 형상을 갖되, 상기 일 측면을 기준으로 상기 커패시터보다 높이가 더 높으며, 적어도 일면에서 상기 외부전극과 연결되는 금속 프레임을 포함하는 구조이다.

Description

커패시터 부품 및 커패시터 실장 구조체{Capacitor Component and Capacitor Mount Structure}
본 발명은 커패시터 부품 및 커패시터 실장 구조체에 관한 것이다.
세라믹 재료를 사용하는 전자 부품으로 커패시터, 인턱터, 압전 소자, 바리스터 또는 서미스터 등이 있다.
이러한 세라믹 전자 부품 중 적층 세라믹 커패시터(MLCC: Multi-Layered Ceramic Capacitor)는 소형이면서 고용량이 보장되고 실장이 용이하다는 장점으로 인하여 다양한 전자 장치에 사용될 수 있다.
예컨대, 상기 적층 세라믹 커패시터는 액정 표시 장치(LCD: liquid crystal display) 및 플라즈마 표시 장치 패널(PDP: plasma display panel) 등의 영상 기기, 컴퓨터, 개인 휴대용 단말기(PDA: personal digital assistants) 및 휴대폰과 같은 여러 전자 제품의 기판에 장착되어 전기를 충전시키거나 방전시키는 역할을 하는 칩 형태의 콘덴서에 사용될 수 있다.
이러한 적층 세라믹 커패시터는 복수의 유전체층과 상기 유전체층 사이에 상이한 극성의 내부 전극이 번갈아 배치된 구조를 가질 수 있다.
이때, 상기 유전체층은 압전성을 갖기 때문에, 상기 적층 세라믹 커패시터에 직류 또는 교류 전압이 인가될 때 내부 전극들 사이에 압전 현상이 발생하여 주파수에 따라 세라믹 본체의 부피를 팽창 및 수축시키면서 주기적인 진동을 발생시킬 수 있다.
이러한 진동은 상기 적층 세라믹 커패시터의 외부 전극 및 상기 외부 전극과 기판을 연결하는 솔더를 통해 기판으로 전달되어 상기 기판 전체가 음향 반사 면이 되면서 잡음이 되는 진동음을 발생시킬 수 있다. 이러한 진동음은 사람에게 불쾌감을 주는 20 내지 20,000 Hz 영역의 가청 주파수에 해당될 수 있으며, 이렇게 사람에게 불쾌감을 주는 진동음을 어쿠스틱 노이즈(acoustic noise)라고 한다.
더욱이, 근래의 전자 기기는 기구 부품의 정음화가 진행되고 있어서, 위와 같이 적층 세라믹 커패시터가 발생시키는 어쿠스틱 노이즈가 보다 두드러지게 나타날 수 있다.
이러한 어쿠스틱 노이즈의 장애는 기기의 동작 환경이 조용한 경우, 사용자가 어쿠스틱 노이즈를 이상한 소리라 생각하여 기기의 고장으로 파악할 수 있다. 또한, 음성 회로를 가진 기기에서는 음성 출력에 어쿠스틱 노이즈가 중첩되면서 기기의 품질이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 인쇄회로기판 등에 실장하여 사용 시 어쿠스틱 노이즈가 저감될 수 있는 커패시터 부품을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적 중 다른 하나는 이러한 커패시터 부품을 가짐으로써 진동 성능 등이 우수한 실장 구조체를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 실시 형태를 통하여 커패시터 부품을 기판에 실장하는 경우 기판이나 솔더가 커패시터와 직접 접촉하는 것을 저감함으로써 어쿠스틱 노이즈를 줄이고자 하였으며, 구체적으로, 커패시터 부품은 커패시터 바디, 상기 커패시터 바디의 내부에 배치된 복수의 내부전극, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터 및 상기 커패시터 바디의 일 측면 상에 형성되어 이로부터 상기 일 측면과 연결된 적어도 두 개의 타 측면으로 연장된 형상을 갖되, 상기 일 측면을 기준으로 상기 커패시터보다 높이가 더 높으며, 적어도 일면에서 상기 외부전극과 연결되는 금속 프레임을 포함하는 구조이다.
이 경우, 상기 금속 프레임은 상기 타 측면에 형성된 영역에서 상기 외부전극과 접합될 수 있다.
또한, 상술한 형상의 일 예로서, 상기 금속 프레임은 ㄷ자 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 커패시터의 변위를 줄이거나 방지할 수 있는 인터포저를 사용함으로써 커패시터 부품의 어쿠스틱 노이즈를 저감할 수 있다. 다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 실시 형태에 포함된 커패시터를 개략적으로 나타낸 것으로서 각각 사시도 및 분해사시도에 해당한다.
도 4는 도 1의 실시 형태에 포함된 금속 프레임을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 커패시터 실장 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 2에서 변형된 예에 따른 커패시터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품(100)은 커패시터(110) 및 이와 결합된 금속 프레임(120)을 포함하는 구성이며, 이하, 커패시터 부품(100)의 구성 요소를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 도 1의 실시 형태에 포함된 커패시터를 개략적으로 나타낸 것으로서 각각 사시도 및 분해사시도에 해당한다. 도 4는 도 1의 실시 형태에 포함된 금속 프레임을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
우선, 도 2 및 도 3을 참조하면, 커패시터(110)는 커패시터 바디(111), 내부전극(112a, 112b) 및 외부전극(113a, 113b)을 포함한다. 커패시터(110)는 다양한 형태로 채용될 수 있으며, 복수의 내부전극(112a, 112b)은 외부전극(113a, 113b)과 연결된 상태로 서로 교대로 배치될 수 있다. 이러한 형태의 일 예로서, 외부전극(113a, 113b)은 커패시터 바디(111)에서 서로 대향하는 두 개의 측면(예컨대, 장측면)에 각각 두 개씩 형성될 수 있으며(4단자 구조), 내부전극(112a, 112b)은 적절한 형상의 리드를 하나 이상 구비하여 외부전극(113a, 113b)과 연결될 수 있다. 한편, 도 6은 변형된 예에 따른 커패시터(210)를 나타내며, 변형된 예에서는 외부전극(213a, 213b)이 커패시터 바디(111)의 측면으로부터 연장되어 상하면으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
커패시터 바디(111)는 적어도 복수의 내부전극(112a, 112b) 사이 영역에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도 3에서 도시된 구조와 같이, 내부에 내부전극(112a, 112b)을 수용하는 형태를 가질 수 있다. 커패시터 바디(111)는 당 업계에서 알려진 세라믹 등의 유전 물질을 이용할 수 있으며, 이러한 세라믹 물질 등은 전기 신호 인가 시 모양이나 부피가 변화되는 압전 재료에 해당한다. 상술한 바와 같이, 커패시터 바디(111)의 이러한 압전 특성으로 인하여 어쿠스틱 노이즈가 문제될 수 있으며, 본 실시 형태에서는 금속 프레임(120)을 이용하여 어쿠스틱 노이즈를 저감하고자 하였다.
한편, 커패시터 바디(111)에 포함될 수 있는 유전 물질의 경우, 고유전률의 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 BaTiO3(티탄산바륨)계 세라믹 분말 등을 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 BaTiO3계 세라믹 분말은 예를 들면 BaTiO3에 Ca(칼슘), Zr(지르코늄) 등이 일부 고용된 (Ba1 - xCax)TiO3, Ba(Ti1-yCay)O3, (Ba1 - xCax)(Ti1 - yZry)O3 또는 Ba(Ti1 - yZry)O3 등이 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
금속 프레임(120)은 커패시터 바디(111)의 일 측면(S1) 상에 형성되어 이로부터 상기 일 측면(S1)과 연결된 적어도 두 개의 타 측면(S2)으로 연장된 형상을 갖는다. 이러한 형상의 예로서, 도 4에 도시된 형태와 같이, 금속 프레임은 ㄷ자 형상을 가질 수 있다. 또한, 커패시터 바디(111)는 직육면체 형상을 가질 수 있는데, 이 경우, 상기 일 측면(S1)은 커패시터 바디(111)의 단측면이고, 상기 타 측면(S2)은 커패시터 바디(111)의 장측면일 수 있다.
금속 프레임(120)은 커패시터(110)보다 높이가 높으며, 구체적으로, 도 2 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 일 측면(S1)을 기준으로 금속 프레임(120)의 높이(h2)는 커패시터(110)의 높이(h1)보다 더 높게 형성된다. 이러한 구조에 의하여 커패시터(110)는 적어도 일 방향으로 금속 프레임(120)을 벗어나지 않는 범위로 배치될 수 있는데, 금속 프레임(120)에 의하여 지지되는 커패시터(110)가 실장 기판이나 솔더와 직접 닿지 않도록 할 수 있다.
금속 프레임(120)은 커패시터(110)의 단자부로서 기능할 수 있으며, 이를 위하여, 금속 프레임(120)의 적어도 일면은 커패시터(110)의 외부전극(113a, 113b)과 연결될 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 금속 프레임(120)은 타 측면(S2)에 형성된 영역에서 외부전극(113a, 113b)과 접합되도록 하였으며, 이러한 연결을 위하여 금속 프레임(120)은 서로 이격된 제1 및 제2 금속 프레임(121a, 121b)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 금속 프레임(121a, 121b)은 커패시터 바디(111)에서 서로 대향하는 두 개의 측면(S1) 상에 각각 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 표시하지 않았으나, 외부전극(113a, 113b)과 금속 프레임(121a, 121b)의 접합을 위하여 접착층이 개재될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 커패시터 실장 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 실시 형태에서 제안하는 커패시터 실장 구조체는 앞서 설명한 커패시터 부품을 기판에 실장한 형태이며, 커패시터 부품은 커패시터가 금속 프레임(121a, 121b)에 의하여 지지된 구조이다. 이 경우, 도 5에서는 커패시터 바디(111)와 금속 프레임(121a, 121b)이 접촉하고 있는 형태로 나타내었지만, 접촉되지 않을 수도 있으며, 금속 프레임(121a, 121b)은 도 5에서 나타나지 아니한 외부전극과만 접촉할 수 있다.
커패시터 부품의 실장 영역으로 제공되는 기판(201)은 회로 패턴(202a, 202b)이 형성되어 있으며, 금속 프레임(121a, 121b)은 높이 방향의 일면, 즉, 도 5를 기준으로 하면을 통하여 회로 패턴(202a, 202b)과 접속될 수 있다. 이러한 실장 구조에 의하여 커패시터는 금속 프레임(121a, 121b)에 의하여 지지될 수 있으며, 도 5에 나타낸 것과 같이, 커패시터는 기판(201)과 닿지 않도록 배치될 수 있다. 또한, 기판(201) 외에도 커패시터는 금속 프레임(121a, 121b)에 의하여 기판(201)과의 접합을 위하여 제공되는 솔더와 닿지 않도록 배치될 수도 있을 것이다.
본 실시 형태와 같이, 커패시터의 측면에 배치된 금속 프레임(121a, 121b)을 사용하며, 특히, 금속 프레임(121a, 121b)의 높이를 상대적으로 높게 형성하여 커패시터가 기판(201)이나 솔더와 닿지 않도록 함으로써 커패시터의 진동이 기판(201)으로 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 이러한 진동 저감 구조는 어쿠스틱 노이즈의 저감에 유리하다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 커패시터 부품
110, 210: 커패시터
111: 커패시터 바디
112a, 112b: 내부전극
113a, 113b, 213a, 213b: 외부전극
120: 금속 프레임
121a, 121b: 제1 및 제2 금속 프레임
201: 기판
202a, 202b: 회로 패턴

Claims (11)

  1. 커패시터 바디, 상기 커패시터 바디의 내부에 배치된 복수의 내부전극, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터; 및
    상기 커패시터 바디의 일 측면 상에 형성되어 이로부터 상기 일 측면과 연결된 적어도 두 개의 타 측면으로 연장된 형상을 갖되, 상기 일 측면을 기준으로 상기 커패시터보다 높이가 더 높으며, 적어도 일면에서 상기 외부전극과 연결되는 금속 프레임;을 포함하며,
    상기 커패시터 바디는 상기 일 측면 및 상기 적어도 두 개의 타 측면과 연결되면서 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하며,
    상기 금속 프레임은 상기 제1면으로부터는 상기 제1면 및 제2면을 연결하는 방향으로 돌출되고 상기 제2면으로부터는 상기 제1면 및 제2면을 연결하는 방향으로 돌출되지 않는 형태인 커패시터 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 프레임은 상기 타 측면에 형성된 영역에서 상기 외부전극과 접합된 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 프레임은 ㄷ자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 프레임은 서로 이격된 제1 및 제2 금속 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 프레임은 상기 커패시터 바디에서 서로 대향하는 두 개의 측면 상에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터는 적어도 일 방향으로 상기 금속 프레임을 벗어나지 않는 범위로 배치된 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 바디는 직육면체 형상을 가지며, 상기 일 측면은 상기 커패시터 바디의 단측면이고, 상기 타 측면은 상기 커패시터 바디의 장측면인 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  8. 회로 패턴이 형성된 기판;
    상기 기판 상에 배치되며, 커패시터 바디, 상기 커패시터 바디의 내부에 배치된 복수의 내부전극, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터; 및
    상기 커패시터 바디의 일 측면 상에 형성되어 이로부터 상기 일 측면과 연결된 적어도 두 개의 타 측면으로 연장된 형상을 갖되, 상기 일 측면을 기준으로 상기 커패시터보다 높이가 더 높으며, 적어도 일면에서 상기 외부전극과 연결되는 금속 프레임;을 포함하며,
    상기 커패시터 바디는 상기 일 측면 및 상기 적어도 두 개의 타 측면과 연결되면서 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 포함하며,
    상기 금속 프레임은 상기 제1면으로부터는 상기 제1면 및 제2면을 연결하는 방향으로 돌출되고 상기 제2면으로부터는 상기 제1면 및 제2면을 연결하는 방향으로 돌출되지 않는 형태이며,
    상기 금속 프레임은 상기 제1면으로부터 돌출된 영역을 통하여 상기 회로 패턴과 접속되는 것을 특징으로 하는 커패시터 실장 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커패시터는 상기 금속 프레임에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 커패시터 실장 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 프레임에 의하여 상기 커패시터는 상기 기판과 닿지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 커패시터 실장 구조체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 금속 프레임에 의하여 상기 커패시터는 상기 기판의 접합을 위해 제공되는 솔더와 닿지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 커패시터 실장 구조체.
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