KR102150556B1 - 커패시터 부품 및 커패시터 실장 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 커패시터 부품은 커패시터 부품은 복수의 내부전극과, 적어도 상기 복수의 내부전극 사이 영역에 형성된 커패시터 바디, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터 및 상기 커패시터와 결합되도록 배치되며, 상기 커패시터를 향하는 제1 주면과 이에 대향하는 제2 주면, 상기 제1 및 제2 주면을 연결하는 복수의 측면을 갖는 베이스 기판, 및 상기 제1 주면으로부터 상기 복수의 측면을 통하여 상기 제2 주면까지 연결된 연결전극을 포함하는 인터포저를 포함한다.

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 솔더와 커패시터가 직접 접촉하는 것을 저감함으로써 어쿠스틱 노이즈를 줄이고자 하였으며, 구체적으로, 커패시터 부품은 복수의 내부전극과, 적어도 상기 복수의 내부전극 사이 영역에 형성된 커패시터 바디, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터 및 상기 커패시터와 결합되도록 배치되며, 상기 커패시터를 향하는 제1 주면과 이에 대향하는 제2 주면, 상기 제1 및 제2 주면을 연결하는 복수의 측면을 갖는 베이스 기판, 및 상기 제1 주면으로부터 상기 복수의 측면을 통하여 상기 제2 주면까지 연결된 연결전극을 포함하는 인터포저를 포함한다.
이 경우, 상기 연결전극에서 상기 복수의 측면에 형성된 부분은 측면의 일부를 노출하도록 상기 제1 및 제2 주면에 형성된 부분보다 폭이 좁은 구조를 갖는다.
본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 커패시터의 진동이 기판으로 전달되는 것을 줄일 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 1 내지 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타내는 것으로서, 도 1은 커패시터 부품의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시 형태에 따른 커패시터 부품에서 채용될 수 있는 인터포저를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 실시 형태에 따른 커패시터 부품에서 채용될 수 있는 내부전극을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1의 실시 형태에 따른 커패시터 부품의 내부를 보여주기 위한 개략적인 단면도로서 기판에 실장된 형태인 커패시터 실장 구조체를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
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 1 내지 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타내는 것으로서, 도 1은 커패시터 부품의 외관을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 실시 형태에 따른 커패시터 부품에서 채용될 수 있는 인터포저를 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 1의 실시 형태에 따른 커패시터 부품에서 채용될 수 있는 내부전극을 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 1의 실시 형태에 따른 커패시터 부품의 내부를 보여주기 위한 개략적인 단면도로서 기판에 실장된 형태인 커패시터 실장 구조체를 나타낸다.
도 1 내지 4를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품(100)은 커패시터(110) 및 인터포저(120)를 포함하는 구성이며, 이하, 커패시터 부품(100)의 구성 요소를 상세히 설명한다.
커패시터(110)는 복수의 내부전극(112a, 112b), 커패시터 바디(111) 및 외부전극(113a, 113b)을 포함하는 구조이다. 커패시터(110)는 내부전극이나 외부전극의 형상, 배열 면에서 다양한 형태로 채용될 수 있으며, 일 예로서, 복수의 내부전극(112a, 112b)은 서로 다른 외부전극(113a, 113b)에 각각 연결된 상태로 교대로 배치될 수 있다. 즉, 외부전극은 제1 및 제2 외부전극(113a, 113b)을 포함하며, 제1 및 제2 내부전극(112a, 112b)이 제1 및 제2 외부전극(113a, 113b)과 각각 연결된 형태로 이해될 수 있을 것이다.
이 경우, 제1 및 제2 내부전극(112a, 112b)은 수직 실장 방식으로 배치될 수 있으며, 구체적으로, 도 3에 도시된 형태와 같이, 인터포저(120)에 대하여 수직으로 배치될 수 있다. 여기서, 인터포저(120)에 대하여 수직으로 배치되었다는 것은 인터포저(120)에서 커패시터(110)가 실장되는 주면에 대하여 수직임을 의미한다.
커패시터 바디(111)는 적어도 복수의 내부전극(112a, 112b) 사이 영역에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 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 재료일 수 있다. 상술한 바와 같이, 커패시터 바디(111)의 이러한 압전 특성으로 인하여 어쿠스틱 노이즈가 문제될 수 있으며, 본 실시 형태에서는 인터포저(120)의 고유한 구조를 활용하여 이를 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.
인터포저(120)는 커패시터(110)의 실장 영역으로 제공되며, 이를 위해 커패시터(110)와 결합되도록 배치된다. 구체적으로, 인터포저(120)는 커패시터(110) 하부에 외부전극(113a, 113b)과 연결되도록 배치될 수 있다. 인터포저(120)는 베이스 기판(121)과 이에 형성된 연결전극(122a, 122b)를 구비하며, 서로 이격된 제1 및 제2 연결전극(122a, 122b)은 커패시터(110)의 외부전극(113a, 113b)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
베이스 기판(121)은 서로 대향하는 제1 및 제2 주면, 그리고, 이들을 연결하는 복수의 측면을 갖는데 상기 제1 주면은 커패시터(110)를 향하는 면, 즉, 실장 면으로 제공된다. 이 경우, 베이스 기판(121)을 이루는 복수의 측면 중 길이가 상대적으로 긴 측면은 장측면(S1)으로, 길이가 상대적으로 짧은 측면은 단측면(S2)으로 정의할 수 있다. 이러한 형상의 예로서, 베이스 기판(121)은 직육면체 형상을 가질 수 있다. 베이스 기판(121)은 수지 조성물이나 Al2O3, SiO2 등의 세라믹 재료와 같이 적절한 기재용 물질을 사용하여 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 형태와 같이, 제1 및 제2 연결전극(122a, 122b)은 상기 제1 주면으로부터 상기 복수의 측면을 통하여 상기 제2 주면까지 연결된 형상으로서, 제1 및 제2 연결전극(122a, 122b)에서 상기 복수의 측면, 본 실시 형태에서는 서로 대향하는 단측면(S2)에 형성된 부분은 측면의 일부를 노출하도록 제1 및 제2 주면에 형성된 부분보다 폭이 좁은 형상을 갖는다. 베이스 기판(121)에서 전극이 형성되지 않은 영역에서는 솔더와 같은 도전성 접합 물질이 형성되기 어렵기 때문에 단측면(S2) 전체가 아닌 일부에만 연결전극(122a, 122b)을 형성함으로써 솔더가 베이스 기판(121) 측면에 형성되는 것을 줄일 수 있다. 이에 따라 솔더를 통하여 커패시터 부품(100)의 진동이 실장 기판 등으로 전달되는 것을 최소화할 수 있다. 이는 인터포저(120)에 비하여 솔더가 진동을 쉽게 전달하는 것으로부터 착안하여 안출된 것이다.
나아가, 제1 및 제2 연결전극(122a, 122b)은 상기 복수의 측면 중 장측면(S1)에는 형성되지 아니하며 단측면(S2)에만 형성될 수 있다. 즉, 도 1에 나타난 바와 같이, 제1 및 제2 연결전극(122a, 122b)은 단측면(S2)에 형성된 부분에 의해서만 제1 및 제2 주면에 형성된 부분이 서로 연결될 수 있다. 앞서 설명한 것과 유사하게 솔더를 이용한 실장 과정에서, 솔더는 인터포저(120)에 의하여 커패시터(110)와 직접 접촉하는 양이 줄어들게 되는데, 특히, 연결전극(122a, 122b)이 없는 인터포저(120)의 장측면(S1)에는 상대적으로 솔더가 형성되기 어렵다. 이러한 구조에 의하여, 커패시터(110)와 직접 닿는 솔더의 양을 더욱 줄일 수 있으므로, 커패시터(110)의 동작 시에 발생하는 진동이 인쇄회로기판 등으로 전달되는 것을 최소화할 수 있다.
이를, 도 4에 도시된 커패시터 실장 구조체의 형태를 참조하여 설명하면, 커패시터 부품의 실장 영역으로 제공되는 기판(201)은 회로 패턴(202a, 202b)이 형성되어 있으며, 커패시터(110)는 인터포저(120)에서 제2 주면, 즉, 도 4를 기준으로 하면에 형성된 부분의 연결전극(122a, 122b)을 통하여 회로 패턴(202a, 202b)과 접속될 수 있다. 이 경우, 연결전극(122a, 122b)이 상술한 형태를 갖게 되면서 솔더(203) 등과 접착 물질은 인터포저(120)의 제2 주면, 즉, 하면을 벗어나지 않도록 형성될 수 있으며, 이에 따라, 솔더를 통하여 전달되는 진동의 양이 저감될 수 있는 것이다.
한편, 커패시터(110) 및 인터포저(120)를 기계적으로, 그리고 전기적으로 결합하기 위한 수단으로 이들 사이에는 도전성 접착제(130)가 구비될 수 있으며, 이러한 결합 기능을 구현할 수 있는 것이라면 어떠한 물질이라도 사용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 도전성 에폭시나 공융 금속 등을 도전성 접착제(130)로서 사용 가능하며, 다만, 도전성 접착제(130)가 본 실시 형태에서 반드시 필요한 구성은 아니고 경우에 따라 커패시터(110)와 인터포저(120)는 다이렉트 본딩될 수도 있을 것이다.
도전성 접착제(130)가 사용되는 경우, 도 4에 도시된 것과 같이, 도전성 접착제(130)는 커패시터 바디(111)의 측면에는 형성되지 않는 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라 커패시터(110)로부터 발생하는 진동이 하부로 전달되는 것을 저감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도로서, 도 1의 실시 형태에서 몰딩부(140)를 더 포함하는 구조이며, 다른 구성 요소는 동일하므로 반복된 설명은 생략한다. 몰딩부(140)는 인터포저(120)에서 적어도 연결전극(122a, 122b)의 일부를 노출시키는 형태로 커패시터(110) 및 인터포저(120)를 봉지하는 구조로 제공될 수 있다. 몰딩부(140)는 커패시터(110)와 인터포저(120) 등을 기계적, 전기적으로 보호하여 커패시터 부품을 안정적으로 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 보호 기능 등을 고려하여 몰딩부(140)를 이루는 물질이나 제조 공정은 적절히 선택될 수 있을 것이며, 예를 들어, 에폭시 등의 수지를 이용하여 형성할 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도로서 인터포저(120`)의 내부 구조에서만 차이가 있다. 따라서, 다른 구성 요소는 동일하므로 반복된 설명은 생략한다. 구체적으로, 인터포저(120`)는 연결전극(122a, 122b)과 연결된 내부전극(123a, 123b)을 포함한다. 이에 따라, 인터포저(120`)를 통하여 전류가 흐를 수 있으며 커패시터 부품의 전류 경로가 짧아지게 된다. 이에 따라, 등가직렬 인덕턴스(ESL)를 저감할 수 있으며, 커패시터(110)에 집중되는 전류 밀도를 인터포저(120`)에도 분산시킬 수 있으므로 전체적인 발열을 줄일 수 있는 구조에 해당한다. 이 경우, 도 6에 도시된 형태와 같이, 커패시터의 내부전극(112a, 112b)은 인터포저(120`)의 제1 주면, 즉, 커패시터(110)를 향하는 면에 대하여 수직으로 배치되며, 인터포저(120`)의 내부전극(123a, 123b)은 상기 제1 주면에 평행하게 배치될 수 있다.
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: 커패시터
111: 커패시터 바디
112a, 112b: 내부전극
113a, 113b: 외부전극
120, 120`: 인터포저
121: 베이스 기판
122a, 122b: 연결전극
123a, 123b: 내부전극
130: 도전성 접착체
140: 몰딩부

Claims (12)

  1. 복수의 내부전극과, 적어도 상기 복수의 내부전극 사이 영역에 형성된 커패시터 바디, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터; 및
    상기 커패시터와 결합되도록 배치되며, 상기 커패시터를 향하는 제1 주면과 이에 대향하는 제2 주면, 상기 제1 및 제2 주면을 연결하는 복수의 측면을 갖는 베이스 기판, 및 상기 제1 주면으로부터 상기 복수의 측면을 통하여 상기 제2 주면까지 연결된 연결전극을 포함하는 인터포저;를 포함하며,
    상기 연결전극에서 상기 복수의 측면에 형성된 부분은 측면의 일부를 노출하도록 상기 제1 및 제2 주면에 형성된 부분보다 폭이 좁으며,
    상기 연결전극에서 상기 복수의 측면에 형성된 부분의 직상부에 배치된 상기 커패시터 바디의 표면에는 상기 외부전극이 형성되지 않은 커패시터 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결전극은 상기 복수의 측면 중 길이가 상대적으로 짧은 단측면에 형성된 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연결전극은 서로 이격된 제1 및 제2 연결전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판은 직육면체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 내부전극은 상기 인터포저에 대하여 수직으로 배치된 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은 제1 및 제2 외부전극을 포함하며, 상기 복수의 내부전극은 상기 제1 및 제2 외부전극과 각각 연결되는 제1 및 제2 내부전극을 포함하는 커패시터 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극과 상기 연결전극 사이에는 도전성 접착제를 통하여 상기 커패시터와 상기 인터포저가 결합하되, 상기 도전성 접착제는 상기 커패시터 바디의 측면에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인터포저에서 적어도 상기 연결전극의 일부를 노출시키는 형태로 상기 커패시터 및 상기 인터포저를 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인터포저는 상기 연결전극과 연결된 내부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 커패시터의 내부전극은 상기 제1 주면에 대하여 수직으로 배치되며, 상기 인터포저의 내부전극은 상기 제1 주면에 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 커패시터 부품.
  11. 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 커패시터와 결합되도록 배치되며, 상기 커패시터를 향하는 제1 주면과 이에 대향하는 제2 주면, 상기 제1 및 제2 주면을 연결하는 복수의 측면을 갖는 베이스 기판, 및 상기 제1 주면으로부터 상기 복수의 측면을 통하여 상기 제2 주면까지 연결된 연결전극을 포함하는 인터포저;를 포함하며,
    상기 연결전극에서 상기 복수의 측면에 형성된 부분은 측면의 일부를 노출하도록 상기 제1 및 제2 주면에 형성된 부분보다 폭이 좁으며,
    상기 연결전극에서 상기 복수의 측면에 형성된 부분의 직상부에 배치된 상기 커패시터 바디의 표면에는 상기 외부전극이 형성되지 않은 커패시터 실장 구조체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커패시터와 상기 기판의 접합을 위해 제공되는 솔더는 상기 인터포저의 제2 주면을 벗어나지 않도록 형성된 것을 특징으로 하는 커패시터 실장 구조체.
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