KR20020075814A - 콘덴서 내장 표면실장형 압전 부품 - Google Patents
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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Abstract
본 발명은 세라믹 레조네이터와 같은 콘덴서 내장형 표면실장형 압전부품에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표면실장형 압전부품은 비유전율이 절연기판 보다 큰 유전체층이 상기 절연기판의 전면 혹은 일부분에 형성되어있는 기판상에 입·출력 전극과 공통 전극을 서로 대향하게 형성함에 있어 상기 전극의 전부 혹은 일부분이 유전체층 위에 형성되도록 제작하는데 특징이 있다. 이러한 구성에 의하여, 입·출력 단자와 접지단자 사이에 정전용량이 발생하여 발진회로상의 부하용량의 역할을 수행하도록 이루어진다.
본 발명에 의하면, 종래의 콘덴서내장 표면실장형 압전부품의 제작에 있어서 벌크형의 콘덴서 소자가 필요 없는 구조가 되고 압전부품의 제작시 콘덴서 소자의 착설공정이 생략되므로, 소자 제작비용이 절감되며 제작공정의 자동화가 용이하고 패키지 공정이 단순화되며, 또한 소자의 소형화가 가능하다.
Description
본 발명은 세라믹 레조네이터와 같이 마이크로프로세서의 기준 신호원으로 사용되는 콘덴서내장 표면 실장형 압전 부품에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 종래 표면 실장형 압전부품에서 별도의 구성요소로써 삽입되는 벌크형 콘덴서 소자의 사용을 배제하여 소자 비용을 절감하고 패키지 공정을 단순화하여 압전부품의 고생산성·저가격화 및 소형화를 향상시킨 표면실장형 압전부품에 관한 것이다.
본 발명의 대상이 되는 압전 부품중 압전 레조네이터는 다음과 같은 공정을 통하여 제작된다. 즉, 고순도의 PbO, ZrO2, TiO2를 포함하는 PZT(Pb(Zr,Ti)O3) 또는 PT(PbTiO3) 계열의 세라믹과 희토류 산화물 등을 첨가제로 한 원료를 조합한 후, 혼합·건조·하소·분쇄·성형·탈지·소성을 거쳐서 벌크 형태로 제작하고, 그 후 분극·전극형성·가공의 공정을 거친 후, 패키징 및 실장의 공정을 거쳐, 목표로 하는 발진주파수를 갖는 압전소자로 제작된다.
이때, 압전소자 제작공정중의 분극 단계에서의 분극방향과 전극형성 단계에서의 전극 처리 방법에 따라, 두께 미끄럼 진동 모드, 두께 종진동 모드, 두께 종진동의 3배 고조파 진동 모드 등이 이용되며, 최종 제품의 발진주파수와 압전소자의 두께에 따라 각종 진동 모드가 선택적으로 사용되게 된다.
압전 레소네이터가 채용되는 발진회로를 도3에 나타내었다.
일반적으로 압전 레조네이터를 이용하는 발진회로는 증폭부와 궤환부로 구성되는데, 증폭부(도3의 실선부)는 IC에 내장된 인버터가 담당하게 되고 압전 레조네이터는 궤환부를 구성하게된다. 이때 부가용량 CL1과 CL2을 압전 부품내에 포함시키는 경우가 있는데, 이렇게 되면 도3의 점선부분이 콘덴서 내장형 레조네이터에 해당하게 된다.
한편, 압전 부품을 PCB에 실장하기 위하여 표면실장형 압전 부품의 경우, 별도의 리드선을 사용하지 않고 압전 부품의 외주면에 단자전극을 형성하여 PCB에 직접 실장하는 방법을 사용한다. 이는 전자제품의 소형화에 따라 부품의 소형화가 요구되는 일반적인 추세에 따른 것이다. 도1 및 도2를 통하여 종래의 일반적인 콘덴서 내장 표면 실장형 압전 부품을 설명한다.
도1은 일반적인 콘덴서 내장 표면실장형 압전 레조네이터의 조립도 및 사시도를 나타낸 것이고, 도2는 내부 구조도를 나타낸 것이다.
도1 및 도2에서 보는바와 같이, 종래의 콘덴서 내장 표면실장형 압전 부품은, PCB에 접속되는 단자(11,12,13)가 형성된 세라믹 기판(10)와, 상기 단자(11,12,13)에 연결되어 도3의 발진회로의 부하용량 CL1, CL2의 역할을 하는 콘덴서 소자(20)와, 진동을 일으키는 압전소자(30)와, 상기 소자들을 보호하기 위하여 씌워지는 세라믹 또는 금속제 커버(40)고 이루어진다.
압전소자(30)의 주전극면에는 중앙부분이 겹치도록 전극(31,32)이 각각 형성되고, 콘덴서로 작동하는 유전체 소자(20)는 주 전극면의 한 면에는 공통 전극(23)을 형성하고 다른 면에는 분할된 전극(21, 22)을 형성한다. 이때 유전체 소자(20)의 공통전극(23)과 분할된 전극(21, 22)이 겹치는 부분에 발생하는 정전용량이 각각 도3의 발진회로의 CL1과 CL2에 대응한다. 콘덴서 소자(20)와 압전 소자(30)는 PCB에 직접 접속되는 단자(11, 12, 13)가 형성된 세라믹 기판(10)에 도전성 접착제(51,52,53) 또는 솔더에 의해서 접속되고 마지막으로 세라믹 커버(40)가 상기 기판(10)과 비도전성 접착제(50)에 의해서 접착되는 구조로 형성되어 콘덴서 내장 표면실장형 압전부품으로 작동하게 된다.
그러나, 상기한 종래 기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 압전부품의 조립시 콘덴서 소자(20)의 공통전극(23)이 기판의 접지 단자(13)와 접속되도록 상·하면을 구별하여 조립해야 되기 때문에 조립공정의 자동화가 용이하지 않고 생산성을 현저하게 감소시킨다.
둘째, 벌크형 콘덴서 소자(20)를 내부에 포함하는 구조를 가지므로, 일정 두께 이하로 부품의 높이를 낮출 수 없어 전자 부품의 소형경박화 추세에 부응할 수 없다.
셋째, 별개의 콘덴서 소자(20)를 사용하기 때문에 콘덴서 소자의 가격만큼 상기 압전부품의 제조단가가 비싸지는 단점이 있다.
본 발명은, 종래의 여러 문제점들을 해결하기 위해서 도출된 것으로, 콘덴서 내장형 표면실장형 압전 부품의 제조시 벌크형 콘덴서 소자의 사용을 배제하여 제조단가를 낮춘 압전 부품을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 콘덴서 내장형 표면실장형 압전부품의 제조시 간단한 방법으로 콘덴서를 구성함으로써 압전 소자의 패키지 공정을 단순화하여 생산성이 향상된 압전 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 별도의 벌크형 콘덴서 소자의 사용을 배제하여 소형화가 가능한 압전 부품을 제공하는 것이다.
본 발병의 또 다른 목적은, 콘덴서 내장형 표면실장형 압전부품의 제조시 압전부품이 면적이 작아지더라도 필요한 정전용량을 구현할 수 있는 전극구조를 제공하여 소형화가 가능한 압전 부품을 제공하는 것이다.
도1 종래의 콘덴서내장 표면실장형 압전부품의 조립도 및 사시도
도2 종래의 콘덴서내장 표면실장형 압전부품의 내부구조도
도3 발진회로도
도4 본 발명 제 1 실시예의 하부 패키지 전개도
도5 본 발명 제 1 실시예의 조립도
도6 본 발명 제 1 실시예의 내부구조도
도7 본 발명 제 2 실시예의 기판 전개도
도8 본 발명 제 3 실시예의 전극 구조도
도9 본 발명 제 4 실시예의 전극 구조도
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 입력 전극 11 : 입력단자
2 : 출력전극 12 : 출력단자
3 : 공통전극 13 : 접지단자
4 : 절연기판 5 : 유전체층
20 : 콘덴서 소자 30 : 압전소자
40 : 커버 51, 52 : 도전성접착제
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로써, 본 발명은 종래의 벌크형 콘덴서 소자를 장착하지 않고 하부패키지, 즉 베이스 상에 형성된 입·출력 전극과 공통전극 사이에서 발진회로에 필요한 용량을 형성하도록 한 것을 특징으로 한다.
도면 제4도를 통하여 본 발명의 개요를 설명한다.
도면 제4도에서 보듯이, 본 발명에서 하부패키지는 절연기판(4)의 하부면에 PCB 등에 직접 실장하기 위한 입·출력단자(11,12) 및 접지단자(13)를 형성한다. 절연기판(4)의 상부면에는 비유전율이 상기 절연기판 보다 큰 유전체층(5)을 후막형태로 절연기판(4)의 전면에 형성하고, 이후 유전체층이 형성된 동일면 상에 입·출력 전극(1,2)과 공통 전극(3)을 서로 대향하도록 형성한다. 이때 상·하부면 전극(1,2,3)과 단자(11,12,13)는 측면도에서 볼 수 있듯이 절연기판(4)의 측면을 따라 각각 연결되어 제작한다. 이러한 구성에 의하여, 입·출력전극(1,2)과 공통전극(3) 사이에 유전체층(5)에 의한 정전용량(C13, C23)이 발생하므로, 상기 베이스를 이용한 압전부품을 PCB에 실장시 입·출력 전극(1,2) 및 공통전극(3) 사이에 형성된 정전용량(C13, C23)이 발진회로(도3)상의 부하용량CL1, CL2)의 역할을 수행하게 된다.
상기한 바와 같이 유전체층(5)을 후막형태로 형성하여 콘덴서로 형성하기 때문에, 종래의 콘덴서 내장 압전 부품에서는 필수 구성 요소이었던 벌크형 콘덴서 소자(20)가 절연기판 위에 유전체층(5)의 형태로 직접 형성되게 되므로, 소자의 박형화 및 조립공정이 대폭적으로 절감된 새로운 구조의 압전 부품을 제조할 수 있는 것이다.
이후 입·출력 전극(1,2)에는 통상의 압전 소자가 도전성 접착제로 접속되고, 커버가 베이스 위에 접속되어 완성된 압전 부품을 형성하게 된다.
이하, 실시예와 더불어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1]
도5는 본 발명에 의한 압전 부품의 조립도를 나타낸 것이다.
본 발명 제1실시예의 압전 부품은, 절연기판(4)의 상측면에 유전체층(5)과 입·출력 전극(1,2) 및 공통 전극(3)이 형성된 하부패키지와, 진동작용을 일으키는 압전소자(30) 및 상부 패키지를 구성하는 커버(40)로 구성된다.
이하, 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다.
진동을 일으키는 세라믹 압전 소자(30)는 전기한 바와 같이 통상의 분말야금법으로 제작된다. 그 후, 진공증착법을 이용하여 Ag, Cu, Ni, Cr 등의 전극물질을 주전극면에 형성한다. 이때 상하의 전극(31, 32)이 겹치는 부분을 형성하기 위해서는 새도우 마스크 또는 사진식각법에 의하여 패터닝을 한다. 전극의 형상은 사용하고자 하는 주파수, 즉 압전소자의 진동 모드에 따라서 본 실시예와 같이 상하 전극이 겹치면서 엇갈리게 제작할 수도 있으며, 때로는 상·하면 전체에 형성하는 것도 가능하다.
압전 부품을 외부로부터 보호하기 위한 커버(40)는 일반적으로 하부 절연기판(4)과 동일한 재질로 형성한다. 커버의 제작시 알루미나질을 사용하는 경우, 순도 96%의 알루미나 분말을 1.5kg/㎠의 압력으로 압축 성형하고, 1400℃에서 2시간동안 소성하여 제작하는데, 크기나 형상은 성형 단계에서 자유롭게 조절이 가능하다. 이때 커버(40)의 재질이 꼭 알루미나로 이루어져야만 한다는 것은 아니며, 절연성과 내구성을 갖는 다양한 종류의 세라믹이 적용 가능하며 금속재질 또는 고분자 화합물계도 사용이 가능하다.
절연기판(4)은 압전 소자를 지지하고 또한 전극을 포함하는 주요한 구성요소이다. 알루미나질로 절연기판(4)을 제작함에 있어 통상의 시트성형법(Tape Casting)을 사용하며, 시트성형시 향후 절연기판(4) 상에 형성될 전극(1,2,3)과 단자(11,12,13)가 서로 연결 될 수 있도록 시트상에 관통 구멍(6)을 형성한다. 이후 1200℃에서 2시간 동안 소결하여 100mm×100mm×0.5t 의 크기를 갖는 알루미나 절연기판(4)을 완성한다.
단자(11,12,13)와 유전체층(5) 및 전극(1,2,3)의 형성 과정을 더욱 자세히 설명하면, 먼저 단자(11,12,13)는 절연기판(4)의 하부면에 은페이스트를 도포하여 형성하고, 압전부품을 PCB에 실장하여 솔더링시 솔더에 의한 단자의 침식을 방지하기 위하여 니켈을 2∼3㎛ 두께로 도금하고, 마지막으로 장기간 보관시 단자의 산화에 의한 솔더링시의 냉납 현상을 방지하기 위하여 금을 0.1∼0.2㎛ 도금하여 완성한다.
그 다음 단계로, 절연기판(4)의 상부면에 유전체 페이스트를 도포하여 유전체층(5)을 형성한다. 이때 유전체층은 스크린 프린팅 기법을 통하여 유전체 페이스트를 후막의 형태로 약 10∼20㎛의 두께로 도포한다. 도포된 후막은 150℃에서 10분간 건조후, 절연기판(4)상에 형성된 관통구멍과 일치하는 관통구멍(6)을 형성한다. 유전체 페이스트는 유전분말이 무기질 결합제 또는 고분자수지와 혼합된 형태이며, 무기질 결합제를 함유하는 경우에는 도포후 600∼800℃에서 15∼30분간 열처리하여 소부하며, 고분자수지와 혼합된 경우에는 150℃에서 30∼60분간 열처리하여 경화시킨다.
또한 유전체층(5)은 별개의 유전체 시트를 제작한 후 상기 절연기판(4) 상에 접착시키는 방법도 가능하다. 더욱 상세히 설명하면, 먼저 시트의 성형은 고유전율 세라믹 분말을 슬러리 상태로 만들고 통상의 시트성형법(Tape Casting)을 이용하여 성형한다. 성형된 시트의 두께 및 가로, 세로의 치수는 소성시의 수축율 17%을 감안하여 두께 0.24mm로 성형한 후, 120.5mm×120.5mm 의 크기로 절단한다. 이후 성형된 시트상에 관통구멍(6)을 형성하되, 소성후 절연기판(4)상의 관통구멍(6)과 일치하도록 소성시 수축율을 감안하여 형성한 후, 1200℃에서 2시간동안 소성하여 100mm×100mm×0.2t의 크기를 갖고, 절연기판(4)과 동일한 위치에 관통구멍(6)이 형성된 형태로 제작한 후 에폭시 접착제에 의하여 절연기판(4)과 접속된다. 유전체 시트의 소성시 수축율은 성형단계에서 슬러리의 점도, 바이더의 함량 등을 조절하여 15∼20% 사이에서 조절 가능하다. 유전체 시트의 조성물로 PZT(Pb(Zr,Ti)O3)계 조성을 이용하는 경우, 소성된 유전체 시트(5)의 비유전율은 지르코니아(ZrO2)와 산화티탄(TiO2)의 비율을 조절하여 300∼1000사이에서 조절 가능하다.
마지막 단계로 상기 유전체층(5)이 형성된 동일면 위에 은에폭시를 도포하여 전극(1,2,3)을 형성한다. 이때 단자(11,12,13)와 전극(1,2,3)은 관통구멍을 통하여 각각 연결되어 진다.
본 발명에서는 유전체층(5)이 전극(1,2,3)의 하부에 위치함으로써, 유전체층이 전극의 상부에 위치하는 방법에 비하여 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 유전체층이 전극 위에 도포되는 구조에서는, 유전체층이 정확한 위치에 도포되지 못하여, 입·출력전극(1,2)과 압전소자(30)의 전극(31,32)이 연결될 부위를 침범하는 경우 압전소자를 착설하지 못하게 되나 본 발명에서는 이러한 문제가 발생하지 않는다.
둘째, 본 발명의 유전체층이 전극의 하부에 위치하는 구조에서는, 유전체층을 기판상에 전면적으로 도포하므로 유전체 도포공정에서 절연기판과 스크린 프린팅 마스크 간의 정렬이 필요 없게 되므로 도포공정이 간략화 된다.
셋째, 본 발명의 유전체층이 전극의 하부에 위치하는 구조에서는, 유전체층을 부분적으로 도포하는 경우에 있어서도, 유전체층 위에 전극이 형성되기만 하면 입·출력전극(1,2)과 공통전극(3) 사이에 형성되는 정전용량은 크게 달라지지 않으므로 도포공정이 용이하게 된다.
한편, 입·출력전극(1,2)과 공통전극(3) 사이에 형성되는 정전용량은 도포된 유전체층(5)의 비유전율(εr) 및 대향하는 전극간의 간격(D)과 길이(L)에 관계된다. 예를 들어 εr이 1000이고 대향전극간의 간격(D)이 0.1mm, 길이(L)가 2mm이면 C12(=CL1)와 C23(=CL2)가 약 30㎊의 정전용량 값을 나타낸다. 콘덴서 내장 표면실장형 압전레조네이터에서 통상 사용되는 부하용량(CL1,CL2)은 5∼30㎊의 범위이므로 유전체층(5)의 비유전율(εr) 및 대향하는 전극간의 간격(D)과 길이(L)를 조절하여 상기 압전부품의 부하용량 범위에서 정전용량의 조정이 가능하다.
이하, 도6에 의거하여 본 발명의 조립공정을 상세히 설명한다.
압전소자(30)의 전극(31,32)은 도전성접착제(51,52)에 의해서 입력전극(1)과 출력전극(2)에 각각 접속되고, 도전성접착제(51,52)은 150℃에서 30분간 경화되어 압전소자(30)는 상기 전극(1,2)에 전기적으로 연결되며 물리적으로 견고히 부착하게 된다. 이후 커버(40)는 비도전성 접착제(50)에 의해서 상기 베이스와 접속되고, 비도전성 접착제(50)는 150℃에서 15분간 경화되어 베이스에 견고하게 고정하게 되며 내부의 압전소자를 보호하게 되어 압전부품이 완성된다.
[실시예 2]
이하, 도7에 의거하여 본 발명의 또 다른 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 제 2 실시예는 절연기판(4)에 고분자 수지계열의 재질, 더욱 상세히는 통상의 PCB제작에 사용되는 동박적층판(CCL, Copper Clad Laminates)이 사용됨과 유전체층(5)이 절연기판(4)상의 일부분에 형성됨을 특징으로 한다. 절연기판(4)으로 동박적층판을 사용하는 경우의 장점은 다음과 같다.
첫재, 종래의 압전부품의 하부패기지에 사용되는 세라믹재질의 절연기판 제작에 사용되는 공정, 특히 시트성형(Tape Casting)공정은 장치비용이 높고 온도, 습도등 제조환경과 슬러리의 점도, 요변성 등의 관리가 매우 까다로운 공정이나, 동박적층판을 절연기판으로 사용하는 경우에는 통상의 PCB제작 방법을 통하여 하부패키지를 제작할 수 있으므로 매우 경제적이다.
둘째, 동박적층판을 절연기판으로 사용하는 경우, 절연기판(4)과 접속되는 커버(40)의 재질로 동박적층판과 열팽창계수가 비슷한 프라스틱 재질을 이용할 수 있으므로 커버 제작시 재료비가 저렴하며, 또한 대량생산이 용이한 사출 성형 공정을 통하여 제작하므로 매우 경제적이다.
이하 본 실시예 2에 대하여 더욱 상세히 설명하면,
절연기판(4)은 통상 FR-4라 불리우는, 글라스-에폭시(Glass-Epoxy) 수지기판에, 순도 99.9% 이상이고 두께 18㎛인 동박이 양면에 부착된 양면 동박적층판을 사용한다. 상·하면의 단자(11,12,13)와 전극(1,2,3)의 형성은 에칭공정을 이용한다. 먼저 동박적층판 상에 이후 도금을 통하여 단자(11,12,13 )와 전극(1,2,3)이 전기적으로 연결되도록 관통구멍을 지름 0.4mm의 크기로 뚫은 다음, 스크린 프린팅법으로 열경화성 에칭레지스트를 형성하고자 하는 단자(11,12,13) 및 전극(1,2,3)의 패턴과 동일하게 도포한다. 에칭레지스트를 150℃에서 10분간 경화한 후, 동박적층판을 80℃의 염화제이철 용액에 5분간 담궈서 에칭레지스트가 도포되지 않은 부분의 동박을 부식시키고, 에칭레지스트를 아세톤으로 제거하면 에칭레지스트가 도포된 패턴, 즉 의도한 형상의 단자(11,12,13)와 전극(1,2,3)이 형성된다. 마지막으로 무전해도금법을 이용하여 상기 구멍을 구리 도금하여 단자와 전극을 전기적으로 연결하고 전해도금법으로 금을 도금하여 완성한다.
이후, 열경화성 유전체 페이스트를 스크린 프린팅법에 의하여 인쇄하고 150℃에서 30분간 경화하여 유전체층(5)을 형성한 후, 서로 대향되는 전극(1', 2', 3')은 상기 유전체층 위에 열경화형 도전성 에폭시를 스크린 프린팅하여 형성하고, 150℃에서 30분간 경화하여 완성한다. 따라서 서로 대향되는 전극(1', 2', 3')은 전극(1,2,3)과 연결되므로, 유전체층(5)에 의해서 서로 대향되는 전극(1',2',3') 간에 발생한 정전용량(C12,C23)이 발진회로(도3)상에서 부하용량(CL1,CL2)으로 작용한다. 서로 대향되는 전극사이의 간격(L)과 거리(D) 및 유전체층의 비유전율(εr)은 실시예1과 동일하며 이때 발생하는 정전용량(C13,C23)도 실시예1과 동일하다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 전극간의 정전용량은 유전체층(5)의 비유전율(εr) 및 상기 전극간의 간격(D)과 길이(L)를 조절하여 조정 가능하다.
본 실시예2에서 처럼 절연기판(4)상에 유전체층(5)을 일부분만 형성하는 경우에 있어서, 도포된 유전체층(5)의 위치가 약간 변동되더라도 대향하는 전극(1',2',3')이 유전체층 위에 존재하기만 하면 전극(1,2,3)간에 발생하는 정전용량(C12,C23)은 변동되지 않으므로 유전체 도포 공정을 용이하게 하면서도 유전체층을 형성하는 후막재료비용을 절감할 수 있다.
본 실시예 2 에서 조립공정은 실시예 1과 동일하다.
[실시예 3]
이하, 도8에 의거하여 본 발명의 또 다른 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 제 3 실시예는 입·출력전극(1,2) 및 공통전극(3)에서 분기된 복수의 가지전극(A,B)을 형성함에 특징이 있다. 실시예 1의 도5에 대한 설명에서 언급했듯이 입·출력전극(1,2)과 공통전극(3)간에 형성되는 정전용량은 도포된 유전체층(5)의 비유전율(εr) 및 대향하는 전극간의 간격(D)과 길이(L)에 관계된다. 따라서 압전부품이 소형화 될 경우 필요한 정전용량을 구현하기 위해서는 비유전율(εr)을 높이거나 대향하는 전극간의 간격(D)을 줄이거나 길이(L)을 늘려야 하는데 비유전율(εr)을 높이거나 대향하는 전극간의 간격(D)을 줄이는 것은 실용상 한계가 있으므로 결국 압전부품의 폭(W)이 요구되는 정전용량의 확보에 필요한 길이(L)보다 작은 경우에는 적용할 수 없게 된다.
이런 문제점을 해결하여 부품의 소형화에 대응하기 위한 방법으로 본 발명에서는 입·출력전극(1,2) 및 공통전극(3)에서 분기된 복수의 가지전극(A,B)을 형성하여 각각의 가지전극간의 겹침(L')에 의해서 발생하는 정전용량의 합에 해당하는 정전용량이 입·출력전극(1,2)과 공통전극(3)사이에 형성되도록 하였다.
본 실시예 에서는 4개의 가지전극(A,B)을 폭 0.2mm, 간격 0.2mm, 전극겹침(L')은 1mm가 되도록 형성하였다. 이 경우 가지전극(A,B) 아래에 형성시킨 유전체층(5)의 비유전율(εr)이 1000일때 약 30㎊의 정전용량값이 입력전극(1)과공통전극(3), 출력전극(2)과 공통전극(3)사이에 형성된다.
실시예에서 가지전극이 차지하는 길이 W'는 1.4mm에 해당하므로 압전부품의 폭 W를 1.4mm 정도까지 줄일 수 있다. 30㎊이라는 값은 현재 상용화되어 있는 압전 부품의 기준에 맞추기 위한 하나의 실시예에 지나지 않으며, 정전용량은 가지전극(A,B) 패턴의 폭과 간격 및 수량을 조정하여 조절 가능하다.
본 실시예에서 전극형성, 조립등 나머지의 공정은 실시예 1과 동일하나 제조공정의 마지막 단계에서 트리밍공정이 추가된다는 점이 상이하다. 상기 압전부품의 조립시 압전소자(30)를 입·출력전극(1,2)에 접속시킨 후 발진주파수를 측정하여 발진주파수가 낮은 경우, 가지전극(A,B)의 패턴을 레이저에 의하여 잘라내는 트리밍(trimming) 공정이 추가된다. 전극(1,2,3)간에 형성된 용량(C13,C23)은 가지전극(A,B)의 겹침에 의해 발생하는 부분용량(Ca,Cb,Cc,Ca',Cb',Cc')의 합이 되므로 가지전극의 일부를 입·출력전극(1,2)와 연결되지 않도록 잘라내면 전극간에 형성된 용량(C13,C23)이 감소하고 따라서 발진회로(도3) 상의 부하용량(CL1,CL2)이 감소한다. 발진회로에서 부하용량의 감소는 발진주파수의 상승을 일으키고 따라서 상기 트기밍 공정의 추가로 완성된 압전부품의 발진주파수 양품률이 증가된다.
[실시예 4]
도9에 의거하여 본 발명의 또 다른 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 제 4 실시예는 입·출력전극(1,2)과 공통전극(3)간에 형성되는 정전용량을 유도하기 위한 전극의 처리를 상기 전극(1,2,3)으로 부터 분기된 나선형 형태로 한 것에 특징이 있는 것이다. 이 나선 형상은 스파이럴 코일(sprial coiltype)형이라고 불리기도 한다.
도9에서 보듯이, 입·출력 전극(1,2)과 공통전극(3) 간에 형성되는 용량은 입·출력 전극(1,2)과 공통전극(3)에서 분기된 나선 형상의 전극 패턴(C,D)에 의하여 형성된다.
나선형전극(C,D)의 패턴의 장점은 정밀한 발진주파수의 트리밍이 가능함에 있다. 분기된 전극을 레이저에 의하여 잘라내는 트리밍(trimming) 공정을 수행시 나선형전극(C,D)은 가지전극(A,B) 구조와 달리 하나의 분기된 전극이 연속하므로 상기 전극상의 임의의 위치에서 레이저에 의하여 전극을 잘라내어 정전용량을 연속적으로 조정가능 하므로 결국 정밀한 발진주파수 트리밍이 가능하다.
본 실시예에서 전극형성, 조립등 나머지의 공정은 실시예 1과 동일하다.
위와 같이 본 발명에서 제시한 하부패키지 즉 베이스의 구조를 갖는 압전 부품의 장점은 다음과 같다.
입·출력전극과 공통전극 사이에 형성된 전극에 의해 발생하는 정전용량이 발진회로상의 부하용량의 역할을 수행하게 함에 따라, 종래의 콘덴서내장 표면실장형 압전부품과 달리 벌크형 콘덴서소자의 사용이 필요 없게 되므로 상기 압전부품의 제조비용이 절감된다.
또한 압전부품의 제작시 콘덴서 소자의 착설공정이 제외되므로 상기 압전부품 제조 공정의 자동화가 용이하고 패키지 공정이 단순화되어 콘덴서내장 표면실장형 압전부품의 생산성이 크게 향상된다.
또한 벌크형 콘덴서 소자를 사용하지 않음으로써 압전부품의 높이를 낮출 수 있고, 압전부품의 면적이 작아질 경우에도 필요한 정전용량을 구현할 수 있는 형태의 전극구조를 갖음으로써 압전부품 소형화에 적극 대응 할 수 있다.
Claims (4)
- 절연기판, 압전 소자, 커버 등으로 이루어진 표면실장형 압전 부품에 있어서, 절연기판(4)의 상부에는 비유전율이 절연기판보다 큰 유전체층(5)이 형성되고, 상기 유전체층(5)의 상부에 입·출력전극(1,2)과 공통전극(3)이 상호 대향하게 형성되어, 대향 전극(1,2,3)간에 발생하는 정전용량(C13,C23)이 발진회로(도3)상의 부하용량(CL1,CL2)의 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 내장 표면실장형 압전 부품
- 제1항에 있어서,절연기판(4)은 절연성 고분자 수지를 포함하는 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘덴서 내장 표면실장형 압전부품
- 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,유전체층(5)위에 형성된 전극은 입·출력전극(1,2) 및 공통전극(3)으로부터 분기된 복수개의 전극이 상호 교차하는 가지형상(A, B)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘덴서 내장 표면 실장형 압전부품
- 제1항 또는 제2항의 어느 한 항에 있어서,유전체층(5)위에 형성된 전극은 입·출력전극(1,2) 및 공통전극(3)으로부터분기된 전극이 상호 교차하는 나선형상(C, D)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘덴서 내장 표면 실장형 압전부품
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |