KR20050071731A - 다중 소자를 갖는 고체전해 콘덴서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수개, 특히 2개의 콘덴서 소자가 내장된 고체전해 콘덴서에 관한 것으로, 2개의 콘덴서 소자를 그 사이에 위치하는 음극 리드프레임을 통해 연결하여 배열하는 구성을 갖는 고체전해 콘덴서에 관한 것이다.

본 발명은 전방면으로부터 양극 리드 와이어가 돌출되고 외표면에 음극층이 형성되는 제1 콘덴서 소자; 상기 제1 콘덴서 소자의 하부에 위치하며 전방면으로부터 양극 리드와이어가 돌출되고 외표면에 음극층이 형성되는 제2 콘덴서 소자; 상기 제1 콘덴서 소자의 하부면 및 제2 콘덴서 소자의 상부면과 동시에 접촉하며 전기적으로 연결되는 음극 리드프레임; 끝단부에 오목부가 형성되고 상기 오목부에 상기 한쌍의 콘덴서 소자로부터 각각 돌출되는 양극 리드와이어가 접촉되어 전기적으로 연결되도록 하는 양극 리드프레임; 및 상기 콘덴서 소자, 음극 리드프레임, 및 양극 리드프레임을 감싸도록 형성되는 몰드;를 포함하는 다중 소자 고체전해 콘덴서를 제공한다.

Description

다중 소자를 갖는 고체전해 콘덴서{A SOLID ELECTROLYTIC CONDENSER HAVING MULTIPLE CONDENSER ELEMENTS }

본 발명은 다수개, 특히 2개의 콘덴서 소자가 내장된 고체전해 콘덴서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개의 콘덴서 소자를 그 사이에 위치하는 음극 리드프레임을 통해 연결하여 배열하는 구성을 갖는 고체전해 콘덴서에 관한 것이다.

일반적으로, 탄탈륨 콘덴서라고 부르는 고체전해 콘덴서는 일반 산업기기용은 물론 정격전압 사용 범위가 낮은 응용회로에 많이 사용되며, 특히 주파수 특성이 문제되는 회로에 많이 사용되고 있다. 통상적으로, 휴대 통신기기의 잡음 (NOISE) 감소를 위하여 많이 쓰이고 있다.

종래의 탄탈륨 콘덴서(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 케이스(112) 내부에 내장되는 콘덴서소자(102)와, 콘덴서소자(102)에 일체로 형성되고 콘덴서소자에서 돌출된 애노드 리드 와이어(108), 애노드 리드 와이어(108)와 용접되고 케이스 밖으로 도출되는 애노드 리드 프레임(104), 콘덴서소자(102)와 접촉하는 캐소드 리드 프레임(114)으로 구성된다.

탄탈륨콘덴서(100)는 근래에 소형장치에 많이 쓰이게 됨으로써, 종래보다 차츰 소형화되는 추세에 있다. 콘덴서가 소형화되면 콘덴서 소자(102)와 리드프레임(104,114)과의 접촉부분이 많은 공간을 차지하게 되어, 상대적으로 탄탈륨소자(102)의 크기가 작아지게 된다. 그 결과 탄탈륨 콘덴서의 콘덴서 소자가 차지하는 용적율(volume efficiency)이 작아져서 임피던스의 값 및 등가 직렬 저항치(Equivalent Series Resistance, ESR)가 커지게 되는 문제가 발생한다.

또한, 내부로 삽입되는 리드 프레임의 단단한 고정을 위해서는 상기 리드 프레임의 크기 자체의 축소는 아주 제한적이 될 수 밖에 없기 때문에, 케이스 내부에 삽입되는 리드프레임의 크기를 줄이는 것은 아주 제한적이 될 수 밖에 없다. 즉, 몰딩으로 고정되는 리드 프레임은 견고하게 고정되어야 하며, 따라서 그 크기를 과도하게 줄이게 되면 리드 프레임의 고정이 견고하지 못하게 되는 문제점이 발생하는 것이다.

따라서, 소형화된 콘덴서가 보다 낮은 임피던스 및 ESR 값을 갖도록 하고, 콘덴서의 용량을 증대시키기 위하여 하나의 패키지 내에 다수개의 콘덴서 소자를 포함하는 구조가 제안되고 있다.

도 2는 다중 소자를 갖는 콘덴서의 종래의 구조를 도시한 도면이다. 도 2에서, 콘덴서 소자(201) 한쌍이 수평방향으로 나란히 배열되어 있으며, 이를 하나의 몰드(203)가 감싸고 있다. 각각의 콘덴서 소자(201)에서는 양극 리드와이어(204)가 돌출되며, 이들 리드 와이어(204)는 양극 리드 프레임(206)에 전기적으로 연결된다. 또한 콘덴서 소자(201)의 후방측에는 음극 리드프레임(205)이 연결된다. 음극 리드프레임(205)은 콘덴서소자의 하부면에서 접촉되며 몰드(203) 내부에서 절곡되어 외부로 연결된다.

이와 같은 구조의 종래의 콘덴서는 음극 리드프레임이 콘덴서 소자의 하부면에 연결되어 몰드 내부에서 절곡되면서 외부로 돌출되는 구조이기 때문에, 콘덴서 패키지 내부에 콘덴서 소자의 실장 용량을 증대시키지 못하는 단점이 있게 된다. 따라서, 다수개의 콘덴서 소자를 하나의 패키지 내부에 배열하는 구조에 관한 연구가 당 기술분야에서 계속되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 콘덴서 소자를 상하로 배열하고 이들 사이에 음극 리드프레임을 연결하는 구조의 콘덴서를 제공하여 종래에 비해 증대된 콘덴서 용량을 얻도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상하로 배열된 콘덴서 소자의 양극 및 음극 연결을 위한 리드프레임 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 전방면으로부터 양극 리드 와이어가 돌출되고 외표면에 음극층이 형성되는 제1 콘덴서 소자; 상기 제1 콘덴서 소자의 하부에 위치하며 전방면으로부터 양극 리드와이어가 돌출되고 외표면에 음극층이 형성되는 제2 콘덴서 소자; 상기 제1 콘덴서 소자의 하부면 및 제2 콘덴서 소자의 상부면과 동시에 접촉하며 전기적으로 연결되는 음극 리드프레임; 끝단부에 오목부가 형성되고 상기 오목부에 상기 한쌍의 콘덴서 소자로부터 각각 돌출되는 양극 리드와이어가 접촉되어 전기적으로 연결되도록 하는 양극 리드프레임; 및 상기 콘덴서 소자, 음극 리드프레임, 및 양극 리드프레임을 감싸도록 형성되는 몰드;를 포함하는 다중 소자 고체전해 콘덴서를 제공한다.

바람직하게는, 상기 음극 리드프레임의 일측 끝단은 상기 몰드 내부에서 상기 제1 및 제2 콘덴서 소자 사이로 수평하게 뻗어있게 된다.

또한 상기 양극 리드프레임은 상기 제1 콘덴서 소자의 양극 리드와이어와 연결되는 제1 연결부 및 제2 콘덴서 소자의 양극 리드와이어와 연결되는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 연결부는 상기 제1 및 제2 콘덴서 소자와 대응하도록 상기 양극 리드프레임으로부터 절곡되어 위치하는 것이 바람직하다. 이때 상기 오목부는 제1 및 제2 연결부의 끝단에 형성되는 것이 더욱 바람직하게 된다.

또한 바람직하게는 상기 양극 리드와이어의 끝단면 및 원주면의 일부가 상기 제1 및 제2 연결부의 오목부와 접촉하며, 상기 양극 리드와이어의 끝단면은 레이저 용접을 통해 상기 연결부와 접속될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 고체전해 콘덴서의 사시도이고, 도 4는 도 3의 콘덴서의 측단면도이다.

본 발명에 의한 고체전해 콘덴서는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 제1 콘덴서 소자(10)와 제2 콘덴서 소자(11)를 포함하게 된다. 본 발명의 고체전해 콘덴서의 콘덴서 소자(10,11)는 탄탈 산화물(Ta2O2) 분말을 직육면체상으로 압축성형하여 제조한 유전체소자이고, 니비오(Nb)산화물과 같은 다른 소재도 선택적으로 사용될수 있으며, 탄탈(Ta)에 한정되는 것은 아니다.

콘덴서 소자(10,11)는 직사각 기둥 형상으로 형성된다. 콘덴서 소자의 전방면으로부터 양극 리드 와이어(12)가 돌출된다. 콘덴서 소자(10)의 외표면에는 음극층이 형성되며, 전방면의 양극 리드 와이어(12) 부분 주위에 음극층이 형성되는 것을 방지하기 위해 원반상의 캡(16)을 와이어(12)에 끼워 부착하게 된다.

콘덴서 소자(10,11)들은 서로 수직한 상태로 배열된다. 즉, 제1 콘덴서 소자(10)의 하부에 제2 콘덴서 소자(11)가 위치하게 된다. 제1 콘덴서 소자(10)와 제2 콘덴서 소자(11)는 서로 소정간격 이격되어 배열되며, 상기 간격으로 후술하는 음극 리드프레임이 삽입된다. 여기서 수직방향은 양극 및 음극 리드프레임이 배열되는 평면 및 리드프레임을 통해 콘덴서가 실장될 때의 실장면에 대하여 수직한 방향을 의미한다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 고체전해 콘덴서의 리드프레임(21,31)과 콘덴서 소자와의 접속 상태를 도시한 도면으로, 도 5는 정면도, 도 6은 내부 구조의 사시도를 도시하고 있다.

먼저, 음극 리드프레임(21)은 상기 제1 및 제2 콘덴서 소자(10,11) 사이에 삽입되어 동시에 연결된다. 즉, 제1 콘덴서 소자(10)의 하부면과 음극 리드프레임(21)의 상부면이 접촉하여 연결되며, 또한 동시에 제2 콘덴서 소자(11)의 상부면과 음극 리드프레임(21)의 하부면이 서로 접촉하면서 연결된다. 이때 접촉을 위해서 도전성 접착제등을 사용하게 된다.

한편, 음극 리드프레임(21)은 콘덴서 소자를 감싸고 케이스를 형성하는 몰드(5) 내부에 일부가 포함되는데, 음극 리드프레임(21) 중 몰드 내부에 포함되는 부분은 제1 및 제2 콘덴서 소자 사이로 수평하게 뻗어있게 된다. 즉, 몰드(5) 내부에 위치하는 음극 리드프레임(21) 부분은 수평하게 뻗어있는 부분이 되며, 종래와 같이 몰드 내부에 절곡된 절곡부를 포함하지 않게 되는 것이다. 따라서 콘덴서 소자가 외표면을 향해 좀더 확장될 수 있게 되며, 이러한 구성에 의하여 콘덴서 패키지 내부의 콘덴서 소자의 부피를 크게 할 수 있고, 또한 동일한 콘덴서 크기에 대하여 종래보다 증대된 콘덴서 용량을 제공하는 것을 가능하게 한다.

음극 리드프레임(21)은 몰드(5)의 외부에서 절곡되어 도 4에서와 같이 하방(도 6에서는 상방으로 도시함)으로 뻗어있다. 또한 몰드(5)의 끝단에서 다시 한번 절곡되어 실장면에 수평하게 형성된다.

양극 리드프레임(31)은 도 6 및 도 7에서와 같이 몰드 내부에 위치하는 끝단에 오목부(23)가 형성되는 구성을 갖는다. 콘덴서 소자가 상하로 배열되고, 이에 따라서 콘덴서 소자로부터의 양극 리드와이어(12)가 상하로 배열되기 때문에, 양극 리드프레임(31)은 상부 및 하부에 위치하는 양극 리드와이어(12)와 연결되어야 한다. 따라서 리드프레임(31)의 끝단은 제1 콘덴서 소자(10)의 양극 리드와이어(12)와 연결되는 제1 연결부(33)를 포함한다. 또한 상기 양극 리드프레임(31)은 제2 콘덴서 소자(11)의 양극 리드와이어(12)와 연결되는 제2 연결부(34)를 포함하게 된다.

제1 연결부(33) 및 제2 연결부(34)는 제1 및 제2 콘덴서 소자(10,11)의 중간부분에서 상부 및 하부로 각각 절곡되는 형상을 갖는다. 제1 및 제2 연결부(33,34)의 끝단에는 오목부(23)가 형성된다. 오목부(23)는 프레임의 끝단이 리드 와이어의 형상과 거의 동일하게 성형되어 있는 부분을 의미한다. 이는 도 7에 상세하게 도시되어 있다. 도 7에서와 같이 오목부(23)에는 양극 리드와이어(12)의 끝단면 및 원주면의 일부가 접촉하게 된다. 양극 리드와이어(12)의 끝단면은 연결부의 평평한 부분(24)과 접촉하게 되며, 끝단면이 상기 평평한 부분(24)과 접촉하는 부분(용접부, 25)을 용접하여 연결하게 된다. 이때 용접으로는 보다 정밀한 용접이 가능하도록 레이져 용접을 사용하는 것이 보다 바람직하게 된다.

본 발명에서는 상하로 배열되는 콘덴서소자와 전기적으로 연결되는 양극 리드프레임의 새로운 구조를 제공하고 있다. 본 발명에서와 같은 형상의 양극 리드프레임을 사용하게 되면, 종래의 경우(도 2)와 같은 접촉 면적을 유지하면서도 양극 리드프레임이 몰드 내부에서 차지하는 길이를 줄일 수 있다. 즉, 양극 리드와이어의 원형의 끝단면이 양극 리드프레임과 접촉하게 되고, 또한 양극 리드와이어의 원주면을 따라서 접촉하게 되기 때문에, 종래와 같은 접촉면적을 확보하면서도 몰드 내부에서 차지하는 부피를 줄일 수 있게 된다. 결국 동일한 크기의 콘덴서에 내장되는 콘덴서 소자의 부피를 증대시킬 수 있게 되어 콘덴서의 용량을 크게 할 수 있다.

콘덴서 소자(10,11)에 양극 리드프레임(31) 및 음극 리드프레임(21)이 연결되면, 이를 에폭시와 같은 수지재에 의하여 몰드(5)로 감싸게 된다. 몰드(5)는 콘덴서 소자(10,11) 및 음극 리드프레임(21), 양극 리드프레임(31)을 감싸도록 형성된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 콘덴서 소자를 상하로 배열하고 이들 사이에 음극 리드프레임을 연결하는 구조의 콘덴서를 제공하여 종래에 비해 증대된 콘덴서 용량을 얻도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상하로 배열된 콘덴서 소자의 양극 리드와이어를 연결하기 위한 양극 리드프레임 구조를 제공하여, 몰드 내부에서 양극 리드프레임이 차지하는 부피를 줄일 수 있게 되며, 이에 의하여 콘덴서 소자의 용적을 증대시킬 수 있게 되며, 콘덴서의 용량을 증대시킬 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 종래의 고체전해 콘덴서의 구조를 도시한 단면도이다.

도 2는 다중 소자를 갖는 콘덴서의 종래의 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 고체전해 콘덴서의 사시도이다.

도 4는 도 3의 콘덴서의 측단면도이다.

도 5는 도 3의 콘덴서의 정면도이다.

도 6은 도 3의 콘덴서의 음극 및 양극 리드프레임의 연결상태를 도시한 도면이다.

도 7은 도 6의 A 부분의 상세도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

5: 몰드 10: 제1 콘덴서 소자

11: 제2 콘덴서 소자 12: 양극 리드와이어

21: 음극 리드프레임 23: 오목부

31: 양극 리드프레임 33: 제1 연결부

34: 제2 연결부

Claims (6)

1. 전방면으로부터 양극 리드 와이어가 돌출되고 외표면에 음극층이 형성되는 제1 콘덴서 소자;

   상기 제1 콘덴서 소자의 하부에 위치하며 전방면으로부터 양극 리드와이어가 돌출되고 외표면에 음극층이 형성되는 제2 콘덴서 소자;

   상기 제1 콘덴서 소자의 하부면 및 제2 콘덴서 소자의 상부면과 동시에 접촉하며 전기적으로 연결되는 음극 리드프레임;

   끝단부에 한쌍의 오목부가 형성되고 상기 오목부에 상기 한쌍의 콘덴서 소자로부터 각각 돌출되는 양극 리드와이어가 접촉되어 전기적으로 연결되도록 하는 양극 리드프레임; 및

   상기 콘덴서 소자, 음극 리드프레임, 및 양극 리드프레임을 감싸도록 형성되는 몰드;를 포함하는 다중 소자 고체전해 콘덴서.
2. 제 1항에 있어서, 상기 음극 리드프레임의 일측 끝단은 상기 몰드 내부에서 상기 제1 및 제2 콘덴서 소자 사이로 수평하게 뻗어있는 것을 특징으로 하는 다중 소자 고체전해 콘덴서.
3. 제 1항에 있어서, 상기 양극 리드프레임은 상기 제1 콘덴서 소자의 양극 리드와이어와 연결되는 제1 연결부 및 제2 콘덴서 소자의 양극 리드와이어와 연결되는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 연결부는 상기 제1 및 제2 콘덴서 소자와 대응하도록 상기 양극 리드프레임으로부터 절곡되어 위치하는 것을 특징으로 하는 다중 소자 고체전해 콘덴서.
4. 제 3항에 있어서, 상기 오목부는 제1 및 제2 연결부의 끝단에 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 소자 고체전해 콘덴서.
5. 제 4항에 있어서, 상기 양극 리드와이어의 끝단면 및 원주면의 일부가 상기 제1 및 제2 연결부의 오목부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 다중 소자 고체전해 콘덴서.
6. 제 5항에 있어서, 상기 양극 리드와이어의 끝단면은 레이저 용접을 통해 상기 연결부와 접속되는 것을 특징으로 하는 다중 소자 고체전해 콘덴서.