KR20160107573A - 탄탈 커패시터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄탈 커패시터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 탄탈 커패시터는 돌출된 양극 리드선을 갖는 탄탈 소자, 상기 탄탈 소자를 둘러싸는 몰딩부, 상기 몰딩부 아래에 형성된 절연부재, 상기 양극 리드선과 전기적으로 연결된 양극 단자 및 상기 탄탈 소자와 전기적으로 연결된 음극 단자를 포함하는 탄탈 커패시터에 있어서, 상기 탄탈 소자는 적어도 2개 이상이 병렬 연결되고, 상기 음극 단자는 상기 절연부재를 관통하는 복수의 비아를 통해 상기 절연부재 하면에 형성된 음극 단자부로 인출되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 탄탈 커패시터에 관한 것이다.
고체 전해 커패시터는 전기를 축적하는 기능 이외에 직류 전류를 차단하고 교류 전류를 통과시키려는 목적으로도 사용되는 전자부품이다.
고체 전해 커패시터 중 탄탈(tantalum) 커패시터는 사이즈 대비 고용량을 갖고, 안정된 양극 산화 피막을 형성시킬 수 있는 특성으로 인해 소형 커패시터의 양극 소재로 널리 이용되고 있으며, 특히 주파수 특성이 문제되는 회로나 휴대 통신기기의 잡음 감소를 위하여 많이 사용되고 있다.
예컨대, 탄탈 커패시터는 탄탈 분말을 성형 소결한 탄탈 소자와, 탄탈 소자에 연결되는 양극 단자 및 음극 단자, 그리고 탄탈 소자를 몰딩하는 몰딩재로 구성될 수 있다. 이때, 탄탈 소자는 표면에 화성층(Ta2O5), 이산화망간(MnO2)으로 이루어지는 고체 전해질층, 전도성 카본(carbon)층 및 은(Ag)층이 순차 적층되어 형성될 수 있다.
일반적인 탄탈 커패시터는 직류-바이어스(Direct Current-bias; DC-bias) 방향이 없으며, 음향 소음(acoustic noise)에 영향을 받지 않는 장점을 지닌다.
그러나, 최근 스마트 폰(smart phone)과 같은 고부가가치의 전자제품의 출시에 따라 고주파수에서 구동 가능한 커패시터가 요구되고 있으나, 일반적인 탄탈 커패시터는 이를 충족하지 못하고 있는 실정이다.
이에 따라, 고주파대역에 적합한 탄탈 커패시터의 구현을 위하여, 탄탈 커패시터의 등가 직렬 인덕턴스(Equivalent Series Inductance; ESL)를 줄이기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 고용량이면서 고주파수 대역에서 낮은 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance; ESR) 특성을 구현할 수 있는 탄탈 커패시터를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 탄탈 커패시터의 목적은,
기존의 탄탈 커패시터가 고 ESR 특성과, 그에 따른 고 ESL 특성으로 인해 고주파수 대역에서의 구동 요구를 충족시키지 못하고 있는 문제점을 개선하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 돌출된 양극 리드선을 갖는 탄탈 소자, 상기 탄탈 소자를 둘러싸는 몰딩부, 상기 몰딩부 아래에 형성된 절연부재, 상기 양극 리드선과 전기적으로 연결된 양극 단자 및 상기 탄탈 소자와 전기적으로 연결된 음극 단자를 포함하는 탄탈 커패시터에 있어서, 상기 탄탈 소자는 적어도 2개 이상이 병렬 연결되고, 상기 음극 단자는 상기 절연부재를 관통하는 복수의 비아를 통해 상기 절연부재 하면에 형성된 음극 단자부로 인출되는 탄탈 커패시터가 제공됨에 의해서 달성될 수 있다.
이때, 상기 양극 단자는, 상기 양극 리드선과 접속되는 양극 접속부와, 상기 절연부재의 하면 에지부 상에 상기 음극 단자부와 이격 형성된 양극 단자부를 포함할 수 있다.
상기 음극 단자는 단일 또는 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 탄탈 소자; 상기 복수의 탄탈 소자 각각에서 인출된 복수의 양극 리드선; 상기 복수의 양극 리드선의 끝단이 노출되도록 상기 복수의 탄탈 소자 및 상기 복수의 양극 리드선을 둘러싸는 몰딩부; 상기 몰딩부 아래에 상기 몰딩부와 대응 형성된 절연부재; 상기 복수의 양극 리드선과 접속되어 상기 몰딩부의 양 측면에 형성된 양극 접속부 및 상기 절연부재의 하면 에지부에 형성된 양극 단자부를 포함하는 한 쌍의 양극 단자; 및 상기 절연부재의 하면 중심부 상에 형성된 음극 단자부 및 상기 절연부재를 관통하여 상기 복수의 탄탈 소자 각각을 상기 음극 단자부에 전기적으로 연결시키는 복수의 비아를 포함하는 음극 단자;를 포함하는 탄탈 커패시터가 제공됨에 의해서 달성될 수 있다.
이때, 상기 복수의 탄탈 소자는 병렬 연결된다.
또한, 상기 음극 단자부는 단일 또는 복수개가 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 탄탈 캐패시터는 병렬 연결된 복수의 탄탈 소자와, 양극 단자부와 음극 단자부 간의 거리가 최소화됨으로써, 고용량과 동시에 고주파대역에서 저 ESR 및 저 ESL을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탄탈 커패시터는 내부 전극 패턴과 더미 비아 등의 형성을 통해 내부 저항 요소가 최소화됨으로써, 보다 저 ESR 및 저 ESL을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탄탈 커패시터는 음극 단자부가 단일 또는 복수개로 형성되어 원하는 용량에 따라 탄탈 소자를 통합적 또는 독립적으로 외부의 PCB에 연결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2를 선 I-I'로 절취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 탄탈 커패시터의 양극 단자와 단일 배치된 음극 단자를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 단면도이다.
도 6은 도 5의 탄탈 터패시터의 양극 단자와 개별 배치된 음극 단자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 탄탈 터패시터의 양극 단자와 개별 배치된 음극 단자의 다른 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2를 선 I-I'로 절취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 탄탈 커패시터의 양극 단자와 단일 배치된 음극 단자를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 단면도이다.
도 6은 도 5의 탄탈 터패시터의 양극 단자와 개별 배치된 음극 단자의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 탄탈 터패시터의 양극 단자와 개별 배치된 음극 단자의 다른 일례를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
하나의 구성 요소(element)가 다른 구성 요소와 '접속된(connected to)' 또는 '결합한(coupled to)'이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접적으로 연결된 또는 결합한 경우, 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 '직접적으로 접속된(directly connected to)' 또는 '직접적으로 결합한(directly coupled to)'으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. '및/또는'은 언급된 아이템(item)들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 '아래(below)', '밑(beneath)', '하부(lower)', '위(above)', '상부(upper)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below)' 또는 '밑(beneath)'으로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 탄탈 커패시터에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2를 선 I-I'로 절취한 단면도이며, 도 4는 도 3의 탄탈 커패시터의 양극 단자와 단일 배치된 음극 단자를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는, 복수의 탄탈 소자(110)와, 복수의 탄탈 소자(110) 각각에서 인출되는 복수의 양극 리드선(115)과, 복수의 탄탈 소자(110) 및 복수의 양극 리드선(115)를 둘러싸는 몰딩부(120)와, 몰딩부(120) 아래에 형성된 절연부재(130)와, 절연부재(130) 내에 구비된 복수의 비아(154)를 통해 복수의 탄탈 소자(110)와 전기적으로 연결된 음극 단자(150) 및 복수의 양극 리드선(115)과 접속된 한 쌍의 양극 단자(160)를 포함하여 구성된다.
탄탈 소자(110)는 탄탈, 탄탈 화합물 또는 탄탈 합금의 분말이 성형 소결된 소결체로서, 단위 질량당 고용량을 갖는 음극의 극성을 가진다. 이러한 탄탈 소자(110)는 직육면체 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서, 탄탈 소자(110)는 적어도 2개 이상이 2열로 나란히 배치되어 구성될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서는 2열로 배치된 4개의 탄탈 소자(110)를 도시하였으나, 원하는 커패시터의 용량에 따라 탄탈 소자(110)의 개수는 적절히 조절될 수 있다.
예컨대, 탄탈 소자(110)를 구성하는 탄탈 소체는 탄탈 분말과 바인더를 일정 비율로 혼합하여 교반시키고, 혼합 및 교반된 분말을 압축하여 직육면체로 성형한 후, 이 성형체를 고온 및 고진공 하에서 소결시켜 제작될 수 있다.
예컨대, 탄탈 소자(110)의 탄탈 소체는 바인더 수지를 혼합하여 교반한 탄탈 분말을 원하는 크기로 성형한 다음, 이 성형체를 약 1,000℃ 내지 2,000℃의 온도로 고진공(10-5torr 정도) 분위기에서 대략 30분 정도 소결시켜 제작될 수 있다.
탄탈 소자(110)의 표면에는 전도성 카본(carbon) 및 은(Ag)이 도포되어 있을 수 있다. 여기서, 전도성 카본은 탄탈 소자(110) 표면의 접촉 저항을 감소시키기 위한 것이며, 은(Ag)은 음극을 인출하기 위한 것이다.
양극 리드선(115)은 양극의 극성을 가진다. 이러한 양극 리드선(115)은 도전성 금속재질일 수 있다. 예컨대, 양극 리드선(115)은 탄탈 소자(110)와 동일한 탄탈 재질의 와이어를 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 양극 리드선(115)은 2열 배치된 복수의 탄탈 소자(110) 각각의 반대 방향 측면에서 인출된다. 예컨대, 2열 배치된 복수의 탄탈 소자(110) 중, 좌열의 탄탈 소자(110)의 양극 리드선(115)은 좌측면으로 인출되고, 우열의 탄탈 소자(110)의 양극 리드선(115)은 우측면으로 인출될 수 있다.
즉, 양극 리드선(115)은 탄탈 소자(110)의 측면 중 양극 단자(160)의 양극 접속부(162)에 인접한 측면에서 인출될 수 있다.
양극 리드선(115)은 탄탈 소자(110)의 일측 단부에 일측 선단부가 매립되어 형성될 수 있다.
예컨대, 양극 리드선(115)이 매립된 탄탈 소자(110)는, 탄탈 분말과 바인더의 혼합물에 양극 리드선(115)의 일측 선단부를 삽입한 후, 원하는 크기의 탄탈 소자로 성형한 다음, 이 성형체를 고온 및 고진공 하에서 소결시키는 과정을 거쳐 제작될 수 있다.
몰딩부(120)는 복수의 탄탈 소자(110) 및 복수의 양극 리드선(115)을 둘러싸도록 형성된다.
이때, 몰딩부(120)는 2열 배치된 복수의 탄탈 소자(110) 각각의 반대 방향 측면에서 인출된 복수의 양극 리드선(115)의 끝단이 노출되도록 형성된다.
몰딩부(120)는 탄탈 소자(110)와 양극 리드선(115)이 외부 환경으로부터 보호되도록 하며, 주로 에폭시나 실리카 계열의 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound; EMC) 등으로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이 외의 공지된 몰딩 재료가 채용될 수도 있다.
절연부재(130)는 몰딩부(120) 아래에 몰딩부(120)와 대응 형성된다. 절연부재(130)는 높은 절연성과 낮은 수축율을 갖는 유리섬유나 폴리머 계열의 재료를 사용할 수 있으며, 시트(Sheet) 형상일 수 있다.
절연부재(130)는 탄탈 소자(110)와 음극 및 양극 단자부(152, 164) 간의 거리를 조절하며, 전기적인 쇼트를 방지하기 위한 역할을 수행할 수 있다. 대체로 탄탈 소자(110)의 절연 저항은 109Ω 이상이고, 유전상수(dielectric constant)는 5.4 이하이므로, 이러한 사항을 고려하여 절연부재(130)의 두께는 40 내지 50㎛일 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
양극 단자(160)는 몰딩부(120)의 양 측면에서 절연부재(130) 하면 에지부까지 연장되게 한 쌍이 형성되며, 양극 접속부(162)와 양극 단자부(164)를 포함할 수 있다.
양극 단자(160)는 전도성 재질, 예컨대 크롬 티타늄 금속간 화합물(Cr(Ti)), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 금(Au) 또는 이들의 조합 중 하나를 포함할 수 있고, 스퍼터(sputter) 증착 방식 또는 도금(plating) 방식에 의해 형성될 수 있다.
양극 접속부(162)는 양극 단자(160) 중에서 몰딩부(120)의 양 측면에 형성되는 부분이며, 몰딩부(120)의 양 측면으로 노출된 양극 리드선(115)의 끝단과 접촉되어 전기적으로 연결된다.
양극 단자부(164)는 양극 단자(160) 중에서 절연부재(130)의 하면 에지부에 형성되는 부분이다. 이때, 양극 단자부(164)는 외부 회로와의 전기적 연결을 위한 접속 단자로 사용될 수 있다.
이러한 양극 단자부(164)의 면적은 절연부재(130)의 하면에 대해 적어도 30% 내지 40% 이상의 면적을 덮도록 형성할 수 있다.
이때, 양극 단자부(164)의 면적이 절연부재(130)의 하면에 대해 30% 미만인 경우, 탄탈 캐패시터(100)를 제품에 실장할 때 실장 면적이 너무 작아져 제품 불량율이 증가될 수 있다. 반면에, 양극 단자부(164)의 면적이 절연부재(130)의 하면에 대해 40%를 초과하게 되면, 양극 단자(160)와 음극 단자(150) 사이의 간격이 너무 가까워져 탄탈 캐패시터(100)를 제품에 실장할 때 쇼트(Short) 불량 발생율이 증가될 수 있다.
한편, 양극 단자(160)는 절연부재(130)의 하면 에지부와 양극 단자부(164) 사이에 개재된 외부 전극 패턴(166)을 더 포함할 수 있다.
외부 전극 패턴(166)은 양극 단자부(164)의 전도성을 보완하고, 음극 단자(150)와의 단차를 보상하는 역할을 수행할 수 있다.
외부 전극 패턴(166)은 전도성 재질, 예컨대 크롬 티타늄 금속간 화합물(Cr(Ti)), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 금(Au) 또는 이들의 조합 중 하나를 포함할 수 있다.
음극 단자(150)는 절연부재(130)의 하면 중심부 상에 형성되고, 음극 단자부(152)와 복수의 비아(154)를 포함할 수 있다.
음극 단자(150)는 전도성 재질, 예컨대 크롬 티타늄 금속간 화합물(Cr(Ti)), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 금(Au) 또는 이들의 조합 중 하나를 포함할 수 있고, 스퍼터(sputter) 증착 방식 또는 도금(plating) 방식에 의해 형성될 수 있다.
음극 단자부(152)는 음극 단자(150) 중에서 절연부재(130)의 하면 중심부 상에 양극 단자부(164)와 서로 이격되게 형성된다. 이때, 음극 단자부(152)는 외부 회로와의 전기적 연결을 위한 접속 단자로 사용될 수 있다.
상기에서, 절연부재(130)의 하면에서, 양극 단자부(164)와 음극 단자부(152) 사이의 간격은 200㎛ 내지 400㎛일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
음극 단자부(152)는 고용량에 대응하기 위해 단일로 형성될 수 있으며, 이 경우 복수의 탄탈 소자(110)를 통합적으로 외부의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)에 연결할 수 있다.
음극 단자(150)의 구성 중, 비아(154)는 절연부재(130)를 관통하여 구비되며, 복수의 탄탈 소자(110) 각각을 음극 단자부(152)와 전기적으로 연결시킨다. 비아(154)는 음극 단자부(152)까지 관통하여 형성될 수도 있다.
비아(154)는 각 탄탈 소자(110)에 일대일 대응될 수 있고, 이와는 달리 복수개가 대응될 수 있으며, 이는 설계에 따라 자유롭게 변경 가능하다. 도 2에서는 각 탄탈 소자(110)에 복수개의 비아(154)가 형성된 것을 도시하였다.
한편, 음극 단자(150)는 복수의 탄탈 소자(110)와 절연부재(130) 사이에 개재되고, 내부에 탄탈 소자(110)와 접속된 복수의 비아(154)가 구비된 단일의 내부 전극 패턴(156)을 더 포함할 수 있다.
내부 전극 패턴(156)은 전도성 재질, 예컨대 크롬 티타늄 금속간 화합물(Cr(Ti)), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 금(Au) 또는 이들의 조합 중 하나를 포함할 수 있다.
내부 전극 패턴(156)은 탄탈 소자(110)와의 접촉 면적을 넓혀 전류가 통하는 길인 전류 패스(current path)를 늘려 등가 직렬 저항(Equivalent Series Resistance; ESR)을 저감시킬 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는 도 4에 도시된 것처럼, 양측에 2개의 양극 단자(160)가 배치되고, 2개의 양극 단자(160)들 사이에 하나의 음극 단자(150)가 배치되어, 양극(+), 음극(-) 및 양극(+)으로 배열된 3단자 구조가 된다.
일반적으로 커패시터의 회로 상에 기생하는 인덕턴스인 등가 직렬 인덕턴스(Equivalent Series Inductance; ESL)를 감소시키기 위해서는 양극 단자(160)와 음극 단자(150) 사이의 거리인 전류의 루프(loop)가 짧을수록 유리하다. 이외에, 단자의 극성이 양극/음극/양극 혹은 음극/양극/음극과 같은 연결의 경우, 상호 인덕턴스가 작용하여 보다 ESL 저감에 효과적이다.
본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는 음극이 비아(154)를 통해 탄탈 소자(110)의 하부로 인출됨으로써 양극 단자부(164)와 음극 단자부(154) 사이의 거리가 줄어들어, 전류 루프가 짧은 구조이기 때문에 ESL이 저감될 수 있다.
또한, 본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는 음극 단자(150)와 양극 단자(160)가 양극/음극/양극의 연결 구성을 가지므로, 보다 ESL이 저감될 수 있다.
한편, 음극 단자부(152)에 대응되는 복수의 탄탈 소자(110) 사이에는, 절연부재(130)를 관통하여 음극 단자부(152)와 전기적으로 연결되는 더미 비아(154a)가 더 구비될 수 있다. 더미 비아(154a)는 음극 단자부(152)까지 관통하여 형성될 수도 있다.
이러한 더미 비아(154a)는 전류 패스(current path)를 늘려 ESR을 저감시킬 수 있다.
이러한 비아(154)와 더미 비아(154a)는 절연부재(130)나, 절연부재(130)와 음극 단자부(152)의 두께 방향으로 관통된 비아홀(미도시)에 전도성 물질이 충진되어 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는 프레임(frame)이 없는 3단자 구조로서, 복수의 탄탈 소자(110)가 병렬 연결되어, 고용량이면서 100kHz 이상의 고주파수 대역에서 낮은 ESR 특성을 구현할 수 있다. 이는 아래 수학식 1, 2를 통해 알 수 있다.
즉, 병렬 연결된 2개의 탄탈 소자에 의한 ESR값은 단일 탄탈 소자보다 1/2배의 ESR값을 이론적으로 갖게 되며, 이는 ESL을 지배하는 임피던스(Impedance)에 영향을 주어, ESL을 감소시키는 역할을 한다.
또한, 본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는 양극 단자부(164)와 음극 단자부(154) 간의 거리가 최소화되고, 단자(150, 160)의 구성이 양극(+)/음극(-)/양극(+)으로 연결됨과 동시에 내부 전극 패턴(156)과 더미 비아(154a) 등의 형성을 통해 내부 저항 요소가 최소화됨으로써, 고주파수 대역에서 ESL이 저감되는 효과가 극대화될 수 있다.
결과적으로, 본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는 고용량과 동시에 고주파대역에서 저 ESR 및 저 ESL을 구현할 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 단면도이고, 도 6은 도 5의 탄탈 터패시터의 양극 단자와 개별 배치된 음극 단자의 일례를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5의 탄탈 터패시터의 양극 단자와 개별 배치된 음극 단자의 다른 일례를 나타낸 도면이다.
도 5의 실시예에서 앞서 설명된 도 3의 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 동일한 구성요소에 대하여 중복되는 설명은 생략하고, 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
즉, 도 5에 도시된 실시예는, 도 3에 도시된 실시예와 음극 단자부(152)가 복수개 적용되고, 내부 전극 패턴(156)이 복수개 적용된 것이 상이할 뿐, 나머지 구성은 동일하다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 양극(+), 음극(-) 및 양극(+)으로 배열된 3단자 구조인 것은 도 3의 실시예와 동일하나, 복수의 음극 단자부(152)로 인해 양극 단자(160)들 사이의 음극 단자(150)는 복수개가 개별 배치된다.
이에 따라, 도 5의 실시예의 탄탈 커패시터(100')는 원하는 용량에 따라 원하는 개수의 탄탈 소자(110)를 독립적으로 각 음극 단자부(152)를 통해 외부의 PCB에 연결할 수 있다.
이때에도, 병렬 연결된 복수의 탄탈 소자(110)와, 양극 단자부(164)와 음극 단자부(154) 간의 거리가 최소화되고, 내부 전극 패턴(156)과 더미 비아(미도시) 등의 형성을 통해 내부 저항 요소가 최소화됨으로써, 고용량과 동시에 고주파대역에서 저 ESR 및 저 ESL을 구현할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100, 100': 탄탈 커패시터 110 : 탄탈 소자
115 : 양극 리드선 120 : 몰딩부
130 : 절연부재 150 : 음극 단자
152 : 음극 단자부 154 : 비아
154a : 더미 비아 156 : 내부 전극 패턴
160 : 양극 단자 162 : 양극 접속부
164 : 양극 단자부 166 : 외부 전극 패턴
115 : 양극 리드선 120 : 몰딩부
130 : 절연부재 150 : 음극 단자
152 : 음극 단자부 154 : 비아
154a : 더미 비아 156 : 내부 전극 패턴
160 : 양극 단자 162 : 양극 접속부
164 : 양극 단자부 166 : 외부 전극 패턴
Claims (13)
- 복수의 탄탈 소자;
상기 복수의 탄탈 소자 각각에서 인출된 복수의 양극 리드선;
상기 복수의 양극 리드선의 끝단이 노출되도록 상기 복수의 탄탈 소자 및 상기 복수의 양극 리드선을 둘러싸는 몰딩부;
상기 몰딩부 아래에 상기 몰딩부와 대응 형성된 절연부재;
상기 복수의 양극 리드선과 접속되어 상기 몰딩부의 양 측면에 형성된 양극 접속부 및 상기 절연부재의 하면 에지부에 형성된 양극 단자부를 포함하는 한 쌍의 양극 단자; 및
상기 절연부재의 하면 중심부 상에 형성된 음극 단자부 및 상기 절연부재를 관통하여 상기 복수의 탄탈 소자 각각을 상기 음극 단자부에 전기적으로 연결시키는 복수의 비아를 포함하는 음극 단자;를 포함하는 탄탈 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 탄탈 소자는 병렬 연결되는 탄탈 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 음극 단자부는 단일 또는 복수개가 형성되는 탄탈 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 비아는
상기 음극 단자부까지 연장 관통되어 형성되는 탄탈 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 음극 단자는
상기 복수의 탄탈 소자와 상기 절연부재 사이에 개재되며,
상기 복수의 탄탈 소자까지 연장 형성된 상기 복수의 비아가 구비되는 내부 전극 패턴을 더 포함하는 탄탈 커패시터.
- 제5항에 있어서,
상기 내부 전극 패턴은 단일 또는 복수개가 형성되는 탄탈 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 양극 단자는
상기 절연부재의 하면 에지부와 상기 양극 단자부 사이에 개재된 외부 전극 패턴을 더 포함하는 탄탈 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 탄탈 커패시터는,
상기 음극 단자와 대응되는 상기 복수의 탄탈 소자 사이에 상기 절연부재를 관통하여 형성된 더미 비아를 더 포함하는 탄탈 커패시터.
- 제8항에 있어서,
상기 더미 비아는
상기 음극 단자부까지 연장 관통되어 형성되는 탄탈 커패시터.
- 제1항에 있어서,
상기 양극 리드선은
상기 탄탈 소자의 측면 중 상기 양극 접속부에 인접한 측면에서 인출되어 상기 양극 접속부와 전기적으로 연결되는 탄탈 커패시터.
- 돌출된 양극 리드선을 갖는 탄탈 소자, 상기 탄탈 소자를 둘러싸는 몰딩부, 상기 몰딩부 아래에 형성된 절연부재, 상기 양극 리드선과 전기적으로 연결된 양극 단자 및 상기 탄탈 소자와 전기적으로 연결된 음극 단자를 포함하는 탄탈 커패시터에 있어서,
상기 탄탈 소자는 적어도 2개 이상이 병렬 연결되고,
상기 음극 단자는 상기 절연부재를 관통하는 복수의 비아를 통해 상기 절연부재 하면에 형성된 음극 단자부로 인출되는 탄탈 커패시터.
- 제11항에 있어서,
상기 양극 단자는
상기 양극 리드선과 접속되는 양극 접속부와,
상기 절연부재의 하면 에지부 상에 상기 음극 단자부와 이격 형성된 양극 단자부를 포함하는 탄탈 커패시터.
- 제11항에 있어서,
상기 음극 단자는 단일 또는 복수개가 형성되는 탄탈 커패시터.
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