KR20160124564A - 커패시터 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 복수의 내부전극과, 적어도 상기 복수의 내부전극 사이 영역에 형성된 압전 재료를 갖는 커패시터 바디, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터 및 상기 커패시터와 결합되도록 배치되며, 압전성이 없거나 상기 압전 재료보다 압전성이 낮은 버퍼 재료를 갖는 버퍼 기판, 및 상기 외부전극과 전기적으로 연결된 연결전극을 포함하는 인터포저를 포함하는 커패시터 부품을 제공한다.

Description

커패시터 부품 {Capacitor Component}
본 발명은 커패시터 부품에 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.
국내공개특허 제2005-0093878호
본 발명의 목적 중 하나는 인쇄회로기판 등에 실장하여 사용 시 어쿠스틱 노이즈가 저감될 수 있는 커패시터 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은,
복수의 내부전극과, 적어도 상기 복수의 내부전극 사이 영역에 형성된 압전 재료를 갖는 커패시터 바디, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터 및 상기 커패시터와 결합되도록 배치되며, 압전성이 없거나 상기 압전 재료보다 압전성이 낮은 버퍼 재료를 갖는 버퍼 기판, 및 상기 외부전극과 전기적으로 연결된 연결전극을 포함하는 인터포저를 포함하는 커패시터 부품을 제공한다.
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 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타내는 것으로서 각각 사시도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 실시 형태에서 변형된 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6 내지 9는 또 다른 변형 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시 예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시 예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타내는 것으로서 각각 사시도 및 단면도이다. 도 1 및 도 2를 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), 압전 재료를 갖는 커패시터 바디(111) 및 외부전극(113a, 113b)을 포함하는 구조이다. 커패시터(110)는 다양한 형태로 채용될 수 있으며, 일 예로서, 도 2에서 볼 수 있듯이, 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. 커패시터 바디(111)는 적어도 복수의 내부전극(112a, 112b) 사이 영역에 형성될 수 있으며, 예를 들어, 도 2에서 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 문제되는 것이며, 본 실시 형태에서는 인터포저(120)를 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)와 결합되도록 배치되며, 구체적으로, 커패시터(110) 하부에 외부전극(113a, 113b)과 연결되도록 배치될 수 있다. 인터포저(120)는 버퍼 기판(121)과 이에 형성된 연결전극(122a, 122b)를 구비하며, 연결전극(122a, 122b)은 커패시터(110)의 외부전극(113a, 113b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 연결전극(122a, 122b)의 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 도 2에 도시된 구조와 달리, 버퍼 기판(121)을 관통하는 형태를 가질 수도 있을 것이다. 버퍼 기판(121)은 압전성이 없거나 커패시터 바디(111)에 포함된 상기 압전 재료보다 압전성이 낮은 버퍼 재료를 갖는데, 이에 의하여 전기 신호 인가 시 커패시터 바디(111)보다 발생되는 변형이 적다. 따라서, 인터포저(120)는 커패시터(110)의 압전 특성에 의한 어쿠스틱 노이즈를 저감할 수 있는 버퍼로 기능할 수 있는 것이다. 즉, 커패시터(110)에서 발생한 노이즈는 인터포저(120)에 의하여 차단 혹은 경감되어 실장 기판 등에 미치는 악영향이 줄어들 수 있다. 한편, 이러한 버퍼 기능을 수행할 수 있는 버퍼 재료로는 예를 들어, Al2O3, SiO2 등의 세라믹 재료를 사용할 수 있다.
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.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도로서, 몰딩부(140)와 전극 시트(150)을 더 포함하여 보다 안정성이 높은 구조를 제공한다. 몰딩부(140)는 커패시터(110) 및 인터포저(120)를 봉지하며, 나아가, 전극 시트(150)까지 봉지하되, 전극 시트(150)의 일부, 예를 들어, 하부 영역을 외부에 노출시키는 형태로 제공될 수 있다. 몰딩부(140)는 커패시터(110)와 인터포저(120) 등을 기계적, 전기적으로 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.
전극 시트(150)는 인터포저(120)를 기준으로 커패시터(110)의 맞은 편, 즉, 인터포저(120)의 하부에 배치되며, 인터포저(120)와 결합되어 부품(100)의 외부 단자 역할을 수행할 수 있다. 즉, 전극 시트(150)는 커패시터 부품(100)을 회로나 패키지 기판 등에 실장하는 경우 기판과 결합되는 영역으로 제공될 수 있다. 이를 위하여, 전극 시트(150)는 시트부(151) 및 이에 형성된 전극부(152a, 152b)를 포함할 수 있으며, 따로 도시하지는 않았지만, 전극부(152a, 152b)는 시트부(151)의 상하면 모두에 형성될 수 있다. 전극 시트(150)는 본 실시 형태에서 필수적인 구성 요소는 아니며, 경우에 따라 제외될 수 있는 것이지만, 커패시터 부품에 사용될 경우 부품 설계 등에 있어서 높은 효율성을 제공할 수 있다. 즉, 커패시터(110)의 크기나 형상이 실장 기판의 패드와 상이한 경우라도 전극 시트(150)를 실장 기판의 패드에 맞도록 형성함으로써 보다 효율적으로 커패시터 부품을 실장할 수 있다. 또한, 인터포저(120)에 비하여 작지만, 전극 시트(150)에 의한 추가적인 진동 저감 효과를 얻을 수도 있을 것이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 실시 형태에서 변형된 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4 및 도 5의 실시 형태는 앞선 실시 형태와 커패시터의 형태에서 차이가 있다. 우선, 도 4의 실시 형태에 따른 커패시터 부품(300)은 도 1 및 도 2의 실시 형태와 비교하여 내부전극(112a`, 112b`)이 배치된 형태에서 차이가 있다. 구체적으로, 커패시터(110`)는 수직 실장 방식으로 배치된 내부전극을 포함한다. 즉, 도 2의 실시 형태에서 복수의 내부전극(112a, 112b)은 인터포저(120)에 대하여 수평으로 배치되었던 것과 달리, 복수의 내부전극(112a`, 112b`)은 인터포저(120)에 대하여 수직으로 배치될 수 있다. 이러한 수직 실장 방식은 도 5와 같이 3단지 구조에도 응용될 수도 있으며, 이러한 3단자 수직 실장 방식은 전류의 경로를 줄이는 등의 형태로 커패시터의 등가직렬저항이나 등가직렬인덕턴스 등을 줄이기에 적합할 수 있다. 도 5의 실시 형태에 따른 커패시터 부품(400)의 경우, 커패시터(210)는 커패시터 본체(211)와 복수의 내부전극(212a, 212b) 및 복수의 외부전극(213a, 213b)을 포함하며, 복수의 내부전극(212a, 212b)은 인터포저(220)에 대하여 수직으로 배치된다. 도 5에서 볼 수 있듯이, 외부전극은 2개의 제1 외부전극(213a) 및 1개의 제2 외부전극(213b)을 구비하며, 복수의 내부전극은 2개의 제1 외부전극(213a)과 연결되는 제1 내부전극(212a)과 제2 외부전극과 연결되는 제2 내부전극(212b)을 포함하는 구성으로서, 제1 및 제2 내부전극(212a, 212b)은 각각 제1 및 제2 외부전극(213a, 213b)과 연결되기 위한 리드(R)를 포함할 수 있다.
이러한 3단자 수직 실장 방식의 커패시터(210)와 접속되기 위하여 진동 저감을 기능을 수행하는 인터포저(220) 역시 3개의 연결전극을 구비할 수 있다. 구체적으로, 2개의 제1 연결전극(222a)은 제1 외부전극(213a)과 연결되고, 1개의 제2 연결전극(222b)은 제2 외부전극(213b)과 연결될 수 있으며, 이들 사이에는 상술한 형태의 도전성 접착제(230)가 배치될 수 있다. 도 5에서는 제1 연결전극(222a)은 버퍼 기판(221)의 표면을 따라 형성되는 것으로 나타내었으나, 앞서 설명한 것과 같이 버퍼 기판(221)을 관통할 수도 있을 것이다. 반대로, 제2 연결전극(222b)은 버퍼 기판(221)을 관통하여 형성되는 것으로 나타내었으나, 버퍼 기판(221)의 표면을 따라 형성될 수도 있을 것이다. 한편, 도 4 및 도 5에서는 이전 실시 형태에서 설명한 구성 요소, 즉, 몰딩부 및 전극 시트를 나타내지 않았지만, 당연히 본 실시 형태들에서도 몰딩부 및 전극 시트를 적용할 수 있을 것이다.
도 6 내지 9는 또 다른 변형 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도로서, 하나의 부품이 복수 개의 커패시터를 구비하는 형태에 해당한다. 우선, 도 6 및 도 7에 도시된 형태의 커패시터 부품(500)의 경우, 커패시터(110) 및 이와 결합된 인터포저(120)를 복수 개 구비하며, 이들과 연결된 하나의 전극 시트(250)를 포함한다. 그리고, 커패시터 부품(500)에는 커패시터(110), 인터포저(120) 및 전극 시트(250)를 전체적으로 봉지하는 몰딩부(240)가 구비될 수 있다. 이 경우, 커패시터(110) 및 인터포저(120)는 도 1 및 도 2의 실시 형태를 기준으로 나타내었지만, 앞서 설명한 다른 구조를 사용할 수도 있을 것이다. 본 실시 형태와 같이, 커패시터(110) 및 인터포저(120)를 각각 복수 개 사용하여 이들을 적어도 하나의 열 또는 행을 이루도록 어레이 형태로 배열함으로써 보다 고용량의 커패시터 부품을 효율적으로 얻을 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 커패시터 부품(500)에는 하나의 전극 시트(250)가 구비되며, 전극 시트(250)는 복수의 인터포저(120)를 기준으로 복수의 커패시터(110)의 맞은 편에 배치되어 복수의 인터포저(120)와 결합된 형태를 가질 수 있다. 또한, 전극 시트(250)에는 일체로 형성된 시트부(251) 및 전극부(252a, 252b)가 구비되어 있으며 전극 시트(250)의 이러한 구조에 의하여 복수의 커패시터(110)는 직렬로 연결될 수 있다. 다만, 실시 형태에 따라 전극 시트(250)는 일체 구조가 아닌 복수 개의 영역으로 분리되도록 형성될 수도 있을 것이다.
다음으로, 도 8 및 도 9에 도시된 형태의 커패시터 부품(600)도 커패시터 부품과(500)과 유사하게, 커패시터(110) 및 이와 결합된 인터포저(120)를 복수 개 구비하며, 이들과 연결된 하나의 전극 시트(350)를 포함한다. 그리고, 커패시터 부품(600)에는 커패시터(110), 인터포저(120) 및 전극 시트(350)를 전체적으로 봉지하는 몰딩부(340)가 구비될 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 커패시터 부품(600)에는 하나의 전극 시트(350)가 구비되며, 전극 시트(350)는 복수의 인터포저(120)를 기준으로 복수의 커패시터(110)의 맞은 편에 배치되어 복수의 인터포저(120)와 결합된 형태를 가질 수 있다. 또한, 전극 시트(350)에는 일체로 형성된 시트부(351) 및 전극부(352a, 352b)가 구비되어 있으며 다만, 앞선 실시 형태와 달리 복수의 커패시터(110)는 직렬로 연결될 수 있다. 다만, 실시 형태에 따라 전극 시트(350)는 일체 구조가 아닌 복수 개의 영역으로 분리되도록 형성될 수도 있을 것이다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 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, 200, 300, 400, 500: 커패시터 부품
110, 110`, 210: 커패시터
111, 211: 커패시터 바디
112a, 112b, 112a`, 112b`: 내부전극
113a, 113b, 213a, 213b: 외부전극
120, 220: 인터포저
121, 221: 버퍼 기판
122a, 112b, 222a, 222b: 연결전극
130, 230: 도전성 접착체
140, 240, 340: 몰딩부
150, 250, 350: 전극 시트
151, 251, 351: 시트부
152a, 152b, 252a, 252b, 352a, 352b: 전극부

Claims (13)

  1. 복수의 내부전극과, 적어도 상기 복수의 내부전극 사이 영역에 형성된 압전 재료를 갖는 커패시터 바디, 및 상기 복수의 내부전극과 연결된 외부전극을 포함하는 커패시터; 및
    상기 커패시터와 결합되도록 배치되며, 압전성이 없거나 상기 압전 재료보다 압전성이 낮은 버퍼 재료를 갖는 버퍼 기판, 및 상기 외부전극과 전기적으로 연결된 연결전극을 포함하는 인터포저;
    를 포함하는 커패시터 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인터포저를 기준으로 상기 커패시터의 맞은 편에 배치되어 상기 인터포저와 결합되며, 시트부 및 상기 시트부에 형성된 전극부를 포함하는 전극 시트를 더 포함하는 커패시터 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극 시트의 일부를 외부에 노출시키는 형태로 상기 커패시터, 인터포저 및 전극 시트를 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 큰 커패시터 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인터포저의 일부를 외부에 노출시키는 형태로 상기 커패시터 및 인터포저를 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 큰 커패시터 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 및 상기 인터포저 사이에 배치된 도전성 접착제를 더 포함하는 커패시터 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 내부전극은 상기 인터포저에 대하여 수직으로 배치된 커패시터 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 내부전극은 상기 인터포저에 대하여 수평으로 배치된 커패시터 부품.
  8. 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.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은 2개의 제1 외부전극 및 1개의 제2 외부전극을 구비하며, 상기 복수의 내부전극은 상기 2개의 제1 외부전극과 연결되는 제1 내부전극과 상기 제2 외부전극과 연결되는 제2 내부전극을 포함하는 커패시터 부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 내부전극은 각각 상기 제1 및 제2 외부전극과 연결되기 위한 리드를 포함하는 커패시터 부품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 및 이와 결합된 인터포저는 각각 복수 개 구비되며, 상기 복수의 커패시터 및 인터포저는 적어도 하나의 열 또는 행을 이루며 어레이 형태로 배열된 커패시터 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수 커패시터 및 인터포저를 전체적으로 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 커패시터 부품.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 인터포저를 기준으로 상기 복수의 커패시터의 맞은 편에 배치되어 상기 복수의 인터포저와 결합되도록 일체로 형성되며, 시트부 및 상기 시트부에 형성된 전극부를 포함하는 전극 시트를 더 포함하는 커패시터 부품.
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