KR20170031915A - 커패시터 부품 및 그 실장 기판 - Google Patents

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Abstract

유전체층과 제1 및 제2 내부전극이 교대로 적층된 구조를 가지는 커패시터 바디, 및 상기 커패시터 바디와 결합되도록 배치되며, 절연성을 갖는 완충부재와 상기 완충부재를 관통하는 하나 이상의 전도성 파이버를 포함하는 접속 단자를 포함하는 커패시터 부품과 그 실장 기판이 개시된다.

Description

커패시터 부품 및 그 실장 기판{CAPATITOR COMPONENT AND BOARD FOR MOUNTING SAME}
본 발명은 커패시터 부품 및 그 실장 기판에 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.
한국 공개특허공보 제10-2005-0093878호
본 발명의 목적 중 하나는, 어쿠스틱 노이즈(Accoustic Noise)를 현저히 저감할 수 있는 커패시터 부품 및 그 실장 기판을 제공하는 것이다.
본 발명을 통해서 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는, 절연성을 갖는 완충부재와 상기 완충부재를 관통하는 하나 이상의 전도성 파이버를 포함하는 접속 단자를 구비함으로써, 어쿠스틱 노이즈(Accoustic Noise)를 저감하는 것이다.
본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 실장 기판은 어쿠스틱 노이즈(Accoustic Noise)를 현저히 저감할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 실장 기판은 솔더 필릿(Solder Fillet)이 없어도 안정되게 실장할 수 있어, 실장 면적을 저감할 수 있는 장점이 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 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 커패시터 부품의 접속 단자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에서 변형된 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 실장기판을 도시한 사시도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 커패시터 실장기판을 전도성 파이버가 나타나게 개략적으로 도시한 단면도이다.
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.
본 발명의 실시 예들을 명확하게 설명하기 위해 육면체의 방향을 정의하면, 도 1에 표시된 L, W 및 T는 각각 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향을 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 측면인 커패시터 부품(100)에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품(100)을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품(100)을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
커패시터 바디(110)는 복수의 유전체층(111)과 상기 유전체층 상에 형성된 제1 및 제2 내부전극(121, 122)을 포함하며, 내부전극이 형성된 복수의 유전체층이 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 내부전극(121, 122)은 일 유전체층(111)을 사이에 두고 서로 대향되도록 배치될 수 있다.
커패시터 바디(110)의 형상에 특별히 제한은 없지만, 상기 커패시터 바디(110)는 육면체 형상으로 이뤄질 수 있다. 칩 소성시 유전체 분말의 소성 수축으로 인하여, 상기 커패시터 바디(110)는 완전한 육면체 형상은 아니지만 실질적으로 육면체 형상을 가질 수 있다. 한편, 상기 커패시터 바디(110)을 구성하는 복수의 유전체층(111)은 소결된 상태로서, 인접하는 유전체층(111) 간의 경계는 확인할 수 없을 정도로 일체화되어 있을 수 있다.
유전체층(111)은 고유전율을 갖는 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 BaTiO3(티탄산바륨)계 세라믹 재료를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 BaTiO3계 세라믹 재료는 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 등일 수 있다.
접속 단자(140)는 커패시터 바디(110)와 결합되도록 배치되며, 절연성을 갖는 완충부재(141)와 상기 완충부재(141)를 관통하는 하나 이상의 전도성 파이버(142)를 포함한다.
접속 단자(140)의 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 커패시터 바디(110)의 일면의 전체에 걸쳐 형성되어 있을 수도 있다. 다만, 커패시터 바디(110)의 일면의 일부, 그 중에서도 일면의 양 단부 영역에만 형성될 경우 노이즈 저감에 있어서 보다 높은 효율을 제공할 수 있다. 이 경우, 상기 접속 단자는 상기 제1 및 제2 내부전극(121, 122)과 각각 연결되는 제1 및 제2 접속 단자(140a, 140b)를 포함할 수 있다.
완충부재(141)는 외력 인가시 탄성 변형을 일으켜 커패시터의 압전 특성에 의한 어쿠스틱 노이즈를 저감할 수 있는 버퍼로의 기능을 한다. 즉, 커패시터에서 발생한 노이즈는 완충부재에 의하여 차단 혹은 경감되어 베이스 기판 등에 미치는 악영향이 효과적으로 줄어들 수 있다. 한편, 절연성을 가지면서도 이러한 버퍼 기능을 수행할 수 있는 완충부재의 예로는, 고무, 절연성 수지 등을 들 수 있다.
전도성 파이버(142)는 접속 단자의 상하부에 배치되는 커패시터 소자 등을 전기적으로 연결하는 기능을 하거나, 후술할 바와 같이, 도금 시드(seed)로서 커패시터 바디(110)가 접속 단자(140)와 솔더링에 의해 접합되도록 도와, 커패시터 바디(110)와 접속 단자(140) 간 고착강도를 개선하는 기능을 한다. 전도성 파이버(142)는 전기 전도성이 우수한 금속 소재로 이루어질 수 있으며, 예컨대, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 등의 소재로 이루어질 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 커패시터 부품(110)의 접속 단자(140)의 단면도이다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 전도성 파이버(142)는 예를 들어, 직선상으로 형성될 수 있고, 다수회 절곡되어 형성될 수도 있으며, 나선형으로 형성될 수도 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 커패시터 바디(110)와 접속 단자(140)를 기계적으로, 그리고 전기적으로 결합하기 위한 수단으로 이들 사이에는 도전성 접착제(150)가 구비될 수 있으며, 이러한 기능을 구현할 수 있는 것이라면 어떠한 물질이라도 사용될 수 있다. 예를 들면 경화된 도전성 페이스트 혹은 도전성 수지 페이스트일 수 있다. 다만, 도전성 접착제는 본 발명에서 반드시 필요한 구성은 아니며, 경우에 따라서는 커패시터 바디(110)와 접속 단자(140)가 다이렉트 본딩될 수도 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 커패시터 바디(110) 외부에 형성되고, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 각각 전기적으로 접속되는 제1 및 제2 외부전극(131, 132)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 외부전극(131, 132)은 각각 제1 및 제2 접속 단자(140a, 140b)를 통해 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)과 전기적으로 접속될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에서 변형된 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시 예에서 변형된 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 외부전극(131, 132)은 각각 제1 및 제2 접속 단자(140a 140b)를 전체적으로 커버할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 외부전극(131, 132)의 표면에는 각각 제1 및 제2 도금전극(133, 134, 미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 커패시터 바디(110)와 접속 단자(140) 간 고착강도를 보다 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 5의 실시 예는 앞선 실시 예와 커패시터의 형태에 차이가 있다. 우선, 도 5의 실시 예에 따른 커패시터 부품(100)은 도 2 및 도 4의 실시 예와 비교하여 내부전극(121, 122)이 배치된 형태에서 차이가 있다. 구체적으로, 커패시터 바디(110)는 수직 실장 방식으로 배치된 내부전극(121, 122)을 포함한다. 즉, 도 2 및 도 4의 실시 예에서 복수의 내부전극(121, 122)은 실장 면에 대하여 수평으로 배치되었던 것과 달리, 도 5의 실시 예에서 복수의 내부전극(121, 122)은 실장 면에 대하여 수직으로 배치된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제1 및 제2 접속 단자(140a, 140b)를 포함하되, 이들은 제1 및 제2 내부전극(121, 122)과 직접 연결될 수 있다. 이 경우, 외부전극(131, 132)을 생략할 수 있어, 커패시터 바디의 체적을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 커패시터 실장 기판(200)에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 다른 일 측면인 커패시터 실장 기판에 관한 내용 중 상술한 커패시터 부품과 중복되는 내용은 설명의 중복을 피하기 위해 여기서는 생략하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 실장기판을 도시한 사시도이다.
본 발명의 다른 일 측면인 커패시터 실장 기판(200)은, 베이스 기판(210), 상기 베이스 기판(110)에 실장되고, 유전체층(111)과 제1 및 제2 내부전극(121, 122)이 교대로 적층된 구조를 가지는 커패시터 바디(110), 및 상기 베이스 기판(210) 및 커패시터 바디(110)의 사이에서 상기 커패시터 바디(110)와 결합되도록 배치되며, 절연성을 갖는 완충부재(141)와 상기 완충부재(141)를 관통하는 하나 이상의 전도성 파이버(142)를 포함하는 접속 단자(140)를 포함한다.
베이스 기판(210)은 절연층에 접속 패드를 포함하는 1층 이상의 회로가 형성된 회로기판으로서, 바람직하게는 인쇄회로기판일 수 있다.
베이스 기판(210)의 일면에는 상기 커패시터 바디(110)와의 전기적 접속을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 접속패드(221, 222)가 형성되어 있을 수 있다.
커패시터 부품(100)은 제1 및 제2 접속 단자(140a, 140b)가 베이스 기판(210)의 상면에 서로 이격되어 형성된 제1 및 제2 접속패드(221, 222) 상에 접촉되게 위치한 상태에서 실장되며, 솔더(230)에 의해 베이스 기판(210)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 커패시터 실장기판을 전도성 파이버가 나타나게 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7a의 실시 예에 따르면, 전도성 파이버는 완충부재를 실장 면에 대해 수직으로 관통하여 형성될 수 있으며, 이 경우, 전도성 파이버는 커패시터 바디와 베이스 기판을 전기적으로 접속하는 기능을 행할 수 있어, 솔더 필릿(Solder Fillet)이 없어도 커패시터 부품을 안정되게 실장할 수 있는 장점이 있다.
본 실시 예에 따르면, 접속 단자와 베이스 기판은 솔더링에 의해 접합될 수 있다. 이 경우, 접속 단자 표면에 도금 시드의 부재로 인해 솔더링이 높이 형성될 수 없어, 커패시터 바디까지 솔더링이 이루어지지 않으며, 따라서, 노이즈 저감에 있어서 보다 높은 효율을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 7b의 실시 예에 따르면, 전도성 파이버는 완충부재를 실장 면에 대해 수평으로 관통하여 형성될 수 있으며, 이 경우, 전도성 파이버는 솔더링시 도금 시드(seed)로서 작용하여, 커패시터 바디까지 솔더링이 이뤄지도록 하며, 따라서, 커패시터 바디와 접속 단자 간 고착강도가 개선되는 장점이 있다.
도 7c의 실시 예에 따르면, 전도성 파이버는 완충부재를 실장 면에 대해 일정한 각도(0° 초과 90° 미만)를 가진 채로 관통하여 형성될 수 있다. 이 경우, 커패시터 바디와 베이스 기판을 전기적으로 접속하는 기능과 함께 커패시터 바디와 접속 단자 간 고착강도를 개선하는 기능을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 커패시터 부품
110: 커패시터 바디
111: 유전체층
121, 122: 제1 및 제2 내부 전극
131, 132: 제1 및 제2 외부 전극
133, 134: 제1 및 제2 도금 전극
140: 접속 단자
140a, 140b: 제1 및 제2 접속 단자
141: 완충부재
142: 전도성 파이버
150: 도전성 접착제
200: 커패시터 부품의 실장 기판
210: 베이스 기판
221, 222: 제1 및 제2 전극 패드
230: 솔더

Claims (16)

  1. 유전체층과 제1 및 제2 내부전극이 교대로 적층된 구조를 가지는 커패시터 바디; 및
    상기 커패시터 바디와 결합되도록 배치되며, 절연성을 갖는 완충부재와 상기 완충부재를 관통하는 하나 이상의 전도성 파이버를 포함하는 접속 단자;
    를 포함하는 커패시터 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속 단자는, 접속 단자는 상기 제1 및 제2 내부전극과 각각 연결되는 제1 및 제2 접속 단자를 포함하는 커패시터 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 바디 및 접속 단자 사이에 배치된 도전성 접착제를 더 포함하는 커패시터 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 바디 외부에 형성되고, 상기 제1 및 제2 내부전극과 각각 전기적으로 접속되는 제1 및 제2 외부전극을 더 포함하는 커패시터 부품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부전극은 각각 상기 제1 및 제2 접속단자를 전체적으로 커버하는 커패시터 부품.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부전극의 표면에 형성된 제1 및 제2 도금 전극을 더 포함하는 커패시터 부품.
  7. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 실장되고, 유전체층과 제1 및 제2 내부전극이 교대로 적층된 구조를 가지는 커패시터 바디; 및
    상기 베이스 기판 및 커패시터 바디의 사이에서 상기 커패시터 바디와 결합되도록 배치되며, 절연성을 갖는 완충부재와 상기 완충부재를 관통하는 하나 이상의 전도성 파이버를 포함하는 접속 단자;
    를 포함하는 커패시터 실장 기판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접속 단자는, 접속 단자는 상기 제1 및 제2 내부전극과 각각 연결되는 제1 및 제2 접속 단자를 포함하는 커패시터 실장 기판.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 커패시터 바디 및 접속 단자 사이에 배치된 도전성 접착제를 더 포함하는 커패시터 실장 기판.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 커패시터 바디 외부에 형성되고, 상기 제1 및 제2 내부전극과 각각 전기적으로 접속되는 제1 및 제2 외부전극을 더 포함하는 커패시터 실장 기판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부전극은 각각 상기 제1 및 제2 접속단자를 전체적으로 커버하는 커패시터 실장 기판.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부전극의 표면에 형성된 제1 및 제2 도금 전극을 더 포함하는 커패시터 실장 기판.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 접속 단자와 상기 베이스 기판은 솔더링에 의해 접합된 커패시터 실장 기판.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 전도성 파이버는 상기 완충부재를 실장 면에 대해 수직으로 관통하는 커패시터 실장 기판.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 전도성 파이버는 상기 완충부재를 실장 면에 대해 수평으로 관통하는 커패시터 실장 기판.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 전도성 파이버는 상기 완충부재를 실장 면에 대해 0° 초과 90° 미만의 각도로 비스듬히 관통하는 커패시터 실장 기판.
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