KR20190045748A - 적층형 전자 부품 - Google Patents

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KR20190045748A
KR20190045748A KR1020170138682A KR20170138682A KR20190045748A KR 20190045748 A KR20190045748 A KR 20190045748A KR 1020170138682 A KR1020170138682 A KR 1020170138682A KR 20170138682 A KR20170138682 A KR 20170138682A KR 20190045748 A KR20190045748 A KR 20190045748A
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박흥길
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은, 내부 전극이 실장 면에 대해 수직인 방향으로 적층되는 커패시터 바디와, 상기 커패시터 바디의 서로 대향하는 양단에 제1 및 제2 외부 전극이 각각 배치되는 적층형 커패시터; 및 상기 적층형 커패시터의 하면에 배치되며, 양단에 상기 제1 및 제2 외부 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 접속 전극을 가지는 범프(bump); 를 포함하고, 상기 범프에 상기 제1 및 제2 외부 전극이 서로 마주보는 방향으로 터널(tunnel) 형태의 절개부가 형성되는 적층형 전자 부품을 제공한다.

Description

적층형 전자 부품{MULTILAYERED ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 적층형 전자 부품에 관한 것이다.
적층형 전자 부품의 하나로서 적층형 커패시터는 유전체 재료로 이루어지고, 이 유전체 재료는 압전성을 가지기 때문에 인가 전압에 동기화되어 변형될 수 있다.
인가 전압의 주기가 가청 주파수 대역에 있을 때, 그 변위는 진동이 되어 솔더를 통해 기판에 전해지고, 기판의 진동이 소리로 들리게 된다. 이러한 소리를 어쿠스틱 노이즈라고 한다.
상기 어쿠스틱 노이즈는 기기의 동작 환경이 조용한 경우 사용자가 이상한 소리로 인지하여 기기의 고장이라고 느낄 수 있다.
또한, 음성 회로를 가지는 기기에서는 음성 출력에 어쿠스틱 노이즈가 중첩되면서 기기의 품질을 저하시킬 수 있다.
또한, 사람의 귀가 인지하는 어쿠스틱 노이즈와 별개로, 적층형 커패시터의 압전 진동이 20kHz 이상의 고주파 영역에서 발생하는 경우, IT 및 산업/전장에서 사용되는 각종 센서류의 오작동을 발생시키는 원인이 될 수 있다.
국내공개특허 제2015-0051668호 국제공개특허 WO2011-030504
본 발명의 목적은 20kHz 미만 가청주파수 영역의 어쿠스틱 노이즈 및 20kHz 이상의 고주파 진동을 저감시킬 수 있는 적층형 전자 부품 및 그 실장 기판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면은, 내부 전극이 실장 면에 대해 수직인 방향으로 적층되는 커패시터 바디와, 상기 커패시터 바디의 서로 대향하는 양단에 제1 및 제2 외부 전극이 각각 배치되는 적층형 커패시터; 및 상기 적층형 커패시터의 하면에 배치되며, 양단에 상기 제1 및 제2 외부 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 접속 전극을 가지는 범프(bump); 를 포함하고, 상기 범프의 하면에 상기 제1 및 제2 외부 전극이 서로 마주보는 방향으로 터널(tunnel) 형태의 절개부가 형성되는 적층형 전자 부품을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 커패시터 바디는, 복수의 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 번갈아 배치되는 복수의 제1 및 제2 내부 전극을 포함하고, 서로 대향하는 제1 및 제2 면, 상기 제1 및 제2 면과 연결되고 서로 대향하는 제3 및 제4 면, 상기 제1 및 제2 면과 연결되고 상기 제3 및 제4 면과 연결되고 서로 대향하는 제5 및 제6 면을 포함하며, 상기 제1 및 제2 내부 전극의 일단이 상기 제3 및 제4 면을 통해 각각 노출되고, 상기 제1 및 제2 외부 전극은, 상기 커패시터 바디의 제3 및 제4 면에 각각 배치되어 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 바디부와, 상기 제1 및 제2 바디부에서 상기 커패시터 바디의 제1 면의 일부까지 연장되고 상기 제1 및 제2 접속 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 밴드부를 각각 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 범프는 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 범프의 폭과 길이가 상기 적층형 커패시터의 폭과 길이 보다 각각 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 절개부는 상기 커패시터 바디의 제5 및 제6 면을 연결하는 방향을 따라 복수 개가 이격되게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 절개부는 범프의 상면에 더 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 절개부의 단면이 호 또는 사각 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 밴드부가 상기 커패시터 바디의 제2, 제5 및 제6 면의 일부까지 각각 더 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 적층형 전자 부품의 20kHz 미만 가청 주파수 영역의 어쿠스틱 노이즈 및 20kHz 이상의 고주파 진동을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 전자 부품을 도시한 사시도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 전자 부품의 제1 및 제2 내부 전극을 각각 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 I-I’선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 적층형 전자 부품에서 절개부의 변형 예를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에서 범프의 상면에 절개부가 추가로 형성된 것을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 적층형 전자 부품에서 절개부가 복수 개 형성된 것을 도시한 사시도이다.
본 발명의 적층형 전자 부품은, 내부 전극이 실장 면에 대해 수직인 방향으로 적층되는 커패시터 바디와, 상기 커패시터 바디의 서로 대향하는 양단에 제1 및 제2 외부 전극이 각각 배치되는 적층형 커패시터; 및 상기 적층형 커패시터의 하면에 배치되며, 양단에 상기 제1 및 제2 외부 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 접속 전극을 가지는 범프(bump); 를 포함한다. 이때, 상기 범프의 하면에 상기 제1 및 제2 외부 전극이 서로 마주보는 방향으로 터널(tunnel) 형태의 절개부가 형성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 각 실시 형태의 도면에서 나타난 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 전자 부품을 도시한 사시도이고, 도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 전자 부품의 제1 및 제2 내부 전극을 각각 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1의 I-I’선 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 적층형 전자 부품은, 적층형 커패시터(100)와 절개부(230)를 가지는 범프(200)를 포함한다.
적층형 커패시터(100)는, 커패시터 바디(110)와, 커패시터 바디(110)의 서로 대향하는 양단에 형성되는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)을 포함한다.
범프(200)는, 적층형 커패시터(100)의 실장 면인 하면에 배치되는 베이스부(210)와, 베이스부(210)의 양단에 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)과 각각 접속되도록 형성되는 제1 및 제2 접속 전극(221, 222)을 포함한다.
그리고, 범프(200)의 하면에 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)이 서로 마주보는 방향으로 터널 형태의 절개부(230)가 형성된다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 명확하게 설명하기 위해 커패시터 바디(110)의 방향을 정의하면, 도면에 표시된 X, Y 및 Z는 각각 커패시터 바디(110)의 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향을 나타낸다. 또한, 본 실시 형태에서, 폭 방향은 유전체층이 적층되는 적층 방향과 동일한 개념으로 사용될 수 있다.
커패시터 바디(110)는 복수의 유전체층(111)을 실장 면에 대해 수직인 Y방향으로 적층한 다음 소성한 것으로서, 복수의 유전체층(111)과 유전체층(111)을 사이에 두고 Y방향으로 번갈아 배치되는 복수의 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)을 포함한다.
이때, 커패시터 바디(110)의 Z방향으로 상하 측에 소정 두께의 커버(112, 113)가 마련될 수 있다.
이때, 커패시터 바디(110)의 서로 인접하는 각각의 유전체층(111) 끼리는 경계를 확인할 수 없을 정도로 일체화될 수 있다.
커패시터 바디(110)는 대체로 육면체 형상일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시 형태에서는 설명의 편의를 위해, 커패시터 바디(110)에서 Z방향으로 서로 대향하는 양면을 제1 및 제2 면(1, 2)으로, 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 X방향으로 서로 대향하는 양면을 제3 및 제4 면(3, 4)으로, 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제3 및 제4 면(3, 4)과 연결되며 Y방향으로 서로 대향하는 양면을 제5 및 제6 면(5, 6)으로 정의하기로 한다. 본 실시 형태에서는 제1 면(1)이 실장 면이 될 수 있다.
또한, 유전체층(111)은 고유전률의 세라믹 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 BaTiO3계 세라믹 분말 등을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 BaTiO3계 세라믹 분말은 예를 들면 BaTiO3에 Ca, Zr 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.
또한, 유전체층(111)에는 상기 세라믹 분말과 함께, 세라믹 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제 및 분산제 등이 더 첨가될 수 있다.
상기 세라믹 첨가제는, 예를 들어 전이금속 산화물 또는 전이금속 탄화물, 희토류 원소, 마그네슘(Mg) 또는 알루미늄(Al) 등이 사용될 수 있다.
제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 서로 다른 극성을 갖는 전극으로서, 유전체층(111)을 사이에 두고 Y방향을 따라 서로 대향되게 번갈아 배치되며, 일단이 커패시터 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)을 통해 각각 노출될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 중간에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
이렇게 커패시터 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)을 통해 번갈아 노출되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 단부는 후술하는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에서 커패시터 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)에 배치되는 부분과 각각 접속되어 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 도전성 금속으로 형성되며, 예를 들어 니켈(Ni) 또는 니켈(Ni) 합금 등의 재료를 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
위와 같은 구성에 따라, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)에 소정의 전압을 인가하면 서로 대향하는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122) 사이에 전하가 축적된다.
이때, 적층형 전자 부품의 정전 용량은 Y방향을 따라 서로 오버랩되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 오버랩된 면적과 비례하게 된다.
제1 외부 전극(131)은 제1 바디부(131a)와 제1 밴드부(131b)를 포함할 수 있다.
제1 바디부(131a)는 커패시터 바디(110)의 제3 면(3)에 배치되어 커패시터 바디(110)의 제3 면(3)을 통해 노출되는 제1 내부 전극(121)과 접속되는 부분이다.
제1 밴드부(131b)는 제1 바디부(131a)에서 커패시터 바디(110)의 제1 면(1)의 일부까지 연장되는 부분으로 범프(200)의 제1 접속 전극(221)과 접속되어 전기적으로 연결되는 부분이다.
이때, 제1 밴드부(131b)는 고착 강도 향상 등의 목적으로 필요시 커패시터 바디(110)의 제2 면(2)의 일부와 제5 및 제6 면(5, 6)의 일부까지 더 연장되게 형성될 수 있다.
제2 외부 전극(132)은 제2 바디부(132a)와 제2 밴드부(132b)를 포함할 수 있다.
제2 바디부(132a)는 커패시터 바디(110)의 제4 면(4)에 배치되어 커패시터 바디(110)의 제4 면(4)을 통해 노출되는 제2 내부 전극(122)과 접속되는 부분이다.
제2 밴드부(132b)는 제2 바디부(132a)에서 커패시터 바디(110)의 제1 면(1)의 일부까지 연장되는 부분으로 범프(200)의 제2 접속 전극(222)과 접속되어 전기적으로 연결되는 부분이다.
이때, 제2 밴드부(132b)는 고착 강도 향상 등의 목적으로 필요시 커패시터 바디(110)의 제2 면(2)의 일부와 제5 및 제6 면(5, 6)의 일부까지 더 연장되게 형성될 수 있다.
이러한 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 필요시 표면에 도금층이 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 니켈(Ni) 도금층과, 상기 니켈 도금층 상에 형성되는 주석(Sn) 도금층을 각각 포함할 수 있다.
범프(200)는 세라믹 재질로 이루어진 베이스부(210)를 포함하고, 베이스부(210)는 예컨대 알루미나 또는 지르코니아를 포함할 수 있다.
이러한 범프(200)는 실장되는 기판과 적층형 커패시터(100)를 소정 거리 이격시켜 커패시터 바디(110)에서 발생하는 압전 진동이 기판으로 유입되는 것을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 범프(200)는 자체의 강성을 통해 커패시터 바디(110)의 진동 중 일부를 차단하여 어쿠스틱 노이즈를 더 저감시키는 역할을 할 수 있다.
이때, 범프(200)의 폭과 길이는 적층형 커패시터(100)의 폭과 길이 보다 각각 작을 수 있다. 이에, 적층형 전자 부품을 기판에 실장시 범프(200)에 의해 단차진 부분에 솔더가 수용되어 솔더 필렛의 Z방향으로의 형성을 억제하고 적층형 커패시터(100)의 압전 변위량의 전달을 최소화하여 어쿠스틱 노이즈를 저감시키는 효과를 더 향상시킬 수 있다.
제1 접속 전극(221)은 범프(200)의 베이스부(210)의 일 단부에서 상하 면의 일부와 상하 면에 형성된 부분을 연결하도록 적어도 일 측면에 도전층을 형성하여 이루어질 수 있다.
이러한 제1 접속 전극(221)은 고온 솔더 또는 구리 에폭시(Cu epoxy) 등의 도전성 페이스트를 이용하여 제1 밴드부(131b)에 접합될 수 있다.
제2 접속 전극(222)은 범프(200)의 베이스부(210)의 타 단부에서 상하 면의 일부와 상하 면에 형성된 부분을 연결하도록 적으로 일 측면에 도전층을 형성하여 이루어질 수 있다.
이러한 제2 접속 전극(222)은 고온 솔더 또는 구리 에폭시(Cu epoxy) 등의 도전성 페이스트를 이용하여 제2 밴드부(132b)에 접합될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 접속 전극(221, 222)은 도전성 금속으로 도전 패턴을 인쇄 또는 디핑하거나, 도금 등의 방법으로 형성할 수 있다.
그리고 범프(200)의 하면에 X방향으로 절개부(230)가 형성된다. 이때, 절개부(230)는 X방향으로 양단이 개방되는 하나의 장홈과 같이 형성될 수 있다. 즉, 절개부(230)는 가운데의 베이스부(210)를 기준으로 양측의 제1 및 제2 접속 전극(221, 222)과 연통되도록 길게 터널 형태로 형성될 수 있다.
본 실시 형태에서, 절개부(230)는 단면이 호 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 도 4에서와 같이, 범프(200')의 절개부(240)는 단면이 사각 형상으로 이루어질 수 있다.
이렇게 범프(200)에 제1 및 제2 접속 전극(221, 222)과 절개부(230)를 형성하면, 적층형 전자 부품을 기판에 실장하고 솔더링 할 때 솔더 필렛이 제1 및 제2 접속 전극(221, 222)의 둘레 면과 절개부(230)의 내면에 형성된다.
따라서, 절개부(230)가 기판에 실장시 솔더를 가두는 솔더 포켓의 역할을 하여 적층형 커패시터(100)에 솔더 필렛이 형성되는 높이를 줄일 수 있고, 이에 커패시터 바디(110)의 압전 진동이 기판으로 전달되는 것을 억제하여 어쿠스틱 노이즈를 저감시킬 수 있다.
또한, 절개부(230)는 실장되는 기판으로부터 상측으로 전달되는 외력을 분산 및 상쇄하여 적층형 커패시터(100)로 전달되는 외력을 감소시켜 적층형 전자 부품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 범프(200")의 상면에 절개부(240')가 추가로 형성된 것을 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 범프(200")의 상면에 절개부(240')가 추가로 더 형성될 수 있다.
이 경우, 접합용 도전성 물질(미도시)이 절개부(240')에 충진되어 접합면적을 증가시킴으로써 적층형 커패시터(100)와 범프(200")의 상호간 접합력을 증가시킬 수 있으며, 범프(200")가 상하 대칭 구조로 형성되므로 범프(200")를 적층형 커패시터(100)에 부착할 때 범프(200')의 상하 방향성을 없애 공정성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 절개부가 복수 개 형성된 것을 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 범프(200"')는 복수 개의 절개부(241)가 커패시터 바디(110)의 Y방향을 따라 서로 이격되게 형성될 수 있다.
한편, 본 실시 형태에 따르면, 상기 어쿠스틱 노이즈 감소 구조에 의해, 적층형 전자 부품의 20kHz 이내의 가청 주파수에서 적층형 전자 부품의 압전 진동이 기판으로 전달되는 진동량도 효과적으로 억제할 수 있다.
따라서, 적층형 전자 부품의 고주파 진동을 저감하여 IT 또는 산업/전장 분야에서 전자 부품의 20kHz 이상의 고주파 진동에 의해 문제가 될 수 있는 센서류의 오작동을 방지하고, 센서류의 장시간 진동에 의한 내부피로 축적을 억제할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구 범위에 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: 적층형 커패시터
110: 커패시터 바디
111: 유전체층
112, 113: 커버
121, 122: 제1 및 제2 내부 전극
131, 132: 제1 및 제2 외부 전극
131a, 132a: 제1 및 제2 바디부
131b, 132b: 제1 및 제2 밴드부
200, 200', 200", 200"': 범프
210: 베이스부
221, 222: 제1 및 제2 접속 전극
230, 240, 240', 241: 절개부

Claims (8)

  1. 내부 전극이 실장 면에 대해 수직인 방향으로 적층되는 커패시터 바디와, 상기 커패시터 바디의 서로 대향하는 양단에 제1 및 제2 외부 전극이 각각 배치되는 적층형 커패시터; 및
    상기 적층형 커패시터의 하면에 배치되며, 양단에 상기 제1 및 제2 외부 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 접속 전극을 가지는 범프(bump); 를 포함하고,
    상기 범프의 하면에 상기 제1 및 제2 외부 전극이 서로 마주보는 방향으로 터널(tunnel) 형태의 절개부가 형성되는 적층형 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터 바디는, 복수의 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 번갈아 배치되는 복수의 제1 및 제2 내부 전극을 포함하고, 서로 대향하는 제1 및 제2 면, 상기 제1 및 제2 면과 연결되고 서로 대향하는 제3 및 제4 면, 상기 제1 및 제2 면과 연결되고 상기 제3 및 제4 면과 연결되고 서로 대향하는 제5 및 제6 면을 포함하며, 상기 제1 및 제2 내부 전극의 일단이 상기 제3 및 제4 면을 통해 각각 노출되고,
    상기 제1 및 제2 외부 전극은, 상기 커패시터 바디의 제3 및 제4 면에 각각 배치되어 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 바디부와, 상기 제1 및 제2 바디부에서 상기 커패시터 바디의 제1 면의 일부까지 연장되고 상기 제1 및 제2 접속 전극과 각각 접속되는 제1 및 제2 밴드부를 각각 포함하는 적층형 전자 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 범프가 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 세라믹 재질로 이루어진 적층형 전자 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 범프의 폭과 길이가 상기 적층형 커패시터의 폭과 길이 보다 각각 작은 적층형 전자 부품.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 절개부는 상기 커패시터 바디의 제5 및 제6 면을 연결하는 방향을 따라 복수 개가 이격되게 형성되는 적층형 전자 부품.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 절개부가 범프의 상면에 더 형성되는 적층형 전자 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절개부의 단면이 호 또는 사각 형상으로 이루어지는 적층형 전자 부품.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밴드부가 상기 커패시터 바디의 제2, 제5 및 제6 면의 일부까지 각각 더 연장되는 적층형 전자 부품.
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