KR20190107131A - 플렉시블 단자를 구비하는 전자 부품 - Google Patents

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닥터 마이클 벨만
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Abstract

본체 및 본체를 캐리어에 납땜하기 위한 적어도 하나의 단자를 포함하는 전자 부품에 있어서, 상기 단자는, 본체의 표면 상에 배열되는 전극, 전극 상에 및/또는 전극에 의해 둘러싸이게 형성되는 탈기층, 및 탈기층 상에 형성되는 전기 전도성 커버층을 포함하고, 상기 탈기층은, 가열되면 탈기하도록 구성되고, 상기 커버층은, 상기 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 커버층과 상기 전극 사이에 상기 탈기층을 기밀 방식으로 밀봉하는 것인, 전자 부품이 제공된다.

Description

플렉시블 단자를 구비하는 전자 부품
본 출원은 본체 및 본체를 캐리어에 납땜하기 위한 적어도 하나의 단자를 포함하는 전자 부품, 예를 들어 전자 칩 타입의 부품에 관한 것이다.
능동(active) 및 수동(passive) 전자 칩 타입의 부품들이 전자 기기에서 흔히 사용된다. 현대의 수동 부품의 대부분, 예를 들어 저항(resistor), 커패시터(capacitor), 인덕터(inductor), 서미스터(thermistor), 배리스터(varistor) 및 퓨즈(fuse)는, 레들리스 칩 부품(leadless chip component)들로, 금속배선된 단부를 갖는 단단한 세라믹의 평행 육면체로 형성된 칩 본체를 포함한다. 금속배선된 단부는, 부품의 단자로서 기능하며, 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)과 같은 캐리어(carrier)에, 납땜된다. 칩의 단자의 단부는, 예를 들어 칩 본체의 한 면, 세 면, 또는 다섯 면에서 금속배선될 수 있다.
레들리스 칩 부품들은 더 작지만, 더 높은 대역폭(bandwidth)을 가지고, 와이어(wire) 또는 스탬핑된(stamped) 단자들을 갖는 기존 리드의 부품들보다 저렴하고, 또한, 캐리어에 견고한 납땜 이음(solder joints)을 형성한다. 캐리어의 휨 또는 진동은, 이러한 견고한 납땜 이음에서 피로 균열(fatigue cracking)을 유발할 수 있고, 이는 칩 부품을 전기적으로 및/또는 기계적으로 기판으로부터 분리시킨다.
피로 균열은, 기판의 휨 또는 진동뿐 아니라, 주변 온도 사이클링(ambient temperature cycling)에 의해, 즉 캐리어가 급격하고 빠른 온도 변화를 겪음으로써 발생할 수 있다. 칩 부품들은 온도 팽창 계수(Temperature Coefficient of Expansion, TCE, ppm/K로 표시됨)가 상대적으로 낮은 세라믹을 이용하여 주로 제조된다. 예를 들어, 알루미나 세라믹(alumina ceramics)은 6 ppm/K의 TCE를 갖지만, 전형적인 글라스 폴리머(glass-polymer) 기판은 18 ppm/K의 TCE를 가진다. 이러한 TCE 값들의 차이는 TCE 불일치(mismatch)라고 불린다. 부품이 넓은 온도 범위를 통해 순환함에 따라, TCE 불일치는 칩 부품 및 기판이 상이한 비율로 팽창되는 것을 야기하고, 이에 따라 견고한 납땜 이음에 피로 균열이 발생된다.
자동차 및 우주 항공 분야에 적용에 있어서, 진동 및 온도 사이클링이 종종 존재하기 때문에, 납땜 재료의 피로 균열에 대응하기 위한 노력이 있었고, 그 결과 칩 부품이 캐리어로부터 전기적 및 기계적으로 분리되었다. 예를 들어, 플렉시블(flexible) 리드(lead) 또는 단자(terminal)가 단단한 칩 부품의 본체에 제공될 수 있다. 그러나, 그러한 리드 또는 단자는 부품의 크기 및 비용을 모두 증가시킨다.
또한, 기판에의 플렉시블한 연결은 단자 전극을 전기 전도성 탄성 수지 필름(electrically conductive elastic resin film)으로 코팅함으로써 형성될 수 있다. 전도성 탄성 수지 필름은 복합 재료, 납땜 가능한 금속 도금 필름을 형성하기 위해 도금되는 금속 충전 폴리머(metal-filled polymer)로 만들어진다. 전도성 수지 필름의 탄성을 이용하기 위해, 전도성 수지 필름의 상부에 도금된 금속층은, 흔히 부품의 본체에 직접적으로 기계적인 연결을 형성하지 않는다. 직접적인 연결의 부재는 도금층, 전도성 수지 필름 및 단자 전극을 통해 연속적으로 흐르는 전류를 야기한다. 하지만, 전기 전도성 탄성 수지 필름의 전기적 저항은, 비선형이고, 단자 전극을 구성하기 위해 전형적으로 사용되는 금속의, 예를 들어 니켈 또는 구리의 전기적 저항보다 수십 배 더 높다. 이는, 전류가 오직 단자의 금속 부분만을 통해서 흐르는 칩 부품과 비교하여, 칩 부품의 전기적 특성을 손상시킨다.
그러므로, 온도 사이클링 및 진동을 수반하는 전자 분야에 적용을 위해, 개선된 전기적 특성을 가지는 더 내구성 있는 칩 부품이 요구된다.
따라서, 본체 및 본체를 캐리어(carrier)에 납땜하기 위한 적어도 하나의 단자를 포함하는 전자 부품이 제공되고, 상기 단자는, 본체의 표면 상에 배열되는 전극, 전극 상에 및/또는 전극에 의해 둘러싸이게 형성되는 탈기층, 및 탈기층 상에 형성되는 전기 전도성 커버층을 포함하고, 상기 탈기층은, 가열되면, 특히 탈기 온도로 가열되면 탈기하도록 구성되고, 상기 커버층은, 상기 전극에 전기적으로 연결되고(바람직하게는 전극에 직접적으로 전기적 연결되고, 또는 전기 전도성 중간층(electrically conductive intermediate layer)을 통해 전기적 연결되고), 상기 커버층과 상기 전극 사이에 상기 탈기층을 기밀 방식으로 밀봉한다.
탈기(outgassing)는, 예를 들어 전도성 폴리머와 같은 탈기층을 형성하는 재료가 실온에서 안정한 상태임을 의미한다. 재료가 납땜하는 동안 가열되면, 재료는 화학적으로 분해되어 가스를 방출한다. 예를 들어, 탈기층의 재료가 금속 충전 실리콘과 같은 금속 충전 폴리머인 경우, 열 분해, 즉, 파괴는 수증기, 이산화탄소 및 기체 유기 화합물(gaseous organic compounds)의 방출을 야기할 수 있다.
납땜 온도(soldering temperature), 즉 부품을 캐리어에 설치하고 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 납땜의 용융 온도 범위(melting range)는, 납땜 재료에 따라 달라지고, 예를 들어, 일반적인 무연(lead-free) 납땜의 용융 온도 범위는 211℃부터 220℃까지이다. 탈기 온도는 탈기층을 형성하는 재료의 특성이고, 바람직하게는 실온보다 높다.
탈기층은 완전하게 단자의 전극 상에 형성될 수 있다. 또는, 탈기층은, 커버층(cover layer)과 기밀 실(gastight seal)을 형성할 수 있도록 탈기층을 둘러싸는 전극의 일부, 전자 부품의 본체 또는 전극 상에 (부분적으로 또는 완전히) 형성될 수 있다. 본체가 캐리어에 납땜되었을 때 전극과 커버층 사이에 밀봉된 가스 체적(gas volume)을 형성하기 위해, 탈기층은 커버층에 의해 밀봉된다. 특히, 탈기층이 탈기 온도로 가열된 경우에, 탈기층의 분해로 인해 가스들이 방출된다. 그러나, 탈기층이 커버층과 전극 사이에 기밀 방식으로 밀봉되어 있으므로, 비어있는 플렉시블 쉘(hollow flexible shell)을 형성하기 위해 커버층이 팽창된다. 플렉시블은, 커버층이 팽창될 수 있고, 이에 따라 어느 정도까지는 파손되지 않고 휠 수 있고 및/또는 늘어날 수 있음을 의미한다. 커버층은 탄성이 있을 수 있으나, 반드시 탄성을 요하지는 않는다. 즉, 커버층은 부품이 납땜 온도로 가열되기 전에 원래의 크기로 되돌아올 수 있다.
플렉시블 쉘은, 전자 부품과 캐리어 간의 TCE 불일치 및 캐리어의 기계적 휨으로부터 발생되는, 단자와 캐리어(예를 들어, PCB) 사이의 납땜 이음에서의 기계적 스트레스(mechanical stress)를 감소시킨다. 그 결과, 설치된 전자 부품은 견고한 납땜 이음을 가지는 칩 부품과 비교하여, 더 많은 열 사이클(thermal cycles)과 진동을 견딜 수 있고, 이는 전자 기기의 전반적인 신뢰성을 향상시킨다. 게다가, 전술한 단자 디자인은 전자 부품의 전체 크기를 실질적으로 증가시키지 않는 플렉시블 단자를 제공한다.
또한, 제안된 단자 디자인은, 합성 소자가 아닌 금속 소자에 전류가 흐르도록 하여, 단자의 높은 전기적 선형성 및 전도성을 유지한다. 이에 의하여 설치된 부품의 전기적 특성이 향상된다.
청구항 1의 전자 부품은, 예를 들어 한 면, 세 면, 또는 다섯 면에서 금속배선(metallization)이 제공된 단자를 가지는, 전자 칩 타입의 부품일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본체를 형성하는 재료는 알루미나 세라믹(alumina ceramics)과 같은 세라믹을 포함한다. 본 개시는 주로 세라믹 기반의 부품들을 언급하지만, 전자 부품의 본체와 캐리어 간의 TCE 불일치가 야기되는 어떠한 재료들의 조합에도 적용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 범위 내에서 본체는 임의의 종류의 기판을 포함할 수 있다. 관련된 재료는 하이브리드 세라믹 기판, 세라믹을 기반으로 하지 않는 부품, 또는 임의의 적합한 재료의 조합(예를 들어, 금속과 비금속 재료의 조합) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅(conformal coated)되거나 또는 절연 화합물(isolative compound)로 성형되고, 금속배선된 단부, 즉, 단자를 가지는 부품에 의해, 예를 들어 탄탈륨 커패시터(tantalum capacitor)에 의해, 본체가 형성될 수 있다. 다른 예는 다층 세라믹 커패시터(multilayer ceramic capacitor) 또는 다층 배리스터(multilayer varistor)의 금속배선된 단부를 구비하는 본체일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 커버층은 탈기층에 의해 포함되는 재료의 탄성 계수보다 더 높은 탄성 계수를 가지는 재료를 포함한다. 바람직하게는, 커버층에 의해 포함되는 재료의 탄성 계수는 탈기층에 의해 포함되는 재료의 탄성 계수보다 수십 배 더 높다. 예를 들어, 크롬(chromium)을 포함하는 커버층은 200 GPa 정도의 탄성 계수를 가지지만, 금속 충전 폴리머를 포함하는 젤리 같은 폴리머 탈기층은 0.01 MPa 정도의 탄성 계수를 가진다. 상대적으로 낮은 탈기층의 탄성 계수는 커버층이 팽창될 때, 커버층이 자유롭게 휠 수 있게 한다.
다른 실시예에 따르면, 탈기층과 커버층 간의 접착력(adhesion)은 탈기층과 전극 표면 간의 접착력보다 크다. 상대적으로 낮은 전극 표면에의 접착력은, 팽창 후에도 탈기층이 커버층에 접착되어 있으면서 탈기층이 전극 표면으로부터 분리될 수 있도록 하여, 비어있는 플렉시블 쉘을 형성하기 위해 커버층이 팽창될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에서 탈기층은 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 탈기층은 250℃ 이상의 온도에서 충분히 가스를 방출하는 것으로 알려진 금속 충전 실리콘을, 예를 들어 은 충전 실리콘을 포함한다. 또는, 탈기층을 형성하는 재료는, 납땜 온도에서 분해되어 가스를 방출하는 임의의 도금 가능하고 안정하지 않은 재료를 포함할 수 있다. 탈기층은 전기 전도성이고, 전극의 임의의 노출된 부분과 함께 커버층에 의해 도금될 수 있다.
유리한 실시예에 따르면, 커버층은 변형될 수 있고, 탈기층이 탈기할 때 기밀을 유지할 수 있도록 플렉시블하다. 일 실시예에 따르면, 커버층을 형성하는 재료는 구리 및/또는 니켈을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 커버층은 또한 납땜하는 동안 용융된 납땜에서 전극의 노출된 부분이 녹는 것을 방지하기 위한 침출 장벽(leaching barrier)으로 작용한다.
다른 실시예에 따르면, 탈기층은 칩 본체로부터 멀어지는 전극의 표면 상에 증착되고, 전술한 전극 표면은 탈기층에 의해 덮이지 않고 커버층이 전극에 전기적으로 연결되는 실링 경계(sealing boundary)(예를 들어, 프린지(fringe))를 포함한다. 노출된 실링 경계는 특히, 기밀 실(gastight seal) 및 전극 표면과 커버층 간의 금속 전도(metallic conduction)를 제공한다. 바람직하게는, 실링 경계는 탈기층 주위에 닫힌 원주(close circumference)를 형성한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 부품은 또한, 납땜을 용이하게 하고 커버층 상에(특히, 커버층의 일부분이나 여러 부분 또는 커버층 전체 상에) 증착된 도금 마감층(plated finishing layer)을 포함한다. 도금 마감층은 주석(tin), 주석-납 합금(tin-lead alloys), 또는 금(gold)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
다른 실시예에 따르면, 탈기층은 하나 이상의 전극 표면 상에 스크린 프린팅(screen printing)함으로써 구성된다. 또는, 탈기층은 단자를 전도성 폴리머 잉크에 침지함으로써 형성될 수 있다. 두 대안적인 실시예는 모두, 종래의 레들리스 칩 부품(leadless chip component)을 제조하는 데에 사용된 것과 동일한 장비 및 주요 재료를 사용하여, 플렉시블 단자가 제조될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 전술한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 부품은(즉, 전극 상에 형성된 탈기층, 탈기층 상에 형성된 커버층, 및 전극을 구비하는), 전자 부품을 캐리어에 납땜하는 데에 사용되고, 전자 부품의 탈기층은 납땝 공정동안 탈기하고, 전극과 커버층 간에 가스 충전 체적(gas-filled volume)을 형성하기 위해 커버층을 팽창시킨다.
또한, 전술한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 부품이 납땜 이음에 의해 캐리어에 연결되고, 전극과 커버층 간에 가스 충전 체적(gas-filled volume)이 형성된, 전자 부품 및 캐리어를 포함하는 배열이 제공된다.
또한, 전자 부품을 제공하는 단계; 적어도 하나의 연결 패드(connection pad)를 구비하는 캐리어를 제공하는 단계; 및 적어도 하나의 캐리어의 연결 패드에 적어도 하나의 전자 부품의 단자를 납땜하는 단계;를 포함하고 적어도 하나의 단자의 탈기층이 탈기하고, 적어도 하나의 단자의 커버층과 전극 간의 가스 충전 체적을 형성하는, 전술한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 부품을 캐리어에 납땜하는 방법이 제공된다.
납땜 후에, 탈기층은 기능하지 않고, 또한 단자의 기계적 또는 전기적 특성 모두에 식별 가능한 영향을 미치지 않는다. 본 발명의 범위 내에서, 따라서, 탈기층이 단자의 전극 상에 형성될 필요가 없으며, 즉, 제조를 용이하게 하는 바람직한 실시예일뿐이다. 그러나, 탈기층을 커버층과 전극 사이에 기밀 방식으로 밀봉하기 위한 목적으로, 탈기층이 적어도 전극에 의해 둘러싸여 있으면, 특히, 폐쇄 방식의 원주로 둘러싸여 있으면, 충분하다. 예를 들어, 탈기층은 전자 부품의 본체의 표면 상에, 부분적으로 또는 전체적으로 배열될 수 있다.
설명을 위해, 전자 부품의 여러 실시예가 이하의 도면들에 도시된다.
도 1a는 캐리어에 설치되기 전의, 금속배선(metallization)이 칩 부품의 세 면에 형성된 일 실시예에 따른 칩 부품의 단자의 부분 단면도를 도시한다.
도 1b는 캐리어에 설치된 후의, 도 1a에 도시된 부품의 부분 단면도를 도시한다.
도 1c는 주기적 스트레스(cyclic stress)를 적용한 후의, 도 1b에 도시된 부품의 부분 단면도를 도시한다.
도 2a는 캐리어에 설치되기 전의, 금속배선이 칩 부품의 한 면에 형성된 일 실시예에 따른 칩 부품의 단자의 부분 단면도를 도시한다.
도 2b는 캐리어에 설치된 후의, 도 2a에 도시된 부품의 부분 단면도를 도시한다.
도 2c는 주기적 스트레스(cyclic stress)를 적용한 후의, 도 2b에 도시된 부품의 부분 단면도를 도시한다.
도 3a는 캐리어에 설치되기 전의, 금속배선이 칩 부품의 다섯 면에 형성된 일 실시예에 따른 칩 부품의 단자의 부분 단면도를 도시한다.
도 3b는 캐리어에 설치된 후의, 도 3a에 도시된 부품의 부분 단면도를 도시한다.
도 3c는 주기적 스트레스(cyclic stress)를 적용한 후의, 도 3b에 도시된 부품의 부분 단면도를 도시한다.
도면 및 이하의 설명에서, 여러 실시예에서 공통되는 구성요소에는 대응되는 참조 번호들(동일한 참조 번호 또는 100씩 증가함)이 사용된다.
도 1a 내지 1c는, 칩 본체(102) 및 칩 본체(102)를 캐리어(예를 들어, 회로 기판 또는 PCB)에 납땜하기 위한 것으로 도 1b 및 도 1c에서 개략적으로 납땜 패드(118)로 나타낸 칩 단자를 포함하는, 칩 부품의 부분 단면도를 도시한다. 도 1의 전자 부품은 세 면의 금속배선을 가지므로, 칩 단자는 하부 전극(104), 상부 전극(106) 및 상부와 하부 전극(104, 106)을 전기적으로 연결하는 정면 금속배선(108)을 포함한다. "상부"라는 명칭은, 캐리어로부터 멀어지는 칩 본체(102)의 면을 나타내고, "하부"는 캐리어 쪽을 향하는 칩 본체(102)의 면을 나타낸다. 마찬가지로, 도 1은 부품의 부분 단면만 도시하지만, 도면에 도시되지 않은 부품의 단부도 도 1a 내지 도 1c에서와 동일한 구성을 가질 수 있는 것으로 이해된다.
하부 전극(104)의 표면 상에 증착된 도금 가능한 전도성 폴리머층(110)에 의해 형성된 탈기층이, 하부 전극(104)에 제공되고, 탈기층(전도성 폴리머층(110))이 전극(하부 전극(104)) 상에 형성되며, 전극(하부 전극(104))에 의해 둘러싸이도록 한다. 전기 전도성 커버층(electrically conductive cover layer)은, 도금 배리어층(plated barrier layer)(112)에 의해 형성되고, 전도성 폴리머층(110)의 표면(하부 전극(104)으로부터 멀어지는 전도성 폴리머층(110)의 표면), 하부 전극(104)의 노출된 부분, 정면 금속배선(108) 및 상부 전극(106) 상에 증착된다. 배리어층(112)은 하부 전극(104)에 전기적으로 연결되고, 배리어층(112)과 하부 전극(104) 사이에 전도성 폴리머층(110)을 기밀 방식으로 밀봉한다. 배리어층(112)은 부품(100)의 회로 기판에의 납땜을 용이하게 하는 도금 마감층(114)으로 코팅된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 도 1a의 부품은, 단자와 캐리어에 제공된 납땜 패드(118) 사이에 납땜 이음(116)을 형성함으로써 캐리어에 설치되고, 이는 마감층(114) 일부가 납땜(116)으로 용해되는 것을 야기한다(도 1b 및 1c). 납땜하는 동안, 단자의 온도가 상승되고, 전도성 폴리머층(110)이 배리어층(112)과 하부 전극(104) 사이의 밀봉된 공간에 가스를 방출하게 되고, 즉, 탈기하게 된다. 방출된 가스는 비어있는 플렉시블 쉘(120)을 형성하기 위해 배리어층(112)을 팽창시킨다. 이를 위해, 전도성 커버층(도금 배리어층(112))을 형성하는 재료는 충분히 플렉시블하다.
비어있는 플렉시블 쉘(120)의 크기는 본질적으로, 폴리머층(110)이 탈기 온도로 가열되었을 때 방출되는 가스의 양을 결정하는, 전도성 폴리머층(110)을 위해 선정된 재료에 의해 결정된다. 비어있는 플렉시블 쉘(120)은 배리어층(112)의 가장자리 부분(112e)에 의해 경계진 가장자리 부분(120e)을 포함한다. 가장자리 부분(112e)에 의해 형성된 경계는, 배리어층(112)과 하부 전극(104)의 표면의 프린지 부분(105)(도 1a) 사이에 직접 접촉하는 곳인 비어있는 플렉시블 쉘(120)의 경계와 일치하고, 배리어층(112)의 플렉시블한 부분과 배리어층(112)의 단단한 부분 사이의 경계와 일치한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 납땜(116)은 배리어층(112)의 플렉시블한 부분 및 단단한 부분 모두에 처음 연결된다.
하부 전극(104)의 표면에보다 배리어층(112)에 상대적으로 더 큰 접착력을 갖도록, 전도성 폴리머층(110)을 형성하는 재료가 선정된 경우, 비어있는 플렉시블 쉘(120)의 형성이 용이해진다. 다시 말해서, 전도성 폴리머층(110)은 전극 표면에 대해 낮은 접착력을 가져, 전도성 폴리머층(110)이 탈기할 때 전도성 폴리머층(110)이 전극(104)으로부터 분리되고 배리어층(112) 상에는 유지되어 있도록 한다.
도 1c는 납땜 이음 (116)이 형성되면, 전체 어셈블리(assembly)에 균열(crack)(122)이 납땜 이음(116)과 배리어층(112) 사이에 형성되는 것을 야기하는 온도 사이클링(temperature cycling) 및/또는 진동이 가해질 수 있음을 도시한다. 사이클의 수가 증가하면, 배리어층(112)의 부분(112e)을 포함하는 단자의 단단한 경계(rigid boundary)를 따라서, 균열(122)이 전파된다. 균열(122)의 지속적인 확장은, 비어있는 플렉시블 쉘(120)의 가장자리(120e)를 노출시킨다. 비어있는 플렉시블 쉘(120)의 가장자리 부분(120e)이 노출되면, 납땜 패드(118)에 단자의 플렉시블한 연결을 형성하는, 배리어층(112)의 플렉시블한 부분을 통해서만, 부품(100)의 칩 단자는 납땜(116)에 전기적 및 기계적으로 연결된다. 연결부의 플렉시블한 특성은, 납땜 이음에서 기계적 스트레스(mechanical stress)를 감소시키고, 균열(122)의 추가적인 전파를 방해하고, 주기적 스트레스(cyclical stress)를 견딜 수 있도록 연결의 전반적인 능력이 향상된다.
동시에, 전기적 연결은 유지되고, 금속으로 만들어진 전기 전도성 배리어층(112)을 통해 단자(104, 106)로부터 납땜 패드(118)로, 캐리어(회로 기판)로 여전히 전류가 흐를 수 있고, 따라서 금속 타입(높고 선형적인)의 전도성을 가진다. 이러한 방식으로, 전자 부품(100)은 부품(100)의 전기적 특성을 손상시키지 않으면서, 기계적으로 플렉시블한 단자를 제공한다. 이러한 방식으로, 플렉시블 단자의 높은 전기 전도성 및 선형성이 보장된다.
도 2a 내지 2c는 기본적으로 도 1a 내지 1c에 대응되지만, 칩 단자의 한 면에만 금속배선을 구비하는 전자 부품(200)의 다른 실시예를 도시한다. 따라서, 부품(200)은 하부 전극(204)만을 포함하고, 그 위에 탈기층(전도성 폴리머층(210)) 및 커버층(도금 배리어층(212))이 각각 증착된다. 다시, 배리어층(212)의 마감층(214)에 의해 코팅된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 단자(15), 특히 전도성 폴리머층(210)은 납땜하는 동안 가열되고, 배리어층(212)이 비어있는 플렉시블 쉘(220)을 형성하도록 전도성 폴리머층(210)이 탈기한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 온도 사이클링 및/또는 진동으로 인해 납땜 이음(116)과 배리어층(212) 사이에 형성되는 균열(122)이, 전체 단자를 따라서 전파되는 것이 방지되고, 이는 배리어층(212)의 플렉시블한 부분이 납땜 이음(116)과 하부 전극(204) 간의 기계적 및 전기적 연결을 보존하기 때문이다.
도 3a 내지 3c는, 단자의 다섯 면에 금속배선이 제공된 전자 부품(300)의 다른 실시예를 도시한다. 단자는, 칩 본체(302)의 단부를 원주로 감싸고, 그 전면을 완전히 덮는 전극(304)을 포함한다. 탈기층(전도성 폴리머층(310))은 프린지 부분(305)을 제외하고, 전극(304)의 전면 상에 형성되고, 상면, 하면, 및 두 측면의 표면의 부분 상에 형성된다. 이에 따라, 칩 본체(302) 및 단자의 가장자리를 둘러싼다(반면, 도 1 및 2에 도시된 실시예의 전도성 폴리머층(310)은 각 하부 전극(104, 204)상에만 배치된다). 커버층(배리어층(312))은, 전도성 폴리머층(310)의 가장자리에서 칩 본체(302)의 닫힌 원주를 따라, 전도성 폴리머층(301) 및 전극(304)의 프린지 부분(305)을 완전히 덮는다.
전도성 폴리머층(301)의 구성으로 인해, 배리어층(312)의 가장자리 부분(312e)은 칩 본체(302)의 상면, 하면 및 두 측면의 표면 상에 배열된다. 납땜(116)이 칩 단자의 상면 상으로 연장되지 않으므로, 칩 단자의 하면 상의 가장자리 부분(312e)(그리고 아마도 두 측면의 표면 상의 가장자리 부분(312e)의 일부)만이 납땜(116)에 접촉한다. 따라서, 전자 부품(330)에 기계적 및/또는 열적 스트레스가 가해지면, 균열(122)이 칩 단자의 하면 상에 본질적으로 형성된다(도 3c). 가스 체적(gas volume)이 칩 본체(302)의 정면에 주로 형성되지만, 상면, 하면 및 두 측면의 표면으로 확장된다. 납땜 이음(16)은 칩 본체(302)의 정면에서(도 3c의 왼쪽에 도시된 바와 같이), 칩 본체(302)의 하면과 두 측면의 표면의 일부에서와 함께, 비어있는 플렉시블 쉘(320)과 접촉을 유지한다.
도 1 내지 3에 도시된 실시예는 기존의 칩 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 한 면 또는 세면에 금속배선을 구비하는 부품(100, 200)의 경우, 전도성 폴리머층(110, 210)은 예를 들어, 하부 전극(104, 204)의 외부 표면의 중간 부분에 스크린 프린팅(screen-printed)될 수 있다. 전도성 폴리머층(110, 210)에 대한 스크린 프린팅 단계는, 바람직하게는 부품(100, 200)을 제조하는 동안 최종 스크린 프린팅 작업이다.
반면에, 전도성 폴리머층(310)은, 전극(304)을 전도성 폴리머 잉크(conductive polymer ink)에 침지함으로써 다섯 면에 금속배선을 구비하는 부품(300)에 증착될 수 있다. 또한, 침지 단계 동안에는, 전극(304)의 프린지 부분(305)이 전도성 폴리머 잉크에 노출되지 않게 유지되는 것이 바람직하다.
전도성 폴리머층(110, 210, 310)을 증착한 후에, 배리어층(112, 212, 312)이 전극(104, 204, 304)과 배리어층(112, 212, 312) 사이에 폴리머층(110, 210, 310)을 밀봉하기 위해 적용된다. 구체적으로, 전극(104, 204, 304)(프린지 부분(105, 305))과 배리어층(112, 212, 312) 사이에 직접 접촉이 있는 곳에, 가장자리 부분(112e, 212e, 312e)이 실링 경계(sealing boundary)를 형성한다. 배리어층(112, 212, 312)이 적용된 후에, 선택적인 마감층(114, 214, 314)이 배리어층(112, 212, 312) 상에 칩 단자를 마감하기 위해 도금된다.
전도성 폴리머층(110, 210, 310)을 증착한 후에 수행되는 제조 단계 동안, 부품(100, 200, 300)의 온도는, 납땜이 일어날 때까지, 전도성 폴리머층(110, 210, 310)의 탈기 온도 이하로 유지된다.
100, 200, 300: 전자 부품(electronic component)
102, 202, 302: 칩 본체(chip body)
104, 204, 304: 하부 전극(bottom electrode) 또는 전극(electrode)
105, 305: 프린지 부분(fringe portion)
106: 상부 전극(top electrode)
108: 정면 금속배선(face side metallization)
110, 210, 310: 탈기층(outgassing layer) 또는 전도성 폴리머층(conductive polymer layer)
112, 212, 312: 커버층(cover layer) 또는 도금 배리어층(plated barrier layer)
112e, 212e, 312e: 도금 배리어층의 가장자리 부분(edge portion of the plated barrier layer)
114, 214, 314: 도금 마감층(plated finishing layer)
116: 납땜 이음(solder joint)
118: 납땜 패드(solder pad)
120, 220, 320: 비어있는 플렉시블 쉘(hollow flexible shell)
120e, 220e, 320e: 비어있는 플렉시블 쉘의 가장자리 부분(edge portion of the hollow flexible shell)
122: 피로 균열(fatigue crack)

Claims (12)

  1. 본체(102; 202; 302) 및 상기 본체(102; 202; 302)를 캐리어(carrier)에 납땜하기 위한 적어도 하나의 단자를 포함하는 전자 부품(100; 200; 300)에 있어서,
    상기 단자는:
    상기 본체(102; 202; 302)의 표면 상에 배열되는 전극(104; 204; 304);
    상기 전극(104; 204; 304) 상에 및/또는 상기 전극(104; 204; 304)에 의해 둘러싸이게 형성되는 탈기층(110; 210; 310); 및
    상기 탈기층(110; 210; 310) 상에 형성되는 전기 전도성 커버층(112; 212; 312)을 포함하고,
    상기 탈기층(110; 210; 310)은, 가열되면 탈기하도록 구성되고,
    상기 커버층(112; 212; 312)은, 상기 전극(104; 204; 304)에 전기적으로 연결되고, 상기 커버층(112; 212; 312)과 상기 전극(104; 204; 304) 사이에 상기 탈기층(110; 210; 310)을 기밀 방식(gastight manner)으로 밀봉하는 것인, 전자 부품(100; 200; 300).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체(102; 202; 302)를 형성하는 재료는, 알루미나 세라믹과 같은 세라믹을 포함하는, 전자 부품(100; 200; 300).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커버층(112; 212; 312)은, 상기 탈기층(110; 210; 310)에 의해 포함되는 재료의 탄성 계수보다 더 높은 탄성 계수를 가지는 재료를 포함하는, 전자 부품(100; 200; 300).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈기층(110; 210; 310)과 상기 커버층(112; 212; 312) 간의 접착력은, 상기 탈기층(110; 210; 310)과 상기 전극의 표면 간의 접착력보다 큰, 전자 부품(100; 200; 300).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈기층(110; 210; 310)은, 전도성 폴리머를 포함하는, 전자 부품(100; 200; 300).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈기층(110; 210; 310)은, 금속 충전 실리콘, 특히 은 충전 실리콘을 포함하는, 전자 부품(100; 200; 300).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버층(112; 212; 312)은, 구리 및/또는 니켈을 포함하는, 전자 부품(100; 200; 300).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈기층(110; 210; 310)은, 상기 본체(102; 202; 302)로부터 멀어지는 상기 전극(104; 204; 304)의 표면 상에 증착되고, 상기 전극의 표면은 상기 탈기층(110; 210; 310)에 의해 덮이지 않고 상기 커버층(112; 212; 312)이 상기 전극(104; 204; 304)에 전기적으로 연결되는 곳인 실링 경계(105; 305)를 포함하는, 전자 부품(100; 200; 300).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버층(112; 212; 312) 상에 증착되는 도금 마감층(plated finishing layer)(114; 214; 314)을 더 포함하는, 전자 부품(100; 200; 300).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈기층(110; 210; 310)은, 상기 전극 상에 스크린 프린팅되는, 전자 부품(100; 200; 300).
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈기층(110; 210; 310)은, 상기 단자를 전도성 폴리머 잉크에 침지시킴으로써 구성되는, 전자 부품(100; 200; 300).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 전자 부품(100; 200; 300)을 캐리어에 납땜하는 방법에 있어서,
    상기 전자 부품(100; 200; 300)을 제공하는 단계;
    적어도 하나의 연결 패드(118)를 구비하는 캐리어를 제공하는 단계; 및
    상기 전자 부품(100; 200; 300)의 적어도 하나의 단자를, 상기 캐리어의 상기 적어도 하나의 연결 패드(118)에 납땜하는 단계를 포함하고,
    상기 납땜하는 단계에 있어서, 상기 적어도 하나의 단자의 상기 탈기층(110; 210; 310)으로부터 방출된 가스가, 상기 전극(104; 304)과 상기 적어도 하나의 단자의 상기 커버층(112; 212; 312) 사이에 가스 충전 체적(gas-filled volume)을 형성하기 위해 상기 커버층(112; 212; 312)을 팽창시키는, 방법.
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