KR20230061800A - 탄탈 커패시터 - Google Patents

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KR20230061800A
KR20230061800A KR1020210146405A KR20210146405A KR20230061800A KR 20230061800 A KR20230061800 A KR 20230061800A KR 1020210146405 A KR1020210146405 A KR 1020210146405A KR 20210146405 A KR20210146405 A KR 20210146405A KR 20230061800 A KR20230061800 A KR 20230061800A
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tantalum
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bent portion
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양완석
신홍규
이춘우
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터는 탄탈 분말을 포함하며, 일 단면으로 노출되는 탄탈 와이어를 갖는 탄탈 바디; 제1 방향으로 대향하는 제5 및 제6 면, 제2 방향으로 대향하는 제3 및 제4 면, 제3 방향으로 대향하는 제1 및 제2 면을 포함하고, 상기 탄탈 바디를 둘러싸도록 형성된 몰드부; 상기 몰드부의 제2 면으로 노출되고 상기 탄탈 와이어와 전기적으로 연결되는 양극 리드 프레임; 및 상기 양극 리드 프레임과 이격되고, 상기 몰드부의 제2 면으로 노출되는 음극 리드 프레임; 을 포함하고, 상기 양극 리드 프레임은 제1 접속부 및 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제1 절곡부는 상기 제1 접속부를 기준으로 상기 탄탈 바디 측으로 70° 이상 80° 이하 범위 내의 경사각을 이루고 있을 수 있다.

Description

탄탈 커패시터 {TANTALUM CAPACITOR}
본 발명은 탄탈 커패시터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 정전 용량이 향상된 탄탈 커패시터에 관한 것이다.
세트 장비의 슬림화로 인하여, 부품 산업 또한 그 영향으로 소형화가 이루어지는 상황이고, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 디스플레이 대형화와　고사양 AP(Application Processor) 적용에 따른 배터리 용량 증가로 관련 시장에서는 커패시터의 고용량, 소형화를 요구하고 있다.
탄탈륨(tantalum: Ta) 소재는 융점이 높고 연성 및 내부식성 등이 우수한 기계적 또는 물리적 특징으로 인해 전기, 전자, 기계 및 화공을 비롯하여 우주 및 군사 분야 등 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되는 금속이다. 이러한 탄탈륨 소재는 안정된 양극 산화 피막을 형성시킬 수 있는 특성으로 인해 소형 캐패시터의 양극 소재로 널리 이용되고 있으며, 최근 들어 전자 및 정보 통신과 같은 IT 산업의 급격한 발달로 인해 매년 그 사용량이 급격히 증가하는 실정이다.
종래의 탄탈륨 캐패시터는 탄탈륨 소재와 전극을 연결하기 위하여, 내부 리드 프레임이나 프레임 없이 단자를 외부로 추출하는 구조를 사용한다.
이때, 내부 리드 프레임을 사용하는 구조의 경우, 양극과 음극을 구성하는 리드 프레임에 의해 몰드부 내 탄탈륨 소재가 차지하는 공간이 줄어들며, 정전 용량은 탄탈륨 소재의 체적에 비례하므로 이 경우 정전 용량 제한의 문제점이 있을 수 있으며, 프레임 없이 단자를 외부로 추출하는 구조의 경우 접촉하는 재료가 다수 존재함에 따라 다수의 접촉 재료에 의한 접촉 저항이 상승하므로 캐패시터의 등가직렬저항(ESR, Equivalent Series Resistance)이 높아지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 프레임 없이 단자를 외부로 추출하는 구조의 경우, 음극 리드 프레임은 제품의 측면에 위치하므로, 탄탈륨 소재와 음극 리드 프레임 사이에 솔더가 형성되는 용접 거리를 확보해야 하는 등의 이유로 인해 탄탈륨 소재의 내부 용적률이 작아지므로 정전 용량이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 고용량의 구현이 가능한 탄탈 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기계적 강도를 향상시켜 신뢰성이 우수한 탄탈 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내전압을 높여 파괴전압(BDV, Breakdown Voltage)을 향상시킨 탄탈 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 단자와 탄탈 바디의 접촉으로 인한 쇼트(Short) 불량을 방지할 수 있는 탄탈 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 ESR을 저감시킬 수 있는 탄탈 커패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터는 탄탈 분말을 포함하며, 일 단면으로 노출되는 탄탈 와이어를 갖는 탄탈 바디; 제1 방향으로 대향하는 제5 및 제6 면, 제2 방향으로 대향하는 제3 및 제4 면, 제3 방향으로 대향하는 제1 및 제2 면을 포함하고, 상기 탄탈 바디를 둘러싸도록 형성된 몰드부; 상기 몰드부의 제2 면으로 노출되고 상기 탄탈 와이어와 전기적으로 연결되는 양극 리드 프레임; 및 상기 양극 리드 프레임과 이격되고, 상기 몰드부의 제2 면으로 노출되는 음극 리드 프레임; 을 포함하고, 상기 양극 리드 프레임은 제1 접속부 및 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제1 절곡부는 상기 제1 접속부를 기준으로 상기 탄탈 바디 측으로 70° 이상 80° 이하 범위 내의 경사각을 이루고 있는 것일 수 있다.
본 발명의 일 효과로서, 고용량의 구현이 가능한 탄탈 커패시터를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 효과로서, 기계적 강도를 향상시켜 신뢰성이 우수한 탄탈 커패시터를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 효과로서, 내전압을 높여 파괴전압(BDV, Breakdown Voltage)을 향상시킨 탄탈 커패시터를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 효과로서, 단자와 탄탈 바디의 접촉으로 인한 쇼트(Short) 불량을 방지할 수 있는 탄탈 커패시터를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 효과로서, ESR을 저감시킬 수 있는 탄탈 커패시터를 제공할 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 실시예에 따른 탄탈 커패시터를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1의 탄탈 커패시터를 I 방향에서 바라본 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예 및 그 변형예에 따른 탄탈 커패시터의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 측면도이다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미할 수 있다.
도면에서, X 방향은 제1 방향, L 방향 또는 길이 방향, Y 방향은 제2 방향, W 방향 또는 폭 방향, Z 방향은 제3 방향, T 방향 또는 두께 방향으로 정의될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터를 다른 방향에서 바라본 사시도이다. 도 3은 도 1의 탄탈 커패시터를 I 방향에서 바라본 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 탄탈 커패시터(100)는, 탄탈 분말을 포함하며, 일 단면으로 노출되는 탄탈 와이어(111)를 갖는 탄탈 바디(110); 제1 방향으로 대향하는 제5 및 제6 면(5, 6), 제2 방향으로 대향하는 제3 및 제4 면(3, 4), 제3 방향으로 대향하는 제1 및 제2 면(1, 2)을 포함하고, 상기 탄탈 바디(110)를 둘러싸도록 형성된 몰드부(120); 상기 몰드부(120)의 제2 면(2)으로 노출되고 상기 탄탈 와이어(111)와 전기적으로 연결되는 양극 리드 프레임(130); 및 상기 양극 리드 프레임(130)과 이격되고, 상기 몰드부(120)의 제2 면(2)으로 노출되는 음극 리드 프레임(140); 을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 양극 리드 프레임(130)은 제1 접속부(132), 제1 리드부(133) 및 제1 절곡부(131)를 포함하고, 상기 제1 절곡부(131)는 상기 제1 접속부(132)를 기준으로 상기 탄탈 바디(110) 측으로 70° 이상 80° 이하의 범위 내의 경사각을 이루고 있을 수 있다.
탄탈 바디(110)는 탄탈 재질을 이용하여 형성되고, 일 예로서 탄탈(Ta) 분말과 바인더를 일정 비율로 혼합하여 교반시키고, 이 혼합된 분말을 압축하여 대체로 직육면체로 성형한 후 이를 고온 및 고진동 하에서 소결시켜 제작할 수 있다.
또한, 탄탈 바디(110)는 바디의 X 방향으로 노출되는 탄탈 와이어(111)를 가질 수 있다. 탄탈 와이어(111)는 상기 탄탈 분말과 바인더가 혼합된 분말을 압축하기 전에, 그 중심으로부터 편심되도록 상기 탄탈 분말과 바인더의 혼합물에 삽입하여 장착할 수 있다. 즉, 탄탈 바디(110)는 바인더를 혼합한 탄탈 분말에 탄탈 와이어(111)를 삽입 장착하여 원하는 크기의 탄탈 소자를 성형한 다음, 상기 탄탈 소자를 고온 및 고진공(10-5 torr 이하) 분위기에서 30 분 정도 소결시켜 제작할 수 있다.
양극 리드 프레임(130)은 니켈/철 합금 등의 도전성 금속으로 이루어질 수 있으며, 일체형으로 이루어진 제1 접속부(132), 제1 절곡부(131) 및 제1 리드부(133)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 양극 리드 프레임(130)의 제1 접속부(132)는 몰드부(120)의 제2 면(2)으로 노출되어, 기판 실장시 단자의 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 제1 접속부(132)는 탄탈 바디(110)와 이격되어 배치될 수 있으며, 상기 제1 접속부(132)와 탄탈 바디(110)의 이격된 공간에는 후술하는 몰드부(120)를 구성하는 수지 성분 등이 채워져 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 리드부(133)는 양극 리드 프레임(130)에서 제1 접속부(132) 및 제1 절곡부(131)를 제외한 부분을 의미할 수 있다. 이 때, 상기 양극 리드 프레임(130)은 절단면을 포함할 수 있으며, 상기 절단면을 기준으로 절곡되는 부위가 제1 절곡부(131)를, 절곡되지 않은 부분이 제1 리드부(133)를 각각 의미할 수 있다. 상기 절단면은 상기 양극 리드 프레임(130)의 제1 방향, 제2 방향 및/또는 제3 방향으로 형성될 수 있다. 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)의 경우 양극 리드 프레임은 절단면을 가지고, 제1 리드부가 존재하는 구조를 가지나, 후술하는 도 7과 같이 양극 리드 프레임이 상기 절단면을 가지지 않는 구조 또한 가능하며, 상기 절단면을 가지지 않는 구조의 경우 제1 절곡부 만이 존재하고 제1 리드부가 존재하지 않는 구조를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 절곡부(131)는 제1 접속부(132)를 기준으로 탄탈 바디 측으로 70° 이상 80° 이하의 범위 내의 경사각(a)을 이루고 있을 수 있다. 즉, 제1 접속부(132)와 제1 절곡부(131)가 이루는 예각(a)의 크기는, 70° 이상 80° 이하일 수 있다. 상기 제1 절곡부(131)가 탄탈 바디 측으로 경사각(a)을 이룬다는 것은, 제1 절곡부(131)에서 절곡 부위 타측의 말단이 탄탈 바디 방향을 향하는 구조를 의미할 수 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 경사각(a)은 제1 절곡부(131)와 제1 접속부(132) 사이의 각도를 의미할 수 있다. 상기 경사각(a)은 80° 이하, 79° 이하, 78° 이하, 77° 이하, 76° 이하 또는 75° 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 절곡부(131)와 제1 접속부(132) 사이의 경사각(a)이 상기 범위를 만족하는 경우, 탄탈 와이어(111)가 제1 절곡부(131)에 용접될 때 눌림 현상에 의한 제1 절곡부(131)의 처짐이 발생하지 않을 수 있다. 또한, 기존의 지지부가 필요하였던 종래 탄탈 커패시터에 비하여 제1 절곡부(131)의 처짐 현상이 최소화 될 수 있으므로, 지지부 없이도 제1 절곡부(131)의 형상이 유지될 수 있다. 반면 제1 절곡부(131)와 제1 접속부(132) 사이의 경사각(a)이 상기 범위를 벗어나는 경우, 탄탈 바디 및 탄탈 와이어의 위치 변화로 인하여 탄탈 와이어(111) 및/또는 탄탈 바디(110)가 노출되는 불량이 발생할 가능성이 높아질 수 있다. 구체적으로, 상기 경사각(a)이 80°를 초과하는 경우, 탄탈 와이어(111)가 몰드부(120)의 제5 면(5)으로부터 외부로 노출되거나, 탄탈 바디(110)가 몰드부(120)의 제1 면(1)으로부터 외부로 노출되는 불량이 발생할 수 있다.
한편, 본 개시에서 경사각(a)은, 제1 절곡부(131) 및 제1 접속부(132)가 이루는 예각을 의미할 수 있다. 이 때, 제1 절곡부(131) 및 제1 접속부(132)는 모두 Y 방향으로의 폭을 갖는 입체 형상을 갖는 바, 경사각(a) 또한 일 영역에서의 각도가 아닌 제1 절곡부(131)의 Y 방향을 따른 폭의 복수의 영역에서 측정된 각도의 평균값일 수 있다. 일례로서, 제1 절곡부(131)가 제1 접속부(132)와 예각을 이루는 영역에서 Y 방향(폭 방향)을 따라 등 간격으로 서로 이격된 10 곳의 각도를 모두 측정한 다음, 측정된 각도들의 평균값을 경사각(a)로 지정할 수 있다.
한편, 일례에 따른 탄탈 커패시터(100)에서, 제1 절곡부(131)와 제1 접속부(132) 사이의 경사각(a)은 70° 이상의 범위 내일 수 있다. 상기 경사각(a)은, 71° 이상, 72° 이상, 73° 이상, 74° 이상 또는 75° 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 제1 절곡부(131)와 제1 접속부(132)의 경사각이 전술한 범위를 만족하는 경우 제품의 용량을 증가시키면서도 기계적 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 반면, 상기 범위를 벗어나는 경우, 탄탈 바디(110)와 양극 리드 프레임(130)의 제1 접속부(132)가 접촉하여 쇼트(short) 불량이 발생할 수 있다.
전술한 제1 절곡부(131)는 양극 리드 프레임(130)의 중앙 부위에 형성되나(도 1 내지 도 8), 이에 제한되지 않고, 양극 리드 프레임(130)의 외측에 형성되거나 또는 양극 리드 프레임의 일측에 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 양극 리드 프레임(131)에서 절곡되어 전술한 경사각을 만족하는 구조로 탄탈 와이어(111)와 접속하는 다양한 형태로의 변형이 가능할 것이다.
하기 표 1은 길이(L) 7.3mm, 폭(W) 4.3mm 및 두께(T) 1.5mm 사이즈의 탄탈 바디(110)를 길이(L) 4.45mm 및 두께 1.1mm의 몰드부(120)에 적용한 탄탈 커패시터(100)에 대하여 제1 절곡부(131) 및 제1 접속부(132) 간의 경사도(a)를 달리한 경우의 실험예를 나타낸다.
경사도(a)(˚) 밴딩높이(mm) Wire노출
(Top)		 노출불량(Bot) Short
(High LC)		 노출불량(MK)
95 0.67 X O X O
90 0.67 X O O O
85 0.67 X O O O
80 0.65 O O O O
75 0.64 O O O O
70 0.63 O O O O
65 0.61 O O O X
60 0.58 O X O X
55 0.55 O X X X
상기 [표 1]을 참조하면, 제1 절곡부(131)와 제1 접속부(132) 간의 경사각 a가 70° 미만으로 작아지는 경우 탄탈 와이어(111)와 제1 절곡부(131)의 용접 시 탄탈 바디(110)가 몰드부(120)의 제6 면(6) 측에 근접하게 되어, 탄탈 바디(110)가 몰드부(120)의 외부로 노출되는 불량이 발생하게 된다.
반면, 제1 절곡부(131)의 각도가 80° 초과로 커지는 경우 탄탈 와이어(111)와 제1 절곡부(131)의 용접 시 탄탈 와이어(111)가 몰드부(120)의 제5 면(5) 측에 근접하게 되어, 탄탈 와이어(111)가 몰드부(120)의 외부로 노출되는 불량이 발생하게 된다.
따라서, 상기 [표 1]을 통해 탄탈 커패시터(100)의 제1 절곡부(131)의 제1 접속부(132) 대비 경사각(a)을 소정의 범위로 조절하여 동일한 규격에서도 최대화된 용량의 탄탈 커패시터를 제공할 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서 같은 크기에서도 소체의 체적 증가에 따라 내전압이 향상되는 탄탈 커패시터의 특성을 극대화 할 수 있으며, 부품의 BDV를 향상시켜 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 [표 1]을 참조하면, 제1 절곡부(131)의 제1 접속부(132) 대비 경사각(a)이 60° 이하로 작아지는 경우, 탄탈 바디(110)가 몰드부(120)의 제2 면(2)에 근접하게 되어, 탄탈 바디(110)가 몰드부(120)의 외부로 노출되는 불량이 발생하게 된다.
또한, 상기 [표 1]을 참조하면, 제1 절곡부(131)의 제1 접속부(132) 대비 경사각(a)이 55° 이하로 작아지거나, 95° 이상으로 커지는 경우, 탄탈 바디(110)가 제1 접속부(132)에 근접하게 되어, 탄탈 바디(110)와 양극 리드 프레임(130)의 제1 접속부(132)가 쇼트(short)되는 불량이 발생할 수 있다.
또한, [표 1]을 통해 제1 절곡부(131)의 제1 접속부(132) 대비 경사각(a)을 소정의 범위로 조절함으로 인하여 제1 절곡부(131)의 벤딩 높이를 일정한 높이로 조절할 수 있음을 확인할 수 있다. 상기 벤딩 높이를 가지는 제1 절곡부(131)는 절곡된 구조로 인하여 용접 시 발생하는 기계적 충격을 효과적으로 완화할 수 있다.
이와 같이 탄탈 와이어(111)가 제1 절곡부(131)와 접합될 때, 제1 절곡부(131)는 제1 접속부(132) 또는 몰드부(120)의 제2 면(2)과 높은 경사각을 가지고 있으므로, 용접 시 제1 절곡부(131)가 탄탈 와이어(111)로부터 압력을 받는 제3 방향에 있어서 제1 접속부(132)의 기계적 응력이 향상될 수 있다. 이에 종래 탄탈 커패시터에서 요구되던 제1 접속부를 지지하는 지지부의 구성이 필요 없게 되어, 그만큼 탄탈 바디(110)의 체적이 증가되어 탄탈 바디(110)의 고용량화가 가능하다.
한편, 상술한 바와 같이 제1 절곡부(131)가 제1 접속부(132) 또는 몰드부(120)의 제2 면(2)과 높은 경사각(a)을 가지고 있으므로, 탄탈 와이어(111)가 동일한 길이를 가진다고 가정할 때, 기존의 구조에 비하여 탄탈 바디(110)의 제1 방향(X)을 따른 길이가 증가될 수 있고, 이 또한 탄탈 바디(110)의 고용량화에 기여할 수 있다.
이때, 상기 용접은 전기 스폿 용접 방식을 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)에서, 몰드부(120)는 양극 리드 프레임(130)의 제1 접속부(132)의 일면과 음극 리드 프레임(140)의 제2 접속부(142)의 일면이 노출되도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 탄탈 커패시터의 몰드부(120)는 탄탈 바디(110)를 둘러싸도록 EMC(에폭시 몰딩 컴파운드; epoxy molding compound) 등의 수지를 트랜스퍼 몰딩(transfer molding)하여 형성될 수 있다. 이러한 몰드부(120)는 외부로부터 탄탈 와이어(111) 및 탄탈 바디(110)를 보호하는 역할을 수행한다.
제1 접속부(132)는, 서로 다른 두께를 갖는 제1 및 제2 영역(132a, 132b)을 포함할 수 있다. 도 3의 측면도를 참조하면, 제1 접속부(132)의 제1 영역(132a)의 두께는, 제2 영역(132b)의 두께보다 작을 수 있고, 그에 따라 제1 및 제2 영역(132a, 132b)의 상면 간에 단차(step)가 형성될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 접속부(132)의 제1 영역(132a) 상에 리세스(R)가 형성될 수 있다. 한편, 제1 접속부(132)의 제1 영역(132a)은, 제1 접속부(132)의 제2 영역(132b)에 비하여 탄탈 바디(110)에 가까울 수 있다. 즉, 제1 접속부(132)의 상기 제1 영역(132a)은 제1 방향(X)에 있어서 상기 제2 영역(132b)보다 내측에 위치할 수 있다. 또한, 제3 방향(Z)에서 바라볼 때, 탄탈 바디(110)의 적어도 일부는 제1 접속부(132)의 제1 영역(132a)의 적어도 일부와 중첩될 수 있다.
제1 접속부(132) 중 탄탈 바디(110)와 가까운 제1 영역(132a)이 제2 영역(132b)에 비해 두께가 낮아짐에 따라, 탄탈 바디(110)와 제1 접속부(132)가 서로 이격된 거리가 길어져 쇼트 불량이 발생할 가능성이 낮아질 수 있다. 또한, 그만큼 탄탈 바디(110)의 체적을 증가시킬 수 있어, 탄탈 바디(110) 및 탄탈 커패시터(100)의 고용량화에 유리하다.
제1 리드부(133)는 양극 리드 프레임(130)의 일 구성으로서, 몰드부(120)의 외측으로 돌출되어 배치될 수 있다. 상기 제1 리드부(133)는 양극 리드 프레임(130)에서 제1 절곡부(131)의 절곡 부위를 경계로 전술한 제1 접속부(132)와 나누어지는 영역을 의미할 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 양극 리드 프레임(130)은 제1 절곡부(131), 제1 접속부(132) 및 제1 리드부(133)을 포함할 수 있으며, 이 중 제1 리드부(133)는 몰드부(120)의 외부로 돌출될 수 있다. 본 예시와 같이 제1 리드부(133)가 몰드부(120)의 외부로 돌출되어 배치되는 경우 본 발명에 따른 탄탈 커패시터(100)의 기판 실장시 솔더의 접합 면적을 증가시켜 기판 고착력을 향상시킬 수 있다.
음극 리드 프레임(140)은 니켈/철 합금 등의 도전성 금속으로 이루어질 수 있으며, 일체형으로 이루어진 제2 절곡부(141), 제2 접속부(142) 및 제2 리드부(143)를 포함할 수 있다.
상기 제2 접속부(142)는 양극 리드 프레임(130)의 제1 접속부(132)와 제1 방향(X)으로 서로 평행하게 이격되어 배치될 수 있다. 상기 음극 리드 프레임(140)의 제2 접속부(142)는 몰드부(120)의 제2 면(2)으로 노출될 수 있다. 상기 제2 접속부(142)는 몰드부(120)의 하면으로 노출되어 기판 실장시 단자의 역할을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 제2 접속부(142)는 탄탈 바디(110)와 접하여 있을 수 있으며, 본 발명에 따른 탄탈 커패시터(100)의 음극으로 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제2 절곡부(141)는 탄탈 바디(110) 측으로 수직 절곡되어 있을 수 있다. 도 2를 참조하면, 음극 리드 프레임(140)은 제2 절곡부(141), 제2 접속부(142) 및 제2 리드부(143)를 포함하고, 상기 제2 절곡부(141)는 탄탈 바디(110)쪽으로 절곡되어 있을 수 있다. 이를 통해 본 실시형태의 탄탈 커패시터의 기계적 강도를 극대화 할 수 있다.
도 2를 참조하면 제2 절곡부(141)는 음극 리드 프레임의 중앙 부위에 형성되나, 이에 제한되는 것은 아니고, 음극 리드 프레임의 외측에 형성되거나 또는 음극 리드 프레임의 일측에 형성될 수 있으며, 음극 리드 프레임(140)에서 절곡된 구조로 탄탈 바디(110)와 접속하는 다양한 형태로의 변형이 가능할 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 제2 리드부(143)는 음극 리드 프레임(140)에서 제2 접속부(142) 및 제2 절곡부(141)를 제외한 부분을 의미할 수 있다. 이 때, 상기 음극 리드 프레임(140)은 절단면을 포함할 수 있으며, 상기 절단면을 기준으로 절곡되는 부위가 제2 절곡부(141)를, 절곡되지 않은 부분이 제2 리드부(143)를 각각 의미할 수 있다. 상기 절단면은 상기 음극 리드 프레임(140)의 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및/또는 제3 방향(Z)으로 형성될 수 있다. 본 명세서에서 음극 리드 프레임(140)은 절단면을 가지고, 제2 리드부가 존재하는 구조를 기준으로 도면을 작성하였으나, 본 발명의 양극 리드 프레임(130) 또는 음극 프레임(140)은 상기 절단면을 가지지 않을 수 있고, 음극 프레임(140)이 상기 절단면을 가지지 않는 경우 제2 절곡부(141) 및 제2 접속부(142)만이 존재하고 제2 리드부가 존재하지 않는 구조를 의미할 수 있다. 이러한 구조는 몰드부의 제2 면(2)으로만 접속부가 노출되는 구조로, 다른 부품 과의 쇼트를 방지할 수 있으며, 기판의 실장 밀도를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 2를 참조하면, 음극 리드 프레임(140)의 제2 리드부(143)는 몰드부(120)의 외측으로 돌출되어 배치될 수 있다. 상기 제2 리드부(143)는 음극 리드 프레임(140)에서 제2 절곡부(141)의 절곡 부위를 경계로 전술한 제2 접속부(142)와 나누어지는 영역을 의미할 수 있다. 도 2를 참조하면, 음극 리드 프레임(140)은 제2 절곡부(141), 제2 접속부(142) 및 제2 리드부(143)을 포함할 수 있으며, 이 중 제2 리드부(143)는 몰드부(120)의 외부로 돌출될 수 있다. 본 예시와 같이 제2 리드부(143)가 몰드부(120)의 외부로 돌출되어 배치되는 경우 본 발명에 따른 탄탈 커패시터의 기판 실장시 솔더의 접합 면적을 증가시켜 기판 고착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 음극 리드 프레임이 별도의 절단면을 가지지 않는 경우, 상기 음극 리드 프레임은 제2 절곡부와 제2 접속부를 포함할 수 있으며, 제2 리드부를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우 음극 리드 프레임은 제2 접속부를 통해서만 몰드부의 외부로 노출될 수 있다.
일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)는 전술한 제1 접속부(132) 상에 양극 단자가 형성되고, 제2 접속부(142) 상에 음극 단자가 형성될 수 있다, 상기 양극 단자 및/또는 음극 단자는 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.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)와 비교할 때 제1 접속부(131)에 홈(131h)이 형성된다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서는 제1 접속부(131) 및 홈(131h)에 대해서만 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 일 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에에 따른 탄탈 커패시터(200)의 경우, 양극 리드 프레임(130)은 제1 절곡부(131)의 단부에 상기 탄탈 와이어가 끼움 결합되는 홈(131h)이 배치되어 있을 수 있다. 도 4를 참조하면, 양극 리드 프레임(131)의 제1 절곡부(131)의 단부에 홈(131h)이 배치되어 있을 수 있으며, 탄탈 와이어(111)은 상기 제1 절곡부(131)의 단부의 홈에 끼움 결합되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 탄탈 와이어(111)와 제1 절곡부(131)의 단부가 접하는 면은 U자 형상인 것으로 설명하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요시 반원형, V자 형상 또는 사각 형상일 수도 있다.
다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터(200)는 제1 절곡부(131)의 단부에 상기 탄탈 와이어(111)가 끼움 결합되는 홈이 배치됨으로써 제1 절곡부(131)와 탄탈 와이어(111)의 접촉 면적을 증가시켜 용접시 안정된 작업이 이루어지도록 하여 전기적 연결성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다. 이러한 홈을 형성하는 방법을 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 제1 절곡부(131)의 일부를 펀칭 또는 절개하여 형성할 수 있다.
그 외에 다른 내용은 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예 및 그 변형예에 따른 탄탈 커패시터의 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 또 다른 실시예 및 그 변형예에 따른 탄탈 커패시터(300A, 300B)는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)와 비교할 때 양극 리드 프레임(130)이 제1 접속부(131)의 말단에 배치된 벤딩부(134)를 더 포함한다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서는 벤딩부(134) 및 벤딩부(134)에 형성된 홈(134h)에 대해서만 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 일 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터(300A)에서, 양극 리드 프레임(130)은 제1 절곡부(131)의 말단에 벤딩부(134)를 포함하고, 상기 벤딩부(134)가 탄탈 와이어(111)에 접속되어 있을 수 있다. 도 5는 제1 절곡부(131)의 말단에 벤딩부(134)가 배치되며, 벤딩부(134)가 탄탈 와이어(111)의 하면에 접촉 연결되는 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터(300A)를 나타낸 도면이다. 이 때, 벤딩부(134)는 탄탈 와이어(111)의 하단으로 절곡되어 있을 수 있으며, 벤딩부(134)의 상면(134a)이 탄탈 와이어(111)의 하면과 접속되어 있을 수 있다.
한편, 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터(300A)의 경우, 상기 벤딩부(134)에 홈(134h)이 배치되어 있을 수 있다. 또한, 상기 벤딩부(134)의 홈(134h)을 통해 탄탈 와이어(111)가 상기 벤딩부(134)와 접하여 있을 수 있다. 이 때, 벤딩부(134)는 탄탈 와이어(111)를 향하여 절곡되어 있을 수 있으며, 탄탈 와이어(111)의 적어도 일부가 벤딩부(134)의 홈(134h)에 배치되어 접촉 연결되어 있을 수 있다.
도 6은 도 5의 탄탈 커패시터의 변형예(300B)의 예시를 도면이다. 도 6을 참조하면, 제1 절곡부(131)의 말단에 벤딩부(134)가 배치될 수 있으며, 탄탈 와이어(111)가 상기 벤딩부(134)와 접하여 있을 수 있다. 이 때, 벤딩부(134)는 탄탈 와이어(111)의 측면으로 절곡되어 있을 수 있으며, 벤딩부(134)의 측면이 탄탈 와이어(111)의 일 단부 또는 측면과 접속되어 있을 수 있다.
전술한 실시형태와 같이, 제1 절곡부의 말단에 벤딩부(134)를 배치하고, 상기 벤딩부(134)를 통해 탄탈 와이어가 접속하도록 하여, 탄탈 와이어(111)의 길이를 줄일 수 있고, 이에 탄탈 와이어의 줄어든 길이만큼 탄탈 바디(110)의 길이를 더 늘려 탄탈 바디(110)의 체적 및 용량을 더 확보할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서 탄탈 와이어(111)가 벤딩부(134)를 통해 제1 절곡부(131)와 접합될 때, 제1 절곡부(131)는 제1 접속부(132) 또는 몰드부(120)의 제2 면(2)과 높은 경사각을 가지고 있으므로, 용접 시 제1 절곡부(131)가 탄탈 와이어(111)로부터 압력을 받는 제3 방향에 있어서 제1 접속부(132)의 기계적 응력이 향상될 수 있다. 이에 종래 탄탈 커패시터에서 요구되던 제1 접속부를 지지하는 지지부의 구성이 필요 없게 되어, 그만큼 탄탈 바디(110)의 체적이 증가되어 탄탈 바디(110)의 고용량화가 가능하다. 한편, 상술한 바와 같이 제1 절곡부(131)가 제1 접속부(132) 또는 몰드부(120)의 제2 면(2)과 높은 경사각(a)을 가지고 있으므로, 탄탈 와이어(111)가 동일한 길이를 가진다고 가정할 때, 기존의 구조에 비하여 탄탈 바디(110)의 제1 방향(X)을 따른 길이가 증가될 수 있고, 이 또한 탄탈 바디(110)의 고용량화에 기여할 수 있다.
이때, 상기 용접은 전기 스폿 용접 방식을 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
그 외에 다른 내용은 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터(400)는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)와 비교할 때 양극 리드 프레임(130)이 리드부를 포함하지 않고, 제1 절곡부(131) 및 제1 접속부(132)만을 포함한다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서는 양극 리드 프레임(130)의 구조에 대해서만 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 일 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
도 7에 나타나듯이, 양극 리드 프레임(130)이 별도의 절단면을 가지지 않는 경우, 상기 양극 리드 프레임(130)은 제1 절곡부(131)와 제1 접속부(132)를 포함할 수 있으며, 리드부를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우 양극 리드 프레임(130)은 제1 접속부(132)를 통해서만 몰드부(120)의 외부로 노출될 수 있다. 이러한 구조는 몰드부(130)의 제2 면(2)으로만 접속부가 노출되는 구조로, 다른 부품 과의 쇼트를 방지할 수 있으며, 기판의 실장 밀도를 높일 수 있는 장점이 있다.
그 외에 다른 내용은 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터의 측면도이다.
도 8을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 탄탈 커패시터(500)는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄탈 커패시터(100)와 비교할 때 탄탈 바디(110)와 음극 리드 프레임(140)사이에 배치된 도전성 접착층(150)을 더 포함한다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서는 도전성 접착층(150)의 구조에 대해서만 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 일 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 음극 리드 프레임(140)의 제2 접속부(142)와 탄탈 바디(110) 사이에는 도전성 접착층(150)이 배치될 수 있다. 또한, 음극 리드 프레임(140)의 제2 절곡부(141)와 탄탈 바디(110) 사이에 도전성 접착층이 배치될 수 있다.
도전성 접착층(150)은 예를 들어 에폭시 계열의 열경화성 수지 및 은(Ag) 등의 도전성 금속 분말을 포함하는 도전성 접착제를 일정량 도포하고 경화하여 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 탄탈 커패시터(110)에 도전성 접착층(150)이 적용되는 경우 음극 리드 프레임(140)의 고착 강도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만 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, 300A, 300B, 400, 500: 탄탈 커패시터
110: 탄탈 바디
111: 탄탈 와이어
120: 몰드부
130: 양극 리드 프레임
131: 제1 절곡부
132: 제1 접속부
133: 제1 리드부
140: 음극 리드 프레임
141 제2 절곡부
142: 제2 접속부
143: 제2 리드부
150: 도전성 접착층

Claims (14)

  1. 탄탈 분말을 포함하며, 일 단면으로 노출되는 탄탈 와이어를 갖는 탄탈 바디;
    제1 방향으로 대향하는 제5 및 제6 면, 제2 방향으로 대향하는 제3 및 제4 면, 제3 방향으로 대향하는 제1 및 제2 면을 포함하고, 상기 탄탈 바디를 둘러싸도록 형성된 몰드부;
    상기 몰드부의 제2 면으로 노출되고 상기 탄탈 와이어와 전기적으로 연결되는 양극 리드 프레임; 및
    상기 양극 리드 프레임과 이격되고, 상기 몰드부의 제2 면으로 노출되는 음극 리드 프레임; 을 포함하고,
    상기 양극 리드 프레임은 제1 접속부 및 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제1 절곡부는 상기 제1 접속부를 기준으로 상기 탄탈 바디 측으로 70° 이상 80° 이하 범위 내의 경사각을 이루고 있는, 탄탈 커패시터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 접속부는 서로 다른 두께를 갖는 제1 및 제2 영역을 포함하는, 탄탈 커패시터.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 영역의 두께는 상기 제2 영역보다 작은, 탄탈 커패시터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 접속부의 상기 제1 영역은 상기 제1 방향에 있어서 상기 제2 영역보다 내측에 위치하는, 탄탈 커패시터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제3 방향에서 바라볼 때,
    상기 탄탈 바디 및 상기 제1 영역의 적어도 일부가 중첩되는, 탄탈 커패시터.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 접속부는 상기 탄탈 바디와 이격되어 배치되는 탄탈 커패시터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 양극 리드 프레임은 상기 제1 절곡부로부터 연장된 제1 리드부 및 절단면을 포함하고,
    상기 제1 리드부와 제1 절곡부는 상기 절단면을 기준으로 나누어지는 탄탈 커패시터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 일 단부에는 노치가 홈이 형성되며,
    상기 제1 절곡부의 홈에 상기 탄탈 와이어의 적어도 일부가 배치되는, 탄탈 커패시터.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 양극 리드 프레임은 제1 절곡부의 말단에 벤딩부를 포함하고,
    상기 벤딩부와 탄탈 와이어가 접촉 연결되는 탄탈 커패시터.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 리드부는 상기 몰드부의 외측으로 돌출되는 탄탈 커패시터.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 음극 리드 프레임은 제2 접속부, 탄탈 바디 측으로 수직 절곡되는 제2 절곡부 및 제2 리드부를 포함하는 탄탈 커패시터.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 음극 리드 프레임은 탄탈 바디 방향으로 절단면을 포함하고,
    상기 제2 리드부와 제2 절곡부는 상기 절단면을 기준으로 나누어지는 탄탈 커패시터.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 리드부는 몰드부의 외측으로 돌출되는 탄탈 커패시터.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 음극 리드 프레임과 상기 탄탈 바디 사이에 배치되는 도전성 접착층; 을 더 포함하는, 탄탈 커패시터.

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