KR20230151658A - 커패시터 부품 - Google Patents

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KR20230151658A
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이상종
김한
박민철
장수봉
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 부품은 제1 내부 전극, 상기 제1 내부전극을 둘러싸는 제1 유전체막, 및 상기 제1 유전체막을 둘러싸는 제2 내부 전극을 포함하는 복수의 단위 소자를 포함하는 용량 형성부와, 상기 용량 형성부를 둘러싸는 몰드부를 포함하는 바디, 상기 바디에서 제1 방향으로 서로 마주보는 제1면 및 제2면에 각각 배치되어 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 연결되는 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하고, 상기 복수의 단위 소자 중 적어도 2개의 단위 소자는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형일 수 있다.

Description

커패시터 부품{CAPACITOR COMPONENT}
본 발명은 커패시터 부품에 관한 것이다.
기술의 발전에 따라, 작은 부피에 높은 용량을 가지는 칩 형태의 전자 부품에 대한 수요가 높아지고 있다. 이에 최근 IT 제품의 소형화 및 고기능화에 따라 IT 제품에 들어가는 커패시터도 소형화 및 고용량화가 요구되고 있다.
이러한 흐름에 맞춰 적층형 커패시터는, 유전율이 높은 유전체를 개발함과 동시에 유전체와 내부 전극의 박층화를 심화시키는 방향으로 발전 중이다.
그러나, 적층형 커패시터는, 박층화에 따른 BDV(Breakdown voltage: 파괴전압)의 저하 및 면 적층 방식이 가지는 구조적인 용량 한계로 인해, 현재 단위체적당 용량의 한계점에 근접한 상황이다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 다양한 형태의 커패시터가 개발되고 있으며, 일례로 와이어 형태의 커패시터가 개발되고 있다. 와이어 형태의 커패시터는 금속 와이어 상에 유전체 및 금속이 번갈아 코팅된 형태를 가지며, 이로써 높은 용량을 가지는 커패시터를 구현할 수 있다.
다만, 종래의 원형 단면의 커패시터를 복수 개 배열할 경우, 인접하는 와이어 커패시터 사이에 공간이 발생하기 때문에, 팩킹 밀도(packing density)가 낮아지고, 이에 따른 단위체적당 용량의 한계점이 존재한다.
국내 등록특허공보 제10-1933420호 국내 등록특허공보 제10-1738060호
본 발명의 여러 목적 중 하나는 단면이 다각형인 복수의 단위 소자를 포함하여 소형화 및 고용량화에 유리한 커패시터 부품을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 부품은 제1 내부 전극, 상기 제1 내부전극을 둘러싸는 제1 유전체막, 및 상기 제1 유전체막을 둘러싸는 제2 내부 전극을 포함하는 복수의 단위 소자를 포함하는 용량 형성부와, 상기 용량 형성부를 둘러싸는 몰드부를 포함하는 바디, 상기 바디에서 제1 방향으로 서로 마주보는 제1면 및 제2면에 각각 배치되어 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 연결되는 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하고, 상기 복수의 단위 소자 중 적어도 2개의 단위 소자는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형일 수 있다.
본 발명의 여러 효과 중 하나로서 단면이 다각형인 복수의 단위 소자를 포함하여 소형화 및 고용량화에 유리한 커패시터 부품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 커패시터 부품의 바디를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 바디의 제1면에 노출된 단위 소자의 확대 사시도이다.
도 4는 바디의 제2면에 노출된 단위 소자의 확대 사시도이다.
도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ` 단면도이다.
도 6은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ` 단면도이다.
도 7은 도 6의 변형예를 나타낸 것으로, 단위 소자의 단면이 삼각형인 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 6의 변형예를 나타낸 것으로, 제2 유전체막을 더 포함하는 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 5의 변형예를 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 9의 변형예를 나타낸 것으로, 연결 전극층을 더 포함하는 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 11은 발명예 및 비교예 각각의 단위 소자의 단면도를 나타낸 것이다.
도 12는 발명예 및 비교예 각각의 단위 소자의 면적에 따른 용량을 나타낸 그래프이다.
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 통상의 기술자에게 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, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 또한, 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 의미한다.
도면에서, 제1 방향은 길이(L) 방향, 제2 방향은 두께(T) 방향, 제3 방향은 폭(W) 방향으로 정의될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 커패시터 부품의 바디를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 바디의 제1면에 노출된 단위 소자의 확대 사시도이다.
도 4는 바디의 제2면에 노출된 단위 소자의 확대 사시도이다.
도 5는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ` 단면도이다.
도 6은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ` 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 부품(1000)은 제1 내부 전극(111), 제1 내부 전극(111)을 둘러싸는 제1 유전체막(112), 및 제1 유전체막(112)을 둘러싸는 제2 내부 전극(113)을 포함하는 복수의 단위 소자(110)를 포함하는 용량 형성부(Ac)와, 용량 형성부(Ac)를 둘러싸는 몰드부(120)를 포함하는 바디(100), 바디(100)에서 제1 방향으로 서로 마주보는 제1면 및 제2면(1, 2)에 각각 배치되어 제1 및 제2 내부 전극(111, 113)과 각각 연결되는 제1 및 제2 외부 전극(200, 300); 을 포함하고, 상기 복수의 단위 소자 중 적어도 2개의 단위 소자는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형일 수 있다.
상술한 바와 같이, 단면이 원형인 단위 소자를 복수 개 배열하는 경우, 인접하는 단위 소자 사이에 공간이 발생하기 때문에, 팩킹 밀도(packing density)가 낮아지고, 이에 따른 단위체적당 용량의 한계점이 존재한다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 부품(1000)은, 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형인 적어도 2개의 단위 소자(110)를 포함함으로써, 바디(100) 내에 배치된 단위 소자(110)의 팩킹 밀도(packing density)가 높아지고, 이로써 단위체적당 용량을 최대화할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터 부품(1000)에 포함되는 각각의 구성에 대하여 보다 자세히 설명한다.
바디(100)는 복수의 단위 소자(110)를 포함하는 용량 형성부(Ac) 및 용량 형성부(Ac)를 둘러싸는 몰드부(120)를 포함한다. 바디(100)의 구체적인 형상에 특별히 제한은 없지만, 도시된 바와 같이 바디(100)는 육면체 형상이나 이와 유사한 형상으로 이루어질 수 있다.
바디(100)는 제1 방향으로 서로 마주보는 제1면 및 제2면(1, 2), 상기 제1면 및 제2면(1, 2)과 연결되고 제2 방향으로 서로 마주보는 제3면 및 제4면(3, 4), 제1면 내지 제4면(1, 2, 3, 4)과 연결되고 제3 방향으로 서로 마주보는 제5면 및 제6면(5, 6)을 가질 수 있다.
단위 소자(110)는, 예를 들면, 제1 내부 전극(111), 제1 내부전극(111)을 둘러싸는 제1 유전체막(112), 및 제1 유전체막(112)을 둘러싸는 제2 내부 전극(113)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 내부 전극(111) 각각은 상기 제1 방향으로 신장되며, 바디(100)의 제1면(1)에서 제1 외부 전극(200)과 연결될 수 있다. 후술할 바와 같이, 복수의 제2 내부 전극(113)은 바디(100)의 제2면(2)에서 제2 외부 전극(300)과 연결될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 내부 전극(111, 1131)은 서로 다른 극성을 가지는 한 쌍의 전극으로서 기능할 수 있다.
복수의 제1 내부 전극(111)은 서로 재질이 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 복수의 제1 내부 전극(111) 모두는 구리(Cu)로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 복수의 제1 내부 전극(111) 중 일부는 구리(Cu)로 이루어질 수 있으며, 복수의 제1 내부 전극(111) 중 나머지는 니켈(Ni)로 이루어질 수 있다.
복수의 제1 내부 전극(111)은 다각 기둥 형태를 가질 수 있다. 이로써 복수의 제1 내부 전극(111)은 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형일 수 있다.
예를 들면, 복수의 제1 내부 전극(111)은 삼각 기둥, 사각 기둥, 오각 기둥 또는 육각 기둥 형태일 수 있다. 복수의 제1 내부 전극(111) 모두는 사각 기둥 또는 삼각 기둥일 수 있고, 이에 따라 복수의 제1 내부 전극(111) 모두의 상기 제1 방향과 수직한 단면은 사각형 또는 삼각형일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 제1 내부 전극(111)은, 예를 들면, 인발법에 의해 제조될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내부 전극(111)의 형상을 다각 기둥 형태로 제조할 수 있다면 어떠한 제조 방법으로 형성하여도 무방하다.
제1 내부 전극(111)의 평균 직경은 특별히 한정할 필요는 없다. 예를 들면, 제1 내부 전극(111)의 제2 방향으로의 평균 크기 및 제3 방향으로의 평균 크기는 각각 10㎛ 이하일 수 있으며, 커패시터 부품(1000)의 소형화 및 고용량화를 고려하여 각각 2㎛ 이하, 보다 바람직하게는 각각 0.5㎛ 이하일 수 있다.
제1 내부 전극(111)의 제2 방향으로의 평균 크기 및 제3 방향으로의 평균 크기는, 커패시터 부품(1000)의 제1 방향의 중앙부에서 취한 제2 방향 및 제3 방향 단면에 대한 광학현미경 이미지 또는 주사전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope) 이미지를 기준으로, 상기 이미지에 도시된 어느 하나의 제1 내부 전극(111)에 대해 제2 방향 및 제3 방향을 따라 각각 복수회 측정하고, 이를 각각 산술 평균한 것을 의미할 수 있다. 여기서, 제2 방향 및 제3 방향을 따른 복수회 측정은 제2 방향 및 제3 방향 각각으로 등간격일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또는, 상기 이미지에서 도시된 적어도 3개 이상의 제1 내부 전극(111) 각각에 대해 전술한 방법으로 제2 방향 및 제3 방향으로의 크기를 구하고, 이를 산술 평균한 것을 의미할 수 있다.
제1 유전체막(112)은 제1 내부 전극(111)을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 유전체막(112)은 제1 내부 전극(111)의 측면(제2 방향 및 제3 방향으로 마주보는 단면)을 커버하는 형태로, 제1 내부 전극(111)과 제2 내부 전극(113) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제1 유전체막(112)은 복수의 제1 내부 전극(111)과 제2 내부 전극(113)과의 전기적 단락(short-circuit)을 방지하기 위한 분리막의 역할을 수행할 수 있다.
제1 유전체막(112)을 구성하는 재료는 특별히 한정할 필요는 없다. 예를 들면, 제1 유전체막(112)은 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 란타넘(La), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba), 규소(Si), 알루미늄(Al) 및 하프늄(Hf) 중에서 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함할 수 있다.
제1 유전체막(112)은, 예를 들면, 원자층증착(ALD; Atomic Layer Deposition), 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition) 등의 기상 증착 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 제2 내부 전극(113)은 바디(100)의 제2면(2)에서 제2 외부 전극(300)과 연결될 수 있으며, 제1 유전체막(112)을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 내부 전극(113)은 제1 유전체막(112)의 측면(제2 방향 및 제3 방향으로 마주보는 단면)을 커버하는 형태로 배치될 수 있다.
복수의 제1 내부 전극(111)과 제2 내부 전극(113) 사이에 제1 유전체막(112)이 배치됨으로써, 복수의 제1 내부 전극(111)과 제2 내부 전극(113)에는 서로 다른 극성의 전하가 인가되어 제1 유전체막(112)에 용량(capacitance)을 형성하게 된다.
복수의 제2 내부 전극(113)은 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각 링(ring) 형상일 수 있다. 예를 들면, 제1 내부 전극(111)의 상기 제1 방향과 수직인 단면이 사각형인 경우, 제2 내부 전극(113)의 상기 제1 방향과 수직인 단면은 사각 링 형상일 수 있다.
제2 내부 전극(113)은 기상 증착 등의 박막 공정, 또는 도금 공정 등으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 원자층증착(ALD)로 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113)의 평균 두께는 특별히 한정할 필요는 없다. 예를 들면, 제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113)의 평균 두께는 각각 0.5㎛ 이하일 수 있으며, 커패시터 부품(1000)의 소형화 및 고용량화를 고려하여 각각 0.1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 각각 0.05㎛ 이하일 수 있다.
제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113)의 평균 두께는, 커패시터 부품(1000)의 제1 방향의 중앙부에서 취한 제2 방향 및 제3 방향 단면에 대한 광학현미경 이미지 또는 주사전자현미경 이미지를 기준으로, 상기 이미지에서 도시된 어느 하나의 제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113)에 대해 제1 방향과 수직한 방향을 따라 각각 복수회 측정하고, 이를 각각 산술 평균한 것을 의미할 수 있다. 또는, 상기 이미지에서 도시된 적어도 3개 이상의 제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113) 각각에 대해 전술한 방법으로 평균 두께를 구하고, 이를 각각 산술 평균한 것을 의미할 수 있다.
복수의 단위 소자(110)는 상기 제1 방향으로 신장되며, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향 및/또는 제3 방향으로 배열될 수 있다. 즉, 복수의 단위 소자(110)는 제2 방향 및/또는 제3 방향으로 어레이(Array) 형태로 배열될 수 있다.
복수의 단위 소자(110) 중 적어도 2 개의 단위 소자는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형일 수 있으며, 예를 들면, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 사각형일 수 있다. 또한, 단위 소자(110)의 상기 제1 방향과 수직한 단면은 직사각형, 정사각형 등 다양한 형태의 사각형일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다각형은, 예를 들면, 삼각형, 오각형 또는 육각형일 수도 있다.
단위 소자(110)의 상기 제1 방향과 수직한 단면이 사각형인 경우, 바디(100) 내에 배치된 단위 소자(110)의 팩킹 밀도를 높여 단위체적당 용량을 향상시킬 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이, 단위 소자(110)의 직경이 동일할 때, 단위 소자(110)의 제2 방향 및 제3 방향 단면의 면적은, 단위 소자(110)의 단면이 원형인 경우에 비해 높으므로, 단위 소자(110)의 단면이 원형인 경우에 비해 등가 직렬 저항(ESR; Equivalent Series Resistance)이 감소할 수 있다.
적어도 2 개의 단위 소자(110)의 상기 제1 방향과 수직한 단면은, 서로 동일한 다각형일 수 있으며, 서로 상이한 다각형일 수도 있다. 예를 들면, 2 개의 단위 소자(110)의 상기 제1 방향과 수직한 단면은 각각 사각형일 수 있고, 각각 삼각형일 수도 있다. 또한, 2 개의 단위 소자(110) 중 하나는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 사각형이고, 다른 하나는 삼각형일 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 바디(100) 내에 배치된 단위 소자(110)의 팩킹 밀도를 높여 단위체적당 용량을 향상시킬 수 있으면 족하고, 단위 소자(110)의 상기 제1 방향과 수직한 단면의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 2 개의 단위 소자(110) 중 하나는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 칠각형이고, 다른 하나는 오각형일 수 있다. 또한, 2 개의 단위 소자(110) 중 하나는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 팔각형이고, 다른 하나는 사각형일 수 있다.
바디(100)의 전체적인 형상이 실질적으로 직육면체인 경우, 단위 소자(110)의 상기 제1 방향과 수직한 단면은 사각형 또는 삼각형인 것이 바람직할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단면이 삼각형인 단위 소자에 관한 자세한 사항은 후술하도록 한다.
복수의 단위 소자(110)는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형이기 때문에, 적어도 2개의 단위 소자(110)는 서로 면 접촉하도록 배치될 수 있다. 2개의 단위 소자(110)가 서로 면 접촉하도록 배치된다는 것은, 하나의 단위 소자(110)의 일면이 다른 하나의 단위 소자(110)의 일면과 접촉하고 있는 것을 의미할 수 있다.
또한, 제1 방향과 수직한 단면에서, 적어도 하나의 단위 소자(110)의 일 변은 다른 단위 소자(110)의 일 변과 마주보며 접하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 복수의 단위 소자(110)는 인접한 단위 소자(110) 사이에 이격된 공간 없이 팩킹(packing)될 수 있으므로, 바디(100) 내에 배치된 단위 소자(110)의 팩킹 밀도(packing density)가 높아지고, 이로써 커패시터 부품의 단위체적당 용량이 향상될 수 있다.
보다 바람직하게는, 복수의 단위 소자(110) 중 서로 인접한 것들은 상기 제2 방향 및 제3 방향으로 면 접촉하도록 배치될 수 있다. 복수의 단위 소자(110) 중 서로 인접한 것들이 상기 제2 방향 및 제3 방향으로 면 접촉하도록 배치된다는 것은, 몰드부(120)와 연결되는 용량 형성부(Ac) 외곽에 배치된 단위 소자(110)들을 제외한 복수의 단위 소자(110) 각각의 측면(제2 방향 및 제3 방향으로 마주보는 단면)들이 다른 단위 소자(110)의 일면과 접촉하고 있는 것을 의미할 수 있다.
또한, 제1 방향과 수직한 단면에서, 복수의 단위 소자(110)의 일 변은 인접한 다른 단위 소자(110)의 일 변과 마주보며 접하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 바디(100) 내의 단위 소자(110)의 팩킹 밀도가 더욱 높아지고, 이로써 커패시터 부품의 단위체적당 용량이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 인접한 단위 소자(110) 사이에 이격된 공간을 몰드부(120)로 충전할 필요가 없으므로, 단면이 원형인 단위 소자에 비해 비교적 간단한 공정을 거쳐 바디(100)를 형성할 수 있다.
몰드부(120)는 용량 형성부(Ac)를 둘러싸도록 배치된다. 보다 구체적으로, 몰드부(120)는 용량 형성부(Ac)의 제2 방향으로 마주보는 양 단면 및 제3 방향으로 마주보는 양 단면 상에 배치될 수 있다. 즉, 몰드부(120)는 용량 형성부(Ac)의 측면을 커버할 수 있다. 몰드부(120)는, 외부의 충격이나 이물질 등으로부터 커패시터 부품(1000)을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
몰드부(120)는, 예를 들면, 폴리스티렌계, 아세트산 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리아미드계, 고무계, 아크릴계 등의 열가소성 수지, 페놀계, 에폭시계, 우레탄계, 멜라민계, 알키드계 등의 열경화성 수지, 감광성 수지, 패럴린, SiOx 또는 SiNx를 포함할 수 있다.
몰드부(120)는, 예를 들면, 액상의 절연수지를 도포하거나, 절연필름을 적층하거나, 기상 증착 등으로 형성될 수 있다. 절연필름의 경우, 감광성 절연수지를 포함하는 드라이필름(DF), 감광성 절연수지를 포함하지 않는 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 또는 폴리이미드 필름 등을 이용할 수 있다.
외부 전극(200, 300)은 바디(100)의 제1면 및 제2면(1, 2)에 배치되어, 제3 내지 제6면(3, 4, 5, 6) 각각의 일부까지 연장될 수 있다. 외부 전극(200)은 복수의 제1 내부 전극(111) 및 복수의 제2 내부 전극(113)과 각각 연결된 제1 외부 전극(200) 및 제2 외부 전극(300)을 포함할 수 있다.
외부 전극(200, 300)은 금속 등과 같이 전기 전도성을 갖는 것이라면 어떠한 물질을 사용하여 형성될 수 있고, 전기적 특성, 구조적 안정성 등을 고려하여 구체적인 물질이 결정될 수 있으며, 나아가 다층 구조를 가질 수 있다.
외부 전극(200, 300)은, 예를 들면, 바디(100)의 제1면 및 제2면(1, 2)으로부터 순차적으로 형성된 제1 전극층(210, 310) 및 제2 전극층(220, 320)을 포함할 수 있다.
제1 전극층(210, 310)은, 예를 들면, 바디(100)의 제1면 및 제2면(1, 2)을 도전성 금속 및 글래스를 포함하는 외부전극용 도전성 페이스트에 디핑(dipping)한 후 소성함으로써 형성될 수 있다. 또는 도전성 금속 및 글래스를 포함하는 시트를 전사하는 방식으로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 외부 전극(131, 132)은 도전성 금속 및 유리를 포함하는 소성 전극일 수 있다.
또는, 제1 전극층(210, 310)은, 예를 들면, 도전성 금속 및 수지를 포함하는 수지계 전극일 수 있다. 제1 전극층(210, 310)은 도전성 금속 및 수지를 포함하는 페이스트를 도포 및 경화하는 방법으로 형성될 수 있다.
제1 전극층(210, 310)에 포함되는 도전성 금속은, 예를 들면, 구리(Cu),　니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 납(Pb) 및/또는 이를 포함하는 합금을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 구리(Cu) 및/또는 니켈(Ni)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극층(220, 320)은 실장 특성을 향상시킬 수 있다. 제2 전극층(220, 320)의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 니켈(Ni), 주석(Sn), 팔라듐(Pd) 및/또는 이를 포함하는 합금 등을 포함하는 도금층일 수 있고, 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 제2 전극층(220, 320)은, 예를 들면, 니켈(Ni) 도금층 또는 주석(Sn) 도금층일 수 있으며, 니켈(Ni) 도금층 및 주석(Sn) 도금층이 순차적으로 형성된 형태일 수도 있다. 또한, 제2 전극층(220, 320)은 복수의 니켈(Ni) 도금층 및/또는 복수의 주석(Sn) 도금층을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 내부 전극(111)은 바디(100)의 제1면(1)으로 돌출되고, 제2 내부 전극(113)은 바디(100)의 제2면(2)으로 돌출될 수 있다.
복수의 제1 내부 전극(111)은 제1면(1)으로 돌출되어 제1 외부 전극(200)과 연결되고, 복수의 제2 내부 전극(113)은 제2면(2)으로 돌출되어 제2 외부 전극(300)과 연결됨으로써 내부 전극(111, 113)과 외부 전극(200, 300) 간의 접촉 면적이 증가하고, 이로써 내부 전극(111, 113)과 외부 전극(200, 300) 간의 연결성이 향상될 수 있다.
제1 내부 전극(111)의 측면 상에 제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113)을 형성하여 단위 소자(110)를 형성한 후, 단위 소자(110)의 상기 제1 방향으로 서로 마주보는 일단 및 타단 중, 일단을 에칭(etching)하여 제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113)을 선택적으로 제거함으로써, 제1 내부 전극(111)을 돌출시킬 수 있다. 동일한 관점에서, 단위 소자(110)의 타단을 에칭하여 제1 유전체막(112) 및 제1 내부 전극(111)을 선택적으로 제거함으로써, 제2 내부 전극(113)을 돌출시킬 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 내부 전극(111), 제1 유전체막(112), 및 제2 내부 전극(113) 각각은 서로 다른 에칭액에 의하여 선택적으로 제거가 가능할 수 있으며, 이에 따라 제1 내부 전극(111) 및 제2 내부 전극(113)은 서로 다른 금속을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 제1 내부 전극(111) 및 제2 내부 전극(113)은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 납(Pb), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택된 서로 다른 금속을 포함할 수 있다.
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 내부 전극(111)의 측면 중 일부 상에 제1 유전체막(122)을 형성하고, 제1 유전체막(112) 상에 제2 내부 전극(113)을 형성하기 전에, 제1 내부 전극(111)의 일단을 선택적으로 제거함으로써, 단위 소자(110)의 일단에서 제1 내부 전극(111)이 돌출되고, 타단에서 제2 내부 전극(113)이 돌출되도록 형성할 수도 있으며, 이 경우 제1 내부 전극(111) 및 제2 내부 전극(113)은 서로 동일한 금속을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 커패시터 부품(1000)은, 바디(100)의 제1면(1) 상에 배치되고, 제2 내부 전극(113)을 커버하는 제1 절연막(400) 및 바디(100)의 제2면(2) 상에 배치되고, 제1 내부 전극(111)을 커버하는 제2 절연막(500)을 더 포함할 수 있다.
커패시터 부품(1000)은 절연막(400, 500)을 포함함으로써, 커패시터 부품(1000)의 기계적 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1 외부 전극(200)과 제2 내부 전극(113) 사이의 전기적 절연 특성 및 제2 외부 전극(300)과 제1 내부 전극(111) 사이의 전기적 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
절연막(400, 500)은 전기 절연성을 갖는 재료를 포함할 수 있으며, 재료가 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 절연막(400, 500)은 수지 및 세라믹 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 수지는, 예를 들면, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 및/또는 감광성 수지를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 세라믹은, 예를 들면, 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 란타넘(La), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba), 규소(Si) 및 하프늄(Hf) 중에서 선택된 적어도 하나의 산화물을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
절연막(400, 500)은 액상의 절연 수지를 도포하거나, 원자층증착(ALD) 및 화학기상증착(CVD) 등의 기상 증착 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 7은 도 6의 변형예를 나타낸 것으로, 단위 소자의 단면이 삼각형인 실시예를 나타낸 단면도이다.
상기 바디의 전체적인 형상이 직육면체인 경우, 단위 소자의 상기 제1 방향과 수직한 단면이 사각형 또는 삼각형일 때, 바디 내의 배치된 복수의 단위 소자의 팩킹 밀도가 향상될 수 있으며, 이에 따라 커패시터 부품의 소형화 및 고용량화에 유리할 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 복수의 단위 소자(110`) 중 적어도 2개의 단위 소자는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 삼각형일 수 있다. 이때, 제1 내부 전극(111`)의 상기 제1 방향과 수직인 단면은 삼각형일 수 있으며, 제1 유전체막(112`) 및 제2 내부 전극(113`)의 상기 제1 방향과 수직인 단면은 삼각 링 형상일 수 있다. 단위 소자(110`)의 상기 제1 방향과 수직한 단면은 삼각형이면 족하고, 예를 들면, 정삼각형, 직각삼각형 또는 이등변 삼각형일 수 있다.
복수의 단위 소자(110`)의 상기 제1 방향과 수직한 단면이 삼각형일 때, 서로 인접한 2 개의 단위 소자(110`)가 함께 이루는 상기 제1 방향과 수직인 단면은 사각형일 수 있다. 즉, 서로 인접한 2 개의 단위 소자 중 하나는 상기 제1 방향과 수직인 단면이 삼각형이고, 다른 하나는 상기 제1 방향과 수직인 단면이 역삼각형일 수 있다. 이로써, 상기 바디(100`) 내에 배치된 단위 소자(110`)의 팩킹 밀도가 높아지고, 커패시터 부품의 소형화 및 고용량화에 유리할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들을 단위 소자의 상기 제1 방향과 수직인 단면이 사각형인 실시예를 기준으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단위 소자의 상기 제1 방향과 수직인 단면이 다른 다각형인 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
도 8은 도 6의 변형예를 나타낸 것으로, 제2 유전체막을 더 포함하는 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에서, 복수의 단위 소자(110``)는 제2 내부 전극(113``)을 둘러싸는 제2 유전체막(114``)을 더 포함할 수 있다. 커패시터 부품은 제2 유전체막(114``)을 더 포함함으로써, 외부로부터 제1 내부 전극(111``), 제1 유전체막(112``) 및 제2 내부 전극(113``)을 더욱 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 단위 소자(110``)의 절연성 및 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 커패시터 부품의 단위체적당 용량을 향상시키기 위해, 제2 유전체막(114``) 상에 순서대로 형성된 제1 내부 전극(111``), 제1 유전체막(112``) 및 제2 내부 전극(113``)을 더 포함할 수도 있으며, 제1 내부 전극(111```), 제1 유전체막(112``), 제2 내부 전극(113``) 및 제2 유전체막(114``)을 각각 복수 개 포함할 수도 있다.
제2 유전체막(114``)은 제1 유전체막(112``)과 동일한 재료로 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 목적에 따라 제1 유전체막(112``)과 다른 재료로 형성될 수도 있다.
도 9는 도 5의 변형예를 나타낸 것으로, 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에서, 제1 내부 전극(111```)은 바디(100```)의 제1면(1)과 연결되고, 바디(100```)의 제2면(2)과 이격되어 배치되며, 제2 내부 전극(113```)은 바디(100```)의 제2면(2)과 연결되고, 바디(100```)의 제1면(1)과 이격되어 배치될 수 있다.
제1 내부 전극(111```)의 측면 상에 제1 유전체막(112```) 및 제2 내부 전극(113```)을 형성하여 단위 소자(110```)를 형성한 후, 단위 소자(110```)의 상기 제1 방향으로 서로 마주보는 일단 및 타단 중, 일단을 에칭(etching)하여 제2 내부 전극(113```)을 선택적으로 제거함으로써, 제2 내부 전극(113```)을 바디(100```)의 제1면(1)과 이격 배치시킬 수 있다. 동일한 관점에서, 단위 소자(110```)의 타단을 에칭하여 제1 내부 전극(111```)을 선택적으로 제거함으로써, 제1 내부 전극(111```)을 바디(100```)의 제2면(2)과 이격 배치시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 커패시터 부품은, 단위 소자(110```)의 일단 및 타단에서 각각 제1 및 제2 내부 전극(111```, 113```)만을 선택적으로 제거함으로써, 보다 간단한 공정을 통해 제1 및 제2 내부 전극(111```, 113```)과 제1 및 제2 외부 전극(200, 300)을 각각 연결시킬 수 있다.
일 실시예에서, 커패시터 부품은 바디(100```)의 제1면(1)과 제2 내부 전극(113```) 사이의 이격된 공간에 배치되고, 제2 내부 전극(113```)의 일단을 커버하는 제1 절연막(400```) 및 바디(100```)의 제2면(2)과 제1 내부 전극(111```) 사이의 이격된 공간에 배치되고, 제1 내부 전극(111```)의 일단을 커버하는 제2 절연막(500```)을 더 포함할 수 있다.
커패시터 부품은 절연막(400```, 500```)을 포함함으로써, 커패시터 부품의 기계적 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1 외부 전극(200)과 제2 내부 전극(113```) 사이의 전기적 절연 특성 및 제2 외부 전극(300)과 제1 내부 전극(111```) 사이의 전기적 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
도 10은 도 9의 변형예를 나타낸 것으로, 연결 전극층을 더 포함하는 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에서, 커패시터 부품은 바디(100```)의 외부에 형성된 외부 전극(200```, 300```)을 포함하고, 상기 외부 전극은 바디(100```)의 제1면 및 제2면(1, 2) 상에 배치된 연결 전극층(230```, 330```)을 포함할 수 있다.
이때, 연결 전극층(230```, 330```)은 도금층 또는 스퍼터링층일 수 있다. 일 실시예에 따른 커패시터 부품의 제1 및 제2 내부 전극(111, 113)은, 바디(100```)의 제1면 및 제2면(1, 2)으로 돌출되지 않기 때문에, 바디(100```)의 제1면(1) 및 제2면(2) 상에 균일하게 도금층 또는 스퍼터링층을 형성할 수 있다. 이로써 제1 및 제2 내부 전극(111, 113)과 제1 및 제2 외부 전극(200```, 300```) 간의 전기적 연결성을 확보할 수 있다.
연결 전극층(230```, 330```)은, 예를 들면, 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 연결 전극층(230```, 330```)은 공지의 도금법 및 스퍼터링법을 통해 형성될 수 있다.
외부 전극(200```, 300```)은 연결 전극층(230```, 330```) 상에 형성된 제1 전극층(210```, 310```) 및 상기 제1 전극층 상에 형성된 제2 전극층(220```, 320```)을 포함할 수 있으며, 전술한 제1 전극층(210, 310) 및 제2 전극층(220, 320)과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 11은 발명예(a) 및 비교예(b) 각각의 단위 소자의 단면도를 나타낸 것이다.
도 11을 참조하면, 발명예의 단위 소자(110)의 직경(R)과 비교예의 단위 소자(10)의 직경이 동일할 때, 동일한 면적 내에서 단위 소자가 차지하는 면적 비율은, 단면인 다각형인 발명예가 단면이 원형인 비교예보다 높은 것을 확인할 수 있다.
도 12는 발명예 및 비교예 각각의 단위 소자의 면적에 따른 용량을 나타낸 그래프이다. 보다 구체적으로, 발명예의 제1 내부 전극(111)의 제2 방향 크기 및 제3 방향 크기가 각각 0.5㎛이고, 비교예의 제1 내부 전극(11)의 제2 방향 크기 및 제3 방향 크기가 각각 0.5㎛이며, 발명예의 제1 유전체막(112) 및 제2 내부 전극(113)의 두께가 각각 0.01㎛이고, 비교예의 제1 유전체막(12) 및 제2 내부 전극(13)의 두께가 각각 0.01㎛일 때, 발명예 및 비교예의 용량을 비교하여 나타낸 것이다.
또한, 직경(R)이 동일한 발명예의 단위 소자(110)의 개수와 비교예의 단위 소자(10)의 개수가 각각 1×1개, 2×2개, 3×3개, 4×4개, 5×5개 일 때의 용량을 각각 측정하였다.
제1 방향과 수직한 단면에서, 용량을 결정하는 제1 유전체막의 표면 길이(사각형 또는 원형의 둘레)는, 발명예가 비교예보다 약 27% 높은 것을 알 수 있다. 이로써, 도 12와 같이, 발명예는 비교예보다 단위체적당 용량이 약 27% 높은 것을 알 수 있다.
또한, 제1 방향과 수직한 단면에서, 제1 내부 전극 및 제2 내부 전극의 면적의 합은, 발명예가 비교예보다 약 27% 높은 것을 알 수 있으며, 이로써 발명예의 등가 직렬 저항(ESR)은 비교예보다 약 27% 낮은 것을 알 수 있다.
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.
또한, '일 실시예'라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일 실시예들은 다른 일 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일 실시예에서 설명된 사항이 다른 일 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
1000: 커패시터 부품
100, 100`, 100``, 100```: 바디
110, 110`, 110``, 110```: 단위 소자
111, 111`, 111``, 111```: 제1 내부 전극
112, 112`, 112``, 112```: 제1 유전체막
113, 113`, 113``, 113```: 제2 내부 전극
114``: 제2 유전체막
120: 몰드부
200, 300: 외부 전극
210, 310, 210```, 310```: 제1 전극층
220, 320, 220```, 320```: 제2 전극층
230```, 330```: 연결 전극층
400, 500, 400```, 500```: 절연막

Claims (15)

  1. 제1 내부 전극, 상기 제1 내부전극을 둘러싸는 제1 유전체막, 및 상기 제1 유전체막을 둘러싸는 제2 내부 전극을 포함하는 복수의 단위 소자를 포함하는 용량 형성부와, 상기 용량 형성부를 둘러싸는 몰드부를 포함하는 바디;
    상기 바디에서 제1 방향으로 서로 마주보는 제1면 및 제2면에 각각 배치되어 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 연결되는 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하고,
    상기 복수의 단위 소자 중 적어도 2개의 단위 소자는 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형인
    커패시터 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 소자 중 적어도 2 개의 단위 소자는 서로 면 접촉하도록 배치되는
    커패시터 부품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 소자 중 서로 인접한 것들은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향 및 제3 방향으로 면 접촉하도록 배치되는
    커패시터 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다각형은 사각형인
    커패시터 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다각형은 삼각형인
    커패시터 부품.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 단위 소자 중 서로 인접한 2 개의 단위 소자가 함께 이루는 상기 제1 방향과 수직인 단면은 사각형인
    커패시터 부품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 소자 중 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형인 단위 소자에서,
    상기 제1 내부 전극은 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각형이고,
    상기 제2 내부 전극은 상기 제1 방향과 수직한 단면이 다각 링(ring) 형상인
    커패시터 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내부 전극은 상기 바디의 제1면으로 돌출되고,
    상기 제2 내부 전극은 상기 바디의 제2면으로 돌출되는
    커패시터 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 바디의 제1면 상에 배치되고, 상기 제2 내부 전극을 커버하는 제1 절연막; 및
    상기 바디의 제2면 상에 배치되고, 상기 제1 내부 전극을 커버하는 제2 절연막; 을 포함하는
    커패시터 부품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단위 소자는 상기 제2 내부 전극을 둘러싸는 제2 유전체막; 을 더 포함하는
    커패시터 부품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내부 전극은 상기 바디의 제1면과 연결되고, 상기 바디의 제2면과 이격되어 배치되며,
    상기 제2 내부 전극은 상기 바디의 제2면과 연결되고, 상기 바디의 제1면과 이격되어 배치되는
    커패시터 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 바디의 제1면과 상기 제2 내부 전극 사이의 이격된 공간에 배치되고, 상기 제2 내부 전극의 일단을 커버하는 제1 절연막; 및
    상기 바디의 제2면과 상기 제1 내부 전극 사이의 이격된 공간에 배치되고, 상기 제1 내부 전극의 일단을 커버하는 제2 절연막; 을 포함하는
    커패시터 부품.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 바디 상에 배치되는 연결 전극층; 을 더 포함하고,
    상기 연결 전극층은 도금층 또는 스퍼터링층인
    커패시터 부품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 내부 전극은 서로 다른 금속을 포함하는
    커패시터 부품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 내부 전극은,
    구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 납(Pb), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택된 서로 다른 금속을 포함하는
    커패시터 부품.

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