KR102189803B1 - 커패시터 부품 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품은 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 커패시터 및 커패시터 바디의 양 측면에 배치되며, 제1 및 제2 외부전극과 일면이 결합된 제1 및 제2 도전성 프레임 및 제1 및 제2 도전성 프레임의 타면에 배치된 연성기판을 포함하는 접속단자를 포함한다. 상기 접속단자는 연성기판을 포함하여 커패시터의 진동이 기판에 전달되는 것을 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 기판의 소음을 감소시킬 수 있다.
Description
본 개시는 커패시터 부품에 관한 것이다.
커패시터는 복수의 유전체층 사이에 다른 극성의 내부 전극이 교대로 적층된 구조를 갖는다. 이러한 적층 전자부품 소자는 소형화가 가능하면서도 고용량이 보장되고 실장이 용이하다는 장점으로 인하여 다양한 전자장치의 부품으로서 널리 사용된다.
그러나, 최근 강유전체를 재료로 사용하는 커패시터의 경우, 압전현상에 의한 진동음(어쿠스틱 노이즈;Acoustic Noise)이 일부 전자장치에서 문제되고 있다,
어쿠스틱 노이즈는 커패시터에 의한 진동이 솔더(solder)를 통하여 회로기판에 전달될 수 있으며, 기판 진동에 의해 소음이 발생할 수 있다. 어쿠스틱 노이즈를 감소시키기 위하여, 커패시터와 회로기판 사이에 진동을 흡수해줄 수 있는 접속단자를 추가 배치할 수 있다. 접속단자를 배치하면, 커패시터의 진동을 기판으로 잘 전달되지 못하게 하여 기판 소음을 감소시킬 수 있다.
커패시터의 진동이 회로기판에 전달되는 것을 줄이기 위해서는 접속단자의 탄성계수(K; K=Y*a*t3/4L3, Y:영률, a:폭, t: 두께, L:거리)가 작아야한다. 탄성계수는 영률(Young’s modulus)과 비례하며, 영률이 낮으면 탄성계수는 낮아진다.
접속단자는 커패시터와 회로기판을 전기적으로 연결하는 것으로, 도전성 금속으로 이루어질 수 있는데, 일반적으로 도전성 금속의 경우 영률이 높다. 이로 인하여, 접속단자의 두께(t), 폭(a)을 줄이거나, 거리(L)를 길게 해야하나, 이는 제품의 신뢰성 및 사이즈 기준으로 인해 변경에 한계가 있다.
따라서, 접속단자의 사이즈 변화없이 커패시터의 진동 전달을 감소시킬 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
하기 특허문헌 1 및 2는 커패시터 부품에 관한 것이다.
한편, 커패시터의 진동이 회로기판에 전달되어 기판이 진동하며, 이로 인해 기판에 소음이 발생할 수 있다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 이러한 기판 소음을 방지할 수 있는 커패시터 부품을 제공하는 것이다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 도전성 프레임의 일면에 연성기판을 배치하여, 접속단자의 길이 증가 없이 커패시터의 진동이 기판에 전달되는 것을 감소시킬 수 있으며, 기판의 소음을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품은 접속단자의 길이 증가 없이 커패시터의 진동이 기판에 전달되는 것을 감소시킬 수 있으며, 이로 인하여 기판의 소음을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 A-A' 방향의 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 A-A' 방향의 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 보다 상세히 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 A-A' 방향의 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 커패시터 부품은 커패시터 바디(12) 및 적어도 상기 커패시터 바디(12)의 서로 대향하는 두 개의 측면에 배치된 및 제2 외부전극(14)을 포함하는 커패시터(10); 및 상기 커패시터(10)의 양 측면에 배치되며, 상기 제1 및 제2 외부전극(14)과 일면이 결합된 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b) 및 상기 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b)의 타면에 배치된 연성기판(130a, 130b)을 포함하는 접속단자;를 포함한다.
상기 커패시터 바디(12)는 복수의 유전체층(미도시)이 적층되어 형성된다.
상기 커패시터 바디(12)를 구성하는 복수의 유전체층은 소결된 상태로서, 인접하는 유전체층의 경계는 육안으로 확인할 수 없을 정도로 일체화되어 있을 수 있다.
상기 유전체층은 세라믹 파우더, 유기 용제 및 유기 바인더를 포함하는 세라믹 그린시트의 소성에 의하여 형성될 수 있다. 상기 세라믹 파우더는 높은 유전율을 갖는 물질로서 페로브스카이트(perovskite) 재료를 포함할 수 있다. 상기 페로브스카이트 재료는 이에 제한되는 것은 아니나 티탄산바륨(BaTiO3)계 재료, 티탄산스트론튬(SrTiO3)계 재료 등 일 수 있다.
상기 커패시터 바디(12)의 내부에는 내부전극(미도시)이 형성된다.
상기 내부전극은 제1 극성의 제1 내부전극과 제2 극성의 제2 내부전극을 한 쌍으로 포함하며, 일 유전체층을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
제1 및 제2 내부전극은 커패시터의 양 측면으로 노출되어 제1 및 제2 외부전극에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 내부전극은 도전성 금속을 포함하는 도전성 페이스트에 의하여 형성될 수 있다.
상기 도전성 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유전체층을 형성하는 세라믹 그린시트 상에 스크린 인쇄법 또는 그라비아 인쇄법과 같은 인쇄법을 통하여 도전성 페이스트로 내부전극을 인쇄할 수 있다.
상기 내부전극이 인쇄된 세라믹 그린시트를 번갈아가며 적층하고 소성하여 커패시터 바디를 형성할 수 있다.
작층형 전자부품 소자(10)는 커패시터 바디(12)의 양 측면으로 노출된 제1 및 제2 내부전극과 각각 연결되도록 형성된 제1 및 제2 외부전극(14)을 포함한다.
상기 제1 및 제2 외부전극(14)은 각각 제1 및 제2 내부전극과 연결되기 위하여 상기 커패시터 바디(12)의 양 측면에 형성되며, 상기 커패시터 바디(12)의 상기 상하면까지 연장 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 상기 제1 및 제2 외부전극(14)은 상기 커패시터 바디(12)의 양 측면, 상하면 및 양 단면 중 하나 이상으로 연장 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2 외부전극(14)은 상기 커패시터 바디(12)의 양 측면으로 노출된 제1 및 제2 내부전극과 연결되면서, 상기 커패시터 바디(12)의 양 단면 및 상하면을 둘러싸면서 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부전극(14)은 도전성 금속을 포함하는 도전성 페이스트에 의하여 형성될 수 있다.
상기 도전성 금속은 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn), 또는 이들의 합금일 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
상기 도전성 페이스트는 절연성 물질을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 절연성 물질은 글라스일 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부전극의 형성 과정은 상기 커패시터 바디에 상기 표시부를 형성한 이후에 수행할 수 있다.
상기 제1 및 제2 외부전극을 형성하는 방법은 상기 커패시터 바디에 외부전극 페이스트를 도포하여 형성할 수도 있으며, 도금 등의 다른 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
일반적으로, 커패시터의 진동에 의한 회로기판의 진동을 감소시키기 위하여, 상기 커패시터는 도전성 금속으로 이루어진 접속단자와 전기적으로 연결될 수 있다. 금속 접속단자는 L자 형상일 수 있으며, 상기 커패시터를 회로기판으로부터 이격시켜 커패시터의 진동이 금속 접속단자가 흡수할 수 있도록 하여 회로기판으로의 진동 전달을 감소시킨다.
그러나, 도전성 금속은 주로 Fe 계열의 금속 성분으로 이루어져 있어 200 GPa 내외의 높은 영률(Y)을 가지며, 이에 따라 금속으로 이루어진 접속단자의 탄성계수가 높아진다. 이로 인하여, 커패시터의 진동이 회로기판에 전달되는 것을 감소되는 효과가 미비할 수 있다.
본 개시의 접속단자(100)는 영률(Y)이 낮은 연성기판(130a, 130b, 130c)을 포함하여, 기존 대비 접속단자의 길이를 감소시킬 수 있으며, 낮은 탄성계수(K)를 구현할 수 있다. 이로 인하여, 커패시터(10)의 진동이 회로기판에 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.
즉, 접속단자에 연성기판을 포함하면, 커패시터와 회로기판의 이격거리를 감소시키면서, 커패시터 부품의 어쿠스틱 노이즈를 감소시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b)은 L자 형상일 수 있으며, 일면 및 타면에 단차를 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b)의 일면은 솔더(solder)를 통하여 제1 및 제2 외부전극(14)과 전기적으로 연결될 수 있다.
회로기판에서 부품이 실장을 위하여, 부품의 납땜에 필요한 랜드(land) 영역(142) 상에는 솔더(140)를 형성할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b)은 랜드(142) 상에 형성된 솔더(140)를 통하여 회로기판(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b)은 도전성 금속일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니나 니켈(Ni), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 또는 이들의 합금일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b)에서 일면 및 타면에 단차가 형성된 부분을 덮도록 연성기판(130a, 130b, 130c)이 배치될 수 있다.
상기 연성기판(130a, 130b, 130c)은 연성회로기판(FPCB, Flexibile Printed Circuit Board)일 수 있으며, FCCL(Flexible Copper Clad Laminated)과 폴리 이미드 수지(polyimide resin) 및 구리 시트(copper sheet)가 교대로 적층된 형태일 수 있다.
상기 연성기판(130a, 130b, 130c)은 제1 및 제2 도전성 프레임(120a, 120b)과 일체화될 수 있으며, 이때, 접속단자(100)는 U자 형상을 가질 수 있다.
상기 연성기판(130a, 130b, 130c)은 열경화성 수지 및 도전성 금속을 포함할 수 있다.
상기 열경화성 수지는 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenol resin) 및 폴리 이미드 수지(polyimide resin) 중 선택된 하나일 수 있다.
상기 도전성 금속은 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열경화성 수지는 내열성, 내화학성 등을 유지할 수 있으며 저탄성의 유연한 외형을 갖도록 할 수 있으며, 상기 도전성 금속은 전기적 연결을 가능하게 할 수 있다.
상기 연성기판(130a, 130b, 130c)에서 열경화성 수지는 2.5 GPa 내외의 영률(Y)을 가지며, 도전성 금속은 120 GPa 내외의 영률을 가지므로, 상기 접속단자의 영률(Y)은 3 내지 120 GPa일 수 있다.
따라서, 본 개시의 접속단자(100)는 종래의 금속 접속단자보다 감소된 영률을 가질 수 있으며, 종래 대비 접속단자의 길이를 최소 15%, 최대 85% 수준까지 낮추어도 어쿠스틱 노이즈가 감소된 효과를 확보할 수 있다.
즉, 상기 접속단자는 커패시터 부품의 높이를 줄일 수 있으며, 이로 인하여 회로 공간 사용 비효율성을 개선할 수 있다.
표 1은 접속단자의 폭(a), 두께(t), 탄성계수(K)가 같다고 가정하고, 접속단자의 영률(Y)에 따른 접속단자의 길이를 나타낸다.
비교예는 금속으로 이루어진 접속단자이며, 실시예는 연성기판을 포함하는 접속단자이다.
| 구분 | 접속단자의 폭(a) [mm] |
접속단자의 두께(t) [mm] |
영률(Y) [GPa] |
접속단자의 길이(L) [상대값] |
| 비교예 | 1.6 |
0.12 |
200 | 1.00 |
| 실시예 1 | 120 | 0.84 | ||
| 실시예 2 | 100 | 0.79 | ||
| 실시예 3 | 80 | 0.74 | ||
| 실시예 4 | 60 | 0.67 | ||
| 실시예 5 | 40 | 0.58 | ||
| 실시예 6 | 20 | 0.46 | ||
| 실시예 7 | 10 | 0.37 | ||
| 실시예 8 | 5 | 0.29 | ||
| 실시예 9 | 3 | 0.25 |
상기 표 1에서는 비교예에 비하여 실시예는 영률(Y)이 낮은 것을 알 수 있으며, 각 접속단자에서 동일한 진동음 발생 억제효과가 있다고 가정할 경우 실시예에서는 영률이 낮을수록 접속단자의 길이를 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 4는 본 개시의 또 다른 실시 예에 따른 커패시터 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 구성 요소 중에서 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.
도 3을 참조하면, 커패시터 바디(12) 및 상기 커패시터 바디(12)의 서로 대향하는 두 개의 측면에 배치된 제1 및 제2 외부전극(14)을 포함하는 커패시터(10); 및 상기 커패시터 바디(12)의 양 측면에 배치되며, 상기 제1 및 제2 외부전극(14)과 일면이 결합된 제1 및 제2 도전성 프레임(220a, 220b) 및 상기 제1 및 제2 도전성 프레임(220a, 220b)의 타면에 배치된 연성기판(230a, 230b, 230c)을 포함하는 접속단자;를 포함한다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(220a, 220b)은 ㄷ자 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(220a, 220b)은 ㄷ자 형상에서 열린 부분이 내측으로 마주보는 방향으로 배치될 수 있다.
상기 연성기판(230a, 230b, 230c)은 제1 및 제2 도전성 프레임(220a, 220b)과 일체화될 수 있으며, 이때, 접속단자(200)는 커패시터(10)의 하부에 ㅡ자 형상으로 배치될 수 있다.
상기 연성기판(230a, 230b, 230c)은 열경화성 수지 및 도전성 금속을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 접속단자(200)는 3 내지 120 GPa의 영률(Y)를 가질 수 있어, 기판에 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있어 커패시터 부품의 어쿠스틱 노이즈를 감소시킬 수 있다.
상기 접속단자(200)는 상기 회로기판(250)에서 소정의 거리로 이격되어 있다. 이때 접속단자(200)와 회로기판(250) 사이의 거리는 커패시터가 한쪽으로 기우는 것을 방지하기 위하여 0보다 크며 솔더(240)의 높이보다 작을 수 있다(0＜접속단자와 회로기판 사이의 거리＜솔더 높이의 2배).
도 4를 참조하면, 상기 제1 및 제2 도전성 프레임(320a, 320b)은 제1 및 제2 외부전극(14)과 일면이 결합될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(320a, 320b)은 ㄷ자 형상에서 열린 부분이 외측으로 향한 형상으로 마주보며 배치될 수 있다.
상기 연성기판(330a, 330b, 330c, 335a, 335b)은 제1 및 제2 도전성 프레임의 타면에 배치된 베이스층(330a, 330b, 330c) 및 제1 및 제2 도전성 프레임의 일면에 배치된 커버층(335a, 335b)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 층(330a, 330b)은 제1 및 제2 도전성 프레임(320a, 320b)의 ㄷ자 형상 중 내부의 표면을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전성 프레임(320a, 320b)의 ㄷ자 형상에서 상부 타면에 형성된 베이스층과 하부 타면에 형성된 베이스층 사이에 에어갭(air gap)이 형성될 수 있다.
상기 커버층(335a, 335b)은 제1 및 제2 도전성 프레임(320a, 320b)의 ㄷ자 형상 중 외부의 표면을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 연성기판(330a, 330b, 330c, 335a, 335b)은 제1 및 제2 도전성 프레임(320a, 320b)과 일체화될 수 있으며, 이때, 접속단자(300)는 H자 형상을 가질 수 있다.
상기 접속단자(300)는 커패시터(10)의 하면에 배치되어, 상기 커패시터(10)와 회로기판(350)을 전기적으로 연결할 수 있다.
본 개시는 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 제한되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 제한하고자 한다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 개시의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 커패시터
12: 커패시터 바디
14: 외부전극
100, 200, 300: 접속단자
110, 210, 310: 솔더
120a, 120b, 220a, 220b, 320a, 320b: 제1 및 제2 도전성 프레임
130a, 130b, 130c, 230a, 230b, 230c: 연성기판
330a, 330b, 330c: 베이스층
335a, 335b: 커버층
140, 240, 340: 솔더
142. 242. 342: 랜드
150, 250, 350: 회로기판
12: 커패시터 바디
14: 외부전극
100, 200, 300: 접속단자
110, 210, 310: 솔더
120a, 120b, 220a, 220b, 320a, 320b: 제1 및 제2 도전성 프레임
130a, 130b, 130c, 230a, 230b, 230c: 연성기판
330a, 330b, 330c: 베이스층
335a, 335b: 커버층
140, 240, 340: 솔더
142. 242. 342: 랜드
150, 250, 350: 회로기판
Claims (10)
- 커패시터 바디 및 적어도 상기 커패시터 바디의 서로 대향하는 두개의 측면에 배치된 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 커패시터; 및
상기 커패시터 바디의 양 측면에 배치되며, 상기 제1 및 제2 외부전극과 일면이 결합된 제1 및 제2 도전성 프레임 및 상기 제1 및 제2 도전성 프레임의 타면에 배치된 연성기판을 포함하는 접속단자;를 포함하는 커패시터 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 접속단자는 U자 형상을 갖는 커패시터 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 접속단자의 영률(Y)는 3 내지 120 GPa인 커패시터 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 연성기판은 열경화성 수지 및 도전성 금속을 포함하는 커패시터 부품.
- 커패시터 바디 및 적어도 상기 커패시터 바디의 서로 대향하는 두개의 측면에 배치된 제1 및 제2 외부전극을 포함하는 커패시터; 및
상기 커패시터 바디의 실장면의 하부에 배치되며, 상기 제1 및 제2 외부전극과 일면이 결합된 제1 및 제2 도전성 프레임 및 상기 제1 및 제2 도전성 프레임의 타면에 배치된 연성기판을 포함하는 접속단자;를 포함하는 커패시터 부품.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 도전성 프레임은 ㄷ자 형상을 가지는 커패시터 부품.
- 제5항에 있어서,
상기 연성기판은 제1 및 제2 도전성 프레임과 일체화되도록 형성된 커패시터 부품.
- 제6항에 있어서,
상기 접속단자의 영률(Y)는 3 내지 120 GPa인 커패시터 부품.
- 제6항에 있어서,
상기 접속단자는 일체형인 커패시터 부품.
- 제6항에 있어서,
상기 연성기판은 열경화성 수지 및 도전성 금속을 포함하는 커패시터 부품.
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