KR100826391B1

KR100826391B1 - 칩형 고체 전해콘덴서

Info

Publication number: KR100826391B1
Application number: KR1020060067070A
Authority: KR
Inventors: 김재광; 이규황; 김관형
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-05-02
Also published as: KR20080007874A; US7443653B2; US20080019081A1; JP2008028383A; CN101110296A

Abstract

칩형 고체 전해콘덴서가 제공된다.

본 발명의 칩형 고체 전해콘덴서는, 절연기재의 상부에 양극 접속랜드와 음극 접속랜드가 형성되어 있으며, 그 하부에는 상기 양극 접속랜드와 음극 접속랜드에 각각 전기적으로 연결되는 양극단자와 음극단자가 형성되어 있는 인쇄회로기판;

상기 양극 접속랜드상에 형성된 양극 연결빔; 그 표면에 양극리드선과 음극층이 형성되어 있고, 상기 양극리드선은 상기 양극 연결빔과 용접 연결되어 있으며, 그리고 상기 음극층이 전도성 접착제를 통하여 상기 음극 접속랜드에 전기적으로 연결되어 상기 인쇄회로기판에 탑재되어 있는 콘덴서 소자; 및 상기 콘덴서 소자를 포함하여 인쇄회로기판의 측/상부에 몰드된 외장수지;를 포함하고, 상기 양극단자와 음극단자는 그 각각의 측방 테두리를 따라 적어도 일부에 단차부가 형성되어 있으며, 그 단차부에도 외장수지가 몰드되어 있다.

인쇄회로기판, 칩형 고체 전해콘덴서, 외장수지

Description

칩형 고체 전해콘덴서{Chip type solid electrolytic capacitor}

도 1는 종래의 칩형 고체 전해콘덴서에 대한 개략 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 칩형 고체 전해콘덴서를 나타내는 개략 사시도이다.

도 3(a-f)는 본 발명의 칩형 고체 전해콘덴서에 있어서, 기판 하부 단자들의 측방 테두리를 따라 형성될 수 있는 단차부의 예를 나타낸 개략도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110.....인쇄회로기판 111......절연기재

113.....양극 접속랜드 115.......음극 접속랜드

117.....양극단자 119.......음극단자

130.....양극 연결빔 150.......콘덴서 소자

170.....전도성 접착제 190.......외장수지

본 발명은 칩형 고체 전해콘덴서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수지몰드 이후 콘덴서 하부단자의 고착강도 향상을 위하여 그 하부단자에 단차부가 형성되어 있는 칩형 고체 전해콘덴서에 관한 것이다.

탄탈콘덴서의 체적효율을 향상시켜 소형화 및 고용량화하기 위하여 PCB상에 콘덴서 소자를 배치하여 전기적으로 접속시킨 칩형 고체 전해콘덴서에 대한 개발이 계속되고 있다.

이러한 칩형 고체 전해콘덴서의 일예로 일본 특개평2002-134362호에 개시된 발명을 들 수 있다. 도 1은 상기 특허공개공보에 제시된 칩형 콘덴서의 일부를 절개하여 나타낸 개략 사시도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 종래 칩형 전해콘덴서는 절연판(11)의 상면에 양극 접속랜드(13)와 음극 접속랜드(15)가 구비되어 있으며, 그 하면에는 상기 양극 접속랜드(13)와 음극 접속랜드(15)에 대향하도록 형성되고 관통홀을 통하여 상기 랜드와 전기적으로 연결되는 양극단자(17)와 음극단자(19)가 형성된 PCB(10); 상기 양극 접속랜드(13)상에 형성된 전도재(30); 그 표면에 양극리드선(50)및 음극층이 형성되어 있고, 상기 양극리드선(50)은 상기 전도재(30)와 용접 접속되어 있으며, 그리고 상기 음극층이 전도성 접착제(70)를 통하여 상기 음극 접속랜드(15)에 전기적으로 연결되어 상기 PCB상에 탑재된 콘덴서 소자; 그리고 상기 콘덴서 소자를 포함한 PCB의 전면에 피복된 외장수지(90);를 포함하여 구성되어 있다.

그런데 상기와 같이 구성된 PCB리드를 갖는 칩형 고체 전해콘덴서를 실제 기판에 실장하여 제품화할 경우, 이들 제품을 이동과 같은 외부적 충격시 상기 양극 단자와 음극단자가 상기 절연기판으로 분리되어 제품으로서의 기능을 상실하게 된다는 문제가 있다.

따라서 이러한 문제점을 문제를 용이하게 해결할 수 있는 칩형 고체 전해콘덴서의 개발에 요구가 대두되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, PCB 탑재된 콘덴서 소자를 제조함에 있어서, 그 하부단자 형상을 계단형으로 구성하고 외장수지 피복시 하부단자의 하부 일부에도 외장수지가 피복되도록 하부단자의 형상을 구현함으로써 수지몰드 이후 단자 고착강도를 향상시킬 수 있는 칩형 고체 전해콘덴서를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 그 일견지에 따른 본 발명은,

절연기재의 상부에 양극 접속랜드와 음극 접속랜드가 형성되어 있으며, 그 하부에는 관통홀을 통하여 상기 양극 접속랜드와 음극 접속랜드에 각각 전기적으로 연결되는 양극단자와 음극단자가 형성되어 있는 인쇄회로기판;

상기 양극 접속랜드상에 형성된 양극 연결빔;

상기 양극 연결빔의 상부 표면에 용접모재를 매개로 하여 용접 연결된 양극리드선;
상기 양극리드선의 타측에 연결되고, 전도성 접착제를 통하여 상기 음극 접속랜드에 전기적으로 연결되어 상기 인쇄회로기판에 탑재된 콘덴서 소자; 및

상기 콘덴서 소자를 포함하여 인쇄회로기판의 측부와 상부에 몰드된 외장수지;를 포함하고,

상기 양극단자와 음극단자는 각각의 측방 테두리를 따라 적어도 일부에 단차부가 형성되어 있으며, 상기 단차부에도 외장수지가 몰드되어 있는 칩형 고체 전해콘덴서에 관한 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 칩형 고체 전해콘덴서의 개략 사시도이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 칩형 고체 전해질콘덴서(100)는 인쇄회로기판(110)을 포함한다. 그리고 상기 인쇄회로기판(110)은 그 절연기재(111)의 상부에 양극 접속랜드(113)와 음극 접속랜드(115)가 형성되어 있으며, 그 하부에는 상기 양극 접속랜드(113) 및 음극 접속랜드(115)와 대응하는 위치에 양극단자(117)와 음극단자(119)가 각각 형성되어 있다. 그리고 이러한 각각의 접속랜드(113,115)는 도시되지 않은 관통홀을 통하여 각각 상호 전기적으로 연결되어 있다.

본 발명에서 상기 절연기재(111)로서 에폭시 수지, 폴리이미드수지등을 사용할 수 있다. 그리고 상기 각 접속랜드(113,115)와 양,음극단자(117,119)는 전도층인 동박이나 동도금층일 수 있으며, 상기 관통홀은 통상의 방법을 이용하여 동도금되어 있다. 또한 상기 전도층상에 Ni이나 Au를 도금할 수도 있다. 그리고 상기 구 성의 인쇄회로기판(110)은 통상의 알려진 방법으로 용이하게 제조할 수 있다.

한편 본 발명에서는 상기 절연기재(111)의 하부에 형성된 양극단자(117)와 음극단자(119)는 그 각각의 측방 테두리를 따라 적어도 일부에 단차부(A)가 형성되어 있다. 이러한 단차부(A)는 도 3(a)와 같이, 그 각각의 단자의 측방 테두리를 따라 상기 절연기재(111)의 길이방향으로 형성할 수도 있으며, 도 3(b-c)와 같이, 절연기재(111)의 폭방향으로 형성할 수도 있다. 또한 도 3(d)와 같이, 그 각각의 단자의 측방 테두리를 따라 3면에 형성할 수도 있으며, 도 3(e)와 같이 측방테두리를 따라 그 모두에 형성할 수도 있다. 그리고 도 3(f)와 같이, 각 단자의 측방테두리를 따라 어느 특정한 일부에 형성할 수도 있다.

이와 같이, 상기 단자(117,119)들의 측방 테두리를 따라 적어도 그 일부에 단차부(A)를 형성하면, 후속하는 몰딩공정에서 외장수지가 상기 형성된 단차부(A)로 들어가 몰딩됨으로써 상기 단자(117,119)들의 부착강도를 보다 개선할 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예로 도 3에서는 상기 단차부(A)가 계단형태로 구성되었음을 보여주고 있으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 후속하는 외장수지 몰딩공정에서 수지가 상기 단자(117,119)를 몰드 부착할 수 있을 정도로 그 단자들의 측방 테두리를 따라 적어도 그 일부에 소망하는 형상을 구현하는 것도 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

또한 본 발명의 칩형 고체 콘덴서는, 상기 형성된 인쇄회로기판(110)의 양극 접속랜드(113)상에 형성된 양극 연결빔(130)을 포함한다. 상기 양극 연결빔(130)은 전도재이며, 동, 또는 동합금이나 Fe-Ni합금을 이용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 양극 연결빔(130)은 레이저 용접을 통하여 상기 양극 접속랜드(113)와 연결되도록 함이 바람직하다.

또한 본 발명의 칩형 고체 전해콘덴서는 상기 인쇄회로기판(110)상에 탑재된 콘덴서 소자(150)를 포함한다. 상기 콘덴서 소자의 표면에는 양극리드선(151)과 음극층이 형성되어 있으며, 상기 양극리드선(151)은 용접모재(153)를 매개하여 상기 양극 연결빔(130)과 용접 연결되어 있다. 이러한 용접은 레이저 용접이나 spot 용접법을 이용할 수 있다. 또한 상기 콘덴서 소자(150)는 전도성 접착제(170)를 통하여 상기 음극 접속랜드(115)에 전기적으로 연결되어 있다.

본 발명에서 상기 전도성 접착제(170)로서 Au, Ag, Cu, Ni중 선택된 1종의 금속 페이스트를 이용함이 바람직하다.

그리고 본 발명의 칩형 고체 전해콘덴서는 상기 콘덴서소자(150)가 탑재된 인쇄회로기판(110)의 측/상부면을 몰드한 외장수지(190)를 포함한다. 이러한 외장수지로는 예컨데 에폭시 수지를 이용할 수 있다.

이때, 본 발명에서는 상기 외장수지(190)가 상기 칩형 고체 전해콘덴서 소자의 측,상방에 몰딩될 뿐만 아니라, 상기 절연기재(111)의 하부 상의 양극단자(117)와 음극단자(119) 각각의 측방 테두리를 따라 형성된 단차부(A)내에도 몰딩된다. 따라서 상기 단차부(A)내에 몰딩된 외장수지에 의해 상기 절연기재(111)의 하부에 형성된 양극단자(117)와 음극단자(119)의 고착강도를 보다 향상시킬 수 있다. 그리고 향후 상기와 같이 제조된 칩형 고체 전해콘덴서 소자를 기판상에 실장한 후, 이를 제품화하였을 때 외부충격 등으로부터 상기 콘덴서 소자를 효과적으로 보호하여 제품의 신뢰성을 담보할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 필요에 따라 기판(10)상에 2개 이상의 콘덴서 소자(150)가 탑재된 칩형 고체 전해콘덴서를 제조할 수도 있다. 이처럼 기판(10)상에 2개 이상의 탄탈 커패시터 소자를 병렬 탑재하면, 그 소자의 표면적이 확대되어 용량확대　및 ESR 특성 향상을 도모할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 칩형 고체 전해콘덴서의 제조공정을 도 2 및 3을 참조하여 설명한다.

본 발명에서는 먼저, 절연기재(111)의 양면에 그 두께를 달리하는 동박 또는 도전성 금속층을 갖는 PCB 기판(110)을 마련한다. 즉, 절연기재(111)의 하부에 형성된 동박 또는 도전성 금속층의 두께를 보다 크게 한다. 이때, 상기 절연기재(111)상에 형성된 동박 또는 도전성 금속층의 두께는 약 0.05mm 이하임이 바람직하며, 그 하부에 형성된 동박 또는 도전성 금속층은 0.05~0.2mm 범위의 두께로 형성함이 바람직하다.

그리고 본 발명에서는 상기 동박 또는 도전성 금속층을 갖는 기판 소정의 위치에 관통홀을 형성한 후, 그 관통홀을 통상의 방법으로 동도금 및 기타 PCB 실장 을 위한 도금을 한다. 이러한 관통홀은 통상적인 기계적인 방법으로 형성가능하며, 그 직경이 대략 0.02~0.2mm이다.

또한 본 발명에서 이용되는 PCB 기판의 제조방법은 통상의 PCB 제조공정과 동일하며, 다만 하부 동박 또는 도전성 금속층을 형성시에 HALF ETCHING을 통하여 계단구조와 같은 단차부를 형성한다. 절연기재 또한 PCB를 구성하는 모든 자재로 구성이 가능하며, 통상적으로 폴리이미드 필름을 사용함이 바람직하며 두께는 대략 0.02~0.1mm이다.

이어, 본 발명에서는 상기 기판(110)의 양면에 감광성 필름을 적치한후, 통상의 노광, 현상공정을 통하여 동박을 에칭함으로써 상기 양극 접속랜드(113), 음극 접속랜드(115), 양극단자(117) 및 음극단자(119) 패턴들을 형성한다. 이때, 탄탈소자가 탑재되는 음극 접속랜드(115) 부분을 양극 접속랜드(113) 보다 넓게 형성함이 바람직한데, 이는 탄탈소자의 안정성 및 제품의 ESR특성을 개선하기 위함이다.

후속하여, 본 발명에서는, 도 3과 같이, 상기 양극단자(117)와 음극단자(119)의 측방 테두리를 따라 적어도 그 일부에 단차부(A)를 형성한다. 이러한 단차부는 통상의 HALF ETCHING 기술을 적용하여 쉽게 구현할 수 있다.

그리고 본 발명에서 상기와 같이 마련된 기판(110)의 양극 접속랜드(113)상에 Cu, Cu합금, 또는 Fe-Ni합금등으로 이루어진 전도재인 양극 연결빔(130)을 레이 저 용접을 이용하여 연결시킨다.

이어, 통상의 제조공정을 이용하여 탄탈금속으로 이루어진 양극체에 양극리드선(151)을 형성하고, 이러한 양극체에 유전체층, 고체전해질층 및 음극층을 순차적으로 형성함으로써 콘덴서 소자(150)를 마련한다.

그리고 상기와 같이 제조된 콘덴서 소자(150)를 상기 기판(110)상에 탑재하는데, 이때 상기 콘덴서 소자(150)는 기판(110)의 음극 접속랜드(115) 상에, 그리고 양극리드선(151)이 상기 양극 연결빔(130) 상에 놓이도록 위치를 조정한다. 그리고 상기 콘덴서 소자(150)의 음극층(153)은 전도성 접착제인 Ag 페이스트(170) 등을 통하여 상기 기판(110)의 음극 접속랜드(113)에 연결되며, 상기 양극리드선(151)은 양극 용접모재(153)을 매개하여 양극 리드빔(130)에 용접 연결된다.

이후, 상기와 같이 기판(110) 상에 탑재된 콘덴서 소자(150)의 측/상부에 에폭시수지와 같은 외장수지(190)를 몰딩하는데, 이때 상기 기판(110) 하부의 양극단자(117)과 음극단자(119)의 테두리를 따라 형성된 단차부(A)에도 외장수지(190)를 몰딩시켜 칩형 고체 전해콘덴서를 제조한다.

한편, 본 발명에서는 보다 큰 크기의 기판(10)상에 2개 이상의 콘덴서 소자(150)을 탑재한 후, 그 외부를 외장수지(190)로 몰딩할 수도 있으며, 이 경우, 수지 몰딩후 절단가공을 통하여 개개의 칩형 고체 전해콘덴서로 분리할 수도 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

절연기재인 폴리이미드 필름의 상/하부에 동박이 적층된 기판을 마련한후, 통상의 에칭공정을 이용하여 상기 절연기재의 상부에 양극 접속랜드와 음극 접속랜드를, 그리고 하부에는 상기 각 랜드에 대응하는 양극단자와 음극단자 패턴을 각각 마련하였다. 이때, 상기 양극단자와 음극단자의 경우, 후속하는 몰딩작업을 통한 단자의 고착강도를 개선하기 위하여 통상의 Half Etching 공정을 이용하여 상기 각 단자들의 측방테두리를 따라 도 3(d)와 같이 단차부를 갖도록 하였으며, 비교를 위하여 일부기판들에는 이러한 단차부를 형성하지 않았다. 이어, 상기 기판의 양극 접속랜드 상에 양극 연결빔을 레이저 용접을 이용하여 연결시켰다.

이후, 상기 기판상에 통상의 방법으로 제조된 콘덴서 소자를 탑재한 후, 그 측/상부에 에폭시수지로 몰딩함으로써 칩형 고체 전해콘덴서를 다수 제조하였다. 한편, 이때 상기 콘덴서 소자의 음극층은 전도성 접착제인 Ag 페이스트 등을 통하여 상기 기판의 음극 접속랜드에 연결되며, 상기 콘덴서 소자의 양극리드선은 양극 리드빔에 용접 접속되어 있다.

이렇게 제조된 칩형 고체 전해콘덴서들을 PCB상에 실장한 후, 그 측방으로 소정의 속도(2.5mm/s)로 10초동안 힘[19.8N(2kgf)]을 가하여 상기 각 단자들의 고착강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다. 표 1은 상기 각 단자들에 단차부가 형성되지 않는 경우의 칩형 고체 전해콘덴서에 대한 측정치이며, 표 2는 각 단차에 단차부를 갖는 본 발명에 따른 칩형 고체 전해콘덴서에 대 한 측정치를 나타낸다.

[표 1]

No.	파단에 요하는 힘(kgf)
1	0.648
2	0.466
3	0.586
4	0.820
5	0.446
6	0.522
7	0.628
평균	0.588

[표 2]

No.	파단에 요하는 힘(kgf)
1	1.474
2	1.588
3	1.765
4	1.148
5	1.618
6	1.274
평균	1.474

상기 표 1-2로부터 알 수 있는 바와 같이, 칩형 고체 전해콘덴서의 양극단자와 음극단자의 측방테두리를 따라 단차부가 형성된 표 2의 경우가, 단차부가 없는 표 1의 경우에 비하여 우수한 단자 고착강도를 나타냄을 알 수 있다. 이는 형성된 단차부에 외장수지가 몰드 고착됨에 따른 결과로서, 단차부가 없는 경우에 비하여 보다 우수한 단자 고착강도를 가짐을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예의 내용에 제한되는 것은 아니다. 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재범위내에서 다양한 본원발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본원발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 칩형 고체 전해콘덴서는 기판의 하부단자 테두리를 따라 적어도 그 일부에 단차부를 형성하고, 이후 외장수지 몰딩공정에서 이러한 단차부에도 외장수지를 몰딩함으로써 상기 하부단자와 기판과의 고착강도를 보다 개선할 수 있고, 이에 따라 이러한 칩형 고체 전해콘덴서를 갖는 다양한 제품들의 이용과정에서 우수한 신뢰성을 담보할 수 있다.

Claims

절연기재의 상부에 양극 접속랜드와 음극 접속랜드가 형성되어 있으며, 그 하부에는 관통홀을 통하여 상기 양극 접속랜드와 음극 접속랜드에 각각 전기적으로 연결되는 양극단자와 음극단자가 형성되어 있는 인쇄회로기판;

상기 양극 접속랜드상에 형성된 양극 연결빔;

상기 양극 연결빔의 상부 표면에 용접모재를 매개로 하여 용접 연결된 양극리드선;

상기 양극리드선의 타측에 연결되고, 전도성 접착제를 통하여 상기 음극 접속랜드에 전기적으로 연결되어 상기 인쇄회로기판에 탑재된 콘덴서 소자; 및

상기 콘덴서 소자를 포함하여 인쇄회로기판의 측부와 상부에 몰드된 외장수지;를 포함하고,

상기 양극단자와 음극단자는 각각의 측방 테두리를 따라 적어도 일부에 단차부가 형성되어 있으며, 상기 단차부에도 외장수지가 몰드되어 있는 칩형 고체 전해콘덴서.
제 1항에 있어서, 상기 전도성 접착제는 Au, Ag, Cu, Ni중 선택된 1종의 금속 페이스트인 것을 특징으로 하는 칩형 고체 전해콘덴서.
제 1항에 있어서, 상기 기판상에 2개 이상의 콘덴서 소자가 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 칩형 고체 전해콘덴서.
제 1항에 있어서, 상기 단차부는 상기 절연기재의 길이방향으로 상기 양극단자와 음극단자 각각의 측방 테두리를 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩형 고체 전해콘덴서.
제 1항에 있어서, 상기 단차부는 상기 절연기재의 폭방향으로 상기 양극단자와 음극단자 각각의 측방 테두리를 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩형 고체 전해콘덴서.
제 1항에 있어서, 상기 단차부는 상기 양극단자와 음극단자 각각의 측방 테두리를 따라 모두에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩형 고체 전해콘덴서.
제 1항에 있어서, 상기 단차부는 상기 절연기재의 길이방향으로 상기 양극단자와 음극단자 각각의 측방 테두리를 따라 일부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩형 고체 전해콘덴서.