KR20220078887A - 전자 부품 - Google Patents

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KR20220078887A
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김상엽
조범준
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품은, 바디와, 상기 바디의 외부에 배치된 외부 전극을 포함하는 적층형 커패시터; 상기 적층형 커패시터와 접합된 메탈 프레임; 및 상기 외부 전극과 상기 메탈 프레임 사이에 배치되며, 솔더층 및 도전성 수지층을 포함하는 접착층; 을 포함할 수 있다.

Description

전자 부품{ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 전자 부품에 관한 것이다.
적층형 커패시터는 소형이면서 고용량 구현이 가능하여 여러 가지 전자 기기에 사용되고 있다.
최근에는 친환경 자동차 및 전기 자동차의 급부상으로, 자동차 내 전력 구동 시스템이 증가하고 있으며, 이에 자동차에 필요한 적층형 커패시터의 수요도 증가하고 있다.
자동차용 부품으로 사용되기 위해서는 높은 수준의 열 신뢰성, 전기적 신뢰성 및 기계적 신뢰성이 요구되므로 적층형 커패시터에 요구되는 성능도 점차 고도화되고 있다. 이에 진동 및 변형에 대한 내구성이 강한 적층형 커패시터의 구조가 요구되고 있다.
이러한 진동 및 변형에 대한 내구성을 향상시키기 위한 방안으로, 메탈 프레임을 이용하여 적층형 커패시터를 기판으로부터 일정 간격 이격하여 실장하는 구조의 전자 부품이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 메탈 프레임을 이용한 전자 부품의 경우, 휨 강도 등 내구성을 보완하기 위해 기판으로부터 이격되는 높이를 증가시킴에 따라, ESR(Equivalent Series Inductance)이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 적층형 커패시터의 두께가 증가하여 칩의 소형화 추세에 반한다는 한계가 있다.
이에 따라, 메탈 프레임을 이용한 전자 부품의 실장 높이를 낮게 유지하면서도, 실장 기판으로부터 적층형 커패시터에 전달되는 스트레스를 효과적으로 저감하여, 휨 강도 등 내구성을 개선할 수 있는 전자 부품에 대한 기술이 요구된다.
일본등록특허공보 JP 3883528 B2
본 발명의 목적 중 하나는, 메탈 프레임을 이용한 전자 부품의 실장 높이를 낮게 유지하면서도, 휨 강도 등의 내구성을 개선하는 전자 부품을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품은, 바디와, 상기 바디의 외부에 배치된 외부 전극을 포함하는 커패시터부; 상기 커패시터부와 접합된 메탈 프레임; 및 상기 외부 전극과 상기 메탈 프레임 사이에 배치되며, 솔더층 및 도전성 수지층을 포함하는 접착층; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메탈 프레임을 이용한 전자 부품의 실장 높이를 낮출 수 있게 되어, ESR이 저감되고, 적층형 커패시터가 실장 기판 상에서 차지하는 공간이 축소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 전극과 메탈 프레임 사이의 접착층에 탄성이 증가하게 되어, 기판으로부터 적층형 커패시터에 전달되는 진동 등 외부 스트레스가 저감되고, 휨 강도와 같은 내구성이 개선될 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 적층형 커패시터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 적층형 커패시터에 포함되는 제1 및 제2 내부 전극을 각각 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 I-I'선 단면도이다.
도 4는 도 1의 적층형 커패시터에 메탈 프레임이 접합된 전자 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 II-II'선 단면도이다.
도 6은 전자 부품에 포함되는 솔더층 및 도전성 수지층(에폭시)의 비율을 달리함에 따른 휨 강도 특성의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 전자 부품에 포함되는 솔더층 및 도전성 수지층(에폭시)의 비율을 달리함에 따른 ESR 특성의 변화를 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 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, 도면 상의 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 의미한다.
본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해 방향을 정의하면, 도면에 표시된 X, Y 및 Z는 각각 전자 부품의 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향을 나타낸다.
또한 본 명세서에서, 길이 방향은 X방향 또는 제1 방향, 폭 방향은 Y방향 또는 제2 방향, 두께 방향은 Z방향, 제3 방향 또는 적층 방향과 각각 동일한 개념으로 사용될 수 있다.
전자 부품
도 1은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 적층형 커패시터를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 적층형 커패시터에 포함되는 제1 및 제2 내부 전극을 각각 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1의 I-I'선 단면도이다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품에 적용되는 적층형 커패시터(100)의 구조에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 적용되는 적층형 커패시터(100)는, 바디(110)와, 바디(110)의 외부에 배치된 외부 전극(131, 132)을 포함한다.
바디(110)는 복수의 유전체층(111)을 Z방향으로 적층한 다음 소성한 것으로서, 바디(110)의 서로 인접하는 유전체층(111) 사이의 경계는 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다.
또한, 바디(110)는 복수의 유전체층(111)과 유전체층(111)을 사이에 두고 적층되는 내부 전극(121, 122)을 포함한다.
바디(110)는 커패시터의 용량 형성에 기여하는 부분으로서의 액티브 영역과, 마진부로서 Z방향으로 상기 액티브 영역의 상하부에 각각 마련되는 커버 영역(112, 113)을 포함할 수 있다.
이러한 바디(110)는 그 형상에 특별히 제한은 없지만, 육면체 형상일 수 있으며, Z방향으로 서로 대향하는 제1 및 제2 면(1, 2)과, 제1 및 제2 면(1, 2)과 서로 연결되고 X방향으로 서로 대향하는 제3 및 제4 면(3, 4)과, 제1 및 제2 면(1, 2)과 연결되고 제3 및 제4 면(3, 4)과 연결되며 Y방향으로 서로 대향하는 제5 및 제6 면(5, 6)을 포함할 수 있다.
유전체층(111)은 세라믹 분말, 예를 들어 BaTiO3계 세라믹 분말 등을 포함할 수 있다.
상기 BaTiO3계 세라믹 분말은 BaTiO3에 Ca 또는 Zr 등이 일부 고용된 (Ba1-xCax)TiO3, Ba(Ti1-yCay)O3, (Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3 또는 Ba(Ti1-yZry)O3 등이 있을 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 유전체층(111)에는 상기 세라믹 분말과 함께, 세라믹 첨가제, 유기용제, 가소제, 결합제 및 분산제 등이 더 첨가될 수 있다.
상기 세라믹 첨가제는, 예를 들어 전이 금속 산화물 또는 전이 금속 탄화물, 희토류 원소, 마그네슘(Mg) 또는 알루미늄(Al) 등이 포함될 수 있다
내부 전극(121, 122)은 서로 다른 극성을 갖는 제1 내부 전극(121) 및 제2 내부 전극(122)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 유전체층(111) 상에 형성되어 Z방향으로 적층될 수 있으며, 하나의 유전체층(111)을 사이에 두고 바디(110)의 내부에 Z방향을 따라 서로 대향되게 번갈아 배치될 수 있다.
이때, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 중간에 배치된 유전체층(111)에 의해 서로 전기적으로 절연될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 내부 전극이 Z방향으로 적층된 구조를 도시하여 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 내부 전극이 Y방향으로 적층되는 구조에도 적용할 수 있다.
이러한 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)은 일 단이 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)을 통해 각각 노출될 수 있다.
이렇게 바디(110)의 제3 및 제4 면(3, 4)을 통해 번갈아 노출되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 단부는, 후술하는 바디(110)의 X방향 양 단면에 배치되는 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)과 각각 접속되어 전기적으로 연결될 수 있다.
위와 같은 구성에 따라, 외부 전극(131, 132)에 소정의 전압을 인가하면 제1 및 제2 내부 전극(121, 122) 사이에 전하가 축적된다.
이때, 적층형 커패시터(100)의 정전 용량은 상기 액티브 영역에서 Z방향을 따라 서로 중첩되는 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 오버랩 된 면적과 비례하게 된다.
또한, 내부 전극(121, 122)을 형성하는 재료는 특별히 제한되지 않으며, 귀금속 재료 또는 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 하나 이상의 물질로 이루어진 도전성 페이스트를 사용하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 도전성 페이스트의 인쇄 방법은 스크린 인쇄법 또는 그라비아 인쇄법 등을 사용할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 전극(131, 132)은 바디(110)의 X방향 양 단면(end surface)에 각각 배치되는 제1 외부 전극(131) 및 제2 외부 전극(132)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)은 서로 다른 극성의 전압이 제공되며, 제1 및 제2 내부 전극(121, 122)의 노출되는 단부와 각각 접속되어 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 외부 전극(131)은 제1 머리부(131a)와 제1 밴드부(131b)를 포함할 수 있다.
제1 머리부(131a)는 바디(110)의 제3 면(3)에 배치되며, 제1 내부 전극(121)에서 바디(110)의 제3 면(3)을 통해 외부로 노출되는 단부와 접촉될 수 있다. 그리고, 제1 내부 전극(121)과 제1 외부 전극(131)을 서로 물리적 및 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
제1 밴드부(131b)는 고착 강도 향상 등을 위해 제1 머리부(131a)에서 바디(110)의 제1, 제2, 제5 및 제6 면(1, 2, 5, 6)의 일부까지 각각 연장되는 부분이다.
제2 외부 전극(132)은 제2 머리부(132a)와 제2 밴드부(132b)를 포함할 수 있다.
제2 머리부(132a)는 바디(110)의 제4 면(4)에 배치되며, 제2 내부 전극(122)에서 바디(110)의 제4 면(4)을 통해 외부로 노출되는 단부와 접촉될 수 있다. 그리고, 제2 내부 전극(122)과 제2 외부 전극(132)을 서로 물리적 및 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
제2 밴드부(132b)는 고착 강도 향상 등을 위해 제2 머리부(132a)에서 바디(110)의 제1, 제2, 제5 및 제6 면(1, 2, 5, 6)의 일부까지 각각 연장되는 부분이다.
본 실시예에서, 외부 전극(131, 132)은 구리(Cu) 및 니켈(Ni) 등에서 선택된 적어도 1종 이상의 금속 성분을 포함하는 소결 전극으로 이루어진다.
또한, 외부 전극(131, 132)은 그 표면에 적어도 하나의 도금층이 추가로 형성될 수 있다. 이때, 도금층은 외부 전극(131, 132)의 표면을 커버하는 니켈(Ni) 도금층과, 상기 니켈 도금층을 커버하는 주석(Sn) 도금층을 포함할 수 있다.
도 4는 도 1의 적층형 커패시터에 메탈 프레임이 접합된 전자 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 II-II'선 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 부품(101)은, 적층형 커패시터(100), 적층형 커패시터(100)와 접합된 메탈 프레임(140, 150) 및 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이에 배치되는 접착층(160, 170)을 포함한다.
메탈 프레임(140, 150)은, 외부 전극(131, 132)과 접합되고, 내부 전극(121, 122)의 적층 방향(Z방향) 일 측으로 연장 형성되는 지지부(141, 151) 및 상기 연장 형성된 지지부(141, 151)의 일 단에서 바디(110)의 일 면과 대향하도록 제1 방향(X방향)으로 연장되는 실장부(142, 152)를 포함할 수 있다.
지지부(141, 151)는 실장 면에 대해 수직으로 형성되며, 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)의 제1 및 제2 머리부(131a, 132a)와 각각 접합되어 전기적 및 물리적으로 연결된다. 일 예로서, 도 4 내지 도 5를 참조하면, 지지부(141, 151)는 외부 전극(131, 132)의 머리부(131a, 132a)와 접합되는 영역과, Z방향 일 측으로 연장되어 실장부(142, 152)와 연결되는 영역을 포함할 수 있다.
이때, 지지부(141, 151)의 형상에 특별히 제한은 없으나, 도시된 바와 같이 머리부(131a, 132a) 보다 Z방향 일 측으로 소정의 길이만큼 돌출된 직사각형의 형상을 가질 수 있다.
또한, 지지부(141, 151)의 Y방향 길이에도 특별히 제한이 없으나, 도시된 바와 같이 머리부(131a, 132a)의 Y방향 길이와 비슷하게 형성될 수 있다. 지지부(141, 151)의 면적이 너무 넓으면 전자 부품의 소형화 추세에 반하게 되며, 반대로 지지부(141, 151)의 면적이 너무 좁으면 외부 전극(131, 132)과의 접합성 및 실장 시의 내구성이 부족할 수 있다.
실장부(142, 152)는 지지부(141, 151)의 일 단에서 바디(110)의 제1 면(1)과 대향하도록 X방향으로 연장될 수 있다. 실장부(142, 152)는 실장 면에 대해 수평으로 형성되며, 기판 실장 시 접속 단자의 역할을 한다.
일 예로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 실장부(142, 152)는 제1 방향(X방향)으로 제2 머리부(132a) 및 제1 머리부(131a)를 향해 각각 연장될 수 있다. 이때, 실장부(142, 152)는 외부 전극(131, 132)의 밴드부(131b, 132b) 및 바디(110)의 제1 면(1)과 이격되도록 배치될 수 있다.
실장부(142, 152)가 X방향으로 연장 형성되는 길이에 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 밴드부(131b, 132b)가 바디(110)의 제1 면(1)에 형성된 영역보다 길게 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 제1 방향으로 각각 연장 형성되는 실장부(142, 152)가 서로 이격된 범위 내에서는 제한 없이 다양한 길이로 형성될 수 있다.
메탈 프레임(140, 150)은, 적층형 커패시터(100)의 제1 외부 전극(131)과 접합되는 제1 메탈 프레임(140) 및 제2 외부 전극(132)과 접합되는 제2 메탈 프레임(150)을 포함할 수 있다.
제1 메탈 프레임(140)은, 제1 외부 전극(131)의 제1 머리부(131a)와 접합되는 제1 지지부(141) 및 제1 지지부(141)의 일 단에서 제2 머리부(132a)를 향해 제1 방향으로 연장되는 제1 실장부(142)를 포함할 수 있다.
제2 메탈 프레임(150)은, 제2 외부 전극(132)의 제2 머리부(132a)와 접합되는 제2 지지부(151) 및 제2 지지부(151)의 일 단에서 제1 머리부(131a)를 향해 제1 방향으로 연장되는 제2 실장부(152)를 포함할 수 있다.
외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)의 지지부(141, 151) 사이에는 접착층(160, 170)이 배치되며, 접착층(160, 170)은 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)을 포함한다.
접착층(160, 170)은 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)을 서로 접합하여 고정시키는 기능을 수행한다. 또한, 전자 부품(101)이 인쇄회로기판에 실장 시 외부 전극(131, 132)과 인쇄회로기판의 전극 패드를 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
여기서 접착층(160, 170)은, 제1 외부 전극(131)과 제1 메탈 프레임(140)을 접합하는 제1 접착층(160) 및 제2 외부 전극(132)과 제2 메탈 프레임(150)을 접합하는 제2 접착층(170)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 접착층(160, 170)은 제1 및 제2 외부 전극(131, 132)과 각각 같은 극성을 나타낼 수 있다.
그리고, 제1 접착층(160)은 제1 솔더층(161) 및 제1 도전성 수지층(162)을 포함하고, 제2 접착층(170)은 제2 솔더층(162) 및 제2 도전성 수지층(172)을 포함할 수 있다.
종래의 메탈 프레임을 포함하는 전자 부품의 경우, 외부 전극과 메탈 프레임을 접합하는 부재로서 솔더만을 사용하여, 전자 부품의 내구성 및 ESR 측면에서 한계점을 나타내었다.
즉, 솔더만을 사용하여 외부 전극과 메탈 프레임을 접합하는 경우, 전자 부품을 기판에 실장 시 기판으로부터 메탈 프레임에 전달되는 진동 등 외력이 솔더에서 거의 흡수되지 못한 채 적층형 커패시터로 이어지게 된다. 이에 따라, 적층형 커패시터의 휨 강도와 같은 내구성이 저하되고, 외력에 의해 외부 전극과 메탈 프레임이 서로 떨어질 염려가 있다.
이러한 내구성을 보완하기 위해, 기존에는 메탈 프레임의 다리 길이(실장 높이)를 증가시켜 진동 등의 외력을 효과적으로 흡수하도록 하였다. 그러나, 이 경우 전자 부품의 실장 시 차지하는 공간이 커지게 되어 소형화 추세에 반한다는 한계가 있고, 실장 높이의 증가에 따라 ESR도 함께 커지게 되는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품(101)은, 접착층(160, 170)을 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)이 함께 배치되는 형태로 형성함으로써, 전자 부품(101)의 실장 높이를 낮게 유지하면서도, 휨 강도 등 내구성이 개선될 수 있도록 한다.
보다 구체적으로, 솔더층(161, 171)의 하부에 솔더보다 높은 탄성을 갖는 도전성 수지층(162, 172)을 배치함으로써, 기판으로부터 적층형 커패시터(100)에 전달되는 진동 등 외력이 접착층(160, 170)에서 일부 흡수되어 저감될 수 있도록 한다. 그리고 이에 따라, 메탈 프레임(140, 150)의 실장부(142, 152)와 바디(110) 사이의 이격 거리(실장 높이)를 과도하게 증가시킬 필요가 없게 되므로, 휨 강도 등 내구성을 개선하면서도 ESR은 낮게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 실시예에 따르면, 도전성 수지층(162, 172)은 솔더층(161, 171)보다 실장부(142, 152)에 더 인접하도록 배치될 수 있다. 즉, 머리부(131a, 132a)와 지지부(141, 151) 사이의 접합 계면 중에서, 전자 부품(101)의 실장 면과 더 인접한 하부 영역에는 도전성 수지층(162, 172)이 배치되고, 전자 부품(101)의 실장 면과 더 먼 상부 영역에는 솔더층(161, 171)이 배치될 수 있다.
이에 따라, 솔더층(161, 171)은 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)을 그 접합 계면의 상부 영역에서 보다 고정적으로 접합될 수 있도록 하여, 진동이나 충격 등의 외력으로부터 접합 구조를 유지하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 도전성 수지층(162, 172)은 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)의 접합 계면 중 기판으로부터 진동 등이 가장 먼저 전달되는 하부 영역에 배치됨으로써, 탄성 및 유연성을 가지고 진동을 일부 흡수하여, 솔더층(161, 171) 및 바디(110)로 전달되는 진동을 저감하는 역할을 수행할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 솔더층(161, 171)의 일 단과 도전성 수지층(162, 172)의 일 단은 각각 서로 접합될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 솔더층(161, 171)의 하단부와 제1 및 제2 도전성 수지층(162, 172)의 상단부가 각각 서로 접합된 형태로 형성되어, 전체로서 각각 일체의 제1 및 제2 접착층(160, 170)을 이룰 수 있다.
이와 같이, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)이 서로 접합된 형태를 가지게 되면, 외부 전극(131, 132)의 머리부(131a, 132a) 전체 면적에 대해 빈 공간 없이 접착층(160, 170)이 형성될 수 있으므로, 메탈 프레임(140, 150)과 외부 전극(131, 132) 사이의 접합력이 더욱 증대될 수 있다.
또한, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)은 제1 방향(X방향)으로 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이의 공간에서, 두 개의 층이 서로 오버랩되는 영역 없이 나란히 접합되어 배치될 수 있다.
이와 같이, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)이 중첩되지 않도록 배치되면, 물성이 서로 다른 솔더층(161, 171)과 도전성 수지층(162, 172)이 제조 과정에서 서로 확산되어 반응이 일어날 가능성이 낮아질 수 있다. 또한, 서로 상이한 물질 간의 반발력에 의하여 접합력이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 솔더층(161, 171)과 도전성 수지층(162, 172)은, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이의 공간에서 제1 방향(X방향)에 대한 길이가 서로 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 머리부(131a, 132a)의 표면에 도포되어 경화되는 두께가 동일할 수 있다.
이 경우, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)이 배치되는 머리부(131a, 132a)의 전체 영역에 대하여, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이의 이격 거리가 동일하게 유지될 수 있다.
또한, 솔더층(161, 171)과 도전성 수지층(162, 172)은, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이의 공간에서 제2 방향(Y방향)에 대한 길이가 서로 동일하게 형성될 수 있다. 즉, Y방향으로 머리부(131a, 132a)의 표면에 도포되는 폭이 동일할 수 있다.
이 경우, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)이 배치되는 머리부(131a, 132a)의 전체 영역에 대하여, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이에 빈 공간이 없도록 접착층(140, 150)이 마련될 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하여 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)의 제1 및 제2 방향에 대한 길이가 동일하게 형성되면, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)의 부피비가 적층 방향(Z방향)에 대한 길이 비와 같게 된다.
따라서, 본 명세서에서 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)의 적층 방향에 대한 길이 비를 설명하는 내용은, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)의 부피비(함유량 비)에도 동일하게 적용될 수 있다.
솔더층(161, 171)은 다양한 소재의 솔더를 포함할 수 있고, 예를 들어 저연성 또는 무연성 납(Pb), 주석(Sn)과 같은 성분으로 이루어질 수 있다. 솔더가 용융된 상태에서 외부 전극(131, 132) 및 메탈 프레임(140, 150) 사이에 도포되고, 경화됨으로써, 솔더층(161, 171)이 형성될 수 있다.
솔더층(161, 171)은 머리부(131a, 132a)에서 실장 면과 먼 상부에 배치됨으로써, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)의 접합 계면 중 상부 영역을 보다 고정적으로 접합시킬 수 있다. 또한, Pb, Sn 등의 성분은 도전성을 가지므로, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)을 서로 전기적으로도 연결시킬 수 있다.
도전성 수지층(162, 172)은 도전성 부여제와 수지를 포함할 수 있다.
여기서, 도전성 부여제는, 도전성 금속, 도전성 고분자 및 카본(Carbon) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도전성 금속은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, Ni(니켈), Cu(구리) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 카본(Carbon)은, 예를 들어 그라파이트, CNT, 그래핀 등의 성분을 포함할 수 있다.
다만, 전술한 도전성 부여제는 예시적인 것에 불과하므로, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)이 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 도전성을 갖는 물질이면 제한 없이 사용될 수 있다.
도전성 수지층(162, 172)에 포함되는 수지는 열경화성 수지를 포함할 수 있고, 예를 들어 에폭시(epoxy)에 해당할 수 있다. 또한, 에폭시는 Bisphenol-A(BPA)계 에폭시, 노보락(Novolac)계 에폭시 등일 수 있다.
도전성 수지층(162, 172)은 머리부(131a, 132a)에서 실장 면과 인접한 하부에 배치됨으로써, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)의 접합 계면 중 하부 영역의 탄성 및 유연성을 보다 향상시킬 수 있다. 즉, 전자 부품(101)이 인쇄회로기판에 실장된 경우에, 도전성 수지층(162, 172)이 인쇄회로기판으로부터 전달되는 진동이나 충격 등의 외력을 일부 흡수함으로써, 바디(110)로 전달되는 외부 스트레스를 저감할 수 있다.
또한, 도전성 수지층(162, 172)은 도전성 부여제를 포함하므로, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150)을 서로 전기적으로도 연결시킬 수 있다. 이에 따라, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)을 포함하는 접합층(160, 170) 전체가 도전성 접합재의 역할을 수행할 수 있다.
실험 예
도 6은 전자 부품에 포함되는 솔더층 및 도전성 수지층(에폭시)의 비율을 달리함에 따른 휨 강도 특성의 변화를 보여주는 그래프이고, 도 7은 전자 부품에 포함되는 솔더층 및 도전성 수지층(에폭시)의 비율을 달리함에 따른 ESR 특성의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6 내지 도 7에서는 도전성 수지층(162, 172)에 포함되는 수지를 에폭시로 특정하여 실험을 수행하였다. 또한, 여기서 각 그래프에 표시된 에폭시의 비율은, 솔더층(161, 162) 및 도전성 수지층(162, 172)의 총 부피(함량)에 대한 도전성 수지층(162, 172)의 부피(함량) 비율을 나타낸다.
본 실시예에서는 솔더층(161, 162) 및 도전성 수지층(162, 172)의 X방향 및 Y방향에 대한 길이를 동일하게 하였으며, 이에 따라 각 그래프에 나타난 에폭시의 비율은, 도 5에 도시된 접착층(160, 170)의 적층 방향(Z방향) 총 길이(T1+T2)에 대한 도전성 수지층(162, 172)의 길이(T2) 비율, 즉 T2/(T1+T2)*100을 나타낼 수 있다.
도 6을 참조하면, 에폭시를 포함하는 도전성 수지층의 비율이 증가함에 따라 전자 부품의 휨 강도가 증가하는 경향을 확인할 수 있다.
여기서, 전자 부품의 휨 강도는, 각 시험번호(에폭시 비율 0, 25, 50, 75 및 100%) 당 30개의 샘플 칩을 준비한 후, 기판(PCB) 상에 샘플 칩(MLCC)을 실장하고, 샘플 칩 (MLCC) 실장 면의 반대면을 눌러가며 바디에 크랙(crack)이 발생하는 최대 길이를 피크(peak) 값으로 각각 표시한 것이다.
먼저 도 6의 (a)는, 도 5에 도시된 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 0.5mm로 하였을 때의 결과값을 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 6의 (b)는, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 1mm로 하였을 때의 결과값을 나타낸 그래프이다.
도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 솔더층만 포함하는 접착층(에폭시 비율 0%)에 비하여, 솔더층과 도전성 수지층을 함께 포함하는 접착층(에폭시 비율 25, 50, 75, 100%)의 경우에 휨 강도의 피크(peak) 값이 높게 나타난 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 실험 예에서 접착층이 도전성 수지층을 25% 이상 포함하는 경우에, 전자 부품의 휨 강도가 개선되었다.
또한, 도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 에폭시를 포함하는 도전성 수지층의 비율이 증가함에 따라 휨 강도의 피크(peak) 값이 증가하였다. 즉, 솔더층과 도전성 수지층을 함께 포함하는 접착층(에폭시 비율 25, 50, 75, 100%) 간에는, 도전성 수지층의 비율이 증가함에 따라 전자 부품의 휨 강도가 높게 나타난 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자에 의하여 통상적으로 요구되는 MLCC의 휨 강도 보증 피크(peak) 값은 약 6mm에 해당한다. 따라서, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)가 0.5mm인 경우에, 도전성 수지층의 비율이 25% 이상이면 대체적으로 전자 부품의 휨 강도가 보증 피크(peak) 값을 만족하는 것으로 확인된다.
다시 말해, 솔더층과 도전성 수지층을 75:25의 비율로 구성하여 접착층을 형성하는 경우, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 1mm로 하고, 도전성 수지층을 포함하지 않는 접착층을 형성하는 경우와 유사한 휨 강도 개선 효과를 나타내는 것으로 해석된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이에 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)을 함께 배치함으로써, 전자 부품(101)의 실장 높이를 낮게 유지하면서도 휨 강도 등의 내구성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품(101)은, 내부 전극(121, 122)의 적층 방향(Z방향)에 대한 솔더층(161, 171)의 길이를 T1으로, 도전성 수지층(162, 172)의 길이를 T2로 정의할 때, 0.25≤T2/(T1+T2)<1을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)의 적층 방향에 대한 길이 비(즉, 부피 비)가 한정됨으로써, 전자 부품(101)의 휨 강도가 통상의 기술자에 의하여 통상적으로 요구되는 MLCC의 휨 강도 보증 피크(peak) 이상만큼 개선될 수 있다.
한편, 도 6의 (a)와 (b)를 대비하여 보면, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 0.5mm로 하였을 때보다 1mm로 하였을 때, 전체적으로 휨 강도가 높게 나타난 것을 확인할 수 있다. 이는 메탈 프레임의 다리 길이를 길게 하여 실장 높이를 증가시킴에 따라, 전자 부품의 휨 강도 등 내구성이 개선되는 것으로 해석된다.
그러나, 이와 같이 내구성의 개선을 위해 전자 부품의 실장 높이를 증가시키는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 전자 부품의 ESR이 함께 증가하게 되는 문제점이 있다.
도 7을 참조하면, 에폭시를 포함하는 도전성 수지층의 비율이 증가함에 따라 전자 부품의 ESR이 증가하는 경향을 확인할 수 있다.
여기서, 각 전자 부품의 ESR 측정값은, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의하여 실시될 수 있는 통상적인 방법으로, LCR meter를 이용하여 측정한 결과를 나타낸다.
도 7의 (a)는, 도 5에 도시된 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 0.5mm로 하였을 때의 결과값을 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 6의 (b)는, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 1mm로 하였을 때의 결과값을 나타낸 그래프이다.
먼저 도 7의 (a)와 (b)를 대비하여 보면, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 0.5mm로 하였을 때보다 1mm로 하였을 때, 전체적으로 ESR 측정값이 높게 나타난 것을 확인할 수 있다. 이는 메탈 프레임의 다리 길이를 길게 하여 실장 높이를 증가시킴에 따라, 전자 부품의 ESR이 증가하는 한계점이 발생하는 것으로 해석된다.
도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 솔더층만 포함하는 접착층(에폭시 비율 0%)에 비하여, 솔더층과 도전성 수지층을 함께 포함하는 접착층(에폭시 비율 25, 50, 75, 100%)의 경우에 ESR 값이 높게 나타난 것을 확인할 수 있다.
또한, 솔더층과 도전성 수지층을 함께 포함하는 접착층(에폭시 비율 25, 50, 75, 100%) 간에는, 도전성 수지층의 비율이 증가함에 따라 ESR 값이 높게 나타난 것을 알 수 있다.
즉, 도전성 수지층을 포함하는 접착층의 경우에, 휨 강도가 개선되는 효과가 있으나 ESR도 함께 증가하는 한계가 있으므로, 접착층을 형성하는 솔더층 및 도전성 수지층의 비율을 적절하게 조절할 필요가 있다고 해석된다.
이때, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자에 의하여 통상적으로 요구되는 MLCC의 ESR 값은 10mΩ 이하에 해당한다. 따라서, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)가 0.5mm인 경우에, 도전성 수지층의 비율이 75% 이하이면 전자 부품의 ESR 값이 10mΩ 이하의 값을 갖는 것으로 확인된다.
마찬가지로, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)가 1mm인 경우에도, 도전성 수지층의 비율이 75% 이하이면 전자 부품의 ESR 값이 약 10mΩ 부근의 값을 갖는 것으로 확인된다.
즉, 실장부(142, 152)의 일 면과 대향하는 바디(110)의 일 면과, 실장부(142, 152)의 타 면 사이의 수직 거리가 0.5mm 이상 1mm 미만인 경우, 도전성 수지층의 비율을 75% 이하로 조절하면 MLCC의 ESR 값이 10mΩ 이하를 만족할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 부품(101)은, 내부 전극(121, 122)의 적층 방향(Z방향)에 대한 솔더층(161, 171)의 길이를 T1으로, 도전성 수지층(162, 172)의 길이를 T2로 정의할 때, 0.25≤T2/(T1+T2)≤0.75를 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)의 적층 방향에 대한 길이 비(즉, 부피 비)가 한정됨으로써, 전자 부품(101)의 휨 강도가 통상의 기술자에 의하여 통상적으로 요구되는 MLCC의 휨 강도 보증 피크(peak) 이상만큼 개선되면서도, ESR 값이 10mΩ 이하로 유지될 수 있다.
또한, 도 7의 (a)와 같이 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 0.5mm로 하고, 솔더층과 도전성 수지층을 25:75의 비율로 구성하여 접착층을 형성하는 경우에, 도 7의 (b)와 같이 실장부(142, 152)의 실장 면과 바디(110)의 제1 면(1) 간 수직 거리(D)를 1mm로 하고, 도전성 수지층을 포함하지 않는 접착층을 형성하는 경우와 유사한 ESR 측정값이 나타난 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 전극(131, 132)과 메탈 프레임(140, 150) 사이에 솔더층(161, 171) 및 도전성 수지층(162, 172)을 함께 배치함으로써, 전자 부품(101)의 실장 높이 및 ESR을 낮게 유지하면서도, 휨 강도 등 내구성을 효과적으로 개선할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 적층형 커패시터
101: 전자 부품
110: 바디
111: 유전체층
121, 122: 내부 전극
131, 132: 외부 전극
131a, 132a: 머리부
131b, 132b: 밴드부
140, 150: 메탈 프레임
141, 151: 지지부
142, 152: 실장부
160, 170: 접착층
161, 171: 솔더층
162, 172: 도전성 수지층

Claims (12)

  1. 바디와, 상기 바디의 외부에 배치된 외부 전극을 포함하는 적층형 커패시터;
    상기 적층형 커패시터와 접합된 메탈 프레임; 및
    상기 외부 전극과 상기 메탈 프레임 사이에 배치되며, 솔더층 및 도전성 수지층을 포함하는 접착층; 을 포함하는
    전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디는, 유전체층 및 상기 유전체층을 사이에 두고 적층되는 내부 전극을 포함하고,
    상기 메탈 프레임은, 상기 외부 전극과 접합되고, 상기 내부 전극의 적층 방향 일 측으로 연장 형성되는 지지부 및 상기 연장 형성된 지지부의 일 단에서 상기 바디의 일 면과 대향하도록 제1 방향으로 연장되는 실장부를 포함하는
    전자 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도전성 수지층은, 상기 솔더층보다 상기 실장부에 더 인접하도록 배치되는
    전자 부품.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 내부 전극의 적층 방향에 대한 상기 솔더층의 길이를 T1으로, 상기 도전성 수지층의 길이를 T2로 정의할 때, 0.25≤T2/(T1+T2)<1을 만족하는
    전자 부품.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 솔더층 및 상기 도전성 수지층은 상기 제1 방향으로 서로 중첩되지 않도록 배치된
    전자 부품.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 솔더층과 상기 도전성 수지층은 상기 제1 방향에 대한 길이가 서로 동일한
    전자 부품.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 솔더층과 상기 도전성 수지층은 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에 대한 폭이 서로 동일한
    전자 부품.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 내부 전극의 적층 방향에 대한 상기 솔더층의 길이를 T1으로, 상기 도전성 수지층의 길이를 T2로 정의할 때, 0.25≤T2/(T1+T2)≤0.75를 만족하는
    전자 부품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실장부와 상기 외부 전극은 서로 이격되도록 배치되며,
    상기 실장부의 일 면과 대향하는 상기 바디의 일 면과, 상기 실장부의 타 면 사이의 수직 거리가 0.5mm 이상 1mm 미만인
    전자 부품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 솔더층의 일 단과 상기 도전성 수지층의 일 단이 서로 접합된
    전자 부품.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 수지층은 열경화성 수지를 포함하는
    전자 부품.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 수지층은 도전성 금속, 도전성 고분자 및 카본(Carbon) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는
    전자 부품.
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