제2장 5절 특수한 단자전극

제2장 MLCC의 구조 및재료

제5장 특수한 단자전극

 

1. 금속판 단자 전극

 

MLCC를 회로기판에 실장하는데 있어서 단자전극은 매우 중요한 역할을 하고 있으며 실장의 신뢰성을 생각했을 때 MLCC측에서 문제가 되는 것은 단자전극이다. 단자전극과 회로기판은 납땜에 의해 전기적 접속이 확보되어 있으나 부품이 탑재된 전자회로가 다양한 환경변화에 놓여졌을 때에도 전기적 접속은 충분히 유지되어야 한다. 특히 차량탑재나 항공우주 관련에 사용되는 전자회로의 경우 온도나 기계적 외력에 대해 가혹한 신뢰성 시험이 요구된다. 이에 열 사이클과 같은 열충격시 땜납의 문제를 최소화하는 방법으로 주로 금속판 단자와 수지 전극의 2가지 방법이 실시되고 있다.

금속판 단자를 부착한 구조의 MLCC를 그림 1에 나타내었다. 상품명으로 메가캡이라고 불리는 것이다. 메가캡은 원래 기판으로의 실장 면적을 유지하면서 고용량화를 도모하기 위해 생각되었던 방법으로, 회로 기판으로의 실장에 있어서 높이 방향으로 여유가 있는 경우에는 매우 유효하다. MLCC의 박층화 다층화에 의한 대용량화만으로는 달성할 수 없었던 정전용량을 실현하기 위해 높이방향으로 MLCC를 2개 겹쳐 2배의 정전용량을 얻기 위해 개발된 것이다.

MLCC를 금속판과 접속하고 그 금속판이 기판에 납땜되는 구조로 되어 있다. 통상 MLCC를 금속캡으로 연결하고 그 금속캡이 금속판과 접착되어 있다.실장면적의 삭감에 유효할 뿐으로 휘어지는 기판의 휘어짐에 기인하는 응력이나 기판의 열팽창에 기인하는 응력 등, 다양한 외부응력을 완화하는 효과가 있어 실장의 신뢰성을 비약적으로 높이게 되었다. 기판에 휨응력이 작용하였을 때 통상의 MLCC에 비해 휨에 의한 응력이 압도적으로 완화되고 있음이 FEM에 의한 해석으로 밝혀졌다. 금속판이 쿠션이 되어 응력을 완화 흡수하기 위한 것이다. 열 사이클 시험시에도 팽창 수축 응력을 금속판 단자가 완화 흡수하는 데 땜납의 응력은 작아지고 땜납의 취화가 억제된다. 이상과 같이 실장의 신뢰성에 절대적인 효과가 있으므로 MLCC를 2개 연결한 것 이외에 1개의 MLCC 금속판 단자도 실용화되어 있다.

 

2. 수지단자전극 

 

실장의 신뢰성이라는 점에서는 수지 단자 전극도 유효한 방법이다. 수지단자전극 MLCC는 그림2에 모식도를 나타내듯이 통상의 MLCC의 단자전극 위에 도전성 수지를 코팅하고, 또한 전기 도금을 한 구조를 가지고 있다. 수지 단자 전극 MLCC의 휨 시험이나 열 사이클 시험에 의해 발생하는 큰 응력을 수지 단자가 흡수 완화하기 때문에 통상의 MLCC에 들어가는 것과 같은 크랙이 들어가기 어려워진다. 또한 열 사이클 시험시의 땜납 크랙도 수지 단자 전극 MLCC에서는 대폭 억제된다. 어느 경우에도 단자 전극부 혹은 솔더 부분에 가해지는 응력이 수지 단자 전극에 의해 대폭 완화 흡수되기 때문에 접속의 신뢰성이 향상되는 것이다. 수지 단자 전극 MLCC는 차량용 파워트레인, HID/LED 라이트, 기지국용 전원 등의 용도로 널리 사용될 것으로 기대되고 있다.