JP2014049753A

JP2014049753A - コイル部品

Info

Publication number: JP2014049753A
Application number: JP2013063745A
Authority: JP
Inventors: Won Chul Shim; シム・ウォン・チョル; Seung Gwon Wi; ウィ・スン・グォン; Yon-Gyu Ahn; アン・ヨン・ギュ; Yon-Suk Yu; ユ・ヨン・スク
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2014-03-17
Also published as: US20140062633A1; CN103680813A; KR20140028452A; KR101408628B1

Abstract

【課題】内部電極間の水平距離、内部電極と外部電極端子との間の垂直距離、また内部電極間の垂直距離が調整されたコイル部品を提供する。
【解決手段】所定以上のインピーダンス容量を確保すると共にカットオフ周波数を高めるために、絶縁物質からなり、内部に少なくとも二つ以上のコイル状の内部電極１１１が高さ方向に垂直に配置された電極構造体１１０と、電極構造体１１０の上面に備えられた外部電極端子１２０と、を含み、内部電極１１１間の水平距離ｄ１より内部電極１１１間の垂直距離ｄ３が大きい、コイル部品１００を提示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル部品に関し、より詳細には、電極間の水平距離が調整されたコイル部品に関する。

技術の発達に伴い、携帯電話、家電製品、ＰＣ、ＰＤＡ、ＬＣＤなどの電子機器がアナログ方式からデジタル方式に変化し、処理するデータ量の増加により高速化されつつある。

しかし、デジタル化及び高速化される電子機器は外部からの刺激に敏感である。即ち、外部からの小さい異常電圧と高周波ノイズが電子機器の内部回路に流入される場合、回路が破損したり、信号が歪む場合が生じる。この際、電子機器の回路破損、信号の歪みを発生させる異常電圧とノイズの原因としては落雷、人体に帯電した静電気の放電、回路内で発生するスイチング電圧、電源電圧に含まれた電源ノイズ、不要な電磁気信号または電磁気雑音などが挙げられる。

このような電子機器の回路破損や信号の歪みの発生を防止するためにはフィルタを設け、異常電圧と高周波ノイズが回路に流入されることを防止する。通常、高速差動信号ラインなどにはコモンモードノイズを除去するためにコモンモードフィルタを用いる。

コモンモードノイズは差動信号ラインで発生するノイズであり、コモンモードフィルタは従来のＥＭＩフィルタで除去することができないノイズを除去する。コモンモードフィルタは家電器機などのＥＭＣ特性または携帯電話などのアンテナ特性を向上させる。

コモンモードフィルタに対する要求事項は大きく三種類程度がある。第一の要求事項は小型化及びスリム化であり、例えば、０．８ｍｍ×０．６ｍｍ×０．４ｍｍ（０８０６規格）、０．６ｍｍ×０．５ｍｍ×０．３ｍｍ（０６０５規格）程度のサイズを要求する。第二の要求事項は１００ＭＨｚ程度の低周波帯域でのコモンモードインピーダンスが略３０〜１００Ω程度を維持し、差動モードインピーダンスが最大１５Ω程度を維持することを要求する。第三の要求事項はＩＲ特性が１０Ω以上を維持し、カットオフ周波数（Ｃｕｔ−ｏｆｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）の帯域が２ＧＨｚ以上を維持することを要求する。近年コモンモードフィルタはモバイル機器に用いられることでサイズの面において小型化、薄型化されており、ＵＳＢ３．０の信号ライン対応のためにカットオフ周波数（Ｃｕｔ−ｏｆｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）が７ＧＨｚ以上を要求している。

特に、カットオフ周波数（Ｃｕｔ−ｏｆｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙ;ｆｃ）を高めるために、日本公開特許公報第２００８-２５２１２１号（以下、先行技術文献）では、第１及び第２のコイル導体を有するコモンモードフィルタにおいて、第１及び第２のコイル導体のうち少なくとも一つのコイル導体の幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）が√（Ｌ／Ｗ）<（７．６６５１-ｆｃ）／０．１３８５関係を満たすようにしている。

一方、コモンモードフィルタにおいて任意のインピーダンス容量を確保するためには、コイルのターン数を増加させて任意の長さ以上のコイルを必要とするが、カットオフ周波数を高めるために先行技術文献から導き出された実験式によってコイル導体の幅（Ｗ）を増加させるとチップ面積が広くなり、コモンモードフィルタの小型化が困難になる。従って、コモンモードフィルタの小型化が可能であると共に、所定以上のインピーダンス容量を確保し、カットオフ周波数を高めることができるコイル部品の開発が至急に要求されている。

特開２００８−２５２１２１号公報特開２００８−２２７０４４号公報特開２００７−０５９５３９号公報

本発明は、前記のような問題を解決するためのものであって、内部電極間の水平距離、内部電極と外部電極端子との間の垂直距離、また内部電極間の垂直距離が調整されたコイル部品を提供することを目的とする。

前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、絶縁物質からなり、内部に少なくとも二つ以上のコイル状の内部電極が高さ方向に垂直に配置された電極構造体と、前記電極構造体の上面に備えられる外部電極端子と、を含み、前記内部電極間の水平距離ｄ１より前記内部電極間の垂直距離ｄ３が大きい、コイル部品を提供する。

また、前記内部電極間の垂直距離ｄ３が内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３．５倍未満である、コイル部品を提供する。

また、前記コイル部品は、磁性体基板の上部に薄膜工程により前記電極構造体が形成される薄膜型のコイル部品である、コイル部品を提供する。

また、磁性粉末と高分子重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）からなり、前記電極構造体の上面に備えられる磁性複合体をさらに含む、コイル部品を提供する。

前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、絶縁物質からなり、内部にコイル状の内部電極が配置された電極構造体と、前記電極構造体の上面に備えられる外部電極端子と、を含み、前記内部電極間の水平距離ｄ１より前記内部電極と外部電極端子との間の垂直距離ｄ２が大きい、コイル部品を提供する。

また、前記内部電極と外部電極端子との間の垂直距離ｄ２が内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３倍未満である、コイル部品を提供する。

また、少なくとも二つ以上の前記内部電極が高さ方向に垂直に配置される、コイル部品を提供する。

また、前記内部電極間の垂直距離ｄ３より前記内部電極間の水平距離ｄ１が大きい、コイル部品を提供する。

本発明によるコイル部品によると、内部電極間の水平距離、内部電極と外部電極端子との間の垂直距離、また内部電極間の垂直距離を調整することにより、小型化及びスリム化したコイル部品で所定以上のインピーダンス容量を確保すると共に寄生キャパシタンスを除去してカットオフ周波数を高めることができる効果を提供する。

本発明によるコイル部品の外側斜視図である。図１のＩ‐Ｉ´線の断面図である。本発明の他の実施例によるコイル部品の断面図である。本発明のまた他の実施例によるコイル部品の断面図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施例を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されず、相違する多様な形態で具現されることができる。本実施例は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。

本明細書で用いられる用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。

以下、添付の図面を参照して本発明の構成及び作用効果についてより詳細に説明する。

図１は本発明によるコイル部品の外側斜視図であり、図２は図１のＩ-Ｉ´線の断面図である。なお、図面の構成要素は必ず縮尺によって図示されたものではなく、例えば、本発明を容易に理解するために図面の一部の構成要素の大きさは他の構成要素より誇張され得る。

図１及び度２を参照すると、本発明によるコイル部品１００は、非磁性の絶縁物質からなり、内部に内部電極１１１が配置された電極構造体１１０と、前記電極構造体１１０の上面に備えられた外部電極端子１２０と、を含むことができる。

ここで、前記電極構造体１１０は、磁性体基板１３０の上部に薄膜工程により形成されることができる。これにより、本発明によるコイル部品１００は、前記磁性体基板１３０の一面に電極構造体１１０が形成された薄膜型のコイル部品になることができる。

また、前記電極構造体１１０の上部に磁性複合体１４０が備えられることができる。前記磁性複合体１４０は、磁性粉末と、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ）、ベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ；ＢＣＢ）、またはその他の高分子重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）のうち一つが配合して形成され、ここで磁性粉末としてはフェライト、またはＮｉ系、Ｎｉ-Ｚｎ系、Ｎｉ-Ｚｎ-Ｃｕ系などの磁性物質が用いられることができる。

前記電極構造体１１０はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎ）、ベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ；ＢＣＢ）、またはその他の高分子ポリマーのうち一つ以上を含む非磁性の絶縁物質からなる。これにより、図１に図示されたように、透磁率が低い電極構造体１１０が相対的に透磁率が高い磁性体基板１３０と磁性複合体１４０との間に備えられる構造を有し、前記内部電極１１１によるメイン磁束ループの形成を妨害せず高いコモンモードインピーダンスが具現される。

前記外部電極端子１２０はランドグリッドアレイ（ＬａｎｄＧｒｉｄＡｒｒａｙ；ＬＧＡ）型で前記電極構造体１１０の上面に接合するか、または、Ｌ型で前記電極構造体１１０の側面と側面につながる上面端部に接合することができる。図１及び図２では、Ｌ型の外部電極端子１２０を図示している。

前記外部電極端子１２０と内部電極１１１との間には電気絶縁のために絶縁物質が充填されるが、これにより、前記電極構造体１１０の上面に位置する外部電極端子１２０と内部電極１１１は絶縁物質を挟んで所定の垂直距離ｄ２で離隔されている。

前記内部電極１１１はコイルパターン状を有し、これにより、前記内部電極１１１間は所定の水平距離ｄ１をおいてパターニングされる。このような前記内部電極１１１は図２に図示されたように、複数個で構成され、高さ方向に垂直に配置されることができる。

前記内部電極１１１は薄膜金属堆積蒸着（ｔｈｉｎｆｉｌｍｍｅｔａｌｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、リソグラフィ及び電気めっきなどの薄膜工程によってパターニングされることができ、伝導性に優れた銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）または白金（Ｐｔ）のうち何れか一つ以上を含むことができる。

また、発明の要旨を明確にするために、図面に図示してはいないあが、一つのコイル状を成す前記内部電極１１１の一端は前記電極構造体１１０の側部に露出して形成された引出電極（不図示）に直接連結され、他端はビア（不図示）を介して他の引出電極に連結され、不図示の引出電極により前記外部電極端子１２０と電気的に接続される。

一方、所定以上のインピーダンス容量を得るためには、前記内部電極１１１のコイルのターン数を増加させなければならないが、空間上の制約により前記内部電極１１１のコイルのターン数が増加すると電極間の水平距離ｄ１は小さくなる。この場合、内部電極間に生じる寄生キャパシタンス（Ｃ１）が増加し、コイルの挿入損失特性が低下する恐れがある。

従って、本発明によるコイル部品１００はこれを補償するために、内部電極間の水平距離ｄ１より前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２が大きいことを特徴とする。

具体的に、前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２が内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３倍未満になるように前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２を調節して形成する。前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２が増加し過ぎる場合、コイルのインピーダンス容量が低下する恐れがあるため、前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２はこれを考慮して前記範囲内で適して値を有することが好ましい。

以下の表１は前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２によるカットオフ周波数（ｆｃ）に対するシミュレーション結果値である。ここで、内部電極間の水平距離ｄ１は５μｍに固定し、コイル部品のインピーダンスは９０Ω規格である。

表１を参照すると、内部電極間の水平距離ｄ１と前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２が同一である場合、カットオフ周波数（ｆｃ）は２．６１ＧＨｚになり、通常要求される２ＧＨｚ以上になるが、前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２を電極間の水平距離ｄ１の２倍になるように構成する場合、カットオフ周波数（ｆｃ）は３．１２ＧＨｚになり、前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２を内部電極間の水平距離ｄ１の３倍になるように構成する場合、カットオフ周波数（ｆｃ）は３．４６ＧＨｚになることを確認することができる。一方、この際、コイルのインピーダンスは急激に低下した。

このように、前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２が内部電極間の水平距離ｄ１より大きい状態で前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２を増加させる場合、前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間で発生する寄生キャパシタンス（Ｃ２）は低下し、これにより、コイルの挿入損失特性が向上し、カットオフ周波数（ｆｃ）が高くなる。

図３は本発明の他の実施例によるコイル部品の断面図である。図３と図１、図２の同一の参照符号は同一の構成要素を示すことを予め説明しておく。

図３を参照すると、本発明の他の実施例によるコイル部品は、図２と同様に、磁性体基板１３０の一面に薄膜工程によって形成された電極構造体１１０と、前記電極構造体１１０の側面及び上面の一部と接合するＬ型の外部電極端子１２０を含むことができる。また、前記電極構造体１１０の上部に磁性複合体１４０が備えられることができる。

前記電極構造体１１０は非磁性の絶縁物質からなり、内部に少なくとも二つ以上の内部電極１１１が高さ方向に垂直に配置されている。図３では二つの内部電極１１１が配置されたことを例示している。従って、以下では前記内部電極１１１が二つであると仮定して発明の効果について説明するが、前記内部電極１１１が三つ以上である場合、二つである場合に比べてその効果が現われることは自明である。

前記内部電極１１１はコイルパターン状を有し、これにより、前記内部電極１１１間は所定の水平距離ｄ１をおいてパターニングされる。また、図２と同様に、それぞれ一つのコイルを成す前記内部電極１１１はビア（不図示）及び引出電極（不図示）を介して前記外部電極端子１２０と電気的に接続する。

電気絶縁のために前記二つの内部電極１１１の間には絶縁物質で満たされており、これにより、前記二つの内部電極１１１は絶縁物質を挟んで所定の垂直距離（ｄ３）で離隔して対向配置する。このように対向配置される前記二つの内部電極１１１は電磁気的に結合され、前記内部電極１１１を流れる電流（信号）のコモンモード成分に対して大きいインピーダンスを有し、コモンモード成分のノイズを除去するコモンモードフィルタで動作する。

但し、図２と同様に、所定以上のインピーダンス容量を得るためには前記内部電極１１１のコイルのターン数を増加させなければならないが、空間上の制約により前記内部電極１１１のコイルのターン数が増加すると内部電極間の水平距離ｄ１は小さくなる。この場合、内部電極間に生じる寄生キャパシタンス（Ｃ１）は増加し、コイルの挿入損失特性が低下する恐れがある。

従って、本発明の他の実施例によるコイル部品はこれを補償するために、内部電極間の水平距離ｄ１より前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３が大きいことを特徴とする。

具体的に、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３が内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３．５倍未満になるように前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３を調節して形成する。前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３が増加し過ぎると、コイルのインピーダンス容量が低下する恐れがあるため、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３はこれを考慮して前記範囲内で適した値を有することが好ましい。

以下の表２は前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３によるカットオフ周波数（ｆｃ）に対するシミュレーション結果値である。ここで、内部電極間の水平距離ｄ１と前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２はそれぞれは５μｍに固定し、コイル部品のインピーダンスは９０Ω規格である。

表２を参照すると、内部電極間の水平距離ｄ１と前記内部電極１１１との間の垂直距離ｄ３が同一である場合、カットオフ周波数（ｆｃ）は２．６１ＧＨｚになり、通常要求される２ＧＨｚ以上になるが、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３を１０μｍにして内部電極間の水平距離ｄ１の２倍になるように構成する場合、カットオフ周波数（ｆｃ）は３．６６ＧＨｚになり、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３を内部電極間の水平距離ｄ１の３倍になるように構成する場合、カットオフ周波数（ｆｃ）は４．３９ＧＨｚになることを確認することができる。

一方、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３を内部電極間の水平距離ｄ１の３．５倍にした場合、カットオフ周波数は増加するが、コイルのインピーダンスは急激に低下した。

このように、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３が内部電極間の水平距離ｄ１より大きい状態で前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３を増加させる場合、前記二つの内部電極１１１間で発生する寄生キャパシタンス（Ｃ３）は低くなり、これにより、コイルの挿入損失特性が向上し、カットオフ周波数（ｆｃ）が高くなる。

図４は本発明のまた他の実施例によるコイル部品の断面図である。

図４を参照すると、本発明のまた他の実施例によるコイル部品は、内部電極間の水平距離ｄ１より前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２と、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３が大きいことを特徴とする。

具体的に、前記内部電極１１１と外部電極端子１２０との間の垂直距離ｄ２は内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３倍未満になるように構成し、また、前記内部電極１１１間の垂直距離ｄ３は内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３．５倍未満になるように構成する。

コイル部品で所定の間隔をおいて互いに離隔される複数個の内部電極１１１と外部電極端子１２０によって発生する全体の寄生キャパシタンス（Ｃｔ）は、内部電極間に生じる寄生キャパシタンス（Ｃ１）、内部電極１１１と外部電極端子１２０との間に生じる寄生キャパシタンス（Ｃ２）、また複数個の内部電極１１１間に生じる寄生キャパシタンス（Ｃ３）の並列構造によってＣ１＋Ｃ２＋Ｃ３になる。

従って、図４と共に前記コイル部品を構成する場合、上述した図２及び図３のコイル部品それぞれに現われるカットオフ周波数（ｆｃ）向上の効果が重複して現われるため、本発明の他の実施例によるコイル部品ではより高いカットオフ周波数（ｆｃ）を具現することができる。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施例は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。

１００コイル部品
１１０電極構造体
１１１内部電極
１２０外部電極端子
１３０磁性体基板
１４０磁性複合体

Claims

絶縁物質からなり、内部に少なくとも二つ以上のコイル状の内部電極が高さ方向に垂直に配置された電極構造体と、
前記電極構造体の上面に備えられる外部電極端子と、を含み、
前記内部電極間の水平距離ｄ１より前記内部電極間の垂直距離ｄ３が大きい、コイル部品。
前記内部電極間の垂直距離ｄ３が内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３．５倍未満である、請求項１に記載のコイル部品。
前記コイル部品は、
磁性体基板の上部に薄膜工程により前記電極構造体が形成される薄膜型のコイル部品である、請求項１に記載のコイル部品。
磁性粉末と高分子重合体（ｐｏｌｙｍｅｒ）からなり、前記電極構造体の上面に備えられる磁性複合体をさらに含む、請求項１に記載のコイル部品。
絶縁物質からなり、内部にコイル状の内部電極が配置された電極構造体と、
前記電極構造体の上面に備えられる外部電極端子と、を含み、
前記内部電極間の水平距離ｄ１より前記内部電極と外部電極端子との間の垂直距離ｄ２が大きい、コイル部品。
前記内部電極と外部電極端子との間の垂直距離ｄ２が内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３倍未満である、請求項５に記載のコイル部品。
少なくとも二つ以上の前記内部電極が高さ方向に垂直に配置される、請求項５に記載のコイル部品。
前記内部電極間の垂直距離ｄ３より前記内部電極間の水平距離ｄ１が大きい、請求項７に記載のコイル部品。
前記内部電極間の垂直距離ｄ３が内部電極間の水平距離ｄ１の１〜３．５倍未満である、請求項８に記載のコイル部品。