JP2020057804A - パワーインダクター - Google Patents

Abstract

【課題】温度に対する安定性、インダクタンス低下の抑制、容量増及び透磁率を向上するパワーインダクターを提供する。【解決手段】パワーインダクターは、金属粉末及びポリマーを含むボディ１００と、ボディの内部に設けられた第１、第２の基材２１０、２２０と、第１の基材の両面上にそれぞれ形成された第１、第２のコイルパターン３１０、３２０と、第２の基材の両面上にそれぞれ形成された第３、第４のコイルパターン３３０、３４０と、コイルパターンと夫々接続されてボディの外側に形成された第１外部電極４００及び第２の外部電極とを備える。第１の外部電極は、ボディの向かい合う両側面に形成されて、第１、第２のコイルパターンと接続される。第２の外部電極は、第１の外部電極から離れてボディの外部の向かい合う両側面に形成されて、第３、第４のコイルパターンと接続される。金属粉末は、表面に金属酸化物からなる磁性体がコーティングされている。【選択図】図２

Description

本発明は、パワーインダクターに係り、特に、容量を増やすことのできるパワーインダクターに関する。

パワーインダクターは、主として携帯機器内のＤＣ−ＤＣコンバーターなどの電源回路に設けられる。この種のパワーインダクターは、電源回路の高周波化及び小型化が進むことに伴い、既存の巻線型チョークコイル（Ｃｈｏｋｅ Ｃｏｉｌ）パターンの代わりに好んでよく用いられている。なお、パワーインダクターは、携帯機器のサイズの縮小化及び多機能化が進むことに伴い、小型化、高電流化、低抵抗化などに向けた開発が行われている。

パワーインダクターは、多数の磁性体（フェライト）または低誘電率の誘電体からなるセラミックシートが積み重ねられた積層体状に製造可能である。このとき、セラミックシートの上には金属パターンがコイルパターン状に形成されているが、それぞれのセラミックシートの上に形成されたコイルパターンは、それぞれのセラミックシートに形成された導電性ビアにより接続され、シートが積み重ねられる上下方向に沿って重なり合う構造を有する。このようなパワーインダクターを構成するボディは、従来には、多くの場合、ニッケル（Ｎｉ）−亜鉛（Ｚｎ）−銅（Ｃｕ）−鉄（Ｆｅ）の４元系で構成された磁性体材料を用いて製作していた。

ところが、磁性体材料は、飽和磁化値が金属材料に比べて低いが故に、最近の携帯機器が必要とする高電流特性を実現することができなくなる虞がある。このため、パワーインダクターを構成するボディを金属粉末を用いて製作することにより、ボディを磁性体で製作した場合に比べて相対的に飽和磁化値を高めることができる。しかしながら、金属を用いてボディを製作する場合、高周波における渦電流損及びヒステリシス損が高くなって材料の損失が大幅に増えてしまうという問題が生じる虞がある。このような材料の損失を低減するために、金属粉末同士の間をポリマーで絶縁する構造を適用している。

しかしながら、金属粉末及びポリマーを用いてボディを製造したパワーインダクターは、温度が上昇することに伴い、インダクタンスが低くなるという問題がある。すなわち、パワーインダクターが適用された携帯機器の発熱によりパワーインダクターの温度が上昇し、これにより、パワーインダクターのボディを構成する金属粉末が加熱されながらインダクタンスが低くなるという問題が生じる。

また、このようなパワーインダクターは、ボディの内部に１枚の基板が設けられ、基板の両面にコイルパターンが形成されるが故に、容量を増やすのに限界がある。

大韓民国公開特許公報第２００７−００３２２５９号

本発明は、温度に対する安定性を向上させ、それにより、インダクタンスの低下を防ぐことのできるパワーインダクターを提供する。本発明は、容量を増やすことのできるパワーインダクターを提供する。本発明は、透磁率を向上させることのできるパワーインダクターを提供する。

本発明の一態様によるパワーインダクターは、ボディと、前記ボディの内部に設けられた少なくとも２以上の基材と、前記少なくとも２以上の基材の上にそれぞれ形成された少なくとも２以上のコイルと、前記少なくとも２以上のコイルとそれぞれ接続されて前記ボディの外側に形成された少なくとも２以上の外部電極と、を備える。

前記ボディは、金属粉末と、ポリマー及び熱伝導性フィラーを含む。

前記金属粉末は、含鉄金属合金粉末を含む。

前記熱伝導性フィラーは、ＭｇＯと、ＡｌＮ及びカーボン系の物質よりなる群から選ばれるいずれか一種以上を含む。

前記熱伝導性フィラーは、前記金属粉末１００ｗｔ％に対して０.５ｗｔ％〜３ｗｔ％の含量で含まれる。

前記熱伝導性フィラーは、０.５μｍ〜１００μｍの大きさを有する。

前記基材は、含鉄金属板の両面の上に銅箔が貼り合わせられる。

前記複数の外部電極は、前記ボディの同じ側面に互いに離れて形成されるか、あるいは、前記ボディの互いに異なる側面に形成される。

前記パワーインダクターは、前記ボディの少なくとも１つの領域に設けられた磁性層をさらに備える。

前記磁性層は、前記ボディの透磁率よりも高い透磁率を有する。

前記磁性層は、熱伝導性フィラーを含んでなる。

本発明に係るパワーインダクターは、少なくとも一方の面にコイルパターンが形成された少なくとも２以上の基材がボディ内に設けられて１つのボディ内に複数のコイルを形成することができ、これにより、パワーインダクターの容量を増やすことができる。

また、ボディ内の少なくとも２以上の基材の上に形成されたコイルが異なる外部電極と接続されることにより、１つのボディ内に複数のパワーインダクターが実現可能になる。したがって、パワーインダクターの体積を減らして回路上にパワーインダクターが占める面積を狭めることができる。

さらに、金属粉末と、ポリマー及び熱伝導性フィラーを含めてボディを製作することができ、それにより、金属粉末の加熱に伴うボディの熱を外部に放出してボディの温度の上昇を防ぐことができてインダクタンスの低下などの問題を防ぐことができる。

一方、少なくとも２以上の基材を金属磁性体を用いて形成することにより、パワーインダクターの透磁率の減少を防ぐことができる。

本発明の一実施形態によるパワーインダクターの斜視図である。 図１のＡ−Ａ'線に沿って切り取った状態の断面図である。 図１のＢ−Ｂ'線に沿って切り取った状態の断面図である。 本発明の他の実施形態によるパワーインダクターの斜視図である。 本発明の他の実施形態によるパワーインダクターの断面図である。 本発明の他の実施形態によるパワーインダクターの断面図である。 本発明の他の実施形態によるパワーインダクターの断面図である。 本発明の一実施形態によるパワーインダクターの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるパワーインダクターの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるパワーインダクターの製造方法を説明するための断面図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態による「パワーインダクター」について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

図１は、本発明の一実施形態によるパワーインダクターの斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ'線に沿って切り取った状態の断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ'線に沿って切り取った状態の断面図である。

図１から図３を参照すると、本発明の一実施形態によるパワーインダクターは、ボディ１００と、ボディ１００の内部に設けられた少なくとも２以上の基材２００（２１０、２２０）と、少なくとも２以上の基材２００のそれぞれの少なくとも一方の面の上に形成されたコイルパターン３００（３１０、３２０、３３０、３４０）と、ボディ１００の向かい合う両側面に設けられ、コイルパターン３１０、３２０とそれぞれ接続された第１の外部電極４００（４１０、４２０）と、ボディ１００の向かい合う両側面に第１の外部電極４１０、４２０から離れて設けられ、コイルパターン３３０、３４０とそれぞれ接続される第２の外部電極５００（５１０、５２０）と、を備えていてもよい。すなわち、少なくとも２以上の基材２００の上にそれぞれ形成されたコイルパターン３００が異なる外部電極４００、５００により接続されることにより、１つのボディ１００内に２以上のパワーインダクターが実現される。

ボディ１００は、例えば、六面体状であってもよい。しかしながら、ボディ１００は、六面体に加えて、多面体の形状を有していてもよい。このようなボディ１００は、金属粉末１１０、ポリマー１２０を含んでいてもよく、熱伝導性フィラー１３０をさらに含んでいてもよい。すなわち、ボディ１００は、金属粉末１１０及びポリマー１２０を含んでいてもよく、金属粉末１１０と、ポリマー１２０及び熱伝導性フィラー１３０を含んでいてもよい。金属粉末１１０は、平均粒径が１μｍ〜５０μｍであってもよい。また、金属粉末１１０としては、同じ粒径の単一の粒子または２種以上の粒子を用いてもよく、複数の粒径を有する単一の粒子または２種以上の粒子を用いてもよい。例えば、３０μｍの平均粒径を有する第１の金属粒子及び３μｍの平均粒径を有する第２の金属粒子を混合して用いてもよい。粒径が異なる２種以上の金属粉末１１０を用いる場合、ボディ１００の充填率を高めることができて容量を最大限に実現することができる。例えば、３０μｍの金属粉末を用いる場合、３０μｍの金属粉末同士の間には空隙が発生する虞があり、これにより、充填率が低くならざるを得ない。しかしながら、３０μｍの金属粉末同士の間にこれよりも小さい３μｍの金属粉末を混合して用いることにより、充填率を高めることができる。このような金属粉末１１０としては、含鉄（Ｆｅ）金属を用いてもよいが、例えば、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）、鉄−ニッケル−ケイ素（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ）、鉄−アルミニウム−ケイ素（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ）及び鉄−アルミニウム−クロム（Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ）よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の金属を含んでいてもよい。すなわち、金属粉末１１０は、鉄を含んで磁性組織を有していてもよく、磁性を帯びる金属合金により形成されて所定の透磁率を有していてもよい。また、金属粉末１１０は、表面が磁性体によりコーティングされてもよいが、金属粉末１１０とは透磁率が異なる物質によりコーティングされてもよい。例えば、磁性体は、金属酸化物磁性体により形成されてもよいが、ニッケル酸化物磁性体、亜鉛酸化物磁性体、銅酸化物磁性体、マンガン酸化物磁性体、コバルト酸化物磁性体、バリウム酸化物磁性体及びニッケル−亜鉛−銅酸化物磁性体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の酸化物磁性体を用いてもよい。すなわち、金属粉末１１０の表面にコーティングされる磁性体は、含鉄金属酸化物により形成されてもよく、金属粉末１１０よりも高い透磁率を有することが好ましい。のみならず、金属粉末１１０は、表面が少なくとも１つの絶縁体によりコーティングされてもよい。例えば、金属粉末１１０は、表面が酸化物によりコーティングされてもよく、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）などの絶縁性高分子物質によりコーティングされてもよい。酸化物は、金属粉末１１０を酸化させて形成してもよく、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｕＯ、ＣｏＯ、ＭｎＯ、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３及びＢｉ_２Ｏ_３よりなる群から選ばれるいずれか一種がコーティングされてもよい。また、パリレンに加えて、様々な絶縁性高分子物質を用いて金属粉末１１０の表面をコーティングしてもよい。ここで、金属粉末１１０は、二重構造の酸化物によりコーティングされてもよく、酸化物及び高分子物質の二重構造にコーティングされてもよい。いうまでもなく、金属粉末１１０は、表面が磁性体によりコーティングされた後に絶縁性物質によりコーティングされてもよい。このように金属粉末１１０の表面が絶縁体によりコーティングされることにより、金属粉末１１０間の接触による短絡を防ぐことができる。ポリマー１２０は、金属粉末１１０間を絶縁するために金属粉末１１０と混合されてもよい。すなわち、金属粉末１１０は、高周波における渦電流損及びヒステリシス損が高くなって材料の損失が大幅に増えるという問題が生じる虞があるが、このような材料の損失を低減すべく、金属粉末１１０の間を絶縁するためにポリマー１２０を含めてもよい。このようなポリマー１２０は、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）及び液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＬＣＰ）よりなる群から選ばれるいずれか一種以上のポリマーを含んでいてもよいが、これに制限されない。また、ポリマー１２０は、金属粉末１１０の間に絶縁性を提供するものであり、熱硬化性樹脂からなることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、ノボラックエポキシ樹脂（Ｎｏｖｏｌａｃ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、フェノキシ型エポキシ樹脂（Ｐｈｅｎｏｘｙ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ＢＰＡ型エポキシ樹脂（ＢＰＡ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ＢＰＦ型エポキシ樹脂（ＢＰＦ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、水素化ＢＰＡエポキシ樹脂（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ＢＰＡ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ダイマー酸改質エポキシ樹脂（Ｄｉｍｅｒ Ａｃｉｄ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ウレタン改質エポキシ樹脂（Ｕｒｅｔｈａｎｅ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ゴム改質エポキシ樹脂（Ｒｕｂｂｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）及びＤＣＰＤ型エポキシ樹脂（ＤＣＰＤ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）よりなる群から選ばれるいずれか一種以上が挙げられる。ここで、ポリマー１２０は、金属粉末１００ｗｔ％に対して２．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％の含量で含まれてもよい。ところが、ポリマー１２０の含量が増大する場合、金属粉末１１０の体積分率が低下して飽和磁化値を高める効果が正常に実現されないという問題があり、ボディ１００の磁性特性、すなわち、透磁率を低下させる虞がある。これに対し、ポリマー１２０の含量が減少する場合、インダクターの製造過程において用いられる強酸または強塩基溶液などが内部に浸透してインダクタンス特性を損なうという問題が生じる虞がある。このため、ポリマー１２０は、金属粉末１１０の飽和磁化値及びインダクタンスを低下させない範囲内で含まれてもよい。また、熱伝導性フィラー１３０は、外部の熱によりボディ１００が加熱されてしまうという問題を解消するために含まれる。すなわち、外部の熱によりボディ１００の金属粉末１１０が加熱されることがあるが、熱伝導性フィラー１３０が含まれることにより、金属粉末１１０の熱を外部に放出することができる。このような熱伝導性フィラー１３０は、ＭｇＯと、ＡｌＮ及びカーボン系の物質よりなる群から選ばれるいずれか一種以上を含んでいてもよいが、これに制限されない。ここで、カーボン系の物質は炭素を含み、様々な形状を呈してもよいが、例えば、黒鉛、カーボンブラック、グラフェン、グラファイトなどが含まれてもよい。さらに、熱伝導性フィラー１３０は、金属粉末１００ｗｔ％に対して０．５ｗｔ％〜３ｗｔ％の含量で含まれてもよい。熱伝導性フィラー１３０の含量が前記範囲未満である場合には熱放出効果が得られず、前記範囲を超える場合には金属粉末１１０の透磁率を低下させてしまう。さらにまた、熱伝導性フィラー１３０は、例えば、０．５μｍ〜１００μｍの大きさを有していてもよい。すなわち、熱伝導性フィラー１３０は、金属粉末１１０よりも大きくてもよく、 金属粉末１１０よりも小さくてもよい。一方、ボディ１００は、金属粉末１１０、ポリマー１２０及び熱伝導性フィラー１３０を含む材料からなる複数枚のシートを積み重ねて製作されてもよい。ここで、複数枚のシートを積み重ねてボディ１００を製作する場合、各シートの熱伝導性フィラー１３０の含量は異なっていてもよい。例えば、基材２００を中心として上側及び下側に遠ざかるにつれてシート内の熱伝導性フィラー１３０の含量は増大してもよい。なお、ボディ１００は、金属粉末１１０、ポリマー１２０及び熱伝導性フィラー１３０を含む材料からなるペーストを所定の厚さで印刷して形成する方法や、このようなペーストを枠に入れて圧着する方法など必要に応じて様々な方法により形成されてもよい。このとき、ボディ１００を形成するために積み重ねられるシートの枚数または所定の厚さで印刷されるペーストの厚さは、パワーインダクターに求められるインダクタンスなどの電気的な特性を考慮して適正な枚数や厚さに決定されればよい。

少なくとも２以上の基材２００（２１０、２２０）は、ボディ１００の内部に設けられてもよい。例えば、 少なくとも２以上の基材２００は、ボディ１００の内部にボディ１００の長軸方向に沿って設けられ、ボディ１００の厚さ方向に所定の間隔を隔てて設けられてもよい。このような基材２００は、例えば、銅張積層板（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ；ＣＣＬ）または金属磁性体などにより製作されてもよい。このとき、基材２００は、金属磁性体により製作されることにより実効透磁率を増加させ、容量を手軽に実現することができる。すなわち、銅張積層板（ＣＣＬ）は、ガラス強化繊維に銅箔（ｆｏｉｌ）を貼付して製作するが、銅張積層板（ＣＣＬ）は透磁率を有さないが故に、パワーインダクターの透磁率を低下させてしまう。しかしながら、金属磁性体を基材２００として用いると、金属磁性体が透磁率を有するため、パワーインダクターの透磁率を低下させなくなる。このような金属磁性体を用いた基材２００は、含鉄金属、例えば、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）、鉄−ニッケル−ケイ素（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｓｉ）、鉄−アルミニウム−ケイ素（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ）及び鉄−アルミニウム−クロム（Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ）よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の金属からなる所定の厚さの板に銅箔を貼付して製作してもよい。すなわち、鉄を含んで少なくとも１つの金属からなる合金を所定の厚さの板状に製作し、金属板の少なくとも一方の面に銅箔を貼り合わせることにより基材２００が製作されてもよい。なお、基材２００の所定の領域には少なくとも１つの導電性ビア（図示せず）が形成されてもよく、導電性ビアにより基材２００の上側及び下側にそれぞれ形成されるコイルパターン３１０、３２０が電気的に接続されてもよい。導電性ビアは、基材２００に厚さ方向に沿って貫通するビア（図示せず）を形成した後、ビアに導電性ペーストを充填するなどの方法により形成されてもよい。

コイルパターン３００（３１０、３２０、３３０、３４０）は、少なくとも２以上の基材２００それぞれの少なくとも一方の面、好ましくは、両面に形成されてもよい。ここで、コイルパターン３１０、３２０は、第１の基板２１０の下部及び上部にそれぞれ形成されて第１の基材２１０に形成された導電性ビアにより電気的に接続されてもよい。同様に、コイルパターン３３０、３４０は、第２の基板２２０の下部及び上部にそれぞれ形成されて第２の基材２２０に形成された導電性ビアにより電気的に接続されてもよい。ここで、コイルパターン３１０、３３０及びコイルパターン３２０、３４０は、向かい合う方向に露出されるように形成される。これらの複数のコイルパターン３００は、基材２００の所定の領域、例えば、中央部から外側に向かってスパイラル状に形成されてもよく、それぞれの基材２００の上に形成された２つのコイルパターンが接続されて１つのコイルを構成してもよい。すなわち、１つのボディ１００内に２以上のコイルが形成されてもよい。ここで、基材２００の上側のコイルパターン３１０、３３０及び下側のコイルパターン３２０、３４０は互いに同じ形状に形成されてもよい。なお、複数のコイルパターン３００が重なり合うように形成されてもよく、上側のコイルパターン３１０、３３０が形成されていない領域に重なり合うように下側のコイルパターン３２０、３４０が形成されてもよい。 一方、第１の基材２１０上のコイルパターン３１０及び第２の基材２２０上のコイルパターン３３０は、互いに同じ方向に露出されるが、重なり合うことなく所定の間隔を隔てて形成される。同様に、第１の基材２１０上のコイルパターン３２０及び第２の基材２２０上のコイルパターン３４０は、互いに同じ方向に露出されるが、重なり合うことなく所定の間隔を隔てて形成される。このため、第１基材２１０上のコイルパターン３１０、３２０及び第２の基材２２０上のコイルパターン３３０、３４０が第１及び第２の外部電極４００、５００によりそれぞれ接続されてもよい。これらの複数のコイルパターン３００は、例えば、厚膜印刷、塗布、蒸着、メッキ及びスパッタリングなどの方法を用いて形成してもよい。さらに、複数のコイルパターン３００及び導電性ビアは、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）及び銅合金のうちの少なくとも一種を含む材料により形成されてもよいが、これに制限されない。一方、複数のコイルパターン３００をメッキ工程を用いて形成する場合、例えば、基材２００のそれぞれの上部にメッキ工程を用いて金属層、例えば、銅層を形成し、リソグラフィ工程を用いてパターニングしてもよい。すなわち、基材２００の表面に形成された銅箔をシード層として銅層をメッキ工程を用いて形成し、これをパターニングすることによりコイルパターン３００をそれぞれ形成してもよい。いうまでもなく、基材２００の上に所定の形状の感光膜パターンを形成した後にメッキ工程を行って露出された基材２００の表面から金属層を成長させた後、感光膜を除去することにより所定の形状のコイルパターン３１０、３２０を形成してもよい。一方、基材２００の上に形成されるコイルパターン３００は多層に形成されてもよい。例えば、第１の基材２１０の上側に形成されたコイルパターン３１０の上側に複数のコイルパターンがさらに形成されてもよく、第２の基材２１０の下側に形成されたコイルパターン３２０の下側に複数のコイルパターンがさらに形成されてもよい。複数のコイルパターン３００がそれぞれ多層に形成される場合、下層と上層との間に絶縁層が形成され、絶縁層に導電性ビア（図示せず）が形成されて多層コイルパターンが接続されてもよい。

第１の外部電極４００（４１０、４２０）は、ボディ１００の両端部に形成されてもよい。例えば、外部電極４００は、ボディ１００の長軸方向に向かい合う両側面に形成されてもよい。これらの第１の外部電極４１０、４２０は、第１の基材２１０の上に形成されたコイルパターン３１０、３２０と電気的に接続されてもよい。すなわち、コイルパターン３１０、３２０の少なくとも一方の端部が向かい合う方向のボディ１００の外側に露出され、第１の外部電極４１０、４２０がコイルパターン３１０、３２０の端部と接続されるように形成されてもよい。これらの第１の外部電極４１０、４２０は、導電性ペーストにボディ１００を浸漬する方法、印刷、蒸着及びスパッタリングを行う方法など様々な方法を用いてボディ１００の両端に形成した後にパターニングして形成してもよい。また、第１の外部電極４１０、４２０は、電気伝導性を有する金属により形成されてもよいが、例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の金属により形成されてもよい。一方、第１の外部電極４１０、４２０は、表面にニッケルメッキ層（図示せず）または錫メッキ層（図示せず）がさらに形成されてもよい。

第２の外部電極５００（５１０、５２０）は、ボディ１００の両端部に形成され、第１の外部電極４１０、４２０から離れて形成されてもよい。すなわち、第１の外部電極４１０、４２０及び第２の外部電極５１０、５２０は、ボディ１００の同じ側面に形成されてもよいが、これらは互いに離れて 形成される。このような第２の外部電極５１０、５２０は、第２の基材２２０の上に形成されたコイルパターン３３０、３４０と電気的に接続されてもよい。すなわち、コイルパターン３３０、３４０の少なくとも一方の端部が向かい合う方向のボディ１００の外側に露出され、第２の外部電極５１０、５２０がコイルパターン３３０、３４０の端部と接続されるように形成されてもよい。このとき、コイルパターン３３０、３４０は、コイルパターン３１０、３２０と同じ方向において露出されるが、重なり合うことなく所定の間隔を隔てて露出されることにより、第１及び第２の外部電極４００、５００とそれぞれ接続されてもよい。このような第２の外部電極５１０、５２０は、第１の外部電極４１０、４１０と同じ工程により同時に形成されてもよい。すなわち、第２の外部電極５１０、５２０は、導電性ペーストにボディ１００を浸漬する方法、印刷、蒸着及びスパッタリングを行う方法など様々な方法を用いてボディ１００の両端に形成した後にパターニングして形成してもよい。また、第２の外部電極５１０、５２０は、電気伝導性を有する金属により形成されてもよいが、例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の金属により形成されてもよい。なお、外部電極４００は、電気伝導性を有する金属により形成されてもよいが、例えば、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の金属により形成されてもよい。一方、第１及び第２の外部電極４１０、４２０は、表面にニッケルメッキ層（図示せず）または錫メッキ層（図示せず）がさらに形成されてもよい。

一方、複数のコイルパターン３００とボディ１００との間には複数のコイルパターン３００及び金属粉末１１０を絶縁するために絶縁層６００がさらに形成されてもよい。すなわち、絶縁層６００が複数のコイルパターン３００をそれぞれ覆うように基材２００の上部及び下部に形成されてもよい。このような絶縁層６００は、エポキシ、ポリイミド及び液晶ポリマーよりなる群から選ばれるいずれか一種以上の物質を含んでいてもよい。すなわち、絶縁層６００は、ボディ１００を構成するポリマー１２０と同じ物質からなることが好ましい。なお、絶縁層６００は、コイルパターン３００の上にパリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）などの絶縁性高分子物質によりコーティングされてもよい。すなわち、絶縁層６００は、コイルパターン３００の段差に沿って均一な厚さにコーティングされてもよい。いうまでもなく、絶縁層６００は、絶縁シートを用いてコイルパターン３００の上に形成してもよい。

上述したように、本発明の一実施形態によるパワーインダクターは、 少なくとも一方の面にコイルパターン３００がそれぞれ形成された少なくとも２以上の基材２００がボディ１００内に設けられて、１つのボディ１００内に複数のコイルを形成してもよく、 これらが異なる外部電極４００、５００と接続されて１つのボディ１００内に複数のパワーインダクターが実現されてもよい。したがって、パワーインダクターの体積を減らして回路上にパワーインダクターが占める面積を狭めることができる。なお、１つのボディ１００内に２つのパワーインダクターが実現されることにより、 パワーインダクターの容量を増やすことができる。また、金属粉末１１０、ポリマー１２０及び熱伝導性フィラー１３０を含めてボディ１００を製作してもよい。このため、金属粉末１１０の加熱に伴うボディ１００の熱を外部に放出することができてボディ１００の温度の上昇を防ぐことができ、これにより、インダクタンスの低下などの問題を防ぐことができる。なお、ボディ１００の内部の基材２００を金属磁性体を用いて形成することにより、パワーインダクターの透磁率の減少を防ぐことができる。

図４は、本発明の他の実施形態によるパワーインダクターの断面図であり、第１の外部電極４１０、４２０及び第２の外部電極５１０、５２０が異なる方向に形成される。すなわち、第１の外部電極４１０、４２０及び第２の外部電極５１０、５２０は、ボディ１００の互いに直交する側面に形成されてもよい。例えば、第１の外部電極４１０、４２０がボディ１００の長軸方向に向かい合う両側面に形成され、第２の外部電極５１０、５２０がボディ１００の短軸方向に向かい合う両側面に形成されてもよい。

図５は、本発明の他の実施形態によるパワーインダクターの断面図である。

図５を参照すると、本発明の他の実施形態によるパワーインダクターは、ボディ１００と、ボディ１００の内部に設けられた少なくとも２以上の基材２００（２１０、２２０ ）と、少なくとも２以上の基材２００のそれぞれの少なくとも一方の面の上に形成されたコイルパターン３００（３１０、３２０、３３０、３４０）と、ボディ１００の向かい合う両側面に設けられ、コイルパターン３１０、３２０とそれぞれ接続された第１の外部電極４００（４１０、４２０）と、ボディ１００の向かい合う両側面に第１の外部電極４１０、４２０から離れて設けられ、コイルパターン３３０、３４０とそれぞれ接続される第２の外部電極５００（５１０、５２０）と、ボディ１００の上部及び下部にそれぞれ設けられた少なくとも１つの磁性層７１０、７２０と、をさらに備えていてもよい。なお、コイルパターン３００の上にそれぞれ形成された絶縁層５００をさらに備えていてもよい。

磁性層７００（７１０、７２０）は、ボディ１００の少なくとも１つの領域に設けられてもよい。すなわち、第１の磁性層７１０がボディ１００の上部の表面に形成され、第２の磁性層７２０がボディ１００の下部の表面に形成されてもよい。ここで、第１及び第２の磁性層７１０、７２０は、ボディ１００の透磁率を増加させるために設けられ、ボディ１００よりも高い透磁率を有する物質により製作されてもよい。例えば、ボディ１００の透磁率が２０であり、第１及び第２の磁性層７１０、７２０は４０〜１０００の透磁率を有するように設けられてもよい。これらの第１及び第２の磁性層７１０、７２０は、例えば、磁性体粉末及びエポキシを用いて製作してもよい。すなわち、第１及び第２の磁性層７１０、７２０は、ボディ１００よりも高い透磁率を有するようにボディ１００の磁性体よりも高い磁性を有する物質により形成されてもよく、さらに高い磁性体の含有率を有するように形成されてもよい。ここで、ポリマーは、金属粉末１００ｗｔ％に対して１５ｗｔ％で添加されてもよい。また、磁性体粉末としては、ニッケル磁性体（Ｎｉ Ｆｅｒｒｉｔｅ）、亜鉛磁性体（Ｚｎ Ｆｅｒｒｉｔｅ）、銅磁性体（Ｃｕ Ｆｅｒｒｉｔｅ）、マンガン磁性体（Ｍｎ Ｆｅｒｒｉｔｅ）、コバルト磁性体（Ｃｏ Ｆｅｒｒｉｔｅ）、バリウム磁性体（Ｂａ Ｆｅｒｒｉｔｅ）及びニッケル−亜鉛−銅磁性体（Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ Ｆｅｒｒｉｔｅ）よりなる群から選ばれるいずれか一種以上またはこれらの一種以上の酸化物磁性体を用いてもよい。すなわち、含鉄金属合金粉末または含鉄金属合金酸化物を用いて磁性層６００を形成してもよい。さらに、金属合金粉末に磁性体をコーティングして磁性体粉末を形成してもよい。例えば、ニッケル酸化物磁性体、亜鉛酸化物磁性体、銅酸化物磁性体、マンガン酸化物磁性体、コバルト酸化物磁性体、バリウム酸化物磁性体及びニッケル−亜鉛−銅酸化物磁性体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の酸化物磁性体を、例えば、含鉄金属合金粉末にコーティングして磁性体粉末を形成してもよい。すなわち、含鉄金属酸化物を金属合金粉末にコーティングして磁性体粉末を形成してもよい。いうまでもなく、ニッケル酸化物磁性体、亜鉛酸化物磁性体、銅酸化物磁性体、マンガン酸化物磁性体、コバルト酸化物磁性体、バリウム酸化物磁性体及びニッケル−亜鉛−銅酸化物磁性体よりなる群から選ばれるいずれか一種以上の酸化物磁性体を、例えば、含鉄金属合金粉末と混合して磁性体粉末を形成してもよい。すなわち、含鉄金属酸化物を金属合金粉末と混合して磁性体粉末を形成してもよい。一方、第１及び第２の磁性層７１０、７２０は、金属粉末及びポリマーに熱伝導性フィラーをさらに含めて製作してもよい。熱伝導性フィラーは、金属粉末１００ｗｔ％に対して０．５ｗｔ％〜３ｗｔ％で含有されてもよい。これらの第１及び第２の磁性層７１０、７２０は、シート状に製作されて複数枚のシートが積み重ねられたボディ１００の上部及び下部にそれぞれ設けられてもよい。さらにまた、金属粉末１１０、ポリマー１２０及び熱伝導性フィラー１３０を含む材料からなるペーストを所定の厚さで印刷する方法、ペーストを枠に入れて圧着する方法などを用いてボディ１００を形成した後、ボディ１００の上部及び下部に第１及び第２の磁性層７１０、７２０をそれぞれ形成してもよい。いうまでもなく、磁性層７１０、７２０は、ペーストを用いて形成してもよいが、ボディ１００の上部及び下部に磁性物質を塗布して磁性層７１０、７２０を形成してもよい。

一方、本発明の他の実施形態によるパワーインダクターは、図６に示すように、ボディ１００と少なくとも２以上の２００との間の上部及び下部に第３及び第４の磁性層７３０、７４０がさらに設けられてもよく、図７に示すように、これらの間に第５及び第６の磁性層７５０、７６０がさらに設けられてもよい。すなわち、ボディ１００内に少なくとも１つの磁性層７００が設けられてもよい。このような磁性層７００は、シート状に製作されて複数枚のシートが積み重ねられたボディ１００の間に設けられてもよい。すなわち、ボディ１００を製作するための複数枚のシートの間に少なくとも１つの磁性層７００を設けてもよい。また、金属粉末１１０、ポリマー１２０及び熱伝導性フィラー１３０を含む材料からなるペーストを所定の厚さで印刷してボディ１００を形成する場合に印刷中に磁性層を形成してもよく、ペーストを枠に入れて圧着する場合であっても磁性層をその間に入れて圧着してもよい。いうまでもなく、磁性層７００は、ペーストを用いて形成してもよいが、ボディ１００を印刷するときに軟磁性物質を塗布してボディ１００内に磁性層７００を形成してもよい。

図８から図１０は、本発明の一実施形態によるパワーインダクターの製造方法を説明するために順番に示す断面図である。

図８を参照すると、少なくとも２以上の基材２１０、２２０を設け、少なくとも２以上の基材２１０、２２０のそれぞれの少なくとも一方の面、好ましくは、一方の面及び他方の面の上に所定の形状のコイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０をそれぞれ形成する。基材２１０、２２０は、銅張積層板（ＣＣＬ）または金属磁性体などにより製作されてもよいが、実効透磁率を高め且つ容量を実現し易い金属磁性体を用いることが好ましい。例えば、基材２１０、２２０は、含鉄金属合金からなる所定の厚さの金属板の一方の面及び他方の面に銅箔を貼り合わせることにより製作されてもよい。さらに、コイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０は、基材２１０、２２０の所定の領域、例えば、中央部から円形のスパイラル状に形成されたコイルパターンとして形成されてもよい。このとき、基材２１０、２２０の一方の面の上にコイルパターン３１０、３３０を形成した後、基材２１０、２２０の所定の領域を貫通し且つ導電物質が埋め込まれた導電性ビアを形成し、基材２１０、２２０の他方の面の上にコイルパターン３２０、３４０を形成してもよい。導電性ビアは、レーザーなどを用いて基材２１０、２２０の厚さ方向にビア孔を形成した後、ビア孔に導電性ペーストを充填して形成してもよい。さらにまた、コイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０は、例えば、メッキ工程を用いて形成してもよい。このために、例えば、第１の基材２１０の一方の面の上に所定の形状の感光膜パターンを形成し、第１の基材２１０上の銅箔をシードとして用いたメッキ工程を行って露出された 第１の基材２１０の表面から金属層を成長させた後に感光膜を除去することにより形成してもよい。コイルパターン３２０は、第１の基材２１０の他方の面の上にコイルパターン３１０の形成方法と同じ方法を用いて形成してもよい。もちろん、コイルパターン３３０、３４０は、第２の基材２２０の一方の面及び他方の面の上にコイルパターン３１０、３２０の形成方法と同じ方法を用いて形成してもよい。一方、コイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０は、多層に形成されてもよい。コイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０が多層に形成される場合、下層と上層との間に絶縁層が形成され、絶縁層に導電性ビア（図示せず）が形成されて多層コイルパターンが接続されてもよい。このように基材２１０、２２０の一方の面及び他方の面の上にコイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０をそれぞれ形成した後、コイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０を覆うように絶縁層６００を形成する。絶縁層６００は、エポキシ、ポリイミド及び液晶ポリマーよりなる群から選ばれるいずれか一種以上の物質を含むシートをコイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０の上に密着することにより形成してもよい。

図９を参照すると、金属粉末１１０及びポリマー１２０を含む材料からなる複数枚のシート１００ａ〜１００ｈを設ける。ここで、複数枚のシート１００ａ〜１００ｉは、熱伝導性フィラー１３０をさらに含む材料からなることが好ましい。金属粉末１１０としては、含鉄（Ｆｅ）金属物質を用いてもよく、ポリマー１２０としては、金属粉末１１０の間を絶縁可能なエポキシ、ポリイミドなどを用いてもよく、熱伝導性フィラー１３０としては、金属粉末１１０の熱を外部に放出可能なＭｇＯと、ＡｌＮ及びカーボン系の物質などを用いてもよい。また、金属粉末１１０の表面が磁性体、例えば、金属酸化物磁性体によりコーティングされてもよい。ここで、ポリマー１２０は、金属粉末１００ｗｔ％に対して２．０ｗｔ％〜５．０ｗｔ％の含量で含まれてもよく、熱伝導性フィラー１３０は、金属粉末１１０１００ｗｔ％に対して０．５ｗｔ％〜３ｗｔ％の含量で含まれてもよい。これらの複数枚のシート１００ａ〜１００ｉをコイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０が形成された少なくとも２以上の基材２１０、２２０の上部及び下部並びにこれらの間にそれぞれ配置する。例えば、少なくとも２以上の基材２１０、２２０の間に少なくとも１枚のシート１００ａが設けられ、基材２１０の上側に複数枚のシート１００ｂ〜１００ｅが設けられ、基材２２０の下側に複数枚のシート１００ｆ〜１００ｉが設けられてもよい。一方、複数枚のシート１００ａ〜１００ｈは、熱伝導性フィラー１３０の含量が異なっていてもよい。例えば、基材２００の一方の面及び他方の面から上側及び下側に進むにつれて熱伝導性フィラー１３０の含量が高くなってもよい。すなわち、基材２１０、２２０に接するシート１００ａ、１００ｄの上側及び下側に配設されるシート１００ｃ、１００ｆの熱伝導性フィラー１３０の含量がシート１００ｂ、１００ｅの熱伝導性フィラー１３０の含量よりも高く、シート１００ｃ、１００ｆの上側及び下側に配設されるシート１００ｄ、１００ｈの熱伝導性フィラー１３０の含量がシート１００ｃ、１００ｆの熱伝導性フィラー１３０の含量よりも高くてもよい。このように基材２１０、２２０から遠ざかるにつれて熱伝導性フィラー１３０の含量が高くなることにより、熱伝達効率をなお一層向上させることができる。

図１０を参照すると、少なくとも２以上の基材２１０、２２０を間に挟んで複数枚のシート１００ａ〜１００ｉを積み重ね、且つ押し付けた後に成形してボディ１００を形成する。また、ボディ１００の両端部にコイルパターン３１０、３２０、３３０、３４０の引き出された部分と電気的に接続されるように第１及び第２の部電極４００、５００を形成してもよい。

第１及び第２の外部電極４００、５００は、導電性ペーストにボディ１００を浸漬する方法、ボディ１０の両端部に導電性ペーストを印刷する方法、蒸着及びスパッタリングを行う方法などを用いて形成した後に互いに離れるようにパターニングして形成してもよい。ここで、導電性ペーストとしては、第１及び第２の外部電極４００、５００に電気伝導性を与える金属物質を用いてもよい。なお、第１及び第２の外部電極４００、５００の表面には、必要に応じて、ニッケルメッキ層及び錫メッキ層をさらに形成してもよい。

本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化可能である。すなわち、上記の実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に本発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明の範囲は本願の特許請求の範囲により理解されるべきである。

Claims (11)

1. 金属粉末及びポリマーを含むボディと、
   前記ボディの内部に設けられた第１及び第２の基材と、
   前記第１の基材の一方の面及び他方の面の上にそれぞれ形成された第１及び第２のコイルパターンと、
   前記第２の基材の一方の面及び他方の面の上にそれぞれ形成された第３及び第４のコイルパターンと、
   前記コイルパターンとそれぞれ接続されて前記ボディの外側に形成された第１及び第２の外部電極と、
   を備え、
   前記第１の外部電極は、前記ボディの向かい合う両側面に形成されて、前記第１の基材の上に形成された前記第１及び第２のコイルパターンと接続され、
   前記第２の外部電極は、前記第１の外部電極から離れて前記ボディの外部の向かい合う両側面に形成されて、前記第２の基材の上に形成された第３及び第４のコイルパターンと接続され、
   前記金属粉末は、表面に金属酸化物からなる磁性体がコーティングされている、パワーインダクター。
2. 前記ボディは、熱伝導性フィラーをさらに含む請求項１に記載のパワーインダクター。
3. 前記金属粉末は、含鉄金属合金粉末を含む請求項１に記載のパワーインダクター。
4. 前記金属粉末の表面に絶縁体がさらにコーティングされている請求項１に記載のパワーインダクター。
5. 前記熱伝導性フィラーは、ＭｇＯと、ＡｌＮ及びカーボン系の物質よりなる群から選ばれるいずれか一種以上を含む請求項２に記載のパワーインダクター。
6. 前記熱伝導性フィラーは、前記金属粉末１００ｗｔ％に対して０．５ｗｔ％〜３ｗｔ％の含量で含まれる請求項５に記載のパワーインダクター。
7. 前記熱伝導性フィラーは、０．５μｍ〜１００μｍの大きさを有する請求項６に記載のパワーインダクター。
8. 前記第１及び第２の外部電極は、前記ボディの同じ側面に互いに離れて形成されるか、あるいは、前記ボディの互いに異なる側面に形成される請求項１に記載のパワーインダクター。
9. 前記ボディの少なくとも１つの領域に設けられた磁性層を備える請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のパワーインダクター。
10. 前記磁性層は、前記ボディをなす複数枚のシートのそれぞれの透磁率よりも高い透磁率を有する請求項９に記載のパワーインダクター。
11. 前記磁性層は、熱伝導性フィラーを含んでなる請求項９に記載のパワーインダクター。