JP6074749B2 - コイル部品及びその実装基板 - Google Patents

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Description

本発明は、コイル部品及びその実装基板に関するもので、具体的には、磁束が相殺され、同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)が具現できるコイル部品及びその実装基板に関する。
デジタルTV、スマートフォン、ノート型パソコンなど、電子製品の高周波領域におけるデータ送受信機能が広く用いられており、今後もこのようなIT電子製品が一つの機器のみならず、相互間でUSB、その他の通信ポートを連結することで、多機能、複合化により活用頻度が高まると予想される。
また、このようなデータ送受信を速く行うため、従来のMHz帯域からGHz帯域の高周波帯域に移動して、より大量の内部信号ラインを通じてデータを送受信するようになった。
しかし、大量のデータを送受信するためにメイン機器と周辺機器間でGHz帯域の高周波帯域を送受信するとき、信号の遅延及びその他の妨害によって円滑にデータを処理するのに問題が発生しつつある。特に、デジタルTVのような通信、映像、音量信号ラインなどの多様なポートツーポート(port to port)間の連結使用の際、内部信号ラインの遅延や送受信ひずみの問題点がより頻繁に発生するおそれがある。
このような問題を解決するために、メイン機器と周辺機器との連結部分にEMI対策部品を配置している。
従来用いられたEMI対策部品としては、パワーインダクタを挙げることができる。
しかし、最近の電子製品がスリム化、小型化、複合化、多機能化されてきており、このような機能に適したEMI対策部品が求められている。
この傾向に伴い、パワーインダクタアレイ製品が登場したが、この場合、コイル間の磁束差及びカップリング係数(Coupling Coefficient)の差異によるリップル(ripple)ノイズが問題となり、電子部品の効率が低下するという問題点がある。
韓国公開特許第2005−0011090号公報
本発明は、磁束が相殺され、同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)が具現できるコイル部品及びその実装基板に関する。
本発明の一実施形態は、セラミック本体と、上記セラミック本体の一面に形成された第1、第8外部電極、上記セラミック本体の一面と隣接した二つの面にそれぞれ形成された第2、第3外部電極、第6、第7外部電極、及び上記セラミック本体の一面と相対する他面に形成された第4、第5外部電極と、を含み、上記セラミック本体は、上部及び下部基板、及び上部及び下部基板間に配置され、絶縁膜で覆われた第1から第4コイル部を含み、第1から第4コイル部は、磁束が反対方向に形成されるようにそれぞれ同一平面上において並んで巻かれたカップリングコイルを有し、上記カップリングコイルは、第1から第8コイルで構成され、上記第1から第8コイルは、それぞれ上記第1から第8外部電極と接続されるコイル部品を提供することができる。
上記第1から第4コイル部において、隣接するコイル部間の距離をd1からd4とすると、d1=d2=d3=d4を満たすことができる。
上記第1から第8コイルにおいて、上記カップリングコイルを形成する2つのコイルそれぞれの中心間の距離は同一であることができる。
上記第1から第8コイルにおいて、上記セラミック本体の中心部を基準に対向し、磁束が反対方向であるコイル間の距離をg1からg4とすると、g1=g2=g3=g4を満たすことができる。
上記セラミック本体の厚さは1.2mm以下であることができる。
上記第1から第8コイルは、多角形、円形、楕円形または不規則な形態であることができる。
上記第1から第8コイルは、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上を含むことができる。
上記上部及び下部基板は磁性体基板であることができる。
上記絶縁膜は感光性ポリマー絶縁材料を含むことができる。
本発明の他の実施形態は、上部に複数個の電極パッドを有する印刷回路基板と、上記印刷回路基板上に設置されたコイル部品と、を含み、上記コイル部品は、セラミック本体、及び上記セラミック本体の一面に形成された第1、第8外部電極、上記セラミック本体の一面と隣接した二つの面にそれぞれ形成された第2、第3外部電極、第6、第7外部電極及び上記セラミック本体の一面と相対する他面に形成された第4、第5外部電極を含み、上記セラミック本体は、上部及び下部基板、及び上部及び下部基板間に配置され、絶縁膜で覆われた第1から第4コイル部を含み、第1から第4コイル部は、磁束が反対方向に形成されるようにそれぞれ同一平面上において並んで巻かれたカップリングコイルを有し、上記カップリングコイルは、第1から第8コイルで構成され、上記第1から第8コイルは、それぞれ上記第1から第8外部電極と接続されるコイル部品の実装基板を提供することができる。
上記第1から第4コイル部において、隣接するコイル部間の距離をd1からd4とすると、d1=d2=d3=d4を満たすことができる。
上記第1から第8コイルにおいて、上記カップリングコイルを形成する2つのコイルそれぞれの中心間の距離は同一であることができる。
上記第1から第8コイルにおいて、上記セラミック本体の中心部を基準に対向し、磁束が反対方向であるコイル間の距離をg1からg4とすると、g1=g2=g3=g4を満たすことができる。
上記セラミック本体の厚さは1.2mm以下であることができる。
上記第1から第8コイルは、多角形、円形、楕円形または不規則な形態であることができる。
上記第1から第8コイルは、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上を含むことができる。
上記上部及び下部基板は磁性体基板であることができる。
上記絶縁膜は感光性ポリマー絶縁材料を含むことができる。
本発明によると、磁束が相殺され、同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)が具現できるため、損失(Loss)が減少し、効率に優れたコイル部品及びその実装基板を得ることができるようになる。
本発明の一実施形態によるコイル部品の斜視図である。 図1の平面図である。 図1の分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるコイル部品内のコイルの対称構造を示した模式図である。 図1のX−X'線に沿った断面図である。 本発明の実施例及び比較例による電圧と電流の波形を示したグラフである。 図1のコイル部品が印刷回路基板に実装された形状を示した斜視図である。
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
コイル部品
図1は本発明の一実施形態によるコイル部品の斜視図であり、図2は図1の平面図であり、図3は図1の分解斜視図であり、図4は本発明の一実施形態によるコイル部品内のコイルの対称構造を示した模式図であり、図5は図1のX−X'線に沿った断面図である。
図1から図5を参照すると、本発明の一実施形態であるコイル部品は、セラミック本体10と、上記セラミック本体10の一面に形成された第1、第8外部電極31、38、上記セラミック本体10の一面と隣接した二つの面にそれぞれ形成された第2、第3外部電極32、33、第6、第7外部電極36、37、及び上記セラミック本体10の一面と相対する他面に形成された第4、第5外部電極34、35と、を含み、上記セラミック本体10は、上部及び下部基板12、13、及び上部及び下部基板12、13間に配置され、絶縁膜14で覆われた第1から第4コイル部21、22、23、24を含み、第1から第4コイル部21、22、23、24は、磁束が反対方向に形成されるようにそれぞれ同一平面上において並んで巻かれたカップリングコイル(21a、21b)、(22a、22b)、(23a、23b)、(24a、24b)を有し、上記カップリングコイル(21a、21b)、(22a、22b)、(23a、23b)、(24a、24b)は、第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bで構成され、上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bは、それぞれ上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38と接続されることができる。
本実施形態において、「第1」から「第8」は、その対象を区分するために限定されたものに過ぎず、上記順序に制限されない。
セラミック本体10は、六面体であることができ、「L方向」を「長さ方向」、「W方向」を「幅方向」、「T方向」を「厚さ方向」とすることができる。
セラミック本体10は、上部基板12、下部基板13、及び上部基板12と下部基板13との間に配置され、絶縁膜14で覆われた第1から第4コイル部21、22、23、24を含むことができる。上部基板、及び下部基板は、一対の基板の一例であってよい。
以下では、図1から図3を参照して第1から第4コイル部21、22、23、24及び第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38について説明する。
第1から第4コイル部21、22、23、24は、磁束が反対方向に形成されるようにそれぞれ同一平面上において並んで巻かれたカップリングコイル(21a、21b)、(22a、22b)、(23a、23b)、(24a、24b)を有し、上記カップリングコイル(21a、21b)、(22a、22b)、(23a、23b)、(24a、24b)は、第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bで構成されることができる。
即ち、上記第1コイル部21は、磁束が反対方向に形成されるように同一平面上において並んで巻かれ、第1及び第2コイル21a、21bで構成されたカップリングコイルの形状を有することができる。
また、上記第2から第4コイル部22、23、24も、上記第1コイル部21と同一に、磁束が反対方向に形成されるようにそれぞれ同一平面上において並んで巻かれた第3から第8コイル22a、22b、23a、23b、24a、24bで構成されたカップリングコイル(順に、(22a、22b)、(23a、23b)、(24a、24b))の形状を有することができる。
上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bにおいて、上記カップリングコイルを形成する2つのコイルそれぞれの中心間の距離は同一であることができる。
上記第1コイル部21は、カップリングコイルとして第1及び第2コイル21a、21bで構成され、上記第1コイルと第2コイルは反対方向に巻かれて互いの磁束が反対方向であることができる。
即ち、上記第1コイルと第2コイルとの間隔が同一であるため、上記反対される磁束は相殺(Negatively coupled)されることができる。
つまり、上記第1コイルと第2コイルが反対方向に巻かれているため、電流が流れると、反対方向の磁束が発生し、同一のサイズ及び間隔の間で発生した磁束は互いに相殺(Negatively coupled)されることができる。
このような磁束が相殺(Negatively coupled)される特徴は、上記第2から第4コイル部22、23、24でも同様に発生する。
また、後述の通り、上記第1から第4コイル部21、22、23、24において隣接するコイル部間の距離、及び上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bにおいて上記セラミック本体10の中心を基準に対向するコイル間の距離が同一であるため、カップリング係数(Coupling Coefficient)が同一になることができる。
上記のような同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)により、リップル(ripple)ノイズが低減され、電子部品の効率が向上することができる。
上記磁束が相殺(Negatively coupled)される特徴及び同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)の特徴に対する詳細は後述する。
上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bは、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上を含むことができる。
上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bは、コイルに導電性を与えることができる材料からなるものであるばよく、上記列挙金属に限定されない。
また、上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bは、多角形、円形、楕円形または不規則な形態であることができ、その形状に特に制限されない。
上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bは、それぞれ引出端子(図示せず)によって上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38と接続されることができる。
図1及び図2を参照すると、第1コイル部21の第1及び第2コイル21a、21bは第1及び第2外部電極31、32と接続され、第2コイル部22の第3及び第4コイル22a、22bは第3及び第4外部電極33、34と接続されることができる。
これと同様に、第3コイル部23の第5及び第6コイル23a、23bは第5及び第6外部電極35、36と接続され、第4コイル部24の第7及び第8コイル24a、24bは第7及び第8外部電極37、38と接続されることができる。
上記第1から第4コイル部21、22、23、24において隣接するコイル部のコイルが巻かれる方向は反対方向であることができる。
図2を参照すると、第1コイル部21の第1コイル21aの場合、中心から外に向かって反時計方向に回転するが、第2コイル21bの場合は、外から中心方向に向かって時計方向に回転することができる。
これにより、コイルに流れる電流によって発生する磁束の方向が反対になることができる。
上記のような特徴は、上記第2から第4コイル部22、23、24でも同様に適用されることができる。
外部電極は、第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38を含むことができる。
上記第1及び第8外部電極31、38は上記セラミック本体10の一面S2に形成されることができ、上記第2、第3外部電極32、33及び第6、第7外部電極36、37は上記セラミック本体10の一面S2と隣接した二つの面S3、S6にそれぞれ形成されることができる。また、上記第4及び第5外部電極34、35は上記セラミック本体10の一面S2と相対する他面S5に形成されることができる。
図1及び図2には8つの外部電極が示されているが、本発明はこれに限定されない。
上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38は、セラミック本体10の厚さ方向「T方向」に延びて形成されることができる。
上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38は、離隔されて配置されて電気的に分離されることができる。
上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38は、セラミック本体10の上面S1及び下面S4の一部に延びて形成されることができる。
上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38とセラミック本体10との接合部分はアングル状を有するため、第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38とセラミック本体10との固着力が向上することができ、外部衝撃などに対する耐性も向上することができる。
上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38を構成する金属は、第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38に電気伝導性を与えることができる金属であれば、特に制限されない。
具体的には、第1から第8外部電極は、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上を含むことができる。
金、銀、白金及びパラジウムは高価である一方で安定的な長所があり、銅及びニッケルは安価ではあるが焼結中に酸化されて電気伝導性の低下を招きうるという短所がある。
上記第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38は、異なる極性を交互に有することができる。
例えば、第1、3、5及び7外部電極が(+)極性を有する場合、残りの外部電極は(−)極性を有することができるが、本発明はこれに限定されない。
本発明の一実施形態によるコイル部品の上記セラミック本体の厚さは、1.2mm以下であることができるが、これに限定されず、多様な厚さで製作されることができる。
図4を参照すると、上記第1から第4コイル部21、22、23、24において、隣接するコイル部間の距離をd1からd4とすると、d1=d2=d3=d4を満たすことができる。
即ち、上記第1から第4コイル部21、22、23、24において、隣接するコイル部間の距離が同一であるため、カップリング係数(Coupling Coefficient)が同一になることができる。
上記の通り、同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)により、リップル(ripple)ノイズが低減され、電子部品の効率が向上することができる。
また、上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bにおいて、上記セラミック本体10の中心を基準に対向し、磁束が反対方向であるコイル間の距離をg1からg4とすると、g1=g2=g3=g4を満たすことができる。
即ち、上記第1から第8コイル21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24bにおいて、上記セラミック本体10の中心部を基準に対向し、磁束が反対方向であるコイル間の距離が同一であるため、カップリング係数(Coupling Coefficient)が同一になることができる。
上記の通り、同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)により、リップル(ripple)ノイズが低減され、電子部品の効率が向上することができる。
図5を参照すると、上部及び下部基板12、13は磁性体基板であることができ、磁性体はニッケル−亜鉛−銅フェライトを含むことができる。
上記絶縁膜14は、感光性ポリマー絶縁材料を含むことができる。また、隣接するコイル層間には感光性ポリマー絶縁材料が介在され、隣接するコイル層はビアホールによって接続されることができる。
上部及び下部基板12、13の間に、絶縁膜14で覆われた第1から第4コイル部21、22、23、24を形成するために、絶縁基板11の一面との反対面に上記第1から第4コイル部21、22、23、24を形成することができる。
上部及び下部コイル層20は、ビア導体によって接続されるように形成されることができる。
図6は本発明の実施例及び比較例による電圧と電流の波形を示したグラフである。
図6において、実線で示されたグラフは本発明の一実施形態によって磁束が相殺(Negatively coupled)され、同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)を有するようにコイルを配置した実施例、点線で示されたグラフは磁束が相殺されていない比較例を意味する。
図6を参照すると、本発明の一実施形態によって磁束が相殺(Negatively coupled)され、同一のカップリング係数(Coupling Coefficient)を有するようにコイルを配置した実施例の場合、磁束が相殺されていない比較例に比べて正常な状態における電流リップル(ripple)が小さく、損失(loss)が減少してコイル部品の効率がさらに優れることが分かる。
コイル部品の実装基板
図7は図1のコイル部品が印刷回路基板に実装された形状を示した斜視図である。
図7を参照すると、本実施形態によるコイル部品の実装基板200は、コイル部品が水平になるように実装される印刷回路基板210と、印刷回路基板210の上面に離隔されるように形成された複数個の電極パッド220と、を含む。
このとき、コイル部品は、第1から第8外部電極31、32、33、34、35、36、37、38がそれぞれ電極パッド220上に接触されるように位置した状態で、はんだ230によって印刷回路基板210と電気的に連結されることができる。
上記のような説明を除いて上述した本発明の一実施形態によるコイル部品の特徴と重複される説明は、ここで省略する。
本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により限定される。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者による多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。
10 セラミック本体
11 絶縁基板
12、13 上部及び下部基板
14 絶縁膜
20 上部及び下部コイル層
21、22、23、24 第1から第4コイル部
21a、21b、22a、22b、23a、23b、24a、24b 第1から第8コイル(カップリングコイル)
31、32、33、34、35、36、37、38 第1から第8外部電極
S1〜S6 本体の外部面

Claims (10)

  1. セラミック本体と、
    前記セラミック本体の一面に形成された第1、第8外部電極、前記セラミック本体の一面と隣接した二つの面にそれぞれ形成された第2、第3外部電極、第6、第7外部電極、及び前記セラミック本体の一面と相対する他面に形成された第4、第5外部電極と、を含み、
    前記セラミック本体は、一対の基板、及び一対の基板間に配置され、絶縁膜で覆われた第1から第4コイル部を含み、第1から第4コイル部は、磁束が反対方向に形成されるようにそれぞれ同一平面上において並んで巻かれたカップリングコイルを有し、前記カップリングコイルは、第1から第8コイルで構成され、前記第1から第8コイルは、それぞれ前記第1から第8外部電極と接続される、コイル部品。
  2. 前記第1から第4コイル部において、隣接するコイル部間の距離をd1からd4とすると、d1=d2=d3=d4を満たす、請求項1に記載のコイル部品。
  3. 前記第1から第8コイルにおいて、前記カップリングコイルを形成する2つのコイルそれぞれの中心間の距離は同一である、請求項1または2に記載のコイル部品。
  4. 前記第1から第8コイルにおいて、前記セラミック本体の中心部を基準に対向し、磁束が反対方向であるコイル間の距離をg1からg4とすると、g1=g2=g3=g4を満たす、請求項1から3の何れか1項に記載のコイル部品。
  5. 前記セラミック本体の厚さは1.2mm以下である、請求項1から4の何れか1項に記載のコイル部品。
  6. 前記第1から第8コイルは、多角形、円形、楕円形または不規則な形態である、請求項1から5の何れか1項に記載のコイル部品。
  7. 前記第1から第8コイルは、金、銀、白金、銅、ニッケル、パラジウム及びこれらの合金からなる群より選択された一つ以上を含む、請求項1から6の何れか1項に記載のコイル部品。
  8. 前記一対の基板は磁性体基板である、請求項1から7の何れか1項に記載のコイル部品。
  9. 前記絶縁膜は感光性ポリマー絶縁材料を含む、請求項1から8の何れか1項に記載のコイル部品。
  10. 複数個の電極パッドを有する印刷回路基板と、
    前記印刷回路基板上に設置された、請求項1から9の何れか1項に記載のコイル部品と、を含むコイル部品の実装基板。
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