JP6104863B2 - チップ電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、チップ電子部品及びその製造方法に関する。
チップ電子部品の一つであるインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は、抵抗、キャパシタとともに電子回路をなしてノイズ（Ｎｏｉｓｅ）を除去する代表的な受動素子である。
薄膜型インダクタは、内部コイル部を形成した後、磁性体粉末及び樹脂を混合して形成した磁性体シートを積層、圧着及び硬化して製造する。
本発明は、インダクタンス及びＱ特性（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が向上したチップ電子部品及びその製造方法に関する。
本発明の一形態は、内部コイル部が埋設された磁性体本体を含むチップ電子部品において、上記磁性体本体は、透磁率の相違する第１磁性体層及び第２磁性体層を含む。
上記磁性体本体は、上記内部コイル部を含むコア層と、上記コア層の上部及び下部に配置された上部及び下部カバー層と、を含み、上記コア層は、上記上部及び下部カバー層のうち少なくとも一つと相違する透磁率を有する。
本発明によると、高インダクタンスを確保し、優れたＱ特性を具現することができる。
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。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。
チップ電子部品
以下では、本発明の一実施形態によるチップ電子部品を、特に、薄膜型インダクタで説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
以下では、本発明の一実施形態によるチップ電子部品を、特に、薄膜型インダクタで説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態のチップ電子部品の内部コイル部が見えるように図示した概略斜視図である。
図１を参照すると、チップ電子部品の一例として、電源供給回路の電源ラインに使用される薄膜型インダクタ１００が開示される。
本発明の一実施形態によるチップ電子部品１００は、磁性体本体５０と、上記磁性体本体５０の内部に埋設された内部コイル部４２、４４と、上記磁性体本体５０の外側に配置されて上記内部コイル部４２、４４と電気的に連結された外部電極８０と、を含む。
本発明の一実施形態によるチップ電子部品１００では、図１を参照し、「長さ」方向は「Ｌ」方向、「幅」方向は「Ｗ」方向、「厚さ」方向は「Ｔ」方向と定義する。
上記磁性体本体５０は、薄膜型インダクタ１００の外観を成し、例えば、フェライトまたは金属磁性粒子を含んでもよいが、必ずしもこれに限定されず、磁気特性を示す材料であれば良い。
上記金属磁性粒子は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ及びＮｉからなる群より選択される何れか一つ以上を含む合金であってもよく、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系非晶質金属粒子を含んでもよいが、必ずしもこれに限定されない。
上記金属磁性粒子は、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂またはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの高分子上に分散された形態で含まれてもよい。
上記磁性体本体５０の内部に配置される絶縁基板２０は、例えば、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）基板、フェライト基板または金属系軟磁性基板等で形成される。
上記絶縁基板２０の中央部を貫通する孔を形成し、上記孔をフェライトまたは金属磁性粒子などの磁性体で充填して中心部５５を形成する。磁性体で充填される中心部５５を形成することで、インダクタンス（Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ、Ｌ）を向上させることができる。
上記絶縁基板２０の一面にコイル状のパターンを有する内部コイル部４２が形成され、上記絶縁基板２０の反対面にもコイル状のパターンを有する内部コイル部４４が形成される。
上記内部コイル部４２、４４はスパイラル（ｓｐｉｒａｌ）状にコイルパターンが形成されてもよく、上記絶縁基板２０の一面と反対面に形成される内部コイル部４２、４４は、上記絶縁基板２０に形成されるビア電極４６を介して電気的に接続される。
上記内部コイル部４２、４４及びビア電極４６は、電気伝導性に優れた金属を含んで形成されてもよく、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの合金などで形成することができる。
絶縁基板２０の一面に形成される内部コイル部４２の一端部は、磁性体本体５０の長さ方向の一端面に露出し、絶縁基板２０の反対面に形成される内部コイル部４４の一端部は、磁性体本体５０の長さ方向の他端面に露出してもよい。
上記磁性体本体５０の長さ方向の両端面に露出する上記内部コイル部４２、４４と接続するように、長さ方向の両端面に外部電極８０が形成される。
上記外部電極８０は、電気伝導性に優れた金属を含んで形成してもよく、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）などの単独またはこれらの合金などで形成することができる。
図２は図１のＩ−Ｉ’線による断面図である。
図２を参照すると、本発明の一実施形態による磁性体本体５０は、金属磁性粒子１１、１２、１３を含み、透磁率の相違する第１磁性体層及び第２磁性体層に区分されて形成される。
例えば、上記磁性体本体５０は、内部コイル部４２、４４を含むコア層５１と、上記コア層５１の上部及び下部に配置された上部カバー層５２及び下部カバー層５３からなる。
この際、上記コア層５１は、上記上部及び下部カバー層５２、５３のうち少なくとも一つと相違する透磁率を有する。
上記コア層５１と、上部及び下部カバー層５２、５３は、金属磁性粒子１１、１２、１３の充填率を異ならせて透磁率が相違するように調節することができる。しかし、必ずしもこれに限定されず、透磁率が相違するように調節できる方案であれば、適用できる。
例えば、上記コア層５１と、上部または下部カバー層５２、５３との透磁率の差は１０〜４０Ｈ・ｍであってもよい。
本発明の一実施形態によると、コア層５１は、上部カバー層５２及び下部カバー層５３より大きい透磁率を有する。
図２に示したように、コア層５１は、粗粉である第１金属磁性粒子１１と、上記第１金属磁性粒子１１より平均粒径の小さい微粉である第２金属磁性粒子１２とが混在されていてもよい。
平均粒径の大きい第１金属磁性粒子１１は高透磁率を具現し、粗粉である第１金属磁性粒子１１と微粉である第２金属磁性粒子１２を混合することで、充填率を向上させて、透磁率をさらに向上させ、Ｑ特性を向上させることができる。
上部及び下部カバー層５２、５３は、微粉である第３金属磁性粒子１３を含んでもよい。
上部及び下部カバー層５２、５３に含まれる微粉である第３金属磁性粒子１３は低透磁率であるが、低損失材料であるため、コア層５１に高透磁率材料を使用することにより増加するコアロス（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）を補う役割をすることができる。
即ち、磁束が集中する中心部５５が位置したコア層５１に高透磁率材料を使用し、上部及び下部カバー層５２、５３に低損失材料を使用することで、高透磁率材料によるコアロス（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）の増加を緩和させることができる。これにより、インダクタンス及びＱ特性を向上させることができる。
また、上部及び下部カバー層５２、５３を微粉である第３金属磁性粒子１３で形成することにより、磁性体本体５０の表面粗さを改善し、粗粉によるめっき滲み現象を改善することができる。
高透磁率を具現するために粗粉の金属磁性粒子を使用する場合、磁性体本体５０の表面に粗粉の金属磁性粒子が露出し、外部電極を形成するめっき工程時、上記粗粉の金属磁性粒子の露出部位にめっき層が形成される不良が発生するという問題があった。
しかし、本発明の一実施形態は、コア層５１は高透磁率を具現するために粗粉である第１金属磁性粒子１１を含み、上部及び下部カバー層５２、５３は微粉である第３金属磁性粒子１３で形成することで、透磁率を向上させながらも、めっき滲み不良を改善することができる。
上記コア層５１の粗粉である第１金属磁性粒子１１の粒径は１１μｍ〜５３μｍであってもよく、微粉である第２金属磁性粒子１２の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよい。
上記コア層５１の充填率は７０％〜８５％であってもよい。
上記上部及び下部カバー層５２、５３の微粉である第３金属磁性粒子１３の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよく、上部及び下部カバー層５２、５３の充填率は５５％〜７０％であってもよい。
上記コア層５１の厚さｔｃｏｒｅは、上記上部カバー層５２または下部カバー層５３の厚さｔｃｏｖｅｒ１またはｔｃｏｖｅｒ２に対して０．５倍〜１０倍であってもよい。
コア層５１と、上部カバー層５２または下部カバー層５３が、上記厚さ比を満たすことにより、インダクタンス及びＱ特性が向上することができる。
図３〜図５は、本発明の他の一実施形態によるチップ電子部品のＬＴ方向の断面図である。
本発明の他の一実施形態によると、コア層５１は、上部カバー層５２及び下部カバー層５３より小さい透磁率を有する。
図３を参照すると、コア層５１は微粉である第３金属磁性粒子１３を含み、上部及び下部カバー層５２、５３は粗粉である第１金属磁性粒子１１と上記第１金属磁性粒子１１より平均粒径の小さい微粉である第２金属磁性粒子１２を混合して含む。
平均粒径の大きい第１金属磁性粒子１１は高透磁率を具現し、粗粉である第１金属磁性粒子１１と微粉である第２金属磁性粒子１２を混合することで、充填率を向上させて、透磁率をさらに向上させ、Ｑ特性を向上させることができる。
微粉である第３金属磁性粒子１３は低透磁率であるが、低損失材料であるため、粗粉の高透磁率材料を使用することにより増加するコアロス（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）を補う役割をすることができる。
上記コア層５１の微粉である第３金属磁性粒子１３の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよく、コア層５１の充填率は５５％〜７０％であってもよい。
上記上部及び下部カバー層５２、５３の粗粉である第１金属磁性粒子１１の粒径は１１μｍ〜５３μｍであってもよく、微粉である第２金属磁性粒子１２の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよい。
上記上部及び下部カバー層５２、５３の充填率は７０％〜８５％であってもよい。
本発明の他の一実施形態によると、コア層５１は、上部カバー層５２または下部カバー層５３より大きい透磁率を有する。
図４を参照すると、コア層５１と下部カバー層５３には、粗粉である第１金属磁性粒子１１と、上記第１金属磁性粒子１１より平均粒径の小さい微粉である第２金属磁性粒子１２とが混合されて含まれ、上部カバー層５２には微粉である第３金属磁性粒子１３が含まれる。
このように、本発明の一実施形態は、上部及び下部カバー層５２、５３が全てコア層５１と透磁率が相違する構造に限定されるものではなく、コア層５１が上部カバー層５２及び下部カバー層５３の少なくとも一つと透磁率が相違する構造を含んでもよい。
図４には、コア層５１が上部カバー層５２より透磁率の大きい構造が示されているが、これに限定されず、コア層５１が下部カバー層５３より透磁率の大きい構造、またはコア層５１が上部カバー層５２または下部カバー層５３より透磁率の小さい構造に形成されてもよい。
図５を参照すると、コア層５１は粗粉である第１金属磁性粒子１１を含み、上部及び下部カバー層５２、５３は微粉である第３金属磁性粒子１３を含む。
平均粒径の大きい第１金属磁性粒子１１は高透磁率を具現し、微粉である第３金属磁性粒子１３は低透磁率であるが、低損失材料であるため、コア層５１に高透磁率材料を使用することにより増加するコアロス（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）を補う役割をすることができる。
コア層５１に微粉である金属磁性粒子を混合すると、充填率が向上して、さらに高透磁率を具現することができるが、これに限定されず、図５に示されたように、粗粉である第１金属磁性粒子１１のみを含んでもよい。
チップ電子部品の製造方法
図６は本発明の一実施形態のチップ電子部品の製造工程を示す工程図であり、図７ａ〜図７ｄは本発明の一実施形態によるチップ電子部品の製造工程を説明する図面である。
図６は本発明の一実施形態のチップ電子部品の製造工程を示す工程図であり、図７ａ〜図７ｄは本発明の一実施形態によるチップ電子部品の製造工程を説明する図面である。
図６を参照すると、まず、透磁率の相違する第１磁性体シート及び第２磁性体シートを用意する。
上記第１及び第２磁性体シートは、磁性体粉末、例えば、金属磁性粒子とバインダー及び溶剤等の有機物を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法でキャリアフィルム（ｃａｒｒｉｅｒ ｆｉｌｍ）上に数十μｍの厚さに塗布した後、乾燥してシート（ｓｈｅｅｔ）状に製作することができる。
このとき、上記第１及び第２磁性体シートは、金属磁性粒子の充填率を異ならせて透磁率が相違するように調節することができる。しかし、必ずしもこれに限定されず、透磁率が相違するように調節できる方案であれば、適用できる。
本発明の一実施形態によると、上記第１磁性体シートは、粗粉である第１金属磁性粒子１１と上記第１金属磁性粒子１１より平均粒径の小さい微粉である第２金属磁性粒子１２を混合して形成し、上記第２磁性体シートは、微粉である第３金属磁性粒子１３で形成することができる。
この場合、第１磁性体シートは平均粒径の大きい第１金属磁性粒子１１が高透磁率を具現し、粗粉である第１金属磁性粒子１１と微粉である第２金属磁性粒子１２を混合することで、充填率を向上させて、さらに高透磁率にする。即ち、微粉である第３金属磁性粒子１３で形成された第２磁性体シートより上記第１磁性体シートが大きい透磁率を有する。
上記第１磁性体シートの粗粉である第１金属磁性粒子１１の粒径は１１μｍ〜５３μｍであってもよく、微粉である第２金属磁性粒子１２の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよい。上記第２磁性体シートの微粉である第３金属磁性粒子１３の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよい。
本発明の他の一実施形態によると、上記第１磁性体シートは、微粉である第３金属磁性粒子１３で形成し、上記第２磁性体シートは、粗粉である第１金属磁性粒子１１と上記第１金属磁性粒子１１より平均粒径の小さい微粉である第２金属磁性粒子１２を混合して形成することができる。
このとき、上記第１磁性体シートは、上記第２磁性体シートより小さい透磁率を有する。
上記第１磁性体シートの微粉である第３金属磁性粒子１３の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよい。上記第２磁性体シートの粗粉である第１金属磁性粒子１１の粒径は１１μｍ〜５３μｍであってもよく、微粉である第２金属磁性粒子１２の粒径は０．５μｍ〜６μｍであってもよい。
次いで、内部コイル部４２、４４の上部及び下部に第１磁性体シートを積層してコア層５１を形成する。
図７ａを参照すると、まず、絶縁基板２０の一面及び反対面に内部コイル部４２、４４を形成する。
内部コイル部４２、４４の形成方法としては、電気めっき法が挙げられるが、これに限定されず、内部コイル部４２、４４は電気伝導性に優れた金属を含んで形成することができ、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの合金などを使用することができる。
図７ｂを参照すると、上記内部コイル部４２、４４の上部及び下部に複数の第１磁性体シート５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆを積層する。
複数の第１磁性体シート５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆを積層し、ラミネート法や静水圧プレス法により圧着してコア層５１を形成することができる。
図７ｂには、第１磁性体シート５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆに粗粉である第１金属磁性粒子１１と上記第１金属磁性粒子１１より平均粒径の小さい微粉である第２金属磁性粒子１２が混合されて含まれる実施形態が示されているが、これに限定されず、上述した他の実施形態であってもよい。
次いで、上記コア層５１の上部及び下部の少なくとも一つに上記第２磁性体シートを積層して上部または下部カバー層５２、５３を形成する。
図７ｃを参照すると、上記コア層５１の上部及び下部に第２磁性体シート５２ａ、５３ａを積層する。
第２磁性体シート５２ａ、５３ａを積層し、ラミネート法や静水圧プレス法で圧着して上部及び下部カバー層５２、５３を形成することができる。
図７ｃには、第２磁性体シート５２ａ、５３ａに微粉である第３金属磁性粒子１３が含まれる実施形態が示されているが、これに限定されず、上述した他の実施形態であってもよい。また、コア層５１の上部または下部にそれぞれ複数の第２磁性体シートが積層されてもよく、コア層５１の上部または下部の何れか一つのみに第２磁性体シートが積層されてもよい。
図７ｄを参照すると、コア層５１と、上部及び下部カバー層５２、５３を含む磁性体本体５０を形成し、このように形成された磁性体本体５０は、コア層５１と、上部及び下部カバー層５２、５３とが相違する透磁率を有する。
透磁率の相違する第１磁性体シート及び第２磁性体シートを用意し、透磁率の相違する磁性体シートをそれぞれ積層して磁性体本体を形成する工程により、透磁率の相違する磁性体層に区分されて形成される磁性体本体を容易に具現することができる。
上記コア層５１の厚さｔｃｏｒｅは、上記上部カバー層５２または下部カバー層５３の厚さｔｃｏｖｅｒ１またはｔｃｏｖｅｒ２に対して０．５倍〜１０倍になるように上記第１磁性体シート５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ及び第２磁性体シート５２ａ、５３ａを積層することができる。
コア層５１と、上部カバー層５２または下部カバー層５３が、上記厚さ比を満たすことにより、インダクタンス及びＱ特性が向上することができる。
その他、上述した本発明の一実施形態によるチップ電子部品の特徴と同じ部分に対する説明は、ここでは省略する。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１００ チップ電子部品
１１、１２、１３ 第１、２、３金属磁性粒子
２０ 絶縁基板
４２、４４ 内部コイル部
４６ ビア電極
５０ 磁性体本体
５１ コア層
５２、５３ 上部及び下部カバー層
８０ 外部電極
１１、１２、１３ 第１、２、３金属磁性粒子
２０ 絶縁基板
４２、４４ 内部コイル部
４６ ビア電極
５０ 磁性体本体
５１ コア層
５２、５３ 上部及び下部カバー層
８０ 外部電極
Claims (8)
- 内部コイル部が埋設された磁性体本体を含むチップ電子部品であって、
前記磁性体本体は、前記内部コイル部を含むコア層と、前記磁性体本体の上部及び下部に配置された上部及び下部カバー層と、を含んで前記チップ電子部品の外観を成し、
前記コア層は、前記上部及び下部カバー層のうち少なくとも一つと金属磁性粒子の充填率を異ならせてこれより大きい透磁率を有し、
前記コア層は、第１金属磁性粒子と前記第１金属磁性粒子より平均粒径の小さい第２金属磁性粒子が混合され、
前記上部及び下部カバー層のうち前記コア層より透磁率の小さい少なくとも一つは、前記第１金属磁性粒子より平均粒径の小さい第３金属磁性粒子を含む、チップ電子部品。 - 前記コア層と、前記上部または下部カバー層との透磁率の差は１０〜４０Ｈ・ｍである、請求項１に記載のチップ電子部品。
- 前記第１金属磁性粒子の粒径は１１μｍ〜５３μｍで、前記第２金属磁性粒子の粒径は０．５μｍ〜６μｍであり、
前記第３金属磁性粒子の粒径が０．５μｍ〜６μｍである、請求項１に記載のチップ電子部品。 - 前記コア層の金属磁性粒子の充填率は７０％〜８５％であり、前記上部または下部カバー層の金属磁性粒子の充填率は５５％〜７０％である、請求項１に記載のチップ電子部品。
- 前記コア層の厚さは、前記上部または下部カバー層の厚さの０．５倍〜１０倍である、請求項１に記載のチップ電子部品。
- 内部コイル部が埋設された磁性体本体が外観を成すチップ電子部品の製造方法であって、
金属磁性粒子の充填率を異ならせて透磁率の相違する第１磁性体シート及び第２磁性体シートを用意する段階と、
内部コイル部の上部及び下部に前記第１磁性体シート及び第２磁性体シートを積層して磁性体本体を形成する段階と、を含み、
前記磁性体本体を形成する段階は、
前記内部コイル部の上部及び下部に前記第１磁性体シートを積層してコア層を形成し、前記コア層の上部及び下部の少なくとも一つに前記第２磁性体シートを積層して前記コア層より透磁率の低い上部または下部カバー層を形成し、
前記第１磁性体シートは、第１金属磁性粒子と前記第１金属磁性粒子より平均粒径の小さい第２金属磁性粒子が混合され、
前記第２磁性体シートは、前記第１金属磁性粒子より平均粒径の小さい第３金属磁性粒子を含む、チップ電子部品の製造方法。 - 前記第１金属磁性粒子の粒径は１１μｍ〜５３μｍで、前記第２金属磁性粒子の粒径は０．５μｍ〜６μｍであり、
前記第３金属磁性粒子の粒径が０．５μｍ〜６μｍである、請求項６に記載のチップ電子部品の製造方法。 - 前記コア層の厚さは、前記上部または下部カバー層の厚さの０．５倍〜１０倍を満たすように前記第１磁性体シート及び第２磁性体シートを積層する、請求項６に記載のチップ電子部品の製造方法。
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