JP6652280B2 - インダクタ - Google Patents

Description

本発明は、インダクタに関するものである。

最近のスマートフォンは、多帯域のＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の適用により、多くの周波数帯域の信号を用いる。これにより、高周波インダクタが信号の送・受信ＲＦシステムにおいてインピーダンスマッチング回路として主に使用されている。高周波インダクタには、小型化及び高容量化が求められている。これに加え、高周波インダクタには、高周波数帯域の自己共振周波数（ＳＲＦ）と低比抵抗を有することで１００ＭＨｚ以上の高周波での使用が求められる。また、使用される周波数における損失を低減するための高いＱ特性が求められるのが実情である。

このような高いＱ特性には、インダクタの本体を構成する材料の特性が最も大きな影響を与えるが、同一の材料を用いる場合であっても、インダクタのコイル形状に応じてＱ値が異なり得るため、インダクタのコイル形状を最適化することでより高いＱ特性を有することができるようにする方案が必要な状況である。

韓国登録特許第０８６９７４１号公報

本発明の目的の一つは、高いＱ特性を有するインダクタを提供することである。

本発明の一実施形態によると、コイルパターンが配置された複数の絶縁層を積層して形成される本体と、上記本体の外側に配置される第１及び第２外部電極と、を含み、上記複数のコイルパターンは、コイル接続部を介して互いに接続され、両端部がコイル引出部を介して上記第１及び第２外部電極に接続されたコイルを形成し、上記複数のコイルパターンは、最外側に配置されたコイルパターン、及び上記最外側に配置されたコイルパターンの内側に配置されたコイルパターンで構成され、上記内側に配置されたコイルパターンは並列接続され、上記内側に配置された各コイルパターン間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップが、残りのコイルパターン間のギャップよりも大きいインダクタを提供する。

本発明の他の実施形態によると、コイルパターンが配置された複数の絶縁層を積層して形成される本体と、上記本体の外側に配置される第１及び第２外部電極と、を含み、上記複数のコイルパターンは、コイル接続部を介して互いに接続され、両端部がコイル引出部を介して上記第１及び第２外部電極に接続されたコイルを形成し、上記複数のコイルパターンは、最外側に配置されたコイルパターン、及び上記最外側に配置されたコイルパターンの内側に配置されたコイルパターンで構成され、上記内側に配置されたコイルパターンは並列接続され、上記内側に配置された各コイルパターン間のうち少なくとも一つ以上には、上記コイルパターンが配置されていないダミー絶縁層が挿入されるインダクタを提供する。

本発明の一実施形態によるインダクタにおいて、複数のコイルパターンが最外側に配置されたコイルパターン、及び上記最外側に配置されたコイルパターンの内側に配置されたコイルパターンで構成され、上記内側に配置されたコイルパターンは並列接続され、上記内側に配置された各コイルパターン間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップが、残りのコイルパターン間のギャップよりも大きくなるように配置することにより、インダクタのＱ特性を向上させることができる。

本発明の一実施形態によるインダクタの透視斜視図を概略的に示したものである。 図１のインダクタの正面図を概略的に示したものである。 図１のインダクタの平面図を概略的に示したものである。 図１のインダクタの分解図を概略的に示したものである。

以下では、添付の図面を参照して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拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。

以下、図面に示すＷ、Ｌ、及びＴはそれぞれ、第１方向、第２方向、及び第３方向と定義することができる。

図１は本発明の一実施形態によるインダクタ１００の透視斜視図を概略的に示したものであり、図２は図１のインダクタの正面図を概略的に示したものであり、図３は図１のインダクタの平面図を概略的に示したものであり、図４は図１のインダクタの分解図を概略的に示したものである。

図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態によるインダクタ１００の構造について説明する。

本発明の一実施形態によるインダクタ１００は、本体１０１が、実装面に水平な第１方向に複数の絶縁層１１１が積層されて形成されることができる。

上記絶縁層１１１は磁性層又は誘電層であってもよい。

絶縁層１１１が誘電層である場合、絶縁層１１１は、ＢａＴｉＯ_３（チタン酸バリウム）系セラミック粉末などを含むことができる。この場合、上記ＢａＴｉＯ_３系セラミック粉末としては、例えば、ＢａＴｉＯ_３にＣａ（カルシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）などが一部固溶された（Ｂａ_１−ｘＣａ_ｘ）ＴｉＯ_３、Ｂａ（Ｔｉ_１−ｙＣａ_ｙ）Ｏ_３、（Ｂａ_１−ｘＣａ_ｘ）（Ｔｉ_１−ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３又はＢａ（Ｔｉ_１−ｙＺｒ_ｙ）Ｏ_３などが挙げられるが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、絶縁層１１１が磁性層である場合、絶縁層１１１は、インダクタの本体に使用できる物質のうち適切なものを選択することができ、例えば、樹脂や、セラミック、フェライトなどが挙げられる。本実施形態の場合、磁性層は、感光性絶縁材を用いることができる。これにより、フォトリソグラフィ工程による微細パターンの実現が可能となる。すなわち、感光性絶縁材で磁性層を形成することにより、コイルパターン１２１、コイル引出部１３１、及びコイル接続部１３２を微細に形成してインダクタ１００の小型化及び機能向上に寄与することができる。このために、磁性層には、例えば、感光性有機物や感光性樹脂が含まれることができる。この他に、磁性層には、フィラー（Ｆｉｌｌｅｒ）成分としてＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３／ＢａＳＯ_４／Ｔａｌｃなどの無機成分がさらに含まれることができる。

本体１０１の外側には、第１及び第２外部電極１８１、１８２が配置されることができる。

例えば、第１及び第２外部電極１８１、１８２は、本体１０１の実装面に配置されることができる。ここで、実装面とは、インダクタがプリント回路基板に実装される際にプリント回路基板に向かう面を意味する。

外部電極１８１、１８２は、インダクタ１００がプリント回路基板（ＰＣＢ）に実装される際に、インダクタ１００を上記プリント回路基板と電気的に接続させる役割を果たす。外部電極１８１、１８２は、本体１０１上に第１方向、及び実装面に水平な第２方向の端の部分に互いに離隔して配置される。外部電極１８１、１８２は、例えば、導電性樹脂層と、上記導電性樹脂層上に形成された導体層と、を含むことができるが、本発明はこれに制限されるものではない。導電性樹脂層は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び銀（Ａｇ）からなる群から選択されたいずれか一つ以上の導電性金属と熱硬化性樹脂を含むことができる。また、導体層は、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、及びスズ（Ｓｎ）からなる群から選択されたいずれか一つ以上を含むことができ、例えば、ニッケル（Ｎｉ）層とスズ（Ｓｎ）層が順に形成されたものであり得る。

図１〜図３を参照すると、絶縁層１１１には、コイルパターン１２１が形成されることができる。

コイルパターン１２１は、コイル接続部１３２を介して隣接するコイルパターン１２１と電気的に接続されることができる。すなわち、スパイラル状のコイルパターン１２１がコイル接続部１３２を介して接続されてコイル１２０を形成する。コイル１２０の両端部は、コイル引出部１３１により、第１及び第２外部電極１８１、１８２とそれぞれ接続される。コイル接続部１３２は、コイルパターン１２１間の接続性を向上させるために、コイルパターン１２１に比べて広い線幅を有することができ、絶縁層１１１を貫通する導電性ビアを含むことができる。

上記コイル引出部１３１は、上記本体１０１の長さ方向の両側端部に露出し、基板実装面である下面にも露出することができる。これにより、上記コイル引出部１３１は、上記本体１０１の長さ−厚さ方向の断面においてＬ字状を有することができる。

図２及び図３を参照すると、絶縁層１１１のうち外部電極１８１、１８２に対応する位置にダミー電極１４０が形成されることができる。ダミー電極１４０は、外部電極１８１、１８２と本体１０１との間の密着力を向上させる役割を果たすか、又は外部電極がめっきで形成される場合にブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）の役割を果たすことができる。

また、上記ダミー電極１４０とコイル引出部１３１は、ビア電極１４２を介して互いに接続されることができる。

コイルパターン１２１、コイル引出部１３１、及びコイル接続部１３２の材料としては、導電性に優れた金属である銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｂ）、又はこれらの合金などの導電性物質を用いることができる。コイルパターン１２１、コイル引出部１３１、及びコイル接続部１３２は、めっき法又は印刷法により形成することができるが、これに制限されるものではない。

本発明の一実施形態によるインダクタ１００は、図２のように、絶縁層１１１にコイルパターン１２１や、コイル引出部１３１、コイル接続部１３２などを形成した後、絶縁層１１１を実装面に水平な第１方向に積層して製造するため、従来よりも容易にインダクタ１００を製造することができる。また、コイルパターン１２１が実装面に垂直に配置されるため、実装基板によって磁束が影響を受けることを防止することができる。

図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態によるインダクタ１００のコイル１２０は、第１方向からの投射時に、コイルパターン１２１が重なって１回以上のコイルターン数を有するコイル軌道を形成するようになる。

具体的には、第１コイルパターン１２１ａがコイル引出部１３１を介して 第１外部電極１８１と接続され、その後、第１〜第６コイルパターン１２１ａ〜１２１ｆがコイル接続部１３２を介して接続される。

並列接続された第２及び第３コイルパターン１２１ｂ、１２１ｃはコイル引出部１３１を介して第２外部電極１８２と接続され、異なるパターン状に並列接続された第４及び第５コイルパターン１２１ｄ、１２１ｅはコイル引出部１３１を介して第１外部電極１８１と接続される。最後に、第６コイルパターン１２１ｆがコイル引出部１３１を介して第２外部電極１８２と接続されてコイル１２０を形成するようになる。

すなわち、本発明の一実施形態によると、上記内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅは並列接続される。

図３を参照すると、上記コイルパターンのうち、第１コイルパターン１２１ａと第６コイルパターン１２１ｆが最外側に配置されたコイルパターンに該当し、第２コイルパターン〜第５コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅが内側に配置されたコイルパターンに該当する。

上記内側に配置された並列接続されたコイルパターンは、少なくとも２以上が同一のパターンで接続される。

すなわち、コイルパターンが並列接続されるとは、絶縁層１１１上に配置されたコイルパターンのうち互いに隣接する２以上のコイルパターンの形状が同一であり、コイル接続部１３２を介して互いに接続された形態を意味する。

上記最外側に配置されたコイルパターンである第１コイルパターン１２１ａ、及び第６コイルパターン１２１ｆに隣接し、内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅは、最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆとは異なるパターン状を有する。

すなわち、最外側に配置されたコイルパターンである第１コイルパターン１２１ａに隣接する第２コイルパターン１２１ｂは、第１コイルパターン１２１ａの形状と異なるパターン状を有する。

同様に、最外側に配置されたコイルパターンである第６コイルパターン１２１ｆに隣接する第５コイルパターン１２１ｅは、第６コイルパターン１２１ｆの形状と異なるパターン状を有する。

本発明の一実施形態によるインダクタは、内側に配置されたコイルパターンのみが並列に配置されたコイルパターンを有し、最外側に配置されたコイルパターンは並列接続されていない。

図３を参照すると、本発明の一実施形態によるインダクタ１００において、上記複数のコイルパターン１２１は、最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆ、及び上記最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆの内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅで構成され、上記内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップＧ１が、残りのコイルパターン間のギャップＧ２よりも大きい。

上記最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆとは、図３に示すように、複数のコイルパターン１２１の積層方向、すなわち、本体１０１の幅方向において本体の両側面に隣接して配置されるコイルパターンのことである。

言い換えると、上記最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆとは、上記本体１０１の両側面方向には隣接するコイルパターンがなく、内側方向にのみ隣接するコイルパターンがあることを意味する。

また、内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅとは、上記本体１０１の幅方向において本体の両側面に隣接して配置された最外側のコイルパターン１２１ａ、１２１ｆの内側に配置された複数のコイルパターンのことである。

換言すると、内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅとは、両側に隣接してコイルパターンが配置されたことを意味する。

従来のインダクタは、各コイルパターン間のギャップを位置とは関係なく一定に形成した。

従来のように各コイルパターン間のギャップを位置とは関係なく一定に形成する場合、交流周波数の増加に伴う表皮効果（Ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）と寄生効果（Ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）によって電流の流れが位置ごとに異なる。

このように、電流の流れが位置ごとに異なると、抵抗値がコイルパターンの位置ごとに不均一になる。

かかる抵抗値の不均一により、Ｑ値が低下するという問題が生じ得る。

具体的には、従来のインダクタの場合、各コイルパターンのギャップを位置とは関係なく一定に形成していたため、表皮効果と寄生効果により、最外側に配置されるコイルパターンの端の部分に電流が多く流れ、電流の流れが外側に向かって集中する現象が生じた。

かかる現象が生じる理由は、同一の方向に電流が流れる二つの導線間で押し合う力が発生するためである。

上述のように、従来のインダクタでは、コイルパターンの全体に電流が均一に流れなくなる。

つまり、最外側に配置されるコイルパターンに比べて内側に配置されたコイルパターンにおいて電流が通過する面積が小さくなる。

このように、内側に配置されたコイルパターンにおいて電流が通過する面積が小さくなるため、電流の流れによる抵抗が内側に配置されたコイルパターンにおいてより大きくなり、結果として、Ｑ値が低下する原因として作用する。

すなわち、内側に配置されたコイルパターンが外側に配置されたコイルパターンに比べて抵抗が大きいと言える。

このように、電流の流れが不均一であることが原因で抵抗値がコイルパターンの位置ごとに不均一となるという問題を解決するために、コイルパターンの各位置ごとの抵抗を均一に合わせる必要がある。

コイルパターンの各位置ごとの抵抗を均一にすることにより、Ｑ値を向上させることができる。

本発明の一実施形態によるインダクタは、内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップＧ１が、残りのコイルパターン間のギャップＧ２よりも大きくなるように形成される。

本発明の一実施形態によるインダクタにおいて、内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップＧ１を、残りのコイルパターン間のギャップＧ２よりも大きく形成することにより、内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅのうち少なくとも一つ以上の抵抗値を下げることができ、Ｑ値を向上させることができる。

言い換えると、内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅの抵抗値、及び最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆの抵抗値を均一に調整することが可能となり、結果的にＱ値を向上させることができる。

本発明の一実施形態によると、Ｑ値を向上させるために、コイルパターンの位置ごとに抵抗値を均一に調整することを特徴とする。

本発明の一実施形態では、内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップＧ１が、残りのコイルパターン間のギャップＧ２よりも大きくなるように調節して抵抗値を均一にする方法は様々であり、特に制限されない。

例えば、図４に示すように、上記内側に配置された各コイルパターン間の少なくとも一つ以上には、上記コイルパターンが配置されていないダミー絶縁層１１１をさらに挿入する方法で実現することができる。

この場合、上記コイルパターンが配置されていないダミー絶縁層１１１は、絶縁層のみが挿入された形態であってもよく、図４に示すように、コイルパターンは配置されないが、ダミー電極１４０は配置された状態で挿入された形態であってもよい。

本発明の一実施形態によると、上記内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップのうちより大きいギャップＧ１は、一つの並列接続されたコイルパターン１２１ｂ、１２１ｃと、隣接する他のパターンの並列接続されたコイルパターン１２１ｄ、１２１ｅとの間のギャップであってもよい。

上記内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップのうちより大きいギャップＧ１を、一つの並列接続されたコイルパターン１２１ｂ、１２１ｃと、隣接する他のパターンの並列接続されたコイルパターン１２１ｄ、１２１ｅとの間に配置することにより、Ｑ値を向上させる優れた効果を奏することができる。

一方、上記内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップは、最外側から中央部に行くほど大きくなるように配置することができる。

上述のように、一般のインダクタでは、内側に配置されたコイルパターンが外側に配置されたコイルパターンに比べて抵抗が大きいと言える。

このように、電流の流れが不均一であることが原因で抵抗値がコイルパターンの位置ごとに不均一となるという問題を解決するために、コイルパターンの各位置ごとの抵抗を均一に合わせる必要がある。

上記内側に配置された各コイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅ間のギャップが最外側から中央部に行くほど大きくなるように配置する場合には、コイルパターンの各位置ごとの抵抗をより均一にすることができ、Ｑ値の向上効果がさらに優れるようにすることができる。

本発明の他の実施形態によるインダクタ１００は、コイルパターン１２１が配置された複数の絶縁層１１１を積層して形成される本体１０１と、上記本体１０１の外側に配置される第１及び第２外部電極１８１、１８２と、を含み、上記複数のコイルパターン１２１は、最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆ、及び上記最外側に配置されたコイルパターン１２１ａ、１２１ｆの内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅで構成され、上記内側に配置されたコイルパターン１２１ｂ〜１２１ｅは並列接続され、上記内側に配置された各コイルパターン間のうち少なくとも一つ以上には、上記コイルパターンが配置されていないダミー絶縁層１１１が挿入されることを特徴とする。

本発明の他の実施形態によると、上記内側に配置された各コイルパターン間の少なくとも一つ以上に、上記コイルパターンが配置されていないダミー絶縁層１１１をさらに挿入することにより、抵抗の不均一を調節してＱ値を向上させることができる。

本発明の他の実施形態によるインダクタにおいて、上述した本発明の一実施形態によるインダクタと同一の特徴に対しては具体的な説明を省略する。

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 インダクタ
１０１ 本体
１２０ コイル
１２１ コイルパターン
１３１ コイル引出部
１３２ コイル接続部
１４０ ダミー電極
１８１、１８２ 外部電極

Claims (11)

1. コイルパターンが配置された複数の絶縁層を積層して形成される本体と、
   前記本体の外側に配置される第１及び第２外部電極と、を含み、
   前記複数のコイルパターンは、最外側に配置されたコイルパターン、及び前記最外側に配置されたコイルパターンの内側に配置されたコイルパターンで構成され、前記内側に配置されたコイルパターンは並列接続され、前記内側に配置された各コイルパターン間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップが、残りのコイルパターン間のギャップよりも大きく、
   前記複数のコイルパターンのすべては、それぞれのコイル引出部を介して前記第１外部電極または前記第２外部電極に接触して接続され、
   前記最外側に配置されたコイルパターンと隣接する内側に配置されたコイルパターンは、最外側に配置されたコイルパターンと異なるパターン状を有する、インダクタ。
2. 前記内側に配置された並列接続されたコイルパターンは、少なくとも２以上が同一のパターンで接続される、請求項１に記載のインダクタ。
3. 前記複数のコイルパターンは基板実装面に対して垂直に積層される、請求項１または２に記載のインダクタ。
4. 前記内側に配置された各コイルパターン間のギャップのうちより大きいギャップは、一つの並列接続されたコイルパターンと、隣接する他のパターンの並列接続されたコイルパターンとの間のギャップである、請求項１から３のいずれか一項に記載のインダクタ。
5. 前記内側に配置された各コイルパターン間のギャップは最外側から中央部に行くほどより大きい、請求項１から４のいずれか一項に記載のインダクタ。
6. コイルパターンが配置された複数の絶縁層を積層して形成される本体と、
   前記本体の外側に配置される第１及び第２外部電極と、を含み、
   前記複数のコイルパターンは、最外側に配置されたコイルパターン、及び前記最外側に配置されたコイルパターンの内側に配置されたコイルパターンで構成され、前記内側に配置されたコイルパターンは並列接続され、前記内側に配置された各コイルパターン間のうち少なくとも一つ以上には、前記コイルパターンが配置されていないダミー絶縁層が挿入され、
   前記複数のコイルパターンのすべては、それぞれのコイル引出部を介して前記第１外部電極または前記第２外部電極に接触して接続され、
   前記最外側に配置されたコイルパターンに隣接する内側に配置されたコイルパターンは、最外側に配置されたコイルパターンと異なるパターン状を有する、インダクタ。
7. 前記内側に配置された並列接続されたコイルパターンは、少なくとも２以上が同一のパターンで接続される、請求項６に記載のインダクタ。
8. 前記複数のコイルパターンは基板実装面に対して垂直に積層される、請求項６または７に記載のインダクタ。
9. 前記内側に配置された各コイルパターン間のギャップのうち少なくとも一つ以上のギャップが、残りのコイルパターン間のギャップよりも大きい、請求項６から８のいずれか一項に記載のインダクタ。
10. 前記内側に配置された各コイルパターン間のギャップのうちより大きいギャップは、一つの並列接続されたコイルパターンと、隣接する他のパターンの並列接続されたコイルパターンとの間のギャップである、請求項９に記載のインダクタ。
11. 前記内側に配置された各コイルパターン間のギャップは、最外側から中央部に行くほどより大きい、請求項９または１０に記載のインダクタ。