JP6844812B2 - コイル電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、コイル電子部品に関するものである。

コイル電子部品のうち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、めっきで内部コイル部を形成した後、磁性体粉末と樹脂を混合させた磁性体粉末−樹脂複合体を硬化して本体を製造し、本体の外側に外部電極を形成して製造する。

従来、磁気飽和領域を確保するために、互いに異なる粒度分布を有する粒子を混合して用いたが、大きい粒子サイズによってシートの厚さを厚くすることができなくなり、高いＤＣ ｂｉａｓ効果（電流印加によるインダクタンスの変化）を示すことが困難であった。すなわち、粒度が大きい粒子を用いた場合、粒度が小さい粒子を用いた場合に比べて磁性Ｍｓ（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）が低く磁束飽和が遅延されるという短所があった。また、磁性シート自体を薄層化するのに限界が存在するため、サイズが小さい粒子を用いる場合には容量実現が困難であった。

韓国公開特許第２０１８−０００９６５２号公報 韓国登録特許第１０−１６８１４０５号公報

本発明の目的は、優れたＤＣ−Ｂｉａｓ特性（電流印加によるインダクタンスの変化特性）及び積層設計の自由度を確保したコイル部品を提供することである。

本発明の一実施形態は、磁性粒子及び絶縁樹脂を含む本体と、上記本体の内部に配置されたコイル部と、を含み、上記本体は、上記コイル部をカバーするコア部、及び上記コア部をカバーするカバー部を含む多層構造であり、上記コア部に含まれる磁性粒子はＤ_５０が３．５μｍ以下の粒度分布を有するコイル電子部品を提供する。

本発明の一実施形態によると、優れたＤＣ−Ｂｉａｓ特性（電流印加によるインダクタンスの変化特性）及びインダクタの積層設計の自由度を実現することができる。

本発明の一実施形態によるコイル電子部品の内部コイル部が示されるように示す概略斜視図である。 図１のＩ−Ｉ'線に沿った断面図である。 本発明の実施形態による磁性粒子の粒度分布を示す図である。 本発明の他の実施形態によるコイル電子部品のＬ−Ｔ方向の断面図である。 本発明の他の実施形態によるコイル電子部品の本体を形成する工程を説明する図である。

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サイズ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。

なお、本発明を明確に説明すべく、図面において説明と関係ない部分は省略し、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、同一思想の範囲内において機能が同一である構成要素に対しては同一の参照符号を用いて説明する。

さらに、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

コイル電子部品
以下、本発明の一実施形態によるコイル電子部品を説明するにあたり、特に薄膜型インダクタについて説明するが、必ずしもこれに制限されるものではない。

図１は本発明の一実施形態によるコイル電子部品の内部コイル部が示されるように示す概略斜視図である。

図１を参照すると、コイル電子部品の一例として、電源供給回路の電源ラインに用いられる薄膜インダクタが開示される。

本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００は、本体５０と、上記本体５０の内部に埋設された内部コイル部４２、４４と、上記本体５０の外側に配置され、上記内部コイル部４２、４４と連結された第１及び第２外部電極８１、８２と、を含む。

本発明の一実施形態によるコイル電子部品１００において、「長さ」方向は図１の「Ｌ」方向、「幅」方向は「Ｗ」方向、及び「厚さ」方向は「Ｔ」方向と定義する。

上記本体５０は、薄膜型インダクタ１００の外観をなし、磁気特性を示す材料であれば制限されず、例えば、磁性粒子を含むことができる。

上記磁性粒子は、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、及びＮｉからなる群より選択されたいずれか一つ以上を含む結晶質または非晶質の金属であることができる。

上記磁性粒子は、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂またはポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などの熱硬化性樹脂に分散した形で含まれることができる。

上記本体５０の内部に配置された絶縁基板２０の一面にはコイル状の第１内部コイル部４２が形成され、上記絶縁基板２０の一面と対向する他面にはコイル状の第２内部コイル部４４が形成される。

上記第１及び第２内部コイル部４２、４４は、電気めっきを行うことにより形成することができる。

上記絶縁基板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などで形成される。

上記絶縁基板２０の中央部は貫通されて貫通孔が形成される。上記貫通孔は、磁性材料で充填されてコア部４１ａを形成する。磁性材料で充填されるコア部４１ａを形成することにより、インダクタンス（Ｌｓ）を向上させることができる。

上記第１及び第２内部コイル部４２、４４は、スパイラル（ｓｐｉｒａｌ）状に形成されることができ、上記絶縁基板２０の一面及び他面に形成された第１及び第２内部コイル部４２、４４は、上記絶縁基板２０を貫通して形成されるビア４６を介して電気的に接続される。

上記第１及び第２内部コイル部４２、４４ならびにビア４６は、電気導電性に優れた金属を含んで形成されることができ、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で形成されることができる。

上記絶縁基板２０の一面に形成された第１内部コイル部４２の一端は、本体５０の長さＬ方向の一端面に露出し、絶縁基板２０の他面に形成された第２内部コイル部４４の一端は、本体５０の長さＬ方向の他端面に露出する。

但し、必ずしもこれに制限されず、上記第１及び第２内部コイル部４２、４４のそれぞれの一端は、上記本体５０の少なくとも一面に露出することができる。

上記本体５０の端面に露出する上記第１及び第２内部コイル部４２、４４のそれぞれと接続されるように、上記本体５０の外側に第１及び第２外部電極８１、８２が形成さされる。

上記第１及び第２外部電極８１、８２は、電気導電性に優れた金属を含んで形成されることができ、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されることができる。

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本体５０は、コア部４１ａ、及び上記コア部４１ａと区分されるカバー部４１ｂを含む。

隣接する上記コア部４１ａとカバー部４１ｂの間の境界は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて確認することができるが、必ずしも走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察された境界で上記コア部４１ａとカバー部４１ｂが区分されるものではなく、上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂに含まれる磁性体シート５１、５２、５３の種類のうち少なくともいずれかが異なっていることにより、上記コア部４１ａとカバー部４１ｂの境界が不連続な界面を形成することで区分されることができる。

図３を参照すると、本発明の一実施形態による上記コア部４１ａは、Ｄ_５０が３．５μｍ以下の磁性粒子５４を含む。また、カバー部４１ｂも、Ｄ_５０が３．５μｍ以下の磁性粒子５４を含むことができる。

上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂに含まれる磁性粒子の種類は、純鉄からなるＣＩＰ（ｃａｒｂｏｎｙｌ ｉｒｏｎ ｐｏｗｄｅｒ）を含む。

本発明の実施形態による上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂは、含まれる磁性粒子の粒度分布が互いに異なってもよい。

Ｄ_５０が大きい磁性粒子の場合には高透磁率を実現することができる。Ｄ_５０が小さい磁性粒子の場合には、低透過率を示すものの、低損失材料であるため、高透磁率材料を用いることから増加するコアロス（ｃｏｒｅ ｌｏｓｓ）を補完する役割を果たすことができ、表面粗さを改善させ、粒度が大きい粒子によるめっきにじみ現象を改善させることができる。

一方、コア部４１ａ及びカバー部４１ｂに含まれる磁性粒子のＤ_５０は、上述した例示に必ずしも制限されるものではなく、上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂは互いに異なるＤ_５０の磁性粒子を含んでもよい。但し、コア部４１ａ部は、Ｄ_５０が３．５μｍ以下の磁性粒子を有する１０μｍ〜８０μｍの磁性体シートが積層された形であることができる。

上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂは上下に積層されて形成される。

上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂは、磁性体シートを積層することで、それぞれ形成することができる。上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂは、含まれる磁性粒子のＤ_５０が互いに異なる３種以上の磁性体シートを用いて形成することができる。

したがって、上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂは、磁性体シートを積層して形成するため、互いに上下位置に配置されるようになる。

図２に示すように、本発明の一実施形態による本体５０は、第１及び２内部コイル部４２、４４が位置するコア層にコア部４１ａが形成され、上記コア部４１ａの上部及び下部にカバー部４１ｂが形成されることができる。

磁性体シートを積層、圧着、及び硬化してコア部４１ａ及びカバー部４１ｂを形成する過程でコア部４１ａの中心部が凹状に形成される可能性がある。

このように、本発明の実施形態によるコイル電子部品１００は、Ｄ_５０が３．５μｍ以下の磁性粒子で構成され、厚さが互いに異なる磁性体シート５１、５２、５３を積層することによって区分されるコア部４１ａ及びカバー部４１ｂを含む本体５０を形成することで、積層設計の自由度及びＤＣ−Ｂｉａｓ特性を実現することができる。

図４及び図５は本発明の実施形態によるコイル電子部品のＬ−Ｔ方向の断面図である。

図４を参照すると、本発明の一実施形態による本体５０は、本体５０の中心部にコア部４１ａが形成され、本体５０の上部または下部にカバー部４１ｂが形成されることができる。

図４を参照すると、本発明の他の実施形態による本体５０は、上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂが交互に積層されて形成されることができる。

この場合、交互に積層されるコア部４１ａ及びカバー部４１ｂの厚さ比や、交互回数などは特に制限されず、実現しようとする特性に応じて多様に調節することが可能である。一方、上記コア部４１ａは、１０μｍ〜８０μｍの厚さで第２及び３磁性体シート５２、５３が複数回積層される形とすることが、積層設計の自由度及び高いＤＣ−ｂｉａｓ特性を確保する観点で好ましい。本発明の一実施形態によると、コア部４１ａの最中心部には１０μｍ、カバー部４１ｂに近づくほど３０μｍ、８０μｍという互いに異なる３種の磁性体シート５１、５２、５３が順に積層されて形成されることができる。このように、コア部４１ａを比較的樹脂含有量の高い磁性体シートで満たすことにより、コイルの漏れ電流を防ぐとともに、コア部の接着強度を改善させることができる。また、２００以上の高いＭｓ（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）値を有するシートの適用によりＤＣ−ｂｉａｓ特性の実現が可能である。また、本発明で実現される比較的高い樹脂含有量を有する磁性体シートをコイル部に位置させることで、チップの平坦度を改善させ、めっきにじみを抑制してチップ強度を高めることができる。一方、コア部に順に形成される上記カバー部４１ｂには１０μｍの厚さで第１磁性体シート５１が積層される形とすることが積層設計の自由度を確保する観点において好ましい。

このように、本発明の実施形態によるコイル電子部品２００は、Ｄ_５０が３．５μｍ以下の磁性粒子で構成され、厚さが互いに異なる磁性体シート５１、５２、５３を積層することによって区分されるコア部４１ａ及びカバー部４１ｂを含む本体５０を形成することで、積層設計の自由度及びＤＣ−Ｂｉａｓ特性を実現することができる。

コイル電子部品の製造方法
本発明の一実施形態によるコイル電子部品の製造方法は、先ず、磁性粒子を含む第１、第２、第３磁性体シートを設ける。

上記第１、第２、第３磁性体シートは、磁性粒子、バインダー、及び溶剤など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の厚さで塗布してから乾燥することで、シート（ｓｈｅｅｔ）状に製造することができる。

この際、上記第１、第２、第３磁性体シートは、粒度分布Ｄ_５０が３．５μｍ以下の磁性粒子で構成され、厚さが互いに異なる３種以上のものを製造することができる。

図５は本発明の他の実施形態によるコイル電子部品の内部コイル部を形成する工程を説明する図である。

図５を参照すると、上記内部コイル部４２、４４の上部及び下部に厚さが１０μｍ〜８０μｍの範囲で互いに異なる３種以上の磁性体シートを積層することで本体５０を形成することができる。厚さ１０μｍの上記第１磁性体シート５１ｂ、３０μｍの第２磁性体シート５２ａ、５２ｂ、及び８０μｍの第３磁性体シート５３ｃ、５３ｄ、５３ｂ、５３ｅ、５３ａ、５３ｆがコイル部を含むコア部に積層され、カバー部には厚さ１０μｍの第１磁性体シート５１ａ、５１ｃがそれぞれ順に積層されることが好ましい。積層順序は上述したような実施形態に限定されるものではないが、積層設計の自由度を確保してＤＣ磁気飽和を遅延させるという観点で、コア部の中心部にはＤ_５０が３．５μｍ以下の磁性粒子からなる薄層シートを介在させること好ましい。また、１０μｍの薄層シート上に、これより厚い８０μｍ、その後、３０μｍのシートを積層することが表面粗さの緩和及び信頼性の確保のために有利である。一方、カバー部４１ｂは、積層設計の自由度を確保するために薄い１０μｍの薄層シートで構成することが好ましい。

図５を参照すると、このように形成された本発明の他の実施形態による本体５０は、上記コア部４１ａ及びカバー部４１ｂが交互に積層されて形成されることができる。

但し、交互に積層されるコア部４１ａ及びカバー部４１ｂの厚さ比や、交互回数などは特に制限されず、実現しようとする特性に応じて多様に調節することができる。

上記本体５０は、上記第１及び第２磁性体シートを積層した後、ラミネート法や静水圧プレス法を介して圧着し、硬化して形成することができる。

図５に示された第１、第２、第３磁性体シートは、磁性体シートが積層される実施形態を説明するためのものであって、磁性体シートの厚さ及び積層数はこれに限定されない。

その他、上述した本発明の一実施形態によるコイル電子部品の特徴と同一の部分については省略する。

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、２００ コイル電子部品
２０ 絶縁基板
４１ａ コア部
４２ｂ カバー部
４２、４４ 第１及び第２内部コイル部
４６ ビア
５０ 本体
５１ 第１磁性体シート
５２ 第２磁性体シート
５３ 第３磁性体シート
５４ 磁性粒子
８１、８２ 第１及び第２外部電極

Claims (7)

1. 磁性粒子及び絶縁樹脂を含む本体と、
   前記本体の内部に配置されたコイル部と、を含み、
   前記本体は、前記コイル部をカバーし、厚さが互いに異なる３種以上の第１磁性体シート、第２磁性体シート、及び第３磁性体シートが積層されたコア部、及び前記コア部をカバーし、第４磁性体シートを含むカバー部を含む多層構造であり、
   前記コア部に含まれる磁性粒子は、Ｄ_５０が３．５μｍ以下の粒度分布を有し、前記第１磁性体シートは、前記コア部の厚さ方向への中心部に配置され、前記第１磁性体シート及び前記第４磁性体シートのそれぞれの厚さは、前記第２磁性体シート及び前記第３磁性体シートのそれぞれの厚さより薄い、コイル電子部品。
2. 前記コア部と前記カバー部は不連続な界面を形成する、請求項１に記載のコイル電子部品。
3. 前記カバー部に含まれる磁性粒子はＤ_５０が３．５μｍ以下である、請求項１または２に記載のコイル電子部品。
4. 前記第１磁性体シート、第２磁性体シート、及び第３磁性体シートのそれぞれの厚さは１０μｍ以上８０μｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載のコイル電子部品。
5. 前記第４磁性体シートの厚さは１０μｍ以上８０μｍ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載のコイル電子部品。
6. 前記コア部に含まれる磁性Ｍｓ（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）値が２００ｅｍｕ／ｇ以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載のコイル電子部品。
7. 前記コア部に含まれる磁性粒子はＣＩＰ（ｃａｒｂｏｎｙｌ ｉｒｏｎ ｐｏｗｄｅｒ）である、請求項１から６のいずれか一項に記載のコイル電子部品。