JP6880195B2 - パワーインダクター - Google Patents
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Description
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る。また、図3は、本発明の第1の実施形態に係るパワーインダクターの分解斜視図であり、図4は、基材及びコイルパターンの平面図である。そして、図5から図9は、本発明のパワーインダクターに用いられる磁性粉末の粒度分布を示すグラフ及びSEM写真である。更に、図10及び図11は、コイルパターンの形状を説明するための基材及びコイルパターンの断面図であり、図12及び図13は、絶縁層の材料によるパワーインダクターの断面写真である。一方、図14は、本発明の第1の実施形態の変形例に係るパワーインダクターの一側面図である。
ボディ100は、六面体状であってもよい。即ち、ボディ100は、X方向に所定の長さを有し、Y方向に所定の幅を有し、Z方向に所定の高さを有する略六面体状に設けられてもよい。このとき、ボディ100は、長さが幅及び高さよりもそれぞれ大きく、幅は高さに等しいか又は異なってもよい。いうまでもなく、ボディ100は、六面体に加えて、多面体状を呈してもよい。このようなボディ100は、磁性粉末110と、ポリマー120と、を含み、熱伝導性フィラーを更に含んでいてもよい。ここで、ボディ100は、磁性粉末110の粒子の大きさの分布が異なる少なくとも1つの領域を含んでいてもよい。即ち、ボディ100は、厚さ方向、即ち、Z方向に略同じ粒子の大きさを有する領域が所定の厚さを有する層として形成されてもよい。一方、ボディ100は、少なくとも一表面の比抵抗が他の表面の比抵抗又は内部の比抵抗よりも高くてもよい。例えば、印刷回路基板に実装される外部電極400が形成されるボディ100の一方の面、即ち、Z方向に対向する両表面のうちの少なくとも一方の表面の比抵抗が、X方向に対向する両面及びY方向に対向する両面よりも高くてもよい。
磁性粉末110は、平均大きさ、即ち、平均粒径が1μm〜100μmであってもよい。また、磁性粉末110としては、同じ大きさの単一の粒子又は2種以上の粒子を用いてもよく、複数の大きさを有する単一の粒子又は2種以上の粒子を用いてもよい。磁性粉末110が複数の大きさを有する場合、例えば、20μm〜100μmの平均粒径を有する第1の磁性粉末と、2μm〜20μmの平均粒径を有する第2の磁性粉末と、1〜10μmの平均粒径を有する第3の磁性粉末と、を用いてもよい。ここで、第1の磁性粉末は、第2の磁性粉末よりも大きいか又はそれに等しく、第2の磁性粉末は第3の磁性粉末よりも大きいか又はそれに等しくてもよい。即ち、第1の磁性粉末の平均粒径をA、第2の磁性粉末の平均粒径をB、そして第3の磁性粉末の平均粒径をCとしたとき、A:B:Cは20〜100:2〜20:1〜10であってもよい。例えば、A:B:Cは20:1.5:1であってもよく、10:1.5:1であってもよい。一方、図5から図7には、第1乃至第3の磁性粉末の粒度分布及びSEM写真を示す。即ち、図5から図7の(a)は、第1乃至第3の磁性粉末の粒度分布をそれぞれ示すグラフであり、図5から図7の(b)は、このような分布を有する第1乃至第3の磁性粉末のそれぞれのSEM写真である。第1、第2及び第3の磁性粉末は、同じ物質の粉末であってもよく、異なる物質の粉末であってもよい。
ポリマー120は、磁性粉末110の間を絶縁するために磁性粉末110と混合されてもよい。即ち、磁性粉末110は、高周波における渦電流損が高くな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、磁性粉末110の間を絶縁するポリマー120を含めてもよい。また、ポリマー120は、磁性粉末110に対してバインダー(binder)の役割を果たし、ボディ100の形状が保たれる構造体の役割だけではなく、パワーインダクターの比抵抗を増加させ、各種の有機溶剤に対する耐化学性などを与えることになる。このようなポリマー120としては、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1種以上が挙げられるが、これに制限されない。また、ポリマー120は、磁性粉末110の間に絶縁性を与えるものであり、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1種以上が挙げられる。ここで、ポリマー120は、ボディ100をなす物質100wt%に対して2.0wt%〜20.0wt%の含量で含まれてもよい。ところが、ポリマー120の含量が増える場合、磁性粉末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奏されない虞があり、ボディ100の透磁率を低下させる虞がある。逆に、ポリマー120の含量が減る場合、インダクターの製造過程において用いられる強酸又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低下させる虞がある。したがって、ポリマー120は、磁性粉末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ることが好ましい。また、ポリマー120の含量は、ボディ100の少なくとも一領域において他の領域とは異なっていてもよい。例えば、最も小さな磁性粉末110を含有するボディ100の第1及び第2の厚さは、残りの厚さに比べてポリマー120の含量が多くてもよい。特に、ボディ100の表面からの第2の厚さは、ポリマー120の含量が他の領域に比べて多くてもよい。例えば、第2の厚さのポリマー120の含量がボディ100をなす物質100wt%に対して5wt%〜10wt%であり、残りの厚さのポリマー120の含量は2wt%〜5wt%であってもよい。これは、最も小さな磁性粉末110を含有することにより、ポリマー120の含量が自然に増加してもよく、混合の際にポリマー120の含量を人為的に増加させてもよい。
一方、ボディ100には、外部の熱によってボディ100が加熱されてしまうという問題を解決するために、熱伝導性フィラー(図示せず)が含まれていてもよい。即ち、外部の熱によってボディ100の磁性粉末110が加熱されてしまう虞があるが、熱伝導性フィラーが含まれることにより、磁性粉末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としては、MgO、AlN、カーボン系の物質、Ni系フェライト、Mn系フェライトなどよりなる群から選ばれるいずれか1種以上が挙げられるが、これに限定されない。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。更に、Ni系フェライトとしては、NiO・ZnO・CuO−Fe2O3が挙げられ、Mn系フェライトとしては、MnO・ZnO・CuO−Fe2O3が挙げられる。ところが、熱伝導性フィラーは、フェライト物質によって形成することにより、透磁率を増加させたり透磁率の減少を防いだりすることができるので好ましい。このような熱伝導性フィラーは、粉末状にポリマー120に分散されて含有されてもよい。また、熱伝導性フィラーは、磁性粉末110 100wt%に対して0.5wt%〜3wt%の含量で含有されてもよい。熱伝導性フィラーの含量が前記範囲未満である場合、熱放出効果が得られず、熱伝導性フィラーの含量が前記範囲を超える場合、磁性粉末110の含量が減ってボディ100の透磁率を低下させてしまう。更に、熱伝導性フィラーは、例えば、0.5μm〜100μmの大きさを有してもよい。つまり、熱伝導性フィラーは、磁性粉末110の大きさに等しいか、これよりも大きいか又は小さい。熱伝導性フィラーは、大きさ及び含量に応じて熱放出効果が調節可能である。例えば、熱伝導性フィラーの大きさが大きくなるにつれて、且つ、熱伝導性フィラーの含量が増えるにつれて、熱放出効果が高くなる。一方、ボディ100は、磁性粉末110、ポリマー120及び熱伝導性フィラーを含む材料からなる複数枚のシートを積み重ねて製作してもよい。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向かって遠ざかるにつれて、シート内の熱伝導性フィラーの含量は次第に増えてもよい。また、ボディ100は、磁性粉末110、ポリマー120及び熱伝導性フィラーを含む材料からなるペーストを所定の厚さに印刷して形成してもよく、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を用いて形成してもよい。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又は所定の厚さに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ることが好ましい。一方、基材200を間に挟んでその上側及び下側に設けられたボディ100a、100bは、基材200を介して互いに連結されてもよい。即ち、基材200の少なくとも一部が除去され、除去された部分にボディ100の一部が充填されてもよい。このように、基材200の少なくとも一部が除去され、その部分にボディ100が充填されることにより、基材200の面積を狭め、同じ体積におけるボディ100の割合を高めることにより、パワーインダクターの透磁率を上げることができる。
基材200は、ボディ100の内部に設けられてもよい。例えば、基材200は、ボディ100の内部にボディ100の長軸方向、即ち、外部電極400の方向に設けられてもよい。また、基材200は、1以上に設けられてもよいが、例えば、2以上の基材200が外部電極400の形成方向と直交する方向、例えば、垂直方向に所定の間隔だけ離れて設けられてもよい。いうまでも無く、2以上の基材が外部電極400が形成された方向に配列されてもよい。このような基材200は、所定の厚さのベースの上部及び下部に金属箔が貼着された形状に設けられてもよい。ここで、ベースは、例えば、ガラス強化繊維、プラスチック、金属磁性体などを含んでいてもよい。即ち、ガラス強化繊維に銅箔を貼り合わせた銅張積層板(Copper Clad Lamination;CCL)を基材200として用いてもよく、ポリイミドなどのプラスチックに銅箔が貼り合わせられたり金属磁性体に銅箔が貼り合わせられたりして基材200が製作されてもよい。このとき、基材200は、金属磁性体によって製作されることにより透磁率を増加させ、容量を手軽に実現することができる。即ち、銅張積層板(CCL)は、ガラス強化繊維に銅箔(foil)を貼り合わせて製作するが、このような銅張積層板(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る虞がある。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1種以上の金属からなる所定の厚さの板状のベースに銅箔を貼り合わせて製作してもよい。即ち、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。
コイルパターン300(310、320)は、基材200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。これらのコイルパターン310、320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、基材200の上に形成された2つのコイルパターン310、320が接続されて1つのコイルをなしてもよい。即ち、コイルパターン310、320は、基材200の中心部に形成された貫通孔220の外側からスパイラル状に形成されてもよく、基材200に形成された伝導性ビア210を介して互いに接続されてもよい。ここで、上側のコイルパターン310及び下側のコイルパターン320は、互いに同じ形状に形成されてもよく、同じ高さに形成されてもよい。また、コイルパターン310、320は重なり合うように形成されてもよく、コイルパターン310が形成されていない領域に重なり合うようにコイルパターン320が形成されてもよい。一方、コイルパターン310、320の端部は直線状に外側に延設されてもよいが、ボディ100の短辺の中央部に沿って延設されてもよい。更に、コイルパターン310、320の外部電極400と接触される領域は、図3及び図4に示すように、他の領域に比べて広幅に形成されてもよい。コイルパターン310、320の一部、即ち、引出部が広幅に形成されることにより、コイルパターン310、320及び外部電極400間の接触面積を増大させることができ、これにより、抵抗を下げることができる。いうまでもなく、コイルパターン310、320が外部電極400が形成される一領域から外部電極400の幅方向に延設されてもよい。このとき、コイルパターン310、320の末端部、即ち、外部電極400に向かって引き出される引出部は、ボディ100の側面の中央部に向かって直線状に形成されてもよい。
例えば、第1のパターンの幅が1である場合、第2のパターンは、1〜1.5の比率で形成されてもよく、第3のパターンは、1.2〜1.7の比率で形成されてもよく、第4のパターンは、1.3〜2の比率で形成されてもよい。即ち、第1乃至第4のパターンは、1:1〜1.5:1.2〜1.7:1.3〜2の比率で形成されてもよい。換言すれば、第2のパターンは、第1のパターンの幅に等しいか又はそれよりも大きく形成され、第3のパターンは、第1のパターンの幅よりも大きく、且つ、第2のパターンの幅に等しいか 又はそれよりも大きく形成され、第4のパターンは、第1及び第2のパターンの幅よりも大きく、且つ、第3のパターンの幅に等しいか又はそれよりも大きく形成されてもよい。このように、最内周から最外周に向かって進むにつれてコイルパターンの幅が広くなるようにするために、シード層の幅を最内周から最外周に向かって進むにつれて広くなるように形成してもよい。なお、コイルパターンは、垂直方向に少なくとも一領域の幅が異なるように形成されてもよい。即ち、少なくとも一領域の下段部、中段部及び上段部の幅が異なるように形成されてもよい。
外部電極400(410、420)は、ボディ100の向かい合う両面に形成されてもよい。例えば、外部電極400は、ボディ100のX方向に向かい合う2つの側面に形成されてもよい。このような外部電極400は、ボディ100のコイルパターン310、320と電気的に接続されてもよい。また、外部電極400は、ボディ100の2つの側面の全体に形成され、2つの側面の中央部においてコイルパターン310、320と接触されてもよい。即ち、コイルパターン310、320の端部がボディ100の外側の中央部に露出され、外部電極400がボディ100の側面に形成されてコイルパターン310、320の端部と接続されてもよい。このような外部電極400は、ペーストを用いて形成してもよいが、導電性ペーストにボディ100の両側面を浸漬したり印刷したりして形成してもよい。更に、外部電極400は、蒸着、スパッタリング、メッキなどの様々な方法によって形成されてもよい。一方、外部電極400は、形成方法に応じて、ボディ100の両側面及び下面にのみ形成されてもよく、ボディ100の上面又は前面及び背面にも形成されてもよい。例えば、導電性ペーストに浸漬する場合、X方向への両側面だけではなく、Y方向への前面及び背面、並びにZ方向への上面及び下面にも外部電極400が形成されてもよい。これに比べて、印刷、蒸着、スパッタリング、メッキなどの方法を用いて形成する場合、X方向への両側面及びY方向への下面に外部電極400が形成されてもよい。いうまでもなく、たとえ浸漬方法以外の方法を用いて外部電極400を形成するとしても、外部電極400は、ボディ100のX方向に相対向する両側面からこれと隣り合う他方の面の一部に形成されてもよい。即ち、外部電極400は、X方向への両側面及びプリント回路基板に実装される下面だけではなく、形成方法又は工程条件に応じてそれ以外の領域にも形成されてもよい。このような外部電極400は、電気伝導性を有する金属によって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1種以上の金属によって形成されてもよい。このとき、コイルパターン300と接続される外部電極400の少なくとも一部、即ち、ボディ100の表面に形成されてコイルパターン300と接続される外部電極400の一部は、コイルパターン300と同じ物質によって形成されてもよい。例えば、コイルパターン300が銅を用いてメッキ工程により形成される場合、外部電極400の少なくとも一部は、銅を用いて形成してもよい。このとき、銅は、上述したように、導電性ペーストを用いた浸漬又は印刷方法で形成してもよく、蒸着、スパッタリング、メッキなどの方法を用いて形成してもよい。好ましくは、外部電極400は、メッキの方法を用いて形成してもよい。メッキ工程を用いて外部電極400を形成するためにボディ100の両側面にシード層を形成した後、シード層からメッキ層を形成して外部電極400を形成してもよい。ここで、外部電極400のコイルパターン300と接続される少なくとも一部は、外部電極400が形成されるボディ100の側面の全体であってもよく、一部の領域であってもよい。一方、外部電極400を形成するとき、ボディ100の表面のポリマー120の含量が低いため比抵抗が低い場合、外部電極400の剥離又は破取りなどの現象が生じる虞がある。しかしながら、本発明は、ボディ100の少なくとも一表面の磁性粉末110の大きさを小さくしてポリマー120の含量を増加させ、これにより、比抵抗を増加させることができるので、外部電極400の剥離又は破取り現象を防ぐことができる。いうまでもなく、表面改質部材を形成することにより、外部電極400の剥離又は破取り現象を防ぐことができる。更に、外部電極400は、少なくとも1つのメッキ層を更に備えていてもよい。即ち、外部電極400は、コイルパターン300と接続される第1の層と、その上部に形成された少なくとも1つのメッキ層と、を備えていてもよい。例えば、外部電極400は、ニッケルメッキ層(図示せず)又は錫メッキ層(図示せず)が更に形成されてもよい。即ち、外部電極400は、銅層、Niメッキ層及びSnメッキ層の積み重ね構造に形成されてもよく、銅層、Niメッキ層及びSn/Agメッキ層の積み重ね構造に形成されてもよい。このとき、メッキ層は、電解又は無電解メッキによって形成されてもよい。Snメッキ層は、Niメッキ層に等しいか又はそれよりも厚い厚さに形成されてもよい。例えば、外部電極400は2μm〜100μmの厚さに形成されてもよく、Niメッキ層が1μm〜10μmの厚さに形成され、Sn又はSn/Agメッキ層は2μm〜10μmの厚さに形成されてもよい。一方、外部電極400は、例えば、0.5%〜20%のBi2O3又はSiO2を主成分とする多成分系のガラスフリット(Glass frit)を磁性粉末と混合して形成してもよい。このとき、ガラスフリット及び磁性粉末の混合物はペースト状に製造されてボディ100の両面に塗布されてもよい。即ち、外部電極400の一部を導電性ペーストを用いて形成する場合、導電性ペーストにはガラスフリットが混合されてもよい。このように、外部電極400にガラスフリットが含有されることにより、外部電極400及びボディ100間の密着力を向上させることができ、コイルパターン300及び外部電極400間のコンタクト反応を向上させることができる。
絶縁層500は、コイルパターン310、320と磁性粉末110とを絶縁するためにコイルパターン310、320とボディ100との間に形成されてもよい。即ち、絶縁層500がコイルパターン310、320の上面及び側面を覆うように形成されてもよい。このとき、絶縁層500は、コイルパターン310、320の上面及び側面に略同じ厚さに形成されてもよい。例えば、絶縁層500は、コイルパターン310、320の上面及び側面に約1〜1.2:1の厚さに形成されてもよい。即ち、コイルパターン310、320は、上面は側面よりも約20%ほど厚肉に形成され、好ましくは、上面及び側面は、同じ厚さに形成されてもよい。また、絶縁層500は、コイルパターン310、320の上面及び側面だけではなく、基材200を覆うように形成されてもよい。即ち、所定の領域が除去された基材200のコイルパターン310、320によって露出された領域、即ち、基材200の表面及び側面にも絶縁層500が形成されてもよい。基材200上の絶縁層500は、コイルパターン310、320上の絶縁層500と同じ厚さに形成されてもよい。即ち、基材200の上面の絶縁層500の厚さは、コイルパターン310、320の上面の絶縁層500の厚さに等しく形成され、基材200の側面の絶縁層500厚さは、コイルパターン310、320の側面の絶縁層500の厚さに等しく形成されてもよい。このように、絶縁層500をコイルパターン310、320及び基材200の上に略均一な厚さに形成するためにパリレンを用いてもよい。このような絶縁層500は、コイルパターン310、320の上にパリレンをコーティングして形成してもよい。例えば、コイルパターン310、320が形成された基材200を蒸着チャンバー内に設けた後にパリレンを気化させて真空チャンバーの内部に供給することにより、コイルパターン310、320の上にパリレンを蒸着してもよい。即ち、基材200の上面の絶縁層500の厚さは、コイルパターン310、320の上面の絶縁層500の厚さと同じであってもよく、基材200の側面の絶縁層500の厚さは、コイルパターン310、320の側面の絶縁層500の厚さと同じであってもよい。このような絶縁層500は、コイルパターン310、320の上にパリレンをコーティングして形成してもよい。例えば、パリレンを気化器(Vaporizer)において1次的に加熱して気化させてダイマー(dimer)状態にした後、2次的に加熱してモノマー(Monomer)状態に熱分解させ、蒸着チャンバーに連設されたコールドトラップ(Cold Trap)及び機械的な真空ポンプ(Mechanical Vaccum Pump)を用いてパリレンを冷却させると、パリレンはモノマー状態からポリマー状態に変換されてコイルパターン310、320の上に蒸着される。いうまでもなく、絶縁層500は、パリレン以外の絶縁性高分子、例えば、エポキシ、ポリイミド及び液晶ポリマーから選ばれるいずれか1種以上の物質によって形成されてもよい。しかしながら、パリレンをコーティングすることにより、コイルパターン310、320の上に均一な厚さで絶縁層500を形成することができ、薄肉に形成しても他の物質に比べて絶縁特性を向上させることができる。即ち、絶縁層500としてパリレンをコーティングする場合、ポリイミドを形成する場合に比べて薄肉に形成しながら絶縁破壊電圧を増加させて絶縁特性を向上させることができる。また、コイルパターン310、320のパターン間の間隔に応じてパターン間を埋め込んで均一な厚さに形成されてもよく、パターンの段差に沿って均一な厚さに形成されてもよい。即ち、コイルパターン310、320のパターン間の間隔が遠い場合、パターンの段差に沿って均一な厚さでパリレンがコーティング可能であり、パターン間の間隔が近い場合、パターン間を埋め込んでコイルパターン310、320の上に所定の厚さに形成可能である。図12は、ポリイミドを絶縁層として形成したパワーインダクターの断面写真であり、図13は、パリレンを絶縁層として形成したパワーインダクターの断面写真である。図13に示すように、パリレンの場合、基材200とコイルパターン310、320の段差に沿って薄肉に形成されるが、図12に示すように、ポリイミドはパリレンに比べて厚肉に形成される。一方、絶縁層500は、パリレンを用いて3μm〜100μmの厚さに形成してもよい。パリレンが3μm未満の厚さに形成されると、絶縁特性が低下する虞があり、100μmを超える厚さに形成する場合、同じサイズ内において絶縁層500が占める厚さが増加してボディ100の体積が小さくなり、これにより、透磁率が低下する虞がある。いうまでもなく、絶縁層500は、所定の厚さのシートによって製作された後にコイルパターン310、320の上に形成されてもよい。
一方、ボディ100の少なくとも一表面には表面改質部材(図示せず)が形成されてもよい。このような表面改質部材は、外部電極400を形成する前に、ボディ100の表面に、例えば、酸化物を分布させて形成してもよい。ここで、酸化物は、結晶状態又は非結晶状態でボディ100の表面に分散されて分布されてもよい。表面改質部材は、メッキ工程を用いて外部電極400を形成するとき、メッキ工程の前にボディ100の表面に分布されてもよい。即ち、表面改質部材は、外部電極400の一部を印刷工程を用いて形成する前に分布させてもよく、印刷工程の後に且つメッキ工程を施す前に分布させてもよい。いうまでもなく、印刷工程を施さない場合、表面改質部材を分布させた後、メッキ工程を施してもよい。このとき、表面に分布された表面改質部材は、少なくとも一部が溶融されてもよい。
即ち、表面改質部材は、ボディ100の厚さの0.01%〜10%の厚さに形成されてもよい。例えば、表面改質部材は、0.1μm〜50μmの大きさに存在してもよいが、これにより、表面改質部材は、ボディ100の表面から0.1μm〜50μmの厚さに形成されてもよい。即ち、表面改質部材は、ボディ100の表面よりも深く形成された領域を除いて、ボディ100の表面から0.1μm〜50μmの厚さに形成されてもよい。したがって、ボディ100の内側にめり込んだ厚さを含めると、表面改質部材は、0.1μm〜50μmよりも大きな厚さを有することができる。表面改質部材がボディ100の厚さの0.01%未満の厚さに形成される場合、メッキ滲み現象が制御され難く、ボディ100の厚さの10%を超える厚さに形成される場合、ボディ100の内部の導電パターン及び外部電極400が接触されなくなる虞がある。即ち、表面改質部材は、ボディ100の材料特性(伝導性、半導性、絶縁性、磁性体など)に応じて様々な厚さを有してもよく、酸化物粉末の大きさ、分布量、凝集有無に応じて様々な厚さを有してもよい。
図14に示すように、外部電極400が形成されたボディ100の上面に絶縁キャッピング層550が形成されてもよい。即ち、プリント回路基板(Printed Circuit Board;PCB)の上に実装されるボディ100の下面と向かい合うボディ100の上面、例えば、Z方向への上面に絶縁キャッピング層550が形成されてもよい。このような絶縁キャッピング層550は、ボディ100の上面に延設された外部電極400及びシールドカン又は上側の回路部品間のショートを防ぐために形成されてもよい。即ち、パワーインダクターは、ボディ100の下面に形成された外部電極400が電源管理IC(PMIC:Power Management IC)と隣り合ってプリント回路基板の上に実装されるが、PMICは約1mmの厚さを有し、パワーインダクターもまたこれと同じ厚さに製作される。PMICは、高周波ノイズを発生させて周辺回路又は素子に影響を及ぼすため、PMIC及びパワーインダクターを金属材質、例えば、ステンレス鋼材質のシールドカン(shield can)で覆うことになる。ところが、パワーインダクターは外部電極が上側にも形成されるため、シールドカンとショート(short)される。したがって、ボディ100の上面に絶縁キャッピング層550を形成することにより、パワーインダクター及び外部導電体間のショートを防ぐことができる。このとき、絶縁キャッピング層550は、ボディ100の上面に延設された外部電極400とシールドカンなどの絶縁のために形成されるため、少なくともボディ100の上面の外部電極400を覆うように形成されてもよい。このような絶縁キャッピング層550は、絶縁物質によって形成されてもよいが、例えば、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た1種以上によって形成されてもよい。また、絶縁キャッピング層550は、熱硬化性樹脂によって形成されてもよい。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)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(BPA Type Epoxy Resin)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(BPF Type Epoxy Resin)、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(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た1種以上を含んでいてもよい。即ち、絶縁キャッピング層550は、ボディ100の絶縁層120に用いられる物質によって形成されてもよい。このような絶縁キャッピング層550は、ポリマー、熱硬化性樹脂などにボディ100の上面を浸漬することにより形成されてもよい。したがって、絶縁キャッピング層550は、図14に示すように、ボディ100の上面だけではなく、ボディ100のX方向への両側面の一部及びY方向への前面及び背面の一部に形成されてもよい。一方、絶縁キャッピング層550は、パリレンによって形成されてもよく、シリコン酸化膜(SiO2)、シリコン窒化膜(Si3N4)、シリコン酸化窒化膜(SiON)など様々な絶縁物質を用いて形成してもよい。これらの物質によって形成される場合、化学気相成長法(CVD)、物理気相成長法(PVD)などの方法を用いて形成してもよい。絶縁キャッピング層550がCVD、PVDの方法によって形成される場合、ボディ100の上面にのみ形成されてもよく、ボディ100の上面の外部電極400の上にのみ形成されてもよい。一方、絶縁キャッピング層550は、ボディ100の上面の外部電極400及びシールドカンなど間のショートが防止可能な厚さに形成されてもよいが、例えば、10μm〜100μmの厚さに形成されてもよい。また、絶縁キャッピング層550は、外部電極400とボディ100との間に段差が保たれるようにボディ100の上面に均一な厚さに形成されてもよく、外部電極400とボディ100との間の段差が無くされるようにボディ100の上部に外部電極400の上部よりも厚く形成されて表面が平らであってもよい。いうまでもなく、絶縁キャッピング層550は、所定の厚さに別途に製作した後、ボディ100の上に接着剤などを用いて貼着して形成してもよい。
上述したように、本発明は、ボディ100の少なくとも一領域を最も小さな大きさの磁性粉末を含有させて形成することにより、絶縁破壊を防ぐことができ、外部電極400の剥離又は破取り現象を防ぐことができる。このような本発明に係るパワーインダクターの効果を検証するために、従来の例と実施形態に従ってパワーインダクターを製造し、断面と外部電極の形状を観察した。
本発明に係るパワーインダクターの様々な実施形態及び変形例を説明すれば、次の通りである。
いうまでもなく、少なくとも2以上の基材200の上に形成されたコイルパターン300の上に絶縁層500が形成されているため、基材200の間にはボディ100が形成されないこともある。この場合、パワーインダクターの薄肉化を図ることができる。
Claims (11)
- 磁性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、少なくとも一方の面の上に少なくとも1つのコイルパターンが形成された少なくとも1つの基材と、
前記基材及びコイルパターンと前記ボディとの間に形成された絶縁層と、
を備え、
前記ボディ内の前記磁性粉末は、粒子の大きさの平均値又は粒度分布の中間値(D50)が異なる少なくとも3種以上の磁性粉末を含み、
前記基材は、中心領域を含み、前記コイルパターンが形成されていない少なくとも一部の領域が除去され、
前記ボディは、前記絶縁層と接触された第1の厚さ領域が、粒子の大きさの平均値又は粒度分布の中間値が最も小さな磁性粉末のみを含み、
前記基材の除去された領域には、前記絶縁層と接触されて前記最も小さな磁性粉末が分布し、その内側に最も小さな磁性粉末よりも粒子の大きさの平均値又は粒度分布の中間値が大きな磁性粉末が分布するパワーインダクター。 - 前記粒子の大きさの平均値又は粒度分布の中間値(D50)が異なる少なくとも3種以上の磁性粉末は、第1の磁性粉末と、前記第1の磁性粉末よりも粒子の大きさの平均値又は粒度分布の中間値が小さな第2の磁性粉末と、前記第2の磁性粉末よりも粒子の大きさの平均値又は粒度分布の中間値が小さな第3の磁性粉末と、を含み、
前記第3の磁性粉末は、前記粒子の大きさの平均値又は粒度分布の中間値が最も小さな磁性粉末である請求項1に記載のパワーインダクター。 - 前記ボディは、前記基材の垂直方向に上部表面及び下部表面の少なくとも一方から内側への第2の厚さ領域が前記第3の磁性粉末のみを含む請求項2に記載のパワーインダクター。
- 前記ボディは、残りの領域が前記第1乃至第3の磁性粉末を含む請求項3に記載のパワーインダクター。
- 前記第1乃至第3の磁性粉末の少なくともいずれか1つは、粒度分布の中間値が異なる少なくとも1つの磁性粉末を更に含む請求項2に記載のパワーインダクター。
- 前記第1乃至第3の磁性粉末とは組成が異なる第4の磁性粉末を更に含む請求項2に記載のパワーインダクター。
- 前記第1乃至第4の磁性粉末の少なくとも1つは、結晶質である請求項6に記載のパワーインダクター。
- 前記ボディは、前記第2の厚さ領域の前記ポリマーの含量が他の領域に比べて多い請求項3に記載のパワーインダクター。
- 前記ボディの少なくとも1つの表面の上に形成されたキャッピング絶縁層を更に備える請求項1に記載のパワーインダクター。
- 前記ボディは、少なくとも1つの表面の比抵抗が他の表面の比抵抗とは異なる請求項3に記載のパワーインダクター。
- 前記ボディの印刷回路基板に実装される側の表面の比抵抗が他の表面の比抵抗よりも高い請求項10に記載のパワーインダクター。
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