KR101247231B1

KR101247231B1 - 적층형 코일

Info

Publication number: KR101247231B1
Application number: KR1020110065496A
Authority: KR
Inventors: 케이스케 이와사키; 카즈요시 우치야마
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-03-25
Also published as: JP2012038806A; CN102376440A; CN102376440B; JP5482554B2; US8159322B2; TWI431646B; US20120032767A1; KR20120023516A; TW201222584A

Abstract

코일 패턴의 지름을 크게 하고, 또한 적층체의 외주면에 절연막을 형성한 적층형 코일에 있어서 절연성을 보다 확실하게 한다.
적층형 코일(100)은 절연층(1)과 코일 패턴(2)이 소망의 순번으로 적층되고, 일체화되어서 이루어지는 적층체(3)와, 층이 다른 코일 패턴(2)이 서로 접속되어서 형성된 코일(5)과, 적층체(3)의 양단에 형성된 1쌍의 외부전극(6a, 6b)과, 적층체(3)의 외주면에 형성된 절연막(7)을 구비하고, 코일 패턴(2) 중 적어도 1개는 외주연의 적어도 일부분이 절연층(1)의 외주연에 접하고 있지만, 절연층(1)의 4개의 모서리부(C)에는 접하지 않도록 했다. 즉, 코일 패턴 비형성부(N)를 형성했다.

Description

적층형 코일{LAMINATED COIL}

본 발명은 적층형 코일에 관한 것이고, 더 상세하게는 코일 패턴의 지름을 크게 하고, 또한 적층체의 외주면에 절연막을 형성한 적층형 코일에 관한 것이다.

최근 전기·전자 분야에 있어서 소형화가 가능하며, 양산성도 우수한 적층형 코일이 많이 사용되고 있다. 이 적층형 코일은 복수의 절연층과 복수의 코일 패턴을 소망의 순번으로 적층하고, 일체화하고, 코일 패턴을 순서대로 접속함으로써 적층체의 내부에 코일을 형성한 것이다. 코일 패턴의 외주연은 일반적으로 적층체의 외주면에 노출되지 않도록 절연층의 외주연보다 안쪽에 갭을 이루어서 형성된다. 또한, 절연층에는 자성체 또는 비자성체가 사용된다.

이 적층형 코일에 있어서 코일 패턴을 크게 함으로써 코일 특성을 향상시킬 수 있는 것이 알려져 있다.

예를 들면, 절연층이 자성체로 이루어지는 자심형(磁芯型)의 적층형 코일에 있어서 코일 패턴의 폭을 동일하게 유지한 채 코일 패턴의 내경 및 외형을 크게 하면 코일의 직류중첩특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 절연층이 비자성체로 이루어지는 공심형(空芯型)의 적층형 코일에 있어서 코일 패턴의 폭을 동일하게 유지한 채 코일 패턴의 내경 및 외형을 크게 하면 코일의 Ｑ값을 크게 할 수 있다.

또한, 자심형 및 공심형의 적층형 코일에 있어서 내경을 동일하게 유지한 채 코일 패턴의 폭을 크게(외경을 크게) 하면 코일 패턴의 직류 저항을 작게 할 수 있고, 코일의 Ｑ값을 크게 할 수 있다.

그러나 적층형 코일에 있어서 코일 패턴을 크게 하면 적층체의 전체 형상이 커져버린다고 하는 문제가 있다.

그래서 특허문헌 1(일본 특허 공개 2000-133521호 공보)에서는 이 문제를 해결한 것으로서 코일 패턴은 크게 하지만, 코일 패턴의 외주연과 절연층의 외주연의 갭을 0으로 함으로써 적층체의 전체 형상을 크게 하는 것을 회피한 적층형 코일이 제안되어 있다. 그리고 코일 패턴이 적층체의 외주면에 노출되는 문제에 대해서는 적층체의 외주면에 절연성 수지로 이루어지는 절연막을 형성함으로써 해결하고 있다.

도 5∼도 7에 특허문헌 1에 개시된 적층형 코일(300)을 나타낸다. 단, 도 5는 사시도, 도 6(A)는 도 5의 쇄선 X-X부분의 단면도, 도 6(B)는 도 5의 쇄선 Y-Y부분의 단면도, 도 7은 분해 사시도이다. 또한, 도 7에 있어서는 외부전극과 절연막의 도시를 생략하고 있다.

도 5∼도 7에 나타내는 바와 같이 적층형 코일(300)은 자성체 또는 비자성체로 이루어지는 직사각형상의 절연층(101)과 코일 패턴(102)이 소망의 순번으로 적층되고, 일체화되어서 적층체(103)가 형성되어 있다. 코일 패턴(102)은 지름이 크게 형성되어 있고, 외주연이 전체 둘레에 걸쳐 절연층(101)의 외주연에 접하고 있다. 즉, 코일 패턴(102)의 외주연과 절연층(101)의 외주연 사이의 갭은 0으로 되어 있다. 그리고 코일 패턴(102)이 절연층(101)을 관통해서 형성된 비아홀 도체(104a)를 통해 접속되어서 적층체(103) 내에 코일(105)이 형성되어 있다. 또한, 적층체(103)의 양단 근방에는 코일 패턴(102)은 적층되지 않고, 코일(105)을 외부로 인출하기 위한 비아홀 도체(104b)가 형성된 복수의 절연층(101)이 적층되어 있다.

그리고 적층체(103)의 양단에는 1쌍의 외부전극(106a, 106b)이 형성되고, 외부전극(106a)은 코일(105)의 한쪽 단부에, 외부전극(106b)은 코일(105)의 다른쪽 단부에 각각 접속되어 있다. 또한, 적층체(103)의 외주면에는 절연성 수지로 이루어지는 절연막(107)이 형성되어 있다. 절연막(107)은 적층체(103)의 외주면에 노출된 코일 패턴(102)의 외주연을 외부로부터 절연하기 위해서 형성된 것이다.

또한, 이러한 구조로 이루어지는 적층형 코일(300)에 있어서 절연층(101)을 자성체로 형성한 경우 코일은 자심형이 되지만, 코일 패턴(102)의 외주연이 적층체(103)의 외주면에 도달하고 있기 때문에 개자로형의 코일이 된다. 따라서, 자기포화가 일어나기 어렵고, 직류 전류가 흘렀을 때의 인덕턴스(inductance)의 저하가 억제되어 직류중첩특성이 개선된 것이 된다.

이 종래의 적층형 코일(300)은, 예를 들면 다음의 방법으로 제조된다.

다수개의 적층형 코일(300)을 일괄적으로 제조하기 위해서 절연층(101)의 토대가 되는 복수매의 세라믹 등으로 이루어지는 마더 그린시트(도시 생략)를 준비한다. 그리고 각 마더 그린시트에 복수개의 적층형 코일(300)용의 비아홀 도체(104a 또는 104b)와 필요에 따라 코일 패턴(102)을 형성한다. 비아홀 도체(104a, 104b)는 예를 들면 마더 그린시트에 미리 형성한 구멍에 도전성 페이스트를 메워넣음으로써 형성된다. 코일 패턴(102)은, 예를 들면 마더 그린시트의 표면에 도전성 페이스트를 소정의 형상으로 스크린 인쇄함으로써 형성된다.

이어서, 소정의 비아홀 도체(104a, 104b), 코일 패턴(102)이 형성된 마더 그린시트를 소정의 순번으로 적층하고, 가압한 후 소정의 프로파일로 소성해서 복수의 적층체(103)를 포함한 적층체 블록을 형성한다. 그리고 적층체 블록을 복수의 적층체(103)로 커팅한다.

이어서, 적층체(103)의 외주면에 절연막(107)을 형성하고, 적층체(103)의 양단면에 외부전극(106a, 106b)을 더 형성해서 적층형 코일(300)은 완성된다. 절연막(107)은, 예를 들면 열경화성의 에폭시 수지를 침지(디핑)이나 인쇄에 의해 도포하고, 가열해서 경화시킴으로써 형성된다. 외부전극(106a, 106b)은, 예를 들면 적층체(103)의 단부를 도전성 페이스트에 침지하고, 도전성 페이스트를 도포하고, 베이킹함으로써 형성된다. 외부전극(106a, 106b)은 또한 도금에 의해 외층이 형성되는 경우도 있다.

일본 특허 공개 2000-133521호 공보

상술한 종래의 적층형 코일(300)은 상술한 구조로 함으로써 전체 형상을 크게 하는 일 없이 코일 패턴을 크게 해서 코일 특성의 향상을 도모하는 것이 가능해지고 있다.

그러나 종래의 적층형 코일(300)에는 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 적층형 코일(300)은 적층체(103)의 외주면에 절연막(107)을 형성하지만, 도 6(B)에 나타내는 바와 같이 적층체(103)의 능선부분, 바꿔 말하면 절연층(101)의 4개의 모서리부(C)에 있어서 절연막(107)의 부착이 불충분해져서 코일 패턴(102)이 외부에 노출되어버리는 경우가 있었다. 상술한 바와 같이 절연막(107)은 에폭시 수지를 도포하고, 가열해서 경화시키는 방법 등에 의해 형성되지만, 도포한 에폭시 수지가 표면장력에 의해 적층체(103)의 외주면 중앙으로 이동해버려 적층체(103)의 능선부분에 있어서 부족해져 버리는 경우가 있었다.

그리고 코일 패턴(102)이 적층체(103)의 능선부분에 있어서 절연막(107)으로부터 노출되면 적층형 코일(300)은 절연이 불충분한 불량품이 되어버리는 경우가 있었다. 또는 외부전극(106a, 106b)의 외층을 도금에 의해 형성하는 경우에는 이 부분에서 도금이 성장해버려 불량품이 되어버리는 경우가 있었다.

본 발명의 적층형 코일은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 수단으로서 본 발명의 적층형 코일은 직사각형상의 절연층과 코일 패턴이 각각 복수, 교대로 적층되고, 일체화되어서 이루어지는 적층체와, 코일 패턴이 서로 접속되어서 적층체의 내부에 형성된 코일과, 적층체의 양단에 형성되어 코일의 양단과 각각 접속된 1쌍의 외부전극과, 적층체의 외주면에 형성된 절연막을 구비하고, 코일 패턴 중 적어도 1개는 외주연의 적어도 한 부분이 절연층의 외주연에 접하고 있지만 절연층의 4개의 모서리부에는 접하지 않도록 했다. 즉, 절연층의 4개의 모서리부 근방에 코일 패턴 비형성부를 형성했다.

(발명의 효과)

본 발명의 적층형 코일은 상기 구성으로 함으로써 전체 형상을 크게 하는 일 없이 코일 패턴을 크게 해서 코일 특성의 향상을 도모할 수 있고, 또한 코일 패턴이 특히 적층체의 능선부분에 있어서 외부에 노출되는 경우가 없기 때문에 절연 불량에 의해 불량품이 되는 경우가 없다.

또한, 코일 패턴을 크게 함으로써 다음의 코일 특성이 향상된다. 자심형의 적층형 코일에 있어서 코일 패턴의 폭을 동일하게 유지한 채 코일 패턴의 내경 및 외경을 크게 하면 코일의 직류 중첩 특성이 향상된다. 공심형의 적층형 코일에 있어서 코일 패턴의 폭을 동일하게 유지한 채 코일 패턴의 내경 및 외경을 크게 하면 코일의 Ｑ값을 크게 할 수 있다. 자심형 및 공심형의 적층형 코일에 있어서 내경을 동일하게 유지한 채 코일 패턴의 폭을 크게(외경을 크게) 하면 코일 패턴의 직류 저항을 작게 할 수 있고, 코일의 Ｑ값을 크게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 적층형 코일(100)을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 적층형 코일(100)을 나타내는 단면도이며, 도 1의 쇄선 X-X부분을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 적층형 코일(100)을 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 도 3에 있어서는 외부전극(6a, 6b)과 절연막(7)의 도시를 생략하고 있다.
도 4는 본 발명의 변형예에 의한 적층형 코일(200)을 나타내는 단면도이다.
도 5는 종래의 적층형 코일(300)을 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 6(A)는 종래의 적층형 코일(300)을 나타내는 단면도이며, 도 5의 쇄선 X-X부분을 나타낸다. 도 6(B)는 종래의 적층형 코일(300)을 나타내는 단면도이며, 도 5의 쇄선 Y-Y부분을 나타낸다.
도 7은 종래의 적층형 코일(300)을 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 도 7에 있어서는 외부전극(106a, 106b)과 절연막(107)의 도시를 생략하고 있다.

이하, 도면과 함께 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다.

[실시형태]

도 1∼도 3에 본 발명의 실시형태에 의한 적층형 코일(100)을 나타낸다. 단, 도 1은 사시도, 도 2는 도 1의 쇄선 X-X부분의 단면도, 도 3은 분해 사시도이다. 또한, 도 3에 있어서는 외부전극(6a, 6b)과 절연막(7)의 도시를 생략하고 있다.

도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이 적층형 코일(100)은 직사각형상의 절연층(1)과 대략 コ자상의 코일 패턴(2)이 교대로 적층되고, 일체화되어서 적층체(3)가 형성되어 있다. 적층체(3)의 크기는 임의이지만, 예를 들면 세로 0.6㎜, 가로 1.0㎜, 길이 1.9㎜로 한다.

절연층(1)에는 예를 들면 페라이트 등의 자성체나 유전체 세라믹 등의 비자성체를 사용할 수 있다. 절연층(1)에 자성체를 사용한 경우에는 적층형 코일(100)은 자심형이 된다. 절연층(1)에 비자성체를 사용한 경우에는 적층형 코일(100)은 공심형이 된다. 절연층(1)의 크기는 임의이지만, 예를 들면 세로 0.6㎜, 가로 1.0㎜, 두께 40㎛로 한다.

코일 패턴(2)에는 예를 들면 은, 팔라듐, 구리, 금, 은 팔라듐 등을 사용할 수 있다. 코일 패턴(2)의 폭의 크기는 임의이지만, 예를 들면 100㎛로 한다.

코일 패턴(2)은 외주연이 절연층(1)의 외주연에 접하고 있다. 즉, 코일 패턴(2)의 외주연과 절연층(1)의 외주연 사이의 갭은 0으로 되어 있다. 그러나 코일 패턴(2)은 절연층(1)의 4개의 모서리부(C)에 접하고 있지 않다. 즉, 절연층(1)의 4개의 모서리부(C) 근방에는 각각 코일 패턴 비형성부(N)가 형성되어 있다. 코일 패턴 비형성부(N)는 예를 들면 직각이등변 삼각형으로 이루어진다. 또한, 이등변 삼각형의 이등변의 길이는 임의이지만, 예를 들면 80㎛로 한다. 단, 이 이등변의 길이는 후에 설명하는 절연막(7)의 두께에도 의하지만 50㎛ 이상인 것이 바람직하다.

그리고 코일 패턴(2)이 절연층(1)을 관통해서 형성된 비아홀 도체(4a)를 통해 접속되어서 적층체(3) 내에 코일(5)이 형성되어 있다. 또한, 적층체(3)의 양단 근방에는 코일 패턴(2)은 적층되지 않고, 코일(5)을 외부로 인출하기 위한 비아홀 도체(4b)가 형성된 복수의 절연층(1)이 적층되어 있다.

그리고 적층체(3)의 양단에는 1쌍의 외부전극(6a, 6b)이 형성되고, 외부전극(6a)은 코일(5)의 한쪽 단부에, 외부전극(6b)은 코일(5)의 다른쪽 단부에 각각 접속되어 있다. 외부전극(6a, 6b)에는 예를 들면 구리, 은, 니켈 등을 사용할 수 있다. 또한, 외부전극(6a, 6b)은 단층에 한하지 않고, 재료를 바꿔서 다층으로 형성할 수도 있다.

또한, 적층체(3)의 외주면에는 에폭시 수지 등의 절연성 수지로 이루어지는 절연막(7)이 형성되어 있다. 절연막(7)의 두께는 적층체(3)의 크기에도 의하지만 적층체(3)의 외주면의 중앙 부근에 있어서 예를 들면 50∼100㎛정도가 된다. 그러나 적층체(3)의 능선부분, 바꿔 말하면 절연층(1)의 4개의 모서리부(C) 근방에 있어서 종래와 마찬가지로 절연막(7)의 두께는 작아져 있다. 그러나 상술한 바와 같이 절연층(1)의 4개의 모서리부(C) 근방에는 코일 패턴 비형성부(N)가 형성되어 있기 때문에 이 부분으로부터 코일 패턴(2)이 적층체(3)의 측면부에 노출될 일은 없다. 따라서, 이 부분의 절연막(7)의 두께가 작아도 적층형 코일(100)의 절연성이 저하될 일은 없다.

이러한 구조로 이루어지는 본 발명의 실시형태에 의한 적층형 코일(100)은, 예를 들면 다음 방법으로 제조된다.

우선, 다수개의 적층형 코일(100)을 일괄적으로 제조하기 위해서 절연층(1)의 토대가 되는 복수매의 마더 그린시트(도시 생략)를 준비한다. 마더 그린시트는 자성체 또는 비자성체와 결합재 등을 혼련해서 작성한 슬러리상의 원료를 독터 블레이드(doctor blade) 등을 사용해서 시트상으로 한 것이다.

이어서, 각 마더 그린시트에 복수개의 적층형 코일(100)용의 비아홀 도체(4a 또는 4b)와 필요에 따라 코일 패턴(2)을 형성한다. 비아홀 도체(4a, 4b)는 예를 들면 마더 그린시트에 미리 형성한 구멍에 도전성 페이스트를 메워넣음으로써 형성된다. 코일 패턴(2)은, 예를 들면 마더 그린시트의 표면에 도전성 페이스트를 소정의 형상에 스크린 인쇄함으로써 형성된다.

이어서, 소정의 비아홀 도체(4a, 4b), 코일 패턴(2)이 형성된 마더 그린시트를 소정의 순번으로 적층하고, 가압한 후 소정의 프로파일로 소성해서 복수의 적층체(3)를 포함한 적층체 블록을 형성한다.

이어서, 적층체 블록을 복수의 적층체(3)로 커팅한다. 또한, 각 적층체(3)로의 커팅은 상기 소성 전에 행해도 좋다.

이어서, 적층체(3)의 외주면에 절연막(7)을 형성한다. 절연막(7)은 적층체(3)의 외주면에 예를 들면 열경화성의 에폭시 수지를 침지(디핑)나 인쇄에 의해 도포하고, 가열해서 경화시킴으로써 형성한다.

이어서, 적층체(3)의 양단면에 외부전극(6a, 6b)을 형성한다. 외부전극(6a, 6b)은, 예를 들면 적층체(3)의 단부를 도전성 페이스트에 침지하고, 도전성 페이스트를 도포하고, 베이킹함으로써 형성된다. 그 위에 도금 등에 의해 외층을 더 형성하도록 해도 좋다. 또한, 적층체(3)로의 절연막(7)의 형성과 외부전극(6a, 6b)의 형성은 순번을 교체해도 좋다.

이상, 본 발명의 실시형태에 의한 적층형 코일(100) 및 그 제조 방법의 일례에 대해서 설명했다. 그러나 본 발명이 이들의 내용에 한정되지 않고, 발명의 주지에 따라 여러 가지 변경을 행할 수 있다.

예를 들면, 절연층(1)이나 코일 패턴(2)의 형상, 크기, 층수 등은 임의이며, 상기 내용에는 한정되지 않는다.

또한, 상기에 있어서는 적층형 코일(100)은 코일 패턴(2)의 접속을 비아홀 도체(4a), 코일(5)의 외부로의 인출을 비아홀 도체(4b)에 의해 행하고, 그린 시트를 사용한 시트 적층공법이라고 불리는 방법에 의해 제조하고 있지만, 절연체의 절연성 페이스트와 코일 패턴의 도전성 페이스트를 교대로 인쇄해서 반복해서 도포하는 인쇄 적층공법이라고 불리는 방법으로 적층형 코일을 제조하는 경우에는 비아홀 도체는 생략할 수 있다.

[변형예]

도 4에 본 발명의 변형예에 의한 적층형 코일(200)을 나타낸다. 단, 도 4는 적층형 코일(200)의 단면도이다.

적층형 코일(200)은 상술한 실시형태에 의한 적층형 코일(100)의 코일 패턴(2)의 형상을 변경하고, 그 밖의 부분에 대해서는 적층형 코일(100)과 마찬가지로 했다.

즉, 적층형 코일(200)의 코일 패턴(12)은 절연층(1)의 4개의 모서리부(C) 근방에 있어서 내주연 및 외주연을 곡선상으로 했다. 적층형 코일(200)은 코일 패턴 비형성부(N')에 의해 충분한 절연성을 확보한 후에 코일 패턴(12)을 보다 크게 할 수 있고, 코일 특성의 향상을 도모하는 것이 가능해지고 있다.

1: 절연층 2, 12: 코일 패턴
3: 적층체 4a, 4b: 비아홀 도체
5: 코일 6a, 6b: 외부전극
7: 절연막 N, N'： 코일 패턴 비형성부

Claims

직사각형상의 절연층과 코일 패턴이 각각 복수 교대로 적층되고 일체화되어서 이루어지는 적층체와,
상기 코일 패턴이 서로 접속되어서 상기 적층체의 내부에 형성된 코일과,
상기 적층체의 양단에 형성되고 상기 코일의 양단과 각각 접속된 1쌍의 외부전극과,
상기 적층체의 외주면에 형성된 절연막을 구비한 적층형 코일로서:
상기 코일 패턴의 1개 이상은 외주연의 적어도 일부분이 상기 절연층의 외주연에 접하고 있지만, 상기 절연층의 4개의 모서리부에는 접하지 않고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 코일.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 자성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 코일.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 비자성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 코일.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연막은 절연성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층형 코일.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일 패턴 상호의 접속은 비아홀 도체에 의해 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 코일.
제 4 항에 있어서,
상기 코일 패턴 상호의 접속은 비아홀 도체에 의해 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 적층형 코일.