KR101618015B1 - 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코일 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품은, 기판; 상기 기판의 일면에 제공되는 버퍼층; 상기 버퍼층에 적층되고, 하나 이상의 절연층을 포함하는 절연부; 및 상기 절연층의 내부에 제공되고, 외부와 전기적으로 연결되어 외부의 전압을 인가받아 기기의 역학적 움직임을 생성하기 위한 전자기장을 형성하는 하나 이상의 금속층을 포함하는 코일부를 포함하고, 상기 버퍼층은 상기 절연부 및 상기 코일부에 의해 상기 기판에 가해지는 하중을 흡수하고, 열팽창계수 차이에 따른 상기 코일부의 변형량과 상기 기판의 변형량의 차이를 보상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품은, 기판; 상기 기판의 일면에 제공되는 버퍼층; 상기 버퍼층에 적층되고, 하나 이상의 절연층을 포함하는 절연부; 및 상기 절연층의 내부에 제공되고, 외부와 전기적으로 연결되어 외부의 전압을 인가받아 기기의 역학적 움직임을 생성하기 위한 전자기장을 형성하는 하나 이상의 금속층을 포함하는 코일부를 포함하고, 상기 버퍼층은 상기 절연부 및 상기 코일부에 의해 상기 기판에 가해지는 하중을 흡수하고, 열팽창계수 차이에 따른 상기 코일부의 변형량과 상기 기판의 변형량의 차이를 보상할 수 있다.
Description
본 발명은 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자기 코일은 자기장을 제어하기 어려운 영구자석과는 달리 코일에 입력되는 전류를 조절하여 내부에 생성되는 자기장을 편리하게 제어할 수 있으므로 모터, 발전기, 전자기 액추에이터 등 다양한 장치에서 널리 사용되고 있다. 특히, 전자기 액추에이터와 같이 자기장을 사용하여 기기의 다양한 역학적 움직임을 생성하는 장치는, 여러 가지 형태의 자기장 생성이 요구되므로 일반적으로 다수의 전자기 코일 부품을 구비한다.
한편, 최근 전자장치들은 점점 소형화되고 있는 추세이고, 이를 위해서는 작은 크기를 가지면서도 정확한 제어가 가능한 장치가 요구된다.
예를 들어, 최근에는 자동초점(AF: Autofocus) 조정이 가능하고, 손떨림 보정(OIS: Optical Image Stabilizer)이 가능한 카메라 모듈이 개발된 바 있다. 이러한 카메라 모듈이 휴대폰 등 모바일 장비에 들어가는 경우에는, 카메라 모듈의 소형화가 필수적으로 요구된다. 이를 위해 최근의 모바일용 카메라 모듈에는 전자기 코일 부품과 마그네트 등으로 구성된 전자기 액추에이터를 사용하여 이미징 유닛 또는 렌즈를 제어하는 방법이 제안된 바 있다.
또한, 최근 드론(drone)과 같은 무인 항공기를 이용한 촬영 기법이 유행하고 있는데, 이에 탑재되는 카메라 모듈의 경우, 무인 항공기의 전체적인 무게 및 부피를 줄이기 위해 경량화 및 소형화가 요구된다. 또한, 무인 항공기의 진동 및 급격한 움직임을 보상하여 영상을 얻을 수 있는 기능도 요구되고 있다.
또한, 자동차 분야에서, 차선이탈 방지 시스템, 차간거리 확보 시스템, 무인 주행 시스템의 구현을 위해 사용되는 카메라 모듈도 경량화 및 소형화가 요구된다.
또한, 환자의 상태를 정확하게 측정하고, 이를 보정하기 위한 의료용 기기에도 소형화되어 있으면서 정밀한 제어가 가능한 전자기 액추에이터가 요구된다.
이처럼, 최근에는 소형화와 함께 정밀한 제어가 가능한 전자기 액추에이터에 대한 시장의 요구가 증가되고 있으나, 종래의 전자기 액추에이터용 코일 부품으로는 이러한 두 가지 목적을 동시에 달성하기가 어렵다는 문제가 있다.
구체적으로, 종래의 전자기 액추에이터, 특히 카메라 모듈의 자동초점 조정 장치 또는 손떨림 보정 장치에 이용되는 전자기 액추에이터의 코일 부품으로는 와이어가 권취되어 형성된 일반 코일이 이용되어 왔다. 이러한 일반 코일의 경우, 미세 코일 패턴을 형성하기가 어려워 미세하게 전자기장을 제어하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 권취된 형태의 코일 부품을 장착하는 데에는 소정 크기 이상의 공간이 필요한 바, 전자기 액추에이터를 소형화 하는데 한계가 있어 결과적으로 초소형 카메라 모듈을 구현하는 것이 어렵다.
또한, 전자기 액추에이터는 다양한 진동, 충격, 열 등을 받는 상황에서 사용될 수 있는데, 초소형화되어 있으면서도 구조적으로 안정된 전자기 액추에이터용 코일 부품을 제공하는 것이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 구조적으로 안정성이 뛰어난 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 정밀한 전자기장 제어가 가능한 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 소형화가 가능한 뛰어난 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 전력 소모가 적은 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 생산성이 향상된 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품은, 기판; 상기 기판의 일면에 제공되는 버퍼층; 상기 버퍼층에 적층되고, 하나 이상의 절연층을 포함하는 절연부; 및 상기 절연층의 내부에 제공되고, 외부와 전기적으로 연결되어 외부의 전압을 인가받아 기기의 역학적 움직임을 생성하기 위한 전자기장을 형성하는 하나 이상의 금속층을 포함하는 코일부를 포함하고, 상기 버퍼층은 상기 절연부 및 상기 코일부에 의해 상기 기판에 가해지는 하중을 흡수하고, 열팽창계수 차이에 따른 상기 코일부의 변형량과 상기 기판의 변형량의 차이를 보상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 일면에 버퍼층을 제공하는 단계; 상기 버퍼층의 일측에 외부의 전압을 인가받아 기기의 역학적 움직임을 생성하기 위한 전자기장을 형성하기 위한 소정의 패턴을 갖는 금속층을 형성하는 단계; 상기 금속층을 덮는 절연층을 적층하는 단계; 및 상기 기판을 절단하는 단계를 포함하고, 상기 금속층을 형성하는 단계 및 상기 절연층을 적층하는 단계는 1회 이상 수행되고, 상기 금속층을 형성하는 단계가 2회 수행될 때부터 상기 금속층은 기 형성된 상기 절연층에 적층되고, 상기 버퍼층은 상기 절연층 및 상기 금속층에 의해 상기 기판에 가해지는 하중을 흡수하고, 열팽창계수 차이에 따른 상기 금속층의 변형량과 상기 기판의 변형량의 차이를 보상할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 구조적으로 안정성이 뛰어난 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 정밀한 전자기장 제어가 가능한 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 소형화된 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 전력 소모가 적은 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 생산성이 향상된 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도이다.
도 3은 도 1의 코일 부품의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7n은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도이다.
도 3은 도 1의 코일 부품의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7n은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
부가적으로, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니고, 예컨대, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다. 한편, 각 도면에 걸쳐 표시된 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 도시의 간략화 및 명료화를 위해 본 발명의 설명된 실시예의 논의에 불필요한 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명이 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 선의 단면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 코일 부품의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)은 기판(110)과, 기판(110)의 일면에 제공되는 버퍼층(buffer layer, 120)과, 버퍼층(120)에 적층되는 절연부(200)와, 절연부(200) 내부에 제공되어 자기장을 생성하는 코일부(300)를 포함할 수 있다.
여기서, 절연부(200)는 버퍼층(120)에 적층된 제1 절연층(210)과, 제1 절연층(210)의 기판(110)과 반대되는 측에 제공되는 제2 절연층(220)을 포함할 수 있다. 또한, 코일부(300)는 제1 절연층(210)에 내설된 제1 금속층(310)과 제2 절연층(220)에 내설된 제2 금속층(320)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 실리콘 또는 유리 등의 소재로 이루어질 수 있다. 기판(110)의 두께는 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 제조 공정이 모두 종료된 후 수행되는 백 그라인딩(back grinding) 공정 등에 의해 얇게 가공될 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 그 두께가 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하인 것일 수 있다. 후술하겠지만, 본 실시예에서 기판(110)의 일면에 버퍼층(120)이 제공되므로, 기판(110)이 실리콘 또는 유리 등 딱딱한 소재로 제공되는 경우에도 그 두께가 얇게 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연부(200) 및 코일부(300)가 적층된 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 두께는 200 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하일 수 있다.
기판(110)의 일측면에는 절연부(200) 및 코일부(300)에 의해 가해지는 다양한 하중(stress)을 흡수하는 버퍼층(120)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(120)은 비금속으로 형성된 절연체일 수 있으며, 합성수지일 수 있다. 특히, 버퍼층(120)은 특히 에폭시계 수지 및 폴리이미드 수지 및 합성수지 중 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 버퍼층(120)의 소재로서 에폭시계 수지, 폴리이미드 수지, 합성수지 등을 예시하나, 이는 재료에 한정될 뿐이다.
버퍼층(120)이 소정의 탄성 및 복원력을 갖는 위와 같은 소재로 형성되는 경우, 기판(110)에 크랙이 생기거나 파손되나 휘는 문제를 방지하면서도 하중 흡수 작용을 충분히 할 수 있다. 특히, 버퍼층(120)이 에폭시 및 폴리이미드로 제공되는 경우, 내열성이 높으므로 후속 공정 및 열처리 과정에서 기판(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있다는 효과도 있다. 또한, 버퍼층(120)은 기판(110)에 금속층(310)이 증착될 때 두꺼운 금속층(310)이 씨드막(710)에만 접착됨에 따라 발생될 수 있는 금속층(310)이 분리되는 문제도 완화해줄 수 있다.
버퍼층(120)은 기판(110)에 액상 형태로 도포되어 경화되거나, 필름 형태로 제작되어 기판(110)에 부착되는 방법(Taping)으로 기판(110)의 일면에 제공될 수 있으며, 그 두께는 수 나노미터일 수 있다. 일 예로, 버퍼층(120)의 두께는 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있으며, 바람직하게는 3 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하일 수 있다.
여기서, 버퍼층(120)이 액상 형태로 도포되어 경화되는 경우, 절연부(200) 및 코일부(300)의 적층 공정과 함께 일련의 공정으로 버퍼층(120)을 형성할 수 있으므로 전체 공정이 간단해지고 생산원가를 절감할 수 있으며, 기판(110)에 강하게 부착될 수 있으므로 버퍼층(120)의 접착 불량이 발생될 위험이 작다는 장점이 있다.
또한, 버퍼층(120)은 후술할 씨드막(710)이 함께 형성되어 제공된 것일 수 있으며, 얇은 필름에 금속층이 형성된 상태로 제공될 수도 있다.
이와 같이 형성된 버퍼층(120)은 절연부(200) 및 코일부(300)로부터 가해지는 다양한 형태의 하중을 흡수하여 기판(110)을 보호할 수 있다.
구체적으로, 기판(110)과 그 위에 적층되는 금속층인 코일부(300)는 서로 다른 열팽창계수를 갖고 있으므로, 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 사용에 따라 코일부(300)에 발열이 생기는 경우 코일부(300)의 변형량과 기판(110)의 변형량에 차이가 있을 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 변형량의 차이를 버퍼층(120)이 보상할 수 있으므로, 코일부(300)가 기판(110)으로부터 분리되거나, 기판(110)이 깨지는 문제가 방지할 수 있다.
또한, 기판(110)에 금속층(310)이 바로 형성되는 경우에는 금속층(310)과 기판(110)의 접착력이 약해질 수 있는데, 버퍼층(120)이 중간 매개체로서 제공됨으로써 금속층(310)이 보다 견고하게 기판(110)에 형성된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 기판(110)에 적층되는 절연부(200) 및 코일부(300)가 복잡해지거나 두꺼워지게 되면 절연부(200) 및 코일부(300)의 무게가 증가하게 되고, 이는 기판(110)에 직접적으로 작용하게 되나, 버퍼층(120)이 이를 1차적으로 흡수한 후 기판(110)에 전달하게 되므로, 기판(110)의 변형이나 크랙을 예방할 수 있다.
특히, 기판(110)은 부품의 소형화를 위해 얇은 두께로 제작될수록 바람직한데, 이를 위해서는 기판(110)이 얇게 형성되는 것이 요구된다. 그런데, 기판(110)이 얇게 형성되면 그 강성이 약해지게 되므로, 본 실시예에서는 기판(110)의 일면에 다양한 하중을 흡수할 수 있는 버퍼층(120)을 제공함으로써 기판(110)이 변형되거나 파손되는 것을 예방할 수 있다.
결국, 버퍼층(120)에 의해 기판(110)의 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있고, 기판(110)을 얇게 형성하더라도 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 구조적 안정성이 보장될 수 있다.
버퍼층(120)의 일면에는 절연부(200)가 적층될 수 있고, 상기 절연부(200)에는 코일부(300)가 내설될 수 있다. 구체적으로, 절연부(200)는 기판(110)에 적층된 제1 절연층(210)과, 상기 제1 절연층(210)의 반대측에 제공되는 제2 절연층(220)을 포함할 수 있고, 각각의 내부에는 코일부(300)를 이루는 제1 금속층(310)과 제2 금속층(320)이 형성될 수 있다. 본 명세서에서, 제2 절연층(220)과 제2 금속층(320)은 각각 최상층에 위치한 절연층과 그에 내설된 코일부(300)의 일부를 지칭하는 것일 수 있으며, 필요에 따라 제2 절연층(220)과 제1 절연층(210) 사이에는 제3 절연층(미도시) 등의 추가적인 절연층이 형성될 수 있다.
절연부(200)는 코일부(300)에 절연성을 부여하는 동시에 충격이나 수분, 고온 등으로부터 코일부(300)를 보호하는 기능을 하며, 따라서, 절연성, 내열성, 내습성 등을 고려하여 그 구성 재질이 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 절연부(200)는 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지와, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 열가소성 수지로 이루어질 수 있다.
코일부(300)는 소정 형상의 코일 패턴으로 형성된 금속선으로서, 전자기장을 형성한다. 코일부(300)는 전해도금 또는 무전해도금의 공정을 통해 형성될 수 있으며, 전기전도성이 우수하고 부식에 강한 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄 텅스텐(TiW) 및 백금(Pt) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이 때, 코일부(300)를 형성하는 공정에 따라, 코일부(300)는 금속의 씨드막(710) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 씨드막(710)은 버퍼층(120) 위에 형성되는 금속막일 수 있으며, 자세한 내용은 후술하겠다.
코일부(300)의 코일 패턴은 나선형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 요구되는 사양에 따라 변경될 수 있다. 또한, 코일부(300)가 복층의 금속층으로 구성되는 경우, 각 층의 코일 패턴의 형상 및 크기가 서로 상이할 수도 있다. 일 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 금속층(310)은 서로 분리된 두 개의 나선형 패턴으로 형성되고, 제2 금속층(320)은 그 양단이 각각 제1 금속층(310)의 각 나선형 패턴과 전기적으로 접속된 하나의 나선형 패턴으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 코일부(300)는 제1 금속층(310)과 제2 금속층(320)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상술한 바와 같이 제1 금속층(310)과 제2 금속층(320)은 각각 제1 절연층(210)과 제2 절연층(220) 내에 형성됨으로써 코일부(300)를 2층 이상의 복층으로 구성할 수 있다. 코일부(300)를 복층의 금속층으로 구성함에 따라, 한정된 공간 내에서 코일부(300)의 턴수를 높일 수 있다.
도면에서는 제1 금속층(310)과 제2 금속층(320)의 두 개의 층만으로 구성된 코일부(300)만이 예시되었으나, 코일부(300)는 필요에 따라 하나의 층 또는 세 개 이상의 층으로 구성될 수도 있다. 예컨대, 제1 절연층(210)과 제2 절연층(220) 사이에 제3 절연층(미도시)이 적층되고, 상기 제3 절연층에 내설된 제3 금속층(미도시)이 더 마련될 수 있다. 이 경우, 제3 금속층은 제1 금속층(310) 및 제2 금속층(320)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 금속층의 일단은 제1 금속층(310)과 전기적으로 연결되고, 타단은 제2 금속층(320)과 접촉될 수 있다. 물론, 마찬가지 방법으로 제1 절연층(210)과 제2 절연층(220) 사이에 다수의 절연층과 금속층이 제공될 수도 있다.
코일부(300)를 구성하는 복층의 금속층은 절연부(200)에 의해 서로 이격될 수 있다. 이 때, 상기 복층의 금속층(310, 320)의 층간 전기적 접속은 하부 절연층에 형성된 제1 비아홀(410)을 통해 이루어질 수 있다. 제1 비아홀(410)은 절연층의 상면이 리세스되어, 그 내부에 형성된 금속층의 일부를 노출시키는 것일 수 있다. 하부 절연층에 제1 비아홀(410)이 형성된 후, 그 상면에 상부 금속층 및 상부 절연층이 적층됨으로써 복층의 코일부(300)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 비아홀(410)의 직경은 제1 금속층(310)의 코일 패턴의 너비보다 작을 수 있다.
예컨대, 제1 비아홀(410)은 제1 절연층(210)의 상면에 형성될 수 있다. 제1 비아홀(410)을 통해 노출된 제1 금속층(310)에 그 상부에 적층되는 금속층이 접촉될 수 있고, 이를 통해 제1 금속층(310)이 제2 금속층(320)을 포함한 코일부(300)의 나머지와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에서는 제2 절연층(220)이 제1 절연층(210)의 상부에 적층되고, 제2 금속층(320)이 제1 금속층(310)에 직접 접촉된 예가 도시되었다. 상기와 같이, 위아래로 적층된 두 개의 금속층은 하부의 절연층 상면에 형성된 제1 비아홀(410)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 유리 기판이나 실리콘 웨이퍼와 같은 강성이 있는 소재를 사용하면서도 안정적으로 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)을 소형화할 수 있다. 유리 기판이나 실리콘 웨이퍼를 사용하여 기판을 구성하는 경우, 상부에 절연부(200)와 코일부(300)를 적층하는 경우 경우 기판이 휘거나 파손되는 문제가 발생될 수 있어, 전자기장을 발생시키는 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)으로 제조하기 어려웠으나, 본 실시예에처럼 버퍼층(120)을 기판(110)에 추가하는 경우 위와 같은 문제를 효과적으로 예방할 수 있다.
또한, 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)을 소형화할 수 있으므로, 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)을 장착하기 위해 필요한 공간의 크기가 줄어들어 전자기 액추에이터 등의 초소형화가 가능해질 수 있다. 더 나아가, 권취된 와이어가 아닌 복층 구조의 도금된 금속막을 이용하여 코일부를 형성함으로써 미세 코일 패턴을 형성하기가 용이해지고 코일 패턴 구현 능력이 우수해져 설계 조건을 정확하게 만족할 수 있어, 전자기장 효과가 향상된 전자기 액추에이터용 코일 부품을 제공할 수 있다.
또한, 부가적인 전력 손실없이 바로 코일부(300)에 전류를 흘려 자기장을 형성할 수 있으므로, 전력 소모를 줄일 수 있다.
한편, 코일부(300)는 외부의 단자(미도시)와 전기적으로 연결되어 외부의 전압을 인가받을 수 있다. 상기 외부의 단자는 전원으로부터 연결된 전선이나 다른 전자부품의 접촉단자 등 코일부(300)에 전압을 인가할 수 있는 구성을 모두 포함할 수 있다. 코일부(300)가 외부의 전압을 인가받아 금속층 내에 전류가 흐르면 전자기장이 형성될 수 있다.
여기서, 코일부(300)와 상기 외부 단자의 전기적인 접속은 최상층의 절연층(본 실시예에서 제2 절연층(220))에 형성된 제2 비아홀(420)을 통해 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 외부 단자는, 제2 비아홀(420)을 통해 노출된 금속층에 전기적으로 접속될 수 있다. 여기서, 노출되는 금속층은 최상층의 금속층(본 실시예에서 제2 금속층(320))일 수도 있고, 그보다 하부에 형성된 금속층(본 실시예에서 제1 금속층(310))일 수도 있다. 상기 외부 단자는 금속층의 제2 비아홀(420)을 통해 노출된 부분에 직접 접촉될 수도 있고, 또는 후술되는 바와 같이 제2 비아홀(420) 내부에 형성된 전극(510, 520)에 접촉됨으로써 금속층과 도통될 수도 있다. 이하에서는, 제2 비아홀(420)을 통해 제2 금속층(320)의 일부가 노출되는 것을 전제로 설명하나, 본 발명의 사상이 이와 같은 구성으로 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 상술된 제1 비아홀(410)은 코일부(300)의 금속층간 전기적인 접속을 위해 절연층과 그 상부에 적층된 절연층 사이에 형성되는 것을 지칭하는데 반해, 제2 비아홀(420)은 최상층의 절연층에 형성되어 그보다 아래에 적층된 금속층의 일부를 노출시키는 것을 지칭할 수 있다. 제2 비아홀(420)의 형태는 절연층을 관통하는 것일 수도 있고, 또는 제1 비아홀(410)과 마찬가지로 절연층의 상면이 리세스된 것일 수도 있다. 도 2 및 후술되는 도 4에서는 제2 비아홀(420)이 최상층의 절연층을 관통하여 형성된 예가 도시되었고, 후술되는 도 5에는 제2 비아홀(420)이 최상층의 절연층의 상면이 리세스됨으로써 형성된 예가 도시되었다.
본 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 비아홀(420)은 제2 절연층(220)을 관통하여 형성되고, 제2 금속층(320)의 코일 패턴의 너비보다 큰 직경을 가질 수 있다. 또한, 제2 비아홀(420)의 직경은 제1 비아홀(410)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 비아홀(410)은 제2 절연층(220)의 하부에 적층된 절연층의 상면에 형성되어 그 내부의 금속층을 노출시키는 홀일 수 있다. 이 경우, 제2 비아홀(420)의 측면과 제2 금속층(320)의 코일 패턴 사이에는 소정의 갭이 형성될 수 있다.
상기와 같이 제2 비아홀(420)이 제2 절연층(220)을 관통하는 형태로 형성되는 경우, 제2 비아홀(420)을 통해 노출된 제2 금속층(320)의 상면은 제2 절연층(220)의 상면보다 높게 위치할 수 있다. 즉, 제2 비아홀(420)에서 제2 금속층(320)의 적어도 일부가 제2 절연층(220)보다 상부로 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제2 금속층(320)이 제2 절연층(220)보다 돌출된 부분은 제1 비아홀(410)이 형성됨에 따라 제1 비아홀(410) 둘레에 형성되는 소정의 돌출 부분에 제2 금속층(320)이 적층됨으로써 제2 비아홀(420) 내에서는 제2 금속층(320)의 나머지 부분보다 상면이 높게 형성되어 돌출된 것일 수 있다. 이 때, 제2 금속층(320)의 두께를 제1 금속층(310)과 실질적으로 동일하게 형성하되, 최상부의 절연층, 즉 제2 절연층(220)의 두께를 그 하부의 절연층(본 실시예에서 제1 절연층(210))의 두께보다 작게 형성함으로써 제2 비아홀(420)에서 제2 금속층(320)이 돌출되게 할 수 있다.
상기와 같이 제2 비아홀(420)의 측면과 제2 금속층(320)의 코일 패턴 사이에 소정의 갭이 형성될 수 있도록 제2 비아홀(420)이 크게 형성됨에 따라, 제2 금속층(320)이 상대적으로 넓게 노출될 수 있다. 더 나아가, 제2 비아홀(420)에 제2 금속층(320)이 그 주변의 절연층보다 상부로 더 돌출되게 형성될 수 있다. 따라서, 외부 단자를 용이하게 제2 금속층(320)의 노출된 부분에 직접 접촉시킬 수 있다. 이 경우, 후술되는 전극 등을 형성하기 위한 추가 공정이 생략될 수 있어, 생산성이 향상되고 제조비용이 절감될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 복수 개의 금속층(310, 320)으로 코일부(300)가 구성되고 및 복수 개의 절연층(210, 220)으로 절연부(200)가 구성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 코일부(300) 및 절연부(200)는 단층으로 제공될 수도 있다. 이 경우, 단층의 절연층이 버퍼층(120)에 적층되고, 단층의 절연층 내부에 금속층이 제공될 수도 있다. 이때, 단층의 절연층에 제2 비아홀이 형성될 수 있으며, 단층의 절연층 내부에 제공된 금속층이 제2 비아홀을 통해 외부로 노출될 수 있다. 여기서 금속층이 단층으로 제공된다는 의미는 하나의 절연층 내부에 하나의 연속된 금속층이 형성되는 것으로 이해될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 4을 참조하면, 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)은 최상층의 절연층의 제2 비아홀(420) 내부에 형성되고, 그 내부에 형성된 금속층의 상면에 적층되는 전극(510)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 전극(510)은 제2 금속층(320)이 적층된 직후 제2 금속층(320)의 상부에 적층되는 금속층일 수 있으며, 코일부(300)와 외부 단자를 전기적으로 접속하는 수단으로 작용할 수 있다.
일 예로, 제2 금속층(320)은 제1 절연층(210)의 상부에 감광성 물질이 도포된 후 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 개구부에 증착되는 방법으로 형성될 수 있는데, 전극(510)은 제2 금속층(320)이 형성된 개구부에 제2 금속층(320)에 바로 이어서 형성될 수 있다.
이 때, 제2 비아홀(420)은 최상층의 절연층을 관통하여 형성된 것일 수 있다. 즉, 전극(510)은 제2 절연층(220)의 내부에 형성되어 제2 금속층(320)과 적층될 수 있으며, 코일부(300)와 상기 외부 단자를 전기적으로 접속하는 수단으로 작용할 수 있다.
예컨대, 전극(510)은 그 상면이 최상층의 절연층(본 실시예에서 제2 절연층(220))의 상면보다 높게 위치하도록 돌출 형성될 수 있고, 상기 외부 단자는 전극(510)의 상기 돌출된 부분에 보다 용이하게 접촉될 수 있다.
전극(510)은 전기전도성이 우수한 금속 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 제2 금속층(320)과 서로 다른 종류의 금속으로 형성될 수 있다. 예컨대, 전극(510)은 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au), 또는 이들의 합금으로 이루어진 금속으로 형성될 수 있으며, 전해도금 또는 무전해도금의 공정을 통해 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 비아홀(420) 내부에 전극(510)이 형성됨에 따라 외부 전극이 전자기 액추에이터용 코일 부품에 더 안정적으로 접촉될 수 있다. 그 결과, 외부 전극과 전자기 액추에이터용 코일 부품 간의 전기적 접속이 안정되고, 전기적 접속 불량이 감소될 수 있다.
특히, 전극(510)을 제2 절연층(220)의 형성이 완료된 후에 형성하지 않고, 제2 금속층(320)을 형성한 직후에 이어서 형성함으로써, 리플로우(reflow) 공정 등 향후 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)을 사용하기 위한 전극을 별도로 형성하는 공정을 생략할 수 있으므로, 전극을 포함하는 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라 활용도도 높일 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 절연부(200)와 코일부(300)가 각각 2개의 층으로 형성되고 전극(510)이 제2 금속층(320)의 상부에 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 전극(510)은 절연부(200)와 코일부(300)의 층의 개수와 상관없이 최상위에 위치되는 금속층의 상부에 형성될 수 있으며, 상기 최상위에 위치되는 금속층과 연속적으로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제2 비아홀(420) 내부에는 전극(520)이 형성되되, 상기 제2 비아홀(420)은 최상층의 절연층(본 실시예에서 제2 절연층(220))의 상면이 리세스되어 형성된 것일 수 있다. 이 경우, 제2 비아홀(420)의 직경은 최상층의 금속층(본 실시예에서 제2 금속층(320))의 코일 패턴의 너비보다 작을 수 있다. 또는, 제2 비아홀(420)의 직경은 하부의 절연층에 형성된 제1 비아홀(410)의 직경과 동일할 수 있다.
전극(520)은 전기전도성이 우수한 금속 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극(520)은 소정의 높이를 갖는 금속 필라(metal pillar) 상에 1개 또는 2개 이상의 금속층이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 1개의 금속층이 적층된 구조인 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 전극(520)은 제2 금속층(320)의 상면으로부터 돌출 형성된 구리 필라(Cu pillar, 521) 상에, 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au), 또는 이들의 합금으로 이루어진 상부 금속층(523)이 순차적으로 적층된 것일 수 있다.
상기와 같은 전극(520)은 전해도금 또는 무전해도금의 공정을 통해 형성될 수 있다. 전극(520)을 형성하는 공정에 따라, 전극(520)은 금속의 씨드막(710) 상에 형성될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 비아홀 내부에 전극이 형성됨에 따라 외부 전극이 전자기 액추에이터용 코일 부품에 더 안정적으로 접촉될 수 있다. 그 결과, 외부 전극과 전자기 액추에이터용 코일 부품 간의 전기적 접속이 안정되고, 전기적 접속 불량이 감소될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제2 비아홀(420) 또한 절연층의 상면이 리세스된 구조로 형성되는 것인바, 제2 비아홀(420)이 더 용이하게 형성될 수 있어 생산성이 향상될 수 있다. 더 나아가, 제2 절연층(220)이 제2 금속층(320)의 측면을 덮는 구조이기 때문에, 제2 비아홀(420) 내부에서 제2 금속층(320)의 측면 보호가 용이해질 수 있다. 동시에, 제2 비아홀(420) 내부에 전극(520)을 마련함으로써 외부 전극과 전자기 액추에이터용 코일 부품 간의 안정적인 전기적 접속을 구현할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에서는 전극(510, 520)이 필라(pillar) 형상으로 형성된 것으로 도시되었으나, 전극(510, 520)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 전극(510, 520)의 형상은 필요에 따라 구(sphere)와 같은 다른 형상이 될 수도 있다. 특히, 도 5에 도시된 것과 같은 형태의 제2 비아홀에 전극이 형성되는 경우, 전극은 구(sphere) 형상으로 형성될 수 있다. 이를 위해, 전극을 형성하기 위한 하나 이상의 금속층이 적층된 후, 상기 적층된 금속층이 리플로우(reflow)될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 단면도이다.
도 6은 도 5에 개시된 실시예와 비교할 때, 구리필라(521)와 상부 금속층(523)의 사이에 하부 금속층(522)이 더 제공되는 점에 있어서 차이가 있다. 즉, 하부 금속층(522)은 제2 금속층(320)의 상면에 적층되고, 상부 금속층(523)은 하부 금속층(522)의 상면에 적층될 수 있다. 여기서, 하부 금속층(522)은 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 및/또는 티타늄 텅스텐(TiW)으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 하부 금속층(522)이 상부 금속층(523)의 하부에 제공되는 경우, 상부 금속층(523)의 접착 시 또는 소정의 열처리 시, 하부 금속층(522)이 상부 금속층(523)을 잡아주는 역할을 하게되므로, 상부 금속층(523)이 흘러내리는 것을 방지할 수 있다. 상부 금속층(523)이 흘러내리게 되는 경우 주변에 있는 다른 구성과의 접촉에 의해 쇼트가 발생될 수 있는데, 본 실시예는 이러한 문제점을 효과적으로 예방할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 도 5 및 도 6에 개시된 실시예 외에도, 전극(520)은 제2 금속층(320)의 상면에 상기의 하부 금속층(522)이 직접 적층되고, 그 상면에 상부 금속층(523)이 적층된 것일 수 있다. 또는, 제2 금속층(320)의 상면에는 구리 필라(521) 대신에 구리(Cu)로 이루어진 금속 층이 형성되고, 그 상부에 하부 금속층(522)과 상부 금속층(523)이 순차적으로 적층된 것일 수도 있다. 즉, 전극(520)은 구리 필라, 구리 금속층, 상부 금속층 및 하부 금속층 중 적어도 하나가 제2 금속층(320)의 상면에 적층됨으로써 형성될 수 있다.
이하에서는 도 7a 내지 도 7n을 참조하여 상술된 전자기 액추에이터용 코일 부품을 제조하기 위한 방법의 실시예를 설명하도록 한다.
도 7a 내지 도 7n은 도 4의 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면으로, 각 공정 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7a를 참조하면, 유리 또는 실리콘 등의 소재로 제공되는 강성을 갖는 기판(110)을 준비한 후, 기판(110)의 일면에 버퍼층(120)을 형성한다. 여기서 버퍼층(120)은 기판(110)에 액상 형태의 소재가 도포된 후 경화되거나, 필름 형태로 부착되는 방법으로 기판(110)의 일면에 제공될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 버퍼층(120)의 상면, 다시 말하면 전자기 액추에이터용 코일 부품의 최외곽면에는 금속의 씨드막(710)이 형성될 수 있다. 이 때, 씨드막(710)은 버퍼층(110) 상에 금속이 증착됨으로써 형성될 수 있다. 예컨대, 씨드막(710)은 물리적 화학 기상 증착(PVD), 스퍼터링(sputtering) 증착, 또는 E-Beam 증착 방식을 통해 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 씨드막(710)의 두께는 0.01 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하일 수 있다.
여기서, 씨드막(710)은 하나 또는 2개 이상의 금속층이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(120)의 상면에 바로 적층되는 하부 금속층은 베리어 층(barrier layer)으로서 티타늄(Ti) 및/또는 티타늄 텅스텐(TiW)으로 이루어질 수 있고, 그 상부에 적층되는 금속층은 접착층(adhesion layer)으로서 구리(Cu) 및/또는 니켈(Ni)로 이루어질 수 있다. 상기의 씨드막(710)은 코일부를 구성하는 금속층, 전극 등을 도금하기 위한 바탕층으로서 작용할 수 있다.
또는, 씨드막(710)은 버퍼층(120)의 일면에 적층된 상태로 제공될 수 도 있다. 이 경우, 금속의 씨드막(710)은 버퍼층(120)의 제조 시에 형성된 것으로서, 버퍼층(120)은 일면에 씨드막(710)이 적층된 상태로 공급될 수 있다. 또는, 씨드막(710)은 버퍼층(120)에 미리 형성되어 공급될 수도 있다. 예를 들면, 버퍼층(120)은 폴리이미드, 에폭시 계열의 합성 수지에 금속층인 씨드막(710)이 적층된 필름 상태로 제공될 수 있으며, 기판(110)에 부착되는 것에 의해 도 7b에 도시된 공정까지 완료될 수 있다.
이처럼 버퍼층(120)에 씨드막(710)이 형성된 상태로 제공되는 경우, 증착 등의 공정을 통해 씨드막(710)을 형성하는 것에 비해 공정을 간단히 할 수 있는 바, 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 생산성이 향상될 수 있다.
도 7c를 참조하면, 상기 씨드막(710)의 상면에 감광성 물질(720)이 도포될 수 있다. 여기서, 상기 감광성 물질(720)은 스핀 코팅(spin coating) 공정을 통해 도포될 수 있다. 상기 감광성 물질(720)은 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 위한 것으로서, 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화되는 물질일 수 있다.
도 7d를 참조하면, 상기 도포된 감광성 물질(720)에 포토리소그래피 공정을 통해 소정 패턴의 개구(71)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 소정 패턴은 코일부를 구성하는 금속층이 형성되는 패턴일 수 있다. 구체적으로, 감광성 물질(720)에 상기 소정 패턴이 형성된 마스크(미도시)를 부착하여 코일부가 형성될 부분에만 빛이 조사되도록 노광 공정을 진행할 수 있다. 그리고 나서, 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분의 감광성 물질(720)을 제거하면 코일부의 금속층이 형성될 위치에 개구(71)가 형성될 수 있다. 물론, 전술한 포지티브 방식 외에도 개구(71)가 형성될 부분을 제외한 나머지 부분에만 빛이 조사되도록 노광 공정을 실시하는 네거티브 방식이 이용될 수도 있다.
도 7e를 참조하면, 도 7d에서 형성된 개구(71)에 금속이 전해도금됨으로써 씨드막(710)의 상면에 코일부의 금속층(310)이 형성될 수 있다. 이 때, 형성된 금속층(310)은 상기 소정 패턴을 가질 수 있으며, 전해도금되는 금속은 상술한 바와 같이, 전기전도성이 우수하고 부식에 강한 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu) 및 백금(Pt) 중 어느 하나 또는 적어도 두 개의 혼합물일 수 있다.
상기와 같이 코일부의 금속층(310)이 형성되면, 도 7f에 도시된 바와 같이 감광성 물질이 제거될 수 있다. 그리고 나서, 도 7g에 도시된 바와 같이, 씨드막(710)이 그 상면에 적층된 금속층(310)의 패턴에 따라 식각될 수 있다. 구체적으로, 서로 인접한 두 개의 금속층(310) 패턴 사이의 씨드막(710)이 제거될 수 있다. 본 단계에서, 금속층(310)의 상면에 형성된 산화막을 제거하기 위한 산 세정(Acid clean) 공정이 추가적으로 더 수행될 수 있다.
도 7h를 참조하면, 도금된 코일부의 금속층(310)을 덮도록 기판(110)의 상면에 절연층(210)이 적층될 수 있다. 이 때, 절연층(210)은 포토리소그라피 공정의 스핀 코팅(spin coating) 공정에 의해 기판(110)의 상면에 도포될 수 있다. 이 때, 도포되는 절연층(210)의 두께는 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다.
그리고 나서, 도 7i에 도시된 바와 같이 절연층(210)의 상면에 제1 비아홀(410)을 형성하는 공정이 진행될 수 있다. 절연층(210)에 제1 비아홀(410)을 형성하는 공정 또한 포토리소그래피 공정을 통해 수행될 수 있다. 이를 위해, 절연층(210)은 감광성 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 절연층(210) 상에 제1 비아홀(410)의 패턴이 형성된 마스크(미도시)가 부착되고, 노광 공정이 진행될 수 있다. 이에 따라, 제1 비아홀(410)이 형성될 부분을 제외한 나머지 부분에 빛이 조사되고, 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분을 제외한 나머지 부분을 제거하면 절연층(210)의 상면이 해당 부분에서만 리세스될 수 있다. 물론, 이러한 네거티브 방식 외에도 비아홀이 형성될 부분에만 빛을 조사한 뒤 빛을 받은 부분을 제거하는 포지티브 방식이 이용될 수도 있다. 절연층(210)이 리세스됨에 따라 절연층(210)에 내설된 코일부의 금속층(310)이 노출될 수 있고, 상기 노출된 부분에 그 상부에 적층되는 금속층(310)이 접촉될 수 있다. 즉, 제1 비아홀(410)을 통해 코일부의 금속층(310)간 전기적 접속이 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 상기와 같이 절연층(210)의 상면이 리세스된 후, 열처리 공정(curing)이 진행될 수 있다. 상기 열처리 공정을 통해, 절연층(210)의 상면이 리세스되어 형성된 제1 비아홀(410)이 단단하게 고정될 수 있다. 상기 열처리 공정의 온도 및 시간은, 버퍼층(120)을 손상시키지 않는 범위 내에서 설정될 수 있다. 일 예로, 버퍼층(120)이 에폭시계 수지를 포함하여 이루어진 경우, 상기 열처리 공정은 100 이상 400 이하의 온도에서 30분 이상 8시간 이하의 시간 동안 수행되는 것일 수 있다.
이 때, 도 7i에 도시된 바와 같이, 제1 비아홀(410)의 내측에는 절연층(210)의 찌꺼기(scum, 411)가 남아있을 수 있다. 도 7j를 참조하면, 제1 비아홀(410) 둘레를 따라 건식 식각(dry etch) 공정이 추가적으로 진행되어 상기 찌꺼기(411)를 제거할 수 있다. 이 때의 식각량은 0.001 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 건식 식각 공정은 상술된 열처리 공정보다 선행될 수도 있다. 건식 식각 공정에 의해 후속될 도금을 위한 젖음성(wet ability)도 향상될 수 있다.
도 7k를 참조하면, 상기와 같이 절연층(210)에 제1 비아홀(410)이 형성되면, 상기 절연층(210)의 상면, 즉 전자기 액추에이터용 코일 부품의 최외곽면에 금속의 씨드막(710)이 적층될 수 있다. 상기의 씨드막(710) 또한 코일부를 구성하는 금속층, 전극 등을 도금하기 위한 바탕층으로서 작용할 수 있으며, 구체적인 구성 및 공정은 상술한 것과 동일할 수 있다.
그 후, 씨드막(710) 상에 감광성 물질이 도포되고 코일 패턴의 개구가 형성되는 공정, 개구에 금속물질이 도금되어 코일부의 금속층(320)이 형성되는 공정, 금속층(320)의 상부에 전극(510)이 적층되는 공정, 상기 감광성 물질이 제거되는 공정, 그리고 씨드막(710)이 금속층의 패턴에 맞춰 식각되는 공정이 재차 수행되어, 도 7l에 도시된 바와 같이 기 적층된 절연층(210)의 상부에 코일부의 금속층(320) 및 전극(510)이 추가적으로 적층될 수 있다.
여기서, 전극(510)은 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au), 또는 이들의 합금으로 이루어진 금속으로 형성될 수 있으며, 전해도금 또는 무전해도금의 공정을 통해 형성될 수 있다.
그리고 나서, 도 7m에 도시된 바와 같이, 상기 상부 금속층(320) 및 전극(510)을 덮도록 기 적층된 절연층(210)의 상면에 절연층(220)이 추가적으로 적층될 수 있다.
상술된 바와 같이, 기 형성된 절연층의 상부에 코일부의 금속층이 형성되는 단계와 그것을 덮도록 절연층이 적층되는 단계가 순차적으로 반복됨으로써 2개 이상의 금속층(310, 320)이 적층된 복층 구조의 코일부가 형성될 수 있다. 즉, 금속층을 형성하는 단계가 2회차부터 수행될 때에는, 상기 금속층은 기 형성된 절연층에 적층된다. 도면에서는 코일부의 금속층이 형성되는 단계와 절연층이 적층되는 단계가 2회 수행되는 것으로 도시되었으나, 제조되는 전자기 액추에이터용 코일 부품의 용량 등에 따라 수행 횟수는 추가될 수 있다. 이 경우, 금속층의 층간 전기적인 접속을 위해, 추가적으로 적층된 절연층의 상면에 제1 비아홀이 형성될 수 있다.
도 7n을 참조하면, 코일부의 금속층이 형성되는 단계와 절연층이 적층되는 단계가 순차적으로 반복되는 공정이 완료된 후, 최상층의 절연층(220)에 제2 비아홀(420)을 형성하는 공정이 수행될 수 있다. 제2 비아홀(420)을 형성하는 공정은 상술된 제1 비아홀(410)을 형성하는 공정과 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 여기서, 제2 비아홀(420)은 절연층(220)을 관통하는 형상으로 형성될 수 있으며, 그 직경이 제1 비아홀(410)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 제2 비아홀(420)이 형성됨에 따라, 최상층의 절연층(220)에 내설된 최상층의 금속층(320) 및 전극(510)이 노출되고, 상기 전극(510)에 외부의 단자가 직접 접속됨으로써 코일부에 전압이 인가될 수 있다.
한편, 도 5 또는 도 6의 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품의 경우, 상기의 과정에서 전극(510)을 형성하지 않은 공정이 수행된 후, 제2 비아홀(420) 내부에 전극(520)을 형성되는 단계가 더 수행됨으로써 제조될 수 있다.
구체적으로, 전극(520)은 제2 비아홀(420)에 의해 노출된 금속층 상에 적층될 수 있다. 이를 위해, 최상의 절연층의 상면에 금속의 씨드막이 추가적으로 적층될 수 있다. 그리고 나서, 씨드막 상에 감광성 물질이 도포되고 전극 형상의 개구가 형성되는 공정이 재차 수행될 수 있다. 상기 개구는 금속층의 의해 노출된 부분의 상부에 형성될 수 있다. 그 후, 상기 개구에 전극을 도금하는 공정, 상기 감광성 물질이 제거되는 공정, 그리고 씨드막이 식각되는 공정이 순차적으로 수행됨으로써 전극이 형성될 수 있다. 전극의 도금은 전해도금 또는 무전해 도금 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 전극이 2개 이상의 금속층이 적층된 구조로 이루어진 경우, 각 금속층을 구성하는 금속이 순차적으로 도금될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 도금된 금속층에 리플로우(reflow) 공정을 수행하여 돌출 금속을 구(sphere) 형상으로 만드는 단계가 더 수행될 수 있다.
또는, 전극(520)은 볼 드롭 부착(Ball Drop Attachment) 방법을 이용하여 형성될 수도 있다. 구체적으로, 기 형성되어 있는 제2 비아홀(420)에 메탈 마스크의 개구부가 대응될 수 있도록 메탈 마스크를 위치시고, 메탈마스크의 개구부에 정형화된 볼, 일예로 구형의 솔더 볼을 드랍하는 방식으로 붙인 후 열처리(reflow)하는 공정을 통해 전극(520)을 형성할 수 있다. 여기서, 제2 비아홀(420)의 내부에는 볼의 드랍이 용이할 수 있도록 플럭스(flux)를 발라 놓을 수 있으며, 이를 위해 플럭스 마스크가 별도로 이용될 수 있다.
여기서, 제2 비아홀(420)를 형성하는 제2 절연층(220)은 제2 금속층(320)의 상부를 일부 덮을 수 있으며, 이에 의해 메탈 마스크의 개구부를 통해 드랍되는 볼은 정위치(제2 비아홀(420)을 통해 노출되는 제2 금속층(320) 부분)에 보다 정확하게 위치될 수 있다.
이와 같이 볼 드롭 부착 방식을 이용하여 전극(520)을 형성하는 방법은 도금방식에 의한 방법에 비해 매우 단순하고, 쉬우므로 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술된 공정들이 시작되기 전이나 완료된 후에, 기판(110)이 목적 크기로 절단되고 가공되는 공정이 수행될 수 있다. 아래에서는 일 예를 설명하나, 기판(110)을 절단 및 가공하는 공정과 기판(110)에 절연층과 코일부를 적층하는 일련의 공정의 순서가 이에 한정되는 것은 아니다.
그 후, 고정테이프가 박리되고 기판(110)의 절단된 단부가 가공됨으로써 칩(chip) 형태의 컴팩트한 전자기 액추에이터용 코일 부품이 제조될 수 있다.
상기와 같은 방법으로 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)을 형성하면, 1회의 공정으로 동일한 형태의 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)을 다수 개 형성할 수 있으므로, 전자기 액추에이터용 코일 부품(10)의 생산성이 크게 향상될 수 있으며, 불량률 또한 크게 감소시킬 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
10, 10a: 코일 부품 100: 기판
110: 플레이트 120: 버퍼층
200: 절연부 210: 제1 절연층
220: 제2 절연층 300: 코일부
310: 제1 금속층 320: 제2 금속층
410: 제1 비아홀 420: 제2 비아홀
510, 520: 전극 710: 씨드막
110: 플레이트 120: 버퍼층
200: 절연부 210: 제1 절연층
220: 제2 절연층 300: 코일부
310: 제1 금속층 320: 제2 금속층
410: 제1 비아홀 420: 제2 비아홀
510, 520: 전극 710: 씨드막
Claims (20)
- 기판;
상기 기판의 일면에 제공되는 버퍼층;
상기 버퍼층에 적층되고, 하나 이상의 절연층을 포함하는 절연부; 및
상기 절연층의 내부에 제공되고, 외부와 전기적으로 연결되어 외부의 전압을 인가받아 기기의 역학적 움직임을 생성하기 위한 전자기장을 형성하는 하나 이상의 금속층을 포함하는 코일부를 포함하고,
상기 버퍼층은 상기 절연부 및 상기 코일부에 의해 상기 기판에 가해지는 하중을 흡수하고, 열팽창계수 차이에 따른 상기 코일부의 변형량과 상기 기판의 변형량의 차이를 보상하는
전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 유리 또는 실리콘이고,
상기 버퍼층은 에폭시계 수지, 폴리이미드 수지, 합성수지 중 하나인 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제2항에 있어서,
상기 기판은 백 그라인딩 공정에 의해 원재료보다 두께가 얇게 가공되고, 상기 기판의 두께는 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하인 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제1항에 있어서,
상기 버퍼층에는 금속막 형태의 씨드막이 일면에 형성되어 있고,
상기 금속층 중 최하층의 금속층은 상기 씨드막 위에 적층되는 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제4항에 있어서,
상기 버퍼층은 상기 기판에 액상으로 도포되어 형성되고,
상기 버퍼층의 두께는 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제1항에 있어서,
상기 절연층은 상기 금속층의 일부를 패턴의 너비 방향으로 일부 또는 전부 외부로 노출시키기 위한 제2 비아홀을 포함하고,
상기 금속층은 상기 제2 비아홀을 통해 외부의 단자와 전기적으로 연결되는 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제6항에 있어서,
상기 제2 비아홀의 내부에 형성되고, 상기 금속층에 적층되는 전극을 더 포함하되,
상기 코일부는 상기 외부의 단자가 상기 전극과 접촉되는 것에 의해 상기 외부의 단자와 전기적으로 연결되는 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제7항에 있어서,
상기 전극은,
상기 제2 비아홀의 내측에 배치되는 상기 금속층의 형성 후 바로 이어서 상기 금속층에 적층되고,
상기 금속층과 서로 다른 금속으로 형성되는 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제7항에 있어서,
상기 제2 비아홀을 포함하는 절연층은, 상기 제2 비아홀의 내부에 위치되는 상기 금속층의 일부를 덮고,
상기 전극의 일부는 상기 제2 비아홀을 포함하는 절연층의 상면을 덮는 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제4항에 있어서,
상기 씨드막은,
배리어 층(barrier layer)인 하부 금속층과, 접착층(adhesion layer)인 상부 금속층으로 구성되는 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 제1항에 있어서,
상기 절연층과 상기 금속층은 다수 개가 제공되고,
어느 하나의 절연층의 외측면에는 제1 비아홀이 형성되고,
상기 어느 하나의 절연층의 내부에 제공된 금속층과 상기 어느 하나의 절연층의 외측에 배치된 절연층의 내부에 제공된 금속층은 상기 제1 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 전자기 액추에이터용 코일 부품. - 기판을 준비하는 단계;
상기 기판의 일면에 버퍼층을 제공하는 단계;
상기 버퍼층의 일측에 외부의 전압을 인가받아 기기의 역학적 움직임을 생성하기 위한 전자기장을 형성하기 위한 소정의 패턴을 갖는 금속층을 형성하는 단계;
상기 금속층을 덮는 절연층을 적층하는 단계; 및
상기 기판을 절단하는 단계를 포함하고,
상기 금속층을 형성하는 단계 및 상기 절연층을 적층하는 단계는 1회 이상 수행되고,
상기 금속층을 형성하는 단계가 2회 수행될 때부터 상기 금속층은 기 형성된 상기 절연층에 적층되고,
상기 버퍼층은 상기 절연층 및 상기 금속층에 의해 상기 기판에 가해지는 하중을 흡수하고, 열팽창계수 차이에 따른 상기 금속층의 변형량과 상기 기판의 변형량의 차이를 보상하는
전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 기판은 유리 또는 실리콘이고,
상기 버퍼층은 에폭시계 수지, 폴리이미드 수지, 합성 수지 중 하나인 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 버퍼층의 일면에 씨드막이 형성되는 단계가 더 포함되는 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 금속층을 형성하는 단계는,
상기 버퍼층 또는 상기 절연층에 씨드막을 형성하는 단계;
상기 씨드막의 상면에 감광성 물질을 도포하는 단계;
포토리소그래피(Photolithography) 공정을 통해 상기 감광성 물질에 상기 소정 패턴의 개구를 형성하는 단계;
상기 개구에 상기 금속층을 전해도금 또는 무전해도금하는 단계; 및
상기 감광성 물질을 제거하고, 상기 씨드막을 상기 금속층의 패턴에 따라 식각하는 단계를 포함하는 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 금속층을 형성하는 단계 및 상기 절연층을 적층하는 단계가 반복 수행되는 경우,
상기 절연층이 적층된 후에는 서로 인접한 금속층들을 전기적으로 연결하기 위한 제1 비아홀을 상기 절연층에 형성하는 단계; 및
최상층의 절연층의 상면에 최상층의 금속층의 일부를 노출시키는 제2 비아홀을 형성하는 단계가 더 수행되고,
상기 서로 인접한 금속층들은 상기 제1 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 최상층의 금속층의 상면에 적층되는 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법. - 제15항에 있어서,
상기 씨드막은,
배리어 층(barrier layer)인 하부 금속층과, 접착층(adhesion layer)인 상부 금속층으로 구성되는 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법. - 삭제
- 제17항에 있어서,
상기 제1 비아홀 또는 상기 제2 비아홀을 형성하는 단계는,
상기 절연층의 상면을 비아홀의 패턴으로 노광하는 단계;
상기 노광된 부분을 현상(develop)하여 리세스하는 단계; 및
상면이 리세스된 절연층을 큐어링(curing) 열처리하는 단계를 포함하는 전자기 액추에이터용 코일 부품의 제조 방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020150143734A KR101618015B1 (ko) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 전자기 액추에이터용 코일 부품 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101618015B1 true KR101618015B1 (ko) | 2016-05-03 |
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ID=56022780
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| KR (1) | KR101618015B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10186375B2 (en) | 2016-07-14 | 2019-01-22 | Enebrain Co., Ltd. | Method of manufacturing coil unit in thin film type for compact actuator |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007053174A (ja) | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Kaneka Corp | コイルおよびその製造方法 |
| JP2008186990A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Tdk Corp | コイル部品 |
| JP2013153184A (ja) * | 2008-12-22 | 2013-08-08 | Tdk Corp | 電子部品の製造方法 |
-
2015
- 2015-10-14 KR KR1020150143734A patent/KR101618015B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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