KR101813322B1

KR101813322B1 - 코일 전자부품

Info

Publication number: KR101813322B1
Application number: KR1020150075953A
Authority: KR
Inventors: 정동진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2017-12-28
Also published as: US20160351318A1; KR20160139969A; CN106205951B; US10115518B2; CN106205951A

Abstract

본 발명의 일 측면은, 본 발명의 일 측면은, 코일 기판과, 상기 코일 기판의 제1 및 제2 주면 중 적어도 하나에 형성된 코일 패턴과, 적어도 상기 코일 패턴의 코어 영역을 충진하도록 형성되며 자성 물질을 갖는 바디 영역 및 적어도 상기 코일 패턴을 덮도록 형성되며, 상기 바디 영역에 포함된 자성 물질보다 포화 자속 밀도가 높은 물질을 갖는 자속제어부를 포함하는 코일 전자부품을 제공한다.

Description

코일 전자부품 {Coil Electronic Component}

본 발명은 코일 전자부품에 관한 것이다.

코일 전자부품에 해당하는 인덕터(inductor)는 저항, 커패시터와 더불어 전자회로를 이루어 노이즈를 제거하는 대표적인 수동소자이다.

이러한 인덕터는 적층형과 박막형 등으로 구분될 수 있는데, 이 중에서 박막형 인덕터의 경우 상대적으로 얇게 만들기에 적합하기 때문에 최근 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 나아가, 세트 제품들이 복합화, 다기능화, 슬림화되는 경향이 지속되면서 칩의 두께를 더욱 얇게 하려는 시도가 계속되고 있다. 이에, 당 기술 분야에서는 코일 전자부품의 슬림화 추세에서도 높은 성능과 신뢰성을 확보할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 목적 중 하나는 코일 전자부품에 포함된 코일 패턴의 주변 영역에서 물질들이 갖는 포화자속밀도를 적절히 조절함으로써 높은 전류에서도 인덕턱스의 저하를 최소화하는 한편, DC 바이어스 특성을 개선하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 코일 기판과, 상기 코일 기판의 제1 및 제2 주면 중 적어도 하나에 형성된 코일 패턴과, 적어도 상기 코일 패턴의 코어 영역을 충진하도록 형성되며 자성 물질을 갖는 바디 영역 및 적어도 상기 코일 패턴을 덮도록 형성되며, 상기 바디 영역에 포함된 자성 물질보다 포화 자속 밀도가 높은 물질을 갖는 자속제어부를 포함하는 코일 전자부품을 제공한다.

상기와 같은 형태의 코일 패턴과 이를 둘러싼 자속제어부에 의하여, 높은 전류에서도 인덕턱스의 저하를 최소화하는 한편, DC 바이어스 특성이 개선될 수 있다.

본 발명의 여러 효과 중 일 효과로서, 코일 전자부품에 포함된 코일 패턴의 주변 영역에서 물질들이 갖는 포화자속밀도를 적절히 조절함으로써 높은 전류에서도 인덕턱스의 저하를 최소화하는 한편, DC 바이어스 특성을 개선할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 코일 전자부품의 외형을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선에 의한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B'선에 의한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 1의 A-A'선 B-B'선에 의한 단면도로서 변형된 실시 예를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시 예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시 예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

코일 전자부품

이하에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자부품을 설명하되, 특히 그 일 예로서 박막형 인덕터로 설명하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 코일 전자부품의 외형을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 또한, 도 2는 도 1의 A-A'선에 의한 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B'선에 의한 단면도이다. 또한, 도 4 및 도 5는 각각 도 1의 A-A'선 B-B'선에 의한 단면도로서 변형된 실시 예를 나타낸다. 이 경우, 도 1에 나타낸 바를 기준으로 하면, 하기의 설명에서 '길이' 방향은 도 1의 'L' 방향, '폭' 방향은 'W' 방향, '두께' 방향은 'T' 방향으로 정의될 수 있다.

도 1 내지 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자부품(100)은 코일 기판(102), 코일 패턴(103), 바디 영역(101), 절연부(104), 자속제어부(105) 및 외부전극(111, 112)을 포함하는 구조이다.

코일 기판(102)은 바디 영역(101) 내부에 배치되어 코일 패턴(103)을 지지하기 위한 기능 등을 수행하며, 예를 들어, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등으로 형성될 수 있다. 이 경우, 코일 기판(102)의 중앙 영역에는 관통 홀이 형성될 수 있으며, 상기 관통 홀에는 자성 재료가 충진되어 코어 영역(C)을 형성할 수 있는데, 이러한 코어 영역(C)은 바디 영역(101)의 일부를 구성한다. 이와 같이, 자성 재료로 충진된 형태로 코어 영역(C)을 형성함으로써 코어 전자부품(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.

코일 패턴(103)은 코일 기판(102)의 제1 및 제2 주면 중 적어도 하나에 형성될 수 있으며, 본 실시 형태에서는 높은 수준의 인덕턴스를 얻기 위한 측면에서 제1 및 제2 주면 모두에 형성된 형태를 나타내었다. 즉, 코일 기판(102)의 제1 주면에는 제1 코일 패턴이 형성되고, 이와 대향하는 제2 주면에는 제2 코일 패턴이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제 2 코일 패턴들은 코일 기판(102)을 관통하여 형성되는 비아(미 도시)를 통해 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 코일 패턴(103)은 나선(spiral) 형상으로 형성될 수 있는데, 이러한 나선 형상의 최외곽에는 외부전극(111, 112)과의 전기적인 연결을 위하여 바디 영역(101)의 외부로 노출되는 인출부(T)를 포함할 수 있다.

코일 패턴(103)은 전기 전도성이 높은 금속 등의 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 이 경우, 박막 형상으로 제조하기 위한 바람직한 공정의 예로서, 전기 도금법을 이용할 수 있으며, 다만, 이와 유사한 효과를 보일 수 있는 것이라면 당 기술 분야에서 알려진 다른 공정을 이용할 수도 있을 것이다.

절연부(104)는 코일 패턴(103)의 표면에 형성되어 코일 패턴(103)에서 인접한 패턴들 간의 단락을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위하여 절연부(104)는 절연성 수지 등을 이용할 수 있으며, 나아가, 페라이트 등과 같은 자성 물질이 포함되어 있을 수도 있을 것이다. 다만, 본 실시 형태에서 절연부(104)는 필수적으로 요구되는 구성 요소는 아니라 할 것이며, 경우에 따라 채용되지 아니할 수도 있다.

자속제어부(105)는 코일 패턴(103)을 덮도록 형성되며, 보다 구체적으로 본 실시 형태와 같이 절연부(104)가 채용된 경우에는 절연부(104)의 표면을 코팅하는 형태로 형성될 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 자속제어부(105)는 바디 영역(101)에 포함된 자성 물질보다 포화 자속 밀도가 높은 물질을 갖는다.

본 발명자들의 연구에 의하면, 코일 전자부품(100)에 전류 인가 시 코일 패턴(103)에 포함된 재료의 포화 자속 밀도(Ms)에 따라 DC 바이어스 특성에 차이가 나며, 포화 자속 밀도가 높은 재료를 사용할 경우, 낮은 투자율로 인하여 인덕턴스 값이 낮아지는 문제가 있다. 반대로, 포화 자속 밀도가 낮은 재료를 사용할 경우에는 높은 수준의 인덕턴스를 얻을 수 있지만 DC 바이어스 특성은 떨어지게 된다. 본 발명자들은 전류 인가 시에 코일 패턴(103)에 전류가 집중되며, 포화가 조기에 이루어지는 영역은 코일 패턴(103)의 주위임을 확인하였으며, 이에 기초하여 코일 패턴(103)의 주변을 상대적으로 포화 자속 밀도가 높은 재료로 형성하고 다른 영역은 포화 자속 밀도가 이보다 낮은 재료로 형성함으로써 DC 바이어스 특성은 향상되면서도 인덕턴스 값은 동일한 수준을 유지할 수 있었다.

이와 같이 자속제어부(105)에 포함된 자성 물질은 바디 영역(101)과 비교하여 의 포화 자속 밀도가 높은데 예를 들어, 바디 영역(101)에 포함된 물질보다 Fe 등의 함량을 증가시키는 등의 방법으로 포화 자속 밀도를 증가시킬 수 있다. 또한, 조기 포화 방지를 기능을 수행하기 위한 측면에서, 자속제어부(105)에 포함된 자성 물질의 포화 자속 밀도는 약 140eum/g 이상일 수 있으며, 자속제어부(105)의 두께는 10um 이상일 수 있다.

한편, 자속제어부(105)는 코일 패턴(103)의 주변에만 형성되어야 하는 것은 아니며, 도 4 및 도 5의 변형된 실시 예에서와 같이, 자속제어부(105`)는 코어 영역(C)에 시트 형태로 형성된 영역을 더 포함할 수 있다. 또한, 코어 영역(C) 외에도 바디 영역(101)의 외곽에도 자속제어부(105`)가 형성될 수 있다. 이 경우, 시트 형태의 자속제어부(105`)는 바디 영역(101)의 외곽 및 코어 영역(C) 중 하나에만 형성될 수도 있을 것이다. 이러한 변형된 실시 예와 같이 자속제어부(105`)의 영역을 확대함으로써 보다 효과적으로 자속 포화 정도를 조절할 수 있다.

바디 영역(101)은 적어도 코일 패턴(103)의 코어 영역(C)이 자성 물질 등으로 충진된 형태로서 본 실시 형태와 같이 코일 전자부품(100)의 외관을 이룰 수 있다. 이 경우, 바디 영역(101)의 재료로서 상술한 자기 특성, 즉, 자속제어부(105)에 포함된 자성 물질보다 포화 자속 밀도나 낮은 재료라면 제한되지 않고, 예를 들어, 페라이트 또는 금속 자성체 입자가 수지부에 충진 되어 형성될 수 있다.

상기 물질들의 구체적인 예로서, 우선, 상기 페라이트는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Zn-Cu계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Ba계 페라이트 또는 Li계 페라이트 등의 물질로 이루어질 수 있으며, 바디 영역(101)은 이러한 페라이트 입자가 에폭시나 폴리이미드 등의 수지에 분산된 형태를 가질 수 있다.

또한, 상기 금속 자성체 입자는 Fe, Si, Cr, Al 및 Ni로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어, Fe-Si-B-Cr계 비정질 금속일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 금속 자성체 입자의 직경은 약 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있으며, 상술한 페라이트의 경우와 마찬가지로, 바디 영역(101)은 이러한 금속 자성체 입자가 에폭시나 폴리이미드 등의 수지에 분산된 형태를 가질 수 있다.

코일 전자부품의 제조방법

이하, 상술한 구조를 갖는 코일 전자부품(100)을 제조하는 방법의 일 예를 설명한다. 도 1 내지 3을 다시 참조하면, 우선, 코일 기판(102)에 코일 패턴(103)을 형성하며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니지만 바람직하게 도금 공정을 이용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 코일 패턴(103)은 나선 형상의 메인 영역과 이와 연결된 최외곽의 인출부(T)를 포함하도록 형성될 수 있다.

다음으로, 코일 패턴(103)을 덮도록 절연부(104)를 형성하며, 사용되는 물질에 따라 다르지만, 절연부(104)는 스크린 인쇄법, 포토레지스트(Photo Resist, PR)의 노광, 현상을 통한 공정 또는 스프레이 도포 공정 등의 방법으로 형성될 수 있다.

다음으로, 코일 패턴(103)을 덮도록 자속제어부(105)를 형성하는데, 보다 구체적으로 본 실시 형태와 같이 절연부(104)가 채용된 경우에는 절연부(104)의 표면을 코팅하는 형태로 자속제어부(105)를 형성한다. 이 경우, 상술한 바와 같이 바디 영역(101)에 포함된 자성 물질보다 포화 자속 밀도가 높은 물질로 자속제어부(105)를 형성한다. 자속제어부(105)는 당 기술 분야에서 공지된 도포 공정을 이용하여 형성될 수 있으며, 또한, 도 4 및 도 5의 변형된 예와 같이 시트 형태로 제공되는 영역을 포함하는 경우에는 자성 시트를 적층한 후 이를 압착 및 경화하는 방법을 이용할 수도 있을 것이다.

다음으로, 바디 영역(101)을 만드는 일 예로서, 코일 패턴(103)이 형성된 코일 기판(102)의 상부 및 하부에 자성 시트를 적층한 후 이를 압착 및 경화한다. 상기 자성 시트는 금속 자성체 분말, 바인더 및 용제 등의 유기물을 혼합하여 슬러리를 제조하고, 상기 슬러리를 닥터 블레이드 법으로 캐리어 필름(carrier film)상에 수십 ㎛의 두께로 도포한 후 건조하여 시트 형태로 제조할 수 있다.

또한, 코일 기판(102)의 중앙 영역에는 기계적 드릴, 레이저 드릴, 샌드 블래스트, 펀칭 가공 등의 방법을 이용하여 코어 영역(C)을 위한 관통 홀을 형성할 수 있으며, 이러한 관통 홀이 상기 자성 시트를 적층, 압착 및 경화하는 과정에서 자성 재료로 충진되어 코어 영역(C)을 형성한다.

다음 단계로서, 바디 영역(101)의 일면으로 노출되는 인출부(T)와 각각 접속하도록 바디 영역(101)의 표면에 제1 및 제2 외부전극(111, 112)을 형성한다. 외부전극(111, 112)은 전기 전도성이 뛰어난 금속을 포함하는 페이스트를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn) 또는 은(Ag) 등의 단독 또는 이들의 합금 등을 포함하는 전도성 페이스트일 수 있다. 또한, 외부전극(111, 112) 상에 도금층(미 도시)을 더 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 도금층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni)층과 주석(Sn)층이 순차로 형성될 수 있다.

상기의 설명을 제외하고 상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자부품의 특징과 중복되는 설명은 여기서는 생략하도록 한다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

100: 코일 전자부품 101: 바디 영역
102: 코일 기판 103: 코일 패턴
104: 절연부 105: 자속제어부
111, 112: 외부 전극 C: 코어 영역
T: 인출부

Claims

코일 기판;
상기 코일 기판의 제1 및 제2 주면 중 적어도 하나에 형성된 코일 패턴;
적어도 상기 코일 패턴의 코어 영역을 충진하도록 형성되며 자성 물질을 갖는 바디 영역; 및
적어도 상기 코일 패턴을 덮도록 형성되어 상기 코일 패턴과 상기 바디 영역 사이에 배치되며, 상기 바디 영역에 포함된 자성 물질보다 포화 자속 밀도가 높은 물질을 갖는 자속제어부;
를 포함하는 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 코일 패턴의 표면에 형성되어 상기 코일 패턴에서 인접한 패턴들 간의 단락을 방지하는 절연부를 더 포함하는 코일 전자부품.
제2항에 있어서,
상기 자속제어부는 상기 절연부의 표면을 코팅하는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 자속제어부는 상기 코어 영역에 시트 형태로 형성된 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 자속제어부에 포함된 자성 물질의 포화자속밀도는 140eum/g 이상인 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 자속제어부의 두께는 10um 이상인 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 코일 패턴은 도금으로 형성된 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 코일 패턴은 상기 코일 기판의 제1 및 제2 주면에 각각 배치된 제1 및 제2 코일 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 코일 패턴은 상기 바디 영역의 외부로 노출되는 인출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제9항에 있어서,
상기 바디 영역의 표면에 형성되어 상기 인출부와 연결되는 외부전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.
제 1항에 있어서,
상기 바디 영역은 금속 자성체 분말 및 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 전자부품.