KR102004815B1 - 파워 인덕터용 자성체 모듈, 파워 인덕터 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 본체; 및 상기 본체의 양 단부에 형성된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하며, 상기 본체는 상부 및 하부 커버층과, 중앙의 관통공과 양 측면에 형성된 적어도 하나의 제1 절개부와 각각의 모서리에 형성된 복수의 제2 절개부를 가지며 상기 상부 및 하부 커버층 사이에 배치된 적어도 하나의 코일 지지층과, 상기 코일 지지층의 양면에 각각 형성되어 일단이 상기 제1 및 제2 외부 전극에 각각 접속된 제1 및 제2 코일층을 포함하는 파워 인덕터를 제공한다.

Description

파워 인덕터용 자성체 모듈, 파워 인덕터 및 그 제조 방법{Magnetic Substance Module for Power Inductor, Power Inductor and Manufacturing Method for the Same}

본 발명은 파워 인덕터용 자성체 모듈, 파워 인덕터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

인덕터는 저항 및 커패시터와 더불어 전자 회로를 이루는 중요한 수동 소자의 하나로서, 노이즈(noise)를 제거하거나 LC 공진 회로를 이루는 부품 등에 사용되며, 그 구조에 따라 권선형, 적층형 및 박막형 등으로 분류할 수 있다.

권선형 인덕터는 페라이트(ferrite) 코어 등에 코일을 감아 형성할 수 있다.

상기 권선형 인덕터는 코일 간에 부유 용량이 발생할 수 있으며, 이로 인해 고 용량의 인덕턴스를 얻기 위해 코일의 권선 수를 증가시키면 고주파 특성이 열화되는 문제점이 발생할 수 있다.

적층형 인덕터는 복수의 세라믹 시트가 적층된 형태로 이루어질 수 있다.

상기 적층형 인덕터는 각각의 세라믹 시트 상에 코일 형태의 금속 패턴이 형성되며, 상기 금속 패턴들은 세라믹 시트에 구비된 복수의 도전성 비아에 의해 순차적으로 접속될 수 있다.

이러한 적층형 인덕터는 대량 생산에 적합하며, 권선형 인덕터와 비교할 때 우수한 고주파 특성을 갖는다.

그러나, 상기 적층형 인덕터는 금속 패턴을 구성하는 재료의 포화자화 값이 낮으며, 소형 사이즈로 제작되는 경우 금속 패턴의 적층 수가 한계를 가지는바, 이로 인해 DC 중첩 특성이 낮아지면서 충분한 전류를 얻을 수 없게 되는 문제점이 발생할 수 있다.

박막형 인덕터는 포화자화 값이 높은 재료의 사용이 가능할 수 있을 뿐만 아니라, 소형 사이즈로 제작되는 경우에도 적층형 인덕터와 비교할 때 내부 회로 패턴을 형성하기 용이하므로, 최근 그 연구가 활발히 진행되고 있다.

상기 박막형 인덕터는 대형 사이즈로 제작되는 경우 코일의 선 폭이나 두께를 크게 할 수 있기 때문에 직렬 저항 값의 증가로 인한 제품 특성의 저하가 발생하지 않을 수 있다.

그러나, 상기 박막형 인덕터가 소형 사이즈로 제작되는 경우 코일의 선 폭이나 두께를 크게 하는데 한계를 갖게 되므로, 이로 인해 직렬 저항 값이 증가되면서 제품 특성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

하기 선행기술문헌 1은, 인덕턴스 값은 일정 수준으로 유지하면서 직렬 저항의 값은 낮출 수 있도록, 기판의 양 측면에 절개부를 형성한 구성은 개시하지 않는다.

한국특허공개공보 제2006-0061709호

당 기술분야에서는, 소형 사이즈에서 인덕턴스 값은 일정 수준으로 유지하면서 직렬 저항의 값은 낮출 수 있는 파워 인덕터의 새로운 방안이 요구되어 왔다.

본 발명의 일 측면은, 본체; 및 상기 본체의 양 단부에 형성된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하며, 상기 본체는, 상부 및 하부 커버층; 중앙의 관통공과, 양 측면에 형성된 적어도 하나의 제1 절개부와, 각각의 모서리에 형성된 복수의 제2 절개부를 가지며, 상기 상부 및 하부 커버층 사이에 배치된 적어도 하나의 코일 지지층; 및 상기 코일 지지층의 양면에 형성되어 일단이 상기 제1 및 제2 외부 전극에 접속된 제1 및 제2 코일층을 포함하는 파워 인덕터를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 코일 지지층의 투자율은 상기 본체의 투자율 대비 80 % 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 코일 지지층의 상기 관통공과 상기 모든 제2 절개부의 면적 비는 0.60 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 코일 지지층의 상기 제1 절개부는 상기 코일 지지층의 길이 방향을 따라 하나의 장홈으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 코일 지지층의 상기 제1 절개부는 상기 코일 지지층의 길이 방향을 따라 복수 개가 이격되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 코일 지지층의 상기 제1 절개부는 상기 코일 지지층의 상기 제2 절개부와 연통되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 코일 지지층은 절연 또는 자성 재료로 형성된 기판으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 코일층의 둘레에 절연막이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 상부 및 하부 커버층; 중앙의 관통공과, 양 측면에 형성된 적어도 하나의 제1 절개부와, 각각의 모서리에 형성된 복수의 제2 절개부를 가지며, 상기 상부 및 하부 커버층 사이에 배치된 적어도 하나의 코일 지지층; 및 상기 코일 지지층의 양면에 형성되어 일단이 상기 제1 및 제2 외부 전극에 접속된 제1 및 제2 코일층; 을 포함하는 본체가 매트릭스 형태로 연결된 파워 인덕터용 자성체 모듈을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면은, 절연 또는 자성 재료로 이루어지며, 중앙에 관통공이 형성되고 양 측면에 적어도 하나의 제1 절개부가 형성되며 각각의 모서리에 복수의 제2 절개부가 형성된 기판을 마련하는 단계; 상기 기판의 양면에 제1 및 제2 코일층을 각각 형성하는 단계; 하부 커버층 상에 상기 제1 및 제2 코일층이 형성된 기판을 배치하는 단계; 상기 기판 상에 상부 커버층을 형성하여 본체를 구성하는 단계; 및 상기 본체의 양 단부에 상기 제1 및 제2 코일층의 인출된 부분과 각각 접속되도록 제1 및 제2 외부 전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 파워 인덕터의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판을 배치하는 단계 이전에, 상기 제1 및 제2 코일층이 배치된 기판의 둘레를 절연재료로 커버하는 단계가 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판을 배치하는 단계는, 상기 하부 커버층 상에 복수 개의 기판을 적층하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판을 마련하는 단계는, 상기 제1 절개부가 상기 기판의 길이 방향을 따라 하나의 장홈으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판을 마련하는 단계는, 상기 제1 절개부가 상기 기판의 양 측면을 일부만 남겨지도록 제거하여 복수 개가 이격된 상태로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 기판을 마련하는 단계는, 상기 제1 절개부를 상기 제2 절개부와 연통되도록 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 코일 지지층의 중앙과 양 측면 및 각각의 모서리에 플럭스 순환용 홈을 형성하여, 소형 사이즈에서도 높은 인덕턴스 특성을 구현하면서 낮은 직렬 저항 값을 갖는 파워 인덕터 및 그 제조 방법을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인덕터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A’선 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B' 선 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 여러 가지 변형 예에 따른 인덕터의 기판을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 파워 인덕터용 자성체 모듈의 구조를 나타낸 평단면도이다.
도 6은 도 5 중에서 기판만을 나타낸 평단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인덕터와 종래의 인덕터의 인덕턴스 값 및 직렬 저항 값을 비교하여 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 상세히 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소를 나타낸다.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, "제1" 및 "제2"라는 한정은 그 대상을 구분하기 위한 것에 지나지 않으며, 본 발명이 이러한 순서에 의해 제한되는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인덕터(1)는 본체(10)와, 본체(10)의 양 단부에 형성된 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)을 포함한다.

하기에서는 도 1의 "L 방향"을 "길이 방향", "W 방향"을 "폭 방향", "T 방향"을 "두께 방향"으로 설정하여 설명한다.

본체(10)는 직육면체일 수 있으며, 자성 재료로 이루어진 상부 및 하부 커버층(11, 12)과, 상부 및 하부 커버층(11, 12) 사이에 배치된 코일 지지층(30)과, 코일 지지층(30)의 양면에 각각 형성되며 일단이 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)과 각각 전기적으로 접속되는 제1 및 제2 코일층(41, 42)을 포함할 수 있다.

상부 및 하부 커버층(11, 12)은 페라이트 또는 금속 자성분말과 폴리머의 복합체로 이루어진 페이스트로 이루어지거나, 니켈-아연-구리 페라이트와 같은 자성체를 포함하는 기판으로 이루어질 수 있다.

이러한 상부 및 하부 커버층(11, 12)은 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 기본적인 전기적 특성이 저하되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.

제1 및 제2 외부 전극(21, 22)은 전기 전도성을 부여할 수 있는 금속으로, 예컨대 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐 및 이들의 합금으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다.

이때, 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)의 표면에 필요시 니켈-도금층(미도시) 또는 주석 도금층(미도시)이 더 형성될 수 있다.

코일 지지층(30)은 예컨대 감광성 폴리머와 같은 절연 재료 또는 페라이트와 같은 자성 재료로 이루어진 기판 등으로 제작될 수 있다.

또한, 이웃하는 제1 또는 제2 코일층(41, 42) 사이에 감광성 절연 재료가 개재되며, 제1 및 제2 코일층(41, 42)은 도전성 비아(미도시)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 도전성 비아는 코일 지지층(30)에 두께 방향을 따라 관통되게 관통공(미도시)을 형성한 후, 상기 관통공에 도전성 페이스트를 충전하는 등의 방법으로 형성할 수 있다.

인덕턴스 값을 증가시키려면 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 턴(Turn) 수 또는 길이를 늘려야 한다.

그러나, 코일 지지층(30)의 관통공(63)의 크기가 어느 정도 확보되어야 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 증가된 턴 수만큼 인덕턴스 값이 증가할 수 있으므로, 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 턴 수를 늘리는 데 한계가 있다.

또한, 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 턴 수를 늘리기 위해 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 선 폭을 줄이는 경우 저항 값이 증가되는 문제점이 있다.

한편, 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 길이를 늘리는 경우에도 이와 비례하여 저항 값이 증가될 수 있다.

따라서, 본 실시 예에서는, 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 길이를 줄여 저항 값은 줄이면서도 인덕턴스 값은 일정 수준으로 유지할 수 있는 구조를 아래와 같이 제안한다.

본 실시 예에 의한 코일 지지층(30)은 중앙에 관통공(63)이 형성되고, 길이 방향을 따라 양 측면에 제1 절개부(61)가 형성되며, 각각의 모서리에는 복수의 제2 절개부(62)가 형성될 수 있다.

코일 지지층(30)은 본체(10)의 자성 재료에 비해 투자율이 낮기 때문에 플럭스(flux)가 원활하게 순환하지 못해 인덕턴스 값이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.

그러나, 본 실시 예에서는 관통공(63)과 제1 및 제2 절개부(61, 62)를 통해 플럭스의 순환이 원활해지므로 인덕턴스 값의 급격한 저하를 방지하면서 직렬 저항 값이 증가하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

하기 표 1은 관통공(63)과 제2 절개부(62)의 면적 비에 따른 인덕턴스 값의 변화를 나타낸 것이다. 여기서, 인덕턴스 변화율(%)은 샘플 1의 인덕턴스 값에 대하여 샘플 2 내지 샘플 7의 인덕턴스 값이 감소하는 비율을 나타낸다.

	관통공의 면적	제2 절개부의 면적	제2 절개부/관통공 면적 비	인덕턴스 (uH)	인덕턴스 변화율(%)
샘플 1	0.902655	0.899	0.99	1.05	0
샘플 2	0.902655	0.811	0.90	1.02	3
샘플 3	0.902655	0.724	0.80	0.98	6
샘플 4	0.902655	0.636	0.70	0.92	12
샘플 5	0.902655	0.541	0.60	0.88	16
샘플 6	0.902655	0.454	0.50	0.62	41
샘플 7	0.902655	0.363	0.40	0.41	61

[표 1]을 참조하면, 관통공의 면적을 0.902655로 고정했을 때, 관통공(63)과 제2 절개부(62)의 면적 비에 따라 인덕턴스 값이 변화될 수 있음을 확인할 수 있다.특히, 관통공(63)과 제2 절개부(62)의 면적 비가 50 % 이하로 낮아지는 샘플 6 및 샘플 7의 경우, 인덕턴스의 값이 각각 샘플 5의 0.88에서 0.62로, 샘플 6의 0.62에서 0.41로 급격히 저하되며, 인덕턴스 변화율도 샘플 5의 16 %에서 41 %로, 샘플 6의 41 %에서 61 %로 급격히 저하되므로, 일정 수준의 인덕턴스 값을 유지하기 위한 관통공(63)과 제2 절개부(62)의 면적 비는 적어도 60 %(0.60) 이상이 되어야 함을 확인할 수 있다.

이러한 코일 지지층(30)의 제1 및 제2 코일층(41, 42)은 대체로 나선형의 구조를 가지는 것으로서, 사각형, 오각형, 육각형 등의 다각형, 원형, 타원형 등일 수 있으며 필요시 불규칙한 모양일 수 있다.

다만, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(10)가 직육면체인 경우 제1 및 제2 코일층(41, 42)이 사각형이어야 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 면적이 최대화되어 유도되는 자기장의 세기를 최대화시킬 수 있다.

이러한 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 일단은 코일 지지층(30)의 일 단부로 각각 인출되어 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)과 전기적으로 접속될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 타단은 코일 지지층(30)의 중심 부근에 위치하여 비아 도체(미도시) 등을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 제1 및 제2 코일층(41, 42)은 투자율이 본체(10)의 투자율 대비 80 % 이하일 수 있으며, 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있으나, 본 발명의 제1 및 제2 코일층(41, 42)은 도전성을 부여할 수 있는 재료로 이루어지면 족하다. 따라서, 본 발명의 제1 및 제2 코일층(41, 42)이 상기 나열된 금속에 한정되는 것은 아니다.

한편, 제1 및 제2 코일층(41, 42)과 본체(10)의 절연을 위해 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 둘레에 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 표면을 둘러싸도록 절연막(50)이 형성될 수 있다.

이러한 절연막(50)은 절연 특성을 갖는 재료로 이루어지는 것이며, 예컨대 폴리머 등을 사용할 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 코일 지지층(30)에 형성된 제1 및 제2 절개부(61, 62)는 필요시 다양한 형태로 변형될 수 있다.

도 4a 내지 도 4f는 제1 및 제2 절개부(61, 62)의 변형 예 중 일부를 나타낸 것이다. 여기서, 코일 지지층(30)의 관통공(63)은 설명의 편의를 위해 표시하지 않았다.

도 4a를 참조하면, 제1 절개부(601) 및 제2 절개부(602)는 코일 지지층(300)의 양 측면으로 인출된 2 쌍의 제1 연장부(302) 및 코일 지지층(300)의 양 단부로 인출된 제2 연장부(301)에 의해 서로 이격되게 구분될 수 있다.

이때, 제1 절개부(601)는 2 개의 제1 연장부(302)에 의해 코일 지지층(300)의 길이 방향을 따라 하나의 장홈으로 형성될 수 있으며, 그 내측 모서리면(304)은 직각 면으로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2 절개부(602)는 코일 지지층(300)의 네 모서리에 일명 "모따기" 형태로 각각 형성되며, 그 내측면(303)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 필요시 평평한 면으로 형성되는 등 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4b를 참조하면, 제1 절개부(611) 및 제2 절개부(612)는 코일 지지층(310)의 양 측면으로 인출된 2 쌍의 제1 연장부(312) 및 코일 지지층(310)의 양 단부로 인출된 제2 연장부(311)에 의해 서로 이격되게 구분될 수 있다.

이때, 제1 절개부(611)는 2 개의 제1 연장부(302)에 의해 코일 지지층(300)의 길이 방향을 따라 하나의 장홈으로 형성될 수 있으며, 그 내측 모서리면(314)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2 절개부(612)는 코일 지지층(310)의 네 모서리에 일명 "모따기" 형태로 각각 형성되며, 그 내측면(313)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 필요시 평평한 면으로 형성되는 등 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4c를 참조하면, 제1 절개부(621) 및 제2 절개부(622)는 코일 지지층(320)의 양 측면으로 인출된 1 쌍의 제1 연장부(322) 및 코일 지지층(320)의 양 단부로 인출된 제2 연장부(321)에 의해 서로 이격되게 구분될 수 있다.

이때, 제1 절개부(621)는 제1 연장부(322)에 의해 코일 지지층(300)의 길이 방향을 따라 서로 이격된 2 개의 홈으로 구분될 수 있으며, 제2 연장부(321)에 의해 구분되어 서로 인접한 제1 절개부(621) 및 제2 절개부(622)는 서로 연통되도록 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2 절개부(622)의 내측면(323)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 필요시 평평한 면으로 형성되는 등 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4d를 참조하면, 제1 절개부(631) 및 제2 절개부(632)는 코일 지지층(330)의 양 측면으로 인출된 복수의 제1 연장부(332) 및 코일 지지층(330)의 양 단부로 인출된 제2 연장부(331)에 의해 서로 이격되게 구분될 수 있다.

이때, 제1 절개부(631)는 복수의 제1 연장부(322)에 의해 코일 지지층(300)의 길이 방향을 따라 서로 이격된 복수의 홈으로 구분될 수 있으며, 그 내측 모서리면(334)은 직각 면으로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2 절개부(632)는 코일 지지층(330)의 네 모서리에 일명 "모따기" 형태로 각각 형성되며, 그 내측면(333)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 필요시 평평한 면으로 형성되는 등 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4e를 참조하면, 제1 절개부(641) 및 제2 절개부(642)는 코일 지지층(340)의 양 측면으로 인출된 2 쌍의 제1 연장부(342a) 및 코일 지지층(340)의 양 단부로 인출된 제2 연장부(341)에 의해 서로 이격되게 구분될 수 있다.

이때, 제1 절개부(641)의 내측 모서리면(344)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2 절개부(642)는 코일 지지층(340)의 네 모서리에 일명 "모따기" 형태로 각각 형성되며, 그 내측면(343)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 필요시 평평한 면으로 형성되는 등 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4f를 참조하면, 제1 절개부(651) 및 제2 절개부(652)는 코일 지지층(350)의 양 측면으로 인출된 복수의 제1 연장부(352) 및 코일 지지층(350)의 양 단부로 인출된 제2 연장부(351)에 의해 서로 이격되게 구분될 수 있다.

이때, 제1 절개부(651)는 복수의 제1 연장부(352)에 의해 코일 지지층(350)의 길이 방향을 따라 서로 이격된 복수의 홈으로 구분될 수 있으며, 그 내측 모서리면(354)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제2 절개부(652)는 코일 지지층(350)의 네 모서리에 일명 "모따기" 형태로 각각 형성되며, 그 내측면(353)은 완곡 면으로 형성될 수 있으나 필요시 평평한 면으로 형성되는 등 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5 및 도 6은 위와 같이 구성된 파워 인덕터(1)에서 본체(10)의 양 단부에 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)을 형성하기 이전 구조의 본체(10) 복수 개를 매트릭스 형태로 연결한 파워 인덕터용 자성체 모듈(100)을 나타낸다.

여기서, 도면부호 70은 자성체 모듈(100)을 각각의 파워 인덕터 제작을 위한 단위 자성체로 절단하기 위한 절단선을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 인덕터와 종래의 파워 인덕터의 인덕턴스 값 및 직렬 저항 값을 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 7을 참조하면, 플럭스 순환용 홈을 갖는 본 실시 예의 경우 인덕턴스 값은 0.94 uH이고 플럭스 순환용 홈이 없는 종래 예는 인덕턴스 값이 0.95 uH로서, 실시 예의 인덕턴스 값은 종래 예에 비해 약 1 % 정도 작아진다.

또한, 직렬 저항의 값은 본 실시 예의 경우 198.8 mΩ이고 종래 예는 직렬 저항의 값이 231.1 mΩ으로 실시 예의 직렬 저항 값이 종래 예에 비해 약 14 % 정도 감소함을 확인할 수 있다.

일반적으로 인덕턴스 값은 코일의 턴(turn) 수와 길이에 비례하여 늘어나며, 직렬 저항의 값 또한 코일의 턴 수와 길이에 비례하여 증가한다.

파워 인덕터의 경우 요구되는 인덕턴스 값을 만족시키면서 최대한 직렬 저항의 값을 낮게 유지하는 것이 필요한데, 사이즈가 큰 인덕터의 경우 코일의 선 폭이나 두께를 크게 할 수 있기 때문에 직렬 저항 값의 증가로 인한 제품 특성 저하의 문제가 발생하지 않을 수 있다.

그러나, 제품의 소형화 경향에 따라 인덕터의 사이즈가 작아지면 코일의 선 폭이나 두께를 증가시키기엔 한계가 있게 되고, 이로 인해 직렬 저항의 값이 증가하면서 제품 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

본 실시 예에서는 코일 지지층(30)에 형성된 관통공(63)과 제1 및 제2 절개부(61, 62)에 의해 종래의 박막형 파워 인덕터와 비교할 때, 비슷한 수준의 인덕턴스 값을 유지하면서도 직렬 저항의 값은 현저히 낮출 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 실시 예의 경우 소형 사이즈에서도 코일층의 크기를 최대한 크게 만들어 인덕턴스 값을 요구 값에 맞추면서 직렬 저항 값은 줄일 수 있는 제품을 생산할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 파워 인덕터의 제조 방법을 설명한다.

먼저 절연 또는 자성 재료로 이루어진 기판을 마련한다.

여기서 기판은 앞서 설명한 코일 지지층을 나타내므로 동일한 도면부호 30으로 기재하기로 한다.

이러한 기판(30)은 중앙에 관통공(63)이 형성되도록 하고, 양 측면에는 적어도 하나의 제1 절개부(61)가 형성되도록 하며, 각각의 모서리에는 복수의 제2 절개부(62)가 형성되도록 하여 플럭스의 순환을 원활하게 하도록 한다.

이때, 제1 절개부(61)는 기판(30)의 길이 방향을 따라 장홈으로 형성하거나, 기판(30)의 양 측면 중 일부를 남기고 절삭하여 서로 구분된 복수 개의 홈으로 형성할 수 있다. 또한, 제1 절개부(61)는 필요시 제2 절개부(61)와 서로 연통되는 구조로 형성할 수 있다.

다음으로, 기판(30)의 양면에 제1 및 제2 코일층(41, 42)을 각각 형성한다.

제1 및 제2 코일층(41, 42)은, 기판(30)의 일면에 도전성 페이스트를 도금하여 제1 코일층(41)을 형성한 후, 기판(30)을 관통하는 도전성 비아를 형성하고, 제1 코일층(41)이 형성된 반대 면에 도전성 페이스트를 도금하여 제2 코일층(41)을 형성하는 순서로 구성할 수 있으며, 제1 및 제2 코일층(41, 42)은 상기 도전성 비아에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 도전성 비아는 레이저 또는 펀칭기 등을 이용하여 기판(30)의 두께 방향으로 관통공을 형성한 후, 상기 관통공에 도전성 페이스트를 충전하는 등의 방법으로 형성할 수 있다.

이때, 상기 도전성 페이스트는 전기 전도성을 부여할 수 있는 금속으로, 예컨대 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐 및 이들의 합금으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 코일층(41, 42)과 상기 도전성 비아는 보다 안정적인 전기적 특성을 위해 모두 동일한 재료로 이루어질 수 있다.

다음으로, 자성체 재료로 이루어진 하부 자성층(12) 상에 앞서 제1 및 제2 코일층(41, 42)이 형성된 기판(30)을 배치한다.

이때, 기판(30)은 본체(10)의 두께 방향으로 복수 개를 적층할 수 있으며, 그 적층되는 방향을 따라 이웃하는 기판(30)의 제1 또는 제2 코일층(41, 42)의 일 단부는 각각 비아 도체(미도시)를 통해 접촉하여 서로 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 둘레에 절연 특성을 가진 폴리머와 같은 재료를 이용하여 그 표면이 둘러싸이도록 절연막을 형성할 수 있다.

다음으로, 제1 코일층(41)이 형성된 기판(30) 상에 페라이트 또는 금속 자성분말과 폴리머의 복합체로 이루어진 재료로 상부 자성층(11)을 형성하여 본체(10)를 제작한다.

상부 자성층(11)은 페라이트 또는 금속 자성분말과 폴리머의 복합체로 이루어진 재료로 된 커버 시트를 기판(30) 상에 더 적층하거나, 이와 동일한 재료로 이루어진 페이스트를 캐스팅하여 형성할 수 있다.

다음으로, 본체(10)의 양 단부에 제1 및 제2 코일층(41, 42)의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)을 형성한다.

이때, 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)은 도전성 페이스트에 본체(10)를 침지하는 방법, 본체(10)의 양 단부에 도전성 페이스트를 인쇄하거나, 증착 및 스퍼터링 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

상기 도전성 페이스트는 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)에 전기 전도성을 부여할 수 있는 금속으로, 예컨대 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐 및 이들의 합금으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 외부 전극(21, 22)의 표면에는 필요시 니켈 도금층 및 주석 도금층을 더 형성할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구 범위에 의해 한정하고자 한다.

따라서, 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

1 ; 인덕터
10 ; 본체
11 ; 상부 커버층
12 ; 하부 커버층
21, 22 ; 제1 및 제2 외부 전극
30, 300, 310, 320, 330, 340, 350 ; 코일 지지층(기판)
41. 42 ; 제1 및 제2 코일층
50 ; 절연막
61 ; 제1 절개부
62 ; 제2 절개부
63; 관통공
70 ; 절단선
100 ; 자성체 모듈

Claims (16)

1. 본체; 및
   상기 본체의 양 단부에 형성된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하며,
   상기 본체는, 상부 및 하부 커버층; 중앙의 관통공과, 양 측면에 형성된 적어도 하나의 제1 절개부와, 각각의 모서리에 형성된 복수의 제2 절개부를 가지며, 상기 상부 및 하부 커버층 사이에 배치된 적어도 하나의 코일 지지층; 및 상기 코일 지지층의 양면에 형성되어 일단이 상기 제1 및 제2 외부 전극에 접속된 제1 및 제2 코일층; 을 포함하고,
   상기 제1 절개부가 일면이 개방된 형태로 형성되고,
   상기 코일 지지층의 상기 제1 절개부는 상기 코일 지지층의 상기 제2 절개부와 연통되도록 형성되고, 상기 제2 절개부는 상기 제1 절개부와 연통되면서 상기 제1 절개부 보다 상기 코일 지지층의 폭 방향으로 더 깊게 형성되는 파워 인덕터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 코일 지지층의 투자율이 상기 본체의 투자율 대비 80 % 이하인 것을 특징으로 하는 파워 인덕터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 코일 지지층의 관통공과 모든 제2 절개부의 면적 비가 0.60 이상인 것을 특징으로 하는 파워 인덕터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 코일 지지층의 상기 제1 절개부는 상기 코일 지지층의 길이 방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 파워 인덕터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 코일 지지층의 상기 제1 절개부는 상기 코일 지지층의 길이 방향을 따라 복수 개가 이격되도록 형성된 것을 특징으로 하는 파워 인덕터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 코일 지지층은 절연 또는 자성 재료로 이루어진 기판인 것을 특징으로 하는 파워 인덕터.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 코일층의 둘레에 절연막이 형성된 것을 특징으로 하는 파워 인덕터.
   
8. 상부 및 하부 커버층;
   중앙의 관통공과, 양 측면에 형성된 적어도 하나의 제1 절개부와, 각각의 모서리에 형성된 복수의 제2 절개부를 가지며, 상기 상부 및 하부 커버층 사이에 배치된 적어도 하나의 코일 지지층; 및
   상기 코일 지지층의 양면에 형성되어 일단이 외부로 노출되는 제1 및 제2 코일층; 을 포함하는 본체가 매트릭스 형태로 연결되고,
   상기 제1 절개부가 일면이 개방된 형태로 형성되고,
   상기 코일 지지층의 상기 제1 절개부는 상기 코일 지지층의 상기 제2 절개부와 연통되도록 형성되고, 상기 제2 절개부는 상기 제1 절개부와 연통되면서 상기 제1 절개부 보다 상기 코일 지지층의 폭 방향으로 더 깊게 형성되는 파워 인덕터용 자성체 모듈.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 코일 지지층의 투자율이 상기 본체의 투자율 대비 80 % 이하인 것을 특징으로 하는 파워 인덕터용 자성체 모듈.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 코일 지지층의 관통공과 모든 제2 절개부의 면적 비가 0.60 이상인 것을 특징으로 하는 파워 인덕터용 자성체 모듈.
    
11. 절연 또는 자성 재료로 이루어지며, 중앙에 관통공이 형성되고 양 측면에 일면이 개방된 형태로 적어도 하나의 제1 절개부가 형성되며 각각의 모서리에 복수의 제2 절개부가 형성된 기판을 마련하는 단계;
    상기 기판의 양면에 제1 및 제2 코일층을 각각 형성하는 단계;
    하부 커버층 상에 상기 제1 및 제2 코일층이 형성된 상기 기판을 배치하는 단계;
    상기 기판 상에 상부 커버층을 형성하여 본체를 구성하는 단계; 및
    상기 본체의 양 단부에 상기 제1 및 제2 코일층의 인출된 부분과 접속되도록 제1 및 제2 외부 전극을 형성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 기판을 마련하는 단계는, 상기 제1 절개부를 상기 제2 절개부와 연통되도록 형성하고, 상기 제2 절개부는 상기 제1 절개부와 연통되면서 상기 제1 절개부 보다 폭 방향으로 더 깊게 형성하는 파워 인덕터의 제조 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 기판을 배치하는 단계 이전에, 상기 제1 및 제2 코일층이 배치된 상기 기판의 둘레를 절연 재료로 커버하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 파워 인덕터의 제조 방법.
    
13. 제11항에 있어서,
    상기 기판을 배치하는 단계는, 상기 하부 커버층 상에 복수 개의 기판을 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파워 인덕터의 제조 방법.
    
14. 제11항에 있어서,
    상기 기판을 마련하는 단계에서, 상기 제1 절개부는 상기 기판의 길이 방향을 따라 형성하는 것을 특징으로 하는 파워 인덕터의 제조 방법.
    
15. 제11항에 있어서,
    상기 기판을 마련하는 단계에서, 상기 제1 절개부는 상기 기판의 양 측면을 일부만 남겨지도록 제거하여 복수 개가 이격된 상태로 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 파워 인덕터의 제조 방법.
    
16. 제11항에 있어서,
    상기 기판을 마련하는 단계는, 상기 제1 절개부를 상기 제2 절개부와 연통되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 파워 인덕터의 제조 방법.

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