KR102064079B1

KR102064079B1 - 인덕터

Info

Publication number: KR102064079B1
Application number: KR1020180064147A
Authority: KR
Inventors: 김미금; 문병철; 류정걸
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2020-01-08
Also published as: US11127523B2; CN110556237B; CN110556237A; KR20190138057A; US20190371513A1

Abstract

본 개시는 지지 부재, 코일 및 상기 지지 부재와 코일을 봉합하는 봉합재를 포함하는 바디와, 상기 바디의 외부면에 배치되어 상기 코일과 연결되는 외부전극을 포함하는 인덕터이다. 상기 지지 부재는 관통홀 및 상기 관통홀과 이격된 비아홀을 포함하고, 상기 코일은 상기 지지 부재의 일면에 배치되는 제1 코일과 상기 지지 부재의 상기 일면에 대향하는 타면에 배치되는 제2 코일을 포함하고, 상기 제1 및 제2 코일은 상기 비아홀을 충진하는 비아에 의해 서로 연결되고, 상기 비아는 상기 제1 코일의 측면과 상기 제2 코일의 상면을 연속적으로 감싼다.

Description

인덕터 {INDUCTOR}

본 개시는 인덕터에 관한 것이며, 구체적으로 박막형 파워 인덕터에 관한 것이다.

최근 PC 용 CPU 및 스마트폰, 태블릿 PC 등 휴대기기의 다기능화, 고성능화, 소형/경량화 됨에 따라 그에 사용되는 전자부품 또한 필연적으로 고성능화, 소형/경량/박형화, 나아가 다기능 집적화가 요구된다. 휴대기기의 전원단의 DC-DC Converter에 주로 채용되는 파워 인덕터도 소형화, 박막화에 대한 개발이 지속적으로 요구된다.

한국 특허공개공보 제10-1999-0066108 호

본 개시가 해결하고자 하는 과제는 간단한 공정을 통해 양호한 수준의 Isat 을 구현한 인덕터를 제공하는 것이다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 지지 부재, 코일 및 상기 지지 부재와 코일을 봉합하는 봉합재를 포함하는 바디; 및 상기 바디의 외부면에 배치되어 상기 코일과 연결되는 외부전극; 을 포함하고, 상기 지지 부재는 관통홀 및 상기 관통홀과 이격된 비아홀을 포함하고, 상기 코일은 상기 지지 부재의 일면에 배치되는 제1 코일과 상기 지지 부재의 상기 일면에 대향하는 타면에 배치되는 제2 코일을 포함하고, 상기 제1 및 제2 코일은 상기 비아홀을 충진하는 비아에 의해 서로 연결되고, 상기 비아는 상기 제1 코일의 측면과 상기 제2 코일의 상면을 연속적으로 감싼다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 제1 및 제2 코일의 각각은 복수 도전층을 포함한다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 제1 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제1 시드층 및 상기 제2 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제2 시드층은 직사각형의 단면 형상을 가진다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 제1 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제1 시드층 및 상기 제2 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제2 시드층의 하부는 지지 부재와 가까워질수록 폭이 넓어진다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 제1 및 제2 시드층의 상기 하부의 측면은 곡선이다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 제1 시드층의 측면은 비아홀로부터 이격된다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 제2 시드층의 상면은 상기 지지 부재의 상기 타면과 동일 평면상에서 상기 비아홀을 봉합하도록 배치된다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 비아는 상기 제1 코일의 최내측 코일 패턴의 일 단부와 직접 연결된다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 비아는 상기 제2 코일의 최내측 코일 패턴의 일 단부와 직접 연결된다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 제1 코일의 최내측 코일 패턴의 일 단부의 측면과 상기 비아는 경계없이 일체로 구성된다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 지지 부재와 수직하는 상기 비아홀의 가상의 중심선을 기준으로, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 서로 어긋나도록 배치된다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 지지 부재의 두께는 10㎛ 이상 20㎛이하이다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 지지 부재는 절연 필름이다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면,상기 봉합재는 상기 관통홀을 충진한다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 비아의 상면의 적어도 일부는 절연층에 의해 감싸진다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터에 의하면, 상기 비아의 상면의 전체는 상기 제1 코일의 일단부에 의해 덮여진다.

본 개시의 여러 효과 중 하나는 공정비용 및 시간을 감소시킬 수 있으면서, 코일의 자성재료 충진율은 증가시키고, 지지 부재의 두께는 감소시킨 인덕터를 제공하는 것이다.

도1 은 본 개시의 일 예에 따른 인덕터의 개략적인 사시도이다.
도2 는 도1 의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도3 은 도2 의 일 변형예에 따른 단면도이다.
도4 는 도2 의 다른 일 변형예에 따른 단면도이다.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 개시의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 개시를 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 요소이다.

그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 본 개시의 일 예에 따른 인덕터를 설명하되, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도1 은 본 개시의 일 예에 따른 인덕터 (100) 의 개략적인 사시도이고, 도2 는 도1 의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도1 및 도2 를 참고하면, 인덕터 (100) 는 바디 (1) 와 상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극 (2) 을 포함한다.

상기 외부전극 (2) 은 상기 바디 (1) 내의 코일의 단부와 연결되기 때문에, 전도성이 우수한 재질로 구성된다. 상기 외부전극은 다층으로 구성되며, 그 중 전도성 수지층을 포함할 수 있으며, 최외측으로는 Ni 도금층, Sn 도금층을 순차로 도금할 수 있다. 상기 외부전극의 형상은 당업자가 필요에 따라 적절하게 설계 변경할 수 있으며, 도1 에 도시된 것과 같이 알파벳 C 자형 형상을 가질 수 있으며, 그 외 하면 전극, L자형 전극일 수도 있다.

상기 바디 (1) 는 두께(T) 방향으로 서로 마주하는 상면 및 하면, 길이 (L) 방향으로 서로 마주하는 제1 단면 및 제2 단면, 폭(W) 방향으로 서로 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하여 육면체 형상일 수 있다. 상기 바디 (1) 는 봉합재 (11) 를 포함하는데, 실질적으로 상기 봉합재 (11) 와 상기 봉합재를 감싸는 절연물질 (미도시)에 의해 상기 바디의 형상이 정의된다.

상기 바디 (1) 의 상기 봉합재 (11) 는 자성 특성을 가지는 물질이면 제한없이 적용될 수 있는데, 자성 물질과 수지의 복합재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 물질은 페라이트 또는 철 (Fe), 크롬 (Cr), 알루미늄 (Al) 또는 니켈 (Ni) 의 금속 입자나 실리콘 (Si), 붕산(B), 니오븀(Nb) 등도 포함할 수 있다. 상기 수지는 에폭시 수지일 수 있다. 상기 복합재는 에폭시 수지에 상기 자성 물질이 분산된 구조를 가질 수 있다.

상기 봉합재 (11) 에 의해 코일 (12) 과 상기 코일을 지지하는 지지 부재 (13) 가 봉합된다.

상기 지지 부재(13) 는 중앙에 관통홀 (H) 과 이와 이격된 비아홀 (v) 을 포함한다. 상기 관통홀의 내부로 봉합재를 충진하여, 코일의 자기장의 흐름을 용이하게 하고, 인덕터의 투자율을 향상할 수 있다. 또한, 상기 비아홀 (v) 은 상기 비아홀의 내부로 전도성 물질을 충진하여 비아를 구성함으로써, 상기 지지 부재의 일면 및 타면에 각각 배치되는 제1 코일 및 제2 코일 (121, 122) 을 서로 연결하도록 할 수 있다.

상기 지지 부재 (13) 는 코일을 지지하는 기능을 하기 때문에 적절한 기계적 강성을 가지고 있어야 하지만, 그 두께 (T1) 는 박막화되는 것이 바람직하다. 상기 두께 (T1) 는 60㎛ 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 보다 박막화하기 위해서는 10㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 지지 부재의 두께가 10㎛ 보다 얇은 경우, 코일을 지지하기에 충분한 강성을 구현하기에 어려움이 있고, 상기 지지 부재의 두께가 30㎛ 보다 큰 경우, 상대적으로 코일의 상부 및 하부에 충진될 봉합재의 두께가 줄어들어 Isat 열화의 문제가 있을 수 있다.

상기 지지 부재 (13) 는 절연 필름일 수 있으며, 예를 들어, 공지의 ABF (Ajimoto Build-Up) 필름 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 지지 부재의 일면 상에는 제1 코일 (121) 이 배치되고, 상기 일면과 대향하는 상기 지지 부재의 타면 상에는 제2 코일 (122) 이 배치된다.

상기 제1 및 제2 코일 (121, 122) 은 일 방향을 따라 권선된 스파이럴 형태를 가진다.

상기 제1 및 제2 코일은 상기 지지 부재와 수직한 비아홀 내부의 가상의 중심선 (L) 을 기준으로 서로 어긋나도록 배치된다. 종래의 경우, 비아홀 내부의 가상의 중심선을 중앙으로 하여, 서로 중첩되도록 배치되는데, 도2 를 참고하면, 상기 제1 코일은 상기 가상의 중심선(L)에 대하여 길이 방향의 좌측으로 치우쳐지도록 배치되는 반면, 상기 제2 코일은 상기 가상의 중심선(L) 과 나란하도록 배치된다.

상기 제1 및 제2 코일은 복수의 도전층을 포함한다.

상기 제1 코일의 복수의 도전층 중 가장 아래 배치되어 지지 부재와 직접 접하는 도전층은 제1 시드층 (1211) 이며, 상기 제1 시드층 상에 배치되는 도전층은 제1 도금층 (1212) 이다. 마찬가지로, 상기 제2 코일의 복수의 도전층 중 가장 아래 배치되어 지지 부재와 직접 접하는 도전층은 제2 시드층 (1221)이며, 상기 제2 시드층 상에 배치되는 도전층은 제2 도금층 (1222) 이다.

상기 제1 및 제2 시드층을 형성하는 방식은 제한이 없으나, 본 개시의 경우, 지지 부재의 일면 및 타면의 각각에 소정의 두께 (실질적으로, 제1 및 제2 시드층의 두께와 동일함) 를 가지는 베이스 도금층을 형성한 후, 이 베이스 도금층을 패터닝하는 방식이 유리하다. 베이스 도금층을 패터닝하는 방식은 Substractive 공법일 수 있는데, 이는 상기 베이스 도금층의 두께, 즉, 제1 및 제2 시드층의 두께가 두껍지 않기 때문에, 적용이 용이하다.

상기 제1 및 제2 시드층은 베이스 도금층을 substrative 공법을 활용하여 패터닝한 것이므로, 그 단면의 형상이 도2 에 도시된 것과 같이, 직사각형 형상을 가질 수 있다. 한편, 도4 는 도2 의 일 변형예에 따른 인덕터 (300) 의 단면도이다. 도4 의 인덕터는 도2 의 인덕터 (100)와 대비하여, 제1 및 제2 시드층의 단면 형상에서, 제1 및 제2 시드층의 하부의 선폭 (w2) 이 상부의 선폭 (w1) 보다 더 넓고, 측면이 곡선인 것에 차이가 있다. 도4 의 인덕터 (300) 의 상기 제1 및 제2 시드층 (31211, 31221) 의 단면 형상은 제1 및 제2 시드층의 패터닝시 Tenting 공법을 활용하여 베이스 도금층을 식각하여 구현할 수 있다. 상기 제1 및 제2 시드층 (31211, 31221) 은 지지 부재와 시드층 간의 접촉 면적이 시드층의 상면의 선폭에 비해 상대적으로 넓기 때문에, 제1 및 제2 코일이 지지 부재 상에 안정적으로 부착될 수 있다.

다시, 도2 를 참고하면, 제1 및 제2 코일은 비아 (123) 에 의해 연결된다. 상기 비아 (123) 는 비아홀을 충진한 전도성 물질로 정의될 수 있다. 상기 비아는 상기 제1 코일의 측면과 상기 제2 코일의 상면을 연속적으로 감싸는 구조로 구성된다. 상기 비아는 비아를 형성하기 위한 별도의 공정을 갖지 않고, 제1 및 제2 시드층 상에 제1 및 제2 도금층을 형성하는 공정과 동시에 형성된다. 그 결과, 상기 제1 시드층 중 제1 코일의 단부를 구성하는 부분의 제1 시드층 (1211a) 을 덮는 제1 도금층은 상기 비아 (123) 로 대체되는 것이다. 그 결과, 상기 비아가 감싸는 제1 코일의 측면은 상기 제1 시드층 (1211a) 의 측면이며, 상기 비아가 감싸는 제2 코일의 상면은 제2 코일의 단부를 구성하는 부분의 제2 시드층 (1221a) 의 상면이다.

상기 제1 및 제2 코일의 표면은 절연층 (14) 에 의해 코팅되는데, 상기 절연층을 형성하는 방식은 절연 코팅, 절연 시트의 적층이나 화학기상증착 (CVD) 등 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 상기 절연층 (14) 을 형성할 때, 비아의 표면 상에도 상기 절연층이 형성되는 것은 물론이다. 상기 절연층 (14) 의 재질은 가공성이 우수하며 절연 특성이 우수한 것이 적절하며, 예를 들어, 에폭시, 폴리이미드, 페릴렌 등의 수지가 적용될 수 있다.

도3 은 도2 의 인덕터 (100) 의 일 변형예에 따른 인덕터 (200) 의 단면도이다. 도3 의 인덕터 (200) 는 도2 의 인덕터 (100) 와 대비하여 비아의 사이즈만이 상이하며, 실질적으로는 동일한 구성을 포함한다. 설명의 편의를 위하여, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

도3 에서 인덕터 (200) 의 비아 (2123) 는 전술한 인덕터 (100) 의 비아 (123) 에 비해 선폭이 더 두껍다. 도3 을 참고하면, 비아 (2123) 의 일 측면(L1) 은 그와 인접한 비아홀의 일 측면 (L2) 과 대비하여 동일 평면 상에 배치된다. 물론, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 당업자가 필요에 따라 상기 일 측면 (L1) 을 상기 일 측면 (L2) 보다 외측까지 연장할 수 있음은 물론이다. 상기 비아 (2123) 를 더 두껍게 하기 위한 방법은 도금액의 농도, 도금 속도 내지 도금 시간 등을 제어함으로써 구현할 수 있다.

상기 비아 (2123) 의 선폭을 더 두껍게 함으로써, 제1 및 제2 코일 간의 비아의 연결성을 강화할 수 있다.

구체적으로 도시하지는 않았으나, 당업자는 필요에 따라, 상기 비아 (2123) 의 선폭을 두껍게 하면서, 제1 및 제2 시드층을 덮는 제1 및 제2 도금층의 선폭 및/또는 두께를 증가시킬 수도 있다. 상기 비아는 상기 제1 및 제2 도금층이 형성되는 것과 동시에 형성되기 때문에 당업자가 적용되는 도금 시간이나 도금액의 농도 등을 제어하여 상기 비아, 제1 및 제2 도금층들의 사이즈를 적절하게 제어할 수 있는 것이다.

전술한 인덕터에 의할 경우, 공지의 CCL (Copper Clad Laminate) 기판이나, 박막의 지지 부재의 양 면에 베이스 도금층을 포함하는 기판을 활용함으로써, 별도의 시드층 형성을 위한 도금 공정을 생략한 인덕터를 제공할 수 있다. 구체적으로 미리 마련된 상기 CCL 기판 상의 동박층이나 상기 베이스 도금층을 시드층으로 활용함으로써, 고종횡비를 필요로 하지 않는 저가의 저 종횡비를 가지는 인덕터 제공에 대한 요구를 만족시킬 수 있다.

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

한편, 본 개시에서 사용된 "일 예"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일 예들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일예에서 설명된 사항이 다른 일예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

한편, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

100: 인덕터
1: 바디
21, 22: 제1 및 제2 외부전극
11: 봉합재
12: 코일
13: 지지 부재
121, 122: 제1 및 제2 코일
123: 비아
14: 절연층

Claims

지지 부재, 코일 및 상기 지지 부재와 코일을 봉합하는 봉합재를 포함하는 바디; 및
상기 바디의 외부면에 배치되어 상기 코일과 연결되는 외부전극; 을 포함하고,
상기 지지 부재는 관통홀 및 상기 관통홀과 이격된 비아홀을 포함하고,
상기 코일은 상기 지지 부재의 일면에 배치되는 제1 코일과 상기 지지 부재의 상기 일면에 대향하는 타면에 배치되는 제2 코일을 포함하고,
상기 제1 및 제2 코일은 상기 비아홀을 충진하는 비아에 의해 서로 연결되고,
상기 비아는 상기 제1 코일의 측면과 상기 제2 코일의 상면을 연속적으로 감싸며,
상기 지지 부재의 두께 방향을 기준으로, 상기 비아의 폭은, 상기 코일의 턴 방향으로 증가하는, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 코일의 각각은 복수 도전층을 포함하는, 인덕터.
제2항에 있어서,
상기 제1 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제1 시드층 및 상기 제2 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제2 시드층은 직사각형의 단면 형상을 가지는, 인덕터.
제2항에 있어서,
상기 제1 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제1 시드층 및 상기 제2 코일의 상기 복수 도전층 중 가장 아래 배치되는 제2 시드층의 하부는 지지 부재와 가까워질수록 폭이 넓어지는, 인덕터.
제4항에 있어서,
상기 제1 및 제2 시드층의 상기 하부의 측면은 곡선인, 인덕터.
제3항에 있어서,
상기 제1 시드층의 측면은 비아홀로부터 이격된, 인덕터.
제3항에 있어서,
상기 제2 시드층의 상면은 상기 지지 부재의 상기 타면과 동일 평면상에서 상기 비아홀을 봉합하도록 배치되는, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 비아는 상기 제1 코일의 최내측 코일 패턴의 일 단부와 직접 연결되는, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 비아는 상기 제2 코일의 최내측 코일 패턴의 일 단부와 직접 연결되는, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 제1 코일의 일 단부에 형성된 제1 시드층 상에 형성되는 제1 도전층은 상기 비아와 일체로 구성되는, 인덕터.
지지 부재, 코일 및 상기 지지 부재와 코일을 봉합하는 봉합재를 포함하는 바디; 및
상기 바디의 외부면에 배치되어 상기 코일과 연결되는 외부전극; 을 포함하고,
상기 지지 부재는 관통홀 및 상기 관통홀과 이격된 비아홀을 포함하고,
상기 코일은 상기 지지 부재의 일면에 배치되는 제1 코일과 상기 지지 부재의 상기 일면에 대향하는 타면에 배치되는 제2 코일을 포함하고,
상기 제1 및 제2 코일은 상기 비아홀을 충진하는 비아에 의해 서로 연결되고,
상기 비아는 상기 제1 코일의 측면과 상기 제2 코일의 상면을 연속적으로 감싸며,
상기 지지 부재와 수직하는 상기 비아홀의 가상의 중심선을 기준으로, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 서로 어긋나도록 배치되는, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 지지 부재의 두께는 10㎛ 이상 30㎛ 이하인, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 지지 부재는 절연 필름인, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 봉합재는 상기 관통홀을 충진하는, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 비아의 표면은 절연층에 의해 감싸지는, 인덕터.
제1항에 있어서,
상기 비아의 일 측면은 상기 비아홀의 일 측면보다 외측으로 연장되는, 인덕터.