KR102139183B1 - 인덕터 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터는 제1면과 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하는 제3면과 제4면을 포함하며, 리드부를 포함하는 코일이 내부에 배치된 바디, 리드부와 연결되며 바디의 내부에 배치되되 바디의 제1면 및 제3면 또는 제4면에 노출되도록 형성된 외부전극을 포함함으로써, 인덕터의 소형화를 구현할 수 있으며, Q 특성을 확보함과 동시에 인덕턴스를 향상시킬 수 있다.

Description

인덕터 및 그 제조방법{INDUCTOR AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 개시는 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 적층 인덕터는 도체패턴이 형성된 복수의 절연층을 적층한 구조를 가지며, 상기 도체패턴은 각 절연층에 형성된 도전성 비아에 의해 순차적으로 접속되어 적층방향에 따라 중첩되면서 나선구조를 갖는 코일을 이룬다. 또한, 상기 코일의 양단은 적층체의 외부면에 인출되어 외부단자와 접속된 구조를 갖는다.
인덕터는 주로 회로기판에 실장되는 SMD 타입(surface mount device type)이다. 특히, 고주파 인덕터의 경우, 100MHz이상의 고주파에서 사용되는 것으로, 최근 통신시장의 사용량이 늘어가고 있다. 고주파 인덕터에서 가장 중요한 특징은 칩 인덕터의 효율을 나타내는 품질 계수 Q(Quality factor) 특성을 확보하는 것이다. 이 때 Q=wL/R로 나타내어지며, Q값은 주어진 주파수 대역에서의 인덕턴스(L)과 저항(R)의 비율을 의미한다.
회로기판의 한정된 면적에서 많은 부품이 실장되어야 하기 때문에 부품의 소형화 요구가 높아지고 있다. 인덕터에서 동일한 용량을 확보하며 소형화를 이루기 위해서는 코일 패턴의 두께나 선폭을 얇게 하여야 하는데, 이 경우 Q 특성이 낮아질 뿐만 아니라 사용 주파수가 좁아질 수 있다는 단점이 있다.
따라서, 인덕터의 소형화를 구현함과 동시에 인덕턴스 용량 및 Q특성을 확보할 수 있는 인덕터의 구조가 개발되어야 한다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1 및 2는 인덕터 및 그 제조방법에 관한 설명이다.
일본공개특허공보 제1999-214235호 한국공개특허공보 제2014-0023141호
한편, 외부전극이 바디의 외부면에 형성됨으로써 인덕터의 소형화에 한계가 있었다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 외부전극이 바디의 내부에 형성됨으로써, 인덕터의 사이즈가 작아질 수 있으며, Q 특성을 확보함과 동시에 인덕턴스를 향상시킬 수 있다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 제1면과 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하는 제3면과 제4면을 포함하며, 리드부를 포함하는 코일이 내부에 배치된 바디, 리드부와 연결되며 바디의 내부에 배치되되 바디의 제1면 및 제3면 또는 제4면에 노출되도록 형성된 외부전극을 포함함으로써, 인덕터의 소형화를 구현할 수 있으며, Q 특성을 확보함과 동시에 인덕턴스를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터는 Q 특성을 확보함과 동시에 인덕턴스를 향상시킬 수 있다
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터의 개략적인 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터의 개략적인 단면도를 도시한 것이다.
도 3a 내지 3d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도 및 단면도를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도면에서 요소등의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 개시에 의한 인덕터(100)에 대하여 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터의 개략적인 사시도를 도시한 것이며, 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터의 개략적인 단면도를 도시한 것이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터(100)는 제1면(1)과 제2면(2) 및 상기 제1면(1)과 제2면(2)을 연결하는 제3면(3)과 제4면(4)을 포함하며, 상기 제1면(1)을 향해 뻗어있는 제1 및 제2 리드부(121, 122)를 포함하는 코일(120)이 내부에 배치된 바디(110); 제1 및 제2 리드부와 각각 연결되며 바디(110)의 내부에 배치되되 바디의 제1면(1) 및 제3면(3)에 노출되도록 형성된 제1 외부전극(131) 및 바디의 제1면(1) 및 제4면(4)에 노출되도록 형성된 제2 외부전극(132)을 포함하는 외부전극(131, 132);을 포함한다.
상기 바디(110)는 제1면(1)과 제2면(2), 상기 제1면과 제2면을 연결하는 제3면(3)과 제4면(4) 및 제5면(5)과 제6면(6)을 포함할 수 있다. 상기 제3면(3) 및 제4면(4)은 상기 절연층이 적층하는 방향과 대향하는 방향의 면일 수 있다.
상기 바디(110)는 절연층을 적층하여 형성될 수 있으며, 상기 절연층은 페라이트와 같은 자성체 또는 세라믹을 포함할 수 있다.
상기 절연층은 소성 후에 경계를 거의 확인할 수 없을 만큼 일체화될 수 있다. 이러한 바디(110)의 형상, 치수 및 절연층의 적층 수가 본 개시의 실시 예에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니다.
상기 바디(110)는 내부에 코일을 포함한다.
상기 코일(120)은 도전성 금속을 포함할 수 있다.
상기 코일(120)은 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 포함하는 재료 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코일(120)은 상기 바디의 제1면을 통해 인출되는 제1 및 제2 리드부(121, 122)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 리드부는 동일면에 노출될 수 있다.
상기 제1 및 제2 리드부(121, 122)는 바디(110)의 제1면에 형성된 상기 외부전극(30)과 접촉되어 전기적으로 연결된다.
상기 코일(112)은 복수의 코일 패턴이 도전성 비아(미도시)를 통해 연결될 수 있으며, 권선되어 이루어질 수 있다.
이때, 바디(110)의 상부 및 하부 면 중 적어도 하나에 바디(110) 내부에 코일을 보호하기 위하여 커버층(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 커버층은 상기 절연층과 동일한 재료로 이루어진 페이스트를 일정 두께로 인쇄하여 형성될 수 있다.
종래의 인덕터는 외부전극이 바디의 외부면에 형성되는 것으로, 최종 인덕터의 크기(size)는 외부전극이 형성된 크기까지 포함되는 것으로 인덕터의 소형화를 구현하기 어려웠다. 또한, 바디에서 돌출된 외부전극의 주위의 체적은 인덕턴스에 기여하지 못하는 부분이므로, 인덕터의 크기대비 용량 구현을 확보할 수 없는 문제점이 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터(100)는 바디(110)의 내부에 형성되되 상기 바디의 제1면(1) 및 제3면(3)에 노출되도록 형성된 제1 외부전극(131) 및 상기 바디의 제1면(1) 및 제4면(4)에 노출되도록 형성된 제2 외부전극(132)을 포함하는 외부전극(131, 132)을 배치함으로써, 종래 인덕터의 동일 사이즈 대비 인덕턴스를 향상시킬 수 있으며, 소형화 구현 및 Q 특성을 확보할 수 있다.
상기 외부전극(131, 132)은 L자 형상일 수 있다.
상기 바디의 제3면(3) 및 제4면(4)에 노출되도록 형성된 외부전극(131, 132)의 높이는 상기 코일(120)의 리드부의 높이와 동일할 수 있다. 이로 인해, 상기 바디의 내부에 위치한 코일과 외부전극 사이에 빈 공간을 형성시켜 바디의 유전율을 낮추는 효과를 줄 수 있어 고주파 영역에서 구현할 수 있다.
상기 바디(110) 내부에서 상기 제3면과 제4면 방향으로 상기 외부전극(131, 132)은 상기 코일(120)과 이격되어 형성될 수 있다.
상기 외부전극(131, 132)은 제1 전극(131a, 132a) 및 상기 제1 전극의 표면에 형성된 제2 전극(131b, 132b)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(131a, 132a)은 도전층일 수 있으며, 제2 전극(131b, 132b)은 도금층일 수 있다.
상기 제1 전극(131a, 132a)은 전기 전도성이 우수한 도전성 금속 재료로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극(131a, 132a)은 은(Ag) 또는 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 재료 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 전극(131b, 132b)은 니켈(Ni) 또는 주석(Sn)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(131a, 132a) 중 상기 바디의 제1면(1)에 형성된 영역은 상기 바디의 제1면(1)의 표면과 동일선상에 위치할 수 있다.
상기 제2 전극(131b, 132b)은 상기 바디의 제3면(3) 또는 제4면(4)의 표면과 동일선상에 위치할 수 있다.
상기 외부전극(131, 132)은 상기 바디(110)에서 상기 절연층(111)이 적층 방향에 수직인 면을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 적층 방향에 수직인 면은 상기 바디의 제1면(1), 제2면(2), 제3면(3) 및 제4면(4)일 수 있으며, 상기 외부전극은 상기 바디의 제1면(1), 제3면(3) 및 제4면(4)의 일부를 관통하도록 형성될 수 있다.
따라서, 본 개시에 따른 인덕터는 상기 외부전극이 상기 바디의 내부에 배치시킴으로써, 코일의 내부 면적을 증가시킬 수 있어, 인덕턴스를 향상시킬 수 있다.
구분 주파수(MHz) 인덕턴스(H)
비교예1 100 3.5347
비교예2 500 3.4202
비교예3 900 3.4346
실시예1 100 3.8159
실시예2 500 3.6735
실시예3 900 3.6886
실시예는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 인덕터이며, 비교예는 바디의 외부면에 형성된 외부전극을 포함하는 종래의 인덕터이다. 상기 실시예와 비교예의 인덕터 크기는 동일한 크기로 제작되었으며, 그 크기는 0603사이즈(0.6*0.3*0.4mm:L*W*T)일 수 있다.
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 3은 비교예 1 내지 3 대비 7~8% 인덕턴스가 향상된 것을 알 수 있다.
즉, 바디의 내부에 배치된 외부전극을 포함하는 경우, 인덕턴스 용량이 증가하는 알 수 있다.
이하, 본 개시에 의한 인덕터의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 인덕터의 제조방법은 개구부(미도시)를 가지는 절연층(111)을 형성하는 단계; 상기 절연층(111) 상에 코일 패턴(120a, 120b)을 형성하고 상기 개구부에 도전성 패턴(131a, 132a)을 형성하는 단계; 상기 코일 패턴(120a, 120b) 및 도전성 패턴(131a, 132a)이 형성된 복수의 절연 시트를 적층하여 적층체(미도시)를 형성하는 단계; 및 상기 적층체(미도시)를 절단 및 소성하여 제1 전극을 포함하는 바디(110)를 형성하는 단계;를 포함한다.
도 3a를 참조하면, 절연층(111)에 코일 패턴(120a, 120b)을 형성하고 개구부에 도전성 패턴(131a, 132a)을 형성한다.
상기 절연층(111)은 페라이트와 같은 자성 재료일 수 있다.
상기 절연층(111)은 자성 재료와 유기물을 혼합 및 분산하여 슬러리를 제조한 후 상기 슬러리를 성형하여 제조될 수 있다.
상기 코일 패턴(120a, 120b)은 복수의 코일 패턴을 포함할 수 있다.
상기 코일 패턴(120a, 120b)은 도전성 금속을 포함하는 도전성 페이스트를 상기 절연층 상에 인쇄하여 형성될 수 있다.
상기 코일 패턴(120a, 120b)은 전기 전도성이 우수한 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들면 은(Ag) 또는 구리(Cu)와 같은 도전성 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 코일 패턴(120a, 120b)이 형성된 절연층(111)의 총 적층 수는 설계되는 인덕터 부품에서 요구하는 인덕턴스 값 등의 전기적 특성을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.
또한, 상기 코일 패턴(120a, 120b) 중 적어도 2개는 바디의 제1면을 통해 각각 인출되는 리드부(미도시)를 가질 수 있다.
상기 리드부는 이후에 바디의 제1면에 형성되는 외부전극과 접촉되어 전기적으로 연결된다.
비아 전극(미도시)은 각각의 절연층(20) 사이에서 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 비아 전극은 상하로 배치된 코일 패턴(120a, 120b)을 병렬로 연결하며, 이로 인해 코일을 형성할 수 있다.
상기 비아 전극은 각각의 절연층(111)에 관통 구멍을 형성한 후, 이 관통 구멍에 전기 전도성이 우수한 도전성 페이스트를 충전하여 형성될 수 있다.
상기 도전성 페이스트는 예를 들어 은(Ag), 은-팔라듐(Ag-Pd), 니켈(Ni) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도전성 패턴(131a, 132a)은 도전성 금속을 포함하는 도전성 페이스트를 상기 절연층의 개구부에 인쇄하여 형성될 수 있다.
상기 도전성 패턴(131a, 132a)은 제1 전극을 형성하기 위한 것으로, 도전성 금속을 포함할 수 있다. 상기 도전성 패턴은 L자 형상으로 인쇄되어 형성될 수 있다.
상기 도전성 금속은 은(Ag) 또는 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 재료 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도전성 패턴(131a, 132a)은 도전성 금속을 포함하는 도전성 페이스트를 상기 개구부에 인쇄하여 형성될 수 있다.
상기 도전성 패턴(131a, 132a)은 인쇄시 상기 코일 패턴(120a, 120b)과 이격되어 형성될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 절연층(111) 상에 형성된 상기 도전성 패턴 중 일부(150)를 제거하여, 제1 전극 패턴(131a, 132a)을 형성한다.
상기 도전성 패턴의 일부(150)는 상기 코일 패턴의 리드부가 뻗어있는 방향에 대향하는 면에 형성된 부분일 수 있다.
상기 도전성 패턴의 일부(150)는 펀칭(punching), 레이저(laser) 및 식각(etching) 중 적어도 하나의 공정으로 제거될 수 있다.
상기 도전성 패턴의 일부(150)를 제거하여, 절연층의 영역 내에 제2 전극이 형성될 공간을 마련할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 코일 패턴(120a, 120b) 및 제1 전극 패턴(131a, 132a)이 형성된 복수의 절연층을 적층하여 적층체를 형성한 후, 상기 적층체를 절단 및 소성하여 제1 전극(131a, 132a)을 포함하는 바디(120)를 형성한다.
상기 적층체는 바(bar) 형상일 수 있다.
이후, 상기 바디(110)는 압착 및 진공 프레스 등의 공정에서 바디(110)의 충진율이 최대가 될 수 있도록 압착 및 경화될 수 있다.
상기 바(bar)로 제조된 바디의 경우, 칩의 단위로 절단되어 다수의 바디(110)를 제조할 수 있다. 이로 인해, 인덕터의 제조 원가를 낮출 수 있으며, 높은 생산성을 확보할 수 있다.
상기 바디를 형성하는 단계는 상기 코일 패턴이 은(Ag)일 경우 일반 대기 소결로 진행될 수 있으며, 구리(Cu)일 경우 환원 분위기에서 진행될 수 있다.
도 3d를 참조하면, 상기 제1 전극(131a, 132a) 상에 제2 전극(131b, 132b)을 형성한다.
상기 제2 전극(131b, 132b)은 니켈(Ni) 또는 주석(Sn)을 도금 처리하여 형성될 수 있다
상기 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 외부전극(131, 132)이 상기 바디(110) 내에 배치됨으로써, Q 특성을 확보함과 동시에 코일 내부의 면적을 크게 할 수 있어, 동일 사이즈에서 향상된 인덕턴스를 얻을 수 있다.
본 개시는 상술한 실시형태 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.
100: 인덕터
110: 바디
111: 절연층
115: 절연체
120: 코일
131, 132: 제1 및 제2 외부전극(외부전극)
131a, 132a: 제1 전극
131b, 132b: 제2 전극
120a. 120b: 코일 패턴
131a, 132b: 도전성 패턴
150: 도전성 패턴의 일부

Claims (16)

  1. 제1면과 제2면 및 상기 제1면과 제2면을 연결하는 제3면과 제4면을 포함하며, 상기 제1면을 향해 뻗어있는 제1 및 제2 리드부를 포함하는 코일이 내부에 배치된 바디;
    상기 제1 및 제2 리드부와 각각 연결되며, 상기 바디의 내부에 배치되되 상기 바디의 제1면 및 제3면에 노출되도록 형성된 제1 외부전극 및 상기 바디의 제1면 및 제4면에 노출되도록 형성된 제2 외부전극을 포함하는 외부전극;을 포함하며,
    상기 외부전극은 제1 전극 및 상기 제1 전극의 표면에 형성된 제2 전극을 포함하며,
    상기 제2 전극에서 상기 바디의 제3면 또는 제4면 측에 형성된 영역은 상기 바디에 부분적으로 매립된 인덕터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은 L자 형상인 인덕터.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 중 상기 바디의 제1면에 형성된 영역은 상기 바디의 제1면의 표면과 동일선상에 위치하는 인덕터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 바디의 제3면 또는 제4면의 표면과 동일선상에 위치하는 인덕터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바디 내부에서 상기 외부전극은 상기 코일과 이격되어 형성된 인덕터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부전극은 상기 코일이 권선되는 방향에 수직인 면에 형성된 인덕터.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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