KR102161540B1 - Performance enhanced hybrid inductor using composite material and electronic component having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 인덕터 구현 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid inductor implementation technology, and more particularly, to a performance enhancement type hybrid inductor using a composite material and an electronic component having the same.
전자회로에서 수동 소자로 사용되는 인덕터(L), 커패시터(C) 및 저항(R)은 각각의 고유한 기능과 역할을 갖기도 하지만, 상호 결합되어 새로운 회로적 기능을 수행하기도 한다.Inductors (L), capacitors (C), and resistors (R) used as passive elements in electronic circuits have their own functions and roles, but are combined with each other to perform new circuit functions.
예를 들어, 커패시터는 기본적으로 직류를 차단하고 교류 신호는 통과시키는 역할을 하지만, 시정수 회로, 시간 지연 회로, RC 필터 및 LC 필터를 구성하기도 하며, 커패시터 자체로 노이즈(Noise)를 제거하는 역할을 하기도 한다.For example, a capacitor basically blocks DC and passes an AC signal, but it also constitutes a time constant circuit, a time delay circuit, an RC filter and an LC filter, and the capacitor itself removes noise. I also do.
인덕터의 경우는 고주파 노이즈(Noise)의 제거, 임피던스 정합 등의 기능을 수행한다.In the case of an inductor, it performs functions such as removing high-frequency noise and matching impedance.
이러한 인덕터는 자성체 소재를 이용한 자성체 인덕터와 유전체 소재를 이용한 유전체 인덕터로 구분되어 제품화되어 있다.These inductors are commercialized by being classified into magnetic inductors using magnetic materials and dielectric inductors using dielectric materials.
이하 첨부된 도면으로 참조하여 종래의 인덕터에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a conventional inductor will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 인덕터 특성을 설명하기 위한 모식도이고, 도 2는 종래의 유전체 인덕터와 자성체 인덕터의 특성을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram illustrating the characteristics of a conventional inductor, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the characteristics of a conventional dielectric inductor and a magnetic inductor.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 인덕터는 유전체를 이용한 고주파용 유전체 인덕터와 자성체를 이용한 저주파용 페라이트 인덕터로 구분될 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the conventional inductor can be divided into a high frequency dielectric inductor using a dielectric and a low frequency ferrite inductor using a magnetic material.
유전체 인덕터는 투자율이 1이기 때문에 높은 인덕턴스 값을 얻기 어려운 점이 있지만, 손실이 상대적으로 작기 때문에 높은 주파수에서 높은 품질 계수 값을 갖는 인덕터 구현에 용이하다는 장점이 있다.Since the dielectric inductor has a permeability of 1, it is difficult to obtain a high inductance value. However, since the loss is relatively small, it is easy to implement an inductor having a high quality factor value at a high frequency.
반면, 자성체 인덕터는 투자율이 높기 때문에 같은 공간에서 높은 인덕턴스를 구현하기에 용이하지만, 자성체의 손실이 크기 때문에 높은 품질계수 값을 얻기 어렵고 고주파 동작도 어려운 단점이 있다.On the other hand, since the magnetic inductor has a high permeability, it is easy to implement a high inductance in the same space. However, it is difficult to obtain a high quality factor value and a high frequency operation is difficult because the loss of the magnetic material is large.
이와 같이, 유전체 인덕터와 자성체 인덕터는 가용한 주파수가 확연히 다르며, 요구되는 특성도 다르기 때문에 적용 분야가 양분되어 개발되고 있고, 현재 제품도 양분되어 있다.As such, dielectric inductors and magnetic inductors have distinctly different available frequencies and different required characteristics, so the fields of application are divided and developed, and products are currently being divided.
한편, 도 3은 자성체와 유전체가 교대로 적층된 인덕터 구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 커먼 모드 필터 구조를 나타낸 모식도이며, 도 5는 커먼 모드 필터 제품을 나타낸 사진이다.Meanwhile, FIG. 3 is a diagram showing an inductor structure in which magnetic materials and dielectrics are alternately stacked, FIG. 4 is a schematic diagram showing a common mode filter structure, and FIG. 5 is a photograph showing a common mode filter product.
도 3에 도시된 바와 같이, 자성체와 유전체가 교대로 적층된 복합 구조의 인덕터가 나타나 있다.As shown in FIG. 3, an inductor having a composite structure in which magnetic materials and dielectrics are alternately stacked is shown.
도 4 및 도 5에는 복합 구조의 인덕터를 이용한 커먼 모드(common mode) 노이즈를 제어하는 커먼 모드 필터(common mode filter)의 구조와 제품을 나타내었다.4 and 5 show the structure and product of a common mode filter for controlling common mode noise using a composite inductor.
이러한 커먼 모드 필터는 고속 차동신호 라인 사이에서의 불균형으로 인해 발생되는 커먼 모드 노이즈를 제거한다. 또한, 커먼 모드 필터는 스마트폰을 비롯한 모바일 기기나 디지털 기기의 수 ~ 수백 GHz의 고주파수 대역에서 원활한 데이터를 처리하기 위한 필수 부품이다.This common mode filter removes common mode noise caused by imbalance between high-speed differential signal lines. In addition, the common mode filter is an essential component for smooth data processing in a high frequency band of several to hundreds of GHz of mobile devices or digital devices including smartphones.
이러한 커먼 모드 필터는 자성체와 유전체가 적층된 복합 구조를 이용하였지만, 투자율 특성을 이용하는 인덕터는 자성체 구조 내에 구현되고, 유전율 특성을 이용하는 캐패시터는 유전체 구조에 구현되어 있다.Such a common mode filter uses a composite structure in which a magnetic material and a dielectric are stacked, but an inductor using a magnetic permeability characteristic is implemented in a magnetic structure, and a capacitor using a dielectric constant characteristic is implemented in a dielectric structure.
즉, 복합 구조를 이용하기는 하였지만, 여기서 구현된 인덕터는 자성체 인덕터에 해당하는 것이다. 이와 같이, 종래 기술은 자성체 또는 유전체 한 종류의 소재로 인덕터를 구현해 왔던 바, 자성체 또는 유전체의 고유 특성에 기인하는 인덕터 특성 만을 나타낼 뿐이다.That is, although a composite structure was used, the inductor implemented here corresponds to a magnetic inductor. As described above, in the prior art, an inductor has been implemented using a material of a magnetic material or a dielectric material, and only shows inductor characteristics due to the intrinsic characteristics of the magnetic material or dielectric.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0131418호(2014.11.13. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 하이브리드형 파워 인덕터 및 그의 제조방법이 기재되어 있다.As a related prior document, there is Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2014-0131418 (published on November 13, 2014), which describes a hybrid type power inductor and a method of manufacturing the same.
본 발명의 목적은 유전체 인덕터의 기본 특성을 유지하면서 페라이트 인덕터의 장점인 높은 Q 값을 구현하는 것이 가능하도록 설계된 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자 부품을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a performance-enhancing hybrid inductor using a composite material designed to implement a high Q value, which is an advantage of a ferrite inductor, while maintaining the basic characteristics of a dielectric inductor, and an electronic component having the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터는 유전체와 자성체가 혼합된 하이브리드 유전체층; 및 상기 하이브리드 유전체층 내에 배치된 전극 패턴;을 포함하며, 상기 하이브리드 유전체층은 유전체에 자성체가 첨가된 혼합물인 것을 특징으로 한다.A performance enhancing hybrid inductor using a composite material according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: a hybrid dielectric layer in which a dielectric material and a magnetic material are mixed; And an electrode pattern disposed in the hybrid dielectric layer, wherein the hybrid dielectric layer is a mixture in which a magnetic material is added to the dielectric.
상기 유전체는 세라믹 재질이고, 상기 자성체는 페라이트 재질인 것을 특징으로 한다.The dielectric material is a ceramic material, and the magnetic material is a ferrite material.
또한, 상기 하이브리드 유전체층은 상기 유전체에 자성체가 첨가된 혼합물을 소결시킨 소결체인 것이 바람직하다.In addition, the hybrid dielectric layer is preferably a sintered body obtained by sintering a mixture in which a magnetic material is added to the dielectric body.
상기 하이브리드 유전체층은 상기 유전체 95 ~ 99.999 중량% 및 자성체 0.001 ~ 5 중량%를 포함할 수 있다.The hybrid dielectric layer may include 95 to 99.999% by weight of the dielectric and 0.001 to 5% by weight of the magnetic material.
이때, 상기 하이브리드 유전체층은 상기 유전체 98 ~ 99.99 중량% 및 자성체 0.01 ~ 2 중량%를 포함하는 것이 보다 바람직하다.In this case, it is more preferable that the hybrid dielectric layer includes 98 to 99.99% by weight of the dielectric and 0.01 to 2% by weight of the magnetic material.
상기 하이브리드 유전체층은 복수의 층으로 이루어지고, 상기 전극 패턴은 상기 복수의 층으로 이루어진 하이브리드 유전체층의 일면 및 타면 중 적어도 하나에 배치된 수평부와, 상기 복수의 층으로 이루어진 하이브리드 유전체층을 관통하여 상기 수평부를 연결하는 적어도 하나의 관통부를 가질 수 있다.The hybrid dielectric layer is made of a plurality of layers, and the electrode pattern passes through a horizontal portion disposed on at least one of one surface and the other surface of the hybrid dielectric layer made of the plurality of layers, and the horizontal portion passes through the hybrid dielectric layer made of the plurality of layers. It may have at least one through part connecting the parts.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터를 갖는 전자 부품은 인덕터; 및 상기 인덕터에 연결된 적어도 하나의 전자 소자;를 포함하며, 상기 인덕터는 유전체와 자성체가 혼합된 하이브리드 유전체층; 및 상기 하이브리드 유전체층 내에 배치된 전극 패턴;을 포함하며, 상기 하이브리드 유전체층은 유전체에 자성체가 첨가된 혼합물인 것을 특징으로 한다.An electronic component having a performance enhancing hybrid inductor using a composite material according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes an inductor; And at least one electronic device connected to the inductor, wherein the inductor includes a hybrid dielectric layer in which a dielectric material and a magnetic material are mixed; And an electrode pattern disposed in the hybrid dielectric layer, wherein the hybrid dielectric layer is a mixture in which a magnetic material is added to the dielectric.
본 발명에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품은 유전체 인덕터의 기본 특성을 유지하면서 페라이트 인덕터의 장점인 높은 Q 값을 나타내는 최적의 유전체 및 자성체의 조성비를 도출해내었다.The performance enhancing hybrid inductor using the composite material according to the present invention and an electronic component having the same have derived the optimum composition ratio of dielectric and magnetic material exhibiting a high Q value, which is an advantage of a ferrite inductor, while maintaining basic characteristics of the dielectric inductor.
이 결과, 본 발명에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품은 유전체 및 자성체가 혼합된 하이브리드 유전체층으로의 재료 변경을 통하여 유전체 인덕터의 기본 특성을 유지하면서 페라이트 인덕터의 장점인 높은 Q 값을 가질 수 있으므로, 5G 이동통신에 적합한 고주파 및 저손실 특성을 동시에 만족할 수 있다.As a result, the performance-enhancing hybrid inductor using the composite material according to the present invention and the electronic component having the same can maintain the basic characteristics of the dielectric inductor by changing the material to a hybrid dielectric layer in which a dielectric material and a magnetic material are mixed. Since it can have a Q value, high-frequency and low-loss characteristics suitable for 5G mobile communication can be simultaneously satisfied.
이에 따라, 본 발명에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품은 인덕터 단품으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라 인덕터, 캐패시터 등의 전자 소자가 다수 집적된 모듈이나 부품, 이를 테면, 대역통과 필터, 공진기, 전력증폭기, 발진기 등의 회로 구성에 적용되어 회로 전체의 성능을 개선하는데 활용될 수 있다.Accordingly, the performance-enhancing hybrid inductor using the composite material according to the present invention and the electronic component having the same can be implemented as a single inductor, as well as a module or component in which a large number of electronic devices such as inductors and capacitors are integrated, such as bandpass. It is applied to circuit configurations such as filters, resonators, power amplifiers, and oscillators, and can be used to improve the performance of the entire circuit.
도 1은 종래의 인덕터 특성을 설명하기 위한 모식도.
도 2는 종래의 유전체 인덕터와 자성체 인덕터의 특성을 나타낸 모식도.
도 3은 자성체와 유전체가 교대로 적층된 인덕터 구조를 나타낸 도면.
도 4는 커먼 모드 필터 구조를 나타낸 모식도.
도 5는 커먼 모드 필터 제품을 나타낸 사진.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터를 나타낸 사시도.
도 7은 도 6의 하이브리드 유전체층을 설명하기 위한 모식도.
도 8은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조된 인덕터를 촬영하여 나타낸 사진.
도 9는 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 하이브리드 유전체층에 대한 전극반응 실험 결과를 나타낸 사진.
도 10은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조된 인덕터에 대한 주파수별 인덕턴스 값을 측정한 결과를 나타낸 그래프.
도 11은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조된 인덕터에 대한 주파수별 Q 값을 측정한 결과를 나타낸 그래프.1 is a schematic diagram for explaining the characteristics of a conventional inductor.
2 is a schematic diagram showing characteristics of a conventional dielectric inductor and a magnetic inductor.
3 is a diagram showing an inductor structure in which magnetic materials and dielectrics are alternately stacked.
4 is a schematic diagram showing a common mode filter structure.
5 is a photograph showing a common mode filter product.
6 is a perspective view showing a performance enhanced hybrid inductor using a composite material according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram for explaining the hybrid dielectric layer of FIG. 6.
8 is a photograph showing an inductor manufactured according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
9 is a photograph showing the results of an electrode reaction experiment for a hybrid dielectric layer prepared according to Examples 1 to 4.
10 is a graph showing results of measuring inductance values for each frequency for inductors manufactured according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1. FIG.
11 is a graph showing a result of measuring a Q value for each frequency of an inductor manufactured according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1. FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only this embodiment is to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have it, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a performance enhancing hybrid inductor using a composite material and an electronic component having the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail as follows.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터를 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6의 하이브리드 유전체층을 설명하기 위한 모식도이다.6 is a perspective view showing a performance enhanced hybrid inductor using a composite material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the hybrid dielectric layer of FIG. 6.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터(100)는 유전체 인덕터의 기본 특성을 유지하면서 페라이트 인덕터의 장점인 높은 Q 값을 구현하는 것이 가능하도록 설계되었다.6 and 7, the performance
5G 이동통신용 수동부품 중 하나로 사용되는 인덕터(100)는 Q 값이 매우 중요한 부품이며, 회로설계시 인덕터(100)의 Q 값이 회로의 Q 값을 결정짓는 가장 큰 요소이므로, 본 발명에서는 유전체 및 자성체가 혼합된 하이브리드 유전체층(120)으로의 재료 변경을 통하여 유전체 인덕터의 기본 특성을 유지하면서도 높은 Q 값을 갖는 인덕터(100)를 개발하였다.In the
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터(100)는 5G 이동통신에 적합한 고주파 및 저손실 특성을 동시에 만족할 수 있다.Accordingly, the performance enhancing
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터(100)는 하이브리드 유전체층(120) 및 전극 패턴(140)을 포함한다.To this end, the performance
하이브리드 유전체층(120)은 유전체(122)와 자성체(124)가 혼합된 것이 이용된다. 여기서, 하이브리드 유전체층(120)은 유전체(122)에 자성체(124)가 첨가된 혼합물인 것이 보다 바람직하다.The hybrid
이때, 유전체(122)는 세라믹 재질이 이용된다. 일 예로, 유전체(122)는 ZnO를 주성분으로 하는 세라믹 재질이 이용될 수 있으며, 각종 첨가제(예를 들어, Bi, Sb, Ag, Mn, Co, Zr, Cr, Al 등의 산화물)를 더 첨가하여 필요로 하는 인덕터 특성을 구현하고 접합성 및 수축율을 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 유전체(122)는 세라믹 재질 단독으로 이루어지거나, 또는 세라믹 재질에 각종 첨가제가 더 첨가된 혼합물이 이용될 수 있다. At this time, the dielectric 122 is made of a ceramic material. For example, as the dielectric 122, a ceramic material containing ZnO as a main component may be used, and various additives (eg, oxides of Bi, Sb, Ag, Mn, Co, Zr, Cr, Al, etc.) are further added. Thus, it is possible to implement the required inductor characteristics and control the bonding properties and shrinkage. Accordingly, the dielectric 122 may be formed of a ceramic material alone, or a mixture in which various additives are further added to the ceramic material may be used.
그리고, 자성체(124)는 페라이트 재질이 이용된다. 일 예로, 자성체(124)는 Fe-Ni-Zn을 주성분으로 하는 페라이트(ferrite) 재질이 이용될 수 있으며, 구성 성분 및 함량을 조절하여 필요로 하는 인덕턴스를 제어할 수 있다. 또한, 자성체(124)는 각종 첨가제(예를 들어, Bi, Co, Si, 또는 Cu 등의 산화물)를 더 첨가하여 접합성 및 소성 시 수축율을 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 자성체(124)는 페라이트 재질 단독으로 이루어지거나, 또는 페라이트 재질에 각종 첨가제가 더 첨가된 혼합물이 이용될 수 있다.In addition, the
전술한 하이브리드 유전체층(120)은 유전체(122)에 자성체(124)가 첨가된 혼합물을 소결시킨 소결체인 것이 보다 바람직하다.The
이러한 하이브리드 유전체층(120)은 유전체(122) 95 ~ 99.999 중량% 및 자성체(124) 0.001 ~ 5 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 유전체(122) 98 ~ 99.99 중량% 및 자성체(124) 0.01 ~ 2 중량%를 제시할 수 있다.The
자성체(124)가 하이브리드 유전체층(120) 전체 중량의 0.001 중량% 미만으로 미량 첨가될 경우에는 유전체 인덕터와 유사하게 저용량 및 고주파 특성을 나타내어, 낮은 Q 값을 나타낼 수 있다. 반대로, 자성체(124)가 하이브리드 유전체층(120) 전체 중량의 5 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 페라이트 인덕터와 유사하게 고용량 및 저주파 특성을 나타내어, 유전체(122)가 함유된 장점을 발휘하지 못하는 문제가 있다.When the
이와 같이, 본 발명에서는 하이브리드 유전체층(120)의 자성체(124) 분율을 최적의 함량비로 제어하는 것에 의해, 유전체 인덕터의 특성을 유지하면서 페라이트 유전체의 장점인 높은 Q 값을 얻을 수 있다.As described above, in the present invention, by controlling the proportion of the
전극 패턴(140)은 하이브리드 유전체층(120) 내에 배치된다. 이러한 전극 패턴(140)은 구리(Cu), 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 및 크롬(Cr) 중 1종 이상의 재질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 전도성을 갖는 금속 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다.The
여기서, 하이브리드 유전체층(120)은 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 전극 패턴(140)은 수평부(142) 및 관통부(144)를 가질 수 있다. 전극 패턴(140)의 수평부(142)는 복수의 층으로 이루어진 하이브리드 유전체층(120)의 일면 및 타면 중 적어도 하나에 배치된다. 전극 패턴(140)의 관통부(144)는 복수의 층으로 이루어진 하이브리드 유전체층(120)을 관통하여 수평부(142)를 연결하도록 적어도 하나가 배치된다.Here, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터를 갖는 전자 부품은 하이브리드 인덕터 및 전자 소자를 포함한다.Meanwhile, an electronic component having a performance enhancing hybrid inductor using a composite material according to an embodiment of the present invention includes a hybrid inductor and an electronic device.
여기서, 전자 소자는 하이브리드 인덕터에 적어도 하나가 연결된다.Here, at least one electronic device is connected to the hybrid inductor.
이때, 하이브리드 인덕터는, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 하이브리드 인덕터와 실질적으로 동일한 것이 이용된다.In this case, the hybrid inductor is substantially the same as the hybrid inductor described with reference to FIGS. 7 and 8.
즉, 하이브리드 인덕터는 유전체와 자성체가 혼합된 하이브리드 유전체층 및 상기 하이브리드 유전체층 내에 배치된 전극 패턴을 포함한다. 이때, 하이브리드 유전체층은 유전체에 자성체가 첨가된 혼합물이 이용된다.That is, the hybrid inductor includes a hybrid dielectric layer in which a dielectric material and a magnetic material are mixed and an electrode pattern disposed in the hybrid dielectric layer. In this case, the hybrid dielectric layer is a mixture in which a magnetic material is added to the dielectric.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품은 유전체 인덕터의 기본 특성을 유지하면서 페라이트 인덕터의 장점인 높은 Q 값을 나타내는 최적의 유전체 및 자성체의 조성비를 도출해내었다.As discussed so far, the performance enhancing hybrid inductor using a composite material according to an embodiment of the present invention and an electronic component having the same have an optimal dielectric material that exhibits a high Q value, which is an advantage of a ferrite inductor, while maintaining the basic characteristics of the dielectric inductor. The composition ratio of the magnetic body was derived.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품은 유전체 및 자성체가 혼합된 하이브리드 유전체층으로의 재료 변경을 통하여 유전체 인덕터의 기본 특성을 유지하면서 페라이트 인덕터의 장점인 높은 Q 값을 가질 수 있으므로, 5G 이동통신에 적합한 고주파 및 저손실 특성을 동시에 만족할 수 있다.As a result, the performance-enhancing hybrid inductor using the composite material and the electronic component having the same according to the embodiment of the present invention maintain the basic characteristics of the dielectric inductor while maintaining the basic characteristics of the dielectric inductor by changing the material to the hybrid dielectric layer in which the dielectric and the magnetic material are mixed. Since it can have a high Q value, which is an advantage, high-frequency and low-loss characteristics suitable for 5G mobile communication can be simultaneously satisfied.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터 및 이를 갖는 전자부품은 인덕터 단품으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라 인덕터, 캐패시터 등의 전자 소자가 다수 집적된 모듈이나 부품, 이를 테면, 대역통과 필터, 공진기, 전력증폭기, 발진기 등의 회로 구성에 적용되어 회로 전체의 성능을 개선하는데 활용될 수 있다.Accordingly, the performance-enhancing hybrid inductor using the composite material according to an embodiment of the present invention and an electronic component having the same can be implemented as a single inductor, as well as a module or component in which a large number of electronic devices such as inductors and capacitors are integrated, such as , Bandpass filter, resonator, power amplifier, oscillator, etc. can be applied to the circuit configuration to improve the overall performance of the circuit.
실시예Example
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this is presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention in any sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Contents not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in the art, and thus description thereof will be omitted.
1. 인덕터 제조1. Inductor manufacturing
실시예 1Example 1
유전체 99.5wt% 및 페라이트 0.5wt%로 조성된 하이브리드 유전체층을 이용하여 하이브리드 인덕터를 제조하였다.A hybrid inductor was manufactured using a hybrid dielectric layer composed of 99.5 wt% dielectric and 0.5 wt% ferrite.
실시예 2Example 2
유전체 99.0wt% 및 페라이트 1.0wt%로 조성된 하이브리드 유전체층을 이용하여 하이브리드 인덕터를 제조하였다.A hybrid inductor was manufactured using a hybrid dielectric layer composed of 99.0 wt% dielectric and 1.0 wt% ferrite.
실시예 3Example 3
유전체 98.5wt% 및 페라이트 1.5wt%로 조성된 하이브리드 유전체층을 이용하여 하이브리드 인덕터를 제조하였다.A hybrid inductor was manufactured using a hybrid dielectric layer composed of 98.5 wt% dielectric and 1.5 wt% ferrite.
실시예 4Example 4
유전체 98.0wt% 및 페라이트 2.0wt%로 조성된 하이브리드 유전체층을 이용하여 하이브리드 인덕터를 제조하였다.A hybrid inductor was manufactured using a hybrid dielectric layer composed of 98.0 wt% dielectric and 2.0 wt% ferrite.
실시예 5Example 5
유전체 97.5wt% 및 페라이트 2.5wt%로 조성된 하이브리드 유전체층을 이용하여 하이브리드 인덕터를 제조하였다.A hybrid inductor was manufactured using a hybrid dielectric layer composed of 97.5 wt% dielectric and 2.5 wt% ferrite.
비교예 1Comparative Example 1
유전체 100wt%로 조성된 유전체층을 이용하여 유전체 인덕터를 제조하였다.A dielectric inductor was manufactured using a dielectric layer composed of 100 wt% dielectric.
2. 물성 평가2. Property evaluation
도 8은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따른 인덕터를 촬영하여 나타낸 사진이다.8 is a photograph showing an inductor according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
도 8에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조된 인덕터를 촬영한 실측 사진이 도시되어 있다.As shown in FIG. 8, actual photographs of the inductors manufactured according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 are shown.
이때, 실시예 1 ~ 5에 따라 제조된 인덕터는 자성체가 0.5wt%, 1.0wt, 1.5wt%, 2.0wt% 및 3.0wt%로 각각 조성된 하이브리드 유전체층을 이용한 것이고, 비교예 1에 따라 제조된 인덕터는 유전체 100wt%로 조성된 유전체층을 이용한 것이다.At this time, the inductor manufactured according to Examples 1 to 5 uses a hybrid dielectric layer composed of 0.5wt%, 1.0wt, 1.5wt%, 2.0wt%, and 3.0wt% magnetic material, respectively, and manufactured according to Comparative Example 1. The inductor uses a dielectric layer composed of 100 wt% of dielectric.
한편, 도 9는 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 하이브리드 유전체층에 대한 전극반응 실험 결과를 나타낸 사진이다.On the other hand, Figure 9 is a photograph showing the electrode reaction test results for the hybrid dielectric layer prepared according to Examples 1 to 4.
도 9에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 하이브리드 유전체층은 유전체 99.5wt% 및 자성체 0.5wt%, 유전체 99wt% 및 자성체 1.0wt, 유전체 98.5wt% 및 자성체 1.5wt%와, 유전체 98wt% 및 자성체 2.0wt%로 각각 조성되는 최적의 분율로 제어되는 것에 의해, 크랙 발생 없이 전극 패턴과 동시 소성이 이루어진 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9, the hybrid dielectric layers prepared according to Examples 1 to 4 include 99.5 wt% dielectric and 0.5 wt% magnetic material, 99 wt% dielectric material and 1.0 wt% magnetic material, 98.5 wt% dielectric material and 1.5 wt% magnetic material, and dielectric material. It can be seen that the electrode pattern and the simultaneous firing were made without cracking by controlling the optimum fraction each composed of 98 wt% and 2.0 wt% of the magnetic material.
한편, 도 10은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조된 인덕터에 대한 주파수별 인덕턴스 값을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.Meanwhile, FIG. 10 is a graph showing a result of measuring an inductance value for each frequency for inductors manufactured according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
도 10에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 인덕터의 경우, 비교예 1에 따라 제조된 인덕터에 비하여, 0 ~ 1200MHz의 주파수 대역에서 인덕턴스 값이 대부분 상승한 것을 확인할 수 있다. 다만, 자성체가 3wt%로 다량 첨가된 실시예 5의 경우에는 비교예 1에 따라 제조된 인덕터와 유사한 인덕턴스 값을 나타내고 있는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 10, in the case of the inductor manufactured according to Examples 1 to 4, it can be seen that the inductance value was mostly increased in the frequency band of 0 to 1200 MHz compared to the inductor manufactured according to Comparative Example 1. However, in the case of Example 5 in which a large amount of the magnetic material was added at 3 wt%, it was confirmed that the inductance value was similar to that of the inductor manufactured according to Comparative Example 1.
도 11은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조된 인덕터에 대한 주파수별 Q 값을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing results of measuring Q values for each frequency of inductors manufactured according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
도 11에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따라 제조된 인덕터의 경우, 비교예 1에 따라 제조된 인덕터에 비하여, 0 ~ 1200MHz의 주파수 대역에서 Q 값이 대부분 상승한 것을 확인할 수 있다. 다만, 자성체가 3wt%로 다량 첨가된 실시예 5의 경우에는 비교예 1에 따라 제조된 인덕터와 유사한 Q 값을 나타내고 있는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 11, in the case of the inductor manufactured according to Examples 1 to 4, it can be seen that the Q value is mostly increased in the frequency band of 0 to 1200 MHz compared to the inductor manufactured according to Comparative Example 1. However, in the case of Example 5 in which a large amount of the magnetic material was added in an amount of 3 wt%, it was confirmed that the Q value was similar to that of the inductor manufactured according to Comparative Example 1.
특히, 비교예 1에 따라 제조된 인덕터의 Q 최대값은 14로 측정되었으나, 실시예 3에 따라 제조된 인덕터의 Q 최대값은 17.2로 측정되어, 실시예 3에 따라 제조된 인덕터의 Q 최대값이 대략 20% 정도 상승한 것을 확인하였다.In particular, the Q maximum value of the inductor manufactured according to Comparative Example 1 was measured to be 14, but the Q maximum value of the inductor manufactured according to Example 3 was measured to be 17.2, so that the Q maximum value of the inductor manufactured according to Example 3 It was confirmed that this increased by about 20%.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above, the embodiments of the present invention have been described mainly, but various changes or modifications can be made at the level of those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Such changes and modifications can be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the technical idea provided by the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the claims set forth below.
100 : 하이브리드 인덕터 120 : 하이브리드 유전체층
122 : 유전체 124 : 자성체
140 : 전극 패턴 142 : 전극 패턴의 수평부
144 : 전극 패턴의 관통부100: hybrid inductor 120: hybrid dielectric layer
122: dielectric 124: magnetic material
140: electrode pattern 142: horizontal portion of the electrode pattern
144: penetration portion of the electrode pattern
Claims (7)
상기 하이브리드 유전체층 내에 배치된 전극 패턴;을 포함하며,
상기 하이브리드 유전체층은 유전체에 자성체가 첨가된 혼합물이고, 상기 유전체는 세라믹 재질이고, 상기 자성체는 페라이트 재질이며,
상기 하이브리드 유전체층은 유전체 인덕터의 특성을 유지하면서 페라이트 유전체의 장점인 유전체 100 중량%로 이루어진 유전체 인덕터의 Q값 보다 높은 Q 값을 얻기 위해, 상기 유전체 98 ~ 99.99 중량% 및 자성체 0.01 ~ 2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터.
A hybrid dielectric layer in which a dielectric material and a magnetic material are mixed; And
Includes; an electrode pattern disposed in the hybrid dielectric layer,
The hybrid dielectric layer is a mixture in which a magnetic material is added to a dielectric material, the dielectric material is a ceramic material, the magnetic material is a ferrite material,
The hybrid dielectric layer uses 98 to 99.99% by weight of the dielectric and 0.01 to 2% by weight of the magnetic material to obtain a Q value higher than the Q value of the dielectric inductor made of 100% by weight of the dielectric, which is an advantage of the ferrite dielectric while maintaining the characteristics of the dielectric inductor. Performance enhancement type hybrid inductor using a composite material comprising a.
상기 하이브리드 유전체층은
상기 유전체에 자성체가 첨가된 혼합물을 소결시킨 소결체인 것을 특징으로 하는 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터.
The method of claim 1,
The hybrid dielectric layer is
A performance enhancing hybrid inductor using a composite material, characterized in that a sintered body obtained by sintering a mixture in which a magnetic substance is added to the dielectric body.
상기 하이브리드 유전체층은 복수의 층으로 이루어지고,
상기 전극 패턴은 상기 복수의 층으로 이루어진 하이브리드 유전체층의 일면 및 타면 중 적어도 하나에 배치된 수평부와, 상기 복수의 층으로 이루어진 하이브리드 유전체층을 관통하여 상기 수평부를 연결하는 적어도 하나의 관통부를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터.
The method of claim 1,
The hybrid dielectric layer is made of a plurality of layers,
The electrode pattern has a horizontal portion disposed on at least one of one surface and the other surface of the hybrid dielectric layer consisting of a plurality of layers, and at least one penetration portion connecting the horizontal portion through the hybrid dielectric layer consisting of the plurality of layers. Performance-enhancing hybrid inductor using a composite material made of
상기 하이브리드 인덕터에 연결된 적어도 하나의 전자 소자;를 포함하며,
상기 하이브리드 인덕터는 유전체와 자성체가 혼합된 하이브리드 유전체층; 및 상기 하이브리드 유전체층 내에 배치된 전극 패턴;을 포함하며,
상기 하이브리드 유전체층은 유전체에 자성체가 첨가된 혼합물이고, 상기 유전체는 세라믹 재질이고, 상기 자성체는 페라이트 재질이며,
상기 하이브리드 유전체층은 유전체 인덕터의 특성을 유지하면서 페라이트 유전체의 장점인 유전체 100 중량%로 이루어진 유전체 인덕터의 Q값 보다 높은 Q 값을 얻기 위해, 상기 유전체 98 ~ 99.99 중량% 및 자성체 0.01 ~ 2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료를 이용한 성능 강화형 하이브리드 인덕터를 갖는 전자부품.Hybrid inductor; And
Includes; at least one electronic device connected to the hybrid inductor,
The hybrid inductor may include a hybrid dielectric layer in which a dielectric material and a magnetic material are mixed; And an electrode pattern disposed in the hybrid dielectric layer,
The hybrid dielectric layer is a mixture in which a magnetic material is added to a dielectric material, the dielectric material is a ceramic material, the magnetic material is a ferrite material,
The hybrid dielectric layer contains 98 to 99.99% by weight of the dielectric and 0.01 to 2% by weight of the magnetic material in order to obtain a Q value higher than the Q value of the dielectric inductor made of 100% by weight of the dielectric, which is an advantage of the ferrite dielectric while maintaining the characteristics of the dielectric inductor. Electronic component having a performance-enhancing hybrid inductor using a composite material, characterized in that to include.
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CN112117089A (en) | 2020-12-22 |
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