KR102185058B1

KR102185058B1 - 코일부품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102185058B1
Application number: KR1020180059000A
Authority: KR
Inventors: 이상재; 서연수; 김재하; 차혜연
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2020-12-01
Also published as: KR20180107019A

Abstract

본 개시는 자성물질을 포함하는 바디부 및 상기 바디부 내에 배치된 코일부를 포함하며, 상기 코일부는 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제1코일패턴층, 상기 제1코일패턴층의 적어도 일부를 매립하는 절연층, 및 상기 절연층 상에 배치되며 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제2코일패턴층을 포함하고, 상기 절연층은 코어재를 포함하며, 상기 코어재를 기준으로 상기 절연층의 하부영역의 두께가 상기 절연층의 상부영역의 두께보다 두꺼운 코일부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

코일부품 및 그 제조방법{COIL COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 개시는 코일부품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 예를 들면, 파워 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자기기의 소형화 및 박형화에 수반하여 이러한 전자기기에 적용되는 코일부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부합하기 위하여 다양한 형태의 권선 타입, 박막 타입, 적층 타입 등의 코일부품의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.

한편, 박막 기술을 적용하기 위하여 사용되는 지지부재는 강성 유지를 위하여 일정 두께를 가져야 하는데, 이로 인하여 코일을 커버하는 자성물질의 두께가 줄어들 수 밖에 없는바, 고 투자율(Ls) 구현에 한계가 있다.

본 개시의 여러 목적 중 하나는, 소형화 및 박형화에도 불구하고, 코일을 커버하는 자성물질의 두께를 충분히 확보할 수 있으면서도, 우수한 강성을 유지할 수 있는 코일부품 및 이를 효과적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는, 내부에 배치된 코어재를 기준으로 상부영역과 하부영역의 두께가 다른 절연층을 이용하여, 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 복수의 코일패턴층을 포함하는 코일을 형성하는 것이다.

예를 들면, 본 개시에 따른 코일부품은, 자성물질을 포함하는 바디부 및 상기 바디부 내에 배치된 코일부를 포함하며, 상기 코일부는 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제1코일패턴층, 상기 제1코일패턴층의 적어도 일부를 매립하는 절연층, 및 상기 절연층 상에 배치되며 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제2코일패턴층을 포함하고, 상기 절연층은 코어재를 포함하며, 상기 코어재를 기준으로 상기 절연층의 하부영역의 두께가 상기 절연층의 상부영역의 두께보다 두꺼운 것일 수 있다.

예를 들면, 본 개시에 따른 코일부품의 제조방법은, 지지층 상에 제1 및 제2금속층이 순차적으로 배치된 기판을 준비하는 단계, 상기 기판의 제2금속층 상에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제1코일패턴층을 형성하는 단계, 상기 기판의 제2금속층 상에 상기 제1코일패턴층의 적어도 일부를 매립하는 절연층을 형성하는 단계, 상기 절연층 상에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제2코일패턴층을 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2금속층을 분리하는 단계, 상기 제2금속층을 제거하는 단계, 및 상기 제1 및 제2코일패턴층과 상기 절연층을 자성물질로 둘러싸는 단계를 포함하며, 상기 절연층은 코어재를 포함하며, 상기 코어재를 기준으로 상기 절연층의 하부영역의 두께가 상기 절연층의 상부영역의 두께보다 두꺼운 것일 수 있다.

본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서, 소형화 및 박형화에도 불구하고, 코일을 커버하는 자성물질의 두께를 충분히 확보할 수 있으면서도, 우수한 강성을 유지할 수 있는 코일부품 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 전자기기에 적용되는 다양한 코일부품의 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 코일부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 코일부품의 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다.
도 4는 도 3의 코일부품의 절연층의 개략적인 확대 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 3의 코일부품의 개략적인 제조 일례를 도시한다.
도 6은 코일부품의 다른 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6의 코일부품의 개략적인 ?-?' 면 절단 단면도이다.
도 8은 도 7의 코일부품의 절연층의 개략적인 확대 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 7 코일부품의 개략적인 제조 일례를 도시한다.
도 10은 종래의 박막 기술을 적용한 코일부품 일례를 개략적으로 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 보다 상세히 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

전자기기

도 1은 전자기기에 적용되는 다양한 코일부품의 예를 개략적으로 도시한다.

도면을 참조하면, 전자기기에는 다양한 종류의 전자부품들이 사용되는 것을 알 수 있으며, 예를 들면, Application Processor 를 중심으로, DC/DC, Comm. Processor, WLAN BT / WiFi FM GPS NFC, PMIC, Battery, SMBC, LCD AMOLED, Audio Codec, USB 2.0 / 3.0 HDMI, CAM 등이 사용될 수 있다. 이때, 이러한 전자부품 사이에는 노이즈 제거 등을 목적으로 다양한 종류의 코일부품이 그 용도에 따라 적절하게 적용될 수 있는데, 예를 들면, 파워 인덕터(Power, Inductor, 1), 고주파 인덕터(HF Inductor, 2), 통상의 비드(General Bead, 3), 고주파용 비드(GHz Bead, 4), 공통 모드 필터(Common Mode Filter, 5) 등을 들 수 있다.

구체적으로, 파워 인덕터(Power Inductor, 1)는 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 용도 등으로 사용될 수 있다. 또한, 고주파 인덕터(HF Inductor, 2)는 임피던스를 매칭하여 필요한 주파수를 확보하거나, 노이즈 및 교류 성분을 차단하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 통상의 비드(General Bead, 3)는 전원 및 신호 라인의 노이즈를 제거하거나, 고주파 리플을 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 고주파용 비드(GHz Bead, 4)는 오디오와 관련된 신호 라인 및 전원 라인의 고주파 노이즈를 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 공통 모드 필터(Common Mode Filter, 5)는 디퍼런셜 모드에서는 전류를 통과시키고, 공통 모드 노이즈 만을 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다.

전자기기는 대표적으로 스마트 폰(Smart Phone)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch)일 수도 있다. 이들 외에도 통상의 기술자에게 잘 알려진 다른 다양한 전자기기 등일 수도 있음은 물론이다.

코일부품

이하에서는 본 개시의 코일부품을 설명하되, 편의상 인덕터(Inductor), 구체적으로는 파워 인덕터(Power Inductor)의 구조를 예를 들어 설명하지만, 상술한 다른 다양한 용도의 코일부품에도 본 개시의 코일부품이 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 이하에서 사용하는 측부는 편의상 제1 방향 또는 제2 방향을 향하는 방향을 의미하는 것으로 사용하였고, 상부는 편의상 제3 방향을 향하는 방향을 의미하는 것으로 사용하였으며, 하부는 편의상 제3 방향의 반대 방향을 향하는 방향으로 사용하였다. 더불어, 측부, 상부, 또는 하부에 위치한다는 것은 대상 구성요소가 기준이 되는 구성요소와 해당 방향으로 직접 접촉하는 것뿐만 아니라, 해당 방향으로 위치하되 직접 접촉하지는 않는 경우도 포함하는 개념으로 사용하였다. 다만, 이는 설명의 편의상 방향을 정의한 것으로, 특허청구범위의 권리범위가 이러한 방향에 대한 기재에 의하여 특별히 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 2는 코일부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 3은 도 2의 코일부품의 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다.

도 4는 도 3의 코일부품의 절연층의 개략적인 확대 단면도이다.

도면을 참조하면, 일례에 따른 코일부품(100A)은 자성물질을 포함하는 바디부(10), 바디부(10) 내에 배치된 코일부(20), 및 바디부(10) 상에 배치된 전극부(30)를 포함한다. 코일부(20)는 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제1코일패턴층(21), 제1코일패턴층(21)의 적어도 일부를 매립하는 절연층(25), 및 절연층(25) 상에 배치되며 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제2코일패턴층(22)을 필수 구성으로 포함한다. 이때, 절연층(25)은 절연수지(25a) 외에도 코어재(25b)를 포함하며, 코어재(25b)를 기준으로 절연층(25)의 하부영역의 두께(t2)가 절연층(25)의 상부영역의 두께(t1)보다 두껍다. 제1코일패턴층(21)은 이러한 절연층(25)의 하부영역에 매립되며, 제2코일패턴층(22)은 절연층(25)의 상부영역 상에 배치된다.

한편, 최근에는 모바일 기기의 기능 다양화로 소비전력이 증가하면서 모바일 기기 내 배터리 사용시간을 늘리기 위해 PMIC주변에 손실이 적고 효율이 우수한 수동부품이 채용되며, 이중 효율이 우수하여 제품 사이즈를 줄이고 배터리 용량을 늘릴 수 있는 소형, 그리고 로우 프로파일의 파워 인덕터가 선호되고 있다. 파워 인덕터의 소형화 고효율화 개발방향에 따라 칩의 사이즈는 점점 작아지고 있으며, 제한된 부피 내에서 고용량 구현을 위해서는 코일을 감싸는 자성체의 부피나 투자율을 높여주는 것이 고용량 구현에 큰 장점이 된다.

파워 인덕터로 유용하게 사용되고 있는 박막 파워 인덕터는 일반적으로 CCL(Copper Clad Laminate)이라는 수지층 양면에 동박을 입힌 적층판을 사용하며, 이러한 CCL을 중심으로 상하간 대칭적인 구조로 코일을 구현하고 있다. 다만, CCL을 이용하는 경우, 코일에 대한 회로 및 도금 공정이 완료되면 자성체로 압착을 하여 칩을 만들어 주는데, CCL의 두께에 의하여 칩의 제한된 부피 내에서 자성체가 충진될 수 있는 양은 이미 정해져 있어, 일정량 이상의 효율 개선은 힘든게 현실이다. 만약 CCL의 두께를 낮추는 경우에는 자재의 강성이 떨어져 기판공정의 수평 라인을 정상적으로 이용하기 어려울 수 있다. 예컨대, 자재가 휘어져 롤에 말려 파손될 수 있으며, 공정간 이동 시에서도 제품 손상 리스크가 커질 수 있다.

반면, 일례에 따른 코일부품(100A)은 종래의 박막 파워 인덕터와 달리 코일을 형성하기 위한 지지부재를 이용하지 않는다. 대신, 일례에 따른 코일부품(100A)은 코어재(25b)를 포함하는 절연층(25)을 이용하며, 이때 절연층(25)은 코어재(25b)를 기준으로 절연층(25)의 하부영역의 두께(t2)가 절연층(25)의 상부영역의 두께(t1)보다 두껍다. 이러한 절연층(25)으로 제1코일패턴층(21)의 적어도 일부를 매립한다. 또한, 제1코일패턴층(21) 상에 제2코일패턴층(22)을 형성한다. 제1코일패턴층(21)은 절연층(25)의 하부영역에 매립되며, 제2코일패턴층(22)은 절연층(25)의 상부영역 상에 배치된다. 이러한 배치의 코일부(20)는 코일부(20) 자체의 두께를 최소화할 수 있는바, 코일부(20)를 둘러싸는 바디부(10)의 자성물질이 차지하는 부피를 최대한으로 확보할 수 있으며, 그 결과 고용량 구현에 용이하다. 특히, 절연층(25)은 CCL과 유사하게 절연수지(25a) 뿐만 아니라 코어재(25b)를 포함하고 있으며, 이러한 코어재(25b)가 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22) 사이에서 코일부(20)의 강성을 유지시켜 주는바, 워피지 등의 문제도 개선할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 일례에 따른 코일부품(100A)의 구성요소에 대하여 보다 자세히 설명한다.

바디부(10)는 코일부품(100A)의 외관을 이루며, 제1 방향으로 마주보는 제1 면 및 제2 면과, 제2 방향으로 마주보는 제3 면 및 제4 면과, 제3 방향으로 마주보는 제5 면 및 제6 면을 포함한다. 바디부(10)는 이와 같이 육면체 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바디부(10)는 자성물질을 포함한다. 바디부(10)에 포함된 자성물질은 코일부(20)의 상부 및 하부를 덮으며, 코일부(20)의 중심부에 형성된 코어(15)를 채운다. 자성물질로 코일 특성이 향상될 수 있다.

자성물질은 자성성질을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 순철 분말, Fe-Si계 합금 분말, Fe-Si-Al계 합금 분말, Fe-Ni계 합금 분말, Fe-Ni-Mo계 합금 분말, Fe-Ni-Mo-Cu계 합금 분말, Fe-Co계 합금 분말, Fe-Ni-Co계 합금 분말, Fe-Cr계 합금 분말, Fe-Cr-Si계 합금 분말, Fe-Ni-Cr계 합금 분말, 또는 Fe-Cr-Al계 합금 분말 등의 Fe 합금류, Fe기 비정질, Co기 비정질 등의 비정질 합금류, Mg-Zn계 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, Mg-Mn-Sr계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트 등의 스피넬형 페라이트류, Ba-Zn계 페라이트, Ba-Mg계 페라이트, Ba-Ni계 페라이트, Ba-Co계 페라이트, Ba-Ni-Co계 페라이트 등의 육방정형 페라이트류, Y계 페라이트 등의 가닛형 페라이트류를 들 수 있다.

자성물질은 금속 자성체 분말 및 바인더 수지를 포함하는 것일 수 있다. 금속 자성체 분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 및/또는 실리콘(Si)을 주성분으로 포함할 수 있고, 예를 들면, 철(Fe)-니켈(Ni), 철(Fe), 철(Fe)-크롬(Cr)-실리콘(Si) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바인더 수지는 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 단독 또는 혼합하여 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 자성체 분말은 복수의 평균 입경을 갖는 금속 자성체 분말이 충진된 것일 수 있다. 이 경우 서로 다른 평균 입경을 갖는 금속 자성체 분말를 사용하여 바디부를 형성함으로써, 바디부를 최소한의 빈틈으로 채울 수 있어, 충진율을 높일 수 있고, 결과적으로 코일 특성을 향상시킬 수 있다.

코일부(20)는 코일부품(100A)의 특성을 발현하기 위한 것으로, 코일부품(100A)은 코일부(20)의 코일로부터 발현되는 특성을 통하여 전자기기 내에서 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 코일부품(100A)은 상술한 바와 같이 파워 인덕터일 수 있으며, 이 경우 코일은 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다. 코일부(20)는 상술한 제1코일패턴층(21), 절연층(25), 및 제2코일패턴층(22) 외에도, 절연층(25)을 관통하며 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22)을 전기적으로 연결하는 비아(23), 및 제2코일패턴층(22)의 상면 및 측면을 덮으며 제2코일패턴층의 패턴 사이의 공간을 채우는 절연막(27)을 더 포함할 수 있다.

제1코일패턴층(21)은 복수의 턴수를 갖는 평면 스파이럴 형상의 패턴을 가진다. 제1코일패턴층(21)의 패턴은 공지의 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 제1코일패턴층(21)은 도금층을 포함하되 시드층은 포함하지 않을 수 있다. 제1코일패턴층(21)의 시드층은 공정 과정에서 에칭으로 제거될 수 있다. 즉, 제1코일패턴층(21)은 도금층으로만 이루어질 수 있다. 도금층은 단층 또는 다층일 수 있다. 제1코일패턴층(21)의 하면은 절연층(25)의 하면과 단차를 가질 수 있다. 즉, 제1코일패턴층(21)의 하면이 절연층(25)의 하면을 기준으로 상부로 리세스될 수 있다. 제1코일패턴층(21)의 하면은 절연층(25)의 하면으로부터 노출될 수 있으며, 노출된 제1코일패턴층(21)의 하면은 절연막(27)으로 덮일 수 있다. 제1코일패턴층(21)의 패턴의 단면 형상은 도면에 도시한 바에 한정되지 않으며, 도금 방법에 따라서 다양한 형태로 달라질 수 있음은 물론이다.

제2코일패턴층(22) 역시 복수의 턴수를 갖는 평면 스파이럴 형상의 패턴을 가진다. 제2코일패턴층(22)의 패턴 역시 공지의 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 제2코일패턴층(22)은 시드층(22a) 및 도금층(22b)을 포함한다. 시드층(22a) 및 도금층(22b)은 각각 단층 또는 다층일 수 있다. 시드층(22a) 및 도금층(22b)은 각각 상술한 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 제한되지 않는 일례로서 모두 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 시드층(22a) 및 도금층(22b)은 제조 공정에 따라서 그 경계가 분명할 수 있다. 제2코일패턴층(22)의 상면 및 측면은 절연막(27)에 의하여 덮일 수 있다. 또한, 제2코일패턴층(22)의 패턴 사이의 공간을 절연막(27)에 의하여 채워질 수 있다. 제2코일패턴층(22)의 패턴의 단면 형상은 도면에 도시한 바에 한정되지 않으며, 도금 방법에 따라서 다양한 형태로 달라질 수 있음은 물론이다.

비아(23)는 절연층(25)을 관통하며 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22)을 전기적으로 연결할 수 있다. 비아(23) 역시 공지의 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 비아(23)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 원기둥 형상, 테이퍼 형상 등 공지의 모든 형상이 적용될 수 있다. 비아(23)는 제2코일패턴층(22)을 형성할 때 함께 형성될 수 있으며, 그 결과 제2코일패턴층(22)과 일체화될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 비아(23) 역시 시드층 및 도금층을 포함하는 다층으로 구성될 수 있다.

절연층(25)은 절연수지(25a) 및 코어재(25b)를 포함한다. 절연수지(25a)는 에폭시수지와 같은 열경화성 수지나 폴리이미드와 같은 열가소성 수지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 코어재(25b)는 유리섬유(Glass Fabric)와 같은 강성유지가 가능한 섬유물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 코어재(25b)를 통하여 코일부(20)의 강성을 유지할 수 있으며, 그 결과 공정 과정에서 워피지를 최대한 억제할 수 있다. 절연층(25)은 코어재(25b)를 기준으로 절연층(25)의 하부영역의 두께(t2)가 절연층(25)의 상부영역의 두께(t1)보다 두껍다. 따라서, 제1코일패턴층(21)이 절연층(25)의 하부영역에 용이하게 매립될 수 있으며, 코일부(20)의 두께를 최소화할 수 있다. 절연층(25)은 절연수지(25a) 및 코어재(25b) 외에도 무기필러(25c)를 더 포함할 수 있으며, 무기필러(25c)를 통하여 열팽창계수 등의 제어가 가능하다. 이러한 절연층(25)으로는, 예를 들면, 비대칭구조의 프리프레그(Unbalanced PPG) 등을 이용할 수 있다. 절연층(25)의 상면의 적어도 일부, 측면의 적어도 일부, 및 하면의 적어도 일부는 절연막(27)로 덮일 수 있다.

절연막(27)은 제1코일패턴층(21)의 상면 및 측면을 덮을 수 있고, 제1코일패턴층(21)의 패턴 사이의 공간을 채울 수 있다. 또한, 절연막(27)은 절연층(25)의 상면의 적어도 일부와 측면의 적어도 일부와 하면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 또한, 절연막(27)은 제1코일패턴층(21)의 하면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 이때, 절연막(27)은 제1코일패턴층(21)의 하면의 리세스 영역을 채울 수 있다. 절연막(27)은 절연코팅에 이용될 수 있는 공지의 절연물질로 구성될 수 있다.

전극부(30)는 코일부품(100A)이 전자기기에 실장 될 때, 코일부품(100A)을 전자기기와의 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다. 전극부(30)는 바디부(10) 상에 서로 이격되어 배치된 제1전극(31) 및 제2전극(32)을 포함한다. 제1 및 제2전극(31, 32)은 각각 바디부(10)의 제1방향으로 서로 마주보는 제1 및 제2면을 덮을 수 있으며, 바디부(10)의 제1 및 제2면과 연결된 제3 내지 제6면으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2전극(31, 32)은 각각 바디부(10)의 제1 및 제2면에서 코일부(20)의 제1 및 제2인출단자(부호 미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 제1 및 제2전극(31, 32)의 배치 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 및 제2전극(31, 32)은, 예를 들어, 전도성 수지층과, 전도성 수지층 상에 형성된 도체층을 포함할 수 있다. 전도성 수지층은 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 도전성 금속과 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 도체층은 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. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5a 내지 도 5c는 도 3의 코일부품의 개략적인 제조 일례를 도시한다.

도 5a를 참조하면, 먼저 지지층(211) 상에 제1 및 제2금속층(212, 213)이 순차적으로 배치된 기판(210)을 준비한다. 제1 및 제2금속층(212, 213)은 지지층(211)의 일면에만 배치될 수도 있고, 지지층(211)의 양면에 모두 배치될 수도 있다. 지지층(211)은 절연수지, 유리섬유, 및 무기필러 등을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2금속층(212, 213)은 각각 동박일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2금속층(212, 213)은 박리가 용이하도록 점착물질로 부착된 것일 수 있다. 제1금속층(212)은 제2금속층(213) 보다 두께가 두꺼울 수 있다. 이러한 지지층(211)은 통상의 DCF(Detach Core Film)일 수 있으며, 예를 들면, CCL의 seed Cu와 carrier Cu가 서로 뒤바뀌어 지지층 상에 붙어있는 형태일 수 있다.

다음으로, 기판(210)의 제2금속층(213) 상에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제1코일패턴층(21)을 형성한다. 제1코일패턴층(21)은 제2금속층(213)을 시드층으로 이용하여 공지의 도금 기술, 예를 들면, MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 도금방식은 등방도금, 이방도금 모두 상관 없지만 도금두께 편차 면에서 등방도금이 유리할 수 있다.

다음으로, 기판(210)의 제2금속층(213) 상에 제1코일패턴층(21)의 적어도 일부를 매립하는 절연층(25)을 형성한다. 절연층(25)은 상술한 바와 같이 비대칭구조의 프리프레그일 수 있으며, 이러한 비대칭구조의 프리프레그를 제1코일패턴층(21)이 두께(t2)가 두꺼운 하부영역에 매립되도록 기판(210)의 제2금속층(213) 상에 적층하는 방법으로 절연층(25)을 형성할 수 있다. 적층은 공지의 방법을 이용할 수 있다. 한편, 절연층(25)의 상면에는 제3금속층(223)이 형성되어 있을 수 있다. 제3금속층(223)은 동박일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5b를 참조하면, 다음으로, 절연층(25) 상에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제2코일패턴층(22)을 형성한다. 제2코일패턴층(22)은 제3금속층(223)을 시드층으로 이용하여 공지의 도금 기술, 예를 들면, MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 도금방식은 마찬가지로 등방도금, 이방도금 모두 상관 없지만 도금두께 편차 면에서 등방도금이 유리할 수 있다. 한편, 제2코일패턴층(22)을 형성할 때, 비아(23) 역시 형성할 수 있다.

다음으로, 제1금속층(212) 및 제2금속층(213)을 분리한다. 이러한 분리를 통하여 코일부(20)를 구성하는 제1코일패턴층(21), 제2코일패턴층(22), 비아(23), 및 절연층(25)이 기판(210)으로부터 박리된다. 박리 후에는 절연층(25) 및 제1코일패턴층(21)의 하면에 배치된 제2금속층(213) 및 절연층(25)의 상면에 배치된 제3금속층(223)을 공지의 에칭으로 제거한다. 에칭 결과, 제1코일패턴층(21)은 시드층이 없는 구조를 가지게 되며, 제2코일패턴층(22)은 제3금속층(223)의 일부가 시드층으로 남아있게 되는 구조를 가진다. 제1코일패턴층(21)의 하면은 이러한 에칭 결과 절연층(25)의 하면과 단차를 가질 수 있다. 한편, 필요에 따라서는 박리 전에 별도로 제3금속층(223)을 에칭으로 제거할 수도 있다.

도 5c를 참조하면, 다음으로, 절연층(25)의 중심부를 관통하는 코어(15)를 형성한다. 코어(15)는 레이저 드릴/및 또는 기계적 드릴 등을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 일련의 과정이 대형 사이즈의 절연층(25)으로 진행된 경우라면, 필요에 따라서 절연층(25)을 원하는 사이즈로 다이싱 및 연마할 수도 있다. 코어(15)를 형성한 후에는 공지의 절연코팅으로 절연막(27)을 형성한다. 절연막(27)은 제1코일패턴층(21)의 상면 및 측면을 덮을 수 있고, 제1코일패턴층(21)의 패턴 사이의 공간을 채울 수 있다. 또한, 절연막(27)은 절연층(25)의 상면의 적어도 일부와 측면의 적어도 일부와 하면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 또한, 절연막(27)은 제1코일패턴층(21)의 하면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 이때, 절연막(27)은 제1코일패턴층(21)의 하면의 리세스 영역을 채울 수 있다. 일련의 과정으로 코일부(20)가 형성된다.

다음으로, 코일부(20)를 자성물질로 둘러싸서 바디부(10)를 형성한다. 바디부(10)는 금속 자성체 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성체 시트를 코일부(20)의 상부 및 하부에 적층 및 압착하는 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바디부(10)를 형성한 후에는, 바디부(10) 상에 전극부(30)를 형성한다. 전극부(30)는 바디부(10) 상에 전도성 수지층과 도체층을 순차적으로 형성하는 방법으로 형성할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 일례에 따른 코일부품의 제조 공정은 설명한 순서에 반드시 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서는 뒤에 설명한 단계를 먼저 수행하고, 앞에 설명한 단계를 후속 공정으로 수행할 수도 있다.

도 6은 코일부품의 다른 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.

도 7은 도 6의 코일부품의 개략적인 ?-?' 면 절단 단면도이다.

도 8은 도 7의 코일부품의 절연층의 개략적인 확대 단면도이다.

도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 코일부품(100B)은 코일부(20)가 절연층(25)의 하부에 배치된 제1절연필름(24), 및 절연층(25)과 제2코일패턴층(22) 사이에 배치된 제2절연필름(26)을 더 포함한다. 제1절연필름(24) 및 제2절연필름(26)의 도입으로 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22)을 SAP 공법(Semi Additive Process)으로 형성할 수 있다. 이 경우 코일 패턴간 피치를 좁힐 수 있는바, 초소형화 및 초박형화 되는 경우에도 코일의 턴 수를 늘릴 수 있다. 제1절연필름(24) 및 제2절연필름(26)은 각각 절연수지로 이루어진 공지의 절연필름일 수 있으며, 제한되지 않는 일례로서 각각 절연수지 및 무기필러를 포함하는 ABF(Ajinomoto Build-up Film)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 절연필름(24, 26)의 프라이머 금속층(224, 226)이 배치되는 표면은 공지의 약품으로 표면처리 되어 표면조도가 형성될 수 있으며, 이 경우 접속력이 우수할 수 있다.

한편, 제1절연필름(24) 및 제2절연필름(26)이 도입된 경우, 절연막(27)은 제1절연필름(24)의 하면의 적어도 일부와 절연층(25)의 측면의 적어도 일부와 제2절연필름(26)의 상면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 또한, 제1코일패턴층(21)의 절연층(25)의 하면으로부터 노출된 하면은 제2절연필름(26)으로 덮일 수 있다. 이때, 제1코일패턴층(21)의 하면과 절연층(25)의 하면은 대략 동일 레벨에 있을 수 있다.

또한, 제1절연필름(24) 및 제2절연필름(26)이 도입된 경우, 제2코일패턴층(22)뿐 아니라 제1코일패턴층(21) 역시 시드층(21a) 및 도금층(21b)을 포함할 수 있다. 즉, 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22)을 형성은 SAP 공법으로 수행이 가능하며, SAP 공법을 이용하는바 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22)을 형성할 때 제1절연필름(24) 및 제2절연필름(26) 상에는 각각에 프라이머 동박을 부착하여 이들을 시드층으로 이용한다. 한편, 각각의 프라이머 동박을 시드층으로 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22)을 형성한 후에는 프라이머 동박을 에칭으로 제거하는데, 이때 에칭 후 각각의 제1코일패턴층(21) 및 제2코일패턴층(22)의 하측에는 프라이머 동박이 시드층(21a, 22a)으로 남아있게 된다.

이 외에 다른 설명은 상술한 일례에 따른 코일부품(100A)에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.

도 9a 내지 도 9c는 도 7 코일부품의 개략적인 제조 일례를 도시한다.

도 9a를 참조하면, 먼저 지지층(211) 상에 제1 및 제2금속층(212, 213)이 순차적으로 배치된 기판(210)을 준비한다. 기판(210)의 제2금속층(213) 상에는 제1절연필름(24)을 적층한다. 제1 및 제2금속층(212, 213)과 제1절연필름(24)은 지지층(211)의 일면에만 배치될 수도 있고, 지지층(211)의 양면에 모두 배치될 수도 있다. 지지층(211)은 통상의 DCF일 수 있으며, 제1절연필름(24)은 ABF일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제1절연필름(24) 상에는 공지의 프라이머 동박과 같은 제1프라이머 금속층(224)을 배치한다.

다음으로, 기판(210)의 제2금속층(213) 상의 제1절연필름(24) 상에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제1코일패턴층(21)을 형성한다. 제1코일패턴층(21)은 제1절연필름(24) 상에 부착한 제1프라이머 금속층(224)을 시드층으로 이용하여 공지의 도금 기술, 예를 들면, SAP(Semi-Additive Process) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 도금방식은 등방도금, 이방도금 모두 상관 없지만 도금두께 편차 면에서 등방도금이 유리할 수 있다. 제1코일패턴층(21)을 형성한 후에는 제1프라이머 금속층(224)을 에칭으로 제거한다. 에칭 후 제1코일패턴층(21)은 시드층(21a) 및 도금층(21b)을 포함한다.

다음으로, 기판(210)의 제2금속층(213) 상의 제1절연필름(24) 상에 제1코일패턴층(21)의 적어도 일부를 매립하는 절연층(25)을 형성한다. 절연층(25)은 상술한 바와 같이 비대칭구조의 프리프레그일 수 있다. 적층은 공지의 방법을 이용할 수 있다. 절연층(25) 상에는 제2절연필름(26)을 적층한다. 제2절연필름(26) 상에는 공지의 프라이머 동박과 같은 제2프라이머 금속층(226)을 배치한다.

도 9b를 참조하면, 다음으로, 절연층(25) 상의 제2절연필름(26) 상에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 제2코일패턴층(22)을 형성한다. 제2코일패턴층(22)은 제2프라이머 금속층(226)을 시드층으로 이용하여 공지의 도금 기술, 예를 들면, SAP(Modified Semi-Additive Process) 등을 이용하여 형성할 수 있다. 도금방식은 마찬가지로 등방도금, 이방도금 모두 상관 없지만 도금두께 편차 면에서 등방도금이 유리할 수 있다. 한편, 이와 함께 비아(23) 역시 형성할 수 있다.

다음으로, 제1금속층(212) 및 제2금속층(213)을 분리한다. 이러한 분리를 통하여 코일부(20)를 구성하는 제1코일패턴층(21), 제2코일패턴층(22), 비아(23), 제1절연필름(24), 절연층(25), 및 제2절연필름(26)이 기판(210)으로부터 박리된다. 박리 후에는 제1절연필름(24)의 하면에 배치된 제2금속층(213)과 제2절연필름(26) 상면에 배치된 제2프라이머 금속층(226)을 에칭으로 제거한다. 에칭 후 제2코일패턴층(22)은 시드층(22a) 및 도금층(22b)을 포함한다. 필요에 따라서는, 제2프라이머 금속층(226)의 에칭은 분리 전에 별도로 수행할 수도 있다.

도 9c를 참조하면, 다음으로, 절연층(25)과 제1절연필름(24)과 제2절연필름(26)의 중심부를 관통하는 코어(15)를 형성한다. 코어(15)는 레이저 드릴/및 또는 기계적 드릴 등을 이용하여 형성할 수 있다. 한편, 일련의 과정이 대형 사이즈의 절연층(25)으로 진행된 경우라면, 필요에 따라서 절연층(25)을 원하는 사이즈로 다이싱 및 연마할 수도 있다. 코어(15)를 형성한 후에는 공지의 절연코팅으로 절연막(27)을 형성한다. 일련의 과정으로 코일부(20)가 형성된다. 절연막(27)은 제1코일패턴층(21)의 상면 및 측면을 덮을 수 있고, 제1코일패턴층(21)의 패턴 사이의 공간을 채울 수 있다. 또한, 절연막(27)은 절연층(25)의 상면의 적어도 일부와 측면의 적어도 일부와 하면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 또한, 절연막(27)은 제1절연필름(24)의 하면의 적어도 일부와 절연층(25)의 측면의 적어도 일부와 제2절연필름(26)의 상면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 또한, 제1코일패턴층(21)의 절연층(25)의 하면으로부터 노출된 하면은 제2절연필름(26)으로 덮일 수 있다.

이 외에 다른 설명은 상술한 일례에 따른 코일부품(100A)의 제조방법에서 설명한 바와 실질적으로 동일한바, 자세한 설명은 생략한다.

도 10은 종래의 박막 기술을 적용한 코일부품 일례를 개략적으로 도시한다.

도면을 참조하면, 종래의 박막 기술을 적용한 코일부품은, 예를 들면, 지지부재(325) 양면에 이방도금 기술로 평면 스파이럴 형상의 패턴(321a, 321b, 321c, 322a, 322b, 322c) 및 관통 비아(부호 미도시)를 형성한 후, 자성물질로 이를 매립하여 바디(310)를 형성하고, 바디(310) 외부에 패턴(321a, 321b, 321c, 322a, 322b, 322c)과 전기적으로 연결되는 외부전극(331, 332)을 형성하여 제조할 수 있다. 그런데, 상술한 바와 같이, 종래의 박막 기술을 적용한 코일부품은, 지지부재(325)의 두께(h₁)가 상당하기 때문에, 패턴(321a, 321b, 321c, 322a, 322b, 322c) 상부 및 하부에 배치되는 자성 물질의 두께(h₂)에 제약이 있으며, 그 결과 고용량 구현에 한계가 있다.

한편, 본 개시에서 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제1, 제2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.

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

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

1: 파워 인덕터
2: 고주파 인덕터
3: 통상의 비드
4: 고주파용 비드
5: 공통 모드 필터
100A, 100B: 코일부품
10: 바디부
15: 코어
20: 코일부
21, 22: 코일패턴층
21a, 22a: 시드층
22a, 22b: 도금층
23: 비아
24, 26: 절연필름
25: 절연층
27: 절연막
30: 전극부
31, 32: 전극

Claims

절연수지 및 코어재를 포함하는 절연층;
상기 절연층 내에 적어도 일부가 매립되며, 상기 코어재의 일측에 배치된 제1코일패턴; 및
상기 절연층 상에 적어도 일부가 돌출되며, 상기 코어재의 타측에 배치된 제2코일패턴; 을 포함하며,
상기 절연층은, 상기 코어재의 일측 방향에서의 두께와, 상기 코어재의 타측 방향에서의 두께가, 서로 다른,
코일부품.
제 1 항에 있어서,
자성물질을 포함하며, 상기 절연층과 상기 제1 및 제2코일패턴이 내장되는 바디; 를 더 포함하는,
코일부품.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층은 상기 코어재로 유리섬유를 포함하는,
코일부품.
제 3 항에 있어서,
상기 절연층은 무기필러를 더 포함하는,
코일부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제2코일패턴의 상면 및 측면을 덮으며 상기 제2코일패턴의 패턴 사이의 공간을 채우는 절연막을 더 포함하는,
코일부품.
제 5 항에 있어서,
상기 절연막은 상기 절연층의 상면의 적어도 일부, 상기 절연층의 하면의 적어도 일부, 및 상기 절연층의 측면의 적어도 일부를 덮는,
코일부품.
제 6 항에 있어서,
상기 제1코일패턴의 하면은 상기 절연층의 하면으로부터 노출되며,
상기 제1코일패턴의 노출된 하면은 상기 절연막으로 덮이는,
코일부품.
제 1 항에 있어서,
상기 제1코일패턴은 도금층을 포함하되 시드층을 포함하지 않으며,
상기 제2코일패턴은 시드층 및 도금층을 포함하는,
코일부품.
제 8 항에 있어서,
상기 제1코일패턴의 하면은 상기 절연층의 하면과 단차를 갖는,
코일부품.
제 1 항에 있어서,
상기 절연층의 하부에 배치된 제1절연필름; 및
상기 절연층 및 상기 제2코일패턴 사이에 배치된 제2절연필름; 을 더 포함하는,
코일부품.
제 10 항에 있어서,
상기 제2코일패턴의 상면 및 측면을 덮으며 상기 제2코일패턴의 패턴 사이의 공간을 채우는 절연막; 을 더 포함하는,
코일부품.
제 11 항에 있어서,
상기 절연막은 상기 제1절연필름의 하면의 적어도 일부, 상기 절연층의 측면의 적어도 일부, 및 상기 제2절연필름의 상면의 적어도 일부를 덮는,
코일부품.
제 10 항에 있어서,
상기 제1코일패턴의 하면은 상기 절연층의 하면으로부터 노출되며,
상기 제1코일패턴의 노출된 하면은 상기 제1절연필름으로 덮이는,
코일부품.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 및 제2코일패턴은 각각 시드층 및 도금층을 포함하는,
코일부품.
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