KR102511870B1 - 인덕터 - Google Patents

Abstract

본 개시는 코일부를 포함하는 바디, 및 상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극을 포함하고, 상기 코일부는 복수의 개구 패턴을 가지는 절연체 및 상기 복수의 개구 패턴의 개구부 내로 충진된 복수의 코일 패턴을 포함하고, 상기 복수의 코일 패턴 중 한 코일 패턴의 최대 두께 (A) 는 상기 코일 패턴의 측면과 맞닿는 절연체의 두께 (B) 보다 큰 인덕터에 관한 것이다.

Description

인덕터 {INDUCTOR}

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

IT 기술의 발전과 더불어 장치의 소형화 및 박막화가 가속화되어 가고 있으며, 이와 함께, 소형 박형 소자에 대한 시장 요구가 증가한다.

하기의 특허문헌 1 은 이러한 기술 트랜드에 적합하도록 비어홀을 가지는 기판, 상기 기판의 양면으로 배치되어 상기 기판의 비어홀을 통해 전기적으로 연결되는 코일들을 포함하는 파워 인덕터를 제공함으로써, 균일하면서도 큰 종횡비의 코일을 가지는 인덕터를 제공하려고 노력한다.

한국 특허공개공보 제10-1999-0066108 호

본 개시가 해결하고자 하는 여러 과제 중 하나는 Rdc 특성이 개선되고, 칩의 신뢰성이 개선된 인덕터를 제공하고자 하는 것이다.

본 개시의 일 예에 따른 인덕터는 코일부를 포함하는 바디, 상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극을 포함한다. 상기 코일부는 복수의 개구 패턴을 가지는 절연체 및 상기 복수의 개구 패턴의 개구부 내로 충진된 복수의 코일 패턴을 포함하고, 상기 복수의 코일 패턴 중 한 코일 패턴의 최대 두께 (A) 는 상기 코일 패턴의 측면과 맞닿는 절연체의 두께 (B) 보다 크다.

본 개시의 여러 효과 중 하나는 Rdc 특성을 낮추면서, 쇼트 불량의 신뢰성 문제가 유효 범위 내로 해결된 인덕터를 제공하는 것이다.

도1 은 본 개시의 일 예에 따른 인덕터의 사시도이다.
도2 는 도1 의 I-I' 선을 따라 절단한 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 인덕터의 사시도이며, 도2 는 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도1 및 도2 를 참고하면, 인덕터 (100) 는 코일을 포함하는 바디 (1) 와 상기 바디의 외부면 상의 외부전극 (2) 을 포함한다. 이 때, 상기 외부전극 (2) 은 바디의 외부면에서 서로 이격되어 상이한 극성으로 기능하는 제1 외부전극 (21) 과 제2 외부전극 (22) 을 포함한다.

상기 바디 (1) 는 인덕터의 외관을 형성하며, 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, 실질적으로 육면체 형상을 가진다.

상기 바디 (1) 는 자성 물질 (11) 을 포함하는데, 상기 자성 물질은 자성 특성을 가지는 재질이면 제한없이 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 자성 물질은 금속 자성 입자나 페라이트계 자성 입자를 포함하며, 상기 금속 자성 입자나 페라이트계 자성 입자가 수지에 분산된 형태를 가질 수 있다.

상기 자성 물질에 의해 코일부 (120) 가 봉합된다. 상기 코일부 (120) 는 복수의 코일 패턴을 포함하는 내부 코일 (121) 과 상기 내부 코일 내 상기 복수의 코일 패턴을 서로 절연시키며, 복수의 격벽을 포함하는 절연체 (122) 를 포함한다. 상기 코일부 (120) 는 지지 부재 (13) 에 의해 지지될 수 있는데, 경우에 따라 상기 지지 부재는 디태치(detach) 공정을 통해 내부 코일을 형성한 후, 최종적으로 제거될 수도 있다. 상기 지지 부재 (13) 는 절연 특성을 가지며, 내부 코일 및 절연체를 적절히 지지할 수 있는 정도의 강성을 가지는 재질을 포함하는데, 절연 특성을 가지는 절연 수지나 절연 자성 재료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 지지 부재는 시중의 CCL 기판 (Copper Clad Laminate), 또는 절연 수지에 무기 필러나 유리가 함침된 절연 박판, PID (Photo Imagable Dielectric) 수지, ABF 필름 등이 적용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

먼저, 코일부 내 절연체 (122) 는 서로 인접하는 코일 패턴의 측면 간의 절연을 위한 구성이며, 상기 코일 패턴의 도금 성장의 가이드로서 기능한다. 통상적으로, 코일 패턴의 종횡비 (Aspect Ratio) 를 크게 하려고, 두께 방향의 도금 성장을 강화하는 경우, 코일 패턴의 형상이 균일하지 못하고, 코일 패턴 간 도금 편차가 발생할 위험이 높다. 하지만, 상기 절연체 (122) 를 활용하여, 절연 수지로부터 소정의 개구 패턴을 미리 마련해 둔 후, 개구 패턴의 개구부 내로 코일 패턴의 도금 성장을 진행하는 경우, 코일 패턴의 도금 성장이 안정적으로 진행될 수 있다. 상기 절연체 (122) 는 개구 패턴 (122h) 을 포함하는데, 상기 개구 패턴은 요구되는 코일 패턴의 형상에 대응하는 형상을 가지도록 구성된다. 예를 들어, 상기 개구 패턴은 곡률 반경이 서로 상이한 원형의 단면이 복수횟수 반복된 스파이럴 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 절연체 (122) 는 퍼머넌트 타입의 감광성 절연물질을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 비스페놀계 에폭시 수지는 예컨대 비스페놀 A 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 비스페놀 A 폴리머 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 퍼머넌트 타입의 통상의 레지스트 물질이면, 어느 것이든 적용될 수 있다.

상기 절연체 내 개구 패턴을 형성하는 방식은 당업자가 적절히 선택할 수 있으나, 예를 들어, 상기 절연체 내 감광성 절연 물질이 포함되는 경우에는 노광 및 현상을 통해 패터닝을 하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 절연체를 단층으로 지지 부재 상에 라미네이트하고, 패터닝을 하는 것도 가능하며, 복수층의 절연 시트를 지지 부재 상에 라미네이트하고 상기 복수층의 절연시트를 한번에 패터닝을 하는 것도 가능하다.

상기 절연체의 종횡비를 크게 할수록 한정된 인덕터의 사이즈 내에서 코일 패턴의 권취 횟수를 증가시킬 수 있고, 코일 패턴의 종횡비를 크게 할 수 있으나, 상기 절연체의 종횡비를 크게 할수록 절연체가 지지 부재 상에서 지지되지 못하고, 절연체의 쓰러짐이나 들뜸이 발생할 가능성이 증가한다. 이처럼, 절연체의 쓰러짐 등이 발생하는 경우, 서로 인접하는 코일 패턴의 쇼트 불량이 발생하거나 코일 패턴의 도금 편차가 발생할 가능성이 증가한다. 따라서, 본 발명자는 절연체의 두께를 증가시키는 방법 이외에 코일 패턴의 종횡비를 증가시킨 효과, 예를 들어, 인덕터의 Rdc 특성을 개선한 효과를 도출할 수 있는 기술 수단을 도출한다.

도2 를 참고하면, 내부 코일 (121) 은 복수의 코일 패턴 (121a, 121b, 121c) 을 포함한다. 상기 복수의 코일 패턴 중 일 코일 패턴 (121a) 의 양 측면은 각각 제1 절연체 (122a) 및 제2 절연체 (122b) 의 측면과 접한다. 여기서, 접한다는 것은 물리적 또는 화학적 접촉 이외에 코일 패턴이 절연체에 기대어진 정도로 맞닿은 것을 포함하는 개념이다.

상기 일 코일 패턴 (121a) 의 최대 두께 (A) 는 그와 인접한 제1 및 제2 절연체 (122a, 122b) 의 두께 (B) 보다 두껍다. 코일 패턴을 절연체의 개구부에 충진시킬 때, 절연체의 두께를 코일 패턴의 목표 두께, 즉, 최대 두께보다 두껍게 할 수 있겠으나, 전술한 것과 같이, 절연체의 두께를 크게 하는 경우, 절연체의 쓰러짐이나 들뜸이 발생할 가능성이 현저히 높아지므로, 절연체의 두께를 증가시키는 데 한계가 존재한다.

본 개시의 인덕터에서는 코일 패턴의 최대 두께보다 제1 및 제2 절연체의 두께를 더 얇게 함으로써, 절연체의 안정성을 높일 수 있다.

상기 코일 패턴 (121a) 의 최대 두께는 그와 인접한 제1 및 제2 절연체의 두께보다 크게 할 경우, 상기 코일 패턴 (121a) 이 제1 절연체와 맞닿는 부분의 높이 (C) 및 제2 절연체와 맞닿는 부분의 높이 (C) 는 제1 및 제2 절연체의 두께보다 낮아야 한다. 여기서, 상기 코일 패턴은 제1 및 제2 절연체와 실질적으로 동일한 높이에서 접하는 것이다. 상기 코일 패턴의 최대 두께를 포함하는 지점은 제1 및 제2 절연체 사이의 중심선과 일치하는 것이 바람직한데, 이는, 코일 패턴이 절연체의 개구부 내에서 좌우 대칭적으로 형성된 것을 의미한다. 상기 코일 패턴이 절연체의 개구부 내에서 좌우 대칭적으로 형성되어야 내압 특성 저하 등의 부효과가 효과적으로 방지될 수 있다.

이처럼, 코일 패턴 (121a) 이 중앙에서 최대 두께를 가지므로, 코일 패턴의 상면은 지지 부재와 멀어지는 방향으로 볼록한 형상을 가진다.

또한, 상기 코일 패턴 (121a) 이 제1 및 제2 절연체의 상면과 동일한 평면을 지날 때, 그 지점에서의 코일 패턴의 선폭은 (D) 라고 한다. 상기 선폭은 제1 및 제2 절연체 사이의 폭인 코일 패턴의 최대 선폭 (E) 보다는 좁다.

한편, 하기의 표 1 은 절연체의 두께 (B) 에 대한 코일 패턴의 최대 두께 (A) 의 비율에 따른 Rdc 불량율과 쇼트 불량율을 나타낸다 (참고로, 상기 표 1 에서 위첨자 * 표시는 실험예 중 비교예를 나타낸다).

상기 표 1 에서 알 수 있듯이, 절연체의 두께 (B) 에 대한 코일 패턴의 최대 두께 (A) 가 1.01 인 실험예 No. 6 를 기준으로 Rdc 불량율이 현저하게 줄어든다. 이는, A/B 의 비율이 1.01 보다 작은 경우에는 코일 패턴의 최대 두께가 작기 때문에, 요구되는 Rdc 특성을 구현하기에 어려움이 있는 것을 의미한다. 반면, A/B 의 비율이 1.10 이상인 경우, 코일 패턴의 최대 두께가 증가되는 만큼 요구되는 Rdc 특성 구현이 비교적 용이하여 Rdc 불량율은 거의 유효 범위 내에 들어오지 않는다.

다만, 실험예 No.21 을 기준으로 쇼트 불량이 현저히 증가하는 것을 알 수 있는데, 이는, 코일 패턴의 최대 두께가 증가함에 따라 그에 인접하는 다른 코일 패턴과의 쇼트가 발생하는 것의 제어가 현저히 어려워지는 것을 의미한다. A/B 의 비율이 1.15 이하까지는 쇼트 불량의 문제가 실질적으로 발생하지 않는 수준이지만, 이를 넘는 경우, 쇼트 불량의 문제가 발생하므로, A/B 의 비율이 1.15 를 넘지 않는 것이 바람직하다.

다음, 표 2 는 코일 패턴의 최대 두께가 서로 인접한 절연체의 두께보다 크면서, 코일 패턴이 절연체와 접하는 높이는 절연체의 두께보다 낮은 경우에 있어서, 코일 패턴의 최대 선폭 (E) 과 코일 패턴이 제1 및 제2 절연체의 상면과 동일한 평면을 지날 때, 그 지점에서의 코일 패턴의 선폭 (D) 간의 관계에 따른 인덕터의 특성을 나타낸다.

참고로, 상기 표 2 에서 위첨자 * 표시는 실험예 중 비교예를 나타낸다.

상기 표2 를 참고하면, 코일 패턴이 절연체의 상면과 동일한 평면을 지날 때, 그 지점에서의 코일 패턴의 선폭 (D) 은, 절연체의 상면과 동일한 평면에서, 길이 방향을 기준으로 상기 절연체와 상기 코일 패턴 간의 공간의 폭 (E-D) 의 0.95 배 이상인 경우, Rdc 불량율이 현저히 저감된다. 여기서, 상기 절연체의 상면과 동일한 평면에서, 길이 방향을 기준으로 절연체와 코일 패턴 사이의 공간 내로는 절연층이나 자성 물질이 충진될 수 있다. 상기 절연층은 절연체와 함께 이중 절연층을 구성하여 코일부와 자성 물질 간의 절연 특성을 강화한다. 상기 절연층은 절연체와는 상이한 물질을 포함하여, 상기 절연체와 구별될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층은 ABF 필름, 또는 절연 수지 코팅층일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 자성 물질은 코일부를 봉합하며, 지지 부재의 관통홀까지 연장되어 인덕터의 투자율을 증가시키는 기능을 한다.

상기 표2 의 실험예 10 에서, 상기 D 는 상기 (E-D) 의 0.95 배인데, 이 경우, Rdc 불량율이 발생되지 않는다. 반면, 상기 D 는 상기 (E-D) 의 0.95 배보다 작은 경우에 대한 실험예인 실험예 1* 내지 실험예 9* 를 참고하면, Rdc 불량율이 유효 범위 내인 것을 알 수 있다. 이는, 절연체와 동일한 높이에서 절연체의 선폭이, 그 지점에서 절연체와 코일 패턴 간 공간의 폭 대비 0.95 보다 작기 때문에, 코일 패턴의 최대 두께가 절연체의 높이보다 두꺼움에도 불구하고, 유효한 정도의 Rdc 특성을 도출하기에는 표면적이 작다는 것을 의미한다.

따라서, 코일 패턴의 최대 두께가 절연체의 두께보다 큰 경우, 코일 패턴이 절연체의 상면과 동일한 평면을 지날 때, 그 지점에서의 코일 패턴의 선폭 (D) 이, 절연체의 상면과 동일한 평면에서, 길이 방향을 기준으로 상기 절연체와 상기 코일 패턴 간의 공간의 폭 (E-D) 의 0.95 배 이상인 형상을 가지는 것이 바람직하다.

전술한 인덕터에 의할 경우, 절연체의 현상이나 도금 과정 중 쓰러짐이나 들뜸의 문제로 인해 제한된 두께를 가지는 절연체를 포함하는 인덕터에서, Rdc 불량율을 현저히 저감시키며, 서로 인접한 코일 패턴 간의 쇼트 불량으로 인해 발생하는 신뢰성 문제를 효과적으로 제거할 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
21, 22: 제1 및 제2 외부전극
120: 코일부
13: 지지 부재

Claims (10)

1. 코일부를 포함하는 바디; 및
   상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극; 을 포함하고,
   상기 코일부는 복수의 개구 패턴을 가지는 절연체 및 상기 복수의 개구 패턴의 개구부 내로 충진된 복수의 코일 패턴을 포함하고,
   상기 복수의 코일 패턴의 각각의 코일 패턴의 최대 두께 (A) 는 상기 코일 패턴의 측면과 맞닿는 절연체의 두께 (B) 보다 크며,
   상기 절연체의 상면과 동일한 평면에서 상기 코일 패턴의 선폭 (D) 는 상기 개구부의 폭보다 좁은, 인덕터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 코일 패턴의 상면은 볼록한 형상을 가지는, 인덕터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 코일 패턴의 최대 선폭 (E) 은 상기 개구부의 폭과 동일한, 인덕터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 코일 패턴의 측면과 맞닿는 절연체의 두께 (B) 에 대한 상기 코일 패턴의 최대 두께 (A) 는 1.15 이하인, 인덕터.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 절연체의 상면과 동일한 평면에서 상기 코일 패턴의 선폭 (D) 은, 상기 절연체의 상면과 동일한 평면에서, 길이 방향을 기준으로 상기 절연체와 상기 코일 패턴 사이의 공간의 폭 (E-D) 의 0.95 배 이상인, 인덕터.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 절연체의 상면보다 낮은 위치에서, 상기 절연체와 상기 코일 패턴 사이의 공간 내로는 자성 물질이나 절연층이 배치되는, 인덕터.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 절연층은 상기 절연체와 상이한 재질을 포함하는, 인덕터.
   
9. 코일부를 포함하는 바디; 및
   상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극; 을 포함하고,
   상기 코일부는 복수의 개구 패턴을 가지는 절연체 및 상기 복수의 개구 패턴의 개구부 내로 충진된 복수의 코일 패턴을 포함하고,
   상기 복수의 코일 패턴의 각각의 코일 패턴의 최대 두께 (A) 는 상기 코일 패턴의 측면과 맞닿는 절연체의 두께 (B) 보다 크며,
   상기 코일 패턴이 그와 맞닿는 절연체의 측면에서 연장되는 두께는 상기 절연체의 두께보다 얇은, 인덕터.
   
10. 제1 항에 있어서,
    상기 코일 패턴이 최대 두께를 가지는 지점은 상기 개구부의 중심과 동일 선상인, 인덕터.

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