KR20120115951A - 적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법 - Google Patents

적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 Mn-Zn계 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되는 페라이트 자성체층과, 구리로 형성되며, 페라이트 자성체층의 내부에 코일 형상으로 형성되는 내부 전극 및 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면에 형성되며, 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 내부 전극과 전기적으로 연결되는 외부 전극을 포함하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터를 개시한다.
또한, 본 발명은 Mn-Zn계 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트 분말을 판상으로 성형하고 표면에 구리가 인쇄되어 형성되는 내부 전극을 포함하는 그린 성형체를 적층하는 그린 적층체 형성단계와 상기 그린 적층체를 환원 분위기에서 소결하여 소결 적층체를 형성하는 그린 적층체 소결 단계 및 상기 소결 적층체의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 상기 내부 전극과 각각 연결되는 외부 전극을 형성하는 상기 외부 전극 형성 단계를 포함하여 이루어지는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법을 개시한다.

Description

적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법{Multilayered Chip-Type Power Inductor and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
적층형 칩 타입 파워 인덕터는 적층되어 형성되는 복수 개의 페라이트 자성체층과 페라이트 자성체층의 내부에 일정한 패턴으로 형성되는 내부 전극을 포함하며, 페라이트 자성체층과 내부 전극이 함께 소결되어 제조된다. 또한, 상기 적층형 칩 타입 파워 인덕터의 페라이트 자성체층은 페라이트 자성체층 사이에 비자성체층이 형성될 수 있다. 상기 페라이트 자성체층은 Ni-Cu-Zn계가 주로 사용되며, 내부 전극은 은(Ag)이 주로 사용된다.
상기 내부 전극은 전기 전도성이 높아야 하는 관계로 주로 은(Ag)이 사용되고 있으나, 은(Ag)은 귀금속인 관계로 가격이 높으며 제조 원가에 많은 영향을 주게 된다. 따라서, 상기 내부 전극은 은 대신에 구리(Cu)로 형성하는 방안이 모색되고 있으나, 구리는 소결 과정에서 표면이 쉽게 산화되는 문제가 있다. 또한, 상기 구리는 페라이트 자성체층의 구리 성분과 반응하게 되어 전극으로서 작용하지 못하게 되는 문제가 있다. 또한, 상기 페라이트 자성체층은 Ni-Cu-Zn계에서 구리를 제외하고 형성되는 경우에, 1100도 이상의 소결 온도를 필요로 하게 되어 내부 전극으로 사용되는 구리가 용융되어 문제가 된다.
본 발명은 구리를 내부 전극으로 사용할 수 있는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 적층형 칩 타입 파워 인덕터는 Mn-Zn계 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되어 적층되는 복수의 페라이트 자성체층과, 구리로 형성되며 상기 페라이트 자성체층의 내부에 코일 형상으로 형성되며 상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 내부 전극 및 상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되는 외부 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페라이트 자성체층은 MnO 20-40mol%, MgO 0-10mol%, Fe2O3 50-55mol%, ZnO 9-25mol%을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 페라이트 자성체층은 상기 Mn-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 사용 주파수 영역이 1-10MHz이며, 상기 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 사용 주파수 영역이 1-20MHz일 수 있다.
상기 페라이트 자성체층은 그레인 사이즈가 0.2㎛ 내지 1.0㎛일 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법은 Mn-Zn계 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트 분말을 판상으로 성형하고 표면에 구리가 인쇄되어 형성되는 내부 전극을 포함하는 그린 성형체를 적층하는 그린 적층체 형성단계와 상기 그린 적층체를 환원 분위기에서 소결하여 소결 적층체를 형성하는 그린 적층체 소결 단계 및 상기 소결 적층체의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 상기 내부 전극과 각각 연결되는 외부 전극을 형성하는 상기 외부 전극 형성 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 적층체 소결 단계는 900℃ 내지 1030℃의 소결 온도 범위에서 진행될 수 있다. 또한, 상기 그린 적층체 소결 단계는 질소 분위기 또는 질소와 수소의 혼합 분위기에서 진행될 수 있다. 상기 그린 적층체 소결 단계는 산소 분압이 10-12 내지 10-6atm인 분위기에서 진행될 수 있다.
상기 소결 적층체는 페라이트 자성체층과 상기 페라이트 자성체층의 내부에 코일 형상으로 형성되며 상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 내부 전극을 포함하며, 상기 외부 전극은 상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 페라이트 자성체층은 그레인 사이즈가 0.2㎛ 내지 1.0㎛일 수 있다.
본 발명의 적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법에 따르면 페라이트 자성체층의 조성을 변경하고, 페라이트 자성체층의 소결 조건을 변경하여 구리가 산화되는 것을 방지하고, 구리가 페라이트 자성체층과 반응하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 투자율과 사용 주파수 영역이 증가되는 적층형 칩 타입 파워 인덕터를 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면 가격이 상대적으로 낮은 구리를 내부 전극으로 사용하여 보다 경제적으로 적층형 칩 타입 파워 인덕터를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 타입 파워 인덕터의 수직 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조방법의 공정도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 페라이트 자성체층의 SEM사진이다
도 4는 실시예 1의 페라이트 자성체층의 투자율 특성을 측정한 그래프이다.
도 5는 실시예 4의 페라이트 자성체층의 투자율 특성을 측정한 그래프이다.
도 6은 실시예 4의 페라이트 자성체층과 구리로 형성된 내부 전극의 계면에 대한 SEM 사진이다.
이하에서 실시예와 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 적층형 칩 타입 파워 인덕터 및 그 제조방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 타입 파워 인덕터에 대하여 설명을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 타입 파워 인덕터의 단면도를 나타낸다.
본 발명의 적층형 칩 타입 파워 인덕터(100)는, 도 1을 참조하면, 페라이트 자성체층(110)과, 내부 전극(120) 및 외부 전극(130)을 포함하여 형성된다. 여기서 적층형 칩 타입 파워 인덕터는 적층형 칩 타입 트랜스포머를 포함한다.
한편, 상기 적층형 칩 타입 파워 인덕터(100)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 페라이트 자성체층 사이에 형성되는 비자성체층과, 비자성체층의 내부에 형성되어 비자성체층의 상부와 하부에 위치하는 페라이트 자성체층(110)의 내부 전극(120)을 전기적으로 연결하는 내부 연결 전극(미도시)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 내부 연결 전극은 내부 전극 사이에 위치하는 페라이트 자성체층(110)에 비아홀 형태로 형성될 수 있다. 상기 내부 연결 전극은 적층형 칩 타입 파워 인덕터에서 일반적으로 사용되는 구성이므로 도면에서의 구체적인 도시를 생략한다.
상기 페라이트 자성체층(110)은 Mn-Zn계 페라이트 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성된다.
상기 페라이트 자성체층은 MnO 20-40mol%, MgO 0-10mol%, Fe2O3 50-55mol%, ZnO 9-25mol%를 포함하여 형성된다. 상기 페라이트 자성체층은 Mn-Zn계인 경우에 Mg이 포함되지 않으며, Mn-Mg-Zn인 경우에 Mg가 포함된다. 상기 ZnO는 그 함량이 많거나 적으면 그레인(grain) 사이즈가 감소되어 투자율이 낮아지게 된다. 상기 MgO는 그 함량이 많으면 그레인 사이즈가 감소되어 투자율이 낮아지게 된다. 상기 Fe2O3는 그 함량이 적으면 그레인 사이즈가 감소되어 투자율이 낮아지게 된다. 또한, 상기 Fe2O3는 그 함량이 많으면, 손실이 커져 사용 주파수가 낮아지게 된다. 상기 MnO는 잔량으로 포함된다.
상기 페라이트 자성체층(110)은 구리(Cu)를 포함하지 않게 된다. 따라서, 상기 페라이트 자성체층(110)은 구리로 형성되는 내부 전극과 소결 과정에서 반응하지 않게 된다.
상기 페라이트 자성체층(110)은 판상인 다수 개의 페라이트 그린 성형체층이 적층된 후 소결되어 형성될 수 있다.
상기 페라이트 자성체층(110)은 바람직하게는 그레인 사이즈가 0.2㎛ 내지 1.0㎛으로 형성된다. 보다 구체적으로는 상기 페라이트 자성체층(110)은 Mn-Zn계 페라이트 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트 분말의 입도 사이즈를 조절하고 환원분위기에서 산소 분압을 조절하여 소결하는 경우에 그레인 사이즈를 0.2㎛ 내지 1.0㎛으로 형성할 수 있게 된다. 상기 페라이트 자성체층(110)의 그레인 사이즈가 너무 작은 경우에 투자율이 감소하게 된다. 또한, 상기 페라이트 자성체층(110)의 그레인 사이즈가 너무 큰 경우에 사용 주파수 영역이 감소하게 된다. 상기 페라이트 자성체층(110)은 Mn-Zn계 페라이트 사용 주파수 영역을 1-10MHz로 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 페라이트 자성체층(110)은 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 1-20MHz로 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 상기 페라이트 자성체층(110)은 3MHz에서 투자율이 100 내지 400을 나타낸다.
상기 내부 전극(120)은 구리(Cu)로 형성된다. 상기 내부 전극(120)은 페라이트 자성체층(110)의 내부에 코일 형상으로 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 내부 전극(120)은 페라이트 자성체층의 내부에서 원형 또는 사각형과 같은 폐곡선을 이루며 일부가 개구되는 링 형상으로 형성되며, 복수개가 각각 페라이트 자성체층(110)의 내부에서 서로 이격되는 평면층을 이루도록 형성된다. 또한, 상기 내부 전극(120)은 각각의 평면층의 일단부가 페라이트 자성체층(110)의 내부에서 구리로 형성되는 내부 연결 전극(미도시)에 의하여 전기적으로 연결되도록 형성된다. 따라서, 상기 내부 전극(120)은 내부 연결 전극과 함께 전체적으로 코일 형상으로 형성된다. 또한, 상기 내부 전극(120)중에서 가장 상부에 위치하는 페라이트 자성체층(110)의 내부에 형성되는 내부 전극(120a)은 상단부가 페라이트 자성체층(110)의 일측면으로 노출되도록 형성된다. 또한, 상기 내부 전극(120)중에서 가장 하부에 위치하는 페라이트 자성체층(110)의 내부에 형성되는 내부 전극(120b)은 하단부가 페라이트 자성체층(110)의 타측면으로 노출되도록 형성된다. 또한, 도 1에서 도시하지는 않았지만, 상기 상부와 하부에 형성되는 내부 전극(120a, 120b)은 페라이트 자성체층(110)의 상면과 하면으로 노출되도록 형성될 수 있다.
상기 내부 전극(120)은 구리로 형성되고, 페라이트 자성체층(110)은 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되어 구리를 포함하지 않으므로 페라이트 자성체층(110)의 소결 과정에서 페라이트 자성체층(110)과 반응하지 않게 된다. 따라서, 상기 내부 전극(120)은 페라이트 자성체층(110)의 소결 과정 후에 전극으로 역할을 하게 된다.
상기 외부 전극(130)은 페라이트 자성체층(110)의 양측면 또는 상하면에 형성되며, 페라이트 자성체층(110)의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 내부 전극(120a, 120b)과 전기적으로 연결되도록 형성된다. 상기 외부 전극(130)은 구리, 니켈, 은 또는 은-팔라듐 합금으로 형성될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 타입 파워 인덕터의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 타입 파워 인덕터의 제조방법의 공정도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 타입 파워 인덕터의 제조방법은, 도 2를 참조하면, 그린 적층체 형성 단계(S10)와 그린 적층체 소결 단계(S20) 및 외부 전극 형성 단계(S30)를 포함하여 형성된다.
상기 그린 적층체 형성 단계(S10)는 Mn-Zn계 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트 분말에 의하여 판상으로 성형되고 표면에 구리로 인쇄되는 내부 전극이 형성되는 그린 성형체를 적층하여 그린 적층체를 형성하는 단계이다. 상기 페라이트 분말은 제조하고자 하는 인덕터의 페라이트 자성체층 조성에 따라 MnO 20-40mol%, MgO 0-10mol%, Fe2O3 50-55mol%, ZnO 9-25mol%의 범위에서 혼합되어 형성된다.
상기 페라이트 분말은 먼저 Mn3O4, MgCO3, ZnO, Fe2O3 분말을 최종 페라이트 자성체층의 조성에 따라 칭량하여 배합하고 볼밀을 이용하여 혼합 및 밀링을 한 후에 질소 분위기와 같이 환원 분위기에서 하소 처리한다. 이때 하소 처리 온도는 700 내지 750℃로 할 수 있다. 상기 하소 처리된 분말을 다시 볼밀로 분쇄하고 분무 건조하여 페라이트 분말로 형성하게 된다. 이때, 상기 페라이트 분말은 비표면적이 10-40m2/g이 되도록 분쇄하게 된다.
상기 그린 성형체는 페라이트 분말을 소정 두께의 판상으로 성형하고, 상면과 하면 또는 상면 및 하면에 원형 또는 사각형과 같은 폐곡선을 이루며 일부가 개구되도록 소정 폭을 갖는 구리를 인쇄하여 형성되는 내부 전극을 포함하게 된다. 또한, 상기 그린 성형체는 상면에서 하면으로 관통되는 비아홀을 구비하며, 비아홀에 구리로 내부 연결 전극이 형성된다. 상기 내부 연결 전극은 각 그린 성형체에 형성되는 내부 전극을 전기적으로 연결하게 된다. 따라서, 상기 그린 적층체는 내부 전극과 내부 전극을 연결하는 내부 연결 전극에 의하여 코일 형태의 전극이 내부에 형성된다.
또한, 상기 내부 전극은 그린 적층체의 일측면과 타측면 또는 상면과 하면으로 노출되도록 형성된다. 즉, 상기 그린 적층체의 최상부와 최하부에 위치하는 그린 성형체는 양측면 또는 상하면으로 내부 전극이 노출되도록 형성된다.
한편, 상기 그린 적층체 형성 단계(S10)는 자성체 그린층 도포 과정과 내부 전극 도포 과정이 교대로 진행되어 그린 적층체를 형성하도록 이루어질 수 있다.
상기 자성체 그린층 도포 과정은 Mn-Zn계 페라이트 분말 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트 분말과 바인더 및 용매를 포함하는 페이스트를 수지 필름과 같은 기판에 도포하여 진행된다.
상기 페라이트 분말과 바인더 및 용매는 볼 밀(ball mill)과 같은 방법에 의하여 혼련되어 페이스트로 형성된다. 상기 바인더와 용매는 적층형 칩 타입 파워 인덕터를 제조하는데 사용되는 일반적인 바인더와 용매가 사용될 수 있다. 상기 자성체 그린층은 닥터 블레이드법, 스크린 인쇄법과 같은 방법에 의하여 도포된다. 또한, 상기 자성체 그린층은 페이스트를 도포하는 일반적인 방법에 의하여 도포될 수 있다.
상기 내부 전극 도포 과정은 구리 분말과 바인더 및 용매를 포함하는 페이스트를 자성체 그린층에 스크린 인쇄하여 진행된다.
상기 그린 적층체 형성 단계(S10)는 적층형 칩 타입 파워 인덕터를 제조하는 방법에서 사용되는 다양한 일반적인 방법에 의하여 진행될 수 있다. 예를 들면, 상기 자성체 그린층 도포 과정과 내부 전극 도포 과정은 교대로 반복되며, 내부 전극은 전체적으로 연결되도록 형성된다. 보다 구체적으로는, 먼저 그린 자성체에서 하단부에 위치하는 자성체 그린층이 파워 인덕터의 면적과 동일한 면적을 갖도록 도포되며, 그 위에 내부 전극이 부분적으로 형성된다. 이때 내부 전극은 자성체 그린층의 일측면으로 노출되도록 형성된다. 다음으로 자성체 그린층은 하단부에 위치하는 자성체 그린층의 상면에 도포된 내부 전극층의 일부가 노출되도록 형성된다. 다음으로 내부 전극층은 자성체 그린층의 상면에 도포되면서 하단부에 위치하는 자성체 그린층의 상면에 도포된 내부 전극층과 연결되도록 도포된다. 상기와 같은 과정이 반복되면서 그린 자성체가 형성된다. 또한, 상기 그린 자성체에서 가장 상단부에 위치하는 자성체 그린층은 하단부에 도포된 자성체 그린층과 동일한 면적을 갖도록 도포된다. 이때, 상기 상단부에 위치하는 자성체 그린층의 하부에 형성되는 내부 전극층은 자성체 그린층의 타측면으로 노출되도록 도포된다. 따라서, 상기 그린 자성체는 전체적으로 육면체의 형상을 갖게 되며 내부에서 내부 전극층이 전체적으로 연결되도록 형성된다. 또한, 상기 자성체 그린층은 일측면과 타측면으로 내부 전극층이 노출되도록 형성된다.
상기 그린 적층체 소결 단계(S20)는 그린 적층체를 환원 분위기에서 소결하여 소결 적층체를 형성하는 단계이다. 여기서, 상기 소결 적층체는 페라이트 자성체층과 페라이트 자성체층 내부에 형성되는 내부 전극을 포함하는 의미이다.
상기 그린 적층체 소결 단계(S20)는 환원 분위기에서 진행된다. 따라서, 상기 그린 적층체 소결 단계(S20)는 질소 분위기 또는 질소와 수소의 혼합 분위기에서 진행된다. 또한, 상기 그린 적층체 소결 단계(S20)는 산소 분압이 10-12 내지 10-6 atm인 분위기에서 진행된다. 따라서, 상기 내부 전극을 이루고 있는 구리는 소결 단계에서 산화되지 않고 내부 전극을 형성하게 된다. 상기 산소 분압이 10-12 atm이하인 경우에 자성체 그린층의 소결 과정에서 wustite라는 이차상이 생성되어 자기 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 산소 분압이 10-6 atm이상인 경우에 내부 전극층을 이루는 구리가 산화될 수 있다. 또한, 상기 내부 전극은 페라이트 자성체층과 반응하지 않게 된다.
상기 소결 적층체는 환원분위기에서 그레인 사이즈가 0.2㎛ 내지 1.0㎛이 되도록 소결된다. 따라서, 상기 소결 적층체는 페라이트 자성체층이 Mn-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 사용 주파수 영역이 1-10MHz로 형성된다. 또한, 상기 소결 적층체는 페라이트 자성체층이 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에, MgO의 영향으로 사용 주파수 영역이 20MHz로 증가된다.
또한, 상기 그린 적층체 소결 단계(S20)는 구리의 녹는점인 1080℃보다 낮은 온도인 900℃ 내지 1030℃의 소결 온도 범위에서 진행된다. 상기 소결 온도가 900℃보다 낮게 되면 그린 적층체의 소결이 불충분하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 소결 온도가 1030℃보다 높게 되면 내부 전극층을 이루는 구리가 부분적으로 용융되면서 내부 전극이 전체적으로 연결되지 않을 수 있다.
상기 외부 전극 형성 단계(S30)는 소결 적층체의 양측면 또는 상하면에서 내부 전극과 각각 연결되는 외부 전극을 형성하는 단계이다. 상기 외부 전극 형성 단계(S30)는 구리, 니켈, 은 또는 은-팔라듐 합금을 증착 방법, 도금 방법, 스퍼터링 방법 및 인쇄 방법과 같은 방법에 의하여 외부 전극을 형성한다. 또한, 상기 외부 전극 형성 단계(S30)는 금속 박막을 형성하는 일반적인 방법에 의하여 외부 전극을 형성할 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
<실시예1>
상기 페라이트 분말은 먼저 Mn3O4, ZnO, Fe2O3 분말을 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성인 MnO 30mol%, ZnO 20mol%, Fe2O3 mol%가 되도록 칭량하고 볼밀을 이용하여 혼합 및 밀링을 한 후에 질소 분위기와 750℃의 온도에서 하소 처리하였다. 상기 하소 처리된 분말을 다시 볼밀로 분쇄하고 분무 건조하여 페라이트 분말로 형성하였다. 이때, 상기 페라이트 분말은 비표면적이 대략 30m2/g이 되도록 분쇄하였다. 상기 페라이트 분말은 성형 밀도가 대략 3g/cm3가 되도록 프레스를 이용하여 톨로이드 코아 성형체로 성형되었다. 상기 콜로이드 코아 성형체는 산소 분압 10-11atm의 분위기, 소결 온도 935℃에서 소결하여 소결체로 제조되었다. 상기 소결체는 외부에 구리선을 감아 자기 특성을 측정하였다.
<실시예2>
실시예 2는 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성 및 소결 온도에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<실시예3>
실시예 3은 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성과 소결 온도 및 산소 분압에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<실시예4>
실시예 4는 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성 및 소결 온도에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<실시예5>
실시예 5는 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성 및 소결 온도에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<실시예6>
실시예 6은 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성과 소결 온도 및 산소 분압에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<실시예7>
실시예 7은 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성 및 소결 온도에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<비교예1>
비교예 1은 표 1에서 보는 바와 같이 소결 온도에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<비교예 2>
비교예 2는 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성과 소결 온도 및 산소 분압에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.
<비교예 3>
비교예 3은 표 1에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층의 조성 및 소결 온도에서 실시예 1과 차이가 있으며 다른 조건들은 동일하게 하여 소결체를 제조하였다.

 MnO ZnO Fe2O3 MgO 소결 온도 소결산소분압
mol% ℃ atm
실시예 1 30.0 20.0 50.0 0.0 935 10-11
실시예 2 25.0 22.5 52.5 0.0 955 10-11
실시예 3 25.0 22.5 52.5 0.0 955 10-7
실시예 4 20.0 22.5 52.5 5.0 955 10-11
실시예 5 35.0 11.0 54.0 0.0 955 10-11
실시예 6 35.0 11.0 54.0 0.0 955 10-7
실시예 7 36.0 9.0 55.0 0.0 955 10-11
비교예 1 30.0 20.0 50.0 0.0 1050 10-11
비교예 2 10.0 22.5 52.5 15.0 955 10-11
비교예 3 37.0 8.0 55.0 0.0 850 10-11
표 1. 실시예들 및 비교예들의 성분 조성 및 소결 조건
표 2에서 보는 바와 같이 실시예들과 비교예들의 소결체에 대하여 그레인 사이즈 및 투자율에 대하여 평가를 진행하였다.

그레인 사이즈 투자율
㎛ 1MHz 3MHz
실시예 1 0.4 206 209
실시예 2 0.5 331 354
실시예 3 0.3 155 155
실시예 4 0.2 125 126
실시예 5 0.6 214 213
실시예 6 0.4 158 155
실시예 7 0.8 235 236
비교예 1 1.5 850 280
비교예 2 0.15 56 56
비교예 3 0.1 63 64
표 2. 실시예들 및 비교예들의 평가 결과
실시예 1 내지 7은 그레인 사이즈가 0.2㎛ 내지 0.8㎛으로 측정되었으며, 도 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 소결체는 균일한 사이즈의 그레인을 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 7은 1 MHz에서의 투자율이 125 내지 331의 값을 보이고 있으며, 3MHz에서의 투자율이 126 내지 354의 값을 보이고 있으며, 1MHz에서의 투자율과 3MHz에서의 투자율의 차이가 거의 없는 것으로 나타나고 있다. 또한 도 4에서 보는 바와 같이 실시예 1의 투자율의 주파수 특성을 보면, 사용 주파수 영역이 1 - 10MHz인 것을 알 수 있다. 또한, 도 5에서 보는 바와 같이 MgO가 5mol% 첨가된 실시예 4는 사용 주파수 영역이 20MHz까지 증가되는 것을 알 수 있다.
그러나, 비교예 1은 그레인 사이즈가 1.5㎛이며, 1MHz에서의 투자율이 850이나 3MHz에서의 투자율이 280으로 사용 주파수 영역이 낮은 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 2와 비교예 3은 그레인 사이즈가 각각 0.15㎛와 0.1㎛이며, 투자율이 매우 낮은 것을 알 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 페라이트 자성체층과 구리로 형성되는 내부 전극과의 반응 여부를 평가하였다.
먼저, 실시예 4의 페라이트 조성을 갖는 페라이트 분말의 내부에 구리 전극을 삽입한 후에 실시예 4의 조건으로 소결하여 소결체를 제조하였다. 상기 소결체에서 구리 전극이 위치하는 부분을 절단(fracturing)하여 페라이트 자성체층과 내부 전극의 계면을 관찰하였다. 도 6에서 보는 바와 같이 페라이트 자성체층(상부의 어두운 부분)과 내부 전극(하부의 밝은 부분)은 서로 대향하는 면들 사이에 반응이 진행되지 않고 있는 것을 알 수 있다. 한편 페라이트 자성체층과 내부 전극의 계면이 분리되어 있는 것은 절단과정에서 발생한 것이다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100: 적층형 칩 타입 파워 인덕터
110: 페라이트 자성체층 120: 내부 전극
130: 외부 전극

Claims (12)

  1. Mn-Zn계 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되어 적층되는 복수의 페라이트 자성체층과,
    구리로 형성되며, 상기 페라이트 자성체층의 내부에 코일 형상으로 형성되며 상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 내부 전극 및
    상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되는 외부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트 자성체층은 MnO 20-40mol%, MgO 0-10mol%, Fe2O3 50-55mol%, ZnO 9-25mol%인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트 자성체층은 상기 Mn-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 사용 주파수 영역이 1-10MHz이며,
    상기 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 사용 주파수 영역이 1-20MHz인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 페라이트 자성체층은 그레인 사이즈가 0.2㎛ 내지 1.0㎛인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터.
  5. Mn-Zn계 또는 Mn-Mg-Zn계 페라이트 분말을 판상으로 성형하고 표면에 구리가 인쇄되어 형성되는 내부 전극을 포함하는 그린 성형체를 적층하는 그린 적층체 형성단계와
    상기 그린 적층체를 환원 분위기에서 소결하여 소결 적층체를 형성하는 그린 적층체 소결 단계 및
    상기 소결 적층체의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 상기 내부 전극과 각각 연결되는 외부 전극을 형성하는 상기 외부 전극 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적층체 소결 단계는 900℃ 내지 1030℃의 소결 온도 범위에서 진행되는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 그린 적층체 소결 단계는 질소 분위기 또는 질소와 수소의 혼합 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 그린 적층체 소결 단계는 산소 분압이 10-12 내지 10-6atm인 분위기에서 진행되는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 소결 적층체는 페라이트 자성체층과 상기 페라이트 자성체층의 내부에 코일 형상으로 형성되며 상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 내부 전극을 포함하며,
    상기 외부 전극은 상기 페라이트 자성체층의 양측면 또는 상하면으로 노출되는 상기 내부 전극과 전기적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 페라이트 자성체층은 그레인 사이즈가 0.2㎛ 내지 1.0㎛인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 페라이트 자성체층은 상기 Mn-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 사용 주파수 영역이 1-10MHz이며,
    상기 Mn-Mg-Zn계 페라이트로 형성되는 경우에 사용 주파수 영역이 1-20MHz인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 페라이트 자성체층은 MnO 20-40mol%, MgO 0-10mol%, Fe2O3 50-55mol%, ZnO 9-25mol%인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 타입 파워 인덕터 제조 방법.
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