KR20130104807A - Ferrite powder of metal, method for preparing the same, multilayered chip materials comprising ferrite layer using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 절연막을 포함하는 금속 자성 분말과 이의 제조방법, 및 이를 자성층으로 포함하는 적층형 칩 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a metal magnetic powder including an insulating film, a method for manufacturing the same, and a stacked chip device including the same as a magnetic layer.
인덕터는 주로 휴대기기 내 DC-DC 컨버터(converter)와 같은 전원회로에 사용되며, 쿼드 코어 등의 사용으로 인한 세트(Set)의 높은 전류 요구에 따라 그 조건에서 사용이 가능한 인덕터의 필요성이 대두되고 있다.
Inductors are mainly used in power circuits such as DC-DC converters in mobile devices, and the need for inductors that can be used under such conditions is raised due to the high current demand of the set due to the use of quad cores. have.
다음 식 1과 2는 포화자화(Ms)와 L과의 관계를 나타낸 것이다.
(수학식 1)(1)
B =μH + MsB = μH + Ms
상기 식에서, H는 인가 전류로서, 유도전류 B는 H에 비례하고, 포화자화의 값(Ms)이 클수록 H가 B에 미치는 영향력은 작게 된다. 상기 수학식 1에서, Ms를 제외하면 μ= B/H로 나타낼 수 있는데, 이로부터 H가 증가하면 μ값이 감소하는 것을 알 수 있다.In the above formula, H is an applied current, induction current B is proportional to H, and the greater the value of saturation magnetization (Ms), the smaller the influence of H on B. In
μ값이 감소하면, 다음 수학식 2에서와 같이 L값 또한 감소하게 되므로, 인가되는 전류(B)가 증가하면 L값의 감소가 발생하게 된다. When the value of μ decreases, the value of L also decreases as shown in Equation 2 below, so that when the applied current B increases, the value of L decreases.
(수학식 2)(2)
L = μμ0N2A/l
L = μμ 0 N 2 A / l
즉, 인덕터에서의 L값은 높은 전류를 사용할수록 떨어지게 되므로, 갭(GAP)재의 사용이나 조성의 변화를 통해 포화자화(Ms)의 값을 높이는 등의 방법을 사용하여 그 감소 폭을 줄이는 파워 인덕터가 사용되고 있다. That is, the L value of the inductor decreases as the higher current is used, so the power inductor reduces the decrease by using a method such as increasing the value of saturation magnetization (Ms) through the use of a gap material or a change in composition. Is being used.
그러나 페라이트를 이용한 적층형 파워인덕터에는 Ms의 한계가 존재하여 지금 보다 더 특성이 향상 된 DC-bias 특성을 기대하기 어려움으로 Ms의 값이 더 큰 금속자성 분말의 도입의 필요성이 높아지고 있는 상황이다. However, due to the limitation of Ms in the multilayered power inductor using ferrite, it is difficult to expect DC-bias characteristics with better properties than now. Therefore, the necessity of introducing metal magnetic powder with larger Ms is increasing.
다음 도 1은 통상의 적층형 파워 인덕터의 구조를 나타낸 것으로서, 페라이트 시트(sheet)로 제작되며, 내부 전극(10)이 형성된 바디(20) 재료는 페리 자성을 갖는 NiZnCu 페라이트가 사용된다. 각 시트에는 비아(via)를 가공하고, 내부 전극(10) 페이스트를 사용하여 구리를 구현한다. 800℃ 이상의 온도에서 소결하며, 소결 외부 전극(40)을 형성한 후 도금을 실시한다.Next, FIG. 1 illustrates a structure of a conventional stacked power inductor, and is made of a ferrite sheet, and the material of the
갭층(30) 재료는 파라 자성을 갖는 비자성체 페라이트(통상, ZnCu 페라이트)가 사용되며, 전면 시트 갭 혹은 오픈 시트 갭이 사용된다. 상기 갭층(30)은 바디(20)의 내부에 삽입되어 자속을 차단하여 전류인가에 따른 인덕턴스 변화 값을 적게 하는 역할을 하고 있다. 이를 약 900℃ 전후의 온도에서 소성시킨 후, 외부전극(40)을 형성하고, Ni 및 Sn 등을 이용하여 도금층(50)을 형성하여 최종 적층형 파워 인덕터를 제조할 수 있다. As the material of the
그러나, 기존 적층형 구조로 파워인덕터를 제작하였을 경우, 자속이 내부 금속(Ag) 주변에 집중되어, 이 부분의 페라이트 자성체의 자화가 빠르게 일어나므로, 큰 DC-bias 조건에서 파워 인덕터 L값의 변화가 커진다. However, when the power inductor is manufactured with the existing stacked structure, the magnetic flux is concentrated around the inner metal (Ag). Since the magnetization of the ferrite magnetic material occurs quickly, the change of the power inductor L value becomes large in a large DC-bias condition.
따라서, 본 발명에서는 적층형 파워 인덕터에 페라이트를 사용함에 있어 여러 가지 문제들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 높은 전류에서도 자기포화를 억제할 수 있는 높은 포화자화 값을 가지는 금속 자성 분말 재료를 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention is to solve various problems in using ferrite in a multilayer power inductor, the object of the present invention is to provide a magnetic metal powder material having a high saturation magnetization value that can suppress the magnetic saturation even at high current There is.
또한, 본 발명의 다른 목적은 높은 포화자화 값을 가지는 금속 자성 분말 재료의 제조방법을 제공하는 데도 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a magnetic metal powder material having a high saturation magnetization value.
또한, 본 발명의 추가의 다른 목적은 상기 금속 자성 분말 재료를 자성층으로 사용하는 적층형 칩 소자를 제공하는 데도 있다.
Further, another object of the present invention is to provide a stacked chip device using the magnetic metal powder material as a magnetic layer.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 금속 자성 분말은 금속 자성 분말의 표면에 절연막을 포함하는 것을 특징으로 한다.Metal magnetic powder according to an embodiment for solving the problems of the present invention is characterized in that it comprises an insulating film on the surface of the metal magnetic powder.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 자성 분말은 철(Fe) 또는 철(Fe)을 포함하는 철계 화합물이고, 상기 절연막은 4가 산화물인 것이 바람직하다. According to one embodiment of the present invention, the magnetic metal powder is an iron compound containing iron (Fe) or iron (Fe), the insulating film is preferably a tetravalent oxide.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 절연막은 30~50nm의 두께로 코팅시키는 것이 바람직하다. According to one embodiment of the invention, the insulating film is preferably coated with a thickness of 30 ~ 50nm.
상기 4가 산화물은 TiO2, SiO2, ZrO2, SnO2, NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, B2O3, 및 Bi2O3 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
The tetravalent oxide is TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , B 2 O 3 , and It may be at least one selected from the group consisting of Bi 2 O 3 .
또한, 본 발명의 다른 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 금속 자성 분말의 제조방법은 금속 자성 분말의 표면을 수산화시켜 관능기를 도입시키는 단계, 및 상기 금속 자성 분말의 표면에 절연막을 형성시키는 단계를 포함할 수 있다. In addition, the method of manufacturing a magnetic metal powder according to an embodiment for solving the other problem of the present invention is to introduce a functional group by hydroxylating the surface of the magnetic metal powder, and forming an insulating film on the surface of the magnetic metal powder It may include.
상기 금속 자성 분말 표면의 수산화 처리는 염기성 물질을 이용할 수 있다.The hydroxide treatment of the surface of the magnetic metal powder may use a basic substance.
상기 금속 자성 분말의 표면에 도입된 관능기는 OH 이다..The functional group introduced to the surface of the magnetic metal powder is OH.
상기 절연막은 상기 금속 자성 분말의 표면에 도입된 관능기와 4가 산화물을 반응시켜 형성될 수 있다. The insulating layer may be formed by reacting a tetravalent oxide with a functional group introduced to the surface of the magnetic metal powder.
상기 4가 산화물은 TiO2, SiO2, ZrO2, SnO2, NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, B2O3, 및 Bi2O3 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하다.
The tetravalent oxide is TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , B 2 O 3 , and At least one selected from the group consisting of Bi 2 O 3 is preferred.
또한, 본 발명은 상기 금속 자성 분말의 표면에 절연막을 포함하는 금속 자성 분말로 된 복수의 자성층, 상기 복수의 자성층 내부에 형성된 내부 전극을 포함하는 적층형 칩 소자를 제공할 수 있다. The present invention may also provide a stacked chip device including a plurality of magnetic layers made of metal magnetic powder including an insulating film on a surface of the metal magnetic powder, and internal electrodes formed inside the plurality of magnetic layers.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부 전극은 Ag 및 Cu일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the internal electrode may be Ag and Cu.
본 발명에 따르면, 금속 자성 분말의 표면을 절연막으로 코팅함으로써 산화로 인한 포화자화의 저하를 방지하고, 금속 분말들을 분리함으로써 절연성을 확보하여, 이를 자성층 재료로 사용하게 되면 높은 전류에서의 자기포화를 억제할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
According to the present invention, by coating the surface of the magnetic metal powder with an insulating film to prevent the deterioration of saturation magnetization due to oxidation, and by separating the metal powder to ensure insulation, when used as a magnetic layer material, magnetic saturation at high current It can have an effect which can be suppressed.
도 1은 일반적인 적층형 파워 인덕터의 구조를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 표면에 절연막이 형성된 금속 자성 분말의 구조이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 자성 분말의 제조과정을 나타낸 것이고,
도 4a~4b는 각각 본 발명에 따른 적층형 칩 소자와 종래 적층형 칩 소자에 전류를 인가했을 때의 절연 효과를 비교한 것이고,
도 5는 종래 페라이트 재료와 높은 Ms 재료를 자성층으로 포함하는 적층형 칩 소자의 자기포화 정도를 비교한 그래프이고,
도 6A는 비교예 1에 따른 페라이트 재료, 도 6B는 실시예 1에 따른 높은 Ms 재료를 자성층으로 포함하는 적층형 칩 소자의 인덕턴스 및 품질계수에 대한 주파수 특성
도 7과 8은 본 발명의 실시예에 따른 적층형 인덕터의 DC-Bias 특성 및 이의 변화율을 나타낸 것이다. 1 illustrates a structure of a general multilayer power inductor.
Figure 2 is a structure of a magnetic metal powder with an insulating film formed on the surface according to the present invention,
Figure 3 shows the manufacturing process of the magnetic metal powder according to an embodiment of the present invention,
4A and 4B are comparisons of the insulation effects when a current is applied to the stacked chip device and the conventional stacked chip device according to the present invention, respectively.
5 is a graph comparing the degree of magnetic saturation of a stacked chip device including a ferrite material and a high Ms material as a magnetic layer.
FIG. 6A is a ferrite material according to Comparative Example 1, and FIG. 6B is a frequency characteristic of inductance and quality factor of a stacked chip device including a high Ms material according to Example 1 as a magnetic layer.
7 and 8 show the DC-Bias characteristics and the rate of change of the multilayer inductor according to an embodiment of the present invention.
이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a,""an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.
본 발명은 적층형 칩 소자의 바디를 구성하는 자성층 재료로 사용하기 위한 금속 자성 분말과, 이의 제조방법, 및 이를 자성층 재료로 포함하는 적층형 칩 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a metal magnetic powder for use as a magnetic layer material constituting a body of a stacked chip device, a method of manufacturing the same, and a stacked chip device including the same as a magnetic layer material.
본 발명에 따른 금속 자성 분말은 카르보닐 철(CIP)를 사용하는데, 상기 카르보닐 철은 산화되기 쉽고, 비저항이 작으므로 인덕터의 자성층(바디) 재료로써 사용하기 위해 절연성 확보가 필요하다.The metal magnetic powder according to the present invention uses carbonyl iron (CIP), which is easy to oxidize and has a low specific resistance, and thus it is necessary to secure insulation for use as a magnetic layer (body) material of the inductor.
따라서, 본 발명에 따른 금속 자성 분말은 다음 도 2에서와 같이, 상기 금속 자성 분말(21)의 표면을 4가 산화물을 이용하여 코팅시켜 절연막(22)을 형성한 데 특징이 있다. Therefore, the magnetic metal powder according to the present invention is characterized in that the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 자성 분말은 철(Fe) 또는 철(Fe)을 포함하는 철계 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 철계 화합물로는 Fe-Al-Si, Fe-Cr-Si 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
According to one embodiment of the present invention, the magnetic metal powder may be preferably an iron-based compound containing iron (Fe) or iron (Fe). The iron-based compound may be Fe-Al-Si, Fe-Cr-Si and the like, but is not limited thereto.
상기 금속 자성 분말의 표면에 코팅되는 상기 절연막은 4가 산화물을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 절연막은 30~50nm의 두께로 코팅시키는 것이 금속의 자성 및 절연성을 확보하는 면에서 바람직하다. As the insulating film coated on the surface of the magnetic metal powder, tetravalent oxide is preferably used. Coating the insulating film with a thickness of 30 to 50 nm is preferable in terms of securing magnetic and insulating properties of the metal.
상기 절연막 코팅에 사용되는 4가 산화물은 TiO2, SiO2, ZrO2, SnO2, NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, B2O3, 및 Bi2O3 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
The tetravalent oxide used for coating the insulating film is TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , B It may be at least one selected from the group consisting of 2 O 3 , and Bi 2 O 3 .
이하에서 본 발명에 따른 절연막이 코팅된 금속 자성 분말의 제조방법은 금속 자성 분말의 표면을 수산화시켜 상기 금속 자성 분말의 표면에 관능기를 도입시키는 단계, 및 상기 금속 자성 분말의 표면에 절연막을 형성시키는 단계를 거친다. Hereinafter, the method of manufacturing the magnetic metal powder coated with the insulating film according to the present invention includes the steps of introducing a functional group on the surface of the magnetic metal powder by hydroxylating the surface of the magnetic metal powder, and forming an insulating film on the surface of the magnetic metal powder Go through the steps
이러한 본 발명에 따른 금속 자성 분말의 제조방법은 다음 도 3에 나타낸 바와 같고, 이를 참조하여 설명하면, 먼저, 첫번째 단계는 상기 금속 자성 분말의 표면을 수산화시켜 상기 금속 자성 분말의 표면에 관능기를 도입시킨다.The method of manufacturing the magnetic metal powder according to the present invention is as shown in FIG. 3. Referring to this, first, the first step is to hydroxylate the surface of the magnetic metal powder to introduce functional groups on the surface of the magnetic metal powder. Let's do it.
표면에 대한 수산화처리는 암모니아수 등의 염기성 물질을 이용할 수 있다. 상기 금속 자성 분말을 표면을 수산화시키기 위해 염기성 물질인 알칼리 용액(예를 들어, 암모니아 등)으로 표면을 처리하면 금속 자성 분말의 표면에 히드록시기(-OH) 관능기가 생성된다.As for the hydroxylation treatment on the surface, basic substances, such as ammonia water, can be used. When the surface of the magnetic metal powder is treated with an alkaline solution (for example, ammonia), which is a basic substance, to produce a hydroxyl on the surface, a hydroxyl group (-OH) functional group is generated on the surface of the magnetic metal powder.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 금속 자성 분말의 표면에 도입된 관능기는 OH이다.In a preferred embodiment of the present invention, the functional group introduced to the surface of the magnetic metal powder is OH.
그 다음 단계는, 상기 금속 자성 분말의 표면에 도입된 관능기와 4가 산화물을 반응시켜 절연막을 형성시킨다. 다음 도 3에서는 4가 산화물 중에서 SiO2를 포함하는 TEOS를 제시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 4가 산화물은 TiO2, SiO2, ZrO2, SnO2, NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, B2O3, 및 Bi2O3 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하게 사용될 수 있다. In the next step, an insulating film is formed by reacting a tetravalent oxide with a functional group introduced to the surface of the magnetic metal powder. 3 illustrates TEOS including SiO 2 among tetravalent oxides, but is not limited thereto. The tetravalent oxide may include TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , NiO, ZnO, CuO, CoO, and MnO. At least one selected from the group consisting of, MgO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , B 2 O 3 , and Bi 2 O 3 can be preferably used.
상기 과정을 거쳐, 최종 제조된 금속 자성 분말은 산화에 취약한 그 표면에 Si-O 절연막이 형성되어, 절연막을 포함하지 않는 카르보닐 철(CIP)의 산화되기 쉬운 단점을 극복할 수 있다. Through the above process, the final prepared magnetic metal powder may form a Si-O insulating film on the surface vulnerable to oxidation, thereby overcoming the disadvantage of easily oxidizing carbonyl iron (CIP) that does not include the insulating film.
따라서, 산화로 인한 포화자화의 저하를 방지하고, 금속 분말들을 분리함으로써 절연성을 확보하여, 이를 자성층 재료로 사용하게 되면 높은 전류에서의 자기포화를 억제할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
Therefore, it is possible to prevent the deterioration of saturation magnetization due to oxidation, to secure insulation by separating metal powders, and to use it as a magnetic layer material to suppress magnetic saturation at a high current.
한편, 상기 제조된 코팅 된 금속자성 분말을 사용하여 적층형 칩을 제작하기 위해 성형-적층-압착-절단의 공정을 거치면 그린칩을 완성하게 되고, 이후에 가소-소성-연마-외부전극-도금의 공정을 진행하여 적층형 칩을 제작할 수 있다.Meanwhile, in order to fabricate a stacked chip using the manufactured coated metal magnetic powder, the green chip is completed through a process of forming, stacking, pressing, and cutting, and then, plastic, plastic, polishing, external electrode, plating The process may proceed to produce a stacked chip.
즉, 본 발명은 상기 금속 자성 분말의 표면에 절연막을 포함하는 금속 자성 분말로 된 복수의 자성층, 상기 복수의 자성층 내부에 형성된 내부 전극을 포함하는 적층형 칩 소자를 제공할 수 있다.
That is, the present invention can provide a stacked chip device including a plurality of magnetic layers made of metal magnetic powder including an insulating film on a surface of the metal magnetic powder, and internal electrodes formed inside the plurality of magnetic layers.
본 발명의 자성층에는 소결성과 절연성을 개선하기 위하여 글래스 분말을 첨가물로 사용할 수도 있다. In the magnetic layer of the present invention, glass powder may be used as an additive in order to improve sintering and insulating properties.
본 발명의 자성층 재료에 포함되는 상기 글래스 분말은 연화 온도(Ts)가 400~900℃인 것이 적층형 칩 부품의 바디 재료의 소결성과 글래스가 금속을 둘러싸는 형태로 절연층을 형성하는 면에서 바람직하다. The glass powder included in the magnetic layer material of the present invention preferably has a softening temperature (Ts) of 400 to 900 ° C. in view of forming the insulating layer in the form of the sintering properties of the body material of the laminated chip component and the glass surrounding the metal. .
상기 자성층 재료는 자성 분말 100중량부에 대하여 글래스를 5 ~ 25 중량부로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 글래스 분말이 5중량부 미만인 경우 금속 분말들끼리 붙어버릴 수가 있기 때문에 금속 분말들끼리 고립(isolation)시키기 위해 5중량부 이상으로 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 글래스 분말이 25중량부를 초과하게 되면 투자율이 10 미만으로 줄어들어 인덕턴스를 구현하는데 어려움이 있어 바람직하지 못하다.The magnetic layer material preferably contains 5 to 25 parts by weight of glass based on 100 parts by weight of magnetic powder. When the glass powder is less than 5 parts by weight, since the metal powders may stick together, it is preferable to include 5 parts by weight or more in order to isolate the metal powders. However, when the glass powder exceeds 25 parts by weight, the permeability is reduced to less than 10, which is not preferable because it is difficult to implement inductance.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 내부 전극은 Ag 및 Cu일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the internal electrode may be Ag and Cu.
이러한 일련의 공정으로 완성된 적층형 칩에 전류를 인가했을 때의 효과는 다음 도 4a~4b에 나타낸 바와 같다. Effects of applying a current to the stacked chip completed by such a series of steps are as shown in Figs. 4A to 4B.
다음 도 4a에서와 같이, 본 발명과 같이 금속 자성 분말의 표면을 절연막으로 형성하고, 이를 바디층(120)으로 사용하는 경우, 인가된 전류(화살표)가 내부 금속 전극(110)으로 통하게 된다.Next, as shown in FIG. 4A, when the surface of the magnetic metal powder is formed of an insulating film and used as the
그러나, 종래의 금속 자성 분말을 바디층(20)으로 사용하는 경우, 다음 도 4b에서와 같이, 바디층(20)의 절연이 이루어지지 않아 인가된 전류가 내부 금속(10)을 통하지 않고 상기 바디층(20)을 통해 진행되므로 용량이 떨어지는 등 좋지 않은 영향을 미치게 되므로 바람직하지 못하다.
However, when the conventional magnetic metal powder is used as the
본 발명에 따른 상기 적층형 칩 소자는 적층형 칩 인덕터, 적층형 칩 비드 및 적층형 칩 파워 인덕터로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 다양한 용도에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
The stacked chip device according to the present invention may be used for one or more various applications selected from the group consisting of stacked chip inductors, stacked chip beads, and stacked chip power inductors, but is not limited thereto.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention should not be construed as being limited by these examples. In the following examples, specific compounds are exemplified. However, it is apparent to those skilled in the art that equivalents of these compounds can be used in similar amounts.
실시예Example 1~2 1-2
다음 도 3의 과정을 따라, 철 금속을 액상법으로 환원시킨 다음, 필터링, 세척, 및 건조 과정을 거쳐 Fe 금속을 제조하였다. 상기 Fe 금속의 표면을 알칼리 용액(암모니아)으로 처리하여 상기 Fe 금속 자성 분말의 표면에 히드록시기(-OH) 관능기가 생성되도록 하였다. 상기 표면 관능기가 생성된 Fe 금속 자성 분말에 금속산화물로서 각각 SiO2와 TiO2의 출발 원료를 첨가하여, 상기 금속 자성 분말 표면의 히드록시기와 금속산화물과의 반응으로 두께 40㎛의 절연막을 형성시켰다. Next, according to the process of Figure 3, to reduce the iron metal by the liquid phase method, Fe metal was prepared through a filtering, washing, and drying process. The surface of the Fe metal was treated with an alkaline solution (ammonia) to generate a hydroxyl group (-OH) functional group on the surface of the Fe metal magnetic powder. Starting materials of SiO 2 and TiO 2 were respectively added to the Fe metal magnetic powder in which the surface functional groups were generated as metal oxides, and an insulating film having a thickness of 40 μm was formed by reaction between the hydroxyl group and the metal oxide on the surface of the magnetic metal powder.
상기 제조된 절연막이 형성된 금속 자성 분말 100중량부에 대하여 글래스 분말(25몰% SiO2-30몰% B2O3-2몰% BaO-25몰% Li2O-10몰% TiO2-3몰% Al2O3-5몰% ZrO2)을 20 중량부로 혼합하여 자성층 재료를 제조하였다. Glass powder (25 mol% SiO 2 -30 mol% B 2 O 3 -2 mol% BaO-25 mol% Li 2 O-10 mol% TiO 2 -3 with respect to 100 parts by weight of the magnetic metal powder having the insulating film prepared above Mole% Al 2 O 3 -5 mole% ZrO 2 ) was mixed at 20 parts by weight to prepare a magnetic layer material.
상기 자성층 재료를 캐스팅하여 필름 형태의 시트로 만들고, 상기 시트에 적층형 칩 구현을 위한 홀(Hole)을 형성시켰다. 그 다음, 상기 시트 위에 은(Ag) 또는 구리(Cu)를 이용하여 내부 전극을 형성시키고, 상기 시트를 적층하고 압착 및 절단하여 그린칩을 제조하였다. 통상의 과정으로 가소 및 소성 후 외부전극을 형성 후 도금을 하여 칩을 완성하였다.
The magnetic layer material was cast to form a sheet in a film form, and a hole for forming a stacked chip was formed in the sheet. Then, an internal electrode was formed on the sheet by using silver (Ag) or copper (Cu), and the sheets were laminated, pressed, and cut to manufacture a green chip. After the calcining and sintering in the usual process, the external electrode was formed and then plated to complete the chip.
비교예Comparative example 1 One
비교예 1에서는 아무것도 처리하지 않은 순수한 카로보닐 철(CIP)을 자성층 재료로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 적층형 칩 인덕터를 제조하였다.
In Comparative Example 1, a stacked chip inductor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that pure carbonyl iron (CIP), which was not treated with any one, was used as a magnetic layer material.
비교예Comparative example 2 2
비교예 2에서는 종래 NiZnCu 페라이트 재료를 자성층 재료로 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 적층형 칩 인덕터를 제조하였다.
In Comparative Example 2, except that a conventional NiZnCu ferrite material is used as the magnetic layer material, a multilayer chip inductor was manufactured in the same process as in Example 1.
실험예Experimental Example 1 : 자기포화 정도 비교 1: degree of self saturation
상기 실시예와 비교예에 따른 칩 소자의 자기포화 정도를 비교하고, 그 결과를 다음 표 1과 다음 도 5에 나타내었다.The degree of magnetic saturation of the chip device according to the embodiment and the comparative example was compared, and the results are shown in Table 1 and FIG. 5.
상기 표 1과 다음 도 5의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 적층형 파워 인덕터에 NiZnCu 페라이트(비교예 2) 대신 높은 포화자화 재료를 사용하면(실시예 1~2) 높은 전류에서의 자기포화를 억제할 수 있다.
As can be seen from the results of Table 1 and FIG. 5, using a high saturation magnetization material (Examples 1 to 2) instead of NiZnCu ferrite (Comparative Example 2) in the multilayer power inductor suppresses magnetic saturation at high current. can do.
실험예Experimental Example 2 : 주파수 특성 및 2: frequency characteristic and DCDC -- BiasBias 특성characteristic 비교compare
상기 비교예 1과 실시예 1에 따른 적층형 인덕터의 주파수 특성 및 DC-Bias 특성을 측정하고, 그 결과를 다음 도 6A와 6B에 각각 나타내었다. Frequency characteristics and DC-bias characteristics of the multilayer inductors according to Comparative Example 1 and Example 1 were measured, and the results are shown in FIGS. 6A and 6B, respectively.
코팅되지 않은 순수한CIP를 사용시(비교예 1)에는 자성층(Body)의 절연이 되지 않아 쇼트(Short) 모드가 발생하기 쉽지만, 절연막으로 코팅시킨 금속 자성 분말인 실시예 1의 경우 안정적인 주파수 특성이 구현됨을 알 수 있다.
In the case of using uncoated pure CIP (Comparative Example 1), short mode is unlikely to occur due to the absence of insulation of the magnetic layer, but stable frequency characteristic is realized in Example 1, which is a magnetic metal powder coated with an insulating film. It can be seen that.
실험예Experimental Example 3 : 3: 인덕턴스inductance 특성 측정 Characterization
본 발명의 실시예 1에 따른 적층형 인덕터의 DC-Bias 인가 시에 인덕턴스 및 이의 변화율을 측정하고, 그 결과를 다음 도 7과 8에 나타내었다.
Inductance and its rate of change when DC-Bias is applied to the multilayer inductor according to Example 1 of the present invention are measured, and the results are shown in FIGS. 7 and 8.
다음 도 7과 8의 결과에서와 같이, 본 발명과 같이 절연막이 코팅된 금속 자성 분말을 자성층 재료로 사용함에 따라 높은 포화자화 값을 가지므로, DC-Bias 인가시 인덕턴스 변화율이 작은 것을 확인할 수 있다.
Next, as shown in the results of FIGS. 7 and 8, since the magnetic magnetic material coated with the insulating film is used as the magnetic layer material as in the present invention, it has a high saturation magnetization value, and thus the inductance change rate is small when DC-Bias is applied. .
10, 110 : 내부전극 20,120: 자성층(body)
30 : 갭층 40 : 외부전극
50 : 도금층 21 : 금속 자성 분말
22 : 절연막10, 110:
30: gap layer 40: external electrode
50
22: insulating film
Claims (11)
A magnetic metal powder comprising an insulating film on the surface of the magnetic metal powder.
상기 금속 자성 분말은 철(Fe) 또는 철(Fe)을 포함하는 철계 화합물이고, 상기 절연막은 4가 산화물인 금속 자성 분말.
The method of claim 1,
The magnetic metal powder is an iron-based compound containing iron (Fe) or iron (Fe), the insulating film is a metal magnetic powder of a tetravalent oxide.
상기 절연막은 30~50nm의 두께인 금속 자성 분말.
The method of claim 1,
The insulating film is a magnetic metal powder of 30 ~ 50nm thickness.
상기 4가 산화물은 TiO2, SiO2, ZrO2, SnO2, NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, B2O3, 및 Bi2O3 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 자성 분말.
The method of claim 2,
The tetravalent oxide is TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , B 2 O 3 , and At least one metal magnetic powder selected from the group consisting of Bi 2 O 3 .
상기 금속 자성 분말의 표면에 절연막을 형성시키는 단계를 포함하는 금속 자성 분말의 제조방법.
Hydroxylating the surface of the magnetic metal powder to introduce functional groups on the surface of the magnetic metal powder, and
And forming an insulating film on the surface of the magnetic metal powder.
상기 금속 자성 분말 표면의 수산화 처리는 염기성 물질을 이용하는 것인 금속 자성 분말의 제조방법.
The method of claim 5,
Hydroxide treatment of the surface of the magnetic metal powder is a method of producing a magnetic metal powder using a basic material.
상기 금속 자성 분말의 표면에 도입된 관능기는 OH인 금속 자성 분말의 제조방법.
The method of claim 5,
The functional group introduced to the surface of the magnetic metal powder is OH manufacturing method of magnetic metal powder.
상기 절연막은 상기 금속 자성 분말의 표면에 도입된 관능기와 4가 산화물을 반응시켜 형성되는 것인 금속 자성 분말의 제조방법.
The method of claim 5,
And the insulating film is formed by reacting a tetravalent oxide with a functional group introduced to the surface of the magnetic metal powder.
상기 4가 산화물은 TiO2, SiO2, ZrO2, SnO2, NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, B2O3, 및 Bi2O3 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 자성 분말의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The tetravalent oxide is TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , B 2 O 3 , and Method for producing a magnetic metal powder of at least one type selected from the group consisting of Bi 2 O 3 .
상기 복수의 자성층 내부에 형성된 내부 전극을 포함하는 적층형 칩 소자.
A plurality of magnetic layers of metal magnetic powder including an insulating film on the surface thereof,
Stacked chip device comprising an internal electrode formed inside the plurality of magnetic layers.
상기 내부 전극은 Ag 및 Cu인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 소자.
The method of claim 10,
The internal electrode is a stacked chip device, characterized in that the Ag and Cu.
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