KR20140029656A - 코일부품 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20140029656A KR1020120094774A KR20120094774A KR20140029656A KR 20140029656 A KR20140029656 A KR 20140029656A KR 1020120094774 A KR1020120094774 A KR 1020120094774A KR 20120094774 A KR20120094774 A KR 20120094774A KR 20140029656 A KR20140029656 A KR 20140029656A
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Abstract

본 발명은 코일부품 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 임피던스 특성을 향상시키기 위하여, 표면이 절연막으로 증착된 코일전극이 내부에 배치된 전극본체; 및 상기 전극본체의 양 측부에 형성되어 상기 코일전극과 연결된 외부단자;를 포함하되, 상기 전극본체는 자성분말이 혼합된 절연물질로 이루어지는 코일부품 및 이의 제조 방법을 제시한다.

Description

코일부품 및 이의 제조 방법{COIL COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 코일부품 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 임피던스 특성이 향상된 코일부품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
인덕터 소자는 저항, 캐패시터와 더불어 전자 회로를 이루는 중요한 수동 소자 중의 하나로, 노이즈를 제거하거나 LC 공진 회로를 이루는 부품으로 사용된다.
이러한 인덕터 소자는 페라이트(ferrite) 코어에 코일을 감거나 인쇄를 하고 양단에 전극을 형성하여 제조되는 권선형, 자성시트 또는 유전시트의 일면에 내부 전극을 인쇄한 후 적층하여 제조되는 적층형, 그리고 베이스 기판 상에 박막 공정을 통해 코일 형상의 코일전극을 도금하여 제조되는 박막형으로 구분되며, 최근에는 제품의 소형화 및 슬림화 요구에 따라 칩 형태의 인덕터 소자에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.
이러한 인덕터 소자는 일반적으로 일정 이상의 인덕턴스 용량을 확보하기 위하여, 복수 개의 층으로 수직 배치된 코일 형상의 내부전극을 포함하고, 각 내부전극 사이의 전기적 절연을 위해 내부전극과 내부전극 사이에 절연층이 도포된 구조를 취한다.
그러나, 이러한 구조에 따라 내부전극의 패턴 사이에는 절연층을 구성하는 절연물질로 채워지게 되고, 이로 인하여, 인덕터 소자의 임피던스 특성이 저하되는 단점이 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허공보에 게재된 공개번호 제 10-2002-0059899호(이하, 선행기술문헌)에서는, 임피던스 특성의 저하없이 전자기적 특성이 우수한 인덕터 소자를 제공하기 위하여, 내부전극이 인쇄된 비자성체층의 중앙에 개구부를 형성하고, 상기 개구부에 내부전극층이 형성되는 것을 특징으로 하는 코일부품을 제안하고 있다.
그러나, 선행기술문헌의 코일부품은 그 내부의 일부 구조만을 변형한 것으로 임피던스 특성을 큰폭으로 향상시키기에는 구조적 한계가 있고, 기존과 다른 제조 공정을 요구하므로 공정의 복잡화를 야기시키고 제조단가를 상승시키는 문제가 있다.
특허문헌 : 대한민국 공개특허공보 제 10-2002-0059899호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 기존의 공정을 이용하면서도 임피던스 특성이 향상된 코일부품의 제조 방법 및 이에 따라 완성된 코일부품를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, 표면이 절연막으로 증착된 코일전극이 내부에 배치된 전극본체; 및 상기 전극본체의 양 측부에 형성되어 상기 코일전극과 연결되는 외부단자;를 포함하되, 상기 전극본체는 자성분말이 혼합된 절연물질로 이루어지는, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 자성분말의 입경(粒徑)은 상기 코일전극의 패턴 간격보다 작은, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 자성분말은 입경(粒徑)이 서로 다른 이종의 입자로 구성된, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 자성분말은, 2에서 3㎛ 사이의 입경(粒徑)을 가지는 조립 입자와, 0.3에서 0.5㎛ 사이의 입경(粒徑)을 가지는 미립 입자로 구성되는, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 자성분말은, Mn-Zn계, Ni-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트 중 어느 하나 이상을 포함하는, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 절연막은, 상기 코일전극이 산화처리되어 형성된 산화물로 이루어지는, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 코일전극의 하부면과 접합하는 절연층;을 더 포함하는, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 코일전극은, 복수 개로 구성되어 상기 전극본체 내부에 높이 방향으로 수직 배치되는, 코일부품을 제공한다.
또한, 상기 코일부품은, 자성체 기판을 하부에 두고 박막공정을 통해 형성되는 박막타입인, 코일부품을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, (a)자성체 기판을 준비하는 단계; (b)상기 자성체 기판의 일면에 코일전극 및 외부단자를 형성하는 단계; (c)상기 코일전극이 형성된 자성체 기판의 표면을 산화처리하는 단계; 및 (d)상기 코일전극이 복개되도록 자성분말과 절연물질이 혼합된 슬러리를 상기 자성체 기판의 표면에 도포하는 단계;를 포함하는, 코일부품의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계 이후 도금공정을 추가로 수행하여 상기 외부단자를 소정 높이로 형성하고, 자성분말과 절연물질이 혼합된 슬러리를 상기 외부단자의 높이까지 도포하는, 코일부품의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계에 따라 형성된 상기 외부단자 표면의 절연막을 에칭한 다음, 도금공정을 추가로 수행하는, 코일부품의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 자성체 기판의 일면에 절연층을 도포하고, 상기 코일전극 및 외부단자를 상기 절연층의 상면에 형성하는, 코일부품의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 내지 (d)단계를 반복 수행하여 상기 코일전극을 복수 개의 층으로 형성하는, 코일부품의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 코일부품 및 이의 제조 방법에 따르면, 코일전극의 패턴 사이에 자성분말이 위치할 수 있어 코일부품의 임피던스 특성이 크게 향상된다.
또한, 기존의 공정기술을 그대로 이용하므로 생산성 저하가 없고, 낮은 제조 비용으로 제품 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 코일부품의 외관사시도.
도 2는 도 1의 I-I’선의 단면도.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 코일부품의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 다수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 코일부품(100)의 외관사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I’선의 단면도이다. 부가적으로, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니고, 예컨대, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 코일부품(100)은 내부에 코일전극(111)이 배치된 전극본체(110)와, 상기 전극본체(110)의 양 측부에 형성된 외부단자(120)를 포함할 수 있다.
상기 전극본체(110)는 자성체 기판(130)을 하부에 두고 이를 지지 부재로 하여 박막공정을 통해 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 코일부품(100)은 상기 자성체 기판(130)을 포함하는 박막 타입의 코일부품(100)이 될 수 있다.
상기 코일전극(111)의 표면(구체적으로, 상기 코일전극(111)의 상면 및 양 측면)에는 박막의 절연막(111a)이 형성될 수 있다.
상기 절연막(111a)은 상기 코일전극(111)이 산화처리되어 형성된 산화물로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 코일전극(111)은 전도성이 우수할 뿐만 아니라, 양극산화 처리가 가능한 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 니오븀(Nb) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.
일례로, 상기 코일전극(111)이 알루미늄(Al)으로 형성된 경우, 상기 절연막(111a)은 알루미늄(Al)이 산화처리된 알루미나(Al2O3)로 이루어질 수 있다.
상기 코일전극(111)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개로 구성되어 높이 방향으로 수직 배치될 수 있다. 이 경우, 각 층의 코일전극(111)은 비아(도면 미도시)를 통해 서로 연결되어 하나의 코일을 이루거나, 별도의 비아 연결없이 전자기적으로 결합되어 공통 모드 필터로 동작할 수 있다. 이때, 각 층의 코일전극(111)의 표면에는 전술한 것처럼 박막의 절연막(111a)이 형성되어 있음은 물론이다.
또한, 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 코일전극(111)의 일단은 상기 전극본체(110)의 측부에 노출되어 형성된 인출전극(도면 미도시)과 연결되고, 타단은 비아(도면 미도시)를 통해 또 다른 인출전극(도면 미도시)과 연결될 수 있다. 상기 인출전극들은 상기 외부단자(120)와 각각 연결되고, 이를 통해, 상기 코일전극(111)은 상기 외부단자(120)와 전기적 접속이 이루어지게 된다.
상기 전극본체(110)는 폴리이미드(polyimide), 에폭시 레진(epoxy resin), 벤조시클로부텐(benzo cyclobutene BCB), 또는 기타 고분자 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 비자성의 절연물질과 자성분말(112)의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 자성분말(112)의 원료로는 전기저항이 높고, 자력 손실이 작으며, 조성 변화를 통해 임피던스 설계가 용이한 Ni-Zn, Mn-Zn계, Ni-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 코일부품으로서 요구되는 자기 특성에 따라 적절한 재질의 페라이트를 상기 자성분말(112)의 원료로 사용할 수 있음은 물론이다.
본 발명에서는 상기 자성분말(112)의 입경(粒徑)이 상기 코일전극(111)의 패턴 간격보다 작은 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 자성분말(112)은 상기 코일전극(111)의 패턴 사이에 위치하게 되고, 이로 인하여, 본 발명에 따른 코일부품(100)은 코일전극이 단순히 절연층으로 도포된 종래 코일부품에 비해 임피던스 특성이 크게 향상될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 상기 코일전극(111)의 표면에는 절연막(111a)이 형성되어 있으므로 상기 코일전극(111)과 자성분말(112) 사이의 전기적 쇼트(short) 문제는 발생하지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 자성분말(112)의 입경(粒徑)이 상기 코일전극(111)의 패턴 간격보다 작되, 입경(粒徑)이 서로 다른 이종의 입자로 구성될 있다.
구체적으로, 상기 자성분말(112)은 2에서 3㎛ 사이의 입경(粒徑)을 가지는 조립 입자와, 0.3에서 0.5㎛ 사이의 입경(粒徑)을 가지는 미립 입자로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 조립 입자들 사이에 미립 입자들이 위치하게 되어 상기 자성분말(112)의 충진율(Packing fator)이 보다 높아지게 되고, 따라서, 임피던스 특성이 더욱 향상될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 코일부품(100)은 상기 코일전극(111)의 하부면과 접합하는 절연층(113)을 추가로 구비할 수 있다. 상기 코일전극(111)의 하부면에는 산화처리를 통한 절연막 형성이 어려우므로, 상기 코일전극(111)의 하부면과 접합하는 절연층(113)을 구비하여 상기 코일전극(111)과 자성분말(112) 사이의 절연성을 확보하는 것이다.
이제, 본 발명에 따른 코일부품(100)의 제조 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 코일부품(100)의 제조 방법을 순서대로 도시한 공정도이다.
본 발명에 따른 코일부품의 제조 방법은 먼저, 도 3과 같이, 투자율이 높은 자성물질로 구성된 자성체 기판(130)를 준비하는 단계를 진행한다.
그 다음, 도 4와 같이, 상기 자성체 기판(130)의 일면에 코일전극(111) 및 외부단자(120)를 형성하는 단계를 진행한다. 이는 일반 공지된 애디티브(Additive) 공법, 서브트랙티브(Subtractive) 공법, 그리고 세미-애디티브(Semi-additive) 등의 도금공정을 통해 수행될 수 있다.
이때, 상기 자성체 기판(130)과 코일전극(111), 그리고 자성체 기판(130)과 외부단자(120) 사이의 전기적 절연을 위해, 상기 자성체 기판(130)의 일면에 절연층(113)을 도포하고, 상기 절연층(130) 상면에 상기 코일전극(111) 및 외부단자(120)를 형성할 수 있다.
이러한 상기 절연층(113)은 전기절연성이 우수한 폴리이미드(polyimide), 에폭시 레진(epoxy resin), 벤조시클로부텐(benzo cyclobutene BCB) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 통상의 증착법이나 솔벤트 프로세스(solvent process), 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 닥터 블레이딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅 또는 열 전사법 등 당해 기술분야에 잘 알려진 방법에 의해 형성 가능하다.
상기 코일전극(111) 및 외부단자(120)가 형성되면, 도 5와 같이, 상기 코일전극(111)이 형성된 자성체 기판(130)의 표면을 산화처리하는 단계를 진행한다.
상기 코일전극(111) 및 외부단자(120)는 양극산화가 가능한 금속재질(예컨대, 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 하프늄(Hf), 탄탈늄(Ta), 니오븀(Nb) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 합금)으로 구성되어 있으므로, 아노다이징 공법 또는 플라즈마 전해 산화 공법 등의 산화처리 공정을 진행하면, 상기 코일전극(111) 및 외부단자(120)의 표면에는 금속산화물로 구성되는 절연막(111a)이 증착, 형성될 수 있다.
한편, 전술한 도금공정을 반복하여 도 6과 같이, 상기 외부단자(120)를 소정의 높이로까지 도금할 수 있는데, 이때, 도금공정 전, 산화처리 공정에 의해 형성된 외부단자(120) 표면의 절연막(111a)을 에칭하는 단계를 추가로 수행한다.
즉, 도 5와 같이, 상기 자성체 기판(130) 표면을 산화처리하면 상기 코일전극(111) 뿐만 아니라 상기 외부단자(120)의 표면에까지 절연막(111a)이 증착,형성되므로, 에칭 공정을 통해 상기 외부단자(120) 표면의 절연막(111a)을 제거한 다음, 도금공정을 추가적으로 수행하여 상기 외부단자(120)를 금속만으로 구성되도록 하는 것이다.
그 다음, 도 7과 같이, 상기 코일전극(111)을 복개하는 전극본체(110)를 형성하여 본 발명에 따른 코일부품(100)을 최종 완성한다.
상기 전극본체(110)는 먼저, 전술한 페라이트 원료와, 각종 고분자 폴리머, 그리고 바인더와 가소제 등의 재료를 볼밀 등을 사용하여 혼합·분쇄하고, 이를 통해 제조된 슬러리를 상기 자성체 기판(130)의 표면에 도포한 다음 가압,소결함으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 외부단자(120)의 높이와 동일한 높이로 상기 슬러리를 도포할 수 있다.
상기 슬러리에 포함된 상기 자성분말(112)의 입경(粒徑)은 상기 코일전극(111)의 패턴 간격보다 작으므로, 상기 코일전극(111)의 패턴 사이에는 상기 자성분말(112)이 위치하게 된다. 이에 따라, 도 3 내지 도 7의 공정을 통해 제조되는 본 발명의 코일부품(100)은 종래 코일부품에 비해 임피던스 특성이 크게 향상될 수 있다.
한편, 공정과정의 명료한 설명을 위해 도 3 내지 도 7에서는 한 개의 코일전극(111)으로 구성된 코일부품을 예시하였으나, 도 7의 공정에서 전극본체(110) 형성을 위한 슬러리를 일정 높이까지만 도포하고, 그 위에 절연층(113)을 도포한 다음, 도 4, 도 5, 도 7의 공정을 반복 진행하여 상기 코일전극(111)을 복수의 층으로 구성할 수도 있다.
또한, 상기 전극본체(110) 형성 후, 폴리싱(Polishing) 공정을 추가적으로 수행하여 상기 전극본체(110)의 표면을 평탄화하거나, 니켈/금 도금공정을 수행하여 상기 외부단자(120)의 표면에 니켈/금 도금층을 추가로 형성할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 코일부품
110 : 전극본체
111 : 코일전극
111a : 절연막
112 : 자성분말
113 : 절연층
120 : 외부단자
130 : 자성체 기판

Claims (14)

  1. 표면이 절연막으로 증착된 코일전극이 내부에 배치된 전극본체; 및
    상기 전극본체의 양 측부에 형성되어 상기 코일전극과 연결되는 외부단자;
    를 포함하되,
    상기 전극본체는 자성분말이 혼합된 절연물질로 이루어지는,
    코일부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성분말의 입경(粒徑)은 상기 코일전극의 패턴 간격보다 작은,
    코일부품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성분말은 입경(粒徑)이 서로 다른 이종의 입자로 구성된,
    코일부품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자성분말은,
    2에서 3㎛ 사이의 입경(粒徑)을 가지는 조립 입자와, 0.3에서 0.5㎛ 사이의 입경(粒徑)을 가지는 미립 입자로 구성되는,
    코일부품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성분말은,
    Mn-Zn계, Ni-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트 중 어느 하나 이상을 포함하는,
    코일부품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연막은,
    상기 코일전극이 산화처리되어 형성된 산화물로 이루어지는,
    코일부품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일전극의 하부면과 접합하는 절연층;을 더 포함하는,
    코일부품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일전극은,
    복수 개로 구성되어 상기 전극본체 내부에 높이 방향으로 수직 배치되는,
    코일부품.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일부품은,
    자성체 기판을 하부에 두고 박막공정을 통해 형성되는 박막타입인,
    코일부품.
  10. (a)자성체 기판을 준비하는 단계;
    (b)상기 자성체 기판의 일면에 코일전극 및 외부단자를 형성하는 단계;
    (c)상기 코일전극이 형성된 자성체 기판의 표면을 산화처리하는 단계; 및
    (d)상기 코일전극이 복개되도록 자성분말과 절연물질이 혼합된 슬러리를 상기 자성체 기판의 표면에 도포하는 단계;
    를 포함하는,
    코일부품의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (c)단계 이후 도금공정을 추가로 수행하여 상기 외부단자를 소정 높이로 형성하고, 자성분말과 절연물질이 혼합된 슬러리를 상기 외부단자의 높이까지 도포하는,
    코일부품의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (c)단계에 따라 형성된 상기 외부단자 표면의 절연막을 에칭한 다음, 도금공정을 추가로 수행하는,
    코일부품의 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 자성체 기판의 일면에 절연층을 도포하고, 상기 코일전극 및 외부단자를 상기 절연층의 상면에 형성하는,
    코일부품의 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 내지 (d)단계를 반복 수행하여 상기 코일전극을 복수 개의 층으로 형성하는,
    코일부품의 제조 방법.




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