KR20170068072A - 코일 부품 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 바디 내부에 코일이 배치되며, 상기 코일은, 평면 코일 형상의 도체 패턴을 가지며 상기 바디의 적어도 일면으로 인출되는 제 1 인출 단자를 갖는 제 1 코일 도체, 평면 코일 형상의 도체 패턴을 가지며 상기 바디의 적어도 일면으로 인출되는 제 2 인출 단자를 갖는 제 2 코일 도체, 및 상기 제 1 및 제 2 코일 도체를 연결하며 상기 바디의 적어도 일면으로 인출되는 제 3 인출 단자를 갖는 연결 도체, 를 포함하는, 코일 부품에 관한 것이다.
Description
본 개시는 코일 부품에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자 기기, 예를 들면, 스마트폰 등의 증가에 따라 배터리(Battery)의 수명을 최대한 확보하기 위해서, 배터리 자체의 성능 개선과 더불어 시스템의 효율을 개선하기 위하여 여러 가지 기술들이 활발이 개발되고 있다. 예를 들면, 배터리에서 반도체 소자(AP, Memory 등)의 고성능화에 따른 소모 전류가 증가하여, 그 효율을 개선하기 위하여 다음의 2 가지 기술이 적용되었다.
첫 번째는, 다단계 컨버터(Multi-Phase Converter) 기술로, 컨버터의 출력에 적용된 파워 인덕터(Power Inductor)를 병렬로 연결하여 높은 전류에서의 손실을 줄이고 파워 인덕터(Power Inductor)의 소형화 적용을 가능케 했다. 두 번째는, PFM(Pulse Frequency Modulation) 기술로, 낮은 전류에서 컨버터의 동작 주파수를 느리게 하거나 생략하여 손실을 줄이는 방법이며, 휴대용 전자기기의 대기 모드 시에 적용하여 손실을 줄여주는 효과가 있다.
다만, 위에서 언급한 두 가지 기술은 낮은 전류 및 높은 전류 전 대역의 효율을 상승시키기 위해서는, 회로의 구성과 소자 수를 증가시켜야 하기 때문에 복잡해져, 한계가 있다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 낮은 전류 및 높은 전류 전 대역의 효율을 상승시킬 수 있는 코일 부품을 제공하는 것이다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 서로 다른 직류 저항(DCR) 및 유사한 인덕턴스(L)를 가지는 복수의 코일을 직렬로 연결하여 하나의 코일 부품으로 구성하는 것이다.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 낮은 전류 및 높은 전류 전 대역의 효율을 상승시킬 수 있는 코일 부품을 제공할 수 있다.
도 1은 전자 기기에 적용되는 코일 부품의 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 스마트폰에 적용된 코일 부품의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 3은 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도다.
도 4는 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 A 방향 확대 단면도다.
도 5는 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 B 방향 확대 단면도다.
도 6은 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 C 방향 확대 단면도다.
도 7은 도 3의 코일 부품의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 3의 코일 부품이 전자 기기에 적용된 경우의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 3의 코일 부품이 전자 기기에 적용되는 경우의 효율 개선 효과를 개략적으로 도시한다.
도 10은 다른 일례에 따른 코일 부품의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도 2는 스마트폰에 적용된 코일 부품의 일례를 개략적으로 도시한다.
도 3은 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도다.
도 4는 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 A 방향 확대 단면도다.
도 5는 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 B 방향 확대 단면도다.
도 6은 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 C 방향 확대 단면도다.
도 7은 도 3의 코일 부품의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 3의 코일 부품이 전자 기기에 적용된 경우의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 3의 코일 부품이 전자 기기에 적용되는 경우의 효율 개선 효과를 개략적으로 도시한다.
도 10은 다른 일례에 따른 코일 부품의 등가 회로를 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.
전자 기기
도 1은 전자 기기에 적용되는 코일 부품의 예를 개략적으로 도시한다.
도면을 참조하면, 전자 기기에는 다양한 종류의 전자 부품들이 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 전자 부품 사이에는 노이즈 제거 등을 목적으로 다양한 종류의 코일 부품이 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. 본 개시의 코일 부품은 이러한 다양한 용도의 코일 부품일 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.
도 2는 스마트폰에 적용된 코일 부품의 일례를 개략적으로 도시한다.
도면을 참조하면, 스마트폰의 마더보드(1001) 상에는 다수의 부품(일부 부호 미도시)들이 실장되어 있다. 이때, Buck PM IC(1015) 주위에는 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 용도 등으로 사용되는 코일 부품, 예를 들면, 파워 인덕터(1001 ~ 1011)가 다양한 크기 및 형태로 적용되어 있다. 여기서, 파워 인덕터(1001, 1003 ~ 1005, 1007 ~ 1011)은 단일 파워 인덕터일 수 있고, 파워 인덕터(1002, 1006)은 다단계 파워 인덕터일 수 있다.
본 개시의 코일 부품이 적용되는 전자 기기는 대표적으로 이와 같은 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 전자 기기 등일 수도 있음은 물론이다.
코일 부품
이하에서는 본 개시의 코일 부품을 설명하되, 편의상 파워 인덕터(Power Inductor)의 구조를 예를 들어 설명하지만, 상술한 바와 같이 다른 다양한 용도의 코일 부품에도 본 개시의 코일 부품이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2는 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도면을 참조하면, 일례에 따른 코일 부품(100)은 바디(10), 바디(10) 내에 배치된 코일(20), 및 바디(10) 상에 배치된 전극(30)를 포함한다.
바디(10)는 코일 부품(100)의 외관을 이루며, 제 1 방향으로 마주보는 제 1 면(S1) 및 제 2 면(S2)과, 제 2 방향으로 마주보는 제 3 면(S3) 및 제 4 면(S4)과, 제 3 방향으로 마주보는 제 5 면(S5) 및 제 6 면(S6)을 포함한다. 바디(10)는 이와 같이 육면체 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바디(10)는 자기 특성을 나타내는 자성 물질을 포함한다. 예를 들면, 바디(10)는 페라이트 또는 금속 자성 입자가 수지에 충진 된 것일 수 있다. 페라이트는, 예를 들면, Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Zn-Cu계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Ba계 페라이트 또는 Li계 페라이트 등의 물질로 이루어질 수 있다. 금속 자성 입자는 철(Fe), 실리콘(Si), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어, Fe-Si-B-Cr계 비정질 금속일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 자성체 입자의 직경은 약 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 바디(10)는 이러한 페라이트나 금속 자성 입자가 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지에 분산된 형태일 수 있다.
바디(10)의 자성 물질은 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 자성체 수지 복합체로 이루어질 수 있다. 금속 자성체 분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 또는 실리콘(Si)를 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. 수지 혼합물은 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer; LCP) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 자성체 분말은 적어도 둘 이상의 평균 입경을 갖는 금속 자성체 분말이 충진된 것일 수도 있다. 이 경우 서로 다른 크기의 바이모달(bimodal) 금속 자성체 분말을 사용하여 압착함으로써, 자성체 수지 복합체를 가득 채울 수 있어 충진율을 높일 수 있다.
코일(20)은 코일 부품(100)의 코일로부터 발현되는 특성을 통하여 전자 기기 내에서 다양한 기능을 수행하는 역할을 한다. 예를 들면, 코일 부품(100)은 파워 인덕터일 수 있으며, 이 경우 코일은 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다. 코일(20)의 중심부에는 관통 홀(부호 미도시)이 형성되어 있으며, 바디(10)를 구성하는 자성 물질로 충전된다. 코일(20)에 대한 구제적인 구성은 후술한다.
전극(30)은 코일 부품(100)이 전자 기기에 실장 될 때, 코일 부품(100)을 전자 기기와 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다. 전극(30)는 바디(10) 상에 서로 이격되어 배치된 제 1 내지 제 3 전극 도체(81, 82, 83)을 포함한다. 제 1 전극 도체(81)은 바디(10)의 제 1 면(S1)을 덮으며, 제 3 면(S3), 제 4 면(S4), 제 5 면(S5), 및 제 6 면(S6)으로 일부 연장될 수 있다. 제 1 전극 도체(81)은 바디(10)의 제 1 면(S1)으로 인출된 코일(20)의 인출 단자와 연결된다. 제 2 전극 도체(82)은 바디(10)의 제 2 면(S2)을 덮으며, 제 3 면(S3), 제 4 면(S4), 제 5 면(S5) 및 제 6 면(S6)으로 일부 연장될 수 있다. 제 2 전극 도체(82)은 바디(10)의 제 2 면(S2)으로 인출된 코일(20)의 인출 단자와 연결된다. 제 3 전극 도체(83)은 바디(10)의 제 3 면(S3), 제 4 면(S4), 제 5 면(S5) 및 제 6 면(S6)의 일부를 둘러싼다. 제 3 전극 도체(83)은 바디(10)의 제 3 면(S3)으로 인출된 코일(20)의 인출 단자와 연결된다.
전극(30)은 전도성 수지층과 및 전도성 수지층 상에 형성된 도체층을 포함할 수 있다. 전도성 수지층은 페이스트 인쇄 등으로 형성될 수 있으며, 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 있고, 예를 들어, 니켈(Ni)층과 주석(Sn)층이 순차로 도금에 의해 형성될 수 있다.
전극(30)은, 필요에 따라 코일(20)과 전극(30) 사이의 전기적 신뢰성을 향상시키기 위하여 선도금층(미도시)을 포함할 수 있다. 선도금층(미도시) 은 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu) 도금으로 형성될 수 있다. 선도금층(미도시)에 니켈(Ni), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 도포하여 전극(30)이 형성될 수 있으며, 은(Ag), 구리(Cu) 중 적어도 하나를 도포한 후, 니켈(Ni), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 도포하여 전극(30)이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 전극(30)의 접촉력을 높일 수 있으며, 전극(30)을 형성하기 위한 은(Ag), 구리(Cu) 등을 별도로 도포하지 않아도 된다.
도 4는 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 A 방향 확대 단면도다.
도 5는 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 B 방향 확대 단면도다.
도 6은 도 3의 코일 부품의 코일의 개략적인 C 방향 확대 단면도다.
도면을 참조하면, 코일(20)은 평면 코일 형상의 제 1 도체 패턴을 가지며 바디(10)의 제 1 면(S1)으로 인출되는 제 1 인출 단자(P1)를 갖는 제 1 코일 도체(21), 평면 코일 형상의 도체 패턴을 가지며 바디(10)의 제 2 면(S2)으로 인출되는 제 2 인출 단자(P2)를 갖는 제 2 코일 도체(22), 및 제 1 및 제 2 코일 도체(21, 22) 사이에 배치되어 이들을 연결하며 바디(10)의 제 3 면(S3)으로 인출되는 제 3 인출 단자(P3)를 갖는 연결 도체(23)를 포함한다.
제 1 코일 도체(21)는 평면 코일 형상의 제 1 도체 패턴을 가진다. 제 1 도체 패턴은 통상의 도금법으로 형성된 도금 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 도체 패턴은 최소 2 이상의 턴수를 가질 수 있는바, 박형이면서 높은 인덕턴스 구현이 가능하다. 제 1 도체 패턴은 시드층 및 도금층으로 구성될 수 있다. 시드층은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 티타늄(Ti), 티타늄-텅스텐(Ti-W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 니켈(Ni)-크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 접착층, 및 접착층 상에 배치되며 도금층과 동일재료, 예를 들면, 구리(Cu)를 포함하는 기초 도금층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금층은 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 일반적으로는 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 코일 도체(21)는 제 1 인출 단자(P1)를 가진다. 제 1 인출 단자(P1) 역시 통상의 도금법으로 형성된 도금 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 인출 단자(P1)은 바디(10)의 제 1 면(S1)으로 인출되어 제 1 전극 도체(31)과 연결되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 바디(10)의 다른 면으로 인출되어 제 1 전극 도체(31)과 연결될 수도 있다. 제 1 인출 단자(P1) 역시 시드층 및 도금층으로 구성될 수 있다. 시드층은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 티타늄(Ti), 티타늄-텅스텐(Ti-W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 니켈(Ni)-크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 접착층, 및 접착층 상에 배치되며 도금층과 동일재료, 예를 들면, 구리(Cu)를 포함하는 기초 도금층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금층은 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 일반적으로는 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 코일 도체(22)는 평면 코일 형상의 제 2 도체 패턴을 가진다. 제 2 도체 패턴은 통상의 도금법으로 형성된 도금 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 2 도체 패턴은 최소 2 이상의 턴수를 가질 수 있는바, 박형이면서 높은 인덕턴스 구현이 가능하다. 제 2 도체 패턴은 시드층 및 도금층으로 구성될 수 있다. 시드층은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 티타늄(Ti), 티타늄-텅스텐(Ti-W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 니켈(Ni)-크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 접착층, 및 접착층 상에 배치되며 도금층과 동일재료, 예를 들면, 구리(Cu)를 포함하는 기초 도금층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금층은 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 일반적으로는 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 코일 도체(22)는 제 2 인출 단자(P2)를 가진다. 제 2 인출 단자(P2) 역시 통상의 도금법으로 형성된 도금 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 2 인출 단자(P2)는 바디(10)의 제 2 면(S2)으로 인출되어 제 2 전극 도체(32)과 연결되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 바디(10)의 다른 면으로 인출되어 제 2 전극 도체(32)과 연결될 수도 있다. 제 2 인출 단자(P2) 역시 시드층 및 도금층으로 구성될 수 있다. 시드층은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 티타늄(Ti), 티타늄-텅스텐(Ti-W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 니켈(Ni)-크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 접착층, 및 접착층 상에 배치되며 도금층과 동일재료, 예를 들면, 구리(Cu)를 포함하는 기초 도금층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금층은 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 일반적으로는 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연결 도체(23)는 제 1 코일 도체(21) 및 제 2 코일 도체(22)를 전기적으로 연결하며, 그 결과 제 1 코일 도체(21) 및 제 2 코일 도체(22)는 직렬로 연결되어 동일 방향으로 회전하는 하나의 코일(20)을 형성하게 된다. 연결 도체(23)는 통상의 도금법으로 형성된 도금 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 코일 도체(21) 및 제 2 코일 도체(22) 사이에는 지지부재(미도시) 등의 절연기재가 존재할 수 있으며, 이 경우 연결 도체(23)은 이를 관통하는 것일 수 있다. 연결 도체(23)은 시드층 및 도금층으로 구성될 수 있다. 시드층은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 티타늄(Ti), 티타늄-텅스텐(Ti-W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 니켈(Ni)-크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 접착층, 및 접착층 상에 배치되며 도금층과 동일재료, 예를 들면, 구리(Cu)를 포함하는 기초 도금층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금층은 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 일반적으로는 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연결 도체(23)는 제 3 인출 단자(P3)를 가진다. 제 3 인출 단자(P3) 역시 통상의 도금법으로 형성된 도금 패턴일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 3 인출 단자(P3)는 바디(10)의 제 3 면(S3)으로 인출되어 제 3 전극 도체(33)과 연결되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 바디(10)의 다른 면으로 인출되어 제 3 전극 도체(33)과 연결될 수도 있다. 제 3 인출 단자(P3) 역시 시드층 및 도금층으로 구성될 수 있다. 시드층은 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 티타늄(Ti), 티타늄-텅스텐(Ti-W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 니켈(Ni)-크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 접착층, 및 접착층 상에 배치되며 도금층과 동일재료, 예를 들면, 구리(Cu)를 포함하는 기초 도금층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도금층은 도전성 물질, 예를 들면, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등을 포함할 수 있으며, 일반적으로는 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 도 3의 코일 부품의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도 8은 도 3의 코일 부품이 전자 기기에 적용된 경우의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도면을 참조하면, 제 1 코일 도체(21) 및 제 2 코일 도체(22)는 각각 제 1 인덕턴스(L1) 및 제 2 인덕턴스(L2)를 가진다. 제 1 코일 도체(21) 및 제 2 코일 도체(22)는 각각 제 1 직류 저항(DCR1) 및 제 2 직류 저항(DCR2)를 가진다. 이들은 연결 도체(23)에 의하여 직렬로 연결되어 하나의 코일(20)을 구성한다. 직렬로 연결된 코일(20)은 제 1 인출 단자(P1), 제 2 인출 단자(P2), 및 제 3 인출 단자(P3)를 통하여 외부와 연결된다.
제 1 인덕턴스(L1) 및 제 2 인덕턴스(L2)는 실질적으로 동일한 값을 가질 수 있으며, 예를 들면, 그 차이가 0.1uH 이하일 수 있다. 제 1 직류 저항(DCR1) 및 제 2 직류 저항(DCR2)은 서로 다른 값을 가질 수 있으며, 예를 들면, 그 차이가 40 mΩ 이상일 수 있다. 직류저항의 차이는, 예를 들면, 제 1 코일 도체(21)의 제 1 도체 패턴의 단면적을 매우 작게 설계하고, 제 2 코일 도체(22)의 제 2 도체 패턴의 단면적을 매우 넓게 설계하여 구현할 수 있다. 여기서, 단면적은 도체 패턴의 선폭을 그 높이에 곱한 값을 의미한다. 인덕턴스는, 제 1 코일 도체(21)의 제 1 도체 패턴의 턴 수를 제 2 코일 도체(22)의 제 2 도체 패턴의 턴 수 보다 많도록 하는 등의 방법으로 유사하게 할 수 있다.
이 경우, 저전류(Path 1) 구간이 고전류(path 2) 구간보다 인덕턴스 및 직류저항이 모두 크다. 즉, 저전류(Path1) 구간에서는 인덕턴스(L)를 증가시켜 교류(AC) 손실을 최소화하고, 고전류 구간에서는 직류저항(RDC)을 감소시켜 직류(DC) 손실을 최소화하는 것이 가능하다. 즉, 저전류(Path 1, L1+L2, DCR1 + DCR2) 및 고전류(path 2, L2, DCR2) 구간의 경로를 달리하여, 전류의 조건에 맞게 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 9는 도 3의 코일 부품이 전자 기기에 적용되는 경우의 효율 개선 효과를 개략적으로 도시한다.
도면을 참조하면, 비교예, 즉 단순히 하나의 코일 도체(L=0.47uH, DCR=50mΩ)를 가지는 통상의 파워 인덕터 대비, 실시예, 즉 인덕턴스(L) 값은 유사하되 직류저항(RDC) 값이 서로 상이한 제 1 코일 도체(L1=0.47uH, DCR=5mΩ) 및 제 2 코일 도체(L=0.47uH, DCR=50mΩ)를 직렬로 연결한 본 개시에 따른 파워 인덕터의 경우, 고전류 대역뿐만 아니라, 저전류 대역에서 역시 효율을 개선할 수 있음을 알 수 있다. 더불어, 하나의 코일로 형성하기 때문에 복수의 코일을 직렬로 연결하는 것 대비 전자 기기에 실장 시에 실장 면적을 개선할 수 있고, SMT(Surface Mounted Technology) 공정 비용을 감소시킬 수 있다.
도 10은 다른 일례에 따른 코일 부품의 등가 회로를 개략적으로 도시한다.
도면을 참조하면, 다른 일례에 따른 코일 부품은 제 1 내지 제 4 인덕턴스(L1, L2, L3, L4)를 가지는 제 1 내지 제 4 코일 도체가 직렬로 연결된 것일 수 있으며, 이 경우 제 1 내지 제 5 인출 단자(P1, P2, P3, P4, P5)를 통하여 외부와 연결될 수 있다. 즉, 본 개시의 코일 부품이 반드시 두 개의 코일 도체를 직렬로 연결하는 것에 한정되는 것은 아니며, 그 이상으로 확장될 수 있음은 물론이다. 이를 일반화 시키면, 코일 부품의 코일은 N 개의 코일 도체가 어레이 된 것일 수 있으며, 이 경우 N+1 개의 인출 단자를 가질 수 있다. 여기서, N은 2 이상의 정수를 의미한다.
한편, 본 개시에서 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제 1, 제 2 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, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 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
100: 코일 부품
1001~1011: 파워 인덕터
1015: Buck PM IC
10: 바디
20: 코일
30: 전극
21: 제 1 코일 도체
22: 제 2 코일 도체
23: 연결 도체
P1: 제 1 인출 단자
P2: 제 2 인출 단자
P3: 제 3 인출 단자
31: 제 1 전극 도체
32: 제 2 전극 도체
33: 제 3 전극 도체
2: 고주파 인덕터
3: 통상의 비드
4: 고주파용 비드
5: 공통 모드 필터
100: 코일 부품
1001~1011: 파워 인덕터
1015: Buck PM IC
10: 바디
20: 코일
30: 전극
21: 제 1 코일 도체
22: 제 2 코일 도체
23: 연결 도체
P1: 제 1 인출 단자
P2: 제 2 인출 단자
P3: 제 3 인출 단자
31: 제 1 전극 도체
32: 제 2 전극 도체
33: 제 3 전극 도체
Claims (13)
- 바디 내부에 코일이 배치된 코일 부품에 있어서,
상기 코일은,
평면 코일 형상의 제 1 도체 패턴을 가지며, 상기 바디의 적어도 일면으로 인출되는 제 1 인출 단자를 갖는 제 1 코일 도체;
평면 코일 형상의 제 2 도체 패턴을 가지며, 상기 바디의 적어도 일면으로 인출되는 제 2 인출 단자를 갖는 제 2 코일 도체; 및
상기 제 1 및 제 2 코일 도체를 연결하며, 상기 바디의 적어도 일면으로 인출되는 제 3 인출 단자를 갖는 연결 도체; 를 포함하는,
코일 부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 코일 도체는 직렬로 연결된,
코일 부품.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 코일 도체는 서로 다른 직류 저항(DCR)을 갖는,
코일 부품.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 코일 도체는 직류 저항(DCR) 차이가 40 mΩ 이상인,
코일 부품.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 코일 도체는 실질적으로 동일한 인덕턴스(L)를 갖는,
코일 부품.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 코일 도체는 인덕턴스(L)의 차이가 0.1uH 이하인,
코일 부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코일은 N 개의 코일 도체 및 N+1 개의 인출 단자를 가지며,
상기 N은 2 이상의 정수인,
코일 부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 코일 부품은 바디 상에 배치된 전극을 더 포함하며,
상기 전극은,
상기 제 1 인출 단자와 연결된 제 1 전극 도체;
상기 제 2 인출 단자와 연결된 제 2 전극 도체; 및
상기 제 3 인출 단자와 연결된 제 3 전극 도체; 를 포함하는,
코일 부품.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 내지 제 3 전극 도체는 서로 이격되어 배치된,
코일 부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 바디는 평균 입경이 상이한 복수의 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물을 포함하는 자성체 수지 복합체로 이루어진,
코일 부품.
- 제 1 방향으로 마주보는 제 1 면 및 제 2 면, 제 2 방향으로 마주보는 제 3 면 및 제 4 면, 및 제 3 방향으로 마주보는 제 5 면 및 제 6 면을 갖는 바디;
상기 바디 내에 배치되며, 평면 코일 형상의 제 1 도체 패턴을 가지며 상기 바디의 제 1 면으로 인출되는 제 1 인출 단자를 갖는 제 1 코일 도체, 평면 코일 형상의 제 2 도체 패턴을 가지며 상기 바디의 제 2 면으로 인출되는 제 2 인출 단자를 갖는 제 2 코일 도체, 및 상기 제 1 및 제 2 코일 도체 사이에 배치되어 상기 제 1 및 제 2 코일 도체를 연결하며 상기 바디의 제 3 면으로 인출되는 제 3 인출 단자를 갖는 연결 도체를 포함하는 코일; 및
상기 바디 상에 배치되며, 상기 바디의 제 1 면 전부 및 제 3 내지 제 6 면의 일부를 덮는 제 1 전극 도체, 상기 바디의 제 2 면 전부 및 제 3 내지 제 6 면의 일부를 덮는 제 2 전극 도체, 및 상기 바디의 제 3 내지 6 면의 일부를 덮는 제 3 전극 도체를 포함하는 전극; 을 포함하는,
코일 부품.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 코일 도체는 직렬로 연결된,
코일 부품.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 도체 패턴은 상기 제 2 도체 패턴 보다 작은 단면적을 가지며,
상기 제 1 도체 패턴은 상기 제 2 도체 패턴 보다 많은 턴수를 가지는,
코일 부품.
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| KR1020150174825A KR102130674B1 (ko) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | 코일 부품 |
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