KR20170097862A

KR20170097862A - 코일 부품

Info

Publication number: KR20170097862A
Application number: KR1020160019474A
Authority: KR
Inventors: 유기영; 김상섭; 유대형; 이용삼
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-29

Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 코일 부품은 자성물질을 포함하는 바디 및 바디 내에 배치된 코일부를 포함하며, 코일부는 지지부재, 상기 지지부재의 상면 및 하면에 각각 형성된 제1 및 제2 코일 영역을 포함하며, 제1 코일 영역과 상기 제2 코일 영역은 상기 지지부재를 관통하는 제1 비아를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 제1 비아의 단면은 상단면 및 하단면으로부터 상기 상단면과 상기 하단면 사이에 위치한 내부 영역 중 일 영역까지 폭이 작아지는 형상을 가짐으로써, 인덕턴스의 손실을 방지하며 낮은 직류저항(Rdc)를 확보할 수 있다.

Description

코일 부품{COIL COMPONENT}

본 개시는 코일 부품에 관한 것이다.

디디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자 기기의 소형화 및 박형화에 수반하여 이러한 전자 기기에 적용되는 코일 부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부합하기 위하여 다양한 형태의 권선 타입 또는 박막 타입의 코일 부품의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.

코일 부품의 소형화 및 박형화에 따른 주요한 이슈는 이러한 소형화 및 박형화에도 불구하고 기존과 동등한 특성을 구현하는 것이다. 이러한 요구를 만족하기 위해서는 자성물질이 충전되는 코어의 크기 및 낮은 직류저항(Rdc)의 확보가 필요하다. 이를 위해서 코일 패턴의 종횡비와 코일부의 단면적을 상승시킬 수 있는 기술, 예를 들면, 이방 도금 기술로 코일을 구현하는 제품이 증가하고 있다.

한편, 소형화 및 박형화에 따라 제한된 공간에서 이방 도금 기술을 적용하여 코일 부품을 제조하는 경우, 종횡비 상승에 따라 도금 성장의 균일도 저하 및 코일부간 쇼트 발생 등의 불량 리스크가 높아지고 있다.

본 개시의 여러 목적 중 하나는 코일 간의 연결을 위한 비아의 폭을 줄여 인덕턴스 증가 및 낮은 직류저항(Rdc)의 확보가 가능한 새로운 구조의 코일 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 자성물질을 포함하는 바디 및 바디 내에 배치된 코일부를 포함하며, 코일부는 지지부재, 상기 지지부재의 상면 및 하면에 각각 형성된 제1 및 제2 코일 영역을 포함하며, 제1 코일 영역과 상기 제2 코일 영역은 상기 지지부재를 관통하는 제1 비아를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 제1 비아의 단면은 상단면 및 하단면으로부터 상기 상단면과 상기 하단면 사이에 위치한 내부 영역 중 일 영역까지 폭이 작아지는 형상을 가짐으로써, 인덕턴스의 손실을 방지하며 낮은 직류저항(Rdc)를 확보할 수 있도록 하는 것이다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 코일 부품은 코일 간의 연결을 위한 비아의 폭을 줄여 안정적으로 복수의 코일층을 형성하여 인덕턴스 증가 및 낮은 직류저항의 확보할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 코일 부품의 개략적인 사시도를 나타낸 것이다.
도 2 는 본 개시의 일 실시 예에 따른 코일부품의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 코일부품의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도면에서 요소등의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 코일 부품을 설명하되, 편의상 인덕터(inductor)의 구조를 예를 들어 설명하지만, 다른 다양한 용도의 코일 부품에도 본 개시의 코일 부품이 적용될 수 있음을 물론이다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 코일 부품의 개략적인 사시도를 나타낸 것이며, 도 2 는 본 개시의 일 실시 예에 따른 코일부품의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 코일 부품은 자성물질을 포함하는 바디(50); 및 상기 바디 내에 배치된 코일부(20, 40);를 포함하며, 상기 코일부는 지지부재(20), 상기 지지부재의 상면 및 하면에 각각 형성된 제1 및 제2 코일 영역(40)을 포함하며, 상기 제1 코일 영역(41a, 41b)과 상기 제2 코일 영역(42a, 42b)은 상기 지지부재를 관통하는 제1 비아(45)를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 제1 비아(45)의 단면은 상단면 및 하단면으로부터 상기 상단면과 상기 하단면 사이에 위치한 내부 영역 중 일 영역까지 폭이 작아지는 형상인 것을 만족한다.

상기 바디는 코일 부품의 외관을 이룬다. 도 1에 표시된 L, W 및 T는 각각 길이방향, 폭 방향, 두께 방향을 나타낸다. 상기 바디는 코일층의 적층 방향(두께 방향)으로 마주보는 제1면 및 제2면과, 길이 방향으로 마주보는 제3면 및 제4면과 폭 방향으로 마주보는 제5면 및 제6면을 포함하는 육면체 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 내지 제6면이 만나는 모서리는 그라인딩(Grinding) 등에 의하여 둥글 수 있다.

상기 바디(50)는 자기 특성을 나타내는 자성 물질을 포함한다.

상기 바디(50)는 코일부를 형성한 후 그 상부 및 하부에 자성 물질을 포함한 시트를 적층한 후 이를 압착 및 경화하여 형성될 수 있다.

상기 자성물질은 예를 들면 페라이트 또는 금속 자성 입자가 포함된 수지일 수 있다.

상기 바디(50)는 페라이트나 금속 자성 입자가 수지에 분산된 형태일 수 있다.

상기 페라이트는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Zn-Cu계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Ba계 페라이트 또는 Li계 페라이트 등의 물질을 포함함할 수 있다.

상기 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. 상기 금속 자성 입자의 직경은 약 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있다.

상기 수지는 에폭시(epoxy) 수지나 폴리이미드(polyimide) 수지 등의 열경화성 수지일 수 있다.

상기 코일부는 코일 부품(10A)의 코일로부터 발현되는 특성을 통하여 전자 기기 내에서 다양한 기능을 수행하는 역할을 한다. 예를 들면, 코일 부품(10A)은 파워 인덕터일 수 있으며, 이 경우 코일부(200)는 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다.

상기 코일부(20, 40)는 상기 지지부재(20)의 상면 및 하면에 각각 형성된 제1 및 제2 코일 영역(40)을 포함한다.

상기 제1 및 제2 코일 영역(40)은 상기 지지부재를 기준으로 마주보며 복수의 코일층이 배치된다.

종래의 2층 구조의 코일 부품은 등방 및 이방 도금 공정에 의한 코일단면의 종횡비에 한계가 있었으며, 또한, 코일 턴 수의 한계가 있었다.

본 개시에 의한 코일 부품은 상기 제1 및 제2 코일 영역(40)이 각각 복수의 코일층(41a, 41b, 42a, 42b)을 포함할 수 있다.

상기 복수의 코일층은 충분한 턴 수를 가지기 위하여 그 수평 방향, 즉 길이 방향 또는 폭 방향에서 그 공간을 최대한 활용하도록 형성될 수 있다.

상기 제1 및 제2 코일 영역(40)은 내층에 배치된 제1 코일층(41a, 42a) 및 외층에 배치된 제2 코일층(41b, 42b)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 코일 영역은 상기 지지부재(20)의 상면에 형성된 제1 내층 코일(41a) 및 상기 제1 내층 코일 상에 형성된 제1 외층 코일(41b)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 코일 영역은 상기 지지부재의 하면에 형성된 제2 내층 코일(42a) 및 상기 제2 내층 코일 상에 형성된 제2 외층 코일(42b)을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 코일 영역(41a, 41b, 42a, 42b)이 다층 코일 구조이면, 코일 턴 수를 층마다 나누어 구성할 수 있으며, 코일 단면의 종횡비 구현에 제약을 받지 않으므로, 인덕턴스 특성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1 및 제2 코일층(41a, 41b, 42a, 42b)은 동일한 회전 방향을 가질 수 있으며, 상기 복수의 코일층은 비아(41c, 42c)를 통하여 전기적으로 연결될 수 있어, 코일층의 적층 방향으로도 코일 턴 수가 증가하는 효과를 가질 수 있다. 도면에 도시된 것보다 더 많은 수의 턴 수를 가질 수 있다.

상기 지지부재(20)는 복수의 코일층(41a, 41b, 42a, 42b)을 지지할 수 있는 것이면 그 재질이나 종류가 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 동박적층판(CCL), 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등일 수 있다. 또한, 절연 수지로 이루어진 절연 기판일 수도 있다. 절연 수지로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 수지, PID(Photo Imagable Dielectric) 수지 등이 사용될 수 있다. 강성 유지의 관점에서는, 유리 섬유 및 에폭시 수지를 포함하는 절연 기판을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 지지부재(20)의 중앙부는 관통되어 홀을 형성하고, 상기 홀은 페라이트 또는 금속 자성 입자 등의 자성체로 충진되어 코어부를 형성할 수 있다. 상기 자성체로 충진되는 코어부를 형성함에 따라 인덕턴스(L)을 향상시킬 수 있다.

상기 지지부재의 양면 상에 적층된 상기 제1 코일 영역(41a, 41b)과 상기 제2 코일 영역(42a, 42b)은 상기 지지부재를 관통하는 제1 비아(45)를 통해 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제1 및 제2 코일 영역의 제1 코일층(41a, 42a)의 코일 패턴의 중심을 제1 및 제2 중심(43, 44)이라 하면, 상기 제1 중심(43)과 상기 제2 중심(44)은 상기 제1 비아(45)에 의해 전기적으로 연결된다.

상기 제1 비아(45)는 기계적 드릴 또는 레이저 드릴 등을 이용하여 관통홀을 형성한 후, 상기 관통홀 내부에 도금으로 도전성 물질을 채워 형성될 수 있다.

상기 제1 비아(45)는 지지부재(20) 양면 상에 각각 배치된 상측의 제1 코일층(41a) 및 하측 제1 코일층(42a)을 전기적으로 연결시킬 수만 있으면, 그 형상이나 재질은 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 상측의 및 하측은 도면에서 코일층의 적층 방향을 기준으로 판단한다.

상기 제1 비아(45)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 포함할 수 있다.

상기 지지부재의 상하면에 형성된 제1 코일층(제1 및 제2 내층코일)을 전기적으로 연결하기 위하여 비아를 형성하는데, 이때 비아는 레이저 가공으로 층간 절연물질을 태워 형성할 수 있다. 비아 형성시 지지부재의 두께가 두꺼울수록 크기가 커지게 되는데, 비아의 사이즈가 커지면 코일의 부피가 커질 수 있으며, 코일 부품 내의 비자성 영역이 증가하게 되어 코일 부품이 구현해야 하는 전류 특성이 감소하는 문제점이 있다.

상기 도 2의 (b)는 상기 도 2의 (a)의 A부의 확대도이다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 코일 부품은 상기 제1 비아(45)의 단면이 상단면 및 하단면으로부터 상기 상단면과 상기 하단면 사이에 위치한 내부 영역 중 일 영역까지 폭이 작아지는 형상일 수 있다.

상기 제1 비아(45)의 단면은 모래 시계 형상일 수 있다. 상기 형상은 상기 지지부재의 상면 및 하면, 즉 양면을 가공함으로써 구현될 수 있으며, 이로 인해 상기 제1 비아의 단면의 폭을 감소시킬 수 있다.

상기 제1 비아의 단면의 폭은 60 내지 80μm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 복수의 코일층(41a, 41b, 42a, 42b) 중 내층에 배치된 제1 코일층(41a, 42a)과 외층에 배치된 제2 코일층(41b, 42b)은 그 사이에 배치된 제2 비아(41c, 42c)를 통하여 전기적으로 연결된다. 그 결과 복수의 코일층(41a, 41b, 42a, 42b)은 전기적으로 연결되어 하나의 코일을 형성한다.

상기 제1 및 제2 코일층은 포토 리소그래피 공법 또는 도금 공법을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 제1 코일층(41a, 42a)과 상기 제2 코일층(41b, 42b)을 연결하는 제2 비아(41c, 42c)는 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.

상기 제1 코일 영역과 상기 제2 코일 영역은 각각 제2 비아(41c, 42c)를 포함하게 되는데, 상기 제1 코일영역의 제2 비아(41c)와 상기 제2 코일 영역의 제2 비아(42c)는 상기 지지부재(20)를 기준으로 마주보고 떨어진 모래시계의 형상을 구현할 수 있다.

상기 제2 비아(41c, 42c)는 포토 리소그래피 공법, 기계적 드릴 및 레이저 드릴 중 적어도 하나를 이용하여 형성된 관통홀에 도전성 물질을 도금으로 채우는 방법으로 형성될 수 있다.

상기 제2 비아(214, 224)의 재질로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다.

상기 제1 및 제2 코일층(41a, 41b, 42a, 42b)은 절연막(미도시) 피복되며, 상기 바디를 이루는 자성 재료와 직접 접촉되지 않는다.

상기 절연막은 제1 및 제2 코일층(221, 222)을 보호하는 역할을 수행한다.

상기 절연막의 재질은 절연 물질을 포함하는 것이면 어느 것이든 적용될 수 있으며, 예를 들면, 통상의 절연 코팅에 사용되는 절연 물질, 예컨대 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 액정 결정성 폴리머 수지 등을 포함할 수 있으며, 공지의 감광성 절연(Photo Imageble Dielectric: PID) 수지 등이 사용될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 코일부품의 개략적인 분해도 및 단면도를 나타낸 것이다.

도 1 및 2에 도시된 구성 요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.

상기 도 3의 (b)는 상기 도 3의 (a)의 B부의 확대도이다.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시의 다른 실시 형태에 따른 코일 부품은 상기 제1 비아(145)의 단면이 일면으로부터 타면까지 폭이 작아지는 형상일 수 있다.

상기 제1 비아(145)의 단면은 사다리꼴 형상일 수 있다.

상기 제1 비아의 경우, 상기 코일의 폭이 커져도 특성에 영향을 미치지 않는 제품에 한해서 적용될 수 있다.

상기 외부전극(81, 82)은 바디의 적어도 일단면에 노출되는 상기 제2 코일층(41b, 42b) 각각의 인출 단자와 전기적으로 연결된다.

상기 외부전극(81, 82)은 코일 부품이 전자 기기에 실장 될 때, 코일 부품 내의 코일부를 전자 기기와 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다.

상기 외부전극(81, 82)은 도전성 금속을 포함하는 도전성 페이스트를 사용하여 형성될 수 있으며, 상기 도전성 금속은 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 은(Ag) 중 적어도 하나 또는 이들의 합금일 수 있다.

상기 외부전극은 상기 페이스트 층 상에 형성된 도금층을 포함할 수 있다.

상기 도금층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni)층과 주석(Sn)층이 순차로 형성될 수 있다.

본 개시는 상술한 실시형태 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.

20: 지지부재
41a, 41b, 42a, 42b: 제1 및 제2 코일층
45: 제1 비아
41c, 42c: 제2 비아
50: 바디
81, 82: 외부전극

Claims

자성물질을 포함하는 바디; 및
상기 바디 내에 배치된 코일부;를 포함하며,
상기 코일부는 지지부재, 상기 지지부재의 상면 및 하면에 각각 형성된 제1 및 제2 코일 영역을 포함하며,
상기 제1 코일 영역과 상기 제2 코일 영역은 상기 지지부재를 관통하는 제1 비아를 통해 전기적으로 연결되며,
상기 제1 비아의 단면은 상단면 및 하단면으로부터 상기 상단면과 상기 하단면 사이에 위치한 내부 영역 중 일 영역까지 폭이 작아지는 형상인 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 코일 영역은 제1 코일층 및 제2 코일층을 포함하는 코일 부품.
제2항에 있어서,
상기 제1 코일층과 제2 코일층은 제2 비아를 통하여 전기적으로 연결된 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 제2 비아의 단면은 사다리꼴 형상인 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 제1 비아의 단면은 모래 시계 형상인 코일 부품.
자성물질로 이루어지며, 내부에 코일부를 포함하는 바디;를 포함하며,
상기 코일부는 지지부재, 상기 지지부재의 상면 및 하면 상에 배치된 제1 및 제2 내층 코일 및 상기 제1 및 제2 내층 코일 상에 배치된 제1 및 제2 외층 코일을 포함하며,
상기 제1 내층 코일과 상기 제2 내층 코일은 상기 지지부재를 관통하는 제1 비아를 통해 전기적으로 연결되며,
상기 제1 비아의 단면은 일면으로부터 타면까지 폭이 작아지는 형상인 코일 부품.
제6항에 있어서,
상기 제1 비아의 단면은 사다리꼴 형상인 코일 부품.
제6항에 있어서,
상기 제1 내층 코일과 상기 제1 외층 코일 및 상기 제2 내층 코일과 상기 제2 외층 코일은 각각 제2 비아를 통하여 전기전으로 연결된 코일 부품.
제8항에 있어서,
상기 제2 비아의 단면은 사다리꼴 형상인 코일 부품.