KR20170097882A

KR20170097882A - 코일 부품

Info

Publication number: KR20170097882A
Application number: KR1020160019521A
Authority: KR
Inventors: 이우진; 송영아
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2017-08-29
Also published as: KR20230098513A; KR102584967B1

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 코일 부품은 코일부를 포함하는 바디 및 상기 코일부와 연결되며 연성층을 포함하는 외부전극을 포함하며, 상기 연성층은 연성 물질로 이루어진 베이스 및 상기 베이스에 분산된 Cu 입자를 포함하는 구조이다.

Description

코일 부품{COIL COMPONENT}

본 발명은 코일 부품에 관한 것이다.

디지털 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. 당 기술 업계에서의 요구를 만족하기 위해서는 자성물질이 충전되는 코어, 코일 패턴, 외부전극 등의 특성이 향상될 필요가 있다. 이러한 코일 부품의 구성 요소 중 외부전극의 경우, 코일 패턴과 연결되는 영역에 Ag 전극을 사용하는 것이 일반적이었다.

본 발명의 여러 목적 중 하나는 전기적 특성이 우수하면서도 경제성이 좋은 Cu를 활용한 코일 부품의 외부전극 구조를 제공하는 것이며, 나아가, 이러한 Cu 전극을 연성 전극으로 활용함으로써 내외부 충격 등의 영향을 저감된 코일 부품을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 코일 부품의 신규한 구조를 제안하고자 하며, 구체적으로, 코일부를 포함하는 바디 및 상기 코일부와 연결되며 연성층을 포함하는 외부전극을 포함하며, 상기 연성층은 연성 물질로 이루어진 베이스 및 상기 베이스에 분산된 Cu 입자를 포함하는 구조이다.

이 경우, 상기 연성층에 포함된 상기 Cu 입자는 플레이크 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 연성층에 포함된 상기 베이스는 에폭시 수지로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 코일 부품의 경우, Cu 입자와 연성층을 구비하는 외부전극을 사용함으로써 직류저항 특성이 우수하면서도 경제성과 내충격성 등이 향상될 수 있다.

도 1은 전자 기기에 적용되는 코일 부품의 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 코일 부품을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 코일 부품의 개략적인 A-A' 면 절단 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에서 채용될 수 있는 외부 전극 중 연성층의 형태를 개략적으로 나타낸 모식도이며, 도 5는 다른 실시 형태의 연성층에서 채용될 수 있는 Cu 입자의 형상을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태와 비교 예에 따른 코일 부품의 전기적 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

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.

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.

전자 기기는 대표적으로 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) 등일 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 인덕터(Inductor)의 구조를 예를 들어 설명하지만, 상술한 바와 같이 다른 다양한 용도의 코일 부품에도 본 실시 형태에서 제안하는 코일 부품이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태의 코일 부품의 외형을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 또한, 도 3은 도 2의 A-A'선에 의한 단면도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시 형태에서 채용될 수 있는 외부 전극 중 연성층의 형태를 개략적으로 나타낸 모식도이며, 도 5는 다른 실시 형태의 연성층에서 채용될 수 있는 Cu 입자의 형상을 개략적으로 나타낸 것이다. 이 경우, 도 2에 나타낸 바를 기준으로 하면, 하기의 설명에서 '길이' 방향은 도 2의 'L' 방향, '폭' 방향은 'W' 방향, '두께' 방향은 'T' 방향으로 정의될 수 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품(100)은 주요하게는 코일부(103)를 포함하는 바디(101)와 외부전극(111, 112)을 포함하는 구조이다.

바디(101)는 코일부(103)와 그 주변의 자성 물질을 포함한다. 이러한 자성 물질의 예로서, 페라이트 또는 금속 자성 입자가 수지에 충진 된 형태가 있다. 이 경우, 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. 또한, 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(101)는 이러한 페라이트나 금속 자성 입자가 에폭시 수지나 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지에 분산된 형태일 수 있다. 바디(101)의 두께는 적용되는 전자 기기에 따라 다를 수 있으며, 대략 500㎛ 내지 900㎛ 정도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 바디(101)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 수 있다. 또는, 금속 자성체 분말은 적어도 셋 이상의 평균 입경을 갖는 금속 자성체 분말이 충진된 것일 수 있다. 이 경우 서로 다른 크기의 금속 자성체 분말을 사용하여 압착함으로써, 자성체 수지 복합체를 가득 채울 수 있어 충진율을 높일 수 있다. 그 결과, 코일 부품의 용량 증대가 가능하다.

코일부(103)는 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 코일부(103)는 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다. 이 경우, 코일부(103)를 이루는 코일 패턴은 지지부재(102)의 양면 상에 각각 적층된 형태일 수 있으며, 지지부재(103)를 관통하는 도전성 비아를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 코일부(103)는 나선(spiral) 형상으로 형성될 수 있는데, 이러한 나선 형상의 최외곽에는 외부전극(111, 112)과의 전기적인 연결을 위하여 바디(101)의 외부로 노출되는 인출부(T)를 포함할 수 있다.

코일부(103)를 지지하는 지지부재(102)의 경우, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등으로 형성될 수 있다. 이 경우, 지지부재(102)의 중앙 영역에는 관통 홀이 형성될 수 있으며, 상기 관통 홀에는 자성 재료가 충진되어 코어 영역(C)을 형성할 수 있는데, 이러한 코어 영역(C)은 바디(101)의 일부를 구성한다. 이와 같이, 자성 재료로 충진된 형태로 코어 영역(C)을 형성함으로써 코어 전자부품(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 코일부(103)를 이루는 코일 패턴은 전기 전도성이 높은 금속 등의 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다. 이 경우, 박막 형상으로 제조하기 위한 바람직한 공정의 예로서, 전기 도금법을 이용할 수 있으며, 다만, 이와 유사한 효과를 보일 수 있는 것이라면 당 기술 분야에서 알려진 다른 공정을 이용할 수도 있을 것이다.

코일부(103)를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 공지의 포토 리소그래피 공법 및 도금 공법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 포토 리소그래피 공법은 포토 레지스트(photo resist)를 이용한 노광 및 현상을 이용하는 것일 수 있다. 또한, 도금 공법은 전해 동도금 또는 무전해 동도금 등을 이용하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 방법을 이용하는 도금 공법일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

외부전극(111, 112)은 바디(101)에 형성되어 코일부(103)와 연결되어 코일부(103)를 전자 기기 등과 전기적으로 연결시키는 역할을 하며, 본 실시 형태에서는 연성층(111a, 112a)을 포함하는 다층 구조를 이룬다. 구체적으로 외부전극(111, 112)은 연성층(111a, 112a)과 도금층(111b, 111c, 112b, 112c)을 포함하며, 도 3에 도시된 형태와 같이 바디(101) 표면으로부터 연성층(111a, 112a) 및 도금층(111b, 111c, 112b, 112c)의 순서로 배치될 수 있다.

본 실시 형태의 경우, 연성층(111a, 112a)은 도 4에 나타낸 바와 같이, 연성 물질로 이루어진 베이스(200) 및 이에 분산된 Cu 입자(201)를 포함하는 구조이다. 외부전극(111, 112)에 연성을 갖는 전극이 채용됨으로써 내부나 외부로부터의 충격이나 응력 등을 완화할 수 있다.

베이스(200)는 연성을 가지면서 Cu 입자를 수용할 수 있는 물질을 이용할 수 있으며, 예를 들어 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 그리고, 도 4에 도시된 형태와 같이 연성층(111a, 112a)에 포함되는 Cu 입자(201)는 플레이크 형상을 가질 수 있다. 여기서 플레이크 형상이란 폭보다 길이가 더 긴 3차원 입체 구조, 그리고 이와 유사한 구조를 의미한다. Cu 입자(201)를 플레이크 형상으로 채용함으로써 Cu 입자(201) 간의 연결성이 향상될 수 있으며 외부전극(111, 112)의 전기적 특성, 예컨대, 직류저항(R_dc)을 줄일 수 있다.

구체적으로, 도 6의 그래프에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발명자들의 실험 결과에 따르면 플레이크 형태의 Cu 입자(201)를 구비하는 연성층(111a, 112a)을 사용한 경우(실시 예)에는 Ag 입자를 사용한 경우(비교 예)와 비교하여 거의 동등한 수준의 전기적 특성을 확보할 수 있었다. 따라서, 본 실시 형태에서 제안하는 형태의 다층 구조 외부전극(111, 112)을 이용함으로써 우수한 전기적 특성을 확보하면서 공정상 경제성을 향상할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 변형 예와 같이, 연성층(111a, 112a)에 포함된 Cu 입자(201)의 표면에는 이와 다른 물질로 이루어진 코팅층(202)이 형성될 수 있다. 이러한 코팅층(202)은 연성층(111a, 112a)의 전기적 특성 향상 등을 위하여 제공될 수 있으며, 예를 들어, 전기전도성이 우수한 Ag를 이용하여 코팅층(202)을 형성할 수 있다.

한편, 도금층(111b, 111c, 112b, 112c)은 코일 부품(100)을 기판 등에 배치할 경우 솔더링 특성 등의 향상을 위하여 제공되며, 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도금층(111b, 111c, 112b, 112c)은 도 3에 도시된 형태와 같이 Ni층(111b, 112b)과 Sn층(111c, 112c)이 순차로 형성된 구조를 가질 수 있다.

본 명세서에서 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 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

1: 파워 인덕터
2: 고주파 인덕터
3: 통상의 비드
4: 고주파용 비드
5: 공통 모드 필터
100: 코일 부품
101: 바디
102: 지지부재
103: 코일부
111, 112: 외부전극
111a, 112a: 연성층
111b, 111c, 112b, 112c: 도금층
200: 베이스
201: Cu 입자
202: 코팅층

Claims

코일부를 포함하는 바디; 및
상기 코일부와 연결되며 연성층을 포함하는 외부전극;
을 포함하며,
상기 연성층은 연성 물질로 이루어진 베이스 및 상기 베이스에 분산된 Cu 입자를 포함하는 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 Cu 입자는 플레이크 형상을 갖는 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 베이스는 에폭시 수지로 이루어진 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 Cu 입자 표면에는 이와 다른 물질로 이루어진 코팅층이 형성된 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은 Ag로 이루어진 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 외부전극은 다층 구조를 갖는 코일 부품.
제6항에 있어서,
상기 외부전극은 도금층을 포함하며, 상기 바디 표면으로부터 상기 연성층 및 상기 도금층의 순서로 배치된 코일 부품.
제7항에 있어서,
상기 도금층은 Ni층과 Sn층을 포함하는 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 코일부는 상기 외부전극과 접속된 인출부를 포함하는 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 코일부를 지지하는 지지부재를 더 포함하는 코일 부품.