KR20180013075A

KR20180013075A - 코일 부품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20180013075A
Application number: KR1020160096206A
Authority: KR
Inventors: 홍석일; 양주환; 유영석; 심원철
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-02-07
Also published as: KR102539127B1; US20180033535A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품의 제조 방법의 경우, 중앙에 관통홀을 가지며, 절연막에 의해 감싸진 코일을 포함하며, 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 가지는 코일부를 마련하는 단계; 자성체 입자를 포함하는 제1 및 제2 자성체 시트를 마련하는 단계; 상기 제1 자성체 시트를 상기 관통홀이 충전되도록 상기 코일부의 제1면에 압착하는 단계; 및 상기 제2 자성체 시트를 상기 코일부의 제2면에 압착하는 단계;를 포함한다.

Description

코일 부품 및 그 제조 방법{COIL COMPONENET AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 코일 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

코일 부품 중 하나인 인덕터(inductor)는 저항, 커패시터와 더불어 전자회로를 이루어 노이즈(Noise)를 제거하는 대표적인 수동소자이자 코일 부품으로써, 전자기적 특성을 이용하여 커패시터와 조합하여 특정 주파수 대역의 신호를 증폭시키는 공진회로, 필터(Filter) 회로 등의 구성에 사용된다.

최근 들어, 각종 통신 디바이스 또는 디스플레이 디바이스 등 IT 디바이스의 소형화 및 박막화가 가속화되고 있는데, 이러한 IT 디바이스에 채용되는 인덕터, 캐패시터, 트랜지스터 등의 각종 소자들 또한 소형화 및 박형화하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

이러한 소형화에도 불구하고 코일 부품에 요구되는 성능은 동일 또는 점차 높아지고 있는 추세이다. 코일 부품 중 하나인 인덕터에서는 용량, 직류중첩특성 및 손실 효율 등의 특성이 중요하게 다루어진다.

코일 부품의 특성을 향상시키기 위해, 코일을 다층으로 형성하게 된다. 코일이 다층으로 형성됨에 따라 코일부의 중심에 위치한 코어의 종횡비(Aspect ratio)가 증가하게 된다.

일반적으로 코어는 코일부의 중심에 관통홀을 형성하고, 그 관통홀을 자성 물질로 충전하는 방식으로 형성된다. 이러한 경우, 코어의 종횡비가 증가하게되면 관통홀에 충전이 어려워진다는 문제가 있다.

높은 종횡비로 인해, 관통홀에 자성체 입자가 균일하게 배치되지 않은 영역이 발생하는 경우, 코일 부품의 특성 감소가 발생하게 된다.

따라서, 코일 부품에 있어서 관통홀에 자성체 입자의 충전성을 향상시킬 방안이 필요한 실정이다.

한국 공개특허공보 제2016-0034802호

본 발명의 일 목적 중 하나는 코어에 자성체 입자가 균일하게 분포된 코일 부품 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 일 예를 통하여 신규한 코일 부품의 제조 방법을 제안하고자 하며, 구체적으로, 중앙에 관통홀을 가지며, 절연막에 의해 감싸진 코일을 포함하며, 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 가지는 코일부를 마련하는 단계; 자성체 입자를 포함하는 제1 및 제2 자성체 시트를 마련하는 단계; 상기 제1 자성체 시트를 상기 관통홀이 충전되도록 상기 코일부의 제1면에 압착하는 단계; 및 상기 제2 자성체 시트를 상기 코일부의 제2면에 압착하는 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명은 다른 실시 형태를 통하여 신규한 구조의 코일 부품을 제공하며, 구체적으로, 중앙에 관통홀을 가지며, 절연막에 의해 감싸진 코일을 포함하며, 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 가지는 코일부; 상기 관통홀에 배치되는 코어; 및 상기 코일부의 제1면에 배치되는 제1 커버부 및 상기 코일부의 제2면에 배치되는 제2 커버부;를 포함하고, 상기 제1 커버부 및 상기 코어는 제1 자성체 시트로 형성되며, 상기 제2 커버부는 제2 자성체 시트로 형성되고, 상기 제1 자성체 시트 및 상기 제2 자성체 시트가 접하는 면은 상기 코일부의 외측에 배치된다.

본 발명의 일 실시예에 코일 부품의 제조 방법은 코일 부품의 제조 방법은 종횡비가 높은 관통홀에 자성체 입자를 포함하는 자성체 시트를 압착하여 코어를 형성함에 있어서, 관통홀의 자성체 시트의 충전율을 향상시키고 코어에 자성체 입자가 균일하게 분산되어 코일 부품의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품은, 코일부의 상하부에 배치되는 자성체 시트의 접하는 면이 코일부의 외측에 배치되어 코어 내에 자성체가 연속적으로 배치되어 코일 부품의 성능 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예 중 다른 실시 형태의 코일 부품의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 코일 부품의 단면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예인 코일 부품의 제조 방법에 관한 플로우 차트를 도시한 것이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예인 코일 부품의 제조 방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.

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.

코일 부품

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품(100)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품(100)은 바디(110) 및 바디의 길이 방향의 양 단면에 배치되는 외부 전극(151, 152)을 포함한다.

바디(110)은 코일부(120)와 코일부(120)의 제1면(1) 및 제2면(2)에 각각 배치되는 제1 및 제2 커버부(111, 112)를 포함한다.

제1 및 제2 커버부(111, 112)은 자성체 시트를 압착하여 형성되기 때문에, 제1 및 제2 커버부(111, 112)으로 자속이 흐를 수 있다.

바디(110)는 코일 부품(100)의 외관을 이루며, 자기 특성을 나타내는 재료라면 제한되지 않고 이용될 수 있다.

자기 특성을 나타내는 재료로 페라이트 분말 또는 금속 자성체 분말이 이용될 수 있다.

페라이트 분말은 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Zn-Cu계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Ba계 페라이트 또는 Li계 페라이트 등일 수 있다.

금속 자성체 분말은 Fe, Si, Cr, Al 및 Ni로 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 페라이트 분말 또는 금속 자성체 분말의 입자 직경은 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있으며, 에폭시(epoxy) 수지 등의 열경화성 수지에 분산된 형태로 포함될 수 있다.

코일부(120)은 하나 이상의 층을 가지는 코일을 포함할 수 있다.

예를 들어, 코일부(120)는 제1 및 제2 코일(121a, 121b)를 포함할 수 있다.

코일부(120)가 제1 및 제2 코일(121a, 121b)을 포함하는 경우, 코일 부품(100)은 공통 모드 필터로 이용될 수 있다.

코일(121a, 121b)이 복수의 층을 가지는 경우, 서로 다른 층에 있는 코일은 필요에 따라 도전성 비아(미도시)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 코일(121a, 121b)의 일 단부는 바디(100)의 외부로 노출되어 외부 전극(151, 152)과 전기적으로 연결될 수 있다.

코일(121a, 121b)은 절연막(122)으로 피복 된다.

절연막(122)은 스크린 인쇄법, 포토레지스트(Photo Resist)의 노광 및 현상을 통한 공정 또는 스프레이(spray) 도포 공정 등의 방법으로 형성될 수 있다.

코일(121a, 121b)은 절연막(122)으로 피복되어 있기 때문에, 바디(110)를 구성하는 자성 물질과 전기적으로 절연될 수 있다.

코일(121a, 121b)은 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 형성될 수 있다. 코일(121a, 121b)는 도전성 페이스트를 자성 시트에 나선형으로 인쇄하여 형성되거나, 도금을 통해 형성될 수 있다.

코일부(120)의 중앙에는 코어(130)가 배치된다.

코어(130)는 코일부(120)의 제1면(1)으로부터 제2면(2)까지 관통하는 관통홀에 제1 자성체 시트가 충전되어 형성될 수 있다.

이때, 제1 자성체 시트는 제1 커버부(111)와 코어(130)를 형성하며, 제2 자성체 시트는 제2 커버부(112)를 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품의 경우, 제1 및 제2 자성체 시트가 접하는 면(140)이 코일부(120)의 외측에 배치될 수 있다.

도 1을 참조하면, 코일부(120)와 커버부(112)이 접하는 면의 위치를 A, 제1 및 제2 자성체 시트가 접하는 면(140)의 위치를 B라 할 때, 바디(110)의 중심부를 기준으로 B는 A보다 외측에 배치될 수 있다.

제1 및 제2 자성체 시트를 코일부(120)의 제1 및 제2면(1, 2)에 각각 압착하여 코어(130)를 형성하는 경우, 자성체 시트에 포함되는 자성체 입자와 수지의 유동성 차이로 인해 코어(130)의 내측에 자성체 입자가 균일하게 배치되지 않는 영역이 형성되는 문제가 있다.

하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품(100)은 제1 및 제2 자성체 시트가 접하는 면(140)이 코일부(120)의 외측에 배치되기 때문에, 코어(130)의 내측에서는 자성체 입자가 균일하게 배치된다.

도 2는 본 발명의 코일 부품(100)의 단면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.

도 2를 참조하면, 제1 자성체 시트 및 제2 자성체 시트가 접하는 면(140)ㅇl 코일부(120)의 외측에 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다.

특히, 코어(130)에 포함되는 자성체 입자가 코어(130)에 전체적으로 균일하게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품(100)은, 제1 및 제2 자성체 시트의 접하는 면(140)이 코일부(120)의 외측에 배치되도록 하여, 코어(130) 내에 자성체 입자가 불균일한 영역이 형성되는 것을 방지하여 코일 부품(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예 중 다른 실시 형태의 코일 부품(200)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

전술한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 형태에 포함되는 코어(230)는 코일부(220)의 제1면(1)으로부터 제2면(2) 방향으로 폭이 점점 좁아진다.

코일부(220)에 코어(230)를 형성하기 위한 관통홀을 형성할 때, 관통홀을 수직이 아닌, 제1면(1)으로부터 제2면(2) 방향으로 폭이 점점 좁아지도록 형성할 수 있다.

코어의 종횡비가 일정 값 이상으로 증가하면, 관통홀을 충전하여 코어를 형성하기 점점 어려워진다.

하지만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 코일 부품(200)과 같이 코어(230)를 제1면(1)으로부터 제2면(2) 방향으로 폭이 점점 좁아지도록 형성하는 경우, 관통홀에 자성 물질을 용이하게 충전할 수 있다.

코일 부품의 제조 방법

도 4는 본 발명의 다른 실시예인 코일 부품의 제조 방법에 관한 플로우 차트를 도시한 것이며, 도 5 내지 도 9은 본 발명의 다른 실시예인 코일 부품의 제조 방법의 각 단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 도 4와 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예인 코일 부품의 제조 방법을 설명하도록 한다.

먼저, 도 5와 같이 중앙에 관통홀(30`)을 가지며, 절연막(22)에 의해 감싸진 코일(21a, 21b)를 포함하고, 제1면(1) 및 제2면(2)을 가지는 코일부(20)를 마련하는 단계(S10)가 수행된다.

관통홀(30`)은 기계적 드릴 또는 레이저 드릴을 사용하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 레이저 드릴은 CO₂ 레이저 또는 YAG 레이저일 수 있다.

관통홀(30`)은 도 3과 같이, 코일부(20)의 제1면(1)으로부터 제2면(2) 방향으로 폭이 점점 좁아지는 제1 관통홀 및 코일부(20)의 제2면(2)으로부터 제1면(1) 방향으로 폭이 점점 좁아지는 제2 관통홀을 포함하는 것도 가능하다.

코일(21a, 21b)은 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등의 도전성 금속을 이용하여 형성할 수 있다. 코일(21a, 21b)을 형성하는 방법은 도전성 페이스트를 자성 시트에 인쇄하거나, 도금으로 코일(21a, 21b)을 형성한 후에 절연막(22)으로 코일(21a, 21b)을 봉지할 수 있다.

코일(21a, 21b)은 필요에 따라 복수의 층 또는 복수의 개수의 코일일 수 있다.

예를 들어, 코일 부품이 공통모드필터인 경우, 코일(21a, 21b)은 제1 코일(21a) 및 제2 코일(21b)을 포함할 수 있다.

절연막(22)은 스크린 인쇄법, 포토레지스트(Photo Resist)의 노광 및 현상을 통한 공정 또는 스프레이(spray) 도포 공정 등의 방법으로 형성될 수 있다.

코일부(20)를 마련하는 단계(S10)와 함께 또는 그 전·후에 제1 및 제2 자성체 시트(11`, 12`)를 마련하는 단계(S20)가 수행된다.

제1 및 제2 자성체 시트(11`, 12`)는 자성체 입자를 에폭시 수지 등에 분산시켜 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

자성체 입자로 페라이트 분말 또는 금속 자성체 분말이 이용될 수 있다.

상기 페라이트 분말 또는 금속 자성체 분말의 입자 직경은 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있다.

제1 및 제2 자성체 시트(11`, 12`)는 유동성이 좋고, 점성이 낮은 시트를 이용할 수 있다.

다음으로, 도 6과 같이, 제1 자성체 시트(11`)를 코일부(20)의 제1면(1)에 압착하여 관통홀(30`)을 완전히 충전하는 단계(S30)를 수행한다.

이 때, 제1 자성체 시트(11`)가 관통홀(30`)에 충전되어 코어(30)가 형성된다. 결과적으로, 제1 자성체 시트(11`)는 코어(30) 및 제1 커버부(11)가 된다.

그 후, 도 8과 같이, 제2 자성체 시트(12`)를 코일부(20)의 제2면에 압착하는 단계(S40)가 수행된다. 결과적으로, 제2 자성체 시트(12`)는 제2 커버부(12)가 된다.

다만, 제1 자성체 시트(11`)를 코일부(20)의 제1면(1)에 압착한 뒤, 제2 자성체 시트(12`)를 코일부(20)의 제2면(2)에 압착하기 전에 코일부(20)의 제2면(2)을 식각하는 단계를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 자성체 시트(11`)를 코일부(20)의 제1면(1)에 압착한 뒤, 제1 커버부(11)가 부착된 코일부(20)를 뒤집은 뒤, 코일부(20)의 제2면(2)을 식각한다.

도 6을 참조하면, 코일부(20)의 제2면을 t 만큼 식각하여 관통홀(30`)에 충전된 제1 자성체 시트(11`)가 코일부(20)의 식각된 면으로 돌출되도록 할 수 있다.

이러한 코일부(20)의 제2면에 대한 식각 공정을 통해, 코일부(20)의 제2면으 조도가 증가하여 결합기가 추가로 형성되기 때문에, 코일부(20)와 제2 자성체 시트(12`)의 접합력이 증가할 수 있다.

제1 자성체 시트(11`)를 관통홀(30`)에 충전할 때, 자성체 입자와 수지의 유동성 차이로 인해 관통홀(30`)에 충전된 제1 자성체 시트(11`)의 끝부분에 자성체 입자가 고르게 배치되지 않은 영역이 형성하게 된다. 이러한, 자성체 입자가 고르게 배치되지 않은 영역은 코일부(20)의 제2면에 대한 식각 공정을 통해 제거되어 코어(30)와 커버부(11, 12)에 자성체 입자가 균일하게 배치될 수 있다.

마지막으로, 외부 전극(51, 52)을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.

외부 전극(51, 52)은 딥핑(dipping) 또는 스퍼터링 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

종래의 자성체 페이스트를 이용하는 경우와 비교하여, 본 발명의 다른 실시예의 코일 부품의 제조 방법은 재료 원가가 저렴하고 공정이 간편하다는 장점이 있다.

다만, 자성체 시트를 이용하는 경우에는 관통홀(30`)의 충전시 충전성이 떨어진다는 문제가 있다. 특히, 관통홀(30`)의 종횡비가 증가하는 경우, 자성체 시트를 이용한 관통홀(30`)의 충전성은 더욱 감소하게 된다.

하지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 부품의 제조 방법은, 제1 자성체 시트(11`)를 코일부(20)의 제1면에 압착하여 관통홀(30`)을 충전하기 때문에 관통홀(30`)의 충전성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 코어(30)에 자성체 입자가 균일하게 배치되도록 할 수 있어, 본 발명의 다른 실시예의 코일 부품의 제조 방법으로 제조된 코일 부품의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 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.

100: 코일 부품
110: 바디
120: 코일부
121a, 121b: 코일
122: 절연막
130: 코어
140: 제1 자성체 시트와 제2 자성체 시트가 접하는 면
151, 152: 외부 전극

Claims

중앙에 관통홀을 가지며, 절연막에 의해 감싸진 코일을 포함하며, 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 가지는 코일부를 마련하는 단계;
자성체 입자를 포함하는 제1 및 제2 자성체 시트를 마련하는 단계;
상기 제1 자성체 시트를 상기 관통홀이 충전되도록 상기 코일부의 제1면에 압착하는 단계; 및
상기 제2 자성체 시트를 상기 코일부의 제2면에 압착하는 단계;를 포함하는 코일 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 자성체 시트를 상기 코일부의 제1면에 압착하는 단계를 수행한 후에,
상기 코일부의 제2면을 식각하는 단계;를 더 포함하는 코일 부품의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 코일부의 제2면을 식각하는 단계는,
상기 관통홀에 충전된 상기 제1 자성체 시트가 상기 코일부의 식각된 면으로부터 돌출되도록 수행되는 코일 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 자성체 시트와 상기 제2 자성체 시트가 접하는 면은 상기 코일부의 외측에 배치되는 코일 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 관통홀은 상기 코일부의 제1면에서의 폭이 상기 코일부의 제2면에서의 폭보다 큰 코일 부품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 코일은 제1 및 제2 코일로 구성되는 코일 부품의 제조 방법.
중앙에 관통홀을 가지며, 절연막에 의해 감싸진 코일을 포함하며, 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 가지는 코일부;
상기 관통홀에 배치되는 코어; 및
상기 코일부의 제1면에 배치되는 제1 커버부 및 상기 코일부의 제2면에 배치되는 제2 커버부;를 포함하고,
상기 제1 커버부 및 상기 코어는 제1 자성체 시트로 형성되며, 상기 제2 커버부는 제2 자성체 시트로 형성되고,
상기 제1 자성체 시트 및 상기 제2 자성체 시트가 접하는 면은 상기 코일부의 외측에 배치되는 코일 부품.
제7항에 있어서,
상기 제1 자성체 시트는 상기 코일부의 제2면으로부터 돌출되는 코일 부품.
제7항에 있어서,
상기 코어는 상기 코일부의 제1면에서의 폭이 상기 코일부의 제2면에서의 폭보다 큰 코일 부품.
제7항에 있어서,
상기 코일은 제1 및 제2 코일을 포함하는 코일 부품.