KR20180070202A - 복합 전자 부품 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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이광직
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서정욱
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 소자부 및 소자부의 상부에 배치되는 ESD 보호부를 포함하고, 상기 ESD 보호부는, 그 사이에 간극이 배치되는 제1 및 제2 방전 전극, 상기 제1 및 제2 방전 전극의 사이에 배치되는 방전층 및 상기 방전층의 상부를 덮도록 배치되며, 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층을 포함하는 복합 전자 부품에 관한 것이다.

Description

복합 전자 부품 및 그의 제조 방법{COMPLEX ELECTRONIC COMPONENT AND MENUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 복합 전자 부품 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연 특성이 우수한 복합 전자 부품 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 휴대용 전자기기에서 전도성을 가지는 금속 소재의 케이스를 이용하는 경향이 높아지고 있으며, 이에 따라 전자기기의 내부 및 외부에의 전기적 충격을 차단의 필요성이 높아지고 있다.
특히, 심미성 및 강도 향상 등의 목적으로 인해 휴대용 전자기기의 전면을 금속 프레임을 이용하여 제조하는 경우가 증가하고 있는데, 외부의 정전기(ESD; Electrostatic discharge)로 인한 내부의 전자 부품 보호 또는 내부의 전원으로 인한 사용자의 감전을 방지하기 위한 수단의 필요성이 더욱 높아지고 있는 실정이다.
하지만, 휴대용 전자기기의 소형화 및 집적화로 인해, 별도의 ESD 보호 소자 또는 감전 보호 소자를 배치하기 어려워지고 있다.
한편, 휴대용 전자기기의 내전압 신뢰성을 확보하기 위하여 커먼모드필터(CMF) 등의 소형 칩에 ESD 보호 기능이 내장되고 있다.
하지만, 점점 소형화되고 있는 칩의 체적에 ESD 보호부를 추가로 내장하면서 커먼모드필터(CMF) 자체 특성 구현 및 신뢰성 확보가 어려워지고 있으며, 특히 절연 특성에서 문제가 되고 있다.
일본 공개특허공보 특개 2012-033976호
본 발명의 일 목적은 절연 특성이 우수한 복합 전자 부품 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적 중 하나는 이러한 절연 특성이 우수한 ESD 보호부를 가지는 복합 전자 부품을 효율적으로 얻을 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 복합 전자부품은 소자부 및 소자부의 상부에 배치되는 ESD 보호부를 포함하고, 상기 ESD 보호부는, 그 사이에 간극이 배치되는 제1 및 제2 방전 전극, 상기 제1 및 제2 방전 전극의 사이에 배치되는 방전층 및 상기 방전층의 상부를 덮도록 배치되며, 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층을 포함한다.
또한, 본 발명은 다른 실시 형태에 따르면 소자부를 마련하는 단계, 상기 소자부의 상부에 배치되며, 그 사이에 간극을 가지는 제1 및 제2 방전 전극을 형성하는 단계, 상기 간극에 방전층을 형성하는 단계 및 상기 방전층 상에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 이중층의 절연 필름을 도포하는 단계를 포함하는 복합 전자 부품의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품의 경우, ESD 보호부의 방전층 상부에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층 특히, 상기 절연 이중층은 상기 자성체층에 접하는 제1 절연층과 상기 방전층에 접하는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연층은 제2 절연층보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 크도록 함으로써, 누설 전류 패스 (Leakage Current Path) 형성을 지연하는 효과가 있어, 복합 전자부품의 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 I-I`에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품 중 ESD 보호부의 단면 구조를 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 전자 부품의 제조 방법의 플로우 차트를 개략적으로 도시한 것이다.
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.
본 발명의 복합 전자 부품의 소자부는 공통 모드 필터, 커패시터, 인덕터 또는 써미스터일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다만, 본 발명은 설명의 명확성을 위해, 공통 모드 필터를 예를 들어 설명하도록 한다.
복합 전자 부품
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품의 사시도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 I-I`에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 도 1 및 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품의 구조에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 복합 전자 부품은 기판(110) 및 필터부(120)를 가지는 소자부와 ESD 보호부(130)를 포함한다.
먼저, 소자부의 구조에 대하여 설명하도록 한다. 소자부가 공통 모드 필터인 경우, 기판(110)의 상부에 배치되는 필터부(120)에는 제1 코일(121) 및 제2 코일(122)을 포함된다.
기판(110)은 자성체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 페라이트 기판일 수 있다.
기판(110)의 상부에는 필터부(120)가 배치된다.
필터부(120)는 제1 코일(121) 및 제2 코일(122)를 포함할 수 있다.
제1 코일(121)은 제1-1 코일(121a) 및 제1-2 코일(121b)가 서로 도전성 비아를 통해 연결되어 형성될 수 있으며, 제2 코일(122)는 제2-1 코일(122a) 및 제2-2 코일(122b)이 서로 도전성 비아를 통해 연결되어 형성될 수 있다.
즉, 복합 전자 부품의 외측에 배치되는 제1 및 제3 소자용 외부 전극(161, 163)은 제1 코일(121)과 전기적으로 연결되고, 제2 및 제4 소자용 외부 전극(162, 164)는 제2 코일(122)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이 연결된 각각의 코일에 의해 인덕턴스와 캐패시턴스를 가지게 되고, 이를 이용하여 공통 모드 신호의 노이즈를 감쇠할 수 있다.
이러한 공통 모드 필터에 일시적으로 과전압이나 정전기로 인한 전류가 흐르는 경우에는 공통 모드 필터가 파괴되는 문제가 발생할 수 있어 이를 대비할 수 있는 장치 또는 구성이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품은 소자부의 상부에 ESD 보호부가 배치되기 때문에 과전압이나 정전기로 인한 전류에 대한 내구성이 높아 복합 전자 부품의 신뢰성이 향상될 수 있다.
ESD 보호부(130)는 소자부의 상부, 즉 필터부(120)의 상부에 배치된다.
ESD 보호부(130)는 필터부(120)의 상부에 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)을 도전성 페이스트를 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)은 동일 평면상에 서로 사이에 간극을 두고 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)은 각각 제1 및 제2 ESD 보호부용 외부 전극(171, 172)과 전기적으로 연결된다. 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)의 두께는 12 내지 18 ㎛일 수 있다.
제1 및 제2 방전 전극(131, 132)의 사이에는 방전층(135)이 배치된다.
도 3은 도 2의 A 영역을 확대한 확대 단면도이다.
도 3을 참조하면, 방전층(135)은 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)의 단부를 덮도록 배치될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 방전층(135)이 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)의 단부를 덮고 있기 때문에 제1 및 제2 방전 전극(131, 132) 및 방전층(135)을 통해 과전압 또는 정전기를 가지는 전류가 흐르는 경우에도 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)의 단부의 모서리에 전계가 집중되는 현상을 방지하여 복합 전자 부품의 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 방전층(135)은 도전성 금속 분말과 수지의 복합체로써, 일정 전압 이하에서는 절연체로서 작동하나 과전압 또는 정전기가 발생한 경우에는 도전성 금속 분말이 전류가 흐를 수 있는 경로를 제공하여 과전압 또는 정전기가 소자부로 흐르지 않도록 유도하는 역할을 수행하게 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 방전층(135)의 상부를 덮도록 배치되며, 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층(136)을 포함한다.
상기 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층(136)의 상부에는 상기 소자부의 커버 영역인 자성체층(180)이 배치될 수 있다.
상기 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층(136)은 상기 자성체층(180)에 접하는 제1 절연층(136a)과 상기 방전층(135)에 접하는 제2 절연층(136b)을 포함하며, 상기 제1 절연층(136a)은 제2 절연층(136b)보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 크다.
종래 ESD 보호부의 경우, 제1 및 제2 방전 전극의 사이에 에폭시 수지에 도전성 금속 분말을 포함하는 방전층을 형성하고 그 상부에 절연 필름을 배치하여 절연 특성을 향상시키려 하였다. 방전층은 평소에는 절연층으로 작동하지만, 과전압 또는 정전기가 발생한 경우에는 전류가 흐를 수 있는 통로를 제공하게 된다.
하지만, 단일층으로 구성된 절연층으로는 절연 특성을 향상시키는데 한계가 있었다.
이러한 절연 특성은 절연층의 절연 파괴 전압(BDV) 값 및 그 두께에 따라 결정될 수 있는 특성으로서, 커먼모드필터(CMF) 자체 특성을 구현하고, 신뢰성도 확보함과 동시에 이러한 절연 특성을 향상시키는데에는 문제가 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품의 ESD 보호부(130)는 제1 및 제2 방전 전극(131, 132)의 사이에 방전층(135)이 배치되고, 방전층(135)을 덮도록 배치되는 절연층이 종래와 달리 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층(136)으로 함으로써, 누설 전류 패스 (Leakage Current Path) 형성을 지연하는 효과가 있어, 복합 전자부품의 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 자성체층(180)에 접하는 제1 절연층(136a)이 상기 방전층(135)에 접하는 제2 절연층(136b)보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 크도록 배치함으로써, 누설 전류 패스 (Leakage Current Path)가 상부 자성체층까지 도달하는 것을 막아 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 방전층(135)에 접하는 제2 절연층(136b)은 종래에 적용되고 있는 절연 필름을 사용하여 형성될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 자성체층(180)에 접하는 제1 절연층(136a)은 제2 절연층(136b)보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 크도록 조절될 필요가 있으며, 포함되는 실리카의 함량을 조절함으로써 절연 파괴 전압(BDV) 값을 조절할 수 있다.
특히, 제2 절연층(136b)이 실리카의 함량을 더 포함하도록 조절함으로써, 절연 파괴 전압(BDV) 값은 더 크게 될 수 있다.
이와 같이, ESD 보호부(130)의 방전층(135) 상부에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층(136) 특히, 상기 절연 이중층(136)은 상기 자성체층(180)에 접하는 제1 절연층(136a)과 상기 방전층(135)에 접하는 제2 절연층(136b)을 포함하며, 상기 제1 절연층(136a)은 제2 절연층(136b)보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 크도록 함으로써, 누설 전류 패스 (Leakage Current Path) 형성을 지연하는 효과가 있어, 복합 전자부품의 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 절연층(136a)의 두께는 3 내지 10 μm 일 수 있다.
상술한 바와 같이 복합 전자부품 중 ESD 보호부(130)의 절연 특성은 방전층(135)의 상부에 배치되는 절연층의 두께에 따라 결정될 수 있는 특성으로서, 특히, 커먼모드필터(CMF) 자체 특성을 구현하고, 신뢰성도 확보함과 동시에 이러한 절연 특성을 향상시키기 위해서, 상기 제1 절연층(136a)은 일정 두께를 확보하여야 한다.
구체적으로, 상기 제1 절연층(136a)의 두께는 3 내지 10 μm 를 가짐으로써, 누설 전류 패스 (Leakage Current Path) 형성을 지연하는 효과가 있어, 복합 전자부품의 절연 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 절연층(136a)의 두께가 3 μm 미만일 경우에는 누설 전류 (Leakage Current) 값이 요구되는 스펙을 초과하게 되어 절연 특성에 문제가 생길 수 있다.
한편, 상기 제1 절연층(136a)의 두께가 10 μm 를 초과하는 경우에는 누설 전류 (Leakage Current) 값은 낮으나, 커먼모드필터(CMF) 자체 특성 및 신뢰성을 구현하는데 문제가 생길 수 있다.
아래 표 1은 상기 제1 절연층(136a)의 두께에 따른 누설 전류 (Leakage Current) 값을 비교한 표이다.
요구되는 누설 전류 (Leakage Current) 값의 스펙은 13.5 μA 이하이며, 더욱 바람직하게는 10.5 μA 이하이다.
제1 절연층의 두께 (μm) 0 3 5 7 10
누설 전류 (Leakage Current)
(μA)
15.5
13.1
10.4
9.2
7.5
상기 표 1을 참조하면, 제1 절연층(136a)의 두께가 3 μm 미만으로서 0 μm 즉, 제1 절연층(136a)을 도입하지 않은 경우에는 누설 전류 (Leakage Current) 값이 요구되는 스펙보다 높은 15.5 μA이며, 제1 절연층(136a)의 두께가 3 μm 내지 10 μm의 범위에서 누설 전류 (Leakage Current) 값이 요구되는 스펙을 만족하는 것을 알 수 있다.
특히, 제1 절연층(136a)의 두께가 5 μm 이상일 경우 바람직한 절연 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 전자 부품 중 ESD 보호부의 단면 구조를 촬영한 사진이다.
도 4를 참조하면, 방전층(135) 상부에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층(136) 특히, 상기 절연 이중층(136)은 상기 자성체층(180)에 접하는 제1 절연층(136a)과 상기 방전층(135)에 접하는 제2 절연층(136b)을 포함하는 구조를 나타내고 있다.
복합 전자 부품의 제조 방법
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 전자 부품의 제조 방법의 플로우 차트를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 전자 부품의 제조 방법은 소자부를 마련하는 단계(S10), 상기 소자부의 상부에 배치되며, 그 사이에 간극을 가지는 제1 및 제2 방전 전극을 형성하는 단계(S20), 상기 간극에 방전층을 형성하는 단계(S30) 및 상기 방전층 상에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 이중층의 절연 필름을 도포하는 단계(S40)를 포함한다.
먼저, 소자부를 마련하는 단계(S10)를 수행한다. 소자부를 마련하는 단계(S10)는 일반적으로 공통 모드 필터를 제조하는 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 다만, 소자부를 마련하는 단계(S10)는 완벽하게 완성된 소자를 의미하는 것이 아니라 소자로서 구동할 수 있는 기초적인 단계를 완료한 것을 의미한다.
다음, 소자부의 상부에 제1 및 제2 방전 전극을 형성하는 단계(S20)를 수행한다. 제1 및 제2 방전 전극을 형성하는 단계(S20)는 도전성 페이스를 인쇄하여 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 및 제2 방전 전극을 형성하는 단계(S20)에 있어서, 제1 및 제2 방전 전극의 사이에 간극이 형성되도록 한다.
제1 및 제2 방전 전극을 형성한 후에, 제1 및 제2 방전 전극의 사이의 간극에 방전층을 형성하는 단계(S30)를 수행한다. 방전층은 전도성 고분자를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 도전성 분말과 에폭시 수지를 혼합한 복합체일 수도 있다. 상기 전도성 고분자는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 실리콘(Silicone)계 수지일 수 있다.
다음으로, 상기 방전층 상에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 이중층의 절연 필름을 도포하는 단계(S40)가 수행된다.
상기 방전층 상부에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 이중층의 절연 필름은, 그 상부에 배치되는 자성체층에 접하는 제1 절연 필름과 상기 방전층에 접하는 제2 절연 필름을 포함하며, 상기 제1 절연 필름은 제2 절연 필름보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 큰 특징을 갖는다.
상기 방전층에 접하는 제2 절연 필름은 종래에 적용되고 있는 절연 필름을 사용하여 형성될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
다음으로, 상기 자성체층에 접하는 제1 절연 필름은 제2 절연 필름보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 크도록 조절될 필요가 있으며, 포함하는 실리카의 함량을 조절함으로써 절연 파괴 전압(BDV) 값을 조절할 수 있다.
특히, 제2 절연 필름이 실리카의 함량을 더 포함하도록 조절함으로써, 절연 파괴 전압(BDV) 값은 더 크게 될 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.
110: 기판
120: 필터부
130: ESD 보호부
131, 132: 방전 전극
135: 방전층
136: 절연 이중층
161, 162, 163, 164: 소자용 외부 전극
171, 172: ESD 보호부용 외부 전극

Claims (10)

  1. 소자부 및 소자부의 상부에 배치되는 ESD 보호부를 포함하고,
    상기 ESD 보호부는,
    그 사이에 간극이 배치되는 제1 및 제2 방전 전극;
    상기 제1 및 제2 방전 전극의 사이에 배치되는 방전층; 및
    상기 방전층의 상부를 덮도록 배치되며, 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 절연 이중층;을 포함하는 복합 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 이중층 상부에는 상기 소자부의 커버 영역인 자성체층이 배치된 복합 전자 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연 이중층은 상기 자성체층에 접하는 제1 절연층과 상기 방전층에 접하는 제2 절연층을 포함하며,
    상기 제1 절연층은 제2 절연층보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 큰 복합 전자 부품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 절연층의 두께는 3 내지 10 μm 인 복합 전자 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소자부는 공통 모드 필터인 복합 전자 부품.
  6. 소자부를 마련하는 단계;
    상기 소자부의 상부에 배치되며, 그 사이에 간극을 가지는 제1 및 제2 방전 전극을 형성하는 단계;
    상기 간극에 방전층을 형성하는 단계; 및
    상기 방전층 상에 절연 파괴 전압(BDV) 값이 서로 상이한 이중층의 절연 필름을 도포하는 단계;를 포함하는 복합 전자 부품의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    이중층의 절연 필름 상부에는 상기 소자부의 커버 영역인 자성체층이 배치된 복합 전자 부품의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이중층의 절연 필름은 상기 자성체층에 접하는 제1 절연 필름과 상기 방전층에 접하는 제2 절연 필름을 포함하며,
    상기 제1 절연 필름은 제2 절연 필름보다 절연 파괴 전압(BDV) 값이 더 큰 복합 전자 부품의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 절연 필름의 두께는 3 내지 10 μm 인 복합 전자 부품의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 소자부를 마련하는 단계는 공통 모드 필터를 제작하는 단계인 복합 전자 부품의 제조 방법.
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