KR20190082736A - 코일 부품 - Google Patents

Abstract

본 개시는 지지 부재의 상면 및 하면에 각각 형성되는 상부 및 하부 코일과 상기 상부 및 하부 코일과 연결되는 외부전극을 포함하는 박막형 인덕터에 관한 것이다. 상기 지지 부재 중 서로 마주하며 상기 외부전극과도 서로 마주하는 제1 면 및 제2 면의 적어도 일부를 절단면으로 구성하여서, 상기 외부전극 내 메탈-수지 복합층을 포함하더라도 상기 지지 부재와 상기 외부전극 간의 접촉력이 저하되는 것을 방지하도록 한다.

Description

코일 부품 {COIL COMPONENT}

본 개시는 코일 부품에 관한 것이며, 구체적으로, 파워 인덕터에 관한 것이다.

코일 전자부품 중 하나인 인덕터는 저항, 커패시터와 더불어 전자회로를 이루어 노이즈를 제거하는 대표적인 수동소자로써, 전자기적 특성을 이용하여 커패시터와 조합하여 특정 주파수 대역의 신호를 증폭시키는 공진회로, 필터 회로 등의 구성에 사용된다.

최근, 비정질 메탈 혹은 결정질 메탈 재료를 사용하는 메탈계 파워 인덕터는 우수한 DC bias 특성 및 파워 컨버젼 효율 특성 때문에 모바일 기기에 확대 적용되고 있다. 향후에는 산업 및 전장 분야에도 메탈계 파워 인덕터가 점차 확대될 것으로 예상되므로 높은 신뢰성 수준을 만족하는 파워 인덕터가 요구되는 실정이다.

일본 특허공개공보 제1999-204337호

본 개시가 해결하고자 하는 여러 과제 중 하나는 내부 코일과 그와 연결되는 외부전극 사이의 접촉성을 개선하는 것이다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 부품은 지지 부재, 상기 지지 부재에 의해 지지되며 복수의 코일 패턴을 포함하는 내부 코일, 상기 내부 코일과 연결되며, 상기 내부 코일과 접촉하는 제1층 및 상기 제1 층 상에 배치되는 제2층을 포함하는 외부전극을 포함한다. 이 경우, 상기 제2 층은 전도성 물질과 수지의 복합층으로 구성된다. 또한, 상기 지지 부재는 상기 외부전극과 서로 마주하는 제1 면과 제2 면을 포함하는데, 상기 제1 면의 적어도 일부 또는 상기 제2 면의 적어도 일부 중 하나 이상은 절단면이다.

본 개시의 여러 효과 중 하나는 내부 코일과 외부 전극 사이의 접촉성의 개선을 통해 신뢰성이 개선되고, 낮은 Rdc 값을 가지는 효과를 동시에 갖는 코일 부품을 제공하는 것이다.

도1 은 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품의 개략적인 사시도이다.
도2 는 도1 의 I-I'선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도3 은 도2 의 A 영역에 대한 일 변형예에 따른 개략적인 단면도이다.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 개시의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 개시를 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 개시를 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.

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.

이하에서는 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품을 설명하되, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도1 은 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품의 개략적인 사시도이며, 도2 는 도1 의 I-I' 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.

도1 및 도2 를 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품 (100) 은 바디 (1) 와 상기 바디의 외부에 배치되는 외부전극 (21, 22) 을 포함한다.

바디 (1) 는 코일 부품의 외관을 나타내는데, 두께(T) 방향으로 서로 마주하는 상면 및 하면, 길이(L) 방향으로 서로 마주하는 제1 단면 및 제2 단면, 폭(W) 방향으로 서로 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하여, 실질적으로 육면체 형상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다,

상기 바디 (1) 는 자성 물질 (11) 을 포함하는데, 예를 들어, 페라이트 또는 금속계 연자성 재료가 충진되어 형성될 수 있다. 상기 페라이트로 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Zn-Cu계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Ba계 페라이트 또는 Li계 페라이트 등의 공지된 페라이트를 포함할 수 있다. 상기 금속계 연자성 재료로는, Fe, Si, Cr, Al, 및 Ni 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 합금일 수 있고, 예를 들어, Fe-Si-B-Cr 계 비정질 금속 입자를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속계 연자성 재료의 입경은 0.1 ㎛ 이상 20㎛ 이하일 수 있으며, 에폭시 수지 또는 폴리이미드 등의 고분자 상에 분산된 형태로 포함될 수 있다.

상기 바디 (1) 내에는 상기 자성 물질 (11) 에 의해 봉합되는 지지 부재 (12) 가 배치된다. 상기 지지 부재는 상기 지지 부재의 상면 또는 하면에 형성되는 내부 코일 (13) 을 보다 용이하게 형성하면서, 내부 코일을 적절히 지지하는 기능을 한다. 상기 지지 부재는 전체적으로 절연 특성을 갖는 박판 형태로 구성되는 것이 적절한데, 예를 들어, CCL 의 중앙 코어 내지 PCB 기판일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 지지 부재 (12) 의 두께 (이 경우, 지지 부재의 최대 두께를 의미한다) 는 상기 내부 코일을 지지할 수 있는 정도면 충분하며, 예를 들어, 약 60㎛ 정도인 것이 바람직하다. 다만, 활용 분야를 IT용 전자 부품 뿐 아니라 실제 사용 환경이 가혹한 산업용 혹은 전장용 제품군까지 확대시킬 것을 고려할 때, 약 100㎛ 의 두께를 가지는 지지 부재를 채용하는 것도 바람직하며, 아울러, 250℃ 이상 350℃ 이하의 Tg 로서, 상대적으로 높은 온도 범위의 Tg 특성을 가지는 지지 부재를 채용하는 것도 가능하다.

다음, 상기 지지 부재 (12) 의 상면과 하면에는 각각 상부 코일 (13a) 과 하부 코일 (13b) 이 배치되는데, 상기 상부 및 하부 코일이 전체적으로 내부 코일 (13) 을 형성하는 것이다. 상기 상부 및 하부 코일은 지지 부재에 형성된 비아 전극 (v) 을 통해 서로 전기적으로 연결되는데, 상기 지지 부재는 전도성 물질로 충진된 상기 비아 전극을 위한 홀 이외에 중앙부에 관통홀 (H) 을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 관통홀은 자성 물질로 충진되는데 이로써 코일 부품의 투자율이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 비아 전극은 복수 개로 구성될 수 있어, 그 구체적인 비아전극의 개수에는 제한이 없다. 상기 비아 전극을 복수 개로 구성하는 것은 비아의 오픈 불량을 방지하기 위한 방안으로서, 상기 비아 전극이 하나인 경우도 물론 전기적인 연결에 문제는 없으나, 비아 전극을 복수로 구성하는 경우에도 전기적 특성에 실질적 변화는 없으나 오픈 불량이 효과적으로 방지될 수 있다.

한편, 도1 및 도2 를 참조하면, 상기 지지 부재 (12) 는 외부전극 (21, 22) 와 마주하는 제1 면 (121) 과 제2 면 (122) 을 포함하는데, 상기 지지 부재의 제1 면 및/또는 제2 면은 절단면이다. 여기서, 상기 지지 부재의 제1 면 및/또는 제2 면이 절단면이라는 것은 본 개시의 코일 부품의 형성 중 박판 형태의 지지 부재로부터 적어도 일부분을 제거하는 공정을 필수적으로 포함시킨 것을 의미한다. 지지 부재의 적어도 일부를 제거하는 공정에 대한 구체적인 방식은 특정한 방식으로 한정되지 않으며, 예를 들어, CO₂ 레이저를 사용하여 지지 부재의 제1 면 및/또는 제2 면의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 그 결과, 제1 면 및/또는 제2 면은 지지 부재의 최대 두께에 비하여 그 두께가 얇으며, 각각이 제1 외부전극 및 제2 외부전극과 가까워질수록 점점 얇아지도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 지지 부재 (12) 의 제1 및 제2 면이 제거된 형상은 특별히 한정할 필요가 없으며, 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 도1 및 도2 에 도시된 것과 같이 길이 방향을 따라 일정한 비율로 지지 부재를 제거할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 오목한 곡선형 또는 볼록한 곡선형 등 적절히 변형 가능하다.

상기 지지 부재 (12) 의 제1 면 및/또는 제2 면을 절단면으로 구성하기 때문에 이와 마주하는 제1 외부전극 (21) 또는 제2 외부전극(22) 과 상기 지지 부재가 직접적으로 접하는 것이 방지될 수 있다. 이는, 제1 및 제2 외부전극 (21, 22) 의 최내측 면인 제1 층 (211, 221) 이 수지를 포함하지 않으며, 단일의 금속 또는 합금으로 구성되기 때문에, 상기 제1층과 상기 제1 층과는 상호 접합력이 크지 않은 재질 (절연 특성 재질)로 구성되는 지지 부재가 서로 직접적으로 접촉되어 상호 접착력이 열화되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 제1 층과, 상기 지지 부재의 제1 면 혹은 제2 면 사이에 이격되는 공간에는 자성 물질이 충진되는데, 상기 자성 물질로 인해 투자율이 향상될 수 있음은 물론이며, 상기 제1 면이 지지 부재와 직접적으로 접촉되지 않도록 할 수 있다.

또한, 상기 제1 면의 표면과 상기 제2 면의 표면은 절연 특성을 가지는 물질을 포함하는 절연층 (31) 이 배치된다. 종래 지지 부재의 길이 방향으로 서로 마주하는 양 단면으로는 별도의 절연층이 배치될 여지가 없다. 하지만, 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품은 지지 부재의 상면 및 하면에 코일을 모두 형성한 후 (예를 들어, 도금 공정), 중앙에 관통홀을 형성하는 것 뿐만 아니라 지지 부재의 제1 면과 제2 면을 형성시키기 때문에, 그에 연이어 적용되는 코일의 절연 공정시 지지 부재의 제1 면과 제2 면의 표면이 절연층으로 코팅될 수 있는 것이다. 그 구체적인 두께에는 전혀 제한이 없으며, 코일 패턴 상에 형성되는 절연 두께와 실질적으로 동일한 정도의 두께로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연층 (31) 의 구체적인 재질은 제한이 없으며, 예를 들어, 화학기상증착 공정을 통해 균일한 절연층을 도출할 수 있는 페릴렌 수지로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도2 에서 보여지듯이, 상기 절연층 (31) 은 코일 패턴 간 절연을 위한 절연층과 동일한 공정을 통해 형성되므로, 당연히 코일 패턴 간 절연을 위한 절연층으로서, 코일 패턴 상에 배치되는 절연층으로까지 연속적으로 연장되는 형태를 가진다.

또한, 상기 지지 부재의 제1 면 및 제2 면과 각각 마주하는 제1 및 제2 외부전극 (21, 22) 을 살펴보면, 상기 제1 및 제2 외부전극의 각각은 제1 층 (211, 221) 과 그 위로 배치되는 제2 층 (212, 222) 을 포함한다. 상기 제1 외부전극에 대한 설명은 상기 제2 외부전극에 그대로 적용될 수 있기 때문에, 설명의 편의를 위하여 제2 외부전극에 대한 별도의 설명은 생략한다. 상기 제1 외부전극 (21) 의 제1 층 (211) 및 제2 층 (212) 은 서로 상이한 특성의 재질로 구성된다. 상기 제1 층 및 제2 층 간의 가장 큰 차이는 제1 층은 수지 (resin) 를 포함하지 않는 반면, 제2 층은 전도성 물질이 분산된 수지를 포함한다는 것이다. 예를 들어, 상기 제1 층은 Cu 및/또는 Ni 을 포함하는 반면, 상기 제2 층은 은(Ag) -에폭시 복합체로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 제1 층을 상기 바디의 제1 단면 및 제2 단면 상에 각각 형성하는 방법에는 제한이 없으며, 당업자가 공정 요건 및 요구되는 특성값을 고려하여 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어, 도금 공정, 금속 페이스트를 도포하는 공정, 혹은 스퍼터링으로 증착하는 공정을 활용할 수 있다. 상기 제2 층은 구리-에폭시 복합체로 구성되기 때문에, 외부전극의 도전성 향상과 성형 특성 향상을 동시에 구현할 수 있도록 하는 반면, 자성 물질 혹은 내부 코일을 구성하는 도전성 물질과의 접합력은 상대적으로 낮아질 수 있다. 이 경우, 수지를 포함하지 않고 단일의 금속 혹은 합금으로만 구성된 제1 층을 제2 층과 바디 간의 버퍼층으로 개재시킴으로써, 바디와 외부전극 간의 접촉 신뢰성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 접촉 저항을 낮추는 효과도 발휘할 수 있다.

상기 제2 층은 상기 제1 층의 표면을 모두 감싸는 형태로 형성될 수 있으며, 제2 층의 표면으로는 제3 층 (213) 이 추가적으로 배치되어, Ni 및 Sn 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 제3 층은 코일 부품을 실장시 납땜 등을 용이하게 하기 위한 층으로 구성될 수 있다.

상기 지지 부재의 최대 두께 (Ts) 의 1/2 는 제1 및 제2 외부전극 각각의 제1 층 (211, 221) 의 최대 두께 (Te1,Te2) 의 이상의 값으로 제어되는 것이 바람직한데, 만약 제1 층의 최대 두께가 지지 부재의 최대 두께의 1/2 보다 큰 값을 갖는 경우, 제1층 뿐만 아니라 제2 층도 포함하는 외부전극의 두께를 얇게 할 수 없고, 결과적으로 코일 부품의 소형화를 달성할 수 없게 될 수 있다.

다음, 도3 은 도2 의 A 영역에 대한 일 변형예에 따른 개략적인 단면도이다. 도3 은 도2 와 대비하여 A 영역 내 지지 부재 (12') 의 제1 면 및 제2 면의 형태만 상이할 뿐 실질적으로 동일한 구성요소를 포함하기 때문에, 설명의 편의를 위하여 도2 의 코일 부품과 도3 의 코일 부품 간의 구성상 차이점 이외의 설명은 생략하며, 동일한 구성요소에 대하여 동일한 도면 부호를 사용한다. 또한, 지지 부재의 제1 면에 대한 설명은 제2 면에 대한 설명에 그대로 적용될 수 있으므로, 지지 부재의 제1 면만을 설명하며, 제2 면에 대한 별도의 설명은 생략한다.

도3 을 참조하면, 지지 부재 (12') 는 바디의 길이 방향을 기준으로 실질적으로 균일한 두께를 갖는데, 이는 도2 의 코일 부품에서 지지 부재 (12) 가 바디의 길이 방향을 기준으로 실질적으로 균일한 두께를 유지하다가 제1 면 및 제2 면이 바디의 길이 방향을 기준으로 점차적으로 얇아지도록 구성한 것과 구별된다. 상기 지지 부재 (12') 의 제1 면 (121') 이 형성하는 두께가 상기 지지 부재의 다른 위치에서 형성되는 지지 부재의 두께와 실질적으로 동일한 두께를 가지는 반면, 상기 지지 부재가 바디의 길이 방향으로 연장되는 총 길이가 상대적으로 짧다. 이는, 제1 면 (121') 이 내부 코일 (13) 의 인출 패턴과 그와 인접한 본체 패턴 등의 내부 코일의 복수의 코일 패턴과 실질적으로 수직하도록 형성되면서, 외부전극의 제1 층으로부터 소정 간격만큼 이격되도록 형성된 것을 의미한다. 상기 소정 간격은 당업자가 적절히 선택하여 지지 부재의 일부를 제거할 수 있는 것은 물론이지만, 잔존하는 지지 부재가 그에 의해 지지되는 내부 코일을 적절히 지지하면서, 지지 부재의 상면에 배치되는 상부 코일 (13a) 과 하면에 배치되는 하부 코일 (13b) 이 지지 부재 내의 비아전극에 의해서만 직접적으로 연결될 수 있도록 하는데 충분한 정도로 제거되어야 할 것이다.

상기의 설명을 제외하고 상술한 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품의 특징과 중복되는 설명은 여기서 생략하도록 한다.

전술한 코일 부품에 따를 경우, 적어도 한층으로서 메탈-수지 복합체 층을 포함하는 외부전극을 갖는 코일 부품에 있어서, 바디와 외부전극 간의 접착 신뢰성의 문제를 해결하면서도 외부전극의 전체적인 두께를 얇게 유지하여 소형화되는 전자부품의 추세에 부합할 수 있도록 한다.

본 개시는 상술한 실시 형태 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.

한편, 본 개시에서 사용된 "일 예"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일 예들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일예에서 설명된 사항이 다른 일예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

한편, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

100: 코일 부품
1: 바디
11: 자성 물질
12: 지지 부재
121, 122: 지지 부재의 제1 면 및 제2 면
13: 내부 코일
21, 22: 제1 및 제2 외부전극
31: 절연층

Claims (18)

1. 지지 부재;
   상기 지지 부재에 의해 지지되며, 복수의 코일 패턴을 포함하는 내부 코일; 및
   상기 내부 코일과 연결되며, 상기 내부 코일과 접촉하는 제1 층 및 제1 층 상에 배치된 제2 층을 포함하는 외부전극; 을 포함하고,
   상기 복수의 코일 패턴은 상기 제1 층과 직접 연결되는 인출 패턴을 포함하고,
   상기 지지 부재는 상기 복수의 코일 패턴을 지지하는 제1 지지부와, 상기 p1 지지부로부터 연장되어 상기 인출 패턴을 지지하는 제2 지지부를 포함하고,
   상기 제2 지지부는, 적어도 일부의 두께가 상기 제1 지지부의 두께보다 얇은, 코일 부품.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지 부재는 상기 외부전극과 서로 마주하는 제1 면 및 제2 면을 가지고, 상기 제1 면의 적어도 일부 및 상기 제2 면의 적어도 일부 중 하나 이상은 절단면으로 구성되는, 코일 부품.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 층은 단일의 금속 또는 합금으로 구성되는, 코일 부품.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 층은 전도성 물질과 수지의 복합층이며,
   상기 제2 층 내 포함되는 상기 수지는 에폭시 수지인, 코일 부품.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 지지 부재의 상기 절단면으로부터 상기 제1 층까지의 공간 내에는 자성 물질이 충진된, 코일 부품.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 지지 부재의 상기 절단면은 상기 제1 층과 인접한 방향으로 갈수록 더 많이 제거된, 코일 부품.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 절단면은 상기 인출 패턴의 상부 또는 하부 상에 배치되는, 코일 부품.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 절단면은 상기 인출패턴이 성장된 방향과 평행하고, 상기 지지 부재는 바디의 두께 방향을 기준으로 균일한 두께를 가지며, 상기 절단면은 상기 제1 층으로부터 소정의 간격만큼 이격된, 코일 부품.
   
9. 제2항에 있어서,
   상기 절단면의 적어도 일부 표면 상에는 절연특성을 가지는 절연층이 더 배치되는, 코일 부품.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 절연층은 복수의 코일 패턴 상까지 연속적으로 연장되는, 코일 부품.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층의 최대 두께는 상기 지지 부재의 최대 두께의 1/2 이하인 값을 가지는, 코일 부품.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 지지 부재 및 상기 내부 코일은 자성 물질에 의해 봉합되어 바디를 구성하는, 코일 부품.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 층은 상기 바디 내 자성 물질 또는 내부 코일로부터 소정 간격만큼 이격된, 코일 부품.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층은 수지를 포함하지 않는, 코일 부품.
    
15. 제1항에 있어서,
    상기 내부 코일은 상기 지지 부재의 상면에 배치되는 상부 코일과 상기 지지 부재의 하면에 배치되는 하부 코일을 포함하고, 상기 상부 및 하부 코일은 상기 지지 부재 내 형성된 하나 이상의 비아에 의해 전기적으로 연결되는, 코일 부품.
    
16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층과 상기 지지 부재는 일정 간격 이격되도록 배치되는, 코일 부품.
    
17. 제4항에 있어서,
    상기 제2 층의 표면 상에 제3 층이 더 포함되며, 상기 제3 층은 Ni 및 Sn 중 하나 이상을 포함하는, 코일 부품.
    
18. 제1항에 있어서,
    상기 제2 층은, Ni 및 Sn 중 하나 이상을 포함하는, 코일 부품.
    
    
    

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