KR20190106620A - 코일 부품 - Google Patents
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Abstract
코일 부품이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 코일 부품은, 일 방향으로 서로 마주한 일면과 타면 및 일면과 타면을 연결하는 복수의 벽면을 가지고 금속 자성 분말을 포함하는 바디, 바디에 매설되고 일 방향을 축으로 적어도 하나의 턴(turn)을 형성하고 양 단부가 바디의 복수의 벽면 중 서로 마주한 바디의 양 단면으로 각각 노출된 코일부, 바디의 일면에 서로 이격 배치되고 코일부와 연결되는 제1 및 제2 외부전극, 바디의 타면 상에 배치된 캡부와 바디의 복수의 벽면 상에 각각 배치된 측벽부를 포함하는 차폐층, 및 바디와 차폐층 사이에 배치되고 전기 절연성 물질을 포함하는 단락방지층을 포함한다.
Description
본 발명은 코일 부품에 관한 것이다.
코일 부품 중 하나인 인덕터(inductor)는 저항(Resistor) 및 커패시터(Capacitor)와 더불어 전자기기에 이용되는 대표적인 수동전자부품이다.
전자기기가 점차 고성능화되고 작아짐에 따라 전자기기에 이용되는 전자부품은, 그 수가 증가하고 소형화되고 있다.
상술한 이유로, 전자부품의 EMI(Electro Magnetic Interference)와 같은 노이즈 발생원을 제거하는 것에 대한 요구가 점점 증가하고 있다.
현재의 일반적인 EMI 차폐기술은, 전자부품을 기판에 실장한 후 실드캔(Shield Can)으로 전자부품과 기판을 동시에 둘러싸고 있다.
본 발명의 목적은 누설자속을 저감할 수 있는 코일 부품을 제공하기 위함이다.
또한, 누설자속을 저감하면서도 부품 특성을 실질적으로 유지할 수 있는 코일 부품을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일 방향으로 서로 마주한 일면과 타면 및 일면과 타면을 연결하는 복수의 벽면을 가지고 금속 자성 분말을 포함하는 바디, 바디에 매설되고 일 방향을 축으로 적어도 하나의 턴(turn)을 형성하고 양 단부가 바디의 복수의 벽면 중 서로 마주한 바디의 양 단면으로 각각 노출된 코일부, 바디의 일면에 서로 이격 배치되고 코일부와 연결되는 제1 및 제2 외부전극, 바디의 타면 상에 배치된 캡부와 바디의 복수의 벽면 상에 각각 배치된 측벽부를 포함하는 차폐층, 및 바디와 차폐층 사이에 배치되고 전기 절연성 물질을 포함하는 단락방지층을 포함하는 코일 부품을 제공한다.
본 발명에 따르면 코일 부품의 누설자속을 저감할 수 있다.
또한, 코일 부품의 누설자속을 저감하면서도 부품 특성을 실질적으로 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 II-II'선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 코일 부품의 단면을 나타내는 도면으로, 도 1의 I-I'단면에 대응되는 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 코일 부품의 단면을 나타내는 도면으로, 도 1의 I-I'단면에 대응되는 도면.
도 2는 도 1의 I-I'선을 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 II-II'선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 코일 부품의 단면을 나타내는 도면으로, 도 1의 I-I'단면에 대응되는 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 코일 부품의 단면을 나타내는 도면으로, 도 1의 I-I'단면에 대응되는 도면.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서, L 방향은 제1 방향 또는 길이 방향, W 방향은 제2 방향 또는 폭 방향, T 방향은 제3 방향 또는 두께 방향으로 정의될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
전자 기기에는 다양한 종류의 전자 부품들이 이용되는데, 이러한 전자 부품 사이에는 노이즈 제거 등을 목적으로 다양한 종류의 코일 부품이 적절하게 이용될 수 있다.
즉, 전자 기기에서 코일 부품은, 파워 인덕터(Power Inductor), 고주파 인덕터(HF Inductor), 통상의 비드(General Bead), 고주파용 비드(GHz Bead), 공통 모드 필터(Common Mode Filter) 등으로 이용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 코일 부품을 설명하되, 편의상 코일 부품이 파워 인덕터(Power Inductor)인 것을 예를 들어 설명하지만, 이러한 설명이 인덕터 부품 이외의 코일 부품이 본 발명의 범위에서 제외되는 것을 의미하는 것은 아니다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선을 따른 단면을 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1의 II-II'선을 따른 단면을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 코일 부품(1000)은 바디(100), 코일부(200), 제1 및 제2 외부전극(300, 400), 차폐층(500) 및 단락방지층(600)을 포함하고, 커버층(700), 내부절연층(IL) 및 절연막(IF)을 더 포함할 수 있다.
바디(100)는 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)의 외관을 이루고, 내부에 코일부(200)를 매설한다.
바디(100)는, 전체적으로 육면체의 형상으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 예시적으로 바디(100)가 육면체의 형상인 것을 전제로 본 발명의 실시예를 설명한다. 하지만, 이러한 설명이 육면체 이외의 형상으로 형성된 바디를 포함하는 코일 부품을 본 실시예의 범위에서 제외하는 것은 아니다.
바디(100)는, 길이 방향(L)으로 서로 마주보는 제1 면과 제2 면, 폭 방향(W)으로 서로 마주보는 제3 면과 제4 면, 두께 방향(T)으로 마주보는 제5 면 및 제6 면을 포함한다. 각각 바디(100)의 제5 면과 제6 면을 연결하는 바디(100)의 제1 내지 제4 면은 바디(100)의 벽면에 해당한다. 이하에서, 바디(100)의 제1 및 제2 면은 바디(100)의 양 단면으로, 바디(100)의 제3 및 제4 면은 바디의 양 측면으로 설명될 수 있다.
바디(100)는, 예시적으로, 후술할 외부전극(300, 400), 단락방지층(600), 차폐층(500) 및 커버층(700)이 형성된 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)이 2.0mm의 길이, 1.2mm의 폭 및 0.65mm의 두께를 가지도록 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바디(100)는, 자성 물질과 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 바디는 자성 물질이 수지에 분산된 자성 복합 시트를 하나 이상 적층하여 형성될 수 있다.
자성 물질은 페라이트 또는 금속 자성 분말일 수 있다.
페라이트는, 예로서, Mg-Zn계, Mn-Zn계, Mn-Mg계, Cu-Zn계, Mg-Mn-Sr계, Ni-Zn계 등의 스피넬형 페라이트, Ba-Zn계, Ba-Mg계, Ba-Ni계, Ba-Co계, Ba-Ni-Co계 등의 육방정형 페라이트류, Y계 등의 가닛형 페라이트 및 Li계 페라이트 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
금속 자성 분말은, 철(Fe), 실리콘(Si), 크롬(Cr), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 나이오븀(Nb), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속 자성 분말은, 순철 분말, Fe-Si계 합금 분말, Fe-Si-Al계 합금 분말, Fe-Ni계 합금 분말, Fe-Ni-Mo계 합금 분말, Fe-Ni-Mo-Cu계 합금 분말, Fe-Co계 합금 분말, Fe-Ni-Co계 합금 분말, Fe-Cr계 합금 분말, Fe-Cr-Si계 합금 분말, Fe-Si-Cu-Nb계 합금 분말, Fe-Ni-Cr계 합금 분말, Fe-Cr-Al계 합금 분말 중 적어도 하나 이상일 수 있다.
금속 자성 분말은 비정질 또는 결정질일 수 있다. 예를 들어, 금속 자성 분말은 Fe-Si-B-Cr계 비정질 합금 분말일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
페라이트 및 금속 자성 분말은 각각 평균 직경이 약 0.1㎛ 내지 30㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바디(100)는, 수지에 분산된 2 종류 이상의 자성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 자성 물질이 상이한 종류라고 함은, 수지에 분산된 자성 물질이 평균 직경, 조성, 결정성 및 형상 중 어느 하나로 서로 구별됨을 의미한다.
수지는 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 단독 또는 혼합하여 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
바디(100)는 후술할 코일부(200)를 관통하는 코어(110)를 포함할 수 있다. 코어(110)는 자성 복합 시트가 코일부(200)의 관통홀을 충전함으로써 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
코일부(200)는 바디(100)에 매설되어, 코일 부품의 특성을 발현한다. 예를 들면, 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)은 상술한 바와 같이 파워 인덕터일 수 있는데, 이 경우 코일부(200)는 전기장을 자기장으로 저장하여 출력 전압을 유지함으로써 전자 기기의 전원을 안정시키는 역할을 할 수 있다.
코일부(200)는 제1 코일패턴(211), 제2 코일패턴(212) 및 비아(220)를 포함한다.
제1 코일패턴(211), 후술할 내부절연층(IL) 및 제2 코일패턴(212)은, 바디(100)의 두께 방향(T)을 따라 순차 적층된 형태로 형성될 수 있다.
제1 코일패턴(211)과 제2 코일패턴(212) 각각은, 평면 나선의 형상으로 형성될 수 있다. 예로서, 제1 코일패턴(211)은 도 3을 기준으로 내부절연층(IL)의 하면에서 바디(100)의 두께 방향(T)을 축으로 적어도 하나의 턴(turn)을 형성할 수 있다.
비아(220)는, 제1 코일패턴(211)과 제2 코일패턴(212)을 전기적으로 연결하도록 내부절연층(IL)을 관통하여 제1 코일패턴(211)과 제2 코일패턴(212)에 각각 접촉한다. 결과, 본 실시예에 적용되는 코일부(200)는 바디(100)의 두께 방향(T)으로 자기장을 발생시키는 하나의 코일로 형성될 수 있다.
제1 코일패턴(211), 제2 코일패턴(212) 및 비아(220) 중 적어도 하나는, 적어도 하나 이상의 도전층을 포함할 수 있다.
예로서, 제2 코일패턴(212)과 비아(220)를 도금으로 형성할 경우, 제2 코일패턴(212)과 비아(220)는 각각 무전해도금층의 시드층과 전해도금층을 포함할 수 있다. 여기서, 전해도금층은 단층 구조일 수도 있고, 다층 구조일 수도 있다. 다층 구조의 전해도금층은 어느 하나의 전해도금층을 다른 하나의 전해도금층이 커버하는 컨포멀(conformal)한 막 구조로 형성될 수도 있고, 어느 하나의 전해도금층의 일면에만 다른 하나의 전해도금층이 적층된 형상으로 형성될 수도 있다. 제2 코일패턴(212)의 시드층과 비아(220)의 시드층은 일체로 형성되어 상호 간에 경계가 형성되지 않을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 코일패턴(212)의 전해도금층과 비아(220)의 전해도금층은 일체로 형성되어 상호 간에 경계가 형성되지 않을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 예로서, 제1 코일패턴(211)과 제2 코일패턴(212)을 각각 별개로 형성하고, 제1 코일패턴(211), 내부절연층(IL) 및 제2 코일패턴(212)을 일괄적으로 적층하여 코일부(200)를 형성할 경우, 비아(220)는 고융점금속층과 고융점금속층의 용융점보다 낮은 용융점을 가지는 저융점금속층을 포함할 수 있다. 여기서, 저융점금속층은 납(Pb) 및/또는 주석(Sn)을 포함하는 솔더로 형성될 수 있다. 저융점금속층은 일괄 적층 시의 압력 및 온도로 인해 적어도 일부가 용융되어, 저융점금속층과 제1 코일패턴(211) 간의 사이, 저융점금속층과 제2 코일패턴(212) 간의 사이, 및 고융점금속층과 저융점금속층 간의 사이 중 적어도 하나에는 금속간화합물층(Inter Metallic Compound Layer, IMC Layer)이 형성될 수 있다.
제1 코일패턴(211)과 제2 코일패턴(212)은, 예로서, 각각 내부절연층(IL)의 하면 및 상면에 돌출 형성될 수 있다. 다른 예로서, 제1 코일패턴(211)은 내부절연층(IL)의 하면에 매립되어 하면이 내부절연층(IL)의 하면으로 노출되고, 제2 코일패턴(212)은 내부절연층(IL)의 상면에 돌출 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 코일패턴(211)의 하면에는 오목부가 형성되어, 내부절연층(IL)의 하면과 제1 코일패턴(211)의 하면은 동일한 평면 상에 위치하지 않을 수 있다. 또 다른 예로서, 제1 코일패턴(211)은 내부절연층(IL)의 하면에 매립되어 하면이 내부절연층(IL)의 하면으로 노출되고, 제2 코일패턴(212)은 내부절연층(IL)의 상면에 매립되어 상면이 내부절연층(IL)의 상면으로 노출될 수 있다.
제1 코일패턴(211)과 제2 코일패턴(212) 각각의 단부는 바디(100)의 제1 면 및 제2 면으로 노출될 수 있다. 제1 코일패턴(211)은 바디(100)의 제1 면으로 노출된 단부가 후술할 제1 외부전극(300)과 접촉함으로써, 제1 외부전극(300)과 전기적으로 연결된다. 제2 코일패턴(212)은 바디(100)의 제2 면으로 노출된 단부가 후술할 제2 외부전극(400)과 접촉함으로써, 제2 외부전극(400)과 전기적으로 연결된다.
제1 코일패턴(211), 제2 코일패턴(211) 및 비아(220) 각각은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
내부절연층(IL)은, 에폭시 수지와 같은 열경화성 절연수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 절연수지 또는 감광성 절연수지를 포함하는 절연자재로 형성되거나, 이러한 절연수지에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 절연자재로 형성될 수 있다. 예로서, 내부절연층(IL)은 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 수지, PID(Photo Imagable Dielectric)등의 절연자재로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
무기 필러로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 황산바륨(BaSO4), 탈크, 진흙, 운모가루, 수산화알루미늄(AlOH3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 탄산칼슘(CaCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 산화마그네슘(MgO), 질화붕소(BN), 붕산알루미늄(AlBO3), 티탄산바륨(BaTiO3) 및 지르콘산칼슘(CaZrO3)으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다.
내부절연층(IL)이 보강재를 포함하는 절연자재로 형성될 경우, 내부절연층(IL)은 보다 우수한 강성을 제공할 수 있다. 내부절연층(IL)이 유리섬유를 포함하지 않는 절연자재로 형성될 경우, 내부절연층(IL)은 코일부(200) 전체의 두께를 박형화하는데 유리하다. 내부절연층(IL)이 감광성 절연수지를 포함하는 절연자재로 형성될 경우, 공정 수가 줄어들어 생산비 절감에 유리하고, 미세홀 가공이 가능하다.
절연막(IF)은, 제1 코일패턴(211), 내부절연층(IL) 및 제2 코일패턴(212)의 표면을 따라 형성될 수 있다. 절연막(IF)은 각 코일패턴(211, 212)을 보호하고, 절연시키기 위한 것으로, 패럴린 등의 공지의 절연 물질을 포함한다. 절연막(IF)에 포함되는 절연 물질은 어떠한 것이든 가능하며, 특별한 제한은 없다. 절연막(IF)은 기상증착 등의 방법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 절연필름 등의 절연자재를 제1 및 제2 코일패턴(211, 212)이 형성된 내부절연층(IL)의 양면에 적층함으로써 형성될 수도 있다. 다만, 절연막(IF)은 설계 상의 필요 등에 따라 본 실시예에서 생략될 수도 있다.
한편, 도시하지는 않았으나, 제1 코일패턴(211) 및 제2 코일패턴(212) 중 적어도 하나는 복수로 형성될 수 있다. 예로서, 코일부(200)는, 복수의 제1 코일패턴(211)이 형성되어, 어느 하나의 제1 코일패턴의 하면 상에 다른 하나의 제1 코일패턴이 적층된 구조일 수 있다. 이 경우, 복수의 제1 코일패턴(211) 사이에 다른 내부절연층이 배치될 수 있다.
외부전극(300, 400)은 바디(100)의 일면에 서로 이격 배치되고 코일패턴(211, 212)과 연결된다. 구체적으로, 제1 외부전극(300)은, 바디(100)의 제1 면에 배치되어 제1 코일패턴(211)의 단부와 연결되는 제1 연결부(310)와, 제1 연결부(310)로부터 바디(100)의 제6 면으로 연장된 제1 연장부(320)를 포함한다. 제2 외부전극(400)은, 바디(100)의 제2 면에 배치되어 제2 코일패턴(212)의 단부와 연결되는 제2 연결부(410)와, 제2 연결부(410)로부터 바디(100)의 제6 면으로 연장된 제2 연장부(420)를 포함한다. 바디(100)의 제6 면에 각각 배치된 제1 연장부(310)와 제2 연장부(410)는 서로 이격 되므로, 제1 외부전극(300)과 제2 외부전극(400) 간의 전기적 단락(short)이 방지된다.
외부전극(300, 400)은 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)이 인쇄회로기판 등에 실장 될 때, 코일 부품(1000)을 인쇄회로기판 등과 전기적으로 연결시킨다. 예로서, 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)은 바디(100)의 제6 면이 인쇄회로기판의 상면을 향하도록 실장될 수 있는데, 바디(100)의 제6 면에 배치된 외부전극(300, 400)의 연장부(320, 420)와 인쇄회로기판의 접속부가 전기적으로 연결될 수 있다.
외부전극(300, 400)은, 도전성 수지층 및 전해도금층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도전성 수지층은 페이스트 인쇄 등으로 형성될 수 있으며, 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 도전성 금속과 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 전해도금층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
차폐층(500)은 바디(100)의 제1 내지 제5 면 상에 배치되어, 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)으로부터 외부로 누설되는 누설자속을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 도차폐층(500)은, 바디(100)의 제5 면 상에 배치된 캡부(510)와, 캡부(510)와 연결되고 바디(100)의 복수의 벽면인 바디(100)의 제1 내지 제4 면 상에 각각 배치된 제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524)를 포함한다. 즉, 차폐층(500)은 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)의 실장면인 바디(100)의 제6 면을 제외한 바디(100)의 모든 표면 상에 배치된다.
차폐층(500)은, 10㎚ 내지 100㎛의 두께로 형성될 수 있다. 차폐층(500)의 두께가 10㎚ 미만인 경우는 누설자속 차폐효과가 거의 없으며. 차폐층(500)의 두께가 100㎛ 초과인 경우는, 코일 부품의 총 길이, 폭 및 두께가 증가하므로 박형화에 불리하다.
제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524)는 서로 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524)는 동일한 공정으로 형성되어 상호 간에 경계가 형성되지 않을 수 있다. 예로서, 절연필름 및 차폐필름을 포함하는 단일의 차폐시트를 바디(100)의 제1 내지 제5면에 적층함으로써, 제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524)는 일체로 형성될 수 있다. 여기서 차폐시트의 절연필름은 후술할 단락방지층(600)에 대응될 수 있다. 한편, 상기의 예에서, 차폐시트의 물리적 가공으로 인해 어느 하나의 측벽부와 다른 하나의 측벽부가 연결되는 영역의 단면(cross section)은 곡면을 형성할 수 있다. 다른 예로서, 바디(100)의 제1 내지 제4 면에 스퍼터링 등의 기상증착으로 제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524)를 형성할 경우, 제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524)는 일체로 형성될 수 있다.
캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)는 동일한 공정으로 형성되어 상호 간에 경계가 형성되지 않을 수 있다. 예로서, 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)는, 절연필름 및 차폐필름을 포함하는 단일의 차폐시트를 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 부착함으로써 일체로 형성될 수 있다. 여기서, 차폐시트의 절연필름은 후술할 단락방지층(600)에 대응될 수 있다. 다른 예로서, 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)는, 단락방지층(600)이 형성된 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 스퍼터링과 같은 기상증착으로 차폐층(500)을 형성함으로써 일체로 형성될 수 있다.
캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)는 곡면으로 연결될 수 있다. 예로서, 차폐시트를 바디의 형상에 대응되도록 가공한 후 차폐시트를 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 부착할 경우, 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)가 연결되는 영역의 단면(cross-section)은 곡면으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 단락방지층(600)이 형성된 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 스퍼터링과 같은 기상증착으로 차폐층(500)을 형성하는 경우, 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)가 연결되는 영역의 단면(cross-section)은 곡면으로 형성될 수 있다.
차폐층(500)은 도전체 및 자성체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 도전체는, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 크롬(Cr), 니오븀(Nb) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 금속 또는 합금일 수 있고, Fe-Si 또는 Fe-Ni 일 수 있다. 또한, 차폐층(500)은, 페라이트, 퍼몰로이, 비정질 리본으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 차폐층(500)은, 도전체를 포함하는 층과 자성체를 포함하는 층의 이중층 구조일 수 있으나, 도전체 및/또는 자성체를 포함하는 단일층 구조로 형성될 수도 있다.
차폐층(500)은 서로 분리된 2 이상의 미세 구조를 포함할 수 있다. 예로서, 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524) 각각을 복수 개의 조각으로 분리 형성된 비정질 리본 시트로 형성할 경우, 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524) 각각은 서로 분리된 복수의 미세 구조를 포함할 수 있다.
단락방지층(600)은 바디(100)와 차폐층(500) 사이에 배치되고, 전기 절연성 물질을 포함한다. 즉, 단락방지층(600)은 차폐층(500)을 바디(100) 및 외부전극(300, 400)으로부터 전기적으로 절연시킨다. 본 실시예의 경우 단락방지층(600)은, 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 배치된다. 한편, 본 실시예의 경우, 바디(100)의 제1 및 제2 면에 외부전극(300, 400)의 연결부(310, 410)가 형성되므로, 바디(100)의 제1 및 제2 면 각각에는 외부전극(300, 400)의 연결부(310, 410), 단락방지층(600) 및 차폐층(500)의 제1 및 제2 측벽부(521, 522)가 순차 배치된다.
단락방지층(600)은, 예로서, 폴리스티렌계, 아세트산 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리아미드계, 고무계, 아크릴계 등의 열가소성 절연 수지나, 페놀계, 에폭시계, 우레탄계, 멜라민계, 알키드계 등의 열경화성 절연 수지를 포함할 수 있다. 또는, 단락방지층(600)은 산화규소(SiOx) 및 질화규소(SiNx)와 같은 전기 절연성 무기 물질을 포함할 수 있다.
단락방지층(600)은 절연필름과 같은 절연자재를 바디(100)의 표면 상에 적층함으로써 형성될 수 있다. 또는, 단락방지층(600)은 전기 절연성 물질을 화학기상증착(CVD)와 같은 기상증착으로 바디(100)의 표면 상에 형성함으로써 형성될 수 있다.
단락방지층(600)은 0 초과 80㎛ 이하의 두께 범위로 형성될 수 있다. 단락방지층(600)의 두께가 0 인 경우, 즉, 단락방지층(600)이 형성되지 않는 경우, Q 특성 (Q factor) 등 코일 부품의 특성이 감소한다. 차폐층(500)이 도전체를 포함하는 경우 외부전극(300, 400) 간의 전기적 단락(Short)이 발생할 수 있다. 단락방지층(600)의 두께가 80㎛ 초과인 경우에는 코일 부품의 총 길이, 폭 및 두께가 증가하여 박형화에 불리하다.
표 1은, 상술한 바디(100), 코일부(200), 외부전극(300, 400), 단락방지층(600) 및 차폐층(500)이 형성된 코일 부품 샘플을 제작하되, 단락방지층(600)의 두께를 변화시키면서, 각 샘플의 직렬저항(Rs), 인덕턴스(Ls) 및 Q 특성값을 측정한 것을 나타낸다. 샘플 1은 단락방지층(600)을 형성하지 않았음을 의미한다.
각 샘플에서 코일부(200)의 제1 및 제2 코일패턴(211, 212)은 16.5 턴을 가지도록 제작되었다. 각 샘플에서 각 턴의 선폭(Width), 거리(Space) 및 높이(Thickness)는 각각 55㎛, 10㎛ 및 160㎛으로 제작되었다. 각 샘플에서 절단 마진(Dicing margin)은 80㎛이다. 각 샘플에서, 차폐층(500)은 구리를 이용해 20㎛의 두께로 형성되었다.
| 샘플 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 두께 (㎛) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
| Rs (mΩ) | 0.0726 | 0.0687 | 0.0682 | 0.0680 | 0.0680 |
| Ls (μH) @ 4㎒ | 433.1210 | 433.9554 | 434.8251 | 435.6555 | 436.4204 |
| Q @ 4㎒ | 44.2943 | 45.676 | 46.9613 | 48.346 | 49.7174 |
표 1을 참조하면, 샘플들의 Q 특성은 단락방지층(600)의 두께가 증가할수록 증가한다. 샘플 3 및 샘플 5의 경우 샘플 1에 비해 Q 특성이 각각 6% 및 12% 증가한다.
샘플들의 직렬저항(Rs)는 단락방지층(600)의 두께가 증가할수록 감소하다가 단락방지층(600)의 두께가 60㎛ 이상인 경우 포화됨을 알 수 있다.
즉, 단락방지층(600)을 형성하지 않는 샘플 1의 경우에 비하여, 단락방지층(600)을 형성한 나머지 경우(샘플 2 내지 5) 코일 부품의 특성이 향상됨을 알 수 있다.
커버층(700)은 차폐층(500)을 커버하도록 차폐층(500)에 배치되어 단락방지층(600)과 접촉한다. 즉, 커버층(700)은, 단락방지층(600)과 함께 차폐층(500)을 내부에 매설한다. 본 실시예의 경우 커버층(700)은, 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 상에 배치되고, 제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524) 각각의 단부를 커버하여 단락방지층(600)과 접촉하도록 형성된다. 커버층(700)은, 제1 내지 제4 측벽부(521, 522, 523, 524) 각각의 단부를 커버함으로써, 차폐층(500)와 외부전극(300, 400) 간의 전기적 연결을 방지한다. 더불어, 커버층(700)은 차폐층(500)이 외부의 다른 전자 부품과 전기적으로 연결되는 것을 방지한다.
커버층(700)은, 폴리스티렌계, 아세트산 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리아미드계, 고무계, 아크릴계 등의 열가소성 수지, 페놀계, 에폭시계, 우레탄계, 멜라민계, 알키드계 등의 열경화성 수지 및 감광성 절연수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
커버층(700)은, 예로서, 절연필름, 차폐필름 및 커버필름으로 구성된 차폐시트의 절연필름이 바디(100)를 향하도록 배치한 후 차폐시트를 바디(100)에 적층함으로써, 단락방지층(600) 및 차폐층(500)과 함께 형성될 수 있다. 다른 예로서, 커버층(700)은, 절연필름 및 차폐필름으로 구성된 차폐시트를 바디에 적층한 후 차폐층(500)을 커버하도록 바디(100)에 커버필름을 적층함으로써 형성될 수 있다. 다른 예로서, 커버층(700)은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등의 기상증착으로 차폐층(500)에 전기 절연성 물질을 형성함으로써, 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 형성되어 차폐층(500)을 커버할 수 있다.
커버층(700)은 10㎚ 내지 100㎛의 두께 범위로 형성될 수 있다. 커버층(700)의 두께가 10㎚ 미만인 경우에는 절연 특성이 약해 외부전극(300, 400)과 전기적 단락(Short)이 발생할 수 있고, 커버층(700)의 두께가 100㎛ 초과인 경우에는 코일 부품의 총 길이, 폭 및 두께가 증가하여 박형화에 불리하다.
단락방지층(600), 차폐층(500) 및 커버층(700) 두께의 합은 30㎚ 초과 100㎛이하일 수 있다. 단락방지층(600), 차폐층(500) 및 커버층(700) 두께의 합이 30㎚ 미만인 경우, 전기적 단락(Short) 문제, Q 특성(Q factor)과 같은 코일 부품의 특성 감소 문제 등이 발생할 수 있고, 단락방지층(600), 차폐층(500) 및 커버층(700) 두께의 합이 100㎛를 초과하는 경우, 코일 부품의 총 길이, 폭 및 두께가 증가하여 박형화에 불리하다.
한편, 도 1 내지 도 3에는 도시하지는 않았으나, 바디(100)의 제1 내지 제6면 중 외부전극(300, 400)이 형성되지 않는 영역에는 단락방지층(600)과 구별되는 별도의 추가 절연층이 형성되어 있을 수 있다. 즉, 바디(100)의 제3 내지 제5 면과, 제6 면 중 연장부(320, 420)가 형성되지 않은 영역에는 추가 절연층이 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 본 실시예의 단락방지층(600)은 추가 절연층과 접촉하도록 바디(100)의 표면에 형성될 수 있다. 추가 절연층은 외부전극(300, 400)을 도금으로 형성함에 있어, 도금레지스트로 기능한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 단락방지층(600) 및 커버층(700)은 코일 부품 자체에 배치되는 것이므로, 코일 부품을 인쇄회로기판에 실장하는 단계에서 코일 부품과 인쇄회로기판을 몰딩하는 몰딩재와는 구별된다. 예로서, 본 발명의 단락방지층(600)과 커버층(700)은 몰딩재와 달리 인쇄회로기판 없이도 형성 영역을 정의할 수 있다. 따라서, 본 발명의 단락방지층(600)은 인쇄회로기판과 접촉하지 않고, 몰딩재와 달리 인쇄회로기판에 의해 지지 또는 고정되는 것이 아니다. 또한, 코일 부품과 인쇄회로기판을 연결하는 솔더볼 등의 연결부재를 둘러싸는 몰딩재와 달리, 본 발명의 단락방지층(600)과 커버층(700)은 연결부재를 둘러싸는 형태로 형성되지 않는다. 또한, 본 발명의 단락방지층(600)은, EMC(Epoxy Molding Compound) 등을 가열하여 인쇄회로기판 상으로 유동시키고 경화시켜 형성하는 몰딩재가 아니므로, 몰딩재 형성 시의 보이드 발생 및 몰딩재와 인쇄회로기판 간의 열팽창계수 차이로 인한 인쇄회로기판의 휨 발생 등을 고려할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 차폐층(500)은, 코일 부품 자체에 배치되는 것이므로, 코일 부품을 인쇄회로기판에 실장한 후 EMI 등의 차폐를 위해 인쇄회로기판에 결합되는 실드캔과 구별된다. 예로서, 본 발명의 차폐층(500)은 실드캔과 달리 인쇄회로기판과의 물리적 연결을 고려하지 않을 수 있다.
본 실시예에 따른 코일 부품(1000)은, 코일 부품 자체에 차폐층(500)을 형성함으로써, 누설자속을 보다 효율적으로 차단할 수 있다. 즉, 전자 기기의 박형화 및 고성능화에 따라 전자 기기에 포함되는 전자 부품의 총 수 및 인접한 전자 부품 간의 거리가 줄어들고 있는데, 각 코일 부품 자체를 차폐함으로써 각 코일 부품에서 발생하는 누설자속을 보다 효율적으로 차단하여, 전자 기기의 박형화 및 고성능화에 보다 유리하다. 더불어, 실드캔을 이용하는 경우와 비교할 때, 차폐 영역 내의 실효 자성체의 양이 증가하므로, 코일 부품의 특성이 향상될 수 있다.
(제2 실시예)
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 코일 부품의 단면을 나타내는 도면으로, 도 1의 I-I'단면에 대응되는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 부품(2000)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 코일 부품(1000)과 비교할 때 캡부(510)가 상이하다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서 본 발명의 제1 실시예와 상이한 캡부(510) 만을 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 제1 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 캡부(510)는 중앙부의 두께(T1)가 외곽부의 두께(T2)보다 두껍게 형성된다. 이를 구체적으로 설명한다.
본 실시예의 코일부(200)를 구성하는 각 코일패턴(211, 212)은 내부절연층(IL)의 양면에서 각각 내부절연층(IL)의 중앙으로부터 내부절연층(IL)의 외곽을 향해 복수의 턴을 형성하고, 각 코일패턴(211, 212)은 바디(100)의 두께 방향(T)으로 적층되어 비아(220)에 의해 연결된다. 결과, 본 실시예에 따른 코일 부품(2000)은 바디(100)의 두께 방향(T)에 수직하는 바디(100)의 길이 방향(L)-폭 방향(W) 평면의 중앙부에서 자속밀도가 가장 높다. 따라서, 본 실시예의 경우, 바디(100)의 길이 방향(L)-폭 방향(W) 평면과 실질적으로 평행한 바디(100)의 제5 면에 배치된 캡부(510)를 형성함에 있어, 바디(100)의 길이 방향(L)-폭 방향(W) 평면에서의 자속밀도 분포를 고려하여 캡부(510)의 중앙부의 두께(T1)를 외곽부의 두께(T2)보다 두껍게 형성한다.
이렇게 함으로써, 본 실시예에 따른 코일 부품(2000)은 자속밀도 분포에 대응하여 캡부(510)의 두께를 상이하게 형성함으로써, 보다 효율적으로 누설자속을 감소시킬 수 있다.
(제3 실시예)
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 코일 부품의 단면을 나타내는 도면으로, 도 1의 I-I'단면에 대응되는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 부품(3000)은, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 코일 부품(1000, 2000)과 비교할 때 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)가 상이하다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어 본 발명의 제1 및 제2 실시예와 상이한 캡부(510)와 측벽부(521, 522, 523, 524)만을 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 캡부(510)의 두께(T3)는 측벽부(521, 522, 523, 524)의 두께(T4)보다 두꺼울 수 있다.
상술한 바와 같이, 코일부(200)는 바디(100)의 두께 방향(T)으로 자기장을 발생시킨다. 결과, 바디(100)의 두께 방향(T)을 따른 자속 밀도는 그 이외의 방향에서의 자속 밀도보다 크다. 따라서, 바디(100)의 두께 방향(T)에 수직하는 바디(100)의 제5 면에 배치된 캡부(510)의 두께를 바디(100)의 벽면에 배치된 측벽부(521, 522, 523, 524)의 두께보다 두껍게 형성함으로써, 누설자속을 보다 효율적으로 감소시킬 수 있다.
예로서, 절연필름 및 차폐필름을 포함하는 차폐시트로 바디(100)의 제1 내지 제5 면에 임시 차폐층을 형성하고, 바디(100)의 제5면 상에만 차폐물질을 추가 형성함으로써, 캡부(510)의 두께를 측벽부(521, 522, 523, 524)의 두께보다 두껍게 형성할 수 있다. 다른 예로서, 바디(100)의 제5 면이 타겟을 마주하도록 바디(100)를 배치한 후 차폐층(500) 형성을 위한 스퍼터링을 실시함으로써, 캡부(510)의 두께를 측벽부(521, 522, 523, 524)의 두께보다 두껍게 형성할 수 있다. 다만, 상술한 예에 본 실시예의 범위가 제한되는 것은 아니다.
이렇게 함으로써, 본 실시예에 따른 코일 부품(3000)은 코일부(200)가 형성한 자기장의 방향을 고려하여 효율적으로 누설자속을 감소시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들에서는 본 발명에 적용되는 외부전극(300, 400)이 연결부(310, 410)와 연장부(320, 420)로 구성되는 L자형 전극인 것을 전제로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하므로, 외부전극(300, 400)은 다양한 형태로 변경 적용될 수 있다. 예로서, 외부전극(300, 400)은 바디(100)의 제1 및 제2 면에 형성되지 않고, 바디(100)의 제6 면에만 형성되어 비아전극 등을 통해 코일부(200)와 연결될 수 있다. 다른 예로서, 외부전극(300, 400)은 바디(100)의 제1 및 제2 면에 각각 형성된 연결부, 연결부로부터 연장되어 바디(100)의 제6 면에 배치된 연장부, 및 연결부로부터 연장되어 바디(100)의 제5 면에 배치된 밴드부를 포함하는 ㄷ자형 전극일 수 있다. 다른 예로서, 외부전극(300, 400)은 바디(100)의 제1 및 제2 면에 각각 형성된 연결부, 연결부로부터 연장되어 바디(100)의 제6 면에 배치된 연장부 및 연결부로부터 연장되어 바디(100)의 제3 내지 제5 면에 각각 배치된 밴드부를 포함하는 5면 전극일 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 실시예들에서는 코일부의 구조가 도금 또는 스퍼터링 등으로 코일패턴을 형성하는 소위 박막형 코일인 것을 전제로 설명하였으나, 본 발명의 범위에는 적층형 코일 및 수직배치형 코일도 포함된다. 적층형 코일이란, 도전성 페이스트를 각 자성 시트에 도포한 후 복수의 자성 시트를 적층한 후 경화 또는 소결한 것을 의미한다. 수직배치형 코일이란, 코일부가 실장면인 코일 부품의 하면과 평행한 축을 중심으로 턴을 형성한 것을 의미한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경 또는 삭제 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 바디
110: 코어
200: 코일부
211, 212: 코일패턴
220: 비아
300, 400: 외부전극
310, 410: 연결부
320, 420: 연장부
500: 차폐층
510: 캡부
521, 522, 523, 524: 측벽부
600: 단락방지층
700: 커버층
IL: 내부절연층
IF: 절연막
1000, 2000, 3000: 코일 부품
110: 코어
200: 코일부
211, 212: 코일패턴
220: 비아
300, 400: 외부전극
310, 410: 연결부
320, 420: 연장부
500: 차폐층
510: 캡부
521, 522, 523, 524: 측벽부
600: 단락방지층
700: 커버층
IL: 내부절연층
IF: 절연막
1000, 2000, 3000: 코일 부품
Claims (7)
- 일 방향으로 서로 마주한 일면과 타면, 상기 일면과 상기 타면을 연결하는 복수의 벽면을 가지고, 금속 자성 분말을 포함하는 바디;
상기 바디에 매설되고, 상기 일 방향을 축으로 적어도 하나의 턴(turn)을 형성하고, 양 단부가 상기 바디의 복수의 벽면 중 서로 마주한 상기 바디의 양 단면으로 각각 노출된 코일부;
상기 바디의 일면에 서로 이격 배치되고, 상기 코일부와 연결되는 제1 및 제2 외부전극;
상기 바디의 타면 상에 배치된 캡부와, 상기 바디의 복수의 벽면 상에 각각 배치된 측벽부를 포함하는 차폐층; 및
상기 바디와 상기 차폐층 사이에 배치되고, 전기 절연성 물질을 포함하는 단락방지층;
을 포함하는 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 캡부의 두께는,
상기 바디의 타면 외곽부에서 보다 상기 바디의 타면 중앙부에서 더 두꺼운 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 캡부와 상기 복수의 측벽부는 일체로 형성된 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 캡부의 두께는 상기 복수의 측벽부의 적어도 하나의 두께보다 두꺼운 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 코일부는,
상기 일 방향으로 적층된 제1 및 제2 코일패턴과, 상기 제1 코일패턴 및 상기 제2 코일패턴을 연결하는 비아를 포함하고,
상기 제1 코일패턴과 상기 제2 코일패턴 사이에 배치되고, 상기 비아가 관통하는 내부절연층;
을 더 포함하는 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 차폐층은 도전체 및 자성체 중 적어도 하나를 포함하는 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 차폐층을 커버하는 커버층을 더 포함하는 코일 부품.
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