KR20200045730A - 코일 전자 부품 - Google Patents

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KR20200045730A
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encapsulant
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coil
coil electronic
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박광일
이종민
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 코일 전자 부품은 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 갖는 지지기판과, 상기 지지기판의 제1면에 배치된 코일 패턴과, 상기 지지기판을 관통하며 각각 상기 코일 패턴의 일단 및 타단과 연결된 제1 및 제2 도전성 비아와, 상기 지지기판과 코일 패턴을 봉합하는 봉합재 및 상기 봉합재의 표면 중 상기 지지기판의 제1면 측의 면을 상면이라 하고, 상기 지지기판의 제2면 측의 면을 하면이라 할 때, 상기 봉합재의 하면에 배치되며 상기 제1 및 제2 도전성 비아와 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 외부 전극을 포함한다.

Description

코일 전자 부품{COIL ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 코일 전자 부품에 관한 것이다.
디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자 기기의 소형화 및 박형화에 수반하여 이러한 전자 기기에 적용되는 코일 전자 부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부합하기 위하여 다양한 형태의 권선 타입 또는 박막 타입의 코일 전자 부품의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
코일 전자 부품의 소형화 및 박형화에 따른 주요한 이슈는 이러한 소형화 및 박형화에도 불구하고 기존과 동등한 특성을 구현하는 것이다. 이러한 요구를 만족하기 위해서는 자성물질이 충전되는 코어에서 자성물질의 비율을 증가시켜야 하지만, 인덕터 바디의 강도, 절연성에 따른 주파수 특성 변화 등의 이유로 그 비율을 증가시키는 것에 한계가 있다.
이러한 코일 전자 부품의 경우, 최근 세트의 복합화, 다기능화, 슬림화 등의 변화에 따라 칩의 두께를 더욱 얇게 하려는 시도가 계속되고 있다. 이에, 당 기술 분야에서는 이러한 칩의 슬림화 추세에서도 높은 성능과 신뢰성을 확보할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 목적 중 하나는 하면 전극 형상의 코일 전자 부품에서 신뢰성과 인덕터 특성을 향상시키는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 코일 전자 부품의 신규한 구조를 제안하고자 하며, 구체적으로, 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 갖는 지지기판과, 상기 지지기판의 제1면에 배치된 코일 패턴과, 상기 지지기판을 관통하며 각각 상기 코일 패턴의 일단 및 타단과 연결된 제1 및 제2 도전성 비아와, 상기 지지기판과 코일 패턴을 봉합하는 봉합재 및 상기 봉합재의 표면 중 상기 지지기판의 제1면 측의 면을 상면이라 하고, 상기 지지기판의 제2면 측의 면을 하면이라 할 때, 상기 봉합재의 하면에 배치되며 상기 제1 및 제2 도전성 비아와 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 외부 전극을 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 봉합재 내부에 배치되며, 상기 제1 및 제2 도전성 비아와 상기 제1 및 제2 외부 전극을 각각 접속시키는 제1 및 제2 연결 전극을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 연결 전극은 상기 제1 및 제2 도전성 비아보다 폭이 클 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 코일 패턴은 상기 지지기판의 제2면에는 배치되지 않을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 봉합재의 하면에만 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 도전성 비아는 상기 제1 및 제2 외부 전극 각각과 직접 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 지지기판에서 적어도 상기 제2면은 상기 봉합재로부터 노출될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 봉합재의 상부 커버와 하부 커버의 두께를 각각 T1 및 T2라 하고 상기 지지기판 및 코일 패턴의 두께의 합을 T3라 할 때, T3 < T1 + T2일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 봉합재의 상부 커버와 하부 커버의 두께를 각각 T1 및 T2라 하고 상기 지지기판 및 코일 패턴의 두께의 합을 T3라 할 때, T3 > T1 + T2일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 봉합재의 표면에 배치된 전자파 차폐부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전자파 차폐부는 상기 봉합재의 상면에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전자파 차폐부는 상기 봉합재의 상면 및 하면을 연결하는 측면에도 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 봉합재의 하면에 배치되며 상기 전자파 차폐부와 연결된 접지 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 코일 전자 부품의 경우, 하면 전극 구조로서 기판 등에 실장 시 다른 부품과의 쇼트 불량이 방지될 수 있으며, 나아가, 부품의 소형화에도 높은 신뢰성과 인덕터 특성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 코일 전자 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I` 단면도이다.
도 3 내지 6은 변형된 예에 따른 코일 전자 부품을 나타내는 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.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 코일 전자 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I` 단면도이다. 도 3 내지 6은 변형된 예에 따른 코일 전자 부품을 나타내는 단면도이다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자 부품(100)은 봉합재(101), 지지기판(102), 코일 패턴(103), 외부 전극(105, 106)을 포함하며, 코일 패턴(103)과 외부 전극(105, 106)은 지지기판(102)을 관통하는 도전성 비아(V1, V2)와 연결 전극(107, 108)에 의하여 접속되는 형태이다.
봉합재(101)는 지지기판(102)과 코일 패턴(103) 의 적어도 일부를 봉합하며 코일 전자부품(100)의 외관을 이룰 수 있다. 봉합재(101)는 자성 입자들을 포함할 수 있으며, 이러한 자성 입자들 사이에는 절연성 수지가 개재될 수 있다. 또한, 상기 자성 입자들의 표면에는 절연막이 코팅될 수 있다.
봉합재(101)에 포함될 수 있는 자성 입자는 페라이트, 금속 등이 있으며, 금속인 경우, 예컨대 Fe계 합금 등으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 자성 입자는 Fe-Si-B-Cr 조성의 나노결정립계 합금, Fe-Ni계 합금 등으로 형성될 수 있다. 이와 같이 Fe계 합금으로 자성 입자를 구현할 경우 투자율 등의 자기적 특성이 우수하지만 ESD (Electrostatic Discharge)에 취약할 수 있기 때문에 코일 패턴(103)과 자성 입자 사이에는 추가적인 절연 구조가 개재될 수 있다.
지지기판(102)은 코일 패턴(103)을 지지하며, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등으로 형성될 수 있다. 도시된 형태와 같이, 지지기판(102)의 중앙부는 관통되어 관통홀(C)이 형성되며, 이러한 관통홀(C)에는 봉합재(101)가 충진되어 마그네틱 코어부를 형성할 수 있다.
코일 패턴(103)은 지지기판(102)의 서로 대향하는 제1면(S1, 도면을 기준으로 상면)과 제2면(S2, 도면을 기준으로 하면) 중에서 제1면에 배치된다. 이러한 코일 패턴(103)은 당 기술 분야에서 사용되는 도금 공정, 예컨대, 패턴 도금, 이방 도금, 등방 도금 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으며, 이들 공정 중 복수의 공정을 이용하여 다층 구조로 형성될 수도 있다. 본 실시 형태의 경우, 코일 패턴(103)은 지지기판(102)의 하나의 면(본 실시 형태에서는 상면)에만 배치된 단면 코일 구조로서 코일 전자 부품(100)의 소형화에 적합한 형태에 해당한다. 또한, 이러한 단면 코일 구조의 코일 전자 부품(100)은 폭에 비하여 두께가 얇은 소위 저구배(Low Profile) 부품에 효과적으로 적용될 수 있다.
한편, 코일 패턴(103)이 지지기판(102)의 제1면(S1)에만 형성되었다는 의미와 관련하여, 지지기판(102)의 제2면(S2)에 코일 등의 도전성 패턴이 형성된 구조를 배제하는 것은 아니며, 외부 전극(105, 106)과 접속된 코일 패턴(103)이 지지기판(102)의 제1면(S1)에만 배치된 것을 의미한다.
제1 및 제2 도전성 비아(V1, V2)는 지지기판(102)을 관통하며 각각 코일 패턴(103)의 일단(103E1) 및 타단(103E2)과 연결된다. 여기서 지지기판(102)을 관통한다는 것은 제1 및 제2 도전성 비아(V1, V2)의 측면이 지지기판(102)의 외부로 노출되지 않고 지지기판(102)에 의하여 둘러싸인 구조를 의미한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 코일 패턴(103)은 지지기판(102)의 제1면(S1)에만 형성되면서 지지기판(102)을 관통하는 도전성 비아(V1, V2)에 의하여 외부 전극(105, 106)과 전기 연결 구조를 형성한다. 이에 의하여 소형화된 하면 전극 구조의 코일 전자 부품(100)이 구현될 수 있다. 한편, 이러한 도전성 비아(V1, V2)는 예컨대, 지지기판(102)에 관통홀을 형성한 후 이를 채우도록 도금 금속 등을 형성하여 얻어질 수 있다.
본 실시 형태의 경우, 제1 및 제2 연결 전극(107, 108)이 봉합재(101) 내부에 배치되어 제1 및 제2 도전성 비아(V1, V2)와 제1 및 제2 외부 전극(105, 106)을 각각 접속시킬 수 있다. 이 경우, 도시된 형태와 같이, 제1 및 제2 연결 전극(107, 108)은 제1 및 제2 도전성 비아(V1, V2)보다 폭이 클 수 있으며, 이는 구조적 안정성과 Rdc 특성 등을 고려한 것이다.
제1 및 제2 외부 전극(105, 106))은 봉합재(101)의 표면 중 지지기판(102)의 제1면(S1) 측의 면을 상면이라 하고, 제2면(S2) 측의 면을 하면이라 할 때, 봉합재(101)의 하면에 배치되며, 각각 제1 및 제2 도전성 비아(V1, V2)와 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 본 실시 형태의 코일 전자 부품(100)은 하면 전극 구조로서, 일 예에서, 제1 및 제2 외부 전극(105, 106)은 봉합재(101)의 하면에만 배치될 수 있다. 이러한 하면 전극 구조에 의하여, 코일 전자 부품(100)은 소형화될 수 있고 기판 등에 실장 시 인접한 다른 부품과의 쇼트 불량 등이 저감되어 신뢰성이 향상될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 외부 전극(105, 106)은 전기 전도성이 뛰어난 금속을 포함하는 페이스트를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn) 또는 은(Ag) 등의 단독 또는 이들의 합금 등을 포함하는 전도성 페이스트일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 외부 전극(105, 106) 상에 도금층을 더 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 도금층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni)층과 주석(Sn)층이 순차로 형성될 수 있다.
본 실시 형태에서, 봉합재(101)의 커버, 지지기판(102, 코일 패턴(103)의 두께는 코일 전자 부품(100)의 의도한 특성에 맞게 조절될 수 있다. 구체적으로, 봉합재(101)의 상부 커버와 하부 커버의 두께를 각각 T1 및 T2라 하고 지지 기판(102) 및 코일 패턴(103)의 두께의 합을 T3라 할 때, 도 2에 도시된 형태의 경우, T3 < T1 + T2이다. 여기서, 봉합재(101)의 상부 커버 두께(T1)는 코일 패턴(103)의 상면으로부터 봉합재(101) 상면까지의 거리에 해당하며, 하부 커버 두께(T2)는 지지기판(102)의 제2면으로부터 봉합재(102) 하면까지의 거리에 해당한다. 도 2의 실시 형태의 경우, 자성 입자를 함유하는 봉합재(101)의 양이 충분히 확보될 수 있으므로 코일 전자 부품(100)의 Ls 특성이 향상될 수 있다.
이와 달리, 도 3에 도시된 형태의 경우, T3 > T1 + T2의 조건을 만족하며, 코일 패턴(103)의 두께가 상대적으로 큰 형태이다. 이러한 형태에서는 두께가 더욱 저감될 수 있다. 또한, 코일 패턴(103)과 외부 전극(105, 106) 간의 전기 연결 경로가 짧아져서 부품의 Rdc 특성이 향상될 수 있다.
도 4의 변형 예에서는 봉합재(101)의 하부 커버가 없는 형태로서 제1 및 제2 도전성 비아(V1, V2)는 제1 및 제2 외부 전극(105, 106) 각각과 직접 연결되어 있다. 도시된 형태와 같이 지지기판(102)에서 적어도 제2면은 봉합재(101)로부터 노출될 수 있다. 이렇게 노출된 지지기판(102)에 외부 전극(105, 106)은 보다 용이하게 형성될 수 있으므로 하면 전극 구현에 효과적일 수 있으며, 부품의 두께 절감에도 유리하다. 이 경우, 지지기판(102)는 봉합재(101)에 부분적으로 매립되어 있거나 전체가 봉합재(101)에 매립된 형태일 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6은 전자파 차폐부를 구비하는 형태이다. 우선, 도 5를 참조하면, 앞서 설명한 코일 전자 부품에서 봉합재(101)의 표면에는 전자파 차폐부(110)가 배치될 수 있다. 전자파 차폐부(110)는 부품 내부나 외부로부터의 전자파를 차폐할 수 있는 자성 물질을 포함할 수 있으며, 예컨대, 금속 합금, 페라이트 등을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 전자파 차폐부(110)은 Fe계 합금으로 이루어진 박막 형태일 수 있다. 전자파 차폐부(110)는 봉합재(101)의 상면에 배치될 수 있고, 나아가, 봉합재(101)의 상면 및 하면을 연결하는 측면에도 배치될 수 있다. 이 경우, 봉합재(101)의 상면과 측면에 형성된 부분은 일체로 형성되어 전자파 차폐부(110)는 절곡된 영역을 구비할 수 있다. 또한, 전자파 차폐부(110)는 봉합재(101)의 하부에도 형성될 수 있으며 이 경우 차폐 효과는 더욱 향상될 수 있다. 다만, 전자파 차폐부(110)가 전도성 물질로 이루어진 경우에는 외부 전극(105, 106)과 접촉하지 않도록 전자파 차폐부(110)의 위치를 설계할 필요가 있을 것이다. 도 6의 변형 예는 전자파 차폐 성능을 더욱 향상시키기 위하여 봉합재(102)의 하면에 접지 전극(109)을 배치한 구조이다. 이 경우, 전자파 차폐부(110)는 접지 전극(109)과 연결될 수 있다.
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.
100: 코일 전자 부품
101: 봉합재
102: 지지기판
103: 코일 패턴
105, 106: 제1 및 제2 외부 전극
107, 108: 제1 및 제2 연결 전극
109: 접지 전극
110: 전자파 차폐부
V1, V2: 제1 및 제2 도전성 비아
C: 관통홀

Claims (13)

  1. 서로 대향하는 제1면 및 제2면을 갖는 지지기판;
    상기 지지기판의 제1면에 배치된 코일 패턴;
    상기 지지기판을 관통하며 각각 상기 코일 패턴의 일단 및 타단과 연결된 제1 및 제2 도전성 비아;
    상기 지지기판과 코일 패턴을 봉합하는 봉합재; 및
    상기 봉합재의 표면 중 상기 지지기판의 제1면 측의 면을 상면이라 하고, 상기 지지기판의 제2면 측의 면을 하면이라 할 때, 상기 봉합재의 하면에 배치되며 상기 제1 및 제2 도전성 비아와 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 외부 전극;
    을 포함하는 코일 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉합재 내부에 배치되며, 상기 제1 및 제2 도전성 비아와 상기 제1 및 제2 외부 전극을 각각 접속시키는 제1 및 제2 연결 전극을 더 포함하는 코일 전자 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 연결 전극은 상기 제1 및 제2 도전성 비아보다 폭이 큰 코일 전자 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코일 패턴은 상기 지지기판의 제2면에는 배치되지 않는 코일 전자 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 봉합재의 하면에만 배치된 코일 전자 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전성 비아는 상기 제1 및 제2 외부 전극 각각과 직접 연결된 코일 전자 부품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지기판에서 적어도 상기 제2면은 상기 봉합재로부터 노출된 코일 전자 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 봉합재의 상부 커버와 하부 커버의 두께를 각각 T1 및 T2라 하고 상기 지지기판 및 코일 패턴의 두께의 합을 T3라 할 때, T3 < T1 + T2인 코일 전자 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 봉합재의 상부 커버와 하부 커버의 두께를 각각 T1 및 T2라 하고 상기 지지기판 및 코일 패턴의 두께의 합을 T3라 할 때, T3 > T1 + T2인 코일 전자 부품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 봉합재의 표면에 배치된 전자파 차폐부를 더 포함하는 코일 전자 부품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전자파 차폐부는 상기 봉합재의 상면에 배치된 코일 전자 부품.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전자파 차폐부는 상기 봉합재의 상면 및 하면을 연결하는 측면에도 배치된 코일 전자 부품.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 봉합재의 하면에 배치되며 상기 전자파 차폐부와 연결된 접지 전극을 더 포함하는 코일 전자 부품.
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