KR20200107151A - 코일 부품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품은 바디, 상기 바디 내부에 배치되며 제1코어부를 갖는 제1코일부, 상기 바디 외부에 배치되어 상기 제1코일부의 양단과 각각 연결된 제1 및 제2외부전극, 상기 바디 내부에서 상기 제1코일부 상에 배치되며 제2코어부를 갖는 제2코일부, 상기 바디 외부에 배치되어 상기 제2코일부의 양단과 각각 연결된 제3 및 제4외부전극을 포함하고, 상기 제1코어부는 상기 제2코어부와 오버랩되는 제1공유 코어부와 상기 제2코어부와 오버랩되지 않는 제1비공유 코어부를 포함하고, 상기 제2코어부는 상기 제1코어부와 오버랩되는 제2공유 코어부와 상기 제1코어부와 오버랩되지 않는 제2비공유 코어부를 포함한다.
Description
본 발명은 코일 부품에 관한 것이다.
디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자 기기의 소형화 및 박형화에 수반하여 이러한 전자 기기에 적용되는 코일 부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부합하기 위하여 다양한 형태의 권선 타입 또는 박막 타입 코일 부품의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
코일 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.
한편, 코일 부품의 실장 면적을 줄일 수 있는 장점을 지닌 어레이 형태의 부품에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 어레이 형태의 코일 전자 부품은 복수 개의 코일부 사이의 결합 계수 혹은 상호 인덕턴스에 따라 논커플드(Noncoupled) 혹은 커플드(Coupled) 인덕터 형태 혹은 상기 형태들의 혼합 형태를 가질 수 있다.
커플드 인덕터에서 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)는 출력 전류 리플(output current ripple)과 관계되며, 상호 인덕턴스(Mutual Inductance)는 인덕터 전류 리플(inductor current ripple)과 관계된다. 커플드 인덕터가 기존 논커플드 인덕터와 동일한 출력 전류 리플(output current ripple)을 가지려면, 커플드 인덕터의 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)가 종래 논커플드 인덕터의 인덕턴스와 같아야 한다. 그리고, 상호 인덕턴스(Mutual Inductance)가 증가하면 결합계수(k)가 증가하게 되고, 이를 통하여 인덕터 전류 리플(Inductor current ripple)을 줄일 수가 있다.
따라서, 기존 논커플드 인덕터와 동일 사이즈에서 커플드 인덕터가 기존 논커플드 인덕터와 동일한 출력 전류 리플(Output current ripple)을 가지면서 인덕터 전류 리플(Inductor current ripple)을 줄일 수 있다면 실장면적의 증가없이 효율을 증가시킬 수가 있다. 칩 사이즈를 유지하면서도 인덕터 어레이 칩의 효율을 증가시키기 위하여 상호 인덕턴스를 증가시켜 결합계수가 큰 커플드 인덕터가 필요하다. 이와 반대로 애플리케이션의 필요에 따라 낮은 결합 계수를 갖는 커플드 인덕터가 요구되는 경우가 있으며, 이러한 경우에는 코일부 간의 결합계수를 적절한 수준으로 낮출 필요가 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 커플드 인덕터 구조를 갖는 코일 부품에서 코일부 간의 결합 인덕턴스를 효과적으로 조절할 수 있도록 하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 바디, 상기 바디 내부에 배치되며 제1코어부를 갖는 제1코일부, 상기 바디 외부에 배치되어 상기 제1코일부의 양단과 각각 연결된 제1 및 제2외부전극, 상기 바디 내부에서 상기 제1코일부 상에 배치되며 제2코어부를 갖는 제2코일부, 상기 바디 외부에 배치되어 상기 제2코일부의 양단과 각각 연결된 제3 및 제4외부전극을 포함하고, 상기 제1코어부는 상기 제2코어부와 오버랩되는 제1공유 코어부와 상기 제2코어부와 오버랩되지 않는 제1비공유 코어부를 포함하고, 상기 제2코어부는 상기 제1코어부와 오버랩되는 제2공유 코어부와 상기 제1코어부와 오버랩되지 않는 제2비공유 코어부를 포함하는, 코일 부품을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 코일 부품은 바디 내부에 배치된 두 코일부가 공유하는 코어부의 면적과 투자율을 조절함으로써 결합 계수와 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)를 조절할 수 있다.
또한 이를 통하여, 누설 인덕턴스(Leakage Inductance)와 상호 인덕턴스(Mutual Inductance)를 원하는 값으로 조절하여 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 2는 도 1의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 코일 부품에 포함된 코어부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 5는 도 4의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 변형된 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 변형된 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 9는 도 8의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 코일 부품에 포함된 코어부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 5는 도 4의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 변형된 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 변형된 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 9는 도 8의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
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, X 방향은 제1 방향 또는 길이 방향, Y 방향은 제2 방향 또는 폭 방향, Z 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.
박막형 코일 부품
제1실시예
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 2는 도 1의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 코일 부품에 포함된 코어부를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 5는 도 4의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태의 변형된 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태의 변형된 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 9는 도 8의 코일 부품에 포함된 코일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품(10)은 바디(50), 절연층(미도시), 코일부(11, 12), 외부전극(41, 42, 43, 44)을 포함하고, 코어부(A,B,C), 공유 코어부(A,B), 비공유 코어부(C), 기판(25)을 더 포함할 수 있다.
바디(50)는 본 실시예에 따른 코일 부품(10)의 외관을 이루고, 내부에 절연층(미도시)이 배치되어 있다.
바디(50)는, 전체적으로 육면체의 형상으로 형성될 수 있다.
바디(50)는, 도 1을 기준으로, 길이 방향(X)으로 서로 마주보는 제1면(101)과 제2면(102), 두께 방향(Z)으로 마주보는 제3면(103) 및 제4면(104), 폭 방향(Y)으로 서로 마주보는 제5면(105)과 제6면(106)을 포함한다. 바디(50)의 서로 대향하는 제3면(103) 및 제4면(104) 각각은, 바디(50)의 서로 대향하는 제1면(101) 및 제2면(102)을 연결한다.
바디(50)는, 자성 물질과 절연수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 바디(50)는 절연수지 및 절연수지에 분산된 자성 물질을 포함하는 자성체 시트를 하나 이상 적층하여 형성될 수 있다. 다만, 바디(50)는 자성 물질이 절연수지에 분산된 구조 외에 다른 구조를 가질 수도 있다. 예컨대, 바디(50)는 페라이트와 같은 자성 물질로 이루어질 수도 있다.
자성 물질은 페라이트 또는 금속 자성 분말일 수 있다.
페라이트 분말은, 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) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 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 0.1μm 내지 30μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
바디(50)는, 절연수지에 분산된 2 종류 이상의 자성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 자성 물질이 상이한 종류라고 함은, 절연수지에 분산된 자성 물질이 평균 직경, 조성, 결정성 및 형상 중 어느 하나로 서로 구별됨을 의미한다.
절연수지는 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 단독 또는 혼합하여 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연층(미도시)은 바디(50) 내부에 서로 평행하게 엇갈리도록 배치될 수 있다. 즉 바디의 내부에 배치된 제1절연층(미도시), 및 상기 제1절연층(미도시) 상에 배치된 제2절연층(미도시)을 포함할 수 있다. 제1절연층(미도시)의 적어도 일면에는 제1코일부(11, 12)가, 제2절연층(미도시)의 적어도 일면에는 제2코일부(11, 12)가 각각 배치된다. 제2코일부(11, 12)는 제1코일부(11, 12) 상에 배치되고 상기 코일부(11, 12)는 서로 평행하게 엇갈려서 배치되어 있으므로, 제2절연층(미도시)은 제1절연층(미도시) 상에 엇갈리게 배치될 수 있다.
절연층(미도시)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, 절연층(미도시)은 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 필름, PID(Photo Imagable Dielectric) 필름등의 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.
절연층(미도시)이 보강재를 포함하는 절연자재로 형성될 경우, 절연층(미도시)은 보다 우수한 강성을 제공할 수 있다. 절연층(미도시)이 유리섬유를 포함하지 않는 절연자재로 형성될 경우, 절연층(미도시)은 코일부(11, 12) 전체의 두께를 박형화하는데 유리하다. 절연층(미도시)이 감광성 절연수지를 포함하는 절연자재로 형성될 경우, 코일부(11, 12) 형성을 위한 공정 수가 줄어들어 생산비 절감에 유리하고, 미세한 비아(미도시)를 형성할 수 있다.
코일부(11, 12)는 절연층(미도시)에서 서로 대향하는 양면에 각각 배치되고, 코일 부품의 특성을 발현한다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예의 코일 부품(10)이 파워 인덕터로 활용되는 경우, 코일부(11, 12)는 전기장을 자기장으로 저장하여 출력 전압을 유지함으로써 전자 기기의 전원을 안정시키는 역할을 할 수 있다.
제1코일부(11)는 상기 바디(50) 내부에 배치되며 제2코일부(12)는 바디(50) 내부에서 제1코일부(11) 상에 배치된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 제1 및 제2코일부(11, 12)는 서로 같은 방향으로 감겨있을 수 있고, 또한 제1 및 제2코일부(11, 12)는 서로 반대 방향으로 감겨있을 수 있다. 즉, 각 코일부(11, 12)의 턴(turn) 방향은 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 코일부(11, 12)는 복수의 코일패턴이 적층된 구조일 수 있으며, 일례로 제1코일부(11, 12)는 제1 및 제2코일패턴(11a, 11b)을 포함하고, 상기 제2코일부(11, 12)는 제3 및 제4코일패턴(12a, 12b)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2코일패턴(11a, 11b)과 제3 및 제4코일패턴(12a, 12b)은 각각 비아(미도시)에 의해 연결될 수 있다.
코일부(11, 12) 및 비아(미도시)는 전기 전도성이 뛰어난 금속을 포함하여 형성될 수 있으며 예를 들어, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.
외부전극(41, 42, 43, 44)은 바디(50) 외부에 배치되어 코일부(11, 12)의 양단과 각각 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2외부전극(41, 42)은 바디(50) 외부에 배치되어 제1코일부(11)의 양단과 각각 연결되고, 제3 및 제4외부전극(43, 44)은 바디(50) 외부에 배치되어 제2코일부(12)의 양단과 각각 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1및 제2외부전극(41, 42)은 제1코일부(11)의 인출부(51, 52, 53, 54)와 각각 연결될 수 있고, 제3 및 제4외부전극(43, 44)은 제2코일부(11, 12)의 인출부(51, 52, 53, 54)와 각각 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 형태와 같이, 제1 및 제2외부전극(41, 42)은 제1코일부(11)를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 배치될 수 있고, 마찬가지로 제3 및 제4외부전극(43, 44)은 제2코일부(12)를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1외부전극(41)과 제3외부전극(43)이 서로 인접하여 배치되고, 제2외부전극(42)과 제4외부전극(44)이 서로 인접하여 배치될 수 있다.
제1 및 제3외부전극(41, 43)은 입력 단자이고, 제2 및 제4외부전극(42, 44)은 출력 단자일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 입력 단자인 제1외부전극(41)에서 입력된 전류는 제1코일부(11)를 거쳐 출력 단자인 제2외부전극(42)으로 흐르게 된다. 마찬가지로, 입력 단자인 제3외부전극(43)에서 입력된 전류는 제2코일부(12)를 거쳐 출력 단자인 제4외부전극(44)으로 흐르게 된다.
외부전극(41, 42, 43, 44)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, 각각의 외부전극(41, 42, 43, 44)상에 도금층을 더 형성할 수 있다. 이 경우, 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.
코어부(A, B, C)는 바디(50)에서 제1코일부(11) 및 제2코일부(12) 내부에 각각 배치된 일 영역에 해당한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품은 바디(50)의 중앙부를 중심으로 상부와 하부에 위치한 코일부(11, 12)가 코어를 공유하면서 서로 인접하여 형성되므로 공유 코어와 비공유 코어의 상대적 면적비를 적절히 증감함으로써 결합 계수를 조절할 수 있다.
이를 통하여, 누설 인덕턴스(LeakageInductance)와 상호 인덕턴스(Mutual Inductance)를 원하는 값으로 조절하여 구현할 수 있다. 결합 계수는 1에 가까운 값일 경우 결합 계수가 큰 것이며, (-) 부호는 네거티브 결합을 의미한다.
구체적으로, 제1코일부(11)는 제1코어부(A, C)를 가지며, 제1코일부(11) 상에 배치된 제2코일부(12)는 제2코어부(B, C)를 갖는다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1코어부(A, C)는 제1코일부(11)의 상부에서 보았을 때 제2코어부(B, C)와 오버랩되는 제1공유 코어부(C)와 제2코어부(B, C)와 오버랩되지 않는 제1비공유 코어부(B)를 포함하고, 제2코어부(B, C)는 제2코일부(12)의 상부에서 보았을 때 제1코어부(A, C)와 오버랩되는 제2공유 코어부(C)와 제1코어부(A, C)와 오버랩되지 않는 제2비공유 코어부(B)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제1 및 제2공유 코어부(C)의 면적이 제1 및 제2비공유 코어부(A, B) 각각의 면적보다 큰 경우를 포함할 수 있다. 두 코일부(11, 12) 간 공유하는 코어부의 면적이 증가할수록 상호 인덕턴스가 증가하므로 결합 계수 k가 증가하게 된다. 또한 제1 및 제2공유 코어부(C)의 면적이 제1 및 제2비공유 코어부(A, B) 각각의 면적보다 작은 경우를 포함할 수 있다. 비공유 코어의 면적이 증가할수록 누설 인덕턴스가 커지므로 결합 계수 k는 감소하게 된다.
종래 커플드 인덕터에서는 상하 배치된 코일부(11, 12) 간의 두께를 이용하여 결합 계수를 조절하였는데, 코일 부품의 두께를 줄이는 데에는 한계가 있고 코일부(11, 12) 간의 간격을 증가시킬 경우 부품의 크기가 커지는 문제가 있다. 본 실시 형태에서는 각 코일부(11, 12)가 공유하는 코어부(C)와 비공유하는 코어부(A, B) 면적의 상대적인 면적비를 조절함으로써 상대적으로 공간적 여유가 있는 X-Y 평면에서 실장 면적을 증가시키지 않으면서 결합계수 k를 조절할 수 있다.
코일 부품의 제조 방법
절연층(미도시)은 절연 특성을 갖는 박막 형상의 부재이면 모두 적용될 수 있으며, 예컨대 프리프레그(ppg)이거나, 기존의 동박적층판(Copper Clad Laminate)에서 상부 및 하부의 동박층을 제거한 것일 수 있다. 그 구체적인 두께는 제한되지 않고, 지지 기능을 적절히 수행할 수 있으면 충분한데, 기존의 설비 시설을 그대로 활용하기 위해서는 대략 60㎛ 전후의 두께로 구성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 절연층(미도시) 상에 동박층을 형성하며, 전기 전도성을 갖는 재질이면 제한되지 않으나, Cu인 것이 통상적이다. 동박층을 형성하는 방식에는 아무런 제한이 없으며, 화학도금 방식일 수 있거나 스퍼터링 방식일 수 있고, 그 이외에도 당업자가 공정 조건 및 요구되는 스펙에 따라 적절히 선택할 수 있다.
동박층 위로 절연성 레지스트를 배치하고, 상기 레지스트는 소정의 두께를 갖는 드라이 필름을 노광/현상하여 코일 형상의 패턴을 갖도록 구성함으로써 도출된다. 절연성 레지스트를 제거하여 전체적으로 스파이럴 형상을 가지는 코일패턴(11a, 11b, 12a, 12b) 및 비아(미도시)가 형성될 수 있다.
다음으로, 절연층(미도시)을 별도로 분리하여 복수의 바디(50)를 형성하며, 그 결과, 절연층(미도시)의 상부 및 하부로 각각 적어도 2개의 바디(50)가 형성되므로, 바디(50)들 간의 대칭성과 수율을 개선하는데 유리하다.
이후 바디(50)의 중앙부를 관통하는 관통홀(미도시)을 가공하고, 관통홀 내부와 바디(50)내부를 자성물질로 충진하여 코일부(11, 12) 전체를 봉합한다.
제2실시예
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 부품(100)은 본 발명의 제1실시예에 따른 코일 부품(10)과 비교할 두 코일부(11, 12) 사이에 기판(25)을 더 포함하는 점에서 상이하다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서는 제1실시예와 상이한 기판(25)에 대해서만 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 제1실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
기판(25)은 제1코일부(11, 12) 및 제2코일부(11, 12) 사이에 배치되어 코일부(11, 12)를 지지할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 기판(25)은 제1 및 제2공유 코어부와 오버랩되는 제3영역, 제1비공유 코어부와 오버랩되는 제1영역 및 제2비공유 코어부와 오버랩되는 제2영역을 포함할 수 있다. 기판(25)은 제1및 제2코일부(11, 12)가 가지는 각각의 코어부(A, B, C)에 대응되는 분리된 3개의 영역(A1, B1, C1)을 가질 수 있다. 기판(25)은 바디(50)의 제5면 및 제6면으로 연장되는 단부(61, 62, 63, 64)를 더 포함할 수 있으며, 각 단부(61, 62, 3, 64)는 바디(50)의 제3면(103)에 평행한 면에서 서로 이격되어 배치된다. 상기 단부(61, 62, 63, 64)는 각 코일부(11, 12)의 인출부(51, 52, 53, 54)에 대응되는 형상으로 각 인출부(51, 52, 53, 54)와 바디(50)의 제5면(105)에 평행하는 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2단부(61, 62)는 제1코일부(11)의 제1 및 제2인출부(51, 52)에 각각 대응되는 형태로 제1 및 제2인출부(51, 52)와 이격되어 배치될 수 있다. 제2코일부(12)의 제3 및 제4인출부(53, 54)에 각각 대응되는 형태로 제3및 제4단부(63, 64)가 제3 및 제4인출부(53, 54)와 이격되어 배치될 수 있다.
기판(25)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, 기판(25)은 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 필름, PID(Photo Imagable Dielectric) 필름등의 절연자재로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 기판(25)은 동박적층판(copper clad laminate)로도 형성될 수 있다. 이 경우, 종이 또는 유리섬유 등 절연물을 절연성 수지에 함침한 시트를 여러 겹 적층한 후 동박(Cu)을 접착한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 기판(25)으로 동박적층판을 사용하면 제1 및 제2코일부(11, 12)와 결합이 더욱 용이하여 코일을 지지하는 기능이 강화될 수 있다.
아래의 표 1은 본 발명의 일 실시형태에서 공유 코어부 면적에 따른 결합계수(k)값을 비교한 실험예를 나타낸다. 비교예1과 비교예2에서 각각 공유 코어부 면적을 달리 하여 결합 계수(k)값을 측정하였다.
| 비교예 | 공유 코어부의 면적(mm2) | 결합 계수(k) |
| 1 | 0.7323 | -0.26668 |
| 2 | 1.3803 | -0.46719 |
표 1의 실험결과를 살펴보면, 커플드(coupled) 인덕터의 공유 코어부(C) 면적이 클수록 결합 계수의 절대값이 증가하는 것을 알 수 있다. 두 코일부(11, 12) 간 공유하는 코어부(C)의 면적이 증가할수록 상호 인덕턴스가 증가하므로 결합 계수(k)가 증가하게 된다. 반면에 공유하는 코어부(C)의 면적이 감소할수록 누설 인덕턴스가 커지므로 결합 계수(k)는 감소하게 된다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 공유 코어부(C)와 비공유 코어부(A, B)의 상대적인 면적비를 조절함으로써 실장면적의 증가 없이도 인덕터 맥류(Current ripple)를 효과적으로 조절할 수 있다.
코일 부품의 제조방법
도 6 및 7을 참조하면, 제1 및 제2코일부(11, 12) 사이에 기판(25)이 더 배치된다. 기판(25)은 본 개시의 박막형 코일 부품 (100)이 종래 박막형 코일 부품과 대비하여, 3개의 코어부와 오버랩되는 분리된 3개의 영역을 가진다는 점에서 차이가 있다.
도 5를 참조하면, 기판(25)에 의해 코일부(11, 12)가 지지되며, 기판(25)의 일면에 제1코일부(11), 이와 마주하는 타면에 제2코일부(12)가 배치된다. 본 발명의 실시형태에서는, 제2코일부(12)는 제1코일부(11) 상에 서로 평행하게 배치되므로, 기판(25)의 양면에 제1 및 제2코일부(11, 12)가 서로 번갈아서 배치되는 형태를 갖는다. 제1코일부(11)의 제1코일패턴(11a) 상에 제1절연층(미도시)을 형성하고 제2코일부(12)의 제3코일패턴(12a) 상에 제2절연층(미도시)을 형성하여 제1 및 제2코일부(11, 12)가 각각 절연층(미도시)에 의해 감싸지도록 한다. 절연층(미도시) 형성 후 제1코일패턴(11a) 상에 제2코일패턴(11b)을, 제3코일패턴(12a) 상에 제4코일패턴(12b)을 형성한다.
이후 제1절연층(미도시)에 제1비아(미도시)를 형성하여 제1코일부(11)의 제1코일패턴(11a)이 제2코일패턴(11b)과 전기적으로 연결되도록 한다. 제2절연층(미도시)에 제2비아(미도시)를 형성하여 제2코일부(12)의 제3코일패턴(12a)이 제4코일패턴(12b)과 전기적으로 연결되도록 한다. 이에 따라, 절연층(미도시)에 의해 감싸지고 전기적으로 연결된 코일패턴이 기판(25)을 중심으로 양면에 형성된다.
양면에 코일부(11, 12)가 형성된 기판(25)을 3개의 분리된 영역(A1, B1, C1)으로 트리밍한다. 제1및 제2코일부(11, 12)가 서로 공유하는 코어부(C)와 오버랩되는 제3영역(C1), 제1비공유 코어부(A)와 오버랩되는 제1영역(A1) 및 제2비공유 코어부(B)와 오버랩되는 제2영역(B1)으로 각각 분리된다.
도 5에서 도시된 형태에 의할 때, 제2코일부12)는 제1코일부(11) 상에 서로 평행하게 엇갈리도록 배치되므로 각 제1및 제2절연층(미도시)에 코일패턴이 배치되지 않은 영역이 발생한다. 트리밍 공정에서 코일패턴이 배치되지 않은 절연층(미도시) 영역을 제거하는 공정을 진행할 수도 있다.
상기 트리밍 이후에는 금속 자성 분말을 포함하는 자성체 시트가 충진되어 바디(50)를 형성한다.
제3실시예 (적층형 코일 부품)
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)은 본 발명의 제1실시예에 의한 박막형 방식으로 제조될 수도 있지만 적층형 방식으로도 제조될 수 있다. 따라서, 본 실시예를 설명함에 있어서는 제1실시예와 상이한 적층형 코일 부품에 대해서만 설명하기로 한다. 본 실시예의 나머지 구성은 본 발명의 제1 실시예에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서는 절연시트가 적층된 세라믹 바디(50)를 포함하는 코일 부품을 제공한다.
세라믹 바디(50)는 복수의 절연시트(미도시)가 적층되어 형성되며, 세라믹 바디(50)를 형성하는 복수의 절연시트(미도시)는 소결된 상태로, 인접하는 절연시트 (미도시)사이의 경계는 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용하지 않고 확인하기 곤란할 정도로 일체화될 수 있다. 세라믹 바디(50)는 육면체 형상일 수 있으며, 세라믹 바디(50)는 Al2O3계 유전체 또는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Zn-Cu계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Ba계 페라이트, Li계 페라이트 등의 공지된 페라이트를 포함할 수 있다.
코일부(11, 12)는 세라믹 바디(50)를 형성하는 복수의 절연시트(미도시) 상에 소정의 두께로 도전성 금속을 포함하는 도전성 페이스트를 인쇄하여 형성된 내부 코일패턴(11a, 11b, 12a, 12b)이 전기적으로 접속되어 형성될 수 있다. 코일패턴(11a, 11b, 12a, 12b)이 인쇄된 각 절연시트에는 소정의 위치에 비아(미도시)가 형성되고, 상기 비아(미도시)를 통해 각 절연시트에 형성된 내부 코일패턴(11a, 11b, 12a, 12b)은 전기적으로 상호 연결되어 하나의 코일을 형성할 수 있다.
적층된 바디(50)는 자성체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 바디(50)는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Zn-Cu계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Ba계 페라이트, Li계 페라이트를 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 공지된 다양한 자성체를 포함할 수 있다.
코일패턴(11a, 11b, 12a, 12b)을 형성하는 도전성 금속은 전기 전도도가 우수한 금속이라면 특별히 제한되지 않으며 예를 들면, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu) 또는 백금(Pt) 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있다. 전기 전도성의 향상 및 제조 비용의 절감을 모두 고려하였을 때, 가장 바람직하게는 구리(Cu)를 사용할 수 있다.
코일부(11, 12)를 형성하는 복수의 코일패턴(11a, 11b, 12a, 12b) 중 두 개의 내부 코일패턴(11a, 11b, 12a, 12b)은 외부전극(41, 42, 43, 44)과 연결되기 위해 적층 바디(50)의 외부로 인출되는 인출부(51, 52, 53, 54)를 포함할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 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.
50: 바디
11, 12 : 제1 및 제2코일부
11a, 11b : 제1 및 제2코일패턴
12a, 12b : 제3 및 제4코일패턴
25 : 기판
41, 42, 43, 44: 제1 내지 제4외부 전극
51, 52, 53, 54 : 제1 내지 제4인출부
61, 62, 63, 64 : 제1 내지 제4단부
A, B, C : 제1비공유 코어부, 제2비공유 코어부, 제1 및 제2공유 코어부
A1, B1, C1 : 제1 내지 제3영역
10, 100, 1000: 코일 부품
11, 12 : 제1 및 제2코일부
11a, 11b : 제1 및 제2코일패턴
12a, 12b : 제3 및 제4코일패턴
25 : 기판
41, 42, 43, 44: 제1 내지 제4외부 전극
51, 52, 53, 54 : 제1 내지 제4인출부
61, 62, 63, 64 : 제1 내지 제4단부
A, B, C : 제1비공유 코어부, 제2비공유 코어부, 제1 및 제2공유 코어부
A1, B1, C1 : 제1 내지 제3영역
10, 100, 1000: 코일 부품
Claims (13)
- 바디;
상기 바디 내부에 배치되며 제1코어부를 갖는 제1코일부;
상기 바디 외부에 배치되어 상기 제1코일부의 양단과 각각 연결된 제1 및 제2외부전극;
상기 바디 내부에서 상기 제1코일부 상에 배치되며 제2코어부를 갖는 제2코일부;
상기 바디 외부에 배치되어 상기 제2코일부의 양단과 각각 연결된 제3 및 제4외부전극; 을 포함하고,
상기 제1코어부는, 상기 제2코어부와 오버랩되는 제1공유 코어부와, 상기 제2코어부와 오버랩되지 않는 제1비공유 코어부를 포함하고,
상기 제2코어부는, 상기 제1코어부와 오버랩되는 제2공유 코어부와, 상기 제1코어부와 오버랩되지 않는 제2비공유 코어부를 포함하는, 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2공유 코어부의 면적은 상기 제1 및 제2비공유 코어부 각각의 면적보다 큰, 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2공유 코어부의 면적은 상기 제1 및 제2비공유 코어부 각각의 면적보다 작은, 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2코일부 각각은 복수의 코일패턴이 적층된 구조를 갖는, 코일 부품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2코일부 사이에 기판이 더 배치된, 코일 부품.
- 제5항에 있어서,
상기 기판은, 상기 제1비공유 코어부와 오버랩되는 제1영역, 상기 제2비공유 코어부와 오버랩되는 제2영역, 및 상기 제1 및 제2공유 코어부와 오버랩되는 제3영역을 포함하는, 코일 부품.
- 바디;
상기 바디의 내부에 배치된 제1절연층, 및 상기 제1절연층 상에 배치된 제2절연층;
상기 제1절연층의 적어도 일면에 배치되어 제1코어부를 갖는 제1코일부;
상기 바디 외부에 배치되어 상기 제1코일부의 양단과 각각 연결된 제1 및 제2외부전극;
상기 제2절연층의 적어도 일면에 배치되어 상기 제1코일부 상에 배치되며 제2코어부를 갖는 제2코일부;
상기 바디 외부에 배치되어 상기 제2코일부의 양단과 각각 연결된 제3 및 제4외부전극; 을 포함하고,
상기 제1코어부는 상기 제2코어부와 오버랩되는 제1공유 코어부와 상기 제2코어부와 오버랩되지 않는 제1비공유 코어부를 포함하고,
상기 제2코어부는 상기 제1코어부와 오버랩되는 제2공유 코어부와 상기 제1코어부와 오버랩되지 않는 제2비공유 코어부를 포함하는, 코일 부품.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2공유 코어부의 면적은 상기 제1 및 제2비공유 코어부 각각의 면적보다 큰, 코일 부품.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2공유 코어부의 면적은 상기 제1 및 제2비공유 코어부 각각의 면적보다 작은, 코일 부품.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2코일부 각각은 복수의 코일패턴이 적층된 구조를 갖는, 코일 부품.
- 제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2코일부 사이에 기판이 더 배치된, 코일 부품.
- 제11항에 있어서,
상기 기판은, 상기 제1비공유 코어부와 오버랩되는 제1영역, 상기 제2비공유 코어부와 오버랩되는 제2영역, 및 상기 제1 및 제2공유 코어부와 오버랩되는 제3영역을 포함하는, 코일 부품.
- 절연시트가 적층된 세라믹 바디;
상기 바디 내부에 배치되며 제1코어부를 갖는 제1코일부;
상기 바디 외부에 배치되어 상기 제1코일부의 양단과 각각 연결된 제1 및 제2외부전극;
상기 바디 내부에서 상기 제1코일부 상에 배치되며 제2코어부를 갖는 제2코일부;
상기 바디 외부에 배치되어 상기 제2코일부의 양단과 각각 연결된 제3 및 제4외부전극; 을 포함하고,
상기 제1코어부는 상기 제1코일부의 상부에서 보았을 때 상기 제2코어부와 오버랩되는 제1공유 코어부와 상기 제2코어부와 오버랩되지 않는 제1비공유 코어부를 포함하고,
상기 제2코어부는 상기 제2코일부의 상부에서 보았을 때 상기 제1코어부와 오버랩되는 제2공유 코어부와 상기 제1코어부와 오버랩되지 않는 제2비공유 코어부를 포함하는, 코일 부품.
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