KR20210012247A - 칩 소자 - Google Patents

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KR20210012247A
KR20210012247A KR1020190089627A KR20190089627A KR20210012247A KR 20210012247 A KR20210012247 A KR 20210012247A KR 1020190089627 A KR1020190089627 A KR 1020190089627A KR 20190089627 A KR20190089627 A KR 20190089627A KR 20210012247 A KR20210012247 A KR 20210012247A
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winding
conductor
chip
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KR1020190089627A
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김경태
정준호
이동석
이유형
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주식회사 모다이노칩
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Abstract

본 발명은 칩 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 기기 등에 사용되는 표면 실장형의 칩 소자에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자는 전자 기기 또는 회로 기판에 실장되기 위한 실장 면을 가지는 지지체; 개구된 내부 공간을 형성하도록 권선되고, 상기 지지체에 결합되는 코일; 및 상기 코일과 연결되고, 상기 지지체에 마련되는 전극;을 포함한다.

Description

칩 소자{CHIP ELEMENT}
본 발명은 칩 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 기기 등에 사용되는 표면 실장형의 칩 소자에 관한 것이다.
칩 소자는 범용 생활 가전 제품은 물론이고, 휴대용 기기 등과 같은 각종 전자 기기에 다량 사용되고 있다. 최근, 각종 전자 기기가 소형화되고, 경량화됨에 따라서 이를 구성하는 전자 부품 또한 경박 단소화하는 추세에 있다. 한편, 전자 기기의 다기능화 및 디지털 통신 등의 발전으로 인해 사용 주파수 대역이 점차 고주파 영역으로 확대되고 있으며, 이들 전자 기기에 사용되는 전자 부품도 고주파에 대한 대응이 중요한 과제로 되고 있다.
전자 기기에서 노이즈를 제거하기 위한 칩 소자 중 하나인 인덕터(inductor)의 경우, 일반적으로 페라이트(ferrite)와 같은 자성체 코어를 사용한다. 자성체 코어를 이용한 인덕터는 코어 재료로 사용되는 자성체의 종류에 따라 다소 차이는 있지만 일정 주파수 이상에서 손실이 급격하게 증가하고, 코일 선간에서 발생하는 부유 용량에 의해 인덕턴스(inductance)가 급격히 감소하여 기가 헤르츠(GHz) 이상의 고주파 대역에서는 사용이 어려운 문제점이 있다. 자성체 코어를 사용한 인덕터의 이와 같은 제한으로 인하여 고주파 대역에서는 자성체 코어를 사용하지 않는 인덕터가 요구된다.
인덕터의 경우 내부 전극이 나선형으로 인쇄된 시트를 적층하고, 이를 가압 및 소결한 후에 외부 전극을 형성하여 제조되는 적층형의 인덕터와, 권선된 형태의 코일을 사용하여 제조되는 권선형의 인덕터가 있다. 적층형의 인덕터는 대량 생산이 용이한 반면, 내부 전극의 적층 수 및 인쇄 폭이 제한되어 충분한 인덕턴스와 허용 전류를 얻을 수 없는 단점이 있다. 이에, 자성체 코어를 사용하지 않는 인덕터의 경우 주로 권선형의 인덕터로 제조되는데, 이와 같은 권선형의 인덕터는 소형화가 어려우며 표면 실장이 가능한 칩 형태로의 제조가 곤란하다는 문제점이 있다.
KR 10-2008-0034747 A
본 발명은 표면 실장이 용이하면서도 우수한 고주파 특성을 나타내는 칩 소자를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 칩 소자는 전자 기기 또는 회로 기판에 실장되기 위한 실장 면을 가지는 지지체; 개구된 내부 공간을 형성하도록 권선되고, 상기 지지체에 결합되는 코일; 및 상기 코일과 연결되고, 상기 지지체에 마련되는 전극;을 포함한다.
상기 코일은, 상기 내부 공간의 적어도 일부가 대기에 노출되도록 상기 지지체에 결합될 수 있다.
상기 지지체는 상기 실장 면에 대향하는 안착 면을 가지는 판 형상으로 마련되고, 상기 코일은, 상기 내부 공간이 상기 지지체와 평행한 방향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여 형성된 권선부;를 포함하며, 상기 권선부는 상기 도체의 권선 방향을 따른 일측 면이 상기 안착 면에 접촉되도록 배치될 수 있다.
상기 도체는 도금 공정에 의하여 형성될 수 있다.
상기 도체는 장변과 단변을 가지는 직사각형의 단면을 가지며, 상기 권선부는 상기 도체를 단변을 중심으로 절곡 권선하여 형성될 수 있다.
상기 코일은, 상기 권선부의 외측으로 인출되는 리드부;를 더 포함하고, 상기 리드부는 상기 안착 면을 관통하여 상기 전극에 연결될 수 있다.
상기 리드부는 단부가 상기 전극의 표면을 따라 연장되도록 절곡 형성될 수 있다.
상기 지지체는 자성 물질이 함유되지 않은 유기 수지로 형성될 수 있다.
상기 지지체는 상기 유기 수지와 상이한 유전율을 가지는 필러를 포함할 수 있다.
상기 전극은 일면이 상기 실장 면으로 노출되도록 상기 지지체 내에 마련될 수 있다.
상기 전극은 적어도 일부가 상기 도체와 동일한 물질로 형성될 수 있다.
적어도 상기 권선부의 일측 면과 반대 측에 위치하는 타측 면을 덮는 커버 부재;를 더 포함할 수 있다.
상기 커버 부재는 판 형상으로 마련되고, 상기 권선부의 타측 면에 부착될 수 있다.
상기 커버 부재는, 상기 권선부의 타측 면 상에 이격 배치되는 상부 판; 및 상기 코일이 내부에 수용되도록 상기 상부 판과 지지체를 연결하는 측벽 판;을 포함할 수 있다.
상기 커버 부재는 금속을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 칩 소자에 의하면, 일정 주파수 이상에서 임피던스의 증가에 따른 손실을 방지하고, 인덕턴스를 증가시켜 기가 헤르츠(GHz) 이상의 고주파 대역에서의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 개구된 내부 공간을 형성하도록 권선된 코일을 지지체에 결합함으로써 코어가 최소화된 유전율 값을 가지는 대기에 노출되는 공심 코일을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 전자 기기 또는 전자 기기 등에 마련되는 회로 기판에의 표면 실장을 용이하게 할 수 있다.
뿐만 아니라, 코일의 내부 공간이 지지체와 평행한 방향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여, 지지체 상에서 코일을 안정적으로 지지할 수 있으며, 코일의 형상이 변형됨이 없이 1mm 이하의 폭 및 길이와 0.5mm 이하의 높이를 가지는 초소형의 칩 소자를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자를 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 칩 소자를 정면에서 바라본 모습을 나타내는 도면.
도 3은 도 2에서 코일의 표면에 보호막이 형성된 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 제1 변형 예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 제2 변형 예를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자를 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 도 1의 칩 소자를 정면에서 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에서 코일의 표면에 보호막이 형성된 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자는 전자 기기 또는 회로 기판에 실장되기 위한 실장 면(100B)을 가지는 지지체(100), 개구된 내부 공간(C)을 형성하도록 권선되고, 상기 지지체(100)에 결합되는 코일(200) 및 상기 코일(200)과 연결되고, 상기 지지체(100)에 마련되는 전극(300)을 포함한다.
이러한, 칩 소자는 인덕터(inductor)를 포함할 수 있으며, 인덕터는 저항, 커패시터(capacitor) 등과 함께 전자 회로를 이루어 노이즈(noise)를 제거하는 대표적인 수동 소자로 사용될 수 있다.
지지체(100)는 다른 구성들이 결합됨과 동시에 칩 소자를 전자 기기 또는 전자 기기 등에 포함되는 회로 기판에 실장하기 위해 마련된다. 여기서, 회로 기판은 기판 상에 전자 기기 등의 작동을 위한 각종 배선이 인쇄된 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있으며, 지지체(100)는 칩 소자를 전자 기기 또는 회로 기판에 용이하게 실장하기 위하여, 실장 면(100B)을 가진다. 실장 면(100B)은 지지체(100)의 하면에 형성될 수 있으며, 예를 들어 평면의 형상으로 이루어져, 일반적으로 판 형상을 가지는 회로 기판 상에 전면적으로 밀착될 수 있다.
지지체(100)는 다면체의 형상을 가질 수 있다. 지지체(100)는, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 각각 대향되는 두 평면을 가지는 육면체의 형상을 가질 수 있다. 여기서, 지지체(100)는 Z축 방향으로의 길이가 X축 방향 및 Y축 방향의 길이보다 상대적으로 짧은 판 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 지지체(100)는 X축 방향으로의 길이가 Y축 방향으로의 길이보다 상대적으로 짧은 직사각형의 평판으로 마련될 수 있다. 이 경우, 지지체(100)는 Z축 방향에 교차하는 일면, 예를 들어 지지체(100)의 하면이 실장 면(100B)이 되고, Z축 방향에 교차하는 타면, 예를 들어 지지체(100)의 상면이 안착 면(100A)이 될 수 있다. 여기서, 안착 면(100A)은 전술한 바와 같은 칩 소자의 다른 구성, 예를 들어 코일(200)이 결합되기 위한 면을 의미한다. 이와 같이, 지지체(100)를 실장 면(100B) 및 상기 실장 면(100B)에 대향하는 안착 면(100A)을 가지는 판 형상으로 마련함으로써 칩 소자의 전자 기기 또는 회로 기판에의 실장을 용이하게 할 수 있다.
이와 같은, 지지체(100)는, 예를 들어 폴리이미드(polyimide) 수지, 불소(flouride) 수지, 에폭시(epoxy) 수지 등의 열경화성 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 유기 수지로 형성될 수 있다. 지지체(100)를 이와 같이 열경화성 수지 등의 유기 수지로 형성함으로써 칩 소자의 운반 및 실장을 용이하게 하고, 전자 기기 내의 발열에 의하여 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.
지지체(100)에는 페라이트(ferrite)와 같은 자성 물질이 제한적인 함량으로 소량 함유되거나, 자성 물질이 함유되지 않을 수 있다. 인덕터와 같은 칩 소자는 코어(core)에 충진되는 물질뿐만 아니라, 코일 주변에 위치하는 물질 또한 인덕턴스(inductance)에 영향을 미치게 된다. 즉, 지지체(100)가 자성 물질을 다량 함유하게 되면, 자성체 코어의 경우와 같이 일정 주파수 이상에서 손실이 급격히 증가하는 문제가 발생할 수 있으므로, 지지체(100)에는 페라이트와 같은 자성 물질이 함유되지 않거나, 함유되더라도 제한적인 함량을 가질 수 있다. 이 경우, 고주파 대역에서 임피던스(impedance)의 증가에 따른 손실을 방지하고, 인덕턴스(inductance)가 급격히 감소하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지지체(100)는 지지체(100) 전체의 유전율을 조절하기 위하여 전술한 유기 수지와 상이한 유전율을 가지는 필러(filler)를 포함할 수 있다. 이와 같은 필러는 분말 형태로 지지체(100) 내에 함유될 수 있으며, 실리카(silica), 실리케이트(silicate), 카본(carbon) 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 지지체(100)는 자성 물질이 함유되지 않은 유기 수지로 형성될 수 있다. 이 경우, 유기 수지는 약 2 내지 4의 유전율을 가진다. 반면, 실리카는 약 3.9 내지 4.2의 유전율을 가지며, 금속 산화물과 결합되는 실리케이트 및 카본의 경우 실리카보다 훨씬 높은 유전율을 가진다. 따라서, 지지체(100) 내에 실리카 등과 같은 저유전율의 필러를 첨가하는 경우 지지체(100)의 유전율을 미세하게 조절할 수 있으며, 실리케이트 및 카본 등과 같은 고유전율의 필러를 첨가하는 경우 지지체(100)의 유전율을 큰 폭으로 변화시킬 수 있다. 여기서, 지지체(100) 내에 함유되는 필러의 종류와 함량을 선택적으로 제어함으로써 지지체(100) 전체의 유전율을 효과적으로 조절할 수 있으며, 이에 의하여 임피던스 및 인덕턴스와 관련한 칩 소자의 전체적인 특성이 제어될 수 있다.
코일(200)은 개구된 내부 공간(C)을 가지도록 권선되어 형성된다. 즉, 코일(200)은 개구된 내부 공간(C)을 가지도록 선 형상의 도체를 적어도 한 번 이상 시계 방향 또는 반시계 방향으로 스파이럴(spiral) 형상으로 권선한 권선 코일일 수 있다. 이와 같은 코일(200)은 도체가 권선되는 영역에 해당하는 권선부(210) 및 도체의 양단이 각각 상기 권선부(210)로부터 외측으로 인출되는 영역에 해당하는 리드부(230)를 포함할 수 있다.
이와 같은, 코일(200)은 도금 방식으로 형성될 수 있다. 즉, 코일(200)을 형성하는 도체는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd) 및 이들의 합금으로부터 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있으며, 코일(200)은 코일(200)에 대응하는 형상의 개구부를 가지는 몰드(mold) 내에서 금속 물질을 도금 성장시켜 형성할 수 있다. 여기서, 도금 공정은 복수 회로 이루어질 수 있으며, 이에 의하여 코일(200)은 제1 도금층 및 상기 제1 도금층을 덮도록 형성되는 제2 도금층을 포함할 수 있다. 이때, 코일(200)을 형성한 후에 상기 몰드는 제거될 수 있다.
여기서, 코일(200)은 개구된 내부 공간(C)을 가진다. 예를 들어, 코일(200)은 선 형상의 도체를 권선하여 형성되는 내부 공간(C)의 적어도 일부가 대기에 노출되도록 지지체(100)에 결합될 수 있다. 이 경우, 코일(200)의 내부 공간(C)의 적어도 일부는 최소화된 유전율 값, 즉 약 1의 유전율 값을 가지는 대기에 의하여 채워질 수 있게 되어 일정 주파수 이상에서 임피던스의 증가에 따른 손실을 방지하여, 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 권선부(210)는 코일(200)의 내부 공간(C)이 지지체(100)와 평행한 방향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여 형성될 수 있다. 예를 들어 권선부(210)는 코일(200)의 내부 공간(C)이 지지체(100)와 평행한 방향으로 연장되는 사각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여 형성될 수 있다. 이 경우, 권선부(210)는 도체의 권선 방향을 따른 복수 개의 면을 가지게 되며, 이 중 도체의 권선 방향을 따른 일측 면이 지지체(100)의 안착 면(100A)에 접촉되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 권선부(210)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 코일(200)의 내부 공간(C)이 X축 방향으로 연장되는 사각 기둥의 형상을 가지도록 도체가 절곡 권선되어 형성될 수 있다. 이 경우, 권선부(210)는 도체의 권선 방향을 따라 Y축 방향으로 서로 대향되는 양 측면과 Z축 방향으로 서로 대향되는 상측 면과 하측 면을 가지게 된다. 여기서, 권선부(210)의 하측 면은 지지체(100)의 안착 면(100A)에 접촉되도록 배치될 수 있다. 이때, 권선부(210)의 상측 면 상에는 후술할 커버 부재(400)가 배치될 수 있으며, 커버 부재(400)와 관련하여는 도 4 및 도 5와 관련하여 후술하기로 한다.
한편, 리드부(230)는 권선부(210)의 외측으로 인출되어 형성된다. 예를 들어, 리드부(230)는 도체의 양단이 권선부(210)로부터 하측으로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 리드부(230)는 도체가 권선부(210)의 외측으로 인출되어 권선부(210)와 일체로 형성되거나, 권선부(210)와 별개로 형성되어 상호 전기적으로 연결되는 형태로 형성할 수도 있음은 물론이다. 리드부(230)는 지지체(100)의 안착 면(100A)을 관통하여 지지체(100) 내에 삽입될 수 있으며, 전극(300)의 적어도 일부가 지지체(100) 내에 마련되는 경우, 리드부(230)는 지지체(100) 내에서 상기 전극(300)과 전기적으로 연결될 수 있다.
권선부(210) 또는 권선부(210)와 리드부(230)를 형성하는 도체는 단면이 상대적으로 긴 길이의 장변과 상대적으로 짧은 길이의 단변을 가지는 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 이때, 권선부(210)는 이와 같이 단면이 직사각형의 형상을 가지는 도체를 상대적으로 짧은 길이의 단변을 중심으로 절곡 권선하여 형성될 수 있다. 이와 같이, 직사각형의 단면을 가지는 도체를 단변을 중심으로 절곡 권선하여 권선부(210)를 형성함으로써, 코일(200)의 전체 표면적을 증가시킴과 동시에 지지체(100) 상에서 도체의 권선 횟수를 증가시킬 수 있게 되어 칩 소자의 인덕턴스를 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 코일(200)의 변형 없이 지지체(100) 상에서 안정적으로 지지될 수 있으며, 상측으로부터 인가되는 외력에 의하여 강성을 가질 수 있게 되어 후술하는 바와 같이 전자 기기 또는 회로 기판에의 실장을 위하여 칩 소자를 상측에서 흡착하여 운반하는 경우 코일(200)이 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.
일반적으로, 인덕터는 노이즈를 제거하기 위하여 자성체 코어를 사용한다. 그러나, 자성체 코어를 이용한 인덕터는 일정 주파수 이상에서 임피던스의 증가에 따른 손실이 급격히 증가하고, 코일 선간에서 발생하는 부유 용량에 의해 인덕턴스가 급격히 감소하여 기가 헤르츠(GHz) 이상의 고주파 대역에서는 사용이 어려운 문제점이 있다. 자성체 코어를 사용한 인덕터의 이와 같은 제한으로 인하여 고주파 대역에서는 자성체 코어를 사용하지 않는 인덕터가 요구된다.
자성체 코어를 사용하는 인덕터의 이러한 제한으로 인하여, 고주파 대역에서는 자성체 코어를 사용하지 않고, 파이버(fiber), 플라스틱(plastic) 등의 비자성체 보빈(bobin)에 코일을 감은 소위 공심(空心) 코어를 가지는 코일로 칩 소자를 형성한다. 이와 같은 공심 코어를 가지는 코일은 상기한 자성체 코어를 가지는 인덕터와 같은 제약이 없으므로 고주파 회로에서 널리 사용된다.
그러나, 이와 같이, 파이버, 플라스틱 등의 비자성체 보빈에 코일을 감은 인덕터는 코일의 내부 공간에 4 내지 5의 유전율 값을 가지는 비자성체 보빈이 배치되는 구조를 가지므로, 개구된 내부 공간을 형성하도록 내부 공간이 비어 있는 구조를 가지는 코일에 비해 고주파 특성이 떨어지는 문제점을 가진다. 이에, 코일의 내부 공간을 1의 유전율 값을 가지는 대기에 의하여 채워지도록 개구되도록 형성하여 고주파 특성을 향상시킬 필요성이 있으나, 이 경우 소형화가 어려우며 표면 실장이 가능한 칩 형태로의 제조가 곤란하다는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 칩 소자는 지지체(100)를 전자 기기 또는 회로 기판에의 실장을 위한 실장 면(100B) 및 상기 실장 면(100B)에 대향하는 안착 면(100A)을 가지는 판 형상으로 마련하고, 상기 안착 면(100A) 상에 대기에 노출되는 개구된 내부 공간(C)을 가지는 코일(200)을 결합함으로써 향상된 고주파 특성을 가지는 칩 소자의 전자 기기 또는 회로 기판에의 표면 실장을 용이하게 할 수 있다.
또한, 코일(200)의 내부 공간(C)이 지지체(100)와 평행한 방향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여 권선부(210)를 형성하고, 도체의 권선 방향을 따른 권선부(210)의 일측 면이 지지체(100)의 안착 면(100A)에 접촉되도록 배치하여 지지체(100) 상에서 코일의 변형이 방지되도록 안정적으로 지지할 수 있다. 이에 의하여, 결국 X축 및 Y축 방향으로의 길이가 1mm 이하의 값을 가지며, Z축 방향으로의 길이가 0.5mm 이하의 값을 가지는 소형화된 칩 소자를 제조할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 장변과 단변을 가지는 직사각형의 단면을 가지는 도체를 단변을 중심으로 절곡 권선하여 권선부(210)를 형성함으로써, 코일(200)의 전체 표면적을 증가시킴과 동시에 지지체(100) 상에서 도체의 권선 횟수를 증가시킬 수 있게 되고, 칩 소자의 인덕턴스를 향상시킬 수 있다.
한편, 코일(200)은 도 3에 도시된 바와 같이, 지지체(100)로부터 노출되는 적어도 일부 표면에 코팅되는 보호막(250)을 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 코일(200)의 권선부(210)는 적어도 일부가 상기 지지체(100)의 외측에 배치되어 대기에 노출되는 바, 도체가 그대로 노출되는 경우 산화 또는 부식의 우려가 있다. 따라서, 이와 같은 도체의 산화 또는 부식을 방지하기 위하여 지지체(100)로부터 노출되는 적어도 일부 표면에 코팅되는 보호막(250)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 보호막(250)은 리드부(230)를 포함하는 코일(200) 전체에 코팅되거나, 대기에 노출되는 권선부(210)에만 코팅될 수도 있음은 물론이다. 이 경우, 보호막(250)은 도체의 산화 또는 부식을 방지하기 위하여, 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 에폭시 아크릴레이드(epoxy acrylate), 폴리크실렌(polyxylene), 플루오렌(fluorene) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 고분자 화합물로 형성될 수 있다.
또한, 보호막(250)은 전술한 바와 같이 권선부(210)가 지지체(100)와 평행한 방향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지는 경우, X축 방향으로의 권선부(210)의 전면과 후면, Y축 방향으로의 권선부(210)의 양 측면 및 Z축 방향으로의 권선부(210)의 상면과 하면을 전체적으로 또는 부분적으로 코팅하도록 형성될 수 있다. 즉, 보호막(250)은 도체의 전체 표면에 코팅되는 것이 아니라, 권선부(210)의 외측 면의 적어도 일부를 코팅하도록 형성될 수 있으며, 이에 의하여 도체의 산화 또는 부식을 보다 용이하게 차폐할 수 있다. 이 경우, 보호막(250)은 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 에폭시 아크릴레이드(epoxy acrylate), 폴리크실렌(polyxylene), 플루오렌(fluorene) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로 이루어진 필름을 권선부(210)의 외측 면 중 적어도 일부에 코팅하여 형성될 수 있다.
전극(300)은 코일(200)과 전기적으로 연결되도록 지지체(100)에 마련될 수 있다. 이와 같은 전극(300)은 전자 기기 또는 회로 기판과의 전기적 연결을 위한 다양한 형상을 가질 수 있음은 물론이다. 전극(300)은 Y축 방향을 따른 지지체(100)의 양 측면의 일부에 마련될 수도 있고, Y축 방향을 따른 지지체(100)의 양 측면 전체에 마련될 수도 있다. 또한, 전극(300)은 지지체(100)의 하면으로부터 Y축 방향을 따른 지지체(100)의 양 측면으로 연장되도록 마련될 수도 있고, 지지체(100)의 하면으로부터 X축 방향을 따른 지지체(100)의 전면과 후면 및 Y축 방향을 따른 지지체(100)의 양 측면으로 동시에 연장되도록 마련될 수도 있다.
여기서, 전극(300)은 칩 소자의 크기를 최소화하고, 외부 기기와의 단락을 방지하기 위하여 일면이 지지체(100)의 실장 면(100B)으로 노출되도록 지지체(100) 내에 마련될 수 있다. 즉, 전극(300)은 리드부(230)를 형성하는 도체의 양단에 각각 전기적으로 연결되도록 지지체(100) 내에 마련되고, 전극(300)의 하면이 각각 지지체(100)의 실장 면(100B)으로 노출될 수 있다. 이때, 전극(300)은 지지체(100) 내에서 지지체(100)의 X축 방향의 길이에 대략 동일한 X축 방향의 길이를 가지는 육면체의 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 외부 기기와의 단락을 방지하기 위하여 X축 방향을 따른 전극(300)의 대향되는 두 평면은 지지체(100)로부터 노출되지 않을 수 있다. 즉, 전극(300)의 X축 방향의 길이는 리드부(230)를 형성하는 도체의 양단 사이의 거리보다는 길고, 지지체(100)의 X축 방향의 길이보다는 짧을 수 있다.
한편, 전극(300)과 연결되는 리드부(230)를 형성하는 도체의 양단은 전극(300)의 연장 방향을 향하도록 절곡되어 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 리드부(230)를 형성하는 도체의 양단은 지지체(100) 내에서 하측으로 연장되어 전극(300)과 전기적으로 접속되는데, 이와 같은 리드부(230)와 전극(300)을 보다 안정적으로 연결하기 위하여 리드부(230)를 형성하는 도체의 양단은 전극(300)의 연장 방향을 향하도록 절곡되어 형성될 수 있다. 이 경우, 도체의 양단은 보다 넓은 면적으로 전극(300)과 면 접촉할 수 있게 되어 리드부(230)와 전극(300)의 결합력을 향상시키고, 보다 신뢰성 있게 전기적으로 연결할 수 있게 된다.
전극(300)은, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd) 및 이들의 합금으로부터 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 전극(300)은 적어도 일부가 코일(200)을 형성하는 도체와 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도체는 구리(Cu)로 형성될 수 있으며, 전극(300)은 구리(Cu)와 주석(Sn)의 적층체로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 제1 변형 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 제2 변형 예를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 4(a) 및 도 5(a)는 커버 부재(400)가 분리된 모습을 나타내는 도면이고, 도 4(b) 및 도 5(b)는 커버 부재(400)가 장착된 모습을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 제1 변형 예는 전술한 바와 같이 전자 기기 또는 회로 기판에 실장되기 위한 실장 면(100B)을 가지는 지지체(100), 개구된 내부 공간(C)을 형성하도록 권선되고, 상기 지지체(100)에 결합되는 코일(200) 및 상기 코일(200)과 연결되고, 상기 지지체(100)에 마련되는 전극(300)을 그대로 포함한다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 제1 변형 예는 적어도 권선부(210)의 일측 면과 반대 측에 위치하는 타측 면을 덮는 커버 부재(400)를 더 포함하되, 상기 커버 부재(400)는 판 형상으로 마련되어 권선부(210)의 타측 면에 부착된다.
일반적으로, 칩 소자는 예를 들어 회로 기판에의 실장을 위하여 진공 흡착 부재 등에 의하여 상면이 흡착되어 회로 기판 상으로 운반된다. 따라서, 칩 소자의 상면은 진공 흡착 부재 등에 의하여 흡착이 용이하도록 형성될 필요가 있으며, 이와 같은 흡착에 의하여 코일(200)이 변형되는 것을 방지할 필요성도 높다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 변형 예에서는 커버 부재(400)를 지지체(100)의 안착 면(100A)에 접촉하는 권선부(210)의 하측 면과 반대 측에 위치하는 권선부(210)의 상측 면을 덮도록 마련함으로써, 운반을 위하여 진공 흡착 부재 등에 의하여 흡착이 용이하도록 함과 동시에 코일(200)의 변형을 방지할 수 있다.
제1 변형 예에서 커버 부재(400)는 판 형상으로 마련되어 권선부(210)의 타측 면, 즉 권선부(210)의 상측 면에 부착될 수 있다. 즉, 커버 부재(400)는 Z축 방향으로의 길이가 X축 및 Y축 방향으로의 길이보다 상대적으로 짧은 육면체의 평판 형상으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 커버 부재(400)는 권선부(210)의 상측 면에 직접 부착될 수 있다. 이와 같은 커버 부재(400)는 진공 흡착 부재 등에 의하여 흡착이 용이하도록 에폭시(epoxy) 수지, 불소(flouride) 수지 등의 고강도 내열성 합성 수지로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자의 제1 변형 예에서는 권선부(210)의 상측 면에 판 형상으로 마련되는 커버 부재(400)를 부착함으로써 전체적인 구조를 단순화시키고, 진공 흡착 부재와의 흡착력을 향상시킬 수 있다.
제2 변형 예에서는 커버 부재(400)가 권선부(210)의 상측 면 상에 이격 배치되는 상부 판(410) 및 상기 권선부(210)가 내부에 수용되도록 상기 상부 판(410)과 지지체(100)를 연결하는 측벽 판(430)을 포함하는 모습을 나타낸다. 여기서, 상부 판(410)은 제1 변형 예에서와 같이 판 형상으로 마련될 수 있으며, 이 경우, Z축 방향으로의 길이가 X축 및 Y축 방향으로의 길이보다 상대적으로 짧은 육면체의 평판 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 측벽 판(430)은, 예를 들어 X축 방향으로의 길이가 Y축 및 Z축 방향으로의 길이보다 상대적으로 짧은 육면체의 평판 형상으로 형성되는 두 개의 평판과, Y축 방향으로의 길이가 X축 및 Z축 방향으로의 길이보다 상대적으로 짧은 육면체의 평판 형상으로 형성되는 두 개의 평판으로 형성될 수 있다. 이때, 측벽판(430)은 권선부(210)의 전면과 후면 및 양 측면에서 상부 판(210)과 지지체(100)를 연결하여 코일(200)이 커버 부재(400)의 내부에 수용되도록 할 수 있다.
또한, 측벽 판(430)은 상부 판(410)과 일체로 형성될 수도 있으며, 이에 의하여 커버 부재(400)는 하측이 개방된 육면체의 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 상부 판(410)은 측벽 판(430)에 지지되어 코일(200)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 이와 같이, 커버 부재(400)가 상부 판(410) 및 측벽 판(430)을 포함하여 코일(200)의 외측을 전체적으로 덮는 경우, 진공 흡착 부재와의 흡착력을 향상시킴과 동시에 코일(200)을 전체적으로 보호할 수 있게 된다. 여기서, 상부 판(410)과 측벽 판(430)을 포함하는 커버 부재(400) 역시, 진공 흡착 부재 등에 의하여 흡착이 용이하도록 에폭시(epoxy) 수지, 불소(flouride) 수지 등의 고강도 내열성 합성 수지로 형성될 수 있음은 물론이다.
여기서, 커버 부재(400)는 금속을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
칩 소자, 예를 들어 인덕터의 경우 코일(200)에 전류가 흐르게 되면, 다른 부품들의 성능과 간섭하거나, 이를 방해 또는 저하시킬 수 있는 유도 자기장이 생성될 수 있다. 따라서, 코일(200)에 전류가 흐름에 따라 생성된 유도 자기장이 외부로 방출되어 다른 부품들에 영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 커버 부재(400)는 금속을 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 커버 부재(400)는 진공 흡착 부재 등에 의하여 흡착이 용이하도록 에폭시(epoxy) 수지, 불소(flouride) 수지 등의 고강도 내열성 합성 수지로 형성될 수 있는 바, 금속을 포함하는 물질은 이와 같은 고강도 내열성 합성 수지에 첨가될 수 있다. 뿐만 아니라, 커버 부재(400)는 내측 면 중 적어도 일부에 금속을 포함하는 물질로 형성되는 차폐막(미도시)이 형성되어 금속을 포함하는 물질로 형성될 수도 있음은 물론이다. 이 경우, 차폐막은 코일(200)을 향하는 상부 판(410)의 내면 또는 측벽 판(430)의 내면에 선택적으로 형성될 수도 있으며, 차폐막은 전체가 금속 물질로 이루어지거나 비금속 물질에 금속 물질이 혼합되어 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자는 전술한 본 발명의 일 실시 예에서와 같이 전자 기기 또는 회로 기판에 실장되기 위한 실장 면(100B)을 가지는 지지체(100), 개구된 내부 공간(C)을 형성하도록 권선되고, 상기 지지체(100)에 결합되는 코일(200) 및 상기 코일(200)과 연결되고, 상기 지지체(100)에 마련되는 전극(300)을 그대로 포함한다. 여기서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자와 코일(200)의 권선 방향만이 상이한 구조를 가진다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자에는 본 발명의 일 실시 예 및 이의 변형 예와 관련하여 전술한 내용이 그대로 적용될 수 있음은 물론이며, 이에 대한 중복적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자에서 지지체(100)는 다면체의 형상을 가질 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 각각 대향되는 두 평면을 가지는 육면체의 형상을 가질 수 있다. 여기서, 지지체(100)는 Z축 방향으로의 길이가 X축 방향 및 Y축 방향의 길이보다 상대적으로 짧은 판 형상으로 마련될 수 있으며, X축 방향으로의 길이가 Y축 방향으로의 길이보다 상대적으로 짧은 직사각형의 평판으로 마련될 수 있다.
또한, 코일(200)은 개구된 내부 공간(C)을 가지도록 권선되어 형성된다. 즉, 코일(200)은 개구된 내부 공간(C)을 가지도록 선 형상의 도체를 적어도 한 번 이상 시계 방향 또는 반시계 방향으로 스파이럴(spiral) 형상으로 권선한 권선 코일일 수 있다. 이와 같은 코일(200)은 도체가 권선되는 영역에 해당하는 권선부(210) 및 도체의 양단이 각각 상기 권선부(210)로부터 외측으로 인출되는 영역에 해당하는 리드부(230)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
여기서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자에서 권선부(210)는 코일(200)의 내부 공간(C)이 지지체(100)와 평행한 팡향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여 형성하되, 코일(200)의 내부 공간(C)이 Y축 방향으로 연장되는 사각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여 형성한다. 여기서, 권선부(210)의 하측 면이 지지체(100)의 안착 면(100A)에 접촉되도록 배치됨은 본 발명의 일 실시 예와 동일하다.
전술한 바와 같이, 지지체(100)는 X축 방향으로의 길이가 Y 축 방향으로 길이보다 상대적으로 짧은 직사각형의 평판으로 마련될 수 있다. 이때, 코일(200)의 내부 공간(C)이 Y축 방향으로 연장되는 사각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하는 경우 권선 횟수를 증가시킬 수 있게 되어 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자에 비해 고용량의 인덕턴스를 얻을 수 있게 된다. 한편, 본 발명의 다른 실시 예의 경우 코일(200)의 개구된 내부 공간(C)은 전술한 본 발명의 일 실시 예에서의 개구된 내부 공간(C)과 상이한 부피를 가지게 되며, 이에 의하여 서로 다른 유전 특성을 나타내게 된다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 칩 소자의 경우 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 소자와 전체적으로 대략 동일한 크기를 가지나, 코일(200)의 권선 횟수 및 내부 공간(C)의 크기 차이에 의하여 본 발명의 일 실시 예의 칩 소자와 상이한 특성을 나타내며, 사용자는 이와 같이 서로 다른 중심축을 중심으로 코일(200)을 권선한 칩 소자들을 선택적으로 전자 기기 또는 회로 기판에 장착하여 사용함으로써 전자 기기가 요구하는 성능을 최적화시킬 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 칩 소자에 의하면, 일정 주파수 이상에서 임피던스의 증가에 따른 손실을 방지하고, 인덕턴스를 증가시켜 기가 헤르츠(GHz) 이상의 고주파 대역에서의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 개구된 내부 공간(C)을 형성하도록 권선된 코일(200)을 지지체(100)에 결합함으로써 최소화된 유전율 값을 가지는 대기에 코어가 노출되는 공심 코일을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 전자 기기 또는 전자 기기 등에 마련되는 회로 기판에의 표면 실장을 용이하게 할 수 있다.
뿐만 아니라, 코일(200)의 내부 공간(C)이 지지체(100)와 평행한 방향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여, 지지체(100) 상에서 코일(200)을 안정적으로 지지할 수 있으며, 코일(200)의 형상이 변형됨이 없이 1mm 이하의 폭 및 길이와 0.5mm 이하의 높이를 가지는 초소형의 칩 소자를 구현할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 지지체 200: 코일
210: 권선부 230: 리드부
250: 보호막 300: 외부 전극
400: 커버 부재 410: 상부 판
430: 측벽 판

Claims (15)

  1. 칩 소자로서,
    전자 기기 또는 회로 기판에 실장되기 위한 실장 면을 가지는 지지체;
    개구된 내부 공간을 형성하도록 권선되고, 상기 지지체에 결합되는 코일; 및
    상기 코일과 연결되고, 상기 지지체에 마련되는 전극;을 포함하는 칩 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 내부 공간의 적어도 일부가 대기에 노출되도록 상기 지지체에 결합되는 칩 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지체는 상기 실장 면에 대향하는 안착 면을 가지는 판 형상으로 마련되고,
    상기 코일은, 상기 내부 공간이 상기 지지체와 평행한 방향으로 연장되는 다각 기둥의 형상을 가지도록 도체를 절곡 권선하여 형성된 권선부;를 포함하며,
    상기 권선부는 상기 도체의 권선 방향을 따른 일측 면이 상기 안착 면에 접촉되도록 배치되는 칩 소자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 도체는 도금 공정에 의하여 형성되는 칩 소자.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 도체는 장변과 단변을 가지는 직사각형의 단면을 가지며,
    상기 권선부는 상기 도체를 단변을 중심으로 절곡 권선하여 형성되는 칩 소자.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 코일은, 상기 권선부의 외측으로 인출되는 리드부;를 더 포함하고,
    상기 리드부는 상기 안착 면을 관통하여 상기 전극에 연결되는 칩 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 리드부는 단부가 상기 전극의 표면을 따라 연장되도록 절곡 형성되는 칩 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지체는 자성 물질이 함유되지 않은 유기 수지로 형성되는 칩 소자.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지지체는 상기 유기 수지와 상이한 유전율을 가지는 필러를 포함하는 칩 소자.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 일면이 상기 실장 면으로 노출되도록 상기 지지체 내에 마련되는 칩 소자.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극은 적어도 일부가 상기 도체와 동일한 물질로 형성되는 칩 소자.
  12. 청구항 3에 있어서,
    적어도 상기 권선부의 일측 면과 반대 측에 위치하는 타측 면을 덮는 커버 부재;를 더 포함하는 칩 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 커버 부재는 판 형상으로 마련되고, 상기 권선부의 타측 면에 부착되는 칩 소자.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 커버 부재는,
    상기 권선부의 타측 면 상에 이격 배치되는 상부 판; 및
    상기 코일이 내부에 수용되도록 상기 상부 판과 지지체를 연결하는 측벽 판;을 포함하는 칩 소자.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 커버 부재는 금속을 포함하는 물질로 형성되는 칩 소자.
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