KR20220074412A - 코일 부품 - Google Patents

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KR20220074412A
KR20220074412A KR1020200162898A KR20200162898A KR20220074412A KR 20220074412 A KR20220074412 A KR 20220074412A KR 1020200162898 A KR1020200162898 A KR 1020200162898A KR 20200162898 A KR20200162898 A KR 20200162898A KR 20220074412 A KR20220074412 A KR 20220074412A
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박지영
박명순
김성희
김한결
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삼성전기주식회사
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Abstract

코일 부품이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 코일 부품은, 바디, 상기 바디 내에 배치된 지지기판, 상기 지지기판에 배치되고, 서로 이격된 제1 내지 제4 코일층을 포함하는 코일부, 및 상기 바디에 서로 이격 배치되고, 상기 제1 및 제4 코일층과 연결된 제1 및 제2 외부전극을 포함하고, 상기 제2 및 제3 코일층 각각은, 상기 지지기판에 배치된 제1 금속층과, 상기 제1 금속층에 배치되어 상기 제1 금속층의 측면을 커버하며 상기 지지기판과 접하는 제2 금속층을 포함하고, 상기 제2 코일층은, 상기 바디의 서로 마주한 양 측면 중 어느 하나로 노출된 제1 브릿지패턴을 가지고, 상기 제3 코일층은 상기 바디의 양 측면 중 다른 하나로 노출된 제2 브릿지패턴을 가진다.

Description

코일 부품{COIL COMPONENT}
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 코일 부품은 점점 소형화되고 있으나, 개별 코일 부품의 인덕턴스 등의 특성은 종전과 동등하거나 그 이상이 요구된다.
한국공개특허 제 10-2020-0107210 호
본 발명의 목적 중 하나는, 복수 층의 코일층을 포함하는 코일 부품에서, 도체인 코일층의 총 부피를 증가시킬 수 있는 코일 부품을 제공하기 위함이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 바디, 상기 바디 내에 배치된 지지기판, 상기 지지기판에 배치되고, 서로 이격된 제1 내지 제4 코일층을 포함하는 코일부, 및 상기 바디에 서로 이격 배치되고, 상기 제1 및 제4 코일층과 연결된 제1 및 제2 외부전극을 포함하고, 상기 제2 및 제3 코일층 각각은, 상기 지지기판에 배치된 제1 금속층과, 상기 제1 금속층에 배치되어 상기 제1 금속층의 측면을 커버하며 상기 지지기판과 접하는 제2 금속층을 포함하고, 상기 제2 코일층은, 상기 바디의 서로 마주한 양 측면 중 어느 하나로 노출된 제1 브릿지패턴을 가지고, 상기 제3 코일층은 상기 바디의 양 측면 중 다른 하나로 노출된 제2 브릿지패턴을 가지는 코일 부품이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수 층의 코일층을 포함하는 코일 부품에서, 도체인 코일층의 총 부피를 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 코일부를 분해한 것을 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 도 1의 I-I'선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 II-II'선을 따른 단면을 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 A를 확대한 것을 나타내는 도면.
도 6은 도 4의 B를 확대한 것을 나타내는 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 코일부를 분해한 것을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1의 I-I'선을 따른 단면을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 1의 II-II'선을 따른 단면을 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 A를 확대한 것을 나타내는 도면이다. 도 6은 도 4의 B를 확대한 것을 나타내는 도면이다. 한편, 도 1에는, 코일부의 내부 구조를 위해 지지기판 및 절연층을 생략 도시하고 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 부품(1000)은 바디(100), 지지기판(210), 코일부(300), 절연층(221, 222), 외부전극(400, 500) 및 절연막(IF)을 포함하고, 표면절연층(600)을 더 포함할 수 있다.
바디(100)는 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)의 외관을 이루고, 내부에 코일부(300)를 매설한다.
바디(100)는, 전체적으로 육면체의 형상으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 예시적으로 바디(100)가 육면체의 형상인 것을 전제로 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 하지만, 이러한 설명이 육면체 이외의 형상으로 형성된 바디를 포함하는 코일 부품을 본 실시예의 범위에서 제외하는 것은 아니다.
도 1, 도 3 및 4를 참조하면, 바디(100)는, 길이 방향(L)으로 서로 마주보는 제1 면(101)과 제2 면(102), 폭 방향(W)으로 서로 마주보는 제3 면(103)과 제4 면(104), 두께 방향(T)으로 마주보는 제5 면(105) 및 제6 면(106)을 포함한다. 바디(100)의 제1 내지 제4 면(101, 102, 103, 104) 각각은, 바디(100)의 제5 면(105)과 제6 면(106)을 연결하는 바디(100)의 벽면에 해당한다. 이하에서, 바디(100)의 양단면(일단면과 타단면)은 바디(100)의 제1 면(101) 및 제2 면(102)을 의미하고, 바디(100)의 양측면(일측면과 타측면)은 바디(100)의 제3 면(103) 및 제4 면(104)을 의미할 수 있다. 또한 바디(100)의 일면과 타면은 각각 바디(100)의 제6 면(106)과 제5 면(105)을 의미할 수 있다. 인쇄회로기판 등의 실장기판에 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)을 실장함에 있어, 바디(100)의 일면(106)은 실장기판의 실장면을 향하도록 배치되어 실장기판에 실장될 수 있다.
바디(100)는, 예시적으로, 후술할 외부전극(400, 500) 및 표면절연층(600)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.
상술한 코일 부품(1000)의 길이라 함은, 코일 부품(1000)의 폭 방향(W) 중앙부에서의 길이 방향(L)-두께 방향(T) 단면(cross-section)에 대한 광학 현미경 또는 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진을 기준으로, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 길이 방향(L)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 길이 방향(L)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 최대값을 의미하는 것일 수 있다. 또는, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 길이 방향(L)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 길이 방향(L)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 최소값을 의미하는 것일 수 있다. 또는, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 길이 방향(L)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 길이 방향(L)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 중 적어도 2개 이상의 산술 평균값을 의미하는 것일 수 있다.
상술한 코일 부품(1000)의 두께라 함은, 코일 부품(1000)의 폭 방향(W) 중앙부에서의 길이 방향(L)-두께 방향(T) 단면(cross-section)에 대한 광학 현미경 또는 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진을 기준으로, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 두께 방향(T)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 두께 방향(T)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 최대값을 의미하는 것일 수 있다. 또는, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 두께 방향(T)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 두께 방향(T)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 최소값을 의미하는 것일 수 있다. 또는, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 두께 방향(T)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 두께 방향(T)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 적어도 2개 이상의 산술 평균값을 의미하는 것일 수 있다.
상술한 코일 부품(1000)의 폭이라 함은, 코일 부품(1000)의 두께 방향(T) 중앙부에서의 길이 방향(L)-폭 방향(W) 단면(cross-section)에 대한 광학 현미경 또는 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진을 기준으로, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 폭 방향(W)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 폭 방향(W)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 최대값을 의미하는 것일 수 있다. 또는, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 폭 방향(W)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 폭 방향(W)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 최소값을 의미하는 것일 수 있다. 또는, 상기 단면 사진에 도시된 코일 부품(1000)의 폭 방향(W)으로 마주한 2개의 최외측 경계선을 연결하고 폭 방향(W)과 평행한 복수의 선분 각각의 길이 중 적어도 2개 이상의 산술 평균값을 의미하는 것일 수 있다.
또는, 코일 부품(1000)의 길이, 폭 및 두께 각각은, 마이크로 미터 측정법으로 측정될 수도 있다. 마이크로 미터 측정법은, Gage R&R (Repeatability and Reproducibility)된 마이크로 미터로 영점을 설정하고, 마이크로 미터의 팁 사이에 본 실시예에 따른 코일 부품(1000)을 삽입하고, 마이크로 미터의 측정 lever를 돌려서 측정할 수 있다. 한편, 마이크로 미터 측정법으로 코일 부품(1000)의 길이를 측정함에 있어, 코일 부품(1000)의 길이는 1회 측정된 값을 의미할 수도 있으며, 복수 회 측정된 값의 산술 평균을 의미할 수도 있다. 이는, 코일 부품(1000)의 폭 및 두께에도 동일하게 적용될 수 있다.
바디(100)는, 자성 물질과 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 바디(100)는 자성 물질이 수지에 분산된 자성 복합 시트를 하나 이상 적층하여 형성될 수 있다. 다만, 바디(100)는 자성 물질이 수지에 분산된 구조 외에 다른 구조를 가질 수도 있다. 예컨대, 바디(100)는 페라이트와 같은 자성 물질로 이루어질 수도 있고, 비자성체로 이루어질 수도 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.
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(300)를 관통하는 코어(110)를 포함할 수 있다. 코어(110)는 자성 복합 시트가 코일부(300)의 관통홀을 충전함으로써 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
코일부(300)는 바디(100) 내에 배치되어, 코일 부품의 특성을 발현한다. 예를 들면, 본 실시예의 코일 부품(1000)이 파워 인덕터로 활용되는 경우, 코일부(300)는 전기장을 자기장으로 저장하여 출력 전압을 유지함으로써 전자 기기의 전원을 안정시키는 역할을 할 수 있다.
지지기판(210)은 바디(100) 내에 배치되며, 후술할 코일부(300)를 지지한다.
지지기판(210)은, 에폭시 수지와 같은 열경화성 절연수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 절연수지 및 감광성 절연수지 중 적어도 하나를 포함하는 절연자재로 형성되거나, 이러한 절연수지에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 절연자재로 형성될 수 있다. 예로서, 지지기판(210)은 동박적층판(Copper Clad Laminate, CCL), 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(Al(OH)3), 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.
지지기판(210)이 보강재를 포함하는 절연자재로 형성될 경우, 지지기판(210)은 보다 우수한 강성을 제공할 수 있다. 지지기판(210)이 유리섬유를 포함하지 않는 절연자재로 형성될 경우, 지지기판(210)은 부품 전체의 두께를 박형화하는데 유리하다. 지지기판(210)이 감광성 절연수지를 포함하는 절연자재로 형성될 경우, 공정 수가 줄어들어 생산비 절감에 유리하고, 미세홀 가공이 가능하다.
코일부(300)는 지지기판(210)에 배치되며, 서로 이격된 제1 내지 제4 코일층(311, 312, 313, 314)을 포함한다. 구체적으로, 코일부(300)는, 도 2 내지 도 3 각각의 방향을 기준으로, 최상층에 배치되어 후술할 제1 외부전극(400)과 연결된 제1 코일층(311), 제1 코일층(311)의 하부에 배치된 제2 코일층(312), 제2 코일층(312)의 하부에 배치된 제3 코일층(313), 및 제3 코일층(313)의 하부에 배치되어 최하층에 배치되고 후술할 제2 외부전극(500)과 연결된 제4 코일층(314)을 포함한다. 제1 내지 제4 코일층(311, 312, 313, 314) 각각은, 바디(100)의 코어(110)를 축으로 적어도 하나의 턴(turn)을 형성한 평면 나선(planar spiral)의 형태일 수 있다. 한편, 이하에서는, 본 실시예에 적용되는 코일부(300)가 총 4개의 코일층(311, 312, 313, 314)으로 구성됨을 전제하나, 본 실시예의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4의 방향을 기준으로, 제2 코일층(312)은 지지기판(210)의 상면에 접촉된 형태로 배치된다. 제3 코일층(313)은 지지기판(210)의 하면에 접촉된 형태로 배치된다. 제1 코일층(311)은 제2 코일층(312)의 상부에 배치된다. 제4 코일층(314)은 제3 코일층(313)의 하부에 배치된다. 지지기판(210)의 상면에는 후술할 제1 절연층(221)이 배치되어 제2 코일층(312)을 커버한다. 제1 코일층(311)은 제1 절연층(221)에 접촉된 형태로 배치된다. 지지기판(210)의 하면에는 후술할 제2 절연층(222)이 배치되어 제3 코일층(313)을 커버한다. 제4 코일층(314)은 제2 절연층(221)에 접촉된 형태로 배치된다. 제1 코일층(311)의 외측 단부(311-1)는 바디(100)의 제1 면(101)으로 노출되어 제1 외부전극(400)과 접촉 연결된다. 제4 코일층(314)의 외측 단부(314-1)는 바디(100)의 제2 면(102)으로 노출되어 제2 외부전극(500)과 접촉 연결된다.
코일부(300)는, 제1 코일층(311)의 내측 단부(311-2)와 제2 코일층(312)의 내측 단부(312-2)을 연결하도록 후술할 제1 절연층(221)을 관통하는 제1 비아(321), 제2 코일층(312)의 외측 단부(312-1)와 제3 코일층(313)의 외측 단부(313-1)를 연결하도록 지지기판(210)을 관통하는 제2 비아(322), 및 제3 코일층(313)의 내측 단부(313-2)와 제4 코일층(314)의 내측 단부(314-2)을 연결하도록 후술할 제2 절연층(222)을 관통하는 제3 비아(323)를 더 포함한다. 제1 비아(321)에 각각 연결되는 제1 코일층(311)의 내측 단부(311―2)와 제2 코일층(312)의 내측 단부(312-2), 제2 비아(322)에 각각 연결되는 제2 코일층(312)의 외측 단부(312-1)와 제3 코일층(313)의 외측 단부(313-1), 및 제3 비아(323)에 각각 연결되는 제3 코일층(313)의 내측 단부(313―2)와 제4 코일층(314)의 내측 단부(314-2)는, 비아(321, 322, 323)와의 접속 신뢰성을 확보하기 위해 코일층(311, 312, 313, 314)의 각 턴의 폭보다 큰 직경으로 형성되는 비아패드이다. 이렇게 함으로써, 코일부(300)는 후술할 제1 및 제2 외부전극(400, 500) 사이에서 직렬로 연결된 단일의 코일로 기능할 수 있다.
제1 및 제4 코일층은, 절연층에 배치된 박막도전층, 박막도전층에 배치된 제3 금속층, 및 제3 금속층에 배치된 제4 금속층을 포함한다. 도 5를 참조하면, 예로서, 제1 코일층(311)은, 제1 절연층(221)에 접촉 배치된 박막도전층(311A), 박막도전층(311A)에 접촉 배치되되 박막도전층(311A)의 측면을 노출시켜 제1 절연층(221)으로부터 이격된 제3 금속층(311B), 및 제3 금속층(311B)에 배치되어 제3 금속층(311B)의 측면을 커버하며 제1 절연층(221)에 접촉하는 제4 금속층(311C)을 포함한다. 제1 코일층(311)은, 도 5의 방향을 기준으로, 제1 절연층(221)의 상면 전체(제1 비아(321)가 배치되도록 제1 절연층(221)에 형성된 비아홀의 내벽을 포함한다)에 박막도전층 형성을 위한 박막층을 형성하고, 박막층에 제3 금속층(311B)에 대응되는 오프닝을 가지는 도금레지스트를 형성하고, 도금레지스트의 오프닝에 제3 금속층(311B)을 충전하고, 도금레지스트를 제거하고, 그 상에 제3 금속층(311B)이 형성되지 않아 외부로 노출된 박막층의 일부 영역을 제거하여 박막도전층(311A)을 형성하며, 박막도전층(311A)과 제3 금속층(311B)의 노출된 표면에 인입선 도금을 수행하여 제4 금속층(311C)을 형성함으로써 형성될 수 있다. 제3 및 제4 금속층(311B, 311C) 각각은 전해도금층일 수 있으며, 박막도전층(311A)은 무전해도금층 또는 스퍼터층일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 박막도전층(311A)은, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 적어도 1층 이상의 구조로 형성될 수 있다. 제3 및 제4 금속층(311B, 311C) 각각은, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 적어도 1층 이상의 구조로 형성될 수 있다. 한편, 일 예로서, 제4 금속층(311C)은 제3 금속층(311B)과 달리, 도금레지스트의 제한없이 도금 성장될 수 있으며, 등방 도금층일 수 있다. 이 경우, 제4 금속층(311C)은 박막도전층(311A)의 측면, 제3 금속층(311B)의 측면, 및 제3 금속층(311B)의 상면 각각으로부터 성장된 길이가 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제4 금속층(311C) 중 제3 금속층(311B)의 상면에 배치된 영역의 두께 방향(T)을 따른 길이(dimension, d1)는, 제4 금속층(311C) 중 제3 금속층(311B)의 측면에 배치된 영역의 폭 방향(W)을 따른 길이(dimension, d2)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 예로서, 제4 금속층(311C)은 제3 금속층(311B)과 달리, 도금레지스트의 제한없이 도금 성장될 수 있으며, 이방 도금층일 수 있다. 이 경우, 제4 금속층(311C)은 제3 금속층(311B)의 측면에서 성장된 길이보다 제3 금속층(311B)의 상면에서 성장된 길이가 현저히 클 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 것과 달리, 제4 금속층(311C) 중 제3 금속층(311B)의 상면에 배치된 영역의 두께 방향(T)을 따른 길이(dimension, d1)는, 제4 금속층(311C) 중 제3 금속층(311B)의 측면에 배치된 영역의 폭 방향(W)을 따른 길이(dimension, d2) 보다 현저히 클 수 있다. 또 다른 예로서, 제4 금속층(311C)은 전술한 등방 도금층과 이방 도금층을 각각 적어도 하나 이상씩 포함하는 구조일 수 있다. 한편, 제1 및 제4 코일층을 형성하기 위한 공정은, 지지기판(210)의 양면 각각에 절연층(221, 222)이 형성된 상태에서, 지지기판의 상면 측과 지지기판의 하면 측에 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 도시하지 않았으나, 제4 코일층(314) 또한 박막도전층(311A), 제3 금속층(311B) 및 제4 금속층(311C)을 전술한 제1 코일층(311)의 구조를 가질 수 있다.
제2 및 제3 코일층은, 지지기판에 배치된 박막도전층, 박막도전층에 배치된 제1 금속층, 및 제1 금속층에 배치된 제2 금속층을 포함한다. 도 6을 참조하면, 예로서, 제2 코일층(312)은, 지지기판(220)에 접촉 배치된 박막도전층(312A), 박막도전층(312A)에 접촉 배치되되 박막도전층(312A)의 측면을 노출시켜 지지기판(220)으로부터 이격된 제1 금속층(312B), 및 제1 금속층(312B)에 배치되어 제1 금속층(312B)의 측면을 커버하며 지지기판(210)에 접촉하는 제2 금속층(312C)을 포함한다. 제2 코일층(312)은, 도 6의 방향을 기준으로, 지지기판(220)의 상면 전체(제2 비아(322)가 배치되도록 지지기판(220)에 형성된 비아홀의 내벽을 포함한다)에 박막도전층 형성을 위한 박막층을 형성하고, 박막층에 제1 금속층(312B)에 대응되는 오프닝을 가지는 도금레지스트를 형성하고, 도금레지스트의 오프닝에 제1 금속층(312B)을 충전하고, 도금레지스트를 제거하고, 그 상에 제1 금속층(312B)이 형성되지 않아 외부로 노출된 박막층의 일부 영역을 제거하여 박막도전층(312A)을 형성하며, 박막도전층(312A)과 제1 금속층(312B)의 노출된 표면에 인입선 도금을 수행하여 제2 금속층(312C)을 형성함으로써 형성될 수 있다. 제1 및 제2 금속층(312B, 312C) 각각은 전해도금층일 수 있으며, 박막도전층(312A)은 무전해도금층 또는 스퍼터층일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 박막도전층(312A)은, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 적어도 1층 이상의 구조로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 금속층(312B, 312C) 각각은, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 적어도 1층 이상의 구조로 형성될 수 있다. 한편, 일 예로서, 제2 금속층(312C)은 제1 금속층(312B)과 달리, 도금레지스트의 제한없이 도금 성장될 수 있으며, 등방 도금층일 수 있다. 이 경우, 제2 금속층(312C)은 박막도전층(312A)의 측면, 제1 금속층(312B)의 측면, 및 제1 금속층(312B)의 상면 각각으로부터 성장된 길이가 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 금속층(312C) 중 제1 금속층(312B)의 상면에 배치된 영역의 두께 방향(T)을 따른 길이(dimension, d3)는, 제2 금속층(312C) 중 제1 금속층(312B)의 측면에 배치된 영역의 폭 방향(W)을 따른 길이(dimension, d4)와 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 예로서, 제2 금속층(312C)은 제1 금속층(312B)과 달리, 도금레지스트의 제한없이 도금 성장될 수 있으며, 이방 도금층일 수 있다. 이 경우, 제2 금속층(312C)은 제1 금속층(312B)의 측면에서 성장된 길이보다 제1 금속층(312B)의 상면에서 성장된 길이가 현저히 클 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 것과 달리, 제2 금속층(312C) 중 제1 금속층(312B)의 상면에 배치된 영역의 두께 방향(T)을 따른 길이(dimension, d3)는, 제2 금속층(312C) 중 제1 금속층(312B)의 측면에 배치된 영역의 폭 방향(W)을 따른 길이(dimension, d4) 보다 현저히 클 수 있다. 또 다른 예로서, 제2 금속층(312C)은 전술한 등방 도금층과 이방 도금층을 각각 적어도 하나 이상씩 포함하는 구조일 수 있다.
한편, 제2 및 제3 코일층을 형성하기 위한 공정은, 지지기판(210)의 양면 각각에 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 제3 코일층(313) 또한 박막도전층(313A), 제1 금속층(313B) 및 제2 금속층(313C)을 포함하는 구조를 가진다.
종래의 4층 이상의 코일층을 포함하는 박막형 코일 부품의 경우, 최외층에 배치되지 않고, 절연층 및 지지기판으로 둘러싸인 내층의 코일층들은 패턴 도금까지 만을 수행하여 형성되어 도체(코일)의 전체 부피를 증가시키는 것에 한계가 있었다. 본 실시예의 경우, 내층의 코일층인 제2 및 제3 코일층(312, 313) 각각이, 패턴 도금층인 제1 금속층(312B, 313B) 및 인입선 도금층인 제2 금속층(312C, 313C)을 포함하므로, 내층 코일층들의 도체 부피가 향상되어 코일부(300) 전체의 도체 부피가 향상될 수 있다. 이로 인해, 부품의 직류 저항(Rdc)과 같은 부품 특성이 향상될 수 있다.
제2 및 제3 코일층(312, 313) 각각은 제1 및 제2 브릿지패턴(B1, B2)을 가질 수 있다. 브릿지패턴(B1, B2)은, 제2 및 제3 코일층(312, 313) 각각의 제2 및 제3 금속층(312B, 313B; 312C, 313C) 도금 형성을 위한 도금 인입선일 수 있다. 이로 인해, 브릿지패턴(B1, B2)은 복수의 코일이 서로 연결된 형태인 대면적의 기판 상태에서는 각 개별 부품에 대응되는 영역 사이에 배치된 도금 인입선과 연결된 형태를 가지며, 복수의 코일을 개별화하는 다이싱 공정에서 인접한 다른 개별 부품과 서로 단절되며 개별 부품의 바디의 표면으로 노출되게 된다. 본 실시예의 경우, 제1 브릿지패턴(B1)은 제2 코일층(312)의 외측 단부(312-1)에 접촉 연결되어 바디(100)의 제3 면(103)으로 노출되도록 연장되며, 제2 브릿지패턴(B2)은 제3 코일층(313)의 외측 단부(313-1)로부터 연장된 제3 코일층(313)의 최외측 턴(turn) 중 바디(100)의 제4 면(104) 측에 배치된 영역과 접촉 연결되어 바디(100)의 제4 면(104)으로 노출되도록 연장된다. 예로서, 브릿지패턴(B1, B2)이 바디(100)의 어느 하나의 면에 함께 노출되는 경우에는, 제2 금속층(312C, 313C) 도금 형성 시 도금 전류 밀도가 분산되어 제2 금속층(312C, 313C) 도금 성장을 위한 도금 시간이 증가할 수 있으며, 제2 코일층(312)의 제2 금속층(312C)과 제3 코일층(313)의 제2 금속층(313C) 모두 상기 바디(100)의 어느 하나의 면에 가까운 영역으로부터 도금 전류가 인가되기 시작해 최종적인 제2 금속층(312C, 313C)의 형상이 바디(100)의 어느 하나의 면 측에서 가장 두꺼운 형태를 가지게 되어 제2 및 제3 코일층(312, 313)의 전체 형상이 코어(110)에 대해 비대칭적인 형상을 가지게 될 수 있다. 본 실시예의 경우, 브릿지패턴(B1, B2) 중 어느 하나가 바디(100)의 제3 및 제4 면(103, 104) 중 어느 하나에 노출되고, 브릿지패턴(B1, B2) 중 다른 하나가 바디(100)의 제3 및 제4 면(103, 104) 중 다른 하나에 노출되므로, 제2 및 제3 코일층(312, 313)의 제2 금속층(312C, 313C)이 보다 용이하고 균일하게 형성될 수 있다.
제1 내지 제4 코일층(311, 312, 313, 314)과, 제1 내지 제3 비아(321, 322, 323) 각각은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연층(221, 222)은, 에폭시 수지와 같은 열경화성 절연수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 절연수지 및 감광성 절연수지 중 적어도 하나를 포함하는 절연자재로 형성되거나, 이러한 절연수지에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 절연자재로 형성될 수 있다. 예로서, 절연층(221, 222)은 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), PID(Photo Imagable Dielectric)등의 필름 타입의 절연자재로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 액상의 절연수지를 도포한 후 이를 경화시켜 형성될 수 있다.
절연막(IF)은, 코일부(300)와 바디(100) 사이, 및, 지지기판(200)과 바디(100) 사이에 배치된다. 절연막(IF)은, 제1 내지 제4 코일층(311, 312, 313, 314) 및 절연층(221, 222)이 형성된 지지기판(210)의 표면을 따라 형성될 수 있다. 절연막(IF)은 코일부(300)와 바디(100)를 절연시키기 위한 것으로서, 패럴린 등의 공지의 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로서, 절연막(IF)은 페럴린이 아닌 에폭시 수지 등의 절연 물질을 포함할 수도 있다. 절연막(IF)은 기상 증착법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로서, 절연막(IF)은, 코일부(300) 및 절연층(221, 222)이 형성된 지지기판(210)의 양면에 절연막(IF) 형성을 위한 절연필름을 적층 및 경화함으로써 형성될 수도 있으며, 코일부(300) 및 절연층(221, 222)이 형성된 지지기판(210)의 양면에 절연막(IF) 형성을 위한 절연페이스트를 도포 및 경화함으로써 형성될 수도 있다.
외부전극(400, 500)은, 바디(100)에 서로 이격 배치되어 코일부(300)와 연결된다. 본 실시예의 경우, 외부전극(400, 500)은, 제1 층(410, 510) 및 제1 층(410, 510)의 적어도 일부에 배치된 제2 층(420, 520)을 포함한다. 외부전극(400, 500)의 제1 층(410, 510)은 바디(100)의 제6 면(106)에 서로 이격되게 배치된 패드부(412, 512)와, 바디(100)의 제1 및 제2 면(101, 102)에 배치된 연결부(411, 511)를 포함한다. 구체적으로, 제1 외부전극(400)의 제1 층(410)은, 바디(100)의 제1 면(101)에 배치되어 바디(100)의 제1 면(101)으로 노출된 제1 코일층(311)의 외측 단부(311-1)와 접촉되는 제1 연결부(411)와, 제1 연결부(411)로부터 바디(100)의 제6 면(106)으로 연장된 제1 패드부(412)를 포함한다. 제2 외부전극(500)의 제1 층(510)은, 바디(100)의 제2 면(102)에 배치되어 바디(100)의 제2 면(102)으로 노출된 제4 코일층(314)의 외측 단부(314-1)와 접촉되는 제2 연결부(511)와, 제2 연결부(511)로부터 바디(100)의 제6 면(106)으로 연장된 제2 패드부(512)를 포함한다. 제1 및 제2 패드부(412, 512)는 바디(100)의 제6 면(106)에 서로 이격 배치된다. 연결부(411, 511)와 패드부(412, 512)는 동일한 공정에서 함꼐 형성되어 상호 간에 경계가 형성되지 않고 일체로 형성될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 층(410, 510)은, 스퍼터링 등의 기상 증착법 또는 도금법으로 형성될 수 있다. 또는 제1 층(410, 510)은, 구리(Cu) 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함하는 도전성 분말과 절연수지를 포함하는 도전성 페이스트를 도포 및 경화하여 형성될 수 있다. 예로서, 제1 층(410, 510)은, 구리(Cu) 도금층일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 층(420, 520)은 제1 층(410, 510)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 제2 층(420, 520)은, 스퍼터링 등의 기상 증착법 또는 도금법으로 형성될 수 있다. 예로서, 제2 층(420, 520) 각각은, 니켈(Ni) 도금층 및 주석(Sn) 도금층을 포함하는 2층 이상의 구조로 형성될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 도 3에는, 제2 층(420, 520)이 패드부(412, 512)에만 배치됨을 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
외부전극(400, 500)은, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1에는 외부전극(400, 500)의 제1 층(410, 510)이 각각 L 자형임을 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 제1 층(410, 510) 나아가 외부전극(400, 500)의 전체적인 형상은 ㄷ자형 등으로 적절히 변형될 수 있다.
표면절연층(610, 620)은 바디(100)의 제1 내지 제6 면(101, 102, 103, 104, 105, 106) 중 외부전극(400, 500)이 형성된 영역을 제외한 바디(100)의 표면을 둘러싼다. 표면절연층(610, 620)은 복수 층의 구조로 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 표면절연층(610, 620)은, 바디(100)의 제1 내지 제6 면(101, 102, 103, 104, 105) 중 외부전극(400, 500)의 제1 층(410, 510)이 형성될 영역을 제외한 영역에 배치된 제1 표면절연층(610)과, 제1 층(410, 510)의 연결부(411, 511)을 커버하도록 연결부(411, 511)에 배치된 제2 표면절연층(620)을 포함할 수 있다. 제2 표면절연층(620)은 바디(100)의 제1 내지 제5 면(101, 102, 103, 104, 105) 상에 일체로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 표면절연층(610, 620)은 외부전극(400, 500)을 도금 형성함에 있어, 도금레지스트로 기능할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
표면절연층(610, 620)은, 폴리스티렌계, 아세트산 비닐계, 폴리에스테르계, 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 폴리아미드계, 고무계, 아크릴계 등의 열가소성 수지, 페놀계, 에폭시계, 우레탄계, 멜라민계, 알키드계 등의 열경화성 수지, 감광성 수지, 패럴린, SiOx 또는 SiNx를 포함할 수 있다.
표면절연층(610, 620)은 접착 기능을 가질 수 있다. 예로서, 절연필름으로 제1 표면절연층(610)을 형성할 경우, 절연필름은 접착 성분을 포함하여 바디(100)의 표면에 접착할 수 있다. 이러한 경우, 제1 표면절연층(610)의 일면에는 접착층이 별도로 형성되어 있을 수 있다. 다만, 반경화 상태(B-stage)의 절연필름을 이용해 표면절연층(610, 620)을 형성하는 경우 등과 같이, 표면절연층(610, 620)의 일면에 별도의 접착층이 형성되어 있지 않을 수도 있다.
표면절연층(610, 620)은, 액상의 절연수지를 바디(100)의 표면에 도포하거나, 절연필름을 바디(100)의 표면에 적층하거나, 기상증착으로 절연수지를 바디(100)의 표면에 형성함으로써 형성될 수 있다. 절연필름의 경우, 감광성 절연수지를 포함하는 드라이필름(DF), 감광성 절연수지를 포함하지 않는 ABF(Ajinomoto Build-up Film) 또는 폴리이미드 필름 등을 이용할 수 있다.
표면절연층(610, 620)의 총 두께는 10㎚ 내지 100㎛의 범위로 형성될 수 있다. 표면절연층(610, 620)의 두께가 10㎚미만인 경우에는 Q 특성 (Q factor) 감소, 항복 전압(break down voltage) 감소 및 자기공진 주파수(Self-resonant Frequency, SRF) 감소 등 코일 부품의 특성이 감소할 수 있고, 표면절연층(610, 620)의 두께가 100㎛ 초과인 경우에는 코일 부품의 총 길이, 폭 및 두께가 증가하여 박형화에 불리하다.
한편, 이상에서는, 코일부(300)가 4층의 코일층(311, 312, 313, 314)으로 구성됨을 전제하고 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하고, 코일부(300)가 5층 이상의 코일층으로 구성되는 경우도 본 실시예의 범위에 속한다. 예로서, 코일부(300)가 6층의 코일층으로 구성되는 경우, 제1 및 제2 코일층 각각의 내측 단부가 제1 비아로 연결되고, 제2 및 제3 코일층 각각의 외측 단부가 제2 비아로 연결되고, 제3 및 제4 코일층 각각의 내측 단부가 제3 비아로 연결되고, 제4 및 제5 코일층 각각의 외측 단부가 제4 비아로 연결되고, 제5 및 제6 코일층 각각의 내측 단부가 제5 비아로 연결될 수 있다. 제1 및 제6 코일층 각각의 외측 단부는 바디의 표면으로 노출되어 제1 및 제2 외부전극과 접촉 연결될 수 있다. 제3 비아는 지지기판을 관통하여 제3 및 제4 코일층을 서로 연결할 수 있다. 제1, 제2, 제4 및 제5 비아 각각은 지지기판 상에 배치된 절연층을 관통할 수 있다.
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
210: 지지기판
221, 222: 절연층
300: 코일부
311, 312, 313, 314: 코일층
321, 322, 323: 비아
400, 500: 외부전극
610, 620: 표면절연층
1000: 코일 부품

Claims (10)

  1. 바디;
    상기 바디 내에 배치된 지지기판;
    상기 지지기판에 배치되고, 서로 이격된 제1 내지 제4 코일층을 포함하는 코일부; 및
    상기 바디에 서로 이격 배치되고, 상기 제1 및 제4 코일층과 연결된 제1 및 제2 외부전극; 을 포함하고,
    상기 제2 및 제3 코일층 각각은, 상기 지지기판에 배치된 제1 금속층과, 상기 제1 금속층에 배치되어 상기 제1 금속층의 측면을 커버하며 상기 지지기판과 접하는 제2 금속층을 포함하고,
    상기 제2 코일층은, 상기 바디의 서로 마주한 양 측면 중 어느 하나로 노출된 제1 브릿지패턴을 가지고,
    상기 제3 코일층은 상기 바디의 양 측면 중 다른 하나로 노출된 제2 브릿지패턴을 가지는,
    코일 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 코일층 각각은, 내측 단부 및 외측 단부에 배치된 비아패드를 더 가지고,
    상기 제1 브릿지패턴은 상기 제2 코일층의 외측 단부에 배치된 비아패드와 접촉 연결된,
    코일 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 브릿지패턴은, 상기 제3 코일층의 외측 단부에 배치된 비아패드와 연결된 상기 제3 코일층의 최외측 턴(turn)과 접촉 연결된,
    코일 부품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 금속층은,
    상기 제1 금속층의 상면 상에 배치된 영역의 길이가 상기 제1 금속층의 측면 상에 배치된 영역의 길이와 동일한,
    코일 부품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 금속층은,
    상기 제1 금속층의 상면 상에 배치된 영역의 길이가 상기 제1 금속층의 측면 상에 배치된 영역의 길이보다 긴,
    코일 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 코일층 각각은 상기 지지기판과 상기 제1 금속층 사이에 배치된 박막도전층을 더 포함하는,
    코일 부품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 상기 박막도전층의 측면을 노출하여 상기 지지기판으로부터 이격된,
    코일 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 코일층은 상기 지지기판의 서로 마주한 일면과 타면에 접촉 배치되고,
    상기 제1 및 제4 코일층은 상기 지지기판의 일면과 타면으로부터 이격되게 배치되고,
    상기 제2 및 제3 코일층을 커버하도록 상기 지지기판의 일면과 타면 각각과 상기 제1 및 제4 코일층 각각 사이에 배치된 절연층; 을 더 포함하는,
    코일 부품.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제4 코일층 각각은,
    상기 절연층에 배치된 제3 금속층과, 상기 제3 금속층에 배치되어 상기 제3 금속층의 측면을 커버하며 상기 절연층과 접하는 제4 금속층을 포함하는,
    코일 부품.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 코일층의 외측 단부는, 각각 상기 바디의 양 측면을 연결하고 서로 마주한 상기 바디의 양 단면 중 어느 하나로 노출되고,
    상기 제4 코일층의 외측 단부는, 상기 바디의 양 단면 중 다른 하나로 노출된,
    코일 부품.
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