KR20230023693A

KR20230023693A - 코일 장치

Info

Publication number: KR20230023693A
Application number: KR1020230015398A
Authority: KR
Inventors: 김강동
Original assignee: 스템코 주식회사
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2023-02-06
Publication date: 2023-02-17
Also published as: JP7338037B2; TWI747453B; WO2021034088A1; US20220122758A1; TW202113881A; KR102618476B1; JP2022543053A

Abstract

복수개의 코일 패턴이 일면에 형성된 코일 장치를 제공한다. 상기 코일 장치는, 기재층; 및 기재층 상에 패턴부와 비아 패드부 또는 외부 전극부를 포함하는 코일 패턴을 형성하되, 코일 패턴이 복수로 형성될 경우, 다중 나선형 구조로 권선되는 코일 기판을 포함한다.

Description

코일 장치 {Coil apparatus}

본 발명은 코일 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 박막형 코일 장치에 관한 것이다.

스마트폰, 디지털 카메라 등 소형 전자 제품이 등장하면서 소형 전자 제품에 내장되는 각종 전자 부품도 소형화되고 있다. 코일 부품의 경우, 최근 들어 구리선을 적용한 권선형 타입에서 구리를 전해 도금하여 패턴화한 박막형 코일 부품이 각광을 받고 있다.

박막형 코일 부품은 각종 전자 기기에서 노이즈 제거, 초점 보정 등을 위해 사용되는 전자 부품으로서, 충분한 전자기력을 확보하기 위해 코일 패턴의 두께를 확장시키거나, 코일 패턴을 다층으로 형성하는 등의 방식을 채택할 수 있다.

한국공개특허 제10-2014-0023141호 (공개일: 2014.02.26.)

그런데 코일 패턴을 다층으로 형성하는 경우, 코일 부품에는 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다.

첫째, 코일 패턴을 3층 이상의 다층으로 형성하는 경우, 층간 절연층 형성, 비아홀 형성, 증착막 형성 등 다수의 공정이 추가적으로 요구되므로, 코일 부품의 생산성이 저하될 수 있다.

둘째, 코일 패턴을 다층으로 형성하는 경우, 상층의 코일 패턴이 외측에서 내측으로 권선되면, 하층의 코일 패턴은 이에 반대되는 방향으로 권선된다. 일례로 코일 부품(100)이 L1 계층(110), L2 계층(120), L3 계층(130) 등 세 개의 계층으로 구성되는 경우, L1 계층(110)의 제1 코일 패턴(111), L2 계층(120)의 제2 코일 패턴(121), L3 계층(130)의 제3 코일 패턴(131) 등은 도 1에 도시된 바와 같이 권선되어 비아홀을 통해 전기적으로 연결된다.

그런데 다층의 코일 패턴이 상기와 같은 방식으로 권선되어 전기적으로 연결되는 경우, 양극 단자(140)와 음극 단자(150) 중 어느 하나가 코일의 권심측(내측)에 위치하게 되므로, 코일 부품과 외부 전원 간 연결이 어려워질 수 있다.

셋째, 코일 패턴을 다층으로 형성하는 경우, 각 층의 코일 패턴을 구분하는 층간 절연층이 전류를 완전히 차단하지 못해 누설 전류가 발생할 수 있으며, 이에 따라 코일 부품의 자기적 특성이 저하될 수 있다.

따라서 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 복수개의 코일 패턴이 일면에 형성된 코일 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 코일 장치의 일 면(aspect)은, 기재층; 및 상기 기재층 상에 패턴부와 비아 패드부 또는 외부 전극부를 포함하는 코일 패턴을 형성하되, 상기 코일 패턴이 복수로 형성될 경우, 다중 나선형 구조로 권선되는 코일 기판을 포함한다.

상기에서 코일 기판은 상기 코일 패턴이 복수로 형성될 경우, 복수의 코일 패턴은 중첩되지 않도록 각 코일 패턴의 패턴부가 서로 평행하게 이격되어 다중 나선형 구조로 권선될 수 있다.

상기 기재층 상에 제1 코일 패턴 및 제2 코일 패턴이 형성되는 경우, 상기 제2 코일 패턴의 패턴부는 상기 제1 코일 패턴의 패턴부의 내측으로 평행하게 이격되어 나란히 권선되는 이중 나선형 구조로 형성될 수 있다.

상기 복수의 코일 패턴의 권선수는 모두 동일하거나 또는 적어도 하나 이상 상이한 권선수로 권선될 수 있다.

상기 복수의 코일 패턴은 모두 동일한 방향으로 전류가 흐르거나 또는 하나 이상의 코일 패턴이 상이한 방향으로 전류가 흐를 수 있다.

상기 기재층의 이면에 패턴부와 비아 패드부 또는 외부 전극부를 포함하는 제3 코일 패턴이 더 형성되고, 상기 제3 코일 패턴의 일단부와 타단부는 기재층 표면의 상이한 코일 패턴과 비아를 통해 각각 전기적으로 접속될 수 있다.

상기 비아는 제1 비아 또는 제2 비아를 포함하되, 상기 제1 비아는 제1 코일 패턴과 제3 코일 패턴을 전기적으로 접속하고, 제2 비아는 제2 코일 패턴과 제3 코일 패턴을 전기적으로 접속할 수 있다.

상기 코일 기판은 복수로 구비되어 각 코일 기판 사이에 형성된 층간 절연층 또는 보호층에 의해 적층되고, 상기 층간 절연층 또는 보호층에 형성된 복수의 비아에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 코일 기판이 제1 코일 기판과 제2 코일 기판으로 구비될 경우, 상기 제2 코일 기판 상에 제4 코일 패턴이 형성되고, 상기 복수의 비아는 제3 비아 또는 제4 비아를 포함하되, 제3 비아는 제4 코일 패턴과 제1 코일 기판의 제2 코일 패턴을 접속하고, 제4 비아는 제4 코일 패턴과 제1 코일 기판의 외부 접속부와 접속할 수 있다.

상기 제3 비아 또는 상기 제4 비아는 둘 이상의 층간 절연층, 보호층 또는 기재층을 관통하여 형성될 수 있다.

상기 외부 전극부는 복수로 형성되며, 복수의 외부 전극부가 동일한 층에 형성될 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

도 1은 종래의 코일 부품을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 기판을 구성하는 코일 패턴을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 기판을 구성하는 코일 패턴을 설명하기 위한 각 계층의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 기판을 구성하는 코일 패턴을 설명하기 위한 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성요소들과 다른 소자 또는 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서는 코일 패턴의 적층 수를 감소시키면서 고(high) 전자기력을 확보할 수 있으며, 회로 자유도가 높은 박막형 코일 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 기판의 단면도이다.

코일 본 실시예에서 기재층, 코일 패턴 및 보호층을 포함할 수 있으며, 박막형 코일 장치, 인덕터, 커패시터, 엑추에이터 등의 전자 부품에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 스마트폰, 디지털 카메라 등의 소형 전자 제품이나, 진동 모터, 스피커, 안테나 등 각종 전자 기기에 적용될 수도 있다.

도 2에 따르는 코일 기판(200)은 예컨대, 제1 기재층(210), 제1 및 제2 코일 패턴(220, 230) 및 보호층(250)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 기재층(210)은 베이스 기재(base film)로서, 소정의 두께(예를 들어, 5㎛ ~ 100㎛)를 가지는 평판 형태의 필름으로 형성될 수 있다. 이러한 제1 기재층(210)은 연성 필름(flexible film), 경성 필름(rigid film) 및 경연성 필름(rigid flexible film) 중 어느 하나의 형태로 형성될 수 있다.

제1 기재층(210)은 다양한 고분자 물질 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 소재로 하여 제조될 수 있다. 일례로, 제1 기재층(210)은 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; Poly-Ethylene Terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN; Poly-Ethylene Naphthalate), 폴리카보네이트(poly-carbonate), 에폭시(epoxy), 유리 섬유(glass fiber) 등의 고분자 물질 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 소재로 하여 제조될 수 있다.

제1 기재층(210)의 일면 상 또는 양면 상에는 전도성 물질로 구성되는 시드층(seed layer; 미도시) 또는 하지층(under layer; 미도시)이 형성될 수 있다.

시드층 또는 하지층은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 구리(Cu), 금(Au) 등에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 전도성 물질로 이용하여 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 이러한 시드층 또는 하지층은 증착, 접착, 도금 등 물리적 방식 또는 화학적 방식으로 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 기재층(210)은 일면 상 또는 양면 상에 시드층 또는 하지층을 포함하지 않은 형태로 형성되는 것도 가능하다.

제1 코일 패턴(220)은 전자기력을 유도하기 위한 것으로서, 제1 기재층(210)의 일면 상에 형성될 수 있다. 이러한 제1 코일 패턴(220)은 전도성 물질을 소재로 하여 제1 기재층(210)의 일면 상에 형성될 수 있다. 일례로, 제1 코일 패턴(220)은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu) 등에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 소재로 하여 제1 기재층(210)의 일면 상에 형성될 수 있다.

제1 코일 패턴(220)은 도금, 인쇄, 코팅 등 다양한 기법을 이용하여 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 일례로 도금 기법을 이용하는 경우, 제1 코일 패턴(220)은 전해 도금과 무전해 도금 중 어느 하나의 기법을 이용하여 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 또한, 도금은 1회 이상 실시될 수 있으며, 이때 도금 진행 횟수 또는 도금 조건 변경 등에 의해 제1 코일 패턴(220)은 단면에 복수의 경계선이 형성될 수 있다.

전해 도금 방식의 일 예로서, 제1 코일 패턴(220)은 제1 기재층(210) 상에서 레지스트 패턴층(미도시)이 형성되지 않은 부분에 형성될 수 있다. 여기서, 레지스트 패턴층은 절연성 물질로 구성되는 수지층으로서, 제1 코일 패턴(220)보다 먼저 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 제1 코일 패턴(220)은 레지스트 패턴층과 동일한 두께로 제1 기재층(210) 상에 형성되거나, 레지스트 패턴층보다 더 얇은 두께로 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 제1 코일 패턴(220)이 이와 같이 제1 기재층(210) 상에 형성되면, 상부에 도금이 편중되는 것을 방지할 수 있으며, 상부의 폭과 하부의 폭을 균일하게 형성할 수 있다.

한편, 레지스트 패턴층은 제1 코일 패턴(220)을 제1 기재층(210) 상에 형성한 후, 제1 기재층(210)으로부터 제거될 수 있다. 일례로, 레지스트 패턴층은 제1 코일 패턴(220)을 제1 기재층(210) 상에 형성한 후, 제1 코일 패턴(220) 상에 보호층(250)을 형성하기 전에 제1 기재층(210)으로부터 제거될 수 있다.

한편, 제1 코일 패턴(220)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 패턴부(221), 제1 비아 패드부(222) 또는 제1 외부 전극부(223)를 포함하여 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 기판을 구성하는 코일 패턴을 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시에에 따른 코일 기판을 구성하는 코일 패턴을 설명하기 위한 각 계층의 평면도이다. 이하 설명은 도 3 내지 도 6을 참조한다.

제1 코일 패턴(220)의 제1 패턴부(221)는 라인 형태로 형성된 패턴을 의미하며, 연속하는 단일 라인으로서 동일한 폭으로 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 연속하는 라인의 일부가 상이한 폭으로 제1 기재층(210) 상에 형성되는 것도 가능하다.

제1 비아 패드부(222) 또는 제1 외부 전극부(223)는 제1 코일 패턴(220)의 일단부 또는 타단부에 위치할 수 있고, 제1 패턴부(221) 대비 넓은 폭으로 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다.

한편, 제1 기재층(210) 상에는 제1 및 제2 코일 패턴(220, 230)이 복수로 형성될 수 있고, 복수의 코일 패턴들이 다중 나선형 구조로 권선될 수 있다. 본 발명에서 다중 나선형 구조로 권선된다는 의미는 복수의 코일 패턴이 서로 중첩되지 않도록 각 코일 패턴의 패턴부 라인이 서로 평행하게 이격되어 형성되는 것으로 정의한다. 도 4를 참조하여 제1 기재층(210) 상에 형성된 2개의 코일 패턴(220, 230) 즉, 제1 코일 패턴(220) 및 제2 코일 패턴(230)을 예로 들면, 제1 코일 패턴(220)의 제1 패턴부(221)는 제2 코일 패턴(230)의 제2 패턴부(231)와 동일한 간격으로 평행하게 이격되고, 제2 패턴부(231)는 제1 패턴부(221)의 내측으로 나란히 권선되도록 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 즉, 코일 기판(200)의 제1 기재층(210)에 수직하는 일단면은, 중심 방향으로 제1 패턴부(221)와 제2 패턴부(231)가 교대로 형성될 수 있다. 이때 제1 및 제2 코일 패턴(220, 230)에 대하여 전류가 인가될 경우, 제1 코일 패턴(220)만 형성된 경우와 대비하여 약 1.1 ~ 2.5배의 전자기력을 확보할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 서로 다른 간격으로 이격되도록 제1 기재층(210) 상에 형성되는 것도 가능하다.

또한, 상기 복수의 코일 패턴은 각 코일 패턴의 권선수가 모두 동일하거나 또는 적어도 하나 이상이 상이한 권선수로 권선될 수 있다. 이는 제1 코일 기판(200)에 유도되는 전자기력 세기에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 각 코일 패턴의 권선수가 모두 동일하면서 동일한 방향으로 전류가 흐르는 경우 전자기력의 세기가 강할 수 있다. 반해, 복수의 코일 패턴 중 어느 하나 이상의 코일 패턴에 대하여 상이한 방향의 전류가 흐르게 되면 전자기력이 상쇄되어 세기가 약해질 수 있다. 이때 상이한 방향으로 전류가 흐르는 코일 패턴의 권선수를 적게 하는 경우, 상쇄되는 전자기력의 크기를 감소시킬 수 있다. 즉 코일 패턴의 설계에 따라 각 코일 패턴의 권선수를 변경하여 요구하는 전자기력의 세기를 획득할 수 있다.

상기에서는 제1 기재층(210) 상에 코일 패턴, 비아 패드부 또는 외부 전극부가 형성되는 구조에 대해 설명하였으나, 그 외에도 도금 밸런스 또는 층간 균형 유지 등을 위한 더미 패턴, 방열 패턴, 전자기 차폐 패턴 등이 포함되거나 필터, 센서 등의 외부 소자 등이 더 포함되는 구조로 형성될 수도 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 기재층(210)의 이면에도 제3 패턴부(241), 제3 및 제4 비아 패드부(242, 243) 또는 외부 전극부를 포함하는 제3 코일 패턴(240)이 더 형성될 수 있다.

도 5에서 제1 기재층(210)의 표/이면에 형성된 코일 패턴들(220, 230, 240)은 비아에 의해 전기적으로 접속될 수 있다. 예컨대, 제1 코일 패턴(220) 및 제2 코일 패턴(230)의 일단부에 형성된 제1 비아 패드부(222)와 제3 코일 패턴(240)의 일단부에 형성된 제3 비아 패드부(242)가 제1 비아(225)에 의해 접속되고, 제3 코일 패턴(240)의 타단부에 형성된 제4 비아 패드부(243)가 제2 비아(245)에 의해 제1 기재층(210)의 표면 제2 외부 전극부(또는 제2 비아 패드부)와 전기적으로 접속될 수 있다. 본 발명에서는 하나의 코일 기판(200)에 3개의 코일 패턴이 표/이면에 각각 형성된 예를 설명하였으나, 이에 국한되지 않고 복수의 코일 패턴이 더 형성될 수 있다.

즉, 제1 코일 패턴(220) 및 제2 코일 패턴(230)의 타단부에 형성된 제1 외부 전극부(223)와 제3 코일 패턴(240)과 접속되는 제2 외부 전극부(232)가 동일면에 형성되므로 회로 자유도를 향상시키면서 전자기력을 강화할 수 있다. 아울러, 종래에는 기재층의 일면과 코일 패턴이 일대일 대응으로 형성됨에 따라, 3개의 코일 패턴을 형성하기 위해 기재층의 3면이 요구된 바, 결과적으로 2개 이상의 기재층이 적층될 수 밖에 없었다. 그러나 본 발명에서는 기재층 일면에 대해 코일 패턴이 일대다 대응으로 형성될 수 있어 별도 적층 공정이 추가되지 않으면서 1개의 기재층으로 종래의 전자기력을 만족하는 코일 기판을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 코일 기판(200)이 복수로 구비되어 각 코일 기판 사이에 형성된 층간 절연층에 의해 적층되고, 상기 층간 절연층에 형성된 비아에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 층간 절연층은 절연성 물질로 구성되는 수지층이다. 이러한 층간 절연층은 제1 기재층(210)과 동일한 고분자 물질을 소재로 하여 형성될 수 있다. 또는 별도의 기재층 상에 코일 패턴이 형성된 코일 기판과 적층되어 형성될 수도 있다.

일 예로서, 제1 코일 기판의 이면 아래에 제1 층간 절연층(미도시)이 형성되고, 상기 제1 층간 절연층 아래에 제4 코일 패턴(420)을 형성할 수 있다. 후술하겠으나, 상기 제4 코일 패턴(420)은 제1 및 제2 코일 패턴(220, 230)과 동시에 형성될 수도 있다. 또는 제4 코일 패턴(420)을 포함하는 제2 코일 기판이 더 형성될 수 있다. 즉, 제4 코일 패턴(420)은 상기 제1 층간 절연층에도 형성될 수 있으나, 제2 코일 기판의 제2 기재층(410) 상에도 형성될 수 있는 것이다. 아울러, 제2 코일 기판이 더 형성될 경우, 제2 기재층(410) 상에는 제4 코일 패턴(420) 외 단수 또는 복수의 코일 패턴이 더 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 제2 기재층(410)의 일 면에 하나의 코일 패턴, 즉 제4 코일 패턴(420)이 형성된 예를 들어 설명한다.

이하 설명은 도 6을 참조한다.

타단에 제1 외부 전극부(223)가 형성된 제1 코일 패턴(220)은 제1 비아(225)를 통해 제3 코일 패턴(240)으로 전기적으로 연결되고, 제3 코일 패턴(240)의 타단과 접속되는 제2 비아(245)를 통해 제2 코일 패턴(230)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 코일 패턴(230)은 제1 코일 패턴(220)의 제1 비아 패드부(222)와 일단이 접속되어 제1 코일 기판(200)의 제1 기재층(210)과 제2 기재층(410)을 관통하는 제3 비아(425)를 통해 제4 코일 패턴(420)의 제5 비아 패드부(422)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제4 코일 패턴(420)의 타단부에 형성된 제6 비아 패드부(423)는 제2 코일 기판(400)의 제2 기재층(410) 또는 제2 기재층(410)과 제1 코일 기판(200)의 제1 기재층(210)을 통과하는 제4 비아(426)를 통하여 제1 코일 기판(200)의 제1 기재층(210) 표면에 형성된 제2 외부 전극부(232)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 본 실시예에서도 각 코일 패턴들이 상호 전기적으로 접속되면서 동일한 일면 상에 제1 외부 전극부 및 제2 외부 전극부가 형성되므로, 회로 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기에서 제1 코일 기판(200)과 제2 코일 기판에 각각 형성된 코일 패턴에는 동일한 방향의 전류가 인가되어 강한 전자기력을 제공할 수 있다. 또는 이에 한정되지 않고, 각 코일 기판 또는 일부 코일 패턴의 전류 방향을 달리 인가될 수도 있다.

한편, 제1 코일 기판(200)에 형성된 코일 패턴들과 제2 코일 기판에 형성된 코일 패턴의 권선수는 모두 동일할 수도 있으나, 상이할 수도 있다. 예컨대, 제1 코일 기판(200)의 표면에 형성된 제1 코일 패턴(210)과 제2 코일 패턴(230)의 권선수는 각각 8회이고, 이면에 형성된 제3 코일 패턴(240)과 제2 코일 기판에 형성된 제4 코일 패턴(420)의 권선수는 각 10회로 형성될 수 있다. 이 경우, 4개의 코일 패턴에 의해 총 36회의 권선수를 제공하나, 실제 코일 패턴들은 3개의 층에 형성될 수 있다. 즉, 코일 기판의 전자기력, 저항 특성, 인덕턴스 등을 고려하여 전체 코일 패턴의 권선수는 유지하되, 층 수를 감소시킬 수 있어 생산 효율 또한 향상시킬 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 코일 장치는 이와 같은 제1 코일 기판(200), 제2 코일 기판의 전기적 연결 관계를 통해 전자기력을 유도하는 전류의 흐름을 효과적으로 발생시킬 수 있다. 또한 코일 장치(200)는 제1 외부 전극(223)과 제2 외부 전극(232)을 모두 제1 코일 기판(200)의 제1 기재층(210) 표면에 위치시켜 외부 전원과의 연결을 용이하게 구현할 수 있으며, 이에 따라 회로 자유도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 아울러 층수는 줄이면서 전자기력 세기를 강화할 수 있어 생산 효율도 향상시킬 수 있는 것이다.

단, 본 발명의 실시예는 도 3 내지 6에 도시된 구조에 국한되지 않는다. 도 3에서는 제1 코일 기판(200)이 최상층에 형성된 구조의 예를 도시하였으나, 제1 코일 기판(200)이 중간층 또는 최하층에 형성될 수도 있다. 예컨대, 제1 코일 기판(200)이 중간층에 위치할 경우, 즉 제1, 2 코일 패턴이 형성된 제1 기재층의 상/하 측에 제3, 4 코일 패턴이 각각 형성될 수 있다. 이때 제1 외부 전극부(223)는 외부 전극(미도시)과 직접적으로 접속되거나 또는 제3, 4 코일 패턴과 동일 면에 형성된 제n 외부 전극부(n은 3 이상 자연수) 또는 제m 비아(m은 4 이상 자연수)에 의해 외부 전극과 간접적으로 접속될 수 있다. 아울러, 외부 전극은 최상층 또는 최하층에 위치하여 코일 패턴을 포함하는 기재층의 일면에 형성되거나 또는 코일 패턴이 포함되지 않는 기재층의 일면에 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 코일 기판이 포함되는 전자 장치의 내부 구조에 따라 코일 패턴이 다중 권선된 기재층의 위치 변형이 용이하면서도 상술한 효과를 모두 포함할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 기판을 구성하는 코일 패턴을 설명하기 위한 분해 사시도이다. 상기 코일 기판(500)은 기재층(510)의 표/이면 상에 각각 2개의 코일 패턴을 포함하도록 구성될 수 있으며, 표면 상의 코일 패턴들을 각각 제5 코일 패턴(520) 및 제6 코일 패턴(530)이라 하고, 이면 상의 코일 패턴들을 각각 제7 코일 패턴(620) 및 제8 코일 패턴(630)이라 명명하여 설명한다.

제5 코일 패턴(520)의 일단부에 형성된 제3 외부 전극부(523)로부터 전류가 인가되면 타단부에 형성된 제7 비아 패드부의 제5 비아(522)를 통해 제7 코일 패턴(620) 일단부의 제8 비아 패드부(522)와 접속되고, 타단부의 제9 비아 패드부의 제6 비아(623)를 통해 제6 코일 패턴(530) 일단부와 접속될 수 있다. 또한, 제6 코일 패턴(530) 타단부와 접속되는 제7 비아 패드부의 제7 비아(533)를 통해 제8 코일 패턴(630) 일단부의 제8 비아 패드부(622)와 접속될 수 있으며, 타단부의 제9 비아 패드부의 제10 비아(633)를 통해 제4 외부 전극부(540)와 접속될 수 있다. 즉, 하나의 기재층에 4개의 코일을 형성함에 따라 고 전자기력을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 동일층의 기재층 일면에 외부 전극이 위치할 수 있다.

한편, 미도시되었으나, 코일 기판(500)을 포함하는 전자 장치의 내부 구조에 따라 층간 절연층 또는 별도 기재층에 형성된 외부 전극과 직접 또는 간접적으로 접속될 수도 있다.

본 발명은 이에 국한되지 않고, 4개의 코일이 형성된 코일 기판(500)의 상부 또는 하부에 별도 코일 기판을 더 형성할 수 있으며, 별도 코일 기판은 단일 권선 또는 다중 권선 타입으로 코일 패턴이 형성된 구조일 수 있다.

한편, 미도시되었으나 본 발명에 따른 코일 기판은 코일 패턴을 보호하기 위해 형성된 보호층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호층은 코일 패턴의 상부를 덮도록 형성되며, 기재층 상에서 레지스트 패턴층이 제거된 뒤 코일 패턴 상에 형성될 수 있다.

보호층은 절연성을 가진 물질을 소재로 하며, 일례로, 보호층은 솔더 레지스트(solder resist)를 소재로 하여 코일 패턴 상에 형성될 수 있다. 보호층은 인쇄, 코팅, 포토 리소그래피 등의 공법을 이용하여 형성될 수 있다.

다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 장치(200)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 제1 기재층(210)을 준비한다.

이후, 제1 기재층(210) 상에 코일 패턴을 형성한다. 본 단계에서 제1 기재층(210)의 일면에만 코일 패턴을 형성하거나 또는 양면에 코일 패턴을 동시에 형성도 가능하다. 일 예로서, 기재층의 일면에 제1 코일 패턴(220)과 제2 코일 패턴(230)을 나선형 구조로 권선하여 형성한다. 제1 기재층(210) 상에 제1, 2 코일 패턴(220, 230)을 형성할 때에는 제1 기재층(210) 상에 레지스트 패턴층을 형성한 후, 레지스트 패턴층이 형성되지 않은 개구에 제1, 2 코일 패턴(220, 230)을 형성할 수 있다. 이때 레지스트 패턴층은 인쇄, 라미네이트, 포토 리소그래피 등의 공법을 이용하여 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있으며, 제1 코일 패턴(220)은 전해 도금 기법을 이용하여 제1 기재층(210) 상에 형성될 수 있다. 또한, 제1, 2 코일패턴(220, 230)은 각 코일 패턴에 포함되는 패턴부와 비아 패드부 또는 외부 전극부가 서로 중첩되지 않도록 형성되고, 특히 연속되는 라인 형태의 패턴부는 서로 평행하게 이격되어 권선되는 이중 권선 구조로 형성될 수 있다.

또한, 제1 기재층(210)의 이면 상에 제3 코일 패턴(240)을 형성할 때에는 제1, 2 코일 패턴(220, 230)과 동일한 기법을 이용할 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않고 표면의 코일 패턴들과 상이한 방식으로 형성될 수도 있고, 제1, 2 코일 패턴(220, 230)과 동시에 또는 순차적으로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 제1, 2 코일패턴(220, 230)과 제3 코일 패턴(240)이 전기적으로 접속되도록 제1 기재층(210)에는 단수 또는 복수의 비아가 더 형성될 수 있으며, 도전성 물질이 페이스트 형태로 충진되거나 또는 무전해, 전해 도금 기법을 이용하여 형성될 수 있다.

이후, 각 코일 패턴 상에 보호층을 형성한다. 보호층(250)을 형성할 때에는 레지스트 패턴층을 제거한 후, 코일 패턴을 덮도록 인쇄, 라미네이트, 포토 리소그래피 등의 공법을 이용하여 형성될 수 있다.

다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.

준비된 제1 코일 기판(200)의 제1 기재층(210) 일면에 제1 및 제2 코일 패턴(220, 230)을, 이면에 제3 코일 패턴(240)을 형성한다.

상기 제3 코일 패턴(240)을 덮도록 보호층(250)을 형성한다. 상기 보호층(250)에 후술하는 제2 코일 기판(400)과 접속되도록 비아를 형성한다.

제2 코일 기판(400)의 제2 기재층(410)을 준비하고, 제1 코일 기판(200)과 접속하는 비아가 형성될 홀을 구비한다.

상기 제2 코일 기판(400)의 제2 기재층(410)의 일면에 제4 코일 패턴(420)을 형성하고, 동시에 제2 기재층(410)에 형성된 홀에 도전성 물질을 충진하여 비아를 형성한다.

이후 제4 코일 패턴(420)을 덮도록 보호층을 형성한다.

상기 제2 코일 기판(400)의 제2 기재층(410)의 이면과 상기 제1 코일 기판(200)의 제3 코일 패턴(240)을 덮은 보호층(250)을 서로 접합한다. 이때 접합 방식은 핫 프레스(hot press) 방식, 압연 방식 등을 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 기재층의 일면에만 코일 패턴이 형성된 복수의 코일 기판을 적층하여 코일 장치를 구성할 수 있다.

또 다른 방법으로서, 기재층의 일면에 두 개의 코일 패턴을 이중 권선 구조로 형성한 코일 기판을 준비한다. 상기 코일 패턴을 덮도록 보호층 또는 층간 절연층을 형성한다. 상기 보호층 또는 층간 절연층에 홀을 형성한다. 이후 보호층 또는 층간 절연층의 상면 및 기재층의 이면에 코일 패턴을 형성하고, 동시에 홀을 충진하여 비아를 형성할 수 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

기재층; 및
상기 기재층 상에 패턴부와 비아 패드부 또는 외부 전극부를 포함하는 코일 패턴을 형성하되,
상기 코일 패턴이 복수로 형성될 경우, 다중 나선형 구조로 권선되는 코일 기판을 포함하는 코일 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기재층 상에 제1 코일 패턴 및 제2 코일 패턴이 형성되는 경우, 상기 제2 코일 패턴의 패턴부는 상기 제1 코일 패턴의 패턴부의 내측으로 평행하게 이격되어 나란히 권선되는 이중 나선형 구조인 코일 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 코일 패턴의 권선수는 모두 동일하거나 또는 적어도 하나 이상 상이한 권선수로 권선되는 코일 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 코일 패턴은 모두 동일한 방향으로 전류가 흐르거나 또는 하나 이상의 코일 패턴이 상이한 방향으로 전류가 흐르는 코일 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 기재층의 이면에 패턴부와 비아 패드부 또는 외부 전극부를 포함하는 제3 코일 패턴이 더 형성되고, 상기 제3 코일 패턴의 일단부와 타단부는 기재층 표면의 상이한 코일 패턴과 비아를 통해 각각 전기적으로 접속되는 코일 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 비아는 제1 비아 또는 제2 비아를 포함하되, 상기 제1 비아는 제1 코일 패턴과 제3 코일 패턴을 전기적으로 접속하고, 제2 비아는 제2 코일 패턴과 제3 코일 패턴을 전기적으로 접속하는 코일 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 코일 기판은 복수로 구비되어 각 코일 기판 사이에 형성된 층간 절연층 또는 보호층에 의해 적층되고, 상기 층간 절연층 또는 보호층에 형성된 복수의 비아에 의해 전기적으로 연결되는 코일 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 코일 기판이 제1 코일 기판과 제2 코일 기판으로 구비될 경우, 상기 제2 코일 기판 상에 제4 코일 패턴이 형성되고, 상기 복수의 비아는 제3 비아 또는 제4 비아를 포함하되, 제3 비아는 제4 코일 패턴과 제1 코일 기판의 제2 코일 패턴을 접속하고, 제4 비아는 제4 코일 패턴과 제1 코일 기판의 외부 접속부와 접속하는 코일 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제3 비아 또는 상기 제4 비아는 둘 이상의 층간 절연층, 보호층 또는 기재층을 관통하여 형성되는 코일 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 외부 전극부는 복수로 형성되며, 복수의 외부 전극부가 동일한 층에 형성되는 코일 장치.