KR20230118777A

KR20230118777A - 코일 부품 및 그 실장 기판

Info

Publication number: KR20230118777A
Application number: KR1020230099122A
Authority: KR
Inventors: 정동진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2023-07-28
Publication date: 2023-08-14
Also published as: KR20170090760A

Abstract

내부에 권선 코일이 매설된 바디, 및 상기 권선 코일의 인출부와 연결되고, 도금에 의해 형성된 외부 전극을 포함하고, 상기 권선 코일의 인출부와 상기 외부 전극의 사이에 금속 입자를 포함하는 계면 영역을 가지는 코일 부품과 그 실장 기판이 개시된다.

Description

코일 부품 및 그 실장 기판{COIL COMPONENT AND BOARD COMPRISING SAME}

본 발명은 코일 부품 및 그 실장 기판에 관한 것이다.

코일 부품 중 하나인 인덕터(Inductor)는 저항, 커패시터와 더불어 전자회로를 이루어 노이즈(Noise)를 제거하는 대표적인 수동소자이다.

코일 부품으로는 비교적 제조 방법이 간단한 권선 타입이 많이 적용되고 있다. 이러한 권선 타입의 코일 부품의 경우 일반적으로 권선 코일을 금속 프레임에 융착 및 접착시켜 내, 외부를 연결시키고 있다. 그런데, 이 경우 코일과 프레임을 융착시키는 공정에 부하가 많이 걸리게 되며, 융착시 접합을 용이하게 하기 위해 코일의 면적을 필요 이상으로 넓게 형성하여야만 하는 단점이 있다.

본 발명의 여러 목적 중 하나는, 소형화 및 대전류화가 용이한 코일 부품과 그 실장 기판을 제공하는 것이다.

본 발명을 통해서 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 도금에 의해 외부 전극을 형성하되, 바디 내부에 매설된 권선 코일의 인출부와 외부 전극의 사이에 금속 입자를 포함하는 계면 영역을 가지도록 하는 것이다.

예를 들면, 본 발명에 따른 코일 부품은 내부에 권선 코일이 매설된 바디, 및 상기 권선 코일의 인출부와 연결되고, 도금에 의해 형성된 외부 전극;을 포함하고, 상기 권선 코일의 인출부와 상기 외부 전극의 사이에 금속 입자를 포함하는 계면 영역을 가질 수 있다.

본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 소형화 및 대전류화가 용이한 코일 부품을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품의 사시도이다.
도 2는 도 1의 코일 부품의 I-I면 절단 단면도이다.
도 3은 도 2의 'A' 영역을 확대하여 관찰한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품 실장 기판의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시 예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시 예들은 다른 실시 예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

코일 부품

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품을 설명하되, 특히 그 일예로써 적층형 인턱터로 설명하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품의 사시도이고, 도 2는 도 1의 코일 부품의 I-I면 절단 단면도이다.

도 1에 나타난 바를 기준으로 하면, 하기의 설명에서 '길이' 방향은 도 1의 'L' 방향, '폭' 방향은 'W' 방향, '두께' 방향은 'T' 방향으로 정의될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품(100)은, 바디(110), 바디 내부에 매설된 권선 코일(120), 및 바디 외부에 형성된 외부 전극(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

바디(110)는 코일 부품(100)의 외관을 이룬다. 바디(110)는 길이 방향으로 마주보는 제1 및 제2 면, 폭 방향으로 마주보는 제3 및 제4 면, 및 제3 방향으로 마주보는 제5 및 제6 면으로 구성되는 대략 육면체 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

바디(110)는 자성 물질을 포함한다. 자성 물질은 자성 성질을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 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-Ni-Cr계 합금 분말, 또는 Fe-Cr-Al계 합금 분말 등의 Fe 합금류, Fe기 비정질, Co기 비정질 등의 비정질 합금류, Mg-Zn계 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, Mg-Mn-Sr계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트 등의 스피넬형 페라이트류, Ba-Zn계 페라이트, Ba-Mg계 페라이트, Ba-Ni계 페라이트, Ba-Co계 페라이트, Ba-Ni-Co계 페라이트 등의 육방정형 페라이트류, Y계 페라이트 등의 가닛형 페라이트류를 들 수 있다.

자성 물질은 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 금속 자성체 분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 또는 실리콘(Si)를 주성분으로 포함할 수 있고, 예를 들면, 철(Fe)-니켈(Ni), 철(Fe), 철(Fe)-크롬(Cr)-실리콘(Si) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 수지는 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 단독 또는 혼합하여 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 자성체 분말은 2 이상의 평균 입경(D₁, D₂)을 갖는 금속 자성체 분말이 충진된 것일 수도 있다. 이 경우 서로 다른 크기의 바이모달(bimodal) 금속 자성체 분말를 사용하여 압착함으로써, 자성체 수지 복합체를 가득 채울 수 있어 충진율을 높일 수 있다.

바디(110)는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물을 포함하는 자성체 수지 복합체가 시트 형태로 성형되어 권선 코일(120)의 상부 및 하부에 압착 및 경화되어 형성된 것일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 자성체 수지 복합체의 적층 방향은 코일 부품의 실장 면에 대하여 수직할 수 있다. 여기서 수직 하다는 것은 완전한 90°뿐만 아니라 대략 90°인 경우, 즉 60~120° 정도인 것을 포함하는 개념이다.

권선 코일(120)은 코일 부품(100)의 코일로부터 발현되는 특성을 통하여 전자 기기 내에서 다양한 기능을 수행하는 역할을 한다. 예를 들면, 코일 부품(100)은 파워 인덕터일 수 있으며, 이 경우, 권선 코일(120)은 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다. 여기서, 권선 코일(120)은 도전성 재료로 이루어진 와이어가 적어도 2회전 이상 권선되어 이루어진다.

권선 코일(120)은 바디(100)의 외부로 노출되는 인출부(121a, 121b)를 더 포함할 수 있다. 한편, 도 2에는 인출부(121a, 121b)가 바디(100)의 제 1 및 제 2 면으로 각각 노출되는 것으로 도시되었으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

외부 전극(130)은 코일 부품(100)이 회로 기판 등에 실장 될 때, 코일 부품(100)을 회로 기판 등과 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다.

외부 전극(130)은 인출부(121a, 121b)와 연결되며, 바디(110)의 길이 방향의 제1 및 제2 면에 각각 형성되어 있을 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 경우에 따라서는, 외부 전극(130)은 바디(110)의 제3, 제4, 제5 및/또는 제6면으로 연장되어 형성될 수도 있다.

외부 전극(130)은 도금에 의해 형성된다. 이에 따라, 권선 코일을 금속 프레임에 융착 및 접착시켜 내, 외부를 연결시키는 기존의 코일 부품과 비교할 때, 제조가 용이할 뿐 아니라, 외부 전극 도포에 따른 특헝 구현의 불필요한 부분을 제거할 수 있고, 코일의 면적을 필요 이상으로 넓게 형성할 필요가 없어 소형화 및 대전류화가 용이한 장점이 있다. 더욱이, 외부 전극(130)을 바디(110)의 표면에 직접 도금에 의해 형성되기 때문에 두께 조절이 용이하고, 보다 얇게 외부 전극을 형성할 수 있어, 바디(110)의 체적을 극대화할 수 있으며, 이에 따라, 인덕턴스, 직류 바이어스(DC-Bias) 특성 및 효율 등을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 3은 도 2의 'A' 영역을 확대하여 관찰한 사진이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품(100)은 권선 코일의 인출부(121a, 121b)와 외부 전극(130)의 사이에 금솝 입자를 포함하는 계면 영역(140)을 가지는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 계면 영역을 형성함으로 인해 소형화 및 대전류화를 달성할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 계면 영역(140)에 포함된 금속 입자의 평균 결정립 크기는 10nm 이상일 수 있다. 만약, 평균 결정립 크기가 10nm 미만일 경우 비저항이 증가하여 열충격시 접촉 저항이 열화될 수 있다. 여기서, 평균 결정립 크기란, 바디(110)의 길이 방향 일 단면을 관찰하여 검출한 계면 영역(140)에 포함된 금속 입자들의 평균 원 상당 직경(equivalent circular diameter)을 의미한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 계면 영역(140)은 0.01~2μm의 평균 두께를 가질 수 있다. 만약, 평균 두께가 0.01μm 미만일 경우 인출부(121a, 121b)와 외부 전극(130) 간 접합 강도가 낮아져 내, 외부 끊어짐이 야기될 수 있으며, 반면, 평균 두께가 2μm를 초과할 경우 고온 급속 충격시 권선 코일의 수축 및 팽창의 힘을 견디지 못하고 내, 외부 끊어짐이 야기되어 오픈(open) 불량이 야기될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기와 같은 계면 영역 내 금속 입자의 평균 결정립 크기 및 계면 영역의 두께를 확보하기 위한 구체적인 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 외부 전극 형성시 도금 조건, 예컨대 도금 전류, 도금 시간 등을 적절히 제어함으로써 이를 달성할 수 있다.

부품 실장 기판

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품 실장 기판의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실 실시 예에 따른 코일 부품 실장 기판(1000)은 회로 기판(200) 및 회로 기판(200)에 실장된 코일 부품(100)을 포함한다. 코일 부품(100)은 전술한 바와 같은 코일 부품(100)일 수 있다.

회로 기판(200)은 베이스 기판(210) 및 베이스 기판(210) 상에 형성된 전극 패드(220)를 포함한다. 전극 패드(220)는 코일 부품(100)의 외부 전극(130)과 연결된다.

전극 패드(220)와 외부 전극(130)은 솔더(300)를 통해 연결될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명에서 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제 1, 제 2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수도 있다.

본 발명은 상술한 실시 예 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 부품
110: 바디
120: 권선 코일
121a, 121b: 인출부
130: 외부 전극
140: 계면 영역
200: 회로 기판
210: 베이스 기판
220: 전극 패드
300: 솔더
1000: 코일 부품 실장 기판

Claims

내부에 권선 코일이 매설된 바디; 및
상기 권선 코일의 인출부와 연결되고, 도금층을 포함하는 외부 전극;을 포함하고,
상기 권선 코일의 인출부와 상기 외부 전극의 사이에 금속 입자를 포함하는 계면 영역을 가지며,
상기 계면 영역은 0.01μm 이상, 2μm 이하의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 계면 영역에 포함된 금속 입자의 평균 결정립 크기는 10nm 이상인 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 바디는 자성 물질을 포함하는 코일 부품.
제1항에 있어서,
상기 바디는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물을 포함하는 자성체 수지 복합체가 시트 형태로 성형되어 상기 권선 코일의 상부 및 하부에 압착 및 경화되어 형성된 것인 코일 부품.
회로 기판; 및
상기 회로 기판에 실장된 코일 부품; 을 포함하며,
상기 코일 부품은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 코일 부품인 코일 부품 실장 기판.
제5항에 있어서,
상기 회로 기판은 베이스 기판 및 상기 베이스 기판 상에 형성된 전극 패드를 포함하며,
상기 외부 전극은 상기 전극 패드와 연결된 코일 부품 실장 기판.
제6항에 있어서,
상기 외부 전극과 상기 전극 패드는 솔더를 통해 연결된 코일 부품 실장 기판.