WO2017160032A1 - 코일 패턴 및 그 형성 방법, 이를 구비하는 칩 소자 - Google Patents

코일 패턴 및 그 형성 방법, 이를 구비하는 칩 소자 Download PDF

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width
coil pattern
plating film
plating
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박인길
조승훈
김경태
정준호
박상준
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주식회사 모다이노칩
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Definitions

  • the present invention relates to a coil pattern and a method of forming the same, and more particularly, to a coil pattern, a method of forming the same, and a chip device having the same, which can increase inductance and reduce resistance.
  • the power inductor which is one of the chip elements, is mainly provided in a power supply circuit such as a DC-DC converter in a portable device.
  • a power supply circuit such as a DC-DC converter
  • Such power inductors are increasingly being used in place of the conventional coiled choke coils due to the high frequency and miniaturization of power circuits.
  • power inductors are being developed in the direction of miniaturization, high current, and low resistance according to the size reduction and multifunction of portable devices.
  • a power inductor in general, includes a body made of a ferrite material, a substrate provided inside the body, a coil pattern formed on the substrate, and an external electrode formed outside the body and connected to the coil pattern.
  • the coil pattern may be formed on at least one surface of the substrate by a plating process.
  • the power inductor may have electrical characteristics determined by the material characteristics of the body and the structure of the coil pattern.
  • inductance and resistance are adjusted by height and cross-sectional area.
  • the shape control of the coil pattern is important to realize the optimal characteristics, and the coil pattern is ideally formed in a rectangular cross-sectional shape in order to achieve the best inductance and resistance.
  • the coil pattern is ideally formed in the shape of a quadrangle of the lower surface and the upper surface, and the edge between them, and the lower surface and the upper surface and the side is perpendicular to each other.
  • the coil pattern formed by the plating process using metal ions is inevitably formed with rounded corners between the upper surface and the side surface.
  • the plating rate of the center portion and the plating rate of the edge are different, so that the coil pattern may be formed in a rounded shape without an edge between the upper surface and the side surface.
  • the width of the upper surface becomes narrower and the width of the rounded area becomes wider. That is, a rounded area may be formed between the upper surface and the side surface by the difference in width between the upper surface and the lower surface.
  • the ratio of the width of the upper surface to the width of the lower surface can be realized by only about 0.1: 1 to 0.5: 1.
  • the inductance is the same but the resistance is increased by the loss of the upper edge portion.
  • the ideal shape and the cross-sectional area are formed in consideration of resistance, the inductance is reduced because the height is increased.
  • the present invention provides a coil pattern and a method of manufacturing the same that can improve inductance and reduce resistance.
  • the present invention provides a coil pattern and a method of forming the same that can increase the ratio of the width of the upper surface and the lower surface.
  • a coil pattern according to an aspect of the present invention is a coil pattern formed on at least one surface of a substrate, the first plating film formed on the substrate; And a second plating film formed to cover the first plating film.
  • the coil patterns are formed in spiral forms on both surfaces of the substrate, and at least a portion of the first plating layer is connected through conductive vias formed in the substrate.
  • the first plating film is formed to be narrower in width from the lower surface in contact with the substrate to the upper surface.
  • the first plating film has a ratio of a width of the upper surface to a width of the lower surface of 0.2: 1 to 0.9: 1.
  • the first plating film has a ratio of the width and the height of the lower surface of 1: 0.7 to 1: 4.
  • the ratio of the width of the lower surface of the first plating film to the width of the lower surface of the second plating film is 1: 1.2 to 1: 2, and the distance between the first plating film adjacent to the width of the lower surface of the first plating film.
  • the ratio is 1.5: 1 to 3: 1.
  • the ratio of the width of the upper surface and the lower surface of the second plating film is 0.5: 1 to 0.9: 1.
  • the upper and lower surfaces have a resistance value of 101% to 110% compared to a design resistance value of 1: 1.
  • the coil pattern is formed to be wider or narrower from the innermost to the outermost.
  • Coil pattern forming method comprises the steps of forming a mask pattern of a predetermined shape on at least one surface of the substrate; Forming a first plating film on the substrate between the mask patterns; Etching the first plating layer after removing the mask pattern; And forming a second plating film to cover the first plating film.
  • the coil patterns are formed in spiral forms on both surfaces of the substrate, and at least a portion of the first plating layer is connected through conductive vias formed in the substrate.
  • the first plating film is etched to be narrower in width from the lower surface to the upper surface.
  • the first plating film is etched by performing at least one isotropic etching and at least one oblique etching.
  • the first plating film is etched so that the ratio of the width of the lower surface to the width of the upper surface is 0.2: 1 to 0.9: 1.
  • the etching of the first plating film is performed in at least two sections by varying the ratio of isotropic etching and oblique etching.
  • the coil pattern is formed to be wider or narrower from the innermost to the outermost.
  • a chip device includes a body; At least one substrate provided in the body; At least one coil pattern formed on at least one surface of the substrate; And an insulation layer formed between the coil pattern and the body, wherein the coil pattern is formed to become wider or narrower from the innermost to the outermost.
  • the coil pattern includes a first plating film formed on the substrate and a second plating film formed to cover the first plating film.
  • the first plating film has a ratio of a width of the upper surface to a width of the lower surface of 0.2: 1 to 0.9: 1.
  • At least a portion of the substrate is removed, and the body is filled in the removed region.
  • At least two substrates are provided and stacked in the thickness direction of the body, and coil patterns respectively formed on the two or more substrates are connected in series or in parallel.
  • a second plated layer is formed to cover the first plated layer formed to have a predetermined slope. Therefore, the final coil pattern has vertical sides and fewer rounds at the upper edges, thus forming a substantially rectangular shape. Thus, inductance can be increased and resistance can be increased at the same height as compared with the conventional method of forming the coil pattern in a single process.
  • 1 to 4 are a plan view and a cross-sectional view of the coil pattern according to embodiments of the present invention.
  • 5 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of forming a coil pattern according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 to 10 are cross-sectional views showing the shape of the coil pattern according to the inclination of the first plating film.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the coil pattern according to another embodiment of the present invention.
  • 12 to 16 are diagrams for describing an embodiment of a chip device to which a coil pattern is applied according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a plan view of a coil pattern according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a state taken along the line AA ′ of FIG. 1.
  • 3 is a partial cross-sectional view of the coil pattern
  • FIG. 4 is a plan view of the coil pattern according to the second embodiment of the present invention.
  • the coil pattern 200 according to the embodiments of the present invention may be formed on at least one surface of the substrate 100. That is, the coil pattern 200 may be formed only on one surface of the substrate 100 or may be formed on one surface and the other surface.
  • An embodiment of the present invention mainly describes a case in which coil patterns 210 and 220 are formed on one surface and the other surface of the substrate 100 as shown in FIG. 2.
  • the substrate 100 may be provided in a form in which metal foils are attached to upper and lower portions of the base having a predetermined thickness.
  • the base may include, for example, glass reinforced fiber, plastic, metal ferrite, or the like. That is, copper clad lamination (CCL) in which copper foil is bonded to glass reinforcing fibers can be used as the substrate 100, and copper foil is bonded to plastic such as polyimide or copper foil is bonded to metal ferrite.
  • CCL copper clad lamination
  • the substrate 100 may be manufactured.
  • at least one conductive via 110 may be formed in a predetermined region of the substrate 100.
  • the conductive via 110 forms a via (not shown) that penetrates the substrate 100 along the thickness direction, and then fills the via by a plating process when forming a coil pattern, or embeds a conductive paste in the via. It can be formed as. However, it is desirable to fill the vias by plating during coil pattern formation.
  • at least one of the coil patterns 200 may be grown from the conductive vias 110, and thus at least one of the conductive vias 110 and the coil patterns 200 may be integrally formed.
  • at least a portion of the substrate 100 may be removed. For example, as shown in FIG.
  • the substrate 100 may be removed except for an area overlapping the coil pattern 200.
  • the substrate 100 inside the coil pattern 200 having a spiral shape may be removed to form a through hole 120, and the substrate 100 outside the coil pattern 200 may be removed.
  • the substrate 100 may have, for example, a racetrack shape along the outer shape of the coil pattern 200 and may be formed in a straight shape along the shape of the end of the coil pattern 200.
  • an end portion of the coil pattern 200 formed on one surface of the substrate 100 and an end portion of the coil pattern 200 formed on the other surface of the substrate 100 are formed in regions facing each other, and the coil pattern 200 The end may then be applied to a power inductor or the like and connected to an external electrode.
  • the substrate 100 may maintain a wider width than the coil pattern 200. That is, the substrate 100 may remain at a predetermined width below the coil pattern 200 at a predetermined width.
  • the substrate 100 may be formed to protrude about 0.3 ⁇ m from the coil patterns 210 and 220. .
  • the coil patterns 210, 220; 200 may be formed on at least one surface of the substrate 100, preferably on both surfaces thereof.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed in a spiral shape in a predetermined area of the substrate 100, for example, from the center portion to an outward direction, and two coil patterns 210 and 220 formed on the substrate 100 may be connected to each other.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed in a spiral form from the predetermined width of the center of the substrate 100 to the outside, and may be connected to each other through the conductive via 110 formed in the substrate 100.
  • the coil pattern 200 may be formed in a spiral form from the outside of the through hole 120.
  • the upper coil pattern 210 and the lower coil pattern 220 may be formed in the same shape with each other and may be formed at the same height.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed to overlap each other, or the coil patterns 220 may be formed to overlap an area where the coil patterns 210 are not formed.
  • the ends of the coil patterns 210 and 220 may be formed to extend outward in a straight line shape and may be formed to have a wider width than other areas.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed by plating, and the coil patterns 210 and 220 and the conductive via 110 may be formed of a material including at least one of silver (Ag), copper (Cu), and a copper alloy. May be, but is not limited thereto.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed at least two times higher than the thickness of the substrate 100.
  • the substrate 100 may be formed to a thickness of 30 ⁇ m to 70 ⁇ m and the coil patterns 210 and 220 may be formed to a height of 50 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the coil patterns 210 and 220 according to the present invention may be formed in a double structure. That is, as shown in FIG. 2, the first plating film 200a and the second plating film 200b formed to cover the first plating film 200a may be included.
  • the second plating film 200b is formed to cover the top and side surfaces of the first plating film 200a, and the second plating film 200b is formed thicker on the top surface than the side surfaces of the first plating film 200a.
  • the first plating film 200a is formed so that the side surface has a predetermined inclination
  • the second plating film 200b is formed so that the side surface has less inclination than the side surface of the first plating film 200a.
  • the first plated film 200a is formed to have an obtuse angle from the surface of the substrate 100 outside the first plated film 200a, and the second plated film 200b is formed more than the first plated film 200a. It is formed to have a small angle, preferably a right angle.
  • the first plating film 200a may be formed such that a ratio of the width a of the upper surface to the width b of the lower surface is 0.2: 1 to 0.9: 1, preferably a: b is 0.4: 1. To 0.8: 1.
  • the first plating film 200a may be formed such that a ratio of the width b and the height h of the lower surface is 1: 0.7 to 1: 4, preferably 1: 1 to 1: 2. It may be formed to.
  • the first plating film 200a may be formed to have a narrower width from the lower surface to the upper surface, and a predetermined slope may be formed on the side surface. In order to make the first plating film 200a have a predetermined inclination, an etching process may be performed after the first plating process.
  • the second plated film 200b formed to cover the first plated film 200a is preferably formed to have a substantially rectangular shape in which the side surfaces are vertical and the area rounded between the upper surface and the side surface is small. In this case, the shape of the second plating film 200b may be determined according to a ratio of the width a of the upper surface of the first plating film 200a to the width b of the lower surface, that is, a: b.
  • variety d of a lower surface become large ratio.
  • the ratio (a: b) of the width (a) of the upper surface of the first plating film (200a) and the width (b) of the lower surface of the first plating film (200a) exceeds 0.9: 1, the second plating film (200b) is the lower surface
  • the width of the upper surface is wider than the width of the side may be acute angle with the substrate 100.
  • the ratio (a: b) of the width of the upper surface of the first plating film 200a to the width of the lower surface of the first plating film 200a is less than 0.2: 1, the upper surface of the second plating film 200b is rounded from a predetermined area of the side surface. Can be formed. Therefore, it is preferable to adjust the ratio of the width of the upper surface and the lower surface of the first plating film 200a so that the width of the upper surface is large and the side surfaces are formed vertically.
  • the width b of the lower surface of the first plating film 200a and the width d of the lower surface of the second plating film 200b may have a ratio of 1: 1.2 to 1: 2, and the first An interval e between the width b of the lower surface of the plating film 200a and the adjacent first plating film 200a may have a ratio of 1.5: 1 to 3: 1.
  • the second plating films 200b do not contact each other.
  • the coil pattern 200 including the first and second plating layers 200a and 200b may have a ratio (c: d) of a width between an upper surface and a lower surface of about 0.5: 1 to about 0.9: 1. 0.6: 1 to 0.8: 1.
  • the outer shape of the coil pattern 200 that is, the outer shape of the second plating film 200b may have a ratio of the width of the upper surface and the lower surface of 0.5 to 0.9: 1. Therefore, the coil pattern 200 may be less than 0.5 compared to an ideal rectangular shape in which the rounded areas of the corners of the upper surface form a right angle. For example, the rounded area may be 0.001 or more and less than 0.5, compared with an ideal rectangular shape forming a right angle.
  • the coil pattern 200 according to the present invention does not have a large resistance change compared to the ideal rectangular shape. For example, if the resistance of the coil pattern of the ideal rectangular shape is 100, the coil pattern 200 according to the present invention can maintain about 101 to 110.
  • the resistance of the coil pattern 200 of the present invention is 101% compared to the resistance of the ideal coil pattern having a square shape.
  • the second plating film 200b may be formed using the same plating solution as the first plating film 200a.
  • the first and second plating films 200a and 200b use plating solutions based on copper sulfate and sulfuric acid, and plating solutions that improve plating properties of products by adding chlorine (Cl) and organic compounds in ppm units. It can be formed using.
  • the organic compound may improve the uniformity, electrodeposition properties, and gloss characteristics of the plated film by using a carrier and a gloss agent including PEG (PolyEthylene Glycol).
  • 5 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of forming a coil pattern according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 illustrate a case in which the coil pattern 200 is formed on one surface of the substrate 100, the coil pattern 200 may be formed on one surface and the other surface of the substrate 100 as described above. Can be.
  • a first plating film 200a is formed on the substrate 100 between the mask patterns 150.
  • the substrate 100 may be provided in a form in which a metal foil is attached to at least one surface of a base having a predetermined thickness.
  • a copper clad lamination in which a copper foil is bonded to a glass reinforcing fiber may be used as the substrate 110, and a copper foil is bonded to a plastic such as polyimide, or a copper foil is bonded to a metal ferrite.
  • the substrate 110 may be manufactured by bonding. Meanwhile, vias may be formed in a predetermined region of the substrate 110, and other regions except for the region where the coil pattern is to be formed may be removed.
  • the mask pattern 150 may be formed by forming a photoresist film on the substrate 100 and then performing exposure and development processes.
  • a mask pattern 150 having a predetermined shape may be formed by attaching a photosensitive film having a predetermined thickness on the substrate 100 and then performing exposure and development processes.
  • the mask pattern 150 may be formed to have a predetermined height and width according to the height and width of the first plating film 200a to be formed on the substrate 100. That is, the mask pattern 150 may be formed to have the same height and width as the height and width of the first plating film 200a.
  • the mask pattern 150 may be formed to a height of 20 ⁇ m to 300 ⁇ m and may have a width of 1 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the mask pattern 150 may be formed higher or lower than the height of the first plating film 200a.
  • the mask pattern 150 may be formed in the shape of a coil pattern.
  • the mask pattern 150 may be formed to expose a predetermined region of the substrate 100 in a spiral form.
  • the photosensitive film may be exposed and developed by an exposure process using a mask having the same shape.
  • the first plating film 200a is formed on the substrate 100 exposed by the mask pattern 150 by a first plating process.
  • the first plating film 200a may be formed to have a height of 50% to 100% of a target final coil pattern height. That is, the first plating layer 200a may be formed at the same height as or lower than the height of the target final coil pattern.
  • the height of the first plating film 200a is too low, it may not have a predetermined inclination even after etching, and if the height is too high, a lot of time is required for the plating process and the etching process and loss of material may occur, which is not preferable. .
  • the first plating film 200a may be formed to have a predetermined aspect ratio so as to be etched to have a predetermined inclination.
  • the first plating film 200a is formed to have an aspect ratio, that is, a ratio of width and height of 1: 0.7 to 1: 4. That is, the ratio of the height to the width of the first plating film 200a may be 0.7 to 4, and the formation of the inclined surface of the first plating film 200a may not be easy at a ratio below that.
  • the first plating film 200a may be formed of, for example, copper.
  • a plating solution based on copper sulfate (CuSO 4 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) may be used.
  • the plating solution may include chlorine (Cl) and an organic compound in ppm.
  • the organic compound may improve uniformity, electrodeposition properties, and gloss characteristics of the first plating layer 200a by using a carrier and a gloss agent including PEG (PolyEthylene Glycol).
  • the plating process for forming the 1st plating film 200a can be performed at the temperature of 20 degreeC-30 degreeC.
  • the first plating film 200a is etched so that the side surface of the first plating film 200a has a predetermined slope.
  • the mask pattern 150 is removed using a material having a large etching selectivity with the first plating layer 200a. Accordingly, the mask pattern 150 may be removed while the first plating film 200a is hardly removed. In addition, after removing the mask pattern 150, the metal foil under the mask pattern 150 may be removed. That is, after the first plating film 200a is maintained and the mast pattern 300 is removed, the metal foil exposed by the first plating film 200a is removed to expose the substrate 100.
  • the first plating film 200a is etched so that the side surface of the first plating film 200a has a predetermined slope. That is, the width becomes narrower from the lower surface to the upper surface of the first plating film 200a, and thus the first plating film 200a is etched to have a predetermined inclination from the upper surface to the lower surface.
  • the first plating film 200a maintains a spiral shape and is etched such that a region where the first plating film 200a is adjacent, that is, a side surface of the first plating film 200a has a predetermined slope.
  • the shape of the final coil pattern formed by secondary plating may be determined according to the ratio of the width a of the upper surface of the first plating film 200a to the width b of the lower surface of the first plating film 200a. Therefore, the first plating film 200a may be etched so that the ratio of a: b is 0.2: 1 to 0.9: 1, and the first plating film 200a is preferably 0.4: 1 to 0.8: 1. It can be etched. In addition, in order to etch the first plating film 200a, an etchant including sulfuric acid and fruit water and usable in the range of 20 ° C to 40 ° C may be used.
  • the etchant is sprayed on the first plating film 200a through a predetermined nozzle to etch the first plating film 200a.
  • the etching process may be performed using a nozzle of a direct injection method for isotropic etching and a gradient spray nozzle for gradient etching. That is, the first plating film 200a may be etched using an etching apparatus including at least one direct injection nozzle and at least one inclined spray nozzle.
  • the direct injection is the etching liquid is injected vertically toward the substrate 100
  • the oblique spraying is a very low or no direct injection ratio, for example, to spray the etching liquid in the form of a circular or diagonal fan.
  • the first plating on the substrate 100 on which the substrate 100 having the plurality of first plating films 200a is formed moves in one direction and a plurality of spray nozzles are provided on at least one side of the substrate 100 to move.
  • the first plating layer 200a may be etched by spraying the etching solution on the film 200a.
  • at least one spray nozzle may be provided in a width direction orthogonal to the direction in which the substrate 100 moves according to the spray angle, the spray pressure, etc. of the etchant, and at least one spray nozzle may be provided in the direction in which the substrate 100 moves. Can be.
  • At least one isotropic etching by the direct injection nozzle and the inclination etching process by the inclined spray nozzle may be performed in the same area while the substrate 100 moves.
  • the etching process may be performed by dividing the isotropic etching caused by the direct injection and the inclined etching caused by the inclined spray into at least two sections with different ratios. For example, in the case of dividing into two sections, 40% to 90% direct injection and 10% to 60% inclined spraying are performed in the first section, and 10% to 50% direct injection and 50% to 90% in the second section. Can be carried out in% gradient spraying.
  • the first section is performed by the direct injection more than or equal to the inclined spray
  • the second section is performed by less than or equal to the direct injection.
  • the etching by the direct injection is mainly performed in the first section
  • the etching by the inclined spraying may be mainly performed in the second section.
  • the arrangement of the nozzles may consist of at least one direct injection, at least one direct injection and inclined spray, at least one inclined spray and direct injection, and at least one inclined spray.
  • the etching speed of the first section and the second section is 0.5 to 2.1m / min
  • the etching pressure for forming the inertia may be 0.5 to 2.0bar, may change the oscillation by changing the oscillation.
  • the first plating layer 200a and the interval therebetween after the inclined etching process may have a ratio of 1: 1.5 to 1: 3. That is, the distance between the width of the lower surface of the first plating film 200a and the lower surface of the adjacent first plating film 200a may have a ratio of 1: 1.5 to 1: 3.
  • a second plating film 200b is formed on the first etching film 200a which is inclinedly etched. That is, the second plating film 200b is formed to cover the first plated film 200a that is etched diagonally. Accordingly, the coil pattern 200 having a predetermined width and height, for example, a spiral shape may be formed.
  • the ratio of the width of the first plated film 200a etched obliquely and the second plated film 200b formed to cover the same may be 1: 1.2 to 1: 2.
  • the second plating film 200b may be formed using the same plating solution as the first plating film 200a.
  • the second plating film 200b may be formed using a plating solution based on copper sulfate and sulfuric acid, and may be formed using a plating solution in which chlorine (Cl) and organic compounds in ppm units are added to improve the plating property of a product. Can be.
  • the second plating film 200b is formed at a temperature of 20 ° C to 30 ° C.
  • the coil pattern 200 formed in this manner may have a ratio of the width of the upper surface and the lower surface of 0.5: 1 to 0.9: 1, preferably 0.6: 1 to 0.8: 1. That is, the rounded area of the corner may be 0.1 to 0.5 compared to the ideal rectangular shape at right angles. In addition, it is a ratio of the width of the upper surface and the lower surface formed by a general plating process is larger than 0.1: 1 to 0.5: 1.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate the shapes of the second plating film formed on the inclined-etched first plating films of various shapes.
  • FIG. 8 (a) to 8 (d) show ratios of the width a of the upper surface a and the width b of the lower surface 1: 1, 0.8: 1, 0.4: 1 and 0.2: 1, respectively.
  • 1 is a cross-sectional view of a plating film. That is, FIG. 8A is a cross-sectional view in which the width a of the upper surface and the width b of the lower surface are maintained at 1: 1 without performing the inclined etching of the first plating film, and FIG. 8 (b). 8D are cross-sectional views in which the ratio of the width a of the upper surface to the width b of the lower surface is 0.8: 1, 0.4: 1, and 0.2: 1 by diagonally etching the first plating film.
  • the final plating pattern in which the second plating film is formed to cover the first plating film is gradually upward.
  • the width is increased and formed into a large rounded shape at the upper edge. That is, the thickness formed on the side increases from the lower side to the upper side, so that the side surface does not form a vertical shape and spreads, and a large round is formed at the upper edge portion.
  • the final plating pattern is substantially perpendicular to the side, and a small round area is formed at the upper edge, thereby making it almost impossible. It is formed into a rectangle.
  • the ratio of the round area of the upper surface and the upper edge is formed to be about 9: 1 or more. That is, assuming that an ideal rectangular shape is formed by the first virtual line extending upward from the side surface and the second virtual line extending horizontally from the upper surface, the ratio of the width of the upper surface to the width of the round area is greater than 9: 1. do.
  • the resistance of the final coil pattern may also vary according to the shape of the first plating film. That is, in Examples 1 to 3, as shown in FIGS. 9B to 9D according to the shapes of the first plating films of FIGS. 8B to 8D, respectively.
  • the second plating film was formed, and the design resistance value and the actually measured resistance value according to the width and height of the final coil pattern were measured.
  • the results are shown in [Table 1].
  • the design resistance value is a resistance when it has an ideal rectangular shape in which a right angled corner is formed between the upper surface and the side surface. That is, the resistance value when the width of the lower surface and the width of the upper surface is 1: 1.
  • the unit of resistance is mPa.
  • the change rate of the resistance is about 101% and the implementation of a: b is 1: 0.4.
  • the change rate of the resistance may be about 102% to 104%
  • the change rate of the resistance may be about 106% to 109%.
  • the embodiments have better resistance characteristics than the prior art, and in particular, when a: b is 0.4: 1 to 0.8: 1, the coil pattern is formed in a shape close to a quadrangle, and the resistance characteristic is also excellent.
  • the coil pattern As described above, in the coil pattern according to the exemplary embodiment, after the first plating layer 200a is formed, the coil pattern is inclinedly etched so that the first plating layer 200a has a predetermined slope, and the first plating layer 200a is formed.
  • the second plating film 200b is formed to cover the gap. Therefore, the final coil pattern has vertical sides and fewer rounds at the upper edges to have a substantially rectangular shape.
  • the inductance can be increased at the same height and the resistance can be reduced as compared with the conventional method of forming the coil pattern by a single process.
  • the coil pattern according to an embodiment of the present invention is formed in a spiral shape
  • the width can be changed in various ways.
  • the coil pattern 200 may be formed in a shape in which the width changes from the innermost circumference to the outermost circumference. That is, n coil patterns are formed from the innermost circumference to the outermost circumference, for example, when four coil patterns are formed, the second and third coil patterns 202 and 203 from the first coil pattern 201 of the innermost circumference. And, the width of the outermost to the fourth coil pattern 204 may be formed to increase. In this case, the width of the coil pattern 200 may be changed every time it is rotated to a predetermined length.
  • the width of the coil pattern 200 may be a lower surface or an upper surface, may be any region between the lower surface and the upper surface, or may be an average width of each coil pattern 200.
  • the width of the coil pattern 200 is assumed to be the width of one region between the lower surface and the upper surface. For example, when the width of the first coil pattern 201 is 1, the second coil pattern 202 is formed at a ratio of 1 to 1.5, and the third coil pattern 203 is formed at a ratio of 1.2 to 1.7.
  • the fourth coil pattern 204 may be formed at a ratio of 1.3 to 2. That is, the width of the second coil pattern 202 is equal to or larger than the width of the first coil pattern 201, and the width of the third coil pattern 203 is greater than the width of the first coil pattern 201. The width of the fourth coil pattern 204 is greater than or equal to the width of the first and second coil patterns 201 and 202, and the width of the third coil pattern 203 is greater than or equal to the width of the second coil pattern 202. It may be formed equal to or greater than. As a result, the first to fourth coil patterns 201 to 204 may be formed in a ratio of 1: 1 to 1.5: 1.2 to 1.7: 1.3 to 2.
  • the first plating film 200a may have a wider width from the innermost circumference to the outermost circumference.
  • the interval between the first plating layer 200a may be formed to be larger as the interval from the innermost circumference to the outermost circumference in consideration of the width of the final coil pattern 200.
  • the coil pattern 200 may be formed to have a smaller width from the innermost circumference to the outermost circumference.
  • the coil pattern 200 is formed on at least one surface, preferably both sides of the substrate 100, the upper and lower coils when the coil patterns (210, 220; 200) is formed on both sides of the substrate 100
  • the patterns 210 and 220 may be connected through conductive vias 110 formed in the substrate 100.
  • the conductive via 110 may be formed in the innermost coil pattern 201 to connect the upper and lower coil patterns 210 and 220.
  • the coil pattern according to the embodiments of the present invention may be used in a stacked chip device. Referring to the power inductor as a multilayer chip device using a coil pattern according to the embodiments of the present invention as follows.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a power inductor according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the power inductor taken along the line AA ′ of FIG. 12.
  • 14 is an exploded perspective view of a power inductor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a plan view of a substrate and a coil pattern
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the power inductor.
  • a power inductor may include a body 300a, 300b; 300, a substrate 100 provided inside the body 300, and at least one surface of the substrate 100. It may include a coil pattern (210, 220; 200) formed on the upper surface, and external electrodes (410, 420; 400) provided outside the body 300. In addition, the insulation layer 500 may be further included between the coil patterns 210 and 220 and the body 300.
  • the body 300 may have a hexahedron shape. Of course, the body 300 may have a polyhedron shape other than a hexahedron.
  • the body 300 may include a metal powder 310, a polymer 320, and further include a thermally conductive filler 330.
  • the metal powder 310 may have an average particle diameter of 1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the metal powder 310 may use a single particle or two or more kinds of particles of the same size, or may use a single particle or two or more kinds of particles having a plurality of sizes.
  • the first metal particles having an average size of 30 ⁇ m and the second metal particles having an average size of 3 ⁇ m may be mixed and used.
  • the first and second metal particles may be particles of the same material or particles of different materials.
  • the filling rate of the body 300 may be increased to maximize the capacity.
  • the metal powder 310 may use a metal material including iron (Fe), for example iron-nickel (Fe-Ni), iron-nickel-silicon (Fe-Ni-Si), iron-aluminum- It may include one or more metals selected from the group consisting of silicon (Fe-Al-Si) and iron-aluminum-chromium (Fe-Al-Cr).
  • Fe iron
  • Fe-Ni iron-nickel
  • Fe-Si-Si iron-nickel-silicon
  • Fe-aluminum- It may include one or more metals selected from the group consisting of silicon (Fe-Al-Si) and iron-aluminum-chromium (Fe-Al-Cr).
  • the metal powder 310 may have a magnetic structure including iron or may be formed of a metal alloy having magnetic properties to have a predetermined permeability.
  • the surface of the metal powder 310 may be coated with a magnetic material.
  • the metal powder 310 may be coated with a material having a different permeability from the metal powder 310.
  • the magnetic material may include a metal oxide magnetic material, which is selected from the group consisting of nickel oxide magnetic material, zinc oxide magnetic material, copper oxide magnetic material, manganese oxide magnetic material, cobalt oxide magnetic material, barium oxide magnetic material, and nickel-zinc-copper oxide magnetic material. One or more oxide magnetic materials selected may be used.
  • the magnetic body coated on the surface of the metal powder 310 may be formed of a metal oxide containing iron, it is preferable to have a higher magnetic permeability than the metal powder (310).
  • the metal powder 310 since the metal powder 310 is magnetic, when the metal powder 310 is in contact with each other, insulation may be destroyed and a short may be generated.
  • the metal powder 310 may be coated with at least one insulator on its surface.
  • the metal powder 310 may be coated with an oxide on a surface thereof, or may be coated with an insulating polymer material such as parylene, which is preferably coated with parylene. Parylene may be coated with a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the insulation effect of the metal powder 310 may be reduced.
  • the size of the metal powder 310 is increased to increase the body 300.
  • the distribution of the metal powder 310 in the interior may be reduced, and the permeability may be lowered.
  • various insulating polymer materials may be used to coat the surface of the metal powder 310.
  • the oxide coating the metal powder 310 may be formed by oxidizing the metal powder 310, TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 , NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al
  • One selected from 2 O 3 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , B 2 O 3 and Bi 2 O 3 may be coated.
  • the metal powder 310 may be coated with an oxide having a dual structure, and may be coated with a dual structure of an oxide and a polymer material.
  • the metal powder 310 may be coated with an insulator after the surface is coated with a magnetic material.
  • the surface of the metal powder 310 is coated with an insulator, it is possible to prevent a short due to contact between the metal powder 310.
  • the metal powder 310 may be coated with an oxide, an insulating polymer material, or the like, or may be coated with a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m even when the magnetic material and the insulator are double coated.
  • the polymer 320 may be mixed with the metal powder 310 to insulate between the metal powders 310. That is, the metal powder 310 may have a problem that the loss of material is increased due to high eddy current loss and hysteresis loss at a high frequency. The polymer 320 that insulates the metal powder 310 to reduce the loss of such material may occur. ) Can be included.
  • the polymer 320 may include one or more selected from the group consisting of epoxy, polyimide, and liquid crystal crystalline polymer (LCP), but is not limited thereto.
  • the polymer 320 may be formed of a thermosetting resin to provide insulation between the metal powders 310.
  • thermosetting resins examples include Novolac Epoxy Resin, Phenoxy Type Epoxy Resin, BPA Type Epoxy Resin and BPF Type Epoxy Resin. Hydrogenated BPA Epoxy Resin, Dimer Acid Modified Epoxy Resin, Urethane Modified Epoxy Resin, Rubber Modified Epoxy Resin and DC It may include one or more selected from the group consisting of PDPD type epoxy resin (DCPD Type Epoxy Resin).
  • the polymer 320 may be included in an amount of 2.0 wt% to 5.0 wt% with respect to 100 wt% of the metal powder.
  • the polymer 320 may be included in a range so as not to lower the saturation magnetization value and inductance of the metal powder 310.
  • the body 300 may include a thermally conductive filler 330 to solve the problem that the body 300 is heated by the external heat. That is, the metal powder 310 of the body 300 may be heated by external heat, and the heat conductive filler 330 may be included to release heat of the metal powder 310 to the outside.
  • the thermally conductive filler 330 may include one or more selected from the group consisting of MgO, AlN, and carbon-based materials, but is not limited thereto.
  • the carbon-based material may include carbon and have various shapes, for example, graphite, carbon black, graphene, graphite, or the like.
  • the thermally conductive filler 330 may be included in an amount of 0.5 wt% to 3 wt% with respect to 100 wt% of the metal powder 310.
  • the content of the thermally conductive filler 330 is less than the above range, it is not possible to obtain a heat dissipation effect.
  • the content of the thermally conductive filler 330 is exceeded, the content of the metal powder 310 is lowered, thereby lowering the permeability of the body 300.
  • the thermally conductive filler 330 may have a size of, for example, 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m. That is, the thermally conductive filler 330 may have a size equal to, larger than, or smaller than the size of the metal powder 310.
  • the thermally conductive filler 330 may have a heat dissipation effect according to its size and content. For example, as the size and content of the thermally conductive filler 330 increases, the heat dissipation effect may be higher.
  • the body 300 may be manufactured by stacking a plurality of sheets made of a material including the metal powder 310, the polymer 320, and the thermally conductive filler 330.
  • the content of the thermally conductive filler 330 of each sheet may be different.
  • the content of the thermally conductive fillers 330 in the sheet may increase as the distance from the upper side and the lower side of the substrate 100 increases.
  • the body 300 is formed by printing a paste made of a material including the metal powder 310, the polymer 320 and the thermally conductive filler 330 to a predetermined thickness, or by pressing such a paste into a mold and press If necessary, various methods may be applied and formed. At this time, the number of sheets laminated to form the body 300 or the thickness of the paste printed with a predetermined thickness may be determined to an appropriate number or thickness in consideration of electrical characteristics such as inductance required in the power inductor.
  • the bodies 300a and 300b disposed above and below the substrate 100 may be connected to each other through the substrate 100. That is, a portion of the body 300 may be filled in a portion where at least a portion of the substrate 100 is removed. As such, at least a portion of the substrate 100 is removed and the body 300 is filled in the portion, thereby reducing the area of the substrate 100 and increasing the proportion of the body 300 in the same volume, thereby increasing the permeability of the power inductor. .
  • the substrate 100 may be provided inside the body 300.
  • the substrate 100 may be provided in the long axis direction of the body 300, that is, in the direction of the external electrode 400 inside the body 300.
  • one or more substrates 100 may be provided.
  • two or more substrates 100 may be spaced apart from each other in a direction perpendicular to a direction in which the external electrode 400 is formed, for example, in a vertical direction. Can be.
  • two or more substrates 100 may be arranged in the direction in which the external electrode 400 is formed.
  • the substrate 100 may be made of, for example, copper clad lamination (CCL) or metal ferrite. In this case, the substrate 100 may be made of metal ferrite, thereby increasing permeability and facilitating capacity implementation.
  • the permeability of the power inductor can be reduced.
  • the metal ferrite when used as the substrate 100, the metal ferrite has a permeability, so that the permeability of the power inductor is not lowered.
  • the substrate 100 using the metal ferrite is a metal containing iron, for example, iron-nickel (Fe-Ni), iron-nickel-silicon (Fe-Ni-Si), iron-aluminum-silicon (Fe-Al- Si) and iron-aluminum-chromium (Fe-Al-Cr) can be produced by bonding a copper foil to a plate of a predetermined thickness made of at least one metal selected from the group consisting of. That is, the substrate 100 may be manufactured by fabricating an alloy made of at least one metal including iron in a plate shape having a predetermined thickness, and bonding a copper foil to at least one surface of the metal plate.
  • iron-Ni iron-nickel
  • Fe-Si-Si iron-nickel-silicon
  • Fe-Al- Si iron-aluminum-silicon
  • Fe-Al-Cr iron-aluminum-chromium
  • At least one conductive via 110 may be formed in a predetermined region of the substrate 100, and coil patterns 210 and 220 formed on the upper side and the lower side of the substrate 100 by the conductive via 110, respectively. This can be electrically connected.
  • at least a portion of the substrate 100 may be removed. That is, as shown in FIGS. 14 and 15, the substrate 100 may have other regions except for regions overlapping the coil patterns 210 and 220.
  • the through hole 120 may be formed by removing the substrate 100 inside the coil patterns 210 and 220 having a spiral shape, and the substrate 100 outside the coil patterns 210 and 220. This can be removed.
  • the substrate 100 has a racetrack shape along the outer shape of the coil patterns 210 and 220, and a region facing the external electrode 400 along the shape of the ends of the coil patterns 210 and 220. It may be formed in a straight shape. Therefore, the outside of the substrate 100 may be provided in a curved shape with respect to the edge of the body 300.
  • the body 300 may be filled in the portion where the substrate 100 is removed as shown in FIG. 15. That is, the upper and lower bodies 300a and 300b are connected to each other through the removed region including the through hole 120 of the substrate 100. Meanwhile, when the substrate 100 is made of metal ferrite, the substrate 100 may be in contact with the metal powder 310 of the body 300.
  • an insulating layer 500 such as parylene may be formed on the side surface of the substrate 100.
  • the insulating layer 500 may be formed on the side surface of the through hole 120 and the outer surface of the substrate 100.
  • the substrate 100 may be provided to have a wider width than the coil patterns 210 and 220.
  • the substrate 100 may remain at a predetermined width in the vertical direction below the coil patterns 210 and 220.
  • the substrate 100 may protrude about 0.3 ⁇ m from the coil patterns 210 and 220. Can be formed. Meanwhile, the substrate 100 may be smaller than the area of the cross section of the body 300 by removing the inner and outer regions of the coil patterns 210 and 220.
  • the substrate 100 when the area of the cross section of the body 300 is 100, the substrate 100 may be provided at an area ratio of 40 to 80.
  • the area ratio of the substrate 100 When the area ratio of the substrate 100 is high, the permeability of the body 300 may be low, and when the area ratio of the substrate 100 is low, the formation areas of the coil patterns 210 and 220 may be reduced. Therefore, the area ratio of the substrate 100 may be adjusted in consideration of the magnetic permeability of the body 300, the line width and the number of turns of the coil patterns 210 and 220.
  • the coil patterns 210, 220; 200 may be formed on at least one surface of the substrate 100, preferably on both surfaces thereof.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed in a spiral shape in a predetermined area of the substrate 100, for example, from the center portion to an outward direction, and two coil patterns 210 and 220 formed on the substrate 100 may be connected to each other.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed in a spiral form from the outside of the through hole 120 formed in the center of the substrate 100, and may be connected to each other through the conductive via 110 formed in the substrate 100.
  • the upper coil pattern 210 and the lower coil pattern 220 may be formed in the same shape with each other and may be formed at the same height.
  • the coil patterns 210 and 220 may be formed to overlap each other, or the coil patterns 220 may be formed to overlap an area where the coil patterns 210 are not formed.
  • the ends of the coil patterns 210 and 220 may be formed to extend outward in a straight line shape, and may extend along a short side center portion of the body 300.
  • an area in contact with the external electrodes 400 of the coil patterns 210 and 220 may be wider than other areas as shown in FIGS. 14 and 15.
  • a portion of the coil patterns 210 and 220, that is, the lead portions are formed to have a wide width, thereby increasing the contact area between the coil patterns 210 and 220 and the external electrode 400, thereby lowering the resistance.
  • the coil patterns 210 and 220 may extend in the width direction of the external electrode 400 in one region where the external electrode 400 is formed.
  • the end portions of the coil patterns 210 and 220 that is, the lead portions drawn out toward the external electrode 400 may be formed in a straight line toward the side central portion of the body 300.
  • the coil patterns 210 and 220 may include a first plating film 200a formed to be inclined and a second plating film 200b formed to cover the first plating film 200a.
  • the external electrodes 410, 420; 400 may be formed on two surfaces of the body 300 facing each other.
  • the external electrodes 400 may be formed on two side surfaces facing each other in the long axis direction of the body 300.
  • the external electrode 400 may be electrically connected to the coil patterns 210 and 220 of the body 300.
  • the outer 400 may be formed on both sides of the body 300, and may be in contact with the coil patterns 210 and 220 at the central portions of the two sides. That is, the ends of the coil patterns 210 and 220 may be exposed to the outer center of the body 300, and the external electrode 400 may be formed on the side of the body 300 to be connected to the ends of the coil patterns 210 and 220. .
  • the external electrode 400 may be formed on both ends of the body 300 by various methods such as immersing the body 300 in the conductive paste, or printing, deposition and sputtering.
  • the external electrode 400 may be formed of a metal having electrical conductivity.
  • the external electrode 400 may be formed of one or more metals selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper, nickel, palladium, and alloys thereof.
  • the external electrode 400 may further include a nickel-plated layer (not shown) or tin plating layer (not shown) on its surface.
  • the insulating layer 500 may be formed between the coil patterns 210 and 220 and the body 300 to insulate the coil patterns 210 and 220 and the metal powder 310. That is, the insulating layer 500 may be formed to cover the top and side surfaces of the coil patterns 210 and 220. In addition, the insulating layer 500 may be formed to cover the substrate 100 as well as the top and side surfaces of the coil patterns 210 and 220. In other words, the insulating layer 500 may be formed on the exposed area of the substrate 100 from which the predetermined region is removed, that is, the surface and the side surface of the substrate 100. The insulating layer 500 on the substrate 100 may be formed to have the same thickness as the insulating layer 500 on the coil patterns 210 and 220.
  • the insulating layer 500 may be formed by coating parylene on the coil patterns 210 and 220.
  • parylene may be deposited on the coil patterns 210 and 220 by vaporizing parylene and supplying it into the vacuum chamber.
  • parylene is first heated and vaporized in a vaporizer to make a dimer, followed by second heating to thermally decompose into a monomer, and connected to a deposition chamber.
  • the parylene is cooled using a trap and a mechanical vacuum pump, the parylene is converted into the polymer state from the monomer state and deposited on the coil patterns 210 and 220.
  • the insulating layer 500 may be formed of one or more materials selected from insulating polymers other than parylene, for example, epoxy, polyimide, and liquid crystal crystalline polymer.
  • the insulating layer 500 may be formed to have a uniform thickness on the coil patterns 210 and 220, and the insulating property may be improved compared to other materials even when the thin layer is formed to a thin thickness. That is, in the case of coating the parylene as the insulating layer 500, the insulating property may be improved by increasing the dielectric breakdown voltage while forming a thinner thickness than in the case of forming the polyimide.
  • the gap between the patterns of the coil patterns 210 and 220 may be formed to have a uniform thickness by filling the gaps between the patterns or may be formed to have a uniform thickness along the step of the pattern. That is, when the distance between the patterns of the coil patterns 210 and 220 is far, parylene may be coated with a uniform thickness along the step of the pattern, and when the distance between the patterns is close, the coil patterns 210 may be buried between the patterns. , 220 may be formed to a predetermined thickness. As shown in FIG. 15, in the case of parylene, a thin thickness is formed along the steps of the coil patterns 210 and 220, but the polyimide is formed in a thicker thickness than parylene.
  • the insulating layer 500 may be formed to have a thickness of 3 ⁇ m to 100 ⁇ m using parylene. If the parylene is formed to a thickness of less than 3 ⁇ m may reduce the insulating properties, when formed to a thickness of more than 100 ⁇ m thickness of the insulating layer 500 within the same size increases the volume of the body 300 And the permeability can be lowered accordingly.
  • the insulating layer 500 may be formed on the coil patterns 210 and 220 after being made of a sheet having a predetermined thickness.
  • the power inductor heats the metal powder 310 by manufacturing the body 300 including the metal powder 310 and the polymer 320 as well as the thermally conductive filler 330.
  • the heat generated by the body 300 may be discharged to the outside to prevent the temperature of the body 300 from rising, thereby preventing a problem such as a decrease in inductance.
  • the insulating layer 500 is formed to have a thin and uniform thickness on the side surfaces and the upper surfaces of the coil patterns 210 and 220. ), The insulating properties can be improved.
  • the magnetic permeability of the power inductor can be prevented by forming the substrate 100 inside the body 300 using a magnetic metal, and at least a portion of the substrate 100 is removed and the magnetic permeability is filled by filling the body 300 therein. Can improve.
  • At least one ferrite layer may be further provided in the body 300. That is, a ferrite layer may be provided on at least one of the upper and lower surfaces of the body 300, and at least one ferrite layer may be provided to be spaced apart from the substrate 100 in the body 300.
  • the ferrite layer may be manufactured in the form of a sheet and provided between the bodies 300 in which a plurality of sheets are stacked. That is, at least one ferrite layer may be provided between the plurality of sheets for manufacturing the body 300.
  • a ferrite layer may be formed during printing.
  • the ferrite layer can be sandwiched and pressed.
  • the ferrite layer may be formed using a paste.
  • a soft magnetic material may be applied to form a ferrite layer in the body 300. As such, by providing at least one ferrite layer on the body 300, the magnetic inductance of the power inductor may be improved.
  • At least two or more substrates 100 having coil patterns 200 formed on at least one surface thereof are spaced apart from each other in the body 300, and the coil patterns 200 formed on different substrates 100 may have a body 300. It may be connected by an external connection electrode (not shown). Therefore, a plurality of coil patterns may be formed in one body 300, thereby increasing the capacity of the power inductor. That is, the coil patterns 200 formed on different substrates 100 may be connected in series using connection electrodes outside the body 300, thereby increasing the capacity of the power inductor within the same area.
  • At least two substrates 100 may be arranged in a horizontal direction, and the coil patterns 200 formed thereon may be connected to each other by different external electrodes 400 to provide a plurality of inductors in parallel.
  • two or more power inductors may be implemented in one body 300. That is, a plurality of inductors may be implemented in one body 300.
  • a plurality of substrates 100 each having coil patterns 200 formed on at least one surface in the body 300 are stacked in or perpendicular to the thickness direction (ie, vertical direction) of the body 300 (that is, horizontally). Direction).
  • the coil patterns 200 formed on the plurality of substrates 100 may be connected in series or in parallel with the external electrode 400. That is, the coil patterns 200 formed on each of the plurality of substrates 100 may be connected to the external electrodes 400 and connected in parallel, and the coil patterns 200 formed on each of the plurality of substrates 100 may be connected. It may be connected to the same external electrode 400 and connected in series. When connected in series, the coil patterns 200 formed on the respective substrates 100 may be connected by connection electrodes outside the body 300.
  • two external electrodes 400 are required for each of the plurality of substrates 100 when connected in parallel, and two external electrodes 400 are required regardless of the number of substrates 100 when one is connected in series and one or more are connected.
  • a connecting electrode is needed.
  • the coil patterns 200 formed on the three substrates 100 are connected to the external electrodes 400 in parallel, six external electrodes 400 are required, and the three coils 200 are formed on the three substrates 100.
  • the coil patterns 200 are connected in series, two external electrodes 400 and at least one connection electrode are required.
  • a plurality of coils are provided in the body 300 when connected in parallel, and one coil is provided in the body 300 when connected in series.

Abstract

본 발명은 기판의 적어도 일면 상에 형성된 코일 패턴으로서, 기판 상에 형성된 제 1 도금막과, 제 1 도금막을 덮도록 형성된 제 2 도금막을 포함하는 코일 패턴 및 그 형성 방법, 이를 구비하는 칩 소자를 제시한다.

Description

코일 패턴 및 그 형성 방법, 이를 구비하는 칩 소자
본 발명은 코일 패턴 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 특히 인덕턴스를 증대시킬 수 있고 저항을 감소시킬 수 있는 코일 패턴 및 그 형성 방법, 이를 구비하는 칩 소자에 관한 것이다.
칩 소자의 하나인 파워 인덕터는 주로 휴대기기 내의 DC-DC 컨버터 등의 전원 회로에 마련된다. 이러한 파워 인덕터는 전원 회로의 고주파화 및 소형화에 따라 기존의 권선형 초크 코일(Choke Coil)을 대신하여 이용이 증대되고 있다. 또한, 파워 인덕터는 휴대기기의 사이즈 축소와 다기능화에 따라 소형화, 고전류화, 저저항화 등의 방향으로 개발이 진행되고 있다.
일반적으로 파워 인덕터는 페라이트 재료로 이루어진 바디와, 바디 내부에 마련된 기판과, 기판 상에 형성된 코일 패턴과, 바디 외부에 형성되어 코일 패턴과 연결되는 외부 전극 등으로 구성된다. 이때, 코일 패턴은 기판의 적어도 일면 상에 도금 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 파워 인덕터는 바디의 재료 특성과 코일 패턴의 구조 등에 의해 전기적인 특성이 결정될 수 있다.
한편, 코일 패턴은 높이와 단면적에 의해 인덕턴스(inductance)와 저항이 조절된다. 최적의 특성을 구현하기 위해 코일 패턴의 형상 제어가 중요하며, 최적의 인덕턴스와 저항을 구현하기 위해 코일 패턴은 단면 형상이 사각형으로 형성되는 것이 가장 이상적이다. 즉, 코일 패턴은 하부면과 상부면, 그리고 이들 사이의 가장자리에 측면이 형성되고, 하부면 및 상부면과 측면이 직각을 이루는 사각형의 형상을 갖는 것이 가장 이상적이다. 그러나, 금속 이온을 이용한 도금 공정에 의해 형성되는 코일 패턴은 상부면과 측면 사이의 모서리가 라운드하게 형성될 수 밖에 없다. 즉, 중앙부의 도금률과 가장자리의 도금률이 달라져 상부면과 측면 사이에 모서리가 없고 라운드한 형태로 코일 패턴이 형성될 수 있다. 이때, 코일 패턴의 높이가 높아질수록 상부면의 폭이 좁아지고 라운드한 영역의 폭이 넓어지게 된다. 즉, 상부면과 하부면의 폭의 차 만큼 상부면과 측면 사이에 라운드한 영역이 형성될 수 있다. 일반적인 도금 방법으로는 상부면의 폭과 하부면의 폭의 비가 0.1:1 내지 0.5:1 정도 밖에 구현되지 못한다.
따라서, 코일 패턴의 인덕턴스를 고려하여 이상적인 형태와 동일 높이로 형성하게 되면 인덕턴스는 동일하지만 상부 모서리 부분의 손실에 의해 저항이 증가하게 된다. 또한, 저항을 고려하여 이상적인 형태와 단면적이 동일하게 형성하면 높이가 증가하기 때문에 인덕턴스가 감소하게 된다.
(선행기술문헌)
한국공개특허공보 제2007-0032259호
본 발명은 인덕턴스를 향상시키고 저항을 감소시킬 수 있는 코일 패턴 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 상부면과 하부면의 폭의 비를 증가시킬 수 있는 코일 패턴 및 그 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 코일 패턴은 기판의 적어도 일면 상에 형성된 코일 패턴으로서, 상기 기판 상에 형성된 제 1 도금막; 및 상기 제 1 도금막을 덮도록 형성된 제 2 도금막을 포함한다.
상기 코일 패턴은 상기 기판의 양면에 스파이럴 형태로 각각 형성되고, 상기 제 1 도금막의 적어도 일부가 상기 기판에 형성된 도전성 비아를 통해 연결된다.
상기 제 1 도금막은 상기 기판에 접하는 하부면으로부터 상부면으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성된다.
상기 제 1 도금막은 상기 상부면의 폭과 상기 하부면의 폭의 비가 0.2:1 내지 0.9:1로 형성된다.
상기 제 1 도금막은 상기 하부면의 폭과 높이의 비가 1:0.7 내지 1:4로 형성된다.
상기 제 1 도금막의 하부면의 폭과 상기 제 2 도금막의 하부면의 폭의 비는 1:1.2 내지 1:2이고, 상기 제 1 도금막의 하부면의 폭과 인접한 제 1 도금막 사이의 간격의 비는 1.5:1 내지 3:1이다.
상기 제 2 도금막은 상부면과 하부면의 폭의 비가 0.5:1 내지 0.9:1이다.
상부면과 하부면의 폭이 1:1인 설계 저항값에 비해 101% 내지 110%의 저항값을 갖는다.
상기 코일 패턴은 최내부로부터 최외부로 갈수록 폭이 넓어지거나 좁아지도록 형성된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 코일 패턴 형성 방법은 기판의 적어도 일면 상에 소정 형상의 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴 사이의 상기 기판 상에 제 1 도금막을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 제거한 후 상기 제 1 도금막을 식각하는 단계; 및 상기 제 1 도금막을 덮도록 제 2 도금막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 코일 패턴은 상기 기판의 양면에 스파이럴 형태로 각각 형성되고, 상기 제 1 도금막의 적어도 일부가 상기 기판에 형성된 도전성 비아를 통해 연결된다.
상기 제 1 도금막은 상기 하부면으로부터 상부면으로 갈수록 폭이 좁아지도록 식각한다.
상기 제 1 도금막은 적어도 1회의 등방 식각과 적어도 1회의 경사 식각을 실시하여 식각한다.
상기 제 1 도금막은 상기 하부면의 폭과 상기 상부면의 폭의 비가 0.2:1 내지 0.9:1이 되도록 식각한다.
상기 제 1 도금막의 식각은 등방 식각과 경사 식각의 비율을 다르게 하여 적어도 2구간으로 실시한다.
상기 코일 패턴은 최내부로부터 최외부로 갈수록 폭이 넓어지거나 좁아지도록 형성된다.
본 발명의 또다른 양태에 따른 칩 소자는 바디; 상기 바디 내부에 마련된 적어도 하나의 기판; 상기 기판의 적어도 일면 상에 형성된 적어도 하나의 코일 패턴; 및 상기 코일 패턴과 상기 바디 사이에 형성된 절연층을 포함하며, 상기 코일 패턴은 최내부로부터 최외부로 갈수록 폭이 넓어지거나 좁아지도록 형성된다.
상기 코일 패턴은 상기 기판 상에 형성된 제 1 도금막과, 상기 제 1 도금막을 덮도록 형성된 제 2 도금막을 포함한다.
상기 제 1 도금막은 상기 상부면의 폭과 상기 하부면의 폭의 비가 0.2:1 내지 0.9:1로 형성된다.
상기 기판은 적어도 일부 영역이 제거되고, 제거된 영역에 상기 바디가 충진된다.
상기 기판은 적어도 둘 이상 마련되어 상기 바디의 두께 방향으로 적층되고, 상기 둘 이상의 기판 상에 각각 형성된 코일 패턴은 직렬 또는 병렬 연결된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 코일 패턴은 소정의 경사를 갖도록 형성된 제 1 도금막을 덮도록 제 2 도금막이 형성된다. 따라서, 최종적인 코일 패턴이 측면이 수직을 이루고 상부 모서리에 라운드가 적게 형성되어 거의 사각형의 형상을 갖게 된다. 따라서, 단일 공정으로 코일 패턴을 형성하는 종래에 비해 동일 높이에서 인덕턴스를 증가시킬 수 있고 저항을 감소시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 코일 패턴의 평면도 및 단면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 8 내지 도 10은 제 1 도금막의 경사에 따른 코일 패턴의 형상을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 코일 패턴의 단면도.
도 12 내지 도 16은 본 발명의 실시 예들에 따른 코일 패턴이 적용된 칩 소자의 일 실시 예를 설명하기 위한 도면들.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 코일 패턴의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 라인을 절취한 상태의 단면도이다. 또한, 도 3은 코일 패턴의 일부 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 코일 패턴의 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 코일 패턴(200)은 기판(100)의 적어도 일 면 상에 형성될 수 있다. 즉, 코일 패턴(200)은 기판(100)의 일면에만 형성될 수도 있고, 일면 및 타면에 형성될 수도 있다. 본 발명의 실시 예는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(100)의 일면 및 타면에 코일 패턴(210, 220)이 각각 형성된 경우를 주로 설명한다.
기판(100)은 소정 두께의 베이스 상부 및 하부에 금속 포일이 부착된 형태로 마련될 수 있다. 여기서, 베이스는 예를 들어 유리 강화 섬유, 플라스틱, 메탈 페라이트 등을 포함할 수 있다. 즉, 유리 강화 섬유에 구리 포일을 접합한 구리 클래드 라미네이션(Copper Clad Lamination; CCL)을 기판(100)으로 이용할 수 있고, 폴리이미드 등의 플라스틱에 구리 포일이 접합되거나 메탈 페라이트에 구리 포일이 접합되어 기판(100)이 제작될 수 있다. 또한, 코일 패턴(200)이 기판(100)의 일면 및 타면에 형성될 경우 기판(100)의 소정 영역에는 적어도 하나의 도전성 비아(110)가 형성될 수 있다. 도전성 비아(110)가 형성됨으로써 기판(100)의 일면 및 타면에 각각 형성된 두개의 코일 패턴(210, 220; 200)이 전기적으로 연결될 수 있다. 도전성 비아(110)는 기판(100)에 두께 방향을 따라 관통하는 비아(미도시)를 형성한 후 코일 패턴 형성 시 도금 공정에 의해 비아가 매립되도록 하거나, 비아에 도전성 페이스트를 매립하는 등의 방법으로 형성할 수 있다. 그러나, 코일 패턴 형성 시 도금에 의해 비아를 매립하는 것이 바람직하다. 이때, 도전성 비아(110)로부터 코일 패턴(200)의 적어도 하나가 성장될 수 있고, 그에 따라 도전성 비아(110)와 코일 패턴(200)의 적어도 하나가 일체로 형성될 수 있다. 또한, 기판(100)은 적어도 일부가 제거될 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 코일 패턴(200)과 중첩되는 영역을 제외한 나머지 영역이 제거될 수 있다. 예를 들어, 스파이럴 형상으로 형성되는 코일 패턴(200) 내측의 기판(100)이 제거되어 관통홀(120)이 형성되고, 코일 패턴(200) 외측의 기판(100)이 제거될 수 있다. 즉, 기판(100)은 코일 패턴(200)의 외측 형상을 따라 예컨데 레이스트랙(racetrack) 형상을 가지고 코일 패턴(200) 단부의 형상을 따라 직선 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 기판(100)의 일면 상에 형성된 코일 패턴(200)의 단부와 기판(100)의 타면 상에 형성된 코일 패턴(200)의 단부는 서로 대향되는 영역에 형성되며, 코일 패턴(200)의 단부는 이후 파워 인덕터 등에 적용되어 외부 전극과 연결될 수 있다. 한편, 코일 패턴(200)과 중첩되는 영역을 제외한 기판(100)의 소정 영역이 제거되는 경우 기판(100)은 코일 패턴(200)보다 넓은 폭을 유지할 수 있다. 즉, 기판(100)은 코일 패턴(200)의 수직 하방에서 소정의 폭으로 잔류할 수 있는데, 예를 들어 기판(100)은 코일 패턴(210, 220)보다 0.3㎛ 정도 돌출되도록 형성될 수 있다.
코일 패턴(210, 220; 200)은 기판(100)의 적어도 일면, 바람직하게는 양면에 형성될 수 있다. 이러한 코일 패턴(210, 220)은 기판(100)의 소정 영역, 예를 들어 중앙부로부터 외측 방향으로 스파이럴 형태로 형성될 수 있고, 기판(100) 상에 형성된 두 코일 패턴(210, 220)이 연결되어 하나의 인덕터를 이룰 수 있다. 즉, 코일 패턴(210, 220)은 기판(100)의 중심부의 소정 폭으로부터 외측으로 스파이럴 형태로 형성될 수 있고, 기판(100)에 형성된 전도성 비아(110)를 통해 서로 연결될 수 있다. 한편, 기판(100)의 중심부에 관통홀(120)이 형성된 경우 코일 패턴(200)은 관통홀(120) 외측으로부터 스파이럴 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상측의 코일 패턴(210)과 하측의 코일 패턴(220)은 서로 동일 형상으로 형성될 수 있고 동일 높이로 형성될 수 있다. 또한, 코일 패턴(210, 220)은 서로 중첩되게 형성될 수도 있고, 코일 패턴(210)이 형성되지 않은 영역에 중첩되도록 코일 패턴(220)이 형성될 수도 있다. 한편, 코일 패턴(210, 220)의 단부는 직선 형상으로 외측으로 연장 형성되고, 다른 영역에 비해 폭이 넓게 형성될 수 있다. 이러한 코일 패턴(210, 220)은 도금으로 형성하며, 코일 패턴(210, 220) 및 도전성 비아(110)는 은(Ag), 구리(Cu) 및 구리 합금 중 적어도 하나를 포함하는 재료로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 코일 패턴(210, 220)은 기판(100)의 두께보다 2배 이상 높게 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(100)이 30㎛∼70㎛의 두께로 형성되고 코일 패턴(210, 220)이 50㎛∼300㎛의 높이로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 코일 패턴(210, 220)은 이중 구조로 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 도금막(200a)과, 제 1 도금막(200a)을 덮도록 형성된 제 2 도금막(200b)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 도금막(200b)은 제 1 도금막(200a)의 상면 및 측면을 덮도록 형성되는데, 제 1 도금막(200a)의 측면보다 상면에 더 두껍게 제 2 도금막(200b)이 형성될 수 있다. 한편, 제 1 도금막(200a)은 측면이 소정의 경사를 갖도록 형성되고, 제 2 도금막(200b)은 측면이 제 1 도금막(200a)의 측면보다 적은 경사를 갖도록 형성된다. 즉, 제 1 도금막(200a)은 측면이 제 1 도금막(200a) 외측의 기판(100)의 표면으로부터 둔각을 갖도록 형성되고, 제 2 도금막(200b)은 제 1 도금막(200a)보다 작은 각도, 바람직하게는 직각을 갖도록 형성된다. 제 1 도금막(200a)은 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)의 비율이 0.2:1 내지 0.9:1이 되도록 형성될 수 있고, 바람직하게는 a:b가 0.4:1 내지 0.8:1이 되도록 형성될 수 있다. 또한, 제 1 도금막(200a)은 하부면의 폭(b)과 높이(h)의 비율이 1:0.7 내지 1:4가 되도록 형성될 수 있고, 바람직하게는 1:1 내지 1:2가 되도록 형성될 수 있다. 즉, 제 1 도금막(200a)은 하부면으로부터 상부면으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되고, 그에 따라 측면에 소정의 경사가 형성될 수 있다. 제 1 도금막(200a)이 소정의 경사를 갖도록 하기 위해 1차 도금 공정 후 식각 공정을 실시할 수 있다. 또한, 제 1 도금막(200a)을 덮도록 형성된 제 2 도금막(200b)은 측면이 바람직하게는 수직하고 상부면과 측면 사이에 라운드한 영역이 적은 대략 사각형의 형태를 갖도록 형성된다. 이때, 제 2 도금막(200b)은 제 1 도금막(200a)의 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)의 비율, 즉 a:b에 따라 그 형상이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 도금막(200a)의 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)의 비율(a:b)의 비율이 클수록 제 2 도금막(200b)의 상부면의 폭(c)과 하부면의 폭(d)이 비율이 커진다. 그러나, 제 1 도금막(200a)의 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)의 비율(a:b)이 0.9:1을 초과하는 경우 제 2 도금막(200b)은 하부면의 폭보다 상부면의 폭이 더 넓어지고 측면이 기판(100)과 예각을 이룰 수 있다. 또한, 제 1 도금막(200a)의 상부면의 폭과 하부면의 폭의 비율(a:b)이 0.2:1 미만의 경우 제 2 도금막(200b)은 측면의 소정 영역으로부터 상부면이 둥글게 형성될 수 있다. 따라서, 상부면의 폭이 크고 측면이 수직하게 형성될 수 있도록 제 1 도금막(200a)의 상부면과 하부면의 폭의 비율을 조절하는 것이 바람직하다. 한편, 제 1 도금막(200a)의 하부면의 폭(b)과 제 2 도금막(200b)의 하부면의 폭(d)은 1:1.2 내지 1:2의 비율을 가질 수 있고, 제 1 도금막(200a)의 하부면의 폭(b)과 인접한 제 1 도금막(200a) 사이의 간격(e)은 1.5:1 내지 3:1의 비율을 가질 수 있다. 물론, 제 2 도금막(200b)은 서로 접촉되지 않는다. 이렇게 제 1 및 제 2 도금막(200a, 200b)으로 이루어진 코일 패턴(200)은 상부면과 하부면의 폭의 비(c:d)가 0.5:1 내지 0.9:1일 수 있고, 바람직하게는 0.6:1 내지 0.8:1일 수 있다. 즉, 코일 패턴(200)의 외형, 다시 말하면 제 2 도금막(200b)의 외형은 상부면과 하부면의 폭의 비가 0.5 내지 0.9:1일 수 있다. 따라서, 코일 패턴(200)은 상부면의 모서리의 라운드한 영역이 직각을 이루는 이상적인 사각 형태 대비 0.5 미만일 수 있다. 예를 들어, 라운드한 영역이 직각을 이루는 이상적인 사각 형태 대비 0.001 이상 0.5 미만일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 코일 패턴(200)은 이상적인 사각형의 형태에 비해 저항 변화가 크지 않다. 예를 들어, 이상적인 사각형 형태의 코일 패턴의 저항이 100이라면 본 발명에 따른 코일 패턴(200)은 101 내지 110 정도를 유지할 수 있다. 즉, 제 1 도금막(200a)의 형상 및 그에 따라 변화되는 제 2 도금막(200b)의 형상에 따라 본 발명의 코일 패턴(200)의 저항은 사각 형상의 이상적인 코일 패턴의 저항에 비해 101% 내지 110% 정도를 유지할 수 있다. 한편, 제 2 도금막(200b)은 제 1 도금막(200a)과 동일 도금액을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 1차 및 2차 도금막(200a, 200b)은 황산구리와 황산을 기본으로 하는 도금액을 사용하며, ppm 단위의 염소(Cl)와 유기 화합물을 첨가하여 제품의 도금성을 향상시킨 도금액을 이용하여 형성할 수 있다. 유기 화합물은 PEG(PolyEthylene Glycol)을 포함한 캐리어와 광택제를 사용하여 도금막의 균일성과 전착성, 그리고 광택 특성을 개선할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5 내지 도 7은 기판(100)의 일면 상에 코일 패턴(200)이 형성되는 경우를 도시하였지만, 상기한 바와 같이 기판(100)의 일면 및 타면 상에 각각 코일 패턴(200)이 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판(100)의 적어도 일면 상에 소정 형상의 마스크 패턴(150)을 형성한 후 마스크 패턴(150) 사이의 기판(100) 상에 제 1 도금막(200a)을 형성한다.
기판(100)은 소정 두께의 베이스의 적어도 일면 상에 금속 포일이 부착된 형태로 마련될 수 있다. 예를 들어, 유리 강화 섬유에 구리 포일을 접합한 구리 클래드 라미네이션(Copper Clad Lamination; CCL)을 기판(110)으로 이용할 수 있고, 폴리이미드 등의 플라스틱에 구리 포일이 접합되거나 메탈 페라이트에 구리 포일이 접합되어 기판(110)이 제작될 수 있다. 한편, 기판(110)의 소정 영역에는 비아가 형성될 수 있고, 코일 패턴이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역이 제거될 수도 있다.
또한, 마스크 패턴(150)은 기판(100) 상에 감광막을 형성한 후 노광 및 현상 공정을 실시하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 기판(100) 상에 소정 두께의 감광성 필름을 부착한 후 노광 및 현상 공정을 실시하여 소정 형상의 마스크 패턴(150)을 형성할 수 있다. 여기서, 마스크 패턴(150)은 기판(100) 상에 형성될 제 1 도금막(200a)의 높이 및 폭에 따라 소정의 높이 및 폭으로 형성될 수 있다. 즉, 마스크 패턴(150)은 제 1 도금막(200a)의 높이 및 폭과 동일 높이 및 폭으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 마스크 패턴(150)은 20㎛∼300㎛의 높이로 형성되며, 1㎛∼150㎛의 폭으로 형성될 수 있다. 그러나, 마스크 패턴(150)은 제 1 도금막(200a)의 높이보다 높거나 낮게 형성될 수도 있다. 또한, 마스크 패턴(150)은 코일 패턴의 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 마스크 패턴(150)은 스파이럴 형태로 기판(100)의 소정 영역이 노출되도록 형성될 수 있다. 마스크 패턴(150)을 소정의 폭을 갖는 스파이럴 형태로 형성하기 위해 이와 동일한 형상을 갖는 마스크를 이용한 노광 공정으로 감광막을 노광한 후 현상할 수 있다.
제 1 도금막(200a)은 1차 도금 공정으로 마스크 패턴(150)에 의해 노출된 기판(100) 상에 형성한다. 제 1 도금막(200a)은 목표로 하는 최종 코일 패턴 높이의 50% 내지 100%의 높이로 형성될 수 있다. 즉, 제 1 도금막(200a)은 목표로 하는 최종 코일 패턴의 높이와 동일 높이로 형성하거나 이보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 그러나, 제 1 도금막(200a)의 높이가 너무 낮을 경우 식각 후에도 소정의 경사를 가질 수 없고, 높이가 너무 높을 경우 도금 공정 및 식각 공정에 많은 시간이 필요하고 재료의 손실이 발생되어 바람직하지 않다. 즉, 제 1 도금막(200a)은 식각하여 소정의 경사를 갖도록 할 수 있도록 소정의 애스펙트비를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 제 1 도금막(200a)은 애스펙트비(aspect ratio), 즉 폭과 높이가 1:0.7 내지 1:4의 비율을 갖도록 형성한다. 즉, 제 1 도금막(200a)은 폭에 대한 높이의 비율이 0.7∼4일 수 있으며, 그 이하의 비율에서는 제 1 도금막(200a)의 경사면 형성이 용이하지 않을 수 있다. 또한, 제 1 도금막(200a)은 예를 들어 구리로 형성할 수 있고, 이를 위해 예를 들어 황산구리(CuSO4)와 황산(H2SO4)을 기본으로 하는 도금액을 이용할 수 있다. 또한, 도금성을 향상시키기 위해 도금액은 ppm 단위의 염소(Cl)와 유기 화합물이 첨가될 수 있다. 여기서, 유기 화합물은 PEG(PolyEthylene Glycol)을 포함한 캐리어와 광택제를 이용하여 제 1 도금막(200a)의 균일성, 전착성 및 광택 특성을 개선시킬 수 있다. 한편, 제 1 도금막(200a)을 형성하기 위한 도금 공정은 20℃∼30℃의 온도에서 실시할 수 있다.
도 6을 참조하면, 마스크 패턴(150)을 제거한 후 제 1 도금막(200a)을 식각하여 제 1 도금막(200a)의 측면이 소정의 경사를 갖도록 한다.
마스크 패턴(150)은 제 1 도금막(200a)과 식각 선택비가 큰 물질을 이용하여 제거한다. 따라서, 제 1 도금막(200a)은 거의 제거되지 않으면서 마스크 패턴(150)을 제거할 수 있다. 또한, 마스크 패턴(150)을 제거한 후 마스크 패턴(150) 하측의 금속 포일을 제거할 수 있다. 즉, 제 1 도금막(200a)은 유지하고 마스트 패턴(300)을 제거한 후 제 1 도금막(200a)에 의해 노출된 금속 포일을 제거하여 기판(100)을 노출시킨다.
이어서, 제 1 도금막(200a)을 식각하여 제 1 도금막(200a)의 측면이 소정의 경사를 갖도록 한다. 즉, 제 1 도금막(200a)의 하부면으로부터 상부면으로 갈수록 폭이 좁아지고, 그에 따라 상부면으로부터 하부면으로 소정의 경사를 갖도록 제 1 도금막(200a)을 식각한다. 이때, 제 1 도금막(200a)은 스파이럴 형상을 유지하고 제 1 도금막(200a)이 인접하는 영역, 즉 제 1 도금막(200a)의 측면이 소정의 경사를 갖도록 식각한다. 한편, 제 1 도금막(200a)의 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)의 비율에 따라 이후 2차 도금에 의해 형성되는 최종 코일 패턴의 형상이 결정될 수 있다. 따라서, a:b의 비율이 0.2:1 내지 0.9:1이 되도록 제 1 도금막(200a)을 식각할 수 있고, 바람직하게는 0.4:1 내지 0.8:1이 되도록 제 1 도금막(200a)을 식각할 수 있다. 또한, 제 1 도금막(200a)을 식각하기 위해 황산 및 과수를 포함하고, 20℃∼40℃의 범위에서 이용 가능한 식각액을 이용할 수 있다. 식각액은 소정의 노즐을 통해 제 1 도금막(200a)에 분사되어 제 1 도금막(200a)이 식각된다. 이때, 식각 공정은 등방 식각을 위한 직분사 방식의 노즐과 경사 식각을 위한 경사 분사 노즐을 이용하여 실시할 수 있다. 즉, 적어도 하나의 직분사 노즐과 적어도 하나의 경사 분사 노즐을 구비하는 식각 장치를 이용하여 제 1 도금막(200a)을 식각할 수 있다. 여기서, 직분사는 기판(100)을 향하여 식각액이 수직으로 분사되는 것이고, 경사 분사는 직분사 비율이 매우 낮거나 없는 것으로, 예를 들어 원형 또는 대각 부채꼴 형태로 식각액을 분사하는 것이다. 또한, 식각 공정은 복수의 제 1 도금막(200a)이 형성된 기판(100)이 일 방향으로 이동하고 기판(100)의 적어도 일측에 복수의 분사 노즐이 마련되어 이동하는 기판(100) 상의 제 1 도금막(200a)에 식각액을 분사하여 제 1 도금막(200a)을 식각할 수 있다. 이때, 분사 노즐은 식각액의 분사 각도, 분사 압력 등에 따라 기판(100)이 이동하는 방향과 직교하는 폭 방향에 적어도 하나 이상 마련될 수 있고, 기판(100)이 이동하는 방향으로 적어도 하나 이상 마련될 수 있다. 따라서, 기판(100)이 이동하면서 동일 영역에 각각 적어도 1회의 직분사 노즐에 의한 등방 식각 및 경사 분사 노즐에 의한 경사 식각 공정이 실시될 수 있다. 한편, 직분사에 의한 등방 식각과 경사 분사에 의한 경사 식각을 비율을 다르게 하여 적어도 2구간으로 분할하여 식각 공정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 2 구간으로 분할할 경우 제 1 구간에서 40%∼90%의 직분사와 10%∼60%의 경사 분사로 실시하고, 제 2 구간에서 10%∼50%의 직분사와 50%∼90%의 경사 분사로 실시할 수 있다. 이때, 제 1 구간은 직분사가 경사 분사보다 많거나 같게 실시하고 제 2 구간은 직분사가 경사 분사보다 적거나 같게 실시한다. 즉, 제 1 구간에서 직분사에 의한 식각을 주로 실시하고 제 2 구간에서 경사 분사에 의한 식각을 주로 실시할 수 있다. 한편, 노즐의 배열은 적어도 1회의 직분사, 적어도 1회의 직분사 및 경사 분사, 적어도 1회의 경사 분사 및 직분사, 그리고 적어도 1회의 경사 분사로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 구간 및 제 2 구간의 식각 속도는 0.5 내지 2.1m/min이며, 타력 형성을 위한 식각 압력은 0.5 내지 2.0bar일 수 있고, 오실레이션을 변경하여 타력을 변화시킬 수 있다. 한편, 경사 식각 공정 후 제 1 도금막(200a)과 그 사이의 간격은 1:1.5 내지 1:3의 비율을 가질 수 있다. 즉, 제 1 도금막(200a)의 하부면의 폭과 인접한 제 1 도금막(200a)의 하부면 사이의 간격은 1:1.5 내지 1:3의 비율을 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 경사 식각된 제 1 도금막(200a) 상에 제 2 도금막(200b)을 형성한다. 즉, 경사 식각된 제 1 도금막(200a)을 덮도록 제 2 도금막(200b)을 형성한다. 따라서, 소정의 폭 및 높이를 갖고, 예를 들어 스파이럴 형태의 코일 패턴(200)이 형성될 수 있다. 여기서, 경사 식각된 제 1 도금막(200a)과 이를 덮도록 형성된 제 2 도금막(200b)의 폭의 비율은 1:1.2 내지 1:2일 수 있다. 한편, 제 2 도금막(200b)은 제 1 도금막(200a)과 동일 도금액을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 2 도금막(200b)은 황산구리와 황산을 기본으로 하는 도금액을 사용하며, ppm 단위의 염소(Cl)와 유기 화합물을 첨가하여 제품의 도금성을 향상시킨 도금액을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제 2 도금막(200b)은 20℃∼30℃의 온도에서 형성한다. 이렇게 하여 형성된 코일 패턴(200)은 상부면과 하부면의 폭의 비가 0.5:1 내지 0.9:1 일 수 있고, 바람직하게는 0.6:1 내지 0.8:1일 수 있다. 즉, 모서리의 라운드한 영역이 직각의 이상적인 사각 형태 대비 0.1 내지 0.5일 수 있다. 또한, 이는 일반적인 도금 공정에 의해 형성된 상부면과 하부면의 폭의 비가 0.1:1 내지 0.5:1보다 크다.
도 8은 제 1 도금막의 경사 식각에 의한 패턴 형상의 다양한 예를 도시한 개략 단면도이고, 도 9 및 도 10은 다양한 형상의 경사 식각된 제 1 도금막 상에 형성된 제 2 도금막의 형상을 도시한 단면 개략도 및 단면 사진이다.
도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)는 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)의 비율이 각각 1:1, 0.8:1, 0.4:1 및 0.2:1인 제 1 도금막의 단면도이다. 즉, 도 8의 (a)는 제 1 도금막의 경사 식각을 실시하지 않아 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)이 1:1을 유지하는 단면도이고, 도 8의 (b) 내지 도 8의 (d)는 제 1 도금막을 경사 식각하여 상부면의 폭(a)과 하부면의 폭(b)의 비율이 0.8:1, 0.4:1 및 0.2:1을 유지하는 단면도이다.
도 9의 (a) 및 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 제 1 도금막의 a:b가 1:1인 경우 제 1 도금막을 덮도록 제 2 도금막을 형성한 최종 도금 패턴은 상부로 갈수록 폭이 증가하고 상부 모서리에 크게 라운드된 형상으로 형성된다. 즉, 하부로부터 상부로 갈수록 측면에 형성되는 두께가 증가하여 측면이 수직을 이루지 않고 퍼져나가는 형상을 가지며, 상부 모서리 부분에 크게 라운드가 형성된다.
그런데, 도 9의 (b) 및 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 a:b가 0.8:1인 경우 최종 도금 패턴은 측면이 거의 수직을 이루며, 상부 모서리에 라운드 영역이 적게 형성되어 거의 직사각형으로 형성된다. 이때, 상부면과 상부 모서리의 라운드 영역의 비는 약 9:1 이상으로 형성된다. 즉, 측면으로부터 상측으로 연장된 제 1 가상선과 상부면으로부터 수평으로 연장된 제 2 가상선에 의한 이상적인 사각형 형태를 가정할 경우 상부면의 폭과 라운드 영역의 폭의 비는 9:1 이상으로 형성된다.
또한, 도 9의 (c) 및 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 a:b가 0.4:1인 경우 최종 도금 패턴은 측면이 거의 수직한 형상으로 형성되지만, 상부 모서리의 라운드 영역이 도 9의 (b) 및 도 10의 (b)보다 증가하게 된다. 그러나, a:b가 1:1인 경우에 비해 패턴 형상이 사각형에 가깝게 된다. 이때, 상부면과 상부 모서리의 라운드 영역의 비는 약 5:5 내지 9:1로 형성될 수 있다.
그러나, 도 9의 (d) 및 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 a:b가 0.2:1인 경우 최종 도금 패턴은 상부면이 거의 라운드하게 형성된다. 이렇게 제 1 도금막의 측면 경사도가 너무 클 경우 최종 도금 패턴이 바람직하지 않은 형상으로 형성됨을 알 수 있다.
또한, 제 1 도금막의 형상에 따라 최종적인 코일 패턴의 저항도 변화될 수 있다. 즉, 실시 예 1 내지 실시 예 3은 각각 도 8의 (b) 내지 도 8의 (d)의 제 1 도금막의 형상에 따라 도 9의 (b) 내지 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이 제 2 도금막을 형성하고, 최종 코일 패턴의 폭 및 높이에 따른 설계 저항값과 실제 측정된 저항값을 측정하였으며, 그 결과는 [표 1]과 같다. 여기서, 설계 저항값은 상부면과 측면 사이에 직각의 모서리가 형성된 이상적인 사각형 형태를 가질 때의 저항이다. 즉, 하부면의 폭과 상부면의 폭이 1:1일 때의 저항값이다. 또한, 저항의 단위는 mΩ이다.
폭 및 높이 높이/폭 비율 설계저항 실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3
폭(㎛) 높이(㎛) 폭 높이 저항 변화율 저항 변화율 저항 변화율
135 140 1 1 30 30.4 101.4% 31.5 104.8% 32.7 109.2%
72 120 1 1.67 55 55.8 101.4% 57.1 103.8% 59.0 107.3%
50 100 1 2 115 116.4 101.2% 117.3 102.0% 122.5 106.6%
상기한 바와 같이 하부면의 폭과 상부면의 폭이 1:0.8일 때 측정 저항이 설계 저항에 비해 크게 변화되지 않으며, 하부면의 폭과 상부면의 폭이 클수록 측정 저항이 설계 저항에 비해 크게 변화됨을 알 수 있다. 즉, 제 1 도금막의 하부면의 폭과 상부면의 폭의 비(a:b)가 1:0.8인 실시 예 1의 경우 저항의 변화율이 101% 정도이고, a:b가 1:0.4인 실시 예 2의 경우 저항의 변화율이 102% 내지 104% 정도이며, a:b가 1:0.2인 실시 예 3의 경우 저항의 변화율이 106% 내지 109% 정도될 수 있다.
따라서, 실시 예들은 종래보다 저항 특성이 우수하며, 특히 a:b가 0.4:1 내지 0.8:1일 때 코일 패턴이 사각형에 가까운 형상으로 형성되며, 저항 특성도 우수하다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 패턴은 제 1 도금막(200a)을 형성한 후 제 1 도금막(200a)이 소정의 경사를 갖도록 경사 식각하고, 제 1 도금막(200a)을 덮도록 제 2 도금막(200b)을 형성한다. 따라서, 최종 코일 패턴이 측면이 수직을 이루고 상부 모서리에 라운드가 적게 형성되어 거의 사각형의 형상을 갖게 된다. 따라서, 단일 공정에 의해 코일 패턴을 형성하는 종래에 비해 동일 높이에서 인덕턴스를 증가시킬 수 있고 저항을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 패턴은 스파이럴 형상으로 형성되며, 그 폭을 다양하게 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이 코일 패턴(200)은 최내주로부터 최외주로 갈수록 폭이 변화하는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 최내주로부터 최외주까지 n개의 코일 패턴이 형성되는데, 예를 들어 4개의 코일 패턴이 형성될 경우 최내주의 제 1 코일 패턴(201)으로부터 제 2 및 제 3 코일 패턴(202, 203), 그리고 최외주의 제 4 코일 패턴(204)으로 갈수록 폭이 증가하여 형성될 수 있다. 이때, 코일 패턴(200)은 소정 길이로 회전할 때마다 폭이 변화될 수 있는데, 예를 들어 내주부에 위치한 시작점, 즉 도 1의 도전성 비아(110)가 형성된 영역으로부터 한 바퀴 회전할 때마다 폭이 변화될 수 있고, 반 바퀴 돌 때마다 폭이 변화될 수도 있다. 또한, 코일 패턴(200)의 폭은 하부면 또는 상부면일 수 있고, 하부면과 상부면 사이의 어느 한 영역일 수도 있으며, 각 코일 패턴(200)의 평균 폭일 수도 있다. 여기서는 코일 패턴(200)의 폭은 하부면과 상부면 사이의 어느 한 영역의 폭으로 가정한다. 예를 들어, 제 1 코일 패턴(201)의 폭이 1일 경우, 제 2 코일 패턴(202)은 1 내지 1.5의 비율로 형성되고, 제 3 코일 패턴(203)은 1.2 내지 1.7의 비율로 형성되며, 제 4 코일 패턴(204)은 1.3 내지 2의 비율로 형성될 수 있다. 즉, 제 2 코일 패턴(202)의 폭은 제 1 코일 패턴(201)의 폭과 같거나 크게 형성되고, 제 3 코일 패턴(203)의 폭은 제 1 코일 패턴(201)의 폭보다 크고 제 2 코일 패턴(202)의 폭과 같거나 크게 형성되며, 제 4 코일 패턴(204)의 폭은 제 1 및 제 2 코일 패턴(201, 202)의 폭보다 크고 제 3 코일 패턴(203)의 폭과 같거나 크게 형성될 수 있다. 결국, 제 1 내지 제 4 코일 패턴(201 내지 204)은 1:1∼1.5:1.2∼1.7:1.3∼2의 비율로 형성될 수 있다. 이렇게 최내주로부터 최외주로 갈수록 코일 패턴(200)의 폭을 증가시키기 위해 제 1 도금막(200a)을 최내주로부터 최외주로 갈수록 폭이 넓게 형성할 수 있다. 또한, 제 1 도금막(200a) 사이의 간격은 최종 코일 패턴(200)의 폭을 고려하고 최내주로부터 최외주로 갈수록 간격이 더 크게 형성될 수 있다. 물론, 코일 패턴(200)은 최내주로부터 최외주로 갈수록 폭이 작아지게 형성될 수도 있다. 한편, 이러한 코일 패턴(200)은 기판(100)의 적어도 일면, 바람직하게는 양면에 형성되고, 기판(100)의 양면에 코일 패턴(210, 220; 200)이 형성되는 경우 상부 및 하부의 코일 패턴(210, 220)은 기판(100)에 형성된 도전성 비아(110)를 통해 연결될 수 있다. 이때, 도전성 비아(110)는 최내주의 코일 패턴(201) 내에 형성되어 상하의 코일 패턴(210, 220)이 연결될 수 있다.
상기 본 발명의 실시 예들에 따른 코일 패턴은 적층 칩 소자에 이용될 수 있다. 이러한 본 발명의 실시 예들에 따른 코일 패턴을 이용하는 적층 칩 소자로서 파워 인덕터를 설명하면 다음과 같다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 인덕터의 결합 사시도이고, 도 13은 도 12의 A-A' 라인을 따라 절단한 상태의 단면도이다. 또한, 도 14는 본 발명의 일 예에 따른 파워 인덕터의 분해 사시도이고, 도 15는 기판 및 코일 패턴의 평면도이며, 도 16은 파워 인덕터의 단면도이다.
도 12 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 인덕터는 바디(300a, 300b; 300)와, 바디(300) 내부에 마련된 기판(100)과, 기판(100)의 적어도 일면 상에 형성된 코일 패턴(210, 220; 200)과, 바디(300) 외부에 마련된 외부 전극(410, 420; 400)을 포함할 수 있다. 또한, 코일 패턴(210, 220)과 바디(300) 사이에 형성된 절연층(500)을 더 포함할 수 있다.
바디(300)는 육면체 형상일 수 있다. 물론, 바디(300)는 육면체 이외의 다면체 형상을 가질 수 있다. 이러한 바디(300)는 금속 분말(310), 폴리머(320)를 포함하고, 열 전도성 필러(330)를 더 포함할 수 있다.
금속 분말(310)은 평균 입경이 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 또한, 금속 분말(310)은 동일 크기의 단일 입자 또는 2종 이상의 입자를 이용할 수도 있고, 복수의 크기를 갖는 단일 입자 또는 2종 이상의 입자를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 30㎛의 평균 크기를 갖는 제 1 금속 입자와 3㎛의 평균 크기를 갖는 제 2 금속 입자를 혼합하여 이용할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 금속 입자는 동일 물질의 입자일 수 있고 다른 물질의 입자일 수 있다. 크기가 서로 다른 2종 이상의 금속 분말(310)을 이용할 경우 바디(300)의 충진율을 높일 수 있어 용량을 최대한으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 30㎛의 금속 분말을 이용할 경우 30㎛의 금속 분말 사이에는 공극이 발생할 수 있고, 그에 따라 충진율이 낮아질 수 밖에 없다. 그러나, 30㎛의 금속 분말 사이에 이보다 크기가 작은 3㎛의 금속 분말을 혼합하여 이용함으로써 바디(300) 내의 금속 분말의 충진율을 높일 수 있다. 이러한 금속 분말(310)은 철(Fe)를 포함하는 금속 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 철-니켈(Fe-Ni), 철-니켈-규소(Fe-Ni-Si), 철-알루미늄-규소(Fe-Al-Si) 및 철-알루미늄-크롬(Fe-Al-Cr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 즉, 금속 분말(310)은 철을 포함하여 자성 조직을 갖거나 자성을 띄는 금속 합금으로 형성되어 소정의 투자율을 가질 수 있다. 또한, 금속 분말(310)은 표면이 자성체로 코팅될 수 있는데, 금속 분말(310)과 투자율이 상이한 물질로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 자성체는 금속 산화물 자성체를 포함할 수 있는데, 니켈 산화물 자성체, 아연 산화물 자성체, 구리 산화물 자성체, 망간 산화물 자성체, 코발트 산화물 자성체, 바륨 산화물 자성체 및 니켈-아연-구리 산화물 자성체로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 산화물 자성체를 이용할 수 있다. 즉, 금속 분말(310)의 표면에 코팅되는 자성체는 철을 포함하는 금속 산화물로 형성될 수 있으며, 금속 분말(310)보다 높은 투자율을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 금속 분말(310)이 자성을 띄기 때문에 금속 분말(310)이 서로 접촉하면 절연이 파괴되고 쇼트가 발생될 수 있다. 따라서, 금속 분말(310)은 표면이 적어도 하나의 절연체로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 금속 분말(310)은 표면이 산화물로 코팅될 수 있고, 파릴렌(parylene) 등의 절연성 고분자 물질로 코팅될 수 있는데, 파릴렌으로 코팅되는 것이 바람직하다. 파릴렌은 1㎛∼10㎛의 두께로 코팅될 수 있다. 여기서, 파릴렌이 1㎛ 미만의 두께로 형성되면 금속 분말(310)의 절연 효과가 저하될 수 있고, 10㎛를 초과하는 두께로 형성하면 금속 분말(310)의 사이즈가 증가하여 바디(300) 내의 금속 분말(310)의 분포가 줄어들어 투자율이 낮아질 수 있다. 또한, 파릴렌 이외에도 다양한 절연성 고분자 물질을 이용하여 금속 분말(310)의 표면을 코팅할 수 있다. 한편, 금속 분말(310)을 코팅하는 산화물은 금속 분말(310)을 산화시켜 형성할 수도 있고, TiO2, SiO2, ZrO2, SnO2, NiO, ZnO, CuO, CoO, MnO, MgO, Al2O3, Cr2O3, Fe2O3, B2O3 및 Bi2O3로부터 선택된 하나가 코팅될 수도 있다. 여기서, 금속 분말(310)은 이중 구조의 산화물로 코팅될 수 있고, 산화물 및 고분자 물질의 이중 구조로 코팅될 수 있다. 물론, 금속 분말(310)은 표면이 자성체로 코팅된 후 절연체로 코팅될 수도 있다. 이렇게 금속 분말(310)의 표면이 절연체로 코팅됨으로써 금속 분말(310) 사이의 접촉에 의한 쇼트를 방지할 수 있다. 이때, 산화물, 절연성 고분자 물질 등으로 금속 분말(310)을 코팅하거나 자성체 및 절연체의 이중으로 코팅되는 경우에도 1㎛∼10㎛의 두께로 코팅될 수 있다.
폴리머(320)는 금속 분말(310) 사이를 절연시키기 위해 금속 분말(310)과 혼합될 수 있다. 즉, 금속 분말(310)은 고주파에서의 와전류 손실 및 히스테리 손실이 높아져서 재료의 손실이 심해지는 문제점이 발생할 수 있는데, 이러한 재료의 손실을 감소시키기 위해 금속 분말(310) 사이를 절연하는 폴리머(320)를 포함시킬 수 있다. 이러한 폴리머(320)는 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide) 및 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystalline Polymer, LCP)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 폴리머(320)는 금속 분말(310) 사이에 절연성을 제공하는 것으로 열경화성 수지로 이루어질 수 있다. 열경화성 수지로는 예를 들어 노볼락 에폭시 수지(Novolac Epoxy Resin), 페녹시형 에폭시 수지(Phenoxy Type Epoxy Resin), 비피에이형 에폭시 수지(BPA Type Epoxy Resin), 비피에프형 에폭시 수지(BPF Type Epoxy Resin), 하이드로네이트 비피에이 에폭시 수지(Hydrogenated BPA Epoxy Resin), 다이머산 개질 에폭시 수지(Dimer Acid Modified Epoxy Resin), 우레탄 개질 에폭시 수지(Urethane Modified Epoxy Resin), 고무 개질 에폭시 수지(Rubber Modified Epoxy Resin) 및 디씨피디형 에폭시 수지(DCPD Type Epoxy Resin)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 폴리머(320)는 금속 분말 100wt%에 대하여 2.0wt% 내지 5.0wt%의 함량으로 포함될 수 있다. 그런데, 폴리머(320)의 함량이 증가할 경우 금속 분말(310)의 부피 분율이 저하되어 포화자화 값을 높이는 효과가 제대로 구현되지 않을 수 있고, 바디(300)의 투자율을 저하시킬 수 있다. 반대로, 폴리머(320)의 함량이 감소하는 경우 인덕터의 제조 과정에서 사용되는 강산 또는 강염기 용액 등이 내부로 침투하여 인덕턴스 특성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 폴리머(320)는 금속 분말(310)의 포화자화 값 및 인덕턴스를 저하시키지 않도록 하는 범위에서 포함될 수 있다.
한편, 바디(300)는 외부의 열에 의해 바디(300)가 가열되는 문제를 해결하기 위해 열 전도성 필러(330)가 포함될 수 있다. 즉, 외부의 열에 의해 바디(300)의 금속 분말(310)이 가열될 수 있는데, 열 전도성 필러(330)가 포함됨으로써 금속 분말(310)의 열을 외부로 방출시킬 수 있다. 이러한 열 전도성 필러(330)는 MgO, AlN, 카본 계열의 물질로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서, 카본 계열의 물질은 탄소를 포함하며 다양한 형상을 가질 수 있는데, 예를 들어 흑연, 카본 블랙, 그래핀, 그라파이트 등이 포함될 수 있다. 또한, 열 전도성 필러(330)는 금속 분말(310) 100wt%에 대하여 0.5wt% 내지 3wt%의 함량으로 포함될 수 있다. 열 전도성 필러(330)의 함량이 상기 범위 미만일 경우 열 방출 효과를 얻을 수 없으며, 상기 범위를 초과할 경우 금속 분말(310)의 함량이 낮아져 바디(300)의 투자율을 저하시키게 된다. 그리고, 열 전도성 필러(330)는 예를 들어 0.5㎛ 내지 100㎛의 크기를 가질 수 있다. 즉, 열 전도성 필러(330)는 금속 분말(310)의 크기와 동일하거나, 이보다 크거나 작은 크기를 가질 수 있다. 열 전도성 필러(330)는 크기와 함량에 따라 열 방출 효과가 조절될 수 있다. 예를 들어, 열 전도성 필러(330)의 크기가 크고 함량이 증가할수록 열 방출 효과가 높을 수 있다. 한편, 바디(300)는 금속 분말(310), 폴리머(320) 및 열 전도성 필러(330)를 포함하는 재료로 이루어진 복수 개의 시트를 적층하여 제작될 수 있다. 여기서, 복수의 시트를 적층하여 바디(300)를 제작할 경우 각 시트의 열 전도성 필러(330)의 함량은 다를 수 있다. 예를 들어, 기판(100)을 중심으로 상측 및 하측으로 멀어질수록 시트 내의 열 전도성 필러(330)의 함량은 증가할 수 있다. 또한, 바디(300)는 금속 분말(310), 폴리머(320) 및 열 전도성 필러(330)를 포함하는 재료로 이루어진 페이스트를 일정 두께로 인쇄하여 형성하거나, 이러한 페이스트를 틀에 넣어서 압착하는 방법 등 필요에 따라 다양한 방법이 적용되어 형성될 수 있다. 이때, 바디(300)를 형성하기 위해 적층되는 시트의 개수 또는 일정 두께로 인쇄되는 페이스트의 두께는 파워 인덕터에서 요구되는 인덕턴스 등의 전기적 특성을 고려하여 적정한 수나 두께로 결정될 수 있다. 한편, 기판(100)를 사이에 두고 그 상측 및 하측에 마련된 바디(300a, 300b)는 기판(100)을 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 기판(100)의 적어도 일부가 제거되고 제거된 부분에 바디(300)의 일부가 충진될 수 있다. 이렇게 기판(100)의 적어도 일부가 제거되고 그 부분에 바디(300)가 충진됨으로써 기판(100)의 면적을 줄이고 동일 부피에서 바디(300)의 비율을 증가시킴으로써 파워 인덕터의 투자율을 증가시킬 수 있다.
기판(100)은 바디(300)의 내부에 마련될 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 바디(300) 내부에 바디(300)의 장축 방향, 즉 외부 전극(400) 방향으로 마련될 수 있다. 또한, 기판(100)은 하나 이상으로 마련될 수 있는데, 예를 들어 둘 이상의 기판(100)이 외부 전극(400)이 형성된 방향과 직교하는 방향, 예를 들어 수직 방향으로 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 물론, 둘 이상의 기판(100)이 외부 전극(400)이 형성된 방향으로 배열될 수도 있다. 이러한 기판(100)은 예를 들어 구리 클래드 라미네이션(Copper Clad Lamination; CCL) 또는 금속 페라이트 등으로 제작될 수 있다. 이때, 기판(100)은 금속 페라이트로 제작됨으로써 투자율을 증가시키고 용량 구현을 용이하게 할 수 있다. 즉, CCL은 투자율을 갖기 않기 때문에 파워 인덕터의 투자율을 저하시킬 수 있다. 그러나, 금속 페라이트를 기판(100)으로 이용하게 되면 금속 페라이트가 투자율을 가지기 때문에 파워 인덕터의 투자율을 저하시키지 않게 된다. 이러한 금속 페라이트 이용한 기판(100)은 철을 함유하는 금속, 예를 들어 철-니켈(Fe-Ni), 철-니켈-규소(Fe-Ni-Si), 철-알루미늄-규소(Fe-Al-Si) 및 철-알루미늄-크롬(Fe-Al-Cr)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속으로 이루어진 소정 두께의 판에 구리 포일을 접합시켜 제작될 수 있다. 즉, 철을 포함하여 적어도 하나의 금속으로 이루어진 합금을 소정 두께의 판 형상으로 제작하고, 금속판의 적어도 일면에 구리 포일을 접합함으로써 기판(100)이 제작될 수 있다. 또한, 기판(100)의 소정 영역에는 적어도 하나의 도전성 비아(110)가 형성될 수 있고, 도전성 비아(110)에 의해 기판(100)의 상측 및 하측에 각각 형성되는 코일 패턴(210, 220)이 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 기판(100)은 적어도 일부가 제거될 수 있다. 즉, 기판(100)는 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 코일 패턴(210, 220)과 중첩되는 영역을 제외한 나머지 영역이 제거될 수 있다. 예를 들어, 스파이럴 형상으로 형성되는 코일 패턴(210, 220)의 내측에 기판(100)이 제거되어 관통홀(120)이 형성될 수 있고, 코일 패턴(210, 220) 외측의 기판(100)이 제거될 수 있다. 즉, 기판(100)은 코일 패턴(210, 220)의 외측 형상을 따라 예컨데 레이스트랙(racetrack) 형상을 가지고 외부 전극(400)과 대향되는 영역이 코일 패턴(210, 220) 단부의 형상을 따라 직선 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 기판(100)의 외측은 바디(300)의 가장자리에 대하여 만곡한 형상으로 마련될 수 있다. 이렇게 기판(100)이 제거된 부분에는 도 15에 도시된 바와 같이 바디(300)가 충진될 수 있다. 즉, 기판(100)의 관통홀(120)을 포함한 제거된 영역을 통해 상측 및 하측의 바디(300a, 300b)가 서로 연결된다. 한편, 기판(100)이 금속 페라이트로 제작되는 경우 기판(100)이 바디(300)의 금속 분말(310)과 접촉될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 기판(100)의 측면에는 파릴렌 등의 절연층(500)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 관통홀(120)의 측면 및 기판(100)의 외측면에 절연층(500)이 형성될 수 있다. 한편, 기판(100)는 코일 패턴(210, 220)보다 넓은 폭으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 코일 패턴(210, 220)의 수직 하방에서 소정의 폭으로 잔류할 수 있는데, 예를 들어 기판(100)은 코일 패턴(210, 220)보다 0.3㎛ 정도 돌출되도록 형성될 수 있다. 한편, 기판(100)은 코일 패턴(210, 220) 내측 영역 및 외측 영역이 제거되어 바디(300)의 횡단면의 면적보다 작을 수 있다. 예를 들어, 바디(300)의 횡단면의 면적을 100으로 할 때, 기판(100)은 40 내지 80의 면적 비율로 마련될 수 있다. 기판(100)의 면적 비율이 높으면 바디(300)의 투자율이 낮아질 수 있고, 기판(100)의 면적 비율이 낮으면 코일 패턴(210, 220)의 형성 면적이 작아질 수 있다. 따라서, 바디(300)의 투자율, 코일 패턴(210, 220)의 선폭 및 턴수 등을 고려하여 기판(100)의 면적 비율을 조절할 수 있다.
코일 패턴(210, 220; 200)은 기판(100)의 적어도 일면, 바람직하게는 양면에 형성될 수 있다. 이러한 코일 패턴(210, 220)은 기판(100)의 소정 영역, 예를 들어 중앙부로부터 외측 방향으로 스파이럴 형태로 형성될 수 있고, 기판(100) 상에 형성된 두 코일 패턴(210, 220)이 연결되어 하나의 코일을 이룰 수 있다. 즉, 코일 패턴(210, 220)은 기판(100)의 중심부에 형성된 관통홀(120) 외측으로부터 스파이럴 형태로 형성될 수 있고, 기판(100)에 형성된 전도성 비아(110)를 통해 서로 연결될 수 있다. 여기서, 상측의 코일 패턴(210)과 하측의 코일 패턴(220)은 서로 동일 형상으로 형성될 수 있고 동일 높이로 형성될 수 있다. 또한, 코일 패턴(210, 220)은 서로 중첩되게 형성될 수도 있고, 코일 패턴(210)이 형성되지 않은 영역에 중첩되도록 코일 패턴(220)이 형성될 수도 있다. 한편, 코일 패턴(210, 220)의 단부는 직선 형상으로 외측으로 연장 형성될 수 있는데, 바디(300)의 단변 중앙부를 따라 연장 형성될 수 있다. 그리고, 코일 패턴(210, 220)의 외부 전극(400)과 접촉되는 영역은 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 다른 영역에 비해 폭이 넓게 형성될 수 있다. 코일 패턴(210, 220)의 일부, 즉 인출부가 넓은 폭으로 형성됨으로써 코일 패턴(210, 220)과 외부 전극(400)의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고 그에 따라 저항을 낮출 수 있다. 물론, 코일 패턴(210, 220)이 외부 전극(400)이 형성되는 일 영역에서 외부 전극(400)의 폭 방향으로 연장 형성될 수도 있다. 이때, 코일 패턴(210, 220)의 말단부, 즉 외부 전극(400)으로 향하여 인출되는 인출부는 바디(300)의 측면 중앙부를 향해 직선 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 코일 패턴(210, 220)는 경사지게 형성된 제 1 도금막(200a)과, 이를 덮도록 형성된 제 2 도금막(200b)을 포함할 수 있다.
외부 전극(410, 420; 400)은 바디(300)의 서로 대향하는 두 면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 외부 전극(400)은 바디(300)의 장축 방향으로 서로 대향되는 두 측면에 형성될 수 있다. 이러한 외부 전극(400)은 바디(300)의 코일 패턴(210, 220)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 외부(400)은 바디(300)의 두 측면 전체에 형성되고, 두 측면의 중앙부에서 코일 패턴(210, 220)과 접촉될 수 있다. 즉, 코일 패턴(210, 220)의 단부가 바디(300)의 외측 중앙부로 노출되고 외부 전극(400)이 바디(300)의 측면에 형성되어 코일 패턴(210, 220)의 단부와 연결될 수 있다. 이러한 외부 전극(400)은 도전성 페이스트에 바디(300)를 침지하거나, 인쇄, 증착 및 스퍼터링 등의 다양한 방법을 통하여 바디(300)의 양단에 형성될 수 있다. 외부 전극(400)은 전기 전도성을 가지는 금속으로 형성될 수 있는데, 예를 들어 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 팔라듐 및 이들의 합금으로부터 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 외부 전극(400)은 표면에 니켈-도금층(미도시) 또는 주석 도금층(미도시)이 더 형성될 수 있다.
절연층(500)은 코일 패턴(210, 220)과 금속 분말(310)을 절연시키기 위해 코일 패턴(210, 220)과 바디(300) 사이에 형성될 수 있다. 즉, 절연층(500)이 코일 패턴(210, 220)의 상면 및 측면을 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 절연층(500)은 코일 패턴(210, 220)의 상면 및 측면 뿐만 아니라 기판(100)를 덮도록 형성될 수도 있다. 즉, 소정 영역이 제거된 기판(100)의 코일 패턴(210, 220)보다 노출된 영역, 즉 기판(100)의 표면 및 측면에도 절연층(500)이 형성될 수 있다. 기판(100) 상의 절연층(500)은 코일 패턴(210, 220) 상의 절연층(500)과 동일 두께로 형성될 수 있다. 이러한 절연층(500)은 코일 패턴(210, 220) 상에 파릴렌을 코팅하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 코일 패턴(210, 220)이 형성된 기판(100)를 증착 챔버 내에 마련한 후 파릴렌을 기화시켜 진공 챔버 내부로 공급함으로써 코일 패턴(210, 220) 상에 파릴렌을 증착시킬 수 있다. 예를 들어, 파릴렌을 기화기(Vaporizer)에서 1차 가열하여 기화시켜 다이머(dimer) 상태로 만든 후 2차 가열하여 모노머(Monomer) 상태로 열분해시키고, 증착 챔버에 연결되어 구비된 콜드 트랩(Cold Trap)과 기계적 진공 펌프(Mechanical Vaccum Pump)를 이용하여 파릴렌을 냉각시키면 파릴렌은 모노머 상태에서 폴리머 상태로 변환되어 코일 패턴(210, 220) 상에 증착된다. 물론, 절연층(500)은 파릴렌 이외의 절연성 고분자, 예를 들어 에폭시, 폴리이미드 및 액정 결정성 폴리머로부터 선택된 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다. 그러나, 파릴렌을 코팅함으로써 코일 패턴(210, 220) 상에 균일한 두께로 절연층(500)을 형성할 수 있고, 얇은 두께로 형성하더라도 다른 물질에 비해 절연 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 절연층(500)으로서 파릴렌을 코팅하는 경우 폴리이미드를 형성하는 경우에 비해 얇은 두께로 형성하면서 절연 파괴 전압을 증가시켜 절연 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 코일 패턴(210, 220)의 패턴 사이의 간격에 따라 패턴 사이를 매립하여 균일한 두께로 형성되거나 패턴의 단차를 따라 균일한 두께로 형성될 수 있다. 즉, 코일 패턴(210, 220)의 패턴 사이의 간격이 멀 경우 패턴의 단차를 따라 균일한 두께로 파릴렌이 코팅될 수 있고, 패턴 사이의 간격이 가까울 경우 패턴 사이를 매립하여 코일 패턴(210, 220) 상에 소정 두께로 형성될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이 파릴렌의 경우 코일 패턴(210, 220)의 단차를 따라 얇은 두께로 형성되지만, 폴리이미드는 파릴렌에 비해 두꺼운 두께로 형성된다. 한편, 절연층(500)은 파릴렌을 이용하여 3㎛∼100㎛의 두께로 형성할 수 있다. 파릴렌이 3㎛ 미만의 두께로 형성되면 절연 특성이 저하될 수 있고, 100㎛를 초과하는 두께로 형성하는 경우 동일 사이즈 내에서 절연층(500)이 차지하는 두께가 증가하여 바디(300)의 체적이 작아지고 그에 따라 투자율이 저하될 수 있다. 물론, 절연층(500)은 소정 두께의 시트로 제작된 후 코일 패턴(210, 220) 상에 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 파워 인덕터는 금속 분말(310) 및 폴리머(320) 뿐만 아니라 열 전도성 필러(330)를 포함하여 바디(300)를 제작함으로써 금속 분말(310)의 가열에 의한 바디(300)의 열을 외부로 방출할 수 있어 바디(300)의 온도 상승을 방지할 수 있고, 그에 따라 인덕턴스 저하 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 코일 패턴(210, 220)과 바디(300) 사이에 파릴렌을 이용하여 절연층(500)을 형성함으로써 코일 패턴(210, 220)의 측면 및 상면에 얇고 균일한 두께로 절연층(500)을 형성하면서 절연 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 바디(300) 내부의 기판(100)을 금속 자성체로 형성함으로써 파워 인덕터의 투자율 감소를 방지할 수 있고, 기판(100)의 적어도 일부가 제거되고 그 부분에 바디(300)를 충진함으로써 투자율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파워 인덕터는 바디(300) 내에 적어도 하나의 페라이트층(미도시)이 더 마련될 수 있다. 즉, 바디(300)의 상면 및 하면의 적어도 어느 하나에 페라이트층이 마련될 수도 있고, 바디(300) 내에 기판(100)과 이격되어 적어도 하나 페라이트층이 마련될 수도 있다. 이러한 페라이트층은 시트 형태로 제작되어 복수의 시트가 적층된 바디(300)의 사이에 마련될 수 있다. 즉, 바디(300)를 제작하기 위한 복수의 시트 사이에 적어도 하나의 페라이트층을 마련할 수 있다. 또한, 금속 분말(310), 폴리머(320) 및 열 전도성 필러(330)를 포함하는 재료로 이루어진 페이스트를 일정 두께로 인쇄하여 바디(300)를 형성하는 경우 인쇄 도중에 페라이트층을 형성할 수 있고, 페이스트를 틀에 넣어서 압착하는 경우에도 페라이트층을 그 사이에 넣고 압착할 수 있다. 물론, 페라이트층은 페이스트를 이용하여 형성할 수도 있는데, 바디(300)를 인쇄할 때 연자성 물질을 도포하여 바디(300) 내에 페라이트층을 형성할 수 있다. 이렇게 바디(300)에 적어도 하나의 페라이트층을 마련함으로써 파워 인덕터의 자성률을 향상시킬 수 있다.
또한, 적어도 일 면에 코일 패턴(200)이 각각 형성된 적어도 둘 이상의 기판(100)이 바디(300) 내에 이격되어 마련되고, 서로 다른 기판(100) 상에 형성된 코일 패턴(200)이 바디(300) 외부의 연결 전극(미도시)에 의해 연결될 수 있다. 따라서, 하나의 바디(300) 내에 복수의 코일 패턴을 형성하고, 그에 따라 파워 인덕터의 용량을 증가시킬 수 있다. 즉, 바디(300) 외부의 연결 전극을 이용하여 서로 다른 기판(100) 상에 각각 형성된 코일 패턴(200)을 직렬 연결할 수 있고, 그에 따라 동일 면적 내의 파워 인덕터의 용량을 증가시킬 수 있다.
물론, 적어도 둘 이상의 기판(100)이 수평 방향으로 배열되고, 그 상부에 각각 형성된 코일 패턴들(200)이 서로 다른 외부 전극(400)에 의해 연결됨으로써 복수의 인덕터가 병렬로 마련될 수 있고, 그에 따라 하나의 바디(300) 내에 두개 이상이 파워 인덕터가 구현될 수도 있다. 즉, 하나의 바디(300) 내에 복수의 인턱터가 구현될 수 있다.
또한, 바디(300) 내에 적어도 일면 상에 코일 패턴들(200)이 각각 형성된 복수의 기판(100)이 바디(300)의 두께 방향(즉 수직 방향)으로 적층되거나 또는 이와 직교하는 방향(즉 수평 방향)으로 배열될 수 있다. 그리고, 복수의 기판(100) 상에 각각 형성된 코일 패턴들(200)은 외부 전극(400)과 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다. 즉, 복수의 기판(100) 각각에 형성된 코일 패턴들(200)이 서로 다른 외부 전극(400)에 연결되어 병렬로 연결될 수 있고, 복수의 기판(100) 각각에 형성된 코일 패턴들(200)이 동일한 외부 전극(400)에 연결되어 직렬 연결될 수 있다. 직렬 연결되는 경우 각각의 기판(100) 상에 각각 형성된 코일 패턴들(200)이 바디(300) 외부의 연결 전극에 의해 연결될 수 있다. 따라서, 병렬 연결되는 경우 복수의 기판(100) 각각에 두개의 외부 전극(400)이 필요하고, 직렬 연결되는 경우 기판(100)의 수에 관계없이 두개의 외부 전극(400)이 필요하고 하나 이상의 연결 전극이 필요하다. 예를 들어, 세개의 기판(100) 상에 형성된 코일 패턴(200)이 외부 전극(400)에 병렬로 연결되는 경우 여섯개의 외부 전극(400)이 필요하고, 세개의 기판(100) 상에 형성된 코일 패턴(200)이 직렬로 연결되는 경우 두개의 외부 전극(400)과 적어도 하나의 연결 전극이 필요하다. 또한, 병렬 연결되는 경우 바디(300) 내에 복수의 코일이 마련되고, 직렬 연결되는 경우 바디(300) 내에 하나의 코일이 마련된다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.

Claims (21)

  1. 기판의 적어도 일면 상에 형성된 코일 패턴으로서,
    상기 기판 상에 형성된 제 1 도금막; 및
    상기 제 1 도금막을 덮도록 형성된 제 2 도금막을 포함하는 코일 패턴.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 코일 패턴은 상기 기판의 양면에 스파이럴 형태로 각각 형성되고, 상기 제 1 도금막의 적어도 일부가 상기 기판에 형성된 도전성 비아를 통해 연결된 코일 패턴.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 도금막은 상기 기판에 접하는 하부면으로부터 상부면으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성된 코일 패턴.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 도금막은 상기 상부면의 폭과 상기 하부면의 폭의 비가 0.2:1 내지 0.9:1로 형성된 코일 패턴.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제 1 도금막은 상기 하부면의 폭과 높이의 비가 1:0.7 내지 1:4로 형성된 코일 패턴.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 도금막의 하부면의 폭과 상기 제 2 도금막의 하부면의 폭의 비는 1:1.2 내지 1:2이고, 상기 제 1 도금막의 하부면의 폭과 인접한 제 1 도금막 사이의 간격의 비는 1.5:1 내지 3:1인 코일 패턴.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제 2 도금막은 상부면과 하부면의 폭의 비가 0.5:1 내지 0.9:1인 코일 패턴.
  8. 청구항 7에 있어서, 상부면과 하부면의 폭이 1:1인 설계 저항값에 비해 101% 내지 110%의 저항값을 갖는 코일 패턴.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일 패턴은 최내부로부터 최외부로 갈수록 폭이 넓어지거나 좁아지도록 형성된 코일 패턴.
  10. 기판의 적어도 일면 상에 소정 형상의 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴 사이의 상기 기판 상에 제 1 도금막을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴을 제거한 후 상기 제 1 도금막을 식각하는 단계; 및
    상기 제 1 도금막을 덮도록 제 2 도금막을 형성하는 단계를 포함하는 코일 패턴의 형성 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 코일 패턴은 상기 기판의 양면에 스파이럴 형태로 각각 형성되고, 상기 제 1 도금막의 적어도 일부가 상기 기판에 형성된 도전성 비아를 통해 연결되는 코일 패턴의 형성 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제 1 도금막은 상기 하부면으로부터 상부면으로 갈수록 폭이 좁아지도록 식각하는 코일 패턴의 형성 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제 1 도금막은 적어도 1회의 등방 식각과 적어도 1회의 경사 식각을 실시하여 식각하는 코일 패턴의 형성 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제 1 도금막은 상기 하부면의 폭과 상기 상부면의 폭의 비가 0.2:1 내지 0.9:1이 되도록 식각하는 코일 패턴의 형성 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제 1 도금막의 식각은 등방 식각과 경사 식각의 비율을 다르게 하여 적어도 2구간으로 실시하는 코일 패턴의 형성 방법.
  16. 청구항 10 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일 패턴은 최내부로부터 최외부로 갈수록 폭이 넓어지거나 좁아지도록 형성된 코일 패턴의 형성 방법.
  17. 바디;
    상기 바디 내부에 마련된 적어도 하나의 기판;
    상기 기판의 적어도 일면 상에 형성된 적어도 하나의 코일 패턴; 및
    상기 코일 패턴과 상기 바디 사이에 형성된 절연층을 포함하며,
    상기 코일 패턴은 최내부로부터 최외부로 갈수록 폭이 넓어지거나 좁아지도록 형성된 칩 소자.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 코일 패턴은 상기 기판 상에 형성된 제 1 도금막과, 상기 제 1 도금막을 덮도록 형성된 제 2 도금막을 포함하는 칩 소자.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 제 1 도금막은 상기 상부면의 폭과 상기 하부면의 폭의 비가 0.2:1 내지 0.9:1로 형성된 칩 소자.
  20. 청구항 17 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 적어도 일부 영역이 제거되고, 제거된 영역에 상기 바디가 충진된 칩 소자.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 기판은 적어도 둘 이상 마련되어 상기 바디의 두께 방향으로 적층되고, 상기 둘 이상의 기판 상에 각각 형성된 코일 패턴은 직렬 또는 병렬 연결된 칩 소자.
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