JP6460211B2 - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、コイル部品に関する。
コイル部品の一つであるインダクターは、抵抗、キャパシターとともに電子回路を成し、ノイズを除去する代表的な受動素子である。例えば、パワーインダクターは、大電流が流れる電源回路またはコンバーター回路などに用いられることができる。
一方、コイル部品としては、製造方法が比較的に簡単な巻線型のものが多く適用されている。しかしながら、かかる巻線型コイル部品を製作する際にコイルの偏りが発生する場合、コイルが外部に露出するなどによって、外観不良や特性不良が引き起こされる。
本発明の様々な目的のうちの１つは、小型のコイル部品を製造する際にもコイルを安定して実装することができ、大量生産が容易なコイル部品、及びそれを製造する方法を提供することにある。
本発明により提案される様々な解決手段のうちの１つは、巻線コイルの外周縁に沿って複数個のガイド部材を互いに離隔して配置することである。
例えば、本発明の一実施形態によるコイル部品は、内部に巻線コイル及び複数個のガイド部材が配置された本体を含み、上記複数個のガイド部材は、上記巻線コイルの外周縁に沿って互いに離隔して配置され、上記複数個のガイド部材のそれぞれは、上記本体の外部に露出する露出面を有することができる。
また、本発明の一実施形態によるコイル部品の製造方法は、巻線コイルの両端が載置される支持部材、及び巻線コイルの動きを抑える複数個のガイド部材を含むフレームを準備する段階と、上記支持部材上に上記巻線コイルの両端を載置させる段階と、上記巻線コイル及び上記複数個のガイド部材のそれぞれの少なくとも一部が埋め込まれるように本体を形成する段階と、を含むことができる。
本発明の様々な効果のうちの１つは、コイル部品を小型化する際にも巻線コイルを安定して実装することができ、これにより、生産性に優れるという利点があることである。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（または強調表示や簡略化表示）がされることがある。
以下では、本発明の一実施形態によるコイル部品を説明するにあたり、便宜上、パワーインダクター（Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｄｕｃｔｏｒ）を一例として説明するが、必ずしもこれに制限されるものではなく、本発明の内容が他の様々な用途のコイル部品にも適用され得ることは言うまでもない。他の様々な用途のコイル部品の例としては、高周波インダクター（Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｎｄｕｃｔｏｒ）、コモンモードフィルター（Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｏｄｅ Ｆｉｌｔｅｒ）、通常のビーズ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｂｅａｄ）、高周波用ビーズ（ＧＨｚ Ｂｅａｄ）などが挙げられる。
図１は本発明の一実施形態によるコイル部品の斜視図である。
図１を基準として、下記の説明において、「長さ」方向は図１の「Ｌ」方向、「幅」方向は「Ｗ」方向、「厚さ」方向は「Ｔ」方向と定義されることができる。
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるコイル部品１００は、本体１０と、本体１０の内部に配置された巻線コイル（不図示）と、本体１０の外部に配置された外部電極３０と、を含んで構成されることができる。
本体１０はコイル部品１００の外観を成す。本体１０は、長さ方向に対向する両端面、幅方向に対向する両側面、及び厚さ方向に対向する上面及び下面で構成される、ほぼ六面体形状であることができるが、これに限定されるものではない。
本体１０は磁性物質を含むことができる。磁性物質としては、磁性の性質を有するものであれば特に限定されず、例えば、純鉄粉末、Ｆｅ−Ｓｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ系合金粉末、Ｆｅ−Ｃｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金粉末、Ｆｅ−Ｃｒ系合金粉末、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金粉末、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系合金粉末、またはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系合金粉末などのＦｅ合金類、Ｆｅ系非晶質、Ｃｏ系非晶質などの非晶質合金類、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｍｎ−Ｓｒ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどのスピネル型フェライト類、Ｂａ−Ｚｎ系フェライト、Ｂａ−Ｍｇ系フェライト、Ｂａ−Ｎｉ系フェライト、Ｂａ−Ｃｏ系フェライト、Ｂａ−Ｎｉ−Ｃｏ系フェライトなどの六方晶型フェライト類、Ｙ系フェライトなどのガーネット型フェライト類が挙げられる。
磁性物質は、金属磁性体粉末及び樹脂混合物を含むものであることができる。金属磁性体粉末は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、またはシリコン（Ｓｉ）を主成分として含み、例えば、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）−シリコン（Ｓｉ）などを含むことができるが、これに限定されるものではない。樹脂は、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）などを単独でまたは混合して含むことができるが、これに限定されるものではない。金属磁性体粉末は、２つ以上の平均粒径（Ｄ１、Ｄ２）を有する金属磁性体粉末が充填されたものであってもよい。この場合、互いに異なるサイズを有する二峰性（ｂｉｍｏｄａｌ）の金属磁性体粉末を用いて圧着することで、磁性体樹脂複合体を完全に充填することができ、充填率を高めることができる。
本体１０は、金属磁性体粉末及び樹脂混合物を含む磁性体樹脂複合体がシート状に成形された後、巻線コイル２０の上部及び下部に圧着及び硬化されることで形成されたものであることができるが、必ずしもこれに制限されるものではない。この際、磁性体シートの積層方向は、コイル部品の実装面に対して垂直である。ここで、垂直であるとは、完全に９０°である場合だけでなく、略９０°である場合、すなわち、６０〜１２０°程度である場合を含む概念である。
外部電極３０は、コイル部品１００が回路基板などに実装される際に、コイル部品１００を回路基板などと電気的に連結させる役割などを果たすものである。外部電極３０は、巻線コイル２０の一対の引出部２０ａ、２０ｂとそれぞれ接続される第１及び第２外部電極３１、３２を含むことができる。
外部電極３０は、電気伝導性に優れた金属を含んで形成され、例えば、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、スズ（Ｓｎ）の単独またはこれらの合金などで形成されることができる。
図２は図１のコイル部品の巻線コイルが見えるように示した斜視図である。
図２を参照すると、本体１０の内部には、巻線コイル２０と、複数個のガイド部材５０と、が配置されている。
巻線コイル２０は、コイルから発現される特性により電子機器内で様々な機能を担うものであって、例えば、コイル部品１００がパワーインダクターである場合、巻線コイル２０は、電気を磁場形態で貯蔵して出力電圧を維持し、電源を安定させる役割などを果たすことができる。
巻線コイル２０は、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）などの金属線で形成され、本体１０の外部に露出する一対の引出部２０ａ、２０ｂを含むことができる。一方、図２には、一対の引出部２０ａ、２０ｂが本体１０の両端面にそれぞれ露出することを示したが、必ずしもこれに制限されるものではない。
巻線コイル２０は、単線に限定されず、撚り線や２本以上の線からなってもよい。また、巻線コイル２０は、その断面形状が円形に限定されず、四角形など公知の様々な断面形状を有してもよい。
巻線コイル２０は絶縁層（不図示）によって被覆されていることができる。これにより、巻線コイル２０とその他の構成要素との間の絶縁性を確保することができる。
ガイド部材５０は、コイル部品１００を製作する際に、巻線コイル２０の動きを抑える役割を果たす。ガイド部材５０は複数個備えられ、この複数個のガイド部材５０は、巻線コイル２０の外周縁に沿って互いに離隔して配置される。本発明では、このように複数個のガイド部材５０が巻線コイル２０の外周縁に沿って互いに離隔して配置されることで、コイル部品を製作する際に巻線コイルが偏ることを最小化することができる。これにより、巻線コイルが外部に露出するなどの問題を効果的に防止することができる。さらに、コイル部品の小型化によるダイシングマージンの限界を克服することが可能となる。
後述のように、本発明のコイル部品１００はフレームを用いて製作されるが、この際、複数個のガイド部材５０のそれぞれは、本体１０の外部に露出する露出面を有するようになる。このような露出面は切断面からなることができる。ガイド部材５０の体積が増加するほど、磁性体領域の損失に起因する容量低下が引き起こされるが、本発明では、フレームを用いてコイル部品を製作することで、ガイド部材５０の体積を最小化することができる。これにより、容量低下を最小化することができる利点がある。
複数個のガイド部材５０のそれぞれは、巻線コイル２０の外周面と公差なしに直接接触するように設計されることができ、この場合、巻線コイルの動きを完璧に抑えることができるという利点がある。但し、この場合、製作の容易性がやや低下する。
そこで、設計時に、複数個のガイド部材５０が巻線コイル２０の外周縁と一定の公差を有するように、すなわち、巻線コイルの動きが発生しても、複数個のガイド部材５０の少なくとも一部は巻線コイル２０と接触しないように設計されることができる。この場合、コイル部品を容易に製作することができるという利点を有する。
ガイド部材５０の個数は特に限定されないが、例えば、４個〜１６個であることができる。ガイド部材５０の個数が４個未満である場合、コイル部品の製作過程で巻線コイル２０が本体１０の一側面に露出する恐れがある反面、１６個を超える場合、磁性体領域の損失に起因する容量低下が発生し得る。
ガイド部材５０の幅ｗは特に限定されないが、例えば、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであることができる。ガイド部材５０の幅ｗが０．０３ｍｍ未満である場合、巻線コイル２０に適切な剛性を付与することが困難である反面、０．３ｍｍを超える場合、磁性体領域の損失に起因する容量低下が発生し得る。
ガイド部材５０の厚さｔは特に限定されないが、例えば、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍであることができる。ガイド部材５０の厚さｔが０．０３ｍｍ未満である場合、巻線コイル２０に適切な剛性を付与することが困難である反面、０．３ｍｍを超える場合、磁性体領域の損失に起因する容量低下が発生し得る。
ガイド部材５０の材料は、コイル部品１００の製作過程で巻線コイル２０に適切な剛性を付与できるものであれば特に限定されず、例えば、ガイド部材５０は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）の単独またはこれらの合金などの金属材料、フェノール系樹脂などのＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）材料、またはセラミック材料からなることができる。
図３（ａ）から（ｅ）は、ガイド部材の様々な変形例を示した図である。図３（ａ）から（ｅ）から分かるように、本発明では、ガイド部材５０の具体的な形状、位置が特に限定されない。
図４から図７は、図１のコイル部品を製造する工程を順に示した図である。以下、上述の内容と重複される説明は省略し、コイル部品の概略的な製造工程のそれぞれの段階について説明する。
図４を参照すると、巻線コイルの両端が載置される支持部材５２と、巻線コイルの動きを抑える複数個のガイド部材５０と、を含むフレーム５４を準備する。
フレーム５４を構成する支持部材５２とガイド部材５０は一体に形成されていることができ、この場合、コイル部品１００の製作過程で巻線コイル２０の動きによりガイド部材５０が加圧されても、ガイド部材５０の変位が起こらないという利点がある。但し、必ずしもこれに制限されるものではなく、それらが接着剤などによって単純結合されていてもよい。
フレーム５４の材料は、コイル部品１００の製造過程で巻線コイル２０に適切な剛性を付与できるものであれば特に限定されず、例えば、フレーム５４は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）の単独またはこれらの合金などの金属材料、フェノール系樹脂などのＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）材料、またはセラミック材料からなることができる。
図５を参照すると、支持部材５２上に巻線コイル２０の両端を載置させる。この際、複数個のガイド部材５０が巻線コイル２０の外周縁に沿って互いに離隔して配置される。
図５に示されたように、本発明では、複数のフレーム５４に複数の巻線コイル２０をそれぞれ載せることができ、大量生産が容易であるという利点を有する。
図面には示していないが、載置工程の後には、巻線コイル２０の両端を粘着フィルムによって支持部材５２に固定させる工程を行うことができる。この場合、後述の本体形成段階で巻線コイル２０の動きが発生することを最小化することができる。
次に、巻線コイル２０及び複数個のガイド部材５０のそれぞれの少なくとも一部が埋め込まれるように本体を形成する。
図６を参照すると、第１磁性体シート１０−１を巻線コイル２０の一面に圧着することができる。第１磁性体シート１０−１は、磁性体樹脂複合体をシート状に成形したものであり、半硬化状態で圧着することができる。磁性体樹脂複合体は、金属磁性体粉末及び樹脂混合物が混合されたものであることができる。この際、金属磁性体粉末は、Ｆｅ、ＣｒまたはＳｉを主成分として含み、樹脂混合物は、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＬＣＰ）などの単独または組合せであることができるが、これに限定されるものではない。第１磁性体シート１０−１の圧着により、巻線コイル２０のコア部など、コイル周辺の空間が磁性体樹脂複合体などのような磁性物質で充填されることができる。後続工程で硬化を経ると、所定の位置に配置された巻線コイル２０の位置ズレを防止し、シートの動きによるバー（Ｂａr）変形を制御することができる。
図７を参照すると、第２磁性体シート１０−２を巻線コイル２０の他面に圧着する。第２磁性体シート１０−２も、磁性体樹脂複合体をシート状に成形したものであり、半硬化状態で圧着することができる。後続工程で硬化を経ると、所定の位置に配置された巻線コイル２０の位置ズレを防止し、シートの動きによるバー（Ｂａr）変形を制御することができる。第１磁性体シート１０−１及び第２磁性体シート１０−２の硬化工程は同時に行ってもよく、個別に行ってもよい。
図８を参照すると、本体１０を支持部材５２から切断（Ｄｉｃｉｎｇ）する。切断は予め設計されたサイズに応じて行うことができ、その結果、個別コイル部品１００が提供される。切断は、切断設備を用いて個別コイル部品に切断してもよく、その他にも、ブレード（ｂｌａｄｅ）やレーザー（ｌａｓｅｒ）などのその他の切断方法を適用してもよい。切断（Ｄｉｃｉｎｇ）により、最終コイル部品１００には支持部材５２が残存しなくなり、ガイド部材５０の少なくとも一部のみが本体１０の内部に配置されて残存するようになる。
図面には示していないが、切断工程の後には、個別コイル部品１００の角を研磨するために研磨工程を行うことができる。研磨工程によりコイル部品１００の本体１０を丸い形状にすることができ、めっき防止のために、本体１０の表面に絶縁物質の印刷をさらに行うことができる。形成される絶縁層は、Ｓｉを含むガラス（ｇｌａｓｓ）系物質、絶縁樹脂、及びプラズマ（ｐｌａｓｍａ）のうち１つ以上を含むことができる。
さらに、めっき滲みを防止するために、切断された本体１０の表面の凹凸を最小化することで、めっき電流の印加時における電流集中を防ぐことができる。すなわち、本体１０は、金属磁性体粉末の切断により露出した面が、平坦化された半球状または球の一部分が切り出された形状を成し、表面が平らな構造に実現されることで、めっき電流の印加時における電流集中を防止することができる。
次に、支持部材から切断された本体１０の外部に、巻線コイルの引出部２０ａ、２０ｂとそれぞれ接続される第１及び第２外部電極３１、３２を形成する工程を行うことができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１０ 本体
１０−１ 第１磁性体シート
１０−２ 第２磁性体シート
２０ 巻線コイル
２０ａ、２０ｂ 一対の引出部
３０ 外部電極
３１、３２ 第１及び第２外部電極
５０ ガイド部材
５２ 支持部材
５４ フレーム
１００ コイル部品
１０−１ 第１磁性体シート
１０−２ 第２磁性体シート
２０ 巻線コイル
２０ａ、２０ｂ 一対の引出部
３０ 外部電極
３１、３２ 第１及び第２外部電極
５０ ガイド部材
５２ 支持部材
５４ フレーム
１００ コイル部品
Claims (27)
- 内部に巻線コイル及び複数個のガイド部材が配置された本体を含み、
前記複数個のガイド部材は、前記巻線コイルの外周縁に沿って互いに離隔して配置され、
前記複数個のガイド部材のそれぞれは、前記本体の外部に露出する露出面を有し、
前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つには貫通部が形成され前記貫通部内に前記本体の一部が配置される、コイル部品。 - 前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つは、一端および他端が前記本体の同じ面に露出している、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つは、一端および他端が前記本体の隣接する面に露出している、請求項１に記載のコイル部品。
- 前記露出面は切断面からなる、請求項１から３のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記複数個のガイド部材の少なくとも一部は前記巻線コイルと接触しない、請求項１から４のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記ガイド部材の個数が４個〜１６個である、請求項１から５のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記ガイド部材の幅が０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍである、請求項１から６のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記ガイド部材の厚さが０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍである、請求項１から７のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記ガイド部材は、金属材料、ＰＣＢ材料、またはセラミック材料からなる、請求項１から８のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記本体は、金属磁性体粉末及び樹脂混合物を含む磁性体樹脂複合体がシート状に成形された後、前記巻線コイルの上部及び下部に圧着及び硬化されることで形成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記本体の外部に配置され、前記巻線コイルの一対の引出部とそれぞれ接続される第１及び第２外部電極をさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 巻線コイルの両端が載置される支持部材、及び前記巻線コイルの動きを抑える複数個のガイド部材を含むフレームを準備する段階と、
前記支持部材上に前記巻線コイルの両端を載置させる段階と、
前記巻線コイル及び前記複数個のガイド部材のそれぞれの少なくとも一部が埋め込まれるように本体を形成する段階と、を含み、
前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つには貫通部が形成され前記貫通部内に前記本体の一部が配置される、コイル部品の製造方法。 - 前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つは、一端および他端が前記本体の同じ面に露出している、請求項１２に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つは、一端および他端が前記本体の隣接する面に露出している、請求項１２に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記支持部材と前記ガイド部材は一体に形成される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記複数個のガイド部材は、前記巻線コイルの外周縁に沿って互いに離隔して配置される、請求項１２から１５のいずれか一項に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記本体を形成する段階は、前記巻線コイルの上部及び下部に磁性体シートを圧着及び硬化することで形成することを含む、請求項１２から１６のいずれか一項に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記巻線コイルの両端を載置した後、前記磁性体シートを圧着する前に、
前記巻線コイルの両端を粘着フィルムによって前記支持部材に固定させる段階をさらに含む、請求項１７に記載のコイル部品の製造方法。 - 前記本体を前記支持部材から切断する段階をさらに含む、請求項１２から１８のいずれか一項に記載のコイル部品の製造方法。
- 前記支持部材から切断された本体の外部に、前記巻線コイルの引出部とそれぞれ接続される第１及び第２外部電極を形成する段階をさらに含む、請求項１９に記載のコイル部品の製造方法。
- 本体と、
前記本体の内部に配置される巻線コイルと、
前記本体の内部に配置され、それぞれが前記本体のそれぞれの側面まで延長される複数個のガイド部材と、を含み、
前記複数個のガイド部材は、少なくとも一つのガイド部材が前記本体の端面を基準に前記本体のそれぞれの側面と前記巻線コイルの間に配置される形態で構成され、
前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つには貫通部が形成され前記貫通部内に前記本体の一部が配置される、コイル部品。 - 前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つは、一端および他端が前記本体の同じ面に露出している、請求項２１に記載のコイル部品。
- 前記複数個のガイド部材のうち少なくとも一つは、一端および他端が前記本体の隣接する面に露出している、請求項２１に記載のコイル部品。
- 前記少なくとも一つのガイド部材は前記本体の内部において前記巻線コイルと接している、請求項２１から２３のいずれか一項に記載のコイル部品。
- それぞれのガイド部材は０．３ｍｍより小さい幅及び厚さを有する、請求項２１から２４のいずれか一項に記載のコイル部品。
- 前記コイル部品は内部に少なくとも４個のガイド部材を含む、請求項２１から２５のいずれか一項に記載のコイル部品。
- それぞれのガイド部材は前記巻線コイルから電気的に絶縁されている、請求項２１から２６のいずれか一項に記載のコイル部品。
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