JP6870804B2 - コイル部品 - Google Patents

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Description

本発明は、コイル部品に関するものである。
コイル部品の一つであるインダクタ(Inductor)は、抵抗、キャパシタとともに電子回路を成してノイズ(Noise)を除去する代表的な受動素子である。
このようなインダクタは、巻線型、積層型、薄膜型などに区分することができる。このうち、薄膜型インダクタの場合、比較的薄くするのに適しているため、最近、様々な分野で活用されている。
ところが、従来の薄膜型インダクタの場合は、絶縁基板上にコイル導体を形成するため、めっきによる電極形成及びL字状の電極構造への適用が制限され、その結果、製品の特性が劣化するという短所があった。
本発明の様々な目的の一つは、製品特性に優れたコイル部品を提供することにある。
本発明を通して提案する様々な解決手段の一つは、コイル基板の他面においてコイル基板の他面に形成されたコイル導体の引出部に対応する位置にダミーパッドを形成し、ビアを介して上記引出部と上記ダミーパッドを接続することである。
例えば、本発明の一実施形態によるコイル部品は、内部にコイル基板を含む本体と、上記コイル基板の一面及びこれに対向する他面にそれぞれ形成され、上記本体の第1面及び第2面にそれぞれ露出するように延在して形成された第1及び第2リード部を有する第1及び第2コイル導体と、上記コイル基板の他面において上記第1リード部に対応する位置に形成され、上記本体の第1面に露出する第1ダミーパッドと、上記第1リード部と上記第1ダミーパッドを電気的に接続する第1ビアと、を含むことができる。
本発明の様々な効果の一つとして、本発明の一実施形態によるコイル部品はインダクタンス特性及び直流抵抗特性に優れるという長所が挙げられる。
また、本発明の様々な効果の他の一つとして、本発明の一実施形態によるコイル部品は自己共振周波数(SRF、Self Resonance Frequency)特性に優れるという長所が挙げられる。
なお、本発明の様々な効果のさらに他の一つとして、本発明の一実施形態によるコイル部品は、電極部を形成する面を特定する必要がなく、コイル部品の実装面を本体10上の任意の面とすることができるため、製造工程において電極形成面を選ぶ必要が無いことで作業性が容易となるという長所が挙げられる。
本発明の様々且つ有意義な長所及び効果は上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でさらに容易に理解されることができる。
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に示すコイル部品のコイル導体が現れるように示す斜視図である。 (a)は図1に示すコイル部品をA−A'線に沿って切断した断面図であり、(b)は図1のコイル部品をB−B'線に沿って切断した断面図である。 (a)は本発明の他の実施形態によるコイル部品の切断断面図であり、(b)は本発明のさらに他の実施形態によるコイル部品の切断断面図である。 従来技術に基づく比較例によるコイル部品のインダクタンスを示すグラフである。 実施例1によるコイル部品のインダクタンスを示すグラフである。 実施例2によるコイル部品のインダクタンスを示すグラフである。
以下では、添付の図面を参照し、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サイズ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。
一方、本明細書で用いられる「一実施形態(one example)」という表現は、互いに同一の実施形態を意味せず、それぞれ互いに異なる固有の特徴を強調して説明するために提供されるものである。しかし、以下の説明で提示された実施形態は他の実施形態の特徴と結合して実現されることを排除しない。例えば、特定の実施形態で説明された事項が他の実施形態で説明されていなくても、他の実施形態でその事項と反対であるか、矛盾する説明がない限り、他の実施形態に関連する説明であると理解されることができる。
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。その一例として、便宜上インダクタを例に挙げて説明するが、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でき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、コモンモードフィルタ(Common Mode Filter)や、通常のビーズ(General Bead)、高周波用ビーズ(GHz Bead)などを挙げることができる。
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り、図2は図1に示すコイル部品のコイル導体が現れるように示す斜視図であり、図3(a)は図1に示すコイル部品をA−A'線に沿って切断した断面図であり、図3(b)は図1のコイル部品をB−B'線に沿って切断した断面図である。
図面を参照すると、本発明の一実施形態によるコイル部品100は、内部にコイル基板21を含む本体10と、コイル基板21の一面及びこれに対向する他面にそれぞれ形成された第1コイル導体22及び第2コイル導体23と、電極部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の外観を成す部材である。本体部10は、第1方向に対向する第1面S1及び第2面S2、第2方向に対向する第3面S3及び第4面S4、及び第3方向に対向する第5面S5及び第6面S6で構成されるおおむね六面体形状であってもよいが、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、磁性性質を有してい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基非晶質やCo基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、及びY系フェライトなどのガーネット型フェライト類を挙げることができる。
磁性物質は、金属磁性体粉末と樹脂混合物を含むものであってもよい。金属磁性体粉末は、鉄(Fe)、クロム(Cr)、またはシリコン(Si)を主成分として含むことができ、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D、D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のバイモーダル(bimodal)金属磁性体粉末を用いて圧着することにより、磁性体樹脂複合体をいっぱいに満たすことができるため充填率を高めることができる。
本体10は、金属磁性体粉末と樹脂混合物を含む磁性体樹脂複合体をシート形態に成形して、第1及び第2コイル導体22、23の上部及び下部に圧着し硬化することで形成したものであってもよいが、必ずしもこれに制限されるものではない。この際、シート形態の磁性体樹脂複合体を積層する方向は、コイル部品の実装面に対して垂直となるようにすることができる。ここで、垂直であるとは、コイル部品の実装面に対して完全な90°を成す場合だけなく、約90°の角度を成す場合、すなわち、60〜120°程度の角度を成す場合を含む概念である。
コイル基板21は、本体10の内部に備えられて第1コイル導体22及び第2コイル導体23を支持する役割を果たし、例えば、ポリプロピレングリコール(PPG)基板、フェライト基板、または金属系軟磁性基板などで形成することができる。この場合、コイル基板21の中央領域には、貫通孔を形成することができ、上記貫通孔には、本体を成す物質と同一の物質で充填して、コア部15を形成することができる。このようなコア部15は本体10の一部を構成する。
第1コイル導体22及び第2コイル導体23は、コイル基板21の一面及びこれに対向する他面にそれぞれ形成される。第1コイル導体22及び第2コイル導体23は、螺旋(spiral)状に形成することができ、コイル基板21を貫通する内部ビア28を介して互いに電気的に接続することができる。このような第1コイル導体22及び第2コイル導体23の最外側には、電極部30との電気的な接続のために本体10の外部に露出する第1及び第2引出部22a、23aが備えられ、第1及び第2引出部22a、23aは、本体10の第1面S1及び第2面S2にそれぞれ露出する。第1及び第2引出部22a、23aは、それぞれ、第1及び第2コイル22、23の最外側領域の一部を成す形態で、第1コイル導体22及び第2コイル23と一体に形成されることができる。
第1コイル導体22及び第2コイル導体23は、電気伝導性の高い金属などの物質で形成することができ、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)、またはこれらの合金などで形成することができる。この場合、薄膜形状に製造するための好ましい工程の例として電気めっき法を用いることができる。但し、同様の効果を奏することができるものであれば当技術分野で知られている他の工程を用いることもできる。
電極部30は、コイル部品を回路基板などに実装するとき、コイル部品を回路基板などと電気的に接続させる役割を果たす。
電極部30は、めっきによって形成することができる。この場合、厚さ調節が容易であるだけでなく、外部電極の厚さをより薄くすることができるため、本体10の体積を増加させることができ、インダクタンスや、直流抵抗特性、及び効率などを向上させることができるという長所がある。
電極部30は、伝導性物質を含んで形成することができ、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)、またはこれらの合金などで形成することができる。一方、電極部30をめっきによって形成する場合、電極部30は、ガラス(glass)成分と樹脂を含まなくてもよい。
図3(a)を参照すると、本発明の一実施形態によるコイル部品は、コイル基板21の他面において第1リード部22aに対応する位置に形成され、本体10の第1面に露出する第1ダミーパッド24を含む。このような第1ダミーパッド24は、コイル基板21を貫通する第1ビア25を介して第1リード部22aと電気的に接続される。
第1ダミーパッド24も、電気伝導性の高い金属などの物質で形成することができ、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)、またはこれらの合金などで形成することができる。また、第1ダミーパッド24を形成するのための好ましい工程の例として電気めっき法を用いることができる。但し、同様の効果を奏することができるものであれば当技術分野で知られている他の工程を用いることもできる。
上述のとおり、従来のコイル部品の場合、絶縁基板上にコイル導体を形成するため、絶縁基板が本体の表面に露出しており、その結果、めっきによる電極の形成が困難であった。そのため、一般に、導電性金属とエポキシ樹脂などの樹脂を含む伝導性樹脂ペーストを用いて電極部を形成してきた。この際、伝導性樹脂ペーストに含まれる導電性金属としては、比抵抗が低い銀(Ag)を主に使用してきたが、材料費が高いだけでなく、コイル導体との接触不良が頻繁に発生して、過度な接触抵抗の上昇の原因となってきた。さらに、2つのコイル導体がコイル基板の上部及び下部にそれぞれ形成されるため、L字状の電極構造への適用が制限され、本体の側部全面に渡って電極を形成するしかないため、コイル導体と電極部との間の寄生容量(Capacitance)成分が過剰になって、コイル部品の自己共振周波数(SRF、Self Resonance Frequency)特性が劣化するという短所があった。
一方、本発明の一実施形態では、コイル基板21の他面において第1リード部22aに対応する位置に第1ダミーパッド24を形成し、第1ビア25を介して第1ダミーパッド24を第1リード部22aと電気的に接続させた。これにより、本実施形態によるコイル部品は、電極部30を、コイル基板21を境界に本体10の一方の側にだけ選択的に形成することができ、その結果、めっきによる電極部の形成及びL字状の電極構造への適用が可能となる。
一実施形態によると、電極部30は、第1ダミーパッド24の少なくとも一部をカバーし、本体10の第1面S1及びこれに接続された第3面S3に延在して形成された第1電極31と、第2リード部23aの少なくとも一部をカバーし、本体10の第2面S2及びこれに接続された第3面S3に延在して形成された第2電極32と、を含むことができる。この際、第1面S1及び第2面S2は、本体10の側面を成しながら互いに対向するように配置され、第3面S3は、コイル部品の実装面として提供されることができる。
また、第1電極31において本体の第1面S1に形成された部分の長さHは、本体の第3面S3から第1ダミーパッド24までの長さd11よりは長く、本体の第3面S3からコイル基板21までの長さd12よりは短ければよく、第2電極32において本体の第2面S2に形成された部分の長さHは、本体の第3面S3から第2リード部23aまでの長さd21よりは長く、本体の第3面S3からコイル基板21までの長さd22よりは短ければよい。
なお、本体10の外面において第1及び第2電極31、32が形成されている領域を除いた領域には、絶縁層40が形成されることができる。この場合、第1リード部22aなどが外部に露出することを効果的に防止することができるだけでなく、電極部30が形成される領域を除いた領域にめっきの広がりが発生することを防止できるという長所がある。
図4(a)は本発明の他の実施形態によるコイル部品の切断断面図である。
図4(a)を参照すると、本発明の他の実施形態によるコイル部品は、コイル基板21の一面において第2リード部23aに対応する位置に形成され、本体10の第2面S2に露出する第2ダミーパッド26と、第2リード部23aと第2ダミーパッド26を電気的に接続する第2ビア27と、をさらに含む。
本実施形態によるコイル部品は、上下対称構造を有するため、電極部30を形成する面を本体10上の任意の面とすることができる。これにより、コイル部品の製造コストを削減するとともに、製造工程において電極形成面を選ぶ必要が無いことで作業時間を短縮することができるため、作業性が容易となるという長所がある。また、本実施形態によるコイル部品では、2つのコイル導体をコイル基板の上部及び下部にそれぞれ形成する必要がないため、コイル導体と電極部との間の寄生容量成分による自己共振周波数特性の劣化を抑制することができるという長所がある。
第2ダミーパッド26及び第2ビア27の構成を除き、上述した本発明の一実施形態によるコイル部品の構成と重複する構成は同様に適用することができる。
図4(b)は本発明のさらに他の実施形態によるコイル部品の切断断面図である。
図4(b)を参照すると、本発明のさらに他の実施形態によるコイル部品の電極部30は、第1ダミーパッド24の少なくとも一部をカバーし、本体10の第1面S1及びこれに接続された第3面S3に延在して形成された第1電極31と、第2リード部23aの少なくとも一部をカバーし、本体10の第2面S2及びこれに接続された第3面S3に延在して形成された第2電極32と、第1リード部22aの少なくとも一部をカバーし、本体10の第1面S1及びこれに接続された第4面S4に延在して形成された第3電極33と、第2ダミーパッド26の少なくとも一部をカバーし、本体10の第2面S2及びこれに接続された第4面S4に延在して形成された第4電極34と、をさらに含む。この際、第1面S1及び第2面S2は、本体10の側面を成しながら互いに対向するように配置され、第3面S3及び第4面S4は、上記本体の上下面を成しながら互いに対向するように配置され、第3面S3及び第4面S4のいずれかの面は、上記コイル部品の実装面として提供されることができる。
本実施形態の場合、電極部30も、上下対称構造を有するため、コイル部品を回路基板などに実装するとき、実装面を特定する必要がない。これにより、作業性が容易となるという長所がある。
電極部30の構成を除き、上述した本発明の他の実施形態によるコイル部品の構成と重複する構成は同様に適用することができる。
表1は、従来のコイル部品と本発明によるコイル部品の電気特性を比較して示したデータである。この際、従来のコイル部品と本発明によるコイル部品の本体の体積を同一に製作し、コイル基板の材質及び厚さ、コイル導体の材質、ターン数なども同一に製作した。但し、電極部の場合、従来のコイル部品は、銀(Ag)とエポキシ樹脂を含む伝導性樹脂ペーストを用いて本体の第1面及び第2面全面に渡って形成しており、本発明によるコイル部品の場合は、銅(Cu)めっきを用いてL字構造に形成した。一方、下記表1において、実施例1は、第1ダミーパッド24及び第1ビア25だけを有するコイル部品であり、実施例2は、第1及び第2ダミーパッド24、26と、第1及び第2ビア25、27と、を有するコイル部品に該当する。表1を参照すると、本発明によるコイル部品は、Rdcが約9%低減され、SRFが約20%以上改善したことが確認できる。
Figure 0006870804
図5は従来例によるコイル部品のインダクタンスを示すグラフであり、図6は実施例1によるコイル部品のインダクタンスを示すグラフであり、図7は実施例2によるコイル部品のインダクタンスを示すグラフである。
以上より、本発明のいくつかの実施形態によれば、インダクタンス特性及び直流抵抗特性に優れるコイル部品を、製造工程において短い作業時間で低コストかつ容易に製造することができる。
一方、本明細書において、第1、第2などの表現は、一つの構成要素と他の構成要素を区分するために用いられるもので、該当する構成要素の順序及び/または重要度などを限定しない。場合によっては、本発明の範囲を外れずに、第1構成要素は第2構成要素と命名されることができ、第2構成要素は第1構成要素と命名されることもできる。
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
15 コア部
21 コイル基板
22 第1コイル導体
22a 第1リード部
23 第2コイル導体
23a 第2リード部
24 第1ダミーパッド
25 第1ビア
26 第2ダミーパッド
27 第2ビア
28 内部ビア
30 電極部
31 第1電極
32 第2電極
33 第3電極
34 第4電極

Claims (15)

  1. 内部にコイル基板を含む本体と、
    前記コイル基板の一面及びこれに一の方向に対向する他面にそれぞれ形成され、前記本体の第1面及び第2面にそれぞれ露出するように延在して形成された第1及び第2リード部を有する第1及び第2コイル導体と、
    前記コイル基板の前記他面において前記第1リード部に対応する位置に形成され、前記本体の前記第1面に露出する第1ダミーパッドと、
    前記第1リード部と前記第1ダミーパッドを電気的に接続する第1ビアと、
    前記本体の前記第1面、前記第2面及びこれらと連結された第3面の少なくとも一部に形成された電極部と、を含み、
    前記電極部が前記第1面に形成された部分の前記一の方向における長さは、前記第3面から前記コイル基板までの前記一の方向における長さより短い、コイル部品。
  2. 前記電極部は、
    前記第1面で前記第1ダミーパッドの少なくとも一部をカバーし、記第3面に延在して形成された第1電極と、
    前記第2面で前記第2リード部の少なくとも一部をカバーし、記第3面に延在して形成された第2電極と、を含む、請求項1に記載のコイル部品。
  3. 前記第1面及び第2面は、前記本体の側面を成しながら互いに対向するように配置され、
    前記第3面は、前記コイル部品の実装面として提供される、請求項に記載のコイル部品。
  4. 前記第1及び第2電極において前記第1面及び第2面にそれぞれ形成された部分の長さは、前記第3面から前記第1ダミーパッドまたは第2リード部までの長さよりは長く、前記第3面から前記コイル基板までの長さよりは短い、請求項に記載のコイル部品。
  5. 前記本体の外面において前記第1及び第2電極が形成された領域を除いた領域に形成される絶縁層をさらに含む、請求項に記載のコイル部品。
  6. 前記コイル基板の一面において前記第2リード部に対応する位置に形成され、前記本体の第2面に露出する第2ダミーパッドと、
    前記第2リード部と前記第2ダミーパッドを電気的に接続する第2ビアと、
    をさらに含む、請求項から請求項の何れか一項に記載のコイル部品。
  7. 前記電極部は、
    前記第1面で前記第1ダミーパッドの少なくとも一部をカバーし記第3面に延在して形成された第1電極と、
    前記第2面で前記第2リード部の少なくとも一部をカバーし記第3面に延在して形成された第2電極と、
    前記第1面で前記第1リード部の少なくとも一部をカバーし前記第3面と対向する前記本体の第4面に延在して形成された第3電極と、
    前記第2面で前記第2ダミーパッドの少なくとも一部をカバーし記第4面に延在して形成された第4電極と、を含む、請求項に記載のコイル部品。
  8. 前記第1面及び第2面は、前記本体の側面を成しながら互いに対向するように配置され、
    前記第3面及び第4面は、前記本体の上下面を成しながら互いに対向するように配置され、
    前記第3面及び第4面のいずれか一つの面は前記コイル部品の実装面として提供される、請求項に記載のコイル部品。
  9. 前記第1及び第2電極において前記第1面及び第2面にそれぞれ形成された部分の長さは、前記第3面から前記第1ダミーパッドまたは第2リード部までの長さよりは長く、前記第3面から前記コイル基板までの長さよりは短く、
    前記第3及び第4電極において前記第1面及び第2面にそれぞれ形成された部分の長さは、前記第4面から前記第1リード部または第2ダミーパッドまでの長さよりは長く、前記第4面から前記コイル基板までの長さよりは短い、請求項に記載のコイル部品。
  10. 前記本体の外面において前記第1〜第4電極が形成された領域を除いた領域に形成される絶縁層をさらに含む、請求項に記載のコイル部品。
  11. 前記第1及び第2コイル導体は前記コイル基板を貫通する内部ビアを介して互いに接続される、請求項1から請求項10の何れか一項に記載のコイル部品。
  12. 前記本体は磁性物質を含む、請求項1から請求項11の何れか一項に記載のコイル部品。
  13. 前記コイル基板のコア領域には貫通孔が形成され、前記貫通孔は前記本体を成す物質と同一の物質で充填される、請求項1から請求項12の何れか一項に記載のコイル部品。
  14. 前記電極部はめっきによって形成される、請求項から請求項13の何れか一項に記載のコイル部品。
  15. 前記電極部は、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)、及びスズ(Sn)からなる群より選択された一つ以上を含む、請求項14に記載のコイル部品。
JP2017029112A 2016-07-27 2017-02-20 コイル部品 Active JP6870804B2 (ja)

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