KR102029586B1

KR102029586B1 - 코일 전자부품

Info

Publication number: KR102029586B1
Application number: KR1020180060333A
Authority: KR
Inventors: 봉강욱; 문병철; 김범석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2019-10-07
Also published as: US20190362886A1; CN110544574B; US11139108B2; CN110544574A

Abstract

본 개시는 지지 부재, 상기 지지 부재에 의해 지지되는 내부 코일, 및 상기 지지 부재와 상기 내부 코일을 봉합하는 봉합재를 포함하는 바디와 상기 바디의 외부면 상에 배치되어 상기 내부 코일과 연결되는 외부전극을 포함한다. 상기 내부 코일은 복수의 코일 패턴을 포함하며, 상기 복수의 코일 패턴의 각각은 상기 지지 부재와 접하는 하부 코일 패턴과 상기 하부 코일 패턴 상의 상부 코일 패턴을 포함하며, 상기 하부 코일 패턴의 선폭과 두께는 내부 코일의 권취 방향을 따라 일정하며,상기 상부 코일 패턴의 선폭과 두께는 내부 코일의 권취 방향을 따라 증가한다.

Description

코일 전자부품 {COIL ELECTRONIC COMPONENT}

본 개시는 코일 전자부품에 관한 것이며, 구체적으로, 박막형 파워 인덕터에 관한 것이다.

스마트폰이나 태블릿 PC 등 휴대 기기의 고성능화에 따라 디스플레이되는 화면이 커지면서 AP의 속도가 빨라지고, 듀얼 또는 쿼드 코어가 사용되는 등 전력 사용이 늘어남에 따라 DC-DC 컨버터나 노이즈 필터 등에 주로 사용되는 박막형 인덕터는 고인덕턴스 및 저직류저항을 구현하는 것이 요구된다.

코일로부터 발생하는 자속은 코일 내부에서 외부로 형성되는데, 코일 높이를 모두 동일하게 할 경우, 내부에서 외부로 나가는 최내측 코일 주변에서 자속의 NECK 현상이 발생하며, 이를 개선할 것이 요구된다.

한국 특허공개공보 제10-1999-0066108 호

본 개시가 해결하고자 하는 여러 과제 중 하나는 최내측 코일 주변에서 주로 발생하는 자속의 NECK 현상을 개선한 코일 전자부품을 제공하는 것이다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 지지 부재, 상기 지지 부재에 의해 지지되는 내부 코일, 및 상기 지지 부재와 상기 내부 코일을 봉합하는 봉합재를 포함하는 바디와, 상기 바디의 외부면 상에 배치되어 상기 내부 코일과 연결되는 외부전극을 포함하고, 상기 내부 코일은 복수의 코일 패턴을 포함하며, 상기 복수의 코일 패턴의 각각은 상기 지지 부재와 접하는 하부 코일 패턴과 상기 하부 코일 패턴 상의 상부 코일 패턴을 포함하며, 상기 하부 코일 패턴의 선폭과 두께는 내부 코일의 권취 방향을 따라 일정하며, 상기 상부 코일 패턴의 선폭과 두께는 내부 코일의 권취 방향을 따라 증가한다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 상부 코일 패턴의 단면과 상기 하부 코일 패턴의 단면은 직사각형 형상이다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 하부 코일 패턴은 시드층과 도금층을 포함한다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 시드층의 선폭은 상기 도금층의 선폭과 동일하다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 내부 코일의 표면에는 절연층이 더 배치된다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 상부 코일 패턴의 선폭은 그 아래 배치되는 하부 코일 패턴의 선폭보다 작거나 동일하다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 지지 부재는 관통홀과 이와 이격된 비아홀을 포함한다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 관통홀은 상기 봉합재로 충진된다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 내부 코일은 상기 지지 부재의 일면 상의 제1 코일과 상기 지지 부재의 타면 상의 제2 코일을 포함한다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품에 따르면, 상기 제1 및 제2 코일은 상기 지지 부재를 중심으로 대칭이다.

본 개시의 여러 효과 중 하나는 코일의 종횡비를 증가시키며, 코일로부터 발생되는 자속의 흐름을 원활히 하여 고 인덕턴스, 저 직류저항의 요구를 만족하는 코일 전자부품을 제공하는 것이다.

도1 은 본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품의 개략적인 사시도이다.
도2 는 도1 의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도3 은 도1 의 코일 전자부품을 제조하는 제조공정의 일 예를 나타낸다.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 개시의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 개시를 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품 및 그 제조방법을 설명하되, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도1 은 본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품 (100) 의 개략적인 사시도이고, 도2 는 도1 의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.

도1 및 도2 를 참고하면, 코일 전자부품 (100) 은 바디 (1) 와 외부전극 (2) 을 포함한다.

상기 바디 (1) 는 두께 (T) 방향으로 서로 마주하는 상면 및 하면, 길이 (L) 방향으로 서로 마주하는 제1 단면 및 제2 단면, 폭 (W) 방향으로 서로 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하여 육면체 형상을 가진다.

상기 바디의 외관을 결정하는 봉합재 (11) 는 자성 특성을 가지는 물질을 포함한다. 구체적으로, 페라이트 입자나 금속 자성 입자를 수지에 분산시킨 형태로 구성할 수 있는데, 상기 금속 자성 입자는 니켈 (Ni), 알루미늄 (Al), 철 (Fe)등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 봉합재에 의해 지지 부재 (13) 와 내부 코일 (12) 이 봉합된다. 상기 지지 부재 (13) 는 내부 코일 (12) 을 지지하고, 내부 코일을 형성하기 용이하게 하는 기능을 한다. 상기 지지 부재는 절연 특성을 가지는 재질을 포함하는 것이 바람직한데, 상기 지지 부재는 공지의 CCL 기판을 사용할 수 있으며, 당업자가 필요에 의해 PID 수지, ABF 필름 등을 사용할 수 있다.

상기 내부 코일의 표면 상에는 상기 봉합재 내 자성 물질 간의 쇼트를 방지하기 위한 절연층 (14) 이 형성되며, 절연 특성과 성형성이 우수한 절연 수지의 경우, 제한없이 사용될 수 있다.

상기 지지 부재 (13) 의 중앙에는 관통홀 (H) 이 형성되며 상기 관통홀의 내부에 봉합재가 충진됨으로써, 내부 코일로부터 발생되는 자속의 흐름을 원활하게 하며 코일 전자부품의 투자율을 개선시킬 수 있다. 상기 관통홀과 이격되어서는 비아홀이 형성되는데, 상기 비아홀은 내부 코일 중 상기 지지 부재의 일면 상에 형성되는 제1 코일 (121) 과 상기 지지 부재의 타면 상에 형성되는 제2 코일 (122) 을 서로 연결하는 비아 (123) 를 위한 공간이다. 그래서, 상기 비아홀은 전도성 물질에 의해 충진된다.

상기 내부 코일은 상기 지지 부재의 일면 상의 제1 코일과 상기 지지 부재의 타면 상의 제2 코일을 포함한다. 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 상기 지지 부재를 기준으로 서로 대칭으로 구성된다. 따라서, 상기 제1 코일에 관한 내용은 상기 제2 코일에 관한 내용으로도 그대로 적용될 수 있기 때문에, 설명의 편의를 위하여 제1 코일에 관해서만 설명하며, 제2 코일에 관한 별도의 설명은 생략한다.

상기 제1 코일 (121) 은 복수의 코일 패턴 (1211, 1212) 을 포함하는데 각각의 코일 패턴들은 서로 연결되어, 코일 전자부품의 상면에서 바라보았을 때 복수 횟수로 권취된 스파이럴 형상을 가진다.

상기 제1 코일의 상기 복수의 코일 패턴의 각각은 하부 코일 패턴 (1211a, 1212a) 및 상부 코일 패턴 (1211b,1212b)을 포함한다.

상기 하부 코일 패턴 상에 상기 상부 코일 패턴이 배치되는 것이다. 이 때, 상기 하부 코일 패턴의 선폭 및 두께는 내부 코일의 권취 방향을 따라 실질적으로 일정하게 유지된다. 또한, 상기 하부 코일 패턴의 단면 형상은 실질적으로 직사각형이다. 상기 하부 코일 패턴은 적어도 2층으로 이루어지는데, 적어도 2 층 중 지지 부재와 직접 맞닿으며 코일 패턴의 기본층으로 작용하는 층은 시드층 (1211c, 1212c) 이다. 상기 시드층은 얇은 전도층이며 그 두께는 대략 2㎛이상 10㎛이하인 것이 바람직하다. 상기 시드층 위로는 도금층 (1211d, 1212d) 이 배치되는데, 상기 도금층의 선폭은 상기 시드층의 선폭과 실질적으로 동일하다. 상기 시드층 및 상기 도금층 이외에 하부 코일 패턴은 추가의 도금층 (미도시) 을 포함할 수 있으며, 이는 당업자가 필요에 따라 적절히 설계 변경할 수 있다.

상기 하부 코일 패턴에 의해 기본적인 내부 코일의 종횡비가 확보될 수 있다. 상기 하부 코일 패턴의 상면에 상부 코일 패턴이 더 성장되기 때문에, 상기 하부 코일의 두께는 상기 내부 코일의 최종 두께에 비해 낮은 것이 일반적이다.

상기 하부 코일 패턴 상에 형성되는 상부 코일 패턴 (1211b,1212b) 을 살펴보면, 제1 상부 코일 패턴 (1211b) 의 선폭 (w1) 및 두께 (t1) 은 제2 상부 코일 패턴 (1212b) 의 선폭 (w2) 및 두께 (t2) 과 상이하다. 상기 제1 상부 코일 패턴은 코일의 코어 중심에 가까운 코일 패턴이며 상기 제2 상부 코일 패턴은 그와 인접하며 바디와 가까운 코일 패턴으로 정의된다. 상기 제1 상부 코일 패턴 (1211b) 의 두께 (t1)가 상기 제2 상부 코일 패턴 (1212b) 의 두께 (t2) 에 비하여 얇기 때문에, 최내측 코일 패턴 주변에서 발생되는 자속 neck 현상이 개선될 수 있다.

한편, 상기 제1 상부 코일 패턴의 선폭 (w1) 도 상기 제2 상부 코일 패턴의 선폭 (w2) 에 비하여 얇다. 상기 제1 상부 코일 패턴의 선폭을 상기 제2 상부 코일 패턴에 비하여 얇게 하기 때문에, 상기 제1 및 제2 상부 코일 패턴의 두께를 차별화하기 용이하다.

상기 내부 코일의 구조에 의할 경우, 하부 코일 패턴을 통해 내부 코일의 종횡비를 안정적으로 크게 증가하면서도, 상부 코일 패턴을 통해 내부 코일의 권취 방향을 따라 코일의 선폭과 두께가 차별화되도록 함으로써, 자속 neck 발생을 제거할 수 있다. 그 결과, 상기 코일 전자부품은 동일한 사이즈 조건의 코일 전자부품과 대비하여, 임피던스 특성 및 DC-bias 특성을 개선시킬 수 있다.

도3 은 도1 및 도2 에 설명된 코일 부품 (100) 을 제조하는 일 제조공정을 나타내는데, 상기 코일 부품 (100)이 도3 에 설명된 제조공정에 의해서만 제조되어야 하는 것은 아니다.

도3(a) 를 참조하면, 비아홀 (v)이 가공된 지지 부재 (13) 가 준비된다. 상기 지지 부재의 두께는 5㎛ 이상 60㎛ 이하의 범위 내에서 당업자가 필요에 따라 적절히 조절할 수 있다.

도3(b) 를 참조하면, 상기 비아홀의 측면도 모두 감싸는 씨드층 (1211c, 1212c) 이 형성된다. 상기 씨드층을 형성하는 방식은 제한되지 않으며, 스퍼터링 공정이나 화학동도금 방식 등 당업자의 설계에 적절한 씨드층 형성 방식을 선택할 수 있다.

도3(c) 를 참조하면, 패터닝된 제1 드라이 필름 (31) 을 적층한다. 상기 패터닝된 제1 드라이 필름은 복수의 개구부 (h) 를 포함하며, 각각의 개구부의 선폭은 실질적으로 동일하다.

다음, 도3(d) 를 참조하면, 상기 제1 드라이 필름 (31) 의 개구부 (h) 내부로 하부 코일 패턴 중 도금층 (1211d, 1212d) 을 충진한다. 통상적인 전해 도금 또는 무전해 도금을 제한없이 활용할 수 있으며, 상기 도금층은 미리 마련된 개구부를 충진하기 때문에 단면의 형상이 직사각형이며 그 선폭과 두께가 균일하게 유지될 수 있다.

도3(e) 를 참조하면, 상기 제1 드라이 필름 상에 추가의 제2 드라이 필름(32) 을 적층한다. 상기 제2 드라이 필름도 패터닝되어 개구부 (h1, h2) 를 포함하는데, 상기 개구부 (h1, h2) 각각의 선폭이 상이하다. 구체적으로 최내측 코일 패턴을 형성하는 개구부 (h1) 의 선폭은 그와 인접한 코일 패턴을 형성하는 개구부 (h2) 의 선폭에 비하여 좁다. 이러한 방식으로 내부 코일의 권취 방향을 따라 상부 코일 패턴의 선폭을 점차 증가시키도록 한다.

도3(f) 를 참조하면, 상기 제2 드라이 필름의 개구부 (h1, h2) 내부를 충진하는 상부 코일 패턴을 형성한다. 상기 개구부 (h1, h2) 의 선폭이 내부 코일의 권취 방향을 따라 증가하였기 때문에, 그 내부를 충진하는 상부 코일 패턴의 선폭도 내부 코일의 권취 방향을 따라 증가한다.

연이어, 도3(g) 를 참조하면, 상기 제1 및 제2 드라이 필름 (31, 32), 상기 제1 드라이 필름 아래 배치된 씨드층을 제거하고, 지지 부재의 중앙에 해당하는 부분에 관통홀 (H) 을 형성한다.

상기 제1 및 제2 드라이 필름 (31, 32) 을 제거하는 방법엔 제한이 없고, 해당 드라이 필름을 용이하게 에칭할 수 있는 화학용액을 사용하는 화학적 제거 방식이나 기계적 제거 방식이 제한없이 활용될 수 있다.

상기 제1 드라이 필름 아래 배치된 씨드층을 제거하는 것은 서로 인접한 코일 패턴 간의 쇼트를 방지하기 위한 것이다. 상기 씨드층을 제거하는 방식은 씨드층을 구성하는 재질에 따라 적절히 설정될 수 있으며, 예를 들어, 레이져를 통해 제거하거나 화학적 에칭을 사용할 수 있다.

또한, 상기 지지 부재의 관통홀 (H) 을 형성하는 방식은 드릴이나 레이져가 활용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

다음, 도3(h) 는 형성된 내부 코일의 표면에 절연층을 형성하는 공정이며, 상기 절연층에 의해 내부 코일과 이후 충진되는 봉합재 간의 쇼트가 발생될 수 있다. 상기 절연층을 형성하는 공정은 공지의 화학기상증착 (CVD) 이 활용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

마지막으로, 도3(i) 는 코일 전자부품을 형성하기 위한 마무리 공정이며, 이 공정 중 봉합재가 충진되고, 바디 절연이 형성되며, 내부 코일의 인출부와 연결되는 외부전극이 형성된다.

상기의 설명을 제외하고 상술한 본 개시의 일 예에 따른 코일 전자부품의 특징과 중복되는 설명은 여기서 생략하도록 한다.

본 개시는 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 개시의 범위에 속한다고 할 것이다.

한편, 본 개시에서 사용된 "일 예"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일 예들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일예에서 설명된 사항이 다른 일예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

한편, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

100: 코일 전자부품
1: 바디
11: 봉합재
13: 지지 부재
12: 내부 코일
2: 외부전극

Claims

지지 부재, 상기 지지 부재에 의해 지지되는 내부 코일, 및 상기 지지 부재와 상기 내부 코일을 봉합하는 봉합재를 포함하는 바디; 및
상기 바디의 외부면 상에 배치되어 상기 내부 코일과 연결되는 외부전극; 을 포함하고,
상기 내부 코일은 복수의 코일 패턴을 포함하며,
상기 복수의 코일 패턴의 각각은 상기 지지 부재와 접하는 하부 코일 패턴과 상기 하부 코일 패턴 상의 상부 코일 패턴을 포함하며,
상기 하부 코일 패턴의 선폭과 두께는 내부 코일의 권취 방향을 따라 일정하며,
상기 상부 코일 패턴의 선폭과 두께는 내부 코일의 권취 방향을 따라 증가하는, 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 상부 코일 패턴의 단면과 상기 하부 코일 패턴의 단면은 직사각형 형상인, 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 하부 코일 패턴은 시드층과 도금층을 포함하는, 코일 전자부품.
제3항에 있어서,
상기 시드층의 선폭은 상기 도금층의 선폭과 동일한, 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 내부 코일의 표면에는 절연층이 더 배치되는, 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 상부 코일 패턴의 선폭은 그 아래 배치되는 하부 코일 패턴의 선폭보다 작거나 동일한, 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 지지 부재는 관통홀과 이와 이격된 비아홀을 포함하는, 코일 전자부품.
제7항에 있어서,
상기 관통홀은 상기 봉합재로 충진된, 코일 전자부품.
제1항에 있어서,
상기 내부 코일은 상기 지지 부재의 일면 상의 제1 코일과 상기 지지 부재의 타면 상의 제2 코일을 포함하는, 코일 전자부품.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 코일은 상기 지지 부재를 중심으로 대칭인, 코일 전자부품.