KR102064073B1 - 인덕터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 복수의 코일 패턴이 배치된 복수의 절연층이 적층된 바디 및 상기 바디의 외측에 배치되는 제1 및 제2 외부 전극을 포함하며, 상기 복수의 코일 패턴은 코일 연결부를 통해 서로 연결되고, 상기 복수의 코일 패턴은 외측에 배치된 코일 패턴과 그 내부에 배치된 코일 패턴으로 구성되며, 상기 외측에 배치된 코일 패턴에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴은 상기 바디의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부를 포함하며, 상기 2개의 코일 연결부 사이의 공극부에 더미 전극 패턴이 더 배치된 인덕터를 제공한다.

Description

인덕터{INDUCTOR}
본 발명은 인덕터에 관한 것이다.
최근 스마트폰의 경우, 다대역(多帶域) LTE(Long Term Evolution)의 적용으로 인해 많은 주파수 대역의 신호를 사용한다. 이로 인해 고주파 인덕터가 신호의 송·수신 RF 시스템에서 임피던스 매칭 회로로 주로 사용되고 있다.
최근 고주파 인덕터는 소형화, 고용량화 하는 것이 요구되고 있다.
이와 같이 최근 고주파 인덕터는 초소형화 및 기존 용량 유지의 요구로 인하여 회로의 설계가 복잡해지고, 코일 패턴의 선폭 및 두께가 얇아지고 있는 추세이다.
한편, 고주파 인덕터는 복수의 절연층 상에 코일 패턴을 형성한 후 각 층을 적층하여 고온 및 고압에서 압착함으로써, 제작되고 있다.
그러나, 고주파 인덕터를 설계하는 과정에서, 코일 패턴 간에 공극부가 발생할 수 있으며, 상기와 같이 고온 및 고압에서 압착할 경우, 상기 공극부로 절연재가 충진되면서 코일 패턴의 함몰이 발생하는 문제가 있다.
이와 같이, 코일 패턴의 함몰이 발생할 경우 인덕터의 신뢰성 및 전기적 특성에 문제가 발생할 수 있으므로, 이에 대한 개선이 요구되는 실정이다.
한국 등록특허공보 제10-0869741호
본 발명의 일 목적 중 하나는, 코일 패턴의 함몰을 막아 신뢰성이 우수한 인덕터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 복수의 코일 패턴이 배치된 복수의 절연층이 적층된 바디 및 상기 바디의 외측에 배치되는 제1 및 제2 외부 전극을 포함하며, 상기 복수의 코일 패턴은 코일 연결부를 통해 서로 연결되고, 상기 복수의 코일 패턴은 외측에 배치된 코일 패턴과 그 내부에 배치된 코일 패턴으로 구성되며, 상기 외측에 배치된 코일 패턴에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴은 상기 바디의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부를 포함하며, 상기 2개의 코일 연결부 사이의 공극부에 더미 전극 패턴이 더 배치된 인덕터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일 패턴을 연결하는 코일 연결부 사이의 공극부에 더미 전극 패턴을 더 배치함으로써, 코일 패턴의 함몰을 막아 신뢰성이 우수한 인덕터를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터의 투시 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 인덕터의 투시 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 인덕터의 투시 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 I-I' 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 도 1의 코일 패턴 중 외측에 배치된 코일 패턴과 인접한 내부에 배치된 코일 패턴을 분리하여 도시한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
또한, 각 실시 예의 도면에 나타난 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
이하, 도면의 W, L, T는 각각 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향으로 정의될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터의 투시 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 인덕터의 투시 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 인덕터의 투시 정면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 I-I' 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 도 1의 코일 패턴 중 외측에 배치된 코일 패턴과 인접한 내부에 배치된 코일 패턴을 분리하여 도시한 사시도이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 복수의 코일 패턴(121a~121h)이 배치된 복수의 절연층(111)이 적층된 바디(101) 및 상기 바디(101)의 외측에 배치되는 제1 및 제2 외부 전극(181, 182)을 포함하며, 상기 복수의 코일 패턴(121a~121h)은 코일 연결부(132)를 통해 서로 연결되고, 상기 복수의 코일 패턴(121a~121h)은 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)과 그 내부에 배치된 코일 패턴(121b~121g)으로 구성되며, 상기 외측에 배치된 코일 패턴(121h)에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴(121g)은 상기 바디(101)의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부(132)를 포함하며, 상기 2개의 코일 연결부(132) 사이의 공극부(v)에 더미 전극 패턴(141)이 더 배치된 인덕터를 제공한다.
도 1 내지 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 인덕터(100)의 구조를 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터(100)의 바디(101)는 실장면에 수평한 제1 방향으로 복수의 절연층(111)이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 절연층(111)은 자성층 또는 유전층 일 수 있다.
절연층(111)이 유전층인 경우, 절연층(111)은 BaTiO3(티탄산바륨)계 세라믹 분말 등을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 BaTiO3계 세라믹 분말은 예를 들면 BaTiO3에 Ca(칼슘), Zr(지르코늄) 등이 일부 고용된 (Ba1 - xCax)TiO3, Ba(Ti1-yCay)O3, (Ba1-xCax)(Ti1-yZry)O3 또는 Ba(Ti1-yZry)O3 등이 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
절연층(111)이 자성층인 경우, 절연층(111)은 인덕터의 바디로 사용될 수 있는 물질 중 적절한 것을 선택할 수 있으며, 예컨대, 수지, 세라믹, 페라이트 등을 예로 들 수 있다. 본 실시예의 경우, 자성층은 감광성 절연재를 이용할 수 있으며, 이에 의하여 포토 리소그래피 공정을 통한 미세 패턴의 구현이 가능할 수 있다. 즉, 감광성 절연재로 자성층을 형성함으로써 코일 패턴, 코일 인출부(131) 및 코일 연결부(132, 133)를 미세하게 형성하여 인덕터(100)의 소형화 및 기능 향상에 기여할 수 있다. 이를 위하여 자성층에는 예컨대 감광성 유기물이나 감광성 수지가 포함될 수 있다. 이 외에 자성층에는 필러(Filler) 성분으로서 SiO2/Al2O3/BaSO4/Talc 등의 무기 성분이 더 포함될 수 있다.
바디(101)의 외측에는 제1 및 제2 외부전극(181, 182)이 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 외부전극(181, 182)은 바디(101)의 실장면에 배치될 수 있다. 실장면이란 인덕터가 인쇄회로기판에 실장될 때에 인쇄회로기판을 향하는 면을 의미한다.
외부전극(181, 182)은 인덕터(100)가 인쇄회로기판(PCB)에 실장 될 때, 인덕터(100)를 기판과 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다. 외부전극(181, 182)은 바디(101) 상에 제1 방향 및 실장면에 수평한 제2 방향의 가장자리에 서로 이격되어 배치된다. 외부전극(181, 182)은, 예를 들어, 전도성 수지층과, 상기 전도성 수지층 상에 형성된 도체층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전도성 수지층은 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 도전성 금속과 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 도체층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni)층과 주석(Sn)층이 순차로 형성될 수 있다.
상기 복수의 코일 패턴(121a~121h) 중 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)은 양단부가 코일 인출부(131)를 통해 상기 제1 및 제2 외부전극(181, 182)에 연결된 코일(120)을 형성할 수 있다.
상기 절연층(111)에는 코일 패턴(121a~121h)이 형성될 수 있다.
코일 패턴(121a~121h)은 인접하는 코일 패턴과 코일 연결부(132)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 나선형의 코일 패턴(121a~121h)이 코일 연결부(132)에 의해 연결되어 코일(120)을 형성한다. 코일(120)의 양단부는 코일 인출부(131)에 의해 각각 제1 및 제2 외부전극(181, 182)과 연결된다. 코일 연결부(132)는 코일 패턴(121a~121h) 사이의 연결성을 향상시키기 위하여 코일 패턴(121a~121h)에 비해 넓은 선폭을 가질 수 있으며, 절연층(111)을 관통하는 도전성 비아를 포함한다.
상기 코일 인출부(131)는 상기 바디(101)의 길이 방향 양측 단부로 노출되며, 기판 실장면인 하면으로도 노출될 수 있다. 이로 인하여, 상기 코일 인출부(131)는 상기 바디(101)의 길이-두께 방향 단면에서 L자 형상을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 절연층(111) 중 외부전극(181, 182)에 대응하는 위치에 더미 인출부(140)가 형성될 수 있다. 더미 인출부(140)는 외부전극(181, 182)과 바디(101) 사이의 밀착력을 향상시키는 역할을 수행하거나, 외부전극이 도금으로 형성되는 경우에는 브릿지(bridge) 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 더미 인출부(140)와 코일 인출부(131)는 비아 전극(142)에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 더미 인출부(140)는 내부에 배치된 코일 패턴(121b~121g)이 배치된 복수의 절연층(111) 상에 배치될 수 있다.
상기 더미 인출부(140)는 복수의 절연층 상에 상기 코일 인출부(131)와 동일한 형상의 패턴을 형성함으로써 상기 바디(101) 내에 포함될 수 있다.
상기 더미 인출부(140)는 비아 전극(142)를 통하여 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)과 연결될 수 있다.
즉, 상기 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)이 형성된 복수의 절연층과 상기 더미 인출부(140)가 형성된 복수의 절연층을 인접하여 적층함으로써, 본 발명의 일 실시형태에 따른 바디(101)를 구현할 수 있다.
상기 더미 인출부(140)가 형성된 복수의 절연층을 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)이 형성된 복수의 절연층과 인접하여 적층함으로써, 상기 바디(101)의 길이 방향 측면과 하면에 배치되는 외부전극(181, 182)과 더 많은 수의 금속 결합이 일어날 수 있어, 상기 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)과 외부 전극(181, 182) 사이의 접착력 및 전자 부품과 인쇄회로기판 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다.
코일 패턴(121a~121h), 코일 인출부(131), 더미 인출부(140) 및 코일 연결부(132)의 재질로는 도전성이 뛰어난 금속인 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다. 코일 패턴(121a~121h), 코일 인출부(131), 더미 인출부(140) 및 코일 연결부(132)는 도금법 또는 인쇄법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 인덕터(100)는, 절연층(111)에 코일 패턴(121a~121h), 코일 인출부(131), 더미 인출부(140) 및 코일 연결부(132) 등을 형성한 후에 절연층(111)을 실장면에 수평한 제1 방향으로 적층하여 제조되기 때문에 종래보다 용이하게 인덕터(100)를 제조할 수 있다. 또한, 코일 패턴(121a~121h)이 실장면에 수직하게 배치되기 때문에 실장기판에 의해 자속이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 인덕터(100)의 코일(120)은 제1 방향에서 투사시에 코일 패턴(121a~121h)들이 중첩되어 1회 이상의 코일 턴수를 가지는 코일 궤도를 형성하게 된다.
구체적으로, 제1 외부전극(181)과 제1 코일패턴(121a)이 코일 인출부(131)에 의해 연결되고, 이후 순차적으로 제1 내지 제8 코일패턴(121a~121h)이 코일 연결부(132)에 의해 연결된다.
제8 코일 패턴(121h)은 코일 인출부(131)에 의해 제2 외부전극(182)과 연결된다.
내부에 배치된 제2 내지 제7 코일 패턴(121b~121g)은 코일 인출부(131)와 연결되지 않고, 바디의 내부에서 코일 연결부(132)에 의해 서로 연결된다.
도 2를 참조하면, 상기 코일 패턴(121a~121h) 중 제1 및 제8 코일 패턴(121a, 121h)이 외측에 배치된 코일 패턴에 해당하고, 제2 내지 제7 코일 패턴(121b~121g)이 내부에 배치된 코일 패턴에 해당한다.
상기 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 코일 패턴(121a~121h)의 적층 방향 즉, 바디(101)의 폭 방향에서 바디의 양 측면에 인접하여 배치된 코일 패턴을 의미한다.
또한, 상기 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)인 제1 및 제8 코일 패턴(121a, 121h)은 상기 바디(101)의 양 측면 방향으로는 인접한 코일 패턴이 없으며, 내부 방향으로만 인접한 코일 패턴이 있는 것을 의미한다.
내부에 배치된 코일 패턴(121b~121g)은 상기 바디(101)의 폭 방향에서 바디의 양 측면에 인접하여 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)의 내부에 배치된 복수의 코일 패턴을 의미한다.
상기 외측에 배치된 코일 패턴(121a, 121h)과 인접한 내부에 배치된 코일 패턴(121b, 121g)은 서로 다른 패턴 형상을 갖는다.
즉, 외측에 배치된 코일 패턴인 제1 및 제8 코일 패턴(121a, 121g)에 인접한 제2 및 제7 코일 패턴(121b, 121g)은 제1 및 제8 코일 패턴(121a, 121g)의 형상과 다른 패턴 형상을 갖는다.
특히, 제8 코일 패턴(121g)에 인접한 제7 코일 패턴(121g)이 제8 코일 패턴(121g)의 형상과 다른 패턴 형상을 갖기 때문에, 상기 제7 코일 패턴(121g)과 상기 제8 코일 패턴(121g) 사이에 공극부(v)가 형성될 수 있다.
일반적으로, 고주파 인덕터는 복수의 절연층 상에 코일 패턴을 형성한 후 각 층을 적층하여 고온 및 고압에서 압착함으로써, 제작되고 있다.
그러나, 고주파 인덕터를 설계하는 과정에서, 상기와 같이 코일 패턴 간에 공극부가 발생할 수 있으며, 상기와 같이 고온 및 고압에서 압착할 경우, 상기 공극부로 절연재가 충진되면서 코일 패턴의 함몰이 발생하는 문제가 있다.
이와 같이, 코일 패턴의 함몰이 발생할 경우 인덕터의 신뢰성 및 전기적 특성에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 외측에 배치된 코일 패턴(121h)에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴(121g)은 상기 바디(101)의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부(132)를 포함하며, 상기 2개의 코일 연결부(132) 사이의 공극부(v)에 더미 전극 패턴(141)이 더 배치된다.
즉, 상기 외측에 배치된 제8 코일 패턴(121h)에 인접한 내부에 배치된 제7 코일 패턴(121g)은 상기 바디(101)의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부(132)를 포함하며, 상기 2개의 코일 연결부(132) 사이의 공극부(v)에 더미 전극 패턴(141)이 더 배치된다.
이와 같이, 상기 2개의 코일 연결부(132) 사이의 공극부(v)에 더미 전극 패턴(141)이 더 배치됨으로써, 코일 패턴의 함몰을 막아 신뢰성이 우수한 인덕터를 구현할 수 있다.
더미 전극 패턴(141)은 코일 패턴(121a~121h), 코일 인출부(131), 더미 인출부(140) 및 코일 연결부(132)와 유사한 재질로 배치될 수 있으며, 그 재질로는 도전성이 뛰어난 금속인 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다.
더미 전극 패턴(141)은 도금법 또는 인쇄법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 바디(101)의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부(132)를 포함하는, 상기 외측에 배치된 코일 패턴(121h)에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴(121g) 이외의 코일 패턴은 1개의 코일 연결부(132)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 외측에 배치된 제8 코일 패턴(121h)에 인접한 내부에 배치된 제7 코일 패턴(121g)을 제외한 제1 내지 제6 코일 패턴(121a~121f) 및 제8 코일 패턴(121h)은 1개의 코일 연결부(132)를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 더미 전극 패턴(141)의 하부는 상기 2개의 코일 연결부(132)의 하부와 동일 선상에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 더미 전극 패턴(141)의 하부가 상기 2개의 코일 연결부(132)의 하부와 동일 선상에 위치함으로써, 코일 패턴(121a~121h)의 내부에 배치되는 코어의 면적을 확보할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서는 더미 전극 패턴(141)을 2 개의 코일 연결부(132) 사이의 공극부(v)에 배치하되, 더미 전극 패턴(141)과 코일 연결부(132)의 하부가 동일 선상에 배치되도록 함으로써, 코어의 면적에 변화가 없도록 할 수 있어, 인덕터의 인덕턴스 저하를 막을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라 제작된 인덕터의 경우 종래의 인덕터 대비 코일 패턴의 함몰 수준이 41.5% 정도로 감소될 수 있어 인덕터의 신뢰성을 향상할 수 있다.
즉, 외측에 배치된 코일 패턴(121h)에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴(121g)의 상기 2개의 코일 연결부(132) 사이의 공극부(v)에 더미 전극 패턴(141)을 더 배치함으로써, 코일 패턴의 함몰 수준을 종래 인덕터 대비 41.5% 정도로 낮출 수 있어 인덕터의 신뢰성을 향상할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예들은 서로 독립적인 것이 아니며, 실시예 하나를 단독으로 실시하거나 실시예 둘 이상을 조합하여 실시하는 것도 가능하다. 또한, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 인덕터
101: 바디
120: 코일
121: 코일 패턴
131: 코일 인출부
132: 코일 연결부
140: 더미 인출부
141: 더미 전극 패턴
181, 182: 외부 전극

Claims (9)

  1. 복수의 코일 패턴이 배치된 복수의 절연층이 적층된 바디; 및
    상기 바디의 외측에 배치되는 제1 및 제2 외부 전극;을 포함하며,
    상기 복수의 코일 패턴은 코일 연결부를 통해 서로 연결되고,
    상기 복수의 코일 패턴은 외측에 배치된 코일 패턴과 그 내부에 배치된 코일 패턴으로 구성되며,
    상기 외측에 배치된 코일 패턴에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴은 상기 바디의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부를 포함하며,
    상기 2개의 코일 연결부 사이의 공극부에 더미 전극 패턴이 더 배치되고,
    상기 2개의 코일 연결부와 상기 더미 전극 패턴은 상기 바디의 길이 방향으로 모두 동일 평면상에 배치된, 인덕터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 더미 전극 패턴의 하부는 상기 2개의 코일 연결부의 하부와 동일 선상에 위치하는 인덕터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외측에 배치된 코일 패턴에 인접한 내부에 배치된 코일 패턴은 외측에 배치된 코일 패턴과 다른 패턴 형상을 갖는 인덕터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 코일 패턴은 기판 실장면에 대하여 수직으로 적층된 인덕터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 더미 전극 패턴은 상기 바디의 두께 방향에 있어서, 상기 바디의 상부쪽 영역에 배치된 인덕터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바디의 길이 방향으로 대향하여 이격된 2개의 코일 연결부를 포함하는 상기 코일 패턴 이외의 코일 패턴은 1개의 코일 연결부를 포함하는 인덕터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 코일 패턴은 양단부가 코일 인출부를 통해 상기 제1 및 제2 외부전극에 연결된 코일을 형성하는 인덕터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바디는 복수의 절연층 상에 배치되되, 외부로 노출되는 더미 인출부를 더 포함하는 인덕터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 더미 인출부는 내부에 배치된 코일 패턴이 형성된 복수의 절연층 상에 배치된 인덕터.
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