KR102105388B1 - 코일 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 복수의 도체층, 상기 도체층 사이에 배치된 하나 이상의 절연층, 및 상기 절연층을 관통하고 상기 도체층을 연결하며 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 하나 이상의 비아층, 을 포함하는 바디 및 상기 바디 상에 배치된 전극을 포함하는 코일 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시는 코일 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자 기기의 소형화 및 박형화에 수반하여 이러한 전자 기기에 적용되는 코일 부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부합하기 위하여 다양한 형태의 권선 타입 또는 박막 타입의 코일 부품의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
코일 부품의 소형화 및 박형화에 따른 주요한 이슈는 이러한 소형화 및 박형화에도 불구하고 기존과 동등한 특성을 구현하는 것이다. 이러한 요구를 만족하기 위해서는 자성 물질이 충전되는 코어의 크기 및 낮은 직류저항(Rdc)의 확보가 필요하다. 이를 위해서 패턴의 종횡비와 코일의 단면적을 상승시킬 수 있는 기술, 예를 들면, 이방 도금 기술이 적용되는 제품이 증가하고 있다.
한편, 이방 도금 기술을 적용하여 코일 부품을 제조하는 경우, 종횡비 상승에 따라 도금 성장의 균일도 저하 및 코일간 쇼트 발생 등의 불량 리스크가 높아지고 있다. 또한, 이방 도금 기술을 적용하기 위하여 사용되는 지지부재는 강성 유지를 위하여 일정 두께를 가져야 하는데, 이로 인하여 코일을 커버하는 자성 물질의 두께가 줄어들 수 밖에 없는바, 고 투자율(Ls) 구현에 한계가 있다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 이러한 문제를 해결하는 것으로, 코일을 커버하는 자성 물질의 두께를 충분히 확보할 수 있으며, 높은 인덕턴스를 구현할 수 있는 새로운 구조의 코일 부품을 제공하는 것이다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는, 코어리스 공법 및 일괄 적층 공법을 이용하여 코일 부품을 제조하는 것이다.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서, 코일을 커버하는 자성 물질의 두께를 충분히 확보할 수 있으며, 높은 인덕턴스를 구현할 수 있는 새로운 구조의 코일 부품 및 이를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 전자 기기에 적용되는 코일 부품의 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 코일 부품의 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다.
도 4는 도 3의 코일 부품의 Q1 영역의 개략적인 확대 단면도이다.
도 5는 도 2의 코일 부품의 다른 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다.
도 6은 도 5의 코일 부품의 Q2 영역의 개략적인 확대 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 도 2의 코일 부품의 개략적인 제조 공정 일례를 도시한다.
도 11은 이방 도금 기술을 적용한 코일 부품 일례를 개략적으로 도시한다.
도 2는 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2의 코일 부품의 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다.
도 4는 도 3의 코일 부품의 Q1 영역의 개략적인 확대 단면도이다.
도 5는 도 2의 코일 부품의 다른 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다.
도 6은 도 5의 코일 부품의 Q2 영역의 개략적인 확대 단면도이다.
도 7 내지 도 10은 도 2의 코일 부품의 개략적인 제조 공정 일례를 도시한다.
도 11은 이방 도금 기술을 적용한 코일 부품 일례를 개략적으로 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 보다 상세히 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
전자 기기
도 1은 전자 기기에 적용되는 코일 부품의 예를 개략적으로 도시한다. 도면을 참조하면, 전자 기기에는 다양한 종류의 전자 부품들이 사용되는 것을 알 수 있으며, 예를 들면, Application Processor 를 중심으로, DC/DC, Comm. Processor, WLAN BT / WiFi FM GPS NFC, PMIC, Battery, SMBC, LCD AMOLED, Audio Codec, USB 2.0 / 3.0 HDMI, CAM 등이 사용될 수 있다. 이때, 이러한 전자 부품 사이에는 노이즈 제거 등을 목적으로 다양한 종류의 코일 부품이 그 용도에 따라 적절하게 적용될 수 있는데, 예를 들면, 파워 인덕터(Power, Inductor, 1), 고주파 인덕터(HF Inductor, 2), 통상의 비드(General Bead, 3), 고주파용 비드(GHz Bead, 4), 공통 모드 필터(Common Mode Filter, 5) 등을 들 수 있다.
구체적으로, 파워 인덕터(Power Inductor, 1)는 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 용도 등으로 사용될 수 있다. 또한, 고주파 인덕터(HF Inductor, 2)는 임피던스를 매칭하여 필요한 주파수를 확보하거나, 노이즈 및 교류 성분을 차단하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 통상의 비드(General Bead, 3)는 전원 및 신호 라인의 노이즈를 제거하거나, 고주파 리플을 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 고주파용 비드(GHz Bead, 4)는 오디오와 관련된 신호 라인 및 전원 라인의 고주파 노이즈를 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 공통 모드 필터(Common Mode Filter, 5)는 디퍼런셜 모드에서는 전류를 통과시키고, 공통 모드 노이즈 만을 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다.
전자 기기는 대표적으로 스마트 폰(Smart Phone)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch)일 수도 있다. 이들 외에도 통상의 기술자에게 잘 알려진 다른 다양한 전자 기기 등일 수도 있음은 물론이다.
코일 부품
이하에서는 본 개시의 코일 부품을 설명하되, 편의상 인덕터(Inductor)의 구조를 예를 들어 설명하지만, 상술한 바와 같이 다른 다양한 용도의 코일 부품에도 본 개시의 코일 부품이 적용될 수 있음은 물론이다. 한편, 이하에서 사용하는 측부는 편의상 제 1 방향 또는 제 2 방향을 향하는 방향을 의미하는 것으로 사용하였고, 상부는 편의상 제 3 방향을 향하는 방향을 의미하는 것으로 사용하였으며, 하부는 편의상 제 3 방향의 반대 방향을 향하는 방향으로 사용하였다. 더불어, 측부, 상부, 또는 하부에 위치한다는 것은 대상 구성요소가 기준이 되는 구성요소와 해당 방향으로 직접 접촉하는 것뿐만 아니라, 해당 방향으로 위치하되 직접 접촉하지는 않는 경우도 포함하는 개념으로 사용하였다. 다만, 이는 설명의 편의상 방향을 정의한 것으로, 특허청구범위의 권리범위가 이러한 방향에 대한 기재에 의하여 특별히 한정되는 것이 아님은 물론이다.
도 2는 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다. 도면을 참조하면, 일례에 따른 코일 부품(100)은 바디(10); 및 바디(10) 상에 배치된 전극(50); 을 포함한다. 바디(10) 내부에는 코일(20)이 배치된다. 바디(10) 내부에 배치된 코일(20)은 자성 물질에 매립된다. 전극(50)은 바디(10) 상에 서로 이격되어 배치된 제 1 전극(51) 및 제 2 전극(52)을 포함한다. 제 1 전극(51) 및 제 2 전극(52)은 각각 코일(20)의 서로 다른 단자와 연결된다.
바디(10)는 코일 부품(100)의 외관을 이루며, 제 1 방향으로 마주보는 제 1 면 및 제 2 면과, 제 2 방향으로 마주보는 제 3 면 및 제 4 면과, 제 3 방향으로 마주보는 제 5 면 및 제 6 면을 포함한다. 바디(10)는 이와 같이 육면체 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바디(10)는 자성 물질을 포함하며, 그 내부에는 코일(20)이 배치된다. 이에 대해서는 후술한다.
전극(50)은 코일 부품(100)이 전자 기기에 실장 될 때, 코일 부품(100)을 전자 기기와의 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다. 전극(50)은 바디(10) 상에 서로 이격되어 배치된 제 1 전극(51) 및 제 2 전극(52)을 포함한다. 전극(50)은, 예를 들어, 전도성 수지층과, 상기 전도성 수지층 상에 형성된 도체층을 포함할 수 있다. 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.
도 3은 도 2의 코일 부품의 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다. 도 4는 도 3의 코일 부품의 Q1 영역의 개략적인 확대 단면도이다. 도면을 참조하면, 바디(10)는 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24), 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24) 사이에 각각 배치된 제 1 내지 제 3 절연층(31, 32, 33), 제 1 내지 제 3 절연층(31, 32, 33)을 각각 관통하며, 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24) 사이에 각각 배치되어 이들을 연결하는 제 1 내지 제 3 비아층(41, 42, 43), 및 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24)을 둘러싸는 제 1 내지 제 4 자성층(11, 12, 13, 14)을 포함한다. 또한, 제 4 도체층(24) 하측에 배치되는 제 5 도체층(25), 제 4 및 제 5 도체층(24, 25) 사이에 배치된 제 4 절연층(34), 제 4 절연층(34)을 관통하며, 제 4 및 제 5 도체층(24, 25) 사이에 배치되어 이들을 연결하는 제 4 비아층(44), 및 제 5 도체층(25)을 둘러싸는 제 5 자성층(15)을 포함한다. 또한, 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25) 상부 및 하부를 커버하는 제 6 및 제 7 자성층(16, 17)을 포함한다.
제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24)은 각각 평면 스파이럴 형상의 패턴을 가진다. 제 1 내지 제 3 비아층(31, 32, 33) 역시 각각 평면 스파이럴 형상의 패턴을 가진다. 이들은 상하로 연결되어(26), 동일 방향으로 회전하며, 수평 방향으로 턴수가 증가하는 코일(20)을 구성한다. 따라서, 코일(20)은 도면에서와 같이 선폭에 대한 두께의 비인 어스펙트 비(Aspect Ratio: AR)가, 예를 들면, 2 이상(예컨대, 2 내지 10 정도)으로 높다. 따라서, 미세 선폭을 유지 및 높은 인덕턴스 구현에 유리하다. 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24) 및 제 1 내지 제 3 비아층(31, 32, 33)의 일 측부는 상하로 연결되어, 제 1 전극(51)과 연결된다. 즉, 코일(20)의 일 측부에는 제 1 단자(27a)가 배치된다. 제 5 도체층(25) 및 제 4 비아층(44)은 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24) 및 제 1 내지 제 3 비아층(31, 32, 33)의 하부에 배치되며, 제 2 전극(52)와 연결된다. 즉, 코일(20)의 하부에는 제 2 단자(27b)가 배치된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 코일(20)의 상부에 제 2 단자(26b)가 배치될 수도 있다. 코일 부품(100)은 코일(20)로부터 발현되는 특성을 통하여 이 전자 기기 내에서 다양한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 코일 부품(100)은 파워 인덕터일 수 있으며, 코일은 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다. 한편, 선폭은 제 1 및 제 3 방향 단면에서의 패턴의 폭을 의미하며, 두께는 제 1 및 제 3 방향 단면에서의 패턴의 두께를 의미한다.
제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24) 각각의 패턴은 선폭(W1)에 대한 두께(H1)의 비(H1/W1)의 비인 어스펙트 비(Aspect Ratio: AR)가 0.5 내지 1.5 정도일 수 있다. 따라서, 쇼트 발생 등의 불량 리스크가 작으면서도 코일의 균일도 및 낮은 직류저항(Rdc)의 확보가 가능하다. 제 5 도체층(25)은 길다란 판 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)은 별도의 시드층을 가지지 않는다. 즉, 후술하는 공정에서 알 수 있듯이, 시드층 역할을 수행하는 금속층은 제거된다. 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)의 재질로는 통상의 도금 재질인 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pd), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질을 사용할 수 있다.
제 1 내지 제 4 비아층(41, 42, 43, 44)은 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)을 전기적으로 연결시킬 수만 있으면, 그 단면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 내지 제 3 비아층(41, 42, 43)의 형상은 하면으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상, 하면으로 갈수록 직경이 커지는 역 테이퍼 형상, 원통형상 등 당해 기술분야에 공지된 모든 형상이 적용될 수 있다. 제 1 내지 제 4 비아층(31, 32, 33, 34) 역시 별도의 시드층을 가지지 않는다. 즉, 후술하는 공정에서 알 수 있듯이, 이들은 금속간 화합물(IMC: Inter Metallic Compound)로 형성된다. 이 경우 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)의 접속력을 높일 수 있다. 금속간 화합물(IMC)은 공지의 금속 페이스트 인쇄로 형성된 것일 수 있으며, 예를 들면, 구리(Cu)-주석(Sn), 은(Ag)/주석(Sn), 은(Ag)이 코팅된 구리(Cu)/주석(Sn), 구리(Cu)/주석(Sn)-비스무트(Bi)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속간 화합물(IMC)은 공지의 금속 도금으로 형성된 것일 수도 있으며, 예를 들면, 주석(Sn) 또는 구리(Cu)-주석(Sn)을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)은 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)을 선택적으로 절연시키는 역할을 수행한다. 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)의 재질은 절연 물질을 포함하는 것이면 어느 것이든 적용될 수 있다. 예를 들면, 공지의 감광성 절연(Photo Imageble Dielectric: PID) 수지 등이 사용될 수 있다. 한편, 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)은 절연 수지 및 자성 필러를 포함하는 것일 수 있다. 이 경우 층간 자기장의 저항을 없앨 수 있다. 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)의 두께(h1)는 얇은 것이 바람직하며, 예를 들면, 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25) 각각의 패턴의 두께(H1) 보다 작을 수 있다. 이를 통하여 코일(20)을 커버하는 자성 물질의 두께를 최대한 확보할 수 있으며, 그 결과 인덕턴스를 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)에 형성되는 제 1 내지 제 4 비아층(41, 42, 43, 44)을 미세하게 형성할 수 있는바, 전류가 흐르는 코일(20)의 두께를 일정하게 가져갈 수 있다.
절연 수지의 예로서는 에폭시 수지를 들 수 있다. 에폭시 수지로서는, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 AF형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리스페놀 에폭시 수지, 나프톨노볼락 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, tert-부틸-카테콜형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 안트라센형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 선상 지방족 에폭시 수지, 부타디엔 구조를 갖는 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 복소환식 에폭시 수지, 스피로환 함유 에폭시 수지, 사이클로헥산디메탄올형 에폭시 수지, 나프틸렌에테르형 에폭시 수지 및 트리메틸올형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 에폭시 수지는 1종 단독으로 사용해도 좋고, 또는 2종 이상을 병용해도 좋다.
자성 필러의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 순철 분말, Fe-Si계 합금 분말, Fe-Si-Al계 합금 분말, Fe-Ni계 합금 분말, Fe-Ni-Mo계 합금 분말, Fe-Ni-Mo-Cu계 합금 분말, Fe-Co계 합금 분말, Fe-Ni-Co계 합금 분말, Fe-Cr계 합금 분말, Fe-Cr-Si계 합금 분말, Fe-Ni-Cr계 합금 분말, 또는 Fe-Cr-Al계 합금 분말 등의 Fe 합금류, Fe기 비정질, Co기 비정질 등의 비정질 합금류, Mg-Zn계 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, Mg-Mn-Sr계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트 등의 스피넬형 페라이트류, Ba-Zn계 페라이트, Ba-Mg계 페라이트, Ba-Ni계 페라이트, Ba-Co계 페라이트, Ba-Ni-Co계 페라이트 등의 육방정형 페라이트류, Y계 페라이트 등의 가닛형 페라이트류를 들 수 있다.
제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)은 코일(20)의 자기 특성을 향상시키는 역할을 수행한다. 제 1 내지 제 5 자성층(11, 12, 13, 14, 15)은 각각 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)과 동일 평면에 존재하며, 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)에 의하여 이격된다. 제 1 내지 제 5 자성층(11, 12, 13, 14, 15)은 각각 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)을 둘러싸며, 따라서 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)의 측면은 제 1 내지 제 5 자성층(11, 12, 13, 14, 15)과 접촉한다. 제 6 및 제 7 자성층(16, 17)은 각각 제 1 도체층(21) 및 제 5 도체층(25)의 상부 및 하부를 커버한다. 코일 부품(100)은 상술한 바와 같이 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)의 두께가 얇은바, 제 6 및 제 7 자성층(16, 17)의 두께를 충분히 확보할 수 있으며, 그 결과 높은 인덕턴스 구현에 유리하다. 제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)의 재질은 자성 물질을 포함하는 것이면 어느 것이든 적용될 수 있다. 예를 들면, 페라이트 또는 금속 자성 입자가 수지에 충진 된 것일 수 있다. 한편, 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)과 마찬가지로 제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)은 절연 수지 및 자성 필러를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 경우에 따라서는 동일한 물질을 포함하는 것일 수 있다. 이 경우 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34) 및 제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)의 경계가 불분명할 수 있다. 즉, 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34) 및 제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) 모두 일체화될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
도면에서는 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25), 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34), 제 1 내지 제 4 비아층(41, 42, 43, 44), 제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17) 만을 도시하였으나, 구현하고자 하는 코일(20)의 어스펙트 비나 코일 부품(100)의 두께 등에 따라서, 그 이상의 층을 가질 수 있음은 물론이며, 이보다 적은 층을 가질 수 있음은 물론이다. 추가되는 층에는 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있는바, 자세한 내용은 생략한다.
도 5는 도 2의 코일 부품의 다른 개략적인 I-I' 면 절단 단면도이다. 도 6은 도 5의 코일 부품의 Q2 영역의 개략적인 확대 단면도이다. 도면을 참조하면, 바디(10)는 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25), 및 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)을 매립하는 전기절연성 자성체(18)를 포함한다. 전기절연성 자성체(19)에는 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25) 사이에 배치되어 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)을 연결하는 제 1 내지 제 4 비아층(41, 42, 43, 44)가 형성된다. 마찬가지로, 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24) 및 제 1 내지 제 3 비아층(41, 42, 43)은 연결되어 동일 방향으로 회전하는 하나의 코일(20)을 구성하고, 제 1 내지 제 4 도체층(21, 22, 23, 24) 및 제 1 매지 제 3 비아층(41, 42, 43)의 일 측부는 코일(20)의 제 1 단자(27a)를 구성하며, 제 5 도체층(25) 및 제 4 비아층(44)는 코일(20)의 제 2 단자(27b)를 구성한다. 이하, 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략하고 전기절연성 자성체(19)에 대해서 보다 자세히 설명한다.
전기절연성 자성체(19)는 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34) 및 제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)이 일체화된 것이다. 즉, 상술한 바와 같이 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34) 및 제 1 내지 제 7 자성층(11, 12, 13, 14, 15, 16, 17)이 동일한 재질, 예를 들면, 동일한 절연 수지 및 자성 필러를 포함하는 것일 수 있는데, 이 경우 형성 방법에 따라서는 이들의 경계가 구분되지 않도록 일체화될 수 있다. 즉, 하나의 전기절연성 자성체(19)를 구성할 수 있다. 전기절연성 자성체(19)는 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)을 선택적으로 절연시키며, 자기 특성을 향상시킨다.
도 7 내지 도 10은 도 2의 코일 부품의 개략적인 제조 공정 일례를 도시한다. 이하, 상술한 내용과 중복되는 설명은 생략하고 각각의 단계에 대해서 보다 자세히 설명한다.
도 7을 참조하면, 코어기판(200)을 준비한다. 코어기판(200)은 지지부재(201), 지지부재(201)의 양면에 배치된 제 1 금속층(202), 및 제 1 금속층(202) 상에 배치된 제 2 금속층(203)을 포함한다. 물론, 일면에만 제 1 금속층(202) 및 제 2 금속층(203)이 배치된 것일 수도 있으며, 경우에 따라서는 제 2 금속층(203) 만이 배치된 것일 수도 있다. 지지부재(201)는, 절연 수지로 이루어진 절연 기판일 수 있다. 절연 수지로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들에 유리 섬유 또는 무기 필러와 같은 보강재가 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine) 수지, PID(Photo Imagable Dielectric) 수지 등이 사용될 수 있다. 제 1 금속층(202) 및 제 2 금속층(203)은 통상 얇은 동박인 것 일반적이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 금속층일 수도 있다. 즉, 코어기판(200)은 당해 기술분야에 잘 알려진 공지의 동박 적층판(CCL: Copper Clad Laminate)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다음으로, 코어기판(200)의 제 2 금속층(202) 상에 제 1 및 제 2 도체층(21, 22)을 형성한다. 제 1 및 제 2 도체층(21, 22)은 제 2 금속층(202) 상에 드라이 필름(210, 220)을 형성한 후, 이를 공지의 포토 리소그래피 공법으로 평면 스파이럴 형상을 갖도록 패터닝(21P, 22P)한 후, 공지의 도금 공법으로 채워 형성할 수 있다. 도금 공법은 전해 동도금 또는 무전해 동도금 등을 이용하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 방법을 이용하는 도금 공법일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 드라이 필름(210, 220)을 스트립(strip) 한다. 스트립에는 공지의 에칭 방법이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그 후, 제 1 및 제 2 도체층(21, 22)을 둘러싸도록 제 1 및 제 2 자성층(11, 12)을 형성한다. 제 1 및 제 2 자성층(11, 12)은 공지의 적층 방법, 도포 방법 등에 의하여 형성할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 자성층(11, 12)은 제 1 및 제 2 도체층(21, 22)과 동일 평면에 존재하도록 돌출 부위를 공지의 에칭 방법 등으로 평탄화 시켜준다. 그 후, 제 1 금속층(202) 및 제 2 금속층(203)을 분리하는 방법으로, 제 1 및 제 2 자성층(11, 12)이 형성된 제 1 및 제 2 도체층(21, 22)을 지지부재(201)로부터 각각 분리한다. 일련의 과정이 그 순서에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 분리를 먼저 수행하고, 그 후 드라이 필름(210, 220)을 스티립 하고, 자성층(11, 12)을 형성할 수도 있다.
도 7 및 도 8에서는 제 1 및 제 2 도체층(21, 22) 및 제 1 및 제 2 자성층(11, 12)을 형성하는 것을 도시하였으나, 제 3 내지 제 5 도체층(23, 24, 25) 및 제 3 내지 제 5 자성층(13, 14, 15)을 형성하는 방법 역시 동일한 방법이 사용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 제 2 내지 제 5 도체층(22, 23, 24, 25) 상에 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)을 형성한다. 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34) 역시 공지의 적층 방법, 도포 방법 등에 의하여 형성할 수 있다. 그 후, 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34)에 제 1 내지 제 4 비아층 홀(41H, 42H, 43H, 44H)을 형성한다. 제 1 내지 제 4 비아층 홀(41H, 42H, 43H, 44H)은 레이저 및/또는 기계적 드릴 가공이나, 포토 리소그래피 공법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 그 후, 제 1 내지 제 4 비아층 홀(41H, 42H, 43H, 44H)에 공지의 페이스트 인쇄 공법 또는 도금 공을 이용하여 금속간 화합물(IMC)을 채워, 제 1 내지 제 4 비아층(41, 42, 43, 44)을 형성한다. 여기서도, 일련의 과정이 그 순서에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 후술하는 제 2 금속층(202)을 먼저 에칭할 수도 있다. 떠힌, 분리 후 바로 제 2 금속층(202)을 에칭할 수도 있다.
도 10을 참조하면, 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25)에 잔존하는 제 2 금속층(202)을 공지의 에칭 방법으로 제거한다. 일련의 과정을 통하여 형성된 제 1 내지 제 5 도체층(21, 22, 23, 24, 25), 제 1 내지 제 5 자성층(11, 12, 13, 14, 15), 제 1 내지 제 4 절연층(31, 32, 33, 34), 제 1 내지 제 3 비아층(41, 42, 43 44), 및 제 1 및 제 5 도체층(21, 25) 상부 및 하부에 각각 적층되는 제 6 및 제 7 자성층(16, 17)을 일괄 적층하여 바디(10)를 형성한다. 일괄 적층에는 정합적층 방법이 이용되며, 정합적층의 높은 온도 조건에서 금속간 화합물(IMC)이 최종적으로 형성되는바, 층간 접속력을 높일 수 있으며, 통도저항을 떨어뜨려 원활한 전자흐름이 가능하게 할 수 있다. 또한, 정합적층에 의하여 층간 접속이 정밀하게 수행될 수 있으며, 다수의 층을 한 번에 적층하는바 순차 적층에 비하여 공정 간소화에 유리하다. 바디(10)를 형성한 후에는 제 1 및 제 2 전극(51, 52)을 형성한다. 제 1 및 제 2 전극(51, 52)은 도전성이 뛰어난 금속을 포함하는 페이스트를 사용하여 형성할 수 있으며, 페이스트 층 상에 도체층을 더 형성할 수도 있다.
도 11은 이방 도금 기술을 적용한 코일 부품 일례를 개략적으로 도시한다. 이방 도금 기술을 적용한 코일 부품은, 예를 들면, 지지부재(201') 양면에 이방 도금 기술로 평면 코일 형상의 패턴(21a', 21b', 21c', 22a', 22b', 22c') 및 비아층(41')를 형성한 후, 자성 물질로 이를 매립하여 바디(10')를 형성하고, 바디(10') 외부에 패턴(21a', 21b', 21c', 22a', 22b', 22c')과 전기적으로 연결되는 외부전극(51', 32')을 형성하여 제조할 수 있다. 그런데, 이방 도금 기술을 적용하는 경우 높은 어스펙트 비를 구현할 수는 있으나, 어스펙트 비의 상승에 따라 도금 성장의 균일도가 저하될 수 있으며, 도금 두께의 산포가 넓어 여전히 패턴간 쇼트가 쉽게 발생할 수 있다. 또한, 지지부재(201')의 두께(h3)가 상당하여, 패턴(21a', 21b', 21c', 22a', 22b', 22c') 상부 및 하부에 배치되는 자성 물질의 두께(td)에 제약이 있음을 알 수 있다.
한편, 본 개시에서 전기적으로 연결된다는 의미는 물리적으로 연결된 경우와 연결되지 않은 경우를 모두 포함하는 개념이다. 또한, 제 1, 제 2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수도 있다.
또한, 본 개시에서 사용된 일례 라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
또한, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
1: 파워 인덕터
2: 고주파 인덕터
3: 통상의 비드
4: 고주파용 비드
5: 공통 모드 필터
100, 100B: 코일 부품
10: 바디
20: 코일
50: 전극
11, 12, 13, 14, 15, 16, 17: 제 1 내지 제 7 자성층
18: 전기절연성 자성체
21, 22, 23, 24, 25: 제 1 내지 제 5 도체층
26: 코일 패턴의 일부
27a, 27b: 제 1 및 제 2 단자
31, 32, 33, 34: 제 1 내지 제 4 절연층
41, 42, 43, 44: 제 1 내지 제 4 비아층
51, 52: 제 1 및 제 2 전극
200: 코어기판
201: 지지부재
202, 203: 금속층
210, 220: 드라이 필름
2: 고주파 인덕터
3: 통상의 비드
4: 고주파용 비드
5: 공통 모드 필터
100, 100B: 코일 부품
10: 바디
20: 코일
50: 전극
11, 12, 13, 14, 15, 16, 17: 제 1 내지 제 7 자성층
18: 전기절연성 자성체
21, 22, 23, 24, 25: 제 1 내지 제 5 도체층
26: 코일 패턴의 일부
27a, 27b: 제 1 및 제 2 단자
31, 32, 33, 34: 제 1 내지 제 4 절연층
41, 42, 43, 44: 제 1 내지 제 4 비아층
51, 52: 제 1 및 제 2 전극
200: 코어기판
201: 지지부재
202, 203: 금속층
210, 220: 드라이 필름
Claims (15)
- 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 복수의 도체층,
상기 도체층 사이에 배치된 하나 이상의 절연층, 및
상기 절연층을 관통하고, 상기 도체층을 연결하며, 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 하나 이상의 비아층, 을 포함하는 바디; 및
상기 바디 상에 배치된 전극; 을 포함하고,
상기 비아층은 금속간 화합물(IMC)을 포함하는 코일 부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도체층 및 상기 비아층이 연결되어 동일 방향으로 회전하는 하나의 코일을 구성하는 코일 부품.
- 제 2 항에 있어서,
상기 코일은 어스펙트 비가 2 이상인 코일 부품.
- 제 2 항에 있어서,
상기 코일은 상기 전극과 연결된 제 1 단자 및 제 2 단자를 가지며,
상기 제 1 단자는 상기 코일의 측부에 배치되고,
상기 제 2 단자는 상기 코일의 상부 또는 하부에 배치된 코일 부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 바디는, 상기 도체층을 둘러싸는 복수의 자성층, 을 더 포함하는 코일 부품.
- 제 5 항에 있어서,
상기 절연층 및 자성층은 절연 수지 및 자성 필러를 포함하며,
상기 절연층 및 상기 자성층은 모두 일체화된 코일 부품.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도체층은 시드층이 제거된 것인 코일 부품.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 도체층의 두께는 상기 절연층의 두께보다 두꺼운 코일 부품.
- 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 복수의 도체층,
상기 도체층 사이에 배치되어 상기 도체층을 연결하며, 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 하나 이상의 비아층, 및
상기 도체층 및 상기 비아층을 매립하는 전기절연성 자성체, 를 포함하는 바디; 및
상기 바디 상에 배치된 전극; 을 포함하고,
상기 비아층은 금속간 화합물(IMC)을 포함하는 코일 부품.
- 제 10 항에 있어서,
상기 도체층 및 상기 비아층이 연결되어 동일 방향으로 회전하는 하나의 코일을 구성하는 코일 부품.
- 제 11 항에 있어서,
상기 코일은 어스펙트 비가 2 이상인 코일 부품.
- 지지부재 및 상기 지지부재의 적어도 일면 상에 금속층이 배치된 하나 이상의 코어기판을 준비하는 단계;
상기 코어기판의 금속층 상에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 도체층을 형성하는 단계;
상기 지지부재로부터 상기 도체층을 분리하여 복수의 도체층을 얻는 단계;
상기 도체층에 잔존하는 금속층을 제거하는 단계;
상기 도체층 중 하나 이상에 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층에 평면 스파이럴 형상의 패턴을 갖는 비아층을 형성하는 단계;
상기 과정을 통하여 형성된 복수의 도체층, 하나 이상의 절연층, 및 하나 이상의 비아층을 포함하는 바디 전구체를 적층하여 바디를 형성하는 단계; 및
상기 바디 상에 전극을 형성하는 단계; 를 포함하고,
상기 비아층은 금속간 화합물(IMC)을 포함하는 코일 부품의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 절연층을 적층하는 단계 전에 상기 도체층을 감싸는 자성층을 형성하는 단계; 를 더 포함하는 코일 부품의 제조 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 금속층은 상기 지지부재의 적어도 일면 상에 배치된 제 1 금속층 및 상기 제 1 금속층 상에 배치된 제 2 금속층을 포함하며,
상기 도체층을 분리하는 단계는 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층을 분리시키는 것인 코일 부품의 제조 방법.
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- 2016-08-18 JP JP2016160601A patent/JP6962640B2/ja active Active
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