KR102244565B1 - 코일 전자 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 코일 전자 부품은 지지 기판과, 상기 지지 기판의 적어도 일면에 배치되며 중앙에 코어 영역을 갖는 코일 패턴과, 상기 코일 패턴의 상부에 배치되며 상기 코어 영역을 향하여 절곡된 형상을 갖는 적어도 하나의 금속 박판과, 상기 지지 기판, 상기 코일 패턴 및 상기 적어도 하나의 금속 박판의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재 및 상기 봉합재의 외부에 배치되어 상기 코일 패턴과 연결된 외부 전극을 포함한다.

Description

코일 전자 부품{COIL ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은 코일 전자 부품에 관한 것이다.
디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자 기기의 소형화 및 박형화에 수반하여 이러한 전자 기기에 적용되는 코일 전자 부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부합하기 위하여 다양한 형태의 권선 타입 또는 박막 타입의 코일 전자 부품의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
코일 전자 부품의 소형화 및 박형화에 따른 주요한 이슈는 이러한 소형화 및 박형화에도 불구하고 기존과 동등한 특성을 구현하는 것이다. 이러한 요구를 만족하기 위해서는 자성물질이 충전되는 코어에서 자성물질의 비율을 증가시켜야 하지만, 인덕터 바디의 강도, 절연성에 따른 주파수 특성 변화 등의 이유로 그 비율을 증가시키는 것에 한계가 있다.
이러한 코일 전자 부품의 경우, 최근 세트의 복합화, 다기능화, 슬림화 등의 변화에 따라 칩의 두께를 더욱 얇게 하려는 시도가 계속되고 있다. 이에, 당 기술 분야에서는 이러한 칩의 슬림화 추세에서도 높은 성능과 신뢰성을 확보할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 목적 중 하나는 바디 내에서 자속의 흐름을 개선하고 투자율을 향상시킴으로써 코일 전자 부품의 성능을 개선하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 코일 전자 부품의 신규한 구조를 제안하고자 하며, 구체적으로, 지지 기판과, 상기 지지 기판의 적어도 일면에 배치되며 중앙에 코어 영역을 갖는 코일 패턴과, 상기 코일 패턴의 상부에 배치되며 상기 코어 영역을 향하여 절곡된 형상을 갖는 적어도 하나의 금속 박판과, 상기 지지 기판, 상기 코일 패턴 및 상기 적어도 하나의 금속 박판의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재 및 상기 봉합재의 외부에 배치되어 상기 코일 패턴과 연결된 외부 전극을 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 금속 박판은 복수 개 구비되며 상기 복수의 금속 박판은 상기 지지 기판의 두께 방향으로 적층된 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 금속 박판 중 상기 코일 패턴에 인접한 것일수록 상기 코어 영역을 향하여 절곡된 영역이 더 넓을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 봉합재의 내부에는 복수의 자성 입자가 충전될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 자성 입자 중 적어도 일부는 상기 복수의 금속 박판 사이에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 자성 입자와 상기 복수의 금속 박판은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 동일한 물질은 Fe계 합금을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 금속 박판 중 상기 코일 패턴의 상부에 배치된 영역은 평탄한 형상일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 금속 박판 중 일부 영역은 상기 코일 패턴과 상기 봉합재의 외측면 사이에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면은,
지지 기판과, 상기 지지 기판의 적어도 일면에 배치되며 중앙에 코어 영역을 갖는 코일 패턴과, 상기 코일 패턴의 상부에 배치된 복수의 금속 박판과, 상기 지지 기판, 상기 코일 패턴 및 상기 적어도 하나의 금속 박판의 적어도 일부를 봉합하며, 복수의 자성 입자가 충전된 봉합재 및 상기 봉합재의 외부에 배치되어 상기 코일 패턴과 연결된 외부 전극을 포함하며, 상기 복수의 자성 입자 중 적어도 일부는 상기 복수의 금속 박판 사이에 배치된 코일 전자 부품을 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 복수의 자성 입자와 상기 복수의 금속 박판은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 동일한 물질은 Fe계 합금을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 코일 전자 부품의 경우, 바디 내에서 자속의 흐름이 개선되고 투자율이 향상될 수 있다. 이로부터 코일 전자 부품의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 코일 전자 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I` 단면도이다.
도 3은 각각 도 1의 I-I` 단면도 및 II-II` 단면도이다.
도 4는 도 2에서 채용될 수 있는 봉합재와 금속 박판의 형태로서 A 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 코일 전자 부품의 봉합재를 형성하는 일 예를 나타낸다.
도 6 내지 9는 변형된 실시 형태에 따른 코일 전자 부품을 나타낸다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 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.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 코일 전자 부품을 개략적으로 나타낸 투과 사시도이다. 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 I-I` 단면도 및 II-II` 단면도이다. 도 4는 도 2에서 채용될 수 있는 봉합재와 금속 박판의 형태로서 A 영역을 확대하여 나타낸 것이다. 도 5는 코일 전자 부품의 봉합재를 형성하는 일 예를 나타낸다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자 부품(100)은 지지 기판(102), 코일 패턴(103), 봉합재(101), 적어도 하나의 금속 박판(110), 외부 전극(105, 106)을 포함한다.
봉합재(101)는 지지 기판(102), 코일 패턴(103) 및 금속 박판(110)의 적어도 일부를 봉합하며 코일 전자부품(100)의 외관을 이룰 수 있다. 이 경우, 봉합재(101)는 코일 패턴(103)과 연결된 인출 패턴(L)의 일부 영역이 외부로 노출되도록 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 형태와 같이, 봉합재(101)는 복수의 자성 입자(111)를 포함할 수 있으며, 이러한 자성 입자들 사이에는 절연성 수지(112)가 개재될 수 있다. 또한, 상기 자성 입자들의 표면에는 절연막이 코팅될 수 있다. 봉합재(101) 내에 복수의 자성 입자(111)가 포함됨에 따라 봉합재(101)의 투자율이 향상될 수 있으며 이에 따라 코일 전자 부품(100)의 성능이 향상될 수 있다.
봉합재(101)에 포함될 수 있는 자성 입자(111)는 페라이트, 금속 등이 있으며, 금속인 경우, 예컨대 Fe계 합금 등으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 자성 입자(111)는 Fe-Si-B-Cr 조성의 나노결정립계 합금, Fe-Ni계 합금 등으로 형성될 수 있다. 이와 같이 Fe계 합금으로 자성 입자(111)를 구현할 경우 투자율 등의 자기적 특성이 우수하지만 ESD (Electrostatic Discharge)에 취약할 수 있기 때문에 코일 패턴(103)과 자성 입자 사이에는 추가적인 절연 구조가 개재될 수 있다.
코일 패턴(103)은 1회 이상 턴을 형성하는 나선형 구조를 가질 수 있으며, 지지 기판(102)의 적어도 일면에 형성될 수 있다. 본 실시 형태에서는 코일 패턴(103)이 지지 기판(102)의 서로 대향하는 2개의 면에 배치된 제1 및 제2 코일 패턴(103a, 103b)을 포함하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, 제1 및 제2 코일 패턴(103a, 103b)은 패드 영역(P)을 포함할 수 있으며, 지지 기판(102)을 관통하는 비아(V)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 이러한 코일 패턴(103)은 당 기술 분야에서 사용되는 도금 공정, 예컨대, 패턴 도금, 이방 도금, 등방 도금 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으며, 이들 공정 중 복수의 공정을 이용하여 다층 구조로 형성될 수도 있다. 도시된 형태와 같이 코일 패턴(103)은 중앙에 코어 영역(C)을 갖는다. 코일 패턴(103)의 코어 영역(C)에는 봉합재(101)가 충진될 수 있다.
인출 패턴(L)은 코일 패턴(103)의 최외곽에 배치되어 외부 전극(105, 106)과의 접속 경로를 제공하며 코일 패턴(103)과 일체 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 도시된 형태와 같이 외부 전극(105, 106)과의 연결을 위해 인출 패턴(L)은 코일 패턴(103)보다 폭이 더 넓은 형태로 구현될 수 있으며, 여기서 폭이라 함은 도 1을 기준으로 X 방향의 폭에 해당한다.
코일 패턴(103) 등을 지지하는 지지 기판(102)의 경우, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등으로 형성될 수 있다. 도시된 형태와 같이, 지지 기판(102)의 중앙부는 관통 홀이 형성되고 상기 관통 홀에는 봉합재(101)가 충전될 수 있다.
금속 박판(110)은 코일 패턴(103)의 상부에 배치되며 코어 영역(C)을 향하여 절곡된 형상을 갖는다. 금속 박판(110)은 봉합재(101) 내부에 적어도 하나 구비되며, 본 실시 형태와 같이 복수 개 구비되어 지지 기판(102)의 두께 방향으로 적층될 수 있다. 금속 박판(110)은 자성 금속을 포함할 수 있으며, 이러한 자성 금속의 예로서 Fe계 합금 등이 있다. 구체적으로, 금속 박판(110)은 Fe-Si-B-Cr 조성의 나노결정립계 합금, Fe-Ni계 합금 등으로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 자성 입자(111)와 복수의 금속 박판(110)은 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 상기 동일한 물질은 Fe계 합금을 포함할 수 있다.
봉합재(101) 내부에 복수의 금속 박판(110)을 배치함으로써 봉합재(101)의 투자율이 향상될 수 있다. 봉합재(101)의 내부에 자성 입자(111)만을 배치하는 경우 봉합재(101)의 투자율을 향상시키는데 한계가 있으나 박판 형태의 자성체인 금속 박판(110)을 사용할 경우 봉합재(101) 내에 자성 물질의 양이 늘어날 수 있으므로 높은 수준의 투자율을 구현할 수 있다. 이 경우, 금속 박판(110)의 두께(d)는 봉합재(101)의 두께, 투자율 등을 고려하여 설정될 수 있으며, 예컨대 수십에서 수백 ㎛일 수 있다.
금속 박판(110)의 형상은 코일 전자 부품(100)의 자장 흐름과 동일하거나 유사한 경로를 가지며, 이에 따라, 봉합재(101)의 투자율 향상 효과는 더욱 두드러질 수 있다. 구체적으로, 도시된 형태와 같이 금속 박판(110)은 코어 영역(C)을 향하여 절곡된 형상을 갖는다. 이 경우, 금속 박판(110) 중 코일 패턴(103)의 상부에 배치된 영역은 평탄한 형상일 수 있다. 여기서 금속 박판(110)이 코일 패턴(103)의 상부에 배치된다는 것은 금속 박판(110)과 지지 기판(102) 사이에 코일 패턴(103)이 배치된다는 것을 의미한다. 따라서, 도면을 기준으로 할 경우, 금속 박판(110)은 제1 코일 패턴(103a)의 상부에, 제2 코일 패턴(103b)의 하부에 배치된 형태로 볼 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 형태와 같이, 금속 박판(110) 중 일부 영역은 코일 패턴(103과 봉합재(110)의 외측면 사이에 배치될 수 있다. 상술한 형태의 금속 박판(110)은 전체적으로 보아 'W'자와 유사한 형상을 가질 수 있으며, 이는 코일 전자 부품(100)의 자장 흐름과 유사한 형태이므로 봉합재(101)의 자기적 특성 향상에 기여할 수 있다.
금속 박판(110)이 상술한 형태와 같이 코어 영역(C)을 향하여 절곡되는 경우, 복수의 금속 박판(110) 중 코일 패턴(103)에 인접한 것일수록 코어 영역(C)을 향하여 절곡된 영역이 더 넓을 수 있다. 금속 박판(110)의 이러한 형상은 도 5의 적층 공정을 통하여 얻어질 수 있다. 봉합재(101)를 구현하는 일 예로서, 도 5에 도시된 형태와 같이 다수의 절연층(120)과 금속 박판(110)을 적층한 후 이를 가압하는 방법을 사용할 수 있다. 이 경우, 절연층(120)은 자성 입자가 절연성 수지에 분산된 형태일 수 있다. 또한, 금속 박판(110)이 봉합재(101)의 외부로 노출되지 않도록 금속 박판(110)은 절연층(120)보다 폭이 좁을 수 있다. 절연층(120)과 금속 박판(110)을 복수 개 마련하여 이들을 적절한 순서로 배치한 후 코일 패턴(102)을 덮도록 적층하여 봉합재(101)가 형성될 수 있다.
도 5의 적층 공정으로 봉합재(101)를 구현할 경우, 도 4에 도시된 형태와 같이, 복수의 자성 입자(111) 중 적어도 일부는 복수의 금속 박판(110) 사이에 배치될 수 있다. 복수의 금속 박판(110) 사이에도 자성 입자(111)가 존재하므로 봉합재(101)는 충분한 투자율을 확보할 수 있다.
외부 전극(105, 106)은 봉합재(101)의 외부에 배치되어 인출 패턴(L)과 연결된다. 외부 전극(105, 106)은 전기 전도성이 뛰어난 금속을 포함하는 페이스트를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn) 또는 은(Ag) 등의 단독 또는 이들의 합금 등을 포함하는 전도성 페이스트일 수 있다. 또한, 외부 전극(105, 106) 상에 도금층을 더 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 도금층은 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 6 내지 9는 변형된 실시 형태에 따른 코일 전자 부품을 나타내며, 이 중에서 도 8은 도 7에서 A`영역을 확대하여 나타낸 것이다.
우선, 도 6의 실시 형태의 경우, 금속 박판(110)은 제1 코일 패턴(103a)의 상부에 1개, 제2 코일 패턴(103b)의 하부에 1개씩 배치된다. 다시 말해, 앞선 실시 형태와 달리, 각각의 코일 패턴(103a, 103b)에 인접하여 1개의 금속 박판(110)이 배치된 형태이다. 만약, 제1 및 제2 코일 패턴(103a, 103b) 중 하나만 구비하는 코일 패턴(103), 즉, 단층 코일 패턴이라면 봉합재(101) 내에 1개의 금속 박판(110)만 존재할 수도 있을 것이다. 금속 박판(110)의 개수는 봉합재(101)의 투자율, 구조적 안정성 등을 고려하여 선택될 수 있다.
다음으로, 도 7의 실시 형태의 경우, 앞선 실시 형태와 달리 금속 박판(110)은 코어 영역(C)을 향하여 절곡되지 아니한 형태이다. 다시 말해, 금속 박판(110)은 실질적으로 판형을 유지하고 있다. 봉합재(101)를 형성함에 있어서 상술한 도 5의 적층 공정을 사용하지 않거나 도 5의 적층 공정을 사용하더라도 금속 박판(110)의 형상을 유지한 경우에 이러한 형태가 얻어질 수 있다. 예컨대, 금속 박판(110)을 코일 패턴(103)에서는 멀고 봉합재(101)의 표면에는 가깝게 배치하는 경우 금속 박판(110)이 판형을 유지할 가능성이 높아질 것이다. 다만, 금속 박판(110)이 실질적으로 판형을 유지하는 경우에도 도 8에 도시된 형태와 같이, 일부 영역은 코어 영역(C)을 향해 휘어질 수 있다. 이 경우, 금속 박판(110)의 휘어진 영역은 코일 패턴(103a, 103b)보다 봉합재(101)의 표면에 가까울 수 있으며, 이는 앞선 실시 형태보다 금속 박판(110)의 약하게 절곡 되었음을 의미한다. 도 7의 실시 형태에서도 복수의 자성 입자(111) 중 적어도 일부는 복수의 금속 박판(110) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 앞선 실시 형태와 마찬가지로 자성 입자(111)와 복수의 금속 박판(110)은 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 상기 동일한 물질은 Fe계 합금을 포함할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 코일 전자 부품
101: 봉합재
102: 지지 기판
103: 코일 패턴
105, 106: 외부전극
110: 금속 박판
111: 자성 입자
112: 절연성 수지
120: 절연층
L: 인출 패턴
P: 패드
V: 비아
C: 코어 영역

Claims (12)

  1. 지지 기판;
    상기 지지 기판의 적어도 일면에 배치되며 중앙에 코어 영역을 갖는 코일 패턴;
    상기 코일 패턴의 상부에 배치되며 상기 코어 영역을 향하여 절곡된 형상을 갖는 적어도 하나의 금속 박판;
    상기 지지 기판, 상기 코일 패턴 및 상기 적어도 하나의 금속 박판의 적어도 일부를 봉합하는 봉합재; 및
    상기 봉합재의 외부에 배치되어 상기 코일 패턴과 연결된 외부 전극;을 포함하며,
    상기 금속 박판에서 상기 절곡된 영역은 나머지 영역과 일체 구조인 코일 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박판은 복수 개 구비되며 상기 복수의 금속 박판은 상기 지지 기판의 두께 방향으로 적층된 형태인 코일 전자 부품.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 금속 박판 중 상기 코일 패턴에 인접한 것일수록 상기 코어 영역을 향하여 절곡된 영역이 더 넓은 코일 전자 부품.

  4. 제2항에 있어서,
    상기 봉합재의 내부에는 복수의 자성 입자가 충전된 코일 전자 부품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 자성 입자 중 적어도 일부는 상기 복수의 금속 박판 사이에 배치된 코일 전자 부품.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 자성 입자와 상기 복수의 금속 박판은 동일한 물질을 포함하는 코일 전자 부품.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동일한 물질은 Fe계 합금을 포함하는 코일 전자 부품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속 박판 중 상기 코일 패턴의 상부에 배치된 영역은 평탄한 형상인 코일 전자 부품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 금속 박판 중 일부 영역은 상기 코일 패턴과 상기 봉합재의 외측면 사이에 배치된 코일 전자 부품.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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