KR20180026282A - Micro Inductor and Method of Manufacturing the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초소형 인덕터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-inductor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a MEMS-based inductor and a method of manufacturing the same.
인덕터는 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도하는 부품으로서, 커패시터, 트랜지스터 등과 함께 전기회로를 이루는 가장 중요한 소자 가운데 하나이다.An inductor is a component that induces a voltage proportional to the amount of current change, and is one of the most important elements forming an electric circuit together with a capacitor and a transistor.
인덕터는 구조에 따라서 적층형, 권선형, 박막형 등 여러 가지로 분류할 수 있고, 용도에 따라서 파워 인덕터, RF 인덕터(시그널 인덕터) 등으로 분류할 수 있으며, 사용되는 재료에 따라, 메탈(metal), 페라이트(ferrite), 세라믹(ceramics) 등으로 분류될 수 있다.The inductors can be classified into various types such as stacked type, wound type, and thin type according to the structure, and classified into power inductors and RF inductors (signal inductors) according to applications. Depending on the materials used, Ferrite, ceramics, and the like.
적층형 인덕터는 주로 자성체 시트(sheet)에 전극을 인쇄하고 자성체 시트를 적층하고 내부 도선을 연결하는 방식으로 제작된다.Multilayer inductors are mainly manufactured by printing electrodes on a magnetic sheet, stacking magnetic sheet and connecting internal conductors.
권선형 인덕터는 일반적으로 코어에 코일을 감는 방식으로 제작된다. Wound inductors are typically fabricated by winding coils around the core.
박막 인덕터는 주로 기판(예컨대, 세라믹 기판) 위에 코일 도선을 박막 스퍼터링이나 도금으로 형성하는 방식으로 제작된다. Thin film inductors are mainly fabricated by a method in which a coil conductor is formed on a substrate (e.g., a ceramic substrate) by thin film sputtering or plating.
한편, 전자기기의 소형화 및 슬림화에 따라 여기에 사용되는 인덕터에 대해서도 슬림화, 소형화 요구가 증대하고 있으며, 이와 동시에 동일 수준 이상의 인덕턴스(즉, 고성능) 등이 요구되고 있다. 이에 따라, 재료적인 측면에서는 보다 더 높은 투자율(magnetic permeability)을 갖는 자성재료를 사용하거나, 공법적인 측면에서는 코일배선의 폭과 두께의 비, 즉 종횡비(Aspect Ratio)를 높일 수 있는 인쇄 공법 또는 높은 종횡비를 형성할 수 있는 구조적인 공법을 통해 코일배선의 면적을 증가시키려는 노력이 계속되고 있다.On the other hand, due to miniaturization and slimming of electronic devices, there is a growing demand for slimness and miniaturization of inductors used here, and at the same time, inductance of the same level or higher (that is, high performance) is required. Accordingly, a magnetic material having a higher magnetic permeability is used in terms of material, or a printing method or a high-density method in which the ratio of the width and the thickness of the coil wiring, that is, the aspect ratio, Efforts have been made to increase the area of the coil wiring through a structural method capable of forming an aspect ratio.
그러나, 권선형 인덕터는 권선설비의 정밀도 및 극세선 와이어의 한계로 선경 17um 이하로 제작하기에는 어려움이 있으며, 적층형 인덕터는 자성체의 재료 문제 및 적층 프린팅의 한계로 고성능 구현에 어려움이 있다.However, it is difficult to fabricate the wire wound type inductor with a wire diameter of 17 μm or less due to the precision of the wire winding equipment and the limit of the fine wire wire, and the multilayer inductor has difficulties in realizing high performance due to the material problem of the magnetic material and the limitation of the lamination printing.
박막형 인터터는 권선형 인덕터 및 적측형 인덕터에 비하여 소형화가 가능하지만, 자성체 재질의 제한으로 인하여 고용량 인덕터를 구현하기에는 어려움이 있다.Thin film type inductor can be miniaturized as compared with wound type inductor and side type inductor, but it is difficult to realize high capacity inductor due to limitation of magnetic material.
이에 따라, 고성능 및 소형의 인덕터를 구현하기 위하여, 여러 가지 노력들이 있어 왔다.Accordingly, various efforts have been made to realize a high-performance and small-sized inductor.
대한민국 등록특허 제10-1503144호는 기판에 코일패턴의 관통홀을 형성하고, 관통홀 내부에 금속층을 충진하여 높은 종횡비의 코일 배선을 갖는 박막 인덕터를 구현하는 기술을 개시한다. 그러나, 고성능 인덕터를 구현하기 위해서는, 작은 면적에 미세한 관통홀을 가능한 많이 형성해야 하므로, 고도의 제조 공정을 필요로 한다.Korean Patent Registration No. 10-1503144 discloses a technique of forming a thin film inductor having a high aspect ratio coil wiring by forming a through hole of a coil pattern on a substrate and filling a metal layer in the through hole. However, in order to realize a high performance inductor, it is necessary to form as many fine through-holes as possible in a small area, so that a high-level manufacturing process is required.
따라서, 고성능, 초소형의 인덕터를 구현하기 위하여, 새로운 구조와 공법이 여전히 요구된다.Therefore, a new structure and a method are still required to realize a high-performance, small-sized inductor.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 멤스(MEMS: Micro-Electro Mechanical Systems) 공법을 융합하여 자성체 웨이퍼(기판)에 입체적(3D)으로 인덕터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing an inductor in a three-dimensional (3D) manner on a magnetic material wafer (substrate) by fusing a MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems) method.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 자성체 웨이퍼(기판)에 멤스(MEMS) 공법을 융합하여 형성함으로써, 고성능 및 초소형을 실현할 수 있는 인덕터를 제공하는 것이다.Further, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an inductor capable of realizing high performance and miniaturization by fusing a MEMS method to a magnetic material wafer (substrate).
본 발명의 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 제조 방법은 자성체 기판을 마련하는 단계; 상기 자성체 기판을 부분 식각하여 제1 식각 영역 및 제2 식각 영역을 형성하는 단계; 상기 제1 식각 영역의 일 표면, 상기 제2 식각 영역의 일 표면을 포함한 세 면에 메인 코일을 형성하는 단계; 상기 자성체 기판의 상부에 더미 기판을 결합하는 단계; 상기 자성체 기판의 하부를 연마하는 단계; 및 상기 세 면에 형성된 메인 코일들과 연결되어 권선을 형성하도록 연마면에 서브 코일을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a MEMS-based inductor according to an embodiment of the present invention includes: preparing a magnetic substrate; Partially etching the magnetic substrate to form a first etching region and a second etching region; Forming a main coil on one surface of the first etching region and three surfaces including one surface of the second etching region; Coupling a dummy substrate to an upper portion of the magnetic substrate; Polishing the lower portion of the magnetic substrate; And forming sub-coils on the polishing surface to be connected to the main coils formed on the three surfaces to form a winding.
실시예에 따라, 상기 제조 방법은 상기 메인 코일을 형성하는 단계 이후에, 상기 메인 코일을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the manufacturing method may further include coating the main coil after forming the main coil.
본 발명의 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터는 자성체 코어; 상기 자성체 코어의 하부를 제외한 세 면에 박막 도금으로 형성된 메인 코일; 및 상기 자성체 코어의 하부에 박막 도금으로 형성된 서브 코일을 포함하고, 상기 서브 코일은 상기 메인 코일들과 연결되어 권선(코일 배선)을 형성한다.A MEMS-based inductor according to an embodiment of the present invention includes a magnetic core; A main coil formed on the three sides of the magnetic core except the bottom thereof by thin-film plating; And a sub coil formed by thin-film plating on the bottom of the magnetic core, and the sub coil is connected to the main coils to form a coil (coil wiring).
실시예에 따라, 상기 인덕터는 상기 자성체 코어의 표면에 형성된 절연막을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the inductor may further include an insulating layer formed on a surface of the magnetic core.
실시예에 따라, 상기 인덕터는 상기 메인 코일들과 상기 서브 코일들을 보호하도록 형성된 보호 물질층을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the inductor may further comprise a layer of protective material formed to protect the main coils and the sub-coils.
본 발명의 실시예에 따르면, 자성체 기판에 관통홀(또는 홈)을 형성하고 관통홀에 금속을 충진하여 코일을 형성하는 것이 아니라, 포토 레지스트 패터닝을 이용하여 박막 도금으로 코일을 형성한다. 이에 따라, 자성체 기판에 미세한 관통홀들을 형성하여 코일을 형성하는 공정에 비하여, 코일 배선의 폭이나 두께를 제어하기가 용이하다. 따라서, 고도의 제조 공정 없이도, 고성능 및 초소형의 인덕터를 구현하기가 용이하다.According to the embodiment of the present invention, a coil is formed by thin-film plating using photoresist patterning, instead of forming a through hole (or groove) in the magnetic substrate and filling the through hole with metal. Thus, it is easy to control the width and the thickness of the coil wiring, as compared with the step of forming the coil by forming fine through holes in the magnetic substrate. Therefore, it is easy to implement a high-performance and small-sized inductor without a high-level manufacturing process.
도 1a 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터를 제조하는 방법을 순서대로 도시한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제조 중인 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다.
도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다.FIGS. 1A to 8 are views sequentially illustrating a method of manufacturing a MEMS-based inductor according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a perspective view of a MEMS-based inductor in-process, in accordance with an embodiment of the invention.
10A is a perspective view of a MEMS-based inductor according to an embodiment of the present invention.
10B is a perspective view of a MEMS-based inductor according to another embodiment of the present invention.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are only for the purpose of illustrating embodiments of the inventive concept, But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되거나, 층이 다른 층 또는 기판과 결합 또는 접착된다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 층 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. When a layer is referred to as being "on" another layer or substrate, or when it is mentioned that a layer is bonded or bonded to another layer or substrate, it may be formed directly on another layer or substrate, May be intervening. Like numbers refer to like elements throughout the specification.
상단, 하단, 상면, 하면, 전면, 후면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다. 또한, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니고, 예컨대, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다.Terms such as top, bottom, top, bottom, front, rear, or top, bottom, etc. are used to distinguish relative positions in the components. For example, in the case of naming the upper part of the drawing as upper part and the lower part as lower part in the drawings for convenience, the upper part may be named lower part and the lower part may be named upper part without departing from the scope of right of the present invention . In addition, the components of the drawings are not necessarily drawn to scale, and for example, the sizes of some of the components of the drawings may be exaggerated relative to other components to facilitate understanding of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터를 제조하는 방법을 순서대로 도시한 도면들이다. FIGS. 1A to 8 are views sequentially illustrating a method of manufacturing a MEMS-based inductor according to an embodiment of the present invention.
도 1a 내지 도 8을 참조하면, 먼저, 인덕터의 코어로 사용될 자성체 기판(110)이 마련된다.Referring to FIGS. 1A to 8, a
자성체 기판(110)은 소정 형태(예컨대, 육면체)를 가진 소자 본체로서, 코일(즉, 박막 금속 권선)이 감기는 인덕터의 코어가 된다. 자성체 기판(110)의 구성재료로는 예컨대, Ni-Zn계, Ni-Cu-Zn계 및 Mg-Zn계 페라이트 중 하나 이상의 페라이트, 또는 페라이트 유리 복합재료 등의 자성체 세라믹이나, 티탄산바륨, 알루미나, 알루미나 유리 복합 재료 등의 유전체 세라믹을 이용할 수 있다. The
일 실시예에서, 자성체 기판(110)은 특정 온도(예컨대, 섭씨 1000도 혹은 그 이상의 온도)에서 소성(sintering)하여 만들어진 소결체일 수 있다.In one embodiment, the
자성체 기판(110)이 마련된 다음, 자성체 기판(110)을 부분 식각하여 제1 식각 영역(121) 및 제2 식각 영역(122)을 형성한다.After the
식각 영역(121, 122)을 형성하기 위해, 도 1b와 같이 준비된 소정 크기의 자성체 기판(110)의 일면(이하, 설명의 편의상 '상부면'이라 함)에 포토 레지스트(PR: Photoresist)를 이용한 패터닝(patterning) 공정을 수행할 수 있다. Photoresist (PR) is formed on one surface of a
일 실시예에서, 자성체 기판(110)의 상부면에 포토 레지스트 패턴(115)을 형성할 수 있다. 예컨대, 감광성의 포토 레지스트를 자성체 기판(110)의 상부면에 부착한 다음 마스크로 블로킹한 상태에서 자외선 조사 후 현상하면 포토 레지스트에 소정의 패턴(115)이 형성될 수 있다. In one embodiment, a
포토 레지스트는 빛을 조사하면 약품에 대한 내성이 변화하는 고분자 재료이다. 빛에 노출함으로써 약품에 대하여 불용성이 되는 네거티브(negative 혹은 네거형) 포토 레지스트와 반대로 가용성으로 되는 포지티브(positive 혹은 포지형) 포토 레지스트가 있다. 포토 레지스트 위에 메인 코일(140)이 형성될 영역과 나머지 영역을 구분하여 선택적으로 마스킹하기 위한 마스크 패턴(미도시)이 형성된다. Photoresists are polymeric materials that change their resistance to chemicals when exposed to light. There are positive (positive or positive) photoresists that become soluble in contrast to negative (negative or quadruple) photoresists that are insoluble in the chemical by exposure to light. A mask pattern (not shown) is formed on the photoresist to selectively mask the region where the
마스크 패턴에 따라 메인 코일(140)이 형성될 영역 상의 포토 레지스트만을 제거함으로써, 포토 레지스트 패턴(115)이 형성될 수 있다.The
포토 레지스트 패턴(115)에 의해 마스킹되지 않은 기판 부분(즉, 노출된 부분)을 습식 에칭(wet etching)이나 건식 에칭(dry etching)을 통해 식각하여 제1 식각 영역(121) 및 제2 식각 영역(122)을 형성할 수 있다.The portion of the substrate not masked by the
이 때, 식각된 부분이 자성체 기판(110)을 관통하지 않도록, 자성체 기판(110)의 일정 깊이(혹은 두께)를 식각하는 부분 식각이 이루어진다. 예컨대, 자성체 기판(110)의 마스킹되지 않은 부분을 하프 에칭(half etching)하여 제1 식각 영역(121) 및 제2 식각 영역(122)을 형성할 수 있다.At this time, partial etching is performed to etch a certain depth (or thickness) of the
제1 식각 영역(121) 및 제2 식각 영역(122)이 형성된 후에는 포토 레지스트 패턴(115)이 제거된다. 제1 식각 영역(121) 및 제2 식각 영역(122)이 형성되고 포토 레지스트 패턴(115)이 제거된 모습이 도 2a에 도시된다.After the
실시예에 따라, 제1 식각 영역(121) 및 제2 식각 영역(122)을 형성한 이후에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 식각된 상기 자성체 기판(110)의 표면에 절연막(130)을 형성할 수 있다.2B, after the first and
자성체 기판(110)의 재질은 도체일 수도 있고, 부도체일 수도 있다.The material of the
자성체 기판(110)이 부도체 재질인 경우, 절연막(130)을 형성하는 공정은 불필요할 수 있다.When the
자성체 기판(110)이 도체 재질인 경우, 메인 코일(140)과 자성체 기판(110) 간의 절연을 위하여 절연막(130)이 형성될 수 있다.When the
일 실시예에서, 절연막(130)은 애노다이징(anodizing) 공법을 이용하여 자성체 기판(110)의 표면을 의도적으로 산화시킴으로서 형성될 수 있고, 또는 플라즈마 공법 등을 이용하여 자성체 기판(110)의 표면을 산화 처리함으로써 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the insulating
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 식각 영역(121)의 일 표면, 상기 제2 식각 영역(122)의 일 표면을 포함한 세 면에 메인 코일(140)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3, a
메인 코일(140)은 전도성이 우수한 Ni, Al, Fe, Cu, Ti, Cr, Au, Ag, Pd 중에서 적어도 하나의 금속으로 이루어질 수 있다.The
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 코일(140)을 형성하는 방법을 도시한 도면들이다. 실시예에 따라, 도 4e에 도시된 바와 같이, 'ㄷ'자 형태의 복수의 메인 코일(140)이 일정한 간격을 두고 균일하게 형성될 수 있다.4A to 4E are views showing a method of forming the
일 실시예에서, 메인 코일(140)은 금속 도금에 의해 형성된 금속 박막일 수 있다.In one embodiment, the
도 4a 내지 도 4e를 참조하여 메인 코일(140)을 형성하는 과정을 좀 더 구체적으로 기술하면 다음과 같다.The process of forming the
먼저, 도 4a를 참조하면, 식각된 자성체 기판(110) 또는 절연막(130)이 형성된 자성체 기판(110)에 금속 시드층(132)이 형성된다. 금속 시드층(132)은 티타늄이나 구리로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.4A, a
도 4b를 참조하면, 금속 시드층(132) 위에 메인 코일(140)을 형성하기 위한 포토 레지스트 패턴(134)을 형성한다. Referring to FIG. 4B, a
포토 레지스트 패턴(134)은 메인 코일(140)이 형성될 영역과 나머지 영역을 구분하기 위한 패턴이다.The
포토 레지스트 패턴(134)을 형성하기 위하여, 금속 시드층(132) 위에 포토 레지스트를 도포한다. In order to form the
포토 레지스트 위에 메인 코일(140)이 형성될 영역과 나머지 영역을 구분하여 선택적으로 마스킹하기 위한 마스크 패턴(미도시)이 형성된다. A mask pattern (not shown) is formed on the photoresist to selectively mask the region where the
마스크 패턴에 따라 메인 코일(140)이 형성될 영역 상의 포토 레지스트만을 제거함으로써, 포토 레지스트 패턴(134)이 형성될 수 있다.The
다음으로, 도 4c를 참조하면, 포토 레지스트가 제거된 영역에 전기 도금에 의해 금속재를 성장시켜 메인 코일(140)을 형성할 수 있다. 예컨대, 포토 레지스트 패턴(134)에 의해 노출된 금속 시드층(132)을 시드(seed)로 사용하여 메인 코일(140)이 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 4C, the
전기 도금은 무전해 도금 또는 전해 도금 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The electroplating may be an electroless plating or an electrolytic plating method, but is not limited thereto.
전기 도금으로 형성되는 메인 코일(140)의 두께는 금속 시드층(132)의 두께에 비하여 상당히 클 수 있다.The thickness of the
메인 코일(140)이 형성된 후에는, 도 4d에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트 패턴(134)이 제거된다. 포토 레지스트 패턴(134)을 제거함으로써 노출된 금속 시드층(132)은 에칭을 통해 제거될 수 있다.After the
메인 코일(140)의 폭, 두께, 간격 등은 도면에 도시된 비율이나 특정 수치에 한정되지 않는다. 도면의 구성요소는 축척에 따라 그려진 것이 아니므로, 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장되거나 축소될 수 있다.The width, thickness, spacing, etc. of the
도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제조 중인 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다. 예컨대, 도 4e는 노출된 금속 시드층(132)이 제거된 후, 자성체 기판(110)에 더미 기판(160)이 결합되기 전의 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다.4E is a perspective view of a MEMS-based inductor in-process, in accordance with an embodiment of the invention. For example, FIG. 4E is a perspective view of a MEMS-based inductor before the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 자성체 기판(110)을 관통홀(또는 홈)을 형성하고 관통홀에 금속을 충진하여 코일을 형성하는 것이 아니라, 포토 레지스트를 이용한 박막 도금으로 코일을 형성한다.As described above, according to the embodiment of the present invention, instead of forming the coil by forming the through hole (or the groove) in the
이에 따라, 자성체 기판(110)에 미세한 관통홀들을 형성하여 코일을 형성하는 공정에 비하여, 코일 배선의 폭이나 두께를 제어하기가 용이하다.Accordingly, it is easy to control the width and the thickness of the coil wiring as compared with the process of forming the fine through holes in the
따라서, 고도의 제조 공정 없이도, 고성능 및 초소형의 인덕터를 구현하기가 용이하다. Therefore, it is easy to implement a high-performance and small-sized inductor without a high-level manufacturing process.
메인 코일(140)을 형성한 후, 메인 코일(140)을 보호하기 위해서 메인 코일(140)을 코팅할 수 있다.After forming the
또는, 메인 코일(140)을 형성한 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 식각 영역(121, 122)을 소정의 보호 물질(150)로 채울 수 있다.Alternatively, after the
보호 물질(150)은 실리콘, 에폭시 수지(epoxy resin) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 식각 영역(121, 122)을 소정의 보호 물질로 채운 후에, 자성체 기판(110)의 상부에 더미 기판(160)을 붙인다. 5, after the first and
더미 기판(160)은 후속 공정을 용이하게 하기 위하여 사용되는 것으로서, 그 재질은 알루미나 기판, 유리 기판, 세라믹 기판 등일 수 있다. The
실시예에 따라서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 식각 영역(121, 122)을 채우지 않은 채, 자성체 기판(110)의 상부에 더미 기판(160)이 결합될 수 있다.The
자성체 기판(110)와 더미 기판(160)을 붙인 후, 자성체 기판(110)의 하부를 연마한다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 식각 영역(121, 122)이 노출되도록 자성체 기판(110)의 하부를 연마하여 제거할 수 있다. 실시예에 따라, 자성체 기판(110)의 상부에 더미 기판(160)이 결합시킨 후, 더미 기판(160)이 기판(110)의 하부에 위치하도록 결합된 기판을 상하로 반전시킬 수 있다. 이 경우, 자성체 기판(110)의 상부를 연마하여 제1 및 제2 식각 영역(121, 122)이 노출되도록 할 수 있다. 따라서, 설명의 편의를 위하여, 하부 또는 상부라고 표현하지만, 실시예에 따라서, 상부와 하부가 바뀌거나 달라질 수 있다.After the
도 8을 참조하면, 연마된 자성체 코어(110')의 하부면(즉, 연마면)에 서브 코일(143)을 형성한다. 이 때, 서브 코일(143)은 메인 코일들(140)과 연결되어 권선을 형성하도록 구현된다. 즉, 메인 코일들(140)과 서브 코일(143)을 연결하여 자성체 코어(110')를 감는 완전한 코일이 형성된다.Referring to FIG. 8, a sub-coil 143 is formed on the lower surface (i.e., polishing surface) of the polished magnetic body core 110 '. At this time, the
서브 코일(143)의 형성하는 공정은 메인 코일(140)을 형성하는 공정과 유사할 수 있다.The process of forming the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제조 중인 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다. 예컨대, 도 9는 서브 코일(143) 및 메인 코일(140)의 연결 관계를 잘 나타낼 수 있도록, 도 8에 도시된 인덕터를 상하로 반전하여 도시하는 사시도일 수 있다.Figure 9 is a perspective view of a MEMS-based inductor in-process, in accordance with an embodiment of the invention. For example, FIG. 9 may be a perspective view showing the inductor shown in FIG. 8 inverted up and down so that the sub-coil 143 and the
도 9에 도시된 바와 같이, 서브 코일(143) 역시 메인 코일(140)과 마찬가지로 일정한 간격을 두고 균일하게 형성될 수 있다. 이 때, 서브 코일(143)과 메인 코일(140)이 연결되어 자성체 코어(110')를 감는 긴 권선이 형성되도록, 서브 코일(143)의 일단은 상응하는 메인 코일에 연결되고, 서브 코일(143)의 타단은 이웃하는 메인 코일(140)에 연결될 수 있다.As shown in FIG. 9, the sub-coils 143 may be uniformly formed at regular intervals, like the
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다. 도 9에 도시된 인덕터에서 더미 기판 (160) 및 자성체 기판(110)의 불필요한 부분을 제거함으로써 도 10a에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터(10a)를 얻을 수 있다.10A is a perspective view of a MEMS-based inductor according to an embodiment of the present invention. The inductor shown in FIG. 9 removes unnecessary portions of the
도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스(MEMS) 기반의 인덕터의 사시도이다.10B is a perspective view of a MEMS-based inductor according to another embodiment of the present invention.
이를 참조하면, 멤스(MEMS) 기반의 인덕터(10b)는 코일 배선(140, 143)을 외부와 전기적으로 연결하기 위한 제1 및 제2 외부 단자(171, 172)를 더 구비할 수 있다.The MEMS-based
제1 외부단자(171)는 코일(140, 143)의 일단을 외부 회로와 전기적으로 접속하고, 제2 외부단자(172)는 코일(140, 143)의 타단을 외부 회로와 전기적으로 접속한다.The first
실시예에 따라, 제1 및 제2 외부 단자(171, 172)는 자성체 코어(110')의 일 표면에 형성될 수도 있다.According to the embodiment, the first and second
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
110: 자성체 기판
110': 자성체 코어
121, 122: 식각 영역
130: 절연막
132: 금속 시드층
134: 포토 레지스트 패턴
140: 메인 코일
143: 서브 코일
150: 보호 물질
160: 더미 기판
171, 172: 외부 단자110: magnetic substrate
110 ': magnetic core
121, 122: etching region
130: Insulating film
132: metal seed layer
134: photoresist pattern
140: Main coil
143: Sub coil
150: Protective material
160: dummy substrate
171, 172: external terminal
Claims (10)
상기 자성체 기판을 부분 식각하여 제1 식각 영역 및 제2 식각 영역을 형성하는 단계;
상기 제1 식각 영역의 일 표면과 상기 제2 식각 영역의 일 표면을 포함한 세 면에 메인 코일을 형성하는 단계;
상기 자성체 기판의 상부에 더미 기판을 결합하는 단계;
상기 자성체 기판의 하부를 연마하는 단계; 및
상기 세 면에 형성된 메인 코일들과 연결되어 권선을 형성하도록 연마면에 서브 코일을 형성하는 단계를 포함하는 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 제조 방법.Providing a magnetic substrate;
Partially etching the magnetic substrate to form a first etching region and a second etching region;
Forming a main coil on three surfaces including one surface of the first etching region and one surface of the second etching region;
Coupling a dummy substrate to an upper portion of the magnetic substrate;
Polishing the lower portion of the magnetic substrate; And
And forming sub-coils on the polished surface to be connected to the main coils formed on the three surfaces to form a winding.
상기 제1 식각 영역 및 제2 식각 영역을 형성하는 단계 이후 및 상기 메인 코일을 형성하는 단계 이전에,
식각된 상기 자성체 기판의 표면에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 제조 방법.The method according to claim 1,
After the step of forming the first etching region and the second etching region and before the step of forming the main coil,
And forming an insulating film on a surface of the etched magnetic substrate.
상기 메인 코일을 형성하는 단계 이후에,
상기 메인 코일을 코팅하는 단계를 더 포함하는 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 제조 방법.The method according to claim 1,
After the step of forming the main coil,
Further comprising coating the main coil (100). ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 메인 코일을 형성하는 단계 이후 및 상기 더미 기판을 결합하는 단계 이전에,
상기 제1 및 제2 식각 영역을 소정의 보호 물질로 채우는 단계를 더 포함하는 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 제조 방법.The method according to claim 1,
After the step of forming the main coil and before the step of bonding the dummy substrate,
Further comprising filling the first and second etch regions with a protective material. ≪ Desc / Clms Page number 17 >
상기 자성체 코어를 감도록 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 제조 방법.[2] The apparatus of claim 1, wherein the main coil and the sub-
Wherein the magnetic core is formed by winding the magnetic core.
도체 또는 부도체 재질인 것을 특징으로 하는 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 제조 방법.The magnetic circuit board according to claim 1,
Wherein the conductor is a conductor or a non-conductor material.
박막 도금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스(MEMS) 기반의 인덕터 제조 방법.2. The apparatus of claim 1, wherein the main coil
Wherein the metal layer is formed by thin-film plating.
상기 자성체 코어의 하부를 제외한 세 면에 박막 도금으로 형성된 메인 코일; 및
상기 자성체 코어의 하부에 박막 도금으로 형성된 서브 코일을 포함하고,
상기 서브 코일은 상기 메인 코일들과 연결되어 권선을 형성하는 자성체 코어 인덕터.Magnetic core;
A main coil formed on the three sides of the magnetic core except the bottom thereof by thin-film plating; And
And a sub-coil formed by thin-film plating on a lower portion of the magnetic core,
And the sub-coil is connected to the main coils to form a winding.
상기 자성체 코어의 표면에 형성된 절연막을 더 포함하는 자성체 코어 인덕터.9. The inductor according to claim 8, wherein the inductor
And an insulating film formed on a surface of the magnetic core.
상기 메인 코일들과 상기 서브 코일들을 보호하도록 형성된 보호 물질층을 더 포함하는 자성체 코어 인덕터.9. The inductor according to claim 8, wherein the inductor
And a protective material layer formed to protect the main coils and the sub coils.
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| KR101853850B1 (en) | 2018-06-08 |
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