KR20170090746A - 코일 전자부품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일부가 내부에 배치된 바디를 포함하는 코일 전자부품에 있어서, 상기 바디는 상기 코일부의 내측에 형성된 코어를 포함하는 중심부 및 상기 코일부의 외측에 형성된 외주부를 포함하며, 상기 중심부 및 외주부에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부 및 외주부의 면적과 서로 반비례하는 코일 전자부품에 관한 것이다.

Description

코일 전자부품{Coil electronic component}

본 발명은 코일 전자부품에 관한 것이다.

코일 전자부품 중 하나인 인덕터(inductor)는 저항, 커패시터와 더불어 전자회로를 이루어 노이즈(Noise)를 제거하는 대표적인 수동소자이다.

박막형 인덕터는 내부 코일부를 형성한 후, 자성체 분말 및 수지를 혼합시킨 자성체 분말-수지 복합체를 경화하여 제조한다.

일본공개특허 제2008-166455호

본 발명은 인덕턴스 및 직류중첩특성이 향상된 코일 전자부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시형태는 코일부가 내부에 배치된 바디를 포함하는 코일 전자부품에 있어서, 상기 바디는 상기 코일부의 내측에 형성된 코어를 포함하는 중심부 및 상기 코일부의 외측에 형성된 외주부를 포함하며, 상기 중심부 및 외주부에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부 및 외주부의 면적과 서로 반비례하는 코일 전자부품을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 인덕터의 위치별로 충진률을 서로 다르게 적용하여 고 인덕턴스를 확보하고, 우수한 직류중첩특성을 구현할 수 있다.

또한, 자성 재료가 쉽게 포화되는 위치에 높은 충진률을 갖는 자성입자를 배치하여 고 인덕턴스 및 우수한 직류중첩특성을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자부품의 내부 코일부가 나타나게 도시한 개략 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시형태에 따른 코일 전자부품의 LW 방향의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 코일 전자부품의 내부 코일부가 나타나게 도시한 개략 사시도이다.
도 4는 도 3의 실시형태에 따른 코일 전자부품의 LW 방향의 단면도이다.

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 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 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.

그리고 도면에서 본 발명을 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.

코일 전자부품

이하에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자부품을 설명하되, 특히 박막형 인덕터로 설명하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 코일 전자부품의 내부 코일부가 나타나게 도시한 개략 사시도이다.

도 1을 참조하면, 코일 전자부품의 일 예로써 전원 공급 회로의 전원 라인에 사용되는 박막형 인덕터(100)가 개시된다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자부품(100)은 바디(50), 상기 바디(50)의 내부에 배치된 코일부(40) 및 상기 바디(50)의 외측에 배치되어 상기 코일부(40)와 전기적으로 연결된 외부전극(81, 82)을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 전자부품(100)에 있어서, '길이' 방향은 도 1의 'L' 방향, '폭' 방향은 'W' 방향, '두께' 방향은 'T' 방향으로 정의하기로 한다.

상기 바디(50)는 박막형 인덕터(100)의 외관을 이루며, 예를 들어, 페라이트 또는 금속 자성입자를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 자기 특성을 나타내는 재료라면 제한되지 않고 포함할 수 있다.

상기 금속 자성입자로, Fe, Si, Cr, Al 및 Ni로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 합금일 수 있고, 예를 들어, Fe-Si-B-Cr계 비정질 금속 입자를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 금속 자성입자는 에폭시(epoxy) 수지 또는 폴리이미드(polyimide) 등의 고분자 상에 분산된 형태로 포함될 수 있다.

상기 바디(50)의 내부에 배치되는 절연 기판(20)은 예를 들어, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등으로 형성된다.

상기 절연 기판(20)의 중앙부는 관통되어 홀을 형성하고, 상기 홀은 페라이트 또는 금속 자성입자 등의 자성입자로 충진되어 중심부로 정의될 수 있는 코어(54)를 형성한다. 자성입자로 충진되는 코어(54)를 형성함에 따라 인덕턴스(Inductance, L)를 향상시킬 수 있다.

상기 절연 기판(20)의 일면에 코일 형상의 패턴을 가지는 코일부(40)가 형성되며, 상기 절연 기판(20)의 반대 면에도 코일 형상의 패턴을 가지는 코일부(40)가 형성된다.

상기 코일부(40)는 스파이럴(spiral) 형상으로 코일 패턴이 형성될 수 있으며, 상기 절연 기판(20)의 일면과 반대 면에 형성되는 코일부(40)는 상기 절연 기판(20)에 형성되는 비아 전극(45)을 통해 전기적으로 접속된다.

상기 코일부(40) 및 비아 전극(45)은 전기 전도성이 뛰어난 금속을 포함하여 형성될 수 있으며 예를 들어, 은(Ag), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt) 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.

절연 기판(20)의 일면에 형성되는 코일부(40)의 일 단부는 바디(50)의 길이 방향의 일 단면으로 연장된 리드(41)를 통해 노출될 수 있으며, 절연 기판(20)의 반대 면에 형성되는 코일부(40)의 일 단부는 바디(50)의 길이 방향의 타 단면으로 연장된 리드(42)를 통해 노출될 수 있다.

상기 바디(50)의 길이 방향의 양 단면으로 노출되는 상기 코일부(40)와 접속하도록 길이 방향의 양 단면에는 외부 전극(81, 82)이 형성된다.

상기 외부 전극(81, 82)은 전기 전도성이 뛰어난 금속을 포함하여 형성될 수 있으며 예를 들어, 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn) 또는 은(Ag) 등의 단독 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.

도 2는 도 1의 실시형태에 따른 코일 전자부품의 LW 방향의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 바디(50)는 상기 코일부(40)의 내측에 형성된 코어를 포함하는 중심부(54) 및 상기 코일부(40)의 외측에 형성된 외주부(55)를 포함하며, 상기 중심부(54) 및 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부(54) 및 외주부(55)의 면적과 서로 반비례한다.

즉, 상기 중심부(54)와 외주부(55)의 면적을 비교할 때, 중심부(54)의 면적이 외주부(55)의 면적보다 크거나 혹은 작을 수 있으며, 이러한 경우에 중심부와 외주부에 충진되는 자성입자의 충진율은 서로 다르게 조절할 수 있다.

구체적으로, 상기 중심부(54) 및 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부(54) 및 외주부(55)의 면적과 서로 반비례하므로, 상기 외주부(55)의 면적이 상기 중심부(54)의 면적보다 작을 경우, 상기 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부(54)에 충진된 자성입자의 충진률보다 크다.

또한, 상기 중심부(54)의 면적이 상기 외주부(55)의 면적보다 작을 경우, 상기 중심부(54)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률보다 크다.

일반적으로, 코일 전자부품에 있어서 자성입자는 바디 내부의 위치에 상관없이 유사한 충진률로 충진되어 위치별 포화 정도가 서로 다른 문제가 있다.

즉, 코일 전자부품에 있어서 그 성능은 포화가 가장 먼저 일어나는 위치의 특성에 좌우되기 때문에, 위치에 따른 포화 정도의 차이로 인해 그 성능을 향상시키는데 한계가 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면 중심부(54) 및 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부(54) 및 외주부(55)의 면적과 서로 반비례하도록 조절함으로써, 고 인덕턴스를 확보하고, 우수한 직류중첩특성을 구현할 수 있다.

즉, 자성 재료가 쉽게 포화되는 위치에 높은 충진률을 갖는 자성입자를 배치하여 고 인덕턴스 및 우수한 직류중첩특성을 얻을 수 있다

구체적으로, 상기 외주부(55)의 면적이 상기 중심부(54)의 면적보다 작을 경우, 상기 외주부(55) 내의 자성 재료의 포화가 먼저 일어나게 된다.

이 경우, 상기 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률을 상기 중심부(54)에 충진된 자성입자의 충진률에 비하여 크게 하면 고 인덕턴스를 확보하고, 우수한 직류중첩특성을 얻을 수 있다.

또한, 상기 중심부(54)의 면적이 상기 외주부(55)의 면적보다 작을 경우, 상기 중심부(54) 내의 자성 재료의 포화가 먼저 일어나게 된다.

이 경우, 상기 중심부(54)에 충진된 자성입자의 충진률을 상기 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률에 비하여 크게 하면 고 인덕턴스를 확보하고, 우수한 직류중첩특성을 얻을 수 있다.

도 2에서는, 외주부(55)의 면적이 상기 중심부(54)의 면적보다 작은 경우를 도시하고 있으며, 중심부(54)의 면적이 상기 외주부(55)의 면적보다 작은 경우는 후술하는 바와 같이 도 3 및 도 4에서 도시하고 있다.

도 2에서와 같이, 외주부(55)의 면적이 상기 중심부(54)의 면적보다 작은 경우 외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부(54)에 충진된 자성입자의 충진률에 비하여 크며, 충진률을 조절하는 방법은 특별히 제한하지 않는다.

외주부(55)에 충진된 자성입자의 충진률이 상기 중심부(54)에 충진된 자성입자의 충진률에 비하여 크게 조절하는 방법으로서, 상기 중심부(54)는 제 1 자성입자 및 상기 제 1 자성입자보다 입경이 작은 제 2 자성입자를 포함하며, 상기 외주부(55)에 충진된 자성입자는 상기 제2 자성입자로 구성될 수 있다.

상기 외주부(55)가 제 1 자성입자 및 상기 제 1 자성입자보다 입경이 작은 제 2 자성입자를 포함함으로써 서로 다른 이종 사이즈의 자성입자가 충진되기 때문에, 상기 제2 자성입자로 충진된 중심부(54)에 비하여 충진률이 크게 될 수 있다.

상기 제 1 자성입자는 장축의 길이가 15 ㎛ 이상이고, 제2 자성입자는 장축의 길이가 5 ㎛ 이하일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 서로 이종 사이즈라면 제한없이 적용될 수 있다.

특히, 제1 자성입자는 장축의 길이가 20μm 이상을 만족하도록 함으로써, 투자율을 상승시킬 수 있다.

상기 제 1 자성입자는 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 입자를 전체 제1 자성입자 대비 10% 이하의 함량으로 포함할 수 있다.

상기 제1 자성입자는 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 제1 자성입자를 포함할 수 있으며, 그 외에도 구형 혹은 거의 구형에 가까운 제1 자성입자를 포함할 수 있다.

이로 인하여, 충진율이 높고 투자율도 높은 코일 전자부품을 구현할 수 있다.

상기 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 제1 자성입자의 함량이 전체 제1 자성입자 대비 10% 를 초과하는 경우에는 바디의 충진율과 코일 전자부품의 투자율이 저하되기 시작하여 충진율 및 투자율이 감소하는 문제가 있다.

상기 중심부(54)의 자성입자의 충진율은 55% 내지 70%이며, 상기 외주부(55)의 자성입자의 충진율은 70% 내지 85%일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 충진률은 설계에 따라 다양하게 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 중심부(55)와 외주부(55)의 투자율은 상기 중심부(154) 및 외주부(155)의 면적과 서로 반비례한다.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 코일 전자부품의 내부 코일부가 나타나게 도시한 개략 사시도이다.

도 4는 도 3의 실시형태에 따른 코일 전자부품의 LW 방향의 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 코일 전자부품(1000)은 바디(150), 상기 바디(150)의 내부에 배치된 코일부(140) 및 상기 바디(50)의 외측에 배치되어 상기 코일부(140)와 전기적으로 연결된 외부전극(181, 182)을 포함한다.

상기 바디(150)의 내부에 배치되는 절연 기판(120)은 예를 들어, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등으로 형성된다.

상기 절연 기판(120)의 중앙부는 관통되어 홀을 형성하고, 상기 홀은 페라이트 또는 금속 자성입자 등의 자성입자로 충진되어 중심부로 정의될 수 있는 코어(154)를 형성한다. 자성입자로 충진되는 코어(154)를 형성함에 따라 인덕턴스(Inductance, L)를 향상시킬 수 있다.

절연 기판(120)의 일면에 형성되는 코일부(140)의 일 단부는 바디(150)의 길이 방향의 일 단면으로 연장된 리드(141)를 통해 노출될 수 있으며, 절연 기판(120)의 반대 면에 형성되는 코일부(140)의 일 단부는 바디(150)의 길이 방향의 타 단면으로 연장된 리드(142)를 통해 노출될 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 바디(150)는 상기 코일부(140)의 내측에 형성된 코어를 포함하는 중심부(154) 및 상기 코일부(140)의 외측에 형성된 외주부(155)를 포함하며, 상기 중심부(154) 및 외주부(155)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부(154) 및 외주부(155)의 면적과 서로 반비례한다.

도 4에서와 같이, 중심부(154)의 면적이 상기 외주부(155)의 면적보다 작을 경우, 상기 중심부(154)에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 외주부(155)에 충진된 자성입자의 충진률보다 크다.

중심부(154)에 충진된 자성입자의 충진률이 상기 외주부(155)에 충진된 자성입자의 충진률에 비하여 크게 조절하는 방법으로서, 상기 중심부(154)는 제 1 자성입자 및 상기 제 1 자성입자보다 입경이 작은 제 2 자성입자를 포함하며, 상기 외주부(155)에 충진된 자성입자는 상기 제2 자성입자로 구성될 수 있다.

상기 중심부(154)가 제 1 자성입자 및 상기 제 1 자성입자보다 입경이 작은 제 2 자성입자를 포함함으로써 서로 다른 이종 사이즈의 자성입자가 충진되기 때문에, 상기 제2 자성입자로 충진된 외주부(155)에 비하여 충진률이 크게 될 수 있다.

상기 제 1 자성입자는 장축의 길이가 15 ㎛ 이상이고, 제2 자성입자는 장축의 길이가 5 ㎛ 이하일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 서로 이종 사이즈라면 제한없이 적용될 수 있다.

특히, 제1 자성입자는 장축의 길이가 20μm 이상을 만족하도록 함으로써, 투자율을 상승시킬 수 있다.

상기 제 1 자성입자는 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 입자를 전체 제1 자성입자 대비 10% 이하의 함량으로 포함할 수 있다.

상기 제1 자성입자는 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 제1 자성입자를 포함할 수 있으며, 그 외에도 구형 혹은 거의 구형에 가까운 제1 자성입자를 포함할 수 있다.

이로 인하여, 충진율이 높고 투자율도 높은 코일 전자부품을 구현할 수 있다.

상기 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 제1 자성입자의 함량이 전체 제1 자성입자 대비 10% 를 초과하는 경우에는 바디의 충진율과 코일 전자부품의 투자율이 저하되기 시작하여 충진율 및 투자율이 감소하는 문제가 있다.

상기 중심부(154)의 자성입자의 충진율은 70% 내지 85%이며, 상기 외주부(155)의 자성입자의 충진율은 55% 내지 70%일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 충진률은 설계에 따라 다양하게 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 중심부(154)와 외주부(155)의 투자율은 상기 중심부(154) 및 외주부(155)의 면적과 서로 반비례한다.

본 발명은 상술한 실시 형태 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, 1000 : 코일 전자부품
20, 120 : 절연 기판
40, 140 : 코일부
41, 42, 141, 142: 리드
45 : 비아 전극
50, 150 : 바디
54 : 중심부, 코어
55 : 외주부
81, 82, 181, 182 : 외부전극

Claims (11)

1. 코일부가 내부에 배치된 바디를 포함하는 코일 전자부품에 있어서,
   상기 바디는 상기 코일부의 내측에 형성된 코어를 포함하는 중심부; 및
   상기 코일부의 외측에 형성된 외주부;를 포함하며,
   상기 중심부 및 외주부에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부 및 외주부의 면적과 서로 반비례하는 코일 전자부품.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 외주부의 면적은 상기 중심부의 면적보다 작고, 상기 외주부에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 중심부에 충진된 자성입자의 충진률보다 큰 코일 전자부품.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 중심부의 면적은 상기 외주부의 면적보다 작고, 상기 중심부에 충진된 자성입자의 충진률은 상기 외주부에 충진된 자성입자의 충진률보다 큰 코일 전자부품.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 중심부는 제 1 자성입자 및 상기 제 1 자성입자보다 입경이 작은 제 2 자성입자를 포함하며, 상기 외주부에 충진된 자성입자는 상기 제2 자성입자로 구성된 코일 전자부품.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제 1 자성입자는 장축의 길이가 15 ㎛ 이상이고, 제2 자성입자는 장축의 길이가 5 ㎛ 이하인 코일 전자부품.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 제 1 자성입자는 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 입자를 전체 제1 자성입자 대비 10% 이하의 함량으로 포함하는 코일 전자부품.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 외주부는 제 1 자성입자 및 상기 제 1 자성입자보다 입경이 작은 제 2 자성입자를 포함하며, 상기 중심부에 충진된 자성입자는 상기 제2 자성입자로 구성된 코일 전자부품.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제 1 자성입자는 장축의 길이가 15 ㎛ 이상이고, 제2 자성입자는 장축의 길이가 5 ㎛ 이하인 코일 전자부품.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 제 1 자성입자는 단축 대비 장축의 비가 1.8 내지 5.3인 입자를 전체 제1 자성입자 대비 10% 이하의 함량으로 포함하는 코일 전자부품.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 중심부의 자성입자의 충진율은 70% 내지 85%이며, 상기 외주부의 자성입자의 충진율은 55% 내지 70%인 코일 전자부품.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 중심부의 자성입자의 충진율은 55% 내지 70%이며, 상기 외주부의 자성입자의 충진율은 70% 내지 85%인 코일 전자부품.
    
    

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