KR101862465B1 - 코일 부품 - Google Patents

Abstract

본 개시는 코일, 및 코일로부터 이격되도록 배치되는 트렌치를 포함하는 바디와, 상기 코일과 전기적으로 연결되는 외부전극을 포함하는 코일 부품에 관한 것이다. 트렌치의 내부는 자성 물질을 포함하는 재료로 충진되며, 트렌치의 적어도 하나의 모서리는 코일의 최외측 코일 패턴의 외측 경계부의 일부의 형상과 동일한 형상을 가지도록 구성된다.

Description

코일 부품{COIL COMPONENT}

본 개시는 코일 부품, 상세하게는 코일을 포함하는 칩 전자부품 중 공통 모드 필터에 관한 것이다.

디스플레이, USB 등 스마트 기기의 고속 디지털 인터페이스에는 노이즈 대책품이 요구된다. 그 중에서 커먼 모드 노이즈를 선택적으로 제거하는 것이 커먼 모드 필터이다. 커먼 모드 필터 내에서 차동 모드 신호에 의한 자속이 서로 상쇄되어 인덕턴스가 발생하지 않아 차동 모드 신호는 통과되고, 커먼 모드 노이즈에 의한 자속은 보강되어 인덕턴스의 작용이 커지게 되어서 노이즈가 제거될 수 있다.

하기의 특허문헌 1 은 1쌍의 자성체 기판과 이들의 자성체 기판 사이에 끼워진 적층체를 구비하고, 적층체는 절연층과 절연층을 통해 적층되어서 이루어지는 2개의 코일 도체를 가지고 있다. 절연층의 코일 도체의 내측 영역에 대응하는 부분에는 관통홀이 형성되며 그 관통홀에 자성 재료가 충진되며, 동시에, 절연층의 코일 도체의 외측 영역에 대응하는 부분에도 추가 관통부가 형성되며 이 관통부에 자성 재료가 충진된다.

일본 특허공개공보 특개평 11-54326호

다만, 상기 특허문헌 1 의 관통홀이나 추가 관통부는 그 형상이 실질적으로 직사각형이어서 공통 모드 코일의 임피던스(IMPEDENCE) 증가에 충분히 기여하고 있지 못한 실정이다.

본 개시의 목적은 소형화된 전자부품에 있어서, 임피던스를 확실하게 높일 수 있는 코일 부품, 특히, 공통 모드 필터를 제공하는 것이다.

본 개시에 따른 코일 부품은 코일과 복수 개의 트렌치를 포함하는 바디, 및 바디 내의 코일과 전기적으로 연결될 수 있는 외부전극을 포함한다. 복수 개의 트렌치는 각각 그 내부에 자성 물질을 충진하고 있다. 트렌치 중 최외측 코일 패턴의 외측에 배치되는 외측 트렌치는 복수 개의 모서리를 포함하는데, 그 중 최외측 코일 패턴과 가장 인접한 적어도 하나의 모서리는 상기 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 동일한 형상을 가지도록 형성된다. 그 결과, 트렌치 내에 자성 물질이 충진될 수 있는 유효 면적이 최대로 확보될 수 있다.

본 개시에 따르면 공통 모드 필터의 임피던스를 개선하여 전자 기기의 전송 특성을 향상시킬 수 있는 코일 부품을 제공할 수 있다.

도1 는 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품의 개략적인 분해 사시도이다.
도2 는 도1 의 개략적인 상면도이다.
도3 은 외부전극의 형상을 변경한 일 변형예에 따른 개략적인 상면도이다.
도4 는 본 개시와는 상이한 비교예에 해당하는 코일 부품의 개략적인 상면도이다.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 개시의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시의 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 개시를 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.

이하에서는 본 개시의 일 예에 따른 코일 부품을 설명하되, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

코일 부품

도1 은 본 개시의 코일 부품에 대한 개략적인 분해 사시도이고, 도2 는 도1 의 개략적인 상면도이다.

도1 및 도2 를 참조하면, 코일 부품(100) 은 코일 패턴(111)을 포함하는 바디(1) 와 그 바디의 외부면에 배치되는 외부전극(21, 22, 23, 24)을 포함한다.

바디(1) 는 코일 부품의 외관을 형성하는 역할을 하며, 두께 방향으로 서로 마주하는 제1 면, 제2 면, 길이 방향으로 서로 마주하는 제3 면, 제4 면, 폭 방향으로 서로 마주하는 제5 면, 제6 면을 포함하여, 실질적으로 육면체 형상을 포함할 수 있으나, 이제 한정되는 것은 아니다.

바디(1)는 자성기판(111) 과 적층체(S)를 포함할 수 있다. 상기 적층체는 복수 개의 절연층(112)과 복수 개의 도체 패턴층(113)을 포함할 수 있다.

자성기판(111)은 자성 재료로 구성되어 자성 특성을 가지는 기판이며, 자기 경로(Magnetic Loop)를 형성한다. 따라서, 자성기판은 투자율, 품질 계수가 높고, 고주파임피던스가 우수한 것을 사용하는 것이 바람직한데, 소결 페라이트, 페라이트-수지의 복합재 등일 수 있다.

자성기판(111)은 바디의 최상면에 배치되는 상부 자성 기판(111a)과 바디의 최하면에 배치되는 하부 자성 기판(111b)을 포함할 수 있다.

적층체(S)는 복수 개의 절연층(112)과 복수 개의 도체 패턴층(113)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도체 패턴층(113)은 코일 패턴이 절연 시트 위에 인쇄되며 이러한 절연 시트가 적층된 층이다. 코일 패턴을 포함하는 절연 시트는 도체 패턴층(113)과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치되는 것을 의미하는 것이다. 상기 절연 시트는 절연층(112)과 실질적으로 동일한 재질을 포함할 수 있으며, 절연 특성을 가지는 재질이면 제한없이 채용될 수 있다.

절연층(112)은 자성기판과 도체 패턴층 과의 밀착성을 양호하게 하면서, 상하에 배치되는 도체 패턴층의 코일 패턴이 서로 단락되지 않도록 하는 절연층이며, 절연성과 가공성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지나 폴리이미드 수지를 포함할 수 있다. 절연층(112)의 일부는 상부 절연층(112a)과 하부 절연층(112b)을 포함하며, 상부 절연층은 상부 자성기판의 하면에 배치되고, 하부 절연층은 하부 자성기판의 상면에 배치될 수 있다.

도체 패턴층(113)은 외부전극과 전기적으로 연결되며, 인덕터 역할을 한다. 코일 패턴층(113)은 절연 시트 위에 포토리소그래피 공정, 도금의 방법 등으로 형성되는 코일 패턴(213)을 포함한다. 코일 패턴층(113)은 절연층 위에 전기 전도성과 가공성이 우수한 도전성 재료를 사용하여 형성될 수 있고, 예를 들어, 도전성 재료는 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.

코일 패턴(213) 은 나선형의 형상을 가질 수 있고, 외부전극과 연결되기 위한 인출부를 가질 수 있다. 통상적으로 코일 패턴(213)이 나선형의 형상을 가질 때 절연 시트의 평면 상에서 최적의 인덕턴스를 가질 수 있다.

또한, 바디(1) 내 적층체(S)는 복수 개의 트렌치(trench, 114a, 114b, 114c)를 포함할 수 있는데, 트렌치란 절연층(112)의 상면으로부터 하면까지를 관통하여 자성 기판까지 도달하는 홀(hole)부를 의미한다. 트렌치는 자성 물질을 포함하는 물질로 충진될 수 있는데, 예를 들어, 자성 물질 함유 수지를 상기 트렌치 내로 매입하고 이를 경화시키는 것에 의해 형성될 수 있으나, 본 개시가 이 방법에만 한정되는 것은 아니다.

상기 트렌치(114)는 코일 패턴(213) 중 최내측 코일 패턴의 내측으로 형성되는 트렌치와 최외측 코일 패턴의 외측으로 형성되는 트렌치를 포함할 수 있다. 본 명세서 전체에 걸쳐, 최내측 코일 패턴의 내측으로 형성되는 트렌치(114a)를 "내측 트렌치"라고 지칭하고, 최외측 코일 패턴의 외측으로 형성되는 트렌치(114b, 114c)를 "외측 트렌치"라고 지칭한다. 이는, 상기 트렌치(114)가 배치되는 위치에 따라 각각의 트렌치를 구별하도록 한 것이다.

내측 트렌치(114a)는 코일 패턴의 코어에 대응되는 위치에 배치되는데, 코일 패턴과 중첩되지 않으면 족하며, 그 구체적인 형상은 제한되지 않는다. 내부 트렌치(114a)는 예를 들어, 꼭지점이 4개인 사각형 형상을 가질 수 있고, 직사각형 또는 정사각형에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 코일 패턴의 최내측 코일 패턴의 형상에 대응되는 타원형의 형상을 가질 수 있다.

외측 트렌치(114b, 114c)는 복수 개 일 수 있으며, 본 명세서나 도면에서는 설명의 편의를 위하여 외측 트렌치(114b, 114c)가 바디의 길이 방향으로 나란히 배치되어, 2 개의 외측 트렌치를 형성하는 것만을 설명하지만, 트렌치의 특징을 고려하여 당업자가 추가할 수 있으며, 그 개수에 제한은 없다. 예를 들어, 바디의 폭 방향으로 나란히 배치되는 추가의 외측 트렌치를 더 포함하여서, 총 4 개의 외측 트렌치를 포함하도록 할 수 있는 것은 물론이다.

외측 트렌치(114b, 114c)는 인접하는 외부전극 사이에 위치하고, 인접하는 외부전극 사이의 공간의 전체를 통해 연장되도록 형성된다. 예를 들어, 바디의 폭방향을 따라 제1 외부전극(21), 외측 트렌치(114b), 제2 외부전극(22)이 순차적으로 배치되고, 마찬가지로 바디의 폭방향을 따라 제3 외부전극(23), 외측 트렌치(114c), 제4 외부전극(24) 이 순차적으로 배치될 수 있다.

외측 트렌치(114b, 114c)는 단면을 기준할 때 꼭지점이 4개인 사각형의 구조를 가져서 총 4 개의 모서리를 포함할 수 있다. 특히, 최외측 코일 패턴과 가장 가깝게 배치되는 모서리는 최외측 코일 패턴과 대응되는 형상을 가진다. 여기서, 최외측 코일 패턴과 대응되는 형상을 가진다는 것은 외측 트렌치의 모서리 중 최외측 코일 패턴과 가장 가깝게 배치되는 모서리는 그에 인접하는 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 동일한 곡률을 가지도록 형성되는 것을 의미한다.

외측 트렌치의 모서리 중 최외측 코일 패턴과 가장 가깝게 배치되는 모서리의 형상을 코일 패턴에 대응되도록 함으로써, 자성 재료 충진을 위한 유효 면적을 최대화할 수 있다.

외측 트렌치의 모서리 중 최외측 코일 패턴과 가장 가깝게 배치되는 모서리와 최외측 코일 패턴 간의 최단 거리(L)는 0보다는 크고, 코일 패턴의 폭(Wc) 의 2배 이하인 값을 가지는 것이 바람직하다. 상기 최단 거리(L)가 코일 패턴의 폭의 2배를 넘을 때, 트렌치 형성을 위한 유효 면적을 최대로 할 수 없게 되며, 상기 최단 거리(L)가 0과 동일해져, 최외측 코일 패턴과 외측 트렌치의 모서리가 겹칠 때, 코일 패턴을 절연하기가 어려워 진다.

한편, 외측 트렌치(114b, 114c) 의 모서리 중 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 대응되는 형상을 가지는 모서리를 제외한 나머지 3 개의 모서리의 형상을 설명한다.

먼저, 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 대응되는 형상을 가지는 모서리에 대향하는 모서리는 그에 가장 인접하는 바디 하면의 모서리와 평행한 형상을 가질 수 있다.

다음, 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 대응되는 형상을 가지는 모서리에 인접하도록 배치되면서, 서로 대향하도록 위치하는 2개의 모서리는 서로 평행하고, 바디 하면의 모서리와 평행한 형상을 가질 수 있다.

이를 종합적으로 설명하면, 외측 트렌치(114b, 114c)는 총 4 개의 모서리를 포함할 수 있고, 최외측 코일 패턴과 가장 인접하도록 배치되는 하나의 모서리를 제외한 나머지 모서리들은 바디의 하면과 평행한 모서리를 가지도록 배치되는 반면, 최외측 코일 패턴과 가장 인접하게 배치되는 하나의 모서리는 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 동일한 형상을 가지도록 형성된다. 그 결과, 외측 트렌치가 바디 하면의 형상과 동일한 형상을 가지는 것과 대비하여 최외측 코일 패턴을 향해 확대되는 추가 면적을 확보할 수 있는 것이다.

도2 에 도시된 것과 같이, 상기 외측 트렌치(114b, 114c)는 적층체(S)의 폭 방향으로 마주하는 외부전극 사이의 최단 거리(L1)와 적층체의 길이 방향을 따라 적층체의 일 단부로부터 최외측 코일 패턴의 외측 경계부까지의 거리(L2)로 이루어지는 가상의 직사각형 면적(A)보다 큰 면적을 가지도록 형성된다. 이는, 본 개시의 외측 트렌치가 코일의 외측에 형성될 때, 개략적으로 직사각형으로 형성되는 종래 발명들과 대비하여, 자성 재료를 충진할 수 있는 공간을 최대로 확보한 코일 부품을 제공할 수 있는 것을 의미한다.

본 개시의 일 예에 따른 내측 트렌치와 외측 트렌치의 복합 구조를 가지는 커먼 모드필터 제품은, 내측과 외측에 직사각형(rectangle)의 종래 트렌치 구조를 포함하는 구조를 가지는 커먼 모드 필터 제품(도4 참조)과 대비하여 대략 30%의 임피던스 용량 증가의 효과를 나타낸다. 구체적으로 종래 제품은 트렌치 형상에서만 본 개시의 제품과 상이함에도, 34ohm의 임피던스 용량을 가지는 반면, 본 개시의 제품은 44ohm의 임피던스 용량을 가진다.

물론, 각각의 트렌치(114)는 코일과 물리적으로 단절되어 있다.

트렌치(114)를 형성하는 방법은 한정이 없고, 예를 들어, 레이저 가공을 통해 형성할 수 있음은 물론이다.

코일 부품(100)은 코일 패턴과 전기적으로 연결되는 외부전극(21, 22, 23, 24)을 포함하는데, 외부전극은 전기 전도성이 우수한 재질을 포함하며, 예를 들어, 전기 도금을 실시하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도1 및 도2 에서는 외부전극(21, 22, 23, 24)이 바디(1)의 하면이나 상면으로 연장되는 밴드(band)부를 가지는 것으로 표시하였으나, 도3 에 간략히 표현한 것과 같이 외부전극이 바디의 하면에만 배치되어 하면 전극으로 형성될 수 있는 것은 물론이다.

도1 및 도2 의 외부전극(21, 22, 23, 24)은 바디의 하면의 코너부 위와, 그에 인접하는 주변 영역 위에 배치될 수 있는데, 이러한 배치를 통해, 외부전극 사이에 외측 트렌치를 배치할 수 있는 공간을 최적으로 마련할 수 있게 된다. 마찬가지로 도3 의 외부전극은 바디의 하면에만 배치되고 바디의 타면으로는 연장되지 않는다는 점에서 도1 및 도2 의 외부전극과 상이할 뿐이고, 바디의 하면의 코너부 위와, 그에 인접하는 주변 영역 위에 배치되는 외부전극 사이에서 외측 트렌치를 배치할 수 있는 공간을 최적으로 마련할 수 있다는 점에서는 동일하다.

본 개시의 일 예에 따른 코일 부품에 따르면 전자 기기의 초소형화에 따라 임피던스 용량이 부족한 상황에서 칩 전체의 크기, 코일 절연, 코일 턴수 등을 그대로 유지하면서도 자성 재료의 충진부를 최대화하여 전기적 특성을 현저히 개선할 수 있도록 한다.

본 개시는 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 개시의 범위에 속한다고 할 것이다.

한편, 본 개시에서 사용된 "일 예"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일 예들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일예에서 설명된 사항이 다른 일예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

한편, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

100: 코일 부품
1: 바디
111: 자성 기판
112: 절연층
113: 도체 패턴층
213: 코일 패턴
114a, 114b, 114c: 트렌치
21, 22, 23, 24: 외부전극

Claims (12)

1. 코일 패턴과 복수 개의 트렌치(trench)를 포함하는 바디; 및
   상기 코일 패턴과 연결되는 외부전극; 을 포함하고,
   상기 복수 개의 트렌치의 내부는 자성 물질을 포함하고,
   상기 코일 패턴 중 최외측 코일 패턴의 외측에 배치되는 트렌치의 적어도 하나의 모서리는 그에 인접하는 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 동일한 형상을 가지도록 형성되고,
   최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 동일한 형상을 가지도록 형성되는 외측 트렌치의 모서리와 최외측 코일 패턴 간의 최단 거리(L)는, 0보다 크고 코일 패턴의 폭(Wc)의 2배 이하인,
   코일 부품.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 트렌치는 4 개의 꼭지점을 가지는 형상을 가지는,
   코일 부품.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 트렌치는 최내측 코일 패턴의 내측에 형성되는 내측 트렌치와 최외측 코일 패턴의 외측에 형성되는 외측 트렌치를 포함하고,
   상기 내측 트렌치는 단일 개로 형성되고, 상기 외측 트렌치는 복수 개로 형성되고,
   복수 개의 외측 트렌치는 각각의 형상이 동일하며, 내측 트렌치를 기준으로 서로 대칭이 되도록 배치되는,
   코일 부품.
   
4. 제3항에 있어서,
   내측 트렌치, 및 복수 개의 외측 트렌치는 바디의 일 방향을 따라 일렬로 배치되는,
   코일 부품.
   
5. 제3항에 있어서,
   외측 트렌치는 바디의 일 방향으로 서로 마주하는 외부 전극 사이에 배치되는,
   코일 부품.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 코일 패턴은 나선형상을 가지며,
   상기 최외측 코일 패턴의 외측에 배치되는 외측 트렌치의 적어도 하나의 모서리의 곡률 반경은 그에 인접하는 최외측 코일 패턴의 나선형 경계부의 곡률 반경과 동일한,
   코일 부품.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 외부전극은 바디의 하면의 적어도 일부 영역에만 배치되는 하면 전극으로 형성되는,
   코일 부품.
   
9. 제1항에 있어서,
   트렌치의 모서리 중 최외측 코일 패턴의 외측 경계부와 동일한 형상을 가지도록 배치되는 모서리를 제외한 나머지 모서리는 모두 직선형태를 가지도록 형성되는,
   코일 부품.
   
10. 상부 및 하부 자성 기판과 그 사이에 배치되는 적층체; 및
    그 적층체의 외부면에 배치되는 외부전극; 을 포함하고,
    상기 적층체는 복수 개의 절연층과 도체 패턴층을 포함하며, 상기 도체 패턴층은 절연 시트 위에 코일 패턴을 배치한 것이고, 상기 코일 패턴의 최외측 코일 패턴의 외측 경계부는 적층체의 길이 방향을 장축으로 하는 타원 형상을 가지고,
    상기 적층체는 절연층과 도체 패턴층의 절연 시트를 관통하는 복수 개의 트렌치(trench)를 포함하고,
    상기 트렌치 중 적어도 하나 이상은 코일 패턴의 외측에 배치되는 외측 트렌치로 구성되고,
    상기 외측 트렌치는 적층체의 폭 방향으로 마주하는 외부전극 사이의 최단 거리(L1)와 적층체의 길이 방향을 따라 적층체의 일 단부로부터 최외측 코일 패턴의 외측 경계부까지의 거리(L2)로 이루어지는 가상의 직사각형 면적(A)보다 큰 면적을 가지도록 형성되는,
    코일 부품.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 트렌치는 코일 패턴의 내측에 배치되는 내측 트렌치를 포함하고, 상기 내측 트렌치는 최내측 코일 패턴의 내측 경계부와 동일한 형상을 가지도록 배치되는,
    코일 부품.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 트렌치는 코일 패턴의 내측에 배치되는 내측 트렌치를 포함하고, 상기 내측 트렌치는 직사각형 형상을 가지도록 구성되는,
    코일 부품.
    
    
    

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