特開 2016-143887 パワーインダクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-143887(P2016-143887A)

(43)【公開日】2016年8月8日

(54)【発明の名称】パワーインダクタ

(51)【国際特許分類】

   H01F 37/00 20060101AFI20160711BHJP

   H01F 17/04 20060101ALI20160711BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20160711BHJP

【ＦＩ】

   H01F37/00 A

   H01F17/04 F

   H01F17/00 B

   H01F37/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-5362(P2016-5362)

(22)【出願日】2016年1月14日

(31)【優先権主張番号】10-2015-0014419

(32)【優先日】2015年1月29日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】キム、イク セオブ

【テーマコード（参考）】

5E070

【Ｆターム（参考）】

5E070AA01

5E070AB01

5E070AB06

5E070BA11

5E070BB02

5E070BB03

5E070CB06

5E070EA01

(57)【要約】

【課題】本発明は、パワーインダクタに関する。
【解決手段】本発明は、パワーインダクタに関するもので、本発明によるパワーインダクタは、コイル支持層を有し、上記コイル支持層の両面に形成されたコイル、上記コイルを埋め込む埋め込み部材、及び上記埋め込み部材上に形成され、且つ、複数の金属薄板を含むカバー部を含む本体と、上記本体の両端部に形成された外部電極と、を含み、上記複数の金属薄板は上記コイルの上面に対して垂直に配列される。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイル支持層と、前記コイル支持層の両面に形成されたコイルと、前記コイルを埋め込んだ埋め込み部材と、前記埋め込み部材上に形成され、且つ、複数の金属薄板を含むカバー部とを含む本体と、
前記本体の両端部に形成された外部電極と、を含み、
前記複数の金属薄板は前記コイルの上面に対して垂直に配列される、パワーインダクタ。

【請求項2】

前記カバー部は、前記複数の金属薄板と、前記複数の金属薄板のうち互いに隣接した金属薄板を接合させる接合部材と、を含む金属薄板接合構造体で形成される、請求項１に記載のパワーインダクタ。

【請求項3】

前記複数の金属薄板は、前記コイル支持層、前記コイル、前記埋め込み部材、及び前記カバー部を含んで構成される前記本体の長さ方向に配列されるか、または前記本体の幅方向に配列される、請求項２に記載のパワーインダクタ。

【請求項4】

前記接合部材は、単一の有機物、または無機と有機の複合物を含む、請求項２または３に記載のパワーインダクタ。

【請求項5】

前記複数の金属薄板は、結晶質、非晶質、及びナノ結晶質のうち選択された１種または２種以上の混合物で形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のパワーインダクタ。

【請求項6】

前記複数の金属薄板は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ、及びＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ−Ｎｂから選択されたいずれか一つの合金組成を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のパワーインダクタ。

【請求項7】

前記コイルは、
前記コイル支持層の一面に形成され、且つ、一端が前記コイル支持層の一端部に引き出されて前記外部電極の一方と連結された第１コイルと、
前記コイル支持層の他面に形成され、且つ、一端が前記コイル支持層の他端部に引き出されて前記外部電極の他方と連結された第２コイルと、を含み、
前記第１コイル及び前記第２コイルはめっき層で形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のパワーインダクタ。

【請求項8】

前記第１コイルの他端部と前記第２コイルの他端部は、前記コイル支持層内に備えられたビアを通じて互いに電気的に連結される、請求項７に記載のパワーインダクタ。

【請求項9】

前記埋め込み部材は、
前記コイルの表面を覆う絶縁膜と、
上下で積層された前記カバー部の間に介在して、前記コイルの全部または一部を覆うように形成された磁性複合材層と、を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のパワーインダクタ。

【請求項10】

前記磁性複合材層は、磁性金属粉末とバインダーを含む、請求項９に記載のパワーインダクタ。

【請求項11】

前記磁性金属粉末は、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶性合金、Ｃｏ系アモルファス合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎ系合金、ＭｎＺｎ系フェライト、及びＮｉＺｎ系フェライトから選択された１種以上である、請求項１０に記載のパワーインダクタ。

【請求項12】

前記磁性金属粉末は球形である、請求項１０または１１に記載のパワーインダクタ。

【請求項13】

前記磁性複合材層は、平均粒度が互いに異なる２種以上の球形の前記磁性金属粉末を含む、請求項１２に記載のパワーインダクタ。

【請求項14】

球形の前記磁性金属粉末は、平均粒度が小さい磁性金属粉末の平均粒度が１．０μｍ以上である、請求項１３に記載のパワーインダクタ。

【請求項15】

前記コイル支持層は中央部に形成された貫通孔をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のパワーインダクタ。

【請求項16】

コイル支持層と、前記コイル支持層の両面に形成されたコイルと、前記コイルを埋め込んだ埋め込み部材と、前記埋め込み部材上に形成され、且つ、一定に配列された複数の金属ブロックを含むカバー部とを含む本体と、
前記本体の両端部に形成された外部電極と、を含む、パワーインダクタ。

【請求項17】

前記カバー部は、互いに隣接した金属ブロックを互いに接合させる接合部材をさらに含む、請求項１６に記載のパワーインダクタ。

【請求項18】

前記複数の金属ブロックは、結晶質物質、非晶質物質、及びナノ結晶質物質からなる群より選択された少なくとも一つを含む、請求項１６または１７に記載のパワーインダクタ。

【請求項19】

前記複数の金属ブロックは、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ合金、及びＦｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ−Ｎｂ合金からなる群より選択された少なくとも一つで形成される、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のパワーインダクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワーインダクタに関する。

【背景技術】

【0002】

インダクタ（Ｉｎｄｕｃｔｏｒ）は、抵抗及びキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とともに、電子回路を構成する重要な受動素子の一つとして、ノイズ（ｎｏｉｓｅ）を除去したり、ＬＣ共振回路を成す部品に用いられる。

【0003】

インダクタは、構造に応じて、巻線型、積層型、及び薄膜型などに分類されることができ、一般的に絶縁層上に導体パターンを印刷してコイル（Ｃｏｉｌ）を形成したものを複数層に積層した後、圧着及び焼成する過程を経て製造されている。

【0004】

最近、スマートフォンなどのＩＴ製品の場合、電力消費が増加し、受動素子の実装面積に制限を受けているため、電子機器に必須で搭載される電子部品にも小型化とともに直流重畳特性（ＤＣ−ｂｉａｓ）の高電流化（ｈｉｇｈ ｃｕｒｒｅｎｔ）に対するニーズが増加している。

【0005】

このような小型化及び高電流化のニーズに応えるためには、初期磁性体の飽和磁化を大きくするのが有利であるため、高い飽和磁化値を有する磁性金属粉末を適用したパワーインダクタに対する研究が活発に行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】韓国公開特許第２０１４−００６１０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、小型化及び高電流化の特性をともに満たすことができるパワーインダクタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一側面によれば、磁性金属粉末素材の特性的限界により、さらに小型化及び高電流化が求められているインダクタの特性をこれ以上満足させることが困難であるため、このような磁性金属粉末の限界を克服することができる新たな構造のインダクタが提供されることができる。

【0009】

そのため、本発明は、複数の金属薄板を含む金属薄板接合構造体、即ち、コイルを覆うカバー部を磁性素材として活用したパワーインダクタを提供する。

【0010】

このとき、金属薄板接合構造体の構成のうち複数の金属薄板は少なくともコイルによって発生する磁場の方向と平行な方向に配列される。

【0011】

また、複数の金属薄板は長方形形状または格子形状であってよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によるパワーインダクタは、形状異方性を活用した薄板形態のバルク金属（ｂｕｌｋ ｍｅｔａｌ）がカバー部の磁性素材に適用されることにより、直流重畳特性の高電流化に対応することができ、コイルのターン数の減少によるＲｄｃ特性の改善及び電子部品の小型化のニーズに応えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施例によるパワーインダクタの斜視図である。

【図2】図１をＩ−Ｉ'線に沿って切り取った断面図の一例である。

【図3】図２のコイルとコイル支持層の分解斜視図である。

【図4】図２のコイル支持層の他の一例を示す斜視図である。

【図5】図１のカバー部の一例を示す斜視図である。

【図6】図１のカバー部の他の一例を示す斜視図である。

【図7】図１のカバー部のさらに他の一例を示す斜視図である。

【図8】図１をＩ−Ｉ'線に沿って切り取った断面図の他の一例である。

【図9】図８のコイルとコイル支持層の分解斜視図である。

【図10】図８のコイル支持層の他の一例を示す斜視図である。

【図11】図７のカバー部を適用したパワーインダクタの断面図の一例である。

【図12】図８のパワーインダクタへの電流印加時にカバー部に形成された磁場方向の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施例について説明する。しかし、本発明の実施例は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施例に限定されない。また、本発明の実施例は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

【0015】

以下、図１から図１２を参照し、本発明によるパワーインダクタについて詳細に説明する。

【0016】

図１は本発明の一実施例によるパワーインダクタの斜視図であり、図２は図１をＩ−Ｉ'線に沿って切り取った断面図の一例であり、図３は図２のコイルとコイル支持層の分解斜視図であり、図４は図２のコイル支持層の他の一例を示す斜視図であり、図５は図１のカバー部の一例を示す斜視図であり、図６は図１のカバー部の他の一例を示す斜視図であり、図７は図１のカバー部のさらに他の一例を示す斜視図である。

【0017】

図１及び図２に示されているように、本実施例のパワーインダクタ１００は、大きく、コイル（ｃｏｉｌ）１３０とカバー部１５０を含む本体１１０、及び本体１１０の両端部に形成された外部電極１６０を含んで構成される。

【0018】

具体的には、本体１１０は直方体形状であってよく、コイル支持層１２０、コイル支持層１２０の両面に形成されたコイル１３０、コイル１３０を埋め込む埋め込み部材１４０、及び本体１１０の最外郭層に配置されるカバー部１５０を含んで構成されることができる。

【0019】

本体１１０の構成のうち、コイル１３０は、電源が印加されると、電流が導通されて磁場を発生させる導体パターンで、図３に示されているように、コイル支持層１２０の両面に一つのターン（ｔｕｒｎ）以上巻線されるらせん状（ｓｐｉｒａｌ）に形成される。

【0020】

図３に示されているように、コイル１３０は、コイル支持層１２０の一面に形成された第１コイル１３２、及びコイル支持層１２０の一面と反対となる他面に形成された第２コイル１３４で構成される。

【0021】

このとき、第１コイル１３２の一端はコイル支持層１２０の一端部に引き出され、第２コイル１３４の一端はコイル支持層１２０の一端部と反対となる他端部に引き出される。

【0022】

また、第１及び第２コイル１３２、１３４の他端は、互いに対応するように形成されてコイル支持層１２０内に備えられたビア（図示せず）を通じて互いに電気的に連結されることができる。このとき、ビアは、コイル支持層１２０の厚さ方向に貫通されたビアホール１２４に導電性物質が充填されて形成されることができる。

【0023】

したがって、上下で積層形成された第１及び第２コイル１３２、１３４は、ビアによって互いに電気的に連結される。

【0024】

これにより、第１及び第２コイル１３２、１３４は、第１コイル１３２と第２コイル１３４を電気的に連結させるビアによって電気的に相互連結されて、コイル支持層１２０の上面に対して垂直な方向に配列されるようになる。

【0025】

コイル１３０を構成する第１及び第２コイル１３２、１３４、及びビアは、電気伝導度に優れた材質、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）などから選択された１種の金属またはこれらの合金で形成されることができるが、通常の導電性材質であれば制限なく採用することができる。

【0026】

第１及び第２コイル１３２、１３４のそれぞれは、コイル支持層１２０の一面と他面のそれぞれにめっき（ｐｌａｔｉｎｇ）工程によるめっき層として形成されることができる。これは電子部品の薄膜化の観点において有利である。

【0027】

ビアは、コイル支持層１２０の厚さ方向に沿ってビアが形成されると予定される領域をパンチング（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）またはドリリング（ｄｒｉｌｌｉｎｇ）してビアホール１２４を形成し、このビアホール１２４の内部に導電性物質を充填して形成されることができる。例えば、ビアは、めっき工程によって導電性物質がめっきされためっき層で形成されるか、または導電性ペーストが充填されてから焼成された導体膜などで形成されることができる。

【0028】

上記コイル支持層１２０は、板状のＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）基板で製作されることができるが、必ずしもこれに限定されず、通常の公知の材質を採用することができる。

【0029】

図３及び図４に示されているように、コイル支持層１２０は、コイル１３０の内側の中央部に形成された貫通孔１２２、第１及び第２コイル１３２、１３４の他端に対応して形成されたビアホール１２４に充填されたビア（図示せず）、及び角部に形成された面取り部１２６を含み、この貫通孔１２２と面取り部１２６によって磁路を確保することができる。

【0030】

一方、図４には面取り部１２６がすべての角部に形成されるように示されているが、少なくとも一つの角部に形成されていれば問題ない。また、面取り部１２６は、場合に応じて、図３のように省略されることができる。

【0031】

また、図２に示されているように、コイル１３０は本体１１０内に備えられた埋め込み部材１４０によって埋め込まれる。上記埋め込み部材１４０は、絶縁膜１４２及び磁性複合材層１４４を含んで構成される。

【0032】

絶縁膜１４２は、第１及び第２コイル１３２、１３４のそれぞれにおいて導線間のショート（ｓｈｏｒｔ）を防止し、第１及び第２コイル１３２、１３４とカバー部１５０を絶縁させるためのもので、第１及び第２コイル１３２、１３４の表面を覆うように形成されることができる。

【0033】

このような絶縁膜１４２は、絶縁特性を有する材料で形成され、例えば、ポリマーなどを用いることができるが、必ずしもこれに限定されない。

【0034】

磁性複合材層１４４は、上下で積層されたカバー部１５０の間の空き空間に充填され、少なくともコイル支持層１２０の貫通孔１２２（図３参照）に対応する領域を含んでコイル１３０の全部または一部を覆うように形成されることができる。図２にはコイル１３０の一部を覆うようにコイル１３０の高さまで最小限に形成された磁性複合材層１４４が示されている。

【0035】

磁性複合材層１４４は、磁性金属粉末１４４ａとバインダー１４４ｂの複合材で形成されることができ、高い充填率のために、球（ｓｐｈｅｒｅ）形の磁性金属粉末１４４ａを含むことが好ましい。

【0036】

このような磁性金属粉末１４４ａは、磁性材料、例えば、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金、Ｆｅ系アモルファス合金、Ｆｅ系ナノ結晶性合金、Ｃｏ系アモルファス合金、Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｆｅ−Ｎ系合金、ＭｎＺｎ系フェライト、ＮｉＺｎ系フェライトなどから選択された１種以上で形成されることができる。

【0037】

このように、磁性金属粉末１４４ａを含有した磁性複合材層１４４は、磁心として大きい磁束密度を有するため磁気飽和が困難になり、大きいバイアス磁界を印加することができることから、ＤＣ−ＤＣコンバータの高出力電流化に寄与することができ、その効果が顕著である。

【0038】

また、磁性複合材層１４４は、粗粒と微粒の平均粒度が互いに異なる２種以上の磁性金属粉末１４４ａが混合されて構成されることが好ましい。これは磁性複合材層１４４内の磁性金属粉末１４４ａの充填密度を高めて透磁率を増加させるためである。

【0039】

この場合、透磁率は、磁性金属粉末１４４ａ間のサイズの差異が大きいほどその値が高いが、磁性金属粉末１４４ａの小さいサイズの平均粒度が１．０μｍ以上であることが透磁率の向上という側面においてより有利である。これは、バインダー１４４ｂによって磁性金属粉末１４４ａ同士が接合されるが、磁性金属粉末１４４ａのサイズが小さくて表面積が過度に増加すると、バインダー１４４ｂが原因で磁性金属粉末１４４ａの充填密度を高めることができないためである。

【0040】

一方、バインダー１４４ｂは、ポリマー、例えば、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）樹脂などを用いることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0041】

このような構成を有する磁性複合材層１４４は、平均粒度が互いに異なる２種以上の球形の磁性金属粉末１４４ａ、及びエポキシ樹脂などのバインダー１４４ｂを有機溶剤に含有した磁性ペーストを製造した後、この磁性ペーストが少なくともコイル支持層１２０の貫通孔１２２（図３参照）に対応する領域を含んでコイル１３０の全部または一部を覆うように塗布し、その後、塗布された磁性ペースト膜を硬化する過程を経て製造されることができる。

【0042】

図２に示されているように、本体１１０の構成のうち、カバー部１５０はコイル１３０を埋め込む埋め込み部材１４０上に形成される。

【0043】

カバー部１５０は、コイル１３０を中心にコイル１３０の上下部に位置して、コイル１３０の電気的特性が低下することを防止する。

【0044】

本実施例において、カバー部１５０は、磁性材料である複数の金属薄板１５２、及び互いに隣接した金属薄板１５２を接合させる接合部材１５４で構成された金属薄板接合構造体で形成される。

【0045】

一般に、磁気素子のうちインダクタは、磁性金属粉末とポリマーの複合材でカバー部が形成されていた。これは、磁性金属粉末はフェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）に比べて飽和磁化が大きくて高い磁束密度を有するため、下記数学式１によって高電流化に対応することができるためである。

【0046】

【数1】

（ここで、Ｌはインダクタの容量、Ｂは磁束密度、Ａは磁束が通過する面積、Ｎはコイルの巻線数、Ｉは電流量を意味する。）

【0047】

最近は、パワーインダクタの製品群で求められる高効率特性、高電流における高直流重畳特性（Ｈｉｇｈ ＤＣ−ｂｉａｓ）、及び小型化などを満たすためには、磁性金属粉末の透磁率をさらに増加させなければならない状況である。しかし、粉末状態の磁性金属材料では限界に達した状況である。

【0048】

本出願人は多様な素材や材料組成などに対する調査を行った結果、磁性金属材料の透磁率はバルク金属（ｂｕｌｋ ｍｅｔａｌ）を適用しなければ向上しないことで結論づけた。

【0049】

したがって、本発明は、パワーインダクタ１００のカバー部１５０を構成する磁性金属素材を従来の粉末型からバルク金属を分割した薄板型に変更した。その具体的な適用例及び効果は以下で具体的に詳述する。

【0050】

バルク金属のように金属素材のサイズが増加すると、うず電流損（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｓｓ）の増加に伴い、エネルギー効率の低下及び磁性特性の低下という問題を起こす。

【0051】

上記のような問題点を解決するために、本実施例のカバー部１５０は、バルク金属を薄い厚さに分割した板状の金属薄板１５２を適用した。本実施例において、金属薄板１５２の厚さとは、図５を基準に、互いに隣接した接合部材１５４間の距離を意味する。

【0052】

このような金属薄板１５２は、結晶質、非晶質、及び熱処理を通じてナノサイズ（ｎａｎｏ ｓｉｚｅ）の結晶相で生成されたナノ結晶質などから選択された１種を単独で適用して形成されたり、これらから選択された２種以上の混合物で形成されることができる。

【0053】

このとき、金属薄板１５２の合金組成は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ−Ｎｂなどの２成分系以上の合金であることができる。

【0054】

非晶質及びナノ結晶質素材は、熱処理を通じて透磁率特性及び損失特性を改善させることができることを特徴とする。熱処理する場合は、金属薄板１５２に接着剤を塗布する前に熱処理を行うことが好ましく、熱処理過程において金属の酸化を防止するために不活性ガス雰囲気で熱処理する必要がある。

【0055】

特に、ナノ結晶質素材の場合、熱処理を通じて結晶ピーク（ｐｅａｋ）の生成をＸＲＤ分析で確認することができ、ＴＥＭなどの分析から２０ｎｍ以下のサイズの結晶粒の生成が確認された。

【0056】

非晶質の場合は、結晶質に比べて透磁率の改善に有利であるが、非晶質化のための鉄（Ｆｅ）含量の減少及び非磁性成分の含量の増加により、飽和磁化が低くなるため、バイアス（ｂｉａｓ）の改善においては鉄（Ｆｅ）含量が高い結晶質が優れた特性を有する。したがって、透磁率とバイアス（ｂｉａｓ）の特性を調節するにあたり、結晶質と非晶質を混合適用して磁性素子の特性改善により柔軟に対処することが好ましい。

【0057】

バイアス（Ｂｉａｓ）特性の改善に重点を置くと、金属薄板１５２を結晶質素材だけで適用することがより好ましく、この場合、Ｆｅ−６．５ｗｔ％Ｓｉの合金を用いることが好ましい。Ｆｅ−６．５ｗｔ％Ｓｉの合金は、磁歪特性に優れていることで知られており、材料の損失特性を改善させることができるという効果がある。但し、Ｓｉの含量が６．５ｗｔ％以下に減少すると、損失特性の低下が発生する可能性があるため好ましくない。

【0058】

また、金属薄板１５２は、うず電流損（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｓｓ）の改善を目的に、より薄い厚さで形成されることが好ましく、例えば、２０μｍ以下に製作されることができる。

【0059】

金属薄板１５２は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ−Ｂ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ−Ｎｂなどの合金組成を有する結晶質、非晶質、ナノ結晶質などから選択された１種以上の溶融物から板状（Ｐｌａｔｅ ｓｈａｐｅ）に加工されることができる。

【0060】

図５に示されているように、金属薄板１５２は長方形形状であってよい。このような長方形形状を有する複数の金属薄板１５２は、接合部材１５４によって多層で接合されて金属薄板接合構造体であるカバー部１５０として形成される。

【0061】

互いに隣接した金属薄板１５２を接合させる接合部材１５４は、絶縁材、例えば、単一の有機物、または無機と有機の複合物を用いることができる。このとき、有機物は、熱硬化性エポキシ樹脂やエナメル（ｅｎａｍｅｌ）などを挙げることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【0062】

図５の構成を有するカバー部１５０は、図２に示されているように、複数の金属薄板１５２が本体１１０の長さ方向に配列される。即ち、複数の金属薄板１５２は、コイル１３０の上面に対して垂直に配列される。

【0063】

この場合、金属薄板１５２は、コイル１３０によって発生する磁場の方向と平行な方向に配列される。

【0064】

図６に示されているように、金属薄板１５２は、図５に示された金属薄板１５２の長さ方向に、更なるうず電流損（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｓｓ）の改善及びＱ特性の改善を目的に、垂直な方向に少なくとも一つ以上の切断面が形成されて金属薄板接合構造体が全体的に格子形状を成すことができる。

【0065】

この場合、金属薄板１５２は、コイル１３０によって発生する磁場の方向と平行な方向と垂直な方向とをすべて含んで配列される。

【0066】

一方、格子形状の金属薄板１５２の切断面の間には絶縁材である接合部材１５４が充填される。

【0067】

図５とは異なり、図７に示されているように、複数の金属薄板１５２が本体１１０の幅方向に配列されることができる。この場合も、複数の金属薄板１５２は、コイル１３０の上面に対して垂直に配列される。

【0068】

また、図７において、互いに隣接した金属薄板１５２は、接合部材１５４によって接合されて金属薄板接合構造体であるカバー部１５０として形成される。

【0069】

図５から図７では、接合部材１５４の厚さはできる限り薄く形成されることが透磁率を増加させ、直流重畳特性（ＤＣ−ｂｉａｓ）を改善させるのに有利であるため、５μｍ以下に形成されることが好ましい。但し、設計的な要因により、金属薄板接合構造体で金属薄板１５２の体積が減少する場合、接合部材１５４の厚さを５μｍ以上に形成することも考慮することができる。

【0070】

また、カバー部１５０内の金属薄板１５２及び接合部材１５４の個数や厚さなどの制御による透磁率及び直流重畳特性（ＤＣ−ｂｉａｓ）の向上の観点において、カバー部１５０内の金属薄板１５２の充填率は８０％以上、８０％〜９５％を維持することが好ましい。

【0071】

このとき、金属薄板１５２の充填率が８０％未満である場合、磁性体の含量が少なすぎて高透磁率及び高直流重畳特性（ｈｉｇｈ ＤＣ−ｂｉａｓ）を実現することが困難になる可能性があり、反対に９５％を超過すると、接合力の低下で形状を維持することが困難になるおそれがある。

【0072】

一般的な薄膜ＰＩの場合、金属粉末とエポキシのような硬化用部材の複合材（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）で構成されて、ＰＩの実現時に金属素材の充填率が８０％以上達成していることから、本発明が金属薄板を適用した場合も、従来の薄膜ＰＩ水準の金属充填率８０％以上の金属体積を確保しなければ特性改善の効果が確保されないためである。

【0073】

再び、図１及び図２を参照すると、パワーインダクタ１００の構成のうち、外部電極１６０は本体１１０の両端部に一対が形成される。

【0074】

一対の外部電極１６０のうち一方はコイル支持層１２０の一端部に引き出された第１コイル１３２と連結され、他方はコイル支持層１２０の他端部に引き出された第２コイル１３４と連結される。即ち、外部電極１６０は、コイル１３０と外部回路を電気的に連結する外部端子の役割を行う。

【0075】

外部電極１６０は、通常の導電性材質であれば制限なく採用されることができ、一例として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）などから選択された１種の金属またはこれらの合金で形成されることができる。

【0076】

外部電極１６０は、ディッピング（Ｄｉｐｐｉｎｇ）方式などを用いて本体１１０の両端部を覆うようにめっきした後、７００℃〜９００℃程度の温度で焼成過程を経て形成されることができる。

【0077】

一方、図８は図１をＩ−Ｉ'線に沿って切り取った断面図の他の一例であり、図９は図８のコイルとコイル支持層の分解斜視図であり、図１０は図８のコイル支持層の他の一例を示す斜視図である。

【0078】

図８の実施例において、上述の図２の実施例と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を付与し、同一の構成要素と重複する説明を省略し、差異点だけについて説明する。

【0079】

図８に示された実施例は、コイル支持層１２０が中央部に貫通孔を含まないこと、及び貫通孔を含まないことによって磁性複合材層１４４の形成位置が異なることが図２に示された実施例と相違するだけで、残りの構成は同一である。

【0080】

図８から図１０に示されているように、他の実施例のパワーインダクタ１００'において、コイル支持層１２０は、第１及び第２コイル１３２、１３４の他端に対応して形成されたビアホール１２４に充填されたビア（図示せず）、及び角部に形成された面取り部１２６を含み、この面取り部１２６によって磁路を確保することができる。

【0081】

このとき、コイル支持層１２０は、バイアス（ｂｉａｓ）の特性を改善させるためのギャップ（ｇａｐ）の役割を目的に、中央部に貫通孔を含まない。

【0082】

このときも、図１０の角部に示された面取り部１２６は、少なくとも一つの角部に形成されていれば問題なく、場合に応じて、図９のように省略されることができる。

【0083】

このように、コイル支持層１２０が中央部に貫通孔を含まない場合、磁性複合材層１４４はコイル支持層１２０を中心に上下部に配置される。

【0084】

一方、図１１は図７のカバー部を適用したパワーインダクタの断面図の一例である。

【0085】

図１１の実施例において上述の図８の実施例と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を付与し、同一の構成要素と重複する説明を省略し、差異点だけについて説明する。

【0086】

図１１に示された実施例のパワーインダクタ１００"では、図７のカバー部１５０が適用されて金属薄板１５２が本体１１０の幅方向に配列されることが図８に示された実施例と異なるだけで、残りの構成は同一である。このように、金属薄板１５２の長さ方向に限って切断面を有する場合も損失特性の更なる改善を期待することができる。

【0087】

また、図面に示されてはいないが、コイル支持層１２０は、図２の実施例のように図４の貫通孔１２２または面取り部１２６を含むことはもちろんである。

【0088】

図１２は図８のパワーインダクタへの電流印加時にカバー部に形成された磁場方向の模式図である。

【0089】

上記のような構成により、図１２のコイル１３０に電流が流れると、コイル１３０によって発生する磁場の方向（Ｐ）に対して金属薄板１５２が垂直に位置するようになり、金属薄板１５２内の自由電子が磁場の影響で回転する電流の流れをもたらしてうず電流損が発生する可能性がある。

【0090】

しかし、図１２では、金属薄板１５２を通じて金属のサイズが小さくなるため、うず電流損の減少を誘導して損失特性を改善させることができる。

【0091】

このように構成された本実施例のパワーインダクタ１００、１００'、１００"は、飽和磁化が大きい金属磁性素材を適用することによる直流重畳特性の高電流化に対応することができ、同時に粉末形態ではない形状異方性を活用した薄板形態のバルク金属を適用して透磁率の増加を実現することにより、直流重畳特性（ＤＣ−ｂｉａｓ）の改善、コイルのターン（ｃｏｉｌ ｔｕｒｎ）数の減少によるＤＣ抵抗（Ｒｄｃ）特性の改善、及び電子部品の小型化に対するニーズに応えることができるようになる。

【0092】

１．試片の製造
実施例
厚さ２０μｍのナノ結晶質系合金の金属薄板をエポキシで絶縁し巻線して製作したコアを熱硬化した。

【0093】

比較例
金属粉末とエポキシの複合構成によってドーナツ形状のコア試片を圧着モールドで成形して製作した後、熱硬化してそれぞれのコア試片に対して絶縁被覆された銅導線を１０回巻線した。

【0094】

２．物性の評価
実施例及び比較例による複合体の透磁率（μ'）及び損失（Ｑ＝μ'／μ"）値を以下の表１に示した。このとき、実施例及び比較例の巻線された二つのコア試片はＥ４９８２Ａ ＬＣＲメーター（ｍｅｔｅｒ）でインダクタンスを測定して透磁率を比較した。

【0095】

【表1】

【0096】

表１を参照すると、本発明の実施例による金属薄板で製作されたコアから、比較例の金属粉末で製作されたコアに比べて遥かに高い透磁率が得られることが確認できた。

【0097】

また、本発明の実施例の透磁率が比較例に比べて１ＭＨｚを基準に２０倍以上高いため、同一のコイルのターン数で容量が増加する。したがって、実施例の場合、設計容量に合わせるためにコイルのターン数を減少させる必要があり、これにより、コイルのＲｄｃ減少によって損失特性も改善させることができるようになる。

【0098】

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。

【符号の説明】

【0099】

１００、１００'、１００" パワーインダクタ
１１０ 本体
１２０ コイル支持層
１２２ 貫通孔
１２４ ビアホール
１２６ 面取り部
１３０ コイル
１３２ 第１コイル
１３４ 第２コイル
１４０ 埋め込み部材
１４２ 絶縁膜
１４４ 磁性複合材層
１４４ａ 磁性金属粉末
１４４ｂ バインダー
１５０ カバー部
１５２ 金属薄板
１５４ 接合部材
１６０ 外部電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】