特許第6682748号(P6682748)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6682748
(24)【登録日】2020年3月30日
(45)【発行日】2020年4月15日
(54)【発明の名称】コイル電子部品
(51)【国際特許分類】
   H01F 27/36 20060101AFI20200406BHJP
   H01F 17/00 20060101ALI20200406BHJP
   H01F 17/04 20060101ALI20200406BHJP
【FI】
   H01F27/36 101
   H01F17/00 B
   H01F17/04 Z
【請求項の数】9
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2018-180485(P2018-180485)
(22)【出願日】2018年9月26日
(65)【公開番号】特開2019-114775(P2019-114775A)
(43)【公開日】2019年7月11日
【審査請求日】2018年9月26日
(31)【優先権主張番号】10-2017-0178503
(32)【優先日】2017年12月22日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【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】チョイ、カン リョン
(72)【発明者】
【氏名】パク、イル ジン
(72)【発明者】
【氏名】ソ、ジョン ウク
(72)【発明者】
【氏名】ジョン、ジョン オク
(72)【発明者】
【氏名】チョン、ウォン シク
(72)【発明者】
【氏名】リー、ウー ジン
(72)【発明者】
【氏名】チョ、ジョン ヨン
【審査官】 木下 直哉
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2017/090950(WO,A1)
【文献】 特開2016−122836(JP,A)
【文献】 特開2011−009445(JP,A)
【文献】 特表2016−515305(JP,A)
【文献】 特開2017−204545(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01F 17/00−21/12
H01F 27/00
H01F 27/02
H01F 27/06
H01F 27/08
H01F 27/23
H01F 27/26
H01F 27/28−27/29
H01F 27/30
H01F 27/32
H01F 27/36
H01F 27/42
H01F 38/42
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部コイル部が埋め込まれた磁性体本体と、
前記磁性体本体の上部及び下部のうち少なくとも一つにおいて、前記磁性体本体の長さ方向の一方の端部から他方の端部まで配置された金属遮蔽シートと、を含み、
前記金属遮蔽シートの透磁率が、金属磁性体粉末を含む前記磁性体本体の透磁率の7500倍以上であり、
前記金属遮蔽シートは、前記磁性体本体の幅方向の両側面の少なくとも一つにさらに配置される、コイル電子部品。
【請求項2】
前記金属遮蔽シートは、粉砕されていない金属リボンの形態である、請求項に記載のコイル電子部品。
【請求項3】
前記磁性体本体と前記金属遮蔽シートとの間には絶縁接着層が配置される、請求項1または2に記載のコイル電子部品。
【請求項4】
前記絶縁接着層の厚さが3μm〜100μmである、請求項に記載のコイル電子部品。
【請求項5】
前記金属遮蔽シートと前記絶縁接着層が交互に積層される、請求項またはに記載のコイル電子部品。
【請求項6】
前記金属遮蔽シートの厚さが1μm〜50μmである、請求項1からのいずれか1項に記載のコイル電子部品。
【請求項7】
前記金属遮蔽シートは非晶質または結晶質金属を含む、請求項1からのいずれか1項に記載のコイル電子部品。
【請求項8】
前記金属遮蔽シートは、前記磁性体本体の幅方向の両側面と上部及び下部に配置される、請求項1からのいずれか1項に記載のコイル電子部品。
【請求項9】
前記金属遮蔽シートは、鉄(Fe)、ケイ素(Si)、ホウ素(B)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)、及びニッケル(Ni)からなる群から選択される何れか一つ以上を含む、請求項1からのいずれか1項に記載のコイル電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コイル電子部品に関するものである。
【背景技術】
【0002】
コイル電子部品の一つであるインダクター(inductor)は、抵抗、キャパシターとともに電子回路を成してノイズ(Noise)を除去する代表的な受動素子である。
【0003】
インダクターは、磁性材料を含む磁性体本体内に内部コイル部を形成した後、磁性体本体の外側に外部電極を形成することで製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2008−166455号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、放射ノイズを遮断したコイル電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態は、内部コイル部が埋め込まれた磁性体本体と、上記磁性体本体の上部及び下部のうち少なくとも一つに配置された金属遮蔽シートと、を含み、上記金属遮蔽シートの透磁率が、上記磁性体本体に含まれた金属磁性粉末の透磁率の100倍以上であるコイル電子部品を提供する。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一実施形態によると、放射ノイズが最小化されたコイル電子部品を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の一実施形態によって製造されたコイル電子部品の内部コイル部が見えるように示した概略斜視図である。
図2図1のI−I'線に沿った断面図である。
図3図1のII−II'線に沿った断面図である。
図4】本発明の他の実施形態によって製造されたコイル電子部品を図1のI−I'線に沿って示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態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形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、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拡大縮小表示(または強調表示や簡略化表示)がされることがある。
【0010】
なお、本発明を明確に説明すべく、図面において説明と関係ない部分は省略し、様々な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示し、同一思想の範囲内において機能が同一である構成要素に対しては同一の参照符号を用いて説明する。
【0011】
さらに、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に異なる趣旨の説明がされていない限り、他の構成要素を除外する趣旨ではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【0012】
以下では、本発明の一実施形態によって製造されたコイル電子部品を説明するにあたり、特に、薄膜型インダクターを挙げて説明するが、必ずしもこれに制限されるものではない。
【0013】
図1は本発明の一実施形態によって製造されたコイル電子部品の内部コイル部が見えるように示した概略斜視図である。
【0014】
図1を参照すると、コイル電子部品の一例として、電源供給回路の電源ラインに用いられる薄膜型インダクターが示されている。
【0015】
本発明の一実施形態によるコイル電子部品100は、磁性体本体50と、上記磁性体本体50の内部に埋め込まれた第1及び第2内部コイル部41、42と、上記磁性体本体50の外側に配置され、上記第1及び第2内部コイル部41、42と電気的に接続された第1及び第2外部電極81、82と、を含む。
【0016】
本発明の一実施形態によるコイル電子部品100において、「長さ」方向は図1の「L」方向、「幅」方向は「W」方向、「厚さ」方向は「T」方向と定義する。
【0017】
本発明の一実施形態によるコイル電子部品100は、絶縁基板20の一面に平面コイル状の第1内部コイル部41が形成され、上記絶縁基板20の一面と対向する他面に平面コイル状の第2内部コイル部42が形成される。
【0018】
上記第1及び第2内部コイル部41、42は、スパイラル(spiral)状に形成されることができ、上記絶縁基板20の一面と他面に形成された上記第1及び第2内部コイル部41、42は、上記絶縁基板20を貫通して形成されるビア(不図示)を介して電気的に接続される。
【0019】
上記絶縁基板20の中央部が貫通されて貫通孔が形成され、上記貫通孔が磁性材料で充填されることで、コア部55が形成される。磁性材料で充填されるコア部55を形成することで、インダクタンス(L)を向上させることができる。
【0020】
また、上記絶縁基板20は、上記第1及び第2内部コイル部41、42の形状と類似の形状に切断して形成するため、磁性体本体50の内部に磁性体材料を最大に充填することができる。これにより、高インダクタンスを実現することができる。
【0021】
上記絶縁基板20の一面に形成された第1内部コイル部41の一端部は、磁性体本体50の長さ(L)方向の一端面に露出し、絶縁基板20の他面に形成された第2内部コイル部42の一端部は、磁性体本体50の長さ(L)方向の他端面に露出する。
【0022】
但し、必ずしもこれに制限されるものではなく、上記第1及び第2内部コイル部41、42のそれぞれの一端部は、上記磁性体本体50の少なくとも一面に露出することができる。
【0023】
上記磁性体本体50の端面に露出する上記第1及び第2内部コイル部41、42のそれぞれと接続されるように、上記磁性体本体50の外側に第1及び第2外部電極81、82が形成される。
【0024】
図2図1のI−I'線に沿った断面図である。
【0025】
図2を参照すると、本発明の一実施形態によって製造されたコイル電子部品100の磁性体本体50は金属磁性体粉末51を含む。但し、必ずしもこれに制限されるものではなく、磁気特性を示す磁性粉末であれば何れを含んでもよい。
【0026】
本発明の一実施形態によって製造されたコイル電子部品100は、上記金属磁性体粉末51を含む磁性体本体50の上部及び下部のうち少なくとも一つに、金属遮蔽シート71を含むカバー部70が形成される。
【0027】
上記金属遮蔽シート71を含むカバー部70は、金属磁性体粉末51を含む磁性体本体50に比べて高い透磁率を有する。また、上記金属遮蔽シート71を含むカバー部70は、磁束(magnetic flux)が外部に漏れることを防止する役割を果たすことができる。
【0028】
これにより、本発明の一実施形態によって製造されたコイル電子部品100は、高いインダクタンス及び優れたDC−バイアス特性を実現することができ、放射ノイズを最小化することができる。
【0029】
具体的に、上記金属遮蔽シート71の透磁率は、金属磁性体粉末51を含む上記磁性体本体50の透磁率の100倍以上であることができる。
【0030】
従来、磁性体本体の上部及び下部のうち少なくとも一つに磁束の漏れを防止するために金属シートを配置した場合にも、上記金属シートは、上記磁性体本体の透磁率に比べて2倍以上〜10倍以下の透磁率を有する程度であった。
【0031】
しかし、本発明の一実施形態によると、金属遮蔽シート71の透磁率が、金属磁性体粉末51を含む磁性体本体50の透磁率の100倍以上であるため、磁束(magnetic flux)が外部に漏れることを防止する効果にさらに優れ、これによって放射ノイズを最小化することができる。
【0032】
特に、本発明の一実施形態によると、上記金属遮蔽シート71の透磁率が、金属磁性体粉末51を含む磁性体本体50の透磁率の7500倍以上であるように配置することができるため、放射ノイズを最小化する効果にさらに優れることができる。
【0033】
上記金属磁性体粉末51は、球状粉末または片状のフレーク(flake)粉末であることができる。
【0034】
上記金属磁性体粉末51は、鉄(Fe)、ケイ素(Si)、ホウ素(B)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)、及びニッケル(Ni)からなる群から選択される何れか一つ以上を含む結晶質または非晶質金属であることができる。
【0035】
例えば、上記金属磁性体粉末51は、Fe−Si−B−Cr系の球状の非晶質金属であることができる。
【0036】
上記金属磁性体粉末51は、エポキシ(epoxy)樹脂またはポリイミド(polyimide)などの熱硬化性樹脂に分散された形態で含まれる。
【0037】
上記金属遮蔽シート71は、上記金属磁性体粉末51に比べて約100倍以上、より好ましくは7500倍以上の非常に高い透磁率を示し、磁性体本体50の上部及び下部に板状に配置され、外部への磁束(magnetic flux)の漏れを防止することができる。
【0038】
上記金属遮蔽シート71は、鉄(Fe)、ケイ素(Si)、ホウ素(B)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)、及びニッケル(Ni)からなる群から選択される何れか一つ以上を含む結晶質または非晶質金属からなることができる。
【0039】
本発明の一実施形態による上記金属遮蔽シート71は、粉砕されていない金属リボンの形態であることができる。
【0040】
従来は、金属遮蔽シートを粉砕して多数の金属片を形成して配置していたが、本発明の一実施形態によると、高透磁率を実現するために、金属遮蔽シート71を粉砕されていない金属リボンの形態で配置することができる。
【0041】
上記金属遮蔽シート71の厚さt1は、特に制限されないが、例えば、1μm〜50μmであることができる。
【0042】
上記金属遮蔽シート71の厚さが1μm未満である場合には、放射ノイズを最小化する効果が充分ではなく、50μmを超える場合には、シートの厚さが厚すぎて、その分だけ本体の体積が減少するため、インダクタンスが減少するという問題が発生し得る。
【0043】
上記カバー部70は、上記金属遮蔽シート71の上部及び下部のうち少なくとも一つに配置された絶縁接着層72をさらに含む。
【0044】
すなわち、上記磁性体本体50と上記金属遮蔽シート71との間には絶縁接着層72が配置されることができる。
【0045】
上記絶縁接着層72は、従来と異なって、エポキシ(epoxy)樹脂またはポリイミド(polyimide)などの熱硬化性樹脂を含まない。
【0046】
上記絶縁接着層72の厚さt2は、特に制限されないが、例えば、3μm〜100μmであることができる。
【0047】
図3図1のII−II'線に沿った断面図である。
【0048】
図3を参照すると、本発明の一実施形態によると、上記金属遮蔽シート71は、上記磁性体本体50の幅方向の両側面の何れか一つにさらに配置されることもできる。
【0049】
すなわち、本発明の一実施形態によると、上記金属遮蔽シート71は、上記磁性体本体50の幅方向の両側面と上部及び下部に配置されることもできる。
【0050】
このように、上記金属遮蔽シート71が上記磁性体本体50の幅方向の両側面と上部及び下部に配置されることで、磁束(magnetic flux)が外部に漏れることを防止する効果にさらに優れるようになる。これにより、放射ノイズを最小化することができる。
【0051】
図4は本発明の他の実施形態によって製造されたコイル電子部品を図1のI−I'線に沿って示す断面図である。
【0052】
図4を参照すると、本発明の他の実施形態によって製造されたコイル電子部品において、上記カバー部70は、複数の金属遮蔽シート71及び複数の絶縁接着層72を含む。
【0053】
上記金属遮蔽シート71と上記絶縁接着層72は交互に積層されることができる。
【0054】
上記複数の金属遮蔽シート71の間には絶縁接着層72が形成され、隣接して積層された金属遮蔽シート71を絶縁させる。
【0055】
上記カバー部70は、複数の金属遮蔽シート71を含むことで、透磁率をより向上させ、さらに高いインダクタンスを確保することができる。
【0056】
上記金属遮蔽シート71の透磁率が上記磁性体本体50の透磁率に比べて100倍以上、特に7500倍以上高いため、2層程度の複数の金属遮蔽シートが配置されると、放射ノイズの低減において効果があり、より好ましくは3層以上の金属遮蔽シート71を含んでもよい。
【0057】
本発明の一実施形態によって金属遮蔽シート71を含んで製作した実施例と、金属遮蔽シートを適用せずに製作された一般のインダクターである比較例の場合、放射ノイズの低減効果において差を示す。
【0058】
具体的に、金属遮蔽シートを含まない比較例は、放射ノイズの吸収率が−33.06dBmであるのに対し、透磁率が400である金属遮蔽シート71を含んで製作した実施例1は−40.05dBmの結果を示し、透磁率が15000である金属遮蔽シート71を含んで製作した実施例2は−40.9dBmの結果を示す。
【0059】
すなわち、本発明の一実施形態のように、磁性体本体50の上部及び下部に金属遮蔽シート71が配置されたコイル電子部品100は、従来のコイル電子部品に比べて、磁束(magnetic flux)が外部に漏れることを防止するという効果を有するため、放射ノイズを最小化することができる。
【0060】
以下では、本発明の一実施形態によるコイル電子部品を製造する製造工程について説明する。
【0061】
先ず、第1及び第2内部コイル部41、42が埋め込まれた磁性体本体50を形成する。上記磁性体本体50は金属磁性体粉末51を含む。
【0062】
上記磁性体本体50の形成方法は、特に制限されず、内部コイル部が埋め込まれた金属磁性体粉末−樹脂の複合体を形成することができる方法であれば適用可能である。
【0063】
一方、上記磁性体本体50は、平均粒径が大きい金属磁性体粉末と、それより平均粒径が小さい金属磁性体粉末を混合して含むことができる。
【0064】
平均粒径が大きい金属磁性体粉末は、より高透磁率を実現することができ、平均粒径が小さい金属磁性体粉末は、平均粒径が大きい金属磁性体粉末とともに混合されて充填率を向上させることができる。充填率が向上することにより、透磁率がさらに向上することができる。
【0065】
また、平均粒径が大きい金属磁性体粉末を用いる場合、高透磁率を実現することができるものの、コアロス(core loss)が増加するようになる。しかし、平均粒径が小さい金属磁性体粉末は低損失材料であることから、それらをともに混合することにより、平均粒径が大きい金属磁性体粉末を用いることが原因で増加するコアロス(core loss)を補完することで、Q特性をともに向上させることができる。
【0066】
これにより、平均粒径が大きい金属磁性体粉末と、それより平均粒径が小さい金属磁性体粉末とを混合して含むことで、インダクタンス及びQ特性を向上させることができる。
【0067】
しかし、このように平均粒径が大きい金属磁性体粉末と、それより平均粒径が小さい金属磁性体粉末との混合だけでは、透磁率の向上に限界がある。
【0068】
そこで、本発明の一実施形態は、上記金属遮蔽シート71をさらに形成することで透磁率をさらに向上させることができる。
【0069】
次に、上記磁性体本体50の上部及び下部に金属遮蔽シート71を含むカバー部70を形成する。
【0070】
上記磁性体本体50と金属遮蔽シート71との間には絶縁接着層72を配置してもよいが、絶縁接着層72を配置しなくてもよい。この場合、上記磁性体本体50と金属遮蔽シート71を含むカバー部70とは、ラミネート法や静水圧プレス法により圧着及び硬化することで一体化させることができる。
【0071】
一方、上記金属遮蔽シート71を磁性体本体50の最上部及び最下部に配置してカバー部70を形成するように示しているが、必ずしもこれに制限されるものではなく、当業者が活用可能な範囲内で、少なくとも一層の金属遮蔽シートを形成して本発明の効果を実現することができる方法であれば適用可能である。
【0072】
また、上記金属遮蔽シート71を含むカバー部70は磁性体本体50の側面にも形成することができる。
【0073】
一方、磁性体本体50の形成方法は、先ず、絶縁基板20の一面及び他面に第1及び第2内部コイル部41、42を形成する。
【0074】
上記絶縁基板20にビアホール(不図示)を形成し、上記絶縁基板20上に開口部を有するめっきレジストを形成した後、上記ビアホール及び開口部をめっきにより導電性金属で充填することで、第1及び第2内部コイル部41、42と、それを接続するビア(不図示)を形成することができる。
【0075】
上記第1及び第2内部コイル部41、42とビアは、電気伝導性に優れた導電性金属で形成することができ、例えば、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、金(Au)、銅(Cu)、白金(Pt)、またはこれらの合金などで形成することができる。
【0076】
但し、上記第1及び第2内部コイル部41、42の形成方法が必ずしもこのようなめっき工程に制限されるものではなく、金属ワイヤ(wire)で内部コイル部を形成してもよい。
【0077】
上記第1及び第2内部コイル部41、42上に第1及び第2内部コイル部41、42を被覆する絶縁膜(不図示)を形成することができる。
【0078】
上記絶縁膜(不図示)は、スクリーン印刷法や、フォトレジスト(Photo Resist、PR)の露光、現像による工程、またはスプレー(spray)塗布工程などの公知の方法により形成することができる。
【0079】
上記第1及び第2内部コイル部41、42は絶縁膜(不図示)によって被覆され、磁性体本体50を成す磁性材料と直接接触しない。
【0080】
上記絶縁基板20は、例えば、ポリプロピレングリコール(PPG)基板、フェライト基板、または金属系軟磁性基板などで形成する。
【0081】
上記絶縁基板20において、上記第1及び第2内部コイル部41、42が形成されていない領域の中央部を除去してコア部を形成する。
【0082】
上記絶縁基板20の除去は、機械ドリル、レーザードリル、サンドブラスト、打ち抜き加工などにより行うことができる。
【0083】
次に、上記第1及び第2内部コイル部41、42の上部及び下部に磁性体シートを積層する。
【0084】
上記磁性体シートは、金属磁性体粉末51、熱硬化性樹脂、バインダー、及び溶剤などの有機物を混合してスラリーを製造し、上記スラリーをドクターブレード法によりキャリアフィルム(carrier film)上に数十μmの厚さで塗布した後、乾燥することで、シート(sheet)状に製造することができる。
【0085】
上記金属磁性体粉末51としては、球状粉末または片状のフレーク(flake)粉末を用いることができる。
【0086】
上記磁性体シートを製造する際に、平均粒径が大きい金属磁性体粉末と、それより平均粒径が小さい金属磁性体粉末とを混合して製造することができる。
【0087】
上記磁性体シートは、金属磁性体粉末51がエポキシ(epoxy)樹脂またはポリイミド(polyimide)などの熱硬化性樹脂に分散された形態で製造される。
【0088】
上記磁性体シートを積層し、圧着及び硬化することで、上記第1及び第2内部コイル部41、42が埋め込まれた磁性体本体50を形成する。
【0089】
この際、上記コア部の孔に磁性材料を充填することでコア部55を形成する。
【0090】
次に、上記磁性体本体50上に金属遮蔽シート71と絶縁接着層72を交互に積層してカバー部70を形成する。
【0091】
上記金属遮蔽シート71は、鉄(Fe)、ケイ素(Si)、ホウ素(B)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニオブ(Nb)、及びニッケル(Ni)からなる群から選択される何れか一つ以上を含む結晶質または非晶質金属からなることができる。
【0092】
上記金属遮蔽シート71の厚さt1は1μm〜50μmであることができる。
【0093】
上記金属遮蔽シート71の厚さt1が1μm未満である場合には、透磁率の向上及び磁束(magnetic flux)漏れの減少効果が低下する可能性があり、50μmを超える場合には、本体の体積減少によってインダクタンスが減少し、コアロス(core loss)が増加してQ特性が悪くなるおそれがある。
【0094】
上記絶縁接着層72の厚さt2は3μm〜100μmであることができる。
【0095】
上記絶縁接着層72の厚さt2が3μm未満である場合には、隣接する金属遮蔽シート71間の絶縁効果が低下する可能性があり、100μmを超える場合には、透磁率向上の効果が低下するおそれがある。
【0096】
上記金属遮蔽シート71は結晶質または非晶質金属であることができる。
【0097】
本発明は実施形態によって限定されず、多様な形態の置換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者には明らかである。また、同一または均等の思想を示すのであれば、本実施形態に説明されていないとしても本発明の範囲内であると解釈すべきである。本発明の実施形態に記載されているが、特許請求の範囲に記載されていない構成要素は、本発明の必須構成要素として限定して解釈されない。
【符号の説明】
【0098】
100 コイル電子部品
20 絶縁基板
41 第1内部コイル部
42 第2内部コイル部
50 磁性体本体
51 金属磁性体粉末
55 コア部
70 カバー部
71 金属遮蔽シート
72 絶縁接着層
81 第1外部電極
82 第2外部電極
図1
図2
図3
図4