(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本発明の一実施形態によるコイル部品の概略斜視図である。
【
図2】
図1の実施形態によるコイル部品のI−I'線に沿った断面図である。
【
図3】
図2の実施形態によるコイル部品の「A」部分の拡大図の一例を示す図である。
【
図4a】
図3の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図4b】
図3の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図4c】
図3の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図4d】
図3の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図5】
図2の実施形態によるコイル部品の「A」部分の拡大図の他の例を示す図である。
【
図6a】
図5の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図6b】
図5の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図6c】
図5の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図6d】
図5の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図6e】
図5の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図6f】
図5の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【
図7】本発明の一実施形態によるコイル部品がプリント回路基板に実装された様子を示す斜視図である。
【
図8】本発明の一実施形態によるコイル部品がプリント回路基板に実装された様子を示す斜視図である。
【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(又は強調表示や簡略化表示)がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。
【0010】
また、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、多様の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】
なお、明細書全体において、ある構成要素を「含む」というのは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0012】
図1は本発明の一実施形態によるコイル部品の概略斜視図である。
【0013】
本発明の一実施形態によるコイル部品100は、内部に第1及び第2コイル部41、42が配置される磁性体本体50と、磁性体本体50の外側に配置され、且つ上記第1及び第2コイル部41、42と電気的に接続される第1及び第2外部電極81、82と、を含む。本発明の一実施形態によるコイル部品100において、「長さ」方向は
図1の「L」方向、「幅」方向は「W」方向、及び「厚さ」方向は「T」方向と定義する。
【0014】
磁性体本体50は、コイル部品100の外観をなし、磁性体材料を基板20に充填して形成される。一例として、磁性体本体50は、フェライト又は金属磁性体粉末が充填されて形成されることができる。フェライトは、例えば、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、Ni−Zn−Cu系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Ba系フェライト又はLi系フェライトなどであることができる。金属磁性体粉末は、Fe、Si、Cr、Al、及びNiからなる群より選択されたいずれか一つ以上を含むことができ、一例として、Fe−Si−B−Cr系非晶質金属であってもよいが、必ずしもこれに制限されるものではない。金属磁性体粉末の粒径は0.1μm〜30μmであることができ、エポキシ(epoxy)樹脂又はポリイミド(polyimide)などの熱硬化性樹脂に分散された形で含まれることができる。
【0015】
磁性体本体50の内部には基板20が配置される。一例として、基板20は、エポキシ系絶縁基板、フェライト基板、又は金属系軟磁性基板であってもよい。
【0016】
基板20の一面にはコイル状の第1コイル部41が形成され、基板20の一面と対向する他面にはコイル状の第2コイル部42が形成される。第1及び第2コイル部41、42は、電気めっき工程によって形成されることができる。
【0017】
基板20の中央部は貫通されてホールを形成し、かかるホールは磁性材料で充填されてコア部55を形成する。磁性材料で充填されているコア部55を形成することにより、インダクタンス(Ls)を向上させることができる。
【0018】
第1及び第2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、基板20の一面及び他面に形成された第1及び第2コイル部41、42は、基板20を貫通して形成されるビア45を介して電気的に接続される。
【0019】
第1及び第2コイル部41、42とビア45は、電気導電性に優れた金属で形成されることができ、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)、又はこれらの合金で形成されることができる。
【0020】
インダクタの主な特徴の一つである直流抵抗(Rdc)は、コイル部の断面積が大きければ大きいほど低くなる。また、インダクタのインダクタンスは、磁束が通過する磁性体の面積が大きければ大きいほど大きくなる。したがって、直流抵抗(Rdc)を下げるとともに、インダクタンスを向上させるためには、コイル部の断面積を増加させ、磁性体の面積を増加させる必要がある。
【0021】
コイル部の断面積を増加させるためには、コイル線幅を増加させる方法、及びコイル厚さを増加させる方法がある。しかし、コイル線幅を増加させる場合には、隣接するコイル間にショート(short)が発生するおそれが非常に大きくなり、実現できるコイルターン数に限界が生じる。そして、これが結果的に、磁性体面積の縮小につながり、効率が低下して高容量製品の実現に限界をもたらす。そこで、コイル線幅に比べてコイル厚さを増加させて、高アスペクト比(Aspect Ratio、AR)を有する構造のコイル部が要求されている。
【0022】
コイル部のアスペクト比(AR)とは、コイル厚さをコイル線幅で割った値であって、コイル線幅の増加量よりもコイル厚さの増加量が大きければ大きいほど高アスペクト比(AR)を実現することができる。しかし、パターンめっき法を行ってコイル部を形成する場合には、コイル厚さを厚く形成するために、隣接するコイルを絶縁する絶縁隔壁の厚さを厚く形成する必要がある。しかし、ここで、絶縁隔壁の厚さを厚くすればするほど、絶縁隔壁下部に対する露光が円滑でない露光工程上の限界が生じ、コイル厚さを増加させにくくなるという問題をもたらす。
【0023】
また、厚い絶縁隔壁の形を維持するためには、一定幅以上を有さなければならず、絶縁隔壁を除去した後の絶縁隔壁の幅が隣接するコイル間の間隔になるため、隣接するコイル間の間隔が広くなって直流抵抗(Rdc)及びインダクタンス(Ls)の特性向上に限界があった。
【0024】
図2は
図1の実施形態によるコイル部品のI−I'線に沿った断面図である。
【0025】
図2を参照すると、第1及び第2コイル部41、42は、基板20上に形成されたシードパターン25と、上記シードパターン25から厚さ方向において上部又は下部に延長形成される第1めっき層61と、第1めっき層61を被覆する第2めっき層62と、を含む。
【0026】
第1及び第2コイル部41、42は絶縁膜30で被覆される。絶縁膜30は、スクリーン印刷法、フォトレジスト(Photo Resist、PR)の露光、現像を通じた工程、又はスプレー(spray)塗布工程により形成することができる。第1及び第2コイル部41、42は、絶縁膜30で被覆されて磁性体本体50をなす磁性材料と直接接触しなくてもよい。
【0027】
基板20の一面に形成された第1コイル部41の一端は磁性体本体50の長さ(L)方向の一端面に露出し、基板20の他面に形成された第2コイル部42の一端は磁性体本体50の長さ(L)方向の他端面に露出する。但し、実施例に応じて、第1及び第2コイル部41、42のそれぞれの一端は、長さ(L)方向の同一の一端面に露出するか、又は長さ(L)方向の同一の他端面に露出する。さらに、第1及び第2コイル部41、42のそれぞれの一端及び他端が長さ(L)方向の同一の一端面及び他端面にともに露出することもできる。磁性体本体50の端面に露出する第1及び第2コイル部41、42のそれぞれと接続されるように磁性体本体50の外側に第1及び第2外部電極81、82が形成される。
【0028】
図3は
図2の実施形態によるコイル部品の「A」部分の拡大図の一例を示す図である。
【0029】
図2及び
図3を参照すると、
図2のシードパターン25は、一例として、第1シードパターン25aを含むことができる。一例として、第1シードパターン25aは、銅(Cu)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)、及びモリブデン(Mo)のうち少なくとも1つで形成されることができる。第1シードパターン25aは、第1めっき層61の下面に配置される。第1シードパターン25aをシード層として第1シードパターン25a上に電気めっきを行うことで第1めっき層61を形成する。第1めっき層61は、第1シードパターン25a上で少なくとも1回のめっき工程を行うことで形成されることができる。一例として、第1めっき層61の線幅は、第1シードパターン25aの線幅と同一であってもよい。
【0030】
第1めっき層61を被覆する第2めっき層62は、第1めっき層61をシード層として電気めっきを行うことにより形成することができる。第1めっき層61の表面に第2めっき層62を形成することにより、コイル部の断面積をさらに増加させて直流抵抗(Rdc)及びインダクタンス(Ls)の特性を向上させることができる。
図3に示された本発明の一実施形態による第2めっき層62は、幅方向への成長程度W
P1及び厚さ方向への成長程度T
P1が同様の形状を示す。このように、第1めっき層61に形成される第2めっき層62を幅方向への成長程度W
P1及び厚さ方向への成長程度T
P1が同様の等方めっき層で形成することにより、隣接するコイル間の厚さ差を減らすとともに、均一な厚さを有するようにすることができる。これにより、直流抵抗(Rdc)の散布を減らすことができる。また、第2めっき層62を等方めっき層で形成することにより、第1及び第2コイル部41、42が曲がることなく真っ直ぐ形成されて、隣接するコイル間のショート(short)を防止することができ、第1及び第2コイル部41、42の一部分に絶縁膜30が形成されないという不良を防止することができる。
【0031】
この際、第1めっき層61の厚さt
SPは、第1シードパターン25a、第1めっき層61、及び第2めっき層62を含む第1及び第2コイル部41、42の全厚さt
ICの50%以上であることができる。このように形成された、本発明の一実施形態による第1及び第2コイル部41、42の全厚さt
ICは150μm以上であってもよく、アスペクト比(AR)は2.0以上であってもよい。
【0032】
第2めっき層62には、絶縁膜30が形成されることができる。絶縁膜30は、スクリーン印刷法、フォトレジスト(Photo Resist、PR)の露光及び現像を通じた工程、又はスプレー(spray)塗布工程によって第2めっき層62の表面に形成されることができる。
【0033】
一方、第2めっき層62の表面粗さ(Ra)は1nm〜600nmであることができる。第2めっき層62の表面をエッチングするか、又は表面を酸化することにより、第2めっき層62の表面に1nm〜600nmの表面粗さを付与することができる。
【0034】
本発明の一実施形態によると、第2めっき層62の表面に1nm〜600nmの表面粗さを付与することにより、第2めっき層62の表面に形成される絶縁膜30との密着力を増大させることができる。
【0035】
図4a〜
図4dは
図3の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【0036】
図4aを参照すると、薄膜導電層25'が全体的に形成された基板20上に複数の開口部71'を有する絶縁隔壁71を形成する。一例として、絶縁隔壁71の厚さは40μm〜60μmであることができる。薄膜導電層25'は、スパッタリング(sputtering)、無電解めっき、化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition、CVD)工程を用いて形成することができる。複数の開口部71'を有する絶縁隔壁71は、絶縁体を薄膜導電層25'上に塗布した後、一部領域に露光及び現像工程を適用して形成することができる。絶縁体は、エポキシ系化合物を含むことができ、例えば、永久(permanent)型の感光性絶縁材料として、ビスフェノール系エポキシ樹脂を主成分とする感光性物質を含むことができる。
【0037】
図4bを参照すると、開口部71'に第1めっき層61が形成されることができる。一例として、第1めっき層61は、薄膜導電層25'をシード層とするめっき工程によって形成されることができる。本発明の一実施形態によると、シード層として用いられる薄膜導電層25'が基板20の全面に形成されて、絶縁隔壁71と第1めっき層61を容易に整列することができる。
【0038】
一方、
図4bのめっき工程の結果、第1めっき層61の上面が絶縁隔壁71の上面よりも高く位置すると、隣接する第1めっき層61間のショートを防止するために、研磨工程を行うことができる。上記研磨工程としては、機械研磨又は化学研磨が適用されることができる。これとは異なって、第1めっき層61の上面が絶縁隔壁の上面よりも低く位置して下地めっき(under plating)された場合には研磨工程を省略することができる。
【0039】
図4cを参照すると、第1めっき層61が形成された領域以外の絶縁隔壁71及び薄膜導電層25'が除去されて、第1めっき層61の下面にのみ第1シードパターン25aが形成されることができる。一例として、第1めっき層61が形成された領域以外の絶縁隔壁71及び薄膜導電層25'は、レーザートリミング(Laser Trimming)工程によって除去されることができる。
【0040】
図4dを参照すると、第1めっき層61に第2めっき層62が形成されることができる。一例として、第2めっき層62は、第1めっき層61をシード層とするめっき工程によって形成されることができる。
【0041】
その後、第2めっき層62の表面に表面粗さ(Ra)を付与することができる。一例として、表面粗さ(Ra)は、1nm〜600nmであることができる。第2めっき層62の表面をエッチングするか、又は表面を酸化することにより、第2めっき層62の表面に1nm〜600nmの表面粗さを付与することができる。
【0042】
本発明の一実施形態によると、第2めっき層62の表面に1nm〜600nmの表面粗さを付与することにより、第2めっき層62の表面に形成される絶縁膜30との密着力を増大させることができる。
【0043】
図5は
図2の実施形態によるコイル部品の「A」部分の拡大図の他の例を示す図である。
図5の実施形態は、
図3の実施形態と類似するため、重複説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【0044】
図2及び
図5を参照すると、
図2のシードパターン25は、一例として、第2シードパターン25bを含むことができる。一例として、第2シードパターン25bは銅(Cu)で形成されることができる。第2シードパターン25bは、第1めっき層61の下面に配置される。第2シードパターン25bをシード層として第2シードパターン25b上に電気めっきを行うことで、第1めっき層61を形成する。一例として、第1めっき層61の線幅は第2シードパターン25bの線幅よりも広くてもよい。第1めっき層61に形成される第2めっき層62は、第1めっき層61をシード層として電気めっきを行うことにより形成することができる。第2めっき層62には絶縁膜30が形成されることができる。絶縁膜30は、スクリーン印刷法、フォトレジスト(Photo Resist、PR)の露光及び現像を通じた工程、又はスプレー(spray)塗布工程によって第2めっき層62の表面に形成されることができる。
【0045】
図6a〜
図6fは
図5の実施形態によるコイル部品の製造工程を示す図である。
【0046】
図6aを参照すると、薄膜導電層25'が全体的に形成された基板20上に複数の開口パターンを有するフォトレジスト23を形成する。薄膜導電層25'は、スパッタリング(sputtering)、無電解めっき、化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition、CVD)工程を用いて形成することができる。
【0047】
図6bを参照すると、フォトレジスト23の開口パターンによって露出している薄膜導電層25'をエッチングし、フォトレジスト23を剥離することで、第2シードパターン25bを形成することができる。
【0048】
図6cを参照すると、第2シードパターン25bが形成された領域以外の領域に絶縁隔壁71を形成する。複数の開口部71'を有する絶縁隔壁71は、絶縁体を薄膜導電層25'上に塗布した後、一部領域に露光及び現像工程を適用して形成することができる。絶縁体は、エポキシ系化合物を含むことができ、例えば、永久(permanent)型の感光性絶縁材料としては、ビスフェノール系エポキシ樹脂を主成分とする感光性物質を含むことができる。
【0049】
図6dを参照すると、開口部71'に第1めっき層61が形成されることができる。一例として、第1めっき層61は、第2シードパターン25bをシード層とするめっき工程によって形成されることができる。
【0050】
一方、
図6dのめっき工程の結果、第1めっき層61の上面が絶縁隔壁71の上面よりも高く位置すると、隣接する第1めっき層61間のショートを防止するために、研磨工程を行うことができる。上記研磨工程としては、機械研磨又は化学研磨が適用されることができる。これとは異なって、第1めっき層61の上面が絶縁隔壁の上面よりも低く位置して下地めっき(under plating)された場合には研磨工程を省略することができる。
【0051】
図6eを参照すると、絶縁隔壁71が除去されて、第1めっき層61の下面に、第1めっき層61よりも線幅の細い第2シードパターン25bが配置される形で、第1めっき層61及び第2シードパターン25bが残存することができる。一例として、絶縁隔壁71は、レーザートリミング(Laser Trimming)工程によって除去されることができる。
【0052】
図6fを参照すると、第1めっき層61上に第2めっき層62が形成されることができる。一例として、第2めっき層62は、第1めっき層61をシード層とするめっき工程によって形成されることができる。
【0053】
その後、第2めっき層62の表面に表面粗さ(Ra)を付与することができる。一例として、表面粗さ(Ra)は、1nm〜600nmであることができる。第2めっき層62の表面をエッチングするか、又は表面を酸化することにより、第2めっき層62の表面に1nm〜600nmの表面粗さを付与することができる。
【0054】
本発明の一実施形態によると、第2めっき層62の表面に1nm〜600nmの表面粗さを付与することにより、第2めっき層62の表面に形成される絶縁膜30との密着力を増大させることができる。
【0055】
図7及び
図8は本発明の一実施形態によるコイル部品がプリント回路基板に実装された様子を示す斜視図である。
【0056】
本発明の一実施形態によるプリント回路基板1100は互いに離隔して形成される第1及び第2電極パッド1110、1120を含む。コイル部品100の両端面に形成された第1及び第2外部電極81、82はそれぞれ、第1及び第2電極パッド1110、1120上に配置され、半田1130を介してプリント回路基板1100と電気的に接続されることができる。
【0057】
この際、
図7を参照すると、コイル部品100の第1及び第2コイル部41、42は、プリント回路基板1100の実装面に対して水平に配置されることができる。また、
図8を参照すると、コイル部品100の第1及び第2コイル部41、42は、プリント回路基板1100の実装面に対して垂直に配置されることができる。
【0058】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の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者には明らかである。