(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
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)されることがある。
【0011】
図1は電子機器に適用されるインダクタの一発明を概略的に示す。
【0012】
図2は
図1のインダクタのI−I'線に沿って切断した断面図であり、
図3は
図1のインダクタのII−II'線に沿って切断した断面図である。
【0013】
図4は
図1のインダクタの概略的な分解斜視図である。
【0014】
図1を参照すると、本発明の一例によるインダクタ100は、本体1と、上記本体の外部面上に配置される複数個の引出端子21、22、23と、を含む。
【0015】
図1では、インダクタの全体的な外形をなす本体1が、厚さ方向に相対する上面及び下面、長さ方向に相対する第1面及び第2面、幅方向に相対する第3面及び第4面を含み、実質的に六面体であると示しているが、本発明がこれに限定されるものではない。
【0016】
上記本体1は、磁気特性を示す磁性物質を含むことができ、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系フェライトまたはLi系フェライトなどの物質からなることができる。金属磁性粒子は、鉄(Fe)、シリコン(Si)、クロム(Cu)、アルミニウム(Al)、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ことができ、例えば、Fe−Si−B−Cr系非晶質金属であることができるが、必ずしもこれに制限されるものではない。金属磁性体粒子の直径は約0.1μm〜30μmであることができる。本体1は、このようなフェライトや金属磁性粒子がエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂に分散された形態であることができる。
【0017】
上記金属磁性体粉末は、少なくとも2つ以上の平均粒径を有する金属磁性体粉末が充填されたものであることができる。この場合、互いに異なるサイズのバイモーダル(bimodal)金属磁性体粉末を用いて圧着することで、磁性体樹脂複合体を完全に満たすことができて、充填率を高めることができる。
【0018】
上記本体1は、第1コイルパターン11及び第2コイルパターン12を含む。
【0019】
図2〜
図4を参照して、第1コイルパターン11及び第2コイルパターン12を具体的に説明する。
【0020】
第1コイルパターン11は、第1端部11aと、上記第1端部と連結される第2端部11bと、を含む。第1コイルパターン11は複数の導体パターンを含み、上記導体パターンは互いに連続して形成されて、第1端部から第2端部まで電気的に連結される。
【0021】
同様に、第2コイルパターン12は、第3端部12aと、上記第3端部と連結される第4端部12bと、を含む。第2コイルパターン12は複数の導体パターンを含み、上記導体パターンは互いに連続して形成されて、第3端部から第4端部まで電気的に連結される。
【0022】
第1コイルパターン11と第2コイルパターン12は、異なるインダクタンス値及び異なる単位長さ当たりの直流抵抗値を有する。
【0023】
具体的に、第1コイルパターン11は第2コイルパターンに比べてインダクタンス値が大きく、単位長さ当たりの直流抵抗値が大きい。一方、第2コイルパターン12は第1コイルパターンに比べてインダクタンス値が小さく、単位長さ当たりの直流抵抗値が小さい。
【0024】
インダクタンス値及び単位長さ当たりの直流抵抗値を異ならせる方法は、特に限定されず、例えば、インダクタンス値を増加させるために、第1コイルパターン内の複数の導体パターンの幅を減少させると、導体パターンの巻き取り回数を増加させることができ、単位長さ当たりの直流抵抗値を減少させるために、第2コイルパターンの厚さを増加させることができる。
【0025】
また、第1コイルパターン11の単位長さ当たりの直流抵抗値に比べて第2コイルパターン12の単位長さ当たりの直流抵抗値が小さいとともに、第1コイルパターンのIrmsに比べて第2コイルパターンのIrmsがより大きい。これは、本発明の一例によるインダクタ100をチップ形状に構成する時に、第1コイルパターンに比べて第2コイルパターンに、より大きい電流が流れるように回路を構成することに関する。例えば、相対的に大きい値の電流が不要な待機モードの場合は、第1コイルパターンに電流が流れるように回路を構成し、相対的に大きい値の電流が必要な活性モードの場合は、第2コイルパターンに電流が流れるように回路を構成することができる。
【0026】
通常、低電流区間では交流損失(AC loss、以下、P
ACRという)が大きい割合を占めるのに対し、高電流区間では直流損失(DC loss、以下、P
DCRという)が大きい割合を占める。よって、低電流区間から高電流区間までの全体電流区間でのインダクタの損失を低減するためには、低電流区間ではP
ACRを低減することに比重を置き、高電流区間ではP
DCRを低減することに比重を置くことが効果的である。一方、P
ACRを低減するためにはインダクタンス値を増加させることが重要であり、P
DCRを低減するためには直流抵抗値を低減させることが重要である。ところが、本発明の一例によるインダクタ100は、一つのチップ内に、インダクタンス値が相対的に大きい第1コイルパターン11と、直流抵抗値が相対的に小さい第2コイルパターン12と、を含む。したがって、低電流区間では、インダクタンス値の大きい第1コイルパターン11が作動するようにし、高電流区間では、直流抵抗値の小さい第2コイルパターン12が作動するようにすることで、全区間にわたってインダクタの損失を低減させることができる。
【0027】
この際、低電流と高電流は相対的な意味を有し、例えば、低電流は、インダクタを含む電子部品の待機モードで作動するレベルの電流値を意味し、高電流は、このような待機モードから脱して、インダクタを含む電子部品の活性モードで作動するレベルの電流値を意味することができる。または、低電流は、インダクタのP
ACRとインダクタのP
DCRが等しくなる特定電流(Ic)値より小さい電流値を意味し、高電流は、特定電流値(Ic)と等しいかまたは大きい電流値を意味することができる。
【0028】
一方、上記第1コイルパターン11の第1端部11aは本体の第1面に引き出され、本体の第1面に配置される第1引出端子と連結される。第1引出端子は、本体の第1面を覆って、それに隣接する本体の上面、下面、第3面、及び第4面のうち一つ以上に延びることができる。
【0029】
上記第2コイルパターン12の第3端部12aは本体の第2面に引き出され、本体の第2面に配置される第2引出端子と連結される。第2引出端子は、本体の第2面を覆って、それに隣接する本体の上面、下面、第3面、及び第4面のうち一つ以上に延びることができる。
【0030】
また、本体の長さ方向に相対する第1面と第2面上にそれぞれ配置される第1引出端子21と第2引出端子22との間に共通引出端子23が配置される。上記共通引出端子23は、一端部が第1コイルパターンの第2端部11bと連結され、他端部が第2コイルパターンの第4端部12bと電気的に連結される。上記共通引出端子は、本体の幅方向に相対する第3面と第4面上に配置され、本体の第3面、上面、及び第4面に沿って延びるか、本体の第3面、下面、及び第4面に沿って延びることができる。共通引出端子は、例えば、略「逆コの字」形状を有することができる。
【0031】
上記第1引出端子、上記第2引出端子、及び共通引出端子は、電気伝導性に優れた物質を含み、伝導性樹脂層と、伝導性樹脂層上に形成された導体層と、をさらに含むことができる。伝導性樹脂層は、ペースト印刷などにより形成されることができ、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、及び銀(Ag)からなる群から選択される一つ以上の導電性金属及び熱硬化性樹脂を含むことができる。導体層は、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、及びスズ(Sn)からなる群から選択される一つ以上を含むことができ、例えば、ニッケル(Ni)層とスズ(Sn)層が順にめっきにより形成されることができる。
【0032】
図5は
図1のインダクタを含む概略的な等価回路図である。
【0033】
図5のP1区域が、本発明の一例によるインダクタの等価回路図である。
【0034】
図5のP1区域を参照すると、第1引出端子を介して入力される電流I1は共通引出端子を介して出力され、第2引出端子を介して入力される電流I2は共通引出端子を介して出力される。第1引出端子及び第2引出端子が入力用引出端子であり、共通引出端子が出力用引出端子である。上記共通引出端子が、第1引出端子を介して入力される電流I1または第2引出端子を介して入力される電流I2を選択的に出力するように形成される共通出力端子である。この際、第1引出端子を介して入力される電流I1と第2引出端子を介して入力される電流I2は選択的に入力される。その結果、共通引出端子を介して出力される電流は電流I1または電流I2であり、両電流I1、I2は互いに独立して作動する。
【0035】
第1引出端子を介して入力され、第1コイルパターンを経て共通引出端子を介して出力される電流I1は低電流であり、第2引出端子を介して入力され、第2コイルパターンを経て共通引出端子を介して出力される電流I2は高電流である。
【0036】
図面には示していないが、第1コイルパターンは、複数個のコイルパターンが互いに直列に連結されている構造を有することができる。第1コイルパターンは、複数個のコイルが直列に連結されている構造に変形されることで、単一個のコイルに比べて増加したインダクタンス値を有するように変形されることができる。その結果、第1引出端子を介して入力され、共通引出端子を介して出力される低電流I1区間のインダクタ損失をさらに低減させることができる。
【0037】
図8は
図6のインダクタをIV−IV'線に沿って切断した断面図である。
【0038】
参考までに、
図6のIII−III'線とIV−IV'線は、実質的に同一方向の切断線を意味する。
【0039】
図8を参照すると、第2コイルパターン12'は、コイルパターンを成長させる時に、幅方向のコイルパターンの成長速度に比べて厚さ方向のコイルパターンの成長速度をより大きくすることで、厚さ方向に成長するコイルパターンをより発達させたコイルパターンである。換言すると、第2コイルパターン12'は、異方性めっき方式により形成したコイルパターンであることができる。
【0040】
図8の第2コイルパターン12'は、幅方向のコイルパターンの成長速度と厚さ方向のコイルパターンの成長速度とが互いに等しい等方性めっき方式により形成されたコイルパターンに比べて、より厚いコイルパターンを有するため、単位長さ当たりの直流抵抗値を低減させることができる。その結果、第2引出端子を介して入力され、共通引出端子を介して出力される高電流I2区間のインダクタ損失をさらに低減させることができる。
【0041】
図6は
図1のインダクタの一変形例による概略的な斜視図であり、
図7は
図6のIII−III'線に沿って切断した断面図である。
【0042】
図6及び
図7を参照すると、第1コイルパターンまたは第2コイルパターンの少なくとも一面上に、支持部材がさらに配置されることができる。
図6及び
図7では、支持部材が第1コイルパターンと第2コイルパターンとの間に配置されることを示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、第2コイルパターン12の下部に支持部材が配置されてもよい。
【0043】
第1コイルパターン11と第2コイルパターン12は、支持部材3を貫通する第1ビア31を介して互いに連結されることができる。支持部材3は、第1及び第2コイルパターンをより薄形に形成し、且つより容易に形成するためのものであって、絶縁樹脂からなる絶縁基材であることができる。この際、絶縁樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂、またはこれらにガラス繊維または無機フィラーなどの補強材が含浸された樹脂、例えば、プリプレグ(preprag)、ABF(Ajinomoto Build−up Film)、FR−4、BT(Bismaleimide Triazine)樹脂、PID(Photo Imageable Dielectric)樹脂などが用いられることができ、支持部材内にガラス繊維が含まれる場合、優れた剛性を有することができる。または、支持部材3としては、ポリプロピレングリコール(PPG)基板、フェライト基板、金属軟磁性基板などが用いられることができる。
【0044】
支持部材の一面上には第1コイルパターンが配置されるが、この際、第1コイルパターンは、通常のめっき法により形成されためっきパターンであることができるが、これに限定されるものではない。第1コイルパターン11は、支持部材の一面に配置された第1シード層と、第1シード層上に形成される第1めっき層と、で構成されることができる。第1シード層は、複数の層からなることができ、例えば、チタン(Ti)、チタン−タングステン(Ti−W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、及びニッケル(Ni)−クロム(Cr)のうち一つ以上を含む第1接着層上に配置され、第1めっき層と同一の材料、例えば、銅(Cu)を含むことができる。第1めっき層は、導電性物質、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、スズ(Sn)、金(Au)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、またはこれらの合金などを含むことができる。
【0045】
次に、支持部材の他面上には、支持部材の第1ビアと連結され、上記第1ビアから引き出される共通引出端子が配置される。
【0046】
本発明の一例によるインダクタの共通引出端子は第1ビアから引き出されるため、インダクタ内の空間活用が最適に行われたものであり、その結果、インダクタの小型化が可能である。
【0047】
図7を参照すると、共通引出端子が配置される平面と同一の平面の空間Q1には、磁性物質が充填されることができる。上記共通引出端子の下部には、上記共通引出端子と連結される一端部を有する第2コイルパターンが配置されることができる。
【0048】
次に、
図8は
図6のインダクタをIV−IV'線に沿って切断した断面図である。
【0049】
参考までに、
図6のIII−III'線とIV−IV'線は、実質的に同一方向の切断線を意味する。
【0050】
図8を参照すると、第2コイルパターン12'は、コイルパターンを成長させる時に、幅方向のコイルパターンの成長速度に比べて厚さ方向のコイルパターンの成長速度をより大きくすることで、厚さ方向に成長するコイルパターンをより発達させたコイルパターンである。
【0051】
換言すると、第2コイルパターン12'は、異方性めっき方式により形成したコイルパターンであることができる。
【0052】
図8の第2コイルパターン12'は、幅方向のコイルパターンの成長速度と厚さ方向のコイルパターンの成長速度とが互いに等しい等方性めっき方式により形成されたコイルパターンに比べて、より厚いコイルパターンを有するため、単位長さ当たりの直流抵抗値を低減させることができる。その結果、第2引出端子を介して入力され、共通引出端子を介して出力される高電流I2区間のインダクタ損失をさらに低減させることができる。
【0053】
次に、
図9は
図1のインダクタの変形された他の一発明を示す概略的な斜視図であり、
図10は
図9のインダクタの概略的な分解斜視図であり、
図11及び
図12はそれぞれ、
図9のV−V'及びVI−VI'線に沿って切断した概略的な断面図である。
【0054】
図9〜
図11のインダクタは第2コイルパターン12を含み、第2コイルパターン12は、第2aコイルパターン121及び第2bコイルパターン122の、少なくとも2つのコイルパターンを含む。第2aコイルパターンと第2bコイルパターンは、第2コイルパターンを流れる電流I2が並列になるように並列的に配置される。第2aコイルパターンと第2bコイルパターンが互いに並列的に連結されることで、第2コイルパターン12の単位長さ当たりの直流抵抗値は、第2aコイルパターンまたは第2bコイルパターンと同一の1つのコイルパターンが単一構成される場合の単位長さ当たりの直流抵抗値より減少されることができる。
【0055】
第2aコイルパターンの下面は、上記第2bコイルパターンの上面と相対するように配置されることができる。
【0056】
上記第2aコイルパターンは
図7の空間Q1内に配置されており、これは、共通引出端子と同一の平面内に配置されることである。一方、上記第2bコイルパターンは、共通引出端子が配置される平面より下部に配置される。上記第2aコイルパターンの一端部は共通引出端子と同一の平面上に配置され、上記第2bコイルパターンの一端部は第2引出端子と同一平面上に配置される。
【0057】
第2aコイルパターンまたは第2bコイルパターンの少なくとも一面上に、選択的に支持部材(不図示)がさらに配置されることができる。
【0058】
例えば、上記第2aコイルパターンと上記第2bコイルパターンとの間に選択的に支持部材がさらに配置されるか、あるいは、第2bコイルパターンの下面に選択的に支持部材がさらに配置されることができる。
【0059】
第2aコイルパターンと第2bコイルパターンとの間に支持部材が配置されない場合には、第2aコイルパターンと第2bコイルパターンとの間に磁性物質が充填される構造を有することができる。
【0060】
第1コイルパターン、第2aコイルパターン、及び上記第2bコイルパターンのそれぞれにおいて、そのコイルパターン内に含まれる複数の導体パターンの厚さが互いに同一であることができる。したがって、第1コイルパターンの厚さは第2コイルパターンの厚さより薄く、より具体的に、第2コイルパターンの厚さの1/2倍の厚さを有する。
【0061】
一方、第2aコイルパターンと第2bコイルパターンは第2ビア131と第3ビア132の組み合わせを介して互いに連結される。第2及び第3ビア131、132はそれぞれ複数個のビアホール内に伝導性物質が満たされた構造を有する。
【0062】
第2及び第3ビア内にそれぞれ含まれる複数個のビアホールの数は、印加される電流の値などを考慮して適宜選択されることができ、第2aコイルパターンをなす複数個の導体パターンが巻き取られる回数と同一であってもよく、複数個の導体パターンが巻き取られる回数より多いかまたは少なくて、その巻き取られる回数と異なってもよいなど、ビア内の複数個のビアホールの数は特に制限されない。
【0063】
例えば、第2ビア内に含まれる複数個のビアホールの数は、第2aコイルパターンをなす複数個の導体パターンが巻き取られる回数と同一であり、第3ビア内に含まれる複数個のビアホールの数は、第2aコイルパターンをなす複数個の導体パターンが巻き取られる回数より小さいことができるが、これに限定されるものではない。
【0064】
また、第2及び第3ビア131、132は、第2bコイルパターンの上面上に互いに離隔されるように配置される。
【0065】
第1引出端子から入力される低電流I1は、第1コイルパターンの第1端部と第2端部との間を流れるのに対し、第2引出端子から入力される高電流I2は、第2bコイルパターンの第3端部を介して入って、第2aコイルパターンの第4端部を介して出る。この場合、上記高電流I2は、第2aコイルパターンと第2bコイルパターンとの間に配置された第2及び第3ビアの両方を経て、並列の電流の流れを形成する。
【0066】
次に、
図13は
図9のインダクタの一変形例による概略的な分解斜視図であり、
図10と比較すると、第3ビア132内に含まれるビアホールの数が異なる。第3ビア132内に含まれるビアホールの数が1個追加されたものであり、これに応じて、第3ビア内のビアホールと連結される第2コイルパターンの導体パターンも追加され得ることはいうまでもない。
【0067】
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。
[項目1]
第1端部、及び上記第1端部と連結される第2端部を含む第1コイルパターンと、
第3端部、及び上記第3端部と連結される第4端部を含む第2コイルパターンと、
上記第1コイルパターンの上記第1端部と連結される第1引出端子と、
上記第2コイルパターンの上記第3端部と連結される第2引出端子と、
上記第1コイルパターンの第2端部、及び上記第2コイルパターンの第4端部の両方に連結される共通引出端子と、を含み、
上記第1コイルパターンのインダクタンス値は上記第2コイルパターンのインダクタンス値より大きく、
上記第1コイルパターンの単位長さ当たりの直流抵抗値は上記第2コイルパターンの単位長さ当たりの直流抵抗値より大きい、インダクタ。
[項目2]
上記共通引出端子は出力用引出端子であり、上記第1及び第2引出端子は入力用引出端子であって、
上記共通引出端子は、第1引出端子を介して入力される電流または第2引出端子を介して入力される電流のうち一つを選択して出力するように形成される、項目1に記載のインダクタ。
[項目3]
上記第1コイルパターンのIrms値は上記第2コイルパターンのIrms値より小さい、項目1または2に記載のインダクタ。
[項目4]
上記第1コイルパターンのIrms値は、上記インダクタの交流損失値が上記インダクタの直流損失値と等しい値を有する時の電流値と等しいかまたは小さい値を有する、項目3に記載のインダクタ。
[項目5]
上記第1及び第2コイルパターンは、磁性物質を含む本体内に埋め込まれており、
上記第1コイルパターンと上記第2コイルパターンは第1ビアを介して互いに連結され、上記第1ビアは、第1コイルパターンの第2端部と第2コイルパターンの第4端部とを互いに連結する、項目1から4のいずれか一項に記載のインダクタ。
[項目6]
上記共通引出端子は上記第1ビアから引き出される、項目5に記載のインダクタ。
[項目7]
第1コイルパターンまたは第2コイルパターンの少なくとも一面に支持部材がさらに配置される、項目1から6のいずれか一項に記載のインダクタ。
[項目8]
上記第1コイルパターン内の複数の第1導体パターンの幅は上記第2コイルパターン内の複数の第2導体パターンの幅より小さく、
上記第1コイルパターンの厚さは上記第2コイルパターンの厚さより小さい、項目1から7のいずれか一項に記載のインダクタ。
[項目9]
上記第2コイルパターンは、第2aコイルパターン及び第2bコイルパターンの少なくとも2つのコイルパターンを含み、
上記第2aコイルパターンと上記第2bコイルパターンは並列に連結される、項目1から8のいずれか一項に記載のインダクタ。
[項目10]
上記第2aコイルパターン及び上記第2bコイルパターン内の複数の導体パターンの巻き取り回数はそれぞれ同一である、項目9に記載のインダクタ。
[項目11]
上記第1コイルパターン、上記第2aコイルパターン、及び上記第2bコイルパターンの厚さはそれぞれ同一である、項目9または10に記載のインダクタ。
[項目12]
上記第2aコイルパターンと上記第2bコイルパターンは第2ビア及び第3ビアを介して互いに連結され、上記第2及び第3ビアは、それぞれ複数個のビアホール内に伝導性物質が満たされた構造を有する、項目9から11のいずれか一項に記載のインダクタ。
[項目13]
上記第2及び第3ビアは、第2bコイルパターンの上面上に互いに離隔されるように配置されており、上記第2及び第3ビア内に含まれるそれぞれのビアホールは、第2bコイルパターンをなす複数個の導体パターンの上面とそれぞれ連結される、項目12に記載のインダクタ。
[項目14]
上記第2ビア内に含まれる複数個のビアホールの数は、第2aコイルパターンをなす複数個の導体パターンが巻き取られる回数と同一であり、
上記第3ビア内に含まれる複数個のビアホールの数は、第2aコイルパターンをなす複数個の導体パターンが巻き取られる回数以下である、項目12または13に記載のインダクタ。
[項目15]
上記第2aコイルパターンの一端部は共通引出端子と同一平面上に配置され、上記第2bコイルパターンの一端部は第2引出端子と同一平面上に配置される、項目9から14のいずれか一項に記載のインダクタ。
[項目16]
上記第2aコイルパターンと第2bコイルパターンとの間に支持部材がさらに配置される、項目9から15のいずれか一項に記載のインダクタ。