JP2014049750A - コイル部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インピーダンス特性が向上したコイル部品の製造方法及びこれにより完成されたコイル部品を提供する。
【解決手段】表面が絶縁膜で蒸着されたコイル電極１１１が内部に配置された電極本体１１０と、前記電極本体の両側部に形成され、前記コイル電極に連結された外部端子１２０と、を含み、前記電極本体は磁性粉末１１２が混合された絶縁物質からなるコイル部品１００及びその製造方法を提示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル部品及びその製造方法に関し、より詳細には、インピーダンス特性が向上したコイル部品及びその製造方法に関する。

インダクタ素子は、抵抗、キャパシタと共に電子回路を構成する重要な受動素子の一つであり、ノイズを除去したりＬＣ共振回路を構成する部品として用いられる。

このようなインダクタ素子はフェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）コアにコイルを巻き取ったり印刷を行ったりし、両端に電極を形成して製造される巻線型と、磁性シートまたは誘電シートの一面に内部電極を印刷した後、積層して製造される積層型と、ベース基板上に薄膜工程によりコイル状のコイル電極をめっきして製造される薄膜型とに区分され、近年、製品の小型化及びスリム化の要求に応じてチップ状のインダクタ素子に対する需要が大幅に増加している。

このようなインダクタ素子は、一般的に所定以上のインダクタンス容量を確保するために、複数層で垂直に配置されたコイル状の内部電極を含み、各内部電極間の電気的絶縁のために内部電極と内部電極との間に絶縁層が塗布された構造を有する。

しかし、このような構造により、内部電極のパターン間には絶縁層を構成する絶縁物質が充填され、そのため、インダクタ素子のインピーダンス特性が低下する欠点がある。

これに係り、韓国公開特許第１０‐２００４‐００２９５９２号公報（以下、先行技術文献）では、インピーダンス特性が低下せず、電磁気的特性に優れたインダクタ素子を提供するために、内部電極が印刷された非磁性体層の中央に開口部を形成し、前記開口部に内部電極層が形成されることを特徴とするコイル部品を開示している。

しかし、先行技術文献のコイル部品は、その内部の一部構造のみを変形したものであって、インピーダンス特性を大幅に向上させるためには構造的な限界があり、従来と異なる製造工程を要求するため、工程の複雑化をもたらし、製造コストを上昇させるという問題がある。

韓国公開特許第１０‐２００４‐００２９５９２号公報 韓国公開特許第１０−２０００−００５１２３３号公報 韓国公開特許第１０−２００８−００７５７９０号公報

本発明は、前記のような問題を解決するためのものであって、従来の工程を用いると共にインピーダンス特性が向上したコイル部品の製造方法及びこれにより完成されたコイル部品を提供することを目的とする。

前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、表面が絶縁膜で蒸着されたコイル電極が内部に配置された電極本体と、前記電極本体の両側部に形成され、前記コイル電極に連結される外部端子と、を含み、前記電極本体は磁性粉末が混合された絶縁物質からなる、コイル部品を提供する。

また、前記磁性粉末の粒径は前記コイル電極のパターン間の間隔より小さい、コイル部品を提供する。

また、前記磁性粉末は粒径が互いに異なる異種の粒子で構成される、コイル部品を提供する。

また、前記磁性粉末は、２〜３μｍの粒径を有する粗粒子と、０．３〜０．５μｍの粒径を有する微粒子と、で構成される、コイル部品を提供する。

また、前記磁性粉末は、Ｍｎ‐Ｚｎ系、Ｎｉ‐Ｚｎ系、Ｎｉ‐Ｚｎ‐Ｍｇ系、Ｍｎ‐Ｍｇ‐Ｚｎ系のフェライトのうち何れか一つ以上を含む、コイル部品を提供する。

また、前記絶縁膜は、前記コイル電極が酸化処理されて形成された酸化物からなる、コイル部品を提供する。

また、前記コイル電極の下部面と接合する絶縁層をさらに含む、コイル部品を提供する。

また、前記コイル電極は、複数個で構成され、前記電極本体の内部に高さ方向に垂直に配置される、コイル部品を提供する。

また、前記コイル部品は、磁性体基板を下部に設け、薄膜工程により形成される薄膜型のコイル部品である、コイル部品を提供する。

前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、（ａ）磁性体基板を準備する段階と、（ｂ）前記磁性体基板の一面にコイル電極及び外部端子を形成する段階と、（ｃ）前記コイル電極が形成された磁性体基板の表面に酸化処理を施す段階と、（ｄ）前記コイル電極が覆われるように磁性粉末と絶縁物質が混合されたスラリーを前記磁性体基板の表面に塗布する段階と、を含む、コイル部品の製造方法を提供する。

また、前記（ｃ）段階の後、めっき工程をさらに行い、前記外部端子を所定高さで形成し、磁性粉末と絶縁物質が混合されたスラリーを前記外部端子の高さまで塗布する、コイル部品の製造方法を提供する。

また、前記（ｃ）段階によって形成された前記外部端子表面の絶縁膜をエッチングした後、めっき工程をさらに行う、コイル部品の製造方法を提供する。

また、前記磁性体基板の一面に絶縁層を塗布し、前記コイル電極及び外部端子を前記絶縁層の上面に形成する、コイル部品の製造方法を提供する。

また、前記（ｂ）〜（ｄ）段階を繰り返して行い、前記コイル電極を複数層に形成する、コイル部品の製造方法を提供する。

本発明によるコイル部品及びその製造方法によると、コイル電極のパターン同士の間に磁性粉末が位置することができ、コイル部品のインピーダンス特性が大幅に向上する。

また、従来の工程技術をそのまま用いるため、生産性が低下することなく、低い製造コストで製品を具現することができる。

本発明によるコイル部品の外側斜視図である。 図１のＩ‐Ｉ´線の断面図である。 本発明によるコイル部品の製造方法を順に図示した工程図である。 本発明によるコイル部品の製造方法を順に図示した工程図である。 本発明によるコイル部品の製造方法を順に図示した工程図である。 本発明によるコイル部品の製造方法を順に図示した工程図である。 本発明によるコイル部品の製造方法を順に図示した工程図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施例を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施例は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。

本明細書で用いられる用語は、実施例を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作及び／または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び／または素子の存在または追加を排除しない。

以下、添付の図面を参照して本発明の構成及び作用効果についてより詳細に説明する。

図１は本発明によるコイル部品１００の外側斜視図であり、図２は図１のＩ‐Ｉ´線の断面図である。なお、図面の構成要素は必ず縮尺によって図示されたものではなく、例えば、本発明を容易に理解するために図面の一部の構成要素の大きさは他の構成要素より誇張され得る。

図１及び図２を参照すると、本発明によるコイル部品１００は、内部にコイル電極１１１が配置された電極本体１１０と、前記電極本体１１０の両側部に形成された外部端子１２０と、を含むことができる。

前記電極本体１１０は磁性体基板１３０を下部に設け、これを支持部材として、薄膜工程により形成されることができる。これにより、本発明によるコイル部品１００は前記磁性体基板１３０を含む薄膜型のコイル部品１００になることができる。

前記コイル電極１１１の表面（具体的に、前記コイル電極１１１の上面及び両側面）には薄膜の絶縁膜１１１ａが形成されることができる。

前記絶縁膜１１１ａは前記コイル電極１１１が酸化処理されて形成された酸化物からなることができる。従って、前記コイル電極１１１は伝導性に優れるだけでなく、陽極酸化処理が可能なアルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）のうち何れか一つまたは二つ以上を含む合金で形成されることが好ましい。

例えば、前記コイル電極１１１がアルミニウム（Ａｌ）で形成された場合、前記絶縁膜１１１ａはアルミニウム（Ａｌ）が酸化処理されたアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなることができる。

前記コイル電極１１１は、図２に図示されたように、複数個で構成され、高さ方向に垂直に配置されることができる。この場合、各階のコイル電極１１１はビア（不図示）を介して互いに連結され、一つのコイルを構成するか、別のビア連結なしに電磁気的に結合されてコモンモードフィルタとして動作することができる。この際、各階のコイル電極１１１の表面には前記のように薄膜の絶縁膜１１１ａが形成されていることは言うまでもない。

また、発明の要旨を明確にするために、図面に図示してはいないが、前記コイル電極１１１の一端は前記電極本体１１０の側部に露出して形成された引出電極（不図示）に連結され、他端はビア（不図示）を介して他の引出電極（不図示）に連結されることができる。前記引出電極は前記外部端子１２０にそれぞれ連結され、これにより、前記コイル電極１１１は前記外部端子１２０と電気的に接続される。

前記電極本体１１０は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、ベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏ ｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ；ＢＣＢ）、またはその他の高分子ポリマーのうち一つ以上を含む非磁性の絶縁物質と磁性粉末１１２の混合物からなることができる。

前記磁性粉末１１２の原料としては電気抵抗が高く、磁力損失が小さく、組成変化によりインピーダンス設計が容易なＮｉ‐Ｚｎ、Ｍｎ‐Ｚｎ系、Ｎｉ‐Ｚｎ系、Ｎｉ‐Ｚｎ‐Ｍｇ系、Ｍｎ‐Ｍｇ‐Ｚｎ系のフェライト、またはこれらの混合物を用いることができる。但し、これに限定されず、コイル部品として要求される磁気特性によって適した材質のフェライトを前記磁性粉末１１２の原料に用いることができることは言うまでもない。

本発明では前記磁性粉末１１２の粒径が前記コイル電極１１１のパターン間の間隔より小さいことを特徴とする。これにより、図２に図示されたように、前記磁性粉末１１２は前記コイル電極１１１のパターン同士の間に位置し、これにより、本発明によるコイル部品１００はコイル電極が単純に絶縁層で塗布された従来のコイル部品に比べてインピーダンス特性が大幅に向上することができる。

一方、前記のように、前記コイル電極１１１の表面には絶縁膜１１１ａが形成されているため、前記コイル電極１１１と磁性粉末１１２との間の電気的ショート（ｓｈｏｒｔ）問題は生じない。

本発明の他の実施例では、前記磁性粉末１１２の粒径が前記コイル電極１１１のパターン間の間隔より小さいが、粒径が互いに異なる異種の粒子で構成されることができる。

具体的に、前記磁性粉末１１２は２〜３μｍの粒径を有する粗粒子と、０．３〜０．５μｍの粒径を有する微粒子と、で構成されることができる。このような場合、粗粒子同士の間に微粒子が位置し、前記磁性粉末１１２の充填率（Ｐａｃｋｉｎｇ ｆａｔｏｒ）がより向上し、これにより、インピーダンス特性がさらに向上することができる。

一方、本発明によるコイル部品１００は、前記コイル電極１１１の下部面と接合する絶縁層１１３をさらに備えることができる。前記コイル電極１１１の下部面には酸化処理による絶縁膜形成が困難であるため、前記コイル電極１１１の下部面と接合する絶縁層１１３を備え、前記コイル電極１１１と磁性粉末１１２との間の絶縁性を確保する。

以下、本発明によるコイル部品１００の製造方法について説明する。

図３から図７は本発明によるコイル部品１００の製造方法を順に図示した工程図である。

本発明によるコイル部品の製造方法は、先ず、図３のように、透磁率が高い磁性物質で構成された磁性体基板１３０を準備する段階を行う。

その後、図４のように、前記磁性体基板１３０の一面にコイル電極１１１及び外部端子１２０を形成する段階を行う。これは、通常公知されたアディティブ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ）法、サブトラクティブ（Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ）法、またはセミアディティブ（ＳＥＭＩ‐ａｄｄｉｔｉｖｅ）法などのめっき工程により行われることができる。

この際、前記磁性体基板１３０とコイル電極１１１、また磁性体基板１３０と外部端子１２０との間の電気的絶縁のために、前記磁性体基板１３０の一面に絶縁層１１３を塗布し、前記絶縁層１１３の上面に前記コイル電極１１１及び外部端子１２０を形成することができる。

このような前記絶縁層１１３は電気絶縁性に優れたポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、ベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏ ｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ；ＢＣＢ）などで構成されることができる。また、通常の蒸着法またはソルベントプロセス（ｓｏｌｖｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ）、例えばスピンコーティング、ディップコーティング、ドクターブレード、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティングまたは熱転写法など、当該技術分野に公知された方法によって形成することができる。

前記コイル電極１１１及び外部端子１２０が形成されると、図５のように、前記コイル電極１１１が形成された磁性体基板１３０の表面に酸化処理を施す段階を行う。

前記コイル電極１１１及び外部端子１２０は陽極酸化が可能な金属材質（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）のうち何れか一つまたは二つ以上を含む合金）で構成されているため、アノダイジング法またはプラズマ電解酸化法などの酸化処理工程を行うと、前記コイル電極１１１及び外部端子１２０の表面には金属酸化物で構成される絶縁膜１１１ａが蒸着、形成されることができる。

一方、前記めっき工程を繰り返して、図６のように、前記外部端子１２０に所定の高さまでめっきを施すことができ、この際、めっき工程の前に、酸化処理工程によって形成された外部端子１２０の表面の絶縁膜１１１ａをエッチングする段階をさらに行う。

即ち、図５のように、前記磁性体基板１３０の表面に酸化処理を施すと、前記コイル電極１１１だけでなく、前記外部端子１２０の表面にまで絶縁膜１１１ａが蒸着、形成されるため、エッチング工程により前記外部端子１２０の表面の絶縁膜１１１ａを除去した後、めっき工程をさらに行い、前記外部端子１２０を金属のみで構成する。

その後、図７のように、前記コイル電極１１１を覆う電極本体１１０を形成して本発明によるコイル部品１００を完成する。

前記電極本体１１０は、先ず、前記フェライト原料と、各種の高分子ポリマー、またバインダーと可塑剤などの材料をボールミルなどを用いて混合／粉砕し、これにより製造されたスラリーを前記磁性体基板１３０の表面に塗布してから加圧、焼結することで形成されることができる。この際、前記外部端子１２０の高さと同一の高さで前記スラリーを塗布することができる。

前記スラリーに含まれた前記磁性粉末１１２の粒径は、前記コイル電極１１１のパターン間の間隔より小さいため、前記コイル電極１１１のパターン同士の間には前記磁性粉末１１２が位置する。これにより、図３から図７の工程により製造される本発明のコイル部品１００は従来のコイル部品に比べてインピーダンス特性が大幅に向上することができる。

一方、工程過程を明瞭に説明するために、図３から図７では一つのコイル電極１１１で構成されたコイル部品を例示しているが、図７の工程で電極本体１１０を形成するためのスラリーを所定高さまでに塗布し、その上に絶縁層１１３を塗布した後、図４、図５、及び図７の工程を繰り返して行い、前記コイル電極１１１を複数層に構成することもできる。

また、前記電極本体１１０の形成後、研磨（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程をさらに行い、前記電極本体１１０の表面を平坦化するか、ニッケル／金めっき工程を行い、前記外部端子１２０の表面にニッケル／金めっき層をさらに形成することができる。

以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び／または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施例は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。

１００ コイル部品
１１０ 電極本体
１１１ コイル電極
１１１ａ 絶縁膜
１１２ 磁性粉末
１１３ 絶縁層
１２０ 外部端子
１３０ 磁性体基板

Claims (14)

1. 表面が絶縁膜で蒸着されたコイル電極が内部に配置された電極本体と、
   前記電極本体の両側部に形成され、前記コイル電極に連結される外部端子と、を含み、
   前記電極本体は磁性粉末が混合された絶縁物質からなる、コイル部品。
2. 前記磁性粉末の粒径は前記コイル電極のパターン間の間隔より小さい、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記磁性粉末は粒径が互いに異なる異種の粒子で構成される、請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記磁性粉末は、
   ２〜３μｍの粒径を有する粗粒子と、０．３〜０．５μｍの粒径を有する微粒子と、で構成される、請求項３に記載のコイル部品。
5. 前記磁性粉末は、
   Ｍｎ‐Ｚｎ系、Ｎｉ‐Ｚｎ系、Ｎｉ‐Ｚｎ‐Ｍｇ系、Ｍｎ‐Ｍｇ‐Ｚｎ系のフェライトのうち何れか一つ以上を含む、請求項１に記載のコイル部品。
6. 前記絶縁膜は、
   前記コイル電極が酸化処理されて形成された酸化物からなる、請求項１に記載のコイル部品。
7. 前記コイル電極の下部面と接合する絶縁層をさらに含む、請求項１に記載のコイル部品。
8. 前記コイル電極は、
   複数個で構成され、前記電極本体の内部に高さ方向に垂直に配置される、請求項１に記載のコイル部品。
9. 前記コイル部品は、
   磁性体基板を下部に設け、薄膜工程により形成される薄膜型のコイル部品である、請求項１に記載のコイル部品。
10. （ａ）磁性体基板を準備する段階と、
    （ｂ）前記磁性体基板の一面にコイル電極及び外部端子を形成する段階と、
    （ｃ）前記コイル電極が形成された磁性体基板の表面に酸化処理を施す段階と、
    （ｄ）前記コイル電極が覆われるように磁性粉末と絶縁物質が混合されたスラリーを前記磁性体基板の表面に塗布する段階と、
    を含む、コイル部品の製造方法。
11. 前記（ｃ）段階の後、めっき工程をさらに行い、前記外部端子を所定高さで形成し、磁性粉末と絶縁物質が混合されたスラリーを前記外部端子の高さまで塗布する、請求項１０に記載のコイル部品の製造方法。
12. 前記（ｃ）段階によって形成された前記外部端子表面の絶縁膜をエッチングした後、めっき工程をさらに行う、請求項１１に記載のコイル部品の製造方法。
13. 前記磁性体基板の一面に絶縁層を塗布し、前記コイル電極及び外部端子を前記絶縁層の上面に形成する、請求項１０に記載のコイル部品の製造方法。
14. 前記（ｂ）〜（ｄ）段階を繰り返して行い、前記コイル電極を複数層に形成する、請求項１０に記載のコイル部品の製造方法。

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