JP2014022723A - チップ素子、積層型チップ素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が可能であり、且つ優れたインダクタンス特性を有し、量産が容易チップ素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の内側磁性体層62が積層された積層ボディー15と、上記積層ボディーの内部に形成された内部電極層と、上記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に積層される外側磁性体層100−1,100−2と、上記積層ボディー及び上記外側磁性体層の外側に形成され、上記内部電極層と電気的に連結された外部電極20と、を含み、上記外側磁性体層の長さは上記内側磁性体層の長さより短い。
【選択図】図4
【解決手段】複数の内側磁性体層62が積層された積層ボディー15と、上記積層ボディーの内部に形成された内部電極層と、上記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に積層される外側磁性体層100−1,100−2と、上記積層ボディー及び上記外側磁性体層の外側に形成され、上記内部電極層と電気的に連結された外部電極20と、を含み、上記外側磁性体層の長さは上記内側磁性体層の長さより短い。
【選択図】図4
Description
本発明は、チップ素子、積層型チップ素子及びその製造方法に関する。
積層チップ素子の一つであるインダクター(inductor)は、抵抗、キャパシターと共に電子回路をなしてノイズを除去する代表的な受動素子である。
積層チップ型のインダクターは、磁性体又は誘電体にコイルを形成するように導電パターンを印刷した後積層して製造されることができる。このような積層チップインダクターは導電パターンが形成された磁性体層を多数積層した構造を有し、上記積層チップインダクター内の内部導電パターンはチップ内でコイル構造を形成するために各磁性体層に形成されたビア電極によって順次接続されて目標とするインダクタンス及びインピーダンスなどの特性を具現する。
最近では、電子機器の軽薄短小化につれ、パワーインダクター(PowerInductor)構造の単純化への要求が高まっている。特に、優れた性能を提供し且つ小型化が可能なインダクターへのユーザーの要求が高まっている。
本発明は、前述した問題点を解決する方案を提供することを目的とする。
具体的には、本発明は、小型化が可能であり且つ優れた電気的特性を有するチップ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、優れたインダクタンス特性を有し、量産が容易なチップ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施例による積層型チップ素子は、複数の内側磁性体層が積層された積層ボディーと、上記積層ボディーの内部に形成された内部電極層と、上記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に積層される外側磁性体層と、上記積層ボディー及び上記外側磁性体層の外側に形成され上記内部電極層と電気的に連結された外部電極と、を含み、上記外側磁性体層の長さは上記内側磁性体層の長さより短いことを特徴とする。
本発明の他の実施例による積層型チップ素子の製造方法は、導電パターン及びビア電極が形成された複数の内側磁性体層を設ける段階と、上記各内側磁性体層に形成された導電パターンの一端が隣接する第1の磁性体層に形成されたビア電極と接触してコイル部が形成されるように上記複数の内側磁性体層を積層して積層ボディーを形成する段階と、上記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に外側磁性体層を積層する段階と、上記積層された外側磁性体層及び上記積層ボディーの外側に外部電極を形成する段階と、を含み、上記外側磁性体層は上記内側磁性体層の長さより短いことを特徴とする。
本発明の他の実施例による積層型チップ素子の製造方法は、導電パターン及びビア電極が形成された複数の内側磁性体層を設ける段階と、上記各内側磁性体層に形成された導電パターンの一端が隣接する内側磁性体層に形成されたビア電極と接触してコイル部が形成されるように上記複数の内側磁性体層を積層して積層ボディーを形成する段階と、上記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に外側磁性体層を積層する段階と、上記積層された外側磁性体の長さ方向の両端の一部を除去する段階と、上記両端の一部が除去された外側磁性体層及び上記積層ボディーの外側に外部電極を形成する段階と、を含むことができる。
本発明のさらに他の実施例によるチップ素子は、支持基板と、上記支持基板の両面に形成されたコイルと、上記コイル及び支持基板を含み磁性体で形成された磁性体ボディーと、上記磁性体ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に形成される外側磁性体層と、上記磁性体ボディー及び上記外側磁性体層の外側に形成され上記コイルと電気的に連結された外部電極と、を含み、上記外側磁性体層の長さは上記磁性体ボディーの長さより短いことを特徴とする。
本発明によると、前述した従来技術の問題点が解決される。
具体的には、本発明によると、小型化が可能であり且つ優れた電気的特性を有するチップ素子及びその製造方法をユーザーに提供することができる。
また、本発明によると、優れたインダクタンス特性を有し、量産が容易なチップ素子及びその製造方法をユーザーに提供することができる。
以下では、添付の図面を参照し、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。なお、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。
本発明の一実施例によるチップ素子は、磁性体層上に導電パターンが形成されるチップインダクター(chip inductor)、パワーインダクター(power inductor)、チップビーズ(chip beads)、チップフィルター(chip filter)等として適宜応用されることができる。
以下では、積層チップインダクターを用いて本発明の実施例を説明する。
図1は本発明の一実施例による積層チップインダクターの概略部分切開斜視図であり、図2は図1の積層チップインダクターの積層態様を分解して示した概略斜視図である。
また、図3は図1の磁性体層に形成される導電パターンの態様を示した概略平面図である。
図1から図3を参照すると、積層チップインダクター10は、積層ボディー15と、導電パターン40と、磁性体層62と、外側磁性体層100‐1、100‐2と、外部電極20と、を含むことができる。上記磁性体層62は内側磁性体層と称する。
また、本発明の他の実施例によると、上記積層チップインダクター10は、追加の磁性体層64をさらに含むことができる。しかしながら、上記磁性体層64が必須の構成要素ではない。
上記積層ボディー15は、磁性体グリーンシート上に導電パターン40を印刷し、上記導電パターン40が形成された磁性体グリーンシートを積層した後焼結して製造されることができる。
上記積層ボディー15は六面体形状であることができる。磁性体グリーンシートを積層した後チップの形で焼結するとき、セラミック粉末の焼結収縮によって、上記積層ボディー15の外観は完全な直線を有する六面体形状ではない可能性もある。但し、上記積層ボディー15は実質的には六面体形状を有するものと見られる。
本発明の実施例を明確に説明するために六面体の方向を定義すると、図1に示されたL、W及びTはそれぞれ長さ方向、幅方向、厚さ方向を示す。ここで、厚さ方向は磁性体層が積層された積層方向と同じ概念として用いられる。
図1の実施例は、長さ方向が幅方向や厚さ方向よりも大きい直方体形状を有するチップインダクター10である。
一方、本発明の一実施例による積層チップインダクター10のサイズは、外部電極20を含んで長さ及び幅がそれぞれ2.5±0.1mm及び2.0±0.1mm(2520サイズ)の範囲を有することができ、2520サイズ以下又は2520サイズ以上であることもできる。
上記磁性体層62にはNi‐Cu‐Zn系、Ni‐Cu‐Zn‐Mg系、Mn‐Zn系のフェライト系材料を用いることができるが、これに制限されるものではない。
図1を参照すると、上記外側磁性体層100‐1は上記積層ボディー15の上面に積層され、上記外側磁性体層100‐2は上記積層ボディー15の下面に積層されることができる。
上記外側磁性体層100‐1の長さは上記内側磁性体層62の長さより短いことが好ましい。これは、上記積層ボディー15の上面に上記外側磁性体層100‐1が積層される場合は、上記外側磁性体層100‐1によって覆われない積層ボディー15の上面部位に外部電極20が形成されなければならず、上記積層ボディー15の下面に上記外側磁性体層100‐2が積層される場合は、上記外側磁性体層100‐2によって覆われない積層ボディー15の下面部位に外部電極20が形成されなければならないためである。
一方、上記外側磁性体層100‐1、100‐2は、上記内側磁性体層62を形成するのに用いられる材料と同じ材料で形成されることができる。
上記導電パターン40は、銀(Ag)を主成分とする導電ペーストを所定厚さで印刷して形成されることができる。上記導電パターン40は、長さ方向の両端部に形成される外部電極20に電気的に連結されることができる。
上記外部電極20は、上記セラミックボディー15の長さ方向の両端部に形成され、Cu、Ni、Sn、Ag及びPdのうちから選択された合金を電気メッキして形成されることができるが、これらの材料に特に制限されるものではない。
上記導電パターン40は、上記外部電極20と電気的に接続されるリードを備えることができる。
図2を参照すると、一つの積層キャリア60a上の導電パターン40aは、長さ方向の導電パターン42aと幅方向の導電パターン44aを含む。上記導電パターン40aは、磁性体層62aを介して配置されるもう一つの積層キャリア60b上の導電パターン40bと磁性体層62aに形成されるビア電極に電気的に連結され、積層方向にコイルパターンを形成する。
本実施例のコイルパターンはすべて9.5回のターン数を有するが、これに限定されるものではない。コイルパターンが9.5回のターン数を有するために、カバー層を成す上部及び下部の磁性体層80a、80bの間に導電パターン(40a、40b、...、40m)が形成された積層キャリア(60a、60b、...、60m)が13個配置される。
本実施例では1回のターン数を有するコイルパターンを形成するために2個の積層キャリアが必要な導電パターン42a、44bが開示されているが、これに限定されず、導電パターンの形状によって異なる数の積層キャリアを必要とすることもある。
ここで、上記磁性体層62aを介して積層方向に対向する上部の導電パターン40aと下部の導電パターン40bの間の磁性体層の間隔を減らすことにより、制限された積層ボディー15内でDCバイアス特性を良く製造することができる。磁性体層の間隔を減らす場合、導電パターン42a、44aの厚さを大きくしてコイル内に流れる電流の抵抗を減少させることもできる。
一方、上記磁性体層80aの上側に外側磁性体層100‐1が配置され、上記磁性体層80bの下側に外側磁性体層100‐2が配置されることができる。この際、上記外側磁性体層100‐1、100‐2は、DC抵抗の増加なしに積層型インダクターのインダクタンスを向上させることができる。また、前述したように、上記外側磁性体層100‐1、100‐2の長さは内側磁性体層の長さより短いことが好ましい。
また、上記外側磁性体層100‐1は、その中心が上記磁性体層80aの中心位置に対応するように配置されることが好ましい。また、上記外側磁性体層100‐2は、その中心が上記磁性体層80bの中心位置に対応するように配置されることが好ましい。
図3を参照して上記コイルパターンの1回ターンを説明すると、同一の磁性体層60bに形成される導電パターン40bにおいて一つのビア電極72bを1と規定し他のビア電極74bを2と規定し、上記2と対応する積層方向の下部の導電パターン42cの一つのビア電極72cを3と規定し、上記1に対向する誘電体層60cの導電パターン42cの対向箇所を4と規定する場合、上記1から反時計方向に1回のターン(1→2→3→4)を成すときを一つのターンと規定することができる。
図4は、図1のV−V’線に沿う断面を示した概略図である。
図4は、図1の積層チップインダクターを長さ方向(L)及び厚さ方向(T)に切断した断面図である。
図4を参照して、上記積層チップインダクターを長さ方向(L)及び厚さ方向(T)から見ると、導電パターン40が形成される最上部及び最下部磁性体層には外部電極20と電気的に連結されるリード48が形成される。上記リード48は、セラミックボディー15の幅方向の短辺Ws1、Ws2に露出され上記外部電極20と電気的に連結される。
上記導電パターン40は、積層ボディー15内で磁性体層62を介して対向して配置されることができる。
一方、積層ボディー15の上面には外側磁性体層100‐1が積層されることができる。上記外側磁性体層100‐1は、上記両外部電極20の上部20‐1の間に配置されることができる。また、上記外側磁性体層100‐1の長さ方向(L)の両端は、上記外部電極の上部20‐1と接することができる。
一方、積層ボディー15の下面には外側磁性体層100‐2が積層されることができる。上記外側磁性体層100‐2は上記両外部電極20の下部20‐2の間に配置されることができる。また、上記外側磁性体層100‐2の長さ方向(L)の両端は上記外部電極の下部20‐2と接することができる。
図4(b)は図4(a)のA部分に対する拡大断面図である。
図4(b)に示されているように、上記外部電極の上部20‐1の厚さT2に基づいて上記外側磁性体層100‐1の厚さT1が決められる。本発明の一実施例によると、上記外側磁性体層100‐1の厚さT1は、上記外部電極の上部の厚さT2と同一であるか、又は上記外部電極の上部の厚さT2の0.9〜1.1倍であることができる。
外側磁性体層100‐1が積層される高さが上記外部電極の上部の厚さT2と類似するため、積層型インダクターの全体のチップの高さが増加せず且つ上記積層型インダクターのインダクタンスが向上することができる。
一方、上記外側磁性体層100‐2の厚さと上記外部電極の下部20‐2の厚さの間にも上記のような関係が満たされることが好ましい。
一方、2520サイズの積層チップインダクターに対し、本発明の上記構成を用いてインダクタンスを測定した。シミュレーションの結果、外側磁性体層100‐1、100‐2を用いない従来の構成に比べ、外側磁性体層100‐1、100‐2を用いた積層型インダクターはインダクタンスが約2%向上した。
即ち、外部電極と同じ高さでフェライトを形成する製品は、既存の製品に比べて初期インダクタンス及びDC Bias特性が改善されることができる。例えば、同じ高さの本発明のインダクターと既存のインダクターとを比較したとき、本発明のインダクターが、向上した初期インダクタンスとDC Bias特性を示す。
図5は、本発明の他の実施例による積層型インダクターの断面を示した図面である。
通常、積層インダクターは磁性体層と導体パターンが交互に積層され、上記導体パターンが層間で電気的に接続されるコイル導体からなっている。
しかしながら、上記のような積層インダクターは、直流の電流を印加すると、電流の増加による磁性体の磁気飽和が起こるため、インダクタンスが急激に低下する可能性がある。即ち、上記のような積層インダクターは直流重畳特性が劣化してしまうという問題があった。
このため、磁性体層の一部が非磁性体に置換された磁気ギャップ(magnetic gap)部を有する積層インダクターが提案されている。磁気ギャップ部を含む積層インダクターは、直流の電流の印加時に発生する磁気飽和を抑制して、直流重畳特性を改善することができる。
本発明の一実施例によると、磁気ギャップ90を備えた積層型インダクターは外側磁性体層100‐1、100‐2を含むことができる。
このような積層型インダクターは、磁気飽和が抑制されて直流重畳特性が改善されると共にインダクタンスが向上することができる。
図6は、本発明の一実施例による積層型インダクターの製造方法を示した図面である。
本発明の一実施例によると、図6(a)に示されているように、積層ボディー15が設けられることができる。上記積層ボディー15は、図2に示されている積層方法により形成されるか、又は図2に示されている積層方法以外の多様な方法により形成されることができる。
図6(b)を参照すると、上記積層ボディー15の上面に外側磁性体層100‐1が積層され、上記積層ボディー15の下面に外側磁性体層100‐2が積層されることができる。
上記外側磁性体層100‐1の長さは、上記外側磁性体層100‐1、100‐2及び上記積層ボディー15の外側に形成される外部電極の上部20‐1の長さに基づいて決められることが好ましい。例えば、上記外側磁性体層100‐1の長さは両外部電極の上部20‐1の端間の長さと同一に形成されることが好ましい。また、上記外側磁性体層100‐2の長さは上記外側磁性体層100‐1、100‐2及び上記積層ボディー15の外側に形成される外部電極の下部20‐2の長さに基づいて決められることが好ましい。
このように、好ましい長さの外側磁性体層が設けられる工程では、外側磁性体層を切断させる追加の工程が不要であるため、積層過程での工程時間が短縮されることができる。
また、上記工程は、外側磁性体層が切断される過程で発生する残余物がインダクターの性能に影響を及ぼすことを防止することができる。
上記積層ボディー15の上面及び下面に上記外側磁性体層100‐1、100‐2が積層されることができる。また、必要に応じて、上記積層ボディー15の上面及び下面のうち一方の面のみに外側磁性体層が積層されることができる。
図6(c)に示されているように、上記積層された外側磁性体層100‐1、100‐2及び上記積層ボディーの外側に外部電極20が形成されることができる。
図7は、本発明の他の実施例による積層型インダクターの製造方法を示した図面である。
本発明の一実施例によると、図7(a)に示されているように、積層ボディー15が設けられることができる。上記積層ボディー15は、図2に示されている積層方法により形成されるか、又は図2に示されている積層方法以外の多様な方法により形成されることができる。
図7(b)を参照すると、上記積層ボディー15の上面に外側磁性体層100‐1が積層され、上記積層ボディー15の下面に外側磁性体層100‐2が積層されることができる。
この際、上記積層ボディー15の上面及び/又は下面に積層される外側磁性体層の長さは積層ボディー15を構成する内側磁性体層の長さと同一であることができる。
この場合、積層ボディー15を形成するのに用いられる磁性体が外側磁性体の形成に用いられることができるため、上述した工程は外側磁性体を別に設ける必要がないという長所がある。
図7(c)を参照すると、上記積層ボディー15の上面及び/又は下面に積層された外側磁性体100‐1、100‐2の両端の一部が、上記外部電極の上部、下部の長さに基づいて切断されることができる。
上記切断される外側磁性体層の長さは上記外側磁性体層100‐1、100‐2及び上記積層ボディー15の外側に形成される外部電極の上部、下部の長さに基づいて決められることが好ましい。
例えば、切断された外側磁性体層の長さは両外部電極の上部の端間の長さ、両外部電極の下部の端間の長さと同一であることが好ましい。
図7(c)を参照すると、上記積層された外側磁性体層100‐1、100‐2及び上記積層ボディーの外側に外部電極20が形成されることができる。
図8は、本発明のさらに他の実施例によるインダクターを示した図面である。
前述した外側磁性体の構成が平面型インダクターにも適用されることができる。
図8(a)を参照すると、支持基板216の上面にコイル214が形成され、支持基板216の下面にコイル212が形成されることができる。
図8(b)を参照すると、上記支持基板216及びコイル212、214を含むように磁性体ボディー210が形成されることができる。また、上記磁性体ボディー210は磁性体からなることができる。
図8(c)を参照すると、上記コイルの一端部と接触するように外部電極220‐1、220‐2が形成されることができる。
図9は、図8(c)のU‐U’線に沿う断面を示した概略図である。
図9は、図8の平面型インダクターを長さ方向(L)及び厚さ方向(T)に切断した図面である。
図9を参照して、上記平面型インダクターを長さ方向(L)及び厚さ方向(T)から見ると、上記コイル214は外部電極220‐1と電気的に連結され、上記コイル212は外部電極220‐2と電気的に連結されることができる。
一方、磁性体ボディー210の上面には外側磁性体層230‐1が形成されることができる。上記外側磁性体層230‐1は上記両外部電極220の上部220‐1の間に配置されることができる。また、上記外側磁性体層230‐1の長さ方向(L)の両端は上記外部電極の上部220‐1と接することができる。
一方、磁性体ボディー210の下面には外側磁性体層230‐2が形成されることができる。上記外側磁性体層230‐2は上記両外部電極220の下部220‐2の間に配置されることができる。また、上記外側磁性体層230‐2の長さ方向(L)の両端は上記外部電極の下部220‐2と接することができる。
図9に示されているように、上記外側磁性体層230‐1、230‐2の長さは上記磁性体ボディー210の長さより短い。
このように、本発明による外側磁性体の構成は、ボディーの形態とは関係なく多様なインダクターに適用されることができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、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。
10 積層チップインダクター
15 積層ボディー
20 外部電極
40 導電パターン
62 磁性体層
100 外側磁性体層
15 積層ボディー
20 外部電極
40 導電パターン
62 磁性体層
100 外側磁性体層
Claims (14)
- 複数の内側磁性体層が積層された積層ボディーと、
前記積層ボディーの内部に形成された内部電極層と、
前記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に積層される外側磁性体層と、
前記積層ボディー及び前記外側磁性体層の外側に形成され、前記内部電極層と電気的に連結された外部電極と、を含み、
前記外側磁性体層の長さは前記内側磁性体層の長さより短い、積層型チップ素子。 - 前記外側磁性体層の厚さは前記外側磁性体層の外側に形成された外部電極の厚さの0.9〜1.1倍である、請求項1に記載の積層型チップ素子。
- 前記外側磁性体層の厚さは前記外側磁性体層の外側に形成された外部電極の厚さと同一である、請求項1に記載の積層型チップ素子。
- 前記積層型チップ素子の長さ及び幅は2.5±0.1mm及び2.0±0.1mmの範囲を有する、請求項1に記載の積層型チップ素子。
- 前記外側磁性体層は、前記内側磁性体層と同じ材料を含む、請求項1に記載の積層型チップ素子。
- 前記積層ボディーの内部に形成された非磁性体層をさらに含む、請求項1に記載の積層型チップ素子。
- 前記内部電極層は銀(Ag)を含む、請求項1に記載の積層型チップ素子。
- 前記外部電極は銀(Ag)及び銅(Cu)の少なくとも一つを含む、請求項1に記載の積層型チップ素子。
- 導電パターン及びビア電極が形成された複数の内側磁性体層を設ける段階と、
前記各内側磁性体層に形成された導電パターンの一端が隣接する第1の磁性体層に形成されたビア電極と接触してコイル部が形成されるように前記複数の内側磁性体層を積層して積層ボディーを形成する段階と、
前記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に外側磁性体層を積層する段階と、
前記積層された外側磁性体層及び前記積層ボディーの外側に外部電極を形成する段階と、を含み、
前記外側磁性体層は前記内側磁性体層の長さより短い、積層型チップ素子の製造方法。 - 導電パターン及びビア電極が形成された複数の内側磁性体層を設ける段階と、
前記各内側磁性体層に形成された導電パターンの一端が隣接する内側磁性体層に形成されたビア電極と接触してコイル部が形成されるように前記複数の内側磁性体層を積層して積層ボディーを形成する段階と、
前記積層ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に外側磁性体層を積層する段階と、
前記積層された外側磁性体の長さ方向の両端の一部を除去する段階と、
前記両端の一部が除去された外側磁性体層及び前記積層ボディーの外側に外部電極を形成する段階と、
を含む、積層型チップ素子の製造方法。 - 前記両端の一部を除去する段階は、
前記外側磁性体層の外側に形成される外部電極の長さに基づき、前記積層された外側磁性体の一部を除去する段階を含む、請求項10に記載の積層型チップ素子の製造方法。 - 支持基板と、
前記支持基板の両面に形成されたコイルと、
前記コイル及び支持基板を含み、磁性体で形成された磁性体ボディーと、
前記磁性体ボディーの上面及び下面のうち少なくとも一方の面に形成される外側磁性体層と、
前記磁性体ボディー及び前記外側磁性体層の外側に形成され、前記コイルと電気的に連結された外部電極と、を含み、
前記外側磁性体層の長さは前記磁性体ボディーの長さより短い、チップ素子。 - 前記外側磁性体層の厚さは前記外側磁性体層の外側に形成された外部電極の厚さの0.9〜1.1倍である、請求項12に記載のチップ素子。
- 前記外側磁性体層の厚さは前記外側磁性体層の外側に形成された外部電極の厚さと同一である、請求項12に記載のチップ素子。
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