KR102098623B1 - 몰디드 인덕터 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소형이면서도 고주파에서 높은 효율로 사용이 가능한 몰디드 인덕터 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 코일권선부 및 단자부가 형성되는 단자형성부를 포함하는 코일; 코일이 매립되는 자성소재; 및 코일이 매립된 자성소재를 고정시키는 성형용 수지;를 포함함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 몰디드 인덕터 및 그의 제조방법에 관한 것으로 특히, 소형이면서도 고주파에서 높은 효율로 사용이 가능한 몰디드 인덕터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
전자 기기의 빠른 혁신으로 고주파 특히 2 ㎒ 이상에서 스위칭이 가능하며, 전기적 손실이 없으며, 높은 허용 전류를 필요로 하면서도, 소형화에 집중된 수요가 점점 높아지고 있다. 기존의 높은 허용 전류를 내기 위한 방법으로, 각선 코일을 사용하였으나, 이는 선재의 각진 부분의 피막손상 및 높은 압력으로 분말성형에 적합하지 않아 많은 양의 수지를 함유한 낮은 밀도의 자성소재를 사용할 수 밖에 없었다. 코어에 코일을 감는 형태가 아닌 분말을 코일에 직접 성형하는 현재 시장에서는 3 ㎜ 이하의 칩 사이즈에서는 각선을 사용하고 4 ㎜ 이상 크기에서는 단자에 코일을 용접한 제품이 널리 사용되고 있다. 따라서, 위의 한계를 극복하기 위해서는 단자가 있는 형태의 동일 크기 제품보다 허용 전류가 2배 이상, 직류저항이 50% 이하이며, 2 ㎒ 이상의 운전 주파수에서도 극히 작은 손실을 요하는 제품을 요구하고 있다.
저손실특성 및 직류중첩특성이 우수한 인덕터로서, 절연코팅된 자성금속분말과 코일소자를 금형 내에 배치하고, 프레스성형가공에 의해 자성체코어의 내부에 코일소자가 매설된 초크코일이 알려져 있다(일본특허공개공보 제2006-13066호 참조).
또한, 인덕터 소자는 누설자속이 발생하여 주변의 회로소자에 복사노이즈가 전달되므로, 누설자속을 저감하는 것과 아울러 자속교란이 방지된 인덕터의 개발도 중요한 과제이다. 복사 노이즈를 경감시킨 인덕터 소자로, 외형이 구 형상에 가까운 자성체코어를 가지는 인덕턴스 소자가 알려져 있다(일본특허공개공보 제2005-109399호 참조).
대한민국 등록특허 제10-1138031호(발명의 명칭: 인덕터)는 "고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어와, 자성체코어의 내부에 일체로 매설된 코일 소자를 가진다. 자성체코어는 구 형상의 구조를 가지고, 코일소자는 코일도선이 구 형상으로 적층된 구 형상의 코일 구조를 가진다. 또한, 코일소자의 인출단부는 자성체코어의 외부로 연장되어 접속단자를 구성한다. 따라서, 구 형상의 자성체코어의 내부에 구 형상 코일 구조의 코일소자가 일체로 매설되므로, 누설자속이 대폭적으로 감소되고 자속교란도 방지된다. 또한, 실장 공간을 유효하게 이용할 수 있고, 복사 노이즈를 대폭적으로 저감시킨 인덕터를 실현할 수 있다"고 개시하고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1825593호(발명의 명칭: 포어가 제거된 코일매립형인덕터의 제조방법)는 "자성몰딩액을 경화함에 있어 1차적으로 고비점용제를 제거하고 2차적으로 소정의 열과 압력을 가하는 2단계의 경화 공정을 수행함으로써 포어(pores) 없는 자기코어를 제조하는 방법에 관한 것으로, 고비점용제가 포함된 자성몰딩액을 준비하는 단계, 자성몰딩액을 케이스 내부에 주입하는 단계, 및 자성몰딩액을 경화하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 경화하는 단계는, 케이스를 진공오븐에 장입하고 진공오븐 내에서 진공(vacuum) 상태와 통공(vent) 상태가 교대로 반복되도록 진공오븐을 설정함으로써 고비점용제가 제거되는 단계, 및 케이스를 진공오븐으로부터 취출하여 항온가압챔버에 장입하고 항온가압챔버 내의 압력을 50 내지 100kgf/㎠로 설정함으로써 자성몰딩액이 경화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기코어의 제조방법을 제공한다."고 개시하고 있다.
본 발명은 소형이면서도 고주파에서 높은 효율로 사용이 가능한 몰디드 인덕터 및 그의 제조방법을 제공함을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 따른 몰디드 인덕터는, 코일권선부 및 단자부가 형성되는 단자형성부를 포함하는 코일; 코일이 매립되는 자성소재; 및 코일이 매립된 자성소재를 고정시키는 성형용 수지;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 몰디드 인덕터의 제조방법은, (1) 코일권선부 및 단자부가 형성되는 단자형성부를 포함하는 코일을 제조하는 코일제조단계; (2) 코일이 매립되는 자성소재를 제조하는 소재제조단계; (3) 자성소재와 자성소재를 고정시키기 위한 성형용 수지를 혼합하여 성형혼합물을 제조하는 혼합단계; (4) 성형혼합물에 코일을 매립시키고, 성형용 수지를 경화시키는 경화단계; 및 (5) 경화 후, 성형체의 일부를 제거하여 코일의 단자형성부를 노출시키고 단자형성부의 일부를 제거하여 단자부를 형성시키는 단자형성단계;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 소형이면서도 고주파에서 높은 효율로 사용이 가능한 몰디드 인덕터 및 그의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 몰디드 인덕터의 사시도로서, 내부의 코일이 보이도록 코일이 매립되는 성형혼합물을 투명한 것으로 가정하여 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 몰디드 인덕터의 단면도이다.
도 3은 도 1의 몰디드 인덕터의 제조에서 사용되는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 코일의 사시도로서, 코일의 하부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 4는 도 3의 코일의 사시도로서, 코일의 상부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 5는 도 3의 코일의 평면도이다.
도 6은 도 1의 몰디드 인덕터의 제조에서 사용되는 본 발명의 다른 하나의 구체예에 따른 코일의 사시도로서, 코일의 하부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 7은 도 6의 코일의 사시도로서, 코일의 상부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 8은 도 6의 코일의 평면도이다.
도 9는 도 1의 몰디드 인덕터의 제조에서 사용되는 본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 따른 코일의 사시도로서, 코일의 하부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 10은 도 9의 코일의 사시도로서, 코일의 상부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 11은 도 9의 코일의 평면도이다.
도 2는 도 1의 몰디드 인덕터의 단면도이다.
도 3은 도 1의 몰디드 인덕터의 제조에서 사용되는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 코일의 사시도로서, 코일의 하부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 4는 도 3의 코일의 사시도로서, 코일의 상부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 5는 도 3의 코일의 평면도이다.
도 6은 도 1의 몰디드 인덕터의 제조에서 사용되는 본 발명의 다른 하나의 구체예에 따른 코일의 사시도로서, 코일의 하부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 7은 도 6의 코일의 사시도로서, 코일의 상부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 8은 도 6의 코일의 평면도이다.
도 9는 도 1의 몰디드 인덕터의 제조에서 사용되는 본 발명의 또 다른 하나의 구체예에 따른 코일의 사시도로서, 코일의 하부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 10은 도 9의 코일의 사시도로서, 코일의 상부에서 본 바에 따라 도시된 사시도이다.
도 11은 도 9의 코일의 평면도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 몰디드 인덕터는, 코일권선부(21) 및 단자부가 형성되는 단자형성부(22)를 포함하는 코일(2); 코일(2)이 매립되는 자성소재; 및 코일이 매립된 자성소재를 고정시키는 성형용 수지;를 포함함을 특징으로 한다.
즉, 자성소재와 상기 자성소재를 고정시키기 위한 성형용 수지를 혼합하여서 수득되는 성형혼합물 내에 코일(2)을 매립한 후, 성형용 수지를 경화시키는 것에 의하여 성형체(3)를 수득하며, 이렇게 수득되는 성형체가 바로 몰디드 인덕터이다. 다만, 이렇게 수득되는 몰디드 인덕터는 코일과의 전기적 연결을 위한 단자를 형성할 것이 요구되는 바, 본 발명에 따르면, 상기 성형체(3)의 일부를 제거하되, 특히 상기 코일(2)의 단자형성부(22)가 노출되도록 제거하여 전기적인 연결을 가능하게 하며, 특히 단자형성부(22)의 일부를 함께 제거하여 단자부(23)를 형성할 수 있다. 코일은 원형의 단면을 갖는 도체(와이어)를 권회시켜 제조하며, 코일의 단면이 원형인 이유는 단위 중량 당 가장 큰 표면적을 가질 수 있어 표면을 따라 흐르는 전류량을 극대화할 수 있고, 또한 성형 시 코일의 손상을 줄여주고, 자성소재 분말이 충분히 균일하게 충진되도록 하여 자속밀도를 균일하게 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 다만, 코일(2)을 구성하는 와이어의 단면이 원형인 경우, 이에 전기적인 연결을 하는 경우, 접촉면적이 좁아 전기적인 연결의 신뢰도를 저하시킬 수 있으며, 본 발명에서는 특히 단자형성부(22)의 적어도 일부를 제거하여 단자부(23)를 형성시킴으로써 외부와의 전기적인 연결을 원활하게 하도록 할 수 있다.
상기 성형체(3)의 일부를 제거하는 공정은 바람직하게는 연삭에 의하여 제거하는 것이 제거하고자 하는 부위를 정확하게 제거하고, 동시에 단자형성부(22)의 일부를 함께 연삭하는 것이 가능하여 한 번의 연삭작업으로 단자부를 형성시키는 것이 가능할 수 있으나, 본 발명이 이로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아님은 이해되어야 한다. 연삭작업은 회전하는 연삭휠에 접촉시켜 소정의 깊이, 즉 성형체(3) 내의 단자형성부(22)의 일부가 제거되는 깊이까지 전진시키는 것에 의하여 점진적으로 성형채와 단자형성부(22)의 일부를 제거할 수 있다. 이러한 연삭작업에 의하여 상기 코일(2)의 단자형성부(22)를 노출시키면서 단자형성부(22)의 일부를 제거하여 원형의 단면을 갖는 단자형성부(22)의 일부를 편평화시켜 단자부(23)를 형성할 수 있다. 이렇게 단자부(23)가 형성된 코일(2)의 형상을 도 2에 나타내었다.
도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 하나의 구체예에 따른 상기 코일(2)은 코일권선부(21)와 단자부(23)가 형성되는 단자형성부(22)를 포함한다.
코일권선부(21)는 코일(2)을 구성하는 와이어를 권회시켜 이루어지며, 인접하는 자성소재와의 상호작용에 의해 소정의 인덕턴스 값을 얻을 수 있도록 한다. 즉, 코일권선부(21)는 와이어를 권회시킴으로써 크기가 커지지 않고도 인덕턴스 값이 큰 인덕터를 실현하는 것을 가능하게 한다.
단자부(23)는 코일권선부(21)를 외부와 전기적으로 연결시키는 기능을 하며, 본 발명에서는 단자형성부(22)에, 바람직하게는 단자형성부(22)의 일부를 제거하여 접촉면적을 증대시키는 것에 의하여 형성된다.
코일권선부(21)는 원형의 형태로 시계방향으로 권회되고, 그 끝은 동일한 방향에서 하향되는 형태이며, 코일권선부(21)의 단부가 코일 형상과 수평방향으로 일정 거리에 위치되도록 형성될 수 있다. 코일권선부(21)는 1 내지 5회, 바람직하게는 1 내지 3회, 보다 바람직하게는 2 내지 3회의 턴수를 가질 수 있다.
코일(2)을 구성하는 와이어는 바람직하게는 폴리아미드이미드 수지로 피복된 선재이다. 코일(2)의 형상 및 규격은 코일(2) 전체가 인덕터로의 성형 후 수득되는 성형체(3)를 성형하기 위한 금형의 내부 공간에 삽입되되, 코일(2)의 하단부는 금형 하부, 즉 바람직하게는 단자형성부(22)가 금형의 하부에 형성된 안착부에 안착되도록 하며, 여기에서 안착부는 연삭 후 코일의 50% 이하로 노출될 수 있는 깊이가 될 수 있다.
상기 코일은 바람직하게는 상기 코일권선부(21)와 단자형성부(22) 사이에 코일지지부(24)를 더 포함할 수 있다. 상기 코일지지부(24)는 상기 코일권선부(21)와 단자형성부(22) 사이를 연결하며, 이들을 서로에 대하여 이격시키되, 코일권선부(21)가 성형체(3)의 내부, 바람직하게는 성형체(3)의 중심부에 위치되도록 하고, 단자형성부(22)는 성형체(3)의 가장자리에 위치되도록 하는 것을 가능하게 하며, 그에 따라 성형체(3)의 일부를 제거하여 단자형성부(22)를 노출시켜 단자부(23)를 형성할 때, 성형체(3)를 소량 제거하는 것만으로도 단자형성부(22)의 노출을 가능하게 하고, 노출되는 단자형성부(22)의 일부를 함께 제거하여 접촉면적이 증대된 단자부(23)를 형성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 코일지지부(24)는 그 일부가 제거되어 단자부(23)를 형성하는 단자형성부(22)로부터 이격시켜 단자형성부(22)의 일부를 제거하여 단자부(23)를 형성시키는 공정 동안 코일권선부(21)가 물리적인 손상을 입지 않도록 하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 하나의 구체예에 따른 코일(2)은 단자형성부(22)를 절곡시키고, 절곡된 단자형성부(22)의 일부를 제거하여 단자부(23)가 형성되도록 할 수 있다.
코일(2)은 위치결정부(25)를 더 포함할 수 있으며, 위치결정부(25)는 바람직하게는 단자형성부(22)의 단부에 형성될 수 있다. 위치결정부(25)는 두 단자형성부(22) 중의 어느 하나 또는 둘 모두에 형성될 수 있으며, 코일(2)을 성형혼합물 내에 매립시킬 때 코일(2)의 위치, 특히 코일권회부(21)의 위치를 소정의 위치, 바람직하게는 성형체(3)의 중심부에 코일(2)이 위치되도록 하는 것을 가능하게 하는 기능을 한다.
도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 코일(2)은 다른 하나의 구체예에 따르면, 코일권선부(21)와 단자부(23a)가 형성되는 단자형성부(22)를 포함할 수 있다. 이 경우, 단자부(23a)가 형성되는 단자형성부(22)는 도 3 내지 5에 도시된 코일의 상기 절곡된 형상의 단자형성부(22)와는 달리 절곡되지 않은 직선 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 코일(2)은 또 다른 하나의 구체예에 따르면, 코일(2)은 단자형성부(22)에 위치결정부가 형성되지 않을 수 있다. 상기한 바와 같이 다양한 형상의 코일(2)을 기술하였으나, 본 발명이 이들로 제한되는 것으로 의도되는 것은 아니며, 소비자의 요구에 따라 적의 변경될 수 있음은 이해되어야 한다.
성형혼합물을 구성하는 자성소재는 자성을 갖는 소재는 어느 것이나 사용이 가능하며, 바람직하게는 고투자율 또는 고포화 특성을 갖고 2 ㎒ 이상에서 낮은 교류저항 값을 갖는 소재일 수 있다. 상기 자성소재는 바람직하게는 순철, 카보닐철, 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬 합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(permalloy), 몰리브데늄 퍼멀로이(Mo-permalloy), 철-규소-크롬-붕소 비정질(Fe-Si-Cr-B amorphous) 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 자성소재로는 바람직하게는 자성소재 내에 매립되는 코일(2)의 코일 턴수에 따라 적절한 인덕턴스 값과 교류저항 값을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위하여는 2가지 이상의 자성소재의 혼합물, 특히 서로 다른 입경을 갖는 2가지 이상의 자성소재의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 혼합을 용이하게 하고, 성형을 용이하게 하기 위하여는 상기 자성소재는 분말의 형상인 것이 바람직하다. 상기 자성소재들은 국내외 유수의 제조업자들에 의하여 상용적으로 제공되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 철-규소-크롬 합금은 Si 3 내지 9중량%, Cr 0.01 내지 3중량% 및 잔량으로서 Fe를 포함하여 이루어지고, 통상적으로 무화(atomizing) 공법으로 제조될 수 있다. 또한, 철-규소-크롬-붕소 비정질은 Si 3 내지 9중량%, Cr 0.01 내지 3중량%, B 2 내지 4중량% 및 잔량으로서 Fe를 포함하여 이루어지고, 비정질로 수득하기 위하여 통상적으로 리본형상으로 급냉시켜 제조한 후, 분쇄하여 분말로 수득될 수 있다. 카보닐철(carbonyl iron)은 95중량% 이상의 철을 포함한다. 철-규소-크롬 합금이나 철-규소-크롬-붕소 비정질은 대략 15 내지 25 ㎛의 범위 이내의 입경이 큰 입자의 제조가 용이하나, 화학반응을 통하여 수득되는 카보닐철은 입경이 큰 입자의 제조가 어려울 수 있으며, 따라서 대략 2 내지 7 ㎛의 범위 이내의 입경이 작은 입자로 제조할 수 있으며, 이러한 서로 다른 입경의 자성소재를 혼합하여 사용하는 것에 의하여 자성소재의 밀도를 높일 수 있다. 자성소재의 입자의 크기가 클수록 인덕턴스를 내는 데는 유리하나 절연저항, 신뢰성 등에서 몰딩 인덕터에 사용하기에는 부적합할 수 있고, 따라서 입자 크기가 서로 다른 분말들의 조합이 바람직하며, 분말 성질에 따라 인덕턴스와 교류저항의 상반되는 결과들을 보이는데 한쪽 분말의 양이 30 내지 70중량%일 때 가장 적합한 특성들을 보였으며, 그 범위를 벗어나면 특성의 급격한 쏠림으로 인덕터의 기능을 하기 어려워질 수 있다. 특히, 철-규소-크롬-붕소 비정질의 인덕턴스가 낮은 것은 입자의 형상이 압축이 잘 되지 않는 형상으로 밀도를 올리는데 한계가 있을 수 있다.
예를 들어, 자성소재로서 카보닐철, 철-규소-크롬 합금 또는 철-규소-크롬-붕소 비정질 3종의 사용을 고려하는 경우, 카보닐철과 철-규소-크롬 합금의 혼합물 또는 카보닐철과 철-규소-크롬-붕소 비정질의 혼합물을 사용하는 것을 고려할 수 있고, 이들의 혼합비를 조절하는 것에 의하여 적절한 인덕턴스 값과 교류저항 값을 갖도록 할 수 있으며, 예시적으로 그 안에 매립되는 코일(2)의 코일 턴수를 2회로 설정하는 경우, 하기 표 1과 같이 자성소재들의 혼합에 의하여 인덕턴스 값과 교류저항 값을 조절할 수 있다.
자성소재를 혼합하여 사용힘에 있어서, 각 소재의 비율은 20 내지 80중량%, 바람직하게는 30 내지 70중량%로 제한될 수 있다. 이때, 고주파용으로 사용되는 인덕터는 철-규소-크롬-붕소 비정질 분말 70중량%와 카보닐철 분말 30중량%의 조합이 효과적일 수 있고, 인덕턴스 값을 높여야 하는 경우, 철-규소-크롬 합금 분말 70중량%와 카보닐철 분말 30중량%의 조합이 효과적일 수 있고, 그리고 고주파에서 사용가능하면서도 인덕턴스 값이 적정 이상이 요구되는 경우, 철-규소-크롬 합금 분말 50중량%와 카보닐철 분말 50중량%의 조합이 선택될 수 있다.
상기 자성재료들은 인산염으로 피복되어 입자 표면들에 인산염 피막을 형성하는 것이 바람직하며, 인산염 피막은 절연층 형성 효과를 갖도록 한다. 인산염 피막은 자성재료의 일부에 또는 전부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 카보닐철 분말을 50중량% 또는 그 이상 사용하는 경우, 카보닐철 분말의 표면에만 인산염 피막을 해도 충분한 절연층 형성 효과가 있으며, 그 이유는 큰 입자 사이에 카보닐철 분말이 위치하기 때문이다. 다만, 좀 더 높은 인덕턴스를 내기 위해 카보닐철 분말이 30중량% 또는 그 이하로 사용될 때에는 전체 분말에 인산염 피막을 형성시켜야 절연층 형성 효과를 낼 수 있다. 카보닐철 분말을 50중량% 이상 사용하고, 카보닐철 분말에만 인산염 피막을 형성시키는 경우, 인덕턴스 값이 1 내지 2% 상승할 수 있다. 카보닐철 분말이 50중량%를 초과 하는 경우, 인덕턴스 값이 급격하게 감소될 수 있다.
코일이 매립된 자성소재를 고정시키는 성형용 수지는 코일의 매립 후 경화가 가능한 것이면 어느 것이나 가능하며, 바람직하게는 에폭시수지, 에폭시아크릴레이트수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 페녹시수지, 우레탄수지 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 수지가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 성형용 수지는 자성분소재에 대하여 바인더(binder) 기능을 하는데, 이러한 기능은 코일(2)의 형상을 유지하는 구조재의 기능, 자성소재와 첨가제들이 서로 접합 및 지지하여 원하는 형상을 유지할 수 있게 하는 기능 및 자성소재 간의 공간을 충전(充塡)하여 코일(2)의 절연성을 높이고, 코일(2)의 비저항을 증가시켜 코일(2)의 와전류손실(eddy current loss)을 감소시키는 기능을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 경화용 수지는 상기 자성소재 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 3중량%의 양으로 사용될 수 있으며, 경화용 수지의 사용량은 수득되는 인덕터의 표면절연저항을 1㏁ 이하가 되도록 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 몰디드 인덕터의 제조방법은, (1) 코일권선부 및 단자부가 형성되는 단자형성부를 포함하는 코일을 제조하는 코일제조단계; (2) 코일이 매립되는 자성소재를 제조하는 소재제조단계; (3) 자성소재와 자성소재를 고정시키기 위한 성형용 수지를 혼합하여 성형혼합물을 제조하는 혼합단계; (4) 성형혼합물에 코일을 매립시키고, 성형용 수지를 경화시키는 경화단계; 및 (5) 경화 후, 성형체의 일부를 제거하여 코일의 단자형성부를 노출시키고 단자형성부의 일부를 제거하여 단자부를 형성시키는 단자형성단계;를 포함함을 특징으로 한다.
상기 (1)의 코일제조단계는 코일권선부 및 단자부가 형성되는 단자형성부를 포함하는 코일을 제조하는 것으로 이루어지며, 여기에서 단자형성부는 후속하는 단자형성단계에서 그 일부가 제거되어 단자부가 형성되도록 기능한다.
상기 (2)의 소재제조단계는 코일이 매립되는 자성소재를 제조하는 것으로 이루어지며, 자성소재는 상기에서 기술된 것들로서 반복되는 설명은 피하기로 한다.
상기 (3)의 혼합단계는 자성소재와 자성소재를 고정시키기 위한 성형용 수지를 혼합하여 성형혼합물을 제조하는 것으로 이루어지며, 성형용 수지는 상기에서 기술된 것들로서 반복되는 설명은 피하기로 한다.
상기 (4)의 경화단계는 상기 성형혼합물에 상기 코일을 매립시키고, 성형용 수지를 경화시키는 것으로 이루어진다. 성형용 수지의 경화는 통상적인 수지의 경화에 따르며, 고에너지 광 조사에 의한 경화나, 경화제의 사용에 의한 경화를 예로 들 수 있으나, 본 발명이 이들로 제한되는 것은 아니며, 사용되는 성형용 수지에 따라 적의 선택될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다. 경화제로서는 지방족아민, 변성 지방족아민, 방향족아민, 변성 방향족아민, 산무수물, 폴리아마이드, 이미다졸, 과산화물 등이 사용될 수 있다. 경화제의 사용 시, 경화촉진제가 함께 사용될 수 있으며, 예시적인 경화촉진제로서는 루이스산, 알코올, 페놀, 알킬페놀, 카르복실산, 제3 아민, 이미다졸을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이들로 제한되는 것은 아니며, 사용되는 성형용 수지에 따라 적의 선택될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.
경화단계의 수행 동안, 상기 성형혼합물에 상기 코일을 매립시킴에 있어서, 코일의 형상 및 규격은 코일 전체가 인덕터로의 성형 후 수득되는 성형체를 성형하기 위한 금형의 내부 공간에 삽입되되, 코일의 하단부는 금형 하부, 즉 바람직하게는 단자형성부가 금형의 하부에 형성된 안착부에 안착되도록 하며, 여기에서 안착부는 연삭 후 코일의 50% 이하로 노출될 수 있는 깊이가 될 수 있다.
코일이 금형에 삽입된 후, 경화 이전에, 코일을 고정하기 위한 자성소재 분말이 1차 투입되며, 이때 1차 투입되는 자성소재 분말은 코일 내측경 보다 크고 금형 보다 작은 노즐을 통해 분말이 충진되도록 하며, 전체 사용량의 70중량% 이내의 양이 1차 투입 동안 투입될 수 있다. 이렇게 70중량%의 양으로 자성소재 분말을 투입함으로써 코일을 고정시킬 수 있으며, 코일이 완전히 매립되지 않고 일부 노출되어 코일이 정확하게 위치되었는 지를 확인하는 것을 가능하게 할 수 있다. 코일이 정확한 위치에 고정된 것을 확인한 후, 자성소재 분말 잔여량을 2차 투입하여 코일을 완전히 매립시키고, 후속하여 경화 공정을 수행할 수 있다.
상기 (5)의 단자형성단계는 경화 후, 경화에 의해 수득되는 성형체의 일부를 제거하여 코일의 단자형성부를 노출시키고 단자형성부의 일부를 제거하여 단자부를 형성시키는 것으로 이루어진다. 이때, 성형체의 제거 및 단자형성부의 일부의 제거는 동시적으로 수행될 수 있고, 제거 공정에는 제한이 없으나, 바람직하게는 연삭에 의해 수행될 수 있다. 성형체의 연삭의 범위는 성형체 3면에 대하여 수행되는 것이 바람직하며, 이때, 측면부 0.05 내지 0.1 ㎜로 연삭하며, 하면부는 사용되는 코일 직경의 1/3 내지 2/5 범위로 제한되는 것이 바람직하다. 이러한 연삭에 의하여 최소한의 측면부에 솔더링되는 부위를 확보하고, 도장으로 인한 제품 크기 증가를 억제하는 범위에서 단자층을 확보할 수 있기 때문이다. 또한, 연삭에 의해 성형체의 체적이 감소되기 때문에 결과적으로 제품 설계 시, 몰딩크기를 0.1 ㎜ 정도 더 증가시킬 수 있으며, 이에 비례하여 코일의 크기 또한 증가시킬 수 있어 인덕턴스 값을 5 내지 10% 늘릴 수 있다.
(4)의 경화단계 이후 또는 (5)의 단자형성단계 이후, 성형체의 적어도 일부의 표면저항값을 높이기 위해 표면 도장을 수행하여 도장된 부위가 도금되지 않도록 할 수 있으며, 따라서 도장되지 않은 부분에만 도금을 수행하는 도장 단계를 더 포함할 수 있다. 도장은 고온에서 사용될 수 있도록 내열 도료를 사용하며, 도료의 색을 상면과 하면을 분리하여 동일 색상 또는 다른 색상의 조합으로 수행하여 고유한 전기적 특성값을 식별할 수 있도록 할 수 있다.
도장 단계 이후, 도금 단계가 더 수행될 수 있으며, 도금 단계에서 형성되는 도금부는 상기 단자부와 전기적으로 연결되는 단자층을 형성할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 단자층은 1 내지 5층, 최소 1층 이상, 바람직하게는 2층 이상, 보다 바람직하게는 3층으로 구성될 수 있으며, 3개의 단자층(31, 32, 33)이 도금에 의하여 형성되는 경우, 내측으로부터 10 내지 20 ㎛의 구리로 된 제1 단자층(31), 1 내지 5 ㎛의 니켈로 된 제2 단자층(32) 및 1 내지 5 ㎛의 주석으로 된 제3 단자층(33)의 순으로 형성될 수 있으며, 구리단자층은 최소 10 ㎛ 이상 되어야 통전에 필요한 충분한 접촉저항을 확보할 수 있으며, 그 이하인 경우, 코일의 피막이 통전을 방해하여 접촉저항이 증가할 수 있다. 또한, 구리단자층 없이 니켈단자층과 주석단자층만 형성하는 경우, 연삭에서 노출되는 코일 피막의 간섭으로 인해 통전이 방해되며, 운전 중 박리현상이 발생하여 통전이 되지 않는 불량을 유발될 수 있으며, 이러한 불량을 방지하기 위해 구리단자층을 먼저 전해도금 또는 스퍼터링하여 형성시킨 후, 그 위에 니켈단자층과 주석단자층을 형성하도록 하여 충분한 면을 확보하는 것을 가능하게 할 수 있으나, 본 발명이 이로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아님은 이해되어야 한다.
단, 스퍼터링이나 전자빔에 의해 단자층을 형성하는 경우, 각 단자층은 대략 1 ㎛로 얇게 형성될 수 있으며, 이 두께에서도 전해도금에 상당하는 충분한 접촉저항을 확보할 수 있다.
따라서, 바람직하게는, 경화 단계 이후, 단자형성단계 이전에 도금 단계를 수행하고, 그 후, 성형체 및 단자형성부의 일부를 제거, 바람직하게는 연삭하여 단자부를 형성, 노출시키고, 도금 단계를 수행하여 확장된 단자부를 형성하는 것을 가능하게 할 수 있다.
달리, 도장 단계 및 도금 단계를 생략하고, 단자형성단계 이후에, 스퍼터링이나 전자빔(e-beam)을 사용하여 단자부를 형성하는 것 또한 가능함은 이해되어야 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 입자크기가 상이한 분말을 사용함으로써 성형 시 높은 밀도를 실현하고, 단자를 없애고, 코일의 내측경을 1.5배 가량 키울 수 있어 자로를 효율적으로 사용하게 되어 작은 부피에서도 높은 인덕턴스 값을 내는 것을 가능하게 하였으며, 기존 자사 제품으로서 단자가 있고, 단일 크기의 자성재료를 사용하는 제품과 비교할 때 같은 크기에서는 2배의 인덕턴스 값을 보이며, 같은 인덕턴스값에서는 50%의 체적을 갖는 인덕터의 제조를 가능하게 하였다.
또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 몰디드 인덕터의 제조방법에 의해 수득되는 몰디드 인덕터를 제공한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1: 인덕터 2: 코일
21: 코일권회부 22: 단자형성부
23: 단자부 23a: 단자부
23b: 단자부 24: 코일지지부
25: 위치결정부 3: 성형체
31: 제1 단자층 32: 제2 단자층
33: 제3 단자층
21: 코일권회부 22: 단자형성부
23: 단자부 23a: 단자부
23b: 단자부 24: 코일지지부
25: 위치결정부 3: 성형체
31: 제1 단자층 32: 제2 단자층
33: 제3 단자층
Claims (9)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- (1) 코일권선부 및 단자부가 형성되는 단자형성부를 포함하는 코일을 제조하되, 코일권선부 및 단자부가 형성되는 단자형성부를 포함하는 코일 전체가 원형의 단면을 갖는 도체(와이어)를 권회시켜 제조되는 코일제조단계;
(2) 코일이 매립되는 자성소재를 제조하는 소재제조단계;
(3) 자성소재와 자성소재를 고정시키기 위한 성형용 수지를 혼합하여 성형혼합물을 제조하는 혼합단계;
(4) 성형혼합물에 코일을 매립시키고, 성형용 수지를 경화시키는 경화단계; 및
(5) 경화 후, 성형체의 일부를 제거하여 코일의 단자형성부를 노출시키고 코일의 단자형성부의 일부를 제거하여 그 단면이 편평부가 형성된 원호형인 단자부를 형성시키는 단자형성단계;
를 포함함을 특징으로 하는 몰디드 인덕터의 제조방법. - 제 5 항에 있어서, (4)의 경화단계 이후 또는 (5)의 단자형성단계 이후, 성형체의 적어도 일부의 표면저항값을 높이기 위해 표면 도장을 수행하는 도장 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 몰디드 인덕터의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 도장 단계 이후, 도금 단계가 더 수행되어 단자층을 형성함을 특징으로 하는 몰디드 인덕터의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 단자층은 1 내지 5층으로 형성됨을 특징으로 하는 몰디드 인덕터의 제조방법.
- 제 5 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 따른 몰디드 인덕터의 제조방법에 의하여 수득되는 몰디드 인덕터.
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| KR1020190044905A KR102098623B1 (ko) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | 몰디드 인덕터 및 그의 제조방법 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021217448A1 (zh) * | 2020-04-28 | 2021-11-04 | 深圳市铂科新材料股份有限公司 | 电感及生产工艺 |
| KR20220051773A (ko) * | 2020-10-19 | 2022-04-26 | 씨와이지이 일렉트로닉 테크놀로지 (후난) 컴퍼니 리미티드 | 금속 자성분말코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법 |
| KR102482949B1 (ko) | 2022-02-15 | 2023-01-02 | 아비코전자 주식회사 | 인덕터 및 그 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010177492A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Toko Inc | モールドコイルの製造方法 |
-
2019
- 2019-04-17 KR KR1020190044905A patent/KR102098623B1/ko active IP Right Grant
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| KR102491048B1 (ko) | 2020-10-19 | 2023-01-20 | 씨와이지이 일렉트로닉 테크놀로지 (후난) 컴퍼니 리미티드 | 금속 자성분말코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법 |
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