KR20120133000A - 적층형 파워인덕터 및 이의 제조 방법 - Google Patents

적층형 파워인덕터 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적층형 파워인덕터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 복수의 바디시트가 적층된 적층체; 상기 바디시트에 형성된 내부전극 패턴으로 구성된 코일부; 상기 코일부의 외면을 감싸는 유전체; 및 상기 적층체의 양측면에 형성되며 상기 코일부의 양 끝단과 전기적으로 연결되는 외부전극;을 포함하여 코일부에서 누설되는 자속을 차단함으로써, 인덕턴스의 변화율을 감소시킬 수 있다.

Description

적층형 파워인덕터 및 이의 제조 방법{Multilayer Power Inductor and Method of Manifacturing the same}
본 발명은 적층형 파워인덕터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부전극으로부터 누설되는 자속을 차단시킴으로써 전류인가에 따른 인덕턴스 변화를 감소시킬 수 있도록 한 적층형 파워인덕터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
적층형 파워인덕터는 주로 휴대기기 내 DC-DC 컨버터와 같은 전원회로에 사용되며, 개발방향은 소형화, 고전류화, 낮은 직류저항 등에 맞추어져 있다. 현재 DC-DC 컨버터의 고주파화 및 소형화에 따라 기존의 권선형 초크 코일(Choke Coil)을 대신하여 적층형 파워인덕터의 사용이 증대되고 있다.
그런데, 적층형 인덕터의 경우 권선형 인덕터에 비해 전류인가에 따른 인덕턴스 값의 변화가 크다는 단점이 있다.
이는, 페라이트 시트로 제작된 적층형 파워인덕터에 Ag 페이스트를 사용하여 코일을 구현하는데, 자속이 Ag 주변에 집중되어, 페라이트 시트 자성체의 자화가 빠르게 일어나므로, 큰 DC 바이어스(DC-Bias) 조건에서 파워인덕터의 인덕턴스 변화가 커지기 때문이다.
따라서, 적측형 파워인덕터에서는 이러한 전류 인가에 따른 인덕턴스의 변화 특성의 개선이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 내부에서 누설되는 자속을 차단함으로써, 전류인가에 따른 인덕턴스 값의 변화를 낮출 수 있는 적층형 파워인덕터 및 이의 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적층형 파워인덕터는 복수의 바디시트가 적층된 적층체; 상기 바디시트에 형성된 내부전극 패턴으로 구성된 코일부;상기 코일부의 외면을 감싸는 유전체; 및 상기 적층체의 양측면에 형성되며 상기 코일부의 양 끝단과 전기적으로 연결되는 외부전극;을 포함한다.
또한, 상기 바디시트는 NiZnCu 페라이트 또는 NiZn 페라이트 중 선택된 어느 하나의 재질인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 유전체는 TiO2 재질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유전체는 TiO2 100wt%에 ZnFe2O4 페라이트가 0.001wt% 내지 5wt% 첨가된 재질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유전체는 상기 내부전극 두께의 1/40 내지 1/4 두께인 것이 바람직하다.
또한, 상기 유전체는 상기 내부전극과 같은 형상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 적층된 바디시트 사이에 삽입되며 비자성체 재질인 갭층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
다른 본 발명은 바디시트에 내부전극 패턴 모양으로 제1유전체 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1유전체 패턴의 상면에 내부전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 내부전극 패턴의 상면에 제2유전체 패턴을 형성하는 단계; 복수의 상기 바디시트를 적층하는 단계; 상기 적층된 바디시트의 양측면에 외부단자를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 적층된 바디시트의 사이에 갭층을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 외부단자를 형성하는 단계 이전에 적층된 바디시트를 압축하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 바디시트의 재질을 NiZnCu 페라이트 또는 NiZn 페라이트 중 어느 하나로 선택하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 적층형 파워인덕터 및 이의 제조 방법에 따르면 코일부에서 누설되는 자속을 차단하여 인덕턴스의 변화율을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 코일부에 어떤 물질을 섞어서 특성을 변경시키는 것이 아니기 때문에 제품의 저항을 증가시키지 않으며, 낮은 저항 및 고 전류 특성이 요구되는 인덕터 제품에도 적용이 가능하다.
아울러, 다양한 도포방식의 적용이 가능하므로 양산이 용이하다는 장점이 있으며, 다양한 인덕턴스 변화율을 가지는 제품을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층형 파워인덕터의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 A-A' 선에 의한 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 적층형 파워인덕터의 분해사시도,
도 4는 도 2에 도시된 B부분을 확대한 부분확대도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 적층형 파워인덕터의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 A-A' 선에 의한 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 적층형 파워인덕터의 분해사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 B부분을 확대한 부분확대도이다. 도 1 내지 도 4를 참고하면 본 발명의 적층형 파워인덕터(100)는 적층체(110), 코일부(130), 유전체(137) 및 외부전극(120)을 포함한다.
상기 적층체(110)는 복수의 바디시트(115)가 적층되어 형성되는데 이 바디시트(115)에 형성된 내부전극(135) 패턴의 조합을 통하여 코일부(130)가 만들어진다. 그리고, 상기 적층체(110)의 양 측면에는 외부전극(120)이 위치하는데 이 외부전극(120)은 상기 코일부(130)의 양 끝단과 전기적으로 연결된다.
상기 외부전극(120)을 통하여 코일부(130)에 전류가 인가되면 이 코일부(130)에서 자속이 누설되는데 본 발명에서는 상기 코일부(130)의 외면을 감싸는 유전체(137)를 구비하여 코일부(130)에서 누설되는 자속을 차단한다. 이를 통하여 인덕턴스의 변화율을 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 코일부(130)에 어떤 물질을 섞어서 특성을 변경시키는 것이 아니기 때문에 제품의 저항을 증가시키지 않는다는 장점이 있다. 그리고, 낮은 저항 및 고 전류 특성이 요구되는 인덕터 제품에도 적용이 가능하며, 다양한 도포방식의 적용이 가능하므로 양산이 용이하다는 장점이 있다. 덧붙여, 상기 유전체(137)의 두께를 조절함으로써 인덕턴스 변화율을 다양하게 조정하는 것이 가능하다.
여기서, 상기 유전체(137)는 TiO2 재질인 것이 바람직하다. 그러나, 유전체(137)의 재질은 이에 국한되지 않으며 자속을 차단할 수 있는 비자성체 재질인 SnO2, ZrO2 등을 사용하는 것도 가능하다.
아울러, 상기 유전체(137)의 재질인 TiO2에 ZnFe2O4 페라이트를 첨가하는 것이 바람직하다. TiO2 와 바디시트(115)의 재질인 NiZnCu 페라이트는 서로 구조가 틀려서 상기 두 가지의 재료를 접착하는 경우 잘 붙지 않기 때문에 상기 TiO2에 바디시트(115)의 재질과 구조가 같은 ZnFe2O4 페라이트를 첨가하여 두 재료가 접착이 잘 될 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 상기 TiO2 100wt%에는 ZnFe2O4 페라이트를 0.001wt% 내지 5wt% 첨가하는 것이 바람직한데, 이는 TiO2 100wt%에 ZnFe2O4 페라이트를 0.001wt% 미만으로 첨가하면 유전체(137)와 바디시트(115)가 잘 접착되지 않으며, ZnFe2O4 페라이트를 5wt%를 초과하여 첨부하면 ZnFe2O4 페라이트의 확산에 의해 유전체(137)가 자성을 띠게 된다는 문제점이 있기 때문이다.
또한, 상기 유전체(137)의 두께는 상기 내부전극(135) 두께의 1/40 내지 1/4 두께인 것이 바람직하다. 유전체(137)의 두께가 내부전극(135) 두께의 1/40 미만일 경우 너무 얇은 두께로 인하여 갈라짐이 발생하고 갈라진 틈으로 자속이 누설된다는 문제점이 있으며 1/4을 초과하는 경우 비자성체가 너무 많이 포함되어 인덕터의 용량이 저하된다는 문제점이 발생한다.
아울러, 상기 유전체(137)는 상기 내부전극(135)과 같은 형상인 것이 바람직하다. 유전체(137)는 상기 내부전극(135)의 하면과 상면에 인쇄되어 만들어지는데 내부전극(135)과 같은 형상으로 인쇄되면서 내부전극(135)으로 구성된 코일부(130)를 감싸게 된다.
한편, 상기 바디시트(115)는 NiZnCu 페라이트 또는 NiZn 페라이트 중 선택된 어느 하나의 재질인 것이 바람직하다. NiZnCu 페라이트는 일반적인 인덕터의 사용 주파수인 수 ㎒ 대역에 알맞으며, 880℃~920℃ 정도에서 소성이 가능한 재질이고, NiZn 페라이트는 포화자화값이 크다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적측형 파워인덕터(100)는 갭층(140)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 갭층(140)은 바자성체 재질이며 상기 바디시트(115) 사이에 삽입되어 유전체(137)와 마찬가지로 자속을 차단하는 역할을 한다. 즉, 코일부(130)에서 누설되는 자속을 상기 유전체(137)를 통하여 1차 차단하고, 상기 갭층(140)을 통하여 2차 차단하여 자속의 차단 효과를 더욱 높일 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 적층형 파워인덕터의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 적층형 파워인덕터의 제조방법은 먼저 바디시트에 내부전극 패턴 모양으로 제1유전체 패턴을 형성하고 상기 제1유전체 패턴의 상면에 내부전극 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 내부전극 패턴의 상면에 제2유전체 패턴을 형성하여 내부전극 패턴이 제1유전체 패턴과 제2유전체 패턴에 의해 감싸지도록 한다.
다음으로, 상기 바디시트를 복수 개 적층하고, 상기 적층된 바디시트의 양측면에 외부단자를 형성하여 제품을 완성한다. 이와 같이 내부전극 패턴과 이를 감싸는 유전체를 인쇄방식을 이용하여 형성함으로써 제품의 양산이 매우 용이하다는 장점이 있다.
여기서, 상기 적층된 바디시트의 사이에 갭층을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 갭층은 내부전극으로부터 누설되는 자속을 다시 한 번 차단시키는 역할을 한다.
또한, 상기 외부단자를 형성하는 단계 이전에 적층된 바디시트를 압축하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적층된 바디시트를 압축함으로써 내부전극 패턴의 상면과 하면에 위치한 제1유전체 패턴 및 제2유전체 패턴이 압축되면서 내부전극 패턴의 양측면도 감싸게 되어 내부전극 패턴이 완전히 유전체로 밀봉된다.
덧붙여, 상기 바디시트의 재질을 NiZnCu 페라이트 또는 NiZn 페라이트 중 어느 하나로 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 NiZnCu 페라이트는 일반적인 인덕터의 사용 주파수인 수 ㎒ 대역에 알맞으며, 880℃~920℃ 정도에서 소성이 가능한 재질이고, NiZn 페라이트는 포화자화값이 크다는 장점이 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 적층형 파워인덕터
110 : 적층체
115 : 바디시트
120 : 외부전극
130 : 코일부
135 : 내부전극
137 : 유전체
140 : 갭층

Claims (11)

  1. 복수의 바디시트가 적층된 적층체;
    상기 바디시트에 형성된 내부전극 패턴으로 구성된 코일부;
    상기 코일부의 외면을 감싸는 유전체; 및
    상기 적층체의 양측면에 형성되며 상기 코일부의 양 끝단과 전기적으로 연결되는 외부전극;
    을 포함하는 적층형 파워인덕터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바디시트는,
    NiZnCu 페라이트 또는 NiZn 페라이트 중 선택된 어느 하나의 재질인 적층형 파워인덕터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유전체는,
    TiO2 재질인 적층형 파워인덕터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유전체는
    TiO2 100wt%에 ZnFe2O4 페라이트가 0.001wt% 내지 5wt% 첨가된 재질인 적층형 파워인덕터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 유전체는,
    상기 내부전극 두께의 1/40 내지 1/4 두께인 적층형 파워인덕터.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 유전체는,
    상기 내부전극과 같은 형상인 적층형 파워인덕터.
  7. 제 1항 내지 제 6항에 있어서,
    상기 적층된 바디시트 사이에 삽입되며 비자성체 재질인 갭층을 더 포함하는 적층형 파워인덕터.
  8. 바디시트에 내부전극 패턴 모양으로 제1유전체 패턴을 형성하는 단계
    상기 제1유전체 패턴의 상면에 내부전극 패턴을 형성하는 단계;
    상기 내부전극 패턴의 상면에 제2유전체 패턴을 형성하는 단계;
    복수의 상기 바디시트를 적층하는 단계;
    상기 적층된 바디시트의 양측면에 외부단자를 형성하는 단계;
    를 포함하는 적층형 파워인덕터의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 적층된 바디시트의 사이에 갭층을 삽입하는 단계를 더 포함하는 적층형 파워인덕터의 제조 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 외부단자를 형성하는 단계 이전에 적층된 바디시트를 압축하는 단계를 더 포함하는 적층형 파워인덕터의 제조 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 바디시트의 재질을 NiZnCu 페라이트 또는 NiZn 페라이트 중 어느 하나로 선택하는 단계를 더 포함하는 적층형 파워인덕터의 제조방법.
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