JP2016139799A - 巻線型インダクタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、巻線型インダクタ及びその製造方法に関する。
【解決手段】磁性体コア、上記磁性体コアに内蔵され、導線を巻き取って形成される第１コイル素子部、上記第１コイル素子部の両端からそれぞれ折り曲げられて引き出され、各引出端部が上記磁性体コアの外側表面に露出するように上記磁性体コアの対向する両面にそれぞれ延長される一対の第２コイル素子部、及び上記磁性体コアの対向する両面にそれぞれ形成されて上記第２コイル素子部の引出端部とそれぞれ電気的に連結される一対の外部端子を含む巻線型インダクタ及びその製造方法が開示される。
【選択図】図２

Description

本発明は、巻線型インダクタ及びその製造方法に関する。

インダクタは、コアに巻かれた導線に電流を流すことにより発生する電磁気の作用を用いる受動部品である。インダクタは、キャパシタと組み合わせて共振回路を構成したり、フィルタ回路に用いられて特定信号をフィルタリングしたり、インピーダンス整合にも用いられることができる。

最近は、電子及び通信機器の発達に伴い、環境及び通信障害などの問題が発生している。これにより、各機器間に発生する電磁波障害除去素子に対する開発が求められており、その素子の需要の急増に伴い、機能の複雑化、高集積化、及び高効率化の側面において技術が発展している。

一方、電子及び通信機器の小型化及び高性能化が加速されるにつれて、用いられる部品またはデバイスに小型化及び低抵抗化による発熱の抑制が同時に求められている。これにより、電子及び通信機器で用いられるインダクタを小型化及び低抵抗化するための研究が必要な実情である。

韓国公開特許第１０−２０１４−００３８７８１号公報（２０１４．０３．３１．公開）

本発明の一側面によると、磁性体コア、磁性体コアに内蔵される第１コイル素子部、第１コイル素子部から折り曲げられて引き出され、引出端部が磁性体コアの外側表面に露出するように延長される一対の第２コイル素子部、及び第２コイル素子部と電気的に連結される一対の外部端子を含む巻線型インダクタが提供される。

本発明の一実施例による巻線型インダクタの斜視図である。 本発明の一実施例による巻線型インダクタの内部構造を示す図面である。 図１のＩ−Ｉ線に沿って切り取った巻線型インダクタの断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った巻線型インダクタの断面図である。 図４に示されたＬ１及びＬ２値によるコイル素子の接触抵抗値を示す表である。 図４に示されたＬ１及びＬ２値によるコイル素子の接触抵抗値を示す表である。 本発明の一実施例による巻線型インダクタの製造方法を示す順序図である。

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。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誇張されることがある。

図１は本発明の一実施例による巻線型インダクタの斜視図であり、図２は本発明の一実施例による巻線型インダクタの内部構造を示す図面である。図３は図１のＩ−Ｉ線に沿って切り取った断面図である。

図１から図３を参照すると、本発明の一実施例による巻線型インダクタ１００は、磁性体コア１１０、コイル素子１２０、及び外部端子１３０を含む。このとき、コイル素子１２０は、第１コイル素子部１２１と第２コイル素子部１２２を含むことができる。

磁性体コア１１０は磁路が形成される空間を提供する。外部端子１３０を通じてコイル素子１２０に電流が印加されると、コイル素子１２０によって磁束（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘ）が誘導される。このとき、コイル素子１２０によって誘導される磁束は、磁性体コア１１０によって形成される磁路を通じて通過することができる。

磁性体コア１１０は、本実施例による巻線型インダクタ１００の全体的な外形を成す部分である。図１に示されているように、磁性体コア１１０は、直六面体の形状で形成されることができ、その他にも、円柱、球形、多角柱などの多様な形状で形成されることができる。

磁性体コア１１０は、金属磁性粉末と樹脂を含む材質からなることができる。また、金属磁性粉末は、電気抵抗が高く、磁力損失が少なく、組成を調節してインピーダンスの設計を容易に変更することができる鉄−クロム−ケイ素の合金または鉄−アルミニウム−ケイ素の合金などの粒子を含むことができる。

樹脂は、金属磁性粉末の間に介在する絶縁材料としての機能を行うことができ、これに加え、磁性体コア１１０とコイル素子１２０との密着力を確保するための機能を行うこともできる。樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはポリエステルなどが用いられることができる。

コイル素子１２０は、第１コイル素子部１２１と第２コイル素子部１２２を含み、図２に示されているように、磁性体コア１１０に内蔵される。第１コイル素子部１２１と第２コイル素子部１２２は一体で形成されてコイル素子１２０を構成する。

第１コイル素子部１２１は導線を巻き取って形成される。図２には内部に中空部を有する円柱形状の第１コイル素子部１２１が示されているが、第１コイル素子部１２１の全体的な形状は導線を巻く形態によって変形されることができる。

第１コイル素子部１２１は、導線の巻取回数を調節することで求められるインダクタンス値を具現することができる。第１コイル素子部１２１を形成する導線の材料としては、伝導性に優れた銀、鉛、白金、ニッケル、銅などの金属が用いられることができ、上記金属のうち２つ以上の金属を混合した合金が用いられることもできる。

第２コイル素子部１２２は一対で構成され、一対の第２コイル素子部１２２は第１コイル素子部１２１の両端からそれぞれ折り曲げられて引き出される。即ち、第２コイル素子部１２２は第１コイル素子部１２１の両端から第１コイル素子部１２１の外側方向に曲げられて引き出される。

また、一対の第２コイル素子部１２２は、各引出端部が磁性体コア１１０の外側表面に露出するように磁性体コア１１０の対向する両面にそれぞれ延長される。即ち、第２コイル素子部１２２は、第１コイル素子部１２１を形成する導線の一端から引き出されて磁性体コア１１０の外側表面まで延長されるように形成される。

一方、第２コイル素子部１２２は、第１コイル素子部１２１と一体で形成されるため、第１コイル素子部１２１を形成する導線と同一の材質が用いられることができ、図３に示されているように、第１コイル素子部１２１と第２コイル素子部１２２は断面の形状が長方形である導線で形成されることができる。

外部端子１３０は一対で構成され、一対の外部端子１３０は磁性体コア１１０の対向する両面にそれぞれ形成されて第２コイル素子部１２２の引出端部とそれぞれ電気的に連結される。

外部端子１３０は、第２コイル素子部１２２と電気的に連結されるように、磁性体コア１１０の対向配置される複数の面のうち一対の第２コイル素子部１２２の引出端部がそれぞれ露出する磁性体コア１１０の両面に形成される。これにより、外部端子１３０とコイル素子１２０は電気的に連結されることができ、一対の外部端子１３０を通じて磁性体コア１１０に内蔵されたコイル素子１２０に電流が印加されることができる。

外部端子１３０は、磁性体コア１１０の側面を覆うことができ、延長されて第２コイル素子部１２２の引出端部と接触する磁性体コア１１０の側面と交差する磁性体コア１１０の他の側面の一部を覆うこともできる。

外部端子１３０は、第２コイル素子部１２２と接触することにより電気的に連結される。このとき、外部端子１３０と第２コイル素子部１２２の接触面積によってコイル素子１２０の接触抵抗値が変化することがあり、製品による接触抵抗値が変化すると製品性能の信頼性を確保することができない。

本実施例による巻線型インダクタ１００は、第２コイル素子部１２２の引出端部が磁性体コア１１０の外側表面に露出するように延長されるため、第２コイル素子部１２２の引出端部が外部端子１３０と接触することができる。

このとき、第２コイル素子部１２２と外部端子１３０の接触面積は、第２コイル素子部１２２を形成する導線の断面積になり得るため、本実施例による巻線型インダクタ１００は第２コイル素子部１２２と外部端子１３０の均一な接触面積を維持することができる。

一方、第２コイル素子部１２２は、第１コイル素子部１２１を形成する導線の一端から磁性体コア１１０の外側表面まで最短距離で引き出されることができる。具体的には、第２コイル素子部１２２は、第１コイル素子部１２１から放射状に延長され、且つ、磁性体コア１１０の外側側面と直交して最短距離で引き出されることができる。

第２コイル素子部１２２の長さが変化するにつれてコイル素子１２０の全体の抵抗特性が変化する可能性がある。したがって、第２コイル素子部１２２の長さを均一に維持することが求められる。第２コイル素子部１２２を第１コイル素子部１２１から引き出し、且つ、第１コイル素子部１２１から磁性体コア１１０の表面まで最短距離を成すように引き出すことにより、各製品ごとに発生し得る抵抗値の変化を制限することができる。

また、第２コイル素子部１２２は、第１コイル素子部１２１を形成する導線からねじ曲げられて引き出されることができる。即ち、第２コイル素子部１２２は、第１コイル素子部１２１の導線から折り曲げられて第１コイル素子部１２１の外側方向に引き出された後、ねじ曲げられて磁性体コア１１０の外側表面まで延長されることができる。

このように、第２コイル素子部１２２が第１コイル素子部１２１からねじ曲げられて引き出されることにより、第２コイル素子部１２２そのものの剛性を向上させることができる。磁性体コア１１０内にコイル素子１２０を配置する場合、導線を数回巻き取って形成する第１コイル素子部１２１はその形状の変化がほとんどないが、単一の導線で形成される第２コイル素子部１２２は磁性体コア１１０内で第２コイル素子部１２２に加えられる外力によって第２コイル素子部１２２の形状が変化する可能性がある。特に、第１コイル素子部１２１に対する第２コイル素子部１２２の引出角度、または外部端子１３０と接触する第２コイル素子部１２２の引出端部の位置が変化することがある。

第２コイル素子部１２２の引出角度が変化する場合、第１コイル素子部１２１の両端から外部端子１３０と接触する第２コイル素子部１２２の引出端部までの長さが変化し、外部端子１３０と接触する第２コイル素子部１２２の引出端部の面積も変化する可能性がある。

第２コイル素子部１２２の長さまたは外部端子１３０と接触する第２コイル素子部１２２の接触面積が変化すると、コイル素子１２０の全体の接触抵抗値が変化するおそれがあるため、磁性体コア１１０内における第２コイル素子部１２２の形態または位置の変化を制限するのは非常に重要である。

本実施例による巻線型インダクタ１００の第２コイル素子部１２２は、第１コイル素子部１２１からねじ曲げられて引き出されるため、第２コイル素子部１２２そのものの剛性を確保して磁性体コア１１０内で第２コイル素子部１２２に加えられる外力に対する抵抗力を高めることができる。

第２コイル素子部１２２のねじれ角は求められる剛性によって変化されることができる。即ち、第２コイル素子部１２２を形成する導線のねじれ強度、及び磁性体コア１１０内で第２コイル素子部１２２に加えられる外力の大きさを考慮してねじれ角の設計値を変更することができる。

図４は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取った巻線型インダクタの断面図であり、図５及び図６は図４に示されたＬ１及びＬ２の値によるコイル素子の接触抵抗値を示す表である。

図４から図６を参照すると、本実施例による巻線型インダクタ１００は、一対の第２コイル素子部１２２の各引出端部が露出する磁性体コア１１０の対向する両面間の長さＬ１に対する第２コイル素子部１２２の各長さＬ２の比が０．１以上０．１４以下であることができる。

磁性体コア１１０の内部に内蔵されるコイル素子１２０の接触抵抗値Ｒｄｃは、第２コイル素子部１２２の長さＬ２と一対の第２コイル素子部１２２の各引出端部と接触する磁性体コア１１０の両面間の長さＬ１によって変更されることができる。

したがって、コイル素子１２０の接触抵抗値Ｒｄｃに影響を及ぼす第２コイル素子の長さＬ２と磁性体コアの対向する両面間の長さＬ１の比を調節することにより、均一な接触抵抗Ｒｄｃを維持することができる。

図５には磁性体コアの対向する両面間の長さＬ１が２５００μｍであるとき、第２コイル素子部の長さＬ２を５０μｍから５９０μｍまで２０μｍずつ増加させ、且つ、それによるコイル素子１２０の接触抵抗値Ｒｄｃを測定した結果が示されている。

図５を参照すると、磁性体コアの対向する両面間の長さＬ１に対する第２コイル素子部の長さＬ２の比が０．１以上０．１４以下であるとき、接触抵抗値Ｒｄｃが比較的均一であることが確認できる。特に、０．１未満である場合、接触抵抗Ｒｄｃの最大値が急激に変化し、０．１４を超過する場合も、接触抵抗Ｒｄｃの最大値が急激に変化することが確認できる。

一方、図６には磁性体コアの対向する両面間の長さＬ１が２０００μｍであるとき、第２コイル素子部の長さＬ２を７０μｍから３７０μｍまで２０μｍずつ増加させ、且つ、それによるコイル素子１２０の接触抵抗値Ｒｄｃを測定した結果が示されている。

図６を参照すると、磁性体コアの対向する両面間の長さＬ１が変化しても、磁性体コアの対向する両面間の長さＬ１に対する第２コイル素子部の長さＬ２の比が０．１以上０．１４以下を維持すれば、コイル素子１２０の接触抵抗Ｒｄｃが均一に維持されることが確認できる。

図７は本発明の一実施例による巻線型インダクタの製造方法を示す順序図である。

図７を参照すると、本実施例による巻線型インダクタの製造方法は、第１コイル素子部及び第２コイル素子部を形成する段階Ｓ１００、スラリー状態の磁性体コアに第１コイル素子部及び第２コイル素子部を内蔵する段階Ｓ２００、磁性体コアを圧着及び硬化させる段階Ｓ３００、磁性体コアの両面をグラインディングする段階Ｓ４００、及び一対の外部端子を形成する段階Ｓ５００を含む。

第１コイル素子部及び第２コイル素子部を形成する段階Ｓ１００は、導線を巻き取って第１コイル素子部を形成し、第１コイル素子部を形成する導線の両端からそれぞれ折り曲げられて引き出される一対の第２コイル素子部を形成する段階である。

具体的には、第１コイル素子部は、導線を少なくとも１回以上巻き取って形成する。このとき、導線を巻く形状によって第１コイル素子部の全体的な形状は変形されることができる。第２コイル素子部は、第１コイル素子部を形成する導線の両端を導線の巻取方向と交差する方向、即ち、第１コイル素子部の外側方向に折り曲げさせてから引き出して形成することができる。

このとき、第１コイル素子部は、導線の巻取形状を維持するように熱融着させながら導線を巻いて形成させることができる。第２コイル素子部も、第２コイル素子部の形状、即ち、第１コイル素子部に対する引出角度などを維持するように熱融着させながら導線を折り曲げさせて引き出すことができる。

磁性体コアに第１コイル素子部及び第２コイル素子部を内蔵する段階Ｓ２００は、スラリー状態の磁性体コアに第１コイル素子部及び第２コイル素子部を埋設する段階である。

スラリー状態の磁性体コアに内蔵される第１コイル素子部及び第２コイル素子部は、スラリー状態の磁性体コア内において移動するか、またはスラリーそのものの粘性などによる影響で第１コイル素子部及び第２コイル素子部に外力が加えられてそれぞれの形状が維持されずに変形されることがある。

特に、導線を数回巻き取って形成する第１コイル素子部とは異なって、第２コイル素子部は単一の導線で形成されるため形態及び位置の変化が大きく発生する可能性がある。第２コイル素子部の形態及び位置が変更されると、第２コイル素子部の長さまたは外部端子と接触する第２コイル素子部の面積などが変化するためコイル素子の全体の接触抵抗が変化するおそれがある。

したがって、第１コイル素子部及び第２コイル素子部を形成する段階Ｓ１００において、第２コイル素子部は第１コイル素子部を形成する導線からねじ曲げられて引き出されることができる。このように、第２コイル素子部がねじ曲げられて引き出されることにより剛性が向上することができる。

磁性体コアを圧着及び硬化させる段階Ｓ３００は、スラリー状態の磁性体コアを圧着及び硬化させて、磁性体コアの内部に配置されるコイル素子の配置を決定する段階である。

また、磁性体コアを圧着及び硬化させる段階Ｓ３００は、常温金型内で磁性体コアを仮圧着する段階、及び熱金型内で磁性体コアを圧着及び硬化させる段階を含むことができる。

即ち、圧着工程は、常温金型内で磁性体コアを仮圧着させる工程、及び熱金型内で磁性体コアに熱を加えながら圧着させる工程を含むことができる。このとき、熱金型内で圧着工程を行うとともにスラリー状態の磁性体コアを硬化させる工程が行われることができる。

磁性体コアの両面をグラインディングする段階Ｓ４００は、一対の第２コイル素子部の各引出端部を磁性体コアの外側に露出させるように磁性体コアの対向する両面をグラインディングする段階である。

第１コイル素子部及び第２コイル素子部を形成する導線上に、導線を覆う絶縁膜が形成されることができる。このとき、絶縁膜は、隣接した導線間を絶縁するために形成される。また、磁性体コアの両面をグラインディングして第２コイル素子部の引出端部を覆う絶縁膜を除去して、外部端子と電気的に連結されるように設けることができる。

一対の外部端子を形成する段階Ｓ５００は、第２コイル素子部の引出端部とそれぞれ電気的に連結されるように磁性体コアの対向する両面に一対の外部端子をそれぞれ形成する段階である。

一対の外部端子を形成する段階Ｓ５００は、溶融金属に磁性体コアの側面を浸して磁性体コアの側面に金属膜を形成し、ニッケルとすずをめっきして外部端子を形成する方法が用いられることができる。

一方、本実施例による巻線型インダクタの製造方法は、第１コイル素子部及び第２コイル素子部を形成する段階Ｓ１００の前または後に、金属磁性粉末と樹脂を混合してスラリー状態の磁性体コアを設ける段階をさらに含むことができる。

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、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ものには明らかである。

１００ 巻線型インダクタ
１１０ 磁性体コア
１２０ コイル素子
１２１ 第１コイル素子部
１２２ 第２コイル素子部
１３０ 外部端子

Claims (13)

1. 磁性体コアと、
   前記磁性体コアに内蔵され、導線を巻き取って形成される第１コイル素子部と、
   前記第１コイル素子部の両端からそれぞれ折り曲げられて引き出され、各引出端部が前記磁性体コアの外側表面に露出するように前記磁性体コアの対向する両面にそれぞれ延長される一対の第２コイル素子部と、
   前記磁性体コアの対向する両面にそれぞれ形成されて前記第２コイル素子部の引出端部とそれぞれ電気的に連結される一対の外部端子と、を含む、巻線型インダクタ。
2. 前記第２コイル素子部は、前記第１コイル素子部の両端から前記磁性体コアの外側表面まで最短距離で引き出される、請求項１に記載の巻線型インダクタ。
3. 前記第２コイル素子部は、前記第１コイル素子部の両端からねじ曲げられて引き出される、請求項１または２に記載の巻線型インダクタ。
4. 前記磁性体コアの対向する両面間の長さに対する第２コイル素子部の長さの比は０．１以上０．１４以下である、請求項３に記載の巻線型インダクタ。
5. 前記第１コイル素子部及び前記第２コイル素子部は、断面の形状が長方形の導線で形成される、請求項１または２に記載の巻線型インダクタ。
6. 導線を巻き取って第１コイル素子部を形成し、前記第１コイル素子部の両端 からそれぞれ折り曲げられて引き出される一対の第２コイル素子部を形成する段階と、
   スラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）状態の磁性体コアに前記第１コイル素子部及び前記第２コイル素子部を内蔵する段階と、
   スラリー状態の前記磁性体コアを圧着及び硬化させる段階と、
   一対の前記第２コイル素子部の引出端部を前記磁性体コアの外側に露出させるように、前記磁性体コアの対向する両面をグラインディングする段階と、
   前記第２コイル素子部の引出端部とそれぞれ電気的に連結されるように前記磁性体コアの対向する両面に一対の外部端子をそれぞれ形成する段階と、を含む、巻線型インダクタの製造方法。
7. 前記第１コイル素子部及び前記第２コイル素子部を形成する段階の前に、金属磁性粉末と樹脂を混合してスラリー状態の前記磁性体コアを設ける段階をさらに含む、請求項６に記載の巻線型インダクタの製造方法。
8. 前記第１コイル素子部及び前記第２コイル素子部を形成する段階の後に、金属磁性粉末と樹脂を混合してスラリー状態の前記磁性体コアを設ける段階をさらに含む、請求項６に記載の巻線型インダクタの製造方法。
9. 前記スラリー状態の前記磁性体コアを圧着及び硬化させる段階は、
   常温金型内で前記磁性体コアを仮圧着する段階と、
   熱金型内で前記磁性体コアを圧着及び硬化させる段階と、を含む、請求項６または７に記載の巻線型インダクタの製造方法。
10. 前記第２コイル素子部は、前記第１コイル素子部の両端から前記磁性体コアの外側表面まで最短距離で引き出される、請求項６または７に記載の巻線型インダクタの製造方法。
11. 前記第２コイル素子部は、前記第１コイル素子部の両端からねじ曲げられて引き出される、請求項６または７に記載の巻線型インダクタの製造方法。
12. 前記磁性体コアの対向する両面間の長さに対する第２コイル素子部の長さの比は０．１以上０．１４以下である、請求項１１に記載の巻線型インダクタの製造方法。
13. 前記第１コイル素子部及び前記第２コイル素子部は、断面の形状が長方形の導線で形成される、請求項６または７に記載の巻線型インダクタの製造方法。

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