KR100243356B1 - 적층세라믹트랜스포머및그제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 표면에 각각 1차 코일 및 2차 코일 연결전극이 형성되고 그 측면에 외부 단자 전극이 형성된 페라이트 기판과, 상기 페라이트 기판 상에 탑재되고, 상기 1차 코일 및 2차 코일 연결전극과 연결되는 1차 코일 및 2차 코일이 형성되어 있고 가운데에 구멍을 갖는 적층 세라믹 코일과, 상기 적층 세라믹 코일 상에 탑재되고 상기 적층 세라믹 코일의 구멍에 끼워지는 돌출부을 갖는 페라이트 코어를 포함한다. 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 고주파 스위칭 트랜스포머로써 사용할 경우에도 누설자속에 의한 외부로의 전자파 노이즈의 방사문제를 해결할 수 있다.

Description

적층 세라믹 트랜스포머 및 그 제조방법{Laminating ceramic transformer and manufacturing method the reof}
본 발명은 트랜스포머 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 적층 세라믹 트랜스포머 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자기기에 사용되는 트랜스포머는 보빈에 동선을 감고 페라이트 코어를 삽입한 구조로 되어 있다. 이러한 트랜스포머는 표면 실장 형태로 만들 경우 보빈과 페라이트 코어가 결합된 전체를 PCB 기판에 접합시켜야 하기 때문에 소형화, 박형화 그리고 고밀도화를 실현하기가 곤란하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다층의 그린 쉬트의 각각에 코일 패턴을 형성하여 박형화를 시도하는 방법이 제안되었다. 여기서, 상기 그린 쉬트에 코일 패턴을 형성한 종래의 트랜스포머를 설명한다.
도 1은 종래의 적층 세라믹 트랜스포머를 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 II-II 및 III-III에 따른 단면도이다.
구체적으로, 종래의 적층 세라믹 트랜스포머는 페라이트 코어(1)와 적층 세라믹 코일(3)로 구성된다. 적층 세라믹 코일(3)은 여러장의 그린 쉬트(10) 상에 각각 도전성 페이스트 형태로 코일 패턴(7)이 형성되어 있고, 각 층 사이를 비아홀(9)로 연결되어 있다. 상기 적층 세라믹 코일(3)은 중앙에 비어있는 큰 구멍(5)이 존재하여 페라이트 코아(1)가 삽입되어진다.
그런데, 종래의 적층 세라믹 트랜스퍼머는 박형화는 가능하나 구조상으로볼 때 페라이트 코어(1)가 적층 세라믹 코일(3)을 완전히 감싸지 못하여 누설자속에 의한 전자파 노이즈가 외부로 방출될 수 있다.
또한, 적층 세라믹 코일(3)의 각각의 층 사이가 비아홀(9)로 연결되므로 비아홀(9)에 도전성 페이스트를 채우는 공정에서 편차가 발생하고, 여러층을 정렬시키는 정렬공정에서의 미세한 편차에 의하여 신뢰성이 높은 층간 연결을 달성하기가 곤란하다.
또한, 적층 세라믹 코일(3)을 제조하는 공정이 복잡하여 제조원가가 높고 제조공정의 자동화가 곤란하다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 향상시킬 수 있는 적층 세라믹 트랜스포머를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 적층 세라믹 트랜스포머를 제조하는 데 적합한 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 적층 세라믹 트랜스포머를 도시한 사시도이고,
도 2 및 도 3은 도 1의 II-II 및 III-III에 따른 단면도이고,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머의 적층 세라믹 코일의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이고,
도 5는 상기 도 4d의 적층세라믹 코일과 페라이트 코어가 적층된 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명에 의하여 최종적으로 완성된 적층 세라믹 트랜스포머의 외관 사시도이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 표면에 각각 1차 코일 및 2차 코일 연결전극이 형성되고 그 측면에 외부 단자 전극이 형성된 페라이트 기판과, 상기 페라이트 기판 상에 탑재되고, 상기 1차 코일 및 2차 코일 연결전극과 연결되는 1차 코일 및 2차 코일이 형성되어 있고 가운데에 구멍을 갖는 적층 세라믹 코일과, 상기 적층 세라믹 코일 상에 탑재되고 상기 적층 세라믹 코일의 구멍에 끼워지는 돌출부을 갖는 페라이트 코어를 포함한다.
상기 적층 세라믹 코일은 원통형 또는 사각형의 형태로 되어 있으며, 상기 1차 코일 및 2차 코일 연결 전극은 적층 세라믹 코일의 표면 및 측면에 형성된 1차 코일용 및 2차 코일용 접속 전극과 연결된다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머의 제조방법은 그린 쉬트 상에 도전성 페이스트로 양단에 노출전극을 갖는 1차 코일과 2차 코일을 인쇄하는 단계와, 상기 1차 코일 및 2차 코일이 인쇄된 그린 쉬트를 말아서 중앙에 구멍을 갖는 적층체를 형성하는 단계와, 상기 적층체를 소결하는 단계와, 소결된 적층체를 절단하여 표면 및 배면에 1차 코일 및 2차 코일의 노출전극이 노출되는 절단된 적층체를 형성하는 단계와, 상기 노출된 1차 코일 및 2차 코일의 노출 전극에 각각 1차 코일용 접속전극과 2차 코일용 접속전극을 형성하여 적층 세라믹 코일을 마련하는 단계와, 상기 적층 세라믹 코일을 표면에 1차 코일 및 2차 코일에 각각 접속하는 1차 코일 및 2차 코일 연결전극이 형성되고 측면에 1차 코일 및 2차 코일용 외부 단자 전극이 형성된 페라이트 기판에 탑재하여 접속하는 단계와, 상기 페라이트 기판에 탑재된 적층 세라믹 코일 상에 상기 구멍과 끼워지는 돌출부를 갖는 페라이트 코어를 조립하는 단계를 포함한다.
상기 도전성 페이스트는 Ag, Cu 또는 Au를 이용한다. 상기 그린쉬트의 배면에 절단 위치를 표시하는 표시선을 더 형성할 수 있다. 상기 적층체의 소결은 850∼900℃에서 수행한다. 상기 접속 전극은 상기 절단된 적층체의 표면에서 측면 부분까지 이어지도록 형성한다. 상기 적층 세라믹 코일과 페라이트 기판의 접속은 솔더링 방법 또는 브레이징 방법을 이용한다.
본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 고주파 스위칭 트랜스포머로써 사용할 경우에도 누설자속에 의한 외부로의 전자파 노이즈의 방사문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명의 적층 트랜스포머의 제조방법은 제조공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있고 자동화가 용이하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 페라이트 기판과, 적층 세라믹 코일과, 페라이트 코어로 구성되는 데, 먼저, 이 중에서 적층 세라믹 코일의 제조방법을 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머의 적층 세라믹 코일의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 도 4a 내지 도 4d에서 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 먼저, 그린 쉬트(11)를 제조한다. 상기 그린 쉬트(11)는 저온소결이 가능한 MgO-Al2O3-SiO2등을 주성분으로 하는 글라스와 알루미나, 뮬라이트 또는 코디어라이트 등의 세라믹을 혼합한 글라스/세라믹 재료를 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 시트 형태로 제조한다.
이어서, 상기 그린 쉬트의 표면에 도전성 페이스트로 1차 코일(33)과 2차 코일(34)을 인쇄한다. 이때, 상기 1차 코일(33)과 2차 코일(34)은 후에 여러 개의 적층 세라믹 코일을 형성할 수 있도록 복수개 인쇄한다. 상기 도전성 페이스트는 면저항이 적고 그린 쉬트와 동시 소결이 가능한 Ag, Cu, Au 등의 금속을 사용한다. 상기 1차 코일(33)과 2차 코일(34)의 길이는 그린 쉬트를 소정의 원통형으로 감을 경우의 원하는 권선수가 되도록 설정되며, 1차 코일(33)과 2차 코일(34)간의 권선비는 1차 코일(33)의 길이와 2차 코일(34)의 길이를 조정함으로써 얻어질 수 있다.
특히, 상기 1차 코일(33)은 참조번호 33a, 33b로 표시한 바와 같이 절단 후에 외부와 연결될 수 있도록 선의 양 끝에 노출 전극을 형성한다. 그리고, 상기 2차 코일(34)도 참조번호 34a, 34b로 표시한 바와 같이 절단후에 외부와 연결할 수 있도록 선의 양 끝에 노출 전극을 형성한다. 도 4a에서, 참조번호 35는 후에 각각의 적층 세라믹 코일로 절단하기 위한 절단 위치를 표시하는 표시선으로써, 1차 코일(33) 및 2차 코일(34)이 인쇄된 면의 반대면에 인쇄하여 적층된 후에 적층체의 외부에 보여지므로써 절단할 위치를 표시하게 된다.
도 4b를 참조하면, 1차 코일(33) 및 2차 코일(34)이 인쇄된 그린 쉬트는 중앙에 구멍(36: 빈공간)이 형성되도록 말아서 원통형의 적층체(12)가 되도록 한다. 본 실시예에서, 상기 적층체(12)는 원통형으로 제조하였으나, 사각기둥의 모양에 말면 사각형 형태로도 제조가 가능하다. 계속하여, 제조된 적층체(12)는 850∼900℃에서 소결을 실시한다.
도 4c를 참조하면, 소결된 적층체(12)는 도 4b의 참조번호 35로 도시한 절단표시부를 기준으로 절단한다. 이렇게 절단된 적층체(13)는 도 4c와 같은 모양이 된다. 참조번호 33a 및 33b로 표시된 부분은 1차 코일(33)이 외부로 노출된 노출전극이며, 참조번호 34a 및 34b로 표시된 부분은 그 반대면에 나타나는 2차 코일(34)의 노출전극이다.
도 4d를 참조하면, 도 4c의 노출전극에 외부에서 접속할 수 있도록 접속전극(33c, 33d, 34c, 34d)을 형성시킴으로써 적층 세라믹 코일이 완성된다. 상기 접속 전극(33c, 33d, 34c, 34d)은 적층 세라믹 코일(13)의 표면에서 측면 부분까지 이어지도록 형성한다. 도 4d에서, 참조번호 33c 및 33d는 1차 코일용 접속전극이며, 참조번호 34c 및 34d는 2차 코일용 접속전극이다.
도 5는 상기 도 4d의 적층세라믹 코일과 페라이트 코어가 적층된 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 페라이트 기판(14) 상에 도 4d의 적층 세라믹 코일(13)이 찹재되고 그 위에 페라이트 코어(15)가 조립되어 있다. 페라이트 기판(14)은 적층 세라믹 코일(13)이 탑재(실장)되어 접속 될 수 있도록 표면에 1차 코일 연결전극(33e, 33f) 및 2차 코일 연결 전극((34e, 34f)이 형성되어 있고, 이것은 외부 단자 전극(33g, 33h, 34g, 34h)과 접속되어 진다. 이렇게 되면, 적층 세라믹 코일의 1차 코일용 접속전극(33c, 33d) 및 2차 코일용 접속 전극(34c, 34d)은 각각 연결 전극(33e, 33f, 34e, 34f)에 접속되어 외부 단자전극((33g, 33h, 34g, 34h)에 연결된다. 이때, 접속 방법은 솔더링 방법이나 브레이징 방법을 사용할 수 있다. 결과적으로, 페라이트 기판(14)에 적층 세라믹 코일(13)이 탑재되고 그 위에 페라이트 코아(15)가 조립되어 적층 세라믹 트랜스포머가 완성된다. 이때, 적층 세라믹 코일(13)의 중앙부분에는 페라이트 코아의 중심부분에 형성된 돌출부(16)가 끼워진다.
도 6은 본 발명에 의하여 최종적으로 완성된 적층 세라믹 트랜스포머의 외관 사시도이다.
구체적으로, 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 페라이트 기판(14)에 적층 세라믹 코일이 탑재되어 있고, 상기 적층 세라믹 코일 상에 페라이트 코아(15)가 조립되어 있다. 여기서, 참조번호 33g, 33h는 1차 코일이 연결된 외부 단자전극이고, 반대쪽에는 2차 코일이 연결된 외부 단자 전극(도시 안됨)이 있다.
본 실시예에서, 2차 코일의 출력이 하나인 경우를 예시하였으나, 도 4a의 2차 코일의 노출전극을 복수개 형성하고 도 4d의 접속전극도 복수개 만들어 접속하면 결과적으로 적층 세라믹 트랜스포머의 외부 단자전극도 다수개 형성되어 다출력의 적층 세라믹 트랜스포머의 형성이 가능하다.
또한, 본 실시예에서 외부 단자전극이 페라이트 기판의 측면에서 형성되어 있으나, 외부 단자 전극을 페라이트 코어의 측면까지 연장되도록 하고 페라이트 코어의 표면에 소정의 회로패턴을 만들어 연결시킨 다음 그 위에 각종 전자제품을 탑재하면 적층세라믹 혼성부품의 제조가 가능하다.
이상, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식으로 그 변형이나 개량이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 적층 세라믹 트랜스포머는 적층 세라믹 코일이 페라이트 코어 내부에 완전히 내장되는 형태가 되므로 고주파 스위칭 트랜스포머로써 사용할 경우에도 누설자속에 의한 외부로의 전자파 노이즈의 방사문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명의 적층 트랜스포머는 종래의 적층세라믹 제조시에 가장어려운 비아홀 형성공정과 여러층을 정렬하는 정렬공정이 없으므로 제조공정의 신뢰성이 향상되며 제조공정의 자동화가 용이하다.

Claims (9)

  1. 표면에 각각 1차 코일 및 2차 코일 연결전극이 형성되고 그 측면에 외부 단자 전극이 형성된 페라이트 기판;
    상기 페라이트 기판 상에 탑재되고, 상기 1차 코일 및 2차 코일 연결전극과 연결되는 1차 코일 및 2차 코일이 형성되어 있고 가운데에 구멍을 갖는 적층 세라믹 코일; 및
    상기 적층 세라믹 코일 상에 탑재되고 상기 적층 세라믹 코일의 구멍에 끼워지는 돌출부을 갖는 페라이트 코어를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적층 세라믹 코일은 원통형 또는 사각형의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머.
  3. 제1항에 있어서, 상기 1차 코일 및 2차 코일 연결 전극은 적층 세라믹 코일의 표면 및 측면에 형성된 1차 코일용 및 2차 코일용 접속 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머.
  4. 그린 쉬트 상에 도전성 페이스트로 양단에 노출전극을 갖는 1차 코일과 2차 코일을 인쇄하는 단계;
    상기 1차 코일 및 2차 코일이 인쇄된 그린 쉬트를 말아서 중앙에 구멍을 갖는 적층체를 형성하는 단계;
    상기 적층체를 소결하는 단계;
    소결된 적층체를 절단하여 표면 및 배면에 1차 코일 및 2차 코일의 노출전극이 노출되는 절단된 적층체를 형성하는 단계;
    상기 노출된 1차 코일 및 2차 코일의 노출 전극에 각각 1차 코일용 접속전극과 2차 코일용 접속전극을 형성하여 적층 세라믹 코일을 마련하는 단계;
    상기 적층 세라믹 코일을 표면에 1차 코일 및 2차 코일에 각각 접속하는 1차 코일 및 2차 코일 연결전극이 형성되고 측면에 1차 코일 및 2차 코일용 외부 단자 전극이 형성된 페라이트 기판에 탑재하여 접속하는 단계; 및
    상기 페라이트 기판에 탑재된 적층 세라믹 코일 상에 상기 구멍과 끼워지는 돌출부를 갖는 페라이트 코어를 조립하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 도전성 페이스트는 Ag, Cu 및 Au 중에서 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 그린쉬트의 배면에 절단 위치를 표시하는 표시선을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 적층체의 소결은 850∼900℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 접속 전극은 상기 절단된 적층체의 표면에서 측면 부분까지 이어지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 적층 세라믹 코일과 페라이트 기판의 접속은 솔더링 방법 또는 브레이징 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 트랜스포머의 제조방법.
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