KR100386309B1 - 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 전자회로에 이용되는 표면실장이 가능한 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, 페라이트 분말에 유기 바인더를 혼합하여 원통형의 압출성형체를 형성하는 단계; 상기 성형체의 표면에 제1 금속층을 형성하는 단계; 상기 제1 금속층에 나선형으로 제1코일 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 코일패턴이 형성된 원통형 성형체의 일부에 링 모양으로 PVB 등을 도포하는 단계; 상기 제1 코일패턴이 형성된 원통형 성형체 중 상기 도포된 PVB 부분을 제외한 나머지 부분을 페라이트로 도포하는 단계; 상기 성형체의 표면에 제2 금속층을 형성하는 단계; 상기 제2 금속층에 나선형으로 제2 코일패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 코일패턴이 형성된 원통형 성형체를 소정의 길이로 절단하는 단계; PVB가 도포된 부분을 제거하는 단계; 상기 성형체 표면의 제2 코일 패턴 위에 절연층을 형성하는 단계, 및; 사각형으로 프레스 성형되어 그 양측에 외부전극이 형성된 두 개의 각형체를 상기 형성된 커먼 모드 초크 코일 양쪽에 각각 끼우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING CHIP-TYPE COMMON MODE CHOKE COIL}

본 발명은 커먼 모드 초크 코일(commom mode choke coil) 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전자기기 등에 사용될 때 표면실장이 용이한 칩형태의 커먼 모드 초크 코일(chip-type common mode choke coil) 제조방법에 관한 것이다.

최근, PC를 비롯한 각종 디지털 기기에는, 고속 및 장거리 전송이 가능하고노이즈에 강한 차동 전송 방식의 USB(Universal Serial Bus) 및 IEEE 1394와 같은 인터페이스가 제공되고 있다. 이러한 차동 전송 라인의 경우, 전송회로의 편차에 의해 신호선의 전송 균형이 깨져 커먼 모드 성분이 발생됨에 따라, 차동 신호에 영향을 주지 않고 커먼 모드 노이즈만을 효과적으로 제거할 수 있는 커먼 모드 초크 코일에 대한 수요가 증가하는 추세에 있다. 한편, 디지털 통신의 발전으로 인해 사용주파수가 점차 고주파 영역으로 확대되고 있으며, 이에 상응하여 전자기파에 의한 전자장애 문제도 더욱 심화되고 있는 실정이다. 또한, 대부분의 전자부품이 제조공정의 자동화를 위해 인쇄 기판상에 표면실장되고, 그러한 표면실장 부품이 각형인 점을 감안할 때 종래의 커먼 모드 초크 코일은 표면실장에 어려움이 있다.

공지되어 있는 바와 같이, 종래의 커먼 모드 초크 코일은 권선형과 적층형 두 가지로 분류된다.

권선형 커먼 모드 초크 코일은 트로이덜 코어에 도선을 권선하는 형태로 되어 있다. 이 경우, 트로이덜 코어에 의해 결합계수가 높다는 장점이 있긴 하지만, 트로이덜 코어 자체의 형태로 인해 소형화가 어렵다는 단점을 갖는다. 상기 권선형 커먼 모드 초크 코일은 링 모양의 코어에 도선을 권선하므로 자동 생산이 어렵다. 또한, 인덕턴스를 크게하고자 할 경우 권선수를 증가시켜야 하는데 상기와 같은 형태의 초크 코일에서는 트로이덜 코어를 크게하지 않으면 안되는 등의 초크 코일 자체가 커진다는 결함이 있다. 이를 위해 트로이덜 코어를 작게 제작한다면 트로이덜 코어에 도선을 자동으로 권선하기 어려워져 비용이 더 많이 들게되므로 생산성 면에서도 효과적이지 못하다.

적층식으로 제작되는 커먼 모드 초크 코일은 소형이고 표면실장에 적합한 동시에 대량생산이 가능하여 생산성이 좋긴 하지만, 결합계수가 낮다는 단점이 있다. 또한, 상기 적층형 커먼 모드 초크 코일은 전극의 적층수가 제한되므로 인덕턴스에 제한이 있고, 특히 내부 전극의 폭이 제한되어 충분한 허용전류를 얻을 수가 없다. 이 외에도, 제조공정 자체가 까다롭고 설비비가 많이 소요되는 등의 단점도 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 결합계수가 높고, 소형이며, 표면실장이 가능한 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은, 페라이트 분말에 유기 바인더를 혼합하여 원통형의 압출성형체를 형성하는 단계; 상기 성형체의 표면에 제1 금속층을 형성하는 단계; 상기 제1 금속층에 나선형으로 제1 코일패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 코일패턴이 형성된 원통형 성형체에 링 모양으로 PVB 등을 복수개 도포하는 단계; 상기 제1 코일패턴이 형성된 원통형 성형체 중 PVB가 도포된 부분을 제외한 나머지 부분을 페라이트로 도포하여 전체 표면을 평탄화시키는 단계; 상기 성형체의 표면에 제2 금속층을 형성하는 단계; 상기 제2 금속층에 나선형으로 제2 코일패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 코일패턴이 형성된 원통형 성형체를 소정의 길이로 절단하는 단계; 상기 PVB가 도포된 부분을 제거하는 단계; PVB 부분이 제거된 상기 성형체의 제2 코일패턴 위에 절연층을 형성하는 단계, 및; 사각형으로 프레스 성형되어 그 양측에 외부전극이 형성된 두 개의 각형체를 상기 형성된 커먼 모드 초크 코일 양쪽에 각각 끼우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 유기 바인더는 성형체가 소결될 때 소결 과정에서 소실되는 재료로서, 본 발명에 쓰이는 바인더로는 PVA, PVB 등이 있다. 물론, 본 발명에 사용될 수 있는 바인더는 상기 기재된 것으로 한정되지 않고, 상기 이외의 것이 이용될 수도 있다는 것을 알아두어야 한다.

또한, 본 실시예에서, 상기 원통형 성형체 표면에 형성되는 제1 및 제2 금속층이 Ag으로 구성되어 있지만, 이것 역시 Ag으로 한정되지 않고 Al, Au, Pt, Ni, Cu, Pd, Sn 등이 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1 및 제2 금속층은 디핑(dipping), 도금, 또는 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용하여 적당한 두께로 도포되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1 및 제2 코일 패턴은 레이저 또는 그 밖의 기계적 가공을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 PVB를 두 개이상 도포함으로써 복수의 커먼 모드 초크 코일이 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 PVB는 롤러 또는 디스펜서 등을 이용하여 일정 두께 및 폭으로 도포되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 압출 성형체를 절단하는 부분은 PVB 도포 부분의 중앙을 지나도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 제1 코일 패턴이 형성된 원통형 성형체의 일부에 링 모양으로 도포된 PVB 부분을 제거하는 것은 소성과정을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 절연층의 재료로는 에폭시 등의 수지가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 절연층은 상기 제2 코일 패턴이 형성된 부분위에 롤러 또는 디스펜서 등을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 형성된 커먼 모드 초크 코일의 양쪽에 끼워질 각형체는 프레스 성형 방식으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 각형체를 형성하는데 사용되는 재료는, 상기 원통형 압출성형체를 형성하는데 사용된 것과 동일한 재료인 페라이트가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 각형체는 표면실장이 용이하도록 사각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 각형체는 그 중심에 계단식 모양으로 이루어진 내부홀과 외부홀이 형성되도록 프레스 성형되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 각형체 중심부에 형성되는 내부홀과 외부홀은, 중심이 동일축상에 놓이도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 각형체 중심에 형성되는 내부홀 및 외부홀은, 상기 단일 커먼 모드 초크 코일의 양쪽에 끼워지도록 상기 제1 코일패턴이 형성된 원통형 성형체의 크기와 상기 제2 코일패턴이 형성된 원통형 성형체의 크기에 각각 상응하여 상기 보다 약간 큰 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 각 각형체의 양측에 외부 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 모재로 사용되는 원통형 페라이트 소체(압출성형체)를 나타내는 도면.

도 2는 원통형 페라이트 소체 표면에 제1 금속층이 형성된 것을 나타내는 도면.

도 3은 제1 금속층에 나선형 홈의 제1 코일 패턴이 형성된 것을 나타내는 도면.

도 4는 제1 코일 패턴이 형성된 원통형 성형체에 링 형상으로 PVB가 도포된 것을 나타내는 도면.

도 5는 제1 코일패턴이 형성된 원통형 성형체 중 PVB가 도포된 부분을 제외한 나머지 부분에 페라이트가 도포된 것을 나타내는 도면.

도 6은 PVB와 페라이트가 도포된 원통형 성형체에 제2 금속층이 형성된 것을 나타내는 도면.

도 7은 제2 금속층에 나선형 홈의 제2 코일 패턴이 형성된 것을 나타내는 도면.

도 8은 제2 코일 패턴이 형성된 원통형 성형체의 일정 부분을 절단함으로써형성된 세 개의 원통형 성형체를 나타내는 도면.

도 9는 원통형 성형체가 소성된 후 상기 PVB 도포 부분이 제거된 것을 나타내는 도면.

도 10은 상기 성형체의 제2 코일패턴 위에 절연층이 형성된 것을 나타내는 도면.

도 11은 상기 형성된 단일 커먼 모드 초크 코일 양쪽에 각각 끼워질 각형체를 나타내는 도면.

도 12은 본 발명에 따른 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일을 나타내는 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 50 : 페라이트 소체 20, 60 : 금속층

30, 70 : 코일 패턴 40 : PVB

105 : 절연층 110 : 각형체

112 : 외부 전극 114, 116 : 홀

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일의 제조방법이 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일을 제조하는데 사용되는 원통형 성형체(10)를 도시한 것이다. 상기 원통형 성형체(10)는 페라이트 분말에 유기 바인더가 혼합되어 원통형으로 성형된 것이다.

또한, 상기 첨가된 유기 바인더는 성형이 완료된 성형체가 소결될 때 소결과정에서 소실되므로, 소결체는 페라이트 및 이에 첨가된 각종 첨가물로만 이루어진 고용체(固溶體)를 형성한다. 본 발명에 쓰이는 바인더로는 PVA, PVB 등이 있다. 물론, 본 발명에 사용될 수 있는 바인더는 상기 기재된 것으로 한정되지 않고, 상기 이외의 것이 이용될 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따라 형성된 원통형 세라믹 소체(10)의 표면에 제1 금속층(20)을 도포한 것을 도시하는 도면이다. 일반적으로, 금속층은 디핑, 도금 또는 스퍼터링 등의 표면처리 공정을 이용하여 도포가 이루어진다.

상기 제1 금속층(20)은 Ag, Al, Au, Pt, Ni, Cu, Pd, Sn 또는 이들 원소 중 1종의 원소가 함유된 합금으로 구성되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 Ag으로 구성된 금속층이 이용된다.

도 3은 상기 제1 금속층(20)에 레이저를 주사하면서 나선형 홈을 가공하여 소정의 권선수를 갖도록 제1 코일패턴(30)이 형성된 것을 도시하는 것이다. 나선형 홈의 가공에 이용되는 수단은 특정 수단으로 한정되지 않고, 나선형으로 미세한 홈을 가공할 수 있는 장비라면 어느 것이나 관계없다. 나선형 홈을 가공하는 공정은 레이저 장치를 고정시킨 상태에서 금속층이 도포된 상기 소체를 일정 속도로 회전시킴과 동시에 전후왕복하면서 가능하다.

홈의 깊이는 레이저의 주사전력과 주사시간에 의해 결정될 수 있는데, 본 실시예에서 상기 홈은 제1 금속층(20) 아래까지 오도록 깊게 형성된다. 또한, 홈의 폭은 레이저의 초점거리를 조정함으로써 쉽게 조절될 수 있고, 홈의 간격은 모재의 왕복속도에 따라 결정될 수 있다. 그 결과, 원통형 소체상에 소정의 권선수를 가진 코일 패턴을 형성할 수가 있다.

도 4는 제1 코일패턴(30)이 형성된 원통형 성형체의 일부에 링 모양으로 PVB가 도포된 것을 도시하는 것이다. 상기 도시된 본 발명 실시예의 경우는 PVB가 도포된 부분(40)이 두 개로 도시되어 있지만, 상기 PVB 도포 부분(40)을 두 개 이상으로 하게 되면, 이하 기술될 절단 과정시 더 많은 수로 절단할 수 있으므로 대량 생산이 가능하게 되는 효과가 얻어진다.

PVB는 일반적으로 바인더로 사용되는 재료로서, 이것을 도포하는 이유는, 이후 기술될 각형체를 끼우기 용이한 형태를 갖게하기 위해서이다. 이는, 상기 PVB가 도포된 부분이 소성과정 후 제거됨으로써 만족된다(이하, 기술되어 있음). 상기 사용되는 도포 재료는 PVB로 제한되지 않고 소성을 통해 제거될 수 있는 재료라면 어느 것이라도 관계없다.

PVB 도포 부분(40)은 롤러에 PVB를 묻혀 굴리는 방식 및 노즐을 통해 적정량을 균일하게 도포하는 방식 등을 이용하여 일정한 폭 및 두께로 형성될 수 있다. 상기 PVB 도포 부분(40)간의 간격은, 본 발명에 따른 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일이 표면실장이 용이하도록 제조되어야 한다는 점을 감안하여 통상적인 표면실장형 크기가 형성될 수 있는 간격으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 5는 상기 도 3의 제1 코일패턴(30)이 형성되어 있는 원통형 성형체 중 PVB가 도포된 부분(40)을 제외한 나머지 부분에 페라이트(50)를 도포하여 균일한 표면의 원통형 성형체가 형성된 것을 도시하는 것이다. 그러므로, 페라이트를 도포하는 두께는 상기 PVB를 도포하는 두께와 같게 하는 것이 바람직하다.

도 6은 페라이트와 PVB가 도포된 원통형 성형체에 제2 금속층(60)이 도포된 것을 도시하는 것이다. 상기 제2 금속층(60)은 도 2에 도시된 제1 금속층(20)과 마찬가지로, 디핑, 도금 또는 스퍼터링 방식 등을 이용하여 Ag로 도포되는 것이 바람직하다. 상기 기술된 바와 같이, 제2 금속층(60) 역시 Ag으로 한정되지 않고, Al, Au, Pt, Ni, Cu, Pd, Sn 등으로 구성된 금속층이 사용될 수도 있다.

도 7은, 도 3에 도시된 것과 동일한 방식으로 상기 제2 금속층(60)에 나선형 홈의 제2 코일패턴(70)이 형성된 것을 도시하는 것이다. 상기 제2 코일패턴(70)은 상기 제1 코일패턴(30)과 마찬가지로 레이저를 이용하여 나선형 홈을 형성함으로써 이루어진다.

도 8은 제2 코일패턴(70)이 형성된 원통형 성형체를 절단함으로써 단일 커먼 모드 초크 코일(80)을 형성한 것을 도시하는 것이다. 상기 절단 부분은 도 4의 과정을 통해 형성된 PVB 도포 영역(40)의 중앙을 지나는 것이 바람직하다.

도 9는 상기 형성된 코일(80)을 소성하여 상기 코일(80) 양단의 PVB 도포 부분(40)을 제거함으로써 형성된다. 이는, 본 발명에 따른 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일을 제조하기 위해 상기 코일(90) 양단에 각형체가 끼워질 수 있는 위치를 만들기 위해서이다.

도 10은 상기 성형체의 제2 코일 패턴 위에 절연층(105)이 형성된 것을 도시하는 것이다. 상기 절연층(105)은 에폭시 등의 수지를 사용하여 롤러 또는 디스펜서 등으로 도포하는 것이 바람직하다.

도 11은 상기 형성된 단일 커먼 모드 초크 코일 양쪽에 각각 끼워질 각형체(110)를 상세히 도시하는 것이다. 상기 각형체(110)는 프레스 성형하여 소성함으로써 형성되는데, 이때 사용되는 재료는 도 1의 원통형 압출성형체(10)를 형성하는데 사용된 것과 동일한 재료인 페라이트가 사용된다.

또한, 본 발명에서, 상기 각형체(110)는 표면실장이 용이하도록 사각형으로 제작되며, 그 양측부에는 각각 외부전극(112)이 형성된다.

또한, 상기 각형체(110)의 내부에는 2개의 계단식 홀(114, 116)이 형성된다. 상기 내부홀(114) 및 외부홀(116)은 그 중심이 동일축상에 놓이도록 형성된다. 또한, 상기 각형체(110)의 내부홀(114) 및 외부홀(116)의 크기는 각각, 상기 단일 커먼 모드 초크 코일(100) 양측에 끼워질 수 있도록 상기 제1 코일패턴(30)이 형성된원통형 성형체의 크기와 상기 제2 코일패턴(70)이 형성된 원통형 성형체의 크기에 상응하여 상기 보다 약간 큰 크기를 갖는 것이 바람직하다.

도 12은, 단일 커먼 모드 초크 코일(100) 양단에 상기 각형체(110)를 끼움으로써 형성된 커먼 모드 초크 코일(120)을 나타낸다. 이미 설명된 바와 같이, 상기 PVB 도포 영역(40)의 간격이 통상적인 표면실장형 크기의 커먼 모드 초크 코일이 형성될 수 있는 간격으로 되어 있으므로, 기존에 사용해왔던 장착기를 이용하여 적층형 부품과 동일하게 실장될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 본 발명에 따른 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일이 얻어질 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의한 방법에 따르면, 제1 및 제2 코일패턴이 형성된 원통형 압출성형체의 양측에 각형체를 끼움으로써 표면실장이 용이한 칩형태의 커먼 모드 초크 코일을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 각형체는, 기판위에 실장하는 점에 있어서 평탄면이 있는 것이 바람직하고, 대량 장착의 점에서 방향성이 없는 것이 바람직하다는 것을 감안할 때 상기 두 조건을 모두 충족하는 것으로 여겨진다. 또한, 원통형 압출성형체에 레이저를 이용하여 나선형 홈의 코일 패턴을 형성함으로써, 자동권선이 어려운 종래의 권선형 커먼 모드 초크 코일의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 제조과정이 단순하고 대량 생산이 유리하여 비용을 낮출 수 있고, 기존에 사용해 온 표면 실장형 장착기를 이용하여 실장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (16)

1. 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법에 있어서,

   페라이트 분말에 유기 바인더를 혼합하여 원통형의 압출성형체를 형성하고 그 표면에 제1 금속층을 형성하는 단계,

   상기 제1 금속층에 나선형으로 제1 코일패턴을 형성하는 단계,

   상기 제1 코일 패턴이 형성된 원통형 성형체에 일정간격으로 일정 폭 및 두께를 갖는 링 모양의 PVB를 두 개 이상 도포하고 PVB가 도포된 부분을 제외한 나머지 부분은 페라이트로 도포하여 전체 표면을 평탄화시키는 단계,

   상기 성형체의 표면에 제2 금속층을 형성하고 그 금속층에 나선형으로 제2 코일 패턴을 형성하는 단계,

   상기 제2 코일 패턴이 형성된 원통형 성형체를 상기 PVB 도포 부분의 중앙을 지나도록 절단하는 단계,

   상기 절단된 원통형 성형체의 PVB 도포 부분을 제거하고, 상기 제2 코일 패턴 위에 절연층을 형성하는 단계,

   상기 성형체의 양측에 그 내부에 계단식 모양의 내부홀 및 외부홀이 형성된 각형체를 결합하는 단계, 및

   상기 결합된 각형체의 양측에 외부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 원통형 성형체 표면에 형성되는 제1 및 제2 금속층은 Al, Ag, Au, Pt, Ni, Cu, Pd, Sn 또는 이들 원소중 1종의 원소가 함유된 합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 PVB를 도포하는 단계는 롤러 또는 디스펜서 등을 이용하여 일정 두께 및 폭으로 도포되는 것을 특징하는 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서, 상기 각형체의 재료는 상기 원통형 압출성형체를 형성하는데 사용된 것과 동일한 재료인 페라이트가 사용되는 것을 특징으로 하는 칩 형태의 커먼 모드 초크 코일 제조방법.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제