KR100522348B1 - Planar inductor - Google Patents
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Abstract
자성체 분말이 포함된 에폭시수지 접착제에 의해 결합된 평면 인덕터에 관한 것으로서, 그 목적은 상부 코아와 하부 코아 사이에서 발생하는 누설 인덕턱스를 감소시켜, 효율이 높고 전자기적인 특성이 우수한 평면 인덕터를 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명에서는, 자성체로 이루어진 상부 코아와 자성체로 이루어진 하부 코아의 사이에 적어도 2층 이상의 인쇄회로기판을 위치시키고 상부 코아와 하부 코아를 결합한 일체형의 평면 인덕터에 있어서, 상부 코아와 하부 코아를 자성체 분말이 포함된 에폭시수지 접착제에 의해 결합하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a planar inductor coupled by an epoxy resin adhesive containing magnetic powder, the purpose of which is to reduce leakage inductance between the upper core and the lower core, thereby providing a planar inductor having high efficiency and excellent electromagnetic characteristics. There is. To this end, in the present invention, in the integrated planar inductor in which at least two or more layers of printed circuit boards are positioned between an upper core made of a magnetic material and a lower core made of a magnetic material, and the upper core and the lower core are combined, Characterized in that the bonding by the epoxy resin adhesive containing the magnetic powder.
Description
본 발명은 평면 인덕터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부 코아와 하부 코아를 결합할 때 접착제로서 자성체 분말이 포함된 에폭시수지(epoxy resin)를 사용한 평면 인덕터에 관한 것이다.The present invention relates to a planar inductor, and more particularly, to a planar inductor using an epoxy resin containing a magnetic powder as an adhesive when combining the upper core and the lower core.
인덕터(inductor)는 텔레비전, 라디오, 통신기 등에서 전력변환장치 등에 사용되는 장치로서, 전압 또는 전류를 다른 값으로 변환시킬 수 있으므로 전류를 안정화시키는 정류기로 사용할 수도 있고, 전력을 사용할 목적으로 전압을 오르내리게 하는 변압기, 이른바 트랜스포머(또는 트랜스)로 사용할 수도 있다.An inductor is a device used in power converters, such as televisions, radios, and telecommunications. The inductor can be used as a rectifier to stabilize current because it can convert voltage or current to other values. It can also be used as a transformer, a so-called transformer (or transformer).
인덕터의 기본적인 구성은 구리선과 같은 선재(線材)를 나선 모양으로 감은 코일이며, 내부에 아무것도 넣지 않은 공심 코일도 있지만, 공심 코일보다는 철심에 감거나 또는 철분말을 응고시킨 코아에 감는 것이 보다 큰 코일의 성질을 얻을 수 있다. 이러한 코일은 하나일 수도 있고 두 개가 쌍을 이룰 수도 있다.The basic configuration of the inductor is a coil wound in a wire wound like a copper wire. Some coils have nothing inside, but a coil wound around an iron core or a core solidified with iron powder is larger than an air core coil. Can get the nature of These coils may be one or two paired.
대표적인 인덕터 구성으로서, 두 개의 철심 또는 코아에 각각 구리선을 감아서 만든 1차 코일 및 2차 코일로 이루어진 한 쌍의 코일에서는 코일의 권선수(捲線數)를 바꿈으로써 1차 코일에서의 전압과 2차 코일에서의 전압을 바꿀 수가 있다. Representative inductor configuration, in which a pair of coils consisting of a primary coil and a secondary coil, each of which is wound around two cores or cores, by varying the number of turns of the coil and the voltage in the primary coil, 2 The voltage at the differential coil can be changed.
철심 또는 코아로는 자성재료(磁性材料)를 사용하는데, 용도에 따라 규소강, 퍼멀로이(permalloy), 페라이트(ferrite) 등을 사용하며, 코아의 형상은 여러 가지가 있는데 코일을 둘러싸고 있는 것과 코일 속에 들어 있는 것 등이 있다. Magnetic cores or cores are made of magnetic materials. Depending on the application, silicon steel, permalloy, ferrite, etc. are used. There are various types of cores. It contains something.
최근 정보통신, 디지털 기기의 소형화 추세에 따라서 내부 부품 역시 실장밀도를 높이기 위해 작고, 가볍고, 얇은 초박형 패키지에 대한 요구가 급속히 진행되고 있다. 이런 추세에 따라, 트랜스포머의 소형화를 위해 구동주파수가 높아지게 되었고, 고주파에서 스위칭 손실이 적고, 발열특성제어가 우수한 평면 트랜스포머(planar transformer)가 사용되었다. Recently, in accordance with the trend of miniaturization of information communication and digital devices, the demand for small, light and thin ultra-thin packages for the internal components is also rapidly increasing. According to this trend, the driving frequency is increased for the miniaturization of the transformer, a planar transformer having low switching loss at high frequency and excellent heat generation control is used.
평면 트랜스포머는 연자성체인 페라이트 코아와, 구리권선 대신 사용하는 인쇄회로기판으로 구성되며, 인쇄회로기판 각 층마다 몇 턴의 도선을 인쇄하고 각 층의 홀(hole)을 통하거나 외부 컨덕터를 통하여 전류가 흐르게 한 것이다. Planar transformers consist of soft magnetic ferrite cores and printed circuit boards used instead of copper windings.The printed circuit board prints several turns of wires in each layer and passes current through holes in each layer or through an external conductor. Will flow.
이와 같이 인쇄회로기판을 이용한 평면 트랜스포머는 기존의 방식인 코일을 이용한 트랜스포머에 비해, 전력변환 효율이 높아 크기면에 있어서 소형화가 가능하고, 발열특성이 우수하며, 또한 한 번의 설계로 여러 번 인쇄회로기판을 제작할 수 있으므로 동일한 특성의 트랜스포머를 제조하는 재현성이 매우 우수한 장점이 있다. As described above, planar transformers using printed circuit boards have higher power conversion efficiency than conventional transformers using coils, and thus can be miniaturized in terms of size, excellent heat generation characteristics, and multiple printed circuits in one design. Since the substrate can be manufactured, there is an advantage in that reproducibility of producing a transformer having the same characteristics is very excellent.
또한 기존의 방식인 코일을 이용한 트랜스포머에서는, 1차 코일에서 유도된 자속이 2차 코일에 완전하게 결합되지 못하고 일부 외부로 누설되면서 인덕턴스를 발생시켰다. 이 누설 인덕턴스를 감소시키기 위해서는 1차 코일과 2차 코일을 서로 밀결합시키는 방법과 1차 코일과 2차 코일을 서로 엇갈려서 감는 방법 등이 있었다. Also, in the transformer using the conventional coil, the magnetic flux induced in the primary coil is not completely coupled to the secondary coil and leaks to some outside to generate inductance. In order to reduce the leakage inductance, the primary coil and the secondary coil are closely bonded to each other, and the primary coil and the secondary coil are wound alternately.
이와 마찬가지로 평면 트랜스포머에서도 상부 코아와 하부 코아 사이에서 완전한 밀결합이 이루어지지 않고 틈이 발생하기 때문에 이 틈으로 누설 인덕턴스가 발생하는 문제점이 있다.Likewise, even in a planar transformer, there is a problem in that leakage inductance occurs in the gap because a gap is generated between the upper core and the lower core without perfect tight coupling.
또한, 누설 인덕턴스는 앞에서 설명한 원인 외에도 쵸크에서 유기되는 누설 인덕턴스도 존재한다. 쵸크는 높은 전류에서도 코아가 포화되지 않도록 하기 위한 소자로서 트랜스포머와 달리 코아 사이에 갭(gap)을 내어 투자율을 낮추게 한 소자이다. In addition to the above-described causes, leakage inductance also has leakage inductance which is induced in the choke. Choke is a device that prevents core saturation even at high currents. Unlike a transformer, choke creates a gap between cores to lower permeability.
평면 쵸크에서 갭을 만들기 위해 흔히 사용되는 방법은 상부와 하부의 페라이트 코아 사이에 갭지 등의 절연체를 넣어 갭을 만드는 것이다. 그러나 이렇게 제조할 경우 갭을 통해서 자속이 빠져나가 누설 인덕턴스가 더욱 커진다. A common method of creating gaps in planar chokes is to create gaps by placing insulators such as gap paper between the upper and lower ferrite cores. In this case, however, the magnetic flux escapes through the gap, resulting in greater leakage inductance.
일반적으로 권선 손실은 국부적인 자력장과 권선간의 상호작용으로 발생되는데, 이는 코아의 틈 사이에 발생하는 누설인덕턴스에 기인한다. 갭 주위의 누설인덕턴스는 국부적이며, 도선손실의 증가에 막대한 기여를 하게 된다. 덧붙여 말하면, 그런 국부적인 손실은 국부적인 열 폭주현상의 원인이 되기도 한다. 구동주파수가 높을 경우 갭 주위의 전도체에 큰 와전류가 유도되어 결과적으로, 이 전도체의 표면에만 전류가 몰리게 되는데, 와전류는 갭 주위의 권선에 매우 심각한 영향을 미치며 이 부분에서 누설인덕턴스가 크기 때문에 이를 방지하기 위해서는 권선을 이 부분에서 최대한 멀리 위치하게 하여야 한다. In general, winding losses are caused by the interaction between the local magnetic field and the windings due to leakage inductances that occur between the core gaps. The leakage inductance around the gap is local and contributes significantly to the increase in lead losses. Incidentally, such local losses can also cause local thermal runaway. At high drive frequencies, large eddy currents are induced in the conductors around the gap, resulting in currents only attracted to the surface of the conductors, which have a very serious effect on the windings around the gap and are prevented because of the large leakage inductance in this area. To do this, the windings should be placed as far as possible from this part.
이러한 갭에 의한 손실은 일반적인 방법으로는 줄일 수가 없다. 왜냐하면, 도선과 갭 사이에 일정한 공간을 띄어 생산하는 것은 불가능하기 때문이다. 또한 현재와 같이 전자 부품이 소형화되고, 집적화되므로 누설인덕턴스가 주변부품에 미치는 영향으로 인해 오동작을 유발할 수 있다. The losses caused by these gaps cannot be reduced in the usual way. This is because it is impossible to produce a certain space between the lead and the gap. In addition, as the electronic components are miniaturized and integrated as in the present, malfunctions may be caused by the effect of leakage inductance on the peripheral components.
도 1은 쵸크 소자로 사용되는 종래 평면 인덕터의 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 상부 코아(11)와 하부 코아(12) 사이에는 미세 간격을 두기 위해 갭지(15)가 위치하고 있으며, 인쇄회로기판(13)에는 구리도선이 인쇄되어 입력전압과 출력전압을 조절하는 회로를 구성한다. 이 때 상부 코아(11)와 하부 코아(12)는 클립(16)에 의해 결합되어 있다. 또 다른 방법으로서 클립 대신에 테이핑(taping) 하는 방법도 있다.1 is a cross-sectional view of a conventional planar inductor used as a choke element. As shown therein, a gap paper 15 is positioned between the upper core 11 and the lower core 12 to form a fine gap, and a copper conductor is printed on the printed circuit board 13 to input and output voltages. Configure the circuit to adjust. At this time, the upper core 11 and the lower core 12 are coupled by the clip 16. Another way is to tap instead of the clip.
그러나, 이와 같이 상, 하부 코아간 결합을 위해서 클립 또는 테이핑 방법을 사용하였을 경우, 결합 시 또는 결합 후 평면 인덕터 사용 시에 미세한 코아 간 뒤틀림이 발생되기 쉽고 이로 인해 누설 인덕턴스가 발생하여 평면 인덕터의 특성이 악화되는 경우가 흔히 발생된다.However, when the clip or taping method is used for the coupling between the upper and lower cores, fine inter-core distortion occurs during the coupling or when the flat inductor is used after coupling, and thus the leakage inductance is generated, thereby causing the characteristics of the planar inductor. It is often the case that this worsens.
이를 방지하기 위해서는 클립이나 테이핑 방법 대신에 접착제를 사용하여 상, 하부 코아를 서로 결합하기도 한다. 도 2는 접착제를 사용한 종래 평면 인덕터의 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 상부 코아(21)와 하부 코아(22) 및 그 사이의 갭지(25)를 결합하기 위해 통상적인 에폭시수지 접착제(26)를 사용한 것이 도시되어 있다. 그러나, 이 경우에도 접착제를 통해 누설 인덕턴스가 발생하는 것을 방지할 수는 없으므로, 더욱 효과적인 누설 인덕턴스 최소화 방법이 요구되는 실정이다.To prevent this, adhesives are used instead of clips or taping methods to bond upper and lower cores together. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional planar inductor using an adhesive, as shown here, a conventional epoxy resin adhesive 26 for bonding the upper core 21 and the lower core 22 and the gap 25 therebetween. Is shown. However, even in this case, since the leakage inductance cannot be prevented through the adhesive, a more effective method of minimizing the leakage inductance is required.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 상부 코아와 하부 코아 사이에서 발생하는 누설 인덕턴스를 감소시켜, 효율이 높고 전자기적인 특성이 우수한 평면 인덕터를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to reduce the leakage inductance generated between the upper core and the lower core, to provide a planar inductor with high efficiency and excellent electromagnetic characteristics.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 페라이트와 같은 자성체 분말을 분산시킨 에폭시수지를 접착제로 사용하여 상부 코아와 하부 코아를 결합하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in the present invention, an epoxy resin in which a magnetic powder such as ferrite is dispersed is used as an adhesive to bond the upper core and the lower core.
즉, 본 발명에 따른 평면 인덕터는, 자성체로 이루어진 상부 코아와 자성체로 이루어진 하부 코아의 사이에 적어도 2층 이상의 인쇄회로기판을 위치시키고 상부 코아와 하부 코아를 결합한 일체형의 평면 인덕터에 있어서, 상부 코아와 하부 코아가 자성체 분말이 포함된 에폭시수지 접착제에 의해 결합된 것을 특징으로 한다.That is, in the planar inductor according to the present invention, at least two layers of printed circuit boards are disposed between an upper core made of a magnetic material and a lower core made of a magnetic material, and in the integrated planar inductor combining the upper core and the lower core, the upper core And the lower core is characterized by being bonded by an epoxy resin adhesive containing a magnetic powder.
이하, 본 발명에 따른 평면 인덕터에 대해 상세히 설면한다. Hereinafter, the planar inductor according to the present invention will be described in detail.
평면 인덕터는 상부의 자성체 코아와 하부의 자성체 코아 사이에 적어도 2층 이상의 인쇄회로기판이 위치함으로써 구성되는데, 여기서 본 발명은 상부 코아와 하부 코아를 자성체 분말이 포함된 에폭시수지 접착제에 의해 결합하는 데 그 특징이 있다. The planar inductor is constructed by placing at least two layers of printed circuit boards between an upper magnetic core and a lower magnetic core, wherein the present invention combines the upper core and the lower core with an epoxy resin adhesive containing magnetic powder. It has its features.
즉, 종래 일반적인 에폭시수지 접착제를 사용할 경우 접착제를 통해 누설 인덕턴스가 발생하지만. 본 발명에서와 같이 자성체 분말이 포함된 에폭시수지 접착제를 사용하면 에폭시수지 접착제에 포함된 자성체에 의해 누설 인덕턴스 값을 최소화시킬 수 있는 것이다. In other words, when using conventional epoxy resin adhesive, leakage inductance occurs through the adhesive. Using the epoxy resin adhesive containing the magnetic powder as in the present invention is to minimize the leakage inductance value by the magnetic material contained in the epoxy resin adhesive.
본 발명에서 접착제로서 사용한 자성체 에폭시수지는 통상적인 에폭시수지에 자성체 분말을 개어서 분산시키도록 에폭시수지와 자성체 분말을 혼합한 것이며, 사용 시에는 상부 코아와 하부 코아를 결합한 후 그들의 외측면에 자성체 분말이 분산된 에폭시수지를 도포한 후, 통상적인 에폭시수지의 경화를 위한 건조과정을 거친다. The magnetic epoxy resin used as the adhesive in the present invention is a mixture of epoxy resin and magnetic powder so as to disperse the magnetic powder in a conventional epoxy resin, and in use, the magnetic powder on the outer surface after combining the upper core and the lower core. After applying the dispersed epoxy resin, a drying process for curing the conventional epoxy resin is performed.
사용되는 자성체 분말의 크기는 특별히 한정할 필요는 없으며, 통상적으로 사용하는 크기의 분말을 사용하면 된다. The size of the magnetic powder to be used does not need to be particularly limited, and a powder of a size generally used may be used.
코아와 에폭시수지 접착제에 포함된 분말로 사용되는 자성체로서 특별히 한정되는 것은 없으며, 일반적인 자성체라면 모두 사용이 가능하다. 예를 들면, 페라이트, 탄소강, 규소강, 퍼멀로이, 또는 수퍼멘더(super-mendur) 등을 사용할 수 있다. 이러한 재료 중에서 평면 인덕터의 구동 주파수와 채용회로에 적당한 재료를 선택하여 사용한다.The magnetic material used as the powder contained in the core and the epoxy resin adhesive is not particularly limited, and any magnetic material may be used as long as it is a general magnetic material. For example, ferrite, carbon steel, silicon steel, permalloy or super-mendur can be used. Among these materials, materials suitable for the driving frequency of the planar inductor and the circuit employed are selected.
보통 코아 내에 홈을 형성하고 그 홈 내에 인쇄회로기판이 삽입되도록 설치하며, 따라서 코아의 형상은 홈 형성 여부에 따라서 I형, E형 등 다양하게 제작가능하며, 평면 인덕터의 구동주파수와 채용회로에 따라서 적당한 코아 형상으로 결정한다.Usually, a groove is formed in the core and a printed circuit board is inserted into the groove. Therefore, the shape of the core can be manufactured in various shapes such as I type and E type depending on whether the groove is formed. Therefore, an appropriate core shape is determined.
한편, 평면 인덕터에서 상부 코아와 하부 코아 사이에 위치하는 인쇄회로기판은 절연체로 이루어지고 여기에 나선모양의 구리도선이 인쇄되어 구리도선을 따라 외부 전류 또는 2차 전류가 흐른다.Meanwhile, in the planar inductor, the printed circuit board positioned between the upper core and the lower core is made of an insulator, and a spiral copper conductor is printed thereon so that an external current or a secondary current flows along the copper conductor.
인쇄회로기판을 이루는 절연체는 평면 인덕터가 사용되는 온도에서 변형이 일어나지 않는 재료로 선택해야 하며, 상, 하부 코아를 서로 결합시켰을 때 그 내부에 완전히 삽입될 수 있는 정도로 절연체의 두께를 결정하여야 한다. 또한, 구리도선의 두께 및 개수는 평면 인덕터의 사용 용량에 따라서 결정한다.The insulator constituting the printed circuit board should be selected as a material that will not deform at the temperature at which the planar inductor is used, and the thickness of the insulator should be determined to the extent that the upper and lower cores can be completely inserted therein. In addition, the thickness and number of copper conductors are determined according to the use capacity of the planar inductor.
인쇄회로기판은 외부 입력 전류가 흐르는 1차 인쇄회로기판과 그 외부 전류에 의해 유도된 2차 전류가 흐르는 2차 인쇄회로기판이 쌍을 이루어 구성하며, 이러한 1차 및 2차 인쇄회로기판의 쌍을 둘 이상의 복수개로 사용하여 2회 이상 교대로 적층할 수도 있다. 이들 1차 및 2차 인쇄회로기판의 개수는 평면 인덕터의 사용용량에 따라서 결정한다.The printed circuit board is composed of a pair of primary printed circuit boards through which an external input current flows and secondary printed circuit boards through which a secondary current induced by the external current flows, and a pair of such primary and secondary printed circuit boards. It may be laminated two or more times using two or more in plurality. The number of these primary and secondary printed circuit boards is determined according to the use capacity of the planar inductor.
1차 인쇄회로기판과 2차 인쇄회로기판을 2회 이상 교대로 적층할 경우, 교대로 적층된 1차 인쇄회로기판들끼리 서로 전기적으로 연결되고, 마찬가지로 교대로 적층된 2차 인쇄회로기판들끼리 서로 전기적으로 연결된다.When the primary printed circuit board and the secondary printed circuit board are alternately stacked two or more times, the alternately stacked primary printed circuit boards are electrically connected to each other, and likewise alternately stacked secondary printed circuit boards Are electrically connected to each other.
이 때 외부 입력 전류가 흐르는 1차 인쇄회로기판의 구리도선의 두께는 입력 전류의 용량에 따라서 결정되는데, 통상적으로는 1차 인쇄회로기판 구리도선의 두께를 30-150㎛ 으로 하고, 구리도선의 단면적 1㎟당 10A 이하의 전류가 인가되도록 한다.At this time, the thickness of the copper conductor of the primary printed circuit board through which the external input current flows is determined according to the input current capacity. Usually, the thickness of the copper conductor of the primary printed circuit board is 30-150 μm. A current of 10 A or less per 1 mm2 of cross section is applied.
이러한 외부 입력 전원에 의해 유도된 2차 전원이 흐르는 2차 인쇄회로기판의 구리도선은 변환되는 전압, 전류에 따라서 두께 및 턴 수 등을 결정한다. The copper conductor of the secondary printed circuit board on which the secondary power induced by the external input power flows determines the thickness and the number of turns according to the converted voltage and current.
한편, 상부 코아와 하부 코아 사이에 절연물질인 갭지를 삽입하여 초크 소자를 제작할 때에도 본 발명을 적용할 수 있는데, 초크 소자의 경우 상부 코아, 갭지, 하부 코아의 외측면에 자성체 분말이 포함된 에폭시수지 접착제를 도포한다.Meanwhile, the present invention may also be applied when a choke device is manufactured by inserting a gap paper, which is an insulating material, between an upper core and a lower core. In the case of a choke device, an epoxy including magnetic powder on an outer surface of an upper core, a gap paper, and a lower core is used. Apply a resin adhesive.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 인덕터의 구조를 나타낸 각 층별 분해사시도이다. 여기서는 페라이트 코아와, 페라이트 분말을 분산시킨 에폭시수지 접착제를 사용하여 초크 소자를 제조하였다.3 is an exploded perspective view of each floor showing the structure of a planar inductor according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, the choke element was manufactured using ferrite core and the epoxy resin adhesive which disperse | distributed ferrite powder.
도 3에 도시된 바와 같이 상부 페라이트 코아(101)와 하부 페라이트 코아(102) 사이에는 4장의 인쇄회로기판(103a, 103b, 103c, 103d)이 적층되는데, 이 때 하부 페라이트 코아(102)에는 두 개의 홈을 형성하고 각 층의 인쇄회로기판(103a, 103b, 103c, 103d)의 중앙부에는 하부 페라이트 코아(102)의 두 홈 사이의 돌출부(108)가 관통할 수 있는 중앙홀(107)을 형성하여, 4장의 인쇄회로기판(103a, 103b, 103c, 103d)을 하부 페라이트 코아(102)의 홈 내에 삽입한 형태로 제작하였다. 따라서 여기서의 상, 하부 페라이트 코아는 각각 I형 및 E형으로 제작한 것이다. As shown in FIG. 3, four printed circuit boards 103a, 103b, 103c, and 103d are stacked between the upper ferrite core 101 and the lower ferrite core 102, wherein two lower ferrite cores 102 are stacked. Grooves are formed and a central hole 107 is formed in the center of each layer of the printed circuit board 103a, 103b, 103c, and 103d through which the protrusion 108 between two grooves of the lower ferrite core 102 can pass. Thus, four printed circuit boards 103a, 103b, 103c, and 103d were manufactured in the form of being inserted into the grooves of the lower ferrite core 102. Therefore, the upper and lower ferrite cores are manufactured in type I and E, respectively.
여기서, 최상층에서 하부로 내려가면서 오름차순으로 층 수를 매겨 표기할 때, 제1층 인쇄회로기판(103a)은 외부단자와 전기적으로 연결되어 외부입력전류가 흐르는 1차 구리도선(104a)이 인쇄된 1차 인쇄회로기판이며, 그 하부에 위치한 제2층 인쇄회로기판(103b)은 1차 구리도선(104a)에 흐르는 외부입력전류에 의해 유도된 전류가 흐르는 2차 구리도선(104b)이 인쇄된 2차 인쇄회로기판에 해당한다.Here, the first layer printed circuit board (103a) is electrically connected to an external terminal when the number of layers in the ascending order from the top to the bottom, the primary copper conductor 104a through which an external input current flows is printed. It is a primary printed circuit board, and the second layer printed circuit board 103b disposed below is printed with a secondary copper conductive wire 104b through which a current induced by an external input current flowing through the primary copper conductive wire 104a flows. Corresponds to the second printed circuit board.
이와 마찬가지로 제2층 인쇄회로기판(103b)의 하부에 위치한 제3층 인쇄회로기판(103c)은 비아홀(V1)을 통해 제1층 인쇄회로기판(103a)과 전기적으로 연결된 1차 인쇄회로기판이며, 그 하부에 위치한 제4층 인쇄회로기판(103d)은 제3층 인쇄회로기판(103c)에 의해 유도된 전류가 흐르며 비아홀(V2)을 통해 제2층 인쇄회로기판(103b)과 전기적으로 연결된 2차 인쇄회로기판에 해당한다.Similarly, the third layer printed circuit board 103c disposed below the second layer printed circuit board 103b is a primary printed circuit board electrically connected to the first layer printed circuit board 103a through the via hole V1. The fourth layer printed circuit board 103d disposed below the current flows induced by the third layer printed circuit board 103c and is electrically connected to the second layer printed circuit board 103b through the via hole V2. Corresponds to the second printed circuit board.
이 때 각 층의 인쇄회로기판(103a, 103b, 103c, 103d)의 가장자리에는 구리도선과 외부단자를 전기적으로 연결하는 도체를 부착하기 위한 관통홀이 형성되어 있어서, 이 관통홀(P1)을 통해 제1층 인쇄회로기판(103a)의 구리도선(104a)이 외부단자와 연결되어 있어서 제1층 구리도선(104a)으로 외부 전원이 입력되고, 또한, 관통홀(P2)을 통해 제2층 인쇄회로기판(103b)의 구리도선(104b)으로부터 유도 전원이 출력된다.At this time, through holes are formed in the edges of the printed circuit boards 103a, 103b, 103c, and 103d of each layer to attach the conductors electrically connecting the copper wires and the external terminals. Since the copper conductor 104a of the first layer printed circuit board 103a is connected to the external terminal, an external power source is input to the first layer copper conductor 104a, and the second layer is printed through the through hole P2. Induction power is output from the copper conductor 104b of the circuit board 103b.
이러한 4층의 인쇄회로기판을 하부 페라이트 코아의 홈 내에 삽입한 상태에서 상부 페라이트 코아(101)의 하부에는 0.5mm 두께의 갭지(105)를 위치시키고 상, 하부 코아와 갭지를 결합하여 일체형으로 만들고, 그 일체형에서 상부 페라이트 코아(101)와 갭지(105)와 하부 페라이트 코아(102)의 외측면에 페라이트 분말이 분산된 에폭시수지(106)를 도포한 후 고온 건조하여 에폭시수지를 경화시킴으로써 평면인덕터를 완성하였다.In the state where the four-layer printed circuit board is inserted into the grooves of the lower ferrite core, a gap paper 105 having a thickness of 0.5 mm is placed on the lower portion of the upper ferrite core 101, and the upper and lower cores are combined with the gap paper to be integrated. In the integrated type, the upper ferrite core 101, the gap paper 105 and the outer surface of the lower ferrite core 102 are coated with an epoxy resin 106 in which ferrite powder is dispersed, and then dried at high temperature to cure the epoxy resin. To complete.
한편, 제조된 평면 인덕터의 한계 전원 용량보다 외부 입력전원이 커서 인쇄회로기판의 구리도선으로는 제조가 불가능할 경우에는, 입력전원이 유입되는 도선을 절연층에 인쇄된 구리 도선을 사용하지 않고, 높은 전원에서도 사용 가능한 구리 동판을 이용할 수 있으며, 이 경우 각 층별 절연 특성을 위해서 각 구리 동판으로 구성된 회로는 절연 필름으로 감싸진다.On the other hand, when the external input power is larger than the limit power capacity of the manufactured planar inductor and cannot be manufactured with the copper lead of the printed circuit board, the lead in which the input power is introduced is not used without using the copper lead printed on the insulating layer. A copper copper plate that can be used in a power source can also be used. In this case, a circuit composed of each copper copper plate is wrapped with an insulating film for insulating properties of each layer.
도 4는 이러한 구리동판을 적용한 경우를 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 평면 인덕터의 분해사시도이다. 여기서는 상부 코아(201) 하부의 갭층(205)과 하부 코아(202) 사이에서, 구체적으로는 하부 코아(202)에 형성된 홈 내에 인쇄회로기판(203b, 203c) 및 구리동판(207a, 207d)을 삽입하였으며, 구리동판(207a, 207d)의 외면은 층간 절연을 위해 절연필름으로 감쌌다. Figure 4 is an exploded perspective view of a planar inductor according to another embodiment of the present invention showing a case of applying such a copper copper plate. Here, the printed circuit boards 203b and 203c and the copper copper plates 207a and 207d are disposed in the grooves formed in the lower core 202 between the gap layer 205 and the lower core 202 below the upper core 201. Inserted, the outer surface of the copper copper plate (207a, 207d) was wrapped with an insulating film for interlayer insulation.
도 5는 본 발명에 따라 제조한 평면 인덕터의 완성품을 도시한 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이, 상부 코아(201)와 그 하부의 갭층(205), 그리고 하부 코아(202)는 자성체가 포함된 에폭시수지(206)에 의해 결합되어 일체형으로 제작되어 있다.5 is a perspective view showing a finished product of the planar inductor manufactured according to the present invention. As shown in the drawing, the upper core 201, the gap layer 205 and the lower core 202 are bonded to each other by an epoxy resin 206 containing a magnetic material and are manufactured in one piece.
이 때 하부 코아(202)의 홈 내에 삽입된 인쇄회로기판(203b, 203c) 및 구리동판(207a, 207d)에는 내부 구리도선과 외부단자를 전기적으로 연결시켜주는 도체(209)가 삽입되어 있다.At this time, the conductor 209 for electrically connecting the inner copper conductor and the outer terminal is inserted into the printed circuit boards 203b and 203c and the copper copper plates 207a and 207d inserted into the grooves of the lower core 202.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 페라이트 분말이 포함된 에폭시수지 접착제를 사용한 경우의 인덕턱스 값을 클립이나 종래 일반 에폭시수지 접착제를 사용한 경우와 비교하여 나타낸 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 페라이트 분말이 포함된 에폭시수지 접착제를 사용한 경우의 인덕턱스 값이 28% 정도 더 큰 것으로 나타났으며, 이는 누설 인덕턴스가 작음을 의미하는 것이다.Figure 6 is a graph showing the inductance value when using an epoxy resin adhesive containing a ferrite powder in accordance with an embodiment of the present invention compared to the case using a clip or a conventional general epoxy resin adhesive. As shown in the figure, the inductance value of the epoxy resin adhesive containing ferrite powder was found to be about 28% larger according to the present invention, which means that the leakage inductance was small.
도 7은 평면 인덕터의 발열 특성을 결정하는 주요 특성인 전력손실을 도시한 그래프로서, 사용 주파수 400 kHz의 측정 조건에서 온도별로 측정한 전력손실을 본 발명에 따라 페라이트 분말이 포함된 에폭시수지 접착제를 사용하여 결합한 평면 인덕터의 경우와 클립이나 종래 일반 에폭시수지 접착제를 사용한 경우를 비교하여 함께 도시한 것이다. FIG. 7 is a graph showing power loss, which is a main characteristic of determining a heating characteristic of a planar inductor, wherein an epoxy resin adhesive including ferrite powder is measured according to the present invention for power loss measured by temperature under a measurement condition of 400 kHz of use frequency. In comparison with the case of the planar inductor combined using a clip or a conventional common epoxy resin adhesive is shown together.
보다 정확한 측정을 위하여 페라이트 에폭시수지 접착제를 사용하여 결합한 평면 인덕터와 클립을 사용하여 상,하부 페라이트를 결합한 평면 인덕터의 인덕턴스값을 갭지의 두께를 달리하여 같은 값으로 제조한 후 전력손실을 측정하였다. For the more accurate measurement, the inductance value of the planar inductor combined with ferrite epoxy resin adhesive and the planar inductor combined with upper and lower ferrites using the clip were manufactured to the same value by varying the thickness of the gap paper, and then the power loss was measured.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 페라이트 분말이 포함된 에폭시수지 접착제를 사용하여 상, 하부 페라이트 코아를 결합한 평면 인덕터는 클립이나 종래 일반 에폭시수지 접착제를 사용하여 상, 하부 페라이트 코아를 결합한 평면 인덕터에 비해서 전력손실값이 5% 정도 감소한 것을 확인할 수 있었으며, 따라서 페라이트 분말이 포함된 에폭시수지 접착제를 사용하면 발열특성이 우수한 평면 인덕터 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.As shown in the drawing, a planar inductor combining upper and lower ferrite cores using an epoxy resin adhesive containing ferrite powder according to the present invention is a planar inductor combining upper and lower ferrite cores using a clip or a conventional general epoxy resin adhesive. Compared with this, it was confirmed that the power loss value was reduced by about 5%. Therefore, the use of the epoxy resin adhesive containing ferrite powder showed that the planar inductor having excellent heat generation characteristics could be manufactured.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it will be apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 평면 인덕터 제조시 자성체 분말이 포함된 에폭시수지를 접착제로 사용하여 상, 하부 코아를 결합하기 때문에 상, 하부 코아 사이에서 발생하였던 누설 인덕턴스를 감소시키는 효과가 있으며, 따라서 효율이 높고 전자기적인 특성이 우수하며, 또한 발열 특성이 우수한 평면 인덕터를 제공하는 효과가 있다.As described above, in the present invention, since the epoxy resin containing the magnetic powder is used as an adhesive to bond the upper and lower cores, the leakage inductance generated between the upper and lower cores may be reduced. It is effective to provide a planar inductor having high efficiency, excellent electromagnetic characteristics, and excellent heat generation characteristics.
도 1은 클립을 사용한 종래 평면 인덕터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional planar inductor using a clip.
도 2는 접착제를 사용한 종래 평면 인덕터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a conventional planar inductor using an adhesive.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 인덕터를 도시한 분해사시도이다.3 is an exploded perspective view illustrating a planar inductor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평면 인덕터를 도시한 분해사시도이다. 4 is an exploded perspective view illustrating a planar inductor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 따라 제조한 평면 인덕터의 완성품을 도시한 사시도이다.5 is a perspective view showing a finished product of the planar inductor manufactured according to the present invention.
도 6은 평면 인덕터의 주파수에 따른 인덕턱스 값 변화를 도시한 그래프이다.6 is a graph illustrating a change in inductance value according to the frequency of a planar inductor.
도 7은 평면 인덕터의 전력손실을 온도의 변화에 따라 도시한 그래프이다.7 is a graph illustrating power loss of a planar inductor according to a change in temperature.
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