KR100689353B1 - 권선형 초크 코일 - Google Patents

Abstract

권선형 초크 코일은 코일을 형성하기 위해 금속 도체를 사용하며, 상기 도체의 표면은 그 위에 절연 필름을 피복하기 전 예를 들어 금, 은, 니켈, 주석 또는 다른 금속 재질로 선도금되어 절연 필름으로 피복된 도금된 도체를 형성한다. 코일을 형성한 후, 그 두개의 단자(전극)은 외부 필름을 박리한 후 추가 공정없이 회로판에 직접 납땜될 수 있다. 양 단자에서 코일 리드는 1턴 미만으로 남아 절연물의 박리 시간을 절약한다. 그 후 두개의 모서리가 깎이거나 필렛된 단부와 코일의 내경보다 약간 큰 외경을 갖는 코어가 코일의 공동으로 길이방향으로 삽입된다. 그렇게 함으로써, 코어는 뜻하지 않게 분리되는 염려없이 코일의 탄성에 의해 강제적으로 둘러싸일 수 있게 된다. 또한, 코어의 양 단부면은 도금되어 회로판 상에 용이하게 납땜될 수 있다.

권선형 초크 코일, 공통 모드 초크 코일, 도금

Description

권선형 초크 코일{Wire Wound Choke Coil}

도 1a 및 도 1b는 종래의 초크 코일의 개략도이다.

도 2a 및 도 1b는 종래의 공심코일의 개략도이다.

도 3a 및 도 3b는 또다른 종래의 공심코일의 개략도이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 권선형 초크 코일의 사시도이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 또다른 권선형 초크 코일의 사시도이다.

도 6a 및 도 6b는 도 5a 및 도 5b에 도시된 권선형 초크 코일에 대한 개선이 이루어진 초크 코일의 사시도이다.

도 7a 및 도 7b는 코일과 코어가 타원형 단면으로 구성된 본 발명에 따른 권선형 초크 코일의 사시도이다.

도 8a 및 도 8b는 코일과 코어가 사각형 단면으로 구성된 본 발명에 따른 권선형 초크 코일의 사시도이다.

도 9a 내지 도 11b는 본 발명에 따른 권선형 초크 코일의 제1 내지 제3 실시예를 각각 도시한 개략도이다.

도 12a 내지 도 14b는 본 발명에 따른 공통 모드 초크 코일의 제1 내지 제3 실시예를 각각 도시한 개략도이다.

도 15a 내지 도 16b는 회로 보드 상에 상이한 타입의 랜드 패턴을 갖는 권선 형 초크 코일의 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 초크 코일 11: 코일

111: 단자 12： 코어

121：모서리가 깎인 단부면 122： 도금층

2： 사각형 중공 금속 도체　　　　　 4： 수지

5： L형 필터　　　　　　　　　 51： 커패시터

7： 초크 코일　　　　　　　　 71： 절연 도체

711： 단자　　　　　　　　　　 72：코어

8： 공심코일　　　　　　　　　　 9： 공심코일

10： 사각형 자성체 플레이트 101： 제1 홀

102： 제2 홀 20： U형 자성체

201： 자성체 코어　　　　　　　 30： U형 자성체

301： 자성체 코어

본 발명은 권선형 초크 코일에 관한 것으로, 특히 단축된 제조 공정으로 제조 비용을 절감하여 대량생산을 촉진시킬 수 있는 권선형 초크 코일에 관한 것이다.

종래의 권선형 초크 코일 또는 공심코일의 단자는 통상 서로 직립하여 평행하게 또는 직각으로 구부러져 구성되어 Dip 타입 또는 SMD(Surface Mount Device) 타입의 형태로 납땜되어 전기회로판과 접속된다. 초크 코일 전체의 구조는 절연 도체를 직접 코어 주위에 감아 형성된 후 바인더로 고정된다. 그러나, 전기 부품의 경박 단소화가 요청되는 오늘날, 상기와 같은 방식으로 구성된 초크 코일이나 공심 코일은 자동화에 의한 제조 공정이 단축될 수 없어 대량 생산에 의한 제조 비용의 절감이 불가능하다.

도 1a는 종래의 권선형 초크 코일(7)을 도시한다. 사이즈가 다소 크기 때문에, 절연 도체(71)를 직접 코어(72)에 감아 바인더로 고정하여 코일(71)이 분리되지 않게 한다. 코일의 양단자(711)(전극)는 Dip 타입으로만 형성될 수 있다. 예를 들어 초크 코일(7)이 0805, 0603, 0402(EIA)와 같은 작은 사이즈라면, 절연 도체( 71)를 코어(72) 주위에 감기에 너무 작아, Dip 타입으로 하는 것은 매우 무리이다.

도 2a, 도 2b 및 도 3a, 도 3b는 현행의 소형 SMD 공심코일(8; 9)을 나타낸다. 그 사이즈는 0805, 0603, 0402(EIA)로 소형이고, 초크 코일을 조립하기 위해 코어를 코일(8; 9)내에 삽입할 때, 표면 실장을 위한 양단자(전극)가 편향되어 납땜 동안 전기회로판에 평행하게 유지시킬 수 없게 된다. 코어의 외경을 코일(8; 9)의 내경보다 작게 하면, 사이즈가 너무 작아 작업이 너무 어려워서 코어의 삽입 후에 도포되는 바인더가 흩어지거나 누설되어 바인더에 의해 오염된 단자의 전도성이 감소하게 된다.

상기 종래 기술에서 보여지는 결점들에 대한 개선이 절실이 요구되고 있다.

본 발명은 수년간의 연구를 통해 상기 결점을 개선하는 신규한 권선형 초크 코일을 제공한다.

본 발명의 주된 목적은 제조 공정을 단축하여 생산 비용을 절감함으로써 대량 생산의 이점을 갖는 권선형 초크 코일을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 금속층으로 선도금된 절연 도체를 사용하여 초크 코일을 형성함으로써 절연 필름을 박리한 후 납땜이나 도금 없이 전기회로판에 그 양단자를 직접 접속할 수 있도록 하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 금속 도체가 코일을 형성하기 위해 사용된다. 도체의 표면은 그 위에 절연 층으로 커버되기 전에 금, 은, 니켈, 또는 주석과 같은 금속 재료로 선도금되어 절연 필름으로 피복된 도금 도체를 형성한다. 양 단부 상의 절연 필름을 벗겨내고 코일을 형성한 후, 그 양단자(전극)는 추가의 납땜 및 도금 공정없이 전기회로판에 직접 납땜될 수 있다. 양단자(전극)에는 코일 리드가 1턴 미만의 길이로 남겨져 절연 필름을 박리하는 시간을 절약한다. 그 후 코어는 모서리가 깎이거나 필렛된(chamfered or filleted) 두개의 단부를 갖고, 그 외경이 코일의 내경보다 약간 더 커서, 뜻하지 않게 분리될 걱정없이 코일의 중공(inner hollow cavity)으로 길이방향으로 삽입된다. 또한, 코어의 양 단부면은 도금되어 회로판 상에 용이하게 납땜될 수 있다.

본 발명의 상기 특징 및 이점은 명세서에 첨부한 도면을 참고로 하여, 이하 설명하는 실시예로부터 더 잘 이해될 것이다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명과 관련되는 권선형 초크 코일(1)의 개략도이다. 이 초크 코일(1)은 코일(11)과 코어(12)를 포함한다.

코일(11)은 소정의 턴수(권선수)와 직경으로 밀하게(closely: 빽빽하게) 또는 소하게(loosely; 느슨하게) 나선형으로 권선되고, 1턴 미만의 길이(도 4b를 참조)만큼 양단자(111)(전극)가 연장되어 형성된다. 코일(11)에 대해 사용된 도체는 절연 필름으로 커버되기 전에, 금, 은, 주석, 니켈, 또는 다른 재료의 그룹으로부터 선택된 하나의 금속층으로 선도금되어, 임의의 다른 처리없이 절연 필름을 벗겨낸 후에 전기회로판에 직접 그리고 신속히 두개의 납땜가능한 단자(111)를 형성한다. 도체의 사이즈는 요구 조건에 따라 선택적이다. 또한, 코일(11)은 트위스트 절연 도체(Litz 와이어)로 권선될 수 있고, 또는 요구에 따라, 절연 도체로 또는 상이한 유형과 사이즈의 절연 도체로 반복하여 왕복 권선함으로써 다층 코일로 형성될 수 있다.

코어(12)는 그 양단부에 두개의 모서리가 깎이거나 필렛된 단부면(121)을 갖고, 코일(11)의 내경보다 약간 더 큰 외경을 갖고, 코일(11)의 중공으로 길이방향으로 용이하게 삽입되어 분리될 염려없이 자체 탄성(resiliency)에 의해 코일(11)에 의해 강제적으로 둘러싸인다. 코어(12)의 두개의 단부면은 도금층(122)을 구비할 수 있다. 코어(12)는 페라이트, 세라믹, 유리 등을 사용해 형성된다.

덧붙여, 양단자(111)(전극) 및 코어(12)의 양 단부면의 도금층(122)은 일체화된 전극을 형성하기 위해 납땜 도금이 제공되어 회로판과 전기적 접속을 촉진한 다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 코어(12)의 길이는 반드시 코일(11)의 길이와 같을 필요가 없고, 전자가 후자보다 약간 길어 후자로부터 돌출되면, 돌출된 부분은 도금층(122)을 갖을 수 있어 코어(12)를 회로판 상에 견고하게 납땜하는 것을 촉진시킨다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 도 5a 및 도 5b의 초크 코일(1)이 회로판 상에서 납땜중에 임의로 움직이는 것을 방지하기 위해, 선도금된 사각의 중공 금속 도체(square hollow metal conductor)(2)가 채용되어 코어(12)의 돌출된 부분을 구속하여 납땜 작업을 안정적으로 수행할 수 있도록 한다.

한편, 요즘 요구되는 소형의 얇은 전자 부품을 달성하기 위해, 회로판에 실장될 장치 또한 사이즈에서 소형이고 높이가 낮을 것이 요구되고 있다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 초크 코일은 코일(11) 및 코어(12)의 그 횡단면을 타원형(도 7a, 도 7b 참조), 사각형(도 8a, 도 8b 참조) 등으로 구성한다.

도 9a 내지 도 11b를 참조하면, 코일(11) 및 코어(12)의 횡단면이 원통형, 타원형, 또는 사각형으로 구성되더라도, 모두 수지(4), 페라이트, 또는 세라믹으로 밀폐하여 사용상 편리하게 한다.

본 발명의 권선형 초크 코일의 제조는 다음의 단계를 포함한다:

권선에 의해 코일을 형성하기 전 절연된 전기도금된 도체를 준비하기 위해 도체 상에 절연 필름을 피복하기 전에 초크 코일로서 사용될 금속 도체 상에 금,은, 니켈, 주석 등의 층을 전기 도금한다. 코일 양 단부는 절연 필름을 박리한 후 납땜에 의해 전기회로판에 접속될 단자로서 직접 기능할 수 있게 된다. 이경우. 종래와 같이 절연물을 박리하고 나서 납땜 또는 전기도금하는 후속 공정을 줄여 제작 공정을 단축하고, 향상된 생산 비율과 함께 생산 비용을 절감할 수 있게 된다.

다음으로 양단부 상의 절연 필름을 박리하고 상기 단계에서 코일을 형성하기 위해 준비된 절연된 전기도금된 도체를 권선하며, 이때, 박리된 길이를 1턴 미만으로 남겨 직접 납땜가능한 단자(전극)를 준비한다.

두개의 모서리가 깎이거나 필렛된 단부면을 갖는 코어를 상기 단계에서 형성된 코일로 삽입한다. 양 단부면은 선도금되고, 코어의 외경을 코어의 내경보다 약간 크게하여, 코어가 코일의 탄성으로 강제적으로 유지되어 서로 결코 분리되지 않도록 하여, 코일의 양 단자 및 코어의 양 단부면이 선도금될 때, 회로판에 용이하게 납땜되게 한다. 코일 및 코어는 임의의 돌출된 부분 없이 원통형으로 구성되기 때문에 회전으로 용이하게 조립할 수 있어 저렴한 초크 코일이 자동화에 의해 제조될 수 있다.

또한, 코어를 코일에 삽입한 후, 코일의 양단자(전극)와 코어의 양 단부면을 동시에 납땜하여 단자를 형성하고 납땜 성능을 향상시킨다.

두개의 초크 코일(1)을 조립하면, 공통 모드 초크 코일(Common Mode Choke Coil)이 획득된다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 두개의 초크 코일(1)이 두개의 사각형 자성체 플레이트(10)를 사용하여 한개의 공통 모드 초크 코일로 조립된다. 코어(12)를 코일(11)보다 조금 길게 해 그 양단부가 코일(11)에서 돌출되게 한다. 코어(12)와 동일한 재질의 사각형 자성체 플레이트(10)에 개설된 제1 홀(101)과 제2 홀(102)은 양단부에서 코어(12)의 돌출부와 결합한다. 전체의 구조를 수지(4)로 피복한 후, 본 발명의 공통 모드 초크 코일의 제조가 완성된다.

대안으로, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 도 12a 및 도 12b의 두개의 코어(12)는 각각 두개의 자성체 코어(201)를 구비한 두개의 대략 U형 자성체(20)로 대체될 수 있다. 각각의 자성체 코어(201)를 양단부로부터 대응하는 코일(11)에 삽입한 후, 전체 구조를 수지(4)로 피복하여, 공통 모드 초크 코일을 완성한다.

대안으로, 도 14a 및 도 14b를 참조하면, 도 12a 및 도 12b의 2개의 코어(12)를 두개의 자성체 코어(301)를 구비한 1개의 대략 U형 자성체(30)로 대체할 수 있다. 상기 U형 자성체(30)는 자성체 코어(301)의 양 팁이 코일(11)의 타단으로 돌출될 때까지 대응하는 코일(11)로 두개의 자성체 코어(301) 각각을 삽입함으로써 두개의 코일(11)과 조립된다. 두개의 자성체 코어(301)의 돌출된 팁이 동일한 재질의 사각형 자성체 플레이트(10)와 결합된 후, 전체 구조가 수지(4)로 피복되어, 공통 모드 초크 코일의 제조가 왼성된다.

　LC필터 회로 설계시 번잡한 디자인을 줄이고 회로판 사이즈를 최소화하기 위해, 본 발명에 의해 제공되는 초크 코일을 커패시터와 하나로 패키징 하면, 각종 주파수대역과 정격전압, 정격전류에 적용가능한 SMD 필터를 형성할 수 있다. 그러나, 사용자가 저비용 선택할 수 있도록 하기 위해서, 회로 기판의 랜드 패턴이 솔더 마스크를 변경하는 것만으로 패키지된 타입 또는 단체 타입(separated type)에 적용될 수 있는 형태로 설계된다.

더 나은 외관과 편리성을 꾀하기 위해 패키지된 필터가 사용될 수 있다. 그러나, 비용 절감을 위해 본 발명의 초크 코일 및 다른 부속 부품이 사용될 수 있다.

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 초크 코일(1)과 커패시터(51)가 함께 병합되어 L형 필터(5)를 형성한다. 그 회로 기판의 랜드 패턴이 도 16a에 도시된다. 도 16b에 도시된 바와 같이, 동일한 랜드 패턴이나 상이한 솔더 마스크를 기초로, 초크 코일(1)과 커패시터(51)를 동일한 회로 기판상에 실장할 수 있어 패키징 하는 추가 비용을 절감할 수 있다. 이것에 의해, 사용자에게 더 나은 외관과 사용상 편리성(패키지된 필터) 뿐만이 아니라, 비용 절감(단체 타입)의 대책도 동시에 제공할 수 있다. 이러한 원리는 L형 필터에만 들어맞는 것만은 아니고, 다른 복수의 소자로 구성된 π형이나 T형의 필터에도 적용된다.

본 발명의 기술 사상으로부터 일탈하지 않는 동등 효과의 실시, 또는 변경은 모두 본발명의 특허 청구 범위내에 포함되는 것이다.

본 발명과 관련되는 권선형 초크 코일은, 다른 종래의 것과 비교하여 아래와 같은 이점이 있다.

1. 제작 공정을 단축할 수 있어 비용 절감에 의한 대량 생산이 가능하다.

2. 코일이 절연 필름을 갖는 전기도금된 도체로 권선되기 때문에, 절연물이 박리된 후 그 단자가 접속을 위해 납땜이나 도금될 필요가 없다.

3. 단자를 위한 각 도체 단부의 길이는 1 턴 미만이므로, 절연물의 박리 작 업의 시간을 절약할 수 있다.

4. 코일과 코어의 형상은 원통형이기 때문에 자동화로 신속히 제작 및 조립할 수 있다.

Claims (7)

1. 절연된 선도금된 도체로 형성되고 미리 결정된 턴수와 내경으로 밀하게 또는 소하게 권선되고, 양단자(전극)가 1턴 미만으로 연장된 코일; 및

   양단부에 두개의 모서리가 깎이거나 필렛된 단부면을 갖고, 금속 도금층으로 선도금되고, 외경은 상기 코일의 내경보다 약간 커서 상기 코일의 중공으로 삽입될 때 분리되지 않고 코일 자체의 탄성으로 상기 코일이 강제적으로 둘러쌀 수 있도록 된 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 권선형 초크 코일.
2. 제1항에 있어서, 상기 코일의 도체는 금, 은, 주석 또는 니켈로부터 선택된 하나의 금속으로 전기도금되는 것을 특징으로 하는 권선형 초크 코일.
3. 제1항에 있어서, 상기 코일은 동일한 도체로 또는 상이한 도체로 반복하여 왕복 권선함으로써 다층의 코일로 형성되는 것을 특징으로 하는 권선형 초크 코일.
4. 제1항에 있어서, 상기 코어는 상기 코일에서 돌출됨으로써 상기 코일보다 약간 길며, 상기 돌출된 부분들이 전기도금되는 것을 특징으로 하는 권선형 초크 코일.
5. 절연된 선도금된 도체로 형성되고 미리 결정된 턴수와 내경으로 밀하게 또는 소하게 권선되고, 양단자(전극)가 1턴 미만으로 연장된 두개의 코일;

   상기 코일 보다 약간 길고, 각각이 상기 코일의 중공으로 삽입되어 양단부가 상기 코일로부터 돌출되는 두개의 코어; 및

   제1 홀과 제2 홀이 제공되어 양단부에서 상기 코어의 돌출 부분과 결합함으로써 양 단부에서 상기 코어와 조립되는 두개의 사각형 자성체 플레이트를 포함하고,

   전체 구조를 수지로 피복한 후 공통 모드 초크 코일을 형성하는 것을 특징으로 하는 권선형 초크 코일.
6. 절연된 선도금된 도체로 형성되고 미리 결정된 턴수와 내경으로 밀하게 또는 소하게 권선되고, 양단자(전극)가 1턴 미만으로 연장된 두개의 코일; 및

   각각이 두개의 자성체 코어를 가진 두개의 거의 U형의 자성체를 포함하며,

   각각의 자성체 코어를 양 단부로부터 대응하는 코일로 삽입한 후, 전체 구조를 수지로 피복하여, 공통 모드 초크 코일을 형성하는 것을 특징으로 하는 권선형 초크 코일.
7. 절연된 선도금된 도체로 형성되고 미리 결정된 턴수와 내경으로 밀하게 또는 소하게 권선되고, 양단자(전극)가 1턴 미만으로 연장된 두개의 코일;

   두개의 자성체 코어를 가진 하나의 거의 U형의 자성체; 및

   제1 홀과 제2 홀을 구비한 하나의 사각형 자성체 플레이트를 포함하며,

   상기 자성체 코어의 양 팁이 상기 코일의 타단으로 돌출될 때까지 그 두개의 자성체 코어 각각을 대응하는 코일로 삽입함으로써 상기 U형의 자성체가 상기 두개의 코일과 조립되고, 상기 두개의 자성체 코어의 돌출된 팁이 동일한 재질로 된 사각형 자성체 플레이트에 결합된 후, 전체 구조를 수지로 피복하여, 공통 모드 초크 코일을 형성하는 것을 특징으로 하는 권선형 초크 코일.

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