KR100796950B1 - 대전류 특성이 우수한 일체형 ｓｍｄ 인덕터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대전류 특성이 우수한 일체형 SMD(Surface mounted Device) 인덕터(Inductor)의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 인덕터의 내부코일(1)에 전기를 통전시키는 단자부(2)가 인덕터 본체(3a)의 측면(옆면)으로 연결되는 기존의 방식과 달리, 인덕터 본체(3a)의 상면 또는 하면으로 단자부(2)가 도입되어 성형 후 발생되는 인덕터 본체 측면의 미세 크랙(crack) 등을 방지하여 공정의 단순화 및 제품의 수율을 높일 수 있는 일체형 SMD 인덕터의 제조방법에 관한 것이다.
기존의 공정으로 일체형 SMD 인덕터를 제조하는 경우, 단자부(2)가 인덕터 본체(3a)의 측면으로 도입되는 관계로 성형 후 단자부(2)를 중심으로 인덕터 본체(3a)의 상부와 하부가 분리되거나, 성형 및 열처리 공정을 수행한 후 인덕터 본체의 측면에 크랙(crack)이 발생하는 등으로 인하여 수율이 저조해 지거나, 미세 크랙(crack) 검사 등의 추가 공정이 필요한 반면, 본 발명으로 SMD 인덕터를 제조한 경우에는 위의 문제점들을 해결할 수 있어, 공정의 단순화 및 수율을 향상시킬 수 있다.
분말, 일체형, SMD, 인덕터, 내부코일, 제품수율, 성형공정.
Description
도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명에서 사용되는 내부코일 일례의 개략도.
도 2는 도 1의 내부코일에 단자부가 접합된 상태를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명으로 제조된 일체형 SMD 인덕터의 개략도.
* 도면중 주요 부분에 대한 설명
1 : 내부코일 1a : 내부코일의 본체
1b : 내부코일의 양단부 2 : 단자부(프레임)
3 : 일체형 SMD 인덕터 3a : 일체형 SMD 인덕터의 본체
본 발명은 대전류 특성이 우수한 일체형 SMD(Surface Mounted Device) 인덕터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인덕터 내부코일(1)에 전기를 통전시키는 단자부(2)가 인덕터 본체(3a)의 측면(옆면)으로 연결되는 기존제품과 달리, 인덕터 본체(3a)의 상면 또는 하면으로 단자부(2)를 도입하여 성형 후 발생되는 인덕터 측면의 미세 크랙(crack)을 방지하여 공정을 단순화하고 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 일체형 SMD 인덕터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 각종 전자기기 및 부품의 고성능화에 힘입어 중형, 소형 또는 고성능의 연자기 특성을 갖는 인덕터의 수요가 증가되고 있는 추세이다. 특히 노트북(Notebook), LCD TV/모니터의 VGA 카드(CARD), 컴퓨터/서버(Server) 등의 수요가 증가하면서 보다 소형의 패키지에 대한 수요가 커지고 있으며, 더 많은 기능의 부여 및 구현으로 인하여 향상된 배터리 수명을 필요로 하고 있는 실정이다. 이러한 요구를 만족하기 위해서 높은 전류(High Current)에서 구동되는 인덕터(Inductor)에 대한 수요가 증가하고 있는 실정이다. 이러한 시장의 수요에 부합하기 위해 대전류 특성 및 자기적 특성이 우수한 인덕터의 개발 및 적용이 폭넓게 진행되고 있는데, 특히, 성형 후 코일을 삽입하여 조립하는 분리형 SMD 인덕터나 코일을 삽입하여 성형하는 일체형 SMD 인덕터와 같이 내부에 코일을 포함하고 있는 SMD 인덕터의 활용이 두드러지고 있다.
이 중 일체형 SMD 인덕터의 경우, 주로 직류(DC) 출력회로에서 교류(AC)전류를 정류하거나 노이즈를 제거하는데 사용되며, 평균 10㎛ 이하의 입도를 가지는 카보닐철 분말(Carbonyl Iron Powder)을 사용하여 코일을 내부에 삽입하고 단자부를 측면으로 형성하도록 성형한 후, 큐어링(curing)공정을 수행하여 제조하는 것이 일반적이다.
기존의 일체형 SMD 인덕터를 성형하는 경우에는 단자부가 인덕터 본체의 측면으로 형성되어 성형시 상하로 가압이 이루어지더라도 단자부를 중심으로 인덕터의 상부와 하부가 분리되는 현상이나, 인덕터 측면 크랙(crack) 등이 발생하여 제 품의 강도 및 특성의 저하를 야기할 수 있으며, 이러한 미세 크랙(crack)의 발생을 검사하는 등의 추가공정이 요구되는 등의 문제점이 있었다.
상기와 같이, 기존의 일체형 SMD 인덕터의 성형법이나 이때 사용되는 내부코일의 형태로는 효과적으로 공정을 진행하여 제품을 제조하는 것이 어려워, 최종적으로 제작된 일체형 SMD 인덕터의 특성이 열화되거나, 제품의 측면에 존재하는 미세 크랙(crack) 관리가 어려우며, 크랙(crack) 검사 등의 추가공정으로 인해 생산성이 저하되게 된다.
이에 본 발명에서는 종래의 문제점을 해소하기 위해, 도 1(a) 내지 도 1(d)에 도시된 것과 같은 형태의 내부코일 및 단자부를 설계 및 사용하여, 단자부를 SMD 인덕터의 본체 상면 또는 하면으로 도입할 수 있도록 하여 일체형 SMD 인덕터를 제조하였다.
따라서 본 발명은 일체형 SMD 인덱터를 성형 시 투입 분말의 양을 잘 제어할 수 있어 고품질의 제품을 균일하게 제조할 수 있으며, SMD 인덕터의 측면부에 발생할 수 있는 크랙(crack)을 방지할 수 있는 등의 공정상의 장점으로 인해, 제품 특성의 균일화 및 공정의 간소화를 이룰 수 있다.
본 발명의 목적은 단자부를 SMD 인덕터 본체의 상면 또는 하면으로 도입할 수 있도록 새로운 형태의 내부코일과 단자부를 사용하여 대전류 특성이 우수한 일체형 SMD 인덕터를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다. 또한, 단자부의 도입부를 인덕터 본체의 상면 또는 하면으로 하여, 성형공정 시에 분말의 장입이 원활 하도록 하여 우수한 특성을 안정적으로 얻을 수 있게 하며, 성형이나 열처리 공정시에 발생하는 미세 크랙(crack)을 방지하여 우수한 특성의 일체형 SMD 인덕터를 높은 생산성으로 균일하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위해서 본 발명에 따른 일체형 SMD 인덕터의 제조방법은, (ⅰ) 내부코일의 본체(1a)를 무기코팅제 또는 유기코팅제로 코팅된 분말을 포함하는 SMD 인덕터의 본체(3a) 내에 삽입시에도 내부코일의 양단부(1b)가 상기 SMD 인덕터의 본체(3a) 밖으로 돌출, 연장될 수 있는 길이 이상으로 내부코일의 양단부(1b)가 내부코일의 본체(1a)로부터 수직 상부 방향 또는 수직 하부 방향으로 연장되어 있는 구조를 갖는 내부코일(1)을 제조하고, (ⅱ) 상기 내부코일의 양단부(1b)에 단자부(2)를 접합하여 단자부가 접합된 내부코일을 제조하고,(ⅲ) 단자부가 접합된 내부코일중 내부코일의 본체(1a)는 상기 SMD 인덕터 본체(3a) 형성용 분말층 내에 삽입된 상태이며, 단자부(2)는 상기 분말층의 상부측 외부 또는 하부측 외부에 위치하도록 배열한 후, 이들을 2-18톤/㎠의 압력으로 성형하여 단자부가 상기 SMD 인덕터의 본체(3a) 상면 또는 하면으로 도입된 성형물을 제조하고, (ⅳ) 상기 성형물을 100~800℃에서 열처리하는 것을 특징 한다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면 등을 통하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명은 구리(Cu)선 등을 권선하여 도 1(a) 내지 도 1(d)에 도시된 바와 같이 내부코일의 본체(1a)를 무기코팅제 또는 유기코팅제로 코팅된 분말을 포함하는 SMD 인덕터의 본체(3a) 내에 삽입시에도 내부코일의 양단부(1b)가 상기 SMD 인덕터의 본체(3a) 밖으로 돌출, 연장될 수 있는 길이 이상으로 내부코일의 양단부(1b)가 내부코일의 본체(1a)로부터 수직 상부 방향 또는 수직 하부 방향으로 연장되어 있는 구조를 갖는 내부코일(1)을 제조한다.
상기 내부코일 제조용 소재로는 구리(Cu) 외에도 니켈(Ni), 주석을 도금한 전도성 금속 등을 사용할 수 있으며, 성형후 열처리시 전기전도도가 열화되지 않는 모든 전도성 금속은 모두 사용이 가능하다.
도 1(a) 내지 도 1(d)는 본 발명에서 사용되는 내부코일(1)의 개략도이다.
본 발명에서는 일체형 SMD 인덕터 본체(3a)의 상면 또는 하면으로 단자부(2)가 도입될 수 있다면 내부코일의 권선수나 형태를 특별하게 제한하지 않는다.
상기 내부코일(1)은 내부코일의 본체(1a)와 내부코일의 양단부(1b)로 구성된다.
다음으로는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 내부코일의 양단부(1b)에 단자부(프레임;2)를 접합하여 단자부(2)가 연결된 내부코일(1)을 제조한다.
도 2는 본 발명에 따라 단자부가 접합된 내부코일의 개략도이다.
상기 단자부 소재로는 주석이 도금된 구리 또는 주석이 도금된 니켈 등을 사용하며, 단자부 두께는 후공정으로 절단 및 절곡을 용이하게 하면서 전기를 도금하는데 문제가 없으면 그 두께에 제한은 없으나, 바람직하기로는 주석도금 후 두께가 0.1~0.5㎜ 수준인 것이 좋다.
다음으로는, 도 3에 도시된 바와 같이 단자부가 접합된 내부코일중 내부코일의 본체(1a)는 상기 SMD 인덕터 본체(3a) 형성용 분말층 내에 삽입된 상태이며, 단 자부(2)는 상기 분말층의 상부측 외부 또는 하부측 외부에 위치하도록 배열한 후, 이들을 2-18톤/㎠의 압력으로 성형하여 단자부가 상기 SMD 인덕터의 본체(3a) 상면 또는 하면으로 도입된 성형물 제조한다.
도 3은 본 발명으로 제조된 일체형 SMD 인덕터의 개략도이다.
보다 바람직하게는 단자부(2)가 인덕터 본체(3a)의 하면으로 도입되는 것이 좋다.
본 발명에서 사용하는 코팅(조립화)된 분말은 소듐 실리케이트, 포타슘 실리케이트 및 이산화규소(SiO2)를 포함하는 무기계 코팅제 또는 에폭시(Epoxy)계 수지, 폴리에스테르(Polyester)계 수지, 폴리에테르이미드(Polyetherimide)계 수지, 폴리이미드(Polyimide)계 수지 및 페놀(Phenol)계 수지를 포함하는 유기계 코팅제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 코팅제를 유기 또는 무기 용매에 용해시키거나 분산시켜 코팅액을 제조한 다음, 유동층 또는 분무건조공정을 이용하여 제조한다.
상기 코팅제의 종류는 일체형 SMD 인덕터의 성형 후 열처리 시 경화되어 일체형 SMD 인덕터에 강도를 부여하고, 상온에서도 어느 정도 접합강도를 가져 상온에서 성형하여도 압력에 따라 인덕터의 강도를 유지하면서 균열 발생을 억제할 수 있다면 특별히 제한되지 않는다.
상기 코팅제의 바람직한 사용량은 코팅할 분말의 총 중량에 대하여 0.2-10.0 중량%이며, 더욱 바람직하게는 0.5-5.0 중량%이다. 코팅제의 사용량이 0.2 중량% 미만이면 접합강도가 약하여 자성분말의 성형 후 강도저하나 균열의 발생이 일어날 수 있으며, 열처리 후 손실(Core Loss) 특성 또는 주파수 특성의 저하가 일어날 수 있다.
반면에 10.0 중량%를 초과하면, 코팅제의 양이 상대적으로 많아져 자성분말 입자간의 접합강도는 강해지지만, 성형물 중에 코팅제의 양이 많으면 연자기 특성이 저하된다. 또한, 상기 코팅액은 카올린, 탈크 또는 수산화마그네슘 등에서 선택되는 절연재를 코팅할 분말의 총 중량에 대하여 0.1-5중량%를 추가로 함유할 수 있다.
상기의 코팅(조립화)할 자성분말은 공지의 자성물질을 포함하는 것으로 대표적인 일례로서, 입경분포 1-10㎛ 정도의 카보닐 철(Carbonyl Iron), 입경분포 150㎛ 이하의 철(Iron) 또는 150㎛ 이하의 실리콘 철(Fe-Si) 및 각종 자성분말 중에서 선택되는 어느 하나를 사용한다.
상기 성형공정시 압력은 2~18톤/㎠으로 하고, 성형속도는 5~20개/분의 속도로 하는 것이 바람직하나, 동일한 특성을 구현할 수 있다면 성형속도는 빠를수록 경제적이다.
다음으로는, 성형공정 이후 비산화성 분위기 하에서 100-800℃ 온도로 열처리하여 일체형 SMD 인덕터를 제조한다. 이와 같은 열처리공정은 분말 제조 또는 성형 시, 야기된 내부응력을 제거하고 코팅제를 경화시켜 성형된 일체형 SMD 인덕터의 강도를 높이거나 특성을 제어할 수 있다.
상기 열처리 공정 중, 비산화성 분위기라 함은 아르곤(Ar) 가스 또는 질 소(N2) 가스를 사용하거나, 수소(H2) 가스와 같은 환원성 가스를 이용하여 환원성 가스 분위기로 유지하는 것이 바람직하다. 열처리 온도는 100-800℃에서 실시하는 것이 바람직하며, 100℃ 미만이면, 열처리된 인덕터의 코팅재가 충분히 경화되지 않아 강도가 약해지는 문제가 있고, 800℃ 초과 시에는 더 이상의 특성개선이 없거나, 코팅재의 절연특성이 저하되므로 바람직하지 않다. 또한 바람직한 열처리 시간은 10-180분이며, 이때 열처리 시간이 10분 미만이면 응력 제거가 충분치 않고, 180분을 초과하면 생산성이 저하되어 바람직하지 못하다.
상기와 같이 제조된 일체형 SMD 인덕터는 단자부(2)의 도입부가 인덕터 본체(3a)의 측면이 아닌 하면 또는 상면으로 도입되는 형태로 제조되어 기존의 SMD 인덕터와는 다른 형태로 성형된다. 기존방식대로 SMD 인덕터를 제조할 경우, 성형시에 단자부가 인덕터 본체(3a)의 측면으로 도입됨으로 인하여 SMD 인덕터의 상부와 하부가 분리되는 현상 및 측면 크랙(crack)이 발생되는 현상이 발생하여 제품의 수율 및 특성을 저하시킨다. 또한 이러한 크랙(crack)의 발생 등을 검사하기 위한 추가공정이 필요하다. 하지만 본 발명에서와 같이 단자부의 도입부를 SMD 인덕터의 상면 또는 하면으로 할 경우, 인덕터 본체의 측면 크랙(crack)을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공정의 단순화도 이룰 수 있어 수율 및 생산성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
코팅제로서 자성분말의 대비 3.0중량%의 에폭시(epoxy)를 1:10(레진:용매)의 비율로 아세톤(acetone)에 녹여 코팅액을 제조하였다. 평균 입경이 10㎛ 이하인 카보닐 철 분말을 분무건조공정으로 에폭시가 균일하게 코팅(조립화)된 분말을 제조하였다. 상기에서 제조된 코팅 분말을 100 메쉬(mesh) 내지 250 메쉬(mesh)로 분급한 뒤, 윤활제(kenolube)를 코팅분말의 무게 대비 0.2중량%를 첨가하여 혼합분말을 제조하였다.
한편, 단자부가 접합된 내부코일로는 도 2와 같은 구조를 갖는 것을 사용하였다. 도 2의 단자부가 접합된 내부코일 중 내부코일 부분은 상기 혼합분말층 내에 삽입된 상태가 되도록 하고, 단자부는 상기 혼합분말층의 하부측 외부에 위치하도록 배열한 다음, 이들을 상온에서 5 톤/㎠의 압력으로 10.0mm × 10.0mm × 4.0mm(가로 × 세로 × 두께)의 인덕터로 성형한 후, 150 ℃에서 60분 동안 열처리(Curing)하여 도 3과 같이 단자부가 인덕터 본체(3a)의 하면으로 도입된 일체형 SMD 인덕터를 제조하였다. 사용한 내부코일의 턴(Turn) 수는 4.5 턴(turn)으로 하였다.
비교실시예
1
사용되는 내부코일 및 프레임을 기존의 방식으로 하여 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 단자부가 인덕터 본체의 측면으로 도입된 일체형 SMD 인덕터를 제조하였다.
상기 실시예 1 및 비교실시예 1에 의해 제조된 SMD 인덕터의 특성을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 인덕턴스(Inductance) [μH, 100㎑, 0.25V] | 포화전류 (Saturation current) [A} | |
| 실시예 1 | 0.99 | 20 |
| 비교실시예 1 | 1.01 | 20 |
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 일체형 SMD 인덕터의 제조에 있어 단자부(2)를 인덕터 본체의 상면 또는 하면으로 도입할 수 있도록 내부코일 및 프레임을 설계하여 적용함으로써, 인덕터 측면의 크랙(crack) 발생 등을 최소화할 수 있다.
본 발명은 기존 코일 및 성형법에 의해 제조하는 것에 비해 일체형 SMD 인덕터의 상부와 하부의 분리현상 및 인덕터 측면 크랙(crack) 발생 등을 방지함으로써 최종제품인 일체형 SMD 인덕터의 특성 및 생산성을 개선할 수 있고, 성형공정 중 결점(defect)의 발생을 최소화함으로 이의 검사를 위한 추가공정이 필요치 않다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당 발명자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (3)
- (ⅰ) 내부코일의 본체(1a)를 무기코팅제 또는 유기코팅제로 코팅된 분말을 포함하는 SMD 인덕터의 본체(3a) 내에 삽입시에도 내부코일의 양단부(1b)가 상기 SMD 인덕터의 본체(3a) 밖으로 돌출, 연장될 수 있는 길이 이상으로 내부코일의 양단부(1b)가 내부코일의 본체(1a)로부터 수직 상부 방향 또는 수직 하부 방향으로 연장되어 있는 구조를 갖는 내부코일(1)을 제조하고,(ⅱ) 상기 내부코일의 양단부(1b)에 단자부(2)를 접합하여 단자부가 접합된 내부코일을 제조하고,(ⅲ) 단자부가 접합된 내부코일중 내부코일의 본체(1a)는 상기 SMD 인덕터 본체(3a) 형성용 분말층 내에 삽입된 상태이며, 단자부(2)는 상기 분말층의 상부측 외부 또는 하부측 외부에 위치하도록 배열한 후, 이들을 2-18톤/㎠의 압력으로 성형하여 단자부가 상기 SMD 인덕터의 본체(3a) 상면 또는 하면으로 도입된 성형물을 제조하고,(ⅳ) 상기 성형물을 100~800℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 대전류 특성이 우수한 일체형 SMD 인덕터의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 무기 코팅제 또는 유기 코팅제로 코팅된 분말이 자성분말인 것을 특징으로 하는 대전류 특성이 우수한 일체형 SMD 인덕터의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 내부코일(1)의 소재는 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)이며, 단자부(2)의 소재는 주석이 도금된 구리(Cu) 또는 주석이 도금된 니켈(Ni)인 것을 특징으로 하는 대전류 특성이 우수한 일체형 SMD 인덕터의 제조방법.
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Citations (3)
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| JP2000252141A (ja) * | 1999-03-04 | 2000-09-14 | Nec Home Electronics Ltd | トランス |
| KR20040030521A (ko) * | 2001-03-14 | 2004-04-09 | 아크조 노벨 엔.브이. | 분말 코팅된 회전자 |
| KR20060120055A (ko) * | 2003-10-31 | 2006-11-24 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 분말 코팅물의 경화 방법 |
-
2007
- 2007-03-20 KR KR1020070026928A patent/KR100796950B1/ko not_active IP Right Cessation
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