KR100908600B1 - 코일 내장형 회로 기판 및 이를 이용한 전원 모듈 - Google Patents
코일 내장형 회로 기판 및 이를 이용한 전원 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100908600B1 KR100908600B1 KR1020070028732A KR20070028732A KR100908600B1 KR 100908600 B1 KR100908600 B1 KR 100908600B1 KR 1020070028732 A KR1020070028732 A KR 1020070028732A KR 20070028732 A KR20070028732 A KR 20070028732A KR 100908600 B1 KR100908600 B1 KR 100908600B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coil
- terminal
- magnetic substrate
- circuit board
- powder
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 144
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 44
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 claims description 26
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 description 31
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 15
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 11
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 11
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 7
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical group CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007991 Si-N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006294 Si—N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940008309 acetone / ethanol Drugs 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002635 aromatic organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003849 aromatic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/2804—Printed windings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/0006—Printed inductances
- H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
- H01F2017/002—Details of via holes for interconnecting the layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
- H01F27/2804—Printed windings
- H01F2027/2809—Printed windings on stacked layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
본 발명의 코일 내장형 회로 기판은 코일과, 상기 코일을 내장하며 표면 절연 저항이 적어도 109 Ω㎝인 자성 기판과, 상기 자성 기판의 일면에 형성된 회로 배선 패턴과, 상기 자성 기판의 일면에 형성되며 상기 회로 배선 패턴과 전기 접속되는 제1 단자와, 상기 자성 기판의 다른 일면에 형성되며 외부 기판 또는 외부 소자와 전기 접속되는 제2 단자를 포함한다. 자성 기판의 절연 저항이 109 Ωcm 이상이므로 고주파용 초크 코일로 사용가능하며, 자성 기판 표면에 직접 회로 배선 패턴을 형성하고 능동 부품 및/또는 수동 부품을 탑재하여 전원 모듈을 만드는 것이 가능하다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 코일 내장형 기판의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 코일 내장형 회로 기판의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 코일 내장형 회로 기판을 이용한 전원 모듈의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 내장형 기판 제조용 금형의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 내장형 기판 제조용 금형의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6h는 도 4에 나타낸 실시예에 따른 금형을 사용하여 코일 내장형 회로 기판을 제조하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 7a 내지 도 7g는 도 5에 나타낸 실시예에 따른 금형을 사용하여 코일 내장형 회로 기판을 제조하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명에 따른 코일 내장형 회로 기판의 평면도 및 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따라 도전선을 사용하여 상·하부 단자를 전기 접속하는 모습을 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 코일 내장형 기판 11: 코일
12: 자성 기판 14: 단자
100: 코일 내장형 회로 기판 110: 코일
120: 자성 기판 130: 회로 배선 패턴
140: 제1 단자 160: 단자 연결부
200: 회로 소자 300, 300': 코일 내장형 기판 제조용 금형
310, 310': 금형 본체부 320, 320': 상부 펀치
321, 321': 제1 단자 형성부 330, 330': 하부 펀치
331, 331': 제2 단자 형성부
501, 501': 코일 내장형 기판 510, 510': 코일
515, 515': 코일 리드 520, 520': 자성 기판층
540, 540': 제1 단자 550: 제2 금속 분말
550: 제2 금속 분말층 551, 551': 제2 단자
본 발명은 표면 절연 저항이 매우 높은 코일 내장형 기판과, 이 코일 내장형 기판의 표면에 회로 배선 패턴이 형성된 코일 내장형 회로 기판 및 이를 이용한 전원 모듈과, 상기 코일 내장형 기판의 제조용 금형 및 이를 이용한 코일 내장형 회로 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 코일을 내장한 기판으로는 페라이트 (ferrite) 자성체를 이용한 초크 코일이 있는데, 종래의 페라이트 자성체로 구성된 초크 코일은 표면 절연 저항이 매우 낮으므로 (약 104 내지 105 Ωcm 정도), 고주파 용도에 사용할 수 없는 문제가 있다.
한편, 페라이트 자성체로 구성된 초크 코일의 표면에 플렉서블 (flexible) 기판을 부착하고, 이 플렉서블 기판 위에 전자 부품들을 탑재하여 구성한 전원 모듈이 제안되고 있다.
그러나, 전술한 바와 같이 종래의 전원 모듈은 초크 코일 표면의 절연 저항이 104 내지 105 Ωcm 정도에 불과하므로, 초크 코일 표면에 직접 회로 배선 패턴을 인쇄하여 사용하기 곤란하다. 따라서, 회로 배선 패턴이 형성된 절연성 플렉서블 기판을 사용하여 접착제를 이용해 초크 코일에 부착하거나 다른 절연 수단을 강구해야 하므로, 제품의 두께를 얇게 할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은,
1) 코일을 내장한 기판 (이하, "코일 내장형 기판" 이라고 함) 표면의 절연 저항을 109 Ωcm 이상으로 함으로써 고주파 특성을 향상시키고,
2) 고절연성 코일 내장형 기판 표면에 직접 회로 배선 패턴을 형성하고 능동 또는 수동 회로 소자를 탑재하여 회로 부품을 모듈화시키며,
3) 코일 내장형 기판의 단자 처리를 할 때, 코일과 자성 기판의 원료와 단자의 원료를 일체로 프레스 성형하여 코일 리드와 단자를 일체화시킴으로써, 코일과 단자 간 결합의 신뢰성을 확보하고 생산성을 향상시키며 단자 위치의 자유도를 확보하고 방열 효과를 향상시키고,
4) 코일 내장형 기판 표면에 회로 배선 패턴이 형성된 기판 (이하, "코일 내장형 회로 기판" 이라고 함)의 상면과 하면에 각각 위치한 단자를 접속함에 있어, 상·하 단자를 연결하는 도전선을 기판 내부에 위치시킨 채 일체로 성형함으로써 단자간 연결의 신뢰성을 확보하고 생산성을 향상시키는 데에 있다.
이러한 목적들은 다음의 본 발명의 구성에 의하여 달성될 수 있다.
(1) - 코일과,
- 이 코일을 내장하며, 자성 분말과, 이 자성 분말의 표면에 피복된 절연막으로서 퍼하이드로폴리실라잔 (perhydropolysilazane; PHPS)이 산화된 실리카막과, 이 실리카막이 피복된 자성 분말을 상호 결합하는 바인더를 함유하는 자성 기판과,
- 이 자성 기판의 일면에 형성되며 상기 코일과 전기 접속되는 단자
를 포함하여 이루어지는 코일 내장형 기판.
(2) - 코일과,
- 이 코일을 내장하며, 표면 절연 저항이 적어도 109 Ω㎝인 자성 기판과,
- 이 자성 기판의 일면에 형성된 회로 배선 패턴과,
- 상기 자성 기판의 일면에 형성되며, 상기 회로 배선 패턴과 전기 접속되는 제1 단자와,
- 상기 자성 기판의 다른 일면에 형성되며, 외부 기판 또는 외부 소자와 전기 접속되는 제2 단자
를 포함하는 코일 내장형 회로 기판.
(3) - 상기 (2) 기재의 코일 내장형 회로 기판과,
- 상기 (2) 기재의 회로 배선 패턴에 전기 접속하면서 탑재되는 회로 소자
를 포함하는 코일 내장형 회로 기판을 이용한 전원 모듈.
(4) - 중공부가 마련된 금형 본체부와,
- 상기 중공부 내에 삽탈 가능하게 설치되며, 독립적으로 상·하 이동 가능한 제1 단자 형성부를 구비한 상부 펀치와,
- 상기 중공부 내에 고정 설치되거나 혹은 삽탈 가능하게 설치되며, 피성형체의 하면에 단자를 형성하기 위한 복수의 제2 단자 형성부를 구비하고, 상기 복수의 제2 단자 형성부 중 적어도 하나의 내부에 피성형체의 코일 리드를 삽입시키기 위한 삽입공이 마련된 하부 펀치
를 포함하는 코일 내장형 기판 제조용 금형.
(5) 상기 (4) 기재의 코일 내장형 기판 제조용 금형을 사용하여,
- 상기 하부 펀치의 복수의 제2 단자 형성부의 표면 위에 제2 금속 분말을 충전하는 제1 공정과,
- 상기 삽입공에 코일 리드를 삽입하여 상기 중공부 내에 코일을 장착하는 제2 공정과,
- 상기 코일을 자성 기판의 원료로 매립하여 자성 기판층을 형성하는 제3 공정과,
- 상기 자성 기판층의 상면에 상기 상부 펀치를 밀착시키고 상기 제1 단자 형성부를 하방으로 돌출시킨 채 상기 자성 기판층을 가압함으로써, 상기 자성 기판층의 상면에 제1 단자 형성을 위한 제1 단자홈을 형성하는 제4 공정과,
- 상기 제1 단자홈에 제1 금속 분말을 충전하여 제1 단자를 형성하는 제5 공정과,
- 상기 복수의 제2 단자 형성부를 상방으로 독립적으로 이동하여 상기 자성 기판층을 가압함으로써, 상기 자성 기판층의 하면에 복수의 제2 단자를 형성하는 제6 공정과,
- 상기 제6 공정을 거쳐 형성된 코일 내장형 기판을 상기 금형으로부터 꺼내어 제2 단자 외부로 노출된 코일 리드를 절곡하거나 제거하는 제7 공정과,
- 상기 코일 내장형 기판의 상면에 회로 배선 패턴을 형성하는 제8 공정
을 포함하는 코일 내장형 회로 기판의 제조 방법.
(6) 상기 (4) 기재의 코일 내장형 기판 제조용 금형을 사용하여,
- 상기 하부 펀치의 표면 위에 제2 금속 분말을 충전하여 일정 두께의 제2 금속 분말층을 형성하는 제1 공정과,
- 상기 삽입공에 코일 리드를 삽입하여 상기 중공부 내에 코일을 장착하는 제2 공정과,
- 상기 코일을 자성 기판의 원료로 매립하여 자성 기판층을 형성하는 제3 공정과,
- 상기 자성 기판층의 상면에 상기 상부 펀치를 밀착시키고 상기 제1 단자 형성부를 하방으로 돌출시킨 채 상기 자성 기판층을 가압함으로써, 상기 자성 기판층의 상면에 제1 단자 형성을 위한 제1 단자홈을 형성하는 제4 공정과,
- 상기 제1 단자홈에 제1 금속 분말을 충전하여 제1 단자를 형성하는 제5 공정과,
- 상기 제5 공정을 거쳐 형성된 코일 내장형 기판을 상기 금형으로부터 꺼내어 상기 제2 금속 분말층 외부로 노출된 코일 리드를 절곡 또는 제거하는 제6 공정과,
- 상기 코일 내장형 기판의 하면을 평탄화하여 제2 금속 분말층 중 하방으로 돌출된 부분을 제거하여 복수의 제2 단자를 형성하는 제7 공정과,
- 상기 코일 내장형 기판의 상면에 회로 배선 패턴을 형성하는 제8 공정
을 포함하는 코일 내장형 회로 기판의 제조 방법.
이하, 첨부 도면에 따라 본 발명의 최선의 실시 상태를 상세히 설명하겠다.
도 1에 의하면, 본 발명의 코일 내장형 기판(10)은 코일(11)과, 코일(11)을 내장하며, 자성 분말과, 이 자성 분말의 표면에 피복된 절연막으로서 퍼하이드로폴리실라잔이 산화된 실리카막과, 이 실리카막이 피복된 자성 분말을 상호 결합하는 바인더를 함유하는 자성 기판(12)과, 자성 기판(12)의 일면에 형성되며 상기 코일(11)과 전기 접속되는 단자(14)를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 의하면, 상기 자성 기판의 표면 절연 저항은 109 Ω㎝ 이상인데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 코일 내장형 회로 기판(100)은 코일(110)과, 이 코일(110)을 내장하며 표면 절연 저항이 적어도 109 Ω㎝인 자성 기판(120)과, 이 자성 기판(120)의 일면 (도면에서의 상면)에 형성된 회로 배선 패턴(130)과, 상기 자성 기판(120)의 일면 (도면에서의 상면)에 형성되며 회로 배선 패턴(130)과 전기 접속되는 제1 단자(140)와, 상기 자성 기판(120)의 다른 일면 (도면에서의 하면)에 형성되며 외부 기판 또는 외부 소자와 전기 접속되는 제2 단자(도시되지 않음)를 포함한다.
또한, 상기 코일 내장형 회로 기판(100)은 제1 단자(140)와 제2 단자(도시되지 않음)를 전기적으로 연결하는 단자 연결부(160)를 더 포함한다. 이 실시예에 있어서, 단자 연결부(160)로서 자성 기판(120)의 외면에 끼움 방식으로 결합되는 "ㄷ자" 형의 클립 단자가 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 다른 실시예로서 단자 연결부는 자성 기판의 내부를 관통하는 스루홀(through-hole)에 삽입된 도전 재료일 수도 있고, 또는 자성 기판의 내부에 일체 로 매립된 도전선일 수도 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 자성 기판(120)은 자성 분말과, 이 자성 분말 표면에 피복된 절연막과, 이 절연막이 피복된 자성 분말을 상호 결합하는 바인더를 포함하여 이루어진다. 여기에 필요에 따라 커플링제가 더 함유될 수도 있다. 본 발명에서, 자성 기판(120)은 자성 분말의 자기적 특성은 그대로 유지한 채, 자성 분말을 절연막으로 피복하여 절연 저항을 높이는 것이 매우 중요하다.
자성 분말로는 철 분말 또는 철 합금 분말을 사용할 수 있다. 분말의 형상은 환형(구형)인 것이 좋다. 그 이유는, 모서리가 있으면 절연막이 성형압에 의하여 손상되기 쉬워 저항이 열화(劣化)하는 문제가 있으므로 이를 예방하여 절연 저항의 균일성을 확보하기 위한 것이다. 이러한 환형 분말의 평균 입경은 4 내지 10 ㎛인 것이 좋다.
절연막은 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS)이 산화된 실리카막인 것이 바람직하다. 퍼하이드로폴리실라잔(PHPS)은 탄소(C)를 포함하지 않고 Si-H, N-H 및 Si-N만으로 구성되어 있는 "-(SiH2NH)-"을 반복 단위로 하는 완전한 무기 폴리머이다. 이러한 PHPS를 미량의 촉매를 함유한 유기 용매에 혼합하여 사용하는데, 유기 용매로는 크실렌 등의 고비점 방향족 용매가 사용될 수 있고, 촉매로는 아민계 촉매가 미량 첨가될 수 있다. 주성분인 PHPS는 고온(약 450℃) 소성하여 실리카막으로 전이되지만, 미량의 아민계 촉매를 함유한 크실렌 등의 고비점 방향족 유기 용매에 혼합하여 사용하게 되면, 촉매 작용에 의하여 대기 중의 수분 및 산소와 반응하여 탈 수소화 반응을 일으켜 상온에서도 치밀한 고순도의 비결정질 실리카를 형성할 수 있는 화합물이다. PHPS의 사용량은 자성 분말의 단위 중량에 대하여 0.5 내지 1.5%의 양이 적절하다. 본 발명에서는 상기 PHPS 용액을 자성 분말 입자 표면에 피복함으로써, 피복 후 실리카로의 전이에 필요한 소성 온도를 획기적으로 낮출 수 있고, 이에 따라 자성 분말 입자가 산화되는 등의 부작용을 예방할 수 있다. 이때, 퍼하이드로폴리실라잔 용액의 농도를 조절하여 실리카막의 두께(Å)를 조절할 수 있는데, 실리카막 두께의 결정은 전기적 특성인 투자율과 절연 저항의 관계로부터 결정한다. 막 두께가 두꺼워지면 반자장에 의해 투자율이 낮아지고, 얇아지면 절연 저항의 편차와 열화 등이 발생하므로, 실리카막의 두께는 200 내지 800 Å인 것이 바람직하다. 절연막의 두께가 800 Å보다 두꺼우면 전기 특성이 열화하고, 200 Å보다 얇아지면 절연 신뢰성이 떨어진다.
자성 기판(120)의 원료를 제조하는 과정의 일례를 구체적으로 살펴보면, 먼저 자성 분말을 피복액 (예컨대, 상기 PHPS 용액)에 침지시키고 그 피복액의 비점 이하 (예컨대, 상온 내지 50 ℃)에서 천천히 저어주면서 용제를 증발시킨다. 그 다음, 100 내지 250 ℃에서 10 내지 60 분간 열처리하여 피복된 피막을 실리카로 전이(산화)시킨다. 이어서, 실리카로 피복된 자성 분말, 바인더, 커플링제를 혼합하고 바인더 용액의 비점 이하 (예컨대, 상온 내지 50℃)에서 천천히 저어주면서 용제를 증발 제거한다. 여기서, 바인더로는 유기 바인더인 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지 등과 같은 열경화성 수지를 사용할 수 있는데, 자성 분말과의 균일한 혼합을 용이하게 하기 위해 아세톤/에탄올 혼합 용제에 녹인 상태 로 사용할 수 있다. 바인더의 함량은 자성 분말의 중량 대비 1 내지 7%가 적당하다. 또한, 커플링제로는 에폭시 기능성 실란 또는 아미노 기능성 실란을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 커플링제의 함량은 자성 분말의 중량 대비 0.1 내지 1%가 적당하다. 그 다음, 100 내지 250 ℃에서 10 내지 60 분간 열처리하여 바인더 용액에 잔류하는 유기 용제를 완전히 제거한다. 그 다음, 이와 같이하여 준비된 바인더 혼합물을 체가름하여 입경 50 내지 150 ㎛의 과립(그래뉼)으로 만들어 줌으로써, 이후 가압 성형시 금형 내에서의 분말의 흐름을 좋게 해주어 성형체의 밀도를 균일하게 한다. 상기 과정을 통해 얻어진 자성 기판의 원료는 이후 금형 내에 투입되어 가압 성형 후의 경화 과정을 거쳐 자성 기판으로 완성된다.
본 발명에서 사용되는 자성 기판(120) 표면의 절연 저항은 109 Ω㎝ 이상이므로, 종래부터 문제가 되었던 코일 내장형 초크 코일 권선 간 레이어-쇼트 불량을 방지할 수 있다. 또한, 자성 기판(120) 표면의 절연 저항이 109 Ω㎝ 이상으로 매우 높은 절연특성을 가지므로, 단자를 자성 기판의 원료와 일체화하여 성형하여도 자성 기판 표면으로 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 자성 기판(120) 표면에 회로 배선 패턴(130)을 직접 형성할 수 있다.
제1 단자(140)와 제2 단자(도시되지 않음)는 각각 자성 기판(120)의 상면 및 하면에 형성된다. 단자 재료로는 Cu 분말을 사용할 수 있는데, Cu 분말의 입도는 60 내지 120 ㎛인 것이 바람직하다. Cu 분말의 입도 범위는 프레스 가공 후 자성 기판의 원료와 Cu 분말의 부착력으로부터 결정된다. 또한, 납땜 온도에서 열팽창 계수의 차로 인해 열화하지 않고 신뢰성이 확보되어야 한다. Cu 분말의 입도가 60 ㎛보다 작으면 산화 속도가 빠르고, 120 ㎛보다 크면 작업성이 현저히 나빠지고 부착량이 저하된다.
이러한 제1 단자 및 제2 단자는, 도 2에 나타낸 것과는 달리, 자성 기판의 표면 중 모서리 부분에서 이격된 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 금형과 Cu 단자가 직접 접촉하지 않는 구조로 하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 단자가 자성 기판의 표면 중 모서리 부분에 형성된다면, 자성 기판 제조용 금형의 측면과 Cu 단자가 직접 접촉하는 마찰에 의해 발생하는 Cu 초미분말(超微粉末)이 금형에 부착되어, 다음 번 프레스 가공시 Cu의 초미분말이 자성 기판 표면에 부착하여 절연 저항을 열화시키는 문제를 초래할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 단자를 자성 기판의 표면 중 모서리 부분에서 이격된 위치에 형성하는 것은 이러한 문제를 방지하고, 또한 단자 위치의 자유도를 확보하기 위함이다.
도 3에 따르면, 본 발명의 전원 모듈은 전술한 코일 내장형 회로 기판(100)과, 이 코일 내장형 회로 기판(100)의 회로 배선 패턴(130)에 전기 접속하면서 탑재되는 회로 소자를 포함하여 이루어진다.
전술한 바와 같이, 자성 기판(120) 표면의 절연 저항은 109 Ω㎝ 이상으로서 매우 높은 절연 특성을 가지므로, 자성 기판(120) 표면에 회로 배선 패턴(130)을 직접 형성할 수 있고, 이러한 회로 배선 패턴(130) 위에 여러 회로 소자들(210, 220, 230)을 탑재할 수 있다. 예컨대, 도 3에 나타낸 바와 같이, 코일 내장형 회로 기판(100) 위에 저항(R; 210), 콘덴서(C; 220), 집적회로(IC; 230)를 탑재하여 전원 모듈을 구성하는 것도 역시 가능하다.
도 4에 있어서, 본 발명의 코일 내장형 기판 제조용 금형(300)은, 중공부(H)가 마련된 금형 본체부(310)와, 상기 중공부(H) 내에 삽탈 가능하게 설치되며 독립적으로 상·하 이동 가능한 제1 단자 형성부(321)를 구비한 상부 펀치(320)와, 상기 중공부(H) 내에 고정 설치되거나 또는 삽탈 가능하게 설치되며 피성형체의 하면에 단자를 형성하기 위해 독립적으로 상·하 이동 가능한 복수의 제2 단자 형성부(331)를 구비하고 상기 복수의 제2 단자 형성부(331) 중 적어도 하나의 내부에 피성형체의 코일 리드를 삽입시키기 위한 삽입공(333)이 마련된 하부 펀치(330)를 포함하고 있다.
도 5에 의하면, 본 발명의 코일 내장형 기판 제조용 금형(300')은, 중공부(H')가 마련된 금형 본체부(310')와, 상기 중공부(H') 내에 삽탈 가능하게 설치되며 독립적으로 상·하 이동 가능한 제1 단자 형성부(321')를 구비한 상부 펀치(320')와, 상기 중공부(H') 내에 고정 설치되거나 또는 삽탈 가능하게 설치되며 피성형체의 하면에 단자를 형성하기 위해 상방으로 돌출된 복수의 제2 단자 형성부(331')를 구비하고 상기 복수의 제2 단자 형성부(331') 중 적어도 하나의 내부에 피성형체의 코일 리드를 삽입시키기 위한 삽입공(333')이 마련된 하부 펀치(330')를 포함한다.
이하에서는, 상기 금형(300, 300')을 사용하여 코일 내장형 회로 기판을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명하겠다.
도 6a 내지 도 6h에는, 도 4에 나타낸 실시예에 따른 금형(300)을 사용하여 코일 내장형 회로 기판을 제조하는 방법이 개략적으로 나타나 있다.
먼저, 제1 공정으로서, 하부 펀치(330)의 복수의 제2 단자 형성부(331)의 표면 위에 제2 금속 분말(550)을 충전한다 (도 6a). 여기서, 제2 금속 분말(550)로는 리플로우(reflow) 작업시 솔더 크림(solder cream)과의 젖음성이 우수한 금속 분말, 예컨대 구리(Cu) 분말을 사용하는 것이 좋다.
그 다음, 제2 공정으로서, 복수의 제2 단자 형성부(331) 내부에 형성된 삽입공에 코일 리드(515)를 삽입하여 중공부 내에 코일(510)을 장착한다 (도 6b). 여기서, 코일 리드(515)는 평면상 도넛 형상으로 권취된 코일 본체부로부터 연장되어 코일 본체부와 단자 간의 전기 접속을 위한 것이다. 코일 리드(515) 중 적어도 제2 금속 분말(550)의 외부로 돌출된 부분은 도통을 위해 피복을 벗겨서 사용하는 것이 바람직하다. 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 바와 같이, 제2 단자 형성부(331) 내부에는 코일 리드의 삽입을 위한 삽입공이 형성되어 있고, 이 삽입공의 내부에는 일단이 스프링에 결합된 막대마개가 설치되어 있어, 코일 리드를 삽입하지 않은 경우 (도 6a)에는 막대마개가 삽입공의 입구를 막고 있고, 코일 리드를 삽입한 경우 (도 6b)에는 외압에 의한 스프링의 수축이 발생하여 막대마개가 하방으로 이동하므로, 삽입공에 코일 리드의 삽입을 가능하게 한다. 이때, 도시되지는 않았지만, 스프링의 수축시 외압을 해제하여도 스프링이 수축된 형상을 유지하도록 스프링 잠금 장치를 별도로 형성할 수도 있다.
이어서, 제3 공정으로서, 코일(510)을 자성 기판의 원료로 매립하여 자성 기 판층(520)을 형성한다 (도 6b). 자성 기판의 원료는 전술한 바와 같이 자기 특성이 우수한 금속 분말이 절연 처리되어 있으므로, 표면 절연 저항이 109 Ω㎝ 이상인 자성 기판을 구성하게 된다.
그 다음, 제4 공정에서는, 자성 기판층(520)의 상면에 상부 펀치(320)를 밀착시키고 제1 단자 형성부(321)를 하방으로 돌출시킨 채 자성 기판층(520)을 가압함으로써, 자성 기판층(520)의 상면에 제1 단자 형성을 위한 제1 단자홈을 형성한다 (도 6c). 예컨대, 본래 저면이 평평한 상부 펀치(320)를 자성 기판층(520)의 상면에 밀착시킨 채, 제1 단자 형성부(321)를 하방으로 독립적으로 이동시켜 자성 기판층(520)을 가압함으로써, 자성 기판층(520)의 상면에 제1 단자홈을 형성할 수 있다. 또는, 본래 제1 단자 형성부(321)가 하방으로 돌출되어 있는 상부 펀치(320)를 금형의 중공부에 삽입하여 자성 기판층(520)의 상면을 가압함으로써, 자성 기판층(520)의 상면에 제1 단자홈을 형성할 수도 있다.
이어서, 제5 공정으로서, 상기 제1 단자홈에 제1 금속 분말을 충전하여 제1 단자(540)를 형성한다 (도 6d). 여기서, 제1 금속 분말로는 전기전도성이 우수한 구리(Cu) 분말을 사용할 수도 있다. 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단자홈에 제1 금속 분말을 충전하고, 저면이 평평한 상태의 상부 펀치(320)로 자성 기판층(520)의 상면을 가압한다.
그 다음, 제6 공정에서는, 복수의 제2 단자 형성부(331)를 상방으로 독립적으로 이동하여 자성 기판층(520)을 가압함으로써, 자성 기판층(520)의 하면에 복수 의 제2 단자(551)를 형성한다 (도 6e). 예컨대, 상부 펀치(320)를 하방으로, 하부 펀치(330)를 상방으로 이동시켜 자성 기판층(520)을 일정 압력 (예컨대, 약 3.5 t/㎠)으로 가압함과 동시에, 복수의 제2 단자 형성부(331)를 상방으로 독립적으로 이동하여 자성 기판층(520)을 가압함으로써, 상기 제1 공정에서 복수의 제2 단자 형성부(331)의 표면 위에 충전된 제2 금속 분말을 자성 기판층(520)의 하면에 충진시킨다. 이에 따라, 자성 기판층(520)의 하면에 복수의 제2 단자(551)가 형성되고, 제2 단자(551) 면과 자성 기판층(520)의 하면이 동일면 내에 포함되도록 평탄하게 된다.
이어서, 제7 공정으로서, 상기 제6 공정를 거쳐 형성된 코일 내장형 기판(501)을 상기 금형으로부터 꺼내어 제2 단자(551) 외부로 노출된 코일 리드(515)를 절곡 및/또는 제거한다 (도 6f). 도 6f는 제2 단자(551) 외부로 노출된 코일 리드(515)를 절곡하는 과정을 개략적으로 도시하였고, 도 6g는 코일 리드의 절곡 과정을 거친 코일 내장형 기판(501)을 별도의 금형에 장착하고 일정 압력 (예컨대, 7 t/㎠)을 가하는 것을 개략적으로 도시한 것이다. 이에 따라, 상기 제2 단자와 코일 리드는 일체화되면서 제2 단자 면과 코일 리드 면과 자성 기판층의 하면이 모두 동일면 내에 포함되도록 평탄하게 된다. 도 6h는, 위에서 아래로의 순서로, 전술한 일련의 과정들을 거쳐 제작되는 코일 내장형 기판의 평면도, 측면도, 저면도를 나타낸다.
다음에, 제8 공정로서, 상기 코일 내장형 기판의 상면에 회로 배선 패턴을 형성한다. 회로 배선 패턴의 형성은 코일 내장형 기판의 상면에 회로 배선 패턴을 직접 인쇄할 수도 있고, 또는 코일 내장형 기판의 상면을 일정 패턴을 가지도록 프레스 성형한 후 프레스 성형된 부위에 도전성 물질을 채워 넣음으로써 형성할 수도 있다. 회로 배선 패턴을 인쇄하는 방법은 기존의 LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) 공정에서의 배선 패턴 인쇄법을 동일하게 적용할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
이하에서는, 도 5에 나타낸 실시예에 따른 금형(300')을 사용하여, 도 7a 내지 도 7g에 개략적으로 나타낸 공정에 따라, 코일 내장형 회로 기판을 제조하는 방법을 설명하겠다.
먼저, 제1 공정에서는, 상방으로 돌출된 복수의 제2 단자 형성부(331')를 구비한 하부 펀치(330')의 표면 위에 제2 금속 분말(550)을 충전하여 일정 두께의 제2 금속 분말층(550')을 형성한다 (도 7a). 이때, 하부 펀치(330')의 표면 위에 제2 금속 분말(550)을 충전한 후, 별도의 금형(도시되지 않음)을 이용하여 제2 금속 분말층(550')의 두께를 일정하게 할 수도 있다.
그 다음, 제2 공정으로서, 복수의 제2 단자 형성부(331') 내부에 형성된 삽입공에 코일 리드(515')를 삽입하여 중공부 내에 코일(510')을 장착한다 (도 7b).
이어서, 제3 공정에 의하여, 코일(510')을 자성 기판의 원료로 매립하여 자성 기판층(520')을 형성한다 (도 7b).
그 다음, 제4 공정으로서, 자성 기판층(520')의 상면에 상부 펀치(320')를 밀착시키고 제1 단자 형성부(321')를 하방으로 돌출시킨 채 자성 기판층(520')을 가압하여 자성 기판층(520')의 상면에 제1 단자 형성을 위한 제1 단자홈을 형성한 다 (도 7c).
이어서, 제5 공정으로서, 상기 제1 단자홈에 제1 금속 분말을 충전하여 제1 단자(540')를 형성한다 (도 7d). 도 7d를 참조하면, 상기 제1 단자홈에 제1 금속 분말을 충전하고, 저면이 평평한 상태의 상부 펀치(320')로 자성 기판층(520')의 상면을 가압한다.
그 다음, 제6 공정에서는, 상기 제5 공정를 거쳐 형성된 코일 내장형 기판(501')을 상기 금형으로부터 꺼내어 제2 금속 분말층(550') 외부로 노출된 코일 리드(515')를 절곡하고 가압하거나 제거한다 (도 7e). 도 7e는 제2 금속 분말층(550') 외부로 노출된 코일 리드(515')를 절곡하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
이어서, 제7 공정으로서, 코일 내장형 기판(501')의 하면을 CMP 공정 등의 방법으로 평탄화하여 제2 금속 분말층(550') 중 하방으로 돌출된 부분을 제거함으로써 복수의 제2 단자(551')를 형성한다 (도 7f). 도 7g는, 위에서 아래의 순으로, 전술한 일련의 과정들을 거쳐 제조된 코일 내장형 기판의 평면도, 측면도, 저면도를 나타낸다.
그 다음, 제8 공정에서는, 상기 코일 내장형 기판의 상면에 회로 배선 패턴을 형성한다. 이 회로 배선 패턴을 인쇄하는 방법은 기존의 배선 패턴 인쇄법, 예컨대 LTCC 공정에서의 배선 패턴 인쇄법을 동일하게 적용할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
전술한 코일 내장형 회로 기판 제조 단계 중 상기 제3 공정 이전에, 상기 제 1 단자가 형성될 위치와 상기 복수의 제2 단자 중 적어도 하나가 형성될 위치를 연결하는 도전선을 상기 코일과 이격되도록 설치하는 공정을 더 포함시킬 수도 있다.
초크 코일을 사용하여 전원 모듈을 구성하고, 외부 기판 또는 외부 전자 기기에 탑재하는 경우 단자 방향의 자유도가 필요하다. 즉, 단자의 위치가 초크 코일 일면의 가장자리에 국한되지 않고, 초크 코일 일면의 가장자리에서 이격된 위치에 형성될 필요도 있고, 또는 중심부에 위치할 필요도 있다. 이러한 구조를 만족하는 수단으로서는 본 발명의 Cu 단자 일체형 초크 코일이 유일한 공법이다.
본 발명에 의한 면실장 초크 코일은 초크 코일의 사이즈가 작은 경우는 2 단자 구조를 채택할 수도 있고, 도 8에 도시한 바와 같이, 예컨대 초크 코일의 사이즈가 15x15x2 ㎜인 경우에는 8 단자 구조를 채택할 수도 있다. 이때, 2 단자는 코일용으로 사용하고, 남은 6 단자는 접속용으로 사용할 수 있다.
상·하의 단자를 접속하는 수단으로서 본 발명과 같이 프레스 일체 공법으로 구성하는 예는 찾아볼 수 없다. 왜냐하면, 프레스 일체 공법은 자성 기판의 절연 저항이 109Ω㎝ 이상이 아니면 실현할 수 없기 때문이다.
앞서 설명한 코일 단자를 구성하는 경우와 마찬가지로, 상·하 단자를 접속하는 방법도 코일 도체와 같은 도전선을 2개 사용하여 구성한다. 도 9를 참조하면, 상면의 단자와 하면의 단자를 전기 접속하는 도전선을 삽입한 상태로, 코일 단자를 구성하는 경우와 마찬가지로, 최종 성형 압력인 7.5 t/㎠의 5 내지 20%의 압력으로 가프레스 가공을 실시한 후, 단자 외부로 돌출된 도전선 부분을 절곡한 다음, 별도 의 금형에 넣어 7.5 t/㎠로 도전선과 단자를 일체화시킨다. 여기서, 도전선 양단의 피막은 미리 박리하여 둔다.
실시예
1
평균 입경 4 내지 10 ㎛인 건식 카르보닐 철 분말 25 g을 퍼하이드로폴리실라잔 용액(용매: m-크살렌) 4 g에 침지시킨 다음, 50 ℃에서 30분 동안 건조하여 용제를 제거한 후, 다시 200 ℃에서 30분 이상 유지하여 표면에 실리카막이 피복된 철 분말 25.2 g을 얻었다. 철 분말의 중량 증가를 실리카막 중량으로 환산하여 실리카의 이론 밀도로부터 계산한 결과, 실리카막의 두께는 평균 약 500 Å이었다. 이어서, 여기에 유기 바인더로서 페닐 수지 및 에폭시 수지의 혼합 바인더 40% 희석 용액 (용제 = 아세톤+메탄올) 1.3 g과, 커플링제로서 에폭시 실란 및 아미노 실란 혼합액 (1:1) 0.1 g을 가하여 충분히 혼합한 후, 80℃에서 용매를 제거한 다음 130℃에서 20분간 유지하여 철 분말 표면에 피복된 유기 바인더를 부분 경화시켰다. 이어서, 체가름하여 평균 입도 50 내지 150 ㎛의 과립(그래뉼)을 형성하였다.
프레스 금형 (17 x 17 x 2mm)의 제2 단자 형성 부분에 Cu 분말 (크기 80 ㎛)을 삽입하고 (도 6a), 0.8 mm 동선으로 별도 작성된 코일을 규정의 위치에 고정한 후, 위에서 얻은 과립인 자성 기판의 원료를 금형의 중공부에 3.5 g만큼 삽입하고 (도 6b), 도 6c 및 도 6d에서 설명한 일련의 과정을 거친 후, 약 1.0 t/㎠의 압력으로 가압하여 가(假)프레스 (예비 프레스) 가공을 실시하였다 (도 6e). 가프레스 가공한 상태로 꺼낸 성형체의 코일 리드를 굽히고 (도 6f), 준비한 금형에 삽입하여, 약 7.5 t/㎠의 압력으로 가압하여 코일 리드와 Cu 단자를 기계적으로 일체화시 켰다 (도 6g 관련 설명 참조).
이와 같이하여 얻은 성형체를 130 ℃에서 2시간 동안 경화시켜 완성품을 만들었다. 완성품의 코일단자-자성 기판면, 제품 측면-상·하면에서 절연 저항 (표면 저항)을 측정한 결과, 절연 저항은 최소 1.2 GΩcm 내지 최대 1.6 GΩcm로, 평균치는 1.34 GΩcm로 나타났다.
실시예
2
이 실시예에서는 자성 분말의 형상에 따른 영향을 관찰하였다.
전술한 표면 처리 및 과립 제조 조건에서, 각각 환형, 각형, 편평 분말을 이용하여, 상기 프레스 가공 조건으로 제작한 제품의 절연 저항 (표면 저항)을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.
| 분말 형상 | 코일단자 - 자성 기판면 | 제품 측면 - 상하면 |
| 환형 분말 | 평균값 1.36 GΩ㎝ | 평균값 1.32 GΩ㎝ |
| 각형 분말 | 0.71 GΩ㎝ | 0.82 GΩ㎝ |
| 편평 분말 | 0.14 GΩ㎝ | 0.18 GΩ㎝ |
＊ 상기 측정치는 각 10개를 측정한 결과의 평균치를 나타낸 것이다.
분말의 형상에 따라 전기특성이 변화하는 것은 잘 알려진 사실이지만, 상기의 결과로부터 분말의 표면처리가 충분히 가능하더라도 프레스 가공압력으로 인해 분말 입자가 파괴되어, 절연 저항이 열화하고 있음을 알 수 있었다. 특히, 편평 분말을 사용한 시편에서는 코일 단자와 자성 기판 간의 절연 저항은 불균형이 크고, 최소 0.05 GΩcm로 열화한 결과가 나왔다. 전기적인 특성인 투자율은 반대로 커지고 있지만, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 환형 분말을 사용하는 것이 좋다는 것을 보여주는 것이다.
실시예
3
표면 실장 단자의 Cu 분말 입도 범위의 결정은, 프레스 가공 후의 자성 기판의 원료 분말과 Cu 분말의 부착력으로부터 결정하였다. 또한, 납땜 온도에서 열팽창 계수의 차로 인해 열화하지 않고 신뢰성이 확보되도록 입도를 60 내지 120㎛의 범위로 선택하였다. 실험 결과, 이 범위에서 부착력과 후에 수행되는 가열에 의한 산화 속도가 양호한 결과를 나타내었다. 입경 60 ㎛ 미만이 되면 산화 속도가 빠르고, 120 ㎛를 초과하면 작업성이 현저히 나빠지고 부착량이 저하되는 현상이 확인되었다.
실시예
4
도 3에 모식적으로 나타낸 방법에 따라 코일 내장형 고저항 초크 코일의 상·하면의 한 편에 능동부품 및/또는 수동부품을 탑재하기 위한 회로 배선 패턴을 구성하고, 상기 회로 배선 패턴에 집적회로(IC)와, 콘덴서(C)와, 저항(R)을 탑재한 전원 모듈을 구성하였다. 측정 결과, 이 전원 모듈을 구성하는 초크 코일의 절연 저항은 109Ωcm 이상이었다.
이상, 본 발명을 도시된 예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.
본 발명에 의한 코일 내장형 회로 기판은 표면이 절연 처리된 분말을 사용하여 프레스 방식으로 코일을 내장함으로써, 자기적 특성이 뛰어날 뿐만 아니라, 전기 저항이 높아, 종래의 금속 자성체의 활용 범위를 비약적으로 확대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 코일 내장형 회로 기판은 상·하의 단자 구조가 4 단자만으로 제한되지 않고, 자성 기판의 원료와, 단자 분말과, 코일을 일체화하여 동시에 프레스 가공으로 제조되므로, 기판의 상·하면에 다수의 단자를 형성할 수 있다.
또한, 시장으로부터 박형의 초크 코일이 요구되고 있음에도, 종래의 면실장형 제품은 평각 동선 또는 일반 환선을 별도의 단자에 접속하여 구성되지만, 본 발명의 단자는 단자 분말을 프레스 성형함으로써 단자를 얇게 형성할 수 있다. 이때, 프레스 성형은 약 7.5 t/㎠의 압력으로, 코일을 내장한 상태로 자성 기판의 원료와, 코일과, 단자 분말을 동시에 가압하기 때문에 신뢰성이 향상된 초크 코일을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 코일 내장형 회로 기판을 사용하여, 회로기판 표면에 인쇄방식 등으로 회로 배선 패턴을 구성한 후, IC+C+R 부품을 탑재하여 전원 모듈을 구성할 수 있다.
한편, 전자 부품은 항상 열 대책이 중요한 과제이고, 본 발명과 같이 상·하에 면실장되는 단자를 구성하면 방열 면적이 증가되므로, 열 대책 효과 면에서도 매우 유리하다.
Claims (20)
- 삭제
- - 코일과,- 이 코일을 내장하며, 표면 절연 저항이 적어도 109 Ω㎝인 자성 기판과,- 이 자성 기판의 일면에 형성된 회로 배선 패턴과,- 상기 자성 기판의 일면에 형성되며, 상기 회로 배선 패턴과 전기 접속되는 제1 단자와,- 상기 자성 기판의 다른 일면에 형성되며, 외부 기판 또는 외부 소자와 전기 접속되는 제2 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 단자와 제2 단자를 전기적으로 연결하는 단자 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제3항에 있어서, 상기 단자 연결부는, 상기 자성 기판의 외면에 끼움 방식으로 결합되는 클립 단자이거나, 또는 상기 자성 기판의 내부를 관통하는 스루홀(through-hole)에 삽입된 도전 재료이거나, 또는 상기 자성 기판의 내부에 일체로 매립된 도전선인 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 자성 기판은 자성 분말과, 이 자성 분말 표면에 피복된 절연막과, 이 절연막이 피복된 자성 분말을 상호 결합하는 바인더를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제5항에 있어서, 상기 자성 분말은 철 분말 또는 철 합금 분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제5항에 있어서, 상기 자성 분말은 환형인 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제5항에 있어서, 상기 절연막은 퍼하이드로폴리실라잔이 산화된 실리카막인 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제5항에 있어서, 상기 절연막의 평균 두께는 200 내지 800 Å인 것을 특징으 로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 단자 및 제2 단자는 Cu 분말로 이루어지고, Cu 분말의 평균 입도는 60 내지 120 ㎛인 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 단자 및 제2 단자는 상기 자성 기판의 표면 중 모서리 부분에서 이격된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판.
- 제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 코일 내장형 회로 기판과, 이 회로 배선 패턴에 전기 접속하면서 탑재되는 회로 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판을 이용한 전원 모듈.
- 제12항에 있어서, 상기 회로 소자는 저항, 콘덴서, 집적회로로 이루어진 군 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코일 내장형 회로 기판을 이용한 전원 모듈.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070028732A KR100908600B1 (ko) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 코일 내장형 회로 기판 및 이를 이용한 전원 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070028732A KR100908600B1 (ko) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 코일 내장형 회로 기판 및 이를 이용한 전원 모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080086712A KR20080086712A (ko) | 2008-09-26 |
| KR100908600B1 true KR100908600B1 (ko) | 2009-07-21 |
Family
ID=40025875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070028732A KR100908600B1 (ko) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | 코일 내장형 회로 기판 및 이를 이용한 전원 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100908600B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5654367B2 (ja) * | 2011-01-28 | 2015-01-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非接触給電装置の給電モジュール、非接触給電装置の給電モジュールの使用方法及び非接触給電装置の給電モジュールの製造方法 |
| US10026546B2 (en) | 2016-05-20 | 2018-07-17 | Qualcomm Incorported | Apparatus with 3D wirewound inductor integrated within a substrate |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060044586A (ko) * | 2004-03-31 | 2006-05-16 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 코일 봉입 압분 성형체의 제조 방법 |
| KR20060104859A (ko) * | 2005-03-31 | 2006-10-09 | 한명희 | 자성 도전체 분말 입자의 전기 절연 방법 |
-
2007
- 2007-03-23 KR KR1020070028732A patent/KR100908600B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060044586A (ko) * | 2004-03-31 | 2006-05-16 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 코일 봉입 압분 성형체의 제조 방법 |
| KR20060104859A (ko) * | 2005-03-31 | 2006-10-09 | 한명희 | 자성 도전체 분말 입자의 전기 절연 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20080086712A (ko) | 2008-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102019065B1 (ko) | 면실장 인덕터의 제조방법 | |
| US6373368B1 (en) | Inductor and manufacturing method thereof | |
| KR100845497B1 (ko) | 복합 세라믹 기판 | |
| TW511405B (en) | Device built-in module and manufacturing method thereof | |
| US20070188281A1 (en) | Loop type coil parts | |
| JP2013045927A (ja) | 電子部品及びその製造方法 | |
| JP6429609B2 (ja) | コイル部品およびその製造方法 | |
| US10617006B2 (en) | Small electronic component, electronic circuit board, and method of manufacturing small electronic component | |
| US20100219924A1 (en) | Choke | |
| JP2007150180A (ja) | フレキシブル回路基板およびその製造方法 | |
| CN102301435B (zh) | 基底电感装置与方法 | |
| CN107946049A (zh) | 线圈组件和包括该线圈组件的供电单元 | |
| KR100908600B1 (ko) | 코일 내장형 회로 기판 및 이를 이용한 전원 모듈 | |
| JP2008218950A (ja) | 面実装型コイル部品及び面実装型コイル部品の製造方法 | |
| JP2005116708A (ja) | チップインダクタ及びその製造方法 | |
| JP2009158735A (ja) | 面実装コイル部品 | |
| KR100861103B1 (ko) | 표면 실장형 파워 인덕터 및 그 제조 방법 | |
| JP3210042B2 (ja) | 面実装用電子部品 | |
| USRE33541E (en) | Surface-mounted power resistors | |
| JP2005026495A (ja) | チップインダクタとその製造方法 | |
| JP3824284B2 (ja) | チップインダクタ | |
| JPS60163411A (ja) | インダクタ素子 | |
| JP2008124162A (ja) | 低背型チップコイルとその製造方法 | |
| KR101274466B1 (ko) | 이방 도전성 시트 및 그 제조방법 | |
| JP6428203B2 (ja) | コイル部品およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120712 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150707 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160705 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170705 Year of fee payment: 9 |