KR101340012B1 - Ｓｍｄ 파워 인덕터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 SMD 파워 인덕터에 관한 것으로 전극 단자 상에 코일 양단을 안착시켜 권선하는 상태에서 코일 양단과 전극 일부를 접합하고, 접합한 코일을 소정 간격으로 프레임에 금형틀에 안착시켜 이를 금형틀에 넣고 성형하여 소형으로 구성할 수 있도록 하는 것이다.
이를 위한 본 발명에 의한 SMD 파워 인덕터는 마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속이 결합된 합금 분말을 혼합하여 혼합 분말을 생성하고, 전극 단자 상에 코일 양단을 안착시켜 권선하는 상태에서 코일 양단과 전극 일부를 접합하고, 접합한 코일을 소정 간격으로 프레임에 금형틀에 안착시켜 혼합 분말과 프레임을 금형틀에 넣고 성형하여 생성된다.
이를 위한 본 발명에 의한 SMD 파워 인덕터는 마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속이 결합된 합금 분말을 혼합하여 혼합 분말을 생성하고, 전극 단자 상에 코일 양단을 안착시켜 권선하는 상태에서 코일 양단과 전극 일부를 접합하고, 접합한 코일을 소정 간격으로 프레임에 금형틀에 안착시켜 혼합 분말과 프레임을 금형틀에 넣고 성형하여 생성된다.
Description
본 발명은 SMD 파워 인덕터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적어도 두 개의 합금 분말을 혼합한 분말을 주재료로 하는 SMD 파워 인덕터에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 디지털 전자 산업의 발전으로 전자 제품의 회로 구성이 동작 속도의 고속화로 높은 주파수에서 작동되도록 설계가 되고 있으며, 전자 제품의 다양화로 많은 전자파 장애에 의해 회로 및 제품의 기능에도 치명적인 작용을 하게되고, 또 소형 경량화 추세에 따라 고주파 고전류에 견딜 수 있는 소자를 요구하고 있기도 하다.
종래 기술에 따르면, 인덕터들은 인덕터 권선과 코어가 분리 결합되는 타입과, 권선과 코어가 일체형을 이루는 타입을 포함하고, 대부분 자심(慈心)인 코어와 코어에 권선한 코일에 전극단자를 결합하여 이루어져 왔다.
이러한 코어는 자력선의 통로로 쓰이는 것으로 높은 투자율의 코어를 넣으면 자속이 불어나고 적은 코일 권선으로 같은 인덕턴스를 얻을 수 있게 되지만, 반면에 코어에는 히스테리시스손이나, 와류손 등의 손실이 따르므로 사용 주파수나 목적에 맞는 코어 재료를 선택적으로 사용하고 있다.
코어 재료로서는 금속코어, 더스트 코어, 페라이트 코어로서 대별되고 있으며, 금속코어는 철-규소 합금의 규소강판, 철-니켈 합금의 퍼멀로이가 있으며 이들은 주로 파워트랜스나 저주파 트랜스 등에 이용되고 있다.
더스트 코어는 순철 미분을 석탄산 수지로 성형한 카보닐철 더스트 코어와, 철-알루미늄-규소를 주 성분으로 하는 센더스트 코어가 있고 이들은 주로 고주파 코일, 중간주파 트랜스포머 등에 이용되고 있다.
페라이트 코어는 철, 망간, 아연을 주 성분으로 하는 Mn-Zn 페라이트와 Ni-Zn 페라이트가 있고, 전자는 주로 500kHz 이하의 플라이 백 트랜스에 후자는 고주파용 코일, 바 안테나, 중간주파 트랜스포머 등에 이용되고 있다.
상기와 같은 코어를 이용하여 코일을 권선하여 자심으로 조립한 부품을 통칭 코일부품(인덕터)이라 부르며 이는 주파수가 높을수록 가는 코일선을 사용하며, 자심은 저주파용은 규소 강판, 고주파용은 페라이트나 압분심을 사용하는 것이 보편적이다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전극 단자 상에 코일 양단을 안착시켜 권선하는 상태에서 코일 양단과 전극 일부를 접합하고, 접합한 코일을 소정 간격으로 프레임에 금형틀에 안착시켜 이를 금형틀에 넣고 성형함으로써 소형으로 구성될 수 있도록 하는 인덕터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속을 결합한 합금 분말을 혼합한 분말을 이용하여 소재보다 우수한 내식성을 갖도록 하는 인덕터를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속의 혼합 비율을 달리하여 주파수 특성과 인덕턴스 특성을 제어할 수 있도록 하는 인덕터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
그리고 본 발명은 적어도 두 개의 금속을 결합한 합금 분말의 입자 크기에 따라 바인더양을 감소시켜도 동일한 절연저항과 제품강도를 유지할 수 있도록 하는 인덕터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 SMD 파워 인덕터는, 코일과 코일 양단에 접합되는 전극 단자로 이루어지고 상기 코일과 전극 일부를 매립하여 일체화하는 코어를 가압 성형하여 이루어지는 인덕터에 있어서, 마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속이 결합된 합금 분말을 혼합하여 혼합 분말을 생성하고, 상기 전극 단자 상에 코일 양단을 안착시켜 권선하는 상태에서 상기 코일 양단과 전극 일부를 접합하고, 상기 접합한 코일을 소정 간격으로 프레임에 금형틀에 안착시켜 상기 혼합 분말과 상기 프레임을 금형틀에 넣고 성형하여 생성되는 것을 특징으로 한다.
상기 합금 분말은 철(Fe), 규소(Si) 및 크롬(Cr)을 소정 비율로 혼합하고 용융 급냉시켜 응고된 분말일 수 있다.
상기 마이크로 카보닐 철 분말과 상기 합금 분말의 혼합 비율은 상기 전극단자에 가해지는 주파수와 인덕턴스에 따라 결정될 수 있다.
상기 합금 분말의 입자 크기는 상기 혼합 분말과 혼합되는 바인더의 양에 반비례할 수 있다.
상기 인덕터는 상기 성형된 제품의 코일 일부를 열처리하여 제품의 일측면에 압착 고정하고, 제품 일측면을 니켈 및 주석 순으로 도금을 하여 생성될 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 전극 단자 상에 코일 양단을 안착시켜 권선하는 상태에서 코일 양단과 전극 일부를 접합하고, 접합한 코일을 소정 간격으로 프레임에 금형틀에 안착시켜 이를 금형틀에 넣고 성형함으로써 소형으로 구성되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속을 결합한 합금 분말을 혼합한 분말을 이용하여 소재보다 우수한 내식성을 가지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속의 혼합 비율을 달리하여 주파수 특성과 인덕턴스 특성을 제어할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 적어도 두 개의 금속을 결합한 합금 분말의 입자 크기에 따라 바인더양을 감소시켜도 동일한 절연저항과 제품강도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인덕터 제조 공정 과정을 설명하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 실행 과정을 예시하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 실행 과정을 예시하는 도면이다.
이하, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시도면과 함께 상세히 설명한다.
본 발명의 마이크로 카보닐 철 분말과, 적어도 두 개의 금속을 결합한 합금 분말을 주소재로 채택하여 코어 재료로써 혼합 조성하는 분말에 대하여 살펴본다.
마이크로 카보닐 철 분말의 구성은 철, 산소, 질소, 탄소로 이루어진 분말상 SiO2가 코팅되어 있는 분말로서, 원료의 입자크기는 3~9㎛정도로 이루어지며, 미세 구조상 본래의 철 분말에 상기 기술한 재료가 혼합된 분말을 SiO2로 여러겹 코팅을 실시한 형태로 이루어진다.
적어도 두 개의 금속을 결합한 합금 분말을 철(Fe), 규소(Si) 및 크롬(Cr)을 소정 비율로 용융 급냉시켜 응고한 분말에 해당한다. 철, 규소 및 크롬이 결합된 금속을 철규소크롬(FeSiCr) 합금 분말이라 하며, 결합비율은 규소 6.5%, 크롬 1~6% 및 철은 규소 및 크롬의 비율에 따라 결정된다.
이러한 철규소크롬 합금 분말의 크기는 기존 개발된 마이크로 카보닐 철 분말보다 입자크기가 5~15배 크다. 철규소크롬 합금 분말의 입자 크기는 입자표면적에 반비례하기 때문에, 적은 양의 바인더가 적용될 수 있다.
이와 같은 합금 분말을 이용하여 제품을 제작되면, 소재대비 내식성이 우수해진다는 특징이 있다. 예를 들어, 철규소크롬 합금분말이 철 및 규소를 결합한 철규소(FeSi) 합금분말보다 소재대비 내식성이 우수하다는 특징이 있다.
이러한 마이크로 카보닐 철 분말과 합금 분말을 이용하여 제품이 제작되면, 인덕턴스 특성 및 주파수 특성을 제어할 수 있다는 특징이 있다. 예를 들어, 철규소크롬 합금분말에서 크롬의 양이 증가할수록 주파수 특성은 우수해지지만, 한편 마이크로 카보닐 철 분말보다는 주파수 특성이 감소해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 제조 공정 과정을 설명하는 것이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 실행 과정을 예시하는 것이다.
1. 분말 제조 공정
마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속이 결합된 합금 분말을 혼합 분말을 얻는다.
2. 코일권선 공정
인덕터 내부에 포함되는 코일(20)을 원통(40)의 형태로 감고, 상기 원통(40)의 형태로 감긴 코일 양단을 전극 단자(10a, 10b) 상에 안착시키는 과정을 이룬다.
3. 코일과 전극 단자의 접합공정
전극 단자(10a, 10b) 상에 코일 양단을 안착시켜 그 형상을 유지하는 상태에서 코일 양단과 전극 일부를 접합(30a, 30b)시키는 과정을 이룬다.
4. 성형 공정
코일을 특정 간격으로 프레임(110)에 안착시키고, 금형에 제품 하단부의 분말을 충전하고 이곳에 프레임을 넣은 후 다시 제품 상단부의 분말을 충전하여 수직방향으로 압을 가해 제품을 성형하는 과정을 이룬다.
5. 열처리 공정
성형 된 제품의 코일 일부(120)를 100~150℃에서 1~2hr 열처리하여 제품의 일측면에 압착 고정(130)하고, 분말 제조 간 혼합된 유기성 바인더를 경화시켜 제품의 강도를 향상시키는 과정을 이룬다.
6. 도금 공정
제품 일측면을 니켈 및 주석 순으로 도금(140)을 하는 과정을 이룬다.
7. 절단 공정
8. 절곡 공정
인덕터 본체에 포함된 전극을 인덕터의 본체에 맞게 절곡 프레스를 통해 접는 공정을 이룬다.
9. 검사공정 및 포장공정
외관검사 및 특성 값을 검사하고 제품으로서 포장하여 완제품을 성형한다.
상기 공정에 있어서 본 발명의 주요 기술에 해당하는 혼합 분말을 제조하여 일정한 성형 압력을 가해 완제품을 이룰 때 이하 바람직한 실시예를 통하여 비교 설명하기로 한다.
아래의 표1은 합금분말을 구성하는 적어도 두 개의 금속의 구성에 따른 소재대비 내구성이 우수하다는 특성을 설명하기 위한 표이다. 실험 조건은 제품제작은 6.5*6.5*3mm 제품으로 제작 평가하였고, 성형압 4.3T/cm2, 바인더 2.5%, 염수분무조건: 습도 35%, 염수농도 5%이며, 표1은 10회 테스트 후 평균값을 나타낸다.
상기 표1의 측정 결과에 따르면 철, 규소 및 크롬을 결합한 철규소크롬 합금분말이 철 및 규소를 결합한 철규소(FeSi) 합금분말보다 내식성이 우수함이 확인되었다. 또한, 크롬이 3% 이상 함유된 합금분말이 마이크로 카보닐 철보다 우수한 내식성을 보였고, 크롬이 7%이상 함유되어도 내식성의 증가 정도는 감소하였다.
아래의 표2는 인덕턴스 및 주파수 특성을 설명하기 위한 표이다. 실험 조건은 제품제작은 6.5*6.5*3mm 제품으로 제작평가하였고, 성형압 4.3T/cm2, 바인더 2.5%, 초기 인덕턴스는 100KHz, 0.1V에서 전류를 인가하지 않았을 때의 인덕턴스에 해당하며, 표2는 10회 테스트 후 평균값을 나타낸다.
상기 표2의 측정 결과에 의하면 철규소크롬 합금분말에서 크롬의 양이 증가할 수록 주파수 특성은 우수해 진다. 하지만, 철규소크롬 합금분말에서 크롬의 양의 증가와는 상관없이 마이크로 카보닐 철 분말의 재질보다는 주파수 특성이 현저히 떨어진다. 그렇지만 초기 인덕턴스값은 15%내외로 더 높아서 동일한 초기 인덕턴스값을 내기 위해 내부 코일을 설계했을 때 더 높은 허용 전류 특성을 낼 수 있다.
아래의 표3은 마이크로 카보닐 철 분말과 철규소크롬 합금분말의 혼합 특성을 설명하기 위한 표이다. 실험 조건은 제품제작은 6.5*6.5*3mm 제품으로 제작 평가하였고, 성형압 4.3T/cm2, 바인더 2.5%이며, 초기 인덕턴스는 100KHz, 0.1V에서 전류를 인가하지 않았을 때의 인덕턴스에 해당하며, 표3은 10회 테스트 후 평균값을 나타낸다.
상기 표3의 측정 결과에 의하면, 주파수 특성은 인덕턴스가 초기 인덕턴스에서 5% 이하로 낮아진 시점의 주파수에 해당하며, 이러한 주파수 변화에 따라 일정한 인덕턴스 특성을 유지할 수 있는지에 따라 얼마나 높은 주파수까지 사용 가능한지 결정할 수 있다. 즉, 철규소크롬 합금분말과 마이크로 카보닐 철 분말의 혼합으로 인해 인덕턴스 값과 주파수 특성이 서로 상충됨을 알 수 있다. 따라서 인덕턴스 특성과 주파수 특성을 고려하여 그 혼합을 달리하여 제품에 적용할 수 있다.
아래의 표4는 철규소크롬 합금분말의 입자 크기에 따른 바인더양을 설명하기 위한 표이다. 실험 조건은 제품제작은 6.5*6.5*3mm 제품으로 제작 평가하였고, 성형압 4.3T/cm2이며, 표 4는 10회 테스트 후 평균값을 나타낸다.
상기 표4의 측정 결과에 의하면 철규소크롬 합금분말은 기존 개발된 마이크로 카보닐 철 분말보다 입자크기가 5~15배 크다. 철규소크롬 합금분말이 기존 개발된 마이크로 카보닐 철 분말보다 입자가 클 경우 입자표면적이 작아지게 되므로 입자간의 강도 및 절연특성을 내기 위해 적은양의 바인더가 사용될 수 있다.
적은 양의 바인더가 사용되면, 비자성물질이 제품 내부에 존재하는 양이 적어져서 높은 인덕턴스 특성을 나타내고, 동일 인덕턴스로 내부코일을 설계했을 때보다 높은 허용전류특성을 나타낸다.
여기에서, 적은 양의 바인더가 사용되더라도 절연저항과 제품강도는 이전과 동일할 수 있다. 일 실시예에서, 철규소크롬 합금분말은 바인더의 양을 일정량 줄이더라도 기존 마이크로 카보닐 철 분말만 사용한 경우와 대비하여 동등한 절연저항과 제품강도를 나타낸다.
이러한 실험 결과는 철규소크롬 합금분말과 마이크로 카보닐 철 분말의 혼합한 결과에도 적용할 수 있다. 비교예1은 기본이 되는 성능이며 이보다 좋은 조합을 선택하여 제품에 적용할 수 있다.
10a, 10b : 전극단자 20 : 코일
40 : 원통
40 : 원통
Claims (5)
- 코일과 코일 양단에 접합되는 전극 단자로 이루어지고 상기 코일과 전극 일부를 매립하여 일체화하는 코어를 가압 성형하여 이루어지는 SMD 파워 인덕터에 있어서,
마이크로 카보닐 철 분말과 적어도 두 개의 금속이 결합되고 입자 크기가 혼합 분말과 혼합되는 바인더의 양에 반비례하는 합금 분말을 혼합하여 혼합 분말을 생성하고, 상기 전극 단자 상에 코일 양단을 안착시켜 권선하는 상태에서 상기 코일 양단과 전극 일부를 접합하고, 접합한 상기 코일을 소정 간격으로 프레임에 금형틀에 안착시켜 상기 혼합 분말과 상기 프레임을 금형틀에 넣고 성형하여 생성되는 것을 특징으로 하는 SMD 파워 인덕터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 합금 분말은, 철(Fe), 규소(Si) 및 크롬(Cr)을 소정 비율로 혼합하고 용융 급냉시켜 응고된 분말인 것을 특징으로 하는 SMD 파워 인덕터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로 카보닐 철 분말과 상기 합금 분말의 혼합 비율은, 상기 전극단자에 가해지는 주파수와 인덕턴스에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 SMD 파워 인덕터.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 인덕터는, 성형된 상기 코일 일부를 열처리하여 제품의 일측면에 압착 고정하고, 제품 일측면을 니켈 및 주석 순으로 도금을 하여 생성되는 것을 특징으로 하는 SMD 파워 인덕터.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR20130103117A KR20130103117A (ko) | 2013-09-23 |
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| KR100805275B1 (ko) * | 2007-03-31 | 2008-02-20 | 주식회사 코아전자 | 마이크로 카보닐 철 분말과 철계 나노결정립 분말을 이용한에스엠디 파워 인덕터 |
| JP2010118486A (ja) | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Nec Tokin Corp | インダクタおよびインダクタの製造方法 |
| KR20100094271A (ko) * | 2009-02-18 | 2010-08-26 | 아비코전자 주식회사 | 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법 |
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2012
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