KR101827823B1 - Method of manufacturing a coil-embedded inductor for a high-efficiency DC-DC converter, Coil-embedded inductor manufactured thereby and High-efficiency DC-DC converter - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 자성몰딩액의 충전(充塡)량과 비투자율을 조절하여 목표하는 인덕턴스 특성을 가지는 코일매립형인덕터를 제조하는 방법과 이러한 코일매립형인덕터를 포함하여 효율이 높고, 고온·대전류 특성이 우수한 DC-DC 컨버터에 관한 것으로, 자성몰딩액을 준비하는 단계, 코일의 일부를 케이스 내부에 위치 및 고정하는 단계, 자성몰딩액을 케이스 내부에 주입하여 케이스의 70 내지 90vol%를 충전(充塡)하는 단계, 및 자성몰딩액을 경화하여 자기코어를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고, 자성몰딩액의 비투자율은 20 내지 40μ인 것을 특징으로 하는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a coil-embedded type inductor having a desired inductance characteristic by regulating the amount of filling of a magnetic molding liquid and a specific permeability and a method of manufacturing a coil-buried type inductor having such a high efficiency and high- The present invention relates to an excellent DC-DC converter, comprising: preparing a magnetic molding liquid; locating and fixing a part of the coil in the case; injecting a magnetic molding liquid into the case to charge 70 to 90 vol% And forming a magnetic core by curing the magnetic molding liquid, and the magnetic permeability of the magnetic molding liquid is 20 to 40 mu m. The method for manufacturing a coil-embedded inductor for a high efficiency DC-DC converter .
Description
본 발명은, 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자성몰딩액의 충전(充塡)량과 비투자율을 조절하여 목표하는 인덕턴스 특성을 가지는 코일매립형인덕터를 제조하는 방법과 이러한 코일매립형인덕터를 포함하여 효율이 높고, 고온·대전류 특성이 우수한 DC-DC 컨버터에 관한 것이다. 본 발명은 특히 친환경 전기자동차용 48V-12V DC-DC 컨버터에 적용될 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a coil-embedded type inductor for a high-efficiency DC-DC converter, and more particularly, to a method of manufacturing a coil-buried type inductor having a desired inductance characteristic by adjusting a filling amount of a magnetic molding liquid and a non- And a DC-DC converter including the coil-embedded type inductor and having high efficiency and excellent in high temperature and large current characteristics. The present invention is particularly applicable to a 48V-12V DC-DC converter for eco-friendly electric vehicles.
일반적으로 DC-DC 컨버터는 어떤 전압의 직류전원에서 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 전자회로 장치를 말하며, 어떤 전압의 직류전원에서 발진회로를 이용하여 전력용량이 큰 교류를 발생시켜, 이를 변압기를 통하여 다른 전압의 교류로 변환하고, 이를 다시 정류해서 다른 전압의 직류를 얻는 방식을 이용한다.In general, a DC-DC converter is an electronic circuit device that converts a DC voltage from a DC voltage of a certain voltage to a DC voltage of a different voltage, generates an AC having a large power capacity by using an oscillation circuit at a DC voltage of a certain voltage, To convert the AC voltage to another AC voltage, and rectify the AC voltage again to obtain a DC voltage of a different voltage.
DC-DC 컨버터는 많은 종류의 전기제품에 사용된다. 몇 가지 예를 들면, 노트북의 충전기는 정류회로와 DC-DC 컨버터로 구성되어 있는데, 정류회로로 교류를 정류하여 직류로 변환하고, 이를 DC-DC 컨버터를 이용하여 전압을 정확하게 제어함으로써 배터리를 충전한다. 노트북 본체에도 많은 DC-DC 컨버터가 사용되는데, 노트북 본체의 DC-DC 컨버터는 배터리의 전압을 노트북의 전자회로가 필요로 하는 전압으로 변환한다. 태양광 발전시스템의 경우, DC-DC 컨버터가 태양전지의 전압인 약 200V를 약 400V로 승압하여 인버터에 공급한다.DC-DC converters are used in many types of electrical products. In some cases, the charger of a notebook is composed of a rectifier circuit and a DC-DC converter. The rectifier circuit rectifies the AC current and converts it to DC, and by using the DC-DC converter to accurately control the voltage, do. Many DC-DC converters are also used in the notebook body. The DC-DC converter of the notebook body converts the voltage of the battery to the voltage required by the notebook electronic circuit. In the case of the photovoltaic power generation system, the DC-DC converter boosts the voltage of the solar cell of about 200 V to about 400 V and supplies the voltage to the inverter.
DC-DC 컨버터는 특히 친환경 전기자동차 시스템에 사용되는데, 친환경 전기자동차 시스템은 모터, 인버터, DC-DC 컨버터, 리튬 이온 배터리를 포함하여 이루어질 수 있고, 여기서 DC-DC 컨버터는 고전압(예를 들어 48V) 배터리의 전기에너지를 저전압(예를 들어 12V) 배터리의 전기에너지로 변환하거나, 그 반대로 변환하는 역할을 할 수 있다.DC-DC converters are particularly used in eco-friendly electric vehicle systems, which can include motors, inverters, DC-DC converters, and lithium-ion batteries, where the DC- ) Can be used to convert the electrical energy of the battery to electrical energy of a low voltage (e.g., 12V) battery, or vice versa.
이러한 친환경 전기자동차용 DC-DC 컨버터의 회로는 저항, 인덕터, 커패시터, 트랜지스터 및 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있는데, 여기서 인덕터는 파워인덕터로서 대전류(예를 들어 250A)를 감당할 수 있어야 하고, 고온 안정성, 우수한 방열 특성, 낮은 코어 손실 등이 요구된다. 종래에는 이러한 인덕터로 페라이트 인덕터가 많이 사용되었는데, 이와 관련하여 대한민국 등록특허 제10-0732612호(발명의 명칭 : 하이브리드 자동차용 고효율 강압형 직류-직류 컨버터, 이하 종래기술 1이라 한다.)에서는 하이브리드 자동차용 DC-DC 컨버터에 있어서, 능동-클램프 회로부, 주스위치, 전류-더블러(current-doubler) 회로부 및 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 DC-DC 컨버터가 개시되어 있고, 상기 전류-더블러(current-doubler) 회로부에 포함되는 인덕터의 코어로서 EI모양의 페라이트 코어와 EE모양의 페라이트 코어가 개시되어 있다.The circuitry of this DC-DC converter for an environmentally friendly electric vehicle can comprise resistors, inductors, capacitors, transistors and controllers, where the inductor must be capable of handling large currents (eg, 250 A) as a power inductor, , Excellent heat radiation characteristics, and low core loss. Conventionally, ferrite inductors have been widely used as such inductors. In the related art, Korean Patent No. 10-0732612 entitled " High Efficiency Step-down DC-DC Converter for Hybrid Electric Vehicles, DC converter for a DC-DC converter, comprising: a current-doubler circuit section; a main-switch circuit; a current-doubler circuit section; and a transformer, current ferrite core and an EE-shaped ferrite core as the core of the inductor included in the current-doubler circuit portion.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술 1의 페라이트 인덕터가 코어 손실이 커서 결국 DC-DC 컨버터의 효율을 저하시킨다는 제1문제점, 종래기술 1의 페라이트 인덕터는 대전류 특성이 떨어진다는 제2문제점, 종래기술 1의 페라이트 인덕터는 고온에서의 특성 안정성이 떨어진다는 제3문제점, 종래기술 1의 페라이트 인덕터는 내충격성이 떨어진다는 제4문제점, 및 종래기술 1의 페라이트 인덕터는 조립 방식을 이용하므로 제조 공정이 복잡하다는 제5문제점을 해결하려 하는 것이다. The first problem that the ferrite inductor of the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. There will be.
상기 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 코일의 일부가 자기코어 내부에 매립되어 있는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법에 있어서, 자성몰딩액을 준비하는 단계, 상기 코일의 일부를 케이스 내부에 위치 및 고정하는 단계, 상기 자성몰딩액을 상기 케이스 내부에 주입하여 상기 케이스의 70 내지 90vol%를 충전(充塡)하는 단계, 및 상기 자성몰딩액을 경화하여 상기 자기코어를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 자성몰딩액의 비투자율은 20 내지 40μ인 것을 특징으로 하는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method of manufacturing a coil-buried type inductor for a high-efficiency DC-DC converter in which a portion of a coil is embedded in a magnetic core, comprising the steps of: preparing a magnetic molding liquid; Placing the magnetic molding liquid in the case to fill 70 to 90 vol% of the case, and curing the magnetic molding liquid to form the magnetic core And the magnetic permeability of the magnetic molding liquid is 20 to 40 占 The present invention provides a method of manufacturing a coil-embedded type inductor for a high efficiency DC-DC converter.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 자성몰딩액을 준비하는 단계는, 폴리머수지와 용매를 교반하여 유기비히클을 제조하는 단계, 및 자성분말을 상기 유기비히클과 혼련하여 자성몰딩액을 제조하는 단계를 포함하는 것을 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of preparing the magnetic molding liquid includes the steps of: preparing an organic vehicle by stirring the polymer resin and a solvent; and kneading the magnetic powder with the organic vehicle to prepare a magnetic molding liquid The method comprising the steps of:
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 자기코어를 형성하는 단계는, 상기 자성몰딩액을 진공분위기에서 경화하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of forming the magnetic core may include curing the magnetic molding liquid in a vacuum atmosphere.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 폴리머수지는 에폭시수지, 에폭시아크릴레이트수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 페녹시수지 및 우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the polymer resin includes at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, an epoxy acrylate resin, an acrylic resin, a silicone resin, a phenoxy resin and a urethane resin can do.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 자성분말은 순철, 카보닐철, 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크로뮴합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(permalloy), 몰리브데넘퍼멀로이(Mo-permalloy) 및 비정질 분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the magnetic powder may be selected from the group consisting of pure iron, carbonyl iron, iron-silicon alloy, iron-silicon-chromium alloy, -Si-Al alloy, permalloy, molybdenum permalloy, and an amorphous powder.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 자성분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 자성분말이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the magnetic powder may be a mixture of two or more kinds of magnetic powders having different average particle diameters.
또한, 본 발명은 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터를 제공한다.The present invention also provides a coil-embedded type inductor for a high-efficiency DC-DC converter.
또한, 본 발명은 코일매립형인덕터를 포함하여 이루어지는 고효율 DC-DC 컨버터를 제공한다.The present invention also provides a high efficiency DC-DC converter including a coil-embedded inductor.
본 발명은 코일매립형인덕터를 사용한 DC-DC 컨버터가 종래의 공지된 페라이트 인덕터를 사용한 DC-DC 컨버터 대비 효율이 높다는 제1효과, 코일매립형인덕터는 대전류 영역에서도 인덕턴스가 급격히 저하되지 않아 대전류 특성이 뛰어나다는 제2효과, 코일매립형인덕터는 고온에서도 비교적 안정한 인덕턴스 특성을 보여 고온 특성이 뛰어나다는 제3효과, 코일매립형인덕터는 케이스가 외부의 충격을 감소시킬 수 있기 때문에 내충격성이 우수하다는 제4효과, 코일매립형인덕터의 제조방법이 단순하다는 제5효과, 상기 제조방법에 의할 때 코일매립형인덕터를 대형화하기 쉽고 케이스의 형상에 따라 다양한 형상의 코일매립형인덕터를 제조할 수 있다는 제6효과, 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 있다는 제7효과, 고온의 소결 공정이나 자기코어의 밀도를 증대하기 위한 가압 공정 등이 불필요하므로 제조비용을 절감할 수 있다는 제8효과, 가압 공정이나 고온의 어닐링 공정 등이 불필요하므로 매립되는 코일의 피막이 열화되는 등의 우려가 없다는 제9효과, 고온의 소결 공정이나 어닐링 공정 등을 생략할 수 있어 공정의 간소화로 생산성이 증대된다는 제10효과, 및 케이스의 재료로서 고열전도성 재료를 사용하므로 코일과 자기코어에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다는 제11효과를 갖는다.The first effect that the DC-DC converter using the coil-embedded type inductor is higher in efficiency than the DC-DC converter using the conventional ferrite inductor is that the inductance of the coil-buried type does not drop sharply in the large current region, The third effect that the coil-embedded type inductor exhibits relatively stable inductance characteristics even at a high temperature, and the third effect is that the high-temperature characteristic is excellent, the fourth effect that the case is excellent in impact resistance because the case can reduce external impact, The fifth effect that the manufacturing method of the coil-embedded inductor is simple, the sixth effect that the coil-buried type inductor can be easily enlarged and the coil-buried type inductor having various shapes can be manufactured according to the shape of the case, The seventh effect that the inductance characteristic can be ensured, the high-temperature sintering process, The eighth effect that the manufacturing cost can be reduced because the pressurizing step for increasing the density and the like are unnecessary, the ninth effect that there is no fear that the coating of the buried coil is deteriorated because the pressurizing step and the high temperature annealing step are not necessary, It is possible to omit the sintering process or the annealing process of the coil, and the productivity can be improved by simplifying the process. Further, since the high thermal conductive material is used as the material of the case, 11 effect.
본 발명의 실시예에 따르면 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the composition of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명인 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 일실시예를 자기코어를 제외하고 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명인 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 일실시예를 나타내는 사시도.
도 3은 실험예 5에서 DC-DC 컨버터의 효율을 평가한 결과를 나타내는 그래프.
도 4는 실험예 6에서 코일매립형인덕터의 고온 및 대전류 특성을 평가한 결과를 나타내는 그래프.
도 5는 종래의 공지된 페라이트 인덕터의 고온 및 대전류 특성을 나타내는 그래프.1 is a perspective view showing an embodiment of a coil-embedded type inductor for a high-efficiency DC-DC converter according to the present invention, except for a magnetic core.
BACKGROUND OF THE
3 is a graph showing the results of evaluating the efficiency of the DC-DC converter in Experimental Example 5. FIG.
4 is a graph showing the results of evaluating high-temperature and high-current characteristics of a coil-embedded inductor in Experimental Example 6. FIG.
5 is a graph showing high temperature and large current characteristics of a conventional ferrite inductor of the prior art.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 발명의 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터(10)(이하, 코일매립형인덕터(10)라고 하기로 한다.)는 코일(11), 자기코어(12) 및 케이스(13)를 포함하여 구성되고, 도 1(자기코어(12)는 제외하고 나타냄.) 및 도 2에는 이러한 코일매립형인덕터(10)의 예시를 나타내는 사시도가 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 코일매립형인덕터(10)는 코일(11)의 일부가 자기코어(12) 내부에 매립되는 구조로 되어 있다. 이러한 구조를 가지는 코일매립형인덕터(10)의 제조방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다.A coil-embedded inductor 10 (hereinafter, referred to as a coil-embedded inductor 10) for a high-efficiency DC-DC converter of the present invention includes a
(I) 자성몰딩액을 준비한다. (I)단계는, 예를 들면, 다음과 같은 세부 단계를 통하여 진행될 수 있는데, 반드시 이러한 세부 단계로만 진행되어야 한다는 의미는 아니다.(I) Prepare a magnetic molding solution. The step (I) can be performed, for example, through the following detailed steps, which does not necessarily mean that it is necessary to proceed to these detailed steps.
(I-1) 폴리머수지와 용매를 교반하여 유기비히클을 제조한다. 폴리머수지는 에폭시수지, 에폭시아크릴레이트수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 페녹시수지 및 우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리머수지가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 폴리머수지는 자성분말에 대하여 바인더(binder) 기능을 하는데, 이러한 기능은 자기코어(12)의 형상을 유지하는 구조재의 기능, 각종 유기용매에 대한 내화학성을 제공하는 기능, 유기비히클 내의 자성분말과 첨가제들이 서로 접합 및 지지하여 원하는 형상을 유지할 수 있게 하는 기능 및 자성분말 간의 공간을 충전(充塡)하여 자기코어(12)의 절연성을 높이고 자기코어(12)의 비저항을 증가시켜 자기코어(12)의 와전류손실(eddy current loss)을 감소시키는 기능을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 용매는 메틸셀로솔브(methyl cellosolve), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 부틸셀로솔브아세테이트(butyl cellosolve acetate), 지방족 알코올(alcohol), 터피네올(terpineol), 다이하이드로터피네올(dihydro-terpineol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 에틸카비톨(ethyl carbitol), 부틸카비톨(butyl carbitol), 부틸카비톨아세테이트(butyl carbitol acetate), 텍사놀(texanol), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 에틸아세테이트(ethyl acetate) 및 사이클로헥사논(cyclohexanone)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 폴리머수지와 용매의 조성비에 있어서, 폴리머수지 50 내지 60wt%와 용매 40 내지 50wt%를 제안한다. 폴리머수지가 50wt%미만이거나 용매가 50wt%를 초과하는 경우, 폴리머수지의 바인딩(binding) 기능이 떨어져서 자성몰딩액 경화 후에 부분적으로 자성분말이 이탈하거나 자기코어(12)에 부분적인 크랙(crack)이 발생하는 등 코일매립형인덕터(10)의 강도에 문제가 생길 수 있고, 폴리머수지가 60wt%를 초과하거나 용매가 50wt%미만인 경우, 폴리머수지의 양이 과다하여 자성몰딩액 경화 시 폴리머 팽윤에 따라 자성몰딩액이 케이스(13) 밖으로 흘러나올 수 있다.(I-1) Polymer resin and solvent are stirred to prepare an organic vehicle. The polymer resin may be at least one polymer resin selected from the group consisting of an epoxy resin, an epoxy acrylate resin, an acrylic resin, a silicone resin, a phenoxy resin and a urethane resin, but is not limited thereto. The polymer resin functions as a binder with respect to the magnetic powder. This function is a function of a structural member that maintains the shape of the
또한 유기비히클의 성분은 자성몰딩액의 경화밀도에 영향을 미칠 수 있는데, 유기비히클 내에서, 밀도가 높은 물질의 비율이 증가하면 자성몰딩액의 경화밀도도 증가하게 되고, 밀도가 낮은 물질의 비율이 증가하면 자성몰딩액의 경화밀도도 감소하게 된다.Also, the components of the organic vehicle can affect the curing density of the magnetic molding liquid. In the organic vehicle, as the proportion of the high density material increases, the curing density of the magnetic molding liquid also increases, and the ratio The curing density of the magnetic molding liquid is also decreased.
유기비히클은 분산제, 안정제, 촉매 및 촉매활성제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 폴리머수지가 용매내에서 균일하게 분포되지 않고 응집할 가능성이 있는 경우, 분산제를 투입하여 이러한 응집을 방지할 수 있고, 유기비히클의 화학 변화 또는 상태 변화를 억제할 필요가 있는 경우, 안정제를 투입할 수 있으며, 폴리머수지 및 용매의 혼합이 원활하지 않을 경우, 촉매 또는 촉매활성제로 반응을 촉진할 수 있다.The organic vehicle may comprise at least one additive selected from the group consisting of dispersants, stabilizers, catalysts and catalyst activators. In the case where the polymer resin is not uniformly distributed in the solvent and there is a possibility of aggregation, it is possible to prevent such agglomeration by injecting a dispersant, and when it is necessary to suppress the chemical change or the state change of the organic vehicle, If the mixing of the polymer resin and the solvent is not smooth, the reaction can be promoted with a catalyst or a catalytically active agent.
폴리머수지 및 용매(첨가제를 투입하는 경우 첨가제도 포함한다.)를 교반하여 유기비히클을 제조하는 작업은 기계적 교반기를 사용하여 주어진 rpm조건 하에서 정해진 시간 동안 수행할 수 있다. 교반 시간에 있어 상한은 존재하지 않으나, 균일한 교반을 보장하기 위한 최소한의 시간은 염두에 둘 필요는 있는데, 이는 폴리머수지의 종류, 용매의 종류, 폴리머수지 및 용매 간 조성에 따라 달라지므로, 각 경우에 따라 정하여야 한다. 교반 후에는, 제조된 유기비히클을 체를 이용하여 불순물을 걸러주고 탈포하는 과정을 더 수행할 수도 있다. 탈포에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.The preparation of the organic vehicle by stirring the polymer resin and the solvent (including additive when the additive is added) can be carried out for a fixed time under a given rpm condition using a mechanical stirrer. There is no upper limit in the agitation time, but it is necessary to keep in mind the minimum time for ensuring uniform agitation because it depends on the type of polymer resin, the type of solvent, the polymer resin and the solvent composition, It should be determined in some cases. After stirring, the produced organic vehicle may be further subjected to a process of filtering out impurities using a sieve and defoaming it. The defoaming will be described in detail later.
(I-2) 자성분말을 유기비히클과 혼련하여 자성몰딩액을 제조한다. 자성분말과 유기비히클의 혼련은, 자성분말과 유기비히클을 칭량하여 혼련기에 투입하고, 자성분말과 유기비히클이 고르게 혼합되도록 소정의 시간 동안 혼련한다. 혼련공정의 소요시간에 있어 상한은 존재하지 않으나, 균일한 혼련을 보장하기 위한 최소한의 시간은 염두에 둘 필요는 있는데, 이는 자성분말의 종류, 유기비히클의 성분 및 조성, 자성분말 및 유기비히클 간 조성에 따라 달라지므로, 각 경우에 맞게 정하여야 한다.(I-2) The magnetic powder is kneaded with an organic vehicle to prepare a magnetic molding liquid. The magnetic powder and the organic vehicle are kneaded by weighing the magnetic powder and the organic vehicle, and the mixture is kneaded for a predetermined time so that the magnetic powder and the organic vehicle are evenly mixed. There is no upper limit in the time required for the kneading process, but it is necessary to keep in mind the minimum time for ensuring uniform kneading, because the type of magnetic powder, the composition and composition of the organic vehicle, the magnetic powder and the organic vehicle It depends on the composition, so it should be decided according to each case.
자성분말은 순철, 카보닐철, 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크로뮴합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(permalloy), 몰리브데넘퍼멀로이(Mo-permalloy) 및 비정질 분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The magnetic powder may be selected from the group consisting of pure iron, carbonyl iron, Fe-Si alloy, Fe-Si-Cr alloy, Fe-Si-Al alloy, permalloy, But are not limited to, at least one selected from the group consisting of molybdenum permalloy (Mo-permalloy) and amorphous powder.
자성분말의 평균입경은 10 내지 150μm를 제안한다. 자성분말의 평균입경이 150μm를 초과하는 경우, 자성분말의 충전(充塡)률이 낮아져 경화밀도가 낮아질 수 있으며, 자성몰딩액을 케이스(13)에 주입할 때 디스펜서(dispenser)의 노즐이 막히는 문제가 발생할 수 있다. 자성분말의 평균입경이 10μm미만인 경우, 자기코어(12)의 와전류손실(eddy current loss)이 문제될 수 있고, 유기비히클이 자성분말 간 공간을 충분히 충전(充塡)하지 못하게 되기 때문에 자기코어(12)의 강도에 문제가 생길 수 있다.The average particle diameter of the magnetic powder is 10 to 150 mu m. When the average particle diameter of the magnetic powder is more than 150 mu m, the charging rate of the magnetic powder may be lowered and the curing density may be lowered. When the magnetic molding liquid is injected into the
자성분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 자성분말이 혼합되어 구성될 수도 있다. 이렇게 되면, 평균입경이 큰 자성분말 사이사이에 평균입경이 작은 자성분말이 위치하는 것이 되어, 결과적으로 자성몰딩액의 경화밀도를 증가시킬 수 있다. 자성몰딩액의 경화밀도에 관해서는 후술한다. 평균입경이 상이한 2종이상의 자성분말의 혼합에 관하여는, 평균입경이 2 내지 5μm인 제1자성분말, 상기 평균입경이 10 내지 20μm인 제2자성분말 및 상기 평균입경이 50 내지 150μm인 제3자성분말이 혼합되는 것을 제안한다. 이렇게 하면, 평균입경이 큰 자성분말 사이사이에 평균입경이 작은 자성분말이 위치할 수 있기 때문이다.The magnetic powder may be constituted by mixing two or more kinds of magnetic powders having different average particle diameters. In this case, the magnetic powder having a small average particle diameter is located between the magnetic powders having a large average particle diameter, and as a result, the hardening density of the magnetic molding liquid can be increased. The curing density of the magnetic molding liquid will be described later. With respect to the mixing of two or more magnetic powders having different average particle diameters, the first magnetic powder having an average particle diameter of 2 to 5 m, the second magnetic powder having an average particle diameter of 10 to 20 m and the third magnetic powder having an average particle diameter of 50 to 150 m Magnetic powder is mixed. This is because a magnetic powder having a small average particle diameter can be located between the magnetic powders having an average particle diameter.
자성몰딩액은 자성분말 94 내지 98wt%와 유기비히클 2 내지 6wt%의 조성비로 이루어지는 것이 바람직하다. 자성분말이 98wt%를 초과하거나 유기비히클이 2wt% 미만인 경우, 자성분말의 양이 과다하여 자성분말의 충전(充塡)에 의한 자성몰딩액의 제조 자체가 불가능해질 수 있고, 유기비히클의 양이 과소하여 케이스(13)에 자성몰딩액 주입 시 레올로지(rheology) 측면에서 자성몰딩액의 흐름성이 낮기 때문에 자기코어(12)에 부분적인 크랙(crack)이 발생할 수 있으며, 폴리머수지의 바인딩(binding) 기능이 떨어지기 때문에 자성몰딩액 경화 후 부분적으로 자성분말이 이탈할 수 있고, 자기코어(12)에 와전류손실(eddy current loss)이 증가할 수 있다. 자성분말이 94wt%미만이거나 유기비히클이 6wt%를 초과하는 경우, 레올로지(rheology) 측면에서 유리한 점은 있으나, 유기비히클의 양이 과다하여 자성분말의 충전(充塡)량이 떨어지기 때문에 자기코어(12)의 비투자율이 떨어져 코일매립형인덕터(10)의 인덕턴스 특성이 저하될 수 있고, 폴리머수지의 양이 과다하여 자성몰딩액 경화 시 폴리머 팽윤에 따라 자성몰딩액이 케이스(13) 밖으로 흘러나올 수 있다.The magnetic molding liquid is preferably composed of 94 to 98 wt% of the magnetic powder and 2 to 6 wt% of the organic vehicle. When the magnetic powder is more than 98 wt% or the organic vehicle is less than 2 wt%, the amount of the magnetic powder is excessive, so that the production of the magnetic molding liquid by filling the magnetic powder may become impossible, The fluidity of the magnetic molding liquid is low on the side of the rheology when the magnetic molding liquid is injected into the
또한 상기 조성비로 제조된 자성몰딩액의 비투자율은 20 내지 40μ인 것이 바람직하다. 자성몰딩액의 비투자율이 20μ미만이면 코일매립형인덕터(10)의 인덕턴스 특성이 너무 떨어진다고 판단되며, 자성몰딩액의 비투자율이 40μ를 초과하면 코일매립형인덕터(10)의 자기코어(12)의 직류중첩특성이 너무 떨어진다고 판단되기 때문이다. 자성몰딩액의 비투자율은 25 내지 35μ인 것이 더욱 바람직한데, 이는 본 발명의 코일매립형인덕터(10)가 친환경 전기자동차의 48V-12V DC-DC 컨버터에 포함되는 4 내지 10μH의 인덕터로 사용될 수 있다는 점과, 상기 조성비로 자성몰딩액을 제조할 때 나올 수 있는 비투자율을 고려한 것이다. 다만 상기 4 내지 10μH의 인덕터와 관련하여, 실제로 코일매립형인덕터(10)를 설계할 때는 코일매립형인덕터(10)가 초기 0A 조건에서 5 내지 20μH의 인덕턴스 특성을 가지도록 설계하는 것이 바람직하다. 코일매립형인덕터(10)는 자기코어(12)에 포함된 금속 연자성 분말로 인하여 전류가 증가함에 따라 인덕턴스가 서서히 감소하는 특성을 보이므로, 최대 전류를 포함하는 전 전류 영역에서 원하는 인덕턴스 특성을 확보하려면 초기 0A 조건에서 인덕턴스를 높게 설정할 필요가 있기 때문이다.The magnetic permeability of the magnetic molding liquid prepared by the composition ratio is preferably 20 to 40 mu m. When the specific permeability of the magnetic molding liquid is less than 20 mu m, the inductance characteristic of the coil-embedded
자성몰딩액의 성능요건 중 하나가 자성몰딩액의 경화밀도라고 할 수 있는데, 자성몰딩액의 경화밀도는 자성분말과 유기비히클의 조성비와 직결되며, 자성분말의 밀도가 유기비히클의 밀도보다 크다는 것을 감안한다면, 자성분말의 비율이 커질수록 자성몰딩액의 밀도가 커지고, 이는 자성몰딩액의 비투자율이 커짐을 의미한다. 반대로, 자성분말의 비율이 작아질수록 자성몰딩액의 밀도는 작아지고, 이는 자성몰딩액의 비투자율이 작아짐을 의미하지만, 와전류손실(eddy current loss)이 줄어드는 측면도 있다. 이러한 비투자율 및 와전류손실(eddy current loss) 측면에서 자성몰딩액의 밀도는 5.5 내지 6.5g/cc로 하는 것을 제안한다. 이렇게 되면, 대체로 높은 투자율을 확보할 수 있는 동시에, 와전류손실(eddy current loss)도 어느 정도 감소시킬 수 있다.One of the performance requirements of the magnetic molding liquid is the curing density of the magnetic molding liquid. The curing density of the magnetic molding liquid is directly related to the composition ratio of the magnetic powder and the organic vehicle, and the density of the magnetic powder is larger than that of the organic vehicle Considering that the ratio of the magnetic powder increases, the density of the magnetic molding liquid increases, which means that the specific permeability of the magnetic molding liquid increases. Conversely, the smaller the ratio of the magnetic powder, the smaller the density of the magnetic molding liquid. This means that the specific permeability of the magnetic molding liquid becomes smaller, but also the eddy current loss is reduced. It is proposed that the density of the magnetic molding liquid is 5.5 to 6.5 g / cc in terms of the specific magnetic permeability and the eddy current loss. In this way, it is possible to secure a high magnetic permeability and at the same time to reduce the eddy current loss to some extent.
다음 단계로 넘어가기 전에, 자성몰딩액의 경화를 촉진하기 위하여, 자성몰딩액에 경화제 및/또는 경화촉진제를 첨가할 수 있는데, 경화제로서는 아민류의 지방족아민, 변성지방족아민, 방향족아민, 변성방향족아민, 산무수물, 폴리아마이드, 이미다졸을, 경화촉진제로서는 루이스산, 알코올, 페놀, 아킬페놀, 카르복실산, 제3아민, 이미다졸류를 사용할 수 있으나, 이에 제한하지 않음은 물론이다. 이들의 사용을 통해 자성몰딩액의 경화 시 소요되는 시간을 감축할 수 있다.Before proceeding to the next step, a curing agent and / or a curing accelerator may be added to the magnetic molding liquid to accelerate the curing of the magnetic molding liquid. As the curing agent, aliphatic amines, modified aliphatic amines, aromatic amines, , Acid anhydrides, polyamides and imidazoles, and curing accelerators such as Lewis acids, alcohols, phenols, acylphenols, carboxylic acids, tertiary amines and imidazoles. Through the use of these, the time required for curing of the magnetic molding liquid can be reduced.
또한 다음 단계로 넘어가기 전에, 자성몰딩액을 탈포할 수 있다. 탈포는 자성몰딩액에 포함되어 있는 기포를 제거하는 것인데, 이러한 기포 제거 과정을 거치면 코일매립형인덕터(10)의 인덕턴스 손실을 개선할 수 있다. 게다가 자성몰딩액 내부에 존재하는 기포는, 자기코어(12)의 내충격성을 떨어지게 할 수 있을 뿐만 아니라, 기포에 수분이 침투할 경우 자기코어(12) 내부의 크랙(crack)을 유도할 수 있기 때문에, 자성몰딩액의 탈포 공정은 매우 중요하다고 할 수 있다. 자성몰딩액을 탈포하는 방법에 있어서, 상업적으로 구입할 수 있는 교반·탈포기를 이용하여 자성몰딩액을 자전 및 공전시키면서 탈포할 수 있으나, 이러한 방법에 한정하는 것은 아니다.The magnetic molding liquid can also be defoamed before proceeding to the next step. The defoaming is to remove the bubbles contained in the magnetic molding liquid. The defoaming process can improve the inductance loss of the coil-embedded
(II) 코일(11)의 일부를 케이스(13) 내부에 위치 및 고정한다. 도 1은 케이스(13) 내부에 코일(11)의 일부가 고정된 모습을 도시하고 있다. 코일(11)의 대부분은 자기코어(12) 내부에 매립되지만, 나머지 일부분은 자기코어(12)의 외부로 노출되어 외부단자(전극)의 역할을 수행하게 된다. 물론 이러한 외부단자 역할을 수행하는 부분은 별도의 부재로 마련하고, 이러한 부재를 코일(11)과 전기접합하는 구성을 고려할 수도 있으나, 도 1의 예시에서는 외부단자 역할을 수행하는 별도의 부재를 마련하지 않고, 코일(11)이 직접 전극의 역할을 수행하도록 되어 있다.(II) A part of the
(III) 자성몰딩액을 케이스(13) 내부에 주입한다. 자성몰딩액을 케이스(13) 내부에 주입하는 방식은 펌프와 튜브를 이용해서 주입할 수도 있고, 디스펜서(dispenser)를 이용해서 주입할 수도 있으나, 다른 방법을 배제하는 것은 아니다.(III) a magnetic molding liquid is injected into the
케이스(13) 내부에 주입되어 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양은 케이스(13)의 체적을 기준으로 70 내지 90vol%가 바람직하다. 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양을 케이스(13)의 70vol%미만으로 할 경우, 자성체가 부족하여 자로가 충분히 확보되지 못하기 때문에 코일매립형인덕터(10)의 인덕턴스 특성이 목표로 하는 값보다 떨어진다고 판단되며, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과할 경우, 70vol%의 경우보다 인덕턴스 특성은 확보할 수 있을지 몰라도 자성몰딩액의 경화 과정에서 폴리머 팽윤에 따라 자성몰딩액이 케이스(13) 밖으로 흘러나올 수 있다.The amount of the magnetic molding liquid injected into the
케이스(13)의 재료는 고열전도성 엔지니어링 플라스틱을 포함할 수 있다. 케이스(13)는 코일(11) 및 자기코어(12)에서 발생하는 열을 방출할 필요가 있고, 절연성도 갖추어야 하기 때문이다. 상기 고열전도성 엔지니어링 플라스틱은 아크릴로나이트릴 부타디엔 스타일렌 공중합체(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer, ABS), 폴리카보네이트(PolyCarbonate, PC) 및 나일론으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 케이스(13)의 열전도성을 높이기 위해 상기 고열전도성 엔지니어링 플라스틱에 열전도성 필러를 첨가하여 케이스(13)를 제조할 수도 있다. 상기 열전도성 필러는 산화베릴륨(BeO), 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화아연(ZnO) 및 질화붕소(BN)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.The material of the
(IV) 자성몰딩액을 경화하여 자기코어(12)를 형성한다. 자성몰딩액을 경화하는 방식은 자성몰딩액을 진공분위기에서 경화하는 진공경화가 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 자성몰딩액을 진공경화하는 경우 자성몰딩액 내부의 기포를 제거할 수 있다는 장점이 있으며, 온도, 경화시간 등을 적절하게 설정하여 진공경화하면 자성몰딩액 내부의 기포 전부를 제거할 수 있다. 이하 본 발명에 관한 실시예를 상술하기로 한다.(IV) The magnetic molding liquid is cured to form the
[실시예 1 - 인덕턴스 4.5μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조][Example 1 - Preparation of coil-embedded
인덕턴스 특성이 4.5μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조를 목적으로, 먼저 비투자율이 25μ인 자성몰딩액(에폭시 수지, 철-규소-크로뮴합금 분말, 샌더스트 분말 및 그 외 자성분말(전술한 가능한 자성분말 중 선택되는 1종 이상) 포함)을 준비하였다. 그리고 권선수가 6인 4.0mm(너비)×1.6mm(두께)의 편각코일(square coil)을 준비하여 케이스(13) 내부에 고정(외부단자는 케이스(13) 외부로 노출시킴.)하였다. 다음으로, 자성몰딩액을 케이스(13) 내부에 주입하여 케이스(13)의 70 내지 90vol%를 충전(充塡)하였다. 다음으로, 케이스(13)를 진공 오븐에 장입하고 자성몰딩액을 진공경화하였다. 그 결과, 26mm(길이)×19mm(너비)×27mm(높이)의 자기코어(12)를 갖는 코일매립형인덕터(10)가 제조되었다.(Epoxy resin, iron-silicon-chromium alloy powder, sandstroke powder, and other magnetic powder (the above-mentioned powder of iron-silicon-chromium alloy having an inductivity of 25 mu m) for the purpose of producing a coil- At least one selected from possible magnetic powders) were prepared. A square coil of 4.0 mm (width) x 1.6 mm (thickness) having a winding number of 6 was prepared and fixed inside the case 13 (the external terminal was exposed to the outside of the case 13). Next, the magnetic molding liquid was injected into the
[비교예 1 - 케이스(13)의 70vol%미만 충전(充塡)][Comparative Example 1 - Charging of less than 70 vol% of case (13)] [
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 2 - 케이스(13)의 90vol%초과 충전(充塡)][Comparative Example 2 - charging exceeding 90 vol% of the case (13)] [
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 3 - 자성몰딩액의 비투자율이 20μ미만][Comparative Example 3 - Specific permeability of magnetic molding liquid was less than 20 mu]
자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the magnetic permeability of the magnetic molding liquid was 18 占 퐉.
[실험예 1 - 인덕턴스 측정][Experimental Example 1 - Inductance Measurement]
실시예 1, 비교예 1 내지 3에서 제조된 코일매립형인덕터(10)들의 인덕턴스를 오실로스코프(Agilent 54621A)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 다음 표 1을 통하여 나타내었다.The inductances of the coil-embedded
상기 표 1을 통하여 알 수 있듯이, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 경우, 인덕턴스가 2.8μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었고, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 경우, 인덕턴스가 4.5μH였지만 진공경화 시 자성몰딩액이 케이스(13) 밖으로 흘러나와 외관불량이 발생하였으며, 자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 경우, 인덕턴스가 3.5μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었다. 반면 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 70 내지 90vol%이고, 자성몰딩액의 비투자율이 25μ인 경우, 인덕턴스가 4.5μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 있다는 것을 확인하였다.As can be seen from the above Table 1, when the amount of the magnetic molding liquid filling the
[실시예 2 - 인덕턴스 4.5μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조]Example 2 - Fabrication of coil-embedded
인덕턴스 특성이 4.5μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조를 목적으로, 먼저 비투자율이 35μ인 자성몰딩액(에폭시 수지, 철-규소-크로뮴합금 분말, 샌더스트 분말 및 그 외 자성분말(전술한 가능한 자성분말 중 선택되는 1종 이상) 포함)을 준비하였다. 그리고 권선수가 5인 4.0mm(너비)×1.6mm(두께)의 편각코일(square coil)을 준비하여 케이스(13) 내부에 고정(외부단자는 케이스(13) 외부로 노출시킴.)하였다. 다음으로, 자성몰딩액을 케이스(13) 내부에 주입하여 케이스(13)의 70 내지 90vol%를 충전(充塡)하였다. 다음으로, 케이스(13)를 진공 오븐에 장입하고 자성몰딩액을 진공경화하였다. 그 결과, 26mm(길이)×19mm(너비)×27mm(높이)의 자기코어(12)를 갖는 코일매립형인덕터(10)가 제조되었다.(Epoxy resin, iron-silicon-chromium alloy powder, sandstroke powder and other magnetic powders (having a dielectric constant of 35 mu m or less) having a specific permeability of 35 mu for the purpose of manufacturing a coil-embedded
[비교예 4 - 케이스(13)의 70vol%미만 충전(充塡)][Comparative Example 4 - charging of less than 70 vol% of case (13)] [
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 5 - 케이스(13)의 90vol%초과 충전(充塡)][Comparative Example 5 - Charging exceeding 90 vol% of the case (13)] [
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 6 - 자성몰딩액의 비투자율이 20μ미만][Comparative Example 6-Specific magnetic permeability of magnetic molding liquid was less than 20 mu]
자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 2 was carried out except that the magnetic permeability of the magnetic molding liquid was 18 mu.
[실험예 2 - 인덕턴스 측정][Experimental Example 2 - Measurement of inductance]
실시예 2, 비교예 4 내지 6에서 제조된 코일매립형인덕터(10)들의 인덕턴스를 오실로스코프(Agilent 54621A)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 다음 표 2를 통하여 나타내었다.The inductances of the coil-embedded
상기 표 2를 통하여 알 수 있듯이, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 경우, 인덕턴스가 3.0μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었고, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 경우, 인덕턴스가 4.6μH였지만 진공경화 시 자성몰딩액이 케이스(13) 밖으로 흘러나와 외관불량이 발생하였으며, 자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 경우, 인덕턴스가 3.6μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었다. 반면 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 70 내지 90vol%이고, 자성몰딩액의 비투자율이 35μ인 경우, 인덕턴스가 4.5μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 있다는 것을 확인하였다.As can be seen from the above Table 2, when the amount of the magnetic molding liquid filling the
[실시예 3 - 인덕턴스 10.0μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조][Example 3 - Fabrication of coil-embedded
인덕턴스 특성이 10.0μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조를 목적으로, 먼저 비투자율이 25μ인 자성몰딩액(에폭시 수지, 철-규소-크로뮴합금 분말, 샌더스트 분말 및 그 외 자성분말(전술한 가능한 자성분말 중 선택되는 1종 이상) 포함)을 준비하였다. 그리고 권선수가 9인 3.5mm(너비)×0.9mm(두께)의 편각코일(square coil)을 준비하여 케이스(13) 내부에 고정(외부단자는 케이스(13) 외부로 노출시킴.)하였다. 다음으로, 자성몰딩액을 케이스(13) 내부에 주입하여 케이스(13)의 70 내지 90vol%를 충전(充塡)하였다. 다음으로, 케이스(13)를 진공 오븐에 장입하고 자성몰딩액을 진공경화하였다. 그 결과, 27mm(길이)×17mm(너비)×23mm(높이)의 자기코어(12)를 갖는 코일매립형인덕터(10)가 제조되었다.(Epoxy resin, iron-silicon-chromium alloy powder, sandstock powder, and other magnetic powder (having a dielectric constant of 25 mu m or less) having a specific permeability of 25 mu m for the purpose of producing a coil-embedded
[비교예 7 - 케이스(13)의 70vol%미만 충전(充塡)][Comparative Example 7 - charging of less than 70 vol% of case (13)] [
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 3 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 8 - 케이스(13)의 90vol%초과 충전(充塡)][Comparative Example 8 - charging exceeding 90 vol% of the case (13)] [
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 3 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 9 - 자성몰딩액의 비투자율이 20μ미만][Comparative Example 9-Specific magnetic permeability of the magnetic molding liquid was less than 20 mu]
자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 3 was carried out except that the magnetic permeability of the magnetic molding liquid was 18 mu m.
[실험예 3 - 인덕턴스 측정][Experimental Example 3 - Measurement of inductance]
실시예 3, 비교예 7 내지 9에서 제조된 코일매립형인덕터(10)들의 인덕턴스를 오실로스코프(Agilent 54621A)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 다음 표 3을 통하여 나타내었다.The inductances of the coil-embedded
상기 표 3을 통하여 알 수 있듯이, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 경우, 인덕턴스가 7.8μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었고, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 경우, 인덕턴스가 10.2μH였지만 진공경화 시 자성몰딩액이 케이스(13) 밖으로 흘러나와 외관불량이 발생하였으며, 자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 경우, 인덕턴스가 8.1μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었다. 반면 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 70 내지 90vol%이고, 자성몰딩액의 비투자율이 25μ인 경우, 인덕턴스가 10.4μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 있다는 것을 확인하였다.As can be seen from the above Table 3, when the amount of the magnetic molding liquid filling the
[실시예 4 - 인덕턴스 10.0μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조][Embodiment 4 - Fabrication of coil-embedded
인덕턴스 특성이 10.0μH인 코일매립형인덕터(10)의 제조를 목적으로, 먼저 비투자율이 35μ인 자성몰딩액(에폭시 수지, 철-규소-크로뮴합금 분말, 샌더스트 분말 및 그 외 자성분말(전술한 가능한 자성분말 중 선택되는 1종 이상) 포함)을 준비하였다. 그리고 권선수가 8인 3.5mm(너비)×0.9mm(두께)의 편각코일(square coil)을 준비하여 케이스(13) 내부에 고정(외부단자는 케이스(13) 외부로 노출시킴.)하였다. 다음으로, 자성몰딩액을 케이스(13) 내부에 주입하여 케이스(13)의 70 내지 90vol%를 충전(充塡)하였다. 다음으로, 케이스(13)를 진공 오븐에 장입하고 자성몰딩액을 진공경화하였다. 그 결과, 27mm(길이)×17mm(너비)×23mm(높이)의 자기코어(12)를 갖는 코일매립형인덕터(10)가 제조되었다.(Epoxy resin, iron-silicon-chromium alloy powder, sandstroke powder and other magnetic powder (the above-mentioned powder of iron-silicon-chromium alloy powder having an inductivity of 35 mu) for the purpose of producing a coil- At least one selected from possible magnetic powders) were prepared. A square coil of 3.5 mm (width) × 0.9 mm (thickness) having a number of windings of 8 was prepared and fixed inside the case 13 (the external terminal was exposed to the outside of the case 13). Next, the magnetic molding liquid was injected into the
[비교예 10 - 케이스(13)의 70vol%미만 충전(充塡)]Comparative Example 10 - Charging of less than 70 vol% of the case (13)
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 4 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 11 - 케이스(13)의 90vol%초과 충전(充塡)][Comparative Example 11 - charging exceeding 90 vol% of the case (13)] [
케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 4 was carried out except that the amount of the magnetic molding liquid filling the
[비교예 12 - 자성몰딩액의 비투자율이 20μ미만][Comparative Example 12-Specific magnetic permeability of the magnetic molding liquid was less than 20 mu]
자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 조건으로 실시하였다.The same procedure as in Example 4 was carried out except that the magnetic permeability of the magnetic molding liquid was 18 mu m.
[실험예 4 - 인덕턴스 측정][Experimental Example 4 - Measurement of inductance]
실시예 4, 비교예 10 내지 12에서 제조된 코일매립형인덕터(10)들의 인덕턴스를 오실로스코프(Agilent 54621A)를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 다음 표 4를 통하여 나타내었다.The inductances of the coil-embedded
상기 표 4를 통하여 알 수 있듯이, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 70vol%미만인 경우, 인덕턴스가 8.0μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었고, 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 케이스(13)의 90vol%를 초과하는 경우, 인덕턴스가 10.3μH였지만 진공경화 시 자성몰딩액이 케이스(13) 밖으로 흘러나와 외관불량이 발생하였으며, 자성몰딩액의 비투자율이 18μ인 경우, 인덕턴스가 7.9μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 없었다. 반면 케이스(13)를 충전(充塡)하는 자성몰딩액의 양이 70 내지 90vol%이고, 자성몰딩액의 비투자율이 35μ인 경우, 인덕턴스가 10.7μH로 목표로 하는 인덕턴스 특성을 확보할 수 있다는 것을 확인하였다.As can be seen from the above Table 4, when the amount of the magnetic molding liquid filling the
[실시예 5 - 코일매립형인덕터(10)를 포함하는 DC-DC 컨버터의 제조][Embodiment 5 - Fabrication of DC-DC converter including coil-embedded inductor 10]
실시예 4에서 제조된 코일매립형인덕터(10)를 포함하는 48V-12V DC-DC 컨버터를 제조하였다.A 48V-12V DC-DC converter including the coil-embedded
[비교예 13 - 페라이트 인덕터를 포함하는 DC-DC 컨버터의 제조][Comparative Example 13 - Fabrication of DC-DC converter including ferrite inductor]
코일매립형인덕터(10) 대신 종래의 공지된 페라이트 인덕터를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조건으로 실시하였다.Except that the conventional ferrite inductor was used in place of the coil-embedded
[실험예 5 - DC-DC 컨버터 효율 평가][Experimental Example 5 - Evaluation of efficiency of DC-DC converter]
실시예 5 및 비교예 13에서 제조된 48V-12V DC-DC 컨버터의 효율을 10 내지 180A 영역에서 평가한 결과를 도 3에 그래프로 도시하였고, 다음 표 5(실시예 5) 및 표 6(비교예 13)을 통하여도 나타내었다.The results of evaluating the efficiency of the 48V-12V DC-DC converter manufactured in Example 5 and Comparative Example 13 in the range of 10 to 180A are shown in FIG. 3, and the results are shown in Table 5 (Example 5) and Table 6 Example 13).
표 5 및 표 6에서는 총 손실을 인덕터에 의한 손실과 나머지 손실로 나누어 나타내었다. 도 3, 표 5 및 표 6을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 코일매립형인덕터(10)를 사용한 경우, 종래의 페라이트 인덕터를 사용한 경우와 대비하여 DC-DC 컨버터의 효율이 더 높게 평가되었다. 특히 40 내지 80A 영역에서, 코일매립형인덕터(10)를 사용한 DC-DC 컨버터의 효율이 페라이트 인덕터를 사용한 DC-DC 컨버터의 효율보다 약 0.45% 더 높게 평가되었다. 표 5 및 표 6을 통하여 알 수 있듯이, 위 효율 차이는 코일매립형인덕터(10)의 손실이 페라이트 인덕터의 손실보다 작기 때문이다. 다시 말해, 본 발명의 코일매립형인덕터(10)를 사용할 경우, 고효율 및 저손실의 DC-DC 컨버터를 제조할 수 있음을 확인하였다.In Table 5 and Table 6, the total loss is divided by the loss due to the inductor and the remaining loss. As can be seen from FIGS. 3, 5 and 6, the efficiency of the DC-DC converter was evaluated to be higher than that of the conventional ferrite inductor when the coil-embedded
[실험예 6 - 고온 및 대전류 특성 평가][Experimental Example 6 - Evaluation of high temperature and high current characteristics]
실시예 4에서 제조된 코일매립형인덕터(10)의 고온 및 대전류 특성을 평가한 결과를 도 4를 통하여 나타내었다. 도 5는 종래의 공지된 페라이트 인덕터의 고온 및 대전류 특성을 도시한 것이다. 도 4 및 도 5를 통하여 알 수 있듯이, 종래의 페라이트 인덕터는 외부 온도가 상승하거나 전류가 증가하면 일정 영역 이후부터 급격히 인덕턴스가 감소하는데 반해, 본 발명의 코일매립형인덕터(10)는 외부 온도가 상승하거나 전류가 증가하여도 인덕턴스가 서서히 감소한다. 즉, 본 발명의 코일매립형인덕터(10)의 고온 및 대전류 특성이 안정적임을 확인하였다.The results of evaluating the high-temperature and high-current characteristics of the coil-embedded
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution, Range. In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.
10 : 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터
11 : 코일
12 : 자기코어
13 : 케이스10: High Efficiency DC-DC Converter Coil-Induced Inductors
11: Coil
12: magnetic core
13: Case
Claims (8)
(I) 자성몰딩액을 준비하는 단계;
(II) 상기 코일(11)의 일부를 케이스(13) 내부에 위치 및 고정하는 단계;
(III) 상기 자성몰딩액을 상기 케이스(13) 내부에 주입하여 상기 케이스(13)의 70 내지 90vol%를 충전(充塡)하는 단계; 및
(IV) 상기 (III)단계에서의 자성몰딩액을 진공분위기에서 경화하여 상기 자기코어(12)를 형성하는 단계;
를 포함하여 이루어지고,
초기 0A 조건에서 5 내지 20 μH를 갖도록 하기 위하여 상기 (I)단계에서의 자성몰딩액의 비투자율은 20 내지 40μ인 것을 특징으로 하고, 상기 자성몰딩액의 밀도는 5.5 내지 6.5 g/cc인 것을 특징으로 하는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법.
A method of manufacturing a coil-embedded inductor (10) for a high-efficiency DC-DC converter in which a part of a coil (11) is embedded in a magnetic core (12)
(I) preparing a magnetic molding liquid;
(II) locating and securing a portion of the coil (11) inside the case (13);
(III) injecting the magnetic molding liquid into the case 13 to fill 70 to 90 vol% of the case 13; And
(IV) curing the magnetic molding liquid in the step (III) in a vacuum atmosphere to form the magnetic core 12;
, ≪ / RTI >
The magnetic permeability of the magnetic molding liquid in the step (I) is 20 to 40 mu m so as to have 5 to 20 mu H under the initial 0A condition, and the density of the magnetic molding liquid is 5.5 to 6.5 g / cc Wherein the method comprises the steps of:
상기 (I)단계는,
(I-1) 폴리머수지와 용매를 교반하여 유기비히클을 제조하는 단계; 및
(I-2) 자성분말을 상기 유기비히클과 혼련하여 자성몰딩액을 제조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step (I)
(I-1) preparing an organic vehicle by stirring a polymer resin and a solvent; And
(I-2) preparing a magnetic molding liquid by kneading a magnetic powder with the organic vehicle;
Wherein the inductance of the inductor is greater than the inductance of the inductor.
상기 폴리머수지는 에폭시수지, 에폭시아크릴레이트수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 페녹시수지 및 우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법.
The method of claim 2,
The polymer resin includes at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, an epoxy acrylate resin, an acrylic resin, a silicone resin, a phenoxy resin, and a urethane resin. Gt;
상기 자성분말은 순철, 카보닐철, 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크로뮴합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(permalloy), 몰리브데넘퍼멀로이(Mo-permalloy) 및 비정질 분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법.
The method of claim 2,
The magnetic powder may be selected from the group consisting of pure iron, carbonyl iron, Fe-Si alloy, Fe-Si-Cr alloy, Fe-Si-Al alloy, permalloy, , Molybdenum permalloy (Mo-permalloy), and amorphous powder. The method for manufacturing a coil-embedded type inductor for a high-efficiency DC-DC converter includes:
상기 자성분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 자성분말이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 DC-DC 컨버터용 코일매립형인덕터의 제조방법.
The method of claim 2,
Wherein the magnetic powder is a mixture of two or more types of magnetic powders having different average particle diameters.
A coil-embedded inductor for a high efficiency DC-DC converter produced by the method of claim 1.
A high efficiency DC-DC converter comprising the coil-embedded inductor (10) of claim 7.
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