KR102138889B1 - 코일 부품 어셈블리, 코일 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 복수의 가공된 공간을 갖는 지지부재, 상기 복수의 가공된 공간에 각각 배치된 복수의 코일, 및 상기 지지부재 및 상기 복수의 코일을 덮는 자성 물질을 포함하는 코일 부품 어셈블리, 상기 코일 부품 어셈블리를 절단하여 얻어지는 코일 부품, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시는 코일 부품, 예를 들면, 인덕터 등에 관한 것이다.
코일 부품 중 하나인 인덕터는 저항, 커패시터와 더불어 전자회로를 이루어 노이즈를 제거하는 대표적인 수동소자이다. 예를 들면, 파워 인덕터는 대전류가 흐르는 전원 회로 또는 컨버터 회로 등에 사용될 수 있다.
한편, 코일 부품으로는 비교적 제조 방법이 간단한 권선 타입이 많이 적용되고 있다. 권선 타입의 코일 부품은 일반적으로 금형 몰드에 권선 코일을 배치한 후 밀봉재를 채운 후 경화하는 몰드 공법을 이용하여 제조되고 있다.
한편, 최근 부품 시장은 박형화 및 소형화의 추세에 있으며, 이때 몰드 공법으로 소형의 코일 부품을 제조하는 경우 코일을 안정적으로 실장 하는데 한계가 있다. 더불어, 개별적으로 코일 부품을 제조해야 하는바 생산성이 떨어진다.
본 개시의 여러 목적 중 하나는 이러한 문제를 해결하는 것으로, 소형의 코일 부품을 제조하는 경우에도 코일을 안정적으로 실장 할 수 있으며, 더불어 대량 생산이 가능한 코일 부품을 제공하는 것이다.
본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 복수의 가공된 공간을 갖는 지지부재를 이용하는 새로운 공법으로 코일 부품을 제조하는 것이다.
본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 코일을 안정적으로 실장 할 수 있고, 생산성이 우수하며, 금형 몰드비를 절감할 수 있는 코일 부품 어셈블리, 코일 부품 및 이를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 코일 부품의 A-A' 면 절단 단면도이다.
도 3은 지지부재 및 가공된 공간을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 지지부재의 다양한 가공된 공간을 나타내는 도면이다.
도 5는 코일의 다양한 인출 단자를 나타내는 도면이다.
도 6은 코일 부품 어셈블리의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7은 코일 부품 어셈블리의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8은 코일 부품의 어셈블리의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는 코일 부품의 어셈블리의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은 코일 부품 어셈블리를 이용한 코일 부품의 제조 일례를 나타내는 개략적인 공정 순서도이다.
도 11은 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 12는 코일 부품의 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 자성체 시트의 압착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 16는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 고정 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 고정 프레임의 다양한 일례를 나타내는 도면이다.
도 19는 절단 후 코일 틀어짐을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 절단 후 코일 부품 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 21은 절단 후 코일 부품 다른 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 22는 절단 후 코일 부품 또 다른 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 23은 고정 프레임의 사이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 자성 바디의 개략적인 일례를 나타내는 도면이다.
도 25는 자성 바디의 절단 면의 개략적인 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 코일 부품의 A-A' 면 절단 단면도이다.
도 3은 지지부재 및 가공된 공간을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 지지부재의 다양한 가공된 공간을 나타내는 도면이다.
도 5는 코일의 다양한 인출 단자를 나타내는 도면이다.
도 6은 코일 부품 어셈블리의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7은 코일 부품 어셈블리의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8은 코일 부품의 어셈블리의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는 코일 부품의 어셈블리의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은 코일 부품 어셈블리를 이용한 코일 부품의 제조 일례를 나타내는 개략적인 공정 순서도이다.
도 11은 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 12는 코일 부품의 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 자성체 시트의 압착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
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도 16는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 고정 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 고정 프레임의 다양한 일례를 나타내는 도면이다.
도 19는 절단 후 코일 틀어짐을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 절단 후 코일 부품 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 21은 절단 후 코일 부품 다른 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 22는 절단 후 코일 부품 또 다른 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 23은 고정 프레임의 사이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 자성 바디의 개략적인 일례를 나타내는 도면이다.
도 25는 자성 바디의 절단 면의 개략적인 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 보다 상세히 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일례에 따른 코일 부품(100-1)은 코일(미도시), 자성 바디(130), 및 외부 전극(140)을 포함한다. 자성 바디(130)는 코일 부품(100-1)의 내부를 충진하는 동시에 부품의 외형을 형성하는 것으로, 코일(미도시) 주변의 공간을 채운다.
자성 바디(130)는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 자성체 수지 복합체로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 자성체 분말은 Fe, Cr 또는 Si를 주성분으로 포함할 수 있고, 예를 들면, Fe-Ni, Fe, Fe-Cr-Si 등을 포함할 수 있다. 수지 혼합물은 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer; LCP) 등을 포함할 수 있다.
자성 바디(130)는 적어도 둘 이상의 입자크기를 갖는 금속 자성체 분말이 충진될 수도 있다. 이 경우 서로 다른 크기의 바이모달(bimodal) 금속 자성체 분말을 사용하여 압착함으로써, 자성체 수지 복합체를 가득 채울 수 있어 충진율을 높일 수 있다.
외부 전극(140)은 코일(미도시)과 전기적으로 연결된다. 이때, 도면에서는 외부 전극(140)이 코일 부품(100-1)의 마주보는 양 측에 배치되는 것을 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하며, 외부 전극(140)의 배치 형태는 코일 부품(100-1)의 종류, 설계, 공정의 필요에 의하여 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. 외부 전극(140)은 Ag, Ag-Pd, Ni, Cu 등의 금속을 포함할 수 있으며, 외부 전극(140)의 표면에는 선택적으로 Ni 도금층 및 Sn 도금층이 형성될 수 있다.
도 2는 도 1의 코일 부품의 A-A' 면 절단 단면도이다.
도 2를 참조하면, 코일(120) 주변의 공간은 자성 바디(130)에 의하여 채워지며, 코일(120)의 인출 단자(121a, 121b)는 외부 전극(140)에 연결된다. 도면에 도시한 바와 같이 코일(120)은 자성 바디(130)의 중앙에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 코일 부품(100-1)의 종류, 설계, 공정의 필요에 의하여 자성 바디(130)의 상단 또는 하단에 위치할 수도 있다. 코일(120)은 권선 공법으로 형성된 권선 코일(winding coil)일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
아래에서 상세히 설명하겠지만, 코일(120)은 지지부재(미도시)의 가공된 공간(미도시) 내에 안착되고, 그 코일(120)의 주변 공간이 자성 바디(130)로 채워질 수 있다. 이를 통하여 코일(120)은 안정적으로 자성 바디(130) 내에 실장 될 수 있을 뿐만 아니라, 코일 부품(100-1) 역시 소형화 될 수 있다. 다만, 경우에 따라서는 지지부재(미도시)가 절단 공정에 의하여 모두 제거되어 개별 부품에서는 지지부재(미도시)가 도면에서와 같이 남아있지 않을 수도 있다.
코일(120)의 중간 홀(hole)에는 코어(core)가 형성될 수 있으며, 상기 코어는 자성 물질로 충진될 수 있는바, 고용량의 코일 부품을 제공할 수 있다.
도 3은 지지부재 및 가공된 공간을 설명하기 위한 도면이다.
도 3(a)을 참조하면, 지지부재(110)는 복수의 가공된 공간(111)을 갖는다. 지지부재(110)는 동박적층판(Copper Clad Lamination; CCL), 압연동판, NiFe 압연동판, Cu 합금판, 페라이트(ferrite) 기판, 플렉서블(flexible) 기판 등이 사용될 수 있다. PCB 기판 대신에 페라이트(ferrite) 기판을 사용하는 경우, 페라이트 기판은 투자율을 상승시킴으로써 인덕턴스 용량 특성을 개선할 수 있다. 또한, 코일(120)을 보다 더 안정적으로 고정할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 각각의 가공된 공간(111)은 코일(120)이 안정적으로 실장될 수 있는 형태로 형성되어 있다. 가공된 공간(111)은 도면 기준으로 가로의 길이가 세로의 길이보다 클 수 있다. 가공된 공간(111)에는 성형된 시트들이 적층될 수 있으며, 적층된 시트들은 압착 및 경화되어 일정한 위치에 배치된 코일(120)의 위치 틀어짐을 방지하고, 시트 유동에 의한 바(Bar) 변형을 제어한다. 지지부재(110)의 적어도 일부를 '가공' 한다는 것은 지지부재의 적어도 일부를 물리적, 광학적이나 화학적으로 변형, 제거함으로써 공간을 형성하는 것뿐만 아니라 두 개 이상의 지지부재들을 이용하여 구성되는 구조를 통하여 공간을 형성하는 것을 포함한다.
도 3(c)를 참조하면, 코일(120)이 각각의 가공된 공간(111) 내에 배치된다. 가공된 공간(111)은 코일(120)을 수용하기 위하여 충분히 큰 사이즈를 가질 수 있다. 가공된 공간(111)에 코일(120)이 수용된 경우 빈 공간이 생길 수 있으며, 빈 공간은 성형된 자성체 시트의 압착 공정에 의하여 자성 물질로 채워질 수 있다.
도 4는 지지부재의 다양한 가공된 공간을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 지지부재(110)에 형성되는 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)은 도 4(a)에서와 같이 코일(120)이 배치되는 공간이 사각 형상 등의 다각 형상일 있으며, 또는 도 4(b)에서와 같이 코일(120)의 형태와 유사한 타원 형상일 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형태로도 구현될 수 있음은 물론이다. 코일(120)의 배치와 함께 별도로 코일(120)의 인출 단자(121a, 121b)가 배치되는 실장 공간이 형성될 수 있음은 물론이다.
도 5는 코일의 다양한 인출 단자를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)은 코일(120)의 인출 단자(121a, 121b) 역시 수용할 수 있다. 이때, 인출 단자(121a, 121b)를 수용하는 공간은 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 이것은 올곧은 형상에 비하여 두 개의 인출 단자들을 수용하는 공간에 대응하는 지지부재(110)의 면적을 증가시킬 수 있다.
또한, 인출 단자(121a, 121b)는 동일한 방향으로 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 다른 방향으로 구부러진 형상을 가질 수도 있다. 따라서, 인출 단자(121a, 121b)를 수용하는 공간은 도 5(a)에서와 같이 동일한 방향으로 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 또는 도 5(b)에서와 같이 다른 방향으로 구부러진 형상을 가질 수도 있다.
도 6은 코일 부품 어셈블리의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 코일 부품 어셈블리(100)는 복수의 가공된 공간(111)을 갖는 지지부재(110), 상기 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120), 및 상기 지지부재(110) 및 상기 코일(120)을 덮는 자성 물질(미도시)을 포함한다. 이때, 일례에서는 코일(120)의 인출 단자가 동일 방향으로 구부러져 있는바 가공된 공간(111) 역시 이에 맞춰 가공되어 있다. 복수의 가공된 공간(111)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출 부위를 가지며, 상기 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 각각의 돌출 부위가 서로 엇갈리도록 가공되어 있다. 복수의 코일(120)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출된 인출 단자를 가지며, 상기 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 각각의 인출 단자가 서로 엇갈리도록 배치되어 있다.
한편, 지지부재(100)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다. 이와 같이 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 점 대칭을 만족하는 경우 지지부재(110)의 공간을 최대한 활용할 수 있음은 물론이며, 코일 부품(100-1)의 소형화에도 불구하고, 실질적으로 동일한 가공된 공간(111)이 반복되므로 코일(120)의 로딩이 보다 수월해지고 간단해 지는바, 코일(120) 배치의 정확성이 보다 향상될 수 있다.
이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일 역시도 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다. 가공된 공간(111)에 맞춰서 코일(120) 역시 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 점 대칭으로 배치됨으로써 상술한 효과를 실질적으로 구현할 수 있다.
또한, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향과 45°기울어진 제2 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 서로 수직하는 경계선(L1, L2)의 교차 점(C2)을 기준으로 서로 점 대칭이다. 이와 같이 서로 수직하는 경계선(L1, L2)의 교차 점(C2)을 기준으로 서로 점 대칭인 경우 지지부재(110)의 공간을 최대한 활용할 수 있음은 물론이며, 코일 부품(100-1)의 소형화에도 불구하고, 실질적으로 동일한 가공된 공간(111)이 반복되므로 코일(120)의 로딩이 보다 수월해지고 간단해 지는바, 코일(120) 배치의 정확성이 보다 향상될 수 있다.
이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향과 45°기울어진 제2 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일 역시도 이들 사이의 서로 수직하는 경계선(L1, L2)의 교차 점(C2)을 기준으로 서로 점 대칭이다. 가공된 공간(111)에 맞춰서 코일(120) 역시 경계선(L1, L2)의 교차 점(C2)에 대하여 점 대칭으로 배치됨으로써 상술한 효과를 실질적으로 구현할 수 있다.
한편, 본 개시에서 말하는 대칭의 의미는 완전히 대칭이 되는 것은 물론이며, 공정이나 설비 등의 한계상 오차가 생길 수 있는바 이러한 오차를 고려하여 대략적으로 대칭이 되는 것을 포함하는 개념이다.
도 7은 코일 부품 어셈블리의 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7의 다른 일례에 따른 코일 부품 어셈블리는 도 6의 일례에 따른 코일 부품 어셈블리 대비 코일(120)의 인출 단자가 다른 방향으로 구부러져 있으며 가공된 공간(111) 역시 이에 맞춰 가공되어 있다. 복수의 가공된 공간(111)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출 부위를 가지며, 상기 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 각각의 돌출 부위가 서로 엇갈리도록 가공되어 있다. 복수의 코일(120)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출된 인출 단자를 가지며, 상기 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 각각의 인출 단자가 서로 엇갈리도록 배치되어 있다.
코일(12)의 인출 단자가 다른 방향으로 구부러져 있으며 가공된 공간(111) 역시 이에 맞춰 가공되어 있는 경우에도, 지지부재(100)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다. 이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일 역시도 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다.
또한, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향과 45°기울어진 제2 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 서로 수직하는 경계선(L1, L2)의 교차 점(C2)을 기준으로 서로 점 대칭이다. 이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향과 45°기울어진 제2 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일 역시도 이들 사이의 서로 수직하는 경계선(L1, L2)의 교차 점(C2)을 기준으로 서로 점 대칭이다.
마찬가지로, 지지부재(110)의 공간을 최대한 활용할 수 있음은 물론이며, 코일 부품(100-1)의 소형화에도 불구하고, 실질적으로 동일한 가공된 공간(111)이 반복되므로 코일(120)의 로딩이 보다 수월해지고 간단해 지는바, 코일(120) 배치의 정확성이 보다 향상될 수 있다.
도 8은 코일 부품 어셈블리의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8을 참조하면, 코일 부품 어셈블리(100)는 복수의 가공된 공간(111)을 갖는 지지부재(110), 상기 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120), 및 상기 지지부재(110) 및 상기 코일(120)을 덮는 자성 물질(미도시)을 포함한다. 이때, 다른 일례에서는 코일(120)의 인출 단자가 동일 방향으로 구부러져 있으며 가공된 공간(111) 역시 이에 맞춰 가공되어 있다. 복수의 가공된 공간(111)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출 부위를 가지며, 상기 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 각각의 돌출 부위가 서로 엇갈리도록 가공되어 있다. 복수의 코일(120)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출된 인출 단자를 가지며, 상기 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 각각의 인출 단자가 서로 엇갈리도록 배치되어 있다.
한편, 지지부재(100)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간 은 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다. 이와 같이 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 점 대칭을 만족하는 경우 지지부재(110)의 공간을 최대한 활용할 수 있음은 물론이며, 코일 부품(100-1)의 소형화에도 불구하고, 실질적으로 동일한 가공된 공간(111)이 반복되므로 코일(120)의 로딩이 보다 수월해지고 간단해 지는바, 코일(120) 배치의 정확성이 보다 향상될 수 있다.
이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일 역시도 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다. 가공된 공간(111)에 맞춰서 코일(120) 역시 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 점 대칭으로 배치됨으로써 상술한 효과를 실질적으로 구현할 수 있다.
다만, 도 6 및 도 7에 도시한 일례들과 달리 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향과 90°기울어진 제3 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간(111)은 이들 사이의 경계선(L2)의 중간 점(C3)에 대하여 서로 점 대칭이다. 이와 같이 경계선(L2)의 중간 점(C3)에 대하여 서로 점 대칭인 경우에도 지지부재(110)의 공간을 최대한 활용할 수 있음은 물론이며, 코일 부품(100-1)의 소형화에도 불구하고, 실질적으로 동일한 가공된 공간(111)이 반복되므로 코일(120)의 로딩이 보다 수월해지고 간단해 지는바, 코일(120) 배치의 정확성이 보다 향상될 수 있다.
이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향과 90°기울어진 제3 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일(120) 역시도 이들 사이의 경계선(L2)의 중간 점(C3)에 대하여 서로 점 대칭이다. 가공된 공간(111)에 맞춰서 코일(120) 역시 경계선(L2)의 중간 점(C3)에 대하여 점 대칭으로 배치됨으로써 상술한 효과를 실질적으로 구현할 수 있다.
도 9는 코일 부품 어셈블리의 또 다른 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9의 다른 일례에 따른 코일 부품 어셈블리는 도 8의 다른 일례에 따른 코일 부품 어셈블리 대비 코일(120)의 인출 단자가 다른 방향으로 구부러져 있으며 가공된 공간(111) 역시 이에 맞춰 가공되어 있다. 복수의 가공된 공간(111)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출 부위를 가지며, 상기 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 각각의 돌출 부위가 서로 엇갈리도록 가공되어 있다. 복수의 코일(120)은 각각 제1 방향 양측으로 돌출된 인출 단자를 가지며, 상기 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 각각의 인출 단자가 서로 엇갈리도록 배치되어 있다.
코일(120)의 인출 단자가 다른 방향으로 구부러져 있으며 가공된 공간(111) 역시 이에 맞춰 가공되어 있는 경우에도, 지지부재(100)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다. 이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일 역시도 이들 사이의 경계선(L1)의 중간 점(C1)에 대하여 서로 점 대칭이다.
또한, 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111) 중 제1 방향과 90°기울어진 제3 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간(111)은 이들 사이의 경계선(L2)의 중간 점(C3)에 대하여 서로 점 대칭이다. 이 경우, 지지부재(110)의 평면을 기준으로 복수의 가공된 공간(111)에 각각 배치된 복수의 코일(120) 중 제1 방향과 90°기울어진 제3 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일(120) 역시도 이들 사이의 경계선(L2)의 중간 점(C3)에 대하여 서로 점 대칭이다.
마찬가지로, 지지부재(110)의 공간을 최대한 활용할 수 있음은 물론이며, 코일 부품(100-1)의 소형화에도 불구하고, 실질적으로 동일한 가공된 공간(111)이 반복되므로 코일(120)의 로딩이 보다 수월해지고 간단해 지는바, 코일(120) 배치의 정확성이 보다 향상될 수 있다.
도 10은 코일 부품 어셈블리를 이용한 코일 부품의 제조 일례를 나타내는 개략적인 공정 순서도이다.
도 10a를 참조하면, 복수의 가공된 공간(111)을 갖는 지지부재(100)을 준비한다. 지지부재(100)는 동박적층판(Copper Clad Lamination; CCL), 압연동판, NiFe 압연동판, Cu 합금판, 페라이트(ferrite) 기판, 플렉서블(flexible) 기판 등이 사용될 수 있다. 각각의 가공된 공간(111)은 코일(120)이 안정적으로 실장될 수 있는 형태로 형성되어 있다. 가공된 공간(111)은 도면 기준으로 가로의 길이가 세로의 길이보다 클 수 있다. 가공된 공간(111)의 구체적인 배치 형태는 상기 도 6 내지 도 9에서 설명한 바와 같을 수 있다. 복수의 가공된 공간(111)은 지지부재(100)를 관통하는 형태이다.
도 10b를 참조하면, 각각의 가공된 공간(111)에 코일(120)을 배치한다. 즉, 복수의 코일을 지지부재(100)의 복수의 가공된 공간(111)에 로딩하는바, 대량 생산에 유리하다. 코일(120)의 구체적인 배치 형태는 상기 도 6 내지 도 9에 서 설명한 바와 같을 수 있다. 각각의 가공된 공간(111)은 코일(120)을 수용하기 위하여 충분히 큰 사이즈를 가질 수 있다. 가공된 공간(111)에 코일(120)이 수용된 경우 빈 공간이 생길 수 있다. 코일(120)은 권선 공법으로 형성된 권선 코일일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10c를 참조하면, 제1 자성체 시트(131)를 지지부재(110)의 일면에 압착한다. 제1 자성체 시트(131)는 자성체 수지 복합체를 시트 형태로 성형한 것일 수 있으며, 반 경화 상태로 압착될 수 있다. 자성체 수지 복합체는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 것일 수 있으며, 이때, 금속 자성체 분말은 Fe, Cr 또는 Si를 주성분으로 포함할 수 있고, 수지 혼합물은 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer; LCP) 등의 단독 또는 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 자성체 시트(131)의 압착에 의하여 가공된 공간(111) 내의 빈 공간이 자성체 수지 복합체 등과 같은 자성 물질로 채워질 수 있다. 후속 공정으로 경화를 거치면 일정한 위치에 배치된 코일(120)의 위치 틀어짐을 방지하고, 시트 유동에 의한 바(Bar) 변형을 제어할 수 있다.
도 10d를 참조하면, 제2 자성체 시트(132)를 지지부재(110)의 다른 일면에 압착한다. 제2 자성체 시트(132) 역시 자성체 수지 복합체를 시트 형태로 성형한 것일 수 있으며, 반 경화 상태로 압착될 수 있다. 자성체 수지 복합체는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 것일 수 있으며, 이때, 금속 자성체 분말은 Fe, Cr 또는 Si를 주성분으로 포함할 수 있고, 수지 혼합물은 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer; LCP) 등의 단독 또는 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 후속 공정으로 경화를 거치면 일정한 위치에 배치된 코일(120)의 위치 틀어짐을 방지하고, 시트 유동에 의한 바(Bar) 변형을 제어할 수 있다. 제1 자성체 시트(131) 및 제2 자성체 시트(132)의 경화 공정은 동시에 수행될 수 있음은 물론이고, 개별적으로 수행될 수도 있다.
도 10e를 참조하면, 복수의 가공된 공간(111)의 경계면을 따라서 지지부재(111) 및 그 양면에 적층된 자성체 시트(131, 132)를 절단(Dicing)한다. 절단은 설계된 미리 설계된 사이즈에 맞춰 진행될 수 있으며, 그 결과 개별 코일 부품(100-1)이 제공된다. 절단은 절단 설비를 이용하여 개별 코일 부품으로 자를 수 있음은 물론이며, 그 외에도 블레이드(blade)나 레이저(laser) 등 기타 절단 방법을 적용할 수도 있다.
한편, 지지부재(110) 및/또는 고정 프레임(미도시)이 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 폭 등에 의하여 절단되어 없어지는 영역(Dicing Kerf 영역)보다 작게 설계된 경우에는, 절단 후 개별 코일 부품(100-1)에서는 지지부재(110) 및/또는 고정 프레임(미도시)이 잔존하지 않을 수 있다. 즉, 지지부재(110) 및/또는 고정 프레임(미도시)는 코일(120)의 안정적인 안착을 위한 것으로, 최종 부품에서는 잔존할 수도 있고, 잔존하지 않을 수도 있다. 다만, 코일(120)의 위치 고정 정밀도를 향상시키기 위하여 지지부재(110)가 코일(120)에 상당히 근접해 있을 때는 지지부재(110) 및/또는 고정 프레임(미도시)의 일부분이 코일(120) 내부에 잔존할 수 있음은 물론이다.
도면에는 도시하지 않았으나, 절단 공정 후에는 개별 코일 부품(100-1)의 모서리를 연마하기 위하여 연마 공정을 수행할 수 있다. 연마 공정에 의하여 코일 부품(100-1)의 자성 바디(130)를 둥근 형태로 만들 수 있으며, 도금방지를 위해 자성 바디(130)의 표면에 절연 물질의 인쇄를 추가로 진행할 수 있다. 형성되는 절연층은 Si를 포함하는 유리(glass)계 물질, 절연 수지, 그리고 플라스마(plasma) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
더욱이, 도금 번짐을 방지하기 위하여 절단된 자성 바디(130) 표면은 요철을 최소화하여 도금 전류 인가 시에 전류 집중을 막을 수 있다. 즉, 자성 바디(130)는 금속 자성체 분말의 절단되어 노출된 면이 평탄화된 반구형 또는 구의 일부분이 잘려나간 형상을 이루어, 표면이 평평한 구조로 구현됨으로써 도금 전류 인가 시 전류 집중을 방지할 수 있다.
그리고, 자성 바디(130)에 절연층을 형성한 후, 절연층이 형성되지 않은 코일(120)의 인출 단자에 금속 물질의 선도금을 수행할 수 있다. 선도금층(미도시)은 금속 물질, 예를 들면, Cu 도금으로 형성될 수 있다. 선도금층(미도시)에 Ni, Sn 중 적어도 하나를 도포하여 외부 전극(미도시)이 형성되거나, Ag, Cu 중 적어도 하나를 도포한 후, Ni, Sn 중 적어도 하나 이상을 도포하여 외부 전극(140)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 절연 물질이 도포되지 않은 외부로 노출된 전극 인출 단자 부분을 Cu 도금으로 두께를 소정 두께 이상으로 형성시켜, 외부 전극(미도시) 도포를 추가하지 않고 Ni, Sn 도금을 하도록 할 수 있다. 이에 따라, 외부 전극(미도시) 단자간의 접촉력을 높이고 외부 전극(140)을 형성하기 위한 Ag, Cu 등을 별도로 도포하지 않아도 된다.
한편, 선도금층(미도시) 위에 Ag, Cu 중 적어도 하나 이상이 추가 도포되어 외부 전극(미도시)을 형성하게 되는 경우에는, 보다 넓은 내, 외부 접촉 면적을 확보함으로써 보다 낮은 저항을 얻을 수 있다.
도 11은 코일 부품의 일례를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 11a에 도시된 코일 부품은 상술한 공정(도 10 참조)에 의하여 제조된 개별 코일 부품(100-1)의 사시도를 간략하게 나타낸다. 여기서, 중복되는 내용은 최대한 생략하고 주요 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
도 11a를 참조하면, 일례에 따른 개별 코일 부품(100-1)은 코일(120), 자성 바디(130), 및 외부 전극(140)을 포함한다. 코일 부품(100-1)은 인덕터로써 전자/전기 장치들에 사용될 수 있으며, 특히, 대전류를 위한 파워 인덕터로써 사용될 수 있다.
외부 전극(140)은 코일(120)의 인출 단자(121a, 121b)와 전기적으로 연결된다. 이때, 도면에서는 외부 전극(140)이 코일 부품(100-1)의 마주보는 양 측에 배치되는 것을 도시하고 있으나, 이는 하나의 예시에 불과하며, 외부 전극(140)의 배치 형태는 코일 부품(100-1)의 종류, 설계, 공정의 필요에 의하여 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
도 11b 내지 도 11d는 도 11a에 도시한 개별 코일 부품(100-1)의 I-I' 면 절단 단면도이다. 여기서, 중복되는 내용은 최대한 생략하고 주요 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
도 11b 및 도 11c를 참조하면, 지지부재(110)는 인덕터(100)의 제조를 위한 베이스 부재로서, 절단 공정 후에도 코일 부품(100-1) 내에 잔존할 수 있다. 이때, 도 11b에서와 같이 제1 방향 양측에만 지지부재(110)가 잔존할 수 있고, 또는 도 11c에서와 같이 제1 방향 및 제3 방향 모두에 지지부재(110)가 잔존할 수도 있다.
코일(120)은 권선 공법으로 형성된 권선 코일(winding coil)일 수 있다. 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간은 코일(120)의 본체와 두 개의 인출 단자들(121a, 121b)을 모두 수용할 수 있다. 코일(120)의 인출 단자들(121a, 121b)은 각각 외부전극(140)과 접속될 수 있다.
코일(120)은 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간에 배치되어, 자성 바디(130) 내에 안정적으로 안착된다. 고용량 코일 부품을 제공하기 위해서 코일(120)의 중간 홀(hole)에는 코어(core)가 형성될 수 있고, 이는 자성 물질(130)로 채워질 수 있다.
자성 바디(130)는 코일 부품의 내부를 충진하는 동시에 외형을 형성하는 것으로, 지지부재(110) 및/또는 코일(120) 주변의 공간을 채운다. 자성 바디(130)는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 자성체 수지 복합체로 이루어져 지지부재(110)와 코일(120)을 매설할 수 있다.
도 11d를 참조하면, 지지부재(110)는 인덕터(100)의 제조를 위한 베이스 부재로서, 절단 공정 후에 코일 부품(100-1) 내에 잔존하지 않을 수도 있다.
코일(120)은 권선 공법으로 형성된 권선 코일(winding coil)일 수 있다. 코일(120)의 인출 단자들(121a, 121b)은 각각 외부전극(140)과 접속될 수 있다.
코일(120)은 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간에 배치되어, 자성 바디(130) 내에 안정적으로 안착되나, 절단 공정에 의하여 지지부재(110)은 코일 부품(100-1)에는 잔존하지 않을 수도 있다. 마찬가지로, 고용량 코일 부품을 제공하기 위해서 코일(120)의 중간 홀(hole)에는 코어(core)가 형성될 수 있고, 이는 자성 물질(130)로 채워질 수 있다.
자성 바디(130)는 코일 부품의 내부를 충진하는 동시에 외형을 형성하는 것으로, 코일(120) 주변의 공간을 채운다. 유사하게, 자성 바디(130)는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 자성체 수지 복합체로 이루어져 코일(120)을 매설할 수 있다.
도 12는 코일 부품의 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 도시된 코일 부품의 제조 공정들은 도 10에서 설명한 공정들을 보다 간략하게 나타낸다. 여기서, 중복되는 내용은 최대한 생략하고 주요 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
도 12 (a)를 참조하면, 먼저 지지부재(110)는 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)을 가지고 있다. 이러한, 지지부재의 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)은 코일(120)을 배치하는 실장 공간이 될 수 있으며, 코일(120)과 지지부재(110)는 서로 공간(space gap)을 가지도록 형성될 수 있다.
도 12 (b)를 참조하면, 기 제작된 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)에 코일(120)을 안착시킨다. 여기서, 코일(120)은 권선 공법으로 형성된 권선 코일(winding coil)일 수 있다. 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간은 코일(120)의 본체와 두 개의 인출 단자들을 모두 수용할 수 있다. 두 개의 인출 단자들을 수용하는 공간은 구부러진 형상을 가질 수 있으며, 이것은 올곧은 형상에 비하여 두 개의 인출 단자들을 수용하는 공간에 대응하는 지지부재(110)의 면적을 증가시킬 수 있다. 이러한 공간에 수용되는 코일(120)의 인출 단자들은 외부전극과 접속될 수 있다.
한편, 코일(120)을 안착시키는 단계에서, 코일(120)의 적어도 한 방향 이상에 배치되어 코일(120)의 위치를 고정하는 고정 프레임(미도시)이 지지부재(110)에 형성될 수 있다. 지지부재의 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)에 형성된 고정 프레임(112)에 의해 코일(120)의 위치를 고정시킬 수 있다. 고정 프레임(미도시)은 지지부재(110)와 동일 소재로 가공을 통해 형성되는 것이 가능하다.
도 12 (c)를 참조하면, 코일 부품의 자성 바디(130)를 형성하기 위하여, 지지부재(110) 및 코일(120) 주변 공간에 자성체 수지 복합체를 부가하여 지지부재(110)와 코일(120)을 매설하고, 이러한 자성체 수지 복합체를 압착 후 경화시킨다. 즉, 지지부재(110)와 코일(120) 주변 공간에 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 자성체 수지 복합체를 부가하여 지지부재(110)와 코일(120)을 매설함으로써 자성 바디(130)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 코일 부품을 제조하기 위해 자성체 시트 공법을 사용하여 기존의 권선 코일의 공법에 비해서, 생산성을 향상시킬 수 있고 금형 몰드비를 절감할 수 있다.
도 13은 자성체 시트의 압착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 (a)를 참조하면, 지지부재(110) 및 코일(120)의 일면에 제1 자성체 시트(131)를 적층시켜 1차 압착 공정을 수행한다.
도 13 (b)를 참조하면, 1차 압착된 구조물을 상하 방향을 전환(180도 회전)시켜 지지부재(110) 및 코일(120)에서 제1 자성체 시트(131)가 형성되지 않은 방향으로, 제2 자성체 시트(132)를 적층시켜 2차 압착 공정을 수행한다. 이때, 제2 자성체 시트(132)와 제1 자성체 시트(131) 상에 압착 및 경화되는 시트의 적층 수를 조절하여, 코일(120)이 칩 내에 중앙 배치되게 할 수 있다.
예를 들어, 도시된 바와 같이, 1차 압착 시트 상에 자성체 시트 1장을 적층시키고, 제2 자성체 시트(132)는 3장 적층시켜 압착 후 경화시킬 수 있다. 이때, 자성체 시트는 동일한 정수압 조건에서 압착할 수 있다. 그 결과, 코일 부품의 두께 방향 기준으로 중앙에 코일(120)을 위치시킬 수 있다. 이후, 진공 가압에서 수지 경화를 진행하여 바(Bar) 타입으로 제작할 수 있다.
도 14는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 코일의 상부 주변 공간이 충진재로 채워진 코일 부품의 제작 공정을 나타낸다. 여기서, 중복되는 내용은 최대한 생략하고 주요 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
공정 1010을 참조하면, 지지부재(1011)의 적어도 일부의 공간은 캐비티(1012)로서 가공된다. 이러한 가공은 물리적, 광학적, 화학적 수단에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 캐비티(1012)의 사이즈 및 형상은 설계상, 제작 공정상의 필요에 의하여 다양하게 결정될 수 있으며, 캐비티(1012)의 제1 방향 가로 길이는 제2 방향 세로 길이보다 크게 가공될 수 있다. 공정 1020을 참조하면, 캐비티(1012)의 내부에는 코일(1013, 예를 들어, 권선 코일)이 안착될 수 있으며, 코일(1013)이 안착된 이후에 충진재로 코일(1013) 주변 공간이 채워진다. 이때, 충진재는 하나 이상의 자성체 복합 시트를 압착함으로써 채워질 수 있다.
도 15는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 지지부재의 하부에 특정 재료를 추가한 이후에, 충진재로 코일 상부 주변 공간이 충진재로 채워진 코일 부품의 제작 공정을 나타낸다. 여기서, 중복되는 내용은 최대한 생략하고 주요 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
공정 1110을 참조하면, 지지부재(1111)의 적어도 일부의 공간은 캐비티(1112)로서 가공된다. 공정 1120을 참조하면, 캐비티(1112)의 하부에는 특정 재료(1113)가 추가될 수 있다. 예를 들어, 점착제, 점착 테이프 등과 같은 재료가 캐비티(1112)의 하부에 추가될 수 있다. 공정 1130을 참조하면, 캐비티(1112)의 내부에는 코일(1114, 예를 들어, 권선 코일)이 안착될 수 있으며, 공정 1140에서, 코일(1114)이 안착된 이후에 충진재로 코일(1114) 주변 공간이 채워진다. 공정 1150을 참조하면, 캐비티(1112)의 하부에 추가된 특정 재료는 제거된다.
도 16는 코일 부품의 또 다른 제조 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 지지부재의 하부에 특정 재료를 추가한 이후에, 충진재로 코일 상부 주변 공간 및 하부 주변 공간이 충진재로 채워진 코일 부품의 제작 공정을 나타낸다. 여기서, 중복되는 내용은 최대한 생략하고 주요 구성을 중심으로 설명하기로 한다.
공정 1210을 참조하면, 지지부재(1211)의 적어도 일부의 공간은 캐비티(1212)로서 가공된다. 공정 1220을 참조하면, 캐비티(1112)의 하부에는 특정 재료(1213)가 추가될 수 있다. 예를 들어, 점착제, 점착 테이프 등과 같은 재료가 캐비티(1212)의 하부에 추가될 수 있다. 공정 1230을 참조하면, 캐비티(1212)의 내부에는 코일(1214, 예를 들어, 권선 코일)이 안착될 수 있으며, 공정 1240에서, 코일(1214)이 안착된 이후에 충진재로 코일(1214)의 상부 주변 공간이 채워진다. 공정 1250을 참조하면, 캐비티(1212)의 하부에 추가된 특정 재료는 제거된다. 공정 1260을 참조하면, 충진재로 코일(1214)의 하부 주변 공간이 채워진다.
도 17은 고정 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 17을 참조하면, 고정 프레임(112)이 존재하는지 여부 및 고정 프레임(112)의 형상에 따른 코일 부품의 형태와, 각각의 코일 부품을 제1 방향(Length)과 제3 방향(Width)으로 자른 단면을 비교할 수 있다. 여기서, 고정 프레임(112)은 지지부재(110)에 형성되는 것으로, 코일(120)을 물리적을 지지함으로써 코일(120)의 위치를 고정시킨다. 고정 프레임(112)의 형상에 따라 지지부재(110)에 형성되는 적어도 부분적으로 가공된 공간의 형상 또한 변경될 수 있다.
도 17의 (a)에 도시된 코일 부품은 코일(120)의 위치를 고정시키는 고정 프레임(112)을 포함하지 않는다. 이러한 코일 부품에서, 실장 공간 내에서 코일(120)을 자유롭게 위치시킬 수 있으므로, 설계자는 높은 위치 결정 정밀도를 가지고 코일(120)을 위치시킬 수 있다. 다만, 코일(120)의 크기와 형태의 산포가 상대적으로 커질 수 있으므로, 코일(120)의 로딩하거나 삽입하는 것에 대한 실패율이 상대적으로 높을 수 있다.
도 17의 (b) 및 (c)의 코일 부품은 코일(120)의 위치를 고정시키는 고정 프레임(112)을 포함한다. 이러한 코일 부품에서는 코일(120)의 크기와 형태의 산포가 상대적으로 작을 수 있으므로, 코일(120)을 로딩하거나 삽입하는 것에 대한 실패율이 상대적으로 낮을 수 있다.
도 18은 고정 프레임의 다양한 일례를 나타내는 도면이다.
도 18을 참조하면, 코일 부품은 지지부재(110)의 내부에 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)이 형성되고, 상기 가공된 공간에 배치되는 코일(120), 및 상기 지지부재(110)와 코일(120)을 매설하는 자성 바디(130)를 포함한다.
지지부재(110)의 내부에 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)이 형성되어 코일(120)이 배치될 수 있으며, 코일(120)의 위치를 고정하기 위해 가공된 공간의 내측에 고정 프레임(112)이 형성될 수 있다. 이러한, 고정 프레임(112)은 지지부재(110)를 가공하여 형성되는 것으로, 다양한 형상이 가능하며 아래에서 예를 들어 설명하기로 한다.
도 18 (a)를 참조하면, 코일(120)의 안정적인 실장을 위해 고정 프레임(112)이 형성될 수 있다. 특히, 코일(120)의 위치를 고정시킬 수 있도록 코일(120)의 상부에 바 형태의 고정 프레임(112)이 형성되고, 코일(120)의 하부에는 돌출된 형태의 2 개의 고정 프레임(112)이 형성될 수 있다. 여기서, 고정 프레임(112)은 그 형상에 제한은 없으나 코일(120)과 일정 간격 이격되게 형성되고, 코일(120)의 타원 형상을 가이드 할 수 있도록 끝단이 코일을 따라 곡면 또는 빗면으로 형성될 수 있다.
이때, 가운데 삽입된 지지부재(110) 또는 지지부재(110)의 고정 프레임(112)은 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 폭 등에 의하여 절단되어 없어지는 영역(Dicing Kerf 영역)보다 작게 설계된 경우에는 제작된 코일 부품 내에 잔존하지 않을 수도 있다. 다만, 코일(120)의 위치 고정 정밀도를 향상시키기 위하여 지지부재(110)가 코일(120)에 근접해 있을 때는 지지부재(110) 또는 지지부재(110)의 고정 프레임(112)의 일부분이 코일(120) 내부에 잔존할 수 있다.
도 18 (b)는 고정 프레임(112)의 다른 예로, 코일(120)의 위치를 고정시킬 수 있도록 평면상에서 코일(120)의 상부에 돌출된 막대기 형태의 2개의 고정 프레임(112)이 형성되고, 코일(120)의 하부에도 돌출된 막대기 형태의 2 개의 고정 프레임(112)이 형성될 수 있다. 여기서, 고정 프레임(112)은 코일(120)과 일정 간격 이격되게 형성되고, 코일(120)의 타원 형상을 가이드 할 수 있도록 끝단이 코일(120)을 따라 곡면 또는 빗면으로 형성될 수 있다.
마찬가지로, 가운데 삽입된 지지부재(110) 또는 지지부재(110)의 고정 프레임(112)은 다이싱 블레이드(Dicing Blade) 폭 등에 의하여 절단되어 없어지는 영역(Dicing Kerf)보다 작게 설계된 경우에는 제작된 코일 부품 내에 잔존하지 않을 수도 있다. 다만, 코일(120)의 위치 고정 정밀도를 향상시키기 위하여 지지부재(110)가 코일(120)에 근접해 있을 때는 지지부재(110) 또는 지지부재(110)의 고정 프레임(112)의 일부분이 코일(120) 내부 또는 외부에 잔존할 수 있다.
도 18 (c)는 고정 프레임(112)이 별도로 형성되지 않은 코일 부품의 예를 나타낸 것이다.
도 19는 절단 후 코일 틀어짐을 설명하기 위한 도면이다.
지지부재(110)와 코일(120) 주위에 자성체 시트를 압착 및 경화한 다음, 생성된 벌크(Bulk) 구조물을 절단(Dicing)하여 개별 코일 부품을 생성할 수 있다. 구체적으로, 벌크(Bulk) 구조물은 다수개의 코일(120)이 규칙적으로 배열되어 있고, 자성체 수지 복합체로 이루어진 자성체 시트에 의하여 코일(120) 주위가 충진된 바(Bar) 형태로 이루어진다. 이러한, 벌크(Bulk) 구조물을 설계된 코일 부품의 크기로 가로, 세로 방향으로 절단하여 개별 코일 부품의 형태로 만듦으로써, 절단 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, SAW를 이용하는 절단(Dicing) 설비를 적용하여 개별 칩 형태로 절단할 수 있으며, 블레이드(blade)나 레이저(laser) 등 기타 절단 방법을 적용하는 것도 가능하다. 이와 같은 절단에 의해 지지부재(110)에 배치된 코일(120)의 틀어짐 현상이 발생할 수 있는데, 아래에서는 이를 확인하기 위한 예를 나타낸다.
도 19 (a)에서는 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간은 고정 프레임(112)이 가공된 공간 내측으로 돌출 형성된 고정 프레임(112)을 포함한다. 다시 말하면, 고정 프레임(112)은 평면상에서 코일(120)의 상부에 일정 간격 이격되어 2개 배치된다. 도 19 (b)에서는 돌출 형성된 고정 프레임(112)이 평면상에서 코일(120)의 상부 및 하부에 각각 2개씩 일정 간격 이격되어 배치된다. 도 19 (c)에서는 고정 프레임(112)이 가로 방향의 바 형태로 코일(120)의 상부에 배치된다.
각각의 경우에 대해서, 벌크(Bulk) 구조물을 개별 코일 부품 형태로 절단 후, 자성체 수지 복합체 내 코일(120) 위치 정밀도를 NDT로 확인한 결과, 코일(120)의 위치 틀어짐 없이 양호한 상태가 유지되는 것을 알 수 있으며, 측면으로 노출되는 코일(120)이 없으므로 외관 불량이 없는 품질이 우수한 개별 코일 부품을 얻을 수 있었다.
도 20은 절단 후 코일 부품 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 21은 절단 후 코일 부품 다른 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 22는 절단 후 코일 부품 또 다른 내부 조직을 나타낸 도면이다.
도 20 (a) 및 도 21 (a)는, 도 18 (a)와 동일한 구조를 갖는 코일 부품의 제1 방향(Length) 단면 및 제3 방향(Width) 단면을 나타낸다. 즉, 도 20 (a) 및 도 21 (a)는 코일(120)의 위치를 고정시킬 수 있도록 코일(120)의 상부에 바 형태의 고정 프레임(112)이 형성되고, 코일(120)의 하부에 돌출된 형태의 2 개의 고정 프레임(112)이 형성된 코일 부품의 제1 방향(Length) 단면 및 제3 방향(Width) 단면을 나타낸다. 도 21 (a)의 제3 방향(width) 단면을 살펴 보면, 코일의 오른쪽 상단에 바 형태의 고정 프레임(112)이 존재하는 것을 확인할 수 있다.
도 20 (b) 및 도 21 (b)는, 도 18 (b)와 동일한 구조를 갖는 코일 부품의 제1 방향(Length) 단면 및 제3 방향(Width) 단면을 나타낸다. 도 20 (b) 및 도 21 (b)는 코일(120)의 위치를 고정시킬 수 있도록 코일(120)의 상부에 돌출된 형태의 2개의 고정 프레임(112)이 형성되고, 코일(120)의 하부에도 동일한 돌출된 형태의 2 개의 고정 프레임(112)이 형성된 코일 부품의 제1 방향(Length) 단면 및 제3 방향(Width) 단면을 나타낸다.
도 20 (c) 및 도 21 (c)는, 도 18 (c)와 동일한 구조를 갖는 코일 부품의 제1 방향(Length) 단면 및 제3 방향(Width) 단면을 나타낸다. 도 20 (c) 및 도 21 (c)는 별도의 고정 프레임(112)이 형성되지 않은 코일 부품의 제1 방향(Length) 단면 및 제3 방향(Width) 단면을 나타낸다.
도 22는, 도 20 (c) 및 도 21 (c)와 동일한 구조를 갖는 코일 부품의 제3 방향(Width) 단면에 대한 확대도를 나타낸다.
도 22를 참조하면, 이와 같이, 지지부재(110)와 코일(120) 주위에 자성체 시트를 압착 및 경화한 다음, 생성된 구조물을 절단(Dicing)하여 개별 코일 부품을 생성할 수 있는데, 코일 부품의 형태에 따른 절단 공정 후 코일(120) 변형을 코일 부품 구조의 예를 통해 확인할 수 있다.
결과적으로, 압착 압력에 의한 코일(120) 변형이 거의 없으며, 코일(120)을 절연하고 있는 절연층을 자성체 금속(Metal)이 침투하여 절연 저항을 저하시키는 현상도 발생하지 않는다. 또한, 내부에 수지 계열의 내부 자성 바디(130)의 재료와 반응에 의하여, 자성 바디(130)의 강도나 납내열 특성 등에 영향을 미치는 크랙 등이 발견되지 않는다.
그리고, 인덕턴스 값에 영향을 미치는 금속(Metal) 충진율 역시 높은 코일 부품의 특성을 가지며, 절연층 파괴가 발생하지 않아 내전압 특성 파괴 전압(Breakdown Voltage; BDV)이 개선될 수 있다.
도 23은 고정 프레임의 사이즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 23 (a)는 코일 부품의 개략적인 구조를 나타내는 도면이고, 도 23 (b)는 가공 후 코일 부품의 일부 절단된 사시도를 나타내는 도면이다.
도 23 (a) 및 (b)를 참조하면, 지지부재(110)의 적어도 부분적으로 가공된 공간(111)은 코일(120) 고정에 따른 불필요한 가공부가 증가하거나 용량 손실이 발생함을 방지하기 위하여 최소의 고정 프레임(112)을 가질 수 있다. 이를 위해, 고정 프레임(112)의 비율은 하기 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
식 (1): 0.01 < (a1 + a2 + ... + an) / A < 0.6
여기서, a1, a2, ..., an은 고정 프레임 각각의 제1 방향(Length)에서의 길이를 나타내고, A는 코일 부품의 제1 방향(Length)에서의 길이를 나타낸다. 식의 값이 0.01 이하인 경우에는 코일(120) 위치가 불안정해질 수 있고, 0.6 이상인 경우에는 용량저하가 발생할 수 있다. 이때, 고정 프레임(112)의 형상은 원형, 사각 등 다양하게 구현될 수 있다. 이와 같이, 지지부재(110)의 제1 방향(Length)의 길이 비율을 설정하면 높은 정격전류 및 낮은 DC저항에 고정밀 실장이 가능해진다. 설계에 따라서, 상기 비율은 0.01 초과 0.06 미만일 수도 있다.
도 24는 자성 바디의 개략적인 일례를 나타내는 도면이다.
도 24를 참조하면, 자성 바디(130)에는 이종 시트가 적용될 수 있고, 자성 바디(130)는 지지부재(110)와 코일(120)을 매설할 수 있다.
도 24 (a)는 외부의 커버 시트(Cover Sheet)에 침상 파우더를 삽입한 형태로, 코일(120)이 배치되는 내부는 미분 및 조분의 파우더가 혼합되며, 침상 파우더가 가로 배열로 형성될 수 있다.
도 24 (b)는 코일(120)이 배치되는 부분에 침상 파우더를 삽입한 형태로, 코일(120)이 배치되는 내부는 침상 파우더가 세로 배열로 형성되고, 커버 시트는 미분 및 조분의 파우더가 혼합되어 형성될 수 있다.
도 24 (c)는 전체에 침상 파우더를 삽입한 형태로, 코일(120)이 배치되는 내부는 침상 파우더가 세로 배열로 형성되고, 커버 시트는 침상 파우더가 가로 배열로 형성될 수 있다.
이러한, 침상 파우더의 비율을 조절하여 한정된 크기(Size) 내에서 자기장 효율의 극대화할 수 있다.
도 25는 자성 바디의 절단 면의 개략적인 일례를 나타내는 도면이다.
절단 공정을 수행한 후 자성 바디(130)의 재료인 자성체 수지 복합체 중 금속 자성체 분말은 Fe를 주성분으로 하는 금속(Metal)이 사용될 수 있으며, 이는 외부 전극 형성 후 도금 진행 시 도금 번짐이 발생할 수 있다.
이때, 도금 번짐을 방지하기 위하여 자성 바디(130) 표면의 요철을 최소화하여 도금 전류 인가 시 전류 집중을 막을 수 있다. 즉, 자성 바디(130)는 도 25에 도시된 바와 같이, 금속 자성체 분말의 절단되어 노출된 면이 평탄화된 반구형 또는 구의 일부분이 잘려나간 형상을 이루어, 표면이 평평한 구조로 구현됨으로써 도금 전류 인가 시 전류 집중을 방지할 수 있다.
더불어, 도금 번짐을 방지하기 위하여 자성 바디(130)의 표면(외부 전극에 대응하는 부분을 제외한 부분)에 절연층을 도포할 수 있다. 절연층은 Si를 포함하는 유리(glass)계 물질, 절연 수지, 그리고 플라스마(plasma) 중 하나 이상에 의해 형성될 수 있다. Si를 포함한 유리계 또는 절연 수지를 인쇄 및 디핑(dipping)으로 도포하며, 절연물은 플라스마(plasma) 처리하기도 한다. 구체적으로, 자성 바디(130)의 측면과 상면 및 하면에 절연 고분자를 도포하여 경화시킴으로써 도금 번짐을 방지할 수 있다.
한편, 본 개시에서 제1, 제2 등의 표현은 한 구성요소와 다른 구성요소를 구분 짓기 위해 사용되는 것으로, 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 경우에 따라서는 권리범위를 벗어나지 않으면서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수도 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수도 있다.
한편, 본 개시에서 사용된 "일례"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
한편, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
100: 코일 부품 어셈블리
100-1: 코일 부품
110: 지지부재
111: 가공된 공간
112: 고정 프레임
120: 코일
121a, 121b: 인출 단자
130: 절연 바디
131: 제1 자성체 시트
132: 제2 자성체 시트
140: 외부 전극
L1, L2: 경계선
C1, C3: 중간 점
C2: 교차 점
100-1: 코일 부품
110: 지지부재
111: 가공된 공간
112: 고정 프레임
120: 코일
121a, 121b: 인출 단자
130: 절연 바디
131: 제1 자성체 시트
132: 제2 자성체 시트
140: 외부 전극
L1, L2: 경계선
C1, C3: 중간 점
C2: 교차 점
Claims (24)
- 지지부재;
상기 지지부재의 일면과 타면을 관통하는 복수의 가공된 공간;
상기 복수의 가공된 공간에 각각 배치된 복수의 코일; 및
상기 지지부재 및 상기 복수의 코일을 덮는 자성 물질; 을 포함하고,
상기 지지부재의 일면과 타면 각각은 상기 자성 물질에 의해 커버되는,
코일 부품 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 가공된 공간은 각각 제1 방향 양측으로 돌출 부위를 가지며,
상기 복수의 가공된 공간 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 각각의 돌출 부위가 서로 엇갈리도록 가공된 코일 부품 어셈블리.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 가공된 공간 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 경계선의 중간 점에 대하여 서로 점 대칭인 코일 부품 어셈블리.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 가공된 공간 중 제1 방향과 45°기울어진 제2 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 서로 수직하는 경계선의 교차 점을 기준으로 서로 점 대칭인 코일 부품 어셈블리.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수의 가공된 공간 중 제1 방향과 90°기울어진 제3 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 가공된 공간은 이들 사이의 경계선의 중간 점에 대하여 서로 점 대칭인 코일 부품 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 코일은 각각 제1 방향 양측으로 돌출된 인출 단자를 가지며,
상기 복수의 코일 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 각각의 인출 단자가 서로 엇갈리도록 배치된 코일 부품 어셈블리.
- 제 6 항에 있어서,
상기 복수의 가공된 공간에 각각 배치된 복수의 코일 중 제1 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 이들 사이의 경계선의 중간 점에 대하여 서로 점 대칭인 코일 부품 어셈블리.
- 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 가공된 공간에 각각 배치된 복수의 코일 중 제1 방향과 45°기울어진 제2 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 이들 사이의 서로 수직하는 경계선의 교차 점을 기준으로 서로 점 대칭인 코일 부품 어셈블리.
- 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 가공된 공간에 각각 배치된 복수의 코일 중 제1 방향과 90°기울어진 제3 방향으로 인접하는 임의의 두 개의 코일은 이들 사이의 경계선의 중간 점에 대하여 점 대칭인 코일 부품 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 코일은 권선 타입인 코일 부품 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 코일은 각각 하나 이상의 인출 단자를 가지며,
상기 인출 단자는 상기 가공된 공간 내에 배치된 코일 부품 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서,
상기 자성 물질은 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물이 혼합된 자성체 수지 복합체를 포함하는 코일 부품 어셈블리.
- 지지부재, 상기 지지부재를 관통하는 복수의 가공된 공간, 상기 복수의 가공된 공간에 각각 배치된 복수의 코일, 및 상기 지지부재 및 상기 복수의 코일을 덮는 자성 물질을 포함하는 코일 부품 어셈블리를 상기 복수의 가공된 공간 사이의 경계선을 따라 절단하여 형성되는 코일 부품이며,
코일, 상기 코일이 배치되는 지지부재, 및 상기 코일과 상기 지지부재를 덮는 자성 바디를 포함하고,
상기 지지부재는 상기 자성 바디 내에 서로 이격된 복수로 배치되는,
코일 부품.
- 제 13 항에 있어서,
상기 코일 부품은 제1 방향 양측에 상기 지지부재가 잔존하는 코일 부품.
- 제 13 항에 있어서,
상기 코일 부품은 제1 방향 양측 및 제3 방향 양측에 상기 지지부재가 잔존하는 코일 부품.
- 제 13 항에 있어서,
상기 코일의 적어도 한 방향 이상에 배치되며 상기 코일의 위치를 고정시키는 하나 이상의 고정 프레임을 더 포함하는 코일 부품.
- 제 16 항에 있어서,
상기 고정 프레임은 바 형태 또는 돌출된 막대기 형태인 코일 부품.
- 제 16 항에 있어서,
상기 고정 프레임은 하기 식 (1)을 만족하는 코일 부품:
식 (1): 0.01 < (a1 + a2 + ... + an) / A < 0.6
여기서, a1, a2, ..., an은 고정 프레임 각각의 제1 방향에서의 길이를 나타내고, A는 코일 부품의 제1 방향에서의 길이를 나타낸다.
- 제 13 항에 있어서,
상기 자성 바디의 절단 면은 반구 형상 또는 구의 일부분이 잘려나간 형상의 금속 자성체 분말을 포함하는 코일 부품.
- 제 13 항에 있어서,
상기 코일은 하나 이상의 인출 단자를 가지며,
상기 인출 단자에는 구리를 포함하는 선도금층이 형성된 코일 부품.
- 제 13 항에 있어서,
상기 자성 바디의 표면에 배치된 절연층을 더 포함하는 코일 부품.
- 복수의 가공된 공간을 갖는 지지부재를 준비하는 단계;
상기 복수의 가공된 공간에 복수의 코일 각각을 배치하는 단계; 및
상기 지지부재의 서로 마주한 양면 각각에 자성 물질을 압착 및 경화하는 단계;를 포함하고,
상기 지지부재의 양면 각각은 상기 자성 물질에 의해 커버되는,
코일 부품의 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서,
상기 자성 물질을 압착 및 경화하는 단계는,
자성체 수지 복합체를 시트 형태로 성형한 제1 자성체 시트를 상기 지지부재의 일면에 압착 및 경화하는 단계; 및
자성체 수지 복합체를 시트 형태로 성형한 제2 자성체 시트를 상기 지지부재의 다른 일면에 압착 및 경화하는 단계; 를 포함하는 코일 부품의 제조 방법.
- 제 23 항에 있어서,
상기 제2 자성체 시트를 압착 및 경화하는 단계는,
상기 제2 자성체 시트 및 상기 제1 자성체 시트 상에 추가로 적층되는 자성체 시트의 적층 수를 조절하여 상기 코일이 코일 부품 내의 중앙에 배치되도록 하는 것인 코일 부품의 제조 방법.
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