KR102464202B1 - 낮은 직류 저항을 갖는 고전류 코일을 구비한 인덕터 - Google Patents
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Abstract
인덕터 및 이를 제조하는 방법이 제공된다. 인덕터는 도체로 형성되고 서펜타인 형상을 갖는 코일을 포함한다. 코일은 "S" 형상을 가질 수 있다. 코일은 코일의 대향하는 단부로부터 연장되는 2개의 리드를 가질 수 있다. 인덕터 바디는 코일 및 리드의 일부를 둘러싸고 있다. 인덕터 외부에 접촉점을 만들기 위해 리드가 바디 주위에 감겨있을 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 8월 31일자에 출원된 미국 가출원 제62/382,182호의 이익을 주장하며, 이것의 전체 내용은 본 명세서에 완전히 설명된 것처럼 참조로 포함된다.
발명 분야
본 출원은 전자 부품 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인덕터 및 인덕터 제조 방법에 관한 것이다.
인덕터는 일반적으로 통과하는 전류의 변화에 저항하는 수동 2 단자 전기 부품이다. 인덕터는 코일로 감긴 와이어와 같은 도체를 포함한다. 전류가 코일을 통해 흐를 때, 에너지가 코일 내의 자기장에 일시적으로 저장된다. 인덕터를 통해 흐르는 전류가 변할 때, 시변 자기장은 패러데이 법칙의 전자기 유도에 따라 도체에 전압을 유도한다. 자기장에 기반한 동작의 결과로서, 인덕터는 다른 전자 부품의 성능을 간섭, 방해 및/또는 감소시킬 수 있는 전기장 및 자기장을 생성할 수 있다. 또한, 회로 기판상의 전기 부품으로부터의 다른 전기장, 자기장 또는 정전하가 인덕터의 성능을 간섭, 방해 및/또는 감소시킬 수 있다.
일부 공지된 인덕터는 일반적으로 자성 재료의 코어 바디를 가지고 형성되고, 도체가 그 내부에 위치결정되며, 때때로 도체는 감겨진 코일로서 형성된다. 공지된 인덕터의 예는 미국 특허 제 6198375 호 ("인덕터 코일 구조") 및 제 6204744 호("고전류, 저 프로파일 인덕터")를 포함하며, 이들의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 설계를 개선하고 인덕터를 개발하는 경제를 개선하려는 시도는 흔히 있는 일이다. 따라서, 직류 저항을 개선하면서 1uH보다 낮은 인덕턴스를 갖는 것을 포함하는, 일관된 인덕터를 생산하는 간단하고 비용 효율적인 방법이 필요하다.
인덕터 및 이를 제조하는 방법이 본 명세서에 개시된다. 인덕터는 도체로 형성된 코일을 포함할 수 있다. 코일은 코일의 대향하는 단부로부터 연장되는 2개의 리드를 가질 수 있다. 바디는 코일 및 제 1 리드 및 제 2 리드의 부분을 둘러싸고 있다. 인덕터의 외부 표면에 표면 실장 단자와 같은 접촉점을 생성하기 위해 리드는 바디에 감길 수 있다.
인덕터를 제조하는 방법이 또한 제공된다. 금속판 또는 스트립 또는 와이어와 같은 도체가 코일의 형태로 형성될 수 있고 코일의 대향하는 단부로부터 나오는 2개의 리드가 형성될 수 있다. 코일은 서펜타인(serpentine) 또는 사행(meandering) 형상과 같은 특정 형상으로 형성될 수 있고, 바람직하게는 "S" 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 도체는 코일 및 2개의 리드의 형상을 형성하기 위해 접혀지고, 구부러지고 및/또는 스탬핑될 수 있다. 인덕터의 바디는 코일을 둘러싸고 있으며, 리드가 바디에서 돌출하도록 코일 주위에서 프레스(press)될 수 있다. 그 후, 리드는 바디를 감싸도록 구부러져 바디의 한 외부 표면에 접촉점을 형성할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명은 구리와 같은 금속 시트를 스탬핑함으로써 단일 피스(unitary piece)로 형성된 리드를 구비하고 형상을 갖는 평평한 인덕터 코일을 제공한다. 인덕터 내의 코일에 사용되는 다른 재료와 같은 당 업계에 공지된 다른 도전 재료들이 또한 본 발명의 교시를 벗어나지 않고 사용될 수 있음을 이해한다. 또한, 특정 애플리케이션에 필요한 경우, 코일 및/또는 리드의 일부 주위에 또는 이들 사이에 절연체가 사용될 수 있다. 리드 부분은 일반적으로 직선 경로를 따라 정렬되고 일정 폭을 가질 수 있다. 코일은 리드의 폭 외부로 연장되는 부분을 포함할 수 있고, 바람직하게는 코일의 중심으로부터 떨어져 만곡되거나 위치결정되며, 이 부분은 코일의 중심을 가로질러 비스듬히 이어지는 연결 부분에 의해 연결된다. 코일 및 리드는 평평한 금속 피스로부터 형성될 때와 같이 제조 중에 초기에 평면에 놓일 수 있다. 리드는 궁극적으로 코일을 둘러싸는 인덕터 바디 주위 및 아래로 구부러질 수 있다. 코일의 모든 부품은 완성된 인덕터의 실시예에서 평면에 놓이는 것이 바람직하다. 인덕터 바디가 코일 주위에서 프레스되어 코일을 하우징한다.
리드 사이에서 연장되고 리드를 연결하는 코일은 형상을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 코일은 대향하는 리드(또는 리드 부분)를 연결하고, 일반적으로 제 1 만곡부 및 제 2 만곡부를 포함한다. 만곡부는 바람직하게는 코일의 중심으로부터 떨어져 및/또는 코일의 중심 주위에서 만곡되며, 따라서 "외부적으로" 만곡되는 것으로 간주될 수 있다. 코일의 각각의 만곡부는 중심 부분의 중심 주위에서 만곡되는 원형 경로의 원주의 일부분을 따라 연장될 수 있다. 각각의 만곡부는 리드 중 하나로부터 연장되는 제 1 단부 및 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부를 갖는다. 중심 부분 또는 연결 부분은 제 1 만곡부 및 제 2 만곡부 각각의 제 2 단부 사이에서 비스듬히 연장되어 중심 부분의 중심을 가로지른다. 이것은 위 또는 아래에서 보았을 때 "S" 형상을 가질 수 있는 서펜타인 코일을 생성한다.
다수의 코일 층이 제공될 수 있다. 절연체가 다수의 코일 층 사이에 위치결정될 수 있다. 본 발명에 따른 코일은 평평한, 둥근, 또는 길쭉한 형상의 금속 피스로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 태양에서, 본 발명의 코일 및 리드는 바람직하게는 스탬핑에 의해 평평하고 완전한 단일 피스로서 형성된다. 즉, 하나의 리드로부터 대향하는 리드까지 코일에 어떠한 중단 또는 단절이 형성되지 않는다. 리드 및 코일은 스탬핑에 의해 제조 공정 중에 동시에 형성된다. 코일은 예컨대 용접에 의해 리드에 연결될 필요가 없다. 다른 실시예들에서, 리드는 별도로 형성되고 코일에 연결된다.
도 1은 본 발명에 따른 인덕터의 등각도를 부분적으로 투명하게 도시한다.
도 2는 리드 단부로부터 도시된 도 1의 인덕터의 단면도를 도시한다.
도 3은 비 리드 단부로부터 도시된 도 1의 인덕터의 단면도를 도시한다.
도 4a는 도 1의 인덕터의 평면도를 부분적으로 투명하게 도시한다.
도 4b는 리드 에지로부터 본 도 1의 인덕터의 측면도를 도시한다.
도 4c는 비 리드 에지로부터 본 도 1의 인덕터의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 5의 방법의 스탬핑 단계에서 형성된 리드 프레임을 도시한다.
도 7은 도 5의 방법의 스탬핑 단계에서 형성된 리드 프레임의 평면도를 도시한다.
도 8은 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품을 도시한다.
도 9는 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품의 평면도를 도시한다.
도 10은 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품을 도시한다.
도 11a는 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품의 평면도를 도시한다.
도 11b는 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품의 측면도를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 인덕터 코일의 실시예를 갖는 리드 프레임을 도시한다.
도 13은 도 12의 리드 프레임 및 인덕터 코일의 평면도를 도시한다
도 14는 본 발명에 따른 인덕터 코일의 실시예를 갖는 리드 프레임을 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른 인덕터 코일의 실시예를 갖는 리드 프레임의 평면도를 도시한다.
도 16은 본 발명에 따른 리드 프레임 및 코일의 다른 실시예를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립된 인덕터의 배경도를 도시한다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명에 따른 조립된 인덕터를 도시한다.
도 19는 제 2 바디가 투명하게 도시되고 코어 및 바디가 제거된 인덕터를 도시한다.
도 20은 인덕터(3100)의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터로부터의 코일의 평면도를 도시한다.
도 21은 인덕터(3100)의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터로부터의 코일의 저면도를 도시한다.
도 22a 및 도 22b는 인덕터의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터로부터의 바디를 도시한다.
도 23은 용접 및/또는 납땜을 통한 절연 코일의 연결을 도시한다.
도 24는 인덕터의 예시적인 코일의 등각도를 도시한다.
도 25는 인덕터의 예시적인 코일의 측면도를 도시한다.
도 26은 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 측면도를 도시한다.
도 27은 바디가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 코어의 측면도를 도시한다.
도 28은 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 코어의 등각도를 도시한다.
도 29는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도를 도시한다.
도 30은 리드가 형성된 예시적인 바디의 저면도를 도시한다.
도 31은 다수의 코일이 형성된 예시적인 도체의 등각도를 도시한다.
도 32는 코일 및 부품이 부착된 예시적인 도체의 등각도를 도시한다.
도 33은 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하기 위한 예시적인 공정을 도시한다.
도 34a는 예시적인 접힌 도체의 등각도를 도시한다.
도 34b는 예시적인 접힌 도체의 정면도를 도시한다.
도 34c는 절연체를 갖는 예시적인 접힌 도체의 정면도를 도시한다.
도 35는 접힌 도체로 제조된 예시적인 인덕터 코일의 등각도를 도시한다.
도 36은 스플레이된 접힌 도체로 제조된 예시적인 인덕터 코일의 등각도이다.
도 37은 형성된 리드를 갖는 접힌 도체로 제조된 예시적인 인덕터 코일의 등각도이다.
도 38은 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도이다.
도 39는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 평면도이다.
도 40은 형성된 리드를 갖는 스플레이된 접힌 도체로 제조된 예시적인 코일의 등각도이다.
도 41은 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도이다.
도 42는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 평면도이다.
도 43은 형성된 리드를 갖는 스플레이된 접힌 도체로 제조된 예시적인 코일의 등각도이다.
도 44는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도이다.
도 45는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 평면도이다.
도 46a 내지 도 46d는 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 47a 내지 도 47d는 일 실시예에 따른 인덕터용 컴포넌트를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 48은 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 49a 내지 도 49d는 일 실시예에 따른 인덕터용 컴포넌트를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 50a 내지 도 50f는 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 51a 내지 도 51h는 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 2는 리드 단부로부터 도시된 도 1의 인덕터의 단면도를 도시한다.
도 3은 비 리드 단부로부터 도시된 도 1의 인덕터의 단면도를 도시한다.
도 4a는 도 1의 인덕터의 평면도를 부분적으로 투명하게 도시한다.
도 4b는 리드 에지로부터 본 도 1의 인덕터의 측면도를 도시한다.
도 4c는 비 리드 에지로부터 본 도 1의 인덕터의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 방법을 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 5의 방법의 스탬핑 단계에서 형성된 리드 프레임을 도시한다.
도 7은 도 5의 방법의 스탬핑 단계에서 형성된 리드 프레임의 평면도를 도시한다.
도 8은 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품을 도시한다.
도 9는 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품의 평면도를 도시한다.
도 10은 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품을 도시한다.
도 11a는 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품의 평면도를 도시한다.
도 11b는 도 5의 방법의 프레스 단계에서 형성된 부품의 측면도를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 인덕터 코일의 실시예를 갖는 리드 프레임을 도시한다.
도 13은 도 12의 리드 프레임 및 인덕터 코일의 평면도를 도시한다
도 14는 본 발명에 따른 인덕터 코일의 실시예를 갖는 리드 프레임을 도시한다.
도 15는 본 발명에 따른 인덕터 코일의 실시예를 갖는 리드 프레임의 평면도를 도시한다.
도 16은 본 발명에 따른 리드 프레임 및 코일의 다른 실시예를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립된 인덕터의 배경도를 도시한다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명에 따른 조립된 인덕터를 도시한다.
도 19는 제 2 바디가 투명하게 도시되고 코어 및 바디가 제거된 인덕터를 도시한다.
도 20은 인덕터(3100)의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터로부터의 코일의 평면도를 도시한다.
도 21은 인덕터(3100)의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터로부터의 코일의 저면도를 도시한다.
도 22a 및 도 22b는 인덕터의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터로부터의 바디를 도시한다.
도 23은 용접 및/또는 납땜을 통한 절연 코일의 연결을 도시한다.
도 24는 인덕터의 예시적인 코일의 등각도를 도시한다.
도 25는 인덕터의 예시적인 코일의 측면도를 도시한다.
도 26은 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 측면도를 도시한다.
도 27은 바디가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 코어의 측면도를 도시한다.
도 28은 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 코어의 등각도를 도시한다.
도 29는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도를 도시한다.
도 30은 리드가 형성된 예시적인 바디의 저면도를 도시한다.
도 31은 다수의 코일이 형성된 예시적인 도체의 등각도를 도시한다.
도 32는 코일 및 부품이 부착된 예시적인 도체의 등각도를 도시한다.
도 33은 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하기 위한 예시적인 공정을 도시한다.
도 34a는 예시적인 접힌 도체의 등각도를 도시한다.
도 34b는 예시적인 접힌 도체의 정면도를 도시한다.
도 34c는 절연체를 갖는 예시적인 접힌 도체의 정면도를 도시한다.
도 35는 접힌 도체로 제조된 예시적인 인덕터 코일의 등각도를 도시한다.
도 36은 스플레이된 접힌 도체로 제조된 예시적인 인덕터 코일의 등각도이다.
도 37은 형성된 리드를 갖는 접힌 도체로 제조된 예시적인 인덕터 코일의 등각도이다.
도 38은 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도이다.
도 39는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 평면도이다.
도 40은 형성된 리드를 갖는 스플레이된 접힌 도체로 제조된 예시적인 코일의 등각도이다.
도 41은 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도이다.
도 42는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 평면도이다.
도 43은 형성된 리드를 갖는 스플레이된 접힌 도체로 제조된 예시적인 코일의 등각도이다.
도 44는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 등각도이다.
도 45는 코어가 코일 내부를 볼 수 있도록 투명하게 제조되며, 인덕터 리드가 코어의 측면 주위에 형성된 예시적인 바디의 평면도이다.
도 46a 내지 도 46d는 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 47a 내지 도 47d는 일 실시예에 따른 인덕터용 컴포넌트를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 48은 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 49a 내지 도 49d는 일 실시예에 따른 인덕터용 컴포넌트를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 50a 내지 도 50f는 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
도 51a 내지 도 51h는 일 실시예에 따른 인덕터를 제조하는 예시적인 공정을 도시한다.
특정 용어가 단지 편의를 위해 다음의 설명에서 사용되며 제한하는 것은 아니다. "오른쪽", "왼쪽", "상부", "하부"라는 단어는 참조가 이루어지는 도면에서의 방향을 지정한다. 청구 범위 및 명세서의 대응 부분에서 사용되는 "하나"라는 단어는 특별히 달리 언급되지 않는 한, 참조된 항목의 하나 이상을 포함하는 것으로 정의된다. 이 용어에는 위에서 특별히 언급된 단어, 그 파생어 및 유사한 취지의 단어가 포함된다. "A, B 또는 C"와 같은 두 개 이상의 항목의 목록이 뒤따르는 "적어도 하나"라는 문구는 A, B 또는 C 중 임의의 개별 항목 및 이들의 임의의 조합을 의미한다. 일부 도면은 설명, 예시 및 입증만을 목적으로 부분적으로 투명하게 도시되어 있으며, 요소 자체가 최종 제조 형태에서 투명하다는 것을 나타내는 것은 아님을 유념할 수 있다.
도 1은 본 명세서에 기술된 실시예에 따른 인덕터(3100)의 일례를 도시하며, 금속판, 시트 또는 스트립과 같은 도체로 형성된 성형 코일(3150)을 포함한다. 성형 코일(3150)은 작은 체적 내에서 증가된 효율 및 성능을 제공하고 제조가 간단한 독특한 구성으로 형성될 수 있다. 코일(3150) 및 리드(3140a 및 3140b)는 바람직하게는 평평할 수 있는 구리 시트와 같은 전도성 시트를 스탬핑함으로써 초기에 형성되고, 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 평평한 코일을 생성할 것이다. 코일(3150)의 표면은 코일(3150)을 형성하는 데 사용되는 공정에 기초하여 다소 또는 약간 둥글게 되거나, 구부러지거나, 만곡될 수 있으며, 측면 에지는 둥글게 되거나 만곡될 수 있다는 것을 이해한다. 코일 및 리드를 형성하기 위해 사용되는 허용 가능한 금속은 구리, 알루미늄, 백금 또는 당 업계에 공지된 바와 같이 인덕터 코일로서 사용하기 위한 다른 금속일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "평평한"은 "일반적으로 평평한", 즉 정상적인 제조 허용 오차 내에서 일반적으로 평평한 것을 의미한다. 코일(3150)의 평평한 표면은 코일(3150)을 형성하는 데 사용되는 공정에 기초하여 다소 또는 약간 둥글게 되거나, 구부러지거나, 만곡되거나 웨이브가 있을 수 있으며, 측면 에지는 다소 또는 약간 둥글게 되거나, 구부러지거나, 만곡되거나 웨이브가 있을 수 있지만, 여전히 "평평한" 것으로 간주될 수 있다는 것을 이해한다.
스탬핑 후에, 캐리어 스트립 또는 프레임 부분으로 지칭되는 남은 구리 스트립이 남아 있고, 스트립 중 적어도 하나는 리드의 대향하는 단부에 프로그레시브 홀을 갖는다. 홀은 제조 장비와 관련하여 정렬을 위해 사용될 수 있다. 스탬핑된 구리 코일, 리드 및 프레임 부분은 집합적으로 "리드 프레임"으로 지칭될 수 있다. 그 예가 도 6 내지 도 11에 도시되어 있다. 제조 중에, 예컨대 초기에, 성형 코일 및 리드는 동일한 평면에 놓일 수 있다. 각각의 리드(3140a 및 3140b)는 궁극적으로 인덕터 바디 주위에서 구부러질 것이며, 리드 접촉 부분(3130)이 인덕터 바디의 바닥 아래로 구부러진다. 리드(3140a 및 3140b) 및 코일(3150)은 용접 없이 단일 피스로 형성되는 것이 바람직하다.
도 1, 도 4a, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서, 코일(3150)은 관련된 도면에서 지향된 바와 같이 위에서 볼 때 "S" 자형 코일 또는 "S-코일"로서 제공된 서펜타인 또는 사행 코일을 포함한다. 코일(3150)은 코일의 중앙을 통해 대각선으로 가로지르는 중심 부분(3151)을 갖는다. 제 1 만곡부(C1)는 리드들 중 하나(3140a)로부터 연장되는 제 1 단부(3152) 및 코일(3150)의 중심 주위에서 만곡된 제 2 단부(3153)를 갖는다. 제 1 만곡부(C1)와는 반대 방향으로, 제 2 만곡부(C2)는 리드들 중 다른 하나(3140b)로부터 연장되는 제 1 단부(3155) 및 코일(3150)의 중심을 주위에서 만곡되는 제 2 단부(3154)를 갖는다. 각각의 만곡부는 코일(3150)의 중심을 둘러싸는 원호를 형성한다. 만곡부는 각각 중심을 중심으로 원주 방향 경로를 따라 이어질 수 있다.
코일(3150)은 평평하고, 직선 스트립으로 형성될 수 있는 중심 부분(3151)을 가질 수 있어 제 1 만곡부(C1)의 제 2 단부(3153)로부터 코일(3150)의 중심을 가로질러 제 2 만곡부(C2)의 제 2 단부(3154)로 이어질 수 있다. 이 중심 부분(3151)은 "S" 형상을 완성한다.
이러한 S-코일 또는 "S" 형상은 바람직한 실시예를 예시한다. 원호, Z-코일 또는 N-코일 구성을 포함하여 아래에서 부분적으로 논의될 다른 구성도 고려된다. 코일의 일부가 인덕터 바디 또는 코일의 중앙선 또는 중심 부분을 가로지르면서 리드 사이의 사행 경로를 따라 연장되는 코일 구성은 "서펜타인" 코일로 간주될 것이다. 예를 들어, 비제한적으로, S-코일, Z-코일, N-코일 및 하나의 리드에서 다른 리드까지 사행 경로가 그어지는 다른 형상의 코일은 "서펜타인" 코일로 간주된다. 서펜타인 코일은 인덕터 코어의 중심 부분을 둘러싸지만 인덕터 코어의 중심 부분 또는 중심선을 가로지르거나 횡단하는 부분을 갖지 않는 와이어로 형성된 "권선" 코일과 구별될 수 있다.
도 4a 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 서펜타인 코일(3150)은 리드(3140b)를 포함하는 인덕터의 한 측면으로부터 리드(3140a)를 포함하는 인덕터의 대향하는 측면을 향해 연장되는 것과 같이, 인덕터의 한 측면으로부터 대향하는 측면을 향하는 제 1 방향으로 연장되는 제 1 경로(P1)를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제 1 경로(P1)는 코일의 중심 부분으로부터 떨어져 만곡되는 곡선 경로 또는 아치형 경로이다.
제 2 경로(P2)는 제 1 경로(P1)에서 이어지며, 코일의 중심선(LA)을 가로지르는 제 2 방향으로 연장된다. 바람직한 실시예에서, 제 2 경로(P2)는 리드(3140a)를 포함하는 인덕터의 한 측면으로부터 리드(3140b)를 포함하는 인덕터의 대향하는 측면을 향해 거꾸로 연장되는 것과 같이, 제 1 경로(P1)가 끝나는 측면으로부터 거꾸로 제 1 경로(P1)가 시작하는 측면을 향해 코일의 중심 및 중심선(LA)을 대각선으로 가로질러 경사진다. 제 2 경로(P2)는 그 길이의 대부분을 따라 일반적으로 직선 경로일 수 있다.
제 3 경로(P3)는 제 2 경로(P2)에서 이어지며, 리드(3140b)를 포함하는 인덕터의 한 측면으로부터 리드(3140a)를 포함하는 인덕터의 대향하는 측면을 향해 연장되는 것과 같이, 인덕터의 한 측면으로부터 대향하는 측면을 향하는 제 3 방향으로 연장된다. 바람직한 실시예에서, 제 3 경로(P3)는 코일의 중심 부분으로부터 떨어져 만곡되는 곡선 경로 또는 아치형 경로이다. 바람직한 실시예에서, 제 1 방향 및 제 3 방향은 일반적으로 반대 방향으로 만곡하지만 동일하고, 양자 모두는 제 2 방향과는 상이하다. 경로(P1, P2 및 P3)의 조합은 연속된 서펜타인 경로이며 중단되지 않고 동일한 도체로 형성되는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 3 경로(P1, P3)는 곡선 경로, 직선 경로 또는 곡선 경로와 직선 경로의 조합을 그릴 수 있다. 예를 들어, 도 16의 대안적인 실시예에 도시된 바와 같이, "N" 자형 코일은 인덕터의 제 1 측면에서 대향하는 측면까지 일반적으로 직선인 제 1 경로(P1), 중심선(LA)을 대각선으로 가로질러 제 1 측면으로 되돌아가는 제 2 경로(P2), 및 인덕터의 제 1 측면으로부터 그 경로의 대부분의 길이를 따라 대향하는 측면까지 일반적으로 직선인 제 3 경로(P3)를 그릴 수 있다.
"S", "N" 또는 "Z" 형상을 갖는 코일의 배치에서, 만곡부(C1)와 중심 부분(3151) 사이, 및 만곡부(C2)와 중심 부분(3151) 사이 등과 같이, 코일의 다양한 부분 사이에 공간 또는 갭이 제공된다. "S" 형상을 갖는 실시예에서, 공간 또는 갭은 도 4a, 도 7 및 도 25 및 도 39에 도시된 바와 같이 일반적으로 반원형 형상을 갖는다. 도 16에 도시된 바와 같은 "N" 자형 실시예에서, 공간 또는 갭은 일반적으로 삼각형 형상을 갖는다. "Z" 자형 코일에서, 공간 또는 갭은 또한 일반적으로 삼각형 형상을 가질 것이다.
코일(3150)의 형상은 저항을 최소화하고 인덕턴스를 최대화하면서 인덕터 내의 사용 가능한 공간에 맞도록 경로 길이를 최적화하도록 설계된다. 형상은 인덕터 바디에서의 사용 가능한 공간에 비해 사용된 공간의 비율을 증가시키도록 설계될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 코일(3150)은 평평하고 본질적으로 평면에 배향되는 것이 바람직하다.
"S" 형상은 다른 비 코일 도체 구성에 비해 인덕턴스 및 저항 값을 최적화한다. S-코일을 사용하는 1212 패키지 크기(약 0.12" X 0.12" X 0.04")는 2.2mΩ에서 0.05uH 범위의 인덕턴스 값을 생성할 수 있다. S-코일을 사용하는 4040 패키지 크기(약 0.4" X 0.4" X 0.158")는 0.55mΩ에서 0.15uH 범위의 인덕턴스 값을 생성할 수 있다. S-코일을 사용하는 1616 패키지 크기는 0.075uH의 인덕턴스 값을 생성할 수 있고, S-코일을 사용하는 6767 패키지 크기는 0.22uH의 인덕턴스 값을 생성할 수 있다.
내부를 보기 위해 인덕터 바디를 부분적으로 투명하게 도시한 도 1 내지 도 4에 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 완성된 인덕터(3100)는 부분적으로 투명하게 도시된 인덕터 바디를 포함하고, 상기 인덕터 바디는 제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)을 포함하며, 코일 및 리드의 적어도 일부 주위에 형성되거나, 이들 위에 프레스되거나, 다른 식으로 이들을 하우징할 수 있다. 도 1 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 1 바디 부분(3110)과 제 2 바디 부분(3120)의 샌드위치는, 성형 코일(3150) 및 리드(3140a, 3140b)의 부분 주위에서 프레스되거나 다른 식으로 이들을 하우징하여 완성된 인덕터(3100)를 형성한다. 도 2 및 도 3에 도시된 측면으로부터, 하부에 있는 제 1 바디 부분(3110) 및 상부에 있는 제 2 바디 부분(3120)을 갖는 인덕터(3100)를 볼 수 있다.
부분적으로 투명한 것으로 도시된 도 2 및 도 3의 도시된 실시예에서, 제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)는 완성된 인덕터(3100)를 형성하기 위해 사용되는 분리된 또는 별개의 부분으로 도시되어 있지만, 단일의 통합된 전체 바디가 사용될 수 있다. 대안적인 구현예들에서, 임의의 수의 바디 부분이 사용될 수 있다. 바디는 철계 재료로 형성될 수 있다. 바디는, 예를 들어, 철, 금속 합금 또는 페라이트, 이들의 조합, 또는 인덕터 분야에 공지되어 있고 이러한 바디를 형성하는 데 사용되는 다른 재료를 포함할 수 있다. 제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)은 후술되는 바와 같이 분말형 철 또는 유사한 재료를 포함할 수 있다. 공지된 자성 재료와 같은 인덕터 분야에 공지되어 있는 다른 허용 가능한 재료가 바디 또는 바디 부분을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 6198375 호("인덕터 코일 구조체") 및 제 6204744 호("고전류, 저 프로파일 인덕터")에 기술된 바와 같은 분말형 철, 충진제, 수지 및 윤활제로 구성된 자성 몰딩 재료가 바디에 사용될 수 있다. 제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)이 유사한 방식 및 동일한 재료로 형성되는 것으로 고려되지만, 제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)은 당 업계에 공지된 바와 같이 상이한 공정 및 별개의 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)은 코일 및 리드의 일부를 둘러싸며, 코일(3150) 주위에서 프레스되거나 오버 몰딩될 수 있으며, 도 4a 내지 도 4c의 부분적으로 투명한 실시예에서 최종 상태로 도시된 바와 같이 리드(3140a 및 3140b)의 노출된 부분은 제 1 바디 부분(3110) 아래로 접힐 때까지 초기에 남는다. 완성된 인덕터 또는 "부품"에서, 각각의 리드(3140a 및 3140b)는 도 4b에 도시된 바와 같이 제 1 바디 부분(3110)의 측면을 따라 이어질 수 있다. 각각의 리드(3140a 및 3140b)는 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 제 1 바디 부분(3110) 아래로 구부러진 접촉 부분(3130)으로 종료된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 선반(3160), 단차 또는 오목부가 인덕터 바디(3110)의 외측을 따라 구부러지는 리드(3140a) 부분에 의해 형성될 수 있다. 선반(3160)은 리드가 코일(3150)과 만나는 곳에 인접하여 형성되며, 이는 도 3에서도 볼 수 있다. 선반(3160)은 리드(3140)의 다른 부분보다 작은 직경으로 전환할 수 있다. 이 선반(3160)은 부품을 형성하는 능력을 향상시키기 위해 바디를 빠져나가는 리드 두께를 더 작게 한다. 이 선반(3160)은 바디 안쪽에 코일을 위한 추가 공간을 허용한다. 이 선반(3160)은 모든 상황에서 요구되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 인덕터 또는 코일 또는 리드는 이러한 선반 없이 형성될 수 있음을 알 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 코일(3150)의 구성은 선반(3160)이 만곡부(C1, C2)로 전환하는, 코일 내측에 인접한 코일 컷아웃(3170)을 포함할 수 있다. 코일 컷아웃(3170)은 리드와 코일 사이에 분리(공간)를 허용한다.
도 2는 인덕터의 바디가 제 1 바디 부분(3110)에 제 1 컷아웃(3180) 또는 그루브를 포함하여 제 1 바디 부분(3110)의 외부 표면의 바닥(3111) 아래에 리드 접촉 부분(3130)을 배치하기 위한 접근을 제공할 수 있음을 도시한다. 도 3은 제 2 컷아웃(3190) 또는 그루브가 또한 제 1 바디 부분(3110)에 제공되어 제 1 바디 부분(3110)의 외부 표면의 바닥(3111) 아래에 리드 접촉 부분(3130)을 배치하기 위한 추가의 접근을 제공할 수 있음을 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 인덕터(3100)의 추가의 도면을 도시한다. 도 4a는 인덕터(3100)를 부분적으로 투명하게 도시하며, 코일(3150)은 그 투명도를 통해 볼 수 있다. 도 4b는 리드(3140a) 에지로부터 본 인덕터(3100)의 측면도를 도시한다. 도 4c는 비 리드 에지로부터 본 인덕터(3100)의 측면도를 도시한다. 도시된 코일(3150)은 배향에 따라 "S" 또는 "Z"로서 형성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "S" 또는 "Z" 자형은 도면에 도시된 바와 같이 위에서 보았을 때 그러한 형상의 경상을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 코일(3150)의 배향은 "S" 또는 "Z" 구성 중 다른 하나를 형성하도록 180도 회전될 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 인덕터(3100)를 제조하는 방법(3500)을 도시한다. 단계(3510)에서, 인덕터는 리드가 되는 피처 및 리드 사이의 원하는 형상의 코일을 생성하기 위해 스탬핑에 의해 생성된다. 스탬핑은 평평한 구리 시트 상에 수행되어 전기 리드(부품의 한 측면 상에 한 개 그리고 부품의 다른 측면 상에 한 개)를 구성하는 피처 및 2개의 리드를 결합하는 "S" 형상으로 형성된 코일을 생성할 수 있다. 스탬핑된 S 코일 인덕터는 1uH보다 낮은 인덕턴스를 갖는 일관된 인덕터를 생산하는 간단하고 비용 효율적인 방법이다. 스탬핑된 S 코일 인덕터는 일부 경우에는 현재의 고전류, 저 프로파일 생산 방법보다 최대 80% 낮은 직류 저항을 갖는 일관된 인덕터를 생산하는 간단하고 비용 효율적인 방법이다.
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 구리 시트는 제조 장비에서의 정렬을 위해 프로그레시브 홀을 갖는 남은 구리 스트립을 가질 수 있으며, 이는 캐리어 스트립 또는 프레임 부분으로 지칭된다. 스탬핑된 구리 시트는 "리드 프레임"으로 지칭될 수 있다.
도 5에 도시된 방법을 계속하면, 단계(3520)에서, 분말형 철과 같은 압축된 분말이 다이에 부어지고 코일 주위에서 바디 내로 프레스되며, 리드는 이것으로부터 연장된다. 예를 들어, 바디는 프레스되어 IHLP 인덕터와 유사한 바디를 갖는 원하는 형상을 형성할 수 있다. 철 코어 및 리드 프레임은 이제 "부품"으로 지칭될 수 있다.
단계(3530)에서, 부품은 오븐에서 경화된다. 이 경화 공정은 코어를 함께 단결시킨다.
경화 후에, 단계(3540)에서, 캐리어 스트립은 리드 프레임상의 리드로부터 트리밍된다.
단계(3550)에서, 리드는 인덕터의 바디 주위로 접혀 리드 접촉 부분을 형성한다.
스탬핑된 코일 및 리드는 또한 당 업계에 공지된 다른 공지된 코어 재료를 사용하여 조립될 수 있다.
도 6 및 도 7은 방법(3500)의 스탬핑 단계(단계 3510)에서 형성된 리드 프레임(3600)을 집합적으로 도시한다. 도 6은 리드 프레임(3600)의 등각도를 도시하고, 도 7은 리드 프레임(3600)을 개략적으로 도시한다. 도 6 및 도 7은 리드 프레임의 일부로서 2개의 코일(3150) 구조물을 포함하는 리드 프레임(3600)을 도시한다. 임의의 수의 코일이 리드 프레임을 따라 제조 공정에서 형성될 수 있고, 2개의 코일이 단지 예시 및 이해의 용이함만을 위해 도시됨을 알 수 있다.
리드 프레임(3600)은 리드의 단부에서 제 1 프레임 부분(3620) 및 제 2 프레임 부분(3630)("캐리어 스트립"이라고도 지칭됨)를 포함하고, 제 1 프레임 부분(3620)과 제 2 프레임 부분(3630) 사이의 중심에 위치결정된 코일을 갖는다. 인덕터 조립체는 리드(3140) 및 코일(3150)을 포함한다. 리드(3140a)에 인접하여 선반(3160)이 있다. 코일(3150)은 코일 컷아웃(3170)을 포함한다. 제 1 프레임 부분(3620)은 정렬 홀 패턴(3610)을 포함한다. 이 패턴(3610)은 제조 공정의 일부로서 정렬을 가능하게 한다. 예를 들어, 프레스 동안.
도 8 내지 도 11은 도 5에서 논의된 방법의 프레스 단계(단계 3520)에서 형성된 인덕터의 부품(3800)을 도시한다. 도 8은 코일을 감싸는 내부 코어(3115)만을 도시하는 프레스 단계에서 형성된 부품(3800)의 등각도를 도시한다. 도 9는 도 8에 도시된 부품(3800)을 개략적으로 도시한다. 도 10은 바디(3110, 3120)가 포함된 인덕터 중 하나와 내부 코어(3115) 및 코일(3150)이 보이도록 바디(3110, 3120)가 부분적으로 투명하게 도시된 인덕터 중 다른 하나를 도시하는 프레스 단계에서 형성된 부품(3800)의 등각도를 도시한다. 도 11a는 내부 코어(3115) 및 코일(3150)의 위치결정을 도시하기 위해 부분적으로 투명하게 외부 바디(3125)를 갖는 부품(3800)을 개략적으로 도시한다. 도 11b는 도 10의 부품(3800)의 측면도를 부분적으로 투명하게 도시한다.
부품(3800)은 리드 프레임(3600)을 포함하고, 리드 프레임(3600)은 리드(3140a 및 3140b) 및 코일(3150)의 대향하는 단부상의 제 1 프레임 부분(3620) 및 제 2 프레임 부분(3630)을 포함한다. 리드(3140a)에 인접하게 선반(3160), 오목부 또는 단차가 있다. 코일(3150)에는 코일 컷아웃(3170)이 있다. 제 1 프레임 부분(3620)은 정렬 홀 패턴(3610)을 포함한다. 이 패턴(3610)은 제조 공정에서 정렬을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 부품(3800)은 리드(3140a, 3140b)의 노출된 부분 및 제 1 프레임 부분(3620) 및 제 2 프레임 부분(3630)을 남겨두고 코일(3150) 및 리드(3140)의 일부 위에 프레스된 바디(3125)를 포함한다. 바디(3125)는 설명된 바와 같이 제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)을 포함할 수 있다. 바디(3125)는 코일(3150) 주위에 페라이트 재료를 프레스함으로써 형성될 수 있다. 바디(3125)는 내부 코어(3115)로부터 분리될 수 있거나, 단일 부품처럼 함께 형성될 수 있다. 내부 코어는 여러 가지 방법으로 형성될 수 있다: 일반적으로 페라이트로 재료가 별도로 형성될 수 있고, 그런 다음 코일의 상부에 놓여질 수 있으며, 그런 다음 바디가 그 주위에서 프레스될 수 있거나, 통상적으로 일부 유형의 철을 사용하는 내부 코어가 코일 주위에서 별도로 프레스될 수 있으며, 그런 다음에 동일하거나 상이한 재료를 사용하는 외부 코어가 내부 코어 주위에서 프레스될 수 있다. 내부 코어는 외부 코어 없이 유일한 투과성 재료의 소스 또는 유일한 디바이스 바디로서 사용될 수 있다. 내부 코어가 사용될 때, 바디(3125)는 내부 코어(3115)를 둘러쌀 수 있다. 또한, 바디(3125)는 내부 코어(3115)와 조합하여 형성되거나, 단일 피스로 형성될 수 있다. 또한, 바디는 오직 내부 코어일 수 있다.
도 10 및 도 11a 및 도 11b는 바디(3125) 및 내부 코어(3115)를 도시하는 인덕터 바디(3125)를 도시하며, 바디(3125)는 투명하게 도시된다. 내부 코어(3115)는 바디(3125)의 분리된 부분일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 도 8 및 도 9에서는 예시적인 목적을 위해 격리되어 도시된다. 내부 코어(3115)는 일반적으로 원통형이며, 코일(3150)의 중심 부분(3151)을 수용하도록 형성된 채널을 포함한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 코일(3150)의 만곡부(C1, C2)는 내부 코어(3115)를 둘러싸고 있다. 제 1 바디 부분(3110) 및 제 2 바디 부분(3120)이 함께 결합될 때, 이들은 내부 코어(3115)를 형성하거나 다른 식으로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 인덕터는 도 12 내지 도 14의 예들에 도시된 바와 같이 다수의 적층 코일을 가질 수 있다. 도 12는 2개의 코일을 갖는 인덕터(3100)의 등각도를 도시한다. 코일이 리드 프레임에 부착되는 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2 코일(3150b)이 정렬되어 제 1 코일(3150a)에 라미네이트되는 것과 같이 부착된다. 코일(3150a, 3150b)을 함께 부착할 때, 땜납이 사용될 수 있다. 부착하고 정렬을 유지하는 것 이외에, 이 땜납은 제 1 코일(3150a)과 제 2 코일(3150b) 사이에 전기 접속을 제공한다. 도 12의 멀티 코일 구조물은 2개의 리드 프레임에 의해 유지된 코일을 정렬 및 부착하거나, 이미 리드 프레임 및/또는 리드에 의해 분리된 제 2 코일을 제 1 코일에 정렬 및 부착함으로써 형성될 수 있다. 일단 정렬되고 부착되면, 제 2 코일(3150b)에 대한 리드 프레임은 단일 리드(3140)를 노출시키는 후속 공정 단계를 위해 제거될 수 있다.
도 13은 도 12의 다층의 멀티 코일 실시예의 평면도를 도시한다. 이 도면에서, 제 2 코일(3150b)만을 볼 수 있다. 제 2 코일(3150b)과 연관된 리드 프레임은 제거되어 제 1 코일(3150a) 리드 프레임의 리드(3140a)를 노출시킨다. 2개의 리드 프레임을 정렬하여 형성되는 경우, 제 2 코일(3150b) 리드 프레임이 제거되는 경계(3145b) 또는 에지가 형성될 수 있다. 코일은 또한 각각의 코일 층 사이에 절연체를 사용하여 바디 내에서 서로 분리될 수 있다. 이 절연체는 특정 상황에서 인덕터의 향상된 성능을 제공할 수 있다. 절연체는 KaptonTM, NylonTM 또는 TeflonTM, 또는 당 업계에 공지된 다른 절연 재료를 포함할 수 있다. 코일은 용접 및/또는 납땜과 같은 방법을 사용하여 단부에 연결될 수 있다.
도 14는 3 코일 설계를 도시하는 복수의 코일을 갖는 인덕터(3100)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 제 1 코일(3150a)은 리드 프레임에 포함되고, 제 2 코일(3150b)은 제 1 코일(3150a)의 상부에 정렬되고 부착되며, 제 3 코일(3150c)은 제 1 코일(3150a)의 바닥에 정렬되고 부착된다. 코일(3150a, 3150b 및 3150a, 3150c)을 부착할 때, 도 23에 도시된 바와 같이 땜납(3232)이 사용될 수 있다. 부착하고 정렬을 유지하는 것 이외에, 이 땜납은 제 1 코일(3150a)과 제 2 코일(3150b) 사이에 전기 접속을 제공한다. 일단 정렬되고 부착되면, 제 2 코일(3150b) 및 제 3 코일(3150c)에 대한 리드 프레임은 단일 리드(3140)를 노출시키는 후속 공정 단계를 위해 각각 제거될 수 있다.
제 2 코일(3150b)과 연관된 리드 프레임은 제거되어 제 1 코일(3150a) 리드 프레임의 리드(3140a)를 노출시킨다. 제 2 코일(3150b) 리드 프레임의 제거로 경계(3145b)가 형성된다. 제 3 코일(3150c)과 연관된 리드 프레임은 제거되어 제 1 코일(3150a) 리드 프레임의 리드(3140a)를 노출시킨다. 제 3 코일(3150c)의 리드 프레임의 제거로 경계(3145c)가 형성된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 제 1 코일(3150a), 제 2 코일(3150b) 및 제 3 코일(3150c)은 절연체(3231)에 의해 분리될 수도 있고 분리되지 않을 수도 있다.
도 15는 단지 하나의 캐리어 스트립(3621)을 갖는 감소된 리드 프레임을 구비한 코일의 형성을 도시한다. 도 15에서, 스탬핑된 "S" 자형 코일(3150)은 도 1에서 설명된 것과 동일한 요소를 가질 수 있다. "S" 자형 코일(3150)은 캐리어 스트립(3621)에 연결된 제 1 리드(3140a) 및 코일(3150)의 대향하는 측으로부터 연장되는 제 2 리드(3140b)를 포함한다.
도 16은 인덕터 코일에 대한 다른 형상을 도시한다. 도 16에서, "N" 자형 코일(3159)("N"이 캐리어 스트립(3621)의 길이에 대해 서 있음)이 제공된다. "N" 자형 코일(3159)은 제 2 리드(3140b)와 연결되는 제 1 부분(N1), 및 캐리어 스트립(3621)에 연결되는 제 1 리드(3140a)에 연결되는 제 2 부분(N2)을 포함한다. 2개의 부분(N1 및 N2)은 코일(3159)의 중심 부분(N3)에 의해 연결된다. 도 16의 2개의 부분(N1 및 N2)은 도 1의 만곡부(C1 및 C2)와 비교하여 일반적으로 직선이다. 리드(3140a, 3140b)를 만나기 위해 구부러지는 부분(N1 및 N2)의 외부 코너는 코일의 중심 부분(N3)으로부터 떨어져 만곡된다.
도 17은 본 발명에 따른 조립된 인덕터(3100)의 도면을 도시한다. 인덕터(3100)는 제 1 바디(3110) 및 제 2 바디(3120)를 포함한다. 또한, 리드가 바디를 빠져나가는 곳에 인접하게 단차를 포함하는 리드(3140)가 도시되어 있다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명에 따른 조립된 인덕터(3100)를 도시한다.
도 19는 부분적으로 투명하게 제 2 바디(3120)가 도시되어 상부에서 내부가 보이는 인덕터를 도시한다. 리드(3140a 및 3140b)를 연결하는 코일(3150)이 도시된다. 코일(3150)은 교차 부재(3151)와 함께 영역(C1, C2)을 포함한다.
도 20 및 도 21은 인덕터(3100)의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터(3100)(예를 들어, 리드가 구부러짐)로부터의 코일(3150)을 도시한다. 도 20은 위에서 본 코일(3150)의 등각도를 도시하고, 도 21은 아래에서 본 코일(3150)의 등각도를 도시한다. 리드(3140)를 연결하는 코일(3150)이 도시된다. 코일(3150)은 교차 부재 또는 중심 부분(3151)과 함께 곡선형 또는 원호형 영역 또는 부분(C1 및 C2)을 포함한다.
도 22a 및 도 22b는 인덕터(3100)의 다른 부품이 제거된 조립된 인덕터(3100)의 제 1 바디(3110)(도 22b) 및 제 2 바디(3120)(도 22a)의 실시예를 투명하게 도시한다. 제 1 바디(3110) 및 제 2 바디(3120)는 상기 설명된 바와 같이 별도의 내부 코어 및 코일을 위한 채널을 받아들이거나 수용하기 위한 내부 코어 리세스(3221) 및 채널 리세스(3222)를 포함한다. 제 1 바디(3110) 및 제 2 바디(3120)는 또한 상기 설명된 바와 같이 내부 코어를 형성할 수 있고, 코일을 위한 채널을 포함할 수 있다. 일 예시에서, 제 1 바디(3110)의 상부는 제 2 바디(3120)의 바닥과 만나서 내부 코어 리세스(3221) 및 채널 리세스(3222)를 생성한다.
도 24는 본 발명에 따른 코일의 다른 실시예의 등각도를 도시한다. 코일(190)의 대향하는 단부로부터 연장되는 리드(130a, 130b)을 포함하는 예시적인 코일(190)이 도시되어 있다. 코일(190)은 폭(150) 및 높이(또는 두께)(160)를 갖는 도체(100)로 형성될 수 있다. 형성된 코일 및 리드(130a, 130b)는 "리드 프레임"으로 지칭될 수 있다. 도체(100)는 금속 스트립으로 형성될 수 있다. 코일을 형성하는데 사용되는 허용 가능한 금속은 구리, 알루미늄, 백금 또는 당 업계에 공지된 바와 같이 인덕터 코일로서 사용하기 위한 다른 금속일 수 있다. 리드를 위해 허용 가능한 금속은 구리, 알루미늄, 백금 또는 당 업계에 공지된 바와 같이 인덕터 리드로서 사용하기 위한 다른 금속일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 도 24에 도시된 바와 같이, 도체(100)의 폭(150)은 높이(160)보다 크다. 본 발명의 일 태양에서, 코일(190)의 폭은 도체(100)의 폭과 관련된다. 코일의 다른 배향에서, 도체의 높이는 폭보다 클 수 있고, 코일의 높이는 도체의 높이와 관련될 수 있다. 도체(100)는 와이어, 금속 시트로부터 스탬핑된 금속 스트립 또는 금속 폼 또는 당 업계에 공지된 바와 같은 다른 도전 재료일 수 있다. 도전 재료는 평평한 표면 및 평평한 에지를 갖는 것이 바람직하다. 그러나 본 발명의 코일로 형성되기 이전 또는 이후에 도전 재료는 둥글거나, 길거나 타원형의 표면, 에지 또는 형상을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 코일 및/또는 리드는 둥글거나 만곡된 표면 또는 에지를 가질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 코일(190)은 제 1 만곡부(110) 및 제 2 만곡부(120)를 포함할 수 있다. 만곡부(110, 120)는 바람직하게는 코일(190)의 중심 부분(140) 주위에서 및/또는 중심 부분(140)으로부터 떨어져 만곡되므로, 중심 부분(140)에 대해 "외측으로" 만곡된 것으로 간주될 수 있다. 코일(190)의 각각의 만곡부(110, 120)는 코일(190)의 중심 부분(140) 주위에서 만곡되는 원형 또는 아치형 경로의 원주의 일부를 따라 연장될 수 있다.
도 25를 참조하면, 제 1 만곡부(110)는 제 1 리드(130a)와 연결되는 제 1 단부(180a) 및 중심 부분(140)으로 만곡되는 제 2 단부(115)를 가질 수 있다. 제 2 만곡부(120)는 제 2 리드(130b)와 연결되는 제 1 단부(180b) 및 중심 부분(140)으로 만곡되는 제 2 단부(125)를 가질 수 있다. 중심 부분(140)은 바람직하게는 코일의 중심을 가로지르고, 본질적으로는 제 1 만곡부(110)의 제 2 단부(115)로부터 제 2 만곡부(120)의 제 2 단부(125)까지 대각선으로 또는 경사각으로 이어진다.
도 25의 도면에 도시된 바와 같이, 리드(130a, 130b)는 리드가 구부러지거나 추가로 성형되기 전에 코일의 길이를 따라 이어지는 중심선(131)으로부터 오프셋될 수 있다. 다른 실시예에서, 리드(130a, 130b)는 코일의 길이를 따라 이어지는 중심선을 따라 정렬될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이 위에서 볼 때 "S" 형상을 갖는 예시적인 서펜타인 코일을 도 24, 도 25, 도 27, 도 29, 도 31 및 도 32에서 볼 수 있다. 대안적으로, 코일은 "Z" 또는 "N"과 같은 임의의 다른 적절한 형상으로 형성될 수 있다. 도체 길이는 제조될 인덕터의 수, 도체 길이로부터 형성된 코일의 수, 또는 도체를 생산하는데 사용된 원자재에 따라 달라질 수 있기 때문에, 도체 길이는 생산 중에 변할 수 있다. 코일(190)은 (도 25, 도 27 및 도 29에 도시된 바와 같이 배향될 때) 코일의 상부로부터 코일의 바닥까지 이어지는 수직 높이(170)를 가질 수 있다. 수직 높이(170)는 인덕터 코어 또는 바디에 위치결정될 때 코일이 차지하는 공간에 기여한다. 도체(100)의 폭(150) 및/또는 높이(160)는 형성된 코일의 수직 높이(170)보다 작을 수 있다. 코일(190)은 작은 체적으로 인덕터에 대해 증가된 효율 및 성능을 제공하는 독특한 구성으로 형성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 형상은 예를 들어 도 25의 배향으로 도시된 바와 같이 코일(190)의 측면에서 보았을 때 "S" 형상일 수 있다. 코일(190)의 형상은 저항을 최소화하고 인덕턴스를 최대화하면서 인덕터(200)의 코어(260) 내의 사용 가능한 공간에 맞도록 도체(100)의 경로 길이를 최적화하도록 설계된다. 형상은 인덕터 바디(200)에서의 사용 가능한 공간에 비해 사용된 공간의 비율을 증가시키도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 인덕터는 0.21mΩ에서 0.135uH의 인덕턴스를 달성할 수 있다.
일 실시예에서, 도체는 폭이 높이보다 큰 납작한 것과는 대조적으로 단면이 정사각형일 수 있다. 도체는 또한 직사각형, 삼각형, 프리즘형, 원형, 난형 등과 같은 임의의 형상을 단면에서 취할 수 있다. 본 명세서에서 논의된 도체의 임의의 예, 실시예 또는 논의에서, 도체 단면은 본 명세서에서 논의된 임의의 형상을 취할 수 있다.
도 26 내지 도 30은 코일(190) 주위에 형성된 코어(260)를 갖는 조립된 인덕터(200)를 도시한다. 인덕터(200)는 도면에 도시된 바와 같이, 수직으로 배향될 수 있고, 코어 또는 바디(260)는 예를 들어 회로 기판에 장착하기 위해 바닥에 리드(135a, 135b)를 갖는 직립 방식으로 배향된다.
도 26은 인덕터 리드(130a, 130b)가 코어(260)의 바닥 표면(261b) 주위에 형성된, 예시적인 코어(260)를 갖는 인덕터(200)의 전면(263a)의 보기를 도시한다. 리드(130a, 130b)의 부분은 코어를 빠져나갈 때 지점(180c, 180d)에서 각각 만곡될 수 있다. 리드(130a, 130b) 및 코일(190)은 용접 없이 단일 피스로 형성될 수 있다. 코어는 정사각형, 직사각형 또는 코어(260)의 크기를 에워싸는 다른 형상일 수 있다. 코어(260)는 상부(261a)에서 바닥(261b)까지 높이(220)를 가질 수 있으며, 높이는 일 실시예에서 코일(190)의 수직 높이(170)보다 크다.
도 27은 인덕터(200)의 정면도를 도시하며, 코어(260)는 내부를 보기 위해 부분적으로 투명하다. 리드(130a, 130b)는 자신의 출구 지점(180c, 180d)에서부터 각각 거리(230)를 지나 지점(210a, 210b)에서 코어(260) 주위를 감싼 후에 각각 리드 단부(135a, 135b)에서 종료한다. 리드(130a, 130b)는 바람직하게는 각각 지점(210a, 210b)에서 코어(260)의 바닥(261b)으로 만곡되어, 이에 의해 리드(130a, 130b)가 코어(260)에 직접 기대거나 "딱 붙어" 있게 하여 리드(135a, 135b)가 연장되는 바닥 표면(261b) 부분을 따라 표면 실장 단자를 형성할 수 있다. 각각의 리드(130a, 130b)는 코어(260)의 바닥 표면(261b)의 일부를 따라 이어질 수 있다.
일 실시예에서, 철과 같은 자성 재료가 다이에 부어지고 코일(190)을 에워쌀 코어(260) 내로 프레스될 수 있다. 다른 실시예에서, 철 이외의 다른 재료가 코어(260) 또는 코어 부분을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제 6198375 호("인덕터 코일 구조체") 및 제 6204744 호("고전류, 저 프로파일 인덕터")에 기술된 바와 같은 분말형 철, 충진제, 수지 및 윤활제로 구성된 자성 몰딩 재료가 코어(260)에 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 코어는 함께 형성된 다수의 피스로 형성될 수 있다. 예를 들어, 코어의 제 1 부분 및 제 2 부분을 갖는 투피스 코어가 있을 수 있다. 2개의 부분은 유사한 방식 및 동일한 재료로 형성될 수 있거나, 제 1 부분 및 제 2 부분은 상이한 공정 및 상이한 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 코어의 형상은 당 업계에 공지된 IHLP™ 인덕터와 유사할 수 있고, 코일(190)을 에워싸도록 적절한 크기를 가질 수 있다. 코어와 리드 프레임은 코일이 형성된 후에 결합될 수 있다.
도 28 및 도 29는 각각 도 26 및 도 27에 도시된 바와 같은 인덕터의 등각도를 도시한다.
도 28은 리드(130a)가 제 1 측면(262a)의 대략 중간 지점에서 코어(260)를 빠져나가는 출구 및 만곡 지점(180c)을 도시한다.
도 29에 도시된 배향에서, 코일(190) 및 리드(130a, 130b)는 단지 설명을 위해 투명 코어(260)를 통해 볼 수 있다. 도 29에서, 리드(130a, 130b)의 폭(150)은 코어(260)의 전면(263a)과 후면(263b) 사이에서 연장된다. 코어(260)의 제 2 측면(262b)에서, 리드(130b)는 지점(180d)에서 코어(260)를 빠져나간다. 일 실시예에서, 리드(130a, 130b)의 폭(150)은 전면(263a)에서 후면(263b)까지의 코어(260)의 깊이(250)보다 작을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 리드(130a, 130b)의 폭(150)은 전면(263a)에서 후면(263b)까지의 코어(260)의 깊이(250)와 동일할 수 있다. 코어(260)는 또한 후면(263b), 상부 측면(261a) 및 바닥(261b)을 포함할 수 있다.
본 발명의 독특한 특징은 코어(260)에 대한 코일(190) 및 리드(130a, 130b)의 위치결정이다. 도 29의 배향에 도시된 바와 같이, 코일(190) 및 리드(130a, 130b)는 코어(260)의 깊이(250)의 적어도 일부분을 따라 이어지는 폭(150)을 갖는다.
도 30은 예시적인 인덕터(200)의 저면도를 도시한다. 리드 단부(135a, 135b)는 코어(260)의 바닥 표면(261b)의 일부분 및 측면의 일부분을 감싸는 것으로 도시되어 있다. 이들은 표면 실장 리드와 같은 인덕터(200)에 대한 전기 접촉점을 형성할 수 있다. 바닥(261b)은 코어(260)의 상부(261a)에 대향한다. 리드 단부(135a, 135b)는 코어(260)의 깊이(250)보다 작은 폭(150)을 가질 수 있다. 대안적인 실시예에서, 리드(130a, 130b)는 코어(260)의 깊이(250)와 유사하거나 동일한 깊이를 가질 수 있다.
도 31은 도체(100)로 형성된 다수의 코일(190)을 갖는 예시적인 코일 생산의 등각도를 도시한다. 코일(190)은 단일 코일 생산을 위해 동일한 형상 및 크기로 형성될 수 있거나 다양한 형상 및 크기로 형성될 수 있다. 리드 부분(130)은 도체의 길이를 따라 연장되는 일반적으로 직선 경로 또는 라인을 따라 정렬될 수 있다. 대안적으로, 리드 부분(130)은 각각의 코일(190) 사이에서 서로에 대해 상이한 평면에 있을 수 있다(오프셋됨). 도 24에는 단일의 예시적인 코일(190)이 있지만, 도 31의 예에 도시된 바와 같이 단일 재료 피스로부터 형성된 다수의 코일이 있을 수 있음을 알 수 있다. 도체(100)는 구리와 같은 금속 또는 인덕터 코일을 제조하기에 적합한 임의의 다른 적절한 재료로 구성될 수 있다. 도체(100)는 예컨대 니켈 및/또는 주석으로 도금될 수 있다.
도 32는 코일(190) 및 부품(270)이 형성된 예시적인 부품 생산의 등각도를 도시한다. 도 32에서, 코어(260)는 이전에 도체(100)로 형성된 코일(190)과 결합되어 부품(270)을 생성한다. 부품(270)은 코어(260)의 바디 주위로 분리되거나 구부러진 리드 부분(130)이 없는 인덕터(200)를 포함한다. 부품(270) 사이의 도체(100)의 리드 부분(130)은 분리되어 각각 리드 단부(135a, 135b)를 갖는 리드(130a, 130b)를 형성할 수 있다.
도 33은 인덕터를 제조하기 위한 예시적인 공정을 도시한다. 일 실시예에서, 단계(1010)에서, 직사각형 니켈(Ni) 및 주석(Sn) 도금된 비절연 구리 와이어와 같은 도체가 복수의 "S" 코일을 형성하도록 구부러질 수 있다. 단계(1020)에서, 철로 제조된 코어가 별도로 생성되거나 동일한 공정 중에 생성될 수 있으며, 각각의 코일에 부착되거나 프레스될 수 있다. 단계(1030)에서, 부품은 오븐 내에서 경화되어 코일과 코어를 함께 단결시킬 수 있다. 그 후, 부품은 분리될 수 있고, 리드 프레임의 리드 부분은 인덕터를 생성하기 위해 각각의 코어 주위로 접힐 수 있다. 본 발명의 코일 및 리드는 바람직하게는 완전한 단일 피스로 형성되며; 즉 리드 부분이 분리/절단되기 전에 하나의 리드에서 다음 코일까지 코일 내에 중단 또는 단절이 형성되지 않는다.
다른 실시예에서, 인덕터는 금속 스트립, 와이어 또는 스탬핑된 전도성 금속 피스와 같은 접힌 도체로 제조될 수 있다. 금속 스트립, 와이어 또는 스탬핑된 전도성 금속 피스는 바람직하게는 평평할 수 있다. 도체는 코일 및 리드를 형성하도록 접혀지고 성형될 수 있다. 도 34a는 본 발명에 따른 인덕터 제조에 사용되는 접힌 도체(1101)의 일례의 등각도를 도시한다. 도 34b는 예시적인 도체(1102)의 정면도로부터 접힌 도체(1101)의 형성을 도시한다. 접힌 도체(1101)는 도체의 폭의 중앙(1103)에서 자체적으로 접힌 도체로서 형성될 수 있으며, 단면으로 보았을 때 일반적인 U 형상으로 형성될 수 있다. 접힌 도체(1101)는 그 폭을 따라 접힐 수 있고, 이러한 접힘은 만곡부 또는 굴곡부(1103)에 의해 결합된 동일한 폭(1105a 및 1105b)의 2개의 측면 또는 층을 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 2개의 층은 동일하지 않을 수 있다. 도체는 2개 이상의 층을 생성하도록 접힐 수 있다. 도 34c는 2개의 접힌 층들 사이에 절연체를 갖는 접힌 도체(1101)를 정면도로 도시한다. 절연체는 접힌 재료의 각각의 층에 있을 수 있거나, 절연체는 선택된 층에 있을 수 있다.
접힌 도체 배치에서, 몇 가지 옵션이 고려된다. 도체는 접힌 도체(1101)를 형성하도록 접힐 수 있고, 접힘 공정 후에 층들 사이에는 절연체가 부가될 수 있다. 다른 실시예에서, 도체는 접힘 전에 절연체로 코팅된 표면을 가질 수 있다. 접힐 때, 접힌 도체(1101)는 층의 절연 표면을 접촉하게 할 것이다. 다른 실시예에서, 도체는 접힌 도체(1101)를 형성하도록 접힐 수 있고, 층들 사이에는 절연체가 제공되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 도체는 층들이 직접 접촉하도록 접힐 수 있다. 이 경우, 층들은 서로 프레스될 수 있다.
도체(1102)를 형성하는 일 예시에서, 도체(1102)는 도체(1102)의 폭(1104a)의 중앙(1103)에 대해 아래쪽으로 이동하여 접힌 도체(1101)를 형성하는 2개의 에지(1105a 및 1105b)를 가질 수 있다. 접힌 도체(1101)의 폭(1104b)은 도체(1102)의 폭(1104a)의 폭의 대략 절반임을 유념한다. 일 양태에서, 접힌 도체는 2개의 층(1105a 및 1105b) 사이에 샌드위치된 절연 재료를 가질 수 있다. 한 번 이상의 접힘이 있는 시나리오에서, 접힌 층들을 절연시키기 위해 절연 재료가 각각의 층 사이에 존재할 수 있다. 재료는 세라믹, 유리, 가스, 플라스틱, 고무 등과 같지만 이에 한정되지는 않는 당업자가 사용할 수 있는 절연성(즉, 비 전도성)을 갖는 임의의 재료로 제조될 수 있다.
도 35는 서펜타인의 접힌 도체로 제조된 인덕터 코일(1202)의 예를 도시하고, 리드 부분(1201 및 1203)은 도 24의 배치와 유사하지만 코일은 접힌 도체(1101) 배치로 제조된다. 코일(1202)은 형상을 취할 수 있고, 서펜타인과 관련하여 도 24 내지 도 33에 도시되고 기술된 배치와 유사하게 형성될 수 있다. 도 35는 상부에서 보았을 때 S 자형 코일을 도시한다. 대안적으로, 코일(1202)은 비 "S" 자형을 취할 수 있고, "N" 과 "Z" 또는 인덕턴스를 발생시키는 일부 다른 형태와 같이 본 명세서에 논의된 바와 같은 다른 형상에 따라 형성될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 도 36은 또한 도 35의 배치와 유사한 인덕터 코일(1202)의 예를 도시하지만, 코일로부터 연장되는 리드 부분(1201 및 1203)은 슬릿 또는 시임을 형성하도록 도체(1101)의 일반적인 중간 지점(1301)을 따라 분할 또는 절단 또는 분리된 접힌 도체(1101)로 형성된다. 도 36에서, 리드(1201, 1203)만이 2개의 절반(1303, 1304)으로 분리되고 코일(1202)은 단일의 2개의 측면, 2개의 층, 2개의 벽 구조로 유지된다.
도 37은 예시적인 인덕터 코일(1202)의 등각도를 도시하며, 여기서 리드 부분(1201 및 1203)은 접힌 도체(1101)로부터 표면 실장 리드로 형성된다. 코일(1202)은 중심 부분(1240)을 가질 수 있다. 이들 리드는 접힌 도체(1101)의 대향하는 단부에서 리드 부분(1201, 1203)을 분할 및/또는 스플레이 및 평탄화 및/또는 펼침으로써 형성된다. 예를 들어, 리드(1203)는 접힌 도체(1101)로부터 도체(1102)로 펼쳐져 일반적으로 삼각형의 측면 부분(1404)을 생성한다. 또한, 리드(1203)는 에지(1401)에서 측면 부분(1404)을 구부림으로써 형성되어 인덕터 코어 바디(1501)의 바닥 표면 일부를 따라 부분적으로는 바닥 표면 아래에 있는 표면 실장용과 같은 평평한 표면(1406b)을 생성할 수 있다. 측면 부분(1404)은 코일의 단부(1405)에서 시작될 수 있으며, 측면 부분(1404)을 생성하도록 형성될 때 접힌 도체(1101)의 중첩으로 인해 접힌 에지(1402a, 1402b)를 가질 수도 있다. 2개의 리드(1201, 1203)가 유사한 구조를 갖도록 대향하는 측면 상의 다른 리드(1201)에 동일한 공정 및 형성이 발생할 수 있다.
도 38은 예시적인 인덕터(1500)의 등각도를 도시하며, 도 37의 코일(1202)은 코어(1501)로 감싸진다. 코어(1501)는 코어(1501)의 내부가 보일 수 있도록 부분적으로 투명하게 도시된다. 코어(1501)는 도 24 내지 도 33에 도시된 코어(260)를 참조하여 본 명세서에 설명된 형상 및 방법과 유사하게 형상을 취할 수 있고 형성될 수 있다. 리드(1203)는 코어(1501)를 빠져나와 코어(1501)의 바닥(1502) 주위를 감쌀 수 있으며, 이에 의해 인덕터(1500)를 위한 표면 실장 리드와 같은 전기 접촉점을 생성한다. 2개의 리드(1201, 1203)가 코일(1202)에 대해 미러링된 구조를 갖도록 대향하는 측면 상의 다른 리드(1201)에 동일한 공정 및 형성이 발생할 수 있다. 리드(1201, 1203)는 평평한 접힌 도체(1101)의 형태로 코어(1501)를 빠져나가고, 그런 다음 상기 논의된 바와 같이 형성될 수 있다.
도 39는 코일(1202), 리드(1201, 1203) 및 장착 표면(1406a, 1406b)을 나타내기 위해 내부에 부분적으로 투명한 코어(1501)를 갖는 도 38의 예시적인 인덕터(1500)의 평면도를 도시한다.
도 40은 접힌 도체로부터 형성된 인덕터 코일(1202)의 다른 실시예를 도시하며, 이 경우 리드(1201 및 1203)는 예를 들어, 도 36에 도시된 바와 같이 부분적으로 분리된 접힌 도체로 제조된다. 리드(1203)는 부분(1303 및 1304)으로 분리되고 도 37과 관련하여 기술된 바와 같이 리드(1203)의 개량과 유사하거나 동일한 방식으로 형성 및 성형된다. 도 41 및 도 42는 코일(1202) 및 리드 주위에 위치결정된 코어(1501)를 부분적으로 투명하게 도시하며, 리드(1303 및 1304)는 스플릿(1301)에서 부분(1303 및 1304)으로 분리된다.
도 43은 절단되고 접힌 리드를 갖는 코일(1202)의 다른 실시예의 등각도를 도시한다. 코일(1202)은 스플릿 리드 부분을 갖는 접힌 도체로 형성된다. 본 실시예에서, 리드의 스플릿 부분의 한 측을 코어(1501)의 표면과 일치하도록 절단하여 펼쳐서 구부리며, 각 리드 부분의 한 측이 표면 실장 리드로 남는다. 도 44 및 도 45에서 알 수 있는 바와 같이, 인덕터의 상부 측 표면 상에 표면 실장 리드와 같은 접촉점을 생성하는 방식으로 리드(1201 및 1203)가 절단되고 접혀진다. 예를 들어, 실장 표면(2001)은 리드(1203)의 접촉 표면일 수 있다. 리드(1203)는 또한 코어(1501)의 측면을 따라 이어지고 그 측면에 인접한 평평한 측면 표면(2003)을 가질 수 있다. 코일(1202)을 빠져나가는 리드(1203)는 부분(2004)에서 구부러진다. 리드(1203)는 부분(2002)에서 더 구부러진다. 도 44는 도 43에 도시된 코일(1202) 주위의 시각화를 위해 부분적으로 투명한 코어(1501)를 도시하는 등각도이다. 도 45는 절단 및 접힌 리드를 갖는 인덕터(2100)를 도시하는 도 44의 부분적으로 투명한 평면도이다. 리드(1201)는 유사한 방식으로 형성된다.
도 46a 내지 도 46d는 도 43, 도 44 및 도 45에 도시된 배치를 형성하기 위해 리드가 절단되고 접힐 수 있는 예시적인 공정을 도시한다. 도 46a는 리드(1201, 1203)가 코어(1501)로부터 연장되는 것을 볼 수 있는 단계(2301)를 도시한다. 리드(1201, 1203)는 2개 층의 높이/폭이 동일하지 않아 리드를 잡고 펴는 것을 용이하게 하다는 점을 제외하고는 도 34a 및 도 34b와 유사한 접힌 U-형상으로 보여질 수 있는 접힌 도체로 제조된다. 절단은 컷 라인(2302)을 따라 그리고 유사하게는 리드(1201)의 컷 라인을 따라 이루어질 수 있다. 도 46b는 리드(1203)가 코어(1501)로부터 연장되는 L 형상을 생성하도록 방향(2304)으로 펼쳐지는 단계(2303)를 도시하며, 동일한 공정이 리드(1201)에도 적용된다. 도 46c는 리드(1201, 1203)가 평탄화되고 코어(1501)의 측면 표면으로 프레스되며 동작 라인(2306)을 따라 부분(2004)에서 구부러지는 단계(2305)를 도시한다. 도 46d는 리드(1201, 1203)가 접는 동작(2308)에서 코어(1501)의 상부 표면 부분에 일치하도록 다시 구부러지고 이에 의해 도 44, 도 45 및 도 46a 내지 도 46d에 도시된 바와 같은 접촉 부분 또는 표면 실장 부분을 생성하는 단계(2307)를 도시한다.
도 47a 내지 도 47d는 일 실시예에 따른 스탬핑 및 접힘에 의해 제조된 인덕터의 리드 프레임을 형성하는 예시적인 공정을 도시한다. 도 47a는 금속 프레임(2402)이 금속 피스를 스탬핑함으로써 형성되는 제 1 단계(2401)를 도시하며, 형성 공정 중에 금속을 제 위치에 고정시키기 위해 사용될 수 있는 구멍이 상부(2404a) 및 하부(2404b)에 있다. 금속은 임의의 전기 전도성 금속 또는 금속 조합일 수 있다. 예를 들어, 비제한적인 예로서, 금속은 Ni 및 Sn 도금된 구리 시트일 수 있다. 프레임(2402)의 내부 상부 측에서, 리드 부분(2406a)은 아래쪽으로 연장되어 코일 연결점(2408a), 도체(2410) 피스, 및 다른 코일 연결점(2408b) 및 다른 리드(2406b)로 이어진다. 슬롯이 코일 연결점(2408a, 2408b)에 인접하여 형성된다. 스탬프가 프레임(2402)과 하부 리드(2406b)를 분리하는 곳에 갭(2412a)이 형성된다.
도 47b는 평평한 금속 도체(2410)의 중심 부분이 프레임(2402)의 평면에 수직으로 접히는 단계(2403)를 도시한다. 도 47c는 이전의 갭(2412a)이 갭(2412b)의 크기로 연장되도록 접힌 도체(2410)로부터 "S" 형상으로 구부림으로써 코일(2410)이 형성되는 단계(2405)를 도시한다. 대안적으로, 코일(2410)은 본 명세서에서 설명된 임의의 형상으로 형성될 수 있다. 도 47d는 단계(2407)에 도시된 바와 같이 다수의 프레임이 동시에 스탬핑되는 큰 금속 시트를 갖는 실시예를 도시한다.
도 48은 도 47a 내지 도 47d의 스탬핑 형성 공정을 사용하는 예시적인 인덕터를 도시한다. 단계(2501)에서, 코일(2410)(보이지 않음)은 코어(2510) 내에 내장되고, 리드(2406b)는 코어(2510)의 표면 주위를 감싸기 위해 2502 및 2506에서 구부리는 동작(2512)으로 접혀서 표면 부분(2504) 및 접촉점(2508) 또는 리드 (2406b)를 위한 표면 실장 단자를 생성할 수 있다. 유사한 공정 및 형성이 리드(2406a)에 대해 수행된다.
도 49a 내지 도 49d는 다양한 실시예들과 관련하여 상기 논의된 스플레이된 접힌 도체를 형성하기 위한 실시예를 도시한다. 스플레이된 도체는 대향하는 단부에 슬롯이 있는 H 형상을 가질 수 있다. 도 49a는 평평한 피스의 도체(2602)를 갖는 단계(2601)를 도시한다. 도 49b는 도체(2602)가 상부 연장부(2604a) 및 하부 연장부(2604b)를 갖고 그 사이에는 슬롯이 있는 긴 H 형상을 형성하도록 스플레이, 분리, 절단 또는 스탬핑될 수 있는 단계(2603)를 도시한다. 도 49c는 도체(2602)가 부분(2606)을 따라 접혀서 상부 연장부(2604a)와 하부 연장부(2604b)가 서로 평행하고 근접하게 되는 단계(2605)를 도시한다. 도 49d는 스플레이된 접힌 도체가 부분(2606)에서 접히고 연장부(2604a, 2604b)는 서로 평행하며, 중심에 U 형상을 갖는 것을 정면도에서 볼 수 있는 단계(2607)를 도시한다.
도 50a 내지 도 50d는 도 30, 도 31 및 도 32에 도시된 것과 같은 코일, 리드 및/또는 인덕터를 생성하기 위해 도 49의 스플레이된 접힌 도체를 갖는 인덕터를 형성하기 위한 예시적인 공정을 도시한다. 도 50a는 코어(2702)가 코일(코어 내부에 있음) 주위에 형성되고, 리드가 코어의 대향하는 측면으로부터 외부적으로 연장되는 단계(2701)를 도시한다. 도 50b는 리드(2604a, 2604b)가 2608로 표시된 방향으로 서로 멀어지게 구부러지는 단계(2703)를 도시한다. 도 50c는 리드 연장부(2604a 및 2604b)가 하향 동작(2610)으로 자신들 위로 구부러져서, 접히지 않은 부분 위에 접힌 부분이 부분적으로 놓이는 단계(2705)를 도시한다. 도 50d는 리드 연장부(2604a 및 2604b)가 화살표(2612)로 표시된 방향으로 코어(2702) 아래로 구부러지는 단계(2707)를 도시한다. 이는 다른 관점의 도 50e 및 도 50f에서 볼 수 있다.
도 51a 내지 도 51h는 인덕터 코일 및 인덕터를 형성하기 위한 대안적인 실시예의 예시적인 공정을 도시하며, 리드 단부는 별도로 형성되고 그런 다음 인덕터 코어 바디로부터 연장되는 리드 부분을 갖는 코일에 결합된다. 도 51a는 리드 부분(130a 및 130b)을 갖는 도체로 제조된, 도 24에 도시된 것과 같은 코일(190)이 형성되는 단계(2801)를 도시한다. 도 51b는 코일(190) 주위에 코어(260)가 형성되는 단계(2803)를 도시한다. 리드 부분(130a, 130b)은 코어(260)로부터 외부적으로 연장된다. 도 51c는 코어(260)로부터 소정 거리 연장되도록 리드 부분(130a, 130b)이 클리핑, 트리밍 또는 절단되는 단계(2805)를 도시한다. 거리는 도 51d에 도시된 평평한 리드 도체의 두께와 같은 두께에 관련될 수 있다. 도 51d의 평평한 리드 도체는 단계(2807)에서 도입/생성되며, 이 단계에서는 하나 이상의 평평한 리드 도체가 형성되며, 각각은 베이스(2802) 및 연장부(2804a 및 2804b)(집합적으로 2804라고도 함)을 가지며, 연장부(2804a 및 2804b) 사이의 슬롯은 일반적으로 U 형상으로 형성된다. 각각의 평평한 리드 도체의 연장부(2804)는 리드 부분(130a, 130b) 각각을 둘러쌀 것이다. 도 51e는 U 형상의 평평한 리드 도체가 리드 부분(130a 및 130b)에 연결되어 연장부(2804) 사이의 슬롯이 트리밍된 리드 부분(130a 및 130b)으로 채워지는 단계(2809)를 도시하며, 평평한 리드 도체는 납땜 등에 의해 부착될 수 있다. 또한, 단계(2809)에서, 베이스(2802)는 코어(260)의 에지 표면을 지나 코어(260)의 바닥 표면으로 연장된다. 도 51f 및 도 51g는 각각 베이스(2802)가 화살표(2808)로 지시된 방향으로 코너(2806)에서 구부러져서 코어(260)의 바닥 주위를 감싸고 접촉점 또는 표면 실장 단자로서 작용하는 단계(2811 및 2813)를 도시한다. 도 51h는 단계(2815)를 도시하고, 이 단계에서는 코어(260)의 바닥 표면을 감싸는 베이스(2802)를 도시하고 코어(260) 내부에 위치결정된 코일(190)을 도시하기 위해 코어(260)를 갖는 인덕터가 부분적으로 투명하게 도시된다.
본 명세서에 논의된 임의의 실시예에 따른 인덕터는 DC/DC 변환기와 같은 전자 장치 애플리케이션에 사용되어 낮은 직류 저항; 인덕턴스 및/또는 직류 저항에 대한 엄격한 허용 오차; 1uH 미만의 인덕턴스; 저 프로파일 및 고전류; 회로 및/또는 유사 제품이 전류 요구 사항을 충족할 수 없는 상황에서의 효율 중 하나 이상을 달성할 수 있다. 특히, 인덕터는 1Mhz 이상에서 동작하는 DC/DC 변환기에 유용할 수 있다.
본 발명은 낮은 직류 저항(low direct current resistance; IHVR)을 갖는 "S" 자형 코일과 같은 고전류의 서펜타인 코일을 구비한 인덕터를 제공한다. 이 설계는 용접 공정을 제거함으로써 제조를 단순화한다. 이 설계는 코일과 리드 사이의 높은 저항 용접을 제거하여 직류 저항을 줄인다. 이를 통해 1uH 미만의 인덕턴스 정격을 갖는 인덕터가 일관되게 생산될 수 있다. 코일의 "S" 형상은 유사한 스탬프 코일 구성 및 기타 비 코일 구성과 비교하여 인덕턴스 및 저항 값을 최적화한다.
본 명세서에 설명된 S 형상의 코일과 같이 형성된 서펜타인 코일 인덕터는 일정한 인덕터를 생산하고 IHLP 인덕터와 같은 비교 가능한 공지된 인덕터보다 최대 80% 낮은 직류 저항을 갖는 인덕터를 생산하는 간단하고 비용 효율적인 방법을 제공한다.
앞서 말한 것은 예시를 목적으로만 제시된 것이지 제한을 두지 않는 것으로 이해될 것이다. 설명된 실시예에 다양한 대안 및 수정이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 고려된다. 본 발명을 상세히 설명하였기 때문에, 단지 몇몇이 본 발명의 상세한 설명에 예시되어 있는 많은 물리적 변화가 본 명세서에 포함된 발명적 개념 및 원리를 변경하지 않고 이루어질 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 또한, 바람직한 실시예의 일부만을 포함하는 다수의 실시예가 가능하며, 이들 부분에 관해서는 본 명세서에 포함된 발명적 개념 및 원리가 변경되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 실시예 및 선택적 구성은 모든 면에서 예시적 및/또는 설명적이며 제한적이지는 않은 것으로 간주되고, 본 발명의 범위는 앞서 말한 설명에 의해서가 아니라 첨부된 청구 범위에 의해 나타나며, 따라서 상기 청구항의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 본 실시예에 대한 모든 대안적인 실시예 및 변경이 본 명세서에 포함된다.
Claims (25)
- 인덕터에 있어서,
전도성 금속의 평평한 연속적인 피스(piece)로 형성된 단일의 서펜타인(serpentine) 형상의 제 1 코일로서,
상기 인덕터의 제 1 측면(side)에 인접한 제 1 단부 및 상기 인덕터의 상기 제 1 측면으로부터 떨어져 연장되는 제 2 단부를 갖는 제 1 부분,
상기 인덕터의 제 2 측면에 인접한 제 1 단부 및 상기 인덕터의 상기 제 2 측면으로부터 떨어져 연장되는 제 2 단부를 갖는 제 3 부분 - 상기 인덕터의 제 1 측면 및 상기 인덕터의 제 2 측면은 상기 인덕터의 대향하는 측면 상에 있음 - ,
상기 제 3 부분의 내측의 오목한 영역을 향하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분 사이에 공간을 형성하는, 상기 제 1 부분의 내측의 오목한 영역, 및
상기 제 1 부분의 제 2 단부와 상기 제 3 부분의 제 2 단부를 연결하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분 사이의 공간을 횡단하는(traversing), 제 2 부분 - 상기 제 2 부분은 제 1 위치에서 상기 제 1 부분에 연결되고, 상기 제 2 부분은 제 2 위치에서 상기 제 3 부분에 연결되며, 상기 제 1 위치는 상기 제 2 위치보다 상기 인덕터의 제 2 측면에 더 가까움 -
을 포함하는 것인, 상기 제 1 코일;
상기 코일의 상기 제 1 부분의 제 1 단부로부터 연장되는 제 1 리드(lead);
상기 코일의 상기 제 3 부분의 제 1 단부로부터 연장되는 제 2 리드; 및
상기 제 1 리드 및 상기 제 2 리드의 부분들과 상기 코일의 주위에서 프레스(press)되고 둘러싸는 프레스된 자성 분말을 포함하는 바디
를 포함하고,
상기 제 1 부분은 상기 인덕터의 제 3 측면을 향해 바깥쪽으로 만곡되고, 상기 제 3 부분은 상기 인덕터의 제 4 측면을 향해 바깥쪽으로 만곡되며, 상기 인덕터의 제 3 측면 및 상기 인덕터의 제 4 측면은 상기 인덕터의 대향하는 측면 상에 있는 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 부분은 상기 인덕터의 중심 영역을 가로지르는 것인, 인덕터. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 부분 및 상기 제 3 부분은 상기 코일의 중심 영역으로부터 떨어져 만곡되는 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일은 일반적으로 S, Z, 또는 N 형상인 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일은 상기 제 1 리드의 적어도 일부분 및 상기 제 2 리드의 적어도 일부분의 두께에 비해 증가된 두께 영역을 가지는 것인, 인덕터. - 제 5 항에 있어서,
상기 증가된 두께 영역은 상기 제 1 리드의 일부분과 상기 제 2 리드의 일부분 사이로 연장되는 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일은 제 1 층 및 제 2 층을 형성하도록 접혀진 도체로 형성되는 것인, 인덕터. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이의 절연체
를 더 포함하는, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 리드 및 상기 제 2 리드의 부분들은 상기 바디로부터 연장되고 상기 바디의 표면 상에 표면 실장 부분을 형성하도록 상기 바디 주위로 구부러지는 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 리드는, 상기 코일과는 별도로 형성되고 상기 코일에 부착되는 표면 실장 리드로서 형성되는 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일은 평면을 따라 배치되는 것인, 인덕터. - 제 11 항에 있어서,
상기 코일 및 상기 리드들의 적어도 부분들은 상기 평면을 따라 배치되는 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일 및 상기 리드들은 전도성 금속의 단일의 연속적인 피스로 형성되는 것인, 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 부분은 상기 인덕터의 제 1 코너에 인접한 곳으로부터 상기 인덕터의 제 2 대향하는 코너에 인접한 곳으로 연장되는 것인, 인덕터. - 인덕터를 제조하는 방법에 있어서,
평평한 전도성 물질을 성형(shaping)하는 것에 의해 도체를, 서펜타인 형상을 갖는 단일의 연속적인 제 1 코일로 형성하는 단계로서, 상기 코일로부터 제 1 리드 및 제 2 리드가 연장되고, 상기 코일은,
상기 인덕터의 제 1 측면에 인접한 제 1 단부 및 상기 인덕터의 상기 제 1 측면으로부터 떨어져 연장되는 제 2 단부를 갖는 제 1 부분,
상기 인덕터의 제 2 측면에 인접한 제 1 단부 및 상기 인덕터의 상기 제 2 측면으로부터 떨어져 연장되는 제 2 단부를 갖는 제 3 부분 - 상기 인덕터의 제 1 측면 및 상기 인덕터의 제 2 측면은 상기 인덕터의 대향하는 측면 상에 있음 - ,
상기 제 3 부분의 내측의 적어도 오목한 영역을 향하고, 상기 제 1 부분과 제 3 부분 사이에 공간을 형성하는, 상기 제 1 부분의 내측의 적어도 오목한 영역, 및
상기 제 1 부분의 제 2 단부와 상기 제 3 부분의 제 2 단부를 연결하고, 상기 제 1 부분과 상기 제 3 부분 사이의 공간을 횡단하는, 제 2 부분 - 상기 제 2 부분은 제 1 위치에서 상기 제 1 부분에 연결되고, 상기 제 2 부분은 제 2 위치에서 상기 제 3 부분에 연결되며, 상기 제 1 위치는 상기 제 2 위치보다 상기 인덕터의 제 2 측면에 더 가까움 -
을 포함하는 것인, 상기 도체를 제 1 코일로 형성하는 단계;
상기 제 1 리드의 일부분 및 상기 제 2 리드의 일부분과 상기 코일의 주위에서 자성 분말을 프레스하는 것에 의해 상기 제 1 리드의 일부분 및 상기 제 2 리드의 일부분과 상기 코일을 둘러싸는 바디를 형성하는 단계; 및
표면 실장 부분을 생성하도록 상기 바디 주위에 상기 제 1 리드 및 상기 제 2 리드의 외부 부분들을 위치결정하는 단계
를 포함하고,
상기 제 1 부분은 상기 인덕터의 제 3 측면을 향해 바깥쪽으로 만곡되도록 형성되고, 상기 제 3 부분은 상기 인덕터의 제 4 측면을 향해 바깥쪽으로 만곡되도록 형성되며, 상기 인덕터의 제 3 측면 및 상기 인덕터의 제 4 측면은 상기 인덕터의 대향하는 측면 상에 있는 것인, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 코일은 스탬핑, 절단, 접기 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 것인, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 코일은 상기 제 1 리드의 적어도 일부분 및 상기 제 2 리드의 적어도 일부분의 두께에 비해 증가된 두께 영역을 가지는 것인, 인덕터 제조 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 증가된 두께 영역은 상기 제 1 리드의 일부분과 상기 제 2 리드의 일부분 사이로 연장되는 것인, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 코일을 형성하는 단계 전에 제 1 층 및 제 2 층을 형성하도록 상기 도체를 접는 단계
를 더 포함하는, 인덕터 제조 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 층과 상기 제 2 층 사이에 절연체를 제공하는 단계
를 더 포함하는, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 리드 및 상기 제 2 리드를 상기 코일과는 별도로 형성하는 단계; 및
상기 제 1 리드 및 상기 제 2 리드를 상기 코일에 부착하는 단계
를 더 포함하는, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 도체를 서펜타인 형상을 갖는 제 1 코일로 형성하는 단계는, 상기 도체를 S, Z 또는 N 형상으로 형성하는 단계를 포함하는 것인, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 제 2 부분은 상기 코일의 중심 영역을 가로지르는 것인, 인덕터 제조 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 부분 및 상기 제 3 부분은 상기 코일의 중심 영역으로부터 떨어져 만곡되는 것인, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 코일은 평면을 따라 배치되는 것인, 인덕터 제조 방법.
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