KR102491048B1 - 금속 자성분말코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법 - Google Patents

금속 자성분말코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명이 제공하는 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법은 와인딩 중공 코일, 몰딩 성형, 1차 모따기, 가열 압축 경화, 2차 모따기, 1차 나노 절연 클래딩, 1차 연마, 전극 구리도금, 2차 나노 절연 클래딩, 2차 연마, 전기도금 금속화 전극, 테스트-포장이 포함된다. 본 발명의 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스는 바닥부 전극만 보존하고 나노 절연 재료를 이용해 제품 본체를 클래딩함으로써, 페이스트 엔드 캡핑 전기도금형, 편상재료 스팟 용접 전극형 일체 성형 인덕턴스 제품의 측면 주석퇴적 면적을 절약해 인쇄 회로 기판에서의 제품 장착 사이즈를 줄이고 집적회로 PCB패널의 장착공간을 증가하여 집적회로 산업의 고도 집적화 발전에 이로운 조건을 마련하며; 사이즈가 동일한 상황에서 제품 종합 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

금속 자성분말코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법 {METHOD OF MANUFACTURING A CHIP INDUCTANCE WITH INTEGRATED METAL MAGNETIC POWDER CORE}
본 발명은 인덕턴스(inductance)기술에 관한 것으로, 특히, 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법에 관한 것이다.
종래기술에 따른 인덕턴스(inductance)는 페이스트(paste) 엔드 캡핑(end capping) 전기도금형 일체 성형 인덕턴스, 편상재료 스팟 용접(spot welding) 전극형 일체 성형 인덕턴스, T~core 전극형 일체 성형 인덕턴스가 포함되며; 여기에서, 페이스트 엔드 캡핑 전기도금형 일체 성형 인덕턴스의 부피가 비교적 작고 인덕턴스에 대해 마운트(mount) 장착를 진행할 때, 측면 주석 퇴적 면적이 크고 집적회로 밀집도가 낮아 인쇄 회로 기판의 공간을 낭비하게 된다. 이와 동시에, 페이스트 엔드 캡핑 전기도금형 일체 성형 인덕턴스는 전극 용접 위치에 구리/은/니켈/주석 4개의 금속층을 갖는 본체를 포함하는데, 4개의 금속층 사이는 기생용량(parasitic capacity)이 쉽게 형성되어 인덕턴스의 직류 저항이 증가하고 인덕턴스의 자기공진주파수가 떨어지며; 편상재료 스팟 용접 전극형 일체 성형 인덕턴스의 리드와이어(lead wire) 프레임은 제품 측변에서 바닥부로 굽혀지고 굽힘 폭과 프레임 두께는 제품 길이 사이즈가 길어지게 하고, 코일 설계를 한정해 제품 특성이 한정받도록 함으로써, 인쇄 회로 기판 공간을 낭비하고, 집적회로 밀집도를 감소시키며; T~core 전극형 일체 성형 인덕턴스는 생산투입이 비교적 많고 산출이 적으며, 제품의 생산원가가 아주 높아 대규모 생산에 불리하고 시장의 수요를 신속히 만족시키는 데 어렵다.
KR 공개특허공보 제10-1998-0047648호(공개일자: 1998년09월15일)
본 발명의 목적은, 바닥부 전극만 보존하고 나노 절연 재료를 이용해 제품 본체를 클래딩(cladding)하는 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스(inductance)을 제공함으로써, 페이스트(paste) 엔드 캡핑(end capping) 전기도금형, 편상재료 스팟 용접(spot welding) 전극형 일체식 칩 인덕턴스 제품의 측면 주석퇴적 면적을 절약해 인쇄 회로 기판에서의 제품 장착 사이즈를 줄이고 집적회로 PCB패널의 장착공간을 증가시켜 집적회로 산업의 고도 집적화 발전에 이로운 조건을 마련하며; 사이즈가 동일한 상황에서 제품 종합 성능이 대폭 향상되도록 하는 데 있다.
상기 목적에 달성하기 위해, 본 발명은, 와인딩(winding) 중공 코일, 몰딩 성형, 1차 모따기, 가열 압축 경화, 2차 모따기, 1차 나노 절연 클래딩(cladding), 1차 연마, 전극 구리도금, 2차 나노 절연 클래딩, 2차 연마, 전기도금 금속화 전극과 테스트-포장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법을 제공한다.
상기 공정의 바람직한 단계는, 상기 중공 코일의 와인딩방식은 권선 지그에 다축으로 가지런히 병렬되게 와인딩하여 에나멜선 절연 페인트 필름(paint film)이 긁혀 손상되거나 또는 눌려 손상될 수 없게 한다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 몰딩 성형은 와인딩 중공 코일을 포함한 권선 지그를 성형기의 몰드 내에 넣고, 다시 코일 고정 지점을 몰드 캐비티에 삽입하며, 몰드 캐비티 내에 미크론급 연자성 금속 분말을 주입하되, 금속 분말이 중공 코일을 완전히 커버한 후, 탬핑(tamping) 성형하며; 성형 밀도가 3g/cm³보다 작지 않도록 구성한다.
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상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 1차 모따기는 몰딩 성형 후의 제품을 모따기설비에 넣어 모따기 작업을 완성한다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 가열 압축 경화는 제품을 가지런히 배열해 가열압축설비 캐비티 내부에 넣되, 가열압축설비 캐비티의 온도를 150℃보다 낮지 않도록 제어하며, 0.5톤 압력보다 낮지 않고 10분보다 짧지 않게 압력을 유지해 가열 압축 경화 작업을 완성한다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 2차 모따기는 가열압축한 후의 제품을 모따기설비에 넣어 2차 모따기 작업을 완성한다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 1차 나노 절연 클래딩은 폴리이미드계 나노재료를 이용해 제품 표면에 대해 절연 클래딩 처리를 진행하되, 절연층 두께는 5um보다 얇지 않도록 구성하며, 제품을 클래딩한 후, 150℃ 이상에서 1시간 이상 열로 구워 절연층을 경화시킨다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 1차 연마는 제품을 가지런히 배열해 지그 내부에 넣고 고(高)정밀형 연마기를 이용해 연마작업을 진행하며, 제품 한변을 5um보다 작지 않게 연마하고 제품 양단 전기 전도선-구리경계면과 제품 바닥부의 2개의 전극면을 노출시킨다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 전극 구리도금은 1차 연마 후의 제품에 대해 10um보다 얇지 않은 구리층 한층을 전기도금한다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 2차 나노 절연 클래딩은 폴리이미드계 나노 재료를 사용해 제품 표면에 대해 절연 클래딩 처리를 진행하되, 절연층 두께는 5um보다 얇지 않으며, 제품을 클래딩한 후, 150℃ 이상에서 1시간 이상 열로 구워 절연층을 경화시킨다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 2차 연마는 제품을 가지런히 배열해 지그 내부에 넣고 고(高)정밀형 연마기를 사용해 제품에 대해 연마작업을 진행하며, 제품 한변을 5um보다 작지 않게 연마하고 제품 바닥부의 구리 도체 도금층을 노출시킨다.
상기 공정의 바람직한 단계는, 상기 전기도금 금속화 전극은 제품을 이온 플레이팅 기술(PVD 기술) 또는 종래 전기도금공정을 이용해 원래 구리로 한번 도금완성한 표면에 필요한 금속과 합금재료 도금층을 더 추가함으로써, 제품의 용접 가능성, 내용접성과 부착력을 증가시킨다.
상기 공정의 바람직한 단계에서, 상기 테스트-포장은 제품에 대해 전자동 테스트-포장을 실시해 사이즈 및 특성 불량품을 선별해 제거하고 제품을 캐리어 밴드(carrier band)에 포장해 넣는다.
본 발명의 기술장점은 아래와 같다.
1) 본 발명의 기술장점은 바닥부 전극만 보존하고 나노 절연 재료를 이용해 제품 본체를 클래딩하는 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스(inductance)를 제공함으로써, 페이스트(paste) 엔드 캡핑(end capping) 전기도금형, 편상재료 스팟 용접(spot welding) 전극형 일체 성형 인덕턴스 제품의 측면 주석퇴적 면적을 절약해 인쇄 회로 기판에서의 장착 사이즈를 줄이고 집적회로 PCB패널의 장착공간을 증가하여 집적회로 산업의 고도 집적화 발전에 이로운 조건을 마련하며; 사이즈가 동일한 상황에서 제품의 종합 성능이 대폭 향상되도록 한다.
2) 제조과정에서 이온 플레이팅 기술 또는 종래의 전기도금공정을 사용해 도금층의 치밀성을 향상시키는 동시에, 도금층을 4층에서 2층으로 줄여 제조원가를 절감하고 제조 양품율을 향상시킨다.
3) 새로운 나노 절연 클래딩 재료와 나노 절연 클래딩 공정을 이용해 제품 절연 코팅층의 두께를 5um 이상에 도달하도록 하고, 절연 클래딩 재료는 열경화형 친환경적 폴리에스테르 이미드계 재료이다.
도 1은 본 발명의 공정흐름도이다.
이하, 모든 도면과 결합해 본 발명을 상세히 설명한다. 도 1에서 도시하는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예는,
금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스(inductance)의 제조방법을 제공하는 데, 그는 와인딩(winding) 중공 코일, 몰딩 성형, 1차 모따기, 가열 압축 경화, 2차 모따기, 1차 나노 절연 클래딩, 1차 연마, 전극 구리도금, 2차 나노 절연 클래딩, 2차 연마, 전기도금 금속화 전극과 테스트-포장을 포함한다.
여기에서,
제1 단계인 와인딩 중공 코일은 제품 규격의 설정 요구에 따라 중공 코일을 제작하며; 그 와인딩방식은 권선 지그에 다축으로 가지런히 배열해 병렬되게 와인딩하고 에나멜선 표층 절연 페인트 필름(paint film)이 긁혀 손상되거나 눌려 손상되지 않아 대응되는 특성 요구에 도달한다. 에나멜선의 선정과 와인딩은 반복 실험을 거쳐 대량 생산이 가능한 와인딩 설비 파라미터 및 코일 자재의 규격 데이터를 얻었다. 와인딩방식은 권선 지그에서 다축으로 병렬되게 와인딩하여 편상 재료를 절약하는 동시에, 와인딩 속도를 향상시킨다.
제2 단계인 몰딩 성형은 카르보닐기 철분 또는 합금재료(철-실리콘, 철-실리콘-크롬, 철-니켈, 철-실리콘-알루미늄 및 비(非)결정 나노 등 재료 시스템)를 이용해 성형하며, 연구개발팀은 여러 번의 실험을 거쳐 데이터를 기록하고 통계분석한 후, 가장 바람직한 아래의 카르보닐기 분말 성분 배합방법을 선별해 냈다.
중량 비례 100：5：15에 따라 카르보닐기 철분 또는 합금재료를 에폭시 수지 및 아세톤과 균일하게 혼합한 다음, 65℃의 온도조건 하에서 2시간 보온하며, 그 다음, 분쇄해 펠레타이징(pelletizing)하되, 제조된 분말은 90％보다 높거나 같은 구형도를 만족시키도록 하고 분말 입경은 D50≤30μm, D90≤90μm, D10≤20μm를 만족시키며(D10은 입자 누적 분포가 10%인 입경으로서, 해당 입경보다 작은 입자 부피 함량이 전체 입자의 10%를 차지하며, D50는 입자 누적 분포가 50%인 입경이다. 중위 지름 또는 중간값 입경이라고도 불리우는 데, 이는 입도 크기를 표시하는 대표값(typical value)이다. D90은 입자 누적 분포가 90%인 입경으로서, 즉, 해당 입경보다 작은 입자 부피 함량이 전체 입자의 90%를 차지한다. 에폭시 수지는 점착제로서, 분말이 펠레타이징(pelletizing)을 완성한 후, 스테아르산을 첨가해 윤활제로 형성한다.
와인딩 중공 코일을 포함한 권선 지그를 성형기의 몰드 내에 넣고, 다시 코일 고정 지점을 몰드 캐비티에 삽입하며, 몰드 캐비티 내에 미크론급 연자성 금속 분말을 주입하되, 금속 분말이 중공 코일을 완전히 커버한 후, 탬핑(tamping) 성형하며, 성형 밀도가 3g/cm³보다 작지 않도록 구성한다.
성형기의 압력을 구체적으로 선정할 때, 압력이 크면 코일의 에나멜 가죽이 긁혀 손상되거나 또는 눌려 손상되며, 압력이 부족하면 생산해 낸 제품이 밀도가 부족하여 제품의 귀퉁이가 떨어져 나가고 인덕턴스 수치가 낮은 등 불량이 발생되는 데, 대량의 실험을 거쳐 데이터를 통계하고 제품 품질 요구를 만족시키고 생산효율과 양품율도 향상시킬 수 있는 가장 바람직한 파라미터를 선별하였다.
제3 단계는 1차 모따기로서, 제품을 몰딩 성형하고 제품 중량과 모따기 매개체에 따라 일정한 비례로 혼합한 후, 모따기설비에 넣어 모따기 작업을 완성한다.
제4 단계는 가열 압축 경화로서, 제품을 가지런히 배열해 가열압축설비 캐비티 내부에 넣되, 가열압축설비 캐비티의 온도를 150℃보다 낮지 않도록 제어하며, 0.5톤 압력보다 낮지 않고 10분보다 짧지 않게 압력을 유지해 가열 압축 경화 작업을 완성한다.
제5 단계는 2차 모따기로서, 가열압축한 후의 제품을 제품 중량과 모따기 매개체에 따라 일정한 비례로 혼합한 후, 모따기설비에 넣어 2차 모따기 작업을 완성한다.
제6 단계는 1차 나노 절연 클래딩으로서, 폴리이미드계 나노재료를 이용해 제품 표면에 대해 절연 클래딩 처리를 진행하되, 절연층 두께는 5um보다 얇지 않도록 구성하며, 제품을 클래딩한 후, 150℃ 이상에서 1시간 이상 열로 구워 절연층을 경화시킨다.
제7 단계는 1차 연마로서, 1차 나노 절연 클래딩 후의 제품을 가지런히 배열해 지그 내부에 넣고 고(高)정밀형 연마기를 이용해 연마작업을 진행하되, 제품의 한변을 5um보다 작지 않게 연마하고 제품의 양단에 형성된 전기 전도선-구리경계면과 제품의 바닥부에 형성된 2개의 전극면을 노출시킨다.
제8 단계는 구리도금으로서, 1차 연마 후의 제품에 대해 10um보다 얇지 않은 구리층 한층을 전기도금한다.
제9 단계는 2차 나노 절연 클래딩으로서, 폴리이미드계 나노 재료를 사용해 제품 표면에 대해 절연 클래딩 처리를 진행하되, 절연층 두께는 5um보다 얇지 않으며, 제품을 클래딩한 후, 150℃ 이상에서 1시간 이상 열로 구워 절연층을 경화시킨다.
제10 단계는 2차 연마로서, 제품을 가지런히 배열해 지그 내부에 넣고 고(高)정밀형 연마기를 사용해 제품에 대해 연마작업을 진행하며, 제품 한변을 5um보다 작지 않게 연마하고 제품 바닥부의 구리 도체 도금층을 노출시킨다.
제11 단계는 전기도금 금속화 전극으로서, 제품을 이온 플레이팅 기술(PVD기술) 또는 종래 전기도금공정을 이용해 전극 구리도금된 제품의 표면에 필요한 금속과 합금재료 도금층을 더 추가함으로써, 제품의 용접 가능성, 내용접성과 부착력을 증가시킨다.
제12 단계는 테스트-포장으로서, 제품에 대해 전자동 테스트-포장을 실시해 사이즈 및 특성 불량품을 선별해 제거하고 제품을 캐리어 밴드(carrier band)에 포장해 넣는다.
상기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 발명의 실시범위를 한정하지는 않는다. 따라서, 본 발명의 형상, 원리에 따라 진행한 변화는 모두 본 발명의 보호범위 내에 포함되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법에 있어서,
    중공 코일을 권선 지그에 다축으로 가지런히 배열해 병렬되게 와인딩하는 와인딩(winding) 중공 코일, 와인딩 중공 코일을 포함한 권선 지그를 성형기의 몰드 내에 넣고, 다시 중공 코일을 몰드 캐비티에 삽입하며, 몰드 캐비티 내에 미크론급 연자성 금속 분말을 주입하되, 금속 분말이 중공 코일을 완전히 커버한 후, 탬핑(tamping) 성형하며; 성형 밀도가 3g/cm³보다 작지 않도록 구성하는 몰딩 성형, 몰딩 성형 후의 제품을 모따기설비에 넣어 모따기 작업을 완성하는 1차 모따기, 1차 모따기된 제품을 가지런히 배열해 가열압축설비 캐비티 내부에 넣되, 가열압축설비 캐비티의 온도를 150℃보다 낮지 않도록 제어하며, 0.5톤 압력보다 낮지 않고 10분보다 짧지 않게 압력을 유지해 가열 압축 경화 작업을 완성하는 가열 압축 경화, 가열 압축한 후의 제품을 모따기설비에 넣어 2차 모따기 작업을 완성하는 2차 모따기, 폴리이미드계 나노재료를 이용해 제품 표면에 대해 절연 클래딩 처리를 진행하되, 절연층 두께는 5um보다 얇지 않도록 구성하며, 제품을 클래딩한 후, 열로 구워 절연층을 경화시키는 1차 나노 절연 클래딩(cladding), 1차 나노 절연 클래딩 후의 제품을 가지런히 배열해 지그 내부에 넣고, 고(高)정밀형 연마기를 이용해 연마작업을 진행하되, 제품의 한변을 5um보다 작지 않게 연마하고 제품의 양단에 형성된 전기 전도선-구리경계면과 제품의 바닥부에 형성된 2개의 전극면을 노출시키는 1차 연마, 1차 연마 후의 제품에 대해 10um보다 얇지 않은 구리층 한층을 전기도금하는 전극 구리도금, 폴리이미드계 나노 재료를 사용해 제품 표면에 대해 절연 클래딩 처리를 진행하되, 절연층 두께는 5um보다 얇지 않으며, 제품을 클래딩한 후, 150℃ 이상에서 1시간 이상 열로 구워 절연층을 경화시키는 2차 나노 절연 클래딩, 제품을 가지런히 배열해 지그 내부에 넣고 고(高)정밀형 연마기를 사용해 제품에 대해 연마작업을 진행하며, 제품 한변을 5um보다 작지 않게 연마하고 제품 바닥부의 구리 도체 도금층을 노출시키는 2차 연마, 제품을 이온 플레이팅 기술(PVD기술) 또는 종래 전기도금공정을 이용해 전극 구리도금된 제품의 표면에 도금층을 더 추가하는 전기도금 금속화 전극, 제품에 대해 전자동 테스트-포장을 실시해 사이즈 및 특성 불량품을 선별해 제거하고 제품을 캐리어 밴드(carrier band)에 포장해 넣는 테스트-포장 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 자성분말 코어 일체식 칩 인덕턴스의 제조방법.
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