KR102570482B1 - 인덕터 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
인덕터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터는 코일 단부들을 갖는 코일; 및 상기 코일 단부들이 삽입되어 전기적으로 연결되는 소켓부를 포함하는 제 1 주면; 및 상기 제 1 주면에 대향되고, 상기 소켓부와 전기적으로 연결된 전극 패드를 포함하는 제 2 주면을 갖는 소켓 기판을 포함한다. 상기 인덕터는 상기 소켓 기판의 상기 전극 패드가 인쇄회로기판의 대응 전극 상에 솔더링되어, 상기 인쇄회로기판 상에 표면 실장된다.
Description
본 발명은 세라믹 전자 부품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인덕터와 그 제조 방법에 관한 것이다.
인덕터는 적용 분야에 따라 다양한 범위의 구동 성능이 요구된다. 예를 들면, 전기자동차에 사용되는 인덕터는 높은 인덕턴스(Inductance), 높은 전류, 및 낮은 직류저항(Direct Current Resistance, DCR)을 필요로 한다. 높은 인덕턴스, 높은 전류 및 낮은 직류저항을 갖는 인덕터에는 코일의 단면적이 큰 평각 코일(Flat coil)이 주로 사용된다. 상기 평각 코일을 이용한 인덕터는, 일반적으로 상기 평각 코일을 엣지 와인딩(Edge Winding)한 후 양 단부를 포밍하여 전극을 형성하고, 인쇄 회로 기판에 구멍을 뚫어 상기 평각 코일의 양 단부를 삽입하는 방식으로 실장될 수 있도록 이중 직렬 패키지(Dual in-line Package, DIP) 구조를 갖는다.
상기 이중 직렬 패키지 구조는 전술한 것과 같이, 표면 실장 공정에서, 인쇄회로기판 상에 구멍을 뚫어 삽입하는 단계를 추가로 요구하고 있고, 높은 인덕턴스와 높은 전류 및 낮는 직류저항의 특성을 얻고자 상기 평각 코일의 두께를 증가시킬수록 상기 포밍에 의한 전극화 공정이 어려워져 추가적인 비용 상승과 생산 효율의 저하를 초래한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 인덕턴스, 높은 전류, 및 낮은 직류 저항을 갖는 표면 실장 장치 구조의 인덕터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 표면 실장 기술 공정에 있어서, 생산 효율을 높일 수 있는 인덕터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 이점을 갖는 상기 인덕터의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터는 코일 단부들을 갖는 코일, 상기 코일 단부들이 삽입되어 전기적으로 연결되는 소켓부를 포함하는 제 1 주면 및 상기 제 1 주면에 대향되고, 상기 소켓부와 전기적으로 연결된 전극 패드를 포함하는 제 2 주면을 갖는 소켓 기판을 포함하며, 상기 소켓 기판의 상기 전극 패드가 인쇄회로기판의 대응 전극 상에 솔더링되어, 상기 인쇄회로기판 상에 표면 실장될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 코일을 둘러싸며, 상기 소켓 기판의 상기 제 1 주면에 대향하는 저면으로 상기 코일 단부들이 인출되는 자성체 바디를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소켓부와 상기 전극 패드는 일체일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 소켓부는 상기 소켓 기판의 제 1 주면보다 낮은 높이를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 소켓부는 상기 코일의 노출된 적어도 하나의 단부가 삽입되며 가장 먼저 접촉하는 제 1 영역과, 상기 코일의 노출된 적어도 하나의 단부가 완전히 삽입되어, 상기 단부의 단면부와 접촉하는 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 영역으로부터 상기 제 2 영역으로 갈수록 상기 소켓부 사이 간격이 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소켓부는 상기 소켓 기판의 상기 제 1 주면에 수직한 방향으로 확장되고, 서로 분리된 2 개의 벽들을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 코일 단부의 종단이 결합되는 상기 소켓부의 상기 벽들의 하부와 코일 단부 사이에 공간이 형성되고, 상기 공간에 도전성 접착제가 충전될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 도전성 전도체가 도포된 상기 소켓부 및 상기 코일 단부가 외부로부터 공급되는 열에 의해 상기 도전성 접착제가 용융되어 상기 소켓부와 상기 코일 단부가 고정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 주면은 리세스 영역을 포함하며, 상기 소켓부는 상기 리세스 영역 내에 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전극 패드의 면적은 상기 소켓부의 면적보다 더 클 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전극 패드는, LGA 패드, 재배선 패턴, 범프 또는 솔더 볼 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 코일은 평각 코일일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 코일의 중심축은 상기 소켓 기판의 상기 제 1 주면과 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 코일 단부가 삽입되는 상기 소켓부의 높이는 상기 코일 단부의 길이에 대하여 35 % 내지 90 % 범위 내일 수 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터 제조 방법은 코일 단부들을 갖는 코일을 준비하는 단계, 자성체 바디를 준비하는 단계, 상기 코일과 상기 자성체 바디를 결합하는 단계, 소켓부를 포함하는 제 1 주면 및 상기 제 1 주면에 대향되고, 상기 소켓부와 전기적으로 연결된 전극 패드를 포함하는 제 2 주면을 갖는 소켓 기판을 제공하는 단계, 및 상기 자성체 바디의 저면상으로 인출된 상기 코일 단부를 상기 소켓 기판의 상기 소켓부에 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 코일은 평각 코일이고, 상기 코일의 중심축은 상기 소켓 기판에 대하여 평행할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 코일 단부를 상기 소켓 기판의 상기 소켓부에 결합시키는 단계 이전에, 상기 소켓부의 내측면에 도전성 접착체를 제공하는 단계 및 상기 도전성 접착제가 도포된 상기 소켓부 및 상기 코일 단부가 외부로부터 공급되는 열에 의해 상기 도전성 접착제가 용융되어 상기 소켓부와 상기 코일 단부가 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 외부 인쇄 회로 기판에 실장되는 인덕터로서, 코일의 양 단부가 삽입되어 전기적으로 연결되는 소켓부를 포함하는 제 1 주면과 상기 제 1 주면에 대향되고, 상기 소켓부와 전기적으로 연결된 평탄한 전극 패드를 포함하는 제 2 주면을 갖는 소켓 기판을 포함함으로써, 표면 실장 장치(Surface Mount Device, SMD) 구조의 인덕터가 제공될 수 있다. 또한, 상기 코일로서 평각 코일을 사용하는 경우에도 상기 SMD 구조가 제공될 수 있어, 높은 인덕턴스, 높은 전류, 및 낮은 직류 저항을 가지면서도 용이하게 표면 실장이 가능한 인덕터가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 표면 실장 장치 구조의 인덕터를 구현하여 표면 실장 기술 공정에 있어서, 생산 효율을 높일 수 있는 인덕터가 제공될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터의 투영 사시도이며, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터의 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일들의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일과 소켓 기판의 결합된 구성을 도시하며, 도 3b 내지 도 3e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 소켓 기판들을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 평각 코일의 코일 단부의 길이에 따른 소켓부의 높이에 관한 설계를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 형상의 소켓부를 갖는 소켓 기판들의 평면도와 소켓부의 확대도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 패드를 갖는 소켓 기판을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8a 및 도 8b는 소켓 기판이 결여된 비교예에 따른 종래의 인덕터들을 도시하는 단면도 및 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터와 비교예들의 인덕터의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터와 비교예들의 인덕터의 측정된 직류 저항 값을 나타낸 그래프이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일들의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일과 소켓 기판의 결합된 구성을 도시하며, 도 3b 내지 도 3e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 소켓 기판들을 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 평각 코일의 코일 단부의 길이에 따른 소켓부의 높이에 관한 설계를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 형상의 소켓부를 갖는 소켓 기판들의 평면도와 소켓부의 확대도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 패드를 갖는 소켓 기판을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8a 및 도 8b는 소켓 기판이 결여된 비교예에 따른 종래의 인덕터들을 도시하는 단면도 및 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터와 비교예들의 인덕터의 인덕턴스를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터와 비교예들의 인덕터의 측정된 직류 저항 값을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우 뿐만 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터(100)의 투영 사시도이며, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터(100)의 분해 사시도이다. 도시된 직각 좌표계에서, x 축 및 y 축은 소켓 기판(130)의 주면에 평행한 방향이며, z 축은 소켓 기판(130)에 수직한 방향이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 인덕터(100)는 외부 인쇄 회로 기판(미도시)에 실장되는 전자 부품으로서, 코일(110), 자성체 바디(120), 및 소켓 기판(130)을 포함한다. 코일(110)은 인덕턴스를 가지며 선 형상의 도체가 일방향을 향하여 나선형태로 권선된 것이다. 상기 도체는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 및 이들의 합금으로부터 이루어진 군 중 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있으며, 이들은 예시적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 코일(110)의 중심축은 후술하는 소켓 기판(130)의 주면과 평행할 수 있다. 도 1a에서는, 코일(110)의 중심축은 예를 들어 x 축 방향과 평행할 수 있으며, 코일(110)는 x 축 주위로 권선되어 형성될 수 있다. 코일(111)은 인쇄 회로 기판의 실장 면에 수직한 y 방향으로 권선되어 형성된 종래의 표면 실장 장치 구조 인덕터 코일 구성, 예를 들어 후술할 도 7b에 도시된 인덕터의 코일 구성과 코일의 배치 방향 측면에서 구별된다.
일 실시예에서, 본 발명의 코일(110)은 비제한적 예로서, 원형 코일, 평각 코일 또는 사각 코일일 수 있다. 이에 관하여는, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 도 1a에서는 코일(110)로서 평각 코일(flat coil)이 예시되어 있다. 상기 평각 코일은 코일의 xy 평면 방향으로 절취된 단면부가 원형이 아닌, 각형 예를 들어, 대략적인 직사각형인 코일이다. 다른 실시예에서, 상기 평각 코일의 단면의 둘레의 마주보는 가장자리가 원호를 가질 수도 있다.
상기 평각 코일은 상기 원형 코일에 비하여, 점적율이 높고, 권선수를 감소시키면서도 단위 면적의 밀도가 상대적으로 높기 때문에 높은 인덕턴스, 높은 전류 및 낮은 직류 저항을 갖는 인덕터를 제공할 수 있다. 또한, 상기 평각 코일은 상기 원형 코일에 비하여 단위 구역별 밀도가 동일하여 구역별 임피던스가 균일하여, 임피던스 매칭을 용이하게 구현할 수 있는 이점이 있다. 본 발명의 실시예에 따른 인덕터(100)에 적용 가능한 코일(110)의 다양한 종류에 대해, 도 2a 내지 도 2c에서 상세하게 설명한다.
일 실시예에서, 코일(110)은 표면은 절연 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 절연 코팅층은 권선되는 개별 코일 사이의 전기적 접촉이 차단되도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 코일(110)은 적어도 일부 표면에 코팅되는 보호막(미도시)을 더 포함할 수 있다. 코일(110)은 대기에 노출되는 경우 산화 또는 부식의 우려가 있다. 이에 따라, 코일(110)의 일부 표면에 상기 보호막이 코팅됨으로써, 코일(110)의 산화 또는 부식을 방지될 수 있다. 상기 보호막은 예를 들어, 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 에폭시 아크릴레이드(epoxy arcylate), 폴리크실렌(polyxylene), 및 플루오렌(fluorene)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 코일 단부(111)가 후술하는 소켓 기판(130)의 소켓부(131)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 코일 단부(111) 상에는 전도성 수지층 및 전도성 수지층 상에 형성된 도체층이 제공될 수 있다. 상기 전도성 수지층은 페이스트 인쇄로 형성될 수 있으며, 구리(Cu), 니켈(Ni), 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택된 도전성 금속과 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 도체층은 니켈(Ni), 구리(Cu), 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이는 비제한적인 예로서, 코일(110)과 후술하는 소켓부(131) 사이의 접촉 저항과 본딩 성능을 향상시키기 위해 다른 공지의 예들이 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 코일 단부(111)는 전기적 신뢰성을 향상시키기 위하여 선도금층을 더 포함할 수 있다.
자성체 바디(120)는 코일(110)에 의한 자속의 누설을 방지하고 자속을 증가시키고, 추가적으로는 코일(110)을 보호하기 위해 코일(110)을 둘러싸 전자기 유도를 강화하는 역할을 하며, 후술하는 소켓 기판(130)과 결합된다. 일 실시예에서, 자성체 바디(120)를 둘러싸는 하우징(미도시)이 더 제공될 수 있다. 자성체 바디(120)의 저면으로 코일 단부(111)가 인출된다.
일 실시예에서, 자성체 바디(120)는 적어도 2 이상의 편들로 된 자성체 바디 부재들(120A, 120B)을 포함할 수 있다. 자성체 바디 부재들(120A, 120B) 사이의 결합을 위해, 자성체 바디 부재들(120A, 120B)에는 상호 결합이 가능한 예를 들면 결착홈 또는 결착쇠를 포함하거나 결합제를 이용하여 상호 결합될 수도 있다. 자성체 바디 부재들(120A, 120B)은 코일(110)과 함께 조립될 수 있다.
일 실시예에서, 코일(110)의 내부는 자성 물질로 채워질 수 있다. 상기 자성 물질은 후술하는 자성체 바디(120)에 제공된 자성체 코어(121)에 의해 제공될 수 있으며, 자성체 코어(121)가 코일(110)의 중심축을 따라 빈 공간 내부에 삽입되는 방식으로 자성체 바디 부재들(120A, 120B)이 조립될 수 있다. 자성체 코어(121)에 대하여는 별도로 후술한다. 이하에서는, 코일(110)에 의해 유도되는 자속의 누설을 방지하고 자속을 증가시키는 여하의 구조, 예를 들면, 예시된 자성체 바디(120)와 자성체 코어(121)를 통칭하여 자성체라 한다.
다른 실시예에서, 자성체 바디(120)는 복수의 편들이 아닌 일체형 구조를 가질 수도 있다. 예를 들면, 몰드 또는 자성체 시트 적층 방법을 활용하여 코일(110)을 매설한 채 자성체 바디(120)를 형성할 수 있어, 코일(110) 및 코어(121)를 동시에 형성하여, 인덕턴스를 향상시킬 수도 있다. 일 실시예에서, 자성체 바디(120)는 복합 자성 재료 분말을 가압 성형하여 형성될 수 있다.
자성체 바디(120)의 자성체 코어(121)는 전류의 변화를 방해하는 방향으로 자기력을 발생시키고 자속의 손실이 억제할 수 있도록 높은 비투자율을 가질 수 있다. 이로써, 코어(121)는 인덕터의 실장 밀도를 높이고, 임피던스 증가에 따른 손실을 방지하며, 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.
자성체 코어(121)는 강대 코어, 페라이트 코어, 및 압분 코어 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 강대 코어는 전자연철, 규소철, 페어멀로이를 포함할 수 있으며, 높은 비투자율을 갖는다. 상기 페라이트 코어는 Mg-Zn계, Mn-Mg계, Cu-Zn계, Mg-Mn-Sr계, 및 Ni-Zn계 등의 스피넬형 페라이트, Ba-Zn계, Ba-Ni계, Ba-Co계, 및 Ba-Ni-Co계 등의 육방정형 페라이트류, Y계 등의 가닛형 페라이트, 및 Li계 페라이트 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 페라이트 코어는 화합물이 복합된 다결정 소결체이며, 와전류에 의한 손실이 적고, 고주파 영역에서 동작할 수 있도록 한다. 상기 압분 코어는 금속을 분말화하여 절연하며 가압성형된 것이다. 구체적으로, 철(Fe), 실리콘(Si), 크롬(Cr), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 나이오븀(Nb), 구리(Cu), 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압분 코어는 순철 분말, Fe-Si계 합금 분말, Fe-Si-Al계 합금 분말, Fe-Ni계 합금 분말, Fe-Ni-Mo계 합금 분말, Fe-Ni-Mo-Cu계 합금 분말, Fe-Co계 합금 분말, Fe-Ni-Co계 합금 분말, Fe-Cr계 합금 분말, Fe-Cr-Si계 합금 분말, Fe-Si-Cu-Nb계 합금 분말, Fe-Ni-Cr계 합금 분말, Fe-Cr-Al계 합금 분말 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이는 비제한적인 예시로서, 비정질 또는 결정질의 합금 분말도 포함할 수 있다. 전술한 코어에 관한 재료는 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 다양한 재료를 포함할 수 있으며, 코어가 없는 공심 코어의 경우도 본 발명에 포함될 수 있음은 분명하다. 자성체 코어(121)의 재료로서 언급된 전술한 예들은 자성체 바디(120)의 재료에도 그대로 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 소켓 기판(130)은 자성체 바디(120)로부터 인출된 코일 단부(111)와 전기적으로 연결되는 제 1 주면(131) 및 제 1 주면(131)에 대향되고, 인쇄회로기판과 같은 외부 기판에 인덕터(100)를 실장시키기 위한 실장면으로서 기능하는 제 2 주면(132)을 포함한다. 일 실시예에서, 소켓 기판(130) 본체는 엔지니어링 플라스틱으로 형성될 수 있다. 상기 엔지니어링 플라스틱은 강도, 탄성, 내충격성, 내마모성, 내열성, 내한성, 내약품성, 및 전기절연성이 뛰어난 특징을 가지며, 공지의 재료들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 엔지니어링 플라스틱은 범용 플라스틱, 범용 엔지니어링 플라스틱, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱, 및 폴리 이미드계수지를 포함할 수 있으며, 상기 범용 플라스틱으로서, 예를 들어 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 및 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC) 등을 포함할 수 있고, 상기 범용 엔지니어링 플라스틱으로서, 예를 들어 엠씨 나일론(MC Nylon), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리옥시메틸렌(Polyoxymethylene, POM), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 및 폴리비닐리덴 플로라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF) 등을 포함할 수 있고, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로서, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리설폰(Polyarylsulfones, PSU), 폴리에테르에테르케톤(Polyetherethereketone, PEEK), 폴리페닐설파이드(Polyphenylen sulfide, PPS), 및 에틸렌 클로로트리플루오르에틸렌(Ethylene chlorotrifluoroethylene, ECTFE) 등을 포함할 수 있으며, 폴리 이미드계수지로서, 예를 들어, 폴리아미드이미드(Polyamideimide, PAI), 폴리이미드(Poltimide, PI), 및 폴리벤즈이미다졸(Poly Benz Imidazole, PBI) 등을 포함할 수 있다. 이는 비제한적인 예시로서, 다양한 종류의 전도도를 갖는 엔지니어링 플라스틱이 소켓 기판(130)에 활용될 수 있음은 분명하다. 또한, 소켓 기판(130)은 전술한 수지계 재료가 아닌 금속 산화물 또는 금속 질화물과 같은 세라믹 재료일 수도 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 소켓 기판(130)은 제 1 주면(131) 상으로 인출된 코일(110)의 코일 단부(111)가 삽입되어 전기적으로 연결되고, 제 2 주면으로 외부 회로와 연결된 외부 전극과 연결되는 소켓부(1311)를 포함한다. 소켓부(1311)는 코일(110)을 접속하기 위한 결합 공을 제공하기 위해 소켓 기판(130)의 제 1 주면(131)에 수직한 방향, 즉 z 방향으로 확장된 벽을 가질 수 있다. 도 1a 및 도 1b에서는 두갈래로 나누어져 서로 대향하는 확장된 벽을 갖는 소켓부(1311)가 예시되어 있다.
코일(110)의 코일 단부(111)가 상기 결합 공에 삽입되어 상기 결합 공의 내측면에 코일 단부(111)의 측면이 밀착되면, 코일 단부(111)가 소켓부(1311)에 기계적으로 결합되면서, 동시에 전기적 접촉을 통해 전기적으로도 연결된다. 이와 같이, 소켓부(1311)를 구성하는 결합 공의 확장된 벽에 코일 단부(111)의 측면이 결합되면, 코일 단부(111)와 소켓부(1311)의 접촉 면적을 충분히 확보하여, 저저항 콘택을 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 소켓부(1311)와 코일 단부(111)의 기계적 결합력은 솔더링과 같은 추가적인 공정 단계를 생략하고, 코일 단부(111)를 소켓부(1311)의 관통 공에 삽입하는 것만으로 고정과 저저항 콘택을 동시에 얻을 수 있는 이점을 얻을 수 있다. 다른 실시예에서, 소켓부(1311)와 코일 단부(111) 사이의 결합력을 강화하기 위해 솔더 크림 또는 도전성 접착제를 사용될 수도 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3a에서 상세히 후술한다.
실장면인 제 2 주면(132)은 전극 패드(1321)를 포함한다. 전극 패드(1321)는 소켓부(1311)와 전기적으로 연결되어, 전극 패드(1321)와 소켓부(1311)는 함께 코일 단부(111)와 상기 외부 회로를 연결하기 위해, 소켓 기판(130)의 제 1 주면(131)과 제 2 주면(132)을 서로 전기적으로 연결시키는 관통 도전체로서 기능한다.
전극 패드(1321)는 LGA 패드와 같이 평탄하거나 범프 또는 솔더 볼과 같이 입체적 형상을 가질 수 있으며, 실장 면의 연결 방식과 인덕터(100)의 지지부로서 적합한 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 전극 패드(1321)는 제 2 주면(132) 상에서 외부 회로와의 연결을 위한 재배선 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 전극 패드(1321)는 소켓부(1311)와 중첩된 위치에서 벗어나 임의의 방향으로 제 2 주면(132) 상에서 확장되거나 연장되어 외부 인쇄 회로 기판의 전극과 본딩될 수 있다. 전극 패드(1321)의 다양한 실시 형태에 대해 도 5a 내지 도 5c에서 후술한다.
일 실시예에서, 전극 패드(1321)는 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag) E또는 이의 합금을 포함하는 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 전극 패드(1321)는 도전성 금속과 열경화성 수지를 포함하는 전도성 수지를 포함할 수도 있다.
인덕터(100)는 덮개 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 덮개 부재는 소켓 기판(140)과 자성체 바디 전체를 덮을 수 있으며, 외부로부터의 충격 및 오염을 방지하거나 전기장 및/또는 자기장과 같은 외부의 신호를 차단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 인덕터(100)는 코일(110)의 코일 단부(111)와 소켓 기판(130)의 소켓부(1311)를 통한 기계적 및 전기적 결합을 통하여, 코일 단부(111)에 대한 별도의 포밍 공정 없이 표면 실장이 가능한 부품을 구현할 수 있어, 전술한 코일(110), 예를 들면, 단면적이 넓은 평각 코일을 사용하여, 높은 인덕턴스, 대전류 및 낮은 DCR을 갖는 인덕터를 구현할 수 있다. 특히 이러한 높은 인덕턴스, 대전류 및 낮은 DCR을 갖는 인덕터는 전기자동차용 48 V DC-DC 컨버터용 인덕터로서 바람직하다. 또한, 소켓 기판(130)의 전극 패드(1321)는 외부 인쇄회로기판에 그대로 표면 실장할 수 있도록 하여, 본 발명의 인덕터를 SMD 타입의 소자 부품으로서 구현할 수 있다. 이러한 SMD 타입의 소자 부품은 인덕터의 코일 단부를 그대로 전극화하여 인쇄 회로 기판에 구멍을 뚫어 삽입한 후 상기 인쇄 회로 기판의 배면을 솔더링하는 이중 직렬 패키지(dual in-line package; DIP) 구조에 비하여 SMT 공정에서 생산 효율성을 증가시킬 수 있으며, 접촉 저항 측면에서도 상기 외부 인쇄 회로 기판과의 접촉 저항을 줄일 수 있는 이점을 갖는다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 코일들(110, 110', 110")의 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 코일(110)은 평각 코일일 수 있다. 평각 코일에 대한 상세한 설명은 도 1a 및 도 1b을 참조하여 개시한 사항을 참조할 수 있다. 도 2b를 참조하면, 코일(110')은 사각 코일일 수 있다. 도 2c를 참조하면, 코일(110")은 원형 코일일 수 있다.
본 발명의 인덕터(100)는 코일의 단면적과 표면적을 극대화시키는 평각 코일(110)이나 사각 코일(110')을 사용하여 높은 인덕턴스, 대전류 및 낮은 DCR을 갖는 인덕터를 구현할 수 있으며, 평각 코일(110), 사각 코일(110') 뿐만 아니라 일반적인 원형 코일(110")을 사용하는 경우에도 소켓 기판(130)을 매개로 하여 SMD 타입의 인덕터(100)를 제공할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일(110)과 소켓 기판(130)의 결합된 구성을 도시하며, 도 3b 내지 도 3e는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 소켓 기판들(130)을 도시한다.
도 3a를 참조하면, 일 실시예에서, 소켓 기판(130)의 소켓부(1311)에 자성체 바디(120)의 밖으로 노출된 코일 단부(111)가 삽입된다. 소켓부(1311)는 x 방향으로 이격되고, y 방향으로 연장된 2 갈래의 확장된 벽들을 가지며, 상기 확장된 벽들에 의해 코일 단부(111)가 삽입될 결합 공이 제공된다. 이하에서는, 상기 확장된 벽들을 측벽이라고도 지칭한다. 상기 확장된 벽들의 측면에 코일 단부(111)의 측벽이 면접촉을 하고 있기 때문에 접촉 면적이 증가하여 저저항 접속이 가능하다. 추가적으로 코일 단부(111)의 종단이 또한 전극 패드(1321)와 접촉을 하고 있어, 추가적인 전기적 결합에 의해 접촉 면적이 더 증가될 수 있다. 소켓부(1311)의 상부는 소켓 기판(130a)의 제 1 주면(131)보다 낮은 높이를 가짐으로써, 소켓 기판(130a)의 제 1 주면(131)의 가장자리에 의해 둘러싸여 보호될 수 있다. 제 1 주면(131)에 리세스된 영역이 있거나 반대로 돌출부가 있는 경우, 해당 돌출부의 최대 높이보다 작은 높이로 소켓부(1311)가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 소켓부(1311)의 벽들은 z 방향으로 전체가 수직할 수도 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 3a에 도시된 것과 같이, 소켓부(1311)의 측벽은 코일 단부(111)와의 강한 기계적 접촉에 유리하도록 절곡 또는 곡면을 가질 수도 있다. 소켓부(1311)의 상기 측벽은 코일 단부(111)와 접촉되는 상부인 제 1 영역(1311A) 및 코일 단부(111)가 소켓부(1311)에 완전히 삽입되어, 코일 단부(111)의 종단이 결합되는 하부인 제 2 영역(1311B)을 포함한다. 일 실시예에서, 소켓부(1311)의 상기 측벽들의 제 2 영역(1311B)의 간격은 상기 측벽들의 제 2 영역(1311A)의 간격보다 더 클 수 있다. 예를 들면, 코일 단부(111)가 삽입되는 방향, 즉, 소켓 기판(130)과 수직한 z 축 방향과 반대되는 방향인 - z 축 방향으로 갈수록 서로 대향하는 측벽들의 간격이 더 커질 수 있다. 코일 단부(111)가 소켓부(1311)에 삽입되는 경우, 제 1 영역(1311A)의 간격은 코일 단부(111)의 측면을 압박하기 위해 코일 단부(111)의 폭보다 작을 수 있다. 이 경우, 코일 단부(111)가 소켓부(1311)에 삽입되는 과정에서, 소켓부(1311)는 탄성적 변형을 겪을 수 있다.
일 실시예에서, 소켓부(1311) 내측에 도전성 접착제(미도시)가 도포될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 도전성 접착제는 소켓부(1311)의 벽들의 제 2 영역(1311B)과 코일 단부(111) 사이에 형성된 공간에 충분히 충전될 수 있으며, 충전된 상기 도전성 접착제는 코일 단부(111)의 종단과 소켓부(1311)를 더욱 강하게 결합시켜, 코일 전체와 소켓부(1311) 사이에 강한 기계적 고정과 함께 신뢰성 있는 전기적 접속을 달성할 수 있다. 상기 도전성 접착제는 코일 단부(111)와 소켓부(1311) 사이의 결합력과 전기적 콘택의 내구성을 높이기 위하여 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 도전성 접착제는 페이스트, 또는 솔더 크림일 수 있다.
상기 도전성 접착제는 도전성 입자를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 도전성 접착제는 상기 도전성 입자에 열경화성 수지, 플럭스 활성제, 및 경화 촉매 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 도전성 입자는 주석(Sn), 비스무트(Bi), 인듐(In), 및 아연(Zn)에서 선택되는 적어도 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 상기 열경화성 수지는 상기 도전성 입자를 서로 결합하는 바인더 역할을 할 수 있다. 열경화성 수지는 아크릴수지, 메틸아크릴 수지, 말레이미드 수지, 및 시아네이트 수지와 같은 다양한 종류를 포함할 수 있다. 상기 플럭스 활성제는 상기 도전성 입자의 표면에 형성되어 상기 도전성 입자의 용융 응집을 방해하는 산화막을 제거할 수 있다. 상기 플럭스 활성제로서, 수산기 및 카르복실기를 함유하는 화합물을 포함할 수 있으며, 공지된 다양한 종류의 활성제가 사용될 수 있다. 상기 경화 촉매는 열경화성 수지의 경화를 촉진시키는 성분으로서, 바람직하게는 이미다졸기를 갖는 화합물이며, 이는 비제한적인 예시로서, 공지된 다양한 종류의 경화 촉매가 사용될 수 있음은 분명하다.
일 실시예에서, 상기 도전성 접착제가 제공된 소켓부(1311)에 코일 단부(111)를 결합한 후, 솔더링을 위해 외부로부터 열을 공급하는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다. 소켓부(1311)는 코일(111)의 단면부 모양에 따라 다양한 형태를 가질 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 도 4a 내지 도 4c에서 후술하기로 한다.
일 실시예에서, 전극 패드(1321)는 소켓부(1311)의 풋 프린트보다 확장되어 더 큰 면적을 가질 수 있다. 이는 실장되는 인쇄회로기판의 상대 전극이나 다른 전자 부품과의 저저항의 신뢰성 있는 솔더링을 구현할 수 있도록 한다. 또한, 전술한 것과 같이, 전극 패드(1321)는 패턴화된 전극 모양을 가짐으로써 재배선 패턴으로서 기능할 수도 있다.
도 3b를 참조하면, 소켓부(1311a)의 내측벽은 소켓 기판(130a)의 주면에 수직한 방향으로 수직할 수 있다. 도 3c를 참조하면, 소켓부(1311b)의 측벽들의 상부의 간격은 삽입되는 코일 단부(111)의 두께보다 더 넓으면서 외측으로 벌어져, 삽입되는 코일 단부(111)가 쉽게 삽입될 수 있도록 안내되고, 측벽들의 중간 영역에서는 코일 단부(111)와 충실히 기계적 접촉을 할 수 있도록 코일 단부(111)의 두께와 동일하거나 그에 미만인 간격을 가질 수 있다. 선택적으로는, 상기 측벽들의 하부 영역은 상기 측벽들의 중간 영역과 동일한 간격을 갖거나, 도 3c에 도시된 것과 같이, 상기 측벽들의 하부 영역의 간격은 상기 중간 영역보다 더 크고, 삽입된 코일 단부(111)와 상기 측벽들의 하부 영역 사이에 공간이 제공될 수 있다. 상기 공간에는, 도 3a를 참조하여 설명한 것과 같이 코일 단부(111)의 종단과 소켓부(1311b)를 더욱 강하고 신뢰성 있는 접촉을 제공하기 위한 도전성 접착제가 충전될 수 있다.
도 3d를 참조하면, 소켓부(1311c)는 측벽들의 하부를 잇는 하부 베이스(1311s)를 더 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 측벽들과 상기 하부 베이스는 예를 들면, 금형, 사출 또는 판금을 통해 일체로 형성된 것일 수 있다. 이러한 구성은 소켓부(1311c)와 전극 패드(1312c)가 별개로 제조되는 경우에 바람직하다. 이 경우, 소켓 기판(130c)에 소켓부(1311c)와 전극 패드(1312c)가 개별적으로 설치될 수 있으며, 하부 베이스(1311s)와 전극 패드(1312c)는 서로 면접하는 것이 바람직하다. 이와 대조적으로, 비제한적 예로서, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 전술한 소켓부(1311, 1311a, 1311b)와 전극 패드(1312, 1312a, 1312b)는 서로 일체로 제조될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 소켓부(1311)는 소켓 기판(130c)의 주면 밖으로 노출될 수 있다. 이 경우, 소켓부(1311)의 측벽의 노출된 부분은 자성체 바디(120c)에 삽입될 것이다. 소켓부(1311d)의 증가된 높이는 소켓부(1311d)의 측벽들의 내측면과 코일 단부(111)의 접촉 면적을 증가시켜, 저저항 콘택을 구현할 수 있다. 소켓부(1311d)는, 높이에 관한 특징을 제외하고는, 전술한 다른 실시예에 따른 소켓부(1311, 1311a, 1311b, 1311c)를 참조하여 개시한 특징들을 갖도록 변형 실시될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 평각 코일(111)의 코일 단부(111)의 길이에 따른 소켓부(1311)의 높이에 관한 설계를 도시한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 자성체 바디(120)의 저면 밖으로 노출된 코일 단부(111)의 길이가 길수록 소켓부(1311)의 높이는 더 커진다. 그에 따라, 소켓 기판(130)의 두께도 증가할 수 있다. 이와 같이, 노출된 코일 단부(111)의 길이는 신뢰성 있는 저저항 구현을 위해 충분한 길이만큼 노출될 수 있으며, 소켓부(1311)를 갖는 소켓 기판(130)에 의해 SMD 타입의 인덕터(100)가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 코일 단부(111)가 삽입되는 소켓부(1311)의 높이는 코일 단부(111)의 길이에 대하여 35 % 내지 90 % 범위 내일 수 있다. 상기 소켓부의 높이가 코일 단부(111)의 길이에 대하여 35 % 미만인 경우 소켓부의 벽들과 코일 단부 사이에 충분한 접촉 면적을 확보하지 못하여, 접촉 저항이 증가하거나 신뢰성을 갖는 전기적 접촉을 얻을 수 없다. 또한, 상기 소켓부의 높이가 코일 단부(111)의 길이에 대하여 90 %를 초과하는 경우, 소켓 기판(130)의 두께가 증가하면서, 인덕터(100) 전체의 두께가 증가하여 경박단소한 소자 구현을 저해할 수 있으며, 소켓부(1311)의 상부가 자성체 바디부(120)의 저면으로 돌출된 코일 단부 이외의 다른 부분과 접촉될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 형상의 소켓부(1311, 1311')를 갖는 소켓 기판들(130, 130')의 평면도와 소켓부(1311, 1311')의 확대도이다.
도 5a를 참조하면, 소켓 기판(130)의 소켓부(1311)는 코일(110)의 단면부가 직사각형 형태인 평각 코일의 코일 단부를 수용하기에 적합한 결합 공을 제공하기 위해, y 방향으로 확장된 2 갈래의 확장된 벽들을 갖는다. 코일 단부의 삽입시 상기 확장된 벽들은 탄성적 변형이 가능하다. 소켓부(1311)의 벽들의 측면부는 삽입되는 코일 단부의 넓은 측면과 충분한 접촉 면적을 확보하여, 기계적 접촉은 물론 신뢰성 있는 저저항 접촉을 구현할 수 있다. 벽들의 구체적 형상에 관하여는, 도 3b 내지 도 3e를 참조하여 개시된 사항들이 적용될 수 있다. 전술한 실시예에서, 2 갈래의 확장된 벽들은 y 방향으로 서로 평행하지만, 확장된 벽들의 단부가 서로 분리되지 않고 서로 연결되어, 상기 결합 공은 삽입된 직사각형의 코일 단부의 측벽 전체를 둘러싸도록 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 소켓 기판(130)의 제 1 주면은 리세스 영역(131i)을 포함할 수 있다. 리세스 영역(131i) 내에 소켓부(1311)가 제공될 수 있다. 리세스 영역(131i)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이 자성체 바디(120)의 저면으로 돌출된 코일(110)의 일부를 수용하거나, 자성체 바디(120)와 소켓 기판(130)의 정렬을 위한 인덴테이션으로서 기능할 수 있다. 리세스 영역(131i) 내부에서 소켓부(1311)와 코일 단부의 접속이 이루어지고, 리세스 영역(131i)을 한정하는 제 1 주면의 가장자리부(131s)가 리세스 영역(131i)보다 높은 레벨을 가짐으로써, 리세스 영역을 둘러쌈으로써, 리세스 영역(131i) 내의 소켓부(1311)와 코일 단부(111)의 결합을 보호할 수 있다. 또한, 리세스 영역(131i)은 코일과 소켓 기판(130)을 공간적으로 분리하여, 와전류로 인한 손실과 같은 문제를 방지할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 전극 패드(1321)는 인덕터가 실장될 인쇄 회로 기판의 접속 단자의 형상에 따라, 소켓 기판(130)의 제 2 주면(132) 상에서, x 방향 또는 y 방향으로 확장되어 다양한 형상을 가질 수 있다. 도시된 예에서는, 직사각형의 전극 패드(1321)를 예시하고 있지만, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 재배선을 위한 다양한 패턴을 가질 수 있다.
도 5b를 참조하면, 소켓 기판(130)의 소켓부(1311')는 코일(110)의 코일 단부가 원형에 가까운 경우, 이를 수용하기에 적합한 원형의 결합 공을 제공할 수 있다. 이를 위해, 소켓부(1311')는 상부에서 보았을 때, 원호 형상의 2 개로 나누어진 확장된 벽들을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 소켓부(1311')와 전극 패드(1321) 및 소켓 기판(130')은 도 5a를 참조하여, 설명한 것과 동일한 특징을 더 포함할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 패드를 갖는 소켓 기판(130, 130')을 도시한다.
도 6a를 참조하면, SMD형 인덕터를 제공하는 소켓 기판(130)의 전극 패드(1321)는 원형 패턴을 가질 수 있다. 또한, 도 6b를 참조하면, 소켓 기판(130')의 전극 패드는 실장될 인쇄회로기판의 전극과 충분한 접촉 면적을 확보하기 위하여, 소켓 기판(130')의 제 2 주면(132) 상에서 확장될 수 있다. 전극 패드(1321, 1321)는 적합한 두께를 가질 수 있으며, 납작한 형태 이외에 범프 또는 볼 형태를 가질 수 있음은 전술한 것과 같다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 먼저 권선된 코일을 준비한다(S100). 또한, 자성체 바디를 준비한다(S200). 이후, 상기 코일과 상기 자성체 바디를 결합한다(S300). 후속하여, 상기 코일의 코일 단부와 소켓 기판을 결합한다(S400). 선택적으로는, 소켓부의 결합공 내에 도전성 접착제 또는 솔더 크림을 공급할 수 있다(S350). 이 경우, 상기 코일 단부가 결합된 소켓부에 열을 공급하여 도전성 접착제를 매개로 하는 솔더링 공정이 더 수행될 수 있다(S450). 상기 소켓부에 열을 공급하는 열 공급원은 히터의 접촉에 의한 열전도, 적외선, 열풍, 적외선 열풍, 및 불활성 용제의 기화 잠열을 이용할 수도 있다. 이는 비제한적인 예시로서, 공지된 다양한 종류의 열 공급 방법이 제공될 수 있다.
이와 같이 완성된 인덕터는 인쇄회로기판에 SMD 타입으로 실장될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 소켓 기판에 의해 코일의 형상에 상관없이 SMD 타입의 실장이 가능하여 종래의 DIP 타입의 표면 실장에 비해 표면 실장 효율성이 향상된 인덕터 소자를 구현할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 예를 들면, 마일드 하이브리드 전기차에서 요구되는 48 V DC-DC 컨버터용 인덕터와 같은 대전류 및 낮은 DCR의 성능을 구현하기 위해 필요한 평각 코일을 갖는 인덕터에도 표면 실장 효율성이 향상된 SMD 타입의 인덕터 소자를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 8a 및 도 8b는 소켓 기판이 결여된 비교예에 따른 종래의 인덕터들을 도시하는 단면도 및 사시도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터와 비교예들의 인덕터의 인덕턴스를 나타낸 그래프이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터와 비교예들의 인덕터의 측정된 직류 저항 값을 나타낸 그래프이다.
도 8a를 참조하면, 비교예에 따른 인덕터(이하, 비교예 1이라 함)는 DIP(이중 직렬 패키지) 형태의 인덕터이다. 코일(110R)은 평각 코일이며, 코일 단부(111R)는 실장될 인쇄회로기판 상에 형성된 홀을 관통하여, 인쇄회로기판의 저면에서 솔더링하기에 적합하도록 본 발명에 비해 길게 연장된다. 이러한 DIP 형태의 인덕터는 SMD 타입에 비해 실장을 위한 공정 효율이 반감된다. 도 8b를 참조하면, 다른 비교예에 따른 인덕터(이하, 비교예 2라 함)는 평각 코일을 갖는 SMD 타입의 인덕터이지만, 이를 구현하기 위해, 코일 단부(111R')가 엣지 와인딩된 후, 포밍 공정을 거쳐야 한다. 이와 대비시 본 발명의 실시예에 따른 인덕터는 코일 단부에 대해여 엣지 와인딩이나 포밍 공정이 생략되는 이점이 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 인덕터(100) 및 비교예 1와 비교예 2에 따른 인덕터의 인덕턴스 및 직류 저항에 대한 그래프를 확인할 수 있다. 구체적인 수치값은 아래 표 1에 기재하였다. 각 인덕터들의 크기는 가로, 세로 높이, 부피 기준으로 실질적으로 동일하다.
| 전류[A] | 인덕턴스[μH] | ||
| 실시예 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 0 | 6.5 | 6.5 | 6.4 |
| 10 | 6.48 | 6.48 | 6.33 |
| 20 | 6.40 | 6.40 | 6.09 |
| 30 | 6.28 | 6.28 | 5.76 |
| 40 | 6.13 | 6.13 | 5.53 |
| 50 | 5.94 | 5.94 | 5.19 |
| 60 | 5.69 | 5.69 | 4.83 |
100 kHz의 포화 정격 전류(Saturation Rated Current)를 0 A, 10 A, 20 A, 30 A, 40 A, 5 0A, 및 60 A로 하였을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터(100)와 비교예 1에 따른 종래의 인덕터는 비교예 2에 따른 종래의 인덕터에 비해 우수한 인덕턴스를 갖는 것으로 확인되었다.
도 10을 참조하면, 직류 저항(DCR)의 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 인덕터는 1.30 mΩ 이고 비교예 1에 따른 종래의 인덕터 1.11 mΩ는 동등한 수준의 성능 값을 갖지만, 비교예 2에 따른 종래의 인덕터는 5.20 mΩ로 비교적 높은 값을 갖는다.
따라서, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 인덕터는 표면 실장을 위한 공정 효율이 향상된 SMD 타입의 소자 구현이 가능하며, 높은 인덕턴스와 낮은 직류 저항 수치를 확보할 수 있다.
100: 인덕터 110: 코일
111: 코일 단부 120: 자성체 바디
121: 자성체 코어 130: 소켓 기판
131: 제 1 주면 132: 제 2 주면
1311: 소켓부 1321: 전극 패드
111: 코일 단부 120: 자성체 바디
121: 자성체 코어 130: 소켓 기판
131: 제 1 주면 132: 제 2 주면
1311: 소켓부 1321: 전극 패드
Claims (17)
- 코일 단부들을 갖는 코일; 및
상기 코일 단부들이 삽입되어 전기적으로 연결되는 소켓부를 포함하는 제 1 주면; 및 상기 제 1 주면에 대향되고, 상기 소켓부와 전기적으로 연결된 전극 패드를 포함하는 제 2 주면을 갖는 소켓 기판을 포함하며,
상기 소켓부는 상기 소켓 기판의 상기 제 1 주면에 수직한 방향으로 확장되고, 서로 분리된 2 개의 벽들을 갖고,
상기 소켓 기판의 상기 전극 패드가 인쇄회로기판의 대응 전극 상에 솔더링되어, 상기 인쇄회로기판 상에 표면 실장되는 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일을 둘러싸며, 상기 소켓 기판의 상기 제 1 주면에 대향하는 저면을 갖고 상기 저면으로 상기 코일 단부들이 인출되는 자성체 바디를 더 포함하는 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 소켓부와 상기 전극 패드는 일체인 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 소켓부의 상부는 상기 소켓 기판의 제 1 주면보다 낮은 높이를 갖는 인덕터. - 코일 단부들을 갖는 코일; 및
상기 코일 단부들이 삽입되어 전기적으로 연결되는 소켓부를 포함하는 제 1 주면; 및 상기 제 1 주면에 대향되고, 상기 소켓부와 전기적으로 연결된 전극 패드를 포함하는 제 2 주면을 갖는 소켓 기판을 포함하며,
상기 소켓부는 상기 코일의 노출된 적어도 하나의 단부가 삽입되며 가장 먼저 접촉하는 제 1 영역과, 상기 코일의 노출된 적어도 하나의 단부가 완전히 삽입되어, 상기 단부의 단면부와 접촉하는 제 2 영역을 포함하며,
상기 제 1 영역으로부터 상기 제 2 영역으로 갈수록 상기 소켓부 사이 간격이 증가하고,
상기 소켓 기판의 상기 전극 패드가 인쇄회로기판의 대응 전극 상에 솔더링되어, 상기 인쇄회로기판 상에 표면 실장되는 인덕터. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 코일 단부의 종단이 결합되는 상기 소켓부의 상기 벽들의 하부와 코일 단부 사이에 공간이 형성되고,
상기 공간에 도전성 접착제가 충전되는 인덕터. - 제 7 항에 있어서,
상기 도전성 접착제가 도포된 상기 소켓부 및 상기 코일 단부가 외부로부터 공급되는 열에 의해 상기 도전성 접착제가 용융되어 상기 소켓부와 상기 코일 단부가 고정되는 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 주면은 리세스 영역을 포함하며,
상기 소켓부는 상기 리세스 영역 내에 제공되는 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 패드의 면적은 상기 소켓부의 면적보다 더 큰 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 패드는, LGA 패드, 재배선 패턴, 범프 또는 솔더 볼 중 어느 하나인 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일은 평각 코일인 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일의 중심축은 상기 소켓 기판의 상기 제 1 주면과 평행한 인덕터. - 제 1 항에 있어서,
상기 코일 단부가 삽입되는 상기 소켓부의 높이는 상기 코일 단부의 길이에 대하여 35 % 내지 90 % 범위 내인 인덕터 - 코일 단부들을 갖는 코일을 준비하는 단계;
자성체 바디를 준비하는 단계;
상기 코일과 상기 자성체 바디를 결합하는 단계;
소켓부를 포함하는 제 1 주면; 및 상기 제 1 주면에 대향되고, 상기 소켓부와 전기적으로 연결된 전극 패드를 포함하는 제 2 주면을 갖는 소켓 기판을 제공하는 단계; 및
상기 자성체 바디의 저면상으로 인출된 상기 코일 단부를 상기 소켓 기판의 상기 소켓부에 결합시키는 단계를 포함하고,
상기 소켓부는 상기 소켓 기판의 상기 제 1 주면에 수직한 방향으로 확장되고, 서로 분리된 2 개의 벽들을 갖는, 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 코일은 평각 코일이고,
상기 코일의 중심축은 상기 소켓 기판에 대하여 평행한 인덕터 제조 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 코일 단부를 상기 소켓 기판의 상기 소켓부에 결합시키는 단계 이전에,상기 소켓부의 내측면에 도전성 접착제를 제공하는 단계; 및
상기 도전성 접착제가 도포된 상기 소켓부 및 상기 코일 단부가 외부로부터 공급되는 열에 의해 상기 도전성 접착제가 용융되어 상기 소켓부와 상기 코일 단부가 고정되는 인덕터의 제조 방법.
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