KR20020090856A - 인덕터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

인덕터 및 인덕터의 제조방법은 코어를 형성하고 자성소결체를 포함하는 스페이서 핀을 금형 내에 배치하는 단계와, 스페이서 핀을 둘러싸도록 코일을 배치하는 단계를 포함한다. 그리고나서, 자성소결체와 다른 투자율을 가지고 있고 자성체분말과 수지의 혼합물을 포함하는 복합재료가 금형 내부로 주입되어 코일과 스페이서 핀이 매설된 성형체가 얻어진다. 다음으로, 외부전극이 코일의 양단과 접속되도록 성형체의 외부면상에 형성된다.

Description

인덕터 및 그 제조방법{INDUCTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 예를 들면, 큰 전류의 적용시 발생되는 노이즈를 제거하는 데 이용되는 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 수지금형 내에 매설된 코일 및 코어를 포함하는 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 동선(copper wire)의 금속성 코일을 포함하는 인덕터가 큰 전류의 적용시 발생되는 노이즈를 제거하는 부품으로서 이용되어 왔다. 도 7을 참조하여, 종래 인덕터의 제조방법의 일례를 설명한다.

우선, 도 7에 도시된 코일(51)이 준비된다. 코일(51)은, 인접하는 권선들 사이에 간극이 없도록 단단하게 권취절연 동선(insulated copper wire)을 포함하고 있다.

금형(51)은 상부 금형부(53)와 하부 금형부(54)를 포함한다. 상부 금형부(53)와 하부 금형부(54)는 원통형 성형공간(55)을 형성한다. 관통구멍(54a)은 하부 금형부(54)의 저면에 구비되어 있다. 보호핀(56)은 관통구멍(54a)을 통해 성형공간(55)내부로 삽입된다. 보호핀(56)의 상단은 상부 금형부(53)의 내면에 접하고 있다.

처음에는, 상부 금형부(53)는 하부 금형부(54)와 분리되어 있고, 코일(51)은 보호핀(56) 둘레에 권취되어 있다.

그 후, 상부 금형부(53)가 하부 금형부(54)와 맞대어져, 성형공간(55)을 형성한다. 이 상태에서, 합성수지와 페라이트(ferrite)를 혼합하여 만들어진 복합재료가 하부 금형부(54)에 구비된 수지주입구멍(54b)을 통해 성형공간(55) 내부로 주입되고, 성형된다. 그리고나서, 보호핀(56)이 하부 금형부(54)로부터 제거되고, 상기와 동일한 복합재료가 상부 금형부(53)에 구비된 수지주입구멍(53a)을 통해 주입되고, 성형된다.

이러한 제조방법으로 하면, 코일(51)이 성형체(57)내에 매설된다. 다음으로, 성형체의 양단이 연마되어, 코일(51)의 양단(51a, 51b)이 노출되고, 양단(51a, 51b)에서의 절연물이 제거된다. 그리고나서 성형체(57)의 양단면상에 외부전극이 구비되어 인덕터를 제조한다.

종래의 인덕터 제조방법에서는, 코일(51)의 내외측 부위가 본질적으로 동일한 복합재료의 사출성형에 의해 형성된다. 따라서, 다양한 임피던스를 가지는 인덕터를 얻기 어렵다.

예를 들면, 크기를 증가시키지 않고 인덕터의 임피던스를 증가시키기 위해서는, 코일(51)의 권취수를 증가시키거나, 또는 복합재료의 자기 투과성(magnetic permeability)(이하, 간단하게 투자율이라 칭함)을 높이는 방법만이 성공적이었다.

그러나, 권취수를 증가시키기 위해서는, 코일(51)을 형성하는 동선의 직경을 줄여야만 한다. 결국, DC(직류)저항이 크게 증가하여, 인덕터의 전류용량(current-carrying capacity)이 크게 감소된다.

또한, 복합재료의 투자율을 높이기 위해서는, 복합재료 중의 자성체 함유량이 증가되어야만 한다. 복합재료 중의 자성체 함유량이 증가되면, 사출성형 전의 복합재료의 점도가 증가되어 사출성형이 더욱 어려워진다.

즉, 종래의 인덕터 제조방법에서는, 인덕터의 임피던스를 증가시키거나 다양한 임피던스 값을 얻기가 극도로 어렵다. 복합재료중의 자성체분말의 조성과 입자직경을 조절함으로써, 임피던스를 변화시킬 수 있다. 그러나, 임피던스를 두드러지게 변화시키는 것은 불가능하다.

상기 문제점을 극복하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예는 넓은 범위의 임피던스를 얻을 수 있고, 인덕터의 크기를 증가시키지 않고 매우 큰 임피던스가 얻어지는 인덕터 및 그 제조방법을 제공한다.

인덕터의 제조방법은 금형 내에 자성소결체(magnetic sinter)를 구비하고, 스페이서 핀을 둘러싸기 위한 코일을 구비하는 단계를 포함한다. 스페이서 핀의 자성소결체와 다른 투자율을 가지고 있고 자성체분말과 수지의 혼합물을 포함하는 복합재료가 금형 내부로 주입되어, 코일 및 스페이서 핀이 매설된 성형체를 얻는다. 다음으로, 외부전극들이 성형체의 외부면상에 형성되어 코일의 양단이 외부전극들과 접속된다.

바람직하게는, 스페이서 핀을 금형 내부로 삽입하기 위한 스페이서 핀 삽입구멍이 금형 내에 구비된다. 스페이서 핀은 이 스페이서 핀 삽입구멍을 통해 다음 스페이서 핀에 의해 압입되어 금형 내에 배치된다.

더욱 상세하게는, 스페이서 핀이 스페이서 핀 삽입구멍을 통해 다음 인덕터의 제조에 사용되는 다른 스페이서 핀에 의해 압입되어 금형 내부에 배치된다. 그로 인해, 스페이서 핀이 금형 내부에 정확히 배치된다. 또한, 하나의 인덕터를 제조한 후, 다음 스페이서 핀이 다음의 인덕터의 스페이서 핀에 의해 압입되어 금형 내부에 배치된다. 결국, 연속적으로 제조되면 인덕터의 생산성이 크게 향상된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인덕터는 자성체분말과 수지의 혼합물을포함하는 복합재료를 성형하여 얻어지는 성형체를 포함한다. 인덕터는 성형체에 매설된 코어를 더 포함하고, 상기 코어는 성형체를 형성하는 복합재료와 다른 투자율을 가지는 자성소결체와, 코어의 둘레에 배치되고 성형체내에 매설되어 코일이 양단이 성형체의 외부면에 노출되도록 하는 코일을 포함한다. 또한, 인덕터는 코일의 양단과 전기적으로 접속되도록 성형체의 외부면상에 구비된 복수의 외부전극을 포함한다.

본 발명의 다른 특징, 요소, 특성 및 이점들은 첨부도면과 함께 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 하부 금형 내에 배치된 코일 및 스페이서 핀을 나타내는 단면도;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사출성형 공정을 나타내는 단면도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상부 금형이 분리되고, 스페이서 핀이 들어올려지는 공정을 나타내는 단면도;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 성형체의 소정위치로부터 상방으로 이동되는 스페이서 핀을 나타내는 단면도;

도 5는 스페이서 핀을 가지고 있고 코일이 매설되어 있는 성형체를 금형으로부터 꺼내는 공정을 나타내는 단면도;

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 얻어진 인덕터의 단면도; 및

도 7은 인덕터의 종래 제조방법의 일례를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1∼도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법을 나타내는 단면도이다. 도 6은 다른 바람직한 실시예에 따른 인덕터의 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법에 있어서, 권취절연 도선으로 구성된 코일(1)이 준비된다. 도선은 구리, 은 또는 금, 또는 그 합금 등의 적당한 금속으로 만들어진다. 또한, 코일(1)은 인접하는 권선들 사이에 간극이 없도록 단단하게 권취된 도선을 포함하는 것이 바람직하다. 간극이 없도록 도선을 권취하여, 후술될 수지의 주입중 도선 사이의 간극 차이가 방지되고 최소한의 임피던스 편차를 가지는 인덕터가 얻어진다.

그러나, 권취수를 조절하여 임피던스를 변화시키는 경우에는, 권취되었을 때 도선 사이에 간극이 형성되도록 할 수도 있다.

본 바람직한 실시예는 도 2에 도시된 금형(2)을 이용한다. 금형(2)은 상부 금형부(3)와 하부 금형부(4)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이. 상부 금형부(3)와 하부 금형부(4)는 실질상 원통형 성형공간(5)을 형성한다.

또한, 스페이서 핀 삽입구멍(4a)과 핀 삽입구멍(4b)은 하부 금형부(4)의 바닥면에 구비되어 하부 금형부(4)를 관통한다. 스페이서 핀 삽입구멍(4a)의 상단은 실질상 원통형 성형공간(5)의 중심 근처에 개구되어 있다. 핀 삽입구멍(4b)의 상단은 성형공간(5)의 중심 근처로부터 떨어진 성형공간(5)의 바닥면 지점에 개구되어 있다. 또한, 수지주입구멍(4c)은 하부 금형부(4)의 측벽에 구비되어 있다. 수지주입구멍(4c)은 복합재료를 성형공간(5) 내부로 주입하도록 구비되어 있다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 실질상 원통형 스페이서 핀(6)은 스페이서 핀 삽입구멍(4a)을 통해 하부 금형부(4) 내부로 삽입된다. 스페이서 핀(6)은 인덕터의 코어를 형성하고, 자성소결체이다. 스페이서 핀(6)의 길이는 코일(1)의 길이보다 짧다.

또한, 스페이서 핀(6)의 하단(6a)은, 다음 인덕터에 사용될 스페이서 핀(6A)에 의해 압입되도록 배치되고, 그로 인해 스페이서 핀(6)이 삽입된다. 스페이서 핀(6)은 페라이트계 소결체 등의 다양한 자성재료의 자성소결체로 만들어질 수도 있다. 그러나, 이 자성소결체는 투자율이 복합재료와 다르도록 선택되고, 이는 후술될 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스페이서 핀(6)은 스페이서 핀(6)의 상단(6b)이 코일(1)의 상단(1a) 아래에 배치되도록 삽입된다.

또한, 핀(9)은 핀 삽입구멍(4b)내부로 삽입된다. 핀(9)은 핀(9)의 상단이 핀 삽입구멍(4a)으로부터 돌출되지 않도록 배치된다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 금형부(3)와 하부 금형부(4)가 맞대어져 성형공간(5)을 형성한다. 코일(1)의 내경과 실질상 같거나 작은 직경을 가지는 돌기(3a)는 상부 금형부(3)의 바닥면의 중심 근처에 구비된다. 이 돌기(3a)의 길이는 돌기(3a)의 선단이 스페이서 핀(6)의 상단(6b)과 접하도록 선택된다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 금형(2)이 봉해지면, 상부 금형부(3)의 돌기(3a)의 선단이 스페이서 핀(6)의 상단(6b)과 접하게 된다.

다음으로, 복합재료는 수지주입구멍(4c)을 통해 주입되어 성형된다. 본 바람직한 실시예에서는, 자성소결체와 수지의 혼합물을 포함하는 재료가 바람직하게 사용된다. 자성소결체로서는, 페라이트계 소결체와 같은 적당한 자성소결체가 사용되는 것이 바람직하다. 수지로서는, 폴리페닐렌 설파이드(PPS, polyphenylene sulphide), 액정폴리머(LCP, liquid crystal polymer), 폴리아세탈(PA, polyacetal) 등의 적당한 합성수지가 사용되는 것이 바람직하다. 복합재료는

복합재료를 포함하는 성형체의 투자율이 상기 자성소결체를 포함하는 스페이서 핀(6)의 투자율과 다르도록 선택되어야 한다.

성형공간(5)의 형상에 상응하는 성형체(7)는 사출성형에 의해 코일(1)둘레에 형성된다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 금형부(3)가 하부 금형부(4)로부터 분리된다.

그리고나서, 스페이서 핀(6)이 다음의 스페이서 핀(6A)에 의해 압입되어 상방으로 이동된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 스페이서 핀(6)이 성형체(7)의 상단면(7a)으로부터 하단면(7b)까지 연장되도록 배치된다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 핀(9)이 성형공간(5) 내부로 연장되도록 상방으로 이동된다. 결국, 코일(1)과 스페이서 핀(6)을 가지고 있는 성형체(7)가 하부 금형부(4)에서 밀려나온다.

이어서, 도 5에 도시된 성형체(7)의 상단면(7a)과 하단면(7b)이 샌드 블라스트(sandblasting) 등의 적당한 연마방법에 의해 연마되어, 코일(1)의 상단(1a)과 하단(1b)이 노출되고, 코일을 형성하는 도선의 절연물이 제거된다.

다음으로, 도 6에 도시된 외부전극(11, 12)이 성형체(7)의 상단면(7a)과 하단면(7b)을 덮도록 각각 배열된다. 외부전극(11, 12)은 도금(plating), 도전 페이스트(conductive paste)의 도포(applying) 및 경화(curing) 등의 적당한 방법에 의해 형성될 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인덕터(13)에서, 코일(1)이 성형체(7)내에 매설되고, 자성소결체를 포함하는 스페이서 핀(6)이 코일내측에 배치된다. 이 스페이서 핀(6)은 자성코어(magnetic core)로서 기능한다. 스페이서 핀(6)의 투자율은 복합재료를 포함하는 성형체(7)의 투자율과 다르다. 따라서, 복합재료와 자성소결체를 다양하게 조합함으로써, 다양한 임피던스를 가지는 인덕터를 쉽게 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구체적인 실시예를 설명한다.

PPS(폴리페닐렌 설파이드)수지 약 100중량부와 Ni-Cu-Zn계 폐라이트 분말 약 85중량부를 준비한다. 이 복합재료를 포함하는 성형체의 투자율은 약 10이다.

또한, 대략 4.5mm의 길이와 대략 1.8mm의 내경을 가지는 코일(1)은 인접하는 권선들 사이에 간극이 없도록 약 0.2mm의 직경을 가진 절연된 동선을 단단하게 권취하여 형성된다.

약 1000, 약 500, 약 100, 약 50, 및 약 10의 투자율을 가지는 Ni-Cu-Zn계 페리이트 소결체 로드(rod)는 스페이서 핀(6)을 위해 준비된다. 로드의 외부전극 은 대략 1.8mm이고, 길이는 대략 4.5mm이다.

도 1∼도 6에 도시된 제조방법에 따라, 상기 상응재료를 사용하여 시료번호 1∼5를 가진 하기의 인덕터가 얻어졌다. 또한, 외부전극(11, 12)은 Cu금속도금막(metal plating film), Ni금속도금막, 및 Sn금속도금막을 잇따라 전기도금하여 형성하였다.

비교를 위해, 복합재료 및 코일(1)을 준비하고, 도 7에 도시된 종래 방법에 따라, 인덕터를 제조했다. 즉, 복합재료를 포함하는 성형체부분이 코일의 내측에도 구비되어 있는 종래의 인덕터를 제조했다.

상술한 바에 따라 얻어진 각각의 인덕터에 대해, 약 100MHz에서의 임피던스가 측정되었다. 그 결과는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

(Ω)

	시료 1	시료 2	시료 3	시료 4	시료 5	종래예
코어의 투자율	1000	500	100	50	10	코어가 없는 복합재료의 투자율
임피던스(Ω)(100MHz에서)	1750	1450	1200	915	720	715

종래의 인덕터에서의 최대 임피던스가 약 715Ω임에 반해, 각각의 시료 인덕터 1∼4는 스페이서 핀의 투자율을 조절함으로써 증가된 임피던스가 얻어졌다. 따라서, 다양한 투자율을 가진 다른 스페이서 핀(6)들을 사용함으로써 다양한 임피던스가 쉽게 얻어진다.

비록 본 발명이 여기서는 바람직한 실시예에 대해 설명되었지만, 보다 넓은 관점에서 발명의 진실된 정신과 범위를 벗어나지 않고 첨부된 청구의 범위에서 의도된 다양한 변경과 수정이 가해질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인덕터의 제조방법에 있어서, 코어를 형성하기 위한, 자성소결체를 포함하는 스페이서 핀은 금형의 내부에 배치된다. 이어서, 이 스페이서 핀 둘레에 코일을 구비함으로써, 자성소결체의 투자율과 다른 투자율을 가지는 복합재료를 주입하고, 그리고나서, 성형하면, 성형체 내부에 코일과 코어로서 매설된 스페이서 핀을 가진 인덕터가 얻어진다. 따라서, 복합재료와 자성소결체의 투자율을 조절함으로써, 다양한 임피던스를 가지는 인덕터가 쉽게 얻어진다. 특히, 자성소결체를 포함하는 코어를 가지지 않는 종래의 인덕터와 비교하여, 본 발명에서 높은 투자율을 가진 자성소결체는 코일 내에 배치된다. 그러므로, 전체의 자기저항이 감소되고, 임피던스가 크게 증가된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법에 있어서, 임피던스가 자성소결체와 복합재료를 포함하는 스페이서 핀의 조합에 의해 증가된다. 그러므로, 복합재료의 자성체분말의 함유량을 증가시킬 필요가 없고, 따라서, 생산성이 증가된다. 또한, 코일의 직경을 줄일 필요가 없기 때문에, 전류용량의 악화가 방지된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인덕터에 있어서, 자성소결체를 포함하고 코일에 둘러싸인 코어가 복합재료를 포함하는 성형체내에 매설된다. 또한, 코일의 양단이 전극에 전기적으로 접속되도록 외부전극이 성형체의 외부면상에 구비된다. 그러므로, 복합재료와 자성소결체를 포함하는 코어의 조합을 조절함으로써, 임피던스가 쉽게 다양한 값으로 조절된다.

또한, 인덕터는 자성소결체를 포함하는 코어를 포함한다. 그러므로, 전체의 자기저항이 감소되고, 따라서, 임피던스가 증가된다. 따라서, 전류용량 또는 인덕터의 생산성을 줄이지 않고도, 다양한 임피던스 값, 특히 높은 임피던스를 가지는 인덕터가 구비된다.

Claims (10)

1. 코어를 형성하고, 자성소결체를 포함하는 스페이서 핀을 금형 내에 구비하는 단계;

   코일을 스페이서 핀 상에 스페이서 핀을 둘러싸도록 배치시키는 단계;

   자성소결체의 투자율과 다른 투자율을 가지고 있고, 자성체분말과 수지의 혼합물을 포함하는 복합재료를 금형에 주입하여, 코일과 스페이서 핀이 매설된 성형체를 얻는 단계; 및

   코일의 양단과 전기적으로 접속되도록 성형체의 외부면상에 외부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 금형 내에 스페이서 핀을 삽입하기 위한 스페이서 핀 삽입구멍이 금형에 구비되고, 상기 스페이서 핀은 스페이서 핀 삽입구멍을 통해 다음 스페이서 핀에 의해 압입되어 금형 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 인덕터의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 코일은 권취절연 도선에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 권취절연 도선은 코일의 각각의 권선들 사이에 간극이 없도록 단단하게 권취되는 것을 특징으로 하는 인덕터의 제조방법.
5. 하부 금형부와 상부 금형부를 포함하는 금형을 준비하고, 그 사이에 성형공간을 형성하는 단계;

   하부 금형부의 스페이서 핀 삽입구멍을 통해 스페이서 핀을 삽입하는 단계;

   하부 금형부에 코일을 배치하는 단계;

   상부 금형부와 하부 금형부에 의해 형성된 성형공간 내부에 스페이서 핀을 삽입하고, 자성재료와 수지를 포함하는 복합재료를 코일이 스페이서 핀 둘레에 배치되어 있는 성형공간 내부로 주입하여 스페이서 핀과 코일이 매설된 성형체를 얻는 단계; 및

   성형체가 금형으로부터 제거된 후 성형체의 외부면상에 외부전극을 형성하는 단계를 포함하고,

   상기 하부 금형부에는 자성소결체로 만들어진 스페이서 핀을 하부 금형부를 통해 삽입하기 위한 스페이서 핀 삽입구멍이 구비되어 있고, 상기 스페이서 핀 삽입구멍은 하부 금형부의 대략 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 인덕터의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 코일은 권취절연 도선에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 권취절연 도선은 코일의 각각의 권선들 사이에 간극이 없도록 단단하게 권취되는 것을 특징으로 하는 인덕터의 제조방법.
8. 자성체분말과 수지의 혼합물을 포함하는 복합재료를 성형하여 얻어지는 성형체;

   성형체에 매설되고, 성형체를 구성하는 복합재료의 투자율과 다른 투자율을 가지는 자성소결체를 포함하는 코어;

   코어를 둘러싸도록 배치되고 코일의 양단이 성형체의 외부면에 노출되도록 성형체에 매설된 코일; 및

   코일의 양단과 전기적으로 접속되도록 성형체의 외부면상에 구비되는 복수의 외부전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
9. 제 8항에 있어서, 상기 코일은 권취절연 도선에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
10. 제 9항에 있어서, 상기 권취절연 도선은 코일의 각각의 권선들 사이에 간극이 없도록 단단하게 권취되는 것을 특징으로 하는 인덕터.