KR200282237Y1 - 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 저온 소성 세라믹(LTCC)을 이용한 다층 인덕터(20)에 관한 것이다.

본 고안은 LTCC 슬러리 페이즈(21)를 소정의 두께로 성형하여 제작하고 페라이트 코어(22)를 결합하기 위한 관통홀(23a)과 솔더링을 위해 연결바(24)를 장입할 수 있는 바홀(23b)이 형성되어 있으며 은으로 된 페이스트를 인쇄한 도체패턴(23c)이 형성되어 있는 세라믹 그린시트(23)를 다층으로 적층하고 소정의 크기로 컷팅한 후, 소정의 온도로 소결하여 다층 세라믹 그린시트(23)와 층별로 형성된 도체패턴(23c)을 일체화시킨 다음, 세라믹 그린시트(23)의 도체패턴(23c)에서 도출된 외부 전극부분에 니켈도금을 하고 다층 세라믹 그린시트(23)의 관통홀(23a)에 페라이트 코어(22)를 결합시켜 제작한 것을 특징으로 하며,

이에 따라서, 구리동판으로 패턴을 형성한 종래의 적층형 인덕터(10)에 비해 방열특성과 층간절연특성이 우수하고 제품하중이 작고 열팽창계수가 작으며, 내구성과 방습효과가 탁월한 장점이 있다.

Description

저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터 { MULTILAYER INDUCTOR MADE OF LTCC }

본 고안은 전기/전자부품에 관한 것이며, 보다 상세히는 저온 소성 세라믹(LTCC; Low Temperature Co-fired Ceramic)을 이용한 다층 인덕터에 관한 것이다.

일반적으로 전기/전자부품 중에 하나인 인덕터는 크게 권선형 인덕터와 적층형 인덕터로 구분되며, 특히 종래의 적층형 인덕터(10)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 얇은 구리동판으로 도체패턴(11)을 형성하여 절연지(12)에 부착한 후, 다층으로 적층하여 페라이트 코어(13)와 결합하여 제작한다.

그러나, 상기와 같이 구리동판을 이용하는 종래의 적층형 인덕터(10)는 층간 절연성이 미흡하고 내구성과 내습효과 및 방열특성이 나쁘고, 열팽창계수가 불안정할 뿐만 아니라, 인덕터가 요구하는 인덕턴스(L)와 저항(R), 큐(Q)값 등과 같은 전기적인 특성이 불안정하다는 단점이 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 저온 소성 세라믹(이하, LTCC라 함)으로 제작되고 도체패턴이 형성되어 있는 세라믹 그린시트를 다층으로 적층한 후, 컷팅공정과 소결공정 및 도금공정을 거쳐 상기 다층 세라믹 그린시트와 층별로 형성된 도체패턴을 일체화시키고 페라이트 코어를 결합시켜 제작하는 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터를 제공하는데 있다.

상기 본 고안의 목적을 달성하기 위한 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터는, LTCC 슬러리 페이즈를 소정의 두께로 성형하여 일측 내부에 관통홀을 형성하고 이의 일측에 솔더링을 위해 연결바를 장입할 수 있는 바홀이 대칭되게 형성되며, 관통홀의 상부 외주연에 은으로 된 페이스트를 인쇄한 도체패턴이 형성된 세라믹 그린시트를 다층으로 적층하여 소정의 크기로 컷팅한 다음 상기 다층 세라믹 그린시트와 층별로 형성된 도체패턴을 일체로 형성하고, 상기 세라믹 그린시트의 도체패턴에서 도출된 외부 전극부분에 니켈도금을 하며, 상기 다층 세라믹 그린시트의 관통홀에 페라이트 코어를 결합시킨 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 인덕터를 도시한 평면도,

도 2는 종래의 인덕터를 도시한 측면도,

도 3은 본 고안에 따른 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터를 도시한 사시도,

도 4는 본 고안에 따른 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터의 적층 상태를 도시한 분해도,

도 5는 본 고안에 따른 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터의 제작방법을 도시한 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 적층형 인턱터 11: 도체패턴

12: 절연지 13: 페라이트 코어

20: 다층 인덕터 21: 슬러리 페이즈

22: 페라이트 코어 23: 세라믹 그린시트

23a: 관통홀 23b: 바홀

23c: 도체패턴 23d: 연결홀

24: 연결바 30: 볼밀

40: 테이프 캐스터 50: 펀칭핀

60: 프레서 70: 컷팅나이프

80: 소결로

이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 LTCC를 이용한 다층 인덕터(20)는 LTCC 슬러리 페이즈(21)를 소정의 두께로 성형하여 제작하고 페라이트 코어(22)를 결합하기 위한 관통홀(23a)과 솔더링을 위해 연결바(24)를 장입할 수 있는 바홀(23b)이 형성되어 있으며 은으로 된 페이스트를 인쇄한 도체패턴(23c)이 형성되어 있는 세라믹 그린시트(23)를 다층(예컨대, 도 4의 18층)으로 적층하고 소정의 크기로 컷팅한 후, 소정의 온도로 소결하여 상기 다층 세라믹 그린시트(23)와 층별로 형성된 도체패턴(23c)을 일체화시킨 다음, 상기 세라믹 그린시트(23)의 도체패턴(23c)에서 도출된 외부 전극부분에 니켈도금을 하고 상기 다층 세라믹 그린시트(23)의 관통홀(23a)에 페라이트 코어(22)를 결합시켜 제작한다.

상기 LTCC 슬러리 페이즈(21)는 저온 소결 세라믹 파우더와 혼합 솔벤트, 결합제, 및 가소제를 첨가하여 일정한 시간동안 볼밀(30)을 이용하여 믹싱하여 제작한다.

상기 세라믹 그린시트(23)는 공지의 닥터블레이드(Doctor Blade)공법을 이용하여 건조 온도 60℃, 캐스팅 스피드 21cm/sec, 두께 240μm, 폭 170cm으로 성형 제작한다.

상기 다층 세라믹 그린시트(23)의 소결 온도는 850∼1100℃이며, 바람직하게는 860℃이다.

상기와 같이 다단으로 적층되어 제작되는 다층 인덕터(예컨대, 18층 인덕터)의 제작 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5를 참조하면, 본 고안에 따른 다층 인덕터(20)의 제작공정은 슬러리 믹싱공정과, 테이프 캐스팅공정, 홀 펀칭공정, 패턴인쇄 및 바이어 필링(Via filling)공정, 적층공정, 컷팅공정, 소결공정, 및 도금공정으로 이루어진다.

상기 슬러리 믹싱공정에서는 볼밀(30)에 LTCC 파우더와 혼합 솔벤트, 결합제, 및 가소제를 첨가하여 일정한 시간동안 믹싱하여 상기 LTCC 슬러리 페이즈(21)를 제작한다.

상기 테이프 캐스팅공정에서는 공지의 닥터블레이드(Doctor Blade)공법으로 테이프 캐스터(40)를 사용하여 건조 온도 60℃, 캐스팅 스피드 21cm/sec, 두께 240μm, 폭 170cm으로 상기 세라믹 그린시트(23)를 성형 제작한다. 이때, 상기 세라믹 그린시트(23)에는 총 12개의 인덕터를 배치할 수 있다.

상기 홀 펀칭공정에서는 펀칭핀(50)을 이용하여 성형 제작된 상기 세라믹 그린시트(23)의 수축율에 맞추어 페라이트 코어(22)를 결합하기 위한 관통홀(23a)과 솔더링을 위해 연결바(24)를 장입할 수 있는 바홀(23b)을 펀칭한다. 이때, 추가로 상기 다층 세라믹 그린시트(23)의 각층간 도선연결을 위한 연결홀(23d)을 펀칭한다.

여기서, 상기 수축율은 세라믹 그린시트(23)가 갖고 있는 고유값으로 상기 LTCC 파우더의 특성 및 슬러리 페이즈의 믹싱정도, 상기 세라믹 그린시트(23)의 자체 밀도에 따라서 다소 차이가 있다.

상기 패턴인쇄 및 바이어 필링(Via filling)공정에서는 상기 연결홀(23d)에 은으로 된 페이스트를 채워 넣음과 동시에 공지의 마스크를 이용하는 후막인쇄기법으로 소정의 도체패턴(23c)을 상기 세라믹 그린시트(23)에 인쇄한다.

상기 적층공정에서는 프레서(60)를 이용하여 1층부터 각층간 일정온도와 압력으로 18층을 적층한다. 이때, 각층별 세라믹 그린시트(23)의 밀도가 각각 달라지면 소결공정시에 휨(Warpage)현상이 발생할 수 있기 때문에 상기 다층 세라믹 그린시트(23)의 층별 압력을 일정하게 조절하여야 한다.

상기 컷팅공정에서는 컷팅나이프(70)를 이용하여 1바에 12개의 제품이 배치되어 있는 상기 다층 세라믹 그린시트(23)를 원하는 규격에 따라서 컷팅한다.

상기 소결공정에서는 소결로(80)에서 컷팅 완료된 상기 다층 세라믹 그린시트(23)를 860℃로 소결시켜 상기 다층 세라믹 그린시트(23)와 층별로 형성된 도체패턴(23c)을 치밀화 및 일체화시킨다.

상기 도금공정에서는 소결 완료된 다층 세라믹 그린시트(23)의 도체패턴(23c)에서 도출된 외부 전극부분에 솔더링과 부식방지를 위한 니켈도금을 하고 상기 다층 세라믹 그린시트(23)의 관통홀(23a)에 페라이트 코어(22)를 결합시켜 다층 인덕터(20)를 제작 완료한다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터는 LTCC로 제작되고 도체패턴이 형성되어 있는 세라믹 그린시트를 다층으로 적층한 후, 컷팅공정과 소결공정 및 도금공정을 거쳐 상기 다층 세라믹 그린시트와 층별로 형성된 도체패턴을 일체화시키고 페라이트 코어를 결합시켜 제작하도록 되어 있기 때문에, 구리동판으로 패턴을 형성한 종래의 적층형 인덕터에 비해 방열특성과 층간절연특성이 우수하고 제품하중이 작고 열팽창계수가 작으며, 내구성과 방습효과가 탁월한 장점이 있을 뿐만 아니라, 인덕터가 요구하는 인덕턴스(L)와 저항(R), 큐(Q)값 등과 같은 전기적인 특성을 충분히 만족시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (4)

1. LTCC 슬러리 페이즈(21)를 소정의 두께로 성형하여 일측 내부에 관통홀(23a)을 형성하고 이의 일측에 솔더링을 위해 연결바(24)를 장입할 수 있는 바홀(23b)이 대칭되게 형성되며, 관통홀(23a)의 상부 외주연에 은으로 된 페이스트를 인쇄한 도체패턴(23c)이 형성된 세라믹 그린시트(23)를 다층으로 적층하여 소정의 크기로 컷팅한 다음 상기 다층 세라믹 그린시트(23)와 층별로 형성된 도체패턴(23c)을 일체로 형성하고, 상기 세라믹 그린시트(23)의 도체패턴(23c)에서 도출된 외부 전극부분에 니켈도금을 하며, 상기 다층 세라믹 그린시트(23)의 관통홀(23a)에 페라이트 코어(22)를 결합시킨 것을 특징으로 하는 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 LTCC 슬러리 페이즈(21)는 저온 소결 세라믹 파우더와 혼합 솔벤트, 결합제, 및 가소제를 첨가하여 일정한 시간동안 볼밀(30)을 이용하여 믹싱하여 제작하는 것을 특징으로 하는 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 그린시트(23)는 공지의 닥터블레이드(DoctorBlade)공법을 이용하여 건조 온도 60℃, 캐스팅 스피드 21cm/sec, 두께 240μm, 폭 170cm으로 성형 제작하는 것을 특징으로 하는 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 다층 세라믹 그린시트(23)의 소결 온도는 850∼1100℃인 것을 특징으로 하는 저온 소성 세라믹을 이용한 다층 인덕터.