KR20080034747A

KR20080034747A - 인덕터

Info

Publication number: KR20080034747A
Application number: KR1020060128123A
Authority: KR
Inventors: 유끼 사다께; 츠또무 사또
Original assignee: 티엠피 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-04-22
Also published as: JP4446487B2; WO2008047713A1; US20100321143A1; JP2008103430A; KR101138031B1

Abstract

본 발명에 의한 인덕터는 고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어와, 자성체코어의 내부에 일체로 매설된 코일소자를 가진다. 자성체코어는 구 형상의 구조를 가지고, 코일소자는 코일도선이 구 형상으로 적층된 구 형상의 코일 구조를 가진다. 또한, 코일소자의 인출단부는 자성체코어의 외부로 연장되어 접속단자를 구성한다. 따라서, 구 형상의 자성체코어의 내부에 구 형상 코일 구조의 코일소자가 일체로 매설되므로, 누설자속이 대폭적으로 감소되고 자속교란도 방지된다. 또한, 실장 공간을 유효하게 이용할 수 있고, 복사 노이즈를 대폭적으로 저감시킨 인덕터를 실현할 수 있다.

Description

인덕터 {INDUCTOR}

도 1은 본 발명에 의한 인덕터의 일례를 나타내고,

도 2는 본 발명에 의한 인덕터의 변형례를 나타내며,

도 3은 본 발명에 의한 인덕터의 다른 변형례를 나타낸다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 11: 자성체코어 2, 12: 코일소자

2a, 2b, 12a, 12b: 접속단자 3: 내측공간

4: 회로기판 L: 중심축선

본 발명은 인덕터, 특히 누설자속이 대폭적으로 저감(低減)되고 자속교란(磁束攪亂)이 개선된 인덕터에 관한 것이다.

AV기기 및 정보처리장치 등의 각종 전자기기에는 DC-DC 컨버터 등의 각종 전원회로가 사용되고 있다. 예를 들어, 단말장치의 LSI에 전력을 공급하는 경우, 강압형 DC-DC 컨버터를 사용하여 강압된 직류전압을 LSI에 공급하고 있다. 한편, 방전등의 점등회로에는 인버터회로에 의해 교류전원전압이 승압되어, 승압된 교류전 압이 방전등에 공급되고 있다. 이들 전원회로에는 인덕터가 사용되고 있으며, 저손실특성 및 직류중첩특성이 우수한 인덕터의 개발이 요청되고 있다. 이러한 요청에 대응한 인덕터로서, 절연코팅된 자성금속분말과 코일소자를 금형 내에 배치하고, 프레스성형가공에 의해 자성체코어의 내부에 코일소자가 매설된 초크코일이 알려져 있다(일본특허공개공보 제2006-13066호 참조).

또한, 인덕턴스 소자는 누설자속이 발생하여 주변의 회로소자에 복사노이즈가 전달되므로, 누설자속을 저감하는 것과 아울러 자속교란이 방지된 인덕터의 개발도 중요한 과제이다. 복사 노이즈를 경감시킨 인덕터소자로, 외형이 구 형상에 가까운 자성체코어를 가지는 인덕턴스 소자가 알려져 있다(일본특허공개공보 제2005-109399호 참조).

AV기기 및 각종 정보처리장치는 소형화에 대한 요청이 강하고, 인덕터도 소형화하는 것이 강하게 요청되고 있다. 그러나, 상기 일본특허공개공보 제2006-13066호에 기재된 인덕터는 직류 중첩특성이 우수하지만, 소자의 형상이 사각형이므로 실장 공간에 데드스페이스(dead space)가 형성되어 실장면적을 작게 하는 데에 한계가 있었다. 특히, 인덕터는 전해콘덴서와 함께 동일 기판 위에 실장되는 경우도 많고, 단면이 원형인 소자에 인접하여 사각형의 소자를 배치하면 기판 위에 데드스페이스가 커지는 결점이 있었다. 또한, 코일소자를 봉입(封入)하는 자성체코어가 사각형인 경우, 코어의 모서리에서 자속이 누설되기 쉽고 2차 복사에 의해 주변 회로소자가 오동작을 일으킬 위험이 있다.

또한, 각종 전원회로에 사용되고 있는 인덕터에 있어서는 보다 큰 인덕턴스 값을 가지는 소자의 개발이 요청되고 있으므로 소형이며 권선수가 많은 인덕터의 개발도 중요한 사항이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 실장면적을 유효하게 이용할 수 있으며, 복사노이즈를 큰 폭으로 저감(低減)시킨 인덕터를 실현하는 것이다.

더 나아가, 본 발명의 다른 목적은 소형이면서 인덕턴스값을 크게 할 수 있는 인덕터를 실현하는 것이다.

본 발명에 의한 인덕터는 고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어와, 자성체코어의 내부에 일체로 매설된 코일소자를 가지는 인덕터에 있어서, 상기 자성체코어는 구 형상에 가까운 구조를 가지고, 상기 코일소자는 구 형상에 가까운 외형을 가지도록 코일도선이 권선된 구 형상의 코일구조를 가지며, 코일도선의 2개의 인출단부가 자성체코어의 외부까지 연장되어 접속단자를 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 자성체코어의 내부에 코일소자가 매설된 인덕터 특유의 효과를 적극적으로 이용한다. 이러한 형식의 인덕터는 절연코팅된 자성체분말과 코일소자를 금형 내에 배치하고, 프레스 성형가공에 의해 제조된다. 따라서, 고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어의 내부에 코일소자가 일체로 매설된 구조를 가지고, 자성체코어는 코일소자의 요크로서 작용하는 동시에 코일소자로부터 발생하는 자속의 자로를 따라 위치하므로 코일소자의 외주(外周)를 실드(shield)하는 자기실드부재(magnetic shield member)로서도 작용하여 외부 소자에 대한 강한 자기실드효과를 발휘한다. 특히, 인덕터 전체가 구 형상이므로 코일소자로부터 자속이 방사되는 부위도 구 형상으로 형성되어 누설자속이 거의 발생하지 않고 자속교란도 생기지 않는 각별한 효과를 가지고 있다.

또한, 본 발명에서 사용되는 코일소자는 외형이 구 형상의 코일구조를 가지고 자성체코어도 구 형상의 구조이므로, 단위체적당 다수의 권선부가 형성되고 그 결과 크기가 커지지 않고도 인덕턴스값이 큰 인덕터가 실현된다.

본 발명에 따른 또 다른 인덕터는, 고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어와, 자성체코어의 내부에 일체로 매설되어 단면이 판상(板狀)인 코일도선이 복수로 권선된 코일소자를 가지는 인덕터에 있어서, 상기 자성체코어는 구 형상에 가까운 구조를 가지고, 상기 코일소자를 구성하는 판상 코일도선의 2개의 인출단부는 자성체코어의 외부까지 연장되어 접속단자를 구성하는 것을 특징으로 한다. 평각도선(平角導線)을 복수 회 권선한 코일소자를 사용하는 경우에도, 구 형상의 자성체코어를 사용하는 것에 의해 누설자속이 거의 발생하지 않으며 자속교란이 발생하지 않는 인덕터가 실현된다.

상기 인덕터의 바람직한 실시예는, 코일도선의 2개의 인출단부가 코일의 권선부를 구성하는 코일도선에 대하여 직각으로 굽혀져 접속단자를 각각 구성하고, 2개의 접속단자는 코일소자의 중심축선에 평행한 동일면 내에 위치하고, 상기 2개의 평면형태의 접속단자에 의해 회로기판 위에 면실장되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이하여 코일도선의 인출단부를 구성하는 것에 의해, 하나의 절곡부(折曲部)를 형성하는 것만으로 면실장용(面實裝用) 인덕터가 실현된다. 본 예에서는 절곡부가 1개밖에 형성되어 있지 않기 때문에 프레스 성형가공을 하여도 코일도선이 단선되기 어려운 인덕터가 얻어지므로 제조수율이 개선된다.

실시예 1

도 1은 본 발명에 의한 인덕터의 일례를 나타낸다. 도 1의 (A)는 코일소자의 중심축선을 포함한 면(코일도선에 대하여 직교하는 면)에서 잘라 보인 단면도이고, 도 1의 (B)는 상기 인덕터를 회로기판 위에 실장한 상태를 나타낸다. 본 실시예에 의한 인덕터는 고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어(1)과, 자성체코어(1)의 내부에 일체로 매설한 코일소자(2)를 가진다. 본 발명에 의한 인덕터는 금형 내에 절연코팅된 자성체분말과 코일소자(2)를 배치하고 프레스 성형가공(압축성형가공)하여 제조된다. 자성체코어(2)는 외형이 구 형상에 가까운 구조를 하고 있으며 내부에 매설된 코일소자의 주위를 차폐한다. 따라서 자성체코어(1)는, 코일소자(2)로부터 발생하는 자속을 차폐하는 자기차폐효과를 가지는 코어를 구성하는 동시에, 코일소자(2)의 내측공간(3)에 형성된 요크(자심)을 구성한다. 코일소자(2)는 외주가 우레탄 등에 의해 피복된 통상의 동선(銅線)을 권선한 공심코일이고, 코일도선은 코일소자의 외주면이 구 형상에 가깝도록 권선된다. 따라서, 코일소자(2)는 코일도선이 구 형상으로 적층된 구 형상 구조를 가진다. 도 1의 (A)를 참조하여 코일도선의 권선방법의 일례를 설명하면, 첫 번째 층에는 소정 직경을 갖도록 코일도선을 13회 권선하고, 두 번째 층에는 상기 첫 번째 층보다 큰 직경을 갖 도록 코일도선을 12회 권선하며, 세 번째 층에는 상기 두 번째 층보다 큰 직경을 갖도록 11회 권선하는 식으로 권선을 계속함으로써 구 형상의 코일소자를 얻을 수 있다. 다만, 본 발명의 내용은 상기 권선방법에 한정되지 않는다.

도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 인덕터는 이른바 딥(DIP) 형의 인덕터로서 구성된다. 회로기판(4) 위에 실장할 때, 자성체코어(1)의 외부까지 연장된 코일도선의 2개의 인출단부(2a 및 2b)를 회로기판에 형성한 구멍 내에 삽입하고, 납땜에 의해 고정한다.

본 실시예의 인덕터는 코일소자(2)가 구 형상의 구조를 가지고, 자성체코어(1)도 마찬가지로 구 형상 구조를 가지므로, 사각형 단면의 인덕터와 비교하여 단위체적당의 권선수가 대폭적으로 증가하여 인덕턴스값이 큰 인덕터를 실현할 수 있다. 더욱이 자성체코어 전체가 구 형상이므로 자속이 코일소자에서 방사되는 부위도 구 형상으로 형성되므로 자속교란이 발생하는 문제가 대폭적으로 개선된다. 또한, 코일소자에서 발생하는 자속의 자로를 따라 고투자율 또는 고포화 특성의 코어가 존재하므로 누설자속에 의한 복사노이즈가 거의 발생하지 않고, 다른 회로소자를 상기 인덕터에 근접하여 배치하는 것이 가능하다.

이어서, 본 발명에 의한 인덕터의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명에서는 절연코팅된 자성체분말과 코일소자를 일체로 프레스 성형가공하여 제조하거나, 전기절연성의 바인더와 고투자율 또는 고포화특성의 자성체분말이 혼합된 혼합체분말과 코일소자를 프레스 성형가공하여 제조한다. 자성체분말로는, 예를 들면, 철, 카보닐철, 규화철(硅化鐵), 퍼멀로이(Fe-Ni), 슈퍼퍼멀로이(Fe-Ni-Mo), 센더스 트, 질화철(窒化鐵), 철알루미늄 합금, 철코발트 합금 등에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 자성체금속을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 자성체분말을 코팅하는 절연재료 또는 절연성의 바인더로서, 산화실리콘 등의 각종 절연성 무기재료 및 유기재료로부터 선택된 절연성 재료가 사용된다. 구체적으로는, 예를 들면 산화규소, 물유리(water glass), 페놀수지, 실리콘수지, 에폭시 수지 등에서 선택된다.

실시예 2

도 2는 본 발명에 의한 인덕터의 변형예를 나타낸 그림이고, 회로기판 위에 표면실장하기에 적합한 인덕터를 보이고 있다. 도 2의 (A)는 자성체코어 내에 매설된 코일소자의 구성을 나타내고, 도 2의 (B)는 인덕터의 위에서 본 그림이며, 도 2의 (C)는 인덕터를 회로기판 위에 면실장한 상태를 나타내는 그림이다. 인덕터는 고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어(11)와, 자성체코어(11)의 내부에 매설된 코일소자(12)를 가진다. 코일소자(12)는 단면이 판상(板狀)인 평각도선(平角導線)을 같은 축 상에 여러 차례 권선한 공심코일을 사용한다. 좀 더 구체적으로, 도 2의 (A)에 도시한 코일소자(12)의 형상을 얻기 위해, 평평한 긴 띠 모양의 도선인 평각도선을 권선 축에 수직하는 단면이 판상이 되도록 복수 회 권선한다. 코일도선의 2개의 인출단부는 코일도선에 대해 직각으로 굽혀져 평면형태의 접속단자(12a 및 12b)를 구성한다. 2개의 평면형태의 접속단자는 코일소자의 중심축선 L과 평행한 동일 면내에 위치한다. 또한 2개의 접속단자(12a 및 12b)는 상기 평면 내에 위치하는 축선 P를 따라 코일소자를 사이에 두고 서로 반대방향에 위치한다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 2개의 평면형태의 접속단자(12a 및 12b)가 지지부재로서 기능하여 회로기판상에 표면실장이 가능한 인덕터가 실현된다.

실시예 3

도 3은 본 발명에 의한 인덕터의 다른 변형례를 나타낸다. 본 실시예에서는 평각도선을 권선한 코일소자를 사용하여 DIP형 소자를 실현한다. DIP형 인덕터의 경우, 코일소자의 인출단자(12a 및 12b)를 그대로 곧게 연장시켜 접속단자로 이용한다. 그 외 다른 부분은 실시예 2의 경우와 동일하다.

본 발명에 의한 인덕터는 구 형상의 자성체코어를 사용하고 있으므로, 누설자속이 거의 발생하지 않고 자속교란이 발생하지 않는 인덕터가 실현된다. 또한 자성체코어가 구 형상이므로 회로기판 위에 실장하였을 때, 불필요한 데드스페이스가 형성되는 문제점이 해소된다. 특히 전해콘덴서와 함께 회로기판 위에 실장하는 경우에 유익하다.

본 발명은 도시된 실시예를 중심으로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims

고투자율(高透磁率) 또는 고포화(高飽和) 특성의 자성체코어와, 상기 자성체코어의 내부에 일체로 매설된 코일소자를 가지는 인덕터에 있어서,

상기 자성체코어는 구 형상(球形狀)에 가까운 구조를 가지고,

상기 코일소자는 구 형상에 가까운 외형을 가지도록 코일도선이 권선된 구 형상의 코일 구조를 가지며, 코일도선의 2개의 인출단부(引出端部)가 상기 자성체코어의 외부까지 연장되어 접속단자를 구성하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
제 1 항에 있어서,

상기 코일소자는 공심코일로 구성되고, 상기 자성체코어는 공심코일의 내측에 위치하는 요크(자심)를 구성하는 동시에 공심코일의 외부를 덮는 코어를 구성하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
고투자율 또는 고포화 특성의 자성체코어와, 상기 자성체코어의 내부에 일체로 매설되며 단면이 판상(板狀)인 코일도선이 복수 회 권선된 코일소자를 가지는 인덕터에 있어서,

상기 자성체코어는 구 형상에 가까운 구조를 가지고,

상기 코일소자를 구성하는 판상의 코일도선의 2개의 인출단부는 상기 자성체코어의 외부까지 연장되어 접속단자를 구성하는 것을 특징으로 하는 인덕터.
제 3 항에 있어서,

상기 코일도선의 2개의 인출단부는 코일의 권선부를 구성하는 코일도선에 대하여 직각으로 굽혀져 접속단자를 각각 구성하며, 2개의 접속단자는 코일소자의 중심 축선과 평행한 동일 면내에 위치하고, 상기 2개의 평면형태의 접속단자에 의해 회로기판 위에 면실장되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
제 4 항에 있어서,

상기 코일도선의 2개의 인출단부는 각 접속단자가 동일 평면 내에 위치하는 동일 축선을 따라 서로 반대방향으로 연장되도록 직각으로 굽혀진 것을 특징으로 하는 인덕터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 인덕터는 절연코팅된 자성체분말과 코일소자를 일체로 프레스 성형가공하여 제조되거나, 또는 전기절연성의 바인더와 고투자율 또는 고포화 특성을 가지는 자성체분말을 혼합한 혼합분말과 코일소자를 일체로 프레스 성형가공하여 제조되는 것을 특징으로 하는 인덕터.