KR20100094271A - 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법 - Google Patents

페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20100094271A
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채용현
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Abstract

본 발명은 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 성형 지그에 솔더 코팅 처리된 권선 코일을 배치하는 단계; 상기 성형 지그에 페라이트-수지 복합재를 충진하는 단계; 상기 페라이트-수지 복합재를 압착하여 페라이트 성형체를 형성하는 단계; 상기 성형된 페라이트 성형체를 상기 성형 지그에서 분리하는 단계; 상기 페라이트 성형체를 경화하는 단계; 상기 권선 코일의 양 단부가 상기 경화된 페라이트 성형체의 외부로 돌출되도록, 상기 권선 코일을 절단하는 단계; 및 상기 권선 코일의 양 단부와 전기적으로 연결되는 전극을 상기 경화된 페라이트 성형체의 양 측부에 형성하는 단계를 포함하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법 및 표면실장형 인덕터가 제공된다.
페라이트 분말, 표면실장형 인덕터, 성형 지그, 실버 페이스트

Description

페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법 {Surface mount inductor using ferrite powder and method for manufacturing the same}
본 발명은 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 기술인 페라이트 코어를 사용하지 않고 페라이트 분말을 이용하여 코일과 함께 인덕터를 성형함으로써 종래 기술인 페라이트 코어를 사용하는 제조 공법에 비하여 제조 공정을 단순화하고, 제조 원가를 감소할 수 있는 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
근래에 들어 품질이 우수하면서 저가 휴대용 정보통신기기들이 지속적으로 출시됨에 따라 기기를 구성하는 각종 부품 또한 신뢰성 및 특성에 영향을 주지 않는 범위에서 저가용 부품이 요구되고 있는 상황이다.
종래 기술에 따른 표면실장형 인덕터는 페라이트 상부 코어 및 하부 코어를 제조하는 과정, 페라이트 하부 코어에 단자를 형성하는 과정, 하부 코어단자가 형성된 하부 코어에 권선된 코일을 설치하는 과정, 코일의 양단을 단자에 연결하는 과정, 하부 코어에 접착제를 도포하는 과정, 상부 코어를 부착 및 경화하는 과정 및 제조된 표면실장형 인덕터의 외관 및 기능을 검사하는 과정을 통하여 제조된다.
이와 같이, 종래 기술에 따른 표면실장형 인덕터는 하부 코어와 상부 코어 또는 드럼형 코어와 링형 코아를 제조하거나 구입해서 사용하기 때문에 비용이 많이 들며, 이러한 코어들을 접착하거나, 또는 2개 이상의 코어(즉, 하부코어와 상부코어, 또는 드럼형 코어 와 링형 코어)를 삽입하여 체결하는 방식으로 제조하였기 때문에, 구성부품의 수가 많아지고, 그에 따라 제조 원가가 증가함은 물론, 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 페라이트 코어를 사용하지 않고, 페라이트 분말을 이용하여 코일과 함께 페라이트 성형체를 성형하여 인덕터를 제조함으로써, 제조 공정을 단순화하고, 제조 원가를 감소할 수 있는 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 일 측면에 따르면, 성형 지그에 솔더 코팅 처리된 권선 코일을 배치하는 단계; 상기 성형 지그에 페라이트-수지 복합재를 충진하는 단계; 상기 페라이트-수지 복합재를 압착하여 페라이트 성형체를 형성하는 단계; 상기 성형된 페라이트 성형체를 상기 성형 지그에서 분리하는 단계; 상기 페라이트 성형체를 경화하는 단계; 상기 권선 코일의 양 단부가 상기 경화된 페라이트 성형체의 외부로 돌출되도록, 상기 권선 코일을 절단하는 단계; 및 상기 권선 코일의 양 단부 와 전기적으로 연결되는 전극을 상기 경화된 페라이트 성형체의 양 측부에 형성하는 단계를 포함하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법이 제공된다.
본 발명의 예시적인 다른 측면에 따르면, 페라이트 분말과 바인더를 이용하여 제조된 페라이트-수지 복합재를 압착하여 성형한 페라이트 성형체 ; 상기 페라이트 성형체에 내재되며, 양 단부가 절연 피막이 제거된 권선 코일; 및 상기 페라이트 성형체의 양 측부에 형성된 전극을 포함하며, 상기 권선 코일의 양 단부는 상기 페라이트 성형체의 외부로 돌출되게 형성되고, 상기 전극은 상기 권선 코일의 양 단부와 전기적으로 연결되게 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터가 제공된다.
본 발명에서와 같이, 페라이트-수지 복합재를 권선 코일과 함께 압착 성형하여 페라이트 성형체를 생성하기 까지의 과정은 모두 성형 지그에 내재화 하여 간단히 자동화가 가능하기 때문에, 이를 이용하여 표면실장형 인덕터를 제조하게 되면, 종래의 페라이트 코아를 사용하여 인덕터를 제조하는 것 보다 구성 부품수와 제조 공정수를 줄일 수 있게 되어, 저비용으로 표면실장형 인덕터를 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 권선 코일의 양단부의 절연피막을 제거 후, 실버 페이스트를 이용하여 표면실장형 인덕터의 전극을 형성하게 되면, 권선 코일을 전극에 연결하기 위한 별도의 과정이 생략될 수 있게 되어, 제조 공정수를 줄일 수 있게 된다.
또한, 권선코일의 양단부의 절연피막을 제거하는 방법으로는 360℃ 이상 에서 솔더링 처리하거나, 열압착 용접 공법으로 간단히 제거할 수 있다.
또한, 페라이트 성형체를 육면체의 형태로 형성하고, 전극을 페라이트 성형체 양 측부의 상하면과 측면 상에 형성하면, 표면실장형 인덕터를 어떠한 방향으로도 실장이 무방하여 사용상의 편의성을 증대할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터의 제조방법을 살펴보면, 우선, 성형 지그에 권선 코일을 배치하는 과정을 수행한다(S100).
권선 코일이 배치된 성형 지그의 내부에 페라이트-수지 복합재를 투입하여 충진 후, 프레스 장치를 사용하여 지그 내부에 충진된 페라이트-수지 복합재를 양방향에서 압착하는 과정을 통하여 페라이트 성형체를 성형한다(S200). 페라이트 성형체의 형태는 성형 지그의 형태에 따라 다양하게 변화시킬 수 있으며, 이하의 본 실시예의 경우에는 직육면체의 형태로 페라이트 성형체를 형성한 경우를 예로서 설명한다.
페라이트 성형체의 성형이 완료되면, 성형된 페라이트 성형체를 성형 지그에 서 분리한 후, 분리된 페라이트 성형체를 경화하는 과정을 수행한다(S300).
경화가 완료된 페라이트 성형체는 그 내부에는 권선 코일의 권선부가 배치된 상태이며, 경화된 페라이트 성형체의 양 측부로는 권선된 코일의 양단이 돌출되어 연장된 상태이다. 이러한 상태에서 권선 코일의 양 단부가 페라이트 성형체의 외부로 일부만 돌출되도록, 권선 코일을 절단하는 과정을 수행한다(S400).
그리고 나서, 페라이트 성형체의 양 측부에 실버 페이스트를 도포한 후, 도포된 실버 페이스트를 경화시켜 단자를 형성하는 과정을 수행한다(500). 권선 코일의 양 단부의 절연피막을 제거하여 형성된 단자와 연결후 실버 페이스트 상에 니켈(Ni)막과 주석(Sn)막을 순차적으로 도금하여 전극을 형성하는 과정을 수행한다(S600). 이때, 절연피막을 제거하기 위하여는 360℃이상에서 순간적으로 압착하여 제거하는 열압착 공법을 사용할 수 있다.
한편, 사전에 절연피막을 제거한 권선코일을 성형지그에 배치(S100) 할 수도 있으며, 이에 대한 내용은 이하의 다른 실시예를 참조하여 상술한다.
도 2 내지 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법을 나타낸 개략도이다. 본 실시예는 사전에 절연 피막을 제거한 권선 코일을 성형 지그에 배치하여 표면실장형 인덕터를 제조하는 방법에 관한 내용이다.
도 2는 성형 지그에 솔더 코팅된 권선 코일을 배치하는 과정을 나타낸 개략도이다. 도 2를 참조하면, 성형 지그(100)는 상부 성형 지그(110)와 하부 성형 지 그(120)로 구성되며, 각 성형 지그(110, 120)는 상하부가 개방된 육면체 프레임 형태로 구성된다. 본 실시예의 경우에는 페라이트 성형체의 형태를 육면체의 형태로 형성하기 위하여, 성형 지그(100) 역시 육면체의 형태로 형성하였다. 그러나, 성형 지그(100)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 원기둥 또는 다각 기둥의 형태로 형성될 수 있다.
프레스 장치(200)는 상부 프레스부(210)와 하부 프레스부(220)로 구성되며, 각 프레스부(210, 220)의 형태는 성형 지그(100)의 형태에 상응하게 형성된다. 하부 프레스부(220)는 하부 성형 지그(120)의 하측 개방부에 배치되어 페라이트-수지 복합재가 충진될 공간을 마련한다. 그리고 나서, 솔더 코팅된 권선 코일(10)을 성형 지그의 중앙부에 위치하도록 배치한다. 이 때 권선 코일(10)의 피막제거 과정은 이하의 도 10 내지 도 11c를 참조하여 상세히 상술한다.
도 3은 성형 지그에 페라이트-수지 복합재를 투입하여 충진하는 과정을 나타낸 도이다.
도 3을 참조하면, 권선 코일(10)을 성형 지그(100)의 중앙부에 배치시킨 상태에서, 성형 지그(100)와 하부 프레스부(220)에 의해서 생성된 공간에 페라이트-수지 복합재를 투입하여 충진시킨다.
이때, 성형 지그의 내부 공간에 투입되는 페라이트-수지 복합재(25)는 도 12에 도시된 페라이트-수지 복합재를 형성하는 과정을 통하여 제조된다.
도 12를 참조하면, 우선 휘발성 재료와 수지로 이루어진 바인더 및 페라이트 분말을 혼합하는 과정을 수행한다(S210). 그리고 나서, 혼합된 페라이트 분말과 바인더를 80 내지 100℃의 온도에서 1시간 동안 건조하는 과정을 통하여 페라이트-수지 복합재를 형성한다(S220, S230).
이때, 바인더의 휘발성 재료는 에틸알코올과 메틸알코올을 사용하며, 바인더의 수지는 에폭시 수지 또는 페놀 수지를 사용한다. 또한, 페라이트 분말과 바인더를 혼합하는 과정(S210)에서, 페라이트 분말과 바인더의 중량비는 100:6의 비율로 혼합하고, 바인더의 휘발성 재료와 수지의 중량비는 1:1이 되게 혼합한다.
도 4는 페라이트-수지 복합재를 압착하는 과정을 도시한 도이고, 도 5는 성형된 페라이트 성형체를 성형 지그에서 분리하는 과정을 도시한 도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 성형 지그 내부에 충진된 페라이트-수지 복합재는 프레스 장치를 통하여 양방향 즉, 상부와 하부에서 소정 압력 조건에서 소정 시간 동안 압착하여, 페라이트 성형체(20)를 성형한다. 압착 과정이 완료되면, 프레스 장치(200)를 분리하고, 성형된 페라이트 성형체(20)를 성형 지그에서 분리한다. 이때, 상부 성형 지그(110)는 상방으로 이동시켜 분리하고, 하부 성형 지그(120)는 하방으로 이동시켜 분리한다.
도 6은 페라이트 성형체를 경화시키는 과정을 나타낸 도이고, 도 7은 권선 코일의 양 단부를 절단하는 과정을 나타낸 도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 분리된 페라이트 성형체(20)는 히터(300)를 이용 하여 경화시키는 과정을 수행한다. 이때, 페라이트 성형체(20)를 120 내지 140℃의 온도에서 1시간 동안 경화를 시킨다. 경화가 완료된 페라이트 성형체(20)는 그 내부에는 권선 코일의 권선부가 배치된 상태이며, 페라이트 성형체(20)의 양 측부로는 권선코일의 양 끝단이 돌출되어 연장된 상태이다.
이러한 상태에서 권선 코일의 양 단부가 경화된 페라이트 성형체의 외부로 일부만 돌출되도록, 권선 코일의 양 단을 절단한다. 경화된 페라이트 성형체(20)의 외부로 돌출된 권선 코일의 양 끝단의 솔더 코팅부(15)는 이하에서 형성될 전극과 권선 코일을 전기적으로 연결시키는 접속 부위로 기능한다.
도 8은 경화된 페라이트 성형체에 실버 페이스트를 도포한 상태를 나타낸 도이며, 도 9a 및 도 9b는 실버 페이스트 상에 금속막을 도금하여 전극을 형성한 상태를 나타낸 도이다.
도 8 내지 도 9b를 참조하면, 페라이트 성형체(20)의 양 측부에 실버 페이스트(31)를 도포한 후, 도포된 실버 페이스트(31)를 경화시킨다. 실버 페이스트(31)는 페라이트 성형체(20)의 좌측과 우측을 각각 둘러싸도록 도포된다. 경화된 실버 페이스트(31) 상에 니켈막(33)과 주석막(35)을 순차적으로 도금하여 전극(30)을 형성한다.
이와 같이, 권선 코일(10)의 절연 피막이 제거된 양 끝단(15)을 페라이트 성형체(20)의 양 측면으로 일부 돌출되게 형성한 후, 실버 페이스트(31)를 도포하고, 니켈막(33)과 주석막(35)을 순차적으로 도금하여 전극(30)을 형성하게 되면, 권선 코일(10)을 전극(30)에 연결시키기 위하여 별도의 접속 공정을 수행할 필요 없이, 전극(30) 형성 과정에서 권선 코일(10)과 전극(30)이 전기적으로 연결되는 이점이 있다.
도 10은 코일 권선에 솔더링 처리를 하여 절연피막을 제거하면서 솔더코팅을 하는 과정을 나타내는 흐름도이며, 도 11a는 솔더 코팅 처리 전 코일 권선의 개략적인 사시도이며, 도 11b는 솔더 코팅 처리 후 코일 권선의 개략적인 사시도이고, 도 11c는 도 11b에 도시된 코일 권선을 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 개략 단면도이다.
도 10 내지 도 11c를 참조하면, 코일을 소정 형태 예를 들면 동심원 형태로 권선하여 권선 코일을 형성하는 과정을 수행한 후, 솔더를 300 내지 450℃로 가열하여 액상 솔더를 형성하는 과정을 수행한다(S11). 그리고 나서, 가열된 액상 솔더에 권선 코일의 양 단부를 침지하는 과정(S12)을 수행하여 권선 코일의 양 단부에 솔더을 코팅하게 된다. 권선 코일(10)은 동선(1)과 동선(1)을 감싸는 절연 피막 즉, 에나멜 코팅부(5)로 구성되며, 권선 코일(10)의 양 단부를 가열된 액상 솔더에 침지하면, 에나멜 코팅부(5)는 용융되면서 동선(1)이 노출되고, 노출된 동선(1)에 솔더가 코팅되어 솔더 코팅부(15)가 형성된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 및 그 제조방법의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 2 내지 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 10은 코일 권선에 솔더 코팅 처리를 하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 11a는 솔더 코팅 처리 전 코일 권선의 개략적인 사시도이며, 도 11b는 솔더 코팅 처리 후 코일 권선의 개략적인 사시도이고, 도 11c는 도 11b에 도시된 코일 권선을 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 개략 단면도이다.
도 12는 페라이트-수지 복합재를 형성하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 코일 15 : 솔더 코팅부
20 : 페라이트 성형체 25 : 페라이트-수지 복합재
30 : 전극 100 : 성형 지그
200 : 프레스 장치 300 : 히터

Claims (8)

  1. 성형 지그에 솔더 코팅 처리된 권선 코일을 배치하는 단계;
    상기 성형 지그에 페라이트-수지 복합재를 충진하는 단계;
    상기 페라이트-수지 복합재를 압착하여 페라이트 성형체를 성형하는 단계;
    상기 성형된 페라이트 성형체를 상기 성형 지그에서 분리하는 단계;
    상기 페라이트 성형체를 경화하는 단계;
    상기 권선 코일의 양 단부가 상기 페라이트 성형체의 외부로 돌출되도록, 상기 권선 코일을 절단하는 단계; 및
    상기 권선 코일의 양 단부와 전기적으로 연결되는 전극을 상기 페라이트 성형체의 양 측부에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법.
  2. 성형 지그에 권선 코일을 배치하는 단계;
    상기 성형 지그에 페라이트-수지 복합재를 충진하는 단계;
    상기 페라이트-수지 복합재를 압착하여 페라이트 성형체를 성형하는 단계;
    상기 성형된 페라이트 성형체를 상기 성형 지그에서 분리하는 단계;
    상기 페라이트 성형체를 경화하는 단계;
    상기 권선 코일의 양 단부가 상기 페라이트 성형체 외부로 돌출되도록, 상기 권선 코일을 절단하는 단계;
    상기 페라이트 성형체의 양 측부에 실버 페이스트를 도포 및 경화하여 단자를 형성하는 단계;
    열압착 공정을 이용하여 상기 권선 코일의 양 단부를 상기 단자와 연결하는 단계; 및
    상기 단자 상에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 페라이트-수지 복합재는,
    휘발성 재료와 수지로 이루어진 바인더 및 페라이트 분말을 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 페라이트 분말과 바인더를 70 내지 100℃의 온도에서 50 내지 60분 동안 건조하는 단계를 통하여 제조하며, 상기 바인더의 휘발성 재료는 에틸알코올과 메틸알코올을 포함하며, 상기 바인더의 수지는 에폭시 수지 또는 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 페라이트 성형체를 경화하는 단계는,
    상기 페라이트 성형체를 120 내지 140℃의 온도에서 50 내지 60분 동안 건조 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 솔더 코팅 처리된 권선 코일은,
    솔더를 300 내지 450℃로 가열하여 액상 솔더를 형성하는 단계 및
    상기 액상 솔더에 상기 권선 코일의 양 단부를 침지하는 단계를 통하여 제조하는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전극을 상기 페라이트 성형체의 양 측부에 형성하는 단계는,
    상기 페라이트 성형체의 양 측부에 실버 페이스트를 도포하는 단계;
    상기 도포된 실버 페이스트를 건조하는 단계; 및
    상기 실버 페이스트 상에 니켈(Ni)막과 주석(Sn)막을 순차적으로 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터 제조방법.
  7. 페라이트 분말과 바인더를 이용하여 제조된 페라이트-수지 복합재를 압착하 여 성형한 페라이트 성형체;
    상기 페라이트 성형체에 내재되며, 양 단부가 절연 피막이 제거된 권선 코일; 및
    상기 페라이트 성형체의 양 측부에 형성된 전극을 포함하며, 상기 권선 코일의 양 단부는 상기 페라이트 성형체의 외부로 돌출되게 형성되고, 상기 전극은 상기 권선 코일의 양 단부와 전기적으로 연결되게 형성되는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전극은,
    상기 페라이트 성형체 상에 형성된 실버 페이스트층;
    상기 실버 페이스트층 상에 형성된 니켈막; 및
    상기 니켈막 상에 형성된 주석막을 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트 분말을 이용한 표면실장형 인덕터.
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