KR20120015323A

KR20120015323A - 소형의 차폐된 자성 부품 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20120015323A
Application number: KR1020117027418A
Authority: KR
Inventors: 이펭 얀; 로버트 제임스 보거트
Original assignee: 쿠퍼 테크놀로지스 컴파니
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2012-02-21
Also published as: JP2012526390A; US20100253456A1; EP2427896A1; CN102449708A; WO2010129392A1

Abstract

로우 프로파일 자성 부품 및 제작 방법은 코일의 개방 중앙 영역의 내부 및 외부에 뻗어 있는 제1 및 제2 코어편들을 포함한다. 회로 보드로의 전기적 연결을 완성하기 위해서 표면 실장 단자들이 또한 제공된다.

Description

소형의 차폐된 자성 부품 및 제조 방법{MINIATURE SHIELDED MAGNETIC COMPONENT AND METHODS OF MANUFACTURE}

본 발명은 일반적으로 전자 부품들의 제작에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 인덕터와 같은 소형 자성 부품들의 제작에 관한 것이다.

일반적으로 전자 부품들의 제작과 관련하여, 인덕터와 같은 소형 자성 부품들의 제작이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 소형의 차폐된 자성 부품 및 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 소형의 차폐된 자성 부품 및 제조 방법을 제공한다.

도 1는 전자 장치를 위한 공지의 자성 부품의 투시도이다.
도 2는 종래의 차폐된 자성 부품의 분해도이다.
도 3은 도 2에서 도시된 부품의 하부 조립도이다.
도 4는 다른 종래의 자성 부품의 분해도이다.
도 5는 도 4에서 도시된 부품의 하부 조립도이다.
도 6은 다른 종래의 차폐된 자성 부품의 하부 조립도이다.
도 7은 로우 프로파일(low profile) 인덕터 부품을 위한 종래의 미리 형성된 코일이다.
도 8은 본 발명에 따라서 형성된 코일의 상부 평면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적 실시 예에 따라서 형성된 부품의 분해도이다.
도 10은 도 9에서 도시된 부품의 조립된 상태의 투시도이다.
도 11은 도 10에서 도시된 부품의 하부 투시도이다.
도 12는 제거된 부분들을 가진 도 10 내지 12에서 도시된 부품의 측면 투시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따라서 형성된 부품의 분해도이다.
도 14는 도 13에서 도시된 부품의 조립된 상태의 투시도이다.
도 15는 도 14에서 도시된 부품의 하부 투시도이다.
도 16은 도 13 내지 15에서 도시된 부품의 측면 개략도이다.
도 17은 본 발명의 예시적 실시 예에 따라서 형성된 다른 부품의 부분 분해도이다.
도 18은 제거된 부분들을 가진 도 17에서 도시된 부품의 측면 투시도이다.
도 19는 도 17에서 도시된 부품을 부분적으로 조립된 상태로 도시한다.
도 20은 도 19에서 도시된 부품의 하부 투시도를 도시한다.
도 21은 도 17에서 도시된 부품의 완전히 조립된 상태의 상부 투시도이다.
도 22는 본 발명의 다른 예시적 실시 예에 따라서 형성된 또 다른 자성 부품의 투시도이다.
도 23은 도 22에서 도시된 부품을 제작의 다른 단계에서 도시한다.
도 24는 도 23에서 도시된 부품의 완전히 조립된 상태의 상부 투시도이다.
도 25는 도 23에서 도시된 부품의 하부 투시도이다.
도 26은 본 발명의 다른 예시적 실시 예에 따라서 형성된 또 다른 자성 부품의 투시도이다.
도 27은 도 26에서 도시된 부품을 제작의 다른 단계에서 도시한다.
도 28은 도 26에서 도시된 부품의 완전히 조립된 상태의 상부 투시도이다.
도 29는 도 28에서 도시된 부품의 하부 투시도이다.
도 30은 스텝 다운(step down) 컨버터를 위한 기본 회로도이다.
도 31은 스텝 업(step up) 컨버터를 위한 기본 회로도이다.
도 32는 고전압 구동기를 위한 회로도이다.
도 33은 예시적 장치에 대한 인덕턴스 대 전류 성능을 도시하는 그래프이다.
도 34는 예시적 장치에 대한 인덕턴스 롤 오프(roll off)를 도시하는 그래프이다.
도 35는 자성 부품의 다른 예시적 실시 예를 분해도로 도시한다.
도 36은 도 35에서 도시된 부품의 조립도이다.

비제한적(Non-limiting)이고 비배타적(non-exhaustive)인 실시 예들이 다음의 도면들을 참조하여 설명되고, 동일한 참조 번호는 다르게 특정되지 않는다면 여러 도면들에 걸쳐서 동일한 부분을 가리킨다.

자성 부품들의 예시적 실시 예들이 본 명세서에서 도시되고, 이들은 적정한 비용으로 전자 장치들을 위한 로우 프로파일 부품들을 신뢰성 있게 제작하기 위한 당해 기술분야에서의 수많은 도전을 극복한다. 더욱 구체적으로, 인덕터 및 변압기와 같은 예시적 소형 차폐 파워 부품 및 이를 제작하기 위한 방법론이 공개된다. 이 부품들은 고유한 코어 구조물, 미리 형성된 코일들, 및 미리 형성된 코일을 위하여 단자 구조를 형성하기 위한 용접 및 도금 기술들을 이용한다. 코어에서 갭(gap) 사이즈는 생산 로트(production lot) 사이즈들에 대하여 타이트하게(tightly) 조정될 수 있고, 더 타이트하게 조정된 인덕턴스값을 제공한다. 부품들은 회로 보드 어플리케이션들에 대한 공지의 자성 부품들과 비교하여 더 쉬운 조립 및 더 우수한 수율 덕에 더 낮은 비용으로 제공될 수 있다. 부품들은 또한 공지의 부품들에 비하여 증가된 전력 밀도를 제공하고, 그래서 부품들은 특히 전자 장치의 파워 공급-회로를 위해 적절하다.

본 발명을 완전하게 이해할 수 있도록, 다음의 공개는 상이한 부분들로 나누어질 것이며, 파트 I은 종래의 차폐된 자성 부품들 및 그와 관련된 도전들을 공개하고, 파트 II는 본 발명의 예시적 실시 예에 따라서 형성된 자성 부품들의 예시적 실시 예들을 공개한다.

I. 발명의 소개

더 작은 물리적 패키지 사이즈에서 특징 및 기능이 증가한 배열을 제공하는 것은 많은 유형의 전자 장치들에서 원해져 왔다. 예컨대, 셀룰러 폰, PDA(personal digital assistant) 장치, 및 개인 음악 및 오락 장치와 같은 핸드-헬드(Hand-held) 전자 장치들은 이제 이러한 장치들에서 요구되는 증가된 기능을 수용하기 위해서 증가된 수의 전자 부품들을 포함한다. 이러한 장치들에 대한 감소된 물리적 패키지 사이즈에서 증가된 수의 부품들을 수용하는 것은 회로 보드의 표면으로부터 돌출하는 상대적으로 작은 높이를 갖는 "로우 프로파일(low profile)" 부품들의 풍부한 사용을 초래하였다. 부품들의 로우 프로파일은 전자 장치 내에서 보드 위에서 요구되는 간격을 감소시키고, 복수의 회로 보드들이 장치에서 감소된 양(amount)의 공간 내에서 적층되는 것을 허용한다.

하지만, 이러한 로우 프로파일 부품들의 제작은 많은 실제적인 도전들을 보이는데, 더욱 더 작은 전자 장치들을 생산하기 위해 요구되는 더 작은 로우 프로파일을 제작하는 것을 어렵고 비싸게 한다. 특히 부품이 제작 동안 조정하기 어려운 갭을 갖는 코어 구조물을 포함할 때, 인덕터와 변압기 같이 매우 작은 자성 부품에서 균일한 성능을 낳는 것은 어렵고, 성능 및 비용 문제들을 초래한다. 대량 전자 부품의 세계에서, 부품들 사이의 성능 변동은 바람직하지 않고, 상대적으로 적은 비용의 절감조차도 중요한 의미가 있을 수 있다.

전자 장치에서 사용되는 인덕터 및 변압기를 포함하되 이에 한정되지는 않는 회로 보드 어플리케이션들을 위한 다양한 자성 부품들은 자성 코어 둘레로 배치된 적어도 하나의 전도성 권선을 포함한다. 일부 자성 부품들에서, 코어 조립체는 갭을 가지고 서로 접착된 페라이트(ferrite) 코어로부터 제작된다. 사용시, 코어들 사이의 갭은 코어 내에 에너지를 저장하도록 요구되고, 개방 회로 인덕터스 및 DC 바이어스 특성을 포함하되 이에 한정되지 않는 자성 특성에 이 갭이 영향을 준다. 특히, 소형 부품에서, 코어들 사이의 균일한 갭의 생산은 신뢰성 있는 고품질 자성 부품의 일관된 생산에 중요하다.

그러므로, 부품의 사이즈의 증가 및 인쇄된 회로 보드 상에 과도한 양의 공간 점유 없이, 회로 보드 어플리케이션을 위한 향상된 생산성 및 증가된 효율의 자성 부품을 제공하는 것이 바람직하다.

도 1은 전자 장치의 공지된 자성 부품(100)의 투시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 부품(100)은 예컨대 페놀 수지와 같은 예컨대 비전도성 회로 보드 물질로부터 제작된 베이스(102)를 포함하는 파워 인덕터이다. 때때로 권선 보빈이라도 하는 페라이트 드럼 코어(104)는 에폭시-기반 글루와 같은 접착제(106)를 가지고 베이스(102)에 부착된다. 권선 또는 코일(108)은 지정된 턴 수(number of turns)에 대해서 드럼 코어(104) 둘레로 감긴 전도성 전선의 형태로 제공되고, 권선(108)은 드럼 코어(104)로부터 뻗어 있는 코일 리드(lead)들(110, 112)의 서로 마주보는 끝부분에서 끝난다. 금속 단자 클립들(114, 116)은 베이스(102)의 마주보는 측면 에지(edge) 상에서 제공되고, 클립들(114, 116)은 예컨대 금속 시트(sheet)와는 별개로 제작되어, 베이스(102)에 조립될 수 있다. 각각의 클립들(114, 116)의 일부는 전자 장치의 회로 보드(도시되지 않음)의 전도성 트레이스(trace)에 납땜될 수 있고, 클립들(114 및 116)의 일부는 코일 리드들(110, 112)에 기계적 및 전기적으로 연결된다. 페라이트 차폐 링(shield ring) 코어(118)는 실질적으로 드럼 코어(104)를 둘러싸고, 드럼 코어(104)에 대해서 간격을 두고 떨어져 있다.

권선(108)은 드럼 코어(104)에 직접 감겨 있고, 차폐 링 코어(118)는 드럼 코어(104)에 조립된다. 차폐 코어(118) 조립체와 관련하여 드럼 코어(104)의 주의 깊은 중심맞추기(centering; 센터링)는 인덕턴스값을 조정하고 컨덕터의 DC 바이어스 성능을 보장하도록 요구된다. 상대적으로 높은 온도의 고온 납땜 공정이 전선 리드들(110, 112)을 단자 클립들(114, 116)에 납땜하기 위해서 전형적으로 이용된다.

차폐 코어(118) 내에서 드럼 코어(104)의 중심맞추기는 소형의 로우 프로파일 부품들에 대해서 많은 실제 어려움들을 나타낸다. 일부 예들에서, 자성 부품들을 위한 접착된 코어 조립체를 생산하기 위해 에폭시가 페라이트 코어들(104 및 118)을 접착시키는데 이용된다. 일관성 있게 코어들에 갭을 두기 위한 노력으로, 비자성(non-magnetic) 비드(bead)들, 전형적으로 유리구(glass sphere)들이 때때로 접착 절연 물질들과 함께 혼합되고, 갭을 형성하도록 코어들(104 및 118) 사이에 제공된다. 열경화될 때, 에폭시는 코어들(104 및 118)을 접착시키고, 비드들은 갭을 형성하도록 코어들(104 및 118)이 간격을 두게 한다. 하지만, 코어들(104 및 118) 사이의 접착은 에폭시의 점성과 코어들 사이에서 제공된 접착제 혼합물의 에폭시 대 비드 비율에 주로 의존한다. 일부 어플리케이션들에서, 접착된 코어들(104 및 118)은 이들의 의도된 사용을 위해서 불충분하고, 접착 혼합물에서 에폭시 대 유리구 비율을 조정하는 것은 매우 어렵다는 것이 주목되어 왔다.

차폐 코어(118) 내에서 드럼 코어(104)의 중심을 맞추는 다른 알려진 방법은 코어들(104 및 118) 사이에 배치된 비자성 스페이서(spacer) 물질(도시되지 않음)을 포함한다. 스페이서 물질은 흔히 종이 또는 마일라(mylar) 절연 물질로 만들어진다. 전형적으로 코어들(104 및 118) 및 스페이서 물질은, 코어의 절반들(core halves)을 함께 고정하기 위한 접착제와 함께 또는 코어의 절반들을 고정하고 코어이 절반들 사이에 위치한 갭을 유지하기 위한 클램프와 함께 코어의 절반들의 외부 둘레로 감겨진 테이브를 가지고 서로 고정된다. 복수의(즉, 둘 이상의) 편(piece)들의 스페이서 물질은 거의 사용되지 않는데, 구조를 함께 고정시키는 문제가 매우 복잡하고, 어렵고, 비용이 들게 되기 때문이다.

코일 리드들(110, 112)을 단자 클립들(114 및 116)에 전기적으로 연결하기 위한 납땜 공정 동안, 특히 매우 작은 코어들이 이용될 때, 드럼 코어(104) 및 차폐 코어(118) 중의 하나 또는 양쪽에서 크랙이 발생할 수 있다는 것이 발견되었다. 게다가, 납땜 공정 동안 권선(108) 내에서 전기적 단락이 발생할 수 있다. 어느 경우에도 사용시 인덕터 부품에 대한 성능 및 신뢰성 문제들을 보인다.

도 2 및 3은 일부 관점에서 도 1에서 도시된 부품(100)보다 제작 및 조립이 더 쉬운 다른 알려진 유형의 차폐된 자성 부품(150)의 분해도 및 투시도를 각각 도시한다. 게다가, 부품(150)은 부품(100)보다 더 낮은 프로파일을 가지고 제공될 수 있다.

부품(150)은 코일 또는 권선(154)이 턴 수만큼 뻗어 있는 드럼 코어(152) 및 드럼 코어를 수용하는 차폐 코어(156)를 포함한다. 차폐 코어(156)는 그 표면상에서 형성된 전기도금 단자들(160)을 포함하고, 그 측면 에지 상에서 단자들(158 및 160)과 전기적으로 연결된다. 전기도금(electroplated) 단자들(160)은 도 1에 도시된 바와 같은 클립들(114 및 116)과 같이 별도로 제작된 단자 클립들뿐 아니라 클립들(114 및 116)이 조립되는 베이스(102)(도 1에 도시됨)를 피한다. 클립들(114, 116) 및 베이스(102)의 제거는, 그렇지 않았다면 물질 및 조립 비용의 절감이 요구되었을 것인데, 부품(100)(도 1)과 비교하여 더 낮은 프로파일 높이의 부품(150)을 제공한다.

하지만, 부품(150)에는 점점 더 낮은 프로파일로 제작하도록 시도할 것이 남아있다. 차폐 코어(156)에 대하여 드럼 코어(152)의 중심을 잡는 것은 어렵고 비싸다. 부품(150)은 또한 부품(150)의 제작 동안 차폐 코어(156) 상에서 코일 리드들(162 및 164)을 단자들(158 및 160)에 마감하기 위한 고온 납땜 작업으로부터의 잠재적 손상 및 열 충격 또는 부품(150)이 회로 보드에 표면 실장될 때 겪게 되는 열 충격에 취약하다. 열 충격은 하나의 또는 양쪽 모두의 코어들(104, 108)의 구조적 강도를 감소시키는 경향이 있다. 낮은 프로파일 부품에 대한 경향에 있어서, 드럼 코어(152) 및 차폐 코어(156)의 치수가 감소하고 있으며, 이들을 열 충격에 더 취약하게 한다. 차폐 코어(156)의 크래킹(cracking)이 단자를 형성하기 위한 전기도금 공정 동안 관찰되었으며, 성능 및 신뢰성 문제와 만족할 수준의 부품에 대한 원치않게 낮은 생산 수율을 초래한다.

도 4 및 5는 여러 관점에서 부품(150)에 유사한 다른 실시 예의 부품(180)을 도시한다. 도 2 및 3의 동일한 참조 문자는 공통된 특징들에 대해서 도 4 및 도 5에서 사용된다. 부품(150)과 달리, 부품(180)은 차폐 코어(156)로 내장된 단자 슬롯들(182, 184)(도 4)을 포함한다. 내장된 단자 슬롯들(182 및 184)은 차폐 코어(156)의 표면상에서 권선 리드들(166, 168)(도 5)을 수용하고, 이것은 전자 장치의 회로 보드에 표면 실장될 수 있다. 내장된 단자 슬롯들(182 및 184)은 부품(150)과 비교하여 부품의 프로파일의 감소 또는 부품 높이의 감소를 허용하지만, 코어의 중심을 맞추는 것에 있어서의 상술한 어려움, 단자들(158 및 160)의 전기도금으로 인한 코어에 대한 잠재적 손상, 및 부품이 회로 보드에 표면 실장될 때 고온 납땜 작업에 기인한 열 충격 문제들에 여전히 영향을 받기 쉽다.

도 6은 부품 150 또는 180의 어느 하나에 따라 구성될 수 있되, 코일 리드들(166, 168)(도 2 내지 5)을 더 단단하게 보유하는 별도로 제공된 코일 단자 클립들(202, 204)을 포함하는 또 다른 공지된 부품(200)을 도시한다. 클립들(202, 204)은 전기도금 단자들(58, 160)(도 2 내지 5) 위로 제공되고, 코일 리드들(166, 168)을 잡는다. 코일 리드들(166, 168)의 더 신뢰성 있는 단자를 제외하고는, 부품(200)은 차폐 코어(156) 내에서 드럼 코어(154)의 중심을 맞추는 것에 대한 유사한 어려움, 단자들을 전기도금할 때 코어에 대한 손상과 관련된 유사한 문제들, 및 사용시 부품(200)의 성능 및 신뢰성에 안 좋게 충격을 줄 수 있는 유사한 열 충격 문제들에 시달릴 수 있다.

점점 더 작은 드럼 코어들(152) 상으로 코일을 감는 데 있어 어려움을 피하기 위하여, 그리고 그러한 부품들의 로우 프로파일 높이의 추가적 감소를 향한 시각에 있어서, 코어 구조물에 감기는 것 대신 별도로 제작되어 코어 구조물에 조립될 수 있는 미리 형성된 코일 구조물을 이용하는 것이 제안되어 왔다. 도 7은 로우 프로파일 인덕터 부품을 구성하기 위해 이용될 수 있는 하나의 그러한 종래의 미리 형성된 코일(220)의 상부 평면도이다. 코일(220)은 제1 및 제2 리드들(222 및 224)과 이들 사이에서 턴 수만큼 감긴 일정 길이의 전선을 가진다. 코일(220)이 감기는 종래의 방식 때문에, 하나의 리드(222)는 코일(220)의 안쪽 주변부로부터 뻗어 있고, 다른 단자(224)는 코일(220)의 바깥쪽 주변부로부터 뻗어 있다.

II . 발명의 예시적 실시 예들

도 8은 본 발명에 따라서 형성된 소형의 또는 로우 프로파일 자성 부품을 위한 미리 형성된 권선 또는 코일(240)의 상부 평면도이다. 코일(220)(도 7)과 같이, 코일(240)은 제1 및 제2 말단 끝부분들 또는 리드들(242 및 244)과 이들 사이에서 예컨대 선택된 끝부분 이용 어플리케이션을 위하여 원하는 인덕턴스값과 같은 원하는 효과를 달성하기 위해 턴 수만큼 감긴 일정한 길이의 전선을 가진다.

도시된 실시 예에서, 코일(240)은 알려진 기술에 따라서 전도성 전선으로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 코일(240)을 형성하기 위해 이용된 전선은 코일(240)의 코일의 구조적 및 기능적 측면을 향상시키기 위하여 에나멜 코팅 등으로 코팅될 수 있다. 당업자들이 이해할 바와 같이, 코일(240)의 인덕턴스값은 전선 타입, 코일에서 전선의 턴 수, 및 전선 직경에 의존한다. 마찬가지로, 코일(240)의 인덕턴스 등급은 상이한 어플리케이션들에 대해서 상당히 변할 수 있다.

코일(220)과 달리, 리드들(242 및 244)은 둘 다 코일(240)의 바깥쪽 주변부(246)로부터 뻗어 있다. 달리 말해, 리드들(242 및 244)의 어느 것도 코일(240)의 중앙 개구(opening) 또는 안쪽 주변부(248)로부터 뻗어 있지 않다. 리드(242 또는 244)는 어느 것도 코일 안쪽 주변부(248)로부터 뻗어 있지 않기 때문에, 코어 구조물에서 권선 공간(도 8에서 도시되지는 않았으나 이하에서 설명됨)은 코일(220)에서보다 더 효과적으로 이용될 수 있다. 코일(240)을 위한 권선 공간의 더 효과적인 이용은 성능 이점 및 자성 부품의 로우 프로파일 높이의 추가적 감소를 제공한다.

게다가, 권선 공간의 더욱 효과적인 이용은 더 작은 전선 치수로부터 제작된 종래의 코일과 동일한 물리적 영역을 점유하면서 코일의 제작에 있어서 더 큰 전선 치수를 사용하는 것을 포함하여 추가적인 이익을 제공한다. 이와 달리, 주어진 전선 치수에 대해서, 코일에서 더 큰 턴 수는 사용되지 않는 빈공간을 제거함으로써 더 적은 턴 수를 가지는 종래의 코일이 점유할 것과 동일한 물리적 공간에서 제공될 수 있다. 또한 나아가, 권선 공간의 더 효과적인 이용은 사용시 부품(260)의 직류 전류 저항(DCR; direct current resistance)을 감소시킬 수 있고, 전자 장치에서 전력 손실을 감소시킬 수 있다.

미리 형성된 코일(240)은 임의의 코어 구조물과는 독립적으로 제작될 수 있고, 이후에 제작의 지정 단계에서 코어 구조물과 조립될 수 있다. 코일(240)의 구성은 후술하는 바와 같이 실질적으로 셀프-센터링(self-centering) 자성 코어 구조물들과 함께 이용될 때 이점이 있다고 믿어진다.

도 9 내지 12는 본 발명의 예시적 실시 예에 따라서 형성된 자성 부품(260)의 여러 도면들을 도시한다. 부품(260)은 제1 코어(262), 차폐 코어(262)로 삽입가능한 미리 형성된 코일(240)(도 8에서도 도시함), 및 제1 코어(262) 내에서 셀프-센터링 방식으로 수용되고 코일(240) 위에 놓이는 제2 코어(264)를 포함한다. 제1 코어(262)는 상술한 차폐 코어들을 다소 연상시키고, 제2 코어(264)는 때때로 제1 코어(262) 내에서 코일(240)을 둘러싸는 장막(shroud)을 가리킨다.

도 9에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 코어(262)는 베이스(266)로부터 법선 또는 일반적으로 수직 방향으로 뻗어 있는 직립 벽들(268, 270)과 함께 자기 투과성(magnetic permeable) 물질로부터 단단하고 평평한 베이스(266)로 형성될 수 있다. 벽들(268 및 270)은 그 사이에서 그리고 코일(240)을 수용하기 위한 베이스(266) 위에서 일반적으로 원통형 권선 공간 또는 권선 리셉터클(receptacle)(272)을 정의할 수 있다. 컷아웃(cutout) 또는 개구(273)는 측벽들(268 및 270)의 끝부분들 사이에서 뻗어 있고, 각각의 코일 리드들(242 및 244)을 위한 간격을 제공한다.

코어(262)를 제작하기에 적합한 여러 가지 자성 물질들이 알려져 있다. 예를 들어, 철-분말 코어들, 분말 니켈, 철, 및 몰리브덴을 갖는 MPP(molypermalloy powder); 페라이트 물질들; 및 하이-플럭스(high-flux toroid) 토로이드 물질들이 알려져 있고, 이용될 수 있는데, 부품이 예컨대 파워 서플라이나 파워-컨버전 회로 또는 필터 인덕터와 같은 다른 어플리케이션에서 사용되는지에 의존한다. 예시적 페라이트 물질들은 망간 아연 페라이트와 특히 파워 페라이트, 니켈 아연 페라이트, 리튬 아연 페라이트, 마그네슘 망간 페라이트, 및 상업적으로 이용되고 있고 더욱 널리 이용가능한 것을 포함한다. 저손실 분말 철, 철 기반 세라믹 물질, 또는 다른 알려진 물질들은 본 발명의 적어도 일부의 이점을 달성하면서 코어를 제작하는데 이용될 수 있다고 고려된다.

도 10 내지 12에서 도시된 바와 같이, 제1 코어(262)는 또한 제1 코어(262)의 외부 표면상에서 형성된 표면 실장 단자들(276, 278)을 포함할 수 있다. 단자들(276, 278)은 당해 기술분야에서 흔히 사용되는 전기도금 대신 예컨대, 물리적 증착(pysical vapor deposition; PVD) 공정에서 전도성 물질로부터 코어(262) 상에 형성될 수 있다. 물리적 증착은 종래에 사용된 전기도금 공정과 비교하여 더 많은 공정 제어와 매우 작은 코어 구조물 상에 강화된 질의 단자들(268, 270)을 허용한다. 물리적 증착은 또한 전기 도금이 나타내는 관련 문제들 및 코어 손상을 피한다. 물리적 증착 공정은 단자들(268, 270)을 형성하는데 이익이 있다고 믿어지며, 전기도금 단자, 단자 클립, 코어(262)의 일부를 전도성 잉크에 담가서 형성된 표면 단자 등, 및 당해 기술분야에서 알려진 다른 단자 방법 및 구조들을 포함하여 다른 단자 구조들이 마찬가지로 제공될 수 있다고 이해된다.

또한 도 10 내지 12에서 도시된 바와 같이, 단자들(276 및 278) 각각은 코일 리드들(242 및 244)의 끝부분들을 수용하는 내장된 단자 슬롯들(280)과 함께 형성될 수 있다. 도 9에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 도면들에서 도시된 예에서, 코일(240)이 제1 코어(262)에 조립되기 때문에 코일(240)의 리드들은 베이스(266)에 인접하도록 지향될 수 있고, 리드들은 단자 슬롯들(280)과의 맞물림 안으로 굽어질 수 있다. 이후, 리드들(242 및 244)은 코일 리드들(242 및 244)의 단자들(276 및 278)로의 적절한 기계적 및 전기적 연결을 보장하기 위해서 예컨대 단자들(276 및 278)에 용접될 수 있다. 특히, 불꽃 용접(spark welding) 및 레이저 용접이 코일 리드들(242 및 244)을 마감하기 위해서 이용될 수 있다.

납땜과는 대조적으로, 코일 리드들(242 및 244)을 단자들(276 및 278)에 용접하는 것은 부품(260)의 전체 높이에 대한 납땜의 원치않는 효과를 피하고, 또한 코일(240)에 대한 원치않는 열 충격 문제 및 고온 효과와 납땜이 수반하는 잠재적인 코어 손상을 피한다. 하지만, 용접의 이익에 불구하고 납땜은 본 발명의 많은 이익을 여전히 획득하면서 본 발명의 일부 실시 예들에서 이용될 수 있다.

단자들(276 및 278)은 제1 코어 베이스(266)의 바닥 표면 둘레로 감싸고, 회로 보드 상에 전도성 회로 트레이스들로의 전기적 연결을 위한 표면 실장 패드(pad)들을 제공한다.

제2 코어(264)는 제1 코어(262)와는 떨어져서 독립적으로 제작될 수 있고, 후술하는 바와 같이 이후에 제1 코어(262)에 조립된다. 제2 코어(262)는 일반적으로 평평한 디스크 형상의 메인 바디(main body)(290)로 상술한 바와 같이 자기 투과성 물질로부터 제작될 수 있는데, 메인 바디(290)는 그 한쪽 면으로부터 바깥 방향으로 뻗어 있으면서 메인 바디(290)와 일체로 형성된 센터링 돌출부(292) 및 제1 직경을 가진다. 센터링 돌출부(292)는 메인 바디(290) 상에서 중앙에 위치하고 예컨대 메인 바디(290)보다 더 작은 직경을 가지는 일반적으로 원통형 플러그(plug) 또는 포스트(post)로 형성된다. 게다가, 포스트(292)는 코일(240)의 안쪽 주변부(248) 내에서 수용되되 딱 맞도록 치수가 정해질 수 있다. 그러므로, 포스트(292)는 부품(260)이 조립될 때 제2 코어(264)의 정렬 또는 센터링 특징으로서 기능할 수 있다. 포스트(292)는 코일 안쪽 주변부(248)로부터 개구로 뻗어 있을 수 있고, 메인 바디(290)의 바깥쪽 주변부는 제1 코어(262)의 측벽들(268, 270)의 상부 표면에 대항하도록 설치될 수 있다. 코어들(262 및 264)이 예컨대 에폭시 기반 접착제를 이용해서 서로 접착될 때, 코일(240)은 코어들(262 및 264) 사이에 끼워 넣어지고, 제2 코어(264)의 포스트(292)에 의해 그 위치에서 유지된다.

특히, 코일(240)의 바깥쪽 주변부(도 8에서 참조 번호 246에 의해서 표시됨)가 제1 코어(262)에서 리셉터클(272)의 내부 치수에 딱 맞을 때, 코일(240) 및 코어들(262 및 264)의 상호 맞추어진 조립체는 특히 컴팩트하고 기계적으로 안정한 부품(260)을 제공하고, 외부 센터링 부재를 요하지 않는다. 코어들(262 및 264) 및 미리 형성된 코일(240)의 독립적이고 개별적인 제작은, 코일이 작은 코어 구조물에 직접 감기는 종래의 부품 조립체들과는 대조적으로 조립의 편의 및 단순화된 부품(260) 제작을 제공한다.

도 12(측면도에서 코일(240)은 도시되지 않음)에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 제2 코어(264)의 포스트(292)는 메인 바디(290)로부터 제1 코어(262)의 베이스(266)까지 거리의 일부만큼만 코일 안쪽 주변부(248)(도 9)를 통하여 뻗어 있다. 다시 말해, 포스트(292)의 끝부분은 제1 코어(262)의 베이스(266)까지 뻗어 있지 않고 물리적 코어 갭(296)을 제공하도록 이와 간격을 두고 있다. 물리적 갭(296)은 코어들에서의 에너지 저장을 허용하고, 개방 회로 인덕턴스 및 DC 바이어스 특성과 같이 부품(260)의 자기 특성에 영향을 준다. 포스트(292) 및 베이스(266) 사이에 갭(296)을 제공함으로써, 전자 장치를 위한 종래의 로우 프로파일 자성 부품들과 비교하여, 많은 수의 부품(260)을 가로질러 안정적이고 일정한 갭(296)의 제작이 간단하고 상대적으로 낮은 비용 방식으로 제공된다. 그러므로, 부품(260)에 대한 인덕턴스값은 기존 부품 구조와 비교하여 상대적으로 낮은 비용으로 타이트하게 제어될 수 있다. 용인가능한 부품들에 대한 더 높은 생산 수율은 더 많은 공정 제어의 결과이다.

도 13 내지 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따라서 형성된 다른 부품(300)을 여러 관점에서 도시한다. 부품(300)은 여러 측면에서 도 9 내지 12와 관련하여 상술한 부품(260)과 유사하고, 그래서 공통된 특징들을 나타내기 위해서 동일한 참조 문자가 도 14 내지 16에서 사용된다. 이하에서 지적하는 것을 제외하고, 부품(300)은 구조적으로 부품(260)과 상당히 동일하고, 실질적으로 유사한 이익을 제공한다.

부품(260)과 달리 부품(300)의 제1 코어(262)는 미리 형성된 코일(240)을 위한 리셉터클(272)을 정의하는 실질적으로 단단하고 연속적인 측벽(302)과 함께 형성된다. 다시 말해, 제1 코어(262)에서 도 9에 도시된 컷아웃(273)을 포함하지 않는다. 또한, 도 14에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 코일(240)은 코일(240)의 상부 표면으로부터 뻗어 있는 리드들(242, 244)을 가지고 방향이 잡혀 있는데, 리드들이 베이스(266)에 인접하게 코일(240)의 바닥 표면에 배치된 도 9에서 도시된 구조와 다르다. 컷아웃이 없는 단단한 벽(302) 및 코일(240)의 지향성 덕택에, 단자들(276 및 278)에서 단자 슬롯들(280)은 제1 코어(162)의 전체 높이만큼 뻗어 있는데, 이는 단자 슬롯들(280)이 베이스(266)의 높이만큼만 뻗어 있는 도 9에서 도시된 실시 예와 대조적이다. 벽(302)의 전체 높이만큼의 단자들(276 및 278) 및 슬롯들(280)의 연장은 단자들(276 및 278) 상에서 코일 리드들(242 및 244)을 위한 증가된 접착 영역을 제공하고, 코일 리드들(242 및 244)을 제1 코어(262)의 단자들(276, 278)에 고정하기 위한 납땜 또는 용접 작업을 용이하게 할 수 있다.

도 17 내지 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따라서 형성된 다른 부품(320)을 여러 관점에서 도시한다. 부품(320)은 여러 측면에서 도 9 내지 12와 관련하여 상술한 부품(260)과 유사하고, 그래서 공통된 특징들을 나타내기 위해서 동일한 참조 문자가 도 17 내지 21에서 사용된다. 이하에서 지적하는 것을 제외하고, 부품(320)은 구조적으로 부품(260)과 상당히 동일하고, 실질적으로 유사한 이익을 제공한다.

도 17 내지 21에서 도시된 바와 같이, 부품(320)은 미리 형성된 전도성 단자 클립들(322 및 324)을 포함하는데, 이들은 코어(262)에 조립되는 독립형(freestanding) 구조로 코어(262)와는 독립적으로 제작된다. 클립들(322 및 324)은 예컨대 물질의 전도성 시트로부터 제작될 수 있고, 찍어내어 지거나 구부려지거나 원하는 형상으로 형성될 수 있다. 단자 클립들(322 및 324)은 코일 리드들(242 및 244)의 단자뿐만 아니라 회로 보드를 위한 표면 실장 단자 패드를 제공한다. 클립(322)은 상술한 단자들(276, 278) 대신 또는 이에 추가하여 이용될 수 있다.

도 22 내지 25는 본 발명의 다른 예시적 실시 예에 따라서 형성된 또 다른 부품(350)을 여러 관점에서 도시한다. 부품(350)은 여러 측면에서 도 9 내지 12와 관련하여 상술한 부품(260)과 유사하고, 그래서 공통된 특징들을 나타내기 위해서 동일한 참조 문자가 도 22 내지 25에서 사용된다. 이하에서 지적하는 것을 제외하고, 부품(350)은 구조적으로 부품(350)과 상당히 동일하고, 실질적으로 유사한 이익을 제공한다.

부품(260)과 달리, 부품(360)은 상술한 바와 같이 제2 코어(264) 대신 제1 코어(262)에서 형성된 센터링 돌출부 또는 포스트(352)를 포함한다. 포스트(352)는 제1 코어(262)의 리셉터클(272)에서 중앙에 위치할 수 있고, 제1 코어(262)의 베이스(266)로부터 위쪽을 향해 뻗어 있을 수 있다. 그래서, 포스트(352)는 코어(262)와 관련하여 고정된 소정의 중심 위치에서 코일(240)을 유지하도록 코일(240)의 안쪽 주변부(248)로 위쪽을 향해 뻗어 있을 수 있다. 하지만, 코어(264)는 메인 바디(290)만을 포함한다. 다시 말해, 코어(264)는 예시적 실시 예에서 도 9 및 12에서 도시된 포스트(292)를 포함하지 않는다.

포스트(352)는 제1 코어(262)의 베이스(266)와 코어(264)의 메인 바디(292) 사이의 거리의 일부만큼만 뻗어 있을 수 있고, 그래서 갭이 포스트(352)의 끝부분과 코어(264) 사이에서 일관성 있으면서 신뢰할 수 있는 방식으로 제공될 수 있다. 예컨대, 종이 또는 마일라(mylar) 절연 물질로 제작된 비자성(non-magnetic) 스페이서 부재(도시하지 않음)는 코어(262) 및 코어(264)의 상부 표면상에서 제공될 수 있고, 코어(262)를 들어올리고 포스트(352)로부터 분리시키도록 코어들(262 및 264) 사이에서 뻗어 있고 원한다면 전체적으로 또는 부분적으로 갭을 형성한다. 이와 달리, 포스트(264)는 리셉터클(272)을 정의하는 코어(262)의 측벽보다 비교적 더 낮은 높이를 가지도록 형성될 수 있고, 이로써 부품이 조립될 때 포스트(352) 및 코어(264) 사이에 물리적 갭을 낳을 수 있다.

추가적 및/또는 대안적 실시 예에서, 코어(262) 및 코어(264) 각각은 포스트들의 끝부분들 사이에서 갭을 제공하도록 선택된 포스트들의 치수를 가지고 센터링 돌출부 또는 포스트와 함께 형성될 수 있다. 스페이서 부재는 그러한 실시 예에서 전체적으로 또는 부분적으로 갭을 정의하도록 제공될 수 있다.

도 26 내지 29는 본 발명의 다른 예시적 실시 예에 따라서 형성된 또 다른 부품(370)을 여러 관점에서 도시한다. 부품(370)은 여러 측면에서 도 22 내지 25와 관련하여 상술한 부품(350)과 유사하고, 그래서 공통된 특징들을 나타내기 위해서 동일한 참조 문자가 도 26 내지 29에서 사용된다. 이하에서 지적하는 것을 제외하고, 부품(370)은 구조적으로 부품(350)과 상당히 동일하고, 실질적으로 유사한 이익을 제공한다.

부품(370)에서 코일(240)은 한 쌍의 리드들과 각각 관련된 복수의 권선들을 포함한다. 다시 말해, 제1 및 제2 코일 리드들(242 및 244)은 코일(240)에서 권선 턴(turn)의 제1 세트를 마감하고 전기적으로 연결하기 위해서 제공되고, 제3 및 제4 코일 리드들(372 및 374)은 코일(240)에서 권선 턴의 제2 세트를 마감하고 전기적으로 연결하기 위해서 제공된다. 따라서, 코어(262)는 제1 및 제2 코일 리드들(242 및 244)에 대해서 단자들(276 및 278)이 각각 제공되고, 코어(262)는 제3 및 제4 코일 리드들(372 및 374)에 대해서 단자들(376 및 378)이 각각 제공된다. 추가적인 코일 리드들 및 단자들이 코일(240)에서 추가적인 권선 세트들을 수용하기 위해서 제공될 수 있다.

코일(240)에서 복수의 권선 세트들은 결합된 인덕터들이 바람직할 때 또는 게이트 구동 변압기 등과 같은 변압기의 제작을 위해서 특히 이익이 있을 수 있다.

본 명세서에서 제공된 인덕터들은 예컨대, 스텝 다운 또는 스텝 업 컨버터와 같이 다양한 장치에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 30은 스텝 다운 또는 벅(buck) 컨버터에 대한 전형적인 회로도를 도시하고, 도 31은 스텝 업 또는 부스트(boost) 컨버터에 대한 전형적인 회로도를 도시한다. 본 발명에 따라서 준비된 인덕터는 또한 예컨대 모바일 폰, PDA, 및 GPS 장치 등과 같은 다양한 전자 장치에서 이용될 수 있다. 도 32에서 제공된 회로도에서 도시된 바와 같이 하나의 예시적 실시 예에서, 본 명세서에서 설명된 방법에 따라서 준비된 인덕터는 예컨대 모바일 폰과 같은 전자 장치에서 사용된 전계발광 램프를 구동하기 위해 설계된 고전압 구동기에 포함될 수 있다.

예시적 실시 예에서, 인덕터는 2.5mm x 2.5mm x 0.7mm의 치수를 가지고 제공된다. 예시적 장치에 대한 피크 인덕턴스는 4.7 μH ± 20%이고, 0.7 A의 피크 전류와 0.46 A의 평균 전류를 가진다. 전선의 저항은 0.83 ohm으로 측정된다. 예시적 장치의 특성은 표 1에서 보이는 바와 같이 두 개의 경쟁 장치와 비교된다. 비교 예 1은 Murata 인덕터 모델 번호 LQH32CN이고, 비교 예 2는 TDK 인덕터이다. 표에서 보인 바와 같이, 예시적 인덕터(예 1)는 훨씬 더 작은 패키지로부터 인덕턴스와 피크 전류의 관점에서 동일한 성능을 제공한다. 예 1의 성능은 도 33에서 도시되고, 인덕턴스는 전류의 함수로서 도시된다. 예 1의 인턱터에 대한 롤 오프(증가 전류에 대한 인덕턴스의 퍼센트 손실)는 도 34에서 도시되고, 0.7 A의 피크 전류값에서 약 20%이다.

자성 부품의 다양한 추가적인 적용은 유사한 이익을 제공하는 것이 가능하다.

예를 들어, 일부 실시 예에서 이점이 있는 것으로 믿어지는 특정 코일(240)이 공개되지만, 다른 코일 구조가 물론 가능하고 추가적 및/또는 대체적 실시 예에서 유익하게 이용될 수 있다. 제한이 아니라 설명을 위해서, 코일들은 평평한 또는 둥근 전선 도체로부터 제작될 수 있고, 도체는 자성 부품의 조립을 더욱 용이하게 하기 위해서 열 또는 화학적으로 활성화되는 접착제 및 고온 절연 물질을 포함할 수 있다. 게다가, 코일들은 나선형(helical) 또는 비나선형(non-helical) 권선으로 구성될 수 있고, 일부 실시 예들에서 멀티-턴(multi-turn) 권선 또는 분수의(즉, 1보다 작은) 권선 수를 포함할 수 있다.

다른 예로서, 상술한 물질들로부터 코어편(core piece)을 제작할 뿐 아니라, 소위 분산 갭(distributed gap) 물질들이 코어 구조물에서 물리적 갭을 제공할 필요를 피하면서 코어를 제작하기 위해서 이용될 수 있다.

고려된 예시적 실시 예들에서, 예컨대 상술한 코어편은, 예컨대 분산 갭 속성을 갖는 폴리머 결합제(polymeric binder)와 자성 분말 입자의 혼합물일 수 있는 성형가능 자성 물질로부터 제작될 수 있다. 이러한 물질은 압축 성형 기술을 사용해서 하나 이상의 코일들(또는 동일한 코일의 상이한 권선들) 둘레로 압착될 수 있고, 이로써 소형화된 레벨에서 개별적인(discrete) 물리적 갭을 가진 코어들 및 코일들과 관련된 조립 단계들을 피할 수 있다.

도 35 및 36은 자성체(402)에 결합된 코일(404)과 자성체(402)를 정의하는 분말 자성 물질을 일반적으로 포함하는 다른 자성 부품 조립체(400)를 도시한다. 도시된 실시 예에서, 자성체(402)는 코일(404)의 한쪽 면에서의 성형가능 자성 레이어들(406, 408, 410)과 코일(404)의 그 반대쪽 면에서의 성형가능 자성 레이어들(412, 414, 416)을 가지고 제작된다. 자성 물질의 6개 레이어가 도시되지만, 더 크거나 더 작은 수의 자성 레이어들이 추가적 및/또는 대체적 실시 예에서 제공될 수 있다.

예시적 실시 예에서, 자성 레이어들(406, 408, 410, 412, 414, 416)은, 페라이트(Ferrite) 입자, 철(Fe) 입자, 센더스트(Sendust)(Fe-Si-Al) 입자, MPP(Ni-Mo-Fe) 입자, 하이플럭스(HighFlux)(Ni-Fe) 입자, 메가플럭스(Megaflux)(Fe-Si 합금) 입자, 철-베이스(iron-based) 무정형 분말 입자, 코발트-베이스(cobalt-based) 무정형 분말 입자, 또는 당해 기술분야에서 알려진 다른 등가 물질들을 포함하는 분말 자성 물질로부터 제작될 수 있다. 이러한 자성 분말 입자들이 폴리머 결합제(polymeric binder) 물질과 혼합될 때 결과로 생긴 자성 물질은, 자성 물질의 상이한 편(piece)들을 분리시키거나 이에 물리적인 갭을 줄 임의의 필요를 피하는 분산 갭 속성을 나타낸다. 이와 같이, 일정한 물리적 갭 사이즈를 형성하고 유지하는 것과 관련된 어려움 및 비용이 유리하게 회피된다. 고전류(high current) 어플리케이션에 대해, 폴리머 결합제와 결합된 미리 어닐링된(pre-annealed) 자성 무정형 금속 분말이 바람직할 수 있다.

자성 레이어들(406, 408, 410, 412, 414, 416)은 라미네이션(lamination) 공정으로 또는 당해 기술분야에서 알려진 다른 기술을 통해 서로 적층되고 맞붙여질 수 있는 비교적 얇은 시트로 제공될 수 있다. 자성 레이어들(406, 408, 410, 412, 414, 416)은 이후의 조립 단계에서 자성 부품의 형성을 단순화하기 위해 별도의 제작 단계에서 미리 제작될 수 있다. 자성 물질의 레이어들이 도 35 및 36에서 도시되지만, 선택적으로 이러한 분말 자성 물질은 상술한 바와 같은 레이어들을 형성하기 위해서 사전 제작 단계 없이 분말 형태로 직접 코일에 압착되거나 이와 달리 결합될 수 있다. 어느 쪽이든, 모놀리식(monolithic) 코어 구조물은 코어 구조물에서 개별적인 물리적 갭을 이용하지 않고 적절한 자기 성능을 제공하는 것이 가능하다. 하지만, 그럼에도 분산 갭 자성 물질이 이용되었을지라도 코어 구조물에서 물리적 갭이 바람직할 수 있다는 것이 가능하다.

모든 레이어들(406, 408, 410, 412, 414, 416)은 일 실시 예에서 동일한 자성 물질로부터 제작될 수 있고, 그래서 레이어들(406, 408, 410, 412, 414, 416)은 유사하거나 동일한 자기 속성을 가진다. 다른 실시 예에서, 하나 이상의 레이어들(406, 408, 410, 412, 414, 416)은 자성체(402)에서 다른 레이어들과는 다른 자성 물질로부터 제작될 수 있다. 예를 들어, 레이어들(408, 412, 및 416)은 제1 자기 속성을 갖는 제1 성형가능 물질로부터 제작될 수 있고, 레이어들(406, 410, 및 414)은 제1 속성과는 다른 제2 속성을 가는 제2 성형가능 자성 물질로부터 제작될 수 있다.

또한, 상술한 실시 예들과 같이, 자성 부품 조립체(400)는 코일(404)의 개방 중앙 영역(420)을 통하여 삽입된 형상화된(shaped) 코어 부재(418)를 포함한다. 예시적 실시 예에서, 형상화된 코어 부재(418)는 자성체(402)가 아닌 상이한 자성 물질로부터 제작될 수 있다. 형상화된 코어 부재(418)는 당해 기술분야에서 알려진 임의의 물질로부터 제작될 수 있고, 상술한 것들을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 도 35 및 36에서 도시된 바와 같이, 형상화된 코어 부재(418)는 코일(404)의 중앙 개구(420)의 형상에 보완적인 일반적으로 원통형 형상으로 형성될 수 있지만, 원통형이 아닌 형상들이 원통형이 아닌 개구를 가진 코일들과 함께 마찬가지로 이용될 수 있다고 이해된다. 또 다른 실시 예들에서, 형상화된 코어 부재(418) 및 코일 개구는 보완적인 형상을 가질 필요가 없다.

형상화된 코어 부재(418)는 코일(404)에서 개구(420)를 통해서 뻗어 있을 수 있고, 이후 성형가능 자성 물질이 자성체(402)를 완성하기 위하여 코일(404) 및 형상화된 코어 부재(418) 둘레로 성형된다. 형상화된 코어 부재(418) 및 자성체(402)의 상이한 자기 속성은 형상화된 코어 부재(418)를 위해 선택된 물질이 자성체(400)를 정의하기 위해 이용된 성형가능 자성 물질보다 더 나은 속성을 가질 때 특히 이점이 있을 수 있다. 그래서, 코어 부재(400)를 통과해서 지나가는 플럭스 경로는 이와 다른 자성체인 경우보다 더 나은 성능을 제공할 수 있다. 성형가능 자성 물질의 제작 이점은 형상화된 코어 부재(418)의 물질로부터 전체 자성체가 제작된 경우보다 더 낮은 부품을 비용을 낳을 수 있다.

하나의 코일(404) 및 코어 부재(418)가 도 35 및 36에서 도시되지만, 하나 이상의 코일 및 코어 부재가 마찬가지로 자성체(402)에서 제공될 수 있다고 고려된다. 게다가, 상술한 것들 또는 상술한 관련 어플리케이션들을 포함하되 이에 한정되지 않는 다른 유형의 코일들은 원하는 바에 따라 코일(404) 대신 이용될 수 있다.

표면 실장 단자들(422)은 부품(400)에서 회로 보드 및 코일 사이에서 전기적 연결을 완성하기 위해서 당해 기술분야에서 알려진 임의의 방식으로 형성될 수 있다. 상술한 어플리케이션들과 관련하여 또는 당해 기술분야에서 알려진 상술한 단자 구조 및 기술 중의 임의의 것이 본 발명의 다양한 실시 예에서 이용될 수 있다.

III . 예시적 실시 예의 공개

설명된 다양한 특징들이 다양한 조합으로 믹스(mix)되거나 매치(match)될 수 있다는 것은 이제 명확하다. 예를 들어, 둥근 전선 코일들이 설명된 곳에서 평평한 전선 코일들이 대신 이용될 수 있다. 자성체를 위해서 레이어 구조가 설명된 곳에서 레이어가 아닌 자성 구조가 대신 이용될 수 있다. 매우 다양한 자성 부품 조립체들이 특정한 어플리케이션의 필요를 충족시키기 위하여 상이한 자기 속성, 상이한 수 및 유형의 코일, 및 상이한 성능 특성을 가지고 유리하게 제공될 수 있다.

또한, 상술된 특정 특징들은 서로로부터 물리적으로 갭이 주어지거나 간격이 두어지는 개별적인 코어편들을 가진 구조에 유리하게 이용될 수 있다. 이것은 특히 상술한 단자 특징 및 코일 결합 특징의 일부에 대해서 적용된다.

앞서 제시한 바와 같은 공개의 범위 내의 다양한 가능성들 중에서 적어도 다음의 실시 예들은 종래의 인덕터 부품들에 비하여 이익이 있는 것으로 믿어진다.

개방 중앙 영역을 갖는 적어도 하나의 전도성 코일; 개방 중앙 영역을 통하여 뻗어 있는 내부 자성 코어편; 제1 코어편의 일부 및 코일을 둘러싸는 외부 자성 코어편; 및 회로 보드와 적어도 하나의 전도성 코일 사이에서 전기적 연결을 완성하기 위한 표면 실장 단자들을 포함하는 로우 프로파일 자성 부품을 공개하였다.

선택적으로, 내부 자성 코어편은 실질적으로 원통형이고, 내부 자성 코어편은 개방 중앙 영역을 통하여 전체적으로 뻗어 있다. 외부 자성 코어편 및 내부 자성 코어편이 상이한 자성 물질로부터 제작될 수 있다.

내부 자성 코어편은 외부 자성 코어편에 완전히 내장될 수 있다. 내부 코어편은 제1 직경을 갖는 제1 부분 및 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있고, 제1 부분은 개방 중앙 영역을 통하여 뻗어 있을 수 있다.

외부 자성 코어편은 자성 물질의 레이어들로부터 제작될 수 있다. 자성 물질의 레이어들은 폴리머 결합제와 혼합된 분말 자성 입자들을 포함할 수 있다. 적어도 두 개의 자성 레이어들이 상이한 자성 물질들로부터 제작될 수 있다. 내부 코어편 및 외부 코어편 중의 적어도 하나가 폴리머 결합제와 혼합된 분말 자성 입자들로부터 제작될 수 있다. 외부 자성 코어편은 코일 및 내부 자성 코어편 위로 형성될 수 있다. 내부 및 외부 코어편들이 조립될 때 내부 자성 코어편은 개방 중앙 영역을 통하여 전체 축 거리보다 짧게 뻗음으로써 내부 및 외부 코어편들 사이에서 갭을 형성할 수 있다.

내부 및 외부 자성 코어편들은 물리적 갭을 포함하지 않는 모놀리식(monolithic) 코어 구조물을 형성할 수 있다. 이와 달리, 외부 자성 코어편은 내부 자성 코어편과는 독립적으로 제작될 수 있다.

표면 실장 단자들은 제1 및 제2 코일 리드들을 수용하는 제1 및 제2 전도성 클립들을 각각 포함할 수 있다. 코일은 안쪽 주변부 및 바깥쪽 주변부를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 리드들 각각은 바깥쪽 주변부에서 코일에 연결될 수 있다. 부품은 파워 인덕터일 수 있다.

자기 투과성 물질로부터 제작된 제1 코어를 제공하는 단계; 제1 코어와는 독립적으로 제작된 코일로서, 제1 및 제2 리드들과 이들 사이에서 복수의 턴(turn)을 포함하는 코일을 제공하는 단계; 코일의 개방 중앙 영역에서 제1 코어의 적어도 일부를 뻗어 있게 하는 단계; 제1 코어에 자기 투과성 물질로부터 제작된 제2 코어를 결합하는 단계; 및 제2 코어 상에 표면 실장 단자들을 제공하는 단계를 포함하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법을 공개하였다.

제2 코어를 결합하는 단계는 코일 및 제1 코어 위로 제2 코어를 형성해서 제2 코어 내에 제1 코어 및 코일을 내장하는 것을 포함할 수 있다. 코일 및 제1 코어 위로 제1 코어를 형성하는 것은 코일 및 제1 코어 위로 제2 커버를 성형하는 것을 포함할 수 있다. 제1 코어를 형성하는 것은 분말 자성 입자들 및 결합제를 포함하는 물질을 압축 성형하는 것을 포함할 수 있다. 압축 성형하는 것은 자성 레이어들의 시트들을 쌓고 레이어들을 라미네이팅(laminating)하는 것을 포함할 수 있다. 코일은 안쪽 주변부 및 바깥쪽 주변부를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 말단 끝부분들 각각은 바깥쪽 주변부에서 코일에 연결되고, 상기 방법은 제1 및 제2 말단 끝부분들을 표면 실장 단자들에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 제1 및 제2 말단 끝부분들을 표면 실장 단자들에 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 표면 실장 단자들을 정의하는 미리 형성된 단자 클립들이 제공될 수 있다.

IV . 결론

본 발명의 이익 및 이점이 이제 상술한 실시 예들에서 상세하게 설명된 것으로 믿어진다. 미리 형성된 코일을 위한 단자 구조를 형성하기 위한 고유한 코어 구조물들, 미리 형성된 코일들, 및 용접 및 도금 기술들은 종래의 부품 구조가 받기 쉬운 열 충격 문제들을 피하고, 갭이 있는 코어 구조물을 형성하기 위한 외부 갭핑(gapping) 부재 및 약품(agent)을 피하고, 코어에서 갭 사이즈가 부품에 대해 더 타이트하게 조정된 인덕턴스값을 제공하도록 큰 생산 로트 사이즈에 대해 타이트하게 조정되는 것을 허용한다. 부품은 회로 보드 어플리케이션을 위해 알려진 자성 부품과 비교하여 더 쉬운 조립 및 더 나은 수율 덕분에 더 낮은 비용으로 제공될 수 있다.

다양한 실시 예들이 공개되었지만, 본 명세서에서 공개된 예시적 실시 예들의 또 다른 변형들 및 적용들이 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 당업자의 범위 내에 있다고 고려된다. 예를 들어, 예컨대 입자 레벨에서 서로 혼합된 분말 철 및 수지 결합제를 가지고 구조적으로 개별적인 갭의 형성 없이 갭 효과를 생성하는 분산 에어 갭(air gap) 코어 물질이 또한 이용될 수 있고, 개별적인 물리적 갭 없이 주로 셀프 센터링 코어 및 코일 구조를 생성하는데 이용될 수 있어서 DC 바이어스 특성을 향상시키고 부품의 AC 권선 손실을 감소시킨다.

본 명세서는 예들을 이용하는데, 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 공개하기 위함이고, 또한 임의의 장치들 또는 시스템들을 만들고 이용하는 것 및 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함하여 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위함이다. 본 발명의 특허 범위는 청구항들에 의해서 정의되고, 통상의 기술자에게 떠오를 수 있는 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은, 청구항의 문언적 표현과 다르지 않은 구조적 구성요소들을 가진다면 또는 청구항의 문언적 표현과 크게 다르지 않은 등가적인 구조적 구성요소들을 포함한다면 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims

개방 중앙 영역을 갖는 적어도 하나의 전도성 코일;
개방 중앙 영역을 통하여 뻗어 있는 내부 자성 코어편;
제1 코어편(core piece)의 일부 및 코일을 둘러싸는 외부 자성 코어편; 및
회로 보드와 적어도 하나의 전도성 코일 사이에서 전기적 연결을 완성하기 위한 표면 실장 단자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일(low profile) 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
내부 자성 코어편은 실질적으로 원통형인 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
내부 자성 코어편은 개방 중앙 영역을 통하여 전체적으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
외부 자성 코어편 및 내부 자성 코어편이 상이한 자성 물질로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
내부 자성 코어편은 외부 자성 코어편에 완전히 내장되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
내부 코어편은 제1 직경을 갖는 제1 부분 및 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 부분을 포함하고, 제1 부분은 개방 중앙 영역을 통하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
외부 자성 코어편은 자성 물질의 레이어들로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 7 항에 있어서,
자성 물질의 레이어들은 폴리머 결합제(polymeric binder)와 혼합된 분말 자성 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 7 항에 있어서,
적어도 두 개의 자성 레이어들이 상이한 자성 물질들로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
내부 코어편 및 외부 코어편 중의 적어도 하나가 폴리머 결합제와 혼합된 분말 자성 입자들로부터 제작되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
외부 자성 코어편은 코일 및 내부 자성 코어편 위로 형성되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
내부 및 외부 코어편들이 조립될 때 내부 자성 코어편은 개방 중앙 영역을 통하여 전체 축 거리보다 짧게 뻗음으로써 내부 및 외부 코어편들 사이에서 갭을 형성하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
내부 및 외부 자성 코어편들은 모놀리식(monolithic) 코어 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 13 항에 있어서,
모놀리식 코어 구조물이 물리적 갭을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
표면 실장 단자들은 제1 및 제2 코일 리드들을 수용하는 제1 및 제2 전도성 클립들을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
코일은 안쪽 주변부 및 바깥쪽 주변부를 포함하고, 제1 및 제2 리드들 각각은 바깥쪽 주변부에서 코일에 연결되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
부품은 파워 인덕터인 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
외부 자성 코어편이 내부 자성 코어편과는 독립적으로 제작되는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품.
자기 투과성 물질로부터 제작된 제1 코어를 제공하는 단계;
제1 코어와는 독립적으로 제작된 코일로서, 제1 및 제2 리드들과 이들 사이에서 복수의 턴(turn)을 포함하는 코일을 제공하는 단계;
코일의 개방 중앙 영역에서 제1 코어의 적어도 일부를 뻗어 있게 하는 단계;
제1 코어에 자기 투과성 물질로부터 제작된 제2 코어를 결합하는 단계; 및
제2 코어 상에 표면 실장 단자들을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.
제 19 항에 있어서,
제2 코어를 결합하는 단계는 코일 및 제1 코어 위로 제2 코어를 형성해서 제2 코어 내에 제1 코어 및 코일을 내장하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.
제 20 항에 있어서,
코일 및 제1 코어 위로 제1 코어를 형성하는 것은 코일 및 제1 코어 위로 제2 커버를 성형하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.
제 21 항에 있어서,
제1 코어를 형성하는 것은 분말 자성 입자들 및 결합제를 포함하는 물질을 압축 성형하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.
제 22 항에 있어서,
압축 성형하는 것은 자성 레이어들의 시트들을 쌓고 레이어들을 라미네이팅(laminating)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.
제 19 항에 있어서,
코일은 안쪽 주변부 및 바깥쪽 주변부를 포함하고, 제1 및 제2 말단 끝부분들 각각은 바깥쪽 주변부에서 코일에 연결되고, 상기 방법은 제1 및 제2 말단 끝부분들을 표면 실장 단자들에 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.
제 19 항에 있어서,
제1 및 제2 말단 끝부분들을 표면 실장 단자들에 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.
제 25 항에 있어서,
표면 실장 단자들을 정의하는 미리 형성된 단자 클립들을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로우 프로파일 자성 부품 제작 방법.