KR20120023700A

KR20120023700A - 저프로파일 층상 코일 및 자성 부품용 코어

Info

Publication number: KR20120023700A
Application number: KR1020117028031A
Authority: KR
Inventors: 로버트 제임스 보거트; 이펭 얀; 프랭크 앤소니 돌잭; 훈디 판두랑가 카맛
Original assignee: 쿠퍼 테크놀로지스 컴파니
Priority date: 2009-05-04
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2012-03-13
Also published as: KR20120014563A; JP2012526384A; KR20120018157A; TWI588849B; TW201108269A; WO2010129230A1; TW201110164A; CN102428527A; EP2427894A1; EP2584569A1; US20100277267A1; CN102460614A; JP2015015492A; EP2427889A1; EP2427888A1; CN102428526A; EP2427895A1; CN102428528A; EP2427890A1; JP5699133B2

Abstract

저프로파일 자성 부품(700, 720)은, 중심 영역과 이 중심 영역에 관하여 연장되는 다수의 턴을 갖는 권선 코일을 정의하는 적어도 하나의 코일(710)을 포함하고 있다. 바디는 코일층을 둘러싸고 있으며 유전체 재료와 자성 재료 중 하나로 제작되어 있다. 자기 코어 재료(650, 660, 670)는 적어도 상기 코일층의 중심 영역을 점유하고 있다.

Description

저프로파일 층상 코일 및 자성 부품용 코어 {LOW PROFILE LAYERED COIL AND CORES FOR MAGNETIC COMPONENTS}

본 발명은, 일반적으로 자기 코어(magnetic core: 마그네틱 코어)를 포함한 전자 부품의 제조, 보다 구체적으로는 자기 코어 및 전도성 코일 권선을 가진 표면 실장 전자 부품의 제조에 관한 것이다.

인덕터 및 변압기를 포함하지만 그에 한정되지 않는 다양한 자성 부품(magnetic component)은, 자기 코어에 관하여 배치된 적어도 하나의 전도성 권선(conductive winding)을 포함한다. 이러한 부품은 전자 장치(electronic device)를 포함하지만 그에 한정되지 않는 전기 시스템의 전력 관리 장치로서 이용될 수 있다. 전자 패키징(electronic packaging)의 발전은 전자 장치의 사이즈면에서의 획기적인 축소(dramatic reduction)를 가능하게 했다. 이와 같이, 현대의 휴대용 전자 장치는 특히 슬림하므로, 때로는 낮은 프로파일 또는 두께를 가진 것으로서 언급된다.

본 발명은, 저프로파일 층상 코일 및 자성 부품용 코어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자성 부품 어셈블리는, 중심 영역과 이 중심 영역에 관하여 연장되는 다수의 턴(turn)을 갖는 권선 코일을 정의하는 적어도 하나의 코일; 코일층을 둘러싸고 있으며 메워넣어지되 유전체 재료와 자성 재료 중 하나로 제작된 바디; 및 적어도 상기 코일층의 중심 영역과 상기 바디의 중심 영역을 점유하는 자기 코어 재료를 갖추어 구성되되, 상기 바디와 상기 자기 코어 재료의 전기 및 자기 특성이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

제한되지 않는 확실하지 않은 실시예가, 달리 명시하지 않는 한 같은 참조 번호가 여러 도면에 걸쳐 같은 구성요소를 언급하는 다음과 같은 도면을 참조하여 설명되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자성 부품의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 분해도이다.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 일부의 부분 분해도이다.
도 4는 부분적으로 조립한 상태에서 도 1에 도시된 장치의 또 다른 분해도이다.
도 5는 도 1?도 4에 도시된 부품를 제조하는 방법의 방법 플로우차트이다.
도 6은 본 발명에 따른 자성 부품의 또 다른 실시예의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 자성 부품의 분해도이다.
도 8은 도 6과 도 7에 도시된 부품의 일부의 개략도이다.
도 9는 도 6?도 8에 도시된 부품를 제조하는 방법의 방법 플로우차트이다.
도 10a는 예시적인 자성 부품 어셈블리의 상면(top side)의 사시도 및 분해도를 나타낸다.
도 10b는 도 10a에 묘사된 자성 부품의 하면(bottom side)의 사시도 및 분해도를 나타낸다.
도 10c는 도 10a 및 도 10b에 묘사된 자성 부품의 권선 구조(winding configuration)의 사시도를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 형성된 다른 자성 부품 어셈블리의 분해도이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 형성된 제7의 예시적인 자성 부품 어셈블리의 분해도이다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 형성된 예시적인 드럼 코어의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 형성된 제1의 예시적인 로드 코어의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 형성된 제2의 예시적인 로드 코어의 사시도이다.
도 16은 로드 코어를 포함한 자성 부품 어셈블리의 단면도이다.
도 17은 드럼 코어를 포함한 다른 자성 부품 어셈블리의 단면도이다.

전기 부품(electrical component)을 위한 제조 공정은 매우 경쟁력 있는 전자 제품 제조 사업에서의 비용을 줄일 수 있는 방법으로서 조사되었다. 제조 비용의 절감은, 제조되고 있는 부품이 저비용, 고용량(high volume) 부품일 때 특히 바람직하다. 고용량 부품에 있어서는, 제조 비용에서의 절감이 물론 중요하다. 여기서 사용되는 제조 비용은 재료 비용과 노동 비용을 말하는 것으로, 제조 비용의 절감은 소비자와 제조업체에도 유용하다. 따라서, 부품의 크기를 증가시키거나 인쇄 회로 기판 상에서 과도한 양의 공간을 점유하는 일없이 증가된 효율 및 향상된 제조용이성(manufacturability: 생산성)의 자성 부품(magnetic component)을 회로 기판 응용에 제공하는 것이 바람직하다.

이러한 휴대 전화(cellular phone), 개인 디지털 보조(personal digital assistant : PDA) 장치 및 다른 장치와 같은 휴대용 전자 장치를 포함하지만 그에 한정되지 않는 새로운 제품에 대한 저프로파일 간격 요구를 충족시키는 자성 부품의 소형화는 많은 도전과 어려움을 준다. 특히, 지금 이러한 장치의 추가된 기능을 제공하는 것이 일반적인 적층형 회로 기판을 가진 장치의 경우, 그 장치의 크기에 대한 전반적인 저프로파일 요구를 충족시키도록 기판 사이의 축소된 간격(clearance)이, 통상의 회로 기판 부품을 전혀 만족스럽지 않게 하거나, 또는 바람직하지 않게 값비싼 확인 장치(conforming device)를 제조하기 위한 통상의 기술로 되게 하는 실제적인 제약조건을 부과했다

이 기술분야에서의 이러한 단점은, 본 발명에 의해 효과적으로 극복된다. 이하에 설명되는 본 발명의 예시적인 실시예의 독창적인 국면의 완벽한 인식을 위해, 여기에서의 설명은 섹션으로 분할하여 행하기로 한다. 즉, 파트 I은 통상의 자성 부품 및 그 단점에 대한 소개이고, 파트 II는 본 발명에 따른 부품 소자 및 그 제조방법의 예시적인 실시예를 기술하며, 파트 III은 본 발명에 따른 모듈러 부품 소자 및 그 제조방법의 예시적인 실시예를 기술한다.

I. 저프로파일 자성 부품에 대한 소개

통상적으로, 인덕터 및 변압기를 포함하지만 그에 한정되지 않는 자성 부품은 자기 코어에 관하여 배치된 전도성 권선(conductive winding)을 이용한다. 회로 기판 응용을 위한 현존하는 부품에 있어서는, 자성 부품이 이따금씩 드럼(drum)이라고도 불리는 저프로파일 자기 코어에 나선형으로 감겨지는 미세한 와이어(wire)로 제작될 수 있다. 그러나, 작은 코어의 경우는, 드럼에 관하여 와이어를 감는 것이 어렵다. 예시적인 설치에 있어서는, 0.65mm 이하의 저프로파일 높이를 갖는 자성 부품이 요구된다. 이러한 크기의 코어에 와이어 코일을 인가하는 일은 부품의 제조 비용을 증가시키는 경향이 있어 저비용 솔루션이 요구된다.

고온 유기 유전체 기판(예컨대, FR-4, 페놀(phoenlic) 또는 다른 재료) 상에서의 증착 금속화 기술(deposited metallization technique) 및 FR4 기판, 세라믹 기판 재료, 회로 기판 재료, 페놀, 및 다른 강성 기판(rigid substrate) 상에 코일 및 코어를 형성하기 위한 각종의 에칭 및 형성(formation) 기술을 이용하여 이따금씩 칩 인덕터(chip inductor)라 불리는 저프로파일 자성 부품을 제작하기 위하여 노력해왔다. 그러나, 이러한 칩 인덕터를 제조하기 위한 이러한 알려진 기술은 복잡한 다단계 제조공정(multi-step manufacturing process)과 복잡한 제어를 포함하고 있다. 따라서, 이러한 절차와 관련된 요구 시간(requisite time)과 노동을 줄이기 위해 특정 제조 단계에서 이러한 프로세스의 복잡도를 줄이는 것이 바람직하다. 또한, 제조 비용을 줄이기 위해 몇 가지의 공정 단계를 제거하는 것이 바람직하다.

II . 통합된 코일층을 갖는 자성 장치

도 1은 본 발명의 장점이 증명되는 자성 부품이나 장치(100)의 제1의 실례가 되는 실시예의 상면 평면도이다. 예시적인 실시예에 있어서, 이 장치(100)는 인덕터이지만, 이하에 설명되는 본 발명의 장점은 다른 종류(type)의 장치에 누적될 수 있다. 이하에 설명되는 재료와 기술은 저프로파일 인덕터의 제조에 특별히 유리한 것으로 믿어지고 있지만, 인덕터(100)는 본 발명의 장점이 인식될 수 있는 전기 부품의 한 가지 종류이라는 것이 인정된다. 따라서, 이하에 기술되는 설명은 실례가 되는 것일 뿐이고, 본 발명의 장점은 다른 사이즈와 종류의 인덕터뿐만 아니라 변압기를 포함하지만 그에 한정되지 않는 다른 수동 전자 부품에 생길 수 있다고 생각되고 있다. 따라서, 여기에 언급되고 도면에 도시된 실례가 되는 실시예에 본 발명의 신규한 개념의 실행을 전적으로 제한할 의도는 없다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 인덕터(100)는 외부 유전체 층(dielectric layer; 104, 106) 사이에서 확장된 코일층(102)을 포함하는 이하에 상세히 설명되는 층상 구조(layered construction)를 가질 수 있다. 자기 코어(magnetic core; 108)는 이하에 설명되는 방식으로 코일의 위, 아래 및 중심(도 1에는 도시하지 않음)을 통해 확장된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인덕터(100)는 모양이 일반적으로 직사각형이고, 대향하는 코너 컷아웃(모서리 절단부; 110, 112)를 포함하고 있다. 표면 실장 종단(surface mount termination; 114, 116)은 코너 컷아웃(110, 112)에 인접해 형성되고, 종단(termination; 114, 116)은 각각 평면 종단 패드(118, 120) 및 예컨대 전도성 도금으로 금속화된 수직 표면(122, 124)을 포함하고 있다. 표면 실장 패드(118, 120)가 회로 기판(도시하지 않음)의 회로 트레이스(circuit trace)에 연결되어 있을 때는, 금속화된 수직 표면(122, 124)은 종단 패드(118, 120)와 코일층(102) 사이에 전도성 경로를 설정한다. 컨덕터, 단자(terminal), 접촉 패드, 또는 회로 기판(도시하지 않음)의 회로 종단에 대한 전기적 접속을 제공하기 위해 접촉 리드(즉, 와이어 종단), 랩 어라운드(wrap-around, 끝 부분이 굽은) 종단, 침지된 금속화 종단, 도금된 종단, 땜납 접촉 및 다른 알려진 접속 방식 등과 같은 다른 종단 구조를 본 발명의 다른 실시예에 택일적으로 적용할 수 있지만, 표면 실장 종단(114, 116)은 때로는 성모양으로 구축된 접촉 종단(castellated contact termination)이라 불린다.

예시적인 실시예에 있어서, 인덕터(100)는 한 예에서는 0.65mm 이하, 보다 구체적으로는 0.15mm인 저프로파일 치수(H)를 가진다. 저프로파일 치수(H)는, 회로 기판의 표면에 수직한 방향으로 측정된 회로 기판에 실장될 때의 인덕터(100)의 수직 높이에 해당한다. 기판의 평면에 있어서, 인덕터(100)는 한 실시예에서 길이 약 2.5mm의 측면 에지(side edge)를 갖는 거의 사각형(square)으로 될 수 있다. 인덕터(100)는 때로는 칩 구조(chip configuration)라고 불리는 직사각형 모양으로 도시되어 있고, 또한 예시적인 치수가 개시되어 있지만, 다른 모양 및 더 크거나 더 작은 치수가 본 발명의 다른 실시예에 이용될 수 있음을 이해해야 한다.

도 2는 코일층(102)이 상부 및 하부 유전체 층(104, 106) 사이에서 확장되어 나타내어진 인덕터(100)의 분해도이다. 코일층(102)은 실질적으로 평면 베이스 유전체 층(planar base dielectric layer; 132)에서 연장되는 코일 권선(130)을 포함하고 있다. 코일 권선(130)은 예컨대 인덕터(100)의 선택된 최종 사용 응용을 위해 바람직한 인덕턴스값과 같은 소망하는 효과를 달성하기 위해 다수의 턴(turn)을 포함하고 있다. 코일 권선(130)은 베이스 층(base layer; 132)의 각각의 대향하는 표면(134(도 2) 및 135(도 3))의 두 부분(130A, 130B)에 배치되어 있다. 즉, 이들 부분(130A, 130B)을 포함하는 양면 코일 권선(130)이 코일층(102)에서 연장된다. 각 코일 권선 부분(130A, 130B)은 베이스 층(132)의 주표면(134, 135)에서 평면으로 연장된다.

코일층(102)은, 베이스 층(132)의 제1 표면(134) 상의 종단 패드(140A, 142A), 및 베이스 층(132)의 제2 표면(135) 상의 종단 패드(140B, 142B)를 포함하고 있다. 코일 권선 부분(130B)의 단부(end; 144)는 표면(135; 도 3) 상의 종단 패드(140B)에 접속되어 있고, 코일 권선 부분(130A)의 단부는 표면(134; 도 2) 상의 종단 패드(142A)에 접속되어 있다. 코일 권선 부분(130A, 130B)은 베이스 층(132)의 개구부(136) 주변에서 전도성 비아(conductive via; 138)(도 3)에 의해 직렬로 상호 접속될 수 있다. 따라서 종단(114, 116)이 동력이 공급되는 회로(energized circuitry)에 결합될 때, 종단(114, 116) 사이의 코일 권선 부분(130A, 130B)을 통해 전도성 경로가 설정된다.

일반적으로, 베이스 층(132)은 모양이 직사각형일 수 있으며, 베이스 층(132)의 대향하는 표면(134, 135) 사이에서 연장되는 중심 코어 개구부(136)로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서는 개구부가 원형일 필요는 없지만, 코어 개구부(136)는 도시된 바와 같이 일반적으로 원형 모양으로 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 코어 개구부(136)는 코일 권선 부분(130A, 130B)에 대해 자기 코어 구조를 형성하도록 이하에 설명되는 자성 재료를 수용한다.

코일 부분(130A, 130B)은 코어 개구부(136)의 경계선 주위와 각 코일 권선 부분(130A, 130B)에 있어서 코일 권선(130)의 각각 연속되는 턴으로 연장되고, 코일층(102)에 설정된 전도성 경로는 개구부(136)의 중심으로부터 증가되는 반경방향으로 연장된다. 예시적인 실시예에 있어서, 코일 권선(130)은 코일 권선 부분(130A)에 있어서 표면(134) 상의 베이스 층(132) 꼭대기에서 권선 전도성 경로에서의 다수의 턴을 위해 베이스 층(132)에 연장되고, 또한 코일 권선 부분(130B)에 있어서 표면(135) 상의 베이스 층(132) 아래의 다수의 턴을 위해 연장된다. 코일 권선(130)은 베이스 층(132)(연속 접속된 코일 부분(130A 및 130B)에 대해 총 20턴으로 됨)의 각 측면의 10턴 등과 같은 지정된 수의 턴에 대해 베이스 층(132)의 대향하는 주표면(134, 135)의 각각에서 연장될 수 있다. 실례가 되는 실시예에서, 20턴 코일 권선(130)은 인덕터(100)가 저전력 응용(application)을 위한 전력 인덕터로서 적합하도록 약 4?5μH의 인덕턴스값을 만들어낸다. 또한, 코일 권선(130)은 특정의 응용이나 최종 사용을 위해 코일을 주문 제작하도록 임의의 수의 턴으로 제작될 수 있다.

이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 이해하고 있는 바와 같이, 인덕터(100)의 인덕턴스 값은 코일 권선(130)에서의 와이어의 턴 수, 코일 권선(130)을 제작하는데 사용되는 재료, 및 코일 턴이 베이스 층(132)(즉, 코일 권선 부분(130A, 130B)에서의 턴의 단면영역)에 분포되는 방식에 주로 의존하고 있다. 그래서, 인덕터(100)의 인덕턴스 등급(inductance rating)은 코일 턴의 수, 턴의 배열, 및 코일 턴의 단면영역을 변경함으로써 다른 응용을 위해 상당히 변화될 수 있다. 따라서, 코일 권선 부분(130A, 130B)에서 10턴을 나타내고 있지만, 필요에 따라 4?5μH보다 크거나 작은 인덕턴스 값을 갖는 인덕터를 생산하기 위해 10턴보다 많은 턴 또는 10턴보다 적은 턴도 이용할 수 있다. 추가적으로, 양면 코일(double sided coil)을 나타내고 있지만, 베이스 층 표면(134, 135)의 하나에서만 연장되는 단면 코일(single sided coil)도 다른 실시예에서 마찬가지로 이용될 수 있음을 이해해야 한다.

코일 권선(130)은, 예를 들어 상부 및 하부 유전체 층(104, 106)으로부터 독립적으로 제작 및 형성되는 전주금형 금속 박(electro-formed metal foil)일 수 있다. 구체적으로는, 실례가 되는 실시예에 있어서, 베이스 층(132)의 주표면(134, 135)의 각각에서 연장되는 코일 부분(130A, 130B)은, 소망하는 형상 및 턴 수의 코일 권선(130)이 도금되고, 포토 레지스트 코팅된 베이스 층(132)에 음영상(negative image: 음화)이 주조(cast)되는 전주금형 공정과 같은 주지의 추가적인 공정에 따라 제작될 수 있다. 동(copper), 니켈, 아연, 주석, 알루미늄, 은, 그 합금(예컨대, 동/주석, 은/주석, 및 동/은 합금) 등과 같은 금속의 박막층(thin layer)은, 나중에 양 코일 부분(130A, 130B)을 동시에 형성하기 위해 베이스 층(132) 상에 주조된 음영상 위에 도금될 수 있다. 각종 금속 재료, 전도성 조성 및 합금이 본 발명의 각종 실시예에서 코일 권선(130)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.

유전체 층(104, 106)으로부터의 코일 권선(130)의 분리 및 독립된 형성은, 예를 들어 무기 기판에 금속 증착 기술을 이용하고 나중에 코일 구조를 형성하기 위해 에칭 공정 등을 통해 퇴적된 금속을 제거하거나 빼는 칩 인덕터의 알려진 구조에 비해 유리하다. 예를 들어, 코일 권선(130)의 분리 및 독립된 형성은, 인덕터(100)가 구성될 때 유전체 층(104, 106)에 관한 코일 권선(130)의 제어 및 위치에 있어서 더 큰 정밀도를 허용한다. 알려진 그러한 장치의 에칭 공정에 비해, 코일 권선(130)의 독립된 형성은 또한 코일의 전도성 경로의 형상을 넘는 더 큰 제어를 허용한다. 에칭은 일단 형성된 전도성 경로의 비스듬하거나 경사진 측면 에지를 생성하는 경향이 있지만, 실질적으로 수직한 측면 에지는 인덕터(100)의 동작 특성에 더 반복할 수 있는 성능을 제공하는 전주 금형(electroforming: 電鑄金型) 공정으로 가능하다. 더욱이, 다수의 금속 또는 금속 합금도 또한 장치의 성능 특성을 변화시키기 위해 분리 및 독립된 형성 공정에서 사용될 수 있다.

유전체 층(104, 106)으로부터 분리 및 구분되는 방식의 코일 권선(130)의 전주금형이 유리하다고 여겨지고 있지만, 코일 권선(130)은 본 발명의 장점 중 일부를 여전히 얻으면서 다른 방법에 의해 택일적으로 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 코일 권선(130)은 알려진 기술에 따라 베이스 층(132)에 부착된 전기 증착된 금속 박일 수도 있다. 스크린 인쇄 및 증착 기술 등과 같은 다른 추가 기술(additive technique)도 이용될 수 있고, 이 기술분야에서 알려진 화학적 에칭, 플라즈마 에칭, 레이저 트리밍 등과 공제 기술(subtractive technique)도 코일을 형성하기 위해 이용될 수 있다.

상부 및 하부 유전체 층(104, 106)은 각각 코일층(102) 위 및 아래에 가로놓인다. 즉, 코일층(102)은 상부 및 하부 유전체 층(104, 106) 사이에서 연장되어 상부 및 하부 유전체 층(104, 106)과 친밀하게 접촉하고 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 상부 및 하부 유전체 층(104, 106)은 코일층(102)을 샌드위치하고, 상부 및 하부 유전체 층(104, 106)의 각각은 거기로부터 형성된 중앙 코어 개구부(150, 152)를 포함하고 있다. 코어 개구부(150, 152)는 도시된 바와 같이 일반적으로 원형 모양으로 형성될 수 있지만, 다른 실시예에서는 개구부는 원형일 필요가 없음을 이해해야 한다.

각각의 제1 및 제2 유전체 층(104, 106)의 개구부(150, 152)는 코일 부분(130A, 130B)을 노출시켜 양면 코일층(102)의 위 및 아래에 리셉터클(receptacle)을 각각 정의하고, 여기서 코일 부분(130A, 130B)은 자기 코어(108)를 형성하기 위한 자성 재료의 도입을 위해 연장된다. 즉, 개구부(150, 152)는 자기 코어의 부분(108A, 108B)에 밀폐된 장소를 제공한다.

도 4는 코일층(102) 및 유전체 층(104, 106)을 스택 관계(stacked relation)로 나타내고 있다. 층(102, 104, 106)은 적층 공정(lamination process)과 같은 알려진 방식으로 서로 안정하게 형성될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 코일 권선(130)은 코어 개구부(150, 152; 도 2) 내에서 노출되고, 코어 조각(108A, 108B)이 이 개구부(150, 152) 및 코일층(102)의 개구부(136)에 인가될 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서서, 코어 부분(108A, 108B)은 상부 및 하부 유전체 층(104, 106)의 개구부(150, 152), 및 코일층(102)의 코어 개구부(136; 도 2 및 도 3)를 채우기 위한 분말 또는 슬러리 재료로서 인가되고 있다. 코어 개구부(136, 150, 152)가 채워질 때, 자성 재료는 코일 부분(130A, 130B)을 둘러싸거나 감싼다. 경화될 때, 코어 부분(108A, 108B)은 모놀리딕 코어 조각을 형성하고, 코일 부분(130A, 130B)은 코어(108) 내에 매립되며, 코어 조각(108A, 108B)은 상부 및 하부 유전체 층(104, 106)과 동일 높이로 실장(flush mounted)된다. 즉, 코어 조각(108A, 108B)은 거의 층(104, 106, 132)의 두께의 합인 개구부를 통해 연장된 결합 높이를 갖는다. 다시 말해서, 코어 조각(108A, 108B)은 또한 저프로파일 치수(H; 도 1)을 만족시킨다. 코어(108)는 한 실시예에서 페라이트 또는 철 분말과 같은 알려진 자기 침투성 재료로 제작될 수 있지만, 자기 투자율을 갖는 다른 재료도 마찬가지로 적용될 수 있다.

실례가 되는 실시예에 있어서, 제1 및 제2 유전체 층(104, 106), 그리고 코일층(102)의 베이스 층(132)은 각각 폴리머 기반의 유전체 막으로부터 제작된다. 상부 및 하부 절연층(104, 106)은 그 층들을 서로 및 코일층(102)에 고정시키기 위해 접착제 막을 포함할 수 있다. 폴리머 기반의 유전체 막은 층상 구조에서 그들의 열 흐름 특성(heat flow characteristic)에 유리하다. 인덕터(100) 내의 열 흐름은 사용되는 재료의 열전도도에 비례하고, 열 흐름은 인덕터(100)의 전력 손실로 연결될 수 있다. 몇 가지 예시적인 알려진 재료의 열전도도는 다음과 같은 테이블에 명시되고, 적용되는 절연층의 전도도를 저감시킴으로써, 인덕터(100) 내의 열 흐름이 상당히 저감될 수 있음을 알 수 있다. 특별히 주의해야 할 점은, 층(104, 106, 132)의 절연 재료로서 본 발명의 실례가 되는 실시예에 적용될 수 있는 폴리이미드(polyimide)의 열전도도가 상당히 낮다는 점이다.

기판의 열전도도 (W/mK)

알루미나 (Al₂O₃)	19
포스테라이트(forsterite) (2MgO-SiO₂)	7
코디어라이트(cordierite) (2MgO-2Al₂O₃-5SiO₂)	1.3
스테아타이트(steatite) (2MgO-SiO₂)	3
폴리이미드(polyimide)	0.12
FR-4 에폭시 수지 / 유리섬유 적층	0.293

층(104, 106, 132)에 적합한 하나의 그러한 폴리이미드막은 윌밍턴, 델라웨어의 뒤퐁사(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 상업적으로 입수가능하며 상표 KAPTON？ 하에 판매되고 있다. 그러나, 다른 실시예에서는 KAPTON？ 대신에 CIRLEX？ 무접착성 폴리이미드 적층 재료, 우베산업사(Ube Industries)로부터 상업적으로 입수가능한 UPILEX？ 폴리이미드 재료, 파이롤룩스(Pyrolux), 폴리에틸렌 나프탈렌디카르복실레이트(polyethylene naphthalendicarboxylate; 때로는 PEN이라 함), 로저스사(Rogers Corporation)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 자이브렉스(Zyvrex) 액정 폴리머 재료 등과 같은 다른 적합한 전기 절연 재료(폴리이미드 및 비폴리이미드)가 KAPTON？ 대신 이용될 수 있다. 또한, 무접착성 재료는 제1 및 제2 유전체 층(104, 106)에 이용될 수 있다고 인식되고 있다. 또한, 예를 들어 알려진 에칭 공정을 통해 예를 들어 코일층의 권선 부분 및 종단 패드 등과 같은 특정 회로를 형성하기 위해 정형(shape)될 수 있는 예들 들어 동박 및 동막 등을 포함하는 미리 금속화된 폴이이미드막 및 폴리머 기반의 막도 이용가능하다.

또한, 폴리머 기반의 막은 미크론(micron) 단위의 매우 작은 두께에 이용가능하다는 제조 장점을 제공하고, 이들 층을 스택(stack)함으로써 매우 저프로파일의 인덕터(100)가 얻어질 수 있다. 층(104, 106, 132)은 직접적인 방식으로 함께 끈끈하게 적층될 수 있으며, 무접착성 적층 기술이 또한 이용될 수 있다.

인덕터의 구성은 또한 도 5에 나타낸 다음과 같은 방법(200)을 따라 서로 분리되어 설치 및 조립될 수 있는 서브어셈블리(subassembly: 하위 부품)의 특성을 살리고 있다.

코일 권선(130)은 유전체 재료의 더 큰 시트에 코일층(102)을 형성(202)하기 위해 유전체 베이스 층(132)의 더 큰 조각이나 시트에 벌크(bulk)로 형성(202)될 수 있다. 권선(130)은 위에서 설명한 바와 같은 임의의 방법으로, 또는 이 기술분야에서 알려진 다른 기술을 통해 형성될 수 있다. 코어 개구부(136)는 코일 권선(130)의 형성 전후에 코일층(102)에 형성될 수 있다. 코일 권선(130)은 필요에 따라 양면 또는 단면으로 될 수 있고, 금속화된 표면을 정의하기 위해 추가적인 전주금형 기술 또는 공제 기술로 형성될 수 있다. 종단 패드(140, 142) 및 임의의 상호접속부(interconnection; 138)(도 3)와 함께 코일 권선 부분(130A, 130B)은 예시적인 실시예에서 코일층(102)을 형성(202)하기 위해 베이스 층(132) 상에 설치된다.

유전체 층(104, 106)은 마찬가지로 각각 유전체 재료의 더 큰 조각이나 시트로부터 형성(204)될 수 있다. 유전체 층의 코어 개구부(150, 152)는 펀칭 기술(punching technique)을 포함하지만 그에 한정되지 않는 임의의 알려진 방식으로 형성될 수 있고, 예시적인 실시예에서는 코어 개구부(150, 152)는 코일층에 층(104, 106)을 조립하기 전에 형성된다.

단계 202로부터 코일층(102)을 포함하는 시트 및 단계 204에서 형성된 유전체 층(104, 106)을 포함하는 시트는, 그 후에 도 4에 나타낸 어셈블리를 형성하기 위해 스택(206) 및 적층(208)될 수 있다. 각각의 코일층(102) 및 유전체 층(104, 106)을 형성하는 시트를 스태킹(stacking; 206) 및/또는 적층(208) 후에, 자기 코어 재료는 코어를 형성하기 위해 각 층에서 미리 형성된 코어 개구부(136, 150, 152)에 인가(210)될 수 있다. 자성 재료를 경화한 후에, 층상 시트(layered sheet)는 절단, 다이스(dice)되거나, 또는 그렇지 않으면 개별적인 자성 부품(100)으로 단일화(212)될 수 있다. 종단(114, 116; 도 1)의 수직 표면(122, 124)은, 코일층(102; 도 2 및 도 3)의 종단 패드(140, 142)를 유전체 층(104)의 종단 패드(118, 120; 도 1)에 상호접속하기 위해, 예를 들어 도금 공정을 통해 금속화(211)될 수 있다.

위에서 설명한 층상 구조와 방법에 의해, 인덕터와 같은 자성 부품은 마무리된 제품 이상의 높은 제어도 및 신뢰성을 여전히 유지하면서 신속하고 효율적으로 제공될 수 있다. 코일층 및 유전체 층을 미리 형성함으로써, 주지의 제조 방법에 비해 코일의 형성에서의 더 큰 정확도 및 더 빠른 어셈블리가 가능하게 된다. 코어 개구부 내의 코일 전면에 코어를 형성함으로써 일단 층이 조립되면, 따로 설치되는 코어 구조, 제조 시간 및 비용이 회피된다. 또한, 코일을 코어에 박아넣음으로써, 통상의 부품 구성에 있어서 권선을 코어의 표면에 따로 인가하는 것도 또한 회피된다. 따라서, 저프로파일 인덕터 부품이 자기 소자를 제조하기 위한 알려진 방법보다 더 낮은 비용으로 어렵지 않게 제조될 수 있다.

위에서 설명한 기본적인 방법을 이탈하지 않고 더 많은 층 또는 더 적은 층이 부품(100)에 제작 및 조립될 수 있음을 고려해야 한다. 위에서 설명한 방법을 사용함으로써, 인덕터 등을 위한 자성 부품을 상대적으로 저렴한 기술과 공정을 이용하는 일괄 처리로 널리 이용가능한 저가의 재료를 이용하여 효율적으로 형성할 수 있다. 추가적으로, 이러한 방법은 통상적인 부품 구성보다 더 적은 제조 단계에 더 큰 공정 제어를 제공한다. 그에 따라, 더 높은 제조 수율이 더 낮은 비용으로 얻어질 수 있다.

III . 모듈러 어프로치(A Modular Approach : 모듈식 접근법)

도 6 및 도 7은 상부 및 하부 유전체 층(304, 306) 사이에서 연장되는 코일 모듈(301)을 형성하기 위해 서로 스택되는 실질적으로 유사한 다수의 코일층을 포함하는 자성 부품(300)의 다른 실시예를 나타낸다. 보다 구체적으로는, 코일 모듈(301)은 위에서 설명한 종단 연결 구조를 포함할 수 있는 표면 실장 종단(305 307) 사이의 코일층(302)을 통해 연속적인 전류 경로를 정의하기 위해 서로 직렬로 접속된 코일층(302A, 302B, 302C, 302D, 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J)을 포함할 수 있다.

위에서 설명한 부품(100)과 마찬가지로, 상부 및 하부 유전체 층(304, 306)은 부품(100)에 대해 위에서 설명한 것과 유사한 방식으로 자기 코어 부분(308A, 308B)에 대한 리셉터클(receptacle)을 정의하는 미리 형성된 개구부(310, 312)를 포함한다.

코일층(302A, 302B, 302C, 302D, 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J)의 각각은 각 유전체 베이스 층(314A, 314B, 314C, 314D, 314E, 314F, 314G, 314H, 314I, 314J) 및 일반적으로 평면 코일 권선 부분(316A, 316B, 316C, 316D, 316E, 316F, 316G, 316H, 316I, 316J)을 포함하고 있다. 코일 권선 부분(316A, 316B, 316C, 316D, 316E, 316F, 316G, 316H, 316I, 316J)의 각각은 설명되는 실시예에서는 2회와 같은 턴 수를 포함하지만, 다른 실시예에서는 더 많거나 더 적은 턴 수도 이용될 수 있다. 코일 권선 부분(316)의 각각은 하나의 실시예에서는 단면일 수 있다. 즉, 위에서 설명한 코일층(102)과 달리, 코일층(302)은 베이스 층(314)의 주요한 표면의 하나에서만 연장되는 코일 권선 부분(316)을 포함할 수 있고, 인접한 코일층(302)의 코일 권선 부분(316)은 유전체 베이스 층(314)에 의해 서로 전기적으로 격리될 수 있다. 다른 실시예에서는, 전기적인 단락(shorting) 문제를 회피하기 위해 스택될 때 코일 부분이 적절히 격리되는 양면 코일 권선이 이용될 수 있다.

추가적으로, 코일층(302)의 각각은 이하에 설명되는 방식으로 서로 직렬로 코일층(302)의 코일 권선(316)을 상호 접속하기 위해 선택적으로 전도성 재료로 채워질 수 있는 종단 개구부(318)를 포함하고 있다. 개구부(318)는, 예를 들어 펀칭되거나 드릴링되거나, 또는 그렇지 않으면 권선(316)의 외주에 가장 가까운 코일층(402)에 형성될 수 있다. 도 8에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 각 코일층(312)은 다수의 외부 코일 종단 개구부(318A, 318B, 318C, 318D, 318E, 318F, 318G, 318H, 318I, 318J)를 포함하고 있다. 예시적인 실시예에서는 종단 개구부(318)의 수가 코일층(302)의 수와 동일하지만, 다른 실시예에서는 더 많거나 적은 종단 개구부(318)가 유사한 효과를 가지고 제공될 수 있다.

마찬가지로, 각 코일층(302)은 마찬가지로 펀칭되거나 드릴링되거나, 또는 그렇지 않으면 코일층(302)에 형성될 수 있는 다수의 내부 코일 종단 개구부(320A, 320B, 320C, 320D, 320E, 320F, 320G, 320H, 320I, 320J)를 포함하고 있다. 예시적인 실시예에서는 내부 종단 개구부(320)의 수는 외부 종단 개구부(318)의 수와 동일하지만, 다른 실시예에서는 내부 및 외부 종단 개구부(320, 318)의 상대적인 수는 변경될 수 있다. 외부 종단 개구부(318)의 각각은 관련된 회로 트레이스(322A, 322B, 322C, 322D, 322E, 322F, 322G, 322H, 322I, 322J)에 의해 코일(316)의 외부 영역에 접속될 수 있다. 내부 종단 개구부(320)의 각각도 관련된 회로 트레이스(324A, 324B, 324C, 324D, 324E, 324F, 324G, 324H, 324I, 324J)에 의해 코일(316)의 내부 영역에 접속될 수 있다. 또한, 각 코일층(302)도 종단 패드(326, 328) 및 중앙 코어 개구부(330)를 포함하고 있다.

예시적인 실시예에서는, 코일층(302)의 각각에 대해, 외부 종단 개구부(318)의 하나와 관련된 트레이스(322) 중의 하나가 실제로 존재하고, 내부 종단 개구부(320)의 하나와 관련된 트레이스(324) 중의 하나가 실제로 존재하지만, 외부 및 내부 종단 개구부(318, 320) 모두가 각 층에 존재한다. 그에 따라, 다수의 외부 및 내부 종단 개구부(318, 320)가 각 층에 설치되지만, 이용해야 할 특정의 종단 개구부(318, 320)에 대해 관련된 트레이스(322, 324)를 형성함으로써 각 층(302)의 코일 권선(316)의 외부 영역에 대한 단일의 종단 개구부(318) 및 각 코일 권선(316)의 내부 영역에 대한 단일의 종단 개구부(320)만이 실제로 이용된다. 이용되고 있지 않은 다른 종단 개구부(318, 320)에 대해서는, 접속 트레이스가 각 코일층(302)에 형성되지 않는다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 코일층(302)은 쌍으로 배열되는데, 이 경우 종단 개구부(318, 320)의 하나에 의해 설정된 종단 포인트 및 코일층(302A, 302B)의 코일 권선 부분(316A, 316B)의 쌍의 관련된 트레이스는 접속을 형성하기 위해 서로 정합된다. 그러나, 코일층(302C, 302D)과 같은 스택에서의 코일층의 인접한 쌍은 코일 권선 부분(316C, 316D)에 대하여 종단 개구부(318, 320)의 하나에 의해 설정된 종단 포인트를 갖고, 코일층(302A, 302B)의 코일 권선 부분(316A, 316B)의 쌍의 관련된 트레이스는 코일 모듈(301)에서의 인접한 쌍에 관하여 엇갈리게 되어 있다. 즉, 설명되는 실시예에서는, 코일층(302C, 302D)에 대한 종단 포인트는 인접한 쌍(316A, 316B)과 쌍(316E, 316F)의 종단 포인트로부터 엇갈리게 되어 있다. 스택에서의 종단 포인트의 엇갈림(staggering)은, 각 코일층(302A, 302B, 302C, 302D, 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J)에서의 모든 코일 권선 부분(316)의 직렬 접속을 효과적으로 제공하면서, 코일층(302)의 인접한 쌍에서의 코일 권선 부분(316)의 전기적인 단락을 회피한다.

코일층(302)이 스택된 경우, 베이스 층(314)의 각각에 형성된 내부 및 외부 종단 개구부(318, 320)는 스택된 코일층(302)을 통해 연속적인 개구부를 형성하는 다른 것과 정합된다. 연속적인 개구부의 각각은 전도성 재료로 채워질 수 있지만, 개구부(318, 320) 중의 선택된 하나만이 각각의 전도성 트레이스를 포함하기 때문에, 전기적인 접속은 트레이스(322, 324)가 존재하는 경우에만 코일층(302)에서의 코일 권선 부분(316) 사이에 설정되고, 트레이스(322, 324)가 존재하지 않는 경우에는 전기적인 접속이 설정되지 않는다.

도 7에 나타낸 실시예에서는, 10개의 코일층(302A, 302B, 302C, 302D, 302E, 302F, 302G, 302H, 302I, 302J)이 설치되어 있고, 설명되는 실시예에 있어서 코일층(302)에서의 각각의 코일 권선 부분(316)은 2개의 턴을 포함하고 있다. 코일 권선 부분(316A, 316B, 316C, 316D, 316E, 316F, 316G, 316H, 316I, 316J)이 직렬로 접속되어 있기 때문에, 스택된 코일층(302)에 총 20개의 턴이 제공된다. 20턴의 코일은 한 예에서 약 4?5μH의 인덕턴스 값을 생성할 수 있는데, 이것은 인덕터(100)가 저전력 응용을 위한 전력 인덕터로서 잘 적응되도록 한다. 그러나, 부품(300)은 코일층(302)의 임의의 수, 및 특별한 응용이나 최종 사용을 위해 코일을 주문제작(customize)하기 위해 코일층의 각각의 권선 부분에서의 임의의 턴 수로 택일적으로 제작될 수 있다.

상부 및 하부 유전체 층(304, 306), 그리고 베이스 유전체 층(314)은 유사한 장점을 갖는 위에서 설명한 바와 같은 폴리머 기반의 금속박 재료로부터 제작될 수 있다. 코일 권선 부분(316)은 위에서 설명한 기술을 포함하고 또한 유사한 장점 및 효과를 제공하는 소망하는 임의의 방식으로 형성될 수 있다. 코일층(302)은 모듈 형태로 제공될 수 있으며 스택에서 사용되는 코일층(302)의 수에 따라 다양한 등급과 특성을 갖는 인덕터가 제공될 수 있다. 스택된 코일층(302)으로 인해, 인덕터(300)는 부품(100)의 치수(H)(예시적인 실시예에서는 약 0.15mm)에 비해 더 큰 저프로파일 치수(H)(예시적인 실시예에서는 약 0.5mm)를 갖지만, 스택된 회로 기판 등에 사용하기 위한 많은 저프로파일 응용을 만족시키기에는 아직도 충분하지 않다.

또한, 부품(300)의 구성은 또한 도 9에 나타낸 다음과 같은 방법(350)을 따라 서로 분리되어 설치 및 조립될 수 있는 서브어셈블리(subassembly: 하위 부품)의 특성을 살리고 있다.

코일 권선은 유전체 재료의 더 큰 시트에 코일층(202)을 형성(352)하기 위해 유전체 베이스 층의 더 큰 조각이나 시트에 벌크(bulk)로 형성될 수 있다. 코일 권선은 위에서 설명한 바와 같은 임의의 방법으로, 또는 이 기술분야에서 알려진 다른 기술에 따라 형성될 수 있다. 코어 개구부(330)는 코일 권선의 형성 전이나 후에 재료의 시트에 형성될 수 있다. 코일 권선은 필요에 따라 양면 또는 단면으로 될 수 있고, 금속화된 표면에 추가적인 전주금형 기술 또는 공제 기술로 형성될 수 있다. 종단 트레이스(322, 324) 및 종단 패드(326, 328)와 함께 코일 권선 부분(316)은 코일층(302)의 각각에서의 베이스 층(314) 상에 설치된다. 일단 코일층(302)이 단계 352에서 형성되면, 코일층(302)은 코일층 모듈을 형성하기 위해 스택(354)되거나 적층(354)될 수 있다. 종단 개구부(318, 320)는 코일층(302)이 스택 및 적층되기 전이나 후에 설치될 수 있다. 코일층(302)이 적층(356)된 후에, 그들 층의 종단 개구부(318, 320)는 코일층의 코일을 위에서 설명한 방식으로 직렬로 상호접속하기 위해 채워질 수 있다(358).

유전체 층(304, 306)은 또한 각각 유전체 재료의 더 큰 조각이나 시트로부터 형성(360)될 수 있다. 유전체 층(304, 306)의 코어 개구부(310, 312)는 펀칭(punching) 또는 드릴링(drilling) 기술을 포함하지만 그에 한정되지 않는 임의의 알려진 방식으로 형성될 수 있고, 예시적인 실시예에서는 코어 개구부(310, 312)는 코일층 모듈에 유전체 층(304, 306)을 조립하기 전에 형성된다.

그 후, 외부 유전체 층(304, 306)은 코일층 모듈에 스택 및 적층(362)될 수 있다. 자기 코어 재료는 자기 코어를 형성하기 위해 적층된 스택에 인가(364)될 수 있다. 자성 재료를 경화한 후에, 스택된 시트는 절단, 다이스(dice)되거나, 또는 그렇지 않으면 개별적인 자성 부품(300)으로 단일화(366)될 수 있다. 부품의 단일화 전 또는 후에, 종단(305, 307; 도 7)의 수직 표면은 부품(300)을 완성하기 위해 예를 들어 도금 공정을 통해 금속화(365)될 수 있다.

층상 구조와 방법(350)에 의해, 인덕터와 같은 자성 부품은 마무리된 제품 이상의 높은 제어도 및 신뢰성을 여전히 유지하면서 신속하고 효율적으로 제공될 수 있다. 코일층 및 유전체 층을 미리 형성함으로써, 주지의 제조 방법에 비해 코일의 형성에서의 더 큰 정확도 및 더 빠른 어셈블리가 가능하게 된다. 코어 개구부 내의 코일 전면에 코어를 형성함으로써 일단 층이 조립되면, 따로 설치되는 코어 구조, 제조 시간 및 비용이 회피된다. 또한, 코일을 코어에 박아넣음으로써, 통상의 부품 구성에 있어서 권선을 코어의 표면에 따로 적용하는 것도 또한 회피된다. 따라서, 저프로파일 인덕터 장치가 자기 장치를 제조하기 위한 알려진 방법보다 더 낮은 비용으로 어렵지 않게 제조될 수 있다.

위에서 설명한 기본적인 방법을 이탈하지 않고 더 많은 층 또는 더 적은 층이 부품(300)에 제작 및 조립될 수 있음을 고려해야 한다. 위에서 설명한 방법을 사용함으로써, 자성 부품을 상대적으로 저렴한 알려진 기술과 공정을 이용하는 일괄 처리로 널리 이용가능한 저가의 재료를 이용하여 효율적으로 형성할 수 있다. 추가적으로, 이러한 방법은 통상적인 부품 구성보다 더 적은 제조 단계에 더 큰 공정 제어를 제공한다. 그에 따라, 더 높은 제조 수율이 더 낮은 비용으로 얻어질 수 있다.

위에서 설명한 이유로, 인덕터(300) 및 방법(350)은 알려진 구성의 제조 도전과 어려움을 회피할 수 있을 것으로 믿고 있으며, 만족스러운 장치의 더 높은 생산 수율을 제공하면서 통상의 자성 부품보다 저렴한 비용으로 제조가능하다.

IV . 그 이상의 적응( adaptation )

위에서 소개된 개념은, 소형화된 인덕터 및 변압기를 포함하지만 그에 한정되지 않는 통상의 자성 부품 어셈블리 이상의 추가적인 이점 및 장점을 제공하는 이하의 예시적인 실시예에서 더 확장된다. 구체적으로는, 위에서 설명한 바와 같이, 저프로파일 자성 부품을 형성하기 위해 위에서 설명한 바와 같은 유전체 층을 이용하는 대신에, 그 이상의 성능 장점을 제공하기 위해 마그네틱 시트 층이 이용될 수 있다.

도 10a?도 10c를 참조하면, 예시적인 자성 부품 어셈블리(400)의 몇 가지 도면이 도시된다. 도 10a는 예시적인 실시예에 따라 제1 권선 구조의 권선, 적어도 하나의 자기 분말 시트 및 수직으로 배향된 코어 영역을 갖춘 어셈블리의 상면(top side)의 사시도 및 분해도를 나타낸다. 도 10b는 예시적인 실시예에 따라 도 10a에 묘사된 자성 부품의 하면(bottom side)의 사시도 및 분해도를 나타낸다. 도 10c는 예시적인 실시예에 따라 도 10a 및 도 10b에 묘사된 자성 부품의 제1 권선 구조의 사시도를 나타낸다.

나타낸 예시적인 실시예에 따르면, 부품 어셈블리(400)는 제1 권선 구조에 있어서 적어도 하나의 자기 분말 시트(410, 420, 430)와 적어도 하나의 자기 분말 시트(410, 420, 430)에 결합된 권선(440)을 포함하고 있다. 이 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 어셈블리(400)는 하부 표면(412) 및 상부 표면(414)을 갖는 제1 자기 분말 시트(410), 하부 표면(422) 및 상부 표면(424)을 갖는 제2 자기 분말 시트(420), 및 하부 표면(432) 및 상부 표면(434)을 갖는 제3 자기 분말 시트(430)를 구비하고 있다. 예시적인 실시예에서는, 각 자기 분말 시트가 대한민국 인천의 창성 인코포레이티드에 의해 제조되어 제품번호 20u-EFF 플렉시블 마그네틱 시트(Flexible Magnetic Sheet) 하에 판매되는 자기 분말 시트일 수 있다. 또한, 이들 자기 분말 시트는 특정 방향으로 지배적으로 배향되는(dominantly oriented) 그레인(grain)을 갖는다. 따라서, 자기장이 지배적인 그레인 배향의 방향으로 만들 어질 때, 더 높은 인덕턴스가 얻어질 수 있다. 이 실시예는 3개의 자성 파우더 시트를 묘사하고 있지만, 자성 시트의 수는 이 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 권선에서의 턴의 수를 증가시키거나 감소시키도록, 또는 코어 영역을 증가시키거나 감소시키도록 증가되거나 감소될 수 있다. 또한, 이 실시예는 자기 분말 시트를 묘사하고 있지만, 이 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 적층될 수 있는 임의의 유연한 시트가 사용될 수 있다.

제1 자기 분말 시트(410)는 또한 이 제1 자기 분말 시트(410)의 하부 표면(412)의 대향하는 세로 에지에 결합된 제1 단자(416) 및 제2 단자(418)를 포함하고 있다. 이들 단자(416, 418)는 소형화된 전력 인덕터(400)를 예를 들어 인쇄 회로 기판(도시하지 않음)에 있을 수 있는 전기 회로에 결합하기 위해 사용될 수 있다. 단자(terminal; 416, 418)의 각각은 또한 이들 단자(416, 418)를 이하에 더 설명되는 하나 이상의 권선층에 결합하기 위한 비아(via; 417, 419)를 구비하고 있다. 비아(417, 419)는 제1 자기 분말 시트(410)의 하부 표면(412) 상의 단자(416, 418)로부터 상부 표면(414)으로 진행되는 전도성 컨넥터이다. 이들 비아는 자기 분말 시트를 통해 구멍을 드릴링하고 드릴링된 구멍의 내주(inner circumference)를 도금함으로써 형성될 수 있다. 또한, 전도성 핀이 비아 내에서의 전도성 접속을 설정하기 위해 드릴링된 구멍 안에 위치될 수 있다.

비아(417, 419)가 원통 모양으로 나타내어져 있지만, 비아는 예시적인 실시예의 범위와 정신을 이탈하는 일없이 예를 들어 직사각형의 다른 기하학적인 모양 으로 형성될 수 있다. 한 예시적인 실시예에서는, 전체적인 어셈블리가 비아를 드릴링하기 전에 형성되어 압착(press)될 수 있다. 단자는 세로 에지에 대향하도록 나타내어져 있지만, 단자는 예시적인 실시예의 범위와 정신을 이탈하는 일없이 제1 자기 분말 시트 상의 교번의 위치에 결합될 수 있다. 또한, 각 단자는 하나의 비아를 갖도록 나타내어져 있지만, 예시적인 실시예의 범위와 정신을 이탈하는 일없이 응용에 따라 하나 이상의 권선층을 직렬이 아니라 병렬로 위치시키도록 하기 위해 단자의 각각에 추가적인 비아를 형성할 수 있다.

제2 자기 분말 시트(420)는 이 제2 자기 분말 시트(420)의 하부 표면(422)에 결합된 제1 권선층(426) 및 상부 표면(424)에 결합된 제2 권선층(428)을 가진다. 양 권선층(426, 428)은 권선(440)을 형성하기 위해 결합된다. 제1 권선층(426)은 비아(417)를 통해 단자(416)에 결합된다. 제2 권선층(428)은 제2 자기 분말 시트(420)에 형성되어 있는 비아(427)를 통해 제1 권선층(426)에 결합된다. 비아(427)는 제2 자기 분말 시트(420)의 하부 표면(422)으로부터 상부 표면(424)으로 진행된다. 제2 권선층(428)은 비아(429, 419)를 통해 제2 단자(418)에 결합된다. 비아(429)는 제2 자기 분말 시트(420)의 상부 표면(424)으로부터 하부 표면(422)으로 진행된다. 이 실시예에서는 두 권선층이 제2 자기 분말 시트에 결합되는 것을 나타내고 있지만, 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 제2 자기 분말 시트에 결합된 하나의 권선층으로 할 수 있다.

권선층(426, 428)은 동 또는 제2 자기 분말 시트(420)에 결합되는 위에서 설명한 것과 같은 다른 재료일 수 있는 전도성 금속 층으로부터 형성된다. 이 전도성 금속 층은, 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이, 위에서 설명한 요소(예를 들어, 전주금형(electroform)된 요소, 스크린 인쇄된 요소 등), 스탬프된 동박(copper foil), 에칭된 동 트레이스, 또는 미리 형성(preform)된 코일의 어느 하나를 포함하지만 그에 한정되지 않는 각종의 방법으로 제공될 수 있다. 에칭된 동 트레이스는 화학 공정(chemical process), 포토리소그래피(사진식각) 기술, 또는 레이저 에칭 기술을 이용하지만 그에 한정되지 않는 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 이 실시예에서 나타낸 바와 같이, 권선층은 직사각형 모양의 나선 패턴이다. 그러나, 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 다른 패턴이 권선을 형성하는데 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서는 동이 전도성 재료로 사용되고 있지만, 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 다른 전도성 재료도 사용될 수 있다. 단자(416, 418)는 또한 스탬프된 동박, 에칭된 동 트레이스를 사용하거나, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해 형성될 수도 있다.

이 실시예에 따르면, 제3 자기 분말 시트(430)는, 제2 권선층(428)이 절연되고 또한 코어 영역이 더 높은 전류 흐름을 처리하기 위해 증가될 수 있도록 제2 자기 분말 시트(420)의 상부 표면(424)에 위치되어 있다.

제3 자기 분말 시트는 권선층를 가지는 것으로 나타내어져 있지 않지만, 권선층은 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 제2 자기 분말 시트의 상부 표면의 권선층 대신에 제3 자기층의 하부 표면에 추가될 수 있다. 추가적으로, 제3 자기 분말 시트는 권선층를 가지는 것으로 나타내어져 있지 않지만, 권선층은 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 제3 자기 분말 시트의 상부 표면에 추가될 수 있다.

권선층(426, 428) 및/또는 단자(416, 418)와 함께 자기 분말 시트(410, 420, 430)의 각각을 형성할 때에, 이들 시트(410, 420, 430)는 높은 압력, 예를 들어 유압으로 압착되고, 소형 전원 인덕터(400)를 형성하기 위해 함께 적층된다. 시트(410, 420, 430)가 함께 압착된 후에, 이전에 설명된 것과 같은 비아가 형성된다. 이 실시예에 따르면, 일반적으로 통상의 인덕터에서 발견되는 권선과 코어간의 물리적인 갭(gap)이 제거된다. 이러한 물리적인 갭의 제거는, 권선의 진동으로부터 가청 노이즈(audible noise)를 최소화하는 경향이 있다.

부품 어셈블리(400)는 큐브(cube) 모양으로 묘사되어 있다. 그러나, 예시적인 실시예의 범위 및 정신을 이탈하는 일없이 직사각형, 원형 또는 타원형 모양을 포함하지만 그에 한정되지 않는 다른 기하학적 모양이 사용될 수도 있다.

권선(440)은 제1 권선층(426) 및 제2 권선층(428)을 포함하고 수직으로 배향된 코어(457)를 갖는 제1 권선 구조(winding configuration; 450)를 형성한다. 제1 권선 구조(450)는 제1 단자(416)에서 시작하고, 다음에 제1 권선층(426)으로 진행하며, 다음에 제2 권선층(428)으로 진행하고, 다음에 제2 단자(418)로 진행한다. 따라서, 이 실시예에서는, 자기 분말 시트가 압출되는 방향에 따라, 자기장은 그레인 배향의 방향과 수직하고 그에 의해 더 낮은 인덕턴스를 얻는 방향으로 만들어지거나, 또는 자기장은 그레인 배향의 방향과 평행하고 그에 의해 더 높은 인덕턴스를 얻는 방향으로 만들어질 수 있다.

부품 어셈블리에 있어서 수직 또는 수평으로 배향되는 여러 가지의 권선 구조가 마찬가지로 여기에 참조문헌으로서 통합된 위에 명시된 관련 미국 출원 일련 번호 12/181,436에서 설명된 바와 같이 이용될 수 있다. 또한, 자기층(magnetic layer) 및 코일층(coil layer)의 수는 다른 실시예에서 변경될 수 있다. 어셈블리(400)와 같은 어셈블리가 소형의 전력 인덕터 부품에 특히 유리할 것으로 믿고 있지만, 소형 변압기 부품을 포함하는 다른 종류의 부품도 유사한 기술을 이용하여 유익하게 제공될 수 있다고 인식되고 있다.

도 11은 유연한 회로 기판 기술을 이용하여 제작된 코일(502, 504)을 포함하는 자성 부품 어셈블리(500)를 나타낸다. 위 또는 아래에 설명되는 것과 같은 자성 재료(506, 508)의 층은 코일(502, 504)의 주위에 압착될 수 있고, 코일(502, 504)을 포함하는 자기 바디(magnetic body)를 정의하기 위해 코일(502, 504)에 결합될 수 있다.

도 11에는 2개의 코일(502, 504)이 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 더 큰 또는 더 적은 수의 코일이 제공될 수 있다. 추가적으로, 도 11에는 일반적으로 사각형 모양의 코일(502, 504)이 나타내어져 있지만, 다른 모양의 코일이 가능하고 이용될 수 있다. 유연한 인쇄 회로 코일(502, 504)은 자기 바디 내에서 자속 공유 관계(flux sharing relationship)로 위치될 수 있다.

한 실시예에서는 유연한 회로 코일(502, 504)은 자기 바디의 측면에서 종단 패드(510) 및 금속화된 개구부(512)를 통해 전기적으로 접속되지만, 다른 실시예에서는 다른 종단 구조가 택일적으로 사용될 수 있다.

도 12는 유연한 인쇄 회로 코일(602) 및 성형가능한 자성 재료층(604, 606, 608)을 포함하는 다른 자성 부품 어셈블리(600)를 나타낸다. 자성 재료는 성형가능하며, 위에서 설명된 임의의 재료로부터 제작될 수 있다. 자성 재료층은 유연한 인쇄 회로 코일(602) 주위에 압착되어 거기에 고정될 수 있다.

도 11에 나타낸 어셈블리(500)와 달리, 도 12에 나타낸 바와 같은 어셈블리(600)는 층(604, 608)에 형성된 개구부(610, 612)를 포함하고 있다. 이들 개구부(610, 612)는 자기층(604, 606, 608)과 다른 자성 재료로부터 제작될 수 있는 정형된 코어 요소(614, 616)를 수용한다. 코어 요소(616)는 코일(602)의 개구부(620)를 통해 연장되는 중심 보스(618)를 포함할 수 있다. 코어 요소(614, 616)는 자기 바디가 자기층과 함께 형성되기 전 또는 후에 설치될 수 있다.

도 12에 나타낸 것과 다른 실시예에서는 더 크거나 더 적은 수의 층이 설치될 수 있다고 인식되고 있다. 추가적으로, 하나 이상의 코일(602)이 설치될 수 있으며, 코일(602)는 양면으로 될 수 있다. 여러 가지 모양의 코일이 이용될 수 있다.

도 11 및 도 12에 나타낸 실시예는 자기층으로부터 제작되지만, 그것들은 택일적으로 위에서 설명된 것과 같은 층에 형성되지 않고 유연한 인쇄 회로 코일 주위에 직접 압착된 자기 분말 재료로부터 제작될 수 있다.

예시적인 실시예에서는, 자기층(604, 606, 608)의 각각은 예를 들어 자기 분말 입자 및 이 기술분야에서 의심할 여지가 없는 분포된 갭 특성을 갖는 고분자 바인더(polymeric binder)의 혼합물로 될 수 있는 성형가능한 자성 재료로부터 제작된다.

각종의 실시예에 있어서, 자기층(604, 606, 608)을 형성하기 위해 사용되는 자기 분말 입자는 페라이트 입자, 철(Fe) 입자, 센더스트(Sendust: Fe-Si-Al) 입자, MPP(Ni-Mo-Fe) 입자, 하이플럭스(HighFlux: Ni-Fe) 입자, 메가플럭스(Megaflux: Fe-Ne 합금) 입자, 철 기반의 비정질 분말 입자, 코발트 기반의 비정질 분말 입자, 또는 이 기술분야에서 알려진 다른 등가 재료일 수 있다. 이러한 자기 분말 입자가 고분자 바인더 재료와 혼합될 때, 결과적인 자성 재료는 자성 재료의 다른 조각을 물리적으로 갭을 갖게 하거나 분리할 임의의 필요를 회피하는 분포된 갭 특성을 나타낸다. 그에 따라, 물리적인 갭 크기를 일정하게 설정 및 유지하는 것과 관련된 어려움 및 비용이 유리하게 회피된다. 높은 전류 응용을 위해서는, 고분자 바인더와 함께 결합된 미리 열처리(anneal)된 자성 비정질 금속 분말이 유리할 것으로 믿고 있다.

다른 실시예에서는, 자기층(604, 606, 608)은 같은 종류의 자기 입자(magnetic particle) 또는 다른 종류의 자기 입자로부터 제작될 수 있다. 즉, 하나의 실시예에서는 자기층(604, 606, 608) 모두 이들 자기층(604, 606, 608)이 동일하지 않다면 실질적으로 유사한 자기 특성을 갖도록 한 종류 및 같은 종류의 자기 입자로부터 제작될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서는, 층(604, 606, 608) 중 하나 이상이 다른 층과 다른 종류의 자기 분말 입자로부터 제작될 수 있다. 예를 들어, 내부 자기층(606)은, 이 내부 자기층(606)이 외부 자기층(604, 608)과 다른 특성을 갖도록 외부 자기층(604, 608)과 다른 종류의 자기 입자를 포함할 수 있다. 따라서, 완성된 부품의 성능 특성은 이용되는 자기층의 수와 자기층의 각각을 형성하기 위해 사용되는 자성 재료의 종류에 따라 변화될 수 있다.

현존하는 자성 부품 이상의 제조 및 조립 장점을 제공하는 자기 바디 구조 및 코일 구조를 포함하는 자성 부품의 여러 가지 실시예에 대해 설명하고 있다. 이하에서 인식할 수 있는 바와 같이, 장점은 코일에 걸쳐 성형될 수 있는 자성 재료가 이용되기 때문에 적어도 일부분에 제공되고, 그에 의해 이산 갭 코어 및 코일의 조립 단계를 제거한다. 또한, 자성 재료는 자성 재료의 다른 조각을 물리적으로 갭을 갖게 하거나 분리할 임의의 필요를 회피하는 분포된 갭 특성을 갖는다.

추가적으로, 자성 재료는 층을 코일에 결합하고 소망하는 모양으로 자기 바디를 정의하는 예를 들어 압축 성형 기술 또는 다른 기술을 통해 소망하는 모양으로 유익하게 성형가능하다. 재료를 성형하는 능력은, 자기 바디가 코일을 포함하는 통합 구조 또는 모놀리딕 구조로 코일층 주위에 형성될 수 있고, 코일을 자성 구조에 조립하는 분리된 제조 단계가 회피된다는 점에서 장점이 있다. 자기 바디의 여러 가지 모양이 여러 가지 실시예에 제공될 수 있다.

자기 바디를 정의하는 성형가능한 자성 재료는, 위에서 설명된 임의의 재료 또는 이 기술분야에서 알려진 다른 적합한 재료로 될 수 있다. 바인더에 혼합된 자기 분말 재료가 유리할 것으로 믿고 있지만, 자기 바디를 형성하는 자성 재료에 분말 입자도 비자성 바인더 재료도 반드시 필요한 것은 아니다. 추가적으로, 성형가능한 자성 재료는 위에서 설명된 바와 같은 시트 또는 층에 제공될 필요는 없지만, 오히려 압축 성형 기술이나 이 기술분야에서 알려진 다른 기술을 이용하여 코일에 직접 결합될 수 있다.

도 13?도 17은 또 다른 성능 장점을 갖는 자성 부품 어셈블리를 제공하는 아주 다른 특징을 나타낸다. 구체적으로는, 별도로 제공되는 코어 조각은 소망하는 성능 특성을 갖는 자성 부품 어셈블리를 제공하기 위해 자기 분말 재료와 결합될 수 있다.

도 13은 일반적으로 원통형 중심 부분(652)과 이 원통형 중심 부분(652)의 한쪽 끝으로부터 확장된 일반적으로 환형 플랜지 부분(654)을 포함하는 예시적인 드럼 코어(drum core; 650)를 나타낸다. 따라서, 나타낸 드럼 코어(650)는 각각 도 2와 도 12에 나타낸 코어 요소(108, 616)와 모양이 비슷하다. 그러나, 드럼 코어(650)와 코어 조각(108, 616)의 비율은 다르다. 구체적으로는, 드럼 코어(650)는 더 컴팩트하고(즉, 더 작은 직경을 가짐), 환형 플랜지 부분(654)에서 더 큰 두께를 가지며, 원통형 중심 부분(652)은 코어 조각(108, 616)의 대응하는 부분에 비해 더 크다. 드럼 코어(650)의 예시적인 치수는 mm의 단위로 도 13에 나타내어져 있지만, 또 다른 및/또는 변형 실시예에서는 그 치수는 변경될 수 있음을 이해해야 한다.

드럼 코어(650)는 위에서 설명된 재료 또는 이 기술분야에서 알려진 재료 중 임의의 재료로부터 제작될 수 있다. 코어(650)는 압축 성형 기술 등과 같은 기술을 포함하지만 그에 한정되지 않는 알려진 기술을 이용하여 추가로 제작될 수 있다. 드럼 코어(650)는 추가로 재료의 층으로부터 제작되거나 비층상 구조(non-layered construction)를 가질 수 있다. 재료의 하나 이상의 다른 종류는 드럼 코어에 대해 변화하는 자기 특성 및 전기 특성을 제공하기 위해 드럼 코어를 제작하는데 한 가지 이상의 다른 종류의 재료가 이용될 수 있다.

도 14 및 도 15는 드럼 코어(650)에서와 같이 환형 플랜지(annular flange; 654)(도 13) 없이 일반적으로 원통형 바디를 포함하는 예시적인 로드 코어(rod core; 660, 670)를 나타낸다. 도 14 및 도 15에서 묘사된 실시예에서는, 로드 코어(660, 670)는 저프로파일의 요구를 충족시키도록 잘려 하키용 퍽(hockey puck)과 유사한 디스크 같은 모양으로 된다. 로드 코어(660, 670)의 예시적인 치수는 밀리미터(mm)의 단위로 도 14 및 도 15에 나타내어져 있지만, 추가 및/또는 변형 실시예에서는 그 치수는 변경될 수 있음을 이해해야 한다.

드럼 코어(650)와 마찬가지로, 로드 코어(660, 670)는 위에서 설명된 재료 또는 이 기술분야에서 알려진 재료로부터 제작될 수 있다. 코어(650)는 추가로 압축 성형 기술 등을 포함하지만 그에 한정되지 않는 알려진 기술을 이용하여 제작될 수 있다. 로드 코어(660, 670)는 추가로 재료의 층으로부터 제작되거나 비층상 구조를 가질 수 있다. 로드 코어에 대해 변화하는 자기 특성 및 전기 특성을 제공하기 위해 재료의 하나 이상의 다른 종류의 재료가 드럼 코어를 제작하는데 이용될 수 있다.

도 16은 바깥 부분(706, 708)과 긴밀하게 접촉하여 바깥 부분(706, 708) 사이에 샌드위치되는 중앙의 코일 부분(704)을 포함하는 자기 바디(702)에 있어서 중앙에 위치되는 로드 코어(670)를 포함하는 예시적인 자성 부품 어셈블리(700)의 단면도이다. 하나 이상의 코일(710)은 코일 부분(704)에 매립되고, 로드 코어(670)는 코일(710)의 중앙 부분을 통해 연장된다. 자기 바디(702)의 바깥 부분(706, 708)은 서로 대향되어 로드 코어(670), 코일(710) 및 그들 사이의 자기 바디 코일 부분(704)을 효과적으로 포장하여 감싼다.

코일 부분(704)과 바깥 부분(706, 708)을 포함하는 자기 바디(702)는 위에서 설명된 재료 또는 이 기술분야에서 알려진 재료로부터 제작될 수 있다. 바디(702)는 추가로 압축 성형 기술 등을 포함하지만 그에 한정되지 않는 알려진 기술을 이용하여 제작될 수 있다. 바디(702)는 추가로 재료의 층으로부터 제작되거나 비층상 구조를 가질 수 있다. 변화하는 자기 특성 및 전기 특성을 제공하기 위해 재료의 하나 이상의 다른 종류의 재료가 자기 바디(702)를 제작하는데 이용될 수 있다.

예를 들어, 도 16에 나타낸 바와 같이, 하나의 실시예에서는 코일 부분(714)은 층 방식(layered form)이나 비층 방식(non-layered form)의 어느 하나로 창성 인코포레이티드로부터 입수가능한 메가플럭스(MegaFLUX) 분말 재료와 같은 제1 자성재료로부터 제작되고, 따라서 사용 중의 자기 및 전기 특성의 제1 집합(set)을 나타낸다. 그러나, 자기 바디(702)의 바깥 부분(706, 708)은 층 방식이나 비층 방식의 어느 하나로 센더스트(Sendust)와 같은 제2 자성재료로부터 제작되고, 따라서 사용 중의 자기 및 전기 특성의 제2 집합을 나타낸다. 이 실시예에서는 자기 바디(702)의 바깥 부분(706, 708)이 동일한 재료로부터 제작되어 동일한 자기 및 전기 특성을 갖는 것을 나타냈지만, 다른 실시예에서는 그것들도 또한 사용 중의 다른 자기 및 전기 특성을 갖도록 다른 전기 재료로부터 제작될 수 있음을 이해해야 한다.

도 16의 예에 나타낸 바와 같이, 로드 코어(670)는 층 방식이나 비층 방식의 어느 하나로 페라이트 분말과 같은 제3 자성재료로부터 제작되고, 따라서 사용 중의 자기 및 전기 특성의 제3 집합을 나타낸다. 로드 코어(670)는 어셈블리(700)의 종축(712)에 평행한 방향으로 자기 바디(702)의 바깥 부분(706, 708) 사이에서 엔드-투-엔드(end-to-end)로 확장된다. 그에 따라, 로드 코어(670)의 부분이 어셈블리(700)의 외부로 노출되거나 어셈블리(700)의 외부로부터 보여지는 일이 없게 된다. 따라서, 로드 코어(670)는 자기 바디(702)의 바깥 부분(706, 708) 사이에 매립된다.

로드 코어(670), 및 자기 바디(702)의 코일 부분(704) 및 바깥 부분(706, 708)을 형성하기 위해 사용되는 세 가지의 다른 자성 재료로 인해, 어셈블리의 전기 및 자기 특성이 이용되는 별개의 다른 재료 및 그들의 다른 전기 특성에 의해 어셈블리(700)의 다른 부분에서 변화한다. 상당한 성능상의 장점이 발생될 수 있고, 어셈블리(700)는 예를 들어 한 가지 재료를 포함하는 통상의 자성 부품 지시(instruction)에 비해 그렇지 않다면 가능하지 않은 레벨에서 수행될 수 있다. 또한, 어셈블리(700)는 전략적으로 여기에 설명된 다른 실시예에 관하여 가능하지 않은 성능의 레벨을 얻기 위해 다른 자성 재료로 구성될 수도 있다.

로드 코어(670), 및 자기 바디(702)의 코일 부분(704) 및 바깥 부분(706, 708)을 형성하기 위한 특정의 자성 재료에 대해 설명했지만, 그것들은 예시적인 것일 뿐이고, 마찬가지로 다른 재료가 어셈블리(700)의 자기 및 전기 성능을 변화시키는 유사한 목적을 달성하는데 사용될 수 있다.

물론, 바디(702)에서 이용되는 코일(710)의 종류와 특성을 변화시키고 로드 코어(670)를 둘러쌈으로써 추가의 성능 변화(variation)도 가능하다. 위에서 설명된 코일 종류의 어느 것도 사용될 수 있다. 즉, 미리 형성된 코일층은 유전체 베이스 층 상에 제작될 수 있고, 미리 형성된 코일은 유연한 인쇄회로기판 기술을 이용하여 제작되거나, 또는 미리 형성된 와이어 코일은 턴 수 만큼 코일을 감은 와이어 컨덕터로부터 제작될 수 있다. 사용되는 코일의 종류 및 권선의 구조를 변경함으로써, 예컨대 다른 인덕턴스 값이 얻어질 수 있다. 그러나, 형성되는 코일(710)은, 어셈블리(700)가 코일(710)을 통해 전기 회로를 확립하기 위해 회로 기판에 표면 실장될 수 있도록 자기 바디(702)의 외부에 전기 경로를 확립하기 위해 위에서 설명된 방법 또는 이 기술분야에서 알려진 임의의 방법으로 종단될 수 있다.

어셈블리(700)는 멀티 스테이지 제조(multi-stage fabrication) 및 조립 공정으로 제조될 수 있다. 즉, 예시적인 실시예에서는 로드 코어(670) 및 자기 바디 코일 부분(704)에 매립된 코일(710)은 별도로 제작되어 서로 조립될 수 있다. 하나의 그러한 실시예에서는, 자기 바디 코일 부분(704)은 중앙 개구부과 함께 형성되거나 거기를 통해 연장되는 보어(bore)가 형성될 수 있고, 미리 제작된 로드 코어(670)는 코어를 통해 연장될 수 있다. 다른 실시예에서는, 로드 코어(670)는 미리 제작되는 일없이 사출 성형 기술(injection molding technique) 등을 이용하여 자기 바디 코일 부분(704)의 중앙 개구부 및 보어에 형성될 수 있다. 그 다음에, 자기 바디 바깥 부분(706, 708)이 압축 성형 기술 등을 이용하여 자기 바디 코일 부분(704) 및 로드 코어(670) 어셈블리의 단부(end)에 형성될 수 있다. 그 후, 종단(termination)이 완성될 수 있다. 따라서, 어셈블리(700)가 개시된 이전 실시예의 일부로서의 제조 관점으로부터 더 복잡하게 되지만, 성능 장점은 여기에 설명되는 다른 실시예에 비해 임의의 증가된 제조 비용을 아주 잘 능가한다.

어셈블리(700)의 저프로파일 치수는, 예를 들어 도 14에 나타낸 로드 코어(660)와 같은 더 작은 로드 코어를 사용함으로써 더 변화될 수 있다. 또한, 사용되는 로드 코어의 크기는 사용 중의 어셈블리의 전체적인 성능 파라미터에도 영향을 미친다.

도 17은 위에서 설명한 어셈블리(700)와 유사하지만 로드 코어(670; 도 16) 대신에 드럼 코어(650; 도 13)를 사용하는 다른 자성 부품 어셈블리(720)를 나타낸다. 드럼 코어(650)와 그 환형 플랜지(654; 도 13)는 로드 코어를 구성하는 재료보다 제1 종류의 추가적인 자성 재료를 제공하며, 따라서 어셈블리(720) 대 비교가능한 어셈블리(700)의 자기 및 전기 성능을 변경한다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 드럼 코어(650)의 환형 플랜지(654)는 일반적으로 자기 바디(702)의 단부에 있는 바깥 부분(708)을 통해 노출되지만, 중앙 부분(652)의 반대쪽 단부는 자기 바디(702)의 바깥 부분(706)으로 연장되나 자기 바디(702)의 바깥 부분(706)을 통하지는 않는다. 그에 따라, 드럼 코어 중앙 부분(652)의 단부는 어셈블리(720)의 외부로 노출되거나 어셈블리(720)의 외부로부터 보여지지 않게 된다. 따라서, 로드 코어 중앙 부분(652)은 자기 바디의 바깥 부분(706, 708) 사이에 매립되지만, 어셈블리(720)의 종축(712)에 평행한 방향으로 환형 플랜지(654)와 바깥 부분(706) 사이에서 엔드-투-엔드(end-to-end)로 확장된다.

개시된 실시예의 어떤 특징은 본 발명의 범위 내에서 아주 다른 변형을 제공하기 위해 개시된 실시예의 아주 다른 특징과 결합될 수 있다고 인식되고 있다. 예를 들어, 유전체 층이 개시되어 있는 경우에, 자기층이 대신 사용되거나 자기 및 유전체 층의 결합이 사용될 수 있다. 자성 시트가 개시되어 있는 경우에는, 자기 분말 재료가 대신 사용될 수 있다. 앞서 설명한 코일이나 권선층 또는 구조의 어느 것이 자기 또는 유전체 바디와 공동으로 사용될 수 있다. 개시된 실시예의 어느 것인가에 관하여 설명된 종단 기술의 어느 것이 개시된 실시예의 다른 것과 함께 이용될 수 있다. 이러한 변형은 구체적으로는 첨부되는 청구의 범위에 의해 제외되지 않는 한 이 발명의 범위 및 정신에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

IV . 결론

본 발명의 이익 및 장점은 이제 충분히 증명된 것으로 믿고 있다.

자성 부품 어셈블리의 실시예는, 중심 영역과 이 중심 영역에 관하여 연장되는 다수의 턴을 갖는 권선 코일을 정의하는 적어도 하나의 코일; 코일층을 둘러싸고 있으며 메워넣어지되 유전체 재료와 자성 재료 중 하나로 제작된 바디; 및 적어도 상기 코일층의 중심 영역과 상기 바디의 중심 영역을 점유하는 자기 코어 재료를 갖추어 구성되되, 상기 바디와 상기 자기 코어 재료의 전기 및 자기 특성이 서로 다른 것에 대해 개시했다.

선택적으로, 상기 바디는 제1 층을 포함하되, 이 제1 층이 자기 코어 재료의 도입을 위한 리셉터클을 정의하는 코어 개구부를 포함하고 있다. 상기 바디는 제2 층을 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 층 모두 거기로부터 연장되는 코어 개구부를 갖추고 있다. 적어도 하나의 코일층이 중심 영역에서 거기로부터 연장되는 코어 개구부를 포함하고 있다. 자기 코어 재료는, 제1 및 제2 층으로부터 분리되어 설치된 자기 코어 요소를 갖추고 있고, 자기 코어 요소는 제1 및 제2 자성 시트의 코어 개구부 및 적어도 하나의 코일층의 코어 개구부를 통해 연장된다. 상기 제1 및 제2 층 모두 자성 재료로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 층의 자기 코어 재료가 상기 자기 코어 요소와 다른 자기 특성을 갖는다. 자기 코어 재료는 드럼 코어 및 로드 코어 중 하나로 형성될 수 있다.

상기 바디는 제1 자성 재료로 제작되는 코일 부분과 제2 자성 재료로 제작되는 바깥 부분을 구비하고 있고, 상기 제2 자성 재료는 상기 제1 자성 재료와 다른 자기 특성을 갖는다. 또한, 상기 자기 코어 재료는 제3 자성 재료로 제작되고, 상기 제3 자성 재료는 상기 제1 및 제2 자성 재료와 다른 자기 특성을 갖는다. 상기 자기 코어 재료는 상기 마그네틱 바디의 바깥 부분들 사이에 실질적으로 완전히 메워넣어지는 중심 부분을 포함할 수 있다.

또한 선택적으로, 적어도 하나의 코일층은 양면 코일로 이루어질 수 있고, 유연한 회로 코일로 이루어질 수 있다. 상기 유연한 회로 코일은 적어도 하나의 종단 패드를 포함할 수 있다. 적어도 코일이 간격을 두고 떨어져 형성된 복수의 코일층으로 이루어질 수 있다. 상기 간격을 두고 떨어져 형성된 코일층은 적어도 하나의 비아(via)에 의해 연결될 수 있다.

상기 바디는 제1 층을 포함하되, 이 제1 층이 폴리머 기반의 막으로 이루어진다. 상기 폴리머 기반의 막이 폴리이미드막 또는 액정 폴리머일 수 있다. 상기 적어도 하나의 코일층이 상기 제1 및 제2 층과 독립적으로 형성된 전기주조된 코일 권선으로 구성될 수 있다. 상기 바디는 제1 층을 포함하되, 이 제1 층이 성형가능한 자성 재료로 구성된다. 상기 성형가능한 자성 재료는, 페라이트 입자, 철(Fe) 입자, 센더스트(Fe-Si-Al) 입자, MPP(Ni-Mo-Fe) 입자, 하이플럭스(Ni-Fe) 입자, 메가플럭스(Fe-Ne 합금) 입자, 철 기반의 비정질 분말 입자, 코발트 기반의 비정질 분말 입자, 및 그 등가물 및 조합의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 바디는 또한 제2 층을 포함하되, 이 제2 층이 성형가능한 자성 재료로 구성된다. 상기 제2 층의 성형가능한 자성 재료는 상기 제1 층의 성형가능한 자성 재료와 다른 자기 특성을 가질 수 있다.

자성 부품 어셈블리는 표면 실장 종단을 더 구비할 수 있다. 상기 부품은 인덕터, 특히 소형화된 인덕터일 수 있다. 상기 바디는 적층된 마그네틱 층을 구비하고 있고, 상기 자기 코어 재료가 상기 마그네틱 층과 일체적으로 설치될 수 있다.

본 발명은 다양한 특정 실시예의 관점에서 설명했지만, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 청구의 범위에 기재된 정신 및 범위 내에서 변형되어 실시될 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

Claims

중심 영역과 이 중심 영역에 관하여 연장되는 다수의 턴을 갖는 권선 코일을 정의하는 적어도 하나의 코일;
코일층을 둘러싸고 있으며 메워넣어지되 유전체 재료와 자성 재료 중 하나로 제작된 바디; 및
적어도 상기 코일층의 중심 영역과 상기 바디의 중심 영역을 점유하는 자기 코어 재료를 갖추어 구성되되,
상기 바디와 상기 자기 코어 재료의 전기 및 자기 특성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 바디는 제1 층을 포함하되, 이 제1 층이 자기 코어 재료의 도입을 위한 리셉터클을 정의하는 코어 개구부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제2항에 있어서, 상기 바디는 제2 층을 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 층 모두 거기로부터 연장되는 코어 개구부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제3항에 있어서, 적어도 하나의 코일층이 중심 영역에서 거기로부터 연장되는 코어 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제4항에 있어서, 상기 자기 코어 재료는, 제1 및 제2 층으로부터 분리되어 설치된 자기 코어 요소를 갖추고 있고, 자기 코어 요소는 제1 및 제2 자성 시트의 코어 개구부 및 적어도 하나의 코일층의 코어 개구부를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제5항에 있어서, 상기 자기 코어 재료는 드럼 코어 및 로드 코어 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제6항에 있어서, 상기 바디는 제1 자성 재료로 제작되는 코일 부분과 제2 자성 재료로 제작되는 바깥 부분을 구비하고 있고, 상기 제2 자성 재료는 상기 제1 자성 재료와 다른 자기 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제7항에 있어서, 상기 자기 코어 재료는 제3 자성 재료로 제작되고, 상기 제3 자성 재료는 상기 제1 및 제2 자성 재료와 다른 자기 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제6항에 있어서, 상기 자기 코어 재료는 상기 마그네틱 바디의 바깥 부분들 사이에 실질적으로 완전히 메워넣어지는 중심 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 층 모두 자성 재료로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 층의 자기 코어 재료가 상기 자기 코어 요소와 다른 자기 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 코일층이 양면 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 코일층이 유연한 회로 코일로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제12항에 있어서, 상기 유연한 회로 코일이 적어도 하나의 종단 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 적어도 코일이 간격을 두고 떨어져 형성된 복수의 코일층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제14항에 있어서, 상기 간격을 두고 떨어져 형성된 코일층은 적어도 하나의 비아(via)에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 바디가 제1 층을 포함하되, 이 제1 층이 폴리머 기반의 막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제16항에 있어서, 상기 폴리머 기반의 막이 폴리이미드막인 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 바디가 제1 층을 포함하되, 이 제1 층이 액정 폴리머로 구성된 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코일층이 상기 제1 및 제2 층과 독립적으로 형성된 전기주조된 코일 권선으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 바디가 제1 층을 포함하되, 이 제1 층이 성형가능한 자성 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제20항에 있어서, 상기 성형가능한 자성 재료는, 페라이트 입자, 철(Fe) 입자, 센더스트(Fe-Si-Al) 입자, MPP(Ni-Mo-Fe) 입자, 하이플럭스(Ni-Fe) 입자, 메가플럭스(Fe-Ne 합금) 입자, 철 기반의 비정질 분말 입자, 코발트 기반의 비정질 분말 입자, 및 그 등가물 및 조합의 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제21항에 있어서, 상기 바디가 제2 층을 포함하되, 이 제2 층이 성형가능한 자성 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제22항에 있어서, 상기 제2 층의 성형가능한 자성 재료는 상기 제1 층의 성형가능한 자성 재료와 다른 자기 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 표면 실장 종단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 부품이 인덕터인 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 인덕터가 소형화된 인덕터인 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 바디가 적층된 마그네틱 층을 구비하고 있고, 상기 자기 코어 재료가 상기 마그네틱 층과 일체적으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품 어셈블리.