KR20130072816A - 인덕터의 제조 방법 - Google Patents

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유영석
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Abstract

본 발명은 자성기판의 중심에 구비된 가이드축에 나선형 코일을 삽입하여 코일 적층체를 형성하는 단계; 상기 코일 적층체를 둘러싸도록 몰딩부를 구비하는 단계; 상기 가이드축을 제거하는 단계; 및 상기 몰딩부를 둘러싸도록 페라이트 복합체를 구비하는 단계;를 포함하는 인덕터의 제조 방법을 개시한다.
본 발명에 따르면, 할 수 있다.

Description

인덕터의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING INDUCTOR}
본 발명은 인덕터의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 제품의 소형화가 가능하고 임피던스 특성 개선 및 높은 인덕턴스를 구현하여 성능을 향상할 수 있는 인덕터의 제조 방법에 관한 것이다.
전자기기의 소형화에 따라 상기 전자기기에 사용되는 전자부품 또한 소형화 및 경량화가 진행되고 있다.
그러나, 이러한 전자기기에 사용되는 전원회로의 상대적인 용적비율은 전자기기 전체의 체적에 대해 증가하는 경향이 있으며, 이는 각종 전자회로에 사용되는 CPU를 비롯한 각종 LSI가 고속화 고집적화하고 있는데 반해, 전원회로의 필수 회로요소인 인덕터 및 변압기와 같은 자기 부품은 소형화가 어려운 실정이다.
상기 인덕터 및 변압기와 같은 자기 부품은 소형화되어 자성체의 용적이 감소하면 자기코어가 자기포화되기 쉬워져, 전원으로서 다룰 수 있는 전류량이 줄어드는 문제가 발생한다.
여기서 상기 인덕터의 제조에 사용되는 자성체 재료는 페라이트 계열과 금속자성체 계열이 있는데, 대량생산 및 소형화에 유리한 적층형 칩 타입 인덕터에는 페라이트 계열의 자성재료가 주로 사용된다.
그러나, 상기 페라이트는 투자율과 전기저항이 높은 반면 포화 자속밀도가 낮으므로 그대로 사용하면 자기포화에 의한 인덕턴스의 저하가 크고, 직류 중첩특성이 나빠진다.
따라서, 종래의 칩 타입 인덕터는 손실이 크고, 전기저항이 낮지만 포화 자속밀도가 높은 금속자성체 계열의 재료에 도선을 감은 권선형 인덕터가 대부분이었고, 적층형 제품의 경우는 사용할 수 있는 전류범위가 매우 작다.
종래 권선형 인덕터가 개시된 선행문헌으로 한국 공개특허공보 제2011-0083325호(2011.07.20.공개)를 참조하면, 기존의 인덕터를 제조하는 종래 방법으로 드럼 코어에 코일을 직접 권선하고 권선된 코일의 단부를 드럼 코어에 마련된 전극에 납땜하는 방법이 있다.
그러나, 종래 권선형 인덕터는 드럼 코어의 자체 크기 및 형상의 제한으로 인해 코일의 권선 두께에 제한이 있다는 단점이 있다.
이를 위해, 포토 노광 공법을 이용하여 코일을 형성하는 방법이 있으나, 이와 같은 경우에도 코일 간의 간격을 일정 간격 이하로 줄이는 데는 한계가 있는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 보빈에 코일을 감는 방식의 권선형 인덕터에 비하여 제품의 소형화가 가능한 인덕터의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 코일 간의 간격을 줄임으로써 임피던스 특성을 향상하고 높은 인덕턴스를 구현하여 성능 및 신뢰성을 향상할 수 있는 인덕터의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 자성기판의 중심에 구비된 가이드축에 나선형 코일을 삽입하여 코일 적층체를 형성하는 단계; 상기 코일 적층체를 둘러싸도록 몰딩부를 구비하는 단계; 상기 가이드축을 제거하는 단계; 및 상기 몰딩부를 둘러싸도록 페라이트 복합체를 구비하는 단계;를 포함하는 인덕터의 제조 방법을 제공한다.
상기 나선형 코일은 절연층이 코팅된 코일 시트를 권선하여 제작될 수 있다.
상기 절연층은 에폭시 또는 폴리이미드를 포함하는 절연성 폴리머를 포함할 수 있으며, 상기 코일 시트는 구리(Cu)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 코일 시트의 두께는 100~200㎛로 형성될 수 있으며, 상기 절연층의 두께는 2~10㎛로 형성될 수 있다.
상기 자성 기판은 페라이트 물질 및 금속 물질을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 자성 기판은 Fe, Fe2O3, NiO, CuO, ZnO, MnO를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 자성 기판의 표면에는 절연성 폴리머가 코팅될 수 있다.
이때, 상기 절연성 폴리머는 5~10㎛의 두께로 코팅될 수 있다.
상기 가이드축은 이형성을 가질 수 있다.
일 예로, 상기 가이드축은 SAM(Self-Assembled Monolayers) 코팅과 실리콘 이형제 포함과 테프론 코팅 중 적어도 어느 하나에 의해 이형성을 가질 수 있다.
상기 몰딩부는 절연성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 코일 적층체를 형성하는 단계는, 상기 가이드축의 양측에서 나선형 코일을 각각 삽입하여 상기 자성 기판을 기준으로 상기 자성 기판의 상면과 하면에 상호 전기적으로 연결되는 복수의 나선형 코일을 구비하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인덕터의 제조 방법은, 상기 가이드축을 제거하는 단계 이후에 수행되며 상기 가이드축이 제거된 공간을 통해 상기 복수의 나선형 코일을 전기적으로 연결하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 페라이트 복합체는 상기 가이드축이 제거된 공간까지 충진될 수 있다.
여기서, 상기 페라이트 복합체는 페라이트 물질과 수지 및 경화제를 포함할 수 있다.
이때, 상기 수지는 에폭시와 비스페놀(Bisphenol)과 노발락(Novalac) 및 페녹시(Phenoxy) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 상기 경화제는 폴리아마이드(Polyamide) 또는 아민(Amine)로 이루어질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인덕터의 제조 방법에 의하면, 보빈에 코일을 감는 방식의 권선형 인덕터에 비하여 코일 두께를 증가시킬 수 있고 코일 간의 간격을 조밀하게 형성할 수 있어 제품의 소형화가 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 인덕터의 제조 방법에 의하면, 코일 두께를 유지하면서 코일 간의 간격을 조밀하게 형성할 수 있어 임피던스 특성 향상 및 높은 인덕턴스의 구현이 가능하며 이에 따라 제품의 성능 및 신뢰성을 향상할 수 있는 이점이 있다.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 인덕터의 제조 방법의 일실시예를 개략적으로 나타낸 단면도들로서,
도 1은 코일 시트를 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1의 코일 시트의 일면에 절연층을 코팅한 상태를 나타낸 단면도이며,
도 3은 도 2의 코일 시트를 권선한 상태를 나타낸 단면도이고,
도 4는 표면에 절연성 폴리머가 코팅된 자성 기판을 나타낸 단면도이며,
도 5는 도 4의 자성 기판의 중심에 가이드축을 설치한 상태를 나타낸 단면도이고,
도 6은 도 5의 가이드축의 양측에 복수의 나선형 코일을 삽입 적층한 코일 적층체를 나타낸 단면도이며,
도 7은 도 6의 코일 적층체에 몰딩부를 형성한 상태를 나타낸 단면도이고,
도 8은 도 7의 가이드축을 제거하고 복수의 나선형 코일을 전기적으로 연결한 상태를 나타낸 단면도이며,
도 9는 도 8의 몰딩부를 포함하는 코일 적층체에 페라이트 복합체를 형성한 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 인덕터의 제조 방법의 일실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 인덕터의 제조 방법의 일실시예를 개략적으로 나타낸 단면도들로서, 도 1은 코일 시트를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 코일 시트의 일면에 절연층을 코팅한 상태를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2의 코일 시트를 권선한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 4는 표면에 절연성 폴리머가 코팅된 자성 기판을 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4의 자성 기판의 중심에 가이드축을 설치한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5의 가이드축의 양측에 복수의 나선형 코일을 삽입 적층한 코일 적층체를 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 6의 코일 적층체에 몰딩부를 형성한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 도 7의 가이드축을 제거하고 복수의 나선형 코일을 전기적으로 연결한 상태를 나타낸 단면도이며, 도 9는 도 8의 몰딩부를 포함하는 코일 적층체에 페라이트 복합체를 형성한 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 인덕터의 제조 방법의 일실시예는, 먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 구리(Cu)와 같은 도전성 금속 재질로 이루어진 코일 시트(110)를 준비한다.
그 다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 코일 시트(110)의 일면에 절연층(115)을 구비한다.
여기서, 상기 절연층(115)은 에폭시 또는 폴리이미드를 포함하는 절연성 폴리머를 포함할 수 있으며, 상기 절연성 폴리머를 상기 코일 시트(110)의 일면에 코팅함으로써 구비될 수 있다.
이때, 상기 코일 시트(110)의 두께는 대략 100~200㎛로 형성될 수 있으며, 상기 절연층(115)의 두께는 대략 2~10㎛로 형성될 수 있다.
그 다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 코일 시트(110)를 말아서 나선형 코일(110a)을 제작한다.
즉, 상기 코일 시트(110)를 권선하여 나선형 코일(110a)을 제작하며, 이때 상기 절연층(115)을 통해 상기 나선형 코일(110a)의 인접된 부위 간의 절연이 가능할 수 있다.
그 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 자성 기판(120)을 준비한다.
이때, 상기 자성 기판(120)은 페라이트 물질 및 금속 물질을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 자성 기판(120)은 Fe, Fe2O3, NiO, CuO, ZnO, MnO를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 자성 기판(120)의 표면에는 절연성 폴리머(125)가 코팅될 수 있으며, 이때 상기 절연성 폴리머(125)는 5~10㎛의 두께로 코팅될 수 있다.
그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 자성 기판(120)의 중심에 가이드홀(120a)을 형성하고, 상기 가이드홀(120a)에 가이드축(130)을 삽입하여 설치한다.
여기서, 상기 가이드축(130)은 이형성을 가질 수 있다.
일 예로, 상기 가이드축(130)은 표면에 SAM(Self-Assembled Monolayers) 코팅 및 테프론 코팅이 되거나 실리콘 이형제를 포함하여 구성되어 이형성을 가질 수 있다.
그 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 자성 기판(120)의 중심에 구비된 가이드축(130)의 양측에 상기 나선형 코일(110a)을 각각 삽입하여 코일 적층체를 형성한다.
즉, 상기 자성 기판(120)을 기준으로 상부와 하부에 각각 나선형 코일(110a)을 적층한다.
그 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 코일 적층체를 둘러싸도록 몰딩부(140)를 구비한다.
즉, 상기 코일 적층체에 폴리이미드 또는 에폭시와 같은 절연성 물질을 몰딩한다.
이때, 상기 가이드축(130)의 양단부는 상기 몰딩부(140)의 외부로 노출되도록 하는 것이 바람직하다.
그 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 가이드축(130)을 제거한다.
이때, 상기 가이드축(130)은 이형성을 갖기 때문에, 상기 몰딩부(140)의 외부로 노출된 상기 가이드축(130)의 양단부 중 어느 일단부를 가압하여 상기 코일 적층체로부터 제거될 수 있다.
이후, 상기 가이드축(130)이 제거된 공간을 통해 상기 자성 기판(120)의 상면과 하면에 각각 구비된 나선형 코일(110a)을 상호 전기적으로 연결한다.
이때, 상기 나선형 코일(110a)의 전기적인 연결은 구리(Cu)와 같은 도전성 물질로 이루어진 코일 연결체(150)를 통해 이루어질 수 있다.
그 다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 몰딩부(140)를 둘러싸도록 페라이트 복합체(160)를 구비한다.
여기서, 상기 페라이트 복합체(160)는 페라이트 물질과 수지 및 경화제를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 수지는 에폭시와 비스페놀(Bisphenol)과 노발락(Novalac) 및 페녹시(Phenoxy) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 상기 경화제는 폴리아마이드(Polyamide) 또는 아민(Amine)로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 페라이트 복합체(160)는 상기 가이드축(130)이 제거된 공간까지 충진될 수 있다.
그리고, 상기 나선형 코일(110a)의 전기 입출력을 위한 입력 패턴(110b)과 출력 패턴(110c)은 상기 페라이트 복합체(160)의 측면 외부로 노출될 수 있다.
이때, 상기 입출력 패턴(110b, 110c) 자체가 외부 단자가 될 수도 있으며, 상기 입출력 패턴(110b, 110c)에 별도의 전극을 연결하여 외부 단자를 형성할 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
110: 코일 시트 110a: 나선형 코일
110b: 입력 패턴 110c: 출력 패턴
115: 절연층 120: 자성 기판
120a: 가이드홀 125: 절연성 폴리머
130: 가이드축 140: 몰딩부
150: 코일 연결체 160: 페라이트 복합체

Claims (17)

  1. 자성기판의 중심에 구비된 가이드축에 나선형 코일을 삽입하여 코일 적층체를 형성하는 단계;
    상기 코일 적층체를 둘러싸도록 몰딩부를 구비하는 단계;
    상기 가이드축을 제거하는 단계; 및
    상기 몰딩부를 둘러싸도록 페라이트 복합체를 구비하는 단계;
    를 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나선형 코일은 절연층이 코팅된 코일 시트를 권선하여 제작되는 인덕터의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연층은 에폭시 또는 폴리이미드를 포함하는 절연성 폴리머를 포함하며, 상기 코일 시트는 구리(Cu)를 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코일 시트의 두께는 100~200㎛로 형성되며, 상기 절연층의 두께는 2~10㎛로 형성되는 인덕터의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자성 기판은 페라이트 물질 및 금속 물질을 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자성 기판은 Fe, Fe2O3, NiO, CuO, ZnO, MnO를 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자성 기판의 표면에는 절연성 폴리머가 코팅되는 인덕터의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연성 폴리머는 5~10㎛의 두께로 코팅되는 인덕터의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가이드축은 이형성을 갖는 인덕터의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가이드축은 SAM(Self-Assembled Monolayers) 코팅과 실리콘 이형제 포함과 테프론 코팅 중 적어도 어느 하나에 의해 이형성을 갖는 인덕터의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩부는 절연성 물질로 이루어지는 인덕터의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 코일 적층체를 형성하는 단계는, 상기 가이드축의 양측에서 나선형 코일을 각각 삽입하여 상기 자성 기판을 기준으로 상기 자성 기판의 상면과 하면에 상호 전기적으로 연결되는 복수의 나선형 코일을 구비하는 단계를 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가이드축을 제거하는 단계 이후에 수행되며, 상기 가이드축이 제거된 공간을 통해 상기 복수의 나선형 코일을 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 복합체는 상기 가이드축이 제거된 공간까지 충진되는 인덕터의 제조 방법.
  15. 제1항 또는 제15항에 있어서,
    상기 페라이트 복합체는 페라이트 물질과 수지 및 경화제를 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수지는 에폭시와 비스페놀(Bisphenol)과 노발락(Novalac) 및 페녹시(Phenoxy) 중 어느 하나를 포함하는 인덕터의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 경화제는 폴리아마이드(Polyamide) 또는 아민(Amine)을 포함하는 인덕터의 제조 방법.
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