KR20130092951A

KR20130092951A - 연자성 분말 폴리머 복합재 시트를 가지고 적층된 자성 부품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130092951A
Application number: KR1020127028761A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 안쏘니 돌잭; 헌디 판두란카 카마쓰
Original assignee: 쿠퍼 테크놀로지스 컴파니
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2013-08-21
Also published as: US20110260825A1; WO2011133239A1; TW201203293A; CN102985985A; US9589716B2; TWI575541B; EP2561524A1; JP2013526035A; EP2561524B1

Abstract

전자 회로 보드 애플리케이션들을 위한 소형 자성 부품들은 더 높은 인덕턴스 값 및 증가된 직류 전류 용량을 용이하게 하는 강화된 자성 복합재 시트들을 포함한다. 부품들은 상대적으로 단순하고 간단한 적층 공정을 이용해서 제조될 수 있다.

Description

연자성 분말 폴리머 복합재 시트를 가지고 적층된 자성 부품 및 그 제조 방법{LAMINATED MAGNETIC COMPONENT AND MANUFACTURE WITH SOFT MAGNETIC POWDER POLYMER COMPOSITE SHEETS}

본 출원은 2006년 9월 12일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제11/519,349호 및 2008년 7월 9일에 출원된 미국 특허 출원 번호 제12/181,436호의 주제물(subject matter)에 관한 것으로서, 상기 출원들의 전체 공개 내용은 전부 본 명세서의 이 부분에서 참조에 의해 통합된다.

본 발명의 분야는 일반적으로 회로 보드 애플리케이션들을 위한 소형 자성 부품들의 구성 및 제작에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 파워 인덕터(power inductor)들 및 변압기들과 같은 소형 자성 부품들의 구성 및 제작에 관한 것이다.

점점 더 강력하지만 더 작은 전자 장치들을 생산하려는 최근 경향은 전자장치 산업에 수많은 도전을 초래했다. 몇 개만 예를 들자면, 스마트 폰, PDA(personal digital assistant) 장치, 엔터테인먼트(entertainment) 장치들, 및 휴대용 컴퓨터 장치들과 같은 전자 장치들은 이제 폭넓은 그리고 증가하는 사용자층에 의해서 널리 소유되고 조작된다. 이러한 장치들은, 인터넷을 포함하되 이에 한정되지는 않는 복수의 네트워크 및 다른 전자 장치들을 이러한 전자 장치들과 상호연결시키는 것을 가능하게 하는 특징들의 인상적이고 급속하게 확장되는 배열을 포함한다. 무선 통신 플랫폼을 이용한 신속한 정보 교환은 이러한 장치들을 이용해서 가능하고, 이러한 장치들은 비즈니스용 및 개인용 사용자들에게 똑같이 매우 편리하고 인기있게 되었다.

이러한 전자 장치들에 의해서 요구되는 회로 보드 애플리케이션들에 대한 표면 실장(surface mount) 부품 제조업자들을 위해서, 부품이 회로 보드 상에서 차지하는 영역(종종, 부품 "풋프린트(footprint)"라고 함)과 회로 보드의 평면에 평행한 방향으로 측정된 그 높이(종종 부품 "프로파일(profile)"이라고 함)를 최소화하기 위하여, 더욱 소형화된 부품들을 제공하는 것이 도전되어 왔다. 풋프린트 및 프로파일을 감소시킴으로써, 전자 장치들에 대한 회로 보드 조립체들의 사이즈는 감소될 수 있고, 및/또는 회로 보드(들) 상에서의 부품 밀도는 증가될 수 있는데, 이것은 전자 장치 그 자체의 사이즈의 감소 및 그에 필적하는 사이즈를 가지는 장치의 증가된 능력을 가능하게 한다. 비용 효율적인 방식으로 전자 부품들을 소형화하는 것은 매우 경쟁적인 시장에서 전자 부품 제조업자들에게 다수의 현실적 도전들을 초래했었다. 수요가 많은 전자 장치들에 대해 요구되는 매우 많은 양의 부품들 때문에, 부품들을 제작함에 있어서의 비용 감소는 전자 부품 제조업자들에게 매우 현실적인 관심의 대상이었다.

전자 장치들, 특히 핸드헬드(hand held) 장치들에 대해 증가하는 요구를 충족시키기 위하여, 각 세대의 전자 장치들은 더욱 작을 것이 요구될 뿐 아니라, 증가된 기능적인 특징들 및 능력들을 제공할 것이 요구된다. 결과적으로, 전자 장치들은 더욱 강력한 장치들이어야 한다. 에너지 저장소 및 조절 능력을 제공하는 자성 부품들과 같은 일부 유형의 부품들에 대해서, 이미 상당히 작은 부품들의 사이즈를 계속해서 감소시키면서 증가된 파워 요구를 충족시키는 것이 문제된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 연자성 분말 폴리머 복합재 시트를 가지고 적층된 자성 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

자성 부품이 공개되는데, 자성 부품은: 제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일; 및 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들과 바인더 물질의 복합재 혼합물을 포함하는 적어도 하나의 절연적(insulating) 유전적 자성 시트;를 포함하고, 복합재는 독립적인 고체 시트층(sheet layer)으로서 제공되고, 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트들이 코일에 적층됨으로써, 적어도 하나의 코일을 내장하는(embed) 모놀리식 코어 구조를 정의한다.

선택적으로, 바인더 물질은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 중의 하나일 수 있다. 상기 수지는 폴리머 기반일 수 있다. 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트는 열 및 압력 중의 적어도 하나로 코일에 적층될 수 있다. 자성 분말 입자들은 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트에서 혼합물의 적어도 90 중량 퍼센트(percent by weight)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트의 유효 투자율은 적어도 10일 수 있다. 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램일 수 있다. 터미널 탭(terminal tab)들이 제1 리드 및 제2 리드 각각에 연결될 수 있다. 표면 실장 마감부들이 각각의 제1 리드 및 제2 리드에 연결될 수 있다.

자성 코어 조각(core piece)이 적어도 하나의 시트와는 별도로 제공될 수 있고, 복수의 턴들이 자성 코어 조각 둘레에 뻗어 있고, 적어도 하나의 시트가 코일 및 자성 코어 조각에 적층된다. 자성 코어 조각은 제1 반지름을 갖는 제1 부분 및 제1 반지름과는 다른 제2 반지름을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있고, 제2 부분은 제1 부분으로부터 뻗어 있고, 복수의 턴들이 제2 부분 둘레에 뻗어 있다. 별도로 제작된 코어 조각이 드럼(drum) 코어를 포함할 수 있고, 와이어 코일이 드럼 코어 둘레로 감길 수 있다.

부품은 파워 인덕터일 수 있다. 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트는 제1 시트 및 제2 시트를 포함할 수 있고, 제1 시트 및 제2 시트 각각은 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들과 바인더 물질의 복합재 혼합물을 포함하고, 복합재는 독립적인 고체 시트층으로서 제공되고; 적어도 하나의 코일은 제1 시트와 제2 시트 사이에 개재되고(interposed), 제1 시트 및 제2 시트가 코일 및 서로에 적층되어, 적어도 하나의 코일을 모놀리식 코어 구조로 내장한다.

자성 부품의 다른 실시 예가 또한 공개되는데, 자성 부품은: 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들; 제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일;을 포함하고, 적어도 하나의 전도성 코일은 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 개재되고; 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들은 코일에 적층되어, 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 코일을 내장하고, 물리적 갭을 생성하지 않으면서 모놀리식 코어 구조를 정의하고; 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 각각은: 열과 압력으로 적층될 수 있는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 폴리머 바인더 및 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들을 포함하는 복합재 시트;를 포함하고, 복합재는 독립적인 고체 시트층으로서 제공되고; 복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고; 자성 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고; 복합재의 유효 투자율(magnetic permeability)은 적어도 10이다.

자성 부품은 제1 및 제2 시트들과는 별도로 제공된 자성 코어 조각을 더 포함할 수 있고, 복수의 턴들이 자성 코어 조각 둘레에 뻗어 있고, 제1 및 제2 시트들이 코일 및 별도로 제작된 코어 조각에 적층되어 모놀리식 코어 구조를 형성한다. 별도로 제작된 코어 조각은 제1 반지름을 갖는 제1 부분 및 제1 반지름과는 다른 제2 반지름을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있고, 제2 부분은 제1 부분으로부터 뻗어 있고, 복수의 턴들이 제2 부분 둘레에 뻗어 있다. 자성 코어 조각이 드럼 코어일 수 있고, 와이어 코일이 드럼 코어 둘레로 감길 수 있다. 자성 부품은 표면 실장 마감부들을 더 포함할 수 있고, 상기 부품은 파워 인덕터일 수 있다.

자성 부품의 실시 예가 추가로 공개되는데, 자성 부품은: 독립적인 고체 시트층으로서 제공된 복합재를 각각 포함하는 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들; 제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일; 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들과는 별도로 제공된 자성 코어 조각; 자성 코어 조각 둘레에 뻗어 있는 복수의 턴들;을 포함하고, 적어도 하나의 전도성 코일 및 자성 코어 조각은 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 개재되고; 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들은 코일 및 자성 코어 조각에 적층되어, 코일 및 자성 코어 조각을 내장하고, 물리적 갭을 생성하지 않으면서 모놀리식 코어 구조를 정의하고; 표면 실장 마감부들이 제1 및 제2 코일 리드들에 연결된다.

자성 코어 조각은 제1 반지름을 갖는 제1 부분 및 제1 반지름과는 다른 제2 반지름을 갖는 제2 부분을 포함할 수 있고, 제2 부분은 제1 부분으로부터 뻗어 있고, 복수의 턴들이 제2 부분 둘레에 뻗어 있다. 별도로 제작된 코어 조각은 드럼 코어일 수 있고, 와이어 코일이 드럼 코어 둘레로 감겨 있을 수 있다. 복합재는: 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들; 및 열과 압력으로 적층될 수 있는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 폴리머 바인더;를 포함하고, 복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고; 자성 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고; 복합재의 유효 투자율은 적어도 10이다. 상기 부품은 파워 인덕터일 수 있다.

와이어 코일 및 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트를 포함하는 자성 부품을 제작하는 방법이 또한 공개된다. 상기 방법은: 적어도 하나의 와이어 코일을 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트층과 조립하는 단계; 및 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트를 적어도 하나의 와이어 코일에 적층해서, 물리적 갭이 없이 코일을 내장하는 모놀리식 코어 구조를 형성하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 시트는 독립적인 고체 시트층으로서 제공된 복합재를 포함하고, 복합재는 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들을 포함한다.

선택적으로, 적어도 하나의 와이어 코일을 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트층과 조립하는 단계는: 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들에 적어도 하나의 와이어 코일을 개재하는 단계; 및 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트를 적어도 하나의 와이어 코일에 적층해서, 물리적 갭이 없이 코일을 내장하는 모놀리식 코어 구조를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 각각은 독립적인 고체 시트층으로서 제공된 복합재이고, 각각의 시트에서 복합재는 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들을 포함한다. 상기 방법은 또한 제1 및 제2 리드들에 연결된 표면 실장 마감부들을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 코일은 제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일을 포함할 수 있고; 상기 부품은 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트와는 별도로 제공된 자성 코어 조각을 더 포함할 수 있고, 상기 방법은: 자성 코어 조각의 부분의 둘레로 복수의 턴들이 뻗어 있게 하는 단계; 및 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트를 코일 및 자성 코어 조각에 적층하는 단계를 더 포함한다. 자성 코어 조각의 부분의 둘레로 복수의 턴들이 뻗어 있게 하는 단계는 드럼 코어 둘레로 코일을 감는 단계를 포함할 수 있다.

제품이 상기 방법에 의해 형성될 수 있고, 상기 제품은 파워 인덕터일 수 있다. 복합재는: 열과 압력으로 적층될 수 있는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 폴리머 바인더를 더 포함할 수 있고, 복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고; 자성 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고; 복합재의 유효 투자율은 적어도 10이다.

자성 부품의 실시 예가 또한 공개되는데, 자성 부품은: 제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일; 및 물리적 갭을 생성하지 않고 적어도 하나의 코일을 내장하는 모놀리식 코어 구조를 정의하는 자성 복합재 물질;을 포함하고, 자성 복합재 물질은 이방성 형상을 가지지 않는 금속 분말 입자들 및 바인더를 포함하고; 복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고; 금속 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고; 복합재의 유효 투자율은 적어도 10이다.

모놀리식 코어 구조가 적어도 하나의 코일에 적층된 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트로부터 형성될 수 있다. 적어도 하나의 시트가 제1 및 제2 시트들을 포함할 수 있고, 전도성 코일이 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 개재된다.

도 1은 예시적인 자성 부품의 분해도이다.
도 2는 도 1에 도시된 부품의 부분의 조립도이다.
도 3은 도 2에 도시된 조립체의 정측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 조립체의 적층 후의 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 조립체의 적층 후의 투시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 적층된 조립체의 측면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 적층된 조립체의 측면도이고, 부품에 대해 완전히 형성된 표면 실장 마감부를 도시한다.
도 8은 다른 예시적인 자성 부품의 분해도이다.
도 9는 도 8에서 도시된 부품의 부분의 조립도이다.
도 10은 도 9에서 도시된 조립체의 정측면도이다.
도 11은 도 10에서 도시된 조립체의 적층 후의 측면도이다.
도 12는 도 8에서 도시된 조립체의 적층 후의 투시도이다.
도 13은 도 12에서 도시된 적층된 조립체의 측면도이다.
도 14는 도 13에서 도시된 적층된 조립체의 측면도이고, 부품에 대해 완전히 형성된 표면 실장 마감부를 도시한다.
도 15는 다른 예시적인 자성 부품의 분해도이다.
도 16은 도 15에서 도시된 부품의 부분의 조립도이다.
도 17은 도 16에서 도시된 조립체의 정측면도이다.
도 18은 도 17에서 도시된 조립체의 적층 후의 측면도이다.
도 19는 도 15에서 도시된 조립체의 적층 후의 투시도이다.
도 20은 도 18에서 도시된 적층된 조립체의 측면도이다.

비제한적(non-limiting)이고 비배타적(non-exhaustive)인 실시 예들이 도면을 참조하여 설명되고, 동일한 참조 번호들은 다르게 특정되지 않는 한 여러 도면들에 걸쳐서 동일한 부분을 지칭한다.

인덕터들 및 변압기들과 같은 종래의 소형 자성 부품들이 아마도 공지된 기술을 이용해서 경제적으로 생산되었을지라도, 이들은 더 높은 파워를 가진 장치들의 성능 요구조건들을 충족시키지는 못하였다. 마찬가지로, 더 높은 성능 요구조건들을 더욱 충족시킬 수 있는 구성들은 아직 경제적으로 생산되지 못하고 있다. 더 높은 파워를 가진 전자 장치들을 위한 공지의 자성 부품 구성들의 비용 및/또는 성능 문제들은 본 기술분야에서 여전히 극복되어야 한다.

역사적으로, 인덕터들 또는 변압기들과 같은 자성 부품들은, 와이어 코일(wire coil) 둘레로 조립되고 서로에 대해 물리적으로 갭(gap)을 두고, 별도로 제작된 자성 코어 조각(core piece)들을 가지고 조립된다. 이러한 부품들을 소형화하고자 할 때 많은 문제점들이 존재한다. 특히, 더욱 소형화된 부품들에서 엄격하게 제어된 물리적 갭들을 달성하는 것은 어렵고 비용이 든다. 또한, 물리적 갭 생성을 제어함에 있어서의 무능함은 소형 부품들에 대해서 원하지 않는 변화 및 신뢰성 문제를 낳는 경향이 있다.

자성 부품들을 위해 물리적으로 갭을 둔 코어 구성을 가지는 난관을 피하기 위하여, 자성 분말 물질들이 소위 분산(distributed) 갭 물질들을 생성하기 위하여 바인더(binder) 물질들과 결합되어 왔다. 이러한 물질은 원하는 형상으로 성형가능(moldable)할 수 있고, 물리적 갭들을 가진 이산(discrete) 코어 구조의 조립체에 대한 임의의 필요를 방지한다. 나아가, 코일을 포함하는 단일 조각 코어 구조를 형성하기 위하여 미리 제작된 코일 구조들 둘레에 직접, 이러한 물질이 반-고체(semi-solid) 슬러리(slurry) 형태로 또는 입상(granular) 절연 건조 분말로서 성형될 수 있다. 제어되고 신뢰할만한 방식으로 자성 분말과 바인더 물질들을 혼합하고 준비하는 것뿐 아니라 성형 단계들을 준비하는 것은 어려울 수 있고, 자성 부품들을 제조하는 것에 대한 비용 증가를 초래한다. 이것은 아마도 종래의 부품들보다 상대적으로 더 높은 전류 레벨로 동작하는 파워 인덕터들에 대해서 더욱 그러하다. 증가된 성능 요구조건들은 상이한 코일 구조, 성형가능 자성 분말 슬러리 또는 건조 입상 물질들의 상이한 제법(formulation), 및/또는 부품들을 제작함에 있어서의 더욱 엄밀한 공정 제어를 요할 수 있고, 이는 그러한 부품들을 제조하는 비용 및 어려움을 증가시킬 수 있다.

소형 자성 부품들을 생산하기 위한 다른 알려진 기술은 칩타입(chip-type) 부품을 형성하기 위해 물질의 얇은 층(layer)들로부터 부품들을 형성하는 것이다. 이러한 타입의 종래 부품들에서, 세라믹 그린 시트(ceramic green sheet) 물질과 같은 물질의 유전층(dielectric layer)이 자성 부품들을 형성하기 위해 이용되어 왔다. 전도성 코일 엘리먼트(element)들은 전형적으로 하나 이상의 유전층 위에 형성되거나 패턴이 만들어지고(patterned), 코일 엘리먼트들은 조립되거나 형성될 때 유전층들 내에 포함되거나 내장된다. 매우 작은 부품들은 이러한 유전 물질들을 이용해서 제조될 수 있지만, 이들은 제한된 수행 능력을 제공하는 경향이 있다. 나아가, 그린 시트들을 처리하는 것은 집약적(intensive)일 수 있고, 대량 생산된 부품들에 대해서 상대적으로 비용이 많이 들 수 있다. 세라믹 시트들은 또한 파워 인덕터들에 의해 요구되는 더 높은 전류의 애플리케이션들에 대해서 상대적으로 빈약한 열 전송(heat transfer) 특성을 가진다.

층들에 배열된 복합재 자성 시트 물질들로부터 자성 부품들을 구성하는 것이 또한 제안되었다. 이러한 타입의 부품들에서, 층들은 유전적(dielectric)일 뿐 아니라 자기적(magnetic)이다. 다시 말해, 층들로서 사용된 시트 물질들은 1.0보다 큰 상대적 투자율(magnetic permeability) μ _r 을 보이고, 일반적으로 자기적으로 반응하는 물질이라고 고려된다. 이러한 자기적으로 반응하는 시트 물질들은 바인더 물질 내에서 흩어지는 연자성(soft magnetic) 입자들을 포함할 수 있고, 부품들이 제작될 때, 기판(substrate) 물질 위에 증착되고 기판 물질에 의해 지지되는 반-고체 또는 액체 물질들과는 대조적으로, 고체 형태로 조립될 수 있는 독립적인(freestanding) 얇은 층들 또는 막(film)들로서 제공된다. 그래서, 본 기술 분야에서 알려진 다른 복합재 자성 물질들과는 달리, 이러한 독립적인 얇은 층들 또는 막들은 적층될 수 있다.

복합재 자성 시트 물질들을 이용하는 적층된 부품들의 예들은 미국의 공개된 특허 출원 US 제2010/0026443 A1호에서 개시된다. 이러한 구성들에 대해서는, 복합재 자성 시트 물질들이 미리 제작될 수 있고 층들이 전도성 코일 둘레로 압력 적층될(pressure laminated) 수 있어서 임의의 복합재 자성 시트 물질들과는 독립적으로 미리 제작될 수 있다는 이점이 있을 수 있다. 층들의 적층은 다른 공정들과 비교하여 상대적으로 낮은 비용으로 덜 어렵게 수행될 수 있다. 그렇지만, 이러한 구성은 특정 관점에서 성능 한계가 있음이 드러났고, 더 높은 파워를 가진 더 작은 사이즈의 전자 장치들의 필요를 완전히 충족시키기 못했다. 이것은 현재 이용가능한 복합재 자성 시트 물질들에서의 한계에 기인하는 것이라고 믿어진다.

기존의 복합재 자성 시트 물질들은 주로 전자기 차폐 목적으로 개발되었으며, 이러한 마인드를 가지고 자성 부품들을 구성하기 위해서 이용되어 왔다. 복합재 자성 시트를 포함하는 부품의 이러한 일 예는 "Multilayer High-frequency Inductor"라는 명칭의 KOKAI(Japanese Unexamined Patent Publication) 제10-106839호에서 설명된다. 이 참조문헌은, 연자성 분말이 유기 바인더 내에 흩어져서, 인덕터를 구성하기 위해 적층될 수 있는 물질층들로 형성되도록, 절연 유기(organic) 바인더로 반죽되는(kneaded) 본질적으로 전도성 물질들인 평평한 및/또는 침상(acicular) 연자성 분말 물질을 가르쳐 준다. 평평한 및/또는 침상 연자성 분말 물질은 특히 거의 구형(spherical)인 자성 분말 물질들과 비교되고 대조된다. 이 참조문헌은 자기 공명(magnetic resonance)을 기초로 하여 인덕터의 투자율이 증가하는, 고주파수의 범위에서, 평평한 및/또는 침상의 연자성 분말의 형상들 중의 적어도 하나에서 연자성 분말이 형성되면 바람직한 자기 이방성(magnetic anisotropy)이 발생한다는 것을 가르쳐 준다. 이 참조문헌은 평평한 및/또는 침상 연자성 분말 물질이 전자기 차폐에 대해서 더 우수하고, 다층 고주파수 인덕터를 형성하기 위해서 사용될 때, 별도로 제공되는 차폐 특징이 제거될 수 있고 인덕터 부품의 사이즈가 더욱 감소될 수 있다고 결론을 내린다.

공개된 유럽 특허 츨원 EP 제0 785 557 A1호 또한 전자기 차폐 목적을 위한 복합재 자성 물질 시트를 개시한다. 이 참조문헌은 이방성의 속성을 갖는 복합재 자성 시트 물질들을 제작하기 위해서 이용된 부드러운 평평한 자성 입자들 및 유기 바인더인 두 개의 타입을 가르쳐 준다. EP 제0 785 557 A1호는 또한 폴리머 바인더들이 자성 시트들을 형성하는데 이용될 수 있다는 것을 개시하며, 여기서 자성 분말이 완성된 고체 시트의 90 중량 퍼센트(weight percent)보다 많이 채운다.

WO 제2009/113775호는 다층 파워 인덕터를 구성하기 위해 이용되는 복합재 자성 시트 물질들을 개시한다. 이 참조문헌은 연자성 금속 분말들로 채워진 시트들을 가르쳐 주며, 여기서 연자성 분말들은 이방성이고, 시트의 표면에 수직으로 또는 평행하게 배열된다. 시트의 표면에는 전도성 코일을 정의하기 위해 바이어스(vias)에 의해 전기적으로 연결된 회로 경로를 가지고 패턴이 만들어진다. 시트들의 중앙 영역은 원한다면 등방성의(isotropic) 속성을 가질 수 있고, 시트의 나머지 영역들은 이방성으로 남는다. 공지된 자성 분말 시트 물질들에 대한 충진율(fill factor)은 약 80 중량% 이하이다. 이러한 타입의 파워 인덕터 구성은 더 높은 파워를 가지는 장치들에 대한 그들의 수행 능력에 있어서 제한이 있는 것으로 알려져 왔다. 구체적으로, 이러한 구성의 직류 전류 용량은 최신 전자 장치들 및 애플리케이션들에 의해 요구되는 것에 미치지 못한다.

나아가, 공개된 논문 「 "Permeability and electromagnetic-interference characteristics of Fe-Si-Al alloy flakes-polymer composite", J. Appl. Phys. 85, 4636(1999)」은 자성 복합재 시트 물질들의 기술의 현주소를 나타내는 것으로 믿어진다. 이 논문에서, Fe-Si-Al 합금 박편-폴리머(flakes-polymer) 복합재의 노이즈 억압 효과가 연구되었고, 이방성 자성 분말을 포함하는 상이한 타입의 시트들의 속성들이 비교되었다. 이 논문은 (이방성 속성을 가진) Fe-Si-Al 박편들로 만들어진 복합재 시트들의 투자율(μ max)이 분무된(atomized) 자성 분말 물질들로부터 만들어진 시트들보다 우수하고, 더 높은 투자율이 Fe-Si-Al 박편들로 만들어진 복합재 시트를 가지고 가능하다는 결론을 내린다.

아마도 뜻밖에 그러한데, 원하는 자기적 속성을 제공하기 위해 상당히 정제된 기존 자성 복합재 시트 물질들은 새로운 전자 장치들에 의해 요구되는 증가된 전류 레벨에서 동작할 수 있는 소형 부품들에 대해 필요한 수행 능력을 제공하기 위해서 효과적이지 않다. 더 낮은 비용으로 더 높은 성능을 제공하기 위해서, 더 높은 전류 레벨에서 동작할 수 있는 파워 인덕터들 및 변압기들, 다른 타입의 자성 복합재 시트 물질들과 같은 적층된 소형 자성 부품들이 요구된다.

공지의 자성 복합재 시트 물질들을 이용해서, 불가능하지는 않더라도, 달성하기 어려운 더 높은 전류 및 파워 애플리케이션들을 위해서 향상된 성능을 제공하는 강화된 자성 복합재 시트 물질들을 이용한 독창적인 자성 부품 구성의 예시적인 실시 예들이 이하에서 설명된다. 파워 인덕터 및 변압기 부품들과 같은 자성 부품들이 다른 공지의 파워 인덕터 구성과 비교하여 절감된 비용으로 제작될 수 있다. 설명된 장치들과 연관된 제조 방법론 및 단계들은 부분적으로는 명백하고, 부분적으로는 이하에서 구체적으로 설명되지만, 추가적인 설명이 없어도 당업자의 범위 내에서는 괜찮을 것으로 이해된다.

도 1-7은 제1 및 제2 자성 복합재 시트들(104 및 106) 사이에 개재된(interposed) 코일(102) 및 코일(102)과 함께 조립되고 제1 및 제2 자성 복합재 시트들(104 및 106) 사이에 개재된 선택적 자성 코어 조각(108)을 포함하는 자성 부품(100)의 제1 예시적인 실시 예를 도시한다.

코일(102)은 공지된 기술에 따라서 연성(flexible) 와이어 도체로부터 제작되고, 제1 말단(end) 또는 리드(lead)(110), 제2 리드(112)(도 2-4에서 가장 잘 보임), 제1 및 제2 리드들(110, 112) 사이에 뻗어 있고 다수의 턴(turn)들 또는 루프(loop)들을 포함하는 권선부(114)를 포함한다. 도시된 예시적인 실시 예에서, 코일(102)을 제작하기 위해 사용된 와이어 도체는 둥근 또는 원형 단면을 가지지만, 이와 달리, 원한다면 평평한 또는 직사각형 단면일 수 있다. 도시된 예에서 코일(102)은 예컨대 원하는 인덕턴스(inductance) 값의 권선부(114)를 형성하도록 권선축(winding axis) 둘레로 나선형으로(helically) 및 소용돌이형으로(spirally) 감긴다. 코일(102)을 제작하기 위한 정밀 권선 기술은 공지되어 있으며 본 명세서에서는 더 설명되지 않는다. 코일(102)은 또한 사용시 코일의 잠재적인 전기적 단락을 방지하기 위하여 알려진 기술을 이용하는 절연층을 가지고 제공될 수 있다.

당업자들이 이해할 바와 같이, 권선부(114)의 인덕턴스 값은 주로 와이어의 턴들의 수(number of turns), 코일(102)을 제작하기 위해서 사용된 와이어의 구체적인 물질, 및 코일(102)을 제작하기 위해 사용된 와이어의 단면 영역에 의존한다. 그래서, 자성 부품(100)의 인덕턴스 등급(rating)은 코일 턴들의 수, 턴들의 배열, 및 코일 턴들의 단면 영역을 달리함으로써 상이한 애플리케이션들에 대해서 상당히 달라질 수 있다. 도시된 바와 같이 타이트하게(tightly) 감긴 코일(102)은 소형 부품들을 위해서 사용된 종래의 코일들에 비해 콤팩트한(compact) 구성으로 상대적으로 높은 턴들의 수를 포함한다. 그러므로, 부품(100)의 인덕턴스 값은 다른 공지된 소형 자성 부품 구성들에 비해 상당히 증가될 수 있다.

선택적으로, 도 1에서 도시된 바와 같이, 터미널 탭(terminal tab)들(114 및 115)은 공지된 납땜, 용접, 또는 브레이징(brazing), 또는 본 기술분야에서 알려진 다른 기술들을 통해서 각각의 코일 리드들(110, 112)에 연결되는 각각의 탭(115, 116)을 가지고 제공될 수 있다. 탭들(114, 115)은 도시된 바와 같이 서로에게 대체로 동일평면상에서 배열된 서로에게 정렬된 대체로 평면의 직사각형 엘리먼트들이지만, 터미널 엘리먼트들의 다른 기하구조들, 배열들, 및 구성들이 확실히 가능하다. 터미널 탭들(114, 115)은 이하에서 더 설명되는 바와 같이 부품(100)이 완성될 때 표면 실장 마감부(termination)로 형성된다.

도시된 부품(100)은 하나의 코일(102)을 포함하는 파워 인덕터 부품이지만, 하나 이상의 코일(102)이 마찬가지로 제공될 수 있다고 고려된다. 복수의 코일의 실시 예에 있어서, 코일들은 전기 회로에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 별도의 코일들이 인덕터 대신 변압기 부품을 형성하기 위해서 마찬가지로 배열될 수 있다.

자성 복합재 시트들(104 및 106)은 독립적인 고체의 시트층들로서 제공되어서, 제조 목적을 위해서 기판 물질 위에 증착되고 기판 물질에 의해 지지되는 본 기술분야에 알려진 슬러리 또는 반-고체 물질들 및 액체 물질들과 비교하여, 더 쉽게 조립될 수 있다. 자성 복합 시트들(104 및 106)은 연성이고, 이하에서 설명된 바와 같이 적층 공정으로 처리할 수 있다.

자성 분말 입자들의 이방성 형상(shape anisotropy)이 복합재 자성 시트 구성에서 바람직하다고 당업자들에게 일반적으로 이해되고 있지만, 본 출원인들은 이러한 이방성 형상이, 더 높은 전류의 소형 파워 인덕터들을 포함하되 이에 반드시 한정되지 않는 자성 부품들을 구성하는데 실제로 역효과를 낳을 수 있다고 믿는다. 다시 말해, 아마도 뜻밖에 그러한데, 부품(100)이 하나의 예가 되는 특정 자성 부품들의 자기적 성능(magnetic performance)은 이하에 설명된 다른 속성들 중에서도 이방성 형상을 갖지 않는 자성 복합재 시트들(104, 106)을 이용해서 실제로 향상될 수 있다.

당업자들이 이해할 바와 같이, 이방성 형상은 자성 복합재 시트들(104 및 106)을 형성하기 위해 사용된 자성 분말 입자들의 형상을 말한다. 매우 대칭적인 자성 분말 입자들은 아무런 이방성 형상을 가지지 않는 것으로 고려되어서, 주어진 자기장이 모든 방향에 동일한 정도로 분말 입자들을 자화시킨다. 정사각형 입자들 및 구형 입자들은 이방성 형상을 가지지 않는 입자들의 예이며, 다른 대칭적인 형상들 또한 가능하다. 자성 입자들 그 자체의 사이즈가 다소 다를 수는 있지만, 자성 복합재 시트들(104, 106) 내의 입자들의 균일한 형상은 이방성 형상을 제공하지 않을 것이다. 달리 말해, 자성 입자들의 실제 치수들은 동일하지 않을지라도, 부품(200)에서 종횡비(aspect ratio)(3차원 좌표계에서 가장 짧은 치수에 대한 가장 긴 치수의 비율)는 상술한 부품(100)과 많은 관점에서 유사하다. 그러므로, 동일한 참조 문자가 실시 예들(100 및 200)에서 상응하는 특징들을 위해서 이용된다. 부품(100)의 특징과 중복되는 부품(200)의 특징에 대해서는 상술한 설명이 참고되며, 입자들은 자성 복합재 시트들(104, 106)에서 대체로 균일하다. 입자들의 둘 이상의 상이한 형상들은 동일한 종횡비를 가질 수 있고, 조합하여 사용되더라도 자성 복합재 시트들(104, 106)에서 이방성 형상을 제공하지 않을 수 있는 것이 가능하지만, 상이한 종횡비 및 아마도 심지어 랜덤하게(randomly) 분산된 형상 및 종횡비를 갖는 상이한 형상들의 자성 입자들은 이방성 형상을 갖지 않는 자성 복합재 시트들을 제공하지 않을 것이다.

상술한 바와 같이, 자성 복합재 시트들(104 및 106)과 달리, 기존 자성 복합재 시트 물질들은 전형적으로 이방성 형상의 미리 결정된 정도를 제공하도록 만들어지고(formulated) 정제된다(즉, 연신된(elongated) 매우 대칭적인 형상 및 큰 종횡비를 가지는 자성 입자들을 가짐). 이방성 형상은 전력 자기학 관점에서 자기적 성능을 향상시키기보다는 감쇠시키는 것으로 믿어지고, 이제까지 종래의 이방성 형상 자성 복합재 시트들로부터 구성된 자성 부품들의 현실적인 성능 한계를 야기시켰다.

어떠한 이방성 형상도 자성 복합재 시트들(104, 106)에서 유익하지 않다고 믿어지며, 이방성의 다른 형태들이 존재하고 추가적 및/또는 대안적 실시 예들의 자성 복합재 시트들(104, 106)에서 있을 수 있다는 점이 인지되어야 한다. 예를 들어, 자기결정(magnetocrystalline) 이방성이 이방성 형상을 갖지 않는 입자들에서조차 발생할 수 있다. 다른 예로서, 응력(stress) 이방성 또한 어느 정도 범위까지는 존재할 수 있다. 다시 말해, 자성 복합재 시트들(104, 106)은 이방성 형상을 가지지 않지만, 이들은 다른 방식으로 이방성일 수 있다. 하지만, 이방성 형상은 자성 분말 입자 사이즈가 작을 때 이방성의 지배적인 형태가 되는 경향이 있다.

다양한 실시 예들에서, 자성 복합재 시트들(104, 106)을 만들기 위해 사용된 연자성 분말 입자들은 페라이트(Ferrite) 입자들, 철(Fe) 입자들, 센더스트(Sendust)(Fe-Si-Al) 입자들, MPP(Ni-Mo-Fe) 입자들, 하이플럭스(HighFlux)(Ni-Fe) 입자들, 메가플럭스(Megaflux)(Fe-Si Alloy) 입자들, 철-기반 무정형 분말 입자들, 코발트-기반 무정형 분말 입자들, 및 본 기술 분야에서 알려진 다른 적절한 물질들을 포함할 수 있다. 원한다면, 이러한 자성 분말 입자 물질들의 조합 또한 이용될 수 있다. 자성 분말 입자들은 공지된 방법 및 기술을 이용해서 획득될 수 있다. 선택적으로, 자성 분말 입자들은 절연 물질을 가지고 코팅될 수 있다.

형성된 이후에, 자성 분말 입자들은 바인더 물질과 혼합되고 결합될 수 있다. 바인더 물질은 부품(100)의 더 높은 전류, 더 높은 파워의 사용을 위해 부품(100)의 층을 이룬(layered) 구성에서 원하는 열 흐름(heat flow)을 갖는 폴리머 기반 수지(resin)일 수 있다. 나아가, 수지는 자연 상태에서 열가소성 수지(thermoplastic) 또는 열경화성 수지(thermoset)일 수 있는데, 양쪽 모두 열과 압력을 가지고 시트층들(104, 106)의 적층을 용이하게 한다. 용제(solvent) 등이 복합재 물질 처리를 용이하게 하기 위해서 선택적으로 추가될 수 있다. 복합재 분말 입자 및 수지 물질은, 도시된 바와 같이 실질적으로 평면인 연성의 얇은 시트들(104, 106)과 같이 명확한 형상 및 형태로 형성되어 굳혀질 수 있다. 자성 시트들(104, 106)을 만들기 위한 구체적인 방법론 및 기술은 알려져 있으며, 본 명세서에서는 별도로 설명되지 않는다. 기존 복합재 자성 시트들을 제조하기 위한 다수의 방법론 및 기술이 여전히 적용되되, 상술한 바와 같은 이방성 형상의 예외 및 이하에서 간략히 설명된 구성에서의 일부 세부사항들을 가진다.

시트들(104, 106)을 형성하기 위해 사용된 자성 복합재 물질들의 다양한 제법(formulation)들이 사용시 부품(100)의 자기적 성능의 다양한 레벨들을 달성하기 위해서 가능하다. 하지만, 일반적으로, 파워 인덕터 애플리케이션에서, 물질의 자기적 성능은, 자성 입자들의 플럭스(flux) 밀도 포화점(saturation point)(Bsat), 자성 입자들의 투자성(μ), 복합재에서 자성 입자들의 적재(loading)(중량%), 및 이하에서 설명된 바와 같이 코일 둘레로 눌려진 후의 완성된 복합재의 벌크(bulk) 밀도에 대체로 비례한다. 다시 말해, 자성 포화점, 투자성, 적재, 및 벌크 밀도를 증가시킴으로써, 더 높은 인덕턴스가 구현되고, 성능이 향상될 것이다.

한편, 부품의 자기적 성능은 복합재에서 사용된 바인더 물질의 양에 반비례한다. 그래서, 바인더 물질을 가진 물질의 복합재의 적재가 증가함에 따라서, 부품의 전체 자기적 성능뿐 아니라 말단 부품의 인덕턴스 값이 감소하는 경향이 있다. 각각의 Bsat 및 μ은 자성 입자들과 관련된 물질 속성이며, 입자들의 상이한 타입들 사이에서 변할 수 있고, 자성 입자들의 적재 및 바인더의 적재는 복합재의 상이한 제법들 사이에서 변할 수 있다.

인덕터 부품들에 대해서, 상술한 고려사항들은 구체적인 목적들을 달성하기 위해 물질 및 복합재 제법을 전략적으로 선택하는데 이용될 수 있다. 일 예로서, Fe-Si 입자들과 같은 금속 분말들은 더 높은 Bsat 값을 가지기 때문에, 더 높은 파워 인디케이터(indicator) 애플리케이션들에서 자성 분말 물질들로서 사용하기 위해 금속 분말 물질들이 페라이트 물질들보다 선호될 수 있다. Bsat 값은 외부 자기장 강도(H)의 애플리케이션에 의해 이룰 수 있는 자성 물질의 최대 플럭스 밀도(B)를 말한다. 플럭스 밀도(B)가 자기장 강도(H)의 범위에 대해 도시된 때때로 B-H 곡선으로 불리는 자화 곡선은 임의의 주어진 물질에 대해 Bsat 값을 드러내 보일 수 있다. B-H 곡선의 초기 부분은 자화될 코어(20)의 물질의 성향(propensity) 또는 투자성을 정의한다. Bsat는, 물질의 자화 또는 플럭스의 최대 상태가 수립되어 자기장 강도가 계속 증가하더라도 자속(magnetic flux)이 다소 일정하게 유지되는 B-H 곡선에서의 지점을 말한다. 달리 말해, B-H 곡선이 최소 경사에 도달해서 유지되는 지점이 플럭스 밀도 포화점(Bsat)을 나타낸다.

부가적으로, Fe-Si 입자들과 같은 금속 분말 입자들은 상대적으로 높은 레벨의 투자성을 가지고, FeNi(퍼멀로이(permalloy))와 같은 페라이트 물질들은 상대적으로 낮은 투자성을 가진다. 일반적으로 말해서, 사용된 금속 입자들의 B-H 곡선에서의 투자성 경사가 높으면 높을수록, 플럭스를 생성하는 자기장을 유도하는 특정된 전류 레벨에서 자속 및 에너지를 저장하기 위한 복합재 물질의 능력은 더 커진다.

예시적인 실시 예들에서, 자성 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함한다. 부가적으로, 복합재 시트들(104, 106)은 입방 센티미터(cubic centimeter) 당 적어도 3.3 그램(gram)의 밀도 및 적어도 10의 유효 투자율을 가질 수 있다. 복합재 물질은 시트들 내에서 임의의 물리적 보이드(void)들 또는 갭들을 생성하지 않도록 시트들(104, 106) 안으로 형성된다. 그래서, 시트들(104, 106)은 부품 구성에서 물리적 갭을 생성할 임의의 필요성을 방지하는 분산 갭 속성을 가진다. 자성 복합재 시트들(104, 106)은 완전히 형성되었을 때 절연성, 유전적, 및 자기적 속성을 가진다. 이러한 논의의 문맥을 위해서, 용어 "절연체(insulator)"는 낮은 정도의 전기적 전도성을 말하고, 그래서 시트들(104, 106)은 사용시 전류를 전도하지(conduct) 않을 것이다. 용어 "유전적(dielectric)"은 인가된 전기장에서 복합재 물질의 높은 분극성(polarizability)(즉, 전기화율(electric susceptibility))을 말한다. 용어 "자기적(magnetic)"은 인가된 자기장에 응답하여 복합재가 획득하는 자화의 정도(즉, 투자율)를 말한다. 이러한 복합재 시트들(104 및 106)을 이용함으로써, 더 작은 사이즈의 더 높은 파워를 가진 전자 장치들에서의 사용을 위해서, 상대적으로 큰 직류 전류 용량뿐 아니라 큰 인덕턴스 값을 갖는 파워 인덕터가 가능하다.

상술한 바와 같이, 자성 복합재 시트들(104 및 106)은, 명확한 형상을 가지지 않는 본 기술분야에서 알려진 반-고체 및 액체 물질들과는 반대로, 실온에서 독립적인 연성 고체이고 형상이 명확하다. 따라서, 자성 복합재 시트들(104 및 106)은 반-고체 또는 액체 복합재 물질들이 다른 알려진 자성 부품 구성들에서 수반하는 지지 기판, 증착 기술 등을 이용할 필요 없이 자성 부품들을 형성하기 위해 명확한 형상을 가지고 조작되고, 취급되고, 조립될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 도 1-3에서 도시된 바와 같이, 복합재 시트들(104, 106)은 수동으로 또는 자동화된 공정으로 도시된 바와 같이 쌓일 수 있고, 많은 기존 소형 자성 부품 구성들에 비하여 더 단순하고 간단한 공정으로 적층될 수 있다.

두 개의 시트들(104, 106)이 도 1-7의 실례가 되는 실시 예에서 도시된다. 시트들의 평면에 수직인 방향으로 측정될 때, 각각의 시트(104, 106)가 상대적으로 얇기 때문에, 특히 낮은 프로파일의 자성 부품이 얻어질 수 있다. 하지만, 이와 달리, 추가적 시트들이 추가될 때 완성된 부품의 사이즈가 증가할지라도, 두 개 이상의 시트들(104, 106)이 이용될 수 있다고 이해된다. 또한, 상부 시트(104)와 같은 단일한 시트가 특정 실시 예들에서 하부 시트(106) 또는 임의의 다른 시트를 이용하지 않고 코일(102)에 적층될 수 있다고 고려된다. 또한, 실질적으로 정사각형 형상의 시트들이 도시되지만, 이와 달리 자성 복합재 시트들(104, 106)의 다른 기하학적 형상들이 채용될 수 있다.

자성 코어 조각(108)은 제1 및 제2 복합재 시트들(104, 106)과는 별도로 제공된다. 자성 코어 조각(108)은 제1 치수의 제1 부분(118) 및 제2 치수를 갖는 제2 부분(120)을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 제1 부분(118)은 대체로 환형(annular) 또는 디스크-형상(disk-shaped)이며, 부품(100)의 중심축(122)으로부터 측정된 제1 반지름(R₁)(도 3)을 가지고, 제2 부분(120)은 대체로 원통형이며, 제1 반지름(R₁)보다 실질적으로 더 작은 상이한 제2 반지름(R₂)을 가진다. 제2 부분(120)은 제1 부분(118)으로부터 상방으로 뻗어있고, 일반적으로 코일 권선부(114)의 개방 중심 영역을 차지한다. 다시 말해, R₂는 코일 권선부(114)의 내부 반지름과 실질적으로 동일하다. 코어 조각(108)은 때때로 T-코어라고 불리며, 당업자들에 의해서 마찬가지로 인식될 수 있다.

코일 권선부(114)는 자성 조각의 제1 부분(118)에 안치되거나 놓인다. 도시된 예시적 실시 예에서 제1 부분(118)의 반지름(R₁)이 상대적으로 커서, 제1 부분(118)의 외부 주변부는 도 3에서 가장 잘 보이는 바와 같이 시트들(104, 106)의 대향(opposed) 말단 엣지(edge)들 사이에서 거의 완전하게 뻗어있다. 코어 조각(108)의 제1 부분(118)의 둥근 형상 및 시트들(104 및 106)의 정사각형 형상을 제외하고, 자성 코어 조각 제1 부분(118)은 하부 시트(106)로의 영역에서 실질적으로 동일 평면적(coextensive)이고, 큰 접촉 영역을 제공한다.

제1 부분(118)과 대비하여, 더 작은 반지름(R₂)을 갖는 제2 부분(120)은 상부 시트(104)와 동일 평면적이지 않고, 더 작은 접촉 영역이 제공된다. 코일 권선부(114)에서의 복수의 턴들은 코어 조각(108)의 제2 부분(118)의 둘레에 뻗어있고, 제2 부분(120)은 축(122)에 평행한 방향으로 짧은 거리 동안 코일(102) 위로 뻗어있다. 일 실시 예에서, 부품(100)이 조립될 때, 코일(102)은 미리 감겨져서 코어 조각 제2 부분(120) 위로 끼워맞쳐진다(fitted). 터미널 탭들(114, 115)(도 1)은 코일(102)을 코어 조각(108)에 조립하는데 도움이 될 수 있다. 다른 실시 예에서, 코일(102)은 자성 코어 조각 위에 직접 형성될 수 있고, 자성 코어 조각 둘레로 감길 수 있다.

코어 조각(108)은 페라이트, 상술한 자성 분말 입자들 중의 어느 하나, 또는 본 기술분야에 알려진 다른 적절한 자성 물질로부터 제작될 수 있다. 코어 조각(108)은 적층 공정 동안 코일(102)에 구조적 지지를 제공하고, 복합재 시트들(104, 106)에 대해 코일(102)을 배치하는데 도움이 되며, 특히, 코어 조각(108)이 복합재 시트들(104, 106)보다 더 큰 투자율을 가질 때 완성된 부품(100)의 추가적인 자기적 성능을 제공한다. 그러므로, 이러한 실시 예에서, 코일(102)의 더 높은 직류 전류 용량은 훨씬 더 큰 인덕턴스에 대해 더 큰 투자율을 갖는 코어 조각(108)과 결합될 수 있다.

일단, 코일(102), 시트들(104 및 106), 및 코어 조각(108)이 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 조립되면, 조립체는 도 4-6에서 도시된 바와 같이 적층된다. 시트들(104 및 106)은, 시트들(104, 106)을 형성하기 위해 사용된 특정 바인더에 의존하여 압력 및 아마도 열을 이용해서 자성 코어 조각(108) 및 코일(102)에 적층된다. 연성 시트들(104 및 106)은 도 4에서 도시된 바와 같이 압착될 때 비교적 강성인(rigid) 코일(102) 및 코어 조각(108)의 해당 표면 위로 변형되는 한편, 코일(102) 및 코어 조각(108)을 완전히 내장하고 임의의 물리적 갭들 없이 부품(100)의 모놀리식(monolithic) 단일 조각 코어 구조(124)를 정의한다. 코어 구조(124)는 도시된 실시 예에서 실질적으로 정사각형이지만, 다른 형상들이 가능하다.

시트들(104 및 106)이 압착력(compressive force) 하에서 코어 구조(124)를 변형하고 정의할 때, 각각의 시트들(104 및 106)의 두께는 각각의 시트의 평면에서 그리고 서로에 대해 비균일한(non-uniform) 방식으로 변화된다. 다시 말해, 시트들(104 및 106)은 서로에 대해 또는 시트의 상이한 영역들에서 반드시 동일한 정도로 변형되지 않는다. 시트들(104 및 106)은 부품(100)의 일부 영역에서(예컨대, 시트들(104 및 106)의 외부 엣지와 코일(102)의 엣지 사이에서) 서로 만나고 서로 접착되고, 시트(104)들은 코일(102) 및 코어 조각(108)의 외부 표면들과 만나고, 다른 영역에서 이들과 접착된다. 축(122)(도 3)에 평행한 방향에서 코일(102) 및 코어 조각(104)의 기하구조 때문에, 축(122)에 평행한 방향에서 측정된 시트들(104 및 106)의 두께는 도 4에서 도시된 바와 같이 적층 후에 달라진다. 도시된 예들에서, 적층된 코어 구조(124)의 두께는 적층 전의 시트들(104 및 106)의 두께의 합과 동일하지 않다.

코어 구조(104)가 정의될 때 시트들(104 및 106)은 이들이 만나는 곳에서 서로 접착되지만, 시트들(104 및 106)은 구성 내에서 섞이는 것이 아니라 접착된 층들로서 남아 있다. 다시 말해, 3 차원 코일(102) 및 코어 조각(108)에 시트들을 적층할 때 관여되는 기하구조들 때문에, 시트들(104 및 106) 사이에서 접착선이 복잡할 수 있지만, 접착선은 여전히 존재한다. 대조적으로, 그리고 명확성을 위해서, 이러한 대응하는 층들이 유효하게 서로로부터 구별가능하지 않게 되도록 섞이고 혼합되는 구성은 적층물을 형성하지 않을 것이고, 본 발명의 목적을 위한 적층 공정을 이루지 않을 것이다. 구체적으로, 유동적이고(fluidized) 섞이게 되는 층들은 본 발명의 문맥에서 적층되지 않을 것이다.

조립된 코일(102), 시트들(104 및 106), 및 코어 조각(108)은 도 4 및 5에서 도시된 바와 같이 적층된 부품의 형상을 보존하도록 몰드(mold) 내에 배치되거나 몰드 내부에 적층될 수 있고, 이는 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있지만, 다른 형상들도 가능하다. 하지만, 자성 복합재 시트들(104 및 106)은 고체 연성 물질들로서 제공되기 때문에, 물질이 몰드에 주입될 압력을 필요로 하지 않으며, 주입 몰딩(molding) 공정과 관련된 높은 온도가 관여될 필요가 없다. 오히려, 고체 물질들의 상대적으로 단순한 압착 몰딩 및 아마도 약간의 가열이 코어 구조(124)를 완성하기 위하여 요구되는 전부이다. 주입 몰딩 공정과 전형적으로 관련되는 높은 압력과 온도는 요구되지 않는다. 따라서, 높은 온도와 압력 조건의 생성, 유지, 및 제어와 관련된 비용이 절감된다.

도 5 및 6에서 도시된 바와 같이, 터미널 탭들(114 및 115)이 제공될 때, 이들은 코어 구조(124)의 마주보는 사이드 엣지(side edge)들(125, 127)로부터 뻗어 있고, 이들이 의존하는 코어 구조(124)의 사이드 엣지들(125, 127)상에서 가운데에 위치한다. 나아가, 터미널 탭(114)들은 충분한 거리만큼 각각의 코어 구조 사이드 엣지들(125, 127)로부터 돌출하고, 도시된 예에서 사이드 엣지들(125 및 127)에 수직으로 뻗어있고, 이들은 부품의 바닥 사이드상에 대체로 평면인 표면 실장 마감부(126)를 제공하기 위하여 코어 구조(124)의 바닥 표면(128)의 부분들 및 코어 구조(124)의 사이드 엣지들(125, 127) 둘레로 형성되거나, 굽거나, 이와 달리 뻗어있을 수 있다. 마감부(126)들이 회로 보드에 실장될(mounted) 때, 회로 경로는 보드로부터, 마감부(126)들 중의 하나를 통해서 각각의 코일 리드(110 또는 112)로, 코일 권선부(114)를 통해서 다른 코일 리드(110 또는 112)로, 그리고 다른 마감부(126)를 통해서 다시 보드로 완성될 수 있다. 회로 보드에 이렇게 실장될 때, 부품(100)은 사용된 코일 배열(들)의 세부사항에 따라서, 파워 인덕터 또는 변압기로서 구성될 수 있다.

터미널 탭들(114 및 115)이 도시된 예시적인 표면 실장 마감부(126)들을 형성하기 위해 사용되지만, 이와 달리 표면 실장 마감부들은 다른 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 부품이 적층되는 경우에 코일 리드들(110 및 112)이 도 4에서 도시된 바와 같이 사이드 엣지들(125 및 127)로 연장될 때, 다른 터미널 구조가 코일 리드들(110 및 112)에 부착될 수 있다. 인쇄 회로 보드 애플리케이션들을 위해 표면 실장 마감부들을 제공하기 위한 다양한 기술이 본 기술분야에서 알려져 있으며, 이들 중 임의의 것이 이용될 수 있다. 도시된 마감부(126)들은 설명의 목적을 위해서만 제공되며, 다른 마감 기술들이 알려져 있고 이용될 수 있다고 이해된다.

도 8-14는 상술한 부품(100)에 대해 여러 측면에서 유사한 자성 부품(200)의 다른 실시 예를 도시한다. 그래서, 동일한 참조 문자가 실시 예들(100 및 200)에서 상응하는 특징들에 대해서 이용된다. 부품(100)의 특징과 중복되는 부품(200)의 특징에 대해서는 상술한 설명이 참고된다.

도 1-7 및 도 8-14를 살피면, 부품들(100 및 200) 간의 차이점은 부품(200)이 코어 조각(108)이 아닌 다른 코어 조각(201)을 이용한다는 점이라는 것이 보일 것이다.

코어 조각(108)과 같은 코어 조각(201)은 제1 및 제2 자성 복합재 시트들(104, 106)와는 별도로 제공된다. 자성 코어 조각(201)은 제1 치수의 제1 부분(204), 제2 치수를 갖는 제2 부분(204)(도 10), 및 제3 치수를 갖는 제3 부분(206)을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 제1 부분(202)은 대체로 환형 또는 디스크-형상이며, 부품(100)의 중심축(122)으로부터 측정된 제1 반지름(R₁)(도 10)을 가지고, 제2 부분(204)은 대체로 원통형이며, 제1 반지름(R₁)보다 실질적으로 더 작은 상이한 제2 반지름(R₂)을 가진다. 제2 부분(204)은 제1 부분(202)으로부터 상방으로 뻗어있고, 일반적으로 코일 권선부(114)의 개방 중심 영역을 차지한다. 다시 말해, R₂는 코일 권선부(114)의 내부 반지름과 실질적으로 동일하다.

제3 부분(206)은 제2 부분(204) 위로 뻗어 있고, 대체로 환형 또는 디스크-형상이며, 부품(100)의 중심축(122)으로부터 측정된 제3 반지름(R₃)(도 10)을 가진다. 제3 반지름(R₃)은 제3 부분(206)이 제2 부분(204)에 대해 돌출한 플랜지(overhanging flange)를 형성하도록 R₂보다 크지만 R₁보다 작다. 그래서, 각각이 더 큰 반지름을 갖는 부분들(202 및 206) 사이에 뻗어 있는 제2 부분(204)은 코일(102)의 권선부(114)를 위해 사방이 막힌(confined) 공간 또는 위치를 정의한다. 코어 조각(202)은 때때로 드럼(drum) 코어라고 불리며, 본 기술분야에서 마찬가지로 인식될 수 있다.

코일 권선부(114)는 자성 조각의 제1 부분(202)에 안치되거나 놓인다. 도시된 예시적 실시 예에서 제1 부분(202)의 반지름(R₁)이 상대적으로 커서, 제1 부분(202)의 외부 주변부는 도 10에서 가장 잘 보이는 바와 같이 시트들(104, 106)의 마주보는 말단 엣지들 사이에서 거의 완전하게 뻗어있다. 코어 조각(201)의 제1 부분(202)의 둥근 형상 및 시트들(104 및 106)의 정사각형 형상을 제외하고, 자성 코어 조각 제1 부분(202)은 하부 시트(106)로의 영역에서 실질적으로 동일 평면적(coextensive)이고, 큰 접촉 영역을 제공한다.

제1 부분(118)과 대비하여, 더 작은 반지름(R₂ 및 R₃)을 갖는 제2 및 제3 부분들(204 및 206)은 상부 시트(104)와 동일 평면적이지 않고, 더 작은 접촉 영역이 제공된다. 코일 권선부(114)에서의 복수의 턴들은 코어 조각(201)의 제2 부분(204)의 주위에 뻗어있다. 코일(102)은 드럼 코어(201) 상에 직접 형성될 수 있고, 드럼 코어 둘레로 감길 수 있어서, 권선부(114)가 제2 부분(204) 상에 감긴다. 권선(102)은 드럼 코어(201) 상에서 미리 제작될 수 있고, 부품(200)을 제조하기 위한 하위조립체(subassembly)로서 제공될 수 있다.

코어 조각(201)은 페라이트, 상술한 자성 분말 입자들 중의 어느 하나, 또는 본 기술분야에 알려진 다른 적절한 자성 물질로부터 제작될 수 있다. 코어 조각(201)은 적층 공정 동안 코일(102)에 구조적 지지를 제공하고, 복합재 시트들(104, 106)에 대해 코일(102)을 배치하는데 도움이 되며, 특히, 코어 조각(201)이 복합재 시트들(104, 106)보다 더 큰 투자율을 가질 때 완성된 부품(200)의 추가적인 자기적 성능을 제공한다. 그러므로, 이러한 실시 예에서, 코일(102)의 더 높은 직류 전류 용량은 훨씬 더 큰 인덕턴스에 대해 더 큰 투자율을 갖는 코어 조각(201)과 결합될 수 있다.

코어 조각(108) 대신에 사용된 코어 조각(201)을 제외하고는, 부품(200)의 제조는 상술한 바와 실질적으로 동일하며, 유사한 혜택과 이점을 가진다.

도 15-20는 상술한 바와 같은 부품들(100 및 200)과 대부분의 관점에서 유사하되, 별도로 제공된 코어 조각을 전부 생략한 자성 부품(300)의 다른 실시 예를 도시한다. 다시 말해, 코어 조각(108)들과 코어 조각(201)이 이용되지 않는다. 부품(300)에서, 시트들(104 및 106)은 압착될 때 변형되고, 코일(102)의 개방 중심 영역을 점유하여, 개방 코일 중심의 둘레 및 안에 코일을 내장한다(embed). 따라서, 허용할만한(acceptable) 자성 부품(300)이 다른 공지의 소형 자성 부품들에 비해 절감된 비용으로 더 낮은 현재 애플리케이션들에 대해 제공될 수 있다. 상술한 바와 같이, 특정 실시 예들에서, 하부 시트(106)는 선택적으로 고려될 수 있고, 상부 시트(104)만이 코일에 적층될 수 있다. 복수의 자성 복합재 시트들이 본 발명의 모든 고려된 실시 예들에서 요구되는 것은 아니다.

부품(300)은 그 외에는 상술한 부품(100)에 대해 모든 관점에서 유사하다. 그러므로, 동일한 참조 문자가 실시 예들(100 및 300)에서 대응하는 특징들에 대해 사용된다. 부품(100)의 특징과 겹치는 부품(300)의 특징에 대해서는 상술한 내용이 참조된다.

상술한 바와 같이, 시트들(104 및 106)의 유전적, 자기적, 폴리머적(polymeric) 속성 때문에, 파워 인덕터들과 같은 소형의 낮은 프로파일 자성 부품들은, 제조한다고 하더라도 이전에는 경제적인 방식으로 제조하기 매우 어려웠던 큰 직류 전류 용량과 큰 인덕턴스 값을 가지고 제공될 수 있다. 유사한 이점들이 변압기들과 같은 다른 유형의 소형 자성 부품들에 성립될 수 있다.

이제, 설명된 예시적인 실시 예들과 관련하여, 본 발명의 혜택 및 이점이 상세히 개시된 것으로 믿어진다.

서면으로 된 설명은 본 발명을 공개하기 위해서 예들을 이용하고, 최적 모드(best mode)를 포함하고, 또한 본 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하고, 임의의 장치들 또는 시스템들을 만들고 사용하는 것 및 임의의 포함된 방법들을 수행하는 것을 포함한다. 본 발명의 특허가능한 범위는 청구항에 의해서 정의되고, 본 기술분야에서 숙련된 자들에게 떠오를 다른 예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은 이들이 청구항의 문언들과 다르지 않은 구조적 엘리먼트들을 가진다면 또는 이들이 청구항의 문언과는 경미한 차이를 가진 등가적(equivalent) 구조의 엘리먼트들을 포함한다면 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims

자성 부품으로서, 자성 부품은:
제1 리드(lead), 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일(wire coil); 및
이방성 형상을 가지지 않는 연자성(soft magnetic) 분말 입자들과 바인더 물질의 복합재 혼합물을 포함하는 적어도 하나의 절연적(insulating)이고 유전적(dielectric)인 자성 시트;를 포함하고,
복합재는 독립적인(freestanding) 고체 시트층(sheet layer)으로서 제공되고,
적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트들이 코일에 적층됨으로써, 적어도 하나의 코일을 내장하는(embed) 모놀리식(monolithic) 코어(core) 구조를 정의하는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
바인더 물질은 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 중의 하나인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 2 항에 있어서,
상기 수지는 폴리머 기반인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 2 항에 있어서,
적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트는 열 및 압력 중의 적어도 하나로 코일에 적층되는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
자성 분말 입자들은 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트에서 혼합물의 적어도 90 중량 퍼센트(percent by weight)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트의 유효 투자율(magnetic permeability)은 적어도 10인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
제1 리드 및 제2 리드 각각에 연결된 터미널 탭(terminal tab)들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
각각의 제1 리드 및 제2 리드에 연결된 표면 실장 마감부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 시트와는 별도로 제공된 자성 코어 조각(core piece)을 더 포함하고, 복수의 턴들이 자성 코어 조각 둘레에 뻗어 있고, 적어도 하나의 시트가 코일 및 자성 코어 조각에 적층되는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 10 항에 있어서,
자성 코어 조각은 제1 반지름을 갖는 제1 부분 및 제1 반지름과는 다른 제2 반지름을 갖는 제2 부분을 포함하고, 제2 부분은 제1 부분으로부터 뻗어 있고, 복수의 턴들이 제2 부분 둘레에 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 11 항에 있어서,
별도로 제작된 코어 조각이 드럼(drum) 코어를 포함하고, 와이어 코일이 드럼 코어 둘레로 감기는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
상기 부품은 파워 인덕터인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트는 제1 시트 및 제2 시트를 포함하고, 제1 시트 및 제2 시트 각각은 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들과 바인더 물질의 복합재 혼합물을 포함하고, 복합재는 독립적인 고체 시트층으로서 제공되고;
적어도 하나의 코일은 제1 시트와 제2 시트 사이에 개재되고(interposed),
제1 시트 및 제2 시트가 코일 및 서로에 적층되어, 적어도 하나의 코일을 모놀리식 코어 구조로 내장하는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
자성 부품으로서, 자성 부품은:
제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들;
제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일;을 포함하고,
적어도 하나의 전도성 코일은 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 개재되고;
제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들은 코일에 적층되어, 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 코일을 내장하고, 물리적 갭을 생성하지 않으면서 모놀리식 코어 구조를 정의하고;
제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 각각은:
열과 압력으로 적층될 수 있는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 폴리머 바인더 및 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들을 포함하는 복합재 시트;를 포함하고,
복합재는 독립적인 고체 시트층으로서 제공되고;
복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고;
자성 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고;
복합재의 유효 투자율은 적어도 10인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 15 항에 있어서,
제1 및 제2 시트들과는 별도로 제공된 자성 코어 조각을 더 포함하고, 복수의 턴들이 자성 코어 조각 둘레에 뻗어 있고, 제1 및 제2 시트들이 코일 및 별도로 제작된 코어 조각에 적층되어 모놀리식 코어 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 16 항에 있어서,
별도로 제작된 코어 조각은 제1 반지름을 갖는 제1 부분 및 제1 반지름과는 다른 제2 반지름을 갖는 제2 부분을 포함하고, 제2 부분은 제1 부분으로부터 뻗어 있고, 복수의 턴들이 제2 부분 둘레에 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 17 항에 있어서,
자성 코어 조각이 드럼 코어를 포함하고, 와이어 코일이 드럼 코어 둘레로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 15 항에 있어서,
표면 실장 마감부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 19 항에 있어서,
상기 부품은 파워 인덕터인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
자성 부품으로서, 자성 부품은:
독립적인 고체 시트층으로서 제공된 복합재를 각각 포함하는 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들;
제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일;
제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들과는 별도로 제공된 자성 코어 조각;
자성 코어 조각 둘레에 뻗어 있는 복수의 턴들;을 포함하고,
적어도 하나의 전도성 코일 및 자성 코어 조각은 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 개재되고;
제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들은 코일 및 자성 코어 조각에 적층되어, 코일 및 자성 코어 조각을 내장하고, 물리적 갭을 생성하지 않으면서 모놀리식 코어 구조를 정의하고;
표면 실장 마감부들이 제1 및 제2 코일 리드들에 연결되는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 21 항에 있어서,
자성 코어 조각은 제1 반지름을 갖는 제1 부분 및 제1 반지름과는 다른 제2 반지름을 갖는 제2 부분을 포함하고, 제2 부분은 제1 부분으로부터 뻗어 있고, 복수의 턴들이 제2 부분 둘레에 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 22 항에 있어서,
별도로 제작된 코어 조각은 드럼 코어를 포함하고, 와이어 코일이 드럼 코어 둘레로 감겨 있는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 21 항에 있어서,
복합재는:
이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들; 및
열과 압력으로 적층될 수 있는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 폴리머 바인더;를 포함하고,
복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고;
자성 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고;
복합재의 유효 투자율은 적어도 10인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 21 항에 있어서,
상기 부품은 파워 인덕터인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
와이어 코일 및 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트를 포함하는 자성 부품을 제작하는 방법으로서, 상기 방법은:
적어도 하나의 와이어 코일을 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트층과 조립하는 단계; 및
적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트를 적어도 하나의 와이어 코일에 적층해서, 물리적 갭이 없이 코일을 내장하는 모놀리식 코어 구조를 형성하는 단계를 포함하고,
적어도 하나의 시트는 독립적인 고체 시트층으로서 제공된 복합재를 포함하고,
복합재는 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,
적어도 하나의 와이어 코일을 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트층과 조립하는 단계는, 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들에 적어도 하나의 와이어 코일을 개재하는 단계; 및
제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트를 적어도 하나의 와이어 코일에 적층해서, 물리적 갭이 없이 상기 코일을 내장하는 모놀리식 코어 구조를 형성하는 단계를 포함하고,
제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 각각은 독립적인 고체 시트층으로서 제공된 복합재이고, 각각의 시트에서 복합재는 이방성 형상을 가지지 않는 연자성 분말 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,
제1 및 제2 리드들에 연결된 표면 실장 마감부들을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 코일은 제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일을 포함하고, 상기 부품은 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트와는 별도로 제공된 자성 코어 조각을 더 포함하고, 상기 방법은:
자성 코어 조각의 부분의 둘레로 복수의 턴들이 뻗어 있게 하는 단계; 및
적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트를 코일 및 자성 코어 조각에 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 29 항에 있어서,
자성 코어 조각의 부분의 둘레로 복수의 턴들이 뻗어 있게 하는 단계는 드럼 코어 둘레로 코일을 감는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 따른 방법에 의해 형성된 제품.
제 31 항에 있어서,
상기 제품은 파워 인덕터인 것을 특징으로 하는 제품.
제 26 항에 있어서,
복합재는:
열과 압력으로 적층될 수 있는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지로 이루어진 폴리머 바인더;를 더 포함하고,
복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고;
자성 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고;
복합재의 유효 투자율은 적어도 10인 것을 특징으로 하는 방법.
제 33 항에 따른 방법에 의해 형성된 제품.
제 34 항에 있어서,
상기 제품은 파워 인덕터인 것을 특징으로 하는 제품.
자성 부품으로서, 자성 부품은:
제1 리드, 제2 리드, 및 제1 리드와 제2 리드 사이의 복수의 턴들을 포함하는 적어도 하나의 전도성 와이어 코일; 및
물리적 갭을 생성하지 않고 적어도 하나의 코일을 내장하는 모놀리식 코어 구조를 정의하는 자성 복합재 물질;을 포함하고,
자성 복합재 물질은 이방성 형상을 가지지 않는 금속 분말 입자들 및 바인더를 포함하고;
복합재의 밀도는 입방 센티미터 당 적어도 3.3 그램이고;
금속 분말 입자들은 복합재의 적어도 90 중량%를 포함하고;
복합재의 유효 투자율은 적어도 10인 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 36 항에 있어서,
모놀리식 코어 구조가 적어도 하나의 코일에 적층된 적어도 하나의 절연적이고 유전적인 자성 시트로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 자성 부품.
제 36 항에 있어서,
적어도 하나의 시트가 제1 및 제2 시트들을 포함하고, 전도성 코일이 제1 및 제2 절연적이고 유전적인 자성 시트들 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 자성 부품.