KR20170090751A - 코일 부품 - Google Patents

Abstract

도전성 재료로 이루어진 와이어가 적어도 2회전 이상 권선되어 이루어지는 평면 코일이 내부에 매설된 바디를 포함하는 코일 부품에 있어서, 상기 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 일부가 이격되어 형성된 갭을 구비하는 것을 특징으로 하는 코일 부품이 개시된다.

Description

코일 부품{COIL COMPONENT}

본 발명은 코일 부품에 관한 것이다.

코일 부품 중 하나인 인덕터(Inductor)는 저항, 커패시터와 더불어 전자회로를 이루어 노이즈(Noise)를 제거하는 대표적인 수동소자이다. 예를 들면, 파워 인덕터는 대전류가 흐르는 전원 회로 또는 컨버터 회로 등에 사용될 수 있다.

코일 부품으로는 비교적 제조 방법이 간단한 권선 타입이 많이 적용되고 있다. 이러한 권선 타입의 코일 부품은 일반적으로 금형 몰드에 권선 코일을 배치한 후 밀봉재를 채우고 경화하는 몰드 공법을 이용하여 제조되거나, 권선 코일의 상부 및 하부에 자성 시트를 각각 배치한 후 압착 및 경화하는 시트 공법을 이용하여 제조된다.

도 6은 종래의 코일 부품의 평면 코일이 나타나도록 도시한 개략적인 단면도이다. 도 6을 참조하면, 종래의 코일 부품에서는 인덕턴스와 같은 전기적 특성 개선을 위해 코어부의 면적을 극대화하면서 전체 코일 부품의 면적을 최소화하기 위하여 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 최대한 밀착되도록 권선하여 왔다. 그런데, 이러한 종래의 코일 부품의 경우 권선 코일에 전류를 흘려줄 경우 저항열 발생에 따른 열팽창이 야기되며, 이에 따라 평면 코일 상, 하부에 위치한 자성 시트 간 딜라미네이션(delamination)이 발생하는 등 제품의 신뢰성이 낮은 단점이 존재하였다.

본 발명의 여러 목적 중 하나는, 신뢰성이 우수한 코일 부품을 제공하는 것이다.

본 발명을 통해서 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 일부가 이격되어 형성된 갭을 구비하도록 하는 것이다.

예를 들면, 본 발명에 따른 코일 부품은 도전성 재료로 이루어진 와이어가 적어도 2회전 이상 권선되어 이루어지는 평면 코일이 내부에 매설된 바디를 포함하고, 상기 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 일부가 이격되어 형성된 갭을 구비한 것일 수 있다.

본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 신뢰성이 우수한 코일 부품을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품의 사시도이다.
도 2는 도 1의 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.
도 6은 종래의 코일 부품의 평면 코일이 나타나도록 도시한 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 예를 들어, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 "일 실시 예(one example)"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시 예들은 다른 실시 예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품을 설명하되, 편의상 파워 인덕터(Power Inductor)의 구조를 예를 들어 설명하지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 다양한 용도의 코일 부품에도 본 발명의 코일 부품이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품의 사시도이고, 도 2는 도 1의 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.

도 1에 나타난 바를 기준으로 하면, 하기의 설명에서 '길이' 방향은 도 1의 'L' 방향, '폭' 방향은 'W' 방향, '두께' 방향은 'T' 방향으로 정의될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일 부품(100)은, 바디(110), 바디 내부에 매설된 평면 코일(20), 및 바디 외부에 형성된 외부 전극(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

바디(110)는 코일 부품(100)의 외관을 이룬다. 바디(110)는 길이 방향으로 마주보는 제1 및 제2 면, 폭 방향으로 마주보는 제3 및 제4 면, 및 제3 방향으로 마주보는 제5 및 제6 면으로 구성되는 대략 육면체 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

바디(110)는 자성 물질을 포함한다. 자성 물질은 자성 성질을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 순철 분말, Fe-Si계 합금 분말, Fe-Si-Al계 합금 분말, Fe-Ni계 합금 분말, Fe-Ni-Mo계 합금 분말, Fe-Ni-Mo-Cu계 합금 분말, Fe-Co계 합금 분말, Fe-Ni-Co계 합금 분말, Fe-Cr계 합금 분말, Fe-Cr-Si계 합금 분말, Fe-Ni-Cr계 합금 분말, 또는 Fe-Cr-Al계 합금 분말 등의 Fe 합금류, Fe기 비정질, Co기 비정질 등의 비정질 합금류, Mg-Zn계 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Mn-Mg계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, Mg-Mn-Sr계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트 등의 스피넬형 페라이트류, Ba-Zn계 페라이트, Ba-Mg계 페라이트, Ba-Ni계 페라이트, Ba-Co계 페라이트, Ba-Ni-Co계 페라이트 등의 육방정형 페라이트류, Y계 페라이트 등의 가닛형 페라이트류를 들 수 있다.

자성 물질은 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 금속 자성체 분말은 철(Fe), 크롬(Cr), 또는 실리콘(Si)를 주성분으로 포함할 수 있고, 예를 들면, 철(Fe)-니켈(Ni), 철(Fe), 철(Fe)-크롬(Cr)-실리콘(Si) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 수지는 에폭시(epoxy), 폴리이미드(polyimide), 액정 결정성 폴리머(Liquid Crystal Polymer) 등을 단독 또는 혼합하여 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 금속 자성체 분말은 2 이상의 평균 입경(D₁, D₂)을 갖는 금속 자성체 분말이 충진된 것일 수도 있다. 이 경우 서로 다른 크기의 바이모달(bimodal) 금속 자성체 분말를 사용하여 압착함으로써, 자성체 수지 복합체를 가득 채울 수 있어 충진율을 높일 수 있다.

바디(110)는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물을 포함하는 자성체 수지 복합체가 시트 형태로 성형되어 평면 코일(120)의 상부 및 하부에 압착 및 경화되어 형성된 것일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 자성체 수지 복합체의 적층 방향은 코일 부품의 실장 면에 대하여 수직할 수 있다. 여기서 수직 하다는 것은 완전한 90°뿐만 아니라 대략 90°인 경우, 즉 60~120° 정도인 것을 포함하는 개념이다.

평면 코일(120)은 코일 부품(100)의 코일로부터 발현되는 특성을 통하여 전자 기기 내에서 다양한 기능을 수행하는 역할을 한다. 예를 들면, 코일 부품(100)은 파워 인덕터일 수 있으며, 이 경우, 평면 코일(120)은 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다. 여기서, 평면 코일(120)은 도전성 재료로 이루어진 와이어가 적어도 2회전 이상 권선되어 이루어진다.

평면 코일(120)은 바디(100)의 외부로 노출되는 인출부(121a, 121b)를 더 포함할 수 있다. 한편, 도 2에는 인출부(121a, 121b)가 바디(100)의 제 1 및 제 2 면으로 각각 노출되는 것으로 도시되었으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

전술한 바와 같이, 종래의 코일 부품에서는 인덕턴스와 같은 전기적 특성 개선을 위해 코어부의 면적을 극대화하면서 전체 코일 부품의 면적을 최소화하기 위하여 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 최대한 밀착되도록 권선하여 왔다. 그런데, 이러한 종래의 코일 부품의 경우 권선 코일에 전류를 흘려줄 경우 저항열 발생에 따른 열팽창이 야기되며, 이에 따라 평면 코일 상, 하부에 위치한 자성 시트 간 딜라미네이션(delamination)이 발생하는 등 제품의 신뢰성이 낮은 단점이 존재하였다.

이에, 본 발명의 일 실시 예에서는 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 일부가 이격되어 형성된 갭(G)을 구비하여, 평면 코일이 열팽창 하더라도 그 응력이 내부적으로 소모되도록 함으로써 코일 부품의 외부에 그 응력을 전달하지 않도록 하고자 하였다. 그 결과, 평면 코일 상, 하부에 위치한 자성 시트 간 딜라미네이션(delamination)이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 따라 제품의 신뢰성이 크게 향상되게 된다.

한편, 본 발명에서는 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 갭(G)을 형성하는 구체적인 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 평면 코일의 권선 중 와이어의 장력을 조절하거나, 열융착을 위한 열풍을 제거하여 인접한 선회의 와이어 간 열융착이 일어나지 않도록 하는 방법을 들 수 있다. 다만, 열풍을 제거하는 방법에 의할 경우 평면 코일이 풀어지는 문제가 발생할 수 있는 바, 와이어의 장력을 조절하는 방법에 의해 갭(G)을 형성하는 방법이 보다 바람직하다 할 것이다.

일 예에 따르면, 갭(G)은 평면 코일의 최내부 선회의 와이어와 이와 인접한 선회의 와이어 간에 형성되어 있을 수 있다. 이와 같이 갭(G)을 평면 코일의 중심부와 가깝게 형성할 경우 전체 코일 부품의 면적에는 큰 영향을 미치지 않으면서도 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

일 예에 따르면, 상기 갭이 구비된 영역을 제외한 상기 평면 코일의 인접한 선회의 와이어는 열융착에 의해 서로 밀착되어 형성되어 있을 수 있다. 이와 같이 갭이 구비된 영역을 제외하고 인접한 선회의 와이어를 열융착에 의해 서로 밀착 형성할 경우 코어부의 면적을 극대화하면서 전체 코일 부품의 면적을 최소화함과 동시에 평면 코일이 풀어지는 문제를 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

일 예에 따르면, 평면 코일(120)은 타원 형상을 가질 수 있다. 본 실시 예에 따른 코일 부품은 통상의 원 형상을 가지는 평면 코일을 이용한 경우와 비교할 때 제품 특성, 예컨대 직류 바이어스(DC bias) 특성이 우수한 장점이 있다.

한편, 본 실시 예에서, 갭(G)은 타원의 단축을 포함하는 직선 상에 구비될 수 있다. 이 경우, 적은 장력에 의하더라도 쉽게 권선이 가능하여 공정이 용이한 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시 예에 따른 코일 부품은 타원의 단축을 포함하는 직선 상의 인접한 선회의 와이어 사이에 적어도 2개 이상의 갭(G)을 구비하며, 평면 코일의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 갭(G)의 크기가 줄어드는 것을 특징으로 한다. 여기서, 갭(G)의 크기란 타원의 단축을 포함하는 직선 상에서 측정한 인접한 선회의 와이어 사이의 이격 거리(d1, d2, d3)를 의미한다.

본 실시 예에 따르면, 전체 코일 부품의 면적에는 큰 영향을 미치지 않으면서도 제품의 신뢰성을 보다 더 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.

도 4를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 코일 부품에서는 이전 실시예들과 달리 평면 코일이 직사각형의 형상을 가진다. 본 실시 예에 따른 코일 부품 역시 통상의 원 형상을 가지는 평면 코일을 이용한 경우와 비교할 때 제품 특성, 예컨대 직류 바이어스(DC bias) 특성이 우수한 장점이 있다.

한편, 본 실시 예에서, 갭(G)은 직사각형의 양 단변의 중심부를 지나고, 상기 직사각형의 양 단변과 평행한 직선 상에 구비될 수 있다. 이 경우, 적은 장력에 의하더라도 쉽게 권선이 가능하여 공정이 용이한 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 코일 부품의 I-I'면 절단 단면도이다.

도 5를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 코일 부품은 직사각형의 중심부를 지나고, 직사각형의 양 단변과 평행한 직선 상의 인접한 선회의 와이어 사이에 적어도 2개 이상의 갭(G)을 구비하며, 평면 코일의 중심으로부터 상기 평면코일의 외곽으로 갈수록 갭의 크기가 줄어드는 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에 따르면, 전체 코일 부품의 면적에는 큰 영향을 미치지 않으면서도 제품의 신뢰성을 보다 더 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

외부 전극(130)은 코일 부품(100)이 회로 기판 등에 실장 될 때, 코일 부품(100)을 회로 기판 등과 전기적으로 연결시키는 역할을 수행한다.

외부 전극(130)은 인출부(121a, 121b)와 연결되며, 바디(110)의 길이 방향의 제1 및 제2 면에 각각 형성되어 있을 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 경우에 따라서는, 외부 전극(130)은 바디(110)의 제3, 제4, 제5 및/또는 제6면으로 연장되어 형성될 수도 있다.

인출부(121a, 121b)와 외부 전극(130) 사이에는 필요에 따라서 전기적 신뢰성을 향상시키기 위하여 선도금층(미도시)이 형성될 수도 있음은 물론이다.

외부 전극(130)은, 예를 들어, 전도성 수지층과 및 전도성 수지층 상에 형성된 도체층을 포함할 수 있다. 전도성 수지층은 페이스트 인쇄 등으로 형성될 수 있으며, 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 도전성 금속과 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 도체층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어, 니켈(Ni)층과 주석(Sn)층이 순차로 도금에 의해 형성될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

100: 코일 부품
110: 바디
120: 평면 코일
121a, 121b: 인출부
130: 외부 전극
G: 갭

Claims (9)

1. 도전성 재료로 이루어진 와이어가 적어도 2회전 이상 권선되어 이루어지는 평면 코일이 내부에 매설된 바디를 포함하는 코일 부품에 있어서,
   상기 평면 코일의 인접한 선회의 와이어 간 일부가 이격되어 형성된 갭을 구비하는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 갭은 상기 평면 코일의 최내부 선회의 와이어와 이와 인접한 선회의 와이어 간에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 갭이 구비된 영역을 제외한 상기 평면 코일의 인접한 선회의 와이어는 열융착에 의해 서로 밀착되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 평면 코일은 타원 형상을 가지며, 상기 갭은 상기 타원의 단축을 포함하는 직선 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 갭은 상기 타원의 단축을 포함하는 직선 상의 인접한 선회의 와이어 사이에 적어도 2개 이상 구비되고, 상기 평면 코일의 중심으로부터 상기 평면코일의 외곽으로 갈수록 갭의 크기가 줄어드는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 평면 코일은 직사각형 형상을 가지며, 상기 갭은 상기 직사각형의 양 단변의 중심부를 지나고, 상기 직사각형의 양 단변과 평행한 직선 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 갭은 직사각형의 양 단변의 중심부를 지나고, 상기 직사각형의 양 단변과 평행한 직선 상의 인접한 선회의 와이어 사이에 적어도 2개 이상 구비되고, 상기 평면 코일의 중심으로부터 상기 평면코일의 외곽으로 갈수록 갭의 크기가 줄어드는 것을 특징으로 하는 코일 부품.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 바디는 금속 자성체 분말 및 수지 혼합물을 포함하는 자성체 수지 복합체가 시트 형태로 성형되어 상기 평면 코일의 상부 및 하부에 압착 및 경화되어 형성된 것인 코일 부품.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 평면 코일은 상기 바디의 외부로 노출되는 인출부를 더 포함하고, 상기 인출부와 연결되는 외부 전극을 더 포함하는 코일 부품.

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