KR20190101103A - 인덕터 어레이 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 예에 따른 인덕터 어레이는 복수의 권선형 코일을 포함하는 인덕터 어레이로서, 제1 권선형 코일, 제2 권선형 코일, 고정 부재, 및 상기 제1 및 제2 권선형 코일과 상기 고정부재를 봉합하는 자성 물질을 포함하는 봉합재를 포함하는 바디와, 상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극을 포함한다. 상기 고정 부재는 지지부, 및 상기 지지부를 관통하는 코어부를 포함한다. 상기 제1 및 제2 권선형 코일은 상기 고정 부재에 의해 서로 이격되도록 배치된다. 상기 고정 부재는 자성 물질을 포함한다.
Description
본 개시는 인덕터 어레이에 대한 것이며, 구체적으로 권선형 코일을 포함하는 인덕터 어레이에 관한 것이다.
스마트폰이 진화함에 따라 고전류용, 고효율, 고성능화된 소형 사이즈의 박형화된 파워 인덕터의 요구가 증대된다. 과거 2520 (길이 x 폭, 2.5mm x 2.0 mm 사이즈) 두께 1.0 mm 인 사이즈의 제품에서 1608 (길이 x 폭, 1.6mm x 0.8 mm 사이즈) 두께 0.8 mm 인 사이즈의 제품으로 제품의 소형화가 진행되는 것이다. 이러한 경향에 부합하도록 실장면적을 줄이면서 효율도 증가시킬 수 있는 장점을 갖는 어레이에 대한 수요가 증가한다.
이러한 어레이는 복수 개의 코일부 사이의 결합 계수 혹은 상호 인덕턴스에 따라 논커플드 (Non-Coupled) 혹은 커플드 (Coupled) 인덕터 형태 혹은 상기 형태들의 혼합 형태를 가질 수 있다.
한편, 커플드 인덕터에서 누설 인덕턴스 (Leakage Inductance) 는 출력 전류 리플 (output currentripple) 과 관계되며, 상호 인덕턴스 (Mutual Inductance) 는 인덕터 전류 리플 (Inductor CurrentRipple) 과 관계된다. 커플드 인덕터가 기존 논커플드 인덕터와 동일한 출력 전류 리플을 가지려면, 커플드 인덕터의 누설 인덕턴스가 종래 논커플드 인덕터의 인덕턴스와 같아야 한다. 그리고, 상호 인덕턴스가 증가하면 결합계수 (k) 가 증가하게 되고, 이를 통하여 인덕터 전류 리플을 줄일 수가 있다.
따라서, 기존 논커플드 인덕터와 동일 사이즈에서 커플드 인덕터가 기존 논커플드 인덕터와 동일한 출력 전류 리플을 가지면서 인덕터 전류 리플을 줄일 수가 있다면 실장면적의 증가없이 효율을 증가시킬 수가 있다.
따라서, 칩 사이즈를 유지하면서도 인덕터 어레이 칩의 효율을 증가시키기 위하여 상호 인덕턴스를 증가시켜 결합계수가 큰 커플드 인덕터를 제공할 것이 요구되는 실정이다. 또한, 커플드 인덕터에서 결합계수를 증가시키기 위해서는 코일들 간의 간격을 줄여야 하는데, 상기 간격을 줄이는 데에는 공정상 한계가 존재한다. 따라서, 상기 공정상 한계를 극복하면서도 코일들 간의 결합계수를 증가시키기 위한 방법이 요구되는 실정이다.
본 개시가 해결하고자 하는 과제는 서로 이격된 복수의 코일 간의 거리를 용이하게 조절함으로써, 결합계수를 용이하게 제어할 수 있는 인덕터 어레이를 제공하고자 한다.
본 개시의 일 예에 따른 인덕터 어레이는 복수의 권선형 코일을 포함하는 인덕터 어레이로서, 제1 권선형 코일, 제2 권선형 코일, 고정 부재, 및 상기 제1 및 제2 권선형 코일과 상기 고정부재를 봉합하는 자성 물질을 포함하는 봉합재를 포함하는 바디와, 상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극을 포함한다. 상기 고정 부재는 지지부, 및 상기 지지부를 관통하는 코어부를 포함한다. 상기 제1 및 제2 권선형 코일은 상기 고정 부재에 의해 서로 이격되도록 배치된다. 상기 고정 부재는 자성 물질을 포함한다.
본 개시의 여러 효과 중 하나는 결합계수 제어가 용이하고, 정확한 인덕터 어레이를 제공하는 것이다.
도1 은 본 개시의 일 예에 따른 인덕터 어레이의 개략적인 사시도이다.
도2 는 도1 의 인덕터 어레이의 일부에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도3 은 도1 및 도2 의 인덕터 어레이의 일 변형예에 대한 인덕터 어레이의 일부에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도2 는 도1 의 인덕터 어레이의 일부에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도3 은 도1 및 도2 의 인덕터 어레이의 일 변형예에 대한 인덕터 어레이의 일부에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 개시의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 개시의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 개시를 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 개시의 일 예에 따른 인덕터 어레이를 설명하되, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
도1 은 본 개시의 일 예에 따른 인덕터 어레이의 개략적인 사시도이고, 도2 는 도1 의 인덕터 어레이의 개략적인 분해 사시도이다.
도1 및 도2 를 참고하면, 인덕터 어레이 (100) 는 전체적으로 칩 형태를 가진다.
상기 인덕터 어레이 (100) 는 바디 (1) 와 상기 바디의 외부면에 배치되는 외부전극 (2) 을 포함한다.
상기 외부전극 (2) 은 전도성 물질을 포함하여야 하는 것은 물론이며, 구체적인 형상은 당업자가 적절히 선택할 수 있다. 도1 및 도2 에 도시된 것과 같이, 전체적으로 알파벳 C 자형을 가질 수 있는 것은 물론이며, L자형으로 변형할 수 있는 것도 물론이다.
상기 외부전극 (2) 는 서로 이격되도록 배치되는 제1 내지 제4 외부전극 (21, 22, 23, 24) 을 포함한다. 상기 제1 내지 제4 외부전극 중 절반은 입력 단자로서 기능하며 절반은 출력 단자로서 기능한다.
상기 바디 (1) 는 실질적으로 인덕터 어레이의 전체적인 외관을 결정하는데, 상기 바디는 두께 (T) 방향으로 서로 마주하는 상면 및 하면, 길이 (L) 방향으로 서로 마주하는 제1 단면 및 제2 단면, 폭 (W) 방향으로 서로 마주하는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하여 실질적으로 육면체일 수 있다.
상기 바디 (1) 는 봉합재 (11) 를 포함하는데, 상기 봉합재는 자성 물질을 포함한다. 상기 자성 물질은 자성 특성을 나타내는 것이면 제한없이 적용될 수 있는 것은 물론이며, 예를 들어, 페라이트 분말 혹은 금속 분말일 수 있다. 상기 자성 물질은 수지 내에 분산된 구조를 가질 수 있는데, 상기 수지는 열경화성 혹은 열가소성 수지로서, 예를 들어, 에폭시 수지일 수 있다. 상기 봉합재 (11) 는 후술하는 바디 내 구성을 봉합하는 기능을 하는데, 상기 봉합재를 배치하는 방식에 제한은 없으며, 자성 물질을 포함하는 복수의 자성 시트를 적층하거나 자성 물질을 포함하는 슬러리를 충진하는 방식 등을 사용할 수 있다.
상기 봉합재에 의해 봉합되는 구성은 제1 권선형 코일 (121), 제2 권선형 코일 (122), 및 고정 부재 (13) 이다.
상기 제1 및 제2 권선형 코일 (121, 122) 은 권선 타입의 코일로서, 구체적인 권취 방식에 제한이 없다. 상기 제1 및 제2 권선형 코일은 원형 알파 (α) 권선, 평각선 플랫와이즈 알파 권선, 평각선 엣지와이즈 권선 등일 수 있으며, 당업자가 필요에 따라 적절히 선택할 수 있다.
상기 제1 및 제2 권선형 코일의 표면은 절연층 (123) 에 의해 코팅된다. 상기 제1 및 제2 권선형 코일의 표면에 절연층이 배치되지 않게되면, 봉합재 내 자성 물질과 제1 및 제2 권선형 코일 간의 전기적 쇼트가 발생할 위험이 있기 때문에, 상기 절연층은 균일하며 전체적으로 코팅되어야 한다. 상기 절연층의 재질은 절연 특성을 나타내는 것이면 제한없이 적용될 수 있다.
상기 제1 및 제2 권선형 코일은 물리적으로 서로 이격된다. 상기 제1 및 제2 권선형 코일 사이에 개재되어 상기 제1 및 제2 권선형 코일을 서로 이격하는 것은 고정 부재 (13) 이다. 상기 고정 부재는 제1 및 제2 권선형 코일을 고정하는 기능을 할 뿐만 아니라 상기 제1 및 제2 권선형 코일이 일정 간격 (T) 을 두고 서로 이격되도록 하는 기능을 한다.
상기 고정 부재 (13) 는 자성 물질을 포함하여, 자성 특성을 가진다. 상기 자성 물질은 봉합재 내 포함되는 자성 물질과 동일한 물질일 수 있을 뿐만 아니라, 상이한 물질일 수도 있는데, 특히 투자율을 향상시키기 위하여 고정 부재 중 코어부 (132) 를 형성하는 자성 물질로서 투자율이 높은 분말을 적용할 수 있다.
상기 고정 부재 (13) 는 제1 및 제2 권선형 코일 간의 이격된 거리 (T) 를 조절하는 지지부 (131) 와 상기 지지부를 관통하는 코어부 (132) 를 포함한다. 상기 지지부와 상기 코어부는 각각을 별도로 제작하여 결합시킨 구조일 수도 있으나, 상기 지지부와 상기 코어부를 일체로 형성한 구조일 수도 있다. 상기 지지부 (131) 의 외측 경계선은 전체적으로 원형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 지지부의 외측 경계선은 제1 및 제2 권선형 코일의 외측 경계선과 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 상기 지지부의 외측 경계선이 제1 및 제2 권선형 코일의 외측 경계선에 비해 외곽부에 형성되는 경우 제1 및 제2 권선형 코일을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
상기 지지부 (131) 는 판형일 수 있는데, 이 경우, 판형이라는 것은 외측 경계선과 무관하게 일정 두께를 가지면서 서로 마주하며 편평한 상면 및 하면을 포함하는 형태를 의미한다.
상기 지지부가 없는 경우, 상기 제1 및 제2 권선형 코일 간의 이격된 거리를 조절하기는 쉽지 않다. 제1 권선형 코일과 제2 권선형 코일 사이에 자성 물질을 포함하는 슬러리를 충진하는 등의 방식을 통할 경우, 슬러리의 최종 두께 및 균일성을 유지하기가 어렵기 때문이다. 한편, 상기 제1 및 제2 권선형 코일 간의 이격된 거리는 결합계수의 결정에 있어서 중요한 인자 (factor) 이기 때문에, 이를 조절하지 못할 경우, 인덕터 어레이의 결합 계수를 제어할 수 없다.
따라서,상기 지지부 (131) 로 인해 요구되는 인덕터 어레이의 결합계수를 세심하게 컨트롤할 수 있는 것이다.
상기 지지부의 상면 및 하면을 관통하는 코어부 (132) 는 전체적으로 원기둥을 가진다. 상기 원기둥은 내부가 빈 형태일 수 있으나, 고투자율을 가진 자성 물질로 충진된 형태일 수도 있다. 상기 원기둥의 내부가 빈 형태인 경우, 봉합재 내 포함되는 자성물질이 상기 내부를 충진함으로써 투자율을 개선할 수 있다. 상기 코어부 (132) 는 제1 및 제2 권선형 코일이 권취된 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 기능을 한다. 또한, 상기 코어부 (132) 에 의해 제1 및 제2 권선형 코일이 안정적으로 권취된 상태를 유지할 수 있어, 제1 및 제2 권선형 코일의 얼라인먼트 (alignment) 를 정확히 제어할 수 있다. 여기서, 얼라인먼트를 제어하는 것은 실질적으로 제1 권선형 코일의 코어 중심과 제2 권선형 코일의 코어 중심이 일치되는 것을 의미한다.
상기 인덕터 어레이의 경우, 제1 및 제2 권선형 코일 간의 이격된 거리를 변경하면서 결합계수를 용이하게 조절할 수 있고, 제1 및 제2 권선형 코일의 얼라인먼트 mismatch 로 인해 발생되는 전기적 특성 열화의 문제가 발생되지 않는다.
도3 은 도1 및 도2 의 인덕터 어레이에 대한 일 변형예에 따른 인덕터 어레이의 개략적인 분해 사시도이다. 도3 의 인덕터 어레이는 도1 및 도2 의 인덕터 어레이와 대비하여 고정 부재에 있어서 상이하므로, 중복되는 기술 내용은 생략하며, 고정 부재를 중심으로 설명한다.
도3 의 인덕터 어레이 (200) 는 바디 (210) 내부에 고정 부재 (213) 를 포함한다. 상기 고정 부재 (213) 는 지지부 (2131) 및 코어부 (2132) 를 포함하는데, 상기 고정 부재의 상면 상에는 상부 지지부 (2133) 및 하부 지지부 (2134) 가 더 배치된다.
상기 상부 및 하부 지지부 (2133, 2134) 도 고정 부재와 마찬가지로 자성 물질을 포함한다. 상기 상부 및 하부 지지부에 포함되는 자성 물질은 상기 고정 부재 내 포함되는 자성 물질과 동종인 자성 물질을 포함할 수 있는데, 이 경우, 상부 및 하부 지지부, 고정 부재를 일체로서 형성할 수 있어 공정상 효율적이다.
상기 상부 및 하부 지지부는 제1 및 제2 권선형 코일 (2121, 2122) 사이에 개재되는 지지부 (2131) 와 함께, 각각 제1 및 제2 권선형 코일이 안정적으로 권취된 상태를 유지하는 기능을 한다. 또한, 상기 상부 및 하부 지지부는 봉합재를 충진할 때, 가해지는 압력에 의해 공정 중의 오차로서 제1 및 제2 권선형 코일의 위치 어긋남이 발생하거나, 제1 및 제2 권선형 코일의 기계적 변형이 발생하는 위험을 방지하는 기능도 한다.
상기 상부 및 하부 지지부 (2133, 2134) 는 원형의 외부 경계선을 가지는 판형으로 구성될 수 있는데, 상기 지지부 (2131) 와 두께만 상이하고 실질적으로 동일한 형태를 가지는 것이 공정 효율상 바람직하다.
본 개시는 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 개시의 범위에 속한다고 할 것이다.
한편, 본 개시에서 사용된 "일 예"라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일 예들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일예에서 설명된 사항이 다른 일예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
한편, 본 개시에서 사용된 용어는 단지 일예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
100: 인덕터 어레이
1: 바디
11: 봉합재
21, 22, 23, 24: 제1 내지 제4 외부전극
13: 고정부재
1: 바디
11: 봉합재
21, 22, 23, 24: 제1 내지 제4 외부전극
13: 고정부재
Claims (10)
- 복수의 권선형 코일을 포함하는 인덕터 어레이로서,
제1 권선형 코일;
제2 권선형 코일;
고정 부재; 및
상기 제1 및 제2 권선형 코일, 상기 고정 부재를 봉합하며, 자성 물질을 포함하는 봉합재; 를 포함하는 바디와,
상기 바디의 외부면 상에 배치되는 외부전극을 포함하고,
상기 고정 부재는 지지부, 및 상기 지지부를 관통하는 코어부를 포함하고,
상기 제1 및 제2 권선형 코일은 상기 고정 부재에 의해 서로 이격되도록 배치되고,
상기 고정 부재는 자성 물질을 포함하는, 인덕터 어레이.
- 제1항에 있어서,
상기 지지부는 판형인, 인덕터 어레이.
- 제1항에 있어서,
상기 지지부의 외측 경계선은 제1 및 제2 권선형 코일의 외측 경계선과 대응하는 형상을 가지는, 인덕터 어레이.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 권선형 코일은 상기 지지부의 위쪽에서 상기 코어부에 권선되고, 상기 제2 권선형 코일은 상기 지지부의 아래쪽에서 상기 코어부에 권선되는, 인덕터 어레이.
- 제1항에 있어서,
상기 외부전극은 상기 제1 권선형 코일과 연결되는 제1 및 제2 외부전극과, 상기 제2 권선형 코일과 연결되는 제3 및 제4 외부전극을 포함하는, 인덕터 어레이.
- 제1항에 있어서,
상기 고정 부재 내 자성 물질은 수지 내에 분산되도록 배치된, 인덕터 어레이.
- 제1항에 있어서,
상기 코어부의 상면 및 하면 상에는 상부 지지부 및 하부 지지부가 더 배치되는, 인덕터 어레이.
- 제7항에 있어서,
상기 상부 및 하부 지지부는 자성 물질을 포함하는, 인덕터 어레이.
- 제8항에 있어서,
상기 상부 및 하부 지지부에 포함되는 자성 물질은 상기 고정 부재 내 포함되는 자성 물질과 동종인 자성 물질을 포함하는, 인덕터 어레이.
- 제1항에 있어서,
상기 고정 부재를 구성한느 상기 지지부와 상기 코어부는 일체로 형성되는, 인덕터 어레이.
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