KR200203303Y1

KR200203303Y1 - 표면 실장형 파워 인덕터

Info

Publication number: KR200203303Y1
Application number: KR2020000006313U
Authority: KR
Inventors: 정창순
Original assignee: 세진전자통신주식회사; 이경자
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2000-11-15
Anticipated expiration: 2010-03-07
Also published as: KR20010087525A

Abstract

본 고안은 인쇄회로기판의 표면상에 실장하는 파워 인덕터에 있어서, 중심코어의 둘레를 따라 코일이 권선되며 도전성 페라이트 재질로 이루어진 드럼 코어와, 상기 드럼 코어에서 발생되는 자계의 외부 방출을 감소시키기 위하여 상기 드럼 코어의 주변을 밀폐시키며, 소정 홈을 통하여 드럼 코어에 권선된 코일을 외부로 인출하는 링 코어, 및 상기 드럼 코어와 링 코어가 상단 중심부에 본딩되며, 그 중심부의 에지면의 상하단에 도금 전극이 형성되어 상기 인쇄회로기판상에 접착되는 절연성 페라이트 재질의 베이스로 구성함으로써, 인덕터의 사이즈가 소형화되더라도 인덕턴스의 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 인덕터의 베이스를 페라이트 재질로 제조한 후 베이스의 측면 상하단에 각각 도금처리하고 그 베이스의 상단 도금에 코일을 납땜하여 실장함으로써, 코일 납땜시 납땜 불량을 감소시킴과 아울러 인덕터의 표면 실장시 실장 불량을 대폭적으로 감소시킬 수 있는 표면 실장형 파워 인덕터를 제공한다.

Description

표면 실장형 파워 인덕터{Power Inductor for Surface Mounted Device Type}

본 고안은 인덕터(Inductor)에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판의 표면에 실장하는 파워 인덕터의 베이스를 페라이트 재질로 제조한 후 그 베이스의 측면 상하단에 각각 도금 처리하고 그 베이스의 상단 도금에 코일을 납땜하여 실장함으로써, 인덕터의 고유 특성을 향상시킬 수 있는 표면 실장형 파워 인덕터에 관한 것이다.

전자통신 기술의 발전에 따라 이동통신단말기, 소형 정보통신단말기, 노트북 컴퓨터 등과 같은 전자통신제품들이 소형화 및 슬림화됨에 따라 여기에 사용되는 전자부품들 조차도 부품의 고유 특성 및 기능이 저하되지 않는 범위 내에서 소형화를 달성하는 것이 필수적인 과제인 것이다.

일반적으로 표면 실장형(Surface Mounted Device) 인덕터는 파워 인덕터와 칩형 인덕터로 구분되는 데, 파워 인덕터는 그 허용전류의 폭이 0.1 내지 1Α 정도로 크지만, 칩형 인덕터는 허용전류가 작은 소용량의 부품인 것이다.

현재, 파워 인덕터는 재질과 구조에 따라 다양한 것이 제조되고 있으며, 구조에 따라 드럼 코어, 링 코어 및 베이스로 구성되어 있는 바, 드럼 코어와 링 코어는 통상 페라이트 재질로 이루어져 있고, 베이스는 통상 플라스틱 또는 알루미나 세라믹 또는 금속(Fe) 등으로 이루어져 있다.

도 1은 종래 기술의 일례에 의한 인덕터의 구조를 도시한 단면도로서, 드럼 코어(11), 링 코어(15) 및 베이스(17)를 도시하였다.

상기 드럼 코어(11)는 페라이트 재질로 이루어져 코어의 둘레를 따라 코일(13)이 권선되어 있으며, 링 코어(15)는 인덕터 자체 내의 자계의 외부 방출을 줄여 인접 부품의 자기 노이즈를 방지하는 페라이트 재질로 이루어져 있고, 베이스(17)는 인덕터를 표면 실장용으로 가능케 하는 부분으로 플라스틱 또는 알루미나 세라믹 또는 금속과 같은 재질로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 인덕터(10)는 베이스(17)가 드럼 코어(11) 및 링 코어(15)와는 다른 재질인 플라스틱 또는 세라믹 또는 금속(Fe) 등의 재질로 구성함으로써, 인덕터(10)의 높이가 대략 2㎜보다 작은 사이즈에서는 인덕턴스의 값이 급격히 저하되어 인덕터(10)의 특성이 나빠지는 문제점이 있었다.

도 2는 종래 기술의 다른 예에 의한 인덕터의 구조를 도시한 도면으로서, 도 2a는 정면도이고, 도 2b는 저면도이다.

도시한 바와 같이 인덕터(20)는 단일 드럼 코어(21)로만 이루어져 있는 데, 이 드럼 코어(21)는 페라이트 재질로 이루어져 코어의 둘레를 따라 코일(13)이 권선되어 있으며, 도 2a 및 도 2b와 같이 그 저면에는 땜납(25)이 형성되어 있어 코일(23)과 함께 인쇄회로기판에 실장되어 폐루프를 형성하게 된다.

이와 같이 페라이트 재질의 단일 드럼 코어(21)로 인덕터(20)를 구성할 경우에, 드럼 코어(21)의 저면에 코일 연결 및 표면 실장용 땜납(25)을 형성하게 되는 데, 이 땜납(25)으로 인해 드럼 코어(21)의 저면이 평평하지 않아 표면 실장시 인덕터(20)가 들뜨는 현상이 발생하여 불량 처리되거나 납땜된 코일(23)이 단락되어 불량이 발생하는 등의 제품의 신뢰성과 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 인쇄회로기판의 표면에 실장하는 파워 인덕터의 베이스를 페라이트 재질로 제조함으로써, 인덕터의 사이즈가 소형화되더라도 인덕턴스의 특성을 향상시킬 수 있는 표면 실장형 파워 인덕터를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 인덕터의 베이스를 페라이트 재질로 제조한 후 베이스의 측면 상하단에 각각 도금처리하고 그 베이스의 상단 도금에 코일을 납땜하여 실장함으로써, 코일 납땜시 납땜 불량을 감소시킴과 아울러 인덕터의 표면 실장시 실장 불량을 대폭적으로 감소시킬 수 있는 표면 실장형 파워 인덕터를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 기술적 수단은, 인쇄회로기판의 표면상에 실장하는 파워 인덕터에 있어서, 중심코어의 둘레를 따라 코일이 권선되며 도전성 페라이트 재질로 이루어진 드럼 코어; 상기 드럼 코어에서 발생되는 자계의 외부 방출을 감소시키기 위하여 상기 드럼 코어의 주변을 밀폐시키며, 소정 홈을 통하여 드럼 코어에 권선된 코일을 외부로 인출하는 링 코어; 및 상기 드럼 코어와 링 코어가 상단 중심부에 본딩되며, 그 중심부의 에지면의 상하단에 도금 전극이 형성되어 상기 인쇄회로기판상에 접착되는 페라이트 재질의 베이스를 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고, 바람직하게는 상기 베이스를 절연성 NiZn계 페라이트 재질로 구성하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술의 일례에 의한 인덕터의 구조를 도시한 단면도이고,

도 2는 종래 기술의 다른 예에 의한 인덕터의 구조를 도시한 도면으로, 도 2a는 정면도이며, 도 2b는 저면도이고,

도 3은 본 고안의 실시예에 의한 표면 실장형 파워 인덕터를 도시한 것으로, 도 3a는 인덕터의 분해 사시도이며, 도 3b는 인덕터의 조립 사시도이고,

도 4는 본 고안의 실시예에 의한 도 3의 베이스의 구조 및 치수를 도시한 것으로, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 측면도이며, 도 4c는 저면도이고,

도 5는 본 고안의 실시예에 의한 도 3의 링 코어의 구조 및 치수를 도시한 것으로, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 측면도이며, 도 5c는 저면도이고,

도 6은 본 고안의 실시예에 의한 도 3의 드럼 코어의 구조 및 치수를 도시한 것으로, 도 6a는 측면도이며, 도 6b는 평면도이고,

도 7은 실험에 의한 전류에 따른 인덕턴스 값의 변화를 보인 그래프로서, (가) 곡선은 본 고안에 의한 페라이트 재질의 베이스를 사용한 예이고, (나) 곡선은 종래기술에 의한 에폭시 재질의 베이스를 사용한 예를 사용한 예이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110: 드럼 코어 111: 중심코어

113: 플랜지 115: 에나멜 동선(코일)

130: 링 코어 131: 코일 인출용 홀

150: 베이스 151: 본딩용 홈

155: 도금 전극

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 3은 본 고안의 실시예에 의한 표면 실장형 파워 인덕터를 도시한 것으로, 도 3a는 인덕터의 분해 사시도이고, 도 3b는 인덕터의 조립 사시도로서, 드럼 코어, 링 코어 및 베이스로 이루어져 있다.

상기 드럼 코어(110)는 페라이트 재질로 이루어져 코어의 둘레를 따라 에나멜 동선(115)이 권선되며, 링 코어(130)는 인덕터 자체 내의 자계의 외부 방출을 줄여 인접 부품의 자기 노이즈를 방지하는 페라이트 재질로 이루어져 있다.

또한, 베이스(150)는 인덕터를 표면 실장용으로 가능케 하는 부분으로 페라이트 재질로 이루어져 있고, 그 상단은 중심부에 소정 깊이를 갖는 본딩용 원형홈(151)이 형성되어 드럼 코어(110)가 본딩되며, 양단 에지면의 상하 둘레에는 도금된 전극(155)이 형성되며 그 전극(155)의 상단에 코일(115)을 납땜하여 인쇄회로기판에 실장하게 된다.

아울러, 드럼 코어(110) 및 링 코어(130)는 고인덕턴스 값을 발생하는 도전성 MnZn계 페라이트 재질이고, 베이스(150)는 저인덕턴스 값을 발생하는 절연성 NiZn계 페라이트 재질이다.

상기 도 3a와 같이 구성된 본 고안의 인덕터를 도 3b와 같이 드럼 코어(110)를 베이스(150)의 원형홈(151)에 안착시켜 본딩한 후 링 코어(130)를 드럼 코어(130)에 씌운 후 드럼 코어(110)에 권선된 코일을 링 코어(130)의 저면에 형성된 홀(131)을 통해 링 코어(130)의 외측으로 인출시키고 링 코어(130)를 베이스(150)에 본딩시키게 된다. 이때 사용하는 본딩 재료로는 통상 에폭시 레진(Epoxy Resin)이라는 접착 재료를 사용하게 된다.

그리고, 링 코어(130)의 홀(131)을 통해 인출된 코일(115)을 베이스의 에지면에 도금된 전극(155)의 상단에 납땜한 후 인덕터를 인쇄회로기판의 패드에 접합시키게 된다.

상기와 같이 파워 인덕터의 베이스(150)를 절연성 페라이트 재질로 구성함으로써, 사이즈가 작아짐에 따른 인덕턴스 값의 저하를 방지하여 전자통신 제품의 소형화에 크게 기여할 수 있다.

도 4는 본 고안의 실시예에 의한 도 3의 베이스의 구조 및 치수를 도시한 것으로, 도 4a는 평면도이고, 도 4b는 측면도이며, 도 4c는 저면도이다.

상기 베이스(150)는 도 4a에서 보는 바와 같이 그 장변에 해당하는 X축의 길이(B_X)가 대략 6.4±015㎜이고, 단변에 해당하는 Y축의 길이(B_Y)가 대략 4.2±0.15㎜이며, 그 중심부에 소정 깊이를 갖는 그 직경(B_R)이 대략 3.04㎜인 원형홈(151)이 형성되어 있으며, 에지면에는 그 X축의 폭(B_EW)이 대략 1.02±0.15㎜인 은도금을 하여 전극(155)을 형성한다.

아울러, 도 4b에서 보는 바와 같이 베이스(150)의 두께는 대략 0.5㎜정도이고, 베이스(150)의 중앙부에 형성된 원형홈(151)을 제외한 그 두께는 대략 0.3㎜정도가 되며, 원형홈(151)의 깊이는 대략 0.2㎜정도가 되며, 베이스(150)의 에지부에 도금이 되는 전극(155)의 두께는 대략 0.1㎜정도가 된다.

그리고, 도 4c와 같이 베이스(150)의 저면은 에지부에 전극(155)이 도금되어 있으며, 그 전극(155)은 인쇄회로기판의 패드와 납땜되어 전기적으로 폐루프를 형성하게 되는 것이다.

도 5는 본 고안의 실시예에 의한 도 3의 링 코어의 구조 및 치수를 도시한 것으로, 도 5a는 평면도이고, 도 5b는 측면도이며, 도 5c는 저면도이다.

상기 링 코어(130)는 도 5a에서 보는 바와 같이 그 내부 직경(R_IR)이 대략 3.05±0.05㎜인 원통형으로 이루어져 그 내부에는 드럼 코어(110)가 삽입된다.

아울러, 도 5b에서 보는 바와 같이 링 코어의 외부 직경(R_OR)은 대략 3.85±0.1㎜정도이고, 그 Z축에 해당하는 수직높이(R_ZH)는 대략 1.2±0.1㎜정도가 되며, 원통형 링 코어(130)의 측면에 형성되어 드럼 코어(110)로부터 코일(115)을 인출하기 위한 홀(131)의 높이(R_HH)는 대략 0.4㎜정도가 된다.

그리고, 도 5c와 같이 링 코어의 코일을 인출하기 위한 홀의 폭(R_HW)은 대략 1.4±0.1㎜정도가 된다.

도 6은 본 고안의 실시예에 의한 도 3의 드럼 코어의 구조 및 치수를 도시한 것으로, 도 6a는 측면도이고, 도 6b는 평면도이다.

상기 드럼 코어(110)는 도 6a에서 보는 바와 같이 동선이 권선되는 중심코어(111)가 있고, 그 중심 코어(111)의 상하단에 각각 플랜지(113)가 형성되어 있다.

상기 중심코어(111)의 직경(D_IR)은 대략 1.3㎜이고, 플랜지(113)의 직경은 대략 2.85㎜이며, 중심코어(111) 및 플랜지(113)를 포함한 Z축에 해당하는 수직높이(D_ZH)는 대략 1.4㎜정도이다. 그리고, 플랜지(113)의 각 높이(D_FH)는 대략 0.4㎜정도이므로, 중심코어(111)의 높이(D_CH)는 0.6㎜정도가 된다.

아울러, 드럼 코어(110)는 도 6b의 평면도에서 보는 바와 같이 원반 형태의 드럼으로 이루어져 있다.

상기 도 4 내지 도 6과 같은 구조 및 치수로 이루어진 파워 인덕터는 작은 사이즈임에도 불구하고 그 허용전류의 폭이 0.1 내지 1Α 정도로 그 용량이 클 뿐만 아니라 고인덕턴스의 특성을 갖는다.

그리고, 본 고안에 의한 페라이트 재질의 베이스를 사용했을 때와 그렇지 않았을 때의 DC 바이어스 전류에 따른 인덕턴스 값의 측정 결과를 아래에서 설명하고자 한다.

실험예 1

아래 표 1은 본 고안에 의한 페라이트 재질의 베이스를 사용하고, 종래 기술에 의한 PCB 에폭시 재질의 FR-4를 사용했을 때 측정한 인덕턴스 값을 나타내었다.

횟 수	페라이트 재질의 베이스	에폭시 재질의 베이스
1	2.27mH	1.38mH
2	2.31mH	1.36mH
3	2.12mH	1.37mH
4	2.25mH	1.26mH
5	2.23mH	1.35mH

☞ 실험조건: ① 동에나멜 코일 두께 - 0.04mm,

② 코일의 감은 횟수 - 208.5회,

③ 전원 - 100KHz 0.1V 직렬.

상기 표 1과 같이 동일한 실험 조건에서 수차례 실험했을 때, 본 고안에 의한 페라이트 재질의 베이스를 갖는 인덕터는 2.12 내지 2.31mH의 인덕턴스 값이 측정되었고, 종래 기술에 의한 에폭시 재질의 베이스를 갖는 인덕터는 1.26 내지 1.38mH의 인덕턴스 값을 갖는 것을 알 수 있는 바와 같이 페라이트 재질의 베이스를 사용했을 때 인덕턴스 특성이 훨씬 더 향상되는 것을 알 수 있다.

실험예 2

아래 표 2는 본 고안에 의한 페라이트 재질의 베이스를 사용하고, 종래 기술에 의한 PCB 에폭시 재질의 FR-4를 사용했을 때 측정한 DC 바이어스 전류에 따른 인덕턴스 값을 나타내었다.

아래 표 2를 보면 인덕터에 인가되는 DC 바이어스 전류가 0.00 내지 0.06A의 범위에서 본 고안의 페라이트 재질의 베이스를 사용한 인덕터가 그렇지 않은 인덕터보다 훨씬 탁월한 인덕턴스 값을 가짐을 알 수 있다.

아울러, 표 2의 실험예를 보면 측정 전류범위가 0.00부터 0.10까지 임을 알 수 있으나, 코일의 감는 횟수를 줄여 인덕턴스 값을 낮추면 1A까지 허용전류 폭을 넓힐 수 있다.

전 류[A]	인 덕 턴 스[mH]
전 류[A]	페라이트 재질의 베이스	에폭시 재질의 베이스
0.00	2.23	1.34
0.01	2.21	1.31
0.02	2.18	1.31
0.03	2.15	1.30
0.04	2.08	1.29
0.05	1.99	1.28
0.06	1.37	1.25
0.07	0.74	1.19
0.08	0.55	1.03
0.09	0.46	0.49
0.10	0.44	0.28

도 7은 상기 표 2를 그래프로 도시한 것으로서, (가) 곡선은 페라이트 재질의 베이스를 사용한 본 고안의 실시예이고, (나) 곡선은 에폭시 재질의 베이스를 사용한 종래기술의 일예를 나타낸 것이다.

동도면과 같이 DC 바이어스 전류가 0.06A 이하에서는 본 고안의 인덕턴스 값이 종래보다 훨씬 높게 나타나고, 0.07 내지 0.09A 범위에서는 낮게 나타나는 데, 이는 인덕턴스 값이 높을수록 전류에 따른 감쇠폭이 그만큼 커지기 때문이다.

따라서, 본 고안에 의한 페라이트 재질의 베이스를 사용한 인덕터는 DC 바이어스 전류가 0.00 내지 0.06A의 범위 내에서 사용하는 것이 가장 바람직하다.

본 고안의 인덕터에 적용된 베이스와 링 코어 및 드럼 코어의 설계 치수는 실시예일 뿐 여기에 한정되지 않으며, 기술 수준과 필요에 따라 더 작게 또는 조금 더 크게 제작할 수도 있으나, 본 고안에 의한 페라이트 재질로 된 베이스는 설계 치수가 작으면 작을수록 보다 안정되고 향상된 인덕턴스의 특성을 얻을 수 있는 것이다.

따라서, 본 고안에서는 인쇄회로기판의 표면에 실장하는 파워 인덕터의 베이스를 페라이트 재질로 제조함으로써, 인덕터의 사이즈가 소형화되더라도 인덕턴스의 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 인덕터의 베이스를 페라이트 재질로 제조한 후 베이스의 측면 상하단에 각각 도금처리하고 그 베이스의 상단 도금에 코일을 납땜하여 실장함으로써, 코일 납땜시 납땜 불량을 감소시킴과 아울러 인덕터의 표면 실장시 실장 불량을 대폭적으로 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

인쇄회로기판의 표면상에 실장하는 파워 인덕터에 있어서,

중심코어의 둘레를 따라 코일이 권선되며 도전성 페라이트 재질로 이루어진 드럼 코어;

상기 드럼 코어에서 발생되는 자계의 외부 방출을 감소시키기 위하여 상기 드럼 코어의 주변을 밀폐시키며, 소정 홈을 통하여 드럼 코어에 권선된 코일을 외부로 인출하는 링 코어; 및

상기 드럼 코어와 링 코어가 상단 중심부에 본딩되며, 그 중심부의 에지면의 상하단에 도금 전극이 형성되어 상기 인쇄회로기판상에 접착되는 페라이트 재질의 베이스를 구비한 것을 특징으로 하는 표면 실장형 파워 인덕터.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스는,

절연성 NiZn계 페라이트 재질인 것을 특징으로 하는 표면 실장형 파워 인덕터.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스는,

상단 중심부에 상기 드럼 코어를 고정시키기 위한 본딩용 원형홈이 형성된 것을 특징으로 하는 표면 실장형 파워 인덕터.
제 1 항에 있어서,

상기 베이스는,

양단 에지면의 상하 둘레에 전극이 도금되며, 상기 에지면의 상단 전극에 권선 코일을 납땜하는 것을 특징으로 하는 표면 실장형 파워 인덕터.