KR101759168B1 - The manufacturing method of a coil-embedded heat-radiating inductor using heat-radiating powder paste and soft-magnetic powder paste and the coil-embedded heat-radiating inductor manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 연자성층(130)과 방열층(120)을 적층하여 형성된 자기코어에 코일(110)을 매립함으로써, 높은 자속밀도를 가지면서도 코일(110)과 연자성층(130)에서 발생하는 열을 효율적으로 방출하는 향상된 특성을 갖춘 코일매립형방열인덕터(100)를 제조하는 방법과, 그 방법에 의하여 제조된 코일매립형방열인덕터(100)에 관한 것으로, 방열층용유기비히클을 준비하는 단계, 세라믹분말을 방열층용유기비히클과 혼련하여 방열분말페이스트를 제조하는 단계, 연자성층용유기비히클을 준비하는 단계, 연자성분말을 연자성층용유기비히클과 혼련하여 연자성분말페이스트를 제조하는 단계, 코일(110)의 일부를 소정 형상의 몰드 내부에 위치 및 고정시키는 단계, 방열분말페이스트를 상기 몰드에 주입하여 경화시킴으로써, 방열층(120)을 형성하는 단계, 연자성분말페이스트를 상기 몰드에 주입하여 경화시킴으로써, 방열층(120) 상에 연자성층(130)을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 방열층(120)을 형성하는 단계 및 상기 연자성층(130)을 형성하는 단계는 상기 코일매립형방열인덕터(100)의 전체 형상이 완성될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법을 제공한다.The present invention is characterized in that a coil 110 is embedded in a magnetic core formed by laminating a soft magnetic layer 130 and a heat dissipation layer 120 so that heat generated from the coil 110 and the soft magnetic layer 130 A method of manufacturing a coil-embedded heat-radiating inductor (100) having improved characteristics of efficiently discharging a ceramic powder, and a coil-embedded heat-radiating inductor (100) manufactured by the method, comprising: preparing an organic vehicle for a heat- Mixing an organic vehicle for a soft magnetic layer with an organic vehicle for a soft magnetic layer to produce a soft magnetic component paste; mixing a coil 110 , Placing the heat dissipating powder paste in the mold and hardening the heat dissipating powder paste to form the heat dissipating layer 120, Forming a soft magnetic layer (130) on the heat dissipation layer (120) by injecting a paste into the mold and curing the soft magnetic layer (130); forming the heat dissipation layer (120) The method of manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor (100) according to claim 1, wherein the step of forming the coil-embedded heat dissipating inductor (100) is repeated until the entire shape of the coil-embedded heat dissipating inductor (100) is completed.
Description
본 발명은, 방열분말페이스트 및 연자성분말페이스트를 이용한 코일매립형방열인덕터의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 코일매립형방열인덕터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 연자성재료를 포함하는 층과 방열재료를 포함하는 층을 적층하여 형성된 자기코어에 코일을 매립함으로써, 높은 자속밀도를 가지면서도 상기 코일과 상기 연자성재료를 포함하는 층에서 발생하는 열을 효율적으로 방출하는 향상된 특성을 갖춘 코일매립형방열인덕터를 제조하는 방법과, 그 방법에 의하여 제조된 코일매립형방열인덕터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a coil-embedded heat-radiating inductor using a heat-radiating powder paste and a soft-component paste, and a coil-embedded heat-radiating inductor manufactured by the method. More particularly, A coil-embedded heat dissipation having an improved characteristic of efficiently discharging heat generated in the layer including the coil and the soft magnetic material while having a high magnetic flux density by embedding a coil in a magnetic core formed by laminating layers containing a material A method of manufacturing an inductor, and a coil-embedded heat-radiating inductor manufactured by the method.
일반적으로, 인덕터는 자기코어에 금속으로 이루어진 코일을 권선하여 인덕턴스를 형성하는 소자로서, 코일에 전류를 흐르게 하여 전자기를 발생하는 소자로 널리 사용되고 있다. 또한, 인덕터는 주파수에 비례하여 임피던스가 높아지는 특성을 이용하여 해당 주파수 대역에 있는 노이즈를 제거하거나, 커패시터와 함께 공진회로를 구성하여 특정 주파수 대역의 신호를 증폭하는 소자로, 저항 및 커패시터와 함께 전기 또는 전자회로의 중요한 구성요소가 되는 수동소자이다. 특히, 후술할 본 발명과 같이, 코일을 자기코어 내부에 매립하여 일체형으로 구성하는 형태의 인덕터는 자기유효단면적을 극대화하여 높은 인덕턴스를 얻을 수 있고, 전기자동차의 전장회로 등에 유용하게 사용될 수 있다.Generally, an inductor is an element that forms an inductance by winding a coil made of a metal on a magnetic core, and is widely used as an element that generates an electromagnetic wave by causing a current to flow in the coil. The inductor is a device that amplifies the signal of a specific frequency band by removing the noise in the frequency band by using the characteristic that the impedance becomes high in proportion to the frequency, or constructing the resonance circuit together with the capacitor, Or a passive element that is an important component of an electronic circuit. Particularly, as in the present invention to be described later, an inductor in which a coil is embedded in a magnetic core so as to be integrally formed can maximize its magnetic effective sectional area to obtain a high inductance, and can be usefully used in an electric circuit of an electric vehicle or the like.
상기 언급한 인덕턴스는 인덕터의 특성을 말해주는 지표로서, 인덕턴스는 코일의 길이, 코일의 단면적, 코일의 권선수 등에 의해 결정되지만, 특히 자기코어의 투자율이 중요하다. 투자율은 단위 자화자계 당 자계로 정의되고, 이는 코일에 전류를 인가하였을 때, 자기코어와 자기코어의 주변에 발생하는 자속의 정도를 말해준다. 인덕턴스는 이러한 투자율에 비례하기 때문에, 투자율이 높은 재료를 이용하여 자기코어를 제조하는 것이 좋다.The above-mentioned inductance is an index indicating the characteristics of the inductor. The inductance is determined by the length of the coil, the cross-sectional area of the coil, the winding of the coil, and the like. The magnetic permeability is defined as a magnetic field per unit magnetic field, which indicates the degree of magnetic flux generated around the magnetic core and the magnetic core when a current is applied to the coil. Since the inductance is proportional to the magnetic permeability, it is preferable to manufacture the magnetic core using a material having high magnetic permeability.
한편, 자기코어에 특정 방향의 자계를 인가하고, 또한 자계를 제거하였다가 반대방향으로 자계를 인가하는 과정에서, 에너지 손실이 발생할 수 있는데, 이러한 손실을 히스테리시스손실(hysteresis loss)이라고 한다. 또한, 코일에 전류를 인가한 경우, 암페어의 법칙에 의하여 자기코어에 자기장이 유도되었다가, 이 유도된 자기장이 렌츠의 법칙에 따라 자기코어에 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이때 자기코어에 흐르는 전류로 인한 에너지 손실을 와전류손실(eddy current loss)이라고 한다. 일반적으로 히스테리시스손실(hysteresis loss)은 저주파 영역에서, 와전류손실은 고주파 영역에서 문제가 되는데, 이러한 히스테리시스손실(hysteresis loss)과 와전류손실(eddy current loss)은, 다양한 기술분야를 고려할 때, 항상 부정적이라고 볼 수는 없지만, 여기서는 이러한 손실들을 줄이기 위한 방법을 고찰한다.On the other hand, in the process of applying a magnetic field in a specific direction to the magnetic core, removing the magnetic field, and applying a magnetic field in the opposite direction, energy loss may occur. This loss is referred to as hysteresis loss. In addition, when a current is applied to the coil, a magnetic field is induced in the magnetic core by Ampere's law, and the induced magnetic field can cause current to flow to the magnetic core in accordance with Lenz's law. Is referred to as eddy current loss. In general, hysteresis loss is a problem in the low frequency range and eddy loss is a problem in the high frequency range. Such hysteresis loss and eddy current loss are always negative when considering various technical fields We can not, but here we look at ways to reduce these losses.
연자성 물질은 대표적으로 투자율이 높고, 히스테리시스손실(hysteresis loss)이 작은 물질로, 특히 이상적인 연자성 물질은 포화자속밀도 및 투자율이 매우 높고, 보자력과 히스테리시스손실(hysteresis loss)이 0으로 간주된다. 그러나, 연자성 물질이 와전류손실(eddy current loss)의 감소까지 보장해주지는 않기 때문에, 연자성 물질을 이용하여 인덕터를 제조하되, 연자성분말을 폴리머수지와 결합하거나, 연자성분말에 세라믹코팅을 하는 등의 방식으로 자기코어를 제조함으로써, 연자성 물질로 된 자기코어에 절연성을 부여하여 와전류손실(eddy current loss)을 감소시키는 방법이나, 연자성분말과 폴리머수지를 혼합하여 시트(sheet)를 제조하고, 이러한 시트(sheet)를 적층하여 와전류(eddy current)가 각 시트(sheet) 내에서만 맴돌게 하는 방법 등을 이용하고 있다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 10-1496626호(발명의 명칭 : 자성 부품과 그것에 이용되는 연자성 금속 분말 및 그 제조방법, 이하 종래기술1이라 한다.)에서는 철을 포함하는 연자성 금속 분말로서, 평균 입자 지름이 300nm이하, 보자력이 16~119kA/m, 포화자화 90Am²/kg 이상이며, 상기 연자성 금속 분말 1.0g을 64MPa(20kN)로 수직으로 가압한 상태에서, 4탐침 방식으로 측정한 체적저항률이 1.0X10Ωcm 이상인 연자성 금속 분말을 개시하고 있다.The soft magnetic material is typically a material with high magnetic permeability and low hysteresis loss. In particular, an ideal soft magnetic material has a very high saturation magnetic flux density and magnetic permeability, and a coercive force and a hysteresis loss are regarded as zero. However, since the soft magnetic material does not guarantee the reduction of the eddy current loss, the soft magnetic material is used to manufacture the inductor, the soft magnetic material is bonded to the polymer resin, or the ceramic material is coated on the end of the soft magnetic material A method of reducing the eddy current loss by imparting insulation to a magnetic core made of a soft magnetic material by manufacturing a magnetic core by a method of manufacturing a sheet by mixing a soft magnetic material with a polymer resin And a method in which these sheets are laminated so that eddy current is caused to swing only within each sheet. For example, in Korean Patent No. 10-1496626 (entitled Magnetic Part and Magnetic Particulate Metal Powder Used Therefor and Method for Manufacturing the Same, hereinafter referred to as Prior Art 1), a soft magnetic metal powder containing iron, Wherein the soft magnetic metal powder has an average particle size of 300 nm or less, a coercive force of 16 to 119 kA / m, and a saturation magnetization of 90 Am 2 / kg or more, and 1.0 g of the soft magnetic metal powder is vertically pressurized to 64 MPa (20 kN) A soft magnetic metal powder having a resistivity of 1.0 X 10? Cm or more.
그러나, 연자성 물질을 이용하고 소정의 방식으로 와전류(eddy current) 발생을 저하시키는 방법으로 인덕터를 제조한다고 하여도, 인덕터에서 발생하는 열이 문제된다. 코일에 전류를 인가하면, 코일에 흐르는 전류로 인하여, 코일에서 줄열(Joule heating)이 발생하는 것은 물론이고, 자기코어에 와전류(eddy current)가 흐를 경우, 와전류로 인하여 줄열(Joule heating)이 발생하게 된다. 인덕터에 상기와 같은 줄열(Joule heating)이 발생할 경우, 인덕터의 특성이 열화되어, 인덕터를 포함하는 시스템의 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 이를 극복하기 위해, 연자성 물질을 이용하여 인덕터를 제조하되, 방열수단을 구비할 필요가 있는데, 대한민국 등록특허 10-0969194호(발명의 명칭 : 방열시트, 이하 종래기술2라 한다.)에서는 LCD(Liquid Crystal Displays), OLED(Organic Light Emitting Diode) 표시장치, LED(Light Emitting Diode) 표시장치 및 PDP(Plasma Display Panel)를 포함하는 디스플레이장치에 취부되어서 상기 디스플레이장치에서 발생하는 열을 확산 및 방열하기 위한 열확산 방열시트로서, 열전도성 재질로 되는 금속시트를 외포하여 경질 내열수지가 피막코팅 형성되고, 상기 금속시트는 알루미늄(Al) 또는 동(Cu)으로 이루어지며, 상기 경질 내열수지는 절연성과 내열성을 가지며 피막코팅 두께는 5 내지 50마이크로미터로 형성되고, 에폭시 수지(Epoxy resin)로 형성되며, 상기 경질 내열수지 외면의 상면 또는 하면 중에서 어느 일면에는 점착층이 형성되어서 상기 금속시트, 경질 내열수지 및 점착층이 순차적으로 적층 형성되어 있으며, 상기 점착층의 외면에는 이형지가 취부되어 있는 것을 특징으로 하고 상기 점착층은 방열 실리콘으로 구성되며, 상기 방열 실리콘은 스크린 프린팅 방식, 스텐실 방식, 스프레이 분사 방식 중에서 어느 하나의 방식으로 프린팅하여 상기 점착층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방열시트가 개시되어 있다.However, even if an inductor is manufactured by a method of using a soft magnetic material and reducing the generation of eddy current in a predetermined manner, heat generated in the inductor is a problem. When an electric current is applied to the coil, joule heating occurs in the coil due to the current flowing through the coil. In addition, when eddy current flows in the magnetic core, joule heating occurs due to eddy current . When the above-described Joule heating occurs in the inductor, the characteristics of the inductor deteriorate and the efficiency of the system including the inductor may be deteriorated. Therefore, in order to overcome this problem, it is necessary to manufacture an inductor using a soft magnetic material, and to provide a heat dissipating means, which is disclosed in Korean Patent No. 10-0969194 (entitled: Is mounted on a display device including a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting diode (OLED) display device, a light emitting diode (LED) display device, and a plasma display panel (PDP) And a heat-resistant heat-dissipating sheet for dissipating heat, wherein a metal sheet made of a thermally conductive material is covered and a hard heat-resistant resin is coated by coating, and the metal sheet is made of aluminum (Al) or copper (Cu) And has a thickness of 5 to 50 micrometers and is formed of an epoxy resin. The upper surface of the outer surface of the hard heat-resistant resin And a release sheet is attached to the outer surface of the adhesive layer, wherein the adhesive layer is made of a heat-dissipating silicone resin, And the heat radiation silicone is printed by any one of a screen printing method, a stencil method and a spraying method to form the adhesive layer.
비록 종래기술1이, 연자성 금속 분말에 알루미늄(Al) 등을 포함하는 절연막을 형성하여 높은 투자율, 낮은 히스테리시스손실(hysteresis loss) 및 저감된 와전류손실(eddy current)을 가지는 재료를 개시하여, 우수한 성능의 인덕터를 제조할 수 있음을 시사하고 있기는 하지만, 이러한 기술이 코일이나 자기코어에서 발생하는 줄열(Joule heating)을 줄일 수는 없다는 제1문제점, 종래기술 1에 필요한 방열수단에 관하여 종래기술 2를 참고하여, 종래기술 2의 방열시트를 종래기술 1에 의하여 형성된 자기코어에 코팅하는 방법 등을 고려할 수는 있으나, 종래기술 2의 방열시트는 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)로 되어 있어, 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)의 열전도성이 높은 것은 별론, 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)의 높은 전기전도도로 인해, 자기코어에 흐르는 와전류(eddy current)가 오히려 증가할 수 있다는 제2문제점, 종래기술 1과 같이 연자성 금속 분말을 수직으로 가압하여 제조할 경우, 절연막이 파손되어 연자성 금속 분말의 저항이 저하됨으로써, 와전류손실(eddy current)이 증대될 수 있다는 제3문제점, 상기와 같이 절연막이 파손될 경우, 절연막의 유동성이 떨어져, 자기코어를 제조하기 위해 충전할 때의 작업성 및 충전성이 좋지 않게 되고, 이로 인해 성형체의 밀도가 낮아질 수 있다는 제4문제점이 존재한다.Although the prior art 1 discloses a material having a high magnetic permeability, a low hysteresis loss and a reduced eddy current by forming an insulating film containing aluminum (Al) or the like on the soft magnetic metal powder, However, the first problem that such a technique can not reduce the joule heating generated in the coil or the magnetic core, the heat dissipation means required in the prior art 1, 2, a method of coating the heat-radiating sheet of the prior art 2 on the magnetic core formed by the prior art 1, and the like can be considered. However, the heat-radiating sheet of the prior art 2 is made of aluminum (Al) or copper (Cu) , Aluminum (Al) and copper (Cu) have a high thermal conductivity, the eddy current flowing through the magnetic core is not good due to the high electrical conductivity of aluminum (Al) or copper (Cu) When the soft magnetic metal powder is produced by vertically pressing the soft magnetic metal powder as in the prior art 1, the insulation film is broken, the resistance of the soft magnetic metal powder is lowered, and the eddy current is increased The third problem is that if the insulating film is broken as described above, the fluidity of the insulating film is lowered, and the workability and the filling property when filling the magnetic core for producing a magnetic core becomes poor, There are four problems.
상기 문제점을 해결하기 위해 안출되는 본 발명은, 방열구조를 구비하고, 코일의 일부가 자기코어 내부에 매립되는 구조로 되어있는 코일매립형방열인덕터의 제조방법에 있어서, 방열층용유기비히클을 준비하는 단계, 세라믹분말을 방열층용유기비히클과 혼련(roll mixing milling)하여 밀도 4 내지 5g/cc의 방열분말페이스트를 제조하는 단계, 연자성층용유기비히클을 준비하는 단계, 연자성분말을 연자성층용유기비히클과 혼련(roll mixing milling)하여 밀도 5 내지 6g/cc의 연자성분말페이스트를 제조하는 단계, 상기 코일의 일부를 소정 형상의 몰드(mold) 내부에 위치 및 고정시키는 단계, 상기 방열분말페이스트를 상기 몰드(mold)에 주입하여 경화시킴으로써, 방열층을 형성하는 단계, 상기 연자성분말페이스트를 상기 몰드(mold)에 주입하여 경화시킴으로써, 상기 방열층 상에 연자성층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 방열층을 형성하는 단계 및 상기 연자성층을 형성하는 단계는 상기 코일매립형방열인덕터의 전체 형상이 완성될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터의 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor having a heat dissipation structure and a portion of a coil embedded in a magnetic core, the method comprising: preparing an organic vehicle for a heat dissipation layer Preparing a heat-radiating powder paste having a density of 4 to 5 g / cc by roll mixing milling the ceramic powder with an organic vehicle for a heat-radiating layer, preparing an organic vehicle for a soft magnetic layer, And mixing and rolling the mixture to form a soft phase component paste having a density of 5 to 6 g / cc, positioning and fixing a part of the coil in a mold having a predetermined shape, A step of forming a heat dissipation layer by injecting and hardening the mixture into a mold and injecting the soft component late paste into the mold and curing the mixture, And forming a soft magnetic layer on the heat dissipation layer. The step of forming the heat dissipation layer and the step of forming the soft magnetic layer are repeated until the entire shape of the coil-embedded heat dissipation inductor is completed A method of manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor is provided.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 방열분말페이스트는 상기 세라믹분말 90 내지 95wt%와 상기 방열층용유기비히클 5 내지 10wt%의 조성비로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heat-radiating powder paste may be composed of 90 to 95 wt% of the ceramic powder and 5 to 10 wt% of the organic vehicle for the heat-radiating layer.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 세라믹분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 세라믹분말이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ceramic powder may be a mixture of two or more kinds of ceramic powders having different average particle diameters.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 세라믹분말은 알루미나, 질화알루미늄(AlN) 및 질화붕소(BN)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ceramic powder may include at least one selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride (AlN), and boron nitride (BN).
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 방열층용유기비히클은 실리콘수지, 에폭시수지, 아크릴수지 및 우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the organic vehicle for a heat radiating layer may include at least one selected from the group consisting of a silicone resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and a urethane resin.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 방열층용유기비히클은 반응개시제, 촉매, 분산제 및 소포제 중 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the organic vehicle for a heat dissipation layer may include at least one of a reaction initiator, a catalyst, a dispersant, and an antifoaming agent.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 방열층은 1 내지 2밀리미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heat dissipation layer may have a thickness of 1 to 2 millimeters.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성분말페이스트는 상기 연자성분말 93 내지 96wt%와 상기 연자성층용유기비히클 4 내지 7wt%의 조성비로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the soft magnetic component paste may have a composition ratio of 93 to 96 wt% at the end of the soft component and 4 to 7 wt% of the soft magnetic layer organic vehicle.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성분말은 순철, 카보닐철, 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(permalloy) 및 몰리브덴퍼멀로이(Mo-permalloy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the soft magnetic material may be selected from the group consisting of pure iron, carbonyl iron, iron-silicon alloy, iron-silicon-chromium alloy, Fe-Si-Al alloy, permalloy, and molybdenum permalloy.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성층용유기비히클은 에폭시수지, 에폭시아크릴레이트수지, 폴리부티랄수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 반응성에폭시로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the organic vehicle for a soft magnetic layer may include at least one selected from an epoxy resin, an epoxy acrylate resin, a polybutyral resin, an acrylic resin, a silicone resin, and a reactive epoxy .
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성층용유기비히클은 분산제, 소포제, 안정제, 촉매 및 촉매활성제 중 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the organic vehicle for a soft magnetic layer may include at least one of a dispersant, a defoaming agent, a stabilizer, a catalyst, and a catalyst activator.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성층은 5 내지 10밀리미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the soft magnetic layer may have a thickness of 5 to 10 millimeters.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 방열층 및 상기 연자성층은 1 : 3 내지 1 : 5의 두께비를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heat dissipation layer and the soft magnetic layer may have a thickness ratio of 1: 3 to 1: 5.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 연자성분말이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the quasi-quasiparticulate ingredient may be a mixture of two or more quasi-
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성분말은 표면이 세라믹코팅처리된 것을 특징으로 할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the soft magnetic material may be characterized in that the surface thereof is ceramic-coated.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 연자성분말은 산처리(acidification)된 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the quadrature component may be acidified.
또한, 본 발명의 코일매립형방열인덕터의 제조방법으로 제조된 코일매립형방열인덕터를 제공한다.A coil-embedded heat-radiating inductor manufactured by the manufacturing method of the coil-embedded heat-radiating inductor of the present invention is also provided.
본 발명의 실시예에 따르면, 평균입경과 열전도도를 고려한 세라믹분말 및 밀도를 고려한 방열분말페이스트를 이용하여 방열층을 구성함으로써, 방열층에서 연자성층 및 코일에서 발생한 줄열(Joule heating)을 방출하면서도 연자성층 사이에서 안정되게 존재할 수 있고, 외부 물리적 충격에 쉽게 부서지지 않는 정도의 강도를 가질 수 있다는 제1효과, 연자성분말을 이용하기 때문에, 투자율이 높고, 히스테리시스손실(hysteresis loss)이 적은 인덕터를 제조할 수 있다는 제2효과, 투자율이 높은 연자성분말을 이용하기 때문에 인덕터의 소형화가 가능하다는 제3효과, 연자성분말 간의 공간을 연자성층용유기비히클이 충진함으로써 와전류손실(eddy current loss)을 줄일 수 있다는 제4효과, 몰드(mold)를 이용하여 제조하기 때문에 다양한 형태의 인덕터를 제조할 수 있다는 제5효과, 고온의 소결공정, 연자성분말의 세라믹코팅, 자기코어의 밀도를 증대시키기 위한 가압공정 등이 불필요하여 제조비용을 절감할 수 있다는 제6효과, 가압공정이나 고온의 어닐링공정 등이 필요하지 않으므로, 매립되는 코일의 피막이 열화되는 등의 우려가 없다는 제7효과, 가압공정, 고온의 소결공정, 어닐링공정 등을 생략할 수 있어, 공정의 간소화로 생산성이 증대된다는 제8효과를 제공할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by forming the heat dissipation layer using the ceramic powder and the heat dissipation powder paste considering the average particle size and the thermal conductivity, the Joule heating generated in the soft magnetic layer and the coil in the heat dissipation layer is emitted The first effect is that it can stably exist between the soft magnetic layers and can have a strength that can not be easily broken by external physical impact. Because of the use of a quadratic component, the inductance is high and the hysteresis loss is small. The third effect is that the inductor can be downsized because it uses a high-permeability soft magnetic material. The third effect is that the space between the soft magnetic elements is filled with the edible current loss due to the filling of the organic vehicle for the soft magnetic layer. It is possible to manufacture various types of inductors because they are manufactured using a mold. A sixth effect that a manufacturing cost can be reduced by eliminating the need for a fifth effect, a high-temperature sintering process, a ceramic coating on the end of a soft component, and a pressing process for increasing the density of the magnetic core, The seventh effect that there is no fear that the film of the buried coil is deteriorated, the pressurizing step, the high temperature sintering step, the annealing step and the like can be omitted, and the eighth effect that the productivity is increased by simplifying the process .
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 본 발명인 코일매립형방열인덕터의 일실시예를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명인 코일매립형방열인덕터의 일실시예를 나타내는 A-A' 단면도.
도 3은 본 발명인 코일매립형방열인덕터의 일실시예를 나타내는 B-B' 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a perspective view showing one embodiment of a coil-embedded heat dissipation inductor of the present invention. Fig.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. 1 showing one embodiment of a coil-embedded heat radiating inductor according to the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG. 1 illustrating one embodiment of a coil-embedded heat radiating inductor according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" (connected, connected, coupled) with another part, it is not only the case where it is "directly connected" "Is included. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 발명의 코일매립형방열인덕터(100)는 도1 내지 도3에서 도시한 바와 같이, 자기코어 및 코일(110)로 구성되고, 상기 자기코어에 상기 코일(110)의 일부가 매립되어 있는 형태이며, 자기코일(110)은 방열층(120)과 연자성층(130)이 교대로 적층되어 있는 구조이다. 그렇다면, 본 발명의 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법을 이하 각 단계별로 상술하기로 한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the coil-embedded
첫째, 방열층용유기비히클을 준비한다. 방열층용유기비히클은 소정의 온도 조건 하에서, 소정의 시간동안 방열층용폴리머수지와 소정의 방열층용용매를 균일하게 교반하여 제조할 수 있다. 상기 방열층용폴리머수지는 실리콘수지, 에폭시수지, 아크릴수지 및 우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리머수지가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 방열층용폴리머수지는 꼭 1종이 아니라, 2종 이상을 소정의 방열층용용매와 교반하여 방열층용유기비히클을 제조할 수 있는데, 만약, 상온에서 액체인 방열층용폴리머수지 1종을 준비하였다면, 그 1종의 방열층용폴리머수지 자체가 방열층용유기비히클이 된다 할 것이고, 상온에서 액체인 방열층용폴리머수지를 2종 이상 준비하였다면, 그 2종 이상의 방열층용폴리머수지만을 교반함으로써, 방열층용유기비히클을 제조할 수 있으나, 방열층용폴리머수지가 상온에서 액상이라고 하여 소정의 방열층용용매를 방열층용폴리머수지와 교반하지 않는다는 의미는 아니다. 방열층용폴리머수지는 후술할 세라믹분말에 대하여 바인더(binder) 기능을 하는데, 이러한 기능은 방열층(120)의 형상을 유지하는 구조재의 기능, 각종 유기용매에 대한 내화학성을 제공하는 기능, 방열층용유기비히클 내의 세라믹분말 및 후술할 첨가제들이 서로 접합 및 지지하여 원하는 형상을 유지할 수 있게 하는 기능을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다. First, an organic vehicle for a heat-radiating layer is prepared. The organic vehicle for a heat radiating layer can be produced by uniformly stirring a polymer resin for a heat radiating layer and a solvent for a predetermined heat radiating layer for a predetermined time under a predetermined temperature condition. The polymer resin for the heat radiation layer may be at least one polymer resin selected from the group consisting of a silicone resin, an epoxy resin, an acrylic resin and a urethane resin, but is not limited thereto. That is, the polymeric resin for a heat-radiating layer may be prepared by stirring two or more kinds of the polymer resin for a heat-radiating layer with a solvent for a heat-radiating layer. If one kind of polymer resin for a heat- And the polymer resin itself for the heat-radiating layer will be an organic vehicle for the heat-radiating layer. If two or more kinds of polymer resins for a heat-radiating layer are prepared at room temperature, It does not mean that the solvent for a heat-dissipating layer is not stirred with the polymer resin for a heat-dissipating layer, since the polymer resin for the heat-dissipating layer is a liquid at room temperature. The polymer resin for the heat dissipation layer functions as a binder with respect to the ceramic powder to be described later. This function is a function of a structural member that maintains the shape of the
상기 방열층용용매는 메틸셀로솔브(methyl cellosolve), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 부틸셀로솔브아세테이트(butyl cellosolve acetate), 지방족 알코올(alcohol), 터피네올(terpineol), 다이하이드로터피네올(dihydro-terpineol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 에틸카비톨(ethyl carbitol), 부틸카비톨(butyl carbitol), 부틸카비톨아세테이트(butyl carbitol acetate), 텍사놀(texanol), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 사이클로헥사논(cyclohexanone)으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상을 포함할 수 있으나, 상기 열거한 용매에 한정하거나, 유기용매에만 한정하는 것은 아니다. 방열층용용매는 방열층용유기비히클의 점도, 방열분말페이스트의 점도, 세라믹분말의 분산성, 방열분말페이스트의 경화속도 및 방열층(120)과 연자성층(130)과의 접착성에 영향을 미치나, 이에 한정하는 것은 아니다. 만약, 방열층용유기비히클의 점도가 적절하지 않아 방열분말페이스트의 점도가 적절하지 않은 경우라면, 방열층(120)의 두께에 편차가 생길 수 있고, 그 결과 방열층(120)의 방열기능이 저하될 수 있다. 또한, 세라믹분말의 분산성이 낮을 경우에도, 세라믹분말의 분산이 제대로 이루어지지 않아 방열층(120)의 방열기능이 저하될 수 있다. 또한, 방열층용용매가 적절하지 않아, 방열분말페이스트의 경화시간이 길어진다면, 방열층(120)의 충분한 건조가 이루어지지 않고 방열층(120)의 표면부터 경화가 진행되어, 방열층(120) 내부에 건조되지 않고 남아있는 용매 때문에, 방열층(120) 내부에서 보이드(void)나 크랙(crack)의 결함이 발생할 수 있다. 만약, 상기 보이드(void) 또는 크랙(crack)의 발생 가능성이 있다면, 전술한 바와 같이, 아예 상온에서 액상인 방열층용폴리머수지를 사용하여 방열층용페이스트를 제조하는 방법을 고려할 수 있다. 방열층(120)과 연자성층(130)의 접착성도 중요한데, 방열층(120)에서는 세라믹분말이 방열층(120)의 핵심적인 기능인 방열기능을, 연자성층(130)에서는 연자성분말이 연자성층(130)의 핵심적인 기능인 자기장선을 집중시키는 기능을 한다고 할 수 있지만, 양 층이 제대로 접촉하지 않는다면, 양 층의 시너지가 제대로 발휘되지 않을 것이며, 이러한 이유에서 접착성을 발휘할 수 있는 방열층용폴리머수지를 선택해야할 뿐만 아니라, 방열층용폴리머수지 및 방열층용용매의 조성비를 조절하여 양 층 사이에 기공이나 간극이 발생하지 않도록 하여야 한다.The solvent for the heat dissipation layer may be selected from the group consisting of methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, aliphatic alcohol, But are not limited to, terpineol, dihydro-terpineol, ethylene glycol, ethyl carbitol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, The solvent may contain at least one kind selected from the group consisting of texanol, methyl ethyl ketone, ethyl acetate and cyclohexanone, But is not limited to a solvent. The solvent for the heat dissipation layer affects the viscosity of the organic vehicle for the heat dissipation layer, the viscosity of the heat dissipation powder paste, the dispersibility of the ceramic powder, the curing speed of the heat dissipation powder paste and the adhesion between the
방열층용유기비히클은 방열층용폴리머수지 60 내지 70wt%와 방열층용용매 30 내지 40wt%를 혼합하는 것을 제안한다. 방열층용유기비히클의 성분 및 방열층용폴리머수지와 방열층용용매의 배합비율은 방열분말페이스트의 점도, 방열분말페이스트의 밀도, 방열층(120)과 연자성층(130)의 접착성, 방열층(120)의 연성, 경도 및 강도에 영향을 미치나, 이에 제한하는 것은 아니다. 방열분말페이스트의 점도 및 방열층(120)과 연자성층(130)의 접착성에 관한 것은 전술하였고, 방열분말페이스트의 밀도는, 방열층용유기비히클 내에서, 밀도가 높은 물질의 비율이 증가하면 방열분말페이스트의 밀도도 증가하고, 밀도가 낮은 물질의 비율이 증가하면 방열분말페이스트의 밀도도 감소할 것이나, 자세한 내용은 후술한다. 만약, 방열층(120)의 연성이 낮고, 경도가 높은데도, 자기코어를 매우 얇게 만든다면, 그 자기코어가 파단될 가능성이 있으며, 방열층(120)의 강도는 연자성층(130) 사이에서 방열층(120)이 안정되게 존재할 수 있는지 여부, 코일(110)을 매립한 상태에서 방열층(120)이 부서지지 않을 것인지 여부 및 인덕터의 용도에 따라 예상되는 외부의 충격으로부터 견딜 수 있는지 여부 등을 고려하여 결정하여야 하나, 이에 한정하지 않음은 물론이다.The organic vehicle for a heat-radiating layer is proposed to mix 60 to 70 wt% of a polymer resin for a heat-radiating layer and 30 to 40 wt% of a solvent for a heat-radiating layer. The mixing ratio of the component of the organic vehicle for the heat dissipation layer and the solvent for the heat dissipation layer to the solvent for the heat dissipation layer depends on the viscosity of the heat dissipation powder paste, the density of the heat dissipation powder paste, the adhesion between the
방열층용유기비히클은 반응개시제, 촉매, 분산제 및 소포제 중 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 방열층용폴리머수지 및 방열층용용매의 혼합이 원활하지 않을 경우, 반응개시제 또는 촉매로 반응을 촉진할 수 있으며, 방열층용폴리머수지가 방열층용용매내에서 균일하게 분포되지 않고 응집할 가능성이 있는 경우, 분산제를 투입하여 이러한 응집을 방지할 수 있고, 방열층용유기비히클에서 기포가 발생한다면 이를 저지하기 위해 소포제를 투입할 수 있다.The organic vehicle for the heat-releasing layer may include at least one of a reaction initiator, a catalyst, a dispersant, and an antifoaming agent. When the mixing of the polymer resin for the heat dissipation layer and the solvent for the heat dissipation layer is not smooth, the reaction can be promoted by the reaction initiator or the catalyst. If the polymer resin for the heat dissipation layer is not uniformly distributed in the solvent for the heat dissipation layer, The coagulation can be prevented by injecting a dispersant, and if the bubbles are generated in the organic vehicle for the heat-radiating layer, the defoaming agent can be added to prevent the bubbles.
방열층용폴리머수지 및 방열층용용매(첨가제를 투입하는 경우 첨가제도 포함한다.)를 교반하여 방열층용유기비히클을 제조하는 작업은, 기계적 교반기를 사용하여 주어진 rpm조건하에서 정해진 시간 동안 수행한다. 교반 시간에 있어 상한은 존재하지 않으나, 균일한 교반을 보장하기 위한 최소한의 시간은 염두에 둘 필요는 있는데, 이는 방열층용폴리머수지의 종류, 방열층용용매의 종류, 방열층용폴리머수지 및 방열층용용매 간 조성에 따라 달라지므로, 각 경우에 따라 정하여야 한다. 교반 후에, 제조된 방열층용유기비히클은 체를 이용하여 불순물을 걸러주고, 내부 기포를 제거하는 과정을 추가하는 과정을 선택적으로 더 둘 수 있다.A process for producing an organic vehicle for a heat-radiating layer by stirring a polymer resin for a heat-radiating layer and a solvent for a heat-radiating layer (including an additive when an additive is added) is carried out for a predetermined period of time under a given rpm condition using a mechanical stirrer. Although there is no upper limit in the stirring time, it is necessary to keep in mind a minimum time for ensuring uniform stirring. This is because the kind of the polymer resin for the heat radiation layer, the kind of the solvent for the heat release layer, the polymer resin for the heat release layer, It depends on the liver composition and should be determined according to each case. After the stirring, the prepared organic vehicle for a heat-radiating layer may be selectively provided with a process of adding impurities by using a sieve and removing the internal air bubbles.
둘째, 세라믹분말을 상기 첫째 단계에서 준비한 방열층용유기비히클과 혼련(roll mixing milling)하여 방열분말페이스트를 제조한다. 세라믹분말은 알루미나, 질화알루미늄(AlN) 및 질화붕소(BN)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니고, 고열전도도를 가지는 세라믹분말이면 된다. 위와 같은 세라믹분말로 인하여, 방열층(120)이 연자성층(130) 및 코일(110)에서 발생한 열을 전달받아 외부로 방출하게 된다. 물론, 일반적으로 금속이 세라믹보다 열전도도가 높기는 하지만, 와전류가 생길 가능성이 높기 때문에 바람직하지 못하다. 세라믹분말은 평균입경이 2 내지 100마이크로미터인 것을 제안한다. 세라믹분말의 평균입경이 100마이크로미터를 초과하는 경우, 세라믹분말 간 공간이 커지면서 방열분말페이스트의 열전도율이 저하되며, 세라믹분말의 평균입경이 2마이크로미터미만인 경우, 방열층용유기비히클이 세라믹분말 간 공간을 충분히 충진하지 못하게 되기 때문에, 방열층(120)의 강도에 문제가 생길 수 있고, 세라믹분말이 너무 밀집해 있으면, 열전도도가 높으면서 열방사율은 떨어져, 연자성층(130)의 열을 외부로 방출하기 보다 오히려 다른 연자성층(130)으로 열을 전달할 수도 있다.Second, the ceramic powder is kneaded by roll mixing milling with the organic vehicle for a heat-radiating layer prepared in the first step to prepare a heat-resisting powder paste. The ceramic powder includes at least one selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride (AlN) and boron nitride (BN), but is not limited thereto and may be any ceramic powder having high thermal conductivity. Due to the above ceramic powder, the
세라믹분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 세라믹분말이 혼합되어 구성될 수도 있다. 이렇게 되면, 평균입경이 큰 세라믹분말 사이사이에 평균입경이 작은 세라믹분말이 위치하는 것이 되어, 결과적으로 방열분말페이스트의 밀도를 증가시킬 수 있는 효과를 발생시킨다. 방열분말페이스트의 밀도에 관해서는 후술한다. 평균입경이 상이한 2종이상의 세라믹분말의 혼합은 평균입경이 2 내지 5마이크로미터인 제1세라믹분말과 평균입경이 50 내지 100마이크로미터인 제2세라믹분말을 혼합하는 것을 제안한다. 이렇게 하면, 평균입경이 큰 세라믹분말 사이사이에 평균입경이 작은 세라믹분말을 위치시킬 수 있기 때문이다.The ceramic powder may be composed of a mixture of two or more kinds of ceramic powders having different average particle diameters. In this case, the ceramic powder having a small average particle diameter is located between the ceramic powders having a large average particle diameter, resulting in an effect of increasing the density of the heat-radiating powder paste. The density of the heat-dissipating powder paste will be described later. Mixing two or more ceramic powders having different average particle diameters proposes mixing a first ceramic powder having an average particle diameter of 2 to 5 micrometers and a second ceramic powder having an average particle diameter of 50 to 100 micrometer. This is because the ceramic powder having a small average particle diameter can be placed between the ceramic powders having a large average particle diameter.
방열분말페이스트는 세라믹분말 90 내지 95wt%와 방열층용유기비히클 5 내지 10wt%의 조성비로 이루어지는 것이 바람직하다. 세라믹분말이 95wt%를 초과하거나 방열층용유기비히클이 5wt%미만인 경우, 방열층(120)의 강도에 문제가 생길 수 있고, 세라믹분말이 90wt%미만이거나 방열층용유기비히클이 10wt%를 초과하는 경우 방열분말페이스트의 열전도도에 문제가 생길 수 있다. 또한, 방열분말페이스트의 성능요건 중 하나가 방열분말페이스트의 밀도라고 할 수 있는데, 방열분말페이스트의 밀도는 세라믹분말과 방열층용유기비히클의 조성비와 직결되며, 세라믹분말의 밀도가 방열층용유기비히클의 밀도보다 크다는 것을 감안한다면, 세라믹분말의 비율이 커질수록 방열분말페이스트의 밀도가 커지고, 이는 방열분말페이스트의 열전도도가 커짐을 의미한다. 반대로, 세라믹분말의 비율이 작아질수록 방열분말페이스트의 밀도는 작아지고, 이는 방열분말페이스트의 열전도도가 작아짐을 의미하지만, 부수적으로 방열층(120)이 외부와 접촉하는 면에서 열방사율이 좋아지는 측면도 있다. 이러한 열전도성 및 열방사율 측면에서 방열분말페이스트의 밀도는 4 내지 5g/cc로 하는 것을 제안한다. 이렇게 되면, 대체로 높은 열전도성을 확보할 수 있는 동시에, 외부로의 열방사율도 어느 정도 높게 할 수 있다는 것이다.The heat-radiating powder paste is preferably composed of 90 to 95 wt% of the ceramic powder and 5 to 10 wt% of the organic vehicle for the heat-radiating layer. When the ceramic powder exceeds 95 wt% or the organic vehicle for the heat-radiating layer is less than 5 wt%, there is a problem in the strength of the heat-radiating
세라믹분말과 방열층용유기비히클의 혼련(roll mixing milling)은 세라믹분말과 방열층용유기비히클을 칭량하여 혼련기에 투입하고, 세라믹분말과 방열층용유기비히클이 고르게 혼합되도록 소정의 시간 동안 혼련(roll mixing milling)한다. 혼련공정의 소요시간에 있어 상한은 존재하지 않으나, 균일한 혼련(roll mixing milling)을 보장하기 위한 최소한의 시간은 염두에 둘 필요는 있는데, 이는 세라믹분말의 종류, 방열층용유기비히클의 성분 및 조성, 세라믹분말 및 방열층용유기비히클 간 조성에 따라 달라지므로, 각 경우에 맞게 정하여야 한다.In the roll mixing milling of the ceramic powder and the organic layer for the heat-radiating layer, the ceramic powder and the organic vehicle for the heat-radiating layer are weighed and put into a kneader, and the mixture is kneaded for a predetermined time by roll mixing milling )do. There is no upper limit in the time required for the kneading process, but it is necessary to keep in mind the minimum time for ensuring roll mixing milling because the kind of ceramic powder, the composition of the organic vehicle for the heat- , The composition between the ceramic powder and the organic vehicle for the heat-dissipating layer, it should be determined according to each case.
후술할 방열분말페이스트의 경화 단계 이전에, 방열분말페이스트의 경화를 촉진하기 위하여, 방열분말페이스트에 경화제 및 경화촉진제로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상을 추가할 수 있는데, 경화제로서는 아민류의 지방족아민, 변성지방족아민, 방향족아민, 변성방향족아민, 산무수물, 폴리아마이드, 이미다졸을, 경화촉진제로서는 루이스산, 알코올, 페놀, 아킬페놀, 카르복실산, 제3아민, 이미다졸류를 사용할 수 있으나, 이에 제한하지 않음은 물론이다. 이들의 사용을 통해 방열분말페이스트의 자연경화시 소요되는 시간을 감출할 수 있다. 또한, 방열분말페이스트와 경화제의 혼합물, 방열분말페이스트와 경화촉진제의 혼합물 또는 방열분말페이스트, 경화제 및 경화촉진제의 혼합물을 믹싱(mixing) 및 탈포하는 공정이 추가될 수 있다. 경화제 또는 경화촉진제가 방열분말페이스트 전체 체적에 걸쳐 균일한 기능을 하기 위하여는 믹싱(mixing)이 필요한데, 이러한 믹싱(mixing)을 위해서는 회전교반기 또는 유성교반기를 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 탈포는 방열분말페이스트에 포함되어 있는 기포를 제거하는 것인데, 이러한 기포제거과정을 거치면 열전도율의 증대뿐만 아니라, 후에 형성되는 방열층(120)의 강도도 증대시킬 수 있다.It is possible to add one or more selected from the group consisting of a curing agent and a curing accelerator to the heat-radiating powder paste prior to the curing step of the heat-dissipating powder paste to be described later. As the curing agent, , Modified aliphatic amines, aromatic amines, modified aromatic amines, acid anhydrides, polyamides and imidazoles can be used. As curing accelerators, Lewis acids, alcohols, phenols, achylphenols, carboxylic acids, tertiary amines and imidazoles can be used , But it is not limited thereto. The time required for natural curing of the heat-dissipating powder paste can be avoided. Further, a process of mixing and defoaming a mixture of a heat radiation powder paste and a curing agent, a mixture of a heat radiation powder paste and a curing accelerator, or a mixture of a heat radiation powder paste, a curing agent and a curing accelerator may be added. In order for the curing agent or the curing accelerator to function uniformly over the entire volume of the heat-dissipating powder paste, mixing can be performed by using a rotary stirrer or a planetary stirrer, but the present invention is not limited thereto. The degassing is to remove bubbles contained in the heat-dissipating powder paste. Such bubbling can increase not only the thermal conductivity but also the strength of the heat-dissipating
셋째, 연자성층용유기비히클을 준비한다. 연자성층용유기비히클은 소정의 온도 조건하에서, 소정의 시간 동안 연자성층용폴리머수지와 소정의 연자성층용용매를 균일하게 교반하여 제조할 수 있다. 상기 연자성층용폴리머수지는 에폭시수지, 에폭시아크릴레이트수지, 폴리부티랄수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 반응성에폭시로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리머수지가 될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 연자성층용폴리머수지는 꼭 1종이 아니라, 2종 이상을 소정의 연자성층용용매와 교반하여 연자성층용유기비히클을 제조할 수 있는데, 만약, 상온에서 액체인 연자성층용폴리머수지 1종을 준비하였다면, 그 1종의 연자성층용폴리머수지 자체가 연자성층용유기비히클이 된다 할 것이고, 상온에서 액체인 연자성층용폴리머수지를 2종 이상 준비하였다면, 그 2종 이상의 연자성층용폴리머수지만을 교반함으로써, 연자성층용유기비히클을 제조할 수 있으나, 연자성층용폴리머수지가 상온에서 액상이라고 하여 소정의 연자성층용용매를 연자성층용폴리머수지와 교반하지 않는다는 의미는 아니다. 연자성층용폴리머수지는 후술할 연자성분말에 대하여 바인더(binder) 기능을 하는데, 이러한 기능은 연자성층(130)의 형상을 유지하는 구조재의 기능, 각종 유기용매에 대한 내화학성을 제공하는 기능, 연자성층용유기비히클 내의 연자성분말 및 후술할 첨가제들이 서로 접합 및 지지하여 원하는 형상을 유지할 수 있게 하는 기능, 연자성분말 간의 공간을 충진하여 연자성층(130)의 절연성을 높이고 연자성층(130)의 비저항을 증가시켜 연자성층(130)의 와전류손실(eddy current loss)을 감소시키는 기능을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다.Third, an organic vehicle for a soft magnetic layer is prepared. The organic vehicle for a soft magnetic layer can be produced by uniformly stirring a polymer resin for a soft magnetic layer and a solvent for a predetermined soft magnetic layer for a predetermined time under a predetermined temperature condition. The polymer resin for the soft magnetic layer may be at least one polymer resin selected from the group consisting of an epoxy resin, an epoxy acrylate resin, a polybutyral resin, an acrylic resin, a silicone resin and a reactive epoxy, but is not limited thereto. That is, the polymeric resin for a soft magnetic layer may be prepared by stirring two or more kinds of the polymeric resin for a soft magnetic layer except for the polymeric resin for a soft magnetic layer. The polymer resin itself for the soft magnetic layer will be an organic vehicle for the soft magnetic layer. If two or more kinds of polymer resins for a soft magnetic layer, which are liquid at room temperature, are prepared, However, it does not mean that the polymer resin for a soft magnetic layer is a liquid at room temperature and does not mean that the solvent for a predetermined soft magnetic layer is not stirred with the polymer resin for a soft magnetic layer. The polymer resin for the soft magnetic layer functions as a binder with respect to the end of the soft magnetic material which will be described later. Such functions include the function of a structural member that maintains the shape of the soft
상기 연자성층용용매는 메틸셀로솔브(methyl cellosolve), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 부틸셀로솔브아세테이트(butyl cellosolve acetate), 지방족 알코올(alcohol), 터피네올(terpineol), 다이하이드로터피네올(dihydro-terpineol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 에틸카비톨(ethyl carbitol), 부틸카비톨(butyl carbitol), 부틸카비톨아세테이트(butyl carbitol acetate), 텍사놀(texanol), 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 사이클로헥사논(cyclohexanone)으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상을 포함할 수 있으나, 상기 열거한 용매에 한정하거나, 유기용매에만 한정하는 것은 아니다. 연자성층용용매는 연자성층용유기비히클의 점도, 연자성분말페이스트의 점도, 연자성분말의 분산성, 연자성분말페이스트의 경화속도 및 연자성층(130)과 방열층(120)과의 접착성에 영향을 미치나, 이에 한정하는 것은 아니다. 만약, 연자성층용유기비히클의 점도가 적절하지 않아 연자성분말페이스트의 점도가 적절하지 않은 경우라면, 연자성층(130)의 두께에 편차가 생길 수 있고, 그 결과 연자성층(130)의 자기장선을 집중시키는 기능이 저하될 수 있다. 또한, 연자성분말의 분산성이 낮을 경우에도, 연자성분말의 분산이 제대로 이루어지지 않아 연자성층(130)의 자기장선을 집중시키는 기능이 저하될 수 있다. 또한, 연자성층용용매가 적절하지 않아, 연자성분말페이스트의 경화시간이 길어진다면, 연자성층(130)의 충분한 건조가 이루어지지 않고 연자성층(130)의 표면부터 경화가 진행되어, 연자성층(130) 내부에 건조되지 않고 남아있는 용매 때문에, 연자성층(130) 내부에서 보이드(void)나 크랙(crack)의 결함이 발생할 수 있다. 만약, 상기 보이드(void) 또는 크랙(crack)의 발생 가능성이 있다면, 전술한 바와 같이, 아예 상온에서 액상인 연자성층용폴리머수지를 사용하여 연자성층(130)용페이스트를 제조하는 방법을 고려할 수 있다. 연자성층(130)과 방열층(120)의 접착성도 중요한데, 연자성층(130)에서는 연자성분말이 연자성층(130)의 핵심적인 기능인 자기장선을 집중시키는 기능을, 방열층(120)에서는 세라믹분말이 방열층(120)의 핵심적인 기능인 방열기능을 한다고 할 수 있지만, 양 층이 제대로 접촉하지 않는다면, 양 층의 시너지가 제대로 발휘되지 않을 것이며, 이러한 이유에서 접착성을 발휘할 수 있는 연자성층용폴리머수지를 선택해야할 뿐만 아니라, 연자성층용폴리머수지 및 연자성층용용매의 조성비를 조절하여 양 층 사이에 기공이나 간극이 발생하지 않도록 하여야 한다.The solvent for the soft magnetic layer may be selected from the group consisting of methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, butyl cellosolve acetate, aliphatic alcohol, But are not limited to, terpineol, dihydro-terpineol, ethylene glycol, ethyl carbitol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, , Texanol, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, and cyclohexanone. However, the solvent may be limited to the solvents listed above, But is not limited to organic solvents. The solvent for the soft magnetic layer is selected from the group consisting of the viscosity of the organic vehicle for the soft magnetic layer, the viscosity of the soft component late paste, the dispersibility of the soft component late dispersion, the curing speed of the soft component late paste and the adhesion between the soft
연자성층용유기비히클은 연자성층용폴리머수지 50 내지 60wt%와 연자성층용용매 40 내지 50wt%를 혼합하는 것을 제안한다. 연자성층용유기비히클의 성분 및 연자성층용폴리머수지와 연자성층용용매의 배합비율은 연자성분말페이스트의 점도, 연자성분말페이스트의 밀도, 연자성층(130)과 방열층(120)의 접착성, 연자성층(130)의 연성, 경도 및 강도에 영향을 미치나, 이에 제한하는 것은 아니다. 연자성분말페이스트의 점도 및 연자성층(130)과 방열층(120)의 접착성에 관한 것은 전술하였고, 연자성분말페이스트의 밀도는, 연자성층용유기비히클 내에서, 밀도가 높은 물질의 비율이 증가하면 연자성분말페이스트의 밀도도 증가하고, 밀도가 낮은 물질의 비율이 증가하면 연자성분말페이스트의 밀도도 감소할 것이나, 자세한 내용은 후술한다. 만약, 연자성층(130)의 연성이 낮고, 경도가 높은데도, 자기코어를 매우 얇게 만든다면, 그 자기코어가 파단될 가능성이 있으며, 연자성층(130)의 강도는 방열층(120) 사이에서 연자성층(130)이 안정되게 존재할 수 있는지 여부, 코일(110)을 매립한 상태에서 연자성층(130)이 부서지지 않을 것인지 여부 및 인덕터의 용도에 따라 예상되는 외부의 충격으로부터 견딜 수 있는지 여부 등을 고려하여 결정하여야 하나, 이에 한정하지 않음은 물론이다.The organic vehicle for a soft magnetic layer is proposed to mix 50 to 60 wt% of a polymer resin for a soft magnetic layer and 40 to 50 wt% of a solvent for a soft magnetic layer. The composition ratio of the organic vehicle for the soft magnetic layer and the solvent for the soft magnetic layer and the solvent for the soft magnetic layer is such that the viscosity of the soft component late paste, the density of the soft component late paste, the adhesion of the soft
연자성층용유기비히클은 분산제, 소포제, 안정제, 촉매 및 촉매활성제 중 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 연자성층용폴리머수지가 연자성층용용매내에서 균일하게 분포되지 않고 응집할 가능성이 있는 경우, 분산제를 투입하여 이러한 응집을 방지할 수 있고, 연자성층용유기비히클에서 기포가 발생한다면 이를 저지하기 위해 소포제를 투입할 수 있으며, 연자성층용유기비히클의 화학변화 또는 상태변화를 억제할 필요가 있는 경우 안정제를 투입할 수 있고, 연자성층용폴리머수지 및 연자성층용용매의 혼합이 원활하지 않을 경우, 촉매 또는 촉매활성제로 반응을 촉진할 수 있다.The organic vehicle for a soft magnetic layer may comprise at least one of a dispersing agent, a defoaming agent, a stabilizer, a catalyst and a catalytic activator. If the polymer resin for the soft magnetic layer is not uniformly distributed in the solvent for the soft magnetic layer and there is a possibility of coagulation, such coagulation can be prevented by injecting the dispersant, and if bubbles are generated in the soft magnetic layer organic vehicle, The stabilizer can be added when it is necessary to suppress the chemical change or the state change of the organic vehicle for the soft magnetic layer and when the mixing of the polymer resin for the soft magnetic layer and the solvent for the soft magnetic layer is not smooth, The catalyst or catalyst activator may be used to promote the reaction.
연자성층용폴리머수지 및 연자성층용용매(첨가제를 투입하는 경우 첨가제도 포함한다.)를 교반하여 연자성층용유기비히클을 제조하는 작업은, 기계적 교반기를 사용하여 주어진 rpm조건하에서 정해진 시간 동안 수행한다. 교반 시간에 있어 상한은 존재하지 않으나, 균일한 교반을 보장하기 위한 최소한의 시간은 염두에 둘 필요는 있는데, 이는 연자성층용폴리머수지의 종류, 연자성층용용매의 종류, 연자성층용폴리머수지 및 연자성층용용매 간 조성에 따라 달라지므로, 각 경우에 따라 정하여야 한다. 교반 후에, 제조된 연자성층용유기비히클은 체를 이용하여 불순물을 걸러주고, 내부 기포를 제거하는 과정을 추가하는 과정을 선택적으로 더 둘 수 있다.The operation of producing an organic vehicle for a soft magnetic layer by agitating a polymer resin for a soft magnetic layer and a solvent for a soft magnetic layer (including an additive when an additive is added) is carried out for a predetermined time under a given rpm condition using a mechanical stirrer . There is no upper limit in the stirring time, but it is necessary to keep in mind a minimum time for ensuring uniform stirring. This is because the kind of the polymer resin for the soft magnetic layer, the kind of the solvent for the soft magnetic layer, It depends on the solvent composition for the soft magnetic layer, so it should be determined according to each case. After the agitation, the produced soft magnetic layer organic vehicle may optionally be further provided with a process of adding impurities by using a sieve and removing the inner air bubbles.
넷째, 연자성분말을 상기 셋째 단계에서 준비한 연자성층용유기비히클과 혼련(roll mixing milling)하여 연자성분말페이스트를 제조한다. 연자성분말은 순철, 카보닐철, 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(permalloy) 및 몰리브덴퍼멀로이(Mo-permalloy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 순철은 용어 그대로 100% 순수한 철을 말하는 것은 아니고, 모든 기술분야에서 통일적으로 정의한 것은 아니지만, 대략 0.2%이내의 불순물을 함유하는 철을 순철이라고 할 수 있다. 이러한 순철 또는 카보닐철은 연자성 물질이지만, 몇몇 특수한 응용을 제외하고는, 전기 기계에는 사용되지 않는다. 왜냐하면, 포화자속밀도 및 투자율 등이 높고, 히스테리시스손실(hysteresis loss)이 낮지만(다른 연자성 물질보다는 상대적으로 높은 편임) 와전류손실(eddy current loss)이 크기 때문이다. 이러한 문제점은, 절연성이 좋은 비히클로 극복할 필요가 있다. 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy)는 금속합금에 공통적으로 규소(Si)가 포함되어 있는데, 금속합금에 포함된 Si의 함량이 높아지면, 금속합금의 비저항 값이 증대되어 와전류손실(eddy current)을 감소시킬 수 있다는 장점이 있으나, 그 함량이 지나치게 높아지면 취성이 증가하여 이후에 상기 금속합금을 이용하여 연자성층(130)을 제조하였을 때, 그 연자성층(130)의 내충격성 등에 문제가 발생할 수 있음을 주의하여야 한다. 몰리브덴퍼멀로이(Mo-permalloy)는 높은 투자율을 가지며, 히스테리시스손실(hysteresis loss)이 매우 낮으나, 상대적으로 포화자속밀도가 작아 높은 직류중첩시 안정성이 충분하지 못하며, 사용 주파수도 1MHz이하라는 것을 유념할 필요가 있다.Fourth, the soft magnetic component paste is prepared by kneading (rolling mixing milling) the soft magnetic component layer with the soft magnetic layer organic vehicle prepared in the third step. Si-Al alloy, Fe-Si alloy, Fe-Si-Cr alloy, Fe-Si-Al alloy, permalloy, , And molybdenum permalloy (Mo-permalloy), but are not limited thereto. Pure iron does not refer to 100% pure iron as the term is, and is not uniformly defined in all technical fields, but iron containing about 0.2% impurities can be called pure iron. These pure iron or carbonyl iron are soft magnetic materials, but they are not used in electrical machines, except for some special applications. This is because the saturation flux density and magnetic permeability are high and the hysteresis loss is low (relatively higher than other soft magnetic materials) but the eddy current loss is large. Such a problem needs to be overcome by a vehicle with good insulation. Fe-Si alloys, Fe-Si-Cr alloys and Fe-Si-Al alloys contain silicon (Si) in common with metal alloys However, if the content of Si contained in the metal alloy increases, the resistivity of the metal alloy increases, thereby reducing the eddy current. However, if the content of Si increases, the brittleness increases, It should be noted that when the soft
연자성분말은 평균입경이 15 내지 100마이크로미터인 것을 제안한다. 연자성분말의 평균입경이 100마이크로미터를 초과하는 경우, 연자성층(130)의 투자율이 저하될 수 있고, 연자성분말의 평균입경이 15마이크로미터미만인 경우, 연자성층(130)의 와전류손실(eddy current loss)이 문제될 수 있고, 연자성층용유기비히클이 연자성분말 간 공간을 충분히 충진하지 못하게 되기 때문에, 연자성층(130)의 강도에 문제가 생길 수 있다.The softener component suggests that the average particle size is 15 to 100 micrometers. The magnetic permeability of the soft
연자성분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 연자성분말이 혼합되어 구성될 수도 있다. 이렇게 되면, 평균입경이 큰 연자성분말 사이사이에 평균입경이 작은 연자성분말이 위치하는 것이 되어, 결과적으로 연자성분말페이스트의 밀도를 증가시킬 수 있는 효과를 발생시킨다. 연자성분말페이스트의 밀도에 관해서는 후술한다. 평균입경이 상이한 2종이상의 연자성분말의 혼합은, 평균입경이 15 내지 20마이크로미터인 제1연자성분말과 평균입경이 80 내지 100마이크로미터인 제2연자성분말을 혼합하는 것을 제안한다. 이렇게 하면, 평균입경이 큰 연자성분말 사이사이에 평균입경이 작은 연자성분말을 위치시킬 수 있기 때문이다. 또한, 사용되는 연자성분말의 표면을 세라믹코팅처리할 수 있다. 전술한 바와 같이, 연자성층용폴리머수지는 연자성분말 사이사이에서 절연의 기능을 하고, 이에 따라, 연자성층(130)의 와전류손실(eddy current loss)을 저감시키지만, 추가적으로 연자성분말의 표면을 세라믹코팅처리하여 사용한다면, 이러한 절연의 효과를 배가시킬 수 있을 것이며, 탈크, 카올린 등을 이용하여 처리할 수 있다. 연자성분말에 대하여 절연하는 또 다른 방법으로, 산처리(acidification)를 수행할 수 있는데, 일례로 인산처리를 할 수 있다. 이러한 산처리는 부수적으로 연자성분말의 표면을 세정, 연마하는 효과를 가져올 수도 있다.The soft component term may be composed of two or more types of soft component term having different average particle diameters mixed. This results in that a quasi-continuous component having a small average particle diameter is positioned between the ends of the quasi-component having a large average particle diameter, resulting in an effect of increasing the density of the quasi-component end paste. The density of the soft component paste will be described later. It is proposed that the mixing of two or more kinds of soft component horses having different average particle diameters is carried out by mixing a first soft component end having an average particle diameter of 15 to 20 micrometers and a second soft component end having an average particle diameter of 80 to 100 micrometer. This is because it is possible to position the end of a quasi-component having a small average particle diameter between the ends of the quasi-component having a large average particle diameter. Further, the surface of the quasi-tangible component used can be treated with a ceramic coating. As described above, the polymer resin for the soft magnetic layer functions as an insulation between the ends of the soft magnetic material layer, thereby reducing the eddy current loss of the soft
연자성분말페이스트는 연자성분말 93 내지 96wt%와 연자성층용유기비히클 4 내지 7wt%의 조성비로 이루어지는 것이 바람직하다. 연자성분말이 96wt%를 초과하거나 연자성층용유기비히클이 4wt% 미만인 경우, 연자성층(130)에 와전류손실(eddy current loss)이 증가할 수 있고, 연자성층(130)의 강도에도 문제가 생길 수 있으며, 연자성분말이 93wt%미만이거나 연자성층용유기비히클이 7wt%를 초과하는 경우 연자성분말페이스트의 투자율에 문제가 생길 수 있다.The soft magnetic component paste is preferably composed of 93 to 96 wt% at the end of the soft component and 4 to 7 wt% of the soft magnetic layer organic vehicle. If the content of the soft magnetic material exceeds 96 wt% or the amount of the organic vehicle for the soft magnetic layer is less than 4 wt%, the eddy current loss may increase in the soft
또한, 연자성분말페이스트의 성능요건 중 하나가 연자성분말페이스트의 밀도라고 할 수 있는데, 연자성분말페이스트의 밀도는 연자성분말과 연자성층용유기비히클의 조성비와 직결되며, 연자성분말의 밀도가 연자성층용유기비히클의 밀도보다 크다는 것을 감안한다면, 연자성분말의 비율이 커질수록 연자성분말페이스트의 밀도가 커지고, 이는 연자성분말페이스트의 투자율이 커짐을 의미한다. 반대로, 연자성분말의 비율이 작아질수록 연자성분말페이스트의 밀도는 작아지고, 이는 연자성분말페이스트의 투자율이 작아짐을 의미하지만, 와전류손실(eddy current loss)이 줄어드는 측면도 있다. 이러한 투자율 및 와전류손실(eddy current loss) 측면에서 연자성분말페이스트의 밀도는 5 내지 6g/cc로 하는 것을 제안한다. 이렇게 되면, 대체로 높은 투자율을 확보할 수 있는 동시에, 와전류손실(eddy current loss)도 어느 정도 감소시킬 수 있다는 것이다. 그 밖의 연자성분말페이스트의 성능요건으로서의 부품신뢰성 중 하나로서 내열충격성을 들 수 있다. 자기코어가 적용되는 인덕터 등의 실시에 있어 섭씨 130도 정도의 열이 통상적으로는 발생하지만, 예외적으로 고주파노이즈가 발생하거나 또는 이상전류가 발생하는 경우, 코일(110)의 주변에 섭씨 180도 이상의 이상발열이 발생할 수 있는데, 이러한 온도에 반복적으로 노출되더라도, 크랙 발생, 변색, 코일(110)과의 접착력 저하 등이 발생해서는 안되기 때문에, 연자성층용폴리머수지는 내열성을 충족할 필요가 있다고 할 것이다.One of the performance requirements of the soft component late paste is the density of the soft component late paste. The density of the soft component late paste is directly related to the composition ratio of the soft component and the organic vehicle for soft magnetic layer, Is larger than the density of the organic vehicle for a soft magnetic layer, the density of the soft magnetic component paste increases as the ratio of the soft magnetic component increases, which means that the permeability of the soft magnetic component paste increases. On the contrary, the smaller the ratio of the term of the quasi-component is, the smaller the density of the quasi-component end paste is. This means that the permeability of the quasi-component end paste is smaller, but also the eddy current loss is reduced. In terms of the permeability and the eddy current loss, it is proposed that the density of the soft magnetic component paste is 5 to 6 g / cc. In this way, it is possible to secure a high magnetic permeability and at the same time to reduce the eddy current loss to some extent. And thermal shock resistance as one of component reliability as a performance requirement of other soft component paste. When an inductor or the like to which a magnetic core is applied typically generates heat at a temperature of about 130 degrees Celsius, an unusual high frequency noise or an abnormal current is generated, The polymer resin for the soft magnetic layer needs to satisfy the heat resistance since cracks, discoloration, and deterioration of adhesion with the
연자성분말과 연자성층용유기비히클의 혼련(roll mixing milling)은, 연자성분말과 연자성층용유기비히클을 칭량하여 혼련기에 투입하고, 연자성분말과 연자성층용유기비히클이 고르게 혼합되도록 소정의 시간동안 혼련(roll mixing milling)한다. 혼련공정의 소요시간에 있어 상한은 존재하지 않으나, 균일한 혼련(roll mixing milling)을 보장하기 위한 최소한의 시간은 염두에 둘 필요는 있는데, 이는 연자성분말의 종류, 연자성층용유기비히클의 성분 및 조성, 연자성분말 및 연자성층용유기비히클 간 조성에 따라 달라지므로, 각 경우에 맞게 정하여야 한다.The kneading component horse and the organic vehicle for a soft magnetic layer are subjected to roll mixing milling by weighing a kneader component and an organic vehicle for a soft magnetic layer and putting them into a kneader, Roll mixing milling. There is no upper limit in the time required for the kneading process, but it is necessary to keep in mind the minimum time for ensuring the roll mixing milling. This is because the kind of the quench component, the component of the organic vehicle for the soft magnetic layer And the composition of the composition, the composition of the soft component and the composition of the organic vehicle for the soft magnetic layer.
후술할 연자성분말페이스트의 경화 단계 이전에, 연자성분말페이스트의 경화를 촉진하기 위하여, 연자성분말페이스트에 경화제 및 경화촉진제로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상을 추가할 수 있는데, 경화제로서는 아민류의 지방족아민, 변성지방족아민, 방향족아민, 변성방향족아민, 산무수물, 폴리아마이드, 이미다졸을, 경화촉진제로서는 루이스산, 알코올, 페놀, 아킬페놀, 카르복실산, 제3아민, 이미다졸류를 사용할 수 있으나, 이에 제한하지 않음은 물론이다. 이들의 사용을 통해 연자성분말페이스트의 자연경화시 소요되는 시간을 감출할 수 있다. 또한, 연자성분말페이스트와 경화제의 혼합물, 연자성분말페이스트와 경화촉진제의 혼합물 또는 연자성분말페이스트, 경화제 및 경화촉진제의 혼합물을 믹싱(mixing) 및 탈포하는 공정이 추가될 수 있다. 경화제 또는 경화촉진제가 연자성분말페이스트 전체 체적에 걸쳐 균일한 기능을 하기 위하여는 믹싱(mixing)이 필요한데, 이러한 믹싱(mixing)을 위해서는 회전교반기 또는 유성교반기를 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 탈포는 연자성분말페이스트에 포함되어 있는 기포를 제거하는 것인데, 이러한 기포제거과정을 거치면 투자율의 증대뿐만 아니라, 후에 형성되는 연자성층(130)의 강도도 증대시킬 수 있다.At least one selected from the group consisting of a hardener and a hardening accelerator may be added to the soft component late paste to promote hardening of the soft component late paste before the step of hardening the soft component late paste to be described later. Aliphatic amines, aromatic aliphatic amines, aromatic amines, modified aromatic amines, acid anhydrides, polyamides and imidazoles as curing accelerators, Lewis acids, alcohols, phenols, achylphenols, carboxylic acids, tertiary amines, imidazoles But the present invention is not limited thereto. Through these uses, the time required for natural hardening of the soft component paste can be avoided. Further, a process of mixing and defoaming a mixture of a soft component late paste and a curing agent, a mixture of a soft component late paste and a curing accelerator, or a mixture of a soft component late paste, a curing agent and a curing accelerator may be added. In order for the hardener or hardening accelerator to function uniformly over the whole volume of the softener component paste, it is necessary to mix it, but a rotary stirrer or an oil stirrer can be used for this mixing, but the present invention is not limited thereto. The defoaming is to remove bubbles contained in the soft magnetic component paste. Such bubbling can increase not only the permeability but also the strength of the soft
다섯째, 코일(110)의 일부를 소정 형상의 몰드(mold) 내부에 위치 및 고정시킨다. 코일(110)의 대부분은 자기코어 내부에 매립되지만, 나머지 일부분은 자기코어의 외부로 노출되어 외부단자(전극)의 역할을 수행하게 된다. 물론 이러한 외부단자 역할을 수행하는 부분은 별도의 부재로 마련하고, 이러한 부재를 상기 코일(110)과 전기접합하는 구성을 고려할 수도 있으나, 도1 내지 도3의 실시예에서는 외부단자 역할을 수행하는 별도의 부재를 마련하지 않고, 코일(110)이 직접 전극의 역할을 수행하도록 되어 있다. 이러한 전극은 기본적으로, 전압을 인가할 양극과 음극이 있어야 하므로, 2개의 전극이 필요하지만, 구현하고자 하는 회로구성에 따라 전극이 더 필요할 수도 있다. 코일(110)의 고정위치는 도1 내지 도3의 실시예와 같이 몰드(mold)의 밑면 및 양 옆면에서 소정의 간격을 두고, 몰드(mold)의 중앙부에 고정시킬 수도 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 도1 내지 도3에 도시한 실시예와 같이 코일(110)을 고정시킬 경우, 코일(110)이 흔들리지 않도록 코일(110)을 몰드(mold)로부터 소정의 간격만큼 이격된 상부에서 고정시켜 놓는 장치를 고려할 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다. 또한, 코일(110)의 일부를 몰드(mold)의 내부에 고정시킬 때는, 고정하고자 하는 위치에 단단히 고정시켜야 하는데, 이는 코일(110)이 자기코어 내부로부터 이탈하지 않게 하고, 코일(110)이 자기코어 내에서 흔들리지 않게 하며, 코일(110)과 자기코어 간 간극이 발생하지 않게 하기 위함이나, 이에 한정하는 것은 아니다. 몰드(mold)의 형상은 목표하는 자기코어의 형상에 따라 형성되며, 도1 내지 도3의 실시예와 같은 육면체 형상, 육면체의 모서리를 모따기한 형상, 원기둥 형상이 될 수 있으나, 이에 제한하지 않음은 물론이다.Fifth, a part of the
여섯째, 방열분말페이스트를 몰드(mold)에 주입하여 경화시킴으로써, 방열층(120)을 형성하고, 연자성분말페이스트를 몰드(mold)에 주입하여 경화시킴으로써, 방열층(120) 상에 연자성층(130)을 형성하며, 코일매립형방열인덕터(100)의 전체 형상이 완성될 때까지 이를 반복한다. 즉, 본 발명은 방열층(120) 다음에 연자성층(130), 그 다음에 방열층(120), 그 다음에 다시 연자성층(130)을 형성하는 방식으로 적층하는 형태이며, 도1 내지 도3과 같이, 맨 아래에 연자성층(130)을 형성하고, 그 다음에 방열층(120), 그 다음에 연자성층(130), 그 다음에 다시 방열층(120)을 형성하는 방식으로 적층하는 것도 가능함은 물론이다. 그리고 도1 내지 도3과 같이 최하단층에 연자성층(130), 최상단층에 방열층(120)이 올 수도 있으나, 사용자의 의도에 따라 이러한 구성이 달라질 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 코일매립형방열인덕터(100)의 자기장 집중 기능을 증대하고자 하는 경우, 최하단층 및 최상단층 모두 연자성층(130)으로 할 수 있고, 코일매립형방열인덕터(100)의 방열기능을 증대하고자 하는 경우, 최하단층 및 최상단층 모두 방열층(120)으로 할 수 있다.Sixthly, the heat dissipation powder paste is injected into a mold and cured to form the
방열층(120)은 1 내지 2밀리미터의 두께를 가지는 것을 제안한다. 방열층(120)의 두께가 2밀리미터를 초과하는 경우, 코일매립형방열인덕터(100)의 자기장 집중 기능이 저하될 수 있고, 방열층(120)의 두께가 1밀리미터미만인 경우, 코일매립형방열인덕터(100)의 방열기능이 저하될 수 있고, 방열층(120)의 파단이 문제될 수 있기 때문이다. 그리고 연자성층(130)은 5 내지 10밀리미터의 두께를 가지는 것을 제안한다. 연자성층(130)의 두께가 10밀리미터를 초과하는 경우, 코일매립형방열인덕터(100)의 방열기능이 저하될 수 있고, 연자성층(130)의 와전류손실(eddy current loss)이 문제될 수 있으며, 연자성층(130)의 두께가 5밀리미터미만인 경우, 코일매립형방열인덕터(100)의 자기장 집중 기능이 저하될 수 있고, 연자성층(130)의 파단이 문제될 수 있기 때문이다. 또한, 방열층(120) 및 연자성층(130)은 1 : 3 내지 1 : 5의 두께비를 가지는 것을 제안한다. 방열층(120) 및 연자성층(130)의 두께비가 1 : 3미만이면, 코일매립형방열인덕터(100)가 자기장선을 집중시키는 정도가, 전장회로 등에 사용할 수 없을 정도로 효용이 떨어질 수 있으며, 방열층(120) 및 연자성층(130)의 두께비가 1 : 5를 초과하면, 코일매립형방열인덕터(100)가 열을 방출하는 정도가, 코일매립형방열인덕터(100)의 열화를 가속화 할 정도가 될 수 있기 때문이다.It is proposed that the heat-radiating
방열분말페이스트 및 연자성분말페이스트를 몰드(mold)에 교대로 주입하는 경우, 방열층(120) 및 연자성층(130) 간 간극이나 기공이 발생하지 않도록 주입하여야 한다. 예를 들어, 도1 내지 도3과 같은 형태의 몰드(mold)라면 방열분말페이스트 또는 연자성분말페이스트를 평형을 유지하면서 주입하여야 할 것이다. 방열층(120) 및 연자성층(130) 간 간극이나 기공이 발생하는 경우, 연자성층(130)의 열이 방열층(120)으로 제대로 전달되지 못하고 연자성층(130)에서만 열이 머물러, 방열층(120)을 구비하지 않은 코일(110)매립형인덕터보다도 방열 특성이 더 떨어질 수 있기 때문이다.When the heat dissipation powder paste and the soft component paste are alternately injected into the mold, they should be injected so as not to generate gaps or pores between the
마지막으로, 코일(110)이 매립되어 있고, 방열층(120)과 연자성층(130)이 적층된 자기코어를 몰드(mold)로부터 취출한다.Finally, the magnetic core in which the
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution, and the like within the scope of the present invention, Range. In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.
100 : 코일매립형방열인덕터
110 : 코일
120 : 방열층
130 : 연자성층100: coil-embedded heat-radiating inductor
110: Coil
120: heat radiating layer
130: soft magnetic layer
Claims (17)
(I) 방열층용유기비히클을 준비하는 단계;
(II) 세라믹분말을 상기 (I)단계에서 준비한 방열층용유기비히클과 혼련(roll mixing milling)하여 밀도 4 내지 5g/cc의 방열분말페이스트를 제조하는 단계;
(III) 연자성층용유기비히클을 준비하는 단계;
(IV) 연자성분말을 상기 (III)단계에서 준비한 연자성층용유기비히클과 혼련(roll mixing milling)하여 밀도 5 내지 6g/cc의 연자성분말페이스트를 제조하는 단계;
(V) 상기 코일(110)의 일부를 소정 형상의 몰드(mold) 내부에 위치 및 고정시키는 단계;
(VI) 상기 (II)단계에서 제조한 방열분말페이스트를 상기 몰드(mold)에 주입하여 경화시킴으로써, 방열층(120)을 형성하는 단계;
(VII) 상기 (IV)단계에서 제조한 연자성분말페이스트를 상기 몰드(mold)에 주입하여 경화시킴으로써, 상기 (VI)단계에서 형성된 방열층(120) 상에 연자성층(130)을 형성하는 단계;
를 포함하여 이루어지고,
상기 (VI)단계 및 상기 (VII)단계는 상기 코일매립형방열인덕터(100)의 전체 형상이 완성될 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
A method for manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor (100) having a heat dissipation structure, wherein a part of the coil (110) is embedded in a magnetic core,
(I) preparing an organic vehicle for a heat-radiating layer;
(II) ceramic powder is mixed with an organic vehicle for heat dissipation layer prepared in the step (I) by roll mixing milling to prepare a heat dissipation powder paste having a density of 4 to 5 g / cc;
(III) preparing an organic vehicle for a soft magnetic layer;
(IV) a soft magnetic component horsepaste having a density of 5 to 6 g / cc by roll mixing milling with a soft magnetic layer organic vehicle prepared in the step (III);
(V) positioning and fixing a part of the coil 110 inside a mold of a predetermined shape;
(VI) forming the heat dissipation layer 120 by injecting the heat dissipation powder paste prepared in the step (II) into the mold and curing the heat dissipation powder paste;
(VII) forming a soft magnetic layer 130 on the heat dissipation layer 120 formed in the step (VI) by injecting the soft magnetic component paste prepared in the step (IV) into the mold and curing ;
, ≪ / RTI >
Wherein the step (VI) and the step (VII) are repeated until the entire shape of the coil-embedded heat-radiating inductor (100) is completed.
상기 (II)단계에서의 방열분말페이스트는 상기 세라믹분말 90 내지 95wt%와 상기 방열층용유기비히클 5 내지 10wt%의 조성비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat dissipation powder paste in the step (II) is composed of 90 to 95 wt% of the ceramic powder and 5 to 10 wt% of the organic vehicle for the heat dissipation layer.
상기 (II)단계에서의 세라믹분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 세라믹분말이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ceramic powder in the step (II) is a mixture of two or more kinds of ceramic powders having different average particle diameters.
상기 (II)단계에서의 세라믹분말은 알루미나, 질화알루미늄(AlN) 및 질화붕소(BN)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ceramic powder in the step (II) comprises at least one selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride (AlN) and boron nitride (BN).
상기 (I)단계에서의 방열층용유기비히클은 실리콘수지, 에폭시수지, 아크릴수지 및 우레탄수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic vehicle for heat dissipation layer in step (I) comprises at least one selected from the group consisting of silicone resin, epoxy resin, acrylic resin and urethane resin.
상기 (I)단계에서의 방열층용유기비히클은 반응개시제, 촉매, 분산제 및 소포제 중 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic vehicle for a heat dissipation layer in step (I) comprises at least one of a reaction initiator, a catalyst, a dispersant, and an antifoaming agent.
상기 (VI)단계에서의 방열층(120)은 1 내지 2밀리미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat dissipation layer 120 in the step (VI) has a thickness of 1 to 2 millimeters.
상기 (IV)단계에서의 연자성분말페이스트는 상기 연자성분말 93 내지 96wt%와 상기 연자성층용유기비히클 4 내지 7wt%의 조성비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor (100) according to claim 1, wherein the soft magnetic material paste in step (IV) comprises 93 to 96 wt% of the soft magnetic material and 4 to 7 wt% of the soft magnetic layer organic vehicle.
상기 (IV)단계에서의 연자성분말은 순철, 카보닐철, 철-규소합금(Fe-Si alloy), 철-규소-크롬합금(Fe-Si-Cr alloy), 샌더스트(Fe-Si-Al alloy), 퍼멀로이(permalloy) 및 몰리브덴퍼멀로이(Mo-permalloy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
The quench term in the step (IV) may be selected from the group consisting of pure iron, carbonyl iron, iron-silicon alloy, iron-silicon-chromium alloy, and at least one selected from the group consisting of alloys, alloys, permalloys, and molybdenum permalloy. The method of manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor (100) according to claim 1,
상기 (III)단계에서의 연자성층용유기비히클은 에폭시수지, 에폭시아크릴레이트수지, 폴리부티랄수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 반응성에폭시로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
The organic vehicle for soft magnetic layer in the step (III) comprises at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, an epoxy acrylate resin, a polybutyral resin, an acrylic resin, a silicone resin, and a reactive epoxy. A method of manufacturing an inductor (100).
상기 (III)단계에서의 연자성층용유기비히클은 분산제, 소포제, 안정제, 촉매 및 촉매활성제 중 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the soft magnetic layer organic vehicle in step (III) comprises at least one of a dispersant, a defoamer, a stabilizer, a catalyst, and a catalyst activator.
상기 (VII)단계에서의 연자성층(130)은 5 내지 10밀리미터의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the soft magnetic layer (130) in step (VII) has a thickness of 5 to 10 millimeters.
상기 (VI)단계에서의 방열층(120) 및 상기 (VII)단계에서의 연자성층(130)은 1 : 3 내지 1 : 5의 두께비를 가지는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heat dissipation layer 120 in the step (VI) and the soft magnetic layer 130 in the step (VII) have a thickness ratio of 1: 3 to 1: 5. Way.
상기 (IV)단계에서의 연자성분말은 평균입경이 상이한 2종 이상의 연자성분말이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor (100) according to claim 1, wherein the soft magnetic material in the step (IV) is a mixture of two or more soft magnetic material materials having different average particle diameters.
상기 (IV)단계에서의 연자성분말은 표면이 세라믹코팅처리된 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of manufacturing a coil-embedded heat dissipating inductor (100) according to claim 1, wherein the soft magnetic material in the step (IV) is a ceramic coating.
상기 (IV)단계에서의 연자성분말은 산처리(acidification)된 것을 특징으로 하는 코일매립형방열인덕터(100)의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of manufacturing a coil-embedded heat dissipation inductor (100) according to claim 1, wherein the quasi-
A coil-embedded heat dissipation inductor produced by any one of claims 1 to 16.
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