[go: up one dir, main page]

KR102004239B1 - 코일 부품 - Google Patents

코일 부품 Download PDF

Info

Publication number
KR102004239B1
KR102004239B1 KR1020170136768A KR20170136768A KR102004239B1 KR 102004239 B1 KR102004239 B1 KR 102004239B1 KR 1020170136768 A KR1020170136768 A KR 1020170136768A KR 20170136768 A KR20170136768 A KR 20170136768A KR 102004239 B1 KR102004239 B1 KR 102004239B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
peak
alloy
coil
nanocrystalline
coil component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020170136768A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190044394A (ko
Inventor
권상균
유한울
최창학
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020170136768A priority Critical patent/KR102004239B1/ko
Priority to JP2018113180A priority patent/JP6504730B1/ja
Priority to US16/013,588 priority patent/US11289251B2/en
Publication of KR20190044394A publication Critical patent/KR20190044394A/ko
Priority to KR1020190078735A priority patent/KR102262900B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102004239B1 publication Critical patent/KR102004239B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054—Nanosized particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/07—Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045—Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/012—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials adapted for magnetic entropy change by magnetocaloric effect, e.g. used as magnetic refrigerating material
    • H01F1/015—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/0006—Printed inductances
    • H01F17/0013—Printed inductances with stacked layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/255—Magnetic cores made from particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H01F27/292—Surface mounted devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B22F1/102—Metallic powder coated with organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
    • H01F2017/048—Fixed inductances of the signal type with magnetic core with encapsulating core, e.g. made of resin and magnetic powder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 코일 부품은 코일부가 내부에 배치된 바디 및 상기 코일부와 접속된 외부 전극을 포함하며, 상기 바디는 내부에 Fe계 나노결정립 합금으로 이루어진 금속 입자를 포함하되, 상기 Fe계 나노결정립 합금은 시차주사열량(DSC) 그래프에서 1개 또는 2개의 피크를 갖되 2개의 피크를 갖는 경우, 1차 피크의 크기가 2차 피크보다 작은 형태이다.

Description

코일 부품{COIL COMPONENT}
본 발명은 코일 부품에 관한 것이다.
디지털 TV, 모바일 폰, 노트북 등과 같은 전자 기기의 소형화 및 박형화에 수반하여 이러한 전자 기기에 적용되는 코일 부품에도 소형화 및 박형화가 요구되고 있으며, 이러한 요구에 부합하기 위하여 다양한 형태의 권선 타입 또는 박막 타입의 코일 부품의 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.
코일 부품의 소형화 및 박형화에 따른 주요한 이슈는 이러한 소형화 및 박형화에도 불구하고 기존과 동등한 특성을 구현하는 것이다. 이러한 요구를 만족하기 위해서는 자성물질이 충전되는 코어에서 자성물질의 비율을 증가시켜야 하지만, 인덕터 바디의 강도, 절연성에 따른 주파수 특성 변화 등의 이유로 그 비율을 증가시키는 것에 한계가 있다.
코일 부품을 제조하는 일 예로서, 자성 입자와 수지 등을 혼합한 시트를 코일에 적층한 후 가압하여 바디를 구현하는 방법이 이용되고 있다. 종래에는 자성 입자로서 페라이트를 많이 이용하였지만 최근에는 투자율과 포화자속밀도 등의 특성이 우수한 Fe계 금속 분말을 사용하려는 시도가 있다. 그런데 이러한 Fe계 금속 분말의 경우 나노결정립의 크기를 제어하기 어려워서 분말보다는 금속 리본의 형태로는 많이 사용되어 왔다.
본 발명의 여러 목적 중 하나는 분말 형태의 Fe계 나노결정립 합금을 갖는 코일 부품을 제공하는 것이며, 상기 Fe계 나노결정립 합금이 우수하고 안정적인 자기적 특성을 갖도록 하였다. 이러한 코일 부품의 경우, 높은 투자율과 DC 바이어스(bias) 특성을 가질 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 코일 부품의 신규한 구조를 제안하고자 하며, 구체적으로, 코일부가 내부에 배치된 바디 및 상기 코일부와 접속된 외부 전극을 포함하며, 상기 바디는 내부에 Fe계 나노결정립 합금으로 이루어진 금속 입자를 포함하되, 상기 Fe계 나노결정립 합금은 시차주시열랑(DSC) 그래프에서 1개 또는 2개의 피크를 갖되 2개의 피크를 갖는 경우, 1차 피크의 크기가 2차 피크보다 작은 형태이다.
일 실시 예에서, 상기 1차 피크는 상기 2차 피크의 80% 이하일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 1차 피크는 상기 2차 피크의 50% 이하일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 1차 피크는 상기 2차 피크의 20% 이하일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 금속 입자는 상기 Fe계 나노결정립 합금으로 이루어진 나노결정립을 포함하며, 상기 나노결정립의 크기는 20-50nm일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 Fe계 나노결정립 합금은 Fe(100-a-x-y-z-p-q)CoaSixByMzCupPq의 조성식으로 표현되되, 여기서, 0≤a≤0.5, 2≤x≤17, 6≤y≤15, 0<z≤5, 0.5≤p≤1.5, 0≤q≤8을 만족하며, M은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W에서 선택된 적어도 1종 이상의 원소일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 Fe계 나노결정립 합금이 1개의 피크를 갖는 경우 상기 피크는 600 ~ 800℃일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 Fe계 나노결정립 합금이 2개의 피크를 갖는 경우 상기 1차 피크는 400 ~ 550℃일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 2차 피크는 600 ~ 800℃일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 코일 부품의 경우, 우수하고 안정적인 자기적 특성을 갖는 분말 형태의 Fe계 나노결정립 합금을 활용함으로써 투자율과 DC 바이어스 특성이 향상될 수 있다.
도 1은 전자 기기에 적용되는 코일 부품의 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 코일 부품을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1의 I-I'선에 의한 단면도이다.
도 4는 도 3의 코일 부품에서 바디 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 금속 입자에 포함된 결정립을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 6 내지 9는 비교 예와 실시 예에 따른 Fe계 나노결정립 합금의 발열 특성을 나타낸 시차주사열량 그래프이며, 도 6 내지 8은 각각 비교 예 1 내지 3을, 도 9는 실시 예를 나타낸다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 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.
전자 기기
도 1은 전자 기기에 적용되는 코일 부품의 예를 개략적으로 도시한다.
도면을 참조하면, 전자 기기에는 다양한 종류의 전자 부품들이 사용되는 것을 알 수 있으며, 예를 들면, Application Processor 를 중심으로, DC/DC, Comm. Processor, WLAN BT / WiFi FM GPS NFC, PMIC, Battery, SMBC, LCD AMOLED, Audio Codec, USB 2.0 / 3.0 HDMI, CAM 등이 사용될 수 있다. 이때, 이러한 전자 부품 사이에는 노이즈 제거 등을 목적으로 다양한 종류의 코일 부품이 그 용도에 따라 적절하게 적용될 수 있는데, 예를 들면, 파워 인덕터(Power Inductor, 1), 고주파 인덕터(HF Inductor, 2), 통상의 비드(General Bead, 3), 고주파용 비드(GHz Bead, 4), 공통 모드 필터(Common Mode Filter, 5) 등을 들 수 있다.
구체적으로, 파워 인덕터(Power Inductor, 1)는 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 용도 등으로 사용될 수 있다. 또한, 고주파 인덕터(HF Inductor, 2)는 임피던스를 매칭하여 필요한 주파수를 확보하거나, 노이즈 및 교류 성분을 차단하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 통상의 비드(General Bead, 3)는 전원 및 신호 라인의 노이즈를 제거하거나, 고주파 리플을 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 고주파용 비드(GHz Bead, 4)는 오디오와 관련된 신호 라인 및 전원 라인의 고주파 노이즈를 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 또한, 공통 모드 필터(Common Mode Filter, 5)는 디퍼런셜 모드에서는 전류를 통과시키고, 공통 모드 노이즈 만을 제거하는 등의 용도로 사용될 수 있다.
전자 기기는 대표적으로 스마트 폰(Smart Phone)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch) 등일 수도 있다. 이들 외에도 통상의 기술자에게 잘 알려진 다른 다양한 전자 기기 등일 수도 있음은 물론이다.
코일 부품
이하에서는 본 개시의 코일 부품을 설명하되, 편의상 인덕터(Inductor)의 구조를 예를 들어 설명하지만, 상술한 바와 같이 다른 다양한 용도의 코일 부품에도 본 실시 형태에서 제안하는 코일 부품이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태의 코일 부품의 외형을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1의 I-I'선에 의한 단면도이다. 도 4는 도 3의 코일 부품에서 바디 영역을 확대하여 나타낸 것이며, 도 5는 도 4의 금속 입자에 포함된 결정립을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 코일 부품(100)은 주요하게는 코일부(103)가 내부에 배치된 바디(101), 외부 전극(120, 130)을 포함하는 구조이다.
바디(101)는 코일부(103)를 포함하며, 도 4에 도시된 형태와 같이, 금속 입자(111)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 금속 입자(111)가 수지 등으로 이루어진 베이스(112)에 분산된 형태일 수 있다. 이 경우, 금속 입자(111)는 Fe계 나노결정립 합금으로 이루어지는데, 예를 들어, Fe-Si-B-Nb-Cu계 합금으로 이루어질 수 있으며, Fe계 나노결정립 합금의 조성에 대해서는 후술한다. 또한, 상기 Fe계 나노결정립 합금은 시차주사열량(DSC) 그래프에서 1개의 피크만을 갖거나 2개의 피크를 갖는데, 2개의 피크를 갖는 경우, 1차 피크의 크기가 2차 피크보다 작은 특성을 가지며, 이러한 특성을 갖는 경우 나노결정립의 크기와 상(phase) 등이 적절히 제어되어 인덕터에 사용되기에 적합한 자기적 특성을 나타내었다. 합금 분말의 발열 특성에 대해서도 구체적인 내용은 후술한다.
코일부(103)는 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 코일부(103)는 전기를 자기장 형태로 저장하여 출력 전압을 유지하여 전원을 안정시키는 역할 등을 수행할 수 있다. 이 경우, 코일부(103)를 이루는 코일 패턴은 지지부재(102)의 양면 상에 각각 적층된 형태일 수 있으며, 지지부재(103)를 관통하는 도전성 비아를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 코일부(103)는 나선(spiral) 형상으로 형성될 수 있는데, 이러한 나선 형상의 최외곽에는 외부전극(120, 130)과의 전기적인 연결을 위하여 바디(101)의 외부로 노출되는 인출부(T)를 포함할 수 있다. 코일부(103)를 이루는 코일 패턴의 경우, 당 기술 분야에서 사용되는 도금 공정, 예컨대, 패턴 도금, 이방 도금, 등방 도금 등의 방법을 사용하여 형성될 수 있으며, 이들 공정 중 복수의 공정을 이용하여 다층 구조로 형성될 수도 있다.
코일부(103)를 지지하는 지지부재(102)의 경우, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 기판, 페라이트 기판 또는 금속계 연자성 기판 등으로 형성될 수 있다. 이 경우, 지지부재(102)의 중앙 영역에는 관통 홀이 형성될 수 있으며, 상기 관통 홀에는 자성 재료가 충진되어 코어 영역(C)을 형성할 수 있는데, 이러한 코어 영역(C)은 바디(101)의 일부를 구성한다. 이와 같이, 자성 재료로 충진된 형태로 코어 영역(C)을 형성함으로써 코일 부품(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.
외부전극(120, 130)은 바디(101)에는 인출부(T)와 각각 접속하도록 형성된다. 외부전극(120, 130)은 전기 전도성이 뛰어난 금속을 포함하는 페이스트를 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn) 또는 은(Ag) 등의 단독 또는 이들의 합금 등을 포함하는 전도성 페이스트일 수 있다. 또한, 외부전극(120, 130) 상에 도금층(미 도시)을 더 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 도금층은 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 주석(Sn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni)층과 주석(Sn)층이 순차로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시 형태의 경우, 금속 입자(111)는 Fe계 나노결정립 합금으로 이루어지며, 상기 Fe계 나노결정립 합금은 시차주사열량(DSC) 그래프에서 1개 또는 2개의 피크를 갖되 2개의 피크를 갖는 경우, 1차 피크의 크기가 2차 피크보다 작은 형태이다. 다시 말해, 낮은 온도의 결정화 에너지가 높은 온도에서 발생하는 결정화 에너지보다 작은 형태이다. 이 경우, 도 5에 도시된 형태와 같이, 금속 입자(111)는 나노결정립(140)을 포함하며, 나노결정립(140)의 크기(d)는 약 20-50nm이다.
또한, Fe계 나노결정립 합금은 포화자속밀도 등의 특성이 우수하며 분말 형태로 제작하기에 적합한 조성 범위를 갖도록 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 Fe계 나노결정립 합금은 Fe(100-a-x-y-z-p-q)CoaSixByMzCupPq의 조성식으로 표현되되, 여기서, 0≤a≤0.5, 2≤x≤17, 6≤y≤15, 0<z≤5, 0.5≤p≤1.5, 0≤q≤8을 만족하며, M은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W에서 선택된 적어도 1종 이상의 원소일 수 있다.
본 발명자들의 연구에 의하면, 동일한 조성과 크기를 갖는 Fe계 나노결정립 합금의 분말이라도 실제 결정립의 석출 양상이 달라지고 이로부터 얻어진 코일 부품의 인덕턴스나 효율이 달라지며, 이러한 양상은 합금 분말의 발열 특성을 측정하여 알 수 있음이 확인되었다. 다시 말해, Fe계 나노결정립 합금 분말은 조성이나 크기 만으로는 발현되는 특성을 정확히 예측하기 어려우며, 열 분석을 통한 발열 특성을 밝혀냄으로써 이로부터 인덕터 적용 시 인덕턴스 등의 특성을 충분히 예측할 수 있었다.
이를 비교 예 1내지 3과 실시 예를 참조하여 설명하며, 도 6 내지 9는 실험에 사용된 Fe계 나노결정립 합금의 발열 특성을 나타낸 시차주사열량 그래프이다. 여기서, 도 6 내지 8은 각각 비교 예 1 내지 3을, 도 9는 실시 예를 나타낸다. 우선, 본 발명자들이 실험에 이용한 샘플들의 구체적인 조성은 Fe73.5Si15.5B7Nb3Cu1이며, 샘플들은 동일한 조성을 갖지만 미세 구조가 서로 다르다.
이렇게 미세 구조가 서로 다른 샘플들로 합금 분말을 제작하였으며, 이들을 열 분석 하였다. 열 분석은 TA Instrument 사의 SDT600 제품을 이용하였고, 분당 40℃의 속도로 승온하면서 측정하였다. 그리고 합금 분말이 산화되지 않도록 아르곤(Ar) 분위기에서 측정을 실시하였다. 그 결과, 비교 예들과 실시 예에 따라 합금 분말의 발열 특성이 상이하였으며, 이는 각각의 분말에서 나노결정립의 함량이나 분포 등이 달라지기 때문으로 이해할 수 있다.
다음의 표 1은 비교 예와 실시 예에 따라 제작된 인덕터의 특성(인덕턴스, 효율)과 합금 분말의 결정립 크기, 열 분석 시 결정화 에너지(W/g)를 정리하여 나타낸 것이다. 이 경우, 인덕턴스는 임피던스 분석기를 이용하여 평가할 수 있으며, 권선 수와 자성체의 투자율에 따라 그 인덕턴스가 결정된다. 동일 부피, 권선수일 경우 투자율이 높을수록 인덕턴스는 증가한다. 효율은 예컨대, 회로의 전후 전압과 전류의 변화량을 측정하여 평가가 가능하며, B-H 분석기와 같은 평가 장치를 이용하여 측정한 코어 손실 값을 이용해서 계산할 수도 있다.
인덕턴스
(uH)		 효율
(%)		 결정립 크기
(nm)		 결정화에너지(W/g)
Tx1 Tx2
비교 예 1 0.35 80% 0 50 20
비교 예 2 0.45 82% 20 20 20
비교 예 3 0.35 80% 25 0 0
비교 예 4 0.41 81% 22 0 10
실시 예 1 0.475 89% 20 0 20
실시 예 2 0.45 85% 20 20 20
우선, 비교 예 1의 경우, 2개의 두드러진 발열 피크를 보이며, 1차 피크가 2차 피크보다 더 크다. 이러한 열 분석 결과로부터 비교 예 1은 나노결정립이 매우 미량으로 포함되어 있거나 존재하지 않는 합금의 특성을 보이는 것을 알 수 있다. 다시 말해, 비교 예 1은 실질적으로 비정질 특성을 갖는다. 이 경우, 500℃ 부근의 1차 발열 피크에서는 α-Fe (Si)가 형성되는 과정에서 높은 결정화 에너지가 발생되며, 600℃ 부근의 2차 발열 피크에서는 Fe-B 화합물이 형성되는 과정에서 상대적으로 낮은 결정화 에너지가 발생하는 것으로 보인다.
다음으로, 나머지 비교 예들과과 실시 예들의 합금은 미세 구조가 조절되어 나노결정립을 포함하고 있으며, 다만, 열 분석 결과나 인덕턴스 등의 특성이 뚜렷하게 구별될 정도로 차이가 있었다. 구체적으로, 비교 예 2(도 7)를 열 분석한 결과, 2개의 피크를 나타내었는데, 1차 피크와 2차 피크가 거의 동일한 크기를 보였다. 비교 예 2의 경우, 나노결정립의 크기가 20nm 수준인 것으로 분석되었지만, 실시 예에 비하여 효율이 떨어지는 문제가 있었으며, 이는 분말 내에 포함된 나노결정립의 발생량이 적기 때문으로 설명될 수 있을 것이다. 또한, 비교 예 3(도 8)의 경우, 발열 피크가 관찰되지 않았는데 나노결정립이 크기가 25nm 수준이었지만 인덕턴스와 효율 등의 특성이 좋지 않았으며, 비교 예 4의 샘플도 유사한 결과를 보였다. 이는 비교 예 3과 4의 샘플들의 경우, Fe-B 화합물이 다수 형성되어 투자율이 저하되고 손실이 커졌기 때문으로 설명될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에서는 도 9의 그래프에 나타난 형태와 같이, 단일 피크, 즉, 1개의 발열 피크만을 나타내었고 약 600℃ 부근의 피크에 해당한다. 500℃ 부근에서는 피크가 없고 600℃에서만 피크가 나타난 것으로부터 α-Fe (Si) 상이 다량 존재하고 Fe-B 화합물은 없거나 미량으로 존재하는 것을 알 수 있으며, 이러한 합금에서는 인덕턴스나 효율이 모두 우수하였다.
상술한 실험 결과로부터 분말 형태의 Fe계 나노결정립 합금은 시차주사열량(DSC) 그래프에서 단일 피크를 갖는 경우 인덕턴스와 효율이 우수한 것을 알 수 있으며, 이 경우, 분말에 포함된 나노결정립의 크기는 약 20-50nm 수준이다. 이 경우, 실시 예에서는 상기 단일 피크가 600℃이었으며, 다만, 보다 일반적으로 나타내었을 때 상기 단일 피크는 600 ~ 800℃의 범위를 가질 수 있다.
또한, 상술한 분말 형태의 Fe계 나노결정립 합금은 시차주사열량(DSC) 그래프에서 반드시 단일 피크를 가져야 하는 것은 아니며, 2개의 피크를 가질 수도 있다. 다만, 이 경우에도 1차 피크의 크기가 2차 피크보다 작아야 하며, 구체적으로, 1차 피크는 상기 2차 피크의 80% 이하일 수 있다. 나아가, 상기 1차 피크는 상기 2차 피크의 50% 이하일 수 있으며, 가장 바람직하게는 상기 1차 피크는 상기 2차 피크의 20% 이하일 수 있다. 이러한 열 특성을 갖는 합금 분말의 경우, Fe-B 화합물을 포함하지 않거나 극히 미량으로만 포함하고 있어 자기적 특성이 우수하다. 여기서, Fe계 나노결정립 합금이 2개의 피크를 갖는 경우 서로 다른 상(phase)의 석출과 관련된 발열 특성을 일반화하여 설명하면, 상기 1차 피크는 400 ~ 550℃일 수 있고, 또한, 상기 2차 피크는 600 ~ 800℃일 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서 제안하는 Fe계 나노결정립 합금은 α-Fe (Si) 상이 다량 존재하여 α-Fe (Si) 상의 석출 시 발생하는 1차 피크는 없거나 매우 낮은 특성을 보이며, 이와 달리, Fe-B 화합물은 포함하지 않거나 극히 미량으로 포함하여 Fe-B 화합물의 석출 시 발생하는 2차 피크는 상대적으로 큰 특성을 보인다. 그리고 이러한 Fe계 나노결정립 합금은 분말로 제조 시 나노결정립을 포함하며 우수하면서도 안정적인 자기적 특성을 보일 수 있다. 그리고 이로부터 구현된 코일 부품의 경우, 높은 투자율과 DC 바이어스(bias) 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 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.
1: 파워 인덕터
2: 고주파 인덕터
3: 통상의 비드
4: 고주파용 비드
5: 공통 모드 필터
100: 코일 부품
101: 바디
102: 지지부재
103: 코일부
111: 금속 입자
112: 베이스
113: 나노결정립
120, 130: 외부전극
140: 나노결정립
C: 코어 영역

Claims (9)

  1. 코일부가 내부에 배치된 바디; 및
    상기 코일부와 접속된 외부 전극;을 포함하며,
    상기 바디는 내부에 Fe계 나노결정립 합금으로 이루어진 금속 입자를 포함하되,
    상기 Fe계 나노결정립 합금은 시차주사열량(DSC) 그래프에서 1개의 피크를 가지며 상기 피크는 600 ~ 800℃인 코일 부품.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자는 상기 Fe계 나노결정립 합금으로 이루어진 나노결정립을 포함하며, 상기 나노결정립의 크기는 20-50nm인 코일 부품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Fe계 나노결정립 합금은 Fe(100-a-x-y-z-p-q)CoaSixByMzCupPq의 조성식으로 표현되되, 여기서, 0≤a≤0.5, 2≤x≤17, 6≤y≤15, 0<z≤5, 0.5≤p≤1.5, 0≤q≤8을 만족하며, M은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W에서 선택된 적어도 1종 이상의 원소인 코일 부품.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020170136768A 2017-10-20 2017-10-20 코일 부품 Active KR102004239B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170136768A KR102004239B1 (ko) 2017-10-20 2017-10-20 코일 부품
JP2018113180A JP6504730B1 (ja) 2017-10-20 2018-06-13 コイル部品
US16/013,588 US11289251B2 (en) 2017-10-20 2018-06-20 Coil component
KR1020190078735A KR102262900B1 (ko) 2017-10-20 2019-07-01 코일 부품

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170136768A KR102004239B1 (ko) 2017-10-20 2017-10-20 코일 부품

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190078735A Division KR102262900B1 (ko) 2017-10-20 2019-07-01 코일 부품

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190044394A KR20190044394A (ko) 2019-04-30
KR102004239B1 true KR102004239B1 (ko) 2019-07-26

Family

ID=66170607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170136768A Active KR102004239B1 (ko) 2017-10-20 2017-10-20 코일 부품

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11289251B2 (ko)
JP (1) JP6504730B1 (ko)
KR (1) KR102004239B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190082705A (ko) * 2017-10-20 2019-07-10 삼성전기주식회사 코일 부품

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7078016B2 (ja) * 2019-06-17 2022-05-31 株式会社村田製作所 インダクタ部品
KR102198532B1 (ko) * 2019-06-25 2021-01-06 삼성전기주식회사 코일 부품
CN112582125B (zh) 2019-09-27 2024-03-19 Tdk株式会社 软磁性合金和电子部件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012136770A (ja) 2010-12-10 2012-07-19 Nec Tokin Corp Ｆｅ基ナノ結晶合金粉末及びその製造方法、並びに、圧粉磁心及びその製造方法
JP2016162947A (ja) * 2015-03-04 2016-09-05 Ｎｅｃトーキン株式会社 軟磁性材料、軟磁性粉末、圧粉磁心、およびこれらの製造方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3719449B2 (ja) * 1994-04-15 2005-11-24 日立金属株式会社 ナノ結晶合金およびその製造方法ならびにそれを用いた磁心
JP3365625B2 (ja) * 1999-09-16 2003-01-14 住友特殊金属株式会社 ナノコンポジット磁石粉末および磁石の製造方法
JP2003213331A (ja) * 2002-01-25 2003-07-30 Alps Electric Co Ltd Ｆｅ基軟磁性合金の製造方法及びＦｅ基軟磁性合金
JP2007134591A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Nec Tokin Corp 複合磁性材料とそれを用いた圧粉磁芯および磁性素子
KR101497046B1 (ko) * 2007-03-20 2015-02-27 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤 연자성 합금 및 이를 이용한 자기부품과 이들의 제조방법
JP2009293099A (ja) * 2008-06-06 2009-12-17 Nec Tokin Corp 高耐食非晶質合金
WO2010103709A1 (ja) * 2009-03-09 2010-09-16 パナソニック株式会社 圧粉磁芯およびそれを用いた磁性素子
JP5916983B2 (ja) 2010-03-23 2016-05-11 Ｎｅｃトーキン株式会社 合金組成物、Ｆｅ基ナノ結晶合金及びその製造方法、並びに磁性部品
JP4906972B1 (ja) * 2011-04-27 2012-03-28 太陽誘電株式会社 磁性材料およびそれを用いたコイル部品
JP6101034B2 (ja) * 2012-10-05 2017-03-22 Ｎｅｃトーキン株式会社 圧粉磁芯の製造方法
EP3024000B1 (en) * 2013-07-17 2018-12-19 Hitachi Metals, Ltd. Dust core, coil component using same and process for producing dust core
KR102109634B1 (ko) * 2015-01-27 2020-05-29 삼성전기주식회사 파워 인덕터 및 그 제조 방법
JP6651082B2 (ja) * 2015-07-31 2020-02-19 Ｊｆｅスチール株式会社 軟磁性圧粉磁芯の製造方法
JP6663182B2 (ja) * 2015-08-03 2020-03-11 株式会社東北マグネットインスティテュート 圧粉磁芯の製造方法及び圧粉磁芯
US20190009329A1 (en) * 2015-08-14 2019-01-10 Saint Louis University Passivated and stabilized nanoparticles and methods of preparing passivated nanoparticles by nanoparticle catalyzed polymerization
JP6598700B2 (ja) * 2015-11-19 2019-10-30 住友電気工業株式会社 希土類磁石の製造方法、及び希土類磁石
WO2017197310A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 University Of Maryland Synthesis and functionalization of highly monodispersed iron and iron core/iron oxide shell magnetic particles with broadly tunable diameter
WO2018035202A1 (en) * 2016-08-17 2018-02-22 Urban Mining Technology Company, Inc. Caster assembly
KR20160119039A (ko) 2016-10-04 2016-10-12 삼성전기주식회사 연자성 금속분말과 그 연자성 금속분말을 포함하는 인덕터, 및 그 인덕터의 제조방법.
SE543592C2 (en) * 2017-01-27 2021-04-06 Jfe Steel Corp SOFT MAGNETIC POWDER, Fe-BASED NANOCRYSTALLINE ALLOY POWDER, MAGNETIC COMPONENT AND DUST CORE
JP6975877B2 (ja) * 2017-07-05 2021-12-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 軟磁性合金粉末およびそれを用いた圧粉磁心
EP3666419A4 (en) * 2017-08-07 2021-01-27 Hitachi Metals, Ltd. CRYSTALLINE Fe-BASED ALLOY POWDER, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
JP6493639B1 (ja) * 2017-08-07 2019-04-03 日立金属株式会社 Ｆｅ基ナノ結晶合金粉末及びその製造方法、Ｆｅ基アモルファス合金粉末、並びに、磁心
JP6428884B1 (ja) * 2017-09-11 2018-11-28 愛知製鋼株式会社 磁気センサ用感磁ワイヤおよびその製造方法
US11996224B2 (en) * 2017-09-29 2024-05-28 Tokin Corporation Method for manufacturing a powder core, the powder core and an inductor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012136770A (ja) 2010-12-10 2012-07-19 Nec Tokin Corp Ｆｅ基ナノ結晶合金粉末及びその製造方法、並びに、圧粉磁心及びその製造方法
JP2016162947A (ja) * 2015-03-04 2016-09-05 Ｎｅｃトーキン株式会社 軟磁性材料、軟磁性粉末、圧粉磁心、およびこれらの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190082705A (ko) * 2017-10-20 2019-07-10 삼성전기주식회사 코일 부품
KR102262900B1 (ko) * 2017-10-20 2021-06-09 삼성전기주식회사 코일 부품

Also Published As

Publication number Publication date
JP6504730B1 (ja) 2019-04-24
KR20190044394A (ko) 2019-04-30
JP2019080036A (ja) 2019-05-23
US20190122793A1 (en) 2019-04-25
US11289251B2 (en) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102004239B1 (ko) 코일 부품
US20100308949A1 (en) Multilayer power inductor using sheets charged with soft magnetic metal powder
CN110047645B (zh) 电感器
US11104982B2 (en) Fe-based nanocrystalline alloy and electronic component using the same
CN110970192B (zh) 线圈电子组件
CN109411176B (zh) Fe基纳米晶合金和使用该Fe基纳米晶合金的电子组件
TW201903790A (zh) 電感元件及電子電氣機器
JPH09246034A (ja) パルストランス磁心
An et al. Enhanced magnetic permeability through improved packing density for thin-film type power inductors for high-frequency applications
US10923276B2 (en) Coil electronic component
KR102262900B1 (ko) 코일 부품
US11842841B2 (en) Coil component
KR102404313B1 (ko) 코일 부품
JP2007081239A (ja) 磁気デバイスおよびそれを用いたスイッチング電源
JP2007173384A (ja) 平面磁気素子
US12073978B2 (en) Coil-embedded dust core, inductance element, and electric or electronic device
US20230015154A1 (en) Fe-based alloy and electronic component including the same
JP6944313B2 (ja) 磁性粉末、圧粉コア、インダクタ、および電子・電気機器
CN118522536A (zh) 压粉磁芯、电感器以及电子/电气设备
JP2005244102A (ja) 平面磁気素子
KR20180021042A (ko) 연자성 금속분말과 그 연자성 금속분말을 포함하는 인덕터

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20171020

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20181117

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20190423

PG1501 Laying open of application
A107 Divisional application of patent
PA0107 Divisional application

Comment text: Divisional Application of Patent

Patent event date: 20190701

Patent event code: PA01071R01D

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20190722

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20190723

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220620

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230626

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240625

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20250625

Start annual number: 7

End annual number: 7