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KR102009694B1 - 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법 - Google Patents

면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법 Download PDF

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KR102009694B1
KR102009694B1 KR1020130028483A KR20130028483A KR102009694B1 KR 102009694 B1 KR102009694 B1 KR 102009694B1 KR 1020130028483 A KR1020130028483 A KR 1020130028483A KR 20130028483 A KR20130028483 A KR 20130028483A KR 102009694 B1 KR102009694 B1 KR 102009694B1
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core
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코이치 사이토
케이타 무네우치
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

[과제] 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 본 발명의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법은 성형 금형을 이용해서 주로 수지와 자성 분말로 이루어지는 밀봉재로 복수의 코일을 밀봉한다. 밀봉재를 평판 형상의 둘레가장자리부에 기둥 형상 볼록부를 갖는 형상으로 예비 성형해서 복수의 태블릿을 형성한다. 도선을 권회해서 코일을 형성한다. 태블릿에 코일을 탑재하고, 코일의 양 단부를 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면을 따르게 한 것을 성형 금형 내의 1개의 캐비티에 대해서 복수 배치한다. 코일의 양 단부가 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면과 캐비티의 내벽면 사이에 끼인 상태에서 코일과 상기 밀봉재를 수지 성형법 또는 압분 성형법을 이용해서 일체화시켜 코어부를 형성한다. 코어부의 표면에 코일의 양 단부의 적어도 일부가 노출되는 부분과 접속하는 외부 전극을 코어부의 표면 또는 외주에 형성한다.

Description

면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING SURFACE MOUNT MULTIPHASE INDUCTOR}
본 발명은 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 디지털 기기 등의 소형ㆍ박형화에 따른 고밀도 실장화가 진행되고 있어 전자 부품의 소형화나 저배화에의 요구가 강해지고 있다. 그래서 출원인은 평각 도선을 그 단부의 양쪽이 외주로 인출되도록 소용돌이 형상으로 권회한 코일과 예비 성형된 태블릿을 이용한 소형 면실장 인덕터와 그 제조 방법을 제안했다.
(특허문헌 1) 일본 특허 공개 2010-245473
회로 기판 상에 동 특성 인덕터를 복수개 병렬로 실장할 수 있는 회로 패턴으로 되어있는 경우, 단품을 복수개 실장하기 보다 복수개가 1패키지에 내설되는 편이 실장 효율을 높일 수 있다. 이 때문에, 복수개의 인덕터가 1패키지화된 면실장 다중 위상 인덕터가 요구되고 있다.
그래서 본 발명에서는 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법은 성형 금형을 이용해서 주로 수지와 자성 분말로 이루어지는 밀봉재로 복수의 코일을 밀봉하고, 이하의 공정을 갖는다.
(1) 밀봉재를 평판 형상의 둘레가장자리부에 기둥 형상 볼록부를 갖는 형상으로 예비 성형해서 태블릿을 형성한다
(2) 도선을 권회해서 코일을 형성한다
(3) 태블릿에 코일을 적재하고, 코일의 양 단부를 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면을 따르게 한 것을 성형 금형 내의 1개의 캐비티에 대해서 복수 배치한다
(4) 코일의 양 단부가 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면과 캐비티의 내벽면 사이에 끼워진 상태에서 코일과 밀봉재를 수지 성형법 또는 압분 성형법을 이용해서 일체화시켜 코어부를 형성한다
(5) 코어부의 표면에 코일의 양 단부의 적어도 일부가 노출되는 부분과 접속되는 외부 전극을 코어부의 표면 또는 외주에 설치한다
[발명의 효과]
본 발명의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법은 회로 기판 상의 고밀도 실장을 실현할 수 있다.
본 발명의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법에서는 태블릿을 이용해서 각각의 코일 및 그 단부의 위치 결정이 용이해진다. 이 때문에, 코일 및 그 단부의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 그리고, 코일과 그에 대응하는 태블릿을 복수개 사용함으로써 코일의 권회 방향이나 개수, 배치 등의 설계 변경에 유연하게 대응할 수 있다.
밀봉재로서 주로 금속 자성 분말과 수지를 이용하고, 그 투자율을 10∼30이 되도록 조제한 밀봉재로 태블릿을 제작한 경우에는 코일간의 결합 계수를 0.1 이하로 한 면실장 다중 위상 인덕터를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 이용하는 코일의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 이용하는 코일, 태블릿, 및 판 형상 태블릿의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 코일과 태블릿의 성형 금형에서의 배치를 나타내는 상면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 공정의 일부를 나타내는 도 3의 A-B-C-D 조합 단면에 대응하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 공정의 일부를 나타내는 도 3의 A-B-C-D 조합 단면에 대응하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 공정의 일부를 나타내는 도 3의 A-B-C-D 조합 단면에 대응하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예의 코어부의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 기타 전극 구성을 갖는 면실장 다중 위상 인덕터의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 코일과 태블릿의 성형 금형에서의 배치를 나타내는 상면도이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예의 코어부의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 기타 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 기타 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 구조를 나타내는 사시도이다.
이하에 도면을 참조하면서 본 발명의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1∼도 9를 참조하면서 본 발명의 제 1 실시예의 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 본 발명의 실시예에서 이용하는 코일에 대해서 설명한다. 도 1에 본 발명의 실시예에서 이용하는 코일의 사시도를 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 평각선을 양 단부(1b)가 최외주가 되도록 2단의 외주 권회로 권회해서 권회부(1a)를 형성하여 코일(1)을 얻는다. 단부(1b)는 권회부(1a)를 사이에 두고 대향하도록 인출되게 하였다.
이어서, 본 발명의 실시예에서 이용하는 밀봉재에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는 밀봉재로서 철계 금속 자성 분말과 에폭시 수지를 혼합해서 분말상으로 조립한 것을 이용한다. 본 실시예에서는 밀봉재의 투자율이 25가 되도록 철계 금속 자성 분말의 충전량을 조정했다. 이 밀봉재를 이용해서 태블릿을 제작한다. 도 2에 제 1 실시예의 코일, 태블릿, 및 판 형상 태블릿의 배치 관계를 나타낸다. 태블릿(2)과 판 형상 태블릿(3)은 가압 성형으로 제작한다. 본 실시예에서는 태블릿(2)의 강도를 높이기 위해 또한 열처리를 해서 밀봉재를 반경화 상태로 했다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 태블릿(2)은 코일(1)을 둘러싸도록 평면부의 둘레가장자리에 2개의 기둥 형상 볼록부(2a)를 갖는 형상으로 형성한다. 코일(1)의 양 단부(1b)는 기둥 형상 볼록부(2a)의 외측 측면을 따르도록 배치한다.
이어서, 제 1 실시예의 제조 방법의 코일과 태블릿을 성형 금형에 배치하는 공정을 설명한다. 도 3과 도 4에 성형 금형에 있어서의 코일과 태블릿의 배치에 대해서 나타낸다. 또한, 도 4는 도 3의 A-B-C-D 조합 단면에 대응하는 단면도이다. 도 3과 도 4에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시예에서는 분할 금형 다이(4a)와 분할 금형 다이(4b)로 이루어지는 다이(4), 및 하형(6)을 갖는 성형 금형을 이용한다. 다이(4)와 하형(6)을 조합시킴으로써 캐비티(5)가 형성된다. 캐비티(5)에 코일(1)이 배치된 태블릿(2)을 2개 장전한다. 이와 같이 코일(1)과 태블릿(2)을 배치하면 코일(1)은 태블릿(2)의 평면부의 두께에 의해 성형 금형 내에서 적정한 높이로 배치된다. 그리고, 코일(1)의 단부(1b)는 태블릿(2)의 기둥 형상 볼록부(2a)와 분할 금형 다이(4a)의 내벽면 또는 태블릿(2)의 기둥 형상 볼록부(2a)와 분할 금형 다이(4b)의 내벽면에 의해 끼인 상태가 되고, 코일(1)의 양 단부(1b)가 적정한 위치에서 고정된다.
이어서, 제 1 실시예의 제조 방법의 코어부를 형성하는 공정을 설명한다. 도 5와 도 6에 제 1 실시예의 제조 방법의 코어부의 형성 공정을 설명하는 단면도를 나타낸다. 또한, 도 5와 도 6의 단면은 도 3의 A-B-C-D 조합 단면에 대응한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 코일(1)과 태블릿(2) 상에 판 형상 태블릿(3)을 2개 배치하고, 그 위에 펀치(7)를 세팅하고, 성형 금형을 예열한다. 본 실시예에서는 성형 금형을 밀봉재의 연화 온도 이상으로 예열하고 있어 태블릿(2)과 판 형상 태블릿(3)은 연화 상태가 되도록 했다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 펀치(7)를 이용하여 가압해서 2개의 태블릿(2)과 2개의 판 형상 태블릿(3)을 일체화시키고, 밀봉재를 경화시킨다. 이때, 태블릿(2)과 판 형상 태블릿(3)은 연화 상태이며, 용이하게 2개의 코일을 밀봉하도록 일체화된다. 또한, 코일(1)의 양 단부(1b)는 위치 어긋남이 없이 적어도 그 일부가 밀봉재 중에 매몰된 상태로 밀봉된다. 그리고, 밀봉재를 경화시켜서 얻은 코어부(8)를 성형 금형으로부터 꺼낸다. 도 7에 나타내는 바와 같이 코어부(8)의 대향하는 표면에 코일(1)의 단부(1b)의 평면이 노출된 상태가 된다.
이어서, 이 코어부(8)에 샌드 블라스트 처리를 행하여 디버링과 노출되는 양 단부(1b)의 피막을 제거하고, 코어부(8)의 4모서리에 도전성 페이스트를 디핑법으로 피복해서 경화시킨다. 이것에 의해 도전성 페이스트와 내부의 코일(1)은 도통된다. 마지막으로, 도금 처리를 행하여 도전성 페이스트의 표면 상에 외부 전극(9)을 형성해 도 8에 나타내는 바와 같은 면실장 다중 위상 인덕터를 얻는다. 또한, 도금 처리에 의해 형성되는 전극은 Ni, Sn, Cu, Au, Pd 등으로부터 1개 또는 복수개를 적절히 선택해서 형성하면 좋다. 또한, 인쇄법을 이용해서 도전성 페이스트를 전사도포시켜서 도 9에 나타내는 바와 같은 L자 형상으로 외부 전극(9)을 형성해도 좋다.
제 1 실시예에서 제작한 면실장 다중 위상 인덕터의 코일간의 자기 결합 계수를 구한 바 0.03이며, 코일간의 결합은 확인되지 않았다.
또한, 제 1 실시예에서는 2개의 코일(1)을 점대칭이 되도록 배치했다. 이와 같이 배치함으로써 좌우의 방향성이 없는 구조가 되었다.
(제 2 실시예)
도 10∼도 12를 참조하면서 본 발명의 면실장 다중 위상 인덕터의 제 2 실시예를 설명한다. 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 동일 구성의 코일과, 밀봉재 및 태블릿과, 마찬가지의 성형 금형을 이용해서 코일을 3개 내포한 면실장 다중 위상 인덕터를 제작한다. 또한, 제 1 실시예와 중복되는 부분의 설명은 생략한다.
도 10에 성형 금형에 있어서의 코일과 태블릿의 배치에 대해 나타낸다. 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 마찬가지로 분할 금형 다이(11)와 분할 금형 다이(12)로 이루어지는 다이, 하형, 및 펀치를 갖는 성형 금형을 이용한다. 다이와 하형을 조합시킴으로써 캐비티(13)가 형성된다. 제 1 실시예와 다른 점은 도 10에 나타내는 바와 같이 분할 금형 다이(11)에 볼록부(11a)와 분할 금형 다이(12)에 볼록부(12a)가 각각 2개씩 형성되어 있다. 캐비티(13)에 코일(1)이 배치된 태블릿(2)을 3개 장전한다. 이때, 다이의 볼록부(11a, 12a)가 서로 이웃하는 태블릿(2)끼리의 사이로 되도록 태블릿(2)과 코일을 배치한다. 이와 같이 하면 볼록부(11a, 12a)에 의해 복수의 태블릿(2)의 위치 결정 정밀도가 향상된다는 효과를 얻는다. 또한, 본 실시예에서는 3개의 코일은 동 방향으로 병렬되도록 배치했다.
이어서, 캐비티(13)에 칭량한 밀봉재를 또한 충전하고, 형 체결한 후 펀치를 이용해서 압분 성형하고, 경화시켜서 도 11에 나타내는 코어부(14)를 얻었다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 볼록부(11a, 12a)에 의해 코어부(14)의 코일 단부(1b)가 노출되는 측면은 오목부(14a)가 2개씩 형성된 상태가 된다.
이어서, 이 코어부(14)에 샌드 블라스트 처리를 행하여 디버링과 노출되는 양 단부(1b)의 피막을 제거하고, 코어부(14)에 전사 인쇄법을 이용해서 내부의 코일(1)과 도통되도록 도전성 페이스트를 도포하고, 경화시킨다. 또한, 도금 처리해서 외부 전극(15)을 형성하여 도 12에 나타내는 바와 같은 면실장 다중 위상 인덕터를 얻는다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 코어부(14)의 오목부(14a)에 의해 용이하게 분할된 외부 전극(15)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 내부의 코일은 각각에 대응한 외부 전극을 갖는 구성이 된다. 본 실시예에서는 성형 금형에 볼록부를 형성해서 코어부의 오목부를 제작했지만 코어부를 절제하는 가공을 행해서 형성해도 좋다.
제 2 실시예에서 제작한 면실장 다중 위상 인덕터의 코일간의 자기 결합 계수를 구한 바 0.03이고, 코일간의 결합은 확인되지 않았다. 또한, 본 실시예에서는 코일을 3개 내포하는 면실장 인덕터를 제작했지만 2개 또는 4개 이상이어도 되고, 적절하게 오목부의 수를 증감시키면 된다.
(기타 실시예)
도 13과 도 14를 참조하면서 기타 실시예에 대해서 설명한다. 도 13과 도 14는 1개의 입력 전극과 복수의 출력 전극을 갖는 구성의 면실장 다중 위상 인덕터의 사시도를 나타낸다. 1개의 입력 전극과 복수의 출력 전극을 갖는 면실장 다중 위상 인덕터를 실현시키기 위해 도 13에 나타내는 바와 같이, 코어부(22)의 한쪽의 측면에만 임의의 수의 오목부(22a)를 형성하여 1개의 입력 전극(23)과 복수의 출력 전극(24)을 갖는 구성으로 한다. 또는, 도 14에 나타내는 바와 같이 코일(31)의 단부를 서로 이웃하도록 코어부(32)에 노출시키고, 서로 이웃하도록 노출되는 코일(31)의 단부의 양쪽과 도통되도록 전극을 형성해서 입력 전극(33)을 형성하고, 다른쪽 코일(31)의 단부와 도통되도록 각각 출력 전극(34)을 형성한다.
상기 실시예에서는 밀봉재로서 자성 분말에 철계 금속 자성 분말, 수지에 에폭시 수지를 혼합해 투자율이 25가 되도록 조제한 것을 이용했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고 예를 들면 자성 분말로서 페라이트계 자성 분말 등이나, 절연 피막 형성이나 표면 산화 등의 표면 개질을 행한 자성 분말을 이용해도 좋다. 또한, 유리 분말 등의 무기물을 첨가해도 좋다. 그리고, 수지로서 폴리이미드 수지나 페놀 수지 등의 열경화성 수지나, 폴리에틸렌 수지나 폴리아미드 수지 등의 열가소성 수지를 이용해도 좋다.
상기 실시예에서는 코일로서 2단의 소용돌이 형상으로 권회한 것을 이용했지만 이것에 한정되지 않고 예를 들면 엣지와이즈 권회(edgewise winding)나 정렬 권회로 권회한 것이나, 타원형 뿐만아니라 원형, 직사각형, 사다리꼴, 반원 형상, 그것들을 조합시킨 형상으로 권회한 것이어도 좋다.
상기 실시예에서는 도전성 페이스트의 도포 방법에 대해서 전사법, 디핑법, 포팅법 등 최적인 방법을 적절히 선택하면 좋다.
상기 실시예에서는 코일의 단부 표면의 피막을 박리하는 방법으로서 샌드 블라스트 처리를 이용했지만 이것에 한정되지 않고 다른 기계 박리 등의 방법을 이용해도 가능하다. 또한, 코어를 형성하기 전에 미리 단부의 피막을 박리해도 좋다.
제 1 실시예에 있어서, 판 형상 태블릿을 이용했지만 판 형상에 한정되지 않고 T형이나 E형 등의 형상으로 예비 성형해도 좋다. 또한, 미경화 상태가 아니고 반경화 상태라도 좋다. 그리고, 그 성형 방법도 가압 성형법이나 시트 형상 성형물로부터 잘라내거나 하여 용도에 맞춰서 적절히 선택하면 좋다.
1 : 코일(1a : 권회부, 1b : 단부)
2 : 태블릿
3 : 판 형상 태블릿
4 : 다이(4a, 4b : 분할 금형 다이)
5 : 캐비티
6 : 하형
7 : 펀치
8 : 코어부
9 : 외부 전극
11, 12 : 분할 금형 다이(11a, 12a : 볼록부)
13 : 캐비티
14 : 코어부
14a : 오목부
15 : 외부 전극
21, 31 : 코일
22, 32 : 코어부
22a : 오목부
23, 33 : 입력 전극
24, 34 : 출력 전극

Claims (4)

  1. 성형 금형을 이용해서 주로 수지와 자성 분말로 이루어지는 밀봉재로 복수의 코일을 밀봉한 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법에 있어서,
    도선의 양단부가 외주에 위치하도록 권회해서 형성된 공심 코일을, 상기 밀봉재를 평판 형상의 둘레가장자리부에 기둥 형상 볼록부를 갖는 형상으로 예비 성형해서 형성된 태블릿에 적재하고, 상기 공심 코일의 인출 단부를 상기 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면을 따르게 하는 공정과,
    상기 공심 코일이 적재된 태블릿을, 상기 성형 금형 내의 1개의 캐비티에 대해서 복수 세트로, 쌍을 구성하는 공심 코일의 인출 단부가 서로 반대 방향으로 연장하고, 또한, 각각의 공심 코일의 인출 단부가 상기 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면과 상기 캐비티의 내벽면 사이에 끼이도록 배치하는 공정과,
    상기 공심 코일의 인출 단부가 상기 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면과 상기 캐비티의 내벽면 사이에 끼인 상태에서 복수의 공심 코일과 상기 밀봉재를 수지 성형법 또는 압분 성형법을 이용해서 일체화시켜서 복수의 공심 코일을 내장하는 코어부를 형성하는 공정과,
    상기 코어부의 표면에 상기 공심 코일의 인출 단부의 적어도 일부가 노출되는 부분과 접속되는 외부 전극을 상기 코어부의 표면 또는 외주에 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법.
  2. 성형 금형을 이용해서 주로 수지와 자성 분말로 이루어지는 밀봉재로 복수의 코일을 밀봉한 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법에 있어서,
    도선의 양단부가 외주에 위치하도록 권회해서 형성된 공심 코일을, 상기 밀봉재를 평판 형상의 둘레가장자리부에 기둥 형상 볼록부를 갖는 형상으로 예비 성형해서 형성된 태블릿에 적재하고, 상기 공심 코일의 인출 단부를 상기 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면을 따르게 하는 공정과,
    상기 공심 코일이 적재된 태블릿을, 내벽에 볼록부가 형성된 성형 금형 내의 1개의 캐비티에 대해서 복수로, 서로의 사이에 상기 내벽의 볼록부가 위치하고, 또한, 각각의 공심 코일의 인출 단부가 상기 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면과 상기 캐비티의 내벽면 사이에 끼이도록 배치하는 공정과,
    상기 공심 코일의 인출 단부가 상기 태블릿의 기둥 형상 볼록부의 외측 측면과 상기 캐비티의 내벽면 사이에 끼인 상태에서 복수의 공심 코일과 상기 밀봉재를 수지 성형법 또는 압분 성형법을 이용해서 일체화시켜서 복수의 공심 코일을 내장하고, 적어도 1개 이상의 측면에 오목부가 형성된 코어부를 형성하는 공정과,
    상기 코어부의 표면에 상기 공심 코일의 인출 단부의 적어도 일부가 노출되는 부분과 접속되는 외부 전극을 상기 코어부의 표면 또는 외주에 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉재에 있어서,
    상기 자성 분말이 금속 자성 분말로 이루어지고, 밀봉재의 투자율이 10∼30이 되도록 상기 밀봉재를 조제한 것을 특징으로 하는 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 전극을 형성하는 공정에 있어서,
    상기 외부 전극에 도전성 페이스트를 이용한 것을 특징으로 하는 면실장 다중 위상 인덕터의 제조 방법.
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