KR101973412B1 - 공통 모드 필터 - Google Patents
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Abstract
공통 모드 필터가 개시된다. 자성기판; 상기 자성기판 상에 적층되는 절연층; 상기 절연층 상에 형성되는 한 쌍의 제1 외부전극 및 한 쌍의 제2 외부전극; 단부가 상기 제1 외부전극과 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 제1 도체라인; 및 상기 제1 도체라인와 나란하게 형성되고, 단부가 상기 제2 외부전극과 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 제2 도체라인을 포함하고, 상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인 각각은, 상기 절연층의 내측을 향하여 나선형을 이루는 내향부; 상기 절연층의 외측을 향하여 나선형을 이루는 외향부; 및 상기 내향부와 상기 외향부 사이에 개재되는 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터가 제공된다.
Description
본 발명은 공통 모드 필터에 관한 것이다.
USB와 같은 고속 디지털 인터페이스에는 노이즈 대책품이 요구된다. 그 중에서 커먼 모드 노이즈를 선택적으로 제거하는 것이 공통 모드 필터다.
커먼 모드 노이즈는 배선계의 임피던스 불평행 등에 의하여 발생할 수 있다. 또한, 고주파일수록 현저하게 발생할 수 있다. 커먼 모드 노이즈는 지면(地面) 등에도 전달되어 큰 루프를 그리면서 되돌아 오기 때문에 멀리 떨어져 있는 전자기기에도 여러 가지 노이즈 장애를 발생시킨다.
공통 모드 필터는, 차동 모드 신호는 통과시키고, 커몬 모드 노이즈를 선택적으로 제거할 수 있다. 커몬 모드 필터 내에서, 차동 모드 신호에 의한 자속이 서로 상쇄되어 인덕턴스가 발생하지 않아 차동 모드 신호가 통과된다. 반면, 공통 모드 노이즈에 의한 자속은 보강되고 인덕턴스의 작용이 커지게 되고, 이에 따라 노이즈가 제거될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0129844호(커먼 모드 노이즈 필터, 2011.12.06 공개)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 도체패턴이 일층구조로 형성될 수 있는 공통 모드 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자성기판; 상기 자성기판 상에 적층되는 절연층; 상기 절연층 상에 형성되는 한 쌍의 제1 외부전극 및 한 쌍의 제2 외부전극; 단부가 상기 제1 외부전극과 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 제1 도체라인; 및 상기 제1 도체라인와 나란하게 형성되고, 단부가 상기 제2 외부전극과 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 제2 도체라인을 포함하고, 상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인 각각은, 상기 절연층의 내측을 향하여 나선형을 이루는 내향부; 상기 절연층의 외측을 향하여 나선형을 이루는 외향부; 및 상기 내향부와 상기 외향부 사이에 개재되는 전환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터가 제공된다.
상기 내향부와 상기 외향부는 서로 평행하게 형성될 수 있다.
상기 제1 도체라인과 상기 제2 도체라인 사이의 거리는, 상기 제1 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
상기 제2 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이의 거리는, 상기 제1 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다.
상기 제1 도체라인과 상기 제2 도체라인 사이에 형성되는 제1 자성층; 및 상기 제1 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이 및 상기 제2 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이에 형성되는 제2 자성층을 더 포함하고, 상기 제1 자성층의 투자율은 상기 제2 자성층의 투자율보다 높을 수 있다.
상기 제1 자성층의 두께와 상기 제2 자성층의 두께는, 상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인의 두께 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인 표면 상에 형성되는 절연막을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인은 곡선으로 형성될 수 있다.
복수의 상기 외부전극은 상기 절연층의 모서리측에 형성될 수 있다.
본 발명이 실시예에 따르면, 불필요한 기생 캐패시턴스가 발생하지 않음으로써 신호 누설이 방지되며, 공통 모드 노이즈 제거가 강화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 도체패턴과 신호 흐름을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 A-A'단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 A-A'단면도.
본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터를 나타낸 단면도이고, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 도체패턴을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 자성층을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터(100)는, 자성기판(110), 절연층(120), 외부전극 및 도체패턴(140)을 포함하고, 도체패턴(140)을 이루는 제1 도체라인(141) 및 제2 도체라인(142) 각각은, 내향부(143a, 143b), 외향부(144a, 144b) 및 전환부(145a, 145b)를 포함할 수 있다.
자성기판(110)은 공통 모드 필터(100)의 최하층에 위치하는 기판으로, 자성을 띤다. 자성기판(110)은 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다.
절연층(120)은 자성기판(110) 상에 형성되어, 자성기판(110)과 도체패턴(140)을 절연시키는 역할을 할 수 있다. 절연층(120)의 재료로서는 전기적 절연 특성이 우수하고, 가공성이 좋은 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 고분자 수지로서는, 에폭시 수지 또는 폴리이미드 수지 등이 있다.
외부전극(130)은 절연층(120) 상에 형성되며, 외부 신호를 입력하거나 내부 신호를 출력시킬 수 있다. 외부전극(130)은 한 쌍의 제1 외부전극(131)과 한 쌍의 제2 외부전극(132)으로 이루어질 수 있다. 외부전극(130)은 절연층(120) 상의 모서리측에 형성될 수 있다.
도체패턴(140)은 상기 절연층(120) 상에 상기 외부전극(130)과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 인덕터(inductor) 역할을 하는 소자이다. 도체패턴(140)은 포토리소그래피 공정과 도금의 방법으로 형성 될 수 있다. 도체패턴(140)은, 도전성과 가공성이 우수한 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등으로 형성될 수 있다.
도체패턴(140)은, 제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142)을 포함할 수 있다. 제1 도체라인(141)의 양단부는 한 쌍의 제1 외부전극(131)과 전기적으로 연결된다. 제2 도체라인(142)의 양단부는 한 쌍의 제2 외부전극(132)과 전기적으로 연결된다. 제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142)은 서로 나란하게 형성될 수 있으며, 서로 인접하게 형성될 수 있다.
제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142)에 의하면, 각 도체라인을 흐르는 전류에 따른 자기적인 결합에 의하여, 차동 모드 신호는 통과시키고, 공통 모드 노이즈는 차단한다.
제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142) 각각은, 내향부(143a, 143b), 외향부(144a, 144b) 및 전환부(145a, 145b)를 포함할 수 있다. 먼저 제1 도체라인(141)에 대하여 먼저 설명한다.
제1 도체라인(141)의 내향부(143a)는 한 쌍의 제1 외부전극(131) 중 하나에서 시작하여 절연층(120) 내측을 향하여 나선형을 이루면서 형성될 수 있다. 내향부(143a)는 차동 모드 신호의 흐름을 기준으로 신호가 외측에서 내측으로 이동하는 라인으로 정의할 수 있다.
또한, 제1 도체라인(141)의 외향부(144a)는 절연층(120) 내측에서 시작하여 절연층(120) 외측을 향하여 나선형을 이루면서 형성되며, 한 쌍의 제1 외부전극(131) 중 다른 하나로 연결될 수 있다. 외향부(144a) 역시 차동 모드 신호의 흐름을 기준으로 신호가 내측에서 외측으로 이동하는 라인으로 정의할 수 있다.
전환부(145a)는 내향부(143a)와 외향부(144a) 사이에 개재되어 내향부(143a)와 외향부(144a)를 연결한다. 즉, 전환부(145a)는 외측에서 내측으로 이동한 차동 모드 신호가 외측에서 내측으로 이동하기 위해 방향을 전환하기 위한 라인이다.
제1 도체라인(141)은 내향부(143a), 외향부(144a) 및 전환부(145a)를 통하여, 한 쌍의 제1 외부전극(131) 중 어느 하나에서 시작하여 다른 하나에서 끝날 수 있다. 여기서, 내향부(143a)와 외향부(144a)는 서로 평행하게 형성될 수 있다.
이와 같은 나선형구조는 한정된 공간을 최대한 활용하여 사용할 수 있으므로, 도체패턴(140)의 길이가 길어질 수 있는 장점이 있다. 도체패턴(140)의 길이가 커지면 인덕턴스의 작용이 커질 수 있다. 또한, 공통 모드 노이즈를 제거하는 자속이 커지므로 공통 모드 노이즈 제거는 강화될 수 있다.
한편, 제2 도체라인(142)은, 제1 도체라인(141)과 마찬가지로, 내향부(143b), 외향부(144b) 및 전환부(145b)를 포함할 수 있다.
제2 도체라인(142)의 내향부(143b)는 한 쌍의 제2 외부전극(132) 중 하나에서 시작하여 절연층(120) 내측을 향하여 나선형을 이루면서 형성될 수 있다. 또한, 제2 도체라인(142)의 외향부(144b)는 절연층(120) 내측에서 시작하여 절연층(120) 외측을 향하여 나선형을 이루면서 형성되며, 한 쌍의 제2 외부전극(132) 중 다른 하나로 연결될 수 있다. 전환부(145b)는 내향부(143b)와 외향부(144b) 사이에 개재되어 내향부(143b)와 외향부(144b)를 연결한다.
즉, 제2 도체라인(142)은 내향부(143b), 외향부(144b) 및 전환부(145b)를 통하여, 한 쌍의 제2 외부전극(132) 중 어느 하나에서 시작하여 다른 하나에서 끝날 수 있다. 제2 도체라인(142)의 내향부(143b)와 외향부(144b)는 서로 평행하게 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142) 사이의 거리는, 제1 도체라인(141)의 내향부(143a)와 외향부(144a) 사이의 거리보다 작게 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142) 사이의 거리는, 제2 도체라인(142)의 내향부(143b)와 외향부(144b) 사이의 거리보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 제1 도체라인(141)의 내향부(143a)와 외향부(144a) 사이의 거리는 제2 도체라인(142)의 내향부(143b)와 외향부(144b) 사이의 거리와 동일하게 형성될 수 있다.
도 1에는 차동 모드 신호의 흐름이 도시되어 있다. 제1 도체라인(141)에서의 신호방향과 제2 도체라인(142)에서의 신호방향은 서로 반대가 되며, 이로 인해 발생되는 자속(magnetic flux)은 서로 상쇄가 되므로, 차동 모드 신호가 흐르는 데 있어 방해가 되지 않는다. 그러나, 제1 도체라인(141)의 인접하는 라인 내에서 신호방향이 서로 반대가 되면, 자속이 상쇄되지 않고 차동 모드 신호가 흐르지 못하게 된다.
따라서, 제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142)의 거리는 가깝게 하고, 제1 도체라인(141)의 라인 간 거리는 상대적으로 멀어지게 함으로써, 차동 모드 신호가 받는 방해를 최소화할 수 있다.
제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142) 간의 거리를 d0라고 하고, 제1 도체라인(141)의 내향부(143a)와 외향부(144a) 사이의 거리를 d1, 제2 도체라인(142)의 내향부(143b)와 외향부(144b) 사이의 거리를 d2라고 한다면,
d0 < d1 = d2
를 만족할 수 있다. 예를 들어, d0는 (1/2)d1의 이하가 되도록 형성될 수 있다.
제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142)은 곡선으로 형성될 수 있다. 특히, 라인이 꺾이는 부분이 곡선으로 형성되면, 직선으로 꺾이는 경우에 비하여 전계집중 효과를 방지할 수 있다.
한편, 외부전극(130)이 모서리측에 형성되는 경우, 제1 외부전극(131)과 제1 도체라인(141)의 내향부(143a) 사이에 제1 연결부(146)가 형성될 수 있으며, 제2 외부전극(132)과 제2 도체라인(142)의 내향부(143b) 사이에는 제2 연결부(147)가 형성될 수 있다. 제1 연결부(146)는 제2 외부전극(132)을 향하여 직선으로 형성될 수 있으며, 제2 연결부(147)는 제1 외부전극(131)을 향하여 직선으로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 자성층(150)은 제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142) 사이에 형성되는 자성층이다. 또한, 제2 자성층(151)은 제1 도체라인(141)의 내향부(143a)와 외향부(144a) 사이 및 제2 도체라인(142)의 내향부(143b)와 외향부(144b) 사이에 형성되는 자성층이다. 제1 자성층(150)의 투자율은 제2 자성층(151)의 투자율보다 높다.
자성층은 자성기판(110)과 더불어 폐자로를 형성할 수 있다. 특히, 제1 도체라인(141)과 제2 도체라인(142)이 이웃하는 부분에는 투자율이 큰 자성층을 형성시킴으로써 공통 모드 노이즈 제거가 강화될 수 있다. 제1 도체라인(141)의 라인들 사이와 제2 도체라인(142)의 라인들 사이에는 투자율이 작은 자성층을 형성함으로써 차동 모드 신호의 흐름이 방해받지 않도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 자성층(150)과 제2 자성층(151)은 도체패턴(140)의 두께와 동일하게 형성될 수 있다. 한편, 제1 자성층(150)과 제2 자성층(151)은 도체패턴(140)의 두께보다 크게 형성될 수 있으며, 이 경우, 도체패턴(140)은 자성층에 의해 완전히 커버될 수 있다.
도체패턴(140)의 표면 상에는 절연막이 형성될 수 있으며, 절연막은 도체패턴(140)과 자성층을 절연시킨다. 상기 절연막은 산화막일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터에 의하면, 도체패턴은 동일평면 상에 위치할 수 있다. 즉, 도체패턴이 이층구조가 아닌 일층구조를 가질 수 있다. 이층구조를 가지는 도체패턴에 의하면, 서로 다른 층의 도체패턴 간에 기생 캐패시턴스(capacitance)가 발생하여 고주파수 신호 전송 시 신호 손실이 발생할 수 있다. 이에 반해, 일층구조를 가지는 도체패턴에 의하면 신호 손실을 막을 수 있다.
한편, 나선형구조를 가지는 도체패턴에 의하면, 도체라인의 길이도 길어지며, 자속이 겹쳐지므로, 공통 모드 노이즈 제거가 강화될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 공통 모드 필터
110: 자성기판
120: 절연층
130: 외부전극
131: 제1 외부전극
132: 제2 외부전극
140: 도체패턴
141: 제1 도체라인
142: 제2 도체라인
143a, 143b: 내향부
144a, 144b: 외향부
145a, 145b: 전환부
146: 제1 연결부
147: 제2 연결부
150: 제1 자성층
151: 제2 자성층
110: 자성기판
120: 절연층
130: 외부전극
131: 제1 외부전극
132: 제2 외부전극
140: 도체패턴
141: 제1 도체라인
142: 제2 도체라인
143a, 143b: 내향부
144a, 144b: 외향부
145a, 145b: 전환부
146: 제1 연결부
147: 제2 연결부
150: 제1 자성층
151: 제2 자성층
Claims (9)
- 자성기판;
상기 자성기판 상에 적층되는 절연층;
상기 절연층 상에 형성되는 한 쌍의 제1 외부전극 및 한 쌍의 제2 외부전극;
단부가 상기 제1 외부전극과 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 제1 도체라인; 및
상기 제1 도체라인와 나란하게 형성되고, 단부가 상기 제2 외부전극과 연결되도록 상기 절연층 상에 형성되는 제2 도체라인을 포함하고,
상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인 각각은,
상기 절연층의 내측을 향하여 나선형을 이루는 내향부;
상기 절연층의 외측을 향하여 나선형을 이루는 외향부; 및
상기 내향부와 상기 외향부 사이에 개재되는 전환부를 포함하고,
상기 한 쌍의 제1 외부전극은 상기 절연층을 사이에 두고 서로 마주하도록 상기 절연층에 배치되고,
상기 한 쌍의 제2 외부전극은 상기 절연층을 사이에 두고 서로 마주하도록 상기 절연층에 배치되고,
상기 제1 도체 라인의 상기 내향부, 상기 외향부 및 상기 전환부는, 상기 절연층의 일면에 접촉하여 상기 절연층의 일면에 연속적으로 형성되고,
상기 제2 도체 라인의 상기 내향부, 상기 외향부 및 상기 전환부는, 상기 절연층의 일면에 접촉하여 상기 절연층의 일면에 연속적으로 형성되고,
상기 내향부 및 외향부 각각은, 상기 절연층의 일면 상에서 상기 절연층의 외측에 배치된 일단과, 상기 절연층의 일면 상에서 상기 절연층의 내측에 배치된 타단을 포함하고,
상기 내향부의 일단으로부터 타단까지의 권선 방향은, 상기 외향부의 타단으로부터 일단까지의 권선 방향과 상이한 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 내향부와 상기 외향부는 서로 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터;
- 제1항에 있어서,
상기 제1 도체라인과 상기 제2 도체라인 사이의 거리는, 상기 제1 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이의 거리보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이의 거리는, 상기 제1 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이의 거리와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 도체라인과 상기 제2 도체라인 사이에 형성되는 제1 자성층; 및
상기 제1 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이 및 상기 제2 도체라인의 상기 내향부와 상기 외향부 사이에 형성되는 제2 자성층을 더 포함하고,
상기 제1 자성층의 투자율은 상기 제2 자성층의 투자율보다 높은 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 자성층의 두께와 상기 제2 자성층의 두께는, 상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인의 두께 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인 표면 상에 형성되는 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 도체라인 및 상기 제2 도체라인은 곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
- 제1항에 있어서,
복수의 상기 외부전극은 상기 절연층의 모서리측에 형성되는 것을 특징으로 하는 공통 모드 필터.
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