JP5980763B2 - コモンモードフィルタ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コモンモードフィルタに関し、より詳細には、コア層の両面にコイル電極が形成されたコモンモードフィルタ及びその製造方法に関する。
技術の発展に伴い、携帯電話、家電製品、PC、PDA、LCDなどの電子機器がアナログ方式からデジタル方式に変化し、処理するデータ量の増加によって高速化している傾向にある。これにより、高速信号送信インターフェースとしてUSB2.0、USB3.0及び高鮮明マルチメディアインターフェース(high‐definition multimedia interface;HDMI)が広範囲に普及されており、個人用コンピューター及びデジタル高画質テレビのような多くのデジタルデバイスに用いられている。
これらインターフェースは、長い間一般的に用いられたシングルエンド(single‐end)送信システムと異なり、一対の信号ラインを用いて差動信号(差動モード信号)を送信する差動信号システムを用いる。
これにより、高速差動信号ラインなどには発生するコモンモードノイズ(Common mode noise)を除去するために、コモンモードフィルタ(Common Mode Filter)が一般的に用いられている。ここで、コモンモードノイズは差動信号ラインで発生するノイズであり、コモンモードフィルタは従来EMIフィルタで除去することができないこのようなノイズを除去する。
日本特許出願公開公報第2012-015494号を参照すると、従来の一般的なコモンモードフィルタは絶縁層の内部に一対の1、2次導体コイルが設けられており、前記1、2次導体コイルは、前記絶縁層を構成する絶縁樹脂を挟んで離隔した構造を有する。このような構造のコモンモードフィルタを製造するためには、通常ビルドアップ工程を行って絶縁樹脂塗布とコイル電極メッキ工程を繰り返して行う必要がある。
しかし、これは導体コイルの積層数により工程数増加をもたらし、生産性低下及び製造コスト上昇の要因となる。そのため、より簡単な方法でコモンモードフィルタを製造することができる技術が切実に要求されている。
日本特許出願公開公報第2012-015494号
本発明は、ビルドアップ工程を行うことなくコイル電極及び外部電極端子を形成することができるコモンモードフィルタの製造方法を提示して、工程数増加による生産性低下及び製造コスト上昇の問題を解決することを目的とする。
前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、コア絶縁層と、前記コア絶縁層の両面に形成されたコイル電極と、前記コイル電極の端部と連結された外部電極端子と、前記コア絶縁層の表面を覆う外部絶縁層と、を含み、前記外部電極端子は、前記コア絶縁層の両面に互いに対向するように形成され、接続電極によって連結される、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記コア絶縁層の両面に形成されたコイル電極は前記コア絶縁層を貫通するビアにより連結される、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記コイル電極は同一層に交番して配置される第1コイル電極と第2コイル電極で構成される、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記外部絶縁層の厚さは前記外部電極端子の厚さと同一である、コモンモードフィルタを提供する。
また、前記外部絶縁層の一面に形成され、前記外部電極端子と接合する表面電極をさらに含む、コモンモードフィルタを提供する。
前記のような目的を果たすために導き出された本発明は、両面に金属層が積層されたコア絶縁層を設ける段階と、前記金属層における外部電極端子形成領域以外の他の領域にハーフエッチング(half etching)を施す段階と、ハーフエッチングされた領域の金属層を選択的にエッチングしてコイル電極を形成する段階と、前記コア絶縁層の両面に互いに対向するように形成された前記外部電極端子を連結する接続電極を形成する段階と、前記コア絶縁層の表面を覆う外部絶縁層を形成する段階と、を含む、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
また、前記設けられたコア絶縁層の両面に積層された金属層の厚さは前記外部電極端子の厚さと同一である、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
また、前記コイル電極を形成した後、前記コイル電極と前記コア絶縁層を貫通するホール(hole)を加工し、前記ホールの内部にフィルメッキを施してビアを形成する、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
また、前記外部絶縁層を形成する際に、前記外部絶縁層を前記外部電極端子の高さまで形成する、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
また、前記外部電極端子と接合する表面電極を前記外部絶縁層の一面に形成する、コモンモードフィルタの製造方法を提供する。
本発明によると、従来のビルドアップ工程を用いることなくコア絶縁層に積層された金属層を用いてコイル電極及び外部電極端子を形成することにより、製品の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
本発明によるコモンモードフィルタの斜視図である。 図1のI-I´線の断面図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。 本発明のコモンモードフィルタの製造方法を順に図示した工程図である。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを果たす方法は、添付図面とともに詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにするとともに、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に伝達するために提供されることができる。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を示す。
本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で、単数型は文句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む(comprise)」及び/または「含んでいる(comprising)」は言及された構成要素、段階、動作及び/または素子は一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び/または素子の存在または追加を排除しない。
図1は本発明によるコモンモードフィルタの斜視図であり、図2は図1のI-I´線の断面図である。さらに、図面の構成要素は必ずしも縮尺によって図示されたものではなく、例えば、本発明の理解を容易にするために図面の一部の構成要素の大きさは他の構成要素に比べて誇張されることがある。一方、図示の簡略化及び明瞭化のために図面は一般的構成方式を図示しており、本発明に説明された実施形態の論議を不明瞭にすることを避けるために公知の特徴及び技術の詳細な説明は省略されることがある。
図1及び図2を参照すると、本発明のコモンモードフィルタ100は、コア絶縁層110と、前記コア絶縁層110の両面に形成された上、下層のコイル電極111、112と、前記コイル電極111、112の端部と連結された外部電極端子120と、前記コア絶縁層110の表面を覆う外部絶縁層130と、を含むことができる。さらに、前記外部絶縁層130の一面に形成された表面電極140をさらに含むことができる。
前記コア絶縁層110は、前記上、下層のコイル電極111、112の間を電気的に絶縁し、前記外部絶縁層130は前記コイル電極111、112を外部から保護する層であり、絶縁性、耐熱性、耐湿性などを考慮してその構成材質を適切に選択することができる。例えば、前記コア絶縁層110と外部絶縁層130を構成する最適の高分子材質としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂と、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑成樹脂などが挙げられる。
一方、後述するように、本発明のコモンモードフィルタ100は、両面に金属層が積層された前記コア絶縁層110を用いて製造されるため、前記コア絶縁層110は硬度を強化するために前記の材料にガラス繊維または無機フィラーのような補強材を含浸した樹脂(例えば、プリプレグ)を使用することもできる。
前記コイル電極111、112は同一平面上に螺旋状にメッキされた導体であり、前記コア絶縁層110に積層された金属層がパターニングされて形成されることができる。
このような前記コイル電極111、112は電磁気的な結合をする第1コイル電極と第2コイル電極で構成されることができ、前記第1コイル電極と第2コイル電極は同一層に交番して配置されることができる。すなわち、前記上層のコイル電極111は交番して配置された第1コイル電極と第2コイル電極で構成されることができ、前記下層のコイル電極112もまた交番して配置された第1コイル電極と第2コイル電極で構成されることができる。
この際、上層の第1コイル電極と下層の第1コイル電極は前記コア絶縁層110を貫通するビア151を介して連結され、同様に、上層の第2コイル電極と下層の第2コイル電極もまた前記コア絶縁層110を貫通するビア151を介して連結されることができる。
前記コイル電極111、112の端部と連結される前記外部電極端子120は前記コア絶縁層110の周縁に形成されるが、前記コア絶縁層110の両面に互いに対向するように形成される。また、このように前記コア絶縁層110の両面に互いに対向するように形成された前記外部電極端子120は素子の側壁に形成された接続電極152によって電気的に連結されることができる。
例えば、前記コイル電極111、112が上述したように第1コイル電極と第2コイル電極で構成されたものであると仮定すると、前記コア絶縁層110の両面に互いに対向するように形成された上、下層の第1外部電極端子121a、121bは前記接続電極152によって電気的に連結され、上層の第1外部電極端子121aまたは下層の第1外部電極端子121bが同一層の第1コイル電極の一端と連結される。また、第1コイル電極の他端はこれと同一の構造で、前記第1外部電極端子121a、121bの反対側に位置した外部電極端子と連結される。
同様に、前記コア絶縁層110の両面に互いに対向するように形成された上、下層の第2外部電極端子122a、122bは、前記接続電極152によって電気的に連結され、上層の第2外部電極端子122aまたは下層の第2外部電極端子122bが同一層の第2コイル電極の一端と連結される。また、前記第2コイル電極の他端はこれと同一の構造で、前記第2外部電極端子122a、122bの反対側に位置した外部電極端子と連結される。
前記外部絶縁層130は、前記コア絶縁層110における前記外部電極端子120が形成された領域以外の他の部位に前記外部電極端子120と同一の厚さで形成されることができる。
前記表面電極140は、基板上の回路配線と前記外部電極端子120の連結性を確保するための電極であり、前記外部絶縁層130の一面に形成されて前記外部電極端子120と接合する。
一方、図面において、理解を容易にするために、前記外部電極端子120と接続電極152との間、前記表面電極140と接続電極152との間、及び前記外部電極端子120と表面電極140を区分して表示したが、前記外部電極端子120と接続電極152、及び表面電極140が同一材質で構成される場合には外観上区分されず一体に形成されることができる。
以下、本発明のコモンモードフィルタ100を製造する方法について説明する。
図3から図10は本発明のコモンモードフィルタ100の製造方法を順に図示した工程図であり、本発明のコモンモードフィルタ100の製造方法は、まず、図3のように両面に金属層110a、110bが積層されたコア絶縁層110を設ける。
前記金属層110a、110bは、前記コイル電極111、112と外部電極端子120になる層であり、伝導性に優れた材料、例えば、Ni、Pd、Ag‐Pd、Cuのような金属材料で構成されることができる。
このように両面に金属層110a、110bが積層されたコア絶縁層110が設けられると、図4のように前記金属層110a、110bの表面にハーフエッチング(half etching)を行う。この際、前記金属層110a、110bの所定領域Bにはマスク(不図示)を密着させてエッチングが施されないようにする。
これによりハーフエッチングが施された領域Aの金属層111´、112´は、前記コイル電極111、112を形成するための基礎層となり、マスクによってエッチングが施されていない領域Bの金属層は外部電極端子120となる。したがって、図3において前記コア絶縁層110に積層される金属層110a、110bの厚さは前記外部電極端子120の厚さによって決定されることができる。
次に、図5のように領域Aの金属層111´、112´を選択的にエッチングして前記コイル電極111、112を形成する。これは公知のパターン形成技術を用いることができる。
前記コイル電極111、112が形成されると、層間電気的接続のためのビアを形成するが、このために、まず図6のように、所定位置に前記上層のコイル電極111(または下層のコイル電極112)と前記コア絶縁層110を貫通するホール(hole)を加工する。その後、図7のように前記ホールの内部にフィルメッキを施してビア151を形成することで前記上、下層のコイル電極111、112を連結する。
次に、図8のように前記コア絶縁層110の両面に対向するように形成された前記外部電極端子120を連結する接続電極152を形成する。この段階は必ずしも前記コイル電極111、112が形成された後に行われる必要はなく、図3のように両面に金属層110a、110bが積層されたコア絶縁層110が設けられると順番に関係なく行われてもよい。ただし、前記接続電極152が予め形成されると、前記コイル電極111、112を形成するためのハーフエッチング時に前記接続電極152にエッチングが施されないようにする必要があるため、前記接続電極152の形成段階は前記コイル電極111、112形成後に行われることが好ましい。
その後、図9のようにディップコーティング(dip coating)方式やスピンコーティング(spin coating)方式などを用いて前記コア絶縁層110の表面に前記外部電極端子120と同一の厚さで外部絶縁層130を形成し、最後に図10のように前記外部電極端子120と接合する表面電極140をメッキすることで本発明のコモンモードフィルタ100を最終完成する。
このように本発明はビルドアップ工程ではなく、コア絶縁層110の両面に積層された金属層110a、110bに直接パターニングを施して前記コイル電極111、112を形成することで工程数を大幅に減らすことができる。
また、前記外部電極端子120は、前記金属層110a、110bの特定領域にエッチングを施すことなく自然に形成されるため、従来のようにこれを形成するための工程を別に行う必要がない。
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、上述の内容は本発明の好ましい実施形態を示して説明するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で用いることができる。即ち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、述べた開示内容と均等な範囲及び/または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。上述の実施形態は本発明を実施するにおいて最善の状態を説明するためのものであり、本発明のような他の発明を用いるにおいて当業界に公知された他の状態での実施、そして発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。従って、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むと解釈されるべきであろう。
100 コモンモードフィルタ
110 コア絶縁層
111、112 コイル電極
120 外部電極端子
130 外部絶縁層
140 表面電極
151 ビア
152 接続電極

Claims (10)

  1. コア絶縁層と、
    前記コア絶縁層の両面上に形成されたコイル電極と、
    前記コイル電極の端部と連結され、コア絶縁層の表面上に直接配置された外部電極端子と、
    前記コア絶縁層の表面を覆う外部絶縁層と、を含み、
    前記外部電極端子は、前記コア絶縁層の両面上に互いに対向するように形成され、接続電極によって連結される、コモンモードフィルタ。
  2. 前記コア絶縁層の両面上に形成されたコイル電極は前記コア絶縁層を貫通するビアにより連結される、請求項1に記載のコモンモードフィルタ。
  3. 前記コイル電極は同一層に交番して配置される第1コイル電極と第2コイル電極で構成される、請求項1に記載のコモンモードフィルタ。
  4. 前記外部絶縁層の厚さは前記外部電極端子の厚さと同一である、請求項1に記載のコモンモードフィルタ。
  5. 前記外部絶縁層の一面に形成され、前記外部電極端子と接合する表面電極をさらに含む、請求項1に記載のコモンモードフィルタ。
  6. 両面に金属層が積層されたコア絶縁層を設ける段階と、
    前記金属層における外部電極端子形成領域以外の他の領域にハーフエッチング(half etching)を施す段階と、
    ハーフエッチングされた領域の金属層を選択的にエッチングしてコイル電極を形成する段階と、
    前記コア絶縁層の両面に互いに対向するように形成された前記外部電極端子を連結する接続電極を形成する段階と、
    前記コア絶縁層の表面を覆う外部絶縁層を形成する段階と、を含み、前記外部電極端子はコア絶縁層の表面上に直接配置される、コモンモードフィルタの製造方法。
  7. 前記設けられたコア絶縁層の両面に積層された金属層の厚さは前記外部電極端子の厚さと同一である、請求項6に記載のコモンモードフィルタの製造方法。
  8. 前記コイル電極を形成した後、前記コイル電極と前記コア絶縁層を貫通するホール(hole)を加工し、前記ホールの内部にフィルメッキを施してビアを形成する、請求項6に記載のコモンモードフィルタの製造方法。
  9. 前記外部絶縁層を形成する際に、前記外部絶縁層を前記外部電極端子の高さまで形成する、請求項6に記載のコモンモードフィルタの製造方法。
  10. 前記外部電極端子と接合する表面電極を前記外部絶縁層の一面に形成する、請求項6に記載のコモンモードフィルタの製造方法。
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