KR100370513B1 - 가변 인덕턴스 소자 - Google Patents

Abstract

사행(蛇行) 모양의 인덕터 패턴(inductor pattern)이 절연 기판의 상면 위에 형성된다. 인덕터 패턴은 두 개의 섬 모양 직사각형 부분을 도체 패턴(conductor pattern)으로부터 분리하는 방법으로 도체 패턴 내에 U자형 트리밍 홈(groove)을 형성하도록 레이저 빔을 도체에 방사함으로써 형성된다.

Description

가변 인덕턴스 소자{Variable Inductance Element}

본 발명은 가변 인덕턴스 소자, 더욱 상세하게는 특히 이동 전화 등의 이동 통신 기기에 사용되는 가변 인덕턴스 소자에 관한 것이다.

근래에, 휴대용 전화등의 이동 통신 기기가 대단히 소형화되었고, 기기에 사용되는 전자 부품의 크기를 작게 하려는 요구가 강하다. 게다가, 고주파수가 이동 통신 기기에 사용될 때, 기기의 회로는 더욱 복잡해지고, 더구나 기기내에 실장되는 전자 부품은 균일한 특성과 고정밀도를 갖도록 요구된다.

그러나, 균일한 특성과 고정밀도를 지닌 파라미터(parameter)를 가지는 각각의 전자 부품이 회로를 형성하는데 사용되더라도, 각 실장된 전자 부품의 파라미터 편차가 전체적으로 결합된 효과를 가져서, 어떤 경우에는 원하는 기능이 행해질 수 있다. 따라서, 필요하다면 전자 회로를 구성하는 전자 부품의 일부 파라미터들을 바꿀 수 있다. 일부 전자 부품은 파라미터를 정교하게 조절하더라도, 원하는 회로 기능이 이행될 수 없을 수 있다.

도 8은 그러한 종래의 미세 조절 방법의 예를 도시한다. 미세 조절 방법에 따라, 인덕턴스 소자로 작용하는 트리밍 영역(trimming area) 34가 신호 패턴 31과 32 사이에 형성된다. 트리밍 영역 34는 빔이 선형적으로 움직일 때, 레이저 트리밍 기계(도시되지 않음)로부터 방출된 레이저 빔으로 조사(irradiate)된다. 트리밍 영역 34는 레이저 빔의 이동 트랙(mevement track)에 따라 부분적으로 제거되고, 그 결과 선형 트리밍 홈(groove) 35가 형성된다. 따라서, 트리밍 영역 34의 면적은 트리밍 영역 34의 인덕턴스가 정교하게 조절되도록 바뀐다.

종래의 가변 인덕턴스 소자에 있어, 트리밍 영역 34의 면적이 작아진다면, 인덕턴스의 가변폭이 좁아져서, 회로가 정교하게 조절될 수 없다. 그러므로, 트리밍 영역 34는 큰 면적을 갖는다. 한편, 고정밀 레이저 트리밍 기계를 사용할 때는, 한 번의 트리밍으로 형성된 트리밍 홈 35의 홈폭(트리밍 폭)이 일반적으로 얇다. 이런 이유로, 넓은 트리밍 폭이 요구되는 경우는, 도 9에 보이는 것처럼 조사 위치가 평행하게 움직일 때, 레이저에 의한 조사가 반복 되어야 한다. 따라서, 정교한 조절을 하는데 시간이 많이 걸리는 문제가 생기게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 인덕턴스가 효과적으로 정교하게 조절될 수 있는 높은 Q 인자를 포함하는 가변 인덕턴스를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 인덕턴스 소자의 외형을 보여주는 사시도 ;

도 2는 도 1의 가변 인덕턴스 소자의 인덕턴스를 바꾸는 방법을 나타내는 사시도 ;

도 3은 도 1의 가변 인덕턴스 소자의 꼬불꼬불한 인덕터 패턴의 평면도 ;

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 인덕터 소자의 도체 패턴을 보여주는 평면도 ;

도 5는 도 4의 가변 인덕턴스 소자의 꼬불꼬불한 인덕턴스 패턴을 보여주는 평면도 ;

도 6은 꼬불꼬불한 인덕터 패턴의 변형 실시예를 보여주는 평면도 ;

도 7은 꼬불꼬불한 인덕터 패턴의 다른 변형 실시예를 보여주는 평면도 ;

도 8은 종래의 가변 인덕턴스 소자의 인덕턴스 값을 조절하는 방법을 나타내고,

도 9는 종래의 가변 인덕턴스 소자의 인덕턴스 값을 조절하는 방법의 문제점을 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...절연 기판 2, 22...도체 패턴

3, 23...섬 모양 직사각형 부분 4, 24...인덕터 패턴

9, 20...인덕턴스 소자 10, 27...U자형 트리밍 홈

21...회로판 D...거리

V, H...폭 L...펄스 레이저 빔

위 목적을 이루기 위하여, 본 발명에 따르면, a) 절연 기판, 및 b) 소정의 섬 모양 부분이 인덕터 패턴으로부터 분리되도록, 절연 기판의 표면 위에 제공된도체를 트리밍함으로써 경계 지어진 실질적으로 꼬불꼬불한 인덕터 패턴을 포함하는 가변 인덕턴스 소자가 제공된다.

이상의 구성에 더하여, 트리밍 패턴의 형상과 크기를 바꿈으로써, 섬 모양 부분의 개수와 면적, 그리고 섬 모양 부분 사이의 간격이 변한다. 이로 인해, 인덕터 패턴의 사행(蛇行)의 폭과 개수가 변하여, 인덕턴스를 변하게 한다. 바람직하게는 실질적으로 꼬불꼬불한 인덕턴스의 패턴 폭을 상수값으로 정하고, 실질적으로 꼬불꼬불한 인덕터 패턴의 이웃 부분 사이의 거리를 인덕터 패턴의 패턴 폭의 두 배가 되게 정함으로써, 각 이웃 부분에 생성된 자기장 사이의 거리가 멀어지고, 자기장이 서로 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 가변 인덕턴스 소자에 대한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 기술할 것이다.

(실시예)

(제 1 실시예)

도 1에 보이듯이, 절연 기판 1의 상면이 매끄러운 표면을 갖도록 연마된 후, 넓은 면적을 갖는 도체 패턴 2가 후막 인쇄 또는 사진석판술(photolithography)등의 박막 형성 방법에 의해 절연 기판 1의 상면 위에 형성된다. 후막 인쇄 방법에 따라, 개구(opening)를 갖는 마스크(mask)가 절연 기판 1의 상면을 덮도록 원하는 패턴으로 만들어지고, 도전성 페이스트가 마스크 위에 전기적으로 도포되며, 이로 인해 비교적 큰 두께를 갖는 도체는 마스크의 개구를 통하여 노출된 절연 기판 1의 상면에 원하는 패턴(제 1 실시예의 경우, 도체 패턴 2)으로 형성된다.

사진 석판술의 예가 아래에 기술된다. 비교적 두께가 얇은 도전성 막이 실질적으로 절연 기판 1의 전체 상면 위에 형성된다. 그런 후, 저항막(예를 들어, 감광성 수지(photosensitive resin)등)이 스핀 코팅 또는 인쇄에 의해 도전성 막의 거의 전체에 형성된다. 다음으로, 소정의 이미지 패턴(image pattern)을 갖는 마스크 막이 저항막의 상면을 덮도록 배치되고, 저항막의 원하는 부분은 UV 광선등의 방사에 의해 경화된다. 이런 후, 저항막이 제거되고, 그것의 경화된 부분이 남게되며, 도전성 막의 노출 부분은 제거되어, 이로 인해 도체가 원하는 패턴으로 형성되고, 그런 후 경화된 저항막이 또한 제거된다.

다음으로, 다른 사진 석판술 방법에 따라, 감광 도전성 페이스트가 절연 기판 1의 상면 위에 도포될 수 있고, 거기에 형성된 소정의 이미지 패턴을 갖는 마스크막이 감광 도전성 페이스트를 덮으며, 그런 다음 노출되고 현상된다. 도전성 패턴 2는 절연 기판 1의 거의 전체에 제공된다.

도전성 패턴 2의 한 쪽단 2a는 도 1, 2, 및 3에 보이는 것처럼 절연 기판 1의 좌측 뒷 부분에 도출되는 반면, 다른 쪽단 2b는 도 1, 2, 및 3에 보이는 것처럼 절연 기판 1의 우측 앞부분에 도출된다. 유리, 유리 세라믹, 알루미나(alumina), 페라이트(ferrite)등이 절연 기판 1의 재료로 사용될 수 있다. Ag, Ag-Pd, Cu, Au, Ni, Al등이 도체 패턴 2의 재료로 사용될 수 있다.

게다가, 액체 절연 재료(폴리마이드(polymide)등)가 스핀 코팅과 프린팅등에 의해 절연 기판 1의 상면 전체에 피복되고, 건조되며, 이로 인해 도체 패턴 2를 덮는 절연 보호막(도시되지 않음)이 형성된다.

다음으로, 외부 입출력 전극 6과 7이 절연 기판 1의 각 단부 위에 길이 방향으로 각각 제공된다. 외부 입출력 전극 6이 도체 패턴 2의 단부 2a에 전기적으로 접속되고, 외부 입출력 전극 7은 도체 패턴 2의 단부 2b에 전기적으로 접속된다. 외부 입출력 전극 6과 7은 Ag, Ag-Pd, Cu, Ni, NiCr, NiCu등의 도전성 페이스트로 피복하고 소성하고, 건조 또는 습식 도금하거나, 또는 피복과 소성 그리고 도금을 혼합함으로써 형성된다. 이상 기술된 것처럼 얻어진 가변 인덕턴스 소자 9는 인쇄 회로판등에 실장되고, 도체 패턴 2가 트리밍된다. 특히, 도 2에 보이듯이, 가변 인덕턴스 소자 9의 상면은 펄스 레이저 빔 L이 이동되는 동안 펄스 레이저 빔 L로 방사되어서, U자형 트리밍 홈 10이 가변 인덕턴스 소자 9 내에 형성된다. 도 3에 보이듯이, 두 트리밍 홈 10은 꼬불꼬불한 인덕터 패턴 4를 형성하기 위해 섬 모양의 2개의 직사각형 부분 3을 도체 패턴 2로부터 분리한다. 꼬불꼬불한 인덕터 패턴 4의 말단 2a 및 2b는 각각 외부 입출력 전극 6과 7에 전기적으로 접속된다.

트리밍 홈 10의 패턴을 모양과 크기를 바꿈으로써, 섬 모양 부분 3의 개수(본 실시예에서는 2개)와 면적 그리고 섬 모양 부분 3 사이의 간격이 변한다. 이렇게 해서, 꼬불꼬불한 인덕터 패턴 4의 폭과 꼬불거림의 개수가 변하게 됨으로써, 꼬불꼬불한 인덕터 패턴 4의 인덕턴스가 넓은 범위에 걸쳐 연속적으로 변할 수 있고, 원하는 인덕턴스로 효과적이고 정교하게 조절할 수 있다. 이때, 인덕턴스 소자 9에 고주파수 회로에 요구되는 Q 인자가 제공될 수 있다.

꼬불꼬불한 인덕터 패턴 4를 형성하도록 도체 패턴 2 내에 U자형 트리밍 홈 10을 형성함으로써, 종래의 선형 트리밍에 의한 것과 비교해서 보다 넓은 범위에대해 인덕턴스가 조절될 수 있다. 예를 들어, 가변 인덕턴스 소자의 크기가 2.0mm ×1.25mm인 경우에, 종래의 선형 트리밍에 의해서는 겨우 0.15nH 정도의 범위에 대해서만 조절할 수 있었다. 반면에, 제 1 실시예에서 처럼 U자형 패턴 트리밍에 의하면, 1.0nH(종래의 트리밍 방법의 것보다 6.7배 정도가 넓음)정도의 범위가 조절된다.

게다가, 본 발명의 제 1 실시예에서는, 절연 기판 1의 폭방향에 평행하게 연장된 인덕터 패턴 4의 패턴 폭 V의 부분은 절연 기판 1의 길이 방향에 평행하게 연장된 그것의 패턴 폭 H의 부분과 동일하고, 각 U자형 트리밍 홈 10의 다리 부분 사이의 거리 D는 패턴 폭 V(또는 패턴 폭 H)보다 적어도 2배이상 길게 정해진다. 이렇게 해서, 인덕터 패턴 4의 패턴 폭이 실질적으로 그것의 전체 길이에 대해 일정하다. 인덕터 패턴 4의 이웃 부분 사이의 거리는 패턴 폭보다 적어도 2배이상 길다. 결국, 인덕터 패턴 4의 이웃 부분내에 발생된 자기장 사이의 거리가 멀어지게되며, 이는 자기장이 서로 간섭되는 것을 막는다. 따라서, 인덕터 소자 9의 Q 인자가 보다 높아질 수 있다. 구체적으로, Q 인자를 종래의 가변 인덕턴스 소자의 인자에 비해 약 40%정도까지 높일 수 있다.

도체 패턴 2의 트리밍은 레이저 빔을 사용하는 방법으로 한정되지 않고, 샌드 블래스팅(sand blasting)등의 임의의 방법에 의해 실행될 수 있다. 더욱이, 트리밍 홈 10이 제공될 필요가 없다. 도체 패턴 2가 전기적으로 절삭되면, 트리밍 홈 10을 물리적 감각으로 형성할 필요가 없다.

(제 2 실시예)

본 발명의 제 2 실시예에서는, 도체 패턴 22가 인쇄된 회로판 21 위에 직접 형성된다. 인덕턴스 소자 20으로 작용하는 도체 패턴 22가 신호 패턴 28과 29 사이에 제공된다. 도 5에 보이듯이, 빔이 이동할 때 도체 패턴 22를 펄스 레이저 빔으로 방사함으로써, 레이저 빔으로 방사된 도체 패턴 22의 일부가 에너지로 인해 제거되어 도체 패턴 22 내에 U자형 트리밍 홈 27를 형성한다. 2개의 섬모양 직사각형 부분 23을 도체 패턴 22로부터 분리하여 트리밍 홈 27이 꼬불꼬불한 인덕터 패턴 24를 형성한다. 지그재그한 인덕터 패턴 24의 양쪽 끝은 신호 패턴 28과 29에 각각 전기적으로 접속된다.

트리밍 홈 27의 패턴을 모양과 크기를 바꿈으로써, 꼬불꼬불한 인덕터 패턴 24의 폭과 꼬불거림의 개수가 바뀌고, 꼬불꼬불한 인덕터 패턴 24의 인덕턴스 값은 넓은 범위에 걸쳐 연속적으로 변할 수 있다. 따라서, 인덕턴스가 원하는 값으로 효과적이고 정교하게 조절될 수 있다.

(다른 실시예)

본 발명의 가변 인덕턴스 소자는 앞에 기술된 실시예로 국한되지 않는다. 본 발명의 취지와 범주내에서 변화와 변형 실시예가 만들어질 수 있다.

앞의 실시예에서는 각 가변 인덕턴스 소자의 생산에 대해 기술하고 있다. 가변 인덕턴스 소자를 효과적으로 대량 생산하는 경우, 복수개의 가변 인덕턴스 소자가 제공되는 마더 기판(웨이퍼)이 생산되고, 최종 공정에서 웨이퍼가 다이싱 (dicing), 스크라이브 브레이크(scribe break), 레이저 절삭등의 기술에 의해 제품 크기로 절삭된다. 게다가, 인덕터 패턴의 아웃라인에 꼬불꼬불한 모양을 가질 수있다. 예를 들어, 사인 곡선을 포함하는 모양의 패턴일 수 있다.

게다가, 가변 인덕턴스 소자에서는, 한 개의 섬 모양 부분 3(도 6 참조)이 생성되는 방법으로 트리밍 홈 10이 형성될 수 있다. 또한, 트리밍 홈 10이 3개의 섬 모양 부분 3(도 7 참조)을 생성하도록 형성될 수 있다.

앞에 기술에서 본 것처럼, 본 발명에 따라, 트리밍 패턴의 모양과 크기를 바꿈으로써, 실질적으로 꼬불꼬불한 인덕터 패턴의 폭과 꼬불거림의 수가 인덕터 패턴의 인덕턴스가 변하도록 바뀐다. 따라서, 넓은 범위에 걸쳐 인덕턴스가 연속적이고 효과적으로 정교하게 조절될 수 있다. 원하는 인덕턴스와 높은 Q 인자를 갖는 고정밀 가변 인덕턴스 소자가 제공될 수 있다.

실질적으로 꼬불꼬불한 인덕턴스 패턴의 패턴 폭을 실질적으로 일정한 값으로 정함으로써, 그리고 실질적으로 꼬불꼬불한 인덕터 패턴의 이웃한 부분 사이의 거리를 적어도 패턴 폭의 두 배이상 길게 정함으로써, 이웃한 부분에 발생하는 자기장 사이의 거리가 멀어지고, 이는 자기장이 서로 간섭하는 것을 막을 수 있다. 따라서, 인덕턴스 소자의 Q 인자를 보다 높일 수 있다.

Claims (2)

1. 절연 기판; 및 상기 절연기판의 표면 위에 제공된 도체 패턴을 포함하는 가변 인덕턴스 소자에 있어서,

   상기 도체 패턴은 트리밍(trimming)에 의해 인덕터 패턴 및 섬-모양 영역(island-shaped sections)으로 분리되고, 상기 인덕터 패턴은 사행(蛇行) 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 인덕턴스 소자.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 사행(蛇行) 모양의 인덕터 패턴의 패턴폭은 실질적으로 일정하며, 상기 사행(蛇行) 모양의 인덕터 패턴의 이웃한 부분 사이의 거리가 적어도 상기 패턴폭의 두 배 이상인 것을 특징으로 하는 가변 인덕턴스 소자.