KR100684334B1 - 이종소재를 이용한 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자 - Google Patents

이종소재를 이용한 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자 Download PDF

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KR100684334B1
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noise filter
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noise
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양광섭
홍순규
서경식
이건우
이충국
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(주) 래트론
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Abstract

본 발명은 적층형 다련 바리스터-노이즈필터 복합 소자에 관한 것으로서 특히, 고주파 노이즈를 보다 효과적으로 차단하고, 서지나 ESD등을 차단하는 이종 소재 복합 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 이종 소재 복합 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자는 복수의 유전체층을 적층하여 구성된 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자에 있어서, 바리스터 특성을 갖는 재료로 만들어지며, 캐패시터 패턴과 접지 패턴이 격층으로 인쇄된 다층의 바리스터 유전체층과 ; 투자율이 높은 재료로 만들어지며, 각각에는 인덕터 패턴과 접지 패턴이 인쇄된 페라이트 자성체층으로 이루어진다.
바리스터, 노이즈 필터, 복합소자, 산화아연계, 페라이트, 이종 복합 소재

Description

이종소재를 이용한 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자{A array varistor-noise filter integrated device with difference materials}
도 1은 종래의 노이즈 필터 및 바리스터를 이용한 고주파 노이즈 제거 및 ESD를 구현하기 위한 회로도이고,
도 2는 종래의 바리스터-LC 필터 복합소자에 대한 구성도이고,
도 3은 종래의 다련형 LC 노이즈 필터의 적층 구조를 도시한 분해사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 바리스터-노이즈 필터의 회로도이고,
도 5는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터의 적층 구조를 도시한 분해사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터- 노이즈 필터 복합 소자의 외형을 도시한 사시도이며,
도 7은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자와 종래의 다련형 LC 노이즈 필터의 서어지 특성을 나타낸 그래프이고,
도 8a는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복 합 소자를 통과하기 전의 신호와 노이즈를 나타낸 그래프이고,
도 8b는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 통과한 신호의 노이즈가 제거된 모양을 나타낸 그래프이고,
도 9는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자의 적층 구조의 다른 일예를 도시한 분해 사시도이고,
도 10은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자의 또 다른 일예를 도시한 분해사시도이고,
도 11은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자의 또 다른 일예를 도시한 분해사시도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
410 : 인덕터 411 : 입력단
412 : 출력단 430, 440 : 캐패시터 431, 441 : 접지
450, 530, 540, 550, 560 : 바리스터 유전체층
420, 510, 520, 570, 580, 510', 570' : 페라이트 자성체층
531, 532, 533, 534, 551, 552, 553, 554 : 캐패시터 패턴
521, 541, 561, 561', 521' : 접지 패턴
511, 512, 571, 572, 511', 512', 571', 572' : 인덕터 패턴
522, 566 : 빈공간
535, 536, 555, 556 : 캐퍼시터 패턴
본 발명은 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자에 관한 것으로 보다 상세하게는 바리스터 특성을 갖는 반도성 재료로 만들어진 다련형 케패시터와 페라이트 등 자성 물질로 이루어진 다련형 인덕터를 이종소재 동시소성방법에 의하여 단일 소자로 제조함으로써 평소에는 고주파 노이즈 필터 역할을 하고, ESD나 서어지 발생시에는 정전기나 서어지를 효과적으로 차단함으로써 회로 부품을 보호할 수 있게 한 이종소재를 이용한 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 기존의 제조 공정에서 서로 다른 층의 인덕터 패턴을 연결하기 위해 사용되던 비아홀(via hall)을 형성하지 않고 복합소자를 제조 할 수 있어 제조 공정을 단순화하여 제작 원가를 절감하여 저렴한 가격으로 제공할 수 있을 뿐만 아니라 페라이트에 의하여 충분한 인덕턴스를 가지므로 저지대역 감쇄 특성이 우수한 노이즈 제거 및 ESD 방전 필터로 사용할 수 있는 이종소재를 이용한 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자에 관한 것이다.
최근 들어 휴대전화, 가전제품, PC(Personal Computer), PDA(Personal Digital Assistant), LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같은 전자기기가 점차 디지털화되고 고속화되고 있다.
이러한 전자 기기들은 외부로부터의 자극에 민감하여 외부로부터의 작은 이 상 전압과 고주파 노이즈가 전자기기의 내부 회로로 유입될 경우 회로가 파손되거나 신호가 왜곡되는 경우가 발생하고 있다.
이러한 이상 전압과 노이즈의 원인으로는 낙뢰, 인체에 대전된 정전기 방전, 회로 내에서 발생하는 스위칭 전압, 전원전압에 포함된 전원 노이즈, 불필요한 전자기신호 또는 전자기잡음 등이 있으며, 이러한 이상 전압과 고주파 노이즈가 회로로 유입되는 것을 방지하기 위한 수단으로 필터를 사용하고 있다.
가전제품의 대표격인 모바일 기기를 살펴보면, 보드 컨넥터(board to board connector), 카메라 모듈 컨넥터(camera module connector), 입출력 포트(I/O port), 사이드 키(side key), 마이크로폰(microphone), 스피커, 수신기(receiver) 등에 이러한 필터 회로를 연결하여 노이즈를 제거해 준다.
그러나 모바일 기기의 기술이 발전함에 따라 송수신 및 기기 내부의 신호가 고속화, 고주파화되어 이러한 필터 회로를 통한 노이즈 감쇠효과는 점점 떨어지게 되어 신호의 왜곡이나 불필요한 고주파 노이즈의 회로 내 유입 등으로 인한 많은 문제점을 야기하게 된다.
따라서 통신 품질을 향상시키기 위하여 여러 가지 노이즈 대책이 필요하며 이러한 노이즈의 대책으로 주로 LC 필터나 RC필터가 사용되고 있다.
일반적으로 고주파 노이즈와 정전기 등을 차단하기 위하여 회로상에 하나의 인덕터와 하나 또는 두개의 바리스터를 이용한다.
이러한 예를 도 1에 나타내었다. 이와 같이 여러 개의 소자즉, 캐퍼시터(C1, C2)와 인덕터(L1)를 이용하여 노이즈를 제거하고, 정전기 등을 방지하는 회로를 구 성할 경우 넓은 공간과 여러 부품을 실장하여야 하는 번거로움을 가지고 있다.
이러한 번거로움을 없애기 위하여 고안된 것이 위에서 열거한 3개의 부품인 캐퍼시터(C1', C2')와 인덕터(L1')의 특성을 하나의 부품에 집속한 것으로 회로 형태는 도 2에 나타내었다.
이러한 종래의 노이즈 및 정전기 방지용 필터는 단순한 유전체 세라믹을 이용하여 제조함으로써 노이즈 필터의 역할을 하게 하였으며, 이 경우 서어지나 정전기를 차단하기 위해서 바리스터를 부가적으로 연결하여야하는 번거로움이 있었다.
이러한 단점을 보완하여 개발된 것이 다련형 LC 필터가 있다.
도 3에는 이러한 종래의 다련 LC필터의 일예를 도시하였다.
도시한 바와 같이 종래의 다련형 LC 필터는 유전체 세라믹을 이용하여 제작된 그린시트(1) 위에 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 중의 하나 혹은 앞의 세 물질의 복합체 페이스트를 인쇄하여 전극(1a, 1b)을 형성시키고, 또 다른 하나의 유전체 그린시트(2) 위에 인쇄전극(2a, 2b)를 인쇄하고, 상기 인쇄전극(1a)과 인쇄전극(2a)이 서로 연결되고, 상기 인쇄전극(1b)과 인쇄전극(2b)이 서로 연결되도록 비아홀(2ab, 2ba)를 형성한다,
같은 방법으로 하나의 또 다른 시트(3)위에 비아홀(3ab, 3ba)을 형성하고 전극(3a, 3b)를 인쇄한 후 아래의 유전체층(2) 위에 적층한다.
이와 같은 방법을 통하여 여러층에 걸친 인덕터 층이 형성된다.
그 위에 또 다른 하나의 유전체층(4)을 적층하고 다소간 넓은 면적을 갖는 캐퍼시턴스(capacitance) 전극(4a, 4b)을 인쇄하고, 그 위에 또 하나의 유전체층을 (5) 적층하고 그라운드 패턴(5a)을 인쇄한다.
이와 같은 공정을 반복하여 궁극적으로는 4개의 인덕터와 4개의 캐패시터를 갖는 4련의 LC 필터를 제공하게 된다.
상기와 같은 구조를 상기 유전체층(5)을 중심으로 대칭되게 더 적층하여 구성된다.
이러한 공정은 다수의 비아홀을 형성하고, 비아홀을 통하여 윗층의 전극과 아래층의 전극을 연결함으로써 인덕턴스가 큰 인덕터를 형성하게 되나, 일반적으로 비아홀을 형성하는 공정은 공정 비용이 많이 들며, 이러한 비아홀을 통한 연결은 연결 부분의 불량이 발생하는 등 복잡하고 수율이 낮아지는 문제가 있었다.
또 하나의 문제점으로 제시되는 부분이 전기적인 과부하, 특히 정전기, 낙뢰 등의 이상 전압과 같은 서어지 등의 고전압 노이즈로 위와 같은 다련형 LC 필터로는 이러한 서지나 정전기를 차단 할 수 없기 때문에 부가적인 바리스터를 달아주어야 하는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서 바리스터 특성을 가지는 산화아연계 세라믹과 투자율이 높은 페라이트 세라믹으로 제조된 그린 시트로 구성함으로써 보다 효과적으로 고주파 노이즈를 제거하는 동시에 서어지와 정전기 노이즈를 동시에 제거하는 바리스터- 노이즈 필터 복합 소자를 제공함을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 고주파 노이즈와 서어지 및 정전기 노이즈를 동시에 제거할 수 있도록 여러 개의 바리스터-노이즈 필터 복합소자를 하나의 몸체에 일체화시킨 이종소재로 구성된 다련형 바리스터-노이즈필터 복합소자를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 비아홀을 형성하지 않고 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자를 구성함으로서 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자를 제조하는 과정에서 비아홀을 형성하는 공정 및 이러한 비아홀을 정렬하는 공정을 수행하지 않음으로서 제조 공정이 단순하고, 불량 발생을 감소시킬 수 있는 이종소재로 구성된 다련형 바리스터-노이즈필터 복합소자를 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 복수의 유전체층을 적층하여 구성된 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자에 있어서, 바리스터 특성을 갖는 재료로 만들어지며, 커패시터 패턴과 접지 패턴이 격층으로 인쇄된 다층의 바리스터 유전체층과 ; 투자율이 높은 재료로 만들어지며, 각각에는 인덕터 패턴과 접지 패턴 등이 인쇄된 페라이트 자성체층으로 이루어짐을 특징으로 하는 이종소재를 이용한 복합 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자에 의해 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 복합 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자에 있어서, 상기 바리스터 유전체층은 바리스터 역할과 커패시터 역할을 동시에 수행한다.
또한, 상기 페라이트 자성체층에 형성된 인덕터 패턴은 미앤더(meander)구조나 또는 직선 구조를 갖으며, 상기 페라이트 자성체층과 바리스터 유전체층들 중 접지 패턴이 형성된 층에 형성된 접지 패턴에는 패턴의 중앙에 빈 공간이 형성되어 있다.
이하, 본 발명에 따른 이종 소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자의 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 이종 소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자의 회로는 도 4에 도시한 바와 같이 구성된다.
즉, 복합 소자를 구성하는 인덕터(410)는 페라이트 자성체층(420) 내에 형성되어져 있고, 두개의 커패시터(430, 440)는 바리스터 유전체층(450) 내에 형성되어있다.
또한 이 두 종류의 소자는 이종 소재 동시 소성법에 의하여 하나의 몸체로 구성된다.
입력단(411)에 인가된 신호는 하나의 인덕터(410)와 2개의 캐패시터(430, 440)로 구성된 파이형 LC 필터를 통과하면서 신호를 제외한 노이즈는 접지(431, 441)를 통해 제거되고, 신호는 출력 단자(412)를 통하여 다음 단에 전달된다.
서어지나 정전기 등이 신호와 함께 입력단(411)에 인가되면, 바리스터의 역할을 하는 캐패시터(430, 440)에 의하여 접지(431, 441)를 통해 제거되고, 출력단(412) 쪽으로는 전달되지 않아 출력단(412)의 뒤쪽에 있는 여러 부품은 서어지나 정전기 등으로부터 보호를 받는다.
도 5는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터의 적층 구조를 도시한 분해사시도이다.
도시한 바와 같이 다층의 바리스터 유전체층(530, 540, 550, 560)과 다층의 페라이트 자성체층(510, 520, 570, 580)을 적층하여 구성되며, 상기 바리스터 유전체층(530, 540, 550, 560)들은 상기 페라이트 자성체층(510, 520, 570, 580)의 중단에 적층된다. 즉, 상기 페라이트 자성체층(520)과 페라이트 자성체층(570) 사이에 상기 바리스터 유전체층(530, 540, 550, 560)들이 적층되어 구성된다.
상기 바리스터 유전체층(530, 540, 550, 560)들은 커패시터 패턴(531, 532, 533, 534, 551, 552, 553, 554)과 접지 패턴(541, 561)이 서로 격측으로 형성되어 있다.
즉, 상기 바리스터 유전체층(530, 540, 550, 560)들 중 일부의 바리스터 유전체층(530, 550)은 커패시터 패턴(531, 532, 533, 534, 551, 552, 553, 554)이 형성되고, 또 다른 일부의 바리스터 유전체층(540, 560)은 접지 패턴(541, 561)이 형성되어 있다.
또한 상기 페라이트 자성체층(510, 520, 570, 580)들은 인덕터 패턴(511, 512, 571, 572)과 접지 패턴(521, 561)이 서로 격층으로 인쇄되어 있다.
즉, 상기 페라이트 자성체층(510, 520, 570, 580)들 중 일부의 페라이트 자성체층(510, 570)들은 인덕터 패턴(511, 512, 571, 572)이 형성되고, 또 다른 일부의 페라이트 자성체층(520)에는 접지 패턴(521)이 형성되어 있으며, 또 다른 하나 의 페라이트 자성체 층(580)에는 아무런 전극이 없이 단지 보호층의 역할을 한다.
상기와 같이 적층된 각각의 층들은 동시 소성법에 의하여 하나의 몸체로 형성된다.
본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 제조하기 위하여 여러 가지 금속 산화물을 조합하여 원료를 합성하였다.
본 발명에서 바리스터 유전체층들을 형성하기 위해 사용된 금속 산화물들은 산화아연(ZnO), 산화비스무트(Bi2O3), 산화안티몬(Sb2O3), 산화망간(Mn3O4), 산화코발트(Co3O4), 산화크롬(Cr2O3) 등이 첨가되어 만들어진다.
구체적으로는 산화아연(ZbO) 90mol% 이상, 산화비스무트(Bi2O3) 0.25∼2 mol%, 산화안티몬(Sb2O3) 0.25∼2 mol%, 산화망간(Mn3O4) 0.1~1 mol%, 산화코발트(Co3O4) 0.1~1 mol%, 산화크롬(Cr2O3) 0.1~1 mol%의 범위 내에서 조절된다.
상기 페라이트 자성체층들은 Fe2O3, NiO, ZnO, Bi2O3, CuO을 혼합하여 만들어지며, 위의 조성물들의 혼합량을 조절하여 산화아연계 산화물과 동일한 소결 온도 및 소결 수축률을 갖도록 형성한다.
상기와 같은 성분을 가진 혼합물은 볼밀(ball mill)방법에 의하여 혼합되었고, 600도 내지 800도의 온도에서 하소 공정을 거쳐 화합물의 형태로 변화하며, 하소된 분말은 미분쇄 공정을 거쳐 분쇄를 실시하고, 유기 바인더와 알코올, 톨루엔 등과 혼합하여 슬러리 상태로 제조되었다. 제조된 슬러리는 테잎 캐스팅(tape casting)방법을 이용하여 얇은 시트(sheet) 상태의 성형하여 그린시트를 얻을 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해 페라이트 자성체층(510, 520, 570, 580)과 바리스터 유전체층(530, 540, 550, 560)을 이루는 그린시트를 분리하여 준비하였다.
상기 페라이트 자성체층(510, 570)을 이루는 그린시트 위에 형성되는 인덕터 패턴(511, 512, 571, 572)들은 Ag/Pd paste를 이용하여 인쇄한 후 건조하였으며, 다른 페라이트 자성체층(520, 580)층을 이루는 그린시트에 접지 패턴(521)또한 상기와 같은 페이스트(paste)를 이용하여 인쇄하고 건조하였다.
상기 바리스터 유전체층(530, 550)을 구성하는 그린시트들 위에도 위에 같은 전극 물질을 이용하여 커패시터 패턴(531, 532, 533, 534, 551, 552, 553, 554)을 인쇄하였고, 다른 하나의 바리스터 유전체층(540, 560)을 구성하는 그린시트 위에 접지 패턴(541, 561)을 인쇄하여 건조하였다.
상기한 바리스터 유전체층(530, 540, 550, 560)과 페라이트 자성체층(510, 520, 570, 580)을 구성하는 그린시트들을 도 5에 도시한 바와 같은 순서대로 프래스를 이용하여 가 적층하고, 가 적층된 그린시트는 고온 등방 가압 성형기에 투입하여 등방 가압 성형을 실시하였으며, 절단, 탈지 공정을 거쳐 950도∼ 1050도 사이에서 소결을 실시하였다.
종래의 다련형 LC 필터 제조 기술의 경우 한 층에 여러 개의 인덕터 패턴을 형성하고, 여러 개의 인덕터의 인덕턴스를 늘이기 위하여 그린 시트에 비아 홀을 형성하고, 비아 홀을 통하여 위층과 아래층의 패턴을 연결하는 공정을 택하였다. 따라서 작업이 복잡하고 불안정한 공정을 이용하여 제품을 제조하였다. 반대로 본 발명에서는 한 층에 하나의 또는 두개의 인덕터 패턴을 인쇄함으로써 비아 홀이 없는 단순한 공정 및 비아 홀을 통하여 연결된 부위의 연결 불량을 막는 간단하고 안정적인 공정으로 이종소재로 이루어진 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 제공할 수 있다.
더욱이 본 발명에서는 인덕터 회로 즉, 인덕터 패턴(511, 512, 571, 572)을 둘러싸고 있는 물질을 투지율이 높은 페라이트를 사용함으로써 더욱이 유전율을 높일 수 있고, 따라서 인덕터 패턴(511, 512, 571, 572)의 길이를 더욱 짧게 할 수 있기 때문에 다양한 형태의 노이즈 필터를 비아홀 없이 구현할 수 있다.
일반적으로 성질이 다른 두가지의 물질을 접합하여 동시 소성을 할 경우 경계면에서 성질이 다른 두 물질이 상호 확산하여 각각 물질의 원래의 특성을 잃어버리게 되어 제품을 구현하여도 제대로 된 특성을 구현 할 수 없다.
따라서 동시 소성의 경우 두 물질의 확산을 막는 것이 대단히 중요하며 본 발명은 이러한 확산을 막기 위하여 두 물질의 사이에 접지 전극(521, 561)을 인쇄하였다.
이와 같이 두 물질 사이에 전극을 인쇄하여 동시 소성할 경우 금속물질이 두 물질의 확산을 방지하기 때문에 각각의 물질은 원하는 특성을 구현할 수 있으며, 또한 이와 같이 형성된 접지 전극(521, 561)은 인덕터 패턴(511, 512, 571, 752)과 인접한 커패시터 패턴(531, 532, 533, 534, 551, 552, 553, 554) 사이의 전기적인 상호작용을 막아 노이즈가 발생하는 것을 막아주는 역할을 수행한다.
도 6은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터- 노이즈 필터 복 합 소자의 외형을 도시한 사시도이다.
도시된 다련형 바리스터- 노이즈 필터 복합 소자는 4개의 바리스터-노이즈 필터를 하나의 몸체에 구현한 4련의 구조를 가지고 있고, 몸체의 양 측면에 형성된 각각 4개의 단자들은 신호의 입출력 단자들이며, 양 끝단의 각각 하나의 단자는 신호와 함께 들어오는 노이즈, 서어지 및 정전기 등을 빼내주는 접지 단자이다.
즉, 단자(121a)를 통하여 들어온 신호는 마주대하는 다른 하나의 단자(121b)를 통하여 부품의 뒷단의 회로로 전달되고, 신호와 함께 들어온 노이즈 및 정전기 등은 접지 단자들(111, 112)를 통하여 그라운드로 빠져나가기 때문에 부품의 뒷단으로 전달되는 신호는 노이즈가 제거된 정상적인 신호가 전달된다.
서어지 및 정전기 등도 접지 단자들(111, 112)을 통하여 배출, 차단함으로써 뒷단에 실장된 부품들을 보호하는 역할을 수행하게 되며, 이에 따라 고주파 노이즈 제거 및 정전기 등으로부터 실장된 부품들을 보호하는 두 가지 기능을 동시에 효과적으로 수행하는 이종 소재 다련형 바리스터-노이즈필터를 제공한다.
도 7은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터- 노이즈 필터 복합 소자의 전단과 후단에서의 서어지 특성을 나타낸 것이다.
입력단에 스위치 구동이나 모터 작동 등에 의한 서어지나, 정전기 등에 의한 순간적인 고전압이 발생되면 소자 내에 구성된 바리스터가 순간적으로 도체로 작동한다. 따라서 서어지나 정전기 등은 바리스터를 통하여 접지로 제거된다.
도 8a는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 통과하기 전의 신호와 노이즈를 나타낸 그래프이고, 도 8b는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 통과한 신호의 노이즈가 제거된 모양을 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이 도 8a에 도시한 바와 같은 신호가 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 통과하게 되면 고주파의 노이즈는 접지를 통하여 제거되고 깨끗한 신호만이 다음 단으로 전달되어 도 8b에 도시한 바와 같이 깨끗한 신호만을 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자의 적층 구조의 다른 일예를 도시한 분해 사시도이다.
통상적으로 노이즈 필터의 인덕턴스 값을 변경하면 노이즈 필터의 컷-오프(cut-off) 주파수를 변경시킬 수 있다.
도 9에 도시한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자는 인덕턴스 값을 줄여 노이즈의 컷-오프(cut-off) 주파수를 낮춘 것이다.
다른 부분은 상기에서 설명하고 도 5에 도시한 것과 같은 형태를 가지고 있으나, 두개의 페라이트 자성체층(510', 570')에 형성된 인덕터 패턴(511', 512', 571', 572')의 길이를 줄이기 위하여 패턴의 형상을 직선으로 형성하였다.
인덕턴스를 늘이기 위해서는 상기 인덕터 패턴(511, 512, 571, 572)의 형태를 도 5나 도 11에 도시한 바와 같이 구불구불한 미엔더 구조를 가지게 하면 가능하나 컷-오프(cut-off)를 낮추기 위해 도 9에 도시한 바와 같이 인덕터 패턴(511', 512', 571', 572')의 길이 줄인다.
도 10은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복 합소자의 또 다른 일예를 도시한 분해사시도이다.
도 10에 도시한 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자는 서로 다른 두 물질간의 상호 결합을 보강하기 위해 접지 패턴(561', 521')의 구조를 변경한 것이다.
즉, 두 물질간의 상호 확산을 막기 위하여 두 물질 사이에 접지 전극을 형성함이 바람직하나, 이 경우 전극 물질과 세라믹간의 결합력이 상대적으로 작기 때문에 접지 전극의 넓이가 넓을 수록 두 물질간의 결합력이 떨어진다.
따라서 본 발명에서는 두 물질 사이에 형성된 접지 전극들 중 바리스터 유전체층의 캐패시터 패턴(531~534, 551~554)과 겹쳐지는 부분에 빈공간(522, 566)을 형성하고 나머지 부분에만 접지 패턴(521', 561')을 형성하였다. - 도면 10에 prime이 빠져있습니다.
따라서 두 종류의 물질은 전극이 형성되지 않은 빈 공간(522, 566)을 통하여 확산되고, 결합력을 유지하여 두 물질간의 결합이 더욱 공고해진다.
이 경우 상호 확산에 의하여 소재 본래의 특성이 열화되는 문제가 발생할 수 있는데, 본 발명에서는 전극의 빈 부분 바로 아래 커패시터 패턴(531~534, 551~554)을 형성함으로써 커패시터 패턴이 확산을 막는 보호막의 역할을 동시에 수행하게 하였고, 이에 따라서 바리스터의 특성과 노이즈 필터의 역할을 동시에 수행하며, 두 물질 사이의 결합에 대한 문제를 배제한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 이종소재를 이용한 다련형 바리스터-노이즈 필터 복 합소자의 또 다른 일예를 도시한 분해사시도이다.
본 실시 예는 캐패시터 패턴(535, 536, 555, 556)을 한 층에 각각 2개씩 형성하여 캐퍼시터 영역을 상당히 넓힐 수 있다.
이렇게 캐패시터 패턴(535, 536, 555, 556)의 면적을 넓힘으로서 자기공진주파수(SRF)를 낮은 영역으로 보낼 수 있다.
즉 신호의 주파수가 낮을 경우 고주파 노이즈를 보다 적극적으로 차단할 수 있으며, 정전 용량 값을 증가시킴으로 바리스터의 특성 중 에너지 내량을 증가시키는 역할을 한다. 따라서 상대적으로 신호의 주파수가 낮고 상대적으로 고 에너지의 서어지 및 정전기를 차단하는 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 이종소재를 이용한 복합 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자는 바리스터 특성을 가지는 산화아연계 세라믹과 투자율이 높은 페라이트 세라믹 등 두가지 원료로 제조된 그린 시트를 동시 적층 소결하여 다련 노이즈 필터를 구현함으로써 고주파 노이즈 필터의 역할을 하며, 동시에 바리스터 특성을 가지는 이종소재 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자를 제공한다.
또한 다련 노이즈 필터의 인덕터 패턴을 구현함에 있어서 종래의 기술에서는 비아홀 공정과 같은 복잡하고, 까다로운 공정을 이용하여 코일 형태의 인덕터를 제작하였다. 본 공정에서는 비아홀 공정을 사용하지 않고 페라이트 소재가 인덕터를 둘러싸고 있는 형태를 구현함으로 제조공정이 단순하며, 고주파 노이즈를 효과적으로 차단하며, 저렴한 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자를 제공한다.
또한, 평상시에는 LC 노이즈 필터의 역할을 하고, 과부하, 특히 정전기, 낙뢰 등의 이상전압과 같은 서어지 충격이 입력되면 바리스터 역할을 하여 회로를 보호하는 복합소자를 제공함으로써, 두개의 부품을 실장해야 하는 불편함을 줄일 수 있는 소비자 지향형 다련 바리스터-노이즈 필터 복합 소자를 제공한다.

Claims (7)

  1. 복수의 유전체층을 적층하여 구성된 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자에 있어서,
    바리스터 특성을 갖는 재료로 만들어지며, 커패시터 패턴과 접지 패턴이 격층으로 인쇄된 다층의 바리스터 유전체층과 ;
    투자율이 높은 재료로 만들어지며, 각각에는 인덕터 패턴과 접지 패턴이 인쇄된 페라이트 자성체층으로 이루어짐을 특징으로 하는 이종소재를 이용한 복합 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기의 바리스터 유전체층은
    바리스터 역할과 캐패시터 역할을 동시에 수행함을 특징으로 하는 이종소재를 이용한 복합 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바리스터 유전체층 중에서 상기 페라이트 자성체층 사이에 적층된 접지패턴이 형성된 바리스터 유전체층은 공통 접지 역할을 함을 특징으로 하는 이종소재를 이용한 복합 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 페라이트 유전체층에 형성된 인덕터 패턴은 미앤더(meander)구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이종소재를 이용한 복합 다련형 바리스터-노이즈 필터 복합소자.
  5. 제 1에 있어서, 상기 페라이트 유전체층에 형성된 인덕터 패턴은 직선 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 소재 복합 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 페라이트 유전체층과 바리스터 유전체층들 중 접지 패턴이 형성된 층에 형성된 접지 패턴에는 패턴의 중앙에 빈 공간이 형성됨을 특징으로 하는 이종 소재 복합 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 바리스터 유전체층은 산화아연(ZbO) 90내지 93 mol%, 산화비스무트(Bi2O3) 0.25내지 2 mol%, 산화안티몬(Sb2O3) 0.25내지 2 mol%, 산화망간(Mn3O4) 0.1내지 1 mol%, 산화코발트(Co3O4) 0.1내지 1 mol%, 산화크롬(Cr2O3) 0.1내지 1 mol%을 혼합하여 형성됨을 특징으로 하는 이종 소재 복합 다련 바리스터-노이즈 필터 복합소자.
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