KR100848133B1 - 표면실장형 이엠아이 필터 - Google Patents
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Abstract
제 1 기능성 세라믹; 상기 제 1 기능성 세라믹 위에 형성되고, 폭 방향 일측단으로 인출되도록 구성된 제 1 내부전극; 상기 제 1 내부전극을 덮도록 적층된 제 2 기능성 세라믹; 및 상기 제 2 기능성 세라믹 위에 형성되고, 각각 길이 방향 양측단으로 인출되는 한 쌍의 제 2 내부전극을 포함하며, 상기 한 쌍의 제 2 내부전극이 각각 상기 제 1 내부전극과 중첩되는 면적은 상이한 표면실장형 EMI 필터가 개시된다.
필터, EMI, 정전기 방전, 바리스터
Description
도 1은 본 발명의 표면실장형 EMI 필터의 구성을 설명하는 개념도이다
도 2a와 2b는 각각 도 1의 등가회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 원칩화된 RC 필터를 제조하는 방법을 설명하는 플로차트이다.
도 4는 도 3의 플로차트에 대한 제조공정도이다.
도 5는 도 3과 4에 의해 제조된 RC 필터의 등가회로도이다.
도 6은 사전 소성된 절연체 세라믹 베이스 위에 기능성 세라믹을 형성한 구성을 보여준다.
본 발명은 표면실장형 EMI 필터에 관한 것으로, 구체적으로는 적어도 상이한 정전용량의 커패시터를 갖는 EMI 필터를 원칩화한 표면 실장형 EMI 필터에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 인쇄회로기판에 실장되는 방향에 상관없이 항상 일정한 위치에서 일정한 커패시터 기능을 가지는 π-필터 형태가 유지되는 표면 실장형 EMI 필터에 관련한다.
최근 들어, 핸드폰 등의 휴대 전자 기기의 고기능화 및 슬림화에 따라 수동 소자 및 반도체 소자도 고집적화 및 슬림화가 급진전 되고 있다. 또한, 사용되는 주파수 범위가 높아짐에 따라 저주파수 대역에서의 신호 전달 라인은 이들 고주파수 노이즈에 대한 대책으로서 저항과 커패시터로 구성되는 다수의 RC 필터를 적용하고 있다.
예를 들어, 이러한 RC 필터는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condensor Microphone, 이하 ECM이라 함)에서 주파수 필터로 사용되는데, ECM은 핸드폰의 슬림화에 따라 직경 4㎜, 두께 1㎜ 미만의 초슬림한 구조까지 개발되고 있는바, 이러한 슬림 구조를 구현하는데 있어서 RC 필터를 구성하기 위한 공간적인 제약이 존재한다.
이러한 ECM 내에는 FET 소자를 외부에서 유입되는 정전기 방전으로부터 보호하기 위하여, 상기 RC 필터에 사용되는 커패시터 중 일부를 바리스터로 대체하는 기술이 적용되고 있다. 이에 따라, EMI 필터링 기능과 더불어 일종의 고주파 노이즈인 정전기 방전에 대한 FET 보호 기능을 갖는다.
그러나, 상기한 RC 필터는 1개의 저항, 1개의 커패시터, 그리고 1개의 바리스터 등 총 3개의 수동 칩 제품으로 구성되기 때문에, 3개의 칩 제품을 인쇄회로기판에 장착하는데 있어서 공간적 제약이 있으며, 이 때문에 ECM을 소형화, 슬림화, 그리고 저가격화하는데 문제점으로 지적되고 있다. 또한, 표면실장을 위한 공정비용 등이 증가하는 등 제조 비용의 상승을 가져오게 되는 단점을 갖는다.
한편, π(파이) 타입의 RC 필터에 사용되는 2개 이상의 커패시터는 동일한 정전용량 값을 갖지만, 주파수 특성 등 기타 목적을 위해서는 각각 다르게 설정될 수 있다.
따라서, 각각의 커패시터를 주의하여 정해진 위치에 실장해야 하는 제조상의 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 적어도 상이한 정전용량의 커패시터를 갖는 EMI 필터를 원칩화한 표면실장형 EMI 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 원칩화한 표면실장형 EMI 필터가 방향에 관계없이 인쇄회로기판에 실장되도록 하는 것이다.
상기한 목적은, 제 1 기능성 세라믹; 상기 제 1 기능성 세라믹 위에 형성되고, 폭 방향 일측단으로 인출되도록 구성된 제 1 내부전극; 상기 제 1 내부전극을 덮도록 적층된 제 2 기능성 세라믹; 및 상기 제 2 기능성 세라믹 위에 형성되고, 각각 길이 방향 양측단으로 인출되는 한 쌍의 제 2 내부전극을 포함하며, 상기 한 쌍의 제 2 내부전극이 각각 상기 제 1 내부전극과 중첩되는 면적은 상이한 표면실장형 EMI 필터가 개시된다.
또한, 상기한 목적은, 제 1 기능성 세라믹; 상기 제 1 기능성 세라믹 위에 형성되고, 각각 폭 방향 양측단으로 인출되도록 구성된 한 쌍의 제 1 내부전극; 상기 제 1 내부전극을 덮도록 적층된 제 2 기능성 세라믹; 및 상기 제 2 기능성 세라 믹 위에 형성되고, 각각 길이 방향 양측단으로 인출되는 한 쌍의 제 2 내부전극을 포함하며, 상기 한 쌍의 제 2 내부전극은 상기 한 쌍의 제 1 내부전극과 각각 중첩되며, 상기 중첩되는 면적은 대각선 방향으로 쌍을 이루어 동일하되 각 쌍의 면적은 상이한 표면실장형 EMI 필터에 의해서 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 표면실장형 EMI 필터의 구성을 설명하는 개념도이고, 도 2a와 2b는 각각 도 1의 등가회로도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 기능성 세라믹에 대응하는 그린시트(green sheet)(100, 200) 위에 각각 내부전극(110, 120)(210, 220)이 적층된 상태에서 그린시트(100)와 그린시트(200)를 적층하여 원칩화한다.
그린시트(100) 위에 형성된 내부전극(110, 120)은 서로 이격 대향한 상태에서 폭 방향 양단으로 인출되도록 구성되고, 그린시트(200) 위에 형성된 내부전극(210, 220)은 서로 이격하여 어긋나게 대향한 상태에서 길이 방향 양단으로 인출되도록 구성된다.
이와 같이 구성된 그린시트(100)와 그린시트(200)를 적층하게 되면, 도 1에 나타낸 것처럼, 내부전극(110, 120)과 내부전극(210, 220)이 기능성 세라믹인 그린시트(200)를 사이에 두고 일정 영역(152, 154, 162, 164)이 중첩된다. 여기서, 서로 대각선을 이루는 영역(152)과 (162), 그리고 영역(154)과 (164)는 각각 같은 면적을 이룬다.
이러한 구성에 의하면, 내부전극(110)과 (120) 중 어느 하나를 이용함으로 써, 내부전극(210, 220)과의 중첩에 의해 커패시터 또는 바리스터를 형성함으로써 서로 다른 정전용량의 커패시터나 바리스터를 구비한 원칩화된 주파수 필터를 구성할 수 있다. 또한, 바람직하게, 내부전극(110)과 (120)을 모두 이용함으로써 방향에 관계없이 실장하여도 원하는 필터 특성을 얻을 수 있다.
이를 구체적으로 설명한다.
도 1에서, 내부전극(110)을 사용하지 않는다고 가정하면, 내부전극(120)과 내부전극(210, 220)이 중첩하여 중첩 영역(154, 162)을 구성하며, 이들 중첩 영역(154, 162)에는 각각 도 2a의 하부측 커패시터 C1과 C2가 형성된다. 다시 말해, 이 예와 같이 그린시트(200)로 커패시터 기능을 가지는 유전체 세라믹을 적용하는 경우에는 도 2a의 하부측 커패시터 C1과 C2가 형성되고, 그린시트(200)로 정전기 방전 보호 기능 및 커패시터 기능을 동시에 가지는 바리스터 세라믹을 적용하는 경우에는 도 2b의 하부측 바리스터 V1/C1과 V2/C2가 형성된다. 여기서, C1과 C2가 서로 다른 정전용량를 갖는 것은 상기한 바와 같다. 바람직하게, 유전체 세라믹은 BaTiO3를 주성분으로 하고, 바리스터 세라믹은 ZnO 또는 SrTiO3를 주성분으로 할 수 있다.
또한, 내부전극(110, 120)을 모두 사용하는 경우에는, 도 2a 및 도 2b에서와 같이 상하부에 걸쳐 대각선으로 대향하여 커패시터 C1과 C2, 또는 바리스터 V1/C1과 V2/C2가 각각 형성된다. 따라서, 도 1과 같이 적층된 상태로 실장하거나, 평면 상에서 180도 회전하여 실장하더라도 전단에 커패시터 C1이나 바리스터 V1/C1이 위 치하고 후단에 커패시터 C2나 바리스터 V2/C2가 위치한다.
따라서, 방향성에 관계없이 인쇄회로기판에 실장할 수 있어 공정상의 제조 비용을 줄일 수 있고, 제조 효율이 향상된다.
여기서, 도 1에서 도시한 내부전극의 형태는 일 실시예에 해당하며, 여러 가지 변형된 형태로 적용될 수 있으며, 내부전극의 적층되는 횟수 또한 설계되는 전기적인 특성에 따라 변형되어 적용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
다른 기능성 세라믹을 적용할 수 있다, 예를 들어, 도 1의 구성에 저항 세라믹을 적용하여 RC 필터를 구현할 수 있다.
이하, RC 필터를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 원칩화된 RC 필터를 제조하는 방법을 설명하는 플로차트이고, 도 4는 도 3의 플로차트에 대한 제조공정도이다.
먼저, 도 4(a)와 같이, 기능성 세라믹에 대응되는 그린시트(100)를 준비한다(단계 S31). 설명의 편의를 위하여, 단위 칩 1개에 해당되는 사이즈로 축소하여 도시하였지만, 실제 제조에 있어서는 그린시트는 수천 개 내지 수 만개의 단위 칩이 배열된 크기를 갖는다.
이어, 도 4(b)와 같이, 금속 페이스트를 이용한 스크린 인쇄법으로 패턴 도포, 건조하여 1차 내부전극(110, 120)을 형성하고(단계 S32), 도 4(c)에서와 같이, 그린시트(200)를 1차 내부전극(110, 120)이 완전히 덮여지도록 적층한다(단계 S33). 상기한 바와 같이, 1차 내부전극(110, 120)은 서로 이격 대향한 상태에서 폭 방향 양단으로 인출되도록 구성된다.
이어, 도 4(d)에서와 같이 그린시트(200) 위에 2차 내부전극(210, 220)을 단계 S32와 동일한 방법을 통해 형성한다(단계 S34). 상기한 바와 같이, 2차 내부전극(210, 220)은 서로 이격하여 어긋나게 대향한 상태에서 길이 방향 양단으로 인출되도록 구성된다.
이어, 도 4(e)에서와 같이, 그린시트(300)를 2차 내부전극(210, 2220)이 완전히 덮여지도록 적층하고(단계 S35), 등온 등수압 압착을 진행하여(단계 S36) 내부전극과 그린시트의 접합면의 밀착력을 높인다.
다음, 단일 칩 사이즈로 절단하여(단계 S37) 단일 칩으로 분할하고, 탈 바인더 과정을 거쳐(단계 S38) 기능성 세라믹에 대응되는 온도, 시간 및 분위기 조건으로 소성하여(단계 S39) 그린시트를 기능성 세라믹(10)으로 제조한다(도 4(f)).
이어, 도 4(g)와 같이 3차 내부전극(310, 320)을 서로 대향한 상태에서 길이 방향 양단으로 인출되도록 형성하고(단계 S40), 도 4(h)와 같이, 기능성 세라믹인 저항 세라믹(400)을 형성한다(단계 S41).
도 4(i)와 같이, 절연 보호막 코팅(500)을 형성한 후(단계 S42), 최종적으로 도 4(j)와 같이 3단자 형태의 외부단자(610, 620, 630, 640)를 형성한다.(단계 S43).
도 5는 도 3과 4에 의해 제조된 RC 필터의 등가회로도이다.
즉, 3차 내부전극(310, 320)과 저항 세라믹(400)에 의해 저항 R이 형성된다.
상기한 바와 같이, 내부전극(110, 120) 중 어느 하나가 사용되지 않는 경우에는 도 4(j)의 외부단자(620, 630) 중 어느 하나는 내부전극과 연결되지 않는 더 미 단자가 되며, 이 더미 단자는 RC 필터 제조시에 형성하지 않을 수도 있다.
상기한 저항 세라믹(400) 대신에 설계되는 필터의 종류에 따라 다양한 기능성 세라믹이 선택될 수 있으며, 예를 들어, 밴드패스 필터를 필요로 하는 경우 니켈아연계 페라이트 등의 자성체 세라믹이 사용될 수 있다.
도 6은 사전 소성된 절연체 세라믹 베이스(1) 위에 기능성 세라믹(10)을 형성한 구성을 보여준다. 이를 위해서, 본 출원인에 의한 특허출원 제2006-57122호에 개시된 방법에 의해 절연체 세라믹 베이스(1) 위에 기능성 세라믹(10)을 형성할 수 있다. 즉, 사전 소성된 절연 세라믹 베이스(1) 위에 그린시트를 적층하고, 상기 그린시트가 상기 절연 세라믹 베이스에 밀착하도록 압착한 후, 상기 그린시트에 포함된 바인더를 제거하고, 상기 그린시트에 대응하는 조건으로 소성함으로써, 상기 소성을 통하여 상기 그린시트가 전기적 특성을 갖는 기능성 세라믹(10)으로 변환함과 동시에 상기 그린시트 내의 기능성 산화물 물질이 고체확산을 통해 상기 절연 세라믹 베이스에 침투하여 형성된 확산 접합층에 의해 상기 절연 세라믹 베이스와 상기 기능성 세라믹이 접합한다.
또한, 그린시트 대신에 기능성 세라믹 페이스트를 이용할 수도 있다. 가령, 본 출원인에 의한 특허출원 제2006-67811호에 개시된 바와 같이, 사전 소성된 절연 세라믹 베이스(1) 위에 기능성 세라믹 페이스트를 인쇄하고, 인쇄된 기능성 세라믹 페이스트를 건조하여 제 1 기능성 세라믹(100)으로 변환하고, 상기 기능성 세라믹(100) 표면에 1차 내부전극(110, 120)을 형성하고, 1차 내부전극(110, 120)을 덮도록 기능성 세라믹 페이스트를 인쇄하고 건조하여 제 2 기능성 세라믹(200)으로 변환하고, 제 2 기능성 세라믹(200) 표면에 2차 내부전극(210, 220)을 형성하고, 2차 내부전극(210, 220)을 덮도록 기능성 세라믹 페이스트를 인쇄하고 건조하여 제 3 기능성 세라믹(300)으로 변환한 후, 제 1 내지 제 3 기능성 세라믹(100, 200, 300)을 압착하고, 이 기능성 세라믹에 포함된 바인더를 제거한 후 소성하여 단일 기능성 세라믹(10)(도 4(f) 참조)을 형성할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 도 1에서 내부전극(110, 120) 중 어느 하나만을 형성하는 경우, 이 내부전극에 전기적으로 연결되는 외부단자는 하나이지만, 형성되지 않는 내부전극에 대응하는 측면에도 기능을 하지 않는 더미 단자를 형성할 수 있다. 따라서, 결과적인 제품은 도 4(j)와 같은 외형을 갖게 된다.
이와 같이, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어서는 안 되며 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 여러 가지의 이점을 갖는다.
먼저, 종래의 서로 다른 정전용량를 갖는 적어도 둘 이상의 커패시터를 포함하는 하나의 단일 칩으로 구현함으로써 실장 면적을 줄일 수 있어 이 칩을 사용하는 전자기기의 소형화 및 슬림화에 크게 기여할 수 있다.
또한, 서로 다른 정전용량를 갖는 적어도 둘 이상의 커패시터를 포함하는 경우에도, 방향성에 관계없이 실장을 할 수 있어 제조상의 공정비용을 줄일 수 있고, 제조효율을 높일 수 있다.
또한, 상기와 같은 정전용량를 갖는 기능성 세라믹으로 구성된 단일 칩에 다른 기능성 세라믹으로서 저항 또는 인덕터, 비드 등을 추가적으로 구성하는 경우, 대각선으로 대칭 구조를 가지는 저주파수 대역 통과 필터 또는 밴드 패스 필터 등의 EMI 필터 기능의 복합 칩 부품을 구성할 수 있다.
특히, 상기 EMI 필터 기능의 복합 칩 부품에서, 기능성 세라믹이 바리스터로 적용되는 경우, ESD 보호기능을 구비한 ESD-EMI 필터가 제조될 수 있으며, 특히 이 경우, 2개의 정전용량이 다른 커패시터와 저항이 연결된 파이 필터가 요구되는 일렉트릿 콘덴서 마이크에서는 효율적인 공간 감소와 더불어 실장 비용 등을 감소하는 등 우수한 장점을 가진다.
Claims (7)
- 표면실장형 EMI 필터로서,제 1 기능성 세라믹;상기 제 1 기능성 세라믹 위에 형성되고, 폭 방향 일측단으로 인출되도록 구성된 제 1 내부전극;상기 제 1 내부전극을 덮도록 적층된 제 2 기능성 세라믹; 및상기 제 2 기능성 세라믹 위에 형성되고, 각각 길이 방향 양측단으로 인출되는 한 쌍의 제 2 내부전극을 포함하며,상기 한 쌍의 제 2 내부전극이 각각 상기 제 1 내부전극과 중첩되는 면적은 상이한 것을 특징으로 하는 표면실장형 EMI 필터.
- 표면실장형 EMI 필터로서,제 1 기능성 세라믹;상기 제 1 기능성 세라믹 위에 형성되고, 각각 폭 방향 양측단으로 인출되도록 구성된 한 쌍의 제 1 내부전극;상기 제 1 내부전극을 덮도록 적층된 제 2 기능성 세라믹; 및상기 제 2 기능성 세라믹 위에 형성되고, 각각 길이 방향 양측단으로 인출되는 한 쌍의 제 2 내부전극을 포함하며,상기 한 쌍의 제 2 내부전극은 상기 한 쌍의 제 1 내부전극과 각각 중첩되 며, 상기 중첩되는 면적은 대각선 방향으로 쌍을 이루어 동일하되 각 쌍의 면적은 상이한 것을 특징으로 하는 표면실장형 EMI 필터.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,상기 제 2 기능성 세라믹 위에 형성되고, 각각 상기 길이 방향 양측단으로 인출되도록 구성된 한 쌍의 제 3 내부전극; 및상기 각 제 3 내부전극과 중첩되도록 적층된 제 3 기능성 세라믹을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표면실장형 EMI 필터.
- 청구항 3에 있어서,상기 제 3 기능성 세라믹은 저항 세라믹 또는 자성체 세라믹 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면실장형 EMI 필터.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,상기 제 1 및 제 2 기능성 세라믹은 유전체 세라믹 또는 바리스터 세라믹 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면실장형 EMI 필터.
- 청구항 5에 있어서,상기 유전체 세라믹은 BaTiO3를 함유하고, 상기 바리스터 세라믹은 ZnO 또는 SrTiO3를 함유하는 것을 특징으로 하는 표면실장형 EMI 필터.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 내부전극과 전기적으로 연결되는 제 1 외부단자; 및상기 제 2 내부전극과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제 2 외부단자를 추가로 포함하고,상기 제 1 외부단자에 대응하여 반대 측면에 더미 외부단자가 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 EMI 필터.
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070030312A KR100848133B1 (ko) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | 표면실장형 이엠아이 필터 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100848133B1 (ko) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08265082A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-10-11 | Mitsubishi Materials Corp | チップ型高域フィルタ |
KR20040011725A (ko) * | 2002-07-30 | 2004-02-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 고주파 필터 및 그 제조방법 |
JP2005229525A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Maruwa Co Ltd | Lc複合emiフィルタ |
-
2007
- 2007-03-28 KR KR1020070030312A patent/KR100848133B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08265082A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-10-11 | Mitsubishi Materials Corp | チップ型高域フィルタ |
KR20040011725A (ko) * | 2002-07-30 | 2004-02-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 고주파 필터 및 그 제조방법 |
JP2005229525A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Maruwa Co Ltd | Lc複合emiフィルタ |
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