KR101196839B1 - 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기 - Google Patents

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안성훈
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Abstract

본 발명은 변압기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기는 기판과, 상기 기판에 서로 이격되어 인쇄되는 복수의 제1 인쇄선과, 상기 기판에 서로 이격되어 인쇄되는 복수의 제2 인쇄선과, 상기 복수의 제1 인쇄선들을 서로 연결하는 제1 본딩 와이어와, 상기 복수의 제2 인쇄선들을 서로 연결하는 제2 본딩 와이어를 포함하며, 상기 제1 인쇄선과 상기 제2 인쇄선은 각각 대칭적인 인쇄 패턴으로 상기 기판에 인쇄되고, 상기 제1 본딩 와이어와 상기 제2 본딩 와이어는 각각 대칭적으로 형성된다. 이에 따라, 변압기와 연결되는 대칭형 소자의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 입출력 단자의 위치를 집중시킴에 따라 추가적인 인쇄선 또는 본딩 와이어의 연결에 따른 비용을 절감할 수 있다.

Description

대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기{TRANSFORMER USING SYMMETRICAL PRINTED PATTERN ON BOARD}
본 발명은 변압기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판에 인쇄된 금속선의 패턴과 본드 와이어를 이용하여 변압기를 구성하는 기술에 관한 것이다.
오늘날 디지털 집적 회로(Integrated Circuit) 기술은 매우 빠른 속도로 발전하고 있다. 특히 메모리는 가격 경쟁이 치열하기 때문에 가장 적은 비용으로 높은 집적화를 이루어내는 것이 중요하다. 메모리와 같은 디지털 집적 회로 소자는 다른 회로와의 연결을 위해 본딩 와이어를 이용한다. 집적 회로에 차동 증폭기를 포함하는 경우에는 차동 출력 신호를 동상 출력 신호로 변환하기 위해 변압기가 필요하다. 종래의 집적 회로에서 변압기를 구현하는 방법에는 변압기 자체를 집적 회로 내에 변압기 소자를 구현하거나, 집적 회로 외부에 변압기 소자를 구현하여 연결하는 방법이 개발되었다.
먼저 변압기를 집적 회로 내부에 구현하는 경우에는 집적 회로의 특성상 변압기가 평면상에 형성되어야 하므로 변압기 혹은 인덕터는 집적 회로 내에 많은 면적을 차지하게 된다. 또한, 변압기를 형성하고 있는 금속선의 두께와 길이에 의해 발행하는 기생 인덕턴스 값이 매우 크므로 변압기에 전류가 유도될 때 전력 소모가 심하게 발생한다. 또한, 집적 회로가 안착되는 기판의 재질이 실리콘인 경우에는, 그로 인해 발생하는 멤돌이 전류(eddy current) 또는 와전류라고 불리우는 전류에 의해 실리콘 기판으로 누설 전류가 발생하는 문제점이 있다.
한편, 변압기를 집적 회로 외부에 구현하는 경우는 변압기를 제외한 나머지 소자는 집적화하고, 변압기는 SMD 형태로 구현할 수 있다. 그러나, 고주파 회로를 완성시키기 위하여 변압기를 제외한 부분을 집적화한 집적 회로와 SMD 형태의 변압기를 이용하여야 한다. 그러나, 고주파 회로를 완성하기 위한 단계가 더 추가되었기 때문에 생산 단가가 높아지는 문제점이 나타나고 있다. 또한, 집적 회로와 변압기를 위한 SMD로 고주파 회로가 완성되기 때문에 전체적인 크기가 증가하는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 인쇄선을 이용한 변압기의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 인쇄선을 이용한 변압기는 기판(100), 제1 인쇄선(110), 제2 인쇄선(120), 제1 본딩 와이어(130), 제2 본딩 와이어(140)를 포함한다. 따라서, 인쇄선(110, 120)과 본딩 와이어(130, 140)가 변압기의 1차측 또는 2차측 코일과 같은 역할을 하게 된다. 종래의 인쇄선을 이용한 변압기의 경우, 변압기의 코일을 증가시키기 위해 사선으로 형성된 인쇄선을 본딩 와이어로 연결하였다. 그러나, 변압기와 연결되는 집적회로가 대칭형 소자의 경우에는 변압기의 1차측 코일(110, 130)과 2차측 코일(120, 140)이 비대칭형이므로 효율이 감소하는 문제가 있었다. 또한, 1차측 입출력 전극(1st in, 1st out), 2차측 입출력 전극(2nd in, 2nd out) 모두 입출력 전극이 서로 멀리 떨어져 있기 때문에 대칭형 집적 회로와 연결시 추가적인 인쇄선 또는 본딩 와이어를 필요로 하기 때문에 비용이 증가하는 문제가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 대칭형 집적 회로에 연결되는 변압기를 대칭형 인쇄 패턴을 이용하여 구현하는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기는 기판과, 상기 기판에 서로 이격되어 인쇄되는 복수의 제1 인쇄선과, 상기 기판에 서로 이격되어 인쇄되는 복수의 제2 인쇄선과, 상기 복수의 제1 인쇄선들을 서로 연결하는 제1 본딩 와이어와, 상기 복수의 제2 인쇄선들을 서로 연결하는 제2 본딩 와이어를 포함하며, 상기 제1 인쇄선과 상기 제2 인쇄선은 각각 대칭적인 인쇄 패턴으로 상기 기판에 인쇄되고, 상기 제1 본딩 와이어와 상기 제2 본딩 와이어는 각각 대칭적으로 형성된다.
또한, 상기 제1 인쇄선과 상기 제1 본딩 와이어는 상기 변압기의 1차측 코일을 형성하며, 상기 제2 인쇄선과 상기 제2 본딩 와이어는 상기 변압기의 2차측 코일을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 인쇄선과 상기 제2 인쇄선은 서로 이격되어 교대로 상기 기판에 인쇄될 수 있다.
또한, 상기 제1 인쇄선과 상기 제2 인쇄선 각각은 코일 인쇄선과 연결 인쇄선을 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일 인쇄선은 '─ ─'자 형태 또는 '/ ＼'자 형태로 상기 기판에 인쇄될 수 있다.
또한, 상기 연결 인쇄선은 상기 코일 인쇄선과 같은 길이와 방향으로 상기 기판에 인쇄될 수 있다.
또한, 상기 연결 인쇄선은 상기 코일 인쇄선 보다 짧은 길이로 상기 기판에 인쇄될 수 있다.
또한, 상기 연결 인쇄선은 상기 코일 인쇄선 보다 긴 길이로 상기 기판에 인쇄될 수 있다.
또한, 상기 연결 인쇄선은 루프 형태로 상기 기판에 인쇄될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기는 대칭형 집적 회로에 연결되는 변압기를 대칭형 인쇄 패턴을 이용하여 구현함으로써, 변압기와 연결되는 대칭형 소자의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 입출력 단자의 위치를 집중시킴에 따라 추가적인 인쇄선 또는 본딩 와이어의 연결에 따른 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래의 인쇄선을 이용한 변압기의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기의 구성도,
도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기의 구성도,
도 5는 도 2 내지 도 4에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기의 등가 회로도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에서 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우에는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기는 기판(200), 제1 인쇄선(210), 제2 인쇄선(220), 제1 본딩 와이어(230), 제2 본딩 와이어(240)를 포함한다. 기판(200)은 일종의 PCB(Printed Circuit Board)로 다수의 신호선이 인쇄되어 있으며, 복수의 무선 집적 회로들이 안착된다. 제1 인쇄선(210), 제2 인쇄선(220)은 기판(200)에 인쇄되는 신호선으로 구리(Cu), 은(Ag), 백금(Pt)과 같이 전도성이 좋은 물질로 인쇄된다. 제1 인쇄선(210)은 변압기의 1차측 코일의 일부분이며, 제2 인쇄선(220)은 변압기의 2차측 코일의 일부분을 구성한다. 이 경우, 제1 인쇄선(210)과 제2 인쇄선(220)은 서로 교차하지 않으면서 복수의 인쇄선이 이격되어 인쇄된다.
또한, 제1 인쇄선(210)과 제2 인쇄선(220)은 각각 대칭적인 인쇄 패턴으로 기판(200)에 인쇄된다. 즉, 제1 인쇄선(210)과 제2 인쇄선(220)의 인쇄 패턴은 좌우 대칭으로 인쇄될 수 있다. 이는 대칭형 차동 증폭기(250)와 연결되는 변압기의 1차측 코일과 2차측 코일이 대칭적으로 형성되도록 하기 위함이다. 이를 도 1의 종래의 변압기와 비교해 보면, 도 2의 변압기는 1차측 코일과 2차측 코일 각각이 대칭적인 형상을 가지게 됨을 알 수 있다. 따라서, 대칭형 차동 증폭기(250)와 같이 대칭성에 따라 성능이 좌우되는 소자와 연결되는 변압기의 경우, 이러한 변압기의 대칭성은 변압기의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 인쇄선(210)과 제2 인쇄선(220)은 서로 이격되어 교대로 기판(200)에 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 기판(200) 상에 나란한 방향으로 [제1 인쇄선(210)], [제2 인쇄선(220)], [제1 인쇄선(210)], [제2 인쇄선(220)]과 같은 순서로 서로 교대로 기판(200)에 인쇄되며, 이 경우 제1 인쇄선(210)과 제2 인쇄선(220)은 서로 교차하지는 않는다. 이 경우, 기판(200)에 인쇄되는 제1 인쇄선(210), 제2 인쇄선(220) 패턴의 개수는 사용자 설정에 의해 달리 설정될 수 있다.
또한, 제1 인쇄선(210)과 제2 인쇄선(220) 각각은 코일 인쇄선(211)과 연결 인쇄선(212)을 포함할 수 있다. 코일 인쇄선(211)은 서로 이격된 인쇄 패턴을 가지는 인쇄선으로, 예를 들어 코일 인쇄선(211)은 '─ ─'자 형태 또는 '/ ＼'자 형태로 기판(200)에 인쇄될 수 있다. 코일 인쇄선(211)이 서로 이격된 형태의 패턴을 가지는 것은 변압기 특성상 코일 권선수를 증가시키기 위한 것이다. 이를 도 1의 종래의 변압기와 비교해 보면, 도 2의 변압기는 더 많은 권선수를 가짐을 알 수 있다. 연결 인쇄선(212)은 좌우 대칭적인 코일 인쇄선(211)을 본딩 와이어가 아닌 인쇄선으로 연결시키는 것으로, 본딩 와이어의 개수를 줄임으로써 비용을 절감시킬 수 있다.
제1 본딩 와이어(230), 제2 본딩 와이어(240)는 본 발명의 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기의 코일을 구성한다. 제1 본딩 와이어(230), 제2 본딩 와이어(240)는 구리(Cu), 은(Ag), 백금(Pt)과 같이 전도성이 좋은 물질이 사용되며, 각각 이격된 제1 인쇄선(210), 제2 인쇄선(220)을 연결함과 동시에 코일의 구성 성분이 된다. 이 경우, 제1 인쇄선(210), 제2 인쇄선(220)이 각각 대칭적으로 인쇄되어 있으므로, 이를 연결하는 본딩 와이어도 좌우 대칭성을 가지게 된다. 따라서, 제1 인쇄선(210)과 제1 본딩 와이어(230)는 변압기의 1차측 코일을, 제2 인쇄선(220)과 제2 본딩 와이어(240)는 변압기의 2차측 코일을 형성한다. 또한, 제1 본딩 와이어(230), 제2 본딩 와이어(240)의 개수는 제1 인쇄선(210), 제2 인쇄선(220) 패턴의 개수에 따라 달리 설정될 수 있다.
구체적으로, 대칭형 차동 증폭기(250)와 연결되는 1차측 입력 전극(1st in)과 제1 인쇄선(210) 중 코일 인쇄선(211), 코일 인쇄선(211)과 인접한 코일 인쇄선(211), 코일 인쇄선(211)과 제1 인쇄선(210)의 연결 인쇄선(212), 코일 인쇄선(211)과 대칭형 차동 증폭기(250)와 연결되는 1차측 출력 전극(1st out)이 각각 복수 개의 제1 본딩 와이로 연결되는 방식으로 변압기의 1차측 코일을 형성한다. 한편, 부하의 일 단자와 연결되는 2차측 입력 전극(2st in)과 제2 인쇄선(220) 중 코일 인쇄선(211), 코일 인쇄선(211)과 인접한 코일 인쇄선(211), 코일 인쇄선(211)과 제2 인쇄선(220)의 연결 인쇄선(212), 코일 인쇄선(211)과 부하의 또 다른 단자와 연결되는 2차측 출력 전극(2st in)이 각각 복수 개의 제2 본딩 와이어(240)로 연결되는 방식으로 변압기의 2차측 코일을 형성한다.
도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 변압기는 도 2의 변압기와는 같이 기판(300), 제1 인쇄선(310), 제2 인쇄선(320), 제1 본딩 와이어(330), 제2 본딩 와이어(340)를 포함한다. 제1 인쇄선(310)과 제1 본딩 와이어(330)는 대칭형 차동 증폭기(350)와 연결되는 변압기의 1차측 코일을 형성하고, 제2 인쇄선(320)과 제2 본딩 와이어(340)는 변압기의 2차측 코일을 형성한다. 이 경우, 제1 인쇄선(310), 제2 인쇄선(320)은 '/ ＼'자 형태의 대칭 패턴을 가지는 코일 인쇄선(311, 321)과 '─'자 형태의 연결 인쇄선(312, 322)을 포함한다. 또한, 연결 인쇄선(312, 322)의 길이는 도 2의 연결 인쇄선(212, 222) 보다 짧으며, 코일 인쇄선(311, 321) 사이에 위치함으로, 전체적인 제1 본딩 와이어(330), 제2 본딩 와이어(340)가 나란한 방향으로 형성되며, 좌우 대칭형으로 형성된다.
도 4를 참조하면, 도 4의 변압기는 도 2, 도 3의 변압기와는 같이 기판(400), 제1 인쇄선(410), 제2 인쇄선(420), 제1 본딩 와이어(430), 제2 본딩 와이어(440)를 포함한다. 제1 인쇄선(410)과 제1 본딩 와이어(430)는 대칭형 차동 증폭기(450)와 연결되는 변압기의 1차측 코일을 형성하고, 제2 인쇄선(420)과 제2 본딩 와이어(440)는 변압기의 2차측 코일을 형성한다. 이 경우, 제1 인쇄선(410), 제2 인쇄선(420)은 '/ ＼'자 형태의 대칭 패턴을 가지는 코일 인쇄선(411, 421)과 '〔'자 형태의 연결 인쇄선(412, 422)을 포함한다. 연결 인쇄선(412, 422)은 도 2 또는 도 3의 변압기와 달리 루프 형태로 길게 형성되어 코일의 전체 길이가 길게 형성된다.
도 5는 도 2 내지 도 4에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기의 등가 회로도이다.
도 5를 참조하면, 대칭형 변압기(500)는 대칭형 차동 증폭기(550)의 양 단에 연결되는 1차측 코일(510, 530)과, 부하(560)의 양 단에 연결되는 2차측 코일(520, 540)을 포함하는 대칭형 변압기(500)는 인쇄선(510, 520)과 본딩 와이어(530, 540)가 번갈아 가면서 코일을 형성하게 된다. 이 경우, 1차측 코일과 2차측 코일은 대칭성을 가지며, 1차측 입출력 단자와 2차측 입출력 단자 각각이 서로 가깝게 형성됨으로써, 집적 회로와 같이 설계 면적에 민감한 칩에서 크기와 부피를 줄이면서 성능이 좋은 대칭형 변압기(500)를 구현할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기는 대칭형 집적 회로에 연결되는 변압기를 대칭형 인쇄 패턴을 이용하여 구현함으로써, 변압기와 연결되는 대칭형 소자의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 입출력 단자의 위치를 집중시킴에 따라 추가적인 인쇄선 또는 본딩 와이어의 연결에 따른 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
100, 200, 300, 400 : 기판
110, 210, 310, 410, 510 : 제1 인쇄선
120, 220, 320, 420, 520 : 제2 인쇄선
130, 230, 330, 430, 530 : 제1 본딩 와이어
140, 240, 340, 440, 540 : 제2 본딩 와이어
211, 221, 311, 321, 411, 421 : 코일 인쇄선
212, 222, 312, 322, 412, 422 : 연결 인쇄선
250, 350, 450, 550 : 대칭형 차동 증폭기
500 : 대칭형 변압기
560 : 부하

Claims (9)

  1. 기판과;
    상기 기판에 서로 이격되어 인쇄되는 복수의 제1 인쇄선과;
    상기 기판에 서로 이격되어 인쇄되는 복수의 제2 인쇄선과;
    상기 복수의 제1 인쇄선들을 서로 연결하는 제1 본딩 와이어; 및
    상기 복수의 제2 인쇄선들을 서로 연결하는 제2 본딩 와이어를 포함하며,
    상기 제1 인쇄선과 상기 제2 인쇄선은 각각 코일 인쇄선과 연결 인쇄선을 포함하며, 대칭적인 인쇄 패턴으로 상기 기판에 인쇄되고, 상기 제1 본딩 와이어와 상기 제2 본딩 와이어는 각각 대칭적으로 형성되는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인쇄선과 상기 제1 본딩 와이어는 상기 변압기의 1차측 코일을 형성하며, 상기 제2 인쇄선과 상기 제2 본딩 와이어는 상기 변압기의 2차측 코일을 형성하는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인쇄선과 상기 제2 인쇄선은 서로 이격되어 교대로 상기 기판에 인쇄되는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코일 인쇄선은 '─ ─'자 형태 또는 '/ ＼'자 형태로 상기 기판에 인쇄되는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결 인쇄선은 상기 코일 인쇄선과 같은 길이와 방향으로 상기 기판에 인쇄되는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결 인쇄선은 상기 코일 인쇄선 보다 짧은 길이로 상기 기판에 인쇄되는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결 인쇄선은 상기 코일 인쇄선 보다 긴 길이로 상기 기판에 인쇄되는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제8항에 있어서,
    상기 연결 인쇄선은 루프 형태로 상기 기판에 인쇄되는 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기.
KR1020110089617A 2011-09-05 2011-09-05 대칭형 인쇄 패턴을 이용한 변압기 KR101196839B1 (ko)

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