KR101297748B1 - 차폐 및 서지 보호를 위한 관통형 필터 - Google Patents

차폐 및 서지 보호를 위한 관통형 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관통형 필터에 관한 것으로, 본 발명에 따른 관통형 필터는, 전면 및 후면과, 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 적어도 하나의 리드핀 관통구와, 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구를 둘러싸는 형태의 절연영역을 사이에 두고 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구에서 이격되어 상기 전면 및 상기 후면 상에 도전성 물질로 형성되는 도전층을 구비하는 베이스 기판과; 상기 베이스 기판의 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구에 삽입되는 적어도 하나의 리드핀과; 상기 베이스 기판의 전면에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀에 삽입되는 적어도 하나의 관통형 커패시터 또는 적어도 하나의 관통형 배리스터를 더 구비한다. 본 발명에 따르면, 차폐기능등의 필터링 특성이 향상되고, 서지보호기능을 가진다.

Description

차폐 및 서지 보호를 위한 관통형 필터{FEED-THROUGH TYPE FILTER FOR SHIELDING AND SURGE PROTECTING}
본 발명은 전원라인 및 신호라인에 설치되어 이들 라인을 통해 전달되는 노이즈를 차단하는 관통형 필터에 관한 것으로, 특히 차폐기능 및 서지보호기능을 가지는 관통형 필터에 관한 것이다.
일반적으로, EMI(Electronic Magnetic Interference : 전자파간섭 또는 전자파장해)는 전기전자기기로부터 직접 방사, 또는 전도되는 전자파가 다른 기기의 전자기 수신 기능에 장해를 주는 것을 말하며, EMI는 불필요한 전자기신호 또는 전자기잡음에 의해 희망하는 전자기신호의 수신이 장해를 받는 것으로 말하기도 한다.
초기에는 EMI가 주로 전파잡음 간섭의 범위에서 다루어졌으며 이후 전기전자기기로부터 직접 방사하는 방사잡음간섭(Radiated EMI)과 전원선을 따라 전도되는 전도잡음간섭(Conductive EMI)까지 취급하게 되었다. 각종 전자기기의 폭발적 증가와 디지털기술 및 반도체기술의 발달로 인하여 정밀전자기기의 응용분야가 광범위해지면서 이들로부터 발생하는 전자파 장해가 전파잡음 간섭을 비롯해 정밀전자기기의 상호 오동작, 인체등 생체에 미치는 생체악영향(Biological hazard)등을 낳게 되는 등, 생물생태계에의 전자에너지의 영향이 큰 문제로 대두 되었다.
일반적으로, 리드핀이 관통구에 관통되고, 이 관통구에 관통된 리드핀의 노이즈를 차단하는 필터를 관통형 필터(feed-through filter)라고 한다.
도 1은 종래의 관통형 필터용 기판의 구조도이다.
도 1a는 절연기판(30)의 전면도이고, 도 1b는 도 1a의 α-β선 단면도이고, 도 1c는 절연기판의 후면도이며, 도 1d는 등가 회로도이다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 종래의 관통형 필터에 있어서, 이 필터의 적층형 캐패시터(C1,C2)의 일측면 전극(C1b,C2b)은 리드단자 접속부(32)에 전기적으로 접속되고, 상기 적층형 캐패시터(C1,C2)의 타측면 전극(C1a,C2a)은 전면 접지부(31)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 상기 절연기판(30)의 후면 테두리에는 후면 접지부(35)가 형성되어 있다.
그러나, 도 1에 도시한 바와 같은 종래의 관통형 필터는 절연기판(30)의 전 면 및 후면 일부, 특히, 전면 및 후면의 테두리, 즉 가장자리 부분에만 극히 제한적으로 도전층(31, 35)이 형성되어 있는데, 특히 절연기판의 후면에 의해서는 노이즈가 접지로 바이패스 되지 못하고 필터의 절연기판을 통과하게 되어 차폐기능을 제대로 수행하지 못하는 문제점이 있다.
한편 현재의 관통형 필터는 필터기능이외에도 차폐기능 및 과전류 등의 서지(surge) 보호기능을 가지도록 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 차폐 및 서지 보호를 위한 관통형 필터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 차폐기능이 향상된 관통형 필터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필터링 특성이 향상된 관통형 필더를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 과전류 등의 서지(surge) 보호가 가능한 관통형 필터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정이 단순하고 고집적화에 유리한 관통형 필터를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 관통형 필터는, 전면 및 후면과, 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 적어도 하나의 리드핀 관통구와, 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구를 둘러싸는 형태의 절연영역을 사이에 두고 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구에서 이격되어 상기 전면 및 상기 후면 상에 도전성 물질로 형성되는 도전층을 구비하는 베이스 기판과; 상기 베이스 기판의 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구에 삽입되는 적어도 하나의 리드핀과; 상기 베이스 기판의 전면에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀에 삽입되는 적어도 하나의 관통형 커패시터 또는 관통형 배리스터를 더 구비한다.
상기 베이스 기판은 PCB 기판 및 절연성 세라믹 기판을 포함하는 절연성 기판 또는 페라이트(ferrite) 재질의 자성체 기판이며, 상기 적어도 하나의 리드핀은 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구에 강제압입방식으로 삽입될 수 있다.
상기 베이스 기판은 PCB 기판 및 절연성 세라믹 기판을 포함하는 절연성 기판이며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구의 내주면 사이에는, 상기 적어도 하나의 리드핀을 둘러싸는 형태로 페라이트 소자가 더 구비될 수 있다.
상기 베이스 기판은 PCB 기판 및 절연성 세라믹 기판을 포함하는 절연성 기판이며, 상기 절연영역은 페라이트 재질일 수 있다.
상기 베이스 기판의 후면에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀에 삽입되는 적어도 하나의 관통형 커패시터 또는 적어도 하나의 관통형 배리스터를 더 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 리드핀 관통구 및 상기 적어도 하나의 리드핀이 복수 개인 경우, 상기 베이스 기판의 후면에는, 복수개의 리드핀들 중 제1리드핀에는 적어도 하나의 관통형 커패시터가 상기 제1리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록 배치되고, 상기 복수개의 리드핀들 중 제2리드핀에는 적어도 하나의 관통형 배리스터(varistor)가 상기 제2리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다.
상기 베이스 기판은 적어도 하나의 체결용 관통구를 더 구비하며, 상기 적어도 하나의 체결용 관통구 내주면은 도전성 물질로 도금된 도금층이 형성되고, 상기 도금층은 상기 전면 및 상기 후면의 도전층과 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 리드핀 관통구는 내주면이 도전성 물질로 도금된 구조를 가질 수 있다.
상기 베이스 기판은 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 복수의 미세 비아홀들을 더 구비하며, 상기 복수의 미세 비아홀들의 내부는 도전성 물질로 채워지거나 도전성 물질로 도금되어 상기 도전층에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 베이스 기판의 상기 도전층의 특정부위에는 솔더링시 솔더의 퍼짐방지를 위한 마스크층이 더 형성될 수 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 관통형 필터는, 도전성 물질로 형성되는 도전층이 각각 형성된 전면 및 후면과, 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 적어도 하나의 소자관통구를 구비하는 베이스 기판과; 상기 적어도 하나의 소자관통구에 삽입되며 중앙부위에 리드핀 관통구를 구비하는 적어도 하나의 관통형 페라이트 소자와; 상기 적어도 하나의 페라이트 소자에 구비되는 리드핀 관통구에 삽입되는 적어도 하나의 리드핀과; 상기 베이스 기판의 전면에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀에 삽입되는 적어도 하나의 관통형 커패시터 또는 적어도 하나의 관통형 배리스터를 더 구비한다.
상기 베이스 기판은 PCB 기판 및 절연성 세라믹 기판을 포함하는 절연성 기판이며, 상기 적어도 하나의 리드핀은 상기 리드핀 관통구에 강제압입방식으로 삽입될 수 있다.
상기 베이스 기판의 후면에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀에 삽입되는 적어도 하나의 관통형 커패시터 또는 적어도 하나의 관통형 배리스터를 더 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 리드핀 관통구 및 상기 적어도 하나의 리드핀이 복수 개인 경우, 상기 베이스 기판의 후면에는, 복수개의 리드핀들 중 제1리드핀에는 적어도 하나의 관통형 커패시터가, 상기 제1리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록 배치되고, 상기 복수개의 리드핀들 중 제2리드핀에는 적어도 하나의 관통형 배리스터(varistor)가 상기 제2리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다.
상기 베이스 기판은 적어도 하나의 체결용 관통구를 더 구비하며, 상기 적어도 하나의 체결용 관통구 내주면은 도전성 물질로 도금된 도금층이 형성되고, 상기 도금층은 상기 전면 및 후면의 도전층과 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 소자관통구는 내주면이 도전성 물질로 도금되어 상기 전면 및 후면의 도금층과 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다.
상기 베이스 기판은 특정부위에 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 복수의 미세 비아홀들을 더 구비하며, 상기 복수의 미세 비아홀들의 내부는 도전성 물질로 채워지거나 도전성 물질로 도금되어 상기 도전층에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 베이스 기판의 상기 도전층의 특정부위에는 솔더링시 솔더의 퍼짐방지를 위한 마스크층이 더 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 노이즈제거나 차폐기능 등의 필터링 특성이 향상되고 서지보호기능을 가지며, 단일기판을 구비하는 관통형 필터 뿐만아니라, 복수의 기판이 배열되는 다층의 관통형 필터 등과 같이, EMI 필터링 기능을 수행하는 관통형 필터에 폭넓게 적용될 수 있으며, 서지보호기능이 필요한 관통형 필터에도 적용가능하다.
도 1은 종래의 관통형 필터의 구조를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터의 베이스 기판 구조를 나타낸 것이고,
도 3은 도 2의 관통형 필터의 사시도이고,
도 4는 도 3의 관통형 필터의 단면도이고,
도 5는 도 2 내지 도 4의 관통형 필터에서 미세비아홀이 형성된 구조의 베이스 기판 구조를 나타낸 것이고,
도 6은 도 2 내지 도 4의 관통형 필터에서 마스크층이 형성된 구조의 베이스 기판 구조를 나타낸 것이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 관통형 필터의 베이스 기판 구조를 나타낸 것이고,
도 8은 도 7의 관통형 필터의 사시도이고,
도 9는 도 7의 관통형 필터의 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터의 다른 사시도로 3열구조를 가지는 경우를 도시한 것이고,
도 11은 종래와 본 발명의 관통형 필터의 주파수 감쇄특성그래프이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터(100)의 구조를 도시한 것이다. 도 2는 베이스 기판(110)의 구조를 도시한 것이고, 도 3은 상기 관통형 필터(100)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 일부단면도이다
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터(100)는 베이스 기판(110), 적어도 하나의 리드핀(LP), 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1)를 구비한다. 추가적으로 적어도 하나의 관통형 커패시터(C2) 또는 배리스터(varistor)(V)가 더 배치되는 것도 가능하다.
상기 베이스 기판(110)의 구조는 도 2를 통해 설명한다. 도 2a는 상기 베이스 기판(110)의 전면 또는 후면을 나타낸 것이고, 도 2b는 도 2a의 A-A'의 단면도, 도 2c는 도 2a의 B-B'의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터(100)의 베이스 기판(110)은 전면(110a), 후면(110b), 적어도 하나의 리드핀 관통구(114), 절연영역(116), 및 도전층(118)을 구비한다. 상기 베이스 기판(110)의 전면(110a), 후면(110b)은 서로 동일하게 구성된다. 이하에서 상기 베이스 기판(110)의 전면(110a), 후면(110b)은 베이스기판 자체의 전면 또는 후면을 의미할 수도 있지만, 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114), 절연영역(116), 및 도전층(118)을 포함하는 베이스 기판(110)의 전면 및 후면을 의미할 수도 있다
상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114)는 상기 전면(110a)에서 상기 후면(110b)으로 관통하여 구성되며, 하나 또는 일정간격으로 이격되어 복수 개가 배치될 수 있다. 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114)의 내부는 차폐효과의 향상을 위해 도전성 물질로 도금될 수 있다.
상기 절연영역(116)은 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114)를 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다. 상기 리드핀 관통구(114)가 복수개로 구비되는 경우 각각의 리드핀 관통구(114)를 둘러싸는 형태로 복수의 절연영역(116)이 각각 배치될 수 있다.
상기 절연영역(116)은 상기 전면(110a) 및 상기 후면(110b)의 대응부위에 절연물질막을 형성하여 구성하거나, 상기 전면(110a) 및 상기 후면(110b)이 절연재질인 경우에는 별도의 처리 없이 상기 절연영역(116)에 상기 도전층(118)이 형성되지 않도록 하는 것으로 구성하는 것이 가능하다.
상기 도전층(118)은 상기 절연영역(116)을 사이에 두고 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114)에서 이격되어 상기 전면(110a) 및 상기 후면(110b) 상에 도전성 물질로 형성된다. 즉 상기 도전층(118)은 상기 전면(110a) 전체 및 상기 후면전체(110b)에서 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114) 및 상기 절연영역(116)을 제외한 부분에 형성될 수 있다.
상기 베이스 기판(110)에는 상기 관통형 필터(100)의 체결을 위한 적어도 하나의 체결용 관통구(112)가 구비될 수 있다. 상기 적어도 하나의 체결용 관통구(112)의 내주면은 도전성 물질로 도금된 도금층(112a)이 형성되고, 상기 도금층(112a)은 상기 도전층(118)과 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 즉 상기 도금층(112a)은 상기 전면의 도전층(118) 및 상기 후면의 도전층(118)과 전기적으로 연결되는 구조를 가지도록 하여 필터링 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 베이스 기판(110)은 PCB 기판 등의 절연성수지, 절연성 세라믹 등을 재질로 하는 절연성기판 또는 페라이트(ferrite) 기판 등의 자성체 기판을 기본 재질로 하여 상기 도전층(118), 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114), 상기 절연영역(116)이 배치되는 구조를 가질 수 있다.
그리고, 상기 베이스 기판(110)이 절연성 기판을 기본재질로 하는 경우, 상기 절연영역(116)은 페라이트 재질 또는 절연재질을 가질 수 있다.
도 3은 설명의 편의를 위해 2열구조의 리드핀 관통구들 중 첫 번째 열에만 리드핀을 삽입하고 두 번째 열에는 리드핀을 삽입하지 않은 상태로 도시하였지만, 실제 관통형 필터는 리드핀 관통구들 모두에 리드핀 및 커패시터가 삽입된 구조를 가진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도 2의 구조를 가지는 베이스기판(110)의 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114)에 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)이 삽입된다.
상기 적어도 하나의 리드핀(LP)은 일반적으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 잘 알려진 리드핀(LP)이 적용될 수 있다.
상기 적어도 하나의 리드핀(LP)은 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114)에 강제압입방식으로 삽입되는 구성을 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 리드핀(LP)이 삽입된 상기 베이스기판(110)에 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1)가 배치된다. 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1)는 상기 베이스 기판(110)의 전면(110a) 상에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층(118)과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)에 삽입되는 구조로 배치된다.
상기 베이스 기판(110)이 PCB기판 일 경우, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)과 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(114)의 내주면 사이에는, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)을 둘러싸는 형태로 페라이트 소자(미도시)가 더 구비될 수 있다.
도 4a는 도 3의 적어도 하나의 리드핀(LP) 및 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1)가 배치된 상태의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1)는 속이 빈 원통형 구조로, 상부면에 내측으로 상기 제1전극(C1a)을 가지며, 하부면에 외측으로 제2전극(C1b)을 가질 수 있다.
따라서, 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1)는 상부면의 제1전극(C1a)이 리드핀(LP)의 측면부분과 솔더링 물질(S) 등을 이용한 솔더링 등의 접합방법을 통해 전기적으로 연결되고, 하부면의 제2전극(C1b)이 상기 도전층(118)과 중첩되어 접촉되도록 하여 전기적으로 연결된다. 추가적으로 상기 제2전극(C1b)과 상기 도전층(118)은 솔더링 접합될 수 있다.
도 4b는 도 4a의 구조를 가지는 관통형 필터(100)에 적어도 하나의 관통형 커패시터(C2) 또는 관통형 배리스터(varistor)(V)가 더 구비되는 경우를 도시한 것이다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 기판(110)의 전면에 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1)를 배치한 이후에, 상기 베이스 기판(110)의 후면에도 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C2) 또는 배리스터(varistor)(V)를 도 4a에서 설명한 바와 같은 구조로 추가로 배치하는 것이 가능하다.
즉 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C2) 또는 배리스터(varistor)(V)는 상기 베이스 기판(110)의 후면(110b)에 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)과 제1전극(C2a)이 전기적으로 연결되고 상기 후면(110b)의 도전층(118)과 제2전극(C2b)이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)에 삽입되는 구조를 가진다.
상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C2) 또는 배리스터(varistor)(V) 또한 속이 빈 원통형 구조로, 상부면에 내측으로 상기 제1전극(C2a)을 가지며, 하부면에 외측으로 제2전극(C2b)을 가질 수 있다.
따라서, 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C2) 또는 배리스터(varistor)(V)는 상부면의 제1전극(C2a)이 리드핀(LP)의 측면부분과 솔더링 물질(S) 등을 이용한 솔더링 등의 접합방법을 통해 전기적으로 연결되고, 하부면의 제2전극(C2b)이 상기 도전층(118)과 중첩되어 접촉되도록 하여 전기적으로 연결된다. 추가적으로 상기 제2전극(C2b)과 상기 도전층(118)은 솔더링 접합될 수 있다.
상기 베이스 기판(110)의 후면에 상기 적어도 하나의 커패시터(C2)가 추가로 적용되는 경우에는, 상기 관통형 필터(100)에 요구되는 노이즈 제거나 차폐효과 등의 필터링 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고, 상기 베이스 기판(110)의 후면(110b)에 상기 적어도 하나의 배리스터(V)가 추가로 적용되는 경우에는, 상기 관통형 필터(100)에 요구되는 노이즈 제거나 차폐효과 등의 필터링 특성 향상 이외에 과전류 등의 서지(surge) 보호 기능을 가질 수 있다.
일반적으로 배리스터(V)는 클램핑(clamping) 이하의 전압 또는 전류에서는 배리스터가 지니는 유전특성으로 인하여 일반적인 C형 필터 역할을 하지만, 클램핑 이상의 전압 또는 전류가 인가되는 경우에는 배리스터로 기능하여 과전압 또는 과전류를 접지로 바이패스함으로써 회로를 보호하게 된다.
도 5는 도 2 및 도 3의 베이스기판(110)에 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 복수의 미세 비아홀들을 더 구비하는 경우를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같은 구조를 가지는 상기 베이스 기판(110)의 특정부위에 상기 복수의 미세 비아홀들(119)을 형성하고, 상기 복수의 미세 비아홀들(119)의 내부를 도전성 물질로 채우거나 도전성 물질로 도금하여 상기 도전층(118)과 전기적으로 연결되도록 함에 의해 접지면적의 확대 및 차폐효과 향상을 이룰 수 있다.
도 6은 도 2 및 도 3의 베이스기판(110)의 도전층(118) 상에 마스크층(120)을 더 구비하는 경우를 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 같은 구조를 가지는 상기 베이스 기판(110)의 상기 도전층(118) 상의 특정부위, 즉 소자장착부위 또는 제품장착부위 주변에 장착을 위한 솔더링시 솔더의 퍼짐방지를 위한 마스크층(120)이 더 형성될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 관통형 필터(200)의 구조를 도시한 것이다. 도 7은 베이스 기판(210)의 구조를 도시한 것이고, 도 8은 상기 관통형 필터(200)의 사시도이고, 도 9는 도 8의 일부단면도이다
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 관통형 필터(200)는 베이스 기판(210), 적어도 하나의 리드핀(LP), 적어도 하나의 관통형 커패시터(C3)를 구비한다. 추가적으로 적어도 하나의 관통형 커패시터(C4) 또는 배리스터(varistor)(V)가 더 배치되는 것도 가능하다.
상기 베이스 기판(210)의 구조는 도 7을 통해 설명한다. 도 7a는 상기 베이스 기판(210)에서 페라이트 소자(216)가 적용되기 이전의 전면 또는 후면을 나타낸 것이고, 도 7b는 페라이트 소자가 적용된 이후의 베이스 기판(210)의 전면 또는 후면을 나타낸 것이고, 도 7c는 도 7b의 C-C'의 단면도, 도 7d는 도 7b의 D-D'의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 관통형 필터(200)의 베이스 기판(210)은 전면(210a), 후면(210b), 적어도 하나의 소자 관통구(214), 적어도 하나의 페라이트 소자(216), 및 도전층(218)을 구비한다. 상기 베이스 기판(210)의 전면(210a), 후면(210b)은 서로 동일하게 구성된다. 이하에서 상기 베이스 기판(210)의 전면(210a), 후면(210b)은 적어도 하나의 소자 관통구(214), 상기 페리이트 소자(216), 및 도전층(218)이 구비된 전체 베이스 기판(210)의 전면 및 후면을 의미할 수도 있다.
상기 소자 관통구(214)는 상기 베이스 기판(210)의 전면(110a)에서 상기 후면(110b)으로 관통하여 구성되며, 하나 또는 일정간격으로 이격되어 복수개가 배치될 수 있다. 상기 적어도 하나의 소자관통구(214)는 내부가 도전성 물질로 도금된 도금층(214a)이 구비되며, 상기 도금층(214a)은 상기 베이스 기판(210)의 전면 및 후면 상에 형성된 상기 도전층(218)과 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 상기 소자관통구(214)는 상기 적어도 하나의 페라이트 소자(216)가 삽입되기 위한 것으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 리드핀 관통구(114)보다는 직경이 더 크게 형성될 수 있다.
상기 도전층(218)은 상기 베이스기판(210)의 전면(110a) 및 상기 후면(110b) 상에 도전성 물질로 형성된다. 즉 상기 도전층(218)은 상기 전면(210a) 전체 및 상기 후면 전체(210b)에서 상기 적어도 하나의 소자 관통구(114)를 제외한 부분에 형성될 수 있다.
상기 적어도 하나의 페라이트 소자(216)는 관통형 구조를 가지며, 상기 관통형 필터(200)에서 인덕터(inductor)로 기능하며, 중앙부분의 관통구(217)를 통해 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)이 삽입되게 된다. 즉 상기 적어도 하나의 페라이트 소자(216)의 중앙부분의 관통구(217)는 상기 적어도 하나의 리드핀(LP) 관통구로서 기능하게 된다. 이하에서는 상기 적어도 하나의 페라이트 소자(216)의 중앙부분의 관통구(217)를 리드핀 관통구(217)로 칭하기로 한다.
상기 베이스 기판(210)에는 상기 관통형 필터(200)의 체결을 위한 적어도 하나의 체결용 관통구(212)가 구비될 수 있다. 상기 적어도 하나의 체결용 관통구(212)의 내주면은 도전성 물질로 도금된 도금층(212a)이 형성되고, 상기 도금층(212a)은 상기 도전층(218)과 전기적으로 연결되는 구조를 가질 수 있다. 즉 상기 도금층(212a)은 상기 전면의 도전층(218) 및 상기 후면의 도전층(218)과 전기적으로 연결되는 구조를 가지도록 하여 필터링 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 베이스 기판(210)은 PCB 기판 등의 절연성수지, 절연성 세라믹 등을 재질로 하는 절연성기판일 수 있으며, 상기 베이스 기판(210)에 상기 도전층(218), 상기 적어도 하나의 소자 관통구(214), 상기 페라이트 소자(216)가 배치되는 구조를 가질 수 있다.
도 8은 설명의 편의를 위해 2열구조의 리드핀 관통구들 중 첫 번째 열에만 리드핀을 삽입하고 두 번째 열에는 리드핀을 삽입하지 않은 상태로 도시하였지만, 실제 관통형 필터는 리드핀 관통구들 모두에 리드핀 및 커패시터가 삽입된 구조를 가진다.
도 8에 도시된 바와 같이, 도 7의 구조를 가지는 베이스기판(210)의 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(216a)에 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)이 삽입된다.
상기 적어도 하나의 리드핀(LP)은 일반적으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 잘 알려진 리드핀(LP)이 적용될 수 있다.
상기 적어도 하나의 리드핀(LP)은 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구(216a)에 강제압입방식으로 삽입되는 구성을 가질 수 있다.
상기 적어도 하나의 리드핀(LP)이 삽입된 상기 베이스기판(210)에 적어도 하나의 관통형 커패시터(C3)가 배치된다. 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C3)는 상기 베이스 기판(210)의 전면(210a) 상에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층(218)과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)에 삽입되는 구조로 배치된다.
도 9a는 도 8의 적어도 하나의 리드핀(LP) 및 적어도 하나의 관통형 커패시터(C3)가 배치된 상태의 단면도를 나타낸 것이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C3)는 속이 빈 원통형 구조로, 상부면에 내측으로 상기 제1전극(C3a)을 가지며, 하부면에 외측으로 제2전극(C3b)을 가질 수 있다.
따라서, 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C3)는 상부면의 제1전극(C3a)이 리드핀(LP)의 측면부분과 솔더링 물질(S) 등을 이용한 솔더링 등의 접합방법을 통해 전기적으로 연결되고, 하부면의 제2전극(C3b)이 상기 도전층(218)과 중첩되어 접합되도록 하여 전기적으로 연결된다. 추가적으로 상기 제2전극(C3b)과 상기 도전층(218)은 솔더링 접합될 수 있다.
도 9b는 도 9a의 구조를 가지는 관통형 필터(200)에 적어도 하나의 관통형 커패시터(C4) 또는 배리스터(varistor)(V)가 더 구비되는 경우를 도시한 것이다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 기판(210)의 전면에 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C3)를 배치한 이후에, 상기 베이스 기판(210)의 후면에도 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C4) 또는 배리스터(varistor)(V)를 도 9a에서 설명한 바와 같은 구조로 추가로 배치하는 것이 가능하다.
즉 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C4) 또는 배리스터(varistor)(V)는 상기 베이스 기판(210)의 후면(210b)에 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)과 제1전극(C4a)이 전기적으로 연결되고 상기 후면(210b)의 도전층(218)과 제2전극(C4b)이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀(LP)에 삽입되는 구조를 가진다.
상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C4) 또는 배리스터(varistor)(V) 또한 속이 빈 원통형 구조로, 상부면에 내측으로 상기 제1전극(C4a)을 가지며, 하부면에 외측으로 제2전극(C4b)을 가질 수 있다.
따라서, 상기 적어도 하나의 관통형 커패시터(C4) 또는 배리스터(varistor)(V)는 상부면의 제1전극(C2a)이 리드핀(LP)의 측면부분과 솔더링 물질(S) 등을 이용한 솔더링 등의 접합방법을 통해 전기적으로 연결되고, 하부면의 제2전극(C4b)이 상기 도전층(218)과 일부중첩되어 접합되도록 하여 전기적으로 연결된다. 추가적으로 상기 제2전극(C4b)과 상기 도전층(218)은 솔더링 접합될 수 있다.
상기 베이스 기판(210)의 후면에 상기 적어도 하나의 커패시터(C4)가 추가로 적용되는 경우에는, 상기 관통형 필터(200)에 요구되는 노이즈 제거나 차폐효과 등의 필터링 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고, 상기 베이스 기판(210)의 후면에 상기 적어도 하나의 배리스터(V)가 추가로 적용되는 경우에는, 상기 관통형 필터(200)에 요구되는 노이즈 제거나 차폐효과 등의 필터링 특성 향상 이외에 과전류 등의 서지(surge) 보호 기능을 가질 수 있다.
일반적으로 배리스터(V)는 클램핑(clamping) 이하의 전압 또는 전류에서는 배리스터가 지니는 유전특성으로 인하여 일반적인 C형 필터 역할을 하지만, 클램핑 이상의 전압 또는 전류가 인가되는 경우에는 배리스터로 기능하여 과전압 또는 과전류를 접지로 바이패스함으로써 회로를 보호하게 된다
본 발명의 제2실시예에 따른 관통형 필터(200)의 경우에도 본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터(100)의 경우와 마찬가지로, 도 5에 도시된 미세 비아홀들(119)이 형성될 수 있으며, 도 6에 도시된 마스크층(120)이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 상기 베이스 기판(110,210)의 전면쪽에는 적어도 하나의 커패시터(C1,C3)가 배치되고, 후면쪽에는 적어도 하나의 커패시터(C2,C4) 또는 배리스터(V)가 배치되는 구조를 설명하고 있으나, 전면 및 후면을 서로 바꾸어서 전면쪽에는 적어도 하나의 관통형 커패시터(C2,C4) 또는 관통형 배리스터(V)가 배치되고 후면쪽에 적어도 하나의 관통형 커패시터(C1,C3)가 배치되도록 구성하는 것이 가능하다. 또한, 전면과 후면 모두에 관통형 배리스터(V)를 배치하는 것도 가능하다. 또한, 상기 베이스 기판(110)의 전면 또는 후면의 일부 리드핀(LP)에는 커패시터가 배치되고, 일부 리드핀에는 배리스터(V)가 배치되도록 하는 것도 가능하다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터가 3열구조를 가지는 경우를 도시한 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 관통형 필터는 도 3에 도시된 바와 같은 2열구조를 가질 수도 있지만, 도 10에 도시된 바와 같이 3열, 4열 또는 그 이상의 열 구조를 가지는 것이 가능하다. 3열이상의 구조를 가질 경우에, 칩타입소자를 장착하는 종래기술의 경우는 접지연결을 위한 패턴연결이 복잡해지게 된다. 예를 들어 3열구조에서 종래와 같이 칩타입 소자를 배치하기 위해서는 칩 타입 소자의 배치영역이 별도로 필요하고, 이 배치영역과 리드핀을 연결하기 위한 별도의 패턴이 필요하게 되는 등 패턴이 복잡해지게 되어 공정이 복잡하다.
그러나 본 발명에 따른 관통형 필터의 경우는 별도의 패턴이 필요없이 관통형 커패시터나 관통형 배리스터를 삽입하는 것으로 관통형 필터가 완성되므로, 구조가 간단하고 공정이 단순하여 고집적화에 유리하다.
도 10은 본 발명의 제1실시예의 경우 3열구조를 설명하고 있지만, 본 발명의 제2실시예의 경우에도 동일하게 적용가능함은 명백하다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 관통형 필터의 주파수 감쇄 특성 및 종래의 관통형 필터의 주파수 감쇄특성을 나타낸 그래프이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 관통형 필터의 주파수 감쇄특성그래프(A)와 종래의 주파수 감쇄특성 그래프(B)를 비교해보면, 종래에 비해 본 발명에 따른 관통형 필터의 주파수 감쇄 특성이 40dB 이상 향상된 것을 알 수 있어 감쇄특성 등 필터링 특성이 향상되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 노이즈제거나 차폐기능 등의 필터링 특성이 향상되고 서지보호기능을 가지며, 단일기판을 구비하는 관통형 필터 뿐만아니라, 복수의 기판이 배열되는 다층의 관통형 필터 등과 같이, EMI 필터링 기능을 수행하는 관통형 필터에 폭넓게 적용될 수 있으며, 서지보호기능이 필요한 관통형 필터에도 적용가능하다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
110, 210 : 베이스 기판 114, 217 : 리드핀 관통구
116 : 절연영역 118, 218 : 도전층
112,212 : 체결용 관통구 LP : 리드핀
C : 커패시터 V : 배리스터

Claims (18)

  1. 전면 및 후면과, 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 적어도 하나의 리드핀 관통구와, 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구를 둘러싸는 형태의 절연영역을 사이에 두고 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구에서 이격되어 상기 전면 및 상기 후면 상에 도전성 물질로 형성되는 도전층을 구비하는 베이스 기판과;
    상기 베이스 기판의 상기 적어도 하나의 리드핀 관통구에 삽입되는 적어도 하나의 리드핀과;
    상기 베이스 기판의 전면에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀에 삽입되는 적어도 하나의 관통형 커패시터 또는 적어도 하나의 관통형 배리스터를 구비하되,
    상기 베이스 기판은 페라이트(ferrite) 재질의 자성체 기판임을 특징으로 하는 관통형 필터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 기판의 후면에 구성되며, 상기 적어도 하나의 리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록, 상기 적어도 하나의 리드핀에 삽입되는 적어도 하나의 관통형 커패시터 또는 적어도 하나의 관통형 배리스터(varistor)를 더 구비함을 특징으로 하는 관통형 필터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리드핀 관통구 및 상기 적어도 하나의 리드핀이 복수 개인 경우, 상기 베이스 기판의 후면에는, 복수개의 리드핀들 중 제1리드핀에는 적어도 하나의 관통형 커패시터가 상기 제1리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록 배치되고, 상기 복수개의 리드핀들 중 제2리드핀에는 적어도 하나의 관통형 배리스터가 상기 제2리드핀과 제1전극이 전기적으로 연결되고 상기 도전층과 제2전극이 전기적으로 연결되도록 배치됨을 특징으로 하는 관통형 필터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 기판은 적어도 하나의 체결용 관통구를 더 구비하며, 상기 적어도 하나의 체결용 관통구 내주면은 도전성 물질로 도금된 도금층이 형성되고, 상기 도금층은 상기 전면 및 상기 후면의 도전층과 전기적으로 연결되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 관통형 필터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리드핀 관통구는 내주면이 도전성 물질로 도금된 구조를 가짐을 특징으로 하는 관통형 필터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 기판은 상기 전면에서 상기 후면으로 관통하는 복수의 미세 비아홀들을 더 구비하며, 상기 복수의 미세 비아홀들의 내부는 도전성 물질로 채워지거나 도전성 물질로 도금되어 상기 도전층에 전기적으로 연결됨을 특징으로 하는 관통형 필터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 기판의 상기 도전층의 특정부위에는 솔더링시 솔더의 퍼짐방지를 위한 마스크층이 더 형성됨을 특징으로 하는 관통형 필터.
  11. 삭제
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  13. 삭제
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