KR101495995B1 - 공통모드필터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삽입손실 특성을 보다 향상하기 위하여, 1차 코일전극패턴 및 2차 코일전극패턴을 포함하는 공통모드필터에 있어서, 상층에 형성되고 패턴이 교대로 배치된 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴; 및 하층에 형성되고 패턴이 교대로 배치된 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴;을 포함하되, 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 동일 차의 코일전극패턴인 공통모드필터를 제시한다.

Description

공통모드필터{COMMON MODE FILTER}
본 발명은 공통모드필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공통모드필터 내부의 코일전극패턴 구조와 관련된 것이다.
기술이 발전함에 따라 휴대전화, 가전제품, PC, PDA, LCD 등과 같은 전자기기가 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 변화되고, 처리하는 데이터량의 증가로 인해 고속화되고 있는 추세에 있다. 이에 따라, 고속 신호 송신 인터페이스로서 USB 2.0, USB 3.0 및 고선명 멀티미디어 인터페이스(high-definition multimedia interface;HDMI)가 광범위하게 보급되었고, 개인용 컴퓨터 및 디지털 고화질 텔레비전과 같은 많은 디지털 디바이스들에서 사용되고 있다.
이들 인터페이스는 오랫동안 일반적으로 이용되었던 단일-종단 (single-end) 송신 시스템과 다르게 한 쌍의 신호 라인들을 사용하여 차동 신호(차동 모드 신호)를 송신하는 차동 신호 시스템을 채용한다. 하지만, 디지털화 및 고속화되는 전자기기들은 외부로부터의 자극에 민감하다. 즉, 외부로부터의 작은 이상 전압과 고주파 노이즈가 전자기기의 내부 회로로 유입될 경우 회로가 파손되거나 신호가 왜곡되는 경우가 발생한다.
이러한 전자기기의 회로 파손이나 신호 왜곡의 발생을 방지하기 위해서는 필터를 설치하여 이상 전압과 고주파 노이즈가 회로로 유입되는 것을 방지하는데, 일반적으로, 고속 차동신호 라인 등에는 공통 모드 노이즈(Common mode noise)를 제거하기 위해 공통모드필터(Common Mode Filter)가 사용되고 있다.
공통모드 노이즈는 차동신호 라인에서 발생하는 노이즈이며, 공통모드필터는 기존 EMI필터로 제거할 수 없는 노이즈들을 제거한다. 공통모드필터는 가전기기 등의 EMC 특성 향상 또는 핸드폰 등의 안테나 특성 향상에 기여한다.
일본 공개특허공보 제 2012-015494호를 참조하면, 종래의 일반적인 공통모드필터는, 절연수지로 둘러싸인 1,2차 코일전극패턴 주위로 금속-폴리머(polymer) 복합체가 채워져 형성된다.
여기서, 1,2차 코일전극패턴은 전자기적 결합을 강화하기 위해 절연수지를 사이에 두고 적층되며, 이에 따라 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴은 수직방향으로 서로 마주보면서 배치된다.
특허문헌 : 일본 공개특허공보 제 2012-015494호
본 발명은 상기와 같은 구조의 종래 공통모드필터에 비해 보다 향상된 삽입손실 특성을 나타내는 공통모드필터를 제공하는 것에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, 1차 코일전극패턴 및 2차 코일전극패턴을 포함하는 공통모드필터에 있어서, 상층에 형성되고 패턴이 교대로 배치된 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴; 및 하층에 형성되고 패턴이 교대로 배치된 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴;을 포함하되, 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 동일 차의 코일전극패턴인, 공통모드필터를 제공한다.
여기서, 상기 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 상기 1차 코일전극패턴이거나, 상기 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 상기 2차 코일전극패턴일 수 있다.
그리고, 상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴은 그 중심이 수직방향으로 동일선상에 있거나, 상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴은 수직한 방향에서 겹쳐지되 그 중심이 서로 어긋날 수 있다.
상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴은 수직한 방향에서 겹쳐지되 그 중심이 서로 어긋나는 경우, 상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴 사이의 수평 중심간격(x), 그리고 상기 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴 사이의 수평 중심간격(L)의 비(x/L)는 0.5 미만일 수 있다.
또한, 상기 상층의 코일전극패턴과 하층의 코일전극패턴이 서로 접촉되지 않는 범위에서, 상기 상층의 코일전극패턴과 하층의 코일전극패턴 사이의 수직 이격거리(h), 그리고 상기 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴 사이의 수평 이격거리(w)의 비(h/w)는 1.5 이하일 수 있다.
본 발명의 공통모드필터에 포함된 코일전극패턴 구조에 의해 코일전극패턴 주변의 자속이 보다 유기적으로 상호작용할 수 있고, 그 결과, 종래 공통모드필터보다 삽입손실 특성이 더 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공통모드필터의 사시도.
도 2는 도 1의 I-I’선의 단면도.
도 3은 본 발명의 코일전극패턴의 배치에서 나타나는 자속 흐름을 표시한 도면.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공통모드필터의 단면도.
도 4b는 도 4a의 코일전극패턴을 확대한 도면.
도 5는 x/L에 따른 특성값을 그래프로 나타낸 도면.
도 6 및 도 7은 h/w에 따른 특성값을 그래프로 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 미만에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 다수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 공통모드필터의 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I’선의 단면도이다. 부가적으로, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니고, 예컨대, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다. 한편, 각 도면에 걸쳐 표시된 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 도시의 간략화 및 명료화를 위해, 도면은 일반적 구성 방식을 도시하고, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공통모드필터(100)는, 패턴이 교대로 배치되어 형성된 1차 코일전극패턴(110) 및 2차 코일전극패턴(120)을 포함할 수 있다.
상기 1차 및 2차 코일전극패턴(110,120)은 자성체 기판(130)을 하부에 두고 적층된 절연수지층(140)에 내설되어 있으며, 상기 절연수지층(140) 위로 금속-폴리머 복합체(150)가 적층되어 자속 흐름을 원활하게 하고 있다.
상기 1차 및 2차 코일전극패턴(110,120)의 구조를 보다 자세히 살펴보면, 상기 1차 코일전극패턴(110)은 상층에 형성된 1차 코일전극패턴(111)과 하층에 형성된 1차 코일전극패턴(112)으로 구성되고, 상기 2차 코일전극패턴(120) 역시 상층에 형성된 2차 코일전극패턴(121)과 하층에 형성된 2차 코일전극패턴(122)으로 구성되어 있다.
이에 따라, 상기 1차 코일전극패턴(111)과 2차 코일전극패턴(121)은 상층에서 패턴이 교대로 배치되어 형성되고, 상기 1차 코일전극패턴(112)과 2차 코일전극패턴(122)은 하층에서 패턴이 교대로 배치되어 형성되며, 상,하층의 동일 차의 코일전극패턴은 비아(도면 미도시)를 통해 서로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 1차 코일전극패턴(110) 및 2차 코일전극패턴(120)의 양 끝단은 각각 외부전극단자(160)와 연결되어 외부회로와 도통될 수 있다.
이와 같은 구조에서 본 발명은, 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 동일 차의 코일전극패턴인 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 상기 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이, 도 2에 도시된 것처럼 상기 1차 코일전극패턴(110)일 수 있고, 또는 이와 달리 상기 2차 코일전극패턴(120)이 될 수도 있다.
여기서, 상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴은 그 중심이 수직방향으로 동일선상에 있을 수 있다.
즉, 도 2와 같이, 상기 상층의 1차 코일전극패턴(111)과 하층의 1차 코일전극패턴(112)이 수직방향으로 동일선상에 위치하도록 배치되고, 마찬가지로, 상기 상층의 2차 코일전극패턴(121)과 하층의 2차 코일전극패턴(122)이 수직방향으로 동일선상에 위치하도록 배치될 수 있다.
도 3은 이와 같은 배치 구조에서 코일전극패턴 주변의 자속 흐름을 표시한 것으로, 상기 1차 코일전극패턴(110)과 2차 코일전극패턴(120)에 다른 방향의 전류, 즉 상기 1차 코일전극패턴(110)에는 지면으로 나오는 전류가 흐르고 상기 2차 코일전극패턴(120)에는 지면으로 들어가는 전류가 흐르는 것을 가정하였다.
이 경우, 도 3과 같이, 상기 상층의 1차 코일전극패턴(111)과 하층의 1차 코일전극패턴(112) 사이의 자속(또는 상기 상층의 2차 코일전극패턴(121)과 하층의 2차 코일전극패턴(122) 사이의 자속)은 서로 상쇄하게 되고, 그 결과, 디퍼런셜 모드 임피던스가 감소하여 삽입손실 특성이 개선된다.
한편, 상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴은, 도 4a 및 도 4b와 같이, 수직한 방향에서 겹쳐지되 그 중심이 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 즉, 상층의 1차 코일전극패턴(111)과 하층의 1차 코일전극패턴(112)이 수직한 방향에서 겹쳐지되 그 중심이 서로 어긋나게 배치되고, 마찬가지로, 상기 상층의 2차 코일전극패턴(121)과 하층의 2차 코일전극패턴(122)이 수직한 방향에서 겹쳐지되 그 중심이 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
이때, 상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴 사이의 수평 중심간격(x), 그리고 상기 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴 사이의 수평 중심간격(L)의 비(x/L)는 0.5 미만이 되게 배치할 수 있다.
아래 표 1은 x/L에 따른 특성값을 나타낸 표이고, 도 5는 이를 그래프화한 것이다.
Figure 112013033560667-pat00001
여기서, x/L이 0.0인 것은, 상층의 1차 코일전극패턴(111)과 하층의 1차 코일전극패턴(112)(또는 상층의 2차 코일전극패턴(121)과 하층의 2차 코일전극패턴(122)) 사이의 수평 중심간격(x)이 0인 것으로 결국 도 2의 배치 구조와 같게 된다.
그리고, x/L이 1.0인 것은, 상층의 1차 코일전극패턴(111)과 하층의 2차 코일전극패턴(122)(또는 상층의 2차 코일전극패턴(121)과 하층의 1차 코일패턴)의 중심이 수직방향으로 동일선상에 위치하는 구조가 된다.
표 1 및 도 5를 보면, x/L이 1에 가까울수록 공통모드 임피던스(CM_Impedance)는 거의 변화하지 않으나 컷오프 주파수(Cutoff frequency)의 저하되고, 특히 0.5를 기점으로 급격하게 낮아지는 것을 알 수 있다.
이처럼 공통모드필터의 코일전극패턴이 도 2나 도 4와 같은 구조로 배치된 경우에는, 상기 1,2차 코일전극패턴(110,120) 주변의 자속이 보다 유기적으로 상호작용하고, 그 결과, 공통모드 임피던스(CM_Impedance)의 변화없이 컷오프 주파수(Cutoff frequency)가 일정값 이상으로 유지되며 이에 따라, 삽입 손실 특성이 개선됨을 확인할 수 있다.
한편, 도 2나 도 4의 코일전극패턴 구조에서, 상기 상층의 코일전극패턴(111,121)과 하층의 코일전극패턴(112,122) 사이의 수직 이격거리(h), 그리고 상기 1차 코일전극패턴(110)과 2차 코일전극패턴(120) 사이의 수평 이격거리(w)의 비(h/w)는 1.5 이하이 될 수 있다.
이때, h/w이 0이 되면 상층의 코일전극패턴(111,121)과 하층의 코일전극패턴(112,122)이 서로 접촉됨을 의미하므로, 상기 수치범위는 h/w이 0 초과, 즉 상층의 코일전극패턴(111,121)과 하층의 코일전극패턴(112,122)이 서로 접촉되지 않는 범위내임을 전제로 한다.
아래 표 2는 h/w에 따른 특성값을 나타낸 표이고, 도 6 및 도 7은 이를 그래프화한 것이다.
Figure 112013033560667-pat00002
표 2 및 도 6,7을 보면 h/w이 0.25에 가까울수록, 즉 상층의 코일전극패턴(111,121)과 하층의 코일전극패턴(112,122)이 가까울수록 컷오프 주파수(Cutoff frequency) 및 공통모드 임피던스(CM_Impedance)가 상승하고, h/w이 1.50 을 초과하게 되면 컷오프 주파수 및 공통모드 임피던스가 급격히 저하되는 것을 확인할 수 있다.
이는 상층의 코일전극패턴(111,121)과 하층의 코일전극패턴(112,122)가 가까울수록 그 사이에서 발생하는 자속의 손실이 줄어들고, 특히, 대각선 방향으로 인접하는 상기 1차 코일전극패턴(110)과 2차 코일전극패턴(120) 사이의 상호 효과가 더욱 커지기 때문이다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 본 발명에 따른 공통모드필터 110 : 1차 코일전극패턴
111 : 상층의 제1 코일전극패턴 112 : 하층의 제1 코일전극패턴
120 : 2차 코일전극패턴 121 : 상층의 제2 코일전극패턴
122 : 하층의 제2 코일전극패턴 130 : 자성체 기판
140 : 절연수지층 150 : 금속 폴리머 복합체
160 : 외부전극단자

Claims (7)

1차 코일전극패턴 및 2차 코일전극패턴을 포함하는 공통모드필터에 있어서,
상층에 형성되고 패턴이 교대로 배치된 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴; 및 하층에 형성되고 패턴이 교대로 배치된 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴;을 포함하되,
상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 동일 차의 코일전극패턴인, 공통모드필터.
제 1 항에 있어서,
상기 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 상기 1차 코일전극패턴인, 공통모드필터.
제 1 항에 있어서,
상기 상층의 최외측 패턴과 하층의 최외측 패턴이 상기 2차 코일전극패턴인, 공통모드필터.
제 1 항에 있어서,
상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴은 그 중심이 수직방향으로 동일선상에 있는, 공통모드필터.
제 1 항에 있어서,
상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴은 수직한 방향에서 겹쳐지되 그 중심이 서로 어긋난, 공통모드필터.
제 5 항에 있어서,
상기 상층 및 하층에 배치된 동일 차의 코일전극패턴 사이의 수평 중심간격(x), 그리고 상기 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴 사이의 수평 중심간격(L)의 비(x/L)는 0.5 미만인, 공통모드필터.
제 1 항에 있어서,
상기 상층의 코일전극패턴과 하층의 코일전극패턴이 서로 접촉되지 않는 범위에서, 상기 상층의 코일전극패턴과 하층의 코일전극패턴 사이의 수직 이격거리(h), 그리고 상기 1차 코일전극패턴과 2차 코일전극패턴 사이의 수평 이격거리(w)의 비(h/w)는 1.5 이하인, 공통모드필터.
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