KR101823232B1 - 공통 모드 필터 - Google Patents

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KR101823232B1
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Abstract

본 발명은 외측에 배치되는 외부 전극을 포함하는 바디; 상기 바디에 내측에 배치되며, 상기 외부 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 코일 전극층; 상기 복수의 코일 전극층의 중 적어도 일부의 사이에 배치되며, 코일 형상을 가지는 션트 전극;을 포함하는 공통 모드 필터에 관한 것이다.

Description

공통 모드 필터{Common mode filter}
본 발명은 공통 모드 필터에 관한 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 보급되고 있으며, 이들 인터페이스는 현재 개인용 컴퓨터 및 디지털 고화질 텔레비전과 같은 많은 디지털 디바이스에서 사용되고 있다.
이들 고속 인터페이스는 오랫동안 일반적으로 이용되었던 단일-종단 (single-end) 송신 시스템과 달리 한 쌍의 신호 라인들을 사용하여 차동 신호(차동 모드 신호)를 송신하는 차동 신호 시스템을 채용한다. 하지만, 디지털화 및 고속화되는 전자기기들은 외부로부터의 자극에 민감하여 고주파 노이즈에 의한 신호 왜곡이 종종 발생하고 있다.
이러한 이상 전압과 노이즈의 원인으로는 회로 내에서 발생하는 스위칭 전압, 전원 전압에 포함된 전원 노이즈, 불필요한 전자기 신호 또는 전자기 잡음 등이 있으며, 이러한 이상 전압과 고주파 노이즈가 회로로 유입되는 것을 방지하기 위한 수단으로서 공통모드필터(Common Mode Filter: CMF)를 사용하고 있다.
모바일 기기에서 통신 감도에 영향을 주는 커먼 모드 노이즈를 제거하기 위해 공통 모드 필터는 통신 주파수 대역(0.7 ~ 2.6 GHz)의 광대역 감쇠 특성이 요구된다.
이러한 광대역 감쇠 특성을 확보하기 위해 션트(Shunt) 전극 구조를 가진 공통 모드 필터를 이용하고 있지만, 기존의 션트 구조는 저주파수 영역의 감쇠 특성을 구현하기 어렵다는 문제가 있다.
일본 공개특허공보 제2014-175825호
본 발명은 광대역 감쇠 특성을 가지며, 동시에 저주파수 영역의 감쇠 특성이 우수한 공통 모드 필터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터는 외측에 배치되는 외부 전극을 포함하는 바디; 상기 바디에 내측에 배치되며, 상기 외부 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 코일 전극층; 상기 복수의 코일 전극층의 중 적어도 일부의 사이에 배치되며, 코일 형상을 가지는 션트 전극;을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공통 모드 필터는 기판; 상기 기판의 일면에 배치되며, 복수의 코일 전극층을 포함하고 신호 노이즈를 제거하는 필터부; 및 상기 복수의 코일 전극층의 중 적어도 일부의 사이에 배치되며, 코일 형상을 가지는 션트 전극;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터는 코일 형상을 가지는 션트 전극을 포함하기 때문에, 광대역 감쇠 특성을 가지며, 동시에 저주파수 영역의 감쇠 특성이 우수하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 I-I`에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 션트 전극층의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 등가 회로도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 평판형의 션트 전극층을 가지는 공통 모드 필터(점선)의 전송 특성 및 감쇠 특성과 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 전송 특성 및 감쇠 특성을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공통 모드 필터의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 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 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터(100)의 사시도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 2는 도 1의 I-I`에 따른 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터(100)의 구성을 살펴보면, 공통 모드 필터(100)는 내부에 적어도 하나 이상의 나선형의 코일 전극층(141, 142, 143, 144)을 포함하는 바디(101) 및 바디(101)의 외측에 배치되는 외부 전극(161, 162, 163, 164)을 포함한다.
또한, 바디(101)의 외측에 배치되는 그라운드 전극(165)를 포함할 수 있다.
외부 전극(161, 162, 163, 164)는 바디(101)의 길이 방향의 측면에, 그라운드 전극(165)은 바디(101)의 길이 방향의 단면에 배치될 수 있다.
바디(101)은 기판(110), 필터부(120) 및 커버부(130)를 포함한다.
기판(110), 커버부(130)는 자성 세라믹 재료로 형성될 수 있다.
필터부(120)는 절연체(121)의 내부에 적어도 하나 이상의 코일 전극층을 포함할 수 있으며, 도시된 것과 같이 높이 방향으로 아래로부터 제1 내지 제4 코일 전극층(141, 142, 143, 144)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
필터부(120)는 복수의 코일 전극층(141, 142, 143, 144)을 포함하여 신호 노이즈를 제거하는 역할을 수행한다.
제1 내지 제4 코일 전극층(141, 142, 143, 144)은 절연층에 도전성 재료로 구성되는 도전선을 적어도 1회 이상 감아 돌려서 나선형으로 형성하거나, 도전성 페이스트, 포토레지스트 공법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
제1 내지 제4 코일 전극층(141, 142, 143, 144) 중 적어도 일부의 일 단부는 바디(101)의 측면으로 노출된다.
제1 및 제3 코일 전극층(141, 143)은 절연체(121)를 관통하는 도전성 비아(미도시)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 도전성 비아는 비아홀을 레이저 펀칭 또는 기계적 펀칭 방법으로 형성하고, 비아홀에 전도성 물질을 충전하여 형성될 수 있다.
제1 및 제3 코일 전극층(141, 143)은 각각 제1 및 제3 외부 전극(161, 163)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제2 및 제4 코일 전극층(142, 144)은 절연체(121)를 관통하는 도전성 비아(미도시)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 및 제4 코일 전극층(142, 144)은 각각 제2 및 제4 외부 전극(162, 146)과 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 코일 전극층(141, 142, 143, 144) 중 적어도 일부의 사이에는 션트 전극층(160)이 배치될 수 있다.
도 2에서 보는 바와 같이, 션트 전극층(160)은 복수의 코일 전극층(141, 142, 143, 144)의 중심부인 제2 및 제3 코일 전극층(142, 143)의 사이에 위치할 수 있다.
또한, 션트 전극층(160)은 제1 및 제2 코일 전극층(141, 142)의 사이 또는 제3 및 제4 코일 전극층(143, 144)의 사이에 션트 전극층(160)이 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터(100)에 포함되는 션트 전극층(160)은 코일 형상을 가진다.
션트 전극층(160)은 션트부(160a) 및 인출부(160b)를 가진다.
인출부(160b)은 바디(101)의 외측에 배치되는 그라운드 전극(165)와 연결되어, 션트 전극층(160)을 접지시킨다.
션트 전극층(160)은 인접하는 코일 전극층(142, 143)과 수직 투영시에 서로 대응하는 면적을 가질 수 있다. 제2 및 제3 코일 전극층(142, 143)의 사이에 배치되는 경우를 예로 들었지만, 제1 및 제2 코일 전극층(141, 142)의 사이 또는 제3 및 제4 코일 전극층(143, 144)의 사이에 션트 전극층(160)이 배치되는 경우에도 인접하는 코일 전극층과 수직 투영시에 서로 대응하는 면적을 가질 수 있다.
이하, 도 4 및 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터(100)의 효과에 대해 살펴보도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 등가 회로도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 5는 평판형의 션트 전극층을 가지는 공통 모드 필터(점선)의 전송 특성 및 감쇠 특성과 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터의 전송 특성 및 감쇠 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4의 등가 회로도 중 그라운드에 접지되는 부분을 살펴보면, 션트 전극층(160)으로 인해 발생하는 기생 커패시터(C) 외에 인덕턴스(L)가 발생하는 것을 알 수 있다.
비교예 실시예
L (nH) 0 18
C (pF) 1.0 0.45
비교예는 평판형의 션트 전극층을 포함하는 경우이며, 실시예는 코일 형상의 션트 전극층을 포함하는 경우이다.
표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터(100)는 션트 전극층(160)이 코일 형상을 가지기 때문에 인덕턴스를 가지게 된다.
평판형의 션트 전극층(비교예)을 이용하는 경우의 감쇠 특성을 측정하면 그래프에 하나의 폴(Pole) 추가되어 총 두개의 폴이 나타나게 되며, 넓은 주파수 영역(1 ~ 3 GHz)에서의 감쇠 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 평판형의 션트 전극층을 이용하는 경우에는 원하는 감쇠 특성을 얻을 수 있는 주파수 영역이 넓어진다는 효과가 있다.
하지만, 평판형의 션트 전극층을 이용하는 경우에는 폴이 고주파수 영역대로 이동하게 되어 0.7 GHz 내지 1.0 GHz에 해당하는 저주파수 영역의 감쇠 특성이 저하되는 문제점이 있다.
도 5의 실시예(실선)에 의 경우, 코일 형상의 션트 전극층(160)으로 인해 도 5에서 보는 바와 같이 비교예(점선)에 비해 폴이 저주파수 영역으로 이동하는 것을 알 수 있다.
구체적으로 살펴보면, -25 dB의 감쇠량을 기준으로 보면, 비교예의 경우에는 1 ~ 3 GHz의 영역에서 -25 dB 이하의 감쇠량을 가지나, 통신 주파수 대역(0.7 ~ 2.6 GHz) 중 저주파수 대역인 0.7 ~ 1.0 GHz의 영역에서는 감쇠 특성을 만족하지 못하는 것을 알 수 있다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 공통 모드 필터(100)는 코일 형상의 션트 전극층(160)이 인덕턴스를 가지기 때문에 도 5와 같이 폴을 저주파수 영역으로 이동시켜 0.7 GHz 대역부터 2.8 GHz 대역까지 감쇠량 -25 dB 이하를 만족시켜 저주파수 감쇠 특성을 개선할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공통 모드 필터(200)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 구성 요소 중 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 공통 모드 필터(200)는 션트 전극층(260)을 적어도 2개 이상 포함할 수 있다.
션트 전극층(260)이 적어도 2개 이상 포함되는 경우, 하나의 션트 전극층(260)이 하나의 그라운드 전극(265)과 연결될 수 있다.
즉, 션트 전극층(260)이 적어도 2개 이상 포함되는 경우, 그라운드 전극(265)도 션트 전극층(260)과 동일한 수로 포함될 수 있다.
이와 달리, 복수의 션트 전극층(260)이 하나의 그라운드 전극(265)과 연결되는 것도 가능하다.
션트 전극층(260)이 2개인 경우, 제1 및 2 코일 전극층(241, 242)의 사이와 제3 및 제4 코일 전극층(243, 244)의 사이에 배치될 수 있다. 또는, 제1 및 2 코일 전극층(241, 242)의 사이와 제2 및 제3 코일 전극층(242, 243)의 사이에 배치되거나, 제2 및 3 코일 전극층(242, 243)의 사이와 제3 및 제4 코일 전극층(243, 244)의 사이에 배치될 수 있다.
션트 전극층(260)이 3개인 경우에는 제1 내지 제4 코일 전극층(241, 242, 243, 244)의 각각의 사이에 배치될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 공통 모드 필터
101: 바디
110: 기판
120: 필터부
121: 절연체
141, 142, 143, 144: 코일 전극층
145: 션트 전극
130: 커버부
161, 162, 163, 164: 외부 전극
165: 그라운드 전극

Claims (14)

  1. 외측에 배치되는 외부 전극을 포함하는 바디;
    상기 바디에 내측에 배치되며, 상기 외부 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 코일 전극층;
    상기 복수의 코일 전극층 중 적어도 일부의 사이에 배치되고, 션트 전극을 갖는 션트 전극층;을 포함하고,
    상기 션트 전극은, 하나의 션트부와 하나의 인출부를 가지며, 상기 션트부는 코일 형상을 가지는 공통 모드 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바디의 외측에 배치되는 그라운드 전극을 더 포함하고,
    상기 인출부는 상기 그라운드 전극과 전기적으로 연결되는 공통 모드 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 션트 전극층은 상기 복수의 코일 전극층 중에서 중심부에 위치하는 상기 코일 전극층의 사이에 배치되는 공통 모드 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 션트 전극층은 인접하는 코일 전극층과 수직 투영시에 서로 대응하는 면적을 가지는 공통 모드 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 션트 전극층은 적어도 2개 이상인 공통 모드 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 션트 전극층은 저주파수 감쇠 특성을 개선하는 역할을 수행하는 공통 모드 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    0.7 GHz 대역부터 2.6 GHz 대역까지 감쇠량 -25 dB 이하인 공통 모드 필터.
  8. 기판;
    상기 기판의 일면에 배치되며, 복수의 코일 전극층을 포함하고 신호 노이즈를 제거하는 필터부; 및
    상기 복수의 코일 전극층 중 적어도 일부의 사이에 배치된 션트 전극;을 포함하고,
    상기 션트 전극은, 하나의 션트부와 하나의 인출부를 가지며, 상기 션트부는 코일 형상을 가지는 공통 모드 필터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 션트 전극은 접지된 공통 모드 필터.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 션트 전극은 상기 복수의 코일 전극층 중에서 중심부에 위치하는 상기 코일 전극층의 사이에 배치되는 공통 모드 필터.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 션트 전극이 형성된 션트 전극층은 인접하는 코일 전극층과 수직 투영시에 서로 대응하는 면적을 가지는 공통 모드 필터.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 션트 전극은 적어도 2개 이상인 공통 모드 필터.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 션트 전극은 저주파수 감쇠 특성을 개선하는 역할을 수행하는 공통 모드 필터.
  14. 제8항에 있어서,
    0.7 GHz 대역부터 2.6 GHz 대역까지 감쇠량 -25 dB 이하인 공통 모드 필터.
KR1020160042520A 2016-04-06 2016-04-06 공통 모드 필터 KR101823232B1 (ko)

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