KR101994707B1 - 공통모드필터 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내구성, 내습성, 내열성이 우수한 공통모드필터를 제공하기 위하여, 외부자성층; 상기 외부자성층 상에 형성되고 내부에 코일전극이 구비된 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 보호층; 상기 보호층의 일면에 형성된 개구부 내부에 구비된 내부자성층; 및 상기 보호층을 관통하고 상기 코일전극의 단부와 연결되는 외부전극단자;를 포함하는 공통모드필터를 제시한다.
Description
본 발명은 공통모드필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 보호층이 구비된 공통모드필터 및 이의 제조방법에 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 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.
이에 따라 고속 차동신호 라인 등에는 발생하는 공통 모드 노이즈(Common mode noise)를 제거하기 위해 일반적으로 공통모드필터(Common Mode Filter)가 사용되고 있다. 여기서, 공통모드 노이즈는 차동신호 라인에서 발생하는 노이즈이며, 공통모드필터는 기존 EMI필터로 제거할 수 없는 이러한 노이즈를 제거한다.
일본 특허출원 공개공보 제 2012-015494호를 참조하면, 종래 공통모드필터는 일반적으로 하부자성층과 상부자성층, 그리고 그 사이에 구비되되 내부에 코일전극이 구비된 절연층으로 구성되어 있다. 그리고 상기 코일전극을 외부의 회로와 접속하기 위한 외부전극단자가 포스트(Post) 형태로 상기 상부자성층을 관통하여 형성되어 있다.
이에 따라 일반적으로 상부자성층은 페이스트나 졸,겔 등의 밀도가 낮은 형태로 충전되어 형성되는데, 이러한 경우 내구성이 약하여 외부의 충격에 취약하다는 단점이 있다.
또한, 충전 시 내부에 기포가 포함될 수 있어 이로 인해 외부의 수분 등이 소자 내부에 침투될 수 있고, 이는 결국 특성저하로 이어지게 된다.
본 발명은 내구성이 약한 자성층을 보호함으로써 고신뢰성의 공통모드필터를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, 외부자성층; 상기 외부자성층 상에 형성되고 내부에 코일전극이 구비된 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 보호층; 상기 보호층의 일면에 형성된 개구부 내부에 구비된 내부자성층; 및 상기 보호층을 관통하고 상기 코일전극의 단부와 연결되는 외부전극단자;를 포함하는, 공통모드필터를 제공한다.
또한, 상기 보호층은 실리콘 기판인, 공통모드필터를 제공한다.
또한, 상기 내부자성층은 상기 절연층과 접합하는, 공통모드필터를 제공한다.
또한, 상기 외부자성층은 건상의 시트(Sheet) 형태인, 공통모드필터를 제공한다.
또한, 상기 외부전극단자는 상기 내부자성층을 관통하는, 공통모드필터를 제공한다.
또한, 상기 외부자성층 및 내부자성층은 Fe계，Fe-Si계，Fe-Al계，Fe-Ni계，Fe-Al-Si계, Ni-Zn계, Mn-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트 중에서 선택된 1종 이상의 조성으로 구성되는, 공통모드필터를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명은, 보호층의 일면에 개구부를 가공하는 단계; 상기 개구부 내부에 내부자성층를 형성하는 단계; 상기 보호층을 관통하는 홀을 가공 후 상기 홀 내부에 외부전극단자를 형성하는 단계; 코일전극이 내부에 구비된 절연층을 상기 보호층 상에 형성하되 상기 외부전극단자를 성장도금하는 단계; 및 상기 절연층 상에 외부자성층을 형성하는 단계;를 포함하는, 공통모드필터 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 홀은 습식 에칭 또는 건식 에칭을 통해 형성되는, 공통모드필터 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 내부자성층는 자성 페이스트를 상기 개구부 내부에 충전 후 경화함으로써 형성되는, 공통모드필터 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 절연층은 절연수지 도포 및 도금공정을 반복 진행함으로써 형성되는, 공통모드필터 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 외부자성층 형성 후 다이싱 공정을 통한 칩 개별화 단계를 진행하는, 공통모드필터 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 외부자성층은 접착부재를 사이에 두고 상기 절연층의 표면에 접합됨으로써 형성되는, 공통모드필터 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 보호층의 일면에 형성된 개구부 내부에 내구성이 약한 내부자성층이 형성됨으로써 높은 신뢰성을 갖는 공통모드필터의 제공이 가능하다.
또한, 보호층을 하부에 두고 적층식으로 제조하는바, 상기 보호층으로서 대구경의 실리콘 웨이퍼를 사용하는 경우 제품의 대량생산이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 공통모드필터의 사시도
도 2a는 도 1의 I-I’선의 단면도
도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ’선의 단면도
도 3 내지 도 10은 본 발명의 공통모드필터 제조방법을 순차적으로 도시한 공정도
도 2a는 도 1의 I-I’선의 단면도
도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ’선의 단면도
도 3 내지 도 10은 본 발명의 공통모드필터 제조방법을 순차적으로 도시한 공정도
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 발명에 따른 공통모드필터의 사시도이고, 도 2a는 도 1의 I-I’선의 단면도, 도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ’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, 도시의 간략화 및 명료화를 위해 도면은 일반적 구성 방식을 도시하였고, 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 발명의 공통모드필터(100)는, 외부자성층(110)과, 내부에 코일전극(120)이 구비된 절연층(130), 상기 절연층(130) 상에 형성된 보호층(140), 그리고 상기 코일전극(120)의 단부와 연결되는 외부전극단자(150)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 보호층(140)의 일면에 개구부(도 4의 141)가 형성되어 상기 개구부(141) 내부에 내부자성층(160)이 함입된 형태로 형성되어 있다.
상기 외부자성층(110) 상부에 형성되는 상기 절연층(130)은 절연성, 내열성, 내습성 등을 고려하여 그 구성 재질을 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(130)을 구성하는 최적의 고분자 재질로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지와, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.
상기 절연층(130) 내부에 구비된 상기 코일전극(120)은 전자기적 결합을 하는 제1 코일전극(121)과 제2 코일전극(122)이 도 2a와 같이 두께 방향으로 일정 간격으로 이격되거나, 또는 이와 달리 동일층에 교번(交番)하여 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1, 제2 코일전극(121,122)은 각각 복수 개로 구성되어 비아를 통해 서로 연결될 수 있고, 상기 각 코일전극(121,122)의 단부는 비아나 리드선(도면 미도시)을 통해 상기 외부전극단자(150)와 연결될 수 있다.
상기 외부자성층(110) 및 내부자성층(160)은 전기저항이 높고 자력 손실이 작으며 조성 변화를 통해 임피던스 설계가 용이한 Fe계，Fe-Si계，Fe-Al계，Fe-Ni계，Fe-Al-Si계, Ni-Zn계, Mn-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트 중에서 선택된 1종 이상의 조성으로 구성되어 자로(磁路)의 형성공간이 된다.
여기서 상기 내부자성층(160)은 자성 페이스트가 상기 개구부(141) 내부에 충전 후 경화됨으로써 형성된다. 여기서, 상기 자성 페이스트는 밀도가 낮은 슬러리(Slurry) 형태의 자성물질로서, 이에 의해 형성되는 상기 내부자성층(160)은 내구성이 약하고 내부에 기포를 포함할 수 있어 외부환경에 취약하다. 그러나 본 발명에서 상기 내부자성층(160)은 상기 보호층(140)의 개구부(141) 내부에 함입된 형태로 형성되어 있으므로 외부환경으로부터 보호가 가능하다.
이와 같이, 상기 내부자성층(160)이 상기 보호층(140)에 의해 보호되도록 하기 위해서는 상기 개구부(141)의 어느 한 측벽이라도 외부로 노출되어서는 않되므로, 상기 개구부(141)의 가로와 세로 사이즈는 모두 상기 상기 보호층(140)보다 작게 형성되어 있어야 한다. 그리고 상기 보호층(140)은 내구성, 내습성, 내열성이 우수한 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 일례로 상기 보호층(140)은 실리콘 기판이 될 수 있다.
한편, 상기 외부전극단자(150)는 상기 보호층(140)을 관통하여 형성되는데, 이때 높은 인덕턴스 구현을 위해 상기 개구부(141)의 면적을 크게 형성하는 경우, 도 2b와 달리 상기 외부전극단자(150)는 상기 보호층(140)과 함께 상기 내부자성층(160)을 함께 관통하여 형성될 수도 있다.
이제, 본 발명의 공통모드필터 제조방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 공통모드필터(100) 제조방법을 순차적으로 도시한 공정도이다. 여기서 각 도면의 (a)는 단면도이고, (b)는 평면도를 나타낸다.
본 발명의 공통모드필터(100) 제조방법은 먼저, 도 3과 같이 보호층(140)을 준비하고, 준비된 상기 상기 보호층(140)의 일면에 도 4와 같이 개구부(141)를 가공하는 단계를 진행한다.
상기 보호층(140)은 상기 개구부(141) 내부에 형성되는 내부자성층(160)을 보호하기 위한 층으로 이의 구성재질로는 내구성이 우수한 것이면 특별한 제한은 없고, 일례로 상기 보호층(140)은 200mm의 대구경(大口徑)을 갖는 실리콘 웨이퍼로서 준비될 수 있다. 상기 실리콘 웨이퍼를 여러 구역을 구획한 후 각 구역마다 후속공정을 진행하여 칩 소자를 완성하고 마지막으로 칩 개별화 공정을 수행할 수 있다. 도면에서는 일 구역에서 제조되는 공정을 기준으로 도시하였다.
이러한 상기 보호층(140)에 형성되는 상기 개구부(141)의 가로,세로,깊이 사이즈는 요구되는 인덕턴스를 고려하여 정하되, 상기 보호층(140)보다는 작게 하여 상기 개구부(141)의 어느 하나의 측벽이라도 외부로 노출되지 않게 한다.
이러한 상기 개구부(141)는 상기 보호층(140) 상면에 포토 레지스트(Photo Resist) 패턴을 부착 후 하프 에칭(Half etching)을 수행함으로써 형성될 수 있다.
하프 에칭을 통해 원하는 깊이의 상기 개구부(141)가 형성되면 그 다음, 도 5와 같이 상기 개구부(141) 내부에 내부자성층(160)을 형성하는 단계를 진행한다.
상기 내부자성층(160)은 자성 페이스트를 스크린 프린팅(Screen Printing) 등의 일반 인쇄공정기술을 사용하여 상기 개구부(141) 내부에 충전한 다음 이를 소결함으로써 형성될 수 있다. 여기서 상기 자성 페이스트는 Fe계，Fe-Si계，Fe-Al계，Fe-Ni계，Fe-Al-Si계, Ni-Zn계, Mn-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트 중에서 선택된 1종 이상의 조성으로 구성되는 분말에 유기 바인더(Binder), 가소제 (Plastisizer) 등을 첨가하고, 이를 볼밀(Ball mill) 또는 바스켓 밀(Basket mill)과 같은 믹싱(mixing) 방법으로 습식 혼합함으로써 제조될 수 있다. 필요한 경우 여기에 점도를 조절하기 위한 휘발성 용매를 배합할 수 있다.
이와 같이 상기 내부자성층(160)이 형성되면 도 6과 같이 상기 보호층(140)의 소정 위치에 상기 보호층(140)을 관통하는 홀(150a)을 가공하는 단계를 진행한다.
상기 홀(150a)은 상기 포토레지스트 패턴이 부착된 상태의 상기 보호층(140)을 에칭액에 딥핑(Dipping)하는 습식 에칭법이나, 레이저 빔, 플라즈마에 의한 반응을 이용한 건식 에칭법을 통해 형성될 수 있다.
상기 홀(150a)은 상기 보호층(140)을 관통하나, 요구되는 인덕턴스에 따라 상기 내부자성층(160)의 면적이 크게 형성되는 경우에는 상기 보호층(140)과 함께 상기 내부자성층(160)의 가장자리를 관통할 수도 있다. 다만, 상기 내부자성층(160)의 재질상 에칭이 쉽지 않으므로 상기 보호층(140)만을 관통하도록 가공하는 것이 보다 바람직할 것이다.
이와 같이 상기 홀(150a)이 가공되면, 도 7과 같이 상기 홀(150a) 내부를 필(Fill) 도금하여 외부전극단자(150)를 형성하는 단계를 진행한다.
상기 외부전극단자(150)는 전도성이 우수한 Ni, Pd, Ag-Pd, Cu와 같은 금속 재료로 구성될 수 있다.
그 다음, 도 8과 같이 코일전극(120)이 내부에 구비된 절연층(130)을 상기 보호층(140) 상에 형성하는 단계를 진행한다. 이는 절연수지 도포 및 도금공정을 반복하는 빌드업 공정으로 진행될 수 있다.
상기 코일전극(120)의 도금은 서브트랙트 공법, 애디티브 공법, 세미 애디티브 공법 등 일반의 공지기술을 사용할 수 있다. 상기 코일전극(120)은 제1 코일전극(121)과 제2 코일전극(122)이 일정 간격으로 이격된 형태로 형성될 수 있고, 이때, 각 층의 코일전극(120) 단부와 연결되도록 상기 코일전극(120) 도금 시 상기 외부전극단자(150)를 성장 도금한다.
상기 절연층(130)이 완성되면 그 다음 도 9와 같이 상기 절연층(130) 상에 외부자성층(110)을 형성하는 단계를 진행한다.
상기 외부자성층(110)은 Fe계，Fe-Si계，Fe-Al계，Fe-Ni계，Fe-Al-Si계, Ni-Zn계, Mn-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트 중에서 선택된 1종 이상의 조성으로 구성된 건상의 시트(Sheet)로 제작될 수 있다. 이러한 상기 외부자성층(110)은 접착부재(도면 미도시)를 사이에 두고 상기 절연층(130)의 표면에 접합됨으로써 형성될 수 있다.
마지막으로 도 10과 같이 일정 크기에 맞춰 다이싱 공정을 통해 칩 개별화 단계를 진행함으로써 본 발명의 공통모드필터(100)를 최종 완성할 수 있다.
이와 같은 공정을 통해 제조되는 본 발명의 공통모드필터(100)는 내구성이 약한 상기 내부자성층(160)을 상기 보호층(140)에 의해 보호 가능하므로, 제품의 신뢰성을 크게 높일 수 있다.
또한, 상기 보호층(140)을 하부에 두고 적층식으로 제조하는바, 상기 보호층(140)으로서 대구경의 실리콘 웨이퍼를 사용하는 경우 제품의 대량생산이 가능하다는 장점이 있다.
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 : 공통모드필터 110 : 외부자성층
120 : 코일전극 130 : 절연층
140 : 보호층 141 : 개구부
150 : 외부전극단자 160 : 내부자성층
120 : 코일전극 130 : 절연층
140 : 보호층 141 : 개구부
150 : 외부전극단자 160 : 내부자성층
Claims (12)
- 외부자성층;
상기 외부자성층 상에 형성되고 내부에 코일전극이 구비된 절연층;
상기 절연층 상에 형성된 보호층;
상기 보호층의 일면에 형성된 개구부 내부에 구비된 내부자성층; 및
상기 보호층을 관통하고 상기 코일전극의 단부와 연결되는 외부전극단자;를 포함하며,
상기 외부전극단자의 하면은 상기 절연층 내부에 함입되어 절연층의 하면과 이격되어 형성된,
공통모드필터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 보호층은 실리콘 기판인,
공통모드필터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 내부자성층은 상기 절연층과 접합하는,
공통모드필터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 외부자성층은 건상의 시트(Sheet) 형태인,
공통모드필터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 외부전극단자는 상기 내부자성층을 관통하는,
공통모드필터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 외부자성층 및 내부자성층은 Fe계，Fe-Si계，Fe-Al계，Fe-Ni계，Fe-Al-Si계, Ni-Zn계, Mn-Zn계, Ni-Zn-Mg계, Mn-Mg-Zn계 페라이트 중에서 선택된 1종 이상의 조성으로 구성되는,
공통모드필터.
- 보호층의 일면에 개구부를 가공하는 단계;
상기 개구부 내부에 내부자성층를 형성하는 단계;
상기 보호층을 관통하는 홀을 가공 후 상기 홀 내부에 외부전극단자를 형성하는 단계;
코일전극이 내부에 구비된 절연층을 상기 보호층 상에 형성하되 상기 외부전극단자를 성장도금하는 단계; 및
상기 절연층 상에 외부자성층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 외부전극단자의 하면은 상기 절연층 내부에 함입되어 절연층의 하면과 이격되어 형성된,
공통모드필터 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 홀은 습식 에칭 또는 건식 에칭을 통해 형성되는,
공통모드필터 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 내부자성층는 자성 페이스트를 상기 개구부 내부에 충전 후 경화함으로써 형성되는,
공통모드필터 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 절연층은 절연수지 도포 및 도금공정을 반복 진행함으로써 형성되는,
공통모드필터 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 외부자성층 형성 후 다이싱 공정을 통한 칩 개별화 단계를 진행하는,
공통모드필터 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 외부자성층은 접착부재를 사이에 두고 상기 절연층의 표면에 접합됨으로써 형성되는,
공통모드필터 제조방법.
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