KR20030037746A - 다연 노이즈저감 필터 - Google Patents

다연 노이즈저감 필터 Download PDF

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KR20030037746A
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noise reduction
reduction filter
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capacitance
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김병택
윤정호
박성열
박민규
박민철
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은, 단일 칩 내부에 수평방향으로 배열된 복수개의 노이즈저감 필터를 갖는 다연 노이즈저감 필터에 있어서, 상기 복수개의 노이즈저감 필터 각각을 칩 내부의 거의 중앙에 배치된 접지부과 상기 접지부의 상부와 하부 중 적어도 한부분에 각각 배치된 캐패스턴스부로 이루어진 도체층 및 상기 도체층의 상부 또는 하부에 배치된 인덕턴스부으로 구성하며, 또한, 상기 도체층의 상부에 배치된 인덕턴스부를 갖는 상기 노이즈 저감필터에 인접한 다른 노이즈저감 필터의 인덕턴스부는 상기 도체층의 하부에 배치시킨 다연 노이즈저감 필터를 제공한다.
본 발명의 다연 노이즈저감 필터에 따르면, 인덕턴스부 간의 상호 전자기적 간섭현상을 효과적으로 방지할 수 있다는 잇점이 있다.

Description

다연 노이즈저감 필터{ARRAY TYPE NOISE REDUCTION FILTER}
본 발명은 다연 노이즈저감 필터에 관한 것으로, 특히 전자기적 간섭현상인 크로스 토크(cross talk)를 최소화하기 위해 접지부에 의해 분리되도록 그 양측에 인덕턴스부를 교대로 배치한 구조를 갖는 다연 노이즈저감 필터에 관한 것이다.
일반적으로, 전자기기의 작동시 그 내부에서는 다양한 형태의 전원노이즈 또는 클럭펄스원 노이즈 등과 같은 전자파 노이즈가 존재한다. 특히, 이동통신단말기에서는 전원주파수가 높아짐에 따라, 큰 전자파 노이즈는 발생하게 된다.
이러한 전자파 노이즈는 전자기기 내부에서 회로 전원 라인이나 신호라인을 따라 회로 상호간을 전파하여 기기의 오동작을 유발시키거나, 전자기기 세트의 내부에서 발생된 전원노이즈나 클럭펄스원 노이즈등은 세트의 전원공급라인을 따라 다른 전자기기세트로 전파되어 다른 전자기기 세트의 정상적인 동작에 장애를 일으킬 수 있다. 이와 달리, 다른 세트로부터의 노이즈 전파 유입으로 인하여 해당 전자기기 세트의 정상적인 동작에 장애를 일으킬 수도 있다. 이러한 전자파 노이즈에 의한 장애현상을 전자파 장애(Electro-Magnetic Interference: EMI)라 한다.
따라서, 정상적인 전자기기의 작동을 위해서, 설계시에 전자파 장애를 방지하기 위해 전자파 노이즈를 저감시키는 방안이 고려되어야 한다. 일반적으로, 전자파 노이즈를 저감시키는 방안으로 전자기기의 각 회로와 회로전원 사이, 또는 각 회로와 클럭펄스원 사이 등에 노이즈저감 필터를 삽입하는 방식이 사용된다.
최근에 주로 사용되는 노이즈저감 필터로는 다연 노이즈저감 필터가 각광받고 있다. 다연 노이즈저감 필터는 단일 칩 내에 복수개의 노이즈저감 필터를 내장하는 다연형(array type)으로 이루어진다.
도1(a)은 종래의 다연 노이즈저감 필터(10)의 개략 단면도이다. 도1(a)에 도시된 바와 같이, 상기 다연 노이즈저감 필터(10)는 2개의 노이즈저감 필터(10a,10b)로 이루어진다. 각 노이즈저감필터(10a 또는 10b)는 칩(11)내의 상하부에 각각 배치된 제1 및 제2 접지전극층(12,13), 상기 접지전극층(12,13) 각각의 내측에 형성된 캐패시턴스부(14a,15a 또는 14b,15b) 및 코일패턴으로 형성된 인덕턴스부(17a 또는 17b)로 이루어진다. 상기 제1 및 제2 접지전극층(12,13)은 2개의 노이즈저감 필터(10a,10b)에 공유되는 공통전극의 역할을 한다. 또한, 상기 칩의 정면 및 후면에는 각 노이즈저감 필터의 입력포트(미도시) 및 출력포트(미도시)가 형성되어 있으며, 칩 전면에 형성된 입력포트는 인덕턴스부(17a,17b)의 일단과 제1 캐패시턴스부(14a,15a)에 연결되고, 칩 후면에 형성된 출력포트는 인덕턴스부(17a, 17b)의 타단과 제2 캐패시턴스(14b,15b)에 연결된다.
상기 다연 노이즈저감 필터(10)의 배열구조에서는, 상기 제1 및 제2 인덕턴스부(17a,17b)는 칩(11)의 중앙부에 나란히 인접하여 형성되므로, 상호 인덕턴스에 의한 유도결합이 발생될 수 있다. 즉, 각 노이즈저감 필터(10a 또는 10b) 사이에서 상호 전자기적인 간섭 현상인 크로스 토크(cross-talk)현상을 야기될 수 있다. 결국, 이러한 상호간섭에 의해 필터간에 원하지 않는 영향을 발생시킴으로써 노이즈저감 필터의 오동작을 일으키는 문제가 있어 왔다.
도1(b)는 종래의 다연 노이즈저감 필터의 전자기적 간섭특성을 나타내는 그래프이다. 도1(b)에서 실선은 다연 노이즈저감 필터 내에 있는 개별 노이즈저감 필터의 특성을 나타내며, 점선은 노이즈저감 필터 사이에서 발생되는 전자기적 간섭특성을 나타낸다. 점선와 같이, 종래의 다연 노이즈 저감필터는 노이즈저감 필터 상호간에 크로스토크현상이 크게 나타난다. 이는, 앞서 설명한 바와 같이, 단일 칩 내에 배열된 필터 사이에서 발생되는 상호 인덕턴스에 기인한다. 결국, 이러한 상호 인덕턴스는 필터간의 전자기적 간섭을 일으켜 다연 노이즈저감 필터의 특성을 저하시키는 문제가 있다.
이와 같이, 당 기술분야에서는 개별 노이즈저감 필터의 인덕턴스부 사이의 상호인덕턴스로 인한 크로스토크 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 새로운 다연 노이즈저감 필터가 요구되어 왔다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 접지부를 칩 내부의 거의 중앙부에 배치하고 각 인덕턴스부를 상기 접지전극의 상하부에 교대로 배치하여 인접한 필터의 인덕턴스부가 접지전극을 사이에 두어 이격되도록 배열함으로써 상호 인덕턴스발생에 의한 크로스토크를 방지할 수 있는 다연 노이즈저감 필터를 제공하는데 있다.
도1(a)은 종래의 다연 노이즈저감 필터의 개략 단면도이다.
도1(b)는 종래의 다연 노이즈저감 필터의 전자기적 간섭특성을 나타내는 그래프이다.
도2(a)는 본 발명의 일실시형태에 따른 2개의 노이즈저감 필터를 구비한 다연 노이즈저감 필터의 개략 단면도이다.
도2(b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 다연 노이즈저감 필터의 개선된 간섭특성을 나타내는 그래프이다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 4개의 노이즈저감 필터를 구비한 다연 노이즈저감 필터의 개략 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
20: 다연 노이즈저감 필터 20a,20b: 노이즈저감 필터
22: 접지전극 24a,24b: 제1 캐패시턴스부
25a,25b: 제2 캐패시턴스부 27a,27b: 인덕턴스부
본 발명은, 칩 내부의 거의 중앙에 배치된 접지부과 상기 접지부의 상부와 하부 중 적어도 한부분에 각각 배치된 캐패스턴스부로 이루어진 도체층 및 상기 도체층의 상부 또는 하부에 배치된 인덕턴스부를 각각 포함하는 복수개의 노이즈저감 필터로 이루어지며, 상기 도체층의 상부에 배치된 인덕턴스부를 갖는 상기 노이즈 저감필터에 인접한 다른 노이즈저감 필터의 인덕턴스부는 상기 도체층의 하부에 배치되는 다연 노이즈저감 필터를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 접지부를 복수개의 노이즈저감 필터의 공통전극으로 구성하고, 상기 인덕턴스부를 코일형상의 도체패턴을 채용함으로써 제조공정을 용이하게 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 캐패시턴스부를 상기 접지부의 상면에 배치되는 제1 캐패시턴스부와, 그 제1 캐패시턴스부와 대향하도록 상기 접지부의 하면 상에 배치되는 제2 캐패시턴스부로 구성할 수도 있다. 이런 경우에는 파이(π)형 노이즈저감 필터를 구성하게 된다. 이와 달리, 하나의 캐패시턴스부만 채용하여 하나의 인덕턴스와 하나의 캐패시턴스로 이루어지는 노이즈저감 필터를 구성할 수도 있다.
관점을 달리하여, 본 발명은 상기 칩 내부의 거의 중앙에 수평방향으로 배치된 접지전극과, 상기 접지전극의 상면 및 하면 중 적어도 한 면상에 배치되는 복수개의 캐패시턴스부를 이루어진 도체층 구조 및 상기 복수개의 캐패시턴스부가 위치한 상기 도체층 영역의 상부 또는 하부에 각각 하나씩 배치되는 복수개의 인덕턴스부를 포함하고, 상기 복수개의 인덕턴스부는 가장 인접한 인덕턴스부가 상기 접지전극에 의해 분리되도록 상기 도체층 영역의 상부 및 하부에 번갈아 배치되는 다연 노이즈저감 필터를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시형태를 상세히 설명한다.
도2(a)는 본 발명의 일실시형태에 따른 2개의 노이즈저감 필터를 구비한 다연 노이즈저감 필터의 개략 단면도이다. 도2(a)에 도시된 바와 같이, 다연 노이즈저감 필터(20)는 단일 칩(21) 내에 제1 및 제2 노이즈저감 필터(20a,20b)를 포함한다. 단일 칩 내의 각 노이즈저감 필터(20a 또는 20b)는 접지부를 형성하는 접지전극(22), 코일형상의 도체패턴으로 이루어진 인덕턴스부(27a 또는 27b)와, 2개의 캐패시턴스부(24a,25a 또는 24b,25b)로 이루어진 파이(π)형 구조이나, 이와 달리, 하나의 캐패시턴스부만을 채용하여 하나의 인덕턴스와 하나의 캐패시턴스만을 갖는 구조를 형성할 수도 있다. 이런 구조에서는 간섭특성 그래프의 경사가 원만해져 보다 높은 주파수에서 감쇄특성을 발현할 수 있는 특징이 있다.
본 실시형태에 따른 다연 노이즈저감 필터에서는, 접지전극(22)은 칩 내부의거의 중앙에 배치되고, 제1 캐패시턴스부(24a,25a) 및 제2 캐패시턴스부(24a,25b)는 상기 접지전극(22)의 상하면 각각에 배치된다. 상기 캐패시턴스부와 접지전극은 판상 도체층으로 이루어지는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 두 구조물을 도체층이라고 하기도 한다.
또한, 이러한 칩(21) 내의 접지전극 및 캐패시턴스의 배열구조로 상기 접지전극(22)을 기준으로 그 칩(21) 내의 상하부에는 인덕턴스부(27a,27b)를 배치할 공간이 확보된다. 상기 인덕턴스부(27a,27b)는 그 상부 및 하부공간 중 하나의 공간만을 선택하여 각 노이즈저감 필터(20a,20b)에 하나의 인덕턴스부(27a 또는 27b)를 배치한다. 여기서, 두 노이즈저감 필터(20a,20b)의 인덕턴스부(27a,27b) 사이에 발생되는 상호 전자기적 간섭현상을 최소화하기 위해, 제1 노이즈저감 필터(20a)에서 하부공간을 선택하여 인덕턴스부(27a)를 배치하는 경우에 제2 노이즈저감 필터(20b)에서는 상부공간을 선택하여 인덕턴스부(27b)를 배치함으로써 두 인덕턴스부(27a,27b)의 배치간격을 이격시킨다. 특히, 이러한 배열에서는 도체 패턴인 접지전극(22)에 의해 전자기적인 간섭을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 특징은 상호 전자기적 간섭현상을 최소화하도록 두 노이즈저감 필터(20a,20b)의 인덕턴스부(27a,27b)를 서로 다른 캐패시턴스 상에 배치하는 배열구조에 있다. 즉, 본 실시형태와 같이, 제1 노이즈 저감 필터(20a)의 인덕턴스부(27a)는 제2 캐패시턴스(25a) 상에 배치하고, 제2 노이즈 저감필터(20b)의 인덕턴스부(27b)는 제1 캐패시턴스부(24b) 상에 배치함으로써 두인덕턴스부(27a,27b)를 소정의 간격을 두고 배치시키고, 판형 도체로 이루어진 접지전극(22)에 의해 전자기적으로 분리시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태와 같은 다연 노이즈저감 필터에서는 두 노이즈저감 필터 사이에서 발생되는 상호 유도결합을 최소화함으로서 크로스토크를 크게 감소시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기 접지전극(22)은 제1 및 제2 노이즈저감 필터(20a,20b)에 공유되는 공통전극형태로 구성하였으나, 각 노이즈저감 필터에만 전용되도록 개별전극 형태로도 구성할 수도 있다. 본 실시형태와 같이, 접지전극을 공통전극으로 구성하는 경우에는 접지전극을 이용하여 인덕턴스 사이를 효과적으로 분리시킬 수 있으며, 하나의 접지전극만 형성하므로 공정을 간소화할 수 있다는 잇점이 있는데 반해, 분리된 접지전극을 형성할 경우에는 각 노이즈저감 필터의 위치를 상하로 조절이 가능하여, 상기 인덕턴스부의 간격을 조절하거나, 인덕턴스부가 배치되지 않는 불필요한 공간을 감소시킬 수 있게 배열을 조정할 수 있는 잇점이 있다.
도2(b)는 본 발명의 일실시형태에 따른 다연 노이즈저감 필터의 개선된 간섭특성을 나타내는 그래프이다. 점선으로 도시된 부분이 상호 인덕턴스에 의한 크로스토크현상을 나타낸다. 도1(b)에 도시된 종래 다연 노이즈저감 필터와 비교할 때에, 본 실시형태에 따른 다연 노이즈저감 필터에서 발생되는 크로스토크가 현저하게 감소되었음을 알 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이런 전자기적 간섭의 감소는 두 노이즈 저감 필터의 인턱턴스를 접지전극에 의해 분리하여 이격되도록 배치함으로써 얻을 수 있었다.
본 발명에 따른 다연 노이즈저감 필터는 칩 내에 배열되는 노이즈저감 필터의 수에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 다연 노이즈저감 필터는 2개 이상의 노이즈저감 필터를 포함한 경우에도 구현될 수 있다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 4개의 노이즈저감 필터(30a,30b,30c,30d)를 구비한 다연 노이즈저감 필터(30)의 개략 단면도이다. 도2(a)에 도시된 다연 노이즈저감 필터와 같이, 접지전극(32)은 칩(31) 내의 거의 중앙부에 수평방향으로 배치된다. 상기 접지전극(32)은 각 노이즈저감 필터의 공통접지전극으로서 단일한 층으로 형성된다. 상기 접지전극(32)의 상하부에는 각각 4개의 제1 및 제2 캐패시턴스층(34a,35a,34b,35b,34c,35c,34d,35d)이 형성된다. 상기 제1 및 제2 캐패시턴스층(34a,35a,34b,35b,34c,35c,34d,35d)은 접지전극(32)을 사이에 두고 각각 대향하는 위치에 배치된다.
이러한 배열에서는, 접지전극(32)에 의해 분리되는 칩 내부의 상하에 이격된 공간이 형성되며, 그 분리된 공간에는 각 노이즈저감 필터(30a,30b,30c,30d)마다 하나의 인덕턴스부(37a,37b,37c,37d)가 배치된다. 이 때에, 상기 인덕턴스부(37a, 37b,37c,37d)는 각 노이즈저감 필터의 제2 캐패시턴스부(35a,35c)와 상기 제1 캐패시턴스부(34b,34d) 상에 교대로 배치된다. 도3과 같이, 3개 이상의 노이즈저감 필터를 포함하는 다연 노이즈저감 필터의 경우, 각 인턱턴스부가 접지전극을 기준으로 지그재그형태로 배열되는 구조를 볼 수도 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 다연 노이즈저감 필터의 배열구조는 상호 인접한 노이즈저감 필터의 인덕턴스부를 소정의 간격으로 이격시킴은 물론, 접지전극으로 분리시켜 전자기적 간섭현상을 최소화시킬 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 도3에 도시된 파이형 노이즈저감 필터에서 제1 캐패시턴스부와 제2 캐패시턴스부 중에서 하나를 생략한 형태를 변형할 수도 있다. 이런 구조에서는, 동일한 특성을 구현하기 위해서 각각의 노이즈저감 필터의 입력단자 또는 출력단자 중 하나에만 캐패시턴스부를 연결한 구조를 취하게 된다.
따라서, 하나의 캐패시턴스부를 채용한 노이지저감 필터를 구현할 경우에는, 입력단자 또는 출력단자를 형성하는 공정 상 편의를 위해서 각 캐패시턴스부를 동일한 위치에, 즉 접지전극의 상부 또는 하부 중 하나의 위치에만 형성하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 다연 노이즈저감 필터 내의 각 노이즈 저감필터는 일렬로 배치된 배열형태만을 표현하고 있으나, 이차원적 배열구조를 갖는 다연 노이즈저감 필터 형태로 구현되는 것을 배제하기 위함이 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다연 노이즈 저감 필터에 따르면, 다연 노이즈 저감 필터를 구성한 복수개의 노이즈 저감 필터에서 인접한 인덕턴스부를 칩 중앙에 배치된 접지전극을 사이에 두고 이격되도록 그 상하부에 교대로 배열함으로써 상호 인덕턴스 발생에 감소시킬 수 있음은 물론, 도체층으로 이루어진 접지전극을 하나의 공통전극형태로 형성함으로써 효과적으로 상호 전자기적인 간섭을 방지할 수 있다는 잇점이 있다.

Claims (6)

  1. 단일 칩 내부에 수평방향으로 배열된 복수개의 노이즈저감 필터를 갖는 다연 노이즈저감 필터에 있어서,
    상기 복수개의 노이즈저감 필터 각각은,
    상기 칩 내부의 거의 중앙에 배치된 접지부과 상기 접지부의 상부와 하부 중 적어도 한 부분에 각각 배치된 캐패스턴스부로 이루어진 도체층; 및
    상기 도체층의 상부 또는 하부에 배치된 인덕턴스부를 포함하며,
    상기 도체층의 상부에 배치된 인덕턴스부를 갖는 상기 노이즈저감 필터에 인접한 다른 노이즈저감 필터의 인덕턴스부는 상기 도체층의 하부에 배치되는 다연 노이즈저감 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접지부는 복수개의 노이즈저감 필터의 공통전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다연 노이즈저감 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인덕턴스부는 코일형상의 도체패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다연 노이즈 저감 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시턴스부는 상기 접지부의 상면에 배치되는 제1 캐패시턴스부 및, 상기 제1 캐패시턴스부와 대향하도록 상기 접지부의 하면 상에 배치되는 제2 캐패시턴스로 이루어진 것을 특징으로 하는 다연 노이즈저감 필터
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 노이즈저감 필터는 상기 칩 내부에서 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 다연 노이즈저감 필터.
  6. 단일 칩 내에 수평방향으로 배열된 복수개의 노이즈저감 필터를 갖는 다연 노이즈저감 필터에 있어서,
    상기 칩 내부의 거의 중앙에 수평방향으로 배치된 접지전극과, 상기 접지전극의 상면 및 하면 중 적어도 한 면상에 배치되는 복수개의 캐패시턴스부를 이루어진 도체층; 및
    상기 복수개의 캐패시턴스부가 위치한 상기 도체층 영역의 상부 또는 하부에각각 하나씩 배치되는 복수개의 인덕턴스부를 포함하며,
    상기 복수개의 인덕턴스부는 가장 인접한 인덕턴스부가 상기 접지전극에 의해 분리되도록 상기 도체층 영역의 상부 및 하부에 번갈아 배치되는 다연 노이즈저감 필터.
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