KR20080105972A - 수직한 방향으로 형성되는 인덕터 및 상기 인덕터를포함하는 전자 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직방향으로 형성된 인덕터 및 인덕터를 포함하는 전자 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연층의 상면에 수직한 방향으로 인덕터를 형성함으로써 표면적의 손실을 최소화하고 고효율의 임피던스를 달성할 수 있는 인덕터 및 이를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 인덕터는 상기 절연층 상에 형성된 복수의 도체선; 및 상기 절연층 내에 수직 방향으로 형성되고 상기 복수의 도체선을 전기적으로 연결하는 비아로 구성된다. 본 발명에서 제안한 인덕터를 포함하는 전자 소자나 보드를 제작하는 경우에는 인덕터가 전자 소자 또는 보드 내에서 최소의 면적을 차지하면서 높은 인덕턴스를 제공할 수 있다. 특히, 전자 소자나 보드의 표면에서 인덕터가 차지하는 면적을 획기적으로 감소시킬 수 있어 생산단가를 줄일 수 있게 된다.
인덕터, 전자 소자, 수직, PCB, LTCC
Description
본 발명은 수직방향으로 형성된 인덕터 및 인덕터를 포함하는 전자 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연층의 상면에 수직한 방향으로 인덕터를 형성함으로써 표면적의 손실을 최소화하고 고효율의 임피던스를 달성할 수 있는 인덕터 및 이를 포함하는 전자 소자에 관한 것이다.
최근에는 전자부품의 고집적화가 요구됨에 따라, 일반적으로 다수의 층이 적층된 기판을 사용하여 패키징 공정을 수행한다. 패키징 공정을 수행하는 이유는 가능한 적은 면적에 가능한 많은 능동 및 수동 부품들을 실장하기 위한 것으로, 패키징 공정을 수행함에 있어 가장 중요한 것은 얼마나 적은 면적에 얼마나 많은 다양한 부품들을 효율적으로 배치하느냐 하는 것이다. 특히, 고주파 집적회로에 실리콘 CMOS 기술을 구현하기 위한 필수적인 수동소자가 인덕터이다. 상기 인덕터는 고주파 집적 회로에서 임피던스 매칭(impedance matching), RF Choke 등을 위해 없어서는 안 될 중요한 소자로, 집적회로에서 가장 넓은 면적을 차지하고 있다.
그런데, 임피던스는 주파수의 함수이므로, 동일한 임피던스를 얻기 위해서는 주파수가 낮아질수록 인덕터의 크기가 비례적으로 커져야 한다. 결국, 인덕터의 크기가 커질수록 집적회로의 사이즈가 커지기 때문에 제조 단가가 높아진다는 단점이 있다. 이에 따라, 최근에는 가능한 작은 크기로 높은 인덕턴스를 제공하는 집적형 인덕터를 개발하기 위해 다양한 시도가 이루어지고 있다.
집적형 인덕터를 개발하기 위한 시도 중 유전체에 도체선을 배치시켜 인덕터를 제작하는 방법이 한국 특허등록 제0598113호에 개시되어 있다. 상기 제0598113호에는 유전체에 금속 라인을 회전시켜 구성함으로써 제한된 공간에 높은 인덕턴스 값을 가지는 인덕터를 구현하고 있다.
또한, 도 1 내지 도 3에는 종래 기술에 따른 인덕터의 구성도가 개시되어 있다. 도 1은 종래 기술의 제1 실시 예에 따른 선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이고, 도 2는 종래 기술의 제2 실시 예에 따른 나선형(Spiral) 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이며, 도 3은 종래 기술의 제3 실시 예에 따른 절곡형(meander) 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다. 도 1 내지 도 3에는 기판(10, 20, 30) 상에 형성된 절연층(11, 21, 31)의 상면에 인덕터로 사용될 도체선(12)을 일자로 형성하거나, 도체선(22)을 나선형으로 형성하거나, 도체선(33)을 다수 개의 절곡부를 갖는 지그재그형으로 형성한다. 도시되어 있지 않지만, 절연층(11, 21, 31) 상면에 도체선(12, 22, 32)이 형성된 다음에는, 도체 선(12, 22, 32)을 덮을 수 있는 다른 절연층이 적층된다.
그러나, 전술한 종래 기술에 따르면, 절연층의 상면 또는 상면과 평행한 방향으로 도체선을 형성하기 때문에, 절연층의 표면적을 넓게 차지한다. 특히, 도체선을 나선형으로 형성하거나 지그재그로 형성하는 경우에는, 원하는 임피던스를 가지는 인덕터를 형성하기 위해 절연층의 표면적을 더 넓게 사용한다. 결국, 상기 종래 기술에서는 인덕터로 사용될 도체선 형성 방향을 절연층의 상면 또는 상면과 평행한 방향으로 제한하기 때문에 공간 효율성이 떨어지고, 원하는 임피던스를 사용하기 위해 절연층의 표면적을 넓게 사용해야 하기 때문에 임피던스를 효율적으로 증가시키지 못한다는 단점을 갖는다. 특히, 전술한 바와 같이 수평방향의 인덕터를 전자 소자 또는 보드 상에 구성하는 경우에는 인덕터가 차지하는 면적이 넓어져서 다른 부품을 집적하는 것이 용이하지 않기 때문에, 집적회로를 효율적으로 구성하는 것이 용이하지 않다.
따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 극복하기 위해 고안된 발명으로, 본 발명의 목적은 전자 소자나 보드 상에 인덕터를 구현함에 있어 수직방향으로 배치시킴으로써, 기존의 수평방향으로 배치된 인덕터들에 의한 표면적 손실을 최소화하여 고효율의 임피던스를 제공할 수 있는 인덕터 및 이를 포함하는 전자 소자를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은 기판 상에 형성된 복수의 절연층에 수직한 방향으로 형성되는 인덕터에 있어서, 상기 절연층 상에 형성된 복수의 도체선; 및 상기 절연층 내에 수직 방향으로 형성되고 상기 복수의 도체선을 전기적으로 연결하는 비아를 포함하는 인덕터를 제공한다.
본 발명에서 제안한 인덕터를 포함하는 전자 소자나 보드를 제작하는 경우에는 인덕터가 전자 소자 또는 보드 내에서 최소의 면적을 차지하면서 높은 인덕턴스를 제공할 수 있다. 특히, 전자 소자나 보드의 표면에서 인덕터가 차지하는 면적을 획기적으로 감소시킬 수 있어 생산단가를 줄일 수 있게 된다. 결과적으로, 인덕터가 차지하는 면적을 줄임으로써, 소자나 보드 상에서 목표하는 인덕턴스 값을 가지는 인덕터가 차지하는 면적이 최소화하게 되어 인덕터 이외의 다른 부품들을 구성할 수 있는 공간이 기존의 방법에 비해 충분히 확보되게 되어 공간배치를 극대화한 집적회로의 제작이 가능하다. 원하는 인덕턴스를 가지는 인덕터를 구현하기 위해 기존의 LTCC 공정에서 일반적으로 채용하는 방법인 유전체의 표면 방향에서 나선(Spiral) 형태의 도체선(line)을 다층으로 형성시켜 주는 방법에서 탈피하여 다층 LTCC의 단면 방향으로 나선 형태의 도체선을 형성시켜 주는 것이다. 이에 따라, 상기 인덕터를 다층의 면을 가지는 LTCC에 형성시켜 줄 경우 동일한 인덕턴스 값을 가지기 위해 필요한 면적을 최소화하여 공간의 효율성이 뛰어난 인덕터를 구현할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 본 발명의 범위는 하기 실시 예들에 국한되지 않을 뿐만 아니라, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 방향으로 형성된 나선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 방향으로 형성된 나선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 측면도이다.
도 4a 및 4b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인덕터는 기판(40)상에 형성된 복수의 절연층(또는 유전체층; 41) 내에서 기판(40)에 수직한 방향으 로 형성된다. 하나의 절연층에 수직한 방향으로 인덕터 기능을 할 수 있는 패턴의 도체선을 직접적으로 형성하기에는 기술적인 어려움이 따른다. 따라서, 각각의 절연층(41) 상에 도체선(42)을 형성하고, 비아(43)를 이용하여 절연층을 통해 분리되어 있는 도체선(42)를 연결함으로써 기판(40)에 수직한 인덕터를 형성할 수 있다. 여기서, 비아(43)란 각각의 절연층(41)들을 전기적으로 연결하기 위해 사용되는 연결선으로써 절연층의 상면과 하면을 관통하도록 각각의 절연층 내부에 형성되는 도전체이다. 본 발명의 제1 실시 예에서 인덕터는 복수의 절연층(41) 내측(또는 외측)으로 회전하는 나선(spiral)형 구조이다.
예를 들어, PCB(printed circuit board) 또는 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 등과 같이 다층 구조를 가지는 보드의 경우 일반적으로 레이어 간의 연결선으로 비아를 이용하는 바 본 발명에서 제안한 구조를 이용하여 기판에 수직한 인덕터를 용이하게 제작할 수 있다.
이와 같이, 절연층의 상면에 평행한 방향이 아닌 수직 방향으로 인덕터를 형성함으로써, 소자나 보드 상에 집적회로를 구성함에 있어 집적회로에서 다른 부품들이 위치할 수 있는 공간을 최대로 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직 방향으로 형성된 절곡형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 인덕터는 지그재그 형태로 절곡된(mender) 형태로, 기판(50) 상에 형성된 복수의 절연층(51)에 수평방향으로 형성된 복수의 도체선(52)과, 절연층(51) 상에 형성된 도체선(52)들을 전기적으로 연결하는 비아(53)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수평 및 수직 방향으로 꺽여진 나선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 인덕터는 기판(60) 상에 형성된 복수의 절연층(61) 중 최상 절연층의 상면에 형성됨과 동시에 절연층(61)에 수직한 방향으로 형성되어 있는 구조로, 각각의 절연층(61) 상에 형성된 제1 도체선(62) 및 제1 도체선(62)들을 전기적으로 연결하는 비아(63)를 포함한다. 또한, 인덕터는 제1 도체선(62)과 비아(63)에 전기적으로 연결되며 복수의 절연층(61)의 최상면에 형성되는 제2 도체선(64)을 더 포함한다.
즉, 종래의 절연층의 상면에 도체선을 형성하는 방법과 본 발명에서 제안한 절연층에 수직한 방향으로 형성하는 방법을 결합하여 인덕터를 형성함으로써, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 절연층(61)의 여러 방향으로 인덕터를 확장할 수 있다. 도 6에는 절연층(61)을 정육면체로 가정하여, 세 개의 면(상면 및 수직한 양 측면)에 인덕터가 형성되어 있는 것이 개시되어 있다. 즉, 세로축의 한 방향으로만 도체선을 회전시켜 주는 방법에서 확장하여 3차원 공간의 전 방향에서 도체선을 회전시켜 인덕터를 구성해 주는 방법으로도 적용할 수 있다. 이 경우에는, 절연층(61)의 전면에 인덕터를 형성하여 유전체 내부에 다른 부품을 형성할 수 있는 공간을 비워놓음으로써 공간 활용성을 극대화시킨 인덕터를 구현할 수 있다.
전술한 다양한 실시 예에 따르면, 본 발명에 따른 인덕터는 전자 소자나 보드의 상면 또는 상면과 평행한 면에 형성되는 구조가 아닌, 전자 소자나 보드에 수직한 방향으로 형성되는 구조로, 전자 소자 또는 보드에서 최소한의 면적을 차지한다. 전술한 실시 예에 개시된 바와 같이, 인덕터의 도체선을 구성해주는 방법은 단지 세로축의 한 방향으로 형성하는 것에서 나아가서 3차원 공간의 전 방향에서 인덕터의 도체선을 형성할 수 있다. 또한, 인덕턴스를 극대화시키기 위해, 기존의 인덕터 구성 방법과 본 발명에 따른 인덕터 구성 방법을 모두 이용할 수 있다.
이상, 본 발명을 이용하는 바람직한 실시 예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
도 1은 종래 기술의 제1 실시예에 따른 선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
도 2는 종래 기술의 제2 실시예에 따른 나선형(Spiral) 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
도 3은 종래 기술의 제3 실시예에 따른 절곡형(Meander) 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 방향으로 형성된 나선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 방향으로 형성된 나선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직 방향으로 형성된 절곡형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수평 및 수직 방향으로 꺽여진 나선형 인덕터를 포함하는 전자 소자의 개략적 사시도이다.
Claims (8)
- 기판 상에 형성된 복수의 절연층에 수직한 방향으로 형성되는 인덕터에 있어서,상기 절연층 상에 형성된 복수의 도체선; 및상기 절연층 내에 수직 방향으로 형성되고 상기 복수의 도체선을 전기적으로 연결하는 비아를 포함하는 인덕터.
- 제 1항에 있어서,상기 복수의 도체선 및 상기 비아는 나선(Spiral) 형태로 연결되어 있는 인덕터.
- 제 1항에 있어서,상기 복수의 도체선 및 상기 비아는 지그재그(Meander)로 연결되어 있는 인덕터.
- 제 1항에 있어서,상기 복수의 도체선 및 상기 비아와 전기적으로 연결되며, 상기 절연층의 최상면에 형성되는 적어도 하나 이상의 제 2 도체선을 더 포함하는 인덕터.
- 기판 상에 형성된 복수의 절연층; 및상기 복수의 절연층에 수직한 방향으로 형성되는 인덕터를 포함하고, 상기 인덕터는,상기 절연층 상에 형성된 복수의 도체선; 및상기 절연층 내에 수직 방향으로 형성되고 상기 복수의 도체선을 전기적으로 연결하는 비아를 포함하는 전자 소자.
- 제 5항에 있어서,상기 인덕터는 상기 복수의 도체선 및 상기 비아가 나선(Spiral) 형태로 연결되어 있는 전자 소자.
- 제 5항에 있어서,상기 인덕터는 상기 복수의 도체선 및 상기 비아가 지그재그(Meander)로 연 결되어 있는 전자 소자.
- 제 5항에 있어서,상기 인덕터는 상기 복수의 도체선 및 상기 비아와 전기적으로 연결되며 상기 절연층의 최상면에 형성되는 적어도 하나 이상의 제 2 도체선을 더 포함하는 전자 소자.
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