KR20240017685A - 평판형 코일 - Google Patents

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KR20240017685A
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최현준
변강일
김광록
정시훈
강계룡
한진욱
두옌 응우옌 티
김상은
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엘지전자 주식회사
울산과학기술원
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Abstract

일 실시예에 따른 평판형 코일은, 기판 및 상기 기판의 제1면 및 상기 기판의 제2면에 배치되는 컨덕터 레이어를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 컨덕터 레이어는 다수의 컨덕터 트랙을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 컨덕터 트랙은 제1 최외곽 컨덕터 페어, 중간 컨덕터 페어, 제2 최외곽 컨덕터 페어를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 컨덕터 트랙은 제1 패러럴 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 제2 최외곽 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어 또는 제2 최외곽 컨덕터 페어와 연결될 수 있다.

Description

평판형 코일{FLAT COIL}
본 명세서는 평판형 코일에 관한 것이다.
코일(coil)은 전류가 흐를 수 있는 도선을 여러 번 감아서 만들어지는 수동 소자이다. 예를 들어 코어 코일은 바 형태, 원기둥 형태 또는 원통 형태의 코어 주변에 도선을 여러 번 감아서 만들어지는 코일이다. 다른 예로, 공심 코일은 도선을 원통형 또는 원형으로 여러 번 감아서 만들어지는 코일이며, 공심 코일의 중심에는 코어가 존재하지 않는다.
코일에 교류 전류가 공급되면 코일 주변에 자기장이 형성되고, 자기장에 의해서 코일 주변에 배치되는 부하에 와전류가 발생한다. 이러한 현상은 전자기 유도로 지칭된다. 전자기 유도는 코일 주변에 배치되는 부하를 가열하기 위한 유도 가열이나 코일 주변에 배치되는 부하에 전력을 전송하기 위한 무선 전력 전송에 적용될 수 있다.
유도 가열 장치 또는 무선 전력 전송 장치에는 주로 평판형 코일이 사용된다. 평판형 코일은 공심 코일의 일종으로서, 도선을 1차원 상에서 나선형으로 여러 번 감아서 만들어진다. 따라서 평판형 코일은 나선형 코일로 지칭될 수도 있다.
평판형 코일에서는 여러 개의 도선이 서로 평행하게 배치된다. 평판형 코일의 도선을 통해서 교류 전류가 흐르게 되면, 표피 효과(Skin Effect) 및 근접 효과(Proximity Effect)가 발생한다. 고주파의 교류 전류가 서로 평행하게 배치되는 도선에 흐르게 되면 도선의 내측에 비해 외측의 전류 밀도가 커지는 경향이 있다. 이같은 현상을 표피 효과라고 한다. 또한 서로 평행하게 배치되는 도선에 전류가 흐르게 되면 각 도선에 흐르는 전류의 크기, 방향 및 주파수에 따라서 각 도선의 단면에 흐르는 전류의 밀도 분포가 변화하는데, 이러한 현상을 근접 효과라고 한다.
평판형 코일을 통해서 흐르는 교류 전류의 주파수가 높아질수록 표피 효과 및 근접 효과는 커지게 된다. 표피 효과 및 근접 효과가 커질수록 평판형 코일을 이루는 도선의 저항이 커지게 된다. 도선의 저항이 커지면 평판형 코일에 교류 전류가 공급될 때 평판형 코일 주변에 형성되는 자기장의 세기가 감소하고 자속 밀도가 낮아진다. 이로 인해서 평판형 코일에 의한 전자기 유도 현상을 이용하는 장치들의 성능이 저하될 수 있다.
본 명세서의 목적은 도선에 고주파의 교류 전류가 흐를 때 표피 효과 및 근접 효과에 의한 도선의 저항을 낮출 수 있는 평판형 코일을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적은 도선의 주변에 형성되는 자기장의 세기를 증가시키고 자속 밀도를 높임으로서 전자기 유도 현상을 이용하는 장치들의 성능을 향상시킬 수 있는 평판형 코일을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 이하에서 기술되는 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 청구범위에 기재된 구성요소들 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
일 실시예에 따른 평판형 코일은, 기판 및 상기 기판의 제1면 및 상기 기판의 제2면에 배치되는 컨덕터 레이어를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨덕터 레이어는 다수의 컨덕터 트랙을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 컨덕터 트랙은 제1 최외곽 컨덕터 페어, 중간 컨덕터 페어, 제2 최외곽 컨덕터 페어를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨덕터 트랙은 제1 패러럴 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 제2 최외곽 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어 또는 제2 최외곽 컨덕터 페어와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 컨덕터 트랙은 상기 제1 패러럴 섹션 및 상기 제2 패러럴 섹션 사이에 배치되는 크로스 섹션을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 크로스 섹션에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 상기 제1 최외곽 컨덕터 페어, 상기 중간 컨덕터 페어, 상기 제2 최외곽 컨덕터 페어는 각각 상기 제2 패러럴 섹션의 상기 제1 최외곽 컨덕터 페어, 상기 중간 컨덕터 페어, 상기 제2 최외곽 컨덕터 페어 중 어느 하나와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 크로스 섹션에는 적어도 하나의 비아 홀이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1면에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 상기 제2면에 배치되는 제2 컨덕터 레인은 상기 비아 홀을 통과하는 커넥터에 의해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 크로스 섹션은 2개의 비아 홀을 연결하는 커넥팅 레인을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 크로스 섹션에서, 상기 제1면에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 상기 제2면에 배치되는 제2 컨덕터 레인은 서로 교차하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 최외곽 컨덕터 페어, 상기 중간 컨덕터 페어, 상기 제2 최외곽 컨덕터 페어는 각각 상기 제1면에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 상기 제2면에 배치되는 제2 컨덕터 레인을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 패러럴 섹션 또는 상기 제2 패러럴 섹션은 적어도 하나의 크로스 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 컨덕터 레인과 상기 제2 컨덕터 레인은 상기 크로스 영역에서 서로 교차하도록 배치될 수 있다.
실시예들에 따르면, 평판형 코일의 도선에 고주파의 교류 전류가 흐를 때 표피 효과 및 근접 효과에 의한 도선의 저항이 낮아진다. 이로 인해서 평판형 코일의 도선의 주변에 형성되는 자기장의 세기가 증가하고 자속 밀도가 높아진다. 따라서 평판형 코일에 의한 전자기 유도 현상을 이용하는 장치들의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 평판형 코일의 사시도이다.
도 2는 기판의 제1면에서 바라 본 임의의 트랙에 포함되는 제1 패러럴 섹션, 크로스 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 나타낸다.
도 3은 기판의 제2면에서 바라 본 임의의 트랙에 포함되는 제1 패러럴 섹션, 크로스 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 나타낸다.
도 4는 기판이 투명한 것으로 가정할 때 기판의 제1면에서 바라 본 제1 패러럴 섹션, 크로스 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 나타낸다.
도 5는 종래 기술에 따른 평판형 코일들 및 본 명세서의 일 실시예에 따른 평판형 코일에 서로 다른 주파수의 교류 전류가 인가될 때 측정된 각각의 저항의 크기를 나타내는 그래프이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 실시예들을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 일 실시예에 따른 평판형 코일의 사시도이다. 또한 도 2는 기판의 제1면에서 바라 본 임의의 트랙에 포함되는 제1 패러럴 섹션, 크로스 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 나타내고, 도 3은 기판의 제2면에서 바라 본 임의의 트랙에 포함되는 제1 패러럴 섹션, 크로스 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 나타낸다. 또한 도 4는 기판이 투명한 것으로 가정할 때 기판의 제1면에서 바라 본 제1 패러럴 섹션, 크로스 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 나타낸다.
일 실시예에서, 평판형 코일(1)은 기판(10) 및 기판(10)의 제1면(11) 및 제2면(12)에 배치되는 컨덕터 레이어(20)를 포함한다. 컨덕터 레이어(20)는 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레이어 및 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레이어를 포함할 수 있다.
기판(10)은 제1면(11) 및 제2면(12)을 갖는 평판 형상의 기판일 수 있다. 기판(10)의 예시로는 에폭시 수지나 페놀 수지와 같은 경성 절연 재료로 제조되는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board) 또는 폴리이미드와 같은 연성 절연 재료로 제조되는 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board)을 들 수 있으나, 기판(10)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(10) 상에는 전기 부품이 부착, 고정 또는 실장될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(10)의 제1면(11) 및 제2면(12) 중 적어도 하나의 표면에는 전도성 재료(예컨대, 금속)로 제조되는 컨덕터 레이어(20)가 부착, 고정 또는 실장될 수 있다.
컨덕터 레이어(20)는 중심점(C)을 기준으로 미리 정해진 턴 수(turn number)만큼 권선되는 전도체이다. 도 1에는 컨덕터 레이어(20)의 형상이 원형인 실시예가 도시되어 있으나, 컨덕터 레이어(20)는 실시예에 따라서 다른 형상(예컨대, 타원형 또는 사각형)을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 컨덕터 레이어(20)는 다수의 컨덕터 트랙을 포함할 수 있다. 예컨대 도 1에서 컨덕터 레이어(20)는 제1 컨덕터 트랙(T1), 제2 컨덕터 트랙(T2), 제3 컨덕터 트랙(T3), 제4 컨덕터 트랙(T4), 제5 컨덕터 트랙(T5)을 포함한다. 컨덕터 레이어(20)에 포함되는 컨덕터 트랙의 수는 컨덕터 레이어(20)의 턴 수와 동일할 수 있다. 예컨대 도 1의 실시예에서 컨덕터 레이어(20)의 턴 수는 5이므로 컨덕터 레이어(20)는 5개의 컨덕터 트랙(T1 내지 T5)을 포함한다. 컨덕터 레이어(20)에 포함되는 컨덕터 트랙의 수는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 컨덕터 트랙(T1 내지 T5)은 다수의 컨덕터 페어를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 임의의 컨덕터 트랙은 다수의 컨덕터 페어(CP1-1, CP1-2. CP1-3 또는 CP2-1, CP2-2, CP2-3)를 포함할 수 있다.
또한 각각의 컨덕터 페어는 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인 및 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 패러럴 섹션(PS1)에 포함된 제1 컨덕터 페어(CP1-1)는 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인(LT1-1) 및 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB1-1)을 포함할 수 있다. 마찬가지로 다른 컨덕터 페어들(CP1-2. CP1-3 또는 CP2-1, CP2-2, CP2-3)은 각각 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인(LT1-2, LT1-3, LT2-1) 및 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB1-2, LB1-3, LB2-1, LB2-2)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 컨덕터 레이어(20)는 다수의 패러럴 섹션(PS) 및 다수의 크로스 섹션(CS)을 포함할 수 있다. 각각의 페러럴 섹션(PS)와 각각의 크로스 섹션(CS)은 교번적으로 배치될 수 있다. 따라서 2개의 패러럴 섹션(PS) 사이에는 1개의 크로스 섹션(CS)이 배치될 수 있다.
패러럴 섹션(PS)에 포함되는 각각의 컨덕터 페어는 서로 평행하게 배치될 수 있다. 크로스 섹션(CS)에 포함되는 각각의 컨덕터 페어중 적어도 하나의 컨덕터 페어는 다른 컨덕터 페어와 서로 교차하도록 배치될 수 있다.
2개의 패러럴 섹션(PS)에 포함되는 각각의 컨덕터 페어에 포함되는 컨덕터 레인은 2개의 패러럴 섹션(PS) 사이에 배치되는 크로스 섹션(CS)에 포함되는 각각의 컨덕터 페어에 포함되는 컨덕터 레인과 서로 연결될 수 있다.
컨덕터 레이어(20)에 포함되는 임의의 컨덕터 트랙의 일단에는 각각 제1 접속 단자(21) 및 제2 접속 단자(22)가 연결될 수 있다. 예를 들어 제1 컨덕터 트랙(T1)의 일단에는 제1 접속 단자(21)가 연결될 수 있고, 제5 컨덕터 트랙(T5)의 일단에는 제2 접속 단자(22)가 연결될 수 있다. 제1 접속 단자(21) 및 제2 접속 단자(22)에는 각각 전원 공급 장치와 전기적으로 연결되는 접속 단자(예컨대, 양극 단자 및 음극 단자)가 연결될 수 있다. 전원 공급 장치와 전기적으로 연결되는 접속 단자가 제1 접속 단자(21) 및 제2 접속 단자(22)에 각각 연결되면 전원 공급 장치로부터 컨덕터 레이어(20)에 전류가 공급될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 컨덕터 레이어(20)의 구조가 보다 상세하게 기술된다.
도 2 내지 도 4에는 도 1에 도시된 컨덕터 레이어(20)에 포함되는 2개의 패러럴 섹션, 즉 제1 패러럴 섹션(PS1) 및 제2 패러럴 섹션(PS2)과, 제1 패러럴 섹션(PS1) 및 제2 패러럴 섹션(PS2)의 사이에 배치되는 크로스 섹션(CS)이 도시된다. 도시되지는 않았으나, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 일측 또는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 일측에는 다른 크로스 섹션이 배치될 수 있다.
각각의 패러럴 섹션은 다수의 컨덕터 페어를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 각각의 패러럴 섹션은 제1 최외곽 컨덕터 페어, 제2 최외곽 컨덕터 페어 및 하나 이상의 중간 컨덕터 페어를 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 패러럴 섹션(PS1)은 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP1-1), 중간 컨덕터 페어(CP1-2), 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP1-3)를 포함하고, 제2 패러럴 섹션(PS2)은 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP2-1), 중간 컨덕터 페어(CP2-2), 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP2-3)를 포함한다.
각각의 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어, 중간 컨덕터 페어, 제2 최외곽 컨덕터 페어는 각각 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인을 포함할 수 있다. 예를 들어 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP1-1)는 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인(LT1-1)과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB1-1)을 포함한다. 다른 예로, 제2 패러럴 섹션(PS2)의 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP2-3)는 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인(LT1-2)과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB2-2)을 포함한다.
도 2 내지 도 4의 실시예에서 각각의 패러럴 섹션은 1개의 중간 컨덕터 페어(CP1-2, CP2-2)를 포함한다. 그러나 다른 실시예에서 각각의 패러럴 섹션은 2개 이상의 중간 컨덕터 페어를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 패러럴 섹션의 제2 최외곽 컨덕터 페어는 제2 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어와 연결될 수 있다. 예컨대 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP1-3)는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP2-1)와 연결된다.
일 실시예에서, 제1 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어는 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어와 연결될 수 있다. 예컨대 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP1-1)는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 중간 컨덕터 페어(CP2-2)와 연결된다.
일 실시예에서, 제1 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어는 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어 또는 제2 최외곽 컨덕터 페어와 연결될 수 있다. 예컨대 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 중간 컨덕터 페어(CP1-2)는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP2-3)와 연결된다. 만약 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP1-1)와 중간 컨덕터 페어(CP1-2) 사이에 추가적인 중간 컨덕터 페어가 배치된다면, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 추가적인 중간 컨덕터 페어는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 중간 컨덕터 페어(CP2-2) 및 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP2-3)의 사이에 배치되는 추가적인 중간 컨덕터 페어와 연결될 수 있다.
제1 패러럴 섹션(PS1) 및 제2 패러럴 섹션(PS2)의 사이에 배치되는 크로스 섹션(CS)에서, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP1-1), 중간 컨덕터 페어(CP1-2), 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP1-3)는 각각 제2 패러럴 섹션(PS2)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP2-1), 중간 컨덕터 페어(CP2-2), 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP2-3) 중 어느 하나와 연결될 수 있다. 예컨대 크로스 섹션(CS)에서 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP1-3)는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP2-1)와 연결되고, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제1 최외곽 컨덕터 페어(CP1-1)는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 중간 컨덕터 페어(CP2-2)와 연결되고, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 중간 컨덕터 페어(CP1-2)는 제2 패러럴 섹션(PS2)의 제2 최외곽 컨덕터 페어(CP2-3)와 연결된다.
일 실시예에서, 각각의 크로스 섹션에는 적어도 하나의 비아 홀이 형성될 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 크로스 섹션(CS)에는 6개의 비아 홀(V1 내지 V6)이 형성된다.
또한 각각의 크로스 섹션은 2개의 비아 홀을 연결하는 커넥팅 레인을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 크로스 섹션(CS)은 제1 비아 홀(V1)과 제4 비아 홀(V4)을 연결하며 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 커넥팅 레인(LTC1)과, 제2 비아 홀(V2)과 제6 비아 홀(V6)을 연결하며 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제2 커넥팅 레인(LTC2)을 포함한다. 또한 크로스 섹션(CS)은 제3 비아 홀(V3)과 제4 비아 홀(V4)을 연결하며 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 커넥팅 레인(LBC)을 포함한다.
크로스 섹션(CS)에 형성되는 비아 홀의 개수 또는 크로스 섹션(CS)에 포함되는 커넥팅 레인의 개수는 실시예에 따라서 달라질 수 있다.
크로스 섹션(CS)에서, 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인들은 비아 홀(V1 내지 V6)을 통과하는 커넥터에 의해서 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 컨덕터 레인들과 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 제1 패러럴 섹션(PS1) 및 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB1-1)은 제1 비아 홀(V1)의 내부를 통과하는 커넥터를 통해서 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 커넥팅 레인(LTC1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 커넥팅 레인(LTC1)은 제4 비아 홀(V4)의 내부를 통과하는 커넥터를 통해서 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB2-1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터는 전도성 재료(예컨대, 금속)로 제조될 수 있다.
크로스 섹션(CS)에서, 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인은 서로 교차하도록 배치될 수 있다. 예를 들어 도 4에 도시된 크로스 섹션(CS)에서, 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인(LT1-1, LT1-2) 및 커넥팅 레인(LTC1, LTC2)은 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제3 컨덕터 레인(LB1-3) 및 커넥팅 레인(LBC)과 서로 교차되도록 배치된다.
일 실시예에서, 각각의 패러럴 섹션은 적어도 하나의 크로스 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 제1 패러럴 섹션(PS1)은 제1 크로스 영역(CA1-1) 및 제2 크로스 영역(CA1-2)을 포함하고, 제2 패러럴 섹션(PS2)은 제1 크로스 영역(CA2-1) 및 제2 크로스 영역(CA2-2)을 포함한다. 실시예에 따라서 각각의 패러럴 섹션에 포함되는 크로스 영역의 개수는 달라질 수 있다.
각각의 크로스 영역에서, 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인은 서로 교차하도록 배치될 수 있다.
예를 들어 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 제1 패러럴 섹션(PS1)의 제1 크로스 영역(CA1-1) 및 제2 크로스 영역(CA1-2)에서 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인(LT1-1, LT1-2, LT1-3)과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB1-1, LB1-2, LB1-3)은 서로 교차하도록 배치된다. 또한 제2 패러럴 섹션(PS2)의 제1 크로스 영역(CA2-1) 및 제2 크로스 영역(CA2-2)에서 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인(LT2-1, LT1-1, LT1-2)과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인(LB1-3, LB2-1, LB2-2)은 서로 교차하도록 배치된다.
전술한 실시예에 따르면 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인들과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인들이 서로 교차하도록 배치된다. 예컨대 각각의 패러럴 섹션에 포함되는 크로스 영역(예컨대, CA1-1, CA1-2, CA2-1, CA2-2)에서 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인들과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인들은 서로 교차되도록 배치된다. 또한 각각의 패러럴 섹션 사이에 배치되는 크로스 섹션(CS)에서 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인들과 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 제2 컨덕터 레인들은 서로 교차되도록 배치된다.
또한 전술한 실시예에 따르면 또한 각각의 패러럴 섹션 사이에 배치되는 크로스 섹션(CS)에서 기판(10)의 제1면(11)에 배치되는 제1 컨덕터 레인들은 비아 홀(V1 내지 V6)을 통과하는 커넥터에 의해서 기판(10)의 제2면(12)에 배치되는 컨덕터 레인들과 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 실시예에 따르면 컨덕터 레이어(20)에 포함되는 각각의 컨덕터 레인들이 기판(10)과 평행한 방향 또는 기판(10)을 관통하는 방향으로 서로 교차되도록 배치된다. 따라서 일 실시예에 따른 평판형 코일(1)의 컨덕터 레이어(20)는 리츠 와이어(Litz Wire)와 유사한 구조를 갖는다. 이로 인해서 평판형 코일(1)의 표피 효과 및 근접 효과에 의하여 도선의 저항이 낮아지는 현상이 개선될 수 있다.
도 5는 종래 기술에 따른 평판형 코일들 및 본 명세서의 일 실시예에 따른 평판형 코일에 서로 다른 주파수의 교류 전류가 인가될 때 측정된 각각의 저항의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 5에서 SS는 기판 상에 배치된 컨덕터 레이어에 포함되는 각각의 컨덕터 트랙이 오직 하나의 컨덕터 레인을 포함하며 기판의 어느 일면에만 배치되는 구조를 갖는 평판형 코일을 가리킨다. 또한 도 5에서 MS는 기판 상에 배치된 컨덕터 레이어에 포함되는 각각의 컨덕터 트랙이 서로 평행하게 배치되며 기판의 어느 일면에만 배치되는 다수의 컨덕터 레인을 포함하는 구조를 갖는 평판형 코일을 가리킨다. 또한 도 5에서 LZ는 도 1 내지 도 4를 참조하여 기술된 실시예에 따른 평판형 코일을 가리킨다.
도 5에서 Rskin은 각각의 평판형 코일의 컨덕터 레이어에 교류 전류가 인가될 때 발생하는 표피 효과로 인한 컨덕터 레이어의 저항의 크기를 나타낸다. 또한 도 5에서 Rproximity는 각각의 평판형 코일의 컨덕터 레이어에 교류 전류가 인가될 때 발생하는 근접 효과로 인한 컨덕터 레이어의 저항의 크기를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 1 내지 도 4를 참조하여 기술된 실시예에 따른 평판형 코일(LZ)의 표피 효과로 인한 저항의 크기는, 종래 기술에 따른 평판형 코일(SS)의 표피 효과로 인한 저항의 크기에 근사하거나 종래 기술에 따른 평판형 코일들(MS)의 표피 효과로 인한 저항의 크기보다 작다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 도 1 내지 도 4를 참조하여 기술된 실시예에 따른 평판형 코일(LZ)의 근접 효과로 인한 저항의 크기는 종래 기술에 따른 평판형 코일들(SS, MS)의 근접 효과로 인한 저항의 크기보다 작다. 특히 컨덕터 레이어에 인가되는 교류 전류의 주파수가 증가할수록 종래 기술에 따른 평판형 코일들(SS, MS)의 근접 효과로 인한 저항의 크기는 증가하는 경향을 나타낸다.
정리하면, 컨덕터 레이어에 인가되는 교류 전류의 주파수가 증가할수록 종래 기술에 따른 평판형 코일들(SS, MS)의 표피 효과 및 근접 효과로 인한 저항의 크기가 점차 커지므로 자기장의 세기가 감소하고 자속 밀도가 낮아진다. 그러나 컨덕터 레이어에 인가되는 교류 전류의 주파수가 증가하더라도 도 1 내지 도 4를 참조하여 기술된 실시예에 따른 평판형 코일(LZ)의 표피 효과 및 근접 효과로 인한 저항의 크기는 거의 증가하지 않는다. 따라서 컨덕터 레이어에 인가되는 교류 전류의 주파수가 증가하더라도, 도 1 내지 도 4를 참조하여 기술된 실시예에 따른 평판형 코일(LZ)은 종래의 평판형 코일들에 비해서 보다 높은 성능을 보장할 수 있다.
이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있을 것이다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 한다.

Claims (7)

  1. 기판; 및
    상기 기판의 제1면 및 상기 기판의 제2면에 배치되는 컨덕터 레이어를 포함하고,
    상기 컨덕터 레이어는 다수의 컨덕터 트랙을 포함하고,
    각각의 컨덕터 트랙은 제1 최외곽 컨덕터 페어, 중간 컨덕터 페어, 제2 최외곽 컨덕터 페어를 포함하고,
    상기 컨덕터 트랙은 제1 패러럴 섹션 및 제2 패러럴 섹션을 포함하고,
    상기 제1 패러럴 섹션의 제2 최외곽 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어와 연결되고,
    상기 제1 패러럴 섹션의 제1 최외곽 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어와 연결되고,
    상기 제1 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어는 상기 제2 패러럴 섹션의 중간 컨덕터 페어 또는 제2 최외곽 컨덕터 페어와 연결되는
    평판형 코일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨덕터 트랙은
    상기 제1 패러럴 섹션 및 상기 제2 패러럴 섹션 사이에 배치되는 크로스 섹션을 더 포함하고,
    상기 크로스 섹션에서, 상기 제1 패러럴 섹션의 상기 제1 최외곽 컨덕터 페어, 상기 중간 컨덕터 페어, 상기 제2 최외곽 컨덕터 페어는 각각 상기 제2 패러럴 섹션의 상기 제1 최외곽 컨덕터 페어, 상기 중간 컨덕터 페어, 상기 제2 최외곽 컨덕터 페어 중 어느 하나와 연결되는
    평판형 코일.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 크로스 섹션에는 적어도 하나의 비아 홀이 형성되고,
    상기 제1면에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 상기 제2면에 배치되는 제2 컨덕터 레인은 상기 비아 홀을 통과하는 커넥터에 의해서 서로 전기적으로 연결되는
    평판형 코일.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 크로스 섹션은 2개의 비아 홀을 연결하는 커넥팅 레인을 포함하는
    평판형 코일.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 크로스 섹션에서, 상기 제1면에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 상기 제2면에 배치되는 제2 컨덕터 레인은 서로 교차하도록 배치되는
    평판형 코일.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 최외곽 컨덕터 페어, 상기 중간 컨덕터 페어, 상기 제2 최외곽 컨덕터 페어는 각각 상기 제1면에 배치되는 제1 컨덕터 레인과 상기 제2면에 배치되는 제2 컨덕터 레인을 포함하는
    평판형 코일.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 패러럴 섹션 또는 상기 제2 패러럴 섹션은 적어도 하나의 크로스 영역을 포함하고,
    상기 제1 컨덕터 레인과 상기 제2 컨덕터 레인은 상기 크로스 영역에서 서로 교차하도록 배치되는
    평판형 코일.
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