WO2012124870A1 - 셀 구조 인덕터 - Google Patents

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WO2012124870A1
WO2012124870A1 PCT/KR2011/007599 KR2011007599W WO2012124870A1 WO 2012124870 A1 WO2012124870 A1 WO 2012124870A1 KR 2011007599 W KR2011007599 W KR 2011007599W WO 2012124870 A1 WO2012124870 A1 WO 2012124870A1
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WO
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cell
metal wire
unit cell
terminal
inductor
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Application number
PCT/KR2011/007599
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English (en)
French (fr)
Inventor
박종훈
박창근
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/02—Fixed inductances of the signal type  without magnetic core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires

Definitions

  • the present invention relates to a cell structure inductor, and more particularly, to a cell structure inductor capable of increasing mutual inductance and making it compact.
  • spiral inductors are composed of concentric, twisted spiral metal wires. Accordingly, the current drawn into one end of the metal wire flows toward the other end while drawing a concentric circle. According to the concentric structure, mutual inductance may occur between adjacent metal lines, thereby increasing the inductance value. For example, in a spiral inductor having a three winding number, mutual inductance is generated between three adjacent metal lines along the length of the spiral, thereby increasing the performance of the inductor.
  • the spiral inductor can be implemented in a planar shape on an integrated circuit, and can improve inductance compared to a line inductor, whereas the spiral inductor is generally larger in size than a transistor, a resistor and a capacitor on an integrated circuit. There is a problem that increases the size of the, thereby increasing the production cost of the integrated circuit.
  • the unit cell in a cell structure inductor in which a plurality of unit cells made of a metal wire formed in a spiral shape are connected in series, the unit cell may include a first terminal formed on an outer side of the metal wire, and a portion of the metal wire. And a second terminal formed inside, wherein the first terminal is connected to a third terminal formed outside the adjacent first side unit cell, and the second terminal is formed inside the adjacent second side unit cell.
  • a cell structure inductor connected to four terminals.
  • the second terminal and the fourth terminal may be connected through a cell connecting portion in the form of a metal wire, and the cell connecting portion may be formed on a layer different from the metal wire.
  • the metal lines may be disposed such that a current in the same direction flows between the metal lines adjacent to the first side unit cell or the second side unit cell.
  • the metal wire may be formed in a spiral shape having a “c” shape, and the first side unit cell and the second side unit cell may correspond to a 180 degree rotation shape of the unit cell.
  • the unit cell in a cell structure inductor formed by connecting a plurality of unit cells made of a metal wire formed in a spiral shape in series, the unit cell includes a first metal wire connected with a first terminal and a second terminal; Is connected in a state where the second metal wires connected to each other cross each other, and a part of the first metal wire or a part of the second metal wire is adjacent to any one of a part of the first metal wire or a part of the second metal wire of an adjacent unit cell.
  • a cell structure inductor arranged in parallel.
  • the metal lines may be disposed between the metal lines adjacent to the adjacent unit cells so that a current in the same direction flows.
  • the first metal wire and the second metal wire may cross each other such that the arrangement of the first metal wire and the second metal wire is symmetrical with each other.
  • the shape of the adjacent unit cell may correspond to the 180-degree rotation shape of the unit cell.
  • first metal wire and the second metal wire cross each other may be formed adjacent to an adjacent unit cell.
  • the inductor unit cells having a helical structure are connected in series with each other, and the directions of currents flowing in adjacent metal lines are the same, thereby minimizing the physical size of the inductor and mutually. Since the inductance can be increased, it is possible to make a small size and to increase the space utilization.
  • a desired inductance value may be obtained by additionally connecting an inductor unit cell structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a unit cell configuration diagram of an inductor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a part of an inductor in which two or four unit cells of FIG. 1 are connected in series.
  • FIG. 3 is a unit cell configuration diagram of an inductor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a part of an inductor in which two or four unit cells of FIG. 3 are connected in series.
  • FIG. 5 is a unit cell configuration diagram of an inductor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a part of an inductor in which two or four unit cells of FIG. 5 are connected in series.
  • the unit cell 100 according to the first embodiment of the present invention is formed of a metal wire formed in a spiral shape.
  • the metal wire is made of a spiral shape of the "c" shape.
  • the port 1 formed on the outer side of the metal wire formed in a spiral shape corresponds to the input terminal, and the port 2 formed on the inner side corresponds to the output terminal.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a part of an inductor in which two or four unit cells of FIG. 1 are connected in series.
  • 2 (a) shows two unit cells Cell # 1 110 and Cell # 2 120 connected in series.
  • the shape of the Cell # 2 120 corresponds to the shape in which the Cell # 1 110 is rotated 180 degrees.
  • the input terminals of the two unit cells (Cell # 1 and Cell # 2) 110 and 120 are represented as 110a and 120a, respectively, and the output terminals are 110b, 120b.
  • the input terminal 110a of the unit cell Cell # 1 110 is a terminal into which a current is input, and is formed outside the helical structure, and the output terminal 110b transfers the current to the unit cell Cell # 2 120. It is formed on the inside as an output terminal.
  • the input terminal 120a of the unit cell Cell # 2 120 is formed inside the spiral structure, and the output terminal 120b is an output terminal for transferring current to an adjacent unit cell (not shown). It forms on the outside.
  • the output terminal 110b of the unit cell Cell # 1 110 is connected to an input terminal 120a formed inside the adjacent unit cell Cell # 2 120 through a separate cell connection 115.
  • the cell connector 115 may be made of the same material as the metal wire forming the unit cell.
  • the cell connection part 115 is formed on a layer different from the metal wire.
  • the unit cell Cell # 1 110 and the adjacent unit cell Cell # 2 120 are connected in series with each other, a current input through the input terminal 110a of the unit cell Cell # 1 110 is located inside.
  • the output terminal 110b is output through the cell connecting unit 115, the input terminal 120a of the unit cell Cell # 2 120, and the output terminal 120b positioned outside the unit cell Cell # 2 120.
  • the metal lines are formed such that currents flow in the same direction between metal lines formed in adjacent portions between the unit cell Cell # 1 110 and the unit cell Cell # 2 120. Placed (see white arrow).
  • the current S1 flowing through the output terminal 110b formed inside the unit cell Cell # 1 110, and the outer portion of the unit cell Cell # 1 110 and the unit cell Cell # 2 120 are all the same ( From top to bottom of the drawing).
  • the unit cells (C) are arranged so that the direction of the currents flowing in the metal lines adjacent to each other between the series connected unit cells is the same.
  • the total inductance of the inductor can be improved by making the mutual inductance between the unit cells have a positive value.
  • FIG. 2B illustrates four unit cells (Cell # 1, Cell # 2, Cell # 3, Cell # 4) 110, 120, 130, and 140 connected in series with each other.
  • the two structures shown in Figure 2 are connected in series.
  • the unit cell Cell # 3 130 includes an input terminal 130a formed on the outside and an output terminal 130b formed on the inside, and has the same structure as the unit cell Cell # 1 110.
  • the unit cell Cell # 4 140 includes an input terminal 140a formed inside and an output terminal 140b formed outside, and has the same structure as the unit cell Cell # 2 120.
  • the output terminal 130b of the unit cell Cell # 3 130 is connected to the input terminal 140a formed inside the adjacent unit cell (Cell # 4) 140 and the cell connecting unit 135.
  • the terminal 130a is connected to an output terminal 120b formed outside the adjacent unit cell Cell # 2 120.
  • the direction of current flowing in the inner portion of the metal line forming the unit cell Cell # 1 110 and the unit cell Cell # 2 120 is the same, and the unit cell Cell # 2 120 and the unit cell Cell # 3 ( The current flowing in the outer portion of the metal line forming 130 is the same, and the current flowing in the inner portion of the metal line forming the unit cell Cell # 3 130 and the unit cell Cell # 4 140 is the same.
  • unit cells are connected to each other in series, and metal wires adjacent to each other allow currents to flow in the same direction, thereby minimizing the size without increasing the physical size of the inductor.
  • the inductance value can be effectively increased. For example, an inductance value higher than a simple sum of inductance values of the used unit cell inductor can be derived.
  • the unit cell 200 according to the second embodiment of the present invention is formed of a metal wire formed in a spiral shape, and an input terminal 201 and an output terminal 203 are formed at both sides of the metal wire.
  • the unit cell 200 is connected in a state where the first metal wire 202 connected to the input terminal 201 and the second metal wire 204 connected to the output terminal 203 cross each other.
  • an intersection 205 is formed at a portion where the first metal wire 202 and the second metal wire 204 intersect, and the intersection 205 may be made of the same material as the metal wire forming the unit cell.
  • the shape of the first metal wire 202 and the second metal wire 204 in the unit cell 200 is symmetrical with respect to the center line (C). That is, the first metal wire 202 and the second metal wire 204 intersect so that the arrangement of the first metal wire 202 and the second metal wire 204 is symmetrical with each other.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a part of an inductor in which two or four unit cells of FIG. 3 are connected in series.
  • 4A illustrates two unit cells (Cell # 1 and Cell # 2) 210 and 220 connected in series with each other.
  • the shape of Cell # 2 220 corresponds to the shape of rotating the Cell # l 210 by 180 degrees.
  • currents input through the input terminal 211 of the unit cell Cell # 1 210 cross each other. Flows to the output terminal 213 through the unit 215, the first metal wire 212, and the second metal wire 214, and then the input terminal 223 and the second metal wire of the adjacent unit cell Cell # 2 220.
  • the metal lines are arranged so that currents flow in the same direction between metal lines formed in adjacent portions between the unit cell Cell # 1 210 and the unit cell Cell # 2 220. (See the white arrow).
  • a part of the first metal wire 212 of the unit cell Cell # 1 210 may include a part 214a of the second metal wire 214 of the Cell # 1 210 and the adjacent unit cell Cell.
  • the second metal wire 224 of the second metal line 224 has a shape in parallel with each other in a state adjacent to. Accordingly, a current S5 flowing through a portion of the first metal line 212 of the unit cell Cell # 1 210, a portion 214a of the second metal line 214 of the cell # 1 210, and a unit cell Cell.
  • FIG. 4B illustrates four unit cells (Cell # 1, Cell # 2, Cell # 3, and Cell # 4) 210, 220, 230, and 240 connected in series to each other.
  • the two structures shown in Figure 2 are connected in series.
  • the unit cell Cell # 3 230 has the same structure as the unit cell Cell # 1 210.
  • the unit cell Cell # 4 240 has the same structure as the unit cell Cell # 2 220.
  • the input terminal 231 of the unit cell Cell # 3 230 is connected to the output terminal 221 of the adjacent unit cell Cell # 2 220.
  • the output terminal 233 of the unit cell Cell # 3 230 is connected to the input terminal 243 of the adjacent unit cell Cell # 4 240.
  • the unit cell 300 according to the third embodiment of the present invention is formed of a metal wire formed in a spiral shape, and an input terminal 301 and an output terminal 303 are formed at both sides of the metal wire.
  • the unit cell 300 is connected in a state where the first metal wire 302 connected to the input terminal 301 and the second metal wire 304 connected to the output terminal 303 cross each other.
  • an intersection portion 305 is formed at a portion where the first metal wire 302 and the second metal wire 304 cross each other, and the intersection portion 305 may be made of the same material as the metal wire forming the unit cell. .
  • the shape of the first metal wire 302 and the second metal wire 304 in the unit cell 300 is the center line (C). ) Are asymmetric with each other.
  • FIG. 6 is a configuration diagram in which two or four unit cells of FIG. 5 are connected in series.
  • 6A illustrates two unit cells (Cell # 1 and Cell # 2) 310 and 320 connected in series with each other.
  • the shape of the Cell # 2 320 corresponds to a shape in which the Cell # 1 310 is turned upside down 180 degrees.
  • a current input through the input terminal 311 of the unit cell Cell # 1 310 may be calculated.
  • the input terminal 321 and the first metal wire of the adjacent unit cell Cell # 2 320 ( 322, an intersection 325, a second metal wire 324, and an output terminal 323.
  • the metal lines are arranged such that currents flow in the same direction between metal lines formed in adjacent portions between the unit cell Cell # 1 310 and the unit cell Cell # 2 320. (See the white arrow).
  • the portion of the intersection 315 where the first metal wire 312 and the second metal wire 314 intersect is formed adjacent to the adjacent unit cell Cell # 2 320.
  • FIG. 6 (b) shows four unit cells (Cell # 1, Cell # 2, Cell # 3, Cell # 4) 310, 320, 330, and 340 connected in series with each other. The two structures shown in Figure 2 are connected in series.
  • the unit cell Cell # 3 330 has the same structure as the unit cell Cell # 1 310.
  • the unit cell Cell # 4 340 has the same structure as the unit cell Cell # 2 320.
  • the input terminal 331 of the unit cell Cell # 3 330 is connected to the output terminal 323 of the adjacent unit cell Cell # 2 320.
  • the output terminal 333 of the unit cell Cell # 3 330 is connected to the input terminal 341 of the adjacent unit cell Cell # 4 340.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 셀 구조 인덕터에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어진 복수의 단위 셀들이 직렬 연결되어 형성되는 셀 구조 인덕터에 있어서, 상기 단위 셀은, 금속선의 외측에 형성된 제1 단자, 그리고 금속선의 내측에 형성된 제2 단자를 포함하며, 제1 단자는 인접하는 제1측 단위 셀의 외측에 형성된 제3 단자와 연결되고, 제2 단자는 인접하는 제2측 단위 셀의 내측에 형성된 제4 단자와 연결되는 셀 구조 인덕터를 제공한다. 상기 셀 구조 인덕터에 따르면, 나선형 구조를 갖는 인덕터 단위 셀을 서로 직렬 연결하되 서로 인접한 금속선에 흐르는 전류의 방향이 서로 동일하도록 하여, 인덕터의 물리적인 크기를 최소화함과 동시에 상호 인덕턴스를 증대시킬 수 있어서, 소형 제작이 가능하고 공간 활용도를 높인다. 또한, 인덕터 단위 셀 구조를 필요한 개수만큼 추가적으로 연결함으로써 원하는 인덕턴스 값을 얻을 수 있다.

Description

셀 구조 인덕터
본 발명은 셀 구조 인덕터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상호 인덕턴스를 증가시킬 수 있고 소형 제작이 가능한 셀 구조 인덕터에 관한 것이다.
일반적으로 나선형 인덕터는 동심원을 그리며 꼬여 있는 나선형 구조의 금속선으로 구성된다. 이에 따라 금속선의 일단부로 인입된 전류는 동심원을 그리면서 타단부를 향해 흐르게 된다. 이러한 동심원의 구조에 따르면, 서로 인접하는 금속선들 사이에 상호 인덕턴스가 발생하여, 인덕턴스 값을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 감은수가 3인 나선형 인덕터의 경우, 나선형의 길이 방향을 따라 3개의 인접한 금속 선들 사이에 상호 인덕턱스가 발생하게 되어 인덕터의 성능을 높인다.
그런데, 나선형 인덕터는 그 동심원의 중심을 기준으로 양측에 있는 금속선 상에 서로 반대 방향의 전류가 흐르게 되므로, 그 양측 사이의 간격이 좁은 경우, 혹은 동심원의 직경이 작은 경우, 인덕턴스 값이 오히려 상쇄되는 문제점이 있다.
그리고, 상기 나선형 인덕터는 집적 회로상에서 평면적으로 구현이 가능하고, 라인 인덕터에 비하여 인덕턴스를 향상 시킬 수 있는 반면, 집적 회로상의 트랜지스터, 저항 및 캐패시터 등에 비하여 일반적으로 그 크기가 매우 큰 관계로, 집적 회로의 크기를 증가 시키는 요인이 되며, 이에 따라 집적 회로의 생산단가를 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명은, 상호 인덕턴스를 증대시킬 수 있고 소형 제작이 가능한 나선형 구조를 갖는 셀 구조 인덕터를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어진 복수의 단위 셀들이 직렬 연결되어 형성되는 셀 구조 인덕터에 있어서, 상기 단위 셀은, 상기 금속선의 외측에 형성된 제1 단자, 그리고 상기 금속선의 내측에 형성된 제2 단자를 포함하며, 상기 제1 단자는 인접하는 제1측 단위 셀의 외측에 형성된 제3 단자와 연결되고, 상기 제2 단자는 인접하는 제2측 단위 셀의 내측에 형성된 제4 단자와 연결되는 셀 구조 인덕터를 제공한다.
여기서, 상기 제2 단자와 상기 제4 단자는 금속선 형태의 셀 연결부를 통하여 연결될 수 있으며, 상기 셀 연결부는, 상기 금속선과 다른 층에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1측 단위 셀 또는 제2측 단위 셀과 인접하는 금속선들 사이에는 동일한 방향의 전류가 흐르도록 상기 금속선들이 배치될 수 있다.
또한, 상기 금속선은 "ㄷ"자 형태의 나선 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1측 단위 셀과 상기 제2측 단위 셀은 상기 단위 셀의 180도 회전 형상에 대응될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어진 복수의 단위 셀들이 직렬 연결되어 형성되는 셀 구조 인덕터에 있어서, 상기 단위 셀은, 제1 단자가 연결된 제1금속선과, 제2 단자가 연결된 제2금속선이 서로 교차한 상태에서 연결되며, 상기 제1금속선의 일부 또는 상기 제2금속선의 일부는 인접하는 단위 셀의 제1금속선의 일부 또는 제2금속선의 일부 중 어느 하나와 인접한 상태에서 평행하게 배치되는 셀 구조 인덕터를 제공한다.
상기 인접하는 단위 셀의 인접하는 금속선들 사이에는 동일한 방향의 전류가 흐르도록 상기 금속선이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1금속선과 상기 제2금속선의 배치가 서로 대칭이 되도록 상기 제1금속선과 상기 제2금속선이 교차할 수 있다. 또한, 상기 인접하는 단위 셀의 형상은 상기 단위 셀의 180도 회전 형상에 대응될 수 있다.
또한, 상기 제1금속선과 제2금속선이 교차되는 부분이 인접하는 단위 셀에 인접하여 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 셀 구조 인덕터에 따르면, 나선형 구조를 갖는 인덕터 단위 셀을 서로 직렬 연결하되, 서로 인접한 금속선에 흐르는 전류의 방향이 서로 동일하도록 구현하여, 인덕터의 물리적인 크기를 최소화 함과 동시에, 상호 인덕턴스를 증대시킬 수 있어서, 소형 제작이 가능하고 공간 활용도를 높일 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 인덕터 단위 셀 구조를 필요한 개수만큼 추가적으로 연결함으로써 원하는 인덕턴스 값을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터의 단위 셀 구성도이다.
도 2는 도 1의 단위 셀을 2개 또는 4개로 직렬 연결한 인덕터의 일부를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터의 단위 셀 구성도이다.
도 4는 도 3의 단위 셀을 2개 또는 4개로 직렬 연결한 인덕터의 일부를 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인덕터의 단위 셀 구성도이다.
도 6은 도 5의 단위 셀을 2개 또는 4개로 직렬 연결한 인덕터의 일부를 나타내는 구성도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터의 단위 셀을 나타내는 구성도이다. 도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 제1 실시예에 따른 단위 셀(100)은 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 금속선은 "ㄷ"자 형태의 나선 형상으로 이루어져 있다. 그리고, 나선 형상으로 형성된 금속선의 외측에 형성된 포트 1은 입력 단자, 내측에 형성된 포트 2는 출력 단자에 해당된다.
도 2는 도 1의 단위 셀을 2개 또는 4개로 직렬 연결한 인덕터의 일부를 나타내는 구성도이다. 도 2의 (a)는 두 개의 단위 셀 Cell#1(110) 및 Cell#2(120)이 서로 직렬 연결된 형태이다. 여기서, Cell#2(120)의 형상은 상기 Cell#l(110)를 180도 회전시킨 형상에 대응된다.
설명의 편의상 도 2의 (a)에서는 두 개의 단위 셀(Cell#1, Cell#2)(110, 120)의 나선형 구조에 대하여 입력 단자는 각각 110a, 120a로 표시하였고, 출력 단자는 각각 110b, 120b로 표시하였다. 그리고, 단위 셀 Cell#1(110)의 입력 단자(110a)는 전류가 입력되는 단자로서 나선형 구조의 외측에 형성되며, 출력 단자(110b)는 전류를 단위 셀 Cell#2(120)로 전달하기 위한 출력단자로서 내측에 형성된다. 또한 단위 셀 Cell#2(120)의 입력 단자(120a)는 나선형 구조의 내측에 형성되며, 출력 단자(120b)는 전류를 인접한 단위 셀(도시하지 않음)로 전달하기 위한 출력단자로서 나선형 구조의 외측에 형성한다.
그리고 단위 셀 Cell#1(110)의 출력단자(110b)는 그 인접하는 단위 셀 Cell#2(120)의 내측에 형성된 입력단자(120a)와 별도의 셀 연결부(115)를 통해 연결되어 있으며, 셀 연결부(115)는 단위 셀을 형성하는 금속선과 동일한 재질로 이루어 질 수 있다. 또한, 상기 셀 연결부(115)는, 상기 금속선과 다른 층에 형성되어 있음을 알 수 있다.
상기 단위 셀 Cell#1(110)과 상기 인접하는 단위 셀 Cell#2(120)를 서로 직렬 연결 시, 단위 셀 Cell#1(110)의 입력 단자(110a)를 통해 입력되는 전류는 내측에 위치한 출력 단자(110b), 셀 연결부(115), 단위 셀 Cell#2(120)의 입력 단자(120a), 그리고 단위 셀 Cell#2(120)의 외측에 위치한 출력 단자(120b)를 통해 출력된다. 여기서, 도 2의 (a)에 나타낸 것처럼 단위 셀 Cell#1(110)과 단위 셀 Cell#2(120) 사이에서 서로 인접하는 부분에 형성되는 금속선들끼리 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 상기 금속선들이 배치된다(흰색 화살표 참조).
더욱 상세하게 설명하면, 단위 셀 Cell#1(110)의 내측에 형성된 출력 단자(110b)에 흐르는 전류(S1), 단위 셀 Cell#1(110)과 단위 셀 Cell#2(120)의 외측 부분 중 서로 인접된 위치에 형성된 금속선에 흐르는 전류(S2, S3), 그리고 단위 셀 Cell#2(120)의 내측에 형성된 입력 단자(120a)에 흐르는 전류(S4)의 흐름 방향은 모두 동일하게 된다(도면의 상측에서 하측 방향).
따라서 본 발명의 실시예에 따르면 단위 셀(Cell#1, Cell#2)이 직렬 연결되어 형성된 인덕터에 있어서, 직렬 연결된 단위 셀 사이에 서로 인접하는 금속선에 흐르는 전류의 방향이 모두 동일하도록 단위 셀(Cell#1, Cell#2)의 구조를 형성함에 따라, 단위 셀 사이의 상호 인덕턴스가 양의 값을 가지도록 하여 인덕터의 전체 인덕턴스 값을 향상시킬 수 있다.
도 2의 (b)는 네 개의 단위 셀(Cell#1, Cell#2, Cell#3, Cell#4)(110, 120, 130, 140)이 서로 직렬 연결된 형태로서, 도 2의 (a)에 나타낸 구조 두 개를 서로 직렬 연결시킨 것과 같다. 여기서, 단위 셀 Cell#3(130)은 외측에 형성된 입력 단자(130a), 내측에 형성된 출력 단자(130b)를 포함하며, 단위 셀 Cell#1(110)과 동일한 구조를 가진다. 또한 단위 셀 Cell#4(140)는 내측에 형성된 입력 단자(140a), 외측에 형성된 출력 단자(140b)를 포함하며, 단위 셀 Cell#2(120)와 동일한 구조를 가진다. 마찬가지로 단위 셀 Cell#3(130)의 출력단자(130b)는 인접하는 단위 셀(Cell#4)(140)의 내측에 형성된 입력단자(140a)와 셀 연결부(135)를 통해 연결되어 있고, 입력단자(130a)는 인접하는 단위 셀 Cell#2(120)의 외측에 형성된 출력단자(120b)와 연결되어 있다. 결과적으로, 단위 셀 Cell#1(110)과 단위 셀 Cell#2(120)을 형성하는 금속선의 내측 부분에 흐르는 전류 방향이 동일하고, 단위 셀 Cell#2(120)과 단위 셀 Cell#3(130)을 형성하는 금속선의 외측 부분에 흐르는 전류 방향이 동일하며, 단위 셀 Cell#3(130)과 단위 셀 Cell#4(140)을 형성하는 금속선의 내측 부분에 흐르는 전류 방향이 동일하다.
도 2와 같은 본 발명의 일 실시예의 경우, 단위 셀들 사이를 서로 직렬 연결하되, 서로 인접하는 금속선들끼리 동일한 방향의 전류가 흐르도록 하여, 인덕터의 물리적인 크기를 증가시키지 않고 크기를 최소화 함과 동시에, 인덕턴스 값을 효과적으로 증가시킬 수 있는 이점이 있다. 예를 들면, 사용한 단위 셀 인덕터의 인덕턴스 값의 단순 합보다 높은 인덕턴스 값을 유도할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터의 단위 셀 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 단위 셀(200)은 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어져 있으며 금속선의 양측에는 입력 단자(201)와 출력 단자(203)가 형성된다.
상기 단위 셀(200)은, 입력단자(201)가 연결된 제1금속선(202), 그리고 출력단자(203)가 연결된 제2금속선(204)이 서로 교차한 상태에서 연결되어 있다. 여기서, 제1 금속선(202)과 제2 금속선(204)이 교차되는 부분에는 교차부(205)가 형성되어 있으며, 교차부(205)는 단위 셀을 형성하는 금속선과 동일한 재질로 이루어 질 수 있다. 그리고, 단위 셀(200)에서 상기 제1금속선(202)과 상기 제2금속선(204)의 형태는 중심선(C)를 기준으로 서로 대칭을 이루고 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 제1금속선(202)과 상기 제2금속선(204)의 배치가 서로 대칭이 되도록 상기 제1금속선(202)과 상기 제2금속선(204)이 교차하고 있다.
도 4는 도 3의 단위 셀을 2개 또는 4개로 직렬 연결한 인덕터의 일부를 나타내는 구성도이다. 도 4의 (a)는 두 개의 단위 셀(Cell#1, Cell#2)(210, 220)이 서로 직렬 연결된 형태이다. 그리고, Cell#2(220)의 형상은 상기 Cell#l(210)를 180도 회전시킨 형상에 대응된다. 여기서, 상기 단위 셀 Cell#1(210)과 상기 인접하는 단위 셀 Cell#2(220)을 서로 직렬 연결 시, 단위 셀 Cell#1(210)의 입력단자(211)를 통해 입력되는 전류는 교차부(215), 제1금속선(212), 제2금속선(214)을 통해 출력단자(213)로 흐른 다음, 인접하는 단위 셀 Cell#2(220)의 입력단자(223), 제2금속선(224), 제1금속선(222), 교차부(225), 그리고 출력단자(221)를 통해 출력된다. 여기서, 도 4의 (a)에 나타낸 것처럼 단위 셀 Cell#1(210)과 단위 셀 Cell#2(220) 사이에 서로 인접하는 부분에 형성되는 금속선들끼리 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 금속선이 배치되게 된다(흰색 화살표 참조).
더욱, 상세하게 설명하면, 단위 셀 Cell#1(210)의 제1금속선(212)의 일부는 Cell#1(210)의 제2금속선(214)의 일부(214a) 및 상기 인접하는 단위 셀 Cell#2(220)의 제2금속선(224)의 일부(224a)와 인접한 상태에서 서로 평행하게 배치된 형태를 갖는다. 따라서, 단위 셀 Cell#1(210)의 제1금속선(212)의 일부 부분에 흐르는 전류(S5), Cell#1(210)의 제2금속선(214)의 일부(214a) 부분과 단위 셀 Cell#2(220)의 제2금속선(224)의 일부(224a) 부분에 흐르는 전류(S6), 그리고 단위 셀 Cell#2(220)의 제1금속선(222)의 일부 부분에 흐르는 전류(S7)의 흐름 방향은 모두 동일하게 된다(도면의 상측에서 하측 방향)
도 4의 (b)는 네 개의 단위 셀(Cell#1, Cell#2, Cell#3, Cell#4)(210, 220, 230, 240)이 서로 직렬 연결된 형태로서, 도 4의 (a)에 나타낸 구조 두 개를 서로 직렬 연결시킨 것과 같다. 여기서, 단위 셀 Cell#3(230)은 단위 셀 Cell#1(210)과 동일한 구조를 가진다. 또한, 단위 셀 Cell#4(240)은 단위 셀 Cell#2(220)와 동일한 구조를 가진다. 그리고, 상기 단위 셀 Cell#3(230)의 입력단자(231)는 인접하는 단위 셀 Cell#2(220)의 출력단자(221)와 연결된다. 그리고, 상기 단위 셀 Cell#3(230)의 출력단자(233)는 인접하는 단위 셀 Cell#4(240)의 입력단자(243)와 연결된다. 이를 통해, 서로 인접하는 단위 셀과 인접하는 금속선들 사이에 흐르는 전류의 방향이 서로 동일함을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 인덕터의 단위 셀 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 단위 셀(300)은 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어져 있으며 금속선의 양측에는 입력 단자(301)와 출력 단자(303)가 형성된다.
상기 단위 셀(300)은, 입력단자(301)가 연결된 제1금속선(302), 그리고 출력단자(303)가 연결된 제2금속선(304)이 서로 교차한 상태에서 연결되어 있다. 여기서, 제1 금속선(302)과 제2 금속선(304)이 교차되는 부분에는 교차부(305)가 형성되어 있으며, 교차부(305)는 단위 셀을 형성하는 금속선과 동일한 재질로 이루어 질 수 있다.
여기서, 본 발명의 제3 실시예에 따르면 도 3에 나타낸 제2 실시예와는 달리, 단위 셀(300)에서 상기 제1금속선(302)과 상기 제2금속선(304)의 형태는 중심선(C)을 기준으로 서로 비대칭을 이루고 있다.
도 6은 도 5의 단위 셀을 2개 또는 4개로 직렬 연결한 구성도이다. 도 6의 (a)는 두 개의 단위 셀(Cell#1, Cell#2)(310, 320)이 서로 직렬 연결된 형태이다. 도 6에서 Cell#2(320)의 형상은 Cell#l(310)을 상하로 180도 뒤집은 형상에 대응된다.
여기서, 상기 단위 셀 Cell#1(310)과 상기 인접하는 단위 셀 Cell#2(320)을 서로 직렬 연결 시, 단위 셀 Cell#1(310)의 입력단자(311)을 통해 입력되는 전류는 제1금속선(312), 교차부(315), 제2금속선(314)을 통해 출력단자(313)로 흐른 다음, 인접하는 단위 셀 Cell#2(320)의 입력단자(321), 제1금속선(322), 교차부(325), 제2금속선(324), 그리고 출력단자(323)를 통해 출력된다. 여기서, 도 6의 (a)에 나타낸 것처럼 단위 셀 Cell#1(310)과 단위 셀 Cell#2(320) 사이에 서로 인접하는 부분에 형성되는 금속선들끼리 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 금속선이 배치되게 된다(흰색 화살표 참조.)
또한, 단위 셀 Cell#1(310)에서 제1금속선(312)과 제2금속선(314)이 교차하는 교차부(315) 부분은, 그 인접하는 단위 셀 Cell#2(320)에 인접하여 형성된 구조를 갖는다. 즉, 단위 셀 Cell#1(310)의 교차부(315)와 인접하는 단위 셀 Cell#2(320)의 인접하는 금속선들 사이에는 동일한 방향의 전류가 흐른다(도면의 상측에서 하측 방향).
도 6의 (b)는 네 개의 단위 셀(Cell#1, Cell#2, Cell#3, Cell#4)(310, 320, 330, 340)이 서로 직렬 연결된 형태로서, 도 6의 (a)에 나타낸 구조 두 개를 서로 직렬 연결시킨 것과 같다.
여기서, 단위 셀 Cell#3(330)은 단위 셀 Cell#1(310)과 동일한 구조를 가진다. 또한, 단위 셀 Cell#4(340)은 단위 셀 Cell#2(320)와 동일한 구조를 가진다. 그리고, 상기 단위 셀 Cell#3(330)의 입력단자(331)는 인접하는 단위 셀 Cell#2(320)의 출력단자(323)와 연결된다. 그리고, 상기 단위 셀 Cell#3(330)의 출력단자(333)는 인접하는 단위 셀 Cell#4(340)의 입력단자(341)와 연결된다. 이를 통해, 서로 인접하는 단위 셀과 인접하는 금속선들 사이에 흐르는 전류의 방향이 서로 동일함을 알 수 있다.
상기의 실시예에는 단위 셀(100,200,300) 형태의 인덕터를 2개 또는 4개 연결한 경우에 관하여 설명하고 있지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 개수만큼 인덕터 단위 셀을 추가적으로 연결하여 인덕턴스를 증가시킬 수 있다. 다시 말해서, 본 기술범주 내에서 단위 셀(100,200,300) 인덕터를 3개, 5개 또는 그 이상으로 연결시키는 방법은 당업자에게는 자명한 것임은 물론이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어진 복수의 단위 셀들이 직렬 연결되어 형성되는 셀 구조 인덕터에 있어서,
    상기 단위 셀은,
    상기 금속선의 외측에 형성된 제1 단자, 그리고 상기 금속선의 내측에 형성된 제2 단자를 포함하며,
    상기 제1 단자는 인접하는 제1측 단위 셀의 외측에 형성된 제3 단자와 연결되고, 상기 제2 단자는 인접하는 제2측 단위 셀의 내측에 형성된 제4 단자와 연결되는 셀 구조 인덕터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 단자와 상기 제4 단자는 금속선 형태의 셀 연결부를 통하여 연결되는 셀 구조 인덕터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 셀 연결부는,
    상기 금속선과 다른 층에 형성되는 셀 구조 인덕터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1측 단위 셀 또는 제2측 단위 셀과 인접하는 금속선들 사이에는 동일한 방향의 전류가 흐르도록 상기 금속선들이 배치되는 셀 구조 인덕터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속선은 "ㄷ"자 형태의 나선 형상으로 이루어진 셀 구조 인덕터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1측 단위 셀과 상기 제2측 단위 셀은 상기 단위 셀의 180도 회전 형상에 대응되는 셀 구조 인덕터.
  7. 나선 형상으로 형성된 금속선으로 이루어진 복수의 단위 셀들이 직렬 연결되어 형성되는 셀 구조 인덕터에 있어서,
    상기 단위 셀은,
    제1 단자가 연결된 제1금속선과, 제2 단자가 연결된 제2금속선이 서로 교차한 상태에서 연결되며,
    상기 제1금속선의 일부 또는 상기 제2금속선의 일부는 인접하는 단위 셀의 제1금속선의 일부 또는 제2금속선의 일부 중 어느 하나와 인접한 상태에서 평행하게 배치되는 셀 구조 인덕터.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 인접하는 단위 셀의 인접하는 금속선들 사이에는 동일한 방향의 전류가 흐르도록 상기 금속선이 배치되는 셀 구조 인덕터.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1금속선과 상기 제2금속선의 배치가 서로 대칭이 되도록 상기 제1금속선과 상기 제2금속선이 교차하는 셀 구조 인덕터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 인접하는 단위 셀의 형상은 상기 단위 셀의 180도 회전 형상에 대응되는 셀 구조 인덕터.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1금속선과 제2금속선이 교차되는 부분이 인접하는 단위 셀에 인접하여 형성되는 셀 구조 인덕터.
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