KR20080069823A - 변압기 및 밸룬 - Google Patents

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Abstract

변압기는 주 코일 어셈블리 및 부 코일 어셈블리를 포함한다. 주 코일 어셈블리는 복수의 제1 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 주 코일들 및 주 코일들 중 서로 인접하는 주 코일들을 연결하는 제1 비아 유닛을 갖는다. 부 코일 어셈블리는 복수의 제2 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 부 코일들 및 상기 부 코일들 중 서로 인접하는 부 코일들을 연결하는 제2 비아 유닛을 갖는 부 코일 어셈블리를 포함한다. 주 및 부 코일 어셈블리들은 수직하게 배치되며 서로 대칭적인 형상을 갖는다.

Description

변압기 및 밸룬{Transformers and baluns}
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 변압기의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 변압기를 절단선 I-I′를 따라 절단한 단면도이다.
도 2a 및 2b는 도 1a의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 2c 및 2d는 도 1a의 변압기를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 변압기의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 변압기를 절단선 II-II′를 따라 절단한 단면도이다.
도 4a 및 4c는 도 3a의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 4b 도 4d는 도 3a의 변압기를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 변압기의 사시도이다.
도 6a 및 6d는 도 5의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 6e 및 6h는 도 5의 변압기를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 변압기의 사시도이다.
도 8a 및 8d는 도 7의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 8e 및 8h는 도 7의 변압기를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 변압기의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 밸룬의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 30, 20, 40 : 제1 내지 제4 주 코일
12, 32, 22, 42 : 제1 내지 제4 주 나선부
14, 34, 24, 44 : 제1 내지 제4 주 연결부
16, 36 : 제1 내지 제2 주 단자 26, 46 : 제1 내지 제2 주 결합부
50, 70, 60, 80 : 제1 내지 제4 부 코일
52, 72, 62, 82 : 제1 내지 제4 부 나선부
54, 74, 64, 84 : 제1 내지 제4 주 연결부
56, 76 : 제1 내지 제2 부 단자 66, 86 : 제1 내지 제2 부 결합부
100, 200, 300, 400, 500 : 변압기
101, 201, 301, 303, 305, 401, 403, 405 : 제1 내지 제8 주 비아
103, 203, 307, 309, 311, 407, 409, 411 : 제1 내지 제8 부 비아
110, 210, 510 : 반도체 기판 115, 215, 515 : 쉴드막
본 발명은 변압기(transformer) 및 밸룬(balun)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 시스템 온 칩(System On Chip; SOC)용 적층형 변압기 및 적층형 밸룬에 관한 것이다.
SOC는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB) 상에 구성하던 시스템을 하나의 반도체 상에 집적시켜 하나의 칩으로 구현한 것이다. 이러한 SOC를 이용하면 시스템의 크기가 작아질 뿐만 아니라 조립 과정도 단순해진다. 대체로 SOC는 종래의 반도체 소자와 RF 회로 소자를 하나의 칩으로 구현하기 때문에, 기판 상에 반도체 배선을 형성한 후에, 반도체 배선의 최상부에 인덕터 혹은 변압기를 제작하게 된다. 이와 같이 변압기를 하나의 칩 내에 형성하기 위해서는 집적도 증가를 위해 좁은 면적에 변압기를 형성시킬 필요가 있으나, 이는 상기 변압기의 인덕턴스(inductance), 첨예도(Quality factor; Q) 및 자기 결합성(magnetic coupling ratio) 등의 특성의 저하를 가져온다.
변압기는 두 개의 인덕터(코일)를 서로 가까이 위치시켜 전자기적으로 결합함으로써, 입력 코일 쪽에 인가된 신호를 출력 코일 쪽으로 최대한 손실 없이 전달하는 기능을 담당한다. 따라서, 우수한 성능을 갖는 변압기를 형성하기 위해서는 각각의 인덕터가 높은 인덕턴스를 가져야 할 뿐만 아니라, 두 개의 인덕터 상호간에 자기 결합성 및 대칭성이 우수해야 한다. 하지만 전술한 것과 같이, 집적도의 증가를 추구하다 보면 변압기의 특성이 저하되는 문제점이 있는 바, 좁은 면적에서도 우수한 특성을 갖는 변압기를 개발하려는 노력이 진행되어 왔다.
그리하여, 주 코일(primary coil)과 부 코일(secondary coil)을 수직하게 적층시킴으로써, 변압기의 수평 면적을 줄이고 주 및 부 코일들 상호 간의 자기 결합성을 증가시키려는 시도가 있어왔다. 또한, 상기 코일들의 턴(turn) 수를 증가시킴으로써 인덕턴스 및 자기 결합성을 증가시키려는 시도도 행해졌다. 하지만, 변압기에 있어서 중요한 특성의 하나인 대칭성을 완벽하게 구현하면서도, 고 인덕턴스, 고 자기 결합성 및 고 집적도를 함께 실현할 수 있는 변압기의 구조는 아직 개발되지 않고 있다.
한편, 평형 신호를 불평형 신호로 변환하는 소자로서 밸룬(balanced to unbalanced mode converter; balun)도 변압기와 마찬가지로 반도체 배선의 최상부에 형성되며, 상기 변압기와 유사한 구조를 갖는다. 이에 따라, 상기 밸룬의 경우도 상기 변압기와 마찬가지로, 고 인덕턴스, 고 자기 결합성 및 고 집적도를 가지면서도 대칭성이 뛰어난 구조가 요구된다.
이에 따라, 본 발명의 일 목적은 대칭성, 고 인덕턴스, 고 자기 결합성 등의 우수한 특성을 갖는 변압기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대칭성, 고 인덕턴스, 고 자기 결합성 등의 우수한 특성을 갖는 밸룬을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 변압기는 주 코일 어셈블리 및 부 코일 어셈블리를 포함한다. 상기 주 코일 어셈블리는 복수의 제1 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 주 코일(primary coil)들 및 상기 주 코일들 중 서로 인접하는 주 코일들을 연결하는 제1 비아(via) 유닛을 갖는다. 상기 부 코일 어셈블리는 복수의 제2 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 부 코일(secondary coil)들 및 상기 부 코일들 중 서로 인접하는 부 코일들을 연결하는 제2 비아 유닛을 갖는 다. 상기 주 및 부 코일 어셈블리들은 수직하게 배치되며 서로 대칭적인 형상을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주 코일들 각각은, 하나 이상의 턴(turn)을 갖는 주 나선부 및 상기 주 나선부의 일단에 형성되어 상기 제1 비아 유닛에 연결되는 주 연결부를 포함할 수 있으며, 상기 주 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 주 코일들 각각은, 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 외부 신호가 인가되는 주 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부 코일들 각각은, 하나 이상의 턴을 갖는 부 나선부 및 상기 부 나선부의 일단에 형성되어 상기 제2 비아 유닛에 연결되는 부 연결부를 포함할 수 있으며, 상기 부 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 부 코일들 각각은, 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 외부로 신호를 인가하는 부 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 절연층들은 상기 제2 절연층들 하부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 각 제1 절연층들과 상기 각 제2 절연층들은 서로 교대로 적층될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주 및 부 나선부들은 상면에서 볼 때 나선형 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주 및 부 나선부들의 각 턴(turn)들은 상면에서 볼 때 다각형 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주 및 부 코일 어셈블리들은 각각 짝수 개의 주 및 부 코일들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주 코일 어셈블리는 네 개의 주 코일들을 포함할 수 있고, 상기 제1 비아 유닛은 제1, 제2 및 제3 비아들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 주 코일들 각각은, 하나 이상의 턴(turn)을 갖는 주 나선부 및 상기 주 나선부의 일단에 형성되어 상기 제1 및 제3 비아들 중 하나에 연결되는 주 연결부를 포함할 수 있고, 상기 주 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 주 코일들 각각은 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 외부 신호가 인가되는 주 단자를 포함할 수 있으며, 상기 주 코일들 중 가운데 두 개의 주 코일들 각각은 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 상기 제2 비아에 연결되는 주 결합부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부 코일 어셈블리는 네 개의 부 코일들을 포함할 수 있고, 상기 제2 비아 유닛은 제4, 제5 및 제6 비아들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 부 코일들 각각은, 하나 이상의 턴(turn)을 갖는 부 나선부 및 상기 부 나선부의 일단에 형성되어 상기 제4 및 제6 비아들 중 하나에 연결되는 부 연결부를 포함할 수 있고, 상기 부 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 부 코일들 각각은 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 외부로 신호를 인가하는 부 단자를 포함할 수 있으며, 상기 부 코일들 중 가운데 두 개의 부 코일들 각각은 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 상기 제5 비아에 연결되는 부 결합부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 절연층들 각각은 상부 및 하부 절 연층들을 포함할 수 있으며, 상기 주 코일들 각각은 상기 상부 및 하부 절연층들 상에 각각 형성된 상부 주 코일, 하부 주 코일 및 상기 상부 및 하부 주 코일들을 서로 연결하는 플러그를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 절연층들 각각은 상부 및 하부 절연층들을 포함할 수 있고, 상기 부 코일들 각각은 상기 상부 및 하부 절연층들 상에 각각 형성된 상부 부 코일, 하부 부 코일 및 상기 상부 및 하부 부 코일들을 서로 연결하는 플러그를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 절연층들 아래에 형성된 제3 절연층 및 상기 제3 절연층 아래에 형성된 반도체 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 제3 절연층은 상기 반도체 기판으로의 에너지 손실을 줄이는 쉴드막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 쉴드막은 도전성 물질을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 밸룬은 주 코일 어셈블리, 부 코일 어셈블리 및 탭을 포함한다. 상기 주 코일 어셈블리는 복수의 제1 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 주 코일들 및 상기 주 코일들 중 서로 인접하는 주 코일들을 연결하는 제1 비아 유닛을 갖는다. 상기 부 코일 어셈블리는 복수의 제2 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 부 코일들 및 상기 부 코일들 중 서로 인접하는 부 코일들을 연결하는 제2 비아 유닛을 갖는다. 상기 탭은 상기 제2 비아 유닛을 접지시킨다. 상기 주 및 부 코일 어셈블리들은 수직하게 배치되며 서로 대칭적인 형상을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주 코일들 각각은, 하나 이상의 턴(turn)을 갖는 주 나선부 및 상기 주 나선부의 일단에 형성되어 상기 제1 비아 유닛에 연결되는 주 연결부를 포함할 수 있으며, 상기 주 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 주 코일들 각각은, 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 외부 신호가 인가되는 주 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부 코일들 각각은, 하나 이상의 턴을 갖는 부 나선부 및 상기 부 나선부의 일단에 형성되어 상기 제2 비아 유닛에 연결되는 부 연결부를 포함할 수 있으며, 상기 부 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 부 코일들 각각은, 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 외부로 신호를 인가하는 부 단자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 변압기 및 밸룬은 서로 대칭되는 주 코일들을 갖는 주 코일 어셈블리 및 서로 대칭되는 부 코일들을 갖는 부 코일 어셈블리를 포함하며, 상기 주 코일 어셈블리 및 상기 부 코일 어셈블리도 전체적으로 서로 대칭적인 형상을 갖는다. 이에 따라, 상기 변압기 혹은 밸룬은 우수한 대칭성을 가질 수 있다. 또한, 상기 변압기 혹은 상기 밸룬은 코일의 턴 수를 증가시키거나 혹은 상기 코일이 상부 및 하부 코일 및 플러그를 포함하도록 형성함으로써 높은 인덕턴스를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 너비에 비해 상대적으로 작은 값을 갖는 두께를 갖는 코일들을 수직하게 적층시킴으로써, 주 및 부 코일들 사이의 간격을 줄여 높은 자기 결합성을 가질 수도 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 변압기 및 밸룬에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막), 영역, 패턴들 또는 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 영역, 전극, 패턴들 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 전극, 구조물들 또는 패턴들 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴들 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 구조물 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 전극, 다른 패턴들 또는 다른 구조물이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 물질, 층(막), 영역, 전극, 패턴들 또는 구조물들이 "제1", "제2" 및/또는 "예비"로 언급되는 경우, 이러한 부재들을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 각 물질, 층(막), 영역, 전극, 패턴들 또는 구조물들을 구분하기 위한 것이다. 따라서 "제1", "제2" 및/또는 "예비"는 각 층(막), 영역, 전극, 패턴들 또는 구조물들에 대하여 각기 선택적으로 또는 교환적으로 사용될 수 있다.
한편, 명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복을 피하기 위해 한번 설명된 구성 요소에 대해서는 이후의 설명을 생략한다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 변압기의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 변압기를 절단선 I-I′를 따라 절단한 단면도이다. 또한, 도 2a 및 2b는 도 1a의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 2c 및 2d는 도 1a의 변압기를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다. 편의상 도 1a에는 반도체 기판 및 절연층들은 도시하지 않았다.
도 1a, 도 1b 및 도 2a 내지 2d를 참조하면, 변압기(100)는 제1 주 코일(primary coil)(10), 제2 주 코일(30), 제1 부 코일(secondary coil)(50), 제2 부 코일(70), 제1 주 비아(via)(101) 및 제1 부 비아(via)(103)를 포함한다. 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)과 제1 주 비아(101)는 함께 제1 주 코일 어셈블리라고 부를 수 있으며, 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)과 제1 부 비아(103)는 함께 제1 부 코일 어셈블리라고 부를 수 있다. 한편, 제1 주 및 부 비아들(101, 103)을 함께 제1 비아 유닛이라고 부를 수 있다.
제1 및 제2 주 코일들(10, 30)과 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)은 반도체 기판(110) 상에 형성된 제1 내지 제4 절연층들(120, 130, 140, 150) 상에 각각 형성될 수 있다. 한편, 제2 부 코일(70)이 외부와 절연될 수 있도록 제2 부 코일(70)을 커버하는 제5 절연층(160)이 더 형성될 수도 있다.
제1 주 코일(10)은 제1 주 나선부(12), 제1 주 연결부(14) 및 제1 주 단자(16)를 포함한다. 제1 주 나선부(12), 제1 주 연결부(14) 및 제1 주 단자(16)는 모두 도전성 물질을 포함할 수 있다.
제1 주 나선부(12)는 적어도 하나 이상의 턴(turn)을 가지며, 너비나 두께에 비해 큰 길이를 갖는 바(bar) 형상을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 주 나선부(12)는 너비에 비해 작은 두께를 가질 수 있다. 제1 주 나선부(12)는 상면에서 볼 때 전체적으로 나선형 형상을 갖는다. 즉, 제1 주 나선부(12)는 상면에서 볼 때, 시계 방향으로 회전하면서 회전 반경이 줄어드는 형상을 가질 수 있다. 이와는 달리, 제1 주 나선부(12)는 상면에서 볼 때, 반시계 방향으로 회전하면서 회전 반경이 줄어드는 형상을 가질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 주 나선부(12)는 1회전 할 때마다 회전 반경이 줄어들 수 있도록 일부분이 굴곡된 것을 제외하면, 상면에서 볼 때 정팔각형, 정육각형, 정십이각형 등의 정다각형 형상을 갖는다. 그리하여, 제1 주 나선부(12)는 상기 굴곡된 부분을 제외하고는 회전 중심을 기준으로 점대칭 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 주 나선부(12)는 1회전 할 때마다 회전 반경이 줄어들 수 있도록 일부분이 굴곡된 것을 제외하면, 상면에서 볼 때 원형 형상을 갖는다.
제1 주 연결부(14)는 제1 주 나선부(12)의 제1 단부(end portion)에 형성되어, 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)을 서로 연결하는 제1 주 비아(101)에 접촉한다. 상기 제1 단부는 제1 주 나선부(12)의 양 끝단 중에서 상기 회전 중심에 가까운 부분일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 주 연결부(14)는 상기 정다각형 형상을 갖는 제1 나선부(12)의 한 변의 중심에서 상기 변에 수직하도록 형성된 가상의 라인 일부를 포함하는 바(bar) 형상을 갖는다. 한편, 후술하는 제2 주 코일(30)의 제2 주 연결부(34)도 제1 주 연결부(14)와 동일한 형상을 가질 수 있으 며, 이에 따라 제1 주 비아(101)의 양 끝단에 각각 접촉하는 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)은 제1 및 제2 주 연결부들(14, 34)을 연장한 바(bar) 형상을 기준으로 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
제1 주 단자(16)는 제1 주 나선부(12)의 제2 단부에 형성되어, 외부 신호가 제1 주 코일(10)로 인가되는 통로 역할을 한다. 상기 제2 단부는 제1 주 나선부(12)의 양 끝단 중에서 상기 회전 중심으로부터 먼 부분일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 주 단자(16)는 제1 주 연결부(14)와 평행하게 형성되며, 상면에서 볼 때 제1 주 연결부(14)의 왼쪽에 위치한다. 이와는 달리, 제1 주 단자(16)는 제1 주 연결부(14)의 오른쪽에 위치할 수도 있다.
제2 주 코일(30)은 제2 주 나선부(32), 제2 주 연결부(34) 및 제2 주 단자(36)를 포함한다. 제2 주 나선부(32), 제2 주 연결부(34) 및 제2 주 단자(36)는 모두 도전성 물질을 포함할 수 있다.
제2 주 코일(30)은, 상면에서 볼 때 시계 방향으로 회전하면서 회전 반경이 커지는 것과, 제2 주 단자(36)의 제2 주 연결부(34)에 대한 상대적인 위치가 제1 주 단자(16)의 제1 주 연결부(14)에 대한 상대적인 위치가 반대인 것을 제외하면, 전술한 제1 주 코일(10)과 동일하거나 유사한 구조를 갖는다. 그리하여, 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)이 동일 평면상에서 겹쳐지도록 배치될 경우, 제1 및 제2 주 연결부들(14, 34)을 연장한 바(bar) 형상을 기준으로 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)은 서로 좌우가 대칭인 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)은 제1 주 비아(101)를 통해 서로 연결 된다. 제1 주 비아(101)는 제2 절연층(130)을 관통하여 제1 및 제2 주 연결부들(14, 34)과 각각 접촉한다. 제1 주 비아(101)는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
제1 부 코일(50)은 제1 부 나선부(52), 제1 부 연결부(54) 및 제1 부 단자(56)를 포함한다. 제1 부 나선부(52), 제1 부 연결부(54) 및 제1 부 단자(56)는 모두 도전성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 부 코일(50)은 제1 주 코일(10)을 제1 주 나선부(12)의 회전 중심을 기준으로 180도 회전시킨 형상을 갖는다. 이에 따라, 제1 부 코일(50)과 제1 주 코일(10)이 동일 평면상에서 겹쳐지도록 배치될 경우, 제1 부 나선부(52) 및 제1 주 나선부(12)의 공통 회전 중심을 기준으로 제1 부 코일(50)과 제1 주 코일(10)은 서로 점대칭을 이룰 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 부 코일(50)은 제2 주 코일(30)을 제2 주 나선부(32)의 회전 중심을 기준으로 180도 회전시킨 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 부 코일(50)과 제2 주 코일(30)이 동일 평면상에서 겹쳐지도록 배치될 경우, 제1 부 나선부(52) 및 제2 주 나선부(32)의 공통 회전 중심을 기준으로 제1 부 코일(50)과 제2 주 코일(30)은 서로 점대칭을 이룰 수 있다.
한편, 제1 부 단자(56)는 제1 주 단자(16)와는 달리, 제1 부 코일(50)의 신호를 외부로 출력하는 통로 역할을 한다.
제2 부 코일(70)은 제2 부 나선부(72), 제2 부 연결부(74) 및 제2 부 단자(76)를 포함한다. 제2 부 나선부(72), 제2 부 연결부(74) 및 제2 부 단자(76)는 모두 도전성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 부 코일(70)은 제2 주 코일(30)을 제2 주 나선부(32)의 회전 중심을 기준으로 180도 회전시킨 형상을 갖는다. 이에 따라, 제2 부 코일(70)과 제2 주 코일(30)이 동일 평면상에서 겹쳐지도록 배치될 경우, 제2 부 나선부(72) 및 제2 주 나선부(32)의 공통 회전 중심을 기준으로 제2 부 코일(70)과 제2 주 코일(30)은 서로 점대칭을 이룰 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 부 코일(70)은 제1 주 코일(10)을 제1 주 나선부(12)의 회전 중심을 기준으로 180도 회전시킨 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 부 코일(70)과 제1 주 코일(10)이 동일 평면상에서 겹쳐지도록 배치될 경우, 제2 부 나선부(72) 및 제1 주 나선부(12)의 공통 회전 중심을 기준으로 제2 부 코일(70)과 제1 주 코일(10)은 서로 점대칭을 이룰 수 있다.
여기서, 제2 부 단자(76)는 제1 부 단자(56)와 유사하게, 제2 부 코일(70)의 신호를 외부로 출력하는 통로 역할을 한다.
한편, 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)은 제1 부 비아(103)를 통해 서로 연결된다. 제1 부 비아(103)는 제4 절연층(150)을 관통하여 제1 및 제2 부 연결부들(54, 74)과 각각 접촉한다. 제1 부 비아(103)는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 주 코일 어셈블리에 포함된 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)은 서로 대칭적 형상을 가질 수 있으며, 또한 제1 부 코일 어셈블리에 포함된 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)도 서로 대칭적 형상을 가질 수 있다.
뿐만 아니라, 제1 주 코일(10)과 제1 부 코일(50)은 서로 대칭적 형상을 가질 수 있고, 동시에 제2 주 코일(30)과 제2 부 코일(70)도 서로 대칭적 형상을 가 질 수 있다. 이와는 달리, 제1 주 코일(10)과 제2 부 코일(70)이 서로 대칭적 형상을 가질 수 있고, 동시에 제2 주 코일(30)과 제1 부 코일(50)도 서로 대칭적 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 주 코일들(10, 30) 및 제1 주 비아(101)를 포함하는 제1 주 코일 어셈블리와 제1 및 제2 부 코일들(50, 70) 및 제1 부 비아(103)를 포함하는 제1 부 코일 어셈블리는 전체적으로 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 변압기(100)는 전술한 것과 같이 우수한 대칭성을 가질 수 있다. 또한, 하나의 나선부는 동일한 절연층 상에 형성되므로 각 나선부들(12, 32, 52, 72)의 턴(turn) 수를 증가시키는 것이 용이하며, 이에 따라 변압기(100)는 높은 인덕턴스를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 너비에 비해 상대적으로 작은 값을 갖는 두께를 갖는 코일들(10, 30, 50, 70)을 수직하게 적층시킴으로써, 코일들(10, 30, 50, 70) 사이의 간격을 좁힐 수 있어, 변압기(100)는 높은 자기 결합성을 가질 수 있다.
한편, 변압기(100)는 반도체 기판(110) 상에 형성된 쉴드막(shield layer)(115)을 더 포함할 수 있다. 쉴드막(115)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 쉴드막(115)은 변압기(100)로부터 에너지가 반도체 기판(110)으로 소실되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 변압기의 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 변압기를 절단선 II-II′를 따라 절단한 단면도이다. 또한, 도 4a 및 4c는 도 3a의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 4b 및 4d는 도 3a의 변압기 를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다.
도 3a, 도 3b 및 도 4a 내지 4d를 참조하면, 변압기(200)는 제1 주 코일(10), 제2 주 코일(30), 제1 부 코일(50), 제2 부 코일(70), 제2 주 비아(201) 및 제2 부 비아(203)를 포함한다. 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)과 제2 주 비아(201)는 함께 제2 주 코일 어셈블리라고 부를 수 있으며, 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)과 제2 부 비아(203)는 함께 제2 부 코일 어셈블리라고 부를 수 있다. 한편, 제2 주 및 부 비아들(201, 203)을 함께 제2 비아 유닛이라고 부를 수 있다.
제1 주 코일(10), 제1 부 코일(50), 제2 주 코일(30) 및 제2 부 코일(70)은 반도체 기판(210) 상에 형성된 제1 내지 제4 절연층들(220, 230, 240, 250) 상에 각각 형성될 수 있다. 한편, 제2 부 코일(70)이 외부와 절연될 수 있도록 제2 부 코일(70)을 커버하는 제5 절연층(260)이 더 형성될 수도 있다.
도 3a에 도시된 변압기(200)에서는, 도 1a에 도시된 변압기(100)와는 달리 제2 주 코일(30)이 제1 부 코일(50) 하부에 위치한다. 이에 따라, 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)을 상호 연결하는 제2 주 비아(201)는 제2 내지 제3 절연층들(230, 240)을 관통하여 형성되고, 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)을 상호 연결하는 제2 부 비아(203)는 제3 내지 제4 절연층들(240, 250)을 관통하여 형성된다.
전술한 제2 주 코일(30) 및 제1 부 코일(50) 상호 간의 위치 및 이에 따른 제2 주 및 부 비아들(201, 203)의 길이를 제외하면, 도 3a의 변압기는 도 1a의 변압기와 동일하거나 유사하다. 이에 따라 전술한 바와 같이, 제2 주 코일 어셈블리에 포함된 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)은 서로 대칭적 형상을 가질 수 있으며, 또한 제2 부 코일 어셈블리에 포함된 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)도 서로 대칭적 형상을 가질 수 있다.
뿐만 아니라, 제1 주 코일(10)과 제1 부 코일(50)은 서로 대칭적 형상을 가질 수 있고, 동시에 제2 주 코일(30)과 제2 부 코일(70)도 서로 대칭적 형상을 가질 수 있다. 이와는 달리, 제1 주 코일(10)과 제2 부 코일(70)이 서로 대칭적 형상을 가질 수 있고, 동시에 제2 주 코일(30)과 제1 부 코일(50)도 서로 대칭적 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 주 코일들(10, 30) 및 제2 주 비아(201)를 포함하는 제2 주 코일 어셈블리와 제1 및 제2 부 코일들(50, 70) 및 제2 부 비아(203)를 포함하는 제2 부 코일 어셈블리는 전체적으로 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 변압기의 사시도이다. 또한, 도 6a 및 6d는 도 5의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 6e 및 6h는 도 5의 변압기를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다.
도 5 및 도 6a 내지 6h를 참조하면, 변압기(300)는 제1 주 코일(10), 제2 주 코일(30), 제3 주 코일(20), 제4 주 코일(40), 제1 부 코일(50), 제2 부 코일(70), 제3 부 코일(60), 제4 부 코일(80), 제3 주 비아(301), 제4 주 비아(303), 제5 주 비아(305), 제3 부 비아(307), 제4 부 비아(309) 및 제5 부 비아(311)를 포함한다. 제1 내지 제4 주 코일들(10, 30, 20, 40)과 제3 내지 제5 주 비아들(301, 303, 305)은 함께 제3 주 코일 어셈블리라고 부를 수 있으며, 제1 내지 제4 부 코일들(50, 70, 60, 80)과 제3 내지 제5 부 비아들(307, 309, 311)은 함께 제3 부 코일 어셈블리라고 부를 수 있다. 한편, 제3 내지 제5 주 비아들(301, 303, 305) 및 제3 내지 제5 부 비아들(307, 309, 311)을 함께 제3 비아 유닛이라고 부를 수 있다.
여기에서는 절연층들을 포함하는 단면도를 도시하지 않았으나, 도 1a에서 도시한 변압기(100)와 유사하게 각 코일들(10, 40, 20, 30, 50, 80, 60, 70)은 각 절연층들 상에 형성될 수 있음은 자명하다.
도 5에 도시된 변압기(200)에서는, 상기 각 제3 주 및 부 코일 어셈블리들은 4개의 코일들을 포함한다. 즉, 상기 제3 주 코일 어셈블리는 아래에서부터 차례로 적층된 제1 주 코일(10), 제4 주 코일(40), 제3 주 코일(20) 및 제2 주 코일(30)을 포함하고, 상기 제3 부 코일 어셈블리는 아래에서부터 차례로 적층된 제1 부 코일(50), 제4 부 코일(80), 제3 부 코일(60) 및 제2 부 코일(70)을 포함한다.
제1 주 코일(10), 제4 주 코일(40), 제3 주 코일(20) 및 제2 주 코일(30) 사이에는 각각 제3 내지 제5 주 비아들(301, 303, 305)이 형성되어, 제1 내지 제4 주 코일들(10, 30, 20, 40)을 전체적으로 하나로 연결한다.
제3 주 코일(20)은 제1 주 단자(16) 대신에 제1 주 결합부(26)를 포함하는 것을 제외하고는 제1 주 코일(10)과 동일하거나 유사하다. 즉, 제3 주 코일(20)은 제3 주 나선부(22), 제3 주 연결부(24) 및 제1 주 결합부(26)를 포함한다. 이 때, 제3 주 연결부(24)는 제2 주 코일(30)의 제2 주 연결부(34)와 제5 주 비아(305)를 통하여 연결된다.
제4 주 코일(40)은 제2 주 단자(36) 대신에 제2 주 결합부(46)를 포함하는 것을 제외하고는 제2 주 코일(30)과 동일하거나 유사하다. 즉, 제4 주 코일(40)은 제4 주 나선부(42), 제4 주 연결부(44) 및 제2 주 결합부(46)를 포함한다. 이 때, 제4 주 연결부(44)는 제1 주 코일(10)의 제1 주 연결부(12)와 제3 주 비아(301)를 통하여 연결된다.
전술한 바와 같이, 제1 주 코일(10)과 제2 주 코일(20)은 서로 대칭적 형상을 가질 수 있으므로, 제3 주 코일(20)과 제4 주 코일(40)도 서로 대칭적 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 및 제2 주 결합부들(26, 46)은 제4 주 비아(303)를 통하여 서로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제4 주 비아(303)는 정다각형 형상을 갖는 제3 및 제4 주 나선부들(22, 42) 한 변의 중심에서 상기 변에 수직하도록 형성된 가상의 라인 상에 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제4 주 코일들(10, 40) 및 제3 주 비아(301)를 포함하는 제1 구조물과 제3 및 제2 주 코일들(20, 30) 및 제5 주 비아(305)를 포함하는 제2 구조물은 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
즉, 상기 제3 주 코일 어셈블리 내에서 맨 아래에 형성된 제1 주 코일(10)과 맨 위에 형성된 제2 주 코일(30)이 서로 대칭적인 형상을 가질 뿐만 아니라, 제4 및 제3 주 코일들(40, 20)도 서로 대칭적인 형상을 가지므로, 상기 제1 및 제2 구조물들도 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 부 코일(50), 제4 부 코일(80), 제3 부 코일(60) 및 제2 부 코일(70) 사이에는 각각 제3 내지 제5 부 비아들(307, 309, 311)이 형성되어, 제1 내지 제4 부 코일들(50, 80, 60, 70)을 전체적으로 하나로 연결한다.
제3 부 코일(60)은 제1 부 단자(56) 대신에 제1 부 결합부(66)를 포함하는 것을 제외하고는 제1 부 코일(50)과 동일하거나 유사하다. 즉, 제3 부 코일(60)은 제3 부 나선부(62), 제3 부 연결부(64) 및 제1 부 결합부(66)를 포함한다. 이 때, 제3 부 연결부(64)는 제2 부 코일(70)의 제2 부 연결부(72)와 제5 부 비아(311)를 통하여 연결된다.
제4 부 코일(80)은 제2 부 단자(76) 대신에 제2 부 결합부(86)를 포함하는 것을 제외하고는 제2 부 코일(70)과 동일하거나 유사하다. 즉, 제4 부 코일(80)은 제4 부 나선부(82), 제4 부 연결부(84) 및 제2 부 결합부(86)를 포함한다. 이 때, 제4 부 연결부(84)는 제1 부 코일(50)의 제1 부 연결부(52)와 제3 부 비아(307)를 통하여 연결된다.
전술한 바와 같이, 제1 부 코일(50)과 제2 부 코일(70)은 서로 대칭적 형상을 가질 수 있으므로, 제3 부 코일(60)과 제4 부 코일(80)도 서로 대칭적 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 및 제2 부 결합부들(66, 86)은 제4 부 비아(309)를 통하여 서로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제4 부 비아(309)는 정다각형 형상을 갖는 제3 및 제4 부 나선부들(62, 82) 한 변의 중심에서 상기 변에 수직하도록 형성된 가상의 라인 상에 형성된다. 이에 따라, 제1 및 제4 부 코일들(50, 80) 및 제4 부 비아(307)를 포함하는 제3 구조물과 제3 및 제2 부 코일들(60, 70) 및 제5 주 비아(311)를 포함하는 제4 구조물은 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
즉, 상기 제3 부 코일 어셈블리 내에서 맨 아래에 형성된 제1 부 코일(50)과 맨 위에 형성된 제2 부 코일(70)이 서로 대칭적인 형상을 가질 뿐만 아니라, 제4 및 제3 부 코일들(80, 60)도 서로 대칭적인 형상을 가지므로, 상기 제3 및 제4 구조물들도 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 변압기(300)에서는, 상기 제3 주 코일 어셈블리 내의 제1 및 제2 구조물들이 서로 대칭적인 형상을 가지고, 상기 제3 부 코일 어셈블리 내의 제3 및 제4 구조물들이 서로 대칭적인 형상을 가질 뿐만 아니라, 상기 제3 주 코일 어셈블리 및 상기 제3 부 코일 어셈블리도 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 즉, 제1 주 코일(10)과 제1 부 코일(50), 제4 주 코일(40)과 제4 부 코일(80), 제3 주 코일(20)과 제3 부 코일(60) 및 제2 주 코일(30)과 제2 부 코일(70)은 각각 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있으므로, 이들을 포함하는 상기 제3 주 및 부 코일 어셈블리들도 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 변압기의 사시도이다. 또한, 도 8a 및 8d는 도 7의 변압기를 구성하는 주 코일들의 평면도들이고, 도 8e 및 8h는 도 7의 변압기를 구성하는 부 코일들의 평면도들이다.
도 7 및 도 8a 내지 8h를 참조하면, 변압기(400)는 제1 주 코일(10), 제2 주 코일(30), 제3 주 코일(20), 제4 주 코일(40), 제1 부 코일(50), 제2 부 코일(70), 제3 부 코일(60), 제4 부 코일(80), 제6 주 비아(401), 제7 주 비아(403), 제8 주 비아(405), 제6 부 비아(407), 제7 부 비아(409) 및 제8 부 비아(411)를 포함한다. 제1 내지 제4 주 코일들(10, 30, 20, 40)과 제6 내지 제8 주 비아들(401, 403, 405)은 함께 제4 주 코일 어셈블리라고 부를 수 있으며, 제1 내지 제4 부 코일들(50, 70, 60, 80)과 제6 내지 제8 부 비아들(407, 409, 411)은 함께 제4 부 코일 어셈블리라고 부를 수 있다. 한편, 제6 내지 제8 주 비아들(401, 403, 405) 및 제6 내지 제8 부 비아들(407, 409, 411)을 함께 제4 비아 유닛이라고 부를 수 있다.
여기에서는 절연층들을 포함하는 단면도를 도시하지 않았으나, 도 3a에서 도시한 변압기(200)와 유사하게 각 코일들(10, 40, 20, 30, 50, 80, 60, 70)은 각 절연층들 상에 형성될 수 있음은 자명하다.
도 7에 도시된 변압기(400)에서는, 도 5에 도시된 변압기(300)와는 달리 모든 주 코일들(10, 40, 20, 30)이 모든 부 코일들(50, 80, 60, 70) 하부에 형성되는 것이 아니라, 주 코일들(10, 40, 20, 30)과 부 코일들(50, 80, 60, 70)이 교대로 적층된다. 즉, 아래에서부터 순서대로 제1 주 코일(10), 제1 부 코일(50), 제4 주 코일(40), 제4 부 코일(80), 제3 주 코일(20), 제3 부 코일(60), 제2 주 코일(30) 및 제2 부 코일(70)이 적층된다.
전술한 코일들 사이의 위치 관계를 제외하면, 도 7의 변압기는 도 5의 변압기와 동일하거나 유사하다. 이에 따라, 도 7의 변압기는 도 5의 변압기가 가지고 있는 대칭성과 동일하거나 유사한 대칭성을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 변압기에 포함된 주 코일 어셈블리 및 부 코일 어셈블리 각각은 2개 혹은 4개의 코일들뿐만 아니라 임의의 복수 개의 코일들을 포함할 수 있다. 특히, 상기 주 및 부 코일 어셈블리들 각각이 짝수 개의 코일들을 포함할 경우, 상기 주 및 부 코일 어셈블리들 각각이 내부적 대칭성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 주 및 부 코일 어셈블리들 상호 간의 대칭성도 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 변압기의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 변압기(500)는 제5 및 제6 주 코일들, 제5 및 제6 부 코일들 및 제6 주 및 부 비아들(501, 503)을 포함한다.
도 9의 변압기(500)는 상기 각 코일들이 하나의 절연층 상에 형성되는 것이 아니라, 상부 및 하부 절연층들 상에 각각 형성된 상부 및 하부 코일들과 상기 상부 및 하부 코일들을 연결하는 도전성 플러그를 포함한다는 점을 제외하면, 도 1a 및 1b의 변압기(100)와 동일하거나 유사하다.
구체적으로, 상기 제5 주 코일은 제5 주 나선부(512), 제5 주 연결부(514) 및 제5 주 단자(도시하지 않음)를 포함한다. 제5 주 나선부(512)는 제5 주 상부 나선부(512a), 제5 주 하부 나선부(512c) 및 제1 주 플러그(512b)를 갖는다. 제5 주 연결부(514)는 제5 주 상부 연결부(514a), 제5 주 하부 연결부(514c) 및 제2 주 플러그(514b)를 갖는다. 상기 제5 주 단자는 제5 주 상부 단자(도시하지 않음), 제5 주 하부 단자(도시하지 않음) 및 제3 주 플러그(도시하지 않음)를 갖는다. 마찬가지로, 상기 제6 주 코일은 제6 주 나선부(532), 제6 주 연결부(534) 및 제6 주 단자(도시하지 않음)를 포함한다. 제6 주 나선부(532)는 제6 주 상부 나선부(532a), 제6 주 하부 나선부(532c) 및 제4 주 플러그(532b)를 갖는다. 제6 주 연결부(534)는 제6 주 상부 연결부(534a), 제6 주 하부 연결부(534c) 및 제5 주 플러그(534b)를 갖는다. 상기 제6 주 단자는 제6 주 상부 단자(도시하지 않음), 제6 주 하부 단자(도시하지 않음) 및 제6 주 플러그(도시하지 않음)를 갖는다.
또한, 상기 제5 부 코일은 제5 부 나선부(552), 제5 부 연결부(554) 및 제5 부 단자(도시하지 않음)를 포함한다. 제5 부 나선부(552)는 제5 부 상부 나선부(552a), 제5 부 하부 나선부(552c) 및 제1 부 플러그(552b)를 갖는다. 제5 부 연결부(554)는 제5 부 상부 연결부(554a), 제5 부 하부 연결부(554c) 및 제2 부 플러그(554b)를 갖는다. 상기 제5 부 단자는 제5 부 상부 단자(도시하지 않음), 제5 부 하부 단자(도시하지 않음) 및 제3 부 플러그(도시하지 않음)를 갖는다. 마찬가지로, 상기 제6 부 코일은 제6 부 나선부(572), 제6 부 연결부(574) 및 제6 부 단자(도시하지 않음)를 포함한다. 제6 부 나선부(572)는 제6 부 상부 나선부(572a), 제6 부 하부 나선부(572c) 및 제4 부 플러그(572b)를 갖는다. 제6 부 연결부(574)는 제6 부 상부 연결부(574a), 제6 부 하부 연결부(574c) 및 제5 부 플러그(574b)를 갖는다. 상기 제6 부 단자는 제6 주 상부 단자(도시하지 않음), 제6 부 하부 단자(도시하지 않음) 및 제6 부 플러그를 갖는다.
이 때, 제5 주 하부 나선부(512c), 제5 주 하부 연결부(514c) 및 상기 제5 주 하부 단자를 포함하는 제5 주 하부 코일은 제1 하부 절연층(520) 상에 형성된다. 또한, 제5 주 상부 나선부(512a), 제5 주 상부 연결부(514a) 및 상기 제5 주 상부 단자를 포함하는 제5 주 상부 코일은 제1 상부 절연층(525) 상에 형성된다. 제1 내지 제2 주 플러그들(512b, 514b) 및 상기 제3 주 플러그는 제1 상부 절연층(525)을 관통하도록 형성된다.
한편, 상기 제6 주 코일 및 상기 제5 내지 제6 부 코일들도 상기 제5 주 코일과 동일하거나 유사한 구조를 갖는다.
도 9에 도시된 변압기(500)는 도 1a 및 1b에 도시된 변압기(100)와 비교할 때, 각 코일들이 상부 및 하부 코일들과 도전성 플러그를 포함하므로 높은 인덕턴스를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 도전성 플러그의 두께 즉, 상부 절연층들의 두께를 조절함으로써 보다 큰 인덕턴스를 갖는 변압기를 용이하게 제조할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 밸룬의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 밸룬(600)은 제1 주 코일(10), 제2 주 코일(30), 제1 부 코일(50), 제2 부 코일(70), 제7 주 비아(601) 및 제7 부 비아(603)를 포함한다. 제1 및 제2 주 코일들(10, 30)과 제7 주 비아(601)는 함께 제5 주 코일 어셈블리라고 부를 수 있으며, 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)과 제7 부 비아(603)는 함께 제5 부 코일 어셈블리라고 부를 수 있다. 한편, 제7 주 및 부 비아들(601, 603)을 함께 제5 비아 유닛이라고 부를 수 있다.
밸룬(600)은 도 1a에 도시된 변압기(100)에 탭(610)을 더 추가하여 형성될 수 있다. 즉, 제7 부 비아(603)에 탭(610)이 연결되고 탭(610)이 접지됨으로써, 변압기(100)는 밸룬(600)의 기능을 할 수 있다. 이 때, 상기 제5 부 코일 어셈블리의 제1 및 제2 부 코일들(50, 70)은 서로 대칭적 형상을 가지므로, 밸룬(600)은 인가된 불평형 신호를 평형 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 변압기 혹은 밸룬은 서로 대칭되는 주 코일들을 갖는 주 코일 어셈블리 및 서로 대칭되는 부 코일들을 갖는 부 코일 어셈블리를 포함하며, 상기 주 코일 어셈블리 및 상기 부 코일 어셈블리도 전체적으로 서로 대칭적인 형상을 갖는다. 이에 따라, 상기 변압기 혹은 밸룬은 우수한 대칭성을 가질 수 있다. 또한, 상기 변압기 혹은 상기 밸룬은 코일의 턴 수를 증가시키거나 혹은 상기 코일이 상부 및 하부 코일 및 플러그를 포함하도록 형성함으로써 높은 인덕턴스를 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 너비에 비해 상대적으로 작은 값을 갖는 두께를 갖는 코일들을 수직하게 적층시킴으로써, 주 및 부 코일들 사이의 간격을 줄여 높은 자기 결합성을 가질 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 복수의 제1 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 주 코일(primary coil)들과, 상기 주 코일들 중 서로 인접하는 주 코일들을 연결하는 제1 비아(via) 유닛을 갖는 주 코일 어셈블리; 및
    복수의 제2 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 부 코일(secondary coil)들과, 상기 부 코일들 중 서로 인접하는 부 코일들을 연결하는 제2 비아 유닛을 갖는 부 코일 어셈블리를 포함하며,
    상기 주 및 부 코일 어셈블리들은 수직하게 배치되고 서로 대칭적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 변압기(transformer).
  2. 제1항에 있어서, 상기 주 코일들 각각은,
    하나 이상의 턴(turn)을 갖는 주 나선부; 및
    상기 주 나선부의 일단에 형성되어 상기 제1 비아 유닛에 연결되는 주 연결부를 포함하며,
    상기 주 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 주 코일들 각각은, 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 외부 신호가 인가되는 주 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부 코일들 각각은,
    하나 이상의 턴을 갖는 부 나선부; 및
    상기 부 나선부의 일단에 형성되어 상기 제2 비아 유닛에 연결되는 부 연결부를 포함하며,
    상기 부 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 부 코일들 각각은, 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 외부로 신호를 인가하는 부 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층들은 상기 제2 절연층들 하부에 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 각 제1 절연층들과 상기 각 제2 절연층들은 서로 교대로 적층되는 것을 특징으로 하는 변압기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주 및 부 나선부들은 상면에서 볼 때 나선형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 변압기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 주 및 부 나선부들의 각 턴(turn)들은 상면에서 볼 때 다각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 변압기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 주 및 부 코일 어셈블리들은 각각 짝수 개의 주 및 부 코일들을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 주 코일 어셈블리는 네 개의 주 코일들을 포함하고, 상기 제1 비아 유닛은 제1, 제2 및 제3 비아들을 포함하며,
    상기 주 코일들 각각은, 하나 이상의 턴(turn)을 갖는 주 나선부 및 상기 주 나선부의 일단에 형성되어 상기 제1 및 제3 비아들 중 하나에 연결되는 주 연결부를 포함하고,
    상기 주 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 주 코일들 각각은 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 외부 신호가 인가되는 주 단자를 포함하며,
    상기 주 코일들 중 가운데 두 개의 주 코일들 각각은 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 상기 제2 비아에 연결되는 주 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 부 코일 어셈블리는 네 개의 부 코일들을 포함하고, 상기 제2 비아 유닛은 제4, 제5 및 제6 비아들을 포함하며,
    상기 부 코일들 각각은, 하나 이상의 턴(turn)을 갖는 부 나선부 및 상기 부 나선부의 일단에 형성되어 상기 제4 및 제6 비아들 중 하나에 연결되는 부 연결부를 포함하고,
    상기 부 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 부 코일들 각각은 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 외부로 신호를 인가하는 부 단자를 포함하며,
    상기 부 코일들 중 가운데 두 개의 부 코일들 각각은 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 상기 제5 비아에 연결되는 부 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  11. 청구항 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층들 각각은 상부 및 하부 절연층들을 포함하고,
    상기 주 코일들 각각은 상기 상부 및 하부 절연층들 상에 각각 형성된 상부 주 코일, 하부 주 코일 및 상기 상부 및 하부 주 코일들을 서로 연결하는 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  12. 청구항 제1항에 있어서, 상기 제2 절연층들 각각은 상부 및 하부 절연층들을 포함하고,
    상기 부 코일들 각각은 상기 상부 및 하부 절연층들 상에 각각 형성된 상부 부 코일, 하부 부 코일 및 상기 상부 및 하부 부 코일들을 서로 연결하는 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층들 아래에 형성된 제3 절연층 및 상기 제3 절연층 아래에 형성된 반도체 기판을 더 포함하고,
    상기 제3 절연층은 상기 반도체 기판으로의 에너지 손실을 줄이는 쉴드막을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 쉴드막은 도전성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
  15. 복수의 제1 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 주 코일들과, 상기 주 코일들 중 서로 인접하는 주 코일들을 연결하는 제1 비아 유닛을 갖는 주 코일 어셈블리;
    복수의 제2 절연층들 상에 각각 형성되어 서로 대칭적인 형상을 갖는 복수의 부 코일들과, 상기 부 코일들 중 서로 인접하는 부 코일들을 연결하는 제2 비아 유닛을 갖는 부 코일 어셈블리; 및
    상기 제2 비아 유닛을 접지시키는 탭(tab)을 포함하며,
    상기 주 및 부 코일 어셈블리들은 수직하게 배치되며 서로 대칭적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 밸룬(balun).
  16. 제15항에 있어서, 상기 주 코일들 각각은,
    하나 이상의 턴(turn)을 갖는 주 나선부; 및
    상기 주 나선부의 일단에 형성되어 상기 제1 비아 유닛에 연결되는 주 연결부를 포함하며,
    상기 주 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 주 코일들 각각은, 상기 주 나선부의 타단에 형성되어 외부 신호가 인가되는 주 단자를 포함하는 것을 특징 으로 하는 밸룬.
  17. 제15항에 있어서, 상기 부 코일들 각각은,
    하나 이상의 턴을 갖는 부 나선부; 및
    상기 부 나선부의 일단에 형성되어 상기 제2 비아 유닛에 연결되는 부 연결부를 포함하며,
    상기 부 코일들 중 맨 위층 및 맨 아래층에 형성된 부 코일들 각각은, 상기 부 나선부의 타단에 형성되어 외부로 신호를 인가하는 부 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
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