KR20100129561A - 박막형 공통 모드 노이즈 필터와 그 제작 방법 - Google Patents

박막형 공통 모드 노이즈 필터와 그 제작 방법 Download PDF

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Abstract

구성이 단순하고 제작비용이 저렴하고 공통 모드의 노이즈 여과 특성이 우수한 필터의 개발.
절연 재료로 구성된 기판 위에 순서대로 박막 코일과 여러 개의 전기 절연층을 스핀 코팅, 리소그래피, 박막 금속 퇴적, 식각 등의 수법으로 형성하고, 마지막으로 구성체의 정면(頂面)을 교합(膠合), 스핀 코팅, 또는 스크린 프린팅 등의 과정에서 자기 재료층을 피복한 공통 모드 노이즈의 여과 성능이 -30dB로 높은 박막형 공통 모드 노이즈 필터를 제공한다.

Description

박막형 공통 모드 노이즈 필터와 그 제작 방법 {Thin film type common mode noise filter and fabricating method of the same}
본 발명은 박막형 공통 모드 노이즈 필터에 관한 것으로서, 특히 박막 코일을 절연 기판상에 형성한 간단한 구성으로 효과적으로 고주파의 공통 모드 노이즈를 여과하는 필터와 그 제작 방법에 관한 것이다.
미국특허 제7,145,427B2호 "Coil Component and Method of Manufacturing the Same"에서 개시된 공통 모드 노이즈 필터는 코일 부품을 자기 기판상에 형성하고, 식각 수법으로 코일·부품이 없는 일부분의 기판을 도려낸다. 그 후 도려낸 부분에 자성 분말을 혼합한 아교형(콜로이드상) 물질을 채워 넣고 표면을 평탄하게 하여 다른 자기 물질과 더 교합시킴으로써 제작이 완료된다.
나아가 미국특허 제6,356,181B1호 및 제6,618,929B2호에서는 성층된 공통 모드 노이즈 필터가 개시되어 있다. 이상 2가지 안에서는 코일은 자성 기판상에 구성되고 그 꼭대기부(정부, 頂部)를 자기 물질로 피복하였다. 2가지 안의 발상의 핵심은 특수한 배선 기법을 사용하여 코일을 형성하고 차동 신호의 임피던스를 감소시키는 데 있다.
다만, 상술한 제작 방법은 복잡하여 작업에 시간이 걸리고 제작비용도 비싸다는 공통된 결점이 있다. 자기 물질을 기판으로 한 경우, 공통 모드 노이즈의 여과 능력은 -20dB을 초과할 수 없고 또 필터의 제작비용도 상당히 높아진다.
따라서 본원의 발명자는 구성이 단순하고 제작 비용도 싸고 게다가 공통 모드 노이즈의 여과 특성이 -30dB을 초과한 박막형 공통 모드 노이즈 필터와 그 제작 방법을 개시하고자 하는 것이다.
특허문헌 1: 미국특허 제7,145,427B2호
특허문헌 2: 미국특허 제6,356,181B1호
본 발명의 목적은 구성이 단순하고 제작비용이 저렴하고 공통 모드의 노이즈의 여과 특성이 우수한 박막형 공통 모드 노이즈 필터를 제공하는 데 있다.
상기 목적, 즉 과제를 해결하기 위해 본 발명은 절연 재료로 구성된 기판 위에 순서대로 박막형 코일과 여러 개의 전기 절연층을 스핀 코팅(spin coating), 리소그래피(Lithography) 화학 기상 퇴적, 전기 도금 및 박막 식각 등의 수법으로 형성하고, 마지막으로 구성물의 꼭대기면을 교합, 스핀 코팅 또는 스크린 프린팅(screen printing) 등의 과정으로 자기 재료층을 피복하여 완성한다.
낮은 손실과 높은 전기 절연 성능을 달성하기 위하여 본 발명에 관한 기판의 절연 재료에는 Al2O3, AlN, 유리 또는 석영을 사용한다. 이와 같이 하면 제조 공정은 간단해져 제작비용이 저렴해지고 공통 모드 노이즈의 여과 성능은 향상되는 것이다.
본 발명에 관한 또다른 목적, 우수함이나 성능은 본 명세서에 첨부한 도면을 참조하여 이하에 상세히 기록한 본 발명의 실시예를 참고하기 바란다.
본 발명에 관한 박막형 공통 모드 노이즈 필터는 구성이 간단하고 생산비용도 저렴하고 그 공통 모드 노이즈의 여과 특성은 -30dB로 높아 광범위하게 각종 전 자제품이나 통신산업에 응용된다.
도 1을 참조하기로 한다. 본 발명에 관한 박막형 공통 모드 노이즈 필터는 아래에서 위로 하나의 전기 절연 기판(1)과, 제1전기 절연층(2)과, 제1코일 인출층(3)과, 제2전기 절연층(4)과, 제1코일 메인층(5)과, 제3전기 절연층(6)과, 제2코일 메인층(7)과, 제4전기 절연층(8)과, 제2코일 인출층(9)과, 하나의 절연/점합층(10)과, 하나의 자기 재료층(11)을 포함하고 있다.
그리고 상기 필터의 제작 공정은 하기의 단계(step)로 이루어진다.
S1: 도 2a에 도시한 바와 같이 Al2O3, AlN, 유리 및 석영 기판 등의 기재 중 하나를 선택하여 절연 기판(1)을 형성한다. 그리고 제1전기 절연층(2)을 기판(1)의 상면(上面)에 형성한다. 그 재료는 폴리이미드(polyimide), 에폭시 레진(epoxy resin), 벤조시클로부텐(benzo cyclobutene BCB), 또는 기타 고분자 폴리머 중 하나를 선택하여 사용한다. 스핀 코팅층의 두께로 임피던스를 조절한다.
S2: 도 2b에 도시한 바와 같이 제1코일 인출층(3)을 형성한다. 그 재료는 Ag, Pd, Al, Cr, Ni, Ti, Au, Cu, Pt 또는 그 합금 중 하나로 이루어진다. 이 제1코일 인출층(3)에는 제1전극(31), 제2전극(32)과 양자간에 접속된 도선(33)이 포함된다.
S3: 도 2c에 도시한 바와 같이 스핀 코팅으로 제2전기 절연층(4)을 제1코일 인출층(3) 위에 형성하고 리소그래피 또는 식각 수법으로 관통공(41)을 만들고 그 위치는 제1코일 인출층(3)의 제1전극(31)과 일렬로 한다. 제2전기 절연층(4)의 재료도 동일하게 폴리이미드, 에폭시 레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머 중 하나를 선택한다.
S4: 도 2d에 도시한 바와 같이 제1코일 메인층(5)을 선택적으로 박막 금속 퇴적(thin film metal deposition), 리소그래피 및 전기 도금으로 제2전기 절연층(4) 위에 형성한다. 제1코일 메인층(5)의 재료도 동일하게 Ag, Pd, Al, Cr, Ni, Ti, Au, Cu, Pt 또는 그 합금 중 하나를 선택하여 사용한다. 제1코일 메인층(5)에는 제1전극(51), 제2전극(52)과 양자간에 접속된 나선형 코일(53)이 포함된다. 제1전극(51)은 제1코일 인출층(3)의 제1전극(31)에 제2전기 절연층(4)의 관통공(41)을 통해 접속된다.
S5: 도 2e에 도시한 바와 같이 제2전기 절연층(6)을 스핀 코팅법으로 제1코일 메인층(5) 위에 형성한다. 제2전기 절연층(6)의 재료도 동일하게 폴리이미드, 에폭시 레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머 중 하나를 선택한다.
S6: 도 2f에 도시한 바와 같이 제2코일 메인층(7)을 박막 금속 퇴적법, 리소그래피 및 전기 도금법으로 제2전기 절연층(6) 위에 형성한다. 제2코일 메인층(7)의 재료도 동일하게 Ag, Pd, Al, Cr, Ni, Ti, Au, Cu, Pt 또는 그 합금 중 하나에서 선택한다. 제2메인층(7)은 제1전극(71), 제2전극(72)과 양자간에 접속된 나선형 코일을 포함한다.
S7: 도 2g에 도시한 바와 같이 스핀 코팅법으로 제4전기 절연층(8)을 제2코일 메인층(7) 위에 형성하고 도선 접속공(81)을 리소그래피 또는 식각법으로 제4전 기 절연층(8) 위에 개설한다.
S8: 도 2h에 도시한 바와 같이 박막 금속 퇴적법, 리소그래피 및 전기 도금법으로 제2코일 인출층(9)을 제4전기 절연층(8) 위에 형성한다. 제2코일 인출층(9)의 재료는 Ag, Pd, Al, Cr, Ni, Ti, Au, Cu, Pt 또는 그 합금 중 하나를 선택한다. 제2코일 인출층(9)은 제1전극(91), 제2전극(92)과 그 사이에 접속된 도선(93)을 포함한다. 제1전극(91)은 제2코일 메인층(7)의 제1전극(71)에 제4전기 절연층(8)의 도선 접속공(81)을 통해 접속된다.
S9: 도 2i에 도시한 바와 같이 스핀 코팅법으로 제2코일 인출층(9) 위에 절연/교합층(10)을 형성한다.
S10: 마지막으로 도 2b에 도시한 바와 같이 자기 재료층(11)에서 1개의 윗뚜껑을 교합(膠合), 스크린 프린팅 또는 스핀 코팅법으로 제작한다. 자기 재료층(11)은 자성 기판 또는 교질(膠質) 재료에 자기 분말을 혼합한 것을 사용한다. 교질 재료는 폴리이미드, 에폭시 레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머 중 하나를 선택한다.
상기 식각은 건식, 습식 모두 가능하며 건식으로는 RIE(reactive ion etching: 반응성 이온 식각)에 의한 식각이 바람직하고 습식으로는 화학 용액에 의한 식각이 적당하다.
본 발명에서는 절연층과 코일은 저손실이고 전기 절연성이 높은 기판 위에 순서대로 형성된다. 자기 재료층은 꼭대기면에 교착되거나 또는 스크린 프린팅 또는 스핀 코팅법으로 자기 분말이 혼합된 콜로이드를 꼭대기면에 형성해도 좋다. 아교질 재료는 폴리이미드, 에폭시 레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머 중 하나를 선 택하여 사용한다.
상기 설명으로부터 확실히 알 수 있듯이 본 발명에 관한 박막형 공통 모드 노이즈 필터는 매우 간단한 단계와 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 것이다.
도 6을 참조하기로 한다. 이 벡터 네트워크 분석기(vector network analyzer)로 작성한 그래프를 보면, 본 발명의 필터는 종래의 것에 비해 보다 효과적으로 공통 모드 노이즈를 여과할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그 Scc21은 -30dB 이하에 달한다.
도 3에 도시한 제2실시예에서는 자기 재료층(301)과 (302)는 최상층과 최하층의 표면에 각각 형성되어 있다. 또 도 4의 제3실시예에서는 최상층과 최하층면, 좌우 양쪽면에 자기 재료층(401),(402),(403),(404)이 각각 형성되어 있다.
도 5에 도시한 제4실시예에서는 코일 인출층과 코일 메인층은 적용하는 전자 제품에 따라 1조로 형성된다. 이와 같은 경우, 본 발명의 필터의 구성은 순서대로 아래에서 위로 절연 기판(501), 제1전기 절연층(502), 제1조 코일 인출층(503), 제2전기 절연층(504), 제1조 코일 메인층(505), 제3전기 절연층(506), 제2조 코일 메인층(507), 제4전기 절연층(508), 제2조 코일 인출층(509), 절연/교합층(600), 자기 재료층(601)이라는 적층 구조체가 된다.
이상을 종합하면, 본 발명은 형태면에서 확실히 창의성이 있을 뿐만 아니라 종래의 것에 비해 상술한 몇가지 기능을 추가할 수 있어 신규성 및 진보성의 법정 발명 청구의 요건에 충분히 합치되는 것이라고 생각한다.
이상 상세한 설명은 본 발명의 실행 가능한 실시예에 대한 구체적 설명이다. 단, 이들 실시예는 본 발명의 특허청구범위를 제한하는 것은 아니며 본 발명의 기술 정신을 벗어나지 않은 동등한 효과의 실시 또는 변경은 모두 본 발명의 특허청구범위에 포함되는 것으로 한다.
도 1은, 본 발명에 관한 박막형 공통 모드 노이즈 필터의 입체 분해도이다.
도 2a∼2j는, 본 발명에 관한 필터의 제작 공정을 도시한 흐름도이다.
도 3은, 본 발명에 관한 제2실시예도이다.
도 4는, 본 발명에 관한 제3실시예도이다.
도 5는, 본 발명에 관한 제4실시예도이다.
도 6은, 본 발명에 관한 필터의 전기 성능과 종래의 제품의 그것을 비교한 곡선도이다(주파수 vs 삽입 손실).
<부호의 설명>
1: 절연 기판
2,502: 제1전기 절연층
3: 제1코일 인출층
4,504: 제2전기 절연층
5: 제1코일 메인층
6,506: 제3전기 절연층
7: 제2코일 메인층
8,508: 제4전기 절연층
9: 제2코일 인출층
10,600: 절연/교합층
11,601: 자기 재료층
31,51,71,91: 제1전극
32,52,72,92: 제2전극
33,93: 도선
41,81: 관통공
53,73: 나선형 코일
301,302,401,402,403,404: 자기 재료층
501: 절연 기판
503: 제1조 코일 인출층
505: 제1조 코일 메인층
507:제2조 코일 메인층
509:제2조 코일 인출층

Claims (16)

  1. 전자회로의 노이즈 필터로서,
    1개의 절연 기판과,
    상기 절연 기판 위에 형성된 제1전기 절연층과,
    상기 제1전기 절연층 위에 형성되고, 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극을 접속하는 도선을 포함한 제1코일 인출층과,
    상기 제1코일 인출층 위에 형성되고 관통공을 구비한 제2전기 절연층과,
    상기 제2전기 절연층 위에 형성되고 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극간에 접속된 나선형 코일을 포함하고, 상기 제1전극은 상기 제2전기 절연층의 도선 접속공(孔)을 통해 상기 제1코일 인출층의 제1전극에 접속한 제1코일 메인층과,
    상기 제1코일 메인층 위에 형성된 제3전기 절연층과,
    상기 제3전기 절연층 위에 형성되고 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극간에 접속된 나선형 코일을 포함한 제2코일 메인층과,
    상기 제2코일 메인층 위에 형성되고 관통공을 구비한 제4전기 절연층과,
    상기 제4전기 절연층 위에 형성되고 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극간을 접속하는 도선을 포함하고, 상기 제1전극은, 상기 제4전기 절연상의 관통공을 통과하여 상기 제2코일 메인층의 제1전극에 접속되어 있는 제2코일 인출층과,
    상기 제2코일 인출층 위에 형성된 전기 절연/교합(膠合)층과,
    상기 전기 절연/교합층 위에 형성된 자기 재료층을 포함한 박막형 공통 모드 노이즈 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연 기판의 구성 재료는 Al2O3, AlN, 유리, 석영 기타 세라믹 재료 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전기 절연층의 구성 재료는 폴리이미드, 에폭시 레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코일 인출층의 구성 재료는 Ag, Pd, Al, Cr, Ni, Ti, Au, Cu, Pt 또는 그들 합금 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자기 재료층은 자성이 있는 물질, 또는 콜로이드에 자성이 있는 물질의 분말을 혼입한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 필터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 콜로이드는 폴리이미드, 에폭시 레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머에 자성이 있는 물질의 분말을 혼입하여 구성한 것을 특징으로 하는 필터.
  7. 제5항에 있어서, 상기 콜로이드층의 두께는 공통모드 임피던스를 변화시키기 위하여 조절될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 자기 재료층은 구조체의 정면(頂面), 저면/또는 전극이 형성되지 않은 단면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 필터.
  9. 제작 과정에서,
    1개의 절연 기판을 준비하는 단계와,
    스핀 코팅법으로 상기 절연 기판 위에 제1전기 절연층을 형성하는 단계와,
    상기 제1전기 절연층 위에 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극간을 접속하는 도선을 포함한 제1코일 인출층을 형성하는 단계와,
    스핀 코팅법으로 관통공을 구비한 제2전기 절연층을 상기 제1코일 인출층 위에 형성하는 단계와,
    상기 제2전기 절연층 위에 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극간에 접속된 나선형 코일을 포함한 제1코일 메인층을 형성하는 단계와,
    상기 제1코일 메인층 위에 제3전기 절연층을 형성하는 단계와,
    상기 제3전기 절연층 위에 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극간에 접속된 나선형 코일을 포함한 제2코일 메인층을 형성하는 단계와,
    상기 제2코일 메인층 위에 관통공을 구비한 제4전기 절연층을 형성하는 단계와,
    상기 제4전기 절연층 위에 제1전극, 제2전극과 상기 양 전극간을 접속하는 도선을 포함한 제2코일 인출층을 형성하는 단계와,
    상기 제2코일 인출층 위에 절연/교합층을 형성하는 단계와,
    상기 절연/교합층 위에 자기 재료층을 형성하는 단계를 포함한 박막형 공통 모드 노이즈 필터의 제작 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 절연 기판의 구성 재료는 Al2O3, AlN, 유리, 석영 기타 세라믹 재료 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 필터의 제작 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전기 절연은 폴리이미드, 에폭시·레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머의 재료 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 필터의 제작 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 코일 메인층과 코일 인출층은 Ag, Pd, Al, Cr, Ni, Ti, Au, Cu, Pt 또는 그들의 합금 재료 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 필터의 제작 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 코일 메인층과 코일 인출층은 선택적으로 리소그래피, 박막 금속 퇴적, 전기 도금 및 식각 수법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 필터의 제작 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 자기 재료층은 자성이 있는 물질 또는 콜로이드에 자성이 있는 물질의 분말을 혼입한 재료로 이루어지고, 그리고 콜로이드는 폴리이미드, 에폭시 레진, BCB 또는 기타 고분자 폴리머에 자성이 있는 물질의 분말을 혼입하여 구성한 것을 특징으로 하는 필터의 제작 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 전기 절연층의 관통공은 리소그래피 또는 식각 수법으로 만드는 것을 특징으로 하는 필터의 제작 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 식각은 건식 식각 또는 습식 식각이고, 상기 건식 식각에는 RIE를 채용하면 되고, 상기 습식 식각의 식각제로는 화학 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 필터의 제작 방법.
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KR101530066B1 (ko) * 2014-05-19 2015-06-18 삼성전기주식회사 공통 모드 필터 및 그 제조 방법

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