KR100469117B1

KR100469117B1 - 노이즈필터

Info

Publication number: KR100469117B1
Application number: KR10-1998-0034547A
Authority: KR
Inventors: 겐지 오카모토; 나오토 후카자와
Original assignee: 후지 덴끼 가부시키가이샤
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2005-06-17
Also published as: CN1212503A; CN1722584A; JPH1174748A; JP3287544B2; CN100585992C; CN1229915C; KR19990023869A

Abstract

본 발명은 충분한 전류 용량을 확보하여 저주파 노이즈에 대처할 수 있는 동시에, 간단한 제조 공정에 의해 제작됨으로써 기판으로의 실장이 용이하고 신뢰성이 뛰어나며, 소형이고 저렴한 노이즈 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

인덕터의 기능을 갖는 코일 패턴(2a, 2b)을 유전체 시트(1)의 양측에 대향 배치하고, 코일 패턴(2a)에 주회로 전류를 통류시킬 수 있는 단면적을 가지며 코일 패턴(2a)과 동일한 형상의 펀칭 가공된 주회로 도체(3a)를 접합시켜 제1 주회로 패턴(4a)을 구성하고, 상기 제1 주회로 패턴(4a)으로부터 유전체 시트(1)를 통하여 코일 패턴(2b)으로 유입되는 노이즈 전류를 접지로 유도함으로써 인덕터의 기능과 콘덴서의 기능을 갖는 노이즈 필터를 구성한다.

Description

노이즈 필터{NOISE-CUT FILTER FOR POWER CONVERTER}

본 발명은 인버터 등의 전력 변환기를 구성하는 반도체 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터에 관한 것이다.

인버터 등의 전력 변환기를 구성하는 반도체 스위치 소자의 스위칭 동작은 반송파 주파수를 수 KHz에서 수십 KHz 정도로 한 펄스폭 변조(PWM)된 구동 신호에 기초하여 행해지고, 이 스위칭 동작에 있어서 수십 KHz 이상의 주파수 성분의 스위칭 노이즈가 전력 변환기로부터 발생한다.

근래, 상기 스위칭 노이즈의 주파수 성분 중, 100 KHz 이상의 성분이 외부 기기에 부여하는 악영향을 억제하기 위해, 전력 변환기에 여러가지의 법적 규제가 시행되고 있다. 이러한 규제에 대응하기 위해서 전력 변환기용의 노이즈 필터를 전력 변환기에 부설하고 있다.

종래, 이러한 종류의 전력 변환기용 노이즈 필터로서는, 페라이트, 비정질 합금, 결정 합금 등으로 이루어지는 코어에 전선을 감아서 이루어지는 단일체의 리액터와, 필름이나 칩 등으로 이루어지는 단일체의 콘덴서를 예컨대 역 L자형으로 접속하여 노이즈 필터를 구성하고, 이 노이즈 필터에 의해서 반도체 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링하도록 하고 있다.

또한, 전력 변환기용 노이즈 필터에 관한 공지 문헌으로는, 예컨대, 그 공지 문헌 1로서, 1994년 IEEE에 의한 문헌의 1240-1245 page에 기재된 "Integrated 0utput Filter and Diode Snubber for Switchmode Power Converters"에 개시되어 있다. 이것은 정류기와 RC 스너버 회로와 LC 필터 회로를 일체의 평판 구조로 한 필터 회로를 제안하고, 또한 각각의 회로에서의 제조 방법의 기본적인 설명을 하고 있다.

또한, 전술한 전력 변환기용 노이즈 필터에 대한 공지 문헌 2로서, 1995년 IEEE에 의한 문헌의 809-816 page에 기재된 "Integrated Filters For Switch-Mode Power Supplies"에 개시되어 있다. 이것은 LC 필터 회로의 구조를 유전체의 재료에 의해 3종류로 나누어 제안하고 있다. 즉, 유전체를 세라믹 구조와 비세라믹 구조로 나누고, 세라믹 구조로서 평판 구조의 1종류(BaTiO₃를 재료로 한 타입)와, 비세라믹 구조로서 필름 구조의 2종류(시트 타입, 플라즈마에 의한 증착 타입)를 제안하고 있다.

그러나, 종래, 이러한 종류의 노이즈 필터로서 이용되는 리액터는 일반적으로 환형(toroidal) 형상을 하고 있고, 또한 콘덴서는 핀 삽입형으로 평면형 또는 원통형 등의 형상을 하고 있으며, 이들을 전력 변환기의 내부의 프린트 기판 상에 실장하는 경우, 각각의 체적 이상의 실장 공간을 필요로 하고, 조립성의 면에서 문제가 있다. 또한, 이러한 종류의 노이즈 필터를 개별 배선에 의해 장착하는 경우에는 접속 장소가 많고 각각의 부품의 고정 방법도 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다.

또한, 시판되고 있는 인덕터와 콘덴서를 복합한 칩형 또는 핀 삽입형의 소위 복합 LC 필터에서는 컷오프 주파수가 수 MHz 이상인데 비하여, 인버터 등의 전력 변환기를 구성하는 반도체 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링하는데 필요한 컷오프 주파수는 예컨대 150 KHz 정도로 낮고, 시판되는 필터로서는 대응할 수 없다.

또한, 인버터 등의 전력 변환기에서는 사용하는 노이즈 필터에 수 암페어 이상의 전류를 통류시키는 것이 요망되고 있지만, 시판되는 복합 LC 필터에서는 전류 용량 및 비용면에서 채용하는 것은 곤란하다.

또한, 공지 문헌 1, 2에서는 제조 방법이 복잡하고 실용적이지 않으며, 또한 비용면에 있어서도 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 목적은 충분한 전류 용량을 확보하고, 저주파 노이즈에 대처 가능한 노이즈 필터를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 간단한 제조 공정에 의해 제작함으로써, 기판으로의 실장이 용이하고, 신뢰성이 뛰어나며, 소형이고 염가인 노이즈 필터를 제공하는데 있다.

본 발명은 평판형의 제1 유전체 시트와, 상기 제1 유전체 시트의 양측면에 대향하여 형성되고 인덕터의 기능을 가지며 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴과, 상기 제1 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에 원하는 전류치를 통류시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제1 주회로 도체를 접합함으로써 구성되는 제1 주회로 패턴과, 상기 제1 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에 접합되고 상기 제1 주회로 패턴으로부터 상기 제1 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 접지로 유도하는 제1 접지선과, 평판형의 제2 유전체 시트와, 상기 제2 유전체 시트의 양측면에 대향하여 형성되고 인덕터의 기능을 가지며 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴과, 상기 제2 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에 원하는 전류치를 통류시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제2 주회로 도체를 접합함으로써 구성되는 제2 주회로 패턴과, 상기 제2 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에 접합되고 상기 제2 주회로 패턴으로부터 상기 제2 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 상기 접지로 유도하는 제2 접지선과, 상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체 사이에 삽입된 평판형의 절연 시트를 구비하며, 상기 제1 주회로 도체의 일단과 상기 제2 주회로 도체의 일단을 접속함으로써 접속되지 않은 타단을 입출력 단자로서 이용하며, 상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체가 일체로 되어 인덕터의 기능 및 콘덴서의 기능을 갖는 노이즈 필터 회로를 구성한다.

여기서, 제1 주회로 도체 및 상기 제2 주회로 도체를 미리 땜납 도금하여 구성하고, 상기 땜납 도금한 상기 제1 주회로 도체 및 상기 제2 주회로 도체를 상기 도전 페이스트로 이루어지는 코일 패턴 상에 땜납 접합할 수 있다.

땜납 도금한 상기 제1 주회로 도체 및 상기 제2 주회로 도체를 각각 적층함으로써, 원하는 단면적의 두께로 형성할 수 있다.

상기 노이즈 필터 회로를 복수개 준비하고, 상기 복수개의 필터 회로가 수납된 분할 코어와, 상기 분할 코어내의 극간을 밀봉하는 수지 재료를 구비함으로써, 인덕터의 기능 및 콘덴서의 기능을 갖는 복수개의 필터 유닛으로서 구성한다.

상기 수지 재료는 무기 충전재(inorganic filler)를 소정의 비율로 충전한 고분자 수지 재료로 이루어질 수 있다.

상기 수지 재료는 실리콘겔로 이루어지고, 상기 입출력 단자가 배치되는 측의 영역만 무기 충전재를 소정의 비율로 충전한 고분자 수지 재료로 밀봉하고, 다른 내부 영역은 상기 실리콘겔을 사용하여 밀봉할 수 있다.

상기 수지 재료는 실리콘겔로 이루어지고, 상기 입출력 단자가 배치되는 측의 영역에 상기 입출력 단자를 고정하기 위한 커버를 설치할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 노이즈 필터를, 스위치 소자를 구비한 전력 변환기의 입력단 및/또는 출력단에 접속하고, 상기 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링하여 전력 변환 장치를 구성한다.

또한, 본 발명은 상기 노이즈 필터를 스위치 소자를 구비한 전력 변환기 내의 회로에 접속하고, 상기 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링하여 전력 변환 장치를 구성한다.

또한, 본 발명은 평판형의 제1 유전체 시트의 양측면에, 인덕터의 기능을 가지며 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴을 대향시켜 형성하는 공정과, 상기 제1 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에 원하는 전류치를 통전시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제1 주회로 도체를 접합하여 제1 주회로 패턴을 구성하는 공정과, 상기 제1 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에 상기 제1 주회로 패턴으로부터 상기 제1 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 접지로 유도하는 제1 접지선을 접합하는 공정과, 평판형의 제2 유전체 시트의 양측면에 대향하여 인덕터의 기능을 가지며 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에 원하는 전류치를 통류시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제2 주회로 도체를 접합하여 제2 주회로 패턴을 구성하는 공정과, 상기 제2 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에 상기 제2 주회로 패턴으로부터 상기 제2 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 상기 접지로 유도하는 제2 접지선을 접합하는 공정과, 상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체 사이에 평판형의 절연 시트를 삽입하는 공정을 포함하고, 상기 제1 주회로 도체의 일단과 상기 제2 주회로 도체의 일단을 접속함으로써 접속되지 않은 타단을 입출력 단자로서 사용하며, 상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체가 일체로 되어 인덕터의 기능 및 기능을 갖는 노이즈 필터 회로를 구성하는 노이즈 필터의 제조 방법을 제공한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 제1 실시예를 도 1의 (a)∼(d) 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 우선, 본 발명에 관련된 노이즈 필터의 제조 방법을 도 1의 (a)∼(d) 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도 1의 (a)의 공정 1에 있어서, 1은 유전체 시트이다. 이 유전체 시트(1)는 BaTiO₃이나, PZT 등의 강유전체의 세라믹재로 이루어진 것으로 한다. 그 유전체 시트(1)의 두께는 100 ㎛∼1 ㎜의 범위로 하고, 본 예에서는 0.5 ㎜의 두께인 것을 사용한다.

그리고, 이 유전체 시트(1)의 표면 및 이면의 양면에, 도전 페이스트로 이루어지고, 인덕터의 기능을 갖는 나선형의 코일 패턴(2a, 2b)을 대향하여 형성한다. 이 도전 페이스트로서는, 예컨대 Ag를 주성분으로 한 페이스트를 사용할 수 있다. 본 공정에서의 패턴의 형성 방법으로는 도전 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하고 경화시킴으로써 행할 수 있지만, 그 밖에 동 등을 스퍼터링법 또는 진공 증착법 또는 도금법에 의해 패턴으로 형성하는 것도 가능하다.

다음에, 도 1의 (b)의 공정 2에 있어서, 유전체 시트(1)의 한면에 형성된 코일 패턴(2a) 상에, 이 코일 패턴(2a)과 동일 형상의 펀칭 코일(3a)(즉, 제1 주회로 도체)을 납땜에 의해서 접합시킨다. 이 접합에 의해서, 인덕터 겸 콘덴서의 기능을 갖는 제1 주회로 패턴(4a)을 구성한다.

이 펀칭 코일(3a)은 주회로(예컨대, 전력 변환기의 회로)의 전류를 통류시키기 위해서 필요한 단면적을 가지고, 예컨대 동판으로부터 프레스 펀칭 가공에 의해 성형된다. 이 경우, 예컨대 전류 용량을 l∼수십 A 정도 통류시키기 위해서 필요한 단면적의 크기를 취하는 것이 가능하고, 막 두께는 0.5∼1.0 mm의 범위에서 형성하는 것이 가능하다.

또한, 펀칭 코일(3a)의 일단에, 외부 회로와의 접속을 행하기 위해서 예컨대, 프린트 배선판에 핀을 삽입하여 실장할 수 있도록 외측에 일정한 길이만큼 인출된 영역을 형성한다. 본 예에서는, 그 펀칭 코일(3a)의 일단을 U_l로 한다.

펀칭 코일(3)이 감겨지는 내측의 일단 및 이 일단의 아래쪽으로 위치하는 유전체 시트(1)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 코일의 감긴 횟수를 얻기 위해서 그리고 다른 패턴을 적층했을 때에 서로를 핀으로 접속하기 위해서 관통공(7)가 미리 형성되어 있다.

다음에, 도 1의 (c)의 공정 3에 있어서, 유전체 시트(1)의 제1 주회로 패턴(4a)이 형성된 면과는 반대측면에 형성된 코일 패턴(2b)에, 노이즈 성분의 전류를 통류시키기 위한 접지 패턴용의 리드선(2c)이 납땜에 의해서 접합되어 있다. 여기서 말하는 노이즈 성분의 전류란 제1 주회로 패턴(4a)에 흐르는 전류가 유전체 시트(1)를 통해 코일 패턴(2b)으로 유입되는 노이즈 성분에 의한 전류를 말한다.

이상의 공정 1로부터 공정 3까지의 처리에 의해서, 유전체 시트(1)의 일면에 일단 U₁을 갖는 제1 주회로 패턴(4a)이 형성되고, 다른 면에 리드선(2c)을 갖는 코일 패턴(2b)이 형성된 인덕터 겸 콘덴서의 기능을 갖는 기판(A)을 제작할 수 있다.

여기서, 상기 기판(A)과 동일한 구조를 갖는 기판(B)을 제작한다. 이 경우, 기판(B)은 유전체 시트(5)의 한쪽면에 제2 주회로 패턴(4b)이 형성되고, 다른면에 코일 패턴(2b)이 형성됨으로써 구성된다. 제2 주회로 패턴(4b)의 코일(3b)(즉, 제2 주회로 도체)은 외측에 일정한 길이만큼 인출된 영역을 가지고, 그 영역의 일단을 U₂로 한다. 이와 같이 구성된 기판(B)은 기판(A)과 마찬가지로 인덕터 겸 콘덴서의 기능을 갖는다.

다음에, 도 1의 (d)의 공정 4에 있어서, 유전체 시트(1) 상에 제1 주회로 패턴(4a)이 형성된 기판(A)과, 유전체 시트(5) 상에 제2 주회로 패턴(4b)이 형성된 기판(B)을 층간 절연 시트(6)를 통해 접속한다. 이 층간 절연 시트(6)에는 기판(A, B)에서와 같은 관통구(7)가 설치되어 있고, 이로써 관통구(7)에 핀을 삽입하여 땜납으로 고정함으로써 기판(A, B)을 일체로 할 수 있다. 또, 기판의 수를 증가시킴으로써, 코일의 감긴 횟수를 증가시킬 수 있다.

이와 같이 핀으로 고정함으로써, 제1 주회로 패턴(4a)의 내측의 일단과 제2 주회로 패턴(4b)의 내측의 일단이 전기적으로 접속되고, 제1 주회로 패턴(4a)과 제2 주회로 패턴(4b)과는 직렬 상태로 접속되게 된다. 이로써, 제1 주회로 패턴(4a)의 외부에 인출된 일단(U_l)과 제2 주회로 패턴(4b)의 외부에 인출된 일단(U₂)을 전기적인 입출력 단자로 하여 이용할 수 있다.

또한, 기판(A, B)의 접지용의 코일 패턴(2b)은 주회로용의 코일 패턴(2a)(제1 주회로 패턴(4a) 및 제2 주회로 패턴(4b)에 대응한 것)과 동일하게, 도시하지 않은 관통구를 사용하여 접속된다. 본 실시예에서는, 그 접속된 접지용의 단자를 P로 한다. 또한, 주 회로용의 코일 패턴(2a)의 관통구 위치와, 접지 회로용 코일 패턴(2b)의 관통구 위치와는 서로 겹치지 않도록 비켜 놓은 위치에 형성된다.

이상의 공정 1에서 공정 4까지의 처리에 의해서, 제1 유전체(1) 상에 제1 주회로 패턴(4a)이 형성된 기판(A)과 제2 유전체(5) 상에 제2 주회로 패턴(4b)이 형성된 기판(B)이 일체로 되어, 인덕터의 기능 및 콘덴서의 기능을 갖는 1세트의 노이즈 필터 회로(100)를 구성할 수 있다. 이 경우, 제1 주회로 패턴(4a)의 일단과 제2 주회로 패턴(4b)의 일단을 접속함으로써, 접속되지 않은 측의 일단을 입력 단자(U₁)와 출력 단자(U₂)로서 사용할 수 있다.

다음에, 도 2의 공정 5에 있어서, 상기 공정 1부터 공정 4에서 제작한 노이즈 필터 회로를 2세트 준비한다. 이 경우, 1층째의 노이즈 필터 회로(100)의 입출력 단자를 U_l, U₂로 한 것에 대응하여, 2층째의 노이즈 필터 회로(200)의 입출력 단자를 V_l, V₂로 한다. 그리고, 1층째의 노이즈 필터 회로(100)와 2층째의 노이즈 필터 회로(200) 사이에 절연 시트(8)를 배치시키고, 이들 적층한 회로를 상하 방향에서 자성체 분할 코어(9)를 사용하여 끼워 넣는다. 이로써, 2세트의 노이즈 필터 회로(100, 200)가 하나의 케이스 내에 수납되게 된다.

또, 자성체 분할 코어(9)는 입출력 단자(U₁, U₂) 및 입출력 단자(V_l, V₂)의 리드선을 외부로 꺼내기 위해서, 1변에 개구부(9a)가 형성된 구조로 되어 있다. 자성체 분할 코어(9)의 재료로는 예컨대, 페라이트 코어를 사용할 수 있다. 또한, 자성체 분할 코어(9)내의 중앙부에는 위치 결정 및 고정용의 돌기부(9b)가 형성되어 있다.

그리고, 자성체 분할 코어(9)에 끼워 넣는 노이즈 필터 회로의 개수를 2세트로 하면 단상의, 또한 3세트로 하면 3상의, 라인 필터에 사용되는 공통 모드용 리액터와 접지 콘덴서가 복합된 필터를 형성할 수 있다.

다음에, 도 3의 공정 6에 있어서, 2세트(단상용)의 노이즈 필터 회로(100, 200)가 수납된 자성체 분할 코어(9)의 개구부(9a)로부터 고분자 수지 재료(10)를 케이스 내의 극간에 유입하여 고체화시킨다. 이와 같이 실장함으로써, 개구부(9a)로부터는 노이즈 필터 회로(100)의 제1 주회로 패턴의 입출력 단자(U_l, U₂)와, 노이즈 필터 회로(200)의 제2 주회로 패턴의 입출력 단자(V_l, V₂)의 2상분의 리드 단자가 인출된 형이 된다. 이들 돌출한 리드 단자는 프린트 배선판의 소켓 등에 핀 삽입의 형태로 또는 표면 실장의 형태로 땜납 접합할 수 있고, 이로써 기판과 일체화 된 1개의 실장 부품으로서 취급할 수 있다.

다음에, 도 5 및 도 6을 참조하여 기판 구조의 전기적인 성질에 관해서 설명한다. 도 5에 있어서, 인덕터용 도체로서의 제1 주회로 패턴(4a)은 도시하지 않은 전력 변환기의 주회로의 전류를 흐르게 할 수 있는 만큼의 단면적을 가지고 있다. 이 제1 주회로 패턴(4a)은 유전체 시트(1) 상에 설치된 도전 페이스트로 이루어지는 코일 패턴(2a)과, 도체로 이루어진 펀칭 코일(3a)로 구성된다. 접지용 도체로서의 코일 패턴(2b)은 유전체 시트(1)를 통해 제1 주회로 패턴(4a)과 대향한 위치에 형성되어 있다.

접지용 도체인 코일 패턴(2b)은 유전체 시트(1)를 통해 유입되는 노이즈 성분의 전류를 접지로 유도하기만 해도 좋기 때문에, 그 단면적은 제1 주회로 패턴(4a)에 비하여 작게 할 수 있다. 또, 제2 주회로 패턴(4b)의 기판 구성도 동일하여 그 설명은 생략한다.

도 6에 있어서, 인덕터용 도체인 제1 주회로 패턴(4a)의 단자(U_l, U₂)는 소정의 길이를 가지고 있기 때문에, 미소한 인덕턴스가 연속적으로 분포한다. 마찬가지로, 단자 P에 접속되는 접지용 도체인 코일 패턴(2b)도 미소한 인덕턴스가 연속적으로 분포한다. 또한, 제1 주회로 패턴(4a)과 코일 패턴(2b)과는, 유전체 시트(1)를 통해 대향하고 있기 때문에, 각각의 도체 사이에는 미소한 커패시턴스가 연속적으로 형성되고, 그 결과 저역 통과 필터의 기능을 가지는 분포 정수 회로를 구성할 수 있다. 여기서 말하는 저역 통과 필터란 인버터 등의 전력 변환기를 구성하는 반도체 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링 하는데 필요한 컷오프 주파수(예컨대, 150 ㎑ 이상)를 가지는 것으로 한다.

다음에, 본 발명의 제2 실시예를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

도 7은 제1 주회로 패턴(4a), 제2 주회로 패턴(4b)을 구성하는 펀칭 코일(3a, 3b)의 표면에 땜납 도금(11)을 실시할 때의 단면도를 도시한다. 땜납 도금(1l)으로서는 Sn/Pb, Sn/Ag 등의 재료가 사용된다. 이와 같이 미리 땜납 도금을 실시함으로써, 상기 공정 2에 있어서, 도전 페이스트로 형성된 코일 패턴(2a)에 용이하게 납땜이 가능하게 된다.

도 8은 땜납 도금(l1)이 실시된 펀칭 코일(3a)을 2층으로 적층하여 접합하고 있는 예이다. 이와 같이 펀칭 코일(3a)을 적층함으로써 통류시키기 위한 전류 용량을 증가시키는 것이 가능해진다. 또, 적층수는 3층 이상도 가능하다.

다음에, 본 발명의 제3 실시예를 도 9를 참조하여 설명한다.

도 9는 자성체 분할 코어(9)내에 2세트의 노이즈 필터 회로(100, 200)를 수납한 경우의 구조를 도시한다. 본 예에서는 자성체 분할 코어(9)와 노이즈 필터 회로(100, 200)의 극간에, 상기 도 3의 예와는 다른 고분자 수지 재료(10)를 이용하여 밀봉한다.

고분자 수지 재료(10)로는 석영분이라든지 알루미나분 등의 무기 충전재를 첨가한 에폭시 수지나 우레탄 수지 등을 사용한다. 또한, 고분자 수지 재료(l0)의 열팽창 계수는 자성체 분할 코어(9)와 동등하게 하는 것이 열응력에 의한 변형을 발생시키지 않는다.

이러한 재료로 이루어지는 고분자 수지 재료(10)를 이용하여 밀봉함으로써, 절연 특성의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 개구부(9a)로부터 내부로의 먼지 등에 의한 오염을 보호하고, 절연 열화를 방지할 수 있다.

또한, 고분자 수지 재료(10)에 충전재를 첨가함으로써, 통류에 의한 발열을 방산시킬 수 있다. 또한, 제1 주회로 패턴(4a)의 리드 단자(U_l, U₂) 및 제2 주회로 패턴(4b)의 리드 단자(V_l, V₂)를 이러한 종류의 재료로 이루어지는 고분자 수지 재료(10)에 의해 고정함으로써 외력이 단자(U₁, U₂, V₁, V₂)에 가해지더라도, 내부의 노이즈 필터 회로(100, 200)에 외력이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제4 실시예를 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10은 자성체 분할 코어(9)내에, 2세트의 노이즈 필터 회로(100, 200)를 수납한 경우의 구조를 나타낸다. 본 예에서는, 우선 자성체 분할 코어(9)와 노이즈 필터 회로(l00, 200)와의 극간에 실리콘겔(11)을 개구부(9a) 부근까지 밀봉하고, 또한, 그 실리콘겔(11)의 상부에 고분자 수지 재료(10)를 밀봉한다. 고분자 수지 재료(10)로는 전술한 바와 같은 각종 재료를 사용할 수 있다.

이와 같이 케이스의 내부와 표면에서 밀봉하는 재료를 적당히 선택함으로써, 절연 특성의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 개구부(9a)로부터 내부로의 먼지 등에 의한 오염을 방지하고, 절연 열화를 방지할 수 있다.

또한, 탄성력이 작은 실리콘겔(11)을 이용함으로써, 열 응력에 의한 변형이 생기지 않기 때문에, 기계적 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 제1 주회로 패턴(4a)의 리드 단자(U_l, U₂) 및 제2 주회로 패턴(4b)의 리드 단자(V₁, V₂)를 고분자 수지 재료(10)로 고정하기 때문에, 외력이 이들 리드 단자(U_l, U₂) 및 리드 단자(V_l, V₂)에 가해지더라도, 내부의 노이즈 필터 회로(100, 200)에 외력이 가해지는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제5 실시예를 도 11을 참조하여 설명한다.

도 11은 자성체 분할 코어(9)내에 2 세트의 노이즈 필터 회로(l00, 200)를 수납한 경우의 구조를 도시한다. 본 예에서는, 우선 자성체 분할 코어(9)와 노이즈 필터 회로(100, 200)의 극간에 실리콘겔(11)을 개구부(9a) 부근까지 밀봉하고, 개구부(9a)를 단자 고정용 커버(12)로 덮어 씌움으로써, 제1 주회로 패턴(4a)의 리드 단자(U_l, U₂) 및 제2 주회로 패턴(4b)의 리드 단자(V_l, V₂)를 고정한다.

이와 같이 단자 고정용 커버(12)를 사용함으로써, 외력이 이들 리드 단자(U_l, U₂) 및 리드 단자(V_l, V₂)에 가해지더라도, 내부의 노이즈 필터 회로(100, 200)에 외력이 가해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 개구부(9a)에서 내부로의 먼지 등에 의한 오염을 보호하고, 절연 열화를 방지할 수 있다. 단자 고정용 커버(12)의 재질은 성형이 용이한 PPS(폴리페닐렌설파이드) 및 PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트) 등의 고분자 수지 재료를 사용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제6 실시예를 도 12∼도 14를 참조하여 설명한다.

도 12는 인버터 등의 전력 변환기(20)의 입력단에 본 발명에 따른 노이즈 필터를 설치한 경우의 예이다. 여기에서는, 3세트(3상분)의 노이즈 필터 회로(100, 200, 300)를 사용하였다.

전술한 도 1의 (a)∼(d) 내지 도 ll의 예에서는, 자성체 분할 코어(9) 내에 단상분의 노이즈 필터 회로(100, 200)를 수납한 경우의 구조이지만, 3상분으로서 구성하는 경우에는 도 2의 공정 5에 있어서 노이즈 필터 회로(200)의 아래쪽에 노이즈 필터 회로(300)를 다시 1개 추가하여 실장함으로써 간단히 실현할 수 있다.

이와 같이 구성된 노이즈 필터 회로(100)의 리드 단자를 U₁, U₂로 하고, 노이즈 필터 회로(200)의 리드 단자를 V_l, V₂로 하며, 노이즈 필터 회로(300)의 리드 단자를 W₁, W₂로 한다. 그리고, 리드 단자(U₁, V₁, W₁)를 외부 회로의 단자(2la, 2lb, 21c)에 접속하고, 리드 단자(U₂, V₂, W₂)를 전력 변환기(20)에 접속한다.

이렇게 접속함으로써, 단자(21a, 21b, 2lc)로부터 전력 변환기(20)로 신호와 함께 침입하는 저주파 노이즈를 필터링할 수 있는 동시에, 전력 변환기(20)내의 소자에 의해 발생하는 스위칭 노이즈가 단자(21a, 2lb, 21c)측으로 전송되는 것을 방지할 수 있다.

다음에, 도 13은 인버터 등의 전력 변환기(20)의 출력단에, 본 발명에 관한 3세트(3 상분)의 노이즈 필터 회로(100, 200, 300)를 설치한 예이다.

리드 단자(U₁, V_l, W_l)를 전력 변환기(20)에 접속하고, 리드 단자(U₂, V₂, W₂)를 외부 회로의 단자(22a, 22b, 22c)에 접속한다.

이렇게 하여 접속함으로써, 전력 변환기(20) 내의 소자에 의해 발생하는 스위칭 노이즈 등을 필터링할 수 있기 때문에, 전력 변환기(20)로부터 단자(22a, 22b, 22c)에 스위칭 노이즈가 전송되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 단자(22a, 22b, 22c)측으로부터 전력 변환기(20)로 침입하는 저주파 노이즈를 필터링할 수 있다.

다음에, 도 14는 인버터 등의 전력 변환기(20)의 내부에 본 발명에 따른 2세트의 노이즈 필터 회로(l00, 200)를 설치한 예이다.

전력 변환기(20)내에서, 입력측에는 외부에서 입력되는 교류를 직류로 변환하는 정류기(23)가 설치되고, 또한 출력측에는 반도체 스위치 소자(24)가 설치되어 있다.

리드 단자(U₁, V_l)를 입력단의 정류기(23)에 접속하고, 리드 단자(U₂, V₂)를 출력측의 반도체 스위치 소자(24)에 접속한다.

이렇게 접속함으로써, 전력 변환기(20)를 구성하는 반도체 스위치 소자(24)의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 인덕터의 기능을 갖는 도체 패턴을 유전체 시트의 양측에 대향하여 배치하고, 그 한편의 도체 패턴 상에 전력 변환기 등의 주회로의 전류를 통류시킬 수 있는 단면적을 가지고 그 도체 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 도체를 접합하여 주회로 패턴을 구성하고, 이 주회로 패턴으로부터 유전체 시트를 통해 다른쪽의 도체 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 접지로 유도함으로써, 인덕터 기능 및 콘덴서 기능을 갖는 필터 회로를 구성함으로써, 전력 변환기의 스위칭 노이즈 등의 저주파 노이즈를 충분히 막을 수 있는 동시에, 전력 변환에 필요한 수 암페어 이상의 전류를 충분히 확보 가능한 노이즈 필터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 복수개의 노이즈 필터를 자성체 분할 코어내에 수납한 후, 극간을 고분자 수지 재료로 밀봉하도록 하였기 때문에, 간단한 제조 공정에 의해 제작하는 것이 가능하고, 이로써 프린트 배선판에 대하여 실장하기 쉬운 구조로 할 수 있는 동시에 절연성이라든지 기계적인 신뢰성이 뛰어나고, 소형이고, 염가인 노이즈 필터를 제공할 수 있다.

도 1의 (a)∼(d)는 본 발명의 제1 실시예인 노이즈 필터의 제조 방법을 나타내는 공정도.

도 2는 도 1의 (a)∼(d)에 계속되는 노이즈 필터의 제조 방법을 나타내는 공정도.

도 3은 도 2에 계속되는 노이즈 필터의 제조 방법을 나타내는 공정도.

도 4는 펀칭 코일의 일단에 설치된 관통구의 형상을 도시한 사시도.

도 5는 노이즈 필터의 기본 구조를 도시한 사시도.

도 6은 LC의 분포 정수 회로를 도시한 회로도.

도 7은 본 발명의 제2 실시예인 땜납 도금된 펀칭 코일의 구조를 도시한 단면도.

도 8은 펀칭 코일을 적층한 구조를 도시한 단면도.

도 9는 본 발명의 제3 실시예로서 케이스 내에 노이즈 필터를 수납한 경우의 구조를 도시한 단면도.

도 10은 본 발명의 제4 실시예로서 케이스 내에 노이즈 필터를 수납한 경우의 구조를 나타내는 단면도.

도 11은 본 발명의 제5 실시예로서 케이스 내에 노이즈 필터를 수납한 경우의 구조를 나타내는 단면도.

도 12는 본 발명의 제6 실시예로서 전력 변환기의 입력단에 3상분의 노이즈 필터를 접속한 경우의 구성을 나타내는 블록도.

도 13은 전력 변환기의 출력단에 3상분의 노이즈 필터를 접속한 경우의 구성을 나타내는 블록도.

도 14는 전력 변환기 내에 노이즈 필터를 접속한 경우의 구성을 나타내는 블록도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 제1 유전체 시트

2a, 2b : 코일 패턴

2c : 제1 접지선

2d : 제2 접지선

3a : 제1 주회로 도체

3b : 제2 주회로 도체

4a : 제1 주회로 패턴

4b : 제2 주회로 패턴

5 : 제2 유전체 시트

6 : 절연 시트

9 : 자성체 분할 코어

10 : 수지 재료(고분자 수지 재료)

U_l, U₂, V_l, V₂, W_l, W₂ : 입출력 단자

Claims

평판형의 제1 유전체 시트와;

상기 제1 유전체 시트의 양측면에 대향하여 형성되고, 인덕터의 기능을 가지며 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴과;

상기 제1 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에, 원하는 전류치를 통류시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제1 주회로 도체를 접합함으로써 구성되는 제1 주회로 패턴과;

상기 제1 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에 접합되고, 상기 제1 주회로 패턴으로부터 상기 제1 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 접지로 유도하는 제1 접지선과;

평판형의 제2 유전체 시트와;

상기 제2 유전체 시트의 양측면에 대향하여 형성되고, 인덕터의 기능을 가지며 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴과;

상기 제2 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에, 원하는 전류치를 통류시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제2 주회로 도체를 접합함으로써 구성되는 제2 주회로 패턴과;

상기 제2 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에 접합되고, 상기 제2 주회로 패턴으로부터 상기 제2 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 상기 접지로 유도하는 제2 접지선과;

상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체 사이에 삽입된 평판형의 절연 시트

를 구비하고,

상기 제1 주회로 도체의 일단과 상기 제2 주회로 도체의 일단을 접속함으로써 접속되지 않은 타단을 입출력 단자로서 이용하며,

상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체가 일체로 되어 인덕터의 기능 및 콘덴서의 기능을 갖는 필터 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터.
제1항에 있어서, 상기 제1 주회로 도체 및 제2 주회로 도체는 미리 땜납 도금되어 구성되고,

땜납 도금된 상기 제1 주회로 도체 및 제2 주회로 도체를 상기 도전 페이스트로 이루어진 코일 패턴 상에 땜납 접합하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터.
제2항에 있어서, 땜납 도금된 상기 제1 주회로 도체 및 제2 주회로 도체를 각각 적층함으로써 원하는 단면적의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 회로를 복수개 준비하고,

상기 복수개의 필터 회로가 수납된 분할 코어와, 상기 분할 코어내의 극간을 밀봉하는 수지 재료를 구비함으로써, 인덕터의 기능 및 콘덴서의 기능을 갖는 복수개의 필터 유닛으로서 구성하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터.
제4항에 있어서, 상기 수지 재료는 무기 충전재(inorganic filler)를 소정의 비율로 충전한 고분자 수지 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터.
제4항에 있어서, 상기 수지 재료는 실리콘겔로 이루어지고, 상기 입출력 단자가 배치되는 측의 영역만 무기 충전재를 소정의 비율로 충전한 고분자 수지 재료로 밀봉하고, 다른 내부 영역은 상기 실리콘겔을 사용하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터.
제4항에 있어서, 상기 수지 재료는 실리콘겔로 이루어지고, 상기 입출력 단자가 배치되는 측의 영역에 상기 입출력 단자를 고정하기 위한 커버를 설치하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터.
청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 노이즈 필터를, 스위치 소자를 구비한 전력 변환기의 입력단 및/또는 출력단에 접속하고, 상기 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
청구항 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 노이즈 필터를, 스위치 소자를 구비한 전력 변환기 내의 회로에 접속하고, 상기 스위치 소자의 스위칭 동작에 따라서 발생하는 스위칭 노이즈를 필터링하는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
평판형의 제1 유전체 시트의 양측면에, 인덕터의 기능을 가지고 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴을 대향시켜 형성하는 공정과;

상기 제1 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에, 원하는 전류치를 통류시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제1 주회로 도체를 접합하여 제1 주회로 패턴을 구성하는 공정과;

상기 제1 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에, 상기 제1 주회로 패턴으로부터 상기 제1 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 접지로 유도하는 제1 접지선을 접합하는 공정과;

평판형의 제2 유전체 시트의 양측면에 대향하여 인덕터의 기능을 가지고 도전 페이스트로 이루어지는 나선형의 코일 패턴을 형성하는 공정과;

상기 제2 유전체 시트의 한쪽면에 형성된 상기 코일 패턴 상에, 원하는 전류치를 통류시키는 단면적을 가지며 상기 코일 패턴과 동일한 형상으로 프레스 펀칭 가공된 제2 주회로 도체를 접합하여 제2 주회로 패턴을 구성하는 공정과;

상기 제2 주회로 패턴과는 반대측면에 형성된 상기 코일 패턴에, 상기 제2 주회로 패턴으로부터 상기 제2 유전체 시트를 통해 상기 코일 패턴으로 유입되는 노이즈에 기초한 전류를 상기 접지로 유도하는 제2 접지선을 접합하는 공정과;

상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체 사이에 평판형의 절연 시트를 삽입하는 공정

을 포함하고,

상기 제1 주회로 도체의 일단과 상기 제2 주회로 도체의 일단을 접속함으로써 접속되지 않은 타단을 입출력 단자로서 사용하며,

상기 제1 주회로 패턴을 갖는 상기 제1 유전체와 상기 제2 주회로 패턴을 갖는 상기 제2 유전체가 일체로 되어 인덕터의 기능 및 콘덴서의 기능을 갖는 필터 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 제1 주회로 도체 및 상기 제2 주회로 도체를 땜납 도금하는 공정과,

땜납 도금된 상기 제1 주회로 도체 및 제2 주회로 도체를 상기 도전 페이스트로 이루어진 코일 패턴 위에 땜납 접합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터의 제조 방법.
제11항에 있어서, 땜납 도금된 상기 제1 주회로 도체 및 제2 주회로 도체를 각각 적층함으로써 원하는 단면적의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터의 제조 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 회로를 복수개 준비하고,

상기 복수개의 필터 회로를 분할 코어내에 수납하는 공정과,

상기 분할 코어내의 극간을 수지 재료에 의해 밀봉하는 공정을 포함하고,

인덕터의 기능 및 콘덴서의 기능을 갖는 복수개의 필터 유닛으로서 구성하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 수지 재료는 무기 충전재를 소정의 비율로 충전한 고분자 수지 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 수지 재료는 실리콘겔로 이루어지고, 상기 입출력 단자가 배치되는 측의 영역만 무기 충전재를 소정의 비율로 충전한 고분자 수지 재료로 밀봉하고, 다른 내부 영역은 상기 실리콘겔을 사용하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 수지 재료는 실리콘겔로 이루어지고, 상기 입출력 단자가 배치되는 측의 영역에 상기 입출력 단자를 고정하기 위한 커버를 설치하는 것을 특징으로 하는 노이즈 필터의 제조 방법.