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Patent Searching and Data


Title:
DOUBLE HELICAL PLANAR TRANSFORMER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/008884
Kind Code:
A1
Abstract:
A double helical planar transformer according to one embodiment of the present invention can comprise: a core unit having a pair of cores electromagnetically coupled to each other; a substrate unit disposed between the pair of cores and comprising a plurality of substrates stacked on each other; and a pattern unit including a metal pattern of a double helical structure and formed on the substrates.

Inventors:
LEE, Joo Yeol (623-1801, 12 Sanboncheon-r, Gunpo-si Gyeonggi-do, 15866, KR)
Application Number:
KR2017/006770
Publication Date:
January 11, 2018
Filing Date:
June 27, 2017
Export Citation:
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Assignee:
LEE, Joo Yeol (623-1801, 12 Sanboncheon-r, Gunpo-si Gyeonggi-do, 15866, KR)
International Classes:
H01F27/28; H01F17/00; H01F27/29; H01F38/42; H05K1/11
Attorney, Agent or Firm:
YOON & YANG (IP) LLC (4th Fl, 11 Teheran-ro 108-gil,Gangnam-gu, Seoul, 06175, KR)
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Claims:
【청구범위】

【청구항 1】

서로 전자기 결합되는 한쌍의 코어를 갖는 코어부;

상기 한 쌍의 코어 사이에 배치되고 서로 적층되는 복수의 기판으로 구성된 기판부; 상기 기판에 형성된 이중 나선 구조의 금속패턴을 포함하는 패턴부를 포함하는 이중 나선형 평면 트랜스포머.

【청구항 2]

제 1항에 있어서,

상기 기판부는 제 1 관통홀 및 제 2 관통홀을 포함하고,

상기 금속패턴은 상기 제 1 관통홀 주변 영역에 형성된 제 1 나선 및 상기 제 2 관통홀 주변 영역에 형성된 계 2 나선을 포함하고, 상기 게 1 나선과 제 2 나선은 일체로 연결되어 이중 나선을 형성하는 이중 나선형 평면 트랜스포머.

【청구항 3】

제 2항에 있어서,

상기 기판부는 다수의 비아홀이 형성된 제 1기판, 제 2기판, 제 3기판, 제 4기판, 및 제 5 기판이 순차로 적층되어 있으며 ,

상기 제 1 기판에는 제 1 이증 나선이 형성되고

상기 제 2 기판에는 게 2 이중 나선이 형성되고

상기 제 3 기판에는 계 3 이중 나선이 형성되고,

상기 제 4 기판에는 제 4 이중 나선이 형성되고,

상기 게 5 기판에는 상기 제 1 이중 나선 내지 제 4 이중 나선과 상기 비아홀을 통해 연결되는 연결단자 및 접지단자가 형성되고,

상기 연결단자는 상기 제 1 관통홀 주변 영역에 형성되고, 상기 접지단자는 상기 제 2 관통홀 주변 영역에 형성되는 이중 나선형 평면 트랜스포머.

【청구항 4]

제 3항에 있어서,

상기 연결단자는 Τχ+ , Τχ- , Rx+ , Rx- 단자를 포함하고,

상기 제 1 이중 나선은 제 1 비아홀을 통해 상기 Tx+단자와 연결되고, 상기 제 2 이증 나선은 제 2 비아홀을 통해 상기 Τχ-단자와 연결되고, 상기 제 3 이중 나선은 제 3 비아홀을 통해 상기 Rx+단자와 연결되고, 상기 제 4 이중 나선은 제 4 비아홀을 통해 상기 Rx-단자와 연결되는 이중 나선형 평면 트랜스포머.

【청구항 5】

제 3항에 있어서, 상기 제 1 이증 나선 내지 제 4 이증 나선은 반시계 방향으로 형성된 이중 나선 형 평면 트랜스포머.

【청구항 6】

제 3항에 있어세

상기 제 1 이중 나선은 반시계 방향으로 형성되고,

상기 제 2 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고,

상기 제 3 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고,

상기 제 4 이중 나선은 반시계 방향으로 형성된 이중 나선형 평면 트랜스포머.

【청구항 7】

제 3항에 있어서,

상기 제 1 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고,

상기 제 2 이중 나선은 반시계 방향으로 형성되고,

상기 제 3 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고,

상기 계 4 이중 나선은 반시계 방향으로 형성된 이중 나선형 평면 트랜스포머.

【청구항 8】

제 3항에 있어서,

상기 제 1 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고,

상기 제 2 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고,

상기 제 3 이중 나선은 반시계 방향으로 형성되고,

상기 제 4 이중 나선은 반시계 방향으로 형성된 이중 나선형 평면 트랜스포머.

【청구항 9】

제 3항에 있어서,

상기 접지단자는 제 1 접지단자 및 제 2 접지단자를 포함하고,

상기 제 1 이중 나선과 제 2 이중 나선은 상기 제 1 접지단자를 통해 연결되고, 상기 게 3 이중 나선과 제 4 이증 나선은 사기 제 2 접지단자를 통해 연결되는 이중 나선형 평면 트랜스포머 .

Description:
【명세서】

【발명의 명칭】

이중 나선형 평면 트랜스포머

【기술분야】

본 발명은 평면 트랜스포머에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중 나선형 평면 트랜스포머에 관한 것이다.

【배경기술】

평면 트랜스포머는 풀라이백 ( f lyback) 컨버터, 이더넷 통신 등 다양한 분야에 사용된다.

유선 이더넷은 lOObased-T, 1000Based-T 그리고 lOGBased-T 등의 규격으로 전송속도가 점점 올라가고 있다. 이더넷의 전송 케이블은 한쌍의 케이블이 서로 교차하는 구조 (twi sted-pai r , 이하 트위스트 페어) 케이블의 (+) 단과 (-)단의 차동 저항은 100Ω 정도이다.

이더넷 케이블의 구조는 UTP Jnshi elded Twi sted— Pair )와 STP(Shi elded Twisted-Pair )로 구분될 수 있다.

도 1은 이더넷 트랜스포머의 기본 등가 모델이며, 선로 측과 시스템 분리하는 구조로 되어있다. 이는 잡음에 취약한 트위스트 페어 케이블의 잡음으로부터 보호하기 위해 신호는 통과시키고 잡음만 제거한다.

CMRR(Co隱 on Mode Reject ion Rat io)로 표현되며 "C匪 R=20 log V2/V1 "으로 계산할 수 있다.

도 2는 일반적인 2 페어 (pai r) 케이블을 사용하는 100Based-T 트랜스포머의 측외통 형상이며, 페어당 각각 분리형 트랜스포머 ( i sol ated transformer )와 공통모드부상을 초크 (common mode choke)로 구성된다 . 때에 따라 common mode choke는 생략될 수 있다.

여기서 절연 트랜스포머는 페라이트 토로이달 ( ferr i te toroidal )에 에나멜 피복 구리선을 감는 구조로 되어있고, 에나멜 피복 구리선 4개를 동시에 수작업으로 감는다. 페어당 2개의 시스템측 구리선 종단은 TX+/RX+와 TX-/RX-에 연결되고, 각 페어의 나머지 2개 종단은 함께 연결되어 100nF 캐패시터를 통해 각각 접지로 연결된다. 페어당 2개의 선로측 구리선 종단은 컨넥터 ( 1)의 1/3번핀,

2/6번핀에 연결되고, 각 페어의 나머지 2개 종단은 함께 연결되어 각각 75Ω을 통해 다시 함께 연결되어 100nF 캐패시터를 통해 접지로 연결된다.

도 3은 페라이트 토로이달 (2)의 실제 구조를 나타낸 것이다.

이더넷 신호의 흐름에 따른 페라이트 토로이달의 자속밀도로 인해 신호의 전송이 발생이 된다. 이러한 토로이달 구조에서는 수작업으로 4가닥의 구리선 (3)을 감아야 하는데, 토로이달의 크기가 작기 때문에 많은 어려움이 있다. 일반적으로 토로이달 (2)의 직경은 2.4-4.5 mm 정도이며, 내경은 1.0 2.5 腿로 아주 작다. 토로이달의 직경이 좀더 큰 경우에는 자동화 장비에 의해 구리선을 감는 것이 가능하나 일반적인 네트워크 장비의 경우 소형이기 때문에 수작업으로 양산된 트랜스포머를 사용한다.

수작업에 의하다 보니 양산 속도도 느리지만 불량률도 30%에 이른다. 더구나 공통모드 초크 (co瞧 on mode choke)가 추가되면 그 구조가 더욱 복잡하여 불량율이 더욱 늘어나고 있는 실정이다.

도 4의 (a)는 분리형 트랜스포머를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 공통모드 초크가추가된 경우를 나타낸 것이다.

도 4를 확인하면, 공통모드 초크가 추가된 경우 구조가 복잡한 것을 확인할 수 있다.

따라서 이러한 복잡한 구조에서도 불량률을 개선하고 자동양산이 가능한 트랜스포머의 구조를 개발할 필요가 있다.

페라이트 토로이달에 구리선을 감는 수작업을 탈피하기 위해 여러 가지 시도들이 존재한다. 대표적으로 "US8, 203, 418 B2"는 페라이트 토로이달을 FR4 다층

PCB 안에 삽입하여 바느질하듯 수 많은 비아홀을 사용하여 구리선을.감는 효과를 갖게 하지만 너무 많은 비아홀을 사용하며 선로의 많은 교차점이 발생하여 제품 단가가올라간다. 또한 "IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 28, No. 9, pp. 4182-4201, Sept . "에서는 반도체 웨이퍼 상에 구현하기도 한다. 또 다른 법으로 TDK appl ication note, "The New Reference LAN Pulse Transformerᅳ 에서 나타낸 것처럼 페라이트 보빈 (bobbin)에 에나멜 피복 구리선을 감은 후, 페라이트 커버를 사용하여 자속밀도 형성을 위한 c l osed l oop 방법으로도 구현한다. 이와 비슷한 방법으로 반도체 웨이퍼 상에 이증 인덕터 코일을 구현한 방법 "10-2006-7020659/10-2009-7004433/10-2013-7024946" 등이 존재하지만 마찬가지로 많은 교차점과 비아홀이 발생하는 구조이다. "Electronics Packaging

Manufacturing, IEEE Transactions, vol. 23, pp. 48-55, 에서는 웨이퍼 상에 사각형 페라이트층을 구현하여 그 위 /아래를 패턴으로 감싸는 형태로 구현하기도 한다. 마찬가지로 수 많은 비아홀과 교차점이 발생한다. 응용분야가 다르지만 이중 나선 (Doubl e Spi ral ) 권선 또는 "8"자형 권선을 언급한 특허 "US 7, 915, 992 B2, CN

1674173A, CN 102403096" 단일 선로로 연결되는 s ingle-ended 권선 구조이며, 이더넷 트랜스포머와 같은 CMRR Co隱 on Mode Rej ect i on Rat i o)이 중요한 차동 (di f ferent i al ) 권선 구조에는 적용할수.없다.

【발명의 상세한 설명】

【기술적 과제】

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 대량 양산이 가능한 이중 나선형 평면 트랜스포머를 제공하는 것이다. 【기술적 해결방법】

본 발명의 일 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머는 서로 전자기 결합되는 한쌍의 코어를 갖는 코어부; 상기 한쌍의 코어 사이에 배치되고 서로 적층되는 복수의 기판으로 구성된 기판부; 및 상기 기판에 형성된 이증 나선 구조의 금속패턴을 포함하는 패턴부를 포함할수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 기판부는 계 1 관통홀 및 제 2 관통홀을 포함하고, 상기 금속패턴은 상기 제 1 관통홀 주변 영역에 형성된 제 1 나선 및 상기 제 2 관통홀 주변 영역에 형성된 제 2 나선을 포함하고, 상기 제 1 나선과 제 2 나선은 일체로 연결되어 이중 나선을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이증 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 기판부는 다수의 비아홀이 형성된 제 1기판, 제 2기판, 제 3기판, 제 4기판, 및 제 5 기판이 순차로 적층되어 있으며, 상기 제 1 기판에는 제 1 이중 나선이 형성되고, 상기 제 2 기판에는 제 2 이증 나선이 형성되고, 상기 게 3 기판에는 제 3 이중 나선이 형성되고, 상기 게 4 기판에는 제 4 이중 나선이 형성되고, 상기 게 5 기판에는 상기 제 1 이중 나선 내지 제 4 이중 나선과 상기 비아홀을 통해 연결되는 연결단자 및 접지단자가 형성되고, 상기 연결단자는 상기 제 1 관통홀 주변 영역에 형성되고, 상기 접지단자는 상기 제 2 관통홀 주변 영역에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 연결단자는 Τχ+ , Τχ—, Rx+ , Rx- 단자를 포함하고, 상기 제 1 이중 나선은 제 1 비아홀을 통해 상기 Tx+단자와 연결되고, 상기 제 2 이중 나선은 제 2 비아홀을 통해 상기 Τχ-단자와 연결되고, 상기 제 3 이중 나선은 거 13 비아홀을 통해 상기 Rx+단자와 연결되고, 상기 제 4 이중 나선은 계 4 비아홀을 통해 상기 Rx-단자와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 제 1 이중 나선 내지 제 4 이증 나선은 반시계 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이증 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 제 1 이중 나선은 반시계 방향으로 형성되고, 상기 제 2 이증 나선은 시계 방향으로 형성되고, 상기 제 3 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고, 상기 제 4 이중 나선은 반시계 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 제 1 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고, 상기 제 2 이중 나선은 반시계 방향으로 형성되고 상기 제 3 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고, 상기 제 4 이중 나선은 반시계 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이증 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 제 1 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고, 상기 제 2 이중 나선은 시계 방향으로 형성되고, 상기 제 3 이중 나선은 반시계 방향으로 형성되고, 상기 제 4 이중 나선은 반시계 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머에서, 상기 접지단자는 제 1 접지단자 및 제 2 접지단자를 포함하고, 상기 거 U 이중 나선과 제 2 이중 나선은 상기 제 1 접지단자를 통해 연결되고, 상기 제 3 이중 나선과 제 4 이중 나선은사기 제 2 접지단자를 통해 연결될 수 있다.

【발명의 효과】

본 발명의 실시예에 의하면, 이더넷 트랜스포머에 내장되는 토로이달에 권선하는 수작업을 자동화할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 토로이달의 권선 수작업으로 인한 이더넷 트랜스포머의 불량율을 개선할수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, PCB의 패턴으로만 구성되기 때문에 생산 수률 (yield)이 우수하다.

또한, 본 발명에 의하면, PCB 설계 기법을 사용하므로 기존 이더넷 트랜스포머 보다 성능이 우수하다.

또한, 본 발명에 의하면, 기존 평면형 이더넷 트랜스포머에 비해 단순한 제작공정으로 인한 대량 양산이 가능하고 양산성이 우수하다.

또한, 본 발명에 의하면 기존 평면형 이더넷 트랜스포머에 비해 더 적은 PCB 비아홀과 더 적은 선로 패턴 교차점을 갖는다.

또한, 본 발명에 의하면, 토로이달과 같은 폐 루프 페라이트를 사용하지 않으므로 양산성이 우수하다.

또한, 본 발명에 의하면, 기존 s ingle-ended의 이중나선 권선 또는 "8자'' 권선에 비해 트랜스포머의 성능이 우수하다.

또한, 본 발명에 의하면, PCB의 실효 유전율 특성에 따라 더 작게 소형화가 가능하고, 반도체 공정에 적용이 가능하다.

【도면의 간단한 설명】

도 1은 종래기술에 따른 이더넷 트랜스포머의 등가 모델을 나타낸 것이다. 도 2는 종래기술에 따른 100 Base T 이더넷 트랜스포머의 회로도를 나타낸 것이다.

도 3은 종래의 이더넷 트랜스포머 내의 페라이트 토로이달의 구조를 나타낸 것이다.

도 4는 공통모드초크가 추가된 페라이트 토로이달 구조를 나타낸 것이다. 도 5는 본 발명을 설명하기 위한사각형 토로이달 구조를 나타낸 것이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중 나선형 트랜스포머의 분해 사시도를 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머에서 기판부를 제거한 형상을 나타낸 것이다. 도 8 내지 도 11은 다양한 권선방법의 다양한 실시예를 나타낸 것이다.

도 12는 이중 나선 구조의 평면 트랜스포머의 자속밀도를 나타낸 것이다. 도 13은 이중 나선 구조의 평면 트랜스포머의 자기장 분포를 나타낸 것이다. 도 14는 이중 나선 구조의 평면 트랜스포머의 페라이트 코어에 대한 유효 투자률 분포를 나타낸 것이다.

【발명의 실시를 위한 최선의 형태】

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면들에 있어서 , 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

본 명세서에서 '및 /또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는 /결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다ᅳ 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다'또는

'포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.

또한, '제 1, 제 2 ' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층 (막) , 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층 (막) , 영역, 패드 또는 패턴들의 "상 /위 (on) "에 또는 "하 /아래 (under ) "에 형성된다는 기재는, 직접 (di rect ly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상 /위 또는 하 /아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머 및 판단 방법을 상세히 설명한다.

도 5는 이중 나선형 평면 트랜스포머를 구현하기 위한 사각형 토로이달 구조를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 종래의 원형의 토로이달을 사격형 형태로 변형되어 있는 것을 확인할 수 있다.

권선을 균등하게 모으면 이중 나선 (double spiral) 구조 또는 "8"자 구조가 되는데, 모든 이중 나선 구조는 토로이달 구조가 기본임을 알수 있다.

그러나 이증 나선 구조를 차동 (differential) 구조로 구현한 사례는 없고 또한 이더넷 트랜스포머에 적용한사례도 없다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 나선형 평면 트랜스포머의 분해 사시도를 나타낸 것으로, 도 6과 같은 사각형 형태의 페라이트 구조를 평면형태로 구현한 것이다.

도 7은 본 발명에 따론 이중 나선형 평면 트랜스포머에서 기판부를 제거한 형상을 나타낸 것이고, 도 8 내지 도 11은 다양한 권선방법을 나타낸 것이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평면형 트랜스포머는 코어부 (10), 기판부 (20) 및 패턴부 (30)을 포함한다.

상기 코어부 (10)는 서로 전자기 결합하는 한쌍의 페라이트 코어 (11, 12)로 구성될 수 있다. 즉, 상부 코어 (11)와 하부코어 (12)가 결합된 형태이다. 상기 상부 코어 (11)와 하부 코어 (12)는 각각 양쪽 끝단이 돌출된 돌출부 (13, 14)가 형성되어 있으며, 돌출부 (13, 14))는 원형의 형상일 수 있다.

상기 돌출부 (13, 14)는 기판부 (20)에 형성된 관통홀 (HI, H2)을 각각 관통하며, 상기 관통홀 (HI, H2) 주위로 나선형의 패턴이 형성된다.

상기 기판부 (20)는 제 1 기판 (21) 내지 제 5 기판 (25)을 포함할 수 있다. 상기 각각의 기판 (21, 22, 23, 24, 25)는 순차적으로 적층될 수 있으며, 각각의 기판에는 제 1 관통홀 (HI) 및 제 2 관통홀 (H2)이 형성될 수 있다.

상기 각각의 기판에 형성된 관통홀 주변 영역에는 다수의 비아홀이 형성될 수 있다.

상기 거 U 관통홀 주변에는 제 1 내지 제 4 비아홀 (vl, v2, v3, v4)이 형성되며, 상기 계 2 관통홀 주변에는 게 5 내지 제 8 비아홀 (v5, v6, v7, v8)이 형성될 수 있다. 상기 기판부 (20)는 직사각형태로 일 방향으로 긴 형상이고, 직사각형에서 길이가 긴 쪽 가장자리에는 다수의 홈이 형성될 수 있다.

상기 각각의 기판에는 관통홀 주변으로 이중 나선 구조의 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 상기 패턴부 (30)는 제 1 패턴 (31) 내지 제 4 패턴 (34)올 포함하며, 각각의 패턴은 상기 제 1 기판 (21) 내지 제 4 기판 (24)에 이중 나선형 구조로 형성될 수 있다. 각각의 패턴은 금속패턴일 수 있다.

그리고 상기 게 5 기판 (25)에는 각각의 패턴 (31, 32, 33, 34)과 연결되는 연결단자 (251, 252, 253, 254) 및 접지단자 (255, 256)들이 형성되고, 상기 단자들이 형성된 이외의 영역에는 솔더마스크 (257)가 형성되어 있어 회로를 보호한다.

도면번호 251은 송신단의 Tx+ 단자일 수 있고, 도면번호 252는 송신단의 Τχ- 단자일 수 있다.

도면번호 253은 수신단의 Rx+ 단자일 수 있고, 도면번호 254는 수신단의 Rx- 단자일 수 있다. 도면번호 255는 송신단의 접지단자 (Tx GND)일 수 있고, 도면번호 256은 수신단의 접지단자 (Rx GND)일 수 있다.

다시 패턴구조를 살펴보면, 상기 제 1 패턴 (31)은 제 1 기판 (21)에 형성되고, 상기 제 1 비아홀 (vl)을 통해 Tx+단자 (251)에 연결될 수 있다.

상기 제 2 패턴 (32)은 제 2 기판 (22)에 형성되고, 상기 계 2 비아홀 (ν2)을 통해 Tx-단자 (252)에 연결될 수 있다.

상기 제 3 패턴 (33)은 제 3 기판 (23)에 형성되고, 상기 계 3 비아홀 (v3)을 통해 Rx+단자 (253)에 연결될 수 있다.

상기 제 4 패턴 (34)은 제 4 기판 (24)에 형성되고, 상기 제 4 비아홀 ( v 4)을 통해 Rx-단자 (254)에 연결될 수 있다.

즉, 제 1 패턴 (31)은 Tx+ 이중 나선 권선이고, 제 2 패턴 (32)은 Tx- 이중 나선 권선이고, 제 3 패턴 (33)은 Rx+ 이중 나선 권선이고, 제 4 패턴 (34)은 Rx- 이증 나선 권선일 수 있다. 즉, 상기와 같은 구조에 의해, 제 1 기판 (21)에 형성된 Tx+ 이중 나선 권선 (31)과 제 2 기판 (22)에 형성된 Tx- 이증 나선 권선 (32)은 제 5 , 6비아홀 (v5 , v5) 및 Tx 접지단자 (255)를 통해 연결된다.

제 4 기판 (24)에 형성된 Rx+ 이증 나선 권선 (34)과 제 5 기판 (25)에 형성된 Rx- 이중 나선 권선 (35)은 제 7, 8 비아홀 07, v8) 및 Rx 접지단자 (256)를 통해 연결된다.

각각의 송신단과 수신단 권선은 페라이트 코어 상단과 하단이 결합되어 자속밀도가 형성되어 신호의 전송이 이루어진다. 즉 Tx+와 Tx-단자에 이더넷 차동 신호가 인가되면 Tx 권선전류로 인한 자기장이 페라이트 코어의 자속밀도에 의해 자기장이 생성되어 Rx 권선에 전류를 흐르게 하여 이더넷 신호를 수신한다. 이때 Tx+와 Tx-에 유기된 잡음 신호는 동 위상이므로 Tx 접지단자를 통해 접지로 빠져나가 상쇄된다. 이때, 상하단의 페라이트 코어는 정확히 밀착되어 있는 상태이어야 한다.

상기 패턴부 (30)를 구성하는 각각의 패턴은 이중 나선 구조로 2개의 패턴이 있는 것처럼 보이지만 하나의 패턴이 연결되어 있는 구조이다. 이는 도 7을 참조하면 쉽게 확인할 수 있다.

도 7을 참조하면, 패턴 (30)은 이중 나선형 구조로 페라이트 코어부 ( 10)의 양쪽 가장자리를 감싸고 있고, 패턴은 하나로 연결되어 있는 것을 확인할수 있다. 상기와 같은 구조에 의해 최소 교차점 (X)을 갖는 이증 나선형 구조의 평면 트랜스포머를 구현할 수 있다.

도 7 내지 도 11의 패턴의 양쪽 끝단은 제 1 기판 (21)에 형성되어 있는 단자들 (251, 252, 253 , 254, 255 , 256)과는 상이한 구성이지만, 패턴의 양쪽 끝단은 모두 상기 단자들과 연결되므로 동일한도면 부호를 사용하였다.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 도 8은 최소의 교차점을 갖는 이중 나선 평면 트랜스포머의 일 실시예로, 송신단의 Tx+와 Tx- 모두 반시계 방향의 권선이고 TX GND에서 서로 연결된다. 또한, 수신단의 Rx+와 Rxᅳ도 반시계 방향의 권선이고 RX GND에서 서로 연결된다.

도 9는 최소의 교차점을 갖는 이중 나선 평면 트랜스포머의 다른 일 실시예로, 송신단의 Tx+가 반시계 방향, Τχ—가 시계 방향의 권선이고 TX GND에서 서로 연결된다. 또한 수신다의 Rx+가 시계 방향, Rx-가 반시계 방향의 권선이고 RX GND에서 서로 연결된다.

도 10은 최소의 교차점을 갖는 이중 나선 평면 트랜스포머의 또 다른 일 실시예로, 송신단의 Tx+가 시계 방향, Τχ-가 반시계 방향의 권선이고 TX GND에서 서로 연결된다. 또한 수신단의 Rx+가 시계 방향, Rx-가 반시계 방향의 권선이고 RX GND에서 서로 연결된다.

도 11은 최소의 교차점을 갖는 이중 나선 평면 트랜스포머의 또 다른 일 실시예로, 송신단의 Tx+가 시계 방향, Τχ-가 시계 방향의 권선이고 TX GND에서 서로 연결된다. 또한 수신단의 Rx+가 반시계 방향, Rx-가 반시계 방향의 권선이고 RX GND에서 서로 연결된다.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이중 나선형 트랜스포머의 시물레이션 결과를 나타낸 것으로, 도 12는 이중 나선 구조의 평면 트랜스포머의 자속밀도를 나타낸 것이고, 도 13은 이중 나선 구조의 평면 트랜스포머의 자기장 분포를 나타낸 것이고, 도 14는 이중 나선 구조의 평면 트랜스포머의 페라이트 코어에 대한 유효 투자율 분포를 나타낸 것이다.

도 12 및 도 13을 참조하면 페라이트 코어에 자속 및 자기장에 에 해당하는 화살표가조밀하게 채워져 있어 잘 동작하는 것을 확인할 수 있다.

그리고 도 14에서는 붉은색이 질을수록 투자율이 높은 것을 나타낸다. 이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.