KR-102961421-B1 - MICRO SLIM PLANAR TYPE TRANSFORMER

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기는, 인쇄 회로 기판; 및 상기 인쇄 회로 기판의 내부에 매립되거나 삽입된 형태로 마련되는 구리 권선;을 포함하며, 상기 구리 권선은 상기 인쇄 회로 기판의 두께 방향을 따라 다수개가 적층되는 형태로 마련될 수 있다.

Inventors

• 김상모

Assignees

• 세종대학교산학협력단

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20231108

Claims (8)

1. 인쇄 회로 기판; 및 상기 인쇄 회로 기판의 내부에 매립된 형태로 마련되는 구리 권선;을 포함하며, 상기 구리 권선은, 상기 인쇄 회로 기판의 두께 방향을 따라 다수개가 적층되는 형태로 마련되되, 상하 방향으로 적층된 다수개의 상기 구리 권선 중 일부의 입력단 및 출력단끼리 서로 연결하여 형성되는 1차측 권선 및 상기 구리 권선 중 나머지의 입력단 및 출력단끼리 서로 연결하여 형성되는 2차측 권선을 포함하고, 상기 1차측 권선의 입력단은 상기 인쇄 회로 기판에 형성된 연결홀을 통해 상기 입력단끼리 연결하여 형성되고 상기 1차측 권선의 출력단은 상기 연결홀을 통해 상기 출력단끼리 연결하여 형성되며, 상기 2차측 권선의 입력단은 상기 연결홀을 통해 상기 입력단끼리 연결하여 형성되고 상기 2차측 권선의 출력단은 상기 연결홀을 통해 상기 출력단끼리 연결하여 형성되며, 상기 상하 방향으로 적층된 다수개의 구리 권선은 1장 또는 단일의 상기 인쇄 회로 기판 내에 매립되는 것을 특징으로 하는 마이크로 슬림 평면형 변압기.
2. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판은, 절연층 및 상기 절연층의 상측 또는 하측 중 적어도 한 곳에 적층되도록 마련되는 구리층을 포함하며, 상기 절연층 및 상기 구리층은 상하 방향을 따라 다수개가 적층되고, 상기 구리 권선은 상기 구리층에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 슬림 평면형 변압기.
3. 제2항에 있어서, 상기 구리 권선은 입력단 및 출력단이 분리되도록 형성되되 상기 입력단과 상기 출력단을 연결하는 단일의 권선 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 마이크로 슬림 평면형 변압기.
4. 제3항에 있어서, 상하 방향으로 적층된 다수개의 상기 절연층 및 상기 구리층에는 서로 연통되는 연결홀이 형성되며, 상기 연결홀은 상기 구리 권선의 상기 입력단 및 상기 출력단이 위치하는 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 슬림 평면형 변압기.
5. 제4항에 있어서, 상기 1차측 권선의 입력단과 출력단은 서로 동일한 일측에 위치하고, 상기 2차측 권선의 입력단과 출력단은 서로 동일한 일측에 위치하되, 상기 1차측 권선의 입력단 및 출력단은 상기 2차측 권선의 입력단 및 출력단과 다른 일측 또는 반대쪽에 마련되는 것을 특징으로 하는 마이크로 슬림 평면형 변압기.
6. 제5항에 있어서, 상기 1차측 권선 및 상기 2차측 권선으로 이용되는 상기 구리 권선의 개수를 변경하거나 가변함으로써 출력 내지 성능의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 슬림 평면형 변압기.
7. 제1항에 있어서, 상기 1차측 권선에 포함되는 상기 구리 권선의 개수 및 상기 2차측 권선에 포함되는 상기 구리 권선의 개수의 변경 또는 선택이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 슬림 평면형 변압기.
8. 삭제

Description

마이크로 슬림 평면형 변압기{MICRO SLIM PLANAR TYPE TRANSFORMER} 본 발명은 마이크로 슬림 평면형 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄회로기판(PCB)의 제작에 이용되는 인쇄 회로 기술을 이용하여 마이크로 두께의 구리선을 PCB 기판 안에 삽입한 마이크로 슬림 평면형 변압기에 관한 것이다. 일반적으로 변압기(Transformer, 트랜스포머)란, 금속 물체 (주로 철)에 구리선을 1차측과 2차측에 다른 권선 횟수로 감은 후, 1차측에 전원, 2차측에 부하를 걸어주는 구조로 전자기 유도 현상을 이용한다. 1차측과 2차측의 구리선의 권선 횟수에 따라서 입력 전압과 출력 전압을 제어할 수 있다. 변압기는 교류(AC) 전압의 크기를 변환해주는 역할을 하며, 전자 제품 속에서 구동시 필요한 정격전압으로 변환할 수 있도록 변압해 주는 전자부품으로서, 입력 전원과 출력 전원의 제어 역할과 전원과 부하를 분리하여 고장 발생시 사고의 확산을 방지하여 제품을 보호하는 역할을 한다. 종래 기술에 따른 변압기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 중앙이 비어있는 금속(철) 코어(2)에 1차측과 2차측에 구리선을 다르게 감은 형태를 가진다. 1차측 코일(3)과 2차측 코일(4)을 얻고자 하는 정격 전압에 대응하는 적정한 비율로 감아서 구성하고 있다. 이들 1차 코일(3)과 2차 코일(4)은 상호 전기적으로 분리되도록 절연 처리되어 있는 구조를 가지고 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 변압기(1)는 브릿지 타입으로서, 2차측을 구성하는 구조와 센터탭으로 2차측을 구성하는 구조가 있는데, 브릿지 타입의 경우 권선이 하나밖에 없어서 변압기를 만들기 쉽고 복수의 출력단을 만들기도 쉽지만, 출력단에서 한 번 정류할 때 통과하는 다이오드의 개수가 두 개가 되어서 전압 강하가 커지므로 출력 전압을 낮게 하는 구조에서는 적합하지 않다. 도 1에 도시된 바와 같은 변압기(1)는 재료 및 구조의 특성으로 인하여 크기를 줄이거나 형태를 변형하기 어렵다는 한계가 있다. 도 1에 도시한 바와 같은 종래 변압기(1)의 문제점을 극복하기 위해서 도 2에 도시된 바와 같은 플래너 타입 변압기(planar type transformer)가 제안되었다. 도 2의 (a)는 종래 기술에 따른 플래너 타입 변압기의 평면도, 도 2의 (b)는 측면도이다. 종래 기술에 따른 플래너 타입 변압기(10)는 PCB(Printed Circuit Board) 기판(11) 위에 구리선(30)을 직접 코팅하거나 또는 코일 형태로 제작한 후에, 도 2의 (b)에 도시된 것처럼 여러 층을 적층한 형태를 가진다. 도 2의 (b)에 있어서, PCB 기판(11) 하나의 두께는 약 0.8~1.6 mm 정도이다. 그런데, 도 2에 도시된 종래의 플래너형 변압기(10)는, 도 1에 도시된 구리선(3,4)이 감긴 금속 코어(2) 형태의 변압기(1)에 비해서는 크기를 작게 할 수 있지만, 여러 개의 PCB 기판(11)을 상하 방향으로 여러 개를 적층한 형태 구조를 가지고 있기 때문에, 약 0.8~1.6 mm의 두께를 가지는 PCB 기판(11)을 플래너 형태로 로 여러 개 적층시 변압기(10)의 전체 두께(T) 및 크기는 커지게 되는 단점이 있고, 적층된 각 PCB 기판 간의 간섭으로 노이즈가 발생될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 종래의 플래너 타입 변압기(10)는 여러 개의 PCB 기판(11)을 적층하여 구성되기 때문에 제조 비용이 증가되고, 변압기의 두께가 두꺼워지며 조립성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 각 PCB 기판(11)에 흐르는 전류는 2차측 전체 전류의 약 반에 해당하는 전류가 흐르게 되지만, 실제로는 각 PCB 기판(11)에 와이어 패턴(30)이 2층씩 형성되므로 근접 효과(Proximity Effect)가 존재해서 실제 흐르는 전류는 더욱 증가하게 되고 이에 따라 전류 밀도(Current density)가 높아지는 문제점이 있다. 도 2에서 도면부호 19는 비아홀, 21 및 23은 금속 코어이다. 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다. 도 1은 종래 기술에 따른 금속 코어 변압기를 도시한 도면이다. 도 2는 종래 기술에 따른 플래너 타입 변압기를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기를 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기를 도시한 측면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기의 구리 권선의 적층 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기를 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기의 1차측 및 2차측 권선 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기의 용도를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기를 도시한 평면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기를 도시한 측면도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기의 구리 권선의 적층 구조를 설명하기 위한 도면, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기를 제조 방법을 설명하기 위한 도면, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기의 1차측 및 2차측 권선 구성을 설명하기 위한 도면, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기의 용도를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기(100)는 플래너 타입 변압기(planar type transformer)로서, 기존의 플래너 타입 변압기와 비교하여 두께는 얇으면서도 원하는 스펙의 1차측 권선과 2차측 권선을 자유롭게 구성할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기(100)는 기존의 플래너 타입 변압기의 1장 두께에 해당하는 두께를 가지면서도 기존 플래너 타입 변압기를 여러 장 적층한 형태와 동일하거나 유사한 성능을 발휘할 수 있다. 도 3 및 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기(100)의 평면 및 측면 구조가 예시적으로 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기(100)는, 인쇄 회로 기판(110), 인쇄 회로 기판(110)의 내부에 매립되거나 삽입되는 형태로 마련되는 구리 권선(130), 금속 코어(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 인쇄 회로 기판(110, PCB)의 내부에 마련되는 구리 권선(130)은 인쇄 회로 기판(110)의 두께 방향(도 4의 T 참조)을 따라서 다수개의 구리 권선(130)이 적층된 형태로 마련될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 슬림 평면형 변압기(100)는 인쇄 회로 기판(110)을 포함하는데, 인쇄 회로 기판(110)은 가운데 금속 코어(120)의 결합을 위한 구멍(미도시)이 형성되는 본체부(112) 및 본체부(112)의 길이 방향 양단에 형성된 단부(111)를 포함할 수 있다. 본체부(112)와 단부(111)는 일체로 형성되며, 도 3에 도시된 바와 같이 본체부(112)의 폭(