KR100643231B1

KR100643231B1 - 4층 인쇄회로기판

Info

Publication number: KR100643231B1
Application number: KR1020040078412A
Authority: KR
Inventors: 손병욱; 양선호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-11-10
Anticipated expiration: 2024-10-01
Also published as: KR20060029457A

Abstract

본 발명은 4층 인쇄회로기판에 있어서, 제1 신호층, 제2 신호층 및 제3 신호층과; 상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하는 접지층과; 상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하되 상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층을 제1 간격으로 이격시키는 제1 절연층과; 상기 제2 신호층과 상기 제3 신호층 사이에 위치하되 상기 제2 신호층과 상기 제3 신호층을 제2 간격으로 이격시키는 제2 절연층과; 상기 접지층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하되 상기 접지층과 상기 제2 신호층을 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격보다 좁은 제3 간격으로 이격시키는 제3 절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 제조비용을 감소하면서도 기판 제작시의 임피던스 미스매칭(Impedance Mismatching) 및 크로스 토크(Cross talk)를 개선하고, EMI에 의한 영향을 최소화시킬 수 있다.

Description

4층 인쇄회로기판{4 LAYER PRINTED CIRCUIT BOARD}

도 1은 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판의 일 영역을 도시한 도면이고,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판이 제공하는 효과를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 4층 인쇄회로기판 10 : 제1 신호층

20 : 제1 절연층 30 : 접지층

40 : 제3 절연층 50 : 제2 신호층

60 : 제2 절연층 70 : 제3 신호층

본 발명은 4층 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조비용을 감소하면서도 기판 제작시의 임피던스 미스매칭(Impedance Mismatching) 및 크로스 토크(Cross talk)를 개선하고, EMI에 의한 영향을 최소화한 4층 인쇄회로기판에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)은 6개의 신호층과 각 신호층 사이에 절연층이 개재된 6층 인쇄회로기판이 널리 사용되었다.

이에, 제조 비용이 보다 저렴한 4층 인쇄회로기판이 제안되었는데, 6층을 4층으로 줄임으로 인해 3개의 층을 신호층으로 사용하게 되어 한 개의 층만을 접지층으로 사용하게 되었다.

이러한 4층 인쇄회로기판의 제조에 있어서 중요한 문제로 대두되는 것은 임피던스 매칭(Impedance Matching), EMI(Electro-Magnetic Interference) 및 크로스 토크(Cross-talk) 문제이다.

여기서, EMI는 PCB 기판에서 신호층과 접지층 간에 형성되는 신호선의 리턴 패스(Return Path)와 관련이 있고, 크로스 토크는 상호 간섭하는 신호선 간의 거리와 관련이 있다.

따라서, 4층 인쇄회로기판의 제작에 있어, 임피던스 매칭(Impedance Matching), EMI(Electro-Magnetic Interference) 및 크로스 토크(Cross-talk)와 관련된 문제점을 개선하는 경우, 6층 인쇄회로기판보다 제조비용을 감소할 수 있으면서도, 성능이 저하되지 않은 4층 인쇄회로기판을 제공할 수 있어 바람직할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 제조비용을 감소하면서도 기판 제작시의 임피던스 미스매칭(Impedance Mismatching) 및 크로스 토크(Cross talk)를 개선하고, EMI(Electro-Magnetic Interference)에 의한 영향을 최소화한 4층 인쇄회로기판을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 4층 인쇄회로기판에 있어서, 제1 신호층, 제2 신호층 및 제3 신호층과; 상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하는 접지층과; 상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하되 상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층을 제1 간격으로 이격시키는 제1 절연층과; 상기 제2 신호층과 상기 제3 신호층 사이에 위치하되 상기 제2 신호층과 상기 제3 신호층을 제2 간격으로 이격시키는 제2 절연층과; 상기 접지층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하되 상기 접지층과 상기 제2 신호층을 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격보다 좁은 제3 간격으로 이격시키는 제3 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 4층 인쇄회로기판에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격은 동일한 간격을 가질 수 있다.

그리고, 상기 제2 신호층에는 클럭신호선을 배선하되 상기 접지층과 상기 제2 신호층 간의 상기 클럭신호선의 리턴 패스가 최소화도록 상기 클럭신호선이 배선될 수 있다.

여기서, 상기 제3 간격은 상기 인쇄회로기판의 전체 두께의 대략 12.85%이며; 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격 중 적어도 어느 하나는 상기 전체 두께의 대략 38.56%일 수 있다.

그리고, 상기 제1 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 제2 신호층의 두께는 0.035mm, 상기 제3 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 접지층의 두께는 0.035mm, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층의 두께는 0.6mm 및 상기 제3절연층은 0.035mm일 수 있다.

또한, 상기 제1 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 제2 신호층의 두께는 0.035mm, 상기 제3 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 접지층의 두께는 0.035mm, 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격은 0.6mm 및 상기 제3 간격은 0.035mm일 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판(1)의 단면을 도시한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판(1)은 순차적으로 제1 신호층(10), 제1 절연층(20), 접지층(30), 제3 절연층(40), 제2 신호층(50), 제2 절연층(60) 및 제3 신호층(70)을 포함한다.

제1 신호층(10), 제2 신호층(50) 및 제3 신호층(70)에는 배선을 위한 패턴이 형성된다. 그리고, 접지층(30)은 제1 신호층(10), 제2 신호층(50) 및 제3 신호층(70)에 형성된 패턴들이 접지된다.

제1 절연층(20)은 제1 신호층(10)과 접지층(30) 사이에 위치한다. 그리고, 제1 절연층(20)은 제1 신호층(10)과 접지층(30)을 제1 간격으로 이격시킨다. 여기서, 제1 간격은 제1 절연층(20)의 층 두께에 의해 형성될 수 있다.

제2 절연층(60)은 제2 신호층(50)과 제3 신호층(70) 사이에 위치한다. 그리고, 제2 절연층(60)은 제2 신호층(50)과 제3 신호층(70)을 제2 간격으로 이격시킨다. 여기서, 제2 간격은 제2 절연층(60)의 층 두께에 의해 형성될 수 있다.

제3 절연층(40)은 접지층(30)과 제2 신호층(50) 사이에 위치한다. 그리고, 제3 절연층(40)은 접지층(30)과 제2 신호층(50)을 제3 간격으로 이격시킨다. 여기서, 제3 간격은 제3 절연층(40)의 층 두께에 의해 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판(1)에 있어서, 접지층(30)과 제2 신호층(50) 간의 제3 간격은 제1 신호층(10)과 접지층(30) 간의 제1 간격 및 제2 신호층(50)과 제3 신호층(70) 간의 제2 간격보다 얇게 마련된다. 즉, 제3 절연층(40)의 두께는 제1 절연층(20) 및 제2 절연층(60)의 두께보다 얇다. 이에 따라, 제2 신호층(50)에 마련되는 배선의 접지층(30)으로의 리턴 패스를 최소화시킴으로서 EMI(Electro-Magnetic Interference)에 의한 영향을 최소화한다.

따라서, 고주파수를 발생하는 클럭신호선이나, EMI에 의해 영향을 때 그 기능에 영향을 받는 크리티컬(Critical)한 배선을 제2 신호층(50)에 배선함으로써, EMI에 의한 영상을 최소화하게 된다.

일반적으로, EMI 방사 에너지는 아래의 [수학식 1]에 의해 산출된다. 도 2를 참조하여 설명하면, [수학식 1]은 인쇄회로기판(1)의 EMI 방사 에너지의 주원인인 신호층의 패턴과 접지층(30) 간의 전류의 흐름에 의한 EMI 방사 에너지를 산출하기 위한 수학식이다.

[수학식 1]

여기서, f는 주파수이고, A는 신호층의 패턴과 접지층(30) 간의 전류의 흐름에 의해 형성되는 패스(A)의 면적이고, I는 전류이다.

[수학식 1] 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판(1)은 접지층(30)과 제2 신호층(50) 간의 제3 간격을 좁게 함으로써, EMI 발생을 최소화할 수 있게 된다. 또한, 임피던스 미스매칭(Impedance Mismatching)을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판(1)은 제2 신호층(50) 및 제3 신호층(70) 간의 제2 간격을 넓게 함으로써, 제2 신호층(50)과 제3 신호층(70)에 형성된 패턴 간의 간섭을 줄여 크로스 토크(Cross talk)를 최소화할 수 있다.

일반적으로, 두 배선 간의 크로스 토크는 [수학식 2]에 의해 산출된다.

[수학식 2]

여기서, k는 상수이고, D는 두 층 간의 이격 거리이고, H는 접지층(30)까지의 거리이다.

[수학식 2] 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판(1)은 제2 신호층(50)과 제3 신호층(70) 간의 제2 간격, 즉, [수학식 2]의 D 값을 크게 함으로써, 제2 신호층(50)과 제3 신호층(70) 간에 발생하는 크로스 토크를 최소화할 수 있다.

아래의 [표 1]은 본 발명에 따른 4층 인쇄회로기판(1)의 각 층의 두께에 대한 일 예를 나타내고 있다.

[표 1]

층	재질	두께(mm)	두께(mils)
제1 신호층	Copper Foil	0.043	1.7
제1 절연층	PP(PrePreg)	0.6	23.62
접지층	Copper Foil	0.035	1.4
제3 절연층	Core	0.2	7.87
제2 신호층	Copper Foil	0.035	1.4
제2 절연층	PP(PrePreg)	0.6	23.62
제3 신호층	Copper Foil	0.043	1.7
전체 두께		1.556	61.26

여기서, [표 1]은 제1 신호층(10)의 두께가 0.043mm, 상기 제2 신호층(50)의 두께는 0.035mm, 상기 제3 신호층(70)의 두께는 0.043mm, 상기 접지층(30)의 두께는 0.035mm, 상기 제1 절연층(20) 및 상기 제2 절연층(60)의 두께는 0.6mm 및 상기 제3 절연층(40)은 0.035mm인 것을 일 예로 하고 있다.

간략히 산술하면, 제3 절연층(40)의 두께는 인쇄회로기판(1)의 전체 두께의 대략 12.85%가 되고, 제 간격 및 제2 간격 중 적어도 어느 하나는 전체 두께의 대략 38.56%가 됨을 알 수 있다.

여기서, 제1 절연층(20), 제2 절연층(60) 및 제3 절연층(40)의 두께는 각각 제1 간격, 제2 간격 및 제3 간격에 대응한다.

이와 같이, 제1 신호층(10), 제2 신호층(50) 및 제3 신호층(70)과; 상기 제1 신호층(10)과 상기 제2 신호층(50) 사이에 위치하는 접지층(30)과; 상기 제1 신호층(10)과 상기 제2 신호층(50) 사이에 위치하되 상기 제1 신호층(10)과 상기 제2 신호층(50)을 제1 간격으로 이격시키는 제1 절연층(20)과; 상기 제2 신호층(50)과 상기 제3 신호층(70) 사이에 위치하되 상기 제2 신호층(50)과 상기 제3 신호층(70)을 제2 간격으로 이격시키는 제2 절연층(60)과; 상기 접지층(30)과 상기 제2 신호층(50) 사이에 위치하되 상기 접지층(30)과 상기 제2 신호층(50)을 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격보다 좁은 제3 간격으로 이격시키는 제3 절연층(40)을 마련하여, 제조비용을 감소하면서도 기판 제작시의 임피던스 미스매칭(Impedance Mismatching) 및 크로스 토크(Cross talk)를 개선하고, EMI에 의한 영향을 최소화할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제조비용을 감소하면서도 기판 제작시의 임피던스 미스매칭(Impedance Mismatching) 및 크로스 토크(Cross talk)를 개선하고, EMI에 의한 영향을 최소화한 4층 인쇄회로기판이 제공된다.

Claims

4층 인쇄회로기판에 있어서,

제1 신호층, 제2 신호층 및 제3 신호층과;

상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하는 접지층과;

상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하되 상기 제1 신호층과 상기 제2 신호층을 제1 간격으로 이격시키는 제1 절연층과;

상기 제2 신호층과 상기 제3 신호층 사이에 위치하되 상기 제2 신호층과 상기 제3 신호층을 제2 간격으로 이격시키는 제2 절연층과;

상기 접지층과 상기 제2 신호층 사이에 위치하되 상기 접지층과 상기 제2 신호층을 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격보다 좁은 제3 간격으로 이격시키는 제3 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 4층 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 제1 간격 및 상기 제2 간격은 동일한 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 4층 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,

상기 제2 신호층에는 클럭신호선을 배선하되 상기 접지층과 상기 제2 신호층 간의 상기 클럭신호선의 리턴 패스가 최소화도록 상기 클럭신호선이 배선되는 것을 특징으로 하는 4층 인쇄회로기판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제3 간격은 상기 인쇄회로기판의 전체 두께의 12.85%이며;

상기 제1 간격 및 상기 제2 간격 중 적어도 어느 하나는 상기 전체 두께의 38.56%인 것을 특징으로 하는 4층 인쇄회로기판.
제4항에 있어서,

상기 제1 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 제2 신호층의 두께는 0.035mm, 상기 제3 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 접지층의 두께는 0.035mm, 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층의 두께는 0.6mm 및 상기 제3절연층은 0.035mm인 것을 특징으로 하는 4층 인쇄회로기판.
제4항에 있어서,

상기 제1 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 제2 신호층의 두께는 0.035mm, 상기 제3 신호층의 두께는 0.043mm, 상기 접지층의 두께는 0.035m, 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격은 0.6mm 및 상기 제3 간격은 0.035mm인 것을 특징으로 하는 4층 인쇄회로기판.