KR101004151B1 - 기판의 수직결합 구조체 - Google Patents

Abstract

수직기판에 단자를 설치하기 위한 돌출부를 형성하고, 메인기판에 단자가 설치된 수직기판의 돌출부가 통과할 수 있도록 한 기판의 수직결합 구조체가 제시된다. 제시된 기판의 수직결합 구조체는, 단자가 설치되고 하나 이상의 돌출부가 형성된 수직기판; 및 하나 이상의 메인공형이 천공된 메인기판을 포함하고, 수직기판은 메인기판에 대해 수직으로 설치되고, 수직기판의 돌출부 및 단자의 일측부는 메인기판의 메인공형을 통과하여 메인기판의 하부에 배치되고, 수직기판에서 돌출부를 제외한 부분 및 단자의 타측부는 메인기판의 상부에 배치된다. 이러한 본 발명에 따르면, 기판의 수직결합 구조체는 상부기판의 돌출부 및 단자가 통과하는 공형을 메인기판에 형성함으로써, 단자의 크기와는 관계없이 설계자가 원하는 높이에 모든 단자들을 정렬시킬 수 있으며 자유로운 높이조절이 가능하다.

커넥터, 수직결합, 수직기판, 공형

Description

기판의 수직결합 구조체{Structure of vertical-coupled PCB}

본 발명은 기판의 결합 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 둘 이상의 기판을 수직으로 결합하는 기판의 수직결합 구조체에 관한 것이다.

근래에는 전기전자기기가 소형화·고집적화되고 있으며, 그에 따라 전기전자기기의 기판(PCB(Printed Circuit Board)) 및 관련 기구를 설계하는데 있어서 특정 방향으로의 출력단자 배치 및 기구결합의 편이성을 위해 기판의 수직결합 구조를 사용한다.

도 1은 종래의 커넥터를 이용한 기판의 수직결합 구조체를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래의 커넥터를 이용한 기판의 수직결합 구조체의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기판의 수직결합 구조체는 메인기판(100)의 상부에는 수직기판(200)과의 연결을 위한 커넥터(500)가 설치된다. 다음으로, 수직기판(200)은 일단부가 메인기판(100)의 커넥터(500)와 연결되고, 일측부에는 단자(400)가 연결된다. 그리고 상부기판(300)은 수직기판(200)에 연결된 단자(400)의 연결부(450)가 외부로 돌출될 수 있도록 소정형태의 공형(350)이 형성된다.

그런데 종래의 커넥터(500)를 이용한 기판의 수직결합 구조체에서는 단자(400)의 높이 및 커넥터(500)의 높이에 의해 상부기판(300) 및 메인기판(100)의 최소 간격(예컨대, a 간격) 결정된다. 그리하면, 종래의 커넥터(500)를 이용한 기판의 수직결합 구조체에서는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판의 수직결합 구조체가 설치되는 장치에 따라 설치공간의 부족이 발생하고, 각기 다른 단자(400)의 크기로 인해 단자(400)를 원하는 높이에 정렬시키기 어렵고, 자유로운 높이조절이 어려운 문제점이 있다.

신호층(signal layer)과 접지층(ground layer), 및 기판 절연체로 구성되는 스트립 라인을 이용하여 설계자가 기판의 특성임피던스(characteristic impedance)를 조절하여 신호전송의 효율을 높일 수 있다. 그러나 종래의 커넥터(500)를 이용한 기판의 수직결합 구조체에서는 수직기판(200) 및 메인기판(100)을 연결하기 위한 커넥터(500)를 사용함으로써, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 수직기판(200) 및 커넥터(500)가 접촉하는 위치에 회로의 불연속 지점(예컨대, b 지점)이 발생함으로써 수직기판(200) 및 메인기판(100)의 특성임피던스가 유지되지 못함으로써 임피던스의 연속성이 깨지고 이로 인한 신호전송의 왜곡이 발생하는 문제점이 있다.

부수적으로, 신호가 고속일 경우 커넥터(500)가 안테나의 역할을 하여 전자기파 방사 및 흡수가 발생하게 되어 신호 전송에 있어 잡음을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 수직기판에 단자를 설치하기 위한 돌출부를 형성하고, 메인기판에 단자가 설치된 수직기판의 돌출부가 통과할 수 있도록 한 기판의 수직결합 구조체를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판의 수직결합 구조체는, 단자가 설치되고 하나 이상의 돌출부가 형성된 수직기판; 및 하나 이상의 메인공형이 천공된 메인기판을 포함하고, 수직기판은 메인기판에 대해 수직으로 설치되고, 수직기판의 돌출부 및 단자의 일측부는 메인기판의 메인공형을 통과하여 메인기판의 하부에 배치되고, 수직기판에서 돌출부를 제외한 부분 및 단자의 타측부는 메인기판의 상부에 배치된다.

수직기판은, 메인기판 및 단자를 전기적으로 연결시키기 위한 신호패턴을 포함한다.

수직기판은, 신호패턴이 형성된 면의 반대되는 면에 패턴이 형성된다.

메인기판은, 수직기판과의 전기적인 연결을 위해 메인패턴이 형성된다.

수직기판의 신호패턴 및 메인기판의 메인패턴은 납땜으로 연결된다.

수직기판의 단자의 연결부가 통과할 수 있도록 상판공형이 천공된 상부기판을 추가로 포함한다.

메인공형은 메인공형을 통과하는 단자 및 수직기판의 돌출부의 형상에 부합 하는 형상으로 형성된다.

이러한 본 발명에 따르면, 기판의 수직결합 구조체는 상부기판의 돌출부 및 단자가 통과하는 공형을 메인기판에 형성함으로써, 단자의 크기와는 관계없이 설계자가 원하는 높이에 모든 단자들을 정렬시킬 수 있으며 자유로운 높이조절이 가능하다.

또한, 기판의 수직결합 구조체는 수직기판 및 메인기판에 단자 및 메인기판을 전기적으로 연결하기 위한 패턴을 형성하고 이를 납땜을 통해 연결함으로써, 특성 임피던스 유지가 용이하고, 커넥터에 의한 전자기파 영향을 최소화하고, 제품의 생산에 소비되는 비용을 최소화할 수 있다.

또한, 기판의 수직결합 구조체는 커넥터를 사용하지 않음으로써, 신호가 고속일 경우에도 전자기파 방사 및 흡수를 최소화하고 신호전송에 있어 잡음을 유발을 최소화하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가진다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지 를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공하는 것이고, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 수직결합 구조체를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 기판의 수직결합 구조체는 케이스(700)의 외부로 단자(400; 예컨대, 입력단자, 출력단자)의 연결부(450)가 돌출되도록 형성되고, 단자(400)의 연결부(450)에 연결된 케이블(미도시)을 통해 외부기기(미도시)와 연결되어 신호를 송수신하는 장치(예를 들면, 케이블 신호 측정장치, 텔레비전, 모니터 등)의 케이스(700)의 내부에 설치된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(700)의 내부에 설치되는 기판의 수직결합 구조체는 단자(400)가 설치되고 하나 이상의 돌출부(220)가 형성된 수직기판(200)과, 하나 이상의 메인공형(120)이 천공된 메인기판(100), 및 수직기판(200)의 단자(400)의 연결부(450)가 통과할 수 있도록 상판공형(350)이 천공된 상부기판(300)을 포함한다. 여기서, 수직기판(200)은 메인기판(100)에 대해 수직으로 설치되고, 수직기판(200)의 돌출부(220) 및 단자(400)의 일측부는 메인기판(100)의 메인공형(120)을 통과하여 메인기판(100)의 하부에 배치되고, 수직기판(200)에서 돌출 부(220)를 제외한 부분 및 단자(400)의 타측부는 메인기판(100)의 상부에 배치된다. 여기서, 메인기판(100)의 메인공형(120)은 메인공형(120)을 통과하는 단자(400) 및 수직기판(200)의 돌출부(220)의 형상에 부합하는 형상으로 형성된다.

이때, 수직기판(200)은 메인기판(100) 및 단자(400)를 전기적으로 연결시키기 위한 신호패턴(240)이 형성되고, 메인기판(100)은 수직기판(200)과의 전기적인 연결을 위해 메인패턴(140)이 형성되며, 수직기판(200)의 신호패턴(240) 및 메인기판(100)의 메인패턴(140)은 납땜(600)으로 연결된다. 여기서, 수직기판(200)은 신호패턴(240)이 형성된 면의 반대되는 면에 패턴(미도시)이 형성될 수도 있다. 이처럼, 기판의 수직결합 구조체는 커넥터(500)를 사용하지 않음으로써, 신호가 고속일 경우에도 전자기파 방사 및 흡수를 최소화하고 신호전송에 있어 잡음을 유발을 최소화하는 것이 가능하다.

도 5는 도 4의 수직기판을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 4의 수직기판에 형성된 패턴을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 수직기판(200)은 단자(400)가 설치되는 돌출부(220)가 형성된다. 즉, 수직기판(200)은 종래의 사각형 형상의 기판과는 달리 설치되는 단자(400)의 수에 따라 돌출부(220)가 형성된 "ㅜ", "ㅠ" 등의 형상으로 형성된다. 여기서, 수직기판(200)은 설치되는 단자(400)의 크기에 따라 돌출부(220)의 크기가 서로 다르게 형성될 수도 있다. 여기서, 수직기판(200)은 메인기판(100) 에 대해 수직으로 설치되고, 수직기판(200)의 돌출부(220) 및 단자(400)의 일측부는 메인기판(100)의 메인공형(120)을 통과하여 메인기판(100)의 하부에 배치되고, 수직기판(200)에서 돌출부(220)를 제외한 부분 및 단자(400)의 타측부는 메인기판(100)의 상부에 배치된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 수직기판(200)은 메인기판(100) 및 단자(400)를 연결하기 위한 신호패턴(240)이 형성된다. 즉, 수직기판(200)은 메인기판(100) 및 단자(400)와 전기적으로 연결하기 위한 신호패턴(240)이 형성되고, 메인기판(100) 및 단자(400)를 납땜(600)을 통해 전기적으로 연결한다. 이처럼, 기판의 수직결합 구조체는 수직기판(200) 및 메인기판(100)에 단자(400) 및 메인기판(100)을 전기적으로 연결하기 위한 패턴을 형성하고 이를 납땜(600)을 통해 연결함으로써, 특성 임피던스 유지가 용이하고, 커넥터(500)에 의한 전자기파 영향을 최소화하고, 제품의 생산에 소비되는 비용을 최소화할 수 있다.

수직기판(200)은 메인기판(100)과의 연결을 견고하게 하기 위해서 수직기판(200)의 양쪽 면을 납땜(600)으로 연결할 경우에는 신호패턴(240)이 형성된 면과 대항되는 면에 메인기판(100)과 납땜(600)으로 연결하기 위한 패턴(미도시)이 형성될 수도 있다.

도 7은 도 4 및 도 5의 메인기판을 설명하기 위한 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7의 메인기판의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 메인기판(100)은 수직기판(200)에 형성된 돌출부(220) 및 단자(400)가 통과할 수 있도록 메인공형(120)이 형성되고, 수직기판(200)을 연결하기 위한 메인패턴(140)이 형성된다. 즉, 메인기판(100)은 수직기판(200)에 형성된 돌출부(220) 및 단자(400)의 크기 및 형상에 따라 다양한 형상의 메인공형(120)이 형성된다. 메인기판(100)은 수직기판(200)의 패턴에 따라 수직기판(200)의 패턴과 접하는 위치에 메인패턴(140)이 형성된다. 여기서, 메인기판(100)은 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 메인기판(100)을 통과하는 단자(400) 및 돌출부(220)의 형상에 따라 다양한 형상의 메인공형(120)이 형성될 수도 있다. 이처럼, 기판의 수직결합 구조체는 메인기판(100)에 단자(400)가 설치되는 상부기판(300)의 돌출부(220)가 통과할 수 있도록 천공된 메인공형(120)을 형성함으로써, 단자(400)의 크기와는 관계없이 설계자가 원하는 높이에 모든 단자(400)를 정렬시킬 수 있으며 자유로운 높이조절이 가능하다.

메인기판(100)의 설명을 용이하게 하기 위해 사용한 도 7, 도 8a 및 도 8b에서는 수직기판(200)과 접하는 위치에 형성된 메인패턴(140)만을 도시하였으나, 메인기판(100)의 기능 또는 형상에 따라 다양한 형상의 패턴이 형성된다.

상부기판(300)은 수직기판(200)에 설치되는 단자(400)의 연결부(450)가 외부로 돌출될 수 있도록 공형이 형성된다. 즉, 상부기판(300)은 외부 전기전자기기와 케이블을 통해 연결되는 단자(400)의 연결부(450)가 외부로 돌출될 수 있도록 상판공형(350)이 형성된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 수직결합 구조체로부터의 출력 파형을 설명하기 위한 도면이다.

종래의 커넥터(500)를 이용한 기판의 수직결합 구조체의 경우에는 수직기판(200)에 설치된 단자(400)를 통해 전송 파형(도 9의 (a))을 입력하면, 수직기판(200) 및 커넥터(500)가 접촉하는 위치에 회로의 불연속 지점의 발생으로 인해 특성임피던스가 유지되지 못함으로써 임피던스의 연속성이 깨지고 이로 인한 신호전송의 왜곡으로 인해 전송 파형(도 9의 (a))과 다르게 왜곡된 형태의 출력 파형(도 9의 (b))이 출력된다.

반면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 수직구조체의 경우에는 수직기판(200)에 설치된 단자(400)를 통해 전송 파형(도 9의 (a))을 입력하면, 수직기판(200) 및 메인기판(100)에 단자(400) 및 메인기판(200)을 전기적으로 연결하기 위한 패턴(140, 240)을 형성하고 이를 납땜(600)을 통해 연결함으로써 특성 임피던스가 유지되고, 커넥터에 의한 전자기파 영향을 최소화하여 전송 파형(도 9의 (a))과 유사한 형태의 출력 파형(도 9의 (c))이 출력된다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1 및 도 2는 종래의 커넥터를 이용한 기판의 수직결합 구조체를 설명하기 위한 도면.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 수직결합 구조체를 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 4의 수직기판을 설명하기 위한 도면.

도 6은 도 4의 수직기판에 형성된 패턴을 설명하기 위한 도면.

도 7은 도 4의 메인기판을 설명하기 위한 도면.

도 8a 및 도 8b는 도 7의 메인기판의 변형예를 설명하기 위한 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 수직결합 구조체로부터의 출력 파형을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 메인기판 120: 메인공형

140: 메인패턴 200: 수직기판

220: 돌출부 240: 신호패턴

300: 상부기판 350: 상판공형

400: 단자 450: 연결부

500: 커넥터 600: 납땜

700: 케이스

Claims (7)

1. 삭제
2. 단자가 설치되고 하나 이상의 돌출부가 형성된 수직기판; 및

   하나 이상의 메인공형이 천공된 메인기판을 포함하고,

   상기 수직기판은 상기 메인기판에 대해 수직으로 설치되고, 상기 수직기판의 돌출부 및 상기 단자의 일측부는 상기 메인기판의 메인공형을 통과하여 상기 메인기판의 하부에 배치되고, 상기 수직기판에서 돌출부를 제외한 부분 및 상기 단자의 타측부는 상기 메인기판의 상부에 배치되되,

   상기 수직기판은 상기 메인기판 및 상기 단자를 전기적으로 연결시키기 위한 신호패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 수직결합 구조체.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 수직기판은,

   상기 신호패턴이 형성된 면의 반대되는 면에 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판의 수직결합 구조체.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 메인기판은,

   상기 수직기판과의 전기적인 연결을 위해 메인패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 기판의 수직결합 구조체.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 수직기판의 신호패턴 및 상기 메인기판의 메인패턴은 납땜으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판의 수직결합 구조체.
6. 청구항 2에 있어서,

   상기 수직기판의 상기 단자의 연결부가 통과할 수 있도록 상판공형이 천공된 상부기판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 수직결합 구조체.
7. 청구항 2에 있어서,

   상기 메인공형은 상기 메인공형을 통과하는 상기 단자 및 상기 수직기판의 돌출부의 형상에 부합하는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판의 수직결합 구조체.

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