KR102040790B1 - 무선통신용 연성회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신용 연성회로기판에 관한 것으로서, 유전체층에 신호라인이 패턴 형성된 내층부와, 상기 내층부의 상하측에 각각 적층된 상층 그라운드 및 하층 그라운드를 포함하면서, 벤딩이 요구되는 벤딩영역을 적어도 하나 이상 가지되, 상기 벤딩영역의 상층 그라운드 및 하층 그라운드 중 적어도 어느 하나에는 메쉬 형상의 메쉬패턴과, 라인 형상으로 연장되는 브리지패턴이 형성되는 특징을 갖는다.
이러한 본 발명에 따르면, 요구되는 통신성능 및 벤딩특성 모두를 확보할 수 있는 기술적 장점이 있다.

Description

무선통신용 연성회로기판 {Flexible printed circuit board for RF}

본 발명은 무선통신용 연성회로기판에 관한 것으로서, 특히 요구되는 통신성능 및 벤딩특성 모두를 확보할 수 있는 무선통신용 연성회로기판에 관한 것이다.

통신기술의 급속한 발전에 따라 고주파 대역에서 대용량의 데이터를 빠른 속도로 전송할 수 있는 5G 서비스가 마침내 개시되었다.

이러한 통신기술의 급속한 발전과 무선단말기의 경박단소화 추세에 맞추어, 무선단말기의 RF 통신세트는 제한된 공간 내에 다수의 안테나, 드라이버칩 등 더욱 많은 수의 부품들을 탑재할 수 있도록 고집적화, 고밀도화를 요구받고 있으며, 그에 따라 RF 통신세트에는 공간활용성이 취약한 동축 케이블을 대신하여 부품 간 신호전송을 위한 케이블 타입의 연성회로기판(FPCB;Flexible Printed Circuit Board)이 사용되고 있다.

이러한 무선통신용 연성회로기판은 임피던스 특성뿐만 아니라 통신을 위한 우수한 신호전송 성능을 확보해야 하며, 동시에 제한된 좁은 공간 내에서 다양한 부품들에 고밀도로 접속 설치될 수 있도록 우수한 벤딩특성 또한 확보해야 하는 과제를 갖는다.

그런데, 신호전송 손실을 최소화하여 우수한 통신성능을 확보하는 과제와 우수한 벤딩특성을 확보하기 위한 과제는 상호 반비례하는 관계인 바, 양쪽 특성을 모두 만족하는 기술을 도출하기에 어려운 문제가 있다.

공개특허공보 제10-2018-0100146호 (공개일자: 2018년09월07일)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것인 바, 본 발명의 목적은 요구되는 통신성능 및 벤딩특성 모두를 만족시킬 수 있는 무선통신용 연성회로기판을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

유전체층에 신호라인이 패턴 형성된 내층부와, 상기 내층부의 상하측에 각각 적층 형성된 상층 그라운드 및 하층 그라운드를 포함하면서, 벤딩이 요구되는 벤딩영역을 적어도 하나 이상 가지되, 상기 벤딩영역의 상층 그라운드 및 하층 그라운드 중 적어도 어느 하나에는 메쉬 형상의 메쉬패턴과, 라인 형상으로 연장되는 브리지패턴이 형성되는 무선통신용 연성회로기판이 개시된다.

여기서, 상기 브리지패턴은 상기 신호라인의 위치에 대응되면서 신호라인의 경로를 따라 연장되는 형태로 형성될 수 있다.

또한, 상기 메쉬패턴은 상기 브리지패턴이 형성된 부분을 제외한 나머지 벤딩영역 전체에 형성될 수 있다.

또한, 상기 브리지패턴의 선폭은 상기 신호라인의 선폭에 비하여 상대적으로 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 브리지패턴의 선폭은 상기 신호라인 선폭의 2 내지 3 배로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 무선통신용 연성회로기판에 의하면,

벤딩영역의 그라운드층 전체적으로는 메쉬패턴이 형성되되 신호라인의 경로에는 신호라인을 쉴드하는 브리지패턴이 함께 형성됨으로써, 설치 및 통신을 위하여 요구되는 벤딩특성과 성능특성 모두를 확보할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신용 연성회로기판의 개략적인 구성을 일 예시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성회로기판의 벤딩영역을 일 예시한 도면,
도 3은 도 2의 “A-A”선에 따른 벤딩영역의 단면구성을 일 예시한 도면,
도 4는 2개의 신호라인이 형성된 연성회로기판의 단면구성을 일 예시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 기판과 비교기판 1 및 2를 예시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무선통신용 연성회로기판에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 위하여 축소되거나 과장되어 표현될 수 있음을 유의하여야 한다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “구비되어”, “형성되어”, “설치되어”, “결합되어”, “고정되어”, “연결되어”, “적층되어” , “배치되어” 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비, 형성, 설치, 결합, 고정, 연결, 적층, 배치되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

아울러, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항, 또는 본 발명의 기술적 특징과 무관한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 무선단말기의 RF 통신세트에 설치되어 신호를 전송하는 플랫 케이블(Flat Cable) 타입의 연성회로기판으로서, 고밀도 설치시 요구되는 벤딩특성 및 무선통신을 위해 요구되는 신호 무결성(SI, Signal Integrity) 성능 양쪽을 모두 만족시킬 수 있는 연성회로기판에 관한 것이다.

도 1 내지 도 4에는 이를 위한 본 발명의 일 실시예가 예시되어 있다.

먼저, 도 3에 일 예시되어 있는 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신용 연성회로기판은(100)은 기본적으로 다수 층(layer)이 상하로 적층된 적층구조를 포함한다.

상기 적층구조는 일 실시예로서, 유전체층에 신호라인(20)이 패턴 형성된 내층부(10)와, 상기 내층부(10)의 상하측에 각각 적층 형성된 상층 그라운드(30) 및 하층 그라운드(40)를 포함할 수 있다.

상기 내층부(10)는 다양한 실시예가 가능한데, 일 실시예에 따르면, 제1 유전체층(11)과, 제2 유전체층(12), 및 내층그라운드(13)를 포함하는 3층 구조로 이루어질 수 있다.

상기 제1 유전체층(11)은 저면이 상기 하층 그라운드(40)와 접하면서 상면에는 상기 신호라인(20)이 패턴 형성된다.

상기 제2 유전체층(12)은 상면이 상기 상층 그라운드(30)와 접하면서 제1유전체층(11) 위에 적층된다.

상기 내층 그라운드(13)는 상기 제1유전체층(11)과 제2유전체층(12) 사이에서 상기 신호라인(20)과 이격되어 동일한 평면 상에 형성된다.

상기 신호라인(20)은 무선통신을 위한 IF(Intermediate Frequency)신호를 전송하는 회로패턴이며, 상기 제1 유전체층(11)에 적어도 하나 이상으로 패터팅되어 형성될 수 있다.

상기 상층 그라운드(30)는 제2 유전체층(12)의 상측에 적층되도록 형성되고, 하층 그라운드(40)는 제1 유전체층(11)의 하측에 적층되도록 형성된다.

상기 상층 그라운드(30)와 하층 그라운드(40), 내층 그라운드(13)는 제1 유전체층(11)과 제2 유전체층(12)을 관통하는 비아홀(도면 미도시)을 통하여 상호간에 도통된다.

위와 같은 기본적인 적층구조를 포함하는 본 발명의 연성회로기판(100)은 도 1에 일 예시되어 있는 것처럼, 적어도 하나 이상의 벤딩영역(B.A, Bending Area)을 갖는다.

여기서, 상기 벤딩영역(B.A)은 본 발명의 연성회로기판(100)을 통신세트의 메인드라이브칩 등과 같은 구성부품에 접속 설치할 때 설치구조상 절곡이 이루어져야만 하는 부분으로 정의될 수 있다.

즉, 벤딩영역(B.A)은 연성회로기판(100)의 전체 영역으로부터 통신세트의 부품에 접속 설치시에 벤딩이 요구되는 일부 영역을 구분하여 지칭하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명의 연성회로기판(100)은 상기 벤딩영역(B.A)에 해당되는 외층 그라운드 부분의 구조를 개선함으로써 고밀도 설치을 위한 벤딩특성은 향상시키면서 동시에 신호전송 성능의 저하를 최소화시켜 요구되는 통신성능을 발휘할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 연성회로기판(100)은, 도 2 및 도 3에 일 예시된 것과 같이, 상기 벤딩영역(B.A)에 해당되는 상층 그라운드(30) 및 하층 그라운드(40) 중 적어도 어느 하나에 메쉬패턴(31, 41))과 브리지패턴(32, 42)이 함께 형성되는 특징을 갖는다.

즉, 본 발명의 연성회로기판(100)은, 실시예에 따라, 벤딩영역(B.A)에 해당되는 상층 그라운드(30) 또는 하층 그라운드(40) 중 어느 하나의 그라운드층에 선택적으로 메쉬패턴(31, 41)과 브리지패턴(32, 42)이 형성되거나, 또는 벤딩영역(B.A)에 해당되는 상층 그라운드(30) 및 하층 그라운드(40), 양쪽 그라운드층 모두에 동일한 형태의 메쉬패턴(31, 41)과 브리지패턴(32, 42)이 형성될 수 있는 것이다.

다만, 설명의 편의를 위하여, 본 도면들에는 상층 그라운드(30) 및 하층 그라운드(40) 양쪽 모두에 메쉬패턴(31, 41)과 브리지패턴(32, 42)이 형성된 것만을 일 예로서 도시하였다.

상기 메쉬패턴(31, 41)은 메쉬(mesh) 형상으로 이루어지고, 상기 브리지패턴(32, 42)은 연속적으로 연장되는 라인 형상으로 이루어진다.

상기 메쉬패턴(31, 41)은 상기 브리지패턴(32, 42)이 형성된 부분을 제외한 벤딩영역(B.A)의 상층 그라운드(30) 또는 하층 그라운드(40)의 면적 전체에 걸쳐 형성될 수 있다.

상기 브리지패턴(32, 42)은 내층부(10)에 형성된 상기 신호라인(20)의 위치에 대응하여 신호라인(20)의 경로를 따라 연장되는 형태로 형성될 수 있다.

즉, 상층 그라운드(30)에 형성되는 브리지패턴(32)은 신호라인(20)의 직상방 위치에서 신호라인(20)의 경로를 따라 연장되면서 메쉬패턴(31)을 가로지르는 형태로 형성되고, 하층 그라운드(40)에 형성되는 브리지패턴(42)은 신호라인(20)의 직하방 위치에서 신호라인(20)의 경로를 따라 연장되면서 메쉬패턴(41)을 가로지르는 형태로 형성되는 것이다.

상기 메쉬패턴(31, 41)은 벤딩영역(B.A)에서 외층 그라운드(동박)의 면적을 최소화시킴으로써 벤딩특성이 향상되는데 기여하며, 상기 브리지패턴(32, 42)은 신호라인(20)을 따라 연장되면서 신호라인(20)을 커버 및 쉴드(shield)함으로써 신호전송 성능이 저하되는 것을 최대한으로 방지한다.

여기서, 상기 브리지패턴(32, 42)은 제조공차를 고려함과 함께 신호라인(20)을 유효하게 커버 및 쉴드할 수 있도록, 신호라인(20)의 선폭(w2)보다 상대적으로 큰 선폭(w1)을 갖도록 형성되며, 바람직하게는 신호라인(20) 선폭(w2)의 2 내지 3 배로 형성될 수 있다.

예컨대, 내층부(10)에 형성된 신호라인(20)의 선폭(w2)이 100㎛라면, 상기 신호라인(20)의 경로를 따라 연장되는 브리지패턴(32, 42)의 선폭(w1)은 200 내지 300 ㎛로 형성되는 것이다.

브리지패턴(32, 42)의 선폭(w1)이 신호라인(20)의 선폭(w2)과 대비하여 2배 미만이면 신호성능 측면에서 양호하지 않으며, 3배를 초과하게 되면 벤딩특성 측면에서 양호하지 않을 수 있다.

위와 같은 브리지패턴(32, 42)은 신호라인(20)의 위치 및 경로에 대응하여 형성되는 바, 도 4에 일 예시된 것처럼, 내층부(10)에 2개의 신호라인(20)이 패턴 형성된 경우라면, 상기 브리지패턴(32, 42) 또한 각각의 신호라인(20)의 위치 및 경로에 대응하여 2개로 형성될 수 있다.

한편, 도 5에는 본 발명에 따른 연성회로기판의 통신성능 및 벤딩특성을 비교 테스트하기 위하여, 동일한 적층 및 패턴구조를 가지면서 벤딩영역(B.A)의 구성만을 상이하게 하여 각각 제조된 비교기판 1(a) 및 비교기판 2(b)와, 본 발명기판(c)이 예시되어 있다.

상기 도 5를 참조하면, 비교기판 1은 벤딩영역(B.A)에 메쉬패턴이 전혀 형성되지 않은 구성, 즉 노메쉬(No mesh) 구성이고, 비교기판 2는 벤딩영역(B.A) 전체에 메쉬패턴이 형성된 구성, 즉 올메쉬(All mesh) 구성이며, 본 발명기판은 벤딩영역(B.A)에 메쉬패턴과 함께, 신호라인을 따라 연장된 브리지패턴이 함께 형성된 구성임을 알 수 있다.

먼저, 위와 같은 비교기판 1 및 2와 본 발명기판이 10GHz 대역의 IF신호를 전송할 때 각각의 성능특성을 측정하여 비교해 본 결과는 아래 표 1과 같다.

	비교기판 1 (No mesh)	비교기판 2 (All mesh)	본 발명기판 (mesh+bridge)
I/L (dB)	-3.46	-4.24	-3.55
VSWR	1.36	1.76	1.36

위의 표 1을 살펴보면, 성능특성 중심으로 제조된 비교기판 1(No mesh type)의 삽입손실(I/L, Insertion Loss) 및 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 값이 가장 우수하되, 본 발명기판의 경우 비록 비교기판1과 비교할 때 삽입손실이 약간 커지긴 하였으나 VSWR 값은 동일하여 비교기판1과 거의 대등한 성능특성을 보였으며, 특히 비교대상기판 2(All mesh type)와 비교할 때는 성능특성이 상대적으로 매우 우수함을 알 수 있다.

다음으로, 비교기판 1 및 2와 본 발명기판의 벤딩특성을 각각 측정하여 비교해 본 결과는 아래 표 2와 같다.

본 벤딩특성의 비교 측정은 비교기판 1 및 2와 본 발명기판 각각의 시편 5개씩을 각각 인장력 시험기에 장착한 후 90도로 벤딩시켜 인장력을 측정하는 방법으로 진행되었다.

	비교기판 1 (No mesh)	교기판 2 (All mesh)	발명기판 (mesh+bridge)
시편 1	0.188	0.088	0.072
시편 2	0.214	0.082	0.128
시편 3	0.214	0.086	0.114
시편 4	0.182	0.070	0.104
시편 5	0.174	0.098	0.128
최대값	0.214	0.098	0.128
최소값	0.174	0.070	0.072
평균값	0.1944	0.0848	0.1092

위의 표 2를 살펴보면, 벤딩특성 중심으로 제조된 비교기판 2(All mesh type)의 벤딩특성이 가장 우수하였으나, 본 발명기판의 경우 비록 비교기판 2와 비교할 때는 벤팅특성이 약간 저하되기는 하였으나 크게 차이나지 않았으며, 오히려 비교대상기판 1(No mesh type)과 비교할 때는 벤딩특성이 상대적으로 크게 향상되었음을 알 수 있다.

따라서, 위와 같은 성능특성 및 벤딩특성의 비교측정 결과를 종합해보면, 본 발명의 연성회로기판은, 벤딩영역의 그라운드층 전체적으로는 메쉬패턴이 형성되되 신호라인의 경로에는 신호라인을 쉴드하는 브리지패턴이 함께 형성되는 특징에 따라, 설치 및 통신을 위하여 요구되는 벤딩특성과 성능특성 모두를 만족시킬 수 있음을 알 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
10: 내층부 11: 제1 유전체층
12: 제2 유전체층 13: 내층 그라운드
20: 신호라인 30: 상층 그라운드
40: 하층 그라운드 31/41: 메쉬패턴
32/42: 브리지패턴

Claims (4)

1. 유전체층에 신호라인이 패턴 형성된 내층부와, 상기 내층부의 상하측에 각각 적층 형성된 상층 그라운드 및 하층 그라운드를 포함하면서, 벤딩이 요구되는 벤딩영역을 적어도 하나 이상 가지되,
   상기 벤딩영역의 상층 그라운드 및 하층 그라운드 중 적어도 어느 하나에는 메쉬 형상의 메쉬패턴과, 상기 신호라인의 위치에 대응되면서 신호라인의 경로를 따라 라인 형상으로 연장되는 브리지패턴이 형성되는 무선통신용 연성회로기판.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 메쉬패턴은 상기 브리지패턴이 형성된 부분을 제외한 나머지 벤딩영역 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선통신용 연성회로기판.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 브리지패턴의 선폭은 상기 신호라인의 선폭에 비하여 상대적으로 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 무선통신용 연성회로기판.

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