KR102176283B1

KR102176283B1 - 인쇄회로기판

Info

Publication number: KR102176283B1
Application number: KR1020130143867A
Authority: KR
Inventors: 김유신; 김성근; 이종진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2020-11-09
Also published as: KR20150060006A; US9842680B2; US20150145628A1; CN104661452B; CN104661452A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변 인덕턴스를 제공하는 인쇄회로기판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판은, 입력단 및 출력단 사이에 위치하는 인덕터; 상기 인덕터에 연결되는 스위치; 상기 출력단 및 상기 스위치에 연결되고, 상기 스위치를 제어하는 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 제어부;를 포함하되, 상기 인덕터는, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴으로 형성되고, 상기 제어신호에 따른 상기 스위치의 동작에 의하여 상기 복수의 회로 패턴에 대한 신호 경로가 선택적으로 연결될 수 있다.

Description

인쇄회로기판{PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변 인덕턴스를 제공하는 인쇄회로기판에 관한 것이다.

집적 회로(IC) 프로세스 기술에서의 현대의 발전으로, 무선 통신, 네트워킹, 컴퓨팅 등과 같은 다수의 애플리케이션을 위해 무선 주파수 집적 회로(RFIC)를 제작하는 것이 가능하다. 최근에는 멀티 밴드/멀티 모드(Multi-band/Multi-mode)를 채택함에 따라 셀룰러(cellular) 통신, WiFi 통신, 블루투스(bluetooth) 통신 등의 다양한 시스템을 하나의 칩(one-chip)으로 구현되고 있는 실정이다.

이러한 RFIC는, 거대한 개별 회로 콤포넌트(component)로 이전에 구현된 다양한 아날로그 회로 블록을 포함할 수도 있다. 다수의 아날로그 회로 블록은 설계된 기능을 달성하기 위하여, 캐패시터, 인덕터와 같은 리액턴스 콤포넌트를 이용한다. 예를 들면, 필터, 공진기 탱크, 임피던스 매칭 네트워크 등은 원하는 회로 반응을 획득하기 위해 캐패시터, 인덕터를 포함할 수도 있다.

이러한 회로에 있어 어느 정도의 튜닝의 가능성을 제공하기 위해, 가변 커패시터 및 인덕터, 즉 값이 특정 범위까지 변화될 수 있는 커패시터 및 인덕터를 사용하는 것이 알려져 있다. 그러한 가변 소자의 매우 잘 알려진 일례는, 연속적인 가변 전압을 인가함으로써 커패시턴스값의 특정 변동을 허용하는 소위 배리캡 다이오드이다.

그러나, 가변 인덕터의 예는 거의 알려져 있지 않은데, 도 1에 도시된 인덕터(1)를 보더라도, 각 층의 라인(10)을 비아(20)로 연결하여 인덕턴스값을 증가시키는 인덕터가 사용되고는 있으나, 상기와 같은 인덕터(1)는 필요한 인덕턴스값을 고정으로 사용하는 것이다.

하지만 상기와 같은 회로 등에서 가변 인덕터는 매우 유용할 수 있다. 예를 들면, 무선통신시스템에서의 다양한 애플리케이션이 가능한 집적 회로 등에 가변 인덕턴스를 제공할 수 있게 됨에 따라 각각의 IC 출력 특성에 따른 튜닝이 가능하게 된다. 또한 제조 공정 상의 산포 등의 이유로 IC의 출력 특성이 변하게 될 경우, IC 출력 특성에 부합한 인덕턴스값으로의 튜닝이 가능하게 된다면, 양산성 확보 등에서 매우 효율적일 수 있음은 명백하다.

그러나 도 2에 도시된 바와 같은 인덕터(2)들은, IC 내에 구현되어 있어 IC의 사이즈를 커지게 하며, 이에 따라 소형화, 코스트 측면 등에서 부담이 된다.

따라서 다양한 애플리케이션이 가능한 집적 회로 등에 있어 각 IC의 출력 특성을 튜닝할 수 있고 제조 공정에 따른 특성 변화에도 민감하게 대응할 수 있을 뿐 아니라, 소형화, 코스트 절감 등까지도 가능한 가변 인덕터의 개발이 무엇보다 필요한 실정이다.

한국공개특허공보 제2011-0115122호

본 발명의 일 목적은, 무선통신시스템에서의 다양한 애플리케이션이 가능한 집적 회로 등에 있어 각 IC의 출력 특성을 튜닝할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정에 따른 특성 변화에도 민감하게 대응할 수 있는 인쇄회로기판을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 소형화, 코스트 절감까지도 가능한 인쇄회로기판을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적들은, 본 발명의 일 실시형태에서, 입력단 및 출력단 사이에 위치하는 인덕터; 상기 인덕터에 연결되는 스위치; 상기 출력단 및 상기 스위치에 연결되고, 상기 스위치를 제어하는 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 제어부;를 포함하되, 상기 인덕터는, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴으로 형성되고, 상기 제어신호에 따른 상기 스위치의 동작에 의하여 상기 복수의 회로 패턴에 대한 신호 경로가 선택적으로 연결되는 인쇄회로기판이 제공됨에 의해서 달성된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인쇄회로기판은, 각각의 절연층에 의해 서로 분리되는 복수의 금속 패드를 포함하고, 상기 복수의 금속 패드를 비아로 연결한 다층의 회로 패턴을 복수개 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인덕터로 형성되는 상기 복수의 회로 패턴은, 각각의 절연층에 의해 서로 분리되는 복수의 금속 패드를 포함하고, 상기 복수의 금속 패드를 비아로 연결한 다층의 회로 패턴일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 회로 패턴은, 더미 영역에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 스위치는, 상기 복수의 금속 패드 중 최상부의 금속 패드에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 스위치는, MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transister)일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 스위치는, MUX(multiplexer)일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 출력단의 출력 레벨 및 상기 복수의 회로 패턴에 대응되는 인덕턴스값의 비례 상관관계를 설정하고, 설정된 상기 비례 상관관계에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 출력단의 전압 레벨을 검출하는 검출부; 및 상기 검출부로부터 검출된 전압 레벨과 미리 설정된 기준 전압을 비교하여, 비교 결과에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 비교부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인덕터는, 필터 및 임피던스 매칭 네트워크 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인덕터는, 증폭기, 전압 제어 발진기(VCO), 위상 록 루프(PLL), 및 혼합기 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 복수의 금속 패드는 길이가 서로 상이할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 복수의 회로 패턴은, 더미 영역에 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 스위치는, 상기 복수의 금속 패드 중 최상부의 금속 패드에 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 스위치는, MOSFET일 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 스위치는, MUX일 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 출력단의 출력 레벨 및 상기 복수의 회로 패턴에 대응되는 인덕턴스값의 비례 상관관계를 설정하고, 설정된 상기 비례 상관관계에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 출력단의 전압 레벨을 검출하는 검출부; 및 상기 검출부로부터 검출된 전압 레벨과 미리 설정된 기준 전압을 비교하여, 비교 결과에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 비교부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 인덕터는, 필터 및 임피던스 매칭 네트워크 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 인덕터는, 증폭기, 전압 제어 발진기(VCO), 위상 록 루프(PLL), 및 혼합기 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기와 같이 구성된 인쇄회로기판은, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴이 형성되고 이를 통해 가변 인덕턴스를 제공함으로써, 무선통신시스템에서의 다양한 애플리케이션이 가능한 집적 회로 등에 있어 각 IC의 출력 특성을 튜닝할 수 있는 이점이 있다.

또한 상기와 같이 구성된 인쇄회로기판은, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 패턴이 형성되고 이를 통해 가변 인덕턴스를 제공함으로써, 제조 공정 상의 산포 등 제조 공정에 따른 특성 변화에도 민감하게 대응할 수 있는 이점이 있다.

또한 상기와 같이 구성된 인쇄회로기판은, 가변 인덕턴스 특성을 가지는 회로 패턴을 인쇄회로기판에 구현함으로써, 소형화, 코스트 측면 등에서도 유리한 이점이 있다.

아울러 상기와 같이 구성된 인쇄회로기판은, 가변 인덕턴스 특성을 가지는 회로 패턴을 더미 영역에 형성함으로써, 인덕터 형성을 위한 별도의 영역을 할당할 필요가 없다는 이점이 있다.

도 1은 고정 인덕턴스를 가지는 인덕터를 예시하는 도면.
도 2는 IC 내에 구현된 일반적인 인덕터를 예시하는 도면.
도 3은 일반적인 무선통신시스템의 블록도.
도 4는 인쇄회로기판에 형성되는 패턴의 개략 구조를 나타낸 도면.
도 5는 패턴의 도금 두께에 따른 인덕턴스 특성을 나타낸 도면.
도 6은 패턴의 길이 및 도금 두께에 따른 인덕턴스 특성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터를 포함한 인쇄회로기판의 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터를 포함한 인쇄회로기판의 단면도.
도 9는 본 실시예에 따른 인덕터를 포함하는 증폭기의 일 실시형태를 나타낸 도면.
도 10은 본 실시예에 따라 획득할 수 있는 상이한 인덕턴스값과 이에 대응하는 증폭기의 출력 특성의 예들을 나타낸 도면.

본 발명에 따른 인쇄회로기판의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

도 3은 일반적인 무선통신시스템(100)의 블록도를 나타낸 도면이다.

송신 경로에서, 디지털 신호 프로세서(DSP, 110)는 송신될 데이터를 처리하고 트랜시버 유닛(120)에 칩의 스트림을 제공한다.

트랜시버 유닛(120)에서, 하나 이상의 디지털-아날로그 변환기(미도시)를 통해 칩의 스트림을 하나 이상의 아날로그 신호로 변환하며, 이때 아날로그 신호는 필터(121)에 의해 필터링된다.

또한 RF 신호를 발생시키기 위해 혼합기(122)에 의해 기저대역에서 무선 주파수(RF)로 상향 변환되는데, 이때 주파수 상향 변환은 전압 제어 발진기(VCO, 123)로부터의 상향 변환 로컬 오실레이터 신호로 수행된다.

주파수 상향 변환된 신호는, 가변 이득 증폭기(VGA; 124)에 의해 증폭된 후 전력 증폭기(PA, 125)에 의해 증폭되고, RF 프론트 엔드 모듈(RF Front-End-Module, FEM, 130)을 통해 라우팅되어 안테나(140)로부터 송신된다.

한편 수신 경로에서, 변조된 신호는 안테나(140)에 의해 수신되고, RF 프론트 엔드 모듈(RF Front-End-Module, FEM, 130)을 통해 라우팅되며, 저잡음 증폭기 (LNA; 126)에 의해 증폭된다.

또한 VCO(123)부터의 하향 변환 로컬 오실레이터 신호와 함께 혼합기(127)에 의해 RF부터 기저대역으로 주파수 하향 변환된다. 하향 변환된 신호는 가변 이득 증폭기(128)에 의해 증폭된 후 필터(129)에 의해 필터링되며, 하나 이상의 샘플의 스트림을 획득하기 위해 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기(미도시)에 의해 디지털화된다. 샘플 스트림은 처리를 위해 디지털 신호 프로세서(110)에 제공된다.

이때 위상록 루프(PLL)는 디지털 신호 프로세서(110)에서 제어 정보를 수신하고, 각각의 로컬 오실레이터 신호들의 적절한 상향 변환 및 하향 변환을 발생시키기 위해 VCO(123)에 대한 제어를 제공한다.

한편 도 3은 일반적인 무선통신시스템(100)의 트랜시버 설계의 예시를 나타낸 것으로서, 당업계에 공지된 바와 같은, 통상적인 트랜시버에서, 송신되는 신호의 컨디셔닝(conditioning) 및 수신된 신호의 컨디셔닝은 증폭기, 필터, 혼합기 등의 하나 이상의 스테이지에 의해 수행될 수도 있다. 또한 도 3은 오직 송신 신호 및 수신 신호를 컨디셔닝하는데 사용될 수도 있는 회로 블록의 일부만을 도시한 것이다.

한편 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 무선통신시스템(100)은, 디지털 부분과 아날로그 부분을 포함하는 것으로서 볼 수도 있다. 이때 디지털 부분(예를 들어, DSP(110), 디지털-아날로그 변환기, 아날로그-디지털 변환기 등)은 하나 이상의 디지털 집적 회로(IC) 상에서 구현될 수도 있다. 또한 아날로그 부분(예를 들어, 필터(121, 129), 혼합기(122, 127), VCO(123) 등)은 하나 이상의 RF 집적 회로(RFIC) 상에서 구현되거나 다른 개별의 콤포넌트들로 구현될 수도 있다.

아울러 도 3에서 도시된 바와 같이, 트랜시버 유닛(120)은 다양한 기능을 위해 다양한 아날로그 회로 블록을 포함한다. 각각의 아날로그 회로 블록은 트랜지스터, 저항기, 인덕터, 캐패시터 등과 같은 회로 엘리먼트로 구현될 수도 있다.

가변 인덕턴스는 필터(121, 129), VCO(123), 전력 증폭기(125), 저잡음 증폭기(126) 등과 같은 일부 아날로그 회로 블록에 필요할 수도 있으며, 가변 인덕터는 이러한 가변 인덕턴스를 제공할 수 있다.

한편 도 4는 인쇄회로기판에 형성되는 패턴의 개략 구조를 나타낸 도면으로서, 상기와 같은 패턴의 폭(W), 길이(L), 두께(H)에 따른 인덕턴스의 상관관계는 아래의 수학식 1을 통해 확인할 수 있다.

상기 수학식 1을 참조하면, 인쇄회로기판에 형성되는 패턴의 도금 두께(H)에 따라 그 인덕턴스 특성이 변할 수 있음을 확인할 수 있다.

이러한 내용은 도 5를 통해 보다 명확히 알 수 있는데, 여기서 도 5는 패턴의 도금 두께에 따른 인덕턴스 특성을 나타낸 도면으로서, 패턴의 도금 두께 및 주파수 변화에 따른 인덕턴스 특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 획득한 도면을 나타낸다.

수학식 1 및 도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이, 패턴의 도금 두께에 따라 인덕턴스 특성이 변할 수 있음을 확인할 수 있다.

예를 들어 도 5를 참조하면, 패턴의 폭이 10㎛, 길이가 800㎛이고 주파수가 2㎓인 경우, 도금 두께가 1㎛ 일때 인덕턴스는 0.54nH(m10)인 반면, 도금 두께가 22㎛ 일때 인덕턴스는 0.32nH(m11)인 것을 확인할 수 있다. 이러한 시뮬레이션 결과를 통해 패턴의 도금 두께에 따라 인덕턴스 특성이 변할 수 있는 것임을 분명히 확인할 수 있다.

따라서 도금 두께가 서로 상이한 복수의 패턴을 인쇄회로기판에 형성할 수 있다면, 상기와 같은 인덕턴스 특성을 통해 가변 인덕턴스를 제공할 수 있다.

한편 앞서 언급한 수학식 1을 참조하면, 인쇄회로기판에 형성되는 패턴의 길이(L)에 따라서도 그 인덕턴스 특성이 변할 수 있음을 확인할 수 있다.

이러한 내용은 도 6을 통해 보다 명확히 알 수 있는데, 여기서 도 6은 회로 패턴의 길이 및 도금 두께에 따른 인덕턴스 특성을 나타낸 도면으로서, 예를 들어 패턴의 길이가 800㎛일 때(A)와 1600㎛일 때(B), 패턴의 도금 두께 변화에 따른 인덕턴스 특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 획득한 도면을 나타낸다.

수학식 1 및 도 6을 통해 알 수 있는 바와 같이, 동일한 도금 두께라 하더라도 패턴의 길이가 길수록 인덕턴스값이 커짐을 분명히 확인할 수 있다.

예를 들어 도 6을 참조하면, 패턴의 길이가 800㎛일 때(A)에는 그 인덕턴스 값이 도금 두께에 따라 0.54nH ~ 0.32nH까지 변화하는 반면, 패턴의 길이가 1600㎛일 때(B)에는 그 인덕턴스값이 1.1nH ~ 0.65nH까지 변화함을 확인할 수 있다.

즉 패턴의 길이가 1600㎛일 때(B)에는, 회로 패턴의 길이가 800㎛일 때(A)보다 동일한 도금 두께라 하더라도 높은 값의 인덕턴스를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

따라서 도금 두께 뿐만 아니라 그 길이까지도 서로 상이한 복수의 패턴을 인쇄회로기판에 형성할 수 있다면, 좀더 정밀한 인덕턴스의 가변이 가능하게 된다.

이에 이하에서는, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴이 형성되어 가변 인덕턴스를 제공할 수 있는 인쇄회로기판에 대해 하기 실시예를 토대로 보다 상세하 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터(220)를 포함한 인쇄회로기판(200)의 단면도를 나타낸 것이다.

본 실시예에 따른 인쇄회로기판(200)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 무선통신시스템에 적용되는 집적회로(IC, 210) 등이 탑재될 수 있는 것으로서, 인덕터(220)를 포함할 수 있다.

인덕터(220)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)으로서 인쇄회로기판(200)에 형성될 수 있다. 이때 도 7에 도시된 회로 패턴(221, 222, 223, 224)의 형태는 일예에 불과하며, 원형이나 다각형 형상의 소용돌이 형태로 회로 패턴을 형성하는 등의 다양한 응용이 가능하다.

본 실시예에 따른 인쇄회로기판(200)은, 도 3에 도시된 바와 같은 무선통신시스템 등에 적용되는 집적회로 등을 탑재하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 인쇄회로기판(200)에 전기적으로 연결될 수 있는 능동소자라면 그 어떠한 것도 가능하다.

또한 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(200)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 다층 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라 본 실시예의 인쇄회로기판(200)은, 각각의 절연층(231, 232, 233, 234)에 의해 서로 분리되는 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 포함하고, 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 비아(e, f, g, h)로 연결한 복수개의 다층 회로 패턴(221 ~ 226)을 포함할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴을 형성할 수 있는 것이라면 그 어떠한 형태도 가능하다.

한편 상기와 같은 다층 구조의 인쇄회로기판(200)에 인덕터(220)가 적용되는 경우에는, 인덕터(220)로서 형성되는 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(200)에 형성된 복수개의 다층 회로 패턴(221 ~ 226)에 포함될 수 있다.

따라서 상기 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224) 또한 각각의 절연층(231, 232, 233, 234)에 의해 서로 분리되는 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 포함하고, 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 비아(e, f, g, h)로 연결한 다층의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)일 수 있다.

이 경우 본 실시예의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 금속 패드들(a, b, c, d)의 도금 두께가 서로 상이하도록 인쇄회로기판(200)에 형성될 수 있으며, 이를 통해 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)을 인쇄회로기판(200)에 형성할 수 있게 된다.

이때 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224) 각각을 구성하는 복수의 금속 패드(a, b, c, d) 및 비아(e, f, g, h)는 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224) 각각에 대한 신호 경로로서의 기능을 발휘하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 실시예의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)은 그 도금 두께가 서로 상이하므로, 앞서 수학식 1, 도 4 및 도 5에서 이미 설명한 바와 같이, 상이한 인덕턴스 값을 가지게 된다. 이에 따라 상기 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)에 대한 제어 신호 경로를 스위치 등을 통해 선택적으로 변경함으로써, 가변 인덕턴스를 제공할 수 있게 된다.

한편 인덕터(220)로서 형성되는 복수의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(200)의 더미(dummy) 영역에 형성하는 것이 바람직하다. 이는 탑재되는 집적 회로 등과의 신호 경로로서 이미 사용되고 있는 영역이 아닌 나머지 미사용 영역에 대응되는 더미 영역을 활용함으로써, 인덕터 형성을 위한 별도의 영역을 할당할 필요가 없기 때문이다.

한편 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터(310)를 포함한 인쇄회로기판(300)의 단면도를 나타낸 것이다.

본 실시예에 따른 인쇄회로기판(300)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 무선통신시스템에 적용되는 집적회로(310) 등이 탑재될 수 있는 것으로서, 인덕터(320)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 인쇄회로기판(300)에 탑재되는 집적회로(310) 등은, 제1 실시예의 구성과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 따라서 이하에서는 제1 실시예의 인쇄회로기판(200)과 상이한 구성(인덕터(320) 등)을 중심으로 설명하기로 한다.

본 실시예의 인덕터(320)는, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)으로서 인쇄회로기판(300)에 형성될 수 있다. 이때 도 8에 도시된 회로 패턴(321, 322, 323, 324)의 형태는 일예에 불과하며, 제1 실시예와 마찬가지로, 원형이나 다각형 형상의 소용돌이 형태로 회로 패턴을 형성하는 등의 다양한 응용이 가능하다.

한편 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(300)은, 제1 실시예와 마찬가지로, 다층 구조로 형성될 수 있다. 이에 따라 본 실시예의 인쇄회로기판(300)은, 각각의 절연층(331, 332, 333, 334)에 의해 서로 분리되는 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 포함하고, 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 비아(e, f, g, h)로 연결한 복수개의 다층 회로 패턴(321 ~ 326)을 포함할 수 있다. 그러나 제1 실시예에서와 마찬가지로 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴을 형성할 수 있는 것이라면 그 어떠한 것도 가능하다.

한편 상기와 같은 다층 구조의 인쇄회로기판(300)에 인덕터(320)가 적용되는 경우에는, 인덕터(320)로서 형성되는 복수의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 인쇄회로기판(300)에 형성된 복수개의 다층 회로 패턴(321 ~ 326)에 포함될 수 있다.

따라서 제1 실시예에서와 마찬가지로, 상기 복수의 회로 패턴(321, 322, 323, 324) 또한 각각의 절연층(331, 332, 333, 334)에 의해 서로 분리되는 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 포함하고, 복수의 금속 패드(a, b, c, d)를 비아(e, f, g, h)로 연결한 다층의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)일 수 있다.

이 경우 본 실시예의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)의 경우, 제1 실시예와 마찬가지로, 금속 패드들(a, b, c, d)의 도금 두께가 서로 상이하도록 인쇄회로기판(300)에 형성될 수 있으며, 이를 통해 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)을 인쇄회로기판(300)에 형성할 수 있게 된다.

이때 복수의 회로 패턴(321, 322, 323, 324) 각각을 구성하는 복수의 금속 패드(a, b, c, d) 및 비아(e, f, g, h)의 기능은 제1 실시예의 것과 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 본 실시예의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)은, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 그 도금 두께가 서로 상이하므로, 앞서 수학식 1, 도 4 및 도 5에서 이미 설명한 바와 같이, 상이한 인덕턴스 값을 가지게 된다. 이에 따라 상기 복수의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)에 대한 제어 신호 경로를 스위치 등을 통해 선택적으로 변경함으로써, 가변 인덕턴스를 제공할 수 있게 된다.

다만 본 실시예의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 도금 두께 뿐만 아니라 그 길이까지도 서로 상이한 복수의 패턴(321, 322, 323, 324)으로 구현될 수 있다는 점에서 제1 실시예의 회로 패턴(221, 222, 223, 224)과는 상이하다.

즉 본 실시예의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)의 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 금속 패드들(a, b, c, d)의 도금 두께 뿐만 아니라 그 길이까지도 서로 상이하도록 인쇄회로기판(300)에 형성될 수 있으며, 이를 통해 도금 두께 뿐만 아니라 그 길이까지도 서로 상이한 복수의 패턴(321, 322, 323, 324)을 인쇄회로기판(300)에 형성할 수 있게 된다.

따라서 본 실시예는, 앞서 도 6에서 이미 설명한 바와 같이, 제1 실시예보다 좀더 정밀한 인덕턴스의 가변이 가능하게 된다.

한편 인덕터(320)로서 형성되는 본 실시예의 회로 패턴(321, 322, 323, 324)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(300)의 더미 영역에 형성하는 것이 바람직하다. 이에 대한 구체적인 이유는 제1 실시예에서와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 같이 본 실시예의 인쇄회로기판(200, 300)에 형성한 인덕터(220, 320)는, 인덕턴스의 조정이 유익한 임의의 회로 블록에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기와 같은 인덕터(220, 320)는 필터, 임피던스 매칭 네트워크 등에 사용될 수도 있다.

또한, 도 3에서 도시된 바와 같이, 이들 회로 블록은 증폭기, 전압 제어 발진기(VCO), 위상록 루프(PLL), 혼합기 등과 같은 더 큰 회로 블록의 일부일 수도 있다.

이하에서는, 본 실시예의 인덕터를 포함하는 예시적인 증폭기에 대해 설명하기로 한다.

도 9는 본 실시예에 따른 인덕터를 포함하는 증폭기(400)의 일 실시형태를 나타낸 것이다.

본 실시예에 따른 증폭기(400)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 인덕터(410), 스위치(420), 제어부(430)를 포함할 수 있다.

인덕터(410)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 증폭기(400)의 입력단(IN)과 출력단(OUT) 사이에 위치할 수 있다.

이때 인덕터(410)는, 앞서 설명한 제1 또는 제2 실시예에 따른 인덕터로서, 도금 두께가 서로 상이한 복수의 회로 패턴으로 구현되거나, 도금 두께 뿐만 아니라 그 길이까지도 서로 상이한 복수의 패턴으로 구현될 수 있다.

스위치(420)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 또는 제2 실시예에 따른 복수의 회로 패턴으로 형성된 인덕터(410)에 연결될 수 있으며, 상기와 같은 회로 패턴에 대한 신호 경로를 선택적으로 연결함으로써, 각각의 회로 패턴에 대응하는 인덕턴스값을 선택적으로 제공할 수 있게 된다.

이 경우 스위치(420)는, 인덕턴스값이 상이한 각각의 회로 패턴에 연결될 수 있는데, 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 다층 구조의 인쇄회로기판에 인덕터가 적용되는 경우, 복수의 금속 패드 중 최상부의 금속 패드(예를 들어 도 7 또는 도 8에서의 도면부호 a)에 상기 스위치(420)가 연결될 수 있다.

이때의 스위치(420)는 MOSFET을 채택할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 인덕턴스값이 상이한 각각의 회로 패턴을 개폐 동작을 통해 선택적으로 연결할 수 있는 것이라면 그 어떠한 스위칭 소자도 가능하다.

또한 스위치(420)는 디지털 방식으로도 구현될 수 있는데, 이 경우 도 3에 도시된 바와 같은 무선통신시스템에서의 디지털 신호 프로세서 또는 다른 디지털 집적 회로에 구현된 MUX 등을 이용하여 구현될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 인덕턴스값이 상이한 각각의 회로 패턴에 대한 신호 경로를 디지털 방식을 이용해 선택적으로 연결할 수 있는 것이라면 그 어떠한 것도 가능하다.

제어부(430)는, 출력단(OUT)과 스위치(420)에 연결되며, 출력단(OUT)의 출력에 따라 스위치(420)의 개폐를 제어하는 제어신호를 발생하고 이를 스위치(420)에 출력할 수 있다.

이때 제어부(430)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 검출부(431)와 비교부(432)를 포함할 수 있다.

이 경우 검출부(431)는, 출력단(OUT)의 전압 레벨을 검출하는 기능을 수행할 수 있으며, 비교부(432)는, 검출부(431)로부터 검출된 전압 레벨(OUT_V__det)과 미리 설정된 기준 전압의 대소 관계 등을 비교하여, 비교 결과에 따른 제어신호를 스위치(420)에 출력할 수 있다. 이때 기준 전압은 증폭기(400)의 출력 특성에 대응되는 전압 레벨 등으로 설정될 수 있다.

상기와 같은 제어부(430)의 제어 원리의 일예에 대하여 도 9 및 도 10을 토대로 보다 상세히 설명하면 이하와 같다.

도 10은 본 실시예에 따라 획득할 수 있는 상이한 인덕턴스값과 이에 대응하는 증폭기의 출력 특성의 예들을 나타낸 것으로서, 도 10a는 정상 출력 특성을 가지는 증폭기의 개략 구조도를 나타낸 것이고, 도 10b 및 도 10c는 인덕턴스값에 따른 도 10a의 증폭기의 출력 특성을 나타낸 것이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제조 공정 상의 산포 등의 특별한 상황이 없는 정상적인 상태라면, 특정 인덕턴스 값에 대하여, 도 10b 및 도 10c에 예시된 출력 레벨(OUT_V[mV]), OUT_PWR[dBm])이 출력되어야 증폭기에 부합한 출력 특성을 만족시키는 것이라 볼 수 있다.

따라서 도 10b 및 도 10c에서도 알 수 있는 바와 같이, 다수의 실험을 통해 얻어진 결과값(예를 들어 도 10b 및 도 10c에 도시된 내용)으로부터, 출력단(OUT)의 출력 레벨(OUT_V[mV]), OUT_PWR[dBm])과 인덕턴스값(L[nH]) 과의 비례 상관관계에 관한 정보를 획득할 수 있게 된다.

이에 따라 본 실시예의 제어부(430)는 상기와 같이 예시된 다수의 실험 결과값을 통하여, 증폭기 출력단(OUT)의 출력 레벨 및 본 실시예에 따라 획득할 수 있는 인덕턴스값(즉, 제1 또는 제2 실시예의 복수의 회로 패턴에 대응하는 각각의 인덕턴스값)의 비례 상관관계에 관한 정보를 디지털 신호 프로세서 등에 설정할 수 있게 되며, 설정된 상기 비례 상관관계에 따른 제어신호를 스위치(420)에 출력함으로써, 인덕턴스 변경을 위한 스위치(420) 동작을 제어할 수 있게 된다.

예를 들어 3.3nH의 인덕턴스값을 가지는 회로 패턴에 연결된 도 9의 증폭기(400)가, 제조 공정 상의 산포 등으로 인하여 정상 출력 특성인 70mV(도 10b 참조)보다 큰 레벨을 실제로 출력하는 경우를 가정해 보자.

이 경우 도 10b 및 도 10c에 예시된 다수의 실험 결과값을 통하여, 출력단(OUT)의 출력 레벨(OUT_V[mV])이 작아지면 인덕턴스값(L[nH]) 또한 작아지는 비례 상관관계를 도출할 수 있으며, 이에 따라 제어부(430)는 상기와 같이 도출된 비례 상관관계를 테이블 값 등의 형태로 설정할 수 있게 된다.

그 후 제어부(430)는 설정된 상기 비례 상관관계(즉 출력단의 출력 레벨이 작아지면 인덕턴스값도 작아지는 비례 상관관계)를 이용하여, 증폭기(400)의 실제 출력 레벨을 정상 출력 특성인 70mV로 낮추어 출력시키기 위한 인덕턴스값, 즉 현재 인덕턴스값(3.3nH)보다 작은 인덕턴스값에 대응되는 회로 패턴에 연결시키기 위한 제어신호(예를 들면 비교부(432)에서 출력되는 하이 레벨의 비교 출력 전압)를 스위치(420)에 출력할 수 있게 된다.

따라서 본 실시예에서는 상기와 같은 제어 과정 등을 통하여, 증폭기(400)의 출력 특성에 부합한 인덕턴스값으로 변경할 수 있게 되는 것이다.

한편 이상에서 설명된 본 실시예에 따른 인쇄회로기판은 상기와 같이 가변 인덕턴스를 제공할 수 있으므로, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판은, RFIC, 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서 (DSP) 등과 같은 다양한 타입의 IC의 인덕턴스 매칭에 사용될 수 있다.

또한 본 실시예의 인쇄회로기판을 통해 가변 인덕턴스를 제공받는 IC는 통신, 네트워킹, 컴퓨팅 등과 같은 다양한 시스템 및 애플리케이션에 사용될 수도 있다.

예를 들어, 이들 IC는 코드 분할 다중 접속 (CDMA) 시스템, 광대역 CDMA (W-CDMA) 시스템, 시간 분할 다중 접속 (TDMA) 시스템, GSM (Global System for Mobile Communications) 시스템, AMPS (Advanced Mobile Phone System) 시스템, 글로벌 측위 시스템 (GPS), 다중-입력 다중-출력 (MIMO) 시스템, 직교 주파수 분할 멀티 플렉싱 (OFDM) 시스템, 직교 주파수 분할 다중 접속 (OFDMA) 시스템, WLAN (wireless local area network) 시스템 등과 같은 무선 통신 시스템에 사용될 수도 있다.

본 발명의 도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 이용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 이런 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있다.

또한, 용어 "제어부"의 명시적 이용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 지칭하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 제한 없이, 마이크로 프로세서(MCU), 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 저장장치를 묵시적으로 포함할 수 있다.

본 명세서의 청구항들에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 요소는 특정 기능을 수행하는 임의의 방식을 포괄하고, 이러한 요소는 특정 기능을 수행하는 회로 요소들의 조합, 또는 특정 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 수행하기 위해 적합한 회로와 결합된, 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함하는 임의의 형태의 소프트 웨어를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형례들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.

본 명세서에서 ‘연결된다’ 또는 ‘연결하는’등과 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 아울러 본 명세서에서 사용되는 ‘포함한다’ 또는 ‘포함하는’으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

본 명세서에서, 'A와 B 중 적어도 하나'의 경우에서 '~중 적어도 하나'의 표현은, 첫 번째 옵션 (A)의 선택만, 또는 두 번째 열거된 옵션 (B)의 선택만, 또는 양쪽 옵션들 (A와 B)의 선택을 포괄하기 위해 사용된다. 추가적인 예로 'A, B, 및 C 중 적어도 하나'의 경우는, 첫 번째 열거된 옵션 (A)의 선택만, 또는 두 번째 열거된 옵션(B)의 선택만, 또는 세 번째 열거된 옵션 (C)의 선택만, 또는 첫 번째와 두 번째 열거된 옵션들 (A와 B)의 선택만, 또는 두 번째와 세 번째 열거된 옵션 (B와 C)의 선택만, 또는 모든 3개의 옵션들의 선택(A와 B와 C)이 포괄할 수 있다. 더 많은 항목들이 열거되는 경우에도 당업자에게 명백하게 확장 해석될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 무선통신시스템 200, 300 : 인쇄회로기판
210, 310 : 집적 회로 220, 320, 410 : 인덕터
221, 222, 223, 224, 321, 322, 323, 324 : 복수의 회로 패턴(인덕터용)
231, 232, 233, 234, 331, 332, 333, 334 : 절연층
400 : 증폭기 420 : 스위치
430 : 제어부 431 : 검출부
432 : 비교부 a, b, c, d : 금속 패드
e, f, g, h : 비아

Claims

입력단 및 출력단 사이에 위치하는 인덕터;
상기 인덕터에 연결되는 스위치;
상기 출력단 및 상기 스위치에 연결되고, 상기 스위치를 제어하는 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 제어부;를 포함하되,
상기 인덕터는, 도금 두께가 서로 상이하며 소용돌이 형태인 복수의 회로 패턴으로 형성되고, 상기 제어신호에 따른 상기 스위치의 동작에 의하여 상기 복수의 회로 패턴에 대한 신호 경로가 선택적으로 연결되며,
상기 인덕터로 형성되는 상기 복수의 회로 패턴은, 절연층에 의해 서로 분리되는 복수의 금속 패드를 포함하고, 상기 복수의 금속 패드를 비아로 연결한 다층의 회로 패턴이며,
상기 복수의 금속 패드 중 서로 다른 층에 배치된 적어도 2개는 서로 두께가 다르며,
상기 복수의 금속 패드 중 서로 다른 층에 배치된 적어도 2개는 서로 길이가 다르며,
상기 비아는 복수 개 구비되며, 상기 복수의 비아 중 적어도 2개는 서로 폭과 두께가 다른 인쇄회로기판.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 복수의 회로 패턴은, 더미 영역에 형성되는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 스위치는, 상기 복수의 금속 패드 중 최상부의 금속 패드에 연결되는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 스위치는, MOSFET인 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 스위치는, MUX인 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 출력단의 출력 레벨 및 상기 복수의 회로 패턴에 대응되는 인덕턴스값의 비례 상관관계를 설정하고, 설정된 상기 비례 상관관계에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 인쇄회로기판.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 출력단의 전압 레벨을 검출하는 검출부; 및
상기 검출부로부터 검출된 전압 레벨과 미리 설정된 기준 전압을 비교하여, 비교 결과에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 비교부;를 포함하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 인덕터는,
필터 및 임피던스 매칭 네트워크 중 적어도 하나에 포함되는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 인덕터는,
증폭기, 전압 제어 발진기(VCO), 위상 록 루프(PLL), 및 혼합기 중 적어도 하나에 포함되는 인쇄회로기판.
삭제
제1항에 있어서,
상기 복수의 회로 패턴은, 더미 영역에 형성되는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 스위치는, 상기 복수의 금속 패드 중 최상부의 금속 패드에 연결되는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 스위치는, MOSFET인 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 스위치는, MUX인 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 출력단의 출력 레벨 및 상기 복수의 회로 패턴에 대응되는 인덕턴스값의 비례 상관관계를 설정하고, 설정된 상기 비례 상관관계에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 인쇄회로기판.
제17항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 출력단의 전압 레벨을 검출하는 검출부; 및
상기 검출부로부터 검출된 전압 레벨과 미리 설정된 기준 전압을 비교하여, 비교 결과에 따른 상기 제어신호를 상기 스위치에 출력하는 비교부;를 포함하는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 인덕터는,
필터 및 임피던스 매칭 네트워크 중 적어도 하나에 포함되는 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 인덕터는,
증폭기, 전압 제어 발진기(VCO), 위상 록 루프(PLL), 및 혼합기 중 적어도 하나에 포함되는 인쇄회로기판.