KR102410541B1 - 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 표면층과 제1그라운드층을 포함하는 적어도 2개의 층을 포함하는 기판; 상기 기판의 표면층에 형성된 고속신호 생성부; 상기 기판의 표면층에 형성된 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부; 상기 기판의 표면층에 형성되며, 상기 고속신호 생성부에서 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부까지 연장되는 적어도 한 개의 고속신호선; 및 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부에 설치되며, 상기 고속신호선에 접속되는 단자를 포함하는 적어도 한 개의 고속신호 커넥터;를 포함한다. 상기 기판은 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부의 아래에 위치하는 상기 제1그라운드층의 일단이 상기 기판의 측면으로 노출되며, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터를 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부에 설치하면, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터의 그라운드가 상기 기판의 측면으로 노출된 상기 제1그라운드층의 일단과 접촉하도록 구성된다.

Description

고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판{Printed circuit board having high-speed signal connector}
본 발명은 고속신호를 송신 및 수신할 수 있는 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입력되거나 발생된 고속신호의 손실을 최소로 하여 고속신호 커넥터로 보낼 수 있는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판에 관련된다.
전자기술의 발전에 따라 CPU의 코어 속도는 점점 더 빨라지고 있고, 처리해야 할 데이터의 양 또한 점점 더 증가하고 있다. 따라서, 2개의 칩 사이나 2개의 장치 사이에서 처리해야 할 데이터의 양이 나날이 증가하고 있다.
이와 같은 디지털 기기 사이의 전송 속도의 증가 및 데이터양의 증가로 인해 디지털 기기를 연결하는 인터페이스도 계속 변화하고 있다. 전달 신호의 대역폭(bandwidth)과 전송 속도를 높이기 위해 인터페이스의 구성은 신호선의 개수를 늘리고 전송 속도를 높이는 방향으로 변화하고 있다.
2개의 장치 사이에서 고속신호, 예를 들면 5GHz ~ 20GHz의 신호를 주고받기 위해서는 전송시에 고속신호의 손실을 최소화하고, 손실이 발생하는 경우에도 주파수의 증가에 따라 신호의 손실이 선형적으로 증가하여야 한다.
이를 위해서는 2개의 장치 사이에 설치되어 고속신호를 주고받는 케이블이 연결되는 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터로 고속신호를 전송하는 부분의 구조를 변경할 필요가 있다.
도 1에는 종래 기술에 의한 케이블 측정용 지그로 사용되는 신호분기용 인쇄회로기판(1)의 일 예가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 인쇄회로기판(2)에는 연결 커넥터(3)와 6개의 SMA 커넥터(5)가 설치되어 있다. 연결 커넥터(3)와 6개의 SMA 커넥터(5)는 6개의 신호연결선(7)에 의해 연결되어 있다. 즉, 연결 커넥터(3)의 6개의 단자와 6개의 SMA 커넥터(5)가 6개의 신호연결선(7)에 의해 일대 일로 연결되어 있다.
따라서, 도 1과 같은 신호분기용 인쇄회로기판(1)과 S 파라미터, 임피던스 등의 케이블 특성치를 측정할 수 있는 측정기를 사용하면, 고속신호용 케이블의 성능을 테스트할 수 있다.
그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판(1)은 약 5GHz의 신호까지는 S 파라미터의 삽입 손실(Insertion loss)이 선형적으로 증가하는 특성을 가지므로 5GHz 이하의 신호 전송에는 사용할 수 있다. 그러나 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판(1)은 5GHz 이상의 신호에서는 삽입 손실이 불규칙적으로 변화하여 5GHz 이상의 고속 신호를 전송하기 위한 케이블의 검사에는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 5GHz 이상의 고속 신호에도 전송 주파수의 증가에 따라 S 파라미터의 삽입 손실이 선형적으로 증가할 수 있는 인쇄회로기판이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 5GHz 이상의 고속신호를 송수신할 수 있는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판에 관련된다.
본 발명의 일 측면에 따르는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판은, 표면층과 제1그라운드층을 포함하는 적어도 2개의 층을 포함하는 기판; 상기 기판의 표면층에 형성된 고속신호 생성부; 상기 기판의 표면층에 형성된 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부; 상기 기판의 표면층에 형성되며, 상기 고속신호 생성부에서 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부까지 연장되는 적어도 한 개의 고속신호선; 및 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부에 설치되며, 상기 고속신호선에 접속되는 단자를 포함하는 적어도 한 개의 고속신호 커넥터;를 포함하며, 상기 기판은 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부의 아래에 위치하는 상기 제1그라운드층의 일단이 상기 기판의 측면으로 노출되며, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터를 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부에 설치하면, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터의 그라운드가 상기 기판의 측면으로 노출된 상기 제1그라운드층의 일단과 접촉하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 기판은, 상기 제1그라운드층의 하측에 설치된 제2그라운드층; 및 상기 제1그라운드층과 상기 제2그라운드층을 연결하며, 상기 기판의 측면으로 노출되는 연결부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결부는 상기 고속신호 커넥터 설치부, 상기 제1그라운드층, 및 상기 제2그라운드층을 관통하는 복수의 비아(via)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터의 그라운드와 상기 복수의 비아는 상기 복수의 비아에 채워지는 납으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 적어도 한 개의 고속신호선은 직선으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 적어도 한 개의 고속신호선의 폭은 상기 고속신호 커넥터의 신호 단자의 폭과 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부는 복수의 고속신호 커넥터 설치부를 포함하며, 상기 적어도 한 개의 고속신호선은 상기 고속신호 발생부에서 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부까지 연장되는 복수의 고속신호선을 포함하며, 상기 복수의 고속신호선은 동일한 길이를 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 고속신호선과 상기 고속신호 커넥터 설치부는 이격되며, 상기 고속신호선과 상기 고속신호 커넥터 설치부 사이의 간격은 상기 고속신호선의 임피던스가 50Ω이 되도록 정해질 수 있다.
또한, 상기 고속신호 커넥터 설치부는 상기 제1그라운드층과 연결되는 복수의 비아를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 비아 중 상기 기판의 측면에 평행한 일부 비아의 절단면이 상기 기판의 측면으로 노출되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판에 적어도 한 개의 비아가 형성되는 경우에는, 상기 적어도 한 개의 비아는 상기 고속신호선의 임피던스에 영향을 주지 않는 거리만큼 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 고속신호 생성부에는 고속신호 수신용 커넥터가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판은, 순차로 적층된 표면층, 제1그라운드층, 제2그라운드층, 및 하부층을 포함하는 기판; 상기 기판의 표면층에 형성된 고속신호 수신부; 상기 기판의 표면층에 형성된 복수의 고속신호 커넥터 설치부; 상기 기판의 표면층에 형성되며, 상기 고속신호 수신부에서 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부까지 연장되는 복수의 고속신호선; 및 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부에 설치되며, 상기 복수의 고속신호선에 접속되는 단자를 포함하는 복수의 고속신호 커넥터;를 포함하며, 상기 기판은 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부 각각의 아래에 위치하는 상기 제1그라운드층과 상기 제1그라운드층의 아래에 위치하는 상기 제2그라운드층을 연결하는 복수의 비아를 포함하며, 상기 제1그라운드층의 일단, 상기 제2그라운드층의 일단, 및 상기 복수의 비아의 일부의 절단면이 상기 기판의 측면으로 노출되며, 상기 복수의 고속신호 커넥터를 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부에 설치하면, 상기 복수의 고속신호 커넥터 각각의 그라운드가 상기 기판의 측면으로 노출된 상기 제1그라운드층의 일단, 상기 제2그라운드층의 일단 및 복수의 비아의 절단면과 접촉할 수 있다.
이때, 상기 복수의 고속신호선 각각은 직선으로 형성될 수 있다.
또한, 제 14 항에 있어서, 상기 복수의 고속신호선 각각의 폭은 상기 고속신호 커넥터의 신호 단자의 폭과 동일할 수 있다.
또한, 상기 복수의 고속신호선은 동일한 길이를 갖을 수 있다.
또한, 상기 복수의 고속신호선 중 하나의 고속신호선과 대응하는 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부 중 하나의 고속신호 커넥터 설치부는 서로 이격되며, 상기 고속신호선과 상기 고속신호 커넥터 설치부 사이의 간격은 상기 고속신호선의 임피던스가 50Ω이 되도록 정해질 수 있다.
또한, 상기 기판에 적어도 한 개의 비아가 형성되는 경우에는, 상기 적어도 한 개의 비아는 상기 복수의 고속신호선 각각의 임피던스에 영향을 주지 않는 거리만큼 상기 복수의 고속신호선으로부터 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 고속신호 수신부에는 커넥터가 설치될 수 있다.
또한, 상기 복수의 고속신호 커넥터는 SMA 커넥터를 포함할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판을 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 나타내는 도면;
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터가 설치되는 고속신호 커넥터 설치부를 나타내는 부분도;
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b의 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 측면도;
도 5는 종래 기술에 의한 인쇄회로기판에서 SMA 커넥터가 설치되는 고속신호 커넥터 설치부를 나타내는 부분도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 나타내는 사시도;
도 7은 도 6의 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터가 설치되는 고속신호 커넥터 설치부의 저면 부분 사시도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판에 사용되는 고속신호 커넥터인 SMA 커넥터를 나타내는 사시도;
도 9a는 도 8의 SMA 커네터가 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터 설치부에 설치된 상태를 나타낸 부분 사시도;
도 9b는 도 9a의 고속신호 커넥터의 부분 평면도;
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현된 케이블 측정용 지그를 나타내는 도면;
도 11은 도 10의 인쇄회로기판에 SMA 커넥터와 고속신호 커넥터가 설치된 상태를 나타내는 도면;
도 12는 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판의 임피던스를 측정한 결과를 나타낸 그래프;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 임피던스를 측정한 결과를 나타낸 그래프;
도 14는 종래 기술에 의한 인쇄회로기판의 삽입 손실과 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 삽입 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 검사용 케이블의 양단에 설치한 상태를 나타내는 도면;
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 이용하여 케이블의 특성을 테스트하는 상태를 개념적으로 나타낸 도면;이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 나타내는 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터가 설치되는 고속신호 커넥터 설치부를 나타내는 부분도이다. 도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b의 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 측면도이다.
도 2 내지 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판(100)은 기판(110), 고속신호 생성부(120), 고속신호 커넥터 설치부(130), 고속신호선(140)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 2개의 층, 즉 표면층과 그라운드층(150)을 포함한다. 구체적으로, 기판(110)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 그라운드층(150), 절연층(111), 표면층이 순차로 적층된 구조로 형성된다. 절연층(111)은 글래스 에폭시 라미네이트(glass epoxy liminate)의 일종인 FR-4를 사용하여 제작한다. 표면층과 그라운드층(150)은 전기전도성이 좋은 구리와 같은 금속으로 형성된다. 표면층은 기판(110)의 상면에 동박으로 형성된다. 표면층은 고속신호 생성부(120), 고속신호 커넥터 설치부(130), 고속신호선(140)을 포함할 수 있다.
고속신호 생성부(120)는 기판(110)의 표면에 형성되며, 5GHz 이상의 고속신호를 생성할 수 있는 전자회로로 구현될 수 있다. 도 2에서는 고속신호 생성부(120)의 구체적인 전자회로는 도시하지 않았으나, 고속신호 생성부(120)는 고속신호를 생성하여 고속신호선(140)으로 전송할 수 있는 전자부품을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 고속신호 생성부(120)는 기판(110)의 표면에 고속신호를 전송하는 커넥터가 설치될 수 있도록 형성될 수 있다. 커넥터는 고속신호를 손실 없이 전달할 수 있도록 형성된다.
고속신호 커넥터 설치부(130)는 기판(110)의 표면에 형성되며, 기판(110)의 일 측면에 접하도록 형성된다. 고속신호 커넥터 설치부(130)는 고속신호선(140)의 좌우로 설치된 좌측 고속신호 커넥터 설치부(131)와 우측 고속신호 커넥터 설치부(132)를 포함할 수 있다. 고속신호 커넥터 설치부(130)에는 고속신호 커넥터(50)(도 8 참조)가 설치된다. 따라서, 고속신호 커넥터 설치부(130)는 고속신호 커넥터(50)를 납땜하여 고정할 수 있도록 고속신호 커넥터(50)의 고정부(55)의 형상에 대응하도록 형성된다.
고속신호 커넥터 설치부(130)에는 기판(110)의 하면에 마련된 그라운드층(150)와 전기적으로 연결하는 연결부가 마련될 수 있다. 연결부는 고속신호 커넥터 설치부(130)와 그라운드층(150)을 전기적으로 연결할 수 있으면 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우에는 연결부로서 고속신호 커넥터 설치부(131,132)에 기판(110) 하면의 그라운드층(150)까지 기판(110)을 관통하는 복수의 비아(133)를 형성하였다. 복수의 비아(133)는 고속신호 커넥터 설치부(130)와 그라운드층(150)을 전기적으로 연결하며, 복수의 비아(133)의 내부에는 납이 충진될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 고속신호 커넥터 설치부(130)는 기판(110)의 일 측면(110a)까지 연장된다. 즉, 기판(110)의 일 측면(110a)과 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(131,132)의 일단(131a,132a) 사이에는 간격이 없이, 기판(110)의 일 측면(110a)과 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(131,132)의 일단(131a,132a)이 일치하도록 형성된다. 이때, 기판(110)의 하면에 마련된 그라운드층(150)의 일단(150a)도 기판(110)의 일 측면(110a)과 일치하도록 형성된다. 따라서, 고속신호 커넥터 설치부(130)에 고속신호 커넥터(50)를 설치하면, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 직접 고속신호 커넥터 설치부(131,132)의 일단(131a,132a)과 그라운드층(150)의 일단(150a)과 직접 접촉하게 된다. 또한, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)에서 돌출된 2개의 상부 고정돌기(56)와 하부 고정돌기(57)는 각각 고속신호 커넥터 설치부(131,132)와 그라운드층(150)에 납땜으로 고정된다.
다른 예로서는 고속신호 커넥터 설치부(131,132)에 그라운드층(150)과 연결된 연결부가 형성된 경우에는 연결부의 단면이 기판의 일 측면으로 노출되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 고속신호 커넥터 설치부(131,132)에 연결부로서 복수의 비아(133)가 형성된 경우에는, 도 3b 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 일 측면에 평행하게 형성된 복수의 비아(133)의 절단면(134)이 노출되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 기판(110)의 일 측면으로 복수의 비아(133)의 절단면(134)이 노출되도록 형성하면, 고속신호 커넥터 설치부(130)에 고속신호 커넥터(50)를 설치하는 경우, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(131,132)의 일단(131a,132a), 그라운드층(150)의 일단(150a), 및 복수의 비아(133)의 절단면(134)과 직접 접촉하게 된다. 또한, 고속신호 커넥터 설치부(131,132)에 고속신호 커넥터(50)의 상부 고정돌기(56)를 납땜으로 고정하는 경우에는, 절단된 복수의 비아(133)의 구멍에 납이 삽입되므로, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 기판(110)의 측면에 납땜으로 결합된다(도 9b 참조). 따라서, 기판(110)에 대한 고속신호 커넥터(50)의 결합을 더욱 단단하게 할 수 있다.
도 5에는 종래 기술에 의한 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터 설치부가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 종래 기술에 의한 인쇄회로기판(2)의 고속신호 커넥터 설치부(4)의 일단(4a)과 인쇄회로기판(2)의 일 측면(2a) 사이에는 일정한 간격(g)으로 떨어져 있다. 이와 같은 종래 기술에 의한 인쇄회로기판(2)은 일 측면(2a)으로 인쇄회로기판(2)을 형성하는 절연층인 FR-4만 노출되고, 고속신호 커넥터 설치부(4), 그라운드층, 복수의 비아(4b)는 인쇄회로기판(2)의 일 측면(2a)으로 노출되지 않는다. 따라서, 고속신호 커넥터 설치부(4)에 고속신호 커넥터로서 SMA 커넥터(5)를 설치하면, 커넥터의 베이스에서 돌출된 상부 고정돌기가 고속신호 커넥터 설치부(4)에 납땜으로 고정되고, 하부 고정돌기가 그라운드층에 납땜으로 고정된다. 그러나, 고속신호 커넥터(5)의 베이스는 절연층에 의해 차단되므로 고속신호 커넥터 설치부(4) 및 그라운드층과 직접 접촉되지 않는다는 점에서 도 2 내지 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판과 상이하다.
고속신호선(140)은 기판(110)의 표면층에 형성되며, 고속신호 생성부(120)에서 고속신호 커넥터 설치부(130)까지 연장된다. 구체적으로, 고속신호선(140)은 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(131,132) 사이로 연장되며 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(131,132)에 인접하는 고속신호선(140)의 일단부는 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(131,132)와 접촉하지 않도록 일정 거리(G) 이격되어 있다. 고속신호선(140)의 폭(W)은 고속신호 커넥터(50)의 신호 단자(58)의 지름 또는 폭과 동일하게 형성된다. 예를 들어, 고속신호 커넥터(50)로 사용되는 SMA 커네터의 신호 단자(58)의 지름이 0.5mm인 경우, 고속신호선(140)의 폭(W)은 0.5mm로 형성된다.
또한, 고속신호선(140)은 직선으로 형성한다. 고속신호선(140)을 직선으로 형성하면, 임피던스의 편차를 최소화할 수 있다. 일반적으로, 인쇄회로기판(110)을 제작할 때, 고속신호선(140)과 같은 패턴은 에칭 공정을 사용하여 형성한다. 에칭 공정으로 고속신호선(140)을 형성할 때, 고속신호선(140)을 곡선으로 형성하는 경우보다 직선으로 형성하는 경우가 곡선신호선(140)의 폭(W)이 균일하게 된다. 따라서, 고속신호선(140)을 직선으로 형성하면, 고속신호선(140)의 임피던스의 편차가 최소화할 수 있다.
또한, 고속신호선(140)에 인접하여 위치하는 그라운드는 정전(capacitance) 성분을 발생시키게 되어 고속신호선(140)의 임피던스에 악영향을 미친다. 이를 최소화하기 위해 고속신호 커넥터 설치부(131,132)는 고속신호선(140)에서 일정 거리(G) 이격되도록 설치할 수 있다. 이때, 고속신호선(140)과 고속신호 커넥터 설치부(131,132) 사이의 간격(G)은 고속신호선(140)의 임피던스가 약 50옴(Ω)이 되도록 결정한다.
기판(110)에는 상술한 고속신호 커넥터 설치부(130)에 형성된 복수의 비아(133) 이외에 기판(110)의 하면에 있는 그라운드층(150)과의 연결을 위해 비아가 형성될 수 있다. 예를 들어, 고속신호 발생부(120)를 구성하는 전자회로에 따라 기판(110)을 관통하는 적어도 한 개의 비아(121)가 마련될 수 있다. 이때, 비아(121)와 고속신호선(140) 사이에는 정전 성분이 발생할 수 있어 고속신호선(140)의 임피던스에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 기판(110)에 적어도 한 개의 비아(121)를 형성하는 경우에는, 적어도 한 개의 비아(121)가 고속신호선(140)의 임피던스에 영향을 주지 않는 거리만큼 떨어지도록 형성할 필요가 있다.
상술한 고속신호 커넥터 설치부(130)에는 고속신호 커넥터(50)가 설치된다. 본 실시예에 의한 인쇄회로기판(100)의 경우에는 도 7에 도시된 바와 같은 SMA 커넥터(50)를 사용한다. SMA 커넥터(50)는 한 개의 신호선을 갖는 동축 케이블에 연결되는 것으로서, 중심의 신호 단자(58)는 고속신호선(140)에 접속된다. SMA 커넥터(50)의 신호 단자(58)와 고속신호선(140)은 납땜을 통해 연결될 수 있다. SMA 커넥터(50)의 베이스(54)는 기판(110)의 측면으로 노출된 그라운드층(150)과 접촉되며, 베이스(54)에서 돌출된 상부 고정돌기(55)는 기판(110)의 상면에 마련된 고속신호 커넥터 설치부(130)에 고정되고, 베이스(54)에서 돌출된 하부 고정돌기(57)는 기판(110)의 하면에 마련된 그라운드층(150)에 고정된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판(100)은 고속신호선(140)의 임피던스가 50옴(Ω)으로 유지되고, S 파라미터의 삽입 손실(insertion loss)이 선형적으로 감소하므로, 고속신호 전달용으로 사용될 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터가 설치되는 고속신호 커넥터 설치부의 저면 부분 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판(200)은 기판(210), 고속신호 생성부(220), 고속신호 커넥터 설치부(230), 고속신호선(240)을 포함할 수 있다.
기판(210)은 4개의 층, 즉 표면층, 제1그라운드층(212), 제2그라운드층(214), 하면층(216)을 포함한다. 구체적으로, 기판(210)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 하면층(216), 제3절연층(215), 제2그라운드층(214), 제2절연층(213), 제1그라운드층(212), 제1절연층(211), 및 표면층이 순차로 적층된 구조로 형성된다. 제1절연층(211), 제2절연층(213), 및 제3절연층(215)은 글래스 에폭시 라미네이트의 일종인 FR-4를 사용하여 제작한다. 표면층, 제1 및 제2그라운드층(212,214), 하면층(216)은 전기전도성이 좋은 구리와 같은 금속으로 형성된다.
표면층은 기판(210)의 상면, 구체적으로 제1절연층(211)의 표면에 동박으로 형성된다. 표면층은 고속신호 생성부(220), 고속신호 커넥터 설치부(230), 고속신호선(240)을 포함할 수 있다. 표면층의 고속신호 생성부(220), 고속신호 커넥터 설치부(230), 고속신호선(240)은 제1절연층(211)의 표면에 형성된 동박을 에칭하여 형성할 수 있다.
고속신호 생성부(220)는 기판(210)의 표면, 구체적으로 제1절연층(211)의 표면에 형성되며, 5GHz 이상의 고속신호를 생성할 수 있는 전자회로로 구현될 수 있다. 도 6에서는 고속신호 생성부(220)의 구체적인 전자회로는 도시하지 않았으나, 고속신호 생성부(220)는 고속신호를 생성하여 고속신호선(240)으로 전송할 수 있는 전자부품을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 고속신호 생성부(230)는 기판(210)의 표면에 고속신호를 전송하는 커넥터가 설치될 수 있도록 형성될 수 있다. 커넥터는 다른 전자기기에서 케이블을 통해 전송되는 고속신호를 손실 없이 전달할 수 있도록 형성된다.
고속신호 커넥터 설치부(230)는 기판(210)의 표면, 구체적으로 제1절연층(211)의 표면에 형성되며, 기판(210)의 일 측면(210a)에 접하도록 형성된다. 고속신호 커넥터 설치부(230)에는 고속신호 커넥터(50)(도 8 참조)가 설치된다. 따라서, 고속신호 커넥터 설치부(230)는 고속신호 커넥터(50)를 납땜하여 고정할 수 있도록 고속신호 커넥터의 설치부(230)의 형상에 대응하도록 형성된다.
고속신호 커넥터 설치부(230)에는 복수의 비아(233)가 형성된다. 복수의 비아(233)는 고속신호 커넥터 설치부(230) 아래의 제1절연층(211), 제1그라운드층(212), 제2절연층(213), 제2그라운드층(214), 제3절연층(215), 및 하면층(216)까지 기판(210)을 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 복수의 비아(233)는 고속신호 커넥터 설치부(230), 제1 및 제2그라운드층(212,214), 및 하면층(216)을 전기적으로 연결하며, 복수의 비아(233)의 내부에는 납이 충진될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232)는 기판(210)의 일 측면(210a)까지 연장된다. 즉, 기판(210)의 일 측면(210a)과 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232)의 일단(231a,232a) 사이에는 간격이 없이, 기판(210)의 일 측면(210a)과 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232)의 일단(231a,232a)이 일치하도록 형성된다. 이때, 고속신호 커넥터 설치부(230)의 하면에 마련된 제1그라운드층(212), 제2그라운드층(214), 및 하면층(216) 각각의 일단도 기판의 일 측면(210a)과 일치하도록 형성된다. 따라서, 고속신호 커넥터 설치부(230)에 고속신호 커넥터(50)를 설치하면, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 직접 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232)의 일단(231a,232a), 제1그라운드층(212)의 일단, 제2그라운드층(214)의 일단, 및 하면층(216)의 일단과 직접 접촉하게 된다. 또한, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)에서 돌출된 상부 고정돌기(56)와 하부 고정돌기(57)는 각각 고속신호 커넥터 설치부(230)와 하면층(216)에 납땜으로 고정된다.
이때, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고속신호 커넥터 설치부(230)에 기판을 관통하는 복수의 비아(233)가 형성된 경우에는, 기판(210)의 일 측면(210a)에 평행하게 형성된 복수의 비아(230)의 절단면(234)이 노출되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 기판(210)의 일 측면(210a)으로 복수의 비아(233)의 절단면(234)이 노출되도록 형성하면, 고속신호 커넥터 설치부(230)에 고속신호 커넥터(50)를 설치하는 경우, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 고속신호 커넥터 설치부(230)의 일단(231a), 제1그라운드층(212)의 일단, 제2그라운드층(214)의 일단, 하면층(216)의 일단 및 복수의 비아(233)의 절단면(234)과 직접 접촉하게 된다. 또한, 고속신호 커넥터 설치부(230)에 고속신호 커넥터(50)의 상부 고정돌기(56)를 납땜으로 고정하는 경우에는, 절단된 복수의 비아(233)의 구멍에 납이 삽입되므로, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 기판(210)의 측면(210a)에 납땜으로 결합된다. 따라서, 기판(210)에 대한 고속신호 커넥터(50)의 고정을 더욱 단단하게 할 수 있다.
제1그라운드층(212)은 제2절연층(213)의 상면을 전체적으로 덮을 수 있도록 형성되며, 고속신호선(240)을 통과하는 고속신호의 리턴 패스(return path)를 형성한다. 고속신호 커넥터 설치부(230)에 대응하는 제1그라운드층(212)의 부분의 일단은 고속신호 커넥터 설치부(230)가 접하는 기판(210)의 측면(210a)으로 노출되도록 형성된다. 제1그라운드층(212)이 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)와 직접 접촉하여 연결되어 있으므로, 고속신호가 고속신호 커넥터(50)의 신호단자를 통해 전달될 때, 고속신호의 리턴 패스도 단절 없이 고속신호 커넥터(50)의 그라운드로 연결된다.
제2그라운드층(214)은 제3절연층(215)의 상면을 전체적으로 덮을 수 있도록 형성된다. 고속신호 커넥터 설치부(230)에 대응하는 제2그라운드층(214)의 부분의 일단은 고속신호 커넥터 설치부(230)가 접하는 기판(210)의 측면(210a)으로 노출되도록 형성된다.
하면층(216)은 제3절연층(215)의 하면에 설치되며, 고속신호 커넥터(50)의 고정부(55)를 납땜으로 고정할 수 있도록 형성된다. 하면층(216)은 고속신호 커넥터(50)의 고정부(55)의 하부 고정돌기(57)를 고정할 수 있도록 형성된다.
고속신호선(240)은 기판(210)의 표면, 구체적으로 제1절연층(211)의 표면에 형성되며, 고속신호 생성부(220)에서 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232) 사이까지 연장된다. 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232)에 인접하는 고속신호선(240)의 일단은 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232)와 기판(210)의 일 측면(210a)에 접촉하지 않도록 이격되어 있다. 고속신호선(240)의 폭(W)은 고속신호 커넥터(50)의 신호 단자(58)의 지름 또는 폭과 동일하게 형성된다. 또한, 고속신호선(240)은 임피던스의 편차를 최소화할 수 있도록 직선으로 형성한다.
또한, 고속신호선(240)에 인접하여 위치하는 그라운드는 정전(capacitance) 성분을 발생시키게 되어 고속신호선(240)의 임피던스에 악영향을 미친다. 이를 최소화하기 위해 고속신호 커넥터 설치부(230)는 고속신호선(240)에서 일정 거리 이격되도록 설치할 수 있다. 이때, 고속신호선(240)과 좌측 및 우측 고속신호 커넥터 설치부(231,232) 사이의 간격(G)은 고속신호선(240)의 임피던스가 약 50옴이 되도록 정해진다.
기판(210)에는 상술한 고속신호 커넥터 설치부(230)에 형성된 복수의 비아(233) 이외에 제1 및 제2그라운드층(212,214)과의 연결을 위해 비아가 형성될 수 있다. 예를 들면, 고속신호 발생부를 구성하는 전자회로에 필요한 경우에 적어도 한 개의 비아(222)가 마련될 수 있다. 이때, 비아(222)와 고속신호선(240) 사이에는 정전 성분이 발생할 수 있어 고속신호선(240)의 임피던스에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 기판(210)에 적어도 한 개의 비아(222)를 형성하는 경우에는, 적어도 한 개의 비아(222)가 고속신호선(240)의 임피던스에 영향을 주지 않는 거리만큼 떨어지도록 형성한다. 그러나 가능하면, 고속신호선(240)의 주변에는 비아를 형성하지 않는 것이 좋다.
상술한 고속신호 커넥터 설치부(230)에는 고속신호 커넥터(50)가 설치된다. 본 실시예에 의한 인쇄회로기판(200)의 경우에는 고속신호 커넥터(50)의 일 예로서 SMA 커넥터를 사용한다.
이하, 도 8 및 9를 참조하여 SMA 커넥터(50)에 대해 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판에 사용되는 고속신호 커넥터인 SMA 커넥터를 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8의 SMA 커네터가 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판의 고속신호 커넥터 설치부에 설치된 상태를 나타낸 부분 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판에 사용될 수 있는 고속신호 커넥터인 SMA 커넥터(50)는 베이스(54), 결합부(51), 고정부(55)를 포함한다. 결합부(51)는 베이스(54)의 일 측면으로 돌출되는 원통 형상으로 형성되며, 외면에는 수나사(52)가 형성된다. 결합부(51)의 중심에는 결합구멍(53)이 형성된다. 따라서, 본 SMA 커넥터(50)는 암 커넥터를 구성한다. 따라서, 본 SMA 커넥터(50)에 대응하는 수 SMA 커넥터를 체결하면, 고속신호를 외부로 전달할 수 있다.
고정부(55)는 베이스(54)의 타 측면, 즉 결합부(51)와 반대쪽에 형성된다. 고정부(55)는 2개의 상부 고정돌기(56)와 2개의 하부 고정돌기(57)를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, SMA 커넥터(50)의 상부 고정돌기(56)와 하부 고정돌기(57)의 사이로는 기판(210)이 삽입된다. 상부 고정돌기(56)는 기판(210)의 고속신호 커넥터 설치부(230)에 납땜으로 결합되며, 하부 고정돌기(57)는 하면층(216)에 납땜으로 결합된다. SMA 커넥터(50)의 상부 고정돌기(56)와 하부 고정돌기(57)를 기판(210)에 고정하면, 베이스(54)가 기판(210)의 일 측면(210a)과 접촉하게 된다. 따라서, 베이스(54)는 기판(210)의 일 측면(210a)으로 노출된 고속신호 커넥터 설치부(230)의 일단, 제1그라운드층(212)의 일단, 제2그라운드층(214)의 일단, 하면층(216)의 일단, 및 복수의 비아(233)의 절단면(234)과 직접 접촉하게 된다. SMA 커넥터(50)의 베이스(54), 상부 고정돌기(56), 및 하부 고정돌기(57)는 전기 전도성이 좋은 재료로 만들어진다. 따라서, 베이스(54), 상부 고정돌기(56), 및 하부 고정돌기(57)는 고속 커넥터(50)인 SMA 커넥터의 그라운드로 기능할 수 있다.
또한, 고정부(55) 쪽으로는 2개의 상부 고정돌기(56) 사이로 신호 단자(58)가 돌출되며, SMA 커넥터(50)를 기판(210)의 고속신호 커넥터 설치부(230)에 고정하면, 신호 단자(58)가 고속신호선(240)과 접촉하게 된다. 따라서, SMA 커넥터(50)의 신호 단자(58)를 고속신호선(240)에 납땜으로 고정하면, 고속신호선(240)을 통해 흐르는 고속신호는 SMA 커넥터(50)를 통해 외부로 전송될 수 있다. 이때, 고속신호의 리턴 패스를 형성하는 제1그라운드층(212)은 SMA 커넥터(50)의 베이스(54)와 직접 접촉하여 연결되어 있으므로, 리턴 패스도 연속적으로 SMA 커넥터(50)와 연결되므로, 고속신호를 효율적으로 전송할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판(200)은 고속신호선(240)의 임피던스가 50옴(Ω)으로 유지되고, S 파라미터의 삽입 손실이 선형적으로 감소하므로, 고속신호 전달용으로 사용될 수 있다.
이와 같이 기판(210)이 4개의 층을 포함하는 멀티레이어 기판인 경우에도 본 발명에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 구현할 수 있다.
이상에서는 기판이 2개 층과 4개의 층을 구비한 경우에 대해 설명하였으나, 기판의 층수는 한정되지 않는다. 기판은 3개의 층, 또는 5개 이상의 층을 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 본 발명에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 케이블의 특성, 예를 들면 케이블의 임피던스, 삽입 손실 등을 측정할 수 있는 케이블용 측정 지그로 구현한 경우에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현한 케이블용 측정 지그를 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10의 인쇄회로기판에 SMA 커넥터와 고속신호 커넥터가 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 케이블용 측정 지그(300)는 기판(310), 고속신호 수신부(320), 복수의 고속신호 커넥터 설치부(330), 복수의 고속신호선(340), 고속신호 수신용 커넥터(350), 복수의 고속신호 커넥터(50)를 포함한다.
기판(310)은 4개의 층, 즉 표면층, 제1그라운드층, 제2그라운드층, 하면층을 포함한다. 구체적으로, 기판은 도 7에 도시된 바와 같이 하면층, 제3절연층, 제2그라운드층, 제2절연층, 제1그라운드층, 제1절연층, 및 표면층이 순차로 적층된 구조로 형성된다. 제1절연층, 제2절연층, 및 제3절연층은 글래스 에폭시 라미네이트의 일종인 FR-4를 사용하여 제작한다. 표면층, 제1 및 제2그라운드층, 하면층은 전기전도성이 좋은 구리와 같은 금속으로 형성된다.
표면층은 기판(310)의 상면, 구체적으로 제1절연층의 표면에 동박으로 형성된다. 표면층은 고속신호 수신부(320), 복수의 고속신호 커넥터 설치부(330), 복수의 고속신호선(340)을 포함할 수 있다. 표면층의 고속신호 수신부(320), 복수의 고속신호 커넥터 설치부(330), 복수의 고속신호선(240)은 제1절연층의 표면에 동박을 형성하고 이를 에칭하여 형성할 수 있다.
고속신호 수신부(320)는 기판(310)의 표면, 구체적으로 제1절연층의 표면에 형성되며, 5GHz 이상의 고속신호를 전송하는 케이블의 커넥터가 결합될 수 있는 커넥터(350)가 설치될 수 있도록 형성된다. 커넥터(350)는 케이블을 통해 전송되는 고속신호를 손실 없이 전달할 수 있도록 형성된다. 커넥터(350)는 복수의 단자를 포함할 수 있다. 고속신호 수신부(320)는 상술한 실시예의 고속신호 생성부(120,220)에 대응한다.
복수의 고속신호 커넥터 설치부(330)는 기판(310)의 표면, 구체적으로 제1절연층의 표면에 형성되며, 기판(310)의 일 측면(310a)에 접하도록 형성된다. 본 실시예의 경우에는 6개의 고속신호 커넥터 설치부(330)가 마련된다. 6개의 고속신호 커넥터 설치부(330)에는 각각 고속신호 커넥터(50)가 설치된다. 따라서, 각 고속신호 커넥터 설치부(330)는 고속신호 커넥터(50)를 납땜하여 고정할 수 있도록 고속신호 커넥터(50)의 고정부(55)를 고정할 수 있는 형상으로 형성된다.
복수의 고속신호 커넥터 설치부(330) 각각에는 복수의 비아가 형성된다. 복수의 비아(333)는 고속신호 커넥터 설치부(330) 아래의 제1절연층, 제1그라운드층, 제2절연층, 제2그라운드층, 제3절연층, 및 하면층까지 기판을 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 복수의 비아(333)는 고속신호 커넥터 설치부(330), 제1 및 제2그라운드층, 및 하면층을 전기적으로 연결하며, 복수의 비아(333)의 내부에는 납이 충진될 수 있다.
6개의 고속신호 커넥터 설치부(330)는 모두 기판(310)의 측면(310a)까지 연장된다. 6개의 고속신호 커넥터 설치부(330) 각각은 상술한 도 6 및 도 7에 도시된 고속신호 커넥터 설치부(230)와 동일하게 형성된다. 즉, 기판(310)의 일 측면과 고속신호 커넥터 설치부(330)의 일단 사이에는 간격이 없이, 기판(310)의 일 측면과 고속신호 커넥터 설치부(330)의 일단이 일치하도록 형성된다. 이때, 고속신호 커넥터 설치부(330)의 아래에 마련된 제1그라운드층, 제2그라운드층, 및 하면층의 일단도 기판(310)의 일 측면과 일치하도록 형성된다. 또한, 기판(310)을 관통하는 복수의 비아(333) 중 기판(310)의 일 측면에 평행하게 형성된 일부의 비아(333)는 절단면이 노출되도록 형성된다.
따라서, 고속신호 커넥터 설치부(330)에 고속신호 커넥터(50)를 설치하면, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 직접 고속신호 커넥터 설치부(330)의 일단, 제1그라운드층의 일단, 제2그라운드층의 일단, 하면층의 일단, 및 복수의 비아(333)의 절단면과 직접 접촉하게 된다. 또한, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)에서 돌출된 상부 고정돌기(56)와 하부 고정돌기(57)는 각각 고속신호 커넥터 설치부(330)와 하면층에 납땜으로 고정된다. 이때, 절단된 복수의 비아(333)의 구멍에 납이 삽입되므로, 고속신호 커넥터(50)의 베이스(54)가 기판(310)의 측면(310a)에 납땜으로 결합된다. 따라서, 고속신호 커넥터(50)가 기판(310)에 더욱 단단하게 고정될 수 있다.
복수의 고속신호선(340)은 기판(310)의 표면, 구체적으로 제1절연층의 표면에 형성되며, 고속신호 수신부(320)에서 복수의 고속신호 커넥터 설치부(330)에 인접하도록 연장된다. 고속신호 커넥터 설치부(330)에 인접하는 고속신호선(340)의 일단은 고속신호 커넥터 설치부(330) 및 기판(310)의 일 측면(310a)과 접촉하지 않도록 이격되어 있다. 고속신호선(340)의 폭은 고속신호 커넥터(50)의 신호 단자(58)의 지름 또는 폭과 동일하게 형성된다. 또한, 복수의 고속신호선(540)은 동일하거나 유사한 길이를 갖도록 형성되며, 각 고속신호선(340)은 임피던스의 편차를 최소화할 수 있도록 직선으로 형성한다. 복수의 고속신호선(340)은 고속신호 수신부(320)에 설치된 커넥터(350)의 복수의 핀에 일대 일로 대응하도록 마련된다. 도 10 및 도 11의 실시예에서는 기판(310)의 표면에 6개의 고속신호선(340)이 마련되며, 6개의 고속신호선(340)의 폭과 길이는 동일하게 형성된다.
또한, 복수의 고속신호선(340) 각각에 인접하여 위치하는 그라운드는 정전(capacitance) 성분을 발생시켜 고속신호선(340)의 임피던스에 악영향을 미칠 수 있다. 이를 최소화하기 위해 복수의 고속신호선(340)의 각각에 대응하는 고속신호 커넥터 설치부(330)는 각 고속신호선(340)에서 일정 거리 이격되도록 설치할 수 있다. 이때, 고속신호선(340)과 고속신호 커넥터 설치부(330) 사이의 간격은 고속신호선(340)의 임피던스가 약 50옴이 되도록 정해진다.
기판(310)에는 상술한 고속신호 커넥터 설치부(330)에 형성된 복수의 비아(333) 이외에 제1 및 제2그라운드층과의 연결을 위해 비아가 형성되지 않는다. 따라서, 비아에 의한 고속신호선(340)의 임피던스의 영향은 발생하지 않는다. 만일, 기판(310)에 적어도 한 개의 비아를 형성할 필요가 있는 경우에는, 적어도 한 개의 비아를 복수의 고속신호선(340)의 임피던스에 영향을 주지 않는 거리만큼 떨어진 곳에 형성할 수 있다.
6개의 고속신호 커넥터 설치부(330)에는 각각 고속신호 커넥터로서 SMA 커넥터(50)가 설치된다.
SMA 커넥터(50)는 원통 형상의 결합부(51)가 기판(310)의 외측으로 돌출되도록 기판(310)의 고속신호 커넥터 설치부(330)에 설치된다. 결합부(51)에는 다른 기기와 연결하는 케이블에 설치된 수 SMA 커넥터가 결합될 수 있다.
SMA 커넥터(50)의 고정부(55)는 베이스(54)의 타 측면, 즉 결합부(51)와 반대쪽에 형성된다. 고정부(55)의 2개의 상부 고정돌기(56)와 2개의 하부 고정돌기(57) 사이에는 기판(310)이 삽입된다. SMA 커넥터(50)의 고정부(55)를 기판(310)의 일 측면에 삽입하면, 고정부(55)의 2개의 상부 고정돌기(56)는 기판(310)의 고속신호 커넥터 설치부(330)에 위치하고, 2개의 하부 고정돌기(57)는 기판(310)의 하면층에 위치하며, 신호 단자(58)는 고속신호선(340)에 위치한다. 또한, SMA 커넥터(50)의 베이스(54)는 기판(310)의 일 측면과 접촉하게 된다. 따라서, SMA 커넥터(50)의 상부 고정돌기(56), 하부 고정돌기(57), 및 신호단자(58)를 납땜으로 결합하면, SMA 커넥터(50)의 베이스(54)는 기판(310)의 일 측면으로 노출된 고속신호 커넥터 설치부(330)의 일단, 제1그라운드층의 일단, 제2그라운드층의 일단, 하면층의 일단, 및 복수의 비아(333)의 절단면과 직접 접촉하게 된다. SMA 커넥터(50)의 베이스(54), 상부 고정돌기(56), 및 하부 고정돌기(57)는 전기 전도성이 좋은 재료로 만들어지므로, 베이스(54), 상부 고정돌기(56), 및 하부 고정돌기(57)는 SMA 커넥터(50)의 그라운드로 기능한다. 따라서, 고속신호선(340)과 SMA 커넥터(50)의 신호 단자(58)를 통해 고속신호를 전송할 때, 기판(310)의 제1그라운드층과 SMA 커넥터(50)의 베이스(54)는 고속신호의 리턴 패스를 구성한다.
이와 같이 본 발명에 의한 케이블 측정용 지그(300)는, 고속신호의 리턴 패스를 형성하는 제1그라운드층은 SMA 커넥터(50)의 베이스(54)와 직접 접촉하여 연결되어 있으므로, 리턴 패스도 연속적으로 SMA 커넥터(50)와 연결되므로, 고속신호를 효율적으로 전송할 수 있다.
발명자는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현된 케이블 측정용 지그가 5GHz 이상의 고속신호의 전달에 사용할 수 있는지를 확인하는 실험을 하였다.
먼저, 임피던스 측정이 가능한 측정기로서 도 1의 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판(1)의 임피던스를 측정하였다.
도 12는 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판의 임피던스를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 참고로, 그래프의 X축은 연결 커넥터에서 SMA 커넥터까지의 신호연결선의 거리를 나타내고, Y축은 임피던스를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판은 신호연결선의 임피던스가 신호연결선의 거리에 따라 불규칙적으로 변화하는 것을 알 수 있다. 특히, 화살표 A 부분에서 임피던스의 편차가 크게 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판(1)은 고속신호의 전달에 사용하기에 부적합하다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현된 케이블 측정용 지그의 임피던스를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 참고로, 그래프의 X축은 고속신호 수신부에서 SMA 커넥터까지의 신호연결선의 거리를 나타내고, Y축은 임피던스를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 의한 케이블 측정용 지그(300)는 임피던스가 거의 50옴에 근접하며, 거리에 따라 임피던스의 변화가 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판(300)은 고속신호의 전달에 사용할 수 있다.
이하, 상기와 같은 임피던스를 갖는 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판(1)과 본 발명의 일 실시예에 의한 케이블 측정용 지그(300)에 대해 S 파라미터의 삽입 손실을 비교하는 측정을 하였다. 그 결과가 도 14에 도시되어 있다.
도 14는 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판의 삽입 손실과 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현된 케이블 측정용 지그의 삽입 손실을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 참고로, 그래프의 X축은 케이블 측정용 지그에 인가되는 신호의 주파수(GHz)를 나타내고, Y축은 삽입 손실(dB)을 나타낸다.
도 14의 곡선①은 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판의 삽입손실을 측정한 결과를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 곡선①은 약 5GHz의 주파수까지는 대략 선형적으로 삽입 손실이 증가하나, 5GHz 이상의 주파수에서는 삽입 손실이 불규칙하게 변화하는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래 기술에 의한 신호분기용 인쇄회로기판은 5GHz 이하의 신호를 전달하는 케이블의 특성을 측정하기 위해서는 사용될 수 있으나, 5GHz 이상의 고속신호를 전달하는 케이블의 특성을 측정하기 위해서는 사용할 수 없다.
도 14의 직선②는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현된 케이블 측정용 지그의 삽입 손실을 측정한 결과를 나타낸다. 도 14를 참조하면, 직선②는 약 20GHz까지의 고속신호까지 삽입 손실이 대략 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현된 케이블 측정용 지그는 5GHz ~ 20GHz의 고속신호를 전달하는 케이블의 특성을 측정하는데 사용할 수 있다.
이하, 도 11과 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판으로 구현한 케이블 측정용 지그로 고속신호용 케이블을 시험하는 방법에 대해 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 검사용 케이블의 양단에 설치한 상태를 나타내는 도면이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판을 이용하여 케이블의 특성을 테스트하는 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 피측정 대상인 고속 케이블(400)의 양단에는 본 발명의 케이블 측정용 지그(300)가 설치된다. 구체적으로, 고속 케이블(400)의 일단에 마련된 제1커넥터(410)는 제1케이블 측정용 지그(300)의 고속신호 수신부에 설치된 커넥터(350)에 결합되고, 고속 케이블(400)의 타단에 마련된 제2커넥터(420)는 제2케이블 측정용 지그(300)의 고속신호 수신부에 설치된 커넥터(350)에 결합된다.
이어서, 측정기(500)의 출력단자(501)에 제1케이블 측정용 지그(300)의 6개의 SMA 커넥터 중 한 개를 결합한다. 또한, 측정기(500)의 입력단자(502)에 제2케이블 측정용 지그(300)의 6개의 SMA 커넥터 중 한 개를 결합한다. 이때, 제1케이블 측정용 지그(300)의 SMA 커넥터와 제2케이블 측정용 지그(300)의 SMA 커넥터는 동일하게 연결한다. 예를 들면, 제1케이블 측정용 지그(300)의 3번째 SMA 커넥터에 측정기(500)의 출력단자(501)를 연결한 경우에는, 측정기(500)의 입력단자(502)는 제2케이블 측정용 지그(300)의 3번째 SMA 커넥터에 연결하는 것이다. 이후, 측정기(500)는 출력단자(501)를 통해 측정용 고속신호를 전송하고, 제1케이블 측정용 지그(300), 고속 케이블(400), 및 제2케이블 측정용 지그(300)를 통과한 후 입력단자(502)로 입력된 고속신호를 분석하여 임피던스, 삽입 손실 등을 측정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판은 5GHz 이상의 고속신호를 전달하는데 사용할 수 있다.
이상에서는 고속신호 커넥터가 한 개의 신호를 전달하는 경우에 대해 설명하였으나, 고속신호 커넥터가 복수의 신호를 전달하도록 구성된 경우에도 상술한 본 발명의 사상을 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.
1; 신호분기용 인쇄회로기판 2; 기판
50; 고속신호 커넥터, SMA 커넥터 51; 결합부
54; 베이스 55; 고정부
100,200,300; 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판
110;210;310; 기판 120,220; 고속신호 발생부
130,230,330; 고속신호 커넥터 설치부
131,231; 좌측 고속신호 커넥터 설치부
132,232; 우측 고속신호 커넥터 설치부
140,240,340; 고속신호선 133,233,333; 비아
320; 고속신호 수신부 350; 커넥터
400; 고속신호용 케이블 500; 계측기

Claims (20)

  1. 표면층과 제1그라운드층을 포함하는 적어도 2개의 층을 포함하는 기판;
    상기 기판의 표면층에 형성된 고속신호 생성부;
    상기 기판의 표면층에 형성된 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부;
    상기 기판의 표면층에 형성되며, 상기 고속신호 생성부에서 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부까지 연장되는 적어도 한 개의 고속신호선; 및
    상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부에 설치되며, 상기 고속신호선에 접속되는 단자를 포함하는 적어도 한 개의 고속신호 커넥터;를 포함하며,
    상기 기판은 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부의 아래에 위치하는 상기 제1그라운드층의 일단이 상기 기판의 측면으로 노출되며, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터를 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부에 설치하면, 상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터의 그라운드가 상기 기판의 측면으로 노출된 상기 제1그라운드층의 일단과 접촉하는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 제1그라운드층의 하측에 설치된 제2그라운드층; 및
    상기 제1그라운드층과 상기 제2그라운드층을 연결하며, 상기 기판의 측면으로 노출되는 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 고속신호 커넥터 설치부, 상기 제1그라운드층, 및 상기 제2그라운드층을 관통하는 복수의 비아(via)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터의 그라운드와 상기 복수의 비아는 상기 복수의 비아에 채워지는 납으로 연결되는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 고속신호선은 직선으로 형성된 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 고속신호선의 폭은 상기 고속신호 커넥터의 신호 단자의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 고속신호 커넥터 설치부는 복수의 고속신호 커넥터 설치부를 포함하며,
    상기 적어도 한 개의 고속신호선은 상기 고속신호 생성부에서 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부까지 연장되는 복수의 고속신호선을 포함하며,
    상기 복수의 고속신호선은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속신호선과 상기 고속신호 커넥터 설치부는 이격되며,
    상기 고속신호선과 상기 고속신호 커넥터 설치부 사이의 간격은 상기 고속신호선의 임피던스가 50Ω이 되도록 정해지는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속신호 커넥터 설치부는 상기 제1그라운드층과 연결되는 복수의 비아를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 비아 중 상기 기판의 측면에 평행한 일부 비아의 절단면이 상기 기판의 측면으로 노출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판에 적어도 한 개의 비아가 형성되는 경우에는,
    상기 적어도 한 개의 비아는 상기 고속신호선의 임피던스에 영향을 주지 않는 거리만큼 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 고속신호 생성부에는 고속신호 수신용 커넥터가 설치된 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  13. 순차로 적층된 표면층, 제1그라운드층, 제2그라운드층, 및 하부층을 포함하는 기판;
    상기 기판의 표면층에 형성된 고속신호 수신부;
    상기 기판의 표면층에 형성된 복수의 고속신호 커넥터 설치부;
    상기 기판의 표면층에 형성되며, 상기 고속신호 수신부에서 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부까지 연장되는 복수의 고속신호선; 및
    상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부에 설치되며, 상기 복수의 고속신호선에 접속되는 단자를 포함하는 복수의 고속신호 커넥터;를 포함하며,
    상기 기판은 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부 각각의 아래에 위치하는 상기 제1그라운드층과 상기 제1그라운드층의 아래에 위치하는 상기 제2그라운드층을 연결하는 복수의 비아를 포함하며,
    상기 제1그라운드층의 일단, 상기 제2그라운드층의 일단, 및 상기 복수의 비아의 일부의 절단면이 상기 기판의 측면으로 노출되며, 상기 복수의 고속신호 커넥터를 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부에 설치하면, 상기 복수의 고속신호 커넥터 각각의 그라운드가 상기 기판의 측면으로 노출된 상기 제1그라운드층의 일단, 상기 제2그라운드층의 일단 및 복수의 비아의 절단면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 고속신호선 각각은 직선으로 형성된 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 고속신호선 각각의 폭은 상기 고속신호 커넥터의 신호 단자의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 고속신호선은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 고속신호선 중 하나의 고속신호선과 대응하는 상기 복수의 고속신호 커넥터 설치부 중 하나의 고속신호 커넥터 설치부는 서로 이격되며,
    상기 고속신호선과 상기 고속신호 커넥터 설치부 사이의 간격은 상기 고속신호선의 임피던스가 50Ω이 되도록 정해지는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판에 적어도 한 개의 비아가 형성되는 경우에는,
    상기 적어도 한 개의 비아는 상기 복수의 고속신호선 각각의 임피던스에 영향을 주지 않는 거리만큼 상기 복수의 고속신호선으로부터 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 고속신호 수신부에는 커넥터가 설치되는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 고속신호 커넥터는 SMA 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속신호 커넥터를 구비한 인쇄회로기판.


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