KR20050115380A - 집적회로의 실장구조 - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 의한 집적회로의 실장구조는, 동작시 열을 발생시키는 발열소자의 전원 평활용으로 사용되는 전해 캐패시터를 발열소자의 열영향범위 밖에 위치하도록 배치하며, 또한, 전해 캐패시터와 발열소자와의 사이에 전해 캐패시터의 작용을 보조하는 세라믹 캐패시터를 추가 배치한 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 전해 캐패시터의 수명 보장과 발열소자의 안정적인 동작이라는 두 가지 조건을 모두 만족시킬 수 있다.

Description

집적회로의 실장구조{MOUNTING STRUCTURE FOR INTEGRATION CIRCUIT}
본 발명은 주변온도 및 사용온도에 민감한 소자(이하,'온도민감소자'라 한다)와 동작시 발열하는 소자(이하,'발열소자'라 한다)가 혼재하는 집적회로의 실장구조에 관한 것이다.
집적회로는 인쇄회로기판(PCB)상에 원하는 기능을 구현하기 위하여 선택된 다수의 소자들을 실장하여 구성한다. 온도민감소자라 함은 주변온도 및 사용온도가 그 수명에 큰 영향을 끼치는, 예컨대 전해 캐패시터(Electrolytic Capacitor) 등과 같은 소자를 말한다.
집적회로에서 전해 캐패시터는 전원 평활용으로 주로 사용된다. 이러한 전해 캐패시터는 유전체로 얇은 산화막을 사용하고, 전극으로는 알루미늄을 사용하며, 유전체를 매우 얇게 할 수 있으므로 캐패시터의 체적에 비해 큰 용량을 얻을 수 있다.
한편, 세라믹 캐패시터는 전극간의 유전체로 티탄산 바륨(Titanium-Barium)과 같은 유전율이 큰 재료가 사용되고 있으며, 인덕턴스가 적어 고주파 특성이 양호하다는 특성을 가지고 있어 고주파의 바이패스에 흔히 사용된다.
일반적인 집적회로에서 각 소자의 정상적인 동작을 보장하기 위하여 각 소자의 전원핀에 최대한 가까운 곳에 다수의 세라믹 캐패시터를 병렬로 위치시키고, 전원부의 리플을 줄여 안정적인 전원을 공급하기 위하여 전해 캐패시터를 전원 소스 근처에 위치시킨다.
도 1은 일반적인 집적회로의 실장구조를 나타낸 평면도이다. 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(10)의 적소에 중앙처리장치(CPU)(20), 전압레귤레이터(30), 모터 드라이브 IC(40), 인터페이스(50) 및 메모리(60)가 배치되어 있다.
또한, 상기 중앙처리장치(20), 전압레귤레이터(30), 모터 드라이브 IC(40), 인터페이스(50) 및 메모리(60)에는 1개 또는 그 이상의 세라믹 캐패시터(21)(31)(41)(51)(61)와 전해 캐패시터(32)(42)(52)(62)가 각각 연결되어 있다.
여기서, 상기 전해 캐패시터, 예를 들면, 상기 전압레귤레이터(30)의 출력단에 연결된 전해 캐패시터(32)는 부하의 순간적인 변화에 대한 출력전압의 변동을 억제하기 위한 과도 응답 특성 개선용으로 사용된다.
또한, 전원단이 아닌 경우라도 전원 소스로부터 먼거리에 있는 IC 근처에 이 IC의 원활한 동작을 보장하기 위하여 전해 캐패시터가 사용된다. 특히 갑작스럽게 전류를 많이 소모하게 되는 모터 드라이브 IC(40)의 전원핀 근처에는 반드시 전해 캐패시터(42)가 설치된다.
상술한 바와 같은 전해 캐패시터(32∼62)는 소자의 전원핀에 최대한 가깝게 위치하도록 배치되어야 만족하는 전원 평활 효과 등을 얻을 수 있다.
한편, 전해 캐패시터(32∼62)는 주변온도 및 사용온도에 따라 그 수명이 많이 달라진다. 도 2는 전해 캐패시터의 온도에 따른 수명 변화를 나타낸 그래프로서, 도면에서 보는 바와 같이, 여러개의 전해 캐패시터 어느 경우에나 높은 온도에서는 수명이 현저히 단축되는 것을 알 수 있다.
그러나, 일반적인 집적회로, 특히 온도민감소자와 발열소자가 혼재하는 집적회로의 실장구조에 있어서, 상기한 바와 같은 온도민감소자의 온도에 따른 특성을 감안하지 않고, 예컨대, 전압레귤레이터(30)나 모터 드라이브 IC(40) 등과 같은 발열소자와 전해 캐패시터(32)(42)를 도 1과 같이 배치하고 있다.
따라서, 발열소자(30)(40)에서 발생되는 열이 전해 캐패시터(32)(42)로 전해지면서 전해 캐패시터(32)(42)의 사용온도가 높아짐으로써 그 수명이 단축되게 된다. 이와 같이 전해 캐패시터의 수명이 단축되면, 장비 전체의 수명이 단축되므로 전해 캐패시터의 수명 보장 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 발열소자에 대한 온도민감소자의 배치를 개선함으로써 온도민감소자가 발열소자의 열에 의한 영향을 덜 받아 그 수명을 보장할 수 있는 집적회로의 실장구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은, 인쇄회로기판에 동작시 발열하는 발열소자 및 이 발열소자의 전원 평활용으로 사용되는 전해 캐패시터를 실장하여 구성하는 집적회로의 실장구조에 있어서, 상기 전해 캐패시터는 상기 발열소자의 열영향범위 밖에 위치하도록 배치되며, 상기 전해 캐패시터와 상기 발열소자와의 사이에 상기 전해 캐패시터의 작용을 보조하는 세라믹 캐패시터가 배치된 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 집적회로의 실장구조는, 상기 전해 캐패시터가 발열소자로부터 10∼35mm 이상 이격 배치된다.
여기서, 상기 발열소자는 표면온도가 70℃ 이상인 소자를 포함하며, 상기 전해 캐패시터는 상기 발열소자의 표면온도가 70∼90℃ 일 때 발열소자로부터 10∼20mm 이격 배치되고, 상기 발열소자의 표면온도가 90∼120℃ 일 때 발열소자로부터 20∼35mm 이격 배치된다.
그리고, 상기 발열소자는 중앙처리장치, 전압레귤레이터, 모터 드라이브 IC 및 메모리 중에서 선택된 어느 하나이거나 이들 모두를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 인쇄회로기판에 동작시 발열하는 제 1 및 제 2 발열소자와 온도에 민감한 온도민감소자를 실장하여 구성하는 집적회로의 실장구조에 있어서, 상기 온도민감소자는 상기 제 1 및 제 2 발열소자의 열영향범위 밖에 위치하도록 배치되고, 상기 온도민감소자와 제 1 및 제 2 발열소자 사이에는 상기 온도민감소자의 작용을 보조하는 온도에 덜 민감한 보조소자가 각각 배치된 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조를 제공함으로써 달성될 수 있다.
여기서, 상기 온도민감소자는 상기 제 1 및 제 2 발열소자의 전원 평활용으로 사용되는 전해 캐패시터 이며, 상기 보조소자는 세라믹 캐패시터이나, 상기 보조소자의 경우 필름 캐패시터나 적층형 세라믹 캐패시터가 이용될 수도 있다.
또한, 상기 전해 캐패시터는 상기 제 1 발열소자와 제 2 발열소자 사이 및 제 1 및 제 2 발열소자로부터 10∼35mm 이상 이격 배치되는 것이 좋다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 집적회로의 실장구조를 나타낸 평면도로서, 도면에서 참조부호 100은 인쇄회로기판, 200은 중앙처리장치(CPU), 300은 전압레귤레이터, 400은 모터 드라이브 IC, 500은 인터페이스, 그리고, 부호 600은 메모리이다.
상기 인쇄회로기판(100)의 적소에 배치된 중앙처리장치(200), 전압레귤레이터(300), 모터 드라이브 IC(400), 인터페이스(500) 및 메모리(600)에는 각각 이들 소자의 전원 평활용으로 사용되는 제 1 세라믹 캐패시터(210∼610)와 전해 캐패시터(320∼620)가 각각 연결된다. 이러한 기본적인 집적회로 실장구조는 앞서 설명한 일반적인 경우와 유사하다.
본 발명에 의한 집적회로 실장구조의 특징은 상기 전해 캐패시터(320∼620)가 해당하는 소자, 즉, 전압레귤레이터(300), 모터 드라이브 IC(400) 및 메모리(600)의 열영향범위 밖에 위치하도록 배치된다고 하는 점이다. 여기서, 상기 전압레귤레이터(300), 모터 드라이브 IC(400) 및 메모리(600)는 동작시 발열하는 발열소자의 예이며, 전해 캐패시터(320)(420)(620)는 온도에 민감한 특성을 보이는 온도민감소자의 한 예이다.
상기 전해 캐패시터(320)(420)(620)는 각각 해당하는 소자, 즉, 상기한 전압레귤레이터(300), 모터 드라이브 IC(400) 및 메모리(600)로부터 10∼35mm 이상 이격 배치되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 전해 캐패시터(320)(420)(620)를 이격 배치하면 전해 캐패시터(320)(420)(620)가 해당하는 소자의 동작시 발생되는 열에 의한 영향을 덜 받게 되므로, 그 수명을 보장할 수 있다.
한편, 상기와 같이 전해 캐패시터(320)(420)(620)가 소자(300)(400)(600)로부터 일정간격 이격 배치됨으로써 전해 캐패시터(320)(420)(620)의 작용, 즉 전원 평활 작용에 문제가 생길 수 있는 바, 본 발명에서는 이를 보완하기 위하여 상기 전해 캐패시터(320)(420)(620)와 해당하는 소자와의 사이에 전해 캐패시터의 작용을 보조하는 제 2 세라믹 캐패시터(330)(430)(630)를 배치시켰다. 상기 제 2 세라믹 캐패시터(330)(430)(630)는 주변온도나 사용온도에 대하여 전해 캐패시터만큼 민감하지 않으며, 따라서, 전해 캐패시터의 작용을 보조하여 소자가 안정적인 동작을 하도록 할 수 있다.
상기와 같은 전해 캐패시터의 작용을 보조하는 소자로는 상기한 세라믹 캐패시터 이외에도 필름 캐패시터 및 적층 세라믹 캐패시터를 사용할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에서 상기 발열소자는 그 표면온도가 70℃ 이상인 소자를 포함하며, 상기 전해 캐패시터(320)(420)(620)는 발열소자의 표면온도가 70∼90℃일 때 그 발열소자로부터 10∼20mm 정도 이격 배치되며, 발열소자의 표면온도가 90∼120℃일 때는 그 발열소자로부터 20∼35mm 정도 이격 배치된다.
첨부한 도 4a 및 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 집적회로의 실장구조를 나타낸 요부 평면도이다.
도 4a는 2개의 제 1 및 제 2 발열소자인 전압레귤레이터(300')와 모터 드라이브 IC(400')가 인접하게 존재하는 경우에 있어서 온도민감소자인 전해 캐패시터(320')의 배치관계를 보인 것이다. 이와 같은 경우 도시된 바와 같이, 전해 캐패시터(320')는 앞서 설명한 바와 같이, 발열소자로부터 일정간격 이격 배치되되, 이들 2개의 발열소자(300')(400') 사이에 전해 캐패시터(320')가 위치되지 않도록 한다는 특징이 있다.
도 4b는 2개의 제 1 및 제 2 발열소자가 모터 드라이브 IC(400")와 중앙처리장치(200")로 이루어진다는 것을 제외하고는 도 4a의 경우와 같은 전해 캐패시터(420")(220")의 배치구조를 보이고 있는 도면이다.
그외 다른 구성 및 작용은 도 3의 경우와 같다. 따라서, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 온도에 민감한 전해 캐패시터가 발열소자로부터 일정거리 이격 배치되고, 이 전해 캐패시터와 발열소자와의 사이에 전해 캐패시터의 작용을 보조하는 세라믹 캐패시터가 배치되기 때문에, 전해 캐패시터의 수명 보장과 발열소자의 안정적인 동작이라는 두 가지 조건을 만족시킬 수 있게 된다. 따라서, 장비 전체의 수명을 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 일반적인 집적회로의 실장구조를 나타낸 평면도,
도 2는 온도민감소자의 하나인 전해 캐패시터의 온도에 따른 수명 변화를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 집적회로의 실장구조를 나타낸 평면도, 그리고,
도 4a 및 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 집적회로의 실장구조를 나타낸 요부 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100;인쇄회로기판 200;CPU
300;전압레귤레이터 400;모터 드라이브 IC
500;인터페이스 600;메모리
210∼610;제 1 세라믹 캐패시터 320∼620;전해 캐패시터
330,430,630;제 2 세라믹 캐패시터

Claims (9)

  1. 인쇄회로기판에 동작시 발열하는 발열소자 및 이 발열소자의 전원 평활용으로 사용되는 전해 캐패시터를 실장하여 구성하는 집적회로의 실장구조에 있어서,
    상기 전해 캐패시터는 상기 발열소자의 열영향범위 밖에 위치하도록 배치되며, 상기 전해 캐패시터와 상기 발열소자와의 사이에 상기 전해 캐패시터의 작용을 보조하는 세라믹 캐패시터가 배치된 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해 캐패시터가 발열소자로부터 10∼35mm 이상 이격 배치된 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발열소자는 표면온도가 70℃ 이상인 소자를 포함하며,
    상기 전해 캐패시터는 상기 발열소자의 표면온도가 70∼90℃ 일 때 발열소자로부터 10∼20mm 이격 배치되고, 상기 발열소자의 표면온도가 90∼120℃ 일 때 발열소자로부터 20∼35mm 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발열소자는 중앙처리장치, 전압레귤레이터, 모터 드라이브 IC 및 메모리 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  5. 인쇄회로기판에 동작시 발열하는 제 1 및 제 2 발열소자와 온도에 민감한 온도민감소자를 실장하여 구성하는 집적회로의 실장구조에 있어서,
    상기 온도민감소자는 상기 제 1 및 제 2 발열소자의 열영향범위 밖에 위치하도록 배치되고, 상기 온도민감소자와 제 1 및 제 2 발열소자 사이에는 상기 온도민감소자의 작용을 보조하는 온도에 덜 민감한 보조소자가 각각 배치된 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도민감소자는 상기 제 1 및 제 2 발열소자의 전원 평활용으로 사용되는 전해 캐패시터 이며, 상기 보조소자는 세라믹 캐패시터인 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전해 캐패시터가 상기 제 1 발열소자와 제 2 발열소자 사이 및 제 1 및 제 2 발열소자로부터 10∼35mm 이상 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 발열소자는 모터 드라이브 IC와 전압레귤레이터인 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 발열소자는 중앙처리장치와 모터 드라이브 IC인 것을 특징으로 하는 집적회로의 실장구조.
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