KR20070034402A - 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결구조에 있어서, 상기 보드 사이에 복수의 신호선이 포함된 신호용 케이블과 복수의 전원선이 포함된 전원용 케이블이 상호 독립적으로 연결되어 있고, 상기 복수의 전원선에서 커넥터 연결부분을 제외한 나머지 부분을 서로 연결하여 평면 도선으로 형성하는 것을 특징으로하며, 이에 따라, 단말기의 고속 동작 시 발생하는 전류의 흐름을 방해하는 인덕턴스 및 전류의 저항을 감소시켜 안정적인 동작을 가능하게 하고, 이로 인해 단말기의 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

휴대 단말기, 보드, 전원선, 신호선, 그라운드 선, 평면 도선.

Description

다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결 구조 {CONNECTING STRUCTURE BETWEEN BOARDS OF POPTABLE TERMINAL COMPRING A PLURALITY OF BOARDS}

도 1은 종래 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기를 나타낸 도면.

도 2는 종래의 보드간 연결 구조를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보드간 연결 구조를 나타낸 도면.

본 발명은 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결 구조에 관한 것으로서, 특히 보드간 병렬로 연결된 복수의 전원선에서 커넥터 연결 부분을 제외한 나머지 부분을 서로 연결하여 하나의 평면 도선으로 형성함으로써, 안정적인 전원을 공급 받을 수 있도록 한 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결 구조에 관한 것이다.

통상적으로, 휴대용 단말기는 전자부품의 고감도, 소형화 및 경량화 추세에 따라 가고 있으며, 제1세대로 바 타입(Bar Type)의 휴대폰이 보편화 되었고, 제2세 대로 플립 타입(Flip Type)의 휴대폰이 일반화 되었으며, 현재에는 플립 타입과 제3세대의 폴더 타입(Folder Type)의 휴대폰이 공존하여 보편화된 추세에 있다.

또한, 사용자의 손목에 착용하는 시계 타입(Watch Type)의 휴대폰을 비롯하여 신체 일부나 의류에 착용하는 웨어러블 폰(wearable phone)이 개발되었다.

본 출원인은 웨어러블 폰의 휴대성과 착용감을 개선하기 위해 본 발명 이전에 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기를 개발하여 2005년 5월 18일자로 특허출원(2005-41508)을 한 바 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 특허출원에 기재된 휴대 단말기는 다수개의 보드(10)로 구성되어 각각의 보드(10)에는 해당하는 여러 부품들이 장착되어 있다. 또한, 각각의 보드(10)에는 서로 마주 보는 부분에 다수개의 커넥터(11)가 설치되어 있으며, 상기 커넥터(11)간을 전기적으로 연결하기 위해 연결선(20)이 구비된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 커넥터(11) 사이의 연결선(20)은 각종 통신 신호 및 각 부품들을 제어하는 신호가 전송되는 신호선(21)들과 전원 공급을 위한 전원선(22)들로 이루어져 있다.

이와 같이 상기 연결선(20) 내에 제공된 신호선(21) 및 전원선(22)의 연결 개 수는 각 보드(10)들의 크기와 밀접한 관계가 있으며, 각 보드(10)들의 크기는 또한 웨어러블 폰의 착용성과 밀접한 관계가 있다. 즉 개별 보드의 크기가 작을수록 착용성은 좋아지나 보드(10)의 개수가 늘어나고 보드(10)의 개수가 늘어남에 따라 보드(10)간 연결도 증가하게 된다.

상기와 같이 보드간 연결의 증가에 따라 전원선의 길이가 증가하고, 보드(10)간 연결로 인해 전원선의 굵기가 제한되기 때문에 일반 휴대 단말기와 달리 전원선의 인덕턴스와 AC 저항 성분이 모두 증가하게 된다.

다시 말해서 일반 휴대 단말기에서는 모든 부품이 하나의 기판에 존재하기 때문에 넓은 전원선을 사용하거나 전원선의 길이를 최소화하여 인덕턴스나 AC 저항과 같은 전원 구조의 기생성분을 줄일 수 있으나, 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기에서는 상기 이유로 전원선의 기생성분이 증가하여 소자에 안정적인 전원을 공급하지 못하고, 큰 전압 강하를 일으키는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 그라운드 구조에도 똑같이 발생하며, 따라서 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 성능 보장을 위해서 낮은 인덕턴스와 AC 저항성분을 가지는 전원 및 그라운드 연결 구조가 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 보드간 병렬로 연결된 복수의 전원선에서 커넥터 연결 부분을 제외한 나머지 부분을 서로 연결하여 하나의 평면 도선으로 형성함으로써, 안정적인 전원을 공급 받을 수 있도록 한 휴대 단말기의 보드간 연결 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 다수개의 그라운드 선을 일정간격으로 배치시킴으로써, 커다란 그라운드 평면 도선을 확보하여 안정적인 그라운드를 유지할 수 있도록 한 휴대 단말기의 보드간 연결 구조를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결구조에 있어서, 상기 보드 사이에 복수의 신호선이 포함된 신호용 케이블과 복수의 전원선이 포함된 전원용 케이블이 상호 독립적으로 연결되어 있고, 상기 복수의 전원선에서 커넥터 연결부분을 제외한 나머지 부분을 서로 연결하여 평면 도선으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보드간 연결구조를 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각 보드(10)의 가장 자리 부분에 신호용 커넥터(11)와 전원용 커넥터(12)가 설치되어, 각각 신호용 케이블(100)과 전원용 케이블(200)로 연결되어 있다. 신호용 케이블(100)은 각종 통신 신호와 각 부품을 제어하는 신호가 전송되는 신호선(102)이 복수 개 모여 이루어져 있고, 전원용 케이블(200)은 각 부품에 전원을 공급하기 위한 전원선(201)이 복수 개 모여 이루어져 있다.

본 발명의 실시예에서는 신호용 커넥터(11)와 전원용 커넥터(12)가 각각 따로 설치되어, 신호용 케이블(100)과 전원용 케이블(200)이 상호 독립적으로 연결되어 있으나, 하나의 커넥터에 하나의 케이블이 연결되어 그 케이블 내에 신호선과 전원선이 서로 독립적으로 나뉘어 배치될 수도 있다.

상기 케이블(100, 200)을 구성하는 각 연결선들은 커넥터(11, 12)의 규격상 선의 폭과 두께가 매우 작아서 그 단면적이 매우 작기 때문에, 케이블의 인덕턴스와 AC 저항 성분이 커지게 된다.

이와 같이 큰 인덕턴스와 AC 저항 성분을 가지는 전원선(201)은 고속으로 동작 시 소자에 안정적인 전원을 공급하지 못하거나 큰 전압 강하가 발생하게 된다. 즉, 전원선의 인덕턴스 성분을 L이라고 할 때, 인덕턴스에 의한 전압 강하 V_L은 Ldi/dt가 되는데, 고속 동작 시 요구되는 공급전류의 변화(di/dt)가 크므로, 실제 소자에 공급되는 전압에는 큰 요동(fluctuation)이 발생하게 된다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 전원용 케이블(200) 내에서 di/dt의 값이 큰 주요 전원선을 다수 개 병렬로 이웃하게 배치하고 커넥터 연결 부분을 제외한 나머지 부분을 서로 연결한다. 즉, 단순히 여러 개의 전원선을 병렬 연결하는 것이 아니라, 각 선의 커넥터 접촉부분을 제외하고 나머지 부분을 연결하여 하나의 평면 도선처럼 형성한다.

몇 개의 전원선을 서로 연결해야 하는지는 동작 속도와 사용하는 동작 전류, 소장의 전원 특성에 의해 결정되는데, 동작 속도가 빠를 수록 동작 전류가 크므로 필요한 전원선(201)의 수가 증가한다.

예를 들어, 도 3에서, 전원용 케이블(200) 내의 복수의 전원선을 각각 5개, 3개, 4개씩 연결하여 세 개의 평면 도선이 형성되어 있다. 이와 같이 여러 개의 전원선을 커넥터 연결 부분을 제외하고 서로 연결함으로써, 인덕턴스와 저항성분을 감소시켜 고속 동작 시에도 안정적인 전원공급을 달성할 수 있다.

상기 전원 연결과 마찬가지로 그라운드 연결도 낮은 인덕턴스가 유지되어야 안정적인 동작을 보장할 수 있다. 고속 회로에서는 더 이상 군체(lumped) 회로 조건을 만족하지 않으므로 단순히 1-2곳의 연결만으로는 그라운드로서의 역할을 하지 못한다. 즉 그라운드가 안정적인 전류의 싱크와 가드 트레이스(guard trace)로서 일종의 차폐(shield)역할을 하기 위해서 그라운드 선(101)을 다 수개 사용하는데 여러 개를 단순히 병렬적으로 연결하는 것이 아니라 일정한 거리(D1) 마다 한 개 이상의 그라운드 선(101)을 배치시킨다.

예를 들어, 도 3에서, 신호용 케이블(100) 내의 신호선(102) 사이에 그라운드선(101)이 일정 간격(D1)마다 즉, 4개의 신호선(102)마다 하나씩 배치되어 있다.

이와 같이, 상기 전원선(201)과 달리 다수개의 그라운드 선(101)을 잇달아 배치하지 않고 일정 간격만큼 띄어서 배치한다.

상기 그라운드 선(101)의 간격의 거리(D1)는 보드(10)에서 동작하는 최고 주파수에 따라 결정된다. 또한 보드(10)간 케이블의 길이(L1)도 동작하는 최고 주파수에 따라 제한된다. 여기서, 상기 최고 주파수는 지원하는 밴드에 따라 800MHz ~ 2.1GHz 대역에서 존재한다.

상기 최고 주파수를 f, 공기 중에서 전자의 속도를 c1, 케이블에서 전자의 속도를 c2라고 할 때 D1≤c1(kf), L1≤c2(kf)가 되도록 설계한다. k는 보수적인 조건을 적용하면 20, 일반적인 조건을 적용하면 12정도로 한다.

신호선 사이에 그라운드 선을 배치할 때 그라운드 선은 한 개 이상 배치할 수 있고, 그라운드 선 간의 간격 D1은 상기 계산된 값보다 작으면 되고, 그 간격이 동일할 필요는 없다.

상기와 같은 그라운드 선의 배치는 신호용 케이블(100)뿐만 아니라, 전원용 케이블(200)에도 적용 가능하다. 즉, 전원용 케이블(200)에 그라운드 선을 배치할 때, 평면 도선 사이에 그라운드 선을 하나 이상 배치할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결 구조는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 휴대 단말기의 보드간 연결 구조에 의하면, 보드간 병렬로 연결된 다수의 전원선에서 커넥터 연결 부분을 제외한 나머지 부분을 서로 연결하여 하나의 평면 도선으로 형성함으로써, 인덕턴스와 AC 저항 성분을 낮추어 고속 동작 시에도 안정적인 전원을 공급 받을 수 있는 효과가 있다.

또한, 다수개의 그라운드 선을 케이블 내에 일정간격으로 배치시킴으로써, 여러 개의 보드 간 그라운드가 하나의 그라운드 평면처럼 작용하여, 고속 동작 시에도 안정적인 그라운드를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 안테나의 성능 확보에도 도움을 주는 효과가 있다. 특히, 신호선 사이에 배치된 그라운드 선은 신호선 사이의 커플링도 감소시키는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 다수개의 보드로 구성된 휴대 단말기의 보드간 연결구조에 있어서,

   상기 보드 사이에 복수의 신호선이 포함된 신호용 케이블과 복수의 전원선이 포함된 전원용 케이블이 상호 독립적으로 연결되어 있고,

   상기 복수의 전원선에서 커넥터 연결부분을 제외한 나머지 부분을 서로 연결하여 평면 도선으로 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 신호선 사이에는 그라운드 선이 일정 간격마다 적어도 하나 이상 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 일정 간격 D1은 하기의 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.

   D1 ≤ c1/(kf) (c1: 공기 중 전자 속도, f: 최고주파수, k: 상수)
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수의 전원선에는 서로 다른 개수의 전원선으로 형성된 여러 개의 평면 도선이 존재하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 평면 도선을 형성하는 전원선의 개수는 동작 속도, 동작 전류 및 소자의 전원특성에 의해 결정되는 것을 특징으로 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 평면 도선 사이에 그라운드 선이 적어도 하나 이상 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 보드간 연결되어 있는 케이블의 길이 L1은 하기의 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.

   L1 ≤ c2/(kf) (c2: 케이블에서 전자 속도, f: 최고주파수, k: 상수)
8. 제 3 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 상수 k는 보수적인 조건에서 20, 일반적인 조건에서 12인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기의 보드간 연결 구조.

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