KR20080029054A - 경성-연성 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판(Rigid-Flex PCB)에 관한 것으로서, 원하는 임피던스 값을 가지도록 전송선로 두께/폭, 절연층 두께를 결정하여 경성-연성 인쇄회로기판을 설계함을 특징으로 한다. 이를 위하여 본 발명은, 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판의 절연층이 특정 두께 값을 가지며, 전송선로의 전체 길이가 특정 길이 값을 가지도록 설계될 때, 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭과 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로 폭을 서로 상이하게 설계함으로써 선로 임피던스 매칭을 이루도록 한다. 또한, 상기 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로의 폭이 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭보다 1.5배 더 크도록 설계됨을 특징으로 한다. 또한, 커패시턴스 값을 최소화하도록 상기 다층 PCB 구역에서 관통 바이어 홀(via hole)이 2개 형성됨을 특징으로 한다.

PCB, R-F PCB, 연성, 임피던스, 저항, EMI, 카메라, 이동통신단말기

Description

경성-연성 인쇄회로기판 {Rigid-Flex PCB}

도 1은 PCB의 평면도이다.

도 2는 PCB 단면도이다.

도 3은 전송선로 폭/두께, 절연층 두께와 선로 임피던스의 관계 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경성-연성 인쇄회로기판을 도시한 그림이다.

도 5는 도 4에서 경질로 된 다층 PCB (MLB)의 레이어(layer)를 도시한 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

41: 다층 PCB　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 42: 연성 PCB

51: 상층레이어　　　　　　　　　　　　　　　　　　 52: 중심레이어

53: 하층레이어　　　　　　　　　　　　　　　　　　 54a, 54b: 절연층

본 발명은 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판(Rigid-Flex PCB)의 임피던스 매칭에 관한 것이다.

최근 전자부품 및 소재와 이를 이용한 전자장비 산업은 상상을 초월할 정도의 속도로 발전되고 있으며, 각 전자제품들의 기능과 성능 또한 급속도로 발전되고 있다. 또한 이러한 산업의 발달은 우리 일상생활에 매우 밀접하게 다가와 생활 속에서 많은 편리함과 유익함을 제공하고 있다. 그러나 이러한 전자제품들은 불필요한 전자파를 방사 및 전도에 의해 배출하기 때문에 최근 대기, 수질, 토양, 오염에 이은 제4의 공해라 불리는 유해전자파의 주요 요인으로 대두되었으며, 이에 대한 논란 및 규제가 구체화되고 있다. 오늘날 대부분의 국가에서는 각 국가별 EMC(Electromagnetic Compatibility) 인증제도를 구축하여 전기, 전자 제품을 제조하거나 수입할 때 먼저 EMC 기술기준의 적합성을 확인하도록 요구하고 있다.

특히, 점점 최소화되어 가는 이동통신단말기에서 발생되는 전자파는 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 마이크로파를 사용하는 이동통신단말기 등에서는 열작용이 동반하는데, 주파수가 아주 높은 X-선이나 감마선 등의 유기 에너지는 투과력이 강하여 사용자에게 치명적인 장애를 줄 수 있다. 또한, 상기와 같이 생체에 영향을 미치는 것 이외에도, 이동통신단말기의 카메라모듈에서 발생되는 전자파에 의한 전자파 방해(EMI; Electro Magnetic Interference)는 RF 무선감도를 약화시키는 문제를 가지고 있다.

일반적인 인쇄회로기판(PCB)의 평면도를 도 1에 도시하였는데, 카메라모듈과 이동통신단말기 본체 간에 동기신호를 맞추기 위하여 전송선로(10;pattern)의 특성에 의하여 클럭신호와 유기적 결합을 하게 되는데, 카메라모듈과 이동통신단말기 본체간의 전송선로(pattern)간의 임피던스 정합이 맞지 않을 때 유기 에너지 발생 및 전자파 방해가 발생하는 문제가 있다.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 안출된 것으로서, 상기 유기 에너지 발생 및 전자파 방해가 발생하는 문제를 해결하기 위하여, 전송선로간의 임피던스를 최적으로 하는 PCB 설계 방법을 제시함을 목적으로 한다.　

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판의 절연층이 특정 두께 값을 가지며, 전송선로의 전체 길이가 특정 길이 값을 가지도록 설계될 때, 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭과 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로 폭을 서로 상이하게 설계함으로써 선로 임피던스 매칭을 이루도록 한다. 또한, 상기 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로의 폭이 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭보다 1.5배 더 크도록 설계됨을 특징으로 한다. 또한, 커패시턴스 값을 최소화하도록 상기 다층 PCB 구역에서 관통 바이어 홀(via hole)이 2개 형성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 2는 일반적인 인쇄회로기판(PCB)의 단면 사시도이다.

인쇄회로기판(PCB)의 표면은 집적회로소자를 연결하는 바이어(via)와 집적회로소자에서 발생되는 신호를 이동통신단말기의 본체로 전송하는 전송선로(patter)를 포함하는데, 상기 전송선로의 선로 임피던스(pattern impedance)를 Zo로 정의할 시에, 상기 선로 임피던스(Zo)는 전송선로 폭(W;21), 전송선로 두께(T;22), 절연층 두께(23;H), 절연상수와 반비례/비례하여 하기 [표 1]의 관계를 얻음을 알 수 있다.　　

[표 1]

PCB 임피던스 인자	관계
전송선로 폭(W; Width of line)	Zo ∝ 1/W
전송선로 두께(T; Thickness of line)	Zo ∝ 1/T
절연층 두께(H; Height of dielectric)	Zo ∝ H
절연상수(ε)	Zo ∝ε

상기 [표 1]을 보면, 전송선로 폭(W) 및 전송선로 두께(T)는 선로 임피던스(Zo)에 반비례하며, 절연층 두께(H), 절연상수(ε)는 선로 임피던스(Zo)에 비례함을 알 수 있다. 상기 선로 임피던스(Zo)와 전송선로 폭(W), 전송선로 두께(T), 절연층 두께(H)간의 관계를 도 3에 도시하였는데, 도 3의 그래프를 보면, 전송선로 폭(W), 전송선로 두께(T)가 증가할수록 선로 임피던스(Zo)가 작아지고, 반대로 절연층 두께가 증가할수록 선로 임피던스(Zo)가 증가함을 알 수 있다. 본 발명에서는 상기와 같은 특징을 이용하여 카메라폰의 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판(Rigid-Flex PCB)의 임피던스 매칭을 설계하는 것이다. 즉, 소정의 원하는 임피던스 값을 가지도록 전송선로 폭/두께, 절연층의 두께를 설계하는 방법을 제시한다. 상기 전송선로 폭/두께, 절연층의 두께의 설계 방법을 하기 도 4, 도 5와 함께 상술 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경성-연성 인쇄회로기판(Rigid-Flex PCB)의 외관을 도시한 사시도이고, 도 5는 상기 경성-연성 인쇄회로기판 중에서 경질로 된 다층 PCB (MLB)의 레이어(layer)를 도시한 단면도이다.

상기 경성-연성 인쇄회로기판(Rigid-Flex PCB)는 이동통신단말기의 고성능 소형화에 따라 기판 간에 다량의 접속이 필요하게 되는데 한정된 기기 공간의 최대한 활용 및 접속신뢰도 향상을 위하여 경성의 재질로 된 다층 PCB(41;MLB; Multi Layer Board) 구조 간에 굴곡성이 있는 연성 PCB(42;Flex PCB)를 일체화 시켜 전기적 접속을 시킨 PCB를 말하는 것으로서, 도 4에 이러한 Rigid-Flex PCB의 외관을 도시하였다. 상기 경질의 다층 PCB(41;MLB)의 단면도를 도 5에 도시하였는데, 다층 PCB(41)는 경질(hard 재질)로 되어 있는 내층과 외층회로를 가진 입체구조의 PCB로서 입체배선에 의한 고밀도 부품실장 및 배선 거리를 단축시킬 수 있다.

카메라폰의 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판의 경우, RF무 선감도나 EMI 특성을 향상시키기 위해서, 상기 경성-연성 인쇄회로기판의 선로 임피던스를 50[Ω]으로 매칭 설계하는 예를 들기로 한다. 즉, 본 상세한 설명에서는 하나의 실시 예로서 회로기판의 선로 임피던스를 50[Ω]으로 매칭시키기 위한 선로 임피던스 설계 방법을 제시한다.　

다층 PCB의 중심레이어층(52)에 있어서, 보호필름(coverlay)의 접착단(adhesive) 및 폴리마이드(polymide)가 각각 25um 및 12.5um, 동박(copper foil)이 18um, 폴리마이드(polymide)가 25um를 가지며, 상층레이어(51) 및 하층레이어(52)의 솔더 레지스터(solder resistor)가 20um, 구리도금(copper plating)이 20um, 동박(copper foil)이 12um를 가지고 있고, 주파수 방사 노이즈와 가장 밀접한 요소인 픽셀 클럭의 신호 라인에 최대로 50MHz/2.8V(Peak to Peak) 신호가 전달된다고 할 때, 상기 50[Ω]의 선로 임피더스 매칭을 위해서는, 동박(copper foil)과 내층기판을 절연시키는 절연층(54a,54b)인 프리플레그(prepreg)의 두께를 65um로 설계한다.

또한, 경성-연성 인쇄회로기판에 형성되는 전송선로의 총 길이가 25.22mm가 되도록 설계한다. 즉, 연성 PCB(42;Flex PCB)에서 형성되는 전송선로와 다층 PCB(41;MLB)에서 형성되는 전송선로의 전체 길이가 25.22mm가 되도록 설계하는 것이다.

상기와 같이 경성-연성 인쇄회로기판의 절연층이 특정 두께 값(예컨대, 65um)을 가지며, 전송선로의 전체 길이가 특정 전체 길이(예컨대, 25.22mm)를 가지도록 설계된다고 할 때, 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭과 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로 폭을 서로 상이하게 설계함으로써 경성-연성 인쇄회로기판의 선로 임피던스 매칭을 이루는 것이다.

예컨대, 50[Ω]이라는 선로 임피더스 매칭을 위해서는 연성 PCB(42)에서의 전송선로 폭은 0.15mm 값으로 설계하고, 경질(hard 재질)의 다층 PCB(41)에서의 전송선로 폭은 0.1mm로 설계한다. 즉, 상기 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로의 폭이 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭보다 1.5배 더 크도록 설계한다.　

아울러, 전송선로의 커패시턴스 값을 최소화하기 위하여 다층 PCB(41)에 형성되는 관통 via 홀을 2개 가지도록 한다.　

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시 될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 뿐만 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판의 전송선로 폭/두께, 절연층 두께를 각각 달리 설계하여 원하는 임피던스 정합을 구현함으로써, 이동통신단말기의 RF무선감도 및 EMI 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.　

Claims (3)

1. 카메라모듈에서 사용되는 경성-연성 인쇄회로기판의 절연층이 특정 두께 값을 가지며, 전송선로의 전체 길이가 특정 길이 값을 가지도록 설계될 때, 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭과 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로 폭을 서로 상이하게 설계함으로써 선로 임피던스 매칭을 이루는 경성-연성 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서, 상기 연성 PCB(flex PCB) 구역의 전송선로의 폭이 다층 PCB(MLB) 구역의 전송선로 폭보다 1.5배 더 크도록 설계되는 경성-연성 인쇄회로기판.
3. 제1항에 있어서, 커패시턴스 값을 최소화하도록 상기 다층 PCB 구역에서 관통 바이어 홀(via hole)이 2개 형성되는 경성-연성 인쇄회로기판.

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