KR20090114628A - Printed circuit board - Google Patents

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KR20090114628A
KR20090114628A KR1020080040368A KR20080040368A KR20090114628A KR 20090114628 A KR20090114628 A KR 20090114628A KR 1020080040368 A KR1020080040368 A KR 1020080040368A KR 20080040368 A KR20080040368 A KR 20080040368A KR 20090114628 A KR20090114628 A KR 20090114628A
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circuit board
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이준우
김경훈
한성우
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주식회사 하이닉스반도체
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Abstract

PURPOSE: A printed circuit board is provided to steadily maintain a transmission speed of a signal by arranging a plurality of capacitors between adjacent transmission lines. CONSTITUTION: A plurality of semiconductor devices is mounted on a printed circuit board. The printed circuit board includes a plurality of transmission lines(DQ0~DQ7) and a plurality of capacitors(C0~C5). The transmission lines perform signal exchange between the semiconductor devices. The transmission lines are microstrip lines. The capacitors are connected between adjacent transmission lines in order to control a transmission delay of a signal according to a signal transmission mode between the adjacent transmission lines. In case the signal transmission mode between the adjacent transmission lines is odd, the capacitors delay a transmission time of the signal.

Description

인쇄회로기판{PRINTED CIRCUIT BOARD}Printed Circuit Board {PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 크로스토크(CROSSTALK, X-TALK) 제거 기술에 관한 것이며, 전송라인 간의 커플링으로 인해 발생하는 크로스토크의 영향을 감소시키는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)에 대한 것이다.The present invention relates to crosstalk (CROSSTALK, X-TALK) removal technology, and to a printed circuit board (PCB) that reduces the effect of crosstalk caused by coupling between transmission lines.

신호의 전송대역이 몇 백 헤르츠(Hz) 이하인 저속전송에서는 주로 일반 인쇄회로기판(PCB)이 사용되고 있다. 하지만, 고집적화된 시스템에서 신호의 고속전송이 이루어지면서 신호의 전송대역이 기가 헤르츠(GHZ)를 넘어가고 있는데, 이와 같은 고주파 대역에서 왜곡 없이 신호를 전송하기 위해서는 스트립(STRIP) 구조나 마이크로스트립(MICROSTRIP) 구조의 전송라인을 구비한 인쇄회로기판의 채택이 필수요건이 되고 있다.General-purpose printed circuit boards (PCBs) are mainly used for low-speed transmissions in which the transmission band of signals is several hundred hertz (Hz) or less. However, as a high speed signal is transmitted in a highly integrated system, the transmission band of the signal is exceeding Gigahertz (GHZ). In order to transmit a signal without distortion in such a high frequency band, a strip structure or a microstrip is used. The adoption of a printed circuit board having a transmission line having a structure is required.

도 1은 일반적인 스트립 라인(STRIP LINE)의 단면 구조도이다.1 is a cross-sectional structural view of a typical strip line.

도 1을 참조하면, 스트립라인은 금속으로 이루어진 그라운드면(GND) 사이에 위치한 구조이며 그 사이에는 균일한 유전물질로 채워져 있다.Referring to FIG. 1, the stripline is a structure located between the ground plane GND made of metal, and is filled with a uniform dielectric material therebetween.

도 2는 일반적인 마이크로스트립 라인(MICROSTRIP LINE)의 단면 구조도이다. 2 is a cross-sectional structure diagram of a general microstrip line.

도 2를 참조하면, 마이크로스트립 라인은 유전물질과 그라운드면 사이에 위치하나 그라운드면(GND)의 반대쪽에는 공기와 접촉된 구조이다.Referring to FIG. 2, the microstrip line is positioned between the dielectric material and the ground plane, but is in contact with air on the opposite side of the ground plane GND.

즉, 다층으로 이루어진 고속전송용의 인쇄회로기판에서 최상위층 또는 최하위층의 전송라인이 마이크로스트립 라인이며, 층과 층 사이에 있는 전송라인은 스트립 라인이라고 할 수 있다.That is, in the multilayer printed circuit board for high-speed transmission, the transmission line of the uppermost layer or the lowermost layer is a microstrip line, and the transmission line between the layers is a strip line.

고주파 대역의 신호전송에 스트립 라인과 마이크로스트립 라인의 인쇄회로기판이 주로 사용되는 이유를 살펴보면 다음과 같다.The reason why the printed circuit board of the strip line and the microstrip line is mainly used for the signal transmission of the high frequency band is as follows.

우선, 인쇄회로기판에서 소자와 소자간의 패턴(레이아웃) 즉, 라인의 형상이나 길이 그리고 소자의 배치에 의해 그 회로의 동작이 영향을 받는다. 동작 주파수가 올라갈수록 간섭이 심해지기 때문에 소자배치를 어떻게 하느냐가 주요 고려대상이 된다. 특히 고주파대역으로 가면 갈수록 전송되는 신호의 파장이 짧아지기 때문에 전송라인의 형상, 길이와 소자의 배치가 회로에 영향을 주는 정도가 아니라, 동작과 성능 및 기능을 결정하게 되는 주요 요소가 된다. 예를 들어 회로에서 인덕터를 구현 할 때, 저주파 대역의 회로에서는 인덕터 소자를 위치시키지만 고주파 대역의 회로에서는 일반적으로 전송라인의 길이를 조절해서 그 길이값으로 인덕터를 구현하기도 한다. 캐패시터는 스터브(stub)나 갭(gap)을 의도적으로 전송라인에 포함시켜서 소자 대신 구현하기도 한다. 이런 방법으로 구현하는 소자를 분산형태 소자(distributed type)라고 하며 기존의 리드 타입(LEAD TYPE) 또는 에스엠디 타입(SMD TYPE) 등의 소자는 집중 소자(Lumped Element)라고 한다. First, the operation of the circuit is affected by the pattern (layout) between the element, that is, the shape or length of the line, and the arrangement of the element in the printed circuit board. Since the interference increases as the operating frequency increases, the main consideration is how to place the device. In particular, since the wavelength of the transmitted signal is getting shorter toward the high frequency band, the shape, length, and arrangement of the transmission lines do not affect the circuit, but are a major factor in determining operation, performance, and function. For example, when inductors are implemented in circuits, inductor elements are placed in low frequency circuits, but in high frequency circuits, inductors are usually implemented by adjusting the length of transmission lines. Capacitors can be implemented in place of devices by intentionally including stubs or gaps in the transmission line. Devices implemented in this manner are referred to as distributed types, and devices such as conventional lead types or smd types are referred to as lumped elements.

또한, 고주파 대역의 회로에서는 전송라인과 그라운드 사이의 매질도 회로의 기능을 결정하는 주요 요소이다. 고주파 대역으로 갈수록 전송라인과 그라운드 사이에 교류에너지가 집중되면서 필드(field)가 형성되는데, 일반 인쇄회로기판과 같이 전송라인과 그라운드 사이에 또 다른 전송라인과 소자 등이 배치되어 있다면, 교류 에너지 입장에서는 이를 방해물로 여기게 된다. 이와 같이, 고주파 대역으로 가면 갈수록 전송라인과 그라운드 사이에서 신호의 거의 모든 에너지 성분이 교류필드 형태를 이루면서 진행한다는 점 때문에 전송라인과 그라운드 사이의 물질을 제거하는 것만이 아니라, 그 사이에 위치하는 유전체의 조건이 완벽하게 일정해야 한다. 그래서 이러한 고주파 대역의 신호특성을 고려하여 인쇄회로기판의 아랫면 전체에 금속의 그라운드면을 위치시키고, 인쇄회로기판 유전체의 높이와 유전율이 명확하게 정의되어 있으며, 그 높이와 유전율 조건에 맞추어 맨 윗면에 전송라인을 배치하면서 회로를 구성하게 하게 되었다. 이렇게 고주파 대역의 회로에서는 회로패턴 컨트롤과 전송라인과 그라운드 사이의 매질조건의 특성을 고려한 설계방법이 필요한데, 이런 설계방법에 최적화된 것이 스트립 라인과 마이크로스트립 라인을 구비한 인쇄회로기판이다.In addition, in a high frequency band circuit, the medium between the transmission line and ground is also a major factor in determining the function of the circuit. As the AC energy is concentrated between the transmission line and the ground toward the high frequency band, a field is formed. If another transmission line and an element are arranged between the transmission line and the ground like a general printed circuit board, the AC energy position Esau regards this as an obstacle. As such, as the high frequency band passes, almost all energy components of the signal progress in the form of an alternating field between the transmission line and the ground, and not only the material between the transmission line and the ground is removed, but also a dielectric material located therebetween. The conditions must be perfectly constant. Therefore, in consideration of the signal characteristics of the high frequency band, the ground plane of the metal is placed on the entire lower surface of the printed circuit board, and the height and permittivity of the dielectric of the printed circuit board are clearly defined. The layout of the transmission lines led to the construction of the circuit. In the high frequency band, a circuit pattern control and a design method considering the characteristics of the medium condition between the transmission line and the ground are required. The optimized design method is a printed circuit board having a strip line and a microstrip line.

인쇄회로기판의 전송라인에 영향을 주는 전자기필드에 대해 자세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the electromagnetic field affecting the transmission line of the printed circuit board in detail.

금속과 금속 사이에 유전체가 있을 경우에 금속과 금속 사이에는 캐패시턴스가 존재한다. 일반적으로 전송라인은 금속으로 이루어져 있고, 전송라인 사이에는 유전체가 위치하므로 전송라인과 전송라인 사이에 캐패시턴스가 존재한다고 할 수 있다. 공기도 비유전율(Dielectric Constant)이 '1'인 유전체이므로 공기를 사이에 두고 전송라인이 위치할 경우 그 사이에도 캐패시턴스가 존재한다고 할 수 있다. 전송라인에 고주파 대역의 교류신호가 흐를 때, 고주파 대역으로 갈수록 전송라인 사이의 캐패시턴스 즉, 상호 캐패시턴스(mutual capacitance)의 영향으로 인해 전기적 에너지 간섭이 일어나게 되고, 전송라인의 특성 임피던스 값 등에 영향을 주게 된다. 또한, 전송라인에 교류신호가 흐르면서 전송라인에는 자기필드가 형성되고, 다른 전송라인의 자기필드에 영향을 주는 상호 인덕턴스(mutual inductance)가 나타나게 되는데, 이 상호 인덕턴스는 각 전송라인의 인덕턴스 값에 영향을 주게 되는 등의 자기적 에너지 간섭이 일어나게 되고, 전송라인의 특성 임피던스 값 등에 영향을 주게 된다. If there is a dielectric between the metal and there is a capacitance between the metal and the metal. In general, the transmission line is made of metal, and since the dielectric is located between the transmission lines, it can be said that a capacitance exists between the transmission line and the transmission line. Since air is also a dielectric having a dielectric constant of '1', capacitance may be present between transmission lines when air is interposed therebetween. When an AC signal in a high frequency band flows through a transmission line, electrical energy interference occurs due to the influence of capacitance between the transmission lines, that is, mutual capacitance, toward the high frequency band, and affects characteristic impedance values of the transmission line. do. In addition, as the AC signal flows through the transmission line, a magnetic field is formed in the transmission line, and mutual inductance affects the magnetic field of another transmission line, and this mutual inductance affects the inductance value of each transmission line. Magnetic energy interference occurs such as to affect the characteristic impedance value of the transmission line.

즉, 독립된 공간 또는 전송라인 사이에 전기필드와 자기필드의 교류에너지가 상호 전달되는 현상을 커플링(Coupling)이라고 한다. 금속과 금속간의 거리가 가까워짐으로써 신호가 간섭받게 되는 이런 현상은 원하지 않는 기생효과(parasitic effect)이고 이러한 불필요한 커플링을 EMI(ElectroMagnetic Interference)적 관점에서는 크로스토크(crosstalk)라는 용어를 사용해서 표현하기도 한다. 본 발명에서는 커플링으로 인한 불필요한 상호간섭을 크로스토크(crosstalk)라고 정의하고 기술하기로 한다.That is, the coupling of alternating energy of an electric field and a magnetic field between independent spaces or transmission lines is called coupling. This phenomenon of signal interference due to the close metal-to-metal distance is an unwanted parasitic effect, and this unwanted coupling can also be expressed using the term crosstalk in terms of Electromagnetic Interference (EMI). do. In the present invention, unnecessary mutual interference due to coupling is defined and described as crosstalk.

상기와 같이 인접한 전송라인 사이에 발생하는 전자기적인 간섭을 크로스토크라고 하며, 이러한 현상은 상호 인덕턴스(mutual inductance)와 상호 캐패시턴 스(mutual capacitance)에 의해서 일어나게 되는데, 이러한 상호 인덕턴스(LM)와 상호 캐패시턴스(CM)는 전송라인의 전체 인덕턴스와 전체 캐패시턴스에 영향을 주는데, 결합 전송라인(coupled transmission line) 이론에서의 ODD모드와 EVEN모드 해석법에 있어서, 각 모드에서의 상호 인덕턴스와 상호 캐패시턴스의 영향을 알아본다. The electromagnetic interference generated between adjacent transmission lines as described above is called crosstalk, and this phenomenon is caused by mutual inductance and mutual capacitance, which are mutual inductance L M. And mutual capacitance (C M ) affect the total inductance and total capacitance of the transmission line.In the ODD and EVEN mode analysis of the coupled transmission line theory, the mutual inductance and mutual capacitance in each mode Note the effect.

도 3은 결합전송라인(coupled transmission line)의 등가회로 모델이며, 인덕턴스와 캐패시턴스의 등가회로(310), 인덕턴스 등가회로(320) 및 캐패시턴스 등가회로(330)로 나타낼 수 있다.3 is an equivalent circuit model of a coupled transmission line, which may be represented by an equivalent circuit 310 of inductance and capacitance, an inductance equivalent circuit 320, and a capacitance equivalent circuit 330.

인접한 전송라인 사이에 형성되는 신호모드는 크게 ODD모드와 EVEN모드로 구분할 수 있다. 두 전송라인이 있을 때 ODD모드는 두 전송라인에 서로 180도 위상차이가 나는 동일한 크기의 신호를 인가할 때를 말한다. 먼저 인덕턴스에 대해 살펴보면 전압은 인덕티브 커플링(inductive coupling)에 의해 발생되고 인덕턴스 등가회로(320)에서 두 전송라인에 흐르는 전류 I1 과 I2 는 크기는 같고 방향은 반대이다. 자기 인덕턴스(self inductance)는 L11 = L22 = L0 이고, 상호 인덕턴스(mutual inductance)는 L12 = LM 이라고 한다면, 인덕턴스 등가회로(320)의 V1 과 V2 는 [수학식 1]과 [수학식 2]로 나타낼 수 있다.Signal modes formed between adjacent transmission lines can be roughly divided into ODD mode and EVEN mode. When there are two transmission lines, the ODD mode is when a signal having the same magnitude having a 180 degree phase difference is applied to the two transmission lines. First, referring to the inductance, the voltage is generated by inductive coupling, and the currents I 1 and I 2 flowing in the two transmission lines in the inductance equivalent circuit 320 have the same magnitude and the opposite directions. If the self inductance is L 11 = L 22 = L 0 and the mutual inductance is L 12 = L M , V 1 and V 2 of the inductance equivalent circuit 320 are [Equation 1] And [Equation 2].

Figure 112008031201694-PAT00001
Figure 112008031201694-PAT00001

Figure 112008031201694-PAT00002
Figure 112008031201694-PAT00002

ODD모드에서는 I1 = -I2, V1 = -V2 이므로 [수학식 3] , [수학식 4]로 나타낼 수 있다.In ODD mode, since I 1 = -I 2 , V 1 = -V 2 , it can be represented by [Equation 3] and [Equation 4].

Figure 112008031201694-PAT00003
Figure 112008031201694-PAT00003

Figure 112008031201694-PAT00004
Figure 112008031201694-PAT00004

Figure 112008031201694-PAT00005
Figure 112008031201694-PAT00005

[수학식 5]에서 보는 것과 같이 ODD모드에서 전체 인덕턴스 LODD 는 자기 인덕턴스(self inductance) L11 에서 상호 인덕턴스(mutual inductance) LM 만큼 작아진다는 것을 알 수 있다.As shown in Equation 5, it can be seen that in ODD mode, the total inductance L ODD is as small as the mutual inductance L M in the self inductance L 11 .

마찬가지로 캐패시턴스는 캐패시턴스 등가회로(330)에서 자기 캐패시턴스(self capacitance)는 C1G = C2G = C0 이고, 상호 캐패시턴스(mutual capacitance)는 C12 = CM 이라고 한다면, 캐패시턴스 등가회로(330)의 I1 과 I2 는 [수학식 6]과 [수학식 7]로 나타낼 수 있다.Similarly, if the capacitance in the capacitance equivalent circuit 330 has a self capacitance of C 1G = C 2G = C 0 , and the mutual capacitance is C 12 = C M , the I of the capacitance equivalent circuit 330 1 and I 2 may be represented by Equation 6 and Equation 7.

Figure 112008031201694-PAT00006
Figure 112008031201694-PAT00006

Figure 112008031201694-PAT00007
Figure 112008031201694-PAT00007

ODD모드에서는 I1 = -I2, V1 = -V2 이므로 I1 과 I2 는 다시 [수학식 8]과 [수학식 9]로 나타낼 수 있다.In ODD mode, I 1 = -I 2 , V 1 = -V 2, so I 1 and I 2 can be represented by Equations 8 and 9 again.

Figure 112008031201694-PAT00008
Figure 112008031201694-PAT00008

Figure 112008031201694-PAT00009
Figure 112008031201694-PAT00009

Figure 112008031201694-PAT00010
Figure 112008031201694-PAT00010

Figure 112008031201694-PAT00011
Figure 112008031201694-PAT00011

[수학식 10]에서 보는 것과 같이 ODD모드에서 전체 캐패시턴스(total capacitance) CODD 는 자체 캐패시턴스(self capacitance) C1G 보다 2CM 만큼 더 커지게 된다.As shown in Equation 10, in the ODD mode, the total capacitance C ODD becomes 2C M larger than the self capacitance C 1G .

상기의 [수학식5]와 [수학식10]에서의 LODD와 CODD를 이용하여 ZODD 와 TDODD를 구하면 [수학식11]과 [수학식12]와 같다.When Z ODD and TD ODD are obtained using L ODD and C ODD in [Equation 5] and [Equation 10], Equation 11 and Equation 12 are obtained.

Figure 112008031201694-PAT00012
Figure 112008031201694-PAT00012

Figure 112008031201694-PAT00013
Figure 112008031201694-PAT00013

EVEN모드는 두 전송라인에 같은 위상을 가진 동일한 크기의 신호를 인가할 때를 말한다. 먼저 인덕턴스에 대해 살펴보면 전압은 인덕티브 커플링(inductive coupling)에 의해 발생되고 인덕턴스 등가회로(320)에서 두 전송라인에 흐르는 전류 I1 과 I2 는 크기도 같고 방향도 동일하다. L11 = L22 = L0, L12 = LM 이라면 인덕턴스 등가회로(320)의 V1 과 V2 는 [수학식 1]과 [수학식 2]로 나타낼 수 있고, EVEN모드에서는 I1 = I2 , V1 = V2 이므로, 다시 [수학식 13]와, [수학식 14]로 나타낼 수 있다. EVEN mode is when the same size signal with the same phase is applied to both transmission lines. First, referring to the inductance, the voltage is generated by inductive coupling, and the currents I 1 and I 2 flowing through the two transmission lines in the inductance equivalent circuit 320 have the same magnitude and the same direction. If L 11 = L 22 = L 0 , L 12 = L M , V 1 and V 2 of the inductance equivalent circuit 320 may be represented by [Equation 1] and [Equation 2], and I 1 = in EVEN mode. Since I 2 , V 1 = V 2 , it can be represented by Equation 13 and Equation 14 again.

Figure 112008031201694-PAT00014
Figure 112008031201694-PAT00014

Figure 112008031201694-PAT00015
Figure 112008031201694-PAT00015

Figure 112008031201694-PAT00016
Figure 112008031201694-PAT00016

[수학식 15]에서 보는 바와 같이, EVEN모드에서 전체 인덕턴스(total inductance) LEVEN 은 자체 인덕턴스(self inductance) L11 에서 LM 만큼 증가한다. 마찬가지로 캐패시턴스는 캐패시턴스 등가회로(330)에서 [수학식 6]과 [수학식 7]로 나타낼 수 있고, EVEN모드에서는 I1 = I2, V1 = V2 이므로 I1 과 I2 는 다시 [수학식 16]과 [수학식 17]로 나타낼 수 있다.As shown in Equation 15, the total inductance L EVEN in EVEN mode increases by L M in self inductance L 11 . Likewise, the capacitance can be represented by Equation 6 and Equation 7 in the capacitance equivalent circuit 330. In EVEN mode, I 1 = I 2 and V 1 = V 2, so I 1 and I 2 are again represented by [Math. Equation 16] and [Equation 17].

Figure 112008031201694-PAT00017
Figure 112008031201694-PAT00017

Figure 112008031201694-PAT00018
Figure 112008031201694-PAT00018

Figure 112008031201694-PAT00019
Figure 112008031201694-PAT00019

Figure 112008031201694-PAT00020
Figure 112008031201694-PAT00020

따라서, [수학식 18]과 같이 EVEN모드에서 전체 캐패시턴스 CEVEN 은 자체 캐패시턴스 C1G 이다. 상기의 [수학식15]와 [수학식18]에서의 LEVEN 와 CEVEN 를 이용하여 ZEVEN 와 TDEVEN 를 구하면 [수학식 19]와 [수학식20]과 같다.Therefore, as shown in Equation 18, the total capacitance C EVEN in EVEN mode is its capacitance C 1G . When the Z EVEN and the TD EVEN are obtained using L EVEN and C EVEN in Equation 15 and Equation 18, Equation 19 and Equation 20 are obtained.

Figure 112008031201694-PAT00021
Figure 112008031201694-PAT00021

Figure 112008031201694-PAT00022
Figure 112008031201694-PAT00022

상기와 같이, 전송라인에서 인접한 전송라인의 커플링의 영향으로 인해서, 인접한 전송라인과 형성되는 신호모드에 따라 전송라인의 특성임피던스 등이 변하 게 되며 신호의 전송속도 차이가 생기게 된다. 따라서 반도체 소자 사이에 신호교환을 할 때, 신호의 전송속도가 일정하지 않다는 것은 타이밍 마진(TIMING MARGIN)을 저해하는 요소로 작용한다.As described above, due to the influence of the coupling of the adjacent transmission line in the transmission line, the characteristic impedance of the transmission line is changed according to the signal mode formed with the adjacent transmission line and the difference in the transmission speed of the signal occurs. Therefore, when signals are exchanged between semiconductor devices, the inconsistent transmission speed of the signal acts as a deterrent to the timing margin.

특히 인쇄회로기판의 전송라인 구조에서의 신호의 전송속도는 순수하게 유전체의 유전상수에 의해서 결정된다고 볼 수도 있는데 마이크로 스트립라인의 경우에는 전송라인과 접지면 사이에 유전체가 있고 전송라인 위로는 공기가 있다. 공기의 유전상수는 '1' 이며, 유전체의 유전상수는 유전물질에 따라 다르며 일반적으로 사용되는 FR4의 경우에는 '4.3' 정도의 유전상수를 가진다. 이때, 신호모드가 EVEN 모드 또는 ODD 모드로 형성되는지에 따라 전자기필드가 유전체쪽으로 많이 발생하기도 하고 공기중으로 많이 발생하기도 하기도 한다. 따라서 신호모드에 따라 체감 유전상수가 서로 다르게 되는 것이다. 따라서 EVEN 모드와 ODD 모드 사이에는 전송속도 차이가 발생하게 된다. 스트립 라인은 위 아래로 그라운드면 또는 전원면이 있기 때문에 전송라인의 수직방향으로 정확히 전자기필드가 위 아래쪽으로 분포하고 누설전계가 최소화되는 장점이 있으나, 세밀한 공정이 필요하며 동일한 회로를 구현할 때 스트립라인이 더 많은 기판층수가 사용되므로 보통 경제적인 마이크로스트립 라인을 사용하게 되는데, 고주파 대역의 전송라인에서 발생하는 크로스토크의 영향을 제거하는 기술이 요구되고 있다.In particular, the transmission speed of a signal in the structure of a transmission line of a printed circuit board may be determined purely by the dielectric constant of the dielectric. In the case of a micro strip line, there is a dielectric between the transmission line and the ground plane and air above the transmission line. have. The dielectric constant of air is '1', and the dielectric constant of the dielectric varies depending on the dielectric material. In general, FR4 has a dielectric constant of about 4.3. In this case, depending on whether the signal mode is formed in the EVEN mode or the ODD mode, the electromagnetic field may be generated a lot toward the dielectric or may be generated in the air. Therefore, the diminished dielectric constant is different depending on the signal mode. Therefore, there is a difference in transmission speed between the EVEN mode and the ODD mode. Because strip lines have a ground plane or power plane up and down, the electromagnetic field is distributed up and down exactly in the vertical direction of the transmission line, and the leakage electric field is minimized. However, a detailed process is required and strip lines are required when implementing the same circuit. As more substrate layers are used, economical microstrip lines are usually used. There is a need for a technique for removing the influence of crosstalk generated in a transmission line of a high frequency band.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 크로스토크를 제거하는 인쇄회로기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a printed circuit board which eliminates crosstalk.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 하나 또는 복수의 반도체 소자가 장착되어 있고 반도체 소자 사이에 고속으로 신호교환을 하는 인쇄회로기판에 있어서, 반도체 소자 사이에 신호교환을 위한 다수의 전송라인과, 상기 다수의 전송라인 중 인접한 전송라인 간의 신호전송모드에 따라 신호의 전송지연을 조절하는 상기 인접한 전송라인 사이에 접속된 다수의 캐패시터를 구비하는 인쇄회로기판이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, in a printed circuit board which is equipped with one or a plurality of semiconductor elements and performs a high-speed signal exchange between the semiconductor elements, for the signal exchange between the semiconductor elements A printed circuit board having a plurality of transmission lines and a plurality of capacitors connected between adjacent transmission lines for adjusting a transmission delay of a signal according to a signal transmission mode between adjacent transmission lines among the plurality of transmission lines is provided.

본 발명에서는 다수의 전송라인 중 인접한 전송라인 간에 형성되는 신호전송모드 중에서 ODD모드의 전송속도가 가장 빠르므로 캐패시터를 삽입하여 ODD 모드에서 전송되는 신호의 전송속도를 지연시킬 수 있도록 하였다. 즉, 인접한 전송라인 사이에 접속된 캐패시터는 EVEN 모드 일 때는 전송라인 사이가 가상의 오픈상태로 볼 수 있으므로 캐패시터가 작용하지 않지만, ODD 모드에서는 전송라인 사이의 전위차로 인해서 캐패시터가 작용을 하여 신호를 지연시키므로 전체적으로 일정한 전송속도를 유지하도록 한다.In the present invention, since the transmission speed of the ODD mode is the fastest among the signal transmission modes formed between adjacent transmission lines among the plurality of transmission lines, a capacitor may be inserted to delay the transmission speed of the signal transmitted in the ODD mode. In other words, capacitors connected between adjacent transmission lines are considered to be virtually open between transmission lines in the EVEN mode, so the capacitors do not work. However, in ODD mode, the capacitors act as signals due to the potential difference between transmission lines. As it delays, maintain a constant transmission speed as a whole.

본 발명은 크로스토크를 제거함으로서 신호의 전송속도를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 신호의 타이밍 마진이 향상되어 더욱 고속으로 신호를 전송할 수 있다. 또한, 마이크로 스트립라인의 인쇄회로기판에 본 발명을 적용할 경우에는 스트립라인과 거의 대등한 성능을 확보할 수 있으므로 스트립라인을 대체하여 공정상의 복잡함을 줄일 수 있으며, 비용 측면에서 보다 유리하다.The present invention can keep the transmission speed of a signal constant by eliminating crosstalk. Therefore, the timing margin of the signal is improved, so that the signal can be transmitted at higher speed. In addition, when the present invention is applied to a printed circuit board of the micro stripline, since the performance can be almost equivalent to that of the stripline, the complexity of the process can be reduced by replacing the stripline, and it is more advantageous in terms of cost.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.

상술한 것과 같이 인쇄회로기판에서 인접한 전송라인 간에 형성되는 신호모드에 따라 신호의 전송시간의 차이가 생기게 된다. 본 발명의 실시예에서는 전송속도가 가장 빠른 ODD모드의 신호의 전송속도를 줄이기 위해서 캐패시터를 전송라인 사이에 삽입하였다. 도 4는 본 발명을 마이크로스트립 라인의 인쇄회로기판에 적용한 실시예이다. 도 4는 하나 또는 복수의 반도체 소자가 장착되어 있고 반도체 소자 사이에 고속으로 신호교환을 하는 인쇄회로기판의 단면 구조도이며 마이크로스트립 라인을 구비하고 있다.As described above, there is a difference in signal transmission time depending on signal modes formed between adjacent transmission lines in the printed circuit board. In the embodiment of the present invention, a capacitor is inserted between transmission lines in order to reduce the transmission speed of the signal of the ODD mode having the fastest transmission speed. 4 is an embodiment in which the present invention is applied to a printed circuit board of a microstrip line. 4 is a cross-sectional structural view of a printed circuit board having one or more semiconductor devices mounted thereon and performing high-speed signal exchange between semiconductor devices, and having a microstrip line.

도 4를 참조하면, 인쇄회로기판은 반도체 소자 사이에 신호교환을 위한 다수의 전송라인(DQ0~DQ7), 다수의 전송라인(DQ0~DQ7) 중 인접한 전송라인 간의 신호전 송모드에 따라 신호의 전송지연을 조절하는 인접한 전송라인 사이에 접속된 다수의 캐패시터(C0~C5)를 구비한다.Referring to FIG. 4, a printed circuit board may be configured according to a signal transmission mode between a plurality of transmission lines DQ0 to DQ7 and adjacent transmission lines among a plurality of transmission lines DQ0 to DQ7 for signal exchange between semiconductor devices. A plurality of capacitors C0 to C5 connected between adjacent transmission lines for adjusting the transmission delay is provided.

일반적으로 반도체 소자는 신호를 교환하기 위해 데이터 입출력패드(DQ PAD)를 사용하는데 인쇄회로기판의 전송라인은 데이터 입출력패드에서 전달되는 신호를 전송하게 된다. 따라서 도 4에서 전송라인(DQ1~DQ7)의 기호를 편의상 'DQ1~DQ7' 이라 하였다.In general, a semiconductor device uses a data input / output pad (DQ PAD) to exchange signals. The transmission line of the printed circuit board transmits a signal transmitted from the data input / output pad. Therefore, in FIG. 4, the symbols of the transmission lines DQ1 to DQ7 are referred to as 'DQ1 to DQ7' for convenience.

상기와 같은 인쇄회로기판의 동작은 다음과 같이 이루어진다.The operation of the printed circuit board as described above is performed as follows.

전송라인 사이에 캐패시터를 접속하게 되면, 캐패시터가 접속된 전송라인 간에 형성되는 신호모드가 EVEN모드 일 때는 전송라인 사이를 가상의 오픈(open)으로 볼 수 있기 때문에 캐패시터가 작용을 하지 않는다. 반면에 ODD모드 일 때는 전송라인 사이에 생기는 전위차로 인해서, 캐패시터가 신호를 지연시키는 역할을 하게 된다. 따라서 ODD모드가 형성되었을 때 신호의 전송시간을 지연함으로서 전체적인 신호의 전송속도를 일정하게 할 수 있다.When the capacitors are connected between transmission lines, when the signal mode formed between the transmission lines to which the capacitors are connected is the EVEN mode, the capacitors do not work because the virtual lines are visible between the transmission lines. On the other hand, in the ODD mode, due to the potential difference between the transmission lines, the capacitor serves to delay the signal. Therefore, when the ODD mode is formed, the overall transmission speed of the signal can be made constant by delaying the transmission time of the signal.

본 발명의 실시예에서 고려해야 할 다른 사항은 캐패시터를 삽입하는 위치이다.Another consideration in the embodiment of the present invention is the position at which the capacitor is inserted.

도 5는 인쇄회로기판에서 본 발명을 적용하는 위치에 관한 실시예이다.5 is an embodiment of a position to which the present invention is applied on a printed circuit board.

도 5를 참조하면, 반도체 메모리 소자(DRAM1, DRAM2)와 메모리 컨트롤러(Memory Contro Hub, MCH) 사이의 메인 메모리 채널에서 본 발명을 적용하는 위치를 나타내었으며 1~7번 까지 다양한 위치를 고려할 수 있다. 캐패시터의 위치는 시뮬레이션 결과 수신칩의 바로 앞단에 설치하는 것이 가장 좋은 특성을 보였으나, 메모리 채널과 같이 송신칩 또는 수신칩 역할을 동시에 해야 하는 양방향 전송이 필요한 곳에서는 어느 한쪽에 가깝게만 설치할 수 없게 된다. 이런 경우는 3번의 위치에 본 발명을 적용하는 것이 가장 바람직하다.Referring to FIG. 5, a position of applying the present invention in a main memory channel between semiconductor memory devices DRAM1 and DRAM2 and a memory controller (Memory Contro Hub, MCH) is illustrated, and various positions from 1 to 7 may be considered. . As a result of simulation, the location of the capacitor was best installed in front of the receiving chip.However, the location of the capacitor cannot be installed close to either side where a bidirectional transmission is required, such as a memory channel. do. In such a case, it is most preferable to apply the present invention in three positions.

도 6은 본 발명을 적용한 마이크로스트립 라인과 일반 마이크로스트립 라인, 스트립 라인의 시뮬레이션 결과이다. 6 is a simulation result of a microstrip line, a general microstrip line, and a strip line to which the present invention is applied.

도 6을 참조하면 본 발명을 적용한 마이크로스트립 라인(720)은 본 발명을 적용하지 않은 마이크로스트립 라인(710)보다 성능이 좋아졌음을 알 수 있다. 또한 스트립 라인(730)에 근접한 성능을 보임으로서, 캐패시터를 삽입하는 비용은 발생하지만 스트립라인을 사용하는 것보다는 적은 비용으로 비슷한 성능을 구현할 수 있다. 이와 같은 보상을 필요로 하는 전송라인을 선별해서 본 발명을 적용한다면 비용을 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the microstrip line 720 to which the present invention is applied has a better performance than the microstrip line 710 to which the present invention is not applied. In addition, the performance close to the strip line 730 incurs the cost of inserting a capacitor, but can achieve similar performance at a lower cost than using the strip line. If the transmission line that requires such compensation is selected and the present invention is applied, the cost can be minimized.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예는 인접한 전송라인 중에서 단지 이웃하는 전송라인 간에 발생하는 크로스토크를 제거하였으나, 필요에 따라 인접한 전송라인 간에 발생하는 크로스토크의 영향의 강약을 고려하여 임의의 범위를 정해서 본 발명을 적용할 수도 있을 것이다. 또한, 본 발명은 마이크로스트립 라인의 인쇄회로기판에 한정되는 것은 아니 며, 크로스토크가 발생하는 인쇄회로기판에는 모두 적용할 수 있다. 이러한 변경은 너무 경우의 수가 많고, 이에 대한 변경은 통상의 전문가라면 누구나 쉽게 유추할 수 있기에 그에 대한 열거는 생략하기로 한다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, an embodiment of the present invention removes crosstalk occurring between adjacent transmission lines only among adjacent transmission lines, but sets an arbitrary range in consideration of strength and weakness of crosstalk occurring between adjacent transmission lines as necessary. The present invention may be applied. In addition, the present invention is not limited to the printed circuit board of the microstrip line, it can be applied to all printed circuit boards that crosstalk occurs. This change is too many and the enumeration will be omitted since it can be easily inferred by the ordinary expert.

도 1은 일반적인 스트립 라인(STRIP LINE)의 단면 구조도이다.1 is a cross-sectional structural view of a typical strip line.

도 2는 일반적인 마이크로스트립 라인(MICROSTRIP LINE)의 단면 구조도이다.2 is a cross-sectional structure diagram of a general microstrip line.

도 3은 결합전송라인(coupled transmission line)의 등가회로 모델이다.3 is an equivalent circuit model of a coupled transmission line.

도 4는 본 발명을 마이크로스트립 라인의 인쇄회로기판에 적용한 실시예이다.4 is an embodiment in which the present invention is applied to a printed circuit board of a microstrip line.

도 5는 인쇄회로기판에서 본 발명을 적용하는 위치에 관한 실시예이다.5 is an embodiment of a position to which the present invention is applied on a printed circuit board.

도 6은 본 발명을 적용한 마이크로스트립 라인과 일반 마이크로스트립 라인, 스트립 라인의 시뮬레이션 결과이다.6 is a simulation result of a microstrip line, a general microstrip line, and a strip line to which the present invention is applied.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

310 : 인덕턴스와 캐패시턴스 등가회로 320 : 인덕턴스 등가회로310: inductance and capacitance equivalent circuit 320: inductance equivalent circuit

330 : 캐패시턴스 등가회로330: capacitance equivalent circuit

710 : 일반 마이크로스트립 라인 성능710: typical microstrip line performance

720 : 본 발명을 적용한 마이크로스트립 라인 성능720: Microstrip line performance applying the present invention

730 : 스트립 라인의 성능730: performance of the strip line

Claims (2)

하나 또는 복수의 반도체 소자가 장착되어 있고 반도체 소자 사이에 고속으로 신호교환을 하는 인쇄회로기판에 있어서,In a printed circuit board having one or more semiconductor elements mounted thereon, the signal exchange between the semiconductor elements at high speed, 반도체 소자 사이에 신호교환을 위한 다수의 전송라인과,A plurality of transmission lines for signal exchange between semiconductor devices, 상기 다수의 전송라인 중 인접한 전송라인 간의 신호전송모드에 따라 신호의 전송지연을 조절하는 상기 인접한 전송라인 사이에 접속된 다수의 캐패시터A plurality of capacitors connected between adjacent transmission lines for adjusting a transmission delay of a signal according to a signal transmission mode between adjacent transmission lines among the plurality of transmission lines 를 구비하는 인쇄회로기판.Printed circuit board having a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수의 전송라인은 마이크로스트립 라인인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.The plurality of transmission line is a printed circuit board, characterized in that the microstrip line.
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