KR20140059954A - 표면실장형 비가역 회로소자 설계 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

비가역 회로소자의 바닥면을 구성하는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판의 가장자리의 상측면과 하측면에서 측면도금을 통해 서로 연결되어 있으며 비가역 회로소자의 포트(port)로서 기능하는 입출력 패드, 및 입출력 패드에 전기적으로 연결된 중심도체를 포함하며 인쇄회로기판 위에 배치된 하우징을 포함하는 비가역 회로소자가 공개된다.

Description

표면실장형 비가역 회로소자 설계 및 제조 방법{SMT-type non-reciprocal circuit device and manufacturing method for the same}

본 발명은 비가역 회로소자에 관한 것으로서, 특히 표면실장형 비가역 회로소자에 관한 것이다.

서큘레이터(circulator) 및 아이솔레이터(isolator)와 같은 비가역 회로소자(non-reciprocal circuit device)는 일반적으로 미리 정해진 포트(port)를 통하여 입력된 신호가 패러데이 회전(Faraday rotation)에 따라 한쪽 방향으로 회전하여 미리 정해진 다른 포트로 전달되도록 설계된 고주파 통신 부품이다.

서큘레이터의 경우 보통 세 개의 포트를 가지며, 각각의 포트로부터 입력된 신호는 보통 동일한 전달계수 및 반사 계수를 가지고 인접한 다른 포트로 전달되도록 설계된다. 따라서, 각각의 포트는 입력 포트(input port)인 동시에 인접 포트에 대하여 방향성(directivity)을 갖는 출력 포트(output port)가 될 수 있다.

이에 비하여, 아이솔레이터의 경우 세 개의 포트 중 하나의 포트에 종단 저항(termination)을 연결하여 각각의 포트가 오로지 하나의 역할만을 수행할 수 있도록 설계된다. 즉, 입력 포트를 통하여 들어온 신호는 출력 포트를 통하여 전달되며, 반대로 출력 포트를 통하여 들어온 신호는 종단 저항이 연결되어 있는 종단 포트(termination port)로 전달되어 소멸된다. 따라서 이상적인 아이솔레이터의 경우 출력포트로부터 입력된 신호가 입력포트로 전달되지 않고 차단된다.

일반적으로 아이솔레이터 및 서큘레이터는 무선 통신 장치의 송신단에 있어서, 파워앰프(power amplifier)와 안테나(antenna) 사이에 위치하여, 파워앰프로 부터 증폭된 신호가 안테나 쪽으로 적은 손실을 가지고 전달되도록 도와주는 반면, 안테나로부터 반사되어 돌아오는 신호나 원하지 않는 신호가 파워앰프 쪽으로 전달되지 않도록 신호를 차단해 주는 역할을 한다.

한편, 무선통신수요의 증가와 통신기술의 발달에 따라 통신장비의 수요가 늘어나고 가격경쟁이 심화되면서 통신장비의 생산성 향상을 위하여 표면실장기술의 적용이 늘어나고 있다. 비가역 회로소자의 경우에도 표면실장형 제품에 대한 수요가 꾸준히 증가되고 있다. 따라서 낮은 재료비를 가지면서도 실장성을 향상시키기 위한 기술의 연구가 꾸준히 진행되어 오고 있다.

도 1에서 나타낸 바와 같이 일반적인 표면실장형 서큘레이터의 경우, 공진기(Resonator)를 구성하는 중심도체(Center Conductor)(41)와 두 개의 마이크로파 페라이트(Microwave Ferrite)(45, 46)가 영구자석(permanent magnet)(43) 및 극판(pole piece)(44, 47)와 함께 연자성체(Soft Magnetic Material)로 만들어진 하우징(housing)(48) 안에 적층되어 삽입되어 있다. 하우징(48)으로부터 나온 중심도체(41)의 연결단자는, 서큘레이터가 실장(mounting)되는 메인보드(main board) 위에 표면실장되어 솔더링(soldering) 될 수 있도록 하우징(48)의 바닥면과 동일한 높이로 벤딩(bending)될 수 있다. 도 2에서 보는 바와 같이, 이러한 방식의 표면실장 구조는 상용화되어 실제 사용되고 있으나, 여러가지 기술적인 문제점들을 드러내고 있다. 벤딩된 중심도체의 경우, 제품의 생산과정 또는 메인보드(main board)로의 실장되는 과정 중 외부의 작은 충격에도 그 모양이 쉽게 변형될 수 있으므로, 높은 공정 불량(process failure)의 원인이 된다.

따라서 이를 해결하기 위하여 도3의 US 6,011,449과 같은 특허들이 출원되어 왔다. 상기 종래 특허의 경우, 하우징으로 부터 지지판(supporting plate)이 연장하여 나오고, 그 지지판 위에 하우징의 중심도체의 연장된 전송선로(transmission)가 고정되고, 그 전송선로는 절연체(insulator)를 이용하여 절연된 금속 핀(pin)을 통하여 메인보드(main board) 위의 전송선로(transmission line)에 연결된다. 하지만 이러한 방법은 입출력 금속 핀이 하우징 바닥면과 동일한 평탄도를 유지하기 위해 정밀한 가공 기술을 필요로 하며, 중심도체 및 금속 핀에서 그 비가역회로소자를 통하여 흐르는 고주파신호의 임피던스 (impedance) 값의 변화가 크기때문에, 상대적으로 높은 삽입손실을 가진다.

또 다른 해결방법으로써 미국등록특허 US 6,337,607 또는 US 6,504,445 등과 같은 특허들이 출원되어 왔다. 이는 금속 하우징을 인쇄 회로기판(printed circuit board) 위에 안착함으로써, 높은 실장성을 확보하였다. 인쇄 회로기판이 비가역 회로소자의 실장면으로 사용될 경우, 그 평탄도에 대한 신뢰성이 향상되어 표면실장 공정에서의 불량률을 줄일 수 있다. 하지만, 위의 미국등록특허 기술들의 경우, 요구되는 인쇄회로기판의 구조가 복잡하여 재료비가 올라갈 수 있으며, 인쇄 회로기판의 윗면 단자(terminal)로부터 아랫면 단자를 연결하는 비아홀(via hole)에 높은 출력의 고주파신호가 흐를 경우, 비아홀의 도금 단면에서의 전류밀도가 증가하게 되므로 비아홀의 내구성 및 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다.

또한, 아이솔레이터(isolator)의 경우 높은 전력의 반사신호를 종단저항(termination) 또는 감쇠기(attenuator)를 통해 그 전기적 에너지(electrical energy)로부터 열(heat)로 변환시켜 주어야 한다. 그러나 표면실장형 비가역 회로소자를 구성하기 위하여 인쇄회로기판을 사용할 경우 그 열전도도(thermal conductivity)가 매우 낮기 때문에 효과적으로 메인보드(main board) 또는 히트싱크(heat sink)로 열을 전달할 수 없다. 비록 인쇄 회로기판에 다수의 비아홀이 구성되어 있고, 그 비아홀이 높은 열전도도를 가지는 금속으로 도금되어 있다 하더라도, 비아홀들의 단면적의 총합을 충분히 크게 만들기 어렵기 때문에 종단저항에서 발생된 열이 외부로 충분히 열전달(heat transfer)되지 않는다. 따라서, 종단저항에서 발생된 열은 종단저항에 축적되어 쌓이게 되고 과열되어 터질 수 있다.

본 발명에서는, 아이솔레이터(isolator) 및 서큘레이터(circulator) 등과 같은 비가역 회로소자(non-reciprocal circuit devices)가 표면실장기술(surface mount technology)에 적용됨에 있어 생산성, 신뢰성 및 열전달 특성을 향상시키기 위한 구성을 제공하고자 한다.

본 발명은 아이솔레이터(Isolator) 및 서큘레이터(Circulator) 등과 같은 비가역 회로소자(Non-reciprocal Circuit Devices)의 설계 및 구성방법에 있어서, 상기 설계 및 구성방법이 표면실장기술(Surface Mount Technology)에 적합하도록 상기 실장 성능의 향상 및 열전달 특성의 개선을 목적으로 한다. 상기 비가역 회로소자는 입력 및 출력 단자가 인쇄회로기판의 상측 도체면(upper conducting layer)과 하측 도체면(lower conducting layer)에 각각 형성되어 있으며, 상기 상측면과 하측면이 주로 측면도금(edge plating)에 의하여 연결되어 있다. 연자성재료로 만들어진 하우징(housing) 내에 비가역 회로를 구성하는 소자들이 적층되어 삽입되어 있고, 상기 하우징은 인쇄회로기판의 상측면에 구성된 접지 도체 위에 안착되며, 상기 하우징의 개구부(open slot)로부터 나오는 중심도체(center conductor)의 전송선로들은 인쇄회로기판의 상측면에 형성된 입출력 포트(Port)에 안착된다. 상기 비가역 회로소자 및 인쇄회로기판에 전기신호가 흐름으로써 발생되는 열을 효과적으로 분산하기 위하여 접지면(ground)이 상측 및 하측 도체면에 구성되어 있으며, 다수의 비아홀(via holes) 및 측면 도금(edge plating)이 상기 상측 및 하측의 접지면을 연결한다. 상기 인쇄회로기판은 도금 공정에 앞서 라우팅(routing) 공정에 의해 최종 크기에 가깝게 가공되며, 도금 공정 후 측면도금에 의해서 서로 전기적으로 연결되어 있는 입출력 포트 및 접지면이 추가적인 드릴링(drilling) 가공 또는 2차 라우팅 공정에 의해 전기적 분리되어 진다. 아이솔레이터의 경우, 종단저항(Termination) 또는 감쇠기(attenuator)가 실장되는 위치에 맞추어 인쇄회로기판에 개구면(open aperture)을 만들어 주고, 상기 개구면에 금속판을 삽입하여 준 후 상기 종단저항을 상기 금속판 위에 실장(mount)하며, 상기 금속판은 아이솔레이터가 실장될 메인 보드 위에 인쇄회로기판의 일부로서 함께 실장된다. 상기 금속판은 상기 인쇄회로기판에 효과적으로 고착될 수 있도록, 상기 인쇄회로기판의 열린구멍이 단차를 가지도록 설계하거나 상기 삽입되는 금속판에 단차를 형성하여 준다.

본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 비가역 회로소자에는 연자성재료를 이용하여 만들어진 하우징이 사용된다. 이 비가역 회로소자는, 표면실장에 적합한 형태의 구조를 가지기 위하여 상기 하우징이 비가역회로소자의 바닥면을 구성하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board) 위에 안착되며, 인쇄회로기판의 상측면과 하측면에 각각 구성된 입출력 입출력 패드가 측면 도금(edge plating)을 통하여 서로 연결되어 있는 구조를 갖는다.

이때, 인쇄회로 기판을 구현하기 위한 공정에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 도금 공정에 앞서 라우팅(routing) 공정에 의해 최종 크기에 가깝게 가공되며, 도금 공정 후 측면도금에 의해서 서로 연결되어 있는 입출력 포트 및 접지면이 추가적인 드릴링(drilling) 가공 또는 라우팅(routing) 공정에 의해 전기적 분리되어 지는 구조를 가질 수 있다.

이때, 상기 하우징이 인쇄회로기판의 상측면에 구성된 접지면에 정렬 안착될 수 있도록, 그 하우징의 바닥면에 바깥방향으로 향하는 다수의 돌출혹(Bumping)을 만들어 주고, 인쇄회로기판에는 그 돌출혹과 짝이 될수 있는 안착홀(matching open hole)을 만들어 주어, 이 둘이 서로 조립 결합될 수 있도록 되어진 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 표면실장용 아이솔레이터는, 그 실장면에 인쇄회로기판이 사용되고, 아이솔레이터를 구성하는 종단저항기(termination) 또는 감쇠기(attenuator)가 실장될 위치 아래에 개구면 (open aperture)이 형성되어 있으며, 그 개구면에 금속판이 삽입될 수 있으며, 상기 종단저항기 또는 감쇠기가 상기 금속판위에 실장되도록 설계된 구조를 갖는다.

이때, 상기 개구면은, 그 개구면을 통하여 금속판 (metal plate)이 삽입되어 고정될 수 있도록 인쇄회로기판의 하측면에서 바라본 개구면(open aperture)의 넓이가 상측면에서 바라본 개구면보다 넓도록 단차(step)가 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다.

또는, 인쇄회로기판의 위 쪽으로부터 그 개구면을 통하여 금속판(metal plate)이 삽입되어 고정될 수 있도록, 그 금속판의 상측면이 그 하측면보다 넓도록 단차(step)가 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다.

이때, 상기 인쇄회로기판은 그 실장면이 상기 금속판과 함께 표면실장 공정에서 충분히 솔더링될 수 있도록, 상기 개구면에 삽입되어 고정된 금속판의 바닥면의 수준(level)이 인쇄회로기판의 바닥면의 수준(level)과 동일하거나 일반적으로 요구되는 평탄도 공차를 벗어나지 않는 구를 가질 수 있다.

이때, 아이솔레이터를 구성하는 종단저항(termination)또는 감쇠기(attenuator)가 상기 금속판 위에 직접 솔더링되어 실장되며, 상기 금속판이 아이솔레이터가 실장되는 메인보드 또는 힛싱크(heat sink)위에 직접 실장(mount)됨으로서, 종단저항 또는 감쇠기에서 발생한 열이 주로 상기 금속판을 통하여 메인보드 또는 힛싱크로 직접 전달되도록 설계되어진 구조를 가질 수 있다.

아이솔레이터 및 서큘레이터 등과 같은 비가역 회로소자를 표면실장형으로 구성함에 있어서, 본 발명을 통하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

1. 제품의 제조과정에서 하우징과 인쇄회로기판의 정렬이 용이하여 생산성을 높일 수 있다.

2. 비아홀보다 신뢰성이 높은 측면도금면을 인쇄회로기판의 입출력단자 연결에 사용하여 높은 고주파 전력을 요구하는 아이솔레이터 및 서큘레이터에서의 활용이 가능할 수 있다.

3. 인쇄회로기판이 비가역 회로소자의 바닥면으로 사용되어 상기 소자의 표면실장시 제품의 평탄도 및 공정의 신뢰성 확보가 유리할 수 있다.

4. 아이솔레이터의 경우, 종단저항 또는 감쇠기로부터 발생하는 열을 아이솔레이터가 실장되는 메인보드 또는 히트싱크로 효과적으로 전달할 수 있으므로, 높은 역방향 전력에 대한 대응이 가능할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 설계된 서큘레이터 등과 같은 비가역 회로 소자의 사시도이다.
도 2는 표면실장기술을 적용한 기존의 비가역 회로소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 표면실장기술을 적용한 기존의 비가역 회로소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 또 다른 표면실장기술을 적용한 비가역 회로소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 설계된 표면실장형 서큘레이터에 사용되는 인쇄회로기판(printed circuit board)의 사시도이다.
도 5b는 도 5b의 A-A'의 단면도이다.
도 5c는 도 5a를 오른쪽에서 바라본 측면도이다.
도 6은 도 5a에서 기술된 인쇄회로기판 위에 본 발명의 일 실시예에 따라 만들어진 중심도체가 삽입된 하우징이 안착되는 것을 보여주는 조립도이다.
도 7은 본 발명에 따라 설계된 표면실장형 아이솔레이터의 조립 사시도이다.
도 8은 도 7에 기술된 인쇄회로기판에 금속판이 삽입되는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따라 설계된 표면실장형 아이솔레이터의 조립 사시도이다.
도 10은 도 9에 기술된 인쇄회로기판에 금속판(121)이 삽입되어있는 부분의 단면도를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 설계된 서큘레이터 등과 같은 비가역 회로 소자의 사시도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 연자성체(soft magnetic material)로 만들어진 하우징(Housing)(48)은 중심도체(center conductor)(41)에서 연장된 세 개의 연결단자가 외부로 연결될 수 있는 개구부(opening)를 가질 수 있다. 그리고 내경에 극판(pole piece)(44,47), 마이크로파 페라이트(microwave ferrite)(45,46), 중심도체(41) 및 영구자석(permanent magnet)(43) 등이 순차적으로 적층될 수 있다. 그리고 리드(lid)(42)가 압착함으로써 상기 적층된 소자들(components)은 서로 압착 고정될 수 있다.

하우징(48) 내에 삽입된 두 개의 마이크로파 페라이트(45,46) 및 중심도체(41)는 스트립라인 구조의 공진기를 형성할 수 있다. 그리고 마이크로파 페라이트(45,46)에 정자계(static magnetic field)를 인가해 주기 위한 영구자석(43)이 삽입되며, 높은 투자율을 가지는 극판이 영구자석(43)과 마이크로파 페라이트(45) 사이에 삽입되어 자계의 균일성을 향상시켜줄 수 있다. 그리고 영구자석(43) 위에 삽입된 연자성체로 만들어진 리드(lid)(42)는 하우징(48)과 함께 영구자석(43)으로부터 발생한 정자계를 내부에서 순환시키기 위한 낮은 자기저항(magnetic reluctance)의 자기 폐회로(magnetic closed loop)를 구성하도록 도와줄 수 있다.

도 2는 표면실장기술을 적용한 기존의 비가역 회로소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 2의 표면실장구조는 상용화되어 실제 사용되고 있으나, 여러 가지 기술적인 문제점들을 드러내고 있다. 벤딩된 중심도체(141a, 141b)의 경우, 제품의 생산과정 또는 메인보드(main board)로의 실장되는 과정 중 외부의 작은 충격에도 형태가 쉽게 변형될 수 있으므로, 높은 공정 불량(process failure)의 원인이 된다.

도 3은 다른 표면실장기술을 적용한 기존의 비가역 회로소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 캔(404)에는 마이크로스트립 라인(401)이 존재할 수 있다. 그리고 접점은 아이솔레이터 및 서큘레이터의 마이크로스트립 라인(401)에 연결될 수 있다. 그리고 하우징으로부터 지지판(supporting plate)이 연장되어 나오고, 상기 지지판 위에 하우징의 중심도체로부터 연장된 전송선로(transmission)가 고정되고, 상기 전송선로는 절연체(insulator)를 이용하여 절연된 금속 핀(pin)을 통하여 메인보드(main board) 위의 전송선로(transmission line)에 연결된다. 그러나 상기와 같은 방법은 입출력 금속 핀이 하우징 바닥면과 동일한 평탄도를 유지하기 위해 정밀한 가공 기술을 필요로 하며, 중심도체 및 금속 핀에서 상기 비가역 회로소자를 통하여 흐르는 고주파신호의 임피던스(impedance) 값의 변화가 크기 때문에, 상대적으로 높은 삽입손실을 가진다.

도 4는 또 다른 표면실장기술을 적용한 비가역 회로소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 도시된 비가역 회로소자에서는, 금속 하우징을 인쇄회로기판(printed circuit board) 위에 안착함으로써, 높은 실장성을 확보하였다. 인쇄회로기판이 비가역 회로 소자의 실장면으로 사용될 경우, 그 평탄도에 대한 신뢰성이 상기 종래 기술들보다 우수하므로 표면실장 공정에서의 불량률을 획기적으로 줄일 수 있다. 하지만, 상기 기술의 경우, 요구되는 인쇄회로기판의 구조가 복잡하여 재료비가 올라갈 수 있으며, 인쇄회로기판의 윗면 단자(terminal)로부터 아랫면 단자를 연결하는 비아홀(via hole)에 높은 출력의 고주파신호가 흐를경우, 비아홀의 도금 단면에서의 전류밀도가 증가하게 되므로 그 비아홀의 내구성 및 신뢰성에 문제가 있을 수 있다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 설계된 표면실장형 서큘레이터에 사용되는 인쇄회로기판(printed circuit board)의 사시도이다.

도 5a를 참조하여 설명하면, 인쇄회로기판(100)의 상측면(upper layer)에는 하우징(housing)이 안착될 접지면(ground plane)이 구성될 수 있다. 그리고 상측 접지면(upper ground layer)은 다수의 비아홀(via holes)(105)을 통하여 하측 접지면(lower ground layer)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 접지면은 인쇄회로기판(100)의 가장자리(edge)까지 연결되어 있으므로, 측면도금면(104)을 통해서도, 하측 접지면과 연결될 수 있다. 따라서 비가역 회로소자 자체의 손실에 의해 발생되는 열을 효과적으로 하측면으로 전달할 수 있다.

비가역 회로소자의 입출력 단자(input/output terminal) 구성을 위하여 인쇄회로기판(100)의 상측 및 하측 면에 형성된 입출력 패드(101a, 101b, 101c)의 상측면과 하측면은 각각 측면도금(edge plating)에 의해 서로 연결되어 있다. 그런데 상기 입출력 패드를 위한 측면도금은 상측과 하측의 접지면(ground) 연결을 위한 제2 측면도금과 동일한 도금 공정에 의해 형성될 수 있다. 따라서 상기 측면도금은 상기 제2 측면도금과 서로 연결되어 있다. 그러나 도금 공정 후에 진행되는 라우팅(routing) 공정 또는 드릴링(drilling) 공정을 통하여 도금부의 일부(103)를 제거함으로써 상기 측면도금과 상기 제2 측면도금을 서로 전기적으로 분리할 수 있다.

비아홀(via hole)에 비하여, 측면도금(edge plating)은 온도충격(thermal shock)에 따른 인쇄회로기판(100)의 열팽창 변형에 대해 높은 신뢰성을 가질 수 있다. 보통, 기판(board) 재료의 열팽창계수(thermal expansion coefficient)와 금속층(metal layer)의 열팽창계수는 서로 다르므로, 온도 변화에 따라 서로 다른 열팽창률을 가질 수 있다. 비아홀(105)의 경우 닫힌 원통형으로 상기 금속층이 기판의 내부에 구멍을 뚫어 만들어지기 때문에 상기 열팽창계수 차이에 민감하게 작용할 수 있다. 반면에, 측면도금층의 경우 금속층이 기판의 최외곽에 위치하기 때문에 기판과의 열팽창계수 차이에 대해 더 둔감하게 작용할 수 있다. 따라서 측면도금을 채용한 인쇄회로기판(100)은 높은 출력의 고주파신호의 흐름에 따라 필연적으로 발생하는 온도상승에 대해 높은 신뢰성을 가질 수 있다.

입출력 패드(101a,101b,101c)의 측면도금은 인쇄회로기판(100)의 도금 공정 과정에서 접지를 위한 제2 측면도금과 전기적으로 서로 연결되는데, 도금 공정 이후, 드릴링(drilling) 또는 라우팅(routing) 공정을 이용하여 이를 전기적으로 분리해 낼 수 있다. 또는, 예컨대, 입출력 단자를 측면도금으로 구성하는 또 하나의 방법으로서 다이싱(dicing) 공정을 사용할 수도 있다.

도 5b는 도 5b의 A-A'의 단면도이다.

인쇄회로기판(100)의 위아래 표면에는 접지층(501)과 입출력 패드(101a, 101b)가 형성되어 있다. 각각의 입출력 패드(101a, 101b)는 측면도금층(101L)에 의해 서로 연결되어 있다. 측면도금층(101L)은 입출력 패드에 포함되는 개념으로 간주할 수 있다. 접지층(501)과 입출력 패드(101a, 101b)은 모두 동일한 도금공정에 의해 형성될 수 있고, 처음에는 서로 구분되지 않고 일체로 형성될 수 있다. 그러나 기계적 식각 등 가공에 의해 접지층(501)과 입출력 패드(101a, 101b)가 서로 분리될 수 있다. 이때 기계적 가공은 인쇄회로기판(100)의 가장자리부에서 이루어질 수 있다.

도 5c는 도 5a를 오른쪽에서 바라본 측면도이다. 기계적 가공에 의해 도금층이 벗겨진 부분(601)에 의해 접지층(501)과 입출력 패드(101a)가 서로 분리된다.

도 6은 도 5a에서 기술된 인쇄회로기판 위에 본 발명의 일 실시예에 따라 만들어진 중심도체가 삽입된 하우징이 안착되는 것을 보여주는 조립도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 상기 하우징의 개구부(open slot)로부터 뻗어나오는 중심도체(141a, 141b, 141c)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상측면에 형성된 입출력패드(Pad)(101a, 101b, 101c) 위에 안착되어 고정될 수 있도록 벤딩(bending)된 후 솔더링된다. 이때, 중심도체(141a, 141b, 141c)의 전송선로가 인쇄회로기판(100)에 형성된 입출력 패드(101a,101b,101c) 위에 정확히 정렬되어 안착될 수 있도록, 상기 하우징의 하측면에 아래방향으로 향하는 다수의 돌출혹(bumping)(142a, 142b, 142c)을 만들어 주고, 상기 하우징이 안착되는 인쇄회로기판(100)의 접지면(ground plane)에는 돌출혹(142a, 142b, 142c)과 짝이 될 수 있는 다수의 안착홀(matching hole)(106a, 106b, 106c)을 만들어 준다. 일부 실시예에서 도 6의 하우징(140)과 그 내부의 구성은 도 1 및 도 2에 도시한 구성과 동일할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따라 설계된 표면실장형 아이솔레이터의 조립 사시도이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 아이솔레이터는 기본적인 서큘레이터의 구조에서 다수의 포트 중 하나에 종단저항(130)이 연결될 수 있다. 종단저항(130)은 역방향에서 들어오는 고주파 신호를 흡수하여 열(heat)로 변환하여 주므로, 발생된 열을 얼마나 효율적으로 아이솔레이터가 실장되어 있는 메인보드 또는 히트싱크(heat sink)로 전달해 줄 수 있는지가 중요하다. 만약 발생된 열이 효율적으로 전달되지 않는다면 열이 상기 종단저항에 누적되어 쌓이게 되고, 결과적으로 과열되어 터질 수 있다. 하지만 일반적인 인쇄회로기판(100)은 상술한 구조적 한계 때문에 대부분의 열이 열전도도가 상대적으로 높은 비아홀(105)을 통하여 전달되어야 하며, 비아홀(105) 단면적의 총합이 충분히 크지 않으므로 열전달 효율이 떨어지게 된다. 이를 해결하기 위하여, 인쇄회로기판(100)에 상측면보다 하측면에서의 크기가 큰 개구면(open aperture)(107)을 만들어 주고, 개구면(107)에 열전도도가 우수한 금속판(120)을 하측으로부터 삽입 고정한 후, 금속판(120) 위에 종단저항(130)을 안착시킨다. 따라서 종단저항으로부터 발생된 열은 인쇄회로기판(100)을 거치지 않고, 상기 금속판을 통해 아이솔레이터가 실장되는 시스템의 메인보드로 바로 전달되므로, 표면실장형 아이솔레이터에서도 높은 역방향 전력 핸들링(reverse power handling)을 얻을 수 있다.

도 8은 도 7에 기술된 인쇄회로기판에 금속판이 삽입되는 부분의 단면도를 나타낸 것이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 인쇄회로기판(100)은 상측면에서 바라보았을 때보다 하측면에서 바라보았을 때의 넓이가 넓은 개구면(107)이 형성되어 있으며, 개구면(107)에 금속판(120)이 하측으로부터 삽입되어 고정된다. 이때 금속판(120)은 솔더링(151, 153) 또는 용접을 통하여 고정될 수 있다. 그리고 금속판(120) 위에 종단저항(130)이 솔더링(152)에 의하여 고정되어 안착될 수 있다. 금속판(120)의 바닥면의 높이(level)는 인쇄회로기판(100)의 바닥면의 높이과 같거나 일반적으로 표면실장기술에서 요구되는 평탄도 공차를 벗어나지 않을 수 있다.

도 9는 본 발명에 따라 설계된 표면실장형 아이솔레이터의 조립 사시도이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 인쇄회로기판(100)에 열린구멍(open aperture)(110)을 형성해 주고, 열린구멍(110) 위에 상측으로부터 금속판(121)을 삽입하여 줄 수 있다. 이때 금속판(120)의 상측부가 금속판(120)의 하측부보다 넓도록 단차(step)를 구성하여, 인쇄회로기판(100)의 개구면(107)에 얹히게 되며, 크기가 작은 하측부만이 열린구멍(110)에 삽입되도록 설계한다. 그리고 금속판(120) 위에 종단저항(130)이 솔더링(152)에 의해 고정 안착될 수 있다.

도 10은 도 9에 기술된 인쇄회로기판에 금속판(121)이 삽입되어있는 부분의 단면도를 나타낸다.

도 10을 참조하여 설명하면, 금속판(121)은 상측부의 크기가 하측부의 크기보다 크도록 단차가 형성되어 있고, 상기 하측부는 인쇄회로기판(100)의 열린구멍(110) 속으로 삽입될 수 있다. 이때 금속판(121)은 인쇄회로기판(100)에 솔더링(151, 153) 또는 용접에 의해 고정된다. 금속판(121)의 바닥면의 높이는 인쇄회로기판(100)의 바닥면의 높이와 같거나 일반적으로 표면실장기술에서 요구되는 평탄도 공차를 벗어나지 않을 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 표면실장형 비가역 회로소자의 구조를 도 5a 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 이 비가역 회로소자는, 상기 비가역 회로소자의 바닥면을 구성하는 인쇄회로기판(100)을 포함한다. 또한, 인쇄회로기판(100)의 가장자리의 상측면과 하측면에서 측면도금을 통해 서로 연결되어 있으며 상기 비가역 회로소자의 포트(port)로서 기능하는 입출력 패드(101a, 101b, 101c)를 포함한다. 또한, 입출력 패드(101a, 101b, 101c)에 전기적으로 연결된 중심도체(141a, 141b, 141c)를 포함하며 인쇄회로기판(100) 위에 배치된 하우징(140)을 포함한다.

이때, 인쇄회로기판(100)의 상면 및/또는 하면의 표면에는 접지면이 형성되어 있다. 이때 접지면은 인쇄회로기판(100)의 가장자리까지 형성될 수 있다. 이때, 상기 접지면과 상기 측면도금은 도금공정에 의해 일체로 형성되며, 상기 도금공정이 완료된 후에 상기 접지면과 상기 측면도금은 기계적 가공에 의해 서로 전기적으로 분리된 것일 수 있다.

이때, 하우징(140)의 바닥면에는 바깥방향으로 향하는 다수의 돌출혹(142a, 142b, 142c)이 형성되어 있고, 인쇄회로기판(100)에는 돌출혹(142a, 142b, 142c)에 대응하는 안착홀(106a, 106b, 106c)이 형성되어 있으며, 하우징(140)과 인쇄회로기판(100)은 돌출혹(142a, 142b, 142c)과 안착홀(106a, 106b, 106c)의 결합에 의해 상호 정렬될 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 표면실장형 아이솔레이터를 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 이 아이솔레이터는, 상기 아이솔레이터의 바닥면을 구성하며 개구면(107)이 형성되어 있는 인쇄회로기판(100)을 포함한다. 또한, 개구면(107)에 삽입되어 있으며 상기 아이솔레이터의 포트(port)로서 기능하는 금속판(120)을 포함한다. 또한, 금속판(120) 위에 전기적으로 연결된 종단저항(130)을 포함한다. 또한, 종단저항(130)에 전기적으로 연결된 중심도체(141a, 141b, 141c)를 포함하며 인쇄회로기판(100) 위에 배치된 하우징(140)을 포함할 수 있다. 이때, 아이솔레이터에 있어서 종단저항(130)은 감쇠기와 동일한 기능을 하기 때문에, 본 발명의 청구항에 기재된 종단저항 대신 감쇠기를 사용하는 경우에도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 보아야 한다.

이때, 개구면(107)에 금속판(120)이 안착될 수 있도록, 인쇄회로기판(100)의 하측면에서 바라본 개구면(107)의 넓이가 인쇄회로기판(100)의 상측면에서 바라본 개구면(107)의 넓이보다 크도록 개구면(107)에는 단차가 형성되어 있을 수 있다.

또는, 개구면(107)에 금속판(120)이 안착될 수 있도록, 금속판(120)의 상측면이 금속판(120)의 하측면보다 넓도록 금속판(120)에 단차가 형성되어 있을 수 있다.

이때, 종단저항(130)에서 발생한 열은 금속판(120)을 통하여 상기 아이솔레이터가 실장되는 메인보드에 전달되도록 되어 있다.

또한, 인쇄회로기판(100)의 가장자리의 상측면과 하측면에서 측면도금을 통해 서로 연결되어 있으며 상기 비가역 회로소자의 또 다른 포트(port)로서 기능하는 입출력 패드(101a, 101b)를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

41 : 중심도체
42 : 리드
43 : 영구자석
44, 47 : 극판
45, 46 : 마이크로파 페라이트
48 : 하우징
100 : 인쇄회로기판
101a, 101b, 101c : 입출력 패드
104 : 측면도금면
105 : 비아홀(via hole)
106a, 106b, 106c : 안착홀(matching hole)
107 : 개구면(open aperture)
110 : 열린구멍
120 : 금속판
130 : 종단저항
140 : 하우징
141a, 141b, 141c : 중심도체
142a, 142b, 142c : 돌출혹(bumping)
151, 152, 153 : 솔더링
401 : 마이크로스트립 라인
404 : 캔

Claims (8)

1. 표면실장형 비가역 회로소자로서,
   상기 비가역 회로소자의 바닥면을 구성하는 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판의 가장자리의 상측면과 하측면에서 측면도금을 통해 서로 연결되어 있으며 상기 비가역 회로소자의 포트(port)로서 기능하는 입출력 패드; 및
   상기 입출력 패드에 전기적으로 연결된 중심도체를 포함하며 상기 인쇄회로기판 위에 배치된 하우징
   을 포함하는, 비가역 회로소자,
2. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄회로기판의 표면에는 접지면이 형성되어 있고,
   상기 접지면과 상기 측면도금은 도금공정에 의해 일체로 형성되며, 상기 도금공정이 완료된 후에 상기 접지면과 상기 측면도금은 기계적 가공에 의해 서로 전기적으로 분리된 것인,
   비가역 회로소자.
3. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 바닥면에 바깥방향으로 향하는 다수의 돌출혹이 형성되어 있고, 상기 인쇄회로기판에는 상기 돌출혹에 대응하는 안착홀이 형성되어 있으며, 상기 하우징과 상기 인쇄회로기판은 상기 돌출혹과 상기 안착홀의 결합에 의해 상호 정렬되는, 비가역 회로소자.
4. 표면실장형 아이솔레이터로서,
   상기 아이솔레이터의 바닥면을 구성하며 개구면(open aperture)이 형성되어 있는 인쇄회로기판;
   상기 개구면에 삽입되어 있으며 상기 아이솔레이터의 포트(port)로서 기능하는 금속판;
   상기 금속판 위에 전기적으로 연결된 종단저항; 및
   상기 종단저항에 전기적으로 연결된 중심도체를 포함하며 상기 인쇄회로기판 위에 배치된 하우징
   을 포함하는, 아이솔레이터.
5. 제4항에 있어서, 상기 개구면에 상기 금속판이 안착될 수 있도록, 상기 인쇄회로기판의 하측면에서 바라본 상기 개구면의 넓이가 상기 인쇄회로기판의 상측면에서 바라본 상기 개구면보다 넓도록 상기 개구면에는 단차가 형성되어 있는, 아이솔레이터.
6. 제4항에 있어서, 상기 개구면에 상기 금속판이 안착될 수 있도록, 상기 금속판의 상측면이 상기 금속판의 하측면보다 넓도록 상기 금속판에 단차가 형성되어 있는, 아이솔레이터.
7. 제4항에 있어서, 상기 종단저항에서 발생한 열은 상기 금속판을 통하여 상기 아이솔레이터가 실장되는 메인보드에 전달되도록 되어 있는, 아이솔레이터.
8. 제4항에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 가장자리의 상측면과 하측면에서 측면도금을 통해 서로 연결되어 있으며 상기 비가역 회로소자의 또 다른 포트(port)로서 기능하는 입출력 패드를 더 포함하는, 아이솔레이터.
   

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