KR20160120496A - 실장 기판 모듈 - Google Patents

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KR20160120496A
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김민훈
진세민
장재현
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈은, 기판; 기판의 일면에 실장되는 회로부; 및 기판의 타면에 실장되어 회로부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 를 포함하고, 기판은 전기적으로 그라운드(GND)인 접지층을 포함함으로써, 실장된 전자 소자에 미치는 노이즈와 같은 부정적인 영향을 줄일 수 있다.

Description

실장 기판 모듈{Mounting module}
본 발명은 실장 기판 모듈에 관한 것이다.
최근, 실장 기판 모듈은 고용량화/소형화가 되어가고 있다. 이에 따라 실장 기판 모듈에 실장되는 전자 소자들도 고집적화가 되어가고 있다.
실장 기판 모듈에 실장된 전자 소자는 동작 시 인접 전자 소자에 노이즈와 같은 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 여기서, 실장 기판 모듈에 실장된 전자 소자들이 고집적화 될수록 부정적인 영향은 더 커질 수 있다.
또한, 전자 소자들이 고집적화 될수록 사이즈 제약으로 인하여 그라운드 분리 및 노이즈 특성 강화 설계가 용이하지 않을 수 있다.
예를 들어 가전용/산업용 제품의 전력 반도체 모듈에서, 역률 보상 회로(Power Factor Corrector 등)와 같은 스윕(sweep) 특성을 가진 전자 소자는 구동에 따라 컨버터(LLC) 등과 같은 인접한 전자 소자에 노이즈와 같은 부정적인 영향을 줄 수 있다.
또한 종래의 집적도가 높은 실장 기판 모듈에서, 메인 집적회로와 전원 공급부는 서로간에 노이즈와 같은 부정적인 영향을 줄 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0068056호
본 발명의 일 실시 예는 실장 기판 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈은, 기판; 기판의 일면에 실장되는 회로부; 및 기판의 타면에 실장되어 회로부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 를 포함하고, 기판은 전기적으로 그라운드(GND)인 접지층을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전원 공급부는 DC-DC 컨버터를 포함하고, 상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 동작을 통해 기 설정된 전압을 상기 회로부에 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 실장 기판 모듈은, 상기 기판의 타면에 배치되어 상기 전원 공급부를 둘러싸는 복수의 솔더볼(solder ball)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈은, 기판; 기판의 일면에 실장되어 기저 대역 신호를 처리하는 제1회로부; 및 기판의 타면에 실장되어 스위칭 신호를 처리하는 제2회로부; 를 포함하고, 기판은 전기적으로 그라운드(GND)인 접지층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈은, 기판; 기판의 일면에 실장되어 고주파 대역 신호를 처리하는 제3회로부; 및 기판의 타면에 실장되어 기저 대역 신호를 처리하는 제1회로부; 를 포함하고, 기판은 전기적으로 그라운드(GND)인 접지층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈은, 실장된 전자 소자에 미치는 노이즈와 같은 부정적인 영향을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈은, 노이즈에 민감한 수신 감도(sensitivity)를 개선하고 스퓨리어스(spurious) 현상을 억제하고 고 데이터 전송 속도(high data rate)에 대한 에러벡터크기(EVM)를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 상면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 하면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 실장 기판 모듈(100)은, 기판(110), 회로부(120) 및 전원 공급부(130)를 포함할 수 있다.
기판(110)은, 양면(both-side)에 실장용 전극이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 기판(110)의 양면은 서로 평행할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(110)은 세라믹 기판, 인쇄 회로 기판 및 유연성 기판 중 하나일 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(110)은 접지층(111), 절연층(112) 및 다수의 도선(113)을 포함할 수 있다.
접지층(111)은 전기적으로 그라운드(GND)일 수 있다. 상기 접지층(111)은 기판(110)의 양면과 서로 평행할 수 있다. 또한, 상기 접지층(111)은 회로부(120) 및 전원 공급부(130)에 그라운드 전압을 제공할 수 있다.
또한, 상기 접지층(111)은 회로부(120)와 전원 공급부(130)의 사이를 가로막을 수 있다. 이에 따라, 회로부(120)와 전원 공급부(130)의 사이에서 발생할 수 있는 노이즈와 같은 부정적인 영향이 줄어들 수 있다.
절연층(112)는 기판(110)의 일면 또는 타면과 접지층(111)의 사이에 형성될 수 있으며, 공기보다 유전율이 높은 재질로 이루어질 수 있다.
다수의 도선(113)은 기판(110)의 내부에 형성될 수 있으며, Cu, Ni, Al, Ag, Au 등의 도전성이 좋은 금속일 수 있다. 상기 다수의 도선(113)은 회로부(120) 또는 전원 공급부(130)와 접지층(111)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
회로부(120)는, 실장용 전극에 의해 기판(110)의 일면에 실장될 수 있다. 상기 회로부(120)의 구체적인 예는 도 2를 참조하여 후술한다.
전원 공급부(130)는, 실장용 전극에 의해 기판(110)의 타면에 실장되어 회로부(120)에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 상기 전원 공급부(130)는 기판(110)을 경계로 하여 회로부(120)와 다른 영역에 위치할 수 있다. 기판(110)에 포함된 접지층(111)이 전원 공급부(130) 또는 회로부(120)에서 발생되는 노이즈를 상쇄시킬 수 있으므로, 전원 공급부(130) 및 회로부(120)의 노이즈 특성은 강화될 수 있다. 상기 전원 공급부(130)의 구체적인 예는 도 3를 참조하여 후술한다.
한편, 실장 기판 모듈(100)은 기판(110)의 타면에 배치되어 전원 공급부(130)를 둘러싸는 복수의 솔더볼(solder ball)(140)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 솔더볼(140)은 PCB등과의 결합을 위한 결합력을 제공할 수 있다. 또한 상기 솔더볼(140)은 기판(110)에 형성된 전극과 연결되어 모듈의 핀(pin) 또는 외부 접속 단자 역할을 수행할 수 있다.
기판(110)에서 복수의 솔더볼(140)이 배치된 면은 외부에 부착되는 면일 수 있다. 따라서, 복수의 솔더볼(140)이 배치된 면에 실장되는 회로는 회로부(120) 및 전원 공급부(130) 중 하나가 선택될 수 있다. 여기서, 회로부(120) 및 전원 공급부(130)의 사이즈, 발열, 내구성, 연결 구조 등이 고려될 수 있다.
예를 들어, 전원 공급부(130)가 복수의 솔더볼(140)이 배치된 면에 실장될 수 있다. 복수의 솔더볼(140)이 전원 공급부(130)에서 발생되는 노이즈의 상쇄에 기여할 수 있으므로, 전원 공급부(130) 및 회로부(120)의 노이즈 특성은 더욱 강화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 상면을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 회로부(120)는 고주파 신호를 처리하는 RF집적회로(121)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 RF집적회로(121)는 802.11ad 규격의 통신을 지원할 수 있다. 여기서, 802.11ad 규격은 60GHz 의 주파수 대역을 이용하며 2GHz BW를 사용하여 4.6Gbps 의 데이터 전송속도를 지원하는 차세대 고속 무선 통신 규격이다.
예를 들어, 상기 회로부(120)는 RF집적회로(121)뿐만 아니라 기저 대역(base band) 신호를 처리하는 집적회로를 더 포함할 수도 있다. 여기서, RF집적회로(121)와 기저 대역 신호를 처리하는 집적회로는 서로 분리되어 설계될 수 있다. 회로부(120)는 802.11ad 규격의 통신을 지원할 경우 4.6Gbps 의 높은 데이터 처리속도가 요구될 수 있다. 이에 따라, 상기 회로부(120)에 포함된 집적회로들은 구조가 복잡해질 수 있다.
따라서, 상기 회로부(120)는 전원 공급부(130)와 분리되어 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 회로부(120)는 전력관리유닛(Power Management Unit, PMU) 등의 내부 전원 공급 수단을 이용하지 않고, 전원 공급부(130)를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 하면을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 전원 공급부(130)는 DC-DC 컨버터(131)를 포함할 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터(131)는 저전압 강하(Low Drop Out, LDO)보다 전력 효율 및 발열 측면에서 우수할 수 있다. 그러나, 전원 공급부(130)는 반드시 DC-DC 컨버터(131)에 의해 전원을 공급하여야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 전원 공급부(130)는 역률 보상 회로(PFC) 등의 스윕(sweep) 특성을 가진 전자 소자을 이용하여 전원을 공급할 수도 있다.
상기 DC-DC 컨버터(131)는 스위칭 동작을 통해 기 설정된 전압을 회로부(120)에 공급할 수 있다. 여기서, 스위칭 동작은 기 설정된 주기를 기준으로 제1전압을 특정 시간 동안 출력하고 제2전압을 나머지 시간 동안 출력하는 동작을 의미한다. 예를 들어 제1전압이 1.8V이고 제2전압이 0V일 경우, 기 설정된 주기 중 절반 동안 1.8V가 출력되고 나머지 절반 동안 0V가 출력됨으로써, 최종적으로 0.9V의 전압이 DC-DC 컨버터(131)의 출력 전압으로 출력될 수 있다.
DC-DC 컨버터(131)의 스위칭 동작은 스위칭 잡음(Switching Noise)을 발생시킬 수 있다. 상기 스위칭 잡음은 기판(110) 및 접지층(111)을 통해 상쇄될 수 있다.
한편, 전원 공급부(130)는 복수의 출력 전압을 출력하여 회로부(120)에 복수의 출력 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 전원 공급부(130)는 복수의 DC-DC 컨버터를 포함하여 1.8V 전압 및 0.9V의 전압을 회로부(120)에 공급할 수 있다. 전원 공급부(130)에 포함된 DC-DC 컨버터의 개수가 많을수록 전원 공급부(130)에서 발생되는 스위칭 잡음은 커질 수 있으나, 상기 스위칭 잡음은 기판(110) 및 접지층(111)을 통해 상쇄될 수 있다. 이에 따라, 실장 기판 모듈(100)은 회로부(120)가 복수의 출력 전압을 공급 받더라도 스위칭 잡음 등의 부정적인 영향을 줄일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈(200)를 도 4 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술한 실장 기판 모듈(100)에 관한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 실장 기판 모듈(200)은, 기판(210), 제1회로부(220), 제2회로부(230) 및 복수의 솔더볼(240)를 포함할 수 있다.
기판(210)은, 양면에 실장용 전극이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(210)은 접지층(211), 절연층(212) 및 다수의 도선(213)을 포함할 수 있다. 기판(210)에 포함된 접지층 (211)이 제1회로부(220) 제2회로부(230)에서 발생되는 노이즈를 상쇄시킬 수 있으므로, 제1회로부(220) 및 제2회로부(230)의 노이즈 특성은 강화될 수 있다.
제1회로부(220)는, 상기 실장용 전극에 의해 상기 기판(210)의 일면에 실장되어 기저 대역(base band) 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1회로부(220)는 도 2를 참조하여 전술한 802.11ad 규격의 통신을 지원하는 집적회로일 수 있다.
제2회로부(230)는, 상기 실장용 전극에 의해 상기 기판(210)의 타면에 실장되어 스위칭 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2회로부(230)는 DC-DC 컨버터에 의해 스위칭되는 신호를 처리하여 기 설정된 전압을 출력하고, 상기 기 설정된 전압을 상기 제1회로부(220)에 공급할 수 있다. 그러나, 상기 제2회로부(230)는 반드시 DC-DC 컨버터에 의한 전원 공급 기능을 수행하여야 하는 것은 아니다. 즉, 제2회로부(230)는 스위칭 동작에 의해 스위칭 잡음을 발생시키는 회로 중 적어도 하나를 포함할 뿐이다.
복수의 솔더볼(240)은, 상기 기판(210)의 타면에 배치되어 상기 제2회로부(230)를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 제2회로부(230)가 복수의 솔더볼(140)이 배치된 면에 실장될 수 있다. 복수의 솔더볼(240)이 제2회로부(230)에서 발생되는 노이즈의 상쇄에 기여할 수 있으므로, 제2회로부(230) 및 제1회로부(220)의 노이즈 특성은 더욱 강화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실장 기판 모듈의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 실장 기판 모듈(200)은, 제3회로부(250)를 더 포함할 수 있다.
제3회로부(250)는, 실장용 전극에 의해 기판(210)의 일면에 실장되어 고주파 대역 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, 제3회로부(250)와 제1회로부(220)는 접지층(210)에 의해 서로 가로막힐 수 있다. 즉, 고주파 대역 신호를 처리하는 회로와 기저 대역 신호를 처리하는 회로는 접지층(210)을 경게로 하여 분리될 수 있으며, 이에 따라, 기저 대역 신호를 처리에 의해 발생되는 노이즈가 고주파 대역 신호를 처리하는 회로에 주는 영향이 줄어들 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
100: 실장 기판 모듈 110: 기판
111: 접지층 112: 절연층
113: 다수의 도선 120: 회로부
121: RF집적회로 130: 전원 공급부
131: DC-DC 컨버터 140: 복수의 솔더볼
220: 제1회로부 230: 제2회로부
240: 제3회로부

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 실장되는 회로부; 및
    상기 기판의 타면에 실장되어 상기 회로부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 를 포함하고,
    상기 기판은, 상기 회로부와 상기 전원 공급부의 사이에 위치하고 전기적으로 그라운드(GND)인 접지층을 포함하는 실장 기판 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로부는 고주파 신호를 처리하는 RF집적회로를 포함하는 실장 기판 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 DC-DC 컨버터를 포함하고,
    상기 DC-DC 컨버터의 스위칭 동작을 통해 기 설정된 전압을 상기 회로부에 공급하는 실장 기판 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 복수의 출력 전압을 출력하여 상기 회로부에 복수의 출력 전압을 공급하는 실장 기판 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접지층은 다수의 도선에 의해 상기 회로부 및 상기 전원 공급부와 전기적으로 연결되고, 상기 회로부와 상기 전원 공급부의 사이를 가로막는 실장 기판 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 배치되어 상기 전원 공급부를 둘러싸는 복수의 솔더볼(solder ball)을 더 포함하는 실장 기판 모듈.
  7. 기판;
    상기 기판의 일면에 실장되어 기저 대역 신호를 처리하는 제1회로부; 및
    상기 기판의 타면에 실장되어 스위칭 신호를 처리하는 제2회로부; 를 포함하고,
    상기 기판은, 상기 제1회로부와 상기 제2회로부의 사이에 위치하고 전기적으로 그라운드(GND)인 접지층을 포함하는 실장 기판 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 배치되어 상기 제2회로부를 둘러싸는 복수의 솔더볼(solder ball)을 더 포함하고,
    상기 제2회로부는 DC-DC 컨버터에 의해 스위칭되는 신호를 처리하여 기 설정된 전압을 출력하고, 상기 기 설정된 전압을 상기 제1회로부에 공급하는 실장 기판 모듈.
  9. 기판;
    상기 기판의 일면에 실장되어 고주파 대역 신호를 처리하는 제3회로부; 및
    상기 기판의 타면에 실장되어 기저 대역 신호를 처리하는 제1회로부; 를 포함하고,
    상기 기판은, 상기 제3회로부와 상기 제1회로부의 사이에 위치하고 전기적으로 그라운드(GND)인 접지층을 포함하는 실장 기판 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판의 타면에 배치되어 상기 제1회로부를 둘러싸는 복수의 솔더볼(solder ball)을 더 포함하고,
    상기 접지층은 상기 제1회로부 및 상기 제3회로부와 전기적으로 연결되고, 상기 제1회로부와 상기 제3회로부의 사이를 가로막는 실장 기판 모듈.
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