KR20220057400A - Multi-layer Circuit assembly for reducing parasitic inductance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적층형 회로 구조체에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 기생 인덕턴스 감소를 위한 적층형 회로 구조체에 대한 것이다. The present invention relates to a multilayer circuit structure, and more particularly, to a multilayer circuit structure for reducing parasitic inductance.
전력전자 시스템에 사용되는 스위치 회로는 높은 항복 전압(breakdown voltage), 통상 오프(normally off)의 동작 특성, 낮은 온(on) 저항, 높은 전류 특성, 고속 스위칭을 필요로 한다. 특히 고속 스위칭이 가능한 스위치 회로가 사용되면, 전력전자 시스템의 인덕터 및 커패시터의 크기가 감소될 수 있다. 통상 온(normally on)의 동작 특성을 갖는 소자를 이용하여 스위치 회로가 제조되면, 낮은 제조 비용과 작은 사이즈로 인해 높은 전류 특성을 갖는 스위치 회로가 제조될 수 있다. 따라서, 낮은 항복 전압과 통상 오프의 동작 특성을 갖는 소자 및 높은 항복 전압과 통상 온의 동작 특성을 갖는 소자를 조합한 스위치 회로가 연구되고 있다.A switch circuit used in a power electronic system requires a high breakdown voltage, normally off operation characteristics, low on resistance, high current characteristics, and high-speed switching. In particular, if a switch circuit capable of high-speed switching is used, the size of the inductor and capacitor of the power electronic system may be reduced. When a switch circuit is manufactured using an element having a normally on operation characteristic, a switch circuit having a high current characteristic can be manufactured due to a low manufacturing cost and a small size. Therefore, a switch circuit in which an element having a low breakdown voltage and normally-off operation characteristics and an element having a high breakdown voltage and normally-on operation characteristic are combined has been studied.
그런데, 복수의 소자들을 이용하여 스위치 회로가 제조되면, 복수의 소자들의 연결에 의해 기생 인덕턴스가 발생한다. 기생 인덕턴스는 스위치 회로의 동작 속도를 저해하는 주요한 원인이 된다. 종래의 적층형 기판 구조체는 복수의 레이어(Layer)가 적층되고, 각 레이어에 형성된 소자들이 전기적으로 연결되어 하나의 루프(Loop)가 형성되도록 구성될 수 있다. 이때, 루프에 포함된 소자들 중 하나 이상이 고속으로 스위칭되면서 주변의 도선에 기생 인덕턴스가 유도될 수 있다. 유도된 기생 인덕턴스는 소자의 스위칭 동작 속도를 저해하는 등 회로 동작에 부정적인 영향을 끼치게 된다. 특히 빠른 스위칭이 가능한 WBG(Wide Band Gap) 전력 반도체의 사용을 위해서는 기생 인덕턴스 저감은 필수적이다. However, when a switch circuit is manufactured using a plurality of elements, parasitic inductance is generated by connecting the plurality of elements. Parasitic inductance is a major cause of hindering the operating speed of the switch circuit. A conventional stacked substrate structure may be configured such that a plurality of layers are stacked, and devices formed on each layer are electrically connected to form one loop. In this case, as at least one of the elements included in the loop is switched at high speed, a parasitic inductance may be induced in the surrounding conductive wire. The induced parasitic inductance has a negative effect on circuit operation, such as inhibiting the switching operation speed of the device. In particular, in order to use a WBG (Wide Band Gap) power semiconductor capable of fast switching, it is essential to reduce the parasitic inductance.
본 발명은 기생 인덕턴스를 효과적으로 감소시킬 수 있는 적층형 회로 구조체를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a multilayer circuit structure capable of effectively reducing parasitic inductance.
본 발명의 일 실시 예에 따른 적층형 회로 구조체는, 제1 도체가 형성된 제1 레이어; 및 상기 제1 도체에 대응되는 위치에 형성된 제2 도체가 형성된 제2 레이어;를 포함하되, 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향은 상기 제2 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대일 수 있다. A multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention includes: a first layer on which a first conductor is formed; and a second layer having a second conductor formed at a position corresponding to the first conductor, wherein a direction of a current flowing through the first conductor may be opposite to a direction of a current flowing through the second conductor.
실시예에 따라, 상기 제1 레이어의 제1 주 전류 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대이고, 상기 제2 레이어의 제2 주 전류 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 동일할 수 있다. According to an embodiment, a direction of a first main current of the first layer is opposite to a direction of a current flowing through the first conductor, and a direction of a second main current of the second layer is equal to a direction of a current flowing through the first conductor can be the same.
실시예에 따라, 상기 제1 도체의 내부에는 2개의 비아가 형성되고, 상기 제2 도체의 인접한 외부에는 2개의 비아가 형성되며, 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체는 상기 비아들을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. According to an embodiment, two vias are formed inside the first conductor, and two vias are formed outside adjacent to the second conductor, and the first conductor and the second conductor are electrically connected through the vias. can be connected
실시예에 따라, 제2 도체는 철(凸) 모양으로 형성되고, 상기 제2 도체의 상기 철(凸) 모양의 돌출 부위 외부 양 옆에 비아들이 형성될 수 있다. According to an embodiment, the second conductor may be formed in a convex shape, and vias may be formed on both sides of the convex protrusion portion of the second conductor.
실시예에 따라, 제1 도체는 철(凸) 모양으로 형성되고, 상기 제1 도체의 상기 철(凸) 모양의 돌출되지 않은 부위 내부 양 단에 비아들이 형성될 수 있다. In some embodiments, the first conductor may be formed in a convex shape, and vias may be formed at both ends of the convex non-protruding portion of the first conductor.
실시예에 따라, 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 철(凸) 모양은 상호 대칭적으로 배치될 수 있다. In some embodiments, convex shapes of the first conductor and the second conductor may be symmetrically disposed.
실시예에 따라, 상기 제1 레이어에는 제3 도체가 더 형성되고, 상기 제2 레이어에는 상기 제3 도체에 대응되는 위치에 제4 도체가 더 형성되며, 상기 제3 도체에 흐르는 전류의 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 동일하고, 상기 제4 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대일 수 있다. According to an embodiment, a third conductor is further formed in the first layer, and a fourth conductor is further formed in a position corresponding to the third conductor in the second layer, and the direction of the current flowing through the third conductor is The direction of the current flowing through the first conductor may be the same as the direction of the current flowing through the fourth conductor.
실시예에 따라, 상기 제1 도체와 상기 제3 도체는 이격되어 형성되고, 상기 제1 도체와 상기 제3 도체에 흐르는 전류의 방향은 동일하며, 상기 제1 도체와 상기 제3 도체 사이에 흐르는 전류의 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대일 수 있다. According to an embodiment, the first conductor and the third conductor are formed to be spaced apart, the directions of current flowing through the first conductor and the third conductor are the same, and flowing between the first conductor and the third conductor The direction of the current may be opposite to the direction of the current flowing through the first conductor.
실시예에 따라, 상기 제2 도체와 상기 제4 도체는 이격되어 형성되고, 상기 제2 도체와 상기 제4 도체에 흐르는 전류의 방향은 동일하며, 상기 제2 도체와 상기 제4 도체 사이에 흐르는 전류의 방향은 상기 제2 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대일 수 있다. According to an embodiment, the second conductor and the fourth conductor are formed to be spaced apart, the direction of current flowing through the second conductor and the fourth conductor is the same, and flowing between the second conductor and the fourth conductor The direction of the current may be opposite to the direction of the current flowing through the second conductor.
본 발명에 따른 적층형 회로 구조체는 반대 방향으로 전류가 흐르는 다수의 전기적 경로를 형성하여 기생 인덕턴스를 효과적으로 감소시킬 수 있다. The multilayer circuit structure according to the present invention can effectively reduce parasitic inductance by forming a plurality of electrical paths through which current flows in opposite directions.
특히 본 발명에 따른 적측형 회로 구조체의 복수의 루프는 인접한 상하좌우에 흐르는 전류의 방향이 모두 다르게 형성되므로 기생 인덕턴스를 효과적으로 감소시킬 수 있다. In particular, since the plurality of loops of the integrated circuit structure according to the present invention have different directions of current flowing in adjacent vertical, horizontal, and horizontal directions, parasitic inductance can be effectively reduced.
본 개시의 기술적 사상에 따른 실시예들이 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects that can be obtained in the embodiments according to the technical spirit of the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned are common knowledge in the technical field to which the technical spirit of the present disclosure belongs from the description below. It will be clearly understood by those who have
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체에 철(凸) 형상의 도체가 형성된 경우를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적측형 회로 구조체에 형성된 루프들의 전류 방향을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체가 적용된 PCB를 예시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체에 대한 시뮬레이션 결과이다. In order to more fully understand the drawings recited in the Detailed Description, a brief description of each drawing is provided.
1 is a circuit diagram illustrating a multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are views illustrating a case in which a convex conductor is formed in the multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating current directions of loops formed in an integrated circuit structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a PCB to which a multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention is applied.
6 and 7 are simulation results of a multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 기술적 사상에 따른 예시적인 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Exemplary embodiments according to the technical spirit of the present invention are provided to more completely explain the technical spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following embodiments are modified in various other forms may be, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the technical spirit of the present invention to those skilled in the art.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, regions, layers, regions, and/or components, these members, parts, regions, layers, regions, and/or components refer to these terms. It is self-evident that it should not be limited by These terms do not imply a specific order, upper and lower, or superiority, and are used only to distinguish one member, region, region, or component from another member, region, region, or component. Accordingly, the first member, region, region, or component to be described below may refer to the second member, region, region, or component without departing from the teachings of the present invention. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명의 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것이다.Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the concept of the present invention belongs, including technical terms and scientific terms. In addition, commonly used terms as defined in the dictionary should be construed as having a meaning consistent with their meaning in the context of the relevant technology, and unless explicitly defined herein, in an overly formal sense. shall not be interpreted.
여기에서 사용된 '및/또는' 용어는 언급된 부재들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.As used herein, the term 'and/or' includes each and every combination of one or more of the recited elements.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments according to the technical spirit of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체를 설명하기 위한 회로도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체에 철(凸) 형상의 도체가 형성된 경우를 예시한 도면이다. 1 is a circuit diagram for explaining a multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are a case in which an iron-shaped conductor is formed in the multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention. It is an exemplified drawing.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체(100)는 적층형 PCB로서, 전원(110), 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
전원(110)은 적층형 회로 구조체(100)와 연결되어 적층형 회로 구조체(100)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원(110)은 제1 레이어(101)와 제2 레이어(102)에 형성된 전기적 경로에 전류를 공급할 수 있다. 즉, 전원(110)에서 출력된 전류는 제1 레이어(101)를 거쳐 제2 레이어(102)에 공급될 수 있다. 이때, 제1 레이어(101)에는 하나 이상의 도체가 형성될 수 있고, 인접한 각 도체에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대 방향에 상응할 수 있다. 또한, 제2 레이어(102)에는 하나 이상의 도체가 형성될 수 있고, 인접한 각 도체에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대 방향에 상응할 수 있다.The
이하, 도 2를 참조하여 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)에 형성된 도체 및 각 도체의 전류 흐름에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the conductors formed in the
도 2를 참조하면, 2개의 도체, 즉 제1 도체(210) 및 제2 도체(220)가 이격되어 형성된 제1 레이어(101)가 예시된다. 제1 레이어(101) 자체도 도체일 수 있지만, 제1 도체(210) 및 제2 도체(220)와 구별하기 위하여 '도체'라고 호칭하지 않는다. Referring to FIG. 2 , a
제1 레이어(101)에는 형성된 도체 1개 당 2개 이상의 비아(via)가 형성될 수 있다. 도 2의 예시에서, 제1 도체(210) 내부에는 제1 비아(230-1) 및 제2 비아(230-2)가 형성되고, 제1 도체(210)에 인접한 외부에는 제3 비아(240-1) 및 제4 비아(240-2)가 형성된 경우가 예시된다. 또한, 제2 도체(220)에도 내부에 2개, 인접한 외부에 2개, 총 4개의 비아가 형성된 경우가 예시된다. 즉, 도 2에는 도체 1개 당 4개의 비아가 형성된 경우가 예시된다. Two or more vias may be formed in the
제1 레이어(101)에 별도의 도체가 형성되어 있지 않다면, 제1 레이어(101)에 흐르는 전류의 방향(도 2에서는 적색의 화살표 방향)(이하, 제1 주(主) 전류 방향이라 칭함)은 모두 동일할 것이다. 하지만, 제1 레이어(101)는 제1 주 전류 방향과 반대 향(도 2에서는 청색의 화살표 방향)으로 전류가 흐르도록 형성된 제1 도체(210) 및 제2 도체(220)를 포함한다. If a separate conductor is not formed in the
또한, 도 2를 참조하면, 제1 레이어(101)와 마찬가지로 제2 레이어(102)에도 2개의 도체, 즉 제3 도체(250) 및 제4 도체(260)가 이격되어 형성된 경우가 예시된다. 제2 레이어(102) 자체도 도체일 수 있지만, 제3 도체(250) 및 제4 도체(260)와 구별하기 위하여 '도체'라고 호칭하지 않는다. Also, referring to FIG. 2 , a case in which two conductors, ie, a
제2 레이어(102)에는 형성된 도체 1개 당 2개 이상의 비아(via)가 형성될 수 있다. 도 2의 예시에서, 제3 도체(250) 내부에는 제5 비아(270-1) 및 제6 비아(270-2)가 형성되고, 제3 도체(250)에 인접한 외부에는 제7 비아(280-1) 및 제8 비아(280-2)가 형성된 경우가 예시된다. 또한, 제4 도체(260)에도 내부에 2개, 인접한 외부에 2개, 총 4개의 비아가 형성된 경우가 예시된다. Two or more vias may be formed in the
한편, 제1 도체(210) 내지 제4 도체(260)는 철(凸) 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 도체(210) 내지 제4 도체(260) 각각의 인접한 외부에 형성된 2개의 비아는 철(凸) 모양의 돌출 부위 양 옆에 형성될 수 있다(). 또한, 제1 도체(210) 내지 제4 도체(260) 각각의 내부에는 돌출되지 않은 부위의 양단 부분에 형성될 수 있다(). 따라서, 개별 도체(210, 220, 250, 260)의 돌출 부위 외부 양 옆과 돌출되지 않은 부위의 양단 부분에는 4개의 비아가 형성될 수 있다().Meanwhile, the
또한, 동일한 레이어(101)에 형성된 도체들은 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 제1 도체(210)의 돌출 부위의 방향과 제2 도체(220)의 돌출 부위의 방향은 서로 동일할 수 있다. 또한, 제3 도체(250)의 돌출 부위의 방향과 제4 도체(260)의 돌출 부위의 방향은 서로 동일할 수 있다.Also, conductors formed on the
반면, 상이한 레이어(101)에 형성된 도체들은 서로 대칭되는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 제1 도체(210)의 돌출 부위의 방향과 제3 도체(250)의 돌출 부위의 방향은 서로 반대 방향일 수 있고, 제2 도체(220)의 돌출 부위의 방향과 제4 도체(260)의 돌출 부위의 방향은 서로 반대 방향일 수 있다. 제1 도체(210)와 제3 도체(250)(또는 제2 도체(220)와 제4 도체(260))는 대칭적으로 형성될 수 있는 것이다. 각 도체의 철(凸) 모양의 내 외부에 형성된 비아가 상응하는 다른 도체의 비아와 용이하게 연결될 수 있도록 대칭적으로 형성한 것이다. On the other hand, conductors formed in
이하, 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)의 전류의 흐름에 대해 설명한다. Hereinafter, the flow of currents in the
제1 레이어(101)에 별도의 도체가 형성되어 있지 않다면, 제1 레이어(101)에 흐르는 전류의 방향(도 2에서는 적색의 화살표 방향)(이하, 제1 주(主) 전류 방향이라 칭함)은 모두 동일할 것이다. 하지만, 제1 레이어(101)는 제1 주 전류 방향과 반대 향(도 2에서는 청색의 화살표 방향)으로 전류가 흐르도록 형성된 제1 도체(210) 및 제2 도체(220)를 포함한다. 또한, 제1 도체(210)와 제2 도체(220)는 이격되어 형성되어 있으므로, 제1 도체(210) 및 제2 도체(220) 사이에는 제1 주 전류 방향에 상응하는 전류가 흐를 수 있다. If a separate conductor is not formed in the
또한, 제2 레이어(102)에 별도의 도체가 형성되어 있지 않다면, 제2 레이어(102)에 흐르는 전류의 방향(도 2에서는 청색의 화살표 방향)(이하, '제2 주(主) 전류 방향'이라 칭함)은 모두 동일할 것이다. 하지만, 제2 레이어(102)는 제2 주 전류 방향과 반대 방향(도 2에서는 적색의 화살표 방향으로서, 제1 주 전류 방향과 동일함)으로 전류가 흐르도록 형성된 제3 도체(250) 및 제4 도체(260)를 포함한다. 또한, 제3 도체(250)와 제4 도체(260)는 이격되어 형성되어 있으므로, 제3 도체(250) 및 제4 도체(260) 사이에는 제2 주 전류 방향에 상응하는 전류가 흐를 수 있다.In addition, if a separate conductor is not formed in the
즉, 제1 레이어(101)에 흐르는 주(主) 전류 중 일부는 제4 비아(240-2), 제7 비아(280-1), 제3 도체(250), 제8 비아(280-2) 및 제3 비아(240-1)를 순차적으로 거쳐서 제1 주 전류 방향으로 흐를 수 있다. 즉, 제1 레이어(101)에 흐르는 주(主) 전류 중 일부는 제2 레이어(102)를 거쳐서 다시 제1 레이어(101)로 돌아올 수 있는 것이다. 마찬가지로, 제1 레이어(101)에 흐르는 주(主) 전류 중 일부는 제2 도체(220)의 돌출 부위 외부에 형성된 비아들 및 제4 도체(260)의 내부에 형성된 비아들을 통해 제2 레이어(102)의 제4 도체(260)에서 흐른 뒤 다시 제1 레이어(101)로 돌아올 수 있다. That is, some of the main current flowing through the
또한, 제2 레이어(102)에 흐르는 주(主) 전류 중 일부는 제6 비아(270-2), 제1 비아(230-1), 제1 도체(210), 제2 비아(230-2) 및 제5 비아(270-1)를 순차적으로 거쳐서 제2 주 전류 방향으로 흐를 수 있다. 즉, 제2 레이어(102)에 흐르는 주(主) 전류 중 일부는 제1 레이어(101)를 거쳐서 다시 제2 레이어(102)로 돌아올 수 있는 것이다. 마찬가지로, 제2 레이어(102)에 흐르는 주(主) 전류 중 일부는 제4 도체(260)의 돌출 부위 외부에 형성된 비아들 및 제2 도체(220)의 내부에 형성된 비아들을 통해 제1 레이어(101)의 제2 도체(220)에서 흐른 뒤 다시 제2 레이어(102)로 돌아올 수 있다. In addition, some of the main current flowing through the
도 3은 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)의 전류 흐름을 평면에서 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1 레이어(101)의 제1 주 전류 방향은 아래에서 위로 향하는 방향이며, 제2 레이어(102)의 제2 주 전류 방향은 제1 주 전류 방향과 반대인 위에서 아래로 향하는 방향일 수 있다. FIG. 3 is a plan view illustrating current flows in the
또한, 제1 레이어(101)에 형성된 제1 도체(210)에는 제2 주 전류 방향과 동일한 방향(310)으로 전류가 흐르고, 제2 레이어(102)에 형성된 제3 도체(250)에는 제1 주 전류 방향과 동일한 방향(330)으로 전류가 흐르고 있음을 확인할 수 있다. In addition, a current flows in the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적측형 회로 구조체에 형성된 루프들의 전류 방향을 예시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating current directions of loops formed in an integrated circuit structure according to an embodiment of the present invention.
도 2에는 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)의 사시 도면이 예시되었고, 도 3에는 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)의 평면 도면이 예시되었으며, 도 4에는 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)의 단면이 예시된다. 도 4를 참조하면, 제1 도체(210)에 흐르는 전류의 방향(310)은 제1 레이어(101) 상에서 인접하여 흐르는 다른 전류의 방향(320, 350)과 반대임을 확인할 수 있다. 또한, 제1 도체(210)에 흐르는 전류의 방향(310)은 제2 레이어(102) 상에서 인접하여 흐르는 전류, 즉 제3 도체(250)에 흐르는 전류의 방향(330)과도 반대임을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 제2 도체(250)에 흐르는 전류의 방향(330)은 제2 레이어(102) 상에서 인접하여 흐르는 다른 전류의 방향(340, 360)과도 반대임을 확인할 수 있다. A perspective view of the
즉, 임의의 전기적 경로를 통해 전류의 방향은 '상하좌우' 인접한 다른 전기적 경로를 통해 흐르는 전류의 방향 전부와 반대 방향일 수 있다. That is, the direction of current through any electrical path may be opposite to all directions of current flowing through other adjacent electrical paths 'up, down, left and right'.
이에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체와 연결된 전력 반도체 스위치 소자(미도시)가 고속으로 스위칭 동작을 수행하여도 이에 의해 발생되는 기생 인덕턴스가 효과적으로 제거될 수 있을 것이다. Accordingly, even if the power semiconductor switch device (not shown) connected to the stacked circuit structure according to an embodiment of the present invention performs a high-speed switching operation, the parasitic inductance generated thereby may be effectively removed.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체가 적용된 PCB를 예시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a PCB to which a multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention is applied.
도 5를 참조하면, 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102)가 적용된 PCB가 예시된다. 제1 레이어(101)의 상단부 및 하단부에 각각 도체들이 제1 주 전류 방향과 반대 방향의 전류가 흐르도록 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한, 제2 레이어(102)의 상단부 및 하단부에 각각 도체들이 제2 주 전류 방향과 반대 방향의 전류가 흐르도록 형성되되, 제1 레이어(102)의 도체 형성 방향에 대칭되도록 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5 , a PCB to which the
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체에 대한 시뮬레이션 결과이다. 6 and 7 are simulation results of a multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention.
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 적층형 회로 구조체(100)가 적용된 경우와 그렇지 않은 경우 각각에 대한 더블 펄스 테스트(double pulse test)의 턴-오프(turn-off)와 턴-온(turn-on) 파형을 나타낸 그래프다. 6 and 7 show the turn-off and turn-on of the double pulse test for the case where the
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 적층형 회로 구조체(100)가 적용되면 그렇지 않은 경우에 비하여 스위치 양단 드레인과 소스 사이의 전압 오버슈트(overshoot)가 275[V]에서 243[V]로 감소하고, 전류의 언더슈트(undershoot)또한 -4.3[A]에서 -3.0[A]로 크기가 감소한 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6 , when the
또 7을 참조하면, 스위치가 턴-온(turn-on)될 때, 본 발명에 따른 적층형 회로 구조체(100)가 적용되면 그렇지 않은 경우에 비하여 스위치 양단 드레인과 소스 사이의 전압 언더슈트(undershoot)가 -100[V]에서 -69[V]로 크기가 감소하고, 전류의 오버슈트(overshoot) 또한 38.6[A]에서 38.4[A]로 크기가 감소한 것을 확인할 수 있다. Also referring to 7, when the switch is turned on, when the stacked
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 회로 구조체에는 전류의 방향이 반대인 루프가 상하좌우 인접한 레이어에 각각 형성되어 자속의 상쇄를 증가시킬 수 있으므로, 결과적으로 기생 인덕턴스를 최소화할 수 있다. As described above, in the multilayer circuit structure according to an embodiment of the present invention, loops having opposite directions of current are formed in the layers adjacent to the top, bottom, left, and right, respectively, to increase the cancellation of magnetic flux, and consequently, the parasitic inductance can be minimized. there is.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. Above, the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes by those skilled in the art within the technical spirit and scope of the present invention This is possible.
즉, 상술한 예시에서는 레이어가 2개인 경우(즉, 제1 레이어(101) 및 제2 레이어(102))를 예시로 설명하였으나, 레이어는 3개 이상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 제1 레이어(101)와 제2 레이어(102)는 교차적으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 레이어가 3개로 형성된 경우, 제1 레이어(101), 제2 레이어(102) 및 제1 레이어(101)가 순서대로 적층될 수 있다. 다른 예를 들어, 레이어가 4개로 형성된 경우, 제1 레이어(101), 제2 레이어(102), 1 레이어(201) 및 제2 레이어(102)가 순서대로 적층될 수 있다.That is, in the above-described example, the case in which there are two layers (ie, the
또한, 도 2에서는 적층형 PCB를 예시로 본 발명에 따른 적층형 회로 구조체에 대해 설명하였으나, 본 발명은 적층형 버스바(Bus Bar), 기타 기생 인덕턴스가 생성되는 적층형 회로 구조체에 모두 적용될 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 적층형 PCB에 한정되지 않음이 자명하다. In addition, although the multilayer circuit structure according to the present invention has been described with the multilayer PCB as an example in FIG. 2 , the present invention may be applied to both a stacked bus bar and a multilayer circuit structure in which parasitic inductance is generated. Therefore, it is obvious that the scope of the present invention is not limited to the stacked type PCB.
200: 적층형 기판조립체
201: 제1 레이어
202: 제2 레이어200: laminated substrate assembly
201: first layer
202: second layer
Claims (9)
상기 제1 도체에 대응되는 위치에 형성된 제2 도체가 형성된 제2 레이어;
를 포함하되,
상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향은 상기 제2 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대인, 적층형 회로 구조체.
a first layer on which a first conductor is formed; and
a second layer having a second conductor formed at a position corresponding to the first conductor;
including,
A direction of a current flowing through the first conductor is opposite to a direction of a current flowing through the second conductor.
상기 제1 레이어의 제1 주 전류 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대이고,
상기 제2 레이어의 제2 주 전류 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 동일한, 적측형 회로 구조체.
According to claim 1,
The direction of the first main current of the first layer is opposite to the direction of the current flowing through the first conductor,
and a second main current direction of the second layer is the same as a direction of a current flowing through the first conductor.
상기 제1 도체의 내부에는 2개의 비아가 형성되고, 상기 제2 도체의 인접한 외부에는 2개의 비아가 형성되며, 상기 제1 도체 및 상기 제2 도체는 상기 비아들을 통해 전기적으로 연결되는, 적층형 회로 구조체.
According to claim 1,
Two vias are formed inside the first conductor, and two vias are formed outside adjacent to the second conductor, and the first conductor and the second conductor are electrically connected through the vias. struct.
제2 도체는 철(凸) 모양으로 형성되고, 상기 제2 도체의 상기 철(凸) 모양의 돌출 부위 외부 양 옆에 비아들이 형성되는, 적층형 회로 구조체.
4. The method of claim 3,
The second conductor is formed in a convex shape, and vias are formed on both sides outside the convex protrusion portion of the second conductor.
제1 도체는 철(凸) 모양으로 형성되고, 상기 제1 도체의 상기 철(凸) 모양의 돌출되지 않은 부위 내부 양 단에 비아들이 형성되는, 적층형 회로 구조체.
5. The method of claim 4,
The first conductor is formed in a convex shape, and vias are formed at both ends inside the non-protruding portion of the convex shape of the first conductor.
상기 제1 도체 및 상기 제2 도체의 철(凸) 모양은 상호 대칭적으로 배치되는, 적층형 회로 구조체.
6. The method of claim 5,
The convex (凸) shape of the first conductor and the second conductor are arranged symmetrically to each other, a multilayer circuit structure.
상기 제1 레이어에는 제3 도체가 더 형성되고,
상기 제2 레이어에는 상기 제3 도체에 대응되는 위치에 제4 도체가 더 형성되며,
상기 제3 도체에 흐르는 전류의 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 동일하고, 상기 제4 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대인, 적층형 회로 구조체.
According to claim 1,
A third conductor is further formed on the first layer,
A fourth conductor is further formed in the second layer at a position corresponding to the third conductor,
The direction of the current flowing through the third conductor is the same as the direction of the current flowing through the first conductor and opposite to the direction of the current flowing through the fourth conductor.
상기 제1 도체와 상기 제3 도체는 이격되어 형성되고, 상기 제1 도체와 상기 제3 도체에 흐르는 전류의 방향은 동일하며, 상기 제1 도체와 상기 제3 도체 사이에 흐르는 전류의 방향은 상기 제1 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대인, 적층형 회로 구조체.
8. The method of claim 7,
The first conductor and the third conductor are formed to be spaced apart, the direction of current flowing through the first conductor and the third conductor is the same, and the direction of the current flowing between the first conductor and the third conductor is the A stacked circuit structure opposite to the direction of the current flowing in the first conductor.
상기 제2 도체와 상기 제4 도체는 이격되어 형성되고, 상기 제2 도체와 상기 제4 도체에 흐르는 전류의 방향은 동일하며, 상기 제2 도체와 상기 제4 도체 사이에 흐르는 전류의 방향은 상기 제2 도체에 흐르는 전류의 방향과 반대인, 적층형 회로 구조체. 9. The method of claim 8,
The second conductor and the fourth conductor are formed to be spaced apart, the direction of the current flowing through the second conductor and the fourth conductor is the same, and the direction of the current flowing between the second conductor and the fourth conductor is the A stacked circuit structure opposite to the direction of the current flowing in the second conductor.
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