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KR100842643B1 - 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치 및 방법 - Google Patents

인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR100842643B1
KR100842643B1 KR1020020025963A KR20020025963A KR100842643B1 KR 100842643 B1 KR100842643 B1 KR 100842643B1 KR 1020020025963 A KR1020020025963 A KR 1020020025963A KR 20020025963 A KR20020025963 A KR 20020025963A KR 100842643 B1 KR100842643 B1 KR 100842643B1
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Abstract

본 발명은 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인의 럼프드 인덕터에 서브스트레이트로 사용하는 그라운드를 형성하는 구조와, 럼프드 인덕터와 인접하여 부가된 패턴을 부여함으로써 캐패시터들을 형성하며, 캐패시터와 인덕터의 특성을 조정할 수 있는 구조를 특징으로 한다.
캐패시터, 인덕터, 그라운드, 부가된 패턴

Description

인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING CAPACITORS IN PRINTED CIRCUIT BOARD}
도 1은 종래기술에 따른 마이크로스트립 라인의 구성요소인 럼프드 캐패시터와 럼프드 인덕터 및 등가회로도.
도 2a는 종래기술의 일 예에 따른 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인 안테나로 설계된 패턴의 사시도.
도 2b는 종래기술의 일 예에 따른 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인 안테나로 설계된 패턴의 등가회로도.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로 설계된 럼프드 인덕터 패턴과 부가된 패턴의 사시도 및 등가회로도.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에서 캐패시터의 형성을 설명하기 위한 측면도.
도 4a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에 설계된 럼프드 인덕터 패턴과 부가된 패턴의 구성도 및 등가회로도.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에 설계된 럼프드 인덕터 패턴과 부가된 패턴의 구성도 및 등가회로도.
본 발명은 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 인쇄회로 기판에서 럼프드 인덕터로 설계할 경우 캐패시터들을 형성하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
회로를 설계할 때, 일반적으로 인쇄회로 기판(PCB : Printed Circuit Board)을 사용한다. 상기 인쇄회로 기판은 동박(구리박)을 원하는 형태로 만든 기판으로서, 패턴 컨트롤을 통해 회로를 설계한다.
도 1은 종래기술에 따른 마이크로스트립 라인의 구성요소인 럼프드 캐패시터와 럼프드 인덕터 및 등가회로도이다.
상기 도 1을 참조하면, 일반적인 캐패시터는 전하를 축적하는 성질을 가진 것으로서, 절연체로 분리된 2개의 도체로 구성되지만, 마이크로스트립 라인으로 이용하는 상기 럼프드 캐패시터(101)는 일반적인 캐패시터와 동일한 성질을 가진다. 그리고 캐패시터 회로(105)는 상기 럼프드 캐패시터(101)의 등가회로이다.
또한 일반적인 인덕터는 동선과 같은 선재를 나선모양으로 감은 것으로서, 전류의 변화를 안정시키고 공진하는 성질을 가진다. 마이크로스트립 라인으로 이용하는 상기 럼프드 인덕터(103)는 일반적인 인덕터의 모양과 유사하며, 동일한 성질을 갖는다. 그리고 인덕터 회로(107)는 상기 럼프드 인덕터(103)의 등가회로이다.
도 2a는 종래기술의 일 예에 따른 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인 안테나로 설계된 패턴의 사시도이다. 상기 도 2a는 실제 마이크로스트립 라인 안테나의 구성과 차이가 있지만, 본 발명의 요지와 무관하므로 마이크로스트립 라인 안테나의 구성과 동작방법에 대한 설명을 생략하기로 한다.
상기 도 1과 상기 도 2a를 참조하여 살펴보면, 인쇄회로 기판의 상단부분은 에칭과정을 통해 패턴을 형성한 것으로서, 상기 럼프드 캐패시터(101)와 상기 럼프드 인덕터(103)가 연결되어 있다. 또한 상기 럼프드 인덕터(103)는 두 개의 럼프드 인덕터들(205)(207)을 각각 연결하고 있다. 그리고, 두 개의 럼프드 인덕터들(205)(207)은 두 개의 안테나들(208)(210)을 각각 연결하고 있다. 또한 인쇄회로 기판의 하단부분에는 서브스트레이트(Substrate)로 사용하는 그라운드(Ground)(202)가 있으며, 상단부분과 하단부분 사이에는 유전체(209)를 구성으로 하고 있다. 상기 연결된 구성들의 등가회로를 살펴보기로 한다.
도 2b는 종래기술의 일 예에 따른 마이크로스트립 라인 안테나로 설계된 패턴의 등가회로도이다.
상기 도2b를 참조하면, 캐패시터(101)는 인덕터(103)와 병렬회로 관계가 있다는 것을 알 수 있다. 또한 상기 캐패시터(101)와 상기 인덕터(103)는 두 개의 인덕터들(205)(207)과 직렬회로 관계가 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 상기 두 개의 인덕터들(205)(207)은 각각 두 개의 안테나들(208)(210)을 연결하고 있다.
그러나, 한정된 인쇄회로 기판에서 회로를 설계할 경우, 럼프드 캐패시터를 구현하기 위해 많은 면적을 차지한다는 문제점이 있다. 또한 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로 럼프드 캐패시터를 설계 또는 제작할 경우, 에칭의 정확도에 따라 공차를 갖게 된다는 문제점이 있다. 또한 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로 럼프드 인턱터만을 설계할 경우, 최적 정합을 실현할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로 럼프드 인덕터를 설계하여도, 캐패시터들을 형성할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로스트립 라인으로 인덕터를 설계할 경우, 최소의 공간에 최적 정합을 실현할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는; 럼프드 인덕터를 마이크로스트립 라인으로 이용하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치에 있어서, 상기 럼프드 인덕터의 패턴에 인접된 부가된 패턴과, 상기 부가된 패턴의 반대편에 위치된 그라운드와, 상기 부가된 패턴과 상기 그라운드 사이에 존재하여 캐패시터들을 형성하는 유전체를 포함함을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은; 럼프드 인덕터를 마이크로스트립 라인으로 이용하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 방법에 있어서, 상기 인쇄회로 기판에 상기 럼프드 인덕터에 인접하여 부가된 패턴을 부여하는 과정과, 상기 부가된 패턴과 그라운드 사이에 분포용량을 가지는 캐패시터들을 형성하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명에서는 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로 럼프드 인덕터와 부가된 패턴을 설계하는 것을 일 실시 예로 할 것이다. 상기 럼프드 인덕터를 설계하는 이유는 간단한 회로설계를 일 실시 예로 함으로써, 캐패시터들을 형성하는 장치 및 방법을 좀더 명확히 이해할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로 럼프드 인덕터를 이용하지만, 다른 회로설계를 구현할 경우에도 캐패시터들을 형성시킬 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 본 발명에서는 인쇄회로 기판에서 럼프드 인덕터에 인접하여 부가된 패턴을 부여하는 과정과, 상기 부가된 패턴과 그라운드 사이에 분포용량을 가지는 캐패시터들을 형성하는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 인쇄회로 기판에서 럼프드 인턱터에 인접하여 부가된 패턴을 부여하는 과정을 설명한다. 여기서, 상기 부가된 패턴은 전기적인 특성을 가진 것으로서, 캐패시터들을 형성하고 캐패시터와 인덕터의 특성을 조정하기 위해 소정의 면적을 갖는 물질이라고 정의한다. 또한 상기 캐패시터와 상기 인덕터의 특성이라함은 캐패시턴스값, 인덕턴스값, 분포용량 등을 의미한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에서 마이크로스트립 라인으로 설계된 럼프드 인덕터 패턴과 부가된 패턴의 사시도 및 등가회로도이다.
상기 도 3a를 참조하면, 인쇄회로 기판에서 럼프드 인덕터(301), 그라운드(Ground)(333), 부가된 패턴(311), 유전체(307) 등을 구성으로 하고 있다.
상기 유전체(307)는 절연체를 전하 사이에 두었을 때 정전기의 작용을 전달하는 매질로서, 재료의 종류에 따라 캐패시터의 특성을 결정한다. 또한 상기 럼프드 인덕터(301)와 그라운드(333)와 부가된 패턴(311)은 전기적 특성을 가진 물질로 만든 것으로서, 일정한 면적을 가지고 있다. 또한 상기 부가된 패턴(311)은 상기 럼프드 인덕터(301)와 인접하고 있다는 것을 알 수 있다. 상기 구성들의 등가회로도는 캐패시터(366)와 인덕턴스(301)의 병렬회로 관계를 도시한 것이다. 상기 럼프드 인덕터(301)에 인접하여 상기 부가된 패턴(311)을 설계함으로써, 캐패시터(366)가 어떻게 형성되는지 알아보기로 한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에서 캐패시터의 형성을 설명하기 위한 측면도이다. 즉, 상기 도 3b는 상기 도 3a에서 A방향으로 바라본 것을 도시한 측면도이다.
상기 도 3a와 상기 도 3b를 참조하면, 상기 럼프드 인턱터와 인접한 상기 부가된 패던(311)의 면적과 상기 그라운드(333) 사이에 유전체(307)가 존재함으로써 캐패시터를 형성하게 된다. 즉, 상기 부가된 패턴(311)과 상기 그라운드(333) 사 이에 형성되는 분포용량(C)(341)을 이용한다는 것이다. 상기 분포용량(C)(341)은 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112002014407518-pat00001
분포용량(C) = 유전율(ε) ×
상기 수학식 1은 면적(S)(321)을 거리(D)(323)로 나눈 값을 부도체의 전기적 특성을 나타내는 유전율(ε)로 곱하면 분포용량(C)(341)을 구할 수 있다.
상기 도 3a의 등가회로도에서 상기 캐패시터(366)의 위치는 부가된 패턴(311)의 위치에 따라 변경이 가능하다. 상기 부가된 패턴(311)의 위치 변경에 따라 캐패시터들이 어떻게 형성되는지 알아보고, 부가된 패턴과 그라운드 사이에 분포용량을 가지는 캐패시턴스들을 형성하는 과정을 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에 설계된 럼프드 인덕터 패턴과 부가된 패턴의 구성도 및 등가회로도이다.
상기 도 4a를 참조하면, 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 구현하기 위해 럼프드 인덕터에 인접한 부가된 패턴들(412)(414)은 두 부분에 위치하고 있다. 즉, 인쇄회로 기판에서 부가된 패턴(412)과 그라운드(Ground)간 캐패시터가 형성된다. 등가회로도에 있어서, 상기 캐패시터들(412)(414)은 인덕터들(411)(413)(415)과 병렬회로 관계가 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 상기 부가된 패턴(414)과 럼프드 인덕터의 면적을 이용하여 캐패시터 또는 인덕터의 특성을 조정할 수 있다. 여기서 언급하고 있는 특성은 캐패시턴스값, 인덕턴스값, 분포용량 등을 의미한다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 인쇄회로 기판에 설계된 럼프드 인덕터 패턴과 부가된 패턴의 구성도 및 등가회로도이다.
상기 도 4b를 참조하면, 인쇄회로 기판에서 럼프드 캐패시터를 구현하기 위해 부가된 패턴들(422)(424)은 두 부분에 위치하고 있다. 즉, 인쇄회로 기판에서 부가된 패턴(422)의 면적과 그라운드(Ground)간 분포용량을 가지는 캐패시터가 형성된다. 등가회로도에 있어서, 상기 캐패시터들(422)(424)은 인덕터들(421)(423)(425)과 병렬회로 관계가 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 상기 부가된 패턴(424)과 럼프드 인덕터의 면적을 이용하여 캐패시터의 특성을 조정할 수 있다. 여기서 언급하고 있는 특성은 캐패시턴스값, 분포용량 등을 의미한다.
따라서, 상기 도 4a와 상기 도 4b의 등가회로는 차이점이 없으나, 부가된 패턴과 럼프드 인덕터의 면적 및 위치에 따라 캐패시터와 인덕터의 특성이 다르다는 것을 알아야 한다. 또한 상기 도 4a에서 부가된 패턴(414)은 캐패시터와 인덕터의 특성을 조정할 수 있는 반면에, 상기 도 4b에서 부가된 패턴(424)은 캐패시터의 특성을 조정할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 인쇄회로 기판에서 작은 면적으로도 캐패시터를 형성할 수 있다는 이점이 있다. 또한 럼프드 인덕터에 부가된 패턴의 면적에 따라 인턱터와 캐패시터의 특성을 조정할 수 있으며, 부가된 패턴의 위치에 따라 캐패시터의 위치변경이 가능하다는 이점이 있다.

Claims (6)

  1. 럼프드 인덕터를 마이크로스트립 라인으로 이용하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 방법에 있어서,
    상기 인쇄회로 기판에 상기 럼프드 인덕터에 인접하여 부가된 패턴을 부여하는 과정과,
    상기 부가된 패턴과 그라운드 사이에 분포용량을 가지는 캐패시터들을 형성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로 기판에 상기 부가된 패턴을 부여하는 과정에 있어서,
    상기 부가된 패턴의 위치에 따라 캐패시터의 위치를 변경할 수 있는 과정을 포함함을 특징으로 하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 부가된 패턴과 상기 그라운드 사이에 분포용량을 가지는 캐패시턴스를 형성하는 과정에 있어서,
    상기 부가된 패턴의 면적에 따라 인덕터와 캐패시터의 특성을 조정하는 과정 을 포함함을 특징으로 하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 방법.
  4. 럼프드 인덕터를 마이크로스트립 라인으로 이용하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치에 있어서,
    상기 럼프드 인덕터의 패턴에 인접된 부가된 패턴과,
    상기 부가된 패턴의 반대편에 위치된 그라운드와,
    상기 부가된 패턴과 상기 그라운드 사이에 존재하여 캐패시터들을 형성하는 유전체를 포함함을 특징으로 하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 부가된 패턴은 위치에 따라 상기 캐패시터의 위치를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 부가된 패턴은 면적에 따라 인덕터와 캐패시터의 특성을 조정하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로 기판에서 캐패시터들을 형성하는 장치.
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