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SMD의 패드 정렬이 PCB 전송 특성에 미치는 영향
Effects on PCB Transmission Characteristics by SMD Pad Alignment 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.3, 2018년, pp.874 - 877  

김창균 (School of Electronic Engineering, Soongsil University) ,  이성수 (School of Electronic Engineering, Soongsil University)

초록
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인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board)에는 다수의 표면 실장 부품(SMD: surface mount device)이 장착되어 상호 연결되며, 이들을 연결하는 배선의 전송 특성이 나빠지면 시스템의 성능이 감소하게 된다. PCB와 SMD를 연결하는 패드는 PCB 전송 특성에 큰 영향을 미치기 때문에 패드의 위치도 최적화되어야 한다. 본 논문에서는 패드 정렬이 PCB 전송 특성에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였다. 주파수가 비교적 낮은 경우에는 패드 정렬이 PCB 전송 특성에 큰 영향을 미치지 않지만 주파수가 높아지거나 패드 크기가 커질수록 패드 정렬에 따른 영향이 커진다. 따라서 목표 주파수와 패드 크기에 따라 세심하게 패드 정렬을 선택할 필요가 있다. 특히 12~18 GHz의 Ku-밴드 주파수 대역에서는 기존의 중앙 정렬 패드보다 제안하는 측면 정렬 패드가 전체적으로 유리하다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Many SMDs (surface mount device) are mounted and mutually connected on a PCB (printed circuit board). System performance degrades when their transmission characteristics are bad. Pads connecting a PCB and SMDs affects PCB transmission characteristics significantly, so pad should be properly aligned ...

주제어

#Impedance Matching   #Pad Shape   #Surface Mount Device   #Printed Circuit Board   #Edge-Aligned  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 기존 연구에서도 패드가 PCB 전송 특성에 영향을 미친다는 것이 알려져 있다[3],[4]. 본 논문에서는 다양한 주파수 대역에서 다양한 패드 크기에 대해 패드의 정렬 방식을 바꾸어가며 수치 해석으로 PCB 전송 특성의 척도인 S21을 계산하여 패드의 정렬 방식이 미치는 영향을 살펴본다. 또한, 기존처럼 패드를 전송 선로의 중앙에 정렬하는 방식과 달리, 패드를 전송 선로의 측면에 정렬하는 방식을 제안하고 기존 방식과 성능을 비교한다.

가설 설정

  • 018 mm로 가정하였다. PCB의 크기도 다소나마 영향을 미치는데 본 논문에서는 60 mm × 30 mm로 가정하였다. S21 계산은 3D 전자기장 시뮬레이터인 HFSS[6]를 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
패드가 PCB에 미치는 영향은 무엇인가? SMD는 PCB와 패드(pad)로 연결되는데, 대부분의 PCB 설계자는 PCB 배선 규격을 설계할 때 패드를 고려하지 않는다. 그러나 패드는 엄연한 기생 성분이며 PCB 전송 특성에 영향을 미칠 수 있다. 패드는 다른 전송 선로와 같이 미소 구간(infinitesimal interval)으로 나누어 그림 1과 같이 모델링할 수 있다.
매우 높은 주파수인 12 ~ 16 GHz 대역에서는 어떠한 패드 정렬을 선택해야 하는가? 따라서 주파수가 높아지거나 패드 크기가 커지면 해당 주파수와 패드 크기에 적합한 패드 정렬을 골라서 사용하는 것이 바람직하다. 특히 12～16 GHz 대역인 Ku-밴드 대역에서는 기존 중앙 정렬보다 제안하는 측면 정렬이 전체적으로 훨씬 유리하다.
PCB의 배선 전송 특성에 따라 나타나는 현상은 무엇인가? 최근 전자 장치의 주파수 대역이 계속 높아지면서 최대 동작 속도가 설계된 대로 나오지 않는 경우가 많아졌는데, 이는 회로 설계의 문제보다는 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board)의 설계 문제가 더 많다고 알려져 있다. PCB에는 다수의 표면 실장 부품(SMD: surface mount device)이 장착 및 연결되며 이들을 연결하는 배선의 전송 특성이 나빠지면 최대 동작 속도가 감소하게 된다. 특히 8～12 GHz X-밴드[1]나 12～18 GHz Ku-밴드[2]처럼 매우 높은 주파수 대역을 사용하는 전자장치에서는 이 문제가 매우 심각하다.
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참고문헌 (6)

  1. Y. Kim, H. Dam, J. Hwang, and J. Baem "An X-band CMOS doppler motion sensor," Journal of the IEIE, vol.55, no.3, pp. 302-309, 2018. DOI:10.5573/ieie.2018.55.3.42 

    상세보기 crossref

  2. J. Hilbertsson, Simulation and evaluation of an active electrically scanned array (AESA) in Simulink, Chalmers University of Technology, 2009. 

  3. M. Choi, C. Kim, and S. Lee, "Analysis of the signal transmission characteristics with curvature of PCB pads," j.inst.Korean.electr.electron.eng, vol.20, no.4, pp. 416-419, 2016. DOI:10.7471/ikeee.2016.20.4.416 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. C. Kim, P. Park, H. Jung, and S. Lee, "A study on PCB pad for high-speed signal processing for X-band controller," Proceedings of the KIMST Conference, pp. 1-2, 2018. 

  5. http://www.samsungsem.com/kr/support/library/product-catalog/__icsFiles/afieldfile/2017/09/13/MLCC.pdf 

  6. https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss 

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