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초고속 PCB 설계 기법
Ultra-High-Speed PCB Design Methods 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.22 no.3, 2018년, pp.882 - 885  

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

초록
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시스템의 동작 속도가 빨라짐에 따라 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board)에서 신호 무결성 문제가 매우 중요해지고 있다. 지금까지는 관습적으로 PCB 면적을 줄이고 가격을 낮추도록 설계하는데 치중해왔다. 그러나 초고속으로 동작하는 PCB에서는 유전체 특성, 배선 폭, 배선 간격, 임피던스 정합 등을 고려하여 정밀하고 세심하게 설계하지 않으면 제대로 동작하기 어렵다. 본 논문에서는 초고속 PCB에서 생기는 여러 가지 문제점과 이를 완화할 수 있는 다양한 설계 기법에 대해 살펴본다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, signal integrity on PCB (printed circuit board) becomes very important as the system operation speed increases. So far, PCB is customarily designed to minimize area and cost. However, ultra-high-speed PCB often fail to operate properly, unless it is precisely and carefully designed conside...

주제어

#Signal Integrity   #Printed Circuit Board   #Dielectric   #Line Width   #Line Spacing   #Impedance Matching  

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

문제 정의

  • 유전체의 전기적 특성, 배선의 폭과 간격 등은 PCB의 신호 무결성과 이에 따른 동작 속도에 큰 영향을 미치기 때문에 이들 요소를 정밀하고 세심하게 결정해서 설계해야 한다. 본 논문에서는 이들 요소를 정량적으로 분석하여 최적의 값을 결정할 수 있는 다양한 기법과 실제 적용 사례를 소개하였다. 이러한 기법은 초고속 PCB를 설계하기 위해 필수적이며, 특히 X-밴드, Ku-밴드와 같이 동작 주파수가 매우 높은 영역에서 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 생각된다.
  • 그러나 현실적으로 설계자는 주로 PCB의 면적을 줄이고 가격을 낮추는데 대부분의 노력을 기울이고 있으며, 체계적인 이론으로 신호 무결성을 분석하여 PCB를 설계하여 동작 속도를 높이는 대신에 경험적, 관습적으로 설계하고 있다. 본 논문에서는 초고속 PCB에서 생기는 여러 가지 문제점과 이를 완화할 수 있는 다양한 설계 기법에 대해 살펴본다.
  • 본 논문에서는 초고속 PCB에서 생기는 여러 가지 문제점을 살펴보았다. 유전체의 전기적 특성, 배선의 폭과 간격 등은 PCB의 신호 무결성과 이에 따른 동작 속도에 큰 영향을 미치기 때문에 이들 요소를 정밀하고 세심하게 결정해서 설계해야 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인쇄 회로 기판의 역할은? 반도체 기술의 발달에 따라 반도체 칩의 동작 속도도 급격하게 높아지고 있다. 그러나 반도체 칩과 다양한 전자 부품을 집적하고 이들을 연결하는 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board)의 동작 속도가 반도체 칩을 따라가지 못하기 때문에 PCB가 시스템의 전체 동작 속도에서 병목 현상을 일으키는 경우가 많다.
신호 무결성 문제가 발생하는 이유는? 많은 경우, PCB의 동작 속도를 크게 높이지 못하는 이유는 신호 무결성(signal integrity)[1] 문제이다. 고속 신호가 배선을 통해 전달되는 과정에서 왜곡되어 디지털 값이 달라지면 시스템의 동작에 문제가 발생하게 된다.
PCB에서 신호 무결성에 영향을 미치는 인자는? PCB에서 유전체(dielectric)의 특성, 배선 폭, 배선 간격, 임피던스 정합 등은 신호 무결성에 큰 영향을 미친다. PCB 설계자는 이러한 문제를 정확히 이해하고 신호 무결성을 높이도록 정밀하고 세심하게 PCB를 설계하여야 한다.
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참고문헌 (6)

  1. F. Caignet, S. Delmas-Bendhia, and E. Sicard, "The challenge of signal integrity in deepsubmicrometer CMOS technology," Proceedings of the IEEE, vol.89, no.4, pp. 556-573, Apr. 2001. DOI:10.1109/5.920583 

    상세보기 crossref

  2. http://www.bicheng-enterprise.com/High_Freque ncy_PCB.asp 

  3. S. Hinaga, M. Koledintseva, J. Drewniak, A. Koul, and F. Zhou, "Thermal effects on PCB laminate material dielectric constant and dissipation factor," Proceedings of IPC APEX EXPO Technical Conference, pp. 1140-1167, 2010. 

  4. 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, Dec. 2016. DOI:10.7471/ikeee.2016.20.4.416 

    원문보기 상세보기 crossref

  5. https://chemandy.com/calculators/microstriptransmission-line-calculator-hartley27.htm 

  6. M. Montrose, EMC and the printed circuit board: design, theory, and layout made simple, IEEE Press, 1999. 

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