JP6888222B2 - チップアンテナモジュール - Google Patents
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Description
本発明はチップアンテナモジュールに関する。
５Ｇ通信システムはより高いデータ転送率を達成するために、より高い周波数（ｍｍＷａｖｅ）帯域、例えば、１０Ｇｈｚから１００ＧＨｚ帯域で実現される。ＲＦ信号の伝搬損失を減らし、伝送距離を伸ばすために、ビームフォーミング、大規模ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）、全次元ＭＩＭＯ（ｆｕｌｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ）、アレイアンテナ、アナログビームフォーミング、大規模なアンテナ技法が５Ｇ通信システムにおいて議論されている。
一方、無線通信をサポートする携帯電話、ＰＤＡ、ナビゲーション、ノートパソコンなどの移動通信端末はＣＤＭＡ、無線ＬＡＮ、ＤＭＢ、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの機能が付加される形で発展しており、このような機能を可能にする重要な部品の一つがアンテナである。
但し、５Ｇ通信システムが適用されるＧＨｚ帯域では波長が数ｍｍ程度と小さくなるため、従来のアンテナを利用することが困難である。したがって、移動通信端末に搭載することができる超小型のサイズでありながらＧＨｚ帯域に適したチップアンテナモジュールが求められている。
本発明の目的はＧＨｚ帯域で利用することができるチップアンテナモジュールを提供することにある。
本発明の一実施形態によるチップアンテナは基板と、上記基板の一面に配置される複数のチップアンテナと、上記基板の他面に実装される少なくとも一つの電子素子と、を含み、上記複数のチップアンテナはそれぞれ、上記基板の一面に実装される第１セラミック基板、上記第１セラミック基板と対向して配置される第２セラミック基板、上記第１セラミック基板に設けられる第１パッチ、及び上記第２セラミック基板に設けられる第２パッチを含み、上記第１セラミック基板と上記第２セラミック基板は互いに離隔することができる。
本発明の一実施形態によれば、従来の多層基板内でパターン状に実現されるパッチアンテナをチップ状に実現して、基板の層の数を画期的に減少させることができる。これにより、チップアンテナモジュールの製造コスト及び体積を減らすことができる。
本発明の一実施形態によれば、チップアンテナに備えられるセラミック基板の誘電率を、基板に備えられる絶縁層の誘電率より高く形成して、チップアンテナの小型化を図ることができる。
本発明の一実施形態によれば、チップアンテナのセラミック基板を所定距離だけ離隔したり、セラミック基板の間にセラミック基板より誘電率が低い物質を配置したりして、チップアンテナの全体の誘電率を低くすることができる。これにより、チップアンテナモジュールを小型化しながらも、ＲＦ信号の波長を増加させて、放射効率及び利得を向上させることができる。
本発明を詳細に説明する前に、以下で説明される本明細書及び特許請求の範囲で使用された用語や単語は、通常的かつ辞典的な意味に限定されてはならず、発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に立脚して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。よって、本明細書に記載された実施形態と図面に示された構成は、本発明の好適な一例に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではない。このため、本出願時点にこれらを代替することができる様々な均等物及び変形例があり得ることを理解すべきである。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。このとき、添付された図面において同一の構成要素は、できる限り同一の符号で示していることに注意しなければならない。また、本発明の要旨を不明にする可能性がある公知の機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。同様の理由から、添付図面において一部の構成要素は、誇張、省略または概略的に示されており、各構成要素の大きさは、実際の大きさを完全に反映するものではない。
また、本明細書において上側、下側、側面などの表現は、図面に基づいて説明したものであり、該当する対象の方向が変更されると、異なって表現されることがあることを予め明らかにしておく。
本明細書に記載されたチップアンテナモジュールは高周波領域で動作し、一例として、３ＧＨｚ以上の周波数帯域、一例として、２０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯域で動作することができる。また、本明細書に記載されたチップアンテナモジュールはＲＦ信号を受信又は送受信するように構成された電子機器に搭載されることができる。一例として、チップアンテナは携帯電話、携帯用ノートパソコン、ドローンなどに搭載されることができる。
図１は本発明の実施形態によるチップアンテナモジュールの斜視図であり、図２ａは図１のチップアンテナモジュールの一部分の断面図であり、図３ａは図１のチップアンテナモジュールの平面図であり、図３ｂは図３ａのチップアンテナモジュールの変形実施形態を示す。
図１、図２ａ、及び図３ａを参照すると、本実施形態によるチップアンテナモジュール１は基板１０、電子素子５０、及びチップアンテナ１００を含み、さらに、エンドファイアアンテナ２００を含むことができる。基板１０に少なくとも一つの電子素子５０、複数のチップアンテナ１００、複数のエンドファイアアンテナ２００が配置されることができる。
基板１０はチップアンテナ１００に必要な回路又は電子部品が搭載される回路基板であってもよい。一例として、基板１０は一つ以上の電子部品が表面に搭載された印刷回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）であってもよい。したがって、基板１０には電子部品を電気的に連結する回路配線が備えられることができる。また、基板１０はフレキシブル基板、セラミック基板、及びガラス基板などで実現されることができる。基板１０は複数の層で構成されることができる。具体的には、基板１０は少なくとも一つの絶縁層１７と少なくとも一つの配線層１６が交互に積層されて形成された多層基板で形成されることができる。少なくとも一つの配線層１６は基板１０の一面及び他面に設けられる二つの外層及び二つの外層の間に設けられる少なくとも一つの内層を含むことができる。一例として、絶縁層１７はプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）、ＡＢＦ（Ａｊｉｎｏｍｏｔｏ Ｂｕｉｌｄ−ｕｐ Ｆｉｌｍ）、ＦＲ−４、ＢＴ（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ Ｔｒｉａｚｉｎｅ）などの絶縁物質で形成されることができる。上記絶縁物質はエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂、又はこれらの樹脂が無機フィラーと共にガラス繊維（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ、Ｇｌａｓｓ Ｃｌｏｔｈ、Ｇｌａｓｓ Ｆａｂｒｉｃ）などの芯材に含浸されて形成されることができる。実施形態により、絶縁層１７は感光性絶縁樹脂で形成されることができる。
配線層１６は、電子素子５０、複数のチップアンテナ１００、複数のエンドファイアアンテナ２００を電気的に連結する。また、配線層１６は、複数の電子素子５０、複数のチップアンテナ１００、複数のエンドファイアアンテナ２００を外部と電気的に連結することができる。
配線層１６は銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｂ）、チタン（Ｔｉ）、又はこれらの合金などの導電性物質で形成されることができる。
絶縁層１７の内部には配線層１６を相互連結するための配線ビア１８が配置される。
基板１０の一面、具体的には、基板１０の上面にはチップアンテナ１００が実装される。チップアンテナ１００はＹ軸方向に伸びる幅、及びＹ軸方向と交差、具体的には、垂直なＸ軸方向に伸びる幅、及びＺ軸方向に伸びる高さを有する。チップアンテナ１００は図１に示されているように、ｎ×１の構造で配列されることができる。複数のチップアンテナ１００はＸ軸方向に沿って配列されて、複数のチップアンテナ１００のうちＸ軸方向において互いに隣接する二つのチップアンテナ１００の幅は互いに向かい合うことができる。
実施形態により、チップアンテナ１００はｎ×ｍの構造で配列されることができる。複数のチップアンテナ１００はＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って配列されて、複数のチップアンテナ１００のうちＹ軸方向において互いに隣接する二つのチップアンテナの幅は互いに向かい合うことができ、Ｘ軸方向において互いに隣接する二つのチップアンテナ１００の幅は互いに向かい合うことができる。
Ｘ軸方向及びＹ軸方向のうち少なくとも一つの方向において隣接するチップアンテナ１００の中心は、λ／２だけ離隔することができる。ここで、λはチップアンテナ１００から送受信されるＲＦ信号の波長を示す。
本発明の一実施形態によるチップアンテナモジュール１が２０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ帯域でＲＦ信号を送受信する場合、隣接するチップアンテナ１００の中心は３．７５ｍｍ〜７．５ｍｍだけ離隔することができ、チップアンテナモジュール１が２８ＧＨｚ帯域でＲＦ信号を送受信する場合、５．３６ｍｍだけ離隔することができる。５Ｇ通信システムで利用されるＲＦ信号は３Ｇ／４Ｇ通信システムで利用されるＲＦ信号より波長が短く、エネルギーが大きいという特性を有する。したがって、チップアンテナ１００のそれぞれから送受信されるＲＦ信号間の干渉を最小化するためにはチップアンテナ１００が十分な離隔距離を有する必要がある。
本発明の一実施形態によれば、チップアンテナ１００の中心をλ／２だけ十分に離隔して、チップアンテナ１００のそれぞれから送受信されるＲＦ信号の干渉を最小化することにより、チップアンテナ１００を５Ｇ通信システムで利用することができる。
一方、実施形態により、隣接するチップアンテナ１００の中心間の離隔距離はλ／２より小さくてもよい。後述するように、チップアンテナ１００はそれぞれ、セラミック基板及びセラミック基板のうちの一部に設けられる少なくとも一つのパッチで構成される。このとき、セラミック基板を所定距離だけ離隔したり、セラミック基板の間にセラミック基板より誘電率が低い物質を配置したりして、チップアンテナ１００の全体の誘電率を低くすることができる。これにより、チップアンテナ１００から送受信されるＲＦ信号の波長を増加させて、放射効率及び利得を向上させることができるため、隣接するチップアンテナ１００の中心間の離隔距離をＲＦ信号のλ／２より小さくして、隣接するチップアンテナ１００を配置する場合にも、ＲＦ信号間の干渉を最小化することができる。本発明の一実施形態によるチップアンテナモジュール１は２８ＧＨｚ帯域でＲＦ信号を送受信する場合、隣接するチップアンテナ１００の中心間の離隔距離が５．３６ｍｍより小さくてもよい。
基板１０の上面にはチップアンテナ１００に給電信号を提供する給電パッド１６ａが設けられる。一方、基板１０の複数の層のうちいずれか一つの内層には接地層１６ｂが設けられる。一例として、基板１０の上面に最も隣接した下位層に配置される配線層１６は接地層１６ｂとして利用される。接地層１６ｂはチップアンテナ１００のリフレクタ（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）として動作する。したがって、接地層１６ｂはチップアンテナ１００から出力されるＲＦ信号を指向方向に該当するＺ軸方向に反射してＲＦ信号を集中させることができる。
図２ｂ、図２ｃ、及び図２ｄは、図２ａのチップアンテナモジュールの変形実施形態を示す。
図２ｂ、図２ｃ、及び図２ｄの実施形態によるチップアンテナモジュールは図２ａのチップアンテナモジュールと類似するため、重複する説明は省略し、差異点を中心に説明する。
図２ｂを参照すると、接地層１６ｂは基板１０の上面の最も隣接した下位層の他にも、基板１０の上面に設けられることができる。接地層１６ｂは、基板１０の上面において、給電パッド１６ａ及び上面パッド１６ｃが設けられる領域を除外した残りの領域のすべてに設けられることができる。接地層１６ｂが給電パッド１６ａ及び上面パッド１６ｃが設けられる領域を除外した基板１０の上面の全領域に設けられて、チップアンテナ１００から出力されるＲＦ信号の放射効率を向上させることができる。
図２ｂでは、接地層１６ｂが基板１０の上面及び上面の最も隣接した下位層に設けられているが、実施形態により、接地層１６ｂは基板１０の上面にのみ設けられることができる。
図２ｃを参照すると、基板１０の接地層１６ｂは基板１０の接地ビア１８ａと接続されることができる。接地層１６ｂと接続される接地ビア１８ａは接地層１６ｂから基板１０の上面側に伸びることができる。接地ビア１８ａは隣接するチップアンテナ１００の間に設けられる。
一例として、接地ビア１８ａはＸ軸方向において、隣接するチップアンテナ１００のそれぞれから同一の距離だけ離隔するように設けられて、隣接するチップアンテナ１００間の離隔距離を同一に分割することができる。一例として、接地ビア１８ａは隣接するチップアンテナ１００の中心を横切る中心線のそれぞれからλ／４だけ離隔することができる。本発明の一実施形態によるチップアンテナモジュール１が２８ＧＨｚ帯域でＲＦ信号を送受信する場合、接地ビア１８ａは隣接するチップアンテナ１００の中心線から１．８７５ｍｍ〜３．７５ｍｍだけ離隔することができ、好ましくは２．６８ｍｍだけ離隔することができる。
接地ビア１８ａは複数個が設けられることができる。複数の接地ビア１８ａは、チップアンテナ１００のＹ軸方向の幅に対応するように、Ｙ軸方向に沿って所定距離だけ離隔して配置されることができる。実施形態により、接地ビア１８ａはチップアンテナ１００のＹ軸方向の幅に対応する一つの金属で形成されることができる。
本実施形態によると、接地ビア１８ａによって、チップアンテナ１００のそれぞれから送受信されるＲＦ信号の干渉を効果的に減少させることができる。
一方、図２ｄを参照すると、基板１０は隣接するチップアンテナ１００の間に設けられ、上面から突出する遮蔽壁１１をさらに含むことができる。遮蔽壁１１は隣接するチップアンテナ１００のそれぞれから基準距離だけ離隔するように設けられて、隣接するチップアンテナ１００の離隔距離を同一に分割することができる。遮蔽壁１１はチップアンテナ１００のＹ軸方向の幅に対応する幅、及びチップアンテナ１００のＺ軸方向の高さに対応する高さを有することができる。
接地層１６ｂと接続される接地ビア１８ａは遮蔽壁１１に沿って伸びることができる。本実施形態によると、遮蔽壁１１に伸びる接地ビア１８ａによって、チップアンテナ１００のそれぞれから送受信されるＲＦ信号の干渉を効果的に減少させることができる。
また、図１、図２ａ、及び図３ａを参照すると、基板１０の上面にはチップアンテナ１００と接合される上面パッド１６ｃが設けられる。基板１０の他面、具体的には、下面には電子素子５０が実装されることができる。基板１０の下面には電子素子５０と電気的に連結される下面パッド１６ｄが設けられる。
基板１０の下面には絶縁保護層１９が配置されることができる。絶縁保護層１９は基板１０の下面において絶縁層１７と配線層１６を覆う形で配置されて、絶縁層１７の下面に配置される配線層１６を保護する。一例として、絶縁保護層１９は絶縁樹脂及び無機フィラーを含むことができる。絶縁保護層１９は配線層１６の少なくとも一部を露出させる開口部を有することができる。上記開口部に配置されるソルダーボールを通じて、電子素子５０は下面パッド１６ｄに実装されることができる。
図２ｅ及び図２ｆは図２ａのチップアンテナモジュールの変形実施形態を示す。
図２ｅ及び図２ｆの実施形態によるチップアンテナモジュールは図２ａのチップアンテナモジュールと類似するため、重複する説明は省略し、差異点を中心に説明する。
図２ｅを参照すると、基板１０は少なくとも一つの配線層１２１０ｂ、少なくとも一つの絶縁層１２２０ｂ、少なくとも一つの配線層１２１０ｂに連結された配線ビア１２３０ｂ、配線ビア１２３０ｂに連結された接続パッド１２４０ｂ、ソルダーレジスト層１２５０ｂを含む。基板１０は銅再配線層（Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ、ＲＤＬ）と類似した構造を有することができる。基板１０の上面にはチップアンテナが配置されることができる。
ＩＣ１３０１ｂ、ＰＭＩＣ１３０２ｂ及び複数の受動部品１３５１ｂ、１３５２ｂ、１３５３ｂはソルダーボール１２６０ｂを通じて基板の下面に実装されることができる。ＩＣ１３０１ｂはチップアンテナモジュール１を動作させるためのＩＣに該当する。ＰＭＩＣ１３０２ｂは電源を生成し、生成した電源を基板１０の少なくとも一つの配線層１２１０ｂを通じてＩＣ１３０１ｂに伝達することができる。
上記複数の受動部品１３５１ｂ、１３５２ｂ、１３５３ｂはＩＣ１３０１ｂ及び／又はＰＭＩＣ１３０２ｂにインピーダンスを提供することができる。例えば、上記複数の受動部品１３５１ｂ、１３５２ｂ、１３５３ｂはＭＬＣＣ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）などのようなキャパシタ、インダクタ、及びチップ抵抗器のうち少なくとも一部を含むことができる。
図２ｆを参照すると、基板１０は少なくとも一つの配線層１２１０ａ、少なくとも一つの絶縁層１２２０ａ、配線ビア１２３０ａ、接続パッド１２４０ａ、ソルダーレジスト層１２５０ａを含むことができる。
基板１０の下面には電子部品パッケージが実装される。電子部品パッケージはＩＣ１３００ａ、ＩＣ１３００ａの少なくとも一部を封止する封止材１３０５ａ、第１側面がＩＣ１３００ａと向かい合う支持部材１３５５ａ、ＩＣ１３００ａと支持部材１３５５ａに電気的に連結された少なくとも一つの配線層１３１０ａ、及び絶縁層１２８０ａを含む連結部材を含むことができる。
ＩＣ１３００ａで生成されたＲＦ信号は少なくとも一つの配線層１３１０ａを通じて基板１０に伝達されてチップアンテナモジュール１の上面方向に送信されることができ、チップアンテナモジュール１に受信されたＲＦ信号は少なくとも一つの配線層１３１０ａを通じてＩＣ１３００ａに伝達されることができる。
電子部品パッケージはＩＣ１３００ａの一面及び／又は他面に配置された接続パッド１３３０ａをさらに含むことができる。ＩＣ１３００ａの一面に配置された接続パッド１３３０ａは少なくとも一つの配線層１３１０ａに電気的に連結されることができ、ＩＣ１３００ａの他面に配置された接続パッド１３３０ａは下端配線層１３２０ａを通じて支持部材１３５５ａ又はコアメッキ部材１３６５ａに電気的に連結されることができる。コアメッキ部材１３６５ａはＩＣ１３００ａに接地を提供することができる。
支持部材１３５５ａはコア誘電層１３５６ａ、及びコア誘電層１３５６ａを貫通して下端配線層１３２０ａに電気的に連結される少なくとも一つのコアビア１３６０ａを含むことができる。上記少なくとも一つのコアビア１３６０ａはソルダーボール（ｓｏｌｄｅｒ ｂａｌｌ）、ピン（ｐｉｎ）、ランド（ｌａｎｄ）などの電気連結構造体１３４０ａに電気的に連結されることができる。したがって、支持部材１３５５ａは基板１０の下面からベース信号又は電源の供給を受けて少なくとも一つの配線層１３１０ａを通じてベース信号及び／又は電源をＩＣ１３００ａに伝達することができる。
ＩＣ１３００ａはベース信号及び／又は電源を用いてミリ波（ｍｍＷａｖｅ）帯域のＲＦ信号を生成することができる。例えば、ＩＣ１３００ａは低周波数のベース信号の伝達を受け、ベース信号の周波数変換、増幅、フィルタリング位相制御及び電源生成を行うことができる。ＩＣ１３００ａは高周波特性を実現するために、化合物半導体（例：ＧａＡｓ）及びシリコン半導体のうちの一つで形成されることができる。一方、電子部品パッケージは少なくとも一つの配線層１３１０ａに電気的に連結される受動部品１３５０ａをさらに含むことができる。受動部品１３５０ａは支持部材１３５５ａが提供する収容空間１３０６ａに配置されることができる。受動部品１３５０ａはセラミックキャパシタ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＭＬＣＣ）やインダクタ、チップ抵抗器のうち少なくとも一部を含むことができる。
一方、電子部品パッケージは支持部材１３５５ａの側面に配置されたコアメッキ部材１３６５ａ、１３７０ａを含むことができる。コアメッキ部材１３６５ａ、１３７０ａはＩＣ１３００ａに接地を提供することができ、ＩＣ１３００ａの熱を外部に発散させたり、ＩＣ１３００ａに流入するノイズを除去したりすることができる。
連結部材を除外した電子部品パッケージの構成と、連結部材はそれぞれ独立して製造されて結合されることができるが、設計によって共に製造されることもできる。一方、図２ｆでは、電子部品パッケージが電気連結構造体１２９０ａとソルダーレジスト層１２８５ａを通じて基板１０に結合されているが、実施形態により、電気連結構造体１２９０ａとソルダーレジスト層１２８５ａは省略されることができる。
図３ａを参照すると、チップアンテナモジュール１は少なくとも一つのエンドファイアアンテナ２００をさらに含むことができる。エンドファイアアンテナ２００はそれぞれ、エンドファイアアンテナパターン２１０、ディレクターパターン２１５及びエンドファイアフィードライン２２０を含むことができる。
エンドファイアアンテナパターン２１０は側面方向にＲＦ信号を送信又は受信することができる。エンドファイアアンテナパターン２１０は基板１０の側面に配置されることができ、ダイポール（ｄｉｐｏｌｅ）状又は折り返しダイポール（ｆｏｌｄｅｄ ｄｉｐｏｌｅ）状に形成されることができる。ディレクターパターン２１５はエンドファイアアンテナパターン２１０に電磁的にカップリングされて複数のエンドファイアアンテナパターン２１０の利得や帯域幅を向上させることができる。エンドファイアフィードライン２２０はエンドファイアアンテナパターン２１０から受信されたＲＦ信号を電子素子又はＩＣに伝達することができ、電子素子又はＩＣから伝達されたＲＦ信号をエンドファイアアンテナパターン２１０に伝達することができる。
一方、図３ａの配線パターンによって形成されるエンドファイアアンテナ２００は図３ｂに示されているように、チップ状のエンドファイアアンテナ２００で実現されることができる。
図３ｂを参照すると、エンドファイアアンテナ２００はそれぞれ、本体部２３０、放射部２４０、及び接地部２５０を含む。
本体部２３０は六面体の形状を有し、誘電体（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）で形成される。例えば、本体部２３０は所定の誘電率を有するポリマーやセラミック焼結体で形成されることができる。
放射部２４０は本体部２３０の第１面に接合され、接地部２５０は本体部２３０の第１面とは逆の第２面に接合される。放射部２４０及び接地部２５０は同一の材質で形成されることができる。放射部２４０及び接地部２５０はＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗのうちから選択された１種であるか又は２種以上の合金で構成されることができる。放射部２４０及び接地部２５０は同一の形状及び同一の構造で形成されることができる。放射部２４０及び接地部２５０は基板１０に実装時、接合されるパッドの種類によって区分されることができる。一例として、給電パッドに接合される部分が放射部２４０として機能し、接地パッドに接合される部分は接地部２５０として機能することができる。
チップ状のエンドファイアアンテナ２００は放射部２４０と接地部２５０の間の誘電体によってキャパシタンスを有するため、上記キャパシタンスを利用してカップリングアンテナを設計したり、共振周波数をチューニングしたりすることができる。
従来、多層基板内でパターン状に実現されるパッチアンテナが十分なアンテナ特性を確保するためには、基板内に多数の層が求められ、これによりパッチアンテナの体積が過度に増加するという問題をもたらした。上記問題は多層基板内に高い誘電率を有する絶縁体を配置して、絶縁体の厚さを薄く形成し、アンテナパターンのサイズ及び厚さを減らす方式によって解決された。
但し、絶縁体の誘電率が高くなる場合、ＲＦ信号の波長が短くなり、ＲＦ信号が誘電率の高い絶縁体に囲まれて、ＲＦ信号の放射効率及び利得が顕著に減少するという問題が発生する。
本発明の一実施形態によれば、従来の多層基板内でパターン状に実現されるパッチアンテナをチップ状に実現して、基板の層の数を画期的に減少させることができる。これにより、本実施形態のチップアンテナモジュール１の製造コスト及び体積を減らすことができる。
また、本発明の一実施形態によれば、チップアンテナ１００に備えられるセラミック基板の誘電率を、基板１０に備えられる絶縁層の誘電率より高く形成して、チップアンテナ１００の小型化を図ることができる。
さらに、チップアンテナ１００のセラミック基板を所定距離だけ離隔したり、セラミック基板の間にセラミック基板より誘電率が低い物質を配置したりして、チップアンテナ１００の全体の誘電率を低くすることができる。これにより、チップアンテナモジュール１を小型化しながらも、ＲＦ信号の波長を増加させて、放射効率及び利得を向上させることができる。ここで、チップアンテナ１００の全体の誘電率は、チップアンテナ１００のセラミック基板及びセラミック基板の間のギャップによって形成される誘電率又はチップアンテナ１００のセラミック基板及びセラミック基板の間に配置される物質によって形成される誘電率として理解されることができる。したがって、チップアンテナ１００のセラミック基板が所定距離だけ離隔したり、セラミック基板の間にセラミック基板より誘電率が低い物質が配置されたりする場合、チップアンテナ１００の全体の誘電率をセラミック基板の誘電率より低くすることができる。
図４ａは本発明の第１実施形態によるチップアンテナの斜視図であり、図４ｂは図４ａのチップアンテナの側面図であり、図４ｃは図４ａのチップアンテナの断面図であり、図４ｄは図４ａのチップアンテナの底面図であり、図４ｅは図４ａのチップアンテナの変形実施形態の斜視図である。
図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、及び図４ｄを参照すると、本発明の第１実施形態によるチップアンテナ１００は第１セラミック基板１１０ａ、第２セラミック基板１１０ｂ、第１パッチ１２０ａを含み、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃのうち少なくとも一つを含むことができる。
第１パッチ１２０ａは一定の面積を有する平らな板状の金属で形成される。第１パッチ１２０ａは四角形状に形成される。但し、実施形態により、多角形形状、及び円形状などの多様な形状に形成されることができる。第１パッチ１２０ａは給電ビア１３１と連結されて、給電パッチとして機能及び動作することができる。
第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃは第１パッチ１２０ａから一定距離だけ離隔して配置され、一つの一定の面積を有する平らな板状の金属で形成される。第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃは第１パッチ１２０ａと同一又は異なる面積を有する。一例として、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃは第１パッチ１２０ａより小さい面積で形成されて第１パッチ１２０ａの上部に配置されることができる。一例として、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃは第１パッチ１２０ａより５％〜８％小さく形成されることができる。一例として、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃの厚さは２０μｍであってもよい。
第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃは第１パッチ１２０ａと電磁的にカップリングされて、放射パッチとして機能及び動作することができる。第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃはＲＦ信号をチップアンテナ１００の実装方向に該当するＺ方向にさらに集中させて第１パッチ１２０ａの利得又は帯域幅を向上させることができる。チップアンテナ１００は放射パッチとして機能する第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃのうち少なくとも一つを含むことができる。
第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃはＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗのうちから選択された１種であるか又は２種以上の合金で構成されることができる。また、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃは導電性ペーストや導電性エポキシで構成されることができる。
第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃはセラミック基板の全面に銅箔を積層して電極を形成した後、形成された電極を設計された形状にパターニングして設けられることができる。電極のパターニングのためにリソグラフィ工程などのエッチング工程が利用されることができる。また、上記電極は無電解メッキでシード（Ｓｅｅｄ）を形成した後、次の電解メッキを利用して形成されることができ、他にも、スパッタリングでシードを形成した後、次の電解メッキを利用して形成されることができる。
また、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃは導電性ペーストや導電性エポキシをセラミック基板に印刷及び硬化して形成されることができる。印刷工程によって、別途のエッチング工程を行うことなく、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃを設計された形状に直接形成することができる。
一方、実施形態により、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃ上には第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃのそれぞれの表面に沿って膜の形状に形成される保護層がさらに形成されることができる。保護層はメッキ工程によって第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃのそれぞれの表面に形成されることができる。保護層はニッケル（Ｎｉ）層とスズ（Ｓｎ）層を順次積層したり、亜鉛（Ｚｎ）層とスズ（Ｓｎ）層を順次積層したりして形成することができる。上記保護層は第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃのそれぞれに形成されて、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、及び第３パッチ１２０ｃの酸化を防止することができる。また、保護層は後述する給電パッド１３０、給電ビア１３１、接合パッド１４０、スペーサー１５０の表面に沿って形成されることもできる。
第１セラミック基板１１０ａは所定の誘電率を有する誘電体で形成されることができる。一例として、第１セラミック基板１１０ａは六面体形状のセラミック焼結体で形成されることができる。第１セラミック基板１１０ａはマグネシウム（Ｍｇ）、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、及びチタン（Ｔｉ）を含有することができる。一例として、第１セラミック基板１１０ａはＭｇ２Ｓｉ０４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＣａＴｉＯ３を含むことができる。他の例として、第１セラミック基板１１０ａはＭｇ２Ｓｉ０４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＣａＴｉＯ３の他にも、ＭｇＴｉＯ３をさらに含むことができ、実施形態により、ＭｇＴｉＯ３がＣａＴｉＯ３に代わって、第１セラミック基板１１０ａはＭｇ２Ｓｉ０４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＭｇＴｉＯ３を含むことができる。
チップアンテナモジュール１の接地層１６ｂとチップアンテナ１００の第１パッチ１２０ａの距離がλ／１０〜λ／２０に該当する場合、接地層１６ｂはチップアンテナ１００から出力されるＲＦ信号を指向方向に効率的に反射することができる。
接地層１６ｂが基板１０の上面に設けられる場合、チップアンテナモジュール１の接地層１６ｂとチップアンテナ１００の第１パッチ１２０ａの距離は概ね、第１セラミック基板１１０ａの厚さ及び接合パッド１４０の厚さの和と同一である。
したがって、第１セラミック基板１１０ａの厚さは接地層１６ｂと第１パッチ１２０ａの設計距離（λ／１０〜λ／２０）によって決定されることができる。一例として、第１セラミック基板１１０ａの厚さはλ／１０〜λ／２０の９０〜９５％に該当することができる。一例として、第１セラミック基板１１０ａの誘電率が２８ＧＨｚで５〜１２の場合、第１セラミック基板１１０ａの厚さは１５０〜５００μｍであってもよい。
第１セラミック基板１１０ａの一面には第１パッチ１２０ａが設けられ、第１セラミック基板１１０ａの他面には給電パッド１３０が設けられる。給電パッド１３０は第１セラミック基板１１０ａの他面に少なくとも一つが設けられることができる。給電パッド１３０の厚さは２０μｍであってもよい。
第１セラミック基板１１０ａの他面に設けられる給電パッド１３０は基板１０の一面に設けられる給電パッド１６ａと電気的に連結される。給電パッド１３０は第１セラミック基板１１０ａを厚さ方向に貫通する給電ビア１３１と電気的に連結され、給電ビア１３１は第１セラミック基板１１０ａの一面に設けられる第１パッチ１２０ａに給電信号を提供することができる。給電ビア１３１は少なくとも一つが設けられることができる。一例として、給電ビア１３１は二つの給電パッド１３０に対応するように、二つが設けられることができる。二つの給電ビア１３１のうち一つの給電ビア１３１は垂直偏波を発生させるための給電ラインに該当し、もう一つの給電ビア１３１は水平偏波を発生させるための給電ラインに該当する。給電ビア１３１の直径は１５０μｍであってもよい。第１セラミック基板１１０ａの他面には接合パッド１４０が設けられる。第１セラミック基板１１０ａの他面に設けられる接合パッド１４０は基板１０の一面に設けられる上面パッド１６ｃと相互接合される。一例として、チップアンテナ１００の接合パッド１４０はソルダーペーストを通じて、基板１０の上面パッド１６ｃと接合されることができる。接合パッド１４０の厚さは２０μｍであってもよい。
図４ｄのＡを参照すると、接合パッド１４０は複数個が設けられて、第１セラミック基板１１０ａの他面において、四角形状の角のそれぞれに設けられることができる。
また、図４ｄのＢを参照すると、複数の接合パッド１４０は、第１セラミック基板１１０ａの他面において、四角形状の一辺及び一辺に対向する他辺のそれぞれに沿って、所定距離だけ離隔して設けられることができる。
また、図４ｄのＣを参照すると、複数の接合パッド１４０は、第１セラミック基板１１０ａの他面において、四角形状の四つの辺のそれぞれに沿って、所定距離だけ離隔して設けられることができる。
また、図４ｄのＤを参照すると、接合パッド１４０は、第１セラミック基板１１０ａの他面において、四角形状の一辺及び一辺に対向する他辺のそれぞれに沿って、一辺及び他辺に対応する長さを有する形で設けられることができる。
また、図４ｄのＥを参照すると、接合パッド１４０は、第１セラミック基板１１０ａの他面において、四角形状の四つの辺のそれぞれに沿って、四つの辺に対応する長さを有する形で設けられることができる。
一方、図４ｄのＡ、Ｂ、Ｃでは、接合パッド１４０が四角形状であるが、実施形態により、接合パッド１４０は円形などの多様な形状に形成されることができる。また、図４ｄのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅでは、接合パッド１４０が四角形状の四つの辺に隣接して配置されているが、実施形態により、接合パッド１４０は四つの辺から所定距離だけ離隔して配置されることができる。
第２セラミック基板１１０ｂは所定の誘電率を有する誘電体で形成されることができる。一例として、第２セラミック基板１１０ｂは第１セラミック基板１１０ａと類似した六面体形状のセラミック焼結体で形成されることができる。第２セラミック基板１１０ｂは第１セラミック基板１１０ａと同一の誘電率を有することができ、実施形態により、第１セラミック基板１１０ａと異なる誘電率を有することもできる。一例として、第２セラミック基板１１０ｂの誘電率は第１セラミック基板１１０ａの誘電率より高くてもよい。本発明の一実施形態によれば、第２セラミック基板１１０ｂの誘電率が第１セラミック基板１１０ａの誘電率より高い場合、誘電率が高い第２セラミック基板１１０ｂ側にＲＦ信号が放射されて、ＲＦ信号の利得を向上させることができる。
第２セラミック基板１１０ｂは第１セラミック基板１１０ａより薄い厚さを有することができる。第１セラミック基板１１０ａの厚さは第２セラミック基板１１０ｂの厚さの１〜５倍に該当することができ、好ましくは２〜３倍に該当することができる。一例として、第１セラミック基板１１０ａの厚さは１５０〜５００μｍであり、第２セラミック基板１１０ｂの厚さは１００〜２００μｍであってもよく、好ましくは第２セラミック基板１１０ｂの厚さは５０〜２００μｍであってもよい。一方、第２セラミック基板１１０ｂは第１セラミック基板１１０ａと同一の厚さを有することができる。
本発明の一実施形態によれば、第２セラミック基板１１０ｂの厚さによって、第１パッチ１２０ａと第２パッチ１２０ｂ／第３パッチ１２０ｃが適切な距離を維持して、ＲＦ信号の放射効率を改善させることができる。
第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂの誘電率は基板１０の誘電率、具体的には、基板１０に備えられる絶縁層１７の誘電率より高くてもよい。一例として、第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂの誘電率は２８ＧＨｚで５〜１２であってもよく、基板１０の誘電率は２８ＧＨｚで３〜４であってもよい。これにより、チップアンテナの体積を減少させて、全体的なチップアンテナモジュールの小型化を図ることができる。一例として、本発明の一実施形態によるチップアンテナ１００は３．４ｍｍの長さ、３．４ｍｍの幅、０．６４ｍｍの高さを有する小型のチップ状に製造されることができる。第２セラミック基板１１０ｂの他面には第２パッチ１２０ｂが設けられ、第２セラミック基板１１０ｂの一面には第３パッチ１２０ｃが設けられる。
一方、図４ｅを参照すると、第２セラミック基板１１０ｂの一面には第３パッチ１２０ｃと絶縁されて、第２セラミック基板１１０ｂの縁領域に沿って形成される遮蔽電極１２０ｄが設けられることができる。遮蔽電極１２０ｄはチップアンテナ１００がｎ×１の構造などのアレイ状に配列される場合、チップアンテナ１００間の干渉を減少させることができる。これにより、チップアンテナ１００が４Ｘ１のアレイ状に配列される場合、本発明の一実施形態によるチップアンテナモジュール１は１９ｍｍの長さ、４．０ｍｍの幅、１．０４ｍｍの高さを有する小型のモジュールに製造されることができる。
第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂはスペーサー１５０を通じて相互離隔して配置されることができる。スペーサー１５０は、第１セラミック基板１１０ａと第２セラミック基板１１０ｂの間において、第１セラミック基板１１０ａ／第２セラミック基板１１０ｂの四角形状の角のそれぞれに設けられることができる。また、実施形態により、第１セラミック基板１１０ａ／第２セラミック基板１１０ｂの四角形状の一辺及び他辺に設けられたり、第１セラミック基板１１０ａ／第２セラミック基板１１０ｂの四角形状の四つの辺に設けられたりして、第２セラミック基板１１０ｂを第１セラミック基板１１０ａの上部で安定して支持することができる。したがって、スペーサー１５０によって、第１セラミック基板１１０ａの一面に設けられる第１パッチ１２０ａと第２セラミック基板１１０ｂの他面に設けられる第２パッチ１２０ｂの間にはギャップが設けられることができる。上記ギャップによって形成される空間に、１の誘電率を有する空気が満たされることにより、チップアンテナ１００の全体の誘電率は低くなることができる。
本発明の一実施形態によれば、第１セラミック基板１１０ａと第２セラミック基板１１０ｂを基板１０の誘電率より高い物質で形成してチップアンテナモジュールを小型化することができる。また、第１セラミック基板１１０ａと第２セラミック基板１１０ｂの間にギャップを設けて、チップアンテナ１００の全体の誘電率を低くすることにより、放射効率及び利得を向上させることができる。
図５は本発明の第１実施形態によるチップアンテナの製造方法を示す製造工程図である。図５では、一つのチップアンテナが別途製造されているが、実施形態により、多数のチップアンテナが後述する製造方法によって一体に形成された後、一体に形成された多数のチップアンテナが切断工程によって個別のチップアンテナとして分離されることができる。
図５を参照すると、本発明の一実施形態によるチップアンテナの製造方法は第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂを設けることから始まる（図５（ａ））。次いで、第１セラミック基板１１０ａを厚さ方向に貫通するビアホール（ＶＨ）を形成し（図５（ｂ））、ビアホール（ＶＨ）の内部に導電性ペーストを塗布又は充填して（図５（ｃ））、給電ビア１３１を形成する。導電性ペーストはビアホール（ＶＨ）の内部全体に充填されたり、ビアホール（ＶＨ）の内部面に一定の厚さに塗布されたりすることができる。
給電ビア１３１を形成した後、第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂに導電性ペーストや導電性エポキシを印刷及び硬化して、第１セラミック基板１１０ａの一面に第１パッチ１２０ａを形成し、第１セラミック基板１１０ａの他面に給電パッド１３０及び接合パッド１４０を形成し、第２セラミック基板１１０ｂの他面に第２パッチ１２０ｂを形成し、第２セラミック基板１１０ｂの一面に第３パッチ１２０ｃを形成する（図５（ｄ））。
次いで、第１セラミック基板１１０ａの一面の角に導電性ペーストや導電性エポキシを厚膜印刷及び硬化して、スペーサー１５０を形成する（図５（ｅ））。スペーサー１５０を形成した後、スペーサー１５０が形成された領域に導電性ペーストや導電性エポキシをさらに１回以上印刷し、さらに印刷された導電性ペーストや導電性エポキシが硬化する前に、第２セラミック基板１１０ｂをスペーサー１５０に圧着する（図５（ｆ））。その後、スペーサー１５０が形成された領域に印刷された導電性ペーストや導電性エポキシが硬化した後、メッキ工程によって、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃ、給電パッド１３０、給電ビア１３１、接合パッド１４０、及びスペーサー１５０に保護層を形成する。保護層は第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃ、給電パッド１３０、給電ビア１３１、接合パッド１４０、及びスペーサー１５０の酸化を防止することができる。次いで、一体に形成された多数のチップアンテナを切断工程によって分離して、個別のチップアンテナが製造されることができる。
図６ａは本発明の第２実施形態によるチップアンテナの斜視図であり、図６ｂは図６ａのチップアンテナの側面図であり、図６ｃは図６ａのチップアンテナの断面図である。第２実施形態によるチップアンテナは第１実施形態によるチップアンテナと類似するため、重複する説明は省略し、差異点を中心に説明する。
第１実施形態によるチップアンテナ１００の第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂがスペーサー１５０を通じて相互離隔して配置されるのに対して、第２実施形態によるチップアンテナ１００の第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂは接合層１５５を通じて相互接合されることができる。第２実施形態の接合層１５５は第１実施形態の第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂの間のギャップによって形成される空間に設けられるものとして理解されることができる。
接合層１５５は第１セラミック基板１１０ａの一面及び第２セラミック基板１１０ｂの他面を覆うように形成されて、第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂを全体的に接合することができる。接合層１５５は一例として、ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）で形成されることができ、一例として、ポリマーは高分子シートを含むことができる。接合層１５５の誘電率は第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂの誘電率より低くてもよい。一例として、接合層１５５の誘電率は２８ＧＨｚで２〜３であり、接合層１５５の厚さは５０〜２００μｍであってもよい。
本発明の一実施形態によれば、第１セラミック基板１１０ａと第２セラミック基板１１０ｂを基板１０の誘電率より高い物質で形成してチップアンテナモジュールを小型化しながらも、第１セラミック基板１１０ａと第２セラミック基板１１０ｂの間に第１セラミック基板１１０ａ／第２セラミック基板１１０ｂより低い誘電率を有する物質を配置して、チップアンテナ１００の全体の誘電率を低くすることにより、放射効率及び利得を向上させることができる。
図７は本発明の第２実施形態によるチップアンテナの製造方法を示す製造工程図である。
図７を参照すると、本発明の一実施形態によるチップアンテナの製造方法は第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂを設けることから始まる（図７（ａ））。次いで、第１セラミック基板１１０ａを厚さ方向に貫通するビアホール（ＶＨ）を形成し（図７（ｂ））、ビアホール（ＶＨ）の内部に導電性ペーストを塗布又は充填して（図７（ｃ））、給電ビア１３１を形成する。導電性ペーストはビアホールの内部全体に充填されたり、ビアホール（ＶＨ）の内部面に一定の厚さに塗布されたりすることができる。
給電ビア１３１を形成した後、第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂに導電性ペーストや導電性エポキシを印刷及び硬化して、第１セラミック基板１１０ａの一面に第１パッチ１２０ａを形成し、第１セラミック基板１１０ａの他面に給電パッド１３０及び接合パッド１４０を形成し、第２セラミック基板１１０ｂの他面に第２パッチ１２０ｂを形成し、第２セラミック基板１１０ｂの一面に第３パッチ１２０ｃを形成する（図７（ｄ））。次いで、メッキ工程によって、第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃ、給電パッド１３０、給電ビア１３１、接合パッド１４０に保護層を形成する。保護層は第１パッチ１２０ａ、第２パッチ１２０ｂ、第３パッチ１２０ｃ、給電パッド１３０、給電ビア１３１、接合パッド１４０の酸化を防止することができる。
保護層を形成した後、第１セラミック基板１１０ａの一面を覆うように接合層１５５を形成する（図７（ｅ））。接合層１５５を形成した後、第２セラミック基板１１０ｂと第１セラミック基板１１０ａを圧着する（図７（ｆ））。接合層１５５が硬化した後、一体に形成された多数のチップアンテナを切断工程によって分離して、個別のチップアンテナが製造されることができる。
図８ａは本発明の第３実施形態によるチップアンテナの斜視図であり、図８ｂは図８ａのチップアンテナの断面図である。第３実施形態によるチップアンテナは第１実施形態によるチップアンテナと類似するため、重複する説明は省略し、差異点を中心に説明する。
第１実施形態によるチップアンテナ１００の第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂがスペーサー１５０を通じて相互離隔して配置されるのに対して、第３実施形態によるチップアンテナ１００の第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂは第１パッチ１２０ａを介して相互接合されることができる。
具体的には、第１セラミック基板１１０ａの一面には第１パッチ１２０ａが設けられ、第２セラミック基板１１０ｂの一面には第２パッチ１２０ｂが設けられる。第１セラミック基板１１０ａの一面に設けられる第１パッチ１２０ａは第２セラミック基板１１０ｂの他面と接合されることができる。したがって、第１パッチ１２０ａは第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂの間に介在されることができる。
図９は本発明の第３実施形態によるチップアンテナの製造方法を示す製造工程図である。
図９を参照すると、本発明の一実施形態によるチップアンテナの製造方法は第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂを設けることから始まる（図９（ａ））。次いで、第１セラミック基板１１０ａを厚さ方向に貫通するビアホール（ＶＨ）を形成し（図９（ｂ））、ビアホール（ＶＨ）の内部に導電性ペーストを塗布又は充填して（図９（ｃ））、給電ビア１３１を形成する。導電性ペーストはビアホール（ＶＨ）の内部全体に充填されたり、内部面に一定の厚さに塗布されたりすることができる。
給電ビア１３１を形成した後、第１セラミック基板１１０ａ及び第２セラミック基板１１０ｂに導電性ペーストや導電性エポキシを印刷及び硬化して、第１セラミック基板１１０ａの一面に第１パッチ１２０ａを形成し、第１セラミック基板１１０ａの他面に給電パッド１３０及び接合パッド１４０を形成し、第２セラミック基板１１０ｂの一面に第２パッチ１２０ｂを形成する（図９（ｄ））。次いで、第１パッチ１２０ａが形成された領域に導電性ペーストや導電性エポキシをさらに１回以上印刷し、さらに印刷された導電性ペーストや導電性エポキシが硬化する前に、第２セラミック基板１１０ｂを第１パッチ１２０ａに圧着する（図９（ｅ））。第１パッチ１２０ａが硬化した後、メッキ工程によって、第２パッチ１２０ｂ、給電パッド１３０、給電ビア１３１、接合パッド１４０に保護層を形成する。保護層は第２パッチ１２０ｂ、給電パッド１３０、給電ビア１３１、接合パッド１４０の酸化を防止することができる。次いで、一体に形成された多数のチップアンテナを切断工程によって分離して、個別のチップアンテナが製造されることができる。
図１０は本発明の一実施形態によるチップアンテナモジュールが搭載された携帯端末を概略的に示した斜視図である。
図１０を参照すると、本実施形態のチップアンテナモジュール１は携帯端末の縁に隣接して配置される。一例として、チップアンテナモジュール１は携帯端末の長さ方向の辺又は幅方向の辺に向かい合うように配置される。本実施形態では、携帯端末の二つの長さ方向の辺及び一つの幅方向の辺の全てにチップアンテナモジュールが配置される場合を例に挙げているが、これに限定されるものではなく、携帯端末の内部空間が足りない場合には携帯端末の対角方向に二つのチップアンテナモジュールのみを配置するなど、チップアンテナモジュールの配置構造は必要に応じて多様な形態に変形されることができる。チップアンテナモジュール１のチップアンテナを通じて放射されるＲＦ信号は携帯端末の厚さ方向に放射され、チップアンテナモジュール１のエンドファイアアンテナを通じて放射されるＲＦ信号は携帯端末の長さ方向の辺又は幅方向の辺に垂直な方向に放射される。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
１ チップアンテナモジュール
１０ 基板
５０ 電子素子
１００ チップアンテナ
２００ エンドファイアアンテナ
１０ 基板
５０ 電子素子
１００ チップアンテナ
２００ エンドファイアアンテナ
Claims (30)
- 基板と、
前記基板の一面に配置される複数のチップアンテナと、
前記基板の他面に実装される少なくとも一つの電子素子と、
を含み、
前記複数のチップアンテナはそれぞれ、前記基板の一面に実装される第１セラミック基板、前記第１セラミック基板と対向して配置される第２セラミック基板、前記第１セラミック基板に設けられる第１パッチ、及び前記第２セラミック基板に設けられる第２パッチを含み、
前記第１セラミック基板と前記第２セラミック基板は互いに離隔し、
前記基板は、前記複数のチップアンテナのそれぞれが実装される複数の上面パッドと、前記複数のチップアンテナから送信されるＲＦ信号を指向方向に反射する接地層とを含む、チップアンテナモジュール。 - 前記第１セラミック基板と前記第２セラミック基板の間に配置され、前記第１セラミック基板と前記第２セラミック基板を互いに離隔するスペーサーをさらに含む、請求項１に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記第１セラミック基板と前記第２セラミック基板の間に配置され、前記第１セラミック基板と前記第２セラミック基板を互いに離隔する接合層をさらに含む、請求項１に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記複数のチップアンテナはそれぞれ、第１方向に伸びる幅、及び前記第１方向と垂直する第２方向に伸びる幅を有し、
前記複数のチップアンテナは前記第２方向に沿って配列され、
前記複数のチップアンテナのうち前記第２方向において互いに隣接する二つのチップアンテナの前記第１方向に伸びる側面が第２方向において互いに向かい合う、請求項１から３のいずれか一項に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記複数のチップアンテナは前記第１方向に沿ってさらに配列され、
前記複数のチップアンテナのうち前記第１方向において互いに隣接する二つのチップアンテナの前記第２方向に伸びる側面が第１方向において互いに向かい合う、請求項４に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記複数のチップアンテナのそれぞれは波長λを有するＲＦ信号を送受信し、
前記複数のチップアンテナのうち隣接する二つの中心間の離隔距離はλ／２より小さい、請求項１から５のいずれか一項に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記複数のチップアンテナのそれぞれは波長λを有するＲＦ信号を送受信する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記接地層は、前記複数のチップアンテナが配置される前記基板の一面に形成される上面接地層を含む、請求項７に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記上面接地層は、前記第１パッチに給電信号を提供する給電パッド、及び前記複数のチップアンテナのそれぞれが実装される前記複数の上面パッドが設けられる領域と異なる領域に形成される、請求項８に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記上面接地層の面積は、前記給電パッドの面積及び前記複数の上面パッドの面積より大きい、請求項９に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記接地層は、前記基板の上面より下位の層に設けられる下位接地層を含む、請求項１から１０の何れか１つに記載のチップアンテナモジュール。
- 前記基板は前記下位接地層と接続される複数の接地ビアをさらに含み、
前記複数の接地ビアは前記下位接地層から前記基板の一面側に伸びる、請求項１１に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記複数の接地ビアは、前記複数のチップアンテナのうち隣接するチップアンテナの向かい合う側面に沿って配置される、請求項１２に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記第１パッチは、前記第１セラミック基板の上面に設けられ、
前記第２パッチは、前記第２セラミック基板の下面に設けられ、
前記複数のチップアンテナはそれぞれ、前記第２セラミック基板の上面に設けられる第３パッチを含む、請求項１から１３の何れか一項に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記第２パッチ及び前記第３パッチの面積は、前記第１パッチの面積より小さい、請求項１４に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記第２セラミック基板の誘電率は、前記第１セラミック基板の誘電率より高い、請求項１から１５の何れか一項に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記複数の上面パッドのそれぞれは、互いに離間している、請求項１から１６の何れか一項に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記複数の上面パッドは、前記複数のチップアンテナの外郭に沿って配置される、請求項１から１７の何れか一項に記載のチップアンテナモジュール。
- 第１面に設けられる第１外層、第２面に設けられる第２外層、及び前記第１外層と第２外層の間に設けられる少なくとも一つの内層を含む複数の層で構成される基板と、
前記基板の一面にアレイ状に配列される複数のチップアンテナと、
を含み、
前記複数のチップアンテナのそれぞれはＲＦ信号を送受信し、
前記複数のチップアンテナはそれぞれ、前記基板の一面に実装される第１セラミック基板、前記第１セラミック基板と対向して配置される第２セラミック基板、前記第１セラミック基板に設けられる第１パッチ、及び前記第２セラミック基板に設けられる第２パッチを含み、
前記基板は前記第１外層及び前記少なくとも一つの内層に設けられて、前記複数のチップアンテナのそれぞれのＲＦ信号を指向方向に反射する接地層と、前記第１外層に設けられ、前記複数のチップアンテナのそれぞれが実装される複数の上面パッドとを含む、チップアンテナモジュール。 - 前記基板は前記接地層と接続される接地ビアをさらに含み、
前記接地ビアは前記接地層から前記基板の一面側に伸びる、請求項１９に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記接地ビアは、前記複数のチップアンテナのうち隣接するチップアンテナの間に設けられる、請求項２０に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記接地ビアは、前記隣接するチップアンテナのそれぞれから同一の距離だけ離隔する、請求項２１に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記基板は前記接地層と接続される複数の接地ビアをさらに含み、
前記複数の接地ビアは前記接地層から前記基板の一面側に伸びる、請求項１９に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記複数の接地ビアは、前記複数のチップアンテナのうち隣接するチップアンテナの向かい合う側面に沿って配置される、請求項２３に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記基板は、前記複数のチップアンテナのうち隣接するチップアンテナの間に設けられ、前記基板の第１面から突出する遮蔽壁をさらに含む、請求項２０に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記基板は前記接地層と接続される接地ビアをさらに含み、
前記接地ビアは前記接地層から前記遮蔽壁に伸びる、請求項２５に記載のチップアンテナモジュール。 - 基板と、
前記基板の上面から離隔され、前記基板の上面と垂直な第１方向にＲＦ信号を送信するチップタイプのパッチアンテナと、
前記基板に配置され、前記基板の上面と平行な第２方向にＲＦ信号を送信するチップタイプのエンドファイアアンテナと、を含み、
前記基板は、前記チップタイプのパッチアンテナから送信されるＲＦ信号を前記第１方向に反射する接地層と、前記基板の上面に設けられ、前記パッチアンテナが実装される複数の上面パッドとを含む、チップアンテナモジュール。 - 前記接地層は、前記基板の上面に配置されるか、または前記基板の内部に配置される、請求項２７に記載のチップアンテナモジュール。
- 前記接地層は前記基板の内部に配置され、
前記基板は、前記チップタイプのパッチアンテナから送信されるＲＦ信号を前記第１方向に反射する第２接地層をさらに含む、請求項２７に記載のチップアンテナモジュール。 - 前記チップタイプのパッチアンテナは、
前記基板の上面から離隔される第１セラミック基板と、
前記第１セラミック基板の上面に配置される第１パッチと、
前記第１セラミック基板の上面から離隔される第２セラミック基板と、
前記第２セラミック基板の上面または下面に配置される第２パッチと、を含む、請求項２７から２９のいずれか一項に記載のチップアンテナモジュール。
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