KR100408028B1 - 무선 통신용 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신용 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래 무선 통신용 안테나 및 그 제조방법은 두장의 기판 각각에 슬롯과 급전선을 형성하고, 그 두 기판을 합착하는 방법을 사용함으로써, 그 제조공정이 복잡하여 수율이 감소되고, 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 기판의 상부에 금속을 증착하여 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층을 사진식각공정으로 패터닝하여 상기 그 하부의 기판을 연속적인 선 형태이며, 절곡부가 형성되어 지그재그의 형상으로 노출시켜 슬롯을 형성하는 단계와; 상기 기판의 저면에 금속을 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 금속을 패터닝하여 상기 기판의 저면에 상기 슬롯과 대향하는 위치에 급전선을 형성함과 아울러 상기 급전선의 측면으로 부터 소정거리 이격되는 위치에 접지전극을 형성하는 단계로 구성되어 동일 기판의 양면에 슬롯과 급전선을 직접 형성하여 안테나를 제작함으로써, 그 구조와 제조방법을 단순화하여 제조비용을 절감하는 효과와 아울러 그 부피를 줄여 집적도가 용이하게 하는 효과가 있으며, 고저항의 단일 기판을 사용함으로써, 주변의 다른 집적회로와의 집적이 용이해저 전체적인 회로의 집적도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

무선 통신용 안테나 및 그 제조방법{WIRELESS COMMUNICATION ANTENA AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 통신용 안테나 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 동일기판상에 슬롯과 급전선을 구현하여 공정을 단순화하고, 그 안테나의 크기를 줄이는데 적당하도록 한 무선 통신용 안테나 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 안테나는 전파를 방사하거나 흡수하기 위한 부품이며, 에너지 변환 효율을 증가시킬 수 있도록 그 크기와 형태가 발전되고 있다. 무선통신의 발전으로 셀룰러폰과 중계기 등의 이동통신 장비의 소형화 추세에 발맞추어 안테나의 크기 또한 소형화되고 있으며, 특히 그 특성이 우수한 무선 통신용 안테나가 개발되고 있다.

이러한 무선 통신용 안테나는 기지국 및 중계기용 안테나와 이동통신 단말기용 제품으로 크게 나눌수 있으며, 단말기용 안테나는 효율이 높고, 안테나의 크기가 집적에 용이하도록 작으며, 필터나 증폭기 등 다른 소자와의 집적이 가능함과 아울러 전자파의 발생을 줄이는 방향으로 연구가 진행중이며, 이와 같은 종래 무선 통신용 안테나의 구조 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 무선 통신용 안테나의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 접지를 위한 접지전극(5)과; 상기 접지전극(5)의 상부전면에 위치하는 하부기판(4)과; 상기 하부기판(4)의 중앙상부측에 위치하는 급전선(6)과; 상기 급전선(6)과 동일수준의 높이로 상기 하부기판(4)의 상부주변부에 위치하는 접착부(7)와; 상기 접착부(7)의해 접착되며, 하부면이 상기 급전선(6)의 상부측에 접하는 상부기판(1)과; 상기 상부기판(1)의 상부측에 위치하는 금속층(2)과; 상기 급전선(6)에 대향하는 위치의 금속층(2)이 지그재그 형태로 패터닝되어 하부의 상부기판(1)이 노출되는 슬롯(3)으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래 무선 통신용 안테나는 외부의 주파수를 슬롯(3)을 통해 검출하고, 급전선(6)을 통해 증폭기 및 필터 등의 다른 회로로 수신된 신호를 인가하게 된다.

도2a 내지 도2d는 종래 무선 통신용 안테나의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 상부기판(1)의 상부에 금속층(2)을 증착하고, 그 금속층(2)을 패터닝하여 슬롯(3)을 형성하는 단계(도2a)와; 하부기판(4)의 상부에 금속을 증착하고, 이를 패터닝하여 상기 하부기판(4)의 상부 중앙부에 긴 형태로 위치하는 급전선(6)을 형성하는 단계(도2b)와; 상기 하부기판(4)의 저면에 금속을 증착하여 접지전극(5)을 형성하는 단계(도2c)와; 상기 상부기판(1)의 저면과 하부기판(4)의 상부측이 대향하도록 하고, 그 상부기판(1)과 하부기판(4)의 대향면의 주변부에 솔더(SOLDER) 또는 페이스트(PASTE)를 형성하여 상기 상부기판(1)과 하부기판(4)을 합착하는 단계(도2d)로 이루어진다.

이하, 상기와 같은 종래 무선 통신 안테나 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 고저항의 실리콘 또는 갈륨비소(GaAs)인 상부기판(1)의 상부에 금속층(2)을 증착한다.

그 다음, 상기 증착된 금속층(2)을 사진식각공정으로 패터닝하여 그 패턴이 연속적이며, 다수의 규칙, 반복적인 패턴의 형상으로 식각하여 상기 상부기판(1)을 지그재그 형상으로 노출시켜, 슬롯(3)을 형성한다.

이때, 상기와 같이 금속층(2)의 증착 및 식각을 사용하지 않고, 상부기판(1)의 상부전면에 시드(SEED) 금속층을 형성하고, 포토레지스트 패턴을 원하는 슬롯의 형상에 맞게 형성하고, 그 포토레지스트 패턴이 형성되지 않은 시드 금속층의 상부에 금속층(2)을 도금한 후, 다시 상기 포토레지스트 패턴과 그 포토레지스트 패턴의 하부에 위치하는 시드 금속층을 제거하여 슬롯(3)을 형성할 수 있다.

그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 고저항의 실리콘 또는 갈륨비소 기판인 하부기판(4)의 상부전면에 금속을 증착하고, 사진식각공정을 통해 그 증착된 금속을 패터닝하여 고주파 신호가 입사되는 급전선(6)을 형성한다.

이때의 급전선(6)은 임피던스 값이 50ohm이 되도록 하며, 이 또한 상기 설명한 도금법을 이용하여 형성할 수 있다.

그 다음, 도2c에 도시한 바와같이 상기 하부기판(4)의 저면에 금속을 스퍼터링 또는 증착법을 사용하여 증착하여, 마이크로 스트립 라인의 접지전극을 형성한다.

그 다음, 도2d에 도시한 바와 같이 상기 하부기판(4)의 상부 주변부에 솔더나 페이스트를 형성한다. 이때 솔더나 페이스트는 합착후의 높이가 상기 급전선(6)의 높이와 동일하게 되도록 그 양을 조절한다.

그 다음, 상기 형성한 솔더 또는 페이스트가 상기 상부기판(1)의 저면 주변부에 접하도록 한후, 그 솔더 또는 페이스트를 경화시켜, 상기 슬롯이 형성된 상부기판(1)과 급전선(6) 및 접지전극(5)이 형성된 하부기판(4)을 합착하여 무선통신용 안테나의 제작을 완료하게 된다.

이와 같이 종래 무선 통신용 안테나 제조방법은 두장의 기판을 사용하고, 두 기판에 슬롯(3)과 급전선(6)을 각각 형성한 후, 그 슬롯(3)과 급전선(6)이 원하는 위치에 정렬되도록 한 후, 두 기판을 합착하여 안테나를 제작함으로써, 그 제조공정이 복잡하고, 비용이 증가하게 되며, 특히 슬롯(3)과 급전선(6)이 오정렬될 가능성이 있어 원하는 고효율의 안테나를 제작하기가 용이하지 않았다.

상기한 바와 같이 종래 무선 통신용 안테나 및 그 제조방법은 두장의 기판 각각에 슬롯과 급전선을 형성하고, 그 두 기판을 합착하는 방법을 사용함으로써, 그 제조공정이 복잡하여 수율이 감소되고, 제조비용이 증가하는 문제점과 아울러 그 기판을 합착하는 과정에서 각각 독립적인 기판에 슬롯과 급전선을 형성하여 대향하는 위치에 정렬시키기가 용이하지 않아, 그 슬롯과 급전선이 원하는 위치에 정렬되지 않게 되면, 그 안테나의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 급전선과 슬롯의 정렬을 용이하게 하며, 공정의 단계 수를 줄일 수 있는 무선 통신용 안테나 구조 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 무선 통신용 안테나의 사시도.

도2a 내지 도2d는 종래 무선 통신용 안테나의 제조공정 수순단면도.

도3은 본 발명 무선 통신용 안테나의 사시도.

도4a 내지 도4c는 본 발명 무선 통신용 안테나의 제조공정 수순단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1:기판 2:금속층

3:슬롯 5:접지전극

6:급전선

상기와 같은 목적은 기판의 상부에 금속을 증착하여 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층을 사진식각공정으로 패터닝하여 상기 그 하부의 기판을 연속적인 선 형태이며, 절곡부가 형성되어 지그재그의 형상으로 노출시켜 슬롯을 형성하는 단계와; 상기 기판의 저면에 금속을 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 금속을 패터닝하여 상기 기판의 저면에 상기 슬롯과 대향하는 위치에 급전선을 형성함과 아울러 상기 급전선의 측면으로 부터 소정거리 이격되는 위치에 접지전극을 형성하는 단계를 통해 고저항 기판과; 그 기판의 상부측에 위치하는 슬롯과; 상기 기판의 저면에서 상기 슬롯과 대향하는 위치에 배치되는 급전선과; 상기 급전선과는 좌우측으로 소정거리 이격되어 위치하는 접지전극으로 구성되는 무선 통신용 안테나를 제작함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명 무선 통신용 안테나의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)과; 상기 기판(1)의 상부측에 위치하는 금속층(2)과; 상기 금속층(2)이 패터닝되어 기판(1)의 상부일부가 노출된 슬롯(3)과; 상기 기판(1)의 저면에서 상기 슬롯(3)에 대향하여 위치하는 급전선(6)과; 상기 급전선(6)으로 부터 좌우로 소정거리 이격되어 위치하는 접지전극(5)으로 구성된다.

상기한 본 발명 무선 통신용 안테나 구조는 단일한 기판(1)을 사용하며, 그 기판(1)의 상부측에 슬롯(3)을 위치시키고, 기판(1)의 저면에 직접 급전선(6)을 배치시켜, 종래와는 다르게 하나의 기판(1)을 사용함으로써, 그 구조를 단순화하고, 크기를 줄여 보다 집적화가 용이하도록 한다.

또한, 저항이 큰 고저항 실리콘 또는 갈륨비소 또는 석영(QUARTZ)기판인 단일기판을 사용하기 때문에 필터, 증폭기 등의 다른 주변 소자와의 집적화가 용이하게 된다. 즉 CPW(CO-PLANAR WAVEGUIDE) 방식으로 안테나를 형성하여 그 구조를 단순화하며, 다른 소자와의 집적이 가능하도록 한다.

도4a 내지 도4c는 본 발명 무선 통신용 안테나의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부전면에 금속층(2)을 증착하는 단계(도4a)와; 상기 증착된 금속층(2)을 사진식각공정을 통해 패터닝하여 상기 기판(1)의 상부일부를 노출시켜 슬롯(3)을 형성하는 단계(도4b)와; 상기 기판(1)의 저면에 금속을 증착하고, 사진식각공정으로 패터닝하여 상기 슬롯(3)과 대향하는 위치에 급전선(6)을 형성함과 아울러 그 급전선(6)과 소정거리 이격되어 위치하는 접지전극(5)을 형성하는 단계(도4c)로 이루어진다.

이하, 상기와 같은 본 발명 무선 통신용 안테나 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 도4a에 도시한 바와 같이 고저항 실리콘, 갈륨비소 또는 석영기판인 기판(1)의 상부에 금속층(2)을 소정의 두께로 증착한다.

그 다음, 도4b에 도시한 바와 같이 상기 증착된 금속층(2)의 상부전면에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 다수의 절곡부를 가지며, 지그재그 형태로 연속적인 형상으로 상기 금속층(2)의 상부일부를 노출시키는 패턴을 형성한다.

그 다음, 상기 패턴이 형성된 포토레지스트를 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 금속층(2)을 식각하여 그 하부의 기판(1)의 상부를 노출시키는패턴을 형성한다.

그 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 모두 제거하여 슬롯(3)을 형성한다.

이와 같은 금속의 증착 및 식각법을 이용한 슬롯(3)의 형성과는 다르게 상기 증착된 금속층(2)의 상부에 금속도금의 시드(SEED)가 되는 시드 금속층을 증착한 후, 그 시드 금속층의 상부에 상기 사진식각공정에서 사용하는 포토레지스트와는 반대의 형상을 가지는 포토레지스트 패턴을 형성한다.

즉, 형성하고자 하는 슬롯(3)과 동일한 형상의 패턴을 상기 시드 금속층 상에 형성하고, 그 노출되어 있는 시드 금속층 상에 금속층(2)을 도금하여 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴과 그 포토레지스트 패턴의 하부에 위치하는 시드금속층을 제거하여 슬롯(3)을 형성할 수 있다.

그 다음, 도4c에 도시한 바와 같이 상기 기판(1)의 저면에 금속을 증착하고, 그 금속의 상부전면에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 상기 증착된 금속의 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성한다.

그 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 상기 노출된 금속을 패터닝하여 상기 슬롯(3)에 대향하는 기판(1)의 저면에 급전선(6)을 형성함과 아울러 그 급전선(6)과는 소정거리 이격되는 위치에 접지전극(5)을 형성한다.

이처럼, 상기 슬롯(3)과 급전선(6)을 동일한 기판(1)의 상하면에 각각 사진식각법을 이용하거나 도금법을 이용하여 형성함으로써, 원하는 위치에 보다 용이하게 슬롯(3)과 급전선(6)을 배치할 수 있으며, 이에 따라 안테나의 효율의 저하를방지할 수 있게 된다.

이는 종래 무선 통신용 안테나의 제조방법인 각각의 기판에 슬롯과 급전선을 따로 형성하고, 그 두 기판을 접합하는 방식에 비하여, 본 발명에서 슬롯(3)과 급전선(6)을 동일한 기판(1)의 양면에 직접형성함으로써, 그 슬롯(3)과 급전선(6)의 형성위치를 보다 정확하게 설정할 수 있으며, 이에 따라 슬롯(3)과 급전선(6)의 배치를 보다 정확하게 하여 배치의 이상에 의한 안테나 효율의 저하를 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 동일 기판의 양면에 슬롯과 급전선을 직접 형성하여 안테나를 제작함으로써, 그 구조와 제조방법을 단순화하여 제조비용을 절감하는 효과와 아울러 그 부피를 줄여 집적도가 용이하게 하는 효과가 있으며, 고저항의 단일 기판을 사용함으로써, 주변의 다른 집적회로와의 집적이 용이해저 전체적인 회로의 집적도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 고저항 기판과; 그 기판의 상부측에 위치하는 슬롯과; 상기 기판의 저면에서 상기 슬롯과 대향하는 위치에 배치되는 급전선과; 상기 급전선과는 좌우측으로 소정거리 이격되어 위치하는 접지전극으로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 무선 통신용 안테나.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고저항 기판은 고저항 실리콘 기판, 갈륨비소(GaAs)기판, 석영기판 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 무선 통신용 안테나.
3. 기판의 상부에 금속을 증착하여 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층을 사진식각공정으로 패터닝하여 상기 그 하부의 기판을 연속적인 선 형태이며, 절곡부가 형성되어 지그재그의 형상으로 노출시켜 슬롯을 형성하는 단계와; 상기 기판의 저면에 금속을 증착하고, 사진식각공정을 통해 상기 금속을 패터닝하여 상기 기판의 저면에 상기 슬롯과 대향하는 위치에 급전선을 형성함과 아울러 상기 급전선의 측면으로 부터 소정거리 이격되는 위치에 접지전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 통신용 안테나 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 기판은 고저항 실리콘 기판, 갈륨비소(GaAs) 기판, 석영기판 중 선택된 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 안테나 제조방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 슬롯은 기판의 상부에 시드 금속층을 형성하는 단계와; 상기 시드 금속층의 상부에 슬롯의 형상과 동일한 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 노출된 시드 금속층에 도금법을 이용하여 금속층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴과 그 하부의 시드 금속층을 제거하는 단계로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 안테나 제조방법.