KR100430824B1

KR100430824B1 - 커플러 내장형 안테나 스위치 모듈 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100430824B1
Application number: KR10-2001-0041320A
Authority: KR
Inventors: 이준석
Original assignee: 주식회사 아이엠텍
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2004-05-10
Also published as: KR20030005861A

Abstract

본 발명은 커플러 내장형 안테나 스위치 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커플러를 세라믹 기판 내부에 내장하여 안테나 스위치 모듈과 일체형으로 제조한 안테나 스위치 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 특징에 의한 안테나 스위치 모듈은 배선 면적의 감소를 위해 다수 개의 적층된 기판을 갖는 안테나 스위치 모듈이며, 서로 전기적으로 연결되며, 하나 이상의 기판에 인쇄된 도전성의 제1 선로; 서로 전기적으로 연결되며, 하나 이상의 기판에 인쇄되며, 그 일부가 제1 선로와 전자기적으로 커플링되는 커플링 채널을 형성하는 도전성의 제2 선로; 제1 선로 및 제2 선로를 가지는 기판들의 상부 기판에 형성되며, 커플링 채널 전체를 덮는 상부 접지패턴; 및 제1 선로 및 제2 선로를 가지는 기판들의 하부 기판에 형성되며, 커플링 채널 전체를 덮는 하부 접지패턴을 포함한다.

Description

커플러 내장형 안테나 스위치 모듈 및 그 제조방법{ANTENNA SWITCH MODULE INCLUDING COUPLER AND FABRICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 커플러 내장형 안테나 스위치 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커플러를 세라믹 기판 내부에 내장하여 안테나 스위치 모듈과 일체형으로 제조한 안테나 스위치 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전세계적으로 가장 많은 국가에서 사용되고 있는 900MHz 대역의 이동통신 망은 GSM(Global System for Mobile)망이다. 이러한 GSM의 이외에도 1.8GHz 대역의 디지털 휴대폰 망이 있는데 이를 DCS(Digital Cellular System)망이라 한다. 일반적으로 듀얼 밴드(dual band)용 단말기는 이러한 두 가지의 다른 대역의 주파수의 신호를 처리하기 위한 것인데, 듀얼 밴드 단말기에 사용되는 안테나 스위치 모듈 (antenna switch module)은 등가회로적으로는 다이오드의 작용을 하며, 안테나부로 들어온 신호를 주파수대 별로 분리하여, 송신단/수신단으로 보내주고 받는 역할을 하는 부품으로서, 안테나 바로 후단에 설치되어 신호를 선별해주는데, 듀얼밴드 안테나 스위치 모듈 내에는 1개의 다이플렉서(Diplexer), 2개의 RF 다이오드 스위치 모듈, 2개의 저역 통과 필터(Low pass filter)가 내장되어있는 구성을 갖는다.

다이플렉서는 듀얼 밴드에 따른 신호를 주파수대 별로 분리해주는 역할을 하며, RF 다이오드 스위치 모듈은 각각 주파수 대역에 따른 송신단/수신단을 구분해주며, 저역 통과 필터는 설정주파수보다 낮은 주파수를 통과시켜주는 역할을 한다.

도 1에서는 종래기술의 듀얼 밴드용 안테나 스위치 모듈(20) 및 주변회로(10, 30, 35, 40, 45, 50, 55) 구성의 한 예를 도시한 블록선도를 나타내었다. 여기서는, 안테나(100)의 다음에 다이플렉서(23)가 위치하고, 다이플렉서(23)에서 주파수대역 별로 나누어진 신호는 RF 다이오드 스위치 모듈(24, 26)에 의해 각각 송신단(45, 50)/수신단(40, 55)으로 나뉘어지며, 또한 각각의 송신단에는 저역 통과 필터가 1개씩 위치한다. 여기서, 종래의 듀얼 밴드용 안테나 스위치 모듈(20)은 다이플렉서(23), RF 다이오드 스위치 모듈(24, 26), 저역 통과 필터(25, 27)로 구성될 수 있으며, 안테나 스위치 모듈(20)과 각 송신단(45, 50) 사이에는 커플러(30, 35)가 결합된다.

도4에서는 기존의 무선 단말기 등에서의 송신단 커플러의 응용 예를 나타내었다. 커플러(30, 35)는 송신단(45, 50)으로부터 나오는 출력의 일부를 전자기적 누설에 의한 커플링(coupling) 현상을 이용하여 샘플링하여 이를 피드백 제어를 위한 검지(sensing) 신호로써 송신단(45, 50)의 파워앰프(70) 등으로 되돌려 주기 위하여 사용되는 부품을 말한다.

도3에서는 종래기술에 의한 커플러가 기판위에 실장되어 있는 상태를 나타낸다. 종래기술에서는 커플러(30)는 칩형으로 제조되며, 도3과 같이 PCB기판이나 세라믹 적층 기판(S) 표면에 실장된다. 일반적으로 커플러는 실장의 편의를 위해 직사각형의 몸체를 가지고 있고, 기판위에 인쇄된 선로(61, 62)의 적당한 위치에 실장되며, 대량 생산용의 납땜 기술에 적합한 측부 종단부(A, B, C, D)를 포함한다. 기존의 제품은 세라믹 적층기술을 이용하여 그라운드 층, 커플링이 일어나는 스트립 선로 등의 커플링 채널(channel)을 포함한 층을 각각 다른 세라믹 기판위에 구성하여 이를 적층한 단일 칩형 부품으로 제작되고 있다(특허 제10-0260717호 및 공개특허공보 2001-0015766 참조).

그러나 이와 같은 기존의 칩형 커플러 부품을 사용할 경우, 불필요한 면적을 많이 차지하게 되어, 실장면적이 넓어지고 실장과정에서의 불량 발생율이 많아 최종 제품의 신뢰성이 저하되며, 전기적 특성에서도 삽입손실의 발생이나 분리 (isolation) 특성의 악화가 가능하여 최종 생산된 단말기 특성에 치명적인 불량을 발생시킬 수 있는 요인으로 작용할수 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 적층 구조의 칩형 커플러를 사용하지 않고, 그 대신에 안테나 스위치 모듈을 구성하기 위한 세라믹 적층 기판 내부에 커플러를 내장하여 안테나 스위치 모듈과 일체형으로 제조함으로써 전체적으로 실장 면적을 감소시키고, 신뢰성을 높이기 위한 한 안테나 스위치 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래기술의 듀얼 밴드용 안테나 스위치 모듈 및 주변회로 구성의 한 예를 도시한 블록선도를 나타낸다.

도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 커플러 내장형 안테나 스위치 모듈 및 그 주변회로의 구성의 한 예를 나타낸다.

도3은 종래기술에 의한 커플러가 기판위에 실장되어 있는 상태를 나타낸다.

도4는 기존의 무선 단말기 등에서의 송신단 커플러의 응용 예를 나타낸다.

도5는 커플러를 내장하기 위한 적층형의 각 기판 구조의 한 바람직한 실시예를 나타낸 도면이다.

도6은 단일한 기판에 형성된 스트립 선로부 형태의 커플링 채널을 가지는 커플러부의 한 예를 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 안테나 20, 21: 안테나 스위치 모듈

23: 다이플렉서부 24, 26: RF 다이오드 스위치부

25, 27: 저역통과필터부 30, 35: 칩형 커플러

32, 36: 기판 내장형 커플러부

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 특징에 의한 안테나 스위치 모듈은 배선 면적의 감소를 위해 다수 개의 적층된 기판을 갖는 안테나 스위치 모듈이며, 서로 전기적으로 연결되며, 하나 이상의 기판에 인쇄된 도전성의 제1 선로; 서로 전기적으로 연결되며, 하나 이상의 기판에 인쇄되며, 그 일부가 상기 제1 선로와 전자기적으로 커플링되는 커플링 채널을 형성하는 도전성의 제2 선로; 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 기판들의 상부 기판에 형성되며, 상기 커플링채널 전체를 덮는 상부 접지패턴; 및 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 기판들의 하부 기판에 형성되며, 상기 커플링 채널 전체를 덮는 하부 접지패턴을 포함한다.

바람직하게는 본 발명의 안테나 스위치 모듈의 상기 제1 선로는 두 개 이상의 기판 위에 형성되며, 각 기판을 관통하는 도전성 물질이 채워진 비아(via)에 의해 전기적으로 연결된다.

바람직하게는 본 발명의 안테나 스위치 모듈의 상기 제2 선로는 두 개 이상의 기판 위에 형성되며, 각 기판을 관통하는 도전성 물질이 채워진 비아(via)에 의해 전기적으로 연결된다.

본 발명의 다른 한 가지 특징에 의한 안테나 스위치 모듈의 제조방법은, 서로 전기적으로 연결되며, 하나 이상의 기판에 인쇄된 도전성의 제1 선로를 형성하는 단계; 서로 전기적으로 연결되며, 하나 이상의 기판에 인쇄되며, 그 일부가 상기 제1 선로와 전자기적으로 커플링되는 커플링 채널을 형성하는 도전성의 제2 선로를 형성하는 단계; 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 기판들의 상부 기판에 형성되며, 상기 커플링 채널 전체를 덮는 상부 접지패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 기판들의 하부 기판에 형성되며, 상기 커플링 채널 전체를 덮는 하부 접지패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는 본 발명의 안테나 스위치 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 제1 선로를 형성하는 단계는, 두 개 이상의 기판 위에 패턴을 인쇄하는 단계; 상기 각 기판을 관통하는 비아를 형성하여 도전성 물질을 채우는 단계; 및 상기 기판들을적층하는 단계를 포함한다.

바람직하게는 본 발명의 안테나 스위치 모듈의 제조방법에 있어서, 상기 제2 선로를 형성하는 단계는, 두 개 이상의 기판 위에 패턴을 인쇄하는 단계; 상기 각 기판을 관통하는 비아를 형성하여 도전성 물질을 채우는 단계; 및 상기 기판들을 적층하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 한 가지 특징에 의한 안테나 스위치 모듈은, 다이플렉서; 상기 다이플렉서와 연결된 R/F 다이오드 스위치; 상기 R/F 다이오드 스위치와 연결된 저역 통과 필터; 및 상기 다수 개의 적층된 기판들 중 일부 기판들을 사용하여 형성되는 커플러부를 포함하며, 여기서 상기 커플러부는, 서로 전기적으로 연결되며 하나 이상의 기판에 인쇄된 도전성의 제1 선로, 서로 전기적으로 연결되며 하나 이상의 기판에 인쇄되며 그 일부가 상기 제1 선로와 전자기적으로 커플링되는 커플링 채널을 형성하는 도전성의 제2 선로, 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 상기 기판들의 상부 기판에 형성되며 상기 커플링 채널 전체를 덮는 상부 접지패턴, 및 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 상기 기판들의 하부 기판에 형성되며 상기 커플링 채널 전체를 덮는 하부 접지패턴을 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도2에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 커플러 내장형 안테나 스위치 모듈 및 그 주변회로의 구성의 한 예를 나타내었다. 도2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 커플러부(32, 36)가 안테나 스위치 모듈(21)의 내부에 일체형으로 설치되며, 종래의 칩형 커플러를 실장하기 위한 단자를 필요로 하지 않는다.

무선 단말기 등의 안테나 스위치 모듈을 구성하기 위해서는 단일 평면상의 배선을 가지는 기판 구조로 할 수도 있으나, 최근에는 적층 구조의 세라믹 기판을 사용하는 것이 일반적이며, 이는 무선 단말기가 소형화 경량화하고 있는 최근의 추세에 따라 좁은 면적에 많은 부품을 실장하기 위한 것이다. 즉, 좁은 면적에 많은 부품을 내장하기 위하여, 단일 평면상의 배선구조로는 한계가 있기 때문에 여러 층의 배선 라인이 인쇄된 각각의 기판을 비아(via)로 연결하여 좀 더 부품의 집적도를 높이기 위한 것이다. 따라서, 종래 기술의 칩형 커플러를 본 발명과 같이 세라믹 적층 기판을 형성하는 과정에서 기판에 내장시킨다면 칩형 커플러가 차지하는 면적 및 배선을 위한 면적을 줄일 수 있으며, 이는 단말기의 소형화에 크게 기여하게 된다.

도5는 커플러를 내장하기 위한 적층형의 각 기판 구조의 한 바람직한 실시예를 나타낸 도면이다. 각 기판은 안테나 스위치 모듈을 구성하기 위한 적층 기판의 일부를 이룬다. 도면에는 커플러의 형성에 관여하는 4층의 기판만을 예시하였으나, 안테나 스위치 모듈을 형성하기 위하여는 도시된 4층 이외에도 다수 층의 기판이 더 필요할 수 있다.

도면에서, P1 층은 커플러의 최상부를 덮는 접지판(100)이 인쇄된 기판의 한 예를 나타낸다. 접지판(100)은 역시 동일 기판(P1) 위에 인쇄된 배선(102)을 통해 전체 회로의 접지에 연결되며, 또는 적절한 비아(via)를 통하여 전체의 접지와 연결될 수 있다. 또한, P2 층은 커플러의 한 쪽 단을 이루는 선로(200)가 인쇄된 기판의 한 예를 나타내며, P3 층은 커플러의 다른 한 쪽 단을 이루는 선로(300)가 인쇄된 기판의 한 예를 나타낸다. P2 층과 P3 층에 인쇄된 각각의 선로는 서로 마주보도록 구성되어 전자기적 커플링이 일어나게 된다. 최하단을 구성하는 P4 층은 커플러의 하단을 감싸는 접지판(400)이 인쇄된 기판을 나타내며, P1 층의 접지와 P4 층의 접지는 반드시 커플러의 양쪽 단(200, 300) 만을 감싸도록 되어 있을 필요는 없으며, 적절한 회로 배치 설계의 필요에 따라, 그 외의 다른 부분들이나 또는 회로 전체를 덮도록 구성될 수도 있다. P2 층과 P3 층의 커플러의 각 단은 연결선로 (202, 302) 등에 의하여, 도면과 같이 회로의 다른 부분들과 연결될 수 있다. 도면에서 P3 층의 A, B 및 P2 층의 C, D 등은 도2에서 동일 부호로 표기된 부분과 일치하도록 구성될 수 있으며, 서로 동일한, 외부 회로와의 연결기능을 수행한다.

본 발명에 의한 커플러 내장형 안테나 스위치 모듈은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.

예를 들면, 상기 커플러부는 도5에 나타낸 바와 같이, 두 개의 기판에 마주보는 패턴이 배치된 구조로도 구성될 수 있으나, 도6과 같이 단일한 기판에 다양한 모양의 스트립 선로부(80)를 가지는 구조로도 구성될 수 있으며, 또는 도6의 스트립 선로부(80)와 같이 일정한 길이 이상의 충분한 커플링 채널을 확보하면서, 부품면적의 축소를 위해 두 개 이상의 기판에 다층 배선하고 이를 비아로 연결하는 구조(특허 제10-0260717호 및 공개특허공보 2001-0015766 와 같은 적층구조)도 가능하다. 본 발명은 안테나 모듈의 형성 시에 사용되는 세라믹 적층 기판에 일체형으로 커플러부를 구성하는 것을 주된 특징으로 하고 있으며, 커플러 형태나 구성의 다양한 변형은 역시 본 발명의 기술적 사상의 범위에 있음이 자명하므로, 역시 이 경우도 본 발명의 단순 변형에 지나지 않는다고 할 것이다.

또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

본 발명에 의한 커플러 내장형 안테나 스위치 모듈 및 그 제조방법에 의하여, 기존의 듀얼밴드형 안테나스위치모듈에 커플러를 내장하여 전체 부품 실장 면적을 줄이는 것이 가능하며, 전기적 특성면에서는 커플러가 분리되어 있던 기존 형태에 비해 송신단의 삽입손실이 감소하고, 신호분리(isolation)면 에서도 우수한 특성을 얻을 수 있으며, 기존의 표면실장의 경우에 문제가 되었던 신뢰성 문제를 크게 개선할 수 있다.

Claims

안테나 스위치 모듈에 있어서,

복수의 적층된 기판과;

상기 복수의 적층된 기판 중 두개 이상의 기판 위에 형성되고, 상기 두개 이상의 기판을 관통하는 도전성 물질이 채워진 비아에 의해 전기적으로 연결되는 도전성의 제1선로와;

상기 복수의 적층된 기판 중 다른 두개 이상의 기판 위에 형성되고, 상기 다른 두개 이상의 기판을 관통하는 도전성 물질이 채워진 비아에 의해 전기적으로 연결되며, 그 일부분이 상기 제1선로와 전자기적으로 커플링되는 커플링 채널을 형성하는 도전성의 제2선로와;

상기 제1 선로 및 상기 제2 선로가 형성된 상기 기판들 상부의 기판에 형성되고, 상기 커플링 채널을 덮는 상부 접지패턴; 및

상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 상기 기판들 하부의 기판에 형성되고, 상기 커플링 채널을 덮는 하부 접지패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 스위치 모듈.
삭제
삭제
안테나 스위치 모듈의 제조방법에 있어서,

상기 복수의 기판 상에 도전성의 패턴을 인쇄하고 적층하는 단계와;

상기 복수의 기판 중 두개 이상의 기판들을 관통하는 비아를 형성하고 도전성 물질을 채워 상기 패턴들을 전기적으로 연결하여 제1 선로를 형성하는 단계와;

상기 복수의 기판 중 다른 두개 이상의 기판들을 관통하는 비아를 형성하고 도전성 물질을 채워 상기 패턴들을 전기적으로 연결하여, 그 일부분이 상기 제1 선로와 전자기적으로 커플링되는 커플링 채널을 형성하는 제2 선로를 형성하는 단계와;

상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 상기 기판들 상부의 기판에 형성되며, 상기 커플링 채널을 덮는 상부 접지패턴을 형성하는 단계; 및

상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 상기 기판들의 하부 기판에 형성되며, 상기 커플링 채널을 덮는 하부 접지패턴을 형성하는 단계를 포함하는 안테나 스위치 모듈의 제조방법.
삭제
삭제
다이플렉서와, 상기 다이플렉서에 연결된 R/F 다이오드 스위치와, 상기 R/F 다이오드 스위치에 연결된 저역 통과 필터와, 커플링부가 구비된 안테나 스위치 모듈에 있어서,

상기 커플링부는,

복수의 적층된 기판과; 상기 복수의 적층된 기판 중에서 선택된 두개 이상의 기판 위에 형성되고, 상기 두개 이상의 기판을 관통하는 도전성 물질이 채워진 비아에 의해 전기적으로 연결되는 도전성의 제1선로와; 상기 복수의 적층된 기판 중에서 선택된 다른 두개 이상의 기판 위에 형성되고, 상기 다른 두개 이상의 기판을 관통하는 도전성 물질이 채워진 비아에 의해 전기적으로 연결되며, 그 일부분이 상기 제1선로와 전자기적으로 커플링되는 커플링 채널을 형성하는 도전성의 제2선로와; 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로가 형성된 상기 기판들 상부의 기판에 형성되고, 상기 커플링 채널을 덮는 상부 접지패턴; 및 상기 제1 선로 및 상기 제2 선로를 가지는 상기 기판들 하부의 기판에 형성되고, 상기 커플링 채널을 덮는 하부 접지패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 스위치 모듈.