KR100495209B1

KR100495209B1 - 블루투스용 안테나 일체형 ｒｆ모듈

Info

Publication number: KR100495209B1
Application number: KR10-2002-0059678A
Authority: KR
Inventors: 문웅한
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2005-06-14
Also published as: KR20040031805A

Abstract

본 발명은 블루투스내에 설치되는 안테나를 일체형으로 장착한 RF모듈에 관한 것으로, PC, PDA 및 프린터와 같은 정보통신기기의 데이터송수신부에 장착되어 데이터파일을 무선으로 송수신할 수 있도록 메인보드의 일단에 상기 데이터송수신부와 연결되는 콘넥터를 갖는 블루투스에 있어서, 일측면에 반도체칩, 플래쉬메모리가 탑재되고, 그 반대편 타측면에 그라운드부가 형성된 모듈기판;상기 모듈기판의 부품들이 상기 메인보드의 상부면에 대하여 접촉하지 않는 일정간격을 유지하면서 대응위치하도록 상기 모듈기판의 외측단으로부터 상기 메인보드측으로 수직하게 일정길이 연장되는 연결부; 상기 모듈기판의 그라운드부에 접지되고, 상기 메인기판의2 부품과 스트립라인을 매개로 연결되는 페치전극을 상기 모듈기판의 그라운드부상에 갖추어 데이터파일을 송수신하는 페치안테나를 포함하여, 모듈기판에 설치되는 안테나의 점유공간을 줄여 완제품의 소형화 설계가 가능하고, 기판구조 및 조립공정을 단순화하여 작업생산성을 향상시키고, 안테나의 송수신율 높여 제품성능을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

Description

블루투스용 안테나 일체형 ＲＦ모듈{A SINGLE UNIT ANTENNA RF MODULE FORBLUETOOTH}

본 발명은 블루투스내에 설치되는 안테나를 일체형으로 장착한 RF모듈에 관한 것으로, 보다 상세히는 모듈기판에 설치되는 안테나의 점유공간을 줄여 완제품의 소형화 설계가 가능하고, 기판구조 및 조립공정을 단순화하여 작업생산성을 향상시키고, 안테나의 송수신율 높여 제품성능을 보다 향상시킬 수 있도록 크게 개선한 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 블루투스(Bluetooth)는 통신기기 간의 기계적으로 취약하고 불편한 유선케이블을 대체할 수 있는 하나의 통신수단이며, 이는 휴대폰, PDA와 같은 작은 이동 기기와 노트북과의 즉각적인 네트워킹과 음성 통신을 가능하게 하는 한편, 그 적용범위는 핸드폰, 무선 헤드셋, 랜 억세스 포인트 뿐만 아니라 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 조이스틱, PDA 등과 같은 다양한 기기로 넓어지고 있는 실정이다.

이러한 블루투스는 메인보드상에 쉽게 장착할 수 있도록 RF모듈과 베이스밴드 프로세서, 플래쉬 그리고 그 주변 회로와 안테나 등을 하나의 소형 PCB 형태로 구성된다.

즉, 상기 블루투스의 메인보드(P)상에는 도 1(a)(b)에 도시한 바와같이, 반도체칩(111), 플래쉬메모리(112) 및 여러종류의 칩부품(113)이 상부면에 탑재되고, 다양한 인쇄패턴이 인쇄된 PCB(Printed Circuit Board)(110)와, 상기 PCB(110)상의 전자부품들에서 발생되는 유해한 전자파가 외부로 방사되는 것을 방지하면서 이들을 보호하도록 상기 PCB(110)상에 조립되는 커버(120)로 이루어진 RF모듈(Radio Frequency Module)(100)과, 광대역의 신호를 송수신하는 안테나를 설치하였다.

또한, 도 2에 도시한 바와같이, 상기 PCB(110)상에 탑재된 반도체칩(111)과 상기 메인보드(P)상에 탑재되는 안테나간의 전기적인 연결을 보다 용이하게 할수 있도록 장방형의 칩안테나(130)를 반도체칩(111)이 탑재되는 PCB(110)상에 일체로 조립구성한 RF모듈(100)을 블루투스의 메인보드(P)에 채용하여 사용하기도 하였다.

그러나, 상기 블루투스를 소형화하도록 메인보드(P)를 설계할 때, 상기 메인보드(P)상에 장착되는 안테나의 점유면적 및 상기 PCB(110)상에 장착되는 칩안네나(130)이 점유면적에 의해서 부품을 소형화하는데 제한적인 문제점이 있었다.

또한, 상기 RF모듈(100)을 조립하는 라인에서 상기 PCB(110)상에 커버(120)를 조립하는 작업은, 상기 커버(120)의 좌우양측 테두리에 직하방으로 연장형성된 리드(124)와 상기 PCB(10)의 좌우양측 테두리에 반원단면상으로 함몰형성되고, 상기 메인보드(P)와의 전기적인 연결이 용이하도록 동막이 도포된 복수개의 요홈(114)중 가운데에 형성된 요홈(114)을 서로 대응시킨 다음, 납(Pb)분말과 주석(Sn)분말 및 특수 플럭스(FLUX)를 균일하게 혼합하여 만든 크림솔더액을 이용한 크림솔더링방식으로 납땜하여 납땜부(S)를 형성하였다. 또한, 상기 커버(120)의 전후테두리에 형성된 리드(128)와 상기 PCB(110)의 또다른 요홈(128)도 상기와 동일한 크림솔더링방식으로 납땜부(S)를 형성하도록 납땜되면서 상기 PCB(110)상에 커버(120)를 조립완성하였다.

그러나, 상기와 같이 커버(120)를 PCB(110)상에 조립하는 종래작업은, 상기 메인보드(P)상에 PCB(110)를 1차 솔더링한 다음, 상기 커버(120)의 각 리드(124)(128)을 요홈(114)(118)에 솔더링하는 작업이 매우 번거롭고, 복잡하여 작업생산성을 저하시키고, 제조원가를 상승시키는 문제점이 있었다.

또한, 크림솔더링작업시 상기 PCB(110)의 전후, 좌우테두리 및 상기 PCB(110)상에 탑재된 전자부품들이 크림솔더액에 의해서 오염되거나 납땜시 발생되는 열원에 의해 손상되는 문제점이 있었다.

이와 더불어, 상기 PCB(110)에 조립되는 커버(120)의 높이에 의해서 RF모듈(100)의 높이를 줄여 블루투스 완제품를 소형화 설계하는데에도 제약이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 모듈기판에 탑재되는 안테나가 차지하는 점유공간을 줄여 제품소형화가 가능하고, 제조원가를 줄일수 있도록 조립부품수를 줄여 완제품의 가격경쟁력을 높일 수 있으며, 안테나의 송수신율 높여 제품성능을 향상시킬 수 있는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

PC, PDA 및 프린터와 같은 정보통신기기의 데이터송수신부에 장착되어 데이터파일을 무선으로 송수신할 수 있도록 메인보드의 일단에 상기 데이터송수신부와 연결되는 콘넥터를 갖는 블루투스에 있어서,

일측면에 반도체칩, 플래쉬메모리가 탑재되고, 그 반대편 타측면에 그라운드부가 형성된 모듈기판;

상기 모듈기판의 부품들이 상기 메인보드의 상부면에 대하여 접촉하지 않는 일정간격을 유지하면서 대응위치하도록 상기 모듈기판의 외측단으로부터 상기 메인보드측으로 수직하게 일정길이 연장되는 연결부;

상기 모듈기판의 그라운드부에 접지되고, 상기 메인기판의 부품과 스트립라인을 매개로 연결되는 페치전극을 상기 모듈기판의 그라운드부상에 갖추어 데이터파일을 송수신하는 페치안테나를 포함함을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈의 제 1실시예를 도시한 구성도로서, 본 발명의 RF모듈(1)은 정보통신기기간에 무선을 데이터파일을 송수신하는 근거리 통신수단인 블루투스의 소형화를 가능하게 하고, 제조원가를 낮출수 있도록 모듈기판(10), 연결부(20) 및 페치안테나(30)로 이루어져 메인보드(P)상에 갖추어진다.

즉, 상기 메인보드(P)는 PC, PDA 및 프린터와 같은 정보통신기기의 데이터송수신부에 장착되어 데이터파일을 무선으로 송수신할 수 있도록 일단에 상기 데이터송수신부와 연결되는 콘넥터(C)를 갖추어 블루투스의 외관을 구성하는 케이싱(S)내에 수용된다.

그리고, 상기 모듈기판(10)의 일측면에는 반도체칩(111) 및 플래쉬메모리(112)가 탑재되어 있으며, 그 반대편 타측면에는 상기 페치안테나(30)가 접지연결되도록 접지전극인 그라운드부(12)가 형성되어 있다.

여기서, 모듈기판(10)은 각 층간 절연재질로 분리 접착되어진 표면 도체층을 포함하여 3층 이상에 도체패턴이 형성된 프린트 배선판이며, 상기 프린트 배선판(PCB)은 페놀수지 절연판 또는 에폭시수지 절연판 등의 한쪽면에 구리 등의 박판을 부착시킨 다음 회로의 배선패턴에 따라 식각하여 필요한 회로를 구성하고 부품들을 부착 탑재시키기 위한 구멍을 뚫어 제조되는 다층기판으로 갖추어진다.

또한, 상기 모듈기판(10)과 메인보드(P)사이에 배치되는 연결부(20)는 상기 모듈기판(10)의 일측면에 탑재된 반도체칩(111) 및 플래쉬메모리(112)와 같은 전자부품들이 상기 메인보드(P)의 상부면과 대하여 서로 접촉하지 않는 일정간격(약 1.3mm)을 유지하면서 수직선상에서 대응위치하도록 상기 모듈기판(10)과 메인보드(P)사이를 서로 연결하는 세라믹부재이다.

그리고, 상기 연결부(20)는 상기 메인보드(P)의 상부면에 형성된 도전성 패턴과 하부단이 납땜연결되고, 상기 모듈기판(10)의 외측 테두리면에 형성된 단자전극(14)과 상부단이 납땜연결되는 표면전극(24)을 외부면에 복수개 형성하며, 상기 모듈기판(10)상에 갖추어진 반도체칩(111), 플래쉬메모리(112) 및 칩부품들을 에워싸도록 사각틀형상으로 구성되는 세라믹더미 터미널(21)로 갖추어질수 있다.

이에 따라, 상기 모듈기판(10)의 단자전극(14)과 표면전극(24)의 일단이 납땜연결된 사각틀형상의 세라믹더미 터미널(21)을 상기 메인보드(P)의 상부면에 형성된 도전성패턴과 표면전극(24)의 타단이 납땜연결되어 실장되면, 상기 메인보드(P), 모듈기판(10) 및 세라믹더미 터미널(21)에 의해서 상기 모듈기판(10)의 전자부품들을 에워싸 외부환경으로부터 보호하는 쉴드(shield)공간을 형성하기 때문에, 상기 전자부품들을 외부환경으로부터 안전하게 보호하면서 기기작동시 이로부터 발생되는 유해한 전자파 및 노이즈가 외부로 방사되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이러한 경우, 상기 모듈기판(10)은 메인보드(P)와 연결하기 위한 동박층의 랜드를 형성하기 위한 복수개의 요홈(114)(118)을 상기 세라믹더미 터미널(21)에 형성되는 을 전,후양측 테두리에 형성할 필요가 없기 때문에, 기판구조가 단순해지고, 기판을 제조하는 원가를 절감할 수 있다. 또한, 상기 세라믹더미 터미널(21)은 금속소재로 이루어진 커버(102)에 비하여 제조원가가 저렴한 세라믹소재로 대체하여 구성되고, 금형 제작물로서 사각틀형상으로 대량생산이 가능하기 때문에, 완제품의 제조원가를 낮추는 저가설계가 가능해지는 것이다.

그리고, 상기 세라믹더미 터미널(21)의 형성높이는 상기 모듈기판(10)의 부품과 상기 메인보드(P)의 상부면이 서로 접촉하지 않는 일정간격을 유지하도록 상기 모듈기판(10)에 설치되는 부품중 최대높이를 갖는 부품보다 높은 크기로 갖추어져야만 한다.

한편, 상기 페치안테나(30)는 상기 모듈기판(10)의 부품과 스트립라인(L)을 매개로 연결되어 상기 그라운드부(12)를 구성하는 최상층 시트 상부면에 갖추어지는 페치전극(31)과, 상기 페치전극과 대향하도록 상기 최상층 시트의 하부면에 갖추어지는 접지전극(32)을 갖추어 데이터파일을 송수신하는 것이다.

상기 페치전극(31)의 길이는 통상적으로 약 1／4 파장이며, 공진(共振)시에는 페치전극(31)의 수직 방향으로 자속이 발생하고, 전기력선의 방향은 페치전극(31)의 개방단으로부터 유출되는 자속과 직교하는 방향으로 발생하는데, 상기 페치(31)의 평면 형상은 장방형 이외에 원형 또는 오각형 등 다양한 형상으로 갖추어질 수 있다.

여기서, 상기 페치안테나(30)는 상기 모듈기판(10)의 평면과 대략적으로 동일한 최대 단위면적을 갖추어 안테나의 송수신 성능을 높일수 있다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈의 제 2실시예를 도시한 구성도로서, 본 발명의 RF모듈(1a)은 반도체칩(111), 플래쉬메모리(112)등이 일측면에 탑재되는 모듈기판을 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic) (10a)로 구성하고, 상기 LTCC(10a)의 타측면에도 상기 페치안테나(30)를 구성하는 페치전극(31)과 접지전극(32)이 설치되는 그라운드부(12a)가 형성되는 것이다.

이러한 LTCC(10a)는 세라믹 재료를 기반으로 이뤄진 다수의 그린시트(green sheet)층에 전기전도도가 우수한 Ag, Cu등의 내부전극 및 수동소자인 저항, 캐퍼시터 및 콘덴서를 스크린프린팅공정을 이용하여 주어진 회로를 구현하고, 각각의 그린시트를 적층한 후 1000℃ 이하에서 동시에 소성하여 제조되는 것이다.

그리고, 상기 모듈기판인 LTCC(10a)과 메인보드(P)사이에 배치되어 이들을 연결하는 연결부(20)는 상기 LTCC(10a)의 외측단으로부터 상기 메인보드(P)의 상부면에 직교하는 직각방향으로 일정길이 연장되도록 적층되고, 그 하부단이 상기 메인보드(P)의 상부면에 배치되는 적층연장부재(20a)로 구성되며, 상기 적층연장부재(20a)에 의해서 상기 LTCC(10a)의 일측면에 탑재되는 반도체칩(111), 플래쉬메모리(112) 및 칩부품들과 같은 전자부품들이 상기 메인보드(P)의 상부면과 대하여 접촉되지 않는 일정간격(약 1.3mm)을 유지하면서 대응시킬 수 있는 것이다.

그리고, 상기 적층연장부재(20a)는 상기 LTCC(10a)상에 갖추어진 반도체칩(111), 플래쉬메모리(112) 및 칩부품과 같은 전자부품들을 감싸도록 사각틀형상을 갖는 그린시트를 수직방향으로 복수개 적층시켜 형성되며, 연속하여 적층연장된 적층연장부재(20a)의 하부단은 상기 메인보드(P)의 상부면에 형성된 접합돌기(15)를 매개로 하여 플립칩(Flip Chip) 실장법으로 실장된다.

이에 따라, 상기 LTCC(10a)의 적층연장부재(20a)하부단이 상기 메인보드(P)의 상부면에 형성된 도전성패턴과 접합돌기(15)를 매개로 실장되면, 상기 메인보드(P), LTCC(10a) 및 적층연장부재(20a)에 의해서 상기 LTCC(10a)의 전자부품들을 에워싸 보호하는 쉴드공간을 형성하기 때문에, 상기 전자부품들을 외부환경으로부터 안전하게 보호하면서 기기작동시 이로부터 발생되는 유해한 전자파 및 노이즈가 외부로 방사되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이때, 상기 LTCC(10a)의 적층연장부재(20a)의 형성높이는 상기 LTCC(10a)의 부품과 상기 메인보드(P)의 상부면이 서로 접촉하지 않는 일정간격을 유지하도록 상기 LTCC(10a)에 설치되는 복수개의 부품들중 최대높이를 갖는 부품보다 높은 크기로 갖추어져야만 한다.

한편, 상기 LTTC(10a)의 그라운드부(12a)에도 스트립라인(L)을 매개로 전자부품과 연결되는 페치전극(31)과 접지전극(32)으로 이루어진 페치안테나(30)를 갖추어 데이터파일을 송수신하게 된다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 메인보드와 모듈기판 또는 LTCC 사이에 배치되는 세라믹재질의 더미 터미널 또는 적층연장부재에 의해서 상기 모듈기판 또는 LTCC상에 탑재되는 전자부품들을 에워싸는 쉴드공간을 형성하여 상기 전자부품들을 외부환경으로부터 안전하게 보호하면서 기기작동시 이로부터 발생되는 유해한 전자파 및 노이즈가 외부로 방사되는 것을 방지하는 종래 금속재질의 커버를 대체함으로써, 1차 솔더링 작업에 의해서 메인보드상에 실장된 기판을 덮도록 커버를 2차로 솔더링하는 작업을 배제함고 동시에 저렴한 세라믹재질로 대량생산이 가능하기 때문에, 기판구조 및 기판조립공정을 보다 단순화하여 작업생산성을 향상시킴과 동시에 완제품의 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 전자부품이 일측면에 탑재되는 기판의 정반대 타측면에 페치안테나를 설치함으로서, 메인보드, 기판의 동일한 평면상에 안테나가 설치되는 별도의 점유공간이 불필요한 기판설계가 가능하기 때문에, 종래에 비하여 완제품의 크기를 보다 소형화할 수 있는 한편, 페치안테나의 면적을 기판의 타측면과 동일한 크기로 늘릴 수 있기 때문에, 안테나의 성능을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1(a)(b)은 일반적인 블루투스에 채용되는 RF모듈을 도시한 분해도 및 조립도,

도 2는 일바적인 블루투스에 채용되는 RF모듈에 칩안테나가 설치된 조립도,

도 3은 본 발명에 따른 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈의 제 1실시예를 도시한 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈의 제 2실시예를 도시한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 ...... 모듈기판 10a ..... LTCC

20 ..... 연결부 12,12a ... 그라운드부

14 ...... 단자전극 15 ..... 접합돌기

21 ...... 세라믹 더미터미널 24 ..... 표면전극

30 ...... 페치안테나 31 ..... 페치전극

P ....... 메인보드 C ...... 콘넥터

Claims

PC, PDA 및 프린터와 같은 정보통신기기의 데이터송수신부에 장착되어 데이터파일을 무선으로 송수신할 수 있도록 메인보드의 일단에 상기 데이터송수신부와 연결되는 콘넥터를 갖는 블루투스에 있어서,

일측면에 반도체칩, 플래쉬메모리가 탑재되고, 그 반대편 타측면에 그라운드부가 형성된 모듈기판;

상기 모듈기판의 부품들이 상기 메인보드의 상부면에 대하여 접촉하지 않는 일정간격을 유지하면서 대응위치하도록 상기 모듈기판의 외측단으로부터 상기 메인보드측으로 수직하게 일정길이 연장되는 연결부;

상기 모듈기판의 그라운드부에 접지되고, 상기 메인기판의 부품과 스트립라인을 매개로 연결되는 페치전극을 상기 모듈기판의 그라운드부상에 갖추어 데이터파일을 송수신하는 페치안테나를 포함함을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 모듈기판은 각 층간 절연재질로 분리 접착되어진 표면 도체층을 포함하여 3층 이상에 도체패턴이 형성된 다층기판으로 구성됨을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 모듈기판은 세라믹 재료의 다수의 그린시트(green sheet)층에 내부전극 및 수동소자를 스크린프린팅공정으로 갖추어 회로를 구현하고, 각각의 그린시트를 적층한 후 1000℃ 이하에서 동시에 소성하여 제조되는 LTCC로 구성됨을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 연결부는 상기 메인보드의 도전성 패턴과 하부단이 납땜연결되고, 상기 모듈기판의 단자전극과 상부단이 납땜연결되는 표면전극을 외부면에 형성한 세라믹소재로 구성되는 세라믹더미터미날로 구성됨을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 연결부는 상기 모듈기판상에 갖추어진 반도체칩, 플래쉬메모리 및 칩부품들을 에워싸도록 외부환경으로부터 보호하는 쉴드공간을 형성하도록 사각틀형상으로 갖추어짐을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 연결부는 상기 모듈기판의 외측단으로부터 상기 메인보드의 상부면에 직교하는 직각방향으로 일정길이 연장되도록 적층되고, 그 하부단이 상기 메인보드의 상부면에 배치되는 적층연장부재로 구성됨을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 연결부는 상기 모듈기판의 부품과 상기 메인보드의 상부면이 서로 접촉되지 않는 일정간격을 유지하도록 상기 모듈기판에 설치되는 복수개의 부품들중 최대높이를 갖는 부품보다 낮은 형성높이로 갖추어짐을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 연결부의 하부단은 상기 메인보드의 상부면에 형성된 접합돌기를 매개로 하여 플립칩 실장법으로 실장됨을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.
제 1항에 있어서,

상기 페치안테나는 상기 모듈다층기판의 평면과 동일한 최대 단위면적으로 갖추어짐을 특징으로 하는 블루투스용 안테나 일체형 RF모듈.