KR100563892B1 - 듀얼 밴드용 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 듀얼 밴드 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기에 관한 것으로서, 인덕터나, 커패시터 등의 전압 제어 발진기용 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는 종래의 2차원적인 구조와는 달리, 관련 단위 소자들이 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인 구조로 형성함으로써, 종래와 같이 칩부품을 사용하지 않아도 되어 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있고, 3차원적으로 모듈을 제조할 수 있어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있도록 하며, 더불어 최상면의 유전체 기판에는, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝(tuning)이 종래 보다 쉽게 가능하도록 한다.

듀얼, 밴드, 적층, 전압, 발진기, 유전체, 기판, 세라믹

Description

듀얼 밴드용 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기{Voltage Controlled Oscillator in mobile communication device with dual band}

도 1은 일반적인 전압 제어 발진기 회로를 개략적으로 도시한 도면

도 2는 일반적인 전압 제어 발진기의 구성을 도시한 도면

도 3은 본 발명에 따른 듀얼 밴드용 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기의 구성을 도시한 도면

도 4는 도 3의 전압 제어 발진기용 적층 기판을 예로 들어 도시한 분해 사시도

도 5a는 도 4의 전압 제어 발진기용 적층 기판의 분해 사시도

도 5b는 도 4의 전압 제어 발진기용 적층 기판에 사용되는 유전체 기판 각각의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

200 : 전압 제어 발진기용 적층 기판

301, 302, 303, 304, 305, 306, 307 : 표면 실장 단위 소자

401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410, 411 : 도체패드

본 발명은, 인덕터나, 커패시터 등의 전압 제어 발진기용 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는 종래의 2차원적인 구조와는 달리, 관련 단위 소자들이 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인 구조로 형성함으로써, 종래와 같이 칩부품을 사용하지 않아도 되어 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있고, 3차원적으로 모듈을 제조할 수 있어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있도록 하며, 더불어 최상면의 유전체 기판에는, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝(tuning)이 종래 보다 쉽게 가능하도록 하는, 듀얼 밴드 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기에 관한 것이다.

일반적으로, 이동체 통신시스템에 있어서, 현재 서비스되고 있는 방식은 크게 사용하는 주파수밴드를 기준으로, 900MHz대역을 사용하는 GSM, AMPS, TACS, D-AMPS, CT-2, CT-1등의 시스템과, 1.8GHz대역을 사용하는 DECT, PCS, DCS-1800, PCS-1900 단말기등의 시스템으로 구분되는데, 현재 이들 두 시스템간의 호환 및 겸용이 가능한 단말기가 개발 중에 있으며, 또한 이 추세에 대응하기 위해서는 두 주파수대역을 모두 사용하는 전압 제어 발진기의 필요성이 대두되고 있다.

도 1은 일반적인 듀얼 밴드 이동 통신 단말기용 전압 제어 발진기 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이, 일반적인 듀얼 밴드 이동 통신 단말기용 전압 제어 발진기 회로는 고대역의 발진주파수를 제공하기 위해서, 튜닝전압(VT)에 따른 공진주파수를 발생시키는 제 1 공진부(110)와, 상기 제1 공진부(110)에서 발생된 공진주 파수를 발진시키는 제 1 발진부(120)와, 외부에서 인가하는 스위칭신호(SW1)에 따라 상기 제 1 발진부(120)의 동작을 ON/OFF스위치로 작동하는 제 1스위치(130)를 포함하고 있다.

또한, 저대역의 발진주파수를 제공하기 위해서, 튜닝전압(VT)에 따른 공진주파수를 발생시키는 제 2 공진부(140)와, 상기 제2 공진부(140)에서 발생시킨 공진주파수를 발진시키는 제 2 발진부(150)와, 외부의 스위칭신호(SW2)에 따라 상기 제2 발진부(25)의 동작을 ON/OFF 스위치로 작동하는 제 2 스위치(160)를 포함하고 있다.

이러한 회로 패턴이 구현된, 일반적인 듀얼 밴드 이동 통신 단말기용 전압 제어 발진기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 인덕터나, 커패시터, 또는, 지연 신호 라인 등의, 관련 단위 소자들이 별도로 각기 형성된 칩부품(100-1, 100-2)이, 소정의 회로 패턴이 구현된 PCB 기판(100-3)에 실장되는 2차원적인 구조를 가지고 있는데, 이러한 구조는, 인덕터나 커패시터 등의 제조와 그의 실장을 위해 별도의 칩부품 비용과 실장 비용이 필요하며, 또한 그 스위칭 소자의 크기를 최소화하기가 어려우며, 더욱이 칩부품을 접합시키기 위하여 납땜 등을 할 경우에 고주파인 통신 주파수의 신호 특성이 저하되는 문제점이 발생된다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 인덕터나, 커패시터 등의 전압 제어 발진기용 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는 종래의 2차원적인 구조와는 달리, 관련 단위 소자들이 유전체 기판, 예컨 대 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인 구조로 형성함으로써, 종래와 같이 칩부품을 사용하지 않아도 되어 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있고, 3차원적으로 모듈을 제조할 수 있어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있도록 하며, 더불어 최상면의 유전체 기판에는, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝(tuning)이 종래 보다 쉽게 가능하도록 하는, 듀얼 밴드 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은, 소정의 전극 패턴이 인쇄된 유전체 기판이 두 개의 개별 전압 제어 발진기 각각의 적층형 단위 소자 및 그 회로 배치 패턴에 따라 상하방향으로 다수 배치 및 적층되어 형성된, 전압 제어 발진기용 적층 기판;

상기 전압 제어 발진기용 적층 기판의 최상면에 형성된 유전체 기판의 전극 패턴에 표면 실장된, 표면 실장 단위 소자;

상기 전압 제어 발진기용 적층 기판의 최상면에 형성된 유전체 기판의 측면 일부에서 상하방향으로 최하면의 유전체 기판까지 형성되어, 상기 전압 제어 발진기용 적층 기판과 상기 표면 실장 단위 소자 각각을 상호간에, 또는 외부와 전기적으로 연결하는, 도체 패드로 이루어지도록 한다.

그리고, 상기 전압 제어 발진기용 적층 기판은;

굴곡 형상의 전극 라인이 인쇄된 제 1 유전체 기판;

상기 제 1 유전체 기판의 상면과 하면 각각에 배치되고, 일정 영역에 그라운드(GND) 패턴이 인쇄된 제 2 유전체 기판 및 제 3 유전체 기판;

상기 제 2 유전체 기판의 상면에 소정의 회로 배치 패턴에 따라 순차적으로 다수 배치 및 적층되어, 소정의 커패시터 패턴 및 인덕터 패턴과 페이스트 형태의 내장형 저항이 형성된 다층의 제 4 유전체 기판으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 유전체 기판의 전극 라인은, 스트립 라인(strip line)으로 형성되도록 하고, 상기 다층의 제 4 유전체 기판은, 공진 주파수 조절용의 공진 커패시터가 그 최상면의 유전체 기판에 형성되도록 하 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 듀얼 밴드 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기의 바람직한 실시예를 설명하는데, 상기 도 3은 본 발명에 따른 전압 제어 발진기의 사시도이다.

<실시예>

상기 도 3에서 부호 200은, 소정의 전극 패턴이 인쇄된 유전체 기판이 두 개의 개별 전압 제어 발진기 각각의 적층형 단위 소자 및 그 회로 배치 패턴에 따라 상하방향으로 다수 배치 및 적층되어 형성된, 전압 제어 발진기용 적층 기판이다.

그리고, 부호 300번대는 상기 스위칭용 적층 기판(200)의 상면에 실장된 표면 실장 단위 소자로서, 좀 더 상세하게는 부호 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307은 상기 표면 실장 단위 소자의 일예인 트랜지스터로서, 예컨대, 본 발명의 전압 제어 발진기에 사용되는 발진용 트랜지스터와 버퍼용 트랜지스터 등이다.

한편, 부호 401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410, 411은, 상기 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)의 최상면에 형성된 유전체 기판의 측면 일부에서 상하방향으로 최하면의 유전체 기판까지 형성되어, 상기 전압 제어 발진기용 적층 기판과 상기 표면 실장 단위 소자(301, 302, 303, 304, 305, 306, 307) 각각을 상호간에, 또는 외부와 전기적으로 연결하는, 도체 패드이다.

이러한 구조를 가진 본 발명의 전압 제어 발진기에서, 먼저 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)은, 듀얼 밴드(dual band) 이동 통신 단말기 등에서 사용되는, 개별 전압 제어 발진기 각각의 적층형 단위 소자, 예컨대, 인덕터나 커패시터, 페이스트 형태의 내장형 저항 및 스트립 라인 레조네이터 등을 소정의 전압 제어 발진용 회로 배치 패턴에 따라, 소정의 전극 형상이 인쇄된 다수의 유전체 기판이 상하 방향으로 배치 및 적층되어 3차원적으로 형성된다.

즉, 소정의 유전율을 가진 유전체 기판 상면에 Ag와 같은 전도체 금속을 이용해 소정 형상의 전극 패턴을 형성한 다음, 이렇게 전극 패턴이 형성된 유전체 기판을 원하는 인덕턴스나 커패시턴스에 따라 그 배치를 달리해 적층한 후, 800℃ ~ 900℃의 온도에서 소결함으로써 전술한 적층형 단위 소자와 소정의 회로 배치 패턴을 3차원적으로 형성하는데, 상기 유전체 기판은 세라믹 시트(sheet)를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 특히, 본 발명의 전압 제어 발진기용 적층 기판에서는, 가능한, 최상면의 유전체 기판에, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝이 보다 쉽게 가능하도록 하는 것이 바람직하 다.

이렇게 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트(sheet)를 이용해 3차원적으로 형성된 적층형 단위 소자, 예컨대, 인덕터나 커패시터 등은, 종래와 같이 PCB기판을 이용하지 않을 뿐만 아니라, 그 PCB기판에 인덕터나 커패시터 등의 관련 소자가 형성된 칩부품을 별도로 실장할 필요가 없어, 종래의 전압 제어 발진기에 비해 그 크기를 줄일 수 있고 더불어, 칩부품 비용과 그 실장 비용의 절감도 가능하게 된다.

계속해서, 본 발명에서는, 상기 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)에 형성할 수 없거나, 또는 형성하는 것이 쉽지 않은, 발진용 트랜지스터나 버퍼용 트랜지스터 등을 유전체 기판내에 형성하지 않고, 상기 적층 기판(200)의 최상면에 형성된 유전체 기판의 전극 패턴과 표면 실장(surface mounted)을 통해 실장시키도록 한다.

또한, 본 발명에서는, 상기 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)에 형성된 적층형 단위 소자와 그 상면에 실장된 표면 실장 단위 소자(301, 302, 303, 304, 305, 306, 307) 각각을 상호간에, 또는 외부와 전기적으로 연결하기 위해, 상기 스위칭용 적층 기판(200)의 측면과 전/후면 각각의 일부 영역에 상하방향을 따라 도체 패드(401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410, 411)를 형성하는데, 상기 도체 패드(401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410, 411)는 해당 영역에, 관통 홀을 형성하고 여기에 전도성 페이스트를 채워 넣거나, 또는 Ag와 같은 전도체 금속으로 소정 형상의 전극 패턴을 인쇄함으로써 그 형성이 가능한데, 이에 대한 다양한 변형은 얼마든지 가능하다.

이와 같이, 본 발명은, 듀얼 밴드용의 이동 통신 단말기의 전압 제어 발진기에서 사용되는 일련의 모듈, 예컨대, 커패시터나 인덕터 또는 전극 라인 및 그 회로 배치 패턴을 소정의 전극 형상이 인쇄된 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트를 다수개 적층하여 형성함으로써, PCB기판에 칩부품을 실장하여 형성하는 종래에 비해 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있으며, 전압 제어 발진기의 크기도 종래의 전압 제어 발진기의 크기보다 최소화할 수 있고, 더불어 소자의 양산성을 향상시킬 수 있게 된다.

다음, 도 4는 도 3에 사용된 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)을 예로 들어 도시한 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 사용되는 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)은, 소정의 전극 형상이 인쇄된 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트(210, 220, 230, 240)들이 적층되어 형성되는데, 여기서 부호 220은 굴곡 형상의 전극 라인이 인쇄된 제 1 유전체 기판이고, 부호 230과 부호 210은 상기 제 1 유전체 기판의 상면과 하면 각각에 배치되고, 일정 영역에 그라운드(GND) 패턴이 인쇄된 제 2 유전체 기판 및 제 3 유전체 기판이다.

그리고, 부호 240은 상기 제 2 유전체 기판의 상면에 소정의 회로 배치 패턴에 따라 순차적으로 다수 배치 및 적층되어, 소정의 커패시터 패턴 및 인덕터 패턴과 페이스트 형태의 내장형 저항이 형성된 다층의 제 4 유전체 기판인데, 여기서는 6개의 유전체 기판(241, 242, 243, 244, 245, 246)으로 이루어져 있는데, 이 6개의 유전체 기판의 전극 패턴에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

그리고, 본 발명의 전압 제어 발진기용 적층 기판에서는, 특히 최상면의 유전체 기판(246)에, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝이 보다 쉽게 가능하도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 사용되는 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)은, 소정의 전극 형상이 인쇄된 세라믹 시트(210, 220, 230, 240)들이 소정의 회로 패턴에 따라 상하 방향으로 다수개 배치 및 적층되고, 소결 공정을 통해 일체화되어 3차원적으로 형성됨으로써, 종래와 같이, 커패시터나 인덕터를 별도의 칩 부품으로 형성하지 않아도 되어, 크기를 소형화할 수 있고, 칩부품 비용이나 그 실장 비용을 절감할 수 있게 된다.

그리고, 종래와 같이 칩부품을 사용하지 않아도 되어 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있고, 3차원적으로 모듈을 제조할 수 있어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있게 되며, 특히, 최상면의 유전체 기판에, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝(tuning)이 보다 쉽게 가능하도록 한다.

다음, 도 5a와 도 5b는 도 4의 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)을 좀 더 상세히 설명하기 위해 도시한 도면인데, 상기 도 5a는 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)의 분해 사시도이고, 도 5b는 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)에 사용되는 유전체 기판 각각의 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)은, 도 5a에 도시한 바와 같이, 소정의 전극 패턴이 형성된 다수의 유전체 기판, 예컨 대 세라믹 시트(sheet)가 일체화되어 형성되며, 각 기판의 전기적 연결은 전기적으로 연결하고자 하는 기판의 특정 부위에 펀칭 홀을 뚫어, 그 홀에 전도성 페이스트를 채워 넣음으로써 이루어지는데, 이는 종래의 공지된 기술에 속하는바 여기서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

그리고, 도 5b에 도시된 본 발명의 전압 제어 발진기용 적층 기판(200)에서, 먼저, 제 1 유전체 기판(220)의 상면에는 굴곡 형상의 전극 라인이 인쇄되는데, 상기 전극 라인은, 신호 지연 라인(delay line)으로 사용되어 소정의 통신 주파수에 대한 송신부(Tx)와 수신부(Rx)의 듀플렉싱(duplexing)동작이 가능하도록 한다.

더불어, 상기 전극 라인은 스트립 라인(strip-line)으로 인쇄하는 것으로 바람직하며, 그 스트립 라인의 길이는 듀얼 밴드용의 특정 이동 통신 단말기에서 사용되는 소정의 통신 주파수에 따라 결정되는데, 관련 수학식은 다음과 같다.

《수학식》

스트립 라인 길이(L) = λ/ 4 ;

(λ: 듀얼 밴드의 제 1 통신 주파수 또는 제 2 통신 주파수의 해당 파장)

또한, 상기 제 1 유전체 기판(220)의 상면과 하면 각각에는, 일정 영역에 그라운드(GND) 패턴이 인쇄된 제 2 유전체 기판(230) 및 제 3 유전체 기판(210)이 배치된다.

다음, 상기 제 2 유전체 기판(230)의 상면에는, 듀얼 밴드(dual band) 이동 통신 단말기 등에서 사용되는, 개별 전압 제어 발진기 각각의 적층형 단위 소자, 예컨대, 인덕터나 커패시터, 페이스트 형태의 내장형 저항 및 스트립 라인 레조네 이터 등을 소정의 전압 제어 발진용 회로 배치 패턴에 따라, 소정의 전극 형상이 인쇄된 다수의 유전체 기판(241, 242, 243, 244, 245, 246)이 상하 방향으로 배치 및 적층되어 3차원적으로 형성된다.

상기 커패시터용 패턴 형성시 사용되는 유전체 기판의 개수는 소정의 회로 패턴에서 발생하고자 하는 커패시턴스에 따라 가변적으로 조정이 가능하며, 상기 인덕터용 패턴은, 해당 유전체 기판의 상면에 굴곡 형상을 가진 전극 패턴이 소정의 인덕턱스 값에 따라 그 굴곡 형상이 다르게 인쇄되어 형성되며, 상기 굴곡 형상의 전극 패턴은 각기 소정의 유전율을 가진 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트에 인쇄된다. 그리고, 상기 인덕터 패턴은, 전술한 바와 같이, 소정의 위치에 일정 길이의 전극 패턴이 형성되는데, 상기 전극 패턴은, 가능한 스트립 라인으로 형성하도록 하여 외부의 영향으로부터 안정적인 특성을 유지하도록 하는 것이 바람직한데, 각 기판에 형성되는 전극 패턴의 수는 소정의 회로 패턴에서 발생하고자 하는 인덕턴스에 따라 결정되며, 그 전극 패턴의 길이는 본 발명에 사용되는 소정의 공진 주파수에 따라 결정되는바, 이에 따라 전극 패턴의 개수와 길이에 대한 다양한 변형은 얼마든지 가능하다.

그리고, 마지막으로, 본 발명의 전압 제어 발진기용 적층 기판에서는, 특히 최상면의 유전체 기판(246)에, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝이 보다 쉽게 가능하도록 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 듀얼 밴드 이동 통신 단말기 의 전압 제어 발진기에 관한 것으로서, 인덕터나, 커패시터 등의 전압 제어 발진기용 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는 종래의 2차원적인 구조와는 달리, 관련 단위 소자들이 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인 구조로 형성함으로써, 종래와 같이 칩부품을 사용하지 않아도 되어 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있고, 3차원적으로 모듈을 제조할 수 있어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있도록 하며, 더불어 최상면의 유전체 기판에는, 개별 전압 제어 발진기 각각에 사용되는 공진 주파수 조절용의 커패시터 패턴을 인쇄하여 튜닝(tuning)이 종래 보다 쉽게 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 소정의 전극 패턴이 인쇄된 유전체 기판이 듀얼 공진부 및 발진부 각각의 회로 배치 패턴에 따라 상하방향으로 다수개 적층된 전압제어발진기용 적층기판;

   상기 전압제어발진기용 적층기판의 최상부 유전체 기판에 표면 실장된 표면실장 단위소자;

   상기 전압제어발진기용 적층기판과 상기 표면실장 단위소자를 상호간에 혹은 외부와 전기적으로 연결하는 도체패드를 포함하여 이루어지고,

   상기 전압제어발진기용 적층기판은

   굴곡 형상의 스트립 라인이 인쇄된 제1유전체 기판;

   상기 제1유전체 기판의 상면과 하면에 각기 배치되고, 일정 영역에 그라운드 패턴이 인쇄된 제2유전체 기판 및 제3유전체 기판;

   상기 듀얼 공진부 및 발진부 내의 인덕터 라인 패턴과 커패시터의 전극패턴 및 페이스트 형태의 내장형 저항을 가지고 상기 제3유전체 기판의 상부에 배치된 다층의 제4유전체 기판으로 구성되고,

   상기 다층의 제4유전체 기판의 최상부 유전체 기판에는 공진주파수를 조절하는 커패시터의 전극패턴 일부가 형성된 것을 특징으로 하는 듀얼밴드용 이동통신 단말기의 전압제어발진기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 유전체 기판은

   세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 듀얼밴드용 이동통신단말기의 전압제어발진기.

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