KR100691448B1

KR100691448B1 - 적층형 칩 안테나

Info

Publication number: KR100691448B1
Application number: KR1020050120117A
Authority: KR
Inventors: 한창목
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-03-12

Abstract

본 발명은 적층형 칩 안테나에 관한 것으로서, 복수의 유전체층이 적층되어 이루어지며, 원하는 방사방향을 향해 개방된 홈부를 갖는 안테나 본체부와, 상기 복수의 유전체층 중 일부의 유전체층에 형성된 도전성 비아로 이루어진 복수의 수직 안테나요소와, 상기 복수의 유전체층 중 일부의 유전체층에 형성된 도체패턴으로 이루어지며, 상기 복수의 수직 안테나요소와 연결되어 하나의 안테나 라인을 구성하는 복수의 수평 안테나요소를 포함한다.

적층형(MULTI-LAYER), 안테나(ANTENNA), 캐비티(CAVITY)

Description

적층형 칩 안테나{MULTI-LAYER CHIP ANTENNA}

도1은 종래의 적층형 칩 안테나를 나타내는 사시도이다.

도2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 칩 안테나를 나타내는 사시도이다.

도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층형 칩 안테나를 나타내는 사시도이다.

도4a 및 도4b는 각각 본 발명에 따른 적층형 칩 안테나에 채용될 수 있는 다양한 형태의 홈을 설명하기 위한 사시도이다.

도5a 및 도5b는 각각 본 발명에 따른 적층형 칩 안테나에 채용될 수 있는 다양한 형태의 안테나 패턴을 설명하기 위한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 상세한 설명>

21...안테나본체부 22a,22b...수직안테나요소

23a,23b...수평안테나요소 31a, 31b...홈부의 측벽

31c...홈부의 저면 34...홈부 수평안테나요소

35a,35b...홈부 수직안테나요소 C...홈부

본 발명은 적층형 칩 안테나에 관한 것으로, 특히 지향성을 향상시키고, 나아가 칩크기 대비 안테나패턴의 형성밀도를 증가시킬 수 있는 적층형 칩 안테나에 관한 것이다.

최근에는, 이동통신 단말기는 소형화 및 경량화되고 다양한 기능을 수행할 수 있도록 요구되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 이동통신 단말기에 채용되는 내장회로 및 부품들은 다기능화를 만족하는 동시에 점차 소형화되는 추세에 있다.

이러한 추세에 부응하여, 이동통신단말기의 주요부품 중 하나인 안테나는 저온 동시 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic : LTCC)기술을 이용하여 적층형 칩부품으로서 제공되고 있다. 도1은 종래의 적층형 칩 안테나의 사시도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 적층형 칩 안테나(10)는 복수의 유전체층으이 적층되어 이루어진 칩 본체부(11)와, 각 유전체층에 형성된 도전성 비아홀 및 도체패턴으로 이루어진 복수의 수직안테나요소(12a, 12b) 및 수평안테나요소(13a, 13b)를 포함한다. 복수의 수평안테나요소(13a, 13b)는 복수의 수직안테나요소(12a, 12b)에 의해 연결되어 하나의 안테나패턴을 형성한다. 이러한 안테나패턴은 일단이 소정의 급전회로(미도시)와 연결되어 패턴의 형상과 길이에 따라 결정되는 주파수영역에서 동작할 수 있다.

이와 같이, LTCC기술을 이용하여 보다 소형화된 적층형 칩 안테나를 제공할 수 있다. 하지만, 종래의 적층형 칩 안테나는 안테나의 많은 영역이 유전체인 본체 내부에 포함되어 있으므로, 원하는 방향으로의 방사특성, 즉 지향성이 낮다는 문제가 있다.

또한, 종래의 적층형 칩 안테나는 유전체층의 적층구조로서 통상 직육면체인 제한된 공간에 형성되므로, 충분한 길이의 패턴을 형성하는데 어려움이 있다. 이러한 문제로 인해, 보다 저주파영역에서 공진하는 안테나를 얻고자 하는 경우에, 칩 본체의 크기를 불가피하게 증가시켜야 하므로, 소형화의 요구를 충분히 만족시키기가 곤란해진다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 안테나 본체부에 원하는 방사방향으로 개방된 홈을 마련함으로써 지향성을 향상시키는 동시에, 상기 홈의 내부면을 이용하여 칩 부피의 증가없이 보다 다양한 공진주파수(특히, 저주파영역)를 구현할 수 있는 새로운 적층형 칩 안테나를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 복수의 유전체층이 적층되어 이루어지며, 원하는 방사방향을 향해 개방된 홈부를 갖는 안테나 본체부와, 상기 복수의 유전체층 중 적어도 일부의 유전체층에 각각 형성된 도전성 비아로 이루어진 복수의 수직 안테나요소와, 상기 복수의 유전체층 중 적어도 일부의 유전체층에 각각 형성된 도체패턴으로 이루어지며, 상기 복수의 수직 안테나요소와 연결되어 하나의 안테나 라인을 구성하는 복수의 수평 안테나요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 홈부는 원하는 방사특성(지향성)에 따라 상기 안테나 본체부의 상면을 향해 개방된 캐비티로 형성되거나, 상기 안테나의 본체부의 상면과 그 인접한 일 측면이 개방된 홈구조로 형성될 수 있다.

본 발명에서 채용된 홈부의 내부면은 안테나를 위한 패턴의 형성면으로서 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 복수의 수직 안테나요소는, 상기 홈부의 내부 측벽에 노출되도록 형성된 도전성 비아로 이루어진 적어도 하나의 홈부 수직 안테나요소를 포함할 수 있다. 또한, 이와 함께 또는 이와 별도로, 상기 복수의 수평 안테나요소는, 상기 홈부의 저면에 해당하는 유전체층 상면에 형성된 도체패턴으로 이루어진 적어도 하나의 홈부 수평 안테나요소를 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 적어도 하나의 홈부 수직 안테나요소와 상기 적어도 하나의 홈부 수평안테나요소는 직접 연결되도록 구성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 보다 상세히 설명한다.

도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 칩 안테나(20)는, 복수의 유전체층이 적층되어 이루어진 안테나 본체부(21)와, 상기 각 유전체층에 형성된 도전성 비아로 이루어진 복수의 수직안테나요소(22a,22b)와, 일부 유전체층 상에 형성된 복수의 수평안테나요소(23a,23b)를 포함한다.

본 실시형태에 채용된 안테나 본체부(21)는, 상면을 향해 개방된 캐비티형태의 홈부(C)를 갖는다. 상기 홈부(C)는 도시된 바와 같이, 상기 안테나 본체부(21)의 상면을 향해 개방된 캐비티형태로 제공될 수 있다.

본 실시형태에서, 상기 복수의 수직 안테나요소는 홈부(C)를 중심으로 양측에 각각 배열된 제1 및 제2 수직 안테나요소(22a,22b)를 포함하며, 상기 복수의 수평 안테나요소는 상기 안테나 본체부(21) 상부와 하부에 각각 배열된 제1 및 제2 수평 안테나요소(23a,23b)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 수직 안테나요소(22a,22b)는 각각 제1 수평 안테나요소(23a)에 의해 ㄷ자 구조로 연결되며, 상기 안테나 본체부(21)의 양단에 위치한 ㄷ자 구조는 각각 홈부(C)가 위치한 안테나 본체부(21) 를 가로 질러 배치된 제2 수평안테나요소(23b)에 의해 연결되어 하나의 안테나라인을 구성할 수 있다. 이와 같이 구성된 안테나 라인의 일측이 급전회로(미도시)에 연결되어 전력을 공급받아 안테나로 동작할 수 있다.

이러한 안테나 동작과정에서, 상기 안테나 본체부(21) 내부에 배치된 안테나요소는 홈부(C)에 의해 특정방향(D)으로 유전체영역이 보다 얇아질 수 있으므로, 그 방향으로의 보다 높은 지향성을 가질 수 있다. 본 실시형태에서는 안테나 본체부(21)의 상면 방향을 원하는 방사방향(D)으로서 예시한 홈부 형태를 예시하였으나, 본 발명에서 채용가능한 홈부는 원하는 방사방향과 패턴구조의 설계에 따라 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있다. 이러한 다양한 형태는 도4a 및 도4b를 참조하여 설명하기로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층형 칩 안테나(20)는 안테나 본체부(21)에 특정방향으로 개방된 형태의 홈부(C)를 형성함으로써 적층형 칩 안테나의 지향성을 크게 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기한 홈부구조의 내부면(내부측벽 및/또는 저면)을 패턴형성면으로 활용함으로써 안테나의 집적도를 높힐 수 있다. 이러한 실시형태에 따른 적층형 칩 안테나는 도3에 예시되어 있다.

도3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 적층형 칩 안테나(30)는 복수의 유전체층이 적층되어 이루어진 안테나 본체부(31)와, 복수의 수직안테나요 소(32a,32b,35a,35b) 및 수평안테나요소(33a,33b,34)를 포함한다.

상기 안테나 본체부(31)는 도2와 유사하게 상면으로 향해 개방된 캐비티형태의 홈부(C)를 포함한다. 또한, 상기 복수의 수직안테나요소는 제1 및 제2 수직 안테나요소(32a,32b)와 함께 상기 홈부(C)의 측벽에 의해 절단되어 일부가 노출되도록 형성된 도전성 비아로 이루어진 복수의 제1 및 제2 홈부 수직안테나요소(35a,35b)를 포함하며, 상기 복수의 수평 안테나요소는 제1 및 제2 수평 안테나요소(33a,33b)와 함께 복수 상기 홈부의 저면(31c)에 도체패턴으로 형성된 복수의 홈부 수평안테나요소(34)를 포함한다.

도2와 유사하게, 상기 제1 및 제2 수직 안테나요소(32a,32b)는 홈부(C)를 중심으로 양측에 각각 배열되며, 상기 제1 및 제2 수평 안테나요소는 상기 안테나 본체부(31) 상부와 하부에 각각 배열된다.

또한, 본 실시형태에서, 상기 제1 및 제2 홈부 수직안테나요소(35a,35b)는 상기 홈부(C)의 대향하는 두 내부측벽(31a, 31b)에 각각 배열된다. 상기 제1 및 제2 홈부 수직안테나요소(35a,35b)는 각각 상기 안테나 본체부(31)의 상면에 형성된 제1 수평안테나요소(33a)의 일단과 연결되며, 상기 제1 홈부 수직안테나요소(35a)와 제2 홈부 수직안테나요소(35b)는 상기 홈부의 저면(31c)에 형성된 상기 홈부 수평안테나요소(34)에 의해 서로 연결된다. 또한, 제1 수평 안테나요소(33a)의 타단은 제1 및 제2 수직안테나요소(32a,32b)에 의해 연결되고, 상기 제1 및 제2 수직 안테나요소는 홈부(C) 아래의 본체부를 가로질러 형성된 제2 수평안테나요소(33b) 에 의해 연결된다. 이러한 연결구조를 통해 각 안테나요소는 하나의 안테나 라인을 형성하고, 상기 안테나라인의 일측에 급전회로(미도시)에 연결되어 전력을 공급받아 안테나로서 동작할 수 있다.

이러한 안테나 동작과정에서 도2에 도시된 실시형태와 유사하게 상기 안테나 본체부(31)에 형성된 상기 홈부(C)에 의해 개방된 방향으로 높은 지향성을 가질 수 있다. 또한, 홈부(C)의 내부면을 패턴형성면으로 활용하여 안테나의 길이를 보다 증가시킬 수 있다. 특히, 홈부(C)의 내부면에 형성된 안테나 요소(34,35a,35b)는 본체부(31) 표면에 노출되므로, 보다 향상된 방사특성을 기대할 수 있다.

이와 같이, 안테부 본체부(31)에 제공되는 홈부(C)는 안테나의 지향성을 향상시킬 뿐만 아니라, 추가적인 패턴형성면적을 제공함으로써 안테나의 길이를 연장시킬 수 있으므로, 동일한 소형화조건에서 저주파용 안테나를 구현하는데 있어서 보다 유익하게 활용될 수 있다.

본 실시형태에서 예시된 홈부 수직안테나요소(35a,35b) 및 홈부 수평안테나요소(34)의 형상은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있으며, 이러한 다양한 형태는 도5a 및 도5b를 참조하여 설명하기로 한다.

도4a 및 도4b는 각각 본 발명에 따른 적층형 칩 안테나에 채용될 수 있는 다양한 형태의 홈을 설명하기 위한 사시도이다. 도4a 및 도4b에는 내부패턴구조는 생략되고 홈부를 갖는 본체부만을 도시되어 있으나, 도2 및 도3에 도시된 형태와 유 사한 안테나요소를 포함할 수 있는 것으로 이해될 수 있다.

도4a를 참조하면, 안테나 본체부는 둘의 개방면을 갖는 홈부(C)를 포함한다.

본 실시형태에서, 상기 홈부(C)는 상기 안테나 본체부의 상면 방향과 측면 방향으로 적어도 2개의 면이 개방된 형태를 가지며, 이로써, 1개의 저면(41a)과 3개의 측벽(41b)을 포함한다.

이러한 형태에서는, 상기 안테나 본체부의 내부에 형성된 안테나요소(미도시)에 의해 방사되는 전파는 상면 및 측면 방향으로 지향성이 더욱 크게 개선할 수 있다. 또한, 1개의 저면(41a)과 3개의 측벽(41b)은 추가적인 안테나 패턴의 형성면으로 활용될 수 있다.

도4b를 참조하면, 안테나 본체부는 개방면이 삼각형인 홈부(C)를 갖는다.

본 실시형태에 따르면, 삼각형 형태의 홈부(C)가 형성된 상기 안테나 본체부의 상면(41c)에는 복수의 수직안테나요소 및 수평안테나요소(미도시)가 형성되어 있다. 상기 복수의 수직안테나요소 및 수평안테나요소(미도시)는 상기 안테나 본체부의 상면(41c)에 소정 면적을 점유하여 형성되는데, 상기 삼각형 형태의 홈부(C)주위의 적어도 둘의 영역(A,B)에 형성된다. 상기 영역(A,B)은 다수의 안테나요소가 형성되어 있는 제1영역(A)과, 소수의 안테나요소가 형성되어 있는 제2영역(B)을 포함한다.

이에 따라, 상기 적층형 칩 안테나(40b)는 안테나 본체부의 상면(41c)에 불 균등하게 형성된 안테나요소를 통해 사용자가 요구에 대응하여 이득을 조절할 수 있다.

도5a 및 도5b는 각각 본 발명에 따른 적층형 칩 안테나에 채용될 수 있는 다양한 형태의 안테나 패턴을 설명하기 위한 사시도이다. 도5a 및 도5b에는 홈부의 내부면에 형성가능한 홈부 안테나요소형태를 설명하기 위해서 홈부의 내부면에 형성된 안테나요소만을 도시하였다.

도5a를 참조하면, 안테나 본체부에 형성된 홈부(C)는 복수의 홈부 수직안테나요소(55a)와, 홈부 수평안테나요소(54a)를 포함한다.

본 실시형태에 따르면, 상기 홈부(C)의 측벽에는 제1 수평안테나요소(미도시)와 연결되는 적어도 하나의 제1 홈부 수직안테나요소(55a)가 형성되어 대응되는 측벽에 형성된 제2 홈부 수직안테나요소와 제2 수평안테나요소를 통하여 ㄷ자 형태로 연결된다. 홈부의 저면에 형성된 상기 홈부 수평안테나요소(54a)는 상기 제2 홈부 수직안테나요소(55b)에 연결되며 상기 홈부의 저면에 나선형 형태로 형성된다.

이로써, 홈부의 저면을 활용한 홈부 수평안테나요소(54a)를 통한 안테나 라인의 길이는 다양하게 조절되어 다양한 공진주파수(특히, 저주파)를 갖는 안테나를 설계할 수 있다.

도5a와 함께 도5b를 참조하면, 안테나 본체부에 형성된 홈부(C)는 나선형의 홈부 수평안테나요소(54a)와, 단일 패턴의 홈부 수직안테나요소(55c)를 갖는다.

본 실시형태에 따르면, 상기 홈부(C)의 측벽에 형성된 상기 홈부 수직안테나요소(55c)는 일부 유전체층에 각각 형성된 도전성 비아를 통해 이루어지는데, 통상적인 도전성 비아가 아닌 다양한 길이를 갖는 직사각형의 도전성 비아를 통해 이루어져 상기 홈부(C)의 측벽에 일정 면적을 형성한다.

이에 따라, 홈부의 저면을 활용한 홈부 수평안테나요소(54a) 및 홈부의 측벽을 활용한 홈부 수직안테나요소(55c)를 통한 안테나 라인의 길이는 더욱더 다양하게 조절되어 사용자가 요구하는 더욱더 다양한 공진주파수를 이용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 안테나 본체부에 개방된 홈을 마련함으로써 지향성을 향상시키는 동시에, 상기 홈의 내부면을 이용하여 안테나 라인의 길이의 연장을 통해 칩 부피의 증가없이 보다 다양한 공진주파수(특히, 저주파영역)를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

복수의 유전체층이 적층되어 이루어지며, 원하는 방사방향을 향해 개방된 홈부를 갖는 안테나 본체부;

상기 복수의 유전체층 중 적어도 일부의 유전체층에 각각 형성된 도전성 비아로 이루어진 복수의 수직 안테나요소; 및

상기 복수의 유전체층 중 적어도 일부의 유전체층에 각각 형성된 도체패턴으로 이루어지며, 상기 복수의 수직 안테나요소와 연결되어 하나의 안테나 라인을 구성하는 복수의 수평 안테나요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 홈부는, 상기 안테나 본체부의 상면을 향해 개방된 캐비티로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층형 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 홈부는, 상기 안테나의 본체부의 상면과 그 인접한 일 측면이 개방된 홈구조인 것을 특징으로 하는 적층형 칩 안테나.
제1항에 있어서,

상기 복수의 수직 안테나요소는, 상기 홈부의 내부 측벽에 노출되도록 형성 된 도전성 비아로 이루어진 적어도 하나의 홈부 수직 안테나요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 안테나.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 복수의 수평 안테나요소는, 상기 홈부의 저면에 해당하는 유전체층 상면에 형성된 도체패턴으로 이루어진 적어도 하나의 홈부 수평 안테나요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 칩 안테나.
제5항에 있어서,

상기 적어도 하나의 홈부 수직 안테나요소와 상기 적어도 하나의 홈부 수평안테나요소는 직접 연결된 것을 특징으로 하는 적층형 칩 안테나.