KR101250252B1 - 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나 모듈 및 이의 제조방법 - Google Patents

무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나 모듈 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

무선통신기기의 인쇄회로기판에 탑재되는 캐리어(carrier), 이의 외면을 따라 배열된 방사 패턴, 및 방사 패턴 사이에 개재되는 표면 실장된 소자로 이루어지는 내장형 안테나 모듈(built-in antenna module) 및 이의 제조방법에 개시된다. 본 발명의 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나는 비도전성 합성수지 재질의 캐리어; 상기 캐리어 상에 형성된 도전성 재질의 방사 패턴; 상기 방사 패턴의 일측에서 상기 캐리어의 하부로 연장되는 적어도 하나의 접속핀; 및 상기 캐리어 상의 방사패턴의 라인 사이에 개재되는 적어도 하나의 표면 실장된 소자(Surface Mounted Device; SMD)를 포함한다. 주어진 안테나의 공진 주파수와 임피던스 정합에 정합 소자인 표면실장된 소자(Surface Mounted Device)를 안테나 모듈에 실장하여 안테나 모듈의 크기를 소형화하며, 임피던스 정합을 위한 매칭(matching) 회로로서 기능하도록 하여 설계를 용이하게 할 수 있다.

Description

무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나 모듈 및 이의 제조방법{BUILT-IN ANTENNA MODULE FOR MOBILE DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 내장형 안테나 모듈(built-in antenna module) 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선통신기기의 인쇄회로기판에 탑재되는 캐리어(carrier), 이의 외면을 따라 배열된 방사 패턴, 및 방사 패턴 사이에 개재되는 표면 실장된 소자로 이루어지는 내장형 안테나 모듈(built-in antenna module) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
근래에 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 IT(Information Technology)를 비롯한 무선통신분야의 비약적인 기술 발전이 뒤따랐고, 이에 부응해서 무선의 데이터 통신을 통해 사용자에게 여러 가지 서비스를 제공하는 셀룰러폰(Cellular Phone), DCS(Digital Cellular System), PCS(Personal Communication Service) 단말기, WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) 폰, 4G LTE(Long Term Evolution) 폰, PDA(Personal Digital Assistant) 단말기, GPS(Global Positioning System), 스마트폰, 노트북컴퓨터(Notebook Computer) 등의 다양한 무선통신기기가 소개되었다.
이러한 무선통신기기에는 송신 강도 및 수신 감도를 향상시키는 역할을 하도록 헬리컬 안테나(Helical Antenna) 또는 다이폴 안테나(Dipole Antenna)와 같은 안테나가 장착되는데, 이러한 안테나는 모두 외장형 안테나로써 무선통신 단말기의 외부로 돌출되어 있다.
그러나, 상기 외장형 안테나는 무지향 복사 특징을 갖는 반면에, 안테나가 외부로 돌출되어 있기 때문에 외력에 의한 파손 우려가 매우 높고, 휴대하기가 매우 불편하며, 단말기의 외관을 미려하게 디자인하는데 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 외장형 안테나의 문제점을 해결하기 위하여 외부로 돌출되지 않고 단말기 내부에 실장되는 안테나로써 마이크로 스트립 패치 안테나 또는 역F형 안테나와 같은 평판구조의 내장형 안테나가 채용되고 있는 실정이다.
내장용 안테나는 일반적으로 폴리카보네이트 등의 절연체로 성형된 몸체와, 특정 주파수대역에서 무선 송수신이 가능한 회로패턴으로 이루어져 몸체의 표면에 결합되는 도전체 금속판인 방사 패턴으로 구성된다.
현재 내장형 안테나를 제조하는 방식으로는 원하는 패턴을 금속편으로 타발한 후 몸체에 열융착시키는 SUS 융착 방식, 성형물 전체를 도금하고 패턴만 남기고 나머지를 제거하는 에칭 방식, 성형된 몸체에서 패턴만 도금하는 이중사출 방식, 레이저를 이용하여 부품의 3차원 표면에 도체 회로를 새긴 후 도금하는 LDS 방식, 성형된 몸체에 직접 전도성 잉크로 인쇄 후 도금하는 인쇄도금(Printing Direct Structuring, PDS) 방식 등이 있다.
내장형 안테나는 미리 정해진 주파수 대역의 신호 송수신을 위해 만들어진다. 즉, 안테나는 일정 주파수 대역에서 공진하여 신호를 방사시킬 수 있다. 이때 안테나는 미리 정해진 기준 임피던스에서 공진한다.
일반적으로 이동통신기기는 안테나 특성 값과 정합 소자(인덕터, 캐패시터) 등이 의해 결정된 안테나 특성을 갖는데, 종래 이동통신기기의 안테나는 정합 소자(인덕터, 캐피시터) 및 안테나 특성 값이 고정되어 있으므로, 설계과정에서 안테나의 특성을 변화시켜야 할 때, 내장형 안테나를 새롭게 튜닝(tuning)해야 하는 문제점이 있었다.
다시 말하면, 종래의 내장형 안테나는 원하는 전기적 특성을 얻기 위해서는,다양한 시스템의 조건에 맞추어 튜닝 작업을 통하여 안테나의 설계 구조를 변경하거나 안테나의 특성에 따라 시스템의 조건을 변경하여야 하며, 또한 개발 과정에서도 많은 비용의 손실을 발생시키게 되며, 다양한 제품의 개발로 인한 제품의 관리에서도 어려움을 동반하게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0756312호인 "공진주파수 및 입력 임피던스 조절 가능한 다중 대역내장형 안테나"에서는 하나의 급전점과, 2 개의 단락점을 갖으며, 단락점과 접지면 사이에 인덕터를 구성하여 공진주파수와 입력임피던스를 조절할 수 있는 내장형 안테나를 개시하였다.
그런데, 상기 등록특허는 인덕터를 단락점과 접지면 사이에 별도로 설치해야 하는 공정상의 어려움이 있으며, 내장형 안테나를 PCB에 내장하기가 곤란하다. 또한, 내장형 안테나의 외부에서 인턱터 값만을 조절하는 것으로서, 내장형 안테나의 전기적 특성 자체는 고정되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 이동통신기기의 내장형 안테나의 소형화를 가능하게 하며, 무선통신기기의 설계 조건을 변경하거나 안테나의 구조의 변경 없이 다양한 설계를 갖는 무선통신기기에 설치될 수 있는 입력 임피던스와 공진 주파수를 조절할 수 있는 내장형 안테나 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나는 비도전성 합성수지 재질의 캐리어; 상기 캐리어 상에 형성되며, 비연속 부분을 갖는 도전성 재질의 방사 패턴; 상기 방사 패턴의 일측에서 상기 캐리어의 하부로 연장되는 적어도 하나의 접속핀; 및 상기 캐리어 상의 방사 패턴의 상기 비연속 부분 사이에 위치하여 비연속 부분에 연속성을 부여하는 적어도 하나의 표면 실장된 소자(Surface Mounted Device; SMD)를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 SMD는 다양한 값을 갖는 소자로서 대체되어 공진 주파수와 입력 임피던스를 조절할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 SMD가 형성되는 캐리어에는 상기 캐리어의 표면보다 단차가 낮은 홈이 형성되어, 상기 SMD가 캐리어의 표면에서 돌출되지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 SMD의 주위에는 솔더마스크가 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어의 비연속 부분과 상기 SMD 사이에는 솔더마스크가 개재되어 있을 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법은 복합 폴리머를 금형을 이용하여 내장형 안테나를 위한 캐리어를 사출성형하는 단계; 상기 복합 폴리머 캐리어의 표면에 초점을 맞춘 레이저를 이용하여 비연속 부분을 갖는 시드층을 형성하는 단계; 상기 시드층을 매개로 도금을 수행하여 방사패턴을 형성하는 단계; 및 상기 방사패턴의 비연속 부분에 인접하는 방사패턴에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 방사 패턴의 비연속 부분에 인접하는 방사패턴에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계는, 상기 SMD의 단자부를 솔더범프를 개재한 상태에서 방사패턴 상에 정렬시키는 단계; 및 상기 솔더 범프가 녹을 수 있는 온도를 갖는 리플로우(reflow) 오븐에 통과시켜 상기 솔더 범프를 통해 상기 SMD의 단자부와 방사패턴을 서로 연결하는 단계로 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 솔더 범프와 방사 패턴 사이에 언더필 재료를 디스팬싱하는 단계; 및 상기 언더필 재료를 열로 경화시키는 큐어링을 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 SMD가 형성되는 캐리어에는 상기 캐리어의 표면보다 단차가 낮은 홈을 형성하여, 상기 SMD가 캐리어의 표면에서 돌출되지 않도록 할 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법은 복합 폴리머를 금형을 이용하여 내장형 안테나를 위한 캐리어를 사출성형하는 단계; 상기 복합 폴리머 캐리어의 표면에 초점을 맞춘 레이저를 이용하여 비연속 부분을 갖는 시드층을 형성하는 단계; 상기 시드층을 매개로 도금을 수행하여 방사 패턴을 형성하는 단계; 상기 방사패턴의 비연속 부분을 덮으면서, 상기 비연속 부분에 인접하는 방사패턴 상에 개방영역을 갖는 솔더마스크를 형성하는 단계; 및 상기 방사패턴이 노출된 개방영역 상에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 방사패턴이 노출된 개방영역 상에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계는, 상기 SMD의 입출력 단자를 솔더범프를 개재한 상태에서 방사패턴이 노출된 개방영역 상에 정렬시키는 단계; 및 상기 솔더범프가 녹을 수 있는 온도를 갖는 리플로우(reflow) 오븐에 통과시켜 상기 솔더범프를 통해 상기 SMD와 방사 패턴을 서로 연결하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 SMD가 형성되는 캐리어에는 상기 캐리어의 표면보다 단차가 낮은 홈을 형성하는 단계를 더 포함하여, 상기 SMD가 캐리어의 표면에서 돌출되지 않도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이동통신 단말기의 소형화에 따라 내장형 안테나 모듈을 소형화하며 또한 내장형 안테나의 설계를 용이하게 할 수 있다. 주어진 안테나의 공진주파수와 임피던스 정합에 정합소자인 표면실장된 소자(Surface Mounted Device)를 안테나 모듈에 실장하여 안테나 모듈의 크기를 소형화하며, 임피던스 정합을 위하여 매칭(matching) 회로로서 기능하도록 하여 무선통신기기의 설계를 용이하게 할 수 있다.
또한, 수동 매칭회로 적용에서, 인쇄회로기판의 제조사들은 안테나의 입력 임피던스를 고려하지 않고 인쇄회로기판을 제조하게 할 수 있다. 설계과정에서 어떠한 이유에 의하여 안테나는 다시 튜닝되어야 하는 상황이 발생할 수가 있다. 이러한 상황에서, 내장형 안테나의 정합소자인 SMD를 이용하여 안테나의 특성을 변화시킬 수 있다. SMD는 인덕터(L) 및 캐패시터(C)의 조합으로 구성되며, 인턱터 및 캐패시터의 소자의 값만을 조절함으로써, 인쇄회로기판의 디자인이 바뀌더라도 별도의 안테나의 튜닝이 필요하지 않다.
또한, 능동 매칭회로의 적용에서, 특정 안테나 방사패턴에 SMD를 위치시켜서 원하는 주파수 레벨에서 작동하게 할 수 있다. SMD는 인덕터 또는 캐패시터로서 사용자가 원하는 대역특성에 대하여 최적의 신호감도를 가지도록 인덕터 및 캐패시터의 양을 조절할 수 있다.
또한, 내장형 안테나가 설치되는 주변 조건과 위치에 관계없이 내장형 안테나의 크기와 형상이 동일하게 유지되며, 다양한 커패시턴스와 인턱턴스 값을 갖는 SMD의 소자를 이용하여 원하는 주파수 및 동작 대역은 물론 안테나 임피던스를 포함한 모든 전기적 특성을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 내장형 안테나 모듈은 안테나 방사 패턴이 도금에 의해 형성되는데, 레이저 활성화(Laser activation) 및 무전해 도금을 통해 간단히 형성될 수 있다. 패턴이 레이저에 의해서 형성되므로 세밀한 패턴을 표현하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나 모듈이 무선통신기기의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 장착되는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나 모듈의 제조방법을 나타내는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈이 무선통신기기의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 장착되는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈의 제조방법을 나타내는 도면들이다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나 모듈이 무선통신기기의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 장착되는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 1를 참조하면, 내장형 안테나 모듈(100)은 무선통신기기의 인쇄회로기판(10)에 장착된다.
내장형 안테나 모듈(100)은 비도전성 합성수지 재질의 캐리어(110)와 캐리어 상에 형성된 도전성 재질의 방사 패턴(120)으로 구성되며, 상기 방사 패턴(120)은 설계에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
방사 패턴(120)은 바람직하게는 외곽 부위에 절곡부가 형성된 3차원 형상이며, 일측에는 적어도 하나의 접속핀(130)이 하부로 절곡 연장되어 있다. 편의상 방사체(120)가 도면에서와 같이 두 개의 접속핀(130)을 갖춘 것이라고 가정하면, 접속핀(130) 중 하나는 인쇄회로기판(10)의 RF 커넥터에 연결되는 급전핀(131) 역할을 하고, 다른 하나는 인쇄회로기판(10)를 매개로 접지(ground)되는 접지핀(132)이 된다. 방사 패턴(120)이 형성된 상기 유전체 캐리어(110)가 인쇄회로기판 상에 실장되었을 때, 상기 급전핀 및 접지판(131, 132)이 각각 인쇄회로기판 상의 급전라인(11) 및 접지라인(12)에 접촉하도록 제조된다.
내장형 안테나 모듈(100)과 인쇄회로기판 사이에는 안테나 컨택 장치가 개재될 수 있다. 즉, 안테나 컨택 장치는 탄성력을 가지도록 C자 형태로 형성되고, 편평한 하부는 인쇄회로기판(10)의 급전라인 및 접지라인(11, 12)에 고정되며, 상부의 절곡부는 내장형 안테나 모듈(100)의 접속핀(130)에 탄성적으로 접촉되도록 형성될 수 있다.
안테나 방사패턴(120)의 라인 사이에는 적어도 하나의 표면 실장된 소자(150, Surface Mounted Device; 이하 SMD라 함)가 개재되어 있다. 이 SMD(150)는 SMT(Surface Mounted Technology)에 의하여 안테나 방사 패턴(120)의 비연속 부분을 사이에 두고 방사패턴을 연결하도록 장착되며, 필요에 따라 다양한 값을 갖는 인덕턴스와 캐피시턴스 값을 갖는 소자로 대체할 수 있다.
안테나는 일정 주파수 대역에서 공진하기 위하여 고유의 인덕턴스(inductance)와 캐패시턴스(capacitance)를 갖도록 설계된다. 본 발명에서는 SMD(150)의 캐패시턴스와 인덕터의 값에 따라 안테나의 동작 주파수가 변화하며, 구조적인 입력 임피던스가 변화한다.
본 발명에서 SMD(150)가 캐리어(110) 상에 형성된 방사 패턴(120)의 비연속 부분의 사이에 장착되므로, SMD(150)가 형성되는 캐리어에는 캐리어의 표면보다 단차가 낮은 홈(140)이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 SMD(150)가 캐리어(110)의 표면에서 돌출되지 않도록 하여 이동통신 단말기에 안테나 모듈(100)이 안정적으로 실장되도록 한다.
안테나 모듈에 실장되는 본 발명의 SMD(150)는 다음과 같은 역할을 한다.
첫째, 이동통신 단말기의 소형화에 따라 내장형 안테나 모듈을 소형화하며 또한 내장형 안테나의 설계를 용이하게 할 수 있다. 주어진 안테나의 공진주파수와 임피던스 정합에 정합소자인 SMD를 안테나 모듈에 실장하여 안테나 모듈의 크기를 소형화하며, 임피던스 정합을 위한 매칭(matching) 회로로서 가능하도록 하여 설계를 용이하게 할 수 있다.
둘째, 수동 매칭회로 적용에서, 인쇄회로기판의 제조사들은 안테나의 입력 임피던스를 고려하지 않고 인쇄회로기판을 제조하게 할 수 있다. 설계과정에서 어떠한 이유에 의하여 안테나는 다시 튜닝되어야 하는 상황이 발생할 수가 있다. 이러한 상황에서, 내장형 안테나의 정합소자인 SMD를 이용하여 안테나의 특성을 변화시킬 수 있다. SMD는 인덕터(L) 및 캐패시터(C)의 조합으로 구성되며, 인턱터 및 캐패시터의 소자의 값만을 조절함으로써, 인쇄회로기판의 디자인이 바뀌더라도 별도의 안테나의 튜닝이 필요하지 않다.
셋째, 능동 매칭회로의 적용에서, 특정 안테나 방사 패턴에 SMD를 위치시켜서 원하는 주파수 레벨에서 작동하게 할 수 있다. SMD는 인덕터 또는 캐패시터로서 사용자가 원하는 대역특성에 대하여 최적의 수신 감도를 가지도록 인덕터 및 캐패시터의 양을 조절할 수 있다.
이하, 본 발명의 내장형 안테나 모듈의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈은 안테나 방사패턴(120)이 도금에 의해 형성되며, 레이저 활성화(Laser activation) 및 무전해 도금을 통해 간단히 형성될 수 있다. 패턴이 레이저에 의해서 형성되므로 세밀한 패턴을 표현하는 것이 가능하다.
무엇보다도, 패턴을 형성하기 위해서 별도의 금형이나 마스크를 제작해야 하는 것이 아니라, 레이저 조사기의 이동경로와 관련한 프로그램 데이터를 간단히 변경함으로써 다양한 패턴 작업이 가능하다는 장점이 있다. 따라서 시제품 제작이 용이하며, 다양한 패턴을 용이하게 형성하여 성능 검사를 용이하게 수행할 수 있다는 장점이 있다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나 모듈의 제조방법을 나타내는 도면들이다. 이해의 편의를 위하여 SMD가 표면실장되는 부분만 도시한다.
도 3을 참조하면, 복합 폴리머의 사출성형에 의하여 캐리어(110)를 형성하며, 캐리어(110)의 소정 부위에는 SMD가 실장되는 홈(140)이 형성될 수 있다.
캐리어(110)의 원재료인 복합 폴리머는 열가소성 물질(thermoplastic material)에 레이저 반응물인 유기금속(metallorganic complex)이 도핑되어 있다.
열가소성 물질로는 반방향족 폴리아미드(semi-aromatic polyamide: PA6/6T), 열가소성 폴리 에스테르(Thermoplastic ester: PBT, PET), 가교구조의 PBT(Crosslinked Polybutylenterephatalate), 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer), 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있다.
캐리어의 원재료인 복합 폴리머는 열가소성 물질을 레이저-반응제와 혼합한 후, 사출 성형에 사용되기 전에 작은 알갱이(granule) 형태로 제공될 수 있다. 상기 성분들이 혼합된 작은 알갱이들은 사출성형을 위한 금형에 진입하기 전후에 용융상태로 전환되어 성형에 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 초점을 맞춘 레이저(L)를 이용하여 복합 폴리머 캐리어(110)의 표면에 시드층(115)을 형성한다. 여기서, 이후에 SMD가 실장되는 부분에는 시드층이 형성되지 않은 비연속 부분(111)이 존재한다. 레이저 활성화 반응에 의해서 중금속 핵을 포함하는 레이저-반응제의 금속 성분이 일정 패턴에만 노출된다. 레이저(L)는 미리 프로그램된 패턴 경로를 따라 움직이며, 패턴의 형상 및 굵기에 따라 일정 구간을 반복하여 이동하거나 일정 경로를 따라 움직일 수 있다.
부분적으로 절곡되거나 돌출되어 3차원적으로 형성된 부분에 레이저가 통과할 때에는, 캐리어(110) 잡고 있는 지지대를 캐리어(110) 함게 회전시키거나 이동시켜 3차원으로 형성된 부분에 레이저가 효과적으로 조사되도록 할 수가 있다.
레이저로는 엔디약 레이저(NdYAG laser)를 사용될 수 있다.
레이저가 통과된 표면에서, 금속 성분과 연결된 원자결합은 해제되며, 주변 원자는 물리적 반응 또는 화학적 반응을 통해 금속 성분을 남긴 채 주변의 다른 성분과 반응할 수 있다. 일부는 증발할 수 있으며, 일부는 다른 원자와 결합하여 다른 분자를 형성할 수도 있다. 일반적으로 증발을 통해 표면의 일부 성분이 제거되며, 금속 시드층(115)만 잔류할 수가 있다.
도 5를 참조하면, 패턴 내에 잔류하는 금속 시드층(115)을 매개로 도금을 수행하여 방사 패턴(120)을 형성한다. 도금은 무전해 도금으로서, 예컨대 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)을 순차적으로 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 방사패턴(120) 상에, 솔더 범프(solder bump, 151), 및 SMD(150)의 입출력 단자를 정렬시킨 후에, 솔더 범프(151)가 녹을 수 있는 온도를 갖는 리플로우(reflow) 오븐에 통과시켜 솔더 범프(151)를 통해 SMD(150)와 방사 패턴(120)을 서로 연결한다.
도 7을 참조하면, 솔더 범프와 방사 패턴과의 접착 신뢰성을 개선하기 위하여 언더필 재료(160), 예컨대 SiO2가 충진된 에폭시 계열의 접착재료를 디스팬싱하고, 상기 언더필 재료를 열로 경화시키기 위해 큐어링을 진행하여 내장형 안테나 모듈을 완성한다.
이어서, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 방사 패턴이 형성된 캐리어 상에는 코팅층을 형성할 수 있다. 코팅층은 외부 스크래치나 주변의 온도 변화 등으로부터 안테나 방사 패턴을 보호하기 위한 것으로서, 방사 패턴을 보호할 수 있는 다양한 코팅 재료를 이용할 수 있다. 일반적으로 UV 코팅액을 안테나 방사 패턴 상에 도포하고, 도포된 코팅액을 자외선에 노출시켜 경화시킬 수 있다. 코팅층을 이용함으로써 안테나 방사 패턴 및 그 주변을 보호할 수 있으며, 제품에 요구되는 내열성, 내화학성 등 기타 환경조건 변화에 대응하여 제 성능을 유지하게 할 수 있다.
(제2 실시예)
제2 실시예는 상술한 제1 실시예와 대부분의 제조공정이 거의 동일하다. 다만, SMD를 표면실장하는 과정에서 솔더가 리플로우하면서 불량을 야기할 수 있으므로, SMD의 표면 실장 전에 개방영역을 갖는 솔더 마스크를 형성하는 단계를 더 포함한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈이 무선통신기기의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)에 장착되는 사시도이다. 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 내장형 안테나 모듈(200)은 무선통신 단말기의 인쇄회로기판(20)에 장착된다.
내장형 안테나 모듈(200)은 비도전성 합성수지 재질의 캐리어(210)와 캐리어 상에 형성된 도전성 재질의 방사 패턴(220)으로 구성되며, 상기 방사 패턴(220)은 설계에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
방사 패턴(220)은 바람직하게는 외곽 부위에 절곡부가 형성된 3차원 형상이며, 일측에는 적어도 하나의 접속핀(230)이 하부로 절곡 연장되어 있다. 편의상 방사체(220)가 도면에서와 같이 두 개의 접속핀(230)을 갖춘 것이라고 가정하면, 접속핀(230) 중 하나는 인쇄회로기판(20)의 RF 커넥터에 연결되는 급전핀(231) 역할을 하고, 다른 하나는 인쇄회로기판(20)를 매개로 접지(ground)되는 접지핀(232)이 된다. 방사 패턴(220)이 형성된 상기 유전체 캐리어(210)가 인쇄회로기판 상에 실장되었을 때, 상기 급전핀 및 접지판(231, 232)이 각각 인쇄회로기판 상의 급전라인(21) 및 접지라인(22)에 접촉하도록 제조된다.
내장형 안테나 모듈(200)과 인쇄회로기판 사이에는 안테나 컨택 장치가 개재될 수 있다. 즉, 안테나 컨택 장치는 탄성력을 가지도록 C자 형태로 형성되고, 편평한 하부는 인쇄회로기판(20)의 급전라인 및 접지라인(21, 22)에 고정되며, 상부의 절곡부는 내장형 안테나 모듈(200)의 접속핀(230)에 탄성적으로 접촉되도록 형성될 수 있다.
안테나 방사패턴(220)의 라인 사이에는 적어도 하나의 표면 실장된 소자(250, Surface Mounted Device; SMD)가 개재되어 있다. 이 SMD(250)는 SMT(Surface Mounted Technology)에 의하여 안테나 방사 패턴(220)의 비연속 부분의 사이에서 방사패턴을 서로 연결하도록 장착되며, 필요에 따라 다양한 값을 갖는 인덕턴스와 캐피시턴스 값을 갖는 소자로 대체할 수 있다.
또한, 제1 실시예와는 달리, 상기 SMD(250)가 실장되는 부분에 개방영역을 갖는 솔더마스크(240)가 형성되어 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈의 제조방법에 대하여 설명한다. 제1 실시예와 중복되는 부분은 간략히 설명한다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내장형 안테나 모듈의 제조방법을 나타내는 도면들이다.
도 10을 참조하면, 복합 폴리머의 사출성형에 의하여 캐리어(210)를 형성한다. 캐리어(210)의 원재료인 복합 폴리머는 열가소성 물질(thermoplastic material)에 레이저 반응물인 유기금속(metallorganic complex)이 도핑되어 있다.
다음으로, 초점을 맞춘 레이저(미도시)를 이용하여 복합 폴리머 캐리어(110)의 표면에 시드층(215)을 형성한다. 여기서, 이후에 SMD가 실장되는 부분에는 시드층이 형성되지 않은 비연속 부분(211)이 존재한다.
도 11을 참조하면, 패턴 내에 잔류하는 금속 시드층(215)을 매개로 도금을 수행하여 방사 패턴(220)을 형성한다. 도금은 무전해 도금으로서, 예컨대 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)을 순차적으로 형성할 수 있다.
도 12를 참조하면, 개방영역(241)을 갖는 솔더마스크(240)가 형성된다. 개방영역(241)은 비연속 부분에 인접하는 방사패턴이 노출된 부분으로서, 솔더범프를 매개로 하여 SMD의 단자부가 결합되는 부분이다. 한 쌍의 개방영역(241) 사이의 솔더마스크(240) 하부는 상기 비연속 부분(211)이 위치하고 있다.
도 13을 참조하면, 상기 방사패턴(120)이 노출된 개방영역(241) 상에, 솔더 범프(solder bump, 미도시), 및 SMD(250)의 입출력 단자를 정렬시킨 후에, 솔더 범프가 녹을 수 있는 온도에서 리플로우(reflow) 공정을 진행하여 솔더범프를 통해 SMD(250)와 방사 패턴(220)을 서로 연결한다. 즉, SMD의 실장에 의하여 방사패턴의 비연속 부분은 SMD의 단자부를 통하여 연속적으로 연결된다.
이어서, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 솔더 범프와 방사 패턴과의 접착 신뢰성을 개선하기 위하여 언더필 재료, 예컨대 SiO2가 충진된 에폭시 계열의 접착재료를 디스팬싱하고, 상기 언더필 재료를 열로 경화시키기 위해 큐어링을 진행하여 내장형 안테나 모듈을 완성한다. 또한, 방사 패턴이 형성된 캐리어 상에는 코팅층을 형성할 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 제2 실시예 역시 제1 실시예와 동일하게 SMD가 형성되는 캐리어에는 캐리어의 표면보다 단차가 낮은 홈을 형성하여, SMD가 캐리어의 표면에서 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
10, 20: 인쇄회로기판 11, 21: 급전라인
12, 22: 접지라인 100, 200: 내장형 안테나 모듈
110, 210: 캐리어 111, 211: 비연속 부분
115, 215: 시드층 120, 220: 방사 패턴 130, 230: 접속핀 131, 231: 급전핀 132, 232: 접지핀 140: 홈 150, 250: 표면실장된 소자 151: 솔더 범프 160: 언더필 재료 240: 솔더 마스크
241: 개방 영역

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 복합 폴리머를 금형을 이용하여 내장형 안테나를 위한 캐리어를 사출성형하는 단계;
    상기 복합 폴리머 캐리어의 표면에 초점을 맞춘 레이저를 이용하여 비연속 부분을 갖는 시드층을 형성하는 단계;
    상기 시드층을 매개로 도금을 수행하여 방사패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 방사패턴의 비연속 부분에 인접하는 방사패턴에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계를 포함하는 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서
    상기 방사 패턴의 비연속 부분에 인접하는 방사패턴에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계는,
    상기 SMD의 단자부를 솔더범프를 개재한 상태에서 방사패턴 상에 정렬시키는 단계; 및
    상기 솔더 범프가 녹을 수 있는 온도를 갖는 리플로우(reflow) 오븐에 통과시켜 상기 솔더 범프를 통해 상기 SMD의 단자부와 방사패턴을 서로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 솔더 범프와 방사 패턴 사이에 언더필 재료를 디스팬싱하는 단계; 및
    상기 언더필 재료를 열로 경화시키는 큐어링을 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 SMD가 형성되는 캐리어에는 상기 캐리어의 표면보다 단차가 낮은 홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법.
  10. 복합 폴리머를 금형을 이용하여 내장형 안테나를 위한 캐리어를 사출성형하는 단계;
    상기 복합 폴리머 캐리어의 표면에 초점을 맞춘 레이저를 이용하여 비연속 부분을 갖는 시드층을 형성하는 단계;
    상기 시드층을 매개로 도금을 수행하여 방사 패턴을 형성하는 단계;
    상기 방사패턴의 비연속 부분을 덮으면서, 상기 비연속 부분에 인접하는 방사패턴 상에 개방영역을 갖는 솔더마스크를 형성하는 단계; 및
    상기 방사패턴이 노출된 개방영역 상에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계를 포함하는 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방사패턴이 노출된 개방영역 상에 SMD의 단자부가 접속하도록 SMD를 표면 실장하는 단계는,
    상기 SMD의 입출력 단자를 솔더범프를 개재한 상태에서 방사패턴이 노출된 개방영역 상에 정렬시키는 단계; 및
    상기 솔더범프가 녹을 수 있는 온도를 갖는 리플로우(reflow) 오븐에 통과시켜 상기 솔더범프를 통해 상기 SMD와 방사 패턴을 서로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 SMD가 형성되는 캐리어에는 상기 캐리어의 표면보다 단차가 낮은 홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신기기에 설치되는 내장형 안테나의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101469558B1 (ko) * 2013-07-30 2014-12-05 주식회사 엘티에스 금속배선이 형성된 폴리머 기판의 제조방법
KR20170136889A (ko) * 2016-06-02 2017-12-12 주식회사 알에프텍 연성회로기판, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 안테나 제조 방법
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060073767A (ko) * 2004-12-24 2006-06-29 삼성전자주식회사 휴대용 무선단말기의 안테나 특성 튜닝 방법 및 이를이용한 내장형 안테나 장치
KR20080054964A (ko) * 2006-12-14 2008-06-19 스카이크로스 인코포레이티드 내장형 안테나 모듈 및 이의 제조방법
JP2010081477A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Yokowo Co Ltd アンテナ装置とそれを用いた通信機器
KR20100088301A (ko) * 2009-01-30 2010-08-09 삼성전자주식회사 휴대용 무선 단말기의 내장 안테나

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060073767A (ko) * 2004-12-24 2006-06-29 삼성전자주식회사 휴대용 무선단말기의 안테나 특성 튜닝 방법 및 이를이용한 내장형 안테나 장치
KR20080054964A (ko) * 2006-12-14 2008-06-19 스카이크로스 인코포레이티드 내장형 안테나 모듈 및 이의 제조방법
JP2010081477A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Yokowo Co Ltd アンテナ装置とそれを用いた通信機器
KR20100088301A (ko) * 2009-01-30 2010-08-09 삼성전자주식회사 휴대용 무선 단말기의 내장 안테나

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