KR101872488B1 - 내충격성 세라믹 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일측면에 반도체칩이 형성된 세라믹 구조체; 상기 세라믹 구조체의 적어도 일부에 형성된 안테나 패턴; 상기 세라믹 구조체 상에 형성된 패드부; 및 상기 세라믹 구조체의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성된 충격보호층;을 포함하고, 상기 충격보호층은 0.1㎜ 내지 1.0㎜의 두께 범위를 갖는 것을 특징으로 하는, 내충격성 세라믹 안테나 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

내충격성 세라믹 안테나 및 그 제조방법{Ceramic antenna with impact resistance and method of manufacturing the same}
본 발명은 세라믹 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 근거리 및 중거리 대역을 커버할 수 있으며 내충격성이 우수한 세라믹 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 블루투스(Bluetooth)는 통신기기 간의 기계적으로 취약하고 불편한 유선케이블을 대체할 수 있는 하나의 통신수단이다. 이는 휴대폰, 무선 헤드셋 및 네트워크뿐 아니라 디지털 카메라, 디지털 캠코더 및 조이스틱 등과 같은 다양한 기기로 넓어지고 있는 실정이다.
이러한 블루투스는 메인보드 상에 쉽게 장착할 수 있도록 RF모듈과 베이스밴드 프로세서, 플래쉬 그리고 그 주변 회로와 안테나 등을 하나의 소형 인쇄회로기판 형태로 구성된다. 즉, 상기 블루투스의 메인보드 상에는 반도체칩, 플래쉬메모리 및 여러 종류의 칩부품이 상부면에 탑재되고, 다양한 인쇄패턴이 인쇄된 인쇄회로기판(PCB)과, 상기 인쇄회로기판 상의 전자부품들에서 발생되는 유해한 전자파가 외부로 방사되는 것을 방지하면서 이들을 보호하도록 상기 인쇄회로기판 상에 조립되는 커버로 이루어진 RF모듈(Radio Frequency Module)과, 광대역의 신호를 송수신하는 안테나를 설치하였다.
또한, 상기 인쇄회로기판 상에 탑재된 반도체칩과 상기 메인보드 상에 탑재되는 안테나간의 전기적인 연결을 보다 용이하게 할수 있도록 장방형의 칩안테나를 반도체칩이 탑재되는 인쇄회로기판 상에 일체로 조립구성한 RF모듈을 블루투스의 메인보드에 채용하여 사용하기도 하였다.
그러나, 블루투스를 소형화하도록 메인보드를 설계할 때, 메인보드 상에 장착되는 안테나의 점유면적 및 상기 인쇄회로기판 상에 장착되는 칩안테나가 점유면적에 의해서 부품을 소형화하는데 제한적인 문제점이 있었다.
또한, RF모듈을 조립하는 라인에서 상기 인쇄회로기판 상에 커버를 조립하는 작업은, 납(Pb)분말과 주석(Sn)분말 및 특수 플럭스(FLUX)를 균일하게 혼합하여 솔더링 방식으로 납땜하여 납땜부를 형성하였으나, 솔더링하는 작업이 매우 번거롭고, 복잡하여 작업생산성을 저하시키고, 제조원가를 상승시키는 문제점이 있었다. 또, 솔더링 작업시 상기 인쇄회로기판의 전후, 좌우테두리 및 상기 인쇄회로기판 상에 탑재된 전자부품들이 솔더액에 의해서 오염되거나 납땜시 발생되는 열원에 의해 손상되는 문제점이 있었다.
또한, 칩안테나는 세라믹 계열의 재료들로 이루어져 있어, 모바일 기기를 떨어트리거나 외부에서 강한 충격이 가해졌을 경우에 충격에 약한 세라믹 재질의 부품들의 일부 또는 전체가 파손되거나 또는 각 접촉 부위에 결함이 발생하기 쉬운 문제점이 있었다.
선행특허 1 : 일본 공개특허공보 특개평09-148833호(1997.06.06.) 선행특허 2 : 미국 특허출원공개공보 US2014/0145883호(2014.05.29.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 안테나 제조 공정을 단순화하고, 제조단가를 절감하며, 안테나 패턴의 단락 발생을 방지하고, 소형화할 수 있고, 근거리 및 중거리 대역을 커버할 수 있으며, 외부의 충격으로부터 보호할 수 있는 내충격성 세라믹 안테나 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 전술한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 내충격성 세라믹 안테나가 제공된다. 상기 내충격성 세라믹 안테나는 일측면에 반도체칩이 형성된 세라믹 구조체; 상기 세라믹 구조체의 적어도 일부에 형성된 안테나 패턴; 상기 세라믹 구조체 상에 형성된 패드부; 및 상기 세라믹 구조체의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성된 충격보호층;을 포함하고, 상기 충격보호층은 0.1㎜ 내지 1.0㎜의 두께 범위를 가질 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나에 있어서, 상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면을 둘러싸도록 형성할 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나에 있어서, 상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면뿐만 아니라, 상기 패드부가 형성된 상기 세라믹 구조체의 상면을 둘러싸도록 형성할 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나에 있어서, 상기 세라믹 구조체는 복수개의 세라믹 시트가 적층된 구조를 포함하며, 상기 세라믹 구조체의 내부에는 안테나 패턴(antenna pattern)이 형성될 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나에 있어서, 상기 안테나 패턴은 상기 세라믹 구조체 내부에 구비된 비아홀(via hole)을 포함할 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나에 있어서, 상기 패드부는 은(Ag) 성분을 함유하는 안테나 패드가 일정한 간격으로 배열된 어레이 구조를 포함할 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나에 있어서, 신호를 출력하거나 수신할 수 있도록 상기 세라믹 구조체의 상기 반도체칩은 인쇄회로기판(PCB)과 접합될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법이 제공된다. 상기 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법은 세라믹 시트에 안테나 패턴을 형성하는 단계; 상기 안테나 패턴을 구비하는 복수개의 상기 세라믹 시트를 적층하여 세라믹 구조체를 형성하는 단계; 상기 세라믹 구조체 상에 패드부를 형성하는 단계; 및 외부충격으로부터 상기 세라믹 구조체를 보호하기 위해서, 상기 세라믹 구조체의 적어도 일부분을 충격보호층으로 둘러싸는 단계;를 포함하고, 상기 충격보호층은 0.1㎜ 내지 1.0㎜의 두께 범위를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법에 있어서, 상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법에 있어서, 상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면과, 상기 패드부가 형성된 상기 세라믹 구조체의 상면을 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법에 있어서, 상기 패드부는 은(Ag) 성분을 함유하는 안테나 패드가 일정한 간격으로 배열된 어레이 구조를 갖도록 스크린 프린팅 방법을 이용하여 상기 세라믹 구조체의 상면에 형성될 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 시트의 일부에 적어도 하나 이상의 비아홀(via hole)을 형성함으로써 상기 안테나 패턴을 반도체칩과 전기적으로 연결하는 구조를 포함할 수 있다.
상기 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 구조체의 하부면에는 반도체칩이 형성되며, 상기 세라믹 구조체 상에 패드부를 형성하는 단계 이후에, 상기 반도체칩을 인쇄회로기판(PCB)과 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 제조공정을 단순화하고, 제조단가를 절감하며, 안테나 패턴의 단락을 방지하고, 원하는 형상 및 소형으로 제조가 가능하며, 근거리 및 중거리 대역을 커버할 수 있으며, 외부의 충격으로부터 보호할 수 있는 내충격성 세라믹 안테나 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 구조를 개략적으로 도해하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법을 개략적으로 도해하는 공정순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나는 LTE 대비 수십배 큰 용량인 5세대 주파수 대역을 확보할 수 있으며, 방대한 주파수를 활용해 데이터 전송속도가 약 7Gbps 이상의 대용량 안테나로서, 근거리 및 중거리 대역을 모두 커버할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나는 복수개의 세라믹 시트가 적층된 것을 사용하며, 상기 세라믹 시트는 저온 동시 소성 세라믹(LTCC, Low Temperature Cofired Ceramic)을 이용한 유전체 세라믹을 의미한다. 상기 유전체 세라믹은 저항손실이 작아 전기적 특성이 우수한 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등의 금속재료를 패드 또는 안테나 패턴으로 사용한다. 이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 내충격성 세라믹 안테나에 대한 상세한 설명에 대해 후술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 구조를 개략적으로 도해하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 내충격성 세라믹 안테나(100)는 일측면에 반도체칩(60)이 형성된 세라믹 구조체(10), 세라믹 구조체(10)의 적어도 일부에 형성된 안테나 패턴(20), 세라믹 구조체(10) 상에 형성된 패드부(30) 및 세라믹 구조체(10)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성된 충격보호층(40)을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 내충격성 세라믹 안테나(100)의 AA를 따라 절단한 단면도로서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 세라믹 구조체(10)는 원하는 주파수를 확보하고, 신호를 주고받을 수 있도록 세라믹 구조체(10)의 내부에 안테나 패턴(20)을 형성할 수 있다. 또, 세라믹 구조체(10)는 복수개의 세라믹 시트를 다층(multi layer) 형태로 적층한 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 세라믹 구조체(10)는 제 1 세라믹 시트(12), 제 2 세라믹 시트(14), 제 3 세라믹 시트(16) 및 제 4 세라믹 시트(18)가 순서대로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 각 세라믹 시트(12, 14, 16, 18)의 적어도 일부분에 안테나 패턴(20)이 형성될 수 있다.
일예로 제 1 세라믹 시트(12), 제 2 세라믹 시트(14), 제 3 세라믹 시트(16) 및 제 4 세라믹 시트(18)의 상면과 하면에 각각 안테나 패턴(20)이 형성될 수 있으며, 각각의 안테나 패턴(20)은 각 세라믹 시트(12, 14, 16, 18)에 구비된 비아홀(via hole)을 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나 패턴(20)은 저항을 고려하여 일정한 두께를 갖도록 은(Ag)과 같은 전기전도도가 우수한 재료 및 실크 스크린 인쇄와 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 비아홀의 내부는 상기 은(Ag)이 직경 약 50㎛ 내지 100㎛의 두께로 채워질 수 있다. 각 세라믹 시트(12, 14, 16, 18)에 형성된 안테나 패턴(20)은 위치에 따라 맨 위에 형성된 것부터 차례대로 접지(ground), 파워(power) 및 신호(signal) 등을 각각 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 세라믹 시트는 4개의 층으로 구분하여 설명하였으나, 세라믹 안테나(100)의 용도에 따라 세라믹 시트의 개수나 크기는 다르게 제어될 수 있다.
한편, 패드부(30)는 세라믹 구조체(10)의 상면에 형성될 수 있다. 패드부(30)는 세라믹 구조체(10)의 상면(최외각에 배치된 세라믹 시트의 상면), 즉, 제 4 세라믹 시트(18)의 상면 상에 스크린 인쇄와 같은 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 패드부(30)는 세라믹 구조체(10)의 상면을 기준으로 돌출된 형태를 가질 수 있다.
패드부(30)는 안테나 패턴(20)으로 사용된 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 패드부(30)는 은(Ag)을 사용하여 약 10㎛의 두께의 원기둥 형상으로 형성할 수 있다. 내충격성 세라믹 안테나(100)의 상면에서 바라보면, 패드부(30)는 원형 패드가 일정한 간격으로 배열된 어레이 구조를 포함할 수 있다. 그러나 패드부(30)의 형상은 상기 원형에만 국한되는 것은 아니며, 정육면체, 직육면체 및 원뿔 등 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 인쇄 방법은 이미 공지된 기술로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 패드부(30)는 안테나 신호의 세기를 증폭시키기 위해서, 세라믹 구조체(10)의 측면에 형성될 수도 있다. 패드부(30)는 세라믹 구조체(10)의 측면에 매립된 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 세라믹 구조체(10)의 측면에 형성되는 패드부(30)는 비아 펀칭(via punching) 공정을 이용하여 세라믹 구조체(10)의 측면 중 적어도 일부를 제거한다. 이후에 제거된 영역에 비아 필링(via filling) 공정으로 은(Ag) 성분을 함유하는 페이스트(paste)로 비아(via)를 채워줌으로써 측면 패드부(30)를 형성할 수 있다.
패드부(30)는 안테나 패턴(20)과 동일한 재료를 사용할 수 있다. 패드부(30)는 은(Ag)을 사용하여 약 10㎛의 두께의 원기둥 형상이 세라믹 구조체(10)의 측면 내부에 형성될 수 있다. 내충격성 세라믹 안테나(100)의 측면에 패드부(30)가 일정한 간격으로 배열된 어레이 구조를 포함할 수 있다.
또한, 세라믹 구조체(10)의 하부면에는 반도체칩(60)이 형성될 수 있다. 반도체칩(60)은 신호를 출력하거나 수신할 수 있도록 인쇄회로기판(PCB, 50)과 접합될 수 있다. 인쇄회로기판(50)과 반도체칩(60)은 솔더볼(55)에 의해서 접합됨으로써 안테나 제조공정을 단순화하고, 제조단가를 절감하며, 소형으로 내충격성 세라믹 안테나(100)를 구현할 수 있다.
한편, 주파수 대역에 따라서 안테나 패턴(20)의 길이와 관계가 있다. 예를 들어, 안테나 패턴(20)의 길이가 증가할수록 증가한 길이에 비례하여 주파수 대역이 증가할 수 있다. 이 경우, 세라믹 구조체(10)의 크기에 따라 안테나 패턴(20)의 길이가 증가할 수 있다. 만약, 세라믹 구조체(10)를 구성하는 세라믹 시트를 복수개로 구분하여 세라믹 시트의 표면적을 증대시킴으로써 안테나 패턴(20)의 길이를 제어할 수 있다.
또한, 안테나 신호의 세기는 패드부(30)의 개수 및 크기와 관계가 있다. 예를 들어, 패드부(30)의 개수를 증가시키거나, 패드부(30)의 크기를 증가시킬 경우, 패드부(30)의 크기 및 개수의 증가에 비례하여 안테나 신호의 세기가 증가할 수 있다. 만약, 패드부(30)가 약 20개 내외가 배치된 경우보다 약 30개 내외가 배치된 경우 안테나의 세기는 약 30개 내외의 패드부(30)가 배치된 안테나의 세기가 더 큰 값을 가질 수 있다. 또는, 패드부(30)의 두께가 동일하다고 가정할 때, 패드부(30)의 면적이 증가할 경우, 안테나의 세기가 더 큰 값을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 내충격성 세라믹 안테나(100)는 세라믹 구조체(10)의 상면 또는, 세라믹 구조체(10)의 상면과 측면 모두 패드부(30)가 형성됨으로써 종래기술 대비 신호 세기가 상대적으로 더 높은 안테나를 구현할 수 있다.
한편, 내충격성 세라믹 안테나(100)는 세라믹 구조체(10)의 측면에 형성된 충격보호층(40)을 포함할 수 있다. 충격보호층(40)은 예를 들어, 폴리머(polymer) 재질을 사용할 수 있다. 충격보호층(40)은 세라믹 구조체(10)의 측면을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 충격보호층(40)은 하나의 폴리머층으로 이루어질 수 있으나, 얇은 폴리머 재질의 폴리머층 복수개가 서로 적층되어 겹쳐질 수도 있다.
충격보호층(40)의 두께는 0.1㎜ 내지 1.0㎜을 만족할 수 있다. 만약, 충격보호층(40)의 두께가 0.1㎜ 미만일 경우, 외부의 충격으로부터 세라믹 구조체(10)를 보호할 수 없다. 반면에 충격보호층(40)의 두께가 1.0㎜ 초과할 경우, 외부의 충격으로부터는 견뎌낼 수 있으나, 안테나 신호의 세기가 감소되어 세라믹 안테나(100)로서 기능을 수행할 수 없다.
또한, 충격보호층(40)은 폴리머 재질 이외에도 금속 또는 복합 재료 등을 사용할 수도 있다. 이 경우, 세라믹 구조체(10)의 측면을 감아 둘러싸는 형태가 아니라, 소정의 거리만큼 이격되어 배치될 수도 있다. 이 때, 안테나 신호의 감도를 방해하지 않도록 세라믹 구조체(10)의 상부면은 외부로 노출되도록 형성되어야 하며, 금속성분 중에서도 안테나 신호의 감도를 방해하지 않는 재료를 사용해야 한다.
예를 들어, 금속 재질을 사용하여 충격보호층(40)이 세라믹 구조체(10)와 서로 이격되어 배치될 경우, 상기 금속 재질로 이루어진 충격보호층(40)의 외부에 폴리머 재질로 더 감싼 형태로 제조할 수도 있다. 이 경우, 폴리머 재질로만 이루어진 보호층의 두께보다 더 얇게 형성할 수도 있어, 안테나 신호의 감도를 저해하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 구조를 개략적으로 도해하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나(200)는 일측면에 반도체칩(60)이 형성된 세라믹 구조체(10), 세라믹 구조체(10)의 적어도 일부에 형성된 안테나 패턴(20), 세라믹 구조체(10) 상에 형성된 패드부(30) 및 세라믹 구조체(10)의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성된 충격보호층(40)을 포함할 수 있다.
세라믹 구조체(10), 안테나 패턴(20), 패드부(30), 인쇄회로기판(50), 솔더볼(55) 및 반도체칩(60)에 대한 상세한 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 바와 동일하므로 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나(200)는 세라믹 구조체(10)의 측면과 상부에 형성된 충격보호층(40)을 포함할 수 있다. 충격보호층(40)은 예를 들어, 폴리머(polymer) 재질을 사용할 수 있다. 충격보호층(40)은 세라믹 구조체(10)의 측면뿐만 아니라, 패드부(30)가 형성된 세라믹 구조체(10)의 상면을 둘러싸는 구조를 가질 수 있다. 충격보호층(40)은 하나의 폴리머층으로 이루어질 수 있으나, 얇은 폴리머 재질의 폴리머층 복수개가 서로 적층되어 겹쳐질 수도 있다.
다만, 충격보호층(40)의 두께는 0.1㎜ 내지 1.0㎜을 만족할 수 있다. 만약, 충격보호층(40)의 두께가 0.1㎜ 미만일 경우, 외부의 충격으로부터 세라믹 구조체(10)를 보호할 수 없다. 반면에 충격보호층(40)의 두께가 1.0㎜ 초과할 경우, 외부의 충격으로부터는 견뎌낼 수 있으나, 안테나 신호의 세기가 감소되어 세라믹 안테나(100)로서 기능을 수행할 수 없다.
또한, 충격보호층(40)은 폴리머 재질 이외에도 금속 또는 복합 재료 등을 사용할 수도 있다. 이 경우, 세라믹 구조체(10)의 측면을 감아 둘러싸는 형태가 아니라, 소정의 거리만큼 이격되어 배치될 수도 있다. 이 때, 안테나 신호의 감도를 방해하지 않도록 세라믹 구조체(10)의 상부면은 외부로 노출되도록 형성되어야 하며, 금속성분 중에서도 안테나 신호의 감도를 방해하지 않는 재료를 사용해야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법을 개략적으로 도해하는 공정순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법은 세라믹 시트에 안테나 패턴을 형성하는 단계(S10), 안테나 패턴을 구비하는 복수개의 세라믹 시트를 적층하여 세라믹 구조체를 형성하는 단계(S20), 세라믹 구조체 상에 패드부를 형성하는 단계(S30) 및 세라믹 구조체의 적어도 일부분을 충격보호층으로 둘러싸는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 본 발명의 내충격성 세라믹 안테나(100)의 제조방법은, 제 1 세라믹 시트(12)의 적어도 일부분에 스크린 인쇄 방식 등을 이용하여 은(Ag) 성분을 함유하는 안테나 패턴(20)을 형성할 수 있다. 이와 동일한 방식으로 제 2 세라믹 시트(14), 제 3 세라믹 시트(16) 및 제 4 세라믹 시트(18)의 적어도 일부분에 각각 안테나 패턴(20)을 형성할 수 있다.
이후에 제 1 세라믹 시트(12), 제 2 세라믹 시트(14), 제 3 세라믹 시트(16) 및 제 4 세라믹 시트(18)를 순차적으로 적층한 후 동시에 소성하여 세라믹 구조체(10)를 형성할 수 있다. 각 세라믹 시트(12, 14, 16, 18)는 위치에 따라 접지(ground), 파워(power), 신호(signal)를 각각 제어할 수 있다. 또, 각 층의 배열에 따라 파워와 신호를 제어하는 층의 위치가 상대적으로 달라질 수도 있다.
각각의 세라믹 시트(12, 14, 16, 18)의 일부분에 형성된 안테나 패턴(20)은 각 세라믹 시트 내부에 형성된 비아홀(via hole)에 의해 추후 반도체칩(60)과 전기적으로 연결될 수 있다. 세라믹 구조체(10)는 설명의 편의상 4개의 층으로 구분하였으나, 안테나 신호의 세기 및 주파수 대역의 범위에 따라 단일층 또는 5개 이상의 층으로 형성될 수도 있다.
이후에 세라믹 구조체(10) 상에 패드부(30)를 형성할 수 있다. 패드부(30)는 은(Ag) 성분을 함유하는 안테나 패드를 일정한 간격으로 배열시켜 형성할 수 있다. 패드부(30)는 스크린 인쇄 방식과 같은 공정을 이용하여 세라믹 구조체(10)의 상면 상에 돌출된 형상을 갖도록 형성한다. 여기서, 상기 인쇄 방식은 이미 공지된 기술로서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 패드부(30)는 세라믹 구조체(10)의 측면에 형성할 수도 있으나, 세라믹 구조체(10)를 구성하는 세라믹 시트들의 끝단이 매끄럽게 가공되지 않아서 접합력이 다소 좋지 않을 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 비아 펀칭(via punching) 공정을 이용하여 세라믹 구조체(10)의 측면 중 적어도 일부를 제거한다. 이후에 제거된 영역에 비아 필링(via filling) 공정으로 은(Ag) 성분을 함유하는 페이스트(paste)로 비아(via)를 채워줄 수 있다.
상면과 측면에 형성되는 패드부(30)는 각각 동일한 크기를 가질 수 있다. 즉, 상면에 형성된 패드부(30)의 두께만큼 세라믹 구조체(10)의 측면을 식각하여 제거할 수 있고, 패드부(30)의 지름 크기만큼 세라믹 구조체(10)의 측면을 식각하여 제거할 수 있다. 측면에 형성된 패드부(34)는 세라믹 구조체(10)의 어느 일측에만 형성될 수도 있으며, 안테나 신호의 세기를 제어하기 위해서 세라믹 구조체(10)의 측면 전체에 걸쳐 형성될 수도 있다.
또한, 복수개의 세라믹 시트(12, 14, 16, 18)를 각각 적층하고, 동시에 소성한 이후에 패드부(30)를 형성할 수 있다. 또는, 복수개의 세라믹 시트(12, 14, 16, 18)를 각각 적층하고, 패드부(30)를 형성한 다음 소성함으로써 패드부(30)를 건조하는 단계를 생략할 수도 있다.
이후에, 외부충격으로부터 세라믹 구조체(10)를 보호하기 위해서, 세라믹 구조체(10)의 측면을 감싸도록 충격보호층(40)을 형성할 수 있다. 또는, 세라믹 구조체(10)의 측면과 패드부(30)가 형성된 세라믹 구조체(10)의 상면을 감싸도록 충격보호층(40)을 형성할 수 있다.
충격보호층(40)의 두께는 0.1㎜ 내지 1.0㎜을 만족하도록 형성할 수 있다. 만약, 충격보호층(40)의 두께가 0.1㎜ 미만일 경우, 외부의 충격으로부터 세라믹 구조체(10)를 보호할 수 없기 때문에, 충격보호층(40)을 0.1㎜보다 더 두껍게 형성할 수 있다.
반면에 충격보호층(40)의 두께가 1.0㎜ 초과할 경우, 외부의 충격으로부터는 견뎌낼 수 있으나, 안테나 신호의 세기가 감소되어 세라믹 안테나(100)로서 기능을 수행할 수 없기 때문에, 충격보호층(40)을 1.0㎜보다 더 얇게 형성할 수 있다.
충격보호층(40)은 예를 들어, 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 특히, 외부의 충격으로부터 내부의 세라믹 구조체(10)의 결함이나 깨짐 등을 방지하기 위해서, 스티렌(styrene)과 같은 발포형태의 구조를 갖는 폴리머를 비롯하여, 솔더 레지스터(solder resistor) 또는 실리콘 계열 폴리머를 사용할 수 있다. 열가소성 수지는 블랜드(blend) 방법, 폴리머 가지를 그래프트(graft) 방법 및 그래프트 블랜드 방법 중 어느 하나를 사용함으로써 중합하여 제조할 수 있다. 상기 방법은 예시적인 것이며, 플라스틱 수지의 종류 및 구성비를 적절히 조절하거나 수지의 분자량 조절 및 첨가제의 변경 등에 따라 제조공법의 차이가 있다.
충격보호층(40)은 단순히 외부에서 주어지는 충격에 대한 안전 기능만을 담당하지 않고, 이외에도 요구되는 기능에 따라 다양한 수지를 첨가할 수 있다. 예를 들면, 안테나 신호에 대한 감도에 영향을 주지 않는 범위내에서 전도성 고분자를 일부 첨가함으로써 세라믹 안테나(100)의 전자파 차폐 효과를 얻을 수도 있으며, 세라믹 안테나(100) 자체에서 발생되는 열을 방출하는 기능을 수행할 수도 있다.
열가소성 수지는 재료 자체만으로도 내충격성 등의 물리적 특성이 우수한 보호층의 역할을 수행할 수 있다. 그러나 열가소성 수지의 성형조건이 적당하지 않으면, 그 본래의 성질을 발휘하는 것은 다소 어렵다. 따라서 열가소성 수지의 성형방법은 예를 들어, 정량 토출기를 사용해서 디스펜서(dispensor)로 성형하거나, 사출성형, 압출성형, 진공성형, 취입성형, 발포성형, 콜드포밍 및 회전성형 중 어느 하나를 이용할 수도 있다. 여기서, 상기 성형방법은 이미 공지된 기술로서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이후에 세라믹 구조체(10)의 하면에는 반도체칩(60)이 배치되고, 반도체칩(60)과 인쇄회로기판(50)이 서로 접합됨으로써 내충격성 세라믹 안테나(100)를 제조할 수 있다. 인쇄회로기판(50)과 반도체칩(60)은 예를 들어, BGA(Ball Grid Array) 방식을 이용하여 솔더볼(55)을 통해서 인쇄회로기판(50)과 반도체칩(60)이 서로 접합될 수 있다. 여기서, 솔더볼(55)에 의한 인쇄회로기판(50)과 반도체칩(60)이 접합되는 공정은 이미 공지된 기술로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 의한 내충격성 세라믹 안테나(100)는 세라믹 구조체(10), 안테나 패턴(20), 패드부(30) 및 충격보호층(40)을 포함하며, 충격보호층(40)이 세라믹 구조체(10)의 측면 또는, 세라믹 구조체(10)의 측면과 상면에 각각 형성됨으로써 외부의 충격 예를 들면, 스마트폰과 같은 모바일 기기를 떨어트릴 경우에 발생되는 충격 등에 의해 세라믹 구조체(10)의 결함을 방지할 수 있다.
또, 패드부(30)를 적절하게 형성함으로써 안테나 신호의 세기를 보다 강하게 만들어 근거리 및 중거리 대역을 커버할 수 있다. 또, 본 발명의 실시예들에 의하면, 안테나 제조 공정을 단순화하고, 제조단가를 절감하며, 성능을 유지하면서도 소형화할 수 있고, 안테나 패턴의 단락 발생을 방지할 수 있는 내충격성 세라믹 안테나(100)를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 세라믹 구조체
12 : 제 1 세라믹 시트
14 : 제 2 세라믹 시트
16 : 제 3 세라믹 시트
18 : 제 4 세라믹 시트
20 : 안테나 패턴
30 : 패드부
40 : 충격보호층
50 : 인쇄회로기판
55 : 솔더볼
60 : 반도체칩
100, 200 : 내충격성 세라믹 안테나

Claims (13)

  1. 일측면에 반도체칩이 형성된 세라믹 구조체;
    상기 세라믹 구조체의 적어도 일부에 형성된 안테나 패턴;
    상기 세라믹 구조체의 상면 및 측면 상에 형성된 패드부; 및
    상기 세라믹 구조체의 적어도 일부분을 둘러싸도록 형성된 충격보호층;
    을 포함하고,
    상기 충격보호층은 0.1㎜ 내지 1.0㎜의 두께 범위를 가지며,
    상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면을 둘러싸고,
    상기 패드부는 은(Ag) 성분을 함유하는 안테나 패드가 일정한 간격으로 배열된 어레이 구조를 포함하며,
    상기 세라믹 구조체의 상면에 형성되는 패드부는 상기 세라믹 구조체의 상면을 기준으로 돌출된 형태이고, 상기 세라믹 구조체의 측면에 형성되는 패드부는 매립된 형태인,
    내충격성 세라믹 안테나.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면뿐만 아니라, 상기 패드부가 형성된 상기 세라믹 구조체의 상면을 둘러싸는 것을 특징으로 하는,
    내충격성 세라믹 안테나.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 구조체는 복수개의 세라믹 시트가 적층된 구조를 포함하며, 상기 세라믹 구조체의 내부에는 안테나 패턴(antenna pattern)이 형성된 것을 특징으로 하는,
    내충격성 세라믹 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은 상기 세라믹 구조체 내부에 구비된 비아홀(via hole)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    내충격성 세라믹 안테나.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    신호를 출력하거나 수신할 수 있도록 상기 세라믹 구조체의 상기 반도체칩은 인쇄회로기판(PCB)과 접합된 것을 특징으로 하는,
    내충격성 세라믹 안테나.
  8. 내충격성 세라믹 안테나의 제조방법에 있어서,
    세라믹 시트에 안테나 패턴을 형성하는 단계;
    상기 안테나 패턴을 구비하는 복수개의 상기 세라믹 시트를 적층하여 세라믹 구조체를 형성하는 단계;
    상기 세라믹 구조체의 상면 및 측면 상에 패드부를 형성하는 단계; 및
    외부충격으로부터 상기 세라믹 구조체를 보호하기 위해서, 상기 세라믹 구조체의 적어도 일부분을 충격보호층으로 둘러싸는 단계;
    를 포함하고,
    상기 충격보호층은 0.1㎜ 내지 1.0㎜의 두께 범위를 갖도록 형성하되, 상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면을 둘러싸도록 형성하고,
    상기 패드부는 은(Ag) 성분을 함유하는 안테나 패드가 일정한 간격으로 배열된 어레이 구조를 갖도록 스크린 프린팅 방법을 이용하여 상기 세라믹 구조체의 상면에 형성하되,
    상기 세라믹 구조체의 상면에 형성되는 패드부는 상기 세라믹 구조체의 상면을 기준으로 돌출된 형태로 형성하고, 상기 세라믹 구조체의 측면에 형성되는 패드부는 비아 펀칭(via punching) 및 비아 필링(via filling) 공정을 이용하여 상기 세라믹 구조체의 측면에 매립된 형태로 형성하는,
    내충격성 세라믹 안테나의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 충격보호층은 상기 세라믹 구조체의 측면과, 상기 패드부가 형성된 상기 세라믹 구조체의 상면을 감싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는,
    내충격성 세라믹 안테나의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 세라믹 시트의 일부에 적어도 하나 이상의 비아홀(via hole)을 형성함으로써 상기 안테나 패턴을 반도체칩과 전기적으로 연결하는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    내충격성 세라믹 안테나의 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 세라믹 구조체의 하부면에는 반도체칩이 형성되며,
    상기 세라믹 구조체 상에 패드부를 형성하는 단계 이후에, 상기 반도체칩을 인쇄회로기판(PCB)과 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    내충격성 세라믹 안테나의 제조방법.
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