KR101973122B1 - 무선 통신 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예를 따르는 무선 통신용 안테나 구조체는, 안테나 패턴이 형성되며, 제 1 유전율을 가지는 제 1 레이어; 및 인쇄회로 기판과 접합되어 신호를 출력하거나 수신하는 전송 선로가 형성되며, 제 2 유전율을 가지는 제 2 레이어를 포함하며, 상기 제 2 레이어는, 상기 제 1 유전율에 비해 상기 전송 선로에 의한 신호 손실을 감소시키는 상기 제 2 유전율을 가지는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 안테나 및 그 제조방법 {WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 통신 안테나 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 이종의 유전체를 적층하여 안테나 구조체를 형성하여, 손실을 줄이고 효율을 높일 수 있는 무선 통신용 안테나 및 그 제조 방법에 대한 것이다.
최근 무선 통신을 위한 다층(multi layer) 구조의 세라믹 안테나가 상용화되고 있으며, 이를 위해 저온 동시 소성 세라믹 기술 (LTCC, Low Temperature Co-fired Ceramic) 이 활용되고 있다.
저온 동시 소성 세라믹, 즉 LTCC란 800℃의 저온에서 고밀도의 유리와 세라믹을 원료로 세라믹 기판을 제작하는 기술로서, 이를 적층 안테나에 적용하면, 구조체 내부에 미세회로를 구현하고 칩 저항과 같은 부품의 기판 내부 삽입이 가능해 안테나 구조체의 전체 크기를 획시적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
저온 동시 소성 세라믹 기술이 적용된 구조체는 저손실 세라믹 기판의 이용이 가능하여 밀리미터파 대역에서 손실이 작은 특징이 있다. 나아가 57~64 GHz에서 광대역, 고이득 특성을 보여 따라서 밀리미터파 대역의 안테나에 활용될 수 있다.
본 발명은, LTCC 기술을 적용한 무선 통신 안테나에 있어서, 이종 유전체를 이용한 다층 기판을 제조하고, 고유전율 시트에 전송선로를 형성하여 안테나 구조체의 손실을 감소하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 이종 유전체를 적층한 구조체를 이용하여 안테나의 전파 손실을 방지하고 광대역 특성을 향상하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예를 따르는 무선 통신용 안테나 구조체는, 안테나 패턴이 형성되며, 제 1 유전율을 가지는 제 1 레이어; 및 인쇄회로 기판과 접합되어 신호를 출력하거나 수신하는 전송 선로가 형성되며, 제 2 유전율을 가지는 제 2 레이어를 포함하며, 상기 제 2 레이어는, 상기 제 1 유전율에 비해 상기 전송 선로에 의한 신호 손실을 감소시키는 상기 제 2 유전율을 가지는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
나아가 본 발명의 실시예를 따르는 상기 제 2 레이어는, 상기 제 1 레이어에 비해 1/7~15/100 범위의 두께로 형성되어, 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어를 적층하여 동시 소성시 결합력이 향상되는 것을 한다.
한편, 본 발명의 실시예를 따르는 무선 통신용 안테나를 제조하는 방법은, 안테나 패턴을 제 1 유전율을 가지는 제 1 레이어에 형성하는 단계; 인쇄회로 기판과 접합되어 신호를 출력하거나 수신하는 전송 선로를 제 2 유전율을 가지는 제 2 레이어에 형성하는 단계; 및 상기 제 1 레이어와 상기 제 2 레이어를 적층하여 구조체를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 레이어는, 상기 제 1 유전율에 비해 상기 전송 선로에 의한 신호 손실을 감소시키는 상기 제 2 유전율을 가지는 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이종 유전체를 이용한 다층 기판을 제조하고, 고유전율 시트에 전송선로를 형성하여 안테나 구조체의 손실을 감소할 수 있다.
나아가 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 제조 방법에 따르면, 수축율 부정합에 따른 이종 유전체 기판의 결합력을 높일 수 있으며, 상이한 유전율을 가지는 이종 기판을 활용하여 안테나 구조체의 광대역 특성을 향상할 수 이쓴 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체의 구성을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 제조 방법을 설명하기 위한 순서도
본 발명은 이하에 기재되는 실시예들의 설명 내용에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있음은 자명하다. 그리고 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있고 본 발명의 기술적 요지와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.
한편, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호로 표현된다. 그리고 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 안테나 구조체는 복수개의 세라믹 시트 (10, 12, 14, 16, 60, 62, 64, 66)가 적층된 구성을 포함할 수 있다. 상기 세라믹 시트는 저온 동시 소성 세라믹 기술을 이용하여 적층 일체로 형성될 수 있다.
특히 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 상이한 유전율을 가지는 이종 기판을 적층하여 구성할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는, 상대적으로 저유전율을 가지는 기판 (10, 12, 14, 16) 에 안테나 패턴을 형성하며, 상대적으로 고유전율을 가지는 기판 (60, 62, 64, 66)에 피딩 라인, 그라운드 라인, 칩 라인 등 전송선로를 형성할 수 있다. 고유전율을 가지는 기판에만 전송 선로를 형성하는 것은, 전송 선로에 의한 손실을 감소시켜 안테나 효율을 높이기 위한 것이다.
예를 들어 상대적으로 저유전율을 가지는 기판 (10, 12, 14, 16)을 비유전율이 5.8인 물질로 형성하는 경우, 해당 기판에서 유전체 손실은 0.002, 선로 손실은 0.9 dB/ μm일 수 있다. 반면, 상대적으로 고유전율을 가지는 기판 (60, 62, 64, 66)을 비유전율이 36인 물질로 형성하는 경우, 해당 기판에서 유전체 손실은 0.0005, 선로 손실은 0.2~0.3 dB/ μm일 수 있다.
즉, 고유전율 시트에 전송 선로를 형성하면 저유전율 시트에 전송선로를 형성하는 것보다 선로 손실을 절반 이상 감소시킬 수 있어, 효율 면에서 유리할 수 있다. 그러나 안테나 동작 특성을 고려할 때 고유전율 시트에 안테나 패턴을 형성하는 것은 적절하지 않으며, 광대역 특성을 유지하기 위하여 안테나 패턴은 유전율 10 이하의 글라스 세라믹 재료를 사용한 기판에 형성되는 것이 적절하다.
따라서 본 발명은 유전율이 다른 이종의 재료를 적층하여 대역폭을 유지하면서 손실을 감소할 수 있는 안테나 구조체를 제공하고자 한다. 다만, 서로 다른 비유전율을 가지는 유전체를 LTCC 기술을 사용하여 일체로 형성하면, 이종 재료 간의 수축률 부정합이 문제될 수 있다. 따라서 이종 재료의 적층 안테나에서 기판들 사이의 결합력을 높이기 위한 구성이 요구되며, 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체에서 전체 기판의 결합력을 높이기 위한 방법은 후술된다.
다시 도 1에 대한 설명으로 복귀하면, 발명의 실시예에 따른 안테나 구조체는 예를 들어 비유전율 5.8를 가지는 상대적으로 저유전율계의 세라믹 기판 (10, 12, 14, 16)에 안테나 패턴(20)이 형성되며, 그 사이에 비유전율이 약 36를 가지는 상대적으로 고유전율계의 세라믹 기판 (60, 62, 64, 66)이 추가되어 전송 선로가 형성될 수 있다. 고유전율계의 세라믹 기판 및 저유전율계의 세라믹 기판은 10 ~ 25 레이어로 적층되어 안테나 구조체를 형성할 수 있다.
나아가 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 저유전율계의 세라믹 기판 (10, 12, 14, 16)에 원하는 주파수를 확보하기 위해, 내부에 안테나 패턴 (20)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 제 1 세라믹 시트(12), 제 2 세라믹 시트(14) 및 제 3 세라믹 시트(16)가 순서대로 적층된 구조를 포함할 수 있으며, 각 세라믹 시트(12, 14, 16)의 적어도 일부분에 안테나 패턴(20)을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르면 제 1 세라믹 시트(10), 제 2 세라믹 시트(12), 제 3 세라믹 시트(14) 및 제 4 세라믹 시트 (16)의 상면과 하면에 각각 안테나 패턴(20)이 형성될 수 있으며, 각각의 안테나 패턴(20)은 각 세라믹 시트(12, 14, 16)에 구비된 비아홀(via hole, 22)을 통해서 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 패턴(20)은 저항을 고려하여 일정한 두께를 갖도록 은(Ag)과 같은 전기전도도가 우수한 금속 재료 및 실크 스크린 인쇄와 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
주파수 대역은 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.
따라서 본 발명의 실시예를 따르면, 상대적으로 저유전율계의 세라믹 시트를 복수개로 구분하여 세라믹 시트의 표면적을 증대시킴으로써 안테나 패턴(20)의 길이를 제어할 수 있다.
한편, 고유전율계의 세라믹체로서는 결정제 페로브스카이트가 예시될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 예를 들어, Bi-Ca-Nb-O계, Ba-Ti-O계, Zr(Mg, Zn, Nb)-Ti-Mn-O계 등의 세라믹 재료를 이용할 수도 있다. 또한, 저유전율계의 세라믹체로서는, 글라스 세라믹제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 아루미나 붕규산 글래스계, 포스테라이트(forsterite)계의 세라믹 재료를 사용할 수 있다.
안테나 구조체의 양 끝단은 인쇄회로기판(PCB)와 접합되어 신호를 출력하거나 수신할 수 있다. 접합되는 영역은 각각 상기 신호를 출력하거나 수신할 수 있도록 인(in) 단자와 아웃(out) 단자가 각각 형성되어 안테나 신호를 주고 받을 수 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는, 전술한 바와 같이, 신호의 송수신을 위한 전송 라인은 상대적으로 고유전율 시트 (60, 62, 64, 66)에만 형성할 수 있으며, 이와 같은 방법을 신호 손실을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 유전율이 상이한 이종의 재료를 적층하여 LTCC 기술을 적용하여 동시 소성될 수 있다. 그러나 상이한 유전율을 가지는 기판의 열처리시, 재료간 수축율 부정합에 따라 기판 사이의 박리 현상, 휨 현상 등이 문제 될 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 실시예를 따르면, 상대적으로 저유전율 기판에 알루미나 등의 수축 지연물질을 5~15% 첨가하여, 고유전율 기판의 소성 수축률과 정합시켜 이종 재료 간의 수축률 부정합을 해결할 수 있다.
나아가 상대적으로 고유전율을 가지는 기판의 두께를 저유전율 기판의 두께에 비해 매우 얇게 형성하거나, 구현에 따라 인쇄 패드로 처리하는 방법을 통해 이종 재료 간의 수축률 부정합을 해결할 수도 있다. 즉, 고유전율 기판의 두께를 매우 얇게 처리하여 전체 안테나 구조체의 휨, 박리 현상을 방지할 수 있다.
나아가 본 발명의 다른 실시예를 따르면, 이종 재료를 내장하는 다층 세라믹 기판 제조시, 비아홀을 이용하여 이종 재료간의 계면 결합력을 물리적으로 강화시킬 수도 있다. 즉, 비아홀 (22)의 충진 물질을 이용하여 전체 기판의 결합력을 강화시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 유전체층을 관통하는 비아홀을 내벽을 따라 형성되는 외주부와, 외주부 내에 충전되도록 형성되는 내주부로 임의로 구분하고, 외주부와 내심부에 충전되는 물질의 조성비를 다르게 조정하여 신호의 손실을 방지하면서 동시에 유전체층 사이의 결합력을 강화할 수 있다. 이는 내주부에 충전되는 도전성 물질의 수축 개시 온도를 전체 안테나 구조체의 소성 수축 개시 온도와 정합시켜 기판 사이의 결합력을 강화시키기 위한 것이다.
본 발명의 선호되는 실시예를 따르면, 외주부에 충전되는 도전성 물질은 순수한 은 (Ag)으로 형성하고, 내주부에 충전되는 도전성 물질은 수축 개시 온도를 조정하기 위하여 외주부에 충전되는 도전성 물질보다 은 (Ag)에 규소산화물 (SiO2)를 첨가한 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
이때 내주부에 충전되는 도전성 물질의 수축 개시 온도는 다수의 세라믹 기판 (10, 12, 14, 16, 60, 62, 64, 66)이 적층된 안테나 구조체의 소성 수축률과 정합하도록 설정할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 상대적으로 저유전율 기판에 알루미나 등의 수축 지연물질을 5~15% 첨가하여, 고유전율 기판의 소성 수축률과 정합시켜 이종 재료 간의 수축률을 정합시킬 수 있다. 이때 비아 충전 물질 중, 내주부에 충전되는 도전성 물질의 수축 개시 온도를 전체 안테나 구조체의 소성 수축 개시 온도와 정합시켜 기판 사이의 결합력을 강화시키는 것이다.
그런데 순수한 은 (Ag)에 비해 다량의 글래스(glass)가 포함된 Ag 전극을 비아 충진물질로 사용하는 경우, 전기전도도의 감소 및 전기적 신호 감쇄가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예를 따르면, 순수한 은 (Ag)을 외주부에 충진하고, 은 (Ag)에 글래스를 추가하여 이중층 비아 구조를 형성함으로서 고주파 대역에서 도전성 비아의 AC 저항을 순수 Ag 수준으로 낮출 수 있으며, 신호 손실을 방지할 수 있다. 동시에 내주부의 비아 충진 물질의 수축률을 안테나 구조체와 정합시킴으로서 전체 기판의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 구조체의 상면 상에 실크 스크린 인쇄와 같은 방법을 사용하여 패드부 (30)를 형성할 수 있다. 상기 패드부 (30)는 최상층 세라믹 기판 (16)의 일면에 형성될 수 있으며, 상기 세라믹 기판 (16)에 별도의 선로를 통하지 않고 공진 방식으로 신호를 교환할 수 있다.
패드부 (30)는 안테나 패턴으로 사용된 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 패드부(30)는 은(Ag)을 사용하여 약 10㎛의 두께의 원기둥 형상으로 형성할 수 있다.
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 큰값을 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 다른 실시예를 따르면, 패드부의 형성 면적을 증대시키기 위하여, 안테나 구조체 (10)의 전체적인 형상을 곡면으로 형성할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 실시예를 따르면, 안테나 구조체의 곡률반경의 크기를 반구형의 곡률반경 크기 이상의 곡률반경을 가지고, 인쇄 회로 기판으로부터 상면 쪽으로 오목하게 곡면을 가지도록 형성할 수도 있다.
나아가 본 발명의 또 다른 실시예를 따르면, 패드부의 형성 면적을 증대시키기 위하여, 안테나 구조체의 상면뿐만 아니라 측면에도 패드부를 형성할 수도 있다.
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.
나아가 안테나 구조체의 양 끝단은 인쇄회로기판(PCB)와 접합되어 신호를 출력하거나 수신할 수 있다. 접합되는 영역은 각각 상기 신호를 출력하거나 수신할 수 있도록 인(in) 단자와 아웃(out) 단자가 각각 형성되어 안테나 신호를 주고 받을 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이, 신호의 송수신을 위한 전송 라인을 상대적으로 고유전율 시트 (60, 62, 64, 66)에만 형성하면 선로에 의한 손실을 감소시킬 수 있다.
나아가 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체 (10)의 일면에는 신호를 처리하기 위한 RF칩 (50)이 형성될 수 있다. 상기 RF 칩은 최하단 고유전율 기판 (60)의 일면에 형성되는 것이 적절하며, 전송 선로 (40)를 통해 인쇄 회로 기판과 접합될 수 있다.
이때 전송 선로 (40)를 노출 라인으로 처리하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 각진 형태로 형성하면, 신호 손실을 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 상이한 유전율을 가지는 이종 기판을 적층하여 구성할 수 있다. 이를 위해 저, 상대적으로 저유전율을 가지는 기판을 복수개 형성하고, 상대적으로 고유전율을 가지는 기판을 복수개 형성할 수 있다. (단계 210, 220)
저유전율계의 세라믹체로서는, 글라스 세라믹제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 아루미나 붕규산 글래스계, 포스테라이트(forsterite)계의 세라믹 재료를 사용할 수 있다. 또한 고유전율계의 세라믹체로서는 결정제 페로브스카이트가 예시될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 예를 들어, Bi-Ca-Nb-O계, Ba-Ti-O계, Zr(Mg, Zn, Nb)-Ti-Mn-O계 등의 세라믹 재료를 이용할 수도 있다.
그런데, 상이한 유전율을 가지는 기판의 열처리시, 재료간 수축율 부정합에 따라 기판 사이의 박리 현상, 휨 현상 등이 문제 될 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 단계 210에서 상대적으로 저유전율 기판에 알루미나 등의 수축 지연물질을 5~15% 첨가할 수 있다. 이는 고유전율 기판의 소성 수축률과 정합시켜 이종 재료 간의 수축률 부정합을 해결하기 위한 것이다.
나아가 단계 220에서 상대적으로 고유전율을 가지는 기판의 두께를 저유전율 기판의 두께에 비해 매우 얇게 형성하거나, 구현에 따라 인쇄 패드로 처리하는 방법을 통해 이종 재료 간의 수축률 부정합을 해결할 수도 있다. 즉, 고유전율 기판의 두께를 매우 얇게 처리하여 전체 안테나 구조체의 휨, 박리 현상을 방지할 수 있다.
나아가 상대적으로 저유전율을 가지는 기판에 안테나 패턴을 형성하며 (단계 230) 상대적으로 고유전율을 가지는 기판에 피딩 라인, 그라운드 라인, 칩 라인 등 전송 선로를 형성할 수 있다. (단계 240)
고유전율을 가지는 기판에만 전송 선로를 형성하는 것은, 전송 선로에 의한 손실을 감소시켜 안테나 효율을 높이기 위한 것이다. 고유전율 시트에 전송 선로를 형성하면 저유전율 시트에 전송선로를 형성하는 것보다 선로 손실을 절반 이상 감소시킬 수 있어, 효율 면에서 유리할 수 있다. 그러나 안테나 동작 특성을 고려할 때 고유전율 시트에 안테나 패턴을 형성하는 것은 적절하지 않으며, 광대역 특성을 유지하기 위하여 안테나 패턴은 유전율 10 이하의 글라스 세라믹 재료를 사용한 기판에 형성되는 것이 적절하다.
적층형 안테나 구조체를 구성하는 각각의 레이어가 마련되면, 단계 250에서 저유전율을 가지는 세라믹 시트, 고유전율을 가지는 세라믹 시트들을 순차적으로 적층한 후 동시에 소성하여 안테나 구조체를 형성할 수 있다. 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 10~25 레이어를 적층하여 형성될 수 있다.
각 레이어는 위치에 따라 접지, 파워, 신호를 각각 제어할 수 있으며, 각층의 베열에 따라 파워와 신호를 제어하는 층의 위치가 상대적으로 달라질 수도 있다.
한편, 상대적으로 저유전율을 가지는 레이어의 일부분에 형성된 안테나 패턴은 각 레이어 내부에 형성된 비아홀에 의해 추후 RF 칩과 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 본 발명의 실시예를 따르면, 비아홀의 충전 물질을 이용하여 전체 기판의 결합력을 강화시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 유전체층을 관통하는 비아홀을 내벽을 따라 형성되는 외주부와, 외주부 내에 충전되도록 형성되는 내주부로 임의로 구분하고, 외주부와 내심부에 충전되는 물질의 조성비를 다르게 조정하여 신호의 손실을 방지하면서 동시에 유전체층 사이의 결합력을 강화할 수 있다. 이는 내주부에 충전되는 도전성 물질의 수축 개시 온도를 전체 안테나 구조체의 소성 수축 개시 온도와 정합시켜 기판 사이의 결합력을 강화시키기 위한 것이다.
예를 들어, 순수한 은 (Ag)을 비아홀의 외주부에 충진하고, 은 (Ag)에 글래스를 추가하여 이중층 비아 구조를 형성함으로서 고주파 대역에서 도전성 비아의 AC 저항을 순수 Ag 수준으로 낮출 수 있으며, 신호 손실을 방지할 수 있다. 동시에 내주부의 비아 충진 물질의 수축률을 안테나 구조체와 정합시킴으로서 전체 기판의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이후 단계 260에서 본 발명의 실시예를 따르는 안테나 구조체는 상면에 실크 스크린 인쇄와 같은 방법을 사용하여 패드부를 형성할 수 있다. 패드부는 최상층 레이어의 일면에 형성될 수 있으며, 최상층 레이어에 별도의 선로를 통하지 않고 공진 방식으로 신호를 교환할 수 있다.
패드부는 은 (Ag) 성분을 함유하는 안테나 패드를 일정한 간격으로 배열시켜 형성할 수 있으며, 안테나 구조체 상면 상에 돌출된 형상을 갖도록 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예를 따르면, 패드부의 형성 면적을 증대시키기 위하여 안테나 구조체의 형상을 곡면으로 형성하고 곡면형의 상단에 패드부를 형성할 수도 있다. 나아가 본 발명의 다른 실시예를 따르는 패드부는 안테나 효율을 높이기 위해 안테나 구조체의 측면에도 형성할 수 있다. 안테나 구조체 측면에 패드부를 형성하는 경우, 비아 펀칭 공정을 이용하여 안테나 구조체의 측면 중 적어도 일부를 제거하고, 제거된 영역에 비아 필링 공정으로 은 성분을 함유하는 페이스트로 비아를 채워줄 수 있다.
이후 안테나 구조체의 하면에 신호 처리를 위한 RF 칩을 배치하고, RF 칩과 인쇄회로 기판을 서로 접합시켜 적층형 세라믹 안테나를 제조할 수 있다. (단계 270) 인쇄회로기판과 RF칩은 노출 라인으로 연결될 수 있으며, 노출 라인으로 연결되는 경우, 노출 라인의 형상을 직각형상으로 구성하여 손실을 감소시킬 수 있다.
본 명세서와 도면에 게시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 게시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (10)

  1. 무선 통신용 안테나 구조체에 있어서,
    안테나 패턴이 형성되며, 제 1 유전율을 가지는 제 1 물질 및 상기 제 1 물질에 상기 제 1 물질의 소성 수축률이 제 2 물질의 소성 수축률과 정합되는 비율로 수축 지연 물질을 첨가하여 형성되는 제 1 레이어; 및
    인쇄회로 기판과 접합되어 신호를 출력하거나 수신하는 전송 선로가 형성되며, 상기 제 1 유전율보다 큰 제 2 유전율을 가지는 상기 제 2 물질로 형성되는 제 2 레이어를 포함하며,
    상기 제 1 레이어와 상기 제 2 레이어는 적층 구조로 동시 소성되여 상기 안테나 구조체를 형성하며,
    상기 안테나 패턴은 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어를 관통하는 비아홀에 의해 RF 칩과 전기적으로 연결되며,
    상기 비아홀은, 상기 비아홀의 내벽을 따라 형성되는 외주부 및 상기 외주부 내에 충전되도록 형성되는 내주부로 형성되는 이중층 구조이며, 상기 내주부에 충전되는 도전성 물질의 수축 개시 온도가 상기 적층 구조의 소성 수축 개시 온도와 정합하는 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 레이어는, 상기 제 1 레이어에 비해 1/7~15/100 범위의 두께로 형성되어, 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어를 적층하여 동시 소성시 결합력이 향상되는 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 레이어는, 상기 제 1 물질에 상기 수축 지연 물질을 포함하여 구성되며,
    상기 수축 지연 물질은 상기 제 1 레이어와 상기 제 2 레이어를 동시 소성하는 열경화 과정에서 상기 제 1 레이어의 수축을 지연하여 상기 결합력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.
  4. 제 3항에 있어서,
    신호를 처리하기 위한 상기 RF 칩을 더 포함하며,
    상기 RF 칩은 상기 제 2 레이어의 일면에 형성되며, 상기 전송 선로를 통해 상기 인쇄 회로 기판과 접합하며,
    상기 전송 선로의 수직 단면은 직각 형상임을 특징으로 하는 안테나 구조체.
  5. 제 4항에 있어서,
    안테나 패치를 더 포함하며,
    상기 안테나 패치는 상기 제 1 레이어의 일면에 형성되며, 상기 제 1 레이어와 공진하여 신호를 교환하는 것을 특징으로 하는 안테나 구조체.
  6. 무선 통신용 안테나를 제조하는 방법에 있어서,
    제 1 유전율을 가지는 제 1 물질 및 상기 제 1 물질에 상기 제 1 물질의 소성 수축률이 제 2 물질의 소성 수축률과 정합되는 비율로 수축 지연 물질을 첨가하여 제 1 레이어를 형성하고, 상기 제 1 레이어에 안테나 패턴을 형성하는 a 단계;
    상기 제 1 유전율보다 큰 제 2 유전율을 가지는 상기 제 2 물질로 제 2 레이어를 형성하고, 인쇄회로 기판과 접합되어 신호를 출력하거나 수신하는 전송 선로를 상기 제 2 레이어에 형성하는 b 단계; 및
    상기 제 1 레이어와 상기 제 2 레이어를 적층하여 구조체를 형성하는 c 단계를 포함하며,
    상기 안테나 패턴은 상기 제 1 레이어 및 상기 제 2 레이어를 관통하는 비아홀에 의해 RF 칩과 전기적으로 연결되며,
    상기 비아홀은, 상기 비아홀의 내벽을 따라 형성되는 외주부 및 상기 외주부 내에 충전되도록 형성되는 내주부로 형성되는 이중층 구조이며, 상기 내주부에 충전되는 도전성 물질의 수축 개시 온도가 상기 적층 구조체의 소성 수축 개시 온도와 정합하는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 b 단계는,
    상기 구조체의 결합력을 높이기 위하여, 상기 제 2 레이어를 상기 제 1 레이어에 비해 1/7~15/100 범위의 두께로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 a 단계는,
    상기 제 1 물질에 상기 수축 지연 물질을 첨가하여 상기 제 1 레이어를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 수축 지연 물질은 상기 제 1 레이어와 상기 제 2 레이어를 동시 소성하는 열경화 과정에서 상기 제 1 레이어의 수축을 지연하여 상기 결합력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    신호를 처리하기 위한 칩셋을 상기 제 2 레이어의 열면에 형성하는 단계; 및
    상기 칩셋을 상기 인쇄 회로 기판과 접합하기 위하여 상기 전송 선로를 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 전송 선로의 수직 단면은 직각 형상임을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    안테나 패치를 상기 제 1 레이어의 일면에 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 안테나 패치는, 상기 제 1 레이어와 공진하여 신호를 교환하는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050065861A (ko) * 2003-12-24 2005-06-30 엘지전자 주식회사 광대역 무선 송수신 모듈
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KR20090032447A (ko) * 2007-09-28 2009-04-01 (주)에이스안테나 이종의 유전체를 갖는 복합 세라믹 안테나

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