KR102166533B1

KR102166533B1 - 마이크로스트립 전송선로

Info

Publication number: KR102166533B1
Application number: KR1020190074443A
Authority: KR
Inventors: 이성하; 이태희; 강재은; 최봉훈
Original assignee: 주식회사 경신
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2020-10-16

Abstract

본 발명은 마이크로스트립 전송선로에 관한 것으로, 유연성의 유전체 기판, 유전체 기판의 상면에 설정 궤적을 따라 접하도록 구비되고 전기와 신호의 전송을 위해 도전성을 갖는 신호선, 및 유전체 기판의 두께에 의해 설정된 신호선의 폭(W)을 유지한 채 신호선의 접지 역할과 유전체 기판의 보강역할을 위한 보강부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 마이크로스트립 전송선로의 임피던스 설계에 맞게 신호선의 폭(W)을 기존의 폭과 동일하게 유지한 채, 유전체 기판의 하측면에 더미 접지 도체판과 더미유전체 및 접지 도체판을 순서대로 적층하여 비교적 얇은 유전체 기판을 보강함으로써, 마이크로스트립 전송선로의 내구성을 증가시킬 수 있다.

Description

마이크로스트립 전송선로{MICROSTRIP LINE}

본 발명은 마이크로스트립 전송선로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로스트립 전송선로의 임피던스 설계에 맞게 신호선의 폭(W)을 기존의 폭과 동일하게 유지한 채, 유전체 기판의 하측면에 더미 접지 도체판과 더미유전체 및 접지 도체판을 순서대로 적층하여 비교적 얇은 유전체 기판을 보강함으로써, 마이크로스트립 전송선로의 내구성을 증가시킬 수 있는 마이크로스트립 전송선로에 관한 것이다.

마이크로스트립 안테나(전송선로)는 자동차 등의 이동체국용 안테나, 휴대전화용 안테나, 위성 통신용 안테나, 위성방송 수신용 안테나 등에 사용된다.

기존의 마이크로스트립 안테나에는 그라운드판(지도체), 안테나용 기판(유전체), 마이크로스트립 패치 등이 설치되어 있다.

안테나용 기판은 상면에 신호선(trace)을 설치하는 것이다. 신호선과 그라운드판에 의해 마이크로스트립 안테나를 형성하여, 전파를 방사한다.

관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-0467569호(등록일: 2005.01.13, 발명의 명칭 : 송수신일체형 마이크로스트립패치안테나)가 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

기존의 마이크로스트립 안테나는 안테나용 기판이 얇은 연성 재질로 이루어져 강성에 취약한 바, 안테나용 기판의 강성 보강을 위해 두께를 증가시킬 경우, 임피던스 설계조건에 의해 신호선의 폭(너비)이 증가해야 하는데, 안테나용 기판의 여러 패터닝 설계에 의해 신호선의 폭은 정해짐으로써, 안테나용 기판의 강성을 보강하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 마이크로스트립 전송선로의 임피던스 설계에 맞게 신호선의 폭(W)을 기존의 폭과 동일하게 유지한 채, 유전체 기판의 하측면에 더미 접지 도체판과 더미유전체 및 접지 도체판을 순서대로 적층하여 비교적 얇은 유전체 기판의 두께를 증가시킴에 따라 보강을 통한 마이크로스트립 전송선로의 내구성을 증가시키고자 하는 마이크로스트립 전송선로를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 마이크로스트립 전송선로는: 유연성의 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 상면에 설정 궤적을 따라 접하도록 구비되고, 전기와 신호의 전송을 위해 도전성을 갖는 신호선; 및 상기 유전체 기판의 두께에 의해 설정된 상기 신호선의 폭(W)을 유지한 채, 상기 신호선의 접지 역할과 상기 유전체 기판의 보강역할을 위한 보강부를 포함한다.

상기 보강부는, 상기 유전체 기판의 하면에 접하도록 구비되고, 상기 신호선과의 거리(D)에 의해 상기 신호선의 폭(W)이 설정되며, 도전성을 갖는 더미 접지 도체판; 상기 더미 접지 도체판의 하측면에 접하도록 구비되어 상기 유전체 기판을 보강하는 절연성의 더미유전체; 및 상기 더미유전체의 하측면에 접하도록 구비되고, 상기 신호선의 접지를 위해 상기 더미 접지 도체판과 전기적으로 연결되며, 도전성을 갖는 접지 도체판을 포함한다.

상기 더미유전체는 비아홀을 통공하고, 상기 비아홀은 상기 더미 접지 도체판과 상기 접지 도체판을 전기적으로 연결하기 위해 내측에 통전부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로스트립 전송선로는 종래 기술과 달리 마이크로스트립 전송선로의 임피던스 설계에 맞게 신호선의 폭(W)을 기존의 폭과 동일하게 유지한 채, 유전체 기판의 하측면에 더미 접지 도체판과 더미유전체 및 접지 도체판을 순서대로 적층하여 비교적 얇은 유전체 기판의 두께를 증가시킴에 따라 보강을 통한 마이크로스트립 전송선로의 내구성을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 전송선로의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 전송선로의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 전송선로의 종단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로스트립 전송선로의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배선의 접지장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배선의 접지장치의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배선의 접지장치의 종단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로스트립 전송선로(10)는 유전체 기판(20), 신호선(trace,30) 및 보강부(100)를 포함한다.

유전체 기판(20)은 배선의 용이함을 위해 유연성을 갖도록 비교적 얇은 두께(D)로 이루어진다. 이때, 유전체 기판(20)은 유전체(誘電體)로서, 유전체(dielectric substance)는 정전기장을 가할 때 전기편극은 생기지만 직류전류는 생기지 않게 하는 물질이다. 이는 전기장 속에 놓인 유전체 내부에서 무극성분자나 유극성분자 모두 전기쌍극자모멘트를 형성하여 주위의 전기장을 일정량 상쇄시키기 때문이다.

특히, 전기의 절연체를 전기장 내에 놓았을 때 표면에 전하(電荷)가 유기되는 현상이 있는데, 이러한 관점에서 절연체를 다룰 때 이것을 유전체라 하고, 표면에 나타나는 전하를 편극전하(偏極電荷)라 한다.

이때, 유전체 기판(20)의 평면상 형상은 다양하게 적용 가능하다.

그리고, 신호선(30)는 유전체 기판(20)의 상면에 설정 궤적을 따라 접하도록 구비되고, 전기와 신호의 전송을 위해 도전성을 갖는 재질로 이루어진다.

여기서, 신호선(30)은 마이크로파 전송 선로의 하나로서 박막도체를 사용한다. 특히, 차량의 편의기능이 증가함에 따라, 신호선(30)는 정해진 유전체 기판(20)의 평면상에서 복수 가닥으로 패터닝된다. 그래서, 유전체 기판(20) 상에서 신호선(30)의 패터닝 레이아웃이 제한적이게 된다.

특히, 신호선(30)을 이용하는 RF신호를 발생시켜 전송시키는 경우, 특성 임피던스(Z)는 신호선(30)의 폭(W)과 유전체 기판(20)의 두께(D)에 지배적인 영향을 받는다. 즉, 특성 임피던스(Z)는 신호선(30)의 폭(W)에 비례하고, 유전체 기판(20)의 두께(D)에 반비례한다. 다시 말해서, 특성 임피던스(Z)는 W/D에 비례한다.

따라서, 유전체 기판(20)의 두께(D)는 보강을 위해 증가될 경우, 신호선(30)의 폭(W)이 증가되어야 하지만, 유전체 기판(20)의 정해진 평면적으로 인해, 유전체 기판(20)에 복수 개로 패터닝되는 신호선(30)의 폭(W)이 증가될 수 없다.

통상, 원하는 특성 임피던스(Z)값이 산출되도록, 신호선(30)의 폭(W)은 1.3mm 내지 3mm이고, 유전체 기판(20)의 두께(D)는 0.6mm 내지 1.7mm가 된다.

유전체 기판(20)의 두께(D)가 너무 얇기 때문에, 마이크로스트립 전송선로(10)가 쉽게 휘어지거나 절단되어, 불량이 발생된다.

이를 방지하기 위해, 마이크로스트립 전송선로(10)는 신호선(30)의 폭(W)을 기존의 폭(W)으로 유지하고, 신호선(30)를 제외한 마이크로스트립 전송선로(10)의 두께(T)를 증가시킨다. 그래서, 마이크로스트립 전송선로(10)의 내구성이 증가된다.

이를 위해, 보강부(100)가 구비된다.

보강부(100)는 유전체 기판(20)의 두께에 의해 설정된 신호선(30)의 폭(W)을 유지한 채, 신호선(30)의 접지 역할과 유전체 기판(20)의 보강역할을 한다.

보강부(100)는 더미 접지 도체판(110), 더미유전체(120) 및 접지 도체판(130)을 포함한다.

더미 접지 도체판(110)은 상면에 신호선(30)를 패터닝한 유전체 기판(20)의 하면에 접하도록 구비된다. 이때, 더미 접지 도체판(110)은 도전성을 갖는 재질로서 유전체 기판(20)의 하면 전체에 걸쳐 포개진다. 따라서, 더미 접지 도체판(110)은 기존의 접지를 위한 그라운드판에 대응된다.

더미 접지 도체판(110)에 의해, 신호선(30)의 폭(W)과 유전체 기판(20)의 두께(D)는 기존 값을 유지하면서, 원하는 특성 임피던스(Z) 값이 산출된다.

아울러, 더미유전체(120)는 더미 접지 도체판(110)의 하측면에 접하도록 구비되어 유전체 기판(20)을 보강한다. 이때, 더미유전체(120)는 특성 임피던스값의 변화를 방지하기 위해 절연재질로 이루어진다. 특히, 더미유전체(120)는 유전체 기판(20)의 전체를 보강하도록 더미 접지 도체판(110) 전체에 포개지는 크기로 이루어진다.

또한, 접지 도체판(130)은 더미유전체(120)의 하측면에 접하도록 구비된다. 그래서, 마이크로스트립 전송선로(10)는 유전체 기판(20)의 두께(D)에 더하여, 유전체 기판(20)과 더미 접지 도체판(110)과 더미유전체(120) 및 접지 도체판(130)에 걸친 두께(T)에 의해, 유전체 기판(20)이 보강된다.

이때, 접지 도체판(130)은 신호선(30)의 접지를 위해 더미 접지 도체판(110)과 전기적으로 연결되고, 도전성을 갖는다.

상세히, 더미유전체(120)는 하나 이상의 비아홀(142)을 통공하고, 비아홀(142)은 더미 접지 도체판(110)과 접지 도체판(130)을 전기적으로 연결하기 위해 내측에 통전부재(144)를 구비한다.

이때, 통전부재(144)는 납땜에 의한 팁 일 수도 있고, 통전 가능한 핀 또는 와이어일 수도 있다.

특히, 비아홀(142)은 더미 접지 도체판(110)과 더미유전체(120)에 일대일 일치되게 형성되는 것으로 한다.

아울러, 더미 접지 도체판(110)은 접착 등에 의해 유전체 기판(20)에 고정되고, 더미유전체(120)는 접착 등에 의해 더미 접지 도체판(110)에 고정되며, 접지 도체판(130)은 접착 등에 의해 더미유전체(120)에 고정된다.

결과적으로, 더미 접지 도체판(110)에 의해, 신호선(30)과 더미 접지 도체판(110)의 거리(D)가 기존의 유전체의 두께와 동일함으로써, 신호선(30)의 너비(W)가 기존과 동일하게 유지된다.

그리고, 유전체 기판(20)은 하측면에 더미 접지 도체판(110)과 더미유전체(120) 및 접지 도체판(130)을 순서대로 적층함에 따라, 마이크로스트립 전송선로(10)의 내구성이 증대된다.

물론, 기존의 접지판 역할을 하는 전도성인 더미 접지 도체판(110)의 두께가 증가됨으로써 마이크로스트립 전송선로(10)의 내구성이 증대될 수 있으나, 금속성의 더미 접지 도체판(110)의 두께가 증가됨에 따른 제조단가가 증가하게 됨에 따라, 상대적으로 저렴한 더미유전체(120)의 두께를 증가시켜 유전체 기판(20)의 변형을 방지하는 것으로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 마이크로스트립 전송선로
20: 유전체 기판 30: 신호선
100: 보강부 110: 더미 접지 도체판
120: 더미유전체 130: 접지 도체판
142: 비아홀 144: 통전부재

Claims

정전기장을 가할 때 전기편극은 생기지만 직류전류가 생기지 않게 하는 물질인 유전체(誘電體)로 이루어지고, 유연성의 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 상면에 설정 궤적을 따라 접하도록 복수 가닥이 패터닝되게 구비되고, 전기와 신호의 전송을 위해 도전성을 갖는 신호선; 및 상기 유전체 기판의 두께에 의해 설정된 상기 신호선의 폭(W)을 유지한 채, 상기 신호선의 접지 역할과 상기 유전체 기판의 보강역할을 위한 보강부를 포함하고,
상기 보강부는, 상기 유전체 기판의 하면에 접하도록 구비되고, 상기 신호선과의 거리(D)에 의해 상기 신호선의 폭(W)이 설정되며, 도전성을 갖는 더미 접지 도체판; 상기 더미 접지 도체판의 하측면에 접하도록 구비되어 상기 유전체 기판을 보강하는 절연성의 더미유전체; 및 상기 더미유전체의 하측면에 접하도록 구비되고, 상기 신호선의 접지를 위해 상기 더미 접지 도체판과 전기적으로 연결되며, 도전성을 갖는 접지 도체판을 포함하여,
상기 신호선을 이용하는 알에프(RF)신호를 발생시켜 전송시키는 경우, 특성 임피던스(Z)가 상기 신호선의 폭(W)에 비례하고, 상기 유전체 기판의 두께(D)에 반비례함으로 인한, 상기 더미 접지 도체판에 의해, 상기 유전체 기판을 보강한 채 상기 신호선과 상기 더미 접지 도체판의 거리(D) 및 상기 신호선의 너비(W)가 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 전송선로.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 더미유전체는 비아홀을 통공하고,
상기 비아홀은 상기 더미 접지 도체판과 상기 접지 도체판을 전기적으로 연결하기 위해 내측에 통전부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로스트립 전송선로.