KR102510682B1 - 칩 안테나 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈은, 제1 유전층과, 제1 유전층의 하면 상에 배치된 솔더층과, 제1 유전층의 상면 상에 배치된 패치 안테나 패턴과, 제1 유전층의 상면 상에 배치되고 패치 안테나 패턴에 상하방향으로 오버랩되지 않고 패치 안테나 패턴으로부터 이격되어 배치되는 커플링 패턴과, 제1 유전층 내에서 상하방향으로 연장되고 패치 안테나 패턴 및 커플링 패턴에 상하방향으로 오버랩되지 않도록 배치되는 제1 피드비아와, 커플링 패턴보다 하위에서 커플링 패턴의 적어도 일부분에 오버랩되도록 제1 피드비아의 상단에서부터 연장되는 제1 피드 패턴과, 커플링 패턴보다 하위에서 커플링 패턴의 적어도 일부분에 오버랩되도록 제1 피드비아의 하단에서부터 연장되는 제2 피드 패턴을 포함할 수 있다.

Description

칩 안테나 모듈{Chip antenna module}
본 발명은 칩 안테나 모듈에 관한 것이다.
이동통신의 데이터 트래픽(Data Traffic)은 매년 비약적으로 증가하는 추세이다. 이러한 비약적인 데이터를 무선망에서 실시간으로 지원해 주고자 활발한 기술 개발이 진행 중에 있다. 예를 들어, IoT(Internet of Thing) 기반 데이터의 컨텐츠화, AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), SNS와 결합한 라이브 VR/AR, 자율 주행, 싱크뷰 (Sync View, 초소형 카메라 이용해 사용자 시점 실시간 영상 전송) 등의 애플리케이션(Application)들은 대용량의 데이터를 주고 받을 수 있게 지원하는 통신(예: 5G 통신, mmWave 통신 등)을 필요로 한다.
따라서, 최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave) 통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 칩 안테나 모듈의 상용화/표준화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.
높은 주파수 대역(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz 등)의 RF 신호는 전달되는 과정에서 쉽게 흡수되고 손실로 이어지므로, 통신의 품질은 급격하게 떨어질 수 있다. 따라서, 높은 주파수 대역의 통신을 위한 안테나는 기존 안테나 기술과는 다른 기술적 접근법이 필요하게 되며, 안테나 이득(Gain) 확보, 안테나와 RFIC의 일체화, EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 확보 등을 위한 별도의 전력 증폭기 등 특수한 기술 개발을 요구할 수 있다.
등록특허공보 제10-1174739호
본 발명은 칩 안테나 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈은, 제1 유전층; 상기 제1 유전층의 하면 상에 배치된 솔더층; 상기 제1 유전층의 상면 상에 배치된 패치 안테나 패턴; 상기 제1 유전층의 상면 상에 배치되고 상기 패치 안테나 패턴에 상하방향으로 오버랩되지 않고 상기 패치 안테나 패턴으로부터 이격되어 배치되는 커플링 패턴; 상기 제1 유전층 내에서 상하방향으로 연장되고 상기 패치 안테나 패턴 및 상기 커플링 패턴에 상하방향으로 오버랩되지 않도록 배치되는 제1 피드비아; 상기 커플링 패턴보다 하위에서 상기 커플링 패턴의 적어도 일부분에 오버랩되도록 상기 제1 피드비아의 상단에서부터 연장되는 제1 피드 패턴; 및 상기 커플링 패턴보다 하위에서 상기 커플링 패턴의 적어도 일부분에 오버랩되도록 상기 제1 피드비아의 하단에서부터 연장되는 제2 피드 패턴; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈은, 제1 유전층; 상기 제1 유전층의 하면 상에 배치된 솔더층; 상기 제1 유전층의 상면 상에 배치된 제2 유전층; 상기 제2 유전층의 상면 상에 배치된 제3 유전층; 상기 제1 및 제3 유전층의 사이에 배치되고 관통홀을 가지는 제1 패치 안테나 패턴; 상기 제3 유전층의 상면 상에 배치된 제2 패치 안테나 패턴; 상기 제1 유전층을 관통하도록 배치되고 상기 제1 패치 안테나 패턴의 관통홀을 관통하도록 배치되고 상기 제2 패치 안테나 패턴에 대한 급전 경로를 제공하는 제2 피드비아; 각각 상기 제1 유전층을 관통하도록 배치되고 상기 제1 패치 안테나 패턴에 전기적으로 연결되고 상기 제2 피드비아를 둘러싸도록 배열된 복수의 차폐비아; 상기 제1 유전층의 상면 상에 배치되고 상기 패치 안테나 패턴에 상하방향으로 오버랩되지 않고 상기 패치 안테나 패턴으로부터 이격되어 배치되는 커플링 패턴; 및 상기 제1 유전층 내에서 상하방향으로 연장되고 상기 커플링 패턴에 대한 급전 경로를 제공하는 제1 피드비아; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈은, 전반적인 사이즈 대비 넓은 대역폭을 얻을 수 있으며, 보다 자유롭게 설계된 대역폭을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈은, 넓은 대역폭을 얻을 수 있으며, 제1 및 제2 주파수 대역 간의 전자기적 간섭을 줄이고 이득을 향상시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 변형 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈을 나타낸 측면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 외형을 나타낸 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 차폐비아를 나타낸 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 배열을 나타낸 사시도이다.
도 4b 및 도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4a 내지 도 4c가 도시하는 연결부재의 하측 구조를 예시한 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈을 포함하는 전자기기를 예시한 평면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100a)은 제1 유전층(150a-1), 솔더층(138a), 제1 패치 안테나 패턴(111a), 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4), 제1 피드비아(121a-1, 121a-2), 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2) 및 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)을 포함할 수 있다.
제1 유전층(150a-1)의 상면은 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 배치공간으로 사용될 수 있으며, 제1 유전층(150a-1)의 하면은 솔더층(138a)의 배치공간으로 사용될 수 있다.
제1 유전층(150a-1)은 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 하면을 통해 방사되는 RF(Radio Frequency) 신호의 통과 경로로 작용될 수 있다. 상기 RF 신호는 제1 유전층(150a-1)내에서 제1 유전층(150a-1)의 유전율에 대응되는 파장을 가질 수 있다.
제1 패치 안테나 패턴(111a)과 솔더층(138a) 사이의 이격 거리는 상기 RF 신호의 파장에 기반하여 최적화될 수 있으며, 상기 파장이 짧을수록 더욱 쉽게 짧아질 수 있다. 따라서, 제1 유전층(150a-1)의 상하방향(예: z방향) 두께는 제1 유전층(150a-1)의 유전율이 높을수록 더욱 쉽게 얇아질 수 있다.
제1 패치 안테나 패턴(111a)과 솔더층(138a) 각각의 수평방향(예: x방향 및/또는 y방향) 크기는 상기 RF 신호의 파장에 기반하여 최적화될 수 있으며, 상기 파장이 짧을수록 더욱 쉽게 작아질 수 있다. 따라서, 제1 유전층(150a-1)의 수평방향(예: x방향 및/또는 y방향) 크기는 제1 유전층(150a-1)의 유전율이 높을수록 더욱 쉽게 작아질 수 있다.
따라서, 칩 안테나 모듈(100a)의 전반적인 크기는 제1 유전층(150a-1)의 유전율이 높을수록 더욱 쉽게 작아질 수 있다.
일반적으로, 패치 안테나는 인쇄회로기판(PCB)과 같은 기판의 일부분으로 구현될 수 있으나, 패치 안테나의 소형화는 인쇄회로기판(PCB)의 일반적인 절연층의 상대적으로 낮은 유전율로 인해 한계에 부딪힐 수 있다.
칩 안테나 모듈(100a)은 인쇄회로기판(PCB)과 같은 기판에 대해 별도로 제조될 수 있으므로, 인쇄회로기판(PCB)의 일반적인 절연층보다 더 높은 유전율을 가지는 제1 유전층(150a-1)을 보다 쉽게 사용할 수 있다.
예를 들어, 제1 유전층(150a-1)은 인쇄회로기판(PCB)의 일반적인 절연층의 유전율보다 더 높은 유전율을 가지도록 구성된 세라믹(ceramic) 재료를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 유전층(150a-1)은 저온 동시 소성 세라믹(Low temperature co-fired ceramic, LTCC)과 같은 세라믹 계열의 물질이나 글래스(glass) 계열의 물질과 같이 상대적으로 높은 유전율을 가지는 물질로 구성될 수 있으며, 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 더 함유함으로써 더 높은 유전율이나 더 강한 내구성을 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 유전층(150a-1)은 Mg2Si04, MgAlO4, CaTiO3를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 유전층(150a-1)은 복수의 유전층이 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 복수의 유전층 사이 공간은 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2) 및/또는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 배치공간으로 사용될 수 있으며, 상기 복수의 유전층 사이 공간에서 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2) 및/또는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)이 배치되지 않은 공간은 접착물질(예: polymer)에 의해 채워질 수 있다.
솔더층(138a)은 칩 안테나 모듈(100a)의 연결부재에 대한 실장을 지원하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 솔더층(138a)은 제1 유전층(150a-1)의 가장자리를 따라 배치됨에 따라 연결부재에 보다 쉽게 결합될 수 있다. 예를 들어, 솔더층(138a)은 용융점이 상대적으로 낮은 주석(sn) 기반의 솔더에 대한 결합에 유리하도록 구성될 수 있으며, 주석 도금층 및/또는 니켈 도금층을 포함함으로써 상기 솔더에 대한 결합이 용이하도록 구성될 수 있다.
또한, 솔더층(138a)은 칩 안테나 모듈(100a)의 연결부재에 대한 실장을 효율적으로 지원하도록 복수의 원통이 배열된 구조를 가질 수 있다.
제1 패치 안테나 패턴(111a)은 제1 피드비아(121a-1, 121a-2), 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2) 및 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)으로부터 급전될 수 있으며, RF 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
제1 패치 안테나 패턴(111a)에서 방사되는 RF 신호의 파장은 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 수평방향(예: x방향 및/또는 y방향) 크기에 대응될 수 있다. 이에 따라, 제1 패치 안테나 패턴(111a)은 공진을 일으키면서 상하방향(예: z방향)으로 방사패턴을 형성하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 패치 안테나 패턴(111a)은 도전성 페이스트가 제1 유전층(150a-1) 상에 도포 및/또는 충진된 상태에서 건조됨에 따라 형성될 수 있다.
커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)은 제1 유전층(150a-1)의 상면 상에 배치되고 제1 패치 안테나 패턴(111a)에 상하방향(예: z방향)으로 오버랩되지 않고 제1 패치 안테나 패턴(111a)으로부터 수평방향(예: x방향 및/또는 y방향)으로 이격되어 배치될 수 있다.
커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)은 제1 패치 안테나 패턴(111a)에 대해 전자기적으로 커플링될 수 있으므로, 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 공진주파수에 영향을 주는 임피던스를 제공할 수 있다.
제1 패치 안테나 패턴(111a)의 대역폭은 복수의 공진주파수의 조합에 의해 결정될 수 있으며, 복수의 공진주파수 간의 주파수 차이의 최적화 및/또는 복수의 공진주파수의 다양화에 의해 더욱 넓어질 수 있다.
따라서, 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)이 제1 패치 안테나 패턴(111a)로 임피던스를 제공하므로, 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 대역폭은 더욱 넓어질 수 있다.
제1 피드비아(121a-1, 121a-2)는 제1 유전층(150a-1) 내에서 상하방향으로 연장되고 제1 패치 안테나 패턴(111a) 및 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)에 상하방향으로 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 피드비아(121a-1, 121a-2)는 제1 유전층(150a-1)에서 레이저에 의해 형성된 관통홀에 도전성 재료(예: 구리, 니켈, 주석, 은, 금, 팔라듐 등)가 채워지는 과정을 통해 형성될 수 있다.
제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)은 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)보다 하위에서 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)의 적어도 일부분에 오버랩되도록 제1 피드비아(121a-1, 121a-2)의 상단에서부터 연장될 수 있다.
제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)이 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)에 상하방향(예: z방향)으로 오버랩되므로, 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)과 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)은 제1 캐패시턴스(capacitance)를 형성할 수 있다. 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)이 제1 패치 안테나 패턴(111a)에 전자기적으로 커플링되므로, 상기 제1 캐패시턴스는 제1 패치 안테나 패턴(111a)으로 전달될 수 있다.
따라서, 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 대역폭은 더욱 넓어질 수 있다.
예를 들어, 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)은 제1 방향으로 연장된 형태를 가지고, 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)은 제1 피드비아(121a-1, 121a-2)의 상단에서부터 제1 방향과 다른 제2 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직을 이룰 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 캐패시턴스는 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)의 제2 방향 길이, 폭 및 이격거리 중 적어도 하나의 조절에 따라 쉽게 조절될 수 있으므로, 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 대역폭은 보다 효율적으로 넓어질 수 있다.
제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)은 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 공진주파수에 영향을 줄 수 있는 인덕턴스를 제1 패치 안테나 패턴(111a)으로 제공할 수 있다. 상기 인덕턴스는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 길이 조절에 의해 조절될 수 있다.
예를 들어, 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)은 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)보다 하위에서 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)의 적어도 일부분에 오버랩되도록 제1 피드비아(121a-1, 121a-2)의 하단에서부터 연장될 수 있다.
제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)은 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)에 상하방향(예: z방향)으로 오버랩될 경우, 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)과 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)은 제2 캐패시턴스를 형성할 수 있다.
제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)과 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4) 사이의 상하방향(예: z방향) 이격 거리는 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)과 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4) 사이의 상하방향(예: z방향) 이격 거리보다 길다. 따라서, 상기 제2 캐패시턴스는 상기 제1 캐패시턴스보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100a)이 제1 유전층(150a-1)의 유전율을 비교적 쉽게 높일 수 있으므로, 상기 제2 캐패시턴스는 인쇄회로기판(PCB)과 같은 기판의 일반적인 절연층에 기반한 캐패시턴스보다 더 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100a)은 상기 제1 캐패시턴스뿐만 아니라 상기 제2 캐패시턴스도 유용하게 사용할 수 있다.
제1 패치 안테나 패턴(111a)의 대역폭의 최저주파수는 상기 제1 캐패시턴스에 기반한 비교적 낮은 공진주파수에 기반하여 효율적으로 구현될 수 있으며, 상기 대역폭의 최고주파수는 상기 제2 캐패시턴스에 기반한 비교적 높은 공진주파수에 기반하여 효율적으로 구현될 수 있다.
제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)은 제1 피드비아(121a-1, 121a-2)의 하단에서부터 제2 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 즉, 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)과 제1 피드비아(121a-1, 121a-2)과 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)은 U형태를 이룰 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 캐패시턴스는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 제2 방향 길이 조절에 따라 쉽게 조절될 수 있으므로, 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 대역폭은 보다 효율적으로 넓어질 수 있다.
한편, 도 1a를 참조하면, 칩 안테나 모듈(100a)은 피드 연결 구조체(128a-1) 및 우회 패턴(129a-1)을 더 포함할 수 있다.
피드 연결 구조체(128a-1)는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)과 우회 패턴(129a-1)의 사이에 연결될 수 있다.
우회 패턴(129a-1)은 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 동위 또는 하위에 배치되고 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)에 전기적으로 연결되고 일 지점의 주위를 도는 형태를 가질 수 있다.
우회 패턴(129a-1)은 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 임피던스 매칭에 사용되는 인덕턴스를 제공할 수 있으며, 일 지점의 주위를 도는 형태를 가짐에 따라 비교적 큰 인덕턴스를 제공할 수 있다.
칩 안테나 모듈(100a)이 일반적인 패치 안테나에 비해 작은 사이즈를 가질 수 있으므로, 임피던스 매칭에 사용되는 인덕턴스를 제공하는 구조는 칩 안테나 모듈(100a)에 구비되기 어려울 수 있다.
그러나, 우회 패턴(129a-1)은 비교적 작은 사이즈를 가지므로, 칩 안테나 모듈(100a)의 사이즈가 작더라도 칩 안테나 모듈(100a)의 임피던스 매칭에 사용되는 인덕턴스를 효율적으로 제공할 수 있다.
한편, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 칩 안테나 모듈(100a)의 제1 유전층(150a-1)의 상면은 다각형 형태를 가지고, 제1 패치 안테나 패턴(111a)은 적어도 일부 변이 제1 유전층(150a-1)의 상면의 각 변에 대해 비스듬한 다각형 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 유전층(150a-1)의 상면과 제1 패치 안테나 패턴(111a)이 각각 사각형일 경우, 제1 패치 안테나 패턴(111a)은 제1 유전층(150a-1)의 상면보다 45도 더 회전한 형태를 가질 수 있다. 제1 유전층(150a-1)의 상면이 정사각형일 경우, 제1 패치 안테나 패턴(111a)은 마름모일 수 있다.
예를 들어, 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)은 패치 안테나 패턴(111a)보다 제1 유전층(150a-1)의 일 코너에 더 가까이 배치될 수 있으며, 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)은 제1 유전층(150a-1)의 상면의 각 변에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있으며, 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)은 제1 유전층(150a-1)의 상면의 각 변에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다.
이에 따라, 제1 유전층(150a-1)의 코너는 도전성 구성요소가 배치될 수 있는 공간을 상대적으로 넓게 제공할 수 있으므로, 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)의 길이 및/또는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 길이는 더욱 쉽게 길어지거나 더욱 자유롭게 설계될 수 있다.
제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2) 및/또는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 인덕턴스(inductance)는 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)의 길이 및/또는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 길이가 길수록 클 수 있다.
제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2) 및/또는 제2 피드 패턴(127a-1, 127a-2)의 인덕턴스는 전자기적 커플링을 통해 제1 패치 안테나 패턴(111a)으로 제공될 수 있으며, 제1 패치 안테나 패턴(111a)은 상기 인덕턴스에 기반한 공진주파수를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100a)은 더욱 자유롭게 조절된 인덕턴스를 사용하여 더욱 자유롭게 조절된 대역폭을 얻을 수 있다.
도 1c를 참조하면, 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)의 제2 방향 길이는 커플링 패턴(130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4)의 제1 방향 길이보다 길 수 있으며, 제1 피드 패턴(126a-1, 126a-2)은 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 일부분에 상하방향으로 오버랩되도록 연장될 수 있다.
이에 따라, 제1 패치 안테나 패턴(111a)에 제공되는 캐패시턴스는 더욱 다양해질 수 있으므로, 제1 패치 안테나 패턴(111a)의 대역폭은 더욱 자유롭게 설계될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 변형 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈을 나타낸 측면도이고, 도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 외형을 나타낸 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 차폐비아를 나타낸 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100b)은, 제1 유전층(151a), 솔더층(140a), 제2 유전층(152b), 제3 유전층(151b), 제4 유전층(152c), 제5 유전층(151c), 제1 패치 안테나 패턴(111b), 제2 패치 안테나 패턴(112b), 제3 패치 안테나 패턴(113b), 커플링 패턴(130b-1, 130b-2), 제1 피드비아(121b-1, 121b-2)을 포함할 수 있으며, 전기연결구조체(160a)를 통해 연결부재(200)의 제1 그라운드 플레인(201a)의 상면 상에 실장될 수 있다.
예를 들어, 연결부재(200)는 제1, 제2, 제3 및 제4 그라운드 플레인(201a, 202a, 203a, 204a)이 복수의 절연층 사이에 교대로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 연결부재 솔더층(180a) 또는 주변비아(185a)를 더 포함할 수 있다.
제2 유전층(152b)은 제1 유전층(151a)의 상면 상에 배치될 수 있으며, 제3 유전층(151b)은 제2 유전층(152b)의 상면 상에 배치될 수 있으며, 제4 유전층(152c)은 제3 유전층(151b)의 상면 상에 배치될 수 있으며, 제5 유전층(151c)은 제4 유전층(152c)의 상면 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 제3 및 제5 유전층(151b, 151c)은 제1 유전층(151a)의 재료와 동일한 재료를 포함할 수 있으며, 제2 및 제4 유전층(152b, 152c)은 서로 동일한 재료로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제2 및 제4 유전층(152b, 152c)은 제1, 제3 및 제5 유전층(151a, 151b, 151c)의 재료와 다른 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 및 제4 유전층(152b, 152c)은 제1, 제3 및 제5 유전층(151a, 151b, 151c) 간의 결합력을 높이도록 접착성을 가지는 폴리머(polymer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 및 제4 유전층(152b, 152c)은 제1, 제3 및 제5 유전층(151a, 151b, 151c) 사이의 유전매질 경계면을 형성하도록 제1, 제3 및 제5 유전층(151a, 151b, 151c) 의 유전율보다 낮은 유전율을 가지는 세라믹(ceramic) 재료를 포함하거나, LCP(Liquid Crystal Polymer)나 폴리이미드와 같이 높은 유연성을 가지는 재료를 포함하거나, 강한 내구성, 높은 접착성을 가지도록 에폭시(epoxy) 수지나 테플론(Teflon) 같은 재료를 포함할 수도 있다.
상기 유전매질 경계면은 RF 신호의 전파방향을 굴절시켜서 칩 안테나 모듈(100b)의 방사패턴 형성방향을 더욱 상하방향(예: z방향)으로 집중시킬 수 있다.
제3 유전층(151b)의 상면은 제2 패치 안테나 패턴(112b)의 배치공간으로 사용될 수 있으며, 제5 유전층(151c)의 상면은 제3 패치 안테나 패턴(113b)의 배치공간으로 사용될 수 있다.
제2 및 제3 패치 안테나 패턴(112b, 113b)은 각각 제1 패치 안테나 패턴(111b)에 대해 전자기적으로 커플링될 수 있으므로, 제1 패치 안테나 패턴(111b)으로 추가 임피던스를 제공할 수 있으며, 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 대역폭을 더욱 넓힐 수 있다.
설계에 따라, 제3 패치 안테나 패턴(113b)은 중심부의 슬랏(slot)을 가질 수 있다. 이에 따라, 제3 패치 안테나 패턴(113b)을 흐르는 표면전류는 슬랏(slot)의 주위를 회전하는 방향으로 흐를 수 있으므로, 제3 패치 안테나 패턴(113b)의 RF 신호 파장에 대한 최적화에 따른 크기는 더욱 작아질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100b)은, 제2 피드비아(122b-1, 122b-2) 및 복수의 차폐비아(145a)을 더 포함할 수 있다.
설계에 따라, 제2 패치 안테나 패턴(112b)은 제2 피드비아(122b-1, 122b-2)로부터 제2 RF 신호를 전달받거나 전달하고 제2 RF 신호를 원격 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
즉, 설계에 따라, 제2 피드비아(122b-1, 122b-2)는 제1 유전층(151a)을 관통하도록 배치되고 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 관통홀을 관통하도록 배치되고 제2 패치 안테나 패턴(112b)에 대한 급전 경로를 제공할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 복수의 차폐비아(145a)는 각각 제1 유전층(151a)을 관통하도록 배치되고 제1 패치 안테나 패턴(111b)에 전기적으로 연결되고 제2 피드비아(122b-1, 122b-2)를 둘러싸도록 배열될 수 있다.
이에 따라, 제2 피드비아(122b-1, 122b-2)가 제1 패치 안테나 패턴(111b)에 대해 주는 전자기적 노이즈 영향은 감소할 수 있다.
제1 패치 안테나 패턴(111b)의 급전점과 복수의 차폐비아(145a) 사이의 전기적 거리가 길수록, 제1 패치 안테나 패턴(111b)에서의 에너지 손실이 감소하므로, 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 이득(gain)은 향상될 수 있다.
커플링 패턴(130b-1, 130b-2)은 제1 유전층(151a)의 상면 상에 배치되고 제1 패치 안테나 패턴(111b)에 상하방향으로 오버랩되지 않고 제1 패치 안테나 패턴(111b)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 커플링 패턴(130b-1, 130b-2)은 제1 패치 안테나 패턴(111b)보다 제1 유전층(151a)의 측면에 더 가까이 배치될 수 있다.
제1 피드비아(121b-1, 121b-2)는 제1 유전층(151a) 내에서 상하방향(예: z방향)으로 연장되고 커플링 패턴(130b-1, 130b-2)에 대한 급전 경로를 제공할 수 있다.
이에 따라, 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 실질적인 급전점은 복수의 차폐비아(145a)로부터 멀어지는 방향으로 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 가장자리보다 더 이격되어 위치할 수 있다.
따라서, 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 급전점과 복수의 차폐비아(145a) 사이의 전기적 거리는 더욱 길어질 수 있으며, 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 이득은 더욱 향상될 수 있다.
또한, 제2 패치 안테나 패턴(112b)은 커플링 패턴(130b-1, 130b-2)에 상하방향(예: z방향)으로 오버랩되지 않도록 배치되고, 제2 유전층(152b)의 유전율은 제1 및 제3 유전층(151a, 151b)의 유전율보다 낮을 수 있다.
이에 따라, 제1 패치 안테나 패턴(111b)의 커플링 패턴(130b-1, 130b-2)을 통한 간접적 급전에 따른 커플링 패턴(130b-1, 130b-2)의 제2 패치 안테나 패턴(112b)에 대한 전자기적 간섭은 감소할 수 있으며, 제1 및 제2 패치 안테나 패턴(111b, 112b) 사이의 전자기적 격리도는 더욱 향상될 수 있으며, 제1 및 제2 패치 안테나 패턴(111b, 112b) 각각의 이득은 향상될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 배열을 나타낸 사시도이고, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 4a를 참조하면, 복수의 칩 안테나 모듈(101b, 102b, 103b, 104b)은 연결부재(200)의 상면 상에서 x방향으로 나란히 배열될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 연결 부재(200)는 복수의 칩 안테나 모듈(101b, 102b, 103b, 104b)에 평행하게 배열된 복수의 엔드파이어 안테나(ef1, ef2, ef3, ef4)를 포함할 수 있으며, 수평방향(예: x방향 및/또는 y방향)으로 RF 신호의 방사패턴을 형성할 수 있다.
복수의 엔드파이어 안테나(ef1, ef2, ef3, ef4)는 각각 복수의 엔드파이어 안테나 패턴(210a) 및 피드라인(220a)을 포함하고, 디렉터 패턴(215a)을 더 포함할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 연결 부재(200)는 복수의 칩 안테나 모듈(101b, 102b, 103b, 104b)에 평행하게 배열된 복수의 엔드파이어 안테나(ef5, ef6, ef7, ef8)를 포함할 수 있으므로, 수평방향으로 RF 신호의 방사패턴을 형성할 수 있다.
복수의 엔드파이어 안테나(ef5, ef6, ef7, ef8)는 각각 방사체(431)와 유전체(432)를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4a 내지 도 4c가 도시하는 연결부재의 하측 구조를 예시한 측면도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈이 실장되는 연결 부재(200)는, IC(310), 접착 부재(320), 전기연결구조체(330), 봉합재(340), 수동부품(350) 및 코어 부재(410) 중 적어도 하나의 배치공간을 제공할 수 있다.
IC(310)는 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈에서 원격 송신 및/또는 수신되는 RF 신호에 대해 주파수 변환, 증폭, 필터링, 위상제어 및 전원생성 중 적어도 일부를 수행할 수 있다. 상기 IC(310)는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결되어 RF 신호를 전달하거나 전달받을 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결되어 그라운드를 제공받을 수 있다.
접착 부재(320)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 서로 접착시킬 수 있다.
전기연결구조체(330)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 전기연결구조체(330)는 솔더볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad)과 같은 구조를 가질 수 있다. 전기연결구조체(330)는 연결 부재(200)의 배선과 그라운드 플레인보다 낮은 용융점을 가져서 상기 낮은 용융점을 이용한 소정의 공정을 통해 IC(310)와 연결 부재(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다.
봉합재(340)는 IC(310)의 적어도 일부를 봉합할 수 있으며, IC(310)의 방열성능과 충격 보호성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 봉합재(340)는 PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF (Ajinomoto Build-up Film), 에폭시몰딩컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등으로 구현될 수 있다.
수동부품(350)은 연결 부재(200)의 하면 상에 배치될 수 있으며, 전기연결구조체(330)를 통해 연결 부재(200)의 배선 및/또는 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 수동부품(350)은 캐패시터(예: Multi Layer Ceramic Capacitor(MLCC))나 인덕터, 칩저항기 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
코어 부재(410)는 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있으며, 외부로부터 IF(intermediate frequency) 신호 또는 기저대역(base band) 신호를 전달받아 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 IF 신호 또는 기저대역 신호를 전달받아 외부로 전달하도록 연결 부재(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, RF 신호의 주파수(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz)는 IF 신호(예: 2GHz, 5GHz, 10GHz 등)의 주파수보다 크다.
예를 들어, 코어 부재(410)는 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 포함될 수 있는 배선을 통해 IF 신호 또는 기저대역 신호를 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 전달받을 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈이 실장되는 연결 부재(200)는, 차폐 부재(360), 커넥터(420) 및 엔드-파이어 칩 안테나(430) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
차폐 부재(360)는 연결 부재(200)의 하측에 배치되어 연결 부재(200)와 함께 IC(310)를 가두도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)을 함께 커버(예: conformal shield)하거나 각각 커버(예: compartment shield)하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 일면이 개방된 육면체의 형태를 가지고, 연결 부재(200)와의 결합을 통해 육면체의 수용공간을 가질 수 있다. 차폐 부재(360)는 구리와 같이 높은 전도도의 물질로 구현되어 짧은 스킨뎁스(skin depth)를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동부품(350)이 받을 수 있는 전자기적 노이즈를 줄일 수 있다.
커넥터(420)는 케이블(예: 동축케이블, 연성PCB)의 접속구조를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있으며, 전술한 코어 부재(410)과 유사한 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 커넥터(420)는 케이블로부터 IF 신호, 기저대역 신호 및/또는 전원을 제공받거나 IF 신호 및/또는 기저대역 신호를 케이블로 제공할 수 있다.
엔드-파이어 칩 안테나(430)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈에 보조하여 RF 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 엔드-파이어 칩 안테나(430)는 절연층보다 큰 유전율을 가지는 유전체 블록과, 상기 유전체 블록의 양면에 배치되는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 상기 복수의 전극 중 하나는 연결 부재(200)의 배선에 전기적으로 연결될 수 있으며, 다른 하나는 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈을 포함하는 전자기기를 예시한 평면도이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100g)이 실장된 연결 부재는 전자기기(700g)의 세트 기판(600g) 상에서 전자기기(700g)의 측면 경계에 인접하여 배치될 수 있다.
전자기기(700g)는 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 세트 기판(600g) 상에는 통신모듈(610g) 및 기저대역 회로(620g)가 더 배치될 수 있다. 상기 칩 안테나 모듈은 동축케이블(630g)을 통해 통신모듈(610g) 및/또는 기저대역 회로(620g)에 전기적으로 연결될 수 있다.
통신모듈(610g)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
기저대역 회로(620g)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 상기 기저대역 회로(620g)로부터 입출력되는 베이스 신호는 케이블을 통해 칩 안테나 모듈로 전달될 수 있다.
예를 들어, 상기 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 배선을 통해 IC로 전달될 수 있다. 상기 IC는 상기 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 칩 안테나 모듈(100i)이 각각 실장된 복수의 연결부재는 전자기기(700i)의 세트 기판(600i) 상에서 다각형의 전자기기(700i)의 변의 중심에 각각 인접하여 배치될 수 있으며, 상기 세트 기판(600i) 상에는 통신모듈(610i) 및 기저대역 회로(620i)가 더 배치될 수 있다. 상기 칩 안테나 모듈은 동축케이블(630i)을 통해 통신모듈(610i) 및/또는 기저대역 회로(620i)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 도 6a를 참조하면, 유전층(1140g)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 칩 안테나 모듈 사이 공간의 적어도 일부분에 채워질 수 있다.
본 명세서에 개진된 유전층 및 절연층은 FR4, LCP(Liquid Crystal Polymer), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic), 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수 있다.
한편, 본 명세서에 개진된 패턴, 비아, 플레인은, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 명세서에 개진된 RF 신호는 Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
100a, 100b: 칩 안테나 모듈
101b, 102b, 103b, 104b: 복수의 칩 안테나 모듈
111a: 제1 패치 안테나 패턴(patch antenna pattern)
112b: 제2 패치 안테나 패턴
113b: 제3 패치 안테나 패턴
121a-1, 121a-2: 제1 피드비아(feed via)
122b-1, 122b-2: 제2 피드비아
126a-1, 126a-2: 제1 피드 패턴(feed pattern)
127a-1, 127a-2: 제2 피드 패턴
129a-1: 우회 패턴(detour pattern)
130a-1, 130a-2, 130a-3, 130a-4: 커플링 패턴(coupling pattern)
138a, 140a: 솔더층(solder layer)
145a: 복수의 차폐비아(shielding via)
150a-1, 151a: 제1 유전층(dielectric layer)
152b: 제2 유전층
151b: 제3 유전층
152c: 제4 유전층
151c: 제5 유전층
200: 연결 부재(connection member)
201a: 제1 그라운드 플레인(ground plane)
310: IC(Integrated Circuit)
ef1, ef2, ef3, ef4, ef5, ef6, ef7, ef8: 엔드파이어 안테나(endfire antenna)

Claims (10)

  1. 제1 유전층;
    상기 제1 유전층 위에 위치하는 패치 안테나 패턴;
    상기 제1 유전층 위에 위치하고, 상기 패치 안테나 패턴과 상하방향으로 오버랩되지 않도록 상기 패치 안테나 패턴으로부터 이격된 커플링 패턴;
    상기 제1 유전층 내에서 상하방향으로 연장되고 상기 패치 안테나 패턴 및 상기 커플링 패턴과 상기 상하방향으로 오버랩되지 않도록 배치되는 제1 피드비아;
    상기 상하방향으로 상기 커플링 패턴의 적어도 일부부과 중첩하도록 상기 피드 비아의 일단으로부터 확장된 제1 피드 패턴; 그리고
    상기 상하방향으로 상기 커플링 패턴의 적어도 일부부과 중첩하도록 상기 피드 비아의 타단으로부터 확장된 제2 피드 패턴을 포함하는 칩 안테나 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 커플링 패턴은 제1 방향으로 확장되고,
    상기 제1 피드 패턴은 상기 제1 피드 비아의 상기 일단으로부터 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 확장되는 칩 안테나 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 피드 패턴은 상기 제1 피드 비아의 상기 타단으로부터 상기 제2 방향으로 확장되는 칩 안테나 모듈.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 피드 패턴의 상기 제2 방향 길이는 상기 커플링 패턴의 상기 제1 방향 길이보다 긴 칩 안테나 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 피드 패턴은 상기 상하방향으로 상기 패치 안테나 패턴의 일부분과 오버랩되는 칩 안테나 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 제2 피드 패턴의 동위 또는 하위에 배치되고 상기 제2 피드 패턴에 전기적으로 연결되고 일 지점의 주위를 도는 형태를 가지는 우회 패턴을 더 포함하는 칩 안테나 모듈.
  7. 제1항에서,
    상기 제1 유전층의 상면은 다각형 형태를 가지고,
    상기 패치 안테나 패턴은 적어도 일부 변이 상기 제1 유전층의 상면의 각 변에 대해 비스듬한 다각형 형태를 가지는 칩 안테나 모듈.
  8. 제7항에서,
    상기 커플링 패턴은 상기 제1 유전층의 상면의 각 변에 대해 비스듬한 방향으로 연장되는 칩 안테나 모듈.
  9. 제7항에서,
    상기 제1 피드 패턴은 상기 제1 유전층의 상면의 각 변에 대해 비스듬한 방향으로 연장된 형태를 가지는 칩 안테나 모듈.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 유전층 위에 위치하는 제2 유전층; 및
    상기 제2 유전층 위에 위치하는 제3 유전층; 을 더 포함하고,
    상기 패치 안테나 패턴은,
    상기 제1 유전층과 상기 제3 유전층의 사이에 배치되는 제1 패치 안테나 패턴; 및
    상기 제3 유전층의 위에 위치하는 제2 패치 안테나 패턴; 을 포함하는 칩 안테나 모듈.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112599958B (zh) * 2018-03-15 2023-03-28 华为技术有限公司 一种天线和通信装置
KR102482195B1 (ko) * 2018-10-26 2022-12-27 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈
KR102268382B1 (ko) * 2019-11-20 2021-06-23 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈
KR102254878B1 (ko) * 2019-11-20 2021-05-24 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈 집합체
KR102283081B1 (ko) 2020-01-30 2021-07-30 삼성전기주식회사 안테나 장치
KR102695146B1 (ko) * 2020-04-02 2024-08-13 삼성전기주식회사 칩 안테나
EP4016735A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-22 INTEL Corporation A multiband patch antenna
US12062863B2 (en) * 2021-03-26 2024-08-13 Sony Group Corporation Antenna device
CN114512817B (zh) * 2022-04-21 2022-08-16 华南理工大学 双极化滤波天线、天线阵列及射频通信设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018111690A1 (en) 2016-12-12 2018-06-21 Skyworks Solutions, Inc. Frequency and polarization reconfigurable antenna systems
WO2018173750A1 (ja) 2017-03-21 2018-09-27 株式会社村田製作所 アンテナモジュール及び通信装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006050340A (ja) 2004-08-05 2006-02-16 Tdk Corp 表面実装型アンテナ及びこれを用いた無線装置
CN2888667Y (zh) * 2006-01-11 2007-04-11 黄勇 片式天线
US8120536B2 (en) * 2008-04-11 2012-02-21 Powerwave Technologies Sweden Ab Antenna isolation
TW201032392A (en) * 2008-12-23 2010-09-01 Skycross Inc Multi-port antenna
US8633856B2 (en) * 2009-07-02 2014-01-21 Blackberry Limited Compact single feed dual-polarized dual-frequency band microstrip antenna array
CN102005646A (zh) * 2010-12-13 2011-04-06 电子科技大学 一种应用于wlan的小型化宽带天线
KR101174739B1 (ko) 2011-08-17 2012-08-17 황도인 듀얼 패치 안테나
JP5076019B1 (ja) * 2011-10-19 2012-11-21 株式会社東芝 アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器
KR101494687B1 (ko) 2013-04-02 2015-02-23 삼성탈레스 주식회사 다중 편파 마이크로스트립 패치 안테나
CN103367916A (zh) * 2013-07-12 2013-10-23 西安电子科技大学 多模多频圆极化卫星定位接收天线
US9502780B2 (en) * 2015-01-15 2016-11-22 Northrop Grumman Systems Corporation Antenna array using sandwiched radiating elements above a ground plane and fed by a stripline
EP3211976A1 (en) * 2016-02-29 2017-08-30 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Printed circuit board with antenna structure and method for its production
US10651555B2 (en) * 2017-07-14 2020-05-12 Apple Inc. Multi-band millimeter wave patch antennas
CN107516763A (zh) * 2017-08-15 2017-12-26 武汉雷毫科技有限公司 贴片天线单元及阵列
CN107768842B (zh) * 2017-09-14 2023-10-17 深圳市信维通信股份有限公司 一种用于5g移动通信的天线单元以及阵列天线
US10957982B2 (en) * 2018-04-23 2021-03-23 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Antenna module formed of an antenna package and a connection member
CN108767454A (zh) * 2018-04-27 2018-11-06 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 超宽带共辐射孔径天线单元
CN109301473B (zh) * 2018-10-31 2024-08-16 至晟(临海)微电子技术有限公司 5g毫米波宽带差分天线
US11417959B2 (en) * 2019-04-11 2022-08-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Chip antenna module and electronic device
KR102254878B1 (ko) * 2019-11-20 2021-05-24 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈 집합체
KR102268382B1 (ko) * 2019-11-20 2021-06-23 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈
KR102254880B1 (ko) * 2019-12-06 2021-05-24 삼성전기주식회사 칩 안테나 모듈 집합체 및 칩 안테나 모듈
US11276942B2 (en) * 2019-12-27 2022-03-15 Industrial Technology Research Institute Highly-integrated multi-antenna array

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018111690A1 (en) 2016-12-12 2018-06-21 Skyworks Solutions, Inc. Frequency and polarization reconfigurable antenna systems
WO2018173750A1 (ja) 2017-03-21 2018-09-27 株式会社村田製作所 アンテナモジュール及び通信装置

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Publication number Publication date
KR20210061573A (ko) 2021-05-28
US11158928B2 (en) 2021-10-26
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