KR102564705B1 - 안테나 패키지 모듈 - Google Patents

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KR102564705B1
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도한주
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Abstract

본 발명은 안테나 패키지 모듈에 관한 것으로, 메인 기판(110,210)과 메인 기판(110,210)의 상면에 실장되며 상면에 4×4 배열 또는 8×8 배열의 방사 패치(121,221)가 형성되는 하나의 안테나 패키지(120,220)와 메인 기판(110,210)의 일측에 설치되는 포트(130,230)를 포함하는 일체형 구조로 된다.
본 발명은 안테나 패키지를 모듈 타입으로 구성하여 목표로 하는 안테나 배열 구조를 구성하므로 수율이 높고, 불량 발생시 해당 부분만 교체가 가능하므로 제조 및 수리 비용을 낮출 수 있는 이점이 있다.

Description

안테나 패키지 모듈{ANTENNA IN PACKAGE MODULE}
본 발명은 안테나 패키지 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나 패키지를 모듈 타입으로 구성하여 5G 네트워크용 배열 안테나로 구성할 수 있는 안테나 패키지 모듈에 관한 것이다.
5G 네트워크용 안테나는 정보 송·수신의 대역폭을 넓히기 위해 상대적으로 높은 대역의 주파수를 활용한다. 높은 대역의 주파수는 직진성은 좋지만 범위가 좁은 특성이 있다. 따라서 5G 네트워크용 안테나는 복수의 안테나를 규칙적으로 배열하고 마치 하나처럼 동작시켜 원하는 지향성(방사 패턴)을 얻도록 하는 배열 안테나(array antenna)로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 5G 네트워크용용 배열 안테나는 하나의 기판(10) 위에 복수의 안테나 패키지(20)를 간격없이 배열하거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 기판(10) 위에 복수의 안테나 패키지(20)를 안테나 이득과 정합되는 일정 거리로 이격 배열한다.
이러한 5G 네트워크용 배열 안테나는 이득(gain) 개선과 넓은 빔 틸팅 범위(Beam Tilting Range)를 위해 복수의 안테나 배열 구조가 필요하고, 또 복잡하고 높은 정밀성이 요구된다.
그런데, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 5G 네트워크용 배열 안테나는 하나의 기판(10) 위에 복수의 안테나 패키지(20)를 배열하므로, 제조시 불량 발생 확률이 높고 이로 인해 수율이 낮으며 높은 가격을 형성하는 단점이 있다.
또한, 종래의 5G 네트워크용 배열 안테나는 불량 발생시 전체를 교체해야 하므로 교체 비용도 높아지는 문제가 있다.
특허문헌 1: 등록특허공보 제1759442호(20107.07.12 등록)
본 발명의 목적은 수율이 높고 불량 발생시 해당 부분만 교체가 가능하도록 안테나 패키지를 모듈 타입으로 구성하여 목표로 하는 안테나 배열 구조를 구성할 수 있도록 한 5G 네트워크용 안테나 패키지 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 메인 기판과 메인 기판의 상면에 실장되며 상면에 복수의 방사 패치가 형성되는 하나의 안테나 패키지와 메인 기판의 일측에 설치되는 포트를 포함하며, 복수 개가 행렬 배열되고 상호 연결되어 배열 안테나를 형성한다.
2×n 배열 또는 n×2 배열 중 어느 하나의 형태로 연결되어 배열 안테나를 형성할 수 있다. (n은 자연수)
메인 기판은 PCB 기판일 수 있다.
메인 기판은 일단이 상기 안테나 패키지와 연결되고 타단이 메인 기판의 모서리까지 연장되는 신호 분배 패턴과 안테나 패키지와 포트를 연결하는 신호 전송 패턴을 포함할 수 있다.
메인 기판은 포트가 설치된 일측과 대향되는 타측에 결합홈이 형성되고 결합홈이 형성된 면과 이웃하는 양측면에 상기 결합홈에 대응되는 결합돌기가 형성되거나, 포트가 설치된 일측과 대향되는 타측에 결합돌기가 형성되고 결합돌기가 형성된 면과 이웃하는 양측면에 결합돌기에 대응되는 결합홈이 형성된 2가지 형태를 포함할 수 있다.
안테나 패키지는 이웃하는 두 모서리 또는 세 모서리가 메인 기판의 상면의 이웃하는 두 모서리 또는 세 모서리와 접하도록 실장되고, 복수 개를 행렬 배열시 안테나 패키지들이 간격없이 일 대 일로 배치될 수 있다.
상기 안테나 패키지는 상기 메인 기판의 상면의 세 모서리에서 이격된 위치에 실장되고, 복수 개를 행렬 배열시 안테나 패키지들이 일정 거리로 이격 배치될 수 있다.
상기 복수의 방사 패치는 4×4 배열, 8×8 배열 중 어느 하나의 형태로 배열될 수 있다.
메인 기판에 하나의 안테나 패키지를 실장하고 하나의 포트를 구비하도록 구성되며, 안테나 패키지가 실장된 메인 기판들을 행렬로 배치하고 상호 연결하여 5세대 안테나인 배열 안테나를 구성할 수 있다.
안테나 패키지는 세라믹 기재와 세라믹 기재의 상면에 형성되는 복수의 방사 패치와 세라믹 기재의 하면에 형성되는 신호 처리 소자를 포함할 수 있다.
세라믹 기재는 LTCC일 수 있다.
메인 기판에 형성되며 신호 처리 소자와 포트를 연결하는 신호 전송 패턴과 일단이 신호 처리 소자에 연결되고 타단이 메인 기판의 모서리까지 연장되는 신호 분배 패턴을 포함할 수 있다.
복수의 방사 패치는 4×4 배열, 8×8 배열 중 어느 하나의 형태로 배열될 수 있다.
본 발명은 메인 기판의 상면에 수율이 높은 4×4 배열 또는 8×8 배열의 방사 패치를 형성한 하나의 안테나 패키지를 실장하고 메인 기판의 일측에 포트를 설치하여 일체화된 안테나 패키지 모듈을 제조하며, 제조한 안테나 패키지 모듈들을 행렬 배열하고 상호 연결하여 목표로 하는 배열 구조의 5세대 안테나를 구성하도록 한다.
따라서 본 발명은 목표로 하는 크기의 5세대 안테나로 구성할 수 있으며 수율이 높고 불량 발생시 해당 부분의 안테나 패키지 모듈만 교체하므로 수리가 용이하며, 높은 주파수로 인해 복잡하고 정밀성이 요구되는 5세대 안테나의 불량 발생 확률을 낮추고 종래의 높은 단가 문제를 해결하여 제조비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 5세대(5G) 안테나를 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 안테나 패키지 모듈 및 안테나 패키지 모듈을 배열하여 구성한 5세대 안테나(배열 안테나)를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 3의 A-A 단면을 보인 도면.
도 5는 도 3의 안테나 패키지 모듈을 2×4 배열 형태로 연결하여 형성한 5세대 안테나를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 안테나 패키지 모듈 및 안테나 패키지 모듈을 배열하여 구성한 5세대 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 7는 도 4의 B-B 단면을 보인 도면.
도 8은 도 6의 안테나 패키지 모듈을 2×4 배열 형태로 연결하여 형성한 5세대 안테나를 보인 도면.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 안테나 패키지 모듈을 보인 도면.
도 10은 도 9의 안테나 패키지 모듈을 1×1 배열 형태로 연결하여 형성한 5세대 안테나를 보인 도면.
도 11은 도 9의 안테나 패키지 모듈을 2×2 배열 형태로 연결하여 형성한 5세대 안테나를 보인 도면.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 안테나 패키지 모듈을 보인 도면.
도 13은 도 12의 안테나 패키지 모듈을 1×1 배열 형태로 연결하여 형성한 5세대 안테나를 보인 도면.
도 14는 도 12의 안테나 패키지 모듈을 2×2 배열 형태로 연결하여 형성한 5세대 안테나를 보인 도면.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나 패키지 모듈(100)은 메인 기판(110)에 하나의 안테나 패키지(120)를 실장하고 하나의 포트(130)를 구비하도록 구성된다.
안테나 패키지 모듈(100)은 안테나 패키지(120)가 실장된 메인 기판들(110)을 행렬로 배치하고 상호 연결하여 5G 네트워크용 안테나(이하, 5세대 안테나)인 배열 안테나를 구성할 수 있다.
5세대 안테나는 기지국에 설치된다. 5세대 안테나는 복수의 안테나 패키지 모듈(100,100-1,100-2,100-3)을 행렬 배치하여 초고대역 주파수를 이용한 통신을 지원한다.
5세대 안테나는 안테나 패키지 모듈(100)을 2×n 배열 또는 n×2 배열 중 어느 하나의 형태로 배치하여 구성할 수 있다. n은 자연수이다. 예를 들어, 5세대 안테나는 복수의 안테나 패키지 모듈(100)을 2×1 배열, 1×2 배열, 2×2 배열, 2×4 배열, 4×2 배열 중 하나의 형태로 배치할 수 있다.
하나의 메인 기판에 복수의 안테나 패키지를 배열하여 5세대 안테나를 구성할 수도 있으나, 이 경우 안테나 패키지의 배열 개수가 증가할수록 메인 기판의 크기를 크게 만들어야 한다. 5세대 안테나와 같이 높은 주파수를 이용한 안테나는 정밀도를 요구하는데 메인 기판을 크게 만들면 깨지는 문제가 발생하기 쉽고 일부분이 깨지더라도 전체 사용이 불가하므로 제조시 불량 발생 확률이 높고 수율이 낮다.
또한, 하나의 메인 기판에 복수의 안테나 패키지를 부착시 안테나 패키지의 방향이 틀어질 수 있고 어느 하나의 안테나 패키지에서 평탄도가 나오지 않을 수 있다. 5세대 안테나는 전체적인 모듈의 평탄도가 중요한데 메인 기판에 부착된 하나의 안테나 패키지에서 평탄도가 나오지 않으면 안테나 성능이 저하되므로 전체 사용이 불가하다.
따라서, 수율이 높고 불량 발생시 해당 부분만 교체가 가능하도록 안테나 패키지를 모듈 타입으로 구성하고, 안테나 패키지 모듈(100)을 행렬 배치하여 목표로 하는 5세대 안테나 배열 구조를 구성할 수 있도록 한다.
메인 기판(110)은 RF4, High-TG, Polymide 등의 재질로 형성된 PCB 기판일 수 있다.
안테나 패키지(120)는 메인 기판(110)의 상면에 부착되는 방식으로 실장된다. 안테나 패키지(120)는 상면에 복수의 방사 패치(121)가 형성될 수 있다. 복수의 방사 패치(121)는 4×4 배열, 8×8 배열 중 어느 하나의 형태로 배열될 수 있다.
안테나 패키지(120)는 4×4 배열, 8×8 배열 방사 패치로 제조시 수율이 높다. 안테나 패키지(120)는 주파수 보존을 위해 평탄도가 확보되어야 하고, 평탄도의 확보가 수율과 관련된다. 따라서 안테나 패키지 모듈(100)은 크기가 크면 클수록 평탄도 확보가 어려워 수율이 낮아진다.
상기한 이유로 안테나 패키지 모듈(100)은 메인 기판(110)에 하나의 안테나 패키지(120)를 실장하여 소형(미니)으로 제조하고, 제조 후 평탄도가 확보되는 안테나 패키지 모듈(100)만 선별하여 행렬 배열하고 연결하여 5세대 안테나를 구성한다. 이 경우 5세대 안테나의 성능 확보에 보다 효율적이다.
안테나 패키지 모듈(100)은 복수 개를 행렬 배열시 안테나 패키지들(120)이 간격없이 일 대 일(1:1)로 배치될 수 있다.
또는, 안테나 패키지 모듈(100)은 복수 개를 행렬 배열시 안테나 패키지들(120)이 일정 거리로 이격 배치될 수 있다. 안테나 이득의 정합이 잘되도록 안테나 패키지들(120)이 일정 거리로 이격 배치될 수 있다. 안테나 패키지들(120)이 일정 거리로 이격 배치되게 제조하면, 구조적으로 메인 기판(110)에 안테나 패키지(120)의 표면실장(SMT)이 용이하고 안테나 패키지들의 임피던스 정합을 위한 다양한 패턴 형성이 용이하다.
도 3에 도시된 바에 의하면, 안테나 패키지 모듈(100)은 4개를 2×2 배열하고 상호 연결하여 5세대 안테나인 배열 안테나를 구성한다.
안테나 패키지 모듈(100)은 메인 기판(110)과 메인 기판(110)의 상면에 실장되며 상면에 4×4 배열의 방사 패치(121)가 형성되는 하나의 안테나 패키지(120)와 메인 기판(110)의 일측에 설치되는 포트(130)를 포함하는 일체형 구조로 된다. 포트(130)는 기지국의 안테나가 장착된다.
메인 기판(110)의 상면에 실장되는 안테나 패키지(120)는 이웃하는 두 모서리가 메인 기판(110)의 상면의 이웃하는 두 모서리와 접하도록 실장된다. 메인 기판(110)의 상면의 이웃하는 두 모서리는 포트(130)가 설치된 면을 제외한 나머지 모서리가 해당된다.
상기 구조의 안테나 패키지 모듈(100)은 4개를 2×2 배열하고 상호 연결하면 안테나 패키지들(120)이 간격없이 일 대 일(1:1)로 배치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 메인 기판(110)은 홈과 돌기 구조로 상호 연결될 수 있다.
구체적으로, 메인 기판(110)은 포트(130)가 설치된 일측과 대향되는 타측에 결합홈(101)이 형성되고 결합홈(101)이 형성된 면과 이웃하는 양측면에 결합홈(101)에 대응되는 결합돌기(103)가 형성된 1 타입과, 포트(130)가 설치된 일측과 대향되는 타측에 결합돌기(103)가 형성되고 결합돌기(103)가 형성된 면과 이웃하는 양측면에 결합돌기(103)에 대응되는 결합홈(101)이 형성된 2 타입의 2가지 형태로 제조될 수 있다.
1 타입의 메인 기판에 안테나 패키지를 실장하여 1 타입의 안테나 패키지 모듈(100-2)을 구성하고, 2 타입의 메인 기판에 안테나 패키지를 실장하여 2 타입의 안테나 패키지 모듈(100-3)을 구성할 수 있다. 이 경우 1 타입의 안테나 패키지 모듈(100-2)과 2 타입의 안테나 패키지 모듈(100-3)이 교번되게 배열하여 5세대 안테나를 구성할 수 있다.
도 3의 경우, 1행에 2 타입의 안테나 패키지 모듈(100), 1 타입의 안테나 패키지 모듈(100-1)이 배열되고, 2행에 1 타입의 안테나 패키지 모듈(100-2), 2 타입의 안테나 패키지 모듈(100-3)이 배열되어 상호 연결된다.
도 4에 도시된 바에 의하면, 안테나 패키지(120)는 세라믹 기재(120a)의 상면에 형성되는 복수의 방사 패치(121)와 세라믹 기재(120a)의 하면에 형성되는 신호 처리 소자(123)를 포함한다. 세라믹 기재(120a)는 세라믹 재질로 형성된 판상 기재이다. 세라믹 기재(120a)는 세라믹 재질을 저온소성한 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 재질로 이루어질 수 있다.
LTCC 재질은 복합 레이어로 만들기 유리한 장점이 있으나 열수축 문제, 휨 문제 등이 있고 물성 관리가 까다롭다. 따라서 정밀도가 중요한 5세대 안테나에서 안테나 패키지(120)의 평탄도 불량이 발생하면 불량이 발생한 안테나 패키지(120)가 실장된 안테나 패키지 모듈(100)은 사용하지 않고 불량이 발생하지 않은 안테나 패키지(120)가 실장된 안테나 패키지 모듈들(100,100-1,100-2,100-3)만을 연결하여 5세대 안테나를 구성함으로써 안테나 성능 저하를 방지할 수 있다.
세라믹 기재(120a)는 ZTA(Zirconia Toughened Alumina), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(알루미나, Al2O3), 질화규소(SiN, Si3N4) 중 하나인 것을 일례로 할 수 있다. 세라믹 기재는 ZTA, 질화알루미늄, 산화알루미늄, 질화규소 중 하나 이상을 포함하는 합성 세라믹 재질일 수도 있다. 세라믹 기재는 이외에도 안테나를 위해 낮은 유전율 및 유전 손실을 갖는 세라믹 재질로 변형 실시 가능하다.
방사 패치(121)는 세라믹 기재(120a)의 상면에 형성된다. 방사 패치(121)는 5G 신호를 송수신한다. 방사 패치(121)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 도전성 재질의 박판인 것을 일례로 한다.
방사 패치(121)는 복수로 구성되어 세라믹 기재(120a)의 상면에 행렬 배치된다. 방사 패치(121)는 2×2 배열로 형성된다.
신호 처리 소자(123)는 세라믹 기재(120a)의 하면에 형성된다. 신호 처리 소자(123)는 복수로 구성되어, 세라믹 기재(120a)의 하면에 행렬 배치된다. 신호 처리 소자(123)는 복수의 방사 패치(121)에서 수신한 5G 신호를 신호 처리한다. 신호 처리 소자(123)는 방사 패치(121)를 통해 5G 신호를 송출한다. 신호 처리 소자(123)는 2×2 배열로 형성될 수 있다. 신호 처리 소자(123)는 복수의 방사 패치(121)와 연결된다. 신호 처리 소자(123)는 세라믹 기재의 내부에 형성된 급전 라인(미도시)을 통해 복수의 방사 패치(121)를 급전한다.
신호 처리 소자(123)는 세라믹 기재의 내부에 형성된 급전 패턴(미도시)과 연결될 수도 있다. 급전 패턴은 급전 라인을 통해 신호 처리 소자(123)와 연결된다. 신호 처리 소자(123)는 무선 신호 전송을 위한 신호를 급전 패턴으로 공급한다. 급전 패턴은 커플링을 통해 방사 패치(121)를 급전할 수 있다. 여기서, 커플링은 급전 패턴과 방사 패치(121)가 직접 접촉되지 않고 이격된 상태에서 전기적으로 연결된 것을 의미한다.
메인 기판(110)은 신호 분배 패턴(140)과 신호 전송 패턴(150)이 형성된다.
신호 분배 패턴(140)은 일단이 신호 처리 소자(123)에 연결되고 타단이 메인 기판(110)의 모서리까지 연장된다. 신호 분배 패턴(140)은 복수의 신호 처리 소자(123)에 연결될 수 있다. 신호 분배 패턴(140)은 메인 기판(110)의 결합홈(101) 또는 결합돌기(103)까지 연장되어 이웃하여 배열되는 안테나 패키지 모듈(100-3)의 신호 분배 패턴(140)과 연결된다. 신호 분배 패턴(140)은 각 안테나 패키지(120)로 급전 전력을 분할 공급하여 방사 지향성을 강화하고 안테나 이득을 높인다.
신호 전송 패턴(150)은 신호 처리 소자(123)와 포트(130)를 연결한다. 신호 전송 패턴(150)은 신호 처리 소자(123)로 송출된 신호를 외부로 송출하거나 외부에서 수신된 신호를 신호 처리 소자(123)로 공급한다. 신호 전송 패턴(150)은 복수의 신호 처리 소자(123)에 연결될 수 있다.
포트(130)는 입력포트 또는 출력포트일 수 있다. 도 4의 경우, 좌측 안테나 패키지 모듈(100-2)에 설치된 포트(130)와 우측 안테나 패키지 모듈(100-3)에 설치된 포트(130) 중 하나는 입력포트가 되고 나머지 하나는 출력포트가 될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(100, 100-1~100-7)은 8개를 2×4 배열하고 상호 연결하여 5세대 안테나인 배열 안테나를 구성한다.
안테나 패키지 모듈(100, 100-1~100-7)은 메인 기판(110)과 메인 기판(110)의 상면에 실장되며 상면에 4×4 배열의 방사 패치(121)가 형성되는 하나의 안테나 패키지(120)와 메인 기판(110)의 일측에 설치되는 포트(130)를 포함하는 일체형 구조로 된다.
5세대 안테나는 안테나 패키지 모듈(100, 100-1~100-7)이 2×4 배열되어 8개의 포트를 구비하며, 각 포트들(130)은 입력포트 또는 출력포트를 담당한다.
메인 기판(110)의 상면에 실장되는 안테나 패키지(120)는 이웃하는 두 모서리가 메인 기판(110)의 상면의 이웃하는 두 모서리와 접하도록 실장된다. 따라서 2×4 배열의 5세대 안테나는 안테나 패키지들(120)이 간격없이 일 대 일(1:1)로 배치된다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(100')은 메인 기판(110)의 상면에 실장되는 안테나 패키지(120)가 메인 기판(110)의 상면의 세 모서리에서 이격된 위치에 실장된다. 안테나 패키지들(120)이 일정 거리로 이격 배치하여 안테나 이득의 정합이 잘되도록 할 수 있다.
상기 구조의 안테나 패키지 모듈(100')은 4개를 2×2 배열하고 상호 연결하면, 안테나 패키지들(100',100'-1,100'-2,100'-3)이 일정 거리로 이격 배치된다.
각 안테나 패키지들(120)이 이격되는 간격(m)은 메인 기판(110)의 유전율과 주파수에 따른 정합을 고려하여 설정할 수 있다.
메인 기판(110)은 신호 분배 패턴(140)과 신호 전송 패턴(150)이 형성된다.
신호 분배 패턴(140)은 일단이 신호 처리 소자(123)에 연결되고 타단이 메인 기판(110)의 모서리까지 연장된다. 신호 분배 패턴(140)은 메인 기판(110)의 결합홈(101) 또는 결합돌기(103)까지 연장되어 이웃하여 배열되는 안테나 패키지 모듈(100-3)의 신호 분배 패턴(140)과 연결된다. 신호 전송 패턴(150)은 신호 처리 소자(123)와 포트(130)를 연결한다.
포트(130)는 입력포트 또는 출력포트일 수 있다. 도 7의 경우, 좌측 안테나 패키지 모듈(100'-2)에 설치된 포트(130)와 우측 안테나 패키지 모듈(100'-3)에 설치된 포트(130) 중 하나는 입력포트가 되고 나머지 하나는 출력포트가 될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(100', 100'-1~100'-7)은 8개를 2×4 배열하고 상호 연결하여 5세대 안테나인 배열 안테나를 구성한다.
안테나 패키지 모듈(100',100'-1~100'-7)은 메인 기판(110)과 메인 기판(110)의 상면에 실장되며 상면에 4×4 배열의 방사 패치(121)가 형성되는 하나의 안테나 패키지(120)와 메인 기판(110)의 일측에 설치되는 포트(130)를 포함하는 일체형 구조로 된다.
5세대 안테나는 안테나 패키지 모듈(100',100'-1~100'-7)이 2×4 배열되어 8개의 포트를 구비하며, 각 포트들(130)은 입력포트 또는 출력포트를 담당한다.
메인 기판(110)의 상면에 실장되는 안테나 패키지(120)가 메인 기판(110)의 상면의 세 모서리에서 이격된 위치에 실장된다. 따라서 2×4 배열의 5세대 안테나는 안테나 패키지들(120)이 일정 거리로 이격 배치된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(200)은 메인 기판(210)과 메인 기판(210)의 상면에 실장되며 상면에 8×8 배열의 방사 패치(221)가 형성되는 하나의 안테나 패키지(220)와 메인 기판(210)의 일측에 설치되는 포트(230)를 포함하는 일체형 구조로 된다.
메인 기판(210)의 상면에 실장되는 안테나 패키지(220)는 이웃하는 세 모서리가 메인 기판(210)의 상면의 이웃하는 세 모서리와 접하도록 실장된다. 메인 기판(210)의 상면의 이웃하는 세 모서리는 포트(230)가 설치된 면을 제외한 나머지 모서리가 해당된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(200, 200-1)은 2개를 1×2 배열하고 상호 연결하면 간격없이 일 대 일(1:1)로 배치된 5세대 안테나를 구성한다.
5세대 안테나는 안테나 패키지 모듈(200, 200-1)이 1×2 배열되어 2개의 포트를 구비하며, 각 포트들(130)은 입력포트 또는 출력포트를 담당한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(200, 200-1, 200-2, 200-3)은 4개를 2×2 배열하고 상호 연결하면 간격없이 일 대 일(1:1)로 배치된 5세대 안테나를 구성한다. 상기한 5세대 안테나는 4개의 포트(230)를 구비하며, 각 포트(230)는 입력포트 또는 출력포트를 담당한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(200')은 메인 기판(210)과 메인 기판(210)의 상면에 실장되며 상면에 8×8 배열의 방사 패치(221)가 형성되는 하나의 안테나 패키지(220)와 메인 기판(210)의 일측에 설치되는 포트(230)를 포함하는 일체형 구조로 된다.
메인 기판(210)의 상면에 실장되는 안테나 패키지(220)는 메인 기판(210)의 상면의 세 모서리에서 이격된 위치에 실장된다. 안테나 패키지들(220)이 일정 거리로 이격 배치하여 안테나 이득의 정합이 잘되도록 할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(200', 200'-1)은 2개를 1×2 배열하고 상호 연결하면 안테나 패키지들(220)이 일정 거리로 이격 배치된 5세대 안테나를 구성한다. 각 안테나 패키지들(220)이 이격되는 간격(n)은 메인 기판(210)의 유전율과 주파수에 따른 정합을 고려하여 설정할 수 있다.
5세대 안테나는 안테나 패키지 모듈(200', 200'-1)이 1×2 배열되어 2개의 포트를 구비하며, 각 포트들(230)은 입력포트 또는 출력포트를 담당한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 안테나 패키지 모듈(200', 200'-1, 200'-2, 200'-3)은 4개를 2×2 배열하고 상호 연결하면 안테나 패키지들(220)이 일정 거리로 이격 배치된다. 상기한 5세대 안테나는 4개의 포트(230)를 구비하며, 각 포트(230)는 입력포트 또는 출력포트를 담당한다.
이하 본 발명의 작용을 설명한다.
본 발명의 안테나 패키지 모듈(100,200)은 메인 기판(110,210)과 메인 기판(110,210)의 상면에 실장되며 상면에 4×4 배열 또는 8×8 배열의 방사 패치(121,221)가 형성되는 하나의 안테나 패키지(120,220)와 메인 기판(110,210)의 일측에 설치되는 포트(130,230)를 포함하는 일체형 구조로 된다.
상기한 안테나 패키지 모듈(100,200)은 2×n 배열 또는 n×2 배열 중 어느 하나의 형태로 배열하고 상호 연결하여 5세대 안테나를 구성한다.
메인 기판(110,210), 하나의 안테나 패키지(120,220) 및 하나의 포트(130,230)로 이루어진 일체형 구조의 상기 안테나 패키지 모듈(100,200)은 평탄도가 확보된 안테나 패키지 모듈(100,200)만 선별하고 배열하여 목표로 하는 크기의 5세대 안테나로 구성하는 것이 가능하므로 수율이 높다.
또한, 상기한 안테나 패키지 모듈(100,200)을 배열하여 구성한 5세대 안테나는 불량 발생시 해당 부분의 안테나 패키지 모듈(100,200)만 교체하면 되므로 수리가 용이하다.
또한, 안테나 패키지 모듈(100,200)은 메인 기판(110,210)의 상면에 실장되는 안테나 패키지(120,220)가 메인 기판(110,210)의 상면의 세 모서리에서 이격된 위치에 실장되게 제조함으로써, 안테나 패키지 모듈(100,200)의 배열시 안테나 패키지들(120,220)이 안테나 이득의 정합이 잘되도록 일정 거리로 이격 배치될 수 있다.
또한, 안테나 패키지 모듈(100,200)은 배열시 메인 기판들(110,210)이 홈과 돌기 구조로 상호 연결되므로 배열이 용이하고 배열된 안테나 패키지 모듈들(100,200)의 평탄도 확보가 용이하다.
상기한 이유로 본 발명의 안테나 패키지 모듈(100,200)은 목표로 하는 크기의 5세대 안테나로 구성할 수 있으며 수율이 높고, 불량 발생시 해당 부분의 안테나 패키지 모듈만 교체하므로 수리가 용이하며, 높은 주파수로 인해 복잡하고 정밀성이 요구되는 5세대 안테나의 불량 발생 확률을 낮추고 종래의 높은 제조 단가 문제를 해결하여 제조 단가를 크게 절감할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명은 도 6 내지 도 14에서 도 3 내지 도 5와 중복되는 구성에 대해서는 간략하게 설명하거나 생략하였다. 따라서 도 6 내지 도 14에서 설명한 내용만이 실시예에 해당하는 것은 아니고 도 3 내지 도 5에 설명된 내용 중 혼용될 수 있는 부분은 도 6 내지 도 14에도 적용될 수 있다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 기판 20: 안테나 패키지
100,100-1~100-7,100',100'-1~100'-7: 안테나 패키지 모듈
110,210: 메인 기판 101: 결합홈
103: 결합돌기 120,220: 안테나 패키지
121,221: 방사 패치 123: 신호 처리 소자
130: 포트 140: 신호 분배 패턴
150: 신호 전송 패턴
200,200-1~200-3,200',200'-1~200'-3: 안테나 패키지 모듈

Claims (14)

  1. 메인 기판;
    상기 메인 기판의 상면에 실장되며 상면에 복수의 방사 패치가 형성되는 하나의 안테나 패키지; 및
    상기 메인 기판의 일측에 설치되는 포트;를 포함하며,
    상기 안테나 패키지가 실장된 상기 메인 기판 복수 개를 행렬 배열하고 상호 연결하여 배열 안테나를 구성하되,
    상기 메인 기판은,
    상기 포트가 설치된 일측과 대향되는 타측에 결합홈이 형성되고 상기 결합홈이 형성된 면과 이웃하는 양측면에 상기 결합홈에 대응되는 결합돌기가 형성되거나,
    상기 포트가 설치된 일측과 대향되는 타측에 결합돌기가 형성되고 상기 결합돌기가 형성된 면과 이웃하는 양측면에 상기 결합돌기에 대응되는 결합홈이 형성된 2가지 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    2×n 배열 또는 n×2 배열 중 어느 하나의 형태로 연결되어 배열 안테나를 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈. (n은 자연수)
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 메인 기판은 PCB 기판인 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 기판은
    일단이 상기 안테나 패키지와 연결되고 타단이 상기 메인 기판의 모서리까지 연장되는 신호 분배 패턴; 및
    상기 안테나 패키지와 상기 포트를 연결하는 신호 전송 패턴;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 패키지는 이웃하는 두 모서리 또는 세 모서리가 상기 메인 기판의 상면의 이웃하는 두 모서리 또는 세 모서리와 접하도록 실장되고,
    복수 개를 행렬 배열시 안테나 패키지들이 간격없이 일 대 일로 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 패키지는 상기 메인 기판의 상면의 세 모서리에서 이격된 위치에 실장되고,
    복수 개를 행렬 배열시 안테나 패키지들이 일정 거리로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 방사 패치는 4×4 배열, 8×8 배열 중 어느 하나의 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  9. 메인 기판에 하나의 안테나 패키지를 실장하고 하나의 포트를 구비하도록 구성되며,
    상기 안테나 패키지가 실장된 메인 기판들을 행렬로 배치하고 상호 연결하여 배열 안테나를 구성하되,
    상기 안테나 패키지는
    세라믹 기재;
    상기 세라믹 기재의 상면에 형성되는 복수의 방사 패치; 및
    상기 세라믹 기재의 하면에 형성되는 신호 처리 소자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 메인 기판은 PCB 기판인 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  11. 삭제
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 세라믹 기재는 LTCC인 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 메인 기판에 형성되며 상기 신호 처리 소자와 상기 포트를 연결하는 신호 전송 패턴; 및
    일단이 상기 신호 처리 소자에 연결되고 타단이 상기 메인 기판의 모서리까지 연장되는 신호 분배 패턴;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 방사 패치는 4×4 배열, 8×8 배열 중 어느 하나의 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 안테나 패키지 모듈.
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