KR102568702B1 - 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 무선 통신 시스템에서 안테나 모듈(antenna module)은, PCB(printed circuit board); RFIC(radio frequency integrated circuit); 및 RF(radio frequency) 신호를 방사하기 위한 복수의 안테나 엘리멘트들(antenna elements)을 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리멘트들은 상기 PCB의 제1 면의 제1 영역에 배치되고, 상기 RFIC는, 상기 PCB의 제1 면에서, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역 상에 배치될 수 있다.

Description

안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치{ANTENNA STURCTURE AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시(disclosure)는 안테나 구조(antenna structure) 및 이를 포함하는 전자 장치(electronic device)에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
통신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나들을 장착한 제품이 개발되고 있고, Massive MIMO 기술을 활용하여 점점 보다 훨씬 더 많은 수의 안테나를 갖는 장비가 사용될 것으로 예상된다. 통신 성능을 높이기 위해, 안테나에서 발생하는 손실(loss)를 줄이기 위한 노력이 요구되고 있다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 RFIC(radio frequency integrated circuit)와 안테나를 보드(board)의 동일 면에 배치하기 위한 구조, 모듈, 및 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 RFIC와 안테나 간의 급전 손실(feedling loss)를 줄이기 위한 구조, 모듈, 및 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 보드(board) 상에서 안테나 엘리멘트들(antenna elements) 사이에 RFIC를 배치하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 방사 패턴(radiating pattern) 없이 보드의 내부에 캐비티를 통해 안테나를 구현하기 위한 구조, 모듈, 및 장치를 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 안테나 모듈(antenna module)은, PCB(printed circuit board); RFIC(radio frequency integrated circuit); 및 RF(radio frequency) 신호를 방사하기 위한 복수의 안테나 엘리멘트들(antenna elements)을 포함하고, 상기 복수의 안테나 엘리멘트들은 상기 PCB의 제1 면의 제1 영역에 배치되고, 상기 RFIC는, 상기 PCB의 제1 면에서, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역 상에 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 무선 통신 시스템에서, 안테나 모듈(antenna module)에 있어서, PCB(printed circuit board); 및 RFIC(radio frequency integrated circuit)를 포함하고, 상기 PCB는, 비아들에 기반하여 형성되는 복수의 캐비티들을 포함하고, 상기 비아들은, 상기 PCB의 제1 면의 제1 영역 내에서, 상기 PCB 내부의 하나 이상의 금속층들을 관통하도록 배치되고, 상기 RFIC는, 상기 PCB의 제1 면에서, 상기 제1 영역과 다른 제2 영역 상에 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 통신 시스템에서 전자 장치는, 적어도 하나의 프로세서; 및 PCB(printed circuit board); 하나 이상의 RFIC(radio frequency integrated circuit)들; 및 상기 PCB의 일 면에 배치되는 복수의 안테나 엘리멘트들(antenna elements)을 포함하고,상기 하나 이상의 RFIC들은 제1 RFIC를 포함하고,상기 복수의 안테나 엘리멘트들은 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들을 포함하고, 상기 제1 RFIC는, 상기 PCB의 상기 일 면에서, 상기 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들과 관련된 제1 폐곡선 영역 내에 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 신호를 방사하기 위한 방사 요소와 RFIC(radio frequency integrated circuit) 간의 거리를 줄임으로써, 안테나 모듈의 삽입 손실(insertion loss)을 줄여 통신 성능을 향상시킬 수 있게 한다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, RFIC를 포함하는 보드(board)와 안테나를 공용화함으로써, 생산 비용의 절감을 제공할 수 있게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 안테나 및 RFIC(radio frequency circuit)의 층 구조를 포함하는 안테나 모듈(antenna module)의 예를 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 및 RFIC의 동일 면 배치 구조를 갖는 안테나 모듈의 예를 도시한다.
도 3a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 및 RFIC의 동일 면 배치 구조의 예를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 및 RFIC의 동일 면 배치 구조의 다른 예를 도시한다.
도 3c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈을 위한 커버 구조의 예를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백(cavity-back) 구조를 갖는 안테나 모듈의 예를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백 구조의 예를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백 구조의 다른 예를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백 구조를 갖는 안테나 모듈의 성능의 예를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템을 위한 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 신호를 방사하는 안테나와 RF(radio frequency) 신호를 위한 RFIC(radio frequency integrated circuit)의 물리적인 거리를 줄임으로써, 안테나 모듈 내 손실(loss)(예: 급전선에 따른 삽입 손실(insertion loss))을 최소화하기 위한 기술을 설명한다. 특히, mmWave 기술을 통해 점점 보다 훨씬 더 많은 수의 안테나를 갖는 장비가 사용될 것으로 예상되므로, 낮은 손실로 인한 높은 성능과 함께 생산 비용 측면에서 보다 효율적인 안테나 설계가 요구된다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 부품을 지칭하는 용어(예: 보드, 기판, PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 모듈, 안테나, 안테나 소자, 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조체, 구조물, 지지부, 접촉부, 돌출부, 개구부), 구조체들 간 연결부를 지칭하는 용어(예: 연결선, 급전선(feeding line), 연결부, 접촉부, 급전부(feeding unit), 지지부, 컨택 구조체, 도전성 부재, 조립체(assembly)), 회로를 지칭하는 용어(예: PCB, FPCB, 신호선, 급전선, 데이터 라인(data line), RF 신호 선, 안테나 선, RF 경로, RF 모듈, RF 회로) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 또한, 이하 사용되는 '...부', '...기', '...물', '...체' 등의 용어는 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
이하, 본 개시의 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치를 설명하기 위해, 기지국의 구성요소들을 예로 서술하나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 본 개시의 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치는 기지국 외에 단말, 기타 신호 처리를 위한 통신 부품들의 안정적인 연결 구조를 요구하는 장비에 적용될 수 있음은 물론이다.
기지국은 단말에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이고, 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '액세스 유닛(access unit)','분산 유닛(distributed unit, DU)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)','무선 유닛(radio unit, RU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 본 개시의 안테나 구조는 기지국의 RU(혹은 AU)에 포함되어 구현될 수 있다.
단말은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국과 무선 채널을 통해 통신을 수행하고, 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '차량(vehicle)용 단말', '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
본 개시에서 전자 장치는, 후술되는 안테나 구조 혹은 안테나 모듈 외에 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈이 동작하도록 제어할 뿐만 아니라, 본 개시의 안테나 모듈이 보다 효과적으로 이용될 수 있는 상황 혹은 조건들(예: above 6 GHz(FR2))에서 해당 안테나 모둘에 의해 RF 신호를 처리할 것을 제어하도록 구성될 수 있다.
사용하고자 하는 주파수 대역(frequency band)이 높이짐에 따라, 다수의 안테나들이 밀집되는 어레이 형태의 안테들의 활용 빈도가 증가하고 있다. 일 예로, mmWave(예: above 6 GHz) 대역에서 빔포밍(beamforming)을 통해 신호를 송신하는 상황들이 제안되고 있다. 기지국은 다수의 안테나들(예: 256개)이 밀집된 안테나 어레이를 다수(예: 4개) 활용하여 빔포밍을 수행할 수 있다. 이와 같이, 다수의 안테나들이 밀집되어 배치되는 구현들이 예상되는 바, 각 안테나에서의 이득의 항샹 및 공간적, 경제적으로 효율적인 안테나 구조가 요구된다. 도 1을 통해 기존 안테나 모듈의 구조의 문제점 및 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조의 설계 방향이 서술된다.
도 1은 안테나 및 RFIC(radio frequency circuit)의 층 구조를 포함하는 안테나 모듈의 예를 도시한다. 층 구조란, 예로, 안테나 모듈 내 일부 부품은 PCB에 배치되고, 다른 부품은 다른 PCB 배치되는 구조, 즉 부품들 간에 서로 다른 층에 배치되는 구조를 의미한다.
도 1을 참고하면, 안테나 모듈(100)은 RFIC(110), 패키지(120), 안테나 보드(130)를 포함할 수 있다. RFIC(110)과 패키지(120) 사이에 범프(bump)(115)가 위치할 수 있다. 범프(115)는, RFIC(110)와 패키지(120)을 연결할 수 있다. 패키지(120)과 안테나 보드(130) 사이에 BGA(ball grid array)(125)가 위치할 수 있다. BGA(125)는 패키지(120)와 안테나 보드(130)을 연결할 수 있다. 안테나 보드(130)는 연결을 위한 급전선(feeding line)과 수직으로 배치된 비아(via)를 포함한다.
RFIC(110)로부터의 신호는, 패키지(120)의 처리를 거쳐, 안테나 보드(130)의 안테나를 통해 방사된다. 이 때, 도 1에 도시된 바와 같이 급전선 및 비아를 통해, 신호 전달 과정에 있어 손실이 발생할 수 있다. 예를 들어, 일 시뮬레이션 결과에서는, RFIC(110)과 패키지(120) 사이의 손실(151)은 0.3 dB, 패키지(120) 내 손실(152)은 0.25 dB, 패키지(120)과 안테나 보드(130) 사이에서 손실(153)은 0.3dB, 안테나 보드(130) 내 비아(예: 스택 비아(stacked via) 및 스루홀(예: 도금 스루홀(plate through hole, PTH))의 손실(154)은 1.2dB, 안테나 보드(130) 내 급전손의 손실(155)은 0.45dB가 확인되었다. 이와 같이, RFIC(110)과 안테나 보드(130)의 물리적인 거리로 인한 급전선 및 수직 비아의 영향이 손실에 지배적이다.
성능 향상을 위해 각 안테나에서의 급전선의 손실 감소가 요구된다. 도 1에서 제기된 문제와 같이, 수직 비아의 거리만큼의 급전 손실이 존재하므로, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조는, 이러한 손실을 줄이기 위해 따라 칩(예: RFIC)에서 안테나까지의 거리를 줄이기 위한 구조를 포함한다. 수직 비아 없이 안테나 보드(130)에 RFIC(110)가 실장됨으로써(혹은 패키지가 실장되고, RFIC가 패키지 상에 실장됨으로써), 안테나 모듈은 급전으로 인한 손실을 최소화할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들을 설명하기 전에, 필요한 구성 요소들, 기능들, 및 용어들이 서술된다. 안테나 모듈은, RF 신호의 방사를 위한 기능적 구성들을 포함하는 집합으로, 칩, 장비, 혹은 패키지의 형태로 구성될 수 있다. 먼저, 안테나 모듈은 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 여기서, 다수의 안테나들이 집합된 형태는 안테나 어레이(antenna array)일 수 있다. 안테나 어레이에 포함되어 있는 각 안테나는 어레이 엘리멘트(array element), 또는 안테나 엘리멘트(antenna element)라 지칭될 수 있다. 상기 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array), 평면 어레이(planar array) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 안테나 어레이는 매시브 안테나 어레이(massive antenna array)로 지칭될 수 있다. 안테나 엘리멘트 각각은 RF 신호를 방사하도록 구성되고, 안테나 어레이는 방사 패턴을 형성한다.
안테나 모듈은 전기적 연결을 제공하기 위한 보드(board)를 포함할 수 있다. 본 개시에서 보드는 PCB(printed circuit board) 또는 이와 유사한 기능을 수행하는 기판(substrate)을 의미할 수 있다. RFIC가 실장된 보드는 메인 보드로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드는 RU(radio unit) 보드로 지칭될 수 있다. 메인 보드는 복수의 신호선들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 각 안테나 엘리멘트들는 메인 보드에 배치될 수 있다. 안테나 엘리멘트들을 포함하는 보드는 안테나 보드로 지칭될 수 있다. 즉, 다양한 실시 예들에 따를 때, 메인 보드는 안테나 보드의 기능을 수행할 수 있다. 이와 같이, 안테나 보드에 RFIC가 실장되어 혼합된 기능을 제공하기 위한 보드는, 하이브리드 메인 보드로 지칭될 수도 있다.
안테나 모듈은, RFIC를 포함할 수 있다. RFIC는 RF 신호들을 처리하기 위한 기능들을 수행하며, RF 신호를 기저대역 신호로 변환하거나, 기저대역 신호를 RF 신호로 변환할 수 있다. RFIC는 각 안테나 엘리멘트를 위한 다수의 신호 경로들을 포함할 수 있다. 또한, RFIC는 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(digital to analog convertor), ADC(analog to digital convertor) 등을 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 RFIC는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호뿐만 아니라, Above 6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호를 처리하도록 구성될 수 있다. 한편, 본 개시에서 RFIC란 RF 신호를 처리하기 위한 통신 회로를 총칭하는 용어로서 사용된다. 즉, RFIC로 언급된 실시 예들에서, RFIC는 특정 구현 방식을 지칭하는 것으로 한정되지 않는다.
안테나 모듈은, 일부 실시 예들에서, 패키지를 포함할 수 있다. 패키지는 RFIC의 신호들을 위한 처리(processing)를 추가적으로 수행하도록 구성된 부품들의 집합일 수 있다. 예를 들어, 패키지는 신호의 전력 제어 또는 위상 배열 제어를 수행할 수 있다. 패키지는, RF 신호 처리를 위한 하나 이상의 RF 경로들 및 하나 이상의 소자들을 포함할 수 있다.
도 1에서 서술된 기존 구조와 달리, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조는 RFIC와 안테나 사이에 PCB 기반을 통과하는 수직 비아(through vertical via)의 수직 길이로 인한 손실을 최소화하기 위한 구조를 제안한다. mmWave의 안테나 패키지 구조에서 발생하는 손실을 근본적으로 줄이기 위해, RFIC가 실장되는 메인 보드(main board)와 RF 신호를 방사하는 방사체와 관련된 보드를 공용화시키는 방안이 서술된다. 다시 말해, 메인 보드가 방사체를 포함하도록(즉, 안테나 보드의 역할까지 수행) 구성될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 및 RFIC의 동일 면 배치 구조를 갖는 안테나 모듈의 예를 도시한다. 본 개시의 동일 면 배치 구조는 안테나와 RFIC가 보드 내 동일 면에 배치되는 구조이고, 동일 면에서 상호 이격된 위치에 배치될 수 있다. 보드의 일 면에 안테나 엘리멘트들이 배치되고, 상기 일 면에 RFIC가 배치된다. 즉, 안테나 엘리멘트들과 RFIC는 상호 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 구조는 두 구성 요소들(안테나와 RFIC)의 물리적인 거리를 줄이고 급전으로 인한 손실을 줄이기 위한 목적이 있다. RFIC가 배치된 PCB가 안테나가 배치된 PCB와 적층 구조를 형성하거나, 안테나가 배치된 PCB의 상부면과 반대인 하부면에 RFIC가 배치되는 구조와 달리, 동일 면 배치 구조는 RFIC와 안테나가 보드의 동일한 면 상에(on) 배치된 구조를 의미한다. 일부 실시 예들에서, RFIC와 안테나는, 안테나가 배치된 면과 PCB가 배치된 면 사이에 별도의 기판 없이 동일 층에 위치할 수 있다.
도 2를 참고하면, 기존 안테나 모듈(200)은 각 안테나 엘리멘트(215)의 간격보다 RFIC(220)의 면적이 크므로, 보드의 동일 면 내에서 실장되기 어렵다. 보드(210)의 한 면의 면적은 제한적이고, 안테나 엘리멘트들(215)이 실장되면, RFIC(220)의 크기 및 형태가, 보드의 잔여 공간 상에서 배치되기 어렵기 때문이다. 다시 말해, RFIC(220)는 보드(210)와 동일 면 상에 배치되기 어렵다. 급전 손실을 줄이기 위해 동일 PCB(printed circuit board) 내 상단에 안테나, 하단에 RFIC를 배치하는 구성이 고려될 수 있으나, PCB의 두께만큼 거리로 인한 급전 손실은 여전히 존재할 수 있다. 따라서, 보드의 동일 면 내에서 RFIC와 안테나를 배치하기 위해서는, 안테나 엘리멘트들 간의 간격이 증가하거나 혹은 RFIC의 크기가 감소할 것이 요구된다. 이하, 어레이 안테나를 위한 안테나 엘리멘트들 사이 공간에 RFIC가 실장되는 구조가 서술된다.
RFIC가 안테나 엘리멘트들 사이의 공간에 배치되기 위해, RFIC의 메인 보드(예: 보드(210)) 내 실장 면적이 안테나 엘리멘트들 간의 간격보다 작은 것이 요구될 수 있다. 충분한 이득 확보를 위한 안테나 엘리멘트들 간 간격의 확장 혹은 저전력으로 인한 RFIC 소형화는, 안테나 엘리멘트들 사이에 RFIC의 배치를 가능하게 한다. 즉, RFIC의 크기가 안테나 엘리멘트들 간의 간격보다 상대적으로 작은 경우, 안테나 모듈은 안테나 엘리멘트들 간의 간격 내에 배치된 RFIC를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 안테나 엘리멘트들의 개수가 감소된 RFIC 혹은 신호 처리 기능들이 감소된 RFIC(예: 다른 기능은 별도의 부품(예: 패키지)이 수행)을 통해 RFIC의 소형화가 구현될 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈(250)은 각 안테나 엘리멘트(215)의 간격보다 제1 RFIC(271), 제2 RFIC(272), 제3 RFIC(273), 또는 제4 RFIC(274)의 면적이 더 작으므로, 동일 층 내에서 실장될 수 있다. 16개의 안테나 엘리멘트들과 연결되어 신호 처리를 담당하는 RFIC(220)와 달리, 각 RFIC가 4개의 안테나 엘리멘트들을 위한 신호 처리를 담당함으로써, RFIC의 소형화가 구현될 수 있다. 특히, 상대적으로 적은 안테나 엘리멘트들을 위해 연결되는 소형 RFIC는, 저전력으로 동작 가능할 뿐만 아니라 소형화가 가능하므로, 이러한 배치가 가능하게 할 수 있다.
실장 면적이 감소함에 따라, 안테나 모듈은 안테나 엘리멘트들 간의 간격 내에 배치된 RFIC를 포함할 수 있다. 안테나를 포함하는 보드(이하, 안테나 보드)는 복수의 안테나 엘리멘트들을 포함할 수 있다. 각 안테나 엘리멘트는 방사 패턴을 형성할 수 있다. 각 안테나 엘리멘트의 방사를 방해하지 않도록, 방사 패턴들 사이에 안테나를 위한 RFIC가 배치될 수 있다. RFIC는 안테나가 배치된 보드의 일 면과 동일한 방향을 향하는 면 위에 실장될 수 있고, 상기 일 면에서 RFIC가 실장되는 영역은 안테나가 배치된 영역과 중첩되지 않을 수 있다. 다시 말해, 안테나의 실장 영역은 RFIC의 실장 영역과 다를 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 동일 면 배치를 갖는 안테나 구조는, 수직 비아 혹은 하나 이상의 층들을 통과하는 급전선의 길이를 최대한 줄임으로써, 급전 손실 저하로 인한 성능 향상을 제공할 수 있다. 이로 인해, 도 1과 같이 수직 비아(혹은 스루홀)이 존재하지 않게 되어, 급전으로 인한 삽입 손실이 줄어들게 된다. RFIC(예: 제1 RFIC(271), 제2 RFIC(272), 제3 RFIC(273), 또는 제4 RFIC(274))가 배치된 메인 보드의 동일 면에 안테나 방사 패턴이 배치되는 구조를 통해, 안테나 모듈은 향상된 통신 이득을 얻을 수 있다. 동일 면 배치를 갖는 안테나 구조는 안테나 엘리멘트들을 포함하는 메인 보드에 RFIC가 기존 적층 구조 대비 거꾸로 실장되는 구조일 수 있다.
도 2에서는, 안테나 모듈(250) 내에 복수의 RFIC들 및 복수의 안테나 엘리멘트들이 포함되는 것으로 서술되었으나, 이는 일 구현 예일뿐 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 안테나 모듈(250)은 안테나와 RF 신호 처리를 위한 일 구성 예일뿐, 기지국 내에 다수의 안테나 모듈들이 구현될 수 있다. 즉, 도 2의 16개의 안테나 엘리멘트들과 4개의 RFIC들 중 일부는 제1 안테나 모듈, 다른 일부는 제2 안테나 모듈에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제1 PCB 내에 2개의 RFIC들이 일 면에 상호 이격되어 배치되고, 8개의 안테나 엘리멘트들이 동일 면에 배치될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 PCB 내에 다른 2개의 RFIC들이 일 면에 상호 이격되어 배치되고, 다른 8개의 안테나 엘리멘트들이 동일 면에 배치될 수 있다. 즉, 안테나 모듈들 간 다른 층을 형성하지 않을 뿐, 다수의 안테나 모듈들이 각각 별도로 생산되고, 기지국은 각 안테나 모듈이 하나의 조립체로 형성된 안테나 구조를 포함할 수 있다.
도 2에는 도시되지 않았으나, 일 실시 예에 따라, RFIC와 안테나 보드 사이에 패키지가 포함될 수도 있다. RFIC 및 패키지는 안테나가 배치된 보드의 일 면과 동일한 방향을 향하는 면 위에 실장될 수 있다. 이 때, 패키지가 상기 일 면에서 실장되는 영역은 안테나가 배치된 영역과 중첩되지 않을 수 있다. 즉, 안테나의 실장 영역은 패키지의 실장 영역과 다를 수 있다.
이하, 본 개시의 도면들에서는 패치 안테나(patch antenna)가 예로 도시되나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 다른 종류의 안테나가 동일 또는 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 또한, 보드(board)와 패키지, 보드와 RFIC, 또는 패키지와 RFIC 간의 연결을 위해 BGA가 예로 도시되나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 표면 실장을 위해 BGA외에 다른 방식이 사용될 수 있다. 예를 들어, 보드(board)와 패키지, 보드와 RFIC, 또는 패키지와 RFIC 간의 연결을 위해 PGA(pin grid array), LGA(land grid array), TQFP(thin quad flat pack) 등의 집적 방식이 이용될 수도 있다.
도 3a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 및 RFIC의 동일 면 배치 구조의 예를 도시한다. 도 3a에서는 도 2에서 서술된 동일 면 배치 구조를 갖는 안테나 모듈의 단면이 도시된다.
도 3a를 참고하면, 안테나 모듈은 메인 보드(310), 안테나 엘리멘트들(315a, 315b, 315c, 315d), 급전선(335a, 335b, 335c, 335d), 패키지(361, 362), RFIC(371, 372), TIM(thermal interface material)(381, 382), 커버 구조물(390)을 포함할 수 있다.
메인 보드(310)는 각 안테나 엘리멘트를 포함할 수 있다. 안테나 엘리멘트는 메인 보드(310)의 일 면(예: 상부면) 위에 배치되어, 방사 패턴을 형성한다. 예를 들어, 메인 보드(310)는 제1 안테나 엘리멘트(315a), 제2 안테나 엘리멘트(315b), 제3 안테나 엘리멘트(315c), 제4 안테나 엘리멘트(315d)를 포함할 수 있다.
메인 보드(310)는 패키지 및 RFIC를 포함할 수 있다. 패키지와 RFIC는 메인 보드(310)의 일 면(예: 상부면) 위에 배치될 수 있다. 여기서, 일 면은 안테나 엘리멘트가 배치되는 면과 동일한 면일 수 있다. 한편, 패키지와 RFIC는 동일한 면 내에서 안테나 엘리멘트가 배치된 영역과 다른 영역에 실장될 수 있다. 즉, 패키지 및 RFIC의 접촉면은 안테나 엘리멘트의 접촉면과 다를 수 있다. 안테나의 방사 패턴의 영향을 덜 미치도록 안테나와 RFIC는 동일 면 상에서 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다.
메인 보드(310) 상에 제1 패키지(361)이 실장되고, 제1 패키지(361) 위에 제1 RFIC(371)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(310)와 제1 패키지(361) 연결 및 제1 패키지(361)와 제1 RFIC(371) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다(BGA는 예일뿐, LGA와 같은 다른 집적 방식이 이용될 수 있다). 일 실시 예에 따라, 제1 RFIC(371)는 제1 RFIC(371)의 열 제어를 위한 제1 TIM(381)을 더 포함할 수 있다. 메인 보드(310) 상에 제2 패키지(362)이 실장되고, 제2 패키지(362) 위에 제2 RFIC(372)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(310)와 제2 패키지(362) 연결 및 제2 패키지(362)와 제2 RFIC(372) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다(BGA는 예일뿐, LGA와 같은 다른 집적 방식이 이용될 수 있다). 일 실시 예에 따라, 제2 RFIC(372)는 제2 RFIC(372)의 열 제어를 위한 제2 TIM(382)을 더 포함할 수 있다.
안테나 엘리멘트 사이의 공간이란 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 일부 실시 예들에서. 선형 어레이의 경우 두 안테나 엘리멘트들 사이의 공간을 의미할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서 2-차원 어레이 안테나의 경우, 4개의 안테나 엘리멘트들 사이에서 형성되는 폐곡선 내 공간일 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이의 각 안테나 엘리멘트가 동일하다고 가정하자. 2-차원 안테나 어레이에서 두 안테나 엘리멘트들 사이의 수직 거리(예: 안테나 엘리멘트의 하단과 다른 안테나 엘리멘트의 상단 사이의 거리)가 v, 수평 거리(예: 안테나 엘리멘트의 오른쪽단과 다른 안테나 엘리멘트의 왼쪽 단 사이의 거리)가 h인 경우, RFIC 혹은 패키지의 실장 가능 영역 S = (h-a) x (v-b)로 정의될 수 있다. 여기서, a와 b는 공간적인 마진(margin)을 나타내는 것으로, 후술되는 커버 구조물을 위한 마진 값 또는 방사 패턴에 영향받지 않기 위한 설계 마진 값일 수 있다. 안테나 모듈은 S 내에서 배치되는 RFIC/패키지를 포함할 수 있다.
제1 RFIC(371) 및 제1 패키지(361)는 제1 안테나 엘리멘트(315a)와 제2 안테나 엘리멘트(315b) 사이의 공간 상에 배치될 수 있다. 제2 RFIC(372) 및 제2 패키지(362)는 제3 안테나 엘리멘트(315c)와 제4 안테나 엘리멘트(315d) 사이의 공간 상에 배치될 수 있다. 도 3a는 단면도로 특정 방향에서 바라볼 때 동일한 축 상에 배치될 수 있으나, 실제로는 도 2의 안테나 모듈(250)과 같이 2차원 공간 상에서 안테나 엘리멘트들이 형성하는 폐곡선 공간 내에 배치될 수 있다.
각 패키지 및 RFIC는 안테나 엘리멘트들과 연결될 수 있다. 메인 보드(310)는 이러한 연결을 위해 다수의 급전선들을 포함할 수 있다. 다수의 급전선들은 제1 급전선(335a), 제2 급전선(335b), 제3 급전선(335c), 제4 급전선(335d)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 급전선은 메인 보드(310) 내에 구현되어 방사체에 직접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 급전선(335a)는 제1 안테나 엘리멘트(315a)와 제1 RFIC(371)(또는 제1 패키지(361))간의 직접적인 연결을 제공할 수 있다. 제2 급전선(335b)는 제2 안테나 엘리멘트(315b)와 제1 RFIC(371)(또는 제1 패키지(361))간의 직접적인 연결을 제공할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 급전선은 메인 보드(310) 내에 구현되어 방사체에 커플링(coupling) 방식으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제3 급전선(335c)는 제3 안테나 엘리멘트(315c)와 직접적인 접촉 없이, 전자기(electromagnetic, EM) 방식(예: AC 커플링)으로 제3 안테나 엘리멘트(315c)와 제2 RFIC(372) 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제4 급전선(335d)는 제4 안테나 엘리멘트(315d)와 직접적인 접촉 없이, 전자기 방식으로 제4 안테나 엘리멘트(315d)와 제2 RFIC(372) 전기적 연결을 제공할 수 있다.
RFIC는 열에 민감(sensitive)함으로, 열 관리가 필수적으로 요구된다. RFIC를 포함하는 전자 장치는 열에 민감하기 때문에, 이를 제거하거나 완화하지 않으면 RFIC의 수명이 짧아지는 문제가 있다. 이러한 열 관리를 위하여, RFIC의 열을 해소하기 위한 경로가 안테나 모듈의 설계 상 요구된다. 안테나 모듈은 히트 싱크를 위한 구조물을 포함할 수 있다. 히트 싱크(heatsink)는 열 접촉을 직간접적으로 이용하여 다른 물체로부터 열을 흡수하고 발산하는 구조물/기능을 지칭한다.
다양한 실시 예들에 따른, 안테나 모듈은 RFIC를 커버(cover)하도록 배치되는 커버 구조물(390)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 커버 구조물(390)은 열 제어를 위한 금속(metal) 재질로 구성될 수 있다. 커버 구조물(390)은 메인 보드(310)의 안테나 엘리멘트들과 중첩되지 않는 영역, 즉 메인 보드(310)을 위에서 상부면을 바라볼 때, 안테나 엘리멘트들과 중첩되지 않는 영역을 커버하도록 배치될 수 있다(예: 도 3c). 커버 구조물(390)은 메인 보드(310)에 돌출된 형태로 배치된다. 커버 구조물(390)은 메인 보드(310)의 안테나 엘리멘트들의 실장 영역 외에서 RFIC와 패키지를 덮도록 배치된다. 이에 따라, 안테나의 방사 패턴에 대응하는 영역은 개방된 상태(opening)일 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 커버 구조물(390)은 열 제어를 위한 금속(metal) 재질로 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 안테나 모듈은 열 관리를 위해 추가적으로 TIM(예: 제1 TIM(381), 제2 TIM(382))를 더 포함할 수 있다.
도 3a에서는 TIM이 도시되었으나, 본 개시의 실시를 구현함에 있어 열 처리를 위한 예시적인 구성일 뿐, 반드시 필수적인 구성은 아니다. 즉, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. RFIC 이후 바로 메탈 구조물(390)이 배치되는 구조 또한 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다.
도 3b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 및 RFIC의 동일 면 배치 구조의 다른 예를 도시한다. 도 3b는 도 2에서 서술된 동일 면 배치 구조를 갖는 안테나 모듈의 단면이 도시된다. 이 때 도 3b의 동일 면 배치 구조의 예에서, 안테나 모듈은 도 3a의 예와 달리 RFIC가 중간 패키지 보드를 이용함 없이 각 RFIC가 메인 보드에 직접 연결되는 구조를 포함한다.
도 3b를 참고하면, 안테나 모듈은 메인 보드(310), 안테나 엘리멘트들(315a, 315b, 315c, 315d), 급전선(335a, 335b, 335c, 335d), RFIC(371, 372), TIM(thermal interface material)(381, 382), 커버 구조물(390)을 포함할 수 있다. 메인 보드(310) 상에 제1 RFIC(371)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(310)와 제1 RFIC(371) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다(BGA는 예일뿐, LGA와 같은 다른 집적 방식이 이용될 수 있다). 일 실시 예에 따라, 제1 RFIC(371)는 제1 RFIC(371)의 열 제어를 위한 제1 TIM(381)을 더 포함할 수 있다. 메인 보드(310) 상에 제2 RFIC(372)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(310)와 제2 RFIC(372) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다(BGA는 예일뿐, LGA와 같은 다른 집적 방식이 이용될 수 있다). 일 실시 예에 따라, 제2 RFIC(372)는 제2 RFIC(372)의 열 제어를 위한 제2 TIM(382)을 더 포함할 수 있다. 그 외 다른 구성들에 대한 설명은 도 3a와 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도 3c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈을 위한 커버 구조의 예를 도시한다. 커버 구조는, 도 3a 및 도 3b의 커버 구조물(390)을 예시한다. 커버 구조물(390)은 열 제어를 위한 금속(metal) 재질로 구성될 수 있다.
도 3c를 참고하면, 메인 보드(310)을 위에서 바라볼 때, 안테나 엘리멘트들이 실장된 영역과 다른 공간들을 커버하도록 배치될 수 있다. 커버 구조물(390)이 방사 패턴을 피해 각 RFIC를 덮도록 배치됨으로써, 히트 싱크 역할은 공용화될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 커버 구조물(390)은 각 안테나 엘리멘트의 경계와 일정 거리만큼 이격된 거리를 모두 덮도록 배치될 수 있다. 안테나의 방사 면적에 해당하는 부분이 개구부(opening)에 대응하도록 커버 구조물이 배치됨으로써, 방사 성능에 영향을 미치지 않을 수 있다.
RFIC가 소형화됨에 따라, 하나의 RFIC가 복수의 안테나 엘리멘트들 모두와 연결되는 것이 아니라, 도 2의 안테나 모듈(250)과 같이, 둘 이상의 RFIC들이 각각 복수의 안테나 엘리멘트들 내 서로 다른 부분 집합(subset)의 안테나 엘리멘트들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 RFIC는 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들 각각과 급전선으로 연결되고, 제2 RFIC는 다른 제2 그룹의 안테나 엘리멘트들 각각과 급전선으로 연결될 수 잇다. 이 때, RFIC가 가능한 실장 영역은, 해당 그룹의 안테나 엘리멘트들에 의해 형성되는 폐곡선 영역 내일 수 있다. 즉, 제1 RFIC는 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들에 의해 형성되는 폐곡선 영역 내에 실장될 수 있다. 또한, 제2 RFIC는 제2 그룹의 안테나 엘리멘트들에 의해 형성되는 폐곡선 영역 내에 실장될 수 있다. 이 때, 각 폐곡선 영역은 안테나 엘리멘트들과 일정 거리 이상 이격되는 영역일 수 있다. 안테나 엘리멘트들의 방사 성능에 영향을 미치지 않기 위해서, RFIC가 실장되는 영역은, 방사체의 영역과 일정 거리 이상 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 일정 거리는 방사체의 성능, RF 신호의 주파수 대역, 안테나 엘리멘트의 크기 중 적어도 하나에 의존하여 설계될 수 있다.
도 2 내지 도 3b에서는, 안테나 엘리멘트들 사이의 공간에 RFIC가 실장되는 예들이 서술되었다. 이는, RFIC가 안테나 엘리멘트들이 부착된 보드와 다른 층에 형성되지 않고 부착된 보드와 동일 레이어 상에 위치함으로써, 물리적인 거리를 줄이기 위함이다. 물리적인 거리가 감소함에 따라 급전 손실이 감소한다. 이러한 원리에 기초하여 RFIC가 실장되는 메인 보드 상에, 안테나 엘리멘트들이 배치되는 것이 아니라 메인 보드 상에 안테나 역할을 수행하는 구조를 형성함으로써, 급전 손실을 줄이는 안테나 구조가 고려될 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 6에서는, 보드 내 공동(cavity)을 형성함으로써, 캐비티-백 구조를 포함하는 안테나 구조의 실시 예들이 서술된다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백(cavity-back) 구조를 갖는 안테나 모듈의 예를 도시한다. 4 x 4 안테나들을 포함하는 2D 안테나 어레이가 예로 서술된다.
도 4를 참고하면, 안테나 모듈(400)은 다수의 캐비티들(401-1, 401-2, ??, 401-16)을 포함할 수 있다. 안테나 모듈(400)의 메인 보드(410) 상에, 다수의 캐비티들(401-1, 401-2, ??, 401-16)이 배치될 수 있다. 안테나 모듈(400)의 메인 보드(410) 상에 RFIC들(471, 472, 473, 474)이 배치될 수 있다. 이 때, 각 RFIC는 메인 보드(410) 위에 실장되고, 각 캐비티는 메인 보드(410)의 금속층 내에 형성될 수 있다. 각 캐비티는 급전선(407)을 통해 각 RFIC와 전기적으로 연결된다. 이 때, 각 캐비티와 인접 구조물은 RF 신호를 반사 및 방사하도록 배치된다. 구체적으로, 급전선을 통해 제공된 신호는 반사판(405)을 통해 반사되고, 반사된 신호는 공기중으로 방사된다.
이하, 각 캐비티 구조에 대한 설명은, 캐비티(401-1)가 예로 서술되나, 해당 설명들은 다른 캐비티(401-2, 401-3, ??, 401-16)에도 동일하게 적용될 수 있다. 캐비티(401-1)는 원통형일 수 있다. 메인 보드(410) 내에 급전선(407) 외에 원통형 관(420)이 위치한다. 일 실시 예에 따라, 원통형 관 내부는 공기 혹은 유전체가 위치할 수 있다. 캐비티를 통해 RF 신호가 반사되어 공기 중으로 방사될 수 있다. RF 신호의 반사를 위하여, 메인 보드(410) 내에 반사판(405)이 위치할 수 있다.
도 4에서는, 안테나 모듈(400) 내에 복수의 RFIC들이 배치되고, 메인 보드 내 복수의 캐비티들이 포함되는 것으로 서술되었으나, 이는 일 구현 예일뿐 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 안테나 모듈(400)은 안테나와 RF 신호 처리를 위한 일 구성 예일뿐, 기지국 내에 다수의 안테나 모듈들이 구현될 수 있다. 즉, 도 2의 16개의 캐비티들과 4개의 RFIC들 중 일부는 제1 안테나 모듈, 다른 일부는 제2 안테나 모듈에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제1 PCB 내에 2개의 RFIC들이 일 면에 상호 이격되어 배치되고, 8개의 캐비티들이 상기 제1 PCB 내부에 비아들을 통해 형성될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2 PCB 내에 다른 2개의 RFIC들이 일 면에 상호 이격되어 배치되고, 다른 8개의 캐비티들이 상기 제1 PCB 내부에 비아들을 통해 형성될 수 있다. 즉, 안테나 모듈들 간 다른 층을 형성하지 않을 뿐, 다수의 안테나 모듈들이 각각 별도로 생산되고, 기지국은 각 안테나 모듈이 하나의 조립체로 형성된 안테나 구조를 포함할 수 있다.
도 4에서는 원통형 캐비티를 예로 서술하였으나, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수 개의 사각형(슬롯)의 캐비티들이 메인 보드 내에 형성될 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들은, RFIC가 실장되는 메인 보드와 방사체의 거리를 줄이기 위해, 메인 보드 상에 캐비티를 형성함으로써, 급전 손실을 줄이는 안테나 구조를 제안한다. 메인 보드 상에 캐비티를 형성하기 위해, 메인 보드(400)의 층 내부에서 캐비티를 형성하는 방안을 제공한다. 이하, 도 5a 내지 도 5b를 통해, 본 개시에서는 메인 보드(400)내에 비아 공정이 수행되는 예들이 서술된다. RFIC가 실장된 메인 보드와 안테나를 최대한 공용화함으로써, 캐비티-백 구조의 안테나는 가격 절감을 제공하고, 효율적인 성능을 제공할 수 있다.
도 5a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백 구조의 예를 도시한다. 도 5a에서는 도 4에서 서술된 캐비티-백 구조를 갖는 안테나 모듈의 단면이 도시된다.
도 5a를 참고하면, 안테나 모듈은 메인 보드(510), 캐비티(525a, 525b, 525c, 525d), 급전선(535a, 535b, 535c, 535d), 패키지(561, 562), RFIC(571, 572), TIM(thermal interface material)(581, 582), 커버 구조물(590)을 포함할 수 있다. 메인 보드(510) 상에 제1 패키지(561)이 실장되고, 제1 패키지(561) 위에 제1 RFIC(571)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(510)와 제1 패키지(561) 연결 및 제1 패키지(561)와 제1 RFIC(571) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다(BGA는 예일뿐, LGA와 같은 다른 집적 방식이 이용될 수 있다). 일 실시 예에 따라, 제1 RFIC(571)는 제1 RFIC(571)의 열 제어를 위한 제1 TIM(581)을 더 포함할 수 있다. 메인 보드(510) 상에 제2 패키지(562)이 실장되고, 제2 패키지(562) 위에 제2 RFIC(572)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(510)와 제2 패키지(562) 연결 및 제2 패키지(562)와 제2 RFIC(572) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다(BGA는 예일뿐, LGA와 같은 다른 집적 방식이 이용될 수 있다). 일 실시 예에 따라, 제2 RFIC(572)는 제2 RFIC(572)의 열 제어를 위한 제2 TIM(582)을 더 포함할 수 있다.
메인 보드(510)는 다수의 급전선들을 포함할 수 있다. 다수의 급전선들은 제1 급전선(535a), 제2 급전선(535b), 제3 급전선(535c), 제4 급전선(535d)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 급전선은 메인 보드(510) 내에 구현되어, 캐비티 상에 RF 신호를 제공할 수 있다. 급전선에 의해 제공된 신호는, 캐비티 내부에서 구조적 공진에 기반하여 방사될 수 있다. 캐비티에서 반사된 RF 신호는 공기중으로 방사된다.
메인 보드(510)는 다수의 캐비티들(525a, 525b, 525c, 525d)을 포함할 수 있다. 이하, 각 캐비티 구조에 대한 설명은 캐비티(525d)가 예로 서술되나, 해당 설명들은 다른 캐비티(525a, 525b, 525c, 525d)에도 동일하게 적용될 수 있다. 메인 보드(510)는 내부에 다수의 비아(혹은 홀들)을 포함할 수 있다. 각 캐비티는 보드 내부의 금속 층에 비아(혹은 홀)을 형성하여, 공간을 갖는다. 다수의 비아들은 비아 공정을 통해 형성된다. 이 때, 실제 금속으로 형성되는 캐비티와 동등한 구조 갖도록, 비아들은 충분히 밀도있게 형성될 것이 요구된다. 실시 예에 따라, 비아들 간의 간격은 미리 지정된 값 이하일 수 있다. 비아들이 촘촘히 형성될수록, 하나의 측면과 동일한 기능을 수행하기 때문이다. 비아들은 메인 보드(510)의 하나 이상의 금속층들 간에 캐비티를 생성하도록, 하나 이상의 금속층들에 커플링될 수 있다. 메인 보드(510)의 상부층부터 하부층에 비아들이 위치하고, 캐비티(525d)는, 상부층 표면, 하부층 표면, 및 비아들을 통해 형성된다. 일 즉, 실질적으로 3개의 면들을 통해 캐비티-백 구조를 안테나가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 형성된 공간에는 유전체가 존재하거나 공기만 존재하는 빈 공간일 수 있다.
메인 보드(510)는 패키지 및 RFIC를 포함할 수 있다. 패키지와 RFIC는 메인 보드(510)의 일 면(예: 상부면) 위에 배치될 수 있다. 각 패키지 및 각 RFIC는, 메인 보드(510)를 기준으로 (+)y축 방향으로, 메인 보드(510) 상에 실장될 수 있다. 이 때, 캐비티들(525a, 525b, 525c, 525d)은 메인 보드(510)를 기준으로 (-)y축 방향으로 위치할 수 있다메인 보드(510) 상에 패키지 혹은 RFIC가 실장되는 영역은, 캐비티들 사이의 공간일 수 있다. 다시 말해, 각 캐비티는 메인 보드(510)이 패키지가 실장된 영역과 다른 영역에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 캐비티(525a)와 제2 캐비티(525b) 사이 영역 위에 제1 패키지(561)이 실장되고, 제1 패키지(561) 위에 제1 RFIC(571)가 실장될 수 있다. 제3 캐비티(525c)와 제4 캐비티(525d) 사이의 영역 위에 제2 패키지(562)이 실장되고, 제2 패키지(562) 위에 제1 RFIC(572)가 실장될 수 있다.
캐비티들 사이의 공간이란 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 일부 실시 예들에서. 선형 어레이의 경우 두 캐비티들 사이의 공간을 의미할 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서 2-차원 어레이 안테나의 경우, 4개의 캐비티들 사이에서 형성되는 폐곡선 내 공간일 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이의 각 캐비티가 동일하다고 가정하자. 2-차원 안테나 어레이에서 두 캐비티들 사이의 수직 거리(예: 캐비티의 하단과 다른 캐비티의 상단 사이의 거리)가 v, 수평 거리(예: 캐비티의 오른쪽단과 다른 캐비티의 왼쪽 단 사이의 거리)가 h인 경우, RFIC 혹은 패키지의 실장 가능 영역 S = (h-a) x (v-b)로 정의될 수 있다. 여기서, a와 b는 공간적인 마진(margin)을 나타내는 것으로, 후술되는 커버 구조물을 위한 마진 값 또는 방사 패턴에 영향받지 않기 위한 설계 마진 값일 수 있다. 안테나 모듈은 S 내에서 배치되는 RFIC/패키지를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른, 안테나 모듈은 RFIC를 커버(cover)하도록 배치되는 커버 구조물(590)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 커버 구조물(590)은 열 제어를 위한 금속(metal) 재질로 구성될 수 있다. 커버 구조물(590)은 메인 보드(510)의 캐비티들과 중첩되지 않는 영역, 즉 메인 보드(510)을 위에서 상부면을 바라볼 때, 안테나 캐비티들과 중첩되지 않는 영역(비아가 형성된 영역)을 커버하도록 배치될 수 있다. 커버 구조물(390)은 메인 보드(510)에 돌출된 형태로 배치된다. 커버 구조물(590)은 메인 보드(510)의 안테나 엘리멘트들의 실장 영역 외에서 RFIC와 패키지를 덮도록 배치된다. 이에 따라, 안테나의 방사 패턴에 대응하는 영역은 개방된 상태(opening)일 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 커버 구조물(590)은 열 제어를 위한 금속(metal) 재질로 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시 예들에서, 안테나 모듈은 열 관리를 위해 추가적으로 TIM(예: 제1 TIM(581), 제2 TIM(582))를 더 포함할 수 있다.
메인 보드에 방사 패턴을 형성하는 안테나(예: 패치 안테나) 대신 없이 이러한 캐비티-백 구조를 통해 안테나가 구현될 수 있다. 급전 구조(예: 급전선들(535a, 535b, 535c, 535d), 메탈 구조(예: 커버 구조물(590)), 및 반사판을 통해 캐비티-백 구조의 안테나가 구현될 수 있다. 메인 보드 내 금속층이 반사판으로 기능함으로써, 메인 보드와 반사판이 공용화된다. 메인 보드의 비아들을 통해 형성되는 측 면과 메인 보드 내 금속측 면이 전자파 실드 구조를 갖는다. 급전선, 캐비티-백 구조(캐비티, 커버 구조물)를 통해, RFIC 및 캐비티 간 물리적인 거리가 줄어드므로, 방사 성능이 향상될 수 있다. 또한, 기존의 전자파 실드 구조에 더하여, 방사체로의 기능까지 수행함에 따라, 안테나 모듈은 보다 소형화될 수 있다.
도 5a에서는 TIM이 도시되었으나, 본 개시의 실시를 구현함에 있어 열 처리를 위한 예시적인 구성일 뿐, 반드시 필수적인 구성은 아니다. 즉, 본 개시의 다양한 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. RFIC 이후 바로 메탈 구조물(590)이 배치되는 구조 또한 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다.
도 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백 구조의 다른 예를 도시한다. 도 5a에서는 도 4에서 서술된 캐비티-백 구조를 갖는 안테나 모듈의 단면이 도시된다. 이 때 도 5b의 캐비티-백 구조의 예에서, 안테나 모듈은 도 5a의 예와 달리 RFIC가 중간 패키지 보드를 이용함 없이 각 RFIC가 메인 보드에 직접 연결되는 구조를 포함한다.
도 5b를 참고하면, 안테나 모듈은 메인 보드(510), 캐비티(525a, 525b, 525c, 525d), 급전선(535a, 535b, 535c, 535d), RFIC(571, 572), TIM(thermal interface material)(581, 582), 커버 구조물(590)을 포함할 수 있다. 메인 보드(510) 상에 제1 RFIC(571)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(510)와 제1 RFIC(571) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 RFIC(571)는 제1 RFIC(571)의 열 제어를 위한 제1 TIM(581)을 더 포함할 수 있다. 메인 보드(510) 상에 제2 RFIC(572)가 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 메인 보드(510)와 제2 RFIC(572) 연결은 BGA에 의해 집적될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제2 RFIC(572)는 제2 RFIC(572)의 열 제어를 위한 제2 TIM(582)을 더 포함할 수 있다. 그 외 다른 구성들에 대한 설명은 도 5a와 동일 또는 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캐비티-백 구조를 갖는 안테나 모듈의 성능의 예를 도시한다. 안테나 모듈은 4x4 안테나 엘리멘트들을 포함하는 어레이 안테나로, 39GHz 주파수 대역에서 동작하도록 설계되었다. 안테나 모듈은 도파관 금속(Waveguide Metal)과 기판에 통합된 도파관 공동(Substrate Integrated Waveguide Cavity)의 구조를 포함할 수 있다.
도 6을 참고하면, 형태도(600)은 안테나 모듈의 방사 패턴을 나타낸다. 안테나 어레이는 최대 18.4 dbi의 이득(약: 98%의 효율)을 획득할 수 있다. 또한, 그래프(600)은 입력 반사 계수인 S11와 주파수 간의 관계를 나타낸다. 가로축은 주파수(단위: GHz)을 나타내고, 세로축은 S11(단위: dB)를 나타낸다. 동작 주파수는 39GHz에서 최대가 되도록 설계되었고, 반사 계수를 고려할 때(예: VSWR(voltage standing wave ratio)>2) 안테나 모듈은 6GHz 이상의 넓은 대역폭을 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들은, 안테나의 방사체와 기저대역 신호 처리를 위한 RFIC 간의 물리적인 거리를 최소화함으로, 급전 손실을 줄이고 통신 성능을 향상시키기 위한 안테나 모듈을 제안한다. 이러한 안테나 모듈은 안테나 패키지(antenna package)로 지칭될 수 있으며, 그 외 방사체와 RFIC를 포함하는 모든 장비, 장비의 구성요소, 칩 등으로 지칭될 수 있다.
본 개시에서는, 급전 손실을 줄이기 위해, 방사체와 RFIC 사이에 위치한 층들을 줄이기 위한 구조들이 서술되었다. 다양한 실시 예들에 따를 때, 동일 평면(예: PCB의 상부면) 상에서 안테나 엘리멘트들 사이의 공간에 RFIC를 실장(혹은 RFIC 사이에 안테나 엘리멘트들을 실장)함으로써, 급존 손실이 기존 계층 구조 대비 감소한다. 특히, RF 신호처리 회로를 포함하는 메인 보드 상에 방사체가 배치되거나 혹은 내부에 방사체를 구현(예: 캐비티-백 구조)함으로써, 물리적인 거리의 감소가 달성되었다. 또한, 추가적으로 열 제어를 위해 RFIC 면적을 커버하도록 커버 구조물(예: 메탈 구조물)이 하우징될 수 있다. 이러한 커버 구조물은 방사체의 역할을 보조(assist)할 뿐만 아니라 히트 싱크의 역할까지 함께 수행하게 되어 제품의 소형화에 영향을 미칠 수 있다.
층을 달리하여 실장되는 구조는 급전 손실뿐만 아니라 공정 오차를 야기할 수 있다. 특히, 다수의 안테나들이 밀집되는 구조에서 이러한 공정 오차는 상당한 누적 공차를 야기할 수 있으므로, 대량 생산에 용이하기 위하여, 각 안테나 제품의 공정 오차를 최소화 및 누적 공차를 줄일 것이 요구될 수 있다. 대량 생산을 위한 비용 절감 측면에서, 다수의 층들을 적층하여 모듈을 생산하는 구조보다 하나의 층 내에 각 부품들이 실장되기 때문에, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 누적 공차는 최소될 수 있다. 뿐만 아니라, 다수의 층들이 누적된 적층 구조의 감소로 추가 가격의 절감이 달성될 수 있다. RFIC를 포함하는 메인 보드에 방사체가 혼합된 형태, 즉 하이브리드 메인 보드(hybrid main board) 내에 각 부품들이 실장되거나 혹은 구현됨으로써, 양산 구조가 확보될 수 있다.
본 개시에서는, RFIC와 방사체(예: 안테나 엘리멘트, 캐비티-백 구조)를 포함하는 안테나 구조, 안테나 모듈, 및 이를 포함하는 전자 장치의 실시 예들이 서술되었으나, 이들을 생성하기 위한 제조 과정 또한, 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈의 제조 과정은, 보드의 일 면에 안테나 엘리멘트들을 집적하는 단계, 상기 보드의 일 면에 RFIC를 집적하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, RFIC는, 상기 보드의 일 면 상에서 각 안테나 엘리멘트들과 독립된 위치에 집적될 수 있다. 추가적으로, RFIC를 집적하는 단계 대신, RF 패키지가 집적되는 단계 및 RF 패키지 상에 RFIC를 집적하는 단계가 더 포함될 수도 있다. 이와 같이, 동일 면 배치를 갖는 안테나 모듈은 하나의 메인 보드의 일 면에 RFIC와 안테나 엘리멘트들이 함께 실장되므로, 집적 과정이 보다 간소화될 수 있다. 또한, 기존 적층 구조를 갖는 안테나 모듈과 같이 적층 과정 및 다수의 판들에 걸친 비아 공정이 수행되지 않으므로, 안테나 모듈의 제조 공정이 보다 간소화될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 안테나 모듈의 제조 과정은, 보드의 내부에 하나 이상의 금속층들을 관통하는 비아 공정을 수행하는 단계; 및 상기 보드의 일 면에 RFIC를 집적하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, RFIC는, 상기 보드의 일 면 상에서 비아 공정이 수행되는 영역과 독립된 위치에 집적될 수 있다. 추가적으로, RFIC를 집적하는 단계 대신, RF 패키지가 집적되는 단계 및 RF 패키지 상에 RFIC를 집적하는 단계가 더 포함될 수도 있다. 이와 같이, 캐비티-백 구조를 갖는 안테나 모듈은 기존 적층 구조를 갖는 안테나 모듈과 같이 적층 과정이 수행되지 않으므로, 안테나 모듈의 제조 공정이 보다 간소화될 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 시스템에서 안테나 모듈(antenna module)에 있어서,
    PCB(printed circuit board);
    RF(radio frequency) 신호를 방사하기 위한 복수의 안테나 엘리멘트들(antenna elements);
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들 중 제1 안테나 엘리멘트 및 제2 안테나 엘리멘트 사이에 배치되는 제1 RFIC(radio frequency integrated circuit); 및
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들 중 제3 안테나 엘리멘트 및 제4 안테나 엘리멘트 사이에 배치되는 제2 RFIC를 포함하고,
    상기 제1 RFIC의 제1 폭은 상기 제1 안테나 엘리멘트 및 상기 제2 안테나 엘리멘트 간의 제1 간격보다 작고,
    상기 제2 RFIC의 제2 폭은 상기 제3 안테나 엘리멘트 및 상기 제4 안테나 엘리멘트 간의 제2 간격보다 작고,
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들, 상기 제1 RFIC 및 상기 제2 RFIC는 상기 PCB의 제1 면에 배치되는, 안테나 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 급전선들을 더 포함하고,
    상기 복수의 급전선들은 상기 제1 안테나 엘리멘트 및 상기 제2 안테나 엘리멘트 각각과 상기 제1 RFIC의 전기적 연결을 위해 상기 PCB 내에 배치되는 안테나 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 급전선들은 제1 급전선 및 제2 급전선을 포함하는 안테나 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 급전선은 상기 제1 안테나 엘리멘트와 직접 연결되고, 상기 제1 RFIC로부터 제공된 신호를 상기 제1 안테나 엘리멘트에게 전달하도록 구성되는 안테나 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 급전선은 상기 제2 안테나 엘리멘트와 AC(alternating current) 커플링되고, 상기 제1 RFIC로부터 제공된 신호를 상기 제2 안테나 엘리멘트에게 전달하도록 구성되는 안테나 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 RFIC는, 상기 제1 RFIC의 제1 면을 통해 BGA(ball grid array) 혹은 LGA(land grid array) 방식에 기반하여 상기 PCB의 상기 제1 면에 집적되는 안테나 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    TIM(thermal interface material)을 더 포함하고,
    상기 TIM은 상기 제1 RFIC의 상기 제1 면의 반대 면인 상기 제1 RFIC의 제2 면 상에 BGA 혹은 LGA 방식에 기반하여 집적되는 안테나 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    RF 신호 처리를 위한 RF 패키지(package)를 더 포함하고,
    상기 RF 패키지는:
    상기 RF 패키지의 제1 면에서 상기 PCB와 집적되고,
    상기 RF 패키지의 상기 제1 면과 반대 면인 상기 RF 패키지의 제2 면에서 상기 제1 RFIC와 집적되고,
    상기 제1 RFIC는 상기 RF 패키지를 통해 상기 PCB 상에 배치되는 안테나 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 RFIC는 상기 PCB의 상기 제1 면 상에서 다른 보드 없이 상기 복수의 안테나 엘리멘트들과 이격되어 배치되는 안테나 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 커버 구조물을 더 포함하고,
    상기 커버 구조물은, 상기 PCB의 상기 제1 면 중 상기 복수의 안테나 엘리멘트들이 배치된 제1 영역을 제외한 나머지 영역, 상기 제1 RFIC 및 상기 제2 RFIC를 덮도록 구성되는 안테나 모듈.
  11. 무선 통신 시스템에서 안테나 모듈(antenna module)에 있어서,
    PCB(printed circuit board);
    상기 PCB의 비아들에 기반하여 형성되는 복수의 캐비티(cavity)들;
    상기 복수의 캐비티들 중 제1 캐비티 및 제2 캐비티 사이에 배치되는 제1 RFIC(radio frequency integrated circuit); 및
    상기 복수의 캐비티들 중 제3 캐비티 및 제4 캐비티 사이에 배치되는 제2 RFIC를 포함하고,
    상기 비아들은, 상기 PCB의 제1 면의 제1 영역 내에서, 상기 PCB 내부의 하나 이상의 금속층들을 관통하도록 배치되고,
    상기 제1 RFIC의 제1 폭은 상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티 간의 제1 간격보다 작고,
    상기 제2 RFIC의 제2 폭은 상기 제3 캐비티 및 상기 제4 캐비티 간의 제2 간격보다 작고,
    상기 제1 RFIC 및 상기 제2 RFIC는 상기 PCB의 상기 제1 면에 배치되는, 안테나 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    복수의 급전선들을 더 포함하고,
    상기 복수의 급전선들은 상기 복수의 캐비티들 내에서 RF 신호를 제공하도록 상기 PCB 내에 배치되는 안테나 모듈.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 RFIC는, 상기 제1 RFIC의 제1 면을 통해 BGA(ball grid array) 혹은 LGA(land grid array) 방식에 기반하여 상기 PCB의 상기 제1 면에 집적되는 안테나 모듈.
  14. 청구항 13에 있어서,
    TIM(thermal interface material)을 더 포함하고,
    상기 TIM은 상기 제1 RFIC의 상기 제1 면의 반대 면인 상기 제1 RFIC의 제2 면 상에 BGA 혹은 LGA 방식에 기반하여 집적되는 안테나 모듈.
  15. 청구항 11에 있어서,
    RF 신호 처리를 위한 RF 패키지(package)를 더 포함하고,
    상기 RF 패키지는:
    상기 RF 패키지의 제1 면에서 상기 PCB와 집적되고,
    상기 RF 패키지의 상기 제1 면과 반대 면인 상기 RF 패키지의 제2 면에서 상기 제1 RFIC와 집적되고,
    상기 제1 RFIC는 상기 RF 패키지를 통해 상기 PCB 상에 배치되는 안테나 모듈.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 커버 구조물을 더 포함하고,
    상기 커버 구조물은, 상기 PCB의 상기 제1 면 중 상기 제1 영역을 제외한 나머지 영역, 상기 제1 RFIC 및 상기 제2 RFIC를 덮도록 구성되는 안테나 모듈.
  17. 무선 통신 시스템에서 전자 장치에 있어서,
    적어도 하나의 프로세서;
    PCB(printed circuit board);
    상기 PCB의 제1 면에 배치되고 RF(radio frequency) 신호를 방사하기 위한 복수의 안테나 엘리멘트들(antenna elements);
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들 중 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들 사이에 배치되는 제1 RFIC(radio frequency integrated circuit); 및
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들 중 제2 그룹의 안테나 엘리멘트들 사이에 배치되는 제2 RFIC를 포함하고,
    상기 제1 RFIC의 제1 폭은 상기 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들 중 제1 안테나 엘리멘트 및 제2 안테나 엘리멘트 간의 제1 간격보다 작고,
    상기 제2 RFIC의 제2 폭은 상기 제2 그룹의 안테나 엘리멘트들 중 제3 안테나 엘리멘트 및 제4 안테나 엘리멘트 간의 제2 간격보다 작고,
    상기 복수의 안테나 엘리멘트들, 상기 제1 RFIC 및 상기 제2 RFIC는 상기 PCB의 상기 제1 면에 배치되고,
    상기 제1 RFIC는, 상기 PCB의 상기 제1 면에서, 상기 제1 그룹의 상기 안테나 엘리멘트들과 관련된 제1 폐곡선 영역 내에 배치되는 전자 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 폐곡선 영역은, 상기 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들을 잇고, 상기 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들을 포함하지 않는 폐곡선에 의해 형성되는 영역인 전자 장치.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 제2 RFIC는, 상기 PCB의 상기 제1 면에서, 상기 제2 그룹의 안테나 엘리멘트들과 관련된 제2 폐곡선 영역 내에 배치되고,
    상기 제2 폐곡선 영역은, 상기 제2 그룹의 안테나 엘리멘트들을 잇고, 상기 제2 그룹의 안테나 엘리멘트들을 포함하지 않는 폐곡선에 의해 형성되는 영역인 전자 장치.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 폐곡선 영역은, 상기 PCB의 상기 제1 면 상에서, 상기 제1 그룹의 안테나 엘리멘트들 각각과 일정 거리 이상 이격되는 영역인 전자 장치.

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