KR20030029393A - 무선통신용 안테나 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 머시닝 기술로 제작한 무선 통신용 안테나 제작에 관한 것으로, 반도체 공정을 이용하여 다른 소자와의 집적을 가능하게 하고 기판 접합 공정을 제거함으로써 효율을 높이고 소자의 공정 수를 줄이며, 수율을 높이고 소자의 크기를 줄여서 공정 단가를 낮출 수 있다

Description

무선통신용 안테나 제조 방법{production method for antenna of radio communication type}

본 발명은 마이크로 머시닝 기술로 제작한 무선 통신용 안테나에 관한 것으로, 특히 하나의 기판 위에 급전선과 슬롯부를 제조하여 소자의 크기를 줄이고 효율을 향상시키기 위한 무선 통신용 안테나 제조방법에 관한 것이다.

안테나란 전파를 방사하거나 흡수하기 위한 부품으로 에너지 변환에 있어서 효율이 좋아지도록 크기와 모양이 설계된 변형된 전기회로, 즉 효율적인 에너지 변환기로 무선통신의 필수 부품이다.

그리고 현재 무선 통신이 비약적으로 발전하면서 안테나에 대해서 관심이 집중되고 있으며, 이동 통신 장비의 소형화 추세에 힘입어, 효율은 높이고 안테나의 크기를 줄이며, 다양한 특성을 지닌 통신용 안테나에 대한 연구가 진행되고 있다.

이동 통신용 안테나는 기지국 및 중계기용 안테나와 이동 통신용 단말기 제품 등으로 나눌 수 있다.

이 중 단말기용 안테나는 효율이 높으면서 안테나의 크기가 작고, 필터나 증폭기 등 다른 소자와의 집적이 가능한 특성이 요구된다.

도 1a 내지 도 1d 는 종래 발명에 따른 슬롯(slot)안테나를 나타낸 도면으로, 슬롯 부분과 안테나 급전 부분을 두 장의 기판에 제작하여 페이스트(paste)나 땜납(solder)을 이용하여 접합시키는 공정이다.

도 1a 내지 도 1d를 참조하여 공정순으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1a 와 같이 고 저항 실리콘이나 GaAs 등 저항이 높은 제 1 기판(1)위에 금속을 증착하고 패터닝하여 슬롯(2)을 형성한다.

이어 도 1ba 와 같이 고주파 신호가 입사되는 급전선을 형성하기 위하여 고 저항 실리콘이나 GaAs 등 저항이 높은 제 2 기판(4) 위에 고주파 신호가 입사되는 급전선(3)을 형성한다.

이때 급전선(3)의 특성 임피턴스값이 50 옴(ohm)이 되도록 제 2 기판(4)의두께와 급전선(3)의 폭을 설계한다.

패터닝된 금속을 형성하는 방법은 슬롯을 형성하는 방법과 동일하다.

이어 도 1bb 와 같이 마이크로 스트립 라인의 그라운드면(plane)(5)을 형성하기 위하여 급전선의 반대면에 전기도금이나 스퍼터링 또는 증착(evaporation) 등의 방법에 의하여 제 2 기판 전체에 금속을 증착한다.

그리고 도 1c 와 같이 각각의 제 1, 2 기판에 제작된 안테나 소자(급전 부분과 슬롯 부분)을 디싱(dicing) 하여 소자를 개별적으로 분리한 후, 슬롯과 급전선을 정확히 정렬하여 땜납(solder)나 페이스트(paste)(6)를 이용하여 두 부분을 접착한다.

도 1d 는 종래 기술에 따라 제조된 무선통신용 안테나의 사시도이다.

그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 무선통신 안테나 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 기판을 두 장 이용함으로 공정 수가 많고 단가가 비싸며, 수율이 떨어지는 문제가 있다.

둘째, 슬롯과 급전선이 정확히 정렬되지 않으면 안테나의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 반도체 공정을 이용함으로써 다른 소자와의 집적을 가능하게 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판 접합 공정을 제거함으로써 효율을 높이고, 소자의 공정 수를 줄이는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 안테나가 차지하는 면적을 줄여서 수율을 높이고, 소자의 크기를 줄여서 공정의 단가를 낮추는데 있다.

도 1a 내지 도 1d 는 종래 발명에 따른 슬롯(slot)안테나를 나타낸 도면

도 2a 내지 도 2e 는 본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법을 나타낸 제 1 실시예

도 3a 내지 도 3e 는 본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법을 나타낸 제 2 실시예

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 100 : 기판20, 400 : 슬롯

30, 200 : 급전선40, 300 : 폴리머

50, 500 : 그라운드판

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법의 특징은 기판 위에 금속을 증착하고 소정 형태로 패터닝하여 슬롯을 형성하는 단계와, 상기 슬롯이 형성된 기판의 반대면에 고주파 신호가 입사되는 급전선을 소정 형태로 형성하는 단계와, 상기 형성된 급전선이 포함되도록 전면에 폴리머를 코팅하고, 상기 급전선과 기판의 일부가 노출되도록 폴리머를 패터닝하는 단계와, 상기 폴리머 위에 마이크로 스트립 라인의 그라운드판을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법의 다른 특징은 기판 위에 금속을 증착하고 소정 형태로 패터닝하여 고주파 신호가 입사되는 급전선을 형성하는 단계와, 상기 형성된 급전선 위에 후막의 폴리머를 코팅하고, 상기 급전선과 기판 일부가 노출되도록 소정영역을 패터닝하는 단계와, 상기 형성된 폴리머 위에 금속을 증착하고 패터닝하여 소정 형태를 갖는 슬롯을 형성하는 단계와, 상기 슬롯이 형성된 기판 반대 면에 마이크로 스트립 라인의 그라운드판을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

이때 상기 기판은 고 저항 실리콘, GaAs, 석영(quartz) 중 어느 하나로 형성되는데 다른 특징이 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 슬롯 부와 안테나 급전선 및 그라운드판을 동일 기판 위에 공정함으로써, 안테나 소자에 소요되는 기판 수를 2장에서 1장으로 줄이는데 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2e 는 본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법을 나타낸 제 1 실시예이다.

도 2a 내지 도 2e 를 보면, 급전선과 그라운드판 사이에 후막의 폴리머(감광막, Polyimide, BCB 등)를 코팅하여 마이크로 스트립을 형성하는 방법으로 공정순서를 기준으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2a와 같이 고 저항 실리콘이나 GaAs, 석영(quartz) 등 저항이 높은 기판(10)위에 금속을 증착하고 패터닝 하여 슬롯(20)을 형성한다.

이때, 상기 슬롯(20)을 형성하는 방법은 선택적으로 금속을 도금하는 방법과 금속 박막을 증착하고 식각하는 방법으로 나눌 수 있다.

상기 도금 방법은 기판 전면에 금속(seed layer)을 증착하고 슬롯이 형성되는 부위에 감광막을 이용하여 도금틀을 형성하고 감광막이 없는 부위에 원하는 두께로 금속을 도금하고 도금틀을 제거한 후, 도금틀 아래에 있는 시드 메탈(seed metal)을 제거하여 슬롯(20)을 형성한다.

그리고 상기 금속 박막을 증착하고 식각하는 방법은 스퍼터링, 증착(evaporation) 등 금속 증착 방법에 의하여 원하는 두께만큼 금속을 증착하고 슬롯이 형성되지 않는 부분에만 선택적으로 감광막을 패터닝하고 건식 식각이나, 습식 식각을 이용하여 금속을 제거하여 슬롯(20)을 형성한다.

그리고 도 2b 와 같이 고주파 신호가 입사되는 급전선을 형성하기 위하여 슬롯이 형성된 기판의 반대 면에 고주파 신호가 입사되는 급전선(30)을 형성한다.

이어 도 2c 와 같이 급전선(30)이 형성된 면 위에 후막의 폴리머(감광막, polymide, BCB)(40)를 코팅하고 급전선(30)과 기판(10)의 일부가 노출되도록 폴리머(40)를 패터닝한다.

그리고 도 2d 와 같이 마이크로 스트립 라인의 그라운드판(50)을 형성하기 위하여 상기 형성된 폴리머(40) 위에 전기도금이나 스퍼너링 또는 증착(evaporation) 등의 방법에 의하여 급전선(30)을 제외한 기판 전체에 금속을 증착하고 패터닝한다.

이때 상기 급전선(30)과 그라운드판(50)은 절연시킨다.

도 2e 는 본 발명의 제 1 실시예에 의해 제조된 무선통신용 안테나의 사시도를 나타낸다.

도 3a 내지 도 3e 는 본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법을 나타낸 제 2 실시예이다.

도 3a 내지 도 3e 는 급전선과 슬롯 사이에 후막의 폴리머(감광막,polyimde, BCB 등)를 코팅하여 급전선과 슬롯을 분리하는 방법으로 공정순서를 기준으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3a 와 같이 고 저항 실리콘이나 GaAs, 석영(quartz) 등 저항이 높은 기판(100)위에 금속을 증착하고 패터닝하여 고주파 신호가 입사되는 급전선(200)을 형성한다.

그리고 도 3b 와 같이 급전선(200)이 형성된 면 위에 후막의 폴리머(감광막, polyimde, BCB 등)(300)를 코팅하고 급전선(200)과 기판(100) 일부가 노출되도록 패터닝한다.

이어 도 3c 와 같이 상기 형성된 폴리머(300) 위에 금속을 증착하고 패터닝하여 슬롯(400)을 형성한다.

이 슬롯을 형성하는 방법은 제 1 실시예와 동일하게 선택적으로 금속을 도금하는 방법과 금속 박막을 증착하고 식각하는 방법에 의하여 슬롯(400)을 형성한다.

그리고 도 3d 와 같이 마이크로 스트립 라인의 그라운드판(500)을 형성하기 위하여 슬롯(400)이 형성된 면의 반대쪽에 전기 도금이나 스퍼터링 또는 증착(evaporation) 등의 방법에 의하여 기판 전체에 금속을 증착하여 안테나를 제작한다.

이때, 상기 슬롯의 그라운드판(500)과 급전선(200)을 절연시킨다.

도 3e 는 본 발명의 제 2 실시예에 의해 제조된 무선통신용 안테나의 사시도이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 무선 통신용 안테나는 후막의 폴리머를 이용함으로써 안테나를 제작하기 위한 기판 수량을 1장으로 줄일 수 있고, 슬롯 부분과 급전 부분을 동일 기판에 제작하고 슬롯과 급전부를 포토 공정을 이용하여 정렬함으로써, 안테나 효율 등 소자의 특성을 향상시키고 소자의 크기를 줄이며 수율을 높이고 공정단가를 줄일 수 있으며, 안테나 소자를 실리콘이나 GaAs, 석영 등의 기판에 제작함으로써 다른 소자와의 집적이 가능한 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 무선통신용 안테나 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 슬롯 부분과 급전선 부분을 동일 기판에 제작함으로써, 소자가 차지하는 면적을 줄이는 효과가 있다.

둘째, 슬롯과 급전선을 포토 공정을 통하여 정렬함으로써, 안테나 효율 등 소자의 특성을 향상시키는 효과가 있다.

셋째, 기판과 기판의 정렬 및 접합 공정을 제거함으로써, 수율을 높이고 소자의 단가를 최소로 줄일 수 있다.

넷째, 안테나 소자가 고 저항 실리콘 기판이나 GaAs 등 저항이 높은 기판 위에 제작함으로써, MMIC 회로 및 다른 능동, 수동 소자와의 집적을 가능한 효과가 있다.

다섯째, 슬롯 부와 안테나 급전선 및 그라운드판을 동일 기판 위에 공정함으로써, 안테나 소자에 소요되는 기판 수를 2장에서 1장으로 줄일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 기판 위에 금속을 증착하고 소정 형태로 패터닝하여 슬롯을 형성하는 단계와,

   상기 슬롯이 형성된 기판의 반대면에 고주파 신호가 입사되는 급전선을 소정 형태로 형성하는 단계와,

   상기 형성된 급전선이 포함되도록 전면에 폴리머를 코팅하고, 상기 급전선과 기판의 일부가 노출되도록 폴리머를 패터닝하는 단계와,

   상기 폴리머 위에 마이크로 스트립 라인의 그라운드판을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선통신용 안테나 제조방법.
2. 기판 위에 금속을 증착하고 소정 형태로 패터닝하여 고주파 신호가 입사되는 급전선을 형성하는 단계와,

   상기 형성된 급전선 위에 후막의 폴리머를 코팅하고, 상기 급전선과 기판 일부가 노출되도록 소정영역을 패터닝하는 단계와,

   상기 형성된 폴리머 위에 금속을 증착하고 패터닝하여 소정 형태를 갖는 슬롯을 형성하는 단계와,

   상기 슬롯이 형성된 기판 반대 면에 마이크로 스트립 라인의 그라운드판을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선통신용 안테나 제조방법.
3. 제 1항 및 2 항에 있어서,

   상기 기판은 고 저항 실리콘, GaAs, 석영(quartz) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선통신용 안테나 제조방법.
4. 제 1 항 및 2 항에 있어서,

   상기 폴리머는 감광막, polymide, BCB 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 무선통신용 안테나 제조방법.
5. 제 1 항 및 2 항에 있어서,

   상기 기판 위의 금속 증착, 급전선의 형성은 표면 마이크로머시닝(surface micromachining) 공정을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 안테나 제조방법.
6. 제 1 항 및 2 항에 있어서,

   상기 그라운드판을 형성하는 단계는 급전선과 그라운드판을 절연시키는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선통신용 안테나 제조방법.