KR200371092Y1 - 듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파 스위치 모듈 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파 스위치 모듈에 관한 것으로서, 인덕터나, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는 종래의 2차원적인 구조와는 달리, 인덕터, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들을 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인 구조로 형성함으로써, 종래와 같이 칩부품을 사용하지 않아도 되어 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있고, 3차원적으로 모듈을 제조할 수 있어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있게 된다.

Description

듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파 스위치 모듈{Multi-layered switch module for use in mobile communication device with dual band}

본 고안은, 인덕터나, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는 종래의 2차원적인 구조와는 달리, 인덕터, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들을 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인구조로 형성으로써, 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있도록 하고, 더불어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있도록 하는, 듀얼밴드 이동통신단말기 고주파 스위치 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 듀얼 밴드용의 스위칭 소자는, 셀룰러용의 제 1 주파수 대역과 PCS용의 제 2 주파수 대역 모두에서 통신이 가능한 듀얼 밴드용의 이동 통신 단말기에서, 그 입력단에 안테나와 연결하여 전술한 두 주파수 대역들 각각에 속한 상이한 소정의 통신 주파수를 듀플렉싱(duplexing)시키기 위해 사용되며, 이러한 듀얼 밴드용의 스위칭 소자는 통상적으로, 인덕터나 커패시터 등의 스위칭 관련 소자가 형성된 소정의 칩 부품이 PCB기판에 실장된 구조를 가지고 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 듀얼 밴드용의 스위칭 소자는, 인덕터나, 커패시터, 또는, 지연 신호 라인 등의, 스위칭 관련 단위 소자들이 별도로 각기 형성된 칩부품(10-1, 10-2)이, 소정의 회로 패턴이 구현된 PCB 기판(11)에 실장되는 2차원적인 구조를 가지고 있는데, 이러한 스위칭 소자의 구조는, 인덕터나 커패시터 등의 제조와 그의 실장을 위해 별도의 칩부품 비용과 실장 비용이 필요하며, 또한 그 스위칭 소자의 크기를 최소화하기가 어려우며, 더욱이 칩부품을 접합시키기 위하여 납땜 등을 할 경우에 고주파인 통신 주파수의 신호 특성이 저하되는 문제점이 발생된다.

이에 본 고안은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 인덕터나, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는종래의 2차원적인 구조와는 달리, 인덕터, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들을 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인 구조로 형성됨으로써, 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있도록 하고, 더불어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있도록 하는, 듀얼밴드 이동통신단말기 고주파 스위치 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 고안은, 상이한 통과대역을 가진 제1통신 주파수와 제2통신 주파수의 스위칭을 위해 필요한 소정의 스위치모듈이 소정 회로패턴을 가진 세라믹시트(sheet)가 다수개 적층배치 및 저온소성되어 3차원적으로 합체 형성된, 듀얼밴드 적층기판 ;

상기 듀얼밴드 적층기판의 상면에 실장된 소정의 표면실장 단위소자;

표면실장 단위소자를 상기 듀얼밴드 적층기판이나 외부와 전기적으로 연결하도록 해당되는 듀얼밴드 적층기판의 측면 영역에 상하방향으로 형성된 도체벽(導體壁)으로 이루어지는, 듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파스위치모듈을 개시한다.

도 1은 일반적인 스위치 모듈의 구성을 도시한 도면

도 2는 본 고안에 따른 스위치 모듈의 평면도

도 3은 본 고안에 따른 스위치 모듈치 소자의 사시도

도 4는 본 고안에 따른 스위치 모듈의 분해 사시도

도 5는 본 고안에 따른 스위치 모듈의 등가회로를 도시한 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

D1, D2, D3, R1, R2, C6, C13 : 표면실장 단위소자

300 : 듀얼밴드 적층기판

301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309, 310, 311, 312 : 도체벽

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 2와 도 3을 참조하여 본 고안을 설명하는데, 상기 도 2와 도 3은 각기 본 고안에 따른 스위치모듈의 평면도와 사시도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 스위치모듈의 최상부에는 표면실장 단위소자가 실장되어 있는데, D1, D2, D3, D4는 상기 표면실장 단위소자의 일예인 다이오드이고, R1, R2는 저항이며, C6, C13은 커패시턴스의 유효면적이설정값 이상으로 클 경우에, 듀얼밴드 적층기판내에 형성되지 않고, 상기와 같은 표면실장 단위소자로서 외부에 노출되게 형성되는 소정의 커패시터이며, 이와 같은 표면실장 단위소자는 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변형이 가능하다.

그리고, 도 3에 도시된 바대로, 표면실장 단위소자 하부에는, 상이한 통과대역을 가진 제1통신 주파수와 제2통신 주파수의 스위칭을 위해 필요한 모듈 각각이, 소정의 회로패턴을 가진 세라믹시트(sheet)가 다수개 적층배치되고 저온소성되어, 3차원의 듀얼밴드 적층기판(300)이 형성되어 있고, 상기 듀얼밴드 적층기판(300)의 측면과 전/후면 각각의 일부 영역에는 상하방향을 따라 형성되어 상기 스위칭관련 단위소자와 표면실장 단위소자(D1, D2, D3, R1, R2, C6, C13)각각을 상호간에, 또는 외부와 전기적으로 연결하는 도체벽(導體壁)(301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309, 310, 311, 312)이 형성되어 있는 구조를 가지를 가진다.

이러한 구조를 가지는 본 고안의 고주파 스위치 모듈에서, 먼저 본 고안에 따른 듀얼밴드 적층기판(200)은, 듀얼밴드(dual band) 이동통신단말기 등에서 사용되는, 상이한 주파수 대역의 제1 통신주파수와 제2 통신주파수를 스위칭하는데 사용되는 일련의 단위소자 등을, 예컨대, 인덕터나 커패시터 등을 소정의 전극 형상이 인쇄된 세라믹 시트를 상하 방향으로 다수개 적층하여 3차원적으로 형성한다.

즉, 소정의 유전율을 가진 세라믹 시트 상면에 Ag와 같은 전도체 금속을 이용해 소정 형상의 전극 패턴을 형성한 다음, 이렇게 전극 패턴이 형성된 세라믹 시트를 원하는 인덕턴스나 커패시턴스에 따라 그 배치를 달리해 적층한 후, 800℃ ~900℃의 온도에서 소결함으로써 전술한 스위칭 관련 단위 소자를 3차원적으로 형성한다.

이렇게 세라믹 시트를 이용해 3차원적으로 형성된 스위칭 관련 소자, 예컨대, 인덕터나 커패시터 등은, 종래와 같이 PCB기판을 이용하지 않을 뿐만 아니라, 그 PCB기판에 인덕터나 커패시터 등의 스위칭 관련 소자가 형성된 칩부품을 별도로 실장할 필요가 없어, 종래에 비해 스위칭 소자의 크기를 줄일 수 있고 더불어, 칩부품 비용과 그 실장 비용의 절감도 가능하게 된다.

계속해서, 본 고안은, 듀얼밴드 적층기판(300)에 형성할 수 없거나, 또는 형성하는 것이 쉽지 않은, 수동 소자인 다이오드나 저항, 또는 커패시턴스의 유효면적이 설정값 이상으로 큰 대용량 커패시터를 상기 듀얼밴드 적층기판(300)내에 형성하지 않고, 상기 듀얼밴드 적층기판(300)의 상면에 표면실장(SMT)을 통해 실장시키도록 한다.

또한, 본 고안에서는, 상기 듀얼밴드 적층기판(300)에 형성된 스위칭 관련 단위 소자와 그 상면에 실장된 표면실장 단위소자(D1, D2, D3, R1, R2, C6, C13) 각각을 상호간에, 또는 외부와 전기적으로 연결하기 위해, 상기 듀얼밴드 적층기판(300)의 측면과 전/후면 각각의 일부 영역에 상하방향을 따라 도체벽(導體壁)(301~312)을 형성하는데, 상기 도체벽(301~312)은 해당 영역에, 관통 홀을 형성하고 여기에 전도성 페이스트를 채워 넣거나, 또는 Ag와 같은 전도체 금속으로 소정 형상의 전극 패턴을 인쇄함으로써 그 형성이 가능한데, 이에 대한 다양한 변형은 얼마든지 가능하다.

이와 같이, 본 고안은, 듀얼 밴드용의 이동 통신 단말기의 스위칭 소자에 사용되는 일련의 모듈, 예컨대, 커패시터나 인덕터 또는 전극 라인 및 그 회로 배치 패턴을 소정의 전극 형상이 인쇄된 세라믹 시트를 다수개 적층하여 형성함으로써, PCB기판에 칩부품을 실장하여 형성하는 종래에 비해 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있으며, 스위칭 소자의 크기도 종래의 스위칭 소자의 크기보다 최소화할 수 있고, 더불어 소자의 양산성을 향상시킬 수 있게 된다.

다음, 도 4는 도 3에 사용된 듀얼밴드 적층기판의 분해 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 듀얼밴드 적층기판(200)은, 그라운드 기판(401, 403), 상이한 통과주파수대역별로 소정의 커패시터 패턴이 인쇄된 세라믹 시트(sheet)가 상기 그라운드 기판의 상부와 하부에 소정개수만큼 배치된 커패시터 기판(404, 405, 406, 407, 408), 굴곡 형상의 전극 패턴이 인쇄된 다수의 세라믹 시트가 상기 통과주파수대역별로 커패시터 기판(404~408)의 상부에 소정개수만큼 배치된 인덕터 기판(409~415), 상기 인덕터 기판(409~415)의 상부에 적층되고, 상기 표면실장 단위소자와 접촉하는 표면 일부에 전극패턴이 형성되어 전기적으로 연결되는 표면 전극용 기판(416)을 포함하여 이루어진다.

이렇게 이루어진 본 고안에 따른 듀얼밴드 적층기판(200)은, 도시된 바와 같이, 소정의 전극 패턴이 형성된 다수의 세라믹 기판이 일체화되어 형성되며, 각 기판의 전기적 연결은 전기적으로 연결하고자 하는 기판의 특정 부위에 펀칭 홀을 뚫어, 그 홀에 전도성 페이스트를 채워 넣음으로써 이루어지는데, 이는 종래의 공지된 기술에 속하는바 여기서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

그리고, 전극 라인용 기판(402)의 상면에는 굴곡 형상의 전극 라인이 인쇄되는데, 상기 전극 라인은, 신호 지연 라인(delay line)으로 사용되어 소정의 통신 주파수에 대한 송신부(Tx)와 수신부(Rx)의 듀플렉싱(duplexing)동작이 가능하도록 한다.

더불어, 상기 전극 라인은 스트립 라인(strip-line)으로 인쇄하는 것으로 바람직하며, 그 스트립 라인의 길이는 듀얼 밴드용의 특정 이동 통신 단말기에서 사용되는 소정의 통신 주파수에 따라 결정되는데, 관련 수학식은 다음과 같다.

[수학식]

스트립 라인 길이(L) = λ/ 4 ;

(λ: 듀얼 밴드의 제1 통신주파수 또는 제2 통신주파수 각각의 파장)

또한, 상기 전극 라인용 기판(402)의 상면과 하면 각각에는, 일정 영역에 그라운드(GND) 패턴이 인쇄된 상부 그라운드용 기판(403) 및 하부 그라운드용 기판(401)이 배치된다.

다음, 상부 그라운드용 기판(403)의 상면에는, 커패시터용 패턴이 형성된 세라믹 시트가 다수개로 구성된 커패시터 기판(404~408)이 소정의 적층 순서에 따라 상하방향으로 배치되는데, 그 세라믹 시트의 개수는 소정의 회로 패턴에서 발생하고자 하는 커패시턴스에 따라 가변적으로 조정이 가능하다.

그리고, 상기 인덕터 기판(409~415)은, 상기 커패시터 기판(404~408)의 상면에 다수개 배치되며, 각 기판의 상면에는 굴곡 형상을 가진 전극 패턴이 소정의 인덕턱스 값에 따라 그 굴곡 형상이 다르게 인쇄되며, 상기 굴곡 형상의 전극 패턴은각기 소정의 유전율을 가진 유전체 기판, 예컨대 세라믹 시트에 인쇄된다.

또한, 상기 인덕터 기판(409~415)은, 전술한 바와 같이, 소정의 위치에 일정 길이의 전극 패턴이 형성되는데, 상기 전극 패턴은, 가능한 스트립 라인으로 형성하도록 하여 외부의 영향으로부터 안정적인 특성을 유지하도록 하는 것이 바람직한데, 각 기판에 형성되는 전극 패턴의 수는 소정의 회로 패턴에서 발생하고자 하는 인덕턴스에 따라 결정되며, 그 전극 패턴의 길이는 본 고안에 사용되는 소정의 통신 주파수에 따라 결정되는바, 이에 따라 전극 패턴의 개수와 길이에 대한 다양한 변형은 얼마든지 가능하다.

상기 인덕터 기판(409~415)의 상면에는, 표면 전극용 기판(416)이 배치되는데, 상기 표면 전극용 기판(416)은, 상기 표면 실장 단위 소자와, 접촉하는 위치에 전극 패턴이 형성되어, 전기적으로 연결되는데, 그 전극 패턴은 가능한 스트립 라인(strip line)으로 형성하는 것이 바람직하다.

다음, 도 5는 전술한 본 고안에 따른 고주파 스위치 모듈의 등가회로를 도시한 도면인데, 상기 고주파 스위치 모듈은 다이플렉서로 듀얼밴드의 신호를 분리하는 분파기(500), 원하는 각 기본주파수(f0)의 신호 감쇄없이 고주파(2f0, 3f0...) 신호를 필터링시키는 제1 통신주파수 필터(510) 및 제 2 통신주파수 필터(530), 전송선로, 다이오드 등으로 구성되어 송/수신 모드 동작을 각기 수행하는 듀플렉서(520, 540)로 이루어진다.

이렇게 이루어진 본 고안에 따른 고주파 스위치 모듈은, 전극 패턴을 형성시킨 유전체 시트를 적층해서 일체화한 후에 소결하고, 소결한 기판 위에 다이오드,칩 커패시터, 저항체의 소자를 마운팅시켜 구성하게 된다.

여기서, 특히 GSM대역의 듀플렉서(520)와, DCS대역의 듀플렉서(540) 각각에, 교대로 VC1과 VC2의 전압이 인가되면, 다이오드 (D2, D3), (D3,D4)에 전류가 번갈아가며 흘러 동작하게 되고, 저역통과인 필터(520, 530)와 다이플렉서(500)가 전기적으로 연결되어 있어 각기 교대로 송/수신 모드 동작을 수행하며, 이 때 스트립 라인1과 스트립 라인2는 통과되는 소정의 기본주파수(f0)에서 매우 큰 임피던스를 갖도록 함으로써 송/수신 모드시 상호밴드로 인한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 제1 통신주파수 필터(510)를 구성하는 제1-1병렬공진부(511)의 L4와 C4는 2fo 신호통과를, 제1-2병렬공진부(512)의 L2와 C3는 3fo 신호통과를 각기 방지하는데, 이와 마찬가지로, DCS대역에서도 제2 통신주파수 필터(530)를 구성하는 제2-1병렬공진부(531)의 C11과 L7은 2fo신호 통과를, 제2-2직렬공진부(532)의 C10과 L6은 3fo신호통과를 방지하는 역할을 각기 수행하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 듀얼밴드 이동통신단말기 고주파 스위치 모듈에 관한 것으로서, 인덕터나, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들이 PCB기판에 칩 부품 형태로 실장되는 종래의 2차원적인 구조와는 달리, 인덕터, 커패시터 등의 스위칭 관련 단위 소자들을 세라믹 시트(sheet)를 적층하고 일체화시켜 3차원적인 구조로 형성으로써, 종래와 같이 칩부품을 사용하지 않아도 되어 칩부품 비용과 그 실장 비용을 절감할 수 있고, 3차원적으로 모듈을 제조할 수 있어 그 크기를 종래의 스위칭 소자보다 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다

Claims (4)

1. 상이한 통과대역을 가진 제1통신 주파수와 제2통신 주파수의 스위칭을 위해 필요한 모듈이, 소정의 회로패턴을 가진 세라믹시트(sheet)가 다수개 적층배치되고 , 3차원적으로 합체 형성된 듀얼밴드 적층기판 ;

   상기 듀얼밴드 적층기판의 상면에 실장된 소정의 표면실장 단위소자;

   상기 표면실장 단위소자를 상기 듀얼밴드 적층기판이나 외부와 전기적으로 연결하도록 해당되는 듀얼밴드 적층기판의 측면 영역에 상하방향으로 형성된 도체벽(導體壁)으로 이루어지는, 듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파스위치모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 듀얼밴드 적층기판은;

   해당 통과대역의 고조파 특성을 저감시키기 위해, 상이한 통과주파수 대역별로 소정의 직렬공진부와 병렬공진부가 상기 스위치모듈에 3차원적으로 형성된 것을 특징으로 하는, 듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파스위치모듈.
3. 제 1 항에 있어서, 듀얼밴드 적층기판은;

   상이한 통신주파수 상호간의 신호간섭을 줄이도록 상기 스위치모듈의 출력단에 해당되는 소정의 세라믹시트에 스트립라인이 형성된 것을 특징으로 하는, 듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파스위치모듈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 듀얼밴드 적층기판은;

   그라운드 기판;

   상기 그라운드 기판의 상부와 하부에 상이한 통과주파수대역별로 소정의 커패시터 패턴이 인쇄된 세라믹 시트(sheet)가 소정 개수만큼 배치된 커패시터 기판;

   상기 커패시터 기판의 상부에 굴곡 형상의 전극 패턴이 인쇄된 다수의 세라믹 시트가 상기 통과주파수대역별로 소정 개수만큼 배치된 인덕터 기판;

   상기 인덕터 기판의 상부에 적층되고, 상기 표면실장 단위소자와 접촉하는 표면 일부에 전극패턴이 형성되어 전기적으로 연결되는 표면 전극용 기판을 포함하여 이루어지는, 듀얼밴드 이동통신단말기용 고주파스위치모듈.