KR20040025680A - 볼 그리드 어레이 안테나 - Google Patents

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KR20040025680A
KR20040025680A KR10-2003-7014992A KR20037014992A KR20040025680A KR 20040025680 A KR20040025680 A KR 20040025680A KR 20037014992 A KR20037014992 A KR 20037014992A KR 20040025680 A KR20040025680 A KR 20040025680A
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사이프레스 세미컨덕터 코포레이션
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Abstract

무선 통신 장치용 안테나(20, 30)는 다양한 모양으로 구성될 수 있다. 안테나(20, 30)는 2차원 공간에 한정되지 않고, 집적회로 패키지(10)로부터의 안테나 엘리먼트, 집적회로 패키지(10)가 실장되는 회로기판 및 상기 집적회로 패키지와 회로기판 사이에서 신호가 도통되도록 하는 접속 수단으로 구성될 수 있다.

Description

볼 그리드 어레이 안테나 {Ball Grid Array Antenna}
[0002] 현재 무선 통신 장치는 집적회로 칩 상에 집적된 무선부(radio)를 포함한다. 무선 신호를 보내고 받는 데에는 안테나가 이용된다. 안테나는 송신 특성과 수신 특성을 최적화할 수 있는 여러 모양으로 된 선형의 전도체(conductive lengths of material)로 구현된다. 안테나는 허용가능한 성능 수준과 안테나의 구조에 따라, 그 길이가 송수신 신호의 반파장에서부터 1/10 파장 이하의 범위로 정해지는 것이 일반적으로 적용되는 규칙이다. 주파수를 f라 할 때 파장 λ는 식 c=fλ(여기서, c는 광속으로 약 3×108m/s)로 정해진다. 블루투쓰(Bluetooth)나 IEEE 802.11 무선 표준에서 사용되는 2.4 ㎓의 신호인 경우 파장 λ=12.5㎝이다. 따라서 다이폴 안테나로 송수신되는 2.4 ㎓ 신호에 대한 최대 송수신 용량은 안테나의 길이가 수신된 신호의 ¼ 파장(λ/4) 즉, 3.125 ㎝의 홀수배로 될 때 달성된다. 안테나에는 용량성 종단 효과(capacitive end effect)가 있기 때문에, 실제 안테나는 그 길이가 송수신 신호의 ¼ 파장 길이의 약 95%일 때 최적의 성능을 나타내는 것이 보통이다. 안테나를 수용하고 적절한 송수신을 가능하게 하는 공간이 마련되어야 한다.
[0003] 현재 무선 통신 장치들은 단점이 있는데, 그 중 하나는 안테나를 수용하기 위한 공간을 유용하게 활용하지 못한다는 것이다. 예컨대, 무선 장치 칩 패키지들과, 이 패키지들이 실장되는 회로기판, 패키지와 회로기판 사이의 공간(이것은 필요 이하로 활용됨)에는 미사용 영역이 존재한다. 또한, 무선 장치에 부가되는 별도의 안테나 소자를 만드는 것은 장치의 부피를 증가시킨다. 따라서, 무선 통신 장치는 실제로 가능한 정도만큼 컴팩트하게 만들어지지 않고 있다. 나아가, 이것은 무선 장치의 전체 무게에도 영향을 주어서 무선 장치를 오래 들고 다니는 사용자에게 짐이 된다.
[0004] 현재 무선 장치의 또 다른 단점은 휴대용 무선 장치를 제조하는 데에 드는 비용이다. 무선부 뿐만 아니라 베이스밴드부까지 패키지하고 있는 현재의 무선 장치에 안테나를 집적하는 것은 제조 공정에 추가 단계가 필요하기 때문에 제조 비용이 높아진다. 무선 장치의 단가가 그리 높은 것은 아니지만 장치 하나에 대한 조그마한 비용 절감도 규모의 경제 측면에서는 대단한 결과가 된다. 이것은 대량생산을 하는 제조업체는 물론 많은 무선 장치를 사용하는 기관의 입장에서도 마찬가지이다.
[0005] 따라서, 무선 랜(LAN)에서 무선 통신 장치의 크기와 제조 비용을 줄일 수 있는 안테나가 필요하다.
[0001] 본 발명은 무선 데이터 통신 분야에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 무선 데이터 통신 장치를 위한 안테나에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반파장 다이폴 안테나를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 접힌(folded) 다이폴 안테나를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 루프 안테나를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 이중 나선 안테나를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 이중 사각 파형 (double square wave) 안테나를 나타낸다.
도 6은 도 5에 나타낸 안테나의 변형예를 보여준다.
도 6A는 뱀 모양의 암(arm)을 갖는 별 모양의 안테나는 나타낸다.
도 7은 회로기판에 실장되는 IC 패키지로서, 안테나 구조가 주요 구성으로 솔더 볼(solder ball)을 갖는 IC 패키지의 단면도이다.
도 8은 도 7에 나타낸 안테나의 변형예의 단면도이다.
도 9는 인쇄회로기판에 솔더와 도전성 트레이스로 형성되는 안테나의 단면도이다.
도 10은 IC 패키지에 탈착 가능하게 부착되는 유연성 재료로 형성된 안테나의 단면도이다.
도 11은 집적회로 내의 도전성 트레이스와, 솔더 접속 수단 및 인쇄회로기판내의 전도성 트레이스로 형성된 안테나의 단면도이다.
도 12는 집적회로 내의 도전성 트레이스와 솔더 접속 수단으로 형성된 안테나의 단면도이다.
도 13A와 도 13B는 IC 패키지로부터 연장될 수 있는 안테나를 나타낸다.
도 14A와 도 14B는 패치 안테나(patch antenna)의 윗면도와 단면도이다.
도 15는 슬롯 안테나를 나타낸다.
도 16은 E 또는 F 모양의 안테나의 변형예를 나타낸다.
도 17A와 도 17B는 헬리컬 안테나를 나타낸다.
도 18은 안테나의 역할을 하는 접속 엘리먼트 그 자체를 나타낸다.
[0006] 따라서 본 발명은 컴팩트한 장치에서 신뢰성 있는 무선 통신을 제공하는 안테나 구조와 구성을 가능하게 하는 방법에 대한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 안테나를 이용하는 장치에 관한 것이다.
[0007] 본원의 제1 발명에 따르면, 집적회로(IC) 패키지와 이 IC 패키지가 실장되는 회로기판 사이의 접속 엘리먼트를 이용하여 안테나 길이 전체 또는 길이의 일부분을 제공한다. 접속 엘리먼트는 여러 형태로 구성되어 안테나의 방사 패턴과 픽업(pick up) 패턴을 향상시킨다. 접속 엘리먼트는 입출력 핀이 될 수도 있고, 솔더 볼, 전도성 페이스트 등이 될 수도 있다. 안테나는 무선부 및 베이스밴드부와 함께 하나의 패키지 내에 집적될 수 있다. 루프, 패치, 다이폴 등의 안테나 형태를 사용할 수 있다.
[0008] 본원의 제2 발명에 따르면, 안테나는 완전히 회로기판 내에 또는 IC 칩 패키지 내에 형성된다.
[0009] 본원 제3 발명에 따르면, 안테나는 솔더와 같은 전도성 물질로 형성된다. 안테나의 제조는 여러 방법으로 구현될 수 있다.
[0010] 접속 엘리먼트가 안테나의 일부를 구성하도록 하면, 필요한 엘리먼트를 부차적으로 사용할 수 있고, 최종 장치의 부피를 줄일 수 있다. 또한, 제조 공정 단계를 줄일 수 있고 장치내 층의 수를 줄일 수 있다. 따라서 제조 비용, 재료 비용 및 노동 비용이 절감된다.
[0011] 앞에서 기재한 내용과 뒤에서 기재하는 내용들은 청구항에 기재된 발명을 단지 설명하기 위한 것이고 제한하려는 목적이 아니다. 첨부 도면은 발명의실시예를 보여줌으로써 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.
[0032] 첨부 도면에 나타나 있는 예를 참조로 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
[0033] 도 1 내지 도 18은 전체적으로 본 발명의 예시적 실시예를 나타낸다. 본 발명의 안테나는 무선부에 연결되어 있거나 연결될 수 있으며, 도면에 표현하지 않은 경우에도 존재하는 것으로 가정한다. 베이스밴드부는 무선부에 연결되어 있거나 연결될 수 있다.
[0034] 본 발명은 무선 통신 장치용 안테나와 관련된 것이다. 무선 통신 장치는 2.4 ㎓의 산업, 과학, 의학 대역(ISM 대역)을 사용하는 IEEE 802.11, 홈알에프(HomeRF), 블루투쓰(Bluetooth) 등의 장치를 포함한다. 이러한 장치들은 ISM 대역 이상 또는 이하의 주파수에서 동작한다. 좀 더 구체적으로 설명하면 본 발명은 볼 그리드 어레이 패키지와 같은 집적회로 패키지 내부나 아래 또는 상부에 부분적으로 형성되거나 전체적으로 형성되는 안테나에 관한 것이다. 이 안테나는 여러가지 모양과 방향으로 구성될 수 있다. 안테나 길이는 동작 대역의 중심 주파수에 맞게 정해진다. 복수의 안테나 엘리먼트를 사용하여 동작 대역 내의 하위 대역에 들어 있는 정보를 좀 더 정확하게 포착할 수도 있다. 안테나는 이것이 신뢰성 있는 통신을 제공할 수 있는 한, 축회전 가능, 유연성, 경성, 접착성, 솔더 가능, 고정성(stationary)의 안테나를 포함할 수 있다.
[0035] 본 발명의 안테나는 집적회로, 이 집적회로를 회로기판에 실장하는 접속 엘리먼트 및/또는 회로기판을 구성품으로 활용한다. 안테나를 솔더 볼과 같은 접속 엘리먼트로 구성할 필요는 없다. 회로기판은 인쇄회로기판일 수 있다. IC 및/또는 회로기판의 다중층를 이용하여 안테나를 구성할 수 있다. 안테나는 완전히 IC 패키지 또는 회로기판 내에 형성될 수 있다. 안테나를 완전히 회로기판 내에 형성하거나, 회로기판과 접속 엘리먼트로 구성하면, IC 패키지 내부에 비해 안테나를 위한 좀 더 울퉁불퉁한 위치(rugged location)를 얻을 수 있다. IC 패키지를 이용하면 장치 내 공간 활용도를 높일 수 있고, 재료나 공정 정합을 통해 안테나의 전기적 특성을 좀 더 잘 제어할 수 있다. 회로기판과 IC 패키지 및 접속 엘리먼트를 이용하면 장치 공간을 최적으로 활용할 수 있다.
[0036] 본 발명은 이미 존재하는 부품을 활용하려는 것이지만, 안테나 또는 안테나의 일부분을 구성하기 위하여 추가 요소를 사용할 수도 있다. 이러한 추가 요소로는 도선(wire)과 같은 선형 전도체나 히트 싱크(heat sink)를 들 수 있다.
[0037] 다양한 안테나 모양과 구조를 본 발명을 통해 구현할 수 있다.
[0038] 도 1은 2개의 ¼ 파장 도전성 세그먼트(20, 30)로 구성된 반파장 다이폴 안테나를 나타낸다. 각각의 ¼ 파장 세그먼트(20, 30)는 베이스밴드부(2)와 통신 결합된 무선부(4)와 결합되어 있다. 각각의 전도성 세그먼트는 솔더 볼이나 다른 접속 엘리먼트(4) 또는 집적회로 패키지(10) 아래에 위치한 전도성 엘리먼트로 구성될 수 있다. 안테나가 배치되는 집적회로 패키지 및 회로기판의 영역은, 무선 주파수 에너지의 수신이나 송신과 간섭할 수 있는 전도성 엘리먼트를 줄이거나 제거할 수 있도록 한다. 또한, 안테나 구조(20, 30)를 회로기판의 모서리 또는 그 근처에 둠으로써 안테나를 빈 공간에 최대한 배치할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 솔더 볼(40)은 인접하는 솔더 볼과 접촉하도록 배치하거나 전도성 페이스트 또는 솔더를 통해 전도성으로 서로 연결되도록 한다. 솔더 볼(40)에 열을 가하여 용융시켜 연속적인 전도성 길이부를 형성할 수 있다. 솔더 볼(40)은 회로기판 및/또는 집적회로 패키지에 형성된 전도성 트레이스를 통해 전기적으로 서로 연결될 수도 있다. 2개의 전도성 세그먼트(20, 30)는 서로 다른 종단이 마주보도록 배열될 수 있다. 접속 엘리먼트, IC 칩 및/또는 회로기판의 레이아웃 공간을 고려하여, 세그먼트(20, 30)는 90도, 135도, 45도 등으로 배열할 수 있다.
[0039] 도 2는 집적회로 패키지(10) 밑에 솔더 볼(40, 50)로 형성된 접힌(folded) 다이폴 안테나를 나타낸다. 2개의 솔더 볼(50)은 안테나의 급전점(feed point)이다.
[0040] 도 3은, 집적회로 패키지 내부 및/또는 집적회로 패키지가 실장되는 회로기판의 위 또는 내부에 배치되는 도전성 트레이스(60)와 솔더 볼(40)로 형성된 루프 안테나를 나타낸다. 급전점(70)는 전도성 트레이스로 형성되는 것으로 도면에 나타내었다. 본 발명은 단일 루프 안테나로 한정되지 않고, 이중 루프나 삼중 루프로도 구현될 수 있고, 1과 ¾ 루프 안테나와 같은 다른 루프 안테나로 구현될 수도 있다.
[0041] 도 4 내지 도 6A는 집적회로 패키지의 경계(10)를 넘어서 밖으로 뻗어나와 형성된 이중 안테나를 나타낸다. 도 4는 2개의 나선(90, 100)으로 형성되며 트레이스(80)를 통해 집적회로 패키지(10)와 결합된 이중 나선 안테나를 나타내는데, 여기서 트레이스는 입출력 핀이나 솔더 볼과 같은 접속 엘리먼트, 회로기판 트레이스 및 집적회로 패키지 트레이스의 조합으로 형성될 수 있다. 도 5와 도 6은 이중 사각 파형 안테나를 나타낸다. 도 5는 다른 안테나에 가까워질수록 길이가 점점 짧아지는 안테나의 내향 종단을 보여준다. 이를 변형하여, 길이가 일정하거나 다른 안테나에 가까워질수롤 길이가 더 길어지도록 하는 것도 가능하다. 안테나의 모양은 교대로 배치된 직선부와 곡선부를 포함한다. 도 6에서 안테나부(130)는 도 4 및 도 5의 이에 대응되는 부분과 마찬가지로 접속 엘리먼트, IC 트레이스 또는 회로기판 트레이스 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있는데, 다만 부분(140)은 회로기판 트레이스 또는 외부 전도성 부착부로 형성된다. 외부 전도성 부착부는, 접착면 또는 기계적으로 부착가능한 부분을 갖는 담지체(carrier material)에 의해 대부분 절연되고 유연성있게 결합되는 전도성 엘리먼트이거나 표면 실장된 안테나 칩이다. 여기서 기계적으로 부착가능한 부분은 솔더 결합에 의해 부착된다. 기계적으로 부착가능한 부분은 나사 결합될 수도 있다. 안테나는 곡선의 나선일 수도 있고, 사각 나선일 수도 있다. 도면에 나타낸 것은 발명의 설명을 위한 것이다. 안테나 패턴을 바꾸는 것은 본 발명의 범위 내에 포함된다. 도 6A는 별 모양의 뱀 모양의 암을 갖는 별 모양의 안테나를 보여준다. 뱀 모양의 암은 그 수를 2개, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상으로 할 수 있다. 각각의 암은 Z 모양, 덜 굽은 S 모양을 갖거나 또는 직선 세그먼트가 될 수 있다.
[0042] 도 7 내지 도 12는 접속 엘리먼트(40)를 통해 회로기판(200)에 실장된 집적회로 패키지(10)의 단면도이다. 이러한 접속 수단은 입출력 핀, 솔더 볼 또는 회로기판(200)과 집적회로(10) 사이에서 전기적 신호를 전달할 수 있는 다른 전도체가 될 수 있다. 접속 엘리먼트(40)는 IC 칩 패키지 내에서 아무런 회로에도 연결되지 않은 더미(dummy) 입출력 핀이나 더미 솔더 패드를 포함할 수 있다. 도면에 나타내지는 않았지만, 접속 엘리먼트는 전기적으로 서로 연결되어 솔더나 전기 전도성 페이스트 등에 의한 선택적 용융이나 본딩으로 패턴을 형성할 수도 있다. 도 7은 접속 엘리먼트(40) 상에 형성된 안테나를 나타내는데, 여기서 접속 엘리먼트는 용융되어 결합된 것이거나, 여기에 접착제가 도포된 것으로서, 요구되는 송수신 중심 주파수를 위한 안테나로 동작하기에 충분히 긴 연속된 도전성 경로를 형성한다. 도 8은 안테나에 부착된 집적회로(10)의 경계를 넘어 뻗어 있는 접속 엘리먼트(40)로 형성된 안테나를 보여준다. 도 9는 회로기판(200) 내부에 형성된 전도성 트레이스(250)와 접속 엘리먼트(40)를 보여준다. 도 10은 절연체(320)로 고정된 유연성 전도체(즉, 릴(reel)에 감긴 테이프)로 형성되는 안테나를 나타낸다. 이 안테나는 특별히 고안된 전도성 부착점(300)을 통해 집적회로(10)의 윗면에 부착된다. 이러한 부착가능한 안테나는 부착점(300)에 연결되는 경성 기판 위에 형성될 수도 있다. 이와는 달리, 전도성 부착점(300)을 회로기판(200) 상에 형성할 수도 있다. 또한, 이러한 안테나는 굴성 또는 가요성(bendable)이 있는 충분한 경성 기판 위에 형성하여 회로기판(200)의 연장면에 대해 수직이거나 거의 수직으로 배향되도록 할 수 있다. 접속 엘리먼트(40)는 이 안테나의 일부분을 구성하도록 할 수도 있고 구성하지 않도록 할 수도 있다. 도 11은 집적회로 패키지(10)의 전도성 트레이스(350)와, 접속 엘리먼트(40) 및 전도성 트레이스(250)가 모두 안테나를 구성하는 것을 나타낸다. 도 12는 집적회로 패키지(10)의 전도성 트레이스(350)와 접속 엘리먼트(40)만이 안테나를 구성하는 것을 나타낸다. 회로기판 또는 IC 패키지에 실장된 안테나들은 제조 비용을 줄여준다.
[0043] 도 13A와 도 13B는 집적회로 패키지(10) 또는 회로기판의 모서리에 놓인 축회전 가능 (pivotable) 안테나(450)를 나타낸다. 전도성 트레이스는 안테나의 일부를 구성한다. 도면에 나타낸 것처럼 축회전 결합부(400)는 집적회로 패키지가 실장된 회로기판에 대해 수평 방향 이동이 가능하도록 한다. 이와는 다른 구현예로서, 안테나(450)는 회로기판에 대해 수직 방향으로 축회전 할 수도 있다. 다른 안테나 엘리먼트를 집적회로 패키지 내부 및/또는 회로기판 내부에 접속 엘리먼트를 통해 포함시킬 수 있다. 안테나를 축회전 가능하게 하는 대신, 수축가능하도록 할 수도 있다. 안테나가 스냅 동작(snapping action)을 하도록 할 수도 있다.
[0044] 본 발명에서는 패치 안테나와 마이크로스트립 안테나를 구현할 수 있다. 도 14A와 도 14B는 패치 안테나(500)를 나타낸다. 패치 안테나는 낮은 표면프로파일을 제공하고 다양한 모양과 크기로 구현될 수 있다. 도 14A는 회로기판(200) 내의 서로 다른 2개의 면에 배치되고 접지평면(500)을 사이에 끼운 패치 안테나 엘리먼트(500, 510)를 나타낸다. 전기 접속부(520)는 2개의 수평면으로 된 패치 안테나들을 접지평면(500)의 개구부를 통해 연결한다. 패치 안테나(500)는 집적회로 패키지(10)의 아래에 배치될 수 있다. 다른 전도성 엘리먼트의 수가 가장 작거나 및/또는 집적회로 패키지를 가지지 않거나 별도의 부품이 실장된 회로기판(200) 영역에 패치 안테나를 배치하여 RF 신호 송수신을 최대로 할 수도 있다. 또한, 패치 안테나는 단층 회로기판, 접속 엘리먼트 또는 IC 패키지를 이용하여 구현되거나 단일 소자가 될 수도 있다. 도 15는 슬롯 안테나 또는 홈이 난 패치 안테나를 나타낸다. 도 16은 E 또는 F 마이크로스트립 안테나의 변형예를 나타낸다.
[0045] 도 17A와 도 17B는 헬리컬 안테나를 나타낸다. 헬리컬 안테나의 엘리먼트들은 이것이 집적회로 패키지(10) 또는 회로기판(200) 내에 완전히 포함되도록 형성할 수 있다. 도 17A에 도시한 것처럼, 헬리컬 안테나는 3개의 층을 가지는데, 집적회로 패키지 내의 층(800), 접속 엘리먼트로 형성되는 층, 회로기판 내부에 형성된 층(830)이 그것이다. 도 17B에 나타낸 것처럼, 층들은 전기 전도성 요소(즉 비아(via))(810, 820)를 통해 인접 층들과 서로 연결된다. 도 17B는 중간층이 접속 엘리먼트(40)로 형성된 구조를 보여주는데, 여기서 접속 엘리먼트들은 층 내에서 도전체(840)에 의해 서로 연결되어 있다. 여기서 전도체는 전도성 페이스트이거나 솔더 또는 회로기판 및/또는 집적회로 패키지 위에 형성된 트레이스이다.이와 달리, 헬리컬 안테나를 완전히 IC 칩 패키지 내부 또는 회로기판 내부에 형성할 수도 있다.
[0046] 다른 안테나 예컨대, 기계적으로 구현된 안테나, 야기(Yagi) 안테나, 칩 안테나에 본 발명을 적용할 수도 있다. 이러한 안테나들은 사용자로부터의 RF 에너지를 편향시키도록 설계하거나 송신된 신호가 전방향성을 가지도록 설계할 수 있다. 여러 안테나를 IC 패키지 상에 또는 IC 패키지 근처에 두고, 안테나를 스위치로 선택할 수 있게 할 수도 있다.
[0047] 도 18은 접속 엘리먼트(40) 그 자체가 안테나를 구성하는 예를 나타낸다. 도 18에는 송수신을 개선할 수 있는 형태의 안테나 배치가 나타나 있다. 접속 엘리먼트는 솔더 볼, 입출력 핀, 개량 솔더 볼, 개량 입출력 핀 또는 다른 전도체가 될 수 있다. 개량 접속 엘리먼트를 실장 소켓의 핀이나 다른 부착제로 하여, 유효 안테나 길이를 길게 할 수 있다.
[0048] 본 발명의 다른 실시예로서, 안테나 전체 또는 일부를 접착성, 인쇄 가능, 패턴 가능, 분사 가능 또는 용융 가능한 전도체나 솔더로 구성될 수 있다. 안테나 전체를 일정한 길이의 솔더 및/또는 다른 전도체(원하는 모양 예컨대, 뱀 모양, 직선, 갈라진 모양 등으로 구현 가능)로 구성할 수도 있다. 이러한 과정에는 전도체를 녹이거나 패턴 형성을 위한 레지스트 사용 등이 수반된다. 흐르는 전도체는 이것을 모으고 들어붙게 할 수 있는 표면이나 전도성 표면을 갖는 그릇(trough)을 회로기판 또는 액화된 전도체를 이것이 경화되기 전에 모아 보관할 수 있는 적절한 회로기판 표면 전체에 또는 선택적으로 분산되게 배치할 수 있다.솔더와 솔더 볼은 용융되었을 때 표면장력 효과에 의해 집적회로 패키지 상에서 자체 중심잡기 효과를 나타낸다는 이점이 있다. 이와 달리 마스크를 통해 전도성의 접착성 물질을 분사함으로써 안테나를 형성할 수도 있다. 안테나가 일정한 길이의 솔더 및/또는 전도체로 형성된 경우에는 안테나를 회로기판 위에 또는 IC 칩 패키지 위에 배치할 수 있게 된다. 솔더와 같은 유동체를 도포하여 안테나를 형성하는 것은, 이것을 너무 많이 도포하거나 너무 적게 도포하거나 일정하지 않게 도포하는 경우 제조된 안테나에 따라 방사 패턴과 픽업 패턴이 달라지기 때문에, 제어를 잘 하여야 한다. 정확한 공정 제어는 다른 부품 뿐만 아니라 안테나의 제조에도 중요하다.
[0049] 안테나를 형성하는 데에는 다양한 전도체를 사용할 수 있다. 안테나는, 최소한 그 일부가, 구리, 알루미늄, 니켈, 비스무쓰, 텅스텐, 은, 팔라듐, 플라티늄, 아연, 크롬, 몰리브덴, 납, 안티몬, 주석 또는 금과 같은 금속 또는 폴리실리콘과 같은 비금속성 전도성 물질로 형성될 수 있다. 만약 솔더 물질을 사용한다면 여기에는 납, 비스무쓰, 주석, 안티몬, 구리, 은, 아연 및 인듐으로 구성된 군에서 선택된 2 이상의 물질을 포함하거나, 주석-은 솔더나 주석-인듐 솔더와 같은 무납 솔더가 될 수 있다. 서로 다른 물질로 길이가 서로 다르게 안테나를 형성할 수도 있다. 예를 들어서, 안테나가 집적회로에 부분적으로 형성되거나 접속 엘리먼트를 통해 부분적으로 형성되거나 집적회로 칩이 실장되는 회로 기판에 부분적으로 형성되는 경우라면, 안테나는 폴리실리콘 영역, 솔더 영역 및 구리 영역을 가져 장치 내의 공간 활용도를 최대로 할 수 있다. 물질의 특성 정합을 적용하여 안테나 성능을 개선할 수 있다.
[0050] 액상 에폭시 수지와 같은 유전체를 도포하거나 안테나를 형성하는 접속 엘리먼트 주위에 유전체를 채워넣어 안테나의 전체 길이를 줄일 수 있는데, 이것은 유전율이 높은 물질로 안테나 엘리먼트를 코팅하면 안테나 엘리먼트를 위한 RF 에너지 포착이 향상되기 때문이다. 이러한 유전체는 도포기를 사용하여 유동체 형태로 도포된 다음 열이나 기타의 복사(radiation)를 통해 경화된다. 패턴 형성되거나 식각된 레지스트를 사용하여 유전체를 형성할 수도 있다. 특정 유전율을 갖는 유전체를 선택할 때에는 유전율이 높을수록 안테나 내부에서 더 많은 RF 에너지가 반사되고 그 결과 안테나 성능은 더 협대역이 된다는 사실을 고려하여야 한다. 이와 달리, 안테나를 세라믹과 같은 유전체 기판 위에 형성하는 것도 가능하다.
[0051] 본 발명에 따른 안테나는 휴대폰이나, PDA, 팜탑, 포켓 PC, 프린터, 스캐너, 디지털 카메라, 게임 콘솔, MP3 플레이어, 무선 네트워크 접속 장비 등에 사용될 수 있다.
[0052] 본 발명과 본 발명에 의해 생기는 효과는 앞의 설명을 통해 충분히 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 구성 요소의 형태나 구조 또는 배열을 다양하게 변경하면서도 재료적 이점을 잃지 않는 것은 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않는 범위에서 가능하다는 점은 분명하다. 본 명세서에서 설명한 형태는 설명을 위한 실시예에 지나지 않으면 이하의 청구범위에 기재된 사항은 이러한 변형과 변경을 모두 포함한다.

Claims (48)

  1. 무선 통신 장치용 안테나로서, 집적회로 패키지와 이 집적회로 패키지가 실장되는 회로기판 사이의 2개 이상의 접속 엘리먼트들로 형성되는 제1 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 안테나.
  2. 제1항에서, 상기 접속 엘리먼트는 솔더 볼인 것을 특징으로 하는 안테나.
  3. 제1항에서, 상기 접속 엘리먼트는 입출력 핀인 것을 특징으로 하는 안테나.
  4. 제1항에서, 상기 제1 길이와 연결되어 상기 안테나를 형성하는 제2 길이와 제3 길이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제1항에서, 상기 제2 길이와 제3 길이 중 최소한 하나는 상기 집적회로 패키지 내의 전도성 트레이스로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제1항에서, 상기 제2 길이와 제3 길이 중 최소한 하나 이상은 상기 회로기판 내의 전도성 트레이스로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제2항에서, 상기 접속 엘리먼트들은 용융되어 전기적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  8. 제2항에서, 상기 접속 엘리먼트들은 용융 솔더를 도포함으로써 전기적으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  9. 제8항에서, 상기 솔더는 무납(lead free) 솔더인 것을 특징으로 하는 안테나.
  10. 제8항에서, 상기 솔더는 납, 비스무쓰, 주석, 안티몬, 구리, 은, 아연 및 인듐으로 구성된 군에서 선택된 2개 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  11. 제4항에서, 상기 제2 길이와 제4 길이 중 최소한 하나는 상기 집적회로 패키지에 부착되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  12. 제11항에서 상기 구조는 유연성인 것을 특징으로 하는 안테나.
  13. 제11항에서, 상기 구조는 가요성인 것을 특징으로 하는 안테나.
  14. 제11항에서, 상기 구조는 경성(rigid)인 것을 특징으로 하는 안테나.
  15. 제11항에서, 상기 구조는 솔더 접합에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  16. 제11항에서, 상기 구조는 접착제에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  17. 제11항에서, 상기 구조는 기계적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  18. 제4항에서, 상기 제2 길이와 제3 길이 중 최소한 하나는 상기 회로기판에 부착되는 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  19. 제18항에서, 상기 구조는 유연성(flexible)인 것을 특징으로 하는 안테나.
  20. 제18항에서, 상기 구조는 가요성(bendable)인 것을 특징으로 하는 안테나.
  21. 제18항에서, 상기 구조는 경성인 것을 특징으로 하는 안테나.
  22. 제18항에서, 상기 구조는 솔더 접합에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  23. 제18항에서, 상기 구조는 접착제에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  24. 제18항에서, 상기 구조는 기계적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  25. 제1항에서, 상기 집적회로는 볼 그리드 어레이(ball grid array) 패키지인 것을 특징으로 하는 안테나.
  26. 제4항에서, 상기 제1 길이, 제2 길이 및 제3 길이는 하나 이상의 솔더 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  27. 제4항에서, 상기 제1 길이, 제2 길이 및 제3 길이 중 최소한 하나의 둘레에 유전체가 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  28. 제4항에서, 상기 제1 길이, 제2 길이 및 제3 길이는 상기 회로기판에 대해 서로 다른 높이로 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  29. 무선 칩 패키지를 제조하는 방법으로서,
    볼 그리드 어레이 패키지로 된 칩 위에 무선부를 실장하는 단계와,
    안테나를 형성하기에 적합한 일련의 솔더 볼을 상기 볼 그리드 어레이 패키지로부터 형성하는 단계와,
    상기 무선부를 상기 일련의 솔더 볼에 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 무선부는 상기 일련의 솔더 볼을 통해 송수신이 개선되는 것을 특징으로 하는 무선 칩 패키지 제조 방법.
  30. 안테나를 제조하는 방법으로서,
    전기 전도성 물질을 수용할 수 있도록 표면을 처리하는 단계와,
    상기 전기 전도성 물질을 액체 형태로 상기 실장 표면에 도포하는 단계와,
    상기 실장 표면에 도포된 전기 전도성 물질을 경화하여 안테나를 형성하는 단계를 포함하는 안테나 제조 방법.
  31. 제30항에서, 상기 안테나는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  32. 제30항에서, 상기 전기 전도성 물질은 집적회로 패키지로부터 형성된 접속 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  33. 제32항에서, 상기 접속 엘리먼트는 솔더 볼인 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  34. 제31항에서, 상기 전기 전도성 물질은 모두 솔더로 구성되는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  35. 제34항에서, 상기 안테나 패턴은 무선부에 연결되는 것을 특징으로 하는 안테나 제조 방법.
  36. 무선 통신 장치용 안테나로서,
    무선 주파수 처리 회로에 전도성 부착되는 종단을 갖는 제1 길이와,
    상기 제1 길이의 다른 종단에 전도성 부착되는 종단을 갖는 제2 길이와,
    상기 제2 길이의 다른 종단에 전도성 부착되는 종단을 갖는 제3 길이를 포함하며,
    상기 제1 길이, 제2 길이 및 제3 길이는, 집적회로 패키지의 주요 연장면 및 상기 집적회로 패키지가 실장되는 회로기판에 대해 서로 다른 높이의 평행 평면에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  37. 제36항에서, 상기 안테나는 헬리컬 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나.
  38. 제37항에서, 상기 안테나는 완전히 상기 집적회로 패키지 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  39. 제37항에서, 상기 안테나는 완전히 상기 회로기판 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  40. 제36항에서, 상기 안테나는 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나.
  41. 제36항에서, 상기 안테나는 마이크로스트립 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나.
  42. 제36항에서, 상기 제1 길이, 제2 길이, 제3 길이 중 하나는 집적회로 패키지와 이 집적회로 패키지가 실장되는 회로기판 사이의 2개 이상의 접속 엘리먼트로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  43. 제36항에서, 상기 안테나는 솔더 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  44. 무선 통신 장치용 안테나로서,
    무선부에 부착되는 일정한 길이의 솔더를 포함하는 안테나.
  45. 제44항에서, 상기 솔더는 회로기판 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  46. 제44항에서, 상기 솔더는 집적회로 패키지 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  47. 제45항에서, 상기 솔더는 상기 회로기판 표면에 용융되는 것을 특징으로 하는 안테나.
  48. 제44항에서, 상기 솔더는 그 전체 또는 일부분이 솔더 볼로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나.
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