KR20090055974A - 고주파 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예는 안테나를 구비한 고주파 모듈이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 고주파 모듈은 캐비티를 구비한 기판; 상기 캐비티에 형성된 다수의 도체 패턴 및, 상기 복수개의 도체 패턴을 서로 연결해 주는 와이어를 포함하는 안테나를 포함한다.
고주파 모듈, 안테나, 캐비티

Description

고주파 모듈{RADIO FREQUENCY MODULE}
본 발명의 실시 예는 안테나를 구비한 고주파 모듈이 개시된다.
일반적으로, 무선 통신 등에 주로 이용되는 안테나의 경우에, 기본적으로 λ/2, λ/4 길이에서 공진하는 특성을 갖는다. 기술 발전에 따른 무선 단말기가 소형화되고 무선 통신의 필수 요소인 안테나의 소형화에 대한 요구가 점점 커지고 있으나, 사용 주파수의 λ/2, λ/4 길이에서 공진하는 안테나의 특성으로 인하여 주파수에 대한 안테나의 소형화에는 한계가 있다.
안테나를 소형화할 수 있는 일반적인 방법으로는 강유전체를 이용하여 안테나의 전기적 길이를 늘이는 방법과, 동일 체적(volume)에 대하여 다양한 형태로 구부리거나 분할하여 안테나의 물리적 길이를 늘리는 방법 등이 있다.
또한 무선통신 단말기의 소형화, 슬림화 추세에 따라, 단말기 내에 실장되는 개별 부품이나 모듈의 사이즈도 소형화되고 있으나, 안테나의 물리적 길이로 인해 많은 어려움이 있다.
본 발명의 실시 예는 안테나 내장형 고주파 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시 예는 캐비티 내에 안테나를 와이어 본딩 구조를 이용하여 형성해 줌으로써, 안테나 공간을 별도로 확보하지 않아도 되는 안테나 내장형 고주파 모듈을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 고주파 모듈은 캐비티를 구비한 기판; 상기 캐비티에 형성된 다수의 도체 패턴 및, 상기 복수개의 도체 패턴을 서로 연결해 주는 와이어를 포함하는 안테나를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 고주파 모듈은 안테나를 내장형으로 구비할 수 있어, 안테나 설치 공간을 별도로 마련하지 않아도 된다.
또한 와이어로 수 백회 이상의 턴 수를 만들어 안테나 길이를 증가시켜 줌으로써, 모듈 체적 내에서 안테나의 설치가 용이한 효과가 있다.
또한 기판의 유전율 특성을 이용할 수 있어, 안테나의 실제 길이 이상의 유효 길이를 증가시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
또한 고주파모듈에 매칭회로를 구비함으로써, 내장형 안테나에 별도의 매칭 회로를 연결하지 않아도 되는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 실시 예에 따른 고주파 모듈의 정면을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 고주파 모듈(100)은 기판(110) 상부에 칩(IC) 부품(120), 수동소자 부품(122) 등이 탑재될 수 있다. 여기서, 칩 부품(120)은 RF 부품으로서, 칩 종류에 따라 BGA(Ball Grid Array) 타입, 플립(flip) 타입, 와이어(Wire) 타입 등 다양한 방식으로 탑재할 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 상기 수동소자 부품(122)은 기판 상부의 회로 패턴(112)에 표면 실장기술로 탑재될 수 있다.
여기서, 상기 기판(110)은 HTCC(High temperature cofired ceramic), LTCC(Low temperature co-fired ceramic)와 같은 세라믹 기판이나 PCB 기판 등을 이용할 수 있다.
도 2는 도 1의 배면 사시도로서, 제 1실시 예에 따른 안테나 내장 구조이며, 도 3은 안테나의 상세 구조를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 안테나에서 리드 패턴의 경로를 변형한 예이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(110) 하부에는 캐비티(116)가 형성되며, 상기 캐비티(116)에는 안테나(130)가 형성된다. 이러한 캐비티(116)는 사각형, 오각형 등의 다각형 구조이거나 원형 구조를 포함한다. 상기 기판(110) 하부에는 다수개의 핀 어레이(114)가 배치될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
상기 고주파 모듈의 하부에 안테나(130)를 배치하고, 고주파 모듈의 상부 또는 임의의 위치에 매칭 회로(미도시)를 복합 모듈 형태로 형성하거나 회로적으로 구성할 수도 있다. 이는 기존의 고주파 모듈에서 매칭 회로를 별도로 연결하여야 하는 문제를 해결할 수 있다.
상기 안테나(130)는 캐비티(116)에 형성된 도체 패턴(131,133)과 와이어(132)를 포함한다. 상기 도체 패턴(131,133)은 미리 설계된 본딩 패드(131) 및 리드 패턴(133)을 포함하며, 상기 본딩 패드(131)는 일정 간격을 가지고 서로 대응되는 위치에 형성되며, 와이어(132)의 끝단이 각각 본딩된다. 상기 리드 패턴(133)은 상기 와이어(132)의 끝단이 연결된 본딩 패드(131)를 서로 연결해 준다.
여기서, 하나의 리드 패턴(133)의 일단은 제 1와이어(W1)의 타단이 연결된 본딩 패드(P1)에 연결되고, 리드 패턴(133)의 타단은 제 2와이어(W2)의 일단이 연결된 본딩 패드(P2)에 연결됨으로써, 하나의 와이어(W1)와 하나의 리드 패턴(133)의 연결 구조는 1회 턴(turn)의 구조로 형성된다.
즉, 상기 본딩 패드(131)에 양단이 연결된 와이어(W1)는 1/2회 턴이 되고, 인접한 본딩 패드(131)에 연결된 리드 패턴(W2)이 1/2회 턴이 됨으로써, 전체적으로 1회 턴이 된다. 이러한 방식으로 다수개의 와이어(132)를 본딩하여 수백 회 이상의 턴 수를 만들어 줄 수 있다.
여기서, 상기 1/2회 턴에 해당되는 리드 패턴(133)이 캐비티(116)의 표면에 형성되거나 기판 내층을 통해 연결됨으로써, 기판의 유전율(ε)에 의해 안테나(130)가 실제 길이 이상의 유효 길이를 갖는 효과가 있다. 상기 안테나(130)는 예컨대, 헤리컬 루프(Helical loop) 안테나로 형성될 수 있으며, 수신 또는/ 및 송신 주파수의 λ/2 또는 λ/4 길이를 갖는다.
또한 와이어(132)는 수십 마이크로(um)의 얇은 골드 재질의 와이어를 이용함으로써, 와이어 감김 횟수는 수 백회 이상의 턴 수로 만들어 줄 수 있다. 또한 와이어(132)는 자동화공정 장비에 의해 본딩됨으로써, 제조가 용이한 효과가 있다.
상기 본딩 패드(131)의 양 끝단은 급전 전극(E1,E2)으로 이용할 수 있으며, 상기 급전 전극(E1,E2)에는 전원단 또는 RF 모듈, 기타 다른 회로를 연결할 수 있다.
이러한 기판(110)에서의 캐비티(116)에는 와이어(132)와 본딩 패드(131)의 배치 구조를 1열 또는 2열 이상의 배치 구조로 확장하여 사용할 수 있다. 상기 캐비티(116)에는 본딩 패드(131)가 4열로 배열되거나 와이어(132)가 2열로 배치될 수 있으며, 인접한 열은 확장용 리드 패턴(133A)으로 연결될 수 있으며, 이는 실시 예에 따른 기술적 범위 내에서 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
도 4는 도 3의 리드 패턴의 경로를 변형 한 예로서, 본딩 패드(131) 사이의 리드 패턴(133)의 연결 경로를 변경한 구조이다. 이 경우, 2열 배치 구조인 경우 인접한 열의 본딩 패드(131)를 서로 연결해 주는 확장용 리드 패턴(133B)의 거리를 짧게 해 줄 수 있다
도 5는 도 3의 측 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 리드 패턴(133)은 비아 홀(118) 또는 비아 구조를 이용하여 기판 내층(119)을 통해 다른 본딩 패드들과 연결될 수 있다.
또한 상기 캐비티(116)에는 상기 안테나(130)를 보호하기 위해 실리콘이나 에폭시와 같은 몰드 부재(미도시)가 몰딩될 수 있다. 여기서 몰드 부재는 유전율이 높은 수지 재질로 이용될 수도 있다.
그리고 상기 기판 위에는 칩 부품(120) 및 수동소자 부품(122)을 보호하는 몰드 부재(125) 등이 형성될 수 있으며, 상기 몰드 부재(125)는 에폭시 또는 실리콘 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 기판 상부의 구조는 실시 예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
도 6은 도 1의 배면 사시도로서, 제 2실시 예에 따른 안테나 내장 구조를 나타낸 도면이다. 이러한 제 2실시 예의 설명함에 있어서, 제 1실시 예와 동일한 부분에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 상기 캐비티(116)에는 계단 형태의 층들(116A,116B)이 형성되며, 상기 계단 형태의 층들(116A,116B)에 안테나(130)가 형성된다. 상기 캐비티(116)의 내층(116A)은 캐비티 베이스이며, 외층(116B)은 상기 내층(116A)보다 적어도 1층 높이로 높게 형성된다. 이러한 계단형 두 층(116A,116B)에는 본딩 패드(131A,131B)가 각각 형성되며, 두 층의 본딩 패드(131A,131B)는 와이어(132A)로 서로 연결된다. 상기 본딩 패드(131A,131B)들은 기판 내부의 비아 홀(미도시) 또는/및 리드 패턴을 통해 연결될 수 있다. 이러한 계단형 캐비티 구조에서는 캐비티 외곽부에 계단 구조를 배치하여, 계단의 위/아래 층(116A,116B)에 와이어(132)를 수 백회 이상의 턴 수로 본딩시켜 줄 수 있다.
도 7은 제 2실시 예의 캐비티 변형 예로서, 캐비티(116)에서 외층(116D)의 깊이는 바텀층을 기준으로 내층(116C)의 깊이보다 더 깊게 형성된 구조이다. 즉, 캐비티(116)의 외층(116D)은 캐비티 내층(116C)보다 적어도 1층 이상 깊게 형성된 다.
도 6 및 도 7에 도시된 캐비티(116) 내부의 계단 형상의 구조는 캐비티 중앙, 외곽부 등 임의의 위치에 형성될 수 있으며, 2층 이상의 계단 구조로 형성할 수 있다.
이러한 도 6 및 도 7에서는 캐비티의 계단형 층 구조에 본딩 패드를 각각 형성하고, 계단형 위/아래 층의 높이로 와이어를 각 본딩 패드에 연결해 줌으로써, 좁은 공간에서도 와이어 길이를 확보할 수 있으며, 와이어 간의 간섭을 최소화할 수 있다. 또한 캐비티 내에 상대적으로 많은 와이어를 연결해 줄 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 상기한 제 1실시 예와 제 2실시 예를 혼합한 구조로 이용할 수도 있다. 이러한 실시 예에 따른 안테나 내장형 고주파 모듈은 블루투스 모듈, WLAN 모듈, 프런트 앤드모듈(FEM), 디지털 방송용(DMB) 모듈에 탑재될 수 있으며, 실시 예의 기술적 범위 내에서 적용 가능할 것이다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 고주파 모듈의 정면을 나타낸 사시도.
도 2는 제 1실시 예에 따른 안테나 내장형 고주파 모듈의 배면 사시도.
도 3은 도 2의 안테나 구조를 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 안테나 구조에 있어서, 리드 패턴의 연결 경로를 변형한 예를 나타낸 도면.
도 5는 도 2의 측 단면도.
도 6은 제 2실시 예에 따른 안테나 내장형 고주파 모듈의 배면 사시도.
도 7은 도 6의 캐비티 구조를 변형한 예를 나타낸 고주파 모듈의 배면 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 고주파 모듈 116 : 캐비티
118 : 비아 홀 120 : 칩 부품
122 : 수동소자 부품 130 : 안테나
131,131A,131B : 본딩패드 132,132A : 와이어
133,133A,133B : 리드패턴

Claims (9)

  1. 캐비티를 구비한 기판;
    상기 캐비티에 형성된 다수의 도체 패턴 및, 상기 복수개의 도체 패턴을 서로 연결해 주는 와이어를 포함하는 안테나를 포함하는 고주파 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics) 기판 또는 유전율을 갖는 다층기판을 포함하는 고주파 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도체 패턴은 상기 와이어의 일단이 본딩되는 다수개의 본딩 패드, 서로 다른 와이어의 끝단이 본딩된 본딩 패드 사이를 서로 연결해 주는 리드 패턴을 포함하는 고주파 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티는 원형 또는 다각형 형태로 형성되는 고주파 모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티에는 계단 형태의 층들이 형성되는 고주파 모듈.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 계단 형태의 층들에 상기 도체 패턴이 각각 형성되고,
    상기 층과 층 사이의 도체 패턴에 와이어를 각각 연결해 주는 고주파 모듈.
  7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 서로 다른 와이어의 양단이 연결된 도체 패턴 사이는 기판 내부의 비아 홀과 리드 패턴으로 연결되는 고주파 모듈.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티에 형성된 몰드부재를 포함하는 고주파 모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나는 헤리컬 루프 안테나인 고주파 모듈.
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