KR20220050545A - Patch antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 패치 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 실장되는 패치 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a patch antenna, and more particularly, to a patch antenna mounted on a vehicle.
일반적으로, 패치 안테나는 차량, 드론, 정보통신 단말기 등에 설치되어 GPS(Global Positioning System), GNSS(Global Navigation Satellite System) 등의 주파수 대역에서 신호를 송수신한다.In general, a patch antenna is installed in a vehicle, a drone, an information communication terminal, etc. to transmit and receive signals in a frequency band such as a global positioning system (GPS) and a global navigation satellite system (GNSS).
일반적으로, 패치 안테나는 소정의 두께로 형성되는 유전체와, 유전체의 상면에 적층되어 안테나의 역할을 하는 평면 형상의 상부 패치와, 유전체의 하면에 적층되는 하부 패치 및 상부 패치의 급전을 위한 급전 핀(Feed Pin)을 포함하여 구성된다. 여기에서, 유전체는 고유전율 및 낮은 열팽창계수 등의 특성이 우수하여 고주파용 부품으로 많이 사용되는 세라믹이 주로 사용되기 때문에 패치 안테나를 세라믹 패치 안테나라고도 한다.In general, a patch antenna includes a dielectric formed to a predetermined thickness, a planar upper patch stacked on the upper surface of the dielectric to serve as an antenna, and a lower patch stacked on the lower surface of the dielectric and a feeding pin for feeding the upper patch (Feed Pin) is included. Here, since the dielectric material has excellent characteristics such as high dielectric constant and low coefficient of thermal expansion, ceramic, which is often used as a high frequency component, is mainly used, so the patch antenna is also called a ceramic patch antenna.
상부 패치 및 하부 패치의 형상은 사각형, 원형, 타원형, 삼각형, 고리형 등 다양한 형상으로 형성되는데, 주로 사각형 또는 원형이 사용된다. 이때, 상부 패치 및 하부 패치는 세라믹 유전체와의 도전율이 높은 도전성 재질로 형성된다. 상부 패치 및 하부 패치의 구조로는 멀티레이어(multilayer), 벌크 타입(bulk type) 등이 있다. 급전 핀은 상부 패치의 급전을 위해 상부 패치와 납땜(Soldering)을 통해 전기적으로 연결된다. The shape of the upper patch and the lower patch is formed in various shapes such as a square, a circle, an oval, a triangle, a ring shape, and a square or a circle is mainly used. In this case, the upper patch and the lower patch are formed of a conductive material having high conductivity with the ceramic dielectric. The structure of the upper patch and the lower patch includes a multilayer, a bulk type, and the like. The feed pin is electrically connected to the upper patch through soldering to feed the upper patch.
하지만, 패치 안테나는 차량 실장을 위한 전장용 신뢰성 시험시 고온 또는 저온이 반복됨에 따라 납땜층에서 납과 산소의 반응에 의한 부식 현상이 발생하는 문제점이 있다.However, the patch antenna has a problem in that corrosion occurs due to the reaction of lead and oxygen in the solder layer as high or low temperatures are repeated during the reliability test for vehicle mounting.
또한, 패치 안테나는 남땜 영역의 부식 현상으로 인해 적은 스트레스(충격)에도 쉽게 미세 크랙(Micro Crack)이 발생하고, 미세 크랙으로 인해 패치 안테나의 특성이 변경되어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the patch antenna has a problem in that micro-cracks easily occur even with a small stress (impact) due to corrosion of the soldering area, and the characteristics of the patch antenna are changed due to the micro-cracks, thereby reducing reliability.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background art are intended to help the understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the field to which this technology belongs.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 납땜층의 상부에 산화 방지 코팅층을 형성하여 납땜층의 산화를 방지하도록 한 패치 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a patch antenna that prevents oxidation of the solder layer by forming an anti-oxidation coating layer on the solder layer.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나는 제1 관통홀이 형성된 베이스 기재, 제2 관통홀이 형성되고, 베이스 기재의 상부에 배치된 상부 패치, 제3 관통홀이 형성되고, 베이스 기재의 하부에 배치된 하부 패치, 바와 헤드로 구성되고, 바가 제1 관통홀, 제2 관통홀 및 제3 관통홀이 형성하는 관통 경로를 관통하도록 배치되고, 헤드가 상부 패치의 상면 상에 배치되는 급전 핀, 급전 핀의 헤드 및 상부 패치의 상부에 배치되되, 급전 핀의 헤드 및 상부 패치의 상면 일부를 덮도록 배치된 납땜층 및 납땜층의 상부에 배치된 산화 방지 코팅층을 포함한다.In order to achieve the above object, in the patch antenna according to an embodiment of the present invention, a base substrate having a first through hole and a second through hole are formed, and an upper patch disposed on the upper portion of the base substrate and a third through hole are formed. and a lower patch disposed under the base substrate, a bar and a head, and the bar is disposed to pass through the through paths formed by the first through hole, the second through hole, and the third through hole, and the head is disposed on the upper surface of the upper patch A feed pin disposed on the feed pin, a solder layer disposed on the head of the feed pin and disposed on the top patch, a solder layer disposed to cover a portion of the top surface of the head of the feed pin and the top patch, and an anti-oxidation coating layer disposed on the solder layer do.
산화 방지 코팅층은 납땜층의 표면에 형성되며, 상부 패치의 상면 중에서 납땜층에 인접한 일부 영역에 더 형성될 수 있다.The anti-oxidation coating layer is formed on the surface of the solder layer, and may be further formed on a portion of the upper surface of the upper patch adjacent to the solder layer.
산화 방지 코팅층은 산화 방지 코팅제를 납땜층의 표면에 분사하여 형성되거나, 산화 방지 테이프를 납땜층의 표면에 부착하여 형성될 수 있다.The antioxidant coating layer may be formed by spraying an antioxidant coating agent on the surface of the brazing layer, or may be formed by attaching an antioxidant tape to the surface of the brazing layer.
본 발명에 의하면, 패치 안테나는 납땜층의 상부에 산화 방지 코팅층을 형성함으로써, 산소와의 접촉을 최소화하여 남땜 영역의 산화를 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the patch antenna has an effect of preventing oxidation of the soldering area by minimizing contact with oxygen by forming an anti-oxidation coating layer on the solder layer.
또한, 패치 안테나는 납땜층의 상부에 산화 방지 코팅층을 형성하여 남땜 영역의 산화를 방지함으로써, 남의 산화로 인한 미세 크랙 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the patch antenna forms an anti-oxidation coating layer on the solder layer to prevent oxidation of the soldering area, thereby preventing the occurrence of microcracks due to oxidation of others.
또한, 패치 안테나는 납땜층의 상부에 산화 방지 코팅층을 형성하여 미세 크랙을 방지함으로써, 상부 패치와 급전 핀의 연결 상태를 유지하여 패치 안테나의 특성 변화를 최소화할 수 있어 패치 안테나의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the patch antenna forms an anti-oxidation coating layer on top of the solder layer to prevent microcracks, thereby maintaining the connection state between the upper patch and the feeding pin, thereby minimizing the change in the characteristics of the patch antenna, thereby reducing the reliability of the patch antenna. has the effect of preventing it.
도 1 내지 도 3은 일반적인 패치 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 도 1의 급전 핀을 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 패치 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 5의 산화 방지 코팅층을 설명하기 위한 도면.1 to 3 are views for explaining a general patch antenna.
4 and 5 are diagrams for explaining the power supply pin of FIG.
6 and 7 are views for explaining a patch antenna according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the anti-oxidation coating layer of FIG.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to explain in detail enough that a person of ordinary skill in the art can easily implement the technical idea of the present invention. . First of all, it should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일반적인 패치 안테나는 베이스 기재(110), 베이스 기재(110)의 상부에 배치된 상부 패치(120), 베이스 기재(110)의 하부에 배치된 하부 패치(130), 상부 패치(120)를 급전하기 위한 급전 핀(140)을 포함하여 구성된다.1 to 3 , a typical patch antenna includes a
베이스 기재(110)는 유전율을 갖는 유전체 또는 자성체로 구성된다. 베이스 기재(110)는 고유전율 및 낮은 열팽창계수 등의 특성이 있는 세라믹으로 구성되는 유전체 기판으로 구성될 수 있다. 베이스 기재(110)는 페라이트 등의 자성체로 구성되는 자성체 기판으로 구성될 수도 있다.The
이때, 베이스 기재(110)에는 급전 핀(140)이 관통하는 제1 관통홀(112)이 형성되며, 제1 관통홀(112)은 상부에서 하부 방향으로 베이스 기재(110)를 관통하도록 형성된다.At this time, the first through-
상부 패치(120)는 베이스 기재(110)의 상부에 배치된다. 상부 패치(120)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 도전성 재질의 박판으로 구성된다.The
이때, 상부 패치(120)에는 급전 핀(140)이 관통하는 제2 관통홀(122)이 형성되며, 제2 관통홀(122)은 상부에서 하부 방향으로 상부 패치(120)를 관통하도록 형성된다. 제2 관통홀(122)은 상부 패치(120)가 베이스 기재(110)의 상부에 고정 배치됨에 따라 제1 관통홀(112)과 중첩된다.In this case, the second through-
상부 패치(120)는 급전 핀을 통해 급전되어 GPS 신호, 글로나스 신호 등을 수신하는 방사체로 동작한다.The
하부 패치(130)는 베이스 기재(110)의 하면에 배치된다. 즉, 하부 패치(130)는 구리, 알루미늄, 금, 은 등과 같이 전기전도도가 높은 도전성 재질의 박판으로 구성된다. 하부 패치(130)는 베이스 기재(110)의 하면보다 좁은 면적을 갖도록 형성되되 상부 패치(120)보다 넓은 면적을 갖도록 형성된다. 이때, 하부 패치(130)는 그라운드를 형성하기 위해 일정 이상의 면적 확보가 필요하며, 면적 확보를 위해 유전체의 하면 전체에 형성될 수 있다.The
이때, 하부 패치(130)에는 급전 핀(140)이 관통하는 제3 관통홀(132)이 형성되며, 제3 관통홀(132)은 상부에서 하부 방향으로 상부 패치(120)를 관통하도록 형성된다. 제3 관통홀(132)은 상부 패치(120)가 베이스 기재(110)의 하부에 고정 배치됨에 따라 제1 관통홀(112) 및 제2 관통홀(122)과 중첩된다.At this time, a third through
베이스 기재(110), 상부 패치(120) 및 하부 패치(130)가 적층됨에 따라, 제1 관통홀(112), 제2 관통홀(122) 및 제3 관통홀(132)이 얼라인(align)되어 급전 핀(140)이 관통하는 관통 경로를 형성한다.As the
급전 핀(140)은 바(142; Bar)와 바(142)의 제1 단부에 연결된 헤드(144)(Head)를 포함하여 구성된다. 급전 핀(140)은 바(142)의 제2 단부가 상부 패치(120), 베이스 기재(110) 및 하부 패치(130)를 순서대로 관통한다. 이에, 바(142)는 광통 경로 내에 배치되며, 헤드(144)는 상부 패치(120)의 상면에 배치된다. The
도 4를 참조하면, 급전 핀(140)의 헤드(144)는 상부 패치(120)의 상면에 배치된 상태에서 납땜(Soldering)되어 상부 패치(120)와 전기적으로 연결된다. 즉, 급전 핀(140)의 헤드(144)를 상부 패치(120)와 납땜하여 납땜층(150)을 형성하고, 납땜층(150)을 통해 급전 핀(140)과 상부 패치(120)가 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 4 , the
이때, 도 5를 참조하면, 급전 핀(140)과 상부 패치(120)가 납땜된 영역(이하, 납땜층(150))은 고온 또는 저온에서 납과 산소의 반응에 의한 부식이 발생할 수 있으며, 부식이 발생하면 적은 스트레스(충격)에도 쉽게 미세 크랙(C; Micro Crack)이 발생하고, 미세 크랙(C)으로 인해 패치 안테나의 특성이 변경되어 신뢰성이 저하된다.At this time, referring to FIG. 5, the region to which the
이에, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 납땜층(150)에 산화 방지를 위한 산화 방지 코팅층(160)을 형성한다.Accordingly, referring to FIGS. 6 and 7 , in the embodiment of the present invention, an
산화 방지 코팅층(160)은 납땜층(150)과 상부 패치(120)의 일부를 덮도록 형성된다. 산화 방지 코팅층(160)은 납땜층(150)보다 넓은 면적을 갖도록 형성되며, 납땜층(150)의 표면(즉, 외주면)과 상부 패치(120)의 상면 일부에 걸쳐 형성된다.The
산화 방지 코팅층(160)은 패치 안테나의 단가 차원에서 납땜층(150)의 산화를 방지할 수 있는 최소 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 도 8을 참조하면, 산화 방지 코팅층(160)은 상부 패치(120)에는 형성되지 않고 납땜층(150)만을 덮도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 산화 방지 코팅층(160)은 납땜층(150)의 표면에만 형성될 수 있다.The
산화 방지 코팅층(160)은 코팅제 도포 공정을 통해 분말, 액상 형태의 산화 방지 코팅제를 납땜층(150)에 분사하여 형성될 수 있다. 이때, 산화 방지 코팅재는 폴리 재질, 수지 재질, 종이, 금속 재질 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 산화 방지 코팅재는 예시된 재질 이외에도 상부 패치(120)의 방사 성능에 영향을 미치지 않으면서 산화를 방지할 수 있는 재질이라면 사용이 가능하다.The
산화 방지 코팅층(160)은 테이프 부착 공정을 통해 산화 방지 테이프를 납땜층(150)에 부착하여 형성될 수 있다. 여기서, 산화 방지 테이프는 테이프 형태로 가공된 폴리 재질, 수지 재질, 종이, 금속 재질 등으로 구성될 수 있다. 여기서, 산화 방지 테이프는 예시된 재질 이외에도 상부 패치(120)의 방사 성능에 영향을 미치지 않으면서 산화를 방지할 수 있는 재질로 구성된 테이프라면 사용이 가능하다.The
상술한 바와 같이, 패치 안테나는 납땜층의 상부에 산화 방지 코팅층을 형성함으로써, 산소와의 접촉을 최소화하여 남땜 영역의 산화를 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the patch antenna, by forming an anti-oxidation coating layer on the solder layer, contact with oxygen is minimized to prevent oxidation of the solder region.
또한, 패치 안테나는 납땜층의 상부에 산화 방지 코팅층을 형성하여 남땜 영역의 산화를 방지함으로써, 남의 산화로 인한 미세 크랙 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the patch antenna forms an anti-oxidation coating layer on the solder layer to prevent oxidation of the soldering area, thereby preventing the occurrence of microcracks due to oxidation of others.
또한, 패치 안테나는 납땜층의 상부에 산화 방지 코팅층을 형성하여 미세 크랙을 방지함으로써, 상부 패치와 급전 핀의 연결 상태를 유지하여 패치 안테나의 특성 변화를 최소화할 수 있어 패치 안테나의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the patch antenna forms an anti-oxidation coating layer on top of the solder layer to prevent microcracks, thereby maintaining the connection state between the upper patch and the feeding pin, thereby minimizing the change in the characteristics of the patch antenna, thereby reducing the reliability of the patch antenna. has the effect of preventing it.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, it can be modified in various forms, and those of ordinary skill in the art can make various modifications and modifications without departing from the scope of the claims of the present invention. It is understood that it can be implemented.
110: 베이스 기재
112: 제1 관통홀
120: 상부 패치
122: 제2 관통홀
130: 하부 패치
132: 제3 관통홀
140: 급전 핀
142: 바
144: 헤드
150: 납땜층
160: 산화 방지 코팅층
C: 크랙110: base material 112: first through hole
120: upper patch 122: second through hole
130: lower patch 132: third through hole
140: feed pin 142: bar
144: head 150: solder layer
160: anti-oxidation coating layer C: crack
Claims (5)
제2 관통홀이 형성되고, 상기 베이스 기재의 상부에 배치된 상부 패치;
제3 관통홀이 형성되고, 상기 베이스 기재의 하부에 배치된 하부 패치;
바와 헤드로 구성되고, 상기 바가 상기 제1 관통홀, 상기 제2 관통홀 및 상기 제3 관통홀이 형성하는 관통 경로를 관통하도록 배치되고, 상기 헤드가 상기 상부 패치의 상면 상에 배치되는 급전 핀;
상기 급전 핀의 헤드 및 상기 상부 패치의 상부에 배치되되, 상기 급전 핀의 헤드 및 상기 상부 패치의 상면 일부를 덮도록 배치된 납땜층; 및
상기 납땜층의 상부에 배치된 산화 방지 코팅층을 포함하는 패치 안테나.a base substrate having a first through-hole formed thereon;
an upper patch having a second through hole and disposed on the base substrate;
a lower patch having a third through hole and disposed under the base substrate;
A feeding pin comprising a bar and a head, the bar being disposed to pass through the through paths formed by the first through hole, the second through hole, and the third through hole, and the head being disposed on the upper surface of the upper patch ;
a solder layer disposed on the head of the feed pin and the upper patch, the solder layer disposed to cover a portion of the head of the feed pin and an upper surface of the upper patch; and
A patch antenna comprising an anti-oxidation coating layer disposed on the solder layer.
상기 산화 방지 코팅층은 상기 납땜층의 표면에 형성된 패치 안테나.The method of claim 1,
The anti-oxidation coating layer is a patch antenna formed on the surface of the solder layer.
상기 산화 방지 코팅층은 상기 상부 패치의 상면 중에서 상기 납땜층에 인접한 일부 영역에 더 형성된 패치 안테나.3. The method of claim 2,
The anti-oxidation coating layer is further formed in a portion of the upper surface of the upper patch adjacent to the solder layer.
상기 산화 방지 코팅층은 산화 방지 코팅제를 상기 납땜층의 표면에 분사하여 형성된 패치 안테나.The method of claim 1,
The anti-oxidation coating layer is a patch antenna formed by spraying an antioxidant coating on the surface of the solder layer.
상기 산화 방지 코팅층은 산화 방지 테이프를 상기 납땜층의 표면에 부착하여 형성된 패치 안테나.The method of claim 1,
The anti-oxidation coating layer is a patch antenna formed by attaching an anti-oxidation tape to the surface of the solder layer.
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