KR20220066536A - 안테나 장치 - Google Patents

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김진모
김정일
박주형
임대기
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Abstract

안테나 장치는, RF 신호를 송수신하고, 제1 유전율을 갖는 유전체를 포함하는 안테나 몸체부(antenna body portion), 안테나 몸체부와 접촉하는 금속층, 금속층의 적어도 일부를 덮고 있는 제1 절연층, 그리고 금속층에 전기적으로 연결되어 있는 전기연결구조체를 포함하고, 제1 유전율은 제1 절연층의 유전율보다 크고 금속층의 유전율보다 작다.

Description

안테나 장치{ANTENNA APPARATUS}
본 기재는 안테나 장치에 관한 것이다.
이동통신의 데이터 트래픽(Data Traffic)은 매년 비약적으로 증가하는 추세이다. 이러한 비약적인 데이터를 무선망에서 실시간으로 지원해 주고자 활발한 기술 개발이 진행 중에 있다. 예를 들어, IoT(Internet of Thing) 기반 데이터의 컨텐츠화, AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), SNS와 결합한 라이브 VR/AR, 자율 주행, 싱크뷰 (Sync View, 초소형 카메라 이용해 사용자 시점 실시간 영상 전송) 등의 애플리케이션(Application)들은 대용량의 데이터를 주고 받을 수 있게 지원하는 통신(예: 5G 통신, mmWave 통신 등)을 필요로 한다.
따라서, 최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave)통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 안테나 장치의 상용화/표준화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.
높은 주파수 대역(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz 등)의 RF 신호는 전달되는 과정에서 쉽게 흡수되고 손실로 이어지므로, 통신의 품질은 급격하게 떨어질 수 있다. 따라서, 높은 주파수 대역의 통신을 위한 안테나는 기존 안테나 기술과는 다른 기술적 접근법이 필요하게 되며, 안테나 이득(Gain) 확보, 안테나와 RFIC의 일체화, EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 확보 등을 위한 별도의 전력 증폭기 등 특수한 기술 개발을 요구할 수 있다.
일 실시예는 쉽게 소형화될 수 있는 안테나 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예는 안테나 장치와 인쇄회로기판의 부착 강도를 개선하기 위한 것이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 장치는, RF 신호를 송수신하고, 제1 유전율을 갖는 유전체를 포함하는 안테나 몸체부(antenna body portion), 안테나 몸체부와 접촉하는 금속층, 금속층의 적어도 일부를 덮고 있는 제1 절연층, 그리고 금속층에 전기적으로 연결되어 있는 전기연결구조체를 포함하고, 제1 유전율은 제1 절연층의 유전율보다 크고 금속층의 유전율보다 작다.
제1 절연층은 제1 개구부를 포함하고, 제1 개구부 안에 전기연결구조체가 위치할 수 있다.
안테나 장치는 안테나 몸체부로 급전하는 제1 피드비아를 더 포함할 수 있다.
금속층은 제2 개구부를 포함할 수 있고, 제2 개구부 안에 제1 피드비아가 위치할 수 있고, 제1 피드비아는 금속층과 서로 이격되어 있을 수 있다.
제1 절연층은 제1 피드비아를 둘러싸고 있을 수 있으며, 제1 피드비아와 접촉할 수 있다.
안테나 장치는 안테나 몸체부로 급전하는 제2 피드비아를 더 포함할 수 있다.
제1 피드비아를 통과하는 제1 RF 신호와 제2 피드비아를 통과하는 제2 RF 신호는 서로 편파일 수 있다.
안테나 장치는 제1 피드비아와 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 피드비아로부터 멀어지는 방향으로 확장되어 있는 스트립 패턴을 더 포함할 수 있다.
안테나 몸체부는 제1 유전체 블록, 제1 유전체 블록 위에 위치하는 폴리머층, 그리고 폴리머층 위에 위치하는 제2 유전체 블록을 포함할 수 있다.
안테나 장치는 제1 유전체 블록의 적어도 일부를 관통하는 제1 피드비아, 그리고 제1 유전체 블록의 상면에 위치하고, 제1 피드비아와 전기적으로 연결되어 있는 제1 금속 패치를 더 포함할 수 있다.
안테나 장치는 제2 유전체 블록의 상면에 위치하고, 제1 금속 패치와 커플링되어 있는 제2 금속 패치를 더 포함할 수 있다.
안테나 장치는 제2 금속 패치를 덮고 있는 제2 절연층을 더 포함할 수 있다.
금속층은 금속층 전체의 중량을 기준으로 하여 유리를 0 중량% 초과 5 중량% 이하로 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 장치는 RF 신호를 송수신하는 안테나 몸체부, 안테나 몸체부의 제1 면과 접촉하고, 안테나 몸체부의 제1 면의 테두리의 적어도 일부와 중첩하는 평면 형상을 갖는 금속층, 금속층의 적어도 일부를 덮고 있고, 금속층의 제2 면의 테두리의 적어도 일부와 중첩하는 평면 형상을 갖는 절연층, 그리고 금속층의 제2 면의 적어도 일부와 접촉하는 전기연결구조체를 포함한다.
전기연결구조체는 절연층의 제1 개구부 안에 위치할 수 있다.
안테나 장치는 안테나 몸체부의 하면과 연결되어 있는 제1 피드비아를 더 포함할 수 있다.
제1 피드비아와 금속층은 서로 이격되어 있을 수 있다.
제1 피드비아는 금속층의 제2 개구부 안에 위치하고, 절연층의 제3 개구부 안에 위치할 수 있다.
안테나 장치는 안테나 몸체부의 하면과 연결되어 있는 제2 피드비아를 더 포함할 수 있다.
제2 피드비아와 금속층은 서로 이격되어 있을 수 있다.
제2 피드비아는 금속층의 제4 개구부 안에 위치하고, 절연층의 제5 개구부 안에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 장치가 쉽게 소형화될 수 있다.
일 실시예에 따르며, 안테나 장치와 인쇄회로기판의 부착 강도가 개선될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 II선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 V선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 4의 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7b는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개락적으로 나타내는 저면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개락적으로 나타내는 저면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 하측의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 안테나 장치의 하측의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "커플링(coupling)"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 또는 물리적으로 커플링되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 커플링되어 있는 경우, 또는 비접촉 커플링되어 있는 경우를 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 또는 물리적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 또는 비접촉 연결"되어 있는 경우, 또는 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 패턴(pattern), 비아(via), 플레인(plane), 라인(line), 그리고 전기연결구조체(electrical connection structure)는, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, RF(Radio Frequency) 신호는 Wi-Fi(IEEE 802. 11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802. 16 패밀리 등), IEEE 802. 20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
그러면 일 실시예에 따른 안테나 장치에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1의 II선을 따라 자를 단면도이며, 도 3은 도 1의 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(antenna body portion)(160), 금속층(metal layer)(170), 제1 절연층(insulation layer)(180), 제1 피드비아(feed via)(121), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다.
안테나 몸체부(160)는 유전율을 갖는 유전체로 이루어져 있으며, 급전을 통하여 일정한 주파수 대역의 RF 신호에 대해 공진하여, RF 신호를 송신하거나 수신할 수 있다. 안테나 몸체부(160)를 구성하는 유전체의 유전율은 제1 절연층(180)의 유전율보다 크고 금속층(170)의 유전율보다 낮다. 이에 따라, 안테나 몸체부(160)는 낮은 유전율을 갖는 인쇄회로기판 내부에 구현되는 안테나 장치보다 높은 유전율을 갖기 때문에, 안테나 장치의 크기가 줄어들 수 있다.
안테나 몸체부(160)를 구성하는 유전체의 유전율은 약 3 내지 약 35일 수 있다. 안테나 몸체부(160)를 구성하는 유전체의 유전율이 약 3 보다 큰 경우, 안테나 장치(100)의 소형화를 유지하면서 낮은 주파수 대역의 RF 신호에 대한 안테나 장치(100)의 이득이 개선될 수 있다. 또한, 안테나 몸체부(160)를 구성하는 유전체의 유전율이 약 35 보다 작은 경우, 안테나 장치(100)가 급전을 통하여 일정한 주파수 대역의 RF 신호에 대해 공진할 수 있으며, 이에 따라 RF 신호에 대한 안테나 장치(100)의 이득이 개선될 수 있다. 예를 들어, 안테나 몸체부(160)는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 몸체부(160)는 인쇄회로기판을 구성하는 재료와 알루미나 등의 무기 필러를 포함할 수 있다.
제1 피드비아(121)는 안테나 몸체부(160)에 전기적으로 연결되어 있다. 이에 따라, 안테나 몸체부(160)는 제1 피드비아(121)를 통하여 급전될 수 있다. 예를 들어, 제1 피드비아(121)는 안테나 몸체부(160)로 직접 급전 또는 커플링 피딩(coupling feeding)에 의한 간접 급전을 제공할 수 있다. 제1 피드비아(121)의 적어도 일부는 안테나 몸체부(160) 내부에 삽입되거나, 또는 안테나 몸체부(160)를 관통할 수 있으며, 이에 따라 안테나 몸체부(160)로의 급전 효율이 증대될 수 있다.
금속층(170)은 안테나 몸체부(160)와 접촉하며, 금속층(170)은 전기연결구조체(190)와 접촉한다. 이에 따라, 안테나 장치(100)가 인쇄회로기판 위에 부착될 때, 금속층(170)이 부착력을 증대시켜, 안테나 장치(100)와 인쇄회로기판 사이의 부착 강도가 개선될 수 있다. 그러나, 금속층(170) 없이, 전기연결구조체(190)가 안테나 몸체부(160)와 접촉하는 경우, 안테나 장치(100)와 인쇄회로기판 사이의 부착 강도가 약할 수 있다. 예를 들어, 금속층(170)의 사용에 의해, 안테나 장치(100)와 인쇄회로기판 사이의 부착 강도가 약 5N에서 약 42N으로 개선될 수 있으며, 또한 약 10.4 N에서 33.2 N으로 개선될 수 있다.
또한, 금속층(170)으로 안테나 몸체부(160)를 막기 때문에, 금속층(170)이 그라운드 역할을 할 수 있으며, 이에 따라 안테나 장치(100)의 지향성이 개선될 수 있다. 또한, 안테나 장치(100)를 이용하여 안테나 모듈을 제조하는 후속 공정에서, 안테나의 성능 변화 없이 안테나 모듈이 제조될 수 있다.
금속층(170)이 안테나 몸체부(160)와 접촉하는 면적은 안테나 몸체부(160)의 하면의 면적의 약 10 % 이상일 수 있으며, 안테나 몸체부(160)의 하면의 면적에서 제1 피드비아(121)의 평면적을 제외한 값보다 작을 수 있다. 안테나 몸체부(160)의 하면의 면적에 대한 금속층(170)과 안테나 몸체부(160)의 접촉 면적이 약 10 % 이상인 경우, 안테나 장치(100)가 인쇄회로기판으로부터 탈락되지 않을 수 있으며, 금속층(170)을 패터닝(patterning)하기가 수월하여 불량률이 감소할 수 있으며, 금속층(170)의 그라운드 기능에 의하여 안테나 장치(100)의 지향성이 개선될 수 있다. 또한, 금속층(170)과 안테나 몸체부(160)의 접촉 면적이 안테나 몸체부(160)의 하면의 면적에서 제1 피드비아(121)의 평면적을 제외한 값보다 작은 경우, 안테나 장치(100)에서 단락(short)이 발생하지 않을 수 있다.
예를 들어, 금속층(170)은 안테나 몸체부(160)의 하면에 인쇄될 수 있다. 또는 금속층(170)이 안테나 몸체부(160)의 하면에 증착된 후, 식각 공정에 의해 개구부(opening)(179)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 금속층(170)은 안테나 몸체부(160)와 제1 피드비아(121)를 노출하는 개구부(179)를 포함할 수 있다. 개구부(179) 안에 위치하는 제1 피드비아(121)는 금속층(170)과 이격되어 있으며, 이에 따라 제1 피드비아(121)와 금속층(170) 사이의 단락이 방지될 수 있다. 금속층(170)은 선택적으로 소성 공정이 적용될 수 있다.
예를 들어, 금속층(170)은 Cu, Ti, Pt, Mo, W, Fe, Ag, Au, Cr 등의 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 또한, 금속층(170)은 유리(glass)를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라, 안테나 장치(100)와 인쇄회로기판의 부착 강도가 개선될 수 있다. 예를 들어, 금속층(170)은 전체 금속층(170)의 중량을 기준으로 하여 유리를 0 중량% 초과 약 5 중량% 이하로 포함할 수 있다. 금속층(170)이 유리를 0 중량%초과 함유하는 경우, 금속층(170) 내에서의 유리의 결합력 증대로 인하여 안테나 장치(100)와 인쇄회로기판의 부착 강도가 더욱 개선될 수 있다. 또한, 금속층(170)이 유리를 5 중량% 이하로 함유하는 경우, 금속층(170)의 그라운드 기능이 유지되어 안테나 장치(100)의 지향성이 유지될 수 있다.
전기연결구조체(190)는 솔더볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad)과 같은 구조를 가질 수 있다. 전기연결구조체(190)의 모양과 개수는 특별히 제한되지 않는다.
제1 절연층(180)은 금속층(170)의 적어도 일부를 덮고 있다. 제1 절연층(180)은 단자간 높이의 차이로 인한 탈락을 방지할 수 있다. 또한, 제1 절연층(180)은 금속층(170)을 덮고 있기 때문에, 금속층(170)과 제1 피드비아(121) 사이의 단락으로 인한 불량이 감소될 수 있다.
예를 들어, 제1 절연층(180)은 금속층(170)의 하면에 인쇄될 수 있다. 또는, 제1 절연층(180)이 금속층(170)의 하면에 증착된 후, 식각 공정에 의해 개구부들(188, 189)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 절연층(180)은 금속층(170)의 하면을 노출하는 개구부(188)를 포함할 수 있으며, 이러한 개구부(188) 안에 전기연결구조체(190)가 위치할 수 있다. 개구부(188)의 측면에서 제1 절연층(180)은 전기연결구조체(190)의 측면과 접촉하고 있으며, 이에 따라 안테나 장치(100)의 전기연결구조체(190)와 인쇄회로기판의 부착 강도가 향상될 수 있다. 또한, 제1 절연층(180)은 안테나 몸체부(160)를 노출하는 개구부(189)를 포함할 수 있다. 제1 절연층(180)은 선택적으로 소성 공정이 적용될 수 있다.
예를 들어, 제1 절연층(180)은 FR4, LCP(Liquid Crystal Polymer), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic), 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기 필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다.
금속층(170)의 평면 형상은 안테나 몸체부(160)의 하면의 테두리의 적어도 일부와 중첩할 수 있으며, 제1 절연층(180)의 평면 형상은 금속층(170)의 하면의 테두리의 적어도 일부와 중첩할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 4의 V선을 따라 자른 단면도이며, 도 6은 도 4의 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(160), 금속층(170), 제1 절연층(180), 제1 피드비아(121), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다. 도 4 내지 도 6의 안테나 장치(100)의 구성들 중에서 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)와 중복되는 구성들에 대해서는 전술한 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)에 대한 설명이 적용된다.
제1 절연층(180)은 금속층(170)의 적어도 일부를 덮고 있다. 제1 절연층(180)은 단자간 높이의 차이로 인한 탈락을 방지할 수 있다. 또한, 제1 절연층(180)은 제1 피드비아(121)를 둘러싸고 있으므로, 금속층(170)과 제1 피드비아(121) 사이의 단락으로 인한 불량이 더욱 감소될 수 있다.
예를 들어, 제1 절연층(180)은 금속층(170)의 하면에 인쇄될 수 있다. 또는, 제1 절연층(180)이 금속층(170)의 하면에 증착된 후, 식각 공정에 의해 개구부들(187, 188)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 절연층(180)은 금속층(170)의 하면을 노출하는 개구부 (188)를 포함할 수 있으며, 이러한 개구부(188) 안에 전기연결구조체(190)가 위치할 수 있다. 또한, 제1 절연층(180)은 안테나 몸체부(160)를 노출하는 개구부(187)를 포함할 수 있으며, 이러한 개구부(187) 안에 제1 피드비아(121)이 위치할 수 있다. 제1 절연층(180)은 선택적으로 소성 공정이 적용될 수 있다.
도 7a는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7a를 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(160), 금속층(170), 제1 절연층(180), 제1 피드비아(121), 급전 패턴(128), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다. 도 7a의 안테나 장치(100)의 구성들 중에서 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)와 중복되는 구성들에 대해서는 전술한 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)에 대한 설명이 적용된다.
제1 피드비아(121)의 일단에는 급전 패턴(128)이 연결되어 있다. 급전 패턴(128)은 안테나 몸체부(160)와 실질적으로 평행하게 확장되어 있으며, 다각형, 원형 등 다양한 평면 형상을 가질 수 있다. 급전 패턴(128)에 의하여, 안테나 몸체부(160)는 커플링 피딩에 의해 급전될 수 있다.
도 7b는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7b를 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(160), 금속층(170), 제1 절연층(180), 제1 피드비아(121), 제2 피드비아(122), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다. 도 7의 안테나 장치(100)의 구성들 중에서 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)와 중복되는 구성들에 대해서는 전술한 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)에 대한 설명이 적용된다.
제1 피드비아(121) 및 제2 피드비아(122)는 안테나 몸체부(160)에 전기적으로 연결되어 있다. 이에 따라, 안테나 몸체부(160)는 제1 피드비아(121) 및 제2 피드비아(122)를 통하여 급전될 수 있다. 예를 들어, 제1 피드비아(121)는 안테나 몸체부(160)로 직접 급전 또는 커플링 피딩에 의한 간접 급전을 제공할 수 있다. 또한, 제2 피드비아(122)는 안테나 몸체부(160)로 직접 급전 또는 커플링 피딩에 의한 간접 급전을 제공할 수 있다. 제1 피드비아(121)의 적어도 일부 또는 제2 피드비아(122)의 적어도 일부는, 안테나 몸체부(160) 내부에 삽입되거나, 또는 안테나 몸체부(160)를 관통할 수 있으며, 이에 따라 안테나 몸체부(160)로의 급전 효율이 증대될 수 있다.
제1 피드비아(121) 및 제2 피드비아(122)는 각각 위상이 서로 다른 복수의 편파를 송수신할 수 있다. 제1 피드비아(121) 및 제2 피드비아(122)는 서로 편파인 제1 RF 신호와 제2 RF 신호가 각각 통과할 수 있다.
안테나 몸체부(160)는 복수의 RF 신호를 송수신할 수 있으며, 복수의 RF 신호는 서로 다른 데이터가 실린 복수의 캐리어 신호일 수 있다. 이에 따라, 안테나 몸체부(160)의 데이터 송수신율은 복수의 RF 신호의 송수신에 따라 2배 향상될 수 있다.
예를 들어, 제1 RF 신호와 제2 RF 신호는 서로 다른 위상(예: 90도 또는 180도 위상차)을 가져서 서로에 대한 간섭을 줄일 수 있다.
예를 들어, 제1 RF 신호와 제2 RF 신호는 전파방향(예: z방향)에 수직이며 서로 수직인 x방향 및 y방향에 대해 각각 전계와 자계를 형성하고, 제1 RF 신호와 제2 RF 신호는 x방향 및 y방향에 대해 각각 자계와 전계를 형성함으로써, RF 신호 간의 편파를 구현할 수 있다. 안테나 몸체부(160)에서 제1 RF 신호에 대응되는 표면전류와 제2 RF 신호에 대응되는 표면전류는 서로 수직을 이루도록 흐를 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8을 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(160), 금속층(170), 제1 절연층(180), 제1 피드비아(121), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다. 도 8의 안테나 장치(100)의 구성들 중에서 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)와 중복되는 구성들에 대해서는 전술한 도 1 내지 도 3의 안테나 장치(100)에 대한 설명이 적용된다.
안테나 몸체부(160)는 제1 유전체 블록(161), 제1 유전체 블록(161) 위에 위치하는 폴리머층(163), 그리고 폴리머층(163) 위에 위치하는 제2 유전체 블록(162)을 포함한다. 이러한 안테나 몸체부(160)의 구조로 인하여, 대역폭이 확장될 수 있으며, 이득이 개선될 수 있다. 예를 들어, 제1 유전체 블록(161)만 있는 경우 대략 35GHz 부근에서 단일의 공진이 발생할 수 있으며 보어사이트(boresight)에서의 최대 이득이 대략 2 dB일 수 있다. 그러나, 도 8의 안테나 몸체부(160)의 경우 대략 27GHz 부근과 31GHz 부근에서 이중의 공진이 발생할 수 있으며 보어사이트에서의 최대 이득이 대략 5 dB일 수 있다.
제1 유전체 블록(161)과 제2 유전체 블록(162)은, 각각 직육면체 형상을 가질 수 있으며, 서로 동일한 평면 형상을 가질 수 있으며, 그리고 평면뷰(planar view)에서 적어도 일부가 서로 중첩할 수 있다.
제1 유전체 블록(161)과 제2 유전체 블록(162)은 각각 유전율을 갖는 유전체로 이루어져 있으며, 급전을 통하여 일정한 주파수 대역의 RF 신호에 대해 공진하여, RF 신호를 송신하거나 수신할 수 있다. 제1 유전체 블록(161)을 구성하는 유전체의 유전율은 제1 절연층(180)의 유전율보다 크고 금속층(170)의 유전율보다 낮다. 제2 유전체 블록(162)을 구성하는 유전체의 유전율은 제1 절연층(180)의 유전율보다 크고 금속층(170)의 유전율보다 낮다. 이에 따라, 안테나 몸체부(160)는 낮은 유전율을 갖는 인쇄회로기판 내부에 구현되는 안테나 장치보다 높은 유전율을 갖기 때문에, 안테나 장치의 크기가 줄어들 수 있다.
제1 유전체 블록(161)을 구성하는 유전체의 유전율은 약 3 내지 약 35일 수 있으며, 제2 유전체 블록(162)을 구성하는 유전체의 유전율은 약 3 내지 약 35일 수 있다. 제1 유전체 블록(161) 또는 제2 유전체 블록(162)을 구성하는 유전체의 유전율이 약 4 보다 큰 경우, 안테나 장치(100)의 소형화를 유지하면서 낮은 주파수 대역의 RF 신호에 대한 안테나 장치(100)의 이득이 개선될 수 있다. 또한, 제1 유전체 블록(161) 또는 제2 유전체 블록(162)을 구성하는 유전체의 유전율이 약 35 보다 작은 경우, 안테나 장치(100)가 급전을 통하여 일정한 주파수 대역의 RF 신호에 대해 공진할 수 있으며, 이에 따라 RF 신호에 대한 안테나 장치(100)의 이득이 개선될 수 있다. 예를 들어, 제1 유전체 블록(161) 또는 제2 유전체 블록(162)은 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제1 유전체 블록(161) 또는 제2 유전체 블록(162)은 인쇄회로기판을 구성하는 재료와 알루미나 등의 무기 필러를 포함할 수 있다.
제1 유전체 블록(161)과 제2 유전체 블록(162)은 각각 체적과 유전율에 기초하여 공진 주파수가 정해질 수 있다. 이에 따라, 제1 유전체 블록(161)과 제2 유전체 블록(162) 각각을 구성하는 물질의 유전율과 면적을 활용하여, 안테나 장치(100)의 소형화가 가능하다. 제1 유전체 블록(161)과 제2 유전체 블록(162)의 유전율은 서로 동일하거나 서로 다를 수 있다.
폴리머층(163)은 제1 유전체 블록(161)과 제2 유전체 블록(162) 사이에 개재되며, 이러한 유전체 블록들을 서로 접합시킬 수 있다. 폴리머층(163)은 폴리이미드계 고분자(polyimide-based polymer), 폴리메틸메타크릴레이트계 고분자(poly(methyl methacrylate)-based polymer), 폴리테트라플로오로에틸렌계 고분자(polytetrafluoroethylene-based polymer), 폴리페닐렌에테르계 고분자(polyphenylene ether-based polymer, 벤조사이클로부텐계 고분자(benzocylcobutene-based polymer), 액정 고분자(liquid crystal polymer), 또는 이들을 하나 이상 포함할 수 있다. 폴리머층(163)의 유전율은 제1 유전체 블록(161)의 유전율보다 낮을 수 있고, 제2 유전체 블록(162)의 유전율보다 낮을 수 있다.
안테나 장치(100)는 선택적으로 제1 유전체 블록(161)의 상면에 위치하는 제1 금속 패치(124)를 포함할 수 있다. 제1 금속 패치(124)는 폴리머층(163)의 하면에 위치한다. 제1 금속 패치(124)는 제1 피드비아(121)와 전기적으로 연결되어 있으며, 이에 따라 급전 효율이 더욱 증대될 수 있다. 제1 금속 패치(124)는 다각형, 원형 등 다양한 형상의 평면을 다양한 크기로 가질 수 있다. 제1 금속 패치(124)의 크기와 형상을 변경함으로써, 제1 피드비아(121)와 함께 조합되어 안테나 장치(100)의 설계 자유도가 향상될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9를 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(160), 금속층(170), 제1 절연층(180), 제1 피드비아(121), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다. 도 9의 안테나 장치(100)의 구성들 중에서 도 1 내지 도 3 또는 도 8의 안테나 장치(100)와 중복되는 구성들에 대해서는 전술한 도 1 내지 도 3 또는 도8의 안테나 장치(100)에 대한 설명이 적용된다.
안테나 장치(100)는 선택적으로 제2 유전체 블록(162)의 상면에 위치하는 제2 금속 패치(126)를 포함할 수 있다. 제2 금속 패치(126)는 제1 금속 패치(124)와 커플링되어 있으며, 이에 따라 제1 피드비아(121)를 통해 송수신하는 RF 신호의 이득이 개선될 수 있다. 제2 금속 패치(126)는 다각형, 원형 등 다양한 형상의 평면을 다양한 크기로 가질 수 있다. 제2 금속 패치(126)의 크기와 형상을 변경함으로써, 제1 피드비아(121) 및 제2 금속 패치(126)와 함께 조합되어 안테나 장치(100)의 설계 자유도가 향상될 수 있다.
안테나 장치(100)는 선택적으로 제2 금속 패치(126) 위에 위치하는 제2 절연층(150)을 포함할 수 있다. 안테나 장치(100)를 이용하여 안테나 모듈을 제작하는 공정에서, 제2 절연층(150)이 제2 금속 패치(126)를 덮고 있기 때문에, 제2 금속 패치(126)에 스크래치가 발생하는 것을 줄일 수 있으며, 이에 따라 안테나 장치(100)의 성능이 유지될 수 있다.
예를 들어, 제2 절연층(150)은 FR4, LCP, LTCC, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기 필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그, ABF, FR-4, BT, 감광성 절연 수지, 일반 동박 적층판 또는 글래스나 세라믹 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개락적으로 나타내는 저면도이다.
도 10을 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(160), 금속층(170), 제1 절연층(180), 제1 피드비아(121), 제2 피드비아(122), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다. 도 10의 안테나 장치(100)의 구성들 중에서 도 1 내지 도 3 또는 도 7의 안테나 장치(100)와 중복되는 구성들에 대해서는 전술한 도 1 내지 도 3 또는 도7의 안테나 장치(100)에 대한 설명이 적용된다.
안테나 장치(100)에서 금속층(170)은 다양한 형상과 평면적을 가질 수 있으며, 전기연결구조체(190)도 다양한 개수와 배치를 가질 수 있는데, 도 10에 도시된 금속층(170)과 전기연결구조체(190)는 하나의 예시이다.
도 10을 참고하면, 안테나 장치(100)의 최소한의 부착력을 확보하기 위하여, 복수의 전기연결구조체들(190)은 최대한 넓은 면적을 차지하도록 배치되어 있다. 또한, 금속층(100)은 안테나 장치(100)의 부착력을 증대시키기 위하여, 복수의 전기연결구조체들(190)과 평면뷰에서 중첩할 수 있다. 다만, 이러한 경우에도, 금속층(170)은 안테나 성능을 유지하는 한도 내에서 안테나 몸체부(160)를 덮고 있으며, 금속층(170)의 패터닝 공정이 수월하게 진행될 수 있는 형상의 개구부(179)를 포함할 수 있다. 또한, 금속층(170)은 안테나 장치(100)의 단락을 방지하기 위하여 피드비아(121)와 서로 이격되어 있으며, 안테나 몸체부(160)의 테두리 중, 제1 피드비아(121)의 왼쪽의 테두리에는 금속층(170)이 형성되어 있지 않다.
제1 절연층(180)은 복수의 전기연결구조체들(190)을 제외한 금속층(170)을 덮고 있으며, 또한 복수의 전기연결구조체들(190)을 제외한 금속층(170)의 개구부(179)도 덮고 있다. 이에 따라, 복수의 전기연결구조체들(190)은 각각 제1 절연층(180)에 형성된 개구부들을 통하여 금속층(170)이나 금속 패드(171)에 접촉한다.
안테나 장치(100)는 금속 패드(171)를 선택적으로 포함할 수 있다. 금속 패드(171)는 금속층(170)과 동일한 층에 위치하고, 제1 피드비아(121) 및 제2 피드비아(122)를 전기연결구조체(190)에 각각 연결시킨다. 다층으로 구성된 안테나 장치(100)의 제조에서 얼라인먼트(alignment)할 때 공정 오차가 발생할 수 있는데, 이러한 금속 패드(171)는 제1 피드비아(121) 또는 제2 피드비아(122)의 폭보다 넓은 폭을 갖기 때문에, 단선이 발생하지 않도록 만들 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 안테나 장치를 개락적으로 나타내는 저면도이다.
도 11을 참고하면, 안테나 장치(100)는, 안테나 몸체부(160), 금속층(170), 제1 절연층(180), 제1 피드비아(121), 제2 피드비아(122), 그리고 전기연결구조체(190)를 포함한다. 도 11의 안테나 장치(100)의 구성들 중에서 도 1 내지 도 3 또는 도 7의 안테나 장치(100)와 중복되는 구성들에 대해서는 전술한 도 1 내지 도 3 또는 도7의 안테나 장치(100)에 대한 설명이 적용된다.
안테나 장치(100)에서 금속층(170)은 다양한 형상과 평면적을 가질 수 있으며, 전기연결구조체(190)도 다양한 개수와 배치를 가질 수 있는데, 도 11에 도시된 금속층(170)과 전기연결구조체(190)는 하나의 예시이다. 예를 들어, 금속층(170)의 평면 형상은 안테나 몸체부(160)의 테두리의 적어도 일부와 중첩할 수 있으며, 제1 절연층(180)의 평면 형상은 금속층(170)의 테두리의 적어도 일부와 중첩할 수 있다.
도 11을 참고하면, 안테나 장치(100)의 최소한의 부착력을 확보하기 위하여, 복수의 전기연결구조체들(190)은 최대한 넓은 면적을 차지하도록 배치되어 있다. 또한, 금속층(100)은 안테나 장치(100)의 부착력을 증대시키기 위하여, 복수의 전기연결구조체들(190)과 평면뷰에서 중첩할 수 있다. 다만, 이러한 경우에도, 금속층(170)은 안테나 성능을 유지하는 한도 내에서 안테나 몸체부(160)를 덮고 있으며, 금속층(170)의 패터닝 공정이 수월하게 진행될 수 있는 형상의 개구부(179)를 포함할 수 있다. 또한, 금속층(170)은 안테나 장치(100)의 단락을 방지하기 위하여 피드비아(121)와 서로 이격되어 있으며, 안테나 몸체부(160)의 테두리 중, 제1 피드비아(121)의 왼쪽의 테두리와 제2 피드비아(122)의 아래쪽의 테두리에는 금속층(170)이 형성되어 있지 않다.
제1 절연층(180)은 복수의 전기연결구조체들(190)을 제외한 금속층(170)을 덮고 있으며, 또한 복수의 전기연결구조체들(190)을 제외한 금속층(170)의 개구부(179)도 덮고 있다. 이에 따라, 복수의 전기연결구조체들(190)은 각각 제1 절연층(180)에 형성된 개구부들을 통하여 금속층(170)이나 금속 패드(171)에 접촉한다.
안테나 장치(100)는 금속 패드(171)를 선택적으로 포함할 수 있다. 금속 패드(171)는 금속층(170)과 동일한 층에 위치하고, 전기연결구조체(190)에 연결되어 있다. 다층으로 구성된 안테나 장치(100)의 제조에서 얼라인먼트할 때 공정 오차가 발생할 수 있는데, 이러한 금속 패드(171)는 제1 피드비아(121) 또는 제2 피드비아(122)의 폭보다 넓은 폭을 갖기 때문에, 단선이 발생하지 않도록 만들 수 있다.
안테나 장치(100)는 스트립(strip) 패턴(172)을 선택적으로 포함할 수 있다. 스트립 패턴(172)은 금속층(170)과 동일한 층에 위치하고, 제1 피드비아(121) 및 제2 피드비아(122)를 금속 패드(171)에 각각 연결시킨다. 스트립 패턴(172)은 제1 피드비아(121) 또는 제2 피드비아(122)로부터 멀어지는 방향으로 확장되어 있다. 스트립 패턴(172)을 통하여 안테나 몸체부(160)로 급전되는 경로의 전기적 길이가 조절될 수 있으며, 이에 따라 임피던스 매칭 자유도가 증대될 수 있으며, 안테나 장치(100)의 이득이 개선될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 하측의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 12를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 연결 부재(200), IC(310), 접착 부재(320), 전기연결구조체(330), 봉합재(340), 수동 부품(350), 그리고 코어 부재(410) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
연결 부재(200)는 인쇄회로기판(PCB)과 같이 기 설계된 패턴을 가지는 복수의 금속층과 복수의 절연층이 적층된 구조를 가질 수 있다.
IC(310)는 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있다. IC(310)는 연결 부재(200)의 배선에 연결되어 RF 신호를 전달하거나 전달받을 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 연결되어 그라운드를 제공받을 수 있다. 예를 들어, IC(310)는 주파수 변환, 증폭, 필터링, 위상제어, 그리고 전원생성 중 적어도 일부를 수행하여 변환된 신호를 생성할 수 있다.
접착 부재(320)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 서로 접착시킬 수 있다.
전기연결구조체(330)는 IC(310)와 연결 부재(200)를 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 전기연결구조체(330)는 솔더볼, 핀, 랜드, 패드와 같은 구조를 가질 수 있다. 전기연결구조체(330)는 연결 부재(200)의 배선과 그라운드 플레인보다 낮은 용융점을 가져서 이러한 낮은 용융점을 이용한 소정의 공정을 통해 IC(310)와 연결 부재(200)를 연결시킬 수 있다.
봉합재(340)는 IC(310)의 적어도 일부를 봉합할 수 있으며, IC(310)의 방열성능과 충격 보호성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 봉합재(340)는 PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF (Ajinomoto Build-up Film), 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등으로 구현될 수 있다.
수동 부품(350)은 연결 부재(200)의 하면 상에 배치될 수 있으며, 전기연결구조체(330)를 통해 연결 부재(200)의 배선 및/또는 그라운드 플레인에 연결될 수 있다. 예를 들어, 수동 부품(350)은 캐패시터(예: Multi-Layer Ceramic Capacitor(MLCC))나 인덕터, 칩저항기 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
코어 부재(410)는 연결 부재(200)의 하측에 배치될 수 있으며, 외부로부터 IF(intermediate frequency) 신호 또는 기저대역(base band) 신호를 전달받아 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 IF 신호 또는 기저대역 신호를 전달받아 외부로 전달하도록 연결 부재(200)에 연결될 수 있다. 여기서, RF 신호의 주파수(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz)는 IF 신호(예: 2GHz, 5GHz, 10GHz 등)의 주파수보다 크다.
예를 들어, 코어 부재(410)는 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 포함될 수 있는 배선을 통해 IF 신호 또는 기저대역 신호를 IC(310)로 전달하거나 IC(310)로부터 전달받을 수 있다. 연결 부재(200)의 그라운드 플레인이 IC 그라운드 플레인과 배선의 사이에 배치되므로, 안테나 장치 내에서 IF 신호 또는 기저대역 신호와 RF 신호는 전기적으로 격리될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 안테나 장치의 하측의 구조를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 13을 참고하면, 일 실시예에 따른 안테나 장치는, 차폐 부재(360), 커넥터(420), 그리고 칩 안테나(430) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
차폐 부재(360)는 연결 부재(200)의 하측에 배치되어 연결 부재(200)와 함께 IC(310)와 봉합재(340)를 가두도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 IC(310), 수동 부품(350), 그리고 봉합재(340) 모두를 함께 커버(예: conformal shield)하거나 각각 커버(예: compartment shield)하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 차폐 부재(360)는 일면이 개방된 육면체의 형태를 가지고, 연결 부재(200)와의 결합을 통해 육면체의 수용공간을 가질 수 있다. 차폐 부재(360)는 구리와 같이 높은 전도도의 물질로 구현되어 짧은 스킨뎁스(skin depth)를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 연결될 수 있다. 따라서, 차폐 부재(360)는 IC(310)와 수동 부품(350)이 받을 수 있는 전자기적 노이즈를 줄일 수 있다. 그러나, 봉합재(340)는 설계에 따라 생략될 수 있다.
커넥터(420)는 케이블(예: 동축케이블, 연성PCB)의 접속구조를 가질 수 있으며, 연결 부재(200)의 IC 그라운드 플레인에 연결될 수 있으며, 서브기판과 유사한 역할을 수행할 수 있다. 커넥터(420)는 케이블로부터 IF 신호, 기저대역 신호 및/또는 전원을 제공받거나 IF 신호 및/또는 기저대역 신호를 케이블로 제공할 수 있다.
칩 안테나(430)는 일 실시예에 따른 안테나 장치에 보조하여 RF 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 칩 안테나(430)는 절연층보다 큰 유전율을 가지는 유전체 블록과, 유전체 블록의 양면에 배치되는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 복수의 전극 중 하나는 연결 부재(200)의 배선에 연결될 수 있으며, 다른 하나는 연결 부재(200)의 그라운드 플레인에 연결될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
도 14를 참고하면, 안테나 패턴(101)을 포함하는 안테나 장치는 전자기기(700)의 세트 기판(600) 상에서 전자기기(700)의 측면 경계에 인접하여 배치될 수 있다.
전자기기(700)는 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
세트 기판(600) 상에는 통신모듈(610) 및 기저대역 회로(620)가 더 배치될 수 있다. 안테나 장치는 동축케이블(630)을 통해 통신모듈(610) 및/또는 기저대역 회로(620)에 연결될 수 있다.
통신모듈(610)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
기저대역 회로(620)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 기저대역 회로(620)로부터 입출력되는 베이스 신호는 케이블을 통해 안테나 장치로 전달될 수 있다.
예를 들어, 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 배선을 통해 IC로 전달될 수 있다. IC는 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.
유전층(1140)은 일 실시예에 따른 안테나 장치 내에서 패턴, 비아, 플레인, 라인, 전기연결구조체가 배치되지 않은 영역에 채워질 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기기에서의 배치를 예시한 평면도이다.
도 15를 참고하면, 안테나 패턴(102)을 각각 포함하는 복수의 안테나 장치는 전자기기(700)의 세트 기판(600) 상에서 다각형의 전자기기(700)의 변의 중심에 각각 인접하여 배치될 수 있으며, 세트 기판(600) 상에는 통신모듈(610) 및 기저대역 회로(620)가 더 배치될 수 있다. 안테나 장치 및 안테나 모듈은 동축케이블(630)을 통해 통신모듈(610) 및/또는 기저대역 회로(620)에 연결될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 안테나 장치
121: 제1 피드비아
122: 제2 피드비아
160: 안테나 몸체부
170: 금속층
180: 제1 절연층
190: 전기연결구조체

Claims (20)

  1. RF 신호를 송수신하고, 제1 유전율을 갖는 유전체를 포함하는 안테나 몸체부(antenna body portion),
    상기 안테나 몸체부와 접촉하는 금속층,
    상기 금속층의 적어도 일부를 덮고 있는 제1 절연층, 그리고
    상기 금속층에 전기적으로 연결되어 있는 전기연결구조체
    를 포함하고,
    상기 제1 유전율은 상기 제1 절연층의 유전율보다 크고 상기 금속층의 유전율보다 작은 안테나 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 절연층은 제1 개구부를 포함하고, 상기 제1 개구부 안에 상기 전기연결구조체가 위치하는 안테나 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 안테나 몸체부로 급전하는 제1 피드비아를 더 포함하는 안테나 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 금속층은 제2 개구부를 포함하고, 상기 제2 개구부 안에 제1 피드비아가 위치하고, 상기 제1 피드비아는 상기 금속층과 서로 이격되어 있는 안테나 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 제1 절연층은 상기 제1 피드비아를 둘러싸고 있으며, 상기 제1 피드비아와 접촉하는 안테나 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 안테나 몸체부로 급전하는 제2 피드비아를 더 포함하고,
    상기 제1 피드비아를 통과하는 제1 RF 신호와 상기 제2 피드비아를 통과하는 제2 RF 신호는 서로 편파인 안테나 장치.
  7. 제3항에서,
    상기 제1 피드비아와 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제1 피드비아로부터 멀어지는 방향으로 확장되어 있는 스트립 패턴을 더 포함하는 포함하는 안테나 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 안테나 몸체부는 제1 유전체 블록, 상기 제1 유전체 블록 위에 위치하는 폴리머층, 그리고 상기 폴리머층 위에 위치하는 제2 유전체 블록을 포함하는 안테나 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 유전체 블록의 적어도 일부를 관통하는 제1 피드비아, 그리고
    상기 제1 유전체 블록의 상면에 위치하고, 상기 제1 피드비아와 전기적으로 연결되어 있는 제1 금속 패치를 더 포함하는 안테나 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 유전체 블록의 상면에 위치하고, 상기 제1 금속 패치와 커플링되어 있는 제2 금속 패치를 더 포함하는 안테나 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 제2 금속 패치를 덮고 있는 제2 절연층을 더 포함하는 안테나 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 금속층은 상기 금속층 전체의 중량을 기준으로 하여 유리를 0 중량% 초과 5 중량% 이하로 포함하는 안테나 장치.
  13. RF 신호를 송수신하는 안테나 몸체부(antenna body portion),
    상기 안테나 몸체부의 제1 면과 접촉하고, 상기 안테나 몸체부의 제1 면의 테두리의 적어도 일부와 중첩하는 평면 형상을 갖는 금속층,
    상기 금속층의 제2 면에 위치하고, 상기 금속층의 제2 면의 테두리의 적어도 일부와 중첩하는 평면 형상을 갖는 절연층, 그리고
    상기 금속층의 제2 면의 적어도 일부와 접촉하는 전기연결구조체
    를 포함하는 안테나 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 전기연결구조체는 상기 절연층의 제1 개구부 안에 위치하는 안테나 장치.
  15. 제14항에서,
    상기 안테나 몸체부의 하면과 연결되어 있는 제1 피드비아를 더 포함하는 안테나 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 피드비아와 상기 금속층은 서로 이격되어 있는 안테나 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 피드비아는 상기 금속층의 제2 개구부 안에 위치하고 상기 절연층의 제3 개구부 안에 위치하는 안테나 장치.
  18. 제15항에서,
    상기 안테나 몸체부의 하면과 연결되어 있는 제2 피드비아를 더 포함하는 안테나 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 제2 피드비아와 상기 금속층은 서로 이격되어 있는 안테나 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제2 피드비아는 상기 금속층의 제4 개구부 안에 위치하고 상기 절연층의 제5 개구부 안에 위치하는 안테나 장치.
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