KR20220112613A - 분리형 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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백광현
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하도혁
박정호
이영주
이정엽
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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 실시 예들에 따를 때, 안테나 모듈은, 복수의 안테나들(antennas); 상기 복수의 안테나들이 배치되는 제1 PCB(printed circuit board); RF(radio frequency) 신호 처리를 위한 하나 이상의 소자들이 배치되는 제2 PCB; 및 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB를 결합하기 위한 접착 소재(adhesive material)를 포함하고, 상기 제1 PCB는 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체, 및 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이의 비아-홀(via hole)을 따라 도금 가공된 커플링 구조물을 포함하고, 상기 제1 PCB의 상기 커플링 구조물 및 상기 제2 PCB의 커플링 패드를 통해 커플링 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.

Description

분리형 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치{DETACHABLE ANTENNA AND ELECTRONIC DEVICE INLCUDING THE SAME}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 분리형 안테나 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
통신 성능을 높이기 위해 다수의 안테나들을 장착한 제품이 개발되고 있고, Massive MIMO 기술을 활용하여 점점 보다 훨씬 더 많은 수의 안테나들을 갖는 장비가 사용될 것으로 예상된다. 통신 장치에 안테나 엘리멘트(element)의 숫자가 늘어나면서, 안테나 장비를 효율적으로 설계하기 위한 분리형 안테나 구조에 대한 수요가 증가한다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 분리형 안테나 구조를 갖는 전자 장치 및 이에 대한 제작 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서, 분리형 안테나 구조를 갖는 전자 장치의 설계를 위해, FPCB(flexible printed circuit board)의 구조 및 이를 포함하는 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서, 분리형 안테나를 구현하기 위해, FPCB와 PCB(printed circuit board) 간의 접착 부재 및 이를 포함하는 장치를 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서, 분리형 안테나를 구현하기 위해, FPCB와 PCB(printed circuit board) 간의 커플링 연결을 위한 구조 및 이를 포함하는 장치를 제공한다.
본 개시의 실시 예들에 따를 때, 안테나 모듈은, 복수의 안테나들(antennas); 상기 복수의 안테나들이 배치되는 제1 PCB(printed circuit board); RF(radio frequency) 신호 처리를 위한 하나 이상의 소자들이 배치되는 제2 PCB; 및 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB를 결합하기 위한 접착 소재(adhesive material)를 포함하고, 상기 제1 PCB는 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체, 및 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이의 비아-홀(via hole)을 따라 도금 가공된 커플링 구조물을 포함하고, 상기 제1 PCB의 상기 커플링 구조물 및 상기 제2 PCB의 커플링 패드를 통해 커플링 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는, 복수의 제1 PCB들(printed circuit boards), 상기 복수의 제1 PCB들 각각에는 안테나 회로가 배치되고; 전원 서플라이(power supply), DC(direct current)/DC 컨버터, 및 FPGA(field programmable gate array)가 배치되는 제2 PCB; 및 복수의 제3 PCB들, 상기 복수의 제3 PCB들 각각에는 RFIC(radio frequency circuit)가 배치되고, 상기 복수의 제1 PCB들 각각은 접착 소재(adhesive material)를 상기 제2 PCB와 결합되고, 상기 복수의 제3 PCB들 각각은 그리드 어레이를 통해 상기 제2 PCB와 결합되고, 상기 복수의 제1 PCB들 중에서 제1 PCB는 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체, 및 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이의 비아-홀(via hole)을 따라 도금 가공된 커플링 구조물을 포함하고, 상기 커플링 구조물은 상기 제2 PCB의 커플링 패드를 통해 커플링 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조 및 이를 포함하는 장치는, 비아의 크기, 도금 두께, 도금 횟수, 또는 커플링 구조물 간의 배치를 고려하여, 안테나를 위한 FPCB(flexible printed circuit board)를 설계함으로써, 압력에 견고 및 대량 생산에 용이하도록 할 수 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조 및 이를 포함하는 장치는, 접착 소재(material)를 통해, 안테나 보드와 메인 보드 간 연결이 구성됨으로써, 고성능 안테나 및 효율적인 메인 보드 설계가 가능하게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 실시 예들에 따른 무선 통신 환경의 예를 도시한다.
도 2a는 본 개시의 실시 예들에 따른 RF(radio frequency) 보드의 예를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형(detachable) 안테나 구조(antenna structure)를 갖는 전자 장치의 단면의 예를 도시한다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조의 예를 도시한다.
도 4a, 4b, 4c는 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조의 FPCB(flexible printed circuit board)의 예들을 도시한다.
도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 테이프(tape)를 이용한 분리형 안테나 구조의 예를 도시한다.
도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 본딩 시트(boding sheet) 및 비아 홀(via hole)의 예들을 도시한다.
도 7은 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 예를 도시한다.
도 8은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF(radio frequency) 보드의 부착의 예를 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF 보드의 조립 공정의 예를 도시한다.
도 10은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF 보드의 조립의 예를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF 보드의 조립에 따른 정렬(alignment) 평가의 예를 도시한다.
도 12a 및 도 12b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF 보드의 조립에 따른 정렬 평가의 다른 예를 도시한다.
도 13은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF 보드의 조립 시 정렬을 위한 안테나 보드의 오프셋 적용의 예를 도시한다.
도 14a 및 14b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF 보드의 조립 시 수지 흐름(resin flow) 제어의 예를 도시한다.
도 15는 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조를 갖는 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 제어 채널 전송을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 상향링크 제어 정보 전송 시, 제어 채널인 PUCCH를 보다 효과적으로 설계하기 위한 방안, 새로운 포맷, 이에 따른 송신단 혹은 수신단에서의 절차를 설명하여, 이를 기존 동작과 결합하여 적응적으로 활용할 수 있는 방안 또한 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 전자 장치의 부품을 지칭하는 용어(예: 기판(substrate), 기판(plate), PCB(print circuit board), FPCB(flexible PCB), 모듈, 안테나, 안테나 소자, 회로, 프로세서, 칩, 구성요소, 기기), 부품의 형상을 지칭하는 용어(예: 구조물, 지지부, 접촉부, 돌출부, 개구부), 구조체들 간 연결부를 지칭하는 용어(예: 연결부, 접촉부, 지지부, 컨택 구조체, 도전성 부재, 조립체(assembly)), 회로를 지칭하는 용어(예: 전송 선로, PCB, FPCB, 신호선, 급전선(feeding line), 데이터 라인(data line), RF 신호 선, 안테나 선, RF 경로, RF 모듈, RF 회로) 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 또한, 이하 사용되는 '...부', '...기', '...물', '...체' 등의 용어는 적어도 하나의 형상 구조를 의미하거나 또는 기능을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 정의하는 LTE(long term evolution), NR(new radio))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
또한, 본 개시에서, 특정 조건의 만족(satisfied), 충족(fulfilled) 여부를 판단하기 위해, 초과 또는 미만의 표현이 사용되었으나, 이는 일 예를 표현하기 위한 기재일 뿐 이상 또는 이하의 기재를 배제하는 것이 아니다. '이상'으로 기재된 조건은 '초과', '이하'로 기재된 조건은 '미만', '이상 및 미만'으로 기재된 조건은 '초과 및 이하'로 대체될 수 있다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 분리형 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 RF(radio frequency) 구성요소들이 배치되는 RF 보드와 안테나와 같은 방사체(radiator)들이 배치되는 안테나 보드가 독립적으로 구현되는 구조를 위해, 안테나 보드 및 RF 보드 간 안정적인 연결을 달성하기 위한 기술을 설명한다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 무선 통신 시스템을 도시한다. 도 1의 무선 통신 환경(100)은 무선 채널을 이용하는 노드(node)들의 일부로서, 기지국(110) 및 단말(120)을 예시한다.
기지국(110)은 단말(120)에게 무선 접속을 제공하는 네트워크 인프라스트럭쳐(infrastructure)이다. 기지국(110)은 신호를 송신할 수 있는 거리에 기초하여 일정한 지리적 영역으로 정의되는 커버리지(coverage)를 가진다. 기지국(110)은 기지국(base station) 외에 MMU(massive MIMO(multiple input multiple output) unit), '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '5G 노드비(5G NodeB, NB)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)', '액세스 유닛(access unit)','분산 유닛(distributed unit, DU)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)','무선 유닛(radio unit, RU), 원격 무선 장비(remote radio head, RRH) 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 기지국(110)은 하향링크 신호를 송신하거나 상향링크 신호를 수신할 수 있다.
단말(120)은 사용자에 의해 사용되는 장치로서, 기지국(110)과 무선 채널을 통해 통신을 수행한다. 경우에 따라, 단말(120)은 사용자의 관여 없이 운영될 수 있다. 즉, 단말(120)은 기계 타입 통신(machine type communication, MTC)을 수행하는 장치로서, 사용자에 의해 휴대되지 아니할 수 있다. 단말(120)은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '고객 댁내 장치'(customer premises equipment, CPE), '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', '전자 장치(electronic device)', 또는 '차량(vehicle)용 단말', '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
도 1a에 도시된 단말(120), 단말(130)은 차량 통신을 지원할 수 있다. 차량 통신의 경우, LTE 시스템에서는 장치간 통신(device-to-device, D2D) 통신 구조를 기초로 V2X 기술에 대한 표준화 작업이 3GPP 릴리즈 14과 릴리즈 15에서 완료되었으며, 현재 5G NR 기초로 V2X 기술을 개발하려는 노력이 진행되고 있다. NR V2X에서는 단말과 단말 간 유니캐스트(unicast) 통신, 그룹캐스트(groupcast)(또는 멀티캐스트(multicast)) 통신, 및 브로드캐스트(broadcast) 통신을 지원한다.
전파 경로 손실을 완화하고 전파의 전달 거리를 증가시키기 위한 기술 중 하나로써, 빔포밍 기술이 이용되고 있다. 빔포밍은, 일반적으로, 다수의 안테나를 이용하여 전파의 도달 영역을 집중시키거나, 특정 방향에 대한 수신 감도의 지향성(directivity)를 증대시킨다. 따라서, 단일 안테나를 이용하여 등방성(isotropic) 패턴으로 신호를 형성하는 대신 빔포밍 커버리지를 형성하기 위해, 통신 장비는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 이하, 다수의 안테나들이 포함되는 안테나 어레이가 서술된다.
기지국(110) 또는 단말(120)은 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 안테나 어레이에 포함되는 각 안테나는 어레이 엘리멘트(array element), 또는 안테나 엘리멘트(antenna element)라 지칭될 수 있다. 이하, 본 개시에서 안테나 어레이는 2차원의 평면 어레이(planar array)로 도시되었으나, 이는 일 실시 예일뿐, 본 개시의 다른 실시 예들을 제한하지 않는다. 안테나 어레이는 선형 어레이(linear array) 혹은 다층 어레이 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 안테나 어레이는 매시브 안테나 어레이(massive antenna array)로 지칭될 수 있다.
5G 통신의 데이터 용량을 향상시키는 주요한 기술은 다수의 RF 경로들과 연결된 안테나 어레이를 사용한 빔포밍 기술이다. 더 높은 데이터 용량을 위해, RF 경로들의 개수가 증가하거나 RF 경로당 전력이 증가하여야 한다. RF 경로를 늘리는 것은 제품의 사이즈가 더욱 커지게 되고, 실제 기지국 장비를 설치하는데 공간적 제약으로 인하여 현재는 더 이상 늘릴 수 없는 수준에 있다. RF 경로들의 개수는 늘리지 않으면서, 높은 출력을 통해 안테나 이득을 높이기 위하여, RF 경로에 스플리터(혹은 디바이더)를 사용하여 다수의 안테나 엘리멘트들을 연결함으로써, 안테나 이득을 증가시킬 수 있다. 통신 성능을 높이기 위해 무선 통신을 수행하는 부품들의 개수는 증가하고 있다. 특히, 안테나 및 안테나를 통해 수신되거나 송신되는 RF 신호를 처리하기 위한 RF 부품(예: 증폭기, 필터), 구성요소들(components)의 개수도 증가하게 되어 통신 장비를 구성함에 있어 통신 성능을 충족하면서 공간적 이득, 비용적 효율이 필수적으로 요구된다.
안테나를 분리된 보드(이하, 안테나 보드)로 구현하는 설계 방식이 진행되고 있다. 이를 통해, mmWave 대역(예: 3GPP의 FR2 대역)에서 메인 PCB를 저비용으로 설계하는 한편, 안테나를 고성능으로 설계하는 것이 가능하다. 안테나 보드를 부착하기 위해, 안테나 사이에 솔더 볼(solder ball)이나 접착 필러(adhesive pillar)를 이용하하는 조립 공정 혹은 라미네이션(lamination)과 같은 방식이 이용되고 있다. 그러나, 기존의 BGA(ball grid array) 혹은 LGA(land grid array) 등의 솔더 볼(solder ball) 부착 방식은, 뒤틀림(warpage) 문제(균형이 달라지는 경우, 깨지기 쉬움)로 인해, 문제로 양산이 용이하지 않다. 따라서, 본 개시의 실시 예들은 이러한 문제를 해소하기 위해, 접착 소재를 이용한 라미네이션(lamination) 방식을 제안한다. 이하, 도 2a 및 도 2b를 통해 본 개시에서 제안하고자 하는 분리형 안테나 구조를 갖는 전자 장치의 기본 구조 및 관련 부품들이 서술된다.
도 2a는 본 개시의 실시 예들에 따른 RU(radio unit) 보드의 예를 도시한다. 본 개시의 실시 예들은, 분리형 안테나 구조를 갖는 통신 장비에 관한 것이다. 분리형 안테나 구조란, 안테나가 실장되는 PCB(이하, 제1 PCB), 안테나 모듈 및 신호 처리를 위한 부품들(예: 커넥터(connector), DC(direct current)/DC 컨버터, DFE)이 실장되는 PCB(이하, 제2 PCB)가 분리되어 배치되는 구조를 의미한다. 제1 PCB는 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 제2 PCB는 RU 보드, 메인 보드, 전력 보드, 마더 보드(mother board), 패키지 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다.
도 2a를 참고하면, RU 보드(210)는 방사체(예: 안테나)로 신호 전달을 위한 부품들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드(210) 상에 하나 이상의 안테나 PCB(즉, 제1 PCB)(211)들이 실장될 수 있다. 즉, RU 보드(210) 상에 하나 이상의 안테나 모듈들이 실장될 수 있다. 안테나 모듈에 관한 구체적인 구조 및 구성은, 후술되는 도 2b 내지 도 14를 통해 서술된다.
RU 보드는 안테나에게 RF 신호를 공급하기 위한 부품들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 DC/DC 컨버터(220)들을 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터(220)는 직류를 직류로 변환하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 LO(local oscillator)(225)들을 포함할 수 있다. LO(225)는 RF 시스템에서 주파수를 공급하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 하나 이상의 커넥터(230)들을 포함할 수 있다. 커넥터는 전기적 신를 전달하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 디바이더(divider)(235)들을 포함할 수 있다. 디바이더(235)는 입력 신호를 분배 및 다중 경로로 전달하기 위하여 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 LDO(low-dropout regulator)(240)들을 포함할 수 있다. LDO(240)는 외부의 잡음을 억제하고, 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 VRM(Voltage regulator module)(250)들을 포함할 수 있다. VRM(250)는 적정한 전압이 유지되도록 보장하기 위한 모듈을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 DFE(digital front end)(260)들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 rFPGA(radio frequency programmable gain amplifier)(270)들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, RU 보드는 하나 이상의 IF(intermediate frequency)들을 포함할 수 있다. 한편, 도 2a에 도시된 구성으로, 도 2a에 도시된 부품들 중 일부 구성은 생략되거나 혹은 더 많은 수의 부품들이 실장될 수 있다. 또한, 도 2a에서는 언급되지 않았으나, RU 보드는 신호를 필터링하기 위한 RF 필터를 더 포함할 수 있다.
도 2b는 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형(detachable) 안테나 구조(antenna structure)를 갖는 전자 장치의 단면의 예를 도시한다. 분리형 안테나 구조란, 안테나가 실장되는 PCB(이하, 제1 PCB), 안테나 모듈 및 신호 처리를 위한 부품들(예: 커넥터(connector), DC(direct current)/DC 컨버터, DFE)이 실장되는 PCB(이하, 제2 PCB)가 분리되어 배치되는 구조를 의미한다. 제1 PCB는 안테나 보드, 안테나 기판, 방사 기판, 방사 보드, 또는 RF 보드로 지칭될 수 있다. 제2 PCB는 RU 보드, 메인 보드, 패키 지보드, 마더 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다. 본 개시에서는, 제1 PCB, 제2 PCB 및 RFIC(radio frequency circuit)가 실장되는 PCB(이하, 제3 PCB)가 분리되어 배치되는 통신 장비가 예로 서술된다.
도 2b를 참고하면, 분리형 안테나 구조(260)는, 방사체(예: 안테나)가 배치되는 PCB(261)가 제2 PCB(270)와 독립된 기판층에 배치되는 구조를 의미한다. 본 개시의 실시 예들에서, 제1 PCB(261)와 제2 PCB(270)는 각각 독립된 기판층에 형성된다. 일 실시예에 따라, 제1 PCB(261)는 전파를 방사하기 위해 라미네이션된 연성인쇄회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)(260)일 수 있다. 제1 PCB(261)에 안테나가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB(261)가 제작 과정에서 탈부착이 가능한 구조로 제작됨으로써, 안테나가 실장되는 면적이 감소할 수 있고, 이를 통해 통신 장비의 공간 효율성이 증가할 수 있다. 탈부착이 용이하도록 하기 위해, 접착 소재(262)가 이용될 수 있다. 또한, 접착 소재(262)가 테이프(tape)인 경우에는, 열/압축 공정 이후에도 안테나 PCB인 제1 PCB(261)의 탈부착이 용이할 수 있다. 즉, 열/압축 공정 이후, 제1 PCB(261)가 탈부착이 되지 않더라도, 가접이 가능한 접착 소재를 통해 제1 PCB를 제2 PCB와 결합함으로서, 제작 효율을 높이기 위한 구조 또한 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다.
제2 PCB(270)는 복수 개의 기판들이 적층된 PCB를 포함할 수 있다. 제2 PCB(270)의 층들에 걸쳐 비아홀(via hole)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(270)는 레이저 공정에 의한 비아홀 및 PTH 공정에 의한 비아홀을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제2 PCB는 동축 PTH를 위해 FR4로 구성되는 저비용 레이어를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2 PCB(270)의 일면에는 급전부를 포함할 수 있다. 일부 추가적인 실시 예들에서, 제1 PCB(261)의 주 안테나(main antenna)외에 추가적인 안테나(도 2b의 2nd antenna)가 배치될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 제2 PCB(270)는 3-단계의 라미네이션 과정을 통해 제작될 수 있다. 제2 PCB(270)는 저비용 레이어 층을 기준으로, 위아래 대칭적인 합지 과정을 통해 생성될 수 있다. 이 때, 제2 PCB(270)은 하나 이상의 그라운드 층들을 포함할 수 있다. L3 (layer 3) 층에서, RF 라인은 embeded GCPW(grounded co-planar waveguide)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 안테나는 비금속성 물질로 구성된 커버에 의해 기설정된 길이만큼 이격될 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 PCB(261)의 안테나와 커버의 안테나 간 이격 거리에 기반하여 안테나 모듈의 성능이 결정될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따르면, 제2 PCB(270)의 급전부로부터 전기적 신호를 공급받아 전파를 방사하기 위한 커플링부가 제1 PCB(261)에 배치될 수 있다. 즉, 본 개시에서 개시하고 있는 안테나 모듈 구조에 따를 경우, 커플링부와 급전부는 직접적으로 연결되지 않는 커플링 구조를 가질 수 있다. 또한 본 개시에서 개시하고 있는 안테나 모듈 구조에 따를 경우, 커플링부와 급전부는 직접적으로 연결되지 않는 커플링 구조이나, 제1 PCB(261)가 제2 PCB(270)에 라미네이션되어 커플링부와 급전부 사이에 균일한 거리를 유지하도록 배치될 수 있다.
분리형 안테나 구조에서 전기적 연결을 위해 커플링이 이용될 수 있다. 안정적인 커플링 연결을 위해서는 커플링부와 급전부의 정렬(alignment)이 요구된다. 고정밀의 커플링 연결을 위해, 접착 소재를 활용한 라미네이션 및 압축(press) 공정이 필수적으로 요구된다. 본 개시의 실시 예들은 본딩 시트(bonding sheet) 혹은 테이프(tape)와 같은 접착 부재를 이용하여, 안테나 보드와 RU 보드 간의 탈부착이 가능한 분리형 안테나 구조를 제안한다. 뿐만 아니라, 본 개시의 실시 예들은 안테나 보드와 RU 보드 간의 안정적인 커플링 연결을 제공하기 위해, 안테나 보드에 요구되는 커플링부의 형상을 제안한다. 이하, 도 3을 통해, 분리형 안테나 구조를 형성하는 각 구조물의 인자(factor)가 서술된다.
도 3은 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조의 예를 도시한다. 분리형 안테나 구조란, 안테나가 실장되는 제1 PCB, 안테나 모듈 및 신호 처리를 위한 부품들이 실장되는 제2 PCB가 분리되어 배치되는 구조를 의미한다. 도 3에서는 제1 PCB로서, FPCB가 예로 서술되나, 이러한 예시가 본 개시의 다른 실시 예들을 한정하는 것으로 해석되지 않는다. FPCB가 아닌 일반 PCB의 안테나 보드 또한 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다.
도 3을 참고하면, 안테나 모듈은, 커버(310), 커버(310)의 지지부(321), 안테나가 실장되는 FPCB(330), 안테나 보드를 RU 보드에 접착하기 위한 본딩 시트(340), PSR(photo solder resist)(350), RF 부품들이 실장되는 PCB(360), 및 신호 전달을 우한 쓰루홀(370)을 포함할 수 있다. FPCB(330)는 PCB(360)과의 전기적 연결을 위해, 커플링 구조물(335)과 부착될 수 있다. FPCB(330)에 커플링 구조물(335)이 배치될 수 있다. PCB((35)는 쓰루홀(370)과 연결되는 커플링 패드(375)를 포함할 수 있다.
커플링 구조물(335)과 PCB(360)의 커플링 패드(375)의 정렬은, 커플링 연결에 영향을 미친다. 커플링 연결은 안테나 성능에 영향을 미칠 수 있다. 커플링 구조물(335)과 PCB(360)의 커플링 패드(375)의 오정렬(misalignment)이 발생하는 경우 이득 값이 변화할 수 있다. 커플링 구조물(335)과 PCB(360)의 커플링 패드(375)의 정렬은 안테나 이득(gain)에 영향을 미친다. 일 예로, 커플링 구조물(335) 및 커플링 패드(375)의 오정렬(misalignment)에 따른 이득은 하기의 표 1 과 같을 수 있다.
오정렬 정도(mm) 이득(dBi)(16 체인)
0 17.1
0.1 17.0
0.15 16.9
0.2 16.7
오정렬에 따른 성능 오차(즉, 공차(tolerance))는 일정 기준(예: 200μm)까지 충족하도록, 분리형 안테나 구조가 설계될 수 있다. 오정렬을 제어하기 위해서는, 제1 PCB(330)와 제2 PCB(360)를 높은 정확도로 결합할 것이 요구된다. 초정밀의 공정을 구현하기 위해서는, 프레스 공정이 이용될 수 있다. 제1 PCB(330)의 일 면이 제2 PCB(360)의 일 면에 대응하도록 배치하고, 두 면들에 수직 방향으로 압력이 가해질 수 있다. 이 때, 제1 PCB(330)와 제2 PCB(360)를 BGA 나 LGA와 같은 솔더 볼(solder ball)로 접합 시, 압력으로 인해 깨짐이 발생하기 쉽다. 따라서, 본 개시에서는 제1 PCB(330)와 제2 PCB(360) 연결 시, 접착 소재(material)(예: 본딩 시트(340) 또는 접착제(adhesive))를 이용하여 커플링 연결이 수행될 수 있다. 접착 소재를 통해 에너지 커플링이 수행될 수 있다. 한편, 제1 PCB(330) 및 제2 PCB(360), 다시 말해, 안테나 보드와 RU 보드 간의 안정적인 커플링 연결 그리고 양산성을 위해, 몇가지 설계 제약들이 존재한다. 이하, 커플링 연결을 위한 분리형 안테나 구조 설계 시, 본 개시의 실시 예들에 이용되는 설계 요인들(factors)이 서술된다. PCB는 복수의 기판층들을 포함할 수 있다. 이러한 기판층은 금속(예: 구리)으로 층(layer)를 의미한다. PCB는 복수의 금속층들을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, PCB의 가장 상단에 위치하는 금속층은 제1 금속층으로 지칭되고, PCB의 가장 하단에 위치하는 금속층은 제2 금속층으로 지칭된다. PCB 제작 시, 층과 층 간의 전기적 연결을 위해 비아 홀이 층들을 거쳐(across) 형성된다. 이후, 전기적 도통을 위하여, 비아홀은 도금 처리될 수 있다. 도금에 따른 구조물은 제1 금속층, 제2 금속층, 및 비아홀을 따라 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 구조물은 다른 PCB와의 커플링 연결을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 도금 두께(361)는 제1 PCB(330)의 구성물(components)에 영향을 미친다. 제1 PCB(330)와 제2 PCB(360)를 결합 시, 압축 공정이 수행될 수 있다. 이 때, 수행되는 압축 공정의 열이 지나치게 많거나, 압력이 지나치게 높거나, 혹은 압축 시간이 기준보다 길어지는 경우, 제1 PCB(330)와 제2 PCB(360)의 결합 구조물에 불량이 발생할 수 있다. 예를 들어, 접착 소재가 과다하게 퍼져, 수지 흐름이 발생할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제1 PCB(330)의 도금 부분에 크랙이 발생할 수 있다. 일 예에서, 1회 도금 시, 커플링 패드를 위한 도금 부분에 크랙이 발생할 수 있다. 이러한 크랙은 커플링 구조물의 형상을 변형시키기 때문에, 오정렬이 발생할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 열충격 신뢰도를 높이기 위해, 도금 두께(361) 또는 도금 횟수가 증가할 수 있다. 도금 두께(361)는 도금 횟수에 의존적이다. 예를 들어, 도금 두께는 최소 20μm 이상 요구될 수 있다. 예를 들어, 도금 횟수는 최소 2회 이상 요구될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 커플링 구조물(335)의 너비(363)는 제1 PCB(330)(330)의 구성물(components)에 영향을 미친다. 커플링 구조물(335)는 금속층과 동도금 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 커플링 구조물(335)은 방사체와 전기적 연결을 제공할 수 있다. 커플링 구조물(335)은 제2 PCB(360) 와의 커플링 연결을 제공할 수 있다. 커플링 구조물(335)의 너비(363)는 제2 PCB(360)의 커플링 패드와의 정렬에 영향을 미친다. 커커플링되는 면적, 다시 말해 마주보는 면적이 증가할수록 방사 이득이 높아질 수 있다. 커플링되는 면적들 간의 정렬 오차가 커질수록 이득이 감소한다.
일 실시 예에 따라, PCB의 비아 홀의 크기(365)는 커플링 패드 간 간격을 조절하는 접착 소재의 두께에 의존적이다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB(330)와 제2 PCB(360) 간의 간격(367)은 접착 소재(340)의 두께에 의존적이다. 예를 들어, 접착 소재의 두께는, 안테나 급전을 위한 비아 PTH 홀 크기에 의존적이다. 접착 소재의 두께는 PTH 홀 사이즈를 결정하는 데 이용될 수 있다. 실제 커플링 패드 간 간격인 10~50μm 구현을 위해, 안테나 종류 별로 접착 소재의 두께는 25~100μm까지 다양하게 선택될 수 있다. 구체적인 안테나 종류 별 예시는, 도 6을 통해 서술된다. 접착 소재의 두께는 방사체와 그라운드 사이의 거리를 결정하는 주요 설계 요인(factor)이다.
제1 PCB(330)과 제2 PCB(360)의 거리 만큼의 압력이 접착 소재(340)에 작용한다. 높은 압력은 제1 PCB(330)과 제2 PCB(360) 간의 거리를 줄이고, 가까운 거리는 곧 커플링 성능을 높인다. 분리형 안테나 구조를 구현하기 위해서는 높은 커플링 성능이 요구되므로, 압축 공정은 필수적이다. 한편, 지나친 압력은 결합 구조물의 내구성을 약하게 한다. 약한 내구성은 양산에 적합하지 않으므로, 많은 개수의 안테나들을 요구하는 mmWave 통신 장비는 높은 양산 신뢰도를 갖는 안테나 모듈을 요구한다. 따라서, 본 개시의 실시 예들은 상술된 설계 요인을 고려하여 안정적인 커플링 연결을 제공함과 동시에 양산 신뢰성을 높이기 위한 PCB의 구성물(components)을 제안한다.
도 4a, 4b, 4c는 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조의 FPCB(flexible printed circuit board)의 예들을 도시한다. FPCB는 하나 이상의 금속 층들을 포함할 수 있다. FPCB는 층과 층 간의 통전을 위해 도금이 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 동도금 처리가 FPCB에 수행될 수 있다. 이러한 동도금은 동박으로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따라, FPCB는 플렉서블 동박 적층판(flexible copper clad laminate, FCCL)을 포함할 수 있다. FCCL는 가요성을 가진 폴리에스테르 필름 또는 폴리이미드(polyimide, PI) 필름 film) 등과 동박을 접착제(예: 본딩 시트, 아크릴 접착제)로 결합한 형태일 수 있다. FCCL 혹은 FPCB 제조 공정은 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로서, 장력을 받으면서도 고온의 화학물질이 이용되기 때문에, 공정 중에서도 변하지 않고 성질을 유지하는 PI 필름이 본 개시의 실시 예들을 위해 이용될 수 있다.
도 4a를 참고하면, 분리형 안테나 구조를 위한 FPCB의 제1 예(401)이 도시된다. 일 실시 예에 따라, FPCB는 하나의 몸체(body)로 구성되는 PI 층을 포함할 수 있다. 단일 몸체의 PI로 인해 양산성이 증가할 수 있다. PI 층의 상부면에는 접착제로서, 제1 본딩 시트가 배치될 수 있다. PI 층의 하부면에는 접착제로서, 제2 본딩 시트가 배치될 수 있다. 제1 본딩 시트 위에 제1 금속층이 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 금속층은 구리(copper)로 구성될 수 있다. 제2 본딩 시트 아래에 제2 금속층이 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 금속층은 구리로 구성될 수 있다. 제1 금속층과 제2 금속층의 도통을 위하여 비아 홀이 층들 간에 형성될 수 있다. 이후, 제1 금속층, 제2 금속층, 및 비아 홀에 걸쳐 도금이 형성될 수 있다. 제1 PCB와 제2 PCB 사이의 접착 소재의 두께는, 커플링 패드 간의 간격에 의존적으로(depend on) 결정될 수 있다.
도 4b를 참고하면, 분리형 안테나 구조를 위한 FPCB의 제2 예(403)이 도시된다. 열충격 신뢰도를 높이기 위해 도금 공정이 추가적으로 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 커플링 구조물은 도금 공정에 따른 복수의 도금 층들을 포함할 수 있다. 도금 두께의 증가로 인해 상대적으로 강건성이 증가함에 따라, 소형화 및 고밀도화를 위해, FPCB는 복수의 PI층들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, FPCB는 복수의 PI층들을 포함할 수 있다. 복수의 PI 층들로 인해, FPCB의 소형화 및 고밀도화가 달성될 수 있다. FPCB와 메인 PCB 간의 거리가 감소할 수 있다.
도 4b에서는 유전체로서, PI가 예로 서술되었으나, 본 개시의 실시 예는 이에 한정되지 않는다. FPCB의 유전체로서, PI외에 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PA(polyamide)의 유전체가 이용될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, FPCB 외에도 다른 유형의 PCB가 안테나의 배치를 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 경성 PCB(rigid PCB)가 안테나 배치를 위해 이용될 수 있다. 경성 PCB를 구성하는 유전체로서, Prepreg(preimpregnated materials), CCL(copper clad laminate),　또는 LTCC(low temperature co-fired ceramic)가 이용될 수 있다. 이하, 본 개시에선 PI 필름을 통해 PCB를 구성하는 유전체 층이 설명되나, 고분자 또는 세라믹 소재로 구현된 필름, 시트(sheet), 복합 소재 등　다양한 유형의 유전체들 또한 본 개시의 실시 예의 구현을 위해 이용될 수 있다.
도 4c를 참고하면, 분리형 안테나 구조를 위한 FPCB의 제3 예(405)이 도시된다. FPCB의 기판층들을 통과하는 비아 홀의 크기는, 접착 소재의 두께에 영향을 미칠 수 있다. 비아 홀의 크기가 크다면 FPCB의 PI 층, 도금 층의 안정적인 연결을 위해 요구되는 접착 소재의 양이 증가할 수 있다. 접착 소재의 필링(filling)이 충족된다면, 제1 예(401) 대비 비아 홀의 크기가 큰 경우, 상대적으로 접착 소재의 두께가 두꺼워질 수 있다. 일 예로, 지름(Ψ)이 0.2mm 이상인 비아 홀 크기와 접착 소재의 필링이 충족된다면, 두께 25 μm를 갖는 본딩 시트로 FPCB가 구현 가능하다.
도 5는 본 개시의 실시 예들에 따른 테이프(tape)를 이용한 분리형 안테나 구조의 예를 도시한다. 도 5에서는 접착 소재로서 본딩 시트가 아닌 접착 테이프(adhesive tape)가 이용되는 실시 예들이 서술된다. 도 5에 도시된 안테나 보드인 제1 PCB는 예시적인 것으로, 도 3 내지 도 4c를 통해 서술된 실시 예들에 따른 제1 PCB는, 도 5에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 5를 참고하면, 제1 PCB(510)와 제2 PCB(520)는 접착 소재를 통해 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 접착 소재는 테이프(530)를 포함할 수 있다. 제1 PCB(510)와 제2 PCB(520)는 테이프(530)를 사이에 두고 결합할 수 있다. 제1 PCB(510)와 제2 PCB(520)는 테이프(530)를 사이에 두고 결합할 수 있다. 제1 PCB(510)는, 제1 PCB(510)의 제1 면에서 테이프(530)와 결합할 수 있다. 제1 PCB(510)의 제2 면은 안테나가 실장되는 면일 수 있다. 다시 말해, 제1 PCB(510)의 방사면과 반대 측은 테이프(530)와 결합할 수 있다. 제2 PCB(520)는 제1 면에서 테이프(530)와 결합할 수 있다. 제2 PCB(520)의 제2 면은 RFIC(미도시)의 패키지과 직접 결합하거나, RFIC가 실장되는 보드와 결합할 수 있다.
제1 PCB(510)과 제2 PCB(520)는 전기적으로 연결될 수 있다. 전기적 연결은 커플링 연결일 수 있다. 접착 소재(530)를 통해 에너지 커플링이 수행될 수 있다. 제1 PCB(510)는 커플링 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 PCB(510)는 커플링 패드(512)를 포함할 수 있다. 제2 PCB(520)는 커플링 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(520)는 커플링 패드(522)를 포함할 수 있다. 두 커플링 패드들은, 높은 이득을 위해, 정렬될 수 있다. 제2 PCB(520)는 커플링 패드(522)로부터 RFIC까지의 신호 전달을 위한 급전선을 포함할 수 있다.
본 개시의 제1 PCB와 제2 PCB의 결합 공정은, 제1 PCB 접착 구조물(제1 PCB와 접착 소재의 결합의 결과물)과 제2 PCB를 단순 결합하는 가접 절차 및 가접 이후 프레스 공정을 통한 본접 절차를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 접착 소재로서 테이프가 이용되면, 본딩 시트와 달리 핫-프레스 대신 일반적인 압축 공정이 이용될 수 있다. 압축 공정을 통해, 결합 구조물이 형성될 수 있다. 결합 구조물은, 제1 PCB(510), 테이프(530), 및 제2 PCB(520) 순으로 적층될 수 있다. 테이프(530)에 의한 결합 구조물은 분리가 용이한 장점이 있다. 본접 이후라도, 제1 PCB(510) 및 테이프(530)의 결합물의 제거가 가능하므로, 오정렬 발생 시, 기존의 결합물을 다른 결합물(제1 PCB(510) 및 테이프(530)의 결합물)로 대체할 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시 예들에 따른 커플링 구조물 형성의 예들을 도시한다. PCB의 일 면에 커플링 구조물이 형성될 수 있다. 본 개시에서 커플링 구조물이란, 두 PCB들(예: 안테나가 실장되는 제1 PCB와 전원 기타 RF 부품들이 실장되는 제2 PCB) 간의 커플링 연결을 위해, 각 PCB에 배치되는 구조물을 의미할 수 있다. 각 PCB의 면에 커플링 패드가 형성될 수 있다. 도 6을 통해 설명되는 PCB는 제1 PCB 또는 제2 PCB에 적용될 수 있다.
도 6을 참고하면, 두께, 도금 횟수, 비아홀의 종류, 본딩 시트의 유무에 따라 다양한 커플링 구조물들이 PCB에 형성될 수 있다. 제1 구조(601)의 PCB의 도금 횟수는 1회일 수 있다. PCB의 위 기판층과 아래 기판층 간의 전기적 도통을 위해, 도금 처리가 수행된다. PCB는 비아홀을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 도금은 동도금을 포함할 수 있다. 제2 구조(603)의 PCB의 도금 횟수는 2회 이상일 수 있다. 즉, 제1 구조(601)의 PCB 대비 제2 구조(603)의 PCB의 도금 횟수가 증가할 수 있다. 도금 횟수는 도금 두께와 관련된다. 도금 두께가 얇은 경우, 결합시 크랙이 발생하기 쉬우므로, 상황에 따라 추가적인 도금 처리가 요구될 수 있다. 도금 두께가 증가할수록, 본접 절차인 프레스 공정 시 불량이 발생하지 않고 양산 가능성이 높아진다. 즉, 제1 PCB 및 제2 PCB 간 결합이 보다 강건해질 수 있다. 일 실시 예에 따라, 내부에 채워지는 본딩 시트의 양 혹은 두께에 따라, 도금 처리가 수행되는 비아의 크기가 달라질 수 있다. 비아 크기와 본딩 시트의 양이 충분하다면, 본딩 시트의 두께가 크더라도 PCB 내 커플링 구조물이 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따라, PCB는 다층 구조를 가질 수 있다. 다층 구조의 PCB에서, 비아홀은 다층에 걸쳐 형성된다. 제3 구조(605)의 PCB는 비아홀의 변형을 방지하기 위해 금속(예: 구리)을 이용할 수 있다. 비아홀 영역에 금속이 채워진다. 제4 구조(607)의 PCB는 비아홀의 변형을 방지하기 위해 잉크를 이용할 수 있다. 비아홀 영역에 금속(예: 구리)뿐만 아니라, 잉크가 채워진다.
도 7은 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조를 포함하는 전자 장치의 예를 도시한다. 분리형 안테나 구조는, 안테나 방사층과 유전층이 분리된 구조를 의미한다. 다시 말해, 분리형 안테나 구조는 RFIC로부터 전달되는 신호를 방사층으로 전달하기 위한 RU 보드와 처리된 신호를 공기중으로 방사하기 위한 안테나 보드가 분리된 구조를 의미한다.
도 7을 참고하면, 분리형 안테나 구조(710)는 제1 PCB, 접착 소재(740), 및 제2 PCB(760)로 형성될 수 있다. 분리형 안테나 구조는, 커플링 연결(717)을 위한 구조물을 포함할 수 있다. 안테나 보드의 하부 기판은 커플링 구조물을 포함할 수 있다. RU 보드의 상부 기판은 커플링 구조물을 포함할 수 있다. 커플링 구조물은 커플링 패드를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 접착 소재(740)로서, 고온의 압축을 위해 열경화성 본딩 시트(bonding sheet)가 이용될 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따라, 접착 소재로서, 저온의 압축 혹은 롤 압축을 위한 PSA(pressure-sensitive adhesive)가 이용될 수 있다. PSA란, 감압 접착제로서, 접착제를 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착물질이 작용하는 접착제이다. 접착의 강도는 접착제가 표면에 적용되도록 하는 압력의 양에 영향을 받는다. 일 실시 예에 따라, PSA는 대개 상온에서 적절한 접착력과 지속력을 유지하도록 제작될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따라, 낮은 온도나 높은 온도에서도 정상적으로 작동하도록 만들어진 접착제들도 있다.
안테나 보드의 방사 층의 안테나는 다양한 방식들로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 안테나는 PCBless 안테나로 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 안테나는 폴더블 엔드파이어(endfire) 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 안테나는 모듈형(modular) 안테나일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 광-조리개(wide-aperture) 안테나일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 고절연 안테나일 수 있다.
제2 PCB(760)는 복수의 층들로 구성될 수 있다. 제2 PCB(760)는 RFIC(780)를 통해 처리된 신호를 안테나 방사층으로 전달하기 위한 급전부를 포함할 수 있다. 제2 PCB(760)는 복수의 기판층들을 통해 RF 신호를 안테나 방사체로 전달할 수 있다. 이 때, 일 실시 예에 따라, 제2 PCB(760)는 저손실을 위한 수직 PTH를 포함할 수 있다.
제2 PCB(760)는 안테나 방사층을 포함하는 회로들이 실장되는 영역 외에 RF 신호 처리를 위한 다양한 구성요소들이 실장될 수 있다. 제2 PCB(760)은 RU 보드, 메인 보드, 패키지 보드, 마더 보드, 또는 필터 보드로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(760)에는 DC/DC 컨버터가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(760)에는 RF 필터(filter) 가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(760)에는 전원 서플라이(power supply)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(760)에는 LDO가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(760)에는 디바이더가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 PCB(760)에는 FPGA가 배치될 수 있다. 도 7에서는 적층 구조의 단면을 설명하기 위해, 제2 PCB가 제1 PCB와 동일 너비를 갖는 것으로 도시되었으나, 도 2a와 같이 복수의 안테나 모듈들 및 복수의 RFIC들을 처리하기 위해, 제2 PCB는 제1 PCB보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 마찬가지로, 제2 PCB는 후술하는 제3 PCB(770)보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
제3 PCB(770)는 RFIC(780)의 실장을 위한 PCB일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제3 PCB(770)는 그리드 어레이(grid array)를 통해 제2 PCB와 결합할 수 있다. 그리드 어레이는 BGA 또는 LGA를 포함할 수 있다. 제3 PCB(770)의 일 면은 그리드 어레이를 통해 제2 PCB(760)와 결합될 수 있다. 제3 PCB(770)의 다른 일 면은 RFIC와 결합될 수 있다. 또한, 일 실시 예예 따라, 제3 PCB(770)의 일 면은 캐패시터를 포함할 수 있다. 캐패시터는 신호 전달시 발생하는 잡음을 제거하기 위해, 제3 PCB(770)의 일 면에 배치될 수 있다. 제2 PCB(760) 및 제3 PCB(770)와 같이, RFIC가 메인 보드인 제2 PCB와 개별 보드에 배치되는 구조는 분리형 패키지 구조(790)로 지칭될 수 있다. 도 7에서는 적층 구조의 단면을 설명하기 위해, 제2 PCB 및 제3 PCB가 하나씩 도시되었으나, 도 2a와 같이 복수의 안테나 모듈들 및 복수의 RFIC들을 처리하기 위해, 제2 PCB는 제3 PCB(770)보다 넓은 면적을 가질 수 있다.
도 7에서는 RFIC가 실장되는 패키지(package)가 다른 보드들과 독립적으로 구성된 실시 예들이 서술되었으나, 본 개시의 실시 예들은 이에 한정되지 않는다. 도 7과 달리, 분리형 안테나 구조를 갖는 통신 장비라면, RFIC(780)이 제2 PCB(760)에 바로 실장되는 구조를 갖는 통신 장비 또한 본 개시의 일 실시 예로써 이해될 수 있다.
도 2a 내지 도 7을 통해, 안테나 성능 확보를 위해, 안테나 방사층과 유전층을 별도 부품으로 구현된 분리형 안테나 구조가 서술되었다. 안테나 보드와 메인 보드를 각각 구현함으로써, 높은 성능을 제공하기 위한 안테나 보드의 설계가 가능하고, 메인 보드가 보다 효율적으로 설계될 수 있다. 분리형 안테나 구조를 갖도록, 커플링 연결 및 각 커플링 구조물의 정렬(alignment) 배치가 요구된다. 도 3 내지 도 6을 통해, 초정밀 공정에서 양산 신뢰성을 높이기 위한 설계 요인(design factor) 및 FPCB의 사양들이 서술되었다. 이하, 도 8 내지 도 14에서는 상술된 분리형 구조를 제작하기 위한 공정들 및 이를 위한 구조물들이 서술된다.
도 8은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RU 보드의 부착의 예(800)를 도시한다. 안테나 보드는, 안테나가 배치되는 PCB로서, 제1 PCB로 지칭될 수 있다. RU 보드는, RF 급전선, 전원 부품이 배치되는 PCB로서, 제2 PCB로 지칭될 수 있다.
도 8을 참고하면, 분리형 안테나 구조에서, 커플링 연결의 오정렬을 최소화하기 위해, 제1 PCB 및 제2 PCB를 접착 소재를 이용하여 정확하게 부착할 것이 요구된다. 본 개시의 실시 예들에 따를 때, 제1 PCB 또는 제2 PCB는 PCB들 간의 정밀 결합을 보조하기 위한 구조물들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 접착 소재는 가접 전 제1 PCB에 조립된 형태일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB와 제2 PCB의 정밀 가접을 위해, 기준 마크(fiducial mark)가 제1 PCB 및 제2 PCB에 위치할 수 있다. 제1 PCB는 하나 이상의 기준 마크들을 포함할 수 있다. 제2 PCB는 하나 이상의 기준 마크들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 본접(예: 열압축(hot-press) 시, 에어 트랩을 방지하기 위해, 벤트 홀(vent hole)이 제1 PCB에 위치할 수 있다. 제1 PCB는 하나 이상의 벤트 홀들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 치수 변화 향상성을 유지하기 위해, 금속 프레임이 제1 PCB에 위치할 수 있다. 상기 금속 프레임은 제1 PCB를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 금속 프레임은 선택적으로 이용될 수 있는 바, 일부 실시 예들에서는 금속 프레임이 이용되지 않을 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RU 보드의 조립 공정의 예를 도시한다. 안테나 보드는, 안테나가 배치되는 PCB로서, 제1 PCB로 지칭될 수 있다. RU 보드는, RF 급전선, 전원 부품이 배치되는 PCB로서, 제2 PCB로 지칭될 수 있다. 도 9a는 제1 PCB와 제2 PCB의 조립 공정(900)을 도시하고, 도 9b는 조립 공정 중 정밀 부착(950)의 상세 과정을 도시한다.
도 9a를 참고하면, 조립 공정(900)을 위해, 제1 PCB와 접착 소재가 합지될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB는 커플링 연결을 위한 구조물을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 접착 소재는 본딩 시트 또는 테이프를 포함할 수 있다. 제1 PCB와 접착 소재가 결합된 후, 롤-투-롤 공정을 통해, 제1 PCB 접착 구조물이 도출될 수 있다.
제2 PCB는, 제1 PCB 접착 구조물과 결합될 수 있다. 제2 PCB의 표면 처리가 수행된다. 제1 PCB 접착 구조물은 제2 PCB에 접착되도록, 제2 PCB의 일 면상에 배치된다. 제1 PCB 및 제2 PCB는, PCB들 간의 정밀 부착을 보조하기 위한 구조물들을 통해 연결될 수 있다. 이러한 구조물들을 통해 결합되는 공정은, 구조물들을 통해 부착되는 것으로서 일정 수준 이상의 압력이 가해지는 조립(이하, 본접)(950)과 구별되기 위하여, 가접으로 지칭될 수 있다. 구체적인 가접 과정은 후술하는 도 9b를 통해 서술된다.
제1 PCB 접착 구조물과 제2 PCB의 가접 이후, 본접 공정이 수행될 수 있다. 본접 공정에서는 제1 PCB와 제2 PCB의 견고한 커플링 연결을 위해, PCB의 면들에 수직인 방향으로 압력이 가해진다. 이후, 검사를 통해, 분리형 안테나 구조를 갖는 조립 PCB가 출력된다. 일 실시 예에 따라, 각 보드의 프로파일(profile)의 형태를 형성하고 점검함으로써, 온도의 불안정으로 인한 불량 요소를 제거하고, PCB의 품질의 신뢰를 향상시키기 위해 리플로우 공정이 이용될 수 있다. 기판의 종류(예: 재질, 크기, 두께)에 따라, 열용량이 다르다. 결합된 PCB들간의 구조체가 대량 생산에 용이하도록, 리플로우 검사(check)가 수행될 수 있다. 출력된 조립 PCB에 표면 처리가 수행될 수 있다.
도 9b를 참고하면, 정밀 부착(950), 즉 가접을 위해, 제1 PCB 또는 제2 PCB의 구조물들(예: 기준 마크, 벤트 홀, 금속 프레임)이 이용될 수 있다. 조립 장비의 카메라는, 제1 PCB 접착 구조물의 위치를 식별할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB의 접착 구조물의 위치 및 정렬을 위해, 기준 마크, 벤트 홀 또는 금속 프레임 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. 조립 장비의 카메라는, 제2 PCB의 위치를 식별할 수 있다. 제2 PCB의 위치 및 정렬을 위해, 기준 마크가 이용될 수 있다. 제1 PCB 접착 구조물의 위치와 제2 PCB의 위치가 확인되면, 두 PCB들이 지정된 위치에 정렬하도록 부착될 수 있다. 부착된 이후, 카메라에 의해 위치 점검이 수행될 수 있다. 위치 점검의 통과 이후, 정밀 점검이 수행될 수 있다. 정밀 점검이 통과되면, 도 9의 조립 공정(900) 중 본접 과정이 수행될 수 있다.
도 10은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RU 보드의 조립의 예를 도시한다. 안테나 보드는, 안테나가 배치되는 PCB로서, 제1 PCB로 지칭될 수 있다. RU 보드는, RF 급전선, 전원 부품이 배치되는 PCB로서, 제2 PCB로 지칭될 수 있다. 본 개시에서는, 제1 PCB와 제2 PCB가 결합된 구조물이 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 이에 한정되지 않는다. 일 실시 예에 따라, 제2 PCB는 제1 PCB보다 큰 면적을 가질 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제2 PCB 상에 하나 이상의 제1 PCB들이 실장될 수 있다. 제2 PCB는 메인 보드로서, 복수의 안테나 모듈 배치를 위한 영역들을 포함할 수 있다. 제2 PCB 상의 지정된 일 영역에 다수의 안테나 엘리멘트들이 실장되는 제1 PCB가 배치될 수 있다.
도 10을 참고하면, 분리형 안테나 구조를 갖는 안테나 모듈은 두 PCB들 간의 안정적인 결합을 위한 구조물들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB는 금속 프레임(1010)을 가질 수 있다. 금속 프레임(1010)은 본접 전 후로 치수 안정성을 위한 구조물일 수 있다. 금속 프레임은 제1 PCB 주위에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB에 벤트 홀(1020)이 형성될 수 있다. 벤트 홀(1020)은 공기 트랩을 방지하기 위한 구조물일 수 있다. 벤트 홀은 제1 PCB 상에 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB는 기준 마크(1030)를 포함할 수 있다. 기준 마크는 내부 회로 정렬을 위해 이용될 수 있다.
제2 PCB는 메인 보드로서, 복수의 안테나 모듈 배치를 위한 영역들을 포함할 수 있다. 제2 PCB 상의 지정된 일 영역에 다수의 안테나 엘리멘트들이 실장되는 제1 PCB가 배치될 수 있다. 제1 PCB는, 제2 PCB의 지정된 영역 상에 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 PCB에 16 x 16 개의 안테나 엘리멘트들이 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제2 PCB는 기준 마크를 포함할 수 있다. 기준 마크는 지정된 영역을 나타내기 위한 구조물일 수 있다. 기준 마크는, 제1 PCB와 제2 PCB의 정밀 결합을 위한 구조물일 수 있다. 기준 마크는, 제2 PCB의 안테나 모듈을 위해 지정된 영역 상의 테두리에 배치될 수 있다. 제1 PCB의 기준 마크와 제2 PCB 기준 마크는 서로 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB는 복수의 제1 기준 마크들을 포함할 수 있다. 제2 PCB는 복수의 제2 기준 마크들을 포함할 수 있다. 제1 PCB 상에서 복수의 제1 기준 마크들의 위치들은, 제2 PCB 상에서 복수의 제2 기준 마크들의 위치들과 각각 대응할 수 있다. 대응하는 위치로 인해, 각 기준 마크는 두 PCB들 간의 결합의 정렬을 확인하도록 이용될 수 있다.
도 10에서는 지정된 영역의 테두리를 표시하기 위해, 제1 PCB 의 가장 자리의 5 곳에 기준 마크가 도시되었다. 그러나, 이는 일 예일 뿐, 보다 정교한 정렬 평가를 위해, 추가적인 기준 마크가 배치될 수 있음은 물론이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 안테나 엘리멘트와 안테나 엘리멘트 사이에는 a자 형상의 금속 구조물이 추가적으로 배치될 수 있다. 이러한, 금속 구조물은 제1 PCB 상에 위치할 수 있다. 금속 구조물은 안테나 엘리멘트의 방사 시, 인접 안테나 엘리멘트에 영향을 미치는 것을 최소화하기 위한 구조물일 수 있다. 다시 말해, 금속 구조물은 고립(isolation) 성능을 높이기 위한 구조물일 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RF 보드의 조립에 따른 정렬(alignment) 평가의 예를 도시한다. 가접 및 본접 후, 정렬 평가를 위해, 다양한 방식으로 기준 마크들이 구현될 수 있다. 도 11a는 제1 PCB와 제2 PCB에서의 기준 마크의 예들을 도시하고, 도 11b는 정렬 평가의 결과의 예를 도시한다.
도 11a를 참고하면, 일 실시 예에 따라, 제2 PCB의 안테나 회로 영역의 각 모서리(1101)에 기준 마크(이하, 제2 기준 마크)가 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 기준 마크는 모서리를 나타내는 'ㄱ'자 형상일 수 있다. 안테나 회로 영역 내 제1 PCB에는 상기 제2 기준 마크와 대응하는 기준 마크(이하, 제1 기준 마크)가 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 PCB의 안테나 회로 영역의 각 변(1103)에 제2 기준 마크가 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 기준 마크는 원 형상일 수 있다. 안테나 회로 영역 내 제1 PCB에는 상기 제2 기준 마크와 대응하는 제1 기준 마크가 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 PCB의 안테나 회로 영역의 테두리(1105)에 제2 기준 마크가 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 기준 마크는 원 형상일 수 있다. 안테나 회로 영역 내 제1 PCB에는 상기 제2 기준 마크와 대응하는 제1 기준 마크가 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 PCB의 안테나 회로 영역의 각 변(1107)에 제2 기준 마크가 배치될 수 있다. 일 예로, 제2 기준 마크는 사각형일 수 있다. 안테나 회로 영역 내 제1 PCB에는 상기 제2 기준 마크와 대응하는 제1 기준 마크가 배치될 수 있다.
도 11b를 참고하면, 정렬 평가의 예(1150)는 통과 혹은 미통과를 포함할 수 있다. 제1 PCB의 제1 기준 마크와 제2 PCB의 제2 기준 마크 간의 거리가 일정 임계값 미만이면(1151), 결합 구조물은 정렬 평가를 통과할 수 있다. 일 예로, 결합 구조물(1161)은 정렬 평가를 통과할 수 있다. 그러나, 제1 PCB의 제1 기준 마크와 제2 PCB의 제2 기준 마크 간의 거리가 일정 임계값보다 크거나(1152), 제1 기준 마크와 제2 기준 마크 가 서로 틀어지는 경우(1153, 1154), 결합 구조물은 정렬 평가를 통과할 수 없다. 일 예로, 결합 구조물(1162)는 정렬 평가를 통과할 수 없다. 결합 구조물(1162)은, 층간 배선 간 미정렬(misalignment)로 인해 정렬 평가를 통과할 수 없다.
도 12a 및 도 12b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RU 보드의 조립에 따른 정렬 평가의 다른 예를 도시한다. 안테나 보드는, 안테나가 배치되는 PCB로서, 제1 PCB로 지칭될 수 있다. RU 보드는, RF 급전선, 전원 부품이 배치되는 PCB로서, 제2 PCB로 지칭될 수 있다.
도 12a를 참고하면, 정렬 평가 통과의 예(1200)가 도시된다. 조립 공차(tolerance)의 기준이 100μm라고 가정될 때, 제1 PCB의 중심을 기준으로 제2 PCB의 중심이 100μm 이내이므로, 제1 PCB와 제2 PCB의 결합 구조물은 정렬 평가를 통과할 수 있다. 도 12b를 참고하면, 정렬 평가 미통과의 예(1250)가 도시된다. 조립 공차(tolerance)의 기준이 100μm라고 가정될 때, 제1 PCB의 중심을 기준으로 제2 PCB의 중심이 100μm 보다 크므로, 제1 PCB와 제2 PCB의 결합 구조물은 정렬 평가를 통과할 수 없다.
도 13은 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RU 보드의 조립 시 정렬을 위한 안테나 보드의 오프셋 적용의 예를 도시한다. 안테나 보드는, 안테나가 배치되는 PCB로서, 제1 PCB로 지칭될 수 있다. RU 보드는, RF 급전선, 전원 부품이 배치되는 PCB로서, 제2 PCB로 지칭될 수 있다. 본 개시의 제1 PCB와 제2 PCB의 결합 공정은, 제1 PCB 접착 구조물(제1 PCB와 접착 소재의 결합의 결과물)과 제2 PCB를 단순 결합하는 가접 절차 및 가접 이후 프레스 공정을 통한 본접 절차를 포함할 수 있다. 본접 절차에서, 본딩 시트가 포함된 제1 PCB 및 제2 PCB 결합물을 핫-프레스 시, 결합물을 다시 분리하기 어렵다. 따라서, 결합 시 정렬이 임계값 이상 틀어지면, 제1 PCB 및 제2 PCB 모두를 사용할 수 없는 결과가 발생한다. 결합 공정 시, 낭비되는 자원을 최소화하기 위해, 가접 절차와 본접 절차 사이에서, 정렬 평가를 보다 정밀하게 하는 것이 요구된다.
도 13을 참고하면, 본접 전 후 간 제1 PCB의 치수 변화가 발생할 수 있다. 제1 PCB 및 제2 PCB의 결합 시 오차가 발생할 수 있다. 그래프(1301)는, 제1 PCB 및 제2 PCB의 결합이 불량인 상황을 나타낸다. 그래프(1301)의 가로축은 PCB의 기준 마크들을 나타낸다. 그래프(1301)의 세로축은 각 기준 마크에서 거리 차이를 나타낸다. 공차 기준은 100μm 또는 150μm일 수 있다. 공차 기준 이상의 오차가 발생하면, 해당 제품은 불량으로 인식된다. 대량 생산 시 불량률을 줄이기 위해, 제1 PCB의 치수에 오프셋을 적용할 수 있다. 제1 PCB 및 접착 소재를, 제2 PCB에 결합하기 전에 제1 PCB의 제작 치수를 증가 혹은 감소시킬 수 있다. 그래프(1302)는, 제1 PCB 및 제2 PCB의 결합이 정상인 상황을 나타낸다. 제1 PCB에 치수 변화에 따른 오프셋을 적용함으로써, 완성 및 부착 공차가 100μm 이하가 될 수 있다.
도 14a 및 14b는 본 개시의 실시 예들에 따른 안테나 보드와 RU 보드의 조립 시 수지 흐름(resin flow) 제어의 예를 도시한다. 안테나 보드는, 안테나가 배치되는 PCB로서, 제1 PCB로 지칭될 수 있다. RU 보드는, RF 급전선, 전원 부품이 배치되는 PCB로서, 제2 PCB로 지칭될 수 있다. 도 14a 및 도 14b에서의 조립은 압축 공정을 포함하는 본접을 의미할 수 있다. 제1 PCB와 제2 PCB 본접 후, 제1 PCB 외 영역, 즉 안테나 회로 영역 외로 접착 소재가 흐를 수 있다. 이렇게 접착 소재가 지정된 영역 밖으로 흐르는 현상은 수지 흐름으로 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 본접 시, 열, 압력, 또는 시간 조건의 변화를 통해, 이러한 레진 플로우를 500μm 이하로 구현할 수 있다.
도 14a를 참고하면, 제1 PCB와 제2 PCB의 본접을 위해, 제1 PCB와 제2 PCB가 결합될 수 있다. 압축 전 전처리를 위해, 제1 PCB와 제2 PCB의 결합 구조물은 오븐(oven) 상에 위치할 수 있다. 오븐 전처리 후, 제1 PCB와 제2 PCB의 결합 구조물에 압력(예: 수직 압력)이 가해질 수 있다. 이 때, 압력, 열, 또는 프레스 시간에 따라 수지 흐름이 발생할 수 있다. 일 예로, 압력이 너무 과하면 수지 흐름이 발생할 수 있다. 일 예로, 열 정도가 강해면 수지 흐름이 발생할 수 있다. 일 예로, 프레스 시간이 길어지면 수지 흐름이 발생할 수 있다. 수지 흐름이 일정 거리 이상 발생하면, 결합 구조물의 본접은 불량(1401)으로 판단될 수 있다. 수지 흐름이 일정 거리 미만이면, 결합 구조물의 본접은 성공(1402)으로 판단될 수 있다.
도 14b를 참고하면, 제1 PCB와 제2 PCB의 가접(여기서, 가접은 압축 공정이 수행되기 전 결합을 의미한다) 이후, 오븐 전처리가 수행되지 않을 수 있다. 이후, 제1 PCB와 제2 PCB의 본접 시, 수지 흐름이 일정 거리 이상 발생할 수 있다. 결합 구조물의 본접은 불량(1451)으로 판단될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 PCB와 제2 PCB의 가접(여기서, 가접은 압축 공정이 수행되기 전 결합을 의미한다) 이후, 오븐 전처리가 수행될 수 있다. 제1 PCB와 제2 PCB의 본접 시, 수지 흐름이 일정 거리 미만으로 발생할 수 있다. 결합 구조물의 본접은 성공(1452)으로 판단될 수 있다.
본 개시에서는, 안테나 성능 확보를 위해, 안테나 방사층과 유전층을 별도 부품으로 구현된 분리형 안테나 구조가 서술되었다. 안테나 모듈이 RF 신호 처리를 위한 보드의 일부 영역(예: 도 2의 4개의 안테나 모듈 영역)에만 결합되어, 보드의 필요 영역에만 안테나 층을 구현될 수 있다. mmWave 달성을 위해 수요가 증가하는 안테나들 및 신호 처리를 위한 부품들을 모두 실장하기 위해서는 통신 장비의 구조적 효율성이 요구된다. 이 때, 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조가 이용된 통신 장비는, 요구되는 두께의 확보가 가능하다. 뿐만 아니라, 안테나 방사 층과 유전 층이 별도 부품으로 구현되기 때문에, 분리형 안테나 구조는 낮은 복잡도, 비용에도 불구하고 높은 수율을 제공할 수 있다.
분리형 안테나 구조는, 안테나 보드와 RU 보드를 결합하기 위한 접착 소재를 포함할 수 있다. 이 때, 접착 소재를 통해(via) 안테나 보드와 RU 보드 사이에서 전기적 신호를 전달하기 위한 방안으로 커플링 연결이 이용되었다. 양산 신뢰성을 높이고, 안정적인 커플링 연결 제공을 위해, 안테나 보드와 RU 보드는 높은 정확도로 지정된 위치에 정렬될 것이 요구되고 또한 쉽게 오정렬(misalignment)이 발생하지 않도록 강건한 구조를 가질 것이 요구된다. 이 때, 두 보드들 간의 정렬의 틀어짐을 최소화하고 강건한 안테나 보드의 생산을 위해, 프레스 공정이 이용될 수 있다. 상술된 프레스 공정의 통과 및 높은 이득을 제공하기 위해, 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조는, 동박의 두께, PI 필름의 개수, 홀의 너비, 접착 소재의 두께, 안테나 보드에서 PI 필름과 PI 필름 사이의 접착제 두께, PI 필름과 금속 층 사이의 접착제 두께 중 적어도 하나에 기반하여, 형성될 수 있다.
도 15는 본 개시의 실시 예들에 따른 분리형 안테나 구조를 갖는 전자 장치의 기능적 구성을 도시한다. 분리형 안테나 구조란, 방사를 위한 안테나가 배치되는 보드와 RF 구성요소들(예: RF 신호선, 전력 증폭기, 필터)이 배치되는 보드가 분리되는 구조를 의미한다. 전자 장치(1510)는, 도 1의 기지국(110) 혹은 단말(120) 중 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(1510)는 mmWave 통신을 지원하는 기지국 장비일 수 있다. 도 1 내지 도 14를 통해 언급된 안테나 구조 자체 뿐만 아니라, 이를 포함하는 전자 장치 또한 본 개시의 실시 예들에 포함된다. 전자 장치(1510)는 분리형 안테나 구조를 갖는 RF 장비를 포함할 수 있다.
도 15를 참고하면, 전자 장치(1510)의 예시적인 기능적 구성이 도시된다. 전자 장치(1510)은 안테나부(1511), 전원 인터페이스부(1512), RF(radio frequency) 처리부(1513), 제어부(1514)를 포함할 수 있다.
안테나부(1511)는 다수의 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 안테나는 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함할 수 있다. 안테나는 상향 변환된 신호를 무선 채널 상에서 방사하거나 다른 장치가 방사한 신호를 획득할 수 있다. 각 안테나는 안테나 엘리멘트 또는 안테나 소자로 지칭될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 안테나부(1511)는 복수의 안테나 엘리멘트들이 열(array)을 이루는 안테나 어레이(antenna array)를 포함할 수 있다. 안테나부(1511)는 RF 신호선들을 통해 전원 인터페이스부(1512)와 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나부(1511)는 다수의 안테나 엘리멘트들을 포함하는 PCB에 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 안테나부(1511)는 FPCB 상에 실장될 수 있다. 안테나부(1511)는 수신된 신호를 전원 인터페이스부(1512)에 제공하거나 전원 인터페이스부(1512)로부터 제공된 신호를 공기중으로 방사할 수 있다.
전원 인터페이스부(1512)는 모듈 및 부품들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 하나 이상의 IF들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는, 하나 이상의 LO들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 하나 이상의 LDO 들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 하나 이상의 DFE들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 하나 이상의 FPGA들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 하나 이상의 커넥터들을 포함할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 파워 서플라이를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전원 인터페이스부(1512)는 하나 이상의 안테나 모듈들을 위한 실장하기 위한 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a와 같이, MIMO 통신을 지원하기 위해, 복수의 안테나 모듈들을 포함할 수 있다. 안테나부(1511)에 따른 안테나 모듈이 해당 영역에 실장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전원 인터페이스부(1512)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 원하는 주파수의 신호를 전달하기 위해, 필터링을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 필터를 포함할 수 있다. 필터는 공진(resonance)를 형성함으로써 주파수를 선택적으로 식별하기 위한 기능을 수행할 수 있다. 전원 인터페이스부(1512)는 대역 통과 필터(band pass filter), 저역 통과 필터(low pass filter), 고역 통과 필터(high pass filter), 또는 대역 제거 필터(band reject filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 전원 인터페이스부(1512)는 송신을 위한 주파수 대역 또는 수신을 위한 주파수 대역의 신호를 얻기 위한 RF 회로들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 전원 인터페이스부(1512)는 안테나부(1511)와 RF 처리부(1513)를 전기적으로 연결할 수 있다.
RF 처리부(1513)는 복수의 RF 처리 체인들을 포함할 수 있다. RF 체인은 복수의 RF 소자들을 포함할 수 있다. RF 소자들은 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, RF 처리 체인은 RFIC를 의미할 수 있다. 예를 들어, RF 처리부(1513)는 기저대역(base band)의 디지털 송신신호를 송신 주파수로 상향 변환하는 상향 컨버터(up converter)와, 상향 변환된 디지털 송신신호를 아날로그 RF 송신신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)를 포함할 수 있다. 상향 컨버터와 DAC는 송신경로의 일부를 형성한다. 송신 경로는 전력 증폭기(power amplifier, PA) 또는 커플러(coupler)(또는 결합기(combiner))를 더 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, RF 처리부(1513)는 아날로그RF 수신신호를 디지털 수신신호로 변환하는 ADC(analog-to-digital converter)와 디지털 수신신호를 기저대역의 디지털 수신신호로 변환하는 하향 컨버터(down converter)를 포함할 수 있다. ADC와 하향 컨버터는 수신경로의 일부를 형성한다. 수신 경로는 저전력 증폭기(low-noise amplifier, LNA) 또는 커플러(coupler)(또는 분배기(divider))를 더 포함할 수 있다. RF 처리부의 RF 부품들은 PCB에 구현될 수 있다. 기지국(1510)은 안테나 부(1511)-전원 인터페이스부(1512)-RF 처리부(1513) 순으로 적층된 구조를 포함할 수 있다. 안테나들, 전원 인터페이스부의 RF 부품들, 및 RFIC들은 별도의 PCB 상에서 구현될 수 있고, PCB와 PCB 사이에 필터들이 반복적으로 체결되어 복수의 층들(layers)을 형성할 수 있다.
제어부(1514)는 전자 장치(1510)의 전반적인 동작들을 제어할 수 있다. 제어부 (1514)은 통신을 수행하기 위한 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 제어부(1514)는 모뎀(modem)과 같은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있다. 제어부(1514)는 디지털 신호 처리(digital signal processing)을 위한 모듈들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(1514)는 모뎀을 포함할 수 있다. 데이터 송신 시, 제어부(1514)은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 예를 들어, 데이터 수신 시, 제어부(1514)은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 제어부(1514)는 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택(protocol stack)의 기능들을 수행할 수 있다.
도 15에서는 본 개시의 안테나 구조가 활용될 수 있는 장비로서, 전자 장치 (1510)의 기능적 구성을 서술하였다. 그러나, 도 15에 도시된 예는 도 1 내지 도 14를 통해 서술된 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 RF 필터 구조의 활용을 위한 예시적인 구성일 뿐, 본 개시의 실시 예들이 도 15에 도시된 장비의 구성 요소들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 안테나 구조를 포함하는 안테나 모듈, 다른 구성의 통신 장비, 안테나 구조물 자체 또한 본 개시의 실시 예로써 이해될 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는, 복수의 안테나들(antennas); 상기 복수의 안테나들이 배치되는 제1 PCB(printed circuit board); RF(radio frequency) 신호 처리를 위한 하나 이상의 소자들이 배치되는 제2 PCB; 및 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB를 결합하기 위한 접착 소재(adhesive material)를 포함하고, 상기 제1 PCB는 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체, 및 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이의 비아-홀(via hole)을 따라 도금 가공된 커플링 구조물을 포함하고, 상기 제1 PCB의 상기 커플링 구조물 및 상기 제2 PCB의 커플링 패드를 통해 커플링 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 유전체는 하나의 층으로 구성된 PI(polyimide) 필름이고, 상기 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고, 상기 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제2 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 커플링 구조물은, 상기 도금 가공에 따른 복수의 도금 층들로 구성될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 접착 소재는, 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이의 거리에 따른 압력이 적용되고, 상기 커플링 구조물 및 상기 커플링 패드 간의 거리는, 상기 접착 소재의 두께에 의존적(depend on)일 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 유전체는 제1 PI(polyimide) 필름 및 제2 PI 필름을 포함하고, 상기 제1 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고, 상기 제1 PI 필름의 제1면과 반대면인 제2 면과 상기 제2 PI 필름의 제1 면은, 제2 접착제를 통해 결합되고, 상기 제2 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제3 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 접착 소재는 본딩 시트(boding sheet) 또는 접착 테이프(adhesive tape)를 포함할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB는 FPCB를 포함하고, 상기 커플링 구조물은 플렉서블 동박 적층판(flexible copper clad laminate, FCCL)을 포함할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB는 경성(rigid) PCB를 포함하고, 상기 유전체는, Prepreg(preimpregnated materials), CCL(copper clad laminate),　또는 LTCC(low temperature co-fired ceramic)를 포함할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB에, 상기 복수의 안테나들 중에서 하나의 안테나와 다른 하나의 안테나 간의 간섭을 방지하기 위한 하나 이상의 금속 구조물들이 배치될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB는 하나 이상의 에어 벤트 홀들(air vent hole) 및 하나 이상의 제1 기준 마크들(fiducial mark)을 포함하고, 상기 제2 PCB는 하나 이상의 제2 기준 마크들을 포함하고, 상기 하나 이상의 제2 기준 마크들의 위치들은, 상기 하나 이상의 제1 기준 마크들의 위치들에 대응할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB를 둘러쌓는 금속 프레임(metal frame)을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예들에 따를 때, 전자 장치는, 복수의 제1 PCB들(printed circuit boards), 상기 복수의 제1 PCB들 각각에는 안테나 회로가 배치되고; 전원 서플라이(power supply), DC(direct current)/DC 컨버터, 및 FPGA(field programmable gate array)가 배치되는 제2 PCB; 및 복수의 제3 PCB들, 상기 복수의 제3 PCB들 각각에는 RFIC(radio frequency circuit)가 배치되고, 상기 복수의 제1 PCB들 각각은 접착 소재(adhesive material)를 상기 제2 PCB와 결합되고, 상기 복수의 제3 PCB들 각각은 그리드 어레이를 통해 상기 제2 PCB와 결합되고, 상기 복수의 제1 PCB들 중에서 제1 PCB는 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체, 및 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이의 비아-홀(via hole)을 따라 도금 가공된 커플링 구조물을 포함하고, 상기 커플링 구조물은 상기 제2 PCB의 커플링 패드를 통해 커플링 연결을 제공하도록 배치될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 유전체는 하나의 층으로 구성된 PI(polyimide) 필름이고, 상기 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고, 상기 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제2 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 커플링 구조물은, 상기 도금 가공에 따른 복수의 도금 층들로 구성될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 접착 소재는, 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이의 거리에 따른 압력이 적용되고, 상기 커플링 구조물 및 상기 커플링 패드 간의 거리는, 상기 접착 소재의 두께에 의존적일(depend on) 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 유전체는 제1 PI(polyimide) 필름 및 제2 PI 필름을 포함하고, 상기 제1 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고, 상기 제1 PI 필름의 제1면과 반대면인 제2 면과 상기 제2 PI 필름의 제1 면은, 제2 접착제를 통해 결합되고, 상기 제2 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제3 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 접착 소재는 본딩 시트(boding sheet) 또는 접착 테이프(adhesive tape)를 포함할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB는 FPCB를 포함하고, 상기 커플링 구조물은 플렉서블 동박 적층판(flexible copper clad laminate, FCCL)을 포함할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB는 경성(rigid) PCB를 포함하고, 상기 유전체는, Prepreg(preimpregnated materials), CCL(copper clad laminate),　또는 LTCC(low temperature co-fired ceramic)를 포함할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB에, 상기 복수의 안테나들 중에서 하나의 안테나와 다른 하나의 안테나 간의 간섭을 방지하기 위한 하나 이상의 금속 구조물들이 배치될 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 제1 PCB는 하나 이상의 에어 벤트 홀들(air vent hole) 및 하나 이상의 제1 기준 마크들(fiducial mark)을 포함하고, 상기 제2 PCB는 하나 이상의 제2 기준 마크들을 포함하고, 상기 하나 이상의 제2 기준 마크들의 위치들은, 상기 하나 이상의 제1 기준 마크들의 위치들에 대응할 수 있다.
일 실시 예들에 따를 때, 상기 전자 장치는 상기 제1 PCB를 둘러쌓는 금속 프레임(metal frame)을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (22)

  1. 안테나 모듈에 있어서,
    복수의 안테나들(antennas);
    상기 복수의 안테나들이 배치되는 제1 PCB(printed circuit board);
    RF(radio frequency) 신호 처리를 위한 하나 이상의 소자들이 배치되는 제2 PCB; 및
    상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB를 결합하기 위한 접착 소재(adhesive material)를 포함하고,
    상기 제1 PCB는 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체, 및 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이의 비아-홀(via hole)을 따라 도금 가공된 커플링 구조물을 포함하고,
    상기 제1 PCB의 상기 커플링 구조물 및 상기 제2 PCB의 커플링 패드를 통해 커플링 연결을 제공하도록 배치되는 안테나 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체는 하나의 층으로 구성된 PI(polyimide) 필름이고,
    상기 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고, 상기 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제2 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착되는 안테나 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 커플링 구조물은, 상기 도금 가공에 따른 복수의 도금 층들로 구성되는 안테나 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착 소재는, 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이의 거리에 따른 압력이 적용되고,
    상기 커플링 구조물 및 상기 커플링 패드 간의 거리는, 상기 접착 소재의 두께에 의존적인(depend on) 안테나 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체는 제1 PI(polyimide) 필름 및 제2 PI 필름을 포함하고,
    상기 제1 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고,
    상기 제1 PI 필름의 제1면과 반대면인 제2 면과 상기 제2 PI 필름의 제1 면은, 제2 접착제를 통해 결합되고,
    상기 제2 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제3 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착되는 안테나 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 접착 소재는 본딩 시트(boding sheet) 또는 접착 테이프(adhesive tape)를 포함하는 안테나 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 PCB는 FPCB를 포함하고,
    상기 커플링 구조물은 플렉서블 동박 적층판(flexible copper clad laminate, FCCL)을 포함하는 안테나 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 PCB는 경성(rigid) PCB를 포함하고,
    상기 유전체는, Prepreg(preimpregnated materials), CCL(copper clad laminate),　또는 LTCC(low temperature co-fired ceramic)를 포함하는 안테나 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 PCB에, 상기 복수의 안테나들 중에서 하나의 안테나와 다른 하나의 안테나 간의 간섭을 방지하기 위한 하나 이상의 금속 구조물들이 배치되는 안테나 모듈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 PCB는 하나 이상의 에어 벤트 홀들(air vent hole) 및 하나 이상의 제1 기준 마크들(fiducial mark)을 포함하고,
    상기 제2 PCB는 하나 이상의 제2 기준 마크들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제2 기준 마크들의 위치들은, 상기 하나 이상의 제1 기준 마크들의 위치들에 대응하는 안테나 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 PCB를 둘러쌓는 금속 프레임(metal frame)을 더 포함하는 안테나 모듈.
  12. 전자 장치에 있어서,
    복수의 제1 PCB들(printed circuit boards), 상기 복수의 제1 PCB들 각각에는 안테나 회로가 배치되고;
    전원 서플라이(power supply), DC(direct current)/DC 컨버터, 및 FPGA(field programmable gate array)가 배치되는 제2 PCB; 및
    복수의 제3 PCB들, 상기 복수의 제3 PCB들 각각에는 RFIC(radio frequency circuit)가 배치되고,
    상기 복수의 제1 PCB들 각각은 접착 소재(adhesive material)를 상기 제2 PCB와 결합되고,
    상기 복수의 제3 PCB들 각각은 그리드 어레이를 통해 상기 제2 PCB와 결합되고,
    상기 복수의 제1 PCB들 중에서 제1 PCB는 제1 금속층, 제2 금속층, 유전체, 및 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 사이의 비아-홀(via hole)을 따라 도금 가공된 커플링 구조물을 포함하고,
    상기 커플링 구조물은 상기 제2 PCB의 커플링 패드를 통해 커플링 연결을 제공하도록 배치되는 전자 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 하나 이상의 PI 필름들은 하나의 층으로 구성된 PI 필름이고,
    상기 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고, 상기 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제2 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착되는 전자 장치.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 커플링 구조물은, 상기 도금 가공에 따른 복수의 도금 층들로 구성되는 전자 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 접착 소재는, 상기 제1 PCB 및 상기 제2 PCB 사이의 거리에 따른 압력이 적용되고,
    상기 커플링 구조물 및 상기 커플링 패드 간의 거리는, 상기 접착 소재의 두께에 의존적인(depend on) 전자 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 하나 이상의 PI 필름들은 제1 PI 필름 및 제2 PI 필름을 포함하고,
    상기 제1 PI 필름의 제1 면은 제1 접착제를 통해 상기 제1 금속층에 부착되고,
    상기 제1 PI 필름의 제1면과 반대면인 제2 면과 상기 제2 PI 필름의 제1 면은, 제2 접착제를 통해 결합되고,
    상기 제2 PI 필름의 제1 면과 반대면인 제2 면은 제3 접착제를 통해 상기 제2 금속층에 부착되는 전자 장치.
  17. 청구항 12에 있어서, 상기 접착 소재는 본딩 시트(boding sheet) 또는 접착 테이프(adhesive tape)를 포함하는 전자 장치.
  18. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 PCB는 FPCB를 포함하고,
    상기 커플링 구조물은 플렉서블 동박 적층판(flexible copper clad laminate, FCCL)을 포함하는 전자 장치.
  19. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 PCB는 경성(rigid) PCB를 포함하고,
    상기 유전체는, Prepreg(preimpregnated materials), CCL(copper clad laminate),　또는 LTCC(low temperature co-fired ceramic)를 포함하는 전자 장치.
  20. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 PCB에, 상기 복수의 안테나들 중에서 하나의 안테나와 다른 하나의 안테나 간의 간섭을 방지하기 위한 하나 이상의 금속 구조물들이 배치되는 전자 장치.
  21. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 PCB는 하나 이상의 에어 벤트 홀들(air vent hole) 및 하나 이상의 제1 기준 마크들(fiducial mark)을 포함하고,
    상기 제2 PCB는 하나 이상의 제2 기준 마크들을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제2 기준 마크들의 위치들은, 상기 하나 이상의 제1 기준 마크들의 위치들에 대응하는 전자 장치.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 제1 PCB를 둘러쌓는 금속 프레임(metal frame)을 더 포함하는 전자 장치.
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