KR20230011005A - 안테나 패키지 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR20230011005A
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김영주
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Abstract

안테나 패키지는 안테나 유닛을 포함하는 안테나 소자; 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 포함하는 제1 코어층, 제1 코어층의 제1 면 상에서 연장하며 안테나 유닛과 전기적으로 연결된 신호 배선, 제1 코어층을 관통하는 제1 비아 구조물을 포함하는 제1 회로 기판; 및 제1 코어층의 제2 면 상에 실장되며, 안테나 유닛과 제1 비아 구조물을 통해 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하는 제1 커넥터를 포함한다. 안테나 패키지의 구동 신뢰성을 개선하면서 신호 전달이 원활하게 구현될 수 있다.

Description

안테나 패키지 및 이를 포함하는 화상 표시 장치{ANTENNA PACKAGE AND IMAGE DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 안테나 패키지 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안테나 소자 및 회로 기판을 포함하는 안테나 패키지 및 이를 포함하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 와이 파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 기술이 화상 표시 장치와 결합되어, 예를 들면 스마트폰 형태로 구현되고 있다. 이 경우, 안테나가 상기 화상 표시 장치에 결합되어 통신 기능이 수행될 수 있다.
최근 이동통신 기술이 진화하면서, 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 상기 화상 표시 장치에 결합될 필요가 있다.
그러나, 안테나의 구동 주파수가 증가하는 경우, 신호 손실이 증가할 수 있으며 전송 경로의 길이가 증가할수록 신호 손실의 정도가 더욱 증가할 수 있다.
안테나를 예를 들면, 화상 표시 장치의 메인 보드에 연결시키기 위해 연성 인쇄 회로 기판, 커넥터 등의 연결 중개 구조물이 추가될 수 있다. 이 경우, 상기 연결 중개 구조물에 의해 신호 손실이 보다 증가될 수 있다.
또한, 상기 연결 중개 구조물 주변의 외부 노이즈에 의해 고주파 혹은 초고주파 방사 특성이 쉽게 교란될 수 있다.
따라서, 안테나의 방사 특성을 유지 또는 향상시키면서 전기적 연결성의 신뢰성 확보를 위한 회로 연결 구조가 설계될 필요가 있다.
예를 들면, 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 상술한 바와 같이 효율적인 회로 연결에 대해서는 고려하고 있지 않다.
한국공개특허공보 제2013-0095451호
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적 신뢰성 및 공간 효율성을 갖는 안테나 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 전기적 신뢰성 및 공간 효율성을 갖는 안테나 패키지를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 안테나 유닛을 포함하는 안테나 소자; 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 포함하는 제1 코어층, 상기 제1 코어층의 상기 제1 면 상에서 연장하며 상기 안테나 유닛과 전기적으로 연결된 신호 배선, 상기 제1 코어층을 관통하는 제1 비아 구조물을 포함하는 제1 회로 기판; 및 상기 제1 코어층의 상기 제2 면 상에 실장되며, 상기 안테나 유닛과 상기 제1 비아 구조물을 통해 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하는 제1 커넥터를 포함하는, 안테나 패키지.
2. 위 1에 있어서, 상기 신호 배선의 일단부는 상기 안테나 유닛과 본딩되며, 상기 신호 배선의 타단부는 상기 제1 비아 구조물을 통해 상기 제1 커넥터의 상기 제1 단자와 전기적으로 연결되는, 안테나 패키지.
3. 위 1에 있어서, 상기 제1 커넥터는 상기 제1 단자와 분리되어 상기 제1 커넥터의 둘레를 감싸는 제1 배리어 구조물을 더 포함하는, 안테나 패키지.
4. 위 3에 있어서, 상기 제1 커넥터는 상기 제1 배리어 구조물의 내부에 배치되어 상기 제1 단자를 고정하는 제1 인슐레이터를 포함하고, 상기 제1 단자는 상기 제1 인슐레이터 상에서 서로 이격되도록 배열되어 2열 구조를 형성하는 복수의 제1 단자들을 포함하는, 안테나 패키지.
5. 위 4에 있어서, 상기 제1 인슐레이터는 유전율이 2 내지 3.5인 저유전 물질을 포함하는, 안테나 패키지.
6. 위 1에 있어서, 제2 코어층 및 연결 배선을 포함하는 제2 회로 기판; 상기 제2 코어층의 일 면 상에 실장되어 상기 제1 커넥터와 결합되며, 상기 제1 단자와 전기적으로 연결되는 제2 단자를 포함하는 제2 커넥터; 및 상기 제2 코어층의 타 면 상에 실장되어 상기 제2 커넥터와 상기 연결 배선을 통해 전기적으로 연결되는 안테나 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 패키지.
7. 위 6에 있어서, 상기 제2 회로 기판은 상기 제2 코어층을 관통하는 제2 비아 구조물을 더 포함하고, 상기 연결 배선은 상기 제2 코어층의 상기 타 면 상에서 연장하며, 상기 제2 비아 구조물을 통해 상기 제2 단자와 전기적으로 연결되는, 안테나 패키지.
8. 위 6에 있어서, 상기 제2 커넥터는 상기 제2 단자와 분리되어 상기 제2 커넥터의 둘레를 감싸는 제2 배리어 구조물을 더 포함하는, 안테나 패키지.
9. 위 8에 있어서, 상기 제2 커넥터는 상기 제2 배리어 구조물의 내부에 배치되어 상기 제2 단자를 고정하는 제2 인슐레이터를 포함하고, 상기 제2 단자는 상기 제2 인슐레이터 상에서 서로 이격되도록 배열되어 2열 구조를 형성하는 복수의 제2 단자들을 포함하는, 안테나 패키지.
10. 위 9에 있어서, 상기 제2 인슐레이터는 유전율이 2 내지 3.5인 저유전 물질을 포함하는, 안테나 패키지.
11. 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널 상에 배치된 청구항 1의 안테나 패키지를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르면, 안테나 소자에 본딩된 제1 회로 기판 및 안테나 구동 집적 회로 칩이 실장된 제2 회로 기판을 제1 커넥터 및 제2 커넥터를 포함하는 커넥터 구조를 통해 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 회로 기판을 연결하기 위한 본딩 공정, 접합 공정을 생략하고 안정적인 회로 기판 연결을 용이하게 구현할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 회로 기판의 제1 코어층의 제1 면 상에서 연장하는 신호 배선과 제1 코어층의 제2 면 상에 실장된 제1 커넥터는 제1 비아 구조물을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제2 회로 기판의 제2 코어층의 일 면 상에 실장된 제2 커넥터와 제2 코어층의 타 면 상에서 연장하는 연결 배선은 제2 비아 구조물을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이 경우, 신호 배선 및 제1 커넥터 소자, 및 연결 배선 및 제2 커넥터 소자를 각각 서로 다른 면에 배치할 수 있다. 이에 따라, 안테나 패키지의 공간 효율성이 증대될 수 있다.
또한, 이 경우 커넥터 구조를 배리어 구조물로 사면을 둘러싸 차폐하더라도, 커넥터 구조 및 신호 배선의 연결, 및 커넥터 구조 및 연결 배선의 연결이 안정적으로 구현될 수 있다. 따라서, 안테나 유닛 및 안테나 구동 집적 회로 칩 간의 신호 송수신이 고효율 및 고신뢰성으로 구현될 수 있고, 우수한 안테나 게인 특성을 확보할 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지에 포함되는 커넥터를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 평면도이다.
본 발명의 실시예들은 안테나 소자 및 커넥터의 연결 구조를 포함하는 안테나 패키지를 제공한다. 또한, 상기 안테나 패키지를 포함하는 화상 표시 장치를 제공한다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다. 구체적으로, 도 1은 제1 회로 기판(200) 및 제2 회로 기판(350)이 커넥터 구조(300)를 통해 결합되지 않은 상태를 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 2는 회로 기판들(200, 350)이 커넥터 구조(300)를 통해 결합된 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 안테나 패키지는 안테나 소자(100), 제1 회로 기판(200) 및 커넥터 구조(300)를 포함한다. 상기 안테나 패키지는 커넥터 구조(300)를 통해 제1 회로 기판(200)과 연결되는 제2 회로 기판(350)을 더 포함할 수 있다.
안테나 소자(100)는 안테나 유전층(110) 및 안테나 유전층(110) 상에 배치된 안테나 유닛(120)을 포함할 수 있다.
안테나 유전층(110)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지; 우레탄계 또는 아크릴우레탄계 수지; 실리콘 계 수지 등을 포함하는 투명 수지 필름을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
안테나 유전층(110)은 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착성 물질을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에 있어서, 안테나 유전층(110)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 글래스 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 유전층(110)의 유전율은 약 1.5 내지 12 범위로 조절될 수 있다. 상기 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 구동 주파수가 지나치게 감소하여, 원하는 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다.
안테나 유닛(120)은 안테나 유전층(110)의 상면 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 안테나 유닛(120)들이 안테나 유전층(110) 또는 상기 안테나 패키지의 너비 방향을 따라 어레이 형태로 배열되어 안테나 유닛 행을 형성할 수 있다.
안테나 유닛(120)은 방사 패턴(122) 및 전송 선로(124)를 포함할 수 있다. 방사 패턴(122)은 예를 들면, 다각형 플레이트 형상을 가지며, 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)의 일변으로부터 연장될 수 있다. 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)과 실질적으로 일체의 단일 부재로서 형성되며, 방사 패턴(122)보다 좁은 폭을 가질 수 있다.
안테나 유닛(120)은 신호 패드(126)를 더 포함할 수 있다. 신호 패드(126)는 전송 선로(124)의 말단부와 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호 패드(126)는 전송 선로(124)와 실질적으로 일체의 부재로 제공되며, 전송 선로(124)의 상기 말단부가 신호 패드(126)로 제공될 수도 있다.
일부 실시들에 따르면, 신호 패드(126) 주변에는 그라운드 패드(128)가 배치될 수 있다. 예를 들면, 한 쌍의 그라운드 패드(128)들이 신호 패드(126)를 사이에 두고 서로 마주보며 배치될 수 있다. 그라운드 패드(128)는 전송 선로(124) 및 신호 패드(126)와는 전기적, 물리적으로 분리될 수 있다.
안테나 유닛(120) 또는 방사 패턴(122)은 예를 들면, 3G, 4G, 5G 혹은 그 이상의 고주파 혹은 초고주파 대역의 공진 주파수를 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 상기 안테나 유닛(120)의 공진 주파수는 약 20 내지 45GHz 범위일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 서로 다른 사이즈를 갖는 방사 패턴(122)들이 안테나 유전층(110) 상에 배열될 수 있다. 이 경우, 안테나 소자(100)는 복수의 공진 주파수 대역에서 방사하는 다중 방사 혹은 멀티-밴드 안테나로서 제공될 수 있다.
안테나 유닛(120)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca) 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 유닛(120)은 저저항 및 미세 선폭 구현을 위해 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC) 합금), 혹은 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슘(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 유닛(120)은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 유닛(120)들은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 투명 전도성 산화물 층-금속층의 2층 구조 또는 투명 도전성 산화물 층-금속층-투명 도전성 산화물 층의 3층 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 상기 금속층에 의해 플렉시블 특성이 향상되면서, 저항을 낮추어 신호 전달 속도가 향상될 수 있으며, 상기 투명 도전성 산화물 층에 의해 내부식성, 투명성이 향상될 수 있다.
안테나 유닛(120)은 흑화 처리부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 안테나 유닛(120) 표면에서의 반사율을 감소시켜, 광반사에 따른 패턴 시인을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 안테나 유닛(120)에 포함된 금속층의 표면을 금속 산화물 또는 금속 황화물로 변환시켜, 흑화층을 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 유닛(120) 또는 상기 금속 층 상에 흑색 재료 코팅층, 또는 도금층과 같은 흑화층을 형성할 수 있다. 상기 흑색 재료 또는 도금층은 규소, 탄소, 구리, 몰리브덴, 주석, 크롬, 몰리브덴, 니켈, 코발트 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 산화물, 황화물, 합금 등을 포함할 수 있다.
흑화층의 조성 및 두께는 반사율 저감 효과, 안테나 방사 특성을 고려하여 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 방사 패턴(122) 및 전송 선로(124)는 투과율 향상을 위해 메쉬-패턴 구조를 포함할 수 있다. 이 경우, 방사 패턴(122) 및 전송 선로(124) 주변에는 더미 메쉬 패턴(미도시)이 형성될 수도 있다.
신호 패드(126) 및 그라운드 패드(128)는 급전 저항 감소, 노이즈 흡수 효율 및 수평 방사 특성 향상 등을 고려하여 상술한 금속 또는 합금으로 형성된 속이 찬(solid) 패턴으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 방사 패턴(122)은 메쉬-패턴 구조를 가지며, 전송 선로(124)의 적어도 일부는 속이 찬(solid) 금속 패턴을 포함할 수 있다.
방사 패턴(122)은 화상 표시 장치의 표시 영역 내에 배치되고, 신호 패드(126) 및 그라운드 패드(128)는 화상 표시 장치의 비표시 영역 또는 베젤 영역 내에 배치될 수 있다. 전송 선로(124)의 상기 적어도 일부 역시 비표시 영역 또는 베젤 영역 내에 배치될 수 있다.
제1 회로 기판(200)은 서로 대향하는 제1 면(210a) 및 제2 면(210b)을 포함하는 제1 코어층(210), 및 제1 코어층(210)의 제1 면(210a) 상에서 연장하며 안테나 유닛(120)과 전기적으로 연결된 신호 배선(220)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 회로 기판(200)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 유전층(110)이 제1 회로 기판(200)으로 제공될 수 있다. 이 경우, 제1 회로 기판(200)(예를 들면, 제1 회로 기판(200)의 제1 코어층(210))은 안테나 유전층(110)과 실질적으로 일체의 부재로서 제공될 수 있다. 또한, 후술하는 신호 배선(220)은 전송 선로(124)와 직접 연결되며 신호 패드(126)는 생략될 수도 있다.
제1 코어층(210)은 예를 들면, 폴리이미드 수지, MPI(Modified Polyimide), 에폭시 수지, 폴리 에스테르, 시클로 올레핀 폴리머(COP), 액정 폴리머(LCP) 등과 같은 유연성 수지를 포함할 수 있다. 제1 코어층(210)은 제1 회로 기판(200)에 포함되는 내부 절연층을 포함할 수 있다.
신호 배선(220)들은 예를 들면, 급전 선로로 제공될 수 있다. 신호 배선(220)들은 제1 코어층(210)의 제1 면(210a)(예를 들면, 안테나 유닛(120)과 마주보는 표면) 상에 배열될 수 있다.
예를 들면, 제1 회로 기판(200)은 제1 코어층(210)의 상기 제1 면(210a) 상에 형성되며 상기 신호 배선(220)들을 덮는 커버레이 필름을 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 회로 기판(200)은 제1 코어층(210)의 제1 면(210a) 상에서 안테나 유닛(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 신호 배선(220)들은 제1 코어층(210)의 제1 면(210a) 상에서 안테나 유닛(120)들의 신호 패드(126)들과 연결 또는 본딩될 수 있다. 예를 들면, 제1 회로 기판(200)의 상기 커버레이 필름을 일부 제거하여 신호 배선(220)들의 일단부를 노출시킬 수 있다. 노출된 신호 배선(220)들의 상기 일단부를 신호 패드(126) 상에 접합시킬 수 있다.
예를 들면, 이방성 도전 필름(ACF)과 같은 도전성 접합 구조물을 신호 패드(126)들 상에 부착시킨 후 신호 배선(220)들의 상기 일단부들이 위치한 제1 회로 기판(200)의 본딩 영역(BR)을 상기 도전성 접합 구조물 상에 배치시킬 수 있다. 이후, 열 처리/가압 공정을 통해 제1 회로 기판(200)의 본딩 영역(BR)을 안테나 소자(100)에 부착시킬 수 있으며, 신호 배선(220)들을 각 신호 패드(126)에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 신호 배선(220)들은 각각 독립적으로 안테나 유닛(120)들의 신호 패드(126)들 각각과 연결 또는 본딩될 수 있다. 이 경우, 안테나 구동 집적 회로(IC) 칩(360)으로부터 각 안테나 유닛(120)으로 독립적으로 급전 및 제어 신호가 공급될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 신호 배선(220)을 통해 소정의 개수의 안테나 유닛(120)들이 커플링될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 회로 기판(200) 또는 제1 코어층(210)은 서로 다른 폭을 갖는 제1 부분(213) 및 제2 부분(215)을 포함할 수 있으며, 제2 부분(215)은 제1 부분(213) 보다 감소된 폭을 가질 수 있다.
제1 부분(213)은 예를 들면, 제1 회로 기판(200)의 메인 기재부로 제공될 수 있다. 제1 부분(213)의 일단부는 본딩 영역(BR)을 포함하며, 신호 배선(220)들은 본딩 영역(BR)으로부터 제1 부분(213) 상에서 제2 부분(215)을 향해 연장할 수 있다.
신호 배선(220)들은 제1 부분(213) 상에서 점선 원으로 표시된 바와 같이 꺾임부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 폭이 좁은 제2 부분(215) 상에서 신호 배선(220)들은 제1 부분(213)에서보다 작은 간격 또는 높은 배선 밀도를 가지고 연장할 수 있다.
제2 부분(215)은 커넥터 연결부로 제공될 수 있다. 제2 부분(215)은 예를 들면 화상 표시 장치의 배면부 측으로 벤딩되어 후술할 제2 회로 기판(350)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 폭이 감소된 제2 부분(215)을 활용하여 용이하게 신호 배선(220)들의 회로 연결을 구현할 수 있다.
또한, 폭이 큰 제1 부분(213)을 통해 안테나 소자(100)와의 본딩 안정성을 향상시킬 수 있다. 안테나 소자(100)의 안테나 유닛(120)들이 어레이 형태로 배열되는 경우, 제1 부분(213)을 통해 충분한 신호 배선(220)들의 분포 공간이 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 회로 기판(200) 및 제2 회로 기판(350)은 커넥터 구조(300)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 커넥터 구조(300)는 보드-투-보드(Board to Board, B2B) 커넥터로 제공되며, 제1 코어층(210)의 제2 면(210b) 상에 실장된 제1 커넥터(310) 및 제2 코어층(355)의 일 면 상에 실장되어 상기 제1 커넥터(310)와 결합되는 제2 커넥터(320)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 커넥터(310)는 제1 코어층(210)의 제2 면(210b)의 제2 부분(215) 상에서 신호 배선(220)들의 타단부들과 제1 비아 구조물(230)을 통해 전기적으로 연결되도록 표면 실장 기술(SMT)을 사용하여 실장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 회로 기판(200)은 상술한 커넥터 연결부(예를 들면, 제2 부분)에 형성되며 제1 코어층(210)을 관통하는 제1 비아 구조물(230)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 비아 구조물(230)을 통해 회로 배선(220) 및 제1 커넥터(310)가 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 제1 코어층(210)의 제1 면(210a) 상에서 연장하는 회로 배선(220)의 타단부는 제1 비아 구조물(230)을 통해 제1 코어층(210)의 제2 면(210b) 상에 실장된 제1 커넥터(310)의 후술할 제1 단자(314)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이 경우, 제1 회로 기판(200)의 서로 다른 면에 형성된 안테나 유닛(120) 및 제1 커넥터(310)가 제1 비아 구조물(230)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 안테나 패키지의 공간 효율성 및 활용성이 증대될 수 있다. 또한, 후술할 배리어 구조물(340)에 의해 신호 간섭 방지 및 노이즈 차폐 효과가 구현되면서도 안테나 유닛(120) 및 제1 커넥터(310)를 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들면, 제1 비아 구조물(230)은 상기 신호 배선(220)과 실질적으로 동일한 부재로 함께 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 코어층(210)의 제2 부분(215)에 비아 홀(via hole)을 형성하고, 신호 배선(220) 및 제1 비아 구조물(230)을 실질적으로 동일한 소재로 형성할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 코어층(210)의 제2 면(210b) 상에 제1 그라운드 층(240)이 더 형성될 수 있다. 이에 따라, 회로 배선(220), 제1 비아 구조물(230) 및 제1 커넥터(310)의 중개 구조 주변의 노이즈가 차폐되고 신호 손실이 감소할 수 있다.
제2 회로 기판(350)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 메인 보드일 수 있으며, 리지드(rigid) 인쇄 회로 기판일 수 있다. 예를 들면, 제2 회로 기판(350)은 프리프레그(prepreg)와 같이 유리 섬유와 같은 무기 물질이 함침된 수지(예를 들면, 에폭시 수지)층을 베이스 절연층 혹은 제2 코어층(355)으로 포함하며, 상기 베이스 절연층 표면 및 내부에 분포하는 회로 배선들을 포함할 수 있다.
제2 코어층(355)의 타 면 상에는 안테나 구동 IC 칩(360)이 실장될 수 있다. 제2 코어층(355)의 일 면 상에는 제2 커넥터(320)가 예를 들면, 표면 실장 기술(SMT)을 통해 실장될 수 있다. 예를 들면, 제2 커넥터(320)는 제2 코어층(355)의 타 면 상에 형성된 연결 배선(365)을 통해 안테나 구동 IC 칩(360)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 회로 기판(350)은 제2 커넥터(320)와 연결 배선(365)을 전기적으로 연결하며, 제2 코어층(355)을 관통하는 제2 비아 구조물(370)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 제2 코어층(355)의 타 면 상에서 연장하는 연결 배선(365)의 일단부는 안테나 구동 IC 칩(360)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 상기 연결 배선(365)의 타단부는 제2 비아 구조물(370)을 통해 제2 코어층(355)의 일 면 상에 실장된 제2 커넥터(320)의 후술할 제2 단자(324)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이 경우, 제2 코어층(355)의 서로 다른 면에 형성된 안테나 구동 IC 칩(360) 및 제2 커넥터(320)가 제2 비아 구조물(370)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 안테나 패키지의 공간 효율성이 향상될 수 있고, 후술할 배리어 구조물(340)에 의해 신호 간섭이 방지되면서도 안테나 구동 IC 칩(360) 및 제2 커넥터(320)를 전기적으로 원활하게 연결할 수 있다.
예를 들면, 제2 비아 구조물(370)은 상기 연결 배선(365)과 실질적으로 동일한 부재로 함께 형성될 수 있다. 예를 들면, 제2 회로 기판(350)의 제2 커넥터(320)가 실장되는 영역에 비아 홀을 형성하고, 연결 배선(365) 및 제2 비아 구조물(370)을 실질적으로 동일한 소재로 형성할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 코어층(355)의 일 면 상에 제2 그라운드 층(330)이 더 형성될 수 있다. 이에 따라, 연결 배선(365), 제2 비아 구조물(370) 및 제2 커넥터(320)의 중개 구조 주변의 노이즈가 차폐되고 신호 손실이 감소할 수 있다.
도 1에 화살표로 표시된 바와 같이, 제1 코어층(210)의 제2 면(210b) 상에 실장된 제1 커넥터(310) 및 제2 코어층(355)의 일 면 상에 실장된 제2 커넥터(320)가 서로 결합될 수 있다. 예를 들면, 제1 커넥터(310)는 플러그 커넥터 또는 메일(male) 커넥터로 제공되며, 제2 커넥터(320)는 리셉터클 커넥터 혹은 피메일(female) 커넥터로 제공될 수 있다.
이에 따라, 커넥터 구조(300)를 통해 제1 회로 기판(200) 및 제2 회로 기판(350)의 연결이 구현되며, 안테나 구동 IC 칩(360) 및 안테나 유닛(120)들의 전기적 연결이 구현될 수 있다. 따라서, 안테나 구동 IC 칩(360)으로부터 안테나 유닛(120)으로의 급전/제어 신호(예를 들면, 위상, 빔 틸팅 신호 등)가 인가될 수 있다. 또한, 제1 회로 기판(200)-커넥터 구조(300)-제2 회로 기판(350)의 중개 구조물이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 커넥터 구조(300)를 이용하여, 제1 및 제2 회로 기판(200, 350)을 서로 전기적으로 결합시킬 수 있다. 따라서, 추가적인 접합 공정, 본딩 공정 등과 같은 가열, 가압 공정 없이도 커넥터 구조(300)를 이용하여 용이하게 제1 회로 기판(200) 및 제2 회로 기판(350)을 서로 결합시킬 수 있다.
그러므로, 상기 가열, 가압 공정에서 초래되는 기판 열 손상에 따른 유전 손실, 배선 손상에 따른 저항 증가 등을 억제하며 안테나 유닛(120)에서의 신호 손실을 억제할 수 있다.
제2 코어층(355)의 타 면 상에는 안테나 구동 IC 칩(360)에 추가하여 회로 소자(380) 및 제어 소자(390)가 실장될 수도 있다. 회로 소자(380)는 예를 들면, 적층 세라믹 콘덴서(MLCC)와 같은 커패시터, 인덕터, 레지스터 등을 포함할 수 있다. 제어 소자(390)는 예를 들면, 터치 센서 구동 IC 칩, AP(application processor) 칩 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 커넥터 구조(300)의 형상은 도 1에서 도시된 바와 같이 커넥터 구조(300)의 길이 방향 길이가 너비 방향 길이보다 더 클 수 있다.
그러나, 커넥터 구조(300)의 형상이 도 1의 형상으로 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 커넥터 구조(300)의 형상은 커넥터 구조(300)의 너비 방향 길이가 길이 방향 길이보다 더 클 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지에 포함되는 커넥터를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 배리어 구조물(340)을 생략하였다.
도 3을 참조하면, 제1 커넥터(310) 및 제2 커넥터(320)는 각각 단자를 포함할 수 있다.
제1 커넥터(310)는 제1 인슐레이터(312) 및 제1 단자(314)들을 포함할 수 있다. 제1 인슐레이터(312)는 후술할 제1 배리어 구조물(342) 내부에 배치되어 제1 단자(314)들을 고정하는 기재로 제공될 수 있다. 제1 인슐레이터(312)는 절연성 돌출부를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제1 단자(314)들은 제1 인슐레이터(312) 상에서 서로 이격되도록 배열되어 2열 구조를 형성할 수 있다. 이 경우, 커넥터 구조(300)의 결합력 및 안정성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 안테나 패키지의 신뢰성 및 내충격성이 개선될 수 있다.
제1 커넥터(310)는 제1 단자(314)와 연결되며, 제1 비아 구조물(230)과 접촉하는 제1 연결 리드(316)들을 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1 단자(314)들 각각으로부터 제1 연결 리드(316)들이 연장되며, 제1 연결 리드(316)들은 각각 제1 비아 구조물(230)들과 접촉할 수 있다. 이에 따라, 제1 연결 리드(316)들은 안테나 소자(100)에 포함된 신호 패드(126)들 각각에 대응될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 그라운드 층(240)이 제1 단자(314)들 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 단자(314)-제1 그라운드(240)-제1 단자(314)-제1 그라운드(240)- ……의 배치 구조가 형성될 수 있다. 이에 따라, 개별 연결 패드 또는 단자들 사이의 추가적인 신호 간섭 방지 및 노이즈 차폐 효과가 구현될 수 있다.
제2 커넥터(320)는 제2 인슐레이터(322) 및 제2 단자(324)들을 포함할 수 있다. 제2 인슐레이터(322)는 후술할 제2 배리어 구조물(344) 내부에 배치되어 제2 단자(324)들을 고정하는 기재로 제공될 수 있다. 제2 인슐레이터(322)는 리세스를 포함할 수 있다.
제2 커넥터(320)는 제2 단자(324)와 연결되며, 제2 비아 구조물(370)과 접촉하는 제2 연결 리드(326)들을 포함할 수 있다. 제2 연결 리드(326)들은 제2 코어층(355)의 타 면 상에 형성된 연결 배선(365)들 각각과 대응될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 제2 단자(324)들은 제2 인슐레이터(322) 상에서 서로 이격되도록 배열되어 2열 구조를 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 커넥터(310) 및 제2 커넥터(320)가 이중 열 형태로 결합하여 커넥터 구조(300)의 결합력 및 안정성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 안테나 패키지의 신뢰성 및 내충격성이 개선될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 그라운드 층(330)이 제2 단자(324)들 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 단자(324)-제2 그라운드(330)-제2 단자(324)-제2 그라운드(330)- ……의 배치 구조가 형성될 수 있다. 이에 따라, 개별 연결 패드 또는 단자들 사이의 추가적인 신호 간섭 방지 및 노이즈 차폐 효과가 구현될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 인슐레이터들(312, 322)은 2 내지 3.5 범위의 유전율(Dk, 혹은 유전 상수), 0.0015 내지 0.007 범위의 손실 탄젠트(Df, 혹은 유전 손실)를 갖는 저유전 물질 또는 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 범위 내에서, 예를 들면 20GHz 이상의 고주파 혹은 초고주파 범위의 통신 대역에서 커넥터 구조(300)에서의 신호 손실, 게인 감소를 방지하며 안테나 유닛(120)들로부터 충분한 방사 특성을 확보할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 인슐레이터(312) 및 제2 인슐레이터(322)는 액정 폴리머(LCP) 구조, 폴리 페닐렌 설파이드(PPS) 및/또는 MPI(Modified Polyimide) 구조를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 커넥터 구조(300)는 단자들(314, 324) 주변에 이격되어 배치되고 도전 물질을 포함하는 배리어 구조물(340)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 배리어 구조물(340)은 제1 커넥터(310)에 포함된 제1 배리어 구조물(342) 및 제2 커넥터(320)에 포함된 제2 배리어 구조물(344)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 커넥터(310)는 제1 단자(314)들과 분리되어 제1 커넥터(310)의 둘레를 감싸는 제1 배리어 구조물(342)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 배리어 구조물(342)은 2열 구조로 배열된 제1 단자(314)들의 사면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제2 커넥터(320)는 제2 단자(324)들과 분리되어 제2 커넥터(320)의 둘레를 감싸는 제2 배리어 구조물(344)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 배리어 구조물(344)은 2열 구조로 배열된 제2 단자(324)들의 사면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이 경우, 커넥터 구조(300)의 단부에서 발생할 수 있는 신호 손실을 방지할 수 있고, 외부 노이즈 차폐 효과를 구현할 수 있다. 이에 따라, 신호 효율이 증가하여 안테나 게인이 향상될 수 있다.
예를 들면, 제1 커넥터(310) 및 제2 커넥터(320)는 제1 배리어 구조물(342) 및 제2 배리어 구조물(344)이 맞물려 단자들(314, 324) 주변 사면을 차폐하도록 결합될 수 있다. 이 경우, 커넥터 구조(300)의 양 측부 혹은 양 단부로부터 발생되는 신호 교란에 따른 신호 손실을 전체적으로 방지하면서, 우수한 외부 노이즈 차폐 효과를 구현할 수 있다.
예를 들면, 상기 배리어 구조물(340)에 의해 커넥터 구조(300)의 사면이 차폐될 수 있다. 이 경우, 신호 배선(220) 및 제1 커넥터(310)의 연결과, 연결 배선(365) 및 제2 커넥터(320)의 연결이 물리적으로 차단될 수 있다. 이에 따라, 안테나 유닛(120) 및 안테나 구동 IC 칩(360) 간의 신호 송수신이 곤란할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 코어층(210)의 제1 면(210a) 상에서 연장하는 신호 배선(220)은 제1 비아 구조물(230)을 통해 제1 커넥터(310)의 제1 단자(314)(또는, 제1 연결 리드(316))와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 코어층(355)의 타 면 상에서 연장하는 연결 배선(365)은 제2 비아 구조물(370)을 통해 제2 커넥터(320)의 제2 단자(324)(또는, 제2 연결 리드(326))와 전기적으로 연결될 수 있다.
이 경우, 배리어 구조물(340)의 신호 손실 방지 및 노이즈 차폐 효과를 구현하면서도 신호 배선(220) 및 제1 커넥터(310)의 연결, 및 연결 배선(365) 및 제2 커넥터(320)의 연결이 구현될 수 있다. 이에 따라, 우수한 안테나 게인을 확보하면서도 안테나 유닛(120) 및 안테나 구동 IC 칩(360) 간의 신호 송수신이 충분히 수행될 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 화상 표시 장치(400)는 예를 들면, 스마트 폰 형태로 구현될 수 있으며, 도 5는 화상 표시 장치(400)의 전면부 또는 윈도우 면을 도시하고 있다. 화상 표시 장치(400)의 전면부는 표시 영역(410) 및 주변 영역(420)을 포함할 수 있다. 주변 영역(420)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다
상술한 안테나 패키지에 포함된 안테나 소자(100)는 화상 표시 장치(400)의 전면부를 향해 배치될 수 있으며, 예를 들면 디스플레이 패널(405) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방사 패턴(122)들은 표시 영역(410)과 적어도 부분적으로 중첩될 수도 있다.
이 경우, 방사 패턴(122)은 메쉬-패턴 구조를 포함할 수 있으며, 방사 패턴(122)에 의한 투과율 저하를 방지할 수 있다. 안테나 유닛(120)에 포함된 패드들(126, 128)은 속이 찬 금속 패턴으로 형성되며, 이미지 품질 저하 방지를 위해 주변 영역(420)에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제1 회로 기판(200)은 예를 들면, 제2 부분(215)을 통해 굴곡되어 화상 표시 장치(400)의 배면부에 배치되며 안테나 구동 IC 칩(360)이 실장된 제2 회로 기판(350)(예를 들면, 메인 보드)을 향해 연장할 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 신호 배선(220)이 제1 코어층(210)의 제1 면(210a) 상에서 제1 회로 기판(200)의 굴곡 프로파일을 따라 벤딩되어 제1 비아 구조물(230)까지 연장할 수 있다.
제1 회로 기판(200) 및 제2 회로 기판(350)은 커넥터 구조(300)를 통해 상호 연결되어 안테나 구동 IC 칩(360)을 통한 안테나 소자(100)로의 급전 및 안테나 구동 제어가 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 비아 구조물들(230, 370) 및 커넥터 구조(300)를 통해 안테나 유닛(120)과 안테나 구동 IC 칩(360) 간의 신호 송수신이 구현될 수 있다. 또한, 상술한 커넥터 구조(300)의 단자들(314, 324) 주변에 배리어 구조물(340)을 배치하여 고 신뢰성의 안테나 패키지를 구현할 수 있다.
100: 안테나 소자 110: 안테나 유전층
120: 안테나 유닛 122: 방사 패턴
124: 전송 선로 126: 신호 패드
128: 그라운드 패드 200: 제1 회로 기판
210: 제1 코어층 220: 신호 배선
230: 제1 비아 구조물 240: 제1 그라운드 층
300: 커넥터 구조 310: 제1 커넥터
312: 제1 인슐레이터 314: 제1 단자
316: 제1 연결 리드 320: 제2 커넥터
322: 제2 인슐레이터 324: 제2 단자
326: 제2 연결 리드 330: 제2 그라운드 층
340: 배리어 구조물 342: 제1 배리어 구조물
344: 제2 배리어 구조물 350: 제2 회로 기판
355: 제2 코어층 360: 안테나 구동 집적 회로 칩
365: 연결 배선 370: 제2 비아 구조물

Claims (11)

  1. 안테나 유닛을 포함하는 안테나 소자;
    서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 포함하는 제1 코어층, 상기 제1 코어층의 상기 제1 면 상에서 연장하며 상기 안테나 유닛과 전기적으로 연결된 신호 배선, 상기 제1 코어층을 관통하는 제1 비아 구조물을 포함하는 제1 회로 기판; 및
    상기 제1 코어층의 상기 제2 면 상에 실장되며, 상기 안테나 유닛과 상기 제1 비아 구조물을 통해 전기적으로 연결되는 제1 단자를 포함하는 제1 커넥터를 포함하는, 안테나 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 배선의 일단부는 상기 안테나 유닛과 본딩되며,
    상기 신호 배선의 타단부는 상기 제1 비아 구조물을 통해 상기 제1 커넥터의 상기 제1 단자와 전기적으로 연결되는, 안테나 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 커넥터는 상기 제1 단자와 분리되어 상기 제1 커넥터의 둘레를 감싸는 제1 배리어 구조물을 더 포함하는, 안테나 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 커넥터는 상기 제1 배리어 구조물의 내부에 배치되어 상기 제1 단자를 고정하는 제1 인슐레이터를 포함하고,
    상기 제1 단자는 상기 제1 인슐레이터 상에서 서로 이격되도록 배열되어 2열 구조를 형성하는 복수의 제1 단자들을 포함하는, 안테나 패키지.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 인슐레이터는 유전율이 2 내지 3.5인 저유전 물질을 포함하는, 안테나 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제2 코어층 및 연결 배선을 포함하는 제2 회로 기판;
    상기 제2 코어층의 일 면 상에 실장되어 상기 제1 커넥터와 결합되며, 상기 제1 단자와 전기적으로 연결되는 제2 단자를 포함하는 제2 커넥터; 및
    상기 제2 코어층의 타 면 상에 실장되어 상기 제2 커넥터와 상기 연결 배선을 통해 전기적으로 연결되는 안테나 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 패키지.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 회로 기판은 상기 제2 코어층을 관통하는 제2 비아 구조물을 더 포함하고,
    상기 연결 배선은 상기 제2 코어층의 상기 타 면 상에서 연장하며, 상기 제2 비아 구조물을 통해 상기 제2 단자와 전기적으로 연결되는, 안테나 패키지.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 커넥터는 상기 제2 단자와 분리되어 상기 제2 커넥터의 둘레를 감싸는 제2 배리어 구조물을 더 포함하는, 안테나 패키지.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제2 커넥터는 상기 제2 배리어 구조물의 내부에 배치되어 상기 제2 단자를 고정하는 제2 인슐레이터를 포함하고,
    상기 제2 단자는 상기 제2 인슐레이터 상에서 서로 이격되도록 배열되어 2열 구조를 형성하는 복수의 제2 단자들을 포함하는, 안테나 패키지.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제2 인슐레이터는 유전율이 2 내지 3.5인 저유전 물질을 포함하는, 안테나 패키지.
  11. 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널 상에 배치된 청구항 1의 안테나 패키지를 포함하는, 화상 표시 장치.
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