KR20230011050A

KR20230011050A - 안테나 장치

Info

Publication number: KR20230011050A
Application number: KR1020210091619A
Authority: KR
Inventors: 김남기; 강호경; 서형호; 김홍인; 한규범
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2021-07-13
Filing date: 2021-07-13
Publication date: 2023-01-20
Also published as: CN115621718A; US20230028526A1

Abstract

한 실시예에 따른 안테나 장치는 그라운드 플레인, 상기 그라운드 플레인의 제1 홀 및 제2 홀을 통해 상기 그라운드 플레인을 관통하는 제1 피드 비아 및 제2 피드 비아, 상기 제1 피드 비아에 연결된 제1 피드 패턴, 상기 제1 피드 패턴과 커플링되어 제1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제1 안테나 패턴, 상기 제2 피드 비아와 연결되어 제2 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제2 안테나 패턴, 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 위치하고, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴과 중첩하는 제3 안테나 패턴을 포함한다.

Description

안테나 장치 {ANTENNA APPARATUS}

본 개시는 안테나 장치에 관한 것이다.

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, 예를 들어, 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz 등의 RF 신호는 전달되는 과정에서 쉽게 손실될 수 있고, 낮은 주파수 대역의 RF 신호의 하모닉(harmonics) 성분과의 충돌에 의해 신호가 손실될 수 있다. 따라서, 통신의 품질 저하가 발생할 수 있다.

한편, 휴대용 전자 기기가 발전함에 따라, 전자 기기의 표시 영역인 화면의 크기가 커지고 이에 따라 안테나 등이 배치되는 비표시 영역인 베젤의 크기는 감소하고, 이에 따라 안테나가 설치될 수 있는 영역의 면적도 감소하게 된다.

실시예들은 성능이 향상되고 소형화가 가능한 다중 대역 안테나 장치를 제공하기 위한 것이다.

그러나, 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 실시예들에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

상기 안테나 장치는 상기 제1 피드 패턴과 상기 제1 안테나 패턴 사이에 위치하는 제1 유전층, 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제3 안테나 패턴 사이에 위치하는 제2 유전층, 상기 제3 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 위치하는 제3 유전층, 상기 제1 유전층을 관통하고 상기 제2 피드 비아와 연결된 제1 연결 비아, 상기 제1 연결 비아에 연결되고 상기 제1 유전층 위에 위치하는 제1 연결 패턴, 상기 제1 연결 패턴에 연결되고 상기 제2 유전층을 관통하는 제2 연결 비아, 상기 제2 연결 비아에 연결되고 상기 제2 유전층 위에 위치하는 제2 연결 패턴, 그리고 상기 제2 연결 패턴과 상기 제2 안테나 패턴에 연결되고 상기 제3 유전층을 관통하는 제3 연결 비아를 더 포함할 수 있다.

상기 안테나 장치는 상기 제1 피드 비아와 상기 제2 피드 비아 사이에 위치하는 복수의 차폐 비아를 더 포함할 수 있다.

상기 안테나 장치는 상기 제1 안테나 패턴의 중심부를 관통하고 상기 그라운드 플레인에 연결된 그라운드 비아를 더 포함할 수 있다.

상기 안테나 장치는 상기 제3 유전층 위에 위치하고 상기 그라운드 비아에 연결된 금속 패턴을 더 포함할 수 있다.

상기 제2 안테나 패턴은 중심부에 형성된 홀을 포함할 수 있고, 상기 금속 패턴은 상기 제2 안테나 패턴의 상기 홀 내에 위치할 수 있다.

상기 안테나 장치는 상기 제2 안테나 패턴의 가장자리의 측면에 위치하는 복수의 제1 기생 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 그라운드 플레인으로부터 상기 제1 안테나 패턴을 향하는 제1 방향을 따라, 상기 복수의 제1 기생 패턴은 상기 제1 안테나 패턴과 중첩하지 않을 수 있다.

상기 안테나 장치는 상기 제3 안테나 패턴의 가장자리의 측면에 위치하는 복수의 제2 기생 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 방향을 따라 상기 복수의 제2 기생 패턴은 상기 복수의 제1 기생 패턴과 중첩할 수 있다.

한 실시예에 따른 안테나 장치는 안테나부, 그리고 상기 안테나부와 연결부를 통해 연결되는 메인 회로부를 포함할 수 있다. 상기 안테나부는 복수의 제1 유전층, 상기 복수의 제1 유전층 아래에 위치하는 그라운드 플레인, 상기 복수의 제2 유전층의 일부를 관통하는 제1 피드 비아와 제2 피드 비아, 상기 복수의 제1 유전층 사이에 위치하고 상기 제1 피드 비아와 커플링되어 제1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제1 안테나 패턴, 상기 복수의 제1 유전층 사이에 위치하고 상기 제2 피드 비아와 연결되어 제2 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제2 안테나 패턴, 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 위치하고 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴과 중첩하는 제3 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 상기 메인 회로부는 복수의 제2 유전층, 그리고 상기 복수의 제2 유전층 사이에 위치하는 금속층들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제1 유전층의 손실 탄젠트와 상기 복수의 제2 유전층의 손실 탄젠트는 서로 다를 수 있다.

실시예들에 따른 안테나 장치에 따르면, 안테나 크기를 줄이면서도 서로 다른 대역의 신호 사이의 간섭을 줄일 수 있어, 성능이 향상되고 소형화가 가능할 수 있다.

그러나, 실시예들의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있음이 자명하다.

도 1은 한 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 6은 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 8은 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도이다.
도 9는 한 실시예에 따른 안테나 어레이의 평면도이다.
도 10은 한 실시예에 따른 안테나 어레이의 단면도이다.
도 11은 한 실시예에 따른 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.
도 12는 실시예에 따른 안테나 장치의 분해도이다.
도 13은 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기를 도시한 간략도이다.
도 14는 실험예의 결과를 도시한 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 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.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "연결된다"라고 할 때, 이는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 것만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 것, 물리적으로 연결되는 것뿐만 아니라 전기적으로 연결되는 것, 또는 위치나 기능에 따라 상이한 명칭들로 지칭되었으나 일체인 것을 의미할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시예와 변형예들을 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 7을 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 한 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도이고, 도 2 내지 도 6은 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이고, 도 7은 도 1의 안테나 장치의 일부를 도시한 단면도이다.

먼저, 도 1을 참고하면, 한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)는 안테나부(100), 메인 회로부(200), 그리고 RF-SiP(Radio Frequency-System in Package)(300)를 포함할 수 있다. 안테나부(100)는 제1 연결부(400a)를 통해 메인 회로부(200)에 전기적으로 연결될 수 있고, RF-SiP(300)는 제2 연결부(400b)를 통해 메인 회로부(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결부(400a)와 제2 연결부(400b)는 솔더 볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad), 또는 SOP(Solder on pad)일 수 있다.

안테나 장치(10000)의 안테나부(100)는 배선층(10), 배선층(10) 위에 위치하는 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e), 배선층(10)과 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 사이에 위치하는 그라운드 플레인(201), 복수의 피드 비아(feed via)들(111a, 111b, 112a, 112b), 복수의 비아들(113, 114), 제1 피드 패턴(121a) 및 제2 피드 패턴(121b), 복수의 금속 패턴(122a, 122b, 123, 124), 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b), 제1 안테나 패턴(130), 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b), 제3 연결 비아(42a) 및 제4 연결 비아(42b), 제2 안테나 패턴(143, 144), 제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b), 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b), 제4 안테나 패턴(152), 그리고 복수의 차폐 구조체들(20)을 포함할 수 있다.

안테나 장치(10000)의 메인 회로부(200)는 복수의 제2 유전층들(210a, 210b, 210c, 210d, 210e)과 복수의 제2 유전층들(210a, 210b, 210c, 210d, 210e) 사이에 위치하는 복수의 금속층들(211)을 포함한다.

안테나 장치(10000)의 RF-SiP(300)는 복수의 제3 유전층들(310a, 310b, 310c)과 복수의 제3 유전층들(310a, 310b, 310c) 사이에 위치하는 복수의 금속층들(311)을 포함한다.

그러면, 도 1과 함께 도 2 내지 도 6을 참고하여, 본 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 안테나부(100)의 구조에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

안테나부(100)의 배선층(10)은 제1 배선층(10a) 및 제2 배선층(10b)을 포함하고, 제1 배선층(10a) 및 제2 배선층(10b)에는 복수의 금속층들(111)이 위치하고, 제2 배선층(10b) 위에는 그라운드 플레인(201)이 위치한다.

도 1과 함께 도 2를 참고하면, 그라운드 플레인(201)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)을 따라 확장되고, 그라운드 플레인(201)은 제1 홀(11a) 및 제2 홀(11b), 제3 홀(12a) 및 제4 홀(12b)을 가질 수 있다.

제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)는 그라운드 플레인(201)의 제1 홀(11a) 및 제2 홀(11b)을 통해 배선층(10)에 연결될 수 있고, 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)는 그라운드 플레인(201)의 제3 홀(12a) 및 제4 홀(12b)을 통해 배선층(10)에 연결될 수 있다. 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)는 배선층(10)을 통해 제1 RF 신호를 인가받을 수 있고, 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)는 배선층(10)을 통해 제2 RF 신호를 인가받을 수 있다.

제1 RF 신호는 제1 주파수 대역의 신호이고, 제2 RF 신호는 제2 주파수 대역의 신호일 수 있고, 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역은 서로 다를 수 있다.

그라운드 플레인(201) 위에는 복수의 비아들(113, 114)이 위치할 수 있고, 복수의 비아들(113, 114)은 복수의 차폐 비아들(113)과 그라운드 비아(114)를 포함할 수 있다.

제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)는 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)보다 안테나의 중심에 더 가까울 수 있고, 복수의 차폐 비아들(113)은 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b) 보다 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)에 더 가까이 위치할 수 있다.

그라운드 비아(114)는 안테나의 중심에 위치할 수 있다. 복수의 차폐 비아들(113)은 두 개씩 짝을 이뤄 그라운드 비아(114)를 둘러싸도록 배치될 수 있고, 그라운드 비아(114)를 중심으로 제1 방향(DR1)을 따라 좌우 대칭을 이루고, 제2 방향(DR2)을 따라 상하 대칭을 이루도록 배치될 수 있다.

복수의 차폐 비아들(113) 및 그라운드 비아(114)는 그라운드 플레인(201)에 연결될 수 있다.

제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b), 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b), 복수의 차폐 비아들(113), 그라운드 비아(114)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR)과 수직을 이루는 제3 방향(DR3)을 따라 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제1 층(110a) 및 제2 층(110b)을 관통할 수 있다. 제3 방향(DR3)은 그라운드 플레이(201)으로부터 제1 안테나 패턴(130)을 향하는 방향일 수 있다.

복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은 유전율이 약 3 내지 4, 손실 탄젠트(loss Tangent)가 약 0.003 내지 약 0.004의 프리프레그(prepreg) 유전체로 이루어진 복수의 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제2 층(110b)의 두께는 제1 층(110a), 제3 층(110c), 제4 층(110d), 제5 층(110e)보다 더 두꺼울 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

도 1 및 도 2와 함께 도 3을 참고하면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제2 층(110b) 위에는 복수의 피드 패턴(121a, 121b), 복수의 금속 패턴들(122a, 122b, 123, 124)이 위치할 수 있다.

복수의 피드 패턴(121a, 121b)은 제1 피드 비아(111a)에 연결된 제1 피드 패턴(121a) 및 제2 피드 비아(111b)에 연결된 제2 피드 패턴(121b)을 포함한다. 제1 피드 패턴(121a)은 반시계 방향으로 확장된 C자 형태를 가질 수 있고, 제2 피드 패턴(121b)은 시계 방향으로 확장된 역 C자 형태를 가질 수 있다. 그러나, 제1 피드 패턴(121a)과 제2 피드 패턴(121b)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 다양한 평면 형태를 가질 수 있다.

복수의 금속 패턴들(122a, 122b, 123, 124) 중 제1 패턴(122a) 및 제2 패턴(122b)은 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)에 연결되고, 복수의 금속 패턴들(122a, 122b, 123, 124) 중 복수의 제3 패턴들(123)은 복수의 차폐 비아들(113)에 연결되고, 복수의 금속 패턴들(122a, 122b, 123, 124) 중 제4 패턴(124)은 그라운드 비아(114)에 연결된다.

제1 패턴(122a) 및 제2 패턴(122b) 위에는 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b)가 위치하여, 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b)는 제1 패턴(122a) 및 제2 패턴(122b)을 통해 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)에 연결된다. 제4 패턴(124) 위에는 그라운드 비아(114)가 추가적으로 위치할 수 있다.

도 1 내지 도 3과 함께 도 4를 참고하면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제3 층(110c) 위에는 제1 안테나 패턴(130)과 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b)이 위치한다.

제1 안테나 패턴(130)은 제1 피드 패턴(121a) 및 제2 피드 패턴(121b)과 커플링되어, 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다.

제1 안테나 패턴(130)은 다각형의 평면 형태를 가질 수 있고, 예를 들어 대략 팔각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 제1 피드 패턴(121a) 및 제2 피드 패턴(121b)은 제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라 제1 안테나 패턴(130) 두 가장자리와 중첩하도록 배치될 수 있다.

제1 안테나 패턴(130)은 제5 홀(31a) 및 제6 홀(31b)을 가지고, 제1 안테나 패턴(130)의 제5 홀(31a) 및 제6 홀(31b) 내에 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b)이 위치할 수 있다. 제5 홀(31a) 및 제6 홀(31b)을 통해 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b)은 제1 안테나 패턴(130)과 이격될 수 있다.

제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b)은 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b) 위에 위치하여 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b)와 연결되고, 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b) 위에는 제3 연결 비아(42a) 및 제4 연결 비아(42b)가 위치할 수 있다.

제1 안테나 패턴(130)의 중심에는 그라운드 비아(114)가 위치할 수 있다. 그라운드 비아(114)는 제1 안테나 패턴(130)의 아래에 위치하는 부분과 제1 안테나 패턴(130)의 위에 위치하는 부분을 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 4와 함께 도 5를 참고하면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제4 층(110d) 위에는 복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)과 복수의 제3 안테나 패턴(145), 제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b), 그리고 복수의 금속 패턴들(141, 146)이 위치한다.

제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b) 위에는 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b)가 위치한다.

복수의 금속 패턴들(141, 146) 중 복수의 제6 패턴(146)은 제5 패턴(141)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제5 패턴(141) 위에는 그라운드 비아(114)가 추가적으로 위치한다.

복수의 제2 안테나 패턴(143, 144) 중 복수의 제1 서브 패턴(143)의 양측에 복수의 제2 서브 패턴들(144)이 짝을 이뤄 배치될 수 있다.

복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)은 제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라 제1 안테나 패턴(130)과 중첩할 수 있고, 복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)의 제1 서브 패턴(143) 및 제1 서브 패턴(143)의 양측에 위치하는 두 개의 제2 서브 패턴(144)은 안테나 중심을 기준으로 상하 좌우에 각기 하나씩 위치할 수 있다.

복수의 제3 안테나 패턴(145)은 네 모서리 부분에 각기 위치하여, 복수의 제3 안테나 패턴(145)의 적어도 일부는 제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라 제1 안테나 패턴(130)과 중첩하지 않을 수 있다. 복수의 제3 안테나 패턴(145)은 다각형의 평면 형태를 가질 수 있고, 예를 들어, 직각 삼각형의 평면 형태를 가지고, 직각 삼각형의 직각 모서리는 안테나부(100)의 모서리 부분에 위치할 수 있다.

도 1 내지 도 5와 함께 도 6을 참고하면, 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제5 층(110e) 위에는 제4 안테나 패턴(152), 제4 안테나 패턴(152)의 가장자리 주변에 위치하는 복수의 제5 안테나 패턴들(154), 복수의 제6 안테나 패턴들(155), 복수의 금속 패턴들(151, 156)이 위치한다.

제4 안테나 패턴(152)은 제1 확장부(152a) 및 제2 확장부(152b)를 포함하고, 제4 안테나 패턴(152)의 제1 확장부(152a) 및 제2 확장부(152b)는 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b)에 연결될 수 있다.

제4 안테나 패턴(152)은 제1 확장부(152a) 및 제2 확장부(152b)에 연결된 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b), 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b)에 연결된 제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b), 제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b)에 연결된 제3 연결 비아(42a) 및 제4 연결 비아(42b), 제3 연결 비아(42a) 및 제4 연결 비아(42b)에 연결된 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b), 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b)에 연결된 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b)를 통해 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)에 연결되어, 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)로부터 전기 신호를 인가받을 수 있다.

제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라, 제4 안테나 패턴(152)은 복수의 제1 서브 패턴(143)과 중첩할 수 있고, 복수의 제5 안테나 패턴들(154)은 복수의 제2 서브 패턴들(144)과 중첩할 수 있고, 복수의 제6 안테나 패턴들(155)은 복수의 제3 안테나 패턴들(145)과 중첩할 수 있다.

복수의 금속 패턴들(151, 156)은 제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라 복수의 금속 패턴들(141, 146)과 중첩할 수 있다.

복수의 금속 패턴들(151, 156) 중 제7 패턴(151)은 그라운드 비아(114)에 연결되어 안테나 중심에 그라운드 신호를 인가한다. 복수의 금속 패턴들(151, 156) 중 복수의 제8 패턴들(156)은 제7 패턴(151)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

그러면, 도 1 내지 도 6과 함께, 도 7을 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 안테나부(100)의 RF 신호의 송수신에 대하여 설명한다.

제1 안테나 패턴(130)은 제1 피드 비아(111a)에 연결된 제1 피드 패턴(121a)과 커플링되어 제1 경로(P1a)로 제1 편파의 제1 RF 신호를 송수신할 수 있고, 제2 피드 비아(111b)에 연결된 제2 피드 패턴(121b)과 커플링되어 제2 경로(P1b)로 제2 편파의 제1 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제1 편파는 수평 편파일 수 있고, 제2 편파는 수직 편파일 수 있다.

복수의 차폐 비아(113)와 그라운드 비아(114)는 그라운드 플레인(201)에 연결된다. 그라운드 비아(114)는 제1 안테나 패턴(130)에 연결될 수 있고, 그라운드 플레인(201)과 제1 안테나 패턴(130)을 연결함으로써, 제1 안테나 패턴(130)에 송수신되는 신호로부터 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)를 차폐할 수 있다.

제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)에 연결된 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b)은 제1 안테나 패턴(130)을 관통하여 제1 안테나 패턴(130) 위에 위치하는 제4 안테나 패턴(152)에 연결되는데, 복수의 차폐 비아(113)는 제1 안테나 패턴(130)에 집중된 제1 RF 신호의 방사에 따른 영향을 줄여, 제1 안테나 패턴(130)과 제4 안테나 패턴(152) 사이의 영향을 줄일 수 있고, 이에 따라 제1 안테나 패턴(130)과 제4 안테나 패턴(152) 사이의 간섭에 의한 안테나 이득의 열화를 감소할 수 있다.

도시한 실시예에서, 8개의 차폐 비아(113)를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 차폐 비아의 개수와 폭은 특별히 한정되지 않는다. 차폐 비아들 사이의 간격이 특정 길이, 예를 들어, 제1 RF 신호의 제1 파장에 종속적인 길이 또는 제2 RF 신호의 제2 파장에 종속적인 길이보다 짧을 경우, 제1 RF 신호 또는 제2 RF 신호는 차폐 비아들 사이의 공간을 실질적으로 통과하지 못할 수 있고, 이에 따라, 제1 및 제2 RF 신호 사이의 전자기적 격리도는 더욱 개선될 수 있다.

복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)은 제1 안테나 패턴(130)과 추가적으로 커플링될 수 있다. 또한, 복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)은 제4 안테나 패턴(152), 복수의 제5 안테나 패턴들(154), 그리고 복수의 제6 안테나 패턴들(155)과 커플링될 수 있다.

제4 안테나 패턴(152)은 제1 확장부(152a) 및 제2 확장부(152b)에 연결된 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b), 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b)에 연결된 제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b), 제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b)에 연결된 제3 연결 비아(42a) 및 제4 연결 비아(42b), 제3 연결 비아(42a) 및 제4 연결 비아(42b)에 연결된 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b), 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b)에 연결된 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b)를 통해 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)에 연결되어, 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)로부터 제3 경로(P2a) 및 제4 경로(P2b)를 통해 제1 편파의 제2 RF 신호 및 제2 편파의 제2 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제1 편파는 수평 편파일 수 있고, 제2 편파는 수직 편파일 수 있다.

복수의 제5 안테나 패턴들(154)은 제4 안테나 패턴(152)의 가장자리를 따라 인접하여 배치됨으로써, 복수의 제5 안테나 패턴들(154)은 제4 안테나 패턴(152)과 커플링되어, 제2 RF 신호의 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한, 복수의 제6 안테나 패턴들(155)은 제4 안테나 패턴(152)의 주변에 위치하여, 제4 안테나 패턴(152) 및 복수의 제5 안테나 패턴들(154)과 추가적으로 커플링되어 제2 RF 신호의 대역폭을 넓힐 수 있는 기생 패턴일 수 있다.

이처럼, 제4 안테나 패턴(152)의 가장자리를 따라 배치되는 복수의 제6 안테나 패턴들(155)을 포함함으로써, 제4 안테나 패턴(152)의 면적을 넓게 하지 않으면서도 제4 안테나 패턴(152)을 통해 송수신할 수 있는 제2 RF 신호의 대역폭을 넓힐 수 있어, 안테나부(100)의 면적을 넓히지 않으면서 안테나부(100)의 성능을 높일 수 있다.

또한, 제4 안테나 패턴(152)은 중심부에 위치하는 제7 홀(52)을 가진다. 제7 홀(52)은 다각형의 형태를 가질 수 있고, 예를 들어 마름모 형태의 평면 형태를 가질 수 있다. 제4 안테나 패턴(152)에 흐르는 표면 전류는 제4 안테나 패턴(152)은 중심부에 위치하는 제7 홀(52)을 우회하여 흐르므로, 제4 안테나 패턴(152)의 물리적 길이에 비해 더 긴 전기적 길이로 흐를 수 있다. 따라서, 제4 안테나 패턴(152)에 의해 송수신되는 제2 RF 신호의 대역폭을 넓힐 수 있다.

제1 안테나 패턴(130)의 중앙부에 연결되어 있는 그라운드 비아(114)를 통해, 제5 경로(P3)로 제1 안테나 패턴(130)의 중앙부에 그라운드 신호를 전달함으로써, 제1 안테나 패턴(130)이 제4 안테나 패턴(152)의 전기 신호를 반사하는 그라운드 플레인의 역할을 할 수 있다.

복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)은 제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라 제4 안테나 패턴(152)과 중첩하여, 복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)은 제4 안테나 패턴(152)이 송수신하는 제2 RF 신호의 리플렉터(reflector)의 역할을 할 수 있다. 또한, 복수의 제3 안테나 패턴(145)은 제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라 복수의 제6 안테나 패턴들(155)과 중첩하여, 복수의 제6 안테나 패턴들(155)이 제4 안테나 패턴(152)의 기생 패치로서 송수신하는 제2 RF 신호의 리플렉터(reflector)의 역할을 할 수 있다.

안테나부(100)의 중심부에 위치하고 그라운드 비아(114)에 연결된 제7 패턴(151)을 포함함으로써, 제5 경로(P3)를 통해 안테나부(100)의 중심부에 그라운드 신호를 인가함으로써, 제3 피드 비아(112a)를 통해 제4 안테나 패턴(152)에 송수신되는 제1 편파의 제2 RF 신호와 제4 피드 비아(112b)를 통해 제4 안테나 패턴(152)에 송수신되는 제2 편파의 제2 RF 신호 사이의 격리(Sa, Sb)를 추가적으로 높일 수 있다.

이처럼, 실시예에 따른 안테나 장치에 따르면, 제1 RF 신호를 송수신하는 제1 안테나 패턴(130)은 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제3 층(110c) 위에 위치되고, 제2 RF 신호를 송수신하는 제4 안테나 패턴(152)은 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 중 제5 층(110e) 위에 위치되고, 제1 안테나 패턴(130)과 제4 안테나 패턴(152) 사이에는 복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)이 위치함으로써 제1 안테나 패턴(130)과 제4 안테나 패턴(152) 사이의 간격을 상대적으로 높일 수 있어, 제1 RF 신호를 송수신하는 제1 안테나 패턴(130)과 제2 RF 신호를 송수신하는 제4 안테나 패턴(152) 사이의 격리도를 높일 수 있다.

또한, 제1 안테나 패턴(130)과 제4 안테나 패턴(152) 사이에는 복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)이 위치함으로써, 복수의 제2 안테나 패턴(143, 144)은 제1 안테나 패턴(130)과 커플링될 수 있고, 이와 동시에 제4 안테나 패턴(152)을 통해 송수신하는 제2 RF 신호의 리플렉터의 역할을 할 수 있다.

또한, 제1 안테나 패턴(130)의 중심부에 그라운드 비아(114)를 연결하여, 제1 안테나 패턴(130)의 중심부에 그라운드 신호를 인가함으로써, 제1 안테나 패턴(130)은 제4 안테나 패턴(152)을 통해 송수신하는 제2 RF 신호에 대한 그라운드 층의 역할을 할 수 있다.

또한, 제4 안테나 패턴(152)은 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b)로부터 안테나 중심부에서 가장자리쪽으로 그리고 아래쪽으로부터 위쪽으로 순차적으로 연결된 제1 연결 비아(32a) 및 제2 연결 비아(32b), 제1 연결 패턴(132a) 및 제2 연결 패턴(132b), 제3 연결 비아(42a) 및 제4 연결 비아(42b), 제3 연결 패턴(142a) 및 제4 연결 패턴(142b), 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b)를 통해 제2 RF 신호를 송수신한다.

이처럼, 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)와 제3 피드 비아(112a) 및 제4 피드 비아(112b) 사이의 이격 거리를 확보하면서도, 제4 안테나 패턴(152)에 제5 연결 비아(52a) 및 제6 연결 비아(52b)가 연결되는 제4 안테나 패턴(152)의 제1 확장부(152a)와 제2 확장부(152b) 사이의 간격을 넓힐 수 있어, 제3 피드 비아(112a)를 통해 송수신되는 제1 편파의 제2 RF 신호와 제4 피드 비아(112b)를 통해 송수신되는 제2 편파의 제2 RF 신호 사이의 격리를 높일 수 있다. 또한, 안테나부(100)의 중심부에 위치하고 그라운드 비아(114)에 연결된 제7 패턴(151)을 포함함으로써, 제3 피드 비아(112a)를 통해 제4 안테나 패턴(152)에 송수신되는 제1 편파의 제2 RF 신호와 제4 피드 비아(112b)를 통해 제4 안테나 패턴(152)에 송수신되는 제2 편파의 제2 RF 신호 사이의 격리를 추가적으로 높일 수 있다.

또한, 제4 안테나 패턴(152)은 중심부에 위치하는 제7 홀(52)을 가져, 제4 안테나 패턴(152)에 흐르는 표면 전류의 전기적 길이를 높여, 제4 안테나 패턴(152)에 의해 송수신되는 제2 RF 신호의 대역폭을 넓힐 수 있고, 제4 안테나 패턴(152)의 가장자리를 따라 배치되는 복수의 제6 안테나 패턴들(155)을 포함함으로써, 제4 안테나 패턴(152)의 면적을 넓게 하지 않으면서도 제4 안테나 패턴(152)을 통해 송수신할 수 있는 제2 RF 신호의 대역폭을 넓힐 수 있어, 안테나부(100)의 면적을 넓히지 않으면서 안테나부(100)의 성능을 높일 수 있다.

또한, 복수의 제6 안테나 패턴들(155)의 아래에 위치하여, 제3 방향(DR3)과 나란한 방향을 따라 복수의 제6 안테나 패턴들(155)과 중첩하는 복수의 제3 안테나 패턴(145)을 더 포함함으로써, 복수의 제6 안테나 패턴들(155)을 통해 송수신되는 RF 신호의 리플렉터의 역할을 하게하여 안테나 성능을 높일 수 있다.

앞서 설명한, 제1 RF 신호는 제1 주파수 대역의 신호이고, 제2 RF 신호는 제2 주파수 대역의 신호이다. 예를 들어, 제1 주파수 대역은 약 24.25GHz 내지 약 29.5GHz일 수 있고, 제1 주파수 대역의 중심 주파수는 약 28GHz일 수 있고, 제2 주파수 대역은 약 37GHz 내지 약 40GHz일 수 있고, 제2 주파수 대역의 중심 주파수는 약 39GHz일 수 있다.

다시 도 1을 참고하면, 복수의 차폐 구조체들(20)은 안테나부(100)의 주변에 위치하고, 복수의 차폐 구조체들(20)은 제1 비아(21), 복수의 제2 비아(22), 그리고 복수의 패턴들(23)을 포함한다. 복수의 패턴들(23)은 복수의 제1 유전체층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e) 사이에 위치하고, 제1 비아(21) 및 복수의 제2 비아(22)를 통해 그라운드 플레인(201)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 복수의 차폐 구조체들(20)은 서로 인접하여 배치되는 안테나부(100)들 사이의 간섭을 방지할 수 있으며, 안테나 장치(10000)의 이득이 증대될 수 있다.

그러면, 도 8과 함께 도 2 내지 도 7을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)에 대하여 설명한다.

본 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)는 앞서 도 1 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

앞서 도 1 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)와 다르게, 본 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)는 제3 방향(DR3)을 따라 메인 회로부(200)와 안테나부(100)가 순차적으로 위치할 수 있고, 안테나부(100)와 회로부(200) 사이에 제1 연결부(400a)가 위치하지 않을 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)는 제3 방향(DR3)을 따라 메인 회로부(200) 아래에 위치하는 RF-SiP(Radio Frequency-System in Package)(300)를 포함할 수 있고, 메인 회로부(200)와 RF-SiP(300) 사이에 제2 연결부(400b)가 위치하지 않을 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)의 회로부(200)와 안테나부(100)는 순차적으로 같은 기판에 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)의 안테나부(100)는 앞서 도 1 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 안테나부(100)와 같은 구조를 가질 수 있다.

앞서 도 1 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 안테나부(100)의 많은 특징들은 본 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)의 안테나부(100)에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 9 및 도 10을 참고하여, 앞서 설명한 안테나 장치(10000)를 포함하는 안테나 어레이(1000)에 대하여 설명한다. 도 9는 한 실시예에 따른 안테나 어레이의 평면도이고, 도 10은 한 실시예에 따른 안테나 어레이의 단면도이다.

도 9 및 도 10을 참고하면, 안테나 어레이(antenna array)(1000)는 복수의 안테나 장치들(10000 또는 10000a)을 포함한다. 복수의 안테나 장치들(10000 또는 10000a) 각각은 앞서 도 1 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(10000) 또는 도 8을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(10000a)일 수 있다. 각 안테나 장치들(10000 또는 10000a)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

복수의 안테나 장치들(10000 또는 10000a)의 사이에 복수의 차폐 구조체들(20)이 위치한다. 이러한 복수의 차폐 구조체들(20)은 복수의 안테나 장치들(10000 또는 10000a) 사이의 간섭을 방지할 수 있으며, 이에 따라 안테나 어레이의 이득이 증대될 수 있다.

다음으로, 도 11을 참고하여, 실시예에 따른 안테나 장치(10000 또는 10000a)의 배선층(10)의 구체적인 신호 배선에 대하여 설명한다. 도 11은 한 실시예에 따른 안테나 장치의 일부를 도시한 평면도이다.

도 11을 참고하면, 앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나 장치(10000 또는 10000a)의 배선층(10)에는 복수의 신호 배선(101a, 101b, 101c, 101d)이 형성될 수 있고, 복수의 신호 배선(101a, 101b, 101c, 101d)을 통해 복수의 제1 피드 비아(111a) 및 복수의 제2 피드 비아(111b)와 복수의 제3 피드 비아(112a) 및 복수의 제4 피드 비아(112b)에 전기 신호를 인가할 수 있다.

도 12를 참고하여, 앞서 도 1 내지 도 7을 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 연결 관계에 대하여 설명한다. 도 12는 한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)의 분해도이다.

도 12를 참고하면, 한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)는 안테나부(100), 메인 회로부(200), 그리고 RF-SiP(Radio Frequency-System in Package)(300)를 포함한다.

안테나부(100), 메인 회로부(200), RF-SiP(300)는 서로 개별적으로 형성된 후, 제1 연결부(400a)를 통해 안테나부(100)는 메인 회로부(200)에 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 연결부(400b)를 통해 RF-SiP(300)는 메인 회로부(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 연결부(400a)와 제2 연결부(400b)는 솔더 볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad), 또는 SOP(Solder on pad)일 수 있다.

이처럼, 안테나부(100)와 메인 회로부(200)를 별개로 형성한 후, 제1 연결부(400a)를 통해 안테나부(100)를 메인 회로부(200)에 전기적으로 연결할 수 있는 바, 안테나부(100)의 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)은 상대적으로 작은 손실 탄젠트 값을 가지는 절연층을 포함할 수 있고, 메인 회로부(200)의 복수의 제2 유전층들(210a, 210b, 210c, 210d, 210e)은 상대적으로 큰 손실 탄젠트 값을 가지는 절연층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나부(100)의 복수의 제1 유전층들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)의 유전 손실율(dissipation factor)인 손실 탄젠트는 10GHz에서 약 0.003 내지 약 0.004일 수 있고, 메인 회로부(200)의 복수의 제2 유전층들(210a, 210b, 210c, 210d, 210e)의 손실 탄젠트는 10GHz에서 약 0.02 내지 약 0.03일 수 있다.

또한, 안테나 장치(10000)의 RF-SiP(300)의 복수의 제3 유전층들(310a, 310b, 310c)은 상대적으로 작은 손실 탄젠트 값을 가지는 절연층을 포함할 수 있다.

안테나부(100)는 상대적으로 고가인 상대적으로 작은 손실 탄젠트 값을 가지는 저손실 절연층을 포함하는 기판을 포함하도록 형성되어 안테나부(100)의 에너지 손실을 줄일 수 있고, 메인 회로부(200)는 상대적으로 저가인 상대적으로 큰 손실 탄젠트 값을 가지는 절연층을 포함하는 기판을 포함하도록 형성된 후, 서로 연결함으로써, 안테나부(100)의 성능을 유지하면서도 안테나 장치(10000)의 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 안테나부(100)를 메인 회로부(200)에 원하는 위치에 부착할 수 있어 안테나부(100)와 메일 회로부(200)를 하나의 기판에 함께 형성하는 경우에 비하여 설계 자유도를 높일 수 있다.

또한, 제1 연결부(400a)를 통해 메인 회로부(200)에 안테나부(100)를 전기적으로 연결되는 바, 제1 연결부(400a)를 통해 방열이 이루어질 수 있고, 이에 의해 안테나 장치(10000)의 방열 성능을 높일 수 있다.

도 13을 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자 기기에 대하여 설명한다. 도 13은 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기를 도시한 간략도이다.

도 13을 참고하면, 실시예에 따른 전자 기기(2000)는 앞서 도 9 및 도 10을 참고로 설명한 안테나 어레이(1000)를 포함하고, 안테나 어레이(1000)는 전자 기기(2000)의 세트(600)에 배치된다.

전자 기기(2000)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.

전자 기기(2000)는 다각형의 변을 가질 수 있고, 안테나 어레이(1000)는 전자 기기(2000)의 복수의 변 중 적어도 일부분에 인접하여 배치될 수 있다.

세트(600)에는 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.

그러면, 도 14를 참고하여, 실험예의 결과에 대하여 설명한다. 도 14는 실험예의 결과를 도시한 그래프이다.

본 실험예에서는 도 1 내지 도 7에 도시한 실시예에 따른 안테나 장치(10000)를 형성하고, 각 주파수별 안테나 격리도를 측정하였고, 그 결과를 그래프에 도시하였다.

도 14를 참고하면, 실시예에 따른 안테나 장치(10000)는 27.5GHz의 주파수에서 약 -11.029dB의 격리도를 가지고, 28GHz의 주파수에서 약 -10.961dB의 격리도를 가지고 28.35GHz의 주파수에서 약 -11.614dB의 격리도를 가질 수 있다.

또한, 실시예에 따른 안테나 장치(10000)는 37GHz의 주파수에서 약 -10.891dB의 격리도를 가지고, 38.5GHz의 주파수에서 약 -9.7559dB의 격리도를 가지고 40GHz의 주파수에서 약 -11.12dB의 격리도를 가질 수 있다.

이처럼, 본 실시예에 따른 안테나 장치에 따르면, 안테나의 복수의 안테나 패턴들을 3개의 절연층 사이에 형성하여 안테나 장치의 높이를 작게 형성하면서도 안테나 장치의 격리도는 -11dB로 높음을 알 수 있었다.

다음으로 표 1 및 표 2를 참고하여, 다른 한 실험예의 결과에 대하여 설명한다. 표 1 및 표 2는 다른 한 실험예의 결과를 나타낸다.

본 실험예에서는 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 실시예에 따른 복수의 안테나 장치(10000)를 포함하는 안테나 어레이(1000)를 형성하고, 주파수별 안테나 이득(realized gain)을 측정하여, 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.

표 1은 제1 주파수 대역의 이득의 결과를 나타내고, 표 2는 제2 주파수 대역의 이득의 결과를 나타낸다.

	제1 주파수 대역의 이득(dB)
주파수 (GHz)	27.5	28	28.35	평균 이득
수직 편파	9.03	9.65	9.55	9.41
수평 편파	8.75	9.25	9.23	9.08

	제2 주파수 대역의 이득(dB)
주파수 (GHz)	37	37.5	38	38.5	39	39.5	40	평균이득
수직 편파	8.51	8.85	9.17	9.36	9.34	9.06	8.59	8.98
수평 편파	8.51	8.94	9.31	9.44	9.16	8.52	8.52	8.91

표 1 및 표 2를 참고하면, 안테나 어레이(1000)는 제1 주파수 대역에 대하여 약 9dB 이상의 이득을 가지고, 제2 주파수 대역에 대하여 약 9dB의 이득을 가짐을 알 수 있었다.이처럼, 본 실시예에 따른 안테나 장치의 격리 특성이 높고, 안테나 장치를 포함하는 안테나 어레이의 이득이 높음을 알 수 있었다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10000: 안테나 장치
1000: 안테나 어레이
2000: 전자 기기
100: 안테나부
200: 메인 회로부
300: RF-SiP
10: 배선층
110a, 110b, 110c, 110d, 110e: 제1 유전층들
111a, 111b, 112a, 112b: 피드 비아
121a, 121b: 피드 패턴
113: 차폐 비아
114: 그라운드 비아
130, 144, 154: 안테나 패턴
11a, 11b, 12a, 12b,
201: 그라운드 플레인
20: 차폐 구조체

Claims

그라운드 플레인,
상기 그라운드 플레인의 제1 홀 및 제2 홀을 통해 상기 그라운드 플레인을 관통하는 제1 피드 비아 및 제2 피드 비아,
상기 제1 피드 비아에 연결된 제1 피드 패턴,
상기 제1 피드 패턴과 커플링되어 제1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제1 안테나 패턴,
상기 제2 피드 비아와 연결되어 제2 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제2 안테나 패턴,
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 위치하고, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴과 중첩하는 제3 안테나 패턴을 포함하는 안테나 장치.
제1항에서,
상기 제1 피드 패턴과 상기 제1 안테나 패턴 사이에 위치하는 제1 유전층,
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제3 안테나 패턴 사이에 위치하는 제2 유전층,
상기 제3 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 위치하는 제3 유전층,
상기 제1 유전층을 관통하고, 상기 제2 피드 비아와 연결된 제1 연결 비아,
상기 제1 연결 비아에 연결되고, 상기 제1 유전층 위에 위치하는 제1 연결 패턴,
상기 제1 연결 패턴에 연결되고, 상기 제2 유전층을 관통하는 제2 연결 비아,
상기 제2 연결 비아에 연결되고, 상기 제2 유전층 위에 위치하는 제2 연결 패턴, 그리고
상기 제2 연결 패턴과 상기 제2 안테나 패턴에 연결되고, 상기 제3 유전층을 관통하는 제3 연결 비아를 더 포함하는 안테나 장치.
제2항에서,
상기 제1 피드 비아와 상기 제2 피드 비아 사이에 위치하는 복수의 차폐 비아를 더 포함하는 안테나 장치.
제3항에서,
상기 제1 안테나 패턴의 중심부를 관통하고, 상기 그라운드 플레인에 연결된 그라운드 비아를 더 포함하는 안테나 장치.
제4항에서,
상기 제3 유전층 위에 위치하고, 상기 그라운드 비아에 연결된 금속 패턴을 더 포함하는 안테나 장치.
제5항에서,
상기 제2 안테나 패턴은 중심부에 형성된 홀을 포함하고,
상기 금속 패턴은 상기 제2 안테나 패턴의 상기 홀 내에 위치하는 안테나 장치.
제2항에서,
상기 제2 안테나 패턴의 가장자리의 측면에 위치하는 복수의 제1 기생 패턴을 더 포함하고,
상기 그라운드 플레인으로부터 상기 제1 안테나 패턴을 향하는 제3 방향을 따라, 상기 복수의 제1 기생 패턴은 상기 제1 안테나 패턴과 중첩하지 않는 안테나 장치.
제7항에서,
상기 제3 안테나 패턴의 가장자리의 측면에 위치하는 복수의 제2 기생 패턴을 더 포함하고,
상기 제3 방향을 따라, 상기 복수의 제2 기생 패턴은 상기 복수의 제1 기생 패턴과 중첩하는 안테나 장치.
제1항에서,
상기 제2 안테나 패턴은 중심부에 형성된 홀을 포함하고,
상기 그라운드 플레인에 연결되고, 상기 홀 내에 위치하는 그라운드 패턴을 더 포함하는 안테나 장치.
제9항에서,
상기 제1 안테나 패턴의 중심부를 관통하고, 상기 그라운드 플레인에 연결된 그라운드 비아를 더 포함하는 안테나 장치.
안테나부, 그리고
상기 안테나부와 연결부를 통해 연결되는 메인 회로부를 포함하고,
상기 안테나부는
복수의 제1 유전층,
상기 복수의 제1 유전층 아래에 위치하는 그라운드 플레인,
상기 복수의 제1 유전층의 일부를 관통하는 제1 피드 비아와 제2 피드 비아,
상기 복수의 제1 유전층 사이에 위치하고, 상기 제1 피드 비아와 커플링되어 제1 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제1 안테나 패턴,
상기 복수의 제1 유전층 사이에 위치하고, 상기 제2 피드 비아와 연결되어 제2 주파수 대역의 RF 신호를 송수신하는 제2 안테나 패턴,
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 위치하고, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴과 중첩하는 제3 안테나 패턴을 포함하고,
상기 메인 회로부는
복수의 제2 유전층,
상기 복수의 제2 유전층 사이에 위치하는 금속층들을 포함하고,
상기 복수의 제1 유전층의 손실 탄젠트와 상기 복수의 제2 유전층의 손실 탄젠트는 서로 다른 안테나 장치.
제11항에서,
상기 복수의 제1 유전층은
상기 제1 피드 패턴과 상기 제1 안테나 패턴 사이에 위치하는 제1 유전층,
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제3 안테나 패턴 사이에 위치하는 제2 유전층, 그리고
상기 제3 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴 사이에 위치하는 제3 유전층을 포함하고,
상기 안테나부는 상기 제1 유전층을 관통하고, 상기 제2 피드 비아와 연결된 제1 연결 비아,
상기 제1 연결 비아에 연결되고, 상기 제1 유전층 위에 위치하는 제1 연결 패턴,
상기 제1 연결 패턴에 연결되고, 상기 제2 유전층을 관통하는 제2 연결 비아,
상기 제2 연결 비아에 연결되고, 상기 제2 유전층 위에 위치하는 제2 연결 패턴, 그리고
상기 제2 연결 패턴과 상기 제2 안테나 패턴에 연결되고, 상기 제3 유전층을 관통하는 제3 연결 비아를 더 포함하는 안테나 장치.
제12항에서,
상기 안테나부는 상기 제1 피드 비아와 상기 제2 피드 비아 사이에 위치하는 복수의 차폐 비아를 더 포함하는 안테나 장치.
제13항에서,
상기 안테나부는 상기 제1 안테나 패턴의 중심부를 관통하고 상기 그라운드 플레인에 연결된 그라운드 비아를 더 포함하는 안테나 장치.
제14항에서,
상기 안테나부는 상기 제3 유전층 위에 위치하고 상기 그라운드 비아에 연결된 금속 패턴을 더 포함하는 안테나 장치.
제15항에서,
상기 제2 안테나 패턴은 중심부에 형성된 홀을 포함하고,
상기 금속 패턴은 상기 제2 안테나 패턴의 상기 홀 내에 위치하는 안테나 장치.
제12항에서,
상기 안테나부는 상기 제2 안테나 패턴의 가장자리의 측면에 위치하는 복수의 제1 기생 패턴을 더 포함하고,
상기 그라운드 플레인으로부터 상기 제1 안테나 패턴을 향하는 제3 방향을 따라, 상기 복수의 제1 기생 패턴은 상기 제1 패턴과 중첩하지 않는 안테나 장치.
제17항에서,
상기 안테나부는 상기 제3 안테나 패턴의 가장자리의 측면에 위치하는 복수의 제2 기생 패턴을 더 포함하고,
상기 제3 방향을 따라, 상기 복수의 제2 기생 패턴은 상기 복수의 제1 기생 패턴과 중첩하는 안테나 장치.
제11항에서,
상기 제2 안테나 패턴은 중심부에 형성된 홀을 포함하고,
상기 안테나부는 상기 그라운드 플레인에 연결되고, 상기 홀 내에 위치하는 그라운드 패턴을 더 포함하는 안테나 장치.
제19항에서,
상기 안테나부는 상기 제1 안테나 패턴의 중심부를 관통하고, 상기 그라운드 플레인에 연결된 그라운드 비아를 더 포함하는 안테나 장치.