KR20230087236A

KR20230087236A - 안테나

Info

Publication number: KR20230087236A
Application number: KR1020210176005A
Authority: KR
Inventors: 김진모; 박주형; 최현준; 김재영; 안성용
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-16
Also published as: CN116259960A; US20230187832A1

Abstract

실시예에 따른 안테나는 제1 절연층, 높이 방향을 따라 상기 제1 절연층 위에 위치하는 제2 절연층, 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하는 제3 절연층, 상기 제1 절연층을 관통하는 제1 부분, 상기 제2 절연층을 관통하는 제2 부분, 상기 제3 절연층을 관통하는 제3 부분을 포함하는 피드 비아, 그리고 상기 제1 절연층 위에 위치하고, 상기 피드 비아로부터 급전되는 안테나 패치를 포함하고, 상기 제3 절연층의 유전율은 상기 제1 절연층의 유전율과 상기 제2 절연층의 유전율보다 낮고, 상기 높이 방향과 수직을 이루는 방향을 따라, 상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 폭은 상기 피드 비아의 상기 제1 부분의 폭과 상기 피드 비아의 상기 제2 부분의 폭 중 적어도 일부보다 더 넓을 수 있다.

Description

안테나 {ANTENNA}

본 개시는 안테나에 관한 것이다.

무선 통신 시스템의 개발은 지난 20년 동안 우리의 라이프 스타일을 크게 변화시켰다. 멀티미디어 장치, 사물 인터넷(Internet of Things) 및 지능형 운송 시스템과 같은 잠재적인 무선 응용 프로그램을 지원하기 위해서는 초당 기가 비트 데이터 속도를 가진 고급 모바일 시스템이 요구된다. 이는 현재 4 세대 통신 시스템에서 제한적인 대역폭으로 인해 실현이 불가능하다. 대역폭 제한의 문제를 극복하기 위해 국제 전기 통신 연합(International Telecommunication Union)은 잠재적인 5 세대(5G) 응용 범위에 대해 밀리미터파(mmWave)의 스펙트럼을 허가하였다. 그 이후로, 학계 및 산업계 모두에서 mmWave 안테나에 대한 연구에 많은 관심이 모이고 있는 실정이다.

최근 모바일용 mmWave 5G 안테나 모듈 크기는 소형화가 요구되고 있다. 휴대폰 등 모바일 기기가 슬림화되면서, 안테나 모듈의 크기도 점점 줄어드는 추세이다.

이처럼, 안테나 모듈 크기가 작아지면서 안테나 이득 및 대역폭 등의 안테나 성능이 저하될 수 있다.

실시예들은 안테나 크기를 줄이면서도 안테나 성능 저하를 방지할 수 있는 비아 구조 및 이를 포함하는 안테나를 제공하기 위한 것이다.

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

상기 높이 방향을 따라 측정한 상기 제1 절연층의 두께와 상기 제2 절연층의 두께보다 상기 제3 절연층의 두께가 더 얇을 수 있다.

상기 제3 절연층은 접착력을 가질 수 있다.

상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제1 부분의 상기 폭보다 넓고 상기 제2 부분의 상기 폭보다 넓을 수 있다.

상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 안테나 패치의 폭과 거의 같거나 작을 수 있다.

상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제1 부분의 상기 폭보다 넓을 수 있고, 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제2 부분의 상기 폭과 거의 같을 수 있다.

상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제2 부분의 상기 폭보다 넓을 수 있고, 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제1 부분의 상기 폭과 거의 같을 수 있다.

상기 피드 비아의 상기 제1 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 일정할 수 있고, 상기 피드 비아의 상기 제2 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 일정할 수 있고, 상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 변화할 수 있다.

상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 상기 제1 부분에서 멀어지고 상기 제2 부분에 가까워질수록 점차 작아질 수 있다.

상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 상기 제1 부분에서 멀어지고 상기 제2 부분에 가까워질수록 점차 커질 수 있다.

상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 평면 형태는 상기 피드 비아의 상기 제1 부분의 평면 형태와 상기 피드 비아의 상기 제2 부분의 평면 형태와 거의 같을 수 있다.

상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 평면 형태는 상기 안테나 패치의 평면 형태와 거의 같을 수 있다.

상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 평면 형태와 상기 안테나 패치의 평면 형태는 다각형일 수 있다.

실시예에 따른 안테나는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 위에 위치하는 제2 절연층, 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하고, 상기 제1 절연층의 유전율 및 상기 제2 절연층의 유전율보다 더 낮은 유전율을 가지는 제3 절연층, 상기 제1 절연층을 관통하는 제1 피드 비아, 상기 제1 절연층을 관통하는 제1 부분, 상기 제2 절연층을 관통하는 제2 부분, 상기 제3 절연층을 관통하는 제3 부분을 포함하는 제2 피드 비아, 상기 제1 절연층 위에 위치하고, 상기 제1 피드 비아로부터 급전되는 제1 안테나 패치, 그리고 상기 제2 절연층 위에 위치하고, 상기 제2 피드 비아로부터 급전되는 제2 안테나 패치를 포함하고, 상기 제2 피드 비아의 상기 제3 부분의 폭이 상기 제2 피드 비아의 상기 제1 부분의 폭과 상기 제2 피드 비아의 상기 제2 부분의 폭 중 적어도 일부보다 더 넓을 수 있다.

상기 높이 방향을 따라 측정한 상기 제1 절연층의 두께와 상기 제2 절연층의 두께보다 상기 제3 절연층의 두께가 더 얇을 수 있고, 상기 제3 절연층은 접착력을 가질 수 있다.

상기 안테나는 상기 제1 절연층 아래에 위치하는 복수의 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 연결 부재는 상기 제1 피드 비아와 상기 제2 피드 비아에 연결된 복수의 제1 연결 부재, 그리고 상기 제1 절연층의 하부면의 가장자리를 따라 배치되는 복수의 제2 연결 부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 피드 비아와 상기 제2 피드 비아 사이에 위치하고, 상기 제1 안테나 패치에 연결된 그라운드 비아를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 연결 부재는 상기 그라운드 비아에 연결된 제3 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

실시예에 따른 비아는 제1 절연층을 관통하는 제1 부분, 상기 제1 절연층과 중첩하는 제2 절연층을 관통하는 제2 부분, 그리고 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하고 상기 제1 절연층의 유전율 및 상기 제2 절연층의 유전율보다 낮은 유전율을 가지는 제3 절연층을 관통하고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에 연결된 제3 부분을 포함하고, 상기 제3 부분의 폭은 상기 제1 부분의 폭과 상기 제2 부분의 폭 중 적어도 일부보다 더 넓을 수 있다.

높이 방향을 따라 상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층 위에 위치할 수 있고, 상기 높이 방향을 따라 측정한 상기 제1 부분의 두께와 상기 제2 부분의 두께보다 상기 제3 부분의 두께가 더 얇을 수 있다.

상기 제3 부분은 접착력을 가지는 상기 제3 절연층을 관통할 수 있다.

상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층 위에 위치할 수 있고, 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제1 부분의 상기 폭보다 넓을 수 있고, 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제2 부분의 상기 폭과 거의 같을 수 있다.

상기 비아의 상기 제1 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 일정할 수 있고, 상기 비아의 상기 제2 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 일정할 수 있고, 상기 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 변화할 수 있다.

상기 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 상기 제1 부분에서 멀어지고 상기 제2 부분에 가까워질수록 점차 작아질 수 있다.

실시예들에 따르면, 안테나 크기를 줄이면서도 안테나 성능 저하를 방지할 수 있는 비아 구조 및 이를 포함하는 안테나를 제공할 수 있다.

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

도 1a는 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.
도 1b는 한 실시예에 따른 비아의 평면도이다.
도 1c는 한 실시예에 따른 비아의 평면도이다.
도 2는 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.
도 3은 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.
도 4는 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.
도 5는 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.
도 6a는 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 6b는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 7은 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 8은 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 9는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 10은 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 11a는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 11b는 도 11a의 안테나의 일부를 도시한 평면도이다.
도 12는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 일부를 도시한 사시도이다.
도 13은 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.
도 14는 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기를 도시한 간략도이다.
도 15는 한 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.

명세서 전체에서, 패턴(pattern), 비아(via), 플레인(plane), 라인(line), 그리고 전기연결구조체(electrical connection structure)는, 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 유전층 및/또는 절연층은 FR4, LCP(Liquid Crystal Polymer), LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic), 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-4, BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 글래스나 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다.

명세서 전체에서, RF(Radio Frequency) 신호는 Wi-Fi(IEEE 802. 11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802. 16 패밀리 등), IEEE 802. 20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여 다양한 실시예와 변형예들을 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b를 참고하여, 한 실시예에 따른 비아 구조에 대하여 설명한다. 도 1a는 한 실시예에 따른 비아의 단면도이고, 도 1b는 한 실시예에 따른 비아의 평면도이다.

먼저, 도 1a를 참고하면, 한 실시예에 따른 비아(11)는 높이 방향(DRh)을 따라 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b), 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b) 사이에 위치하는 제3 절연층(120)을 관통하여 위치할 수 있다.

제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b) 사이에 위치하는 제3 절연층(120)의 유전율보다 제1 절연층(110a)의 유전율과 제2 절연층(110b)의 유전율이 더 클 수 있다.

제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b)의 두께는 제3 절연층(120)의 두께보다 더 클 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b)은 유전율이 약 3 내지 4, 손실 탄젠트(loss Tangent)가 약 0.003 내지 약 0.004의 프리프레그(prepreg) 유전체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제3 절연층(120)은 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b)의 재료와 다른 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(120)은 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b) 사이의 결합력을 높이도록 접착성을 가지는 폴리머(polymer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(120)은 제1 절연층(110a) 및 제2 절연층(110b)의 유전율보다 낮은 유전율을 가지는 세라믹(ceramic) 재료를 포함하거나, LCP(Liquid Crystal Polymer)나 폴리이미드와 같이 높은 유연성을 가지는 재료를 포함하거나, 강한 내구성, 높은 접착성을 가지도록 에폭시(epoxy) 수지나 테플론(Teflon) 같은 재료를 포함할 수도 있다.

비아(11)는 제1 절연층(110a)을 관통하는 제1 부분(11a), 제2 절연층(110b)을 제2 부분(11b), 그리고 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b) 사이에 위치하며 제3 절연층(120)을 관통하는 제3 부분(11c)을 포함한다.

비아(11)의 제3 부분(11c)은 비아(11)의 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b)에 연결된다.

제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b)의 두께는 제3 절연층(120)의 두께보다 더 클 수 있고, 비아(11)의 제1 부분(11a)의 두께와 비아(11)의 제2 부분(11b)의 두께는 비아(11)의 제3 부분(11c)의 두께보다 두꺼울 수 있다.

비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)보다 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 더 넓을 수 있다.

제1 폭(W1), 제2 폭(W2), 제3 폭(W3)은 높이 방향(DRh)과 수직을 이루는 평면 방향을 따라 측정될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭을 상대적으로 넓게 형성할 수 있다. 이처럼, 비아(11)의 위치에 따라 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 비아(11)의 표면을 통해 전달되는 전류의 경로 길이를 조절할 수 있고, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 표면적이 넓어짐으로 인해 비아(11)를 포함하는 안테나의 안테나 패치와 비아(11) 사이의 중첩에 의한 커플링 크기가 커질 수 있어, 필요에 따라 안테나 패치와의 커플링 크기를 조절할 수 있다.

도 1a와 함께 도 1b를 참고하면, 한 실시예에 따른 비아(11)의 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b)의 단면의 평면 형태는 원형과 유사할 수 있다. 비아(11)의 제3 부분(11c)의 단면의 평면 형태는 비아(11)의 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b)의 단면의 평면 형태와 유사할 수 있고, 원형과 유사할 수 있다.

도 1a와 함께 도 1c를 참고하면, 한 실시예에 따른 비아(11)의 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b)의 단면의 평면 형태는 원형과 유사할 수 있다. 그러나, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 단면의 평면 형태는 비아(11)의 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b)의 단면의 평면 형태와 다르게, 다각형 형태일 수 있고, 예를 들어 사각형과 유사할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

도 2를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 비아 구조에 대하여 설명한다. 도 2는 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.

도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 비아(11)는 앞서 도 1을 참고로 설명한 실시예에 따른 비아(11)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 비아(11)는 제1 절연층(110a)을 관통하는 제1 부분(11a), 제2 절연층(110b)을 제2 부분(11b), 그리고 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b) 사이에 위치하며 제3 절연층(120)을 관통하는 제3 부분(11c)을 포함한다.

비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)보다. 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)과 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 더 넓을 수 있다. 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)과 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 거의 같을 수 있다.

본 실시예에 따르면, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭과, 제3 부분(11c) 위에 위치하고 제2 절연층(110b)을 관통하는, 비아(11)의 제2 부분(11b)의 폭을 상대적으로 넓게 형성할 수 있다. 이처럼, 비아(11)의 위치에 따라 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 비아(11)의 표면을 통해 전달되는 전류의 경로 길이를 조절할 수 있고, 필요에 따라 안테나 패치와 비아(11)의 제3 부분(11c) 사이의 중첩에 따른 커플링 크기 등을 조절할 수 있다.

도 3을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 비아 구조에 대하여 설명한다. 도 3은 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.

도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 비아(11)는 앞서 도 1 및 도 2를 참고로 설명한 실시예들에 따른 비아(11)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)보다 더 넓을 수 있다. 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 거의 같을 수 있다.

본 실시예에 따르면, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭과, 제3 부분(11c) 아래에 위치하고 제1 절연층(110a)을 관통하는, 비아(11)의 제1 부분(11a)의 폭을 상대적으로 넓게 형성할 수 있다. 이처럼, 비아(11)의 위치에 따라 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 비아(11)의 표면을 통해 전달되는 전류의 경로 길이를 조절할 수 있고, 필요에 따라 안테나 패치와 비아(11)의 제3 부분(11c) 사이의 중첩에 따른 커플링 크기를 조절할 수 있다.

도 4를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 비아 구조에 대하여 설명한다. 도 4는 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.

도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 비아(11)는 앞서 도 1 내지 도 3을 참고로 설명한 실시예들에 따른 비아(11)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)보다 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)이 더 넓을 수 있고, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 비아(11)의 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서부터 점차 좁아지고 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 가장 좁아질 수 있다. 즉, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서 제1 폭(W1)과 같은 폭을 가지고 비아(11)의 제1 부분(11a)에서 멀어질수록 점차 좁아지고, 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 제2 폭(W2)과 같은 폭을 가질 수 있다.

본 실시예에 따르면, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는 비아(11)의 제3 부분(11c)이, 높이 방향(DRh)을 따라 넓은 제1 폭(W1)에서 좁은 제2 폭(W2)에 이르기까지 점차 변화하는, 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 이처럼, 비아(11)의 위치에 따라 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 비아(11)의 표면을 통해 전달되는 전류의 경로 길이를 조절할 수 있고, 필요에 따라 안테나 패치와 비아(11)의 제3 부분(11c) 사이의 중첩에 따른 커플링 크기 등을 조절할 수 있다.

도 5를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 비아 구조에 대하여 설명한다. 도 5는 다른 한 실시예에 따른 비아의 단면도이다.

도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 비아(11)는 앞서 도 1 내지 도 4를 참고로 설명한 실시예들에 따른 비아(11)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)은 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)보다 더 넓을 수 있고, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 비아(11)의 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서부터 점차 넓어지고 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 가장 넓어질 수 있다. 즉, 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서 제1 폭(W1)과 같은 폭을 가지고 비아(11)의 제1 부분(11a)에서 멀어질수록 점차 넓어지고, 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 제2 폭(W2)과 같은 폭을 가질 수 있다.

그러면, 도 6a를 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나에 대하여 설명한다. 도 6a는 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.

도 6a를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100a)는 복수의 절연층(110a, 110b, 120), 복수의 절연층(110a, 110b, 120)을 관통하는 피드 비아(11), 피드 비아(11)와 연결된 안테나 패치(210)를 포함할 수 있다.

복수의 절연층(110a, 110b, 120)은 제1 절연층(110a), 높이 방향(DRh)을 따라 제1 절연층(110a) 위에 위치하는 제2 절연층(110b), 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b) 사이에 위치하는 제3 절연층(120)을 포함할 수 있다.

제1 절연층(110a)의 유전율과 제2 절연층(110b)의 유전율은 제3 절연층(120)의 유전율보다 더 클 수 있고, 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b)의 두께는 제3 절연층(120)의 두께보다 더 클 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

피드 비아(11)는 제1 절연층(110a)을 관통하는 제1 부분(11a), 제2 절연층(110b)을 제2 부분(11b), 그리고 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b) 사이에 위치하며 제3 절연층(120)을 관통하는 제3 부분(11c)을 포함한다.

피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)보다 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 더 넓을 수 있다.

안테나 패치(210)는 제2 절연층(110b) 위에 위치할 수 있으며, 피드 비아(11)에 연결될 수 있다.

안테나 패치(210)는 피드 비아(11)를 통해 전달되는 전자기 신호를 통해 RF 신호를 송수신할 수 있다.

피드 비아(11)의 폭은 일정하지 않고, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭이 상대적으로 넓을 수 있다.

피드 비아(11)는 상대적으로 넓은 폭을 가지는 제3 부분(11c)을 포함함으로써, 제3 부분(11c)을 포함하지 않는 경우에 비하여, 피드 비아(11)의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로 길이가 길어질 수 있다. 이처럼, 피드 비아(11)의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로 길이가 길어짐으로써, 안테나 패치(210)의 크기를 크게하지 않으면서도 안테나(100a)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

또한, 안테나 패치(210)는 상대적으로 넓은 폭을 가지는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100a)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

이처럼, 실시예에 따른 안테나(100a)는 안테나 패치(210)에 전자기 신호를 전달하는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100a)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 6b를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(100a1)에 대하여 설명한다. 도 6b는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.

도 6b를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100a1)는 앞서 설명한 실시예에 따른 안테나(100a)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 안테나(100a1)는 복수의 절연층(110a, 110b, 120), 복수의 절연층(110a, 110b, 120)을 관통하는 피드 비아(11), 피드 비아(11)와 연결된 피드 패턴(211), 피드 패턴(211)과 커플링되는 안테나 패치(210)를 포함할 수 있다.

피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)보다, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 더 넓을 수 있다. 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)은 거의 같을 수 있다.

피드 패턴(211)과 안테나 패치(210)는 제2 절연층(110b) 위에 위치할 수 있으며, 피드 패턴(211)은 피드 비아(11)에 연결될 수 있고, 안테나 패치(210)는 피드 비아(11)와 직접 연결되지 않고, 피드 패턴(211)을 통해 용량성 결합될 수 있다.

피드 비아(11)의 폭은 일정하지 않고, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭이 상대적으로 넓을 수 있다.

상대적으로 넓은 폭을 가지는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)을 포함함으로써, 피드 비아(11)의 표면을 따라 흐르는 표면 전류의 전류 경로를 길게 할 수 있어, 안테나(100a1)의 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한, 안테나 패치(210)는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100b)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

이처럼, 실시예에 따른 안테나(100a1)는 안테나 패치(210)에 전자기 신호를 전달하는 피드 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100a1)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 7을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(100b)에 대하여 설명한다. 도 7은 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.

도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100b)는 앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나(100a, 100a1)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 안테나(100b)는 복수의 절연층(110a, 110b, 120), 복수의 절연층(110a, 110b, 120)을 관통하는 피드 비아(11), 피드 비아(11)와 연결된 안테나 패치(210)를 포함할 수 있다.

피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)보다. 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)과 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 더 넓을 수 있다. 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)과 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 거의 같을 수 있다.

안테나 패치(210)는 제2 절연층(110b) 위에 위치할 수 있으며, 피드 비아(11)에 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 도 6b를 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나와 유사하게, 안테나 패치(210)는 피드 비아(11)와 직접 연결되지 않고, 용량성 결합될 수 있다.

피드 비아(11)의 폭은 일정하지 않고, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭과, 제3 부분(11c) 위에 위치하고 제2 절연층(110b)을 관통하는, 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 폭이 상대적으로 넓을 수 있다.

피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭과 제2 부분(11b)의 폭을 상대적으로 넓게 형성함으로써, 피드 비아(11)의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로 길이를 길게 할 수 있어, 안테나(100b)의 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한, 안테나 패치(210)는 상대적으로 넓은 폭을 가지는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c) 및 제2 부분(11b)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100b)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

이처럼, 실시예에 따른 안테나(100b)는 안테나 패치(210)에 전자기 신호를 전달하는 피드 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100b)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 8을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(100c)에 대하여 설명한다. 도 8은 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.

도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100c)는 앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나(100a, 100a1, 100b)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 안테나(100c)는 복수의 절연층(110a, 110b, 120), 복수의 절연층(110a, 110b, 120)을 관통하는 피드 비아(11), 피드 비아(11)와 연결된 안테나 패치(210)를 포함할 수 있다.

피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)보다 더 넓을 수 있다. 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)과 비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 거의 같을 수 있다.

피드 비아(11)의 폭은 일정하지 않고, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭과, 제3 부분(11c) 아래에 위치하고 제1 절연층(110a)를 관통하는, 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 폭이 상대적으로 넓을 수 있다.

피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭과 제1 부분(11a)의 폭을 상대적으로 넓게 형성함으로써, 피드 비아(11)의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로 길이를 길게 할 수 있어, 안테나(100c)의 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한, 안테나 패치(210)는 상대적으로 넓은 폭을 가지는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c) 및 제1 부분(11a)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100c)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

이처럼, 실시예에 따른 안테나(100c)는 안테나 패치(210)에 전자기 신호를 전달하는 피드 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100c)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 9를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(100d)에 대하여 설명한다. 도 9는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.

도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100d)는 앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나(100a, 100a1, 100b, 100c)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 안테나(100d)는 복수의 절연층(110a, 110b, 120), 복수의 절연층(110a, 110b, 120)을 관통하는 피드 비아(11), 피드 비아(11)와 연결된 안테나 패치(210)를 포함할 수 있다.

피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)보다 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)이 더 넓을 수 있고, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서부터 점차 좁아지고 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 가장 좁아질 수 있다. 즉, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서 제1 폭(W1)과 같은 폭을 가지고 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)에서 멀어질수록 점차 좁아지고, 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 제2 폭(W2)과 같은 폭을 가질 수 있다.

안테나 패치(210)는 제2 절연층(110b) 위에 위치할 수 있으며, 피드 비아(11)에 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 안테나 패치(210)는 피드 비아(11)와 직접 연결되지 않고, 도 6b를 참고로 설명한 실시예에 따른 안테나와 유사하게, 용량성 결합될 수 있다.

피드 비아(11)의 폭은 일정하지 않고, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)은, 높이 방향(DRh)을 따라 넓은 제1 폭(W1)에서 좁은 제2 폭(W2)에 이르기까지 점차 변화하는, 폭을 가질 수 있다.

피드 비아(11)의 제1 부분(11a)의 폭을 상대적으로 넓게 형성하고, 제3 부분(11c)의 폭을 제1 부분(11a)을 향해 점차로 넓어지도록 형성함으로써, 피드 비아(11)의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로 길이를 길게 할 수 있어, 안테나(100d)의 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한, 안테나 패치(210)는 상대적으로 넓어지는 폭을 가지는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)과 상대적으로 넓은 폭을 가지는 제1 부분(11a)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100d)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

이처럼, 실시예에 따른 안테나(100d)는 안테나 패치(210)에 전자기 신호를 전달하는 피드 비아(11)의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100d)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 10을 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(100e)에 대하여 설명한다. 도 10은 다른 한 실시예에 따른 안테나(100e)의 단면도이다.

도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100e)는 앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나(100a, 100a1, 100b, 100c, 100d)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 안테나(100e)는 복수의 절연층(110a, 110b, 120), 복수의 절연층(110a, 110b, 120)을 관통하는 피드 비아(11), 피드 비아(11)와 연결된 안테나 패치(210)를 포함할 수 있다.

피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 제2 폭(W2)은 비아(11)의 제1 부분(11a)의 제1 폭(W1)보다 더 넓을 수 있고, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서부터 점차 넓어지고 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 가장 넓어질 수 있다. 즉, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭은 제1 부분(11a)과 연결되는 부분에서 제1 폭(W1)과 같은 폭을 가지고 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)에서 멀어질수록 점차 넓어지고, 피드 비아(11)의 제2 부분(11b)과 연결되는 부분에서 제2 폭(W2)과 같은 폭을 가질 수 있다.

피드 비아(11)의 폭은 일정하지 않고, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)이, 높이 방향(DRh)을 따라 넓은 제1 폭(W1)에서 좁은 제2 폭(W2)에 이르기까지 점차 변화하는, 폭을 가질 수 있다.

피드 비아(11)의 제2 부분(11b)의 폭을 상대적으로 넓게 형성하고, 제3 부분(11c)의 폭이 높이에 따라 점차로 넓어지도록 형성함으로써, 피드 비아(11)의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로 길이를 길게 할 수 있어, 안테나(100e)의 대역폭을 넓힐 수 있다. 또한, 안테나 패치(210)는 상대적으로 넓은 폭을 가지는 피드 비아(11)의 제3 부분(11c) 및 제2 부분(11b)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100e)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 11a 및 도 11b를 참고하여, 다른 한 실시예에 따른 안테나(100f)에 대하여 설명한다. 도 11a는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이고, 도 11b는 도 11a의 안테나의 일부를 도시한 평면도이다.

도 11a를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100f)는 앞서 설명한 실시예에 따른 안테나(100a)와 유사하다. 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 안테나(100f)는 복수의 절연층(110a, 110b, 120), 복수의 절연층(110a, 110b, 120)을 관통하는 피드 비아(11), 피드 비아(11)와 연결된 안테나 패치(210)를 포함할 수 있다.

안테나 패치(210)는 제2 절연층(110b) 위에 위치할 수 있으며, 비아(11)에 연결될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 안테나 패치(210)는 비아(11)와 직접 연결되지 않고, 용량성 결합될 수 있다.

비아(11)의 제3 부분(11c)의 제3 폭(W3)은 안테나 패치(210)의 제4 폭(W4)와 거의 같을 수 있으나, 안테나 패치(210)의 제4 폭(W4) 보다 작을 수 있다.

안테나 패치(210)는 비아(11)를 통해 전달되는 전자기 신호를 통해 RF 신호를 송수신할 수 있다.

도 11b를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나(100f)의 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 평면 형태는 피드 비아(11)의 제1 부분(11a)과 제2 부분(11b)의 평면 형태와 다르게, 다각형의 형태를 가질 수 있고, 예를 들어, 사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 평면 형태는 안테나 패치(210)의 평면 형태와 거의 같을 수 있다.

이처럼, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 평면 형태가 다각형의 형태를 가지는 경우, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)을 통해 흐르는 표면 전류는 방사형태로 흐르지 않고, 도 11b에 화살표로 표시한 바와 같이, 서로 다른 방향으로 뻗어 있는 제1 가장자리(Ea)와 제2 가장자리(Eb)를 따라 흐르다가, 제1 가장자리(Ea)와 제2 가장자리(Eb)가 교차하여 이루는 모서리 부분(Ec) 쪽으로 흐르게 된다. 따라서, 피드 비아(11)의 제3 부분(11c)의 표면을 따라 흐르는 표면 전류는 모서리 부분(Ec) 쪽을 향하는 방향성을 가지게 된다.

이처럼, 비아(11)의 폭은 일정하지 않고, 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는 비아(11)의 제3 부분(11c)의 폭이 상대적으로 넓을 수 있고, 상대적으로 넓은 폭을 가지는 비아(11)의 제3 부분(11c)의 표면을 흐르는 표면 전류는 안테나 패치(210)의 표면을 흐르는 표면 전류와 같은 방향성을 가지게 됨으로써, 비아(11)의 제3 부분(11c)은 추가 안테나 패치의 역할을 할 수 있다.

안테나 패치(210)는 상대적으로 넓은 폭을 가지는 비아(11)의 제3 부분(11c)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 비아(11)의 제3 부분(11c)은 추가 안테나 패치의 역할을 할 수 있다. 이를 통해 별개의 안테나 패치 또는 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100a)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

이처럼, 실시예에 따른 안테나(100f)는 안테나 패치(210)에 전자기 신호를 전달하는 비아(11)의 제3 부분(11c)의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나(100f)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

그러면, 도 12 및 도 13를 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나 장치(1000)에 대하여 설명한다. 도 12는 다른 한 실시예에 따른 안테나의 일부를 도시한 사시도이고, 도 13은 다른 한 실시예에 따른 안테나의 단면도이다.

도 12 및 도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 장치(1000)는 안테나부(100)와 안테나부(100)에 연결된 연결 기판(200)을 포함할 수 있다.

안테나부(100)는 복수의 절연층(110a, 110b, 110c, 120, 120a), 복수의 피드 비아(111a, 111b, 121a, 121b), 복수의 그라운드 비아(113), 제1 안테나 패치(21), 제2 안테나 패치(31), 제3 안테나 패치(41)를 포함할 수 있다.

연결 기판(200)은 그라운드 플레인(201)과 금속층(202, 203)을 포함할 수 있다.

복수의 절연층(110a, 110b, 110c, 120, 120a)은 제1 절연층(110a)과 제1 절연층(110a) 위에 위치하는 제2 절연층(110b), 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b) 사이에 위치하는 제3 절연층(120), 제2 절연층(110b) 위에 위치하는 제4 절연층(110c), 제2 절연층(110b)과 제4 절연층(110c) 사이에 위치하는 제5 절연층(120a)을 포함할 수 있다.

제1 절연층(110a)의 유전율과 제2 절연층(110b)의 유전율은 제3 절연층(120)의 유전율보다 더 클 수 있고, 제2 절연층(110b)의 유전율과 제4 절연층(110c)의 유전율은 제5 절연층(120a)의 유전율보다 클 수 있다.

제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b)의 두께는 제3 절연층(120)의 두께보다 더 클 수 있고, 제2 절연층(110b)의 두께와 제4 절연층(110c)의 두께는 제5 절연층(120a)의 두께보다 더 클 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제1 절연층(110a), 제2 절연층(110b), 제4 절연층(110c)은 유전율이 약 3 내지 4, 손실 탄젠트(loss Tangent)가 약 0.003 내지 약 0.004의 프리프레그(prepreg) 유전체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제3 절연층(120)과 제5 절연층(120a)은 제1 절연층(110a), 제2 절연층(110b), 제4 절연층(110c)의 재료와 다른 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(120)과 제5 절연층(120a)은 제1 절연층(110a)과 제2 절연층(110b) 사이의 결합력과 제2 절연층(110b)과 제4 절연층(110c) 사이의 결합력을 높이도록 접착성을 가지는 폴리머(polymer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 절연층(120)과 제5 절연층(120a)은 제1 절연층(110a), 제2 절연층(110b), 제4 절연층(110c)의 유전율보다 낮은 유전율을 가지는 세라믹(ceramic) 재료를 포함하거나, LCP(Liquid Crystal Polymer)나 폴리이미드와 같이 높은 유연성을 가지는 재료를 포함하거나, 강한 내구성, 높은 접착성을 가지도록 에폭시(epoxy) 수지나 테플론(Teflon) 같은 재료를 포함할 수도 있다.

복수의 피드 비아(111a, 111b, 121a, 121b)는 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b), 그리고 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)를 포함할 수 있다.

제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)는 제1 절연층(110a)을 관통하여 제1 절연층(110a) 위에 위치하는 제1 안테나 패치(21)와 연결될 수 있고, 제1 안테나 패치(21)는 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)를 통해 전자기 신호를 인가 받을 수 있다.

제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)는 제1 절연층(110a), 제3 절연층(120), 제2 절연층(110b)을 관통하여, 제2 절연층(110b) 위에 위치하는 제2 안테나 패치(31)와 연결될 수 있고, 제2 안테나 패치(31)는 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)를 통해 전자기 신호를 인가 받을 수 있다.

제1 안테나 패치(21)는 제1 홀(21a)과 제2 홀(21b)을 포함하고, 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)는 제1 홀(21a)과 제2 홀(21b)을 통해 제1 안테나 패치(21)를 관통할 수 있다.

제3 피드 비아(121a)는 제1 절연층(110a)을 관통하는 제1 부분(121a1), 제2 절연층(110b)을 관통하는 제2 부분(121a2), 제3 절연층(120)을 관통하는 제3 부분(121a3)을 포함할 수 있고, 제3 피드 비아(121a)의 제3 부분(121a3)의 폭은 제3 피드 비아(121a)의 제1 부분(121a1)의 폭과 제3 피드 비아(121a)의 제2 부분(121a2)의 폭보다 넓을 수 있다.

이와 유사하게, 제4 피드 비아(121b)는 제1 절연층(110a)을 관통하는 제1 부분(121b1), 제2 절연층(110b)을 관통하는 제2 부분(121b2), 제3 절연층(120)을 관통하는 제3 부분(121b3)을 포함할 수 있고, 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121b3)의 폭은 제4 피드 비아(121b)의 제1 부분(121b1)의 폭과 제4 피드 비아(121b)의 제2 부분(121b2)의 폭보다 넓을 수 있다.

안테나 장치(1000)의 제1 안테나 패치(21)는 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)를 통해 제1 대역폭의 RF 신호를 송수신할 수 있고, 안테나 장치(1000)의 제2 안테나 패치(31)와 제3 안테나 패치(41)는 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)를 통해 제1 대역폭과 다른 제2 대역폭의 RF 신호를 송수신할 수 있다. 제1 대역폭의 중심 주파수는 제2 대역폭의 중심 주파수보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 제1 대역폭의 중심 주파수는 약 24GHz 또는 약 28GHz일 수 있고, 제2 대역폭의 중심 주파수는 약 39GHz일 수 있다.

제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)는 서로 다른 편파 특성을 가지는 전기 신호를 전달할 수 있고, 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b)의 전기 신호에 대응하여 제1 안테나 패치(21)에 흐르는 표면 전류는 서로 수직을 이루도록 흐를 수 있다. 이에 의해 안테나 장치(1000)는 서로 다른 편파 특성을 가지는 제1 대역폭의 RF 신호를 송수신할 수 있다.

이와 유사하게, 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)는 서로 다른 편파 특성을 가지는 전기 신호를 전달할 수 있고, 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)의 전기 신호에 대응하여 제2 안테나 패치(31)에 흐르는 표면 전류는 서로 수직을 이루도록 흐를 수 있다. 이에 의해 안테나 장치(1000)는 서로 다른 편파 특성을 가지는 제2 대역폭의 RF 신호를 송수신할 수 있다.

제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 폭은 일정하지 않고, 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)가 관통하는 복수의 절연층들(110a, 110b, 120) 중 상대적으로 유전율이 낮은 제3 절연층(120)을 관통하는 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭이 상대적으로 넓을 수 있다.

제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)는 상대적으로 넓은 폭을 가짐으로써, 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 표면을 따라 흐르는 전류의 경로 길이를 넓힐 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나 장치(1000)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

또한, 제2 안테나 패치(31)는 상대적으로 넓은 폭을 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)과 추가적인 커플링을 이룰 수 있고, 이를 통해 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나 장치(1000)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

복수의 그라운드 비아(113)는 제1 절연층(110a)을 관통하여 제1 안테나 패치(21)에 연결될 수 있고, 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)의 주변에 위치하여, 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b)에 의해 전달되는 전기 신호가 제1 안테나 패치(21)에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

안테나부(100)는 제1 연결부재(101), 제2 연결부재(102), 제3 연결 부재(103)를 통해 연결 기판(200)에 연결될 수 있다. 제1 연결부재(101)와 제2 연결부재(102)는 안테나부(100) 아래에 위치하고, 솔더 볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad), 또는 SOP(Solder on pad) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

안테나부(100)의 연결 부재(101, 102, 103) 중 제1 연결 부재(101)는 제1 피드 비아(111a) 및 제2 피드 비아(111b), 그리고 제3 피드 비아(121a) 및 제4 피드 비아(121b) 아래에 위치할 수 있다. 안테나부(100)의 연결 부재(101, 102, 103) 중 제2 연결부재(102)는 제1 절연층(110a)의 하부면의 가장자리를 따라 복수 개 위치할 수 있고, 안테나부(100)의 연결 부재(101, 102, 103) 중 제3 연결부재(103)는 복수의 그라운드 비아(113)의 아래에 위치할 수 있다.

실시예에 따른 안테나 장치(1000)는 안테나 패치(210)에 전자기 신호를 전달하는 피드 비아의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나 장치(1000)의 대역폭을 넓힐 수 있다.

도 14를 참고하여, 한 실시예에 따른 안테나를 포함하는 전자 기기에 대하여 설명한다. 도 14는 한 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 전자기기를 도시한 간략도이다.

도 14를 참고하면, 실시예에 따른 전자 기기(2000)는 복수의 안테나를 포함하는 안테나 어레이(10)를 포함하고, 안테나 어레이(10)는 전자 기기(2000)의 세트(6400)에 배치된다.

안테나 어레이(10)는 복수의 안테나들을 포함하고, 복수의 안테나들은 앞서 설명한 안테나(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f)와 안테나 장치(1000)를 포함할 수 있다.

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(10)는 전자 기기(2000)의 복수의 변 중 적어도 일부분에 인접하여 배치될 수 있다.

세트(400)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.

앞서 설명한 실시예들에 따른 안테나(100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f)와 안테나 장치(1000)의 많은 특징들은 안테나를 포함하는 전자 기기(2000)에 모두 적용 가능하다.

그러면, 도 15 및 표 1을 참고하여, 한 실험예에 대하여 설명한다. 본 실험예에서는 앞서 설명한 안테나 장치(1000)와 같이 안테나를 형성하였고, 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭을 제1 부분(121a1, 121b1)과 동일하게 형성한 제1 경우(a1), 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭을 제1 부분(121a1, 121b1)의 폭보다 약 10μm 넓게 형성한 제2 경우(a2), 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭을 제1 부분(121a1, 121b1)의 폭보다 약 30μm 넓게 형성한 제3 경우(a3), 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭을 제1 부분(121a1, 121b1)의 폭보다 약 50μm 넓게 형성한 제4 경우(a4), 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭을 제1 부분(121a1, 121b1)의 폭보다 약 70μm 넓게 형성한 제5 경우(a5)에 대하여 제2 대역폭의 RF 신호의 S-parameter를 측정하여, 그 결과를 도 15에 도시하였고, S-parameter 값의 절대 값이 10dB인 대역폭을 표 1에 나타내었다. 제1 경우(a1) 내지 제5 경우(a5) 모두 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭은 제1 안테나 패치(21)의 제1 홀(21a)과 제2 홀(21b)의 폭보다 좁아, 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)는 제1 홀(21a)과 제2 홀(21b)을 통해 제1 안테나 패치(21)를 관통할 수 있었다.

경우(case)	대역폭(band width)
c1	약 2.6Ghz
c2	약 2.8Ghz
c3	약 2.9Ghz
c4	약 3.1Ghz

도 15와 표 1을 참고하여, 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭을 제1 부분(121a1, 121b1)의 폭보다 넓게 형성한 경우들(a2 내지 a4)의 대역폭이 제3 피드 비아(121a)와 제4 피드 비아(121b)의 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭을 제1 부분(121a1, 121b1)과 동일하게 형성한 제1 경우(a1)에 비하여 넓어졌음을 알 수 있었다. 그러나, 제5 경우(a5) S-parameter의 값의 절대 값이 10보다 작은 부분이 포함되어, 안테나의 신호 강도가 약함을 알 수 있었다. 제1 경우(a1) 내지 제4 경우(a4), 제3 부분(121a3, 121b3)의 폭이 넓어질수록 대역폭이 점차 넓어짐을 알 수 있었고, 예를 들어, 제4 경우(a4)에 있어, 대역폭은 약 500Mhz 정도 확장되었음을 알 수 있었다.이처럼, 실시예들에 따른 안테나에 따르면, 피드 비아의 넓이를 조절함으로써, 별개의 커플링 패턴을 형성하지 않고도 안테나의 대역폭을 넓힐 수 있음을 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.

100, 100a, 100a1, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f: 안테나
11, 111a, 111b, 121a, 121b: 비아
110a, 110b, 110c, 120, 120a: 절연층
113: 그라운드 비아.
11a, 121a1, 121b1: 제1 부분
11b, 121a2, 121b2: 제2 부분
11c, 121a3, 121b3: 제3 부분
W1, W2, W3: 폭
200: 연결 기판
2000: 전자 기기
210, 21, 31, 41: 안테나 패치

Claims

제1 절연층,
높이 방향을 따라 상기 제1 절연층 위에 위치하는 제2 절연층,
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하는 제3 절연층,
상기 제1 절연층을 관통하는 제1 부분, 상기 제2 절연층을 관통하는 제2 부분, 상기 제3 절연층을 관통하는 제3 부분을 포함하는 피드 비아, 그리고
상기 제1 절연층 위에 위치하고, 상기 피드 비아로부터 급전되는 안테나 패치를 포함하고,
상기 제3 절연층의 유전율은 상기 제1 절연층의 유전율과 상기 제2 절연층의 유전율보다 낮고,
상기 높이 방향과 수직을 이루는 방향을 따라, 상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 폭은 상기 피드 비아의 상기 제1 부분의 폭과 상기 피드 비아의 상기 제2 부분의 폭 중 적어도 일부보다 더 넓은 안테나.
제1항에서,
상기 높이 방향을 따라 측정한 상기 제1 절연층의 두께와 상기 제2 절연층의 두께보다 상기 제3 절연층의 두께가 더 얇은 안테나.
제2항에서,
상기 제3 절연층은 접착력을 가지는 안테나.
제3항에서,
상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제1 부분의 상기 폭보다 넓고 상기 제2 부분의 상기 폭보다 넓은 안테나.
제4항에서,
상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 안테나 패치의 폭과 거의 같거나 작은 안테나.
제3항에서,
상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제1 부분의 상기 폭보다 넓고,
상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제2 부분의 상기 폭과 거의 같은 안테나.
제3항에서,
상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제2 부분의 상기 폭보다 넓고,
상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 제1 부분의 상기 폭과 거의 같은 안테나.
제3항에서,
상기 피드 비아의 상기 제1 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 일정하고,
상기 피드 비아의 상기 제2 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 일정하고,
상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 변화하는 안테나.
제8항에서,
상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 상기 제1 부분에서 멀어지고 상기 제2 부분에 가까워질수록 점차 작아지는 안테나.
제8항에서,
상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 상기 폭은 상기 높이 방향을 따라 상기 제1 부분에서 멀어지고 상기 제2 부분에 가까워질수록 점차 커지는 안테나.
제1항에서,
상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 평면 형태는 상기 피드 비아의 상기 제1 부분의 평면 형태와 상기 피드 비아의 상기 제2 부분의 평면 형태와 거의 같은 안테나.
제1항에서,
상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 평면 형태는 상기 안테나 패치의 평면 형태와 거의 같은 안테나.
제12항에서,
상기 피드 비아의 상기 제3 부분의 평면 형태와 상기 안테나 패치의 평면 형태는 다각형인 안테나.
제1 절연층,
상기 제1 절연층 위에 위치하는 제2 절연층,
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층 사이에 위치하고, 상기 제1 절연층의 유전율 및 상기 제2 절연층의 유전율보다 더 낮은 유전율을 가지는 제3 절연층,
상기 제1 절연층을 관통하는 제1 피드 비아,
상기 제1 절연층을 관통하는 제1 부분, 상기 제2 절연층을 관통하는 제2 부분, 상기 제3 절연층을 관통하는 제3 부분을 포함하는 제2 피드 비아,
상기 제1 절연층 위에 위치하고, 상기 제1 피드 비아로부터 급전되는 제1 안테나 패치, 그리고
상기 제2 절연층 위에 위치하고, 상기 제2 피드 비아로부터 급전되는 제2 안테나 패치를 포함하고,
상기 제2 피드 비아의 상기 제3 부분의 폭이 상기 제2 피드 비아의 상기 제1 부분의 폭과 상기 제2 피드 비아의 상기 제2 부분의 폭 중 적어도 일부보다 더 넓은 안테나.
제14항에서,
상기 높이 방향을 따라 측정한 상기 제1 절연층의 두께와 상기 제2 절연층의 두께보다 상기 제3 절연층의 두께가 더 얇은 안테나.
제15항에서,
상기 제3 절연층은 접착력을 가지는 안테나.
제14항에서,
상기 제1 절연층 아래에 위치하는 복수의 연결 부재를 더 포함하는 안테나.
제17항에서,
상기 복수의 연결 부재는
상기 제1 피드 비아와 상기 제2 피드 비아에 연결된 복수의 제1 연결 부재, 그리고
상기 제1 절연층의 하부면의 가장자리를 따라 배치되는 복수의 제2 연결 부재를 포함하는 안테나.
제18항에서,
상기 제1 피드 비아와 상기 제2 피드 비아 사이에 위치하고, 상기 제1 안테나 패치에 연결된 그라운드 비아를 더 포함하는 안테나.
제19항에서,
상기 복수의 연결 부재는
상기 그라운드 비아에 연결된 제3 연결 부재를 더 포함하는 안테나.