WO2021221474A1 - 안테나 패키지 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 - Google Patents

안테나 패키지 및 이를 포함하는 화상 표시 장치 Download PDF

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WO2021221474A1
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최병진
김나연
김영주
홍원빈
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동우화인켐 주식회사
포항공과대학교 산학협력단
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    • H05K1/0218—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference by printed shielding conductors, ground planes or power plane
    • H05K1/0224—Patterned shielding planes, ground planes or power planes

Definitions

  • the present invention relates to an antenna package and an image display device including the same. More particularly, it relates to an antenna package including an antenna element and a circuit board, and an image display device including the same.
  • wireless communication technologies such as Wi-Fi and Bluetooth are combined with an image display device and implemented in the form of, for example, a smartphone.
  • an antenna may be coupled to the image display device to perform a communication function.
  • an antenna for performing communication in a high-frequency or ultra-high frequency band needs to be coupled to the image display device.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • a radiation characteristic and an impedance characteristic through a radiation electrode and/or a pad included in the antenna may be disturbed by wirings or electrode patterns included in the FPCB.
  • Korean Patent Application Laid-Open No. 2013-0095451 discloses an antenna integrated into a display panel, but does not sufficiently consider efficient circuit connection as described above.
  • An object of the present invention is to provide an antenna package having improved operational reliability and signal efficiency.
  • An object of the present invention is to provide an image display device including an antenna package having improved operational reliability and signal efficiency.
  • An antenna unit including a radiation pattern, a transmission line extending from the radiation pattern, and an antenna ground pad disposed around the transmission line; and a circuit board electrically connected to the antenna unit,
  • the circuit board may include a core layer; a circuit wiring layer disposed on one surface of the core layer and including a signal transmission line electrically connected to the transmission line of the antenna unit and a first ground pattern bonded to the antenna ground pad; and a ground layer disposed on the other surface of the core layer, wherein the ground layer does not overlap a portion of the antenna ground pad except for a region bonded to the first ground pattern in a planar direction.
  • the antenna ground pad includes a bonding area bonded to the first ground pattern and an unbonding area that does not overlap the first ground pattern in a planar direction.
  • the antenna unit further includes a signal pad connected to one end of the transmission line and bonded to the signal transmission line of the circuit board.
  • a length of the antenna ground pad is longer than a length of the signal pad and is smaller than a total length of the transmission line and the signal pad.
  • circuit board further includes a first ground contact penetrating through the core layer and electrically connecting the first ground pattern and the ground layer.
  • the antenna package of 1 above further comprising an antenna driver integrated circuit (IC) chip electrically connected to an end of the circuit board.
  • IC antenna driver integrated circuit
  • the circuit wiring layer of the circuit board includes a plurality of the signal transmission wirings respectively electrically connected to the transmission lines of the antenna units,
  • An antenna package in which distal ends of the signal transmission lines are electrically connected to the antenna driving IC chip.
  • circuit wiring layer further includes a second ground pattern disposed around the distal ends of the signal transmission wirings to be electrically separated from the signal transmission wirings.
  • circuit board further includes a second ground contact penetrating through the core layer and electrically connecting the ground layer and the second ground pattern.
  • An image display device comprising the antenna package of the above-described embodiments.
  • the signal transmission line is connected to a signal pad of the antenna unit
  • the ground layer is connected to the antenna of the antenna unit It may be disposed so as not to overlap in a vertical direction with the unbonded area of the ground pad.
  • the ground layer may be substantially removed even in a chip mounting region connected to an antenna driving integrated circuit (IC) chip. Accordingly, it is possible to increase signal transmission and power feeding efficiency between the antenna driving IC chip and the signal transmission wiring.
  • IC antenna driving integrated circuit
  • 1 and 2 are schematic cross-sectional views and plan views, respectively, of antenna packages according to exemplary embodiments.
  • 3 and 4 are schematic cross-sectional views and plan views, respectively, of antenna packages according to exemplary embodiments.
  • FIG. 5 is a schematic plan view for explaining an image display apparatus according to example embodiments.
  • FIG. 6 is a schematic plan view illustrating an antenna package according to a comparative example.
  • Embodiments of the present invention provide an antenna package in which an antenna unit and a circuit board including a signal transmission line and a ground layer are combined.
  • an image display device including the antenna package.
  • one side and “the other side” used in the present application may refer to two different surfaces, for example, two surfaces facing each other, and may be used to distinguish, for example, an upper surface and a lower surface.
  • 1 and 2 are schematic cross-sectional views and plan views, respectively, of antenna packages according to exemplary embodiments.
  • the antenna package includes an antenna element 100 and a circuit board 200 .
  • the circuit board 200 includes a core layer 230 , a circuit wiring layer 210 , and a ground layer 250 , and an antenna unit included in the circuit wiring layer 210 and the antenna element 100 may be electrically connected to each other.
  • the antenna element 100 may include an antenna dielectric layer 110 and an antenna electrode layer 120 disposed on the antenna dielectric layer 110 .
  • the antenna dielectric layer 110 may include a polyester-based resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose resins, such as a diacetyl cellulose and a triacetyl cellulose; polycarbonate-based resin; acrylic resins such as polymethyl (meth)acrylate and polyethyl (meth)acrylate; styrenic resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymer; polyolefin-based resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefin having a cyclo-based or norbornene structure, and an ethylene-propylene copolymer; vinyl chloride-based resin; amide resins such as nylon and aromatic polyamide; imide-based resin; polyether sulfone-based resin; sulfone-based resins; polyether ether ketone resin; sul
  • the antenna dielectric layer 110 may include an adhesive material such as an optically clear adhesive (OCA), an optically clear resin (OCR), or the like.
  • the antenna dielectric layer 110 may include an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, glass, or the like.
  • the dielectric constant of the antenna dielectric layer 110 may be adjusted in the range of about 1.5 to 12. When the dielectric constant exceeds about 12, the driving frequency is excessively reduced, so that driving in a desired high frequency band may not be realized.
  • the antenna electrode layer 120 may be formed on the upper surface of the antenna dielectric layer 110 . 2 , the antenna electrode layer 120 may include an antenna unit including a radiation pattern 122 .
  • the antenna unit may include an antenna pattern or a radiator capable of 3G, 4G, 5G or higher high-frequency or ultra-high frequency radiation.
  • the antenna unit may further include a transmission line 124 , a signal pad 126 , and an antenna ground pad 125 .
  • the radiation pattern 122 may have, for example, a polygonal plate shape, and the transmission line 124 may extend from one side of the radiation pattern 122 to be electrically connected to the signal pad 126 .
  • the transmission line 124 may be formed as a single member substantially integral with the radiation pattern 122 .
  • the signal pad 126 may be connected to one end of the transmission line 124 .
  • the signal pad 126 is provided as a member substantially integral with the transmission line 124 , and a distal end of the transmission line 124 may be provided as the signal pad 126 .
  • a pair of antenna ground pads 125 may be disposed to face each other with the transmission line 124 or the signal pad 126 interposed therebetween.
  • the antenna ground pad 125 may be electrically and physically separated from the transmission line 124 and the signal pad 126 .
  • the antenna ground pad 125 may have a greater length and area than the signal pad 126 . In one embodiment, the antenna ground pad 125 may have a length smaller than the total length of the signal pad 126 and the transmission line 124 .
  • substantially vertical radiation eg, radiation in the thickness direction of the antenna element 100
  • substantially vertical radiation may be implemented through the radiation pattern 122 .
  • antenna ground pads 125 face each other and are disposed adjacent to the radiation pattern 122 , horizontal radiation by the antenna ground pad 125 may be implemented.
  • substantially vertical radiation may be realized in the area where the radiation pattern 122 is disposed, and substantially horizontal radiation may be implemented in the area where the antenna ground pads 125 are disposed.
  • the above-described antenna unit includes silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), Niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), tin (Sn), molybdenum (Mo), Calcium (Ca) or an alloy containing at least one of them may be included. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the antenna unit is silver (Ag) or a silver alloy (eg, silver-palladium-copper (APC) alloy), copper (Cu) or a copper alloy (eg, a copper-calcium (CuCa) alloy).
  • a silver alloy eg, silver-palladium-copper (APC) alloy
  • copper (Cu) or a copper alloy eg, a copper-calcium (CuCa) alloy.
  • the antenna unit may include a transparent conductive oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (ITZO), or zinc oxide (ZnOx).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ITZO indium zinc tin oxide
  • ZnOx zinc oxide
  • the antenna unit may include a stacked structure of a transparent conductive oxide layer and a metal layer, for example, the antenna unit may have a two-layer structure of a transparent conductive oxide layer-metal layer, or a transparent conductive oxide layer. It may have a three-layer structure of -metal layer-transparent conductive oxide layer.
  • the signal transmission speed may be improved by lowering the resistance, and corrosion resistance and transparency may be improved by the transparent conductive oxide layer.
  • the radiation pattern 122 and the transmission line 124 may include a mesh-pattern structure to improve transmittance.
  • a dummy mesh pattern (not shown) may be formed around the radiation pattern 122 and the transmission line 124 .
  • the signal pad 126 and the antenna ground pad 125 may have a solid pattern formed of the above-described metal or alloy in consideration of reduction in feeding resistance, noise absorption efficiency, and improvement in horizontal radiation characteristics.
  • the antenna ground pad 125 may have a solid pattern structure.
  • a portion of the antenna ground pad 125 adjacent to the radiation pattern eg, the non-bonding region NBR
  • the remaining portion eg, the antenna ground pad 125
  • the bonding region BR may have a solid pattern structure.
  • the non-bonding area NBR adjacent to the radiation pattern 122 among the antenna ground pads 125 may be disposed in the display area of the image display device together with the radiation pattern 122 .
  • the antenna ground layer 130 may be disposed on the bottom surface of the antenna dielectric layer 110 .
  • the antenna ground layer 130 may be disposed to face the radiation pattern 122 with the antenna dielectric layer 110 interposed therebetween. Accordingly, vertical radiation through the radiation pattern 122 may be promoted.
  • the antenna ground layer 130 may overlap a portion of the antenna electrode layer 120 in the thickness direction.
  • the antenna ground layer 130 may not overlap the antenna ground pad 125 in a planar direction. Accordingly, efficiency or concentration of horizontal radiation by the antenna ground pad 125 may be improved.
  • a conductive member of the display device into which the antenna package is inserted may be provided as the antenna ground layer 130 .
  • the conductive member may include, for example, various wires such as a gate electrode, a scan line or a data line of a thin film transistor (TFT) included in the display panel, or various electrodes such as a pixel electrode and a common electrode.
  • various wires such as a gate electrode, a scan line or a data line of a thin film transistor (TFT) included in the display panel, or various electrodes such as a pixel electrode and a common electrode.
  • TFT thin film transistor
  • a metallic member such as an SUS plate disposed on the rear surface of the display device, a sensor member such as a digitizer, or a heat dissipation sheet may be provided as the antenna ground layer 130 .
  • the circuit board 200 may be electrically connected to the antenna element 100 through the signal pad 126 of the antenna unit.
  • the circuit board 200 may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the circuit board 200 may include a core layer 230 , a circuit wiring layer 210 , and a ground layer 250 .
  • the core layer 230 may include, for example, a flexible resin such as polyimide resin, modified polyimide (MPI), epoxy resin, polyester, cycloolefin polymer (COP), liquid crystal polymer (LCP), or the like.
  • a flexible resin such as polyimide resin, modified polyimide (MPI), epoxy resin, polyester, cycloolefin polymer (COP), liquid crystal polymer (LCP), or the like.
  • the circuit wiring layer 210 is formed on one surface of the core layer 230 (the bottom surface of the core layer 230 shown in FIG. 1 ), and may include a signal transmission wiring 212 and a first ground pattern 214 . have.
  • the signal transmission line 212 may be electrically connected to the signal pad 126 of the antenna unit.
  • the first ground pattern 214 may be electrically connected to the antenna ground pad 125 of the antenna unit.
  • a pair of first ground patterns 214 may be disposed to face each other with the signal transmission line 212 interposed therebetween, and may be electrically connected to the antenna ground pad 125 , respectively.
  • the circuit wiring layer 210 and the antenna electrode layer 120 may be bonded to each other through a conductive intermediary pattern 150 .
  • the conductive intermediate structure 150 may include an anisotropic conductive film (ACF).
  • the conductive intermediary structure 150 may be inserted into a region where the circuit board 200 and the antenna element 100 overlap, and the circuit board 200 and the antenna element 100 may be heat-compressed to each other.
  • the signal transmission line 212 and the signal pad 126 may be electrically connected to each other through the conductive intermediate structure 150 .
  • the first ground pattern 214 and the antenna ground pad 125 may be electrically connected to each other through the conductive intermediate structure 150 .
  • the first ground pattern 214 may be provided as a bonding pattern for the above-described bonding process with the antenna element 100 .
  • the antenna ground pad 125 and the first ground pattern 214 may partially overlap each other in a planar direction.
  • the antenna ground pad 125 may be divided into a non-bonding area NBR and a bonding area BR.
  • the bonding area BR may be a portion of the antenna ground pad 125 that is bonded to the first ground pattern 214 of the circuit board 200 (a region overlapping in a planar direction).
  • the non-bonding area NBR may be the remaining portion of the antenna ground pad 125 except for the bonding area BR.
  • the non-bonding region NBR may be a portion that does not overlap the first ground pattern 214 of the circuit board 200 in a planar direction.
  • the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 may function as an auxiliary radiation pattern.
  • the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 is disposed adjacent to the radiation pattern 122 to realize horizontal radiation.
  • the ground layer 250 may be formed on the other surface of the core layer 230 (eg, the upper surface of the core layer 230 in FIG. 1 ).
  • the other surface may refer to a surface opposite to the one surface on which the circuit wiring layer 210 is formed.
  • the core layer 230 may overlap the antenna ground pad 125 in a planar direction. According to example embodiments, the overlapping area of the ground layer 250 and the antenna ground pad 125 may be smaller than the overlapping area of the core layer 230 and the antenna ground pad 125 .
  • an overlapping area of the ground layer 250 and the antenna ground pad 125 in a planar direction may be 10% or less of an area of the antenna ground pad 125 .
  • the ground layer 250 may be disposed so as not to substantially overlap the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 included in the antenna element 100 in a planar direction.
  • the ground layer 250 of the circuit board 200 may be substantially removed on the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 .
  • the ground layer 250 may not entirely overlap the antenna ground pad 125 included in the antenna element 100 in a planar direction.
  • the ground layer 250 does not cover the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 in a planar direction, and may overlap a portion of the bonding area BR. In this case, the ground layer 250 may overlap an area of about 20% or less of the area of the bonding region BR.
  • a conductive layer such as the ground layer 250 or a conductive layer in the circuit board 200 overlapping the antenna ground pad 125 in the thickness direction.
  • a first open region A from which the pattern is substantially removed may be formed.
  • the first ground pattern 214 included in the ground layer 250 and the circuit wiring layer 210 may be electrically connected to each other through the first ground contact 270 .
  • the ground layer 250 may not overlap the antenna ground pad 125 in the planar direction and may partially overlap the first ground pattern 214 .
  • the first ground contact 270 may penetrate the core layer 230 and electrically connect the ground layer 250 and the first ground pattern 214 to each other.
  • ground layer 250 and the first ground pattern 214 are connected to each other through the first ground contact 270 , noise absorption/blocking efficiency is increased, so that the reliability of feeding/signal transmission to the antenna element 100 is improved.
  • the antenna driving reliability may be improved through noise absorption by including the ground layer 250 on the other surface of the circuit board 200 .
  • radiation disturbance at the antenna ground pad 125 by the ground layer 250 is reduced or substantially eliminated on the working area of the antenna ground pad 125 of the antenna unit by reducing or substantially eliminating the area occupied by the ground layer 250 . can be suppressed.
  • the area of the antenna element 100 in which the antenna ground pad 125 is disposed is substantially horizontally radiated. area can be converted.
  • the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 may be provided in a substantially horizontal radiation pattern.
  • the area in which the radiation pattern 122 is disposed is provided as a vertical radiation area, and as it is separated from the horizontal radiation area without interference, radiation and signal reliability are improved, and signal loss can be suppressed.
  • FIGS. 3 and 4 are schematic cross-sectional views and plan views, respectively, of antenna packages according to exemplary embodiments.
  • a detailed description of a configuration and/or structure substantially the same as or similar to that described with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted.
  • illustration of the antenna dielectric layer 110 and the first ground contact 270 in FIG. 4 is omitted.
  • the antenna package may include an antenna driving integrated circuit (IC) chip 290 .
  • IC antenna driving integrated circuit
  • one end of the circuit board 200 is electrically connected to the antenna element 100 in the bonding area B1 , and the other end of the circuit board 200 is an antenna in the chip mounting area B2 . It may be electrically connected to the driving IC chip 290 .
  • an intermediate circuit board 280 is disposed between the other end of the circuit board 200 and the antenna driving IC chip 290 to electrically connect the circuit board 200 and the antenna driving IC chip 290 .
  • the intermediate circuit board 280 may be, for example, a rigid printed circuit board.
  • the intermediate circuit board 280 may include an intermediate circuit pattern 285 formed in a prepreg substrate.
  • the antenna element 100 may include a plurality of antenna units arranged in an array form on the antenna dielectric layer 110 .
  • the circuit wiring layer 210 of the circuit board 200 may include a plurality of signal transmission wirings 212 connected to each of the signal pads 126 of the antenna units.
  • the signal transmission lines 212 may extend toward the chip mounting region B2 on the core layer 230 .
  • the distal ends of the signal transmission lines 212 may be electrically connected to the antenna driving IC chip 290 through the intermediate circuit pattern 285 included in the intermediate circuit board 280 . Accordingly, the power feeding and driving control signals from the antenna driving IC chip 290 may be transmitted to each antenna unit.
  • the antenna driving IC chip 290 may be directly mounted on the intermediate circuit board 280 through a surface mounting technology, or may be mounted using a conductive ball, solder, resist, or the like.
  • the circuit wiring layer 210 of the circuit board 200 may further include a second ground pattern 216 disposed around distal ends of the signal transmission wirings 212 .
  • the second ground pattern 216 may also be disposed between adjacent signal transmission lines 212 to absorb or shield signal noise around the signal transmission lines 212 .
  • the second ground pattern 216 and the ground layer 250 of the circuit board 200 may be electrically connected to each other through the second ground contact 275 penetrating the core layer 230 to improve noise absorption efficiency. .
  • the ground layer 250 of the circuit board 200 may not extend to the chip mounting area B2 in a planar direction. Accordingly, the ground layer 250 may not overlap the antenna driving IC chip 290 in the thickness direction as shown in FIG. 4 . In an embodiment, the ground layer 250 may not overlap the intermediate circuit board 280 in the thickness direction.
  • a second open area A2 may be defined.
  • the power/radiation signal of the corresponding frequency is disturbed through the signal transmission lines 212 . and can improve signal reliability.
  • the antenna driving IC chip 290 may be directly mounted on the surface of the circuit board 200 .
  • the intermediate circuit board 280 may be omitted, and the antenna driving IC chip 290 may be omitted. may be directly connected to distal ends of the signal transmission lines 212 .
  • FIG. 5 is a schematic plan view for explaining an image display apparatus according to example embodiments.
  • the image display device 300 may be implemented in the form of, for example, a smart phone, and FIG. 5 illustrates a front part or a window surface of the image display device 300 .
  • the front portion of the image display device may include a display area 310 and a peripheral area 320 .
  • the peripheral area 320 may correspond to, for example, a light blocking part or a bezel part of the image display device.
  • the antenna element 100 included in the above-described antenna package may be disposed on the front side of the image display device, for example, on the display panel.
  • the radiation pattern 122 may at least partially overlap the display area 310 .
  • the radiation pattern 122 may include a mesh-pattern structure, and a decrease in transmittance due to the radiation pattern 122 may be prevented.
  • the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 may also be disposed on the display area 310 together with the radiation pattern 122 .
  • the unbonded area NBR of the antenna ground pad 125 may include a mesh-pattern structure.
  • the antenna driving IC chip 290 included in the antenna package may be disposed in the peripheral area 320 to prevent image quality deterioration in the display area 310 .
  • the antenna package is bent through the circuit board 200 so that, for example, the intermediate circuit board 280 and the antenna driving IC chip 290 are disposed on the rear surface of the image display device 300 .
  • vertical radiation and horizontal radiation from the antenna unit can be independently implemented without mutual interference while improving the signal reliability from the antenna driving IC chip 290 through the design of the ground layer 250 of the circuit board 200 . have.
  • Antenna characteristics of the antenna package of the embodiment manufactured according to the structure shown in FIGS. 1 and 2 and the antenna package manufactured according to the comparative example shown in FIG. 6 were evaluated, respectively.
  • the antenna package of the comparative example completely covers the bonding area BR of the antenna ground pad 125 in a planar direction with the ground layer 250 included in the circuit board, and the non-bonding area NBR. It was formed to have the same structure and size as the antenna package of the embodiment except that it was also partially covered.
  • the radiation pattern 122 and the transmission line 124 were formed to include a mesh pattern having a line width of 3 ⁇ m using a silver-palladium-copper (APC) alloy, and an antenna ground pad 125 and The signal pads 126 are each formed of a silver-palladium-copper (APC) alloy solid pattern structure.
  • APC silver-palladium-copper
  • the size of the radiation pattern 122 is 2.4 mm x 2.7 mm, and the size of the ground pad 125 is 2.765 mm x 0.7 mm.
  • the circuit wiring layer 210 and the ground layer 250 included in the circuit board 200 were each formed of a copper layer, and LCP was used as the core layer 230 .
  • Example 1 the ground layer 250 was formed to overlap an area of 20% of the bonding area BR bonded to the first ground pattern 214 of the antenna ground pad 125 .
  • Example 2 as shown in FIG. 2 , the ground layer 250 was entirely removed over the antenna ground pad 125 .
  • the loss level (S11) through the radiation pattern was simulated by extracting the S-parameter (S11) according to the frequency using a network analyzer while supplying power to the circuit board of the antenna package of the Examples and Comparative Examples.

Abstract

안테나 패키지는 방사 패턴, 방사 패턴으로부터 연장되는 전송 선로 및 전송 선로 주변에 배치된 안테나 그라운드 패드를 포함하는 안테나 유닛, 및 안테나 유닛과 전기적으로 연결되는 회로 기판을 포함한다. 회로 기판은 코어층, 코어층의 일면 상에 배치되며 안테나 유닛의 전송 선로와 전기적으로 연결되는 신호 전달 배선 및 안테나 그라운드 패드와 본딩되는 제1 그라운드 패턴을 포함하는 회로 배선층, 및 코어층의 타면 상에 배치되는 그라운드 층을 포함한다. 그라운드 층은 평면 방향에서 안테나 그라운드 패드 중 제1 그라운드 패턴과 본딩된 영역을 제외한 부분과 중첩되지 않는다.

Description

안테나 패키지 및 이를 포함하는 화상 표시 장치
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.
또한, 안테나 급전/구동 제어를 위해 구동 집적 회로 칩과 안테나를 전기적으로 연결하기 위해 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB)과 같은 중개 회로 구조를 사용하는 경우, 추가적인 신호 손실, 신호 교란이 발생할 수 있다.
예를 들면, FPCB에 포함된 배선 또는 전극 패턴들에 의해 안테나에 포함된 방사 전극 및/또는 패드를 통한 방사 특성, 임피던스 특성이 교란될 수 있다.
따라서, 중개 회로 구조물의 영향으로부터 자유로우며 원하는 고주파수 대역의 방사를 안정적으로 구현하기 위한 안테나 설계가 필요하다. 예를 들면, 한국공개특허 제2013-0095451호는 디스플레이 패널에 일체화된 안테나를 개시하고 있으나, 상술한 바와 같이 효율적인 회로 연결을 충분히 고려하고 있지 않다.
본 발명의 일 과제는 향상된 동작 신뢰성 및 신호 효율성을 갖는 안테나 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 향상된 동작 신뢰성 및 신호 효율성을 갖는 안테나 패키지를 포함하는 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
1. 방사 패턴, 상기 방사 패턴으로부터 연장되는 전송 선로 및 상기 전송 선로 주변에 배치된 안테나 그라운드 패드를 포함하는 안테나 유닛; 및 상기 안테나 유닛과 전기적으로 연결되는 회로 기판을 포함하고,
상기 회로 기판은 코어층; 상기 코어층의 일면 상에 배치되며 상기 안테나 유닛의 상기 전송 선로와 전기적으로 연결되는 신호 전달 배선 및 상기 안테나 그라운드 패드와 본딩되는 제1 그라운드 패턴을 포함하는 회로 배선층; 및 상기 코어층의 타면 상에 배치되는 그라운드 층을 포함하고, 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드 중 상기 제1 그라운드 패턴과 본딩된 영역을 제외한 부분과 중첩되지 않는, 안테나 패키지.
2. 위 1에 있어서, 상기 안테나 그라운드 패드는 상기 제1 그라운드 패턴과 접합된 본딩 영역 및 상기 제1 그라운드 패턴과 평면 방향에서 중첩되지 않는 미본딩 영역을 포함하는, 안테나 패키지.
3. 위 2에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드의 상기 미본딩 영역을 덮지 않는, 안테나 패키지.
4. 위 3에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드의 상기 본딩 영역을 부분적으로 덮는, 안테나 패키지.
5. 위 4에 있어서, 상기 그라운드 층과 상기 안테나 그라운드 패드의 중첩 면적은 상기 본딩 영역 면적의 20% 이하인, 안테나 패키지.
6. 위 2에 있어서, 상기 미본딩 영역은 메쉬-패턴 구조를 가지며, 상기 본딩 영역은 속이 찬(solid) 패턴 구조를 갖는, 안테나 패키지.
7. 위 1에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드와 겹쳐지지 않는, 안테나 패키지.
8. 위 1에 있어서, 상기 안테나 유닛은 상기 전송 선로의 일단에 연결되며, 상기 회로 기판의 상기 신호 전달 배선과 본딩되는 신호 패드를 더 포함하는, 안테나 패키지.
9. 위 8에 있어서, 상기 신호 패드를 사이에 두고 한 쌍의 상기 안테나 그라운드 패드들이 배치되는, 안테나 패키지
10. 위 9에 있어서, 상기 신호 전달 배선 주변에 한 쌍의 상기 제1 그라운드 패턴들이 각각 상기 안테나 그라운드 패드들 상에 정렬된, 안테나 패키지
11. 위 8에 있어서, 상기 안테나 그라운드 패드의 길이는 상기 신호 패드의 길이보다 길며, 상기 전송 선로 및 상기 신호 패드의 총 길이보다 작은, 안테나 패키지.
12. 위 1에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 코어층을 관통하며 상기 제1 그라운드 패턴 및 상기 그라운드 층을 전기적으로 연결시키는 제1 그라운드 콘택을 더 포함하는, 안테나 패키지.
13. 위 1에 있어서, 상기 회로 기판의 단부와 전기적으로 연결되는 안테나 구동 집적 회로(IC) 칩을 더 포함하는, 안테나 패키지.
14. 위 13에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 구동 IC 칩과 중첩되지 않는, 안테나 패키지.
15. 위 13에 있어서, 복수의 상기 안테나 유닛들이 포함되며,
상기 회로 기판의 상기 회로 배선층은 상기 안테나 유닛들의 상기 전송 선로들과 각각 전기적으로 연결되는 복수의 상기 신호 전달 배선들을 포함하고,
상기 신호 전달 배선들의 말단부들이 상기 안테나 구동 IC 칩과 전기적으로 연결되는 안테나 패키지.
16. 위 15에 있어서, 상기 회로 배선층은 상기 신호 전달 배선들의 상기 말단부들 주변에 상기 신호 전달 배선들과 전기적으로 분리되도록 배치된 제2 그라운드 패턴을 더 포함하는, 안테나 패키지.
17. 위 16에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 코어층을 관통하며 상기 그라운드 층 및 상기 제2 그라운드 패턴을 전기적으로 연결시키는 제2 그라운드 콘택을 더 포함하는, 안테나 패키지.
18. 상술한 실시예들의 안테나 패키지를 포함하는, 화상 표시 장치.
본 발명의 실시예들에 따르는 신호 전달 배선 및 그라운드 층을 포함하는 회로 기판이 결합된 안테나 패키지에 있어서, 상기 신호 전달 배선을 안테나 유닛의 신호 패드와 연결시키고, 상기 그라운드 층을 상기 안테나 유닛의 안테나 그라운드 패드의 미본딩 영역과는 수직 방향으로 중첩되지 않도록 배치시킬 수 있다.
따라서, 상기 안테나 그라운드 패드 및 상기 그라운드 층에서의 상호 작용에 의한 방사 교란을 억제할 수 있다. 또한, 상기 안테나 그라운드 패드를 통한 수평 방사 효율성을 증대시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 그라운드 층은 안테나 구동 집적 회로(IC) 칩과 연결되는 칩 실장 영역에서도 실질적으로 제거될 수 있다. 따라서, 상기 안테나 구동 IC 칩 및 상기 신호 전달 배선 사이의 신호 전송 및 급전 효율성을 증가시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6은 비교예에 따른 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7은 실시예 및 비교예의 안테나 패키지를 통한 안테나 방사 특성을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 실시예들은 안테나 유닛, 및 신호 전달 배선 및 그라운드 층을 포함하는 회로 기판이 결합된 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.
본 출원에서 사용된 용어 "제1", "제2", "상부", "하부", "상면", "저면" 등의 용어는 절대적인 위치를 지정하는 것이 아니라 상이한 구성들을 구분하거나, 구성간의 상대적 위치를 구별하기 위해 사용된다.
본 출원에서 사용된 용어 "일면" 및 "타면"은 서로 다른 두면, 예를 들면 서로 대향하는 두 표면을 지칭할 수 있으며, 예를 들면 상면 및 저면을 구분하기 위해 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 안테나 패키지는 안테나 소자(100) 및 회로 기판(200)을 포함한다. 회로 기판(200)은 코어층(230), 회로 배선층(210) 및 그라운드 층(250)을 포함하며, 회로 배선층(210) 및 안테나 소자(100)에 포함된 안테나 유닛이 전기적으로 연결될 수 있다.
안테나 소자(100)는 안테나 유전층(110) 및 안테나 유전층(110) 상에 배치된 안테나 전극층(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 전극층(120)은 안테나 유전층(110)의 상면 상에 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 전극층(120)은 방사 패턴(122)을 포함하는 안테나 유닛을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 안테나 유닛은 3G, 4G, 5G 또는 그 이상의 고주파 혹은 초고주파 방사가 가능한 안테나 패턴 혹은 방사체를 포함할 수 있다.
상기 안테나 유닛은 전송 선로(124), 신호 패드(126) 및 안테나 그라운드 패드(125)를 더 포함할 수 있다. 방사 패턴(122)은 예를 들면, 다각형 플레이트 형상을 가지며, 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)의 일변으로부터 연장되어 신호 패드(126)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전송 선로(124)는 방사 패턴(122)과 실질적으로 일체의 단일 부재로서 형성될 수 있다.
신호 패드(126)는 전송 선로(124)의 일단부와 연결될 수 있다. 신호 패드(126)는 전송 선로(124)와 실질적으로 일체의 부재로 제공되며, 전송 선로(124)의 말단부가 신호 패드(126)로 제공될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 한 쌍의 안테나 그라운드 패드들(125)이 전송 선로(124) 또는 신호 패드(126)을 사이에 두고 서로 마주보며 배치될 수 있다. 안테나 그라운드 패드(125)는 전송 선로(124) 및 신호 패드(126)와는 전기적, 물리적으로 분리될 수 있다.
안테나 그라운드 패드(125)는 신호 패드(126)보다 큰 길이 및 면적을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 그라운드 패드(125)는 신호 패드(126) 및 전송 선로(124)의 총 길이보다는 작은 길이를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 방사 패턴(122)을 통해 실질적으로 수직 방사(예를 들면, 안테나 소자(100)의 두께 방향으로 방사)가 구현될 수 있다. 또한, 안테나 그라운드 패드(125)들이 서로 마주보며 방사 패턴(122)에 인접하여 배치됨에 따라, 안테나 그라운드 패드(125)에 의한 수평 방사가 구현될 수 있다.
따라서, 방사 패턴(122)이 배치된 영역에서는 실질적으로 수직 방사가 구현되며, 안테나 그라운드 패드들(125)이 배치된 영역에서는 실질적으로 수평 방사가 구현될 수 있다.
상술한 안테나 유닛은 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, 상기 안테나 유닛은 저저항 구현 및 미세 선폭 패턴닝을 고려하여 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC) 합금), 혹은 구리(Cu) 또는 구리 합금(예를 들면, 구리-칼슙(CuCa) 합금)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 유닛은 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 안테나 유닛은 투명 도전성 산화물 층 및 금속층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 상기 안테나 유닛은 투명 도전성 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.
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 안테나 그라운드 패드(125)는 급전 저항 감소, 노이즈 흡수 효율 및 수평 방사 특성 향상 등을 고려하여 상술한 금속 또는 합금으로 형성된 속이 찬(solid) 패턴일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 그라운드 패드(125)의 적어도 일부는 속이 찬 패턴 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 안테나 그라운드 패드(125) 중 상기 방사 패턴과 인접한 일부(예를 들면, 미본딩 영역(NBR))는 메쉬-패턴 구조를 가지며, 안테나 그라운드 패드(125)의 나머지 일부(예를 들면, 본딩 영역(BR))은 속이 찬 패턴 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 안테나 그라운드 패드(125) 중 방사 패턴(122)과 인접한 미본딩 영역(NBR)은 방사 패턴(122)과 함께 화상 표시 장치의 표시 영역 내에 배치될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 유전층(110)의 저면 상에는 안테나 그라운드 층(130)이 배치될 수 있다. 안테나 그라운드 층(130)은 안테나 유전층(110)을 사이에 두고 방사 패턴(122)과 마주보도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 방사 패턴(122)을 통한 수직 방사가 촉진될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 그라운드 층(130)은 안테나 전극층(120)의 일부와 두께 방향으로 중첩될 수 있다. 예를 들면, 안테나 그라운드 층(130)은 안테나 그라운드 패드(125)와는 평면 방향에서 중첩되지 않을 수 있다. 이에 따라, 안테나 그라운드 패드(125)에 의한 수평 방사의 효율 또는 집중도가 향상될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 안테나 패키지가 삽입되는 디스플레이 장치의 도전성 부재가 안테나 그라운드 층(130)으로 제공될 수도 있다.
상기 도전성 부재는 예를 들면, 디스플레이 패널에 포함된 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극, 스캔 라인 또는 데이터 라인과 같은 각종 배선, 또는 화소 전극, 공통 전극과 같은 각종 전극 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 디스플레이 장치의 배면부에 배치되는 SUS 플레이트, 디지타이저와 같은 센서 부재, 방열 시트 등과 같은 금속성 부재가 안테나 그라운드 층(130)으로 제공될 수도 있다.
회로 기판(200)은 상기 안테나 유닛의 신호 패드(126)를 통해 안테나 소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 회로 기판(200)은 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)일 수 있다.
회로 기판(200)은 코어층(230), 회로 배선층(210) 및 그라운드 층(250)을 포함할 수 있다.
코어층(230)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.
회로 배선층(210)은 코어층(230)의 일면(도 1에 도시된 코어층(230)의 저면) 상에 형성되며, 신호 전달 배선(212) 및 제1 그라운드 패턴(214)을 포함할 수 있다.
신호 전달 배선(212)은 상기 안테나 유닛의 신호 패드(126)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 그라운드 패턴(214)은 상기 안테나 유닛의 안테나 그라운드 패드(125)와 전기적으로 연결될 수 있다.
한 쌍의 제1 그라운드 패턴들(214)이 신호 전달 배선(212)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치되며, 각각 안테나 그라운드 패드(125)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 회로 배선층(210) 및 안테나 전극층(120)은 도전성 중개 패턴(150)을 통해 서로 접합될 수 있다. 예를 들면, 도전성 중개 구조물(150)는 이방성 도전 필름(ACF)을 포함할 수 있다.
이 경우, 도전성 중개 구조물(150)을 회로 기판(200) 및 안테나 소자(100)가 중첩되는 영역에 삽입하고, 회로 기판(200) 및 안테나 소자(100)를 서로 가열 압착할 수 있다.
이에 따라, 도전성 중개 구조물(150)을 통해 신호 전달 배선(212) 및 신호 패드(126)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 도전성 중개 구조물(150)을 통해 제1 그라운드 패턴(214) 및 안테나 그라운드 패드(125)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 그라운드 패턴(214)이 안테나 그라운드 패드(125)와 접합함에 따라, 회로 기판(200) 및 안테나 소자(100)의 본딩 안정성이 향상될 수 있다. 제1 그라운드 패턴(214)은 안테나 소자(100)와의 상술한 본딩 공정을 위한 본딩 패턴으로 제공될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 평면 방향에서 안테나 그라운드 패드(125) 및 제1 그라운드 패턴(214)은 서로 부분적으로 중첩될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 안테나 그라운드 패드(125)는 미본딩 영역(NBR) 및 본딩 영역(BR)으로 구분될 수 있다. 본딩 영역(BR)은 안테나 그라운드 패드(125) 중 회로 기판(200)의 제1 그라운드 패턴(214)과 접합되는 부분(평면 방향에서 중첩되는 영역)일 수 있다.
미본딩 영역(NBR)은 안테나 그라운드 패드(125) 중 본딩 영역(BR)을 제외한 나머지 부분일 수 있다. 예를 들면, 미본딩 영역(NBR)은 평면 방향에서 회로 기판(200)의 제1 그라운드 패턴(214)과 중첩되지 않는 부분일 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR)은 보조 방사 패턴으로 기능할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이, 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR)이 방사 패턴(122)과 인접하게 배치되어 수평 방사가 구현될 수 있다.
그라운드 층(250)은 코어층(230)의 타면(예를 들면, 도 1에서 코어층(230)의 상면) 상에 형성될 수 있다. 상기 타면은 회로 배선층(210)이 형성된 상기 일면과 대향하는 표면을 지칭할 수 있다.
코어층(230)은 평면 방향에서 안테나 그라운드 패드(125)와 중첩될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 그라운드 층(250) 및 안테나 그라운드 패드(125)의 중첩 면적은 코어층(230) 및 안테나 그라운드 패드(125)의 중첩 면적보다 작을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 평면 방향에서 그라운드 층(250) 및 안테나 그라운드 패드(125)의 중첩 면적은 안테나 그라운드 패드(125)의 면적의 10% 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 그라운드 층(250)은 평면 방향에서 안테나 소자(100)에 포함된 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR)과는 실질적으로 겹치지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 회로 기판(200)의 그라운드 층(250)은 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR) 위에서는 실질적으로 제거될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 그라운드 층(250)은 평면 방향에서 안테나 소자(100)에 포함된 안테나 그라운드 패드(125)와 전체적으로 중첩되지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 그라운드 층(250)은 평면 방향에서 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR)을 덮지 않으며, 본딩 영역(BR)의 일부와 겹쳐질 수도 있다. 이 경우, 그라운드 층(250)은 본딩 영역(BR) 면적의 약 20% 이하 면적과 겹쳐질 수 있다.
이에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이, 코어층(230)의 상기 타면 상에는 안테나 그라운드 패드(125)와 두께 방향으로 중첩되는 회로 기판(200) 부분에서 그라운드 층(250)과 같은 도전층 혹은 도전 패턴이 실질적으로 제거된 제1 오픈 영역(A)이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 그라운드 층(250) 및 회로 배선층(210)에 포함된 제1 그라운드 패턴(214)은 제1 그라운드 콘택(270)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 그라운드 층(250)은 상술한 바와 같이 평면 방향에서 안테나 그라운드 패드(125)와는 서로 겹쳐지지 않으며 제1 그라운드 패턴(214)과는 부분적으로 겹쳐질 수 있다. 제1 그라운드 콘택(270)은 코어층(230)을 관통하며 그라운드 층(250) 및 제1 그라운드 패턴(214)을 서로 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제1 그라운드 콘택(270)을 통해 그라운드 층(250) 및 제1 그라운드 패턴(214)이 서로 연결됨에 따라, 노이즈 흡수/차단 효율이 증가되어 안테나 소자(100)로의 급전/신호 전달 신뢰성이 향상될 수 있다.
상술한 예시적인 실시예들에 따르면, 회로 기판(200)의 타면 상에 그라운드 층(250)을 포함시켜 노이즈 흡수를 통해 안테나 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 안테나 유닛의 안테나 그라운드 패드(125)의 작용 영역 상에서는 그라운드 층(250)의 점유 면적을 감소시키거나, 실질적으로 제거함으로써, 그라운드 층(250)에 의한 안테나 그라운드 패드(125)에서의 방사 교란을 억제할 수 있다.
예를 들면, 상술한 바와 같이, 그라운드 층(250)이 제1 오픈 영역(A1)에서 실질적으로 제거됨에 따라, 안테나 그라운드 패드(125)가 배치된 안테나 소자(100)의 영역은 실질적으로 수평 방사 영역으로 전환될 수 있다. 예를 들면, 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR)이 실질적으로 수평 방사 패턴으로 제공될 수 있다.
따라서, 방사 패턴(122)이 배치된 영역은 수직 방사 영역으로 제공되며, 상기 수평 방사 영역과 간섭 없이 분리됨에 따라 방사 및 신호 신뢰성이 향상되며, 신호 손실을 억제할 수 있다.
도 3 및 도 4는 각각 예시적인 실시예들에 따른 안테나 패키지를 나타내는 개략적인 단면도 및 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 및/또는 구조에 대한 상세한 설명은 생략된다. 설명의 편의를 위해, 도 4에서 안테나 유전층(110), 제1 그라운드 콘택(270) 등의 도시는 생략되었다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 안테나 패키지는 안테나 구동 집적 회로(IC) 칩(290)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 회로 기판(200)의 일단부는 안테나 소자(100)와 본딩 영역(B1)에서 전기적으로 연결되며, 회로 기판(200)의 타단부는 칩 실장 영역(B2)에서 안테나 구동 IC 칩(290)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 회로 기판(200)의 상기 타단부 및 안테나 구동 IC 칩(290) 사이에는 중개 회로 기판(280)이 배치되어 회로 기판(200) 및 안테나 구동 IC 칩(290)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 중개 회로 기판(280)은 예를 들면, 리지드(rigid) 인쇄 회로 기판일 수 있다. 예를 들면, 중개 회로 기판(280)은 프리프레그(prepreg) 기판 내에 형성된 중개 회로 패턴(285)을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 안테나 소자(100)는 안테나 유전층(110) 상에 어레이(array) 형태로 배열된 복수의 안테나 유닛들을 포함할 수 있다. 회로 기판(200)의 회로 배선층(210)은 안테나 유닛들의 신호 패드(126) 각각과 연결되는 복수의 신호 전달 배선들(212)을 포함할 수 있다.
신호 전달 배선들(212)은 코어층(230) 상에서 칩 실장 영역(B2)을 향해 연장될 수 있다. 신호 전달 배선들(212)의 말단부들은 중개 회로 기판(280)에 포함된 중개 회로 패턴(285)을 통해 안테나 구동 IC 칩(290)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 안테나 구동 IC 칩(290)으로부터 급전 및 구동 제어 신호가 각 안테나 유닛으로 전달될 수 있다.
안테나 구동 IC 칩(290)은 중개 회로 기판(280) 상에 표면 실장 기술(Surface Mounting Technology)을 통해 직접 실장되거나, 도전 볼, 솔더, 레지스트 등을 사용해 실장될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 회로 기판(200)의 회로 배선층(210)은 신호 전달 배선들(212)의 말단부들의 주변에 배치된 제2 그라운드 패턴(216)을 더 포함할 수 있다. 제2 그라운드 패턴(216)은 인접한 신호 전달 배선들(212) 사이에도 배치되어 신호 전달 배선들(212) 주변에서의 신호 노이즈를 흡수 또는 차폐할 수 있다.
회로 기판(200)의 제2 그라운드 패턴(216) 및 그라운드 층(250)은 코어층(230)을 관통하는 제2 그라운드 콘택(275)을 통해 서로 전기적으로 연결되어 노이즈 흡수 효율이 증진될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 회로 기판(200)의 그라운드 층(250)은 평면 방향에서 칩 실장 영역(B2)으로는 연장되지 않을 수 있다. 이에 따라, 그라운드 층(250)은 도 4에 도시된 바와 같이 안테나 구동 IC 칩(290)과는 두께 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 그라운드 층(250)은 중개 회로 기판(280)과도 두께 방향으로 중첩되지 않을 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 코어층(230)의 상기 타면 상에는 안테나 구동 IC 칩(290) 및/또는 중개 회로 기판(280)과 두께방향으로 중첩되는 도전층 혹은 도전 패턴이 실질적으로 제거된 제2 오픈 영역(A2)이 정의될 수 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 구동 IC 칩(290)과 중첩되는 칩 실장 영역(B2)에서 그라운드 층(250)을 제거함에 따라, 신호 전달 배선들(212)을 통한 해당 주파수의 급전/방사 신호의 교란을 방지하며 신호 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 구동 IC 칩(290)은 회로 기판(200) 표면 상에 직접 실장될 수 있으며, 이 경우 중개 회로 기판(280)은 생략될 수도 있으며, 안테나 구동 IC 칩(290)은 신호 전달 배선들(212)의 말단부들과 직접 연결될 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따른 화상 표시 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 화상 표시 장치(300)는 예를 들면, 스마트 폰 형태로 구현될 수 있으며, 도 5는 화상 표시 장치(300)의 전면부 또는 윈도우 면을 도시하고 있다. 화상 표시 장치의 전면부는 표시 영역(310) 및 주변 영역(320)을 포함할 수 있다. 주변 영역(320)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 차광부 또는 베젤부에 해당될 수 있다
상술한 안테나 패키지에 포함된 안테나 소자(100)는 화상 표시 장치의 전면부에 배치될 수 있으며, 예를 들면 디스플레이 패널 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방사 패턴(122)은 표시 영역(310)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.
일부 실시예들에 있어서, 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR) 역시 방사 패턴(122)과 함께 표시 영역(310)에 배치될 수 있다. 이 경우, 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR)은 메쉬-패턴 구조를 포함할 수 있다.
상기 안테나 패키지에 포함된 안테나 구동 IC 칩(290)은 표시 영역(310)에서의 이미지 품질 저하 방지를 위해 주변 영역(320)에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 회로 기판(200)을 통해 상기 안테나 패키지가 굴곡되어 예를 들면, 중개 회로 기판(280) 및 안테나 구동 IC 칩(290)은 화상 표시 장치(300)의 배면부에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 회로 기판(200)의 그라운드 층(250) 설계를 통해 안테나 구동 IC 칩(290)으로부터의 신호 신뢰성을 증진시키면서 안테나 유닛에서의 수직 방사 및 수평 방사를 상호 간섭 없이 독립적으로 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실험예
도 1 및 도 2에 도시된 구조에 따라 제조된 실시예의 안테나 패키지 및 도 6에 도시된 비교예에 따라 제조된 안테나 패키지의 안테나 특성을 각각 평가하였다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 비교예의 안테나 패키지는 회로 기판에 포함된 그라운드 층(250)을 평면 방향에서 안테나 그라운드 패드(125)의 본딩 영역(BR)을 전체적으로 덮고, 미본딩 영역(NBR) 역시 부분적으로 덮도록 형성한 것을 제외하고는 실시예의 안테나 패키지와 동일한 구조 및 사이즈를 갖도록 형성하였다.
실시예 및 비교예에 있어서, 방사 패턴(122) 및 전송 선로(124)는 은-팔라듐-구리(APC) 합금을 이용한 선폭 3㎛의 메쉬 패턴을 포함하도록 형성되었으며, 안테나 그라운드 패드(125) 및 신호 패드(126)는 각각 은-팔라듐-구리(APC) 합금 솔리드 패턴 구조로 형성되었다.
방사 패턴(122)의 사이즈는 2.4mm×2.7mm, 그라운드 패드(125)의 사이즈는 2.765mm×0.7mm로 형성되었다.
회로 기판(200)에 포함된 회로 배선층(210) 및 그라운드 층(250)은 각각 구리층으로 형성되었으며, 코어층(230)으로 LCP가 사용되었다.
구체적으로, 실시예 1에 있어서 그라운드 층(250)은 안테나 그라운드 패드(125) 중 제1 그라운드 패턴(214)과 접합되는 본딩 영역(BR) 중 20% 면적과 중첩되도록 형성되었다.
실시예 2에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 그라운드 층(250)이 안테나 그라운드 패드(125) 위에서 전체적으로 제거되었다.
실시예 및 비교예의 안테나 패키지의 회로 기판으로 전력을 공급하면서 방사 패턴을 통한 손실 레벨(S11)을 Network Analyzer를 이용해 주파수에 따라 S-파라미터(S11)를 추출하여 시뮬레이션 하였다.
도 7은 실시예 및 비교예의 안테나 패키지를 통한 안테나 방사 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 그라운드 층(250)이 안테나 그라운드 패드(125)의 미본딩 영역(NBR)과 겹치지 않도록 형성된 실시예들의 경우, 예를 들면 본딩 영역(B1)에서의 수평 방사로의 전환을 통해 신호 손실이 현저히 감소하였다.

Claims (18)

  1. 방사 패턴, 상기 방사 패턴으로부터 연장되는 전송 선로 및 상기 전송 선로 주변에 배치된 안테나 그라운드 패드를 포함하는 안테나 유닛; 및
    상기 안테나 유닛과 전기적으로 연결되는 회로 기판을 포함하고,
    상기 회로 기판은,
    코어층;
    상기 코어층의 일면 상에 배치되며 상기 안테나 유닛의 상기 전송 선로와 전기적으로 연결되는 신호 전달 배선 및 상기 안테나 그라운드 패드와 본딩되는 제1 그라운드 패턴을 포함하는 회로 배선층; 및
    상기 코어층의 타면 상에 배치되는 그라운드 층을 포함하고, 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드 중 상기 제1 그라운드 패턴과 본딩된 영역을 제외한 부분과 중첩되지 않는, 안테나 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 그라운드 패드는 상기 제1 그라운드 패턴과 접합된 본딩 영역 및 상기 제1 그라운드 패턴과 평면 방향에서 중첩되지 않는 미본딩 영역을 포함하는, 안테나 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드의 상기 미본딩 영역을 덮지 않는, 안테나 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드의 상기 본딩 영역을 부분적으로 덮는, 안테나 패키지.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 그라운드 층과 상기 안테나 그라운드 패드의 중첩 면적은 상기 본딩 영역 면적의 20% 이하인, 안테나 패키지.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 미본딩 영역은 메쉬-패턴 구조를 가지며, 상기 본딩 영역은 속이 찬(solid) 패턴 구조를 갖는, 안테나 패키지.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 그라운드 패드와 겹쳐지지 않는, 안테나 패키지.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 안테나 유닛은 상기 전송 선로의 일단에 연결되며, 상기 회로 기판의 상기 신호 전달 배선과 본딩되는 신호 패드를 더 포함하는, 안테나 패키지.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 신호 패드를 사이에 두고 한 쌍의 상기 안테나 그라운드 패드들이 배치되는, 안테나 패키지
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 신호 전달 배선 주변에 한 쌍의 상기 제1 그라운드 패턴들이 각각 상기 안테나 그라운드 패드들 상에 정렬된, 안테나 패키지
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 안테나 그라운드 패드의 길이는 상기 신호 패드의 길이보다 길며, 상기 전송 선로 및 상기 신호 패드의 총 길이보다 작은, 안테나 패키지.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 코어층을 관통하며 상기 제1 그라운드 패턴 및 상기 그라운드 층을 전기적으로 연결시키는 제1 그라운드 콘택을 더 포함하는, 안테나 패키지.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 회로 기판의 단부와 전기적으로 연결되는 안테나 구동 집적 회로 칩을 더 포함하는, 안테나 패키지.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 회로 기판의 상기 그라운드 층은 평면 방향에서 상기 안테나 구동 집적 회로 칩과 중첩되지 않는, 안테나 패키지.
  15. 청구항 13에 있어서, 복수의 상기 안테나 유닛들이 포함되며,
    상기 회로 기판의 상기 회로 배선층은 상기 안테나 유닛들의 상기 전송 선로들과 각각 전기적으로 연결되는 복수의 상기 신호 전달 배선들을 포함하고,
    상기 신호 전달 배선들의 말단부들이 상기 안테나 구동 집적 회로 칩과 전기적으로 연결되는 안테나 패키지.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 회로 배선층은 상기 신호 전달 배선들의 상기 말단부들 주변에 상기 신호 전달 배선들과 전기적으로 분리되도록 배치된 제2 그라운드 패턴을 더 포함하는, 안테나 패키지.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 코어층을 관통하며 상기 그라운드 층 및 상기 제2 그라운드 패턴을 전기적으로 연결시키는 제2 그라운드 콘택을 더 포함하는, 안테나 패키지.
  18. 청구항 1의 안테나 패키지를 포함하는, 화상 표시 장치.
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