WO2023080627A1 - 스위치 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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WO2023080627A1
WO2023080627A1 PCT/KR2022/017012 KR2022017012W WO2023080627A1 WO 2023080627 A1 WO2023080627 A1 WO 2023080627A1 KR 2022017012 W KR2022017012 W KR 2022017012W WO 2023080627 A1 WO2023080627 A1 WO 2023080627A1
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transmission line
switch
disposed
substrate
ground bridge
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PCT/KR2022/017012
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English (en)
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양동일
김태영
나효석
박종현
이두환
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삼성전자 주식회사
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays

Definitions

  • Various embodiments relate to an RF micro electro-mechanical system (MEMS) switch and an electronic device including the same.
  • MEMS micro electro-mechanical system
  • MEMS micro electro mechanical system
  • MEMS micro electro mechanical system
  • MEMS switches Compared to active devices (e.g. pin diode, FET switch), MEMS switches have a wide usable frequency band, excellent isolation characteristics (e.g. characteristics that do not transmit RF signals when the switch is off), and low insertion loss (insertion loss) (e.g., characteristics of transmitting RF signals with low loss when the switch is in the ON state) and excellent linearity.
  • active devices e.g. pin diode, FET switch
  • insertion loss e.g., characteristics of transmitting RF signals with low loss when the switch is in the ON state
  • MEMS switches are used in selective transmission of RF signals or in impedance matching circuits, interest in improving the performance of RF switches is increasing.
  • a capacitive RF switch is attracting attention as a device suitable for high frequency applications based on capacitor characteristics.
  • An RF switch (eg, a capacitive shunt fixed-fixed beam type switch) may be switched ON/OFF by mechanical movement of a movable structure (eg, a membrane electrode).
  • a switch-on state is a state in which the transmission line and the membrane electrode are separated by a predetermined distance, and an RF signal may be transmitted through the transmission line.
  • the switch off (OFF) state is a state in which DC voltage (Vpi) is applied between the ground and the transmission line and is in contact with the transmission line due to the movement of the membrane electrode, and the RF signal can be shunted.
  • the RF switch transmits power (eg, RF signal power) even if the DC voltage (VPI) is not applied (eg, the switch is turned-on).
  • power eg, RF signal power
  • VPI DC voltage
  • a self-actuation phenomenon in which the membrane electrode is shaken and the inside of the RF switch is shaken occurs.
  • a self-actuation phenomenon may cause distortion of an RF transmission signal due to a change in capacitance between the membrane electrode and the transmission line.
  • a self-biasing phenomenon in which a signal is blocked by contacting a membrane electrode with a transmission line due to RF power in a switch-on state may occur.
  • Various embodiments intend to propose an RF MEMS switch having a new structure for improving self-actuation and self-biasing generated inside when the switch is turned on due to RF power and an electronic device including the same.
  • a switch included in an electronic device includes a substrate, a first transmission line disposed in a first direction to be connected to an input terminal and an output terminal of a wireless communication signal on the substrate, and the first transmission line on the substrate.
  • a second transmission line disposed parallel to and spaced apart from the first transmission line in a first direction so as to branch the wireless communication signal at a first point L1 and a second point L2 of a transmission line, on the substrate
  • a ground bridge disposed to be at least partially movable in a space between the first transmission line and the second transmission line and connected to the ground, formed between a first point of the first transmission line and one end of the second transmission line a first capacitor; and a second capacitor formed between a second point of the first transmission line and the other end of the second transmission line.
  • An electronic device includes a communication module including at least one switch and the processor, wherein the processor is configured to control on/off of a wireless communication signal and a bias voltage through the at least one switch, ,
  • the at least one switch includes a substrate, a first transmission line disposed in a first direction to be connected to an input terminal and an output terminal of the wireless communication signal on the substrate, and a first transmission line of the first transmission line on the substrate.
  • a ground bridge at least partially movably disposed in a space between a transmission line and a second transmission line and connected to a ground, a first capacitor formed between a first point of the first transmission line and one end of the second transmission line, and the A second capacitor formed between a second point of the first transmission line and the other end of the second transmission line may be included.
  • the flow due to the RF transmission power inside the switch It can prevent the shaking of the structure and improve the transmission power limit in the RF switch field.
  • the flow structure eg, ground bridge
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to various embodiments.
  • 2a and 2c are diagrams for explaining a general RF switch structure and operation.
  • 3A shows the structure of an improved RF switch according to various embodiments.
  • 3b and 3c are diagrams for explaining an on/off operation of an improved RF switch according to various embodiments.
  • FIG. 4A shows the structure of an improved RF switch according to various embodiments.
  • 4B is a diagram illustrating an on/off operation of an improved RF switch according to various embodiments.
  • FIG. 5 illustrates a configuration of an electronic device including an RF switch according to various embodiments.
  • FIG. 6 illustrates a circuit configuration of an antenna tuner according to various embodiments.
  • FIG. 7 illustrates a configuration of an RF module including an RF switch according to various embodiments.
  • Electronic devices may be devices of various types.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance.
  • a portable communication device eg, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a camera
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100 according to various embodiments.
  • an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or through a second network 199. It may communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • a first network 198 eg, a short-range wireless communication network
  • a second network 199 e.g., a second network 199. It may communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or the antenna module 197 may be included.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added.
  • some of these components eg, sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into a single component (eg, display module 160). It can be.
  • the processor 120 for example, executes software (eg, the program 140) to cause at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can control and perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, the program 140
  • processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 includes a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor) or a secondary processor 123 (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor).
  • a main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor.
  • NPU neural network processing unit
  • the secondary processor 123 may use less power than the main processor 121 or be set to be specialized for a designated function.
  • the secondary processor 123 may be implemented separately from or as part of the main processor 121 .
  • the secondary processor 123 may, for example, take the place of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, running an application). ) state, together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the auxiliary processor 123 eg, an image signal processor or a communication processor
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
  • AI models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself where artificial intelligence is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning or reinforcement learning, but in the above example Not limited.
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the foregoing, but is not limited to the foregoing examples.
  • the artificial intelligence model may include, in addition or alternatively, software structures in addition to hardware structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101 .
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, program 140) and commands related thereto.
  • the memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input module 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120) of the electronic device 101 from the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • a receiver may be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 may visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to detect a touch or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 may convert sound into an electrical signal or vice versa. According to an embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an infrared (IR) sensor, a bio sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to directly or wirelessly connect the electronic device 101 to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 may be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert electrical signals into mechanical stimuli (eg, vibration or motion) or electrical stimuli that a user may perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as at least part of a power management integrated circuit (PMIC), for example.
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). Establishment and communication through the established communication channel may be supported.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 may be a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, a : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module).
  • a wireless communication module 192 eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 eg, a : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module.
  • a corresponding communication module is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, legacy It may communicate with the external electronic device 104 through a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a telecommunications network such as a computer network (eg, a LAN or a WAN).
  • a telecommunications network such as a computer network (eg, a LAN or a WAN).
  • These various types of communication modules may be integrated as one component (eg, a single chip) or implemented as a plurality of separate components (eg, multiple chips).
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • subscriber information eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the electronic device 101 may be identified or authenticated.
  • the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technologies include high-speed transmission of high-capacity data (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access of multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or high reliability and low latency (ultra-reliable and low latency (URLLC)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low latency
  • -latency communications can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies for securing performance in a high frequency band, such as beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. Technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna may be supported.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements defined for the electronic device 101, an external electronic device (eg, the electronic device 104), or a network system (eg, the second network 199).
  • the wireless communication module 192 may be used to realize peak data rate (eg, 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (eg, 164 dB or less) for realizing mMTC, or U-plane latency (for realizing URLLC).
  • peak data rate eg, 20 Gbps or more
  • loss coverage eg, 164 dB or less
  • U-plane latency for realizing URLLC.
  • DL downlink
  • UL uplink each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is selected from the plurality of antennas by the communication module 190, for example. can be chosen A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
  • other components eg, a radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as a part of the antenna module 197 in addition to the radiator.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first surface (eg, a lower surface) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, array antennas) disposed on or adjacent to a second surface (eg, a top surface or a side surface) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band. can do.
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
  • all or part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external electronic devices among the external electronic devices 102 , 104 , or 108 .
  • the electronic device 101 when the electronic device 101 needs to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 101 instead of executing the function or service by itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform the function or at least part of the service.
  • One or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service or an additional function or service related to the request, and deliver the execution result to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may provide the result as at least part of a response to the request as it is or additionally processed.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an internet of things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks. According to one embodiment, the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • FIG. 2A-2C show a general RF switch structure according to one embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view of the RF switch
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA' of FIG. 2A.
  • the structure of a general (or conventional) RF switch is such that a signal line 220 is disposed on a substrate 210, and both sides of the transmission line 220 in the longitudinal direction ( Example: the first ground 230 and the second ground 235 spaced apart from each other in the y-axis direction) may be disposed.
  • a membrane electrode (or vibrating member) 240 may be disposed on the first ground 230 and the second ground 235 in a vertical direction (eg, an x-axis direction) crossing the transmission line 220 .
  • the membrane electrode 240 may be supported by the first support member 250 and the second support member 255 so as to be spaced apart by a predetermined distance in the upper surface direction (eg, z-axis direction) of the transmission line 220 .
  • a voltage is applied between the transmission line 220 and the ground (eg, at least one of the first ground 230 and the second ground 235). , and the transmission line 220 and the membrane electrode 240 may be separated by a predetermined distance.
  • the RF signal flows along the transmission line 220 to the input terminal (RF in). ) to the output terminal (RF out).
  • a specific voltage (eg, at least one of the first ground 230 and the second ground 235) between the transmission line 220 and the ground Example: a bias voltage) is applied, and the membrane electrode 240 and the transmission line 220 are attracted to each other by electrostatic force between the transmission line 220 and the membrane electrode 240 .
  • the membrane electrode 240 is bent and brought into contact with the transmission line 220, and the RF signal applied to the transmission line 220 passes through the membrane electrode 240 to the ground (eg, the first ground 230) and the second ground 235).
  • the RF switch When a specific voltage applied to the transmission line 220 and the ground (eg, at least one of the first ground 230 and the second ground 235) is stopped, the RF switch returns to the switched-on state, and the RF A signal flows along the transmission line 220 .
  • a specific voltage applied to the transmission line 220 and the ground eg, at least one of the first ground 230 and the second ground 235
  • the RF switch having the above-described structure when used in a high-power transmitting unit (eg, an RF antenna newer or an RF module), the amount of transmission power may be limited.
  • a high-power RF signal even though a voltage is not applied to the transmission line 220 and the ground (eg, at least one of the first ground 230 and the second ground 235), ⁇ 2004>, self-actuation in which the membrane electrode 240 vibrates by itself due to transmission power (eg, RF signal power) may occur inside the RF switch.
  • Self-actuation causes distortion of the RF transmission signal due to a change in the capacitance of the transmission line 220, and as the RF power increases, the membrane electrode 240 contacts the transmission line 220 and the signal is blocked. A self-biasing problem may occur.
  • Various embodiments intend to propose a switch with a new structure to prevent the shaking of the membrane electrode 240 in the RF switch and improve the power limit of the RF signal.
  • 3A shows the structure of an improved switch according to various embodiments.
  • ⁇ 3001> may be a plan view looking at the first surface (eg, the top surface) of the switch, and ⁇ 3002> may be a cross-sectional view of 3001 taken along line BB'.
  • a switch 300 of a structure proposed according to various embodiments includes a substrate 310, a first signal line ( 320), a second signal line 330, a ground bridge 340, a first capacitor 350, and a second capacitor 355.
  • At least one switch 300 of the structure shown in FIG. 3A may be included in the components of FIG. 1 (eg, a communication module and an antenna module of FIG. 1 ).
  • the substrate 310 may be, for example, a printed circuit board (PCB) or a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the printed circuit board or flexible printed circuit board may be formed of materials that can be used in semiconductor processes, such as, for example, high-resistance silicon wafer, glass, quartz, or SiO2, Si, GaAs, which are advantageous in RF characteristics. can
  • At least one of components of the electronic device 101 may be disposed on the substrate 310 .
  • at least one switch 300 may be included in a path of an external wire or an internal wire between components mounted on the board 310 .
  • the substrate 310 may include a first transmission line 320 , a second transmission line 330 and a ground bridge 340 .
  • the first transmission line and the second transmission line may be disposed on the first surface (eg, upper surface) of the substrate 310 .
  • the first transmission line 320 is a transmission line of a radio frequency (RF) signal and may have a predetermined length in a first direction (eg, an x-axis direction).
  • RF radio frequency
  • the ground bridge 340 may be disposed in a space between the first transmission line 320 and the second transmission line 330 .
  • the first transmission line 320, the ground bridge 340, and the second transmission line 330 may be spaced apart from each other in a second direction (eg, a y-axis direction).
  • the first transmission line 320 and the second transmission line 330 may branch an RF signal with the ground bridge 340 interposed therebetween to transmit an RF signal applied from one side to the other side.
  • an RF signal transmitted to an input terminal (eg, RF in) through a communication module electrically connected to the substrate 310 is transmitted to an antenna (eg, RF in) through the first transmission line 320 and the second transmission line 330.
  • RF out an RF signal received through an antenna (eg, RF in) may be transmitted to a communication module (eg, RF out).
  • the ground bridge 340 may be disposed to be at least partially movable in a space between the first transmission line 320 and the second transmission line 330 disposed on the substrate 310 .
  • the substrate 310 has a groove (or trench) in a third direction (eg, -z direction) lower than the first surface (eg, upper surface) 310a to a first depth. (350) may be formed.
  • the groove 350 may be formed to secure a space in which at least a portion of the ground bridge 340 can move (or vibrate).
  • the groove 350 may be formed through, for example, bulk micro-machine technology (eg, a combination of semiconductor integrated circuit technology and micro-machine technology), but is not limited thereto, and dry etching and wet etching methods It may also be removed by one of wet etching.
  • the ground bridge 340 is a conductive material, for example, a metal material such as Au, Cu, Al, Cr, Ni, Mo, W, Pt, Ru, Rh, Ta, Ti, TiN, or Ag. It may include a metal made of at least one of them or an alloy including any one of them.
  • the ground bridge 340 may have elasticity to enable flow on a substrate and may be formed of a material having restoring force when a DC voltage (eg, a bias voltage) is removed.
  • the ground bridge 340 may be disposed across the groove 350 formed on the substrate 310 in a first direction (eg, an x-axis direction).
  • the ground bridge 340 extends in both directions from an at least partially movable vibrating part (eg, an actuating part, vibrating part) 3410 and the vibrating part 3401, and connects the vibrating part 3410 to a substrate ( 310 may include a first fixing part 3420 and a second fixing part 3421 (eg, a fixed pad, fixed part) supported on the top.
  • the first fixing part 3420 and the second fixing part 3421 support the vibrating part 3410 disposed on the groove 350, and apply a voltage applied through a feeding line (not shown) to the vibrating part. (3410) may be a role of transmission.
  • the vibrating part 3410 floats on the groove 350 formed in the substrate 310, when a DC voltage is applied, it can move by electrostatic force generated between the vibrating part 3410 and the first transmission line 320.
  • the first fixing part 3420 and the second fixing part 3421 may be electrically connected to a ground (not shown).
  • the first fixing part 3420 and the second fixing part 3421 may be designed in the pattern shown in FIG. 3A, but are not limited thereto, and may be designed in various patterns such as a square or a circle.
  • the patterns of the first transmission line 320 and the second transmission line 330 correspond to the pattern of the ground bridge 340 so that symmetrical electric forces are applied in both directions side by side with the ground bridge 340 as the center.
  • first transmission line 320 and the second transmission line 330 may be formed in a pattern symmetrical to each other with a ground bridge 340 having a predetermined length in the first direction interposed therebetween.
  • the distance between the ground bridge 340 and the first transmission line 320 may be designed to be substantially the same as the distance between the ground bridge 340 and the second transmission line 330 .
  • the first transmission line 320 may have a first length in the first direction
  • the second transmission line 330 may have a second length shorter than the first length
  • the first transmission line 320 includes a first region 3201 (eg, an input/output line) having a first width d 1 , and one direction (eg, x) of the first region 3201.
  • a second area 3202 eg, a signal branch line
  • a third region 3203 eg, an input/output line
  • one of the first region 3201 and the third region 3203 of the first transmission line 320 is connected to the RF input terminal (RF in), and the other is connected to the RF output terminal (RF out).
  • RF in RF input terminal
  • RF out RF output terminal
  • the third region 3203 transmits the RF signal. It may be electrically connected to an output component (eg, an antenna).
  • the RF signal may be transmitted from the RF input terminal (RF in) to the RF output terminal (RF out), but is not limited thereto, and may be designed to be transmitted from the RF output terminal (RF out) to the RF input terminal (RF in).
  • the second transmission line 330 may be designed to have a third width d 3 .
  • the third width d 3 of the second transmission line 330 may be designed to be matched with the same impedance as the second width d2 of the first transmission line 320 for RF signal branching.
  • the first transmission line 320 and the second transmission line 330 may be Au, Cu, Al, Cr, Ni, Mo, W, Pt, Ru, Rh, Ta, Ti, TiN, or Ag It may include a metal made of at least one of metal materials such as, or an alloy including any one of them.
  • the first transmission line 320 and the second transmission line 330 may be formed using at least one of cell electroplating, electroless plating, sputtering, or chemical vapor deposition (CVD).
  • the first transmission line 320 is configured to be coupled with one end of the second transmission line 330 to branch the RF signal at the first point L1, and at the second point L2 It may be configured to be coupled to the other end of the second transmission line 330 .
  • the first capacitor 350 is disposed between the first point L1 of the first transmission line 320 and one end of the second transmission line 330, and the second point of the first transmission line 320.
  • a second capacitor 355 may be disposed between (L2) and the other end of the second transmission line 330.
  • FIG. 3B and 3C are diagrams for explaining an on/off operation of an improved switch according to various embodiments.
  • FIG. 3b shows a structure during a switch-on operation
  • FIG. 3c shows a structure during a switch-off operation.
  • the first transmission line 320 and the ground bridge 340 are a feeding line for applying a bias voltage.
  • the feeding line 370 may be connected to a processor (eg, a communication processor) (eg, the processor 120 of FIG. 1 ) of the electronic device 101 .
  • the processor 120 may control on/off of the switch 300 (eg, a radio frequency (RF) switch) according to a transmission or reception signal of an RF signal.
  • RF radio frequency
  • the processor 120 applies a DC voltage (eg, a bias voltage) to the first transmission line 320 and the ground bridge 340 through the feeding line 370 to turn off the RF switch 300. (OFF), and by blocking the DC voltage, the RF switch 300 can be turned on (ON).
  • a DC voltage eg, a bias voltage
  • the switch 300 is switched-on to generate an RF signal can be transmitted from one side to the other side.
  • the RF signal transmitted through the RF input terminal (RF in) may be diverged at a first point (L1), merged at a second point (L2), and transmitted to an RF output terminal (RF out).
  • L1 first point
  • L2 second point
  • RF out RF output terminal
  • the first capacitor 350 and the second capacitor 355 have substantially the same impedance value as the impedance value through which the RF signal transmitted to the second region 3202 of the first transmission line 320 is transmitted.
  • the switch 300 turns on ⁇ 3005> and ⁇ 3006>. As shown in , while the ground bridge 340 moves (or moves) in the direction of the first transmission line 320, it contacts the first transmission line 320, and the RF signal can be shut off. .
  • the switch 300 is connected to the second transmission line 330 by the first capacitor 350 and the second capacitor 355 when a DC voltage is applied to the first transmission line 320 and the ground bridge 340. ), the DC signal does not flow, and the ground bridge 340 is in contact with the first transmission line 320 by the electric force between the first transmission line 320 and the ground bridge 340, and the first transmission line 320
  • the switch 300 may be turned off by inducing an RF signal transmitted through the ground (ground).
  • ⁇ 4001> may be a plan view looking at the first surface (eg, the top surface) of the switch
  • ⁇ 4002> may be a cross-sectional view of line 3001 taken along line C-C'.
  • a ground bridge 440 may be formed in a cantilever pattern in which one side is fixed to a substrate 410. there is.
  • the ground bridge 440 of the cantilever pattern has a driving voltage lower than that of the ground bridge 340 of FIG. (e.g., bias voltage) can be switched on/off.
  • the switch 400 includes a substrate 410, a first transmission line 420, a second transmission line 430, a ground bridge 440, a first capacitor 450 and a second capacitor 455. ) may be included.
  • the first transmission line 420 includes a first region 4201 (eg, an input/output line) having a first width d 1 , and one direction (eg, x) of the first region 4201 .
  • a second area 4202 eg, a signal branch line
  • the second transmission line 430 may be designed to have a third width d 3 .
  • the third width d 3 of the second transmission line 430 may be designed to be matched with the same impedance as the second width d2 of the first transmission line 420 for RF signal branching.
  • the first transmission line 420 is configured to be coupled with one end of the second transmission line 430 to branch the RF signal at the first point L1, and at the second point L2 It may be configured to be coupled to the other end of the second transmission line 430 .
  • the first capacitor 450 is disposed between the first point L1 of the first transmission line 420 and one end of the second transmission line 430, and the second point of the first transmission line 430.
  • a second capacitor 455 may be disposed between (L2) and the other end of the second transmission line 430.
  • the first transmission line 420, the second transmission line 430, the first capacitor 450, and the second capacitor 455 other than the pattern of the ground bridge 440 are the first transmission line 320 of FIG. 3A, Since substantially the same functions as those of the second transmission line 340, the first capacitor 350, and the second capacitor 355 are provided, a detailed description thereof will be omitted.
  • the ground bridge 440 of the cantilever pattern is at least partially in the space between the first transmission line 420 and the second transmission line 430 disposed on the substrate 410. It can be arranged to be flexible.
  • the ground bridge 440 may be disposed along the groove 360 formed on the substrate 410 in a first direction (eg, an x-axis direction).
  • the substrate 410 has a groove (or trench (eg, upper surface) in a third direction (eg, -z direction) at a first depth lower than the first surface (eg, upper surface) 410a. trench)) 360 may be disposed.
  • the ground bridge 440 may have elasticity to enable flow and may be formed of a material having restoring force when a DC voltage (eg, a bias voltage) is removed.
  • the ground bridge 440 extends in one direction from an at least partially movable vibrating part (eg, an actuating part, vibrating part) 4402 and the vibrating part 4402, and connects the vibrating part 4402 to a substrate ( 410) may include a fixing part (eg, a fixed pad, fixed part) 4401 supported on the top.
  • the fixing part 4401 may serve to support the vibrating part 4402 disposed on the groove 460 and transmit a voltage applied to the vibrating part 4402 through a feeding line. Since the vibrating part 4402 floats on the groove 460 formed in the substrate 410, when a DC voltage is applied, it can be moved by electric force generated between the vibrating part 4402 and the first transmission line 420. .
  • FIG. 4B is a diagram for explaining an on/off operation of an improved switch according to various embodiments.
  • a switch 400 eg, a radio frequency (RF) switch
  • DC voltage or bias voltage
  • the switch is turned on to transfer the RF signal from one side to the other side.
  • An RF signal transmitted through the RF input terminal RF in may be diverged at a first point L1, merged at a second point L2, and transmitted to an RF output terminal RF out.
  • a first point L1 420 and the second transmission line 430 respectively, the second power may be transmitted. Since the first capacitor 450 and the second capacitor 455 block DC signals, transmission performance of AC signals (eg, RF signals) may be less affected.
  • the RF signal branched from the first point L1 to the first transmission line 420 and the second transmission line 430 centered on the ground bridge 440 is transmitted with symmetrical power to both sides. , it is possible to prevent the floating ground bridge 440 from shaking due to RF power (eg, self-actuation, self-biasing).
  • the switch 400 stops the DC signal from flowing to the second transmission line 430 through the first capacitor 450 and the second capacitor 455 when the DC voltage is applied, and the first transmission line 420 and the ground bridge ( 440), the ground bridge 440 is brought into contact with the first transmission line 420 by the electric force between them, and the RF signal transmitted through the first transmission line 420 is induced to the ground (ground), so that the RF switch 400 can be turned off.
  • a switch included in an electronic device is a substrate (Example: the substrate 310 of FIG. 3, the substrate 410 of FIG. 4), a first transmission line (eg, the substrate 410 of FIG. The first transmission line 320, the first transmission line 420 of FIG. 4) branches the wireless communication signal at the first point L1 and the second point L2 of the first transmission line on the substrate
  • a second transmission line eg, the second transmission line 330 in FIG. 3 or the second transmission line 430 in FIG.
  • a ground bridge e.g., ground bridge 340 in FIG. 3, ground bridge 440 in FIG. 4 disposed to be at least partially flexible in the space between the first transmission line and the second transmission line disposed in )
  • a first capacitor formed between the first point of the first transmission line and one end of the second transmission line eg, the first capacitor 350 of FIG. 3 or the first capacitor 450 of FIG. 4
  • the A second capacitor formed between a second point of the first transmission line and the other end of the second transmission line eg, the second capacitor 355 of FIG. 3 or the second capacitor 455 of FIG. 4) may be included.
  • At least a portion of the ground bridge includes a groove lower than the outer surface of the substrate and having a predetermined length along the first direction (eg, the groove 360 in FIG. 3 or the groove in FIG. 4 ( 460)), and the groove may be formed in a region of the substrate between the first transmission line and the second transmission line.
  • the wireless communication signal may be a radio frequency signal of 500 Mhz or higher.
  • the ground bridge when a bias voltage is applied to the ground bridge and the first transmission line, at least a portion of the ground bridge causes the ground bridge to move in the direction of the first transmission line, resulting in a movement of the first transmission line. It may be characterized in that the wireless communication signal transmitted through the first transmission line and the second transmission line is shunted by being in contact with at least a part.
  • a wireless communication signal input through an input terminal of the first transmission line is transmitted to the second transmission line at the first point L1. It is branched into lines and transmitted to an output terminal through the first transmission line and the second transmission line, and at least a part of the ground bridge is fixed in a space between the first transmission line and the second transmission line. can do.
  • the first transmission line has a first length
  • the second transmission line has a second length shorter than the first length
  • the second transmission line is between the first point and the second point. Lines can be placed.
  • the first transmission line may include a first region having a first width, a second region extending from the first region and having a second width narrower than the first width, and the second region extending from the first region and having a second width narrower than the first width.
  • a third region extending from the region and having the second width may be included, and the width of the second transmission line may be arranged to have a width matched to the second region of the first transmission line with the same impedance.
  • a ground bridge disposed in a space between the first transmission line and the second transmission line may be spaced apart from each other at equal intervals from the first transmission line and the second transmission line.
  • the ground bridge includes a movable vibrating part located in an area where the groove is disposed, and a first fixing part and a second fixing part extending from both directions of the vibrating part and electrically connected to the ground. can do.
  • the ground bridge may include a vibrating unit positioned in the region where the groove is disposed and movable, and a fixing unit extending in one direction of the vibrating unit and fixed on a substrate.
  • the ground bridge may include a conductive material having elasticity so as to be able to flow on the substrate on which the groove is formed.
  • FIG. 5 illustrates a configuration of an electronic device including a switch according to various embodiments.
  • a switch (eg, the switches 300 and 400 of FIGS. 3A and 4A) according to various embodiments is an antenna tuner (or antenna matching unit) of an electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) At least one may be included in (530).
  • the electronic device 101 may include an antenna 510, a processor 520, an antenna tuner 530, and a communication module 540.
  • the antenna 510 may transmit and receive signals in a designated frequency band.
  • the antenna 510 may include one or more antenna elements.
  • the size and shape of the antenna element may be implemented differently according to the resonant frequency.
  • the antenna 510 may be formed as an antenna array including a plurality of antenna elements.
  • the antenna tuner 530 may be disposed between the antenna 510 and the front end module 545 of the communication module 540 .
  • the antenna 510 may be connected to the communication module 540 through the antenna tuner 530 .
  • the antenna tuner 530 may perform impedance matching of a radio signal transmitted through the antenna 510 .
  • the antenna tuner 530 includes a plurality of switches and may include a plurality of RF output terminals (eg, RF1 532, RF2 534.. RF 4 535) connected to the antenna.
  • the antenna tuner 530 may include at least one switch having the structure shown in Fig. 3A or Fig. 4A A detailed description of the antenna tuner 530 will be given in FIG.
  • the antenna tuner 530 may change an RF signal path through ON/OFF operations of switches included in the antenna tuner 530 under the control of the processor 520 .
  • the communication module 540 processes a radio signal (eg, an RF signal) received through the antenna 510 and transfers it to the processor 520, processes the signal transferred from the processor 520, and transmits it to the antenna 510.
  • a radio signal eg, an RF signal
  • the communication module 540 may include a radio frequency integrated circuit (RFIC), and may further include the configuration of the communication module of FIG. 1 .
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the communication module 540 may further include a front-end module 545 and/or a transceiver 547 .
  • the transceiver 547 transmits the radio signal to the antenna 510 through the front-end module 545 in the form of an electromagnetic wave including a carrier wave, and transmits the radio signal received from the antenna 510 to the processor 520.
  • a processable digital signal may be converted and transmitted to the processor 520 .
  • the transceiver 547 may include an oscillator for generating a carrier wave, a modulation circuit (not shown) for modulating the carrier wave, and a demodulation circuit (not shown) for demodulating a radio signal received from the antenna 510 .
  • the front-end module 545 may amplify the signal transmitted from the transceiver 547 and transmit the amplified signal to the antenna 510 and amplify the signal received from the antenna 510 and transmit the amplified signal to the transceiver 547 .
  • the front-end module 545 may include a power amplifier (not shown), a low-noise amplifier (LNA) (not shown), and/or a filter (not shown).
  • LNA low-noise amplifier
  • the processor 520 controls the overall operation of the electronic device 101 and signal flow between components (eg, the antenna 510, the antenna tuner 530, and the communication module 540) of the electronic device, and performs data processing.
  • the processor 520 may include a central processing unit (CPU), an application processor (AP), and/or a communication processor (CP).
  • the processor 520 may include a single core processor or a multi-core processor.
  • the processor 520 determines the phase and frequency of the wireless signal according to the antenna use environment, and controls the communication module 540 to control the wireless communication band (eg, baseband). ) signal
  • the processor 520 may control the communication module 540 to process the radio signal received through the antenna.
  • the processor 520 may control the antenna tuner 530 to perform impedance matching of radio signals and adjust the phase of the antenna 510 for impedance compensation.
  • the processor 520 may change an RF signal path through an ON/OFF operation of switches included in the antenna tuner 530 .
  • the electronic device 101 includes at least one switch (eg, RF switch) having the structure disclosed in FIG. 3A or 4A in the antenna tuner 530, so that a transmission line transmitting an RF signal has a high Even when voltage is applied, switch ON/OFF is controlled through mechanical movement of horizontal movement of the ground bridge formed on the board, and internal self-actuation phenomenon and A self-biasing phenomenon can be suppressed.
  • RF switch e.g, RF switch
  • FIG. 6 illustrates a circuit configuration of an antenna tuner according to various embodiments.
  • impedance matching may be performed using a single pole n-throw (SPnT) switch.
  • SPnT single pole n-throw
  • the antenna tuner 530 shown in FIG. 5 may be implemented as a single pole 4-throw (SP4T) switch.
  • the SPnT switch may include one common port 531 and four output ports (eg, RF1 (532), RF2 (533), RF3 (534), and RF 4 (535)).
  • switches (SW1, SW2, SW3, SW4) and RF output ports (RF_1, RF_2, RF_3, RF_4) and RF signal switches (SW1, SW2, SW3) connected to the common port 531 , SW4) may include switches (SW5, SW6, SW7, SW8) disposed between them.
  • the processor 520 of the electronic device 101 controls ON/OFF of the switches SW5, SW6, SW7, and SW8 through the bias control line 536 to convert the RF signal applied to the RF common port 531 to RF.
  • At least one of the output ports (RF1 (532), RF2 (533), RF3 (534), and RF 4 (535)) may be selected and selectively output.
  • the processor 520 may control the RF signal applied through the common port 531 to be output to the first output port (RF_1) 532 through the first switch (eg, SW1).
  • the processor 520 turns off the fifth switch SW5 through the bias control line 536 to block the bias voltage applied to the first switch SW1
  • the first switch SW1 turns on ( ON) to form an electrical path between the common port 531 and the second output port (RF_1) 532.
  • the processor 520 applies a bias voltage to the second switch SW2, the third switch SW3, or the fourth switch SW4 to operate the second switch SW2, the third switch SW3, or the fourth switch SW4. 4
  • the RF signal transmitted to the second output port (RF_2) (533), the third output port (RF_3) (534), and the fourth output port (RF_4) (535) can be blocked.
  • RF signals are branched and transmitted in parallel to both directions of a movable structure (eg, a ground bridge), thereby suppressing internal shaking, thereby affecting the change in radiation characteristics of the antenna. It is possible to implement an antenna tuner useful for high voltage and high power without giving
  • FIG. 7 illustrates a configuration of an RF module including a switch according to various embodiments.
  • At least one switch (eg, the switches 300 and 400 shown in FIGS. 3A and 4A) according to various embodiments is included in the RF module (or front-end module) 701 of the electronic device 101.
  • the RF module or front-end module
  • the RF module 701 may support a two-uplink carrier aggregation (CA) scheme using the first antenna 710 and the second antenna 715 .
  • the RF module 701 includes an antenna switch 720, a plurality of band filters 730, 735, and 737, a plurality of transmit/receive switches 740, 745, and 747, and a plurality of power amplifiers (PAs) 750 and 755. , 757) and/or a plurality of low noise amplifiers (LANs) 760, 765, and 767.
  • CA carrier aggregation
  • the antenna switch 720 is connected to the first antenna 710 and the second antenna 715, and may be connected to a plurality of band filters 730, 735, and 737.
  • the first band filter 730 is connected to the first transmit/receive switch 740
  • the second band filter 735 is connected to the second transmit/receive switch 745
  • the third band filter 737 is connected to the third transmit/receive switch. (747) can be connected.
  • the first transmit/receive switch 740 is connected to the first PA 750 and the first LAN 760, and the second transmit/receive switch 745 connects the second PA 755 and the second LAN ( 765, and the third transmit/receive switch 747 may be connected to the third PA 757 and the third LAN 767.
  • the processor 520 of the electronic device 101 sets an RF reception path or an RF transmission/reception path, and connects the switches 720, 740, 745, and 747 according to the RF reception path or the RF transmission/reception path.
  • the switches 720, 740, 745, and 747 may be switches for switching whether or not they are connected to an RF signal path.
  • the processor 520 controls the first transmit/receive switch 740 and the antenna switch 720 to the first RF signal amplified through the first PA 750 to support the two uplink, thereby providing the first RF signal.
  • the second RF signal transmitted to the antenna 710 and amplified through the third PA 757 may be transmitted to the second antenna 715 by controlling the third transmit/receive switch 747 and the antenna switch 720 .
  • a switch of the proposed structure eg, a first RF signal and a second RF signal
  • RF radio frequency
  • An electronic device includes a communication module including at least one switch and the processor, wherein the processor is configured to control on/off of a wireless communication signal and a bias voltage through the at least one switch, ,
  • the at least one switch includes a substrate, a first transmission line disposed in a first direction to be connected to an input terminal and an output terminal of the wireless communication signal on the substrate, and a first transmission line of the first transmission line on the substrate.
  • a ground bridge at least partially movably disposed in a space between a transmission line and a second transmission line and connected to a ground, a first capacitor formed between a first point of the first transmission line and one end of the second transmission line, and the A second capacitor formed between a second point of the first transmission line and the other end of the second transmission line may be included.
  • An electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) according to various embodiments includes a communication module including at least one switch (eg, the switch 300 of FIG. 3 and the switch 400 of FIG. 4 ).
  • Example: Includes the communication module 540 of FIG. 5 and a processor (eg, the processor 520 of FIG. 5 ), wherein the processor controls on/off of a wireless communication signal and a bias voltage through the at least one switch.
  • the at least one switch is set to be connected to a substrate (substrate) (eg, the substrate 310 of FIG. 3, the substrate 410 of FIG. 4), and the input terminal and the output terminal of the wireless communication signal on the substrate.
  • a first transmission line disposed in one direction (eg, the first transmission line 320 in FIG.
  • At least a portion of the ground bridge may include a groove lower than an outer surface of the substrate and having a predetermined length along a first direction (eg, the groove 360 of FIG. 3 , FIG. 4 groove 460), the groove may be formed in a region of the substrate between the first transmission line and the second transmission line.
  • the wireless communication signal includes a radio frequency signal of 500 Mhz or higher
  • the at least one switch includes at least one antenna tuner or radio frequency (RF) front-end module of the electronic device. more may be included.
  • RF radio frequency
  • the processor applies a bias voltage to the ground bridge and the first transmission line, and moves the ground bridge in the direction of the first transmission line, thereby causing at least a portion of the first transmission line and It is contacted and controlled to shunt the wireless communication call transmitted through the first transmission line and the second transmission line.
  • the processor blocks a bias voltage applied to the ground bridge and the first transmission line to transmit a wireless communication signal input through an input terminal of the first transmission line to the first transmission line and the first transmission line. It can be controlled to be transmitted to the output terminal through the second transmission line.
  • the first transmission line may include a first region having a first width, a second region extending from the first region and having a second width narrower than the first width, and the second region extending from the first region and having a second width narrower than the first width.
  • a third region extending from region 2 and having the second width may be included, and the width of the second transmission line may be arranged to have a width matched to the second region of the first transmission line with the same impedance.
  • a ground bridge disposed in a space between the first transmission line and the second transmission line may be spaced apart from each other at equal intervals with respect to the first transmission line and the second transmission line. there is.
  • the ground bridge includes a vibrating part located in the region where the groove is disposed and movable, and a first fixing part and a second fixing part extending from both directions of the vibrating part and disposed on a substrate. can do.
  • the ground bridge may include a vibrating part positioned in the region where the groove is disposed and movable, and a fixing part extending in one direction of the vibrating part and fixed on a substrate.
  • module used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as, for example, logic, logical blocks, parts, or circuits.
  • a module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • a storage medium eg, internal memory 136 or external memory 138
  • a machine eg, electronic device 101
  • a processor eg, the processor 120
  • a device eg, the electronic device 101
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g. electromagnetic wave), and this term refers to the case where data is stored semi-permanently in the storage medium. It does not discriminate when it is temporarily stored.
  • a signal e.g. electromagnetic wave
  • the method according to various embodiments disclosed in this document may be provided by being included in a computer program product.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • a computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (eg Play Store TM ) or on two user devices ( It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
  • a device eg compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store eg Play Store TM
  • It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
  • at least part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a storage medium readable by a device such as a manufacturer's server, an application store server, or a relay server's memory.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single object or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. there is.
  • one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • the actions performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the actions are executed in a different order, or omitted. or one or more other actions may be added.

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 전자 장치에 포함하는 스위치는, 기판(substrate), 상기 기판 상에 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로, 상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로, 상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지, 상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터; 및 상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터를 포함할 수 있다.

Description

스위치 및 이를 포함하는 전자 장치
다양한 실시예들은 RF MEMS(micro electro-mechanical system) 스위치 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
MEMS(micro electro mechanical system) 기술은 반도체 가공 기술을 이용하여 마이크로 스위치, 센서, 또는/및 정밀기계부품을 가공하는 기술과 관련이 있다.
능동 소자(예: pin diode, FET switch)와 비교하여 MEMS 스위치는 사용 가능한 주파수 대역이 넓고, 우수한 격리(isolation) 특성(예: 스위치 OFF상태일 때 RF 신호를 전달하지 않는 특성), 낮은 삽입 손실(insertion loss)(예: 스위치가 온(ON) 상태일 때 손실이 적게 RF 신호를 전달하는 특성), 우수한 선형성의 장점을 가지고 있다.
MEMS 스위치는 RF 신호의 선별 전송이나, 임피던스 정합 회로에서 이용되면서 RF 스위치의 성능 향상에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 정전용량형 RF 스위치는 커패시터 특성에 기초하여 고주파수 응용에 적합한 소자로 각광받고 있다.
RF 스위치(예: capacitive shunt fixed -fixed beam type switch)는 유동 구조물(예: 멤브레인 전극)의 기계적 움직임에 의해 스위치 온(ON)/오프(OFF)될 수 있다. 예를 들어, 스위치 온(ON) 상태는 전송 선로와 멤브레인 전극이 일정 거리 이격된 상태이며, RF신호가 전송 선로를 통해 전달될 수 있다. 스위치 오프(OFF) 상태는 그라운드와 전송 선로 사이에 DC 전압(Vpi)이 인가 되면서 멤브레인 전극의 움직임으로 인해 전송 선로와 접촉된 상태이며, RF 신호가 차단(shunt)될 수 있다.
그러나, RF 스위치는 스위치 온(ON) 상태를 통해 고전력인 RF 신호를 송신하는 과정에서, DC 전압(VPI)을 가하지 않더라도(예: 스위치 턴 온 상태) 전송 파워(예: RF신호 파워)로 인해 멤브레인 전극이 흔들리고, RF 스위치 내부가 흔들리는 셀프 액츄에이션(self-actuation) 현상이 발생되고 있다. 셀프 액츄에이션(self-actuation) 현상은 멤브레인 전극과 전송 선로와의 캐피시턴스 변화가 발생되어 RF 전송 신호의 왜곡을 야기시킬 수 있다. 더 나아가, 스위치 온(ON) 상태에서 RF파워로 인해 멤브레인 전극이 전송 선로와 접촉하여 신호가 차단되는 셀프 바이어싱(self-biasing) 현상이 발생될 수 있다.
다양한 실시예들은 RF 파워로 인해 스위치 온(ON) 시 내부에서 발생되는 셀프 액츄에이션 및 셀프 바이어싱을 개선하기 위한 새로운 구조의 RF MEMS 스위치 및 이를 포함하는 전자 장치를 제안하고자 한다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치에 포함하는 스위치는, 기판(substrate), 상기 기판 상에 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로, 상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로, 상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지, 상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터; 및 상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 스위치를 포함하는 통신 모듈 및 상기 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나 이상의 스위치를 통해 무선 통신신호 및 바이어스 전압의 온/오프를 제어하도록 설정되며, 상기 적어도 하나의 스위치는, 기판(substrate), 상기 기판 상에 상기 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로, 상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신 신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로 및 상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지, 상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터 및 상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제 2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스위치 온/오프 동작을 제어하는 유동 구조물(예: 그라운드 브릿지)를 중심으로 RF 신호의 전송 선로에 대해 대칭적인 전기력이 가해지도록 분기함으로써, 스위치 내부에서 RF 전송 파워로 인한 유동 구조물의 흔들림을 방지하고 RF 스위치 분야에서 전송 전력의 한계를 향상시킬 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2a 및 도 2c는 일반적인 RF 스위치 구조 및 동작을 설명하기 위한 도시한 도면이다.
도 3a는 다양한 실시예에 따른 개선된 RF 스위치의 구조를 도시한다.
도 3b 및 도 3c는 다양한 실시예에 따른 개선된 RF 스위치의 온/오프 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4a는 다양한 실시예에 따른 개선된 RF 스위치의 구조를 도시한다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른 개선된 RF 스위치의 온/오프동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 RF 스위치를 포함하는 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 안테나 튜너의 회로 구성을 도시한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 RF 스위치를 포함하는 RF 모듈의 구성을 도시한다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
도 1 은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102,104, 또는108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 일 실시예에 따른 일반적인 RF 스위치 구조를 도시한다. 여기서, 도 2a는 RF 스위치의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A'를 따른 단면도이다.
일반적인(또는 종래의) RF 스위치의 구조는 <2001>에 도시된 바와 같이, 기판(210) 상에 전송 선로(signal line)(220)가 배치되고, 전송 선로(220)의 길이 방향의 양측(예: y축 방향)에 각각 이격된 제1 그라운드(230) 및 제2 그라운드(235)가 배치될 수 있다.
제1 그라운드(230) 및 제2 그라운드(235) 상에 전송 선로(220)를 가로 지르는 세로 방향(예: x축 방향)으로 멤브레인 전극(또는, 진동 부재)(240)이 배치될 수 있다.
멤브레인 전극(240)은 전송 선로(220)의 상부면 방향(예: z축 방향)으로 일정 거리 이격되도록 제1 지지부재(250) 및 제2 지지부재(255)에 의해 지지될 수 있다.
스위치 온(ON) 상태일 경우, <2002>에 도시된 바와 같이, 전송 선로(220)와 그라운드(예: 제1 그라운드(230) 및 제2 그라운드(235) 중 적어도 하나) 사이에 전압이 걸려있지 않으며, 전송 선로(220)와 멤브레인 전극(240)이 일정 거리 이격된 상태일 수 있다. 스위치 온(ON) 상태는 전송 선로(220)와 멤브레인 전극(240) 사이의 커패시턴스가 작아 전송 선로(220의 임피던스에 영향을 미치지 않기 때문에, RF 신호가 전송 선로(220)를 따라 입력단(RF in)에서 출력단(RF out)으로 전달될 수 있다.
스위치 오프(OFF) 상태일 경우, <2003>에 도시된 바와 같이, 전송 선로(220)와 그라운드(예: 제1 그라운드(230) 및 제2 그라운드(235) 중 적어도 하나) 사이에 특정 전압(예: 바이어스 전압)이 인가되며, 전송 선로(220)와 멤브레인 전극(240) 사이에 정전기력에 의해 멤브레인 전극(240)과 전송 선로(220)는 서로 끌어 당기게 된다. 이때 발생한 인력으로 인해 멤브레인 전극(240)이 구부러지면서 전송 선로(220)와 접촉되고, 전송 선로(220)에 인가된 RF 신호가 멤브레인 전극(240)을 통해 그라운드(예: 제1 그라운드(230) 및 제2 그라운드(235))로 전달될 수 있다.
전송 선로(220)와 그라운드(예: 제1 그라운드(230) 및 제2 그라운드(235) 중 적어도 하나)에 인가되는 특정 전압이 중단되면 RF 스위치는 다시 스위치 온(ON) 상태로 복귀하며, RF 신호는 전송 선로(220)를 따라 흐르게 된다.
그러나, 상술한 구조의 RF 스위치가 고전력이 걸리는 송신부(예: RF 안테나 뉴너, RF 모듈)에 사용할 경우, 전달 파워의 크기에 한계를 가질 수 있다. 예를 들어, 고전력인 RF 신호 송신 시에, 전송 선로(220)와 그라운드(예: 제1 그라운드(230) 및 제2 그라운드(235) 중 적어도 하나)에 전압을 인가하지 않았음에도 불구하고, <2004>에 도시된 바와 같이, RF 스위치 내부에서 멤브레인 전극(240)이 전송 파워(예: RF신호 파워)로 인해 자체적으로 흔들리는 셀프 액츄에이션(self-actuation)이 발생될 수 있다. 셀프 엑츄에이션은 전송 선로(220)의 캐피시턴스 변화로 인해 RF 전송 신호의 왜곡을 발생시키며, RF파워가 증가될수록 멤브레인 전극(240)이 전송 선로(220)에 접촉하여 신호가 차단되는 셀프 바이어싱(self-biasing) 문제가 발생될 수 있다.
다양한 실시예들은 RF 스위치 내 멤브레인 전극(240)의 흔들림을 방지하고 RF 신호의 전력 한계를 개선하기 위해 새로운 구조의 스위치를 제안하고자 한다.
도 3a는 다양한 실시예에 따른 개선된 스위치의 구조를 도시한다.
여기서, <3001>는 스위치의 제1 면(예: 상면)을 바라보는 평면도이고, <3002>는 3001의 B-B'의 단면도를 도시한 도면일 수 있다.
도 3a를 참조하면, 다양한 실시예에 따라 제안된 구조의 스위치(300) )(예: RF(radio frequency) 스위치)는, 기판(substrate)(310), 제1 전송 선로(first signal line)(320), 제2 전송 선로(second signal line)(330), 그라운드 브릿지(ground brigde)(340), 제1 캐패시터(350) 및 제2 캐패시터(355)를 포함할 수 있다. 도 3a에 도시된 구조의 스위치(300)는 도 1의 구성 요소(예: 도 1의 통신 모듈, 안테나 모듈)에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
기판(310)은, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB) 또는 가요성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board, FPCB )일 수 있다. 인쇄 회로 기판 또는 가요성 인쇄 회로 기판은 예를 들어, RF 특성에 유리한 고저항 실리콘 웨이퍼, 글라스(glass), 석영(quartz) 또는 SiO2, Si, GaAs와 같이 반도체 공정에서 사용될 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기판(310)에는 전자 장치(101)의 구성 요소 예를 들어, 프로세서, 메모리, 통신 모듈 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스위치(300)는 기판(310) 상에 실장된 구성 요소들 간의 외부 배선 또는 내부 배선의 경로에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
기판(310)은 제1 전송 선로(320), 제2 전송 선로(330) 및 그라운드 브릿지(340)를 포함할 수 있다. 제1 전송 선 및 제2 전송 선로는 기판(310)의 제1 표면(예 상면)에 배치될 수 있다. 제1 전송 선로(320)는 RF(radio frequency) 신호의 전송 배선(transmission line)으로서 제1 방향(예: x축 방향)으로 일정 길이를 가질 수 있다. 제2 전송 선로(330)는 제1 전송 선로(320)와 이격된 제2 전송 선로(330)가 제1 방향으로 나란히 배치될 수 있다. 그라운드 브릿지(340)는 제1 전송 선로(320)와 제2 전송 선로(330) 사이의 공간에 가 배치될 수 있다. 제1 전송 선로(320), 그라운드 브릿지(340) 및 제2 전송 선로(330)는 서로에 대해 제2 방향(예: y축 방향)으로 각각 이격 배치될 수 있다.
제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330)는 그라운드 브릿지(340)를 사이에 두고 RF신호를 분기하여 일측에서 인가된 RF 신호를 타측으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 기판(310)과 전기적으로 연결된 통신 모듈을 통해 입력단(예: RF in)으로 전달된 RF 신호는 제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330)를 통해 안테나(예: RF out)으로 전달될 수 있고, 반대로 안테나(예: RF in)를 통해 수신된 RF 신호는 통신 모듈(예: RF out)로 전달될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 그라운드 브릿지(340)는 기판(310) 상에 배치된 제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330) 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기판(310)은 제1 면(예: 상면)(310a)보다 제1 깊이로 낮게 제3 방향(예: -z 방향)으로 홈(groove)(또는 트렌치(trench))(350)이 형성될 수 있다. 홈(350)은 그라운드 브릿지(340)의 적어도 일부가 유동(또는 진동)될 수 있는 공간을 확보하기 위해 형성될 수 있다. 홈(350)은 예를 들어, 벌크 마이크로 머신 기술(예: 반도체 직접 회로 기술 및 마이크로 머신 기술의 조합)을 통해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 않으며, 건식 식각 방식(dry etching) 및 습식 식각 방식(wet etching) 중 하나의 방법으로 제거될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 그라운드 브릿지(340)는 도전성 물질 예를 들어, Au, Cu, Al, Cr, Ni, Mo, W, Pt, Ru, Rh, Ta, Ti, TiN, 또는 Ag와 같은 금속 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어진 금속 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그라운드 브릿지(340)는 기판 상에서 유동이 가능하도록 탄성을 가질 수 있으며, DC 전압(예: 바이어스 전압)이 제거될 경우, 복원력을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 그라운드 브릿지(340)는 기판(310) 상에 형성된 홈(350)을 제1 방향(예: x축 방향)으로 가로질러 배치될 수 있다.
일 예를 들어, 그라운드 브릿지(340)는 적어도 부분적으로 유동 가능한 진동 부(예: actuating part, vibrating part)(3410)와 진동부(3401)로부터 양방향으로 연장되며, 진동부(3410)를 기판(310) 상에 지지하는 제1 고정부(3420) 및 제2 고정부(3421)(예: 고정 패드, fixed part) 포함할 수 있다. 제1 고정부(3420) 및 제2 고정부(3421)는 홈(350) 위에 배치된 진동부(3410)를 지지하고, 피딩 라인(feeding line)(미도시)을 통해 인가된 전압을 진동부(3410)로 전달하는 역할일 수 있다. 진동부(3410)는 기판(310) 내에 형성된 홈(350) 위에 플로팅되어 있으므로, DC전압이 인가되면 진동부(3410)와 제1 전송 선로 (320) 사이에서 발생되는 정전기력에 의해 움직일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 고정부(3420) 및 제2 고정부(3421)는 그라운드(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 고정부(3420) 및 제2 고정부(3421)는 도 3a에 도시된 패턴으로 설계될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 사각형, 원형과 같이 다양한 패턴으로 설계될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330)의 패턴은 그라운드 브릿지(340)의 패턴에 대응하여 그라운드 브릿지(340)를 중심으로 나란히 양 방향에서 대칭 전기력이 가해질 수 있도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330)는 제1 방향으로 일정 길이를 가진 그라운드 브릿지(340)를 사이에 두고 서로 대칭되는 패턴으로 형성될 수 있다. 그라운드 브릿지(340)와 제1 전송 선로(320)가 이격되는 거리는 그라운드 브릿지(340)와 제2 전송 선로(330)가 이격되는 거리는 실질적으로 동일하게 설계될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320)는 제1 방향으로 제1 길이를 가지며, 제2 전송 선로(330)는 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320)는 제1 폭(d1)을 가지는 제1영역(3201)(예: 입출력선로)과, 제1 영역(3201)의 일 방향(예: x 축 방향, ① 방향)으로부터 연장되고, 제1 폭(d1)보다 좁은 제2 폭(d2)을 가지는 제2 영역(3202)(예: 신호 분기 선로), 또는 제2 영역(3202)으로부터 연장되어 제1 폭(d1)을 가지는 제3 영역(3203)(예: 입출력선로)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320)의 제1 영역(3201) 및 제3 영역(3203) 중 하나는 RF 입력단(RF in)과 연결되고, 다른 하나는 RF 출력단(RF out)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1전송 선로(320)의 제1 영역(3201)은 RF 신호를 제공하는 신호 소스(source)(예: 프로세서)와 전기적으로 연결될 시, 제3영역(3203)은 RF신호를 출력하는 구성요소(예: 안테나)와 전기적으로 연결될 수 있다. RF 신호는 RF 입력단(RF in)에서 RF 출력단(RF out)으로 전달될 수 있으나, 이에 한정하지 않으며, RF 출력단(RF out)에서 RF 입력단(RF in)으로 전달되도록 설계될 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 전송 선로(330)는 제3폭(d3)으로 설계될 수 있다. 제2 전송 선로(330)의 제3 폭(d3)은 RF신호 분기를 위해 제1 전송 선로(320)의 제2폭(d2)과 동일 임피던스로 정합되도록 설계될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330)는 Au, Cu, Al, Cr, Ni, Mo, W, Pt, Ru, Rh, Ta, Ti, TiN, 또는 Ag와 같은 금속 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어진 금속 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금을 포함할 수 있다. 제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330)는 전지전해도금, 무전해도금, 스퍼터(Sputter), 또는 CVD(chemical vapor deposition) 방법 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320)는 제1지점(L1)에서 RF 신호를 분기하도록 제2 전송 선로(330)의 일단과 커플링 가능하도록 구성되고, 제2 지점(L2)에서 제2 전송 선로(330)의 타단과 커플링 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전송 선로(320)의 제1 지점(L1)과 제2 전송 선로(330) 일단 사이에 제1 캐패시터(350)가 배치되고, 제1 전송 선로(320)의 제2 지점(L2)과 제 2 전송 선로(330) 타단 사이에 제2 캐패시터(355)가 배치될 수 있다.
도 3b 및 도 3c는 다양한 실시예에 따른 개선된 스위치의 온/오프 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 여기서, 도 3b는 스위치 온(ON) 동작 시의 구조를 나타내며, 도 3c는 스위치 오프(OFF) 동작 시의 구조를 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(320)의 적어도 일부 및 그라운드 브릿지(340)(예: 제1 고정부 및 제2 고정부 중 적어도 하나)는 바이어스 전압을 인가하기 위한 피딩 라인(feeding line)(370)과 연결될 수 있다. 피딩 라인(370)은 전자 장치(101)의 프로세서(예: 커뮤니케이션 프로세서)(예: 도 1의 프로세서(120))와 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 RF 신호의 송신 또는 수신 신호에 따라 스위치(300)(예: RF(radio frequency) 스위치))의 온/오프를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 피딩 라인(370)을 통해 제1 전송 선로(320) 및 그라운드 브릿지(340)에 DC 전압(예: 바이어스 전압)을 인가하여 RF스위치(300)를 오프(OFF)시키고, DC 전압을 차단하여 RF스위치(300)를 온(ON)시킬 수 있다.
스위치 온(ON) 동작을 설명하면, 스위치(300)는 그라운드 브릿지(340)와 제1전송 선로(320)에 DC 전압(또는 바이어스 전압)이 인가되지 않을 시, 스위치 온(ON)되어 RF신호를 일측에서 타측으로 전달할 수 있다.
일 실시예에 따르면, RF 입력단(RF in)을 통해 전달되는 RF 신호는 제1 지점(L1)에서 분기되고, 제2 지점(L2)에서 병합되어 RF 출력단(RF out)으로 전달될 수 있다. 예를 들어, <3003>에 도시된 바와 같이, RF 입렵단을 통해 제1 전송 선로(320)의 제1 영역(3201)으로 입력된 RF 신호가 제1 파워로 전달되는 경우, 제1 지점(L1)에서 제1 전송 선로(320)의 제2 영역(3202)과 제2 전송 선로(330)로 각각 제2 파워로 전달될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 캐패시터(350) 및 제2 캐패시터(355)는 제1 전송 선로(320)의 제2 영역(3202)으로 전달되는 RF신호가 전달되는 임피던스값과 실질적으로 동일한 임피던스값으로 설계될 수 있다. 제1 캐패시터(350) 및 제2 캐패시터(355)는 DC 신호를 차단하므로 AC 신호(예: RF 신호)의 전송 성능에 영향이 적을 수 있다.
<3004>를 보면, 스위치 온(ON) 시 제1 지점(L1)에서 그라운드 브릿지(340)를 중심으로 제1 전송 선로(320) 및 제2 전송 선로(330)로 분기된 RF신호는 그라운드 브릿지(340)를 중심으로 양측에서 대칭적인 파워로 전달됨으로써, 유동 가능한 그라운드 브릿지(340)가 RF 파워로 인해 흔들리는 현상(예: self-actuation, self-biasing)을 방지할 수 있다.
스위치 오프(OFF) 동작을 설명하면, 스위치(300)는 그라운드 브릿지(340)와 제1전송 선로(320)에 설정된 값 이상의 DC전압(또는 바이어스 전압)이 인가되면, <3005> 및 <3006> 에 도시된 바와 같이, 그라운드 브릿지(340)가 제1 전송 선로(320) 방향으로 움직임(또는 이동)이 일어나면서 제1 전송 선로(320)와 접촉되고, RF 신호가 차단(shout) 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스위치(300)는 제1 전송 선로(320)와 그라운드 브릿지(340)에 DC 전압 인가 시 제1 캐패시터(350) 및 제2 커패시터(355)에 의해 제2 전송 선로(330)로 DC 신호가 흐르지 않고, 제1 전송 선로(320)와 그라운드 브릿지(340) 간의 전기력에 의해 그라운드 브릿지(340)가 제1 전송 선로(320)와 접촉되고, 제1 전송 선로(320)를 통해 전달되는 RF신호가 접지(그라운드)로 유도됨으로써, 스위치(300)가 오프될 수 있다.
도 4a는 다양한 실시예에 따른 스위치 구조를 나타낸다. 여기서, <4001>는 스위치의 제1 면(예: 상면)을 바라보는 평면도이고, <4002>는 3001의 C-C'의 단면도를 도시한 도면일 수 있다.
도 4a를 참조하면, 다른 실시예에 따른 스위치(400)(예: RF(radio frequency) 스위치)는 그라운드 브릿지(440)가 기판(410)에 일측이 고정되는 캔틸레버(cantilever) 패턴으로 형성될 수 있다.
캔틸레버 패턴의 그라운드 브릿지(440)는 양측(예: 제 1 고정부(3420), 및 제 2 고정부(3421))이 기판(410)에 고정되는 도 3a의 그라운드 브릿지(340) 보다 낮은 구동 전압(예: 바이어스 전압)으로 스위치 온/오프를 전환시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스위치(400)는 기판(410), 제1 전송 선로(420), 제2 전송 선로(430), 그라운드 브릿지(440), 제1 캐패시터(450) 및 제2 캐패시터(455)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(420)는 제1 폭(d1)을 가지는 제1영역(4201)(예: 입출력선로)과, 제1 영역(4201)의 일 방향(예: x 축 방향, ① 방향)으로부터 연장되고, 제1 폭(d1)보다 좁은 제2 폭(d2)을 가지는 제2 영역(4202)(예: 신호 분기 선로), 또는 제2 영역(4202)으로부터 연장되어 제1 폭(d1)을 가지는 제3 영역(4203)(예: 입출력선로)을 포함할 수 있다. 제2 전송 선로(430)는 제3폭(d3)으로 설계될 수 있다. 제2 전송 선로(430)의 제3 폭(d3)은 RF신호 분기를 위해 제1 전송 선로(420)의 제2폭(d2)과 동일 임피던스로 정합되도록 설계될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전송 선로(420)는 제1지점(L1)에서 RF 신호를 분기하도록 제2 전송 선로(430)의 일단과 커플링 가능하도록 구성되고, 제2 지점(L2)에서 제2 전송 선로(430)의 타단과 커플링 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전송 선로(420)의 제1 지점(L1)과 제2 전송 선로(430) 일단 사이에 제1 캐패시터(450)가 배치되고, 제1 전송 선로(430)의 제2 지점(L2)과 제 2 전송 선로(430) 타단 사이에 제2 캐패시터(455)가 배치될 수 있다.
그라운드 브릿지(440)의 패턴 이외에 다른 제1 전송 선로(420), 제2 전송 선로(430), 제1 캐패시터(450) 및 제2 캐패시터(455)는 도 3a의 제1 전송 선로(320), 제2 전송 선로(340), 제1 캐패시터(350) 및 제2 캐패시터(355)와 실질적으로 동일한 기능을 제공하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
<4001>에 도시된 바와 같이, 캔틸레버(cantilever) 패턴의 그라운드 브릿지(440)는 기판(410) 상에 배치된 제1 전송 선로(420) 및 제2 전송 선로(430) 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치될 수 있다. 그라운드 브릿지(440)는 기판(410) 상에 형성된 홈(360)을 제1 방향(예:x축 방향)을 따라 배치될 수 있다.
<4002>에 도시된 바와 같이, 기판(410)은 제1 면(예:상면)(410a)보다 제1 깊이로 낮게 제3 방향(예: -z 방향)으로 홈(groove)(또는 트렌치(trench))(360)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 그라운드 브릿지(440)는 유동이 가능하도록 탄성을 가질 수 있으며, DC 전압(예: 바이어스 전압)이 제거될 경우, 복원력을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
일 예를 들어, 그라운드 브릿지(440)는 적어도 부분적으로 유동 가능한 진동 부(예: actuating part, vibrating part)(4402)와 진동부(4402)로부터 일방향으로 연장되며, 진동부(4402)를 기판(410) 상에 지지하는 고정부(예: 고정 패드, fixed part)(4401)를 포함할 수 있다. 고정부(4401)는 홈(460) 위에 배치된 진동부(4402)를 지지하고, 피딩 라인(feeding line)을 통해 인가된 전압을 진동부(4402)로 전달하는 역할일 수 있다. 진동부(4402)는 기판(410) 내에 형성된 홈(460) 위에 플로팅되어 있으므로, DC전압이 인가되면, 진동부(4402)와 제1 전송 선로 (420) 사이에서 발생되는 전기력에 의해 움직일 수 있다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른 개선된 스위치의 온/오프 동작을 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 스위치의 온(ON) 동작을 설명하면,스위치(400)(예: RF(radio frequency) 스위치)는 그라운드 브릿지(440)와 제1전송 선로(420)에 DC전압(또는 바이어스 전압)이 인가되지 않을 시, 스위치 온(ON)되어 RF신호를 일측에서 타측으로 전달할 수 있다.
RF 입력단(RF in)을 통해 전달되는 RF 신호는 제1 지점(L1)에서 분기되고, 제2 지점(L2)에서 병합되어 RF 출력단(RF out)으로 전달될 수 있다. 예를 들어, <4003>에 도시된 바와 같이, RF 입렵단을 통해 제1 전송 선로(420)로 입력된 RF 신호가 제1 파워로 전달되는 경우, 제1 지점(L1)에서 제1 전송 선로(420) 및 제2 전송 선로(430)로 각각 제2 파워로 전달될 수 있다. 제1 캐패시터(450) 및 제2 캐패시터(455)는 DC 신호를 차단하므로 AC 신호(예: RF 신호)의 전송 성능에 영향이 적을 수 있다.
스위치 온(ON) 시 제1 지점(L1)에서 그라운드 브릿지(440)를 중심으로 제1 전송 선로(420) 및 제2 전송 선로(430)로 분기된 RF신호는 양쪽으로 대칭적인 파워로 전달됨으로써, 유동 가능한 그라운드 브릿지(440)가 RF 파워로 인해 흔들리는 현상(예: self-actuation, self-biasing)을 방지할 수 있다.
스위치의 오프(OFF) 동작을 설명하면, 스위치는 <4003>에 도시된 바와 같이, 그라운드 브릿지(440)와 제1전송 선로(420)에 DC전압(또는 바이어스 전압)이 인가되면, 그라운드 브릿지(440)가 제1 전송 선로(420) 방향으로 움직임(또는 이동)이 일어나면서 제1 전송 선로(420)와 접촉되고, RF 신호가 차단(shout)될 수 있다. 스위치(400)는 DC 전압 인가 시 제1 캐패시터(450) 및 제2 커패시터(455)를 통해 제2 전송 선로(430)로 DC 신호가 흐르지 않게 되고, 제1 전송 선로(420)와 그라운드 브릿지(440) 간의 전기력에 의해 그라운드 브릿지(440)가 제1 전송 선로(420)와 접촉되고, 제1 전송 선로(420)를 통해 전달되는 RF신호가 접지(그라운드)로 유도됨으로써, RF스위치(400)가 오프될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))에 포함하는 스위치(예: 도 3의 스위치(300), 도 4의 스위치(400))는, 기판(substrate))(예: 도 3의 기판(310), 도 4의 기판(410)), 상기 기판 상에 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로(예: 도 3의 제1 전송 선로(320), 도 4의 제1 전송 선로(420)), 상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로(예: 도 3의 제2 전송 선로(330), 도 4의 제2 전송 선로(430)), 상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지(예: 도 3의 그라운드 브릿지(340), 도 4의 그라운드 브릿지(440)), 상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터(예: 도 3의 제1 캐패시터(350), 도 4의 제1 캐패시터(450)) 및 상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터(예: 도 3의 제2 캐패시터(355), 도 4의 제2 캐패시터(455))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부는, 상기 기판의 외면보다 낮게, 제1 방향을 따라 일정 길이를 가지는 홈(groove)(예: 도 3의 홈(360), 도 4의 홈(460))을 통해 유동 가능하게 배치되고, 상기 홈은 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 기판의 영역에 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 무선 통신 신호는 500Mhz 이상의 고주파 신호(radio frequency signal)인 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부는, 상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 바이어스 전압 인가 시, 상기 그라운드 브릿지가 제1 전송 선로 방향으로 이동되는 움직임에 의해 상기 제1 전송 선로의 적어도 일부와 접촉되어 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 전달되는 상기 무선 통신 신호를 차단(shunt)하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 바이어스 전압 인가되지 않을 시, 상기 제1 전송 선로의 입력단을 통해 입력된 무선 통신 신호는 상기 제1 지점(L1)에서 상기 제2 전송 선로로 분기되어 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 출력단으로 전달되고, 상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부는, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 사이의 공간에서 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 제1 전송 선로는 제1 길이를 가지며, 상기 제2 전송 선로는 상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가지며, 상기 제1 지점과 제2 지점 사이에 상기 제2 전송 선로가 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 제1 전송 선로는 제1 폭으로 구현된 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터 연장되며, 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭으로 구현된 제2 영역, 상기 제2 영역으로부터 연장되고, 상기 제2 폭으로 구현된 제3 영역을 포함하고, 상기 제2 전송 선로의 폭은 상기 제1 전송 선로의 제2 영역과 동일 임피던스로 정합된 폭으로 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 사이의 공간에 배치되는 그라운드 브릿지는, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 각각에 대해 동일한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 그라운드 브릿지는, 상기 홈이 배치된 영역에 위치하여 유동 가능한 진동부와, 상기 진동부의 양방향으로부터 연장되어 그라운드와 전기적으로 연결되는 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 그라운드 브릿지는, 상기 홈이 배치된 영역에 위치하여 유동 가능한 진동부와, 상기 진동부의 일 방향에서 연장되어 기판 상에 고정된 고정부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 상기 그라운드 브릿지는 상기 홈이 형성된 기판 상에 유동이 가능하도록 탄성을 가지는 도전성 물질을 포함할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 스위치를 포함하는 전자 장치의 구성을 도시한다.
도 5를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 스위치(예: 도 3a/도 4a의 스위치(300,400))는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 안테나 튜너(또는 안테나 매칭부)(530)에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
일 예를 들어, 전자 장치(101)는 안테나(510), 프로세서(520) 안테나 튜너(530), 및 통신 모듈(540)을 포함할 수 있다.
안테나(510)는 지정된 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 안테나(510)는 적어도 하나 이상의 안테나 엘리먼트를 포함할 수 있다. 안테나 엘리먼트의 크기 및 모양은 공진 주파수에 따라 상이하게 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나(510)는 복수의 안테나 엘리먼트를 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다.
안테나 튜너(530)는 안테나(510)와 통신 모듈(540)의 프론트 엔드 모듈(545) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(510)는 안테나 튜너(530)를 통해 통신 모듈(540)과 연결될 수 있다.
안테나 튜너(530)는 안테나(510)로 송신되는 무선 신호의 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 안테나 튜너(530)는 복수 개의 스위치를 포함하며, 안테나와 연결되는 복수개의 RF 출력단(예: RF1(532), RF2(534.. RF 4(535))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 튜너(530)는 도 3a 또는 도 4 a에 개시된 구조의 스위치를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 안테나 튜너(530)의 구체적은 설명은 도 6에서 설명하기로 한다.
안테나 튜너(530)는 프로세서(520)의 제어 하에, 안테나 튜너(530)에 포함된 스위치들의 ON/OFF 동작을 통해 RF 신호 경로를 변경시킬 수 있다.
통신 모듈(540)은 안테나(510)를 통해 수신된 무선 신호(예: RF 신호)를 처리하여 프로세서(520)로 전달하고, 프로세서(520)로부터 전달된 신호를 처리하여 안테나(510)로 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(540)은 RFIC(radio frequency integrated circuit)) 를 포함할 수 있으며, 도 1의 통신 모듈의 구성을 더 포함할 수 있다.
일 예를 들어, 통신 모듈(540)은 프론트엔드 모듈(545) 및/또는 트랜시버(547)를 더 포함할 수 있다.
트랜시버(547)는 무선 신호에 대해 반송파(carrier)를 포함하는 전자기파 형태로 프론트엔드 모듈(545)을 통해 안테나(510)로 전달하고, 안테나(510)로부터 수신된 무선 신호를 프로세서(520)에서 처리 가능한 디지털 신호를 변환하여 프로세서(520)에 전달할 수 있다.
트랜시버(547)는 반송파를 생성하는 발진기(oscillator) 및 반송파를 변조하는 변조 회로(미도시) 및 안테나(510)로부터 수신된 무선 신호를 복조하는 복조 회로(미도시))를 포함할 수 있다.
프론트엔드 모듈(545)은 트랜시버(547)로부터 전달된 신호를 증폭하여 안테나(510)로 전달하고, 안테나(510)로부터 수신된 신호를 증폭하여 트랜시버(547)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 프론트엔드 모듈(545)은 전력 증폭기(미도시), 저잡음 증폭기(low-noise amplifier, LNA)(미도시), 및/또는 필터(미도시)를 포함할 수 있다.
프로세서(520)는 전자 장치(101)의 전반적인 동작 및 전자 장치의 구성들(예: 안테나(510), 안테나 튜너(530) 및 통신 모듈(540))간의 신호 흐름을 제어하고 데이터 처리를 수행할 수 있다. 프로세서(520)은 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 어플리케이션 프로세서(application processor, AP), 및/또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor, CP)를 포함할 수 있다. 프로세서(520)는 싱글 코어 프로세서(single core processor) 또는 멀티 코어 프로세서(multi-core processor)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 일 실시예에 따르면, 프로세서(520)는 안테나 사용 환경에 따라 무선 신호의 위상 및 주파수를 결정하고, 통신 모듈(540)을 제어하여 무선 통신 대역(예: 기저대역(baseband) 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(520)는 안테나를 통해 수신된 무선 신호를 통신 모듈(540)을 제어하여 처리할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(520)는 안테나 튜너(530)를 제어하여 무선 신호의 인피던스 정합을 수행하고 임피던스 보상을 위해 안테나(510)의 위상을 조정할 수 있다. 프로세서(520)은 안테나 튜너(530)에 포함된 스위치들의 온(ON)/오프(OFF) 동작을 통해 RF 신호 경로를 변경시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101)는 안테나 튜너(530)에 도 3a 또는 도 4 a에 개시된 구조의 스위치(예: RF 스위치)를 적어도 하나 이상 포함함으로써, RF신호를 전송하는 전송 선로에 높은 전압이 걸리더라도 기판 상에 형성된 그라운드 브릿지가 수평 이동하는 기계적 움직임을 통해 스위치 온(ON)/오프(OFF)가 제어되고, 그라운드 브릿지 양측으로 분기되는 RF 전송 선로에 의해 내부의 셀프 엑츄에이션 현상 및 셀프 바이어싱 현상이 억제될 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 안테나 튜너의 회로 구성을 도시한다.
도 6을 참고하면, 일 실시예에 따른 안테나 튜너(예: 도 6의 안테나 튜너(620))는 SPnT(single pole n-throw) 스위치를 사용하여 임피던스 정합이 수행될 수 있다.
일 예를 들어, 도 5에 도시된 안테나 튜너(530)은 SP4T(single pole 4-throw) 스위치로 구현될 수 있다. 예를 들어, SPnT 스위치는 하나의 공통 포트(531)와 4개의 출력 포트(예: RF1(532), RF2(533), RF3(534) RF 4(535))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 공통 포트(531)에 연결되는 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4)와 RF 출력 포트들(RF_1, RF_2, RF_3, RF_4)과 RF 신호 스위치들(SW1, SW2, SW3, SW4) 사이에 배치되는 스위치들(SW5, SW6, SW7, SW8)를 포함할 수 있다.
전자 장치(101)의 프로세서(520)는 바이어스 컨트롤 라인(536)을 통해 스위치들(SW5, SW6, SW7, SW8)의 ON/OFF를 제어하여 RF 공통 포트(531)로 인가된 RF신호를 RF 출력 포트들(RF1(532), RF2(533), RF3(534) RF 4(535))) 중 적어도 하나를 선택하여 선택적으로 출력시킬 수 있다.
일 예를 들어, 프로세서(520)는 공통 포트(531)를 통해 인가되는 RF 신호를 제1 스위치(예: SW1)를 통해 제1 출력 포트(RF_1)(532)로 출력되도록 제어할 수 있다. 프로세서(520)는 바이어스 컨트롤 라인(536)을 통해 제 5 스위치(SW5)를 오프(OFF)하여 제1 스위치(SW1)에 인가되는 바이어스 전압을 차단하는 경우, 제1 스위치(SW1)는 온(ON)되어 공통 포트(531)와 제 출력 포트(RF_1)(532)와 전기적 경로를 형성하도록 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(520)는 제2 스위치(SW2), 제 3스위치(SW3), 또는 제4 스위치(SW4)에 바이어스 전압을 인가하여 제2 스위치(SW2), 제3스위치(SW3), 또는 제4 스위치(SW4)를 오프(OFF) 함으로써 제2 출력 포트(RF_2)(533), 제3 출력 포트(RF_3)(534), 제4 출력 포트(RF_4)(535)로 전달되는 RF신호를 차단할 수 있다.
다양한 실시예들은 제안된 구조의 스위치를 포함함으로써, 유동 구조물(예: 그라운드 브릿지)을 양측 방향으로 나란하게 RF신호가 분기되어 전달됨으로써, 내부의 자체 흔들림에 억제하기 때문에 안테나의 방사 특성 변화에 영향을 주지 않으면서 고전압, 고전력에 유용한 안테나 튜너를 구현할 수 있다.
도 7은 다양한 실시에에 따른 스위치를 포함하는 RF 모듈의 구성을 도시한다.
도 7을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 스위치(예: 도 3a/4a에 도시된 스위치(300,400))는 전자 장치(101)의 RF모듈(또는 프론트엔드 모듈)(701)에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, RF 모듈(701)은 제1 안테나(710) 및 제2 안테나(715)를 이용하여 투 업링크 캐리어 통합(Carrier Aggregation: CA) 방식을 지원할 수 있다. 예를 들어, RF 모듈(701)은 안테나 스위치(720), 복수의 대역 필터(730, 735, 737) 복수의 송수신 스위치(740, 745, 747) 및 복수의 PA (power amplifier)(750, 755, 757)를 및/또는 복수의 LAN(low noise amplifier)(760, 765, 767)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 스위치(720)는 제1 안테나(710) 및 제2 안테나(715)와 연결되며, 복수의 대역 필터(730, 735, 737)와 연결될 수 있다. 제1 대역 필터(730)는 제1 송수신 스위치(740)와 연결되고, 제2 대역 필터(735)는 제2 송수신 스위치(745)와 연결되고, 제3 대역 필터(737)는 제3 송수신 스위치(747)와 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 송수신 스위치(740)는 제1 PA(750) 및 제1 LAN(760)과 연결되고, 제2 송수신 스위치(745)는 제2 PA (755)및 제2 LAN(765)과 연결되고, 제3 송수신 스위치(747)는 제3 PA(757) 및 제3 LAN(767)과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)의 프로세서(520)는 RF 수신 경로 또는 RF 송수신 경로를 설정하고, RF 수신 경로 또는 RF 송수신 경로에 따라 스위치들(720, 740, 745, 747)의 연결을 선택적으로 제할 수 있다. 스위치들(720, 740, 745, 747)은 RF 신호 경로에 대한 연결 여부를 스위칭 하기 위한 스위치일 수 있다.
일 예를 들어, 프로세서(520)는 투 업링크 지원을 위해, 제1 PA(750) 를 통해 증폭된 제1 RF신호를 제1 송수신 스위치(740) 및 안테나 스위치(720)를 제어하여 제1 안테나(710)로 전달하고, 제3 PA(757)를 통해 증폭된 제2 RF신호를 제3 송수신 스위치(747)및 안테나 스위치(720)를 제어하여 제2안테나(715)로 전달할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 투업링크 지원을 위해서는 2개의 입력 신호(예: 제1 RF신호 및 제2 RF신호) 간의 상호 간섭 및 왜곡을 방지하기 위한 설계가 요구되면, 제안된 구조의 스위치(예: RF(radio frequency) 스위치))를 RF 모듈에 활용함으로써 고전력이 가능하고 상호 간섭이 없는 투 업링크 지원이 가능할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는 적어도 하나의 스위치를 포함하는 통신 모듈 및 상기 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나 이상의 스위치를 통해 무선 통신신호 및 바이어스 전압의 온/오프를 제어하도록 설정되며, 상기 적어도 하나의 스위치는, 기판(substrate), 상기 기판 상에 상기 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로, 상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신 신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로 및 상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지, 상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터 및 상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제 2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 적어도 하나의 스위치(예: 도 3의 스위치(300), 도 4의 스위치(400))를 포함하는 통신 모듈(예: 도 5의 통신 모듈(540) 및 프로세서(예: 도 5의 프로세서(520))을 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 적어도 하나 이상의 스위치를 통해 무선 통신신호 및 바이어스 전압의 온/오프를 제어하도록 설정되며, 상기 적어도 하나의 스위치는 기판(substrate))(예: 도 3의 기판(310), 도 4의 기판(410)), 상기 기판 상에 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로(예: 도 3의 제1 전송 선로(320), 도 4의 제1 전송 선로(420)), 상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로(예: 도 3의 제2 전송 선로(330), 도 4의 제2 전송 선로(430)), 상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지(예: 도 3의 그라운드 브릿지(340), 도 4의 그라운드 브릿지(440)), 상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터(예: 도 3의 제1 캐패시터(350), 도 4의 제1 캐패시터(450)) 및 상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터(예: 도 3의 제2 캐패시터(355), 도 4의 제2 캐패시터(455))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부가, 상기 기판의 외면보다 낮게, 제1 방향을 따라 일정 길이를 가지는 홈(groove)(예: 도 3의 홈(360), 도 4의 홈(460))을 통해 유동 가능하게 배치되고, 상기 홈은 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 기판의 영역에 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 무선 통신 신호는 500Mhz 이상의 고주파 신호(radio frequency signal)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 스위치는, 상기 전자 장치의 안테나 튜너 또는 RF(radio frequency) 프론트엔드 모듈에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 바이어스 전압 인가하여, 상기 그라운드 브릿지가 제1 전송 선로 방향으로 이동되는 움직임에 의해 상기 제1 전송 선로의 적어도 일부와 접촉되어 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 전달되는 상기 무선 통신 호를 차단(shunt)하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 인가되는 바이어스 전압을 차단하여 상기 제1 전송 선로의 입력단을 통해 입력된 무선 통신 신호를 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 출력단으로 전달하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제1 전송 선로는 제1 폭으로 구현된 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터 연장되며, 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭으로 구현된 제2 영역, 상기 제2 영역으로부터 연장되고, 상기 제2 폭으로 구현된 제3 영역을 포함하고, 상기 제2 전송 선로의 폭은 상기 제1 전송 선로의 제2 영역과 동일 임피던스로 정합된 폭으로 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 사이의 공간에 배치되는 그라운드 브릿지는, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 각각에 대해 동일한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 그라운드 브릿지는, 상기 홈이 배치된 영역에 위치하여 유동 가능한 진동부와, 상기 진동부의 양방향으로부터 연장되어 기판 상에 배치된 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 그라운드 브릿지는, 상기 홈이 배치된 영역에 위치하여 유동 가능한 진동부와, 상기 진동부의 일 방향에서 연장되어 기판 상에 고정된 고정부를 포함할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 포함하는 radio frequency (RF) 스위치에 있어서,
    기판(substrate);
    상기 기판 상에 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로;
    상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로;
    상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지;
    상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터; 및
    상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제 2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터를 포함하는 스위치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부는,
    상기 기판의 외면보다 낮게, 제1 방향을 따라 일정 길이를 가지는 홈(groove)을 통해 유동 가능하게 배치되고,
    상기 홈은 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 기판의 영역에 형성된 스위치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 신호는 500Mhz 이상의 고주파 신호(radio frequency signal)인 것을 특징으로 하는 스위치
  4. 제2항에 있어서,
    상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부는,
    상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 바이어스 전압 인가 시, 상기 그라운드 브릿지가 제1 전송 선로 방향으로 이동되는 움직임에 의해 상기 제1 전송 선로의 적어도 일부와 접촉되어 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 전달되는 상기 무선 통신 신호를 차단(shunt)하고,
    상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 바이어스 전압이 인가되지 않을 시, 상기 제1 전송 선로의 입력단을 통해 입력된 무선 통신 신호는 상기 제1 지점(L1)에서 상기 제2 전송 선로로 분기되어 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 출력단으로 전달되고,
    상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부는, 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 사이의 공간에서 고정되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전송 선로는 제1 길이를 가지며,
    상기 제2 전송 선로는 상기 제1 길이보다 짧은 제2 길이를 가지며, 상기 제1 지점과 제2 지점 사이에 상기 제2 전송 선로가 배치되고,
    상기 제1 전송 선로는 제1 폭으로 구현된 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터 연장되며, 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭으로 구현된 제2 영역, 상기 제2 영역으로부터 연장되고, 상기 제2 폭으로 구현된 제3 영역을 포함하고,
    상기 제2 전송 선로의 폭은 상기 제1 전송 선로의 제2 영역과 동일 임피던스로 정합된 폭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 사이의 공간에 배치되는 그라운드 브릿지는,
    상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 각각에 대해 동일한 간격으로 이격되도록 배치되는 스위치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 그라운드 브릿지는,
    상기 홈이 배치된 영역에 위치하여 유동 가능한 진동부와, 상기 진동부의 양방향으로부터 연장되어 그라운드와 전기적으로 연결되는 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함하는 스위치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 그라운드 브릿지는,
    상기 홈이 배치된 영역에 위치하여 유동 가능한 진동부와, 상기 진동부의 일 방향에서 연장되어 기판 상에 고정된 고정부를 포함하는 스위치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 그라운드 브릿지는
    상기 홈이 형성된 기판 상에 유동이 가능하도록 탄성을 가지는 도전성 물질을 포함하는 스위치.
  10. 전자 장치에 있어서,
    적어도 하나의 스위치를 포함하는 통신 모듈; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나 이상의 스위치를 통해 무선 통신신호 및 바이어스 전압의 온/오프를 제어하도록 설정되며,
    상기 적어도 하나의 스위치는,
    기판(substrate);
    상기 기판 상에 상기 무선 통신 신호의 입력단과 출력단에 연결되도록 제1 방향으로 배치된 제1 전송 선로;
    상기 기판 상에 상기 제1 전송 선로의 제1 지점(L1) 및 제2 지점(L2) 에서 상기 무선 통신 신호를 분기하도록 상기 제1 전송 선로와 제1 방향으로 나란하게 이격되어 배치되는 제2 전송 선로; 및
    상기 기판 상에 배치된 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로 사이의 공간에서 적어도 부분적으로 유동 가능하게 배치되고 그라운드와 연결되는 그라운드 브릿지;
    상기 제1 전송 선로의 제1 지점과 상기 제2 전송 선로 일단 사이에 형성된 제1 캐패시터; 및
    상기 제1 전송 선로의 제2 지점과 상기 제2 전송 선로 타단 사이에 형성된 제2 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 그라운드 브릿지의 적어도 일부는,
    상기 기판의 외면보다 낮게, 제1 방향을 따라 일정 길이를 가지는 홈(groove)을 통해 유동 가능하게 배치되고,
    상기 홈은 상기 제1 전송 선로 및 제2 전송 선로가 배치된 기판 사이에 배치된 전자 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신 신호는 500Mhz 이상의 고주파 신호(radio frequency signal)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 스위치는,
    상기 전자 장치의 안테나 튜너 또는 RF(radio frequency) 프론트엔드 모듈에 적어도 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 바이어스 전압을 인가하여, 상기 그라운드 브릿지가 제1 전송 선로 방향으로 이동되는 움직임에 의해 상기 제1 전송 선로의 적어도 일부와 접촉되어 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 전달되는 상기 무선 통신 호를 차단(shunt)하도록 제어하고,
    상기 그라운드 브릿지와 상기 제1 전송 선로에 인가되는 바이어스 전압을 차단하여 상기 제1 전송 선로의 입력단을 통해 입력된 무선 통신 신호를 상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로를 통해 출력단으로 전달하도록 제어하는 전자 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전송 선로는 제1 폭으로 구현된 제1 영역과, 상기 제1 영역으로부터 연장되며, 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭으로 구현된 제2 영역, 상기 제2 영역으로부터 연장되고, 상기 제2 폭으로 구현된 제3 영역을 포함하고,
    상기 제2 전송 선로의 폭은 상기 제1 전송 선로의 제2 영역과 동일 임피던스로 정합된 폭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 사이의 공간에 배치되는 그라운드 브릿지는,
    상기 제1 전송 선로 및 상기 제2 전송 선로 각각에 대해 동일한 간격으로 이격되도록 배치되는 전자 장치.
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