KR102272590B1

KR102272590B1 - 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기

Info

Publication number: KR102272590B1
Application number: KR1020190073945A
Authority: KR
Inventors: 강호경; 이길하; 허신행; 서형호; 김홍철
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2021-07-05
Also published as: US20210399436A1; KR20200145230A; US20200403321A1; US11228118B2; US11670870B2

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, IC를 포함하는 IC 패키지; 패치 안테나 패턴과 제1 피드비아와 제1 유전층을 각각 포함하는 제1 및 제2 안테나부; 및 제1 및 제2 안테나부가 배치되는 상면과 IC 패키지가 배치되는 하면을 제공하고 IC와 제1 및 제2 피드비아 사이의 전기적 연결 경로를 제공하도록 구성된 적층 구조를 가지는 연결 부재; 를 포함하고, 연결 부재는 IC 패키지에 상하방향으로 오버랩된 제1 영역과, IC 패키지에 오버랩되지 않고 제1 유전층보다 더 유연한 제2 영역을 가지고, 제1 및 제2 안테나부는 각각 제1 및 제2 영역 상에 배치되고, 제1 및 제2 안테나부 중 적어도 하나는 피드비아와 연결 부재의 사이를 전기적으로 연결시키도록 연결 부재의 상면에 배치되고 피드비아보다 낮은 용융점을 가지는 안테나 연결구조체를 더 포함한다.

Description

안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기{Antenna module and electronic device including thereof}

본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.

이동통신의 데이터 트래픽(Data Traffic)은 매년 비약적으로 증가하는 추세이다. 이러한 비약적인 데이터를 무선망에서 실시간으로 지원해 주고자 활발한 기술 개발이 진행 중에 있다. 예를 들어, IoT(Internet of Thing) 기반 데이터의 컨텐츠화, AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality), SNS와 결합한 라이브 VR/AR, 자율 주행, 싱크뷰 (Sync View, 초소형 카메라 이용해 사용자 시점 실시간 영상 전송) 등의 애플리케이션(Application)들은 대용량의 데이터를 주고 받을 수 있게 지원하는 통신(예: 5G 통신, mmWave 통신 등)을 필요로 한다.

따라서, 최근 5세대(5G) 통신을 포함하는 밀리미터웨이브(mmWave) 통신이 활발하게 연구되고 있으며, 이를 원활히 구현하는 안테나 모듈의 상용화/표준화를 위한 연구도 활발히 진행되고 있다.

높은 주파수 대역(예: 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz 등)의 RF 신호는 전달되는 과정에서 쉽게 흡수되고 손실로 이어지므로, 통신의 품질은 급격하게 떨어질 수 있다. 따라서, 높은 주파수 대역의 통신을 위한 안테나는 기존 안테나 기술과는 다른 기술적 접근법이 필요하게 되며, 안테나 이득(Gain) 확보, 안테나와 RFIC의 일체화, EIRP(Effective Isotropic Radiated Power) 확보 등을 위한 별도의 전력 증폭기 등 특수한 기술 개발을 요구할 수 있다.

미국 공개특허공보 US2018/0026341

본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자기기를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, IC를 포함하는 IC 패키지; 제1 패치 안테나 패턴과, 상기 제1 패치 안테나 패턴에 전기적으로 연결된 제1 피드비아와, 상기 제1 피드비아를 둘러싸는 제1 유전층을 포함하는 제1 안테나부; 제2 패치 안테나 패턴과, 상기 제2 패치 안테나 패턴에 전기적으로 연결된 제2 피드비아와, 상기 제2 피드비아를 둘러싸는 제2 유전층을 포함하는 제2 안테나부; 및 상기 제1 및 제2 안테나부가 배치되는 상면과 상기 IC 패키지가 배치되는 하면을 제공하고, 상기 IC와 상기 제1 및 제2 피드비아 사이의 전기적 연결 경로를 제공하도록 구성된 적층 구조를 가지는 연결 부재; 를 포함하고, 상기 연결 부재는 상기 IC 패키지에 상하방향으로 오버랩된 제1 영역과, 상기 IC 패키지에 오버랩되지 않고 상기 제1 유전층보다 더 유연한 제2 영역을 가지고, 상기 제1 안테나부는 상기 제1 영역 상에 배치되고, 상기 제2 안테나부는 상기 제2 영역 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 안테나부 중 적어도 하나는 상기 제1 또는 제2 피드비아와 상기 연결 부재의 사이를 전기적으로 연결시키도록 상기 연결 부재의 상면에 배치되고 상기 제1 또는 제2 피드비아보다 낮은 용융점을 가지는 안테나 연결구조체를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기는, 케이스; 상기 케이스 내에 배치된 세트 기판; 및 상기 케이스 내에 배치되고 상기 세트 기판에 전기적으로 연결된 상기 안테나 모듈을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 안테나 성능(예: 이득, 대역폭, 지향성(directivity) 등)을 향상시키거나 소형화에 유리한 구조를 가질 수 있으며, 안테나 성능이나 사이즈의 실질적 희생 없이도 RF 신호 송수신 방향을 쉽게 넓힐 수 있으며, 외부 장애물(예: 전자기기 내에서의 타 장치, 전자기기 사용자 손 등)을 쉽게 회피하여 RF 신호를 효율적으로 원격 송수신할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 서로 다른 제1 및 제2 주파수에 대한 전반적인 안테나 성능을 향상시킬 수 있으며, 유효 사이즈의 큰 증가 없이도 제1 및 제2 주파수 간의 전자기적 간섭을 쉽게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈을 나타낸 측면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 복수의 안테나부의 제1 배열구조를 나타낸 평면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 복수의 안테나부의 제2 배열구조를 나타낸 평면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 복수의 안테나부의 제3 배열구조를 나타낸 평면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 연결 부재의 제1 영역을 나타낸 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈 및 전자기기를 나타낸 측면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기를 나타낸 평면도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈을 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, 제1 안테나부(100), 연결 부재(200), IC 패키지(300) 및 제2 안테나부(400)를 포함한다.

제1 안테나부(100)는 제1 패치 안테나 패턴(110)을 포함하고, 제1 유전층(140)을 더 포함할 수 있으며, z방향으로 RF(Radio Frequency) 신호를 원격 송신 및/또는 수신할 수 있다. 제1 안테나부(100)의 이득(gain)은 제1 패치 안테나 패턴(110)의 개수가 많을수록 더 높아질 수 있다.

제1 패치 안테나 패턴(110)은 RF 신호의 주파수에 대응되는 주파수 대역에 대해 상대적으로 높은 투과 효율을 가지도록 설계될 수 있다. 제1 패치 안테나 패턴(110)은 상부 플레인(plane)과 하부 플레인을 가질 수 있다. 상기 플레인은 RF 신호가 도전성 매질과 공기 또는 제1 유전층(140) 사이에서 RF 신호의 에너지의 대부분이 투과되는 경계면으로 작용할 수 있다.

제1 유전층(140)은 공기보다 높은 유전율을 가질 수 있으며, 제1 안테나부(100)의 형태 및 크기에 영향을 줄 수 있다.

IC 패키지(300)는 IC(310)를 포함하고, 코어 부재(360)와 전기연결구조체(330)를 더 포함할 수 있다.

IC(310)는 베이스 신호에 대해 주파수변환, 증폭, 필터링, 위상제어 등을 수행하여 RF 신호를 생성할 수 있으며, 유사한 원리로 RF 신호로부터 베이스 신호를 생성할 수 있다. 베이스 신호는 RF 신호보다 낮은 주파수를 가지며, 기저대역(base band) 주파수 또는 IF(Intermediate Frequency) 주파수를 가질 수 있다.

코어 부재(360)는 베이스 신호의 전송경로를 제공할 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈을 물리적으로 지지할 수 있다.

전기연결구조체(330)는 코어 부재(360)와 연결 부재(200) 사이를 전기적으로 연결시키는 제1 전기연결구조체(331)와, 코어 부재(360)와 세트 기판 사이를 전기적으로 연결시키는 제2 전기연결구조체(332)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 전기연결구조체(330)는 솔더볼(solder ball), 핀(pin), 랜드(land), 패드(pad)와 같은 구조를 가질 수 있다.

연결 부재(200)는 일부분이 제1 안테나부(100)와 IC 패키지(300)의 사이에 배치되고, 제1 패치 안테나 패턴(110)와 IC(310)를 전기적으로 연결시키도록 구성된 적층(laminated) 구조를 가진다. 연결 부재(200)는 적층 구조에 따라 제1 패치 안테나 패턴(110)와 IC(310) 사이의 전기적 길이(electrical length)를 쉽게 줄일 수 있다.

RF 신호는 베이스 신호에 비해 상대적으로 높은 주파수와 짧은 파장을 가지므로, 베이스 신호에 비해 상대적으로 전송시에 더 많이 손실될 수 있다. 연결 부재(200)가 제1 안테나부(100)와 IC 패키지(300) 사이의 전기적 길이를 줄일 수 있으므로, RF 신호가 IC(310)와 제1 패치 안테나 패턴(110)의 사이를 흐를 때의 손실은 감소할 수 있다.

제2 안테나부(400)는 제2 패치 안테나 패턴(411), 제2 피드비아(420), 제2 유전층(441) 및 안테나 연결구조체(461)를 포함할 수 있다.

제2 패치 안테나 패턴(411)은 상면의 법선 방향으로 RF 신호를 원격 송신 및/또는 수신할 수 있으며, 제1 패치 안테나 패턴(110)과 유사한 전자기적 특성을 가질 수 있다.

예를 들어, 제2 패치 안테나 패턴(411)은 제2 유전층(441)의 상면 상에 형성될 수 있다.

제2 피드비아(420)는 제2 패치 안테나 패턴(411)과 연결 부재(200) 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있으며, RF 신호의 전기적 경로로 작용할 수 있다.

예를 들어, 제2 피드비아(420)는 제2 유전층(441)의 관통홀에 충진됨에 따라 형성될 수 있다.

안테나 연결구조체(461)는 제2 피드비아(420)와 연결 부재(200)의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있으며, 제2 피드비아(420)보다 낮은 용융점을 가질 수 있다.

이에 따라, 제2 안테나부(400)는 연결 부재(200)에 대해 별도로 제조된 후에 연결 부재(200) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나부(400)는 별도로 제조된 후에 안테나 피드패턴(451)과 연결 부재 피드패턴(251)이 서로 오버랩되도록 연결 부재(200)의 상면 상에 배치될 수 있다. 이후, 안테나 연결구조체(461)는 안테나 연결구조체(461)의 용융점보다 높고 제2 피드비아(420)의 용융점보다 낮은 온도에서 안테나 피드패턴(451)과 연결 부재 피드패턴(251)에 접하도록 배치됨으로써 제2 안테나부(400)를 연결 부재(200) 상에 실장시킬 수 있다.

예를 들어, 제2 안테나부(400)는 제2 유전층(441)의 하면 상에 배치된 안테나 그라운드 패턴(452)을 더 포함할 수 있으며, 연결 부재 그라운드 패턴(252)에 전기적으로 연결될 수 있다. 안테나 그라운드 패턴(452)은 그라운드 연결구조체(462)를 통해 연결 부재 그라운드 패턴(252)에 전기적으로 연결될 수 있다. 그라운드 연결구조체(462)는 안테나 연결구조체(461)와 실질적으로 동일한 특성을 가질 수 있다.

이에 따라, 제2 안테나부(400)는 보다 안정적으로 연결 부재(200) 상에 고정될 수 있다.

제2 유전층(441)은 공기보다 높은 유전율을 가질 수 있으며, 제2 안테나부(400)의 형태 및 크기에 영향을 줄 수 있다.

예를 들어, 제2 유전층(441)은 세라믹(ceramic)으로 구성될 수 있으므로, 연결 부재(200)의 절연층보다 더 높은 유전율을 가질 수 있다. 제2 안테나부(400)는 연결 부재(200)에 대해 별도로 제조된 후에 연결 부재(200) 상에 배치될 수 있으므로, 제2 유전층(441)은 연결 부재(200)에 대한 구조적 호환성을 고려하지 않고 설계될 수 있다. 따라서, 제2 유전층(441)은 세라믹(ceramic)과 같이 상대적으로 높은 유전율을 가지는 물질로 보다 쉽게 구현될 수 있다.

제2 유전층(441)에서의 RF 신호의 유효 파장은 제2 유전층(441)의 유전율이 높을수록 짧을 수 있으며, 제2 안테나부(400)의 전반적인 사이즈는 제2 유전층(441)에서의 RF 신호의 유효 파장이 짧을수록 더 작아질 수 있다.

제2 안테나부(400)의 이득(gain)은 제2 패치 안테나 패턴(411)의 개수가 많을수록 더 높아질 수 있다. 제2 안테나부(400)의 전체 사이즈는 제2 패치 안테나 패턴(411)의 개수에 비례할 수 있다.

따라서, 제2 안테나부(400)의 사이즈 대비 이득은 제2 유전층(441)의 유전율이 높을수록 높을 수 있다.

제2 유전층(441)은 상대적으로 높은 유전율을 가지는 물질로 보다 쉽게 구현될 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제2 안테나부(400)의 사이즈 대비 이득을 보다 쉽게 향상시킬 수 있다.

또한, 제2 안테나부(400)는 제1 안테나부(100)의 제1 공진주파수와 다른 제2 공진주파수를 가지도록 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제1 안테나부(100)를 통해 제1 주파수의 RF 신호를 원격 송수신하고, 제2 안테나부(400)를 통해 제2 주파수의 RF 신호를 원격 송수신할 수 있다.

RF 신호의 공기 중에서의 전파 거리 당 손실(loss)은 RF 신호의 주파수의 제곱에 비례할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제1 및 제2 주파수 중 상대적으로 높은 주파수의 RF 신호에 대해 더 높은 이득을 가짐으로써 제1 및 제2 주파수에 대해 균형적인 안테나 성능을 가질 수 있다.

제2 안테나부(400)가 상대적으로 사이즈 대비 이득을 더 쉽게 높일 수 있으므로, 제2 안테나부(400)는 더 높은 주파수에 대한 안테나 성능을 보다 쉽게 확보할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, 제1 및 제2 안테나부(100, 400)가 서로 다른 제1 및 제2 공진주파수를 가지도록 구성됨으로써 제1 및 제2 주파수에 대해 균형적인 안테나 성능을 가질 수 있다.

또한, 제1 및 제2 안테나부(100, 400)가 연결 부재(200)에서 서로 다른 위치에 배치되므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제1 및 제2 안테나부(100, 400) 사이의 전자기적 간섭을 줄일 수 있으므로, 제1 및 제2 주파수에 대해 균형적인 안테나 성능을 가질 수 있다.

한편, 제2 안테나부(400)는 제2 패치 안테나 패턴(411) 상에 배치된 폴리머층(442)을 더 포함할 수 있다. 폴리머층(442)은 제2 유전층(441)보다 낮은 유전율을 가질 수 있다. 폴리머층(442)과 제2 유전층(441)의 유전율 차이에 따라, 폴리머층(442)과 제2 유전층(441) 사이의 경계면은 원격 송수신되는 RF 신호에 대한 경계조건으로 작용할 수 있다. 상기 RF 신호는 상기 경계면에서 제2 패치 안테나 패턴(411)의 법선방향을 향하여 굴절될 수 있다. 따라서, 제2 패치 안테나 패턴(411)의 이득은 더 높아질 수 있다.

연결 부재(200)는 제1 안테나부(100)와 IC 패키지(300)의 사이에 배치되는 제1 영역(R1)과, 연결 부재(200)의 적층 방향(예: z방향)과 다른 방향(예: x방향 및/또는 y방향)으로 제1 안테나부(100)보다 더 연장된 제2 영역(R2)을 포함한다.

제2 영역(R2)은 연결 부재(200)의 위치 자유도를 향상시킬 수 있으므로, 제1 안테나부(100)와 IC 패키지(300) 이외의 추가적 배치공간을 제공할 수 있다.

제2 안테나부(400)는 연결 부재(200)의 제2 영역(R2)에 배치된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제2 안테나부(400)의 추가적인 배치공간을 쉽게 제공할 수 있으며, 제1 안테나부(100)와 IC 패키지(300)의 사이즈를 쉽게 줄일 수 있다.

연결 부재(200)의 제2 영역(R2)은 제1 안테나부(100)나 제1 영역(R1)보다 상대적으로 더 유연한 재질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(200)는 경연성 인쇄회로기판(Rigid-Flexible Printed Circuit Board, RFPCB)으로 구현될 수 있다.

예를 들어, 연결 부재(200)는 중앙 층의 제2 절연층이 상부 층 및 하부 층의 제1 절연층에 비해 상대적으로 유연한 재질(예: 폴리이미드)로 구현된 경연성 인쇄회로기판에서 상부 층 및 하부층의 일부분이 절단된 구조를 가질 수 있다.

여기서, 상부 층 및 하부층 중 절단된 부분은 상기 제2 영역(R2)에 대응되는 부분일 수 있다. 이에 따라, 연결 부재(200)의 제1 영역(R1)의 두께는 제2 영역(R2)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 제1 영역(R1)의 두께가 제2 영역(R2)의 두께보다 두꺼울 경우, 제1 영역(R1)은 IC(310)에 사용될 수 있는 배선과 그라운드층의 배치공간을 보다 쉽게 확보할 수 있다.

제2 영역(R2)은 유연하게 휘어질 수 있으므로, IC 패키지(300)나 제1 안테나부(100)에 더욱 가깝게 배치될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제2 안테나부(400)의 배치공간을 확보하면서도 실질적 사이즈의 증가를 억제하거나 사이즈 증가에 따른 부정적 영향(예: 전자기기에서의 배치 자유도 제한, 전자기기의 타 장치의 배치 자유도 제한, 전자기기의 전자기 차폐 효율이나 방열 효율 저하 등)을 최소화할 수 있다.

또한, 제2 영역(R2)의 상면 및/또는 하면은 제2 영역(R2)의 휘어짐에 따라 기울어질 수 있다. 이때, 제2 안테나부(400)의 제2 패치 안테나 패턴(411)의 법선방향도 기울어질 수 있다. 이에 따라, 제2 안테나부(400)의 RF 신호 원격 송수신 방향은 변형될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제2 안테나부(400)의 RF 신호 원격 송수신 방향 및 위치를 쉽게 조절할 수 있으므로, 외부 장애물(예: 전자기기 내에서의 타 장치, 전자기기 사용자 손 등)을 회피하여 RF 신호를 효율적으로 원격 송수신할 수 있다.

또한, 제2 영역(R2)과 그 주변 구조는 제2 영역(R2)의 휘어짐에 따라 제1 및 제2 안테나부(100, 400) 사이의 전자기적 간섭을 막을 수 있으므로, 제1 및 제2 안테나부(100, 400) 사이의 전자기적 간섭은 더욱 쉽게 감소될 수 있다.

한편, 연결 부재(200)의 제2 영역(R2)은 제2 안테나부(400)의 배치공간을 제공하는 경성 영역(R22)과, 제1 영역(R1)과 경성 영역(R22)의 사이를 연결시키고 경성 영역(R22)보다 더 유연한 연성 영역(R21)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 제2 안테나부(400)는 연성 영역(R21)의 휨에도 불구하고 경성 영역(R22)에 안정적으로 배치될 수 있다.

설계에 따라, 연결 부재(200)의 제2 영역(R2)은 경성 영역(R22)을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 연결 부재(200)의 절연층의 일부분은 제2 안테나부(400)의 배치공간을 제공할 수 있다.

한편, 유전층 및/또는 절연층의 유연함의 기준은 단위 사이즈를 가지는 측정대상의 일면의 중심으로 힘을 가하고, 상기 측정대상이 손상(예: 절단, 크랙 등)될 때까지 상기 힘을 점진적으로 증가시키고, 상기 측정대상이 손상될 때에 인가된 힘으로 정의될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈을 나타낸 측면도이다.

도 2a를 참조하면, 연결 부재(200)는 절연층(240)과 도전층이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 도전층은 제1 그라운드층(211), 제2 그라운드층(212), 제3 그라운드층(213) 및 제2 피드라인(222)을 포함할 수 있다.

절연층(240)은 제1 안테나부(100)의 제1 유전층(140)보다 더 유연할 수 있다. 예를 들어, 절연층(240)은 폴리이미드(polyimide) 또는 LCP(Liquid Crystal Polymer)와 같이 상대적으로 유연한 재질로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

제1, 제2 및 제3 그라운드층(211, 212, 213)은 전기적으로 그라운드일 수 있다.

제1 그라운드층(211)은 제1 안테나부(100)의 제1 패치 안테나 패턴(110)에 대해 리플렉터로 작용할 수 있으므로, 제1 패치 안테나 패턴(110)의 하부 플레인을 통해 투과된 RF 신호를 z방향으로 반사할 수 있다.

제2 및 제3 그라운드층(212, 213)은 각각 제2 피드라인(222)의 상측 및 하측으로 이격되어 배치될 수 있으며, 제2 및 제3 그라운드층(212, 213)의 적어도 일부분은 연결 부재(200)의 제2 영역(R2)에 배치될 수 있다.

이에 따라, 제2 및 제3 그라운드층(212, 213)은 제2 피드라인(222)을 외부로부터 전자기적으로 차폐시킬 수 있으므로, 제2 피드라인(222)을 통해 전송되는 RF 신호가 전자기적 노이즈로부터 받는 영향은 감소할 수 있다.

또한, 제2 그라운드층(212)은 제2 안테나부(400)의 제2 전극(412)에 전기적으로 연결됨으로써, 제2 안테나부(400)로 그라운드를 제공할 수 있다. 또한, 제2 그라운드층(212)은 제1 그라운드층(211)에 연결됨으로써, 연결 부재(200)의 제1 영역(R1)의 열을 제2 영역(R2)을 통해 발산할 수 있다.

제2 피드라인(222)은 제2 안테나부(400)의 제2 패치 안테나 패턴(411)과 IC(310) 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다.

도 2b를 참조하면, 제1 안테나부(101, 102)는 제1 패치 안테나 패턴(111), 제1 커플링 패치 패턴(115), 제1 피드비아(120), 제1 유전층(141, 143), 폴리머층(142), 안테나 피드패턴(151), 안테나 그라운드 패턴(152) 및 안테나 연결구조체(161)을 포함할 수 있으며, 연결 부재 피드패턴(253)과 연결 부재 그라운드 패턴(254) 상에 배치될 수 있다.

즉, 제1 안테나부(101, 102)는 도 1을 참조하여 전술한 제2 안테나부(400)와 실질적으로 동일한 구조를 가지도록 설계될 수 있다. 즉, 제1 안테나부(101)는 설계에 따라 연결 부재(200)에 대해 별도로 제조된 후에 연결 부재(200)의 제1 영역(R1) 상에 실장될 수 있다.

한편, 제1 안테나부(101, 102)의 커플링 패치 패턴(115)은 제1 패치 안테나 패턴(111)에 전자기적으로 커플링됨에 따라 추가 공진 주파수 포인트를 제공할 수 있다. 이에 따라, 제1 패치 안테나 패턴(111)의 대역폭은 쉽게 확대될 수 있다.

또한, 제2 안테나부도 커플링 패치 패턴(415)을 포함함으로써 제2 패치 안테나 패턴(411)의 대역폭을 쉽게 넓힐 수 있다.

도 2b를 참조하면, IC 패키지(300)는 접속패드(311), 제3 전기연결구조체(333), 봉합재(340), 수동부품(350) 및 히트 슬러그(390)를 더 포함할 수 있다.

접속패드(311)는 IC(310)와 연결 부재(200) 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 즉, IC(310)는 상부의 활성면과 하부의 비활성면을 포함할 수 있으며, 접속패드(311)는 상기 활성면에 배열될 수 있다. 즉, IC(310)는 활성면을 통해 연결 부재(200)에 전기적으로 연결될 수 있다.

수동부품(350)은 캐패시터나 인덕터와 같이 전원/제어를 직접적으로 받지 않는 부품을 의미한다. 제2 안테나부(400)가 연결 부재(200)의 제2 영역(R2)에 배치되므로, IC 패키지(300)는 제2 안테나부(400)의 배치공간을 수동부품(350) 수용공간으로 대체할 수 있다. 이에 따라, IC 패키지(300)는 수동부품(350) 단위 사이즈 대비 더욱 많은 수동부품(350)을 수용할 수 있다.

봉합재(340)는 IC(310)와 수동부품(350)을 봉합할 수 있다. 예를 들어, 봉합재(340)는 PIE(Photo Imageable Encapsulant), ABF (Ajinomoto Build-up Film), 에폭시몰딩컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등으로 구현될 수 있다.

히트 슬러그(390)는 IC(310)의 상기 비활성면에 접촉하거나 상기 비활성면의 하측에 배치될 수 있다. 이에 따라, 히트 슬러그(390)는 IC(310)에서 발생된 열을 쉽게 흡수할 수 있다. 히트 슬러그(390)는 덩어리 형태를 가져서 많은 열을 수용할 수 있다.

제3 전기연결구조체(333)는 히트 슬러그(390)에 연결될 수 있으므로, 히트 슬러그(390)에 수용된 열의 발산 경로를 제공할 수 있다. 제3 전기연결구조체(333)는 세트 기판에 연결될 수 있으므로, 히트 슬러그(390)에 수용된 열의 일부분은 세트 기판으로 전달될 수 있다.

제2 및 제3 전기연결구조체(332, 333)은 IC 패키지(300)의 하면에 함께 배치될 수 있다. 이에 따라, IC 패키지(300)는 신호전달경로를 확보하고 방열성능을 향상시키면서도 안테나 모듈의 전반적인 사이즈를 축소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 IC 패키지(300)에 포함된 각 구성요소들의 배치공간에 실질적인 영향을 주지 않으면서 제2 안테나부(400)의 배치공간을 쉽게 확보할 수 있으므로, 사이즈 대비 전방향 RF 신호 송수신 성능을 쉽게 향상시킬 수 있다.

도 2b를 참조하면, 코어 부재(360)는 코어 배선층(361), 코어 절연층(362) 및 코어 비아(365) 및 도금 부재(370)를 포함할 수 있으며, IC(310)를 둘러쌀 수 있다.

코어 부재(360)와 도금 부재(370)는 FOPLP(Fan-Out Panel Level Package) 공법을 통해 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 팬-아웃(Fan-Out)은 전기적 연결경로가 IC(310)의 접속패드(311)로부터 x방향 및/또는 y방향으로 발산되는 구조를 의미하며, 상기 전기적 연결경로는 복수의 제1 패치 안테나 패턴(110) 및/또는 코어 부재(360)에 대응되는 위치까지 연장될 수 있다.

코어 배선층(361)과 코어 절연층(362)은 서로 교대로 적층될 수 있다. 예를 들어, 코어 배선층(361)은 연결 부재(200)의 제1, 제2 및 제3 그라운드층(211, 212, 213)과 동일한 재질로 구현될 수 있으며, 코어 절연층(362)은 연결 부재(200)의 경성 영역(R22)과 동일한 재질로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

코어 비아(365)는 코어 배선층(361)에 전기적으로 연결되고, 제1 및 제2 전기연결구조체(331, 332)에 전기적으로 연결될 수 있다. 코어 비아(365)는 IC(310)에서 생성되거나 IC(310)에 제공될 베이스 신호의 전송경로로 작용할 수 있다.

도금 부재(370)는 코어 부재(360)의 측면에 배치될 수 있으며, 히트 슬러그(390)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 도금 부재(370)는 히트 슬러그(390)에 수용된 열의 방출 경로를 제공할 수 있다. 또한, 도금 부재(370)는 외부로부터 IC(310)를 전자기적으로 격리시킬 수 있다.

도 2c를 참조하면, IC 패키지(300)는 도 2b에 도시된 코어 부재(360)를 포함하지 않을 수 있다.

또한, 연결 부재(200)는 제2 영역(R2)의 연장 방향과 다른 방향으로 제1 안테나부(100)보다 더 연장된 제3 영역(R3)을 더 포함할 수 있다.

제3 영역(R3)은 베이스 신호가 통과하는 베이스 신호 라인의 배치공간을 제공할 수 있다. 제3 영역(R3)은 제1 안테나부(100)나 제1 영역(R1)보다 상대적으로 더 유연한 재질로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제3 영역(R3)은 유연하게 휘어질 수 있으므로, 세트 기판에 더욱 자유롭게 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 세트 기판 관점에서의 배치 위치는 더욱 자유로울 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 복수의 안테나부의 제1 배열구조를 나타낸 평면도이다.

도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1111, 1112, 1113, 1121, 1122, 1123, 1124, 1131, 1132, 1133, 1134, 1141, 1142, 1143, 1144)은 복수의 제1 안테나부(101, 102)와 복수의 제2 안테나부(401, 402)가 함께 제1 방향으로 나란히 배열된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 안테나부(101, 102)와 복수의 제2 안테나부(401, 402)는 8 X 1 구조를 가질 수 있다.

복수의 제1 안테나부(101, 102)는 제1 공진주파수를 가지도록 구성될 수 있으며, 복수의 제2 안테나부(401, 402)는 제1 공진주파수와 다른 제2 공진주파수를 가지도록 구성될 수 있다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1111, 1112, 1113, 1121, 1122, 1123, 1124)의 연결 부재는 제1 영역(R1)과 제2 영역의 연성 영역(R21)과 제2 영역의 경성 영역(R22)을 포함할 수 있다.

도 3c 및 도 3d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1131, 1132, 1133, 1134, 1141, 1142, 1143, 1144)의 연결 부재는 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 포함할 수 있다.

도 3a 및 도 3c를 참조하면, 복수의 제1 안테나부(101, 102)는 복수의 제2 안테나부(401, 402)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있으며, 연결 부재 상에 실장되는 구조를 가질 수 있다.

도 3b 및 도 3d를 참조하면, 복수의 제1 안테나부(101, 102)는 복수의 제2 안테나부(401, 402)와 달리 제1 영역(R1)에 대해 일체화된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은 제1 영역(R1)에 배치된 엔드-파이어 안테나(190)와 제2 영역의 경성 영역(R22)에 배치된 엔드-파이어 안테나(490)을 포함할 수 있다.

엔드-파이어 안테나(190, 490)는 수평방향으로 RF 신호를 원격 송수신할 수 있으며, 다이폴 안테나 또는 모노폴 안테나의 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1111, 1112, 1113)은 엔드-파이어 안테나(190, 490)를 사용함으로써 RF 신호 방사방향을 더욱 넓힐 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 복수의 안테나부의 제2 배열구조를 나타낸 평면도이다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1211, 1212, 1213, 1221, 1222, 1223, 1224, 1231, 1232, 1233, 1234, 1241, 1242, 1243, 1244)은 복수의 제1 안테나부(101, 102)와 복수의 제2 안테나부(401, 402)가 각각 제1 방향으로 나란히 배열된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 안테나부(101, 102)와 복수의 제2 안테나부(401, 402)는 4 X 2 구조를 가질 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1211, 1212, 1213, 1221, 1222, 1223, 1224)의 연결 부재는 제1 영역(R1)과 제2 영역의 연성 영역(R21)과 제2 영역의 경성 영역(R22)을 포함할 수 있다.

도 4c 및 도 4d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1231, 1232, 1233, 1234, 1241, 1242, 1243, 1244)의 연결 부재는 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 포함할 수 있다.

도 4a 및 도 4c를 참조하면, 복수의 제1 안테나부(101, 102)는 복수의 제2 안테나부(401, 402)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있으며, 연결 부재 상에 실장되는 구조를 가질 수 있다.

도 4b 및 도 4d를 참조하면, 복수의 제1 안테나부(101, 102)는 복수의 제2 안테나부(401, 402)와 달리 제1 영역(R1)에 대해 일체화된 구조를 가질 수 있다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 복수의 안테나부의 제3 배열구조를 나타낸 평면도이다.

도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1311, 1312, 1313, 1321, 1322, 1323, 1324, 1331, 1332, 1333, 1334, 1341, 1342, 1343, 1344)은 복수의 제1 안테나부(101, 102)가 제1 방향으로 나란히 배열되고 복수의 제2 안테나부(401, 402)가 제2 방향으로 나란히 배열된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 안테나부(101, 102)와 복수의 제2 안테나부(401, 402)는 L형태를 이룰 수 있다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1211, 1212, 1213, 1221, 1222, 1223, 1224)의 연결 부재는 제1 영역(R1)과 제2 영역의 연성 영역(R21)과 제2 영역의 경성 영역(R22)을 포함할 수 있다.

도 5c 및 도 5d를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(1231, 1232, 1233, 1234, 1241, 1242, 1243, 1244)의 연결 부재는 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 포함할 수 있다.

도 5a 및 도 5c를 참조하면, 복수의 제1 안테나부(101, 102)는 복수의 제2 안테나부(401, 402)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있으며, 연결 부재 상에 실장되는 구조를 가질 수 있다.

도 5b 및 도 5d를 참조하면, 복수의 제1 안테나부(101, 102)는 복수의 제2 안테나부(401, 402)와 달리 제1 영역(R1)에 대해 일체화된 구조를 가질 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈의 연결 부재의 제1 영역을 나타낸 평면도이다.

도 6a를 참조하면, 제1 그라운드층(211a)은 복수의 관통홀(TH)을 포함할 수 있으며, 제1 패치 안테나 패턴(110)의 배치공간을 z방향으로 오버랩하도록 배치될 수 있다.

복수의 제1 피드비아(120)는 복수의 관통홀(TH)을 각각 관통하도록 배치될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 배선 그라운드층(211b)은 도 4a에 도시된 제1 그라운드층(211a)보다 IC에 더 가까이 배치되며, 제1 및 제2 피드라인(221, 222)의 배치공간을 제공할 수 있다. 배선 그라운드층(211b)은 제1 및 제2 피드라인(221, 222)으로부터 이격될 수 있으며, 제1 및 제2 피드라인(221, 222)을 포위하는 형태를 가질 수 있다.

제1 피드라인(221)은 제1 피드비아(120)와 제1 배선비아(231)의 사이를 전기적으로 연결시킬 수 있다.

제2 피드라인(222)은 제2 배선비아(232)로부터 제2 영역(R2)까지 연장될 수 있으며, 제2 안테나부에 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 및 제2 배선비아(231, 232)는 IC(310)의 배치공간을 z방향으로 오버랩하도록 배치될 수 있으며, IC(310)에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈 및 전자기기를 나타낸 측면도이다.

도 7a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기(700)는, 하면(701), 측면(702) 및 상면(703)을 포함하는 케이스를 포함하고, 케이스 내에 배치된 세트 기판(600)을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(module1)은 제2 전기연결구조체(332)를 통해 세트 기판(600) 상에 실장될 수 있다.

안테나 모듈(module1)은 제1 패치 안테나 패턴(110)의 플레인이 케이스의 하면 또는 상면(701, 703)을 향하도록 배치될 수 있다.

제2 안테나부(400)는 안테나 모듈(module1)의 제2 영역(R2)에 배치될 수 있으므로, 제1 패치 안테나 패턴(110)보다 케이스의 측면(702)에 더 인접하여 배치될 수 있다.

한편, 케이스의 측면(702)은 하면(701) 및/또는 상면(703)의 면적보다 더 작은 면적을 가질 수 있다.

여기서, 제1 안테나부는 복수의 제1 패치 안테나 패턴(110)이 제1 방향(예: y방향)으로 나란히 배열된 구조를 가질 수 있다. 제2 안테나부(400)는 복수의 제2 패치 안테나 패턴이 제1 방향과 다른 제2 방향(예: x방향)으로 나란히 배열된 구조를 가질 수 있으며, 상기 제1 안테나부보다 케이스의 측면(702)에 더 가까이 배치될 수 있다. 안테나 모듈(module1)은 도 5a 내지 도 5d에 도시된 제3 배열구조를 가질 수 있다.

상기 제3 배열구조에 따라, 제2 안테나부(400)는 복수의 제2 패치 안테나 패턴이 케이스의 측면(702)의 좁은 면적에 적응적으로 배치된 구조를 가질 수 있으며, 복수의 제1 패치 안테나 패턴(110)을 포함하는 제1 안테나부는 전자기기(700)의 내부 장애물(예: 배터리, 디스플레이 패널 등) 및/또는 외부 장애물(예: 사용자 손)을 보다 효율적으로 회피하도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제3 배열구조에 따른 안테나 모듈(module1)은, 상기 제1 안테나부와 제2 안테나부(400) 사이의 전자기적 간섭을 보다 효율적으로 줄일 수 있다.

예를 들어, 복수의 제1 패치 안테나 패턴(110)을 포함하는 제1 안테나부는 전자기기(700)의 x방향 측면의 좁은 z방향 폭에 적응적으로 배치된 구조를 가질 수 있으며, 제2 안테나부(400)는 전자기기(700)의 y방향 측면의 좁은 z방향 폭에 적응적으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 따라서, 안테나 모듈(module1)은 전자기기(700)의 코너에 가까이 배치되기 더욱 유리한 구조를 가질 수 있다.

도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈(module2)은 제3 영역(R3)을 통해 세트 기판(600)에 유연하게 연결될 수 있다.

안테나 모듈(module2)은 제1 패치 안테나 패턴(110)의 플레인이 케이스의 측면(702)을 향하도록 배치될 수 있다.

제2 안테나부(400)는 안테나 모듈(module2)의 제2 영역(R2)에 배치될 수 있으며, 케이스의 측면(702)에서부터 제1 패치 안테나 패턴(110)보다 더 멀리 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 전자기기(700)는 케이스의 측면(702)을 통해 더욱 향상된 이득을 가질 수 있으며, 케이스의 하면 또는 상면(701, 703)을 통해 외부 장애물을 더욱 효율적으로 회피하여 RF 신호를 원격 송수신할 수 있다.

예를 들어, 전자기기(700)는 디스플레이 패널을 포함할 수 있는데, 디스플레이 패널의 디스플레이 면은 -z방향을 향할 수 있다. 여기서, 제2 안테나부(400)는 상기 디스플레이 패널이나 전자기기 사용자의 손을 회피하여 RF 신호를 원격 송수신하도록 배치될 수 있다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기를 나타낸 평면도이다.

도 8a를 참조하면, 제1 안테나부(100g) 및 제2 안테나부(400g)를 포함하는 안테나 모듈은 세트 기판(600g) 상에 배치될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기(700g)에 배치될 수 있다.

전자기기(700g)는 스마트 폰(smart phone), 개인용 정보 단말기(personal digital assistant), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 네트워크 시스템(network system), 컴퓨터(computer), 모니터(monitor), 태블릿(tablet), 랩탑(laptop), 넷북(netbook), 텔레비전(television), 비디오 게임(video game), 스마트 워치(smart watch), 오토모티브(Automotive) 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 세트 기판(600g) 상에는 통신모듈(610g) 및 제2 IC(620g)가 더 배치될 수 있다. 상기 안테나 모듈은 동축케이블(630g)을 통해 통신모듈(610g) 및/또는 제2 IC(620g)에 전기적으로 연결될 수 있다.

통신모듈(610g)은 디지털 신호처리를 수행하도록 휘발성 메모리(예컨대, DRAM), 비-휘발성 메모리(예컨대, ROM), 플래시 메모리 등의 메모리 칩; 센트랄 프로세서(예컨대, CPU), 그래픽 프로세서(예컨대, GPU), 디지털 신호 프로세서, 암호화 프로세서, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 등의 어플리케이션 프로세서 칩; 아날로그-디지털 컨버터, ASIC(application-specific IC) 등의 로직 칩 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.

제2 IC(620g)는 아날로그-디지털 변환, 아날로그 신호에 대한 증폭, 필터링 및 주파수 변환을 수행하여 베이스 신호를 생성할 수 있다. 상기 제2 IC(620g)로부터 입출력되는 베이스 신호는 동축케이블을 통해 안테나 모듈로 전달될 수 있다. 베이스 신호가 IF 신호일 경우, 제2 IC(620g)는 IFIC(Intermediate Frequency Integrated Circuit)로 구현될 수 있다. 베이스 신호가 기저대역 신호일 경우, 제2 IC(620g)는 BBIC(Base Band Integrated Circuit)로 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 베이스 신호는 전기연결구조체와 코어 비아와 회로 배선을 통해 IC로 전달될 수 있다. 상기 IC는 상기 베이스 신호를 밀리미터웨이브(mmWave) 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 제1 안테나부(100h), 제1 패치 안테나 패턴(110h) 및 제2 안테나부(400h) 각각 포함하는 복수의 안테나 모듈은 전자기기(700h)의 세트 기판(600h) 상에서 전자기기(700h)의 일측면 경계와 타측면 경계에 각각 인접하여 배치될 수 있으며, 상기 세트 기판(600h) 상에는 통신모듈(610h) 및 제2 IC(620h)가 더 배치될 수 있다. 상기 복수의 안테나 모듈은 동축케이블(630h)을 통해 통신모듈(610h) 및/또는 제2 IC(620h)에 전기적으로 연결될 수 있다.

도 8c를 참조하면, 제1 안테나부(100), 연결 부재의 제1 영역(R1), 연결 부재의 제2 영역의 연성 영역(R21), 경성 영역(R22)을 포함하는 안테나 모듈은 전자기기(700)의 모서리에 인접하여 연성 영역(R21)이 휘어진 상태로 배치될 수 있다.

한편, 본 명세서에 개진된 패치 안테나 패턴, 커플링 패치 패턴, 피드비아, 피드패턴, 그라운드층, 그라운드패턴 피드라인, 배선비아, 전기연결구조체, 안테나 연결구조체, 도금 부재, 히트 슬러그, 전극, 전극패드 및 접속패드는 금속 재료(예: 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질)를 포함할 수 있으며, CVD(chemical vapor deposition), PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtering), 서브트랙티브(Subtractive), 애디티브(Additive), SAP(Semi-Additive Process), MSAP(Modified Semi-Additive Process) 등의 도금 방법에 따라 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 설계규격(예: 유연성, 유전율, 복수의 기판 간의 결합 용이성, 내구성, 비용 등)에 따라 달라질 수 있다.

한편, 본 명세서에 개진된 절연층 및 유전층은 프리프레그(prepreg), FR4, LTCC, LCP, 폴리이미드, 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, ABF(Ajinomoto Build-up Film), BT(Bismaleimide Triazine), 감광성 절연(Photo Imagable Dielectric: PID) 수지, 일반 동박 적층판(Copper Clad Laminate, CCL) 또는 세라믹 (ceramic) 계열의 절연재 등으로 구현될 수도 있다.

한편, 본 명세서에 개진된 RF 신호는 Wi-Fi(IEEE 802.11 패밀리 등), WiMAX(IEEE 802.16 패밀리 등), IEEE 802.20, LTE(long term evolution), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPS, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, 3G, 4G, 5G 및 그 이후의 것으로 지정된 임의의 다른 무선 및 유선 프로토콜들에 따른 형식을 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, RF 신호의 주파수(예: 24GHz, 28GHz, 36GHz, 39GHz, 60GHz)는 IF 신호(예: 2GHz, 5GHz, 10GHz 등)의 주파수보다 크다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

100, 101, 102: 제1 안테나부
110: 제1 패치 안테나 패턴(patch antenna pattern)
115: 커플링 패치 패턴(coupling patch pattern)
120: 제1 피드비아(feed via)
140, 141: 제1 유전층
200: 연결 부재
211, 211a: 제1 그라운드층
211b: 배선 그라운드층
212: 제2 그라운드층
213: 제3 그라운드층
221: 제1 피드라인
222: 제2 피드라인
231: 제1 배선비아
232: 제2 배선비아
240: 절연층
251, 253: 연결 부재 피드패턴
252, 254: 연결 부재 그라운드 패턴
300: IC 패키지
310: IC(Integrated Circuit)
311: 접속패드
331: 제1 전기연결구조체
332: 제2 전기연결구조체
333: 제3 전기연결구조체
340: 봉합재(encapsulant)
350: 수동부품
360: 코어부재
361: 코어 배선층
362: 코어 절연층
365: 코어 비아
370: 도금 부재
390: 히트 슬러그
400, 401, 402: 제2 안테나부
411: 제2 패치 안테나 패턴
420: 제2 피드비아
441: 제2 유전층
442: 폴리머층
451: 안테나 피드패턴
452: 안테나 그라운드패턴
461: 안테나 전기연결구조체
462: 그라운드 전기연결구조체
600: 세트 기판
700: 전자기기
701: 전자기기 하면
702: 전자기기 측면
703: 전자기기 상면
module1, module2: 안테나 모듈
R1: 연결 부재 제1 영역
R2: 연결 부재 제2 영역
R21: 연성 영역
R22: 경성 영역
R3: 연결 부재 제3 영역

Claims

IC를 포함하는 IC 패키지;
제1 패치 안테나 패턴과, 상기 제1 패치 안테나 패턴에 전기적으로 연결된 제1 피드비아와, 상기 제1 피드비아를 둘러싸는 제1 유전층을 포함하는 제1 안테나부;
제2 패치 안테나 패턴과, 상기 제2 패치 안테나 패턴에 전기적으로 연결된 제2 피드비아와, 상기 제2 피드비아를 둘러싸는 제2 유전층을 포함하는 제2 안테나부; 및
상기 제1 및 제2 안테나부가 배치되는 상면과 상기 IC 패키지가 배치되는 하면을 제공하고, 상기 IC와 상기 제1 및 제2 피드비아 사이의 전기적 연결 경로를 제공하도록 구성된 적층 구조를 가지는 연결 부재; 를 포함하고,
상기 연결 부재는 상기 IC 패키지에 상하방향으로 오버랩된 제1 영역과, 상기 IC 패키지에 오버랩되지 않고 상기 제1 유전층보다 더 유연한 제2 영역을 가지고,
상기 제1 안테나부는 상기 제1 영역 상에 배치되고,
상기 제2 안테나부는 상기 제2 영역 상에 배치되고,
상기 제1 및 제2 안테나부 중 적어도 하나는 상기 제1 또는 제2 피드비아와 상기 연결 부재의 사이를 전기적으로 연결시키도록 상기 연결 부재의 상면에 배치되고 상기 제1 또는 제2 피드비아보다 낮은 용융점을 가지는 안테나 연결구조체를 더 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나부는 제1 공진주파수를 가지도록 구성되고,
상기 제2 안테나부는 상기 제1 공진주파수와 다른 제2 공진주파수를 가지도록 구성된 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 제2 영역의 연장 방향과 다른 방향으로 상기 제1 안테나부보다 더 연장된 제3 영역을 더 포함하고,
상기 제3 영역은 상기 제1 및 제2 공진주파수보다 더 낮은 주파수를 가지는 베이스 신호가 통과하고 상기 IC에 전기적으로 연결되는 베이스 신호 라인의 배치공간을 제공하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서, 상기 IC 패키지는,
상기 IC로부터 이격되고 코어 비아 및 코어 절연층을 포함하는 코어 부재;
상기 코어 비아의 일단과 상기 연결 부재를 전기적으로 연결시키는 제1 전기연결구조체; 및
상기 코어 비아의 타단에 전기적으로 연결된 제2 전기연결구조체; 를 더 포함하는 안테나 모듈.
제4항에 있어서, 상기 IC 패키지는,
상기 IC의 비활성면 상에 배치된 히트 슬러그(heat slug); 및
상기 히트 슬러그에 전기적으로 연결되고 상기 제2 전기연결구조체와 동일한 높이에 위치하는 제3 전기연결구조체; 를 더 포함하고,
상기 IC는 상기 비활성면의 반대 면을 통해 상기 연결 부재에 전기적으로 연결되는 안테나 모듈.
제4항에 있어서, 상기 IC 패키지는,
상기 코어 부재에 배치된 도금 부재; 및
상기 연결 부재에 전기적으로 연결되는 수동부품; 및
상기 IC와 상기 수동부품을 봉합하는 봉합재; 를 더 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 연결 부재의 제1 영역의 두께는 상기 연결 부재의 제2 영역의 두께보다 더 두꺼운 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 연결 부재의 제2 영역은 상기 제2 안테나부가 오버랩되는 경성 영역과, 상기 제2 안테나부가 오버랩되지 않고 상기 경성 영역보다 더 유연한 연성 영역을 포함하는 안테나 모듈.
제8항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 경성 영역 및 상기 제1 영역 중 적어도 하나에 배치된 엔드-파이어 안테나를 더 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 안테나부 중 적어도 하나는 상기 제1 또는 제2 패치 안테나 패턴 상에 이격 배치된 커플링 패치 패턴을 더 포함하는 안테나 모듈.
제10항에 있어서,
상기 제1 및 제2 안테나부 중 적어도 하나는 상기 제1 또는 제2 패치 안테나 패턴과 상기 커플링 패치 패턴 사이에 배치된 폴리머(polymer)층을 더 포함하고,
상기 제1 또는 제2 유전층은 세라믹(ceramic)으로 구성된 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나부는 상기 제1 패치 안테나 패턴이 포함된 복수의 제1 패치 안테나 패턴이 제1 방향으로 나란히 배열된 구조를 가지고,
상기 제2 안테나부는 상기 제2 패치 안테나 패턴이 포함된 복수의 제2 패치 안테나 패턴이 상기 제1 방향으로 나란히 배열된 구조를 가지는 안테나 모듈.
제12항에 있어서,
상기 복수의 제1 패치 안테나 패턴과 상기 복수의 제2 패치 안테나 패턴은 함께 나란히 배열된 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나부는 상기 제1 패치 안테나 패턴이 포함된 복수의 제1 패치 안테나 패턴이 제1 방향으로 나란히 배열된 구조를 가지고,
상기 제2 안테나부는 상기 제2 패치 안테나 패턴이 포함된 복수의 제2 패치 안테나 패턴이 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 나란히 배열된 구조를 가지는 안테나 모듈.
제13항 또는 제14항에 있어서,
상기 복수의 제1 패치 안테나 패턴은 제1 공진주파수를 가지도록 구성되고,
상기 복수의 제2 패치 안테나 패턴은 상기 제1 공진주파수와 다른 제2 공진주파수를 가지도록 구성된 안테나 모듈.
케이스;
상기 케이스 내에 배치된 세트 기판; 및
상기 케이스 내에 배치되고 상기 세트 기판에 전기적으로 연결된 안테나 모듈을 포함하고,
상기 안테나 모듈은,
IC를 포함하는 IC 패키지;
제1 패치 안테나 패턴과, 상기 제1 패치 안테나 패턴에 전기적으로 연결된 제1 피드비아와, 상기 제1 피드비아를 둘러싸는 제1 유전층을 포함하는 제1 안테나부;
제2 패치 안테나 패턴과, 상기 제2 패치 안테나 패턴에 전기적으로 연결된 제2 피드비아와, 상기 제2 피드비아를 둘러싸는 제2 유전층을 포함하는 제2 안테나부; 및
상기 제1 및 제2 안테나부가 배치되는 상면과 상기 IC 패키지가 배치되는 하면을 제공하고, 상기 IC와 상기 제1 및 제2 피드비아 사이의 전기적 연결 경로를 제공하도록 구성된 적층 구조를 가지는 연결 부재; 를 포함하고,
상기 연결 부재는 상기 IC 패키지에 상하방향으로 오버랩된 제1 영역과, 상기 IC 패키지에 오버랩되지 않고 상기 제1 유전층보다 더 유연한 제2 영역을 가지고,
상기 제1 안테나부는 상기 제1 영역 상에 배치되고,
상기 제2 안테나부는 상기 제2 영역 상에 배치되고,
상기 제1 및 제2 안테나부 중 적어도 하나는 상기 제1 또는 제2 피드비아와 상기 연결 부재의 사이를 전기적으로 연결시키도록 상기 연결 부재의 상면에 배치되고 상기 제1 또는 제2 피드비아보다 낮은 용융점을 가지는 안테나 연결구조체를 더 포함하는 전자기기.
제16항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 제2 영역과 상기 세트 기판의 사이를 전기적으로 연결시키고 상기 제1 유전층보다 더 유연한 제3 영역을 더 포함하는 전자기기.
제16항에 있어서,
상기 케이스는 제1 면과, 상기 제1 면의 면적보다 작은 면적을 가지는 제2 면을 포함하고,
상기 제1 안테나부는 상기 제1 패치 안테나 패턴이 포함된 복수의 제1 패치 안테나 패턴이 제1 방향으로 나란히 배열된 구조를 가지고,
상기 제2 안테나부는 상기 제2 패치 안테나 패턴이 포함된 복수의 제2 패치 안테나 패턴이 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 나란히 배열된 구조를 가지고, 상기 제1 안테나부보다 상기 케이스의 제2 면에 더 가까이 배치되는 전자기기.
제16항에 있어서,
상기 제1 안테나부는 제1 공진주파수를 가지도록 구성되고,
상기 제2 안테나부는 상기 제1 공진주파수와 다른 제2 공진주파수를 가지도록 구성된 전자기기.