KR20210048268A - 안테나 장치 - Google Patents
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Abstract
기판과, 상기 기판에 형성되는 송신용 안테나 및 상기 송신용 안테나의 상부에 배치되며 호른 형상을 가지는 전파 안내부를 구비하는 보조기판을 포함하며, 상기 보조 기판은 절연체와, 상기 절연체에 구비되는 상기 전파 안내부에 형성되는 제2 금속패턴을 구비하는 안테나 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 안테나 장치에 관한 것이다.
자율주행자동차 기술이 발전함에 따라 자율주행자동차에 필요한 기술 중 라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging), 카메라와 함께 레이더(Radar)의 중요성이 높아지고 있다. 레이더의 경우 가시조건의 영향을 덜 받으며 물체 인식을 할 수 있어 실제 주행 환경의 다양한 기상상황을 고려하면 차량에는 반드시 탑재되어야 하는 장치이다.
한편, 현재 상용화되어 있는 전장용 레이더는 77GHz 대역을 사용하는 전방용 LRR(Long Range Radar)과, 24GHz 대역을 사용하는 BSD(Blind Spot Detection), PAS(Parking Assistant System) Application용 MRR(Mid Range Radar)/SRR(Short Range Radar)를 중심으로 시장이 형성되어 있다.
그런데, 최근 전장용 레이더의 사용 주파수가 79GHz 대역으로 한정됨에 따라 79GHz 대역을 중심으로 전장용 레이더의 제품 및 시장규모 확대가 예상된다. 따라서, 시야 영역(FOV, Field of View)을 넓게 설계하면서 전파 획득 특성을 확보할 수 있는 안테나 장치의 개발이 필요한 실정이다.
시야 영역(FOV, Field of View)을 넓게 하면서 전파 획득 특성을 확보할 수 있는 안테나 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 안테나 장치는 기판과, 상기 기판에 형성되는 송신용 안테나 및 상기 송신용 안테나의 상부에 배치되며 호른 형상을 가지는 전파 안내부를 구비하는 보조기판을 포함하며, 상기 보조 기판은 절연체와, 상기 절연체에 구비되는 상기 전파 안내부에 형성되는 제2 금속패턴을 구비될 수 있다.
시야 영역(FOV, Field of View)을 넓게 하면서 전파 획득 특성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 기판에 구비되는 비아를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 보조 기판의 제1 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 보조 기판의 제2 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 보조 기판의 제3 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 보조 기판의 제4 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치의 기판에 구비되는 비아를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 보조 기판의 제1 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 보조 기판의 제2 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 보조 기판의 제3 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 보조 기판의 제4 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 장치(100)는 일예로서, 기판(110), 보조 기판(120), 송신용 안테나(130) 및 수신용 안테나(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(110)은 평판 형상을 가지며, 절연층(112)과 배선층(미도시)을 구비할 수 있다. 한편, 절연층(112)의 재료로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-3, BT(Bismaleimide Triazine)와 같은 절연 물질이 사용될 수 있다. 또한, 배선층의 재료로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 주석(Sn), 금(Au), 니켈(Ni), 납(Pb), 티타늄(Ti), 또는 이들의 합금 등의 도전성 물질이 사용될 수 있다.
일예로서, 기판(110)은 경성 인쇄 회로 기판(rigid printed circuit board), 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 및 경-연성 인쇄 회로 기판(rigid-flexible printed citcuit board) 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 기판(110)은 일예로서, 단층 인쇄 회로 기판(single-layer printed circuit board) 및 다층 인쇄 회로 기판(multi-layer printed circuit board) 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 기판(110)에는 배선층과 연결되는 다수의 외부 단자들(미도시)이 구비될 수 있으며, 외부 단자들은 솔더 볼(solder ball), 도전성 범프(conductive bump), 핀 그리드 어레이(pin grid array), 리드 그리드 어레이(leadgrid array), 구리 필러(copper pillar), 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 기판(110)에는 도 3에 도시된 바와 같이 송신용 안테나(130)의 주위를 감싸도록 배치되는 복수개의 비아(114)가 구비될 수 있다. 비아(114)는 송신용 안테나(130)로부터 송신되는 전파가 누설되는 것을 감소시키는 역할을 수행한다. 따라서, 비아(114) 사이의 간격은 전파의 누설을 억제할 수 있도록 좁은 간격을 가질 수 있다. 일예로서, 79GHz 대역에서의 파장이 3.8㎚ 임을 고려할 때, 비아(114) 사이의 간격을 파장의 1/10 인 380 ㎛ 이하의 간격으로 배치하여 전파 누설을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 비아(114)가 원통 형상을 가지는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 비아(114)의 형상은 다양하게 변경 가능할 것이다. 일예로서, 비아(114)의 형상을 제조 공법에 따라 원통 형상 또는 사각형 형상으로 구현될 수 있다. 원통 형상은 드릴을 이용하여 제조하고, 사각형 형상은 펀치를 이용하여 캐비티를 형성하고 기판의 레이어를 적층해 나가면서 제조될 수 있다.
또한, 기판(110)에는 보조 기판(120)의 하부에 배치되는 제1 금속 패턴(116)이 구비될 수 있다. 금속 패턴(116)은 보조 기판(120)의 하면의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 일예로서, 금속 패턴(116)은 중공의 사각형 형상을 가질 수 있다.
보조 기판(120)은 기판(110)의 상면에 접합된다. 일예로서, 보조 기판(120)은 솔더(102)의 솔더링(Soldering)에 의해 기판(110)의 상면에 접합 설치될 수 있다. 한편, 그리고, 보조 기판(120)에는 송신용 안테나(130)의 상부에 배치되는 전파 안내부(122)가 형성될 수 있다. 전파 안내부(122)는 깔때기(호른) 형상의 개구부로 이루어질 수 있다. 또한, 보조 기판(120)에는 외부면 중 적어도 내부면에 형성되는 제2 금속 패턴(124)이 구비될 수 있다. 일예로서, 보조 기판(120)의 제2 금속 패턴(124)은 보조 기판(120)의 상면, 내부면 및 하면에 구비될 수 있다. 그리고, 보조 기판(120)의 제2 금속 패턴(124)은 절연체(126)의 표면에 형성될 수 있다. 또한, 절연체(126)의 재료로는 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지, 폴리이미드와 같은 열가소성 수지, 또는 이들 수지가 무기필러와 함께 유리섬유(Glass Fiber, Glass Cloth, Glass Fabric) 등의 심재에 함침된 수지, 예를 들면, 프리프레그(prepreg), ABF(Ajinomoto Build-up Film), FR-3, BT(Bismaleimide Triazine)와 같은 절연 물질이 사용될 수 있다.
한편, 전파 안내부(122)는 절연체(126)의 내부면이 수직하게 배치되는 제1 전파 안내부(122a)와, 제1 전파 안내부(122a)로부터 확장되도록 절연체(126)의 내부면이 경사지게 배치되는 제2 전파 안내부(122b)를 구비할 수 있다.
한편, 제1 전파 안내부(122a)의 높이(H1)는 송신되는 전파의 밴드 폭(Bandwidth)에 따라 변경될 수 있다. 일예로서, 제1 전파 안내부(122a)의 높이는 0.1 mm ~ 0.8 mm을 가질 수 있다.
또한, 제2 전파 안내부(122b)의 높이(H2)와 경사각(θ)은 시야 영역(FOV, Field of View)에 따라 변경될 수 있다. 일예로서, 제2 전파 안내부(122b)의 높이는 0.4 mm ~ 1.6 mm 을 가질 수 있으며, 제2 전파 안내부(122b)의 경사각(θ)은 25 °~ 75 °를 가질 수 있다.
그리고, 전파 안내부(122)의 최외곽 테두리는 상부에서 바라볼 때 사각형 형상을 가질 수 있다.
송신용 안테나(130)는 전파 안내부(122)의 하부에 배치되도록 기판(110)에 구비될 수 있다. 일예로서, 송신용 안테나(130)는 복수개의 층을 이루도록 구비될 수 있다. 한편, 복수개의 층을 이루는 송신용 안테나(130) 중 상부에 배치되는 송신용 안테나(130)의 크기가 하부에 배치되는 송신용 안테나(130)의 크기보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상부에 배치되는 송신용 안테나(130)에 의해 하부에 배치되는 송신용 안테나(130)의 전파 송신이 방해받는 것을 감소시킬 수 있다. 일예로서, 송신용 안테나(130)는 기판(110)의 상면에 배치되는 제1 송신용 안테나(132)와, 제1 송신용 안테나(132)의 하부에 배치되도록 기판(110)에 매립되며 제1 송신용 안테나(132)보다 크기가 큰 제2 송신용 안테나(134) 및 제2 송신용 안테나(134)의 하부에 배치되도록 기판(110)에 매립되며 제2 송신용 안테나(134)보다 크기가 큰 제3 송신용 안테나(136)를 구비할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 송신용 안테나(130)가 제1,2,3 송신용 안테나(132,134,136)을 구비하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 송신용 안테나(130)는 두개의 층 또는 네개 이상의 층으로 이루어질 수도 있다.
또한, 복수개의 층을 이루는 송신용 안테나(130)는 상호 직렬로 연결되거나 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 송신용 안테나(130)는 기판(110)에 구비되는 배선층에 연결될 수 있다.
수신용 안테나(140)는 기판(110)의 상면에 보조 기판(120)에 이웃하여 배치된다. 일예로서, 수신용 안테나(140)는 복수개의 행을 이루도록 구비될 수 있다. 한편, 복수개의 안테나부(140)는 동일한 크기를 가질 수 있다. 이와 같이, 수신용 안테나(140)가 복수개의 행을 이루도록 구비되므로 전파의 수신 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 수신용 안테나(140)는 기판(110)에 구비되는 배선층에 연결될 수 있다.
상기한 바와 같이, 전파 안내부(122)를 구비하는 보조 기판(120)을 통해 시야 영역(FOV, Field of View)을 넓게 하면서 전파 획득 특성을 확보할 수 있다.
도 4는 보조 기판의 제1 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 보조 기판(220)에는 전파 안내부(222)가 구비될 수 있다. 그리고, 상부에서 바라볼 때 전파 안내부(222)의 최외곽 테두리는 육각형 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 전파 안내부(222)의 최외곽 테두리가 정육각형 형상을 가지는 경우를 예로 들어 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않지 않으며 변의 길이가 다른 육각형 형상을 가질 수 있다.
도 5는 보조 기판의 제2 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 보조 기판(320)에는 전파 안내부(322)가 구비될 수 있다. 그리고, 상부에서 바라볼 때 전파 안내부(322)의 최외곽 테두리는 팔각형 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 전파 안내부(322)의 최외곽 테두리가 정팔각형 형상을 가지는 경우를 예로 들어 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않지 않으며 변의 길이가 다른 팔각형 형상을 가질 수 있다.
도 6은 보조 기판의 제3 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 보조 기판(420)에는 전자 안내부(422)가 구비될 수 있다. 그리고, 상부에서 바라볼 때 전파 안내부(422)의 최외곽 테두리는 원형 형상을 가질 수 있다.
도 7은 보조 기판의 제4 변형 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 7을 참조하면, 보조 기판(520)에는 전자 안내부(522)가 구비될 수 있다. 그리고, 상부에서 바라볼 때 전파 안내부(522)의 최외곽 테두리는 타형 형상을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 안테나 장치
110 : 기판
120, 220, 320, 420, 520 : 보조 기판
130 : 송신용 안테나
140 : 수신용 안테나
110 : 기판
120, 220, 320, 420, 520 : 보조 기판
130 : 송신용 안테나
140 : 수신용 안테나
Claims (16)
- 기판;
상기 기판에 형성되는 송신용 안테나; 및
상기 송신용 안테나의 상부에 배치되며 호른 형상을 가지는 전파 안내부를 구비하는 보조기판;
을 포함하며,
상기 보조 기판은 절연체와, 상기 절연체에 구비되는 상기 전파 안내부에 형성되는 제2 금속패턴을 구비하는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 기판에는 상기 송신용 안테나를 감싸도록 배치되는 복수개의 비아가 구비되는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 송신용 안테나에 이웃하여 배치되도록 상기 기판에 형성되는 수신용 안테나를 더 포함하는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 송신용 안테나는 복수개의 층을 이루도록 배치되는 안테나 장치.
- 제4항에 있어서,
복수개의 층을 이루는 상기 송신용 안테나는 상부에 배치되는 상기 송신용 안테나가 하부에 배치되는 상기 송신용 안테나보다 크기가 작은 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 금속 패턴은 상기 절연체의 상면 및 저면에도 형성되는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은 상면에 상기 보조기판의 형상에 대응되는 제1 금속패턴을 구비하는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 보조 기판은 솔더에 의해 접합되는 안테나 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 전파 안내부는 상기 절연체의 내부면이 수직하게 배치되는 제1 전파 안내부와, 상기 제1 전파 안내부로부터 확장되도록 상기 절연체의 내부면이 경사지게 배치되는 제2 전파 안내부를 구비하는 안테나 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 제1 전파 안내부의 높이는 0.1 mm ~ 0.8 mm 를 가지는 안테나 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 제2 전파 안내부의 높이는 0.4 mm ~ 1.6 mm 를 가지는 안테나 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 제2 전파 안내부를 형성하는 절연체 내부면의 경사각은 25 °~ 75 °를 가지는 안테나 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 비아 간의 간격은 380 ㎛ 이하인 안테나 장치.
- 기판;
상기 기판에 형성되는 송신용 안테나;
상기 송신용 안테나의 상부에 배치되는 전파 안내부를 구비하는 보조 기판;
을 포함하며,
상기 기판의 상면에 배치되는 제1 송신용 안테나 및 상기 제1 송신용 안테나의 하부에 배치되며 상기 제1 송신용 안테나보다 크기가 큰 제2 송신용 안테나를 구비하는 안테나 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 송신용 안테나에 이웃하여 배치되도록 상기 기판에 형성되는 수신용 안테나를 더 포함하는 안테나 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 기판에는 상기 송신용 안테나를 감싸도록 배치되는 복수개의 비아가 구비되는 안테나 장치.
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