WO2019124984A1 - 안테나와 rf 소자를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 기지국 - Google Patents

안테나와 rf 소자를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 기지국 Download PDF

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WO2019124984A1
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antenna
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고승태
김기준
손주호
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이영주
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천용훈
하도혁
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a structure of a module that can be mounted on a base station and a mobile device, including an antenna and an RF device.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G network) communication system or after a LTE system (Post LTE).
  • 5G communication systems are being considered for implementation in very high frequency (mmWave) bands (e.g., 28 gigahertz (28GHz) bands).
  • the 5G communication system In order to mitigate the path loss of the radio wave in the very high frequency band and to increase the propagation distance of the radio wave, in the 5G communication system, beamforming, massive MIMO, full-dimension MIMO (FD-MIMO ), Array antennas, analog beam-forming, and large scale antenna technologies are being discussed.
  • the 5G communication system has developed an advanced small cell, an advanced small cell, a cloud radio access network (cloud RAN), an ultra-dense network, (D2D), a wireless backhaul, a moving network, cooperative communication, Coordinated Multi-Points (CoMP), and interference cancellation Have been developed.
  • cloud RAN cloud radio access network
  • D2D ultra-dense network
  • CoMP Coordinated Multi-Points
  • ACM Advanced Coding Modulation
  • FQAM Hybrid FSK and QAM Modulation
  • SWSC Sliding Window Superposition Coding
  • FBMC Filter Bank Multi Carrier
  • SCMA subcarrier code multiple access
  • IoT Internet of Things
  • IoE Internet of Everything
  • M2M machine to machine
  • MTC Machine Type Communication
  • a plurality of antennas and RF elements are mounted on a base station applied to the 5G communication system.
  • the antenna and the RF device may be coupled to the substrate, and circuit wiring for connecting the antenna, the RF device, and other circuit components may be formed in the substrate.
  • the number of necessary substrates varies according to how the antenna, the RF device, and the substrate are combined, and the circuit stability of the antenna module can be determined based on the number of the substrates.
  • the present invention provides an apparatus capable of miniaturizing the antenna module while minimizing the use of the substrate while improving the circuit stability of the antenna module.
  • An antenna module includes a first substrate layer on which at least one substrate is stacked, an antenna coupled to an upper surface of the first substrate layer, an upper surface coupled to a lower surface of the first substrate layer, And a radio frequency (RF) device coupled to a lower surface of the second substrate layer.
  • RF radio frequency
  • the antenna may be a patch antenna.
  • the antenna module may further include at least one capacitor coupled to a bottom surface of the second substrate layer.
  • the antenna module may further include a first cover coupled to a lower surface of the first substrate layer and surrounding the second substrate layer and the RF device.
  • the first cover may be a shield can, and the first cover and the first substrate layer may be coupled through a shield can clip.
  • the RF device and the first cover may be coupled through a thermal interface material (TIM).
  • TIM thermal interface material
  • the antenna module may further include a heat radiator coupled to a lower end surface of the first substrate layer and a lower end surface of the first cover to absorb heat emitted from the first substrate layer and the first cover.
  • a grid array is formed on a lower surface of the first substrate layer, and the first substrate layer and the second substrate layer may be electrically connected through the grid array.
  • the antenna module may further include a second cover surrounding the antenna on an upper surface of the first substrate layer.
  • the package type module may include a first substrate layer on which at least one substrate is stacked, an antenna coupled to a top surface of the first substrate layer, A second substrate layer coupled to a lower surface of the first substrate layer and having at least one substrate stacked thereon, and an RF (Radio Frequency) device coupled to a lower surface of the second substrate layer.
  • RF Radio Frequency
  • the antenna may be a patch antenna.
  • the base station may further include at least one capacitor coupled to a bottom surface of the second substrate layer.
  • the base station may further include a first cover coupled to a lower surface of the first substrate layer and surrounding the second substrate layer and the RF device.
  • the first cover may be a shield can, and the first cover and the first substrate layer may be coupled through a shield can clip.
  • the RF device and the first cover may be coupled through a thermal interface material (TIM).
  • TIM thermal interface material
  • the base station may further include a radiator coupled to a lower surface of the first substrate layer and a lower surface of the first cover to absorb heat emitted from the first substrate layer and the first cover.
  • a grid array is formed on a lower surface of the first substrate layer, and the first substrate layer and the second substrate layer may be electrically connected through the grid array.
  • the base station may further include a second cover covering the antenna on a top surface of the first substrate layer.
  • the number of substrates constituting the antenna module can be reduced, which may be advantageous in terms of downsizing and price competitiveness of the antenna module.
  • the antenna module structure according to the present invention can be more advantageous in terms of mass productivity and reliability because the probability of progress failure due to a force transmitted only in one direction is reduced as compared with a conventional antenna module structure.
  • the durability of the antenna module can be improved.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of a packaged module mounted on a base station.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of an antenna module according to the present invention.
  • FIG 3 is a view illustrating an internal configuration of an antenna module substrate layer according to the present invention.
  • FIG. 4 is a side view of an antenna module according to the present invention.
  • 5A is a side view of a first substrate layer according to the present invention.
  • 5B is a top view of the first substrate layer according to the present invention.
  • FIG. 5C is a diagram showing the s parameter of the first substrate layer according to the present invention.
  • 6A is a side view of a substrate layer in which a first substrate layer and a second substrate layer are combined according to the present invention.
  • 6B is a top view of a substrate layer formed by combining a first substrate layer and a second substrate layer according to the present invention.
  • FIG. 6C is a diagram showing s parameters of a substrate layer in which a first substrate layer and a second substrate layer are combined according to the present invention.
  • FIG. 7A is a side view of an antenna module with a first substrate layer, a second substrate layer, and an antenna array according to the present invention.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating s parameters of an antenna module including a first substrate layer, a second substrate layer, and an antenna array according to the present invention.
  • FIG. 8 is a side view of an antenna module according to the present invention.
  • Computer program instructions may also be stored on a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible for the instructions to perform the processing equipment to provide steps for executing the functions described in the flowchart block (s).
  • each block may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s).
  • the functions mentioned in the blocks may occur out of order. For example, two blocks shown in succession may actually be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.
  • " part " used in the present embodiment means a hardware component such as software or an FPGA or an ASIC, and 'part' performs certain roles.
  • 'part' is not meant to be limited to software or hardware.
  • &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors.
  • 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • components 'parts' may be combined into a smaller number of components and 'parts' or further separated into additional components and 'parts'.
  • the components and components may be implemented to play back one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.
  • 'to' may include one or more processors.
  • FIG. 1 is a view showing an embodiment of a packaged module mounted on a base station.
  • the base station according to the present invention can mount the packaged module 100 shown in FIG.
  • the base station according to the present invention may include a plurality of antenna modules 110.
  • FIG. 1 discloses a packaged module 100 that includes 64 antenna modules 110.
  • the antenna module 110 may include a connector for supplying power to the antenna module 110 and a DC / DC converter for converting a voltage of the power source.
  • the packaged module 100 according to the present invention may include an FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the FPGA is a semiconductor device that includes a programmable logic element and a programmable internal line.
  • the possible logic elements can be programmed by replicating logic gates such as AND, OR, XOR, NOT, and more complex decoder functions.
  • the FPGA may further include a flip-flop or a memory.
  • the antenna module 110 may include a plurality of LDO (Low Dropout) regulators as shown in FIG.
  • the LDO regulator has a lower output voltage than the input voltage, and is highly efficient when the voltage difference between the input voltage and the output voltage is small, thereby eliminating the noise of the input power source.
  • the LDO regulator has a low output impedance, and can also function to stabilize a circuit by placing a dominant pole in the circuit.
  • the DC / DC FPGA and the LDO constituting the packaged module 100 can be added or deleted according to need, so that the scope of the present invention should not be limited to the scope of the present invention. Will be.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of an antenna module according to the present invention.
  • An antenna module includes a first substrate layer 200 on which at least one substrate is stacked, an antenna 220 coupled to a top surface of the first substrate layer, A second substrate layer 240 coupled to a lower surface of the second substrate layer 240 and having at least one substrate stacked thereon and an RF (Radio Frequency) device 260 coupled to a lower surface of the second substrate layer 240 have.
  • RF Radio Frequency
  • the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 refer to a substrate on which a circuit is formed. Generally, a PCB (Printed Circuit Board) substrate and a PWB (Printed Wiring Board) may be included.
  • the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 may be formed on the surface or inside the circuit for connecting the respective circuit components based on the designed circuit.
  • the first substrate layer 200 to which the antenna 220 is coupled may be the main board of the antenna module according to the present invention.
  • the antenna 220 and other circuit components (such as LDO, DC / DC, and the like may be included therein) may be electrically connected to the first substrate layer 200 through wires formed in the first substrate layer 200 Lt; / RTI >
  • the first substrate layer 200 may be formed by laminating at least one substrate.
  • the first substrate layer 200 according to the present invention may include only circuit wirings for connecting the antenna and each circuit component,
  • the second substrate layer 240 may constitute only the circuit wiring for connecting the RF element and each circuit component.
  • the number of the substrates constituting the first substrate layer 200 can be reduced compared with the prior art, so that the thickness and the material ratio of the first substrate layer can be reduced, So that the loss due to the internal resistance of the substrate can be reduced.
  • a plurality of antennas 220 may be disposed on the first substrate layer 200. For example, as shown in FIG. 1, four antennas 220 may be spaced apart from each other by a predetermined distance, (Not shown).
  • the antenna 220 can be configured with a patch antenna.
  • the patch antenna may be formed through a method of forming a specific metal shape on a circuit board.
  • a metal shape is formed on the upper surface of the first substrate layer 200 to constitute the antenna 220 can do.
  • the second substrate layer 240 is a substrate layer for circuit wiring between the RF element 260 and other circuit components as described above.
  • the second substrate layer 240 may be formed by stacking a plurality of substrates like the first substrate layer 200. However, since the second substrate layer 240 does not correspond to the main board, the number of the substrates stacked on the second substrate layer 240 may be smaller than the number of the substrates stacked on the first substrate layer 200.
  • the upper surface of the second substrate layer 240 may be bonded to the lower surface of the first substrate layer 200 in various ways.
  • a sealing ring 245 is formed on the second substrate layer 240, The first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 are bonded to each other at both lateral ends of the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240, respectively.
  • first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 must be electrically connected in order for the RF device 260 and the antenna 220 or other circuit components to be electrically connected to each other. Accordingly, in the present invention, a grid array is formed on the bottom surface of the first substrate layer 200 so that the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 can be conducted through the grid array .
  • the grid array may include an LGA (Land Grid Array) and a BGA (Ball Grid Array).
  • LGA is a method in which chip electrodes are arranged in an array on the lower surface of the substrate, and the inductance of the leads is small. Therefore, the LGA is suitable for a module requiring a high processing speed.
  • the BGA is a method suitable for a module in which a plurality of pins are required by arranging solder in an array form on the lower surface of the substrate.
  • the grid array should not be biased to only a portion of the bottom surface of the first substrate layer 200.
  • a force may be applied to the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 through a relative direction.
  • the force may damage the grid array, thereby breaking the electrical connection between the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 .
  • the grid array may be uniformly formed on the lower surface of the first substrate layer 200.
  • the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 And a case where the contact surface and both-end demagnetizing arrays are uniformly formed.
  • the lower surface of the second substrate layer 240 may include a plurality of capacitors 250 as shown in FIG.
  • the noise generated in the internal circuit of the second substrate layer can be removed through the capacitor 250 and the stability of the circuit can be secured.
  • the capacitor 250 may be a SMD (Surface Mount Device) type capacitor.
  • a first cover (not shown) coupled to a lower surface of the first substrate layer 200 and surrounding the second substrate layer 240 and the RF device 260 280 may be further included.
  • the first cover 280 may include a shield can and a shield. That is, the electromagnetic waves generated from the second substrate layer 240 and the RF device 260 existing in the first cover can be shielded, and the noise generated from the flexible circuit board of the second substrate layer 240 can be removed It is possible to minimize the influence of the surrounding components on the electromagnetic waves.
  • the first cover 280 may be coupled to the lower surface of the first substrate layer 200 through a shield can clip 285 having the same electromagnetic wave shielding property as that of the first cover 280,
  • the shield can clip may be disposed at both ends of the first cover layer 280 and the first substrate layer 200.
  • the RF device 260 coupled to the bottom surface of the second substrate layer 240 means a radio frequency chip for wireless communication and includes an RFIC chip in which an RF circuit is implemented on one semiconductor chip using an active device and a passive device . Accordingly, the RF device may include an amplifier, a transmitter, a receiver, a synthesizer, and the like.
  • the RF element 260 includes a plurality of electrical elements as described above, heat may be generated due to the operation of the element, and the element may be damaged by the heat generated. Also, as described above, Pressure can be applied to the substrate layer 240.
  • a thermal interface material (TIM) 270 is disposed between the RF device and the first cover, A method of emitting heat generated from an RF device to the outside of an antenna module is disclosed.
  • the heat generated from the RF device 260 may be transmitted to the first cover 280 through the heat transfer material, and the heat transmitted to the first cover 280 may be transmitted to the first cover layer 280
  • the heat may be transferred to the heat sink 290, which is superimposed on the bottom surface and the bottom surface of the first cover 280, and may be discharged to the outside of the antenna module.
  • a second cover 210 may be disposed on the upper surface of the first substrate layer 200 to cover the antenna 220.
  • the second cover may be disposed in a direction in which the antenna 220 emits a beam as shown in FIG.
  • the first cover it is generally desirable to form the first cover with metal, since the first cover is primarily for electromagnetic shielding). It does not affect the beam emitted through the antenna 220, such as plastic It may be desirable to form the second cover 210 with a material.
  • FIG 3 is a view illustrating an internal configuration of an antenna module substrate layer according to the present invention.
  • the RF element 260 and the antenna 220 may be electrically connected through the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 as described above. 3, four antennas 220 are disposed on the top surface of the first substrate layer 200, and a first substrate layer 200 and a second substrate layer 240 are bonded by a BGA method have.
  • a signal transmitted through the antenna 220 in a pattern formed in the first substrate layer 200 and the second substrate layer 240 can be transmitted to the RF device 260, and the RF device 260 ) May be radiated to the outside through the antenna 220.
  • the package type module may include a first substrate layer on which at least one substrate is stacked, an antenna coupled to an upper surface of the first substrate layer, A second substrate layer coupled to a lower surface of the substrate layer and having at least one substrate stacked thereon, and an RF (Radio Frequency) device coupled to a lower surface of the second substrate layer.
  • RF Radio Frequency
  • the antenna may be a patch antenna, and the base station may further include at least one capacitor coupled to a bottom surface of the second substrate layer.
  • the base station may further include a first cover coupled to a lower surface of the first substrate layer and surrounding the second substrate layer and the RF device, and the first cover may be formed of a shield can And the first cover and the first substrate layer may be coupled through a shield can clip.
  • the RF device and the first cover may be coupled through a thermal interface material (TIM), and the base station may be coupled to a lower surface of the first substrate layer and a lower surface of the first cover, And a heat dissipation member for absorbing heat emitted from the substrate and the first cover.
  • TIM thermal interface material
  • a grid array may be formed on a lower surface of the first substrate layer and the first substrate layer and the second substrate layer may be conductive through the grid array, And a second cover for covering the antenna on the upper surface.
  • FIG. 4 is a side view of an antenna module according to the present invention.
  • the antenna module includes a first substrate layer 410 on which at least one substrate is laminated, a top surface coupled to a bottom surface of the first substrate layer 410, The second substrate layer 420 and the RF device coupled to the bottom surface of the second substrate layer 420.
  • the first substrate layer 410 may be a main board of the antenna module. According to various embodiments, the first substrate layer 410 and the second substrate layer 420 may be electrically connected through a land grid array (LGA) or a ball grid array (BGA).
  • LGA land grid array
  • BGA ball grid array
  • the upper surface of the first substrate layer 410 may include at least one antenna array 440 to radiate radio waves to the upper surface of the first substrate layer 410 .
  • the electrical signal supplied from the second substrate layer 420 through the LGA or BGA is coupled to the at least one antenna array 440 through the feed line 450 formed in the first substrate layer 410 Can be supplied.
  • the electrical signal may be an electrical signal supplied from the RF device 430 to radiate radio waves of a particular frequency.
  • the electrical signals supplied from the RF device 430 may be transmitted through the second substrate layer 420 and the feed line 450 provided in the first substrate layer 410 to the at least one antenna array 440 to perform beam forming on the antenna module.
  • at least one antenna 440 receiving an electrical signal from the RF element 430 via the feed line 450 may radiate horizontal or vertical polarization to form a beam in a particular direction.
  • the RF device 430 may be disposed on the lower surface of the second substrate layer 420 to provide an electrical signal (or RF signal) to the second substrate layer 420.
  • the bottom surfaces of the RF device 430 and the second substrate layer 420 may be electrically connected through soldering.
  • the impedance matching between the feed line 450 formed in the first substrate layer 410 and the line formed for transmission of electrical signals in the second substrate layer 420 may be implemented.
  • a beam of a particular frequency band may be emitted through the antenna array 440 by implementing impedance matching between the first substrate layer 410 and the second substrate layer 420 through the BGA.
  • a top surface of the antenna array 400 may include a spacer 470 including a metallic material, and an upper antenna array 460 may be disposed on a top surface of the spacer 470.
  • the antenna array 400 and the upper antenna array 460 are spaced apart from each other by a specific distance through the spacer 470, thereby improving the frequency band of the radio wave radiated through the antenna module.
  • the top antenna array 460 may be disposed within the third substrate layer 480.
  • the third substrate layer 480 may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • 5A is a side view of a first substrate layer according to the present invention.
  • the RF device 520 may be disposed on the lower surface of the first substrate layer 510. According to various embodiments, the RF device 520 and the first substrate layer 510 may be coupled in a soldering manner.
  • the RF device 520 may provide an RF signal for radiating radio waves to the first substrate layer 510.
  • the RF signal supplied to the bottom surface of the first substrate layer 510 may be transmitted to the top surface of the first substrate layer 510 through the wiring in the first substrate layer 510.
  • 5B is a top view of the first substrate layer according to the present invention.
  • the first substrate layer 510 may receive an RF signal from the RF device via at least one bottom surface contact node 530 disposed on the bottom surface of the first substrate layer 510.
  • the RF signal received through the bottom contact node 530 may be transmitted through at least one top surface (not shown) disposed on the top surface of the first substrate layer 510 through the wiring in the first substrate layer 510 May be transmitted to the contact node 520.
  • the bottom side contact node 530 may be electrically connected to the RF device via a soldering method.
  • the top contact node 520 may be electrically connected to a second substrate layer disposed on the top surface of the first substrate layer 510 in a BGA or LGA manner.
  • FIG. 5C is a diagram showing the s parameter of the first substrate layer according to the present invention.
  • FIG. More specifically, Fig. 5C is a diagram showing s 11 parameters of the first substrate layer.
  • the s 11 parameter may refer to the reflection loss of the received signal.
  • the reflection loss of the signal may be less than -10 dB in the mmWave frequency band (more than 23 GHz frequency band).
  • the s parameter of the first substrate layer can be adjusted through internal wiring adjustment of the first substrate layer. For example, a first substrate layer for emitting a beam in the 28 GHz frequency band can be created through internal wiring adjustment.
  • 6A is a side view of a substrate layer in which a first substrate layer and a second substrate layer are combined according to the present invention.
  • a BGA 630 or LGA may be disposed between the top surface of the first substrate layer 610 and the bottom surface of the second substrate layer 620.
  • the RF signal supplied from the RF device disposed on the bottom surface of the first substrate layer 610 flows to the top surface of the first substrate layer through the internal wiring of the first substrate layer 610, And may flow to the bottom surface of the second substrate layer 630 through the BGA 630 or LGA.
  • a feed line 640 for transmitting an RF signal supplied to the lower end surface of the second substrate layer 630 to the upper surface of the second substrate layer 630 is formed in the second substrate layer 630, May be formed.
  • the RF signal transmitted to the top surface of the second substrate layer 630 through the feed line 640 may be supplied to an antenna array disposed on the top surface of the second substrate layer 630.
  • 6B is a top view of a substrate layer formed by combining a first substrate layer and a second substrate layer according to the present invention.
  • the second substrate layer 620 can receive an RF signal from the first substrate layer through at least one lower surface contact node 630 disposed on the lower surface of the second substrate layer 620 have.
  • the at least one bottom contact node 630 may be comprised of a BGA 630 or an LGA.
  • the RF signal received through the bottom contact node 630 may be transmitted through a feed line within the second substrate layer 610 to at least one And may be transmitted to the top surface contact node 650.
  • the RF signal transmitted to the top surface of the second substrate layer 630 through the feed line 640 may be supplied to an antenna array disposed on the top surface of the second substrate layer 630.
  • FIG. 6C is a diagram showing s parameters of a substrate layer in which a first substrate layer and a second substrate layer are combined according to the present invention. More specifically, FIG. 6C is a diagram showing s 11 parameters of a substrate layer in which a first substrate layer and a second substrate layer are combined. According to one embodiment, the s 11 parameter may refer to the reflection loss of the received signal.
  • the reflection loss of the signal in the mmWave frequency band may be less than -10 dB.
  • the s parameter of the substrate layer to which the first substrate layer and the second substrate layer are coupled can be adjusted through the internal wiring of the first substrate layer and the feed line adjustment of the second substrate layer.
  • FIG. 7A is a side view of an antenna module with a first substrate layer, a second substrate layer, and an antenna array according to the present invention.
  • a BGA or LGA may be disposed between the top surface of the first substrate layer 710 and the bottom surface of the second substrate layer 720.
  • the RF signal supplied from the RF device disposed on the bottom surface of the first substrate layer 710 is transmitted to the top surface of the first substrate layer 710 through the internal wiring of the first substrate layer 710 And may flow to the bottom surface of the second substrate layer 720 through the BGA or LGA.
  • a feed line for transmitting an RF signal supplied to the lower end surface of the second substrate layer 720 to the upper surface of the second substrate layer 720 is formed inside the second substrate layer 720 .
  • the RF signal transmitted to the top surface of the second substrate layer 720 through the feed line may be supplied to the antenna array 740 disposed on the top surface of the second substrate layer 720.
  • a plurality of antenna arrays 740 may be disposed on the top surface of the second substrate layer 720 to perform beamforming.
  • a spacer 730 comprising a metallic material may be disposed on the top surface of the antenna array 750.
  • a third substrate layer 750 including an auxiliary antenna array may be disposed on the upper surface of the spacer 730.
  • the third substrate layer 750 may be an FPCB.
  • the auxiliary antenna array included in the third substrate layer 750 may improve the frequency band of the antenna module.
  • a case 760 for protecting the antenna array and a substrate layer laminated below the upper surface of the third substrate layer 750 may be disposed on the upper surface of the third substrate layer 750.
  • the case 760 may be made of plastic.
  • the case 760 may be a radome.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating s parameters of an antenna module including a first substrate layer, a second substrate layer, and an antenna array according to the present invention. More specifically, FIG. 7B is a diagram showing s 11 parameters of a substrate layer in which a first substrate layer and a second substrate layer are combined. According to one embodiment, the s 11 parameter may refer to the reflection loss of the received signal.
  • the reflection loss of the signal in the mmWave frequency band may be less than -10 dB.
  • the frequency band of the antenna module having s 11 parameter characteristics shown in FIG. 7B may be 26 GHz to 30 GHz.
  • the frequency band of the antenna module may be determined based on the size of the antenna array constituting the antenna module, the dielectric constant of the dielectric on which the antenna array is disposed, the length of the feed line for supplying the RF signal to the antenna array, .
  • FIG. 8 is a side view of an antenna module according to the present invention.
  • the antenna module may include a substrate layer 810 on which a plurality of substrates are stacked.
  • the substrate layer 810 can be divided into a first substrate layer, which constitutes the top surface of the substrate layer 810, and a second substrate layer, which constitutes the bottom surface of the substrate layer 820.
  • the first substrate layer and the second substrate layer may be electrically connected through a BGA or an LGA.
  • an RF device may be disposed on the bottom surface of the substrate layer 810.
  • the RF signal supplied through the RF device is supplied to the first antenna array 820 disposed on the top surface of the substrate layer 810 via the internal wiring or feed line of the first substrate layer 810 .
  • the first antenna array 820 may form a beam of a specific band based on an RF signal received from the RF element.
  • a spacer 830 including a metallic material may be disposed on the top surface of the first antenna array 820, and a second antenna array 860 may be disposed on the top surface of the spacer 830 .
  • spacing distance between the first antenna array 820 and the second antenna array 860 can be maintained by the spacers 830.
  • the separation distance between the first antenna array 820 and the second antenna array 860 may be determined based on the frequency band of the radio wave to be radiated through the antenna module.
  • an adhesive region 840 may be disposed on the top surface of the spacer 830 and the FPCB 850 may be adhered to the top surface of the spacer 860 by the adhesive region 840 .
  • the FPCB 850 may include at least one second antenna array 860.
  • the frequency band of the antenna module can be improved by the second antenna array 860 included in the FPCB 850.

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Abstract

본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 안테나 모듈은 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층, 상기 제1 기판층의 상단면에 결합되는 안테나, 상단면이 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층 및 상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 RF(Radio Frequency) 소자를 포함할 수 있다.

Description

안테나와 RF 소자를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 기지국
본 발명은 안테나와 RF 소자를 포함하여 기지국 및 모바일 디바이스에 탑재될 수 있는 모듈의 구조에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 28기가(28GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다. 또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다. 이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.
이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술인 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.
상기와 같은 5G 통신 시스템에 적용되는 기지국에는 복수개의 안테나 및 RF 소자가 탑재된다. 상기 안테나 및 RF 소자는 기판에 결합될 수 있으며, 상기 기판의 내부에는 안테나, RF 소자 및 그 밖의 회로부품들과 연결되기 위한 회로 배선이 형성될 수 있다.
즉, 안테나, RF 소자 및 기판을 어떠한 방식으로 결합하여 구성하느냐에 따라 필요한 기판의 개수가 달라지며, 이에 기반하여 안테나 모듈의 회로 안정성이 결정될 수 있다.
따라서 본 발명에서는 안테나 모듈의 회로 안정성을 향상시키면서 기판의 사용은 최소화하여 안테나 모듈을 소형화시킬 수 있는 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 안테나 모듈은 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층 , 상기 제1 기판층의 상단면에 결합되는 안테나, 상단면이 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층 및 상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 RF(Radio Frequency) 소자를 포함할 수 있다.
상기 안테나는 패치(patch) 안테나일 수 있다.
상기 안테나 모듈은 상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 적어도 하나의 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나 모듈은 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되어 상기 제2 기판층과 상기 RF 소자를 감싸는 제1 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 커버는 쉴드캔(shield can)으로 구성되며, 상기 제1 커버와 상기 제1 기판층은 쉴드캔 클립(shield can clip)을 통해 결합될 수 있다.
상기 RF 소자와 상기 제1 커버는 열전달물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통해 결합될 수 있다.
상기 안테나 모듈은 상기 제1 기판층의 하단면 및 상기 제1 커버의 하단면에 결합되어 상기 제1 기판층 및 상기 제1 커버로부터 방출되는 열을 흡수하는 방열체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판층의 하단면에 그리드 어레이(grid array)가 형성되며, 상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층은 상기 그리드 어레이를 통해 도통될 수 있다.
상기 안테나 모듈은 상기 제1 기판층의 상단면에 상기 안테나를 감싸는 제2 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 패키지형 모듈을 포함하는 기지국에 있어서, 상기 패키지형 모듈은 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층, 상기 제1 기판층의 상단면에 결합되는 안테나, 상단면이 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층 및 상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 RF(Radio Frequency) 소자를 포함할 수 있다.
상기 안테나는 패치(patch) 안테나일 수 있다.
상기 기지국은 상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 적어도 하나의 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 기지국은 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되어 상기 제2 기판층과 상기 RF 소자를 감싸는 제1 커버를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 커버는 쉴드캔(shield can)으로 구성되며, 상기 제1 커버와 상기 제1 기판층은 쉴드캔 클립(shield can clip)을 통해 결합될 수 있다.
상기 RF 소자와 상기 제1 커버는 열전달물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통해 결합될 수 있다.
상기 기지국은 상기 제1 기판층의 하단면 및 상기 제1 커버의 하단면에 결합되어 상기 제1 기판층 및 상기 제1 커버로부터 방출되는 열을 흡수하는 방열체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판층의 하단면에 그리드 어레이(grid array)가 형성되며, 상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층은 상기 그리드 어레이를 통해 도통될 수 있다.
상기 기지국은 상기 제1 기판층의 상단면에 상기 안테나를 감싸는 제2 커버를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 개시하고 있는 일실예에 따를 경우, 안테나 모듈을 구성하는 기판의 개수가 감소될 수 있어, 안테나 모듈의 소형화 및 가격경쟁력 측면에서 이점이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안테나 모듈 구조는 종래의 안테나 모듈 구조에 비해 한 쪽 방향으로만 전달되는 힘에 의한 진행성 불량 확률이 감소되므로 양산성 및 신뢰성 측면에서 더 유리할 수 있다.
뿐만 아니라, 안테나 모듈을 구성하고 있는 소자로부터 발생하는 열을 효과적으로 외부로 배출할 수 있게 됨으로써 안테나 모듈의 내구성도 향상시킬 수 있다.
도 1은 기지국에 탑재되는 패키지형 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 안테나 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 안테나 모듈 기판층의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 안테나 모듈의 측면을 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명에 따른 제1 기판층의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명에 따른 제1 기판층을 상단면에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 5c는 본 발명에 따른 제1 기판층의 s 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명에 따른 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 발명에 따른 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층을 상단면에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
도 6c는 본 발명에 따른 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층의 s 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명에 따른 제1 기판층, 제2 기판층 및 안테나 어레이가 결합된 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명에 따른 제1 기판층, 제2 기판층 및 안테나 어레이가 결합된 안테나 모듈의 s 파라미터를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들'~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다. 또한 실시 예에서 '~부'는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
도 1은 기지국에 탑재되는 패키지형 모듈의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 기지국은 도 1에서 도시하고 있는 패키지형 모듈(100)을 탑재할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 기지국은 복수개의 안테나 모듈(110)을 포함할 수 있다. 일례로써 도 1은 안테나 모듈(110)이 64개 포함된 패키지형 모듈(100)을 개시하고 있다.
뿐만 아니라, 상기 안테나 모듈(110)은 상기 안테나 모듈(110)에 전원을 제공하는 connector와 전원의 전압을 변환하는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 패키지형 모듈(100)은 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.
상기 FPGA는 설계 가능 논리 소자와 프로그래밍 가능한 내부선이 포함된 반도체 소자이다. 상기 가능 논리 소자는 AND, OR, XOR, NOT 등의 논리 게이트 및 더 복잡한 디코더 기능을 복제하여 프로그래밍 할 수 있다. 또한 상기 FPGA는 플립플롭(flip-flop)이나 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나 모듈(110)은 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 복수개의 LDO(Low DropOut) 레귤레이터를 포함할 수 있다. 상기 LDO 레귤레이터는 입력 전압보다 출력 전압이 낮으며, 입력 전압과 출력 전압 사이에 전압차이가 작을 때 효율이 높은 레귤레이터로써, 입력 전원의 노이즈를 제거할 수도 있다. 또한, 상기 LDO 레귤레이터는 출력 임피던스가 낮아 회로 내에 주극점(dominant pole)을 위치시켜, 회로를 안정화 시키는 기능도 할 수 있다.
도 1에서는 본 발명에 따른 일실시예로써 64개의 안테나 모듈(110)이 하나의 패키지형 모듈(100)에 탑재되어 있는 형태만을 개시하고 있으나, 하나의 패키지형 모듈(100)에 탑재되는 안테나 모듈의 개수는 변경이 가능하다. 따라서 본 발명의 권리범위가 도 1에서 개시하고 있는 안테나 모듈의 개수에 기반하여 결정되어서는 안 될 것이다.
뿐만 아니라, 안테나 모듈(110)외에 패키지형 모듈(100)을 구성하는 DC/DC FPGA, LDO 등도 필요에 따라 추가 또는 삭제가 가능하므로, 상기 구성들에 의하여 본 발명의 권리범위가 국한 되어서는 안 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 안테나 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 안테나 모듈은 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층(200), 상기 제1 기판층의 상단면에 결합되는 안테나(220), 상단면이 상기 제1 기판층(200)의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층(240) 및 상기 제2 기판층(240)의 하단면에 결합되는 RF(Radio Frequency) 소자(260)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판층(200) 및 상기 제2 기판층(240)은 회로가 형성되어 있는 기판을 의미하는 것으로 일반적으로 PCB(Printed Circuit Board) 기판 및 PWB(Printed Wiring Board)가 이에 포함될 수 있다. 상기 제1 기판층(200) 및 상기 제2 기판층(240)은 설계된 회로에 기반하여 각 회로부품을 접속하기 위한 회로를 기판의 표면 또는 내부에 형성할 수 있다.
안테나(220)가 결합되는 제1 기판층(200)이 본 발명에 따른 안테나 모듈의 메인보드가 될 수 있다. 상기 제1 기판층(200)에 형성되는 배선을 통해서 도 1에 도시된 바와 같이 안테나(220)와 다른 회로부품(앞선 예를 들자면, LDO, DC/DC 등이 이에 포함될 수 있다.)이 전기적으로 도통될 수 있다.
상기 제1 기판층(200)은 적어도 하나의 기판이 적층되어 구성될 수 있는데, 본 발명에 따른 제1 기판층(200)은 안테나와 각 회로부품을 접속하기 위한 회로 배선만을 구성할 수 있고, 제2 기판층(240)은 RF 소자와 각 회로부품을 접속하기 위한 회로배선만을 구성할 수 있다.
따라서 본 발명에 따를 경우 제1 기판층(200)을 구성하는 기판의 개수가 종래보다 감소될 수 있어, 제1 기판층의 두께 및 재료비를 절감할 수 있으며, 제1 기판층 내부의 회로 배선이 더욱 간명해져 기판 내부 저항에 의한 손실을 절감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 제1 기판층(200)에는 복수개의 안테나(220)가 배치될 수 있다.예를 들어 도 1에서 도시한 바와 같이 4개의 안테나(220)가 일정한 간격으로 이격되어 제1 기판층(200)의 상단면에 배치될 수 있다.
본 발명에 따를 경우 패치(patch) 안테나로 상기 안테나(220)를 구성할 수 있다. 패치 안테나는 회로 기판위에 특정한 금속 형상을 형성시는 방법을 통해 형성될 수 있는바, 본 발명에 따를 경우, 제1 기판층(200)의 상단면에 금속 형상을 형성하여 안테나(220)를 구성할 수 있다.
제2 기판층(240)은 앞서 개시한 바와 같이 RF 소자(260)와 다른 회로부품간의 회로 배선을 위한 기판층이다. 제2 기판층(240)도 제1 기판층(200)과 같이 복수개의 기판이 적층되어 구성될 수 있다. 다만, 제2 기판층(240)은 메인보드에 해당하지 않으므로 제2 기판층(240)에 적층되는 기판의 개수는 제1 기판층(200)에 적층되는 기판의 개수보다 적을 수 있다.
상기 제2 기판층(240)의 상단면은 상기 제1 기판층(200) 하단면에 다양한 방법으로 결합될 수 있는데, 도 1에서는 밀봉 링(245, Sealing ring)을 제2 기판층(240)의 양 측면 끝에 배치하여 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)을 결합하는 방법을 개시하고 있다.
한편, 안테나(220) 또는 다른 회로 부품들과 RF 소자(260)가 전기적으로 연결되기 위해서는 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)은 전기적으로 도통되어야 한다. 따라서 본 발명에서는 제1 기판층(200)의 하단면에 그리드 어레이(grid array)를 형성시켜 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)이 상기 그리드 어레이를 통해 도통될 수 있도록 한다.
상기 그리드 어레이는 대표적으로 LGA(Land Grid Array)와 BGA(Ball Grid Array)가 포함될 수 있다. LGA는 기판의 하단면에 칩 전극을 어레이 형태로 배치한 방식으로 리드의 인덕턴스가 작기 때문에 고속의 처리속도를 요구하는 모듈에 적합한 방식이다. 반면 BGA는 기판의 하단면에 납땜을 어레이 형태로 배치하는 방식으로 다수의 핀이 요구되는 모듈에 적합한 방식이다.
상기 그리드 어레이는 제1 기판층(200) 하단면의 일부분에만 치우쳐서 형성되어서는 안 될 것이다. 상기 안테나 모듈에 열이 발생하는 경우 상기 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)에는 서로 상대방향을 통해 힘이 가해질 수 있다.
이 경우, 상기 그리드 어레이가 균일하게 분포하지 않는 경우, 상기 힘에 의하여 그리드 어레이가 파손될 수 있으며, 이로 인해 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)의 전기적 연결관계가 깨질 수 있다.
따라서 이와 같은 손실을 미연에 방지하고자 그리드 어레이를 제1 기판층(200) 하단면에 균일하게 형성할 수 있으며, 도 2에서는 일례로써 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)이 접촉하는 면 양 끝단데 그리드 어레이가 균일하게 형성된 경우를 도시하고 있다.
상기 제2 기판층(240)의 하단면에는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이 복수개의 커패시터(250)를 포함할 수 있다. 상기 커패시터(250)를 통해 제2 기판층의 내부회로에서 발생하는 노이즈를 제거하고 회로의 안정성을 확보할 수 있다.
상기 커패시터(250)도 앞서 설명한 안테나(220)와 같이 기판층에 배치되므로 상기 커패시터(250)는 SMD(Surface Mount Device) 타입의 커패시터로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 경우 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 제1 기판층(200)의 하단면에 결합되어 상기 제2 기판층(240)과 상기 RF 소자(260)를 감싸는 제1 커버(280)가 더 포함될 수 있다.
상기 제1 커버(280)는 쉴드캔(shield can), 차폐 으로 구성될 수 있다. 즉, 제1 커버 내부에 존재하는 제2 기판층(240) 및 RF 소자(260)로부터 발생되는 전자파를 차폐시킬 수 있으며, 제2 기판층(240)의 연성회로기판에서 발생되는 노이즈를 제거하여 주변 부품들이 전자파로부터 받는 영향을 최소화할 수 있다.
상기 제1 커버(280)는 상기 제1 커버(280)와 동일한 전자파 차폐 성질을 가지는 쉴드캔 클립(285, shield can clip)을 통해 제1 기판층(200)의 하단면과 결합될 수 있으며, 상기 쉴드캔 클립은 상기 제1 커버와(280)와 상기 제1 기판층(200)이 결합되는 양 끝단에 배치될 수 있다.
상기 제2 기판층(240)의 하단면에 결합되는 RF 소자(260)는 무선통신용 고주파 칩을 의미하는 것으로 능동 소자와 수동 소자를 사용해 하나의 반도체 칩 위에 RF 회로가 구현된 RFIC 칩을 포함할 수 있다. 따라서 상기 RF 소자는 증폭기, 트랜스미터(transmitter), 리시버(receiver), 신디사이저(synthesizer) 등을 포함할 수 있다.
RF 소자(260)는 앞서 개시한 바와 같이 복수개의 전기적 소자를 포함하고 있으므로, 상기 소자의 동작으로 인하여 열이 발생할 수 있으며, 상기 발열에 의하여 소자가 파손될 수 있을 뿐만 아니라 앞서 개시한 바와 같이 제2 기판층(240)에 압력을 가할 수 있다.
따라서 상기 RF 소자(260)에서 발생하는 열을 외부로 방출해야 할 필요가 있는바, 본 발명에서는 열전달물질(270, TIM, Thermal Interface Material)을 상기 RF 소자와 상기 제1 커버 사이에 배치하여 상기 RF 소자로부터 발생하는 열을 안테나 모듈 외부로 방출하는 방법을 개시하고자 한다.
즉, 상기 열전달물질을 통해 RF 소자(260)에서 발생되는 열이 제1 커버(280)로 전달될 수 있으며, 상기 제1 커버(280)로 전달된 열은 상기 제1 기판층(200)의 하단면과 상기 제1 커버(280)의 하단면에 겹합되어 있는 방열체(290, heat sink)로 전달되어 안테나 모듈 외부로 방출될 수 있다.
상기 제1 기판층(200)의 상단면에는 상기 안테나(220)를 감쌀 수 있도록 형성된 제2 커버(210)가 배치될 수 있다. 상기 제2 커버는 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이 안테나(220)가 빔을 방사하는 방향에 배치될 수 있다.
따라서 제1 커버와는 달리(제1 커버는 전자파 차폐가 주목적이므로 일반적으로 금속으로 제1 커버를 형성하는 것이 바람직할 것이다.) 플라스틱과 같이 안테나(220)를 통해 방사되는 빔에 영향을 미치지 않는 물질로 제2 커버(210)를 형성하는 것이 바람직할 것이다.
한편, 도 2에서는 본 발명에 따른 안테나 모듈의 일실시예만을 개시하고 있을 뿐 본 발명의 권리범위가 도 2에서 도시하고 있는 형태 및 구성에 한정되어서는 안 될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 안테나 모듈 기판층의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
앞서 개시한 바와 같이 RF 소자(260)와 안테나(220)는 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)을 통해 전기적으로 연결 될 수 있다. 도 3에서는 일례로 제1 기판층(200)의 상단면에 안테나(220)가 4개 배치되고, 제1 기판층(200)과 제2 기판층(240)은 BGA 방식으로 결합되는 경우를 나타내고 있다.
이 경우 제1 기판층(200) 및 제2 기판층(240) 내부에 패턴형상으로 형성된 배선으로 안테나(220)를 통해 송신 되는 신호가 RF 소자(260)에 전달 될 수 있으며, RF 소자(260)를 통해 생성되는 신호가 안테나(220)를 통해 외부로 방사될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 패키지형 모듈을 포함하는 기지국은 상기 패키지형 모듈은 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층, 상기 제1 기판층의 상단면에 결합되는 안테나, 상단면이 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층 및 상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 RF(Radio Frequency) 소자를 포함할 수 있다.
상기 안테나는 패치(patch) 안테나일 수 있으며, 상기 기지국은 상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 적어도 하나의 커패시터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되어 상기 제2 기판층과 상기 RF 소자를 감싸는 제1 커버를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 커버는 쉴드캔(shield can)으로 구성되며, 상기 제1 커버와 상기 제1 기판층은 쉴드캔 클립(shield can clip)을 통해 결합될 수 있다.
상기 RF 소자와 상기 제1 커버는 열전달물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통해 결합될 수 있으며, 상기 기지국은 상기 제1 기판층의 하단면 및 상기 제1 커버의 하단면에 결합되어 상기 제1 기판층 및 상기 제1 커버로부터 방출되는 열을 흡수하는 방열체를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기판층의 하단면에 그리드 어레이(grid array)가 형성되며, 상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층은 상기 그리드 어레이를 통해 도통될 수 있으며, 상기 기지국은 상기 제1 기판층의 상단면에 상기 안테나를 감싸는 제2 커버를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 안테나 모듈의 측면을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층(410), 상단면이 상기 제1 기판층(410)의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층(420) 및 상기 제2 기판층(420)의 하단면에 결합되는 RF소자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 기판층(410)은 안테나 모듈의 주 보드(main board)일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 기판층(410)과 제2 기판층(420)은 LGA(Land Grid Array) 또는 BGA(Ball Grid Array)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 기판층(410)의 상단면에는 상기 제1 기판층(410)의 상단면으로 전파가 방사될 수 있도록 하는 적어도 하나의 안테나 어레이(440)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, LGA 또는 BGA를 통해 제2 기판층(420)으로부터 공급된 전기적 신호는 제1 기판층(410)내에 형성된 급전 라인(450)을 통해 상기 적어도 하나의 안테나 어레이(440)로 공급될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전기적 신호는 특정 주파수의 전파를 방사하기 위해 RF 소자(430)로부터 공급되는 전기적 신호일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 RF 소자(430)로부터 공급되는 전기적 신호를 제2 기판층(420)및 제 1 기판층(410)의 내부에 마련된 급전 라인(450)을 통해 적어도 하나의 안테나 어레이(440)에 공급함으로써 안테나 모듈을 빔포밍을 수행할 수 있다. 예를 들어, 급전 라인(450)을 통해 RF 소자(430)로부터 전기적 신호를 수신한 적어도 하나의 안테나(440)는 수평 편파 또는 수직 편파를 방사하여 특정 방향으로 빔을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, RF 소자(430)는 제2 기판층(420)의 하단면에 배치되어 상기 제2 기판층(420)으로 전기적 신호(또는 RF신호)를 공급할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 RF 소자(430)와 제2 기판층(420)의 하단면은 솔더링(soldering)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 기판층(410) 내부에 형성되는 급전 라인(450)과 제2 기판층(420) 내부에 전기적 신호의 전송을 위해 형성되는 라인의 임피던스 매칭을 구현할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, BGA를 통해 제1 기판층(410)과 제2 기판층(420)의 임피던스 매칭을 구현함으로써 안테나 어레이(440)를 통해 특정 주파수 대역의 빔을 방사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 어레이(400)의 상단면에는 금속성 물질을 포함하는 스페이서(470)가 포함될 수 있으며, 상기 스페이서(470)의 상단면에는 상단 안테나 어레이(460)가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 스페이서(470)를 통해 안테나 어레이(400)와 상단 안테나 어레이(460)와 특정 거리만큼 이격되어 배치됨으로써 안테나 모듈을 통해 방사되는 전파의 주파수 대역을 향상시킬 수 있다.일 실시예에 따르면, 상단 안테나 어레이(460)는 제3 기판층(480) 내부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제3 기판층(480)은 FPCB(flexible printed circuit board)일 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 제1 기판층의 측면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제1 기판층(510)의 하단면에는 RF 소자(520)가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, RF 소자(520)와 제1 기판층(510)은 솔더링 방식으로 결합될 수 있다.
일 실시예에 따르면, RF 소자(520)는 제1 기판층(510)으로 전파를 방사하기 위한 RF 신호를 공급할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 기판층(510)의 하단면으로 공급된 RF 신호는 제1 기판층(510) 내부의 배선을 통해 제1 기판층(510)의 상단면으로 전송될 수 있다.
도 5b는 본 발명에 따른 제1 기판층을 상단면에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제1 기판층(510)은 제1 기판층(510)의 하단면에 배치된 적어도 하나의 하단면 접촉 노드(530)를 통해 RF 소자로부터 RF 신호를 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 상기 하단면 접촉 노드(530)를 통해 수신된 RF 신호는 제1 기판층(510) 내부의 배선을 통해 제1 기판층(510)의 상단면에 배치된 적어도 하나의 상단면 접촉 노드(520)로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하단면 접촉 노드(530)는 솔더링 방식을 통해 RF 소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 상단면 접촉 노드(520)는 BGA 또는 LGA 방식으로 상기 제1 기판층(510)의 상단면에 배치되는 제2 기판층과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5c는 본 발명에 따른 제1 기판층의 s 파라미터를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로 도 5c는 제1 기판층의 s11 파라미터를 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따르면, s11 파라미터는 수신된 신호의 reflection loss를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, mmWave 주파수 대역(23GHz 이상 주파수 대역)에서 신호의 reflection loss가 -10dB 미만일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 기판층의 내부 배선 조정을 통해 제1 기판층의 s 파라미터를 조정할 수 있다. 예를 들어 내부 배선 조정을 통해 28GHz 주파수 대역의 빔을 방사하기 위한 제1 기판층을 생성할 수 있다.
도 6a는 본 발명에 따른 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층의 측면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제1 기판층(610)의 상단면과 제2 기판층(620)의 하단면 사이에는 BGA(630) 또는 LGA가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 기판층(610)의 하단면에 배치된 RF 소자로부터 공급된 RF 신호는 제1 기판층(610)의 내부 배선을 통해 제1 기판층의 상단면으로 흐르며, 상기 BGA(630) 또는 LGA를 통해 제2 기판층(630)의 하단면으로 흐를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 기판층(630)의 내부에는 제2 기판층(630)의 하단면으로 공급된 RF 신호를 제2 기판층(630)의 상단면으로 전송하기 위한 급전 라인(640)이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 급전 라인(640)을 통해 제2 기판층(630)의 상단면으로 전송된 RF 신호는 제2 기판층(630)의 상단면에 배치되는 안테나 어레이로 공급될 수 있다.
도 6b는 본 발명에 따른 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층을 상단면에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제2 기판층(620)은 제2 기판층(620)의 하단면에 배치된 적어도 하나의 하단면 접촉 노드(630)를 통해 제1 기판층으로부터 RF 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 하단면 접촉 노드(630)는 BGA(630) 또는 LGA로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하단면 접촉 노드(630)를 통해 수신된 RF 신호는 제2 기판층(610) 내부의 급전 라인을 통해 제2 기판층(620)의 상단면에 배치된 적어도 하나의 상단면 접촉 노드(650)로 전송될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 급전 라인(640)을 통해 제2 기판층(630)의 상단면으로 전송된 RF 신호는 제2 기판층(630)의 상단면에 배치되는 안테나 어레이로 공급될 수 있다.
도 6c는 본 발명에 따른 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층의 s 파라미터를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로 도 6c는 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층의 s11 파라미터를 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따르면, s11 파라미터는 수신된 신호의 reflection loss를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, mmWave 주파수 대역에서 신호의 reflection loss가 -10dB 미만일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 기판층의 내부 배선 및 제2 기판층의 급전 라인 조정을 통해 제1 기판층 및 제2 기판층이 결합된 기판층의 s 파라미터를 조정할 수 있다.
도 7a는 본 발명에 따른 제1 기판층, 제2 기판층 및 안테나 어레이가 결합된 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 제1 기판층(710)의 상단면과 제2 기판층(720)의 하단면 사이에는 BGA 또는 LGA가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 기판층(710)의 하단면에 배치된 RF 소자로부터 공급된 RF 신호는 제1 기판층(710)의 내부 배선을 통해 제1 기판층(710)의 상단면으로 흐르며, 상기 BGA 또는 LGA를 통해 제2 기판층(720)의 하단면으로 흐를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 기판층(720)의 내부에는 제2 기판층(720)의 하단면으로 공급된 RF 신호를 제2 기판층(720)의 상단면으로 전송하기 위한 급전 라인이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 급전 라인을 통해 제2 기판층(720)의 상단면으로 전송된 RF 신호는 제2 기판층(720)의 상단면에 배치되는 안테나 어레이(740)로 공급될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 기판층(720)의 상단면에는 빔포밍을 수행하기 위해 복수개의 안테나 어레이(740)가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 상기 안테나 어레이(750)의 상단면에는 금속성 물질을 포함하는 스페이서(730)가 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 스페이서(730)의 상단면에는 보조 안테나 어레이를 포함하는 제3 기판층(750)이 배치될 수 있다. 예를 들어 상기 제3 기판층(750)은 FPCB일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제3 기판층(750)에 포함되는 보조 안테나 어레이는 안테나 모듈의 주파수 대역을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 기판층(750)의 상단면에는 제3 기판층(750) 상단면 이하에 적층된 기판층 및 안테나 어레이를 보호하기 위한 케이스(760)가 배치될 수 있다. 예를 들어 상기 케이스(760)는 플라스틱으로 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 상기 케이스(760)는 레이돔(radome)일 수 있다.
도 7b는 본 발명에 따른 제1 기판층, 제2 기판층 및 안테나 어레이가 결합된 안테나 모듈의 s 파라미터를 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로 도 7b는 제1 기판층과 제2 기판층이 결합된 기판층의 s11 파라미터를 나타낸 도면이다. 일 실시예에 따르면, s11 파라미터는 수신된 신호의 reflection loss를 의미할 수 있다.
일 실시예에 따르면, mmWave 주파수 대역에서 신호의 reflection loss가 -10dB 미만일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 도 7b에서 도시하고 있는 s11 파라미터 특성을 가지는 안테나 모듈의 주파수 대역은 26GHz-30GHz 일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈을 구성하는 안테나 어레이의 사이즈, 안테나 어레이가 배치되는 유전체의 유전율, 안테나 어레이로 RF 신호를 공급하기 위한 급전 라인의 길이 등에 기반하여 안테나 모듈의 주파수 대역이 결정될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 안테나 모듈의 측면도를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 복수개의 기판이 적층된 기판층(810)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 기판층(810)은 기판층(810)의 상단면을 구성하는 제1 기판층과 기판층(820)의 하단면을 구성하는 제2 기판층으로 구분될 수 있다. 예를 들어 제1 기판층과 제2 기판층은 BGA 또는 LGA를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기판층(810)의 하단면에는 RF 소자가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면 RF 소자를 통해 공급되는 RF 신호는 제1 기판층(810)의 내부 배선 또는 급전 라인을 통해 기판층(810)의 상단면에 배치된 제1 안테나 어레이(820)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 어레이(820)는 RF 소자로부터 공급 받은 RF 신호에 기반하여 특정 대역의 빔을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 안테나 어레이(820)의 상단면에는 금속성 물질을 포함하는 스페이서(830)가 배치될 수 있으며, 상기 스페이서(830)의 상단면에는 제2 안테나 어레이(860)가 배치될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 스페이서(830)에 의해 제1 안테나 어레이(820)와 제2 안테나 어레이(860)각 이격거리가 유지될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 안테나 어레이(820)와 제2 안테나 어레이(860)의 이격 거리는 안테나 모듈을 통해 방사하고자 하는 전파의 주파수 대역에 기반하여 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스페이서(830)의 상단면에는 접착 영역(840)이 배치될 수 있으며, 상기 접착 영역(840)에 의해 FPCB(850)가 스페이서(860)의 상단면에 접착될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, FPCB(850)는 적어도 하나의 제2 안테나 어레이(860)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, FPCB(850)에 포함된 제2 안테나 어레이(860)에 의해 안테나 모듈의 주파수 대역이 향상될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한 상기 각각의 실시 예는 필요에 따라 서로 조합되어 운용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예 1와 실시예 2, 그리고 실시예3의 일부분들이 서로 조합되어 기지국과 단말이 운용될 수 있다. 또한 상기 실시예들은 LTE 시스템을 기준으로 제시되었지만, 5G 혹은 NR 시스템 등 다른 시스템에도 상기 실시예의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이실시 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층;
    상기 제1 기판층의 상단면에 결합되는 안테나;
    상단면이 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층; 및
    상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 RF(Radio Frequency) 소자를 포함하는,
    안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나는 패치(patch) 안테나인 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 적어도 하나의 커패시터를 더 포함하는,
    안테나 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기판층의 하단면에 결합되어 상기 제2 기판층과 상기 RF 소자를 감싸는 제1 커버를 더 포함하는,
    안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커버는 쉴드캔(shield can)으로 구성되며, 상기 제1 커버와 상기 제1 기판층은 쉴드캔 클립(shield can clip)을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 RF 소자와 상기 제1 커버는 열전달물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기판층의 하단면 및 상기 제1 커버의 하단면에 결합되어 상기 제1 기판층 및 상기 제1 커버로부터 방출되는 열을 흡수하는 방열체를 더 포함하는,
    안테나 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판층의 하단면에 그리드 어레이(grid array)가 형성되며, 상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층은 상기 그리드 어레이를 통해 도통되는 것을 특징으로 하는,
    안테나 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판층의 상단면에 상기 안테나를 감싸는 제2 커버를 더 포함하는,
    안테나 모듈.
  10. 패키지형 모듈을 포함하는 기지국에 있어서,
    상기 패키지형 모듈은,
    적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제1 기판층;
    상기 제1 기판층의 상단면에 결합되는 안테나;
    상단면이 상기 제1 기판층의 하단면에 결합되며, 적어도 하나의 기판이 적층되어 있는 제2 기판층; 및
    상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 RF(Radio Frequency) 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    기지국.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 안테나는 패치(patch) 안테나인 것을 특징으로 하는,
    기지국.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 기판층의 하단면에 결합되는 적어도 하나의 커패시터를 더 포함하는,
    기지국.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 기판층의 하단면에 결합되어 상기 제2 기판층과 상기 RF 소자를 감싸는 제1 커버를 더 포함하는,
    기지국.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 커버는 쉴드캔(shield can)으로 구성되며, 상기 제1 커버와 상기 제1 기판층은 쉴드캔 클립(shield can clip)을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는,
    기지국.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 RF 소자와 상기 제1 커버는 열전달물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는,
    기지국.
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