WO2022114257A1 - 통신 모듈 패키지 - Google Patents

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WO2022114257A1
WO2022114257A1 PCT/KR2020/016872 KR2020016872W WO2022114257A1 WO 2022114257 A1 WO2022114257 A1 WO 2022114257A1 KR 2020016872 W KR2020016872 W KR 2020016872W WO 2022114257 A1 WO2022114257 A1 WO 2022114257A1
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WO
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antenna
communication module
substrate
auxiliary
module
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/016872
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English (en)
French (fr)
Inventor
전찬익
문병인
정해인
안준영
Original Assignee
주식회사 파트론
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Definitions

  • the present invention relates to a communication module package, and more particularly, to a communication module package having an antenna.
  • the size of the electronic device is decreasing according to the user's request.
  • the recently developed and used wireless communication technology is characterized by using a signal of a higher frequency.
  • An object of the present invention is to reduce transmission loss for a signal in a high frequency band.
  • Another object to be solved by the present invention is to facilitate mounting of an electronic device having an antenna formed thereon.
  • a communication module package includes a first substrate, a main antenna located on a first surface of the first substrate, and a communication located on a second surface opposite to the first surface of the first substrate. and a communication module including a control chip, and an auxiliary antenna module facing the main antenna from the opposite side of the main antenna and including an auxiliary antenna having an antenna hole facing the main antenna.
  • a planar size of the antenna hole may be larger than a planar size of a corresponding main antenna.
  • the antenna hole may have a polygonal planar shape.
  • the auxiliary antenna module may further include a second substrate attached to the communication module to face the main antenna and on which the second antenna is positioned.
  • the antenna hole may include a first antenna hole positioned on the second substrate and facing the main antenna, and a second antenna hole positioned on the auxiliary antenna and positioned to overlap the first antenna hole. .
  • the second substrate may be made of a non-conductive material.
  • the second substrate may include a liquid crystal polymer (LCP).
  • LCP liquid crystal polymer
  • the auxiliary antenna module may be attached to or spaced apart from the communication module.
  • the auxiliary antenna module may be attached to or spaced apart from the communication module.
  • the communication module may further include a molding portion positioned on the first surface of the first substrate and sealing the main antenna.
  • the communication module may further include a multilayer substrate facing the first surface of the first substrate, and the main antenna may be located inside the multilayer substrate.
  • an antenna device that can be easily mounted on an electronic device having a small and thin size while smoothly covering a signal of a high frequency band may be included.
  • the auxiliary antenna module having an additional antenna is coupled to the communication module having an antenna, it is possible to easily tune the antenna provided in the electronic device according to electrical and physical characteristics of the electronic device having the communication module.
  • auxiliary antenna module is configured as an auxiliary antenna module having an auxiliary antenna, signal reception performance may be further improved.
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view of an electronic device having a communication module package according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views of a communication module package according to an embodiment of the present invention, respectively, and are perspective views obtained from different directions.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view obtained when the communication module package shown in FIG. 2 is cut along one direction.
  • FIG. 5 and 6 are different views of another example of a communication module package according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view, and FIG. 6 is a cross-sectional view obtained when the communication module package is cut along one direction.
  • FIG. 7 and 8 are views, respectively, according to another example of a communication module package according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a perspective view, and FIG. 8 is a cross-sectional view obtained when the communication module package is cut along one direction. .
  • FIG. 9 and 10 are views according to another example of a communication module package according to an embodiment of the present invention, respectively.
  • FIG. 9 is a perspective view
  • FIG. 10 is a cross-sectional view obtained when the communication module package is cut in one direction. .
  • the electronic device 10 having the communication module package may be an electronic device having a wireless communication function, such as a smart phone.
  • the electronic device is a smartphone as an example, but the electronic device 10 according to the present invention is not only a smartphone but also a tablet computer, a laptop computer, a smart watch, and a wireless device. It may be various types of electronic devices having a wireless communication function, such as a wearable device such as an earphone, a TV, a medical measuring device, and a head mounted device.
  • a wearable device such as an earphone, a TV, a medical measuring device, and a head mounted device.
  • the electronic device 10 includes a communication module package 100 , a lower case 200 in which the communication module package 100 is located, and signal processing located inside the lower case 200 .
  • the chip 300 , the camera module 400 and the circuit board 500 positioned inside the lower case 200 , and the upper case 600 coupled to the lower case 200 and having a display unit may be provided.
  • the lower case 200 may be coupled to the upper case 600 to form an accommodation space therein.
  • FIG. 1 various electrical and electronic devices, chips, and modules required for the operation of the electronic device 10 in the accommodation space formed by the combination of the lower case 200 and the upper case 600, for example, are shown in FIG. 1 .
  • the communication module package 100 may receive a wireless communication signal transmitted from the outside and transmit it to the signal processing chip 300 , and may perform a function of wirelessly transmitting the signal transmitted from the signal processing chip 300 to the outside. .
  • the communication module package 100 may include a plurality of antennas, and the structure and number of antennas may be determined according to a frequency band of a wireless communication signal to be transmitted/received.
  • a portion of the antenna provided in the communication module package 100 may perform cellular wireless communication referred to as 3G, 4G, or 5G, and the other portion may perform short-range wireless communication such as NFC.
  • the communication module package 100 may be attached to one side of the electronic device 10 , and in this case, the mounting space of the communication module package 100 may be reduced.
  • the communication module package 100 of this example will be described in detail next.
  • the signal processing chip 300 may receive and process a wireless communication signal transmitted from the communication module package 100 , and process an input signal according to a user's operation to control the operation of the electronic device 10 .
  • the signal processing chip 300 may be formed of a semiconductor chip and may be a processor that controls various applications that control the operation of the electronic device 10 .
  • the camera module 400 is a module for capturing an image, and may include an image sensor, a lens module, and various filters.
  • the circuit board 500 is accommodated in the space inside the lower case 200 as described above, and various components necessary for the operation of the electronic device 10 may be mounted thereon.
  • a storage device, various sensors, various devices and semiconductor chips having various functions may be mounted on the circuit board 500 .
  • the upper case 600 coupled to the lower case 200 may serve as a cover of the electronic device 10 , and may include a display unit such as a liquid crystal display unit or an organic light emitting display unit.
  • the display unit may output a related image by the control operation of the signal processing chip 300 .
  • the communication module package 100 of this example is a communication module 110 having at least one first antenna (eg, a main antenna) 131 for receiving a wireless communication signal, and a communication module 110 and an auxiliary coupled to the communication module 110 .
  • An auxiliary antenna module 120 that is an antenna module may be provided.
  • the communication module 110 and the auxiliary antenna module 120 may be coupled to each other and electrically connected to each other, as shown in FIGS. 2 and 3 .
  • the auxiliary antenna module 120 may be coupled to one side, for example, located on the lower surface of the communication module 110, and coupled to the communication module 110 located on the upper side through an adhesive tape or an adhesive.
  • the communication module 110 has a rectangular planar shape extending in a first direction (X), which is an extension direction, and a second direction (Y), which is a width direction that intersects the first direction (X).
  • X first direction
  • Y second direction
  • the communication module 110 includes a substrate (eg, a first substrate) 101, a signal processing unit 102 located on one surface (eg, an upper surface) of the first substrate 101, and The antenna unit 103 positioned on the other surface (eg, the lower surface or the first surface) of the first substrate 101 may be provided.
  • a lower surface of the first substrate 101 may be a first surface, and an upper surface may be a second surface.
  • the first substrate 101 is a base of the communication module 110 and may be formed of a printed circuit board such as a rigid circuit board.
  • the signal processing unit 102 and the antenna unit 103 may be respectively located on each side of the first substrate 101, that is, on the upper surface and the lower surface, and signal transmission is performed on at least one of the upper surface and the lower surface.
  • a plurality of signal lines and at least one transmission line 125 such as a pad may be printed.
  • the signal processing unit 102 encapsulates the communication control chip 121 , a plurality of electrical and electronic devices (eg, at least one of an active device and a passive device) 122 , the communication control chip 121 and the electrical and electronic device 122 . Accordingly, the first molding part 123 and the connector 124 in which the communication control chip 121 and the electrical and electronic device 122 are built in may be provided.
  • the communication control chip 121 may be electrically connected to the antenna unit 103 through the transmission line 125 .
  • the communication control chip 121 receives the signal applied from the antenna unit 103 and processes it and transmits it to the auxiliary antenna module 120 or receives the signal transmitted from the auxiliary antenna module 120 to the antenna unit 103 . It is possible to perform signal transmission wirelessly to the outside through
  • the communication control chip 121 and the plurality of electrical and electronic devices 122 transmit the signal of the first frequency band received from the antenna unit 103 to a signal of the first frequency band different from the first frequency band (eg, smaller than the first frequency band). ) converted into a signal of the second frequency band and then transmitted to the auxiliary antenna module 120 or vice versa after converting the signal of the second frequency band transmitted from the auxiliary antenna module 120 into a signal of the first frequency band can be transmitted
  • the signal of the first frequency band may be a signal of a millimeter wave (m8ilimeter Wave), for example, a frequency band of a millimeter wave of 28 GHz or higher, and the signal of the second frequency band is a signal of an intermediate frequency band can
  • the second frequency band may be smaller than the first frequency band.
  • the signal transmitted between the communication module 110 and the auxiliary antenna module 120 under the control of the communication control chip 121 is an intermediate having a smaller frequency than the millimeter wave signal received from the antenna unit 103 . Since it is a frequency signal, the signal loss between the communication module 110 and the signal processing chip 300 can be greatly improved.
  • Electronic components such as the communication control chip 121 and the electrical and electronic device 122 are mounted on the first substrate 101 through various mounting technologies such as a ball grid array (BGA), a land grid array (LGA), or a wire bonding method. can be mounted.
  • BGA ball grid array
  • LGA land grid array
  • wire bonding method a wire bonding method.
  • the first molding part 123 may be made of a molding material and may cover electronic components such as the communication control chip 112 and the electric/electronic device 113 positioned on the upper surface of the first substrate 101 , In some cases, the transmission line 125 may be additionally covered.
  • the components buried in the molding part 123 may be protected from external shocks or foreign substances such as moisture.
  • the connector 124 may be positioned on a corresponding surface (eg, an upper surface) of the exposed first substrate 101 that is not covered with the molding part 123 .
  • the connector 124 may be located at one end of the first board 101 , and is for electrically connecting the communication module 110 and the signal processing chip 300 .
  • the connector 124 may be physically and electrically coupled to a wiring cable (not shown) that is physically and electrically connected to a connector (not shown) of the signal processing chip 300 .
  • the transmission line 125 may be positioned between the signal processor 102 and the connector 124 to electrically connect the signal processor 102 and the connector 124 to each other. Accordingly, the connector 124 may transmit/receive a signal to and from the signal processing unit 102 through the transmission line 125 positioned on the first board 101 .
  • the antenna unit 103 positioned on the lower surface of the first substrate 101 may be coupled to the signal processing unit 102 to be electrically and physically connected to the signal processing unit 102 .
  • the antenna unit 103 encapsulates at least one antenna (eg, a first antenna) 131 and at least one first antenna 131 connected to the communication control chip 121 of the signal processing unit 102 .
  • a second molding part 132 having at least one first antenna 131 therein may be provided.
  • first antennas 131 there may be a plurality of first antennas 131 provided in the antenna unit 103 and spaced apart from each other, but may be one.
  • Each first antenna 131 transmits/receives a wireless communication signal, and may be a conductive pattern connected to the first substrate 101 and electrically connected to the communication control chip 121 located on the first substrate 101 , , may have the same structure as each other, or at least two may have different structures. In this case, the number of the first antennas 131 may be changed as needed.
  • the plurality of first antennas 131 are electrically and It can be physically connected.
  • the plurality of first antennas 131 may be positioned to be spaced apart from each other in the first direction X along the first substrate 101 extending in the first direction X.
  • the pattern shape of the first antenna 131 may have various shapes.
  • each of the first antennas 131 may have a rhombus planar shape.
  • each of the first antennas 131 includes a first pattern (eg, a horizontal pattern) printed along the first direction (X) and a second pattern (eg, a horizontal pattern) positioned along the thickness direction of the antenna unit 103 . At least two different shapes such as vertical patterns) may be provided.
  • each of the first antennas 131 may include only one pattern like the first pattern.
  • the first antenna 131 may transmit and receive a frequency of a millimeter wave band as described above.
  • the second molding part 132 includes a plurality of first antennas 131 positioned on the lower surface of the first substrate 101 through filling of the molding material in the same manner as the first molding part 123 of the signal processing unit 102 . Since the cover is surrounded, it is possible to protect the first antenna 131 .
  • the antenna unit 103 having the plurality of first antennas 131 therein and attached to the corresponding surface of the first substrate 101 may be formed by the second molding part 132 .
  • the second molding part 132 may be omitted, and in this case, the plurality of first antennas 131 may be positioned in contact with the lower surface of the first substrate 101 .
  • the first antenna 131 When the first antenna 131 is sealed by the second molding part 132 , the first antenna 131 may be protected from external impurities such as moisture and impact, and the second molding part 132 is omitted. In this case, the size of the communication module package 100 can be reduced.
  • the plurality of first antennas 131 may be located in the multilayer substrate. Accordingly, in this case, the second molding part 132 may encapsulate the multilayer substrate including the first antenna 131 . In this case, the multilayer substrate including the first antenna 131 may be located on the lower surface of the first substrate 101 .
  • the communication module 110 may further include a multilayer substrate facing the lower surface of the first substrate 101 , and the first antenna 131 may be located inside the multilayer substrate.
  • the auxiliary antenna module 120 may be positioned to be attached to a corresponding surface (eg, a lower surface) of the communication module 110 or positioned to be spaced apart.
  • the auxiliary antenna module 120 may be positioned to be spaced apart from the communication module 100 .
  • the auxiliary antenna module 120 is, as shown in FIGS. 3 and 4, a second antenna (eg, auxiliary) positioned on the substrate (eg, the second substrate) 201 and the second substrate 201 as an example. antenna) 202 .
  • a second antenna eg, auxiliary
  • the second substrate 201 may be a substrate (eg, a circuit board) or a film made of a non-conductive material or a dielectric material, or a non-conductive layer formed through coating, printing, or lamination of a non-conductive material.
  • the second substrate 201, the antenna coupling substrate 425 may contain a liquid crystal polymer (LCP).
  • LCP liquid crystal polymer
  • the liquid crystal polymer is a thermoplastic plastic that exhibits crystallinity when melted.
  • the coefficient of linear expansion of the second substrate 201 can be minimized and low molding. It may have a shrinkage rate, and heat resistance and electrical insulation may be further improved compared to other materials.
  • the second substrate 201 may be attached to the lower surface of the second molding part 132 and extend long in the extending direction X of the communication module 110 .
  • the extended length of the second substrate 201 may be shorter than that of the second molding part 132 , so that the second substrate 201 may not be positioned in a portion of the second molding part 132 .
  • the second board 201 is present in this part. may not
  • the second antenna 202 may be made of a conductive material, and may be manufactured by printing or laminating a conductive pattern on the second substrate 201 .
  • the second antenna 202 which is an auxiliary antenna (slot antenna), may have a plate shape, may have a hollow hole therein, and may have a patch shape.
  • a plurality of antenna holes H202 that completely penetrate the second antenna 202 in the thickness direction may be provided inside the second antenna 202 .
  • Each of these antenna holes H202 may be positioned to face each of the first antennas 131 of the antenna unit 103 .
  • the number of antenna holes H202 may be the same as the number of first antennas 131 positioned in the communication module 110 .
  • each antenna hole H202 may be larger or smaller than the corresponding planar size of each first antenna 131 .
  • each antenna hole H202 When the size of each antenna hole H202 is greater than or equal to the plane size of each corresponding first antenna 131, at least a partial plane of the first antenna 131 is positioned to correspond to each antenna hole H202. It may be positioned to overlap the corresponding antenna hole H202 with the second substrate 201 interposed therebetween.
  • each antenna hole H202 is smaller than the corresponding plane size of each first antenna 131 , a part of the plane of the first antenna 131 is positioned to correspond to each antenna hole H202 and the second It may be positioned to overlap the corresponding antenna hole H202 with the substrate 201 interposed therebetween.
  • the planar size of each antenna hole H202 is a rhombus having a planar shape.
  • One antenna 131 may have a planar shape of a polygon such as an octagon or a hexagon having a larger planar size than the planar size of the antenna 131 .
  • planar shape of the antenna hole H202 is not limited thereto, and may have various planar shapes, and the shape and size may be determined according to the corresponding planar shape and planar size of the first antenna 301 .
  • each antenna hole H202 may be the same as or different from the planar shape of the corresponding first antenna 301 .
  • the second antenna 202 of this example may be located on at least one of an upper surface and a lower surface of the second substrate 201 .
  • each antenna hole H202 of the second antenna 202 is formed on the second substrate.
  • At least a portion of the corresponding first antenna 301 may be faced through 201 .
  • the second antenna 202 may be exposed to the outside.
  • the distance between the first antenna 301 and the second antenna 202 . is a little closer so that the mutual operation of the first antenna 301 and the second antenna 202 can be made more smoothly.
  • the second antenna 202 is covered with the second substrate 201 to the outside. Since it is not exposed, the risk of damage or contamination of the second antenna 202 can be greatly reduced.
  • the antenna patterns respectively located on the lower surface and the upper surface of the second substrate 201 are the same, so that each antenna pattern Each of the antenna holes positioned in . may overlap each other.
  • the second antenna 202 since the second antenna 202 is positioned to overlap with the at least one first antenna 131 , the second antenna 202 cooperates with the first antenna 131 installed in the communication module 110 for wireless communication. Signal transmission and reception can be performed.
  • the second antenna 202 is manufactured as an auxiliary antenna having a plurality of antenna holes H202, antenna performance may be improved.
  • the tuning operation of the first antenna 131 may be performed.
  • the plurality of first antennas 131 integrated into the communication module 110 and manufactured together when the communication module 110 is manufactured are designed to match the operating characteristics of a specific device, eg, the signal processing chip 300 , and the specific The device may be designed to optimally receive wireless communication signals.
  • the communication module 110 having the first antenna 131 may be installed in various types of electronic devices such as the electronic device 10 as well as a specific optimized device, and may be covered with a case or the like. Accordingly, the installation condition of the first antenna 131 may vary in many parts from the condition when the operating characteristics of the first antenna 131 are designed to be optimized.
  • the first antenna 131 may receive a lot of electrical interference depending on the structure and operation of the corresponding electronic device 10 , and thus may not exhibit optimal performance.
  • reception of the wireless communication signal through the plurality of first antennas 131 is also greatly affected, and the plurality of first antennas 131 cannot smoothly receive the wireless communication signal of the corresponding frequency band.
  • the frequency gain is reduced after assembling the case compared to before assembling the case, and in particular, in the n260 band, a large difference occurs before and after assembling the case.
  • problems such as a decrease in communication speed and an increase in battery consumption may occur.
  • the auxiliary antenna module 120 manufactured separately from the communication module 110 to match the condition in which the communication module 110 is mounted is coupled to the communication module 110 and located, the installation condition is changed
  • the performance of the first antenna 131 falling according to the effect is compensated by the auxiliary antenna module 120 having the auxiliary antenna, so that the antenna performance can be improved as shown in [Table 2].
  • the communication module package 100 is mounted on the electronic device model. Therefore, by comparing [Table 1] and [Table 2], as the auxiliary antenna module 120 is applied, the decrease in the frequency gain is reduced, and the effect of increasing the frequency gain in a specific band is observed. occurred.
  • the plurality of antenna holes H202 having a shape similar to the planar shape of the first antenna 131 , which is a radiator, a decrease in antenna performance according to an incident angle (ie, an incident direction) of a radio signal can be greatly alleviated.
  • the auxiliary antenna module 120 particularly the second antenna 202 , which cooperates with the first antenna 131 to improve the antenna performance of the electronic device 100 , is an auxiliary antenna or a booster antenna of the first antenna 131 . can function as
  • the auxiliary antenna module 120 having the second antenna 202 is manufactured in consideration of the characteristics and mounting conditions of the electronic device 10 on which the communication module 110 is mounted, and the auxiliary antenna module 120 is communicated.
  • the second antenna 202 can improve the reception efficiency of the wireless communication signal by adjusting the operating characteristics of the first antenna 131 of the communication module 110 having predetermined operating characteristics. . Due to this, the communication module package 100 may implement excellent antenna performance.
  • each antenna hole H202 of the auxiliary antenna module 120 penetrates only the corresponding portion of the second antenna 202 and does not penetrate the portion of the second substrate 201 located below the second antenna 202 . can Accordingly, the second substrate 201 may be exposed through each antenna hole H202.
  • each antenna hole H202a is not only a part of the corresponding second antenna 202 but also a second substrate 201a positioned thereon. It may be the same as the auxiliary antenna module 120 shown in FIGS. 3 and 4 except that it may be positioned up to a portion of .
  • each antenna hole H202a may include a first antenna hole portion H21 positioned on the second substrate 201a and a second antenna hole portion H22 positioned on the second antenna 202 .
  • the first antenna hole H21 and the second antenna hole H22 forming the same antenna hole H202a have the same shape and may be positioned to overlap each other in the thickness direction of the auxiliary antenna module 120a.
  • the auxiliary antenna module 120a of this example may be the same as the auxiliary antenna module 120 shown in FIGS. 3 and 4, and in the same part. A detailed description thereof will be omitted.
  • auxiliary antenna module 120b Next, another example of the auxiliary antenna module 120b will be described with reference to FIGS. 7 and 8 .
  • the auxiliary antenna module 120b of this example is shown in Figs. It may be the same as one auxiliary antenna module 120a. Accordingly, the second antenna 202 may be an auxiliary antenna having a plurality of antenna holes H202.
  • the second antenna 202 is manufactured separately from the communication module 110 and then directly attached to the second molding part 132 of the antenna unit 103 using an adhesive or adhesive tape.
  • the second substrate on which the second antenna 202 is positioned is omitted, the thickness of the auxiliary antenna module 120b is reduced, and manufacturing cost can be reduced.
  • the auxiliary antenna module 120b having only the second antenna 202 communicates Modules 110 may be spaced apart.
  • FIGS. 9 and 10 Another auxiliary antenna module 120c shown in FIGS. 9 and 10 is, compared with FIGS. 7 and 8 , in which the auxiliary antenna module 120c is attached to the second molding part 132 of the antenna unit 103 . Rather, it may be positioned to be attached to a corresponding part of the corresponding electronic device 10 in which it is located, for example, the lower case 200 using an adhesive or an adhesive film.
  • the auxiliary antenna module 120c is provided with only the second antenna 202 having a plurality of antenna holes H202 as shown in FIGS. 9 and 10, or as shown in FIGS. 3 to 6, the second In addition to the antenna 202 , the second substrates 201 and 201a on which the second antenna 202 are positioned may be provided.
  • the second antenna 202 of the auxiliary antenna module 120c may be positioned to face the first antenna 131 of the communication module 103, and each antenna hole ( H202 may be positioned to face each of the first antennas 131 .
  • the auxiliary antenna module 120c When the auxiliary antenna module 120c is attached to the corresponding electronic device 10, the auxiliary antenna module 120c is an exposed surface of the communication module 110 facing itself, for example, the second molding part 103 and They may be located adjacent to each other or spaced apart.
  • the margin for the mounting position of the auxiliary antenna module 120c is increased, and thus the margin for designing the corresponding electronic device 100 may also be increased.

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Abstract

본 발명은 통신 모듈 패키지에 관한 것으로서, 상기 통신 모듈 패키지는 제1 기판, 상기 제1 기판의 제1 면에 위치하는 메인 안테나 및 상기 제1 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 제2 면에 위치하는 통신 제어칩을 포함하는 통신 모듈; 및 상기 메인 안테나의 반대편에서 상기 메인 안테나와 대면하고 있고, 상기 메인 안테나와 대면하는 안테나 구멍을 갖는 보조 안테나를 포함하는 보조 안테나 모듈을 포함한다.

Description

통신 모듈 패키지
본 발명은 통신 모듈 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안테나를 구비하고 있는 통신 모듈 패키지에 관한 것이다.
최근의 태블릿 컴퓨터 및 각종 웨어러블 디바이스 등 무선 통신 기능을 구비한 전자 장치는 보다 진보된 형식의 무선 통신 기능을 지원하며 무선 통신 기능 이외에도 다양한 기능들이 추가되고 있다.
하지만, 증가하는 다양한 기능과 달리, 사용자의 요구에 따라 전자 장치의 크기는 작아지고 있다.
최근 개발되어 사용되고 있는 무선 통신 기술은 보다 높은 주파수의 신호를 사용한다는 특징이 있다.
이러한 고주파 대역의 신호는 파장의 길이가 상대적으로 짧기 때문에 신호 전송 시 많은 전송 손실이 발생하므로, 신호의 수신율을 높이기 위해 보다 정교하고 복잡한 안테나 구성을 필요로 한다.
또한, 경우에 따라 소형화된 전자 장치에 복수 개의 안테나가 탑재될 것이 요구된다. 그러나 작고 얇은 크기를 가지고 있는 전자 장치에서 복수 개의 안테나를 종래의 방식대로 탑재하는 것은 매우 곤란하다.
따라서 고주파 대역의 신호를 원활하게 커버하면서도, 작고 얇은 크기의 전자 장치에도 용이하게 탑재가 가능한 안테나에 대한 요구가 증대되고 있다.
또한, 안테나로부터 수신된 고주파 대역의 신호에 대한 전송 손실의 감소에 대한 요구 역시 증가한다.
본 발명이 해결하려는 과제는 고주파 대역의 신호에 대한 전송 손실을 줄이기 위한 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 안테나가 형성된 전자 장치의 장착을 용이하게 하기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 통신 모듈 패키지는 제1 기판, 상기 제1 기판의 제1 면에 위치하는 메인 안테나 및 상기 제1 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 제2 면에 위치하는 통신 제어칩을 포함하는 통신 모듈 및 상기 메인 안테나의 반대편에서 상기 메인 안테나와 대면하고 있고, 상기 메인 안테나와 대면하는 안테나 구멍을 갖는 보조 안테나를 포함하는 보조 안테나 모듈을 포함한다.
상기 안테나 구멍의 평면 크기는 대응하고 있는 상기 메인 안테나의 평면 크기보다 클 수 있다.
상기 안테나 구멍은 다각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 보조 안테나 모듈은 상기 메인 안테나와 대면하게 상기 통신 모듈에 부착되어 있고, 상기 제2 안테나가 위치하는 제2 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 안테나 구멍은 상기 제2 기판에 위치하여 상기 메인 안테나와 대면하고 있는 제1 안테나 구멍부와 상기 보조 안테나에 위치하여 상기 제1 안테나 구멍부와 중첩되게 위치하는 제2 안테나 구멍부를 포함할 수 있다.
상기 제2 기판은 비도전성 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 기판은 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP)를 포함할 수 있다.
상기 보조 안테나 모듈은 상기 통신 모듈에 부착되어 있거나 이격되어 있을 수 있다.
상기 보조 안테나 모듈은 상기 통신 모듈에 부착되어 있거나 이격되어 있을 수 있다.
상기 통신 모듈은 상기 제1 기판의 상기 제1 면에 위치하고 상기 메인 안테나를 봉지하는 몰딩 부분을 더 포함할 수 있다.
상기 통신 모듈은 상기 제1 기판의 상기 제1면과 대향하는 다층 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 메인 안테나는 상기 다층기판 내부에 위치할 수 있다.
이러한 특징에 따르면, 고주파 대역의 신호를 원활하게 커버하면서도, 작고 얇은 크기의 전자 장치에도 용이하게 탑재가 가능한 안테나 장치를 포함할 수 있다.
부가적인 안테나를 구비한 보조 안테나 모듈이 안테나를 구비한 통신 모듈에 결합되어 있으므로, 통신 모듈을 구비한 전자 장치의 전기적 및 물리적 특성에 따라 쉽게 전자 장치에 구비된 안테나의 튜닝을 실시할 수 있다.
이로 인해, 해당 전자 장치의 특성에 맞게 안테나의 동작이 이루어져 안테나의 신호 수신율이 향상될 수 있다.
추가로, 보조 안테나 모듈이 보조 안테나를 구비한 보조 안테나 모듈로 이루어짐에 따라 신호의 수신 성능은 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 모듈 패키지를 구비한 전자 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 모듈 패키지의 사시도로서, 서로 다른 방향에서 획득된 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시한 통신 모듈 패키지를 일 방향을 따라 절단할 때 얻어지는 단면도이다.
도 5와 도 6은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 모듈 패키지의 다른 예에 다른 도면으로서, 도 5는 사시도이고, 도 6은 통신 모듈 패키지를 일 방향을 따라 절단할 때 얻어지는 단면도이다.
도 7과 도 8은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 모듈 패키지의 또 다른 예에 다른 도면으로서, 도 7은 사시도이고, 도 8은 통신 모듈 패키지를 일 방향을 따라 절단할 때 얻어지는 단면도이다.
도 9와 도 10은 각각 본 발명의 일 실시예에 따라 통신 모듈 패키지의 또 다른 예에 다른 도면으로서, 도 9는 사시도이고, 도 10은 통신 모듈 패키지를 일 방향을 따라 절단할 때 얻어지는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 모듈 패키지에 대해서 설명하도록 한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 모듈 패키지(100)를 구비한 전자 장치에 대해 설명한다.
본 발명에서 통신 모듈 패키지를 구비한 전자 장치(10)는 스마트폰(smart phone)과 같이 무선 통신 기능을 가지고 있는 전자 장치일 수 있다.
도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 실시예에서는 전자 장치가 스마트폰인 것을 한 예로서 도시하였지만, 본 발명에 따른 전자 장치(10)는 스마트폰뿐만 아니라 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 스마트 워치, 무선 이어폰 등 웨어러블 디바이스, TV, 의료측정기기 및 헤드 마운트 장치 등 무선 통신 기능을 가지고 있는 다양한 형태의 전자 장치일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 장치(10)는 통신 모듈 패키지(100), 통신 모듈 패키지(100)가 위치하는 하부 케이스(200), 하부 케이스(200) 내부에 위치하는 신호 처리칩(300), 하부 케이스(200) 내부에 위치하는 카메라 모듈(400) 및 회로기판(500), 그리고 하부 케이스(200)와 결합되고 표시부를 구비하는 상부 케이스(600)를 구비할 수 있다.
하부 케이스(200)는 상부 케이스(600)와 결합되어 그 내부에 수용 공간을 형성할 수 있다.
따라서, 하부 케이스(200)와 상부 케이스(600)의 결합에 의해 형성된 수용 공간 내에 전자 장치(10)의 동작에 필요한 각종 전기전자 소자, 칩(chip) 및 모듈 등, 예를 들어, 도 1에 도시한 통신 모듈 패키지(100), 신호 처리칩(300), 카메라 모듈(400) 및 회로기판(500) 뿐만 아니라 도 1에 도시되지 않은 배터리, 메모리(memory)와 같은 저장 장치, 각종 센서류 및 각종 연결 소자 등이 수용될 수 있다.
통신 모듈 패키지(100)는 외부로부터 전송되는 무선 통신 신호를 수신하여 신호 처리칩(300)으로 전달하고, 신호 처리칩(300)으로부터 전달되는 신호는 무선으로 외부로 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 이러한 통신 모듈 패키지(100)는 복수 개의 안테나를 구비할 수 있고, 안테나는 송수신 하고자 하는 무선 통신 신호의 주파수 대역에 따라 구조와 개수가 정해질 수 있다.
본 예에서, 통신 모듈 패키지(100)에 구비된 안테나의 일부는 3G, 4G 또는 5G 등으로 지칭되는 셀룰러 무선 통신을 수행할 수 있고, 다른 일부는 NFC 등의 근거리 무선통신을 수행할 수 있다.
통신 모듈 패키지(100)는, 도 1에 도시한 것처럼, 전자 장치(10)의 일측면에 부착되어 있을 수 있고, 이런 경우 통신 모듈 패키지(100)의 장착 공간이 감소할 수 있다.
이러한 본 예의 통신 모듈 패키지(100)는 다음에 상세히 설명한다.
신호 처리칩(300)은 통신 모듈 패키지(100)로부터 전달되는 무선 통신 신호를 수신하여 처리하며, 사용자의 동작에 따른 입력 신호를 처리하여 전자 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다. 이러한 신호 처리칩(300)는 반도체 칩으로 이루어질 수 있고 전자 장치(10)의 동작을 제어하는 각종 애플리케이션(application)을 제어하는 프로세서(processor)일 수 있다.
카메라 모듈(400)은 영상의 촬영을 위한 모듈로서, 이미지 센서(image sensor), 렌즈 모듈(lens module) 및 각종 필터(filter)를 구비할 수 있다.
회로 기판(500)은 이미 기술한 것처럼 하부 케이스(200) 내부의 공간에 수용되며, 전자 장치(10)의 동작에 필요한 다양한 부품들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(500)에는 저장 장치, 각종 센서류, 다양한 기능을 하는 각종 소자 및 반도체칩 등이 실장될 수 있다.
하부 케이스(200)과 결합되는 상부 케이스(600)는 전자 장치(10)의 커버 역할을 수행할 수 있고, 액정 표시부나 유기 발광 표시부와 같은 표시부를 구비할 수 있다.
따라서, 신호 처리칩(300)의 제어 동작에 의해 표시부는 관련 영상을 출력할 수 있다.
다음, 도 2 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 모듈 패키지(100)에 대하여 상세히 설명한다.
본 예의 통신 모듈 패키지(100)는, 무선 통신 신호를 수신하는 적어도 하나의 제1 안테나(예, 메인 안테나)(131)를 구비하는 통신 모듈(110) 및 통신 모듈(110)과 결합되어 있는 보조 안테나 모듈인 보조 안테나 모듈(120)을 구비할 수 있다.
이때, 통신 모듈(110)과 보조 안테나 모듈(120)은, 도 2 및 도 3에 도시한 것처럼, 서로 결합되어 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
본 예에서, 보조 안테나 모듈(120)은 통신 모듈(110)의 일 면, 예를 들어 하부면에 위치하여 결합될 수 있고, 접착 테이프나 접착제 등을 통해 상부에 위치한 통신 모듈(110)과 결합될 수 있다.
통신 모듈(110)은, 도 2에 도시한 것처럼, 연장 방향인 제1 방향(X) 및 제1 방향(X)과 교차하는 폭 방향인 제2 방향(Y)으로 뻗어 있는 사각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
이러한 통신 모듈(110)은, 도 4에 도시한 것처럼, 기판(예, 제1 기판)(101), 제1 기판(101)의 일면(예, 상부면)에 위치하는 신호 처리부(102) 및 제1 기판(101)의 타면(예, 하부면 또는 제1 면)에 위치하는 안테나부(103)를 구비할 수 있다. 제1 기판(101)의 하부면은 제1 면일 수 있고, 상부면은 제2 면일 수 있다.
제1 기판(101)은 통신 모듈(110)의 베이스로서, 경성 회로기판과 같은 인쇄회로기판으로 이루어질 수 있다.
이러한 제1 기판(101)의 각 면, 즉 상부면 및 하부면에는 신호 처리부(102)와 안테나부(103)가 각각 위치할 수 있고, 상부면 및 하부면 중 적어도 하나의 면에는 신호 전달을 위한 복수 개의 신호선과 패드(pad) 등의 전송 선로(125)가 적어도 하나 인쇄되어 있을 수 있다.
제1 기판(101)의 일 면인 상부면에 위치하고 있는 신호 처리부(102)는 안테나부(103)로부터 인가되는 무선 통신 신호를 수신해 처리하여 신호 처리칩(300)으로 전달하거나, 신호 처리칩(300)으로부터 전송된 신호를 처리하여 원하는 주파수 대역의 크기를 갖는 무선 통신 신호로서 안테나부(103)를 통해 외부로 송신할 수 있다.
이러한 신호 처리부(102)는 통신 제어칩(121), 복수 개의 전기전자 소자(예, 능동소자 및 수동소자 중 적어도 하나)(122), 통신 제어칩(121)과 전기전자 소자(122)를 봉지하여 내부에 통신 제어칩(121)과 전기전자 소자(122)를 내장하고 있는 제1 몰딩 부분(123) 및 커넥터(124)를 구비할 수 있다.
통신 제어칩(121)은 전송 선로(125)를 통해 안테나부(103)와 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서 통신 제어칩(121)은 안테나부(103)로부터 인가되는 신호를 수신한 후 처리하여 보조 안테나 모듈(120)로 전달하거나 보조 안테나 모듈(120)로부터 전달되는 신호를 수신하여 안테나부(103)를 통해 외부로 무선으로 신호 전송을 수행할 수 있다.
이때, 통신 제어칩(121)과 복수 개의 전기전자 소자(122)는 안테나부(103)로부터 수신되는 제1 주파수 대역의 신호를 제1 주파수 대역과 다른(예를 들어, 제1 주파수 대역보다 작은) 제2 주파수 대역의 신호로 변환한 후 보조 안테나 모듈(120)로 전송하거나 그 반대로 보조 안테나 모듈(120)로부터 전송되는 제2 주파수 대역의 신호를 제1 주파수 대역의 신호로 변환한 후 외부로 전송할 수 있다.
본 예에서, 제1 주파수 대역의 신호는 밀리미터파(m8ilimeter Wave), 예를 들어, 28GHz 이상의 밀리미터파의 주파수 대역의 신호일 수 있고, 제2 주파수 대역의 신호는 중간 주파수(intermediate frequency) 대역의 신호일 수 있다. 하지만, 대안적인 예에서, 제1 주파수 대역보다 제2 주파수 대역이 더 작을 수 있다.
이와 같이, 통신 제어칩(121)의 제어에 따라 통신 모듈(110)과 보조 안테나 모듈(120) 사이에 전송되는 신호는 안테나부(103)로부터 수신된 밀리미터파의 신호보다 작은 주파수 크기를 갖는 중간 주파수 신호이므로, 통신 모듈(110)과 신호 처리칩(300) 사이의 신호 손실이 크게 개선될 수 있다.
이러한 통신 제어칩(121) 및 전기전자 소자(122)와 같은 전자 부품은 BGA(ball grid array), LGA(land grid array) 또는 와이어 본딩 방식 등과 같이 다양한 실장 기술을 통해 제1 기판(101)에 실장될 수 있다.
제1 몰딩 부분(123)은 몰딩재로 이루어져 있고, 제1 기판(101)의 상부면 위에 위치하는 통신 제어칩(112) 및 전기전자 소자(113)과 같은 전자 부품을 덮고 있을 수 있고, 경우에 따라 및 전송 선로(125)를 추가적으로 덮고 있을 수 있다.
따라서, 몰딩 부분(123) 속에 매몰되어 있는 구성요소는 외부 충격이나 습기와 같은 이물질 등으로부터 보호될 수 있다.
커넥터(124)는 몰딩 부분(123)으로 덮이지 않는 노출되어 있는 제1 기판(101)의 해당 면(예, 상부면)에 위치할 수 있다. 커넥터(124)는 제1 기판(101)의 일측 단부에 위치할 수 있고, 통신 모듈(110)과 신호 처리칩(300)을 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
따라서, 커넥터(124)는 신호 처리칩(300)의 커넥터(미도시)에 물리적 및 전기적으로 연결되어 있는 배선 케이블(미도시) 등과 물리적 및 전기적으로 결합될 수 있다.
전송 선로(125)는 신호 처리부(102)와 커넥터(124) 사이에 위치하여 신호 처리부(102)와 커넥터(124)를 서로 전기적으로 연결할 수 있다. 따라서, 커넥터(124)는 제1 기판(101)에 위치하고 있는 전송 선로(125)를 통해 신호 처리부(102)와의 신호 송수신을 실시할 수 있다.
도 4에 도시한 것처럼, 제1 기판(101)의 하부면에 위치하고 있는 안테나부(103)는 신호 처리부(102)와 결합되어 신호 처리부(102)와 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
이러한 안테나부(103)는 신호 처리부(102)의 통신 제어칩(121)과 연결되어 있는 적어도 하나의 안테나(예, 제1 안테나)(131) 및 적어도 하나의 제1 안테나(131)를 봉지하여 내부에 적어도 하나의 제1 안테나(131)를 구비하고 있는 제2 몰딩 부분(132)을 구비할 수 있다.
본 예에서, 안테나부(103)에 구비된 제1 안테나(131)는 서로 이격되어 위치하고 있는 복수 개일 수 있지만, 하나일 수 있다.
각 제1 안테나(131)는 무선 통신 신호를 송수신하는 것으로서, 제1 기판(101)과 연결되어 제1 기판(101)에 위치한 통신 제어칩(121)과 전기적으로 연결되어 있는 도전성 패턴일 수 있고, 서로 동일한 구조를 갖거나 적어도 두 개가 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 이때, 제1 안테나(131)의 개수는 필요에 따라 변경 가능할 수 있다.
따라서, 이러한 복수 개의 제1 안테나(131)는 제1 기판(101)에 인쇄되어 있는 전송 선로(125)를 통해 제1 기판(101)의 상부면에 위치하고 있는 통신 제어칩(112)과 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
복수 개의 제1 안테나(131)는 제1 방향(X)을 따라 연장되어 있는 제1 기판(101)을 따라 제1 방향(X)으로 나란히 이격되게 위치할 수 있다.
도 4에 도시한 제1 안테나(131)의 패턴은 개념적으로 도시한 것이므로, 제1 안테나(131)의 패턴 형상은 다양한 형상을 가질 수 있다.
한 예로, 도 3에 도시한 것처럼, 각 제1 안테나(131)는 마름모의 평면 형상을 가질 수 있다. 도 4에서, 각 제1 안테나(131)는 제1 방향(X)을 따라 인쇄된 제1 패턴(예, 가로 패턴) 및 안테나부(103)의 두께 방향을 따라 위치하는 제2 패턴(예, 수직 패턴)과 같은 적어도 두 개의 서로 다른 형상의 패턴을 구비할 수 있다.
하지만, 각 제1 안테나(131)는 제1 패턴과 같이 하나의 패턴만을 구비할 수 있다.
이러한 제1 안테나(131)는 이미 기술한 것처럼 밀리미터파(millimeter Wave) 대역의 주파수를 송신하고 수신할 수 있다.
제2 몰딩 부분(132)은 신호 처리부(102)의 제1 몰딩 부분(123)과 동일하게 몰딩재의 충진을 통해 제1 기판(101)의 하부면에 위치하고 있는 복수 개의 제1 안테나(131)를 덮어 에워싸고 있으므로 제1 안테나(131)를 보호할 수 있다.
따라서, 제2 몰딩 부분(132)에 의해, 내부에 복수 개의 제1 안테나(131)를 내부에 구비하고 제1 기판(101)의 해당 면에 부착된 안테나부(103)가 형성될 수 있다.
대안적인 예에서, 제2 몰딩 부분(132)은 생략될 수 있고, 이런 경우, 복수 개의 제1 안테나(131)는 제1 기판(101)의 하부면에 접하게 위치할 수 있다.
제1 안테나(131)가 제2 몰딩 부분(132)에 의해 봉지되는 경우, 제1 안테나(131)는 수분 등과 같은 외부 불순물과 충격 등으로부터 보호될 수 있고, 제2 몰딩 부분(132)이 생략될 경우, 통신 모듈 패키지(100)의 크기를 소형화시킬 수 있다.
또 다른 대안적인 예에서, 복수 개의 제1 안테나(131)은 다층 기판 내에 위치할 수 있다. 따라서, 이런 경우, 제2 몰딩 부분(132)은 제1 안테나(131)를 구비하는 다층 기판을 봉지할 수 있다. 이런 경우, 제1 안테나(131)를 구비한 다층 기판은 제1 기판(101)의 하부면에 위치할 수 있다.
따라서, 통신 모듈(110)은 제1 기판(101)의 하부면과 대향하는 다층 기판을 더 포함할 수 있고, 제1 안테나(131)는 다층 기판 내부에 위치할 수 있다.
보조 안테나 모듈(120)은 통신 모듈(110)의 해당 면(예, 하부면)에 부착되게 위치하거나 이격되게 위치할 수 있다.
통신 모듈(100)이 제2 몰딩 부분(132)를 구비하지 않는 경우, 보조 안테나 모듈(120)은 통신 모듈(100)과 이격되게 위치할 수 있다.
이러한 보조 안테나 모듈(120)은, 도 3 및 도 4에 도시한 것처럼, 한 예로서 기판(예, 제2 기판)(201)과 제2 기판(201)에 위치하는 제2 안테나(예, 보조 안테나)(202)를 구비할 수 있다.
제2 기판(201)은 비도전성 물질이나 유전체로 이루어진 기판(예, 회로기판)이나 필름, 또는 비도전성 물질의 도포, 인쇄 또는 적층 동작 등을 통해 형성된 비도전층일 수 있다.
이러한 제2 기판(201)은 안테나 결합 기판(425)은 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP)를 함유할 수 있다.
액정 폴리머(LCP)는 용융 시에 결정성을 보이는 열가소성 플라스틱으로서, 액정 폴리머를 이용하여 제2 기판(201)을 제조할 경우, 제2 기판(201)은 선팽창율이 최소화될 수 있고, 낮은 성형 수축율을 구비할 수 있으며 내열성과 전기 절연성이 다른 재료에 비해 좀 더 향상될 수 있다.
제2 기판(201)은, 도 3에 도시한 것처럼, 제2 몰딩 부분(132)의 하부면에 부착되어 통신 모듈(110)의 연장 방향(X)을 따라 길게 연장될 수 있다.
하지만, 이러한 제2 기판(201)의 연장 길이는 제2 몰딩 부분(132)의 연장 부분보다 짧을 수 있어, 제2 몰딩 부분(132)의 일부에는 제2 기판(201)이 위치하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시한 것처럼, 커넥터(124)의 아래 쪽의 제2 몰딩 부분(132)에는 제1 안테나(301)가 배열되어 있지 않으므로, 이 부분에는 제2 기판(201)이 존재하지 않을 수 있다.
제2 안테나(202)는 도전성 물질로 이루어질 수 있고 제2 기판(201) 위에 도전체 패턴을 인쇄나 적층 동작 등을 통해 제작될 수 있다.
보조 안테나(slot antenna)인 제2 안테나(202)는 판 형상을 가질 수 있고, 내부에 빈 구멍을 구비하며, 패치 형태일 수 있다.
따라서, 도 3 및 도 4에 도시한 것처럼, 제2 안테나(202)의 내부에는 제2 안테나(202)를 두께 방향으로 완전히 관통하고 있는 복수 개의 안테나 구멍(H202)을 구비할 수 있다.
이러한 각 안테나 구멍(H202)은 안테나부(103)의 각 제1 안테나(131)와 마주보게 위치할 수 있다.
따라서, 안테나 구멍(H202)의 개수는 통신 모듈(110)에 위치하는 제1 안테나(131)의 개수와 동일할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시한 것처럼, 각 안테나 구멍(H202)의 크기는 대응되는 각 제1 안테나(131)의 평면 크기보다 크거나 작을 수 있다.
각 안테나 구멍(H202)의 크기가 대응되는 각 제1 안테나(131)의 평면 크기보다 크거나 동일할 경우, 제1 안테나(131)의 적어도 일부 평면은 각 안테나 구멍(H202)과 대응되게 위치하여 제2 기판(201)을 사이에 두고 해당 안테나 구멍(H202)과 중첩되게 위치할 수 있다.
하지만, 각 안테나 구멍(H202)의 크기가 대응되는 각 제1 안테나(131)의 평면 크기보다 작을 경우, 제1 안테나(131)의 평면 일부는 각 안테나 구멍(H202)과 대응되게 위치하여 제2 기판(201)을 사이에 두고 해당 안테나 구멍(H202)과 중첩되게 위치할 수 있다.한 예로서, 도 5에 도시한 것처럼, 각 안테나 구멍(H202)의 평면 크기는 마름모의 평면 형상을 갖는 제1 안테나(131)의 평면 크기보다 더 큰 평면 크기를 갖는 팔각형이나 육각형과 같은 다각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
하지만, 이러한 안테나 구멍(H202)의 평면 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 평면 형상을 가질 수 있고, 대응되는 제1 안테나(301)의 평면 형상과 평면 크기에 따라 그 형상과 크기가 정해질 수 있다.
이때, 각 안테나 구멍(H202)의 형상을 대응되는 제1 안테나(301)의 평면 형상과 동일하거나 상이할 수 있다.
이러한 본 예의 제2 안테나(202)는 제2 기판(201)의 상부면과 하부면 중 적어도 하나에 위치할 수 있다.
따라서, 도 4에 도시한 것처럼, 제2 기판(201)의 하부면에 제2 안테나(202)에 위치할 때, 제2 안테나(202)의 각 안테나 구멍(H202)의 적어도 일부는 제2 기판(201)을 통해 대응되는 제1 안테나(301)의 적어도 일부와 대면할 수 있다. 이런 경우, 제2 안테나(202)는 외부로 노출될 수 있다.
반면, 제2 기판(201)의 상부면, 즉 안테나부(103)의 제2 몰딩 부분(131)과 바로 접하게 위치할 경우, 제1 안테나((301)와 제2 안테나(202) 사이의 거리가 좀 더 가까워져 제1 안테나((301)와 제2 안테나(202)의 상호 동작이 좀 더 원활히 이루어질 수 있다. 이런 경우, 제2 안테나(202)는 제2 기판(201)으로 덮여져 외부로 노출되지 않으므로, 제2 안테나(202)의 파손이나 오염의 염려가 크게 줄어들 수 있다.
제2 안테나(202)는 제2 기판(201)의 하부면과 상부면에 모두 위치할 경우, 제2 기판(201)의 하부면과 상부면에 각각 위치하는 안테나 패턴은 서로 동일하여 각 안테나 패턴에 위치하는 각 안테나 구멍은 서로 중첩될 수 있다.
이와 같이, 제2 안테나(202)가 적어도 하나의 제1 안테나(131)와 중첩되게 위치하므로, 제2 안테나(202)는 통신 모듈(110)에 설치된 제1 안테나(131)와 협동하여 무선 통신 신호의 송수신을 실시할 수 있다.
또한, 제2 안테나(202)가 복수 개의 안테나 구멍(H202)을 구비하는 보조 안테나로 제작됨에 따라 안테나 성능이 향상될 수 있다.
이로 인해, 제1 안테나(131)와 결합되는 보조 안테나 모듈(120)의 제2 안테나(202)로 인해, 제1 안테나(131)의 튜닝 동작이 이루어질 수 있다.
즉, 통신 모듈(110)에 일체화되어 통신 모듈(110) 제작 시 함께 제작되는 복수 개의 제1 안테나(131)는 어느 특정 장치, 예 신호 처리칩(300)의 동작 특성에 맞게 설계되어, 해당 특정 장치에서 무선 통신 신호를 최적화로 수신하도록 설계될 수 있다.
하지만, 제1 안테나(131)를 구비한 통신 모듈(110)은 최적화된 특정 장치뿐만 아니라 전자 장치(10)와 같은 다양한 종류의 전자 장치에 설치될 수 있고 또한 케이스 등으로 덮이게 된다. 따라서, 제1 안테나(131)의 설치 조건은 제1 안테나(131)의 동작 특성이 최적화로 설계될 때의 조건에서 많은 부분이 달라질 수 있다.
이처럼, 달라진 조건에 따라 제1 안테나(131)는 해당 전자 장치(10)의 구조 및 동작 등에 따라 많은 전기적인 간섭을 받을 수 있어, 최적의 성능을 발휘하지 못할 수 있다.
이로 인해, 복수 개의 제1 안테나(131)를 통한 무선 통신 신호의 수신 역시 많은 영향을 받게 되어, 복수 개의 제1 안테나(131)는 원활하게 해당 주파수 대역의 무선 통신 신호를 수신할 수 없게 된다.
특히, 제1 안테나(131) 위에 케이스 등이 위치할 경우, [표 1]과 같이 방사체의 방사 방향에 안테나 성능에 큰 변화가 발생하였다.
밴드
(band)		 주파수
(GHz)		 케이스 비장착 시 케이스 장착 시 방사율(deviaton)
(dB)
n258
&
n261		 24.4 8.27 6.97 -1.30
25.5 8.75 7.56 -1.19
26.5 8.79 8.07 -0.72
27.5 8.76 8.29 -0.47
28.5 8.46 7.91 -0.55
n260 37.0 9.79 8.42 -1.37
38.5 9.85 8.49 -1.36
40.0 9.86 6.98 -2.88
[표 1]에 도시한 것처럼, 케이스 조립 전에 비하여 케이스 조립 후에 주파수 이득이 감소되며, 특히 n260 밴드에서는 케이스 조립 전과 후의 차이가 크게 발생하였다. 일반적으로, 주파수 이득이 감소하게 되면, 통신 속도의 저하 및 배터리 소비량 증가 등의 문제가 발생할 수 있다.
하지만, 본 예와 같이, 통신 모듈(110)이 장착되는 조건에 맞게 통신 모듈(110)과 별개로 제작된 보조 안테나 모듈(120)이 통신 모듈(110)과 결합되어 위치하면, 설치 조건의 변경에 따른 떨어지는 제1 안테나(131)의 성능은 보조 안테나를 구비한 보조 안테나 모듈(120)에 의해 보상되는 효과가 발생하여, [표 2]와 같이 안테나 성능이 향상될 수 있다.
밴드
(band)		 주파수
(GHz)		 케이스 비장착 시 케이스 장착 시 방사율(deviaton)
(dB)
n258
&
n261		 24.4 6.97 8.27 1.30
25.5 7.56 8.32 0.76
26.5 8.07 8.28 0.21
27.5 8.29 7.97 -0.32
28.5 7.91 7.20 -0.71
n260 37.0 8.42 10.20 1.78
38.5 8.49 10.78 2.29
40.0 6.98 10.14 3.16
이와 같이, 안테나부(13)에 대응하는 기생소자(parasitic element)인 보조 안테나 모듈(120)을 케이스와 통신 모듈(110) 사이에 적층시켜, 통신 모듈 패키지(100)가 장착되는 전자 장치의 기종마다 최적화를 실시할 수 있다.따라서, [표 1]과 [표 2]를 비교하면, 보조 안테나 모듈(120)이 적용됨에 따라 주파수 이득의 감소폭이 줄어들고, 특정 밴드에서는 주파수 이득이 증가하는 효과가 발생하였다.
또한, 방사체인 제1 안테나(131)의 평면 형상과 유사한 형상을 갖는 복수 개의 안테나 구멍(H202)에 의해, 무선 신호의 입사 각도(즉 입사 방향)에 따른 안테나 성능 감소를 크게 완화시킬 수 있었다.
이와 같이, 제1 안테나(131)와 협동하여 전자 장치(100)의 안테나 성능을 향상시키는 보조 안테나 모듈(120), 특히 제2 안테나(202)는 제1 안테나(131)의 보조 안테나나 부스터 안테나로서 기능할 수 있다.
결국, 통신 모듈(110)이 장착되는 전자 장치(10)의 특성과 장착 조건을 고려하여 제2 안테나(202)를 구비한 보조 안테나 모듈(120)을 제작하고, 보조 안테나 모듈(120)을 통신 모듈(110)과 결합하면, 제2 안테나(202)는 이미 정해진 동작 특성을 갖는 통신 모듈(110)의 제1 안테나(131)의 동작 특성을 조정하여 무선 통신 신호의 수신 효율이 향상시킬 수 있다. 이로 인해, 통신 모듈 패키지(100)는 우수한 안테나 성능을 구현할 수 있다.
도 3 및 도 4에서, 보조 안테나 모듈(120)의 각 안테나 구멍(H202)은 제2 안테나(202)의 해당 부분만을 관통할 뿐 그 하부에 위치한 제2 기판(201)의 부분은 관통하지 않을 수 있다. 따라서, 각 안테나 구멍(H202)을 통해 제2 기판(201)이 노출될 수 있다.
하지만, 도 5 및 도 6에 도시한 다른 예에 따른 보조 안테나 모듈(120a)에서, 각 안테나 구멍(H202a)은 해당 제2 안테나(202)의 부분뿐만 아니라 그 위에 위치하고 있는 제2 기판(201a)의 부분까지 위치할 수 있다는 것을 제외하면 도 3 및 도 4에 도시한 보조 안테나 모듈(120)과 동일할 수 있다.
따라서, 각 안테나 구멍(H202a)은 제2 기판(201a)에 위치하고 있는 제1 안테나 구멍부(H21)와 제2 안테나(202)에 위치하고 있는 제2 안테나 구멍부(H22)를 구비할 수 있다. 동일한 안테나 구멍(H202a)을 이루는 제1 안테나 구멍부(H21)과 제2 안테나 구멍부(H22)는 동일한 형상을 갖고 있고 보조 안테나 모듈(120a)의 두께 방향으로 서로 중첩되게 위치할 수 있다.
이런 경우, 도 3 및 도 4에 비해, 각 제1 안테나(301)는 제2 기판(201)으로 덮여 있지 않으므로, 신호 수신 성능이 좀 더 향상될 수 있다.
이러한 안테나 구멍(H202a)에 대한 차이를 제외하면, 이미 기술한 것처럼, 본 예의 보조 안테나 모듈(120a)은 도 3 및 도 4에 도시한 보조 안테나 모듈(120)과 동일할 수 있어, 동일한 부분에 대한 자세한 설명은 생략한다.
다음, 도 7 및 도 8을 참고하여, 보조 안테나 모듈(120b)에 대한 또 다른 예를 설명한다.
도 7 및 도 8에 도시한 것처럼, 본 예의 보조 안테나 모듈(120b)은 별도의 제2 기판(201)을 구비하지 않고 제2 안테나(202)만으로 이루어져 있는 것을 제외하면 도 3 및 도 4에 도시한 보조 안테나 모듈(120a)과 동일할 수 있다. 따라서, 제2 안테나(202)는 복수 개의 안테나 구멍(H202)을 구비한 보조 안테나일 수 있다.
이로 인해, 본 예의 경우, 제2 안테나(202)는 통신 모듈(110)과 별개로 제작된 후 안테나부(103)의 제2 몰딩 부분(132) 위에 접착제나 접착 테이프 등을 이용하여 바로 부착될 수 있다.
이런 경우, 제2 안테나(202)가 위치하는 제2 기판이 생략되므로, 보조 안테나 모듈(120b)의 두께가 감소하며, 또한 제조 비용이 절감될 수 있다.
본 예에서, 통신 모듈(110)에서, 제1 안테나(131)를 봉지하고 있는 제2 몰딩 부분(132)이 생략되는 경우, 제2 안테나(202)만을 구비한 보조 안테나 모듈(120b)은 통신 모듈(110)가 이격되게 위치할 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시한 또 다른 보조 안테나 모듈(120c)은, 도 7 및 도 8과 비교할 때, 보조 안테나 모듈(120c)이 안테나부(103)의 제2 몰딩 부분(132)에 부착되는 것이 아니라 자신이 위치하는 해당 전자 장치(10)의 해당 부분, 예를 들어 하부 케이스(200)에 접착제나 접착 필름 등을 이용하여 부착되게 위치할 수 있다.
이 경우에도, 보조 안테나 모듈(120c)은 도 9 및 도 10에 도시한 것처럼 복수 개의 안테나 구멍(H202)을 구비한 제2 안테나(202)만을 구비하거나 도 3 내지 도 6에 도시한 것처럼 제2 안테나(202)뿐만 아니라 제2 안테나(202)가 위치하는 제2 기판(201, 201a)을 구비할 수 있다.
본 예의 경우에도, 보조 안테나 모듈(120c)의 제2 안테나(202)는 통신 모듈(103)의 제1 안테나(131)와 대면하게 위치할 수 있고, 제2 안테나(202)의 각 안테나 구멍(H202)은 각 제1 안테나(131)와 대면하게 위치할 수 있다.
보조 안테나 모듈(120c)가 해당 전자 장치(10)에 부착되는 경우, 보조 안테나 모듈(120c)은 자신과 대면하고 있는 통신 모듈(110)의 노출면, 예를 들어 제2 몰딩 부분(103)과 접해 있거나 이격되게 위치할 수 있다.
본 예의 경우, 보조 안테나 모듈(120c)의 장착 위치에 대한 여유도가 증가하여, 해당 전자 장치(100)의 설계의 여유도 역시 증가될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 제1 기판, 상기 제1 기판의 제1 면에 위치하는 메인 안테나 및 상기 제1 기판의 상기 제1 면의 반대편에 위치하는 제2 면에 위치하는 통신 제어칩을 포함하는 통신 모듈; 및
    상기 메인 안테나의 반대편에서 상기 메인 안테나와 대면하고 있고, 상기 메인 안테나와 대면하는 안테나 구멍을 갖는 보조 안테나를 포함하는 보조 안테나 모듈
    을 포함하는 통신 모듈 패키지.
  2. 제1 항에서,
    상기 안테나 구멍의 평면 크기는 대응하고 있는 상기 메인 안테나의 평면 크기보다 큰 통신 모듈 패키지.
  3. 제1 항에서,
    상기 안테나 구멍은 다각형의 평면 형상을 갖는 통신 모듈 패키지.
  4. 제1 항에서,
    상기 보조 안테나 모듈은 상기 메인 안테나와 대면하게 상기 통신 모듈에 부착되어 있고, 상기 제2 안테나가 위치하는 제2 기판을 더 포함하는 통신 모듈 패키지.
  5. 제4 항에서,
    상기 안테나 구멍은 상기 제2 기판에 위치하여 상기 메인 안테나와 대면하고 있는 제1 안테나 구멍부와 상기 보조 안테나에 위치하여 상기 제1 안테나 구멍부와 중첩되게 위치하는 제2 안테나 구멍부를 포함하는 통신 모듈 패키지.
  6. 제4 항에서,
    상기 제2 기판은 비도전성 물질로 이루어져 있는 통신 모듈 패키지.
  7. 제4 항에서,
    상기 제2 기판은 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP)를 포함하는 통신 모듈 패키지.
  8. 제4 항에서,
    상기 보조 안테나 모듈은 상기 통신 모듈에 부착되어 있거나 이격되어 있는 통신 모듈 패키지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 보조 안테나 모듈은 상기 통신 모듈에 부착되어 있거나 이격되어 있는 통신 모듈 패키지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 상기 제1 기판의 상기 제1 면에 위치하고 상기 메인 안테나를 봉지하는 몰딩 부분을 더 포함하는 통신 모듈 패키지.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 상기 제1 기판의 상기 제1면과 대향하는 다층 기판을 더 포함하고,
    상기 메인 안테나는 상기 다층기판 내부에 위치하는 통신 모듈 패키지
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