KR100811783B1 - Antenna switch using low temperature co-fired ceramic - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LTCC를 이용한 안테나 스위치에 관한 것으로서, 다수개의 기판이 적층되어 형성되는 본체부에 패턴으로 형성되는 안테나, 필터 및 페이즈시프터(phase shifter)를 포함하여 구성되는 LTCC를 이용한 안테나 스위치에 있어서, 상기 다수개의 기판은 높은 유전율을 가지며 상기 필터가 형성되는 필터 기판과, 상기 필터 기판의 상부 및 하부에 위치되고 상기 필터 기판에 비하여 낮은 유전율을 가지며 상기 안테나 및 페이즈시프터(phase shifter)가 형성되는 안테나 기판 및 페이즈시프터(phase shifter) 기판으로 이루어지고, 높은 유전율을 가지는 가지며 필터패턴이 형성되는 필터 기판의 상하부에 상기 필터 기판에 비하여 낮은 유전율을 가지며 안테나 및 페이즈시프터 패턴이 형성되는 안테나 기판 및 페이즈시프터 기판을 각각 위치시켜 Q(Quality factor)값이 증가하게 되고 삽입 손실이 감소하며 상기 안테나 기판 및 페이즈시프터 기판의 열수축률을 동일하게 형성하게 되면 기판의 치우침(wraping)현상이 발생되는 것이 방지되는 효과가 있다.The present invention relates to an antenna switch using an LTCC, comprising: an antenna switch using an LTCC including an antenna, a filter, and a phase shifter formed in a pattern in a main body part in which a plurality of substrates are stacked. The plurality of substrates have a high dielectric constant, a filter substrate on which the filter is formed, an antenna positioned above and below the filter substrate and having a low dielectric constant relative to the filter substrate, and having the antenna and a phase shifter formed thereon. An antenna substrate and a phase shifter, which are formed of a substrate and a phase shifter substrate, have a high dielectric constant and have a lower dielectric constant than those of the filter substrate, and an antenna and a phase shifter pattern are formed above and below the filter substrate on which the filter pattern is formed. Q (Quality factor) value is When the insertion loss is increased and the thermal shrinkage of the antenna substrate and the phase shifter substrate are formed to be the same, there is an effect of preventing the occurrence of warping of the substrate.

안테나, 필터, 페이즈시프터, 삽입 손실, 유전율Antenna, filter, phase shifter, insertion loss, dielectric constant

Description

저온소성세라믹을 이용한 안테나 스위치{Antenna switch using low temperature co-fired ceramic} Antenna switch using low temperature co-fired ceramic             

도1 은 일반적인 안테나 스위치의 구성이 도시된 회로도,1 is a circuit diagram showing the configuration of a typical antenna switch;

도2 내지 도6 은 본 발명에 따른 LTCC를 이용한 안테나 스위치의 실시예가 도시된 단면도이다.2 to 6 are cross-sectional views showing an embodiment of the antenna switch using the LTCC according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

40: 필터 기판 40a: 필터 패턴40: filter substrate 40a: filter pattern

50: 안테나 기판 50a: 안테나 패턴50: antenna substrate 50a: antenna pattern

60: 페이즈시프터 기판 60a: 페이즈시프터 패턴
60: phase shifter substrate 60a: phase shifter pattern

본 발명은 저온소성세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, 이하 LTCC라 함)를 이용한 안테나 스위치에 관한 것으로서, 특히 다수개의 기판이 적층되는 LTCC에 패턴으로 형성되어 소형화가 가능하고 Q(Quality factor)가 증가하여 소자 의 특성이 향상되는 LTCC를 이용한 안테나 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna switch using Low Temperature Co-fired Ceramic (hereinafter referred to as LTCC). In particular, the present invention relates to an antenna switch in which a plurality of substrates are stacked in a pattern, which can be miniaturized, and has a Q (Quality factor). The present invention relates to an antenna switch using LTCC which increases the characteristics of the device.

도1 은 일반적인 안테나 스위치의 구성이 도시된 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a general antenna switch.

일반적인 안테나 스위치는 도1 에 도시된 바와 같이, 외부와 신호가 송수신되도록 하는 안테나(31)와, 상기 안테나(31)를 통하여 다수개의 주파수대역을 가지는 신호를 송수신하는 다수개의 송신부(11, 12) 및 수신부(13, 14)로 이루어진 시스템으로 송수신되는 신호를 필터링하는 필터부(30)와, 상기 다수개의 송신부(11, 12)에서 송신되는 신호가 상기 다수개의 수신부(13, 14)로 입력되는 것을 방지할 수 있도록 상기 다수개의 수신부(13, 14)에 형성되어 위상을 변화시키는 페이즈시프터(phase shifter)(21, 22)로 구성된다. As shown in FIG. 1, a general antenna switch includes an antenna 31 for transmitting and receiving signals to and from the outside, and a plurality of transmitters 11 and 12 for transmitting and receiving signals having a plurality of frequency bands through the antenna 31. And a filter unit 30 for filtering signals transmitted and received to the system including the receivers 13 and 14, and signals transmitted from the plurality of transmitters 11 and 12 being input to the plurality of receivers 13 and 14. It is composed of a phase shifter (21, 22) formed in the plurality of receivers (13, 14) to change the phase so as to prevent that.

여기서, 상기 필터부(30)는 외부로 송수신되는 신호를 주파수대역에 따라 분리하는 다이플렉서(diplexer)(32)와, 상기 다수개의 송신부(11, 12) 및 수신부(13, 14)에서 신호가 선택적으로 송수신될 수 있도록 하는 다수개의 스위치부(33, 34)와, 상기 다수개의 송신부(11, 12)에서 설정된 주파수이상의 신호가 송신되는 것을 방지될 수 있도록 상기 다수개의 송신부(11, 12)에 각각 형성되는 로우패스필터(low pass filter)(35, 36)로 구성된다.Here, the filter unit 30 is a diplexer (32) for separating the signals transmitted and received to the outside according to the frequency band, and the signals from the plurality of transmitters (11, 12) and receivers (13, 14) And a plurality of switch units 33 and 34 to selectively transmit and receive signals, and the plurality of transmitters 11 and 12 to prevent transmission of signals above a frequency set by the plurality of transmitters 11 and 12. It consists of low pass filters (35, 36) respectively formed in the.

한편, 상기와 같이 구성되는 안테나 스위치는 점차 소형화되어 가는 추세에 따라 다수개의 기판이 적층되어 형성되는 저온 소성 세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, 이하 LTCC라 함)에 패턴으로 형성되어 이루어진다.On the other hand, the antenna switch is configured as described above is formed in a pattern on a low temperature fired ceramic (hereinafter referred to as LTCC) is formed by stacking a plurality of substrates in accordance with the trend toward miniaturization.

여기서, 상기 필터부(30)의 다이플렉서(diplexer)(32), 스위치(33, 34) 및 로우패스필터(low pass filter)(35, 36)는 인덕터 및 캐패시터로 구성되는데, 이러 한 상기 인덕터 및 캐패시터는 유전율이 큰 재료를 사용하는 것이 유리하게 된다. Here, the diplexer 32, the switches 33 and 34, and the low pass filters 35 and 36 of the filter unit 30 are composed of an inductor and a capacitor. It is advantageous for inductors and capacitors to use materials with high dielectric constants.

즉, 상기 인덕터를 구현하기 위해서는 스트립라인(strip line)이나 마이크로 스트립라인(microstrip line)이 사용되고, 상기 스트립 라인(strip line)이나 마이크로 스트립라인(microstrip line)의 길이는 유전율에 반비례하게 된다. 따라서, 유전율이 클수록 상기 스트립 라인(strip line)이나 마이크로 스트립라인(microstrip line)의 길이는 짧아지게 된다.That is, to implement the inductor, a strip line or a microstrip line is used, and the length of the strip line or the microstrip line is inversely proportional to the dielectric constant. Therefore, the larger the dielectric constant, the shorter the length of the strip line or microstrip line.

또한, 상기 캐패시터는 유전율이 클수록 원하는 캐패시터용량을 얻기 위한 면적이 감소되게 된다.In addition, the larger the dielectric constant of the capacitor, the smaller the area for obtaining the desired capacitor capacity.

그러나, 유전율이 큰 기판내에 인덕터를 사용하게 되면 Q(Quality factor)가 감소하게 되고, 이로 인해 삽입 손실이 증가하게 될뿐만 아니라 이웃하는 소자와 전자기적 커플링이 발생하게 되어 필터 특성이 저해되는 문제점이 있다.
However, when the inductor is used in a substrate having a high dielectric constant, the Q (Quality Factor) is reduced, which leads to an increase in insertion loss and an electromagnetic coupling with neighboring devices, thereby degrading the filter characteristics. There is this.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 안테나 스위치가 LTCC에 패턴으로 형성될 경우 안테나 스위치를 이루고 있는 안테나 및 필터를 유전율이 다른 기판에 형성하여 Q(Quality factor)값이 증가하게 되고 이로 인해 삽입 손실이 감소할뿐만 아니라 기판의 치우침 현상 발생이 방지되는 LTCC를 이용한 안테나 스위치를 제공하는데 있다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the object of which is to form an antenna and a filter constituting the antenna switch on the substrate having a different dielectric constant Q (Quality factor) when the antenna switch is formed in the LTCC pattern ) Increases the value, thereby reducing the insertion loss and to provide an antenna switch using the LTCC to prevent the occurrence of the bias of the substrate.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 LTCC를 이용한 안테나 스위치의 특징에 따르면, 다수개의 기판이 적층되어 형성되는 본체부에 패턴으로 형성되는 안테나, 필터 및 페이즈시프터(phase shifter)를 포함하여 구성되는 LTCC를 이용한 안테나 스위치에 있어서, 상기 다수개의 기판은 높은 유전율을 가지며 상기 필터가 형성되는 필터 기판과, 상기 필터 기판의 상부 및 하부에 위치되고 상기 필터 기판에 비하여 낮은 유전율을 가지며 상기 안테나 및 페이즈시프터(phase shifter)가 형성되는 안테나 기판 및 페이즈시프터 기판으로 이루어진다.
According to the feature of the antenna switch using the LTCC according to the present invention for solving the above problems, it comprises an antenna, a filter and a phase shifter (pattern shifter) formed in a pattern in the body portion formed by stacking a plurality of substrates In the antenna switch using a LTCC, the plurality of substrates have a high dielectric constant and the filter substrate, the filter is formed, and positioned above and below the filter substrate and having a lower dielectric constant than the filter substrate and the antenna and phase It consists of an antenna substrate and a phase shifter substrate on which a shifter is formed.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2 내지 도6 은 본 발명에 따른 LTCC를 이용한 안테나 스위치의 실시예가 도시된 단면도이다.2 to 6 are cross-sectional views showing an embodiment of the antenna switch using the LTCC according to the present invention.

본 발명에 따른 LTCC를 이용한 안테나 스위치는 도2 에 도시된 바와 같이, 높은 유전율을 가지며 필터 패턴(40a)이 형성되는 필터 기판(40)과, 상기 필터 기판(40)에 비하여 낮은 유전율을 가지며 상기 필터 기판(40)의 상부에 위치되고 안테나 패턴(50a)이 형성되는 안테나 기판(50)과, 상기 필터 기판(40)에 비하여 낮은 유전율을 가지며 상기 필터 기판(40)의 하부에 위치되고 페이즈시프트 패턴(60a)이 형성되는 페이즈시프트 기판(60)으로 구성된다.As shown in FIG. 2, the antenna switch using the LTCC according to the present invention has a high dielectric constant and a filter substrate 40 on which a filter pattern 40a is formed, and a dielectric constant lower than that of the filter substrate 40. An antenna substrate 50 positioned above the filter substrate 40 and having an antenna pattern 50a formed thereon, and having a lower dielectric constant than the filter substrate 40 and positioned below the filter substrate 40 and phase shifted. It consists of the phase shift board | substrate 60 in which the pattern 60a is formed.

여기서, 상기 필터 기판(40)에 형성되는 필터패턴(40a)는 스트립 라인 및 마이크로 스트립라인의 형태로 이루어지는 인덕터 및 캐패시터가 형성되는데, 상기 인덕터 및 캐패시터는 유전율이 큰 재료를 사용하는 것이 유리하지만, 그로 인해 Q(Quality factor)갑의 감소 및 삽입 손실의 증가가 방지되도록 높은 유전율을 가지는 재료가 사용된다.Here, the filter pattern 40a formed on the filter substrate 40 is formed with an inductor and a capacitor in the form of a strip line and a micro strip line. Although the inductor and the capacitor are advantageous to use a material having a high dielectric constant, As a result, a material having a high dielectric constant is used to prevent the reduction of the Q factor and the increase of insertion loss.

따라서, 상기 필터 기판(40)의 높은 유전율로 인해 상기 인덕터의 길이는 짧아지게 되고, 상기 캐패시터에서 원하는 캐패시터 용량을 얻기 위해 요구되는 면적이 감소되게 되기 때문에 소형화에 유리하게 된다.Therefore, the length of the inductor is shortened due to the high dielectric constant of the filter substrate 40, which is advantageous in miniaturization because the area required for obtaining the desired capacitor capacity in the capacitor is reduced.

한편, 상기 안테나 기판(50)은 방사원리를 사용하는 안테나의 특성에 따라 낮은 유전율을 가지며, 상기 페이즈시프터(phase shifter) 기판(60)은 페이즈시프터(phase shifter)에 의해 안테나 스위치의 삽입손실이 크게 좌우되므로 유전율이 낮은 기판이 사용된다.On the other hand, the antenna substrate 50 has a low dielectric constant according to the characteristics of the antenna using the radiation principle, the phase shifter substrate 60 is the insertion loss of the antenna switch by the phase shifter (phase shifter) Substantially dependent, a low dielectric constant substrate is used.

또한, 상기 안테나 기판(50)과 상기 페이즈시프터(phase shifter) 기판(60)의 열수축률을 동일하게 형성할 경우 전체 소자의 치우침(wraping)현상이 발생되는 것이 방지된다.In addition, when the thermal contraction rate of the antenna substrate 50 and the phase shifter substrate 60 are formed to be the same, it is possible to prevent the phenomenon of wrapping of the entire device.

결국, 본 발명에 따른 LTCC를 이용한 높은 유전율이 요구되는 필터 기판(40)에 상기 필터 기판(40)보다 낮은 유전율을 가지는 안테나 기판(50) 및 페이지시프터(phase shifer) 기판(60)을 상부 및 하부에 위치시킴으로써, Q(Quality factor)값이 증가되고 삽입손실 특성이 저해되지 않으면서 일체형으로 형성할 수 있을 뿐만 아니라 각 기판의 열팽창계수의 차이로 인해 소성시 발생될 수 있는 치우침(waping)현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.As a result, the antenna substrate 50 and the page shifter substrate 60 having a lower dielectric constant than the filter substrate 40 are disposed on the filter substrate 40 requiring a high dielectric constant using the LTCC according to the present invention. By being located at the bottom, the Q (Quality factor) value is increased and the insertion loss characteristic can be formed integrally, as well as a swapping phenomenon that can occur during firing due to the difference in the thermal expansion coefficient of each substrate. Will be able to prevent.

한편, 본 발명에 따른 LTCC를 이용한 안테나 스위치는 도3 에 도시된 바와 같이, 안테나 스위치에 칩(71, 72)을 마운트시키는 경우 상기 안테나 기판(50)에는 안테나 패턴(50a)이 존재하기 때문에 칩(71, 72)과 안테나 패턴(50a)을 최대한 격리하기 위하여 상기 페이즈시프터(phase shifter) 기판(60)에 캐비티(cavity)(73)를 형성하여 칩(71, 72)을 마운트 하게 된다.On the other hand, the antenna switch using the LTCC according to the present invention, as shown in Figure 3, when the chip 71, 72 mounted on the antenna switch, because the antenna pattern 50a is present on the antenna substrate 50 chip In order to maximize the isolation between the antennas 71 and 72 and the antenna pattern 50a, a cavity 73 is formed in the phase shifter substrate 60 to mount the chips 71 and 72.

또한, 플립칩 공정을 사용하여 칩을 마운트시키는 경우에는 도4 에 도시된 바와 같이, 안테나 패턴(50a)과 칩(71, 72)을 최대한 격리하기 위해서 상기 페이즈시프터(phase shifter) 기판(60)에 캐패티(cavity)(73)를 형성하고 칩(71, 72)을 플립칩 공정을 이용하여 마운트 시킴으로써 면적과 비용을 절감할 수 있다.In addition, in the case of mounting the chip using a flip chip process, as shown in FIG. 4, the phase shifter substrate 60 may be used to isolate the antenna pattern 50a and the chips 71 and 72 as much as possible. By forming a cavity 73 in the mount and mounting the chips 71 and 72 using a flip chip process, the area and cost can be reduced.

그리고, 칩(71, 72)을 와이어 본딩을 통해 위치시키거나 칩 사이에 레신(resin)(74)을 채우고 커버(75)를 위치시켜 칩을 완벽하게 고정시키는 경우에도 도5 및 도6 에 도시된 바와 같이, 페이즈시프터(phase shifter) 기판(60)을 캐비티(cavity)(73)를 형성하여 칩(71, 72)을 위치시키게 된다.5 and 6 are also shown in the case where the chips 71 and 72 are placed through wire bonding or the resin 74 is filled between the chips and the cover 75 is positioned to completely secure the chips. As shown, the phase shifter substrate 60 forms a cavity 73 to position the chips 71 and 72.

따라서, 안테나 스위치에 칩을 위치시키는 경우 도3 내지 도6 에 도시된 바와 같이, 상기 페이즈시프터 기판에 캐비티를 형성하게 되면 안테나 스위치의 크기를 증가시키지 않으면서 칩을 위치시킬 수 있게 소요되는 면적이 감소하고 이로 인한 비용이 절감되는 것이다.
Accordingly, in the case of placing the chip in the antenna switch, as shown in FIGS. 3 to 6, if the cavity is formed in the phase shifter substrate, the area required to position the chip without increasing the size of the antenna switch is increased. Reduction and the resulting cost.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 LTCC를 이용한 안테나 스위치는 높은 유전율을 가지는 필터패턴이 형성되는 필터 기판의 상하부에 상기 필터 기판에 비하여 낮은 유전율을 갖는 안테나 및 페이즈시프터 패턴이 형성되는 안테나 기판 및 페이즈시프터 기판을 각각 위치시켜 Q(Quality factor)값이 증가하게 되고 삽입 손실이 감소하며 각 기판의 열팽창계수 차이로 인한 소성시 치우침(wraping) 현상을 방지하는 효과가 있다.
















The antenna switch using the LTCC according to the present invention configured as described above is an antenna substrate and a phase having an antenna and a phase shifter pattern having a lower dielectric constant than the filter substrate in the upper and lower portions of the filter substrate having a high dielectric constant filter pattern is formed Positioning the shifter substrates increases Q (Quality Factor) values, reduces insertion loss, and prevents warping during firing due to thermal expansion coefficient differences of the respective substrates.
















Claims (5)

다수개의 기판이 적층되어 형성되는 본체부에 패턴으로 형성되는 안테나, 필터 및 페이즈시프터(phase shifter)를 포함하여 구성되는 저온소성세라믹(Low Temperature Co-fired Ceramic, 이하 LTCC라 함)을 이용한 안테나 스위치에 있어서, Antenna switch using Low Temperature Co-fired Ceramic (hereinafter referred to as LTCC) configured to include an antenna, a filter, and a phase shifter formed in a pattern on a main body part formed by stacking a plurality of substrates. To 상기 다수개의 기판은 높은 유전율을 가지며 상기 필터가 형성되는 필터 기판과, 상기 필터 기판의 상부 및 하부에 위치되고 상기 필터 기판에 비하여 낮은 유전율을 가지며 상기 안테나 및 페이즈시프터(phase shifter)가 형성되는 안테나 기판 및 페이즈시프터(phase shifter) 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LTCC를 이용한 안테나 스위치.The plurality of substrates have a high dielectric constant, a filter substrate on which the filter is formed, an antenna positioned above and below the filter substrate and having a low dielectric constant relative to the filter substrate, and having the antenna and a phase shifter formed thereon. An antenna switch using an LTCC, characterized in that consisting of a substrate and a phase shifter substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수개의 기판은 일면에 다수개의 칩을 마운트시킬 수 있도록 캐비티(cavity)가 형성되는 것을 특징으로 하는 LTCC를 이용한 안테나 스위치.The plurality of substrates are antenna switch using LTCC, characterized in that the cavity (cavity) is formed to mount a plurality of chips on one surface. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 다수개의 기판은 상기 캐비티(cavity)에 플립칩(flip chip)공정을 이용 하여 상기 다수개의 칩을 마운트시키는 것을 특징으로 하는 LTCC를 이용한 안테나 스위치.And said plurality of substrates mount said plurality of chips in a cavity using a flip chip process. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 다수개의 기판은 상기 캐비티(cavity)에 와이어본딩을 통하여 상기 다수개의 칩을 마운트시키는 것을 특징으로 하는 LTCC를 이용한 안테나 스위치.And the plurality of substrates mount the plurality of chips through wire bonding in the cavity. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 다수개의 기판은 상기 캐비티(cavity)에 상기 다수개의 칩을 마운트시킨후 상기 다수개의 칩 사이에 레신(resin)를 충진하고, 상기 캐비티(cavity)가 닫혀질 수 있도록 커버가 위치되는 것을 특징으로 하는 LTCC를 이용한 안테나 스위치.The plurality of substrates are characterized in that the cover is located so as to fill the resin between the plurality of chips after mounting the plurality of chips in the cavity (cavity), the cavity (cavity) is closed Antenna switch using LTCC.
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