KR100665257B1

KR100665257B1 - 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈

Info

Publication number: KR100665257B1
Application number: KR1020050085709A
Authority: KR
Inventors: 나기룡
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-01-09
Also published as: US20070057856A1; DE102006042568A1; US7283099B2; CN100574124C; CN1937426A

Abstract

무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈이 제공된다.

본 발명은 단말기 본체의 내부에 배치되고 다수의 전자부품이 실장되는 기판 ; 안테나의 특성에 맞추어 소정패턴을 따라 단말기 본체로부터 일체로 연장되는 적어도 하나의 방사체 리브 ; 및 상기 방사체 리브의 상단면에 디스펜싱되어 도포되는 도전성 탄성체에 의해서 구비되고, 상기 기판의 급전부와 일단이 전기적으로 접속하는 방사체 라인 ; 을 포함한다.

본 발명에 의하면, 안테나 모듈을 제조하는 공정을 보다 단순화하여 작업생산성을 높이고, 제조원가를 절감하고, 안테나의 설계변경에 신속하게 대응하며, 제품의 소형화를 도모할 수 있다.

단말기, 안테나 모듈, 방사체 리브, 방사체 라인, 급전부, 도전성 탄성체

Description

무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈{A BUILT IN ANTENNA MODULE OF WIRELESS COMMUNICATION TERMINALAS}

도 1은 종래 단말기의 기판에 내장형 안테나 모듈이 구비되는 분해 사시도.

도 2는 종래 단말기의 하부케이싱에 내장형 안테나 모듈이 조립된 사시도.

도 3는 본 발명에 따른 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈을 도시한 사시도.

도 4(a)(b)는 본 발명에 따른 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈를 조립하는 상태도.

도 5는 본 발명에 따른 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈에 채용되는 방사체 라인의 변형 실시예를 도시한 것으로서,

a)는 톱니형 방사체 라인

b)는 웨이브형 방사체 라인

도 6은 본 발명에 따른 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈에 채용되는 급전단부의 실시예를 도시한 것으로서,

a)는 탄성편 형태의 급전부

b)는 포그핀 형태의 급전부

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

108 : 상부 케이싱 109 : 하부 케이싱

110 : 방사체 리브 120,120a,120b : 방사체 라인

125 : 돌출부 130 : 급전부

131 : 탄성편 132 : 스프링부재

133 :탄성핀 M : 기판

본 발명은 무선통신 단말기에 내장되는 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 상세히는 신호를 송수신하는 방사체를 단발기 본체의 케이싱에 일체로 사출성형되는 방사체 리브의 디스펜싱되는 도전성 탄성체에 의하여 구비되어 안테나를 간편하고 신속하게 조립하고, 안테나의 점유공간을 줄여 제품의 소형화를 도모할 수 있는 무선통신 단말기의 내장 안테나 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 무선통신 단말기는 PCS(personal communication service)단말기, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰, 차세대 이동통신(IMT-2000) 단말기, 무선랜 단말기 등과 같이 무선 통신을 통하여 음성, 문자 및 영상 데이터 등을 송/수신할 수 있는 휴대 가능한 통신기기를 말한다.

이러한 무선통신 단말기에는 송신 및 수신 감도를 향상시키는 역할을 하도록 헤리컬 안테나(Helical Antenna)나 다이폴 안테나(Dipole Antenna)와 같은 안테나가 장착되는데, 이러한 안테나는 모두 외장형 안테나로써 무선통신 단말기의 외부로 돌출되어 있다.

그러나, 상기 외장형 안테나는 무지향 복사특성을 갖는 장점을 갖는 반면에, 안테나가 외부로 돌출되어 있기 때문에 외력에 의한 파손우려가 매우 높고, 휴대하기가 매우 불편하며, 단말기의 외관을 미려하게 디자인하는데 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 외장형 안테나의 문제점을 해결하기 위하여 외부로 돌출되지 않고 단말기 내부에 실장되는 안테나로서 마이크로 스트립 패치 안테나 또는 역F형 안테나와 같은 평판구조의 내장형 안테나가 채용되고 있는 실정이다.

도 1은 종래 단말기의 기판에 내장형 안테나 모듈이 구비되는 분해 사시도이고,도 2는 종래 단말기의 하부케이싱에 내장형 안테나 모듈이 조립된 사시도로써, 도시한 바와 같이, 종래의 안테나 모듈(1)은 방사체(10)와 베이스(20)를 포함하여 구성된다.

상기 방사체(10)는 기지국으로부터 전파신호를 수신하고 송신할 수 있도록 전도성 금속과 같은 전도체로 이루어지며, 판상의 소재를 사전에 설정된 패턴대로 프레스/타공하여 구성된다.

상기 베이스(20)는 비전도성 수지로서 성형되는 비전도체로 구성되어 기판(M)상에 탑재되는 고정구조물이다.

이러한 베이스(20)의 외부면에는 상기 방사체(10)를 외부면에 탑재하여 고정배치할 수 있도록 상기 방사체(10)의 조립공(12)이 삽입되는 복수개의 조립돌기 (22)를 상부면에 구비하며, 하부단에는 상기 기판(M)의 하부조립공(23)에 대응삽입되는 하부조립턱(24)을 구비한다.

상기 기판(M)은 단말기 본체를 구성하는 상,하부케이싱(108)(109)중 하부 케이싱(109)상에 탑재되며, 상기 베이스(20)상에 탑재되는 방사체(10)의 급지단(15)은 상기 기판(M)과 전기적으로 연결된다.

그러나, 이러한 종래의 안테나 모듈(1)은 상기 방사체(10)를 소정의 패턴형상으로 가공하기 위해서, 판상의 소재를 프레스가공한 다음, 사전에 설정된 패턴을 따라 타공해야만 하고, 가공된 방사체(10)는 별도의 조립라인에서 상기 베이스(20)상에 작업자가 조립해야만 하는 후공정이 수반되어야 한다.

이에 따라, 상기 안테나 모듈(1)을 조립완성하는데 소요되는 제조공정이 매우 복잡하고,번거롭기 때문에 작업생산성을 향상시키고, 제조원가를 낮추는데 한계가 있었다.

또한, 상기 베이스(20)의 구조변경이나 방사체(10)의 설계변경에 의하여 상기 방사체의 형상을 변경하고자 하는 경우, 판상의 소재를 프레스, 타공하는데 사용되는 금형을 교체해야만 하기 때문에, 추가적인 비용이 발생되고, 설비를 교체하는데 많은 시간이 소요되어 안테나의 설계변경에 신속하게 대응할 수 없는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 베이스(20)는 도 1과 2에 도시한 바와 같이, 상,하부케이싱(108)(109)사이의 공간에 조립되어 구비되는 고정구조물이고, 일정공간을 점유하기 때문에 상기 상,하부케이싱(108)(109)의 내부공간을 줄여 단말기 제품의 크기를 소 형화하는데 한계가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 그 목적은 안테나 모듈을 제조하는 공정을 보다 단순화하여 작업생산성을 높이고, 제조원가를 절감하고, 안테나의 설계변경에 신속하게 대응하며, 제품의 소형화를 도모할 수 있는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

단말기 본체의 내부에 배치되고 다수의 전자부품이 실장되는 기판 ;

안테나의 특성에 맞추어 소정패턴을 따라 단말기 본체로부터 일체로 연장되는 적어도 하나의 방사체 리브 ; 및

상기 방사체 리브의 상단면에 디스펜싱되어 도포되는 도전성 탄성체에 의해서 구비되고, 상기 기판의 급전부와 일단이 전기적으로 접속하는 방사체 라인 ; 을 포함하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈을 제공한다.

바람직하게, 상기 방사체 리브는 상기 단말기 본체를 구성하는 상부 케이싱의 사출성형시 그 내부면으로부터 일정높이 돌출형성되는 수직리브이다.

바람직하게, 상기 방사체 리브는 상기 단말기 본체를 구성하는 하부 케이싱 의 사출성형시 그 내부면으로부터 일정높이 돌출형성되는 수직리브이다.

바람직하게는 상기 방사체 리브는 상기 방사체 라인의 형성길이를 길게 연장할 수 있도록 다각단면상의 단차부를 상단부에 적어도 하나 이상 구비한다.

바람직하게는 상기 방사체 리브는 상기 방사체 라인의 형성길이를 길게 연장할 수 있도록 호형단면상의 단차부를 상단부에 적어도 하나 이상 구비한다.

바람직하게, 상기 방사체 라인은 체적저항이 1 내지 1000Ω㎝ 인 도전성 탄성체이다.

보다 바람직하게, 상기 도전성 탄성체는 비전도성 탄성수지에 도전성 금속으로 첨가하여 구성된다.

보다 바람직하게, 상기 도전성 탄성체는 Hs 5 내지 100 정도의 탄성강도를 갖는다.

바람직하게, 상기 기판의 급전부와 대응하는 방사체 라인의 일단부에는 상기 급전부와 탄력적으로 접하도록 돌출형성되는 돌출부를 구비한다.

바람직하게, 상기 급전부는 상기 방사체 라인의 임의위치에 자유단이 탄력적으로 접하고 고정단이 상기 기판의 고정공에 고정되는 탄성편으로 구비된다.

바람직하게, 상기 급전부는 상기 방사체 라인의 임의위치에 자유단인 일단이 접촉되는 접촉핀과, 이를 상방으로 일정세기의 탄성력으로 탄력지지하도록 중공체에 수용되는 스프링부재로 구비된다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3는 본 발명에 따른 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈을 도시한 사시도이고, 도 4(a)(b)는 본 발명에 따른 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈를 조립하는 상태도이다.

본 발명의 내장형 안테나 모듈(100)은 도 3 과 4에 도시한 바와 같이, 프레스, 타공공정의 필요없이 방사체를 단말기 본체에 직접 간편하고 신속하에 적용할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있는 것으로, 이는 방사체 리브(110), 방사체 라인(120) 및 급전부(130)를 포함하여 구성된다.

상기 방사체 리브(110)는 단말기 본체를 구성하도록 상하 합형되는 상,하부케이싱(108)(109)의 사출성형시 그 내부면에 일체로 구비되는 수직구조물이다.

이러한 방사체 리브(110)는 전도성 수지를 소재로 하여 상기 상부 케이싱(108) 또는 하부 케이싱(109)의 사출성형시 안테나의 특성에 맞추어 수신감도를 고려하여 사전에 설계된 소정패턴을 따라 상기 상부 케이싱(108) 또는 하부 케이싱(109)의 내부면으로부터 수직하게 일정높이 구비되는 리브부재이다.

또한, 상기 방사체 라인(120)은 기지국으로부터 신호를 수신하고 송신할 수 있도록 안테나 특성에 따라 상기 상부 케이싱(118) 또는 하부 케이싱(109)에 구비되는 방사체 리브(110)의 상단면을 따라 디스펜서(dispenser)(미도시)로 디스펜싱되어 도포되는 도전성 탄성체에 의해서 구비된다.

여기서, 상기 방사체 라인(120)은 실리콘 고무와 같은 비전도성 탄성수지에 금, 은, 동과 같은 도전성 금속성분을 첨가하여 제조되는 도전성 탄성체인바, 도전 성 탄성체의 제조시 상기 방사체 라인(120)의 탄성강도가 Hs 5 내지 100 정도 되도록 상기 비전도성 탄성수지의 중량비율을 조절하고, 상기 방사체 라인(120)의 체적저항이 1 내지 1000Ω㎝가 되도록 상기 도전성 금속성분의 중량비율을 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기판(M)의 급전부(130)와 대응하는 방사체 라인(120)의 일단부에는 상기 급전부(130)와 탄력적으로 접하도록 상부로 일정높이 돌출형성되는 돌출부(125)를 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 방사체 라인(120)이 구비되는 방사체 리브(110)는 비전도성 수지로 사출성형되는 상,하부 케이싱(108)(109)과 동일한 소재로 구비되며, 이는 1이상의 유전율을 갖는 비전도성 수지이다.

한편, 상기 방사체 라인(120)은 도 3에 도시한 바와 같이 평평한 방사체 리브(110)의 상단면에 도포될 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 안테나의 송,수신성능을 최대화시킬 수 있도록 그 형성길이를 보다 길게 구비하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 방사체 리브(110)는 도 5(a)에 도시한 바와 같이 상부단에 다각단면상의 단차부를 적어도 하나 이상 형성하여 톱니형 방사체 라인(120a)을 구비하거나 도 5(b)에 도시한 바와 같이 상부단에 호형단면상의 단차부를 적어도 하나 이상 형성하여 웨이브형 방사체 라인(120b)을 구비할 수도 있다.

한편, 상기 방사체 라인(120)의 일측단과 대응하는 기판(M)의 상부면에는 상기 방사체 라인(120)과 전기적으로 연결될 수 있도록 적어도 하나의 급전부(130)를 구비한다.

이러한 급전부(130)는 도 6(a)에 도시한 바와 같이 상기 방사체 라인(120)의 임의위치에 자유단인 일단이 탄력적으로 접하고 고정단인 타단이 기판(M)의 고정공(105)에 고정되는 탄성편(131)으로 구비되거나 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 상기 방사체 라인(120)의 임의위치에 자유단인 일단이 접촉되는 접촉핀(133)과, 이를 상방으로 일정세기의 탄성력으로 탄력지지하도록 중공체(134)에 수용되는 스프링부재(132)를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기한 구성의 안테나 모듈(100)은 단말기 본체를 구성하는 상부 케이싱(108) 또는 하부 케이싱(109)을 미도시된 금형에 의해서 비전도성 수지로 사출성형하는 성형공정시 상기 상부 케이싱(108) 또는 하부 케이싱(109)의 내부면에 수직하게 방사체 리브(120)를 일체로 일정높이로 성형하여 구비한다.

이러한 방사체 리브(120)는 전자부품이 실장되는 기판(M)의 급전부(130)와 서로 대응하는 상,하부 케이싱(108)(109)중 어느 일측에 적어도 하나 이상 구비되어야 한다.

그리고, 상기 상,하부 케이싱(109)(108)의 사출성형시 구비되는 방사체 리브(110)는 사전에 설정된 안테나 특성 및 수신감도를 고려하여 그 형상이 결정되는데, 상부단에는 방사체 라인(120)의 형성길이를 보다 연장할 수 있도록 다각단면상의 단차부를 형성하거나 호형단면상의 단차부를 적어도 하나 이상 구비할 수도 있다.

이어서, 상기 상,하부 케이싱(108)(109)의 내부면 또는 기판(M)의 외부면에는 EMI차폐용 도전성 도료(105)를 기판(M)의 접지부(미도시)와 전기적으로 접속되도록 도포함으로서 외부의 유해 전자파가 단말기 본체내로 유입되어 전자부품에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있도록 한다.

이러한 EMI차폐용 도전성 도료를 도포하는 공정이 종료되면, 도전성 탄성체가 충진된 디스펜서(미도시)를 방사체 리브(110)의 직상부에 위치시킨 상태에서, 상기 방사체 리브(110)의 상부단을 따라 탄성수지와 도전성 금속성분을 혼합하여 제조된 액상의 도전성 탄성체를 디스펜싱하여 상기 방사체 리브(110)의 상부단에 외부로 신호를 방사하고 외부신호를 수신할 수 있는 방사체 라인(120)을 구비한다.

이때, 상기 방사체 리브(110)상에 디스펜싱된 도전성 탄성체는 일정시간 상온상태에서 그대로 두어 경화시키는 자연경화공정을 거치거나 자외선을 조사하여 경화시간을 단축하는 UV경화공정을 거칠 수도 있다.

연속하여, 상기 도전성 탄성체로 이루어진 방사체 라인(120)의 경화가 종료됨과 동시에 상기 상,하부 케이싱(108)(109)을 상하 합형하게 되면, 상기 하부케이싱(109)에 조립된 기판(M)은 급전부(130)를 매개로 하여 상기 방사체 라인(120)과 전기적으로 접합하게 된다.

즉, 상기 방사체 라인(120)의 일단에 돌출형성된 돌출부(125)와 상기 기판(M)의 급전부(130)가 서로 일대일 대응되면서 상기 방사체 라인(120)이 상기 급전부(130)에 탄력적으로 접촉하게 되는 것이다.

상기 급전부(130)가 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 탄성편(131)으로 구비되는 경우 상기 기판(M)에 연결된 탄성편(131)의 자유단인 일단이 상기 방사체 라인(120)의 돌출부(125)에 해당하는 도전성 탄성체와 탄력적으로 접하여 전기적으로 접촉하게 되어 신호의 송수신이 이루어지는 것이다.

또한, 상기 급전부(130)가 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 포그핀형태의 접촉핀(133)과 이를 탄력적으로 지지하는 스프링부재(132)로 구비되는 경우, 상기 접촉핀(133)의 일단과 상기 방사체 라인(120)의 일단이 탄력적으로 접하여 전기적으로 접촉하게 되어 신호의 송수신이 이루어지는 것이다.

본 발명은 특정한 실시 예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 단말기 본체의 상,하부 케이싱의 사출성형시 그 내부면에 방사체 리브를 구비하고, 그 상단부에 기판의 급전부와 접하도록 도전성 탄성체를 디스펜싱하여 구비함으로서, 종래와 같이 판상의 소재를 프레스, 타공하여 별도의 방사체를 형성한 다음 베이스의 외부면에 조립하고, 방사체가 조립된 베이스를 케이싱에 조립하는 번거롭고 복잡한 작업의 필요없이 케이싱의 내부면에 일체로 구비되는 방사체 리브에 방사체 라인을 보다 간단하고 간편하게 구비할 수 있기 때문에, 안테나 모듈을 제조하는 공정을 보다 단순화하여 제조비용을 절감하고, 안테나의 설계변경에 대하여 신속하게 대응할 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 종래와 같이 베이스를 상,하부케이싱사이의 내부공간에 구비할 필요가 없기 때문에, 안테나 모듈이 차지하는 공간을 종래에 비하여 현저히 줄여 제품의 소형화 설계를 가능하게 할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims

단말기 본체의 내부에 배치되고 다수의 전자부품이 실장되는 기판 ;

안테나의 특성에 맞추어 소정패턴을 따라 단말기 본체로부터 일체로 연장되는 적어도 하나의 방사체 리브 ; 및

상기 방사체 리브의 상단면에 디스펜싱되어 도포되는 도전성 탄성체에 의해서 구비되고, 상기 기판의 급전부와 일단이 전기적으로 접속하는 방사체 라인 ; 을 포함하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 방사체 리브는 상기 단말기 본체를 구성하는 상부 케이싱의 사출성형시 그 내부면으로부터 일정높이 돌출형성되는 수직리브임을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 방사체 리브는 상기 단말기 본체를 구성하는 하부 케이싱의 사출성형시 그 내부면으로부터 일정높이 돌출형성되는 수직리브임 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 방사체 리브는 상기 방사체 라인의 형성길이를 길게 연장할 수 있도록 다각단면상의 단차부를 상단부에 적어도 하나 이상 구비함을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 방사체 리브는 상기 방사체 라인의 형성길이를 길게 연장할 수 있도록 호형단면상의 단차부를 상단부에 적어도 하나 이상 구비함을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 방사체 라인은 체적저항이 1 내지 1000Ω㎝ 인 도전성 탄성체임을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제6항에 있어서,

상기 도전성 탄성체는 비전도성 탄성수지에 도전성 금속으로 첨가하여 구성됨을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제6항에 있어서,

상기 도전성 탄성체는 Hs 5 내지 100 정도의 탄성강도를 갖춤을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 기판의 급전부와 대응하는 방사체 라인의 일단부에는 상기 급전부와 탄력적으로 접하도록 돌출형성되는 돌출부를 구비함을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 급전부는 상기 방사체 라인의 임의위치에 자유단이 탄력적으로 접하고 고정단이 상기 기판의 고정공에 고정되는 탄성편으로 구비됨을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.
제1항에 있어서,

상기 급전부는 상기 방사체 라인의 임의위치에 자유단인 일단이 접촉되는 접촉핀과, 이를 상방으로 일정세기의 탄성력으로 탄력지지하도록 중공체에 수용되는 스프링부재로 구비됨을 특징으로 하는 무선통신 단말기의 내장형 안테나 모듈.