KR100773465B1 - 안테나 구조 및 안테나 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단말장치의 케이스 내부 표면에 안테나 패턴을 직접 인쇄하도록 하는 안테나 구조 및 안테나 형성방법에 관한 것이다. 본 발명은 단말장치의 주파수 특성에 따라 최적화된 안테나 패턴을 형상화하고, 그 안테나 패턴을 진공증착 또는 스퍼터링 방식에 의하여 단말장치의 내부 표면에 직접 인쇄한다. 이때 상기 안테나 패턴과 동일한 형상이 구비된 마스크 부재가 제공된다. 이에 따라 본 발명은 복잡한 안테나 패턴이더라도 인쇄방식에 의해 손쉽게 단말장치에 구현할 수 있어 최적화된 안테나 패턴을 제공하며, 또한 안테나와 인쇄회로기판과의 거리 확보로 인하여 노이즈 영향을 덜 받게 되어 안테나 특성을 최적 조건으로 제공할 수 있는 잇점이 있다.

내장형 안테나, 인쇄, 진공증착, 스퍼터링(sputtering).

Description

안테나 구조 및 안테나 형성방법{ANTENNA STRUCTURE AND METHOD FOR FORMATION}

도 1은 별도 구조물에 금속 제품을 인서트 사출하여 만든 종래 안테나 사시도.

도 2는 회로기판상에 안테나 패턴이 제공된 제품 구조도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 구조를 보인 구성도.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 안테나를 케이스 내부 표면에 인쇄하는 과정을 보인 실시 예 공정도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

30 : 단말장치 케이스

40 : 안테나 패턴

본 발명은 내장형 안테나에 관한 것으로서, 특히 단말장치의 케이스 내부 표면에 안테나 패턴을 인쇄하도록 하는 안테나 구조 및 안테나 형성방법에 관한 것이 다.

일반적으로, 근거리 무선통신인 블루투스(Blue Tooth), 무선랜, 지에스엠(GSM), 시디엠에이(CDMA) 등의 기능을 단말장치(셀룰러폰, PDA, PMP 등)에서 수행하기 위해서는 데이터 송수신을 위한 안테나가 필수적이었다. 상기 안테나는 통상 전방향성에 가까운 방사패턴 및 비교적 높은 이득과 대역폭을 제공할 수 있어야 한다. 이와 더불어 다중대역 및 다중모드를 실현할 수 있도록 다양한 대역을 쉽게 구현할 수 있어야 하며, 이 경우에는 대역간의 성능 편차(이득, 상대적인 대역폭, 방사패턴 등)가 적게 발생되도록 설계하는 것이 기술적 특징으로 인식되어지고 있다.

이와 같은 안테나는 다양한 형태로 지원되고 있다. 종래에는 직선 형태의 금속 선재에 의한 휩(whip) 안테나, 또는 금속 선재를 나선형으로 감은 헬리컬 안테나, 또는 신축 가능형 안테나 등이 사용되었지만, 근래 들어서는 작은 부피의 단말장치를 갖고자 하는 소형화 추세에 따른 소비자의 욕구를 만족시킬 수 있도록 상기 단말장치 내부에 내장할 수 있는 내장형 안테나(인테나라고 함)가 적용되어지고 있다.

상기 내장형 안테나는 일정 형상을 갖는 금속 소자의 소정 위치에 급전선로가 형성된 평판형 역 에프(F)형 안테나(PIFA: Planar Inverted F Antenna)가 주로 사용된다. 상기 역 에프형 안테나는 별도 구조물에 안테나를 인서트 사출을 통하여 제조하기 때문에 최적의 안테나 특성이 나타나는 형상패턴대로 제조할 수 있다.

그러나 도 1에 도시된 바와 같이 구조물(1)에 안테나(3) 패턴이 사출을 통해 제조되기 때문에 이를 가공하거나 수정이 어려우며, 이에 따라 안테나 특성 변화로 인하여 패턴 수정을 해야 하는 경우에는 튜닝을 위한 능동적인 설계변경이 어렵고 가격이 비싸다는 문제가 발생된다. 또한 사출 제조로 인하여 불량률이 많이 발생되고 사출을 위한 금형물이 제작되어야 하기 때문에 금형비용이 증대되는 문제점이 있었다.

그리고, 최적의 안테나 특성을 제공한다 할지라도 인쇄회로기판(PCB)과 일정 거리가 이격되도록 설치되기 때문에 설치공간 확보에 따라 단말장치의 크기를 최소화하는데 한계가 있었다.

다른 내장형 안테나 예로, 인쇄회로기판상에 안테나를 형성하는 경우이다. 즉 도 2와 같이 인쇄회로기판(PCB)(11) 상에 안테나 패턴(13)을 형성할 수도 있다. 그러나 이 경우에는 인쇄회로기판(11)에 장착되어 있는 다른 부품에서 발생되는 노이즈 영향을 받거나 상호 간섭될 수 밖에 없는 문제가 있다. 이를 해소하기 위해서는 안테나를 보호할 수 있도록 차폐막등을 별도로 형성해야하는 단점이 있다. 또한 안테나가 인쇄회로기판에 직접 형성됨으로써 수정 및 튜닝을 위해서는 인쇄회로기판을 새롭게 제작해야 하기 때문에 작업 공정이 추가로 발생되고 이에 따른 비용이 증대되었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 최적화된 안테나 패턴이 단말장치의 내부 표면에 직접 인쇄 형성되도록 하는 안테나 구조 및 안테나 형성방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 안테나 구조는, 일정 형상과 두께를 갖는 안테나 패턴이 단말장치의 케이스 내부 표면에 인쇄되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 인쇄된 안테나 패턴과 상기 단말장치의 인쇄회로기판 상호간은 급전라인과 접지라인이 연결된다.

본 발명의 상기 안테나 패턴은 단말장치의 주파수 특성마다 상이한 형상을 가지게 된다.

그리고, 본 발명에서 상기 안테나 패턴은 진공증착방식 또는 스퍼터링 방식에 의해 인쇄된다.

본 발명은 진공상태의 챔버 내에서 인쇄가 이루어지도록 상기 안테나 패턴과 동일한 형상이 구비된 마스크 부재가 더 구비되며, 상기 마스크 부재와 상기 단말장치가 일정 간격 이격된 상태에서 금속재질을 증발시켜 상기 마스크 부재를 관통하여 상기 케이스 내부표면에 부착하도록 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 안테나 구조는, 일정 형상과 두께를 갖는 안테나 패턴이 소정 재질로 이루어진 단말장치의 케이스 내부 표면에 진공증착 방식에 의해 인쇄되어 구성된다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 안테나 구조는, 일정 형상과 두께를 갖는 안테나 패턴이 소정 재질로 이루어진 단말장치의 케이스 내부 표면에 스퍼터링 방식에 의해 인쇄되어 구성된다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안테나 형성방법은, 단말장치 특성에 따라 안테나 패턴을 형상화하는 단계, 상기 안테나 패턴과 동일하게 형성된 마스크 부재를 상기 단말장치의 케이스 내부 표면과 일정 간격 이격된 상태로 고정 설치한 후, 상기 내부 표면에 상기 안테나 패턴을 인쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 안테나 패턴은 진공증착방식 또는 스퍼터링 방식에 의해 인쇄가 되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 안테나 패턴은 단말장치의 주파수 특성에 따라 일정 두께를 갖도록 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 케이스 내부 표면에 안테나 패턴을 인쇄함으로써, 안테나 패턴이 복잡하더라고 쉽게 구현이 가능하고 인쇄회로기판과의 거리 확보가 가능하여 노이즈 영향을 줄일 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 의한 안테나 구조 및 그 형성방법을 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참고하여 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안테나 구조를 보인 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 본 발명의 안테나를 케이스 내부 표면에 인쇄하는 과정을 보인 실시 예 공정도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 단말장치의 케이스(30) 내부 표면에 안테나 패턴(40)이 인쇄된 것을 알 수 있다. 상기 안테나 패턴(40)은 블루투스(Blue Tooth), 무선랜, 지에스엠(GSM), 시디엠에이(CDMA)등과 같은 다양한 무선통신방식에 따른 주파수 특성에 따라 각각 상이한 형상을 갖게 된다. 따라서, 상기 무선통신방식이 실제 적용되는 단말장치의 특성 등을 고려하여 최적화된 안테나 특성을 갖는 패턴으로 형상화해야한다. 물론, 상기 안테나 패턴(40)은 그 안테나 패턴(40)이 실제 인쇄되는 단말장치의 케이스(30) 내부 표면에 대한 형태 등도 고려가 되어야 한다. 본 발명의 실시 예에서는 대략 'ㄱ' 형태의 안테나 패턴이 인쇄된 것을 보이고 있다.

다음으로 상기 안테나 패턴을 케이스 내부 표면에 인쇄하는 과정을 설명한다.

먼저, 상술한 바와 같이 최적화된 주파수 특성을 제공하도록 튜닝을 통한 안테나 패턴(40)을 형상화한다. 상기 안테나 패턴(40)이 정해지면, 이를 단말장치의 케이스 내부(30) 표면에 인쇄를 하는바, 이 경우 일반적인 인쇄방식에 의해 상기 안테나 패턴을 직접 인쇄할 수 있으나, 본 발명에서는 진공증착과 스퍼터링 방식에 의해 인쇄하는 것으로 하여 설명한다. 즉, 단말장치를 구성하는 케이스(30)가 대부분 플라스틱 재질로서, 플라스틱의 화학적 구조상 전기적 중성으로 절연성을 가지고 있지만 내열성은 낮고 코팅에는 미약한 밀착력을 가지고 있기 때문에, 종래 습식코팅이나 스프레이 코팅방식으로는 막 두께가 균일하지 않게 되고 시간 경과에 따라 코팅층이 분리되는 문제가 있기 때문이다.

첫 번째, 진공증착을 이용하는 경우이며, 도 4를 참조하여 설명한다.

상기 진공증착은, 진공상태의 챔버 내부에 피복될 물체와 그 표면에 부착시키려는 금속 등의 입자를 제공하고, 히터에 전류를 흘러 가열하여 금속입자를 증발시키게 되면 상기 표면에 응축하여 부착되는 방식이다.

상기 진공증착을 위하여 우선 케이스 내부(30) 표면, 구체적으로 안테나 패턴(40)이 인쇄될 부분에 대하여 플라즈마 처리를 수행하여 물리적 부착력을 강화시킨다. 다음, 상기에서 형상화한 안테나 패턴(40)과 동일한 패턴(52)을 마스크 부재(50)에 형상화한다. 상기 마스크 부재(50)는, 상기 안테나 패턴(40) 형상과 대응되는 패턴이 형성된다.

상기 패턴(52)이 형성된 마스크 부재(50)가 준비되면, 상기 마스크 부재(50)를 상기 케이스(30) 내부 표면과 일정 간격 유지시키도록 한다. 도면에는 미도시하고 있지만, 상기 케이스(30)는 내부표면이 상부방향을 향한 상태에서 별도의 고정장치에 의해 고정되며, 상기 마스크 부재(50)는 지지장치에 의해 지지된 상태로 상기 케이스(30) 내부와 간격 유지된 상태를 유지하게 된다.

다음으로, 소정 하우징(60)에서 상기 마스크 부재(50)의 상부방향으로 금속 입자를 증발하여 제공하면, 상기 금속 입자는 상기 마스크 부재(50)에 형성된 패턴(52) 형상을 통과하여 상기 케이스(30) 내부표면의 정해진 개소에 도달되어 인쇄된다.

이때, 상기 안테나 패턴(40) 두께는 최적의 방사특성을 고려하여 정해진다. 일반적으로 상기 두께는 챔버내의 진공도, 그리고 금속공급원과 케이스 상호간의 간격이 일정 간격 유지한 상태에서 인쇄시간 및 전류의 세기를 적절히 제공함으로 써 조절가능하다.

상기 안테나 패턴(40)이 인쇄된 다음에는 케이스(30)에 장착된 인쇄회로기판과 상기 안테나 패턴(40) 상호간을 소정 재질 특성을 갖는 연결핀(미도시)을 사용하여 급전라인과 접지라인을 연결한다. 상기 연결핀은 일정한 충격 및 유동에 대비하도록 탄성력을 갖는 것이 바람직하다.

두 번째, 스퍼터링 방식을 이용하는 경우이다.

통상 스퍼터링은 타켓(target)원자의 방출과 그 원자가 케이스에 부착되는 과정을 포함한다. 이는 금속, 플라스틱, 유리 등의 소재를 화학적 개질을 목적으로 진공을 이용하여 금속 증발이 용이한 원리를 이용하여 진공중에 금속을 가열하면 상기 금속은 증발/비산하여 진공중에 놓여있는 소재(즉 케이스)에 박막을 이루어 금속화하는 것이다.

상기 스퍼터링 방식도 앞서 설명한 진공증착방식과 같이 진공 상태의 챔버가 이용된다. 일반적으로 상기 챔버내에 낮은 압력의 스퍼터링 기체,즉 아르곤 가스를 흘려주면서 타켓(Cathode : 음극)에 cm²당 1W정도의 직류전원을 인가하면 증착하고자 하는 케이스와 타켓 사이에 플라즈마가 발생하고, 상기 플라즈마내에는 고출력 직류 전류계에 의해 아르곤 가스가 양이온으로 이온화된다.

그리고 상기 아르곤 양이온은 직류 전류계에 의해 음극으로 가속되어 상기 타켓 표면에 충돌하게 되고 상기 충돌에너지에 의해 상기 타켓의 원자가 방출되어 케이스 내부표면에 부착한다.

이러한 과정에 의하여 상기 케이스 내부(30) 표면에 안테나 패턴(40)을 인쇄할 수가 있게 된다.

이와 같이 상기 실시 예에 설명되고 있는 본 발명은 단말장치의 케이스 내부 표면에 주파수 특성 등을 고려한 안테나 패턴이 직접 인쇄됨을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

예컨대, 본 발명은 플라스틱 재질의 단말장치의 케이스 내부 표면에 진공증착 또는 스퍼터링 방식에 의해 소정 형상과 두께를 갖는 안테나 패턴을 인쇄하고 있으나, 합성수지 등과 같은 재질도 적용가능하며 또한 다른 인쇄공정에 의해서도 안테나 패턴을 인쇄할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 인쇄방식을 적용하여 안테나 패턴을 제공하기 때문에 안테나 패턴이 복잡하더라도 손쉽게 단말장치에 구현할 수 있어, 다양한 주파수 특성별로 최적화된 안테나 패턴을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 안테나 패턴이 인쇄회로기판과 소정 간격이 확보된 상태이기 때문에 종래 인쇄회로기판에 안테나 패턴이 구현된 것에 비하여 상대적으로 노이즈 영향을 적게 받아 최초 설정한 안테나 특성을 정확하게 제공함은 물론, 인쇄회로기판에 장착된 각종 부품/소자 등도 안정적으로 동작할 수 있다.

그리고, 안테나 패턴이 변경되더라도 마스크 부재에 상기 변경된 안테나 패턴을 제공하기만 하면 바로 안테나 제조가 가능하기 때문에 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과도 있다.

Claims (10)

1. 일정 형상의 안테나 패턴이 형상화된 마스크 부재,

   상기 마스크 부재의 안테나 패턴과 동일한 형상으로 안테나 패턴이 플라즈마 처리된 내부 표면에 인쇄되는 단말 케이스,

   상기 안테나 패턴과 인쇄회로기판을 연결하는 탄성 재질의 연결핀을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 안테나 구조.
2. 안테나 패턴이 인쇄되어질 내부 표면이 플라즈마 처리된 단말 케이스,

   상기 안테나 패턴과 동일한 패턴이 형상화된 마스크 부재,

   상기 단말 케이스와 마스크 부재가 일정 간격 이격된 상태에서 진공증착 방식에 의해 상기 마스크 부재에 형성된 안테나 패턴대로 상기 내부 표면에 인쇄되는 안테나 패턴,

   상기 안테나 패턴과 인쇄회로기판을 연결하는 탄성 재질의 연결핀을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 안테나 구조.
3. 안테나 패턴이 인쇄되어질 내부 표면이 플라즈마 처리된 단말 케이스,

   상기 안테나 패턴과 동일한 패턴이 형상화된 마스크 부재,

   상기 단말 케이스와 마스크 부재가 일정 간격 이격된 상태에서, 스퍼터링 방식에 의해 상기 마스크 부재에 형성된 안테나 패턴대로 상기 내부 표면에 인쇄되는 안테나 패턴,

   상기 안테나 패턴과 인쇄회로기판을 연결하는 탄성 재질의 연결핀을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 안테나 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 안테나 패턴은 단말장치의 주파수 특성마다 상이한 형상과 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 구조.
5. 단말장치 케이스 내부 표면에 플라즈마 처리하는 단계;

   상기 단말장치 케이스 내부 표면에 인쇄하고자 하는 안테나 패턴과 동일한 안테나 패턴이 형성되는 마스크 부재를 형상화하는 단계;

   상기 단말장치 케이스 내부 표면과 상기 마스크 부재를 일정간격 유지하고 금속입자를 증발하여 제공하는 단계;

   상기 제공된 금속입자에 의해 상기 마스크 부재의 안테나 패턴과 동일한 형상을 갖는 안테나 패턴을 상기 플라즈마 처리된 내부 표면에 인쇄하는 단계;

   상기 인쇄된 안테나 패턴과 상기 단말장치 케이스 내부에 장착된 인쇄회로기판을 탄성력을 갖는 연결핀으로 연결하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 안테나 구조 형성방법.
6. 단말장치 케이스 내부 표면에 플라즈마를 처리하는 단계;

   상기 단말장치 케이스 내부 표면에 인쇄하고자 하는 안테나 패턴과 동일한 마스크 부재를 형상화하는 단계;

   상기 단말장치 케이스 내부 표면과 상기 마스크 부재를 일정간격 유지하고 스퍼터링 방식에 의해 상기 마스크 부재의 안테나 패턴과 동일한 형상을 갖는 안테나 패턴을 상기 플라즈마 처리된 내부 표면에 인쇄하는 단계;

   상기 안테나 패턴과 상기 단말장치 케이스 내부에 장착된 인쇄회로기판을 탄성력을 갖는 연결핀으로 연결하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 안테나 구조 형성방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 안테나 패턴은 상기 단말장치의 주파수 특성마다 상이한 형상과 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 구조 형성방법.
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