KR100780554B1 - 전도성 도료로 형성된 안테나 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 전도성 잉크를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하는 안테나가 개시된다. 본 발명의 안테나 패턴은 소정 주파수에 대한 핫-스팟(hot-spot)에서 해당 주파수에 대한 침투 깊이와 동일한 두께로 형성되어, 안테나의 이득을 유지하면서 전도성 도료의 사용량을 더욱 감소시킬 수 있다.
전도성 도료, 표피 효과, 침투 깊이

Description

전도성 도료로 형성된 안테나 및 그 제조 방법{ANTENNA FORMED WITH CONDUCTIVE INK AND PRODUCTION METHOD THEREOF}
도 1 은 종래의 내장형 안테나를 도시하는 도면.
도 2 는 패턴의 두께에 의한 전류의 손실을 도시하는 도면.
도 3a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 단일 대역 안테나를 도시하는 상면도.
도 3b 는 도 3a 의 안테나의 A-A' 에 따른 단면도.
도 4a 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 이중 대역 안테나를 도시하는 상면도.
도 4b 는 도 4a 의 안테나의 A-A' 에 따른 단면도.
도 5a 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 이중 대역 안테나를 도시하는 상면도.
도 5b 는 도 5a 의 안테나의 A-A' 에 따른 단면도.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 안테나의 제조방법을 나타내는 흐름도.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 안테나의 사용 상태를 나타내는 도면.
도 8 은 GSM 850 의 사용 주파수 대역에서의 안테나 패턴의 두께에 따른 이득 변화를 나타내는 그래프.
도 9 는 USPCS 의 사용 주파수 대역에서의 안테나 패턴의 두께에 따른 이득 변화를 나타내는 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 기판 12 : 안테나 패턴
14 : 접지부 16 : 급전부
18 : 안테나 패턴 20 : 접지부
22 : 급전부 26 : 유전체 기재
본 발명은 무선 통신용 안테나에 관한 것으로, 특히 전도성 도료에 의해 안테나 패턴이 형성되고 안테나의 사용 주파수에 따라 패턴의 두께가 결정되는 무선 통신용 안테나에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신용 안테나는 급전부 및 접지부를 갖고, 이들을 통해 단말기 내부의 RF 회로와 접속되는 안테나 패턴, 및 안테나 패턴을 지지하는 기재를 포함한다.
안테나 패턴은 도전체로 형성되고 소정의 전기적 길이를 가짐으로써, 목적 주파수에서 공진하여 전자기파를 방사 및/또는 수신하도록 구성되고 방사체로서 기능한다. 안테나 패턴은 그 형성 위치 및 허용 공간에 따라 미앤더 형태, 헬리컬 형태, 직사각형, 원형 등의 다양한 형상을 갖는다. 기재는 안테나 패턴을 지지하는 형상을 갖는 한편, 전자기파의 유효 파장을 감소시켜 안테나 패턴의 전기적 길이가 감소될 수 있도록 유전체로 형성된다.
한편, 근래에는 통신 단말기의 소형화 및 경량화 추세에 따라 내장형 안테나가 많이 채용되고 있다. 도 1 은 종래의 내장형 안테나를 도시하는 도면이다. 종래의 내장형 안테나는 기판 (110) 및 기판 상에 형성된 도전성의 안테나 패턴 (120) 을 포함하는 방사체부 (100), 방사체부 (100) 를 지지하는 기재부 (200) 및 안테나 패턴 (120) 과 RF 회로 (미 도시) 를 접속하는 단자부 (300) 를 포함한다. 단자부 (300) 는 단자홀 (220) 을 통해 기재부 (200) 와 결합되고, 방사체부 (100) 는 접속 돌기 (230) 에 의해 기재부 (200) 와 결합된다. 이와 같이 결합된 경우, 안테나 패턴 (120) 의 접속부 (130) 와 단자부 (300) 가 접속되며, 단자부는 RF 회로와 접속되어 안테나가 동작한다.
이러한 종래의 내장형 안테나에 있어, 안테나 패턴 (120) 은 기판 (110) 상에 도전체를 증착하여 형성되는 것이 일반적이다. 그러나, 증착 공정에 의해 패턴 (120) 을 형성하는 것은 번거롭다는 문제가 있었다.
이를 개선하기 위하여 기판 (110) 상에 전도성 도료(잉크)를 인쇄하여 안테나 패턴 (120) 을 형성하는 방법에 제안되었다. 전도성 도료(잉크)는 은 등의 미세한 도체 입자를 포함하여 도전성을 가지므로, 기판 (110) 상에 인쇄되어 방사체로 기능할 수 있다. 이러한 전도성 도료(잉크)를 실크 인쇄 등의 방법으로 기판 (110) 상에 소정 형태로 인쇄함으로써 안테나 패턴 (120)을 형성할 수 있다. 전도성 도료(잉크)에 의하여 안테나 패턴 (120)을 형성하는 경우, 그 인쇄 공정이 매우 간단하여 생산성을 크게 높일 수 있으며, 다양한 형태의 패턴 형성이 가능하다.
그러나 전도성 도료(잉크)에 의해 안테나 패턴을 형성한 경우 안테나의 이득이 저하된다는 문제점이 있었다. 또한, 전도성 잉크의 경우 그 가격이 매우 고가이므로 안테나의 제조 비용이 증가한다.
따라서 전도성 도료(잉크)를 사용하여 안테나 제조 공정을 간소화하고 설계 자유도를 증가시키는 동시에, 양호한 이득을 가지며 제조 비용이 저렴한 안테나 및 그 제조 방법이 요구된다.
본 발명은 양호한 이득을 갖는 전도성 도료(잉크)를 이용한 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조 비용이 낮은 전도성 도료(잉크)를 이용한 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로, 도체에서 전자기파가 진행하는 경우 전자기파는 다음의 수학식 으로 주어지는 감쇄 상수 (attenuation constant) α 로 감쇄된다.
Figure 112006011146441-pat00001
Figure 112006011146441-pat00002
: 주파수
Figure 112006011146441-pat00003
: 도체의 투자율 (permeability)
Figure 112006011146441-pat00004
: 도체의 도전율 (conductivity)
따라서, 도체에서의 전자기파는 다음 수학식으로 주어지는 침투 깊이 (skin depth) δ 이상에서는 1/e 로 감쇄되어 실질적으로 소멸하며, 그에 의해 전류는 침투 깊이 δ 내로 제한된다. 이를 표피 효과 (skin effect) 라 한다.
Figure 112006011146441-pat00005
식에서 보듯이 전자기파의 주파수가 높아질수록 침투 깊이는 작아지고, 전자기파의 주파수가 낮아질수록 침투 깊이가 커진다. 예를 들어, 3 MHz 에서 구리의 침투 깊이는 0.0038 mm 이나, 10 GHz 에서는 0.66 μm 의 작은 값을 갖는다.
본 발명의 발명자들은 이에 착안하여 연구한 결과, 종래의 전도성 도료(잉크)를 이용한 안테나는 표피 효과와 관련한 전류 손실에 의해 이득의 저하가 발생함을 발견하였다. 구체적으로, 침투 깊이가 안테나 패턴의 두께보다 큰 경우에는, 전자기파의 일부가 기판에 의해 차단되고 손실이 발생한다. 도 2 를 참조하면, 전류 (Ip 및 Ia) 는 침투 깊이 (δ) 내에서 흐른다. 그러나, 패턴의 두께 (h) 가 침투 깊이 (δ) 보다 작은 경우, 두께 (h) 를 초과하는 부분의 전류 (Ia) 는 도체 패턴 (120) 이 아닌 기판 (110) 으로 흐르며, 결국 전류 (Ia) 는 전파되지 못하고 손실된다. 따라서, 안테나의 이득이 감소되고 특성이 저하되는 문제가 발생한다.
역으로, 패턴 (120) 의 두께가 침투 깊이보다 큰 경우, 전류의 손실은 없으며 안테나 이득의 감소도 없다. 그러나, 침투 깊이 이상의 패턴 (120) 부분은 안테나 특성에 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 패턴 (120) 의 두께를 안테나의 사용 주파수에 대응하는 침투 깊이로 설정함으로써 안테나의 성능은 유지하면서도 사용되는 전도성 도료(잉크)의 양을 감소시킬 수 있으며, 그에 따라 안테나의 제조 비용을 감소시킬 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 이러한 발견에 기초한 것으로, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판 및 상기 기판 상에 전도성 도료를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하는 무선 통신용 안테나에 있어서, 상기 패턴의 두께는 상기 안테나의 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이와 동일한, 무선 통신용 안테나가 제공된다.
상기 안테나는, 2 이상의 공진 주파수를 갖고, 상기 침투 깊이는 상기 공진 주파수 중 최저 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이인 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기 최저 공진 주파수는 GSM 850 의 사용 주파수 대역 에 존재한다.
한편, 상기 전도성 도료는 65 내지 70 중량% 의 은 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 기판 및 상기 기판 상에 전도성 도료를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하는 무선 통신용 안테나에 있어서, 상기 패턴 중 상기 안테나의 공진 주파수에 대한 핫-스팟(hot-spot)의 패턴 두께는 상기 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이와 동일한, 무선 통신용 안테나가 제공된다.
상기 안테나는 2 이상의 공진 주파수를 갖고, 상기 침투 깊이는 상기 공진 주파수 중 최저 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이인 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는, 상기 핫-스팟 이외에서의 상기 패턴의 두께는 상기 공진 주파수 중 최고 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이와 동일하다.
또한, 상기 최저 공진 주파수는 GSM 850 의 사용 주파수 대역에 존재하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전도성 도료는 65 내지 70 중량% 의 은 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 기판 및 상기 기판 상에 전도성 도료를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하며, 2 이상의 공진 주파수를 갖는 무선 통신용 안테나에 있어서, 상기 패턴 중 상기 공진 주파수 각각에 대한 핫-스팟 (hot -spot)의 패턴 두께는 상기 공진 주파수 각각에 대한 상기 패턴의 침투 깊이와 동일한, 무선 통신용 안테나가 제공된다.
상기 전도성 도료는 65 내지 70 중량% 의 은 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 기판 및 상기 기판 상에 전도성 도료를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하는 무선 통신용 안테나를 제조하는 방법에 있어서, 상기 기판 상에 상기 안테나 패턴의 형상으로 제 1 두께로 상기 전도성 도료를 인쇄하는 단계, 상기 안테나 패턴 중 제 1 주파수에 대한 제 1 핫-스팟(hot-spot)에 제 2 두께로 상기 전도성 도료를 인쇄하는 단계로서, 상기 제 2 두께는 상기 제 1 핫 스팟에서의 상기 패턴의 두께가 상기 제 1 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이가 되도록 하는 두께인, 단계를 포함하는, 무선 통신용 안테나 제조 방법이 제공된다.
상기 제 1 주파수는 상기 안테나의 공진 주파수 중 최저 공진 주파수인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 두께는 상기 안테나의 공진 주파수 중 최고 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이인 것이 바람직하다.
한편, 바람직하게는 상기 안테나 패턴 중 제 2 주파수에 대한 제 2 핫-스팟(hot-spot)에 제 3 두께로 상기 전도성 도료를 인쇄하는 단계로서, 상기 제 3 두께는 상기 제 2 핫 스팟에서의 상기 패턴의 두께가 상기 제 2 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이가 되도록 하는 두께이며, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수보다 낮은, 단계를 더 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다. 도 3a 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 단일 대역 안테나를 도시하는 상면도이고, 도 3b 는 도 3a 의 안테나의 A-A' 에 따른 단면도이다. 도 3a 에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 안테나는 기판 (10) 상에 안테나 패턴 (12) 이 전도성 도료(잉크)에 의해 인쇄되어 형성되어 있으며, 안테나 패턴 (12) 에는 접지부 (14) 및 급전부 (16) 가 형성된다.
안테나 패턴 (12) 의 형성에 이용되는 전도성 도료(잉크)는 공지된 여하한 것을 사용할 수 있으나, 65 ~ 70 중량% 의 은 (Au) 과 30 ~ 35 중량% 의 첨가제의 배합물인 것이 바람직하다. 첨가제는 수지, 건조제 및 분산제의 혼합물일 수 있다. 수지는 은 (Au) 과 산소의 직접적인 접촉을 방지하여 부식을 방지하는 역할을 하고, 건조제는 도료(잉크)의 건조를 촉진하여 안테나 제조 시간을 단축시키며, 분산제는 은 입자의 분산성을 높여준다.
한편, 전도성 도료(잉크)의 점도는 20,000 내지 24,000 cps 로 하는 것이 바람직하다. 또한, 은 (Au) 입자를 다양한 크기로 미세화하고, 판상으로 형성함으로써 입자간의 상호 연결성을 향상시킬 수 있다.
도 3b 를 참조하면, 안테나 패턴 (12) 의 두께 (h) 는 안테나 사용 주파수에서의 패턴 (12) 의 침투 깊이 (δ) 일 수 있다. 본 실시형태의 안테나는 단일 대역 안테나이므로, 안테나를 사용하고자 하는 주파수에서 단일한 공진 주파수를 갖도록 설계된다. 따라서, 두께 (h) 를 사용 주파수에 대한 침투 깊이 (δ) 로 하는 경우, 안테나 패턴 (12) 을 따라 전달되는 전자기파는 실질적으로 손실이 없이 전달될 수 있다. 그러므로, 안테나의 이득 저하가 방지된다.
또한, 상술한 바와 같이, 두께 (h) 를 침투 깊이 (δ) 보다 크게 하여도 안테나 특성에는 영향을 주지 않으므로, 패턴 (12) 의 두께 (h) 를 침투 깊이 (δ) 와 동일하게 함으로써 패턴 (12) 형성에 사용되는 전도성 도료(잉크)의 양을 최소화할 수 있다. 따라서 고가의 전도성 도료(잉크)를 최소한의 양만 사용하는 것이 가능하며, 안테나의 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 안테나는 1 회의 인쇄로 형성이 가능하므로 그 제조 공정이 단순하여 생산성을 높일 수 있다.
도 4a 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 이중 대역 안테나를 도시하는 상면도이며, 도 4b 는 도 4a 의 안테나의 A-A' 에 따른 단면도이다. 본 실시형태의 안테나는 기판 (10) 상에 전도성 도료(잉크)를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴 (18) 을 포함한다. 또한, 안테나 패턴 (18) 에는 접지부 (20) 및 급전부 (22) 가 형성된다. 안테나 패턴 (18) 은 이전 실시형태에서와 동일한 전도성 도료(잉크)의 인쇄에 의하여 형성될 수 있다. 한편, 본 실시형태의 안테나 패턴 (18) 은 E 자 형상으로 인쇄되어, 이중 대역 특성을 나타낸다. 패턴 (18) 의 형상은 E 자 형으로 제한되지 않으며, 안테나의 사용 주파수 대역 및 다중 대역 특성에 따라, 미앤더 형, 장방형, 삼각형, 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있음은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
도 4b 를 참조하면, 안테나 패턴 (18) 은 침투 깊이 (δ) 와 동일한 두께 (h) 를 가질 수 있다. 본 실시형태의 안테나는 이중 대역 안테나로서 저주파 대역 의 공진 주파수 (fL) 및 고주파 대역의 공진 주파수 (fH) 의 2 개의 공진 주파수를 갖는다. 상술한 바와 같이, 침투 깊이는 저주파에 대하여 더 크므로, 표피 효과에 의한 손실은 저주파에 대하여 더 크게 나타난다. 따라서, 패턴 (18) 의 두께 (h) 는 다음 수학식으로 주어지는 저주파 공진 주파수 (fL) 에 대한 패턴 (18) 의 침투 깊이 (δL) 로 정해질 수 있다.
Figure 112006011146441-pat00006
이 경우, 고주파수의 전자기파뿐만 아니라 저주파수의 전자기파에 대하여서도 손실이 발생하지 않고, 안테나의 이득 저하를 막을 수 있다.
또한, 침투 깊이 (δL) 는 고주파 및 저주파 전자기파 모두에 대하여 양호한 안테나 특성을 확보하기 위한 최소의 두께이므로, 패턴 (18) 의 두께를 침투 깊이 (δL) 로 함으로써 안테나의 특성을 유지하면서도 패턴 (18) 형성에 필요한 전도성 도료(잉크)의 양을 최소화할 수 있고, 안테나 제조 비용을 절감할 수 있다. 이와 같이, 전도성 도료(잉크)의 인쇄를 이용하여, 저주파 공진 주파수에 대한 침투 깊이로 안테나 패턴 (18) 을 형성함으로써, 1 회의 인쇄 공정으로 양호한 이득을 갖는 안테나를 최소한의 비용으로 제조하는 것이 가능하다.
제 2 실시형태의 원리는 이중 대역 안테나뿐만 아니라 삼중 대역 이상의 안테나에도 적용이 가능하다. 안테나 패턴의 두께를 수개의 공진 주파수 중 가장 낮은 공진 주파수에 대한 침투 깊이로 함으로써, 1 회의 인쇄 공정으로 양호한 이득을 갖는 삼중 대역 이상의 안테나를 낮은 비용으로 제조할 수 있다. 이 경우, 미앤더 라인, 슬롯을 갖는 패치 형 등 다양한 형상으로 패턴 (18) 을 형성하여 삼중 대역 이상의 다중 대역 특성을 얻을 수 있으며, 이러한 변형은 당업자가 용이하게 인식할 수 있는 범위 내에 있다.
도 5a 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 이중 대역 안테나를 도시하는 상면도이며, 도 5b 는 도 5a 의 안테나의 A-A' 에 따른 단면도이다. 본 실시형태의 안테나는 기판 (10) 상에 전도성 도료(잉크)를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴 (18) 을 포함한다. 또한, 안테나 패턴 (18) 에는 접지부 (20) 및 급전부 (22) 가 형성된다. 안테나 패턴 (18) 은 이전 실시형태에서와 동일한 전도성 도료(잉크)의 인쇄에 의하여 형성될 수 있다. 본 실시형태의 안테나 패턴 (18) 은 E 자형으로 형성되어 이중 대역 특성을 갖는다. 패턴 (18) 의 형상은 E 자 형으로 제한되지 않으며, 안테나의 사용 주파수 대역 및 다중 대역 특성에 따라, 미앤더 형, 장방형, 삼각형, 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있음은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
일반적으로, 이중 대역 안테나는 2 개의 공진 주파수를 가지고, 안테나 패턴 (18) 에서는 2 가지 주파수의 전자기파가 방사/수신된다. 이때, 각각의 주파수에 따라 패턴 (18) 상의 상이한 위치에서 전자기파 (즉, 그에 의한 전류) 의 크기가 최대 값을 가지며, 그 위치는 안테나의 형태 및 주파수에 의해 정해진다. 이와 같이, 패턴 중 최저 공진 주파수에 대해 전류가 최대 값을 갖는 지점을 핫-스팟 (hot -spot) 이라고 하며, 핫 스팟에서의 이득 저하가 안테나 전체의 이득을 좌우하게 된다. 따라서, 핫 스팟에서의 이득 저하를 방지하여 안테나 전체의 이득을 향상시킬 수 있다.
도 5a 를 참조하면, 본 실시형태의 안테나에 있어서, 저주파 전류에 대한 핫 스팟은 패턴 단부 (24) 이다. 상술한 바와 같이 안테나의 이득 저하는 표피 효과와 관련되므로, 패턴 단부 (24) 에서의 패턴 두께를 패턴의 침투 깊이로 설정하여 패턴 단부 (24) 에서의 이득 저하를 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 5b 에 도시된 바와 같이, 단부 (24) 외에서의 패턴 두께 (h1) 는 다음 수학식으로 주어지는 고주파수의 공진 주파수 (fH) 에 대한 패턴의 침투 깊이로 정할 수 있다.
Figure 112006011146441-pat00007
한편, 단부 (24) 에서의 패턴 두께 (h2) 는 상기 수학식 3 으로 주어지는 저주파수의 공진 주파수 (fL) 에 대한 침투 깊이 (δL)로 정할 수 있다.
이와 같이, 패턴 (18) 의 두께를 침투 깊이 (δH, δL) 로 함으로써 최소량의 전도성 도료(잉크)를 사용하여 양호한 이득을 갖는 안테나 패턴을 형성할 수 있다. 특히, 이전 실시형태와는 달리 저주파에 대한 핫 스팟에서의 패턴 두께 (h2) 만을 저주파수의 침투 깊이 (δL) 로 함으로써, 안테나 이득의 저하를 실질적으로 방지하면서도 이전 실시형태에 비하여 사용되는 전도성 도료(잉크)의 양을 더욱 줄일 수 있으며, 안테나의 제조 비용을 더욱 절감할 수 있다.
다음, 도 5a 및 6 을 참조하여, 본 실시형태의 안테나 제조 방법을 설명한다. 먼저 단계 (S100) 에서, 기판 (10) 상에 안테나 패턴 (18) 의 형상이 형성된 스크린을 배치한다. 다음, 스크린 상에 전도성 잉크를 침투 깊이 (δH) 두께로 인쇄하여 전체적인 안테나 패턴을 형성한다 (단계 (S110)).
다음, 단계 (S120) 에서 패턴 (18) 이 인쇄된 기판 (10) 상에, 단부 (24) 의 형태가 형성된 스크린을 배치한다. 이 때, 단부 (24) 의 위치 및 형태는 안테나의 핫 스팟의 위치 및 형태로 할 수 있다. 핫 스팟의 위치 및 형태는 안테나의 설계 시에 예측될 수 있다. 또한, 단계 (S110) 에서의 1 차 인쇄 후, 안테나의 전류 분포를 측정하여 핫 스팟의 위치 및 형태를 측정하는 것도 가능하다. 이 경우, 핫 스팟의 위치 및 형태는 1 회만 측정되고, 이후 동일한 형태의 안테나 패턴 (18) 에 대해서는 동일한 위치 및 형태가 이용될 수 있다.
마지막으로, 단계 (S130) 에서 단부 (24) 의 두께가 침투 깊이 (δL) 가 되도록 전도성 도료(잉크)를 인쇄하여, 안테나 패턴 (18) 의 형성을 완료한다. 단계 (S110) 에서, 이미 두께 δH 의 패턴이 형성되어 있으므로, 본 단계에서는 δL-δH 두께의 전도성 도료(잉크)만을 추가로 인쇄할 수 있다.
본 실시형태의 안테나 제조 방법에 따르면, 소량의 전도성 재료를 사용하여 안테나의 제조비용을 감소시키면서도, 이득이 저하되지 않은 안테나를 제조할 수 있다.
이중 대역 안테나와 관련하여 제 3 실시형태를 설명하였으나, 본 실시형태의 원리는 삼중 대역 이상의 안테나에 대하여서도 적용이 가능하다. 이 경우, 가장 높은 공진 주파수에 대한 침투 깊이로 전체적인 안테나 패턴을 형성하고, 제 2 공진 주파수 및 제 3 공진 주파수 각각에 대한 핫 스팟 위치에 각각 제 2 공진 주파수에 대한 침투 깊이 및 제 3 공진 주파수에 대한 침투 깊이로 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 전도성 도료를 최소한으로 사용하면서도, 다수의 주파수 대역에 대하여 양호한 이득을 얻을 수 있다. 한편, 미앤더 라인, 슬롯을 갖는 패치 형 등 다양한 형상으로 패턴 (18) 을 형성하여 삼중 대역 이상의 다중 대역 특성을 얻을 수 있으며, 이러한 변형은 당업자가 용이하게 인식할 수 있는 범위 내에 있다.
또한, 삼중 대역 이상의 안테나의 제조방법에 있어서는, 각각의 주파수에 대한 침투 깊이의 두께로 추가적인 인쇄를 수행할 수 있다. 예를 들어, 삼중 대역 안테나의 최저 공진 주파수 (fLowest(<fL)) 에 대한 침투 깊이가 δLowest 일 때, 상기 단계 (S130) 후에, δLowest-δL 의 두께로 전도성 도료(잉크)를 인쇄하는 단계를 추가할 수 있다.
한편, 제 1 내지 제 3 실시형태의 안테나는 그 자체로 단말기 내의 RF 회로 의 접지부 및 급전부와 접속하여 사용할 수 있다. 또한, RF 회로와의 접속을 용이하게 하고 안테나가 안정적으로 고정될 수 있도록, 도 7 에 도시된 바와 같이, 유전체의 기재 (26) 상에 안테나 패턴이 인쇄된 기판 (10) 을 결합하여 사용할 수 있다. 이 경우, 기판 (10) 상의 안테나 패턴은 도시되지 않은 별도의 단자부를 통해 RF 회로와 접속될 수 있으며, 단자부는 기재 (26) 내에 수용되는 것도 가능하다.
도 8 및 도 9 는 각각 GSM 850 의 사용 주파수 대역 및 USPCS 의 사용 주파수 대역에서의 안테나 패턴의 두께에 따른 이득 변화를 나타내는 그래프이다.
구체적으로, 도 8 의 그래프들은 각각 824 MHz, 849 MHz, 869 MHz, 및 894 MHz 에서 패턴 두께에 따른 이득 변화를 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 패턴의 두께가 20 μm 에서 25 μm 로 증가하는 경우 이득이 크게 증가하며, 그 이상의 두께에 대하여서는 큰 이득의 변화가 없었다. 따라서, 850 MHz 대역 정도의 저주파에 대하여서는 소정 두께로 패턴을 형성함으로써, 안테나의 이득의 저하를 방지함과 동시에 안테나 성능에 영향을 주지 않고 패턴의 두께를 최소화 할 수 있음을 확인하였다.
도 9 의 그래프들은 각각 1850 MHz, 1910 MHz, 1930 MHz 및 1990 MHz 에서의 패턴 두께에 따른 이득 변화를 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 1.8 ~ 1.9 GHz 의 고주파에서는 패턴 두께 변화에 따른 이득의 변화가 거의 나타나지 않았다. 따라서, 표피 효과에 의한 이득 저하는 저주파 신호에서 우세하며, 저주파 신호에서의 이득 감소를 방지하여 안테나 이득을 개선할 수 있음을 확인하였다.
이상 구체적인 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 단지 예 시적인 것으로 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되지 않으며, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능함을 용이하게 인식할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 안테나에서의 전류의 손실을 방지하여 양호한 이득을 가지는 안테나를 전도성 도료를 이용하여 단순한 공정으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 안테나의 성능에 영향을 주지 않고 고가의 전도성 도료의 인쇄량을 최소화하여 안테나를 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판 및 상기 기판 상에 전도성 도료를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하는 무선 통신용 안테나에 있어서,
    상기 패턴 중 상기 안테나의 공진 주파수에 대한 핫-스팟의 패턴 두께는 상기 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이와 동일한, 무선 통신용 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나는 2 이상의 공진 주파수를 갖고,
    상기 공진 주파수의 침투 깊이는 상기 공진 주파수 중 최저 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이인, 무선 통신용 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핫-스팟 이외에서의 상기 패턴의 두께는, 상기 공진 주파수 중 최고 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이와 동일 또는 그 이상이고, 상기 핫-스팟 의 상기 패턴의 두께 이하인, 무선 통신용 안테나.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 최저 공진 주파수는 GSM 850 의 사용 주파수 대역에 존재하는, 무선 통 신용 안테나.
  5. 제 1 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 도료는 65 내지 70 중량% 의 은 입자를 포함하는, 무선 통신용 안테나.
  6. 기판 및 상기 기판 상에 전도성 도료를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하며, 2 이상의 공진 주파수를 갖는 무선 통신용 안테나에 있어서,
    상기 패턴 중 상기 공진 주파수 각각에 대한 핫-스팟(hot-spot)의 패턴 두께는 상기 공진 주파수 각각에 대한 상기 패턴의 침투 깊이와 동일한, 무선 통신용 안테나.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전도성 도료는 65 내지 70 중량% 의 은 입자를 포함하는, 무선 통신용 안테나.
  8. 기판 및 상기 기판 상에 전도성 도료를 인쇄하여 형성된 안테나 패턴을 포함하는 무선 통신용 안테나를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 안테나 패턴의 형상으로 제 1 두께로 상기 전도성 도료를 인쇄하는 단계; 및
    상기 안테나 패턴 중 제 1 주파수에 대한 제 1 핫-스팟(hot-spot)에 제 2 두께로 상기 전도성 도료를 인쇄하는 단계로서, 상기 제 2 두께는 상기 제 1 핫-스팟에서의 상기 패턴의 두께가 상기 제 1 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이가 되도록 하는 두께인, 단계를 포함하는 무선 통신용 안테나 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수는 상기 안테나의 공진 주파수 중 최저 공진 주파수인, 무선 통신용 안테나 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 두께는 상기 안테나의 공진 주파수 중 최고 공진 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이인, 무선 통신용 안테나 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 안테나 패턴 중 제 2 주파수에 대한 제 2 핫 스팟(hot-spot)에 제 3 두께로 상기 전도성 도료를 인쇄하는 단계로서, 상기 제 3 두께는 상기 제 2 핫-스팟에서의 상기 패턴의 두께가 상기 제 2 주파수에 대한 상기 패턴의 침투 깊이가 되도록 하는 두께이며, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수보다 낮은, 단계를 더 포함하는 무선 통신용 안테나 제조 방법.
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