KR100794418B1 - 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기 - Google Patents

스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해 형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기에 관한 것으로, 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 박막 기술의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering) 기술을 이용하여 인테나를 증착시켜 형성함으로써 이동통신 단말기의 내부 공간 활용을 용이하도록 한 것이다.
이동통신 단말기, 인테나(Intenna), 스퍼터링(Sputtering)

Description

스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해 형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기{Evaporation Method for an Intenna used sputtering technology and Mobile phone had the Intenna evaporated it}
도 1 은 본 발명에 따른 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법의 공정 순서를 도시한 흐름도
도 2 는 송수신되는 신호의 주파수 및 인테나의 저항 특성에 따른 표면 깊이를 도시한 도면
도 3 은 인테나가 이동통신 단말기의 프론트 케이스 또는 백 케이스에 증착된 일 실시예를 도시한 도면
도 4a 내지 도 4c 는 안테나 특성 그래프
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 인테나 110 : 제 1 밴드 신호용 패턴 라인
120 : 제 2 밴드 신호용 패턴 라인 130 : 제 3 밴드 신호용 패턴 라인
140 : 피드 포인트 150 : 테이프 안테나
본 발명은 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해 형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기에 관한 것으로, 이동통신 단말기에 내장되는 안테나에 관련된 것이다.
이동통신 단말기에 사용되는 안테나(Antenna)는 신축형(Retractable type, Whip type) 안테나, 고정형(Fix type, Stubby type) 안테나가 주류를 이루었으나, 최근 소형화라는 관점에서 내장형 안테나 즉, 인테나(Intenna)가 점차적으로 많이 쓰이고 있으며, 외장형 안테나와 내장형 안테나를 동시에 사용하기도 한다.
이러한 내장형 안테나로는 수평방향의 복사패턴이 전방향성인 모노폴 안테나(Mono-pole multi band Intenna)와, 모노폴 안테나의 변형된 형태인 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 등이 있다.
그런데, 종래의 경우 완제품 형태의 인테나가 이동통신 단말기에 탑재되어 사용되기 때문에 인테나 설치를 위한 공간적인 제약이 심했으므로, 이동통신 단말기 내부의 공간 활용이 용이롭지 못한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명자는 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 박막 기술의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering) 기술을 이용하여 인테나를 증착시켜 형성함으로써 이동통신 단말기의 내부 공간 활용에 도움을 주는 동시에 구조적인 전자파 차폐 효과에 의해 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 연구를 하게 되었다.
본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 이동통신 단말기의 프론트 케이 스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 박막 기술의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering) 기술을 이용하여 인테나를 증착시켜 형성함으로써 이동통신 단말기의 내부 공간 활용이 용이한 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해 형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명은 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 박막 기술의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering) 기술을 이용하여 인테나를 증착시켜 형성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 종래의 인테나 완제품 탑재에 의한 이동통신 단말기 내부 공간 활용이 용이하지 못한 문제점을 해결할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 박막 기술중의 하나인 스퍼터링(Sputtering) 기술에 대해 알아본다.
스퍼터링(Sputtering)은 여러가지 박막(Thin Film) 형성에 광범위하게 사용되는 기술로, 높은 에너지를 가진 입자들이 타겟(Target)에 충돌하여 타겟 원자들에게 에너지를 전달해줌으로써 타겟 원자들이 방출되도록 하고, 이 방출되는 타겟원자들을 피도금재의 표면에 증착시켜 박막(Thin Film)을 형성하는 기술이다.
본 발명은 이러한 스퍼터링(Sputtering) 기술을 응용하여 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 인테나(Intenna)를 증착시켜 형성함으로써 종래의 완제품 형태의 인테나가 이동통신 단말기에 탑재되어 사용되는데에서 기인하는 인테나 설치를 위한 공간적인 제약 문제를 해결하도록 한 것을 그 기술적 특징으로 한다.
도 1 을 참조하여 본 발명에 따른 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법을 구체적으로 알아본다.
도 1 은 본 발명에 따른 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법의 공정 순서를 도시한 흐름도이다.
본 발명에 따른 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법은 먼저, 플라즈마 상태 유도단계(S110)에서 스퍼터 캐소드(Sputter Cathode) 부위에 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)을 설치하고, 진공(Vacuum) 상태에서 불활성 가스를 주입시켜 플라즈마(Plasma) 상태를 유도한다.
스퍼터링 조건을 형성하기 위해서는 플라즈마 상태를 형성하여야 한다. 기체 입자에 에너지가 가해지면 최외각 전자가 궤도를 이탈하여 자유 전자가 되기 때문에 기체 입자는 양전하를 갖게 된다. 이렇게 형성된 전자들과 이온화된 기체 입자들이 다수가 모여 전체적으로 전기적인 중성을 유지하며 구성 입자들간의 상호작용에 의해서 독특한 빛을 방출하고 입자들이 활성화되어 높은 반응성을 갖게되는 이러한 상태를 이온화한 기체 또는 플라즈마 상태라 한다.
즉, 플라즈마 상태 유도단계(S110)에서는 스퍼터링 장비인 스퍼터의 캐소드 부위에 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)인 이동통신 단말기의 프론트 케이스 (Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)를 설치하고, 진공(Vacuum) 상태에서 불활성 가스를 주입시켜 높은 에너지를 가해 불활성 가스를 플라즈마(Plasma) 상태로 유도한다.
그 다음 스퍼터링 단계(S120)에서 상기 플라즈마 상태 유도단계(S110)에 의해 유도된 플라즈마 상태에 의해 발생되는 이온(Ion)들을 인테나 재질 금속에 충돌시켜 인테나 재질 금속 원자들에 에너지를 전달함으로써 인테나 재질 원자들을 방출시킨다.
즉, 이 스퍼터링 단계(S120)에서는 플라즈마 상태 유도단계(S110)에 의해 형성된 이온화된 불활성 기체 입자 즉 양(+)전하를 가진 입자를 은(Ag), 스테인레스 스틸(SUS), 청동 등의 인테나 재질 금속에 충돌시켜 인테나 재질 금속 원자들에 에너지를 전달함으로써 인테나 재질 금속 표면에 위치하고 있던 원자들이 충돌에 의해 방출되게 된다.
마지막으로, 증착 단계(S130)에서 일정 시간 동안 상기 스퍼터링 단계(S120)에 의해 방출되는 인테나 재질 원자들을 상기 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)에 증착시켜 일정한 표면 깊이(Skin Depth)를 가지는 박막(Thin Flim) 형태의 인테나를 스퍼터링 타겟 표면에 증착한다. 이 때, 스퍼터링 타겟 표면에 증착되는 인테나의 형상은 그 용도에 따라 다양하게 패턴될 수 있으며, 이러한 패턴 형성 기술은 이 출원 이전에 이미 다양하게 공지되어 시행되는 통상의 기술이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 상기 스퍼터링 단계(S120)를 일정시간 동안 유지하면 은(Ag), 스테인레 스 스틸(SUS), 청동 등의 인테나 재질 금속 원자들이 계속 방출되게 된다. 따라서 증착 단계(S130)에서는 이 방출되는 인테나 재질 금속 원자들을 스퍼터링 타겟(Sputtering Target)인 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)의 내부 표면의 적정한 위치에 증착시켜 인테나 특성에 맞는 일정한 표면 깊이(Skin Depth)를 가지는 박막(Thin Flim) 형태의 인테나를 형성시킨다.
상기 표면 깊이(Skin Depth)의 사전적 의미는 모든 전류가 동일한 손실을 갖고 흐르는 도선에서 등가의 전류관통 깊이(Current Penetration Depth)를 말하며, 식 1에서와 같이 상기 인테나에 의해 송수신되는 신호의 주파수(Frequency) 및 인테나의 저항 특성(Resistivity)과 함수 관계를 가진다. 즉, 상기 표면 깊이(Skin Depth)는 상기 인테나에 의해 송수신되는 신호 주파수(Frequency)의 역수의 제곱근에 비례하며, 상기 인테나의 저항 특성(Resistivity)의 제곱근에 비례한다.
(식 1)
Figure 112005049116190-pat00001
Figure 112005049116190-pat00002
Figure 112005049116190-pat00003
Figure 112005049116190-pat00004
Figure 112005049116190-pat00005
Figure 112005049116190-pat00006
도 2 는 송수신되는 신호의 주파수(Frequency) 및 인테나의 저항 특성(Resistivity)에 따른 표면 깊이(Skin Depth)를 도시한 도면으로, 인테나 증착시 인테나 특성에 따라 적정한 표면 깊이(Skin Depth)로 박막(Thin Flim) 형태의 인테나를 스퍼터링 타겟 표면에 증착해야 한다.
본 발명에 따른 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법에 의하면 급전(Feeding)시 그라운드(Ground)와 신호(Signal) 2선을 이용하는 PIFA(Planar Inverted F Antenna) 방식의 인테나와, 그라운드(Ground)를 위한 평면(Plane)이 없는 모노폴 안테나(Mono-pole multi band Intenna) 방식의 인테나를 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)의 내부 표면의 적정한 위치에 증착시킬 수 있어, 종래의 인테나 완제품 탑재에 의한 이동통신 단말기 내부 공간 활용의 곤란함을 해결할 수 있게 된다.
도 3 은 상기한 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법에 의해 형성되는 인테나가 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 증착된 일 실시예를 도시한 도면으로, 트리플 밴트(Triple-band) 타입의 인테나이다.
도시한 바와같이, 상기 인테나(100)는 제 1 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인 (110)과, 제 2 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인(120)과, 제 3 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인(130)과, 피드(Feed) 포인트(140)를 포함한다.
상기 제 1 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인(110)은 GSM/DCS/PCS 신호 송수신을 위한 만곡(Meander Line)된 형태를 가지는 안테나이다.
상기 제 2 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인(120)은 상기 제 1 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인(110) 일측에 일체로 형성되는 WCDMA 신호 송수신을 위한 안테나이다.
상기 제 3 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인(130)은 상기 제 1 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인(110) 타측에 일체로 형성되는 GPS 신호 송수신을 위한 안테나이다.
상기 피드(Feed) 포인트(140)는 급전을 위한 접속부로, 예컨데 상기 인테나(100)를 인쇄회로기판(PCB)에 연결하기 위한 포고 핀(Pogo Pin) 연결을 위한 스크류 홀(Screw Hole)일 수 있다.
한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 상기 인테나(100)가 인테나의 성능을 개선하기 위한 테이프 안테나(Tape Antenna)(150)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 테이프 안테나(Tape Antenna)(150)는 테이프 형태로 부착가능한 얇은 박판 형식의 안테나이다.
즉, 상기 제 1 밴드 신호용 패턴 라인(110)과, 제 2 밴드 신호용 패턴 라인 (120)및 제 3 밴드 신호용 패턴 라인(130) 중 적어도 어느 하나 이상의 종단에 송수신 감도 튜닝(Tunning)을 위한 테이프 안테나(Tape Antenna)(150)를 부착함으로 써 서로 다른 공진 주파수를 찾고, 보다 나은 방사(Radiation) 특성을 갖도록 송수신 감도를 튜닝(Tunning)한다.
도 4a 는 종래의 완제품 형태로 이동통신 단말기에 탑재되는 멀티-밴드(Multi-band) 모노폴 인테나의 안테나 특성 그래프, 도 4b 는 도 3 에 도시한 멀티-밴드(Multi-band) 모노폴 인테나의 안테나 특성 그래프, 도 4c 는 도 3 에 도시한 멀티-밴드(Multi-band) 모노폴 인테나의 송수신감도를 튜닝한 경우의 안테나 특성 그래프를 도시한 것이다.
도 4a 의 경우 급전선(동축케이블등)의 최대전압(전류)과 최소전압(전류)의 비를 의미하는 정재파비(SWR : Standing Wave Ratio)가 GSM 밴드의 경우 1.6:1, DCS 밴드의 경우 1.6:1, PCS 밴드의 경우 1.6:1, WCDMA 밴드의 경우 1.8:1인 특성을 가지나, 도4b 의 경우 정재파비(SWR : Standing Wave Ratio)가 GSM 밴드의 경우 2.5:1, DCS 밴드의 경우 2.8:1, PCS 밴드의 경우 3.0:1, WCDMA 밴드의 경우 2.8:1인 특성을 가지어 도4a 보다 저하된 특성을 가지나, 도 4b 의 특성을 개선한 도 4c 의 경우 정재파비(SWR : Standing Wave Ratio)가 GSM 밴드의 경우 2.1:1, DCS 밴드의 경우 2.0:1, PCS 밴드의 경우 2.0:1, WCDMA 밴드의 경우 2.0:1인 특성을 가지므로, 본 발명에 의해 형성된 인테나는 종래의 인테나 완제품과 거의 유사한 성능을 가지며, 종래의 문제점인 인테나 완제품을 이동통신 단말기에 탑재함으로써 이동통신 단말기 내부의 공간을 충분히 활용할 수 없는 문제를 해결할 수 있게 된다.
따라서, 위와 같이함에 의해 상기에서 제시한 본 발명에 따른 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해 형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단 말기의 목적을 달성할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법 및 이에 의해 형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기는 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 박막 기술의 한 종류인 스퍼터링(Sputtering) 기술을 이용하여 인테나를 증착시켜 형성함으로써 이동통신 단말기의 내부 공간 활용이 용이한 효과를 가진다.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 스퍼터 캐소드(Sputter Cathode) 부위에 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)를 설치하고, 진공(Vacuum) 상태에서 불활성 가스를 주입시켜 플라즈마(Plasma) 상태를 유도하는 플라즈마 상태 유도단계와;
    상기 플라즈마 상태 유도단계에 의해 유도된 플라즈마 상태에 의해 발생되는 이온(Ion)들을 인테나 재질 금속에 충돌시켜 인테나 재질 금속 원자들에 에너지를 전달함으로써 인테나 재질 원자들을 방출시키는 스퍼터링 단계와;
    일정 시간 동안 상기 스퍼터링 단계에 의해 방출되는 인테나 재질 원자들을 상기 이동통신 단말기의 프론트 케이스(Front Case) 또는 백 케이스(Back Case)에 증착시켜 일정한 표면 깊이(Skin Depth)를 가지는 박막(Thin Flim) 형태의 인테나를 스퍼터링 타겟 표면에 증착하는 증착 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 표면 깊이(Skin Depth)는:
    상기 인테나에 의해 송수신되는 신호의 주파수(Frequency) 및 인테나의 저항 특성(Resistivity)과 함수 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 표면 깊이(Skin Depth)는:
    상기 인테나에 의해 송수신되는 신호 주파수(Frequency)의 역수의 제곱근에 비례하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 표면 깊이(Skin Depth)는:
    상기 인테나의 저항 특성(Resistivity)의 제곱근에 비례하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 기재한 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법에 의해 형성되는 인테나를 탑재한 이동통신 단말기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 인테나가:
    GSM/DCS/PCS 신호 송수신을 위한 만곡(Meander Line)된 형태의 제 1 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인과;
    상기 제 1 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인 일측에 일체로 형성되되, WCDMA 신호 송수신을 위한 제 2 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인과;
    상기 제 1 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인 타측에 일체로 형성되되, GPS 신호 송수신을 위한 제 3 밴드 신호용 패턴(Pattern) 라인과;
    급전을 위한 피드(Feed) 포인트를;
    포함하는 트리플 밴드(Triple-band) 인테나인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법에 의해 형성된 인테나를 탑재한 이동통신 단말기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 피드(Feed) 포인트는:
    상기 인테나를 인쇄회로기판(PCB)에 연결하기 위한 포고 핀(Pogo Pin) 연결을 위한 스크류 홀(Screw Hole)인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법에 의해 형성된 인테나를 탑재한 이동통신 단말기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 인테나가:
    상기 제 1 밴드 신호용 패턴 라인과, 제 2 밴드 신호용 패턴 라인 및 제 3 밴드 신호용 패턴 라인 중 적어도 어느 하나 이상의 종단에 송수신 감도 튜닝(Tunning)을 위한 테이프 안테나(Tape Antenna)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 기술을 이용한 인테나 형성 방법에 의해 형성된 인테나를 탑재한 이동통신 단말기.
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