KR100840514B1 - 안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신단말기 - Google Patents

Abstract

기판과의 전기적 연결이 쉽고 품질과 내구성이 향상되며 능동적인 설계가 가능한 안테나 모듈과 안테나 모듈의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기가 개시된다. 본 발명의 안테나 모듈은, 레이저에 의해 베이스 프레임에 형성된 안테나 패턴, 상기 안테나 패턴상에 제공되어 상기 안테나 패턴과 기판을 전기적으로 연결하는 단자부 및 상기 안테나 패턴이 형성된 베이스 프레임과 단자부를 관통하여, 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정하는 고정부를 포함하여 구성된다. 따라서, 본 발명에 의하면 종래에 안테나 패턴과 구조적으로 잘 결합되지 않던 단자부를 안테나 패턴에 견고하게 결합하여 안테나 패턴과 기판과의 전기적 연결을 용이하게 할 수 있고 품질과 내구성이 향상시키며, 기판의 설계 변경에 능동적으로 대응할 수 있게 된다.

안테나, 레이저, 고정부, 열 융착

Description

안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기{Antenna Module, Method of Forming the Same and Radio Communication Terminal Comprising the Same}

도 1은 일반적인 내부 안테나 패턴을 나타내는 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 안테나 모듈을 구성하는 베이스 프레임의 조성을 나타내는 도면;

도 3은 베이스 프레임의 표면에 활성화된 패턴을 형성하는 과정을 나타내는 사시도;

도 4는 베이스 프레임에 형성된 안테나 패턴을 나타내는 사시도;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 분해 사시도;

도 6a는 도 5의 결합 상태를 나타내는 전면 사시도;

도 6b는 도 5의 결합 상태를 나타내는 후면 사시도;

도 7은 도 5의 안테나 모듈을 형성하는 과정을 순차적으로 나타낸 단면도;

도 8은 도 5의 안테나 모듈을 형성하는 과정을 나타내는 순서도;

도 9는 도 5의 변형예를 나타내는 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >

100: 베이스 프레임 110: 안테나 패턴

130: 단자부 150: 고정부

152: 스토퍼 154: 관통파트

156: 열융착파트

본 발명은 안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판과의 전기적 연결이 쉽고 품질과 내구성이 향상되며 능동적인 설계가 가능한 안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기가 개시된다.

일반적으로 휴대폰과 같은 이동통신단말기에는 안테나가 사용되며, 안테나는 단말기 몸체의 외부 또는 내부에 장착되어 외부의 장치와 무선으로 필요한 정보를 송수신할 수가 있다. 종래에는 원활한 무선통신을 위해 안테나가 외부로 노출되거나 필요에 따라서는 안테나 길이를 늘였다가 줄일 수 있는 구조를 사용하고 있다. 하지만, 안테나와 관련된 기술이 개발되면서 안테나는 외부로 노출되기보다는 내부에 내장되고 있으며, 내부의 다른 부품에 영향 없이 제 기능을 수행할 수 있도록 하기 위해서 많은 연구가 진행되고 있다.

도 1을 참조하여, 내부에 내장되는 안테나의 일 형태를 설명하면 다음과 같다.

사출물(10)은 이동통신 단말기의 정면을 보호하는 프론트 하우징으로 사용될 수 있으며, 사출물(10)의 내면에는 미세한 안테나 패턴(11)이 형성될 수가 있다. 안테나 패턴(11)은 사출물(10)의 내면에서 정면벽 및 측면벽에 걸쳐 형성되어 있으며, 서로 절곡된 양 벽면에 걸쳐 형성되어 있기 때문에 3차원 구조를 이루고 있다.

한편, 사출물(10)은 프론트 하우징으로 제한되지 않으며, 단말기에 포함되는 여하한 부품도 사출물(10)로 사용될 수 있다. 또한, 안테나 패턴(11)을 지지하고 안테나 패턴(11)이 단말기 내부의 회로기판과 적절한 위치관계를 가지며 배치될 수 있도록 소정의 형상으로 형성된 지지물의 형태로 사출물(10)을 형성하는 것도 가능하다.

안테나 패턴(11)은 금, 구리 또는 니켈 금속으로 이루어질 수 있으며, 패턴의 단부에는 단말기 내부의 회로와 연결하기 위한 접점(13)이 형성되어 있다.

본 실시예에서는 사출물의 내면에 안테나 패턴이 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 사출물의 외면은 물론 사출물의 내면 및 외면에 모두에 걸쳐 안테나 패턴이 형성될 수가 있다. 또한, 안테나 패턴은 간단 또는 복잡하게 형성될 수 있으며, 사출물의 표면에서 미세한 패턴을 형성할 수도 있다. 안테나 패턴(11)은 도금으로 형성될 수 있는 여러 금속성분으로 구성될 수 있다.

상기와 같은 안테나 패턴(11)은 안테나 패턴은 사출물에 일체로 장착되며, 안테나 패턴을 모듈 사출물에 일체로 장착하기 위해서 여러 가지 방법이 사용될 수가 있다. 예를 들어, 사출물 및 안테나 패턴에 대응하도록 금속 시트를 재단한 후, 사출물에 재단된 금속 시트를 일체로 장착할 수 있다. 특히, 사출물이 평면이 아닌 3차원 형상으로 형성되는 경우에는 안테나 패턴을 사출물에 일체로 장착하는 것은 더욱 복잡하고 어려워진다.

이러한 과정에서 이중 사출(double-shot molding) 및 핫 스탬핑(hot stamping) 등의 방법이 사용될 수 있으며, 도전체인 안테나 패턴을 프레스 금형으로 제작하여 3차원 사출물에 결합할 수 있다.

그런데, 안테나 패턴과 사출물을 별도로 성형하는 방법은 장시간의 개발 기간이 필요하며, 소규모 생산이나 시제품 제작이 어렵고, 설계 변경에 따른 과다한 비용의 지출, 소형화에 대한 제약 등 많은 어려움이 있다.

이에 따라, 최근에는 레이저 처리와 도금으로 정확한 패턴과 회로를 형성하는 LDS(Laser Direct Structuring)가 제안되었다. LDS는 사출물에 레이저 활성화(Laser activation) 및 무전해 도금을 하여 간단히 형성될 수가 있다. 또한, 패턴이 레이저에 의해서 형성되기 때문에 세밀한 패턴을 표현하는 것이 가능하다.

무엇보다도, 패턴을 형성하기 위해서 별도의 금형이나 마스크를 제작해야 하는 것이 아니라, 레이저 조사기의 이동경로와 관련한 프로그램 데이터를 간단히 변경함으로써 다양한 패턴 작업이 가능하다는 이점이 있다. 따라서, 안테나 패턴을 용이하게 형성할 수 있게 된다.

하지만, LDS공정에 의해 안테나 패턴을 형성하는 경우, 안테나 패턴과 내부 회로기판을 전기적으로 연결시키기 어려운 문제점이 있었다.

구체적으로, 안테나 패턴은 내부 회로기판과 소정 형상의 단자에 의해 전기적으로 연결되는데, LDS에 의해 안테나를 형성하는 경우 사출물의 특성 상 융착이 불가능하여 단자와 안테나 패턴이 종래의 방식으로는 구조적으로 결합될 수 없었 다.

따라서, 회로기판과 전기적으로 연결시키기 위해서는, 기판에 스크류(screw)나 납땜에 의해 고정된 C-clip 형태의 단자를 형성하여, 안테나 패턴과 연결시켜야 했으며, 기판과 안테나 설계에 있어 많은 제약이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 안테나 패턴 상에 단자를 용이하게 결합하여 기판과의 전기적인 연결을 원활하게 하는 안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 안테나 패턴과 내부 회로기판과의 전기적인 연결 구조를 견고하게 하여, 품질과 내구성이 향상된 안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 회로기판과 안테나 패턴과의 전기적인 연결 방식을 개선하여 능동적인 설계가 가능한 안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 레이저 반응제를 포함하는 재질로 형성된 베이스 프레임의 표면 상에 레이저에 의해 소정 형상의 패턴을 활성화시키고, 상기 활성화된 패턴에 도전성 물질을 도포함으로써 안테나 패턴을 형성하고, 상기 안테나 패턴을 회로기판과 전기적으로 연결하는 단자부가 제공된다. 그리고, 상기 베이스 프레임과 상기 단자부를 관통하도록 형성되어 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정시키는 고정부를 포함하여 구성되는 안테나 모듈을 제공한다.

그리고, 상기 고정부의 적어도 일부는 열 융착이 가능한 재질로 이루어져 열 융착에 의해 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고정부는, 상기 베이스 프레임과 단자부를 관통하는 관통파트, 상기 관통파트의 일단에 형성된 스토퍼 및 상기 관통파트의 타단에 형성되며, 열 융착에 의해 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정하는 열융착파트를 포함한다.

한편, 상기 안테나 패턴과 단자부 사이에 구비되어 상기 안테나 패턴과 단자부 사이의 전기적 연결을 매개하는 도전층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 도전층은 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film; ACF)으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 안테나 모듈의 형성방법은, 레이저 반응제를 포함하는 재질로 베이스 프레임을 성형하고, 레이저에 의해 상기 베이스 프레임의 표면에 소정 형상의 패턴을 활성화시키고, 상기 활성화된 패턴에 도전성 물질을 도포하여 안테나 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 안테나 패턴이 형성된 베이스 프레임에 관통홀을 형성한 후, 상기 베이스 프레임 상에 상기 안테나 패턴과 기판의 전기적인 연결을 위한 단자부를 배치한다. 그리고, 상기 안테나 패턴과 상기 단자부의 결합을 위한 고정부를 상기 베이스 프레임의 관통홀과 상기 단자부를 관통시킨다. 그리고, 상기 고정부에서 상기 베이스 프레임과 상기 단자부를 관통하는 부위 중 적어도 일부를 열 융착하여 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정시키게 된다.

그리고, 상기 안테나 패턴과 단자부 사이에 상기 안테나 패턴과 단자부 사이의 전기적 연결을 매개하는 도전층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 안테나 패턴의 형성과정을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 안테나 모듈을 구성하는 베이스 프레임의 조성을 설명하기 위한 도면, 도 3은 베이스 프레임의 표면에 활성화된 패턴을 형성하는 과정을 나타내는 사시도, 도 4는 베이스 프레임에 형성된 안테나 패턴을 나타내는 사시도이다.

본 실시예에 따른 사출물에서는 안테나 패턴이 도금에 의해 형성되며, 레이저 활성화(Laser activation) 및 무전해 도금을 통해 간단히 형성될 수가 있다. 또한, 패턴이 레이저에 의해서 형성되기 때문에 세밀한 패턴을 표현하는 것이 가능하다.

우선, 도 2를 참조하면, 베이스 프레임을 형성하는 혼합물(20)은 베이스 폴리머(22) 및 레이저-반응제를 이용하여 형성된다. 레이저 반응제는 휠러(24) 및 금속성분(26)을 포함할 수 있다.

베이스 폴리머(22)로는 열가소성수지(thermoplastics)가 사용될 수 있으며, 플라스틱 사출성형이 가능한 여러 폴리머가 사용될 수 있다. 일 예로, 반방향족 폴리아미드(semi-aromatic polyamide; PA6/6T), 열가소성 폴리에스테르(Thermoplastic ester; PBT, PET), 가교구조의 PBT(Crosslinked Polybutylenterephatalate), 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer), 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있다.

플라스틱 사출물에서 레이저-반응제는 중금속 핵(nuclei)을 포함하며, 이 중금속 핵은 사출물의 미소 다공질 표면에 있는 유기 중금속 착물의 해체(breakup)에 의해 형성될 수 있다. 또한, 중금속 핵은 미처리된 부분을 별도로 제거할 필요가 없이 바로 금속화 반응을 진행할 수 있다.

또한, 플라스틱 사출물은 중금속 핵이 결합하는 미소 다공질 내지는 미소 요철성(microrough)의 지지입자를 함유하기 때문에, 증착된 금속 전도성 패스는 부착성이 우수하다. 예를 들어, 금속화 반응시, 구리가 기공 내로 성장함으로써 견고한 고착을 이룰 수 있으며, 이로 인해 플라스틱 사출물에 형성된 전도성 라인은 최적의 부착성을 보장할 수 있다.

지지입자로는 전자기 UV 방사에 저항성이 있는 중금속 착물용 지지체를 사용할 수 있으며, 다르게는 지연입자로 발연 규산이나 에어로겔(aerogels)로 만들어지는 무기-광물성 지지입자를 사용할 수 있다. 지지입자는 휠러 및 금속성분의 혼합물로서, BET 표면적이 200 ㎡/g 인 발열 규산 또는 에어로겔로 만들어질 수 있다.

또한, 베이스 폴리머(22)인 중금속 착물이 지지입자로 결합하는 것은 지지입 자를 중금속 착물 용액에 흡수시킴으로써 이루어질 수 있다. 여기서, 제조된 지지입자는 플라스틱 성형물이 사출 성형되어 나올 중합체 물질 내로 혼합된다. 아니면, 중금속 착물과 함께 지지입자를 결합제, 특히 래커와 혼합하고 나서, 도포물로서 플라스틱 사출물에 도포할 수도 있다.

레이저-반응제는 휠러(24) 및 금속성분(26)을 포함한다. 바람직하게는 유기금속(metallorganic)이나 중금속성분이 사용될 수 있으며, 레이저에 의해서 물리-화학적 반응을 거쳐 금속성분이 다른 원자 결합으로부터 분리되어 레이저가 통과한 부분에 잔류할 수 있다.

이때 베이스 폴리머(22)로는 팔라듐 착물 또는 팔라듐을 함유하는 중금속 착물이 사용될 수 있다. 알려진 바와 같이, 이들 중금속 착물은 미소 구조화(structuring)에 특히 적합하다. 또한, 착물을 가열하지 않고 분리하는 것이 가능하기 때문에, 작용 영역의 물질이 용융되는 것을 피할 수 있다. 그 결과, 분리된 중금속 핵을 갖는 영역의 모서리가 매우 정밀하고 날카로울 수 있으며, 금속화 구조물을 세밀하고 정교하게 형성하는 데에 매우 유리하다.

다른 실시예에 따르면, 팔라듐 디아세테이트를 유기 착물화제와 반응시켜 팔라듐 착물을 만들 수 있다. 알려진 바와 같이, 팔라듐 착물 자체에 N, O, S 또는 P 와 같은 몇몇 리간드 원자를 갖는 매우 안정한 다관능성 킬레이트제를 사용할 수 있다. 다르게는 다관능성 킬레이트제는 히드록실기나 카르복실기와 같은 이온화기와 함께 사용될 수 있다.

일반적으로 레이저-반응제는 그 자체로 비도전성 및 비촉매성을 가지며, 폴 리머 구조에서 양호한 용해성(solubility) 또는 분포성(distribution)을 갖는 것이 좋다. 또한, 내열성 및 내화학성을 가지는 것이 좋다.

베이스 폴리머(22)를 휠러(24) 및 금속성분(26)의 혼합물인 레이저-반응제와 혼합한 후, 복합 폴리머(22)는 사출성형에 사용되기 전에 작은 알갱이(granule) 형태로 제공될 수 있다. 상기 성분들이 혼합된 작은 알갱이들은 사출성형을 위한 금형에 진입하기 전후에 용융상태로 전환되어 성형에 사용될 수 있다.

사출성형에 의해서 사출물과 같은 3차원 성형물이 형성될 수 있으며, 이들 성형물은 복합 폴리머 성형물로서 절곡된 구조 또는 굴곡된 부분을 가짐으로써 설계자의 의도에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한, 복합 폴리머 성형물(110) 전체가 복합 폴리머의 성분을 갖는 것이 일반적이지만, 경우에 따라서는 사출물의 일부만 복합 폴리머 성분을 가질 수 있다.

이러한 구조는 복합 폴리머로 이루어진 부분과 일반 폴리머로 이루어진 부분은 조립하여 제공될 수 있으며, 다르게는 복합 폴리머로 이루어진 부분을 금형 내에 배치하고 일반 폴리머로 이중 사출을 하여 제공될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 초점을 맞춘 레이저를 이용하여 상기 혼합물(20) 재질로 형성한 베이스 프레임(100)의 내면에 소정 형상의 패턴을 형성한다. 레이저(L)는 미리 프로그램된 패턴 경로를 따라 움직이며, 패턴의 형상 및 굵기에 따라 일정 구간을 반복하여 이동하거나 일정 경로를 따라 움직일 수 있다.

부분적으로 절곡되거나 돌출되어 3차원적으로 형성된 부분에 레이저가 통과할 때에는, 플라스틱 사출물을 잡고 있는 지지대를 플라스틱 사출물과 함께 회전시 키거나 이동시켜 3차원으로 형성된 부분에 레이저가 효과적으로 조사되도록 할 수가 있다.

레이저(L)로는 UV 레이저, 엑시머 레이저 또는 UV 방사체로부터의 전자기 방사가 사용될 수 있다. 예를 들어, 미소 다공질 충전제 입자를 자유롭게 하고 중금속 핵을 분리하기 위해, 약 248nm의 파장을 갖는 KrF 엑시머 레이저가 사용될 수 있다.

레이저(L)가 통과한 표면에서, 금속성분과 연결된 원자결합은 해제되며, 주변 원자는 물리적 반응 또는 화학적 반응을 통해 금속성분을 남긴 채 주변의 다른 성분과 반응할 수 있다. 일부는 증발할 수 있으며, 일부는 다른 원자와 결합하여 다른 분자를 형성할 수도 있다. 일반적으로 증발을 통해 표면의 일부 성분이 제거되며, 금속성분(102)만 잔류할 수가 있다. 잔류한 금속성분(102)은 레이저에 의해서 형성된 패턴의 표면 또는 그 표면 내부에 있으며 후술하는 도금의 시드층으로서 기능할 수 있다.

한편, 상기 베이스 프레임(100)을 구성하는 휠러(24)는 사출물 표면에 가해진 UV 방사에 의해 자신을 분해되지 않기 때문에 베이스 폴리머(22) 일부만 제거되고, 휠러(24)는 노출되어 부착성을 제공하는 미소 기공의 이용 가능성은 더 한층 강화될 수 있다.

레이저에 의한 활성화에 의해서, 금속의 부착에 필요한 미소 기공 또는 미소 요철의 휠러(24)가 노출될 수 있으며, 전도성 유기 중금속 착물의 분해에 의해 금속 시드에 필요한 중금속 핵이 노출될 수 있다.

비전도성 유기 중금속 착물이 미소 기공 또는 미세 요철성의 휠러(24)에 결합될 수 있다. 원하는 전도성 라인을 따라 전자기 UV 방사가 선택적으로 가해짐으로써 지지입자는 베이스 폴리머(22)의 일부 제거에 의해 노출될 수 있으며, 비전도성 중금속 착물이 해체됨으로써 중금속 핵이 외부로 노출되어 화학적 환원에 의한 전도성 금속 라인이 형성될 수 있다.

화학적 환원에 의한 금속화 반응은 전자기 UV 방사 직후에 수행되는 것이 유리하다. UV 방사는 전도성 라인이 생성될 영역에 있는 중금속 착물의 해체를 유발함으로써, 중금속 핵을 분리할 수 있으며, 전도성 라인은 매우 정밀하면서도 예리한 윤곽을 가질 수 있다. 또한, 중금속 핵의 반응성이 높은 것은 필요한 두께로 정확한 금속화를 행하는데 유리할 수 있다.

레이저 활성화 반응에 의해서 중금속 핵을 포함하는 레이저-반응제의 금속성분(26)이 일정 패턴에만 노출된다.

도 4를 참조하면, 패턴 내에 잔류하는 금속성분(102)을 매개로 도금을 수행한다. 도금은 무전해 도금으로서 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni) 등이 사용될 수 있으며, 이들 금속은 잔류하는 금속성분(102)을 매개로 성장하여 안테나 패턴(110)을 형성한다. 안테나 패턴(110)은 외부의 회로와 연결되기 위한 접점(112)을 포함하며, 안테나 패턴은 접점(112)으로부터 연장 형성된다.

다음으로, 도 5 내지 도 6b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 구성을 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 나타내는 분해 사시도, 도 6a는 도 5의 결합 상태를 나타내는 전면 사시도, 도 6b는 도 5의 결합 상태를 나타내는 후면 사시도이다.

본 실시예에 따른 안테나 모듈은 기본적으로, 상기의 방법에 의해 형성된 베이스 프레임(100)과 이에 형성된 안테나 패턴(110), 단자부(130) 및 고정부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 베이스 프레임(100)은 안테나 패턴(110)과 단말기 내부의 기판을 단말기의 형태, 내부 공간 등에 따라 적절한 위치관계로 배치할 수 있도록 하는 형상 및 크기로 형성되고, 안테나 패턴(110)은 레이저에 의해 일정 패턴을 가지고 베이스 프레임(100)의 표면상에 형성된다. 구체적으로 도시되지는 않았으나, 안테나 패턴(110)은 베이스 프레임(100)의 전면, 후면, 측면 등 여하한 표면에도 형성될 수 있으며, 그 형상은 안테나가 동작하는 파장, 대역폭, 대역의 수 등에 따라 적절하게 결정된다. 그러나, 안테나 패턴(110)은 기본적으로 접점(112)과 전기적으로 연결되도록 형성된다.

상기 단자부(130)는 안테나 패턴(110)을 회로기판(200)과 전기적으로 연결하기 위한 구성요소로서, 일측에는 상술한 바와 같이 레이저 활성화 및 무전해 도금의 과정을 거친 안테나 패턴(110)에 접촉하고 타측은 회로기판(200)에 접촉하여 안테나 패턴(110)과 회로기판(200)을 전기적으로 연결한다. 단자부(130)는 2개의 단자를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 안테나의 형태에 따라 1개의 단자를 가질 수도 있다. 예를 들어, 안테나가 역 F 형인 경우에는 2개의 단자를 가지나, 안테나가 역 L 형 인 경우에는 1개의 단자를 갖는다. 또한 안테나 형태에 따라 접점(112)의 수도 달라질 수 있다.

상기 단자부(130)는 안테나 패턴(110)과 회로기판(200)을 전기적으로 연결하기 위하여 전기적으로 도체이다. 그리고 상기 단자부(130)는 여러 가지 가공 공정으로 형성될 수 있으며, 프레스 공정에 의해 가공하는 것이 일반적이다.

그리고 상기 단자부(130)에는 후술하는 고정부(150)가 끼워질 수 있도록, 관통홀(132)이 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 단자부(130)는 레이저 활성화 및 무전해 도금에 의해 형성된 안테나 패턴(110)과 구조적으로 결합되지 않기 때문에, 본 발명에서는 상기 단자부(130)와 안테나 패턴(110)이 전기적인 연결되면서 구조적으로 결합되도록 하기 위한 고정부(150)가 더 구비된다.

상기 고정부(150)는 안테나 패턴(110)이 형성된 베이스 프레임(100)과 단자부(130)를 관통하여, 단자부(130)를 안테나 패턴(110) 상에 고정한다. 그리고 상기 고정부(150)의 적어도 일부는 열 융착이 가능한 재질로 이루어지며, 열 융착에 의해 상기 단자부(130)를 안테나 패턴(110)상에 고정한다.

보다 구체적으로, 본 실시예에서 상기 고정부(150)는 베이스 프레임(100)과 단자부(130)를 관통하는 관통파트(154), 상기 관통파트(154)의 일단에 형성된 스토퍼(152) 및 상기 관통파트(154)의 타단에 형성된 열융착파트(156)를 포함하여 구성된다.

스토퍼(152)는 관통파트(154)보다 단면이 크게 형성되며, 열융착파트(156)와 함께 단자부(130)를 안테나 패턴(110)상에 고정시킨다.

한편, 본 실시예에서는 베이스 프레임(100)에 스토퍼(152)를 수용하는 수용홈(104; 도 7 참조)이 형성되어 있는 형태를 예시하고 있다. 상기 스토퍼(152)는 사각형 형상의 플레이트로 구성되지만, 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 변형이 가능하다. 이 수용홈(104)의 표면에도 안테나 패턴(110)이 형성됨으로써 안테나 패턴(110)의 전기적 길이를 연장하는 것도 가능하다.

여기서, 열융착파트(156)는 일정 온도와 압력에 의해 열 융착이 이루어지며, 상기 단자부(130)를 안테나 패턴(110)상에 고정하여, 상기 단자부(130)와 안테나 패턴(110)의 전기적 접촉을 유지시킨다.

따라서, 상기 열융착파트(156)은 열 융착이 잘 이루어지는 재질인 것이 바람직하다. 이와 함께, 상기 열융착파트(156)는 전기적으로 부도체인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 재질은 예를 들어 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC)가 될 수 있다.

본 실시예에서는, 관통파트(154), 스토퍼(152) 및 열융착파트(156)가 일체로 형성되어 고정부(150)를 구성하지만, 이와 달리 각각을 별도로 제작하고 이들을 상호 결합시켜 고정부(150)를 구성하는 것도 물론 가능하다.

한편, 도시되지는 않았지만, 안테나 패턴(110)과 그 주변에는 외부 스크래치나 주변의 온도 변화 등으로부터 안테나 패턴(110)을 보호하기 위한 코팅층이 형성될 수 있다. 이러한 코팅층은 패턴을 보호할 수 있는 다양한 코팅 재료가 이용될 수 있다. 일반적으로 UV코팅액을 안테나 패턴(110) 상에 도포하고, 도포된 코팅액을 자외선에 노출시켜 경화시킬 수 있다. 코팅층을 이용함으로써 안테나 패 턴(110) 및 그 주변을 보호할 수 있으며, 제품에 요구되는 내열성, 내화학성 등 기타 환경조건 변화에 대응하여 제 성능을 유지하게 할 수가 있다.

도 7 및 도 8을 참조하여, 본 실시예에 따른 안테나 모듈의 형성방법을 설명하면 다음과 같다.

도 7은 도 5의 안테나 모듈을 형성하는 과정을 순차적으로 나타낸 단면도이고, 도 8은 도 5의 안테나 모듈을 형성하는 과정을 나타내는 순서도이다.

먼저, 레이저 반응제를 포함하는 재질로 베이스 프레임(100)을 성형한다(S1). 이때, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 후술하는 고정부(150)의 스토퍼(152)가 끼워질 수 있도록 상기 베이스 프레임(100)에는 수용홈(104)이 형성된다.

다음으로, 도 7의 (b)와 같이, 레이저에 의해 상기 베이스 프레임(100)의 일면에 일정 형상의 패턴(106)을 활성화한다(S3). 그리고, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 레이저에 의해 활성화된 패턴 상에 도전성 물질을 도포하여 안테나 패턴(110)을 형성한다(S5).

그런 다음, 도 7의 (d)에서와 같이, 고정부(150)가 끼워질 수 있도록 안테나 패턴(110)이 형성된 베이스 프레임(100)에 관통홀(114)을 형성한다(S7). 그리고, 도 7의 (e)에서와 같이, 고정부(150)를 상기 베이스 프레임(100)과, 기판(200)과의 전기적인 연결을 위한 단자부(130)에 관통시킨다(S9).

이때, 상기 고정부(150)의 스토퍼(152)는 수용홈(104)에 수용되고, 고정부(150)는 베이스 프레임(100)의 관통홀(114)과 단자부(130)를 관통하고 상부가 외 부로 노출된다.

다음으로, 도 7의 (f)에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(150)의 상단을 열 융착하여 열융착파트(156)를 형성함으로써, 상기 단자부(130)를 상기 안테나 패턴(110) 상에 고정한다(S11).

그리고, 최종적으로 도 7의 (g)와 같이, 상기 단자부(130)에 기판(200)을 접촉시켜 안테나 패턴(110)과 기판(200)을 단자부(130)에 의해 전기적으로 연결한다.

여기서, 상기 기판(200)은 장치의 본체 상에 구조적으로 고정됨으로써 상기 단자부(130)와 접촉을 유지케 하는 것이 일반적이지만, 이와 달리 단자부(130)를 스크류나 납땜 등에 의해 기판(200)상에 고정시키는 것도 가능하다.

도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 안테나 모듈의 변형예를 설명하면 다음과 같다.

본 변형예에 따른 안테나 모듈의 기본적인 구성은 상술한 실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 안테나 패턴(110)과 단자부(130) 사이에 도전층(170)을 구비하여 보다 원활하게 안테나 패턴(110)과 단자부(130)가 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.

즉, 상기 도전층(170)은 상기 안테나 패턴(110)과 단자부(130) 사이의 전기적 연결을 매개하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 이전의 실시예에 있어 안테나 패턴(110)과 단자부(130)는 고정부(150)의 융착에 의한 기계적 압력으로 접촉되므로, 융착 압력의 변화, 단자부(130) 또는 안테나 패턴(110)의 표면 조건의 변화 등 제조 과정에서 발생할 수 있는 다양한 공차에 의해 그 접속 상태가 변화할 수 있 다. 본 실시예에서는 도전층(170)을 배치하고, 그 도전층(170)이 안테나 패턴(110) 및 단자부(130)와 밀착됨으로써 공차에 의한 영향을 최소화한다.

상기 도전층(170)은 전기적으로 도체인 여러 가지 다양한 재질이 적용될 수 있으며, 안테나 패턴(110) 및 단자부(130)와의 밀착을 위해 소성을 갖는 재질인 것이 바람직하다. 즉, 유동성을 가지고 안테나 패턴(110) 및 단자부(130)사이에 개재된 후 경화되어 이들과 견고하게 밀착 고정되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film; ACF) 또는 도전성 접착제로 이루어진다.

지금까지 주로 안테나 모듈이 휴대폰 단말기에 적용된 예를 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 안테나에 의한 통신이 필요한 여러 가지 형태의 장치에 범용적으로 적용이 가능하다.

또한, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 안테나 모듈, 이의 형성방법 및 이를 포함하는 무선 통신 단말기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 단자부를 안테나 패턴상에 고정시키기 위한 고정부를 구비함으로써, 안테나 패턴 상에 단자를 손쉽게 결합하여 안테나 패턴과 회로기판과의 전기적인 연결을 원활하게 하는 이점이 있다.

특히, 고정부를 열 융착하여 단자부를 고정시키는 구조로 이루어져, 단자부 와 안테나 패턴을 용이하게 결합시킬 수 있게 된다.

둘째, 고정부를 열 융착함으로써, 안테나 패턴과 단자부를 견고하게 고정하여, 사용 중 안테나 패턴과 단자부 간의 전기적인 접촉이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 따라서, 안테나 모듈의 품질과 내구성이 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

셋째, 단자부를 회로기판이 아닌 안테나 패턴상에 직접 고정하기 때문에, 일반 안테나 구조처럼 사용이 가능하고 금형을 가공 방법에 따라 신규로 제조하지 않아도 되기 때문에, 안테나 모듈의 능동적인 설계가 가능한 이점이 있다.

Claims (8)

1. 레이저 반응제를 포함하는 재질로 형성된 베이스 프레임;

   상기 베이스 프레임 표면에 레이저를 이용하여 소정 형상의 활성화된 패턴을 형성하고, 상기 활성화된 패턴 상에 도전성 물질을 도포하여 형성된 안테나 패턴;

   상기 안테나 패턴 상에 제공되며, 상기 안테나 패턴을 회로기판과 전기적으로 연결하는 단자부; 및

   상기 안테나 패턴 및 상기 베이스 프레임과 상기 단자부를 관통하도록 형성되고, 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정시키는 고정부;

   를 포함하여 구성되는 안테나 모듈.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고정부의 적어도 일부는 열 융착이 가능한 재질로 이루어져 열 융착에 의해 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정시키는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
3. 제2항에 있어서,

   상기 고정부는,

   상기 베이스 프레임과 상기 단자부를 관통하는 관통파트;

   상기 관통파트의 일단에 형성된 스토퍼; 및

   상기 관통파트의 타단에 형성되며, 열 융착에 의해 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정하는 열융착파트;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
4. 제1항에 있어서,

   상기 안테나 패턴과 상기 단자부 사이에 구비되어 상기 안테나 패턴과 상기 단자부 사이의 전기적 연결을 매개하는 도전층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
5. 제4항에 있어서,

   상기 도전층은,

   이방성 도전 필름(Anisotropic Conductive Film; ACF)인 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
6. 레이저 반응제를 포함하는 재질로 베이스 프레임을 성형하는 단계;

   레이저에 의해 상기 베이스 프레임의 표면에 소정 형상의 패턴을 활성화하는 단계;

   상기 활성화된 패턴에 도전성 물질을 도포하여 안테나 패턴을 형성하는 단계;

   상기 안테나 패턴이 형성된 상기 베이스 프레임에 관통홀을 형성하는 단계;

   상기 베이스 프레임과 회로기판의 전기적인 연결을 위한 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 배치하는 단계;

   상기 안테나 패턴과 상기 단자부의 결합을 위한 고정부를 상기 관통홀 및 상기 단자부를 관통시키는 단계; 및

   상기 고정부에서 상기 베이스 프레임과 상기 단자부를 관통하는 부위 중 적어도 일부를 열 융착하여 상기 단자부를 상기 안테나 패턴 상에 고정하는 단계;

   를 포함하는 안테나 모듈의 형성방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 관통홀을 형성한 후 상기 안테나 패턴과 상기 단자부 사이에 상기 안테나 패턴과 상기 단자부 사이의 전기적 연결을 매개하는 도전층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈의 형성방법.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 안테나 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 단말기.

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