KR100863183B1

KR100863183B1 - 안테나 일체형 메모리 카드

Info

Publication number: KR100863183B1
Application number: KR1020070005515A
Authority: KR
Inventors: 김광화; 윤성호
Original assignee: (주)파트론
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-10-15
Also published as: KR20080052123A

Abstract

본 발명은 메모리 카드의 여분의 공간을 활용하여 무선통신용 안테나를 구현한 안테나 일체형 메모리 카드에 관한 것으로, 그라운드 핀을 포함하여 이루어지고, 단말기 내의 회로기판에 실장되는 메모리 카드에 있어서, 상기 메모리 카드에 형성된 싱글 피드 포트용 패드 및 상기 싱글 피드 포트용 패드에 결합되고, 상기 그라운드 핀을 통해 접지되는 안테나를 포함하며, 상기 안테나는, 상기 메모리 카드의 일면에 식각공정으로 형성된다.

본 발명에 따른 안테나 일체형 메모리 카드가 사용되는 이동통신 단말기는 크기의 확대 없이 무선통신 기능과 함께 회로기판에 많은 수의 전자부품을 실장 하면서 다양한 기능을 구현할 수 있는 효과가 얻어진다.

SIM, 안테나, 메모리, 일체형

Description

안테나 일체형 메모리 카드{Single Unit Antenna Memory Card}

도 1은 종래의 이동통신 단말기에 내장된 안테나를 나타낸 평면도,

도 2는 본 발명에 이용되는 메모리 카드에 안테나를 형성하여 이동통신 단말기의 소켓에 장착한 예를 나타낸 평면도,

도 3은 본 발명에 이용되는 메모리 카드에 형성된 안테나를 나타낸 평면도,

도 4는 종래의 안테나와 본 발명에 따른 안테나의 정재파비 특성을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: SIM 카드 110: SIM 메모리

120: 안테나 130: GND 핀

140: 피드 핀 150: 카드 소켓

본 발명은 안테나 일체형 메모리 카드에 관한 것으로, 상세하게는 메모리 카드의 여분의 공간을 활용하여 무선통신용 안테나를 구현한 안테나 일체형 메모리 카드에 관한 것이다.

오늘날에는 전자 및 정보통신기술의 발달에 따라 시간과 장소에 구애됨이 없이 사용자가 원하는 경우 자유롭게 무선통신을 할 수 있는 이동통신 단말기가 보편화되어 있다. 이러한 이동통신 단말기는 사용자가 늘 휴대하고 다니기 때문에, 이러한 점에 착안하여 무선 통신 기능 이외에 멀티미디어기능을 추가하여 사용자의 만족도를 높이려는 시도가 있다.

이러한 이동통신 단말기란, 씨디엠에이(Code Division Multiple Access; CDMA) 단말기, 피씨에스(Personal Communications Services; PCS) 단말기, 지에스엠(Global System for Mobile Communication; GSM) 단말기, 피디에이(Personal Digital Assistant; PDA), 아이엠티-이천(International Mobile Telecommunications-2000; IMT-2000), 무선랜 단말기, 피디에이 폰(스마트 폰) 등과 같은 개인이 휴대하면서 무선통신이 가능한 단말기를 말한다.

현대 사회가 정보화 사회로의 발전을 하게 됨에 따라 무선 이동통신 기술에 대한 수요가 많아지고 있다. 특히 근래에 들어 이러한 무선 이동통신의 대표적인 상업적 수요 대상인 휴대전화(휴대용 단말기)의 발전이 매우 빠르게 이루어지고 있다. 한편, 이동 통신 시스템에 있어서 휴대용 단말기를 제외한 다른 통신 개체들은 그 크기에 있어서 크게 제한을 받지 않지만, 특히, 휴대전화는 휴대라는 목적을 위해 소형화 및 경량화가 필요하다.

또한, 이동컴퓨터(Mobile Computer), 휴대전화, 무선헤드셋, 피디에이, 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 프린터 등의 기기 간에 무선통신을 위해서는 무선통신 대역에 맞는 안테나가 필요하다. 그리고 휴대전화, 피디에이, 인터넷 뱅킹용 단말기 등 이동통신 단말기에도 무선통신 기술의 구현을 위해 안테나가 필요함은 물론이다.

상술한 바와 같은 이동통신 단말기에 설치되는 무선안테나는 크게 내장형과 외장형으로 구분될 수 있으며, 내장형의 안테나는 이동통신 단말기 내의 회로기판에 실장되는 방식이다.

그러나 이동통신 단말기에 다중대역 안테나 등의 안테나가 구현되는 경우, 주파수 분리를 위한 듀플렉서, 스위치, 필터 등의 소자가 필요하게 된다.

이에 따라, 이동통신 단말기의 회로가 복잡해지고, 안테나가 회로기판의 실장공간을 상당 부분 차지하게 되는 문제점이 있다.

이동통신 단말기에 안테나로써 칩 형의 안테나가 내장되는 종래 기술의 일례를 도 1에 도시한다. 종래 기술에 따르면 이동통신 단말기의 케이스(10) 내측에 설치되는 회로기판(11)과 비교하여 상대적으로 큰 크기의 칩 형 안테나(13)가 회로기판(11)에 실장 된다. 도 1의 부호 15는 회로기판에 메모리 카드를 실장시키기 위한 카드 소켓을 나타낸다.

그러나 상술한 바와 같은 종래 기술에 따르면, 칩 형 안테나 자체에 의한 회로기판의 실장공간 차지는 물론이고, 타 전자부품의 간섭에 의하여 안테나의 성능이 저하될 수 있기 때문에 칩 형 안테나 주변의 일정거리까지 타 전자부품의 실장 이 이루어지지 못하게 된다는 문제점이 있다.

즉, 이동통신 단말기의 회로기판에 부품을 실장 할 수 있는 공간의 상대적인 축소 현상이 발생 되고, 이러한 이유로 안테나를 제외한 타 부품의 실장을 위하여 회로기판의 크기가 커지면서 이동통신 단말기의 크기가 커지는 문제점이 발생 된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 메모리 카드의 여분의 공간을 활용하여 무선통신용 안테나를 구현함으로써 공간적인 이익과 비용면에서 절약할 수 있는 안테나 일체형 메모리 카드를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 안테나 일체형 메모리 카드는, 그라운드 핀을 포함하여 이루어지고, 단말기 내의 회로기판에 실장되는 메모리 카드에 있어서, 상기 메모리 카드에 형성된 싱글 피드 포트용 패드 및 상기 싱글 피드 포트용 패드에 결합되고, 상기 그라운드 핀을 통해 접지되는 안테나를 포함하며, 상기 안테나는 상기 메모리 카드의 일면에 식각공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 일체형 메모리 카드를 제공한다.

상기 식각공정은 습식식각에서의 선택적 식각공정인 것이 바람직하다.

상기 메모리 카드는 SIM 또는 UIM 카드인 것이 바람직하다.

상기 메모리 카드는 모바일뱅킹용 카드인 것이 바람직하다.

상기 메모리 카드는 엑스디 메모리 카드 또는 에스디 메모리 카드인 것이 바람직하다.

상기 메모리 카드는 멀티미디어 카드인 것이 바람직하다.

상기 메모리 카드는 메모리스틱인 것이 바람직하다.

상기 메모리 카드는 컴팩트플래시 메모리인 것이 바람직하다.

상기 메모리 카드는 스마트미디어카드인 것이 바람직하다.

상기 안테나는 평면 인버터 F 안테나인 것이 바람직하다.

상기 안테나는 모노폴 패치 안테나인 것이 바람직하다.

상기 안테나는 상기 싱글 피드 포트용 패드에 결합된 피드핀을 통하여 상기 회로기판과 신호를 주고 받으며, 상기 그라운드 핀을 통하여 상기 회로기판과 접지되는 것이 바람직하다.

<실시예>

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 이용되는 메모리 카드에 안테나를 형성하여 이동통신 단말기의 소켓에 장착한 예를 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명에 이용되는 메모리 카드에 형성된 안테나를 나타낸 평면도, 도 4는 종래의 안테나와 본 발명에 따른 안테나의 정재파비 특성을 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 안테나 일체형 메모리 카드가 결합되는 이동통신단말기는, 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 미 도시된 케이스 내측에 회로기판(200)이 설치되어 있으며, 회로기판(200)에는 카드 소켓(150)이 실장되어 있다. 그리고 상기 카드 소켓(150)에는 메모리 카드가 결합되어 구성된다.

본 발명에서는 메모리 카드로서, 단말기 가입자 정보 및 단말기 보안관련 정보가 내장되는 외장형의 SIM 카드(100)를 예로 들어 설명한다.

참고로, SIM 카드(100)는 사용자의 이름과 패스워드를 바탕으로 사용자가 누구인지를 인식하게 해주는 일종의 가입자식별모듈(Subscriber Indetification Module; SIM) 또는 사용자식별모듈(User Identification Module; UIM) 카드(이하 'SIM 카드'라고 함)로서, 이동통신단말기, 특히 GSM(Global System for Mobile communication)방식의 이동통신단말기에 필수적으로 장착하는 스마트 카드이다.

SIM 카드(100)는 사용자 정보를 저장하고 있기 때문에 자신의 이동통신단말기가 아닌 다른 이동통신단말기에서도 카드를 끼우기만 하면 자신의 고유 전화번호로 요금이 청구되는 등의 형태로 사용될 수 있다.

예를 들어, 해외 여행을 갔을 때 자신의 SIM 카드(100)를 다른 나라에서 임대한 다른 이동통신단말기에 장착하면 SIM 카드(100)는 SIM 카드 메모리(110)에 가입자 정보를 가지고 있기 때문에 임대한 이동통신단말기를 자기 단말기처럼 쓸 수 있다.

또한, SIM 카드(100)는 다른 종류의 스마트 카드보다 보안성이 뛰어나서 전자 상거래나 모바일 뱅킹을 이용할 때 효용성이 높다.

안테나(120)는 도 2에 나타낸 바와 같이 SIM 카드(100)의 자체 PCB기판에 SIM 메모리(110)를 실장하고, SIM 메모리(110)를 제외한 여분의 공간에 식각공정 방식으로 안테나 패턴을 설계함으로써 형성된다.

일반적으로 식각공정은 기판 상에 미세회로를 형성하는 과정으로서 현상공정을 통해 형성된 피알 패턴(PR Pattern)과 동일한 메탈 패턴(Metal Pattern)을 만든다.

식각공정은 그 방식에 따라 크게 습식식각(Wet Etching)과 건식식각(Dry Etching)으로 구분하는데, 습식식각은 금속 등과 반응하여 부식시키는 산(Acid) 계열의 화학 약품을 이용하여 박막층(Thin Film Layer)의 노출되어 있는 부분을 녹여 내는 것을 말하며, 건식식각은 이온(Ion)을 가속시켜 노출부위의 물질을 떼어냄으로써 패턴(Pattern)을 형성하는 것을 말한다.

또한, 각각의 식각공정은 선택적(Selective) 식각과 비선택적(Nonselective) 식각으로 나뉘는데 선택적 식각은 여러 층 중에서 다른 층에는 영향을 주지 않고 표면의 층에만 반응을 하여 식각하는 것을 말하며, 비선택적 식각은 기타 다른 층과도 반응하여 여러 층을 동시에 식각하는 것을 말한다.

습식식각에서의 선택적 식각은 특정 물질에만 반응하도록 몇몇 화학약품을 조합하여 부식액(Etchant)을 만들어 사용함으로써 가능하며 건식식각의 경우 특정 물질에만 반응하는 반응성 가스(Gas)를 주입함으로써 가능해 진다.

특히, 건식식각의 경우 이온 가속만을 이용하는 IBE(Ion Beam Etching) 또는 스퍼터링(Sputtering)과 같이 마그네트론(Magnetron)을 이용하는 스퍼터링 식각이 비선택적 식각이며, 이온 가속에 반응성 가스(Reactive Gas)를 사용하는 RIE(Reactive Ion Etching)는 선택적 식각이다.

따라서, 본 발명에 따른 안테나(120)는 습식식각에서의 선택적 식각공정으로 안테나를 형성하는 것이 바람직하다.

안테나(120)가 SIM 카드(100)에 형성되면, SIM 카드(100)에 싱글 피드 포트(Single Feed Port)용 패드(Pad)를 추가하고, SIM 메모리(110)에 이미 형성되어 있는 그라운드(GND; 130) 핀을 이용하여 식각공정으로 형성된 안테나(120)와 연결한다.

즉, 싱글 피드 포트용 패드에 안테나(120)의 피드 핀(140)을 연결시켜 회로기판(200)과 신호를 주고 받으며, SIM 메모리(110)의 그라운드 핀(130)을 통해 회로기판(200)과 접지된다.

그리고, 회로기판(200)을 포함하여 회로기판(200)과 카드 소켓(150)이 인접되는 카드 소켓(150)의 끝 부분은 그라운드가 제거된 상태로 이루어져 있기 때문에, SIM 카드(100)에 형성되는 안테나(120)의 특성에 영향을 주지 않는다.

그리고 SIM 카드(100)에 식각공정으로 형성되는 안테나는 평면 인버터 F 안테나(Planar Inverted - F Antenna; 이하 'PIFA'로 칭함)로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 모노폴 패치 안테나(Monopole Patch Antenna) 등과 같이 소형이면서 금속체에 부착 가능한 것이면 어떠한 안테나를 사용하여도 무방하다.

참고로, PIFA는 역 L형 와이어 안테나의 변형인 역 F형 안테나(IFA)의 변형 이다. 역 L형 와이어 안테나는 모노폴 안테나의 일종으로서 일자형 수직 모노폴의 일부를 90도 꺾어서 접지판으로부터의 높이를 크게 줄인 것이다.

역 F형 안테나는 역 F형 안테나에 단락 와이어를 추가하여 임피던스 정합특성을 개선한 것이다.

따라서, PIFA는 기존의 역 L형 안테나에서 평면을 사용하여 대역폭을 넓힌 형태의 안테나로써 직사각 평면소자, 접지면, 패치, 급전선, 단락핀 또는 단락판(Short Plate)으로 구성되어 있으며, 이것은 선형 IFA(Linear Inverted-F Antenna)의 복사소자를 판(Plate) 형태로 바꿈으로써 대역폭을 증가시킨 형태이다.

PIFA는 가격이 낮고 제작이 용이하며, 특히 전자파 인체 흡수율(Specific Absorption Rate, SAR)특성이 우수하며 소형화가 가능하기 때문에 현재 휴대용 단말기에 가장 많이 적용되고 있다.

모노폴 패치 안테나는 등방성의 방사패턴을 가지며, 대역폭이 넓다는 장점 때문에 현재 휴대용 단말기의 안테나로 널리 이용되고 있다.

한편, 본 발명에 따른 실시예에 있어서는 SIM 카드(100)에 안테나(120)를 형성하는 것에 대해 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 모바일뱅킹(Wireless Application Protocol; WAP)용 카드, 엑스디(Extreme Digital; XD) 메모리, 에스디(Secure Digital; SD) 메모리, 멀티미디어카드(MultiMediaCard; MMC), 메모리스틱(Memory Stick), 컴팩트플래시(Compact Flash; CF) 메모리 및 스마트미디어카드(Smart Media Card) 등 각종 메모리 카드에도 안테나를 형성하여 이동통신단말기에 장착할 수 있음은 물론이다.

참고로, 컴팩트플래시는 메모리 카드 중에서 가장 인기 있는 유형으로 디지털 사진을 위해 특별히 처음 고안됐다. 컴팩트플래시의 높은 저장 용량으로(최고 8GB) 고급 SLR 제품 가운데서 인기가 있다. 그리고 컴팩트플래시 메모리는 내구성이 좋기 때문에, 2000G의 조작 충격등급을 기록하고 있으며 이는 3.3m 낙하에도 견딜 수 있는 등급이다.

우표크기의 에스디 메모리는 시장에서 빠른 속도로 인기 있는 메모리 카드 유형이 돼 가고 있다. 에스디 메모리의 작은 크기, 대용량, 및 견고한 디자인은 카메라에서부터 MP3 플레이어에까지 에스디 메모리 사용을 선호하게 만든다. 그리고 다른 이점으로는 비교적 빠른 속도의 데이터 전송, 데이터 보호를 위한 기계적인 기록 보호 스위치 및 내장된 저작권 보호 기술 등이 포함된다.

에스디 메모리의 크기와 유사한 멀티미디어카드는 주로 카메라, PDA 및 휴대전화에서 찾아 볼 수 있는 또 다른 포맷의 메모리 카드이며, 에스디 메모리가 적용되는 기기들에서도 이용될 수 있다.

엑스디 메모리는 또 다른 독점적 메모리 카드 포맷으로 올림푸스와 후지필름이 그들의 디지털 사진 제품에 이용하기 위해 개발한 것이다. 엑스티 메모리는 전력 소비를 최소화하고 이에 따라 배터리 수명이 늘어나게 된다.

메모리스틱은 소니에 의해 개발된 독점적 포맷으로 그 결과 주로 소니 제품에서 찾을 수 있다.

위와 같은 구성에 의해서, 이동통신단말기의 카드 소켓(150)에 결합되는 SIM 카드(100)를 이용하여 안테나(120)를 내장 방식으로 구현할 수 있다.

본 발명에 따르면 이동통신단말기의 회로기판(200)에 안테나(120)의 설치를 위한 별도의 공간이 필요하지 않게 되며, 따라서 이동통신단말기는 회로기판(200)의 부품 실장 공간이 침해받지 않으면서 안테나(120)를 내장형으로 구비할 수 있어 안테나의 설치로 인한 이동통신 단말기의 크기 확대의 문제점을 해결할 수 있다.

이는 이동통신단말기의 동일 크기의 회로기판(200)에 대해 안테나(120)를 설치시보다 넓은 부품 실장 공간을 확보할 수 있는 결과로 이어지게 된다. 또한, 이동통신단말기의 회로기판(200)이 부품 실장공간의 제한을 크게 받지 않게 되므로, 이동통신 단말기는 크기의 확대 없이 무선통신 기능과 함께 회로기판(200)에 많은 수의 전자부품을 실장 하면서 다양한 기능을 구현할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 안테나의 정재파비(Voltage Standing Wave Ratio; VSWR) 특성과 종래의 안테나의 정재파비 특성을 나타내는 그래프이다.

정재파비는 반사계수, 혹은 S11, S22 등을 다르게 표현한 값으로써, 반사에 의해 생성되는 정재파의 높이비를 의미하며, 정재파란 어떤 파동이 진행하다가 다른 매질을 만나서 반사되어 나온 파동과 합쳐지면서 생기는 고정된 파형을 의미한다.

전기적 파동 역시 반사된 경우 고정된 전압을 가진 파형이 움직이지 않고 고정된 채 존재하게 되는데, 반사량이 많을수록 고정된 정재파의 크기가 커진다.

그래서, VSWR은 반사가 거의 없는 경우는 1에 가깝고, 반사량이 늘어날수록 무한대에 가까워진다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르면 2.35GHz 내지 2.55GHz사이의 주 파수대에서의 정재파비 특성이 안테나를 따로 회로기판(200)에 형성하였을 때의 정재파비 특성과 별 차이가 없음을 알 수 있다.

따라서, 안테나(120)를 회로기판(200)에 별도로 설치하거나 또는 SIM 카드(100)에 일체형으로 형성하거나 안테나 성능은 같음을 알 수 있다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 안테나 일체형 메모리 카드에 의하면, 소형화 슬림화에 따른 메인 안테나 외에 별도의 안테나 공간 확보로 인한 공간적인 제약을 받지 않는다.

따라서, 이동통신 단말기는 크기의 확대 없이 무선통신 기능과 함께 회로기판에 많은 수의 전자부품을 실장 하면서 다양한 기능을 구현할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims

이동 통신 단말기의 기능을 지원하는 회로 기판과 연결된 소켓에 삽입되는 메모리 카드에 있어서,

상기 소켓을 통하여 이용되는 정보를 저장하는 메모리와

상기 메모리의 주변의 여분의 영역에 형성되고, 상기 이동 통신 단말기의 기능을 지원하기 위한 무선 통신용 안테나를 포함하고,

상기 회로 기판과 연결되는 패드를 통하여 상기 안테나를 상기 회로 기판과 연결하여, 상기 회로 기판에 상기 안테나를 실장할 때보다 적어도 상기 안테나의 면적만큼 상기 회로 기판의 면적을 줄이면서, 상기 안테나가 주고 받는 무선 통신 신호를 이용하여 상기 이동 통신 단말기의 기능이 지원되도록 하는 것을 특징으로 하는 메모리 카드.
삭제
제1항에 있어서,

상기 메모리 카드는 SIM 카드, UIM 카드, 모바일뱅킹용 카드, 엑스디 메모리 카드, 에스디 메모리 카드, 멀티미디어 카드, 메모리스틱, 컴팩트플래시 메모리, 또는 스마트미디어카드를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 카드.
삭제
삭제
삭제
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삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 안테나는 평면 인버터 F 안테나 또는 모노폴 패치 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 카드.
삭제
삭제