KR101032875B1 - 칩안테나 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

칩안테나 및 이의 제조 방법이 개시된다. 상기 칩안테나 제조 방법은 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재를 성형하는 단계, 상기 베이스 부재 외면에 금속 패턴(pattern)을 가공하여 안테나 어레이를 형성하는 단계, 상기 안테나 어레이를 절단하는 단계 및 상기 안테나 어레이가 형성된 상기 베이스 부재의 중공 내에 금속 바(bar)를 삽입하는 단계를 포함한다. 따라서, 칩안테나 내부에 중공 가공을 가능하게 하며, 사출공정에서 발생하는 재료의 로스(loss)를 절감할 수 있고, 금속 바를 중공에 삽입하거나 또는 중공을 금속화하여 기생공진을 발생시킴으로써 다양한 주파수 대역을 확보할 수 있는 이점이 있다.

칩안테나, 대량 생산, 기생 공진

Description

칩안테나 및 이의 제조 방법{CHIP ANTENNA AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 칩안테나 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩안테나의 베이스 부재에 중공을 형성하고, 금속바를 삽입하거나 금속화하여, 기생공진을 발생시켜 다양한 주파수 대역을 확보하고, 사출 공정시에 부품의 로스(loss)를 절감할 수 있는 칩안테나 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소형 안테나는 이동통신기기의 휴대 단말기에 장착되어 마이크로웨이브(microwave) 대역으로 변조된 신호의 시작과 끝이 되는 시점으로서 무선통신에서 기본이 되는 부품이며, 이러한 안테나 자체의 성능은 휴대 단말기 전체의 성능에 중요한 역할을 한다.

이러한 종래의 안테나 중 다이폴(dipole) 안테나는 공진 주파수의 파장(λ)의 1/4 길이에 해당하는 2개의 다이폴이 연결된 형태로서, 단순한 구조를 갖고 있어서 제조하기가 쉽고, 또한 넓은 주파수 범위에서 사용 가능하다는 장점은 있으나, 다이폴 안테나의 길이가 매우 커지기 때문에 휴대하기가 불편하다.

나선형의 헬리컬(helical) 안테나는 절연 물질의 지지대에 도선이 나선 코일 형태로 감겨서 형성되고, 코일의 감긴 수와 간격 및 길이 등을 조절하여 공진 주파수 대역을 결정하며, 전체적인 길이가 상기한 다이폴 안테나에 비하여 작기 때문에 휴대가 용이하다.

최근에 CDMA(Code Division Multiple Access), PCS(Personal Communication Service), GSM(Group Special Mobile), DECT(Digital European Cordless Telephone) 등과 같이 사용 주파수 대역이 서로 다른 여러 종류의 무선 통신 서비스가 공급되어 각국의 가입자들이 이들을 사용하고 있으나, 각 서비스간의 호환이 되지 않는다는 단점이 있기 때문에, 이러한 단점을 보완하기 위하여 하나의 휴대 단말기로서 여러 주파수 대역에서 사용할 수 있는 넓은 밴드폭을 갖는 안테나가 필요하게 되었다.

일반적인 휴대 단말기에서 사용되는 안테나는 다이폴 안테나와 헬리컬 안테나가 결합된 형태의 리트랙터블(retractable) 안테나와 고정형(fixed) 안테나로, 리트랙터블 안테나의 경우 휴대 단말기의 상단부에 신축 자재하게 형성되어, 휴대 단말기 사용시 신장시켜서 사용하고, 사용하지 않을 때에는 축소시켜서 휴대하게 된다.

그러나, 상기한 리트랙터블 안테나 및 고정형 안테나는 휴대 단말기의 상단부에 돌출되어 위치하므로 파손 등의 문제가 있고, 휴대 또한 불편하며, 휴대 단말기에서 안테나가 차지하는 부피가 너무 크다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 세라믹 칩 제조 기술을 이용하여 초소형이며 휴대 단말기 내부로의 내장이 가능한 칩안테나가 개발되었다.

종래 세라믹 칩안테나 중 한 종류는 칩 적층 공정을 이용하여 세라믹 칩 내부에 코일을 나선형으로 감아서 형성된 헬리컬 도체를 포함하는 구조로서, 최근에 초소형의 SMD(Surface Mounted Device) 형태로 휴대 단말기에 내장이 가능한 단계까지 왔으나, 신뢰성 부분과 유전율이 높은 관계로 방사 효율이 매우 낮아서 차츰 사라져가고 있는 실정이며 이에 따라 새로운 개념의 칩안테나 개발 필요성이 대두되었다.

또한, 칩안테나의 제조 공정에 있어 종래의 기술로는 내부에 금속구조물의 삽입이 불가능하며, 폴리머의 칩베이스 생상시 제품외 부분의 로스(loss)가 다량 발생하는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 폴리머의 칩베이스 생산시 제품외 부분의 로스(loss)를 절감할 수 있는 칩안테나 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 내부에 기생 공진을 발생시킬 수 있도록 칩안테나 내부에 중공을 가공할 수 있는 칩안테나 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 칩안테나 제조 방법은 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재를 성형하는 단계, 상기 베이스 부재 외면에 금속 패턴(pattern)을 가공하여 안테나 어레이를 형성하는 단계, 상기 안테나 어레이를 절단하는 단계 및 상기 안테나 어레이가 형성된 상기 베이스 부재의 중공 내에 금속 바(bar)를 삽입하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 베이스 부재는 폴리머를 압출성형하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 금속 패턴은 LDS가공 공법 또는 인쇄도금 공법 중 적어도 하나의 공법으로 가공되는 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 상기 안테나 어레이를 절단하는 단계는 다이아몬드 휠(wheel) 절단으로 절단되는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 칩안테나 제조 방법은 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재를 폴리머 소재로 성형하는 단계, 도금 또는 진공증착 중 적어도 하나의 공법에 의해 상기 베이스 부재를 금속화하는 단계, 상기 금속화된 베이스 부재의 외면에 에칭 공정을 통해 금속 패턴을 가공하여 안테나 어레이를 형성하는 단계 및 상기 안테나 어레이를 절단하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 베이스 부재를 금속화하는 단계는 상기 베이스 부재의 외표면을 금속화하는 단계 및 상기 중공을 금속화하여 패러사이트 라디에이터를 생성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재 및 상기 베이스부재에 가공된 금속 패턴을 포함하는 안테나 어레이 및 상기 중공에 삽입 결합되는 금속 바(bar)를 포함한다.

이 때, 상기 금속 패턴은 LDS가공 공법 또는 인쇄도금 공법 중 적어도 하나의 공법으로 가공되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따르면, 칩안테나 내부에 중공 가공을 가능하게 하며, 사출공정에서 발생하는 재료의 로스(loss)를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 내부에 기생공진을 발생시킬 수 있는 상기 금속 바를 삽입시킴으로써, 다양한 주파수 대역을 확보할 수 있는 이점이 있다. 또한, 내부에 중공을 구비하고 표면을 금속화 또는 도금을 통해 금속을 충진하여 상기 금속 바와 유사하게 기생공진을 발생시켜 다양한 주파수 대역을 확보할 수 있는 이점이 있다.

또한, 일정하게 배열된 상기 안테나 어레이를 절단하여 상기 칩안테나를 형성하므로, 대량생산이 가능한 이점이 있다.

또한, 상기 베이스 부재 생산시 제품외 부분의 로스(loss)가 발생될 수 있는 부분을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 이하 설명에서는 구성 및 기능이 거의 동일하여 동일하게 취급될 수 있는 요소는 동일한 참조번호로 특정될 수 있다.

제 1실시예

본 발명의 제 1실시예에 따른 칩안테나 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 칩안테나 제조 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 칩안테나 제조 방법은 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재를 성형하는 단계(S11)를 거친다. 여기서, 상기 베이스 부재를 좀 더 상세히 설명하기 위하여 도 2를 제시한다. 도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 베이스 부재를 도시한 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 부재(100)는 폴리머 소재로 형성되며, 상기 폴리머 소재를 압출 성형 공정을 이용하여 성형하고자 하는 상기 칩안테나의 크기에 대응되도록 파이프 형상 또는 봉 형상으로 성형된다. 이 때, 상기 베이스 부재(100)는 내부에 후술하는 금속 바(200, 도 3참조)의 형상에 대응되는 형상으로 중공(101)을 형성한다.

따라서, 상기 베이스 부재(100)는 사출시에 스푸르 또는 러너의 로스(loss)를 절감할 수 있는 이점이 있다.

다음, 상기 베이스 부재(100) 외면에 금속 패턴(pattern)을 가공하여 안테나 어레이를 형성하는 단계(S12)를 거친다. 이 때, 상기 금속 패턴은 연속 작업이 가능한 부재로 형성되며, 상기 금속 패턴은 LDS가공 방법, 인쇄 도금 방법 중 적어도 하나의 가공 방법에 의해 형성되며, 바람직하게는 LDS 가공방법에 의해 가공된다.

다음, 상기 안테나 어레이를 절단하는 단계(S13)를 거친다. 이 때, 상기 안테나 어레이는 일반적으로 상용되는 절단기로 절단되되, 다이아몬드 휠(wheel)로 절단되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 안테나 어레이를 절단하는 공정이 연속적으로 시행될 수 있으므로, 대량 생산이 가능한 이점이 있다.

다음, 상기 안테나 어레이가 형성된 상기 베이스 부재의 중공 내에 금속 바(bar)를 삽입하는 단계(S14)를 거침으로써 상기 칩안테나 제조 방법이 완료된다.

여기서, 상기 안테나 어레이, 상기 금속 패턴, 상기 금속 바에 대해 좀 더 상세히 설명하기 위하여 도 3을 제시한다. 도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 칩안테나 제조 방법에 의해 제조된 칩안테나를 도시한 분해 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 칩안테나는 안테나 어레이(150) 및 금속 바(200)를 포함한다. 여기서, 상기 안테나 어레이(150)는 상술한 바와 같이, 베이스 부재(100) 및 금속 패턴(300)을 포함한다.

여기서, 상기 금속 패턴(300)은 상술한 바와 같이, LDS 공법에 의해 형성되는 것이 바람직하며, 상기 금속 패턴(300)은 상기 칩안테나에서 안테나 방사체로서의 역할을 하도록 구비된다.

상기 베이스 부재(100)의 내부 중공(101)에는 상기 금속 바(200)가 삽입 결합된다. 이 때, 상기 금속 바(200)는 상기 금속 패턴(300)에 의해 송수신되는 전자기파에 대해 기생공진이 발생하도록 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 기생공진(parasitic resonance)이란 기존 PIFA 형태의 일반적인 안테나에 그라운드에서 파생시킨 새로운 패러사이트 소자를 이용하여 추가로 공진시키는 방법으로, 상기 PIFA 안테나의 주변환경적 안정성을 그대로 확보한 채 다른 사용주파수 대역의 전력손실 없이 새로운 대역의 기생공진을 일으켜 안테나 효율성과 필요한 만큼의 주파수 안정성을 확보하는 방법이다. 여기서, 상기 금속 바(200)는 패러사이틱 래디에이터(parasitic radiator)로서 구비되며, 상기 패러사이틱 래디에이터는 PIFA 기본구조와 분리되어 있는 형태로 기생공진을 일으켜 필요한 만큼의 주파수 대역을 확보하도록 구비된다.

따라서, 내부에 기생공진을 발생시킬 수 있는 상기 금속 바(200)를 삽입시킴으로써, 다양한 주파수 대역을 확보할 수 있는 이점이 있고, 또한, 상기 칩안테나 내부에 중공 가공을 가능하게 하며, 사출공정에서 발생하는 재료의 로스(loss)를 절감할 수 있는 효과가 있다.

제 2실시예

여기서, 본 발명의 제 2실시예에 따른 칩안테나 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 칩안테나 제조 방법을 순서대로 도시한 순서도이다. 참고로, 설명의 편의를 위하여 제 1실시예와 유사하거나 동일한 구조 및 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 칩안테나 제조 방법은 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재를 폴리머 소재로 성형하는 단계(S21)를 거친다.

다음, 도금 또는 진공증착 중 적어도 하나의 공법에 의해 상기 베이스 부재를 금속화하는 단계(S22)를 거친다. 이 때, 상기 베이스 부재의 표면 전체를 금속화하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 베이스 부재를 금속화하는 단계(S22)는 상기 베이스 부재를 금속화하는 단계는, 상기 베이스 부재의 외표면을 금속화하는 단계 및 상기 중공의 표면을 금속화하여 패러사이트 라디에이터를 생성하는 단계를 포함한다.

즉, 상기 중공부에 금속화된 상기 패러사이트 라디에이터는 상술한 제 1실시예에서 상기 금속 바(200, 도 3참조)와 유사하게 기생공진을 발생시키도록 구비된다.

또한, 본 실시예에서는 상기 중공의 표면을 금속화하는 것으로 제시하였지만, 이에 한정되거나, 제한되는 것은 아니며, 상기 중공에 상기 금속을 충진시켜 상술한 상기 금속 바(200, 도 3 참조)와 유사하게 형성되도록 하는 것도 가능함은 물론이다.

다음, 상기 금속화된 베이스 부재의 외면에 에칭 공정을 통해 금속 패턴을 가공하여 안테나 어레이를 형성하는 단계(S23)를 거친다. 이 때, 상기 베이스 부재의 외면에 일정하게 배열되도록 상기 금속 패턴을 가공하도록 하여, 연속 작업을 통해 대량 생산이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

다음, 상기 안테나 어레이를 절단하는 단계(S24)를 거침으로써, 상기 칩안테나 제조 방법이 완료된다.

따라서, 일정하게 배열된 상기 안테나 어레이를 절단하여 상기 칩안테나를 형성하므로, 대량생산이 가능한 이점이 있고, 또한, 상기 베이스 부재 생산시 제품외 부분의 로스(loss)가 발생될 수 있는 부분을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 베이스 부재에 형성된 중공을 활용하여 기생 공진을 발생시키도록 함으로써, 다양한 주파수 대역을 확보할 수 있는 이점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 칩안테나 제조 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 베이스 부재를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 칩안테나 제조 방법에 의해 제조된 칩안테나를 도시한 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 칩안테나 제조 방법을 순서대로 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 베이스 부재 101: 중공

150: 안테나 어레이 200: 금속 바

300: 금속 패턴

Claims (8)

1. 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재를 성형하는 단계;

   상기 베이스 부재 외면에 금속 패턴(pattern)을 가공하여 안테나 어레이를 형성하는 단계;

   상기 안테나 어레이를 절단하는 단계; 및

   상기 안테나 어레이가 형성된 상기 베이스 부재의 중공 내에 금속 바(bar)를 삽입하는 단계;

   를 포함하는 칩안테나 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스 부재는 폴리머를 압출성형하여 형성하는 것을 특징으로 하는 칩안테나 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 금속 패턴은 LDS가공 공법 또는 인쇄도금 공법 중 적어도 하나의 공법으로 가공되는 것을 특징으로 하는 칩안테나 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 안테나 어레이를 절단하는 단계는 다이아몬드 휠(wheel) 절단으로 절단 되는 것을 특징으로 하는 칩안테나 제조 방법.
5. 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재를 폴리머 소재로 성형하는 단계;

   도금 또는 진공증착 중 적어도 하나의 공법에 의해 상기 베이스 부재를 금속화하는 단계;

   상기 금속화된 베이스 부재의 외면에 에칭 공정을 통해 금속 패턴을 가공하여 안테나 어레이를 형성하는 단계; 및

   상기 안테나 어레이를 절단하는 단계;

   를 포함하고, 상기 베이스 부재를 금속화하는 단계는,

   상기 베이스 부재의 외표면을 금속화하는 단계; 및

   상기 중공을 금속화하여 패러사이트 라디에이터를 생성하는 단계;

   를 포함하는 칩안테나 제조 방법.
6. 삭제
7. 중공을 구비한 봉타입의 베이스 부재 및 상기 베이스부재에 가공된 금속 패턴을 포함하는 안테나 어레이; 및

   상기 중공에 삽입 결합되는 금속 바(bar);

   를 포함하는 칩 안테나.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 금속 패턴은 LDS가공 공법 또는 인쇄도금 공법 중 적어도 하나의 공법으로 가공되는 것을 특징으로 하는 칩안테나.

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