KR101127101B1 - 기구물 일체형 루프 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

휴대용 기기의 전파 수발신에 사용되는 루프 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기기의 케이스 성형시 일체로 형성되는 기구물 일체형 루프 안테나 및 그 제조방법에 관하여 개시한다.
본 발명은 디스플레이창을 포함하는 기구물에 루프 안테나를 형성하기 위한 제조방법에 있어서, 디스플레이창의 테두리에 해당하는 베젤부에 수용될 수 있는 기재필름에, 동박층을 적층하고 적층된 동박층을 가공하여 루프 안테나 패턴을 형성하여 안테나 필름을 제조하는 단계; 상기 안테나 필름을, 기구물의 케이스를 성형하기 위한 금형의 베젤부 위치에 배치하는 단계; 및 상기 금형에 수지를 주입하여 안테나 필름이 일체로 형성된 케이스를 형성하는 단계;를 포함하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법을 제공한다.
루프 안테나, 베젤부, 배터리 커버

Description

기구물 일체형 루프 안테나 및 그 제조방법{In-mold type roof antena and it's manufacturing method}
본 발명은 휴대용 기기의 전파 수발신에 사용되는 루프 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기기의 케이스 성형시 일체로 형성되는 기구물 일체형 루프 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.
핸드폰, PMP, 휴대용 DMB 등의 휴대형 기기들은 공통적으로 디스플레이창, 배터리, 안테나 등을 포함한다.
휴대형 기기들은 다양한 기능을 수행하기 위하여, 전파 수발신을 위한 안테나 이외에 RF-ID 의 인식을 위한 루프 안테나를 포함하기도 한다.
루프 안테나의 경우 모양의 특성으로 인해서 설치를 위한 소정의 면적을 필요로 한다.
루프 안테나는 메인 인쇄회로기판과 별도로 형성되어 부착되는 경우가 많았다. 별도로 형성되는 루프 안테나는 외부 케이스에 별도로 부착되거나, 개량된 형 태로는 배터리의 표면에 일체로 형성하는 경우도 있었다.
그런데, 배터리가 슬림화 됨에 따라서 배터리의 전류에 의하여 간섭현상이 발생하는 문제점이 있었으며,
소모품인 배터리에 루프 안테나가 일체로 형성됨에 따라, 휴대용 기기와 함께 제공되는 배터리에 모두 루프형 안테나를 형성해야 하므로, 원가 상승의 요인으로 작용하는 문제점도 가지고 있었다.
본 발명의 목적은 루프 안테나와 기구물을 일체로 형성하여 조립성을 개선하고 원가를 절감하며, 안정적인 통신이 가능하도록 하는 기구물 일체형 루프 안테나와 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은 디스플레이창을 포함하는 기구물에 루프 안테나를 형성하기 위한 제조방법에 있어서, 디스플레이창의 테두리에 해당하는 베젤부에 수용될 수 있는 액자 형태를 가지는 기재필름에, 동박층을 적층하고 적층된 동박층을 가공하여 루프 안테나 패턴을 형성하여 안테나 필름을 제조하는 단계; 상기 안테나 필름을, 기구물의 케이스를 성형하기 위한 금형의 베젤부 위치에 배치하는 단계; 및 상기 금형에 수지를 주입하여 안테나 필름이 일체로 형성된 케이스를 형성하는 단계;를 포함하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은 분리형 배터리 커버를 포함하는 기구물에 루프 안테나를 형성하기 위한 제조방법에 있어서, 배터리 커버와 일체로 형성될 수 있는 형태를 가지는 기재필름에, 동박층을 적층하고 적층된 동박층을 가공하여 루프 안테나 패턴을 형성하여 안테나 필름을 제조하는 단계; 상기 안테나 필름을, 배터리 커버를 성형하기 위한 금형에 배치하는 단계; 및 상기 금형에 수지를 주입하여 안테나 필름이 일체로 형성된 케이스를 형성하는 단계;를 포함하는 기구물 일체형 루프 안테 나 제조방법을 제공한다.
본 발명은 기구물의 케이스 중, 디스플레이창의 베젤부 또는 분리형 배터리 커버에 루프 안테나를 일체로 형성하여 조립성을 개선하고 원가를 절감하는 효과를 가져온다.
또한, 본 발명은 루프 안테나가 케이스에 일체로 형성되도록 함으로써 내부 부품들 사이의 간섭을 줄이고, 안정적인 통신이 가능하도록 하는 효과를 가져온다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 기구물 일체형 루프 안테나및 그 제조방법의 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 대표적인 기구물인 핸드폰의 구조를 나타 낸 전면 사시도이고, 도 2는 핸드폰의 구조를 나타낸 배면 사시도이다.
도 1을 참조하면, 핸드폰의 외부는 전면케이스(10)와 후면케이스(20)로 형성되며, 전면케이스(10)는 디스플레이창(11)이 차지하는 면적이 넓고, 그 이외의 부분에도 키패드(14, 16)가 배치되어 있다.
도 2를 참조하면, 핸드폰의 배면은 배면케이스(20)와 상기 배면케이스(22)에서 분리가능한 배터리 커버(22)로 구성된다. 배터리 커버(22)는 배터리 셀(미도시)과는 분리된 형태를 가지며, 배면케이스(22)에 탈부착 가능하도록 형성된다.
따라서, 루프형 안테나를 배치할 만한 위치를 선정하기에 어려움이 있었다.
본 발명은 핸드폰과 같은 기구물 케이스에 루프 안테나를 일체로 형성하기 위한 것으로, 루프 안테나 필름을 기구물 케이스 사출 금형에 배치한 후 수지를 주입하여 케이스와 일체로 형성된 루프 안테나를 제조하기 위한 방법을 제공한다.
전면 케이스에 루프 안테나를 형성하는 경우에는, 디스플레이창의 테두리에 해당하는 베젤부(12)에 루프 안테나를 일체로 형성하고, 후면 케이스(20)에 루프 안테나를 형성하는 경우에는 배터리 커버(22)에 루프 안테나를 일체로 형성하는 방법을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법의 공정순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 루프 안테나 제조방법은 안테나 필름을 제조하는 단계(S-31)와, 제조된 안테나 필름을 케이스 성형 금형에 배치하는 단계(S-32)와, 안테나 필름이 배치된 금형 내부에 수지를 주입하여 기구물의 케이스 를 형성하는 단계(S-33)를 포함한다.
이하, 각각의 단계에 관하여 상세하게 살펴본다.
안테나 필름은 기재필름에 동박을 적층하고, 적층된 동박을 에칭등의 가공을 통해서 루프 안테나 패턴으로 형성하는 방식으로 제조된다.
기재필름으로는 폴리이미드 필름(Polyimide film), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(Polyethylene Telephthalate film), 폴리페닐리덴 설파이드 필름(Poly Phenylene Sulfide film), 폴리에틸렌 나프탈레이드 필름(Poly Ethylene Naphthalate film) 폴리 아마이드 필름( Poly Amide film), 폴리 카보네이트 필름(Poly Carbonate film), 및 폴리메타메틸 아크릴레이트 필름(Poly Methyl Metha Acrylate film) 중 어느 하나의 재질이 사용될 수 있다.
안테나 필름의 형태는 일체로 형성되는 기구물의 형상에 대응되도록 형성된다. 기구물의 디스플레이창 테두리인 베젤부(도 1의 12)에 안테나 필름을 일체로 형성하고자 하는 경우에는 안테나 필름의 형상을 액자형태로 형성한다.
한편, 안테나 필름을 배터리 커버에 일체로 형성하는 경우에는 배터리 커버의 모양에 대응하며 그보다 작은 크기를 가지도록 안테나 필름을 형성하는 것이 바람직하다. 여기서 배터리 커버는 배터리 셀과는 분리된 별도의 커버를 의미한다.
이렇게 일체로 형성되는 기구물 케이스의 형태에 대응하도록 안테나 필름을 형성한 후, 기구물 케이스 금형의 내부에 안테나 필름을 배치한다. 이 때, 안테나 필름이 케이스의 내측면으로 노출될 수 있도록 배치한다.
안테나 필름을 금형의 내부에 배치 한 후, 금형의 내부에 수지를 주입하여 기구물의 전면 케이스 또는 배터리 커버를 사출성형으로 제작하며, 안테나 필름과 상기 전면 케이스 또는 배터리 커버가 일체로 형성된다.
안테나 필름이 기구물의 케이스에 보다 견고하게 부착되도록 하기 위해서, 수지와 접촉하는 안테나 필름의 표면에 접착제층을 형성할 수도 있다. 접착제층은 안테나 필름과 케이스 수지의 계면에 위치하여 안테나 필름과 수지의 부착력을 강화시켜 준다. 안테나 필름과 케이스 수지의 접착력 강화를 위하여 사용되는 접착제는 고온내열성 폴리에스터계와 에폭시계 또는 페녹시계의 열경화성 접착제를 단독 사용 또는 필요시 혼합하여 사용할 수 있다. 필름에 접착제를 도포하는 방법은 회로 구성 후, 재단 작업 이전에 롤코팅이나 스크린코팅 또는 스프레이코팅 방식으로 안테나 필름의 상부에 접착제를 도포할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기구물 일체형 루프 안테나가 전면 케이스에 형성된 실시예를 나타낸 것이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이다.
도 4의 실시예는, 루프 안테나가 형성된 안테나 필름(40)을 전면 케이스(10)의 베젤부(12)에 일체로 형성한 것이다. 이 때 안테나 필름(40)의 베젤부(12)에 대응하는 사각의 액자 형태를 가지고 있다.
도 5를 참조하면, 전면 케이스의 베젤부(12)는 외부로 노출되는 외장면(12a)과 기구물의 내부로 수용되는 내측면(12b)을 포함하고 있는데, 안테나 필름(40)은 내측면(12b)과 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
외장면(12a)에 형성되면 외관상에 좋지 못하며, 내측면(12b)에 형성해야 내 부에 수용되는 인쇄회로기판과의 접속이 용이하기 때문이다.
도 6은 본 발명에 따른 기구물 일체형 루프 안테나가 분리형 배터리 커버에 형성된 실시예를 나타낸 것이다.
도 6의 실시예는, 배터리 커버(22)와 배터리셀(25)이 별도로 형성된 타입에서 배터리 커버(22)에 일체형으로 루프 안테나를 형성한 것을 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 루프 안테나가 형성된 안테나 필름(42)을 배터리 커버(22)의 내측면에 일체로 형성한다. 배터리셀(25)을 교체하더라도 배터리 커버(22)는 그대로 사용할 수 있다.
하나의 핸드폰 세트에 배터리 2개를 포함하여 판매하는 것이 일반적인데, 배터리셀과 커버를 일체로 형성하고 배터리셀과 커버의 사이에 루프 안테나를 내장하게 되면 배터리의 개수 만큼 루프 안테나가 필요하게 되지만, 배터리셀과 배터리 커버를 분리하여 배터리 커버에 루프 안테나를 일체로 형성하게 되면 1개의 루프 안테나로 족하므로, 원가절감의 효과와 자원 절약을 효과를 가져오게 된다.
도 7은 케이스 금형의 내부에 안테나 필름을 배치한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 케이스 금형의 내부에 안테나 필름을 배치한 상태에서 수지를 주입한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 기재필름에 동박을 적층하고 에칭하여 루프 안테나 패턴을 형성한 안테나 필름을 케이스 사출용 금형의 내부에 배치한다.
이 때. 케이스의 외장면을 형성하게 되는 상부금형(62) 측이 아니라, 케이스의 내측면을 형성하게 되는 하부금형(64) 측에 배치하여, 안테나 필름(40)이 케이스의 내측면과 일체로 성형되도록 한다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이 금형(62, 64)의 내부에 수지를 주입하면, 주입된 수지는 금형의 형상에 따라 케이스로 형성되며, 그 내측면에 안테나 필름(40)이 일체로 형성되는 것이다.
케이스와 일체로 루프 안테나를 형성한 후, 루프 안테나와 내부의 인쇄회로기판의 접속은 별도의 납땜을 이용할 수도 있으나 이방전도성필름(anisotropic conductive film, ACF)을 이용하여 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
이방전도성필름은 압력이 가해지는 방향으로만 통전시키는 특성이 있으므로, 접속될 부위들을 이방전도성필름으로 부착하는 것으로 전기적으로 접속되므로 조립과정이 간편해지는 효과를 가져온다.
실험예
실험예 1 : 50 ㎛ 두께의 폴리이미드 필름(Polyimide film, 이하 PI 필름)에, 두께 36㎛의 동박이 접착된 단면 연성동박판에 설계된 루프형 안테나 회로를 에칭하여 안테나 필름을 구성하고, 이면에 인몰드(in mold) 사출시 접착력 강화를 위하여 접착제를 코팅하였다.
이렇게 구성된 인몰드 필름을 금형의 정해진 위치에 정렬하고 수지를 사출하여 루프 안테나 일체형 케이스를 형성하였다.
실험예 2 : 폴리이미드 필름 대신에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(Polyethylene Telephthalate film, 이하 PET 필름)을 사용한 단면 연성동박판을 사용하여 실시예 1과 동일한 필름을 구성하고, 동일한 방법으로 루프 안테나 일체형 케이스를 형성하였다.
비교예 1 : 단면 연성동박판 대신에 50㎛ 두께의 PI 필름에, 페이스트(paste)를 30㎛ 두께로 인쇄한 후 경화하여 회로를 구성하고, 동일한 방법으로 루프 안테나 일체형 케이스를 형성하였다.
비교예 2 : 단면 연성동박판 대신에 50㎛ 두께의 PET 필름에, 은(Ag) 잉크를 3㎛ 두께로 인쇄한 후 경화하여 회로를 구성하고, 동일한 방법으로 루프 안테나 일체형 케이스를 형성하였다.
Figure 112009008172911-pat00001
상술한 바와 같이 제조한 루프 안테나 일체형 케이스의 회로저항, 사출후 변형 여부, 안테나 인식거리를 측정하였다.
실험결과는 표 2와 같다.
Figure 112009008172911-pat00002
실험결과, 실험예들과 비교예들에서 모두 사출후 변형은 발생하지 않았으며, 실시예 1과 실시예 2는 0.36과 0.42의 낮은 저항값을 가지고 안테나 인식거리도 35mm, 32mm 로 양호한 결과를 나타냈다.
반면에 비교예 1,2는 회로 저항값이 커서, 안테나 인식거리가 5mm에 불과하거나 인식되지 않는 결과를 나타냈다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 핸드폰의 구조를 나타낸 전면 사시도,
도 2는 핸드폰의 구조를 나타낸 배면 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법의 공정순서도,
도 4는 본 발명에 따른 기구물 일체형 루프 안테나가 전면 케이스에 형성된 실시예를 나타낸 사시도,
도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 기구물 일체형 루프 안테나가 분리형 배터리 커버에 형성된 실시예를 나타낸 사시도,
도 7은 케이스 금형의 내부에 안테나 필름을 배치한 상태를 나타낸 단면도,
도 8은 케이스 금형의 내부에 안테나 필름을 배치한 상태에서 수지를 주입한 상태를 나타낸 단면도임.

Claims (10)

  1. 디스플레이창을 포함하는 기구물에 루프 안테나를 형성하기 위한 제조방법에 있어서,
    a) 디스플레이창의 테두리에 해당하는 베젤부에 수용될 수 있는 기재필름에, 동박층을 적층하고 적층된 동박층을 가공하여 루프 안테나 패턴을 형성하여 안테나 필름을 제조하는 단계;
    b) 상기 안테나 필름을, 기구물의 케이스를 성형하기 위한 금형의 베젤부 위치에 배치하는 단계; 및
    c) 상기 금형에 수지를 주입하여 안테나 필름이 일체로 형성된 케이스를 형성하는 단계;를 포함하고
    상기 b) 단계의 이전 또는 이후에,
    상기 루프 안테나 필름의 수지와 접촉하는 표면에 접착제층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법.
  2. 분리형 배터리 커버를 포함하는 기구물에 루프 안테나를 형성하기 위한 제조방법에 있어서,
    a) 배터리 커버와 일체로 형성될 수 있는 형태를 가지는 기재필름에, 동박층을 적층하고 적층된 동박층을 가공하여 루프 안테나 패턴을 형성하여 안테나 필름을 제조하는 단계;
    b) 상기 안테나 필름을, 배터리 커버를 성형하기 위한 금형에 배치하는 단계; 및
    c) 상기 금형에 수지를 주입하여 안테나 필름이 일체로 형성된 케이스를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 b) 단계의 이전 또는 이후에,
    상기 루프 안테나 필름의 수지와 접촉하는 표면에 접착제층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서
    상기 b) 단계는
    상기 루프 안테나 필름은 상기 케이스의 내측면에 일체화 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 안테나 필름과 내부의 인쇄회로기판을 이방전도성필름(anisotropic conductive film, ACF)으로 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기재필름은 폴리이미드 필름(Poly Imide film), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(Poly Ethylene Telephthalate film), 폴리페닐리덴 설파이드 필름(Poly Phenylene Sulfide film), 폴리에틸렌 나프탈레이드 필름(Poly Ethylene Naphthalate film), 폴리 아마이드 필름( Poly Amide film), 폴리 카보네이트(Poly Carbonate film), 및 폴리메타메틸 아크릴레이트 필름(Poly Methyl Metha Acrylate film) 중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제층은,
    고온내열성 열경화성 접착제를 사용하여 롤코팅, 스크린 코팅 및 스프레이 코팅 중 어느 하나의 방법으로 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접착제는 폴리에스터계, 에폭시계 및 페녹시계 중 하나 또는 2 이상이 혼합된 열경화성 접착제인 것을 특징으로 하는 기구물 일체형 루프 안테나 제조방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항의 방법으로 제조된 기구물 일체형 루프 안테나.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항의 방법으로 제조된 기구물 일체형 루프 안테나를 구비하는 기구물.
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