KR101162024B1

KR101162024B1 - 능동모듈 일체형 안테나를 구비하는 케이스 및 이를 포함하는 전자장치

Info

Publication number: KR101162024B1
Application number: KR1020100061439A
Authority: KR
Inventors: 남현길; 성재석; 조성은; 박현도; 한창목; 임대기; 배상우; 장기원; 전대성
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2012-07-03
Also published as: EP2400592A1; US20110316754A1; JP2012010317A; KR20120000908A; CN102300437A

Abstract

본 발명은 능동모듈 일체형 안테나를 구비하는 케이스 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전자장치의 케이스는 신호를 송수신하는 안테나 패턴부를 구비하는 방사체, 메인 회로기판의 그라운드와 이격되고 상기 방사체와의 신호 송수신에 있어서 노이즈의 영향을 차단하도록 상기 방사체와 일체로 형성되는 능동모듈, 및 상기 방사체와 상기 능동모듈이 케이스 내부에 매립되도록 하는 프레임을 포함할 수 있다.

Description

능동모듈 일체형 안테나를 구비하는 케이스 및 이를 포함하는 전자장치 { Case having an antenna with an active module and an electronic device having the same}

본 발명은 능동모듈 일체형 안테나를 구비하는 케이스 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나와 메인 회로 기판간의 신호 전송에 있어서 노이즈의 영향을 차단하도록 능동모듈을 메인 회로 기판의 그라운드와 이격시키고 안테나와 일체로 형성시킨 케이스 및 이를 포함하는 전자장치에 관한 것이다.

반도체 집적회로 기술과 정보통신 기술의 눈부신 발전에 따라, 휴대폰, 휴대용 멀티미디어 재생 장치(PMP; Portable Multimedia Player), 개인 정보 단말기(PDA; Personal Digital Assistant), 스마트 폰(Smart Phone), 랩탑(laptop) 등의 각종 휴대용 전자장치가 현대생활의 필수품으로 자리를 잡고 있다.

또한, 휴대용 전자장치의 사용이 보편화되면서 사용자의 요구는 점점 다양해지고 있고, 이에 따라 더 많은 기능을 더 편리하게 쓸 수 있는 휴대용 전자장치가 지속적으로 개발되고 있다. 예를 들어, 디지털방송수신(예컨대, DMB (digital multimedia broadcasting)), 네비게이션, 와이브로(Wibro), 와이파이(WIFI), 블루투스(Bluetooth) 등의 다양한 기능의 능동모듈이 휴대용 전자장치에 융합되고 있다.

이렇게, 휴대용 전자장치에 이러한 능동모듈을 구현하기 위하여, 휴대용 전자장치의 외부 형태 및 내부 구조가 복잡해지고 있으며, 이러한 복잡한 구조를 전자장치의 메인 회로 기판에 구현함에 있어서, 메인 회로 기판의 공간적인 제약으로 인해 설계상 어려움이 있다.

또한, 이들 능동모듈의 기능을 구현하기 위해 사용되는 안테나와의 신호 경로에 있어서 노이즈 등의 영향으로 인하여 안테나의 방사 특성이 열화된다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 기능의 능동모듈을 전자장치에 구현함에 있어서 메인 회로 기판의 그라운드와 이격시키고 안테나와 일체로 형성함으로써 능동모듈과 안테나의 신호 전송 경로에 노이즈의 간섭이 차단됨과 동시에 전자장치의 설계시 공간 활용도가 증대된 케이스 및 이를 포함하는 전자장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 전자장치의 케이스는 신호를 송수신하는 안테나 패턴부를 구비하는 방사체, 메인 회로기판의 그라운드와 이격되고 상기 방사체와의 신호 송수신에 있어서 노이즈의 영향을 차단하도록 상기 방사체와 일체로 형성되는 능동모듈, 및 상기 방사체와 상기 능동모듈이 케이스 내부에 매립되도록 하는 프레임을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치의 케이스는 상기 메인 회로기판과 상기 능동모듈을 전기적으로 연결하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 연결 부재는 상기 능동모듈과 상기 메인 회로기판을 탄성 결합시키는 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, C-클립이나 포고 핀(pogo-pin)일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치의 케이스에 있어서, 상기 방사체와 상기 능동모듈은 상기 케이스 내부에 인몰드 사출 성형에 의해 매립될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치의 케이스에 있어서, 상기 능동모듈은 상기 메인 회로기판과 전기적으로 연결되도록 하는 연결 단자를 구비하고, 상기 연결 단자는 상기 케이스 내측 표면에 노출될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치의 케이스에 있어서, 상기 안테나 패턴부는 상기 프레임에 형성되는 도체 패턴으로 이루어지고, 상기 능동모듈은 상기 프레임에 실장될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치의 케이스에 있어서, 상기 프레임은 인쇄 회로 기판으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치의 케이스에 있어서, 상기 능동모듈은 LNA(low-noise amplifier), 튜너(tuner), GPS(global positioning system), FM(frequency modulation), WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), WIBRO(Wireless Broadband), TDMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting), DVB-H(Digital Video Broadcasting - Handheld), GPRS(General Packet Radio Service), WCDMA(wideband code division multiple access), BT(Bluetooth), 및 WIFI(wireless lan) 중 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전자장치는 메인 회로 기판을 포함하는 본체, 신호를 송수신하는 방사체와 상기 메인 회로 기판과 이격되고 상기 방사체와의 신호 송수신에 있어서 노이즈의 영향을 차단하도록 상기 방사체와 일체로 형성되는 능동모듈이 내부에 매립되는 케이스, 및 상기 능동모듈의 연결 단자와 상기 메인 회로 기판을 전기적으로 연결하는 연결 부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치에 있어서, 상기 연결 부재는 상기 능동모듈과 상기 메인 회로기판을 탄성 결합시키는 탄성체로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자장치는 상기 방사체와 상기 능동모듈이 상기 케이스의 내부에 매립되도록 지지하는 프레임을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전자장치의 케이스 및 이를 포함하는 전자장치에 따르면, 다양한 기능의 능동모듈을 메인 회로 기판의 그라운드와 이격시키고 안테나와 일체로 형성함으로써 능동모듈과 안테나의 신호 전송 경로에 노이즈의 간섭을 차단하여 안테나의 방사특성을 향상시키고, 메인 회로 기판의 설계시 공간 활용도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치인 이동통신 단말기의 케이스를 부분 절개하여 도시한 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 케이스의 개략 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A'선의 개략 단면도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 형태에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일하거나 유사한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치인 이동통신 단말기의 케이스를 부분 절개하여 도시한 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 케이스의 개략 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A'선의 개략 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치인 이동통신 단말기(100)의 케이스(120) 내부에 방사체(160)와 능동모듈(180)이 매립되어 형성될 수 있다. 상기 방사체(160)와 능동모듈(180)이 케이스(120) 내부에 매립되도록 상기 방사체(160) 및 능동모듈(180)을 지지하는 프레임(140)을 포함할 수 있다.

방사체(160)는 알루미늄이나 구리 등의 도전재로 이루어져 외부신호를 수신하여 이동통신 단말기(100)와 같은 전자장치의 신호처리장치로 전달할 수 있다. 또한, 상기 방사체(160)는 다양한 대역의 외부 신호를 수신하기 위해 안테나 패턴부(162)를 가진다.

안테나 패턴부(162)는 프레임(140)의 일면에 도전성 물질을 도포하고 고형화하여 형성할 수 있다. 상기 안테나 패턴부(162)는 상기 프레임(140) 상에 스퍼터링(sputtering), 프린팅(printing), 도금(plating), 스탬핑(stamping), 드로잉(drawing) 및 디스펜싱(dispensing) 중 적어도 하나를 선택한 방법으로 형성될 수 있다.

또한, 안테나 패턴부(162)는 금속 박판을 프레스 가공하여 형성될 수도 있다. 한편, 안테나 패턴부(162)는 프레임(140)에 직접 형성될 수도 있으나, 필름에 도전성 물질을 도포하거나 금속 박판을 프레스 가공하여 상기 필름을 프레임(140)에 접착함으로써 형성될 수도 있다.

안테나 패턴부(162)의 형상은 설계되는 주파수 대역에 따라 다르게 형성될 수 있으며, 예를 들어 미앤더 라인(Meander line)을 이루거나 루프 안테나 형태일 수 있다.

능동모듈(180)은 프레임(140)에 상기 방사체(160)와 RF 패스가 거의 없도록 일체로 형성되며, 프레임(140)의 능동모듈(180)이 장착되는 면과 반대면에 능동모듈(180)과 메인 회로 기판(200)의 전기적 연결을 위한 연결 단자(182)가 형성될 수 있다.

능동모듈(180)은 LNA(low-noise amplifier), 튜너(tuner)와 같은 기능성 모듈, GPS(global positioning system), FM(frequency modulation), WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), WIBRO(Wireless Broadband), TDMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting), DVB-H(Digital Video Broadcasting - Handheld) 등과 같은 단방향 통신 모듈, 셀룰러(Celluar), GPRS(General Packet Radio Service), WCDMA(wideband code division multiple access), BT(Bluetooth), 및 WIFI(wireless lan) 등과 같은 양방향 통신 모듈일 수 있다. 본 실시예에서, 능동모듈(180)은 상기 모듈 중 하나 이상의 모듈을 포함하여 이루어질 수 있다.

프레임(140)은 폴리머 플라스틱 사출액으로 사출 성형된 플라스틱 플레이트일 수 있으며, 방사체(160)와 능동모듈(180)을 케이스(120)의 내부에 매립하기 위한 1차 사출물로서의 기능을 할 수 있다.

프레임(140)의 일면에 안테나 패턴부(162)를 포함하는 방사체(160)와 능동모듈(180)이 형성될 수 있다. 방사체(160)와 능동모듈(180)은 RF 패스가 거의 없도록 형성되는 것이 바람직하며, 이를 위해 방사체(160)의 연결 단자(164)와 능동모듈(180)의 방사체(160)측 연결단자(미도시)가 직접 접촉하여 연결될 수 있다.

능동모듈(180)의 메인 회로 기판(200)측 연결단자(182)는 프레임(140)의 능동모듈(180)이 장착된 면과 반대되는 면에서 노출되도록 형성된다. 이를 위해 케이스(120)는 프레임(140)의 상기 연결단자(182)에 대응하는 위치에 개구부(122)가 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 케이스(120)에 상기 연결단자(182)를 노출시키기 위한 개구부(122)가 형성된 것을 도시하고 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 예를 들어 프레임(140)의 저면과 케이스(120)의 저면이 동일 평면상에 위치하도록 형성하고, 프레임(140)에 연결단자(182)를 노출시키기 위한 개구를 형성할 수도 있다.

한편, 본 실시예에서는 능동모듈(180)의 메인 회로 기판(200)측 연결단자(182)가 상기 개구부(122)를 통하여 노출되어 있는 구성을 도시하고 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 예를 들어 프레임(140)의 두께 방향으로 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀에 도전성 페이스트를 충진하여 비아 도체를 형성하고, 프레임의 비아 도체에 대응하는 위치에 외부 전극을 형성하여 연결단자(182)를 형성할 수도 있다.

또한, 프레임(140)은 도체 패턴이 인쇄된 인쇄 회로 기판일 수 있다. 즉, 프레임(140)의 일면에 도전성 잉크로 소정의 패턴을 인쇄하여 안테나 패턴부(162)를 형성하고, 안테나 패턴부(162)의 단부에 전극을 형성하여 연결단자를 형성하고, 인쇄 회로 기판의 표면에 능동모듈(180)을 실장할 수 있다. 이때, 인쇄 회로 기판에 캐비티를 형성하여 상기 캐비티에 능동모듈(180)을 내장시킬 수도 있다. 능동모듈(180)의 메인 회로 기판(200)측 연결단자(182)는 상기한 바와 같이 비아 도체 및 외부 전극에 의해 형성할 수 있다.

안테나 패턴부(162)를 구비하는 방사체(160)와 능동모듈(180)이 장착된 프레임(140)은 상기 방사체(160)와 능동모듈(180)이 케이스(120)의 내부에 매립되도록 케이스(120)에 장착된다. 즉, 프레임(140)의 방사체(160)와 능동모듈(180)이 장착되는 면과 반대면이 케이스(120)의 내측 표면을 향하도록 장착된다. 따라서 능동모듈(180)이 메인 회로 기판(200)의 그라운드와 일정 간격 이격되어 배치되게 된다.

방사체(160)와 능동모듈(180)이 장착된 프레임(140)을 상기 케이스(120)의 제조금형에 삽입하고, 상기 제조금형 내에 수지재를 충진하여 방사체(160)와 능동모듈(180)이 케이스(120)의 내부에 매립되도록 한다. 본 실시예에서는 방사체(160)와 능동모듈(180)이 장착된 프레임(140)이 인서트 사출 성형에 의해 케이스 내부에 매립되는 것을 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한하지 않으며, 방사체(160)와 능동모듈(180)이 장착된 프레임의 형상에 대응하는 개구를 갖는 플라스틱 플레이트로 되는 케이스에 상기 프레임을 접합하여 형성할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 방사체(160)와 능동모듈(180)이 매립된 케이스(120)와 메인 회로 기판은 소정의 간격만큼 이격되어 있으며, 능동모듈(180)과 메인 회로 기판(200)의 전기적 연결을 위한 연결 부재(150)가 형성되어 있다.

상기 연결 부재(150)는 상기 능동모듈(180)과 상기 메인 회로 기판(200)을 탄성 결합시키는 탄성체로 이루어지는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 C-클립을 이용하여 연결하는 것을 도시하고 있지만, 이외에 포고 핀(pogo-pin), 슬라이드 방식의 커넥터 또는 상하 누름 방식의 핀 커넥터를 이용할 수도 있다.

이하에서는, 표 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치와 비교예에 따른 전자장치의 주파수 대역별 수신신호강도(Received Signal Strength Indication: 이하 'RSSI'라 함)의 차이를 살펴보기로 한다.

표 1에서, 실시예는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치를 나타내는 것으로, 능동모듈로서 LNA를 사용하였으며, LNA를 메인 회로 기판의 그라운드와 이격되도록 안테나와 일체로 전자장치의 케이스에 형성하여, RSSI를 측정한 값을 나타내고 있다. 또한, 비교예에서는 안테나를 전자장치의 케이스에, LNA를 메인 회로 기판에 배치하여, RSSI를 측정한 값을 나타내고 있다.

주파수(MHz)	RSSI(dBm)
주파수(MHz)	비교예	실시예
89.1	10	24
93.1	17	26
95.1	21	31
97.3	28	30
98.1	17	17
101.1	16	23
102.3	19	25
103.5	34	39
105.3	18	31
106.1	25	34
107.7	21	31

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예에 의할 경우, 거의 모든 주파수 대역에서 RSSI가 비교예에서보다 큰 것을 알 수 있다. 이는 실시예에서, 능동모듈인 LNA가 안테나와 일체로 형성되어, RF 신호에 노이즈가 간섭하는 경로가, 케이스의 안테나에서 메인 회로 기판의 LNA까지인 비교예에 비해 짧아졌기 때문이며, 메인 회로 기판의 그라운드와 이격되어, 안테나의 방사 특성이 향상되었기 때문으로 분석된다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 본 발명에서 안테나 패턴부의 형성이나 방사체와 능동모듈을 케이스 내부에 매립 형성하는 구성은 단지 예시된 것으로서, 다양한 패턴 형성 방법이나 케이스 성형 방법이 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 이동통신 단말기 120: 케이스
140: 프레임 150: 연결 부재
160: 방사체 162: 안테나 패턴부
180: 능동모듈 182: 연결 단자
200: 메인 회로 기판

Claims

신호를 송수신하는 안테나 패턴부를 구비하는 방사체;
메인 회로기판의 그라운드와 이격되고, 상기 방사체와의 신호 송수신에 있어서 노이즈의 영향을 차단하도록 상기 방사체와 일체로 형성되는 능동모듈; 및
상기 방사체와 상기 능동모듈이 케이스 내부에 매립되도록 하는 프레임; 을 포함하고,
상기 안테나 패턴부는 상기 프레임에 형성되는 도체 패턴으로 이루어지고, 상기 능동모듈은 상기 프레임에 실장되는 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
제1항에 있어서,
상기 메인 회로기판과 상기 능동모듈을 전기적으로 연결하는 연결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
제2항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 능동모듈과 상기 메인 회로기판을 탄성 결합시키는 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
제2항에 있어서,
상기 연결 부재는 C-클립 또는 포고 핀(pogo-pin)인 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
제1항에 있어서,
상기 방사체와 상기 능동모듈은 상기 케이스 내부에 인몰드 사출 성형에 의해 매립되는 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
제1항에 있어서,
상기 능동모듈은 상기 메인 회로기판과 전기적으로 연결되도록 하는 연결 단자를 구비하고,
상기 연결 단자는 상기 케이스 내측 표면에 노출되는 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
삭제
제1항에 있어서,
상기 프레임은 인쇄 회로 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
제1항에 있어서,
상기 능동모듈은 LNA(low-noise amplifier), 튜너(tuner), GPS(global positioning system), FM(frequency modulation), WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), WIBRO(Wireless Broadband), TDMB(Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting), DVB-H(Digital Video Broadcasting - Handheld), GPRS(General Packet Radio Service), WCDMA(wideband code division multiple access), BT(Bluetooth), 및 WIFI(wireless lan) 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 케이스.
메인 회로 기판을 포함하는 본체;
신호를 송수신하는 방사체와, 상기 메인 회로 기판과 이격되고 상기 방사체와의 신호 송수신에 있어서 노이즈의 영향을 차단하도록 상기 방사체와 일체로 형성되는 능동모듈이 내부에 매립되는 케이스; 및
상기 능동모듈의 연결 단자와 상기 메인 회로 기판을 전기적으로 연결하는 연결 부재; 를 포함하고,
상기 방사체와 상기 능동모듈이 상기 케이스의 내부에 매립되도록 지지하는 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제10항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 능동모듈과 상기 메인 회로기판을 탄성 결합시키는 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자장치.
삭제