KR101343070B1

KR101343070B1 - 내장형 안테나 제조방법

Info

Publication number: KR101343070B1
Application number: KR1020120014309A
Authority: KR
Inventors: 조성복
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-12-20
Also published as: KR20130092790A

Abstract

본 발명은 기계적 강도, 내열성, 전기적 특성이 향상된 내장형 안테나의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 내장형 안테나 제조방법은, 본체부의 형성물질을 준비하는 제1준비 단계; 상기 본체부의 형성물질을 사출하여 방사패턴 공간이 마련된 상기 본체부를 성형하는 제1성형 단계; 전도성 고분자 물질을 준비하는 제2준비 단계; 및 상기 전도성 고분자 물질을 상기 본체부의 방사패턴 공간에 사출하여 상기 방사패턴 공간에 방사부를 2차 성형하는 제2성형 단계;를 포함한다.
본 발명은 별도의 공정없이 방사부의 노출면에 코팅층을 형성하여, 외부환경으로부터 내장형 안테나를 보호할 뿐만 아니라 제조공정을 단순화시킨다.

Description

내장형 안테나 제조방법{Method for fabricating Embedded antenna}

본 발명은 안테나 제조방법에 관한 것으로서, 기계적 특성과 절연기능이 향상된 내장형 안테나를 제조하기 위한 안테나 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 셀룰러폰(Cellular phone), 피시에스폰(PCS phone), 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)용 단말기, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰 등과 같은 통신기기에는 전파를 송수신하기 위한 안테나가 구비되어 있다. 이러한 안테나는 여러 종류가 사용될 수 있으나, 과거에는 안테나 몸체부의 내부에 전파를 송수신하기 위한 헬리컬(helical) 모양의 안테나선을 내장하는 헬리컬 안테나가 주로 이용되었다. 이러한 헬리컬 안테나는 로드를 인출하여 안테나의 길이를 신장한 상태로 사용하는 로드 안테나와는 달리 통신기기의 본체 상단부 일측에 고정설치하여 이용된다. 그러나 이러한 헬리컬 안테나는 비교적 큰 크기를 가지기 때문에, 통신기기의 소형화 추세에 반하는 문제점이 있다.

이러한 문제점에 따라 최근에는 통신기기에 내장형 안테나가 탑재되고 있다. 이와 같은 내장형 안테나는 통신기기의 내부에 장착되고 통신기기의 외부로 돌출되어 있지 않기 때문에 통신기기의 소형화 및 간소화를 추구하는 현대인들이 매우 선호한다.

그런데 종래의 내장형 안테나는 얇고 소형화되어 제조됨에 따라, 기계적 강도와 내열성이 양호하지 못하다. 즉, 종래의 내장형 안테나는 통신기기에서 발생하는 외부 충격으로 인하여 쉽게 훼손되기 쉬우며, 또한 배터리의 발열과 통신기기의 메인보드로부터 유입되는 노이즈 전기신호로 인하여 안테나의 특성이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 내장형 안테나를 제조하는 방법으로서 열 융착 방법이 이용되고 있다. 구체적으로, 내장형 안테나 제조방법은 몸체와 방사체를 각각 별도로 제조하고, 상기 몸체에 형성된 결속돌기를 방사체에 형성되어 있는 결속공에 관통시켜 돌출시킨 후에 인두 등을 이용하여 가열 융착시킴으로써 내장형 안테나를 생산한다. 그런데 이러한 열 융착 방법은, 수작업을 통해 진행되기 때문에 품질의 균일성이 확보되지 못하고, 패턴 형상에 따라 안테나 방사체가 변형되어 성능 편차가 발생하며, 작업과정에 안테나 방사체가 염기에 노출되어 부식 손상이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

또 다른 내장형 안테나 제조방법으로서, 방사 패턴을 형성하는 금속 박막을 본체부에 가압 결합시켜, 내장형 안테나를 제조하는 방법이 있다. 하지만, 금속 박막을 통한 내장형 안테나 제조방법은, 방사체의 두께가 얇아 사용가능한 주파수대역에 폭넓지 못하다는 문제점이 있다. 부연하면, 방사체의 두께가 얇은 상태에서 주파수가 상승하게 되면 전류가 흐르는 단면적이 줄어들게 되어 방사체 내부에서 저항이 상승하게 되고, 이러한 문제에 따라 금속 박막을 본체부에 가압 결합시킨 내장형 안테나는 높은 주파수 대역을 처리하지 못한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기계적 강도, 내열성, 전기적 특성이 향상된 내장형 안테나의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 통신기기의 메인보드로부터 유입되는 노이즈 신호를 차단하고, 습기, 물, 스크래치 등과 같은 외부환경으로부터 강인한 내장형 안테나의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내장형 안테나 제조방법은, 본체부의 형성물질을 준비하는 제1준비 단계; 상기 본체부의 형성물질을 사출하여 방사패턴 공간이 마련된 상기 본체부를 성형하는 제1성형 단계; 전도성 고분자 물질을 준비하는 제2준비 단계; 및 상기 전도성 고분자 물질을 상기 본체부의 방사패턴 공간에 사출하여 상기 방사패턴 공간에 방사부를 2차 성형하는 제2성형 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2성형 단계는 상기 방사부의 일면에 코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함한다.

더욱 바람직하게, 상기 제2성형 단계는, 상기 코팅층의 저항값이 1 ~ 10Ω 범위가 되도록 상기 코팅층을 상기 방사부의 일면에 형성시킨다.

또한, 상기 제2준비 단계는 구리, 주석 중 하나 이상을 포함하는 금속 재료와 수지(resin)를 포함하는 고분자 재료가 배합하여 상기 전도성 고분자 물질을 준비하되, 상기 성형된 방사부의 저항값이 0.01 ~ 0.4Ω 범위가 되고 상기 방사부의 최대 저항값과 상기 코딩층의 최소 저항값의 비율이 0.2 이하가 되도록 상기 금속 재료와 상기 고분자 재료의 배합비율을 조절할 수 있다.

게다가, 상기 제2성형 단계는 상기 전도성 고분자 물질을 방사패턴 공간에 사출할 때 상기 전도성 고분자 물질을 이루는 재료 중에서, 상기 방사부의 위쪽으로 상승되는 밀도가 상대적으로 낮은 재료를 경화시켜 상기 방사부의 일면에 코팅층을 형성시킬 수 있다.

바람직하게, 상기 제1준비 단계는 나일론 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) 수지, 유리 섬유 중 하나 이상을 배합시켜 상기 본체부의 형성물질을 준비하되, 상기 본체부의 유전율이 3.7 ~ 16.5 범위로 형성되도록 해당 수지 또는 유리 섬유의 배합 비율을 조절한다.

본 발명은 내장형 안테나에 구비된 본체부의 기계적 강도와 내열성을 향상시키는 제조방법을 제안함으로써, 통신기기에서 발생하는 내부 발열과 외부 충격으로부터 내장형 안테나를 보호하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 수축률이 낮은 재료를 이용하여 요구하는 크기의 내장형 안테나를 정밀하게 제조하는 효과가 있다.

게다가, 본 발명은 내장형 안테나의 본체부의 유전율을 높게 형성하고, 이 본체부를 통하여 통신기기 메인회로로부터 유입되는 노이즈 신호가 방사부에 유입되는 것을 차단시키는 내장형 안테나의 제조방법을 제안함으로써, 내장형 안테나의 동작에 대한 신뢰성을 높이는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 별도의 공정없이 방사부의 노출면에 코팅층을 형성하여, 외부환경으로부터 내장형 안테나를 보호할 뿐만 아니라 제조공정을 단순화시키는 장점이 있다.

아울러, 본 발명은 두꺼운 방사부를 내장형 안테나에 형성시킴으로써, 표면 효과를 최소화되고 다양한 주파수 대역에서 높은 이득을 가지는 안테나를 제조하는 또 다른 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본체부를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 본체부와 방사부가 사출 결합된 내장형 안테나를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 내장형 안테나의 측단면도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 내장형 안테나를 제조하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 본체부를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부와 방사부가 사출 결합된 내장형 안테나를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내장형 안테나(100)는 본체부(10)와 방사부(20)를 포함한다.

상기 본체부(10)는 방사부(20)를 보호하고 내장형 안테나의 외관을 결정하는 1차 사출 구조물로서, 방사부(20)의 재료인 전도성 고분자 물질이 사출되는 방사패턴 공간(11)이 형성되고, 이 방사패턴 공간(11)을 통해 방사부(20)와 사출 결합된다. 이러한 본체부(10)는 나일론 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) 수지 중 어느 하나 또는 이들의 혼합수지가 사용될 수 있으며, 바람직하게 유리 섬유가 포함될 수 있으며, 이 경우 SiO₂를 함유하여 내열성이나 기계적 강도가 높다. 바람직하게, 본체부(10)는 유전율이 3.7 ~ 16.5 범위로 형성되어, 절연체의 기능을 수행하기도 한다. 즉, 내장형 안테나(100)가 통신기기의 메인회로와 결합되면, 본체부(10)는 이 메인회로부터 유입되는 노이즈 신호를 차단시키는 절연체의 기능을 수행한다.

한편, 본체부(10)는 100 ~ 250℃ 범위에서 용융되고, 고화된 후에는 250℃ 이상에서 용융되어 변형된다. 즉, 본체부(10)는 전도성 고분자 물질로 형성된 방사부(20)보다 용융점이 훨씬 높다.

상기 방사부(20)는 주석, 구리, 분산제, 수지(resin) 등이 조합되고, 저항값이 낮으며 전기전도도가 뛰어난 전도성 고분자 물질로 이루어지는 2차 사출 구조물로서, 본체부(10)의 방사패턴 공간(11)에 사출 결합된다. 방사부(20)는 본체부(10)에 형성된 방사패턴 공간(11)의 형태에 따라 그 모양(즉, 패턴)이 결정되고, 통신기기의 메인회로와 전기적으로 접속되어, 안테나로서의 기능을 수행한다. 방사부(20)는 용융점이 본체부(10)보다 낮으며, 0.01 ~ 0.4Ω 범위의 저항값을 갖는다.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 내장형 안테나(100)에 있어서, 방사부(20)의 최대 저항값과 코팅층(21)의 최소 저항값의 비율이 0.2 이하이다.

한편, 방사부(20)의 노출된 상면에는 코팅층(21)이 형성된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 내장형 안테나의 측단면도를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 방사부(20)에서 노출된 상부에 비교적 얇은 두께의 코팅층(21)이 형성된다. 상기 코팅층(21)은 방사부(20)의 주원료인 전도성 고분자 물질이 방사패턴 공간(11)에서 용융되어 사출됨과 동시에 형성되거나 별도의 제조공정을 통해 형성될 수 있다. 이러한 코팅층(21)은 1 ~ 10Ω 범위의 저항값을 갖는다.

이렇게 방사부(20)의 상면에 형성된 코팅층(21)은 외부환경으로부터 통신기기와 내장형 안테나(100)를 보호하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 외부 코팅층(110)은 물, 습기, 스크래치 등과 같은 외부환경으로부터 내장형 안테나(100)를 보호한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 내장형 안테나를 제조하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

본 발명에 따른 내장형 안테나 제조방법은 2단 성형(double-shot molding) 기법을 이용하여 달성된다.

도 4를 참조하면, S401 단계에서, 나일론 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS 수지, 유리 섬유 중 하나 이상을 배합하고, 상기 배합된 물질을 제1사출기에 공급한다. 바람직하게, 본체부(10)의 유전율이 3.7 ~ 16.5 범위로 형성되도록 해당 수지 또는 유리 섬유의 배합비율이 조절된다.

S403 단계에서, 제1사출기는 1차 사출을 진행하여 일정한 형상을 가지는 본체부(10)를 성형하여, 본체부(10)를 형성한다. 구체적으로, 제1사출기는 상기 배합된 물질의 용융점 이상으로 온도를 상승시켜, 배합 물질을 유체로 변화시키고, 이 유체를 본체부 형상을 가지는 형틀 안에 주입한 후 경화시킴으로써, 본체부(10)를 성형한다. 상기 본체부(10)에는 방사부(20)가 일체형으로서 사출 결합되는 방사패턴 공간(11)이 마련되며, 이 공간(11)의 깊이 따라 방사부(20)의 두께가 결정된다. 바람직하게, 방사부(20)가 고주파수 대역에서도 충분한 이득을 얻을 수 있도록, 상기 방사패턴 공간(11)의 두께가 형성된다. 상기 경화된 본체부(10)는 방사부(20)의 용융점보다 훨씬 높은 250℃ 이상에서 용융점을 가진다.

S405 단계에서, 주석, 구리, 분산제, 수지(resin) 등이 조합된 전도성 고분자 물질을 배합하여, 제2사출기에 공급한다. 바람직하게, 0.01 ~ 0.4Ω 범위에서 방사부(20)의 저항이 형성되도록, 주석, 구리, 분산제, 수지(resin) 등의 각 원료의 배합비율이 조절된다. 상기 전도성 고분자 물질은 본체부(10)보다 용융점이 낮다.

S407 단계에서, 제2사출기는 상기 전도성 고분자 물질의 용융점 이상 그리고 본체부(10)의 용융점(즉, 250℃) 이하로 온도를 상승시켜, 상기 전도성 고분자 물질을 유체로 변화시키고, 이 변화된 유체를 본체부(10)의 방사패턴 공간(21)에 2차 사출한 후 경화시킴으로써, 방사부(20)를 본체부(10)와 일체형으로 결합시킨다. 즉, 제2사출기는 본체부(10)의 방사패턴 공간(11)에 전도성 고분자 물질을 사출하여 방사부(20)를 성형함으로써, 본체부(10)와 방사부(20)가 일체 형상을 가지는 내장형 안테나(100)로 제조한다. 상기 2차 사출 과정(즉, S407 단계)에서, 방사패턴 공간(11)이 마련된 본체부(10)의 일면이 위쪽을 향하도록, 본체부(10)의 위치가 조정될 수 있다.

이러한 제조과정에 따라, 본체부(10)와 방사부(20)가 일체 형상을 가지는 내장형 안테나(100)가 완성된다.

한편, 방사부(20)의 상면에는 코팅층(21)이 형성된다, 상기 코팅층(21)은 전도성 고분자 물질이 방사패턴 공간(11)에서 사출됨과 동시에 방사부(20)의 상면에 형성될 수 있으며, 또는 별도의 코팅 형성공정을 통하여 형성될 수도 있다. 부연하면, 전도성 고분자 물질이 방사패턴 공간(11)에서 사출될 때, 이 전도성 고분자 물질의 재료로서 배합된 주석, 구리, 분산제, 수지(resin) 등 중에서 밀도가 낮은 재료(즉, 수지)가 상대적으로 더 많이 상부로 상승되고, 이렇게 상승된 재료들이 경화됨으로써, 방사부(20)의 상면(즉, 노출면)에는 코팅층(21)이 형성될 수 있다. 또는, 별도의 제조공정을 통하여, 코팅 막을 방사부(20)의 상면에 형성함으로써, 상기 코팅층(21)을 형성할 수도 있다.

상기 코팅층(21)은 방사부(20)의 저항값과는 상이한 저항값을 갖는다. 상기 코팅층(21)은 1 ~ 10Ω 범위의 저항값이 가지는 것이 바람직하며, 이러한 범위의 저항값(1 ~ 10Ω)의 저항값이 상기 코팅층(21)에서 나타나도록, 2차 사출 공정의 가열 온도와 S405 단계의 주석, 구리, 분산제, 수지(resin) 등의 배합 비율이 조절되거나, 별도의 코팅 형성공정에서 코팅층을 형성하는 물질들의 배합 비율이 조절된다. 더욱 바람직하게, 방사부(20)의 최대 저항값과 코팅층(21)의 최소 저항값의 비율이 0.2 이하가 되도록, 2차 사출 공정의 가열 온도와 S405 단계의 주석, 구리, 분산제, 수지(resin) 등의 배합 비율이 조절되거나, 별도의 코팅 형성공정에서 코팅층을 형성하는 물질들의 배합 비율이 조절된다.

이러한 제조 공정에 따라, 본 발명은 외부환경으로부터 내장형 안테나를 보호할 뿐만 아니라 제조공정을 단순화시킨다. 또한, 본 발명은 2단 사출 기법을 통해, 본체부(10)를 먼저 형성하고, 이 본체부(10)의 방사패턴 공간(11)에 방사부(20)를 사출 결합함으로써, 안테나 생산 속도를 향상시킬 뿐만 아니라 균일한 품질의 내장형 안테나(10)를 제조한다.

본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 내장형 안테나 10 : 본체부
11 : 방사패턴 공간 20 : 방사부
21 : 코팅층

Claims

본체부의 형성물질을 준비하는 제1준비 단계;
상기 본체부의 형성물질을 사출하여 방사패턴 공간이 마련된 상기 본체부를 성형하는 제1성형 단계;
전도성 고분자 물질을 준비하는 제2준비 단계; 및
상기 전도성 고분자 물질을 상기 본체부의 방사패턴 공간에 사출하여 상기 방사패턴 공간에 방사부를 2차 성형하는 제2성형 단계;를 포함하고,
상기 제2성형 단계는,
상기 전도성 고분자 물질을 방사패턴 공간에 사출할 때 상기 전도성 고분자 물질을 이루는 재료 중에서, 상기 방사부의 위쪽으로 상승되는 밀도가 상대적으로 낮은 재료를 경화시켜 상기 방사부의 일면에 코팅층을 형성시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제2성형 단계는,
상기 코팅층의 저항값이 1 ~ 10Ω 범위가 되도록 상기 코팅층을 상기 방사부의 일면에 형성시키는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2준비 단계는,
구리, 주석 중 하나 이상을 포함하는 금속 재료와 수지(resin)를 포함하는 고분자 재료가 배합하여 상기 전도성 고분자 물질을 준비하되, 상기 성형된 방사부의 저항값이 0.01 ~ 0.4Ω 범위가 되고 상기 방사부의 최대 저항값과 상기 코팅층의 최소 저항값의 비율이 0.2 이하가 되도록 상기 금속 재료와 상기 고분자 재료의 배합비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 제조방법.
삭제
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1준비 단계는,
나일론 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene) 수지, 유리 섬유 중 하나 이상을 배합시켜 상기 본체부의 형성물질을 준비하되, 상기 본체부의 유전율이 3.7 ~ 16.5 범위로 형성되도록 해당 수지 또는 유리 섬유의 배합 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나 제조방법.