KR101356356B1 - 레이저 에칭법을 이용한 휴대 단말기용 안테나의 제조방법 및 이를 이용하여 제작된 휴대 단말기용 안테나. - Google Patents

Abstract

안테나가 증착된 기판을 휴대 단말기 본체 case로 직접 사용함으로서, 휴대 단말기의 설계작업을 용이하게 하고자 한다.
또한, Direct Laser Etching 방법을 사용하기 때문에 정교한 에칭을 가능하게 하여 안테나의 성능(passive 특성, active 특성 및 전기 전도도(저항) 등)을 안정적으로 확보하고자 한다.
또한, 안테나가 실장된 기판을 본체로 사용하므로써, 안테나 부품을 필요로 하지 않아 공정을 단순화하며 동시에 case로 사용되는 다양한 안테나 기판에 다양한 안테나(GPS, 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth 등)를 하나의 공정으로 동시에 형성
하여 공정을 단순화 하고자 한다.
이와 같이, 휴대 단말기의 안테나 설계 전반에 걸쳐 작업을 용이하게 하고, 공정을 단순화 함으로써 Tact-Time을 빠르게 하여 제조비용 및 제조시간을 현저히 줄일 수 있으며, 이에 따라 안테나의 개발 소요시간(lead time)을 단축시킬 수 있는 휴대 단말기용 안테나의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

레이저 에칭법을 이용한 휴대 단말기용 안테나의 제조방법 및 이를 이용하여 제작된 휴대 단말기용 안테나.{A Fabrication Method of Antenna For The Application of Portable Terminal Using the Laser Etching, and The Antenna Fabricated By This Method.}

종래의 안테나를 제조하는 방법은 안테나에 패턴을 도금시키는 방법이 주로 사용되었으며 안테나 패턴이 형성되어 있는 베이스를 사출 성형하고, 안테나 패턴에 대응되는 동박판 또는 합금박판 등의 금속성 박판을 준비하여 상기 베이스와 금속성 박판을 열융착기로써 부착시키는 방식이 이용되어 왔으나, 이러한 종래의 패턴 형성방식은, 베이스의 사출성형 금형, 안테나 패턴 성형용 프레스 금형, 열융착 작업 지그 등이 필요하며, 이에 따른 작업공정이 많아 인건비, 제작비 등이 증대되어 생산원가가 증가된다는 문제점이 있었다.

종래의 안테나에 패턴을 도금시키는 또 다른 방법으로는, 안테나 패턴이 형성된 베이스를 사출성형하고, 베이스 사출금형과 안테나 패턴 사출금형을 연계시켜 플라스틱 이중 사출방식을 통하여 상기 베이스에 회로패턴을 형성하는 방식이 사용되어 왔으나, 이러한 이중 사출방식도 또한, 안테나의 전체 표면에 회로패턴을 도금시키기에 용이하지 않아 3차원적인 안테나 패턴을 형성시키기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 휴대 단말기용 안테나 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나를 휴대 단말기 본체를 구성하는 Case 중의 어느 하나에 안테나를 실장함으로써, 내장되는 안테나를 장착하기 위한 부품의 소모 및 설계 작업을 간소화하여 안테나 제조 공정을 간소하고, 설계 작업을 용이하게 한다. 또한, 휴대 단말기의 케이스에 직접 안테나를 형성시킴으로 3차원적인 케이스를 이용하면 기존의 안테나 제조 방식에 비해 3차원적인 안테나를 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 직접 레이저 에칭(Direct Laser Etching)을 사용하여 안테나의 성능(passive 특성, active 특성 및 전기 전도도(저항) 등)을 안정적으로 확보할 수 있는 휴대 단말기용 안테나의 제조방법에 관한 것이다.

이동통신 단말기, 무전기, GPS, PDA, 셀룰러 폰, 노트북 및 태블릿 등과 같은 휴대 단말기에 장착되는 안테나는 전파를 공간에 효율적으로 방사하거나, 또는 전파에 의해 효율적으로 기전력을 유기시키기 위해 설치되는데, 상기 안테나는 그 사용 전파, 사용 목적, 동작원리 등에 따라 현재까지 다양한 종류가 생산되어 사용되고 있다.

종래의 휴대 단말기에 사용되는 안테나는 단말기의 외부로 돌출되게 설치되는 외장형 안테나가 사용되었는데, 이러한 외장형 안테나로는 안테나 하우징 내에 안테나 소자, 예를 들면 헬리컬 안테나를 수용한 형태 또는, 단말기의 하우징 상에 인입 및 인출 가능하게 설치된 형태의 안테나 장치들이 사용되며 이때 외장형 안테나의 안테나 하우징은 단말기 하우징의 외부로 노출되거나 돌출된 상태를 유지하게 되므로 휴대 단말기를 소형화하는 것에 한계가 있으며 휴대성이 저하된다.

최근에는 단말기의 휴대성, 외부 충격에 의한 파손 방지, 단말기 디자인의 다양화 등을 위하여 단말기의 하우징내에 설치되는 내장형 안테나가 주를 이루고 있는데 이러한 내장형 안테나로는 루프(loop) 안테나, 역L(inverted L)형 안테나, 평판형 역 F 안테나(PIFA;planar inverted F antenna) 등이 이용되고 있다. 이렇게 휴대 단말기의 내부에 실장되는 내장형 안테나는 외장형 안테나에 비해 상대적으로 파손의 위험이 적다.

이러한 내장형 안테나를 제조하는 종래의 방법으로는, LDS(Laser Direct Structuring) 공정, PDS(Printing Direct Structuring) 공정, 프레스(Press)를 이용한 제조 공정, DPA(Direct Printed Antenna) 공정 등이 있다.

LDS 공정은 열가소성 수지 상에 레이저를 이용하여 선택적으로 패턴(pattern) 가공 후, 도금 과정을 수행하며, PDS 공정은 오목판 판면에서 잉크 화상을 아교나 고무(silicon) 등의 탄성체 표면에 인쇄하고, 이로부터 피인쇄체에 전사하는 과정으로 이루어 지며, 프레스를 이용한 공정은 메탈 프레스(Metal Press) 가공을 이용한 별도의 프레스물을 가공한 후, 그 프레스물을 메인 케이스(main case)와 부착하는 과정(열융착 등)으로 이루어진다.

그러나, LDS 공정은 폴리카보네이트(PC) 또는 유리섬유(Glass Fiber)를 함유한 폴리카보네이트(PC) 등을 주요 성형 소재로 사용하는 기존 Rear Case 기구물에 비하여, 특성이 다른 LDS resin으로 성형된 별도 기구물을 부분 부착하여야 하므로 부착할 별도의 공간 확보 문제, 상기 LDS resin은 검정색 resin만 상용화되어 있어 색상 문제 및 조립 공정 추가 문제 등이 발생하였고, 폴리카보네이트(PC) 계열로 최적화된 스프레이 코팅(Spray Coating) 공정도 LDS resin의 기구물에 적용하기 위해서는 신뢰성 확보 및 그에 따른 개발 기간 및 비용 등의 출혈이 발생하며, 개발 후 양산 진행 중에도 폴리카보네이트(PC) 성형 부분의 부착은 안정적이나 LDS 성형 부분의 부착이 불안정한 문제점이 지속적으로 발생하고 있었다.

또 다른 공정인 DPA 공정은 3차원 형상의 안테나 패턴 구현 시 각 포인트 별, 각도 별 개별 인쇄기기를 구비하여야 하므로 설비 투자의 부담이 가중되는 단점이 있었으며, DPA 패턴을 구현하는 성분이 Rear Metal이 아닌 금속과 유기물의 혼합체이므로, 패턴 형성 후 전기적 특성이 떨어지고 이를 보완키 위하여 1회가 아닌 2-3회 반복하여 적층을 하므로 도막 두께가 높아지는 단점이 있었고, 높은 두께의 도막으로 인하여 여러 신뢰성 테스트 및 고객의 사용 중에 크랙(Crack) 등의 발생에 따라 단선이 발생할 우려가 존재하고 있었다.

또한, 상기 공정들은 도금 과정 및 메인 케이스와의 조립 과정 등을 포함하고 있어 그 공정이 복잡하고, 그에 따라 제작시간, 비용 등이 증가되는 문제점이 있었다. 이에 따라, 안테나의 성능 문제 및 각 안테나의 주파수 간섭 현상이 발생 했을 시 이를 해결하는데 상당한 시간 및 비용이 소모되는 문제가 있었다.

등록특허 10-0895798호는 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 내장형 안테나의 제조방법에 관한 것으로서, 유연한 필름상에 이형층을 형성하고, 상기 이형층상에 전도성 패턴을 형성하며, 상기 전도성 패턴상에 바인더을 형성하여, 상기 바인더층이 형성된 유연한 필름을 프레스/포밍 처리하며, 상기 프레스/포밍 처리된 유연한 필름을 금형장치에 삽입하여 유연한 필름의 전도성패턴이 캐리어에 전사되어 사출되는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 하지만, 메인 케이스와의 조립 과정 등을 포함하고 있어 그 공정이 복잡하고, 그에 따라 제작시간, 비용 등이 증가하는 문제점이 있었다. 이에 따라, 안테나의 성능 문제 및 각 안테나의 주파수 간섭 현상이 발생했을 시 이를 해결하는데 상당한 시간 및 비용이 소모되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명에서는 안테나가 증착된 기판을 휴대 단말기 본체 case로 직접 사용함으로써, 휴대 단말기의 설계작업을 용이하게 하고자 한다.

또한, 직접 레이저 에칭(Direct Laser Etching) 방법을 사용하기 때문에 정교한 에칭을 가능하게 하여 안테나의 성능(passive 특성, active 특성 및 전기 전도도(저항) 등)을 안정적으로 확보하고자 한다.

또한, 안테나가 실장된 기판을 본체로 사용함으로써, 안테나 부품을 필요로 하지 않아 공정을 단순화하며 동시에 case로 사용되는 다양한 안테나 기판에 다양한 안테나(GPS, 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth 등)를 하나의 공정으로 동시에 형성하여 공정을 단순화 하고자 한다. 이와 동시에 3차원 형상의 안테나 패턴 구현 시 각 포인트별, 각도별 개별 인쇄기기를 구비할 필요 없이 3차원의 형상을 갖는 기판을 사용함으로써 설비 투자의 부담을 줄이고자 한다.

이와 같이, 휴대 단말기의 안테나 설계 전반에 걸쳐 작업을 용이하게 하고, 공정을 단순화 함으로써 Tact-Time을 빠르게 하여 제조비용 및 제조시간을 현저히 줄일 수 있으며, 이에 따라 안테나의 개발 소요시간(lead time)을 단축시킬 수 있는 휴대 단말기용 안테나의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 첫 번째로는 기판에 안테나가 형성되는 부분 이외를 커버하는 형상을 가진 마스킹 지그를 설치하여 기판에 안테나 형성 영역과 안테나가 형성되지 않는 영역을 구분하여, 이후 공정에서 적층되는 프라이머층, 도전층을 효율적으로 제거하여, 최종적으로는 안테나 형성 영역의 일부에 프라이머층, 도전층을 포함하는 안테나를 형성하도록 하였다.

또한, 다양한 종류의 안테나를 각각 별도로 제작하는 과정을 거치지 않고, 다양한 안테나 기판에 다양한 안테나 증착 과정이 하나의 공정으로 이루어 지게 하였다. 두 번째로, 도전층을 직접 레이저 에칭하여 안테나 제조 과정의 정교함을 높여 안테나의 성능을 향상시킬 수 있도록 하였다.

첫 번째로 휴대 단말기 case의 일부로 쓰일 수 있는 기판에 안테나를 직접 실장하여 제조함으로써 다른 안테나의 부품을 필요로 하지 않아 제조 비용을 절감할 수 있다.

두 번째로 제조 공정에서 안테나가 증착된 기판을 휴대 단말기 case의 일부로 사용하기 때문에 휴대 단말기 본체의 부품이 필요하지 않아 설계 작업이 용이해 진다.

세 번째로 휴대 단말기의 case로 사용되는 다양한 안테나 기판에 다양한 안테나(GPS, 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth 등)를 하나의 공정으로 동시에 형성하여 공정을 단순화하여 제조 비용을 절감할 수 있다.

네 번째로 Direct Laser Etching 방법을 사용하여 기존의 방법보다 제조 공정을 단순화할 수 있다. 이와 같은 방법으로 안테나 제조 과정 및 휴대 단말기의 설계 전 작업에 걸쳐 공정의 단순화와 설계 작업을 용이화를 이룰 수 있어 제조비용 및 제조시간을 현저히 줄일 수 있다.

도 1는 본 발명인 휴대 단말기용 안테나의 제조방법을 나타낸다.
도 2a는 본 발명인 휴대 단말기용 안테나의 사시도를 나타낸다.
도 2b는 본 발명인 휴대 단말기용 안테나의 단면도를 나타낸다.
도 3a는 기판의 사시도를 나타낸다.
도 3b는 마스킹 지그를 설치한 기판의 사시도를 나타낸다.
도 3c는 도전층을 증착한 기판의 사시도를 나타낸다.
도 3d는 도전층을 증착한 기판의 단면도를 나타낸다.
도 3e는 마스킹 지그를 제거한 기판의 시시도를 나타낸다.
도 3f는 도전층을 에칭한 기판의 사시도를 나타낸다.
도 4는 도전층 증착 단계에 사용되는 이온 플레이팅 장치의 일실시예를 나타낸다.

도 1은 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법에 관한 것이다. 먼저, 전면부와 측면부로 이루어진 기판을 준비하고, 상기 기판 상에 안테나가 형성되는 부분 이외를 커버하는 형상을 가진 마스킹 지그를 설치하여 상기 기판 상의 안테나 형성 영역을 구분한다.

다음 단계로, 마스킹 지그에 의해 커버되는 영역과 커버되지 않고 노출된 상기 안테나 형성 영역을 포함하는 상기 전면부와 상기 측면부를 포함하는 상기 기판 전 영역에 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치에 의해 도전층을 증착한다.

도전층 증착 후, 상기 마스킹 지그를 제거함으로 기판 상에 상기 안테나 형성 영역 이외 부분에 존재하는 도전층을 제거하여 상기 안테나 형성 영역에만 도전층이 존재하도록 한다.

다음 단계로, 상기 안테나 형성 영역에 존재하는 상기 도전층을 레이저 에칭(Laser Etching)하여, 최종적으로 안테나 패턴 영역을 형성하는 단계를 포함하여 휴대 단말기용 안테나를 제조할 수 있다.

도 2a는 본원 발명에 의한 휴대 단말기용 안테나 위치한 기판(200)을 나타내는 것으로, 하나의 기판 상에 다수의 안테나가 형성된 것을 확인할 수 있다. 상기 다수의 안테나는 각각의 형태를 달리 형성하도록 레이저 에칭함으로써 형성할 수 있다.

이러한 결과로, 단일 기판에 다양한 안테나(GPS, 2G, 3G, 4G, Wi-Fi, Bluetooth 등)를 동시에 형성할 수 있어, 성능 문제 발생 시 안테나 패턴의 수정 및 검증 시간, 비용이 획기적으로 줄일 수 있으며, 설계 작업 시 각 안테나의 상호 주파수 간섭을 막기 위한 설계 작업이 용이한 효과를 얻을 수 있다.

도 2b는 본원 발명에 의한 휴대 단말기용 안테나(100)가 위치한 기판을 A1와 B1를 연결한 직선으로 자른 단면도를 나타내는 것으로, 상기 기판 상에는 최종적으로 안테나가 형성되는 안테나 패턴 영역에만 도전층(500)이 남아 안테나(100)가 형성되었음을 확인할 수 있다.

도 3a는 휴대 단말기용 안테나 제조를 위해 준비된 기판(200)을 나타내는 것으로 휴대 단말기 본체를 구성하는 케이스 중 어느 하나일 수 있으며, 특히, 사출로 형성된 외부 case cover 중의 하나로 선택하는 것이 바람직하며, 그 재질은 플라스틱, 금속 등으로 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 기판(200)은 전면을 이루는 전면부(210)와 상기 전면부(210)로부터 소정 각도를 가지며 연장 형성되는 측면부(220)로 이루어질 수 있다. 측면부(220)는 도 3a에 도시된 바와 같이 완만한 경사로 휘어진 형상을 가질 수도 있으나, 휘지 않을 수도 있으며, 전면부(210)와 수직하게 위치할 수도 있음을 물론이다. 기존의 안테나 제조 방식과 비교해 보면, 안테나를 제조하는 과정을 거친 후, 안테나를 기판에 부착하는 것이 아니고, 제조 공정 과정에서 최종적으로 상기 기판상에 안테나가 형성되기 때문에 별도로 안테나를 기판상에 붙이는 과정을 거치지 않아도 되므로 제작시간, 비용 등이 절약되는 효과가 있을 수 있다.

도 3b는 기판 상의 마스킹을 위한 마스킹 지그(Masking Zig)(300) 설치 단계를 보여주는 것으로, 상기 마스킹 지그에 의하여 최종적으로 안테나(100)가 위치하는 안테나 패턴 영역이 포함되는 안테나 형성 영역(R)과 안테나가 형성되지 않는 영역으로 구분된다. 기판 상에 설치되는 마스킹 지그는 탈부착이 쉽도록 금속, 플라스틱 등의 다양한 재질로 구현될 수 있다.

마스킹 지그(300)는 소정의 개구부(350)를 갖는다. 상기 안테나 형성 영역(R)은 상기 개구부(350)의 위치, 개수, 형상에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 상기 안테나 형성 영역(R)에 위치하게 되는 안테나(100)도 이에 따라 위치, 개수, 형상 등에 따라 다양하게 구현될 수 있음은 자명할 것이다.

또한, 안테나 형성 영역(R)은 상기 기판(200)의 전면부(210)와 측면부(220) 상에 위치할 수 있는데, 구체적으로는 기판(200)의 전면부(210) 상에서 시작되어, 상기 기판(200)의 측면부(220)까지 연장 형성될 수 있다. 즉, 기판(200)의 전면부(210)뿐만 아니라 측면부(220)에도 안테나 형성 영역(R)이 형성됨으로써, 안테나 형성 영역(R)의 크기나 형상에 제한이 없을 뿐만 아니라 안테나 형성 영역(R)의 높이까지 줄어들 수 있게 된다.

도 3c는 상기 기판(200) 마스킹 지그 설치 단계 후, 마스킹 지그와 마스킹 지그의 개구부에 의해 노출된 안테나 형성 영역을 포함하여 기판 전 영역에 도전층(500)을 증착하는 단계를 나타낸다. 상기 도전층(500)은 도전막(520)과 평탄화막(510) 및 보호막(530)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 도전층(500)의 증착 순서는 평탄화막(510)을 제1차로 증착하고, 상기 평탄화막(510) 상에 제2차로 도전막(520)을 제 3차로 보호막(530)을 순차적으로 증착시킬 수 있다. 상기 순서에 의해 도전층을 층착하면, 상기 도전층(500)은 평탄화막(510), 상기 평탄화막(510) 상의 도전막(520), 상기 도전막(520)상의 보호막(530) 순서로 적층될 수 있다.

상기 도전막(520)과 평탄화막(510) 및 보호막(530)을 증착하는 방법은 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치를 이용할 수 있는데, 상기 이온 플레이팅 장치(700)에 대하여는 추후 도 4에서 관련하여 설명하도록 하겠다.

상기 평탄화막(510)은 상기 기판의 표면을 평탄화 작용하여 도전막(520)의 부착력을 강화하기 위해 층착될 수 있다. 또한, 상기 평탄화막(510)은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 또는 이들을 포함한 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 도전막(520)은 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 이들을 포함한 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 도전막(520)은 최종적으로 제조되는 안테나의 성능에 큰 영향을 미치는 전극층이다. 따라서, 상기 도전막(520)을 보호하는 보호막(530)을 층착할 수 있다. 상기 보호막(530)은 다음 단계에서 이뤄지는 도전층의 레이저 에칭 단계에서 반사율이 높아짐으로써, 레이저의 반응성이 약화되는 것을 방지해 주고, 외부 충격이나 데미지를 흡수하는 작용을 한다. 상기 보호막(530)은 상기 평탄화막(510)과 같이 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 또는 이들을 포함한 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 도전층 증착 단계 전에 마스킹 지그와 마스킹 지그의 개구부에 의해 노출된 안테나 형성 영역을 포함하여 기판 전 영역에 프라이머(Primer)층(400)을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 프라이머층(400)은 기판(200)의 표면을 평탄화시키고 다음 단계에 증착될 도전층(500)의 부착력을 향상시키기 위해 형성될 수 있다. 상기 프라이머층 노즐(Nozzle)을 이용하여 코팅액을 스프레이 하는 방식으로 형성 시킬 수 있으며, 상기 프라이머용액은 물, 수용성 수지, 유기 용제 및 기타 첨가제를 포함하여 조성 가능하다. 사용되는 상기 노즐의 형태는 원추상, 부채상, 봉상 및 방사상 등의 형태로 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 상기 프라이머층(400)은 2~3 ㎛가 바람직 하나 이에 한정되는 것은 아니다.

프라이머용액의 조성비는 총 중량 대비 물은 60 내지 70 중량 %, 수용성 수지는 20 내지 30 중량 %, 유기 용제는 10 내지 20 중량 %로 이뤄질 수 있다. 또한, 여기에 프라이머층의 부착력을 강화시키기 위하여 기타 첨가제를 0.1 내지 중량 2 %를 첨가하는 것도 가능하다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 조성비로 이루어 질 수 있다. 또한, 상기 수용성 수지는 우레탄 수지 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어질 수 있으나 이 또한, 이에 제한되는 것은 아님은 자명할 것이다. 또한, 상기 유기 용제는 부틸셀로졸브(Butyl cellosolve)를 사용하는 것이 가능하며, 이 외에도 일반 유기 용제를 사용하는 것도 가능할 것이다.

도 3d는 기판 상에 도전층(500)을 증착한 후A2와 B2를 연결한 직선으로 자른 단면도를 나타낸다. 도전층(500)을 증착하는 단계 후, 마스킹 지그(300)의 개구부(350)에 의해 구분된 안테나 형성 영역(R)은 프라이머층(400), 도전층(500)이 형성되었음을 확인할 수 있다. 마스킹 지그(300)에 의해 커버된 안테나가 형성되지 않는 영역은 마스킹 지그(300), 프라이머층(400), 도전층(500)이 형성되었음을 확인할 수 있다. 안테나 형성 영역과 안테나가 형성되지 않는 영역에 형성된 도전층(500)은 프라이머층(400)과 직접 접하는 평탄화막(510), 도전막(520), 보호막(530)의 차례로 적층되어있음도 확인할 수 있다. 상기 도전막(520)은 전극층이므로 두께는 3㎛이상으로 하는 것이 적합하나 이에 제한되는 것은 아니다.

도 3e는 기판 상에 설치되어 안테나 형성 영역과 안테나가 형성되지 않는 영역을 구분한 마스킹 지그(300)을 제거하여 안테나 형성 영역 이외 부분에 존재하는 프라이머층(400), 도전층(500)을 제거하는 단계를 나타낸다.

상기 기판은 휴대 단말기의 본체를 구성하는 케이스 중에 하나 일 수 있기 때문에 상기 마스킹 지그를 제거하여 안테나 형성 영역 이외의 부분에 위치하는 프라이머층(400), 도전층(500) 포함하는 안테나층을 없앨 수 있다. 이렇게 마스킹 지그를 제거함으로서 기판상에 안테나 형성 영역(R)이 남기 때문에, 안테나를 실장시키는 과정 없이 기판 상에 위치한 안테나 형성 영역(R)에 안테나를 위치시킬 수 있게 된다.

도 3f는 상기 기판상에 남아있는 안테나 형성 영역(R)의 도전층(500)을 레이저로 에칭하는 단계를 나타낸다. 레이저 에칭에 사용되는 레이저는 500㎚ 내지 1500㎚ 파장의 레이저일 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니며 에칭하는 도전층(500)의 위치와 표면적 등에 따라 폭넓게 변경하는 것이 가능할 것이다.

상기 도전층(500)을 레이저로 에칭하는 단계가 완료되면, 상기 안테나 형성 영역(R) 상에서 최종적으로 안테나가 형성되는 안테나 패턴 영역에만 도전층(500)이 남아, 최종적으로 안테타(100)가 형성된다.

상기 레이저 에칭 단계는 상기 도전층의 종류에 따라서 에칭의 횟수를 변화시켜 다양하게 적용할 수 있을 것이다.

도 4는 도전층 증착 단계에 사용되는 이온 플레이팅 장치의 일실시예를 나타내는 것으로, 도전층 증착 단계에서는 물리기상증착법(PVD, Physical Vapor Deposition)을 이용하여 도전층(500)을 증착할 수 있는데, 자세하게는, 물리기상증착법(PVD) 중 밀착성이 가장 우수하고, 경질 피막을 얻을 수 있는 이온 플레이팅(Ion Plating)법을 이용할 수 있다. 특히, 본원발명에서는 다른 방법에 비해 이온화율이 높고, 치밀한 피막을 형성할 수 있으며, 조작성 및 재현성이 우수한 중공음극방전(HCD, Hollow Cathod Discharge)법을 활용하여 도전층(500)을 형성하는 것이 바람직하다.

중공음극방전(HCD)을 구현하는 이온 플레이팅 장치를 통하여, 기판(200)의 전면뿐만 아니라 측면, 후면에도 도전층(500)을 형성할 수 있게 된다.

챔버(710), 중공음극방전건(HCD-Gun, 720), 도가니(Crucible, 730), 전자빔 전원부(740), 바이어스 전원부(750), 회전축(780) 등을 포함한다.

챔버(710)는 일측에 형성된 가스 투입구(790)를 통해 반응가스(Reactive Gas)를 투입할 수 있으며, 진공펌프(P)가 작동함에 따라 내부를 진공 상태로 유지할 수 있고, 진공 상태에서 전자빔을 발생시켜 코팅물질(C)을 증착 입자로 이온화한다.

회전축(780)은 챔버(710) 내부에 설치되며, 모터와 같은 회전수단(M2)으로부터 회전력을 전달받아 회전할 수 있다.

이러한 회전축(780)에는 증착이 필요한 기판(200)(이 때, 기판(200)에는 마스킹 지그(300)가 결합되어 있음)이 고정 거치될 수 있다.

따라서, 증착 공정시 기판(200)이 회전될 수 있어, 기판(200)의 전면뿐만 아니라 측면, 후면에도 도전층(500)을 용이하게 증착할 수 있으며, 또한 도전층(500)을 구성하는 각 층이 균일한 두께로 증착될 수 있다.

또한, 회전축(780)은 바이어스 전원부(750)로부터 (-) 극성의 전원을 인가받을 수 있으며, 이를 통하여 챔버(710) 내부에서 (+) 극성으로 이온화된 코팅물질이 회전축(780)에 거치된 기판(200)에 증착될 수 있다.

도가니(730)는 애노드 전극으로서 코팅물질(C)이 내부에 수용되며, 전자빔 전원부(740)의 (+)극과 연결되어, 전자빔 전원부(740)로부터 전자빔 발생용 전원이 인가되면 중공음극방전건(720)과 대전류 반응하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시킨다.

도가니(730)에 수용되는 코팅물질(C)은 평탄화막(510), 보호막(530)을 형성하기 위한 니켈(Ni)과 같은 금속물질, 도전막(520)을 형성하기 위한 구리(Cu) 또는 은(Ag)과 같은 금속물질일 수 있다.

즉, 도가니(730)에 평탄화막(510)을 형성하기 위한 코팅물질(예를 들어 니켈(Ni)), 도전막(520)을 형성하기 위한 코팅물질(예를 들어, 구리(Cu) 또는 은(Ag)), 보호막(530)을 형성하기 위한 코팅물질(예를 들어, 니켈(Ni))을 순차적으로 투입함으로써, 평탄화막(510), 도전막(520) 및 보호막(530)을 포함하는 도전층(500)을 기판(200)에 증착할 수 있다.

전자빔 전원부(740)는 전자빔 발생용 전원을 중공음극방전건(720)과 도가니(730)로 인가하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시킨다. 이 때, 상기 전자빔 전원부(740)의 (+)극은 도가니(730)와 연결되고, (-)극은 중공음극방전건(720)과 연결된다.

중공음극방전건(720)은 필라멘트 캐소드를 포함하여 구성되며, 상기 전자빔 전원부(740)의 (-)극과 연결되며, 상기 전자빔 전원부(740)에서 공급하는 전자빔 발생용 전원이 인가되면, 도가니(730)와 대전류 반응하여 글로우 방전(glow discharge)에 기인하는 전자빔을 발생시킨다.

중공음극방전건(720)이 도가니(730)와 대전류 반응하여 전자빔을 발생하면 챔버(710) 내에서 반응가스(예를 들어, 아르곤(Ar) 이나 질소(N₂) 등)를 이온화하고, 도가니(730)에 수용된 코팅물질(C)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시켜 반응가스 이온(예를 들어, 아르곤 이온(Ar+))과 코팅물질의 증발 입자를 포함하는 플라즈마를 생성한다.

이 때, 반응가스 이온은 도가니(730)에 수용된 코팅물질(C) 쪽으로 가속되어 충돌함으로써 도가니(730)에 수용된 코팅물질(C)을 원자나 분자 형태의 입자로 증발시키며, 그 결과로 챔버(710) 내부에 반응가스 이온과 코팅물질(C)의 증발 입자를 포함하는 플라즈마가 생성된다.

이 때, 도가니(730) 및 회전축(780)은 챔버(710) 내부에 설치된 테이블(770)에 형성될 수 있으며, 상기 테이블(770)은 모터와 같은 회전수단(M1)을 통하여 회전 동작을 수행할 수 있다.

마스킹 지그가 설치된 기판에 스프레이 방식으로 프라이머층을 형성하였다. 프라이머층을 형성하기 위한 코팅용액은 수성프라이머액으로 총 중량 대비 물 65 중량 %, Acrylic urethane copolymer(수용성 우레탄 수지) 25 중량 %, Butyl cellosolve(용제 / 물과 희석이 가능한 용제) 9 중량 %, 기타(부착력 강화 첨가제) 1 중량 % 의 비율로 조성하였다. 제조된 프라이머 코팅액을 노즐을 이용한 스프레이 방식으로 형성하였으며, 사출표면과 증착 Layer의 부착 향상을 위하여 두께는 3 ㎛로 형성하였다.

도전층은 도전막으로 Cu, 평탄화막 및 보호막으로 Ni를 선택하여, Ni/Cu/Ni 층의 순으로 증착을 실시하였으며, Cu층에서 대부분의 전극이 형성되며, 두께는 3 ㎛ 로 형성하였다.

도전층 에칭에 사용되는 레이저의 파장은 1,064㎚의 IR Laser를 사용하였다.

실시 예에 의해 제조된 안테나와 DPA의 방식에 의해 제조된 안테나와 저항값을 비교한 결과, GPS 단말기의 경우 DPA의 방식에 의해 제조된 안테나보다 0.1Ω 낮은 저항값을 갖는 것으로 나타났다.

또한, 1H 연필로 긁힘으로 연필 경도 시험을 한 결과 5회 실시 중 3,4,5회에서 긁힘 없는 것으로 나타났음을 확인할 수 있었다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

100: 안테나 200: 기판
300: 마스킹 지그 400: 프라이머층
500: 도전층 510: 평탄화막
520: 도전막 530: 보호막
700: 이온 플레이팅 장치

Claims (12)

1. 휴대 단말기용 안테나 제조 방법에 있어서,
   (i) 기판을 준비하는 단계,
   (ii) 안테나가 형성되는 부분 이외를 커버하는 형상을 가진 마스킹 지그를 상기 기판 상에 설치하여, 상기 기판 상의 안테나 형성 영역과 안테나가 형성되지 않는 영역을 구분하는 단계,
   (iii) 상기 마스킹 지그에 의해 커버되는 영역과 커버되지 않고 노출된 상기 안테나 형성 영역을 포함하는 상기 기판 전 영역에, 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치를 이용하여 도전층을 증착하는 단계,
   (iv) 상기 마스킹 지그를 제거하여, 상기 기판 상에 상기 안테나 형성 영역 이외 부분에 존재하는 도전층을 제거하여, 상기 안테나 형성 영역에만 도전층이 존재하도록 하는 단계,
   (v) 상기 안테나 형성 영역에 존재하는 상기 도전층을 레이저 에칭(Laser Etching)하여 안테나 패턴 영역을 형성하는 단계,
   를 포함하여 이루어지고,
   상기 도전층은 평탄화막, 상기 평탄화막 상부에 위치하는 도전막, 및 상기 도전막 위에 위치하는 보호막으로 구성되며,
   상기 (iii) 단계는,
   (iii-1) 상기 평탄화막을 상기 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치를 이용하여 증착하는 단계, (iii-2) 상기 도전막을 상기 평탄화막 상부에 상기 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치를 이용하여 형성시키는 단계, (iii-3) 상기 보호막을 상기 도전막 상부에 상기 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치에 의해 증착하는 단계,
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판은 전면을 이루는 전면부와 상기 전면부로부터 소정 각도를 가지며 연장 형성되는 측면부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 기판은 휴대 단말기 본체를 구성하기 위한 케이스들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 (ii) 단계와 (iii) 단계 사이에,
   상기 마스킹 지그에 의해 커버되는 영역과 커버되지 않고 노출된 상기 안테나 형성 영역을 포함하는 상기 기판 전 영역에 프라이머층을 형성하는 단계,
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 프라이머층은 노즐을 이용하여 코팅용액을 스프레이(Spray) 하는 방식으로 형성시키며, 상기 프라이머층을 형성하기 위한 상기 코팅용액은 총 중량 대비 물은 60 내지 70 중량 %, 수용성 우레탄 수지는 20 내지 30 중량 %, 유기 용제는 10 내지 20 중량 % 로 조성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 도전막은 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 또는 이들을 포함한 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지고,
   상기 평탄화막과 보호막은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 또는 이들을 포함한 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
8. 청구항1에 있어서,
   상기 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치는 중공음극방전(HCD, Hollow Cathod Discharge)법을 이용하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
9. 청구항1에 있어서,
   상기 이온 플레이팅(Ion Plating) 장치는 상기 이온 플레이팅 장치 내에 위치한 상기 기판을 회전시키는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 (v) 단계의 레이저 에칭은 500㎚ 내지 1500㎚ 파장의 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나의 제조 방법.
11. 청구항 1 내지 청구항 5, 청구항 7 내지 청구항 10 중의 어느 하나의 방법으로 제조된 휴대 단말기용 안테나에 있어서,
    상기 안테나는 단말기 본체를 구성하는 케이스들 중 어느 하나에 위치하고,
    도전층을 포함하여 이루어지고, 케이스의 전면부 또는 측면부의 적어도 어느 하나 이상에 위치하여 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 안테나.
12. 청구항 11항의 상기 휴대 단말기용 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.

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