KR101528635B1 - 열 분산 기능의 내장형 안테나 - Google Patents

Abstract

열 분산 기능의 내장형 안테나를 제공한다. 상기 열 분산 기능의 내장형 안테나는 발열체 소자를 구비하는 회로 기판, 상기 회로 기판의 발열체 소자 상부의 이격 배치된 기구물에 접착되어 상기 발열체 소자로부터 발생되는 열을 분산시키는 방열방사시트, 상기 방열방사시트로 전류를 급전시켜 주는 급전부 및 그라운드로 동작하는 상기 회로 기판과 상기 방열방사시트를 연결하는 단락판을 포함하는 구성으로서, 회로 기판 상의 발열체 소자로부터 발생되는 열을 안테나 방사체를 통해 외부로 분산시키는 효과를 발생시킨다.

Description

열 분산 기능의 내장형 안테나{Built-in Antenna of Heat Dissipation Function}

본 발명은 열 분산 기능을 구비하는 내장형 안테나에 관한 것으로서, 구체적으로 기판 상의 소자에 의해 발생되는 열을 분산시키는 방열 기능을 구비하는 내부 안테나에 관한 것이다.

무선 통신 기기의 소형화, 경량화에 따라 기기 내에 장착되는 안테나도 소형화, 경량화 되고 있는 추세이다.

일반적으로, 무선 통신 기기에 장착되어 사용되는 안테나로서 마이크로 스트립 패치 안테나(Microstrip Patch Antenna)와 평면 역 에프 안테나(Planar Inverted-F Antenna, PIFA)가 있다.

마이크로스트립 패치 안테나는 접지면이 있는 단일 유전체 기판과 그 위에 인쇄된 방사소자로 구성되며, 방사소자의 주변에 전력 분배 선로를 배치하거나 기판의 뒷면에 동축 선로 안테나에 급전시키는 구조로 되어 있어서 제작이 용이하고 경량 박형으로 제조할 수 있다는 장점이 있지만, 공진 주파수에서 반파장의 크기를 갖기 때문에 주파수 대역폭이 작고 이득이 작으며, 광대역 특성을 얻기 위해서는 안테나를 적층구조로 해야 하는 문제점이 있다.

한편, PIFA 안테나는 방사판, 접지면 그리고 상기 방사판과 접지면을 연결시키는 단락판으로 구성되며, 넓은 접지면의 특성으로 인해 넓은 대역폭 특성을 가지고 소형이면서 금속체에 부착 가능하다는 장점 때문에 소형 무선 통신 기기에 주로 사용되고 있다.

하지만, 기기 자체의 지속적인 소형화, 경량화와 더불어서 기기 내부에 장착된 메인 프로세서 등도 점차 고성능화 되고 있다. 이로 인해, 종래보다 적은 공간에서 더 많은 발열 처리를 하여야 하는 두 가지 과제를 극복하여야 한다.

한국등록특허 제10-0930618호, "이중 평행판 형태의 내장형 칩 안테나 구조"

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 무선 통신 기기의 커버 또는 기기 내부의 기구물에 부착되는 방열 시트를 방사판으로 사용하는 변형된 구조의 내장 안테나를 제공한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 열 분산 기능의 내장 안테나는, 발열체 소자를 구비하는 회로 기판, 상기 회로 기판의 발열체 소자 상부의 이격 배치된 기구물에 접착되어 상기 발열체 소자로부터 발생되는 열을 분산시키는 방열방사시트, 상기 방열방사시트로 전류를 급전시켜 주는 급전부 및 그라운드로 동작하는 상기 회로 기판과 상기 방열방사시트를 연결하는 단락판을 포함한다.

여기서, 상기 방열방사시트는 금속층과, 상기 금속층의 양 면에 형성되는 제1 방열 도료층, 제2 방열 도료층과, 상기 제2 방열 도료층의 상부에 형성되어 상기 기구물에 접착되는 접착층을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 방열 도료층은, 상기 급전부 및 단락판이 금속층과 접촉하도록 대응되는 위치에 형성되는 하나 이상의 홀을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 방열방사시트는 상기 회로 기판의 발열체 소자 상부를 덮도록 이격 배치될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 본 발명의 내장 안테나는 무선 통신 기기의 커버에 부착되는 방열 시트를 방사판으로 사용함으로써, 안테나를 제품 내부의 최 외곽에 배치시켜서 안테나의 성능 저하를 방지함과 동시에 프로세서 등의 발열이 심한 소자의 상부에 배치시켜서 집중되어 있는 열을 분산시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 분산 기능의 내장형 안테나를 구비한 기기를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 분산 기능의 내장형 안테나에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 내장형 안테나의 방열방사 시트의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 종래의 방열 테이프를 적용한 내장형 안테나 및 본 발명의 방열방사시트를 이용한 내장형 안테나의 안테나 성능 차이를 비교하기 위한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 열 분산 기능의 내장형 안테나에 대해 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열 분산 기능의 내장형 안테나의 사시도이다. 본 발명의 내장형 안테나는 하부에 접지면으로 기능하는 회로 기판(10)과, 상기 회로 기판(10)과 소정의 거리를 두고 상부에 위치하는 기구물(30)에 부착되는 방열방사시트(110)와, 상기 방열방사시트(110)로 전류를 급전시켜 주는 급전부(130)와, 상기 방열방사시트(110)와 회로 기판(10) 사이를 단락시키는 단락판(120)을 포함하여 이루어져 있다.

종래의 PIFA 안테나와 달리 본 발명의 안테나는 기존의 방사 패치 대신 발열체 상부에 부착되는 발열시트를 방사판으로 사용하므로 안테나와 별도의 발열 테이프를 함께 구비할 필요가 없으며, 발열 테이프에 포함된 도체 성분에 의해 안테나의 성능이 저하되는 문제를 해소할 수 있다.

도 2를 참조하면, 방열방사시트(110)는 급전부(130)를 통해 공급된 전류를 전자기파 형태로 외부로 방사한다. 이때, 급전부(130)는 방열방사시트(110)에서 임피던스가 50옴인 지점에 연결되어 RF 전력을 제공하게 된다.

상기 방열방사시트(110)는 회로 기판(10) 상에 배치된 발열체(20) 상부를 덮는 형태로 기구물(30)에 부착 배치된다. 이때, 상기 기구물(30)은 기기의 외부 케이스 또는 커버이거나, 기기 내부의 회로 기판과 별개의 구조물일 수 있다.

단락판(120)은 하나 또는 두 개 이상으로 분할되어 배치되며, 상기 단락판(120)의 폭을 조절하거나 두 단락판(120) 간의 간격을 조절하여 상기 임피던스가 50옴이 되는 위치를 필요에 따라 다양하게 조절할 수 있다.

본 발명의 방열방사시트(110)는 기기 내부의 기구물(30)에 부착되므로 종래의 PIFA 안테나의 단점 중의 하나인 안테나의 기기적 안정도 문제를 해결할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 방사 시트(110)의 구조를 나타내고 있다.

도 3을 참조하면, 상기 방열방사 시트(110)는 중심부의 금속층(116)과, 상기 금속층(116)을 사이에 두고 금속층(116)의 양 면에 제1 방열 도료층(115) 및 제2 방열 도료층(117)이 형성되는 시트 형상일 수 있다. 상기 제2 방열 도료층(117)의 일 면에는 기구물(30)에 접착되기 위한 접착층(118)이 형성된다.

상기 금속층(116)은 방열 도료로 코팅될 경우 피막이 형성되어 공기와의 접촉이 차단되므로 녹이 슬 염려가 없다. 따라서, 열전도성을 갖는 금속이면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 순수금속 또는 합금을 포함한다. 예를 들면, 니켈, 철, 알루미늄, 구리, 주석, 아연, 텅스텐 및 은으로 이루어진 군에서 선택되는 하나인 순수 금속이거나 상기 금속들 중에서 선택되는 2종 이상의 합금이 사용될 수 있다. 바람직하게는 구리, 니켈, 철 또는 알루미늄이 사용될 수 있다.

상기 제1, 제2 방열 도료층(115, 117)을 형성하는 방열 도료는 방열성을 가진 도료이면 그 조성에 제한이 없다. 예를 들어, 그라파이트를 포함하는 도료일 수 있다. 다만, 물성에 있어서는 금속층(116)에 코팅이 용이하도록 도료의 액성을 가지는 것이 좋다. 이 경우 도료이기 때문에 금속층(116)에 코팅의 방법으로 형성시킬 수 있고, 따라서 두께를 얇게 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 기존 시트 형상의 그라파이트 방열 부재에서 부서지거나 훼손되는 현상이나, 이형지 박리시 그라파이트 부재가 부서져서 묻어나오는 현상도 극복되는 이점이 있다.

상기 제1 방열 도료층(115)은 기판(10)에 형성된 단락판(120) 및 급전부(130)와 접속되는 위치에 제1 접속홈(112) 및 제2 접속홈(114)이 형성되어, 단락판(120) 및 급전부(130)가 상기 제1 접속홈(112) 및 제2 접속홈(114)을 통해 외부로 노출된 금속층(116)와 전기적으로 접촉 연결될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 내장형 안테나의 수직 단면도이다. 도 4(a)에 도시된 종래의 내장 안테나가 금속 재질이 포함된 발열 테이프에 의해 안테나 매칭이 틀어지거나 안테나 성능에 악영향을 끼치게 되는 반면, 도 4(b)에 도시된 본 발명의 내장형 안테나의 경우 발열방사시트(110)에 의해 발열체(20)에서의 열을 분산시킴과 동시에 외부로 RF 신호를 방사하므로 안테나의 성능이 저하되지 않는다. 또한, 종래의 장치에 비해 내장 안테나가 장치의 최 외곽에 배치되게 되므로 안테나의 감도가 향상되어 장치의 무선통신 성능을 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 열 분산 기능의 내장형 안테나에 있어서,
   발열체 소자를 구비하는 회로 기판;
   상기 회로 기판의 발열체 소자 상부의 이격 배치된 기구물에 접착되어 상기 발열체 소자로부터 발생되는 열을 분산시키고, 급전된 전류를 전자기파로 방사시키는 방열방사시트;
   상기 방열방사시트로 상기 전류를 급전시켜 주는 급전부; 및
   그라운드로 동작하는 상기 회로 기판과 상기 방열방사시트를 연결하는 단락판;을 포함하며,
   상기 방열방사시트는 금속층과, 상기 금속층의 양 면에 형성되는 제1 방열 도료층, 제2 방열 도료층과, 상기 제2 방열 도료층의 상부에 형성되어 상기 기구물에 접착되는 접착층을 포함하고,
   상기 제1 방열 도료층은, 상기 급전부 및 단락판이 금속층과 접촉하도록 대응되는 위치에 형성되는 하나 이상의 홀을 포함하는, 내장형 안테나.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열방사시트는 상기 회로 기판의 발열체 소자 상부를 덮도록 이격 배치되는 것을 특징으로 하는,
   내장형 안테나.

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