KR101638310B1 - 3축 코일 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3축 코일 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위해 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 하기 위해, 안테나 코일이 x, y, z 의 3축으로 권선되는 자성체코아; 자성체코아에 각각 권선되는 3축의 x-축코일과 y-축코일 그리고 z-축코일; 및 자성체코아의 하단 모서리에 각각 구비되며, 코일의 시작선과 끝선을 연결하는 PCB단자부;가 포함됨을 특징으로 하는 3축 코일 안테나를 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 한 것이며, 이로 인해 안테나의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.

Description

3축 코일 안테나 및 그 제조방법{Three-axis coil antenna and a method of manufacturing the same}

본 발명의 실시예는 PCB 단자부를 구비한 3축 코일 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 한 것이며, 이로 인해 안테나의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피 종래의 3축 코일 안테나는 코일이 권선되는 코어부와, 안테나 코일의 시작선 및 끝선을 연결하는 단자부로 구성되며, 단자부는 금속단자와 금속단자를 포함하는 인몰드(Insert molding) 사출 방식으로 제조되어 단자부가 만들어지며 코아에 접착제를 이용한 부착 구조로 되어있다.

상기 코어부와 인몰드 단자를 부착한 이후 안테나 코일의 권선이 진행된다.

그러나 상기 종래 기술은 금속 전도체 판의 프레스 공정을 통한 금속단자 형상 구현 및 인몰드(Insert molding)에 의한 비용이 발생되는 문제점이 있었다.

한편, 다른 종래의 3축 코일 안테나는, 안테나 코일의 시작선 및 끝 선이 감기는 부분이 단자부에 구비되지 않아서 코일의 권선 작업시 리드선의 연결됨이 없이 늘어져 있게 되며, 이 경우 권선 완료 후에 안테나 코일의 시작선 및 끝 선을 연결해야 하며 코일이 가는 세선으로 되어 있어서 작업불량이나 추가 공정비용이 많이 발생한다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 여러 선행기술문헌이 개발되었으나 여전히 상기한 종래 기술의 문제점들을 일거에 모두 해결하지 못하였다.

WO1 2015/128518호가 공개된바 있다. JP1 특평2013-165368호가 공개된바 있다. JP1 특허등록 제5660132호가 등록된바 있다. KR1 공개특허공보 제2015-0130247호가 공개된바 있다. KR1 공개특허공보 제2015-0091231호가 공개된바 있다. KR1 등록특허공보 제0881118호가 등록된바 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 3축 코일 안테나가 자성체코아와 PCB단자부 및 3축의 x-축코일과 y-축코일 그리고 z-축코일이 구비됨을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 3축 코일 안테나를 IT 기기에 SMD 실장이 가능하기 위한 SMD 단자를 PCB로 구현함으로써 종래의 3축 안테나와 달리 단자부에 적용된 인몰드(Injection molding) 공정을 제거할 수 있도록 한 것이고, 제3목적은 단자부 PCB에는 코일의 시작선과 끝선을 연결할 수 있는 돌출부를 형성함으로써 코일 권선기에서 자동으로 시작선과 끝선을 권선기를 이용해 단자에 감아 고정할 수 있도록 형상이 제작되어 공정 비용을 줄이고 수작업으로 인한 작업 물량의 감소와 완전 자동화로 인한 생산성의 증가가 가능하도록 한 것이며, 제4목적은 PCB 단자부는 상측 PCB와 하측 PCB의 적어도 2장 이상의 PCB로 구성되며 코일의 리드선이 감기는 상측 PCB의 SMD 면으로부터의 높이 조절이 하측 PCB의 두께를 조절함으로 코일 리드선이 감긴 부분의 높이 조절이 용이하도록 한 것이고, 제5목적은 종래의 금속 단자 및 인몰드 단자부로 형성된 경우보다 PCB 단자부를 이용하는 경우 제조공정의 단축 및 부품의 구성 수량, 개별 단가의 인가가 가능하도록 한 것이며, 제6목적은 이로 인해 안테나의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 3축 코일 안테나 및 그 제조방법을 제공한다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 하기 위해, 안테나 코일이 x, y, z 의 3축으로 권선되는 자성체코아; 자성체코아에 각각 권선되는 3축의 x-축코일과 y-축코일 그리고 z-축코일; 및 자성체코아의 하단 모서리에 각각 구비되며, 코일의 시작선과 끝선을 연결하는 PCB단자부;가 포함됨을 특징으로 하는 3축 코일 안테나를 제공한다.

또한 본 발명은 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 하기 위해, 제1,2PCB에 제1,2,3PCB도체를 부착하여 복수개의 PCB단자부를 조립하는 단계; PCB단자부를 자성체코아에 부착시키는 단계; x-축코일과 y-축코일 그리고 z-축코일을 자성체코아에 3축으로 권선하는 단계; 및 3축의 코일의 시작선과 끝선을 납땜하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 3축 코일 안테나의 제조방법을 제공한다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 3축 코일 안테나가 자성체코아와 PCB단자부 및 3축의 x-축코일과 y-축코일 그리고 z-축코일이 구비되도록 한 것이다.

상기한 기술적 구성에 의한 본 발명은 3축 코일 안테나를 IT 기기에 SMD 실장이 가능하기 위한 SMD 단자를 PCB로 구현함으로써 종래의 3축 안테나와 달리 단자부에 적용된 인몰드(Injection molding) 공정을 제거할 수 있도록 한 것이다.

또한 본 발명은 단자부 PCB에는 코일의 시작선과 끝선을 연결할 수 있는 돌출부를 형성함으로써 코일 권선기에서 자동으로 시작선과 끝선을 권선기를 이용해 단자에 감아 고정할 수 있도록 형상이 제작되어 공정 비용을 줄이고 수작업으로 인한 작업 물량의 감소와 완전 자동화로 인한 생산성의 증가가 가능하도록 한 것이다.

아울러 본 발명은 PCB 단자부는 상측 PCB와 하측 PCB의 적어도 2장 이상의 PCB로 구성되며 코일의 리드선이 감기는 상측 PCB의 SMD 면으로부터의 높이 조절이 하측 PCB의 두께를 조절함으로 코일 리드선이 감긴 부분의 높이 조절이 용이하도록 한 것이다.

더하여 본 발명은 종래의 금속 단자 및 인몰드 단자부로 형성된 경우보다 PCB 단자부를 이용하는 경우 제조공정의 단축 및 부품의 구성 수량, 개별 단가의 인가가 가능하도록 한 것이다.

본 발명은 상기한 효과로 인해 안테나의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나의 요부 분해 사시도.
도 2 는 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나의 요부 결합상태 사시도.
도 3 은 상기 도 2 에 Z축자성체가 조립된 상태의 사시도.
도 4 는 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나의 조립 평면도.
도 5 는 상기 도 4 의 A-A선 단면도.
도 6 은 상기 도 4 의 B-B선 단면도.
도 7 은 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나의 전체 조립 상태 사시도.
도 8 은 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나에 라벨이 조립된 상태도.
도 9 는 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나의 다른 실시예를 보인 저면도.

본 발명에 적용된 3축 코일 안테나 및 그 제조방법는 도 1 내지 도 9 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

먼저, 본 발명은 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 하기 위해 아래와 같은 3축 코일 안테나(100)의 기술적 구성이 구비되는 것으로, 특히 안테나 코일이 x, y, z 의 3축으로 권선되는 자성체코아(110)가 구비된다.

또한 상기 자성체코아(110)에 각각 권선되는 3축의 x-축코일(120)과 y-축코일(121) 그리고 z-축코일(122)이 구비된다.

그리고 상기 자성체코아(110)의 하단 모서리에 각각 구비되며, 코일의 시작선과 끝선을 연결하는 PCB단자부(130)가 포함된 3축 코일 안테나를 제공한다.

상기한 기술적 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 자성체코아(110)은 도 1 에 도시된 바와 같이 x-축코일(120)이 권취되는 가로방향의 x축권취부(111)가 구비된다.

또한 상기 x축권취부(111)의 외측으로 y-축코일(121)이 권취되는 세로방향의 y축권취부(112)가 구비된다.

그리고 상기 y축권취부(111)의 외측으로 z-축코일(122)이 권취되는 외곽둘레방향의 z축권취부(113)이 구비된다.

아울러 이때 상기 PCB단자부(130)의 기술적 구성은 다음과 같다.

즉, 제1PCB(131)와 제2PCB(132)가 구비된다.

그리고 상기 제1PCB(131)의 상단에 구비되는 제1PCB도체(133)가 구비된다.

또한 상기 제1PCB(131)와 제2PCB(132)의 사이에 구비되는 제2PCB도체(134)가 구비된다.

그리고 상기 제2PCB(132)의 하단에 구비되는 제3PCB도체(135)가 구비된다.

아울러 본 발명에 적용된 상기 제1PCB(131)와 제1PCB도체(133)의 선단에는 제2PCB(132) 보다 외측으로 돌출되고 코일의 시작선과 끝선을 연결하는 코일권선돌출부(137)(138)이 구비된다.

그리고 상기 코일권선돌출부(137)(138)와 제1,2PCB(131)(132) 그리고 제1,2,3PCB도체(133)(134)(135)에는 상측 제1PCB도체 부터 하측 제3PCB도체까지 코일의 리드선이 연결되도록 비아홀(Via hole)이 형성된다.

더하여 본 발명은 상기 제3PCB도체(135)가 제1PCB도체에 연결된 코일이 상측 제1PCB를 통하여 하측 제2PCB에 구비된 단자에 전기적 신호 연결을 위한 SMD패드(150)가 도 9 와 같이 구비됨은 물론이다.

본 발명에서는 상기 PCB단자부(130)를 제1,2PCB 2층으로 구비한 것을 도시하였으나, 이는 어디까지나 설명의 편의상 도시한 것이고, 필요에 따라 2층 이상으로 구비하여 사용할 수 있음은 물론이다.

특히 본 발명은 상기 z-축코일(122)의 하부에 구비되며, 안테나 장착 기기의 부착 환경에서 하측의 안테나 방사 손실을 줄이고 z축 상측의 방향으로 방사 특성을 좋게 하기 위해 z축자성체(140)가 구비됨이 바람직하다.

또한 본 발명에 적용된 상기 자성체코아(110)에는 권선기(도면상 미 도시함)를 이용하여 자성체코아(110)에 코일을 용이하게 감을 수 있도록 하기 위해 복수개의 취부 고정홈(115)을 형성함이 바람직하다.

그리고 상기 취부 고정홈(115)에는 도 8 에 도시된 바와 같이 라벨(160)이 조립 설치되되, 하단에 돌출된 복수개의 돌기(161)가 끼워지고, 상면은 제품 식별번호가 인쇄되고 버큠으로 이동시 흡입판으로 사용되기 위해 평판으로 이루어짐이 바람직하다.

한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명 3축 코일 안테나 및 그 제조방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 한 것이며, 이로 인해 안테나의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 자동차의 무선도어 잠금장치(remote keyless entry system)의 스마트키 또는 스마트폰 등에 사용되는 안테나를 제공한다.

본 발명에 적용된 도 1 은 3축 코일 안테나(100)의 요부 분해 사시도이다.

그리고 도 2 는 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나(100)의 요부 결합상태 사시도로, 자성체코아(110)의 하단 네모서리에 PCB단자부(130)가 부착된 상태를 도시한 것이다.

또한 도 3 은 상기 도 2 에 Z축자성체(140)가 조립된 상태의 사시도를 나타낸 것이다.

그리고 도 4 는 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나의 조립 평면도이고, 도 5 는 상기 도 4 의 A-A선 단면도이고, 도 6 은 상기 도 4 의 B-B선 단면도이다.

또한 도 7 은 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나의 전체 조립 상태 사시도로, 자성체코아(110))에 3축의 x-축코일(120))과 y-축코일(121) 그리고 z-축코일(122))이 권선된 상태를 도시한 것이다.

그리고 도 8 은 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나(100)의 상면에 라벨(160)이 조립된 상태도를 나타낸 것이다.

마지막으로 도 9 는 본 발명에 적용된 3축 코일 안테나(100)의 다른 실시예를 보인 저면도로, SMD패드(150)가 부착된 상태도이다.

상기한 본 발명의 작용효과를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 하기 위해, 제1,2PCB(131)(132)에 제1,2,3PCB도체(133)(134)(135)를 부착하여 복수개의 PCB단자부(130)를 조립하는 단계를 거친다.

즉, 제1,2PCB(131)(132)의 사이에는 제2PCB도체(134)가 구비되고, 제1PCB(131)의 상단에는 제1PCB도체(133)가 구비되고, 제2PCB(132)의 저면에는 제3PCB도체(135)가 구비된다.

이때 본 발명은 상기 제1PCB(131)와 제1PCB도체(133)의 선단에는 제2PCB(132) 보다 외측으로 돌출되고 코일의 시작선과 끝선을 연결하는 코일권선돌출부(137)(138)가 구비되되, 이 코일권선돌출부(137)(138)와 제1,2PCB(131)(132) 그리고 제1,2,3PCB도체(133)(134)(135)에는 상측 제1PCB도체 부터 하측 제3PCB도체까지 코일의 리드선이 연결되도록 비아홀(Via hole)이 구비되어 안테나 장착 시스템에 연결되도록 한다.

이후 본 발명은 상기 PCB단자부(130)를 자성체코아(110)에 부착시키는 단계를 거친다.

이어서 본 발명은 x-축코일(120)과 y-축코일(121) 그리고 z-축코일(122)을 자성체코아(110)에 3축으로 권선하는 단계를 거친다.

즉, 자성체코아(110)의 x축권선부(111)에 x-축코일(120)을 권취하고, y축권선부(112)에 y-축코일(121)을 권취하고, z축권선부(113)에 z-축코일(122)을 순차적으로 권선한다.

마지막으로 본 발명은 3축의 코일의 시작선과 끝선을 납땜하는 단계를 거쳐 3축 코일 안테나(100)를 제조하게 된다.

특히 본 발명에 적용된 상기 3축의 코일의 시작선과 끝선을 납땜하는 단계는는 다음과 같다.

즉, X1, X2 단자에 시작선과 끝선을 연결하는 X축 권선단계르 거친다.

이후 Y1, Y2 단자에 시작선과 끝선을 연결하는 Y축 권선단계를 거친다.

이어서 Z1, Z2 단자에 시작선과 끝선을 연결하는 Z축 권선단계를 거친다.

마지막으로 본 발명은 NC단자를 연결하지 않고 3축 코일 안테나를 제조하게 된다.

또한 본 발명은 상기 PCB단자부(130)를 자성체코아(110)에 부착시키는 단계 이후 PCB단자부(130)와 z-축코일(122)의 사이에는 z축자성체(140)를 구비하여 코일 안테나가 동작시 장착기기의 금속성으로 부터 동작 방해 요소인 와전류를 차단시킬 수 있도록 함은 물론이다.

본 발명 3축 코일 안테나 및 그 제조방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 3축 코일 안테나
110: 자성체코아
120: x-축코일
121: y-축코일
122: z-축코일
130: PCB단자부
140: z축자성체
150: SMD패드
160: 라벨

Claims (11)

1. 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 하기 위해,
   x-축코일이 권취되는 가로방향의 x축권취부, x축권취부의 외측으로 y-축코일이 권취되는 세로방향의 y축권취부, y축권취부의 외측으로 z-축코일이 권취되는 외곽둘레방향의 z축권취부가 포함되어 안테나 코일이 x, y, z 의 3축으로 권선되는 자성체코아;
   상기 자성체코아에는 권선기를 이용하여 자성체코아에 코일을 용이하게 감을 수 있도록 하기 위해 복수개의 취부 고정홈;
   자성체코아에 각각 권선되는 3축의 x-축코일과 y-축코일 그리고 z-축코일;
   자성체코아의 하단 모서리에 각각 구비되며, 코일의 시작선과 끝선을 연결하는 PCB단자부;가 포함되되, 상기 PCB단자부는, 제1PCB와 제2PCB, 제1PCB의 상단에 구비되는 제1PCB도체, 제1PCB와 제2PCB의 사이에 구비되는 제2PCB도체, 및 제2PCB의 하단에 구비되는 제3PCB도체;
   상기 제1PCB와 제1PCB도체의 선단에는 제2PCB 보다 외측으로 돌출되고 코일의 시작선과 끝선을 연결하는 코일권선돌출부;
   상기 코일권선돌출부와 제1,2PCB 그리고 제1,2,3PCB도체에는 상측 제1PCB도체 부터 하측 제3PCB도체까지 코일의 리드선이 연결되도록 비아홀(Via hole);이 포함되고,
   상기 z-축코일의 하부에 구비되며, 안테나 장착 기기의 부착 환경에서 하측의 안테나 방사 손실을 줄이고 z축 상측의 방향으로 방사 특성을 좋게 하기 위해 z축자성체;가 포함됨을 특징으로 하는 3축 코일 안테나.
   
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9. 인몰드(injection molding) 사출 공정이 제거되고 원재료 비용 및 공정 비용이 절감되도록 하기 위해,
   제1,2PCB에 제1,2,3PCB도체를 부착하여 복수개의 PCB단자부를 조립하는 단계;
   PCB단자부를 자성체코아에 부착시키는 단계;
   이후 PCB단자부와 z-축코일의 사이에는 z축자성체를 구비하여 코일 안테나가 동작시 장착기기의 금속성으로 부터 동작 방해 요소인 와전류를 차단시키도록 하는 단계;
   x-축코일과 y-축코일 그리고 z-축코일을 자성체코아에 3축으로 권선하는 단계; 및
   3축의 코일의 시작선과 끝선을 납땜하는 단계;가 포함되되, 여기에는,
   X1, X2 단자에 시작선과 끝선을 연결하는 X축 권선단계;
   Y1, Y2 단자에 시작선과 끝선을 연결하는 Y축 권선단계;
   Z1, Z2 단자에 시작선과 끝선을 연결하는 Z축 권선단계; 및
   연결이 없는 NC단자;가 포함됨을 특징으로 하는 3축 코일 안테나의 제조방법.
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