KR101666686B1 - Ｕｓｂ모뎀 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로기판을 감싸는 케이스와 회로기판 사이에 장착되며, 상기 회로기판의 모서리가 만나서 이루는 상기 회로기판의 꼭지점 중 적어도 하나와 맞춰지는 쉴드와, 상기 쉴드의 표면에 마련되며 상기 회로기판의 부품들로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI(Electromagnetic Interference)와 상기 케이스 외부의 주변 기기로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI를 차단하는 EMI 차단부를 포함하는 USB모뎀에 관한 것이다.

Description

ＵＳＢ모뎀{USB MODEM}

본 발명은 휴대용 컴퓨터와 착탈 가능하게 연결하여 인터넷 접속환경을 제공하는 USB모뎀에 관한 것이다.

USB모뎀은 휴대용 컴퓨터 또는 단말기와 착탈 가능하게 연결하여 인터넷 접속환경을 제공하는 것이다.

상기 USB모뎀은 최근 휴대용 컴퓨터 또는 단말기 등 장치의 슬림화 및 컴팩트화 추세에 따라 상기 USB모뎀 또한 슬림화 및 컴팩트화하고자 불필요한 부품을 줄이고, 작고 얇게 만들기 위하여 많은 해당 업체에서 다양한 연구 개발을 해왔다.

이에 따라, 상기 USB모뎀은 내부에 장착된 전력증폭기(Power Amplifier Module, 이하 'PAM')와 메인 IC를 포함한 다양한 부품이 한정된 공간에 밀집되게 장착되어 각각의 부품으로부터 발생된 전자파가 상기 USB모뎀 자신 또는 주변기기의 동작에 영향을 미치는 전자파 장해(이하 'EMI')가 발생한다.

여기서, 상기 USB모뎀은 상기 PAM과 메인 IC를 포함한 다양한 부품에서 발생 하는 전자파에 의한 EMI를 차단하기 위하여 쉴드를 장착하여 사용한다.

그러나, 상기 쉴드로도 완벽한 EMI 차단을 할 수 없어 통신 중에 노이즈가 발생하는 문제점이 있으며, 균일한 통신 품질을 얻을 수 없어 사용자의 불만이 증가하였으므로, 각종 부품에서 발생하는 EMI를 최대한 차단할 수 있는 구조의 개선이 절실하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로, 부품으로부터 발생하는 전자파에 의한 EMI를 극소화하여 통신 노이즈가 없이 균일하고 우수한 통신 품질의 획득이 가능한 USB모뎀을 제공하기 위한 것이다.

일 실시예로, 회로기판과, 상기 회로기판을 감싸는 케이스 사이에 장착되며, 상기 회로기판의 꼭지점 중 적어도 하나와 대면되는 꼭지점이 마련되는 쉴드와, 상기 쉴드의 표면 또는 상기 케이스의 내면에 마련되며, 상기 회로기판의 부품들로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI(Electromagnetic Interference)와 상기 케이스 외부의 주변 기기로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI를 차단하는 EMI 차단부를 포함한다.

여기서, 상기 EMI 차단부는 상기 쉴드 표면에 EMI 쉴드 테이프를 부착하거나 상기 쉴드 표면에 EMI 차단 도료를 도포하는 방법으로 적용할 수 있으며, 상기 케이스 내면에 EMI 쉴드 테이프를 부착하거나 상기 쉴드 표면에 EMI 차단 도료를 도포하는 방법으로도 적용할 수 있다.

이때, 상기 EMI 쉴드 테이프는 메탈라인 폴리에스터 섬유에 니켈, 구리, 은, 주석 중 적어도 하나를 무전해 도금하여 제작되고, 상기 EMI 차단 도료는 액상의 폴리졸과 니켈, 구리, 은, 주석 중 적어도 하나를 혼합하여 제작된다.

본 발명은 상기와 같이 회로기판과 대응하는 쉴드의 표면에 몇가지 실시예에 따른 EMI 차단부를 배치한 구조를 채택하여 1차적인 EMI 차단을 위한 쉴드와 함께 2차적으로 EMI를 차단하고 통신 노이즈를 극소화하여 균일하고 우수한 통신 품질을 획득할 수 있다.

우선, USB 모뎀은 기지국으로부터 수신한 신호를 디지털 신호로 변환하는 수신부와, 이동국 모뎀(Mobile Station Modem, 이하 'MSM')으로부터 아날로그 신호를 받아서 출력(power)을 증폭시켜 기지국으로 송신하는 송신부로 이루어진다.

여기서, 전력증폭기(Power Amplifier Modulator, 이하 'PAM')는 상기 송신부의 핵심 부품으로, 상기 MSM으로부터 출력되는 아날로그 신호를 통신규격에 맞게 변환하는 송신주파수 처리부의 송신 신호를 증폭하는 역할을 한다.

즉, 상기 아날로그 신호는 상기 MSM에서 출력되어 송신주파수 처리부를 통해 통신규격에 따라 송신신호 설정대역으로 변환된 후 상기 PAM에 의해 증폭되어 듀플렉서 및 스위치플렉서를 통해 안테나로 송신된다.

여기서, 상기 PAM은 송신신호를 증폭하여 송신출력을 보장하는데, 예를 들면 광대역코드분할다중접속(WCDMA)을 기반으로 한 UMTS(UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM)방식의 경우 자체 대역폭이 3.84MHz에 유효출력영역이 -55~23dBm이므로 상기 PAM을 통한 출력증폭이 불가피하다.

이러한 UMTS 이동통신단말기의 PAM은 10~23dBm의 출력을 보장하는 고출력 증폭모드와 약 10dBm 이하의 출력을 보장하는 저출력 증폭모드의 두 가지 모드로 동작하여, 저출력 모드일 경우 전류소모를 절약할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 일반적인 USB 모뎀은 증폭이 필요치 아니한 저출력 구간에서도 저출력 증폭 모드로 동작하는 상기 PAM을 통하여 신호를 송신하므로 상기 PAM으로부터 전자파가 지속적으로 방출된다.

그리고, 메인 IC는 상기 PAM 등의 송신과 수신 동작을 수행하는 각종 부품의 신호 전달 연산을 수행하므로, 상기 메인 IC의 구동에 따라 전자파가 지속적으로 방출된다.

또한, USB 모뎀의 HUB 컨트롤러는 USB 인터페이스와 각각 연결되고 USB 커넥터를 통하여 사용자 단말기로 데이터를 중계하는 것을 제어하므로, 상기 HUB 컨트롤러의 구동에 따라 전자파가 지속적으로 방출된다.

따라서, 상기 PAM과 상기 메인 IC 및 상기 HUB 컨트롤러를 포함한 다양한 부품이 한정된 공간에서 밀집하여 장착되므로, 부품 각각에서 발생하는 전자파로 인한 EMI가 발생하며 주변기기의 작동에도 영향을 끼칠 뿐만 아니라, 주변의 전자기기에서 방출되는 전자파로 인한 상기 USB모뎀 자신의 통신에도 노이즈가 걸리게 된다.

또한, USB모뎀은 회로기판 상의 회로 패턴에 의하여도 EMI가 발생할 수 있다.

즉, 회로기판은 상기 회로기판에 장착되는 많은 부품들의 배열 상태에 따라 라인 패턴이 높은 밀도를 갖는 부분과 낮은 밀도를 갖는 부분이 존재하게 되며, 상기 라인 패턴의 밀도가 낮은 부분에는 더미 배선패턴을 배열한다.

상기 더미 배선패턴은 일정한 방향으로 연장되는 스트라이프 형태의 홀을 마련하며, 상기 홀의 형성 방향은 나머지 라인 패턴과 동일하므로, EMI가 발생하게 된다.

따라서, 위와 같이 각종 부품 및 다양한 요인으로 인하여 발생하는 전자파로 인한 EMI를 효과적으로 차단하기 위한 구조에 관해 이하의 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 USB모뎀의 전체적인 결합 관계를 나타낸 분해 사시도를, 도 2는 본 발명에 따른 USB모뎀의 전체적인 결합상태를 나타낸 사시 개념도를, 도 3은 도 2의 A-A'선 단면 개념도를 각각 나타내며, 본 발명은 케이스(100), 쉴드(200) 및 EMI 차단부(300)를 포함한다.

상기 케이스(100)는 PAM과 메인 IC(410', 410) 등을 포함한 각종 부품이 장착되는 회로기판(400)을 외부에서 감싸는 것으로, 상기 회로기판(400)을 외부로부터 가해지는 물리적, 화학적 충격으로부터 보호한다.

그리고, 상기 쉴드(200)는 상기 케이스(100)와 회로기판(400) 사이에 장착되며, 상기 회로기판(400)의 모서리가 만나서 이루는 꼭지점 중 적어도 하나 이상과 맞춰지는 형상으로 제작되어 전자파 장해(Electromagnetic Interference, 이하 'EMI')를 1차적으로 차단한다.

여기서, 상기 쉴드(200)는 상기 회로기판(400) 상의 PAM과 메인 IC(410', 410) 등을 포함한 다양한 부품을 커버할 수 있는 형상이면 족하며, 상기 쉴드(200)의 가장자리를 따라서 상기 회로기판(400) 상에 장착된 각종 부품의 돌출된 높이보다 같거나 길게 형성된 턱을 마련하여 상기 회로기판(400)에 안착된다.

상기 쉴드(200)에는 상기 턱이 돌출된 측의 면을 따라 후술할 EMI 차단부(300)가 마련된다.

이때, 상기 쉴드(200)는 본 발명에서 중앙부가 상기 케이스(100)의 길이 방향을 따라 분할되어 전체적으로 '┌┐' 형상을 이루며, 이는 상기 회로기판(400) 상에 장착되어 USB 인터페이스와 연결 상태를 빛으로 알려주는 LED 램프(이하 미도시)가 상기 회로기판(400)에 설치되는 위치와 일치하기 때문이다.

따라서, 상기 쉴드(200)에서 분할되어 절개된 부분은 LED 램프의 빛을 상기 케이스(100)를 통하여 사용자가 인식하기 위한 설계적 변형이다.

한편, 상기 EMI 차단부(300)는 상기 쉴드(200)의 표면에 마련되어 EMI를 2차적으로 차단하는 것으로, 다양한 방법에 의한 적용 실시가 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 구성으로 적용 및 실시가 가능하며, 다양한 실시예의 적용을 위하여 아래와 같이 상세하게 설명하기로 한다.

상기 EMI 차단부(300)는 위와 같이 상기 쉴드(200)의 표면에 마련되며, 상기 케이스(100)의 내면에도 마련될 수 있다.

여기서, 상기 케이스(100)에는 절개구(110)와 돌출턱(120)과 지지편(130) 및 받침턱(140)을 포함한다.

상기 절개구(110)는 USB 연결편(500)이 회전하면서 상기 케이스(100)에 수납 또는 인출되기 위한 공간을 제공하기 위하여 상기 케이스(100)의 일측이 절개되어 마련된다.

그리고, 돌출턱(120)은 상기 케이스(100) 내면에 상기 케이스(100)의 길이방향을 따라 돌출되고, 상기 받침턱(140)은 상기 케이스(100) 내면의 가장자리를 따라 돌출되어, 상기 회로기판(400)을 받침 지지한다.

그리고, 상기 지지편(130)은 상기 돌출턱(120)의 단부에 마련되어 상기 케이스(100)에 수납되는 USB 연결편(500)을 받침 지지한다.

상기 돌출턱(120)과 지지편(130) 및 받침턱(140)은 상기 EMI 차단부(300)가 직접 상기 회로기판(400)과 접촉하게 되면, 상기 회로기판(400)에 장착된 각종 부품으로부터 발생하는 고온의 열로 인하여 상기 EMI 차단부(300)에 발생할 수 있는 변형 및 변질을 방지하기 위하여 상기 EMI 차단부(300)와 일정 거리 이격하기 위하여 마련된다.

그리고, 상기 EMI 차단부(300)는 상기 케이스(100)와 회로기판(400) 사이에 장착되는 상기 쉴드(200)의 표면에 부착되는 EMI 쉴드 테이프의 형태로 적용할 수 있다.

상기 EMI 쉴드 테이프는 메탈라인 폴리에스터 섬유에 도전성 물질, 즉 니켈, 구리, 은, 주석 중 적어도 하나를 무전해 도금한 것으로 EMI 차폐 성능과 내부식성이 우수하고, 가공성이 용이하다.

여기서, 상기 EMI 쉴드 테이프는 상기 케이스(100) 내면에도 부착하여 전체적으로 EMI를 완벽하게 차단할 수 있다.

그리고, 상기 EMI 차단부(300)는 상기 케이스(100)와 회로기판(400) 사이에 장착되는 상기 쉴드(200)의 표면에 도포되는 EMI 차단 도료의 형태로 적용할 수 있다.

상기 EMI 차단 도료는 폴리졸 등과 같은 합성수지액에 니켈, 구리, 은 주석 중 적어도 하나를 혼합하여 제품 표면에 도포하는 것이다.

여기서, 상기 EMI 차단 도료는 상기 EMI 쉴드 테이프와 마찬가지로 상기 케이스(100) 내면에도 도포하여 전체적으로 EMI를 완벽하게 차단할 수 있다.

본 출원인은 상기와 같이 EMI 차단부(300)가 마련된 USB모뎀으로 CINR(Carrier to Interface Ratio, 단위:dB) 향상도를 실험하였으며, 상기 EMI 차단부(300)가 마련된 USB모뎀은 상기 EMI 차단부(300)가 마련되지 않은 일반 USB모뎀에 비하여 CINR이 6 내지 10% 향상됨을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명은 부품으로부터 발생하는 전자파에 의한 EMI를 극소화하여 통신 노이즈가 없이 균일하고 우수한 통신 품질의 획득이 가능한 USB모뎀을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불 과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 USB모뎀의 전체적인 결합 관계를 나타낸 분해 사시도

도 2는 본 발명에 따른 USB모뎀의 전체적인 결합상태를 나타낸 사시 개념도

도 3은 도 2의 A-A'선 단면 개념도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...케이스 200...쉴드

300...EMI 차단부 400...회로기판

Claims (7)

1. 전자부품을 실장하는 회로기판;

   상기 회로기판을 감싸는 상부 케이스 및 하부 케이스;

   상기 회로기판과 상기 상부 케이스 사이에 장착되며, 상기 회로기판의 꼭지점 중 적어도 하나와 대면되는 꼭지점이 마련되는 쉴드; 및

   상기 전자 부품과 마주하는 상기 쉴드의 표면 및 상기 하부 케이스의 내면에 마련되며, 상기 회로기판의 부품들로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI(Electromagnetic Interference)와 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 외부의 주변 기기로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI를 차단하는 EMI 차단부;를 포함하고,

   상기 쉴드는 중앙부가 상기 케이스의 길이 방향을 따라 분할되어 전체적으로 '┌┐' 형상을 이루며,

   상기 EMI 차단부는 메탈라인 폴리에스터 섬유에 니켈, 구리, 은, 주석 중 적어도 하나를 무전해 도금하여 이루어진 EMI 쉴드 테이프를 포함하며,

   상기 상부 케이스는 일측을 절개하여 형성되며 USB연결편을 회전 및 수납공간을 제공하는 절개구를 포함하고,

   상기 하부 케이스 내면에 케이스의 길이방향을 따라 돌출된 돌출턱, 상기 돌출턱의 단부에 마련되어 상기 USB 연결편을 받침 지지하는 지지편 및 상기 하부 케이스의 내면 가장자리를 따라 돌출되어 상기 회로기판을 받치는 받침턱을 포함하고,

   상기 돌출턱, 상기 지지편 및 상기 받침턱은 상기 회로기판과 상기 EMI 차단부를 이격시켜 상기 EMI 쉴드 테이프의 변형 및 변질을 방지하는 것을 특징으로 하는 USB모뎀.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 쉴드는 가장자리를 따라서 돌출된 턱을 포함하며,

   상기 턱의 높이는 상기 회로기판에 돌출된 부품들의 높이보다 높은 USB모뎀.
5. 삭제
6. 전자부품을 실장하는 회로기판;

   상기 회로기판을 감싸는 상부 케이스 및 하부 케이스;

   상기 회로기판과 상기 상부 케이스 사이에 장착되며, 상기 회로기판의 꼭지점 중 적어도 하나와 대면되는 꼭지점이 마련되는 쉴드; 및

   상기 전자부품과 마주하는 상기 쉴드의 표면 및 상기 하부 케이스의 내면에 마련되며, 상기 회로기판의 부품들로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI(Electromagnetic Interference)와 상기 상부 케이스 및 하부 케이스 외부의 주변 기기로부터 발생하는 전자파로 인한 EMI를 차단하는 EMI 차단부;를 포함하고,

   상기 쉴드는 중앙부가 상기 케이스의 길이 방향을 따라 분할되어 전체적으로 '┌┐' 형상을 이루며,

   상기 EMI 차단부는 액상의 폴리졸과 니켈, 구리, 은, 주석 중 적어도 하나를 혼합하여 이루어진 상기 EMI 차단 도료를 포함하며,

   상기 상부 케이스는 일측을 절개하여 형성되며 USB연결편을 회전 및 수납공간을 제공하는 절개구를 포함하고,

   상기 하부 케이스 내면에 케이스의 길이방향을 따라 돌출된 돌출턱, 상기 돌출턱의 단부에 마련되어 상기 USB 연결편을 받침 지지하는 지지편 및 상기 하부 케이스의 내면 가장자리를 따라 돌출되어 상기 회로기판을 받치는 받침턱을 포함하고,

   상기 돌출턱, 상기 지지편 및 상기 받침턱은 상기 회로기판과 상기 EMI 차단부를 이격시켜 상기 EMI 차단 도료의 변형 및 변질을 방지하는 것을 특징으로 하는 USB모뎀.
7. 삭제

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