KR101745959B1 - 기능복합형 nfc 인테나 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은, 휴대폰, PDA, GPS, 네비게이션 등과 같은 무선 통신기기를 이루는 전자부품의 데드 공간(dead space)에 안테나용 코일을 장착하여 무선 송수신할 수 있도록 하는 기능복합형 NFC 인테나에 관한 것으로,
본 발명의 일 실시예에 의한 기능복합형 NFC 인테나는
휴대용 무선 통신기기에 장착되는 기능복합형 NFC 인테나에 있어서:
신호를 송신 또는 수신하기 위한 안테나 모듈은
부도체의 프레임;
상기 프레임에 형성되는 데드 공간을 이루는 권선홈에 권선되어 전파를 송신 또는 수신하게 되는 코일형 인테나;
상기 프레임의 외측면에 장착되고, 상기 코일형 인테나의 단부와 접속되는 유전체의 단자;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능복합형 NFC 인테나를 제공한다.

Description

기능복합형 NFC 인테나{a NFC intenna}

본 발명은 인테나에 관한 것으로, 특히 휴대폰, PDA, 네비게이션, DMB, GPS 등과 같은 휴대용 무선 통신단말기에 구비되어 무선 송수신이 가능하도록 하는 기능복합형 NFC 인테나에 관한 것이다.

스마트 폰과 같은 휴대용 단말기는 근거리 통신의 사용성이 매우 커지고, 특히 휴대용 단말기를 이용한 상거래를 위한 M-commerce(mobile commerce)의 개발이 주목되면서 이동단말기에 장착되는 RFID 안테나(RFID antenna), RFID 리더(RFID reader), RFID 태그(RFID tag) 등이 개발되고 있다.

이로 인해, 스마트 폰에는 NFC(Near Field Communication; 근거리 무선 통신시스템) 기능이 장착되고, NFC는 13.56MHz 대역의 주파수를 사용하는 RFID 기술을 응용해 근거리에서 낮은 전력으로 데이터를 전송할 수 있는 비접촉식 근거리 무선통신 기술을 말한다.

이러한 NFC 기술은 근접거리(10㎝ 이내의 거리)에서 낮은 전력으로 데이터를 전송(424kbps급)할 수 있다. NFC를 이용하면 사용자의 인위적인 조작 없이도 두 개 이상의 단말기를 근접시키면 전화번호와 같은 기본적인 정보는 물론 MP3 파일이나 사진 등의 데이터를 주고 받을 수 있다.

또한, NFC를 이용하면 신용 카드나 교통 카드를 대체할 수 있다. 이와 같은 NFC를 이동 단말기에 내장하여 다양한 데이터를 송수신하게 하거나, 전자 지갑을 구현할 수 있다. 이러한 근거리 무선 통신시스템은 안테나에 의하여 구현이 가능하다.

최근에는 접촉 없이 무선으로 전기 에너지를 공급하거나 공급받기 위한 여러 방법이 있으나, 특히 전자기 유도 현상에 기초한 유도 결합(Inductive Coupling) 방식과, 특정한 주파수의 무선 전력 신호에 의한 전자기적 공진 현상에 기초한 공진 결합(Electromagnetic Resonance Coupling) 방식이 있다. 이러한 무선 전력 전달을 위한 방법의 일환으로도 안테나가 이용되고 있다.

이러한 근거리 무선 통신시스템이나 무선 충전을 위한 안테나는 전자기장에서 전자기 유도 원리에 따라 자기장 및 전자기파 형태의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 수동 소자인데, 스마트 카드, 휴대폰 및 무선 인식 테그에 있어서는 소형 박막 요구성을 만족하면서 효과적으로 신호를 송수신하기 위하여, 루프 안테나(loop antenna), 특히 인쇄회로기판(printed circuit board) 형태의 루프 안테나가 주로 사용된다.

한편, 페라이트 시트(ferrite sheet)는 집적회로에서 발생하는 와전류(Eddy current) 등 전자파 장애가 다른 부품에 영향을 미치지 않도록 막아주는 얇은 박형 세라믹의 기능성 소재로, 점점 더 얇게 제작할 수 있도록 개발되고 있다. 상기 페라이트 시트는 NFC 안테나용 원소재로 주로 쓰였지만 최근에는 무선 충전과, 모바일 결재를 위한 마그네틱 전송(MST)을 위한 필수 소재로 사용되고 있다.

NFC 안테나는 보통 FPCB에 안테나 패턴을 형성하고, 방사되는 주파수가 다른 부품에 영향을 미치지 않도록 전자파 차폐용 페라이트 시트를 붙여 제작하게 된다.

한편, 페라이트 코어(ferrite core, 또는 EMC Core 라고 함)는 자기철심으로 500KHz ∼ 100MHz 이상의 고주파에 이르기까지 투자율이 좋으며, 전파 중의 잡음을 제거하는 역할을 하게 된다.

한편, 휴대폰 등의 무선 통신단말기에 내설되는 인테나(intenna;inner antenna)는 폴리카보네이트 등의 절연체로 성형되는 몸체와, 특정 주파수 대역에서 무선 송수신이 가능한 회로패턴으로 이루어져 상기 몸체의 표면에 실장되는 전도체 금속막으로 이루어져 있다.

상기와 같이 몸체에 전도체 금속막을 결합시키는 방식에는 접착제(열융착을 포함)를 이용한 FILM 방식과, 도금을 이용한 방식이 있다.

상기 FILM 방식은 소정의 회로패턴의 형상을 갖는 금속막을 미리 제조한 후에 접착제를 이용해 몸체에 금속막을 하나 하나씩 부착시키는 방식으로, 인테나가 낱개씩 제조(몸체 하나 하나에 회로패턴의 금속막을 일일이 부착함)되므로 생산성이 현저하게 떨어진다.

또한, 상기 몸체의 소정위치에 금속막을 정확하게 부착시키기는 작업이 쉽지 않고, 외부 충격이나 열에 장기간 노출되어 사용하게 되면 금속막이 몸체에서 떨어지는 현상(박리현상)이 발생될 수 있다.

이와 반면에, 상기 도금방식은 도금처리된 금속막이 몸체에서 쉽게 박리되지 않는 장점을 갖는다. 이때 PC(Polycarbonate)와 같이 도금이 잘 이루어지지 않는 재질의 몸체는, 도금성 물질을 상기 몸체의 표면에 미리 회로패턴대로 도포(접착)시킨 후, 상기 도금성 물질 위에 금속막을 도금하여 부착시키므로, 도금성 물질이 몸체에서 박리될 경우 금속막이 같이 박리될 수 있는 단점이 있다.

상기 인테나는 마이크로 스트립 패치 안테나와, 세라믹 칩 안테나 또는 PIFA형 안테나가 사용되고 있다. 특히 방사체와 상기 방사체를 위한 지지체 역할을 하는 캐리어(carrier)로 이루어진 PIFA(planar inverted F antenna)형 안테나가 주로 사용되고 있다.

상기 PIFA(planar inverted F antenna)형 인테나는 하나의 접점이 단말기 주기판(main board)의 RF 커넥터(RF connector)에 연결되고 다른 하나의 접점이 주 기판의 접지층에 연결된다. 이러한 구조에서 충분한 대역폭(bandwidth)을 확보하기 위한 전자기 공명(electro magnetic resonance) 공간을 제공하고 우수한 방사(radiation) 특성을 발휘하려면, 안테나가 접지층과 충분히 떨어지도록 설치되어야 한다. 이러한 이유로 인테나는 소정의 캐리어(carrier) 상에 설치되어 접지층과의 거리를 확보하고 있다.

휴대용 무선 통신단말기는 기본적인 통신 기능을 수행하기 위해 스피커를 장착하게 되는 바, 스피커는 자석, 음성코일 및 진동판으로 이루어진다. 상기 자석에 의하여 형성된 자력선 하에서 음성코일에 전류가 흐르면 로렌츠 힘(Lorentz force)이 발생한다. 이 힘에 의하여 음성코일이 진동판을 진동시킴에 따라 진동판에 접촉하는 공기가 진동하면서 음파가 발생하게 된다.

휴대용 통신단말기의 내부에 인테나와 스피커를 함께 설치하면 단말기의 크기와 두께가 증가된다. 따라서 최근에는 인테나 캐리어의 내부에 스피커를 장착하여 인테나의 전자기 공명 공간을 스피커의 음향공명 공간으로 활용하는 기술들이 소개되고 있다.

한편, 인테나는 휴대폰 본체의 아래 부분이나 윗 부분에 주로 위치하게 되므로 통신 칩이나 모바일 프로세서와 멀리 떨어지게 하여 간섭을 줄일 수 있고, 사용자의 인체와도 떨어지게 하는 효과가 있다.

이와 반면에, 인테나가 휴대본 본체의 내부에 위치함에 따라 안테나 특성이 열화되는 현상이 발생된다. 즉 안테나를 통해 송수신되는 과정에서 입사되거나 방사되는 전파가 휴대폰 케이스를 통과시 전파가 외곡되어 열화되는 등의 단점을 갖게 된다.

출원번호 10-2009-0029458호에 휴대폰 인테나 및 그의 제조방법과, 출원번호 10-2013-0109941호에 무선 전력 전달용 안테나 장치가 개시되어 있다.

본 발명의 실시예는, 무선 통신기기에 내장되는 전자부품(카메라, 스피커, 플래쉬 등을 말함)을 이루는 하우징(또는 프레임을 말함)의 데드 공간(dead space)에 코일형 안테나를 장착하여 인테나 역할을 수행할 수 있도록 한, 기능복합형 NFC 인테나와 관련된다.

본 발명의 실시예는, 무선 통신기기의 슬림화, 소형화의 추세에 능동적으로 대응하고, 인테나를 제조하는 데 소요되는 작업공정을 줄여 원가비용을 최적화하며, 안테나의 송수신율을 높여 신뢰성을 확보할 수 있도록 한, 기능복합형 NFC 인테나와 관련된다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면,

카메라, 스피커(A), 플래쉬 중 어느 하나에 장착되고, 합성수지재로 형성되는 프레임(17);

상기 프레임(17)에 권선되는 코일형 인테나(14)와 통전가능하게 접속되도록 상기 프레임(17)의 외측면에 장착되는 유전체의 단자를 구비하여 이루어지고, 신호를 송신 또는 수신하기 위한 안테나 모듈이 장착되는 휴대용 무선 통신기기의 기능복합형 NFC 인테나에 있어서:

상기 프레임(17)의 내측면 또는 외측면에 데드공간(12)을 이루도록 형성되고, 전파를 송신 또는 수신하게 되는 에나멜동선으로 이루어지는 코일형 인테나(14)가 권선되는 권선홈(13);을 구비하고,

상기 스피커(A)는

내부가 비어 있는 프레임(17)과, 상기 프레임(17)에 내설되는 마그네트(18)와, 상기 마그네트(18)에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(20)와, 상기 프레임(17)의 상단부에 고정되는 음향 발생용 진동판(21)과, 상기 진동판(21)의 하단에 원통형으로 권선되어 고정되는 보이스코일(22)과, 상기 프레임(17)의 개방된 상부를 덮는 보호판(23)과, 상기 프레임(17)의 외측면에 장착되는 기판과, 상기 진동판(21)이 진동할 때 공기의 흐름이 원활하도록 상기 프레임(17)의 소정위치에 형성되는 에어홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 기능복합형 NFC 인테나를 제공한다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면,

무선 통신기기를 이루는 전자부품(카메라, 스피커, 플래쉬 등을 말함)의 데드 공간에 코일형 안테나를 장착하여 인테나 역할을 원활하게 수행하게 되므로 실용성을 갖는다.

또한, 스피커 등을 이루는 프레임의 데드 공간에 안테나용 코일을 장착시킴에 따라 별도의 설치공간이 불필요하여 무선 통신기기의 슬림화, 소형화의 추세에 획기적으로 기여할 수 있다.

또한, 인테나를 제조하는 데 소요되는 작업공정의 단순화로 인해 제조원가를 절감시켜 가격경쟁력을 높이며, 단말기의 사용과정에서 발생되는 충격, 열 등의 외부요인으로부터 안테나를 보호하여 신뢰성을 갖는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기능복합형 NFC 인테나에서, 코일형 인테나가 장착되는 스피커를 이루는 프레임의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 프레임의 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 코일형 인테나를 스피커에 장착시킨 사용상태도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능복합형 NFC 인테나를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능복합형 NFC 인테나는, 휴대용 무선 통신기기에 장착되는 기능복합형 NFC 인테나에 있어서:

신호를 송신 또는 수신하기 위한 안테나 모듈(10)은

부도체의 프레임(일 예로서, 합성수지재를 말함)(17);

상기 프레임(17)에 형성되는 데드 공간(dead space)(12)을 이루는 권선홈(13)에 에나멜동선으로 이루어진 코일이 권선되어 전파를 송신 또는 수신하게 되는 코일형 인테나(14)(coil type intenna);

상기 프레임(11)의 외측면에 장착되고, 상기 코일형 인테나(14)의 단부와 전기적으로 접속되는 유전체의 단자(15,16);를 구비하여 이루어진다.

상기 안테나 모듈(10)을 장착하기 위해 상기 데드 공간(12)이 형성되는 통신기기용 전자부품은 카메라(camera), 플래쉬(flash), 스피커(speaker) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

상기 코일형 인테나(14)를 이루는 코일이 권선(또는 권취)될 수 있도록 상기 권선홈(13)이 형성되는 데드 공간(12)은 상기 스피커(A)를 이루는 프레임(17)의 외측면에 형성되는 것을 도면에 도시하여 설명하였으나, 상기 코일형 인테나(14)가 장착되는 위치가 프레임(17)의 외측면 또는 내측면에 국한되지않고, 상기 프레임(17)의 형상이 장착되는 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있는 것으로, 이는 하나의 실시예에 불과한 것으로 본 발명의 기술적인 사상이 이에 한정되지 않음은 물론이다.

전술한 구성에 따르면, 상기 스피커(A)를 이루는 상기 프레임(17)의 외측면에 형성된 권선홈(13)에 상기 코일형 인테나(14)의 코일을 권선시킬 수 있다. 즉 상기 스피커(A)의 외측면에 상기 권선홈(13)이 형성된 경우에도 스피커(A)의 기능을 원활하게 수행할 수 있다. 또한 상기 권선홈(13)에 권선된 코일형 인테나(14)로 인해 스피커(A)의 기능을 발휘할 경우 간섭을 받지않게 된다.

전술한 바와 같이 상기 스피커(A)를 이루는 프레임(17)의 외측면에 형성된 권선홈(13)에 코일형 인테나(14)를 권선시켜 전파를 송신 또는 수신함에 따라, 상기 코일형 인테나(14)를 휴대용 무선 통신기기의 내부에 장착하기 위한 별도의 부품 및 공간이 불필요하게 된다. 따라서 휴대용 무선 통신기기의 소형화 및 박판화에 기여할 수 있게 된다.

한편, 상기 코일형 인테나(14)가 장착되는 상기 스피커(특히 소형 스피커를 말함)(A)는 내부가 비어 있는 프레임(17)과, 상기 프레임(17)에 내설되는 마그네트(18)와, 상기 마그네트(18)에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(20)와, 상기 프레임(17)의 상단부에 고정되는 음향 발생용 진동판(21)(diaphragm)과, 상기 진동판(21)의 하단에 원통형으로 권선되어 고정되는 보이스코일(voice coil)(22)과, 상기 프레임(17)의 개방된 상부를 덮는 보호판(23)과, 상기 프레임(17)의 외측면에 장착되는 기판(PCB)(미 도시됨)과, 상기 진동판(21)이 진동할 때 공기의 흐름이 원활하도록 상기 프레임(17)의 소정위치에 형성되는 에어홀(미 도시됨)을 구비하여 이루어진다. 이들은 당해분야에서 사용되는 기술내용이므로 이들의 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10; 안테나 모듈
12; 데드 공간(dead space)
13; 권선홈
14; 코일형 인테나(coil type intenna)
15,16; 단자
17; 프레임(frame)

Claims (1)

1. 카메라, 스피커(A), 플래쉬 중 어느 하나에 장착되고, 합성수지재로 형성되는 프레임(17);
   상기 프레임(17)에 권선되는 코일형 인테나(14)와 통전가능하게 접속되도록 상기 프레임(17)의 외측면에 장착되는 유전체의 단자를 구비하여 이루어지고, 신호를 송신 또는 수신하기 위한 안테나 모듈이 장착되는 휴대용 무선 통신기기의 기능복합형 NFC 인테나에 있어서:
   상기 프레임(17)의 내측면 또는 외측면에 데드공간(12)을 이루도록 형성되고, 전파를 송신 또는 수신하게 되는 에나멜동선으로 이루어지는 코일형 인테나(14)가 권선되는 권선홈(13);을 구비하고,
   상기 스피커(A)는
   내부가 비어 있는 프레임(17)과, 상기 프레임(17)에 내설되는 마그네트(18)와, 상기 마그네트(18)에 부착되어 자기회로를 형성하는 상부 플레이트(20)와, 상기 프레임(17)의 상단부에 고정되는 음향 발생용 진동판(21)과, 상기 진동판(21)의 하단에 원통형으로 권선되어 고정되는 보이스코일(22)과, 상기 프레임(17)의 개방된 상부를 덮는 보호판(23)과, 상기 프레임(17)의 외측면에 장착되는 기판과, 상기 진동판(21)이 진동할 때 공기의 흐름이 원활하도록 상기 프레임(17)의 소정위치에 형성되는 에어홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 기능복합형 NFC 인테나.

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