KR101794556B1 - 3차원 형상을 갖는 안테나 모듈 및 이의 제조 방법과 이를 구비하는 휴대 단말기 - Google Patents

3차원 형상을 갖는 안테나 모듈 및 이의 제조 방법과 이를 구비하는 휴대 단말기 Download PDF

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Abstract

3차원 형상을 갖는 안테나 모듈 및 이의 제조 방법과 이를 구비하는 휴대 단말기가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은, 3차원 형상을 갖는 안테나 모듈로서, 포밍 금형에 의해 필름을 3차원 형상으로 성형함으로써 형성되는 포밍 필름; 및 상기 포밍 필름 상에 도전성 잉크를 인쇄함으로써 형성되는 안테나 패턴;을 포함한다.

Description

3차원 형상을 갖는 안테나 모듈 및 이의 제조 방법과 이를 구비하는 휴대 단말기{ANTENNA MODULE HAVING A THREE DIMENSIONAL PATTERN AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND MOBILE TERMINAL INCLUDING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 안테나 모듈의 제조 기술에 관한 것이다.
최근, 이동통신 기술의 발달에 따라 스마트폰, 태블릿 PC, PDA 등과 같은 휴대 단말기의 사용이 증가하고 있다. 이러한 휴대 단말기의 내부에 구비되는 안테나 모듈은 여러 제조 방법을 통해 제조되며, 그 중 IML(In-Mold-Labeling) 방식은 필름에 동판을 합지하고 에칭(etching) 기술을 이용하여 상기 필름 상에 안테나 패턴을 구현한 후 포밍 금형을 통해 상기 필름을 3차원 형상으로 포밍함으로써 안테나 모듈을 제조하는 방식이다.
그러나, 종래 IML 방식의 안테나 모듈 제조 기술에 따르면, 필름을 포밍하는 과정에서 포밍 금형에 의해 안테나 패턴이 변형되는 문제점이 있었다. 이로 인해, 안테나 모듈의 불량률이 높아지게 되며, 이는 결과적으로 안테나 모듈이 내장되는 휴대 단말기의 품질 저하를 초래하게 된다.
한국등록특허공보 제10-0943654호(2010.02.16)
본 발명의 실시예들은 안테나 모듈의 제조시 안테나 패턴이 변형되는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 3차원 형상을 갖는 안테나 모듈로서, 포밍 금형에 의해 필름을 3차원 형상으로 성형함으로써 형성되는 포밍 필름; 및 상기 포밍 필름 상에 도전성 잉크를 인쇄함으로써 형성되는 안테나 패턴;을 포함하는, 안테나 모듈이 제공된다.
상기 포밍 필름은, 상기 안테나 패턴의 흔들림 및 변형을 방지하기 위해 상기 안테나 패턴의 가장자리 측에 형성되어 상기 안테나 패턴을 지지하는 돌출 지지부를 구비할 수 있다.
상기 안테나 패턴은, 상기 안테나 패턴의 형상과 대응되는 형상의 노출 영역을 갖는 메탈 마스크(metal mask)를 상기 포밍 필름 상에 부착시키고 상기 메탈 마스크의 상기 노출 영역에 상기 도전성 잉크를 분사함으로써 형성될 수 있다.
상기 필름의 두께는, 0보다 크고 0.3mm 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상술한 안테나 모듈을 구비하는, 휴대 단말기가 제공된다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 포밍 금형에 의해 필름을 3차원 형상으로 성형함으로써 포밍 필름이 형성되는 단계; 및 상기 포밍 필름 상에 도전성 잉크를 인쇄함으로써 안테나 패턴이 형성되는 단계;를 포함하는, 안테나 모듈의 제조 방법이 제공된다.
상기 안테나 모듈의 제조 방법은, 상기 안테나 패턴의 흔들림 및 변형을 방지하기 위해 상기 안테나 패턴을 지지하는 돌출 지지부가 상기 포밍 필름 상의 상기 안테나 패턴의 가장자리 측에 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 안테나 패턴이 형성되는 단계는, 상기 안테나 패턴의 형상과 대응되는 형상의 노출 영역을 갖는 메탈 마스크(metal mask)가 마련되는 단계; 상기 포밍 필름 상에 상기 메탈 마스크가 부착되는 단계; 및 상기 메탈 마스크의 상기 노출 영역에 상기 도전성 잉크가 분사되어 상기 안테나 패턴이 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 안테나 모듈의 제조 방법은, 프레스 금형에 의해 상기 필름으로부터 상기 포밍 필름 및 상기 안테나 패턴을 구비하는 안테나 모듈이 커팅되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 필름의 두께는, 0보다 크고 0.3mm 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 매우 얇은 두께(약 0.3mm 이하)의 필름을 3차원 형상으로 포밍함으로써, 슬림한 디자인을 갖는 휴대 단말기에 적용 가능한 안테나 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 필름을 3차원 형상으로 성형함으로써 포밍 필름을 형성한 후 상기 포밍 필름 상에 도전성 잉크를 인쇄하여 안테나 패턴을 형성함으로써, 필름의 포밍시 안테나 패턴이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 포밍 필름 상의 안테나 패턴의 가장자리 측에 돌출 지지부를 형성함으로써, 외부 충격에 의한 안테나 패턴의 흔들림 및 변형을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 필름을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포밍 필름을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포밍 필름 상에 안테나 패턴이 형성된 모습을 나타낸 도면
도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름으로부터 안테나 모듈이 커팅된 모습을 나타낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 안테나 모듈(100)은 신호를 송수신하는 데 사용되는 장치로서, 휴대 단말기(미도시)의 내부에 구비될 수 있다. 상기 휴대 단말기는 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant) 및 스마트 워치 등과 같은 웨어러블 기기 등이 될 수 있다.
S102 단계에서, 안테나 모듈(100)의 제조를 위한 필름(102)이 마련된다. 도 2를 참조하면, 필름(102)은 합성수지 재질, 예를 들어 폴리에스테르(PET) 재질로 이루어질 수 있다. 상기 필름(102)은 소정 두께를 갖는 시트(sheet) 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 소정 두께는 예를 들어, 0보다 크고 0.3mm 이하일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 필름(102)은 사출 성형물 등과 달리 매우 얇은 두께로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 안테나 모듈(100)은 매우 슬림한 디자인을 갖는 휴대 단말기에 적용될 수 있다.
S104 단계에서, 포밍 필름(104)이 형성된다. 도 3을 참조하면, 포밍 필름(104)은 3차원 형상으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 소정 형상을 갖는 홈부, 돌출부 또는 요철부 등으로 구성될 수 있다. 상기 포밍 필름(104)은 포밍 금형(미도시)에 의해 상기 필름(102)을 3차원 형상으로 성형함으로써 형성될 수 있다.
여기서, 포밍 금형은 필름(102)이 놓이는 하부 금형(미도시) 및 상기 하부 금형과 함께 필름(102)을 압착하여 포밍 필름(104)을 형성하는 상부 금형(미도시)으로 이루어질 수 있다. 상기 상부 금형은 포밍 필름(104)의 형상과 대응되는 형상으로 이루어질 수 있으며, 필름(102)에 소정 크기의 압력을 가해 포밍 필름(104)을 형성할 수 있다.
이때, 포밍 금형은 하나의 필름(102)으로부터 복수 개의 포밍 필름(104)을 형성할 수 있다. 일 예시로서, 포밍 금형은 복수 개의 상부 금형을 구비할 수 있으며, 각 상부 금형은 하나 이상의 하부 금형과 함께 복수 개의 포밍 필름(104)을 형성할 수 있다. 이때, 각 상부 금형은 서로 동일한 형상으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 하나의 필름(102)으로부터 동일한 형상의 포밍 필름(104)이 복수 개 형성될 수 있다. 다른 예시로서, 포밍 금형은 하나의 하부 금형 및 상부 금형을 구비할 수 있으며, 상기 하부 금형 및 상부 금형에 의해 하나의 포밍 필름(104)이 형성될 때마다 필름(102)은 이송 장치(미도시), 예를 들어 컨베이어(conveyor)를 통해 일 방향으로 소정 거리(예를 들어, 5mm)만큼 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 하부 금형 및 상부 금형은 상기 필름(102)이 이동할 때마다 포밍 필름(104)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 동일한 형상의 포밍 필름(104)이 소정 간격(예를 들어, 5mm)을 두고 복수 개 형성될 수 있다. 도 3에서는 하나의 필름(102)으로부터 동일한 형상의 포밍 필름(104)이 12개 형성된 모습을 나타내고 있다. 다만, 상기 포밍 필름(104)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 포밍 필름(104)의 개수는 안테나 모듈(100)의 양산수율에 따라 달라질 수 있다. 또한, 여기서는 하나의 필름(102)으로부터 동일한 형상의 포밍 필름(104)이 복수 개 형성되는 것으로 설명하였으나, 상기 필름(102)으로부터 서로 다른 형상의 포밍 필름(104)이 형성될 수도 있다. 이 경우, 각 포밍 필름(104)의 형상에 대응되는 복수 개의 포밍 금형이 마련될 수 있으며, 상기 포밍 금형들에 의해 상기 필름(102)으로부터 서로 다른 형상의 포밍 필름(104)이 복수 개 형성될 수 있다.
S106 단계에서, 포밍 필름(104) 상에 3차원 형상의 안테나 패턴(106)이 형성된다. 안테나 패턴(106)은 금속 등과 같은 도전성 재료로 이루어져 안테나 모듈(100)의 방사체로서 기능할 수 있다. 상기 안테나 패턴(106)은 포밍 필름(104) 상에 도전성 잉크(즉, 도전성 paste 잉크)가 인쇄됨으로써 형성될 수 있다.
이를 구체적으로 설명하면, 먼저 안테나 패턴(106)의 형성을 위한 메탈 플레이트(metal plate)가 마련될 수 있으며, 상기 메탈 플레이트로부터 안테나 패턴(106)의 형상과 대응되는 형상의 노출 영역을 갖는 메탈 마스크(metal mask)가 형성될 수 있다. 일 예시로서, 레이저 조사 장치(미도시)는 메탈 플레이트에 레이저를 조사함으로써 메탈 플레이트로부터 상기 노출 영역을 커팅하여 제거할 수 있다. 이에 따라, 메탈 플레이트 상의 상기 노출 영역이 제거되어 메탈 마스크가 형성될 수 있다. 이후, 상기 메탈 마스크는 이송 장치에 의해 이송되어 포밍 필름(104) 상에 부착될 수 있다. 이때, 상기 메탈 마스크는 포밍 필름(104)의 적어도 일 부분을 커버하도록 포밍 필름(104) 상에 부착될 수 있다. 이후, 잉크 분사기(미도시)에 의해 상기 메탈 마스크의 노출 영역에 도전성 잉크가 분사될 수 있으며, 상기 메탈 마스크는 이송 장치에 의해 제거될 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 포밍 필름(104) 상의 원하는 영역에 안테나 패턴(106)이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포밍 필름(104) 상에 안테나 패턴(106)이 형성된 모습을 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 안테나 패턴(106)은 예를 들어, 하나 이상의 평면부(106-1) 및 하나 이상의 곡면부(106-2)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 평면부(106-1) 및 곡면부(106-2)는 동일 평면 상에 형성되거나, 또는 서로 다른 평면 상에 형성될 수 있다. 또한, 안테나 패턴(106)의 일단에는 휴대 단말기의 메인 보드와 접촉되는 접촉 단자(106-3 ; contact terminal)가 형성될 수 있다.
또한, 도면에서 도시하지는 않았으나 포밍 필름(104) 상의 안테나 패턴(106)의 가장자리 측에는 안테나 패턴(106)의 흔들림 및 변형을 방지하기 위한 돌출 지지부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 돌출 지지부는 안테나 패턴(106)의 가장자리 측에서 포밍 필름(104)과 수직한 방향으로 돌출 형성되어 상기 안테나 패턴(106)을 지지할 수 있으며, 이로 인해 안테나 모듈(100)의 커팅, 운반, 취급 과정 등에서 외부 충격에 의한 안테나 패턴(106)의 흔들림 및 변형을 방지할 수 있다. 상기 돌출 지지부는 안테나 패턴(106)의 가장자리를 따라 복수 개 형성될 수 있으며, 상기 돌출 지지부의 돌출 높이는 예를 들어, 1mm일 수 있다. 상기 돌출 지지부는 포밍 금형에 의해 포밍 필름이 형성되는 과정에서 상기 포밍 필름의 일 구성으로서 형성(즉, S104 단계에서 형성)될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 포밍 금형의 형성과 별도의 과정으로써 형성(예를 들어, S106 단계 이후 생성)될 수도 있다. 상기 돌출 지지부가 포밍 필름을 형성하는 포밍 금형에 의해 형성되는 경우, 상기 포밍 금형의 하부 금형은 상기 돌출 지지부의 돌출 형상과 대응되는 돌출부를 구비할 수 있으며, 상기 돌출부가 필름(102)을 압착함으로써 상기 돌출 지지부가 형성될 수 있다.
S108 단계에서, 프레스 금형(미도시)에 의해 필름(102)으로부터 포밍 필름(104) 및 안테나 패턴(106)을 구비하는 안테나 모듈(100)을 커팅된다. 상술한 바와 같이, 하나의 필름(102)으로부터 복수 개의 포밍 필름(104)이 형성될 수 있으며, 상기 포밍 필름(104) 각각에는 상기 안테나 패턴(106)이 형성될 수 있다. 이 경우, 프레스 금형에 의해 하나의 필름(102)으로부터 복수 개의 안테나 모듈(100)이 커팅될 수 있다. 프레스 금형은 필름(102)에 압력을 가해 필름(102) 상의 설정된 영역을 커팅하는 장치로서, 상기 설정된 영역은 예를 들어, 포밍 필름(104) 및 안테나 패턴(106)을 둘러싸는 사각 형태의 영역일 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 필름(102)으로부터 형성되는 포밍 필름(104) 및 안테나 패턴(106)의 개수는 안테나 모듈(100)의 양산수율에 따라 달라질 수 있으며, 안테나 모듈(100)은 하나의 필름(102)으로부터 상기 포밍 필름(104) 및 안테나 패턴(106)의 개수만큼 획득될 수 있다. 이와 같이 커팅된 안테나 모듈(100)은 하나의 완제품으로서 납품될 수 있으며, 휴대 단말기의 내부에 구비될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 매우 얇은 두께(약 0.3mm 이하)의 필름(102)을 3차원 형상으로 포밍함으로써, 슬림한 디자인을 갖는 휴대 단말기에 적용 가능한 안테나 모듈(100)을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 필름(102) 상에 포밍 필름을 포밍한 후 포밍 필름(104) 상에 도전성 잉크를 인쇄하여 안테나 패턴(106)을 형성함으로써, 필름(102)의 포밍시 안테나 패턴(106)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 포밍 필름(104) 상의 안테나 패턴(106)의 가장자리 측에 돌출 지지부를 형성함으로써, 안테나 패턴의 흔들림 및 변형을 방지할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 안테나 모듈
102 : 필름
104 : 포밍 필름
106 : 안테나 패턴
106-1 : 평면부
106-2 : 곡면부
106-3 : 접촉 단자

Claims (10)

  1. 3차원 형상을 갖는 안테나 모듈로서,
    포밍 금형에 의해 필름을 3차원 형상으로 성형함으로써 형성되는 포밍 필름; 및
    상기 포밍 필름 상에 도전성 잉크를 인쇄함으로써 형성되는 안테나 패턴;
    을 포함하며,
    상기 안테나 패턴은, 상기 안테나 패턴의 형상과 대응되는 형상의 노출 영역을 갖는 메탈 마스크(metal mask)를 상기 포밍 필름 상에 부착시키고 상기 메탈 마스크의 상기 노출 영역에 상기 도전성 잉크를 분사함으로써 형성되며,
    상기 포밍 필름은, 상기 안테나 패턴의 흔들림 및 변형을 방지하기 위해 상기 안테나 패턴의 가장자리 측에서 상기 포밍 필름과 수직한 방향으로 돌출 형성되어 상기 안테나 패턴을 지지하는 돌출 지지부를 구비하는, 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름의 두께는, 0보다 크고 0.3mm 이하인, 안테나 모듈.
  5. 청구항 1 및 4 중 어느 한 항에 기재된 안테나 모듈을 구비하는, 휴대 단말기.
  6. 포밍 금형에 의해 필름을 3차원 형상으로 성형함으로써 포밍 필름이 형성되는 단계;
    상기 포밍 필름 상에 도전성 잉크를 인쇄함으로써 안테나 패턴이 형성되는 단계; 및
    상기 안테나 패턴의 흔들림 및 변형을 방지하기 위해 상기 안테나 패턴을 지지하는 돌출 지지부가 상기 포밍 필름 상의 상기 안테나 패턴의 가장자리 측에서 상기 포밍 필름과 수직한 방향으로 돌출 형성되는 단계를 포함하며,
    상기 안테나 패턴이 형성되는 단계는,
    상기 안테나 패턴의 형상과 대응되는 형상의 노출 영역을 갖는 메탈 마스크(metal mask)가 마련되는 단계;
    상기 포밍 필름 상에 상기 메탈 마스크가 부착되는 단계; 및
    상기 메탈 마스크의 상기 노출 영역에 상기 도전성 잉크가 분사되어 상기 안테나 패턴이 형성되는 단계를 포함하는, 안테나 모듈의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    프레스 금형에 의해 상기 필름으로부터 상기 포밍 필름 및 상기 안테나 패턴을 구비하는 안테나 모듈이 커팅되는 단계를 더 포함하는, 안테나 모듈의 제조 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 필름의 두께는, 0보다 크고 0.3mm 이하인, 안테나 모듈의 제조 방법.
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