KR101875443B1

KR101875443B1 - 안테나 모듈

Info

Publication number: KR101875443B1
Application number: KR1020170015684A
Authority: KR
Inventors: 노진원; 백형일; 김범진; 임기상; 황용호
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2018-07-09
Also published as: KR20170093738A

Abstract

수직 권선형 안테나 및 수평 권선형 안테나를 조합하여 실장 공간, 제조 비용 및 디자인 고려 사항을 최소화하도록 한 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 제1 주파수 대역에 공진하는 제1 안테나가 자성 시트의 일측 단변으로 치우쳐져 배치되고, 제2 주파수 대역에 공진하는 제2안테나가 제1 안테나와 이격되어 자성 시트의 타측 단변으로 치우쳐져 배치된다. 이때, 제1 안테나는 수직 권선형 안테나 또는 수평 권선형 안테나이고, 제2 안테나는 자성 시트의 수직 권선형 안테나이다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 데이터 송수신 및 전자결제를 수행하는 안테나 모듈에 관한 것이다.

기술이 발전함에 따라 스마트폰, 태블릿, 랩톱 등과 같은 휴대 단말은 기본적인 기능과 함께 다른 휴대 단말과의 데이터 교환을 위한 근거리 무선 통신 기능이 요구되고 있다.

이에, 휴대 단말에는 근거리 통신을 이용한 데이터 교환에 사용되는 블루투스 안테나 모듈 및 NFC(Near Field Communication) 안테나 모듈, 전자결제를 위한 MST(Magnetic Secure Transmission) 모듈 등이 실장된다.

하지만, 휴대 단말은 휴대성 강화 및 디자인 요구에 따라 소형화, 박형화 추세에 있어, 안테나 모듈을 실장하기 위한 공간이 부족한 문제점이 있다.

한편, 휴대 단말은 디자인 측면에서 금속 재질의 커버(이하, 금속 커버) 적용이 증가하고 있다.

금속 커버는 안테나 모듈에서 형성된 자기장과 반대 방향의 자기장이 유도되어 근거리 무선 통신 신호(예를 들면, NFC 신호, MST 신호)를 상쇄시키기 때문에, 휴대 단말의 근거리 무선 통신 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

이에, 안테나 모듈 제조사들은 복수의 안테나 모듈을 일체화하여 공간 사용을 최소화하면서, 금속 커버 적용시에도 일정 수준 이상의 근거리 무선 통신 성능을 갖는 안테나 모듈에 대한 연구 및 개발을 진행하고 있다.

일례로, NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈의 방사 패턴을 동일 평면상에 형성하여 일체형 안테나 모듈을 구성하고, 방사 패턴에 중첩되는 슬릿(Slit) 또는 개구부를 금속 커버에 형성하는 구조가 제안되었다. 이때, 일반적으로 NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈의 방사 패턴은 자성 시트의 일면에 방사 패턴을 수평 방향으로 권선(이하, 수평 권선)한 루프(Loop) 형상으로 형성된다.

NFC 안테나 모듈은 대략 13.56㎒ 정도의 주파수에 공진하고, MST 안테나 모듈은 대략 10㎑ 이하의 주파수에 공진한다. 즉, NFC 안테나 모듈은 상대적으로 고주파수이므로 대략 1~3μH 정도의 인덕턴스가 요구되고, MST 안테나 모듈은 상대적으로 저주파수이므로 대략 15μH 정도 이상의 인덕턴스가 요구된다.

이로 인해, 상대적으로 인덕턴스(즉, 상대적으로 낮은 주파수)가 요구된 MST 안테나 모듈의 방사 면적은 NFC 안테나 모듈의 방사 면적보다 넓은 면적으로 형성된다.

또한, NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈의 일체화 시 방사 패턴들 간의 이격 간격을 충분히 확보하지 못하는 경우 신호 간섭에 의해 안테나 성능이 저하된다.

따라서, 종래의 안테나 모듈은 일체화 시 일정 이상의 방사 면적을 확보하기 위해 안테나 모듈의 크기가 커져 실장 공간을 최소화하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 금속 커버가 적용된 휴대 단말은 안테나 모듈의 실장 면적이 증가하면 실장 위치에 따라 복수의 슬릿(slit) 또는 개구부를 형성해야 하기 때문에, 휴대 단말의 제조 공정이 복잡해지고, 그에 따라 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 휴대 단말은 금속 커버 제작시 슬릿 또는 개구부를 고려해야 하기 때문에 외관 디자인에 제약이 발생하는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-0505847호(명칭: 루프 안테나를 형성한 탈착식 배터리 커버 및 이를 적용한 비접촉식 무선 결제용 휴대폰)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 실장 공간, 제조 비용 및 디자인 고려 사항을 최소화하도록 한 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 자성 시트, 제1 주파수 대역에 공진하고, 자성 시트의 일측 단변으로 치우쳐져 배치된 제1 안테나 및 제1 안테나와 이격되어 제2 주파수 대역에 공진하고, 자성 시트의 타측 단변으로 치우쳐져 배치된 제2 안테나를 포함한다.

자성 시트는 제1 안테나가 형성되는 영역이 제2 안테나가 형성되는 영역보다 높은 투자율을 갖는 재질로 형성되고, 제2 안테나가 형성되는 영역이 제1 안테나가 형성되는 영역보다 낮은 손실율을 갖는 재질로 형성될 수 있다.

자성 시트는 제1 안테나가 형성된 제1 영역, 제1 영역보다 넓은 면적으로 형성되고, 제2 안테나가 형성된 제2 영역 및 제1 영역 및 제2 영역 사이에 위치하여 제1 안테나 및 제2 안테나를 이격시키는 제3 영역을 포함할 수 있다. 이때, 제3 영역은 개구부가 형성될 수 있다.

자성 시트는 제1 안테나가 형성된 제1 자성 시트 및 제1 자성 시트와 이격 배치되고, 제2 안테나가 형성된 제2 자성 시트를 포함하고, 제2 자성 시트는 제1 자성 시트보다 넓은 면적으로 형성될 수 있다.

제1 안테나는 자성 시트의 상면에 배치된 제1 방사 패턴, 자성 시트의 하면에 배치된 제2 방사 패턴, 자성 시트의 일측면에 배치되고, 제1 방사 패턴의 일단 및 제2 방사 패턴의 일단에 연결된 제1 연결 패턴 및 자성 시트의 타측면에 배치되고, 제1 방사 패턴의 타단 및 제2 방사 패턴의 타단에 연결된 제2 연결 패턴을 포함하여 자성 시트의 수직 방향으로 권선된 수직 권선형 방사 패턴을 형성할 수 있다.

제1 안테나는 제1 방사 패턴이 배치된 제1 회로기판, 제2 방사 패턴이 배치된 제2 회로기판 및 제1 회로기판 및 제2 회로기판 사이에 배치된 제1 접착층을 포함하고, 제1 접착층은 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성되어 자성 시트가 수용되는 수용 공간을 형성할 수 있다.

제1 안테나는 자성 시트의 상면에 수평 방향으로 권선된 수평 권선형 방사 패턴일 수 있다.

제2 안테나는 자성 시트의 상면에 배치된 제3 방사 패턴, 자성 시트의 하면에 배치된 제4 방사 패턴, 자성 시트의 일측면에 배치되고, 제3 방사 패턴의 일단 및 제4 방사 패턴의 일단에 연결된 제3 연결 패턴 및 자성 시트의 타측면에 배치되고, 제3 방사 패턴의 타단 및 제4 방사 패턴의 타단에 연결된 제4 연결 패턴을 포함하여 자성 시트의 수직 방향으로 권선된 수직 권선형 방사 패턴을 형성할 수 있다.

제2 안테나는 제3 방사 패턴이 형성된 제3 회로기판, 제4 방사 패턴이 형성된 제4 회로기판 및 제3 회로기판 및 제4 회로기판 사이에 배치된 제2 접착층을 포함하고, 제2 접착층은 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성되어 자성 시트가 수용되는 수용 공간을 형성할 수 있다.

제1 안테나의 제1 방사 패턴이 일측 단변으로 치우쳐져 배치되고, 제2 안테나의 제3 방사 패턴이 타측 단변으로 치우쳐져 배치된 상부 회로기판, 제1 안테나의 제2 방사 패턴이 일측 단변으로 치우쳐져 배치되고, 제2 안테나의 제4 방사 패턴이 타측 단변으로 치우쳐져 배치된 하부 회로기판 및 상부 회로기판의 하면 및 하부 회로기판의 상면 사이에 배치된 접착층을 더 포함하고, 접착층은 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성되어 자성 시트가 수용되는 수용 공간을 형성할 수 잇다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈은 자성 시트, 자성 시트의 상면에 배치되어 제1 주파수 대역에 공진하는 제1 안테나 및 자성 시트의 상면 및 하면에 배치되어 제2 주파수 대역에 공진하는 제2 안테나를 포함하고, 제1 안테나는 자성 시트의 수평 방향으로 권선되고, 제2 안테나는 자성 시트의 수직 방향으로 권선된다. 이때, 안테나 모듈은 자성 시트의 상면에 배치되는 상부 회로기판 및 자성 시트의 하면에 배치된 하부 회로기판을 더 포함하고, 제1 안테나는 상부 회로기판의 상면 외주를 따라 권선되고, 제2 안테나는 상부 회로기판의 상면에 형성된 제3 방사 패턴 및 하부 회로기판의 하면에 형성된 제4 방사 패턴을 포함하고, 제3 방사 패턴은 제1 안테나의 내주 내부에 배치될 수 있다. 여기서, 제2 안테나는 자성 시트를 관통하여 제3 방사 패턴 및 제4 방사 패턴에 연결된 비아홀을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 실장 공간을 최소화하면서 수평 권선형 방사 패턴으로 구성된 다중 대역 안테나와 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 안테나별로 통신 대상이 주로 배치되는 방향으로 방사 필드를 형성할 수 있어 휴대 단말의 근거리 통신 이용에 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 제1 안테나 및 제2 안테나에 서로 다른 재질의 자성 시트를 배치함으로써, 제1 및 제2 안테나의 공진 주파수 대역에 따라 자성 시트의 재질을 설정하여 실장 공간을 최소화하면서 각 안테나의 안테나 성능을 최대화할 수 있다.

또한, 안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 실장 공간을 최소화하여 단일 개구부를 통해 안테나 성능을 구현하고, 휴대 단말의 제조 공정을 상대적으로 단순화하여 제조 비용의 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 슬릿 또는 개구부에 형성에 따른 휴대 단말의 금속 커버에 대한 외관 디자인 제약을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 자성 시트에 제1 안테나 및 제2 안테나를 수직 방향으로 권선함으로써, 동일 면적에서 자성 시트의 수평 방향으로 방사 패턴을 권선하는 종래의 안테나 모듈에 비해 큰 인덕턴스를 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 자성 시트에 제1 안테나 및 제2 안테나를 수직 방향으로 권선하여 종래의 안테나 모듈에 비해 큰 인덕턴스를 형성함으로써, 종래의 안테나 모듈에 비해 작은 크기에서 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 자성 시트에 제1 안테나 및 제2 안테나를 수직 방향으로 권선함으로써, 후면 커버의 재질(예를 들면, 금속 재질, 비금속 재질)에 관계없이 NFC 안테나 성능 및 MST 안테나 성능을 일정 수준 이상으로 구현할 수 있는 효과가 있다. 즉, 안테나 모듈은 후면 커버의 재질에 관계없이 인식범위 및 인식률을 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 4는 도 1의 자성 시트를 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 도 8은 도 1의 제1 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 9 내지 도 11은 도 1의 제2 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 12 및 도 13은 도 1의 제1 안테나 및 제2 안테나의 변형 예를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 자성 시트(110), 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(130)를 포함하여 구성된다.

이때, 제1 안테나(120)는 제1 주파수 대역에 공진하는 안테나이고, 제2 안테나(130)는 제1 주파수 대역과 다른 제2 주파수 대역에 공진하는 안테나이다.

여기서, 제1 주파수 대역은 대략 13.56㎒ 정도의 주파수에서 공진하는 NFC(Near Field Communication) 주파수 대역이고, 제2 주파수 대역은 대략 10㎑ 이하의 주파수에서 공진하는 MST(Magnetic Secure Transmission) 주파수 대역인 것을 일례로 한다.

자성 시트(110)는 소정의 투자율 및 유전율을 갖는 철계 비정질 시트, 나노 결정립 시트, 페라이트 시트, 폴리머 시트, 금속 시트 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.

이때, 도 2를 참조하면, 자성 시트(110)는 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(130)가 형성되는 위치에 따라 제1 영역(111), 제2 영역(112) 및 제3 영역(113)으로 구분될 수 있다.

제1 영역(111)은 자성 시트(110)의 일측 단변 방향의 일부 영역으로 제1 안테나(120)가 형성되는 영역이다.

제2 영역(112)은 자성 시트(110)의 타측 단변 방향의 일부 영역으로 제2 안테나(130)가 형성되는 영역이다. 이때, 제2 영역(112)은 MST 안테나로 동작하는 제2 안테나(130)가 형성되므로 제1 영역(111)에 비해 넓은 면적을 갖도록 형성된다.

제3 영역(113)은 제1 영역(111)과 제2 영역(112) 사이의 일부 영역으로 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(130) 간의 이격 거리를 확보하기 위한 영역이다. 이때, 제3 영역(113)은 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(130) 중 어느 하나도 형성되지 않는 영역이다.

여기서, 제1 영역(111) 내지 제3 영역(113)은 동일 재질로 형성되거나, 제1 영역(111) 및 제3 영역(113) 중 어느 하나의 영역이 다른 영역들과 다른 재질로 형성될 수 있다.

일례로, 제1 안테나(120)가 NFC 안테나이고, 제2 안테나(130)가 MST 안테나인 경우, 제1 영역(111)은 제2 영역(112)에 비해 손실율(loss)이 낮은 재질로 형성되고, 제2 영역(112)은 제1 영역(111)에 비해 투자율이 높은 재질로 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 제3 영역(113)에는 개구부(114)가 형성될 수 있다. 즉, 안테나 모듈은 휴대 단말의 디자인(형상)에 따라 카메라, 조명용 LED. 스피커 등에 중첩되도록 휴대 단말에 실장될 수 있다.

이에, 제3 영역(113)에는 카메라, 조명용 LED, 스피커 등이 관통하는 개구부(114)가 형성될 수 있다. 이때, 개구부(114)는 관통하는 기재에 따라 형상이 변경될 수 있으며, 제1 영역(111) 및 제2 영역(112)으로 연장되어 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 자성 시트(110)는 상호 분리된 제1 자성 시트(115) 및 제2 자성 시트(116)로 구성될 수 있다.

제1 자성 시트(115)는 상술한 제1 영역(111)에 대응되는 구성으로 제1 안테나(120)가 형성된다.

제2 자성 시트(116)는 상술한 제2 영역(112)에 대응되는 구성으로 제2 안테나(130)가 형성된다.

이때, 제1 자성 시트(115) 및 제2 자성 시트(116)는 소정 간격 이격되어 배치되며, 제1 자성 시트(115) 및 제3 자성 시트(110) 사이의 이격 공간은 제3 영역(113)에 대응되는 구성으로, 제1 안테나(120)와 제2 안테나(130)의 이격 거리를 확보한다.

이 경우, 제1 자성 시트(115) 및 제2 자성 시트(116)는 상부 보호 시트(141) 및 하부 보호 시트(142)를 통해 결합되어 자성 시트(110)를 구성한다. 이때, 제1 자성 시트(115) 및 제2 자성 시트(116)는 보호 시트가 접착된 후에 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(130)가 형성될 수 있다.

물론, 제1 자성 시트(115)에 제1 안테나(120)를 권선하고, 제2 자성 시트(116)에 제2 안테나(130)를 권선한 후 상부 보호 시트(141) 및 하부 보호 시트(142)를 접착하여 구성될 수도 있다.

제1 안테나(120)는 자성 시트(110)의 일측 단변으로 치우쳐져 배치되며, 자성 시트(110)의 수직 방향으로 권선된다. 즉, 도 5를 참조하면, 제1 안테나(120)는 와이어로 구성되어, 제1 방사 패턴(121), 제2 방사 패턴(122), 제1 연결 패턴(123) 및 제2 연결 패턴(124)을 포함할 수 있다.

이때, 본 발명의 실시예를 용이하게 설명하기 위해 제1 안테나(120)가 제1 방사 패턴(121), 제2 방사 패턴(122), 제1 연결 패턴(123) 및 제2 연결 패턴(124)으로 분리된 것으로 기재하였으나 이에 한정되지 않고 제1 안테나(120)는 일체로 형성될 수 있다.

복수의 제1 방사 패턴(121)은 제1 영역(111)의 상면에 상호 이격되어 형성된다. 복수의 제1 방사 패턴(121)은 일측 단변과 평행하게 형성되며, 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다.

복수의 제2 방사 패턴(122)은 제1 영역(111)의 하면에 상호 이격되어 형성된다. 복수의 제2 방사 패턴(122)은 일측 단변과 소정의 경사도를 갖도록 형성되며, 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다.

복수의 제1 연결 패턴(123)은 제1 영역(111)의 일측면에 형성되고, 일단이 제1 방사 패턴(121)과 연결되고, 타단이 제2 방사 패턴(122)에 연결된다. 이때, 복수의 제1 연결 패턴(123)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성되며, 자성 시트(110)의 수직 방향으로 방사 패턴을 형성한다.

복수의 제2 연결 패턴(124)은 제1 영역(111)의 타측면에 형성되고, 일단이 제1 방사 패턴(121)과 연결되고, 타단이 제2 방사 패턴(122)에 연결된다. 이때, 복수의 제2 연결 패턴(124)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성되며, 자성 시트(110)의 수직 방향으로 방사 패턴을 형성한다.

제1 방사 패턴(121)의 이격 간격, 제2 방사 패턴(122)의 이격 간격, 제1 연결 패턴(123)의 이격 간격 및 제2 연결 패턴(124)의 이격 간격은 안테나 모듈의 크기에 따라 다르게 형성될 수 있다.

제1 안테나(120)는 연성인쇄회로기판으로 형성될 수 있다. 일례로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 안테나(120)는 제1 회로기판(125) 및 제2 회로기판(126)을 포함하여 구성된다.

제1 회로기판(125)은 상면에 복수의 제1 방사 패턴(121)들이 상호 이격되어 형성된다. 이때, 복수의 제1 방사 패턴(121)은 인쇄 방식으로 제1 회로기판(125)의 상면에 형성된다.

제2 회로기판(126)은 하면에 복수의 제2 방사 패턴(122)들이 상호 이격되어 형성된다. 이때, 복수의 제2 방사 패턴(122)은 인쇄 방식으로 제2 회로기판(126)의 상면에 형성된다. 제2 회로기판(126)은 상면이 제1 회로기판(125)의 하면과 접착된다. 복수의 제1 방사 패턴(121)들 및 복수의 제2 방사 패턴(122)들은 비아홀을 통해 연결된다.

이때, 제1 회로기판(125) 및 제2 회로기판(126)에는 인쇄 방식으로 방사 패턴이 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 일반적인 인쇄회로기판의 제조방법에서 회로패턴을 형성하는 방법이라며 어느 것을 사용해도 무방하다.

제1 회로기판(125) 및 제2 회로기판(126)이 적층된 적층체에는 자성 시트(110)를 수용하기 위한 수용 공간(128)이 형성될 수 있다.

수용 공간(128)은 제1 회로기판(125) 및 제2 회로기판(126) 사이에 형성될 수 있으며, 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성될 수 있다.

이를 위해, 제1 회로기판(125) 및 제2 회로기판(126)의 사이에는 제1 접착층(127)이 배치될 수 있다. 이때, 제1 접착층(127)은 본딩 시트 또는 열경화성 점착제일 수 있다. 제1 접착층(127)은 이외에도 제1 회로기판(125) 및 제2 회로기판(126)을 접착할 수 있는 재질이라면 어느 재료를 사용해도 무방하다.

제1 접착층(127)은 전체 테두리 중 일부의 테두리 측에 배치되지 않을 수 있다. 일례로, 제1 회로기판(125) 및 제2 회로기판(126)이 사각형 형상이면, 제1 접착층(127)은 네 변 중 한 변을 제외한 나머지 세 변에 배치되거나, 서로 마주보는 두 변에 배치될 수 있다.

자성 시트(110)는 제1 접착층(127)이 배치되지 않은 일 변을 통해 수용 공간(128)으로 삽입된다. 이때, 수용 공간(128)에 자성 시트(110)의 제1 영역(111) 또는 제1 자성 시트(115)가 삽입 배치됨에 따라, 복수의 제1 방사 패턴(121)은 자성 시트(110)의 일면에 배치되고, 복수의 제2 방사 패턴(122)은 자성 시트(110)의 타면에 배치된다.

복수의 제1 방사 패턴(121) 및 복수의 제2 방사 패턴(122)은 복수의 비아홀(123, 124)을 통해 연결되어 하나의 방사체를 구성하며, 구성된 방사체는 자성 시트(110)를 수직방향으로 권회하는 수직 권선형 방사 패턴을 형성한다. 여기서, 복수의 비아홀은 제1 연결 패턴(123) 및 제2 연결 패턴(124)에 대응되는 구성이므로 동일한 도면번호로 기재한다.

도 8을 참조하면, 제1 안테나(120)는 자성 시트(110)의 일면에서 수평 방향으로 권선될 수도 있다. 즉, 제1 안테나(120)는 NFC 안테나로 동작하기 때문에 제2 안테나(130)에 비해 상대적으로 적은 방사 면적으로 형성될 수 있다. 이에, 제2 안테나(130)는 자성 시트(110)의 제1 영역(111) 또는 제1 자성 시트(115)의 상면에 수평 방향으로 권선된 수평 권선형 방사 패턴으로 형성될 수 있다.

제2 안테나(130)는 자성 시트(110)의 타측 단변 방향의 일부 영역에 수직 방향으로 권선된다. 즉, 도 9를 참조하면, 제2 안테나(130)는 와이어로 구성되어, 제3 방사 패턴(131), 제4 방사 패턴(132), 제3 연결 패턴(133) 및 제4 연결 패턴(134)을 포함할 수 있다.

이때, 본 발명의 실시예를 용이하게 설명하기 위해 제2 안테나(130)가 제3 방사 패턴(131), 제4 방사 패턴(132), 제3 연결 패턴(133) 및 제4 연결 패턴(134)으로 분리된 것으로 기재하였으나 이에 한정되지 않고 제2 안테나(130)는 일체로 형성될 수 있다.

복수의 제3 방사 패턴(131)은 제2 영역(112)의 상면에 상호 이격되어 형성된다. 복수의 제3 방사 패턴(131)은 자성 시트(110)의 일측 단변과 평행하게 형성되며, 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다.

복수의 제4 방사 패턴(132)은 제2 영역(112)의 하면에 상호 이격되어 형성된다. 복수의 제4 방사 패턴(132)은 자성 시트(110)의 일측 단변과 소정의 경사도를 갖도록 형성되며, 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다.

복수의 제3 연결 패턴(133)은 제2 영역(112)의 일측면에 형성되고, 일단이 제3 방사 패턴(131)과 연결되고, 타단이 제4 방사 패턴(132)에 연결된다. 이때, 복수의 제3 연결 패턴(133)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성되며, 자성 시트(110)의 수직 방향으로 방사 패턴을 형성한다.

복수의 제4 연결 패턴(134)은 제2 영역(112)의 타측면에 형성되고, 일단이 제3 방사 패턴(131)과 연결되고, 타단이 제4 방사 패턴(132)에 연결된다. 이때, 복수의 제4 연결 패턴(134)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성되며, 자성 시트(110)의 수직 방향으로 방사 패턴을 형성한다.

제3 방사 패턴(131)의 이격 간격, 제4 방사 패턴(132)의 이격 간격, 제3 연결 패턴(133)의 이격 간격 및 제4 연결 패턴(134)의 이격 간격은 안테나 모듈의 크기에 따라 다르게 형성될 수 있다.

제2 안테나(130)는 연성인쇄회로기판으로 형성될 수 있다. 일례로, 도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 안테나(130)는 제3 회로기판(135) 및 제4 회로기판(136)을 포함하여 구성된다.

제3 회로기판(135)은 상면에 복수의 제3 방사 패턴(131)들이 상호 이격되어 형성된다. 이때, 복수의 제3 방사 패턴(131)은 인쇄 방식으로 제3 회로기판(135)의 상면에 형성된다.

제4 회로기판(136)은 하면에 복수의 제4 방사 패턴(132)들이 상호 이격되어 형성된다. 이때, 복수의 제4 방사 패턴(132)은 인쇄 방식으로 제4 회로기판(136)의 하면에 형성된다. 제4 회로기판(136)은 상면이 제3 회로기판(135)의 하면과 접착된다.

이때, 제3 회로기판(135) 및 제4 회로기판(136)에는 인쇄 방식으로 방사 패턴이 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 일반적인 인쇄회로기판의 제조방법에서 회로패턴을 형성하는 방법이라며 어느 것을 사용해도 무방하다.

제3 회로기판(135) 및 제4 회로기판(136)이 적층된 적층체에는 자성 시트(110)를 수용하기 위한 수용 공간(138)이 형성될 수 있다.

수용 공간(138)은 제3 회로기판(135) 및 제4 회로기판(136) 사이에 형성될 수 있으며, 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성될 수 있다.

이를 위해, 제3 회로기판(135) 및 제4 회로기판(136)은 테두리 측이 제2 접착층(137)을 통해 접합될 수 있다. 이때, 제2 접착층(137)은 본딩시트, 열경화성 접착제일 수 있으며, 이에 한정하지 않고 두 회로기판의 테두리를 접합할 수 있는 재질이라면 어느 재료를 사용해도 무방하다.

제2 접착층(137)은 전체 테두리 중 일부의 테두리 측에 배치되지 않을 수 있다. 일례로, 제3 회로기판(135) 및 제4 회로기판(136)이 사각형으로 형상인 경우, 제2 접착층(137)은 네 변 중 한 변을 제외한 나머지 세 변에 배치되거나, 서로 마주보는 두 변에 배치될 수 있다.

이때, 수용 공간에 자성 시트(110)의 제2 영역(112) 또는 제2 자성 시트(116)가 삽입 배치됨에 따라, 복수의 제3 방사 패턴(131)은 자성 시트(110)의 일면에 배치되고, 복수의 제4 방사 패턴(132)은 자성 시트(110)의 타면에 배치된다.

복수의 제3 방사 패턴(131) 및 복수의 제4 방사 패턴(132)은 복수의 비아홀(133, 134)을 통해 연결되어 하나의 방사체를 구성하며, 구성된 방사체는 자성 시트(110)를 수직방향으로 권회하는 수직 권선형 방사 패턴을 형성한다. 여기서, 복수의 비아홀은 제3 연결 패턴(133) 및 제4 연결 패턴(134)에 대응되는 구성이므로 일한 도면번호로 기재한다.

상술한 설명에서는 제1 안테나(120) 및 제2 안테나(130)가 각각 독립된 연성인쇄회로기판으로 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 하나의 연성인쇄회로기판으로 형성될 수 있다.

도 12를 참조하면, 연성인쇄회로기판은 상부 회로기판(152) 및 하부 회로기판(154)을 포함한다.

상부 회로기판(152)은 상면에 복수의 제1 방사 패턴(121) 및 복수의 제3 방사 패턴(131)이 형성된다. 이때, 복수의 제1 방사 패턴(121)은 상부 회로기판(152)의 일측 단변에 치우쳐져 형성되고, 복수의 제2 방사 패턴(122)은 상부 회로기판(152)의 타측 단변에 치우쳐져 형성된다.

하부 회로기판(154)은 하면에 복수의 제2 방사 패턴(122) 및 복수의 제4 방사 패턴(132)이 형성된다. 이때, 복수의 제2 방사 패턴(122)은 하부 회로기판(154)의 일측 단변에 치우쳐져 형성되고, 복수의 제4 방사 패턴(132)은 하부 회로기판(154)의 타측 단변에 치우쳐져 형성된다.

상부 회로기판(152) 및 하부 회로기판(154)은 테두리 측이 제3 접착층(156)을 통해 접합될 수 있다. 이때, 적어도 하나의 테두리 측에는 제3 접착층(156)이 배치되지 않을 수 있다.

이를 통해, 상부 회로기판(152) 및 하부 회로기판(154)이 적층된 적층체에는 자성 시트(110)를 수용하기 위한 수용 공간(158)이 형성될 수 있다. 수용 공간(158)은 상부 회로기판(152) 및 하부 회로기판(154) 사이에 형성될 수 있으며, 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성될 수 있다.

한편, 도 13을 참조하면, 제1 안테나(120)는 상부 회로기판(152)의 상면에 수평 권선형 방사 패턴으로 형성될 수 있다.

즉, 제1 안테나(120)는 NFC 안테나 성능을 구현하기 위해서 대략 1~3μH 정도의 인덕턴스가 요구된다.

이러한 요구는 작은 면적에서도 구현할 수 있기 때문에, 제1 안테나(120)는 상부 회로기판(152)의 상면의 외주를 따라 권선된 루프(Loop) 형상으로 형성되어 수평 권선형 방사 패턴을 구성한다.

이때, 제2 안테나(130)의 제3 방사 패턴(131)들은 제1 안테나(120)의 내주 내부에 배치되고, 제1 안테나(120)의 내주와 소정 간격 이격되어 형성된다. 제2 안테나(130)의 제4 방사 패턴(132)들은 하부 회로기판(154)의 하면에 형성된다.

상부 회로기판(152) 및 하부 회로기판(154) 사이에는 자성 시트(110)가 개재된다. 이때, 자성 시트(110)는 일체형이거나, 제1 자성 시트(115) 및 제2 자성 시트(116)로 분리된 상태로 개재될 수 있다.

제2 안테나(130)는 자성 시트(110)를 관통하여 비아홀을 통해 제3 방사 패턴(131) 및 제3 방사 패턴(132)을 연결한다. 이를 통해, 자성 시트(110)의 수직 방향으로 권선된 수직 권선형 방사 패턴을 구성한다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

110: 자성 시트 111: 제1 영역
112: 제2 영역 113: 제3 영역
114: 개구부 115: 제1 자성 시트
116: 제2 자성 시트 120: 제1 안테나
121: 제1 방사 패턴 122: 제2 방사 패턴
123: 제1 연결 패턴 124: 제2 연결 패턴
125: 제1 회로기판 126: 제2 회로기판
127: 제1 접착층 130: 제2 안테나
131: 제3 방사 패턴 132: 제4 방사 패턴
133: 제3 연결 패턴 134: 제4 연결 패턴
135: 제3 회로기판 136: 제4 회로기판
137: 제2 접착층 141: 상부 보호 시트
142: 하부 보호 시트 152: 상부 회로기판
154: 하부 회로기판 156: 제3 접착층
128, 138, 158: 수용 공간

Claims

자성 시트;
제1 주파수 대역에 공진하고, 상기 자성 시트의 일측 단변으로 치우쳐져 배치된 제1 안테나; 및
상기 제1 안테나와 이격되어 제2 주파수 대역에 공진하고, 상기 자성 시트의 타측 단변으로 치우쳐져 배치된 제2 안테나를 포함하고,
상기 제1 안테나는,
제1 방사 패턴이 배치된 제1 회로기판;
제2 방사 패턴이 배치된 제2 회로기판; 및
상기 제1 회로기판 및 상기 제2 회로기판의 전체 테두리 중 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성되고, 상기 제1 회로기판 및 상기 제2 회로기판 사이에 배치된 제1 접착층을 포함하고,
상기 제1 방사 패턴 및 상기 제2 방사 패턴은 상기 접착층을 관통하여 연결되고,
상기 제1 회로기판, 상기 제2 회로기판 및 상기 제1 접착층은 상기 자성 시트의 일측이 수용되는 수용 공간을 형성하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서.
상기 자성 시트는,
상기 제1 안테나가 형성되는 영역이 상기 제2 안테나가 형성되는 영역보다 높은 투자율을 갖는 재질로 형성되고,
상기 제2 안테나가 형성되는 영역이 상기 제1 안테나가 형성되는 영역보다 낮은 손실율을 갖는 재질로 형성된 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 자성 시트는,
상기 제1 안테나가 형성된 제1 영역;
상기 제1 영역보다 넓은 면적으로 형성되고, 상기 제2 안테나가 형성된 제2 영역; 및
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이에 위치하여 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 이격시키는 제3 영역을 포함하는 안테나 모듈.
제3항에 있어서,
상기 제3 영역은 개구부가 형성된 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 자성 시트는,
상기 제1 안테나가 형성된 제1 자성 시트; 및
상기 제1 자성 시트와 이격 배치되고, 상기 제2 안테나가 형성된 제2 자성 시트를 포함하고,
상기 제2 자성 시트는 상기 제1 자성 시트보다 넓은 면적으로 형성된 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나는,
상기 자성 시트의 상면에 배치된 제1 방사 패턴;
상기 자성 시트의 하면에 배치된 제2 방사 패턴;
상기 자성 시트의 일측면에 배치되고, 상기 제1 방사 패턴의 일단 및 상기 제2 방사 패턴의 일단에 연결된 제1 연결 패턴; 및
상기 자성 시트의 타측면에 배치되고, 상기 제1 방사 패턴의 타단 및 상기 제2 방사 패턴의 타단에 연결된 제2 연결 패턴을 포함하여
상기 자성 시트의 수직 방향으로 권선된 수직 권선형 방사 패턴을 형성하는 안테나 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나는 상기 자성 시트의 상면에 수평 방향으로 권선된 수평 권선형 방사 패턴인 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 안테나는,
상기 자성 시트의 상면에 배치된 제3 방사 패턴;
상기 자성 시트의 하면에 배치된 제4 방사 패턴;
상기 자성 시트의 일측면에 배치되고, 상기 제3 방사 패턴의 일단 및 상기 제4 방사 패턴의 일단에 연결된 제3 연결 패턴; 및
상기 자성 시트의 타측면에 배치되고, 상기 제3 방사 패턴의 타단 및 상기 제4 방사 패턴의 타단에 연결된 제4 연결 패턴을 포함하여
상기 자성 시트의 수직 방향으로 권선된 수직 권선형 방사 패턴을 형성하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제2 안테나는,
제3 방사 패턴이 형성된 제3 회로기판;
제4 방사 패턴이 형성된 제4 회로기판; 및
상기 제3 회로기판 및 상기 제4 회로기판 사이에 배치된 제2 접착층을 포함하고,
상기 제2 접착층은 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성되어 상기 자성 시트가 수용되는 수용 공간을 형성하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 안테나의 제1 방사 패턴이 일측 단변으로 치우쳐져 배치되고, 상기 제2 안테나의 제3 방사 패턴이 타측 단변으로 치우쳐져 배치된 상부 회로기판;
상기 제1 안테나의 제2 방사 패턴이 일측 단변으로 치우쳐져 배치되고, 상기 제2 안테나의 제4 방사 패턴이 타측 단변으로 치우쳐져 배치된 하부 회로기판; 및
상기 상부 회로기판의 하면 및 상기 하부 회로기판의 상면 사이에 배치된 접착층을 더 포함하고,
상기 접착층은 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성되어 상기 자성 시트가 수용되는 수용 공간을 형성하는 안테나 모듈.
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