KR101897511B1

KR101897511B1 - 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나

Info

Publication number: KR101897511B1
Application number: KR1020180058346A
Authority: KR
Inventors: 최경준; 이새롬
Original assignee: 에이큐 주식회사
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2018-09-12

Abstract

본 발명에 따른 실시예는 기판(400)에서 외측 테두리를 따라 나선형으로 형성되는 제1 안테나 패턴(100); 기판(400)의 내측에서 나선형으로 형성되는 제2 안테나 패턴(200); 기판(400)에서 일방향으로 절개되는 인서트 개구(700); 및 기판(400)의 제1면과 제2면을 엇갈려 차폐시키도록 인서트 개구(700)로 삽입되어 끼움식으로 결합되는 차폐 시트(500);를 포함하고, 차폐 시트(500)는 기판(400)의 제1면을 차폐시키는 제1 차폐부(510); 및 제1 차폐부(510)에서 연장 형성되고, 인서트 개구(700)에 끼움되어 기판(400)의 제2면을 차폐시키는 제2 차폐부(520);를 포함하고, 제1 안테나 패턴(100)은 기판의 제1면과 제2면중 적어도 하나에서 차폐 시트(500)에 의해 차폐되지 않은 비 차폐 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나를 제공할 수 있다.

Description

인서트 구조를 갖는 콤보 안테나{COMBO ANTENNA WITH A INSERT STRUCTURE}

본 발명은 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나에 관한 것이다.

이동통신 단말기, 보다 구체적으로 스마트폰이 널리 보급됨에 따라 최근의 스마트폰에는 사용자에게 편의를 제공할 수 있는 다양한 기능들이 탑재되고 있으며, 그 중 대표적인 것으로써 손쉬운 결제를 위한 NFC(Near Field Communication) 및 MST(Magnetic Secure Transmission)기능과 이동통신 단말기 유선 충전의 한계를 극복한 무선충전(WPC, Wireless Power Consortium)기능을 들 수 있다.

NFC 및 MST 기능이 이동통신 단말기에 탑재됨으로써 사용자들은 더 이상 결제를 위해 지갑에서 신용카드를 꺼낼 필요가 없어졌으며, 무선충전 기능이 탑재됨으로써 이동통신 단말기를 충전하는 동안에도 케이블에 구애받지 않고 자유롭게 단말기의 사용이 가능해졌다. 이러한 기능들은 모두 이동통신 단말기에 실장되는 안테나에 의해 가능한 것들이다.

한편, 점점 얇아지고 작아지는 최근의 이동통신 단말기의 경향에 따라 안테나를 실장할 수 있는 공간 역시 작아질 수밖에 없으며, 하나의 기판에 복수의 안테나를 실장하는 연구가 계속되고 있다. 하나의 기판에 복수의 안테나를 동시에 실장하는 경우 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 배치의 문제에서부터 안테나 상호 간의 간섭을 최소화해야 하는 문제까지 해결해야 할 과제가 상당히 많다.

따라서, 종래에는 사용자의 편의를 위한 NFC 및 MST 기능과 무선충전 기능을 제공할 수 있는 NFC 안테나, MST 안테나 및 WPC 안테나를 하나의 기판에 모두 구현한 콤보 안테나가 제안되었다.

그러나 위와 같은 종래의 콤보 안테나(예를 들면, 한국 공개특허공보 제1 0-2017-0130889(2017.11.29))는 하나의 기판에 위 3종의 안테나를 모두 구현함에 있어 MST 안테나가 고리형으로 기판 외측으로 인출되는 형상으로 제조되었으며, 이는 도 8에 그 일예가 도시되었다.

도 8은 종래의 콤보 안테나이다.

도 8을 참조하면, 종래의 콤보 안테나는 MST 안테나(3)가 기판 외측으로 연장되고, NFC 안테나(1)가 기판 테두리를 따라 연장되고, WPC 안테나(2)가 기판의 중앙에 동심원을 이루어 배치된다.

여기서 종래의 안테나는 MST 안테나(3)가 고리형상으로서 기판 외측으로 연장됨에 따라 실제 콤보 안테나가 휴대용 단말과 같은 한정된 공간에서 설치될 경우에 넓은 공간을 필요로 함에 따라 공간 활용도를 떨어뜨리는 문제가 되었다.

즉, 종래의 콤보 안테나는 3종의 안테나를 하나의 기판에 구현하게 되었으나, 이로 인한 공간 활용도의 문제가 여전히 남아 있다.

또한, 종래의 콤보 안테나는 하나의 기판에 서로 다른 주파수 대역을 갖는 복수의 안테나들을 실장함에 따라 상호 간에 간섭이 발생 되어 안테나 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2017-0130889(2017.11.29)

본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 다른 목적은 서로 다른 주파수 대역을 갖는 복수의 안테나들을 하나의 기판 내에 콤팩트하게 구성하되, 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 기판에서 외측 테두리를 따라 나선형으로 형성되는 제1 안테나 패턴과, 기판의 내측에서 나선형으로 형성되는 제2 안테나 패턴과, 기판에서 일방향으로 절개되는 인서트 개구와, 기판의 제1면에서 인서트 개구를 중심으로 하측에서 제1 차폐부에 적층되는 방열 시트 및 기판의 제1면과 제2면을 엇갈려 차폐시키도록 인서트 개구로 삽입되어 끼움식으로 결합되는 차폐 시트를 포함하고, 차폐 시트는 기판)의 제1면을 차폐시키는 제1 차폐부 및 제1 차폐부에서 연장 형성되고, 인서트 개구에 끼움되어 기판의 제2면을 차폐시키는 제2 차폐부를 포함하고, 제1 안테나 패턴은 기판의 제1면과 제2면중 적어도 하나에서 차폐 시트에 의해 차폐되지 않은 비 차폐 영역과 방열 시트가 접착되지 않은 노출 영역을 갖고, 제1 안테나 패턴의 비 차폐 영역과 노출 영역은 인서트 개구를 중심으로 상측에서 연장되는 루프 패턴인 것을 특징으로 하는 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나를 제공할 수 있다.

그러므로 본 발명은 차폐 시트에 의한 인서트 구조로서 하나의 기판 영역 내에 서로 다른 안테나들을 일체화시킴에 따라 한정된 공간을 갖는 모바일 단말의 공간 활용도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 차폐 시트를 엇갈림 형상으로 기판 양면에 설치하여 차폐 영역과 노출 영역을 부분적으로 설정함에 따라 안테나의 감지거리 및 인식률을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인서트형 콤보 안테나의 제2면을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 제1면을 도시한 도면이다.
도 3은 차폐 시트를 도시한 도면이다.
도 4는 측면도이다.
도 5는 기판의 제2면에 형성된 안테나 패턴을 도시한 도면이다.
도 6은 기판의 제1면에 형성된 안테나 패턴을 도시한 도면이다.
도 7은 MST 안테나의 인식률 측정 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 종래의 콤보 안테나이다.

이하에서는 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 들어 상세히 설명한다.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않으며, 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에서 설명되는 모바일 단말은 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기(smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 전자카드 등이 포함될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 인서트형 콤보 안테나의 제2면을 도시한 도면, 도 2는 도 1의 제1면을 도시한 도면, 도 3은 차폐 시트(500)를 도시한 평면도, 도 4는 측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 기판(400)의 최외측에서 나선형의 루프를 형성하는 제1 안테나 패턴(100)과, 기판(400) 내측에서 나선형의 루프를 형성하는 제2 안테나 패턴(200)과, 기판(400) 내측에서 나선형의 루프를 형성하는 제3 안테나 패턴(300)과, 제1 안테나 패턴(100) 내지 제3 안테나 패턴(300)에 각각 연결되어 외부의 제어장치에 통전 가능하도록 연결되는 단자부(600)와, 자기장 차폐 및 방열 기능을 수행하는 차폐 시트(500)와, 차폐 시트(500)를 안내하는 인서트 개구(700)와, 단차를 보상하는 단차 보상재(800)와, 방열 시트(900)를 포함한다.

인서트 개구(700)는 제3 안테나 패턴(300)의 루프 중심부에서 일방향으로 연장된 개구로 형성된다. 여기서 인서트 개구(700)는 차폐 시트(500)가 엇갈림 형상으로 끼움식으로 체결되어 기판(400)의 제1면과 제2면에 걸쳐 접착되도록 안내한다.

차폐 시트(500)는 인서트 개구(700)로 삽입되어 끼움식으로 기판에 결합된다. 따라서 차폐 시트(500)는 엇갈림 형상으로 기판(400)의 제1면과 제2면에 걸쳐 각각 설정된 영역을 차폐시킨다. 이를 위하여 차폐 시트(500)는 기판(400)의 제1면에 접착되어 차폐시키는 제1 차폐부(510)와, 인서트 개구(700)에 끼움되어 기판(400)의 제2면을 차폐시키는 제2 차폐부(520)를 포함한다.

제1 차폐부(510)는, 도 2를 참조하면, 기판(400) 제1면에서 인서트 개구(700)를 기준으로 아래쪽 영역 전체를 차폐시킬 수 있는 면적과 형상을 갖는다.

제2 차폐부(520)는 제1 차폐부(510)의 상측에서 연장되어 인서트 개구(700)로 삽입된다. 즉, 제2 차폐부(520)는 기판의 제1면에서 삽입되어 제2면으로 인출된다. 따라서 제2 차폐부(520)는, 도 1을 참조하면, 기판(400)의 제2면에서 제3 안테나 패턴(300)의 일부를 차폐시킨다.

여기서, 제2 차폐부(520)는 인서트 개구(700)로 삽입될 수 있는 폭을 갖도록 형성되며, 바람직하게로는 기판(400)의 제2면에서 형성된 제3 안테나 패턴(300)과 제1 안테나 패턴(100) 사이로 연장되는 제2 안테나 패턴(200)의 일부를 차폐시킬 수 있는 형상을 갖는다.

즉, 제2 차폐부(520)는, 도 5를 참조하면, 기판(400)의 제2면으로 인출되되, 제3 안테나 패턴(300, 310)과 제1 안테나 패턴(100, 110) 사이로 연장되는 제2 안테나 패턴(200, 210)의 시작단(212)과 끝단(213)에서 각각 연장되는 루프 패턴의 일부 영역까지 차폐하도록 형성된다.

예를 들면, 제2 차폐부(520)는 제2면에서 제3 안테나 패턴(300)과, 제3 안테나 패턴(310)의 상측에 위치되는 기판(400)의 테두리 부분을 따라 연장되는 제1 안테나 패턴(100, 110) 사이에 연장되는 제2 안테나 패턴(200, 210)을 차폐할 수 있도록 돌출 형성되는 차폐 돌기(521)를 포함할 수 있다.

차폐 돌기(521)는 제1 안테나 패턴(100, 110) 또는 제2 안테나 패턴(200, 210)의 형상에 따라 설계될 수 있으며, 이중 도 5를 일예로서 설명하자면, 일측에서는 제2 차폐부(520)의 타측 끝단과 동일 선상에서 연장되되, 타측에서는 끝단(도면의 상측 끝단)에서 하향 경사지도록 연장되어 제2 차폐부(520)의 상단으로 연결되도록 형성된다.

이때, 제2 안테나 패턴(200, 210)은 횡방향으로 진행하다가 하향 경사지는 경사 구간을 거쳐 수평으로 연장된다.

따라서, 차폐 돌기(521)는 위와 같은 하향 경사지는 경사 구간을 차폐할 수 있도록 타측단이 하향 경사지는 형상으로 제조될 수 있다.

즉, 차폐 시트(500)는 제1 차폐부(510)와 제2 차폐부(520)가 상호 엇갈림되어 기판(400)의 제1면과 제2면을 차폐시키되, 제2면에서는 인서트 개구(700)를 중심으로 하측 방향을 노출시키고, 제1면에서는 인서트 개구(700)를 중심으로 상측 방향의 영역을 노출시킨다.

이때 제1안테나 패턴(100)의 비 차폐 영역은 기판 제1면과 제2면을 포함하는 전체 영역중에서 인서트 개구(700)를 중심으로 상측 영역에 해당된다.

반면에, 제2 안테나 패턴(200)은 기판(400) 제1면에서 전체가 차폐 시트(500)의 제1 차폐부(510)가 적층되는 영역에 속하기 때문에 전체 영역이 차폐된다.

또한, 제3 안테나 패턴(300)은 기판 제2면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 하측이 노출되나, 기판 제1면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 하측에 제1 차폐부(510)가 접착되고, 기판 제2면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 상측에 제2 차폐부(520)가 접착됨에 따라 인서트 개구(700)의 양측 일부가 비 차폐 영역을 형성한다.

또한, 방열 시트(900)는 기판(400)의 제1면에서 차폐 시트(500)에 적층되어 안테나에서 발열된 열을 방열시킨다. 여기서 본 발명의 방열 시트(900)는 기판(400)의 제1면에서 차폐 시트(500)가 접착된 영역에만 접착된다.

즉, 본 발명은 기판(400)의 제1면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 방열 시트(900)가 접착되지 않은 노출 영역을 갖는다.

이와 같은 방열 시트(900)의 배치는 제1 안테나 패턴(100)과 제3 안테나 패턴(300)과 접착되지 않은 노출 영역을 형성함에 따라 안테나 감지거리를 향상 시킬 수 있다. 구체적인 효과 비교는 후술한다.

차폐 시트(500)와 방열 시트(900)는 자기장 차폐 및 방열 효과를 위한 소재(예를 들면, Nano Crystal, Graphite)로 제작되며, 이는 일반적으로 공지된 구성을 적용함에 따라 구체적인 설명을 생략한다.

단차 보상재(800)는 인서트 개구(700)를 기준으로 상측의 제3 안테나 패턴(300)의 영역에 접착되어 차폐 시트(500)에 의해 발생된 단차를 보상한다. 즉, 단차 보상재(800)는 차폐 시트(500)의 제2 차폐부(520)가 인서트 개구(700)를 통하여 삽입되어 기판(400)의 제2면으로 인출됨에 따라 발생되는 기판(400)과 제2 차폐부(520)간의 단차를 보상한다.

단차 보상재(800)는 설정된 두께를 갖는 PET, PI, 종이 재질로서 제작되고, 접착면에 접착액이 도포되는 것이 바람직하다.

제1 안테나 패턴(100) 내지 제3 안테나 패턴(300), 단자부(600)는 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 안테나 패턴(100)은 기판(400)의 제1면과 제2면에서 각각 최외측 테두리를 따라 연장되는 나선형의 루프로 형성된다. 여기서 기판(400)의 제2면에 형성된 제1 안테나 패턴(110)은 시작단과 끝단이 단자부(600)로 연장된다.

또한, 제1 안테나 패턴(100)은 기판(400)의 제1면과 제2면에서 차폐 시트(500)가 접착되는 접착 영역과, 접착되지 않은 노출 영역으로 형성될 수 있다.

제1 안테나 패턴(100)의 접착 영역은 기판(400) 제1면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 하측에 해당되는 영역이며, 노출 영역은 기판(400)의 제2면에 형성된 루프 패턴 전체에 해당된다.

따라서, 제1 안테나 패턴(110)은 인서트 개구(700)의 상측에서 연장되는 구간에서 비 차폐 영역을 갖는다.

제2 안테나 패턴(200)은 기판(400)의 제1면과 제2면에서 각각 나선형의 루프로 형성된다. 이때, 기판(400)의 제2면에 형성된 제2 안테나 패턴(210)과, 기판(400)의 제1면에 형성된 제2 안테나 패턴(230)은 복 수개의 비아홀(221, 222, 223)을 통하여 상호 통전 가능하도록 연결된다.

구체적으로 설명하자면, 기판(400) 제2면의 제2 안테나 패턴(210)은 복 수개의 루프 패턴(211)들과, 복 수개의 루프 패턴(211)들의 양측 끝단에 형성된 제1 비아홀 그룹(221)과, 가장 안쪽에서 연장되는 시작단(212)과, 가장 외측의 루프 패턴에서 연장되는 끝단(213)과, 기판(400)의 제1면에 형성된 제2 안테나 패턴(230)에 연결되는 복 수개의 제2 비아홀 그룹(222, 223)을 포함한다.

기판(400) 제2면에 형성된 복 수개의 루프 패턴(211)들은 각각 나선형으로 이루어지되 제1 비아홀 그룹(221)과 제2 비아홀 그룹(222, 223)을 통하여 기판(400)의 제1면에 형성된 루프 패턴(231)들과 연결된다.

시작단(212)은 가장 안쪽의 루프 패턴으로부터 연장되어 단자부(600)에 연장되고, 끝단(213)은 가장 바깥쪽의 루프 패턴으로부터 연장되어 단자부(600)에 연장된다.

제2 안테나 패턴(210)의 시작단(212)과 끝단(213)은 제3 안테나 패턴(300)과 제1 안테나 패턴(100) 사이로 연장되어 비아홀을 통하여 단자부(600)로 연결되는 연장단(212a, 213a)으로 각각 연결되는 루프 패턴을 형성한다.

연장단(212a, 213a)은 비아홀을 통하여 제1면에 형성되는 단자부(600)의 제2단자 패턴(621, 622)에서 연장되는 연결단(621a, 622a)으로 연결된다.

이때, 시작단(212)과 끝단(213)에서 연장되는 제2 안테나 패턴(200)의 루프 패턴은 인서트 개구(700)를 중심으로 상측에 해당되는 영역에서 수평으로 진행하다가 하향 경사지게 연장된 후 다시 수평으로 연장되는 구간을 포함한다.

그리고 기판(400) 제2면의 제2 안테나 패턴(200)은 인서트 개구(700) 폭에 일치되는 구간에 해당되는 하향 경사지도록 연장되는 구간부터 수평으로 연장되는 구간까지 제2 차폐부(520)가 접착되는 접착 영역을 형성한다. 특히 제2 안테나 패턴(200)의 접착 영역 중, 하향 경사지도록 연장되는 구간은 차폐 돌기(521)에 의해 차폐된다.

즉, 기판(400)의 제2면에 형성된 제2 안테나 패턴(210)은 인서트 개구(700)의 폭과 일치되는 구간에서 차폐 시트(500)가 접착/밀착되는 접착 영역을 갖고, 그 외 나머지 영역에서 차폐 시트(500)가 접착되지 않은 노출 영역으로 형성된다.

또한, 기판(400) 제1면의 제2 안테나 패턴(230)은 나선형으로 연장된 복 수개의 루프 패턴(231)과, 가장 안쪽의 루프 패턴에 위치된 시작단(232)과, 가장 바깥쪽의 루프 패턴에 위치된 끝단(233)을 포함한다.

기판(400)의 제1면에 형성된 제2 안테나 패턴(230)의 루프 패턴(231)들은 상호 분리되어 이격된 제1 그룹(230a)과 제2 그룹(230b)으로 분할된다. 제1 그룹(230a)과 제2 그룹(230b)에 속한 루프 패턴(231)들은 양 끝단에서 각각 제2 비아홀 그룹(222, 223)을 통하여 기판(400) 제2면의 루프 패턴(211)들에 연결된다.

기판(400) 제1면의 시작단(232)과 끝단(233)은 제1 비아홀 그룹(221)중 하나 이상의 비아홀을 통하여 기판(400) 제2면의 시작단(212)과 끝단(213)에 전기적으로 연결된다.

여기서, 제1 비아홀 그룹(221)과 제2 비아홀 그룹(222, 223)은 하나의 루프 패턴에 복 수개가 형성된다. 이는 전기적 저항을 낮춤과 동시에 방열 효과를 상승시키기 위함이다.

즉, 기판(400) 제1면과 제2면에 각각 형성된 제2 안테나 패턴(200)들은 별개의 독립된 구성으로 제작되되, 제1 비아홀 그룹(221)과 제2 비아홀 그룹(222, 223)을 통하여 상호 전기적으로 연결됨에 따라 병렬 구조를 이룬다. 이와 같은 병렬 구조는 저항값을 낮추고, 방열 효과를 상승시킨다.

또한, 기판(400) 제1면의 제2 안테나 패턴(230)은 기판(400) 제2면과 달리 전체가 인서트 개구(700)를 중심으로 하측에 위치됨에 따라 전체가 차폐 영역에 해당된다.

즉, 제2 안테나 패턴(200)은 전체 영역이 차폐 시트(500)에 의해 차폐된다.

제3 안테나 패턴(300)은 기판(400)의 제1면과 제2면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 나선형으로 연장된 루프 패턴(311, 331)과, 기판(400) 제2면에서 단자부(600)로 연장되는 시작단(312)과 끝단(313), 기판(400) 배면의 루프 패턴(331)에 형성된 복 수개의 비아홀을 포함한다.

여기서, 기판(400) 제2면의 제3 안테나 패턴(310)은 기판(400) 제2면의 루프 패턴(311)에서 단자부(600)로 연장되는 시작단(312)과 끝단(313)이 형성되고, 기판(400) 제1면의 제3 안테나 패턴(330)의 시작단(332)과 끝단(333)은 비아홀을 통하여 기판(400) 제2면의 시작단(312)과 끝단(313)으로 연결된다.

또한, 제3 안테나 패턴(300)은 기판(400)에서 제1면과 제2면 일측(또는 도시된 바를 참조하면, 상측)에서 제1 안테나 패턴(100)과 제2 안테나 패턴(200)에 사이에 배치된다.

제3 안테나 패턴(310, 330)은 기판(400)의 제1면과 제2면에 각각 형성되되, 인서트 개구(700)를 통하여 인출된 차폐 시트(500)에 의해 제1면과 제2면에서 상호 반대의 영역에서 차폐 시트(500)에 의한 접착 영역과 노출 영역이 형성된다.

기판(400) 제2면의 제3 안테나 패턴(310)에서 접착 영역은 인서트 개구(700)를 기준으로 제2 차폐부(520)가 밀착되는 상측에 형성되고, 노출 영역은 인서트 개구(700)를 중심으로 하측과, 제2 차폐부(520)의 폭을 넘은 양측의 영역으로 형성된다.

또한, 기판(400) 제1면의 제3 안테나 패턴(330)에서 접착 영역은 제1 차폐부(510) 및 방열 시트(900)가 적층되는 인서트 개구(700)를 중심으로 하측 영역에 해당된다.

따라서, 제3 안테나 패턴(330)은 인서트 개구(700)를 중심으로 제2 차폐부(520)의 폭을 넘는 영역에서 비 차폐 영역이 형성된다.

단자부(600)는 기판(400)에서 연장된 FPCB로서 외부의 제어장치가 연결되는 복 수개의 단자 패턴(611, 612, 621, 622, 631, 632)을 형성한다. 즉, 단자부(600)는 제1 안테나 패턴(100)이 연장되는 제1 단자 패턴(611, 612)과, 제2 안테나 패턴(200)이 연장되는 제2 단자 패턴(621, 622)과, 제3 안테나 패턴(300)이 연장되는 제3 단자 패턴(631, 632)이 포함된다. 여기서, 제1 단자 패턴(611, 612) 내지 제3 단자 패턴(631, 632)은 각각 한 쌍으로 형성되어 각 안테나 패턴(100, 200, 300)의 시작단과 끝단에 각각 연결된다.

이중 제1 단자 패턴(611, 612)과 제3 단자 패턴(631, 632)은 각각 기판(400)의 제2면에 형성된 제1 안테나 패턴(110)과 제3 안테나 패턴(310)의 시작단과 끝단에 각각 연결된다.

제2 단자 패턴(621, 622)은 기판(400)의 제1면에서 연장되는 연장패턴(621a, 622a)을 더 구비하여 비아홀을 통하여 연결되는 제2 안테나 패턴(230)의 시작단(212)과 끝단(213)에 연결된다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 본 발명에 따른 작용 효과를 설명한다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 기판(400)의 제1면과 제2면에 각각 제1 내지 제3 안테나 패턴(110, 130, 210, 230, 310, 330)들이 각각 형성되어 비아홀들에 의해 전기적으로 연결된다. 이때, 차폐 시트(500)는 제1 차폐부(510)에서 돌출 연장된 제2 차폐부(520)가 인서트 개구(700)에 끼움되어 기판(400)의 제2면으로 돌출된다.

따라서, 기판(400)의 제1면은 인서트 개구(700)를 기준으로 그 이하의 영역에 형성된 제1 안테나 패턴(130) 내지 제3 안테나 패턴(330)들이 제1 차폐부(510)에 의해 차폐되고, 제1 안테나 패턴(130)과 제3 안테나 패턴(330)중 인서트 개구(700)를 기준으로 상측에 위치된 루프 패턴들이 노출된다.

아울러, 기판(400)의 제2면은 인서트 개구(700)를 기준으로 그 상측에 위치된 제3 안테나 패턴(310)들의 상부 영역은 차폐 시트(500)의 제2 차폐부(520)가 접착되고, 그 이하의 영역에 형성된 제1 안테나 패턴(110) 내지 제3 안테나 패턴(330)들은 노출된다.

본 발명은 이와 같이 MST 안테나 패턴들을 기판(400) 영역내에 콤팩트하게 배치할 수 있기에 안테나의 설치에 필요한 면적을 축소할 수 있어 설치 대상인 모바일 단말의 공간 활용도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 인서트 구조로 인하여 안테나 성능이 향상됨을 목표로 하며, 이와 같은 목적 달성 여부를 확인하기 위하여 종래의 NFC, MST, WPC 안테나가 일체화된 콤보 안테나가 설치된 모바일 단말과, 본 발명이 적용된 모바일 단말들간의 성능을 비교하였다.

본 발명은 제1 안테나 패턴(100)에 NFC 안테나, 제2 안테나 패턴(200)에 WPC, 제3 안테나 패턴(300)에 MST 안테나를 적용하였다. 이와 같은 각각의 안테나 패턴들의 설정은 다양한 실시예중 어느 하나이며 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 출원인은 종래기술이 적용된 비교 1과 비교 2와, 본 발명이 적용된 실시예 1과 실시예 2를 NFC 태그와 Z축 방향으로 순차적으로 이격시킨 뒤에 출력 전원을 측정하였다. 그 결과는 하기의 표 1에 개시된 바와 같다.

표 1의 항목중, 표준값은 국제 표준값으로 지정된 것이며, 종래 기술과 본 발명은 모두 국제 표준값에 통과되는 것으로 확인된다.

하지만, 아래 표 1에서 확인된 바와 같이, 종래기술과 본 발명은 태그와 거리가 멀어질 수록 그 측정값에서 명확한 차이가 나타난다.

표준값 (mV)	위치 (x, y, z)	통과 여부	종래 기술		본 발명
			비교 1	비교 2	실시예 1	실시예 2
			Vpp(mV)	Vpp(mV)	Vpp(mV)	Vpp(mV)
8.8	(0, 0, 0)	Pass	50.8	48.9	42.5	44.3
7.2	(1, 0, 0)	Pass	28.7	24.0	23.7	24.0
5.6	(2, 0, 0)	Pass	25.4	15.8	22.4	18.5
4.0	(3, 0, 0)	Pass	16.8	10.3	20.5	15.2

즉, 본 발명이 적용된 실시예들은 태그와 거리가 멀어질수록 비교 1 및 2에 비하여 20% 이상 높은 것으로 확인된다. 이를 볼 때, 본 발명은 NFC 태그와 모바일 단말간에 통신 가능한 거리(인식 거리)의 확보에 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 출원인은 복 수개의 NFC 태그와 NFC 안테나간의 최대 인식 거리를 종래기술과 비교 하였고, 그 결과는 아래 표 2에 개시된 바와 같다.

No	Mifare	Mifare Desfire EV1	Mifare Ulralight-C	Tec tiles	ACR122U
No	Read/Write	Read/Write	Read/Write	Read/Write	Read/Write
종래기술	40mm	40mm	17mm	18mm	65mm
본 발명	50mm	50mm	18mm	24mm	66mm

위 표 2에서 횡방향으로 정렬된 Mifare 내지 ACR122U는 시중에서 판매되는 NFC 태그이다. 따라서 측정 방법은 종래기술과 본 발명이 적용된 모바일 단말과 위 NFC 태그들간의 최대 인식거리를 측정하였다. 측정 결과는 위 표에서 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 콤보 안테나를 구비한 모바일 단말의 최대 인식거리가 높은 것으로 확인되었다.

또한, 출원인은 MST 안테나의 성능을 확인하였다. 이는 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 MST 안테나의 인식률 측정 결과를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, MST 안테나의 인식률 측정은 x축과 y축 방향으로 종래의 MST 안테나가 설치된 모바일 단말과, 본 발명이 적용된 모바일 단말을 이동시켰을 때 거리별 인식 여부를 표시하였다.

도 7의 (a)는 기준점(0.0)에서 x축과 y축 방향으로 종래 기술이 적용된 모바일 단말을 이동시켰을 때 인식 여부를 'X'와 'O'로서 표시하였다. 이때, x축 방향은 기준점(0, 0)에서 -4 부터 +4로서 이동시켜고, y축 방향은 -8부터 +8 까지 순차 이동시켰다.

그 결과, 인식된 포인트(예를 들면, (-4, 1), (-4, 2), (-4, 3),..)의 전체 153개중 97개로서 63.4%의 인식률을 갖는다.

도 7의 (b)는 기준점(0.0)에서 x축과 y축 방향으로 본 발명이 적용된 모바일 단말을 이동시켰을 때 인식 여부를 'X'와 'O'로서 표시하였다. 이때, x축 방향은 기준점(0, 0)에서 -4 부터 +4로서 이동시켜고, y축 방향은 -8부터 +8 까지 순차 이동시켰다.

그 결과, 인식된 포인트는 전체 153개 중 107개로서 69.9%의 인식률로서 종래에 비하여 높은 것으로 확인된다. 즉, 본 발명은 NFC 안테나 및 MST 안테나 성능이 종래에 비하여 향상된 것이 확인되었다.

이와 같은 안테나 성능의 차이는 서로 다른 주파수 대역의 안테나들을 상호 중첩 또는 인접하지 않도록 배치함에 따라 발생된 것이다.

즉, 위 실시예에서 NFC 안테나는 위 실시예에서 제1 안테나 패턴(100)으로서 고주파수 대역을 갖으며, WPC 안테나와 MST 안테나는 저주파수 대역으로서 제2 안테나 패턴(200)과 제3 안테나 패턴(300)에 해당 된다.

여기서, NFC 안테나는 WPC 안테나와 상하좌우측 방향중 하단부에서만 WPC 안테나와 인접하고, MST 안테나는 상측에서 NFC 안테나와 인접하고 중첩되는 부분이 없고, 하측에서 WPC 안테나와 인접한 위치에 배치된다. 특히 본 발명의 기판(400)은 일측에서 외측으로 확장된 영역으로 이루어진 확장부(530)가 형성되고, 그 확장된 영역의 테두리를 따라 NFC 안테나가 연장됨에 따라 WPC 안테나 및 MST 안테나간의 이격거리를 더욱 확장시킬 수 있다.

이와 같은 안테나들의 배치는 인접한 부분을 최소화할 수 있고, 중첩된 구간이 없음에 따라 서로 다른 주파수 대역을 갖는 안테나 패턴간의 간섭을 방지할 수 있도록 한다.

그러나 종래의 콤보 안테나들은, 도 8을 참조하면, 기판의 중심부에 동심원을 이루는 WPC 안테나(2)를 중심으로 외측에서 NFC 안테나(1)가 기판의 테두리를 따라 연장되되, MST 안테나(3)가 고리형으로 기판 외측으로 연장된 구조로 형성된다.

이와 같은 배치 구조는 통하여 NFC 안테나가 기판 테두리를 따라 연장됨에 따라, 예를 들면, 도시된 바와 같이 사각형의 형상으로 배치되어 중심부에 동심원을 이루는 WPC 안테나와 총 4방향에서 인접된 구간을 갖는다. 따라서 종래에는 이와 같은 배치로 인하여 간섭이 발생됨에 따라 안테나 성능이 저하된 것이다.

그러나, 본 발명은 서로 다른 주파수 대역을 갖는 안테나 패턴들간의 배치가 간섭을 방지할 수 있도록 배치된 것이기에 종래기술에 비하여 안테나 성능을 향상시킬 수 있었다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100, 110, 130 : 제1 안테나 패턴 200, 210, 230 : 제2 안테나 패턴
211, 231 : 루프 패턴 212, 232 : 시작단
213, 233 : 끝단 221, 222 223 : 비아홀 그룹
300, 310, 330 : 제3 안테나 패턴 400 : 기판
500 : 차폐 시트 510 : 제1 차폐부
520 : 제2 차폐부 600 : 단자부
611, 612 : 제1 단자 패턴 621, 622 : 제2 단자 패턴
631, 632 : 제3 단자 패턴 700 : 인서트 개구
800 : 단차 보상재 900 : 방열 시트

Claims

기판(400)에서 외측 테두리를 따라 나선형으로 형성되는 제1 안테나 패턴(100);
기판(400)의 내측에서 나선형으로 형성되는 제2 안테나 패턴(200);
기판(400)에서 일방향으로 절개되는 인서트 개구(700);
기판(400)의 제1면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 하측에서 제1 차폐부(510)에 적층되는 방열 시트(900); 및
기판(400)의 제1면과 제2면을 엇갈려 차폐시키도록 인서트 개구(700)로 삽입되어 끼움식으로 결합되는 차폐 시트(500);를 포함하고,
차폐 시트(500)는
기판(400)의 제1면을 차폐시키는 제1 차폐부(510); 및
제1 차폐부(510)에서 연장 형성되고, 인서트 개구(700)에 끼움되어 기판(400)의 제2면을 차폐시키는 제2 차폐부(520);를 포함하고,
제1 안테나 패턴(100)은
기판의 제1면과 제2면중 적어도 하나에서 차폐 시트(500)에 의해 차폐되지 않은 비 차폐 영역과 방열 시트가 접착되지 않은 노출 영역을 갖고,
제1 안테나 패턴(100)의 비 차폐 영역과 노출 영역은 인서트 개구(700)를 중심으로 상측에서 연장되는 루프 패턴인 것을 특징으로 하는 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나.
제1항에 있어서, 제2 안테나 패턴(200)은
기판의 제1면에서 나선형의 루프 패턴들이 동심원을 이루는 전체 영역이 제1 차폐부(510) 및 방열 시트(900)가 적층되는 접착 영역; 및
기판(400) 제2면의 내측에서 나선형의 루프 패턴으로서 동심원을 이루어 제2 차폐부(520)가 접착되는 접착 영역과, 차폐 시트(500)가 적층되지 않은 노출 영역을 형성하는 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나.
제1항에 있어서, 기판(400)의 제2면에서 인서트 개구(700)를 통하여 인출된 차폐 시트(500)의 두께 차에 따른 단차를 보상하도록 기판(400)의 제2면에서 인서트 개구(700)를 중심으로 상측에 접착되는 단차 보상재(800);를 더 포함하는 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나.
제1항에 있어서, 제2 차폐부(520)는 제2면에서
기판(400)의 테두리 부분을 따라 연장되는 제1 안테나 패턴(100, 110)의 하측에서 제2 안테나 패턴(200, 210)의 시작단과 끝단에서 연장되어 단자패턴으로 연장되는 패턴들을 차폐시키는 차폐 돌기(521)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인서트 구조를 갖는 콤보 안테나.