KR101968045B1 - 안테나 모듈 - Google Patents

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KR101968045B1
KR101968045B1 KR1020180083111A KR20180083111A KR101968045B1 KR 101968045 B1 KR101968045 B1 KR 101968045B1 KR 1020180083111 A KR1020180083111 A KR 1020180083111A KR 20180083111 A KR20180083111 A KR 20180083111A KR 101968045 B1 KR101968045 B1 KR 101968045B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임 상에 배치된 도전성 패턴을 포함하고, 상기 도전성 패턴은 제1 도전체층, 상기 제1 도전체층 상의 제2 도전체층 및 상기 제2 도전체층 상의 제3 도전체층을 포함하고, 상기 도전성 패턴의 표면은 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 갖는, 안테나 모듈을 제공한다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}
본 발명은 안테나 모듈에 대한 것으로, 특히, 휴대용 단말기에 적용되는 안테나 모듈에 대한 것이다.
통신단말기에는 전파를 송신 및 수신하기 위한 안테나가 설치된다. 예를 들어, 휴대폰이나 무전기 등과 같은 휴대용 통신단말기에는 전파 송수신용 안테나가 설치된다.
통신단말기의 소형화 및 경량화 추세에 따라 안테나도 소형화되고 있으며, 근래에는 기기에 내장되는 내장형 안테나가 널리 사용되고 있다.
예를 들어, 한국특허공개 제2005-0013705호에 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치가 개시되어 있다. 도 1은 종래 내장형 안테나 장치의 일례에 대한 개략적인 분해 사시도이다. 도 1에 도시된 내장형 안테나 장치는, 단말기의 내측면 소정 영역에 도전성 물질로 도포된 그라운드에 접지되는 쉴드 플레이트(10), 쉴드 플레이트(10)에 대면하여 설치되는 안테나 플레이트(20) 및 쉴드 플레이트(10)와 안테나 플레이트(20) 사이에 개재되는 캐리어(30)를 포함한다. 그러나, 이러한 구조를 갖는 내장형 안테나의 경우, 쉴드 플레이트(10), 안테나 플레이트(20), 캐리어(30) 및 안테나 플레이트와 연결된 인쇄회로기판(미도시)이 각각 별도로 제작된 후 조립되어야 하기 때문에, 제조 공정이 번거롭고 제조 비용이 많이 소모되는 단점이 있다.
종래 내장형 안테나 장치의 다른 예로, 전파 송수신용 방사체 역할을 하는 도전성 패턴이 베이스 프레임의 소정 영역에 직접 형성되어 있는 안테나 모듈이 알려져 있다. 그러나, 도전성 패턴과 베이스 프레임 사이의 부착력이 충분하지 못한 경우, 정밀한 패턴 형성이 어렵고, 도전성 패턴이 베이스 프레임으로부터 박리되거나, 도전성 패턴 형성용 금속 물질의 잔해 등으로 인하여, 안테나 모듈에 불량이 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2005-013705호(발명의 명칭: 휴대용 단말기의 내장형 안테나 장치, 공개일: 2005년 02월 05일 공개)
본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결할 수 있는 안테나 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 전파를 송수신하는 방사체를 역할을 하는 도전성 패턴이 베이스 프레임에 안정적으로 부착되어, 안정성 및 신뢰성이 우수한 안테나 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는, 베이스 프레임과 도전성 패턴의 표면 형상 및 면적 조도(areal roughness) 조정함으로써, 도전성 패턴이 베이스 프레임에 안정적으로 부착되도록 하고자 한다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는, 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임 상에 배치된 도전성 패턴을 포함하고, 상기 도전성 패턴은 제1 도전체층, 상기 제1 도전체층 상의 제2 도전체층 및 상기 제2 도전체층 상의 제3 도전체층을 포함하고, 상기 도전성 패턴의 표면은 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 갖는, 안테나 모듈을 제공한다.
상기 제1 도전체층은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제1 도전체층은 0.2 내지 2㎛의 두께를 갖는다.
상기 제2 도전체층은 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2 도전체층은 8 내지 17㎛의 두께를 갖는다.
상기 제3 도전체층은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제3 도전체층은 1 내지 7㎛의 두께를 갖는다.
상기 도전성 패턴의 가장자리에서 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층이 서로 접촉한다.
상기 도전성 패턴의 가장자리에서 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층이 서로 접촉하여 폐공간을 형성하며, 상기 제2 도전체층은 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층에 의하여 형성된 폐공간 내에 배치된다.
상기 도전성 패턴은 상기 베이스 프레임과 상기 제1 도전체층 사이에 배치된 시드층(seed layer)을 더 포함한다.
상기 시드층(seed layer)은 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 베이스 프레임은 언덕 및 골을 포함하는 요철부를 가지며, 상기 도전성 패턴은 상기 요철부 상에 배치된다.
상기 베이스 프레임에는, 어느 한 방향을 따라, 500㎛ 길이당 평균 3 내지 7개의 상기 언덕 및 평균 3 내지 7개의 상기 골이 형성되어 있다.
상기 베이스 프레임은, 상기 요철부의 상기 언덕 및 골의 표면에 형성된 홀(hole)을 갖는다.
상기 홀(hole)은 3 내지 30㎛의 깊이를 갖는다.
상기 베이스 프레임은, 상기 홀(hole)의 표면에 형성된 공극을 포함한다.
상기 공극은 0.3 내지 3㎛의 깊이를 갖는다.
상기 도전성 패턴은 상기 공극에 배치된 시드층을 더 포함한다.
상기 도전성 패턴은 전파를 송신, 수신 또는 송수신하는 방사체이다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임 상에 배치된 방사체를 포함하고, 상기 방사체는 제1 도전체층, 상기 제1 도전체층 상의 제2 도전체층 및 상기 제2 도전체층 상의 제3 도전체층을 포함하고, 상기 방사체의 표면은 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 갖는, 안테나 모듈을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 방사체 영역을 갖는 베이스 프레임 및 상기 방사체 영역에 배치된 방사체를 포함하고, 상기 방사체 영역에는 언덕 및 골을 갖는 요철부가 형성되어 있고, 상기 요철부의 상기 언덕 및 골의 표면에는 홀(hole)이 형성되어 있고, 상기 방사체는 제1 도전체층, 상기 제1 도전체층 상의 제2 도전체층 및 상기 제2 도전체층 상의 제3 도전체층을 포함하는, 안테나 모듈을 제공한다.
상기 홀의 표면에는 공극이 형성되어 있다.
상기 방사체는, 상기 공극에 배치되어 상기 제1 도전체층과 접촉하는 시드층을 더 포함한다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈을 구성하는 베이스 프레임과 도전성 패턴의 표면 형상 및 면적 조도(areal roughness)가 소정의 범위로 조정된다. 그에 따라, 도전성 패턴이 베이스 프레임에 안정적으로 부착된다. 전파를 송수신하는 방사체 역할을 하는 도전성 패턴이 베이스 프레임에 안정적으로 부착됨으로써, 방사체의 분리에 의한 안테나 모듈의 불량이 방지된다.
또한, 도전성 패턴이 베이스 프레임에 안정적으로 부착되기 때문에, 미세 패턴을 갖는 방사체가 제조될 수 있다. 또한, 도전성 패턴을 형성하는 도전체 물질의 확산이나 불필요한 잔존이 방지되어 안테나 모듈의 불량이 방지된다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 종래 내장형 안테나 장치의 일례에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분에 대한 확대도이다.
도 4는 도 3의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 4의 "B" 부분에 대한 확대도이다.
도 6은 도 4의 "C" 부분에 대한 확대도이다.
도 7은 도 6의 "D" 부분에 대한 확대도이다.
도 8a 및 8b는 각각 공극의 형상에 대한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 패턴의 표면 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 패턴의 표면에 대한 3차원 사진이다.
도 11은 산술 평균 높이(Sa)를 설명하는 개략도이다.
도 12는 최대 높이(Sz)를 설명하는 개략도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내의 변경과 변형을 모두 포함한다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 의해 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지칭될 수 있다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소가 단수로 표현된 경우, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함한다. 또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석된다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
다양한 구성요소들을 서술하기 위해, '제1', '제2' 등과 같은 표현이 사용되지만, 이들 구성요소들은 이러한 용어에 의해 제한되지 않는다. 이러한 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 평면도이고, 도 3은 도 2의 "A" 부분에 대한 확대도이고, 도 4는 도 3의 I-I'를 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 베이스 프레임(110) 및 베이스 프레임(110) 상에 배치된 도전성 패턴(120)을 포함한다.
베이스 프레임(110)은 절연성 물질로 만들어질 수 있다. 무게 및 제조의 편이성 등을 고려하여, 플라스틱 재료에 의해 베이스 프레임(110)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 베이스 프레임(110)은 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌테레프텔레이드(PET) 및 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 절연성 물질에 의하여 베이스 프레임(110)이 만들어질 수도 있다.
도전성 패턴(120)은 베이스 프레임(110) 상에 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴(120)은 전파를 송수신하는 방사체 역할을 한다. 따라서, 도전성 패턴(120)을 방사체라고도 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 베이스 프레임(110) 상에 배치된 적어도 하나의 도전성 패턴(120)을 포함한다. 안테나 모듈(100)은 2개 이상의 도전성 패턴을 포함할 수도 있다. 도 2를 참조하면, 안테나 모듈(100)은 3개의 도전성 패턴(120, 130, 140)을 포함한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 안테나 모듈(100)은 4개 이상의 도전성 패턴을 포함할 수도 있다.
복수개의 도전성 패턴(120, 130, 140)은 각각의 기능에 따라 서로 다른 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 도전성 패턴(120, 130, 140)은, 패턴 형상에 따라 각각 서로 다른 주파수의 전파를 송신 또는 수신할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 도전성 패턴(120, 130, 140)은 동일한 적층 구조를 가질 수 있다.
이하, 복수의 도전성 패턴(120, 130, 140) 중 하나의 도전성 패턴(120)을 참조하여, 도전성 패턴(120)을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴(120)의 표면은 면적 조도(areal roughness)를 갖는다. 도전성 패턴(120)의 표면은, 면적 조도(areal roughness)로, 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 면적 조도(areal roughness)를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴(120)의 표면은, 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 갖는다.
산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height)는 2차원 표면 조도인 Ra를 3차원으로 확장한 것이다. 도 11은 산술 평균 높이(Sa)를 설명하는 개략도이다.
산술 평균 높이(Sa)는 ISO 25178의 규격에 따라 측정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 산술 평균 높이(Sa)는 평균면(mean plane)에 대한 각 지점의 높이 또는 깊이의 절대값(|Z(x,y)|)의 절대값의 합을 그 면적으로 나눈 값이다. 여기서, 평균면(mean plane)은, 측정 영역 내에서 각 지점의 높이의 합의 크기와 깊이의 합의 크기가 동일하게 되는 가상의 면이다. 따라서, 평균면(mean plane)을 기준으로, 높이의 합과 깊이의 합은 그 크기가 서로 동일하다. 다시 말하면, 측정 영역에 대한 3차원(3D) 프로파일에 있어서, 평균면(mean plane)으로부터 돌출된 부분(돌출부, P)의 체적의 합(높이의 합)과 평균면(mean plane)으로부터 함몰된 부분(오목부, V)의 체적의 합(깊이의 합의 크기)는 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 산술 평균 높이(Sa)는 다음 식 1로 구해진다.
[식 1]
Figure 112018070644824-pat00001
여기서 면적(A)는 xy 표면을 기준으로 계산된 면적이고, 높이[Z(x,y)]는 z축을 따라 측정된다.
예를 들어, 측정 대상 표면의 3차원(3D) 프로파일에 있어서, 오목부(V)를 돌출부(P)로 반전시키고, 평균면(mean plane)에 대한 각 지점의 높이[Z(x,y)]의 합을 측정 대상 면적으로 나눔으로써 산술 평균 높이(Sa)를 구할 수 있다.
산술 평균 높이(Sa)는 ISO 25178의 규격에 따른 측정을 수행하는 측정장치에 의하여 측정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 형상 측정 레이저 마이크로스코프(3D Laser Scanning Microscope)인 KEYENCE社의 VK-X1000TM을 이용하여, ISO 25178의 규격에 따라 산술 평균 높이(Sa)를 측정할 수 있다.
도전성 패턴(120) 표면의 산술 평균 높이(Sa)가 4.7㎛ 미만인 경우, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 계면의 표면 조도가 낮아, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120)의 부착성이 저하될 수 있다.
반면, 도전성 패턴(120) 표면의 산술 평균 높이(Sa)가 5.7㎛를 초과하는 경우, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 계면이 과도하게 거칠어, 도전성 패턴(120)의 막 안정성이 저하되며, 단선 또는 단락 등이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴(120) 표면은 4.7㎛ 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa)를 갖는다.
최대 높이(Sz; Maximum height)는 측정 영역 내에서 가장 높은 돌출부(P)의 높이(절대값)와 가장 깊은 오목부(V)의 깊이(절대값)의 합이다. 도 12는 최대 높이(Sz)를 설명하는 개략도이다. 최대 높이(Sz)는 ISO 25178의 규격에 따라 측정된다.
도 12를 참조하면, 최대 높이(Sz; Maximum height)는, 측정 영역 내에서 평균면(mean plane)으로부터 가장 높은 돌출부(P)의 높이와 가장 깊은 오목부(V)의 깊이의 합으로 계산된다.
구체적으로, 최대 높이(Sz)는 다음 식 2로 구해진다.
[식 2]
Sz = |Sp| + |Sv|
여기서, "Sp"는 측정 영역 내에서 가장 높은 돌출부(P)의 높이이고, "Sv"는 가장 깊은 오목부(V)의 깊이이다.
최대 높이(Sz)는 ISO 25178의 규격에 따른 측정을 수행하는 측정장치에 의하여 측정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 형상 측정 레이저 마이크로스코프(3D Laser Scanning Microscope)인 KEYENCE社의 VK-X1000TM을 이용하여, ISO 25178의 규격에 따라 최대 높이(Sz)를 측정할 수 있다.
도전성 패턴(120) 표면의 최대 높이(Sz)가 40㎛ 미만인 경우, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 계면의 표면 조도가 낮아, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120)의 부착성이 저하될 수 있다.
반면, 도전성 패턴(120) 표면의 최대 높이(Sz)가 55㎛를 초과하는 경우, 돌출부(P)와 오목부(V) 높낮이 차이가 심하여, 도전성 패턴(120)의 부착력 및 막 안정성이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴(120)의 표면은 40㎛ 내지 55㎛의 최대 높이(Sz)를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴(120)은 적어도 하나의 도전제층을 포함한다. 도 4를 참조하면, 도전성 패턴(120)은 제1 도전체층(121), 제1 도전체층(121) 상의 제2 도전체층(122) 및 제2 도전체층(122) 상의 제3 도전체층(123)을 포함한다.
제1 도전체층(121)은, 도전성을 가지며 베이스 프레임(110)과 우수한 접착성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 제1 도전체층(121)은, 예를 들어, 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 도전체층(121) 형성을 위해 다른 금속 또는 도전성 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 니켈(Ni) 도금에 의하여 제1 도전체층(121)이 만들어질 수 있다. 니켈(Ni) 도금의 방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 공지의 니켈(Ni) 도금의 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전체층(121)은 니켈(Ni)과 하이포아인산나트륨(sodium hypophosphite)(NaH2PO2)을 이용하는 도금에 의하여 만들어질 수 있다. 또한, 제1 도전체층(121) 형성을 위해 황산니켈(NiSO4ㅇ6H2O), 염화니켈(NiCl2ㅇ6H2O), 붕산(H3BO3) 등이 사용될 수도 있다.
제1 도전체층(121)은 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 부착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
제1 도전체층(121)은 0.2 내지 2㎛의 두께를 갖는다. 제1 도전체층(121)의 두께가 0.2㎛ 미만인 경우, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 부착력이 충분하지 않을 수 있다. 반면, 제1 도전체층(121)의 두께가 2㎛를 초과하는 경우, 도전성 패턴(120)의 두께가 필요 이상으로 두꺼워져 박형화에 불리하고, 도전성 패턴(120)의 박리가 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 도전체층(121)은 0.5 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있다.
제2 도전체층(122)은 우수한 도전성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 제2 도전체층(122)은, 예를 들어, 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 도전체층(122) 형성을 위해 다른 금속 또는 도전성 재료가 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구리(Cu) 도금에 의하여 제2 도전체층(122)이 만들어질 수 있다. 구리(Cu) 도금의 방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 공지의 구리(Cu) 도금 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 구리(Cu) 도금을 위하여, 구리(Cu)와 함께 수산화나트륨(NaOH), 포름알데하이드(HCHO) 등이 사용될 수 있다.
제2 도전체층(122)은 전파를 송수신하는 메인 도체 역할을 한다.
제2 도전체층(122)은 8 내지 17㎛의 두께를 갖는다. 제2 도전체층(122)의 두께가 8㎛ 미만인 경우, 도전성 패턴(120)의 전기 전도성이 충분하지 못할 수 있다. 반면, 제2 도전체층(122)의 두께가 17㎛를 초과하는 경우, 도전성 패턴(120)의 두께가 필요 이상으로 두꺼워져 박형화에 불리하다. 보다 구체적으로, 제2 도전체층(122)은 9 내지 15㎛의 두께를 가질 수 있다.
제3 도전체층(123)은, 도전성을 가지며 부식 또는 변성에 대한 저항성이 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 제3 도전체층(123)은, 예를 들어, 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제3 도전체층(123) 형성을 위해 다른 금속 또는 도전성 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 니켈(Ni) 도금에 의하여 제3 도전체층(123)이 만들어질 수 있다. 니켈(Ni) 도금의 방법에 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 공지의 니켈(Ni) 도금의 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제3 도전체층(123)은 니켈(Ni)과 하이포아인산나트륨(sodium hypophosphite)(NaH2PO2)을 이용하는 도금에 의하여 만들어질 수 있다. 또한, 제3 도전체층(123) 형성을 위해 황산니켈(NiSO4ㅇ6H2O), 염화니켈(NiCl2ㅇ6H2O), 붕산(H3BO3) 등이 사용될 수도 있다.
제3 도전체층(123)은 제2 도전체층(122) 및 도전성 패턴(120)을 보호하는 역할을 한다.
제3 도전체층(123)은 1 내지 7㎛의 두께를 가질 수 있다. 제3 도전체층(123)의 두께가 1㎛ 미만인 경우, 제2 도전체층(122)이 충분히 보호되지 못할 수 있다. 반면, 제3 도전체층(123)의 두께가 7㎛를 초과하는 경우, 도전성 패턴(120)의 두께가 필요 이상으로 두꺼워져 박형화에 불리하다.
도 5를 참조하면, 도전성 패턴(120)의 가장자리에서 제1 도전체층(121)과 상기 제3 도전체층(123)이 서로 접촉할 수 있다.
도 5는 도 4의 "B" 부분에 대한 확대도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도전성 패턴(120)의 가장자리에서 제1 도전체층(121)과 제3 도전체층(123)이 서로 접촉하여 폐공간을 형성하며, 제2 도전체(122)층은 제1 도전체층(121)과 제3 도전체층(123)에 의하여 형성된 폐공간 내에 배치될 수 있다. 그에 따라, 제2 도전체(122)층이 효율적으로 보호될 수 있다.
도전성 패턴(120)은 시드층(seed layer)(124)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴(120)은 베이스 프레임(110)과 제1 도전체층(121) 사이에 배치된 시드층(124)을 더 포함할 수 있다(도 7 참조).
시드층(124)은 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120)의 부착력을 향상시킨다. 시드층(124)은 베이스 프레임(110)을 구성하는 플라스틱과 같은 절연체 및 도전성 패턴(120)의 최하층인 제1 도전체층(121) 모두와 우수한 부착력을 갖는 물질로 만들어진다. 그에 따라, 시드층(124)을 매개로 베이스 프레임(110)과 제1 도전체층(121)이 우수한 결합을 형성함으로써, 도전성 패턴(120)이 베이스 프레임(110)에 안정적으로 부착될 수 있다.
금속 및 플라스틱과 우수한 부착력을 갖는 물질이라면 제한 없이 시드층(124) 형성용 물질로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시드층(124)은, 예를 들어, 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 염화팔라듐(PdCl2)이 용해되어 있는 염산(HCl) 용액에 베이스 프레임(110)을 침지함으로써 시드층(124)이 형성될 수 있다. 또는, 염화주석(SnCl2)이 용해되어 있는 수산화나트륨염산(NaOH) 용액에 베이스 프레임(110)을 침지함으로써 시드층(124)이 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 베이스 프레임(110)은 언덕(P1) 및 골(V1)을 포함하는 요철부를 가지며, 도전성 패턴(120)은 요철부 상에 배치된다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 베이스 프레임(110)의 일부 영역에 요철부가 형성되며, 도전성 패턴(120)은 베이스 프레임(110)의 영역 중 요철부가 형성되어 있는 영역에 배치된다.
도전성 패턴(120)은 베이스 프레임(110)의 표면 형상과 거의 동일한 표면 형상을 갖는다. 베이스 프레임(110)은 표면 프로파일(profile)을 가지며, 베이스 프레임(110) 상에 형성된 도전성 패턴(120)은 베이스 프레임(110)과 거의 동일한 표면 프로파일(profile)을 갖는다. 도전성 패턴(120)은 박막으로 형성되기 때문에, 베이스 프레임(110)이 표면 프로파일은 도전성 패턴(120)에 반영된다.
따라서, 베이스 프레임(110)의 언덕(P1)에는 도전성 패턴(120)의 볼록부(P)가 형성되고, 베이스 프레임(110)의 골(V1)에는 도전성 패턴(120)의 오목부(V)가 형성된다.
베이스 프레임(110)이 언덕(P1)과 골(V1)을 포함하는 불규칙한 표면을 가지기 때문에, 도금 등에 의해 도전성 패턴(120)이 형성될 때, 도전성 패턴(120)이 베이스 프레임(110)에 용이하게 부착될 수 있다. 그에 따라, 도전성 패턴(120)의 부착력이 향상된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 베이스 프레임(110)에는, 어느 한 방향을 따라, 500㎛ 길이당 평균 3 내지 7개의 언덕(P1) 및 평균 3 내지 7개의 골(V1) 형성되어 있다. 그에 따라, 도전성 패턴(120) 역시, 어느 한 방향을 따라, 500㎛ 길이당 3 내지 7개의 돌출부(P) 및 3 내지 7개의 오목부(V)를 갖는다.
베이스 프레임(110)의 어느 한 방향을 따라, 500㎛ 길이당 언덕(P1) 및 골(V1) 개수가 각각 3개 미만인 경우, 베이스 프레임(110)의 표면 조도가 낮아 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120)의 부착성이 저하될 수 있다.
반면, 베이스 프레임(110)의 어느 한 방향을 따라, 500㎛ 길이당 언덕(P1) 및 골(V1) 개수가 각각 7개를 초과하는 경우, 베이스 프레임(110)의 표면이 과도하게 거칠어 도전성 패턴(120)의 막 안정성이 저하될 수 있다.
도 6을 참조하면, 베이스 프레임(110)은, 요철부의 언덕(P1) 및 골(V1)의 표면에 형성된 홀(hole)(113)을 갖는다.
도 6은 도 4의 "C" 부분에 대한 확대도이다. 도 6에 요철부의 언덕(P1) 및 골(V1)의 표면을 따라 형성되어 있는 홀(113)이 도시되어 있다. 홀(113)은, 예를 들어, 베이스 프레임(110) 형성 후, 레이저 조사에 의한 표면 처리 과정에서 형성될 수 있다. 이 경우, 홀(113)은 점광원 형태의 레이저에 의하여 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 홀(113)은 레이저 조사 부위에 해당된다.
홀(113)의 존재로 인하여, 베이스 프레임(110)의 미세 거칠기가 증가하여, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120)의 부착력이 향상될 수 있다.
홀(113)은, 예를 들어, 3 내지 30㎛의 깊이를 가질 수 있다. 홀(113)의 깊이가 3㎛ 미만인 경우, 베이스 프레임(110)의 미세 거칠기 증가 정도가 미미하여, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 부착력 향상 효과가 거의 발생되지 않는다.
반면, 홀(113)의 깊이가 30㎛를 초과하는 경우, 과도한 홀(113) 깊이로 인해, 도전성 패턴(120)을 구성하는 제1 도전체층이 홀(113)의 바닥까지 연장되어 형성되지 못하여, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 부착력이 저하될 수 있다.
도 7은 도 6의 "D" 부분에 대한 확대도이다.
도 7을 참조하면, 베이스 프레임(110)은, 홀(113)의 표면에 형성된 공극(115)을 포함한다. 베이스 프레임(110)에 레이저를 조사하는 과정에서 베이스 프레임(110)을 구성하는 성분의 분해 또는 열화(degradation)되는데, 베이스 프레임(110)에 대한 후처리 또는 세정하는 과정에서 이러한 부분들이 제거됨으로써 공극(115)이 형성될 수 있다.
공극은 0.3 내지 3㎛의 깊이를 가질 수 있다. 이러한 공극(115)에 의하여 베이스 프레임(110)의 미세 거칠기가 증가되어, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120)의 부착력이 향상될 수 있다.
또한, 공극(115)에는 시드층(124)가 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도전성 패턴(120)은 공극(115)에 배치된 시드층(124)을 더 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 미세한 공극(115)에 배치된 시드층(124)은 베이스 프레임(110)으로부터 용이하게 박리되지 않는다. 그에 따라, 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120)이 용이하게 분리되지 않아 베이스 프레임(110)과 도전성 패턴(120) 사이의 부착력이 향상된다. 그 결과, 도전성 패턴(120)의 안정성이 향상됨으로써, 안테나 모듈(100)의 안정성이 향상된다. 이러한 안테나 모듈(100)은 우수한 신뢰성을 가지며, 불량률이 감소된다.
도 8a 및 8b는 각각 공극(115)의 형상(115a, 115b)에 대한 개략도이다. 공극(115)의 형상(115a, 115b)에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 도면으로 모두 표시할 수는 없지만, 도 8a 및 8b에 도시된 형상(115a, 115b) 외에, 다른 다양한 형상을 갖는 공극(115)이 만들어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 패턴(120)의 표면 사진이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 패턴(120)의 표면에 대한 3차원 사진이다.
도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 패턴(120)의 표면은, 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 갖는다.
도 9에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전성 패턴(120)은, 어느 한 방향을 따라, 500㎛ 길이당 평균 3 내지 7개의 돌출부(P) 및 평균 3 내지 7개의 오목부(V)를 갖는다.
또한, 도 10을 참조하면, 도전성 패턴(120)은 평균면(mean plane)을 기준으로 돌출부의 최고 높이(t1) 및 오목부의 최저 깊이(t2)를 갖는다.
이러한 표면 형상을 갖는 도전성 패턴(120)은, 전파를 송신하거나, 수신하거나, 송수신하는 방사체로 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 전파를 송수신하는 다양한 단말기에 적용될 수 있으며, 특히, 핸드폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대용 단말기에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 베이스 프레임(110) 및 베이스 프레임(110) 상에 배치된 방사체를 포함하는 안테나 모듈을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 방사체는 제1 도전체층(121), 제1 도전체층(121) 상의 제2 도전체층(122) 및 제2 도전체층(122) 상의 제3 도전체층(123)을 포함한다. 또한 방사체의 표면은, 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 갖는다.
이러한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방사체는, 도 2 내지 도 7에 도시된 도전성 패턴(120)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 방사체 영역을 갖는 베이스 프레임(110) 및 방사체 영역에 배치된 방사체를 포함하는 안테나 모듈을 제공한다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방사체는 도 2 내지 도 7에 도시된 도전성 패턴(120)에 대응되며, 방사체 영역은 베이스 프레임(110)에서 도전성 패턴(120)이 형성된 영역에 대응된다.
구체적으로, 도 2에 있어서, 베이스 프레임(110) 중 도전성 패턴(120)이 형성되어 있는 영역 영역이 방사체 영역에 대응된다.
방사체 영역에는 언덕(P1) 및 골(V1)을 갖는 요철부가 형성되어 있고, 요철부의 언덕(P1) 및 골(V1)의 표면에는 홀(133)이 형성되어 있다.
방사체는, 제1 도전체층(121), 제1 도전체층(121) 상의 제2 도전체층(122) 및 제2 도전체층(122) 상의 제3 도전체층(123)을 포함한다.
또한, 홀(113)의 표면에는 공극(115)이 형성되어 있다.
방사체는, 공극(115)에 배치되어 제1 도전체층(121)과 접촉하는 시드층(124)을 더 포함한다.
100: 안테나 모듈 110: 베이스 프레임
113: 홀 115: 공극
120, 130, 140: 도전성 패턴
121: 제1 도전체층 122: 제2 도전체층
123: 제3 도전체층 124: 시드층

Claims (23)

  1. 베이스 프레임; 및
    상기 베이스 프레임 상에 배치된 도전성 패턴;을 포함하고,
    상기 도전성 패턴은,
    제1 도전체층;
    상기 제1 도전체층 상의 제2 도전체층; 및
    상기 제2 도전체층 상의 제3 도전체층;을 포함하고,
    상기 도전성 패턴의 표면은, 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 가지며,
    상기 도전성 패턴의 가장자리에서 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층이 서로 접촉하는, 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전체층은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함하는, 안테나 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 도전체층은 0.2 내지 2㎛의 두께를 갖는, 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전체층은 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함하는, 안테나 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 도전체층은 8 내지 17㎛의 두께를 갖는, 안테나 모듈
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 도전체층은 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함하는, 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 도전체층은 1 내지 7㎛의 두께를 갖는, 안테나 모듈.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 패턴의 가장자리에서 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층이 서로 접촉하여 폐공간을 형성하며,
    상기 제2 도전체층은 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층에 의하여 형성된 폐공간 내에 배치된, 안테나 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 패턴은 상기 베이스 프레임과 상기 제1 도전체층 사이에 배치된 시드층(seed layer)을 더 포함하는, 안테나 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시드층(seed layer)은 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함하는, 안테나 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은 언덕 및 골을 포함하는 요철부를 가지며,
    상기 도전성 패턴은 상기 요철부 상에 배치된, 안테나 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 베이스 프레임에는, 어느 한 방향을 따라, 500㎛ 길이당 평균 3 내지 7개의 상기 언덕 및 평균 3 내지 7개의 상기 골이 형성되어 있는, 안테나 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은, 상기 요철부의 상기 언덕 및 골의 표면에 형성된 홀(hole)을 갖는, 안테나 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 홀(hole)은 3 내지 30㎛의 깊이를 갖는, 안테나 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은, 상기 홀(hole)의 표면에 형성된 공극을 포함하는, 안테나 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 공극은 0.3 내지 3㎛의 깊이를 갖는, 안테나 모듈.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 도전성 패턴은 상기 공극에 배치된 시드층을 더 포함하는, 안테나 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 패턴은 전파를 송신, 수신 또는 송수신하는 방사체인, 안테나 모듈.
  20. 베이스 프레임; 및
    상기 베이스 프레임 상에 배치된 방사체;를 포함하고,
    상기 방사체는,
    제1 도전체층;
    상기 제1 도전체층 상의 제2 도전체층; 및
    상기 제2 도전체층 상의 제3 도전체층;을 포함하고,
    상기 방사체의 표면은, 4.7 내지 5.7㎛의 산술 평균 높이(Sa: arithmetical mean height) 및 40 내지 55㎛의 최대 높이(Sz; Maximum height)로 표현되는 면적 조도(areal roughness)를 가지며,
    상기 방사체의 가장자리에서 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층이 서로 접촉하는, 안테나 모듈.
  21. 방사체 영역을 갖는 베이스 프레임; 및
    상기 방사체 영역에 배치된 방사체;를 포함하고,
    상기 방사체 영역에는 언덕 및 골을 갖는 요철부가 형성되어 있고,
    상기 요철부의 상기 언덕 및 골의 표면에는 홀(hole)이 형성되어 있고,
    상기 방사체는,
    제1 도전체층;
    상기 제1 도전체층 상의 제2 도전체층; 및
    상기 제2 도전체층 상의 제3 도전체층;을 포함하며,
    상기 방사체의 가장자리에서 상기 제1 도전체층과 상기 제3 도전체층이 서로 접촉하는, 안테나 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 홀의 표면에는 공극이 형성되어 있는, 안테나 모듈.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 방사체는, 상기 공극에 배치되어 상기 제1 도전체층과 접촉하는 시드층을 더 포함하는, 안테나 모듈.
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