KR102021147B1

KR102021147B1 - 안테나 모듈

Info

Publication number: KR102021147B1
Application number: KR1020180072966A
Authority: KR
Inventors: 노진원
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2019-09-11
Also published as: KR20190003364A

Abstract

자성 시트가 삽입되는 삽입 홀과의 상대적 위치 및 자성 시트와의 중첩 여부에 따라 양면 또는 단면에 방사 패턴이 형성하여 방사 패턴의 저항을 최소화하도록 한 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 자성 시트가 삽입되어 중첩되는 안테나 시트로, 자성 시트가 삽입되는 삽입 홀이 형성된 연성 기판 및 연성 기판의 적어도 일면에 형성된 방사 패턴을 포함하고, 연성 기판은 복수의 영역으로 구획되고, 복수의 영역 중 일부 영역에는 양면에 방사 패턴이 형성되고, 나머지 영역에는 일면에 방사 패턴이 형성된다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 전자결제 및 근거리 통신을 수행하는 안테나 모듈에 관한 것이다.

기술의 발전과 함께 휴대폰, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 내비게이션, 랩톱 등과 같은 휴대 단말들은 통화, 동영상/음악 재생, 길안내 등과 같은 기본 기능 이외에도 디엠비, 무선 인터넷, 기기 간의 근거리 통신 등의 기능을 추가로 제공하고 있다. 그에 따라, 휴대 단말은 무선 인터넷, 블루투스 등과 같이 무선통신을 위한 복수의 안테나를 구비한다.

이외에도, 최근에는 근거리 통신(즉, NFC)을 이용하여 단말 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 휴대 단말에 적용하는 추세에 있다. 이를 위해, 휴대 단말에는 근거리 통신 방식에 사용되는 안테나 모듈(즉, NFC 안테나 모듈)이 장착되고 있다. 이때, 사용되는 NFC 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 대략 13.56㎒ 정도의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm 정도의 가까운 거리에서 단말 간 데이터를 전송한다. NFC는 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.

또한, 최근에는 애플 페이, 삼성 페이 등과 같이 휴대 단말을 이용한 전자 결제에 관련된 기능이 요구됨에 따라 전자 결제용 안테나가 휴대 단말에 실장되고 있다. 일례로, 삼성 페이는 마그네틱 보안 전송 방식을 이용한 전자 결제를 수행하기 때문에, 삼성 페이를 지원하는 휴대 단말에서는 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나가 실장되고 있다.

한편, 휴대 단말 시장에서 요구되는 소형화, 박형화가 요구됨에 따라, 휴대 단말의 크기 및 두께가 줄어들어 내부 부품의 실장공간이 줄어들고 있는 추세에 있다.

이러한 시장 요구에 맞춰 면적 및 두께를 최소화하기 위한 다양한 형태의 안테나 모듈이 개발되고 있다.

하지만, 전자결제에 사용되는 MST 안테나 모듈의 경우 코일을 권선하는 형태로 형성되기 때문에, 소형화 및 박형화하는 경우 코일의 쇼트(Short) 발생, 벤딩(Vending)으로 인한 불규칙적인 권선, 얇은 재질로 인한 뒤틀림 등의 다양한 원인으로 인해 안테나 모듈 제조시 불량률이 증가하고, 안테나 모듈의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 휴대 단말이 소형화됨에 따라 다수의 안테나를 동시에 실장하는 경우 실장 공간이 부족해지는 문제점이 있다. 이에 시장에서는 근거리 통신용 안테나와 MST 안테나를 일체형으로 구성한 일체형 안테나가 요구되고 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, 자성 시트가 삽입되는 삽입 홀과의 상대적 위치 및 자성 시트와의 중첩 여부에 따라 양면 또는 단면에 방사 패턴이 형성하여 방사 패턴의 저항을 최소화하도록 한 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 자성 시트가 삽입되어 중첩되는 안테나 모듈로, 자성 시트가 삽입되는 삽입 홀이 형성된 연성 기판 및 연성 기판의 적어도 일면에 형성된 방사 패턴을 포함하고, 연성 기판은 복수의 영역으로 구획되고, 복수의 영역 중 일부 영역에는 양면에 방사 패턴이 형성되고, 나머지 영역에는 일면에 방사 패턴이 형성된다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈은 삽입 홀 및 수용 홀이 형성된 연성 기판, 삽입 홀의 외주를 따라 형성된 제1 방사 패턴 및 수용 홀의 외주를 따라 형성된 제2 방사 패턴을 포함하고, 연성 기판에서 제1 방사 패턴이 배치된 영역은 복수의 영역으로 구획되고, 복수의 영역 중 일부 영역에는 양면에 제1 방사 패턴이 형성되고, 나머지 영역에는 일면에 제1 방사 패턴이 형성된다.

본 발명에 의하면, 안테나 모듈은 근거리 통신용 방사 패턴 및 전자결제용 방사 패턴을 연성인쇄회로기판에 형성한 후 자성 시트와 결합함으로써, 종래의 안테나 모듈에 비해 근거리 통신 및 전자결제 인식 영역이 확대되는 것을 알 수 있다.

또한, 안테나 모듈은 실장 공간을 확보하고, 제작 및 실장 공정을 단순화하면서도 종래의 안테나 모듈과 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 안테나 모듈은 연성 부재를 이용하여 안테나를 구성함으로써, 휴대 단말에 실장시 파손을 방지하고, 굴곡이 있는 위치에도 용이하게 실장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 근거리 통신용 방사 패턴 및 전자결제용 방사 패턴을 연성인쇄회로기판에 형성한 후 자성 시트와 결합함으로써, 자성체에 코일을 권선하는 종래의 안테나 모듈에 비해 제조 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

즉, 안테나 모듈은 코일을 권선하는 종래의 안테나 모듈 제조 공정에서 코일 권선, 코일 삽입, 코일 압착, 솔더링, 컷팅, UV 본딩, UV 경화, 코일의 단자 연결 등을 포함하는 코일 권선 공정을 생략할 수 있기 때문에 제조 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 근거리 통신용 방사 패턴 및 전자결제용 방사 패턴을 연성인쇄회로기판에 형성한 후 자성 시트와 결합함으로써, 자성체와 코일 간의 쇼트(Short) 방지를 위한 절연재의 부착이 불필요하여 제조 공정을 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 휴대 단말의 후면 커버에 형성된 슬릿에 인접 배치되는 돌출 영역을 자성 시트에 형성함으로써, 휴대 단말의 외부로 방출되는 자기장의 양을 증가시켜 방사 필드를 강하게 형성하여 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 휴대 단말의 후면 커버에 형성된 슬릿에 인접 배치되는 돌출 영역을 자성 시트에 형성함으로써, 휴대 단말의 전면 및 후면에 방사 필드를 형성하여 휴대 단말의 전후면에서 근거리 통신이 가능한 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 자성 시트에 단차 보상 시트를 배치함으로써, 자성 시트와 안테나 시트 간의 단차를 보상하여 일정한 두께를 갖는 안테나 모듈을 형성할 수 있어 휴대 단말에 용이하게 실장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 단차 보상 시트에 홀을 형성함으로써, 보호 시트의 접착시 기포 발생을 최소화하여 안테나 모듈 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 휴대 단말의 지자기 센서와 중첩되는 자성 시트의 일부 영역을 제거한 후 단차 보상 시트를 배치함으로써, 안테나 모듈에 의한 지자기 센서의 간섭 발생을 방지하여 지자기 센서의 센싱 성능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 전면에 지지 부재를 배치하여 휴대 단말의 회로 기판을 지지함으로써, 안테나 성능의 저하를 방지하면서 회로 기판을 견고하게 지지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 휴대 단말에 수직 방향의 슬릿이 형성되는 경우 차폐 시트의 일부를 제거하고 안테나 시트에 더미 영역을 형성함으로써, 휴대 단말의 메인 안테나 및 안테나 모듈의 성능 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈이 적용되는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 도 3의 안테나 시트를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 3의 차폐 시트를 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 3의 자성 시트를 설명하기 위한 도면.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 안테나 특성을 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 실시 예를 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 1 및 도 2를 참조하면, 휴대 단말의 후면 커버(10)에는 전자 결제 및 근거리 통신을 위한 방사 필드를 형성하기 위해서 방사 패턴의 자기장을 통과시키는 슬릿(20; Slit, 또는 분절(分節))이 형성된다. 이때, 후면 커버(10)에는 일 단변에 인접하여 형성된 제1 슬릿(22) 및 카메라 홀(12)과 타 단변 사이에 형성된 제2 슬릿(24)이 형성될 수 있다. 여기서, 카메라 홀(12)은 휴대 단말의 후면에 배치되는 카메라 및 조명 중에 적어도 하나가 배치되는 홀을 의미한다.

본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈(100)은 휴대 단말의 후면 커버(10)에 실장된다. 이때, 안테나 모듈(100)의 일단은 제1 슬릿(22)과 소정 간격 이격되어 배치되고, 안테나 모듈(100)의 타단은 제2 슬릿(24)과 일부 중첩되어 배치된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈(100)은 안테나 시트(110), 차폐 시트(120), 자성 시트(130), 제1 단차 보상 시트(140), 제2 단차 보상 시트(150), 보호 시트(160), 제3 단차 보상 시트(170) 및 접착 시트(180)를 포함하여 구성된다. 이하에서, 전면은 휴대 단말의 내부를 향하는 방향(즉, 본체 방향)의 일면을 의미하고, 후면은 휴대 단말의 외부를 향하는 방향(즉, 후면 커버(10) 방향)의 타면을 의미하는 것으로 이해할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 안테나 시트(110)는 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113)이 형성된 연성 기판(111)으로 구성된다. 이때, 제1 방사 패턴(112)은 전자 결제(예를 들면, MST(Magnetic Secure Transmission))를 위한 방사 패턴이고, 제2 방사 패턴(113)은 근거리 통신(예를 들면, NFC)을 위한 방사 패턴인 것을 일례로 한다.

연성 기판(111)은 폴리이미드(PI; Polyimide), 폴리에틸렌프탈레이트(PET; Polyethylene phthalate), 열가소성 폴리우레탄(TPU; Thermoplastic Poly Urethane) 등과 같이 연성을 갖는 재질로 형성될 수 있다.

연성 기판(111)에는 삽입 홀(114) 및 수용 홀(115)이 상호 이격되어 형성된다. 이때, 삽입 홀(114)은 자성 시트(130)가 관통 삽입되는 홀로, 장변과 단변을 갖는 슬릿(20; Slit) 형상으로 형성될 수 있다. 수용 홀(115)은 휴대 단말의 후면 커버(10)에 형성된 홀(예를 들면, 카메라 홀(12))이 수용되는 홀로, 안테나 모듈(100)이 실장되는 휴대 단말에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

제1 방사 패턴(112)은 연성 기판(111)의 삽입 홀(114)의 외주를 복수회 권회하는 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제1 방사 패턴(112)은 연성 기판(111)의 전면 및 후면 중 적어도 일면에 형성될 수 있다.

이때, 연성 기판(111)에서 제1 방사 패턴(112)이 형성되는 영역은 삽입 홀(114)과의 상대적 위치 및 자성 시트(130)와의 중첩 여부에 따라 제1 영역(A1), 제2 영역(A2), 제3 영역(A3) 및 제4 영역(A4)으로 구분될 수 있다.

제1 영역(A1)은 삽입 홀(114)의 상부에 배치되고, 자성 시트(130)가 후면에서 중첩되는 영역이다. 이때, 제1 영역(A1)은 자성 시트(130)와 중첩되지 않는 전면에만 제1 방사 패턴(112)이 형성된다.

제2 영역(A2)은 삽입 홀(114)의 하부에 배치되고, 자성 시트(130)가 전면에서 중첩되는 영역이다. 이때, 제2 영역(A2)은 자성 시트(130)와 중첩되지 않는 후면에만 제1 방사 패턴(112)이 형성된다.

제3 영역(A3) 및 제4 영역(A4)는 삽입 홀(114)의 측부에 서로 대향 배치되고, 자성 시트(130)와 중첩되지 않는 영역이다. 이때, 제1 방사 패턴(112)의 성능(즉, 전자 결제를 위한 성능)을 높이기 위해 삽입 홀(114)의 너비(즉, D)를 최대한 넓게 형성하기 때문에, 제3 영역(A3) 및 제4 영역(A4)이 상대적으로 좁아진다. 즉, 제1 방사 패턴(112)을 형성할 수 있는 면적이 좁아진다.

제3 영역(A3) 및 제4 영역(A4)에 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)와 동일한 턴수로 제1 방사 패턴(112)를 형성하면, 제1 방사 패턴(112)의 선폭이 좁아져 저항이 증가하고 안테나 성능이 저하된다.

이에, 제3 영역(A3) 및 제4 영역(A4)는 전면 및 후면에 제1 방사 패턴(112)이 형성된다. 이때, 제3 영역(A3) 및 제4 영역(A4)에 형성된 제1 방사 패턴(112)은 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)에 형성된 제1 방사 패턴(112)에 비해 턴수는 절반으로 줄이고, 선폭을 증가시켜 저항 증가를 최소화한다.

연성 기판(111)의 전면 및 후면에 배치된 제1 방사 패턴(112)은 비아 홀을 통해 연결되어 삽입 홀(114)를 권회하는 루프 형태의 전자 결제용 안테나를 구성한다.

연성 기판(111)의 일면에만 형성되는 경우, 제1 방사 패턴(112)은 제2 방사 패턴(113)이 형성된 일면과 대향되는 타면에 형성될 수 있다. 일례로, 제1 방사 패턴(112)이 연성 기판(111)의 전면에 형성되는 경우, 제2 방사 패턴(113)은 연성 기판(111)의 후면에 형성된다.

연성 기판(111)의 양면(즉, 전면 및 후면)에 형성되는 경우, 제1 방사 패턴(112)은 연성 기판(111)의 전면 및 후면에 각각 배치된 복수의 패턴으로 구성되고, 각 패턴은 비아 홀을 통해 대향되는 면에 형성된 다른 패턴과 연결되어 제1 방사 패턴(112)을 구성하는 것을 일례로 한다.

제2 방사 패턴(113)은 연성 기판(111)의 수용 홀(115)의 외주를 복수회 권회하는 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제2 방사 패턴(113)은 연성 기판(111)의 전면 또는 후면에서 수용 홀(115)의 외주를 권회하는 루프 형상으로 형성될 수 있다.

제2 방사 패턴(113)은 복수의 패턴으로 구성되어, 연성 기판(111)의 전면 및 후면에서 수용 홀(115)의 외주를 복수회 권회하는 루프 형상으로 형성될 수도 있다. 이때, 복수의 패턴은 연성 기판(111)의 전면 및 후면에 이격 배치되고, 각 패턴은 비아 홀을 통해 대향되는 면에 형성된 다른 패턴과 연결되어 제2 방사 패턴(113)을 구성하는 것을 일례로 한다.

안테나 시트(110)는 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113)을 휴대 단말의 메인 회로기판과 연결하는 단자부(116)를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 이때, 단자부(116)는 제1 방사 패턴(112)의 양단 및 제2 방사 패턴(113)의 양단에 각각 연결되는 복수의 단자(117)들을 포함하며, 연성 기판(111)의 일변에서 연장되어 형성된다.

도 7을 참조하면, 차폐 시트(120)는 안테나 시트(110)의 전면에 접착된다. 이때, 차폐 시트(120)는 안테나 시트(110)의 전면에 접착되어, 안테나 시트(110)의 방사 패턴이 휴대 단말의 후면 방향으로 방사 필드를 형성하도록 한다. 차폐 시트(120)는 안테나 시트(110) 중 제2 방사 패턴(113)이 형성된 영역을 덮도록 형성되며, 내부에 안테나 시트(110)의 수용 홀(115)에 대응되는 홀이 형성된다.

자성 시트(130)는 안테나 시트(110)에 형성된 제1 방사 패턴(112)의 보조 방사로, 박막 금속으로 형성될 수 있다. 이때, 자성 시트(130)는 나노 결정립 합금, 철계 비정질 합금 및 페라이트 중 선택된 하나의 금속 재질로 형성된 것을 일례로 한다. 여기서, 나노 결정립 합금은 Fe계 자성 합금인 것을 일례로 하며, Fe계 자성 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있다. 이 경우, Fe가 73-80 at%, Si 및 B의 합이 15-26 at%, Cu와 Nb의 합이 1-5 at%인 것이 바람직하다.

자성 시트(130)는 열처리를 수행하지 않은 연성 상태의 금속 재질로 형성된다. 즉, 금속 재질을 열처리하여 자성 시트(130)를 경성 상태로 형성하면 안테나 모듈(100)을 휴대 단말에 실장하는 공정에서 자성 시트(130)가 파손되어 안테나 성능이 저하되거나 굴곡이 있는 위치에 실장이 어렵기 때문에, 자성 시트(130)는 열처리를 수행하지 않은 연성 상태인 것이 바람직하다.

도 8을 참조하면, 자성 시트(130)는 사각형 형상으로 형성되어 자성 시트(130)의 기준이 되는 영역인 베이스 영역(131)을 포함한다.

베이스 영역(131)에는 지자기 센서의 간섭 발생을 방지하기 위한 오목 영역(132)이 형성된다. 즉, 자성 시트(130)가 휴대 단말에 실장된 지자기 센서와 중첩되는 경우 자성 시트(130)의 투자율로 인해 지자기 센서에 간섭이 발생하여 지자기 센서의 센싱 정확도가 저하된다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 자성 시트(130)와 지자기 센서와 중첩되지 않도록 하기 위해서 베이스 영역(131)에 오목 영역(132)을 형성한다. 여기서, 오목 영역(132)은 베이스 영역(131)의 일부를 절단하여 금속이 제거된 영역을 의미한다.

휴대 단말의 후면 커버(10)에는 금속 재질로 형성되기 때문에 방사 패턴(즉, 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113))에서 방출되는 자기장을 차폐한다.

안테나 모듈(100)은 방사 패턴(즉, 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113)) 및 자성 시트(130)가 슬릿(20)에 인접 배치되어야 휴대 단말의 외부로 방출되는 자기장의 양을 증가시켜 방사 필드를 강하게 형성할 수 있다.

하지만, 휴대 단말 내에는 메인 회로 기판, 배터리, 결합 또는 지지용 구조물 등과 같이 다양한 기재가 배치되기 때문에 자성 시트(130)를 슬릿(20)에 인접 배치하기 어려운 문제가 있다.

이에 본 발명의 실시예에서는 베이스 영역(131)의 일변에서 외부 방향(즉, 제1 슬릿(22) 방향)으로 돌출 형성된 하부 돌출 영역(133)을 형성한다. 하부 돌출 영역(133)은 베이스 영역(131)의 네 변 중 제1 슬릿(22) 방향의 일변에서 돌출되어 형성된다. 하부 돌출 영역(133)은 제1 슬릿(22)과 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 하부 돌출 영역(133)은 제1 슬릿(22)과 최대한 인접하여 배치된다.

하부 돌출 영역(133)의 폭은 베이스 영역(131)의 일변의 폭보다 좁게 형성되며, 휴대 단말의 기재 배치 구조에 따라 일변 내에서 돌출 위치가 변경될 수 있다.

베이스 영역(131)에는 안테나 시트(110)의 삽입 홀(114)을 관통하여 제1 방사 패턴(112)과 중첩되어 배치되는 중첩 영역(134)이 형성된다. 이때, 중첩 영역(134)은 베이스 영역(131)의 타면에서 연장되어 형성되어, 하부 돌출 영역(133)과 대향되어 배치된다.

중첩 영역(134)은 베이스 영역(131)의 타변에서 연장되어 안테나 시트(110)의 후면에 배치되는 제1 중첩 영역(135) 및 제1 중첩 영역(135)에서 연장되어 안테나 시트(110)의 전면에 배치되는 제2 중첩 영역(136)으로 구분될 수 있다.

제1 중첩 영역(135)은 안테나 시트(110)의 후면에 배치되어 삽입 홀(114)의 하부에 형성된 제1 방사 패턴(112)과 중첩된다. 제2 중첩 영역(136)은 삽입 홀(114)을 관통하여 안테나 시트(110)의 전면에 배치되어 삽입 홀(114)의 상부에 형성된 제1 방사 패턴(112)과 중첩된다.

이때, 제2 중첩 영역(136)의 폭은 삽입 홀(114)의 폭 이하로 형성되며, 제1 중첩 영역(135)은 제2 중첩 영역(136)에 가까워질 수록 폭이 감소하도록 형성된다.

일례로, 제1 중첩 영역(135)은 아랫변이 윗변보다 긴 사다리꼴 형상으로 형성되고, 아랫변이 베이스 영역(131)의 타면에 연결되고 윗변이 제2 중첩 영역(136)과 연결된다. 이때, 제1 중첩 영역(135)의 윗변은 삽입 홀(114)의 폭 이하의 길이를 갖도록 형성된다.

제2 중첩 영역(136)은 제1 중첩 영역(135)의 윗변에서 연장되어 형성된다. 제2 중첩 영역(136)은 안테나 시트(110)의 후면에서 전면 방향으로 삽입 홀(114)을 관통한 후 안테나 시트(110)의 전면에 배치된다.

한편, 제1 중첩 영역(135)과 안테나 시트(110)의 후면 사이 및 제2 중첩 영역(136)과 안테나 시트(110)의 전면 사이에는 안테나 시트(110)와 자성 시트(130)를 접착하기 위한 접착 기재(미도시)가 개재될 수 있다.

제2 중첩 영역(136)에는 제1 방사 패턴(112)의 안테나 성능을 향상시키기 위한 상부 돌출 영역(137)이 형성될 수 있다.

상부 돌출 영역(137)은 제2 중첩 영역(136)에서 연장되어 형성된다. 이때, 상부 돌출 영역(137)은 제1 중첩 영역(135)과 대향되는 방향으로 연장되어 형성된다. 이때, 상부 돌출 영역(137)은 제1 슬릿(22)과 최대한 인접하여 배치된다. 상부 돌출 영역(137)의 폭은 연결된 제2 중첩 영역(136)의 일변의 폭보다 좁게 형성된다.

상부 돌출 영역(137)은 제2 방사 패턴(113) 및 차폐 시트(120)의 일부와 중첩되고, 휴대 단말의 제2 슬릿(24)과 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 자성 시트(130)의 상부 돌출 영역(137)을 차폐 시트(120)와 중첩되도록 배치함으로써, 상부 돌출 영역(137)과 중첩 배치된 차폐 시트(120)가 제1 방사 패턴(112)의 보조 방사체로 일부 동작하여 제1 방사 패턴(112)의 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.

여기서, 자성 시트(130)를 용이하게 설명하기 위해 베이스 영역(131), 하부 돌출 영역(133), 중첩 영역(134; 즉, 제1 중첩 영역(135) 및 제2 중첩 영역(136)) 및 상부 돌출 영역(137)으로 분리하여 설명하였으나 이에 한정되지 않고, 실제 제품에서는 베이스 영역(131), 하부 돌출 영역(133), 중첩 영역(134; 즉, 제1 중첩 영역(135) 및 제2 중첩 영역(136)) 및 상부 돌출 영역(137)이 일체로 형성될 수 있다.

제1 단차 보상 시트(140)는 안테나 시트(110)와 자성 시트(130)의 단차를 보상한다. 즉, 제1 단차 보상 시트(140)는 자성 시트(130)가 안테나 시트(110)를 관통하여 삽입됨에 따라 안테나 시트(110)와 자성 시트(130) 간에 발생하는 단차를 보상하기 위해 자성 시트(130)의 전면에 배치된다.

제1 단차 보상 시트(140)는 안테나 시트(110)의 두께에 대응되는 두께를 갖도록 형성된다. 이때, 제1 단차 보상 시트(140)의 두께는 안테나 시트(110)의 연성 기판(111) 및 방사 패턴의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.

제1 단차 보상 시트(140)는 자성 시트(130)의 베이스 영역(131)에 배치된다. 이때, 제1 단차 보상 시트(140)는 베이스 영역(131) 중 일부 영역에 배치되며, 중첩 영역(134) 방향으로 치우쳐져 배치된다.

이는 휴대 단말의 배터리에 부착된 스티커(예를 들면, 배터리 사양 기재용 스티커)에 의한 단차를 보상하기 위함이다. 즉, 제1 단차 보상 시트(140)는 자성 시트(130)의 베이스 영역(131)에 배치되되, 배터리에 부착된 스티커와 중첩되는 영역을 제외한 영역에 형성되는 것을 일례로 한다.

제1 단차 보상 시트(140)는 상호 이격된 복수의 공기 수용 홀(142)이 형성된다. 공기 수용 홀(142)은 후술할 보호 시트(160)의 부착 공정시 자성 시트(130)와 보호 시트(160) 사이에 유입되는 공기를 수용하여 보호 시트(160)의 기포 발생을 방지한다. 즉, 공기 수용 홀(142)은 보호 시트(160)의 기포 발생을 방지하여 보호 시트(160)의 표면을 평탄화하는 역할을 수행한다.

제1 단차 보상 시트(140)는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PI(Polyimide) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PSS(Poly styrene sulfonate) 필름 중 선택된 하나인 것을 일례로 한다.

제2 단차 보상 시트(150)는 자성 시트(130)의 오목 영역(132)에 배치된다. 제2 단차 보상 시트(150)는 지자기 센서와 자성 시트(130) 간의 간섭을 방지하기 위한 오목 영역(132)의 형성을 위해 자성 시트(130)에서 절단된 영역과 동일한 형상으로 형성되어 오목 영역(132)에 배치된다. 이때, 제2 단차 보상 시트(150)는 오목 영역(132)의 형상에 대응되는 사각형, 부채꼴 등과 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

제2 단차 보상 시트(150)는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PI(Polyimide) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PSS(Poly styrene sulfonate) 필름 중 선택된 하나인 것을 일례로 한다.

보호 시트(160)는 안테나 시트(110)에 형성된 방사 패턴 및 자성 시트(130)의 파손을 방지하기 위해 안테나 시트(110) 및 자성 시트(130)의 전면에 접착된다.

안테나 모듈(100)은 휴대 단말에 충격이 가해지면 휴대 단말의 내부 구조물(예를 들면 배터리)과의 충돌이 발행할 수 있다. 안테나 모듈(100)은 내부 구조물과 충돌이 발생하면 자성 시트(130)가 파손되거나 자성 시트(130)의 특성이 변경되어 안테나 성능에 영향을 끼친다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 안테나 시트(110)의 일측부 및 자성 시트(130)의 일측부에 더미 영역을 형성한다. 이때, 더미 영역은 안테나 시트(110)에 형성된 제1 더미 영역(118)과 자성 시트(130)에 형성된 제2 더미 영역(138)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 더미 영역(118)은 안테나 시트(110)의 일측부에 형성되는 영역으로, 연성 기판(111)의 전체 영역 중에서 방사 패턴이 형성되지 않은 영역을 의미한다. 제2 더미 영역(138)은 자성 시트(130)의 일측부에 형성되는 영역으로, 자성 시트(130)의 일측부 일부를 제거하여 형성되는 영역을 의미한다.

제3 단차 보상 시트(170)는 자성 시트(130)의 일측부에 배치되되, 제2 더미 영역(138)에 배치된다. 즉, 자성 시트(130)와 휴대 단말의 내부 구조물 간의 충돌시 충격을 흡수하여 자성 시트(130)의 파손 및 특성 변화를 방지한다.

이때, 제3 단차 보상 시트(170)는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PI(Polyimide) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PSS(Poly styrene sulfonate) 필름 중 선택된 하나인 것을 일례로 한다.

접착 시트(180)는 안테나 모듈(100)을 휴대 단말의 후면 하우징에 부착하기 위한 구성으로, 안테나 시트(110) 및 자성 시트(130)의 후면에 접착된다. 이때, 접착 시트(180)의 전면은 안테나 시트(110) 및 자성 시트(130)의 후면에 접착된다. 접착 시트(180)의 후면에는 안테나 모듈(100)을 휴대 단말에 부착하는 공정 이전에 제거되는 이형 필름이 부착된다. 여기서, 접착 시트(180)는 안테나 시트(110)에 부착되는 제1 접착 시트(180) 및 자성 시트(130)에 부착되는 제2 접착 시트(180)를 포함할 수 있다.

휴대 단말은 회로 기판을 지지하기 위한 구조물(예를 들면, 배터리와 메인 회로 기판을 연결하는 지지용 돌기)이 형성되는데, 안테나 모듈(100)의 크기(면적)가 증가함에 따라 구조물이 형성된 영역에 안테나 모듈(100)이 배치될 수 있다.

이 경우, 안테나 모듈(100)은 구조물이 관통하는 홀이 형성될 수 있지만, 홀을 형성하는 경우 방사 패턴을 형성할 수 있는 면적이 좁아지거나, 루프 형상의 방사 패턴을 구현할 수 없어 휴대 단말에서 요구되는 안테나 성능을 구현할 수 없게 된다.

이에, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 회로 기판을 지지하기 위한 지지 부재(190)를 더 포함할 수 있다. 즉, 안테나 모듈(100)에는 홀을 형성하는 대신 전면(즉, 회로 기판 방향)으로 돌출된 지지 부재(190)를 배치한다.

이를 통해, 안테나 모듈(100)은 안테나 성능을 유지하면서 회로 기판을 견고하게 지지할 수 있다.

도 10을 참조하면, 휴대 단말은 디스플레이(30)의 최상부(L)보다 제2 슬릿(24)의 최하부(S)가 안테나 시트(110)에 가깝게 배치된다. 이에, 휴대 단말의 후면에 형성되는 방사 필드가 전면에 형성되는 방사 필드에 비해 약해진다. 즉, 제2 방사 패턴(113)에서 방출되는 자기장이 제2 슬릿(24)을 통과하기 전에 전면의 비금속영역으로 먼저 통과하여 후면의 방사 필드가 약해진다.

또한, 휴대 단말의 메인 안테나와 안테나 모듈(100)의 방사 패턴 간의 간섭으로 인해 안테나 성능이 저하될 수 있다.

이에, 도 11을 참조하면, 휴대 단말의 후면 커버(10)에는 제2 슬릿(24)과 카메라 홀(12)을 연결하는 수직 방향의 제3 슬릿(26)이 형성될 수 있다. 즉, 디스플레이(30)의 최상부(L)보다 안테나 시트(110)에 가깝게 배치되는 제3 슬릿(26)을 후면 커버(10)에 형성하여 후면의 방사 필드를 강화하고, 메인 안테나와 안테나 모듈(110) 간의 간섭을 최소화한다.

한편, 도 12를 참조하면, 안테나 시트(110)는 메인 안테나와의 간섭 발생을 방지하기 위해서 제2 슬릿(24)과 중첩되는 영역에 제2 방사 패턴(113)이 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 안테나 시트(110)에는 연성 기판(111) 중 제2 슬릿(24)과 중첩되는 영역에 제2 방사 패턴(113)이 형성되지 않는 더미 공간(119)이 배치된다. 여기서, 제2 방사 패턴(113)은 설정된 턴수를 형성하기 위해서 패턴 간의 간격이 좁게 형성될 수 있다.

차폐 시트(120)는 제2 슬릿(24) 방향에 배치된 영역이 제거될 수 있다. 즉, 차폐 시트(120)는 수용 홀(115)의 외주를 따라 형성되되, 제2 슬릿(24)에 인접한 일부 영역이 오픈된 구조로 형성된다.

이를 통해, 안테나 모듈(100)은 휴대 단말에 수직 방향의 슬릿(20)이 형성되는 경우 차폐 시트(120)의 일부를 제거하고 안테나 시트(110)에 더미 영역을 형성함으로써, 휴대 단말의 메인 안테나 및 안테나 모듈(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.

또한, 안테나 모듈(100)은 상술한 구성에 의해 휴대 단말의 전면(즉, 디스플레이 모듈 방향) 및 후면(즉, 후면 커버(12) 방향)에서 전자 결제 및 근거리 통신을 위한 인식률을 최대화할 수 있다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 아래와 같다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 전자 결제 성능(즉, 제1 방사 패턴(112)에 의한 인식률 및 인식 범위)을 측정한 결과를 도시한다.

이를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 슬릿(20)이 형성된 후면 커버(10)가 적용된 경우 전자 결제에 있어 인식률 및 인식 범위가 기준 성능을 만족함을 알 수 있다.

이때, 제3 슬릿(26)이 형성되지 않은 후면 커버(10)에 적용된 안테나 모듈(100; 즉, 도 2에 도시된 안테나 모듈(100))은 후면(즉, 후면 커버(10) 방향)에 비해 전면(즉, 디스플레이 방향)에서 더 높은 인식률 및 인식 범위를 갖는다.

이는, 후면 커버(10)의 제2 슬릿(24)이 휴대 단말 전면의 비금속 영역에 비해 높은 위치에 배치되어 휴대 단말의 전면에 더 강한 방사 필드가 형성되기 때문이다.

한편, 제3 슬릿(26)이 형성된 후면 커버(10)에 적용된 안테나 모듈(100; 즉, 도 12에 도시된 안테나 모듈(100))은 전면에 비해 후면에서 더 높은 인식률 및 인식 범위를 갖는다.

이는, 후면 커버(10)의 제3 슬릿(26)이 휴대 단말 전면의 비금속 영역에 비해 낮은 위치에 배치되어 휴대 단말의 후면에 더 강한 방사 필드가 형성되기 때문이다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 근거리 통신 성능(즉, 제2 방사 패턴(113)에 의한 인식 거리 및 부하변조)을 측정한 결과를 도시한다.

이를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 슬릿(20)이 형성된 후면 커버(10)가 적용된 경우 근거리 통신에 있어 인식거리 및 부하 변조가 기준 성능을 만족함을 알 수 있다.

이때, 제2 방사 패턴(113)에서 생성된 자기장이 제3 슬릿(26)을 통과하여 방사 필드를 형성하기 때문에 제2 슬릿(24)를 통과하여 방사 필드를 형성하는 구조에 비해 금속 재길의 후면 커버(10)에 의한 손실(Loss)이 최소화된다.

이를 통해, 제3 슬릿(26)이 형성된 후면 커버(10)에 적용된 안테나 모듈(100; 즉, 도 12에 도시된 안테나 모듈(100))의 인석 거리 및 부하 변조 성능이 제3 슬릿(26)이 형성되지 않은 후면 커버(10)에 적용된 안테나 모듈(100; 즉, 도 2에 도시된 안테나 모듈(100))에 비해 대략 2배 정도 향상되는 것을 알 수 있다.

또한, 제3 슬릿(26)이 형성된 후면 커버(10)에 적용된 안테나 모듈(100; 즉, 도 12에 도시된 안테나 모듈(100))의 경우, 근거리 통신시 인식률이 대략 57.52% 정도로 근거리 통신시 요구되는 인식률 조건(55% 이상)을 만족한다.

특히, 제3 슬릿(26)이 형성되지 않은 후면 커버(10)에 적용된 안테나 모듈(100; 즉, 도 2에 도시된 안테나 모듈(100))의 경우, 근거리 통신시 인식률이 대략 71.24% 정도로 인식률 조건에 비해 16% 정도의 인식률이 증가하여 근거리 통신 성능이 향상된다.

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.

10: 후면 커버 12: 카메라 홀
20: 슬릿 22: 제1 슬릿
24: 제2 슬릿 26: 제3 슬릿
100: 안테나 모듈 110: 안테나 시트
111: 연성 기판 112: 제1 방사 패턴
113: 제2 방사 패턴 114: 삽입 홀
115: 수용 홀 116: 단자부
117: 단자 118: 제1 더미 영역
119: 더미 공간 120: 차폐 시트
130: 자성 시트 131: 베이스 영역
132: 오목 영역 133: 하부 돌출 영역
134: 중첩 영역 135: 제1 중첩 영역
136: 제2 중첩 영역 137: 상부 돌출 영역
138: 제2 더미 영역 140: 제1 단차 보상 시트
142: 공기 수용 홀 150: 제2 단차 보상 시트
160: 보호 시트 170: 제3 단차 보상 시트
180: 접착 시트 190: 지지 부재

Claims

자성 시트가 삽입되어 중첩되는 안테나 모듈에 있어서,
상기 자성 시트가 삽입되는 삽입 홀이 형성된 연성 기판; 및
상기 연성 기판의 적어도 일면에 형성된 방사 패턴을 포함하고,
상기 연성 기판은 복수의 영역으로 구획되고,
상기 복수의 영역 중 일부 영역에는 양면에 상기 방사 패턴이 형성되고, 나머지 영역에는 일면에 상기 방사 패턴이 형성되고,
상기 연성 기판은 상기 삽입 홀의 상부에 배치된 제1 영역 및 상기 삽입 홀의 하부에 배치된 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 전면 및 후면 중 상기 자성 시트가 접촉되지 않은 한 면에 상기 방사 패턴이 형성된 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 연성 기판은,
상기 삽입 홀의 일측부에 배치된 제3 영역; 및
상기 삽입 홀의 타측부에 배치된 제4 영역을 더 포함하는 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 전면 및 후면 중 한 면에 상기 방사 패턴이 형성되고, 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역은 전면 및 후면에 상기 방사 패턴이 형성된 안테나 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 영역은 전면에 상기 방사 패턴이 형성되고, 상기 제2 영역은 후면에 상기 방사 패턴이 형성된 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 형성된 방사 패턴의 선폭은 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역에 형성된 방사 패턴의 선폭보다 좁게 형성된 안테나 모듈.
삽입 홀 및 수용 홀이 형성된 연성 기판;
상기 삽입 홀의 외주를 따라 형성된 제1 방사 패턴; 및
상기 수용 홀의 외주를 따라 형성된 제2 방사 패턴을 포함하고,
상기 연성 기판에서 상기 제1 방사 패턴이 배치된 영역은 복수의 영역으로 구획되고,
상기 복수의 영역 중 일부 영역에는 양면에 상기 제1 방사 패턴이 형성되고, 나머지 영역에는 일면에 상기 제1 방사 패턴이 형성되고,
상기 연성 기판은 상기 삽입 홀의 상부에 배치된 제1 영역 및 상기 삽입 홀의 하부에 배치된 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역은 전면 및 후면 중 자성 시트가 접촉되지 않은 한 면에 상기 방사 패턴이 형성된 안테나 모듈.
제7항에 있어서,
상기 삽입 홀에는 자성 시트가 삽입되고, 상기 수용 홀에는 후면 커버의 홀이 수용되는 안테나 모듈.
제7항에 있어서,
상기 제2 방사 패턴은 상기 연성 기판의 전면 및 후면 중 적어도 일면에 형성된 안테나 모듈.
제7항에 있어서,
상기 제2 방사 패턴은,
상기 연성 기판의 전면에 배치된 패턴; 및
상기 연성 기판의 후면에 배치된 다른 패턴을 포함하고,
상기 패턴 및 상기 다른 패턴은 비아 홀을 통해 연결된 안테나 모듈.
제7항에 있어서,
상기 연성 기판은 상기 삽입 홀과의 상대적 위치 및 상기 삽입 홀에 삽입된 자성 시트와의 중첩 여부에 따라 복수의 영역으로 구분된 안테나 모듈.
제7항에 있어서,
상기 제1 영역은 전면에 상기 제1 방사 패턴이 형성되고, 후면에 자성 시트가 배치되고,
상기 제2 영역은 전면에 상기 자성 시트가 배치되고, 후면에 상기 제1 방사 패턴이 형성된 안테나 모듈.
제12항에 있어서,
상기 연성 기판은
상기 삽입 홀의 일측부에 배치되고, 전면 및 후면에 상기 제1 방사 패턴이 형성된 제3 영역; 및
상기 삽입 홀의 타측부에 배치되고, 전면 및 후면에 상기 제1 방사 패턴이 형성된 제4 영역을 더 포함하는 안테나 모듈.
제13항에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 형성된 제1 방사 패턴의 선폭은 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역에 형성된 제1 방사 패턴의 선폭보다 좁은 안테나 모듈.
제13항에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 형성된 제1 방사 패턴의 턴수는 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역에 형성된 제1 방사 패턴의 턴수보다 큰 안테나 모듈.