KR102220061B1 - 단면 패턴을 이용한 안테나 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사출물의 일면에 형성되는 안테나 방사 패턴; 및 상기 안테나 방사 패턴과 동일 평면상에 위치하는 방열 보조패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 안테나 모듈에 의하면, 사출물의 일면에만 방사 패턴을 구현함으로써 안테나 제작 공정을 단순화하고 안테나의 제작원가를 절감할 수 있고, 방열 보조패턴을 추가하고, 방열 시트(sheet)를 안테나 방사 패턴 및/또는 방열 보조패턴과 직접 접촉시켜 방열 성능이 높아지는 효과가 있다.

Description

단면 패턴을 이용한 안테나 모듈{ANTENNA MODULE USING ONE-SIDED PATTERN}
본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단면에만 안테나 패턴을 구현함으로써 제작 공정을 단순화하고, 제작원가를 절감할 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.
최근 무선 통신 장치에는 다양한 종류의 통신 기능이 구현되고, 그에 따라 다양한 종류의 안테나가 사용되고 있다. 예를 들어, LTE, 5G 통신용 안테나, 무선 근거리 통신망을 위한 WiFi 안테나, 블루투스(Bluetooth) 안테나, NFC 안테나, GPS 수신용 안테나, 무선 충전용 안테나 등이 내장되어 있다.
이들 중 NFC는 전자기 유도 원리를 이용하여 통신하므로, NFC 안테나는 전류가 흐를 수 있는 코일 형태의 방사 패턴으로 구현되고, 이러한 패턴은 별도의 PCB 보드로 구성되거나, 무선 통신 장치를 구성하는 사출물에 구현될 수 있다.
종래의 기술에 따르면, NFC 안테나의 방사 패턴은 사출물에 도금 방식 또는 인쇄 방식을 이용하여 제작되고, 사출물의 상면과 하면에 방사 패턴이 모두 구비되고, 두 패턴의 사이를 비아 홀(via hole)을 통하여 연결하는 방식으로 구현된다. 그러나 이러한 방식은 사출물에 비아 홀(via hole)을 제작하는 공정이 필수적으로 요구되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술에 따르면, NFC 안테나를 포함하는 안테나 모듈에서 내부의 열을 효과적으로 외부로 배출할 수 있는 방열 수단이 제공되지 못하는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 안테나 모듈의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
한국 공개특허공보 제10-2016-0067321호(2016.06.14.)
본 발명의 목적은 사출물의 일면에만 안테나 방사 패턴을 구현함으로써 안테나 제작 공정을 단순화하고 안테나의 제작원가를 절감하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 방열 보조패턴을 추가하고, 방열 시트(sheet)를 안테나 방사 패턴 및/또는 방열 보조패턴과 직접 접촉시켜 방열 성능을 높이기 위한 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 사출물의 일면에 형성되는 안테나 방사 패턴; 및 상기 안테나 방사 패턴과 동일 평면상에 위치하는 방열 보조패턴을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 방사 패턴 및 상기 방열 보조패턴 위에 자성체 시트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자성체 시트 위에 방열 시트를 포함하고, 상기 자성체 시트는 관통홀을 포함하여, 상기 방열 시트가 상기 안테나 방사 패턴 및/또는 상기 방열 보조패턴과 직접 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방열 시트는 관통홀을 포함하고, 상기 방열 시트의 상기 관통홀은 상기 자성체 시트의 상기 관통홀이 형성된 부분과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 방사 패턴은 양 끝에 전기적인 접촉을 위한 단자들을 포함하고, 적어도 하나의 단자는 상기 방열 시트의 상기 관통홀을 통하여 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 방사 패턴은 양 끝에 전기적인 접촉을 위한 단자들을 포함하고, 적어도 하나의 단자는 상기 자성체 시트 및 상기 방열 시트와 중첩되지 않는 위치에 형성되어, 상기 자성체 시트 및 상기 방열 시트가 부착된 후에도 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 방사 패턴 및/또는 상기 방열 보조패턴은 상기 사출물에 인쇄, 도금 또는 LDS 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안테나 방사 패턴은 코일 형태의 방사 패턴이고, 상기 방열 보조패턴은 상기 안테나 방사 패턴의 내부 빈 공간에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사출물은 상기 방열 시트의 상기 관통홀이 형성되는 위치에 볼록하게 돌출된 돌출부를 형성하며, 상기 사출물의 상기 돌출부에 형성된 상기 안테나 방사 패턴 및/또는 상기 방열 보조패턴은 상기 방열 시트와 접촉할 수 있다.
본 발명에 따르면, 사출물의 일면에만 방사 패턴을 구현함으로써 안테나 제작 공정을 단순화하고 안테나의 제작원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 방열 보조패턴을 추가하고, 방열 시트(sheet)를 안테나 방사 패턴 및/또는 방열 보조패턴과 직접 접촉시켜 방열 성능이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 분해 조립도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 일 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 방사 패턴 및 방열 보조패턴을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 일부 단면을 도시한 것이다.
본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단면에만 안테나 패턴을 구현함으로써 제작 공정을 단순화하고, 제작원가를 절감할 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 분해 조립도이다.
본 발명의 일 실시예 따르면, 도 1의 안테나 모듈은 사출물(100), 안테나 방사 패턴(200), 방열 보조 패턴(300), 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사출물(100)은 무선 통신 장치의 내부를 구성하거나 외부 케이스로서 사용되는 것으로, 일 예로서 플라스틱 사출물에 해당할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 방사 패턴(200)은 외부 기기와의 통신을 위하여 전자기장을 외부로 방사(radiation)하는 금속 패턴을 의미한다. 일 예로서 NFC를 위한 코일 형태의 안테나 패턴이 있으나, 이에 국한되지 않고 다양한 통신을 위한 안테나 방사 패턴에 해당할 수 있다. 안테나 방사 패턴(200)은 전류가 흐를 수 있도록 두 개의 단자(210, 220)를 포함하며, 하나의 단자로 전류가 입력되어 다른 단자로 빠져나가도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성체 시트(400)는 고투자율의 자성체(High permeability material)로 만들어진 시트로서, 안테나 방사 패턴(200)에 의하여 발생한 자속(magnetic flux)을 흡수하여, 무선 통신 장치 내부의 금속(metal) 구조물에 의한 와전류를 감소하게 하고, 그 결과로 안테나의 방사 성능을 개선할 수 있다. 고투자율의 자성체의 일 예로 페라이트(ferrite)가 사용될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)는 내부에서 발생한 열을 신속하여 외부로 방출하기 위한 것이다. 이를 위하여 방열 시트(500)는 열 전도도가 우수하고, 열용량이 높으며, 열 분산 능력이 뛰어난 소재로 형성된다. 방열 시트(500)의 재료의 일 예로서 구리(Cu), 알루미늄(Al)과 같은 금속 또는 그라파이트(Graphite) 등이 사용될 수 있지만, 이에 국한되지 않는다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사출물(100)의 표면에 먼저 안테나 방사 패턴(200) 및 방열 보조패턴(300)이 형성된다. 안테나 방사 패턴(200) 및 방열 보조패턴(300)은 사출물(100)에 도금이나 인쇄 등의 방법으로 형성될 수 있으며, LDS(Laser Direct Structuring) 방식을 통하여 형성될 수도 있으나, 이에 국한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 방사 패턴(200)은 전류가 쉽게 흐르는 금속 도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 방열 보조패턴(300)은 열 전도도, 열용량 및 열 분산 능력이 좋은 금속 또는 그라파이트(Graphite)와 같은 재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사출물(100)에 형성된 안테나 방사 패턴(200) 및 방열 보조패턴(300)의 상면에 자성체 시트(400)가 부착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성체 시트(400)는 안테나 방사 패턴(200) 및 방열 보조패턴(300)이 차지하는 면적보다 넓은 범위로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성체 시트(400)는 안테나 방사 패턴(200)에 의하여 형성되는 자속을 차폐할 수 있는 형상 및 면적으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성체 시트(400)에는 그 하면의 방열 보조패턴(300)과 그 상면의 방열 시트(500)가 직접 접촉할 수 있도록, 적어도 하나 이상의 관통홀(410)이 형성될 수 있다. 무선 통신 장치의 내부에서 발생한 열은 방열 시트(500)로 전도되고, 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통하여 방열 보조패턴(300)에 전달되며, 방열 보조패턴(300)을 통하여 외부로 방출된다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 자성체 시트(400)의 관통홀(410)은 방열 시트(500)에 방열 보조패턴(300)과 더불어 안테나 방사 패턴(200)이 직접 접촉하도록 형성될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 방열 보조패턴(300)뿐만 아니라 안테나 방사 패턴(200)을 통하여도 방열 시트(500)를 통하여 전달된 열을 방출할 수 있게 되므로, 본 발명에 따른 안테나 모듈의 방열 성능을 보다 개선할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)는 자성체 시트(400)의 상면에 부착될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)는 자성체 시트(400)와 동일한 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)는 자성체 시트(400)보다 큰 면적으로 구현되어, 자성체 시트(400)를 완전히 덮을 수도 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)는 자성체 시트(400)보다 작은 면적으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)에는 자성체 시트(400)의 적어도 하나의 관통홀(410)과 중첩되는 위치에 관통홀(510)을 포함할 수 있다. 또한, 방열 시트(500)의 관통홀(510)은 자성체 시트(400)의 관통홀(410)보다 작은 면적을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)의 관통홀(510)은 안테나 방사 패턴(200)의 일 단자부(210)와 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 결과적으로 안테나 방사 패턴(200)의 일 단자부(210)는 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)가 부착된 후에도, 자성체 시트(400)의 관통홀(410) 및 방열 시트(500)의 관통홀(510)을 통하여 외부에서 접촉 가능한 상태로 드러날 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 방사 패턴(200)의 다른 일 단자부(220)는 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)가 부착되지 않는 위치에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성체 시트(400)의 관통홀(410) 및 방열 시트(500)의 관통홀(510)을 통하여 외부로 드러난 일 단자부(210)와 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)가 부착되지 않는 위치에 형성된 다른 일 단자부(220)가 각각 외부와 전기적으로 연결되어, 안테나 방사 패턴(200)에 전류가 흐르도록 함으로써 통신을 위한 전자기적 방사가 발생하도록 할 수 있다.
도 2는 도 1의 분해 조립도에 따라 결합된 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2의 안테나 모듈은 도 1의 분해 조립도에 따라, 사출물(100), 안테나 방사 패턴(200), 방열 보조패턴(300), 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)가 순서대로 형성된 것일 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통하여 방열 보조패턴(300)과 방열 시트(500)가 직접 접촉하여, 방열 시트(500)를 통하여 전도된 내부 열이 방열 보조패턴(300)을 통하여 외부로 방출될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통하여 안테나 방사 패턴(200)과 방열 보조패턴(300)이 방열 시트(500)에 직접 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 방열 시트(500)의 관통홀(510)은 자성체 시트(400)의 관통홀(410)과 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 방열 시트(500)의 관통홀(510)은 자성체 시트(400)의 관통홀(410)보다 작은 면적을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 방사 패턴(200)의 일 단자(210)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 자성체 시트(400)의 관통홀(410) 및 방열 시트(500)의 관통홀(510)을 통하여 외부에 노출되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 방사 패턴(200)의 다른 일 단자(220)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)가 부착되지 않는 위치에 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 안테나 방사 패턴(200)의 양 단자(210, 220)는 모두 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)가 부착되지 않는 위치에 형성되거나, 자성체 시트(400)의 관통홀(410) 및 방열 시트(500)의 관통홀(510)을 통하여 외부에 노출되는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 방사 패턴(200)의 양 단자(210, 220)는 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)를 부착한 후에도 외부에 노출되는 위치에 형성되고, 양 단자(210, 220)를 외부 전원에 연결하여 전류가 흐르도록 함으로써 외부와의 통신을 위한 전자기장을 발생시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈에서 자성체 시트(400)의 관통홀(410) 및 방열 시트(500)의 관통홀(510)이 형성된 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 3(a)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)의 관통홀(510)은 안테나 방사 패턴(200)의 단자(210)만 노출하는 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 방열 시트(500)은 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통하여 방열 보조패턴(300)과 안테나 방사 패턴(200)에 직접 접촉 위치(520)에서 접촉할 수 있다.
도 3(b)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방열 시트(500)의 관통홀(510)은 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통하여 드러난 안테나 방사 패턴(200)을 모두 노출하는 위치에 형성될 수 있다. 이 경우, 방열 시트(500)은 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통하여 방열 보조패턴(300)과 직접 접촉 위치(520)에서 접촉하고, 안테나 방사 패턴(200)과는 접촉하지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 방사 패턴(200) 및 방열 보조패턴(300)을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 방열 보조패턴(300)을 안테나 방사 패턴(200)과 동일 평면상에 배치시켜 전체적인 방열 면적을 넓혀 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 방열 보조패턴(300)은 안테나 방사 패턴(200)의 내부에 형성될 수 있다. 안테나 방사 패턴(200)이 코일 형상의 안테나 패턴인 경우에 내부 공간이 비어 있으므로, 이 위치에 방열 보조패턴(300)을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다른 일 실시예에 따르면, 방열 보조패턴(300)은 안테나 방사 패턴(200)의 외부에 독립적으로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 일 단면을 도시한 것이다.
도 5의 (a)에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 사출물(100), 안테나 방사 패턴(200)과 방열 보조패턴(300), 자성체 시트(400) 및 방열 시트(500)의 순서로 적층되고, 안테나 방사 패턴(200)과 방열 보조패턴(300)은 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통하여 방열 시트(500)에 직접 접촉하여, 방열 성능을 개선할 수 있다.
도 5의 (b)에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 방열 보조패턴(300)은 자성체 시트(400)의 관통홀을 통하여 방열 시트(500)에 직접 접촉하여 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 이 경우, 안테나 방사 패턴(200)은 방열 시트(500)의 관통홀(510)을 통하여 직접 접촉되지 않도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자성체 시트(400)에 관통홀(410)을 형성하기 위하여 자성체 시트(400)를 제거함으로써 발생하는 단차는 사출물(100)의 두께를 조절하여 해결할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체 시트(400)의 관통홀(410)에 해당하는 부분에서 사출물(100)에 볼록한 돌출부(110)를 형성하면, 인쇄, 도금 또는 LDS 공정 등에 의하여 형성되는 안테나 방사 패턴(200) 및 방열 패턴(300)도 사출물(100)의 돌출부(110)를 따라서 형성되고, 결국 자성체 시트(400)의 관통홀(410)을 통과하여 방열 시트(500)에 직접 접촉하게 된다.
본 발명에 따른 안테나 모듈에 대하여 본원의 도면에 따라 상기와 같이 설명하였으나, 본 발명은 본원에 도시 및 설명된 구성 및 방법으로만 국한되는 것이 아니다. 본원에 개시된 것 이외의 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어가 본 발명의 구성으로 사용될 수 있고, 그 권리범위에 있어서도 본원에 개시된 구성 및 방법으로 한정되는 것이 아니다. 당해 기술분야의 통상의 기술자들은 본 발명이 추구하는 목적과 효과의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함을 이해할 것이다. 또한, 본 명세서에서 단수형 또는 복수형으로 표현된 부분은 필수불가결한 경우를 제외하고는 단수형 및 복수형인 경우를 모두 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
100: 사출물
110: 돌출부
200: 안테나 방사 패턴
210, 220: 단자
300: 방열 보조패턴
400: 자성체 시트
410: 관통홀
500: 방열 시트
510: 관통홀

Claims (9)

  1. 안테나 모듈에 있어서,
    사출물의 일면에 형성되는 안테나 방사 패턴;
    상기 안테나 방사 패턴과 동일 평면상에 위치하는 방열 보조패턴;
    상기 안테나 방사 패턴 및 상기 방열 보조패턴 위에 위치하는 자성체 시트; 및
    상기 자성체 시트 위에 방열 시트를 포함하고,
    상기 자성체 시트는 관통홀을 포함하며, 상기 방열 시트가 상기 안테나 방사 패턴 및/또는 상기 방열 보조패턴과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열 시트는 관통홀을 포함하고,
    상기 방열 시트의 상기 관통홀은 상기 자성체 시트의 상기 관통홀이 형성된 부분과 적어도 일부가 중첩되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 방사 패턴은 양 끝에 전기적인 접촉을 위한 단자들을 포함하고, 적어도 하나의 단자는 상기 방열 시트의 상기 관통홀을 통하여 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 방사 패턴은 양 끝에 전기적인 접촉을 위한 단자들을 포함하고, 적어도 하나의 단자는 상기 자성체 시트 및 상기 방열 시트와 중첩되지 않는 위치에 형성되어, 상기 자성체 시트 및 상기 방열 시트가 부착된 후에도 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 방사 패턴 및/또는 상기 방열 보조패턴은 상기 사출물에 인쇄, 도금 또는 LDS 공정을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 방사 패턴은 코일 형태의 방사 패턴이고, 상기 방열 보조패턴은 상기 안테나 방사 패턴의 내부 빈 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 사출물은 상기 방열 시트의 상기 관통홀이 형성되는 위치에 볼록하게 돌출된 돌출부를 형성하며, 상기 사출물의 상기 돌출부에 형성된 상기 안테나 방사 패턴 및/또는 상기 방열 보조패턴은 상기 방열 시트와 접촉하는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
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