KR102232992B1 - 안테나 모듈 - Google Patents

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김희수
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Abstract

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 단말기에 사용되는 안테나 모듈에 포함되는 안테나를 LDS 방식으로 구현하여 안테나 모듈의 두께를 얇게 할 수 있을 뿐 아니라, 전자파를 차폐하기 위한 차폐층을 LDS 안테나가 형성되는 캐리어의 반대면에 구비함으로써 전자파를 효과적으로 차폐하여 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.

Description

안테나 모듈{AN ANTENNA MODULE}
본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 통신 단말기에 사용되는 안테나 모듈에 포함되는 안테나를 LDS 방식으로 구현하여 안테나 모듈의 두께를 얇게 할 수 있을 뿐 아니라, 전자파를 차폐하기 위한 차폐층을 LDS 안테나가 형성되는 캐리어의 반대면에 구비함으로써 전자파를 효과적으로 차폐하여 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.
무선 통신 단말기는 안테나를 필수적으로 포함해야 하는데, 기존에 사용되어 왔던 외장형 안테나는 외관을 해치고 사용자의 불편을 초래하는 바 최근에는 내장형 안테나에 관한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.
한편, 최근 무선 통신 단말기의 기본이 되는 통화 기능뿐만 아니라 멀티미디어 데이터 통신에 대한 수요가 급증하고 있고, 이에 따라 다수의 안테나가 구비되는 무선 통신 단말기가 요구되고 있다. 또한, 원거리 무선 통신 외에 단말간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 무선 충전 등의 기능을 구현하기 위해 NFC(Near Field Communication) 안테나에 관한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 무선 통신 단말기에 NFC 안테나이 구비되는 추세이다.
종래의 무선 통신 단말기에 사용되는 NFC 안테나는 플렉서블 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)을 이용한 방식을 사용하였다. 그러나, 이와 같은 FPCB 방식에 의할 경우 FPCB 자체의 두께에 의해 안테나 모듈이 두꺼워져, 최근 무선 통신 단말기의 휴대성을 향상시키기 위한 무선 통신 단말기 슬림화 추세에 역행하는 문제가 있었다.
한국등록특허공보 10-1595026호(2016.02.11)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 무선 통신 단말기에 사용되는 안테나 모듈에 포함되는 안테나를 LDS 방식으로 구현하여 안테나 모듈의 두께를 얇게 할 수 있을 뿐 아니라, 전자파를 차폐하기 위한 차폐층을 LDS 안테나가 형성되는 캐리어의 반대면에 구비함으로써 외부로부터 전달되는 전자파를 차폐하여 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 안테나 캐리어; 상기 안테나 캐리어의 일면에 형성되는 LDS 안테나(Laser Direct Structuring antenna); 및 상기 안테나 캐리어의 타면에 형성되어 전자파를 차폐하는 차폐층을 포함하는, 안테나 모듈을 제공한다.
상기 차폐층은, 상기 LDS 안테나의 외주 형상에 대응하도록 형성될 수 있다.
상기 차폐층은 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다.
상기 안테나 캐리어의 일측에 FPCB 안테나(Flexible Printed Circuit Board antenna)가 형성될 수 있다.
상기 FPCB 안테나의 일면에는 나노 시트층이 형성될 수 있다.
상기 안테나 캐리어의 타면에는 접점 회로(Laser Direct Structuring antenna)가 형성되며, 상기 LDS 안테나(Laser Direct Structuring antenna) 및 접점 회로(Laser Direct Structuring antenna)는 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 LDS 안테나(Laser Direct Structuring antenna) 및 접점 회로(Laser Direct Structuring antenna)는 비아 홀(via hole)을 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 단말기에 사용되는 안테나 모듈에 포함되는 안테나를 LDS 방식으로 구현하여 안테나 모듈의 두께를 얇게함으로써 무선 통신 단말기를 슬림(slim)화 할 수 있다.
또한, 전자파를 차폐하기 위한 차폐층을 LDS 안테나가 형성되는 캐리어의 반대면에 구비함으로써 외부로부터 전달되는 전자파를 차폐하여 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 참고도로서, (a)는 안테나 모듈의 앞면, (b)는 안테나 모듈의 뒷면을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 앞면의 사시도 및 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 뒷면의 사시도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 안테나 모듈을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 참고도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 앞면의 사시도 및 부분 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 뒷면의 사시도이다.
본 실시예에 따른 안테나 모듈은 무선 통신 단말기에 설치되어 데이터를 무선 송/수신한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 안테나 캐리어(10), 제1 LDS안테나, 차폐층(30)을 포함할 수 있다.
안테나 캐리어(10)는 절연성의 재질로 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 이때 안테나 캐리어(10)는 내후성과 내충격성 및 기계적 강도를 유지하기 위해 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트(PC)등 합성 수지 재질로 이루어질 수 있다. 안테나 캐리어(10)는 무선 통신 단말기의 메인보드(미도시)에 탑재될 수 있다.
LDS 안테나(20)는 전자신호(예컨대, 무선 통신 신호)의 송수신을 위해 사용되며 PCB에 의해 급전되어 전자신호를 공간으로 방사하는 구성으로서, 안테나 캐리어(10)에 구비되어 무선 신호를 송수신한다.
LDS 안테나(20)는 안테나 캐리어(10)의 일면에 형성될 수 있다. 이때, 안테나 캐리어(10)의 일면은 도면상 상면을 의미할 수 있다. LDS 안테나(20)는 사출된 안테나 캐리어(10)의 일면에 방사 패턴을 형성하고, 방사 패턴을 도금시켜 형성하는 LDS(Laser Direct Structure) 공법에 의해 형성될 수 있다.
LDS 공법이란 비전도성이며 화학적으로 안정한 중금속 복합체를 포함하는 재질로 구조물을 형성하고, 구조물의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저, 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 캐리어(110)의 화학적 결합을 해체하여 금속 시드를 노출시킨 후, 구조물을 금속화(metalizing)하여 구조물의 레이저 노출 부위에 도전성 물질을 형성하는 공법을 의미한다. 도전성 물질의 형성은 LDS 공법에 의해 형성된 방사 패턴에 도금액을 도금시킴으로써 형성될 수 있으며, 도금액은 구리, 니켈을 포함할 수 있으며, 도금은 전해 도금 방식 또는 무전해 도금 방식에 의해 이루어질 수 있다. 방사 패턴은 외부 신호를 효과적으로 수신하기 위해 미앤더라인(meander line)과 같은 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, LDS 안테나(20)는 근거리 통신을 위한 NFC(Near Field Communication) 안테나일 수 있다.
LDS 안테나(20)는 FPCB 안테나(40) 형식이 아닌 LDS 방식에 의하므로, 안테나 캐리어(10) 사출물에 직접 무선 통신을 위한 안테나가 형성될 수 있어 안테나의 두께를 전체적으로 얇게 형성할 수 있으며, 이에 따라 무선 통신 단말기를 슬림(slim)하게 형성할 수 있다.
차폐층(30)은 안테나 캐리어(10)의 타면에 형성될 수 있다. 차폐층(30)은 자성체로 이루어지며, LDS 안테나(20)로부터 발생되는 자기장을 차폐하여 소요의 방향으로 집속시키거나, 안테나 캐리어(10)의 일측에 배치되는 PCB 등의 전자 부품으로부터 발생되는 전자파을 차폐하여 전자파의 간섭을 억제시킨다.
본 실시예에서 차폐층(30)은 안테나 캐리어(10)를 사이에 두고 LDS 안테나(20)와 이격되어 배치되는데, 이와 같이 차폐층(30)을 LDS 안테나(20)에 직접 부착하지 않고 안테나 캐리어(10)를 중간에 두고 서로 이격되도록 배치시킴로써 전자파의 차폐 성능을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 LDS 안테나(20)의 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 안테나 캐리어(10)의 타측에는 메인 보드(미도시)가 배치될 수 있는데, 메인 보드(미도시)의 금속 소재로 인하여 안테나 성능이 저하될 수 있다. 이를 해결하기 위해 안테나 방사 패턴에 차폐 시트가 구비될 수 있으나 차폐 시트 또한 금속 성분이 포함되어 있으므로 차폐 시트가 안테나 방사 패턴과 접촉되어 있는 경우 안테나 성능에 영향을 줄 수 있다.
본 실시예의 경우 차폐층(30)을 LDS 안테나(20)에 직접 부착하지 않고 안테나 캐리어(10)를 중간에 두고 서로 이격되도록 배치시킴으로써 안테나 캐리어(10)와 차폐츠(30) 사이에 에어층을 형성하여 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
차폐층(30)은 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다. 구체적으로 차폐층(30)은 자성 합금, 페라이트 소결체와 같이 단일 소재로 사용하거나, 자성 금속분말 및/또는 페라이트 분말을 절연성 수지, 고무계 성분, 세라믹 혹은 비자성 금속 등과 혼합하여 압출, 프레스, 필름 캐스팅 등의 방법으로 성형한 복합 소재(composite) 형태로 사용될 수 있다.
차폐층(30)은 소정의 면적을 갖는 판상의 시트(sheet)로 이루어지며, 차폐층(30)과 안테나 캐리어(10)는 접착층(미도시)을 매개로 접착이 이루어질 수 있다.
이때, 차폐층(30)은 LDS 안테나(20)의 외주 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 차폐층(30)은 제한된 안테나의 캐리어의 크기에서 전자파 차폐 성능을 향상시키기 위해 차폐층(30)의 넓이를 최적화하기 위한 방안이 필요한데, 본 실시예의 경우 차폐층(30)의 넓이는 LDS 안테나(20)의 외주 형상에 대응하는 넓이로 형성될 수 있다. 도 1의 (a) 및 (b)를 참고하면 차폐층(30)의 넓이가 LDS 안테나(20)의 최외곽에 형성되는 안테나 방사 라인(line)의 형상에 대응하도록 형성되며, 이와 같이 차폐층(30)이 LDS 안테나(20)의 외주 형상에 대응되도록 형성됨으로써 제한된 공간에서 전자파 차폐 성능을 최적화시킬 수 있다.
안테나 캐리어(10)의 일측에는 FPCB 안테나(40)가 형성될 수 있다. FPCB 는 연성이 우수한 인쇄 회로 기판에 안테나 패턴을 형성한 것으로, 안테나 패턴은 미앤더라인(meander line)으로 형성될 수 있다.
이때, FPCB 안테나(40)에는 안테나 패턴을 보호하기 위한 보호 필름층(41)이 구비될 수 있다.
또한, FPCB 안테나(40)의 일면에는 나노 시트층(43)이 형성될 수 있다. 보호 필름층(41)은 안테나 패턴을 보호하기 위해 안테나 패턴이 형성된 면에 형성되며, 나노 시트층(43)은 보호 필름층(41)이 있는 면의 반대 면에 형성되어, 전자파를 흡수하여 FPCB 안테나(40)의 성능을 향상시킬 수 있다.
이때, FPCB 안테나(40)는 마그네틱 결제를 위한 MST(magnetic secure transmission) 안테나일 수 있다.
본 실시예에 따른 안테나 모듈은 상부에 NFC 안테나가 형성되고 하부에 MST 안테나가 형성되어, NFC 기능 및 MST 기능을 동시에 구현할 수 있다.
다만, 본 실시예에서는 MST(magnetic secure transmission) 안테나가 FPCB 안테나(40)로 구현되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, MST 안테나 또한 LDS 공법으로 형성된 LDS 안테나인 것도 가능하다.
한편, 안테나 캐리어(10)의 타면에는 접점 회로(50)가 형성될 수 있다. 접점 회로(50)는 안테나 캐리어(10)의 타면(LDS 안테나(20)가 형성된 면의 반대면)에 형성될 수 있다. 접점 회로(50)는 LDS 공법에 의해 형성될 수 있으며, LDS 공법은 앞선 LDS 안테나(20)를 형성하기 위한 공정과 동일하므로 이에 관한 설명은 앞선 설명에 갈음하기로 한다.
접점 회로(50)는 LDS 안테나(20)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, LDS 안테나(20)와 접점 회로(50)는 비아 홀(11, 13)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 비아 홀(11, 13)은 안테나 캐리어(10)를 관통하며 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 이때 비아 홀(11, 13)의 상부가 LDS 안테나(20)와 연결되며 비아 홀(11, 13)의 하부가 접점 회로(50)와 연결됨으로써, LDS 안테나(20)와 접점 회로(50)가 전기적으로 연결되는 것이다.
접점 회로(50)의 단부는 PCB(미도시)와 연결되어 급전이 이루어지며, 전기 회로의 급전에 의해 LDS 안테나(20)에 전기적 신호가 전송된다.
본 실시예에 따르면, 전류가 인가되는 접점 회로(50)를 통해 LDS 안테나(20)에 전기적 신호가 전송되어 LDS 안테나(20)가 NFC 안테나로서 기능하며, 안테나 캐리어(10)의 하부에 형성되는 FPCB 안테나(40)가 MST 안테나로서 기능하여, NFC 기능 및 MST 기능을 동시에 수행할 수 있다.
또한, NFC 안테나를 LDS 안테나(20)로 구현함으로써 안테나 모듈의 두께를 얇게하여 무선 통신 단말기를 슬림화/소형화 시킬 수 있으며, 전자파를 차폐하기 위한 차폐층(30)을 LDS 안테나(20)가 형성되는 캐리어의 반대면에 LDS 안테나(20)와 대응되도록 구비함으로써 전자파를 효과적으로 차폐하여 LDS 안테나(20)의 방사 성능을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 안테나 캐리어
11, 13: 비아 홀
20: LDS 안테나
30: 차폐층
40: FPCB 안테나
41: 보호 필름층
43: 나노 시트층
50: 접점 회로

Claims (7)

  1. 무선 통신 단말기의 메인보드의 상부에 탑재되되, 전자 부품이 설치되는 개구 영역이 구비되는 안테나 캐리어;
    상기 안테나 캐리어의 일면에 형성되되, 상기 안테나 캐리어의 개구 영역에 인접하도록 형성되는 NFC(Near Field Communication)를 위한 LDS 안테나;
    상기 안테나 캐리어의 타면에 형성되고 상기 LDS 안테나와 전기적으로 연결되며, 상기 메인보드의 단자와 접촉 연결되도록 형성되는 접점 회로; 및
    상기 안테나 캐리어의 타면에 형성되되, 상기 LDS 안테나와 중첩되도록 상기 LDS 안테나의 최외곽 방사 패턴에 대응되는 형상 및 대응되는 면적을 갖도록 형성되는 차폐층;을 포함하되,
    상기 안테나 캐리어의 두께는 상기 LDS 안테나의 두께와 상기 차폐층의 두께를 합한 것보다 두꺼운 두께를 갖도록 형성되어, 상기 차폐층을 상기 LDS 안테나로부터 상기 안테나 캐리어의 두께만큼 이격시키는 것을 특징으로 하는 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차폐층은 페라이트(ferrite)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 캐리어의 일측에 FPCB 안테나(Flexible Printed Circuit Board antenna)가 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 FPCB 안테나의 일면에는 나노 시트층이 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 LDS 안테나(Laser Direct Structuring antenna) 및 접점 회로(Laser Direct Structuring antenna)는 비아 홀(via hole)을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
KR1020190166129A 2019-12-12 2019-12-12 안테나 모듈 KR102232992B1 (ko)

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