KR102323014B1 - 안테나 모듈 및 이를 포함하는 휴대 단말 - Google Patents

안테나 모듈 및 이를 포함하는 휴대 단말 Download PDF

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Abstract

휴대 단말의 후면 커버에 실장되는 안테나 시트와 배터리의 중첩 영역에 압력 센서를 배치하여 배터리의 부풀음(swelling)을 감지하도록 한 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 휴대 단말의 배터리와 마주하는 안테나 시트 또는 자성 시트의 일면에 압력 센서가 배치되고, 압력 센서는 배터리의 부풀음에 의한 압력을 감지한다.

Description

안테나 모듈 및 이를 포함하는 휴대 단말{ANTENNA MODULE AND PORTABLE DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 휴대 단말에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 통신을 수행하며 배터리의 부풀음(Swelling)을 센싱하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 휴대 단말에 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.
이와 함께, 최근 휴대 단말의 배터리 폭발 사고가 빈번하게 발생함에 따라 배터리의 폭발을 사전에 방지하기 위한 기능이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0964175호(명칭: 배터리 폭발 방지센서 및 이를 이용한 배터리의 충방전회로 제어방법)
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로, 안테나 시트의 일면 중 휴대 단말의 배터리의 중첩되는 영역에 압력 센서를 배치하여 배터리의 부풀음(swelling)을 감지하도록 한 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 휴대 단말 본체와 후면 커버 사이에 개재된 안테나 모듈의 일면에 압력 센서를 배치하여, 배터리의 부풀음을 감지하도록한 휴대 단말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈은 안테나 패턴이 형성된 안테나 시트 및 안테나 패턴과 이격되고, 안테나 시트의 일면에 배치된 압력 센서를 포함한다.
안테나 시트는 안테나 패턴이 형성된 안테나 영역 및 압력 센서가 배치된 센서 영역을 포함할 수 있다. 이때, 센서 영역은 안테나 영역과 중첩되지 않고, 휴대 단말의 배터리와 중첩되는 영역일 수 있다.
압력 센서는 안테나 시트의 일면 중 휴대 단말의 배터리와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 이때, 압력 센서는 배터리와 접촉될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 안테나 모듈은 안테나 패턴이 형성된 안테나 시트, 안테나 시트의 일면에 배치된 자성 시트 및 자성 시트의 타면에 배치된 압력 센서를 포함한다.
압력 센서는 자성 시트의 일면 중 휴대 단말의 배터리와 중첩되는 영역에 배치되어, 휴대 단말의 배터리와 접촉될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈을 포함하는 휴대 단말은 배터리가 내장된 휴대 단말 본체, 휴대 단말 본체의 후면에 체결되는 후면 커버 및 휴대 단말 본체 및 후면 커버 사이에 개재된 안테나 모듈을 포함하고, 안테나 모듈은 배터리와 마주하는 일면에 압력 센서가 배치된다. 이때, 압력 센서는 상기 배터리와 접촉되고, 포스 터치 센서 또는 압전 소자일 수 있다.
본 발명에 의하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈은 휴대 단말의 배터리와 마주하는 안테나 시트 또는 자성 시트의 일면에 압력 센서가 배치됨으로써, 휴대 단말의 실장시 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 압력 센서를 구비하기 때문에, 배터리에 압력 감지용 회로를 직접 형성하는 종래에 비해 제약 조건이 완화되어 손쉽게 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 회로기판(PCB) 형태의 포스 터치 센서로 압력 센서를 구성함으로써, 배터리에 직접 압력 감지용 회로를 형성하는 종래에 비해 손쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 단말은 휴대 단말 본체 및 후면 커버 사이에 개재된 안테나 모듈에 압력 센서를 배치함으로써, 휴대 단말의 실장시 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 안테나 모듈에 압력 센서를 구비하기 때문에, 배터리에 압력 감지용 회로를 직접 형성하는 종래에 비해 제약 조건이 완화되어 손쉽게 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 회로기판(PCB) 형태의 포스 터치 센서로 압력 센서를 구성함으로써, 배터리에 직접 압력 감지용 회로를 형성하는 종래에 비해 손쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 후면 커버에 내장되는 안테나 모듈에 압력 센서를 구비함으로써, 후면 커버에서의 압력을 감지하여 다양한 기능에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 압력 센서에서 감지한 압력을 근거로 배터리의 부풀음을 사용자에게 고지하거나, 배터리 제어를 통해 배터리의 폭발을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 일반적인 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈을 포함하는 휴대 단말을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈에 실장되는 안테나 모듈을 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, 일반적인 안테나 모듈(10)은 휴대 단말(20)에 내장되어 근거리 통신(NFC), 전자결제(MST) 및 무선 전력 전송(WPC, PMA)을 위한 안테나로 구성된다.
안테나 모듈(10)은 휴대 단말(20)에 실장시 휴대 단말(20)에 내장된 배터리(22)와 적어도 일부가 중첩되어 배치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈은 배터리와 중첩되고, 배터리와 마주하는 일면에 압력 센서를 배치하여 배터리의 부풀음(swelling)을 감지하는 기능을 추가로 수행한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 안테나 모듈(100)은 안테나 시트(110) 및 압력 센서(120)를 포함한다.
안테나 시트(110)는 안테나 패턴(112)이 형성된다. 안테나 패턴(112)은 안테나 시트(110)의 일면 또는 양면에 형성된다. 안테나 패턴(112)은 근거리 통신(NFC)용 안테나 패턴(112), 전자결제(MST)용 안테나 패턴 및 무선 전력 전송(WPC, PMA)용 안테나 패턴(112) 중 하나인 것을 일례로 한다.
안테나 시트(110)는 복수의 안테나 패턴(112)이 형성될 수 있다. 복수의 안테나 패턴(112)은 안테나 일면 또는 양면에 형성된다. 복수의 안테나 패턴(112)은 서로 다른 주파수 대역에 공진하는 복수의 안테나를 구성할 수 있다. 복수의 안테나는 근거리 통신용 안테나 및 전자결제용 안테나인 것을 일례로 한다.
안테나 시트(110)는 안테나 영역 및 센서 영역으로 구분될 수 있다. 안테나 영역은 안테나 패턴(112)이 형성된 영역이고, 센서 영역은 압력 센서(120)가 배치된 영역일 수 있다. 센서 영역은 안테나 영역과 중첩되지 않고, 휴대 단말의 배터리와 중첩되는 영역일 수 있다.
압력 센서(120)는 휴대 단말에 내장된 배터리의 부풀음(swelling)을 감지한다. 즉, 압력 센서(120)는 배터리에 접촉되며, 배터리의 부풀음에 의해 발생하는 압력을 감지한다. 압력 센서(120)는 대략 5kgf 내지 10kgf 정도의 이상의 압력을 감지하는 압전 소자 또는 회로기판(PCB) 형태의 포스 터치 센서인 것을 일례로 한다.
압력 센서(120)는 배터리의 부풀음을 감지하기 위해 안테나 시트(110)의 일면 배치된다. 압력 센서(120)가 배치되는 안테나 시트(110)의 일면은 휴대 단말의 배터리와 마주하는 일면일 수 있다.
압력 센서(120)는 배터리의 부풀음을 감지하기 위해 안테나 시트(110)의 일면 중 휴대 단말의 배터리와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 압력 센서(120)는 안테나 모듈(100)의 휴대 단말 실장시 배터리와 접촉된다. 압력 센서(120)는 배터리와 중첩되는 영역 전체 또는 일부에 형성될 수 있다. 압력 센서(120)는 안테나 시트(110)에 형성된 안테나 패턴(112)과 중첩되지 않는 영역에만 형성될 수도 있다.
이처럼, 안테나 모듈은 휴대 단말의 배터리와 마주하는 안테나 시트의 일면에 압력 센서가 배치됨으로써, 휴대 단말의 실장시 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 압력 센서를 구비하기 때문에, 배터리에 압력 감지용 회로를 직접 형성하는 종래에 비해 제약 조건이 완화되어 손쉽게 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 회로기판(PCB) 형태의 포스 터치 센서로 압력 센서를 구성함으로써, 배터리에 직접 압력 감지용 회로를 형성하는 종래에 비해 손쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 안테나 모듈(200)은 안테나 시트(210), 자성 시트(220) 및 압력 센서(230)를 포함한다.
안테나 시트(210)는 안테나 패턴(212)이 형성된다. 안테나 패턴(212)은 안테나 시트(210)의 일면 또는 양면에 형성된다. 안테나 패턴(212)은 근거리 통신용 안테나 패턴(212), 전자결제용 안테나 패턴(212) 중 하나인 것을 일례로 한다.
안테나 시트(210)는 복수의 안테나 패턴(212)이 형성될 수 있다. 복수의 안테나 패턴(212)은 안테나 일면 또는 양면에 형성된다. 복수의 안테나 패턴(212)은 서로 다른 주파수 대역에 공진하는 복수의 안테나를 구성할 수 있다. 복수의 안테나는 근거리 통신용 안테나 및 전자결제용 안테나인 것을 일례로 한다.
자성 시트(220)는 안테나 시트(210)의 일면에 배치된다. 자성 시트(220)가 배치되는 안테나 시트(210)의 일면은 휴대 단말의 배터리와 마주하는 일면일 수 있다.
자성 시트(220)는 나노 결정립 합금, 철계 비정질 합금 및 페라이트 중 선택된 하나의 금속 재질로 형성된 것을 일례로 한다.
압력 센서(230)는 휴대 단말에 내장된 배터리의 부풀음(swelling)을 감지한다. 즉, 압력 센서(230)는 배터리에 접촉되며, 배터리의 부풀음에 의해 발생하는 압력을 감지한다. 압력 센서(230)는 대략 5kgf 내지 10kgf 정도의 이상의 압력을 감지하는 압전 소자 또는 포스 터치 센서인 것을 일례로 한다.
압력 센서(230)는 배터리의 부풀음을 감지하기 위해 자성 시트(220)의 일면 배치된다. 압력 센서(230)가 배치되는 자성 시트(220)의 일면은 휴대 단말의 배터리와 마주하는 일면일 수 있다.
압력 센서(230)는 배터리의 부풀음을 감지하기 위해 자성 시트(220)의 일면 전체 영역 중 배터리와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 압력 센서(230)는 안테나 모듈(200)의 휴대 단말 실장시 배터리와 접촉된다.
이처럼, 안테나 모듈은 휴대 단말의 배터리와 마주하는 자성 시트의 일면에 압력 센서가 배치됨으로써, 휴대 단말의 실장시 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 압력 센서를 구비하기 때문에, 배터리에 압력 감지용 회로를 직접 형성하는 종래에 비해 제약 조건이 완화되어 손쉽게 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 회로기판(PCB) 형태의 포스 터치 센서로 압력 센서를 구성함으로써, 배터리에 직접 압력 감지용 회로를 형성하는 종래에 비해 손쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안테나 모듈(340)을 포함하는 휴대 단말(300)(이하, 휴대 단말(300))은 휴대 단말 본체(310), 후면 커버(320) 및 안테나 모듈(340)을 포함한다.
휴대 단말 본체(310)는 디스플레이 모듈, 메인 회로 기판 및 배터리(330)를 포함할 수 있다. 즉, 휴대 단말 본체(310)는 전면에 디스플레이 모듈이 배치될 수 있다. 디스플레이 모듈의 후면에는 메인 회로 기판이 배치될 수 있다. 메인 회로 기판의 후면 또는 내부에는 배터리(330)가 배치될 수 있다.
휴대 단말 본체(310)는 한 쌍의 전면 커버 내부에 디스플레이 모듈, 메인 회로 기판 및 배터리(330)가 내장될 수 있다. 배터리(330)는 휴대 단말 본체(310)의 후면 방향으로 노출될 수 있다.
후면 커버(320)는 휴대 단말 본체(310)의 후면에 배치된다. 후면 커버(320)는 휴대 단말 본체(310)의 전면 커버와 체결될 수 있다.
후면 커버(320)는 수지 재질, 금속 재질 등과 같이 다양한 재질로 형성될 수 있다. 후면 커버(320)는 후술할 안테나 모듈(340)에 실장된 압력 센서(342)의 압력 감지를 용이하게 하기 위해 경성 재질로 형성될 수 있다.
안테나 모듈(340)은 휴대 단말 본체(310) 및 후면 커버(320) 사이에 개재된다. 안테나 모듈(340)은 후면 커버(320) 내에 실장될 수도 있다. 안테나 모듈(340)은 배터리(330)와 마주하는 일면에 압력 센서(342)가 배치된다.
압력 센서(342)는 배터리(330)와 접촉되어 배터리(330)의 부풀음을 감지한다. 즉, 압력 센서(342)는 안테나 모듈(340) 및 후면 커버(320)에 의해 일면이 지지될 수 있다. 압력 센서(342)는 타면이 배터리(330)와 접촉되어 배터리(330)의 부풀음에 의해 발생하는 압력을 감지한다. 압력 센서(342)는 대략 5kgf 내지 10kgf 정도의 이상의 압력을 감지하는 압전 소자 또는 포스 터치 센서인 것을 일례로 한다.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 단말은 휴대 단말 본체 및 후면 커버 사이에 개재된 안테나 모듈에 압력 센서를 배치함으로써, 휴대 단말의 실장시 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 안테나 모듈에 압력 센서를 구비하기 때문에, 배터리에 압력 감지용 회로를 직접 형성하는 종래에 비해 제약 조건이 완화되어 손쉽게 배터리의 부풀음을 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 회로기판(PCB) 형태의 포스 터치 센서로 압력 센서를 구성함으로써, 배터리에 직접 압력 감지용 회로를 형성하는 종래에 비해 손쉽게 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 휴대 단말은 후면 커버에 내장되는 안테나 모듈에 압력 센서를 구비함으로써, 후면 커버에서의 압력을 감지하여 다양한 기능에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대 단말(300)에 실장되는 안테나 모듈은 안테나 시트(510)의 더미 공간에 금속 패턴(521; pattern)이 형성된다. 더미 공간은 안테나 패턴(512)이 형성되지 않은 공간인 것을 일례로 한다.
안테나 시트(510)와 자성 시트(530) 사이에는 탄성체(522; Cushion) 및 다른 금속 패턴(523; Attractor)이 개재될 수 있다. 탄성체(522) 및 다른 금속 패턴(523)은 금속 패턴(521)과 중첩되어 배치된다.
금속 패턴(521), 탄성체(522) 및 다른 금속 패턴(523)은 안테나 시트(510)를 사이에 두고 적층되어 압력 센서(500; 즉, 포스 터치 센서)를 구성한다.
일반적으로, 배터리(330)는 정중앙(center)보다 약간 위쪽(즉, 배터리(330)의 단자(또는 PCB) 방향)에서 부풀음이 주로 발생한다. 이에, 금속 패턴(521)은 배터리(330)의 정중앙(Center)과 이격되어 배치된다. 금속 패턴(521)은 정중앙에서 단자 방향으로 이격되어 배치된다. 금속 패턴(521)은 배터리(330)의 정중앙과 단자를 연결하는 선상에서 정중앙으로 치우쳐져 배치된다.
하나의 압력 센서(500)만으로는 배터리(330)의 부풀음을 정확하게 감지할 수 없다. 안테나 모듈은 배터리(330)의 부풀음을 정확하게 감지하기 위해 레퍼런스 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
레퍼런스 압력 센서는 배터리(330)의 부풀음 감지를 위한 레퍼런스 압력을 생성하기 위한 구성이다. 레퍼런스 압력 센서는 압력 센서(500)와 이격된 위치에서 배터리(330)의 부풀음에 의한 압력을 감지한다.
레퍼런스 압력 센서는 안테나 시트(510)의 더미 공간에 형성된다. 레퍼런스 압력 센서는 압력 센서(500)와 다른 더미 공간에 형성된다.
레퍼런스 압력 센서는 배터리(330)와 중첩되지 않을 수도 있다. 레퍼런스 압력 센서는 휴대 단말 본체의 하우징, 부품에 중첩되어 레퍼런스 압력을 생성한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 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.
100, 200: 안테나 모듈 110, 210: 안테나 시트
112, 212: 안테나 패턴 120, 230: 압력 센서
220: 자성 시트 300: 휴대 단말
310: 휴대 단말 본체 320: 후면 커버
330: 배터리 340: 안테나 모듈
342: 압력 센서

Claims (12)

  1. 안테나 패턴이 형성된 안테나 영역과 상기 안테나 영역과 중첩되지 않으면서 휴대 단말의 배터리와 중첩되는 센서 영역을 포함하는 안테나 시트; 및
    상기 안테나 패턴과 이격되어 상기 센서 영역에 배치되고, 상기 배터리와 마주보는 상기 안테나 시트의 일면에 배치된 포스 터치 센서 또는 압전소자 중 어느 하나인 압력 센서를 포함하는 안테나 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 휴대 단말의 배터리와 접촉된 안테나 모듈.
  4. 배터리가 내장된 휴대 단말 본체;
    상기 휴대 단말 본체의 후면에 체결되는 후면 커버; 및
    상기 휴대 단말 본체 및 상기 후면 커버 사이에 개재된 청구항 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 기재된 안테나 모듈을 포함하는 휴대 단말.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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