KR102440688B1 - 안테나 모듈 - Google Patents

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이석인
김민구
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Abstract

자성 금속으로 구성된 베이스 시트에 형성된 오목부에 안테나 코일을 권선하도록 한 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 안테나 코일 및 일측에 안테나 코일이 권선되는 오목부가 형성되는 베이스 기판을 포함한다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}
본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 전자결제를 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.
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 금속으로 구성된 베이스 시트에 형성된 오목부에 안테나 코일을 권선하도록 한 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 안테나 코일 및 일측에 안테나 코일이 권선되는 오목부가 형성되는 베이스 기판을 포함한다.
베이스 기판은 자성을 갖는 금속 재질의 자성 금속으로 형성될 수도 있다. 이때, 베이스 기판은 규소강(silicon steel), 퍼멀로이(Permalloy), 슈퍼멀로이(supermalloy), 철계 비정질금속의 정층체, 나노결정립 비정질금속, 코발트계 비정질금속, 철과 코발트 및 니켈 중 어느 하나가 주성분으로 포함된 합금, 페라이트 중에 적어도 하나로 형성될 수 있다.
베이스 기판은 오목부에서 돌출되어 안테나 코일의 권선을 가이드하는 복수의 가이드 돌기가 형성될 수도 있다.
베이스 기판은 오목부가 휴대 단말의 내부 부재와 배터리 간의 이격공간에 삽입되어 휴대 단말에 실장될 수도 있다.
베이스 기판은 일측 단변과 오목부 사이의 제1영역에 복수의 고정용 홀이 형성될 수도 있다. 이때, 베이스 기판은 타측 단변과 오목부 사이의 제2영역에 복수의 고정용 홀이 더 형성될 수도 있다.
베이스 기판은 가공면에 절연물질, 절연 테이프, 폴리이미드 필름이 형성될 수도 있다.,
베이스 기판은 베이스 기판의 단변보다 짧은 길이의 오목부가 형성될 수도 있다.
베이스 기판은 타측 단변과 오목부 사이의 제2영역에 요홈이 형성될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 안테나 모듈은 자성 금속으로 구성된 베이스 시트에 형성된 오목부에 가이드 동기를 형성하고, 오목부에 안테나 코일을 권선함으로써, 안테나 코일을 안정적인 위치에서 권선할 수 있고, 권선 공정 및 휴대 단말 실장 후에 안테나 코일의 이동을 방지하여 안테나 성능을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 베이스 시트의 가공면에 절연물질을 코팅하거나, 절연 테이프, 폴리이미드 필름 등을 부착함으로써, 권선 공정에서 안테나 코일에 긁힘의 발생하는 것을 방지하여 안테나 코일에 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 오목부를 휴대 단말과 배터리 간에 형성되는 이격 공간에 삽입 실장됨으로써, 안테나 모듈의 실장으로 인한 휴대 단말의 두께 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 베이스 기판에 복수의 고정용 홀을 형성함으로써, 안테나 코일의 권선 위치를 원활하게 선정할 수 있고, 권선 공정시 안테나 코일의 벤딩 발생을 방지하여 권선의 정밀도를 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 베이스 기판에 요홈을 형성함으로써, 안테나 모듈의 흔들림, 이동, 뒤틀림 등을 방지하여 안테나 성능을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 10 내지 도 12는 도 1의 베이스 기판의 다양한 변형 예를 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 실시예를 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.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
안테나 모듈은 금속재 케이스가 적용된 휴대 단말에 실장되어 삼성 페이 등의 전자결제를 위한 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나로 동작한다. 안테나 모듈은 자성 금속으로 구성되는 기판에 안테나 코일을 수직방향으로 권선하여 형성된다.
이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈(100)은 베이스 기판(200), 안테나 코일(300)을 포함하여 구성된다.
베이스 기판(200)은 자성을 갖는 금속재질(자성 금속)로 형성된다. 베이스 기판(200)은 외부에 절연 물질이 코팅된다. 이때, 베이스 기판(200)은 자성을 갖고, 대략 1000 이상 30만 이하 정도의 투자율을 갖는 자성 금속으로 형성된다. 일례로, 베이스 기판(200)은 규소강(silicon steel), 퍼멀로이(Permalloy), 슈퍼멀로이(supermalloy), 철계 비정질금속의 정층체, 나노결정립 비정질금속, 코발트계 비정질금속, 철, 코발트, 니켈 중 어느 하나가 주성분으로 포함된 합금(예를 들면, Fe(80~90%) + Co + Al 등), 페라이트 등과 같이 자성을 띄면서 높은 투자율을 갖는 금속재질로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(200)은 일측 단변으로 치우쳐진 위치에 안테나 코일(300)이 권선되는 오목부(210)가 형성된다. 이때, 오목부(210)는 안테나 코일(300)의 권선시 벤딩(Vending) 발생을 방지하기 위한 복수의 가이드 돌기(220)가 돌출 방향으로 형성된다.
이때, 가이드 돌기(220)는 안테나 코일(300)의 권선시 안테나 코일(300)이 오목부(210)에서 안정적으로 고정되도록 가이드하며, 휴대 단말에 안테나 모듈(100)이 실장된 후에는 외부 충격 등에 의해 안테나 코일(300)이 오목부(210) 외부로 이동하는 것을 방지한다.
권선 공정에서는 일정한 텐션(Tension) 범위에서 권선을 수행해야 안테나 코일(300)의 끊김, 늘어짐 등을 방지할 수 있다. 여기서, 텐션 범위는 베이스 기판(200)의 재질, 두께, 안테나 코일(300)의 재질 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이를 통해, 권선 공정시 오목부(210) 내에서 안테나 코일(300)이 권선될 수 있도록 가이드할 수 있으며, 휴대 단말에 실장된 후에 안테나 코일(300)의 위치가 이동하는 것을 방지하여 안테나 성능을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
베이스 기판(200)은 타발 공법 등에 의해 형성되기 때문에 가공면(즉, 베이스 기판(200)의 각 변)에 칼날 형상의 흠집인 버(Burr)가 발생한다. 이 경우, 안테나 코일(300)의 권선 공정에서 버에 의해 안테나 코일(300)에 긁힘(scratch)이 발생하여 쇼트 불량이 발생할 수 있다.
이에, 베이스 기판(200)의 가공면에는 실리콘, 에폭시, Glue 등의 절연물질을 코딩하여 안테나 코일(300)을 권선하는 공정에서 안테나 코일(300)의 긁힘을 방지한다.
물론, 안테나 코일(300)의 권선되는 오목부(210)에만 절연 테이프, 폴리이미드(Poltimide) 필름을 부착하여 안테나 코일(300)의 쇼트 발생을 방지할 수도 있다. 이때, 절연 테이프는 고온용 절열 테이프 등으로 구성될 수 있다.
오목부(210)는 베이스 기판(200)에서 일면으로 돌출되어 형성되어 휴대 단말에 실장시 배터리(500)와 내부 부재(420)(예를 들면, 회로기판) 사이에 형성되는 공간에 삽입된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 휴대 단말의 본체와 후면 케이스(440) 사이에 실장되는 배터리(500)는 원활한 착탈 또는 내부 구조에 의해 휴대 단말의 내부 부재(420)와 소정 간격(대략 5mm 정도) 이격된다. 이때, 배터리(500)와 내부 부재(420)와 이격 공간에 오목부(210)가 삽입됨으로써 안테나 모듈(100)의 실장으로 인한 휴대 단말의 두께 증가를 최소화할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 오목부(210)는 베이스 기판(200)의 단변보다 짧은 길이로 형성되어, 권선되는 안테나 코일(300)이 베이스 기판(200)의 외부로 노출되는 것을 방지한다. 즉, 안테나 코일(300)이 베이스 기판(200)의 외부로 노출되는 경우 제조 공정 또는 휴대 단말에 실장시 다른 부재들과의 접촉에 의해 안테나 코일(300)에 긁힘(scratch)이 발생하여 안테나 성능이 저하될 수 있다. 이에, 오목부(210)를 베이스 기판(200)의 단변보다 짧은 길이로 형성하여, 오목부(210)의 양단이 베이스 기판(200)의 내부에 위치하도록 한다. 그에 따라, 오목부(210)에 권선되는 안테나 코일(300)이 베이스 기판(200)의 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있어 제조 공정 또는 휴대 단말에 실장시 파손에 의한 안테나 성능 저하를 방지할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 오목부(210)에는 베이스 기판(200)과 이종 자성 재료(280)가 적층된 후 안테나 코일(300)이 권선될 수도 있다. 그에 따라, 안테나 모듈(100)은 인덕턴스를 증가시키고, 권선수를 감소시켜 최적의 저항값을 구현하고, 오목부(210) 이외의 두께를 최소화할 수 있다.
베이스 기판(200)은 안테나 코일(300)의 권선시 흔들림을 방지하기 위해 복수의 고정용 홀(230)이 형성된다. 즉, 베이스 기판(200)은 박막의 자성 금속으로 형성되기 때문에 오목부(210)에 안테나 코일(300)을 권선하는 공정에서 벤딩(vending)이 발생하여 불규칙적으로 안테나 코일(300)이 권선될 수 있다.
이 경우, 안테나 성능이 저하되기 때문에 타발 공정을 통해 베이스 기판(200)은 각 모서리에서 이격된 위치에 복수의 고정용 홀(230)을 형성한다. 이때, 베이스 기판(200)은 오목부(210)와 인접한 두 개의 모서리들에서 이격된 위치에 2개의 고정용 홀(230)이 형성된다. 이를 통해, 안테나 코일(300)의 권선 위치를 원활하게 선정할 수 있으며, 권선의 정밀도도 향상시킬 수 있다.
물론, 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(200)은 오목부(210)와 인접하지 않은 다른 두 개의 모서리들에도 고정용 홀(230)이 각각 형성될 수도 있다. 여기서, 고정용 홀(230)은 안테나 코일(300)의 권선시 지그(미도시)가 삽입되어 베이스 기판(200)의 흔들림 방지할 수 있다.
한편, 베이스 기판(200)에 형성된 고정용 홀(230)은 안테나 모듈(100)의 실장시 휴대 단말에 형성될 돌기와 결합되어 안테나 모듈(100)의 흔들림, 이동, 뒤틀림 등을 방지하는 역할로 사용될 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(200)은 오목부(210)와 일측변(즉, 일측 단변) 사이의 제1영역(240)에 형성되어, 안테나 코일(300)과 휴대 단말의 회로 기판을 연결하는 단자부(250)를 포함할 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 단자부(250)는 제1영역(240) 및 오목부(210)에 형성되어, 단자 역할과 함께 안테나 코일(300)의 쇼트를 방지하는 구조로 형성될 수도 있다.
도 7 및 도 8에서는 FPCB 타입의 단자부(250)를 도시하였으나, C-Clip, 도전성 가스킷 등으로 단자부(250)를 구성할 수도 있다. 여기서, 단자부(250)는 오목부(210)에 권선되는 안테나 코일(300)의 양단과 솔더링을 통해 연결되고, 열확산 접합 등의 공정을 통해 구현될 수 있다.
한편, 베이스 기판(200)은 박막의 자성 금속으로 형성되기 때문에 뒤틀림이 발생할 수 있다. 베이스 기판(200)에 뒤틀림이 발생하는 경우 안테나 코일(300)에 변형을 주어 안테나 성능이 저하될 수 있다. 이에, 베이스 기판(200)은 오목부(210)와 타측변(즉, 타측 단변) 사이의 제2영역(260)에 베이스 기판(200)의 뒤틀림을 방지하기 위한 요홈(270)이 형성된다. 베이스 기판(200)은 홈, 음각 등을 통해 요홈(270)이 형성된다. 여기서, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(200)은 다양한 형태의 요홈(270)이 형성될 수 있다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(200)은 안테나 코일(300)일 권선되는 영역과 요홈(270)이 형성되는 영역이 분리되어 구성될 수도 있다. 즉, 베이스 기판(200)은 안테나 코일(300)이 권선되는 영역의 사이즈를 표준화하기 위해서 제1영역(240) 및 오목부(210)로 구성되는 기판과 요홈(270)이 형성되는 기판으로 분리 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 안테나 모듈은 자성 금속으로 구성된 베이스 시트에 형성된 오목부에 가이드 동기를 형성하고, 오목부에 안테나 코일을 권선함으로써, 안테나 코일을 안정적인 위치에서 권선할 수 있고, 권선 공정 및 휴대 단말 실장 후에 안테나 코일의 이동을 방지하여 안테나 성능을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 베이스 시트의 가공면에 절연물질을 코팅하거나, 절연 테이프, 폴리이미드 필름 등을 부착함으로써, 권선 공정에서 안테나 코일에 긁힘의 발생하는 것을 방지하여 안테나 코일에 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 오목부를 휴대 단말과 배터리 간에 형성되는 이격 공간에 삽입 실장됨으로써, 안테나 모듈의 실장으로 인한 휴대 단말의 두께 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 베이스 기판에 복수의 고정용 홀을 형성함으로써, 안테나 코일의 권선 위치를 원활하게 선정할 수 있고, 권선 공정시 안테나 코일의 벤딩 발생을 방지하여 권선의 정밀도를 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 안테나 모듈은 베이스 기판에 요홈을 형성함으로써, 안테나 모듈의 흔들림, 이동, 뒤틀림 등을 방지하여 안테나 성능을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.
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.
100: 안테나 모듈 200: 베이스 기판
210: 오목부 220: 가이드 돌기
230: 고정용 홀 240: 제1영역
250: 단자부 260: 제2영역
270: 요홈 300: 안테나 코일
420: 내부 부재 440: 후면 케이스
500: 배터리

Claims (10)

  1. 일측 단변 및 상기 일측 단변과 마주하는 타측 단변을 갖는 판상의 베이스 기판;
    상기 베이스 기판에 형성되되, 상기 베이스 기판의 상기 일측 단변으로 치우쳐지도록 형성된 오목부; 및
    상기 오목부에 권선된 안테나 코일을 포함하고,
    상기 베이스 기판에는 복수의 가이드 돌기가 형성되고,
    상기 복수의 가이드 돌기는 상기 오목부 중에서 상기 베이스 기판의 일면으로 돌출된 영역에 배치되고, 상기 오목부에서 돌출되어 상기 안테나 코일의 권선을 가이드하도록 구성된 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 일측 단변보다 짧은 길이로 형성되고, 상기 베이스 기판의 일면으로 돌출된 안테나 모듈.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판은
    상기 일측 단변과 상기 오목부 사이의 제1영역이 정의되고, 상기 타측 단변과 상기 오목부 사이의 제2 영역이 정의되고, 상기 제1영역 및 상기 제2 영역에는 하나 이상의 고정용 홀이 형성된 안테나 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 기판은,
    상기 타측 단변과 상기 오목부 사이에 정의된 제2영역에 하나 이상의 요홈이 형성된 안테나 모듈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020160022700A 2016-02-25 2016-02-25 안테나 모듈 KR102440688B1 (ko)

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