KR102512387B1 - 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 개시의 일 실시예에 의하면, 안테나 장치와, 안테나 장치의 제조 장치 및 제조 방법이 개시된다. 본 개시의 일시예에 따른 안테나 장치는, 연결(connecting) PCB가 부착된 안테나 기판용 시트와, 상기 연결 PCB의 복수의 접속단자 중 하나에서 시작하여 상기 복수의 접속 단자 중 다른 하나에서 끝나는 안테나 패턴을 포함하고, 상기 안테나 패턴은 상기 안테나 기판용 시트에 매립된 1선 역할을 하는 복수의 와이어와, 상기 복수의 와이어가 상기 안테나 기판용 시트 상에서 와인딩이 완료되는 지점과 상기 연결 PCB를 연결하는 브릿지를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치 및 그 제조방법{Hybrid type wireless charging and receiving antenna device and manufacturing method for the same}

본 발명은 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 360도로 회전가능한 임베딩 헤드모듈과 이 임베딩 헤드모듈에 동기되어 회전연동하는 와이어 공급모듈을 구비하고 기판시트상에 1선 역할을 하도록 다수개의 와이어를 병렬로 매립시킨후 와이어의 끝단부에서 크로스오버가 되지않도록 동박을 브릿지하는 하이브리드 공정으로 무선충전 안테나를 제조하는 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 현대의 전자기기는 무선 기술의 진화로 인하여 전자기기의 무선 충전 기술들도 발전하고 있으며, 이를 구현하기 위한 송신 모듈(Tx) 과 수신모듈(Rx)간 통신의 효율 향상을 위하여 다양한 방식의 안테나가 개발되어 사용되고 있다. 특히, 무선 기술의 발달로 근거리 무선 통신 안테나의 수요가 급증하고 있는데, 이러한 근거리 무선 통신용 안테나 및 무선충전용 안테나를 형성하는 방법으로는 크게 건식 및 습식 에칭 방식과 동박 펀칭으로 안테나를 제작하는 방식, 그 외에 구리선 즉 Copper Wire를 안테나 코일의 도체로 이용하여 기판에 매립(embedding)하는 방식 등이 있다. 이중 상기 습직 에칭 방식은 강한 산성화학물질로 구성하고자 하는 안테나 와이어를 제외한 부분을 부식시켜 안테나 패턴을 형성하는 방식이기 때문에 초기 비용이 과도하게 높고, 환경 공해를 유발하게 되거나 별도의 공해 방지 시설이 필요하게 된다. 반면에 상기 건식 에칭과 동박 펀칭 방식은 형성된 안테나 모양은 습식 에칭방식과 유사하지만 습식 에칭의 단점을 보완한 방식으로서, 기계적 방식으로 안테나 패턴을 형성하기 때문에 최근 많이 사용되고 있다. 그런데, 이러한 에칭이든 펀칭 동박접착 방식이든 제작 과정에 안테나 코일을 기판에 부착하기 위해서 접착제의 사용이 필수이기 때문에 내구성에 문제를 야기하고 있고, 특히 무선 충전과 같이 송수신 안테나간 효율성 증대를 위하여 안테나 코일(도체)의 표면을 확장하기 위하여 여러 겹의 동박 안테나를 쌓아가는 적층을 형성하고 있는데, 이렇게 여러 겹의 동박 안테나를 쌓기 위해서는 각 층이 견고하게 부착될 수 있도록 하기 위하여 고효율의 접착제 (필름)을 사용하게 된다. 이때 , 송수신 간의 효율을 저해하는 유전물질인 접착제로 인한 충전 효율의 손실과 추가 공정, 불량률 증가, 접착제 구매로 인한 생산 비용이 증가하는 단점이 있다. 한편, 상기 구리와이어를 안테나 코일의 도체로 사용하여 기판에 매립(embedding)하는 방식은 제작의 간편성과 층간에 간섭하는 물질이 없어 송수신 간 효율을 증대할 수 있는 장점이 있는 반면, 안테나 도체의 표면적을 넓게 하기 위해서는 두께가 굵은 와이어를 사용할 수 있는데 이 경우는 전자기기 소형화에 지장을 있어서 곤란하다.

그러면, 상기와 같은 종래 무선충전안테나의 제조방법의 일례를 도 1을 참고로 하여 살펴보면, 회로 기판을 설정하는 제1 단계(S100)와, 상기 제1 단계(S101)후에 절단 기구를 이용하여 동박시트를 설정된 형태로 절단가공하는 제2 단계(S102)와, 상기 제2 단계(S102)후에 절단가공된 동박시트의 하부에 접착제를 도포한 후, 회로 기판에 부착시켜 안테나를 완성하는 제3단계(S103)로 이루어진다.

여기서, 상기와 같은 종래 안테나 제조방법 이외에 건식에칭에서와 같은 동박을 물리적/화학적 커팅 방식이 아닌 펀칭 툴을 이용하여 펀칭한 후 하부에 접착제를 도포하여 기판에 부착하는 방식도 널리 사용된다.

그러나, 상기와 같은 종래 무선충전안테나의 제조방법은 드라이에칭이나 펀칭방식의 제조 공정이 주류를 이루고 있으며, 이러한 드라이에칭과 펀칭 방식의 제조는 정교하게 가공된 동박 시트 안테나 코일을 베이스 필름 상에 견고하게 부착하기 위해서 미세하고 정교한 공정을 사용해야하므로 그로 인해 제조비용이 상당히 증가되었으며, 또한 각 층간 접착제 도포로 인한 접착제의 유전 성질의 영향으로 전류손실이 발생됨은 물론 20 ~ 30 미크론 단위의 얇은 시트를 절단하여 하나의 안테나코일을 형성하는 방식이기 때문에 작은 힘에 의해서도 쉽게 파손될 수 있어서 안테나 코일을 보호하기 위한 별도의 보호막을 형성해 주어야 하는 등 제조 공정이 매메우 복잡하고, 동박을 비롯한 접착제, 베이스 필름 등 모든 부자재 또한 순도가 높은 소재를 사용하여야 하기 때문에 제조비용도 상당히 높아진다는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 종래 방법은 충전 시 보다 높은 전류를 얻기 위해서는 더 넓은 안테나 코일의 표면이 요구되는데 동박(에칭, 펀칭 포함) 시트를 안테나 코일로 사용하는 경우, 2개 또는 3개 층을 쌓아 올려서 그 표면의 넓이를 개선하게 된다. 이때 각 층간에 형성되어 있는 안테나 패턴이 정확하게 일치되어야 안테나 패턴 간의 간섭을 줄일 수 있기 때문에 적층 공정은 대단히 정밀한 작업이고, 그로 인하여 공정이 증가하고, 불량률 또한 높아진다. 이 현상은 무선충전 시 수요 전력량이 많아질 수록 더 높은 정교성이 요구되는 단점이 있었다.

이를 개선하기 위하여, 구리선을 안테나 코일로 사용하는 무선충전 안테나의 형성은 에칭/펀칭동박시트 안테나가 추구하는 적층(위/아래) 방향과는 반대로, 편측 즉 위/아래로 표면을 넓혀가는 방식이 아닌 평면상에서 옆으로 표면을 넓혀가는 방식을 제시한다. 즉, 평면상에서 여러 가닥의 선을 조밀하게 부쳐서 하나의 도체가 되도록 즉 편형 모양과 유사하게 안테나 코일을 형성한다. 이때 편형 구리선을 사용하지 않고, 여러 가닥의 와이어를 사용하는 이유는 편형 구리선을 사용하여 기판에 매립 시, 안테나 패턴의 구조상 사각형 또는 동그라미 나선형을 이루게 되는데, 편형 구리선을 사용하는 경우 사각형의 경우 각을 이루는 곳에서 균일한 두께를 보장할 수 없으며, 나선형의 경우도 나선의 중심으로부터 안쪽의 길이와 바깥쪽의 길이가 서로 다른데 이런 현상으로 인하여 나선형 안테나 패턴 형성 시 안테나 코일로 사용되는 편형 구리선의 내부측과 외부측의 두께가 다르게 되어 일정한 효과를 얻을 수가 없기 때문에 편형구리선을 이용한 무선충전용 안테나 코일의 형성 재료로서 적합하지 않다는 문제점이 야기되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, 임베딩 헤드모듈이 연동되는 와이어 공급모듈과 함께 설정된 각도로 회전하면서 다수의 와이어를 병렬로 뽑아 서로 엉킴없이 기판시트상에서 매립하여 1선의 역할을 하도록 형성하기 때문에 안테나의 효율을 향상시킴과 더불어 안테나 제조비용도 상당히 저감시킬 수 있는 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조공정상 와이어가 겹치는 부분에서 두께가 얇은 동박으로 브릿지처리하기 때문에 겹치는 부위의 두께 증가로 인한 제조공정상의 에러를 최소화할 수 있어 그에 따라 안테나의 제조수율도 상당히 향상시킬 수 있는 얇은 구조의 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

즉, 상기와 같은 본 발명은 무선전력전송(Wireless Power Transfer) 기술을 이용한 무선충전 장치에 있어서 무선충전 기기를 구성하는 송신부(Transmitter Tx)와 수신부(Receiver Rx)중 수신부의 수신 안테나로서, 360도로 회전가능한 와이어 임베딩 헤드모듈과 이 임베딩 헤드모듈에 동기되어 회전연동하는 와이어 공급모듈을 구비하고 기판시트상에 1선 역할을 하도록 다수개의 와이어를 병렬로 매립시킨 후 와이어의 끝단부에서 크로스오버시 크로스오버 구간에는 와이어가 이중으로 겹치게 되어 이 부분의 전체 안테나 두께 = 와이어 두께 x 2가 되는데, 최근 전자기기 두께가 얇아지는 추세에 부합되지 않는 점을 개선하기 위하여, 크로스오버 구간을 공정의 앞 부분에서 사용하던 구리선(Copper Wire) 대신 구리선보다 더 얇은 동박을 브릿지로 하는 하이브리드 형태의 무선충전 안테나를 제조하는 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명은 일정 크기의 박스형태로 형성되고 몸체의 상단 상판에 안테나기판용 시트를 장착시키며, 몸체의 하단부에 설치된 안내레일을 따라 전후로 유동하는 베이스 프레임부와;

상기 베이스 프레임부의 중앙부에 상부 및 너비방향으로 일정 이격을 두고 설치되고 몸체의 중단부의 전후면에 각각 스크류방식으로 결합되는 스크류봉부재가 제1 이송판부재와 제2 이송판부재의 제1 이송결합부재와 제2 이송결합부재에 각각 스크류방식으로 체결되도록 형성되는 중앙프레임부와;

상기 제1 이송판부재에 일정 이격을 두고 설치되고 전후로 유동하는 안테나기판용 시트상에서 상,하,좌,우로 이동하면서 1선 역할을 하도록 다수개의 와이어를 병렬로 동시에 매립시키는 다수개의 임베딩 헤드구조체과;

상기 다수개의 임베딩 헤드구조체를 통해 안테나기판용 시트상에 다수개의 와이어를 병렬로 동시에 매립시킨후 동박접착구조체를 통해 다중와이어 매립공정이 종료된 안테나기판용 시트에 동박으로 브릿지가 시공되며 브릿지 시공이 끝난 상기 안테나기판용 시트의 쪽 PCB들을 용접모듈구조체를 통해 용접하도록 설정된 프로그램의 절차에 따라 무선와이어 충전안테나를 제조하는 공정을 총괄적으로 제어하는 제어판넬부를 포함하는 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은 제어판넬부가 접착제 공급장치부에 의해 미리 그 하단에 접착제가 도포된 안테나기판용 시트상에 연결용 단자인 쪽PCB를 접착시킨후 베이스프레임부상에 안치시키는 제1 과정과;

상기 제1 과정후에 제어판넬부가 다수개의 임베딩 헤드구조체를 구동하여 안테나기판용 시트상에 다수개의 와이어를 병렬로 동시에 매립시키는 제2 과정과;

상기 제2 과정후에 제어판넬부가 동박접착구조체를 구동시켜 다중와이어 매립공정이 종료된 안테나기판용 시트에 동박으로 브릿지를 시공하는 제3 과정과;

상기 제3 과정후에 제어판넬부가 용접모듈구조체를 구동하여 브릿지 시공이 끝난 안테나기판용 시트의 연결용 단자인 쪽 PCB들을 용접하여 무선 충전안테나를 완성하는 제4 과정을 포함하는 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 360도로 회전가능한 임베딩 헤드모듈과 이 임베딩 헤드모듈에 동기되어 회전연동하는 와이어 공급모듈을 구비하고 기판시트상에 1선 역할을 하도록 다수개의 와이어를 병렬로 매립시킨후 와이어의 끝단부에서 크로스오버가 되지않도록 동박을 브릿지하는 하이브리드 공정으로 무선충전 안테나를 제조하므로써, 임베딩 헤드모듈이 연동되는 와이어 공급모듈과 함께 설정된 각도로 회전하면서 다수의 와이어를 병렬로 뽑아 서로 엉킴없이 기판시트상에서 매립하여 1선의 역할을 하도록 형성하기 때문에 무선충전용 안테나로서의 충전효율을 향상시킴과 더불어 안테나 제조비용도 상당히 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 상기와 같은 본 발명은 제조공정상 와이어가 겹치는 부분에서 두께가 얇은 동박으로 브릿지처리하기 때문에 겹치는 부위의 두께를 얇게 처리함으로서 슬림화된 전자기기에 사용이 가능하게 하고, 공정증가로 인한 제조공정상의 에러를 최소화할 수 있어 그에 따라 안테나의 제조수율을 상당히 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 무선충전안테나의 제조방법의 일례를 설명하는 설명도.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치의 전면을 개략적으로 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치의 측면을 개략적으로 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명 장치의 임베딩헤드 구조체의 일례를 설명하는 설명도.
도 5A는 본 발명 장치의 임베딩헤드 구조체의 주변부를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 5B는 본발명의 동박접착구조체와 용접모듈구조체의 주변부를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 6의 (a-d)는 본 발명 장치의 임베딩헤드 구조체의 노즐을 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도.
도 7의 (a-b)는 도 6의 노즐의 단면을 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도.
도 8은 본발명의 용접모듈구조체를 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도.
도 9는 본 발명의 플로우차트.
도 10의 (a-g)는 본 발명에 따른 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치의 제조공정을 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도.
도 11은 도 10의 제조공정에서 임베딩 헤드모듈에 의해 복수의 와이어가 동시에 매립되는 공정을 설명하는 설명도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "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.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2도 본 발명에 따른 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치의 전면을 개략적으로 설명하는 설명도이고, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치의 측면을 개략적으로 설명하는 설명도이며, 도 4는 본 발명 장치의 임베딩헤드 구조체의 일례를 설명하는 설명도이고, 도 5A는 본 발명 장치의 임베딩헤드 구조체의 주변부를 개략적으로 설명하는 설명도이며, 도 5B는 본발명의 동박접착구조체와 용접모듈구조체의 주변부를 개략적으로 설명하는 설명도이고, 도 6의 (a-d)는 본 발명 장치의 임베딩헤드 구조체의 노즐을 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도이며, 도 7의 (a-b)는 도 6의 노즐의 단면을 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도이고, 도 8은 본발명의 용접모듈구조체를 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도이며, 도 9는 본 발명의 플로우차트이며, 도 10의 (a-g)는 본 발명에 따른 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치의 제조공정을 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도이고, 도 11은 도 10의 제조공정에서 임베딩 헤드모듈에 의해 복수의 와이어가 동시에 매립되는 공정을 설명하는 설명도이다.

본 발명에 따른 하이브리드형 무선충전용 수신안테나 장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와같이 일정 크기의 박스형태로 형성되고 몸체의 상단 상판(1)에 안테나기판용 시트(2)를 장착시키며, 몸체의 하단부에 설치된 안내레일(3)을 따라 전후로 유동하는 베이스 프레임부(4)와;

상기 베이스 프레임부(4)의 중앙부에 상부 및 너비방향으로 일정 이격을 두고 설치되고 몸체의 중단부의 전후면에 각각 스크류방식으로 결합되는 스크류봉부재(5A-B)가 제1 이송판부재(6)와 제2 이송판부재(7)의 제1 이송결합부재(8)와 제2 이송결합부재(9)에 각각 스크류방식으로 체결되도록 형성되는 중앙프레임부(10)와;

상기 제1 이송판부재(6)에 일정 이격을 두고 설치되고 전후로 유동하는 안테나기판용 시트(2)상에서 상,하,좌,우로 이동하면서 1선 역할을 하도록 다수개의 와이어(11a-n) 예컨대 5개의 와이어를 병렬로 동시에 매립시키는 다수개의 임베딩 헤드구조체(12)과;

상기 제2 이송판부재(7)에 일정 이격을 두고 설치되고 상기 베이스 프레임부(4)에 안치되어 다중와이어 매립공정이 종료된 안테나기판용 시트(2)의 와이어(11a-n)의 끝단부에서 상,하,좌,우로 이동하면서 크로스오버가 되지않도록 동박(13)을 접착시켜 브릿지 시공을 하는 동박접착구조체(14)과;

상기 제2 이송판부재(7)에 일정 이격을 두고 설치되고 상기 베이스 프레임부(4)에 안치되어 동박에 의한 브릿지 시공이 끝난 안테나기판용 시트(2)의 쪽 PCB(15a-n)들을 상,하,좌,우로 이동하면서 레이저빔으로 용접하는 용접모듈구조체(16)와;

상기 다수개의 임베딩 헤드구조체(12)를 통해 안테나기판용 시트(2)상에 다수개의 와이어 예컨대 5개의 와이어(11a-e)를 병렬로 동시에 매립시킨후 동박접착구조체(14)를 통해 다중와이어 매립공정이 종료된 안테나기판용 시트(2)에 동박(13)으로 브릿지가 시공되며 브릿지 시공이 끝난 상기 안테나기판용 시트(2)의 쪽 PCB(15a-n)들을 용접모듈구조체(16)를 통해 용접하도록 설정된 프로그램의 절차에 따라 무선와이어 충전안테나를 제조하는 공정을 총괄적으로 제어하는 제어판넬부(17)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 임베딩 헤드구조체(12)에는 도 4에 도시된 바와같이 몸체의 하단부에 일정이격을 두고 인입되는 다수개의 와이어를 제어판넬부(17)의 기능제어에 따라 병렬로 안테나기판용 시트(2)상에 매립시키는 360도 회전가능한 임베딩 헤드모듈(18)과,

상기 임베딩 헤드모듈(18)의 상단부에 결합되어 제어판넬부(17)의 기능제어에 따라 초음파진동을 통해 임베딩 헤드모듈(18)의 최단부에 설정된 에너지를 발생시켜 안테나기판용 시트(2)를 순간적으로 용해시키는 초음파진동자부재(19)와,

상기 초음파진동자부재(19)의 상단부에 베어링(21a-b)을 매개로 결합되고 상기 임베딩 헤드모듈(18)로 다수개 예컨대, 5개 와이어를 각기 공급시키는 와이어스풀(20a-n)이 상단부에 형성되며 몸체가 회전원판형태로 구성되되 상기 임베딩 헤드모듈(18)에 연동하여 360도 회전가능한 와이어공급 회전판부재(22)와,

상기 와이어공급 회전판부재(22)의 중심에 결합된 베어링(21a-b)을 매개로 회전축(23)이 결합되어 제어판넬부(17)의 기능제어하에 상기 임베딩 헤드모듈(18)과 와이어공급 회전판부재(22)를 설정된 회전각도만큼 회전시키는 임베딩 회전모터(24)와,

상기 임베딩 회전모터(24)의 상단부에 결합고정부재(25)를 매개로 결합되어 제어판넬부(17)의 기능 제어하에 공압을 통해 결합고정부재(25)에 고정된 임베딩 헤드구조체(12)의 몸체를 상,하로 유동시키는 임베딩 공압실린더부재(26)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 결합고정부재(25)는 도 4 및 도 5A, 5B에 도시된 바와같이 몸체의 상단부가 임베딩 공압실린더부재(26)의 공압로드(27)에 결합되는 반면 그 반대편 하단부에 임베딩 회전모터(24)의 상단부가 나사체결로 결합되어 임베딩 헤드구조체(12)의 전체 몸체와 함께 유동되게 설치된다. 더 나아가 상기 임베딩 헤드모듈(18)은 도 6의 (a-d)에 도시된 바와같이 몸체의 측면둘레에 상기 와이어스풀(20a-e)로부터 공급되는 와이어가 삽입되는 삽입구멍(28)이 다수개 예컨대, 5개가 형성되어 있고, 상기 임베딩 헤드모듈(18)의 최하단 와이어노즐(29)의 단면이 도 7의 (a-b)와 같이 예컨대, 오각형의 구조형태로 홀(30a-n)이 형성되되, 상기 홀(30a)과 홀(3b)사이의 거리(A)는 홀의 지름(R)보다 반드시 작도록 형성된다. 상기 설명에서 홀(30a-n)의 형태는 5개가 오각형형태로 구성되는 것으로 설명하였으나 홀(30a-n)의 개수나 형태는 이에 국한되지 않고 다양하게 구현할 수 있다.

그리고 상기 베이스 프레임부(4)와 중앙프레임부(10)의 일측에는 임베딩 헤드모듈(18), 동박접착구조체(14) 및 용접모듈구조체(16)의 상,하,좌,우 이동궤적을 검출하거나 기타 제어판넬부(17)에 의해 설정된 검출포인트를 검출하여 제어판넬부(17)로 전송하는 검출센서(31a-n)들이 각기 설치된다.

한편, 상기 동박접착구조체(14)에는 도 2 내지 도 3 및 도 5B에 도시된 바와같이 몸체의 하단에 진공으로 물건을 흡착할 수 있는 진공흡착노즐(32)이 다수개 설치되고, 제어판넬부(17)의 기능제어에 따라 다중와이어 매립공정이 종료된 안테나기판용 시트(2)의 와이어의 끝단부에서 상,하,좌,우로 이동하면서 와이어가 크로스오버가 되지않도록 동박을 접착시켜 브릿지 시공하는 360도 회전가능한 동박접착모듈(33)과,

상기 동박접착모듈(33)의 상단부에 결합고정부재(25)를 매개로 결합되어 제어판넬부(17)의 기능 제어하에 공압을 통해 결합고정부재(25)에 고정된 동박접착모듈(33)의 몸체를 상,하로 유동시키는 동박 공압실린더부재(34)를 더 포함하여 구성된다.

더 나아가 상기 용접모듈구조체(16)에는 도 3 , 도 5B 및 도 8에 도시된 바와같이 브릿지 시공이 끝난 안테나기판용 시트(2)의 쪽 PCB(15a-n)들을 상,하,좌,우로 이동하면서 레이저빔으로 용접하는 360도 회전가능한 레이저 용접모듈(35)과,

상기 레이저 용접모듈(35)의 상단부에 용접 결합고정부재(25)를 매개로 결합되어 제어판넬부(17)의 기능 제어하에 공압을 통해 용접 결합고정부재(25)에 고정된 레이저 용접모듈(35)의 몸체를 상,하로 유동시키는 용접 공압실린더부재(36)를 더 포함하여 구성된다.

그리고 상기 베이스 프레임부(4)의 측면 일측에는 안테나기판용 시트(2) 혹은 다수의 쪽 PCB(15a-n) 또는 동박(13)을 안치할 수 있는 공간이 형성되어 있고, 상기 쪽 PCB(15a-n)의 하부에 접착제를 도포하게 하거나 혹은 상기 동박(13)의 하부에 접착제를 묻치게 하는 접착제 공급장치부(37)가 구비된다.

한편, 상기 임베딩 헤드모듈(18)은 예컨대, 다중 와이어(11a-n)를 병렬로 연결하여 폐쇄 루프패턴의 안테나를 형성하기 위해서 안테나 포맷의 각도에 따라 병렬 안테나가 회전이 되어야 각 병렬형 다중 안테나 와이어의 꼬임을 방지할 수 있다. 한편, 상기 임베딩 헤드모듈(18)은 헤드 내부에 형성된 홀(30a-n)에 안테나 와이어(11a-n)를 삽입한 채로, 초음파 진동자부재(19)로부터 전달되는 초음파진동을 상기 기판(2)에 전달하며 전진과 회전 운동을 하게된다. 즉 상기 기판(2) 위의 각도에서 보면, x y z 운동 + 회전 운동을 병행하는 복잡한 기능을 수행하게 된다.

여기서, 상기 레이저 용접모듈(35)은 도 8에 도시된 바와같이 예컨대, 레이저노즐(38)을 통한 용접 시 상기 와이어(11a-n)와 브릿지(혹은 동박) 및 와이어(11a-n)와 쪽 PCB(15a-n)를 용접헤드(39)로 가볍게 눌러준 상태에서 레이지 빔을 조사하여 각각 모제와 피용접체가 상호간 접착한 상태에서 용접이 완성될 수 있도록 레이저 노즐 하단에 가이드가 부착된 레이저 노즐(38)이 구비되는데, 이때, 상기 용접헤드(39)의 하단 부분의 크기는 그 직경이 안테나 와이어의 1.5배 ~ 2.5배 정도의 크기를 갖는다. 이때 상기와 같이 눌러주는 압력은 10kg ~ 25kg/㎠ 정도면 적당하며, 기판과 닫는 면은 날카롭지 않게 표면 처리한다.

여기서, 상기 다중 와이어(11a-n)는 에칭이나 펀칭된 동박 안테나처럼 얇으면서 표면적을 넓게 하기 위해서 얇은 코일을 병렬로 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 베이스 프레임부(4)는 몸체의 하단부에 설치된 안내레일(3) 예컨대, 레크부재 연동하면서 베이스 프레임부(4)의 몸체를 전후로 유동시키는 피니어기어부재(40)가 결합된다. 이때, 상기 베이스 프레임부(4)는 와이어(11a-n) 매립공정이 종료될 경우 몸체가 중앙프레임부(10)를 기준으로 완전히 반대측으로 이동하므로 동박을 통한 브릿지시공과 용접작업을 수행할 수 있게된다.

다음에는 상기와 같은 구성으로 된 본 발명 장치의 제어방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 9에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 제어판넬부가 접착제 공급장치부에 의해 미리 그 하단에 접착제가 도포된 안테나기판용 시트상에 연결용 단자인 쪽 PCB를 접착시킨후 베이스프레임부상에 안치시키는 제1 과정(S2)과;

상기 제1 과정(S2)후에 제어판넬부가 다수개의 임베딩 헤드구조체를 구동하여 안테나기판용 시트상에 다수개의 와이어를 병렬로 동시에 매립시키는 제2 과정(S3)과;

상기 제2 과정(S3)후에 제어판넬부가 동박접착구조체를 구동시켜 다중와이어 매립공정이 종료된 안테나기판용 시트에 동박으로 브릿지를 시공하는 제3 과정(S4)과;

상기 제3 과정(S4)후에 제어판넬부가 용접모듈구조체를 구동하여 브릿지 시공이 끝난 안테나기판용 시트의 연결용 단자인 쪽 PCB들을 용접하여 무선 충전안테나를 완성하는 제4 과정(S5)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 본 발명의 제조방법을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 제1 과정(S2)에는 초음파에 의하여 와이어 임베딩(embedding)이 가능한 예컨대, PVC, PET, 테슬린과 같은 소재로 안테나기판용 시트(2)를 구성하는 시트준비단계(도 10의 (a) 참조)와, 상기 시트준비단계후에 상기 안테나기판용 시트(2)상에 레이저 또는 펀칭용 툴로 홀을 펀칭하되, 상기 홀이 와이어(11a-n)의 두께(보통은 120㎛ 내외)와 유사한 직경을 가지도록 홀을 펀칭하는 홀펀칭단계(도 10의 (b)참조)와, 상기 홀펀칭단계후에 도 10의 (c)에 도시된 바와같이 휴대폰 또는 무선충전 안테나와 접속하여 충전을 받을 제품 간 연결용 단자(보통은 쪽 PCB)가 위치할 부위에 접착제 디스펜서를 구동하여 접착제를 도포한 다음 (도 10의 (c) 참조) 그 접착제가 도포된 안테나기판용 시트(2) 위에 연결용 단자인 쪽 PCB(15a-n)를 공급하여 부착시키는 픽 앤드 플레이스(Pick & Place)단계를 더 포함하여 구성된다.

그리고 상기 제2 과정(S3)에는 제어판넬부(17)가 안테나 와이어를 형성하기위해 예컨대, 도 10의 (d)와 도 11에 도시된바와같이 예컨대, 5개의 와이어를 병렬로 하여 점 A에서 시작하여 a구간을 형성한 후, 점 A' 지점에 이르면, 다수개의 임베딩 헤드모듈(18)을 구동시켜 안테나 와이어(11a-n)를 물고 쪽 PCB(15a-n)의 두께 보다 약간 높게 점프하여 안테나 와이어(11a-n)를 쪽 PCB(15a-n)위에 위치하도록 한 후(이때 안테나 와이어(11a-n)는 쪽 PCB 위에는 임베딩을 하지 않은 상태로 지나감), 다시 B 지점에 이르러서 A‘ 지점에서의 높이로 하강하여 안테나를 형성 후, C 지점에 이르러 안테나의 형성을 멈추는 방법으로 안테나 형성하게 된다. 이 과정에서 상기 제어판넬부(17)는 중앙프레임부(10)에 형성된 스크류봉부재(5A-B)와 스크류결합된 제1 이송판부재(6)의 제1 이송결합부재(8)를 유동시켜 상기 제1 이송판부재(6)에 결합되어 있는 다수개의 임베딩 헤드모듈(18)을 좌우로 유동시키면서 임베딩 헤드모듈(18)의 상단에 결합된 임베딩 공압실린더부재(26)를 상,하로 유동시켜서 그 하부에서 전후로 유동하는 베이스 프레임부(4)에 안치된 안테나기판용 시트(2)상에 상기와 같이 병렬로 다중의 와이어로 형성하게 된다. 이때, 상기와 같이 다수개의 임베딩 헤드모듈(18)이 도 11에 도시된 바와같이 예컨대 5개의 와이어를 형성함과 동시에 제어판넬부(17)는 상기 임베딩 헤드모듈(18)의 상단에 위치한 초음파진동자부재(19)를 구동시켜 초음파진동을 통해 상기 임베딩 헤드모듈(18)의 최단부에 설정된 에너지를 발생시켜 안테나기판용 시트(2)를 순간적으로 용해시키는 상기 임베딩 헤드모듈(18)로부터 방출되는 와이어를 매립하게 된다.

여기서 상기 임베딩 헤드모듈(18)의 각각에서 예컨대, 5개의 와이어(11a-n)를 병렬로 동시 형성하는 안테나선은 최종 매립될 경우 1선 역할을 하게 된다.

한편, 상기 제2 과정(S3)에서 제어판넬부(17)는 임베딩 헤드모듈(18)이 도 10의 (e)에 도시된 바와같이 안테나 와이어(11a-n)의 회전 방향에 따라 같은 각도로 회전을 하게될 때, 즉 안테나를 한 바퀴 형성할 때, 상기 각각의 임베딩 헤드모듈(18)도 한 바퀴 각도인 360도로 회전을 하게 된다. 즉 상기 제어판넬부(17)는 임베딩 회전모터(24)을 구동시켜 다수개의 임베딩 헤드모듈(18)을 안테나 와이어의 회전 방향에 따라 360도로 회전시키면서 안테나 와이어를 형성되게 하는데, 이와 동시에 상기 임베딩 헤드모듈(18)의 상단에 위치한 와이어공급 회전판부재(22) 역시 상기 임베딩 헤드모듈(18)과 동일하게 연동하여 360도 회전을 하면서 와이어스풀(20a-n)에서 와이어를 풀어주게된다. 따라서, 상기와 같이 임베딩 헤드모듈(18)과 와이어공급 회전판부재(22)가 동시에 360도로 회전 연동하면서 안테나 와이어(11a-n)를 한바퀴 형성하기 때문에 상기 안테나 와이어(11a-n)가 원형과 같이 안테나기판용 시트(2)에 매립된다하더라도 와이어(11a-n)가 겹쳐지거나 꼬이는 현상은 없게된다. 그리고 상기와 같이 임베딩 헤드모듈(18)이 360도 회전을 하면서 안테나 와이어를 원형처럼 매립을 완료하게될 경우 제어판넬부(17)는 상기 임베딩 헤드모듈(18)의 구동을 정지시키고 임베딩 헤드모듈(18)의 축(도시안됨)에 부착된 커팅 칼(도시안됨)이 내려와서, 안테나 와이어(11a-n)의 끝단을 커팅한 후 상기 임베딩 헤드모듈(18)을 다음 공정의 시작위치로 이동시킨다.

한편, 상기 제3 과정(S4)에서 상기 제어판넬부(17)는 도 5B에 도시된 바와같이ㅐ 중앙프레임부(10)에 형성된 스크류봉부재(5A-B)와 스크류결합된 제2 이송판부재(7)의 제2 이송결합부재(9)를 유동시켜 상기 제2 이송판부재(7)에 결합되어 있는 동박접착모듈(33)을 좌우로 유동시키면서 동박접착모듈(33)의 상단에 결합된 동박 공압실린더부재(34)를 상,하로 유동시켜서 동박접착모듈(33)의 하단에 위치한 진공흡착노즐(32)을 통해 설정된 위치까지 이송되어 있는 동박(13)을 흡착한후 그 하부에서 전후로 유동하는 베이스 프레임부(4)에 안치된 안테나기판용 시트(2)상으로 이동한 다음 다중와이어 매립공정이 종료된 안테나기판용 시트(2)의 와이어의 끝단부에서 와이어(11a-n)가 크로스오버가 되지않도록 도 10의 (f)에 도시된 바와같이 동박(13)을 접착시켜 브릿지 시공한다. 상기 동박(13)을 이용하여 브릿지를 시공하는 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 동박접착모듈(33)은 도 10의 (f)에 도시된 바와같이 점 C와 쪽 PCB 단자 a 지점과 브릿지(혹은 동박)를 형성하여 연결한다. 이때 상기 브릿지는 두께 약 33 ㎛의 얇은 동박(13)으로 하되 넓이는 안테나에서 생성된 전류량이 손실되지 않도록 충분한 전류가 통할 수 있는 넓이로 시공한다. 또한, 상기 브릿지로 사용하는 동박(13)의 하부에는 접착제가 도포되어 있어야 하나, 점 C와 쪽PCB 단자 a 지점과 연결되는 부분은, 접착제가 도포되지 아니한 상태로 펀칭 방식으로 브릿지를 형성한다.

더 나아가 상기 제4 과정(S5)에서 상기 제어판넬부(17)는 도 5B에 도시된 바와같이 용접모듈구조체(16)를 구동하여 브릿지 시공이 끝난 안테나기판용 시트의 연결용 단자인 쪽 PCB들을 용접하여 무선 충전안테나를 완성한다. 즉, 상기 제어판넬부(17)는 중앙프레임부(10)에 형성된 스크류봉부재(5A-B)와 스크류결합된 제2 이송판부재(7)의 제2 이송결합부재(9)를 유동시켜 상기 제2 이송판부재(7)에 결합되어 있는 레이저 용접모듈(35)을 좌우로 유동시키면서 레이저 용접모듈(35)의 상단에 결합된 용접 공압실린더부재(36)를 상,하로 유동시켜서 레이저 용접모듈(35)의 하단에 위치한 브릿지 시공이 끝난 안테나기판용 시트(2)의 연결용 단자인 쪽 PCB(15a-n)들을 용접하여 무선 충전안테나를 완성한다. 즉 상기 용접공정은 안테나 와이어 형성공정과 브릿지 시공공정이 완료된 후 도 10의 (g)에 도시된 바와같이 점 B의 지점과 점 C, 단자 a 지점에 레이저 컴프레션 기법으로 브릿지와 안테나의 끝을 쪽 PCB(15a-n)에 용접을 하여 무선 충전안테나를 완성한다.

한편, 상기와 같은 과정을 거쳐 완성된 안테나는 와이어를 기판에 매립(sinking)하는 공정을 추가로 더 거치게 되는데, 이러한 매립공정은 전체 두께를 낮추고, 안테나 와이어와 안테나가 견고하게 부착되도록 하는 공정으로서, 본 공전 전의 안테나는 기판 표면으로부터 약 30~50% 정도 기판에 매립된 상태이다. 이때, 상기 안테나의 여러 부분품 예컨대, 안테나와이어, 쪽 PCB 및 브릿지들이 더욱 견고하게 일체화가 되기 위해서는 열과 압력을 동반한 압착(Compression)공정을 더 거치게 된다.이때 열과 압력과 시간은 소재에 따라 각각 다를 수 있으며, PVC를 소재로 한 경우에는 압력을 50 ~100 바, 온도는 약 140도, 시간은 20 ~ 25분 정도가 적당하나, 이는 제품 상태에 따라 조절이 가능하며, 어느 일정 수치로 제한하지 않는다. 다만, 전체부분에 일정한 열과 압력이 전달될 수 있도록 평판한 Compressor를 이용한다.

그리고 상기 과정중에 펀칭(Punching)공정은 완성된 안테나 시트에서 제품 규격에 맞게 펀칭 몰드를 사용하여 펀칭한다.

1 : 상판 2 : 안테나기판용 시트
3 : 안내레일 4 : 베이스 프레임부
5A-B: 스크류봉부재 6 : 제1 이송판부재
7 : 제2 이송판부재 8 : 제1 이송결합부재
9 : 제2 이송결합부재 10: 중앙프레임부
11a-n: 와이어 12: 임베딩 헤드구조체
13: 동박 14: 동박접착구조체
15a-n: 쪽 PCB 16: 용접모듈구조체
17: 제어판넬부 18: 임베딩 헤드모듈
19: 초음파진동자부재 20a-n: 와이어스풀
21a-b: 베어링 22:와이어공급 회전판부재
23: 회전축 24: 임베딩 회전모터
25: 결합고정부재 26: 임베딩 공압실린더부재
27: 공압로드 28: 삽입구멍
29: 와이어노즐 30a-n: 홀
31a-n: 검출센서 32: 진공흡착노즐
33: 동박접착모듈 34: 동박 공압실린더부재
35: 레이저 용접모듈 36: 용접 공압실린더부재
37: 접착제 공급장치부 38: 레이저노즐
39: 용접헤드 40: 피니언기어부재

Claims (14)

1. 안테나 기판용 시트를 장착하는 베이스 프레임과,
   상기 베이스 프레임의 중앙 상부에 배치되는 중앙 프레임과,
   상기 중앙 프레임에 결합되고, 상기 안테나 기판용 시트에 복수의 와이어를 병렬로 동시에 매립시키는 임베딩 헤드 구조체와,
   상기 중앙 프레임에 결합되고, 상기 복수의 와이어를 포함하여 형성된 안테나 패턴을 연결(connecting) PCB에 용접하는 용접 모듈 구조체와,
   상기 복수의 와이어의 끝 단과 상기 연결 PCB를 연결하는 브릿지를 시공하는 동박 접착 구조체를 포함하는, 안테나 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 브릿지는 동박(copper foil) 또는 적어도 동박을 포함하는 복합체로 된, 안테나 제조 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 임베딩 헤드 구조체는,
   상기 복수의 와이어를 배출하는 임베딩 헤드 모듈과,
   상기 임베딩 헤드 모듈의 상부에 결합되어 초음파 진동을 통해 소정의 에너지를 발생시켜 상기 안테나 기판용 시트를 융해시키는 초음파 진동자 부재를 포함하는, 안테나 제조 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 임베딩 헤드 구조체는,
   상단부에 상기 복수의 와이어의 각각을 공급하는 복수의 와이어스 풀이 형성되고, 회전 가능하게 구성된 와이어 공급 회전판 부재를 더 포함하는, 안테나 제조 장치.
5. 안테나 기판용 시트 상에 복수의 와이어를 병렬로 동시에 매립시키는 단계와,
   상기 복수의 와이어의 끝 단과 연결 PCB를 연결하는 브릿지를 시공하는 단계와,
   상기 복수의 와이어의 시작 단과, 상기 브릿지의 양 끝 단을 용접하는 단계
   를 포함하는, 안테나 장치의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 매립시키는 단계, 상기 브릿지를 시공하는 단계, 상기 용접하는 단계 중 어느 한 단계 전에,
   상기 연결 PCB를 상기 안테나 기판용 시트에 부착시키는 단계
   를 더 포함하는, 안테나 장치의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 매립시키는 단계 전에,
   상기 안테나 기판용 시트에 하나 이상의 개구를 형성하는 단계
   를 더 포함하는, 안테나 장치의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 연결 PCB의 복수의 접속단자 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 개구에 위치하는, 안테나 장치의 제조 방법.
9. 연결(connecting) PCB가 부착된 안테나 기판용 시트와,
   상기 연결 PCB의 복수의 접속단자 중 하나에서 시작하여 상기 복수의 접속 단자 중 다른 하나에서 끝나는 안테나 패턴을 포함하는 안테나 장치로서,
   상기 안테나 패턴은 상기 안테나 기판용 시트에 매립된 1선 역할을 하는 복수의 와이어와, 상기 복수의 와이어가 상기 안테나 기판용 시트 상에서 와인딩이 완료되는 지점과 상기 연결 PCB를 연결하는 브릿지를 포함하는, 안테나 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 브릿지는 동박 또는 적어도 동박을 포함하는 복합체로 된, 안테나 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 안테나 기판용 시트에 하나 이상의 개구가 형성되고, 상기 연결 PCB의 복수의 접속단자 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 개구에 위치하는, 안테나 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 와이어의 시작 단의 위치와, 상기 브릿지의 양 끝 단의 위치들은 용접되는, 안테나 장치.
13. 연결(connecting) PCB가 부착된 안테나 기판용 시트와,
    상기 연결 PCB의 복수의 접속단자 중 하나에서 시작하여 상기 복수의 접속 단자 중 다른 하나에서 끝나는 안테나 패턴을 포함하는 안테나 장치로서,
    상기 안테나 패턴은 상기 안테나 기판용 시트에 매립된 1선 역할을 하는 복수의 와이어로 이루어지고, 상기 복수의 와이어의 시작 단은 상기 연결 PCB의 단자 1의 위치에서 용접되고, 상기 복수의 와이어의 상기 안테나 기판용 시트 상에서 와인딩이 완료되는 지점은 상기 연결 PCB의 단자 2의 위치에서 용접되는, 안테나 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 안테나 기판용 시트에 하나 이상의 개구가 형성되고, 상기 연결 PCB의 복수의 접속단자 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 개구에 위치하는, 안테나 장치.

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