KR20040006156A - 휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나 및 형성방법 - Google Patents

휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나 및 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명베이스테이프에 접착된 동박을 부분 부식시킨 동박회로 테이프를 이용하여 휴대용 무선통신단말기에 사용되는 동박회로 안테나를 형성하는 방법 및 동 방법에 의하여 형성된 동박회로 안테나에 관한 것이다.
본 발명의 특징인 동박회로 패치는 투명베이스테이프와 동박회로와 접착제로 구성된다. 상기 투명베이스테이프는 50 마이크론 내지 150마이크론, 내열성 200OC 내지 250OC, 접착시 인장력은 1KG/2CM 내지 2KG/2CM 내외의 박막테이프이다.
접착제는 열가소성의 아크릴타입 또는 열경화성 에폭시타입 또는 실리콘타입을 선택적으로 사용한다.
동박은 압연박 또는 전해박을 선택적으로 사용할 수 있으며 두께는 25 내지 50 미크론의 동박을 사용한다.
본 발명의 적용으로 다양한 스테이지패턴의 코일안테나를 형성할 수 있게 됨으로써 듀얼밴드(Dual Band) 및 트리플밴드(Triple Band)의 안테나를 개발이 용이해 졌으며, 다양한 안테나 패턴에 적용할 수 있게 된다.

Description

휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나 및 형성방법{COPPER FILM CIRCUIT ANTENNA AND MANUFACTURING PROCESS}
본 발명은 투명베이스테이프에 접착된 동박을 부분 부식시킨 동박회로 테이프를 이용하여 휴대용 무선통신단말기에 사용되는 동박회로 안테나를 형성하는 방법 및 동 방법에 의하여 형성된 동박 안테나에 관한 것이다.
휴대용 무선통신 단말기의 외장형 안테나의 조립체구조는 무선통신기 단말기 본체부나 폴더형인 경우 통상적으로 본체부 또는 폴더덮개 일측면의 돌출된 안테나 커버내에 설치되며, 로드(ROD) 또는 휩(WHIP) 안테나(수직 접지형 모노폴안테나,이하 통칭하여 '폴안테나'라 한다) 및 그 인출을 위한 노브(KNOB) 및 그 부재로 구성되는 폴(POLE)안테나부와, 나선형(HELICAL) 또는 스테이지(STAGE)타입의 안테나(이하 통칭하여 '코일안테나'라 한다.)를 감싸는 사출커버를 포함하는 몸체부와, 안테나를 지지하고, 전자기파를 유도하는 유도체를 연결하는 지지기판으로 구성된다.
휴대용 단말기의 폴안테나는 상기 몸체부에서 상기 코일안테나의 내경을 통해 상부로 신장되거나 몸체 내부로 수납될 수 있도록 되어 있고, 사용자가 통화시에는 휴대폰의 신호를 송수신하기 위하여 폴안테나의 노브를 잡고 위로 뽑아 올려서 사용하며, 대기시에는 폴안테나를 내부로 수납시켜서 길이를 짧게 하여 휴대하므로 폴안테나는 외관상 단말기 안테나의 부피에 큰 영향을 주지 않는다.
본 발명은 휴대용 무선통신 단말기의 외장형 안테나의 조립체구조 중 사출커버하우징내에 내장되는 코일안테나를 형성하는 방법 및 동 방법으로 제조된 안테나에 관한 것이다.
종래 사출커버하우징에 내장된 상기 코일안테나는 금속도선으로 되어 있으며, 상기 폴안테나를 중심으로 일정거리에 이격된 구경을 가지면서 설정된 회수만큼의 나선 또는 스테이지타입으로 감겨져 있어서 안테나하우징의 내부프레임의 대부분을 차지하고 있어서 안테나 커버하우징의 부피를 크게하고, 안테나 커버하우징내에 다양한 안테나 패턴을 형성하는데 장애가 되었다.
휴대용 무선통신단말기가 점차 소형화 됨에 따라 외부로 돌출된 안테나 커버하우징도 소형 단소화와 함께 GSM 방식과 DCS 주파수를 공유한 기기, 듀얼밴드, 트리플밴드 안테나 등 와이드밴드(WIDE BAND)로 사용되는 단말기 안테나가 필수적으로 요구되는 추세에 있다.
무선통신 안테나 기술의 개발로 안테나 코일의 양산화기술이 발전하여 종래 나선형 형태가 주종을 이루는 가운데 안테나의 소형화와 전파이득을 최고화하기 위하여 최근 나선형 안테나가 한계점에 도달하였고, 필름을 이용한 동박 접착형 코일안테나가 출시되고 있다.
그러나 기존의 나선형 방식은 보빈프레임에 나선형 코일을 삽입후 몰딩(INSERT MOLDING)하는 방식으로서 싱글밴드(SINGLE BAND)에 적합하여 듀얼밴드(DUAL BAND) 이상에서는 크기가 커져야 하는 문제점이 있어서 와이드밴드(WIDE BAND)를 형성하기 곤란하고, 안테나를 지지하는 프레임에 코일용 홈의 형성 및 인서트 몰딩(INSERT MOLDING)시 사출압에 의한 불량발생율이 높고, 안테나 조립체의 부피를 줄이는데는 한계가 있다.
또한 기존의 동박필름 접착방식은 필름을 보빈에 접착한 후 가공 조립된 동박회로를 캡 본딩(Cap Bonding)방식으로 접착하여 형성함으로써 안테나 인서트몰딩시 동박회로의 쏠림이나 미끄러짐 현상이 발생하여 회로 간극이 변경되어 불량을 발생하고, 동박을 가공 접착하는데 시간과 많은 공정이 요구되며, 듀얼밴드 이상에서는 정밀한 동박의 가공과 시공에 한계가 있고, 완성후에도 안테나 사용과정에서 상기 동박접착형 코일안테나는 코일이 쉽게 이탈되거나 외부의 작은 힘에 의하여도 쉽게 변형이 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 휴대용 무선통신 단말기 안테나의 문제점을 극복하고, 단말기 안테나의 소형 단소화 및 다중 밴드의 주파수를 수용하여야하는 추세에 부응하기 위하여 안출된 것으로서 안테나 커버하우징을 소형 단소화하면서 주파수 대역에 영향을 받지 않고, 와이드밴드를 수용할 수 있는 안테나 조립체를 개발하려는 것이다.
안테나하우징의 내부프레임의 대부분을 차지하는 안테나 커버하우징을 소형 단소화 하기 위하여 안테나 커버하우징의 많은 부피를 점유하는 코일안테나를 부피를 최소화하여야 하고, 주파수 대역에 영향을 받지 않고, 외이드밴드를 수용할 수 있는 안테나 조립체를 개발하자면 다양한 형태와 길이를 갖는 안테나 회로를 안테나 커버하우징내에 집적할 수 있어야 한다.
본 발명은 무선통신 단말기 안테나의 핵심인 스테이지 패턴의 코일안테나의 양산 제작을 위한 접착 방법 및 변형방지를 위한 방안을 제시한다.
도1 : 돌출형 로드 고정형 코일안테나 조립체 사시도
도2 : 동박회로 패치가 감기는 형상을 그린 상세도
도3 : 스테이지타입이 형성된 동박회로 패치의 평면도
도4 : 도3의 일부 확대 단면도
도5 : 동박회로 패치를 폴수납형 코일안테나에 적용한 그림
도6 : 종래 필름형 및 나선형 코일안테나 구조도
본 발명은 상기와 같은 서로 모순되는 두 과제의 해법을 동시에 찾기위하여 종래의 나선형으로 감긴 헬리컬안테나로 대표되는 코일안테나를 대체할 수 있는 물건으로 투명베이스테이프에 접착된 동박을 부분 부식시킨 동박회로 테이프(이하 동박회로패치라 한다)를 보빈에 접착하여 동박회로 안테나를 형성하는 방법에 관한 것이다.
동박은 적은 무게와 부피로 많은 전파접촉면적을 형성할 수 있고, 동박회로 패치가 보빈에 밀착 접착되고, 동박회로의 전기 접속과 전도성이 양호하여 별도의 솔더링공정이 필요없는 장점이 있고, 투명베이스테이프는 접착성이 우수하여 어떤형태의 프레임에도 결합하기가 용이하고, 상기 동박회로와 투명베이스테이프를 접착한 동박회로패치는 부피를 최소화하면서 정밀한 회로를 구성하여 많은 회로를 집적할 수 있는 이점이 있다는 것에 착안하였다.
본 발명에서 동박회로패치는 필연적으로 투명베이스테이프에 동박을 접착한 후 동박부식방법으로 형성하는 것으로 코일안테나의 형상은 지그재그 또는 스테이지 타입 또는 와선형 등 다양한 회로 구성을 자유 자재로 할 수 있다.
따라서 상기 동박회로패치는 동박부식설계방식으로 구성함으로써 PCS, GSM, DCS 등 통신방식과 주파수대역에 따라 듀얼밴드 및 트리플밴드 등의 안테나를 각 주파수특성에 맞게 용이하게 구성할 수 있는 장점이 있고, 동박회로 안테나를 이용하여 자체내에 와이드밴드를 갖는 다양한 패턴의 안테나를 내장할 수 있어서 정재파와 이득면에서도 상이한 특성을 갖는 주파수를 포괄할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 동박회로 안테나는 폴안테나 수납형 코일안테나이거나 또는 보빈의 내경에 고정형 금속로드를 갖는 로드 고정형 코일안테나 조립체이거나 상기 두 종류의 안테나 조립체 모두 동판부식설계방식의 코일안테나 회로 구성이 가능하며, 지그재그식 스테이지타입은 물론 와선형 동박회로 등 어떤 형태의 코일안테나를 갖는 안테나 조립체에도 모두 적용이 가능하다.
또한, 절연체인 폴리마이드 등의 투명베이스테이프를 사용한 동박회로 패치를 사용함으로써 안테나특성에 따라 일회감기, 또는 2회 이상 수회감기로 된 동박회로 안테나를 제작할 수 있다.
상기 폴안테나 수납형 코일안테나의 일반적인 외관 형상은 상기에서 설명한바와 같으나, 본 발명의 특징인 동박회로를 동박부식방법으로 형성한 동박회로 패치를 사용한다는 점이다.
본 발명의 실시예로 로드 고정형 코일안테나에서의 코일안테나 및 패치형성방법을 도면을 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 로드 고정형 코일안테나 조립체에서 코일안테나커버를 절개한 내부절개도이다. 쇄선은 편의상 절개부의 투명베이스테이프(31) 내부에 보이는 동박회로(32)를 표시한 것이다.
도2는 로드 고정형 코일안테나에 있어서 동박회로 패치(도3)가 감기는 형상을 그린 상세도이다. 즉 동박회로 패치(도3)의 동박회로 부분이 안으로 감기도록 하는 것을 도시한 것이다. 도면 기호A는 A면에서 관측한 동박회로 패치(도3)의 확대단면을 도시한 것이다.
로드 고정형 코일안테나 조립체(도1)는 원통형 플라스틱제재 보빈(11) 내부에 금속로드(METAL ROD, 도면부호12)를 삽입하고, 원통형 플라스틱 보빈(11) 프레임둘레에 본 발명의 동박회로패치(도3)를 접착한 동박회로 안테나(도2)를 채택한 것이며, 폴안테나 수납형 코일안테나 조립체(도5)도 로드 고정형 코일안테나 조립체(도2)의 제작의 제작공정과 동일한 공정으로 이루어진 동박회로 패치(도3)를 이용한다.
상기 로드 고정형 코일안테나 조립체(도1)도 동박회로 안테나(도2) 내경의 중심부에 위치하는 금속로드(12)의 일단부에는 동박코일의 일단과 별도의 솔더링없이 접속(동박회로와 금속로드의 접속부 14)되어 본체의 메인보드에 신호를 송수신한다.
상기 로드 고정형 코일안테나 조립체(도1)도 통화모드에서 종래 외장형 안테나의 헬리컬안테나(참고도, 도6)의 기능을 수행함으로써 공진효과와 트랩효과의 장점을 이용할 수 있도록 설계된다.
도3은 동박회로 패치를 그린 평면도이며, 도4는 상기 동박회로 패치(도3)를 B면에서 관찰한 확대단면을 도시한 것이다. 도2 및 도3에서 도면부호표시 31+33은 투명베이스테이프(31)에 접착제(33)를 도포한 것을 표시한 것이다.
본 발명의 특징인 동박회로 패치(도3)는 투명베이스테이프(31)와 동박회로(32)와 접착제(33)로 구성된다.
상기 투명베이스테이프(31)는 폴리마이드 또는 폴리에스터재질로서 두께 50 마이크론 내지 150마이크론, 내열성 200OC 내지 250OC, 접착시 인장력은 1KG/2CM 내지 2KG/2CM 내외의 박막테이프로 한다.
접착제(33)는 열가소성의 아크릴타입 또는 열경화성 에폭시타입 또는 실리콘타입을 선택적으로 사용할 수 있다.
동박(32)은 압연박 또는 전해박을 선택적으로 사용할 수 있으며 두께는 25 내지 50 미크론의 동박으로 한다.
본 발명의 휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나는 다음과 같은 공정으로 제작된다.
(가). 휴대용 무선통신 단말기의 주파수 특성에 맞는 동박회로 안테나 타입을 설계한다(도3). 상기 동박회로는 와선(소용돌이)형인 것 또는 스테이지타입(계단형 또는 지그재그식)인 것 등으로 다양한 패턴의 안테나 회로를 구성한다.
(나). 투명베이스테이프(31)위에 접착제(33)를 전면에 도포하고 상기 접착제가 도포된 투명베이스테이프에 동박판(25 내지 50 미크론, 도면부호32)을 접착한다.
본 공정을 대체할 수 있는 방법으로는 접착제가 도포된 투명베이스테이프위에 동도금을 25 내지 50 미크론의 두께로 도금하는 것을 선택적으로 할 수 있다.
(다). 현상필름을 밀착한다
(라). 상기 현상필름 위에 상기 (가)호에서 설계한 주파수 특성에 맞는 패턴형 회로를 노광한다. 본 공정에서는 주파수 특성에 맞는 동박회로가 투명베이스테이프에 의하여 안쪽으로 감기도록 보빈에 접착하는 공정(아)을 감안하여 회로를 노광한다.
(마). 필름을 현상한다.
(바). 필요 회로부분만을 남기고 불요한 부분을 부식(ETCHING)한다.
(사). 현상필름을 박리 제거하여 동박회로패치(도3)를 형성한다.
(아) 동박회로패치(도3)의 동박회로(32)가 있는 면을 원통형 보빈(11)에 접착한다.
본 공정에서의 특징은 동박회로가 있는 면을 보빈에 부착하여 투명베이스테이프가 동박회로를 감싸는 형상을 하도록 구성한다는 점이다. 이것은 다음 (자)공정에서 코일안테나커버(13) 압사출 또는 캡본딩시 동박회로(32)의 밀림이나 쏠림현상등 코일안테나의 변형을 방지하는 기능을 한다.
도2는 로드 고정형 코일안테나에 있어서 동박회로 패치(도3)가 감기는 형상을 그린 상세도이다. 즉 동박회로 패치(도3)의 동박회로 부분이 안으로 감기도록 하는 것을 도시한 것이다. 도면 기호A는 A면에서 관측한 동박회로 패치(도3)의 확대단면을 도시한 것이다.
(자). 코일안테나커버(13) 금형에 넣어 압사출하거나 사출커버(13)를 캡본딩(CAP BONDING)처리한다.
(차) 조립한다.
본 발명에 있어서 동박회로 안테나(도2 및 도5) 및 형성방법은 폴안테나 수납형 코일안테나 조립체(도5)이거나 또는 보빈의 내경에 고정형 금속로드를 갖는 로드 고정형 코일안테나 조립체(도1 내지 도2)이거나 상기 두 종류의 안테나 조립체 모두 동판부식설계방식의 코일안테나 회로 구성이 가능하며, 지그재그식 스테이지타입은 물론 와선형 동박회로 등 어떤 형태의 코일안테나를 갖는 안테나 조립체에도 모두 적용이 가능하다.
도5는 본 발명의 동박회로 패치(도3)를 폴수납형 코일안테나에 적용한 그림이다.
도6은 참고도로서 상기 종래 기술에서 제시한 바 있는 종래 나선형 코일안테나의 절개도이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본발명의 제조공정으로 형성된 동박회로 패치(도3)는 돌출형 코일안테나인 폴안테나 수납형 코일안테나(도5)와 로드고정형코일안테나(도2)에 공히 적용할 수 있어서 그 효용성이 매우 크다는 이점이 있다.
본 발명의 휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나 및 형성방법으로서 동박회로 패치가 보빈에 밀착 접착되고, 동박회로의 일단과 금속로드 부분이 전기 접속과 전도성이 양호하여 별도의 솔더링공정이 필요없는 장점이 있고, 테이프의 이면이 밖으로 형성되어 안테나 조립체의 인서트몰딩시 테이프의 매끄러운 부분에 조립체의 압사출이 진행되어 극간의 변경이 없이 제품불량을 감소할 수 있게 된다.
또한 다양한 스테이지패턴의 코일안테나를 형성할 수 있게 됨으로써 듀얼밴드 및 트리플밴드의 안테나를 개발이 용이해 졌으며, 다양한 안테나 패턴에 적용할 수 있게 되며, 절연체인 폴리마이드 등의 투명베이스테이프를 사용한 동박회로 패치를 사용함으로써 안테나특성에 따라 일회감기, 또는 2회 이상 수회감기로 된 동박회로 안테나도 제작할 수 있게 된다.
본 발명의 특징인 동박회로패치를 이용한 동박회로 안테나 이후의 와이드밴드 안테나에서는 무선통신 단말기 안테나의 핵심인 코일의 스테이지화가 필수적이고, 다양한 스테이지 패턴의 동박코일 안테나의 개발로 다양한 패턴의 주파수를 수용하는 안테나를 수 있게 되었다.
또한 종래 나선형 안테나의 사출시 발생되는 불특성적인 결함 및 필름 접착식 코일안테나의 제조공정시 쏠림, 밀림, 또는 변형 등의 불량율을 감소할 수 있으며, 단말기 안테나의 슬림화가 가능해져 외형이 소형화되면서 전파이득을 상승시킬 수 있는 계기를 마련할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 다음의 공정으로 구성되는 휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나 형성방법
    (가). 동박회로 안테나 타입을 설계한다.
    (나). 투명베이스테이프위에 접착제를 전면 도포하고, 상기 접착제가 도포된 투명베이스테이프에 동박판(25 내지 50 미크론)을 접착한다.
    (다). 현상필름을 밀착한다
    (라). 상기 현상필름 위에 상기 (가)호에서 설계한 회로를 노광한다.
    (마). 필름을 현상한다.
    (바). 회로부분만을 남기고 불요한 부분을 부식(ETCHING)한다.
    (사). 현상필름을 박리 제거하여 동박회로패치를 제작한다.
    (아) 동박회로패치의 동박회로가 있는 면을 원통형 보빈에 접착한다.
    (자). 코일안테나커버 금형에 넣어 압사출하거나 사출커버를 캡본딩(CAP BONDING)처리한다.
    (차) 조립한다.
  2. 제1항에 있어서 (나)호 동박판을 접착하는 방법으로서 25 내지 50 미크론의 두께로 동도금을 하는 것을 내용으로 하는 휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나 형성방법.
  3. 제1항 또는 제2항의 방법으로 만들어진 휴대용 무선통신단말기의 동박회로 안테나
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