KR20060062038A - 페라이트 시트를 가진 박편 안테나 코일 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나 코일을 도전체 박편으로 제조하는 방법에 있어서,

도전막을 가진 절연기판을 준비하고, 절연기판의 도전막을 사진 식각 공정으로 안테나 코일과 접속단자를 형성하는 공정과, 접속단자 이외의 부분을 감싸는 절연막을 부착하는 공정과, 절연막에 페라이트 시트를 부착하는 공정을 포함하여 이루어진다. 페라이트 시트와 안테나 코일을 접착제로 부착시키거나 양면 접착 테이프로 부착시키면 된다.

본 발명의 안테나 코일은, 접속 단자 이외의 부분을 감싸는 절연판을 가진 패턴 안테나 코일과, 상기 안테나 코일의 일편 또는 양편에 부착된 얇은 페라이라트 박편을 포함하는 것이 특징이다.

Description

페라이트 시트를 가진 박편 안테나 코일 및 그 제조 방법{A laminated pattern antenna with ferrite sheet and a method for making thereof}

도1: 본 발명의 박편 안테나 코일의 평면도이다.

도2 내지 도6: 본 발명의 안테나 코일을 제조하는 제조 공정을 설명하기 위한 일부분 단면도들이다

도7: 본 발명의 박편 안테나 코일을 이동통신 단말기의 밧데리팩에 합체시킨 것을 개략적으로 보여주는 이동통신 단말기 단면도이다.

도8: 종래의 이동통신 단말기에서 밧데리 팩을 위주로 개략적으로 도시한 단면도이다.

** 도면 부호의 간단한 설명 **

11: 박편 안테나 코일, 12, 13, 15, 16: 연결단자

17, 18: 외부 회로 접속단자, 20: 절연기판, 21, 24: 도전막

112,114,116: 접속단자 형성용 관통공

30: 패턴 형성용 노광 마스크 27: 안테나 패턴 보호용 절연막

28,29: 외부 접속 단자 위에 형성한 도금막 60: 박편 안테나 코일

61: 주코일 부분 62: 주파수 조절부분

80: 단말기 케이스 81, 86: 밧데리 케이스 82: 밧데리

본 발명은 박편 안테나 코일 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히 수신 감도와 공진 주파수 안정에 기여하는 개량된 안테나 코일 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

안테나 코일은 통신기기에 주로 사용되고 있는데, 최근에는 무접점 전자카드(일명 RF 카드)등에도 사용되고 있다.

이러한 전자 기기에서 사용되는 안테나 코일은 전파를 수신 또는 송신할 때 전파의 특정한 주파수에 공진하도록 하여 신호를 선택적으로 수신 또는 송신하게 하는 것으로서 주로 에나멜 동선을 감아서 제조하는 것이 일반적인 기술이었는데, 경박단소 제품을 제작하기가 어려운 것이었다.

종래의 제조 방법으로 코일을 제작하면 에나멜 동선이 매우 가느다랗기 때문에 작업하기가 매우 어렵고, 쉽게 단선이 되어 제품 수율이 좋지 아니하였다.

그러나 안테나 코일은 무게와 크기를 작게 하여야 하므로 최근의 사진식각 기술을 이용하여 박편으로 안테나 코일을 제작하려는 아이디어가 본 발명자의 선 출원 2002 특허출원 00219 및 00456 및 2000년 특허출원 16650에서 전자카드 인렛 제조 방법에서 설명되어 있다.

즉, 하나의 예를 들면 전자카드 인렛은 절연기판과, 접속용 단자들, 절연테이프와, 도전성 접착테이프, 등을 포함하며, 제작하는 방법은, 절연 기판에 도전체 박막을 부착하는 제1공정과, 도전체 박막을 패터닝하여 접속단자들을 가진 회로소자 를 제작하는 제2공정과, 접속단자들 중 서로 전기적으로 연결하려는 제1단자와 제2단자를 정하고, 상기 제1단자와 제2단자 사이에 나선상의 회로소자가 위치하면 상기 제1단자와 제2단자 사이에 있는 상기 회로소자를 절연테이프로 덮는 제3공정과, 절연테이프 위로 상기 제1단자와 제2단자를 전도성 접착테이프로 연결하는 제4공정을 포함하는 제조 기술을 설명하고 있다. 하지만 이러한 공정은 자동화가 쉽지 않은 단점이 있고 복잡한 형상을 제작하기에는 많은 공정이 소요되는 문제가 있었다.

도8은 일반적인 이동통신 단말기에서 밧데리 팩을 보여 주기 위한 단면도이다.

이동통신 단말기에서는 보통 안테나 코일은 케이스(80)의 내부 외곽에 배치하고 안테나(84)가 케이스 외부로 돌출되게 설치되어 있는 것이 대부분이다.

그리고 밧데리 팩은 케이스 뒤편에 형성된 홈에 삽입 결합되거나 케이스 외부에 부착되어 단말기에 전원을 공급하는 기능을 한고 있다. 이러한 밧데리에 종래의 안테나 전자카드용 안테나 코일을 부착하면 안테나의 전파 수신 감도가 약화되어 이 코일에 부착된 전자회로(카드용 칩)가 제대로 동작하지 못하게 되는 문제가 있었다. 이러한 현상은 밧데리팩에 전자파를 흡수되어 버려서 수신과 송신이 어려워지는 것이다. 또한 밧데리 팩 뿐만 아니라 금속이라든지 전파를 흡수하는 도체에 밀착되게 안테나를 설치하면 전파의 송수신이 어려워지게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 안테나 코일이 가진 문제를 해소하기 위하여 페라이트 시트를 안테나 코일에 부착하여 도체와 밀착된 설치 상태에서도 전파 송수신 성능이 우수한 안테나 코일을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 안테나 코일을 도전체 박편으로 제조하는 방법으로서, 도전막을 가진 절연기판을 준비하고, 절연기판의 도전막을 사진 식각 공정으로 안테나 코일과 접속단자를 형성하는 공정과, 접속단자 이외의 부분을 감싸는 절연막을 부착하는 공정과, 절연막에 페라이트 시트를 부착하는 공정을 포함하여 이루어진다. 페라이트 시트와 안테나 코일을 접착제로 부착시키거나 양면 접착 테이프로 부착시키면 된다.

본 발명의 안테나 코일은, 접속 단자 이외의 부분을 감싸는 절연판을 가진 패턴 안테나 코일과, 상기 안테나 코일의 일편 또는 양편에 부착된 얇은 페라이라트 박편을 포함하는 것이 특징이다.

본 발명의 안테나 코일은 IC chip과 연결되어 데이터를 주고받는 전자회로에 편리하게 사용될 수 있다.

이하에서 본 발명의 하나의 실시 예를 구체적으로 설명한다.

전자 통신 기기에서 사용되는 안테나 코일은 형태가 실로 다양하다. 전자 기기 메이커는 소정의 크기와 공진 주파수를 가진 여러 가지 형태의 고성능 안테나 코일을 요구하고 있다.

본 발명의 방법으로 제작하고자하는 안테나 코일은 전자 기기 예로서 반도체 칩을 이용하여 데이터를 주고받는 전자카드, 등에서 사용되는 아주 얇고 작은 안테나 코일로서 그 형태는 다양하게 만들 수 있는데, 도1에서 보인 바와 같은 형태의 코일을 예로 들어 설명한다.

본 제조 방법은 먼저, 도2에서 보인 바와 같이, 절연기판(20) 양편에 구리로 된 제1 및 제2도전막(21,24)이 부착된 기판을 사용하여, 단자로 이용될 부분에 드릴과 같은 장치로 관통공(112,114,116)을 뚫는다.

그리고, 관통공이 형성된 기판을 도금하여 관통공의 측벽에 도전체 막을 형성한다. 이 도전막(25)도 구리를 도금하여 도금된 구리 막이 기존의 제1도전막과 제2도전막 위에 입히어 져서 일체로 되게 하고, 관통공의 측벽에도 구리 막이 입혀지게 한다. 그래서 절연기판 상하에 부착된 제1도전막과 제2도전막을 관통공 측벽 도전막(25)을 통하여 전기적으로 연결한다.

이렇게 한 다음, 도3에서 보인 바와 같이, 제1도전막 및/또는 제2도전막 위에 감광막(31,32)을 부착하고, 감광막에 안테나 코일 패턴을 형성할 마스크(30)를 사용하여 노광하고, 현상 및 식각 공정을 실시한다.

이때 노광 마스크는 나선형 코일 패턴을 제1방향으로 일정하게 회전하는 주코일 부분과 제1방향과는 반대되는 방향으로 회전하는 주파수 조절부분을 가진 안테나 코일 패턴을 가진 마스크를 사용한다. 그래서 도전막(21,24)을 식각 하여 안테나 코일을 패터닝하면 도1에서 보인 바와 같이, 주코일 부분(61)과 주파수 조절부분(62)을 가지는 코일 패턴이 형성된. 제1도전막(21)에 포토 공정을 실시하여 패턴을 형성하고, 이어서 제2도전막(24)에 역시 포토 공정을 사용하여 패턴을 형성한다. 이때 사용하는 포토 마스크는 감광막의 성질에 따라 형성하려는 패턴과 같은 모양이거나 반대되는 모양을 사용하면 된다.

이렇게 도전막을 식각 하여 패턴을 형성한 후 감광막을 제거하면, 도4에서 보인 바 와 같은 패턴이 된다. 이 패턴의 평면은 도1과 같은 것이다. 제1기판에 형성된 안테나 코일의 일축 단부는 상부에 형성된 접속단자(12)와 일체로 형성된 기판 하부의 접속단자(12')를 통하여 절연기판(20)의 하부에 형성된 연결선(14)과 전기적으로 연결된다. 연결선(14)의 다른 단부에 형성된 접속단자(13')는 기판 상부에 형성된 접속단자(13) 및 연결선(19)을 통하여 외부 접속단자(16)와 연결된다. 외부 접속단자(16)는 상하에 동일한 모양으로 형성된다.

이렇게 형성된 안테나 패턴을 외부로부터 도5에서 보인 바와 같이, 보호하기 위하여 절연막(26,27)을 상하에 부착한다. 이 절연막은 부착하기 전에 외부 접속단자(18,18')가 있는 부분을 절개하여 기판에 접착하였을 때 접속단자만 절연막 외부로 전기적인 접속이 이루어 질 수 있도록 한다.

이렇게 한 다음, 도금 공정을 실시하여 접속단자에 도전성이 더 좋은 금속으로 도금하여 도금막(28, 29)을 형성한다. 금으로 도금하면 좋다. 이렇게 하는 이유는 금이 구리보다 도전성도 좋고, 내 산화성이 좋기 때문이다.

다음으로 이상 공정으로 제작된 박편 안테나 코일(60)에 한 쪽 면 또는 양면에 페라이트 시트(70)를 부착한다. 이 페라이트 시트는 0.1 내지 2 mm 정도의 두께를 가지는 것을 사용한다.

6도에서는 하면에만 부착한 것으로 도시하였다. 페라이트 시트의 부착은 여러 가지 방법이 있지만 접착제를 사용하거나 양면 접착 테이프를 사용하여 부착하면 편리하다.

이어서 어느 일면에 양면 접착 테이프를 부착한다, 이 양면 접착 테이프의 일면은 절연막 또는 페라이트 시트에 부착되고 다른 면은 이형지로 덮여 있다가 안테나 코일이 설치될 부위에 이형지를 떼어 내 후 부착할 수 있도록 하기 위한 것이다. 절연막과 페라이트시트는 부착하기 전에 외부 접속 단자 부분을 도려내고 부착하여 접속 단자가 이들로부터 덮이지 아니하도록 한다. 단자 사용이 필요 없는 경우에는 이렇게 하지 아니하여도 된다.

이렇게 한 후에 전기 검사를 실시하고, 안테나 코일 패턴만을 도려내는 절단공정을 실시한다. 안테나 중앙의 절연막과 페라이트 시트는 그대로 남겨 두어도 되지만 무게를 줄이기 위하여는 가운데 절연막을 도려내어 가운데에 큰 구멍을 가진 테이프 링 형태의 안테나 코일을 만든다. 여기서 절연막을 먼저 부착하여 절단 작업을 한 후 페라이트 시트를 부착하고 또 절단작업을 수행하면 루프 안테나 패턴 코일의 중앙에 절연막과 페라이트 시트를 그대로 남겨 두거나 아니면 절연막, 또는 페라이트 시트를 선택적으로 남기거나 제거할 수가 있다.

여기서 절연기판과 절연막은 폴리이미드 막을 사용한다.

여기서 육상 트랙 같은 형상을 한 안테나 코일을 도시하여 보였지만, 다른 형태로도 얼마든지 만들 수 있다.

이렇게 하여 제조된 본 안테나 코일은 접속 단자 이외의 부분을 감싸는 절연판을 가진 패턴 안테나 코일과, 상기 안테나 코일의 일편 또는 양편에 부착된 얇은 페라이라트 박편을 가진다.

구체적으로는 도1 및 도6에 도시된 바와 같이 패턴 안테나 코일이, 절연기판(20)과, 절연기판의 제1면에 제1방향으로 일정하게 회전하는 주코일 부분(61)과 제1방 향과는 반대되는 방향으로 회전하는 주파수 조절부분(62)을 가진 나선형 안테나 박편 코일(11)(또는 하나의 방향으로만 형성된 박편 코일이어도 좋다)과, 다른 전자 회로에 연결하기 위하여 나선형 안테나 박편 코일(11)의 일단에 형성된 제1 접속 단자(17)와, 절연기판의 제2면에 형성되고 박편 코일이 형성된 반대 위치에 위치하는 연결선(14)과, 연결선의 일단과 박편 코일의 타단을 연결하기 위하여 절연기판을 뚫어서 형성한 연결선과 박편 코일을 연결하는 제1연결단자(12,12')와, 다른 전자회로와 박편 코일을 연결하기 위하여 연결선의 타단에 형성된 제2접속단자(18)를 포함하여 이루어진다.

여기서 제1 접속 단자(17) 및 제2 접속단자(18)는 접속저항을 줄이고 표면 산화를 막기 위하여 금도금(28, 29)되어 있다. 이 금도금된 표면을 제외한 모든 표면에는 절연막(26, 27)이 입혀져서 도선들이 보호되고 있다.

접속 단자를 안테나 코일 외측과 내측에 이격시켜 형성하면 기판의 제1면에만 안테나 패턴과 접속 단자를 형성하여도 되므로 공정도 간단하여 진다. 그러나 접속 단자를 한 쌍으로 하여 같은 부위에 나란히 형성하기 위하여는 코일의 트랙 내부에 있는 안테나 코일 끝 부분 선을 외부에 있는 단자 옆으로 전기적으로 연결하여 내어야 함으로 트랙을 오버하는 연결선이 필요하게 된다. 또는 그 반대로 내부에 접속단자 두 개를 나란히 만들기 위하여 안테나 트랙의 외부 단부를 코일 트랙 내부로 연결선을 사용하여 연결하여야 한다.

제1연결단자를 트랙 외부의 접속단자로 연결하기 위한 접속선은 안테나 트랙의 코일 다른 부분 도선 폭 보다 폭을 더 넓게 하면, 쉽게 단선 되지도 아니하고, 또 캐 패시턴스를 더 크게 할 수 있는 효과가 있다.

접속 단자 이외의 부분은 절연막으로 외부로부터 보호한다. 이 보호막은 얇은 절연판을 사용할 수도 있고, 절연 바니시나 절연 도료를 도포하여 형성한 것일 수도 있다.

접속 단자는 절연기판에 부착된 도전막을 패턴화 하여 그대로 사용하여도 된다. 만약 절연 기판과의 도전막의 접착력이 부족하면 연결 단자와 마찬가지로 기판에 관통공을 형성하고 동 도금하여 제1도전막과 제2도전막을 전기적 및 기계적으로 연결하여 강도를 높이면 된다.

절연기판과 절연막은 여러 종류의 재질을 사용할 수가 있지만 내열성과 화학적 안정성을 감안하여 폴리이미드 막을 사용한다.

이렇게 제작된 안테나 코일을 기기에 부착하기 위하여 절연막 또는 페라이트 시트 부분에 접착테이프를 사용하는데, 이 테이프는 안테나 어셈블리의 어느 한 면에 부착하면 되고, 그 표면에는 이형지를 붙여서 사용할 때 이 이형지만 분리하면 곧 바로 부착개소에 부착할 수 있게 하면 편리하다.

도7은 본 발명의 안테나 코일을 이동통신 단말기에 부착하여 사용하는 예를 설명하기 위한 것이다.

여기서 사용하는 밧데리 팩은 도8의 종래의 밧데리 팩과는 다르게 밧데리(80)에 본 발명의 안테나 코일(60 + 70)을 적층시켜 밧데리 팩을 만든 것이다.

즉 밧데리(82)에 패턴 안테나 코일(60)과 페라이트 시트(70)를 부착시키고, 이것을 밧데리 케이스(86)로 보호한 것이다. 이 페라이트 시트는 안테나 코일과 밧데리 사 이에 전파 통로를 만들어 주는 역할을 한다. 즉 전계와 자계의 통로가 된다.

본 밧테리 팩을 이동통신 단말기(80)에 부착하면, 이동통신 단말기로서 용도 이외에 전자카드, 즉 교통카드, 주차카드, ID 카드, 등 실로 다양한 용도로 사용될 수 있다.

본 발명의 안테나 코일은 박막으로 되어 있고, 절연 기판과 절연막도 얇은 박막이므로 잘 구부러짐으로 안테나를 설치하거나 부착시킬 면의 형태를 자유롭게 선택할 수가 있다. 그리고, 대량생산을 하기에 적합한 구조로 되어 있고, 캐패시턴스와 인덕턴스를 맞추기가 용이하므로 신뢰성 높은 제품을 생산할 수가 있다. 특히 미리 정하여진 공진 주파수와 안테나 면적에 맞는 코일을 생산하기 위하여 주코일 부분과 주파수 조절 부분을 형성함으로서 고객이 원하는 형태와 크기 및 공진 주파수를 맞출 수가 있어서 매우 편리하다.

이러한 박편 안테나 코일은 부피 적고, 무게가 매우 가벼움으로 이동 통신 단말기에 사용되어 소형 경량화에 기여 할 수 있고, 그 외에도 여러 가지 소형 제품, 전자 카드, 도난 경보기, 기호제품, 등에 사용될 수 있다.

특히 페라이트 시트가 부착되어 있음으로, 고투자율인 페라이트 시트에 의하여 인덕턴스도 증가되고, 전파 흡수율이 좋아져서 전파 송수신 감도가 향상된다.

Claims (10)

1. 안테나 코일을 도전체 박편으로 제조하는 방법에 있어서,

   (1) 도전막을 가진 절연기판을 준비하고,

   (2) 상기 절연기판의 도전막을 사진 식각 공정으로 안테나 코일과 접속단자를 형성하는 공정과,

   (3) 상기 접속단자 이외의 부분을 감싸는 절연막을 부착하는 공정과,

   (4) 상기 절연막에 페라이트 시트를 부착하는 공정을 포함하여 이루어지는 것이 특징인 안테나 코일 제조방법
2. 제1항에 있어서,

   상기 제 (4) 공정에서, 페라이트 시트와 안테나 코일을 접착제로 부착시키는 것이 특징인 안테나 코일 제조방법
3. 제1항에 있어서,

   상기 제 (4) 공정에서, 페라이트 시트와 안테나 코일을 양면 접착 테이프로 부착시키는 것이 특징인 안테나 코일 제조방법
4. 이동통신 단말기에 주로 사용될 안테나 코일로서,

   접속 단자 이외의 부분을 감싸는 절연판을 가진 패턴 안테나 코일과,

   상기 안테나 코일의 일편 또는 양편에 부착된 얇은 페라이라트 판을 포함하는 것이 특징인 안테나 코일
5. 제4항에 있어서, 상기 패턴 안테나 코일은,

   절연기판과,

   상기 절연기판의 제1면에 형성된 나선 트랙 형태의 박편 코일과,

   다른 전자 회로에 연결하기 위하여 상기 박편 코일의 일단에 형성된 제1 접속 단자와,

   상기 절연기판의 제2면에 형성되고, 상기 박편 코일이 형성된 반대 위치에 위치하는 연결선과,

   상기 연결선의 일단과 상기 박편 코일의 타단을 연결하기 위하여 상기 절연기판을 뚫어서 형성한 연결선과 박편 코일을 연결하는 제1연결단자와,

   다른 전자회로와 상기 박편 코일을 연결하기 위하여 상기 연결선의 타단에 형성된 제2접속단자를 포함하여 이루어지는 안테나 코일
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1연결 단자가 형성된 상기 박편 코일을 넘어선 위치에, 그리고 상기 제2접속단자와 상기 제1연결단자 사이에 형성된 제2연결 단자를 추가로 포함하는 것이 특징인 안테나 코일
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 제1연결단자에 연결된 상기 접속선은 안테나 코일의 다른 부분 도선 폭 보다 폭이 더 넓고,

   상기 제1접속 단자 및 제2 접속단자는 표면이 금도금된 것이 특징인 안테나 코일
8. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 패턴 안테나 코일은 제1방향으로 일정하게 회전하는 주코일 부분과 제1방향과는 반대되는 방향으로 회전하는 주파수 조절부분을 가진 나선형 안테나 박편 코일인 것이 특징인 안테나 코일
9. 제8항에 있어서,

   상기 페라이라트 시트 또는 절연막에 양면 접착테이프를 부착한 것이 특징인 공진 주파수 조절이 용이한 안테나 코일
10. 제4, 5, 6, 9항 중 어느 하나의 항에 있는 안테나를 밧데리 팩에 합체하여 이동통신 단말기 전원으로 사용하면서 안테나 코일은 전자회로와 연결하여 사용하는 이동통신 단말기.

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