KR20060094323A

KR20060094323A - 헬리컬 안테나의 제조방법

Info

Publication number: KR20060094323A
Application number: KR1020050015390A
Authority: KR
Inventors: 배정빈
Original assignee: (주)안테나 텍
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-08-29

Abstract

본 발명은 휴대용 이동통신 단말기에 사용되는 헬리컬 안테나(helical antenna)의 제조방법에 관한 것으로, 헬릭스를 수지재질의 유전체 표면측 내부에 위치되도록 일체형으로 결합시키되, 상기 헬릭스에 대해 상기 유전체로 인서트 사출성형하거나 액상의 상기 유전체가 담겨져 있는 성형틀 베쓰내에 상기 헬릭스를 완전히 침지시켜 충진 경화시키는 것을 특징으로 한다.

따라서, 헬릭스를 수지재질의 유전체 표면측 내부에 위치되도록 사출성형 또는 충진 경화시키는 간단한 과정으로 제조할 수 있게 되므로, 생산성이 향상되고, 안정적인 품질을 얻을 수 있으며, 제품의 소형화도 가능하여 내장형으로 이용될 수 있도록 하는 등의 다대한 효과가 있다.

헬리컬, 안테나, 헬릭스, 유전체, 보빈

Description

헬리컬 안테나의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING A HELICAL ANTENNA}

도 1은 종래의 헬리컬 안테나를 보여주는 개략도로, (a)는 싱글밴드형, (b)는 듀얼밴드형,

도 2는 종래의 헬리컬 안테나의 제조과정을 보여주는 개략도,

도 3은 종래의 헬리컬 안테나의 제조과정을 설명하는 순서도,

도 4는 본 발명에 따른 헬리컬 안테나의 제조과정을 보여주는 개략도,

도 5는 본 발명에 따른 헬리컬 안테나의 제조과정을 설명하는 순서도,

도 6은 본 발명에 따라 제조된 헬리컬 안테나들을 보여주는 일부 절단 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 급전 커넥터 12 : 헬릭스

13 : 보빈 13a : 나선형 수용홈

13' : 유전체 14 : 커버

20 : 성형틀 베쓰

본 발명은 휴대용 이동통신 단말기에 사용되는 헬리컬 안테나(helical antenna)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 보빈을 사용하지 않아 난이한 헬릭스의 권선과정이 불필요되도록 헬릭스를 수지재질의 유전체 표면측 내부에 위치되도록 일체화 사출성형 또는 충진 경화시켜 제조하게 되는 헬리컬 안테나의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대용 이동통신 단말기에 사용되는 헬리컬 안테나(helical antenna)는 고정형(stubby)과 수납형(retractable)으로 구분되며, 모두 나선형으로 권회되는 도전성 코일인 헬릭스(helix)를 구비한다.

그 구성은, 도 1에 나타낸 바와 같이, (a)의 싱글밴드(single band)형과 (b)의 듀얼밴드(dual band)형 공히, 전기적 특성을 구현하기 위해 주파수에 따라서 적절히 튜닝된 나선형태의 도전성 코일인 헬릭스(12)와, 이동통신 단말기측에 장착 고정될 수 있고 헬릭스(12)의 일단이 전기적으로 결합되어 헬릭스(12)에 급전하는 기능을 수행하도록 전도성 재질로 이루어지는 급전 커넥터(connector)(11)와, 헬릭스(12)가 권선되는 나선형 수용홈(13a)이 외주면상에 형성되어 있어 결합되는 헬릭스(12)를 변형되지 않도록 내측에서 지지 고정해 주는 절연재질의 보빈(bobbin)(13)과, 헬릭스(12)와 보빈(13)을 외측에서 감싸 보호하고 안테나의 외관을 형성하는 절연재질의 커버(14)로 이루어진다.

그 제조방법은 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 헬릭스(12)와 보빈(13)을 각기 개별 부품으로 제조한(S102, S104) 다음, 제조된 보빈(13)의 나선형 수용홈(13a)에 헬릭스(12)가 끼워지도록 돌려서 조립한(S106) 후, 그 조립물을 급전 커넥 터(11)측에 결합한(S108) 다음, 해당 2차 조립물의 외측에 커버(14)를 형성하는(S110) 과정으로 이루어진다.

여기서, 초기에 개별적으로 제조되는 보빈(13)은 사출성형(injection molding)에 의해 그 외주면상에 나선형 수용홈(13a)을 갖도록 형성되며, 2차 조립물상에 커버(14)를 형성하는 것은 2차 조립물을 내부에 수용하고 커버(14) 만큼의 더 큰 크기를 갖는 금형을 통해 인서트 사출성형(insert molding)하거나 이와 다르게 사출성형에 의해 미리 개별적으로 제조된 커버(14)를 끼워서 결합시키는 것에 의해 실시되게 된다.

따라서, 다양한 헬릭스(12)의 형상에 대응되는 회전수와 피치의 나선형 수용홈(13a)을 갖는 여러 종류의 보빈(13)을 사출성형을 통해 제조해야 하므로, 다양한 금형이 필요되어 그 제조원가가 대폭 상승되는 문제점이 있었다.

또한, 제조된 보빈(13)의 나선형 수용홈(13a)에 헬릭스(12)를 자동 또는 수동으로 삽입하는 매우 난이한 작업이 필수적으로 필요되어, 별도의 장치 및 과다한 시간 소요로, 제조원가가 또한 상승되고 생산성이 저하되며, 그 작업과정에서 헬릭스(12)의 변형 등이 빈번히 발생되어 주파수 변형과 같은 불량이 다량 발생되게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 듀얼밴드형의 경우, 보빈(13)의 상부측 일부에만 나선형 수용홈(13a)이 형성되고, 이 나선형 수용홈(13a)에 헬릭스(12)의 상부측 일부만이 삽입되어 결합되기 때문에, 헬릭스(12)의 결합시나 커버(14)의 부착시 보빈(13)의 나선형 수용홈(13a)에 삽입되지 않고 자유롭게 존재하는 헬릭스(12)의 하부측의 튜닝이 쉽 게 변형되게 되어 불량이 야기되게 되는 문제점도 있었다.

나아가, 상대적으로 큰 크기의 헬릭스(12)를 이용하게 되므로, 내장형 안테나로는 이용되지 못하는 문제점도 있었다.

이와 관련하여, 최근에는 안테나의 소형화를 기해 내장형으로 이용 가능하도록 하기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 그 중 하나가 유전체를 이용하는 방법으로, 세라믹 유전체를 이용하는 DRA(Dielectric Resonator Antenna)의 경우에는 사용 유전체로 고 비유전율을 갖는 것을 사용할 경우 같은 공진주파수를 갖는 다른 종류의 안테나보다 그 크기를 대폭 줄일 수 있는 것으로 알려져 있다.

그러나, 세라믹은 그 특성상 충격에 약하고, 임피던스 정합을 위한 튜닝이 곤란하며, 비유전율이 높은 물질을 사용하는 경우 주파수 대역폭이 상대적으로 좁아지는 문제점이 있었다.

그리고, 그 제조에 있어서는 헬릭스를 유전체 봉에 직접 감아서 접착 고정하는 방식을 이용하고 있어, 양산성에 문제가 많고, 헬릭스의 구조적 특성상 그 품질관리도 어려운 문제점이 있었다.

이와 다르게, 세라믹 유전체 봉에 도체패턴을 적정 길이 직접 프린팅하거나 새겨 넣는 방법도 제안되고 있으나 이 또한 생산원가가 과도하게 높아지고, 새로운 시설투자가 요구된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 별도의 보빈을 사용하지 않고 헬릭스를 고 비유전율을 갖는 수지재질의 유전체로 직접 인서트 사출성형하거나 충진 경화시켜 직접 결합되도록 함으로써 저렴한 비용으로 생산성 높게 제조될 수 있도록 하는 헬리컬 안테나의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 헬릭스를 수지재질의 유전체 표면측 내부에 위치되도록 일체형으로 결합시키되, 상기 헬릭스에 대해 상기 유전체로 인서트 사출성형하거나 액상의 상기 유전체가 담겨져 있는 성형틀 베쓰내에 상기 헬릭스를 완전히 침지시켜 충진 경화시키는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 헬리컬 안테나의 제조과정을 보여주는 개략도이고, 도 5는 그 제조과정을 설명하는 순서도이다.

본 발명에 따르면, 별도의 보빈(13)을 이용하지 않고, 종래에 고 비유전율을 갖는 세라믹 유전체상에 직접 금속패턴을 적정 길이로 형성하여 안테나의 공진을 일으키는 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록, 헬릭스(12)를 수지재질의 유전체(13')에 직접적으로 일체형으로 결합되도록 하며, 이를 위해 헬릭스(12)를 금형내 에 직접 넣어서 수지재질의 유전체(13')로 인서트 사출성형하거나 수지재질의 액상 유전체(13')가 담겨져 있는 성형틀 베쓰(bath)(20)내에 헬릭스(12)를 완전히 침지시켜 헬릭스(12)내에 유전체(13')가 충진되어 경화되도록 하여 간단히 제조하게 된다.

여기서, 수지재질의 유전체(13') 재료로는 기존 보빈(13)에 사용되는 재료보다 고 비유전율을 갖는 것이 사용되게 되며, 이와 같이 고 비유전율을 갖는 유전체(13')를 이용하게 되면, 전술한 공진효과에 의해 안테나의 소형화를 기할 수 있게 되어 내장형으로 적용이 가능하게 될 수 있다.

바람직하게, 사용 가능한 유전체(13')로는 고 비유전율과 우수한 전기적 특성을 가지면서도 인서트 사출성형이나 충진 경화에 유리하도록 낮은 온도계수를 갖는 아세틸, 폴리스티롤, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등이 기본적으로 이용될 수 있다.

그리고, 상기한 유전체(13')가 상대적으로 저온에서 용이하게 성형 및 경화되어 생산비용을 낮출 수 있도록, 상기한 기본 재료에 저온 경화성수지인 에폭시 계열이나 폴리스틸렌, 폴리아세틸 등이 경화제로서 일부 혼합될 수 있으며, 이들 경화제는 저온에서 상기한 기본 재료와 양호하게 결합되어 적정한 유전상수를 유지시켜 줄 수 있는 적정 유전율을 갖고, 물리 화학적으로 안정하여 특성의 시효변화가 적으며, 사용시 적정한 기계적 강도를 제공할 수 있다.

나아가, 낮은 비용으로 비유전율을 보다 높이기 위해 약 16~110 수준의 고 비유전율을 갖는 세라믹 성분이 분말형태 등으로 또한 일부 첨가 혼합될 수 있으 며, 바람직하게 고 비유전율, 저손실 특성의 유전체(13')가 되도록 BaO-TiO₂, (Mg, Ca)TiO₃, BaO-Nd₂O₃-TiO₂, Ba(Mg, Ta)O₃, Ba(Zn, Ta)O₃, (Zr, Sn)TiO₄ 등의 세라믹 성분이 이용될 수 있다.

또한 나아가, 유전특성의 미세 조정을 위해 Mg, Zn, Ni, Co, Mn, Ca 등의 성분이 미량 첨가될 수 있으며, 이들의 미량 첨가로 유전체(13')의 유전상수나 품질계수(Q×F) 등을 조절하여 안테나의 선택도(Q값) 등을 조정할 수 있게 된다.

한편, 사용되는 유전체(13')의 유전상수가 오히려 너무 크면 중심 주파수에 맞는 안테나 크기가 너무 작아져 주파수 조절이 어렵게 되고 안테나 효율이 저하될 수 있으므로, 이 경우에는 대역폭에 맞는 안테나의 제공을 위해, ABS 계열이나 나일론, 우레탄, 엘라스토머, 센토플랜, 폴리카바나이트 등의 수지에 비교적 높지 않은 적정한 유전율을 갖도록 이보다 유전율이 높고 저온에서 성형 및 경화될 수 있는 에폭시 계열이나 폴리스티롤 등을 일부 혼입하여 사용할 수도 있음을 밝힌다.

그 제조는 전술한 바와 같이 인서트 사출성형이나 충진 경화 방식으로 실시될 수 있고, 이 중 일예로 충진 경화 방식을 설명하면, 미리 제조된(S202) 헬릭스(12)를 급전 커넥터(11)에 먼저 결합시켜 조립한(S204) 다음, 이 조립물의 헬릭스(12)측이 액상 유전체(13')가 적정량 담겨져 있는 소정 크기의 성형틀 베쓰(20)내에 완전히 침지되도록 한 후, 저온에서 일정시간 경과시켜 해당 액상 유전체(13')가 헬릭스(12)의 형태를 그대로 유지한 채로 경화되도록 하며, 경화가 완료되면, 성형틀 베쓰(20)로부터 분리시키게 된다(S206). 이어서, 종래와 동일하게 외측에 커버(14)를 부착하게 된다(S208).

이와 같은 방법으로 제조되는 헬리컬 안테나를 도 6에 나타내며, 헬릭스(12)는 주파수 특성에 따라서 유전체(13') 표면측 내부에 완전히 묻히도록 제조되거나(도 6의 (a)), 일정 부분(예컨대, 1/2정도) 밖으로 노출되도록 제조될 수 있다.

이로써, 별도의 보빈(13)을 이용하지 않고, 헬릭스(12)의 난이한 권선작업의 필요없이, 보다 단순화된 공정으로 저가이면서 생산성 높게 헬리컬 안테나를 제조할 수 있게 되는 것이며, 또한 주파수에 따라 튜닝된 헬릭스(12)가 전혀 변형되지 않도록 제조할 수 있어 안정된 품질을 얻을 수도 있게 되는 것이다.

덧붙여, 이상에서 헬릭스(12)가 나선형태의 도선인 경우를 대표적으로 나타내었으나 헬릭스(12)가 도체판이나 도체띠 형태인 경우에도 본 발명에 따른 제조방법은 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명에 따르면, 헬릭스를 수지재질의 유전체 표면측 내부에 위치되도록 사출성형 또는 충진 경화시키는 간단한 과정으로 제조할 수 있게 되므로, 생산성이 향상되고, 안정적인 품질을 얻을 수 있으며, 제품의 소형화도 가능하여 내장형으로 이용될 수 있도록 하는 등의 다대한 효과가 달성될 수 있다.

Claims

헬릭스를 수지재질의 유전체 표면측 내부에 위치되도록 일체형으로 결합시키되,

상기 헬릭스에 대해 상기 유전체로 인서트 사출성형하거나 액상의 상기 유전체가 담겨져 있는 성형틀 베쓰내에 상기 헬릭스를 완전히 침지시켜 충진 경화시키는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 유전체로는,

고 비유전율과 우수한 전기적 특성을 가지면서 인서트 사출성형이나 충진 경화에 유리하도록 낮은 온도계수를 갖는 아세틸, 폴리스티롤, 폴리에스테르, 폴리에틸렌중에서 선택된 어느 하나 이상이 이용되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 유전체는,

저온에서 성형 및 경화가 가능하도록 하는 저온 경화성수지인 에폭시 계열, 폴리스틸렌, 폴리아세틸중의 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법.
제 3 항에 있어서,

상기 유전체는,

낮은 비용으로 비유전율을 보다 높이기 위해 고 비유전율을 갖는 세라믹 성분을 일부 포함하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법.
제 4 항에 있어서,

상기 세라믹 성분은,

BaO-TiO₂, (Mg, Ca)TiO₃, BaO-Nd₂O₃-TiO₂, Ba(Mg, Ta)O₃, Ba(Zn, Ta)O₃, (Zr, Sn)TiO₄중의 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법.
제 2 항 내지 제 4 항에 있어서,

상기 유전체는,

유전특성의 미세 조정을 위해 Mg, Zn, Ni, Co, Mn, Ca중의 선택된 어느 하나 이상의 성분을 미량 포함하는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 유전체로는,

ABS 계열, 나일론, 우레탄, 엘라스토머, 센토플랜, 폴리카바나이트중에서 선택된 어느 하나 이상이 이용되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나의 제조방법.
제 1 항의 방법으로 제조되는 헬리컬 안테나.
제 8 항에 있어서,

상기 헬릭스는 주파수 특성에 따라서 상기 유전체 표면측 내부에 완전히 묻히거나 일부 표면상에 노출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 안테나.