KR20070013517A

KR20070013517A - 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나

Info

Publication number: KR20070013517A
Application number: KR1020050067892A
Authority: KR
Inventors: 표성민
Original assignee: 주식회사 팬택앤큐리텔
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-01-31

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기에 비접촉식 카드를 탑재하는데 있어, 단말기 내의 PCB(Printed Circuit Board) 기판에 루프 안테나를 설계하여 사용할 수 있도록 한 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나에 관한 것이다.

본 발명은 이동통신 단말기의 PCB 기판 설계시 그 PCB 기판의 내층 또는 외층에 PCB 라인 패터닝(Line Patterning)을 통해 비접촉식 카드에 사용되는 루프 안테나를 구현함으로써, 종래와 같이 유도 코일 및 FPCB를 사용하지 않기 때문에 별도의 부품비가 필요없어 비용 절감의 효과를 얻을 수 있게 되고, 결과적으로 단말기 제조 단가가 내려감에 따라 단말기 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 이동통신 단말기에서 비접촉식 카드에 사용되는 루프 안테나를 PCB 기판에 구현함으로써, 그 루프 안테나와 비접촉식 카드용 전자 칩을 별도의 기구물을 이용하지 않고 PCB 기판에서 직접 연결할 수 있게 되며, 이에 따라 비접촉식 카드 구현을 위한 회로 구현을 간소화시킬 수 있게 된다.

이동통신 단말기, 비접촉식 카드, 전자 칩, 루프 안테나, 유도 코일, PCB 기판, 비어 홀 패턴

Description

이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나{Loop Antenna For Non-touch RF Card In The Mobile Communication Terminal}

도 1은 종래의 이동통신 단말기에 탑재된 비접촉식 카드용 루프 안테나를 예시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나를 도시한 도면.

본 발명은 비접촉식 카드가 탑재된 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기에 비접촉식 카드를 탑재하는데 있어, 단말기 내의 PCB 기판에 루프 안테나를 설계하여 사용할 수 있도록 한 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나에 관한 것이다.

최근 정보화가 급속히 진행됨에 따라 각종 서비스 이용이나 상품 구매 등의 요금지불수단으로 전자 칩(Chip)을 탑재하여 지능화한 신용카드나 전자화폐 등이 널리 사용되고 있으며, 지하철과 버스 등의 교통요금지불에도 점차 현금이나 승차권을 대신하여 교통카드가 널리 사용 및 권장되고 있다.

그리고, 최근에는 휴대폰, 인터넷폰, IMT-2000, PCS 단말기 등과 같은 이동통신 단말기가 널리 보급되면서, 사용자 정보를 가지고 있는 전자 칩과 루프형 안테나를 이동통신 단말기에 탑재시킨 비접촉식 RF 카드가 사용되고 있으며, 이러한 비접촉식 카드가 탑재된 이동통신 단말기는 사용자가 다른 여러 장의 카드를 소지하지 않고도 자신의 단말기를 이용하여 지하철이나 버스, 가맹점, 회사 등에 설치되어 있는 카드 판독기와 통신함으로써 포인트의 적립 및 사용, 신용 카드 결제 기능, 교통 카드 기능, 신분 인증 등의 다양한 서비스를 사용할 수 있도록 하고 있다.

이와 관련하여, 종래의 비접촉식 카드가 탑재된 이동통신 단말기는 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 카드 구동 및 RF 통신에 필요한 루프 안테나를 별도의 FPCB(Flexible PCB)에 금속(metal)으로 구현하여 배터리 기구물에 내장하게 되며, 루프 안테나의 피드 단자(RF+, RF-)를 카킷 커넥터(CARKIT Connector)에 연결하고, 그 카킷 커넥터와 단말기 내부의 PCB 기판에 실장되는 전자 칩(보다 상세하게는 UIM(User Identity Module) 소켓)을 연결함으로써 루프 안테나와 전자 칩이 카킷 커넥터를 통해 연결되는 구조를 갖는데, 이때 FPCB에 구현되는 루프 안테나는 유도 코일(inductive coil)의 길이, 두께 및 권선 내부면적에 따라 통신 거리가 결정되며, 전자 칩에는 별도의 전원이 구비되지 않기 때문에 카드 판독기로부터 발생된 13.56㎒의 발신 주파수를 루프 안테나가 수신하여 자기장을 형성함으로써, 코일 에 유도기전력이 인가되면서 전류가 발생되고, 그 전류가 전자 칩의 내부 저항(input impedance)에 의해 구동 전원으로 인가되며, 이렇게 하여 전자 칩의 사용자 정보(신용카드번호 등)를 송출하여 카드 판독기와의 통신이 이루어진다.

그런데, 종래에는 이동통신 단말기에 비접촉식 카드를 탑재하는데 있어, FPCB에 루프 안테나를 구현하여 그 루프 안테나를 배터리 기구물에 내장하고 있는 바, 유도 코일을 이용하여 FPCB에 루프 안테나를 구현하기 위해서 별도의 부품비가 소모되고, 이로 인해 단말기 가격이 상승하는 등의 문제점이 있으며, 또한 루프 안테나와 전자 칩을 별도의 기구물을 이용하여 연결하고 있는 바, 이로 인해 비접촉식 카드 구현을 위한 회로 구현이 복잡해지는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 이동통신 단말기의 PCB 기판 설계시 그 PCB 기판의 내층 또는 외층에 PCB 라인 패터닝(Line Patterning)을 통해 비접촉식 카드에 사용되는 루프 안테나를 구현하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이동통신 단말기에 비접촉식 카드용 루프 안테나를 구현하는데 있어, 자체 PCB 기판에 루프 안테나를 구현함으로써 종래와 같이 별도의 유도 코일 및 FPCB 부품을 사용하지 않도록 하고, 이를 통해 안테나 구현에 필요한 비용을 절감하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동통신 단말기에서 비접촉식 카드에 사용되는 루프 안테나를 PCB 기판에 구현함으로써, 그 루프 안테나와 비접촉식 카드용 전자 칩을 별도의 기구물을 이용하지 않고 PCB 기판에서 직접 연결할 수 있도록 하고, 이를 통해 비접촉식 카드 구현을 위한 회로 구현을 간소화시키는 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 내부 PCB 기판에 전자 칩(UIM 소켓)을 실장하여 비접촉식 카드를 구현하는 이동통신 단말기에 있어서, 상기 전자 칩의 구동 및 RF 통신에 사용되는 루프 안테나를 상기 단말기 내부 PCB 기판에 구현하되, 상기 PCB 기판에 실장된 전자 칩과 루프 안테나가 직접 연결되는 구조로 구현하는 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나를 제공하는데 있다.

여기서, 상기 루프 안테나는, 단말기 내부에 다층 구조로 구현된 PCB 기판의 내층 또는 외층에 라인 패터닝(Line Patterning)을 통해 구현하되, 단말기 기본 회로들이 구현된 최상층 기판 및 최하층 기판을 제외한 다른 임의의 층의 기판에 금속 라인(metal line)으로 유도 코일(inductive coil) 특성을 갖는 안테나 패턴을 형성하여 구현하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 루프 안테나와 전자 칩이 서로 다른 층의 PCB 기판에 위치하게 되는 경우 상기 루프 안테나가 구현된 PCB 기판과 상기 전자 칩이 실장된 PCB 기판 사이에 위치하는 각 PCB 기판의 동일 위치에 비어 홀(Via Hole) 패턴을 형성하고, 상기 루프 안테나를 형성하는 안테나 패턴과 전자 칩을 각각 비어 홀 패턴에 연결 함으로써 루프 안테나와 전자 칩을 PCB 기판에서 직접 연결하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 이동통신 단말기에 비접촉식 카드를 구현하는데 있어, 내부 전자 칩의 구동 및 RF 통신에 사용되는 루프 안테나를 단말기 내부의 PCB 기판에 구현하여 그 PCB 기판에 실장되는 전자 칩(보다 상세하게는 UIM 소켓)과 루프 안테나를 직접 연결하고자 하는데, 이를 위한 이동통신 단말기의 루프 안테나는 첨부한 도면 도 2와 같다.

즉, 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나는 도 2에 도시한 바와 같이, 단말기 내부에 다층 구조로 구현된 PCB 기판(예컨대, 7층 구조로 구현된 FR(Faraday Rotator)4 PCB 기판)의 내층 또는 외층에 라인 패터닝(Line Patterning)을 통해 루프 안테나를 구현하되, 현재 단말기 기본 회로들이 구현된 최상층 기판 및 최하층 기판을 제외한 다른 임의의 층의 기판에 금속 라인(metal line)으로 유도 코일(inductive coil) 특성을 갖는 안테나 패턴을 형성하여 루프 안테나를 구현하게 된다.

그리고, PCB 기판에 구현된 루프 안테나의 피드 단자(RF+, RF-)는 그 PCB 기판에 실장되는 전자 칩과 직접 연결하게 되는데, 이때 PCB 기판이 다층 구조로 이루어져 있고, 루프 안테나와 전자 칩이 서로 다른 층의 PCB 기판에 위치하게 되는 경우 루프 안테나가 구현된 PCB 기판과 전자 칩이 실장되는 PCB 기판 사이에 위치하는 각 PCB 기판의 동일 위치에 비어 홀(Via Hole) 패턴을 형성하고, 루프 안테나를 형성하는 안테나 패턴과 전자 칩을 각각 비어 홀 패턴에 연결함으로써 루프 안테나와 전자 칩을 PCB 기판에서 직접 연결하게 된다.

또한, 본 발명에서 PCB 기판에 루프 안테나를 구현하는데 있어, 안테나 패턴에 대한 선폭은 임의로 구현이 가능하나, 기존 단말기용 PCB 기판에 사용되는 선폭이 0.1mm 이므로, 생산성을 고려하여 안테나 패턴의 선폭은 0.1mm로 구현하는 것이 바람직하다. 그리고, 안테나 패턴의 선길이는 기존 루프 안테나의 길이 성분과 상대적 계산이 가능한데, 예를 들어, 기존 루프 안테나의 길이가 총 10cm라고 가정하고, 본 발명의 루프 안테나가 구현되는 단말기 내부의 PCB 기판의 비유전율이 '4.6'이라고 가정하면, 본 발명에서 PCB 기판에 구현되는 루프 안테나의 길이 즉, 안테나 패턴의 길이는 '10cm/(4.6)^0.5=4.6625cm'로서 50% 이상 선길이를 줄일 수 있게 된다.

즉, 기존의 루프 안테나는 FPCB로 구현됨에 따라 안테나 패턴을 이루는 코일을 감싸는 유전체의 비유전율(공기의 경우 비유전율이 '1'임) 작기 때문에 안테나 길이가 증가하게 되고, 이때 안테나 길이는 배터리 기구물보다 커질 수 없기 때문에 권선수가 늘어날 뿐만 아니라 안테나 유효면적이 늘어나게 된다. 하지만, 본 발명에서는 루프 안테나의 길이가 기존에 비하여 줄어들게 되며, 그 안테나 유효면적 또한 줄어들게 된다. 예를 들어, 기존 루프 안테나의 면적이 '25cm²'이면서 RF 송수 신 거리가 '15cm'이었다고 가정하면, 본 발명의 경우 PCB 기판에 안테나 면적이 '25cm²'인 루프 안테나를 구현하는 경우 RF 송수신 거리(단말기와 카드 판독기 사이의 RF 신호 인식 가능 거리)는 '15cm*(4.6)^0.5=32.1714cm'로 길어지게 되며, 또한 RF 송수신 거리를 '15cm'로 고정할 경우 PCB 기판에 구현되는 안테나 면적은 '25cm²/4.6=11.6563cm²'으로 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 이동통신 단말기의 PCB 기판 설계시 그 PCB 기판의 내층 또는 외층에 PCB 라인 패터닝(Line Patterning)을 통해 비접촉식 카드에 사용되는 루프 안테나를 구현함으로써, 종래와 같이 유도 코일 및 FPCB를 사용하지 않기 때문에 별도의 부품비가 필요없어 비용 절감의 효과를 얻을 수 있게 되고, 결과적으로 단말기 제조 단가가 내려감에 따라 단말기 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 이동통신 단말기에서 비접촉식 카드에 사용되는 루프 안테나를 PCB 기판에 구현함으로써, 그 루프 안테나와 비접촉식 카드용 전자 칩을 별도의 기구물을 이용하지 않고 PCB 기판에서 직접 연결할 수 있게 되며, 이에 따라 비 접촉식 카드 구현을 위한 회로 구현을 간소화시킬 수 있게 된다.

Claims

내부 PCB 기판에 전자 칩(UIM 소켓)을 실장하여 비접촉식 카드를 구현하는 이동통신 단말기에 있어서,

상기 전자 칩의 구동 및 RF 통신에 사용되는 루프 안테나를 상기 단말기 내부 PCB 기판에 구현하되, 상기 PCB 기판에 실장된 전자 칩과 루프 안테나가 직접 연결되는 구조로 구현하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나.
제 1항에 있어서,

상기 루프 안테나는, 단말기 내부에 다층 구조로 구현된 PCB 기판의 내층 또는 외층에 라인 패터닝(Line Patterning)을 통해 구현하되, 단말기 기본 회로들이 구현된 최상층 기판 및 최하층 기판을 제외한 다른 임의의 층의 기판에 금속 라인(metal line)으로 유도 코일(inductive coil) 특성을 갖는 안테나 패턴을 형성하여 구현하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나.
제 1항 또는 2항에 있어서,

상기 루프 안테나와 전자 칩이 서로 다른 층의 PCB 기판에 위치하게 되는 경 우 상기 루프 안테나가 구현된 PCB 기판과 상기 전자 칩이 실장된 PCB 기판 사이에 위치하는 각 PCB 기판의 동일 위치에 비어 홀(Via Hole) 패턴을 형성하고, 상기 루프 안테나를 형성하는 안테나 패턴과 전자 칩을 각각 비어 홀 패턴에 연결함으로써 루프 안테나와 전자 칩을 PCB 기판에서 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 비접촉식 카드용 루프 안테나.