KR20090002883A - 내장형 ｐｃｂ 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내장형 PCB 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사체를 베이스에 부착시키지 않고 플렉서블(flexible) PCB의 일면에 일체로 부착시키고, PCB의 일단 일부를 인서트사출로 베이스에 일체로 결합시키고, 베이스에 노출되어 있는 PCB는 접착제를 이용하여 베이스표면에 접착시킨 내장형 PCB 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 내장형 PCB 안테나는 플렉서블 PCB; 상기 PCB의 일면에 일정패턴의 형상을 갖고 부착되어 있는 방사체; 상기 PCB의 타면이 표면에 접착되는 베이스;를 포함하여 이루어지고,

본 발명의 내장형 PCB 안테나 제조방법은 (S10) 표면에 전도성물질이 일체로 부착되어 있는 플렉서블 PCB를 제1수용액에 넣고 무전해 도금하여 상기 PCB의 전도성물질 표면에 금속막을 형성하고, 전기 도금하여 상기 금속막 표면에 방사체를 일체로 결합시키는 단계; (S20) 상기 PCB의 방사체 표면에 일정패턴의 암영부를 갖는 드라이필름을 라미네이팅, 노광 및 현상하는 단계; (S30) 현상이 완료된 상기 PCB를 제2수용액에 넣어 노출된 방사체와, 그 아래의 금속막 및 전도성물질을 부식시켜 제거하고, 남아 있는 상기 드라이필름을 제거하여 상기 PCB의 일면에 일정패턴의 방사체를 형성하는 단계; (S40) 상기 PCB의 일단을 금형에 넣고 인서트사출하여 베이스를 성형하는 단계; (S50) 노출되어 있는 상기 PCB의 타면을 상기 베이스 표면에 접착시키는 단계;를 포함하여 이루어진다.

플렉서블PCB, 안테나, 방사체, 무전해도금, 전기도금, 베이스

Description

내장형 ＰＣＢ 안테나 및 그 제조방법{INSIDE ANTENNA AND MANUFACTURING METHODS THEREOF}

도 1 은 본 발명에 따른 내장형 안테나의 사시도.

도 2 는 도1에 도시되어 있는 방사체가 부착되어 있는 PCB와, PCB와 베이스의 결합상태를 도시한 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 내장형 안테나의 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : PCB 20 : 방사체

30 : 베이스 31 : 보호홈

본 발명은 내장형 PCB 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하 게는 방사체를 베이스에 부착시키지 않고 플렉서블(flexible) PCB의 일면에 일체로 부착시키고, PCB의 일단 일부를 인서트사출로 베이스에 일체로 결합시키고, 베이스에 노출되어 있는 PCB는 접착제를 이용하여 베이스표면에 접착시킨 내장형 PCB 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.

휴대폰과 같은 통신기기의 케이스 내측에 장착되는 내장형 PCB 안테나는 무선송수신을 위해 방사체가 구비되고, 상기 방사체는 무선송수신을 위한 주파수대역에 맞는 충분한 길이와 폭을 가져야 하는데,

일반적으로 딱딱한 하드 PCB의 표면에 방사체를 직접 부착시키게 되면 무선송수신을 위한 주파수대역에 적합한 방사체의 길이를 충분히 확보하기 어려워(내장형의 특성상 PCB의 크기에 제한이 따르므로) 종래의 내장형 PCB 안테나는 등록특허 제565272호 "휴대 단말기의 내장형 안테나 장치 및 그 제조 방법"에서 보는 바와 같이 캐리어('베이스'라고도 함)를 별도로 준비하고, 상기 캐리어에 일정패턴의 방사체를 융착방식으로 결합시킨다. 그리고 상기 캐리어는 PCB에 조립되어 결합되고, 상기 PCB와 상기 방사체는 납땜에 의해 전기적으로 연결된다.

이와 같은 종래의 내장형 PCB 안테나는 PCB와 캐리어 그리고 방사체를 결합시키기 위해 조립, 융착, 납땜과 같이 손이 많이 가는 공정이 필요하여 인건비가 증가되어 내장형 PCB 안테나의 제조원가를 상승시키며,

PCB와 캐리어가 각각 차지하는 부피가 있어, 통신기기의 케이스에는 이들을 수용하기 위한 공간을 확보해야 하고,

외부충격에 의해 PCB와 캐리어의 조립결합이 파괴되어 분리될 수 있고, 방사체와 PCB의 납땜이 끊어져 이들의 전기적 연결이 차단될 위험이 많다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 방사체를 플렉서블 PCB의 일면에 도금방식으로 일체로 부착시킴으로 융착 및 납땜과 같은 공정이 필요치 않고, PCB의 일단 일부를 인서트사출하여 베이스에 일체로 결합시킴으로서 이들이 분리될 위험이 없고, 베이스에 노출되어 있는 플렉서블 PCB는 접착제를 이용하여 베이스 표면에 접착시킴으로서 부피를 최소화할 수 있는 내장형 안테나를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내장형 PCB 안테나는

플렉서블 PCB; 상기 PCB의 일면에 일정패턴의 형상을 갖고 부착되어 있는 방사체; 상기 PCB의 타면이 표면에 접착되는 베이스;를 포함하여 이루어지고,

상기 PCB의 일단은 인서트사출에 의해 상기 베이스에 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 내장형 PCB 안테나 제조방법은

(S10) 표면에 전도성물질이 일체로 부착되어 있는 플렉서블 PCB를 제1수용액 에 넣고 무전해 도금하여 상기 PCB의 전도성물질 표면에 금속막을 형성하고, 전기 도금하여 상기 금속막 표면에 방사체를 일체로 결합시키는 단계;

(S20) 상기 PCB의 방사체 표면에 일정패턴의 암영부를 갖는 드라이필름을 라미네이팅, 노광 및 현상하는 단계;

(S30) 현상이 완료된 상기 PCB를 제2수용액에 넣어 노출된 방사체와, 그 아래의 금속막 및 전도성물질을 부식시켜 제거하고, 남아 있는 상기 드라이필름을 제거하여 상기 PCB의 일면에 일정패턴의 방사체를 형성하는 단계;

(S40) 상기 PCB의 일단을 금형에 넣고 인서트사출하여 베이스를 성형하는 단계;

(S50) 노출되어 있는 상기 PCB의 타면을 상기 베이스 표면에 접착시키는 단계;를 포함하여 이루어지고,

(S32) 상기 (S30)단계 이후에 상기 일정패턴의 방사체를 제외한 상기 PCB의 표면에 절연물질을 부착시키는 단계;와,

(S34) 상기 (S30)단계 이후에 상기 PCB를 제3수용액에 넣어 무전해 도금하여 상기 방사체 표면에 산화방지막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도1은 본 발명에 따른 내장형 PCB 안테나의 사시도이고, 도2는 방사체가 부 착되어 있는 플렉서블 PCB와, 상기 PCB가 베이스에 인서트사출에 의해 일체로 결합되어 있는 상태를 도시한 도면이다.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 내장형 PCB 안테나는 베이스(30)와, 방사체(20)가 일면에 일정패턴의 형상을 갖고 부착되어 있는 플렉서블 PCB(10)를 포함하여 이루어지고, 상기 PCB(10)는 상기 베이스(30)의 전면, 상면, 그리고 양측면에 밀착되어 접착된다.

그리고 상기 PCB(10)는 금형에 일단의 일부가 투입된 후 인서트사출 되어 베이스(30)에 일체로 결합된다.

그리고 상기 베이스(30)에는 PCB(10)에 실장되어 있는 컨넥터(C)와 같은 전자소자의 주위를 감싸 보호하기 위한 보호홈(31)이 형성될 수 있다. 물론, 전자소자가 실장되지 않는 내장형 안테나도 있고, 이때에는 상기 보호홈(31)은 필요 없다.

상기 방사체는 일반적으로 구리가 사용되나 SUS가 사용될 수도 있다. 그리고 베이스는 합성수지로 이루어진다.

상기 전자소자는 금형에 투입되는 부분인 PCB(10)의 일단에 실장되고, PCB(10)를 금형에 투입한 후에 베이스(30)를 사출성형 시에 베이스에서 노출되도록 보호홈(31)에 안치된다. 상기 전자소자로는 저항과, 통신기기의 메인PCB와 연결되어 전기적 신호를 송수신하기 위한 컨넥터(C) 등이 있다.

이하, 도3를 참조하여 본 발명에 따른 내장형 PCB 안테나의 제조방법의 공정을 설명한다.

우선, 표면에 전도성물질이 일체로 부착되어 있는 플렉서블 PCB를 준비한다. 여기서, 상기 전도성물질은 회로를 구성하기 위한 것으로서 PCB의 일면 또는 양면에 부착될 수 있다. 그리고 최후 공정을 거쳐 PCB 표면에 노출되는 일정패턴의 방사체 역시 회로의 일부라고 할 수 있다.

그리고 상기 PCB의 일면과 타면을 관통하는 관통홀을 형성한다(S5).

여기서, 상기 관통홀은 전자소자의 실장과, 전도성물질이 PCB의 양면에 부착되어 있는 경우 무전해 도금과정을 통해 이들을 전기적으로 연결하기 위한 것이다.

다음으로, 상기 PCB를 구리가 용해되어 있는 제1수용액에 넣어 무전해 도금 방식으로 PCB의 전도성물질 표면에 금속막을 입히고,

제1수용액 내에서 전기 도금하여 상기 금속막 표면에 방사체를 일체로 결합시킨다.(S10)

여기서, 무전해 도금을 하는 것은 전기 도금이 보다 확실하게 행해지도록 하고, 전도성물질이 PCB의 양면에 있는 경우에 관통홀을 통해 이들을 전기적으로 연결시키기 위한 것이다. 그리고 전기 도금을 하는 것은 무전해 도금만으로는 전도성 물질 표면에 금속막(금속막과 방사체는 모두 구리재질인 것이 일반적이다.)이 충분히 형성되지 않을 수 있기 때문이다.

다음으로, 상기 일정패턴의 암영부를 갖는 드라이필름(dry film)을 상기 PCB의 방사체 표면에 라미네이팅하고, 자외선에 노광시키고, 현상액에 현상한다.(S20).

노광시 자외선을 받지 못한 부분(또는 자외선을 받은 부분)의 드라이필름은 현상시 현상액에서 현상(녹아서 제거)된다.

다음으로, 상기 PCB를 제2수용액에 넣어 PCB의 일면에 일정패턴의 방사체를 형성한다.(S30)

상기 제2수용액은 염화제2철, 염소산, 염화동, 알파인 등이 용해되어 있는 화학 약품으로서, 드라이필름의 현상을 통해 PCB의 표면에 노출되어 있는 방사체와, 그 밑에 있는 금속막 및 전도성물질을 부식시켜 제거한다.

이때 현상과정에서 제거되지 않고 방사체의 표면을 덮고 있는 드라이필름은 상기 제2수용액에 부식되지 않아 덮여 있는 방사체를 보호판다.

제2수용액에서 PCB를 꺼낸 후에 드라이필름을 제거(박리)하면 PCB의 일면에는 일정패턴의 방사체가 형성된다.

이 공정을 통해 PCB의 일면에 노출형성된 일정패턴의 방사체는 무선송신을 위한 전기신호가 흐르는 회로를 구성한다. 그리고 상기 방사체의 일정패턴은 무선 송수신을 위한 주파수 대역에 적합한 패턴을 갖게 되고, 이러한 패턴은 다수의 실험을 통해 얻어진다.

다음으로, 방사체 표면을 제외한 PCB 표면에 절연물질을 부착한다.(S32)

절연물질을 부착하는 것은 방사체의 일정패턴을 보다 분명하게 하고, 전자소자가 실장되는 부위에서 회로를 구성하는 전도성물질(방사체 포함)과 전자소자간의 정상적인 전기적연결을 제외한 부분을 절연(즉, 전자소자가 초기설계시의 위치를 벗어난 부분과 전기적으로 연결되는 것을 방지)시키기 위한 것이다.

절연물질을 부착하는 방법으로는 상기 (S30)단계의 부식공정 후에 유현성 잉크를 PCB의 일면 전체에 도포하고, 드라이필름의 박리시에 방사체 위에 도포되어 있는 잉크(즉, 절연물질)를 드라이필름과 함께 제거하는 방식과,

상기 (S30)단계의 부식공정 후에 커버레이(COVERLAY)필름을 PCB의 일면에 예열로 가접하고, 다시 HOT PRESS 장비를 사용하여 고온(예 160도)으로 일정시간(예 50분) 가압하여 커버레이필름을 밀착시켜 접착시킨 후에, 드라이필름의 박리시에 방사체 위에 부착되어 있는 커버레이필름(즉, 절연물질)을 드라이필름과 함께 제거하는 방식이 사용될 수 있다.

다음으로, 상기 PCB를 금(AU) 또는 석(SnCu)이 용해되어 있는 제3수용액에 넣은 후 무전해 도금방식으로 방사체 (전자소자가 실장될 단자부를 포함)표면에 산화방지막을 형성한다.(S34). 여기서, 방사체가 구리재질이고, 산화방지막이 금(AU) 막이라면 니켈막을 먼저 형성하고, 니켈막 위해 금막을 형성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 PCB의 외형을 가공하고, BBT 검사를 수행하여 PCB에 회로구성이 제대로 이루어졌는지 검사한 후에, PCB에 저항이나 컨넥터와 같은 전자소자를 실장한다.(S36) 물론, 내장형 안테나의 성질에 따라 전자소자가 실장되지 안을 수도 있다.

여기서, 외형 가공은 프레스 장비를 이용하여 PCB를 타발 가공하여 PCB의 외형이 접착되는 베이스의 전면, 상면 및 측면의 형상에 대응하도록 절단하고, 인서트사출시 금형에 투입되어 베이스 내측에 위치하게 되는 PCB 일단을 적절히 절단하여 PCB와 베이스이 결합력이 강화될 수 있는 형상(예를 들어, PCB 일단에 다수의 홀을 천공하거나 굴곡지게 하는 것이다)을 갖도록 하는 것이다.

프레서 장비로 PCB를 타발 가공하기 전에 PCB의 테두리에 다수의 홀을 펀칭하여 상기 프레스 장비가 PCB를 정위치에 고정할 수 있도록 하는 공정이 추가될 있고,

PCB의 타면(즉, 방사체의 반대면)에 양면테이프를 부착시킨 후에 타발 공정에 의해 PCB의 외형을 가공함으로서 가공된 PCB의 테두리와 양면테이프의 끝단이 정확히 일치되도록 할 수 있다. 여기서, 상기 양면 테이프는 인서트 사출후에 노출된 PCB를 베이스에 접착시키기 위한 것이다.

이상의 공정을 통해 PCB 일면에 일정패턴의 형상을 갖는 방사체가 형성되고, 전자소자가 실장된 후에는 PCB의 일단을 금형에 투입하고, 금형에 액상수지를 주입하여 베이스를 형성한다.(S40)

이와 같이 인서트사출로 PCB의 일단을 베이스에 일체로 결합시킴으로서 이들이 서로 분리될 위험은 사라진다.

다음으로, 베이스에서 노출되어 있는 PCB의 타면을 상기 베이스 표면에 접착시킴(S50)으로서, 본 발명의 내장형 안테나의 제작이 완료된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 화학도금 및 전기도금을 이용하여 PCB 일면에 방사체를 일체로 부착시킴으로 방사체가 PCB에서 분리될 위험이 거의 없고, PCB 역시 인서트사출로 베이스에 일체로 결합됨으로서 베이스에서 분리될 위험이 거의 없으며,

방사체를 갖는 플렉서블 PCB는 그 두께가 매우 얇고, 베이스 표면에 밀착되어 접착됨으로 안테나의 전체 부피는 베이스의 부피와 실질적으로 같아, 안테나가 내장되는 통신기기의 소형화에 적합하고,

또한, 조립과 융착과 납땜과 같이 손이 많이 가고 숙련공이 필요한 공정이 없어 인건비가 적고 생산성이 높은 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것으로 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조, 그리고 공정을 갖는 내장형 PCB 안테나 및 그 제조방법에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 플렉서블 PCB;

   상기 PCB의 일면에 일정패턴의 형상을 갖고 부착되어 있는 방사체;

   상기 PCB의 타면이 표면에 접착되는 베이스;를 포함하여 이루어진 내장형 PCB 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 PCB의 일단은 인서트사출에 의해 상기 베이스에 일체로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 내장형 PCB 안테나.
3. (S10) 표면에 전도성물질이 일체로 부착되어 있는 플렉서블 PCB를 제1수용액에 넣고 무전해 도금하여 상기 PCB의 전도성물질 표면에 금속막을 형성하고, 전기 도금하여 상기 금속막 표면에 방사체를 일체로 결합시키는 단계;

   (S20) 상기 PCB의 방사체 표면에 일정패턴의 암영부를 갖는 드라이필름을 라 미네이팅, 노광 및 현상하는 단계;

   (S30) 현상이 완료된 상기 PCB를 제2수용액에 넣어 노출된 방사체와, 그 아래의 금속막 및 전도성물질을 부식시켜 제거하고, 남아 있는 상기 드라이필름을 제거하여 상기 PCB의 일면에 일정패턴의 방사체를 형성하는 단계;

   (S40) 상기 PCB의 일단을 금형에 넣고 인서트사출하여 베이스를 성형하는 단계;

   (S50) 노출되어 있는 상기 PCB의 타면을 상기 베이스 표면에 접착시키는 단계;를 포함하여 이루어진 내장형 PCB 안테나의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   (S34) 상기 (S30)단계 이후에 상기 PCB를 제3수용액에 넣어 무전해 도금하여 상기 방사체 표면에 산화방지막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내장형 PCB 안테나의 제조방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   (S32) 상기 (S30)단계 이후에 상기 일정패턴의 방사체를 제외한 상기 PCB의 표면에 절연물질을 부착시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 방사체를 갖는 내장형 PCB 안테나의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 방사체는 구리 또는 SUS 재질인 것을 특징으로 하는 측면 방사체를 갖는 내장형 PCB 안테나의 제조방법.

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