KR20090117072A - 내장형 안테나 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 코일에 절연성 재질의 바를 삽입하여 인쇄회로기판에 탑재하여 형성함으로써 코일을 인쇄회로기판에 탑재할 때 코일의 틀어짐이나 들뜸 등을 방지할 수 있도록 하는 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따르면, 기둥 형상의 절연성 재질로 이루어진 바; 권선방향으로 상기 바가 삽입되어 있으며 전파를 방사하거나 수신하는 코일; 및 상기 바가 삽입된 상기 코일이 고정되어 있는 인쇄회로기판을 포함하여 이루어진 내장형 안테나 및 그 제조방법이 제공된다.

내장형 안테나, 바, 코일, 제조방법

Description

내장형 안테나 및 그 제조방법{Embedded-type antenna and menufacturing method thereof}

본 발명은 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 코일에 절연성 재질의 바를 삽입하여 인쇄회로기판에 탑재하여 형성함으로서 코일을 인쇄회로기판에 탑재할 때 코일의 틀어짐이나 들뜸 등을 방지할 수 있도록 하는 내장형 안테나 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 이동통신 단말기에 탑재되는 무선 기술의 증가로 인하여, 이동통신 단말기의 안테나의 사용 주파수 대역이 다양해지는 추세에 있다.

또한, 이동통신 단말기는 소형화 및 경량화되면서도, 다양한 서비스 제공 기능이 요구되고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 이동통신 단말기에 채용되는 안테나 및 부품들은 다기능화되고, 동시에 점차 소형화되고 있다.

나아가, 최근 이동통신 단말기에 사용되는 안테나는 점차 단말기 안에 내장되는 추세에 있다.

따라서, 이동통신 단말기 내부에 장착되는 안테나는, 단말기 내부에서 매우 작은 안테나 용적을 차지하면서도 필요한 성능을 만족시킬 것이 요구되고 있다.

종래에 이동통신 단말기에 사용된 내장형 안테나로는 역F구조의 평판 안테나, 적층형 칩 안테나, 몰딩형 칩 안테나, 밴드 와이어 칩 안테나(Bended Wire Chip Antenna) 등이 있다.

여기에서, 역F구조의 평판 안테나, 적층형 칩 안테나, 몰딩형 칩 안테나 등은 다양한 형상으로 되어 있다.

이에 반하여 밴드 와이어 칩 안테나는 규격화된 형상으로 제작되어 있어 이동통신 단말기의 설계자가 설계를 용이하게 할 수 있으며, 여러 모델에 공용으로 사용할 수 있다는 이점이 있어 널리 사용된다.

이러한 밴드 와이어 칩 안테나는 그 제작 과정이 인쇄, 탑재, 리플로우, 사출, 다이싱 과정으로 이루어져 있다.

여기에서 인쇄 과정은 솔더 크림을 인쇄회로기판에 인쇄하는 과정이고, 탑재 과정은 코일을 인쇄회로기판 위에 탑재하는 과정이며, 리플로우는 코일을 인쇄회로기판에 고정하는 과정이고, 사출은 몰딩을 통해 코일을 밀봉하는 과정이며, 다이싱은 인쇄회로기판을 설계치수에 맞게 자르는 과정으로 이루어져 있다.

이러한 과정에 의해 제작된 종래 기술에 따른 밴드 와이어 칩 안테나는 코일을 인쇄회로기판에 탑재하는 과정에서 코일이 신축되면서 옆으로 틀어지게 되는 문제점이 발생한다.

또한, 종래 기술에 따른 밴드 와이어 칩 안테나는 코일을 인쇄회로기판에 탑 재할 때 코일이 신축되면서 위로 들뜨게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 밴드 와이어 칩 안테나는 인쇄회로기판에 탑재된 코일이 틀어지거나 들뜬 상태에서 몰딩을 하게 되면 몰딩 후에 코일이 노출되는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 밴드 와이어 칩 안테나는 몰딩과 인쇄회로기판의 열팽창 계수의 차이에 의해서 인쇄회로기판이 휘게되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 코일에 바를 삽입하여 인쇄회로기판에 탑재하여 탑재 코일의 틀어짐을 방지할 수 있도록 하는 내장형 안테나 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 탑재 코일의 들뜸을 방지할 수 있도록 하는 내장형 안테나 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 인쇄회로기판의 휨을 방지할 수 있도록 하는 내장형 안테나 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 기둥 형상의 절연성 재질로 이루어진 바; 권선방향으로 상기 바가 삽입되어 있으며 전파를 방사하거나 수신하는 코일; 및 상기 바가 삽입된 상기 코일이 고정되어 있는 인쇄회로기판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 바는 직육면체 기둥인 것을 특징으로 하고, 상기 코일은 상기 바에 직육면체 형상으로 권선되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 바에는 상기 코일이 삽입될 수 있는 삽입홈이 구비되어 있으며, 상기 코일은 상기 바의 상기 삽입홈에 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 인쇄회로기판은, 상기 코일의 권선 방향과 평행하게 배열되는 도전성 스트립 라인을 포함하고, 상기 코일과 전기적으로 접촉하는 평면 방사체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 (a) 코일을 바에 감아 상기 바에 감긴 상기 코일을 준비하는 단계; (b) 인쇄회로기판에 도전성 접착제를 도포하는 단계; (c) 상기 인쇄회로기판에 상기 코일을 탑재하여 고정하는 단계; 및 (d) 상기 인쇄회로기판을 설계치수에 맞게 다이싱하여 내장형 안테나를 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 (c) 단계는, (e) 상기 코일을 이동시켜 상기 인쇄회로기판에 탑재하는 단계; 및 (f) 상기 인쇄회로기판에 상기 코일을 탑재한 상태에서 리플로우 공정을 수행하여 상기 코일을 상기 인쇄회로기판에 고정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 절연성 재질의 바를 코일에 삽입하여 인쇄회로기판에 탑재하기 때문에 코일을 인쇄회로기판에 탑재하게 될 때 틀어지게 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은, 절연성 재질의 바를 코일에 삽입하여 코일을 인쇄회로기판에 탑재하기 때문에 탑재시에 코일의 들뜸을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은, 코일에 바를 삽입하여 인쇄회로기판에 탑재하기 때문에 별 도의 몰딩이 필요하지 않으며 그에 따라 몰딩후에 코일이 노출될 여지가 없다.

또한, 본 발명은, 코일에 바를 삽입하여 인쇄회로기판에 탑재하기 때문에 몰딩이 필요없어 몰딩과 인쇄회로기판의 열팽창 계수의 차이에 의해 발생하는 인쇄회로기판의 휨의 발생을 방지할 수 있다.

이제, 도 1이하의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내장형 안테나 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나는 크게 방사체로 이용되는 코일(11)과, 코일(11)을 고정하기 위하여 코일(11)에 삽입되어 있는 바(12)와, 바(12)가 삽입된 코일(11)을 고정하고 있는 인쇄회로기판(13)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 코일(11)은 서로 다른 피치 간격을 갖는 하나 이상의 코일부가 직렬로 연결된 구조를 가질 수 있다. 이러한, 코일(11)은 서로 다른 피치 간격을 갖는 코일부에 의하여 다중 대역을 형성한다.

상기 코일(11)은 바(12)에 의해 고정됨으로써 인쇄회로기판(13)에 용이하게 탑재될 수 있으며, 탑재시에 틀어짐이나 들뜸 등을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 바(12)는 기둥형상으로 형성되어 있으며 코일(11)의 권선방향으로 코일(11)에 삽입되어 있고, 코일(11)이 인쇄회로기판(13)에 탑재될 때 코 일(11)을 고정하여 틀어짐이나 들뜸 등을 방지한다.

상기 바(12)는 코일(11)을 삽입하기 위하여 삽입홈을 구비할 수 있다. 이때, 코일(11)의 고정을 견고하게 하기 위해 바(12)에 형성된 삽입홈의 폭과 코일(11)의 폭은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

이러한 바(12)의 재질로는 절연성 재질이 사용될 수 있으며, 플라스틱이나 세라믹 등이 사용될 수 있다. 또한, 바(12)의 형상은 직육면체 기둥이거나 원기둥 등이 가능하다.

한편, 인쇄회로기판(13)은 내부와 표면에 여러가지 회로패턴이 형성되어 있으며, 코일(11)이 탑재되어 있다.

이러한 인쇄회로기판(13)은 코일(11)이 탑재되는 탑재 영역(I)을 구비하고 있으며, 구비된 탑재 영역(I)의 내면에는 연결부와, 적어도 하나의 스트립 라인 및 고정패드를 포함하고 있는 평면 방사체(14)가 구비되어 있다.

코일(11)은 인쇄회로기판(13)의 평면 방사체(14)의 연결부와 고정패드에 고정되어 있다.

도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 코일의 세부 구조를 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 코일(11)은 두개의 설정 주파수대역의 신호를 방사 또는 수신하도록 서로 다른 피치 간격으로 권선된 제1 및 제2 코일부(21,22)와 제1 및 제2 코일부(21, 22)에 각각 연결되어 전기신호가 인출되는 인출라인(24) 및 전기신호가 인가되는 급전라인(23)으로 이루어져 있다.

상기 제1 코일부(21)는 제1 피치간격으로 권선되며 인출라인(24)에 연결되며, 제2 코일부(22)는 제1 코일부(21)와 급전라인(23)의 사이에 상기 제1 피치간격보다 넓은 간격을 갖는 제2 피치간격으로 권선된다.

그리고, 제1 코일부(21)와 제2 코일부(22)는 그 중심축이 동일 선상에 직렬로 배열되어 이루어지며, 권선된 형태는 원형이 아닌 실질적으로 직육면체 형태로 가공된다.

상기의 코일(11)은 제1 및 제2 코일부(21, 22)의 각 피치, 권선수, 전체 길이를 적절히 조절함으로써, 희망하는 2개 이상의 공진 주파수 대역을 얻을 수 있다.

여기에서는 제1 코일부(21)의 피치는 작게하고, 제2 코일부(22)의 피치는 크게 한 형태로서, 상부의 제1 코일부(21)의 피치를 적절히 작게 조정함으로써, 소정의 고주파수대역에서 매우 큰 임피던스를 갖게 한다.

따라서, 고주파대역에서는 제1 코일부(21)에 전류가 흐르지 않게 되고, 피치가 큰 하부의 제2 코일부(22) 부분이 안테나로 동작한다.

반대로 소정의 저주파수 대역에서는 제1 코일부(21)의 임피던스가 그리 크지 않기 때문에, 제1,2코일부(21, 22)가 모두 안테나로서 동작한다. 따라서, 제1 및 제2 코일부(21, 22)의 피치, 권선부 및 길이를 적절히 설계함으로써, GPS, CDMA, DCS, GSM등 희망하는 2개의 공진주파수대역을 얻을 수 있다.

또한, 상기 코일(11)은 제1 및 제2 코일부(21, 22)가 직육면체 형상으로 권선됨으로써, 이동통신 단말기의 인쇄회로기판(13)에 칩부품처럼 실장할 수 있어, 내장형에 유리하다.

상기와 같은 코일(11)의 경우, 코일의 전체 길이에 의한 공진주파수가 결정되고, 각 코일부(21, 22)의 피치에 의하여 커패시턴스값이 변화되므로, 소형화에 따른 대역폭 특성 저하는 제1 코일부(21)와 제2 코일부(22)의 피치를 적절히 조절함으로써 해결할 수 있다.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 코일이 탑재되는 인쇄회로기판의 탑재 영역 내면에 구비된 평면 방사체를 도시한 평면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 코일이 탑재되는 인쇄회로기판의 탑재 영역 내면에 구비된 평면 방사체는, 코일(11)의 권선 방향과 평행하게 배열되는 적어도 하나의 도전성 스트립 라인으로 이루어지며, 코일(11)의 적어도 일부분과 전기적으로 접촉하는 평면 방사체이다.

이 평면 방사체를 더욱 상세하게 설명하면, 탑재 영역(I) 내면에 형성된 연결부(27)와, 적어도 하나의 스트립 라인(26) 및 고정패드(28)를 포함하는 구조를 가질 수 있다.

상기 연결부(27)는 탑재 영역(I) 내면에 형성되며, 상기 코일(11)의 인출라인(24)과 전기적으로 접촉된다. 상기 스트립 라인(26)은 얇고 긴 도전체로 형성되며, 일단이 상기 연결부(27)에 연결된다.

상기 스트립 라인(26)은 상기 탑재 영역(I) 내면에 형성되며, 상기 코일(11)과 길이 방향으로 평행하게 배열된다. 도 3에서는 상기 스트립 라인(26)이 3 개로 형성된 예를 도시하고 있으나, 그 개수는 희망하는 안테나의 대역 특성에 따라 변 할 수 있다. 또한 상기 스트립 라인(26)의 길이를 조절함으로써 본 발명의 안테나의 공진 주파수 및 대역폭을 조절할 수 있다.

상기 코일(11)에 흐르는 전류경로와 상기 평면 방사체의 스트립 라인(26)에 흐르는 전류 경로는 서로 다른 방향으로 형성됨으로써 상호 전자기 커플링에 의하여 소정의 광대역을 형성할 수 있다.

상기 고정패드(28)는 상기 코일(11)의 급전 라인(23)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 따라서 상기 코일(11)이 상기 평면 방사체와 평행하게 배열되면서도, 서로 고정되어 일정한 방사패턴을 유지할 수 있게 된다.

상기 탑재 영역(I) 내면에 형성된 평면 방사체와 상기 코일(11)을 전기적으로 접촉시키면서 동시에 상기 코일(11)을 탑재 영역(I)에 고정시키기 위해 상기 코일(11)의 일부분과 상기 평면 방사체의 일부분이 도전성 접착제로 고정된다.

한편, 상기 코일(11)을 인쇄회로기판(13)의 탑재 영역(I)에 고정하기 위해서는 다양한 방법을 적용할 수 있다.

도 4a 내지 도 4e은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 제조방법을 도시한 공정도이다.

도 4a를 참조하면, 절연성 재질의 바(12)에 감겨져 있는 코일(11)을 준비한다. 이때, 코일(11)을 바(12)에 감는 방법으로는 코일(11)을 고정하고 바(12)를 돌리면서 감을 수도 있고 그와 반대로 바(12)를 고정하고 코일(11)을 돌리면서 감을 수도 있다.

다음으로, 도 4b를 참조하면, 코일(11)을 인쇄회로기판(13)의 연결부(27)와 고정패드(28)에 부착하여 고정하기 위하여 도전성 접착제인 솔더 크림(30)을 인쇄회로기판(13)에 도포한다.

이때, 솔더 크림(30)을 인쇄회로기판(13)의 연결부(27)와 고정패드(28)에 도포하는 방법으로는 인쇄방법이 사용 가능하다.

이후에, 도 4c를 참조하면, 절연성 재질의 바(12)에 감겨져 있는 코일(11)을 견인 장치(40)를 사용하여 이동시켜 인쇄회로기판(13)에 탑재한다.

이때, 코일(11)의 급속라인(23)은 인쇄회로기판(13)의 고정패드(28)에 위치하도록 정렬하고, 코일(11)의 인출라인(24)은 인쇄회로기판(13)의 연결부(27)에 위치하도록 정렬한다.

다음에, 도 4d를 참조하면, 바(12)에 감긴 코일(11)을 인쇄회로기판(13)에 고정하기 위하여 열 등을 가하여 코일(11)의 급속라인(23)과 인쇄회로기판(13)의 고정패드(28)가 고정되고, 코일(11)의 인출라인(24)과 인쇄회로기판(13)의 연결부(27)가 고정되도록 하는 리플로우 공정을 수행한다.

이후에, 도 4d를 참조하면, 바(12)에 감긴 코일(11)이 부착되어 고정된 인쇄회로기판(13)을 설계 치수에 적합하도록 다이싱하여 내장형 안테나를 완성한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 코일의 세부 구조를 도시한 사시도이다.

도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 코일이 탑재되는 인쇄회로기판의 탑재 영역 내면에 구비된 평면 방사체를 도시한 평면도이다.

도 4a 내지 도 4e은 본 발명의 일실시예에 따른 내장형 안테나의 제조방법을 도시한 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 코일 12 : 바

13 : 인쇄회로기판 21, 22 : 코일부

23 : 급전 라인 24 : 인출라인

26 : 스트립 라인 27 : 연결부

28 : 고정패드 30 : 솔더 크림

40 : 견인 장치

Claims (6)

1. 기둥 형상의 절연성 재질로 이루어진 바;

   권선방향으로 상기 바가 삽입되어 있으며 전파를 방사하거나 수신하는 코일; 및

   상기 바가 삽입된 상기 코일이 고정되어 있는 인쇄회로기판을 포함하여 이루어진 내장형 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 바는 직육면체 기둥인 것을 특징으로 하고,

   상기 코일은 상기 바에 직육면체 형상으로 권선되는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 바에는 상기 코일이 삽입될 수 있는 삽입홈이 구비되어 있으며,

   상기 코일은 상기 바의 상기 삽입홈에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판은,

   상기 코일의 권선 방향과 평행하게 배열되는 도전성 스트립 라인을 포함하고, 상기 코일과 전기적으로 접촉하는 평면 방사체를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내장형 안테나.
5. (a) 코일을 바에 감아 상기 바에 감긴 상기 코일을 준비하는 단계;

   (b) 인쇄회로기판에 도전성 접착제를 도포하는 단계;

   (c) 상기 인쇄회로기판에 상기 코일을 탑재하여 고정하는 단계; 및

   (d) 상기 인쇄회로기판을 설계치수에 맞게 다이싱하여 내장형 안테나를 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 내장형 안테나의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 (c) 단계는,

   (e) 상기 코일을 이동시켜 상기 인쇄회로기판에 탑재하는 단계; 및

   (f) 상기 인쇄회로기판에 상기 코일을 탑재한 상태에서 리플로우 공정을 수행하여 상기 코일을 상기 인쇄회로기판에 고정하는 단계를 포함하여 이루어진 내장 형 안테나의 제조방법.

Images