KR20130022820A - 페라이트 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

페라이트 안테나 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치는, 기판에 실장되는 프레임, 프레임 내부에 수납되는 페라이트 코어, 프레임의 양단에 각각 장착되고, 기판과 전기적으로 접합되는 제1 접합부 및 제2 접합부, 및 프레임에 감겨 형성되고, 일단이 제1 접합부와 연결되며, 타단이 제2 접합부와 연결되는 코일을 포함한다.

Description

페라이트 안테나 장치{APPARATUS FOR FERRITE ANTENNA}
본 발명의 실시예는 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면 실장의 자동화가 가능한 페라이트 안테나 장치에 관한 것이다.
안테나는 전자기파를 송수신하는 무선 통신 장치의 필수 구성 요소이다. 안테나는 특정 주파수를 가진 전자기파에 대해 공진(Resonance)하여 해당 주파수의 전자기파를 송수신하도록 구성된다. 안테나는 공진 주파수에 따라 그 길이가 결정되는데, 공진 주파수가 낮을 수록 안테나의 길이는 길어지게 된다. 따라서, NFC(Near Field Communication : 13.56 MHz), FM(88 ~ 108 MHz), DAB BAND Ⅲ(174 ~ 240 MHz) 등과 같은 저주파수 대역의 신호를 송수신하기 위한 안테나는 그 길이가 길어질 수 밖에 없다. 이에 이러한 저주파수 대역에서 안테나를 소형화하기 위해, 페라이트를 이용한 안테나가 개발되었다. 페라이트를 이용하는 경우, 페라이트가 가지는 유전율 및 투자율로 인해 안테나를 소형화 할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 페라이트를 이용한 안테나를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 페라이트를 이용한 안테나(10)는 페라이트 코어(11)에 코일(13)이 감겨져 형성된다. 여기서, 코일(13)의 감겨진 횟수에 따라 페라이트를 이용한 안테나(10)의 공진 주파수가 달라지게 된다. 이때, 코일(13)의 일단과 타단은 각각 기판(20) 상의 접속 패드(21, 23)와 접합된다.
종래의 페라이트를 이용한 안테나(10)는 코일(13)의 일단 및 타단을 접속 패드(21, 23)와 접합할 때, 작업자가 수작업을 통해 용접하여 접합하였다. 이 경우, 안테나를 제조하는데 시간이 오래 걸리게 된다. 그리고, 코일(13)이 매우 가늘기 때문에 작업자가 작업하기 어려우며, 용접이 제대로 안돼 단선이 발생하는 경우가 많아 제품 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 안테나를 기판에 자동으로 표면 실장할 수 있는 페라이트 안테나 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치는, 기판에 실장되는 프레임; 상기 프레임 내부에 수납되는 페라이트 코어; 상기 프레임의 양단에 각각 장착되고, 상기 기판과 전기적으로 접합되는 제1 접합부 및 제2 접합부; 및 상기 프레임에 감겨 형성되고, 일단이 상기 제1 접합부와 연결되며, 타단이 상기 제2 접합부와 연결되는 코일을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치는, 기판에 실장되고, 페라이트 분말을 포함하는 프레임; 상기 프레임의 양단에 각각 장착되고, 상기 기판과 전기적으로 접합되는 제1 접합부 및 제2 접합부; 및 상기 프레임에 감겨 형성되고, 일단이 상기 제1 접합부와 연결되며, 타단이 상기 제2 접합부와 연결되는 코일을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치는, 기판에 실장되고, 표면에 페라이트를 포함하는 도료가 도포된 프레임; 상기 프레임의 양단에 각각 장착되고, 상기 기판과 전기적으로 접합되는 제1 접합부 및 제2 접합부; 및 상기 프레임에 감겨 형성되고, 일단이 상기 제1 접합부와 연결되며, 타단이 상기 제2 접합부와 연결되는 코일을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 제1 접합부 및 제2 접합부에 SMT 공정을 수행하여 프레임을 기판에 실장 할 수 있으므로, 프레임을 기판에 실장하는 공정을 자동화하여 페라이트 안테나 장치의 제조 시간을 줄일 수 있게 된다. 이때, 표면 면적이 넓은 제1 접합부 및 제2 접합부를 기판에 접합함으로써, 접합 불량을 줄일 수 있으며, 그로 인해 페라이트 안테나 장치의 생산 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 페라이트를 이용한 안테나를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치를 나타낸 사시도.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 페라이트 안테나 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 페라이트 안테나 장치(100)는 프레임(102), 페라이트 코어(104), 제1 접합부(106), 제2 접합부(108), 및 코일(110)을 포함한다.
프레임(102)은 기판(150) 상에 실장된다. 여기서, 기판(150)은 페라이트 안테나 장치(100)가 내장되는 무선 통신 장치의 메인 보드일 수 있다. 프레임(102)은 비전도성 재질로 이루어진다. 이때, 프레임(102)을 기판(150)에 실장하기 위해, 프레임(102)에 전도성 재질인 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)가 장착된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
프레임(102)에는 페라이트 코어(104)를 수납하는 수납부(111)가 형성된다. 그리고, 프레임(102)의 일단에는 제1 접합부(106)가 장착되는 제1 장착홈(114)이 형성되고, 프레임(102)의 타단에는 제2 접합부(108)가 장착되는 제2 장착홈(117)이 형성된다. 이때, 제1 장착홈(114) 및 제2 장착홈(117)은 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)가 밀착하여 장착될 수 있도록 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
페라이트 코어(104)는 소정의 유전율 및 투자율을 갖는다. 페라이트 안테나 장치(100)는 예를 들어, NFC(13.56 MHz), FM(88 ~ 108 MHz), DAB BAND Ⅲ(174 ~ 240 MHz) 중 어느 하나의 주파수 대역의 신호를 송수신할 수 있는데, 이때 페라이트 코어(104)를 통해 페라이트 안테나 장치(100)를 소형화 할 수 있게 된다.
구체적으로, 페라이트 코어(104)를 사용함으로써, 페라이트 안테나 장치(100)의 공진 길이(즉, 전기적 길이)를 줄일 수 있으므로, 페라이트 안테나 장치(100)를 소형화 할 수 있게 된다. 페라이트 안테나 장치(100)의 공진 길이는 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
여기서, λ는 페라이트 안테나 장치(100)가 송수신하는 신호의 파장, λ0는 자유 공간에서의 신호의 파장, εr은 페라이트 코어(104)의 비유전율, μr은 페라이트 코어(104)의 비투자율을 나타낸다.
수학식 1에서 보는 바와 같이, 페라이트 코어(104)는 소정의 비유전율 및 비투자율을 가지기 때문에, 페라이트 안테나 장치(100)의 공진 길이를 줄여 페라이트 안테나 장치(100)를 소형화 할 수 있게 된다. 그리고, 페라이트 코어(104)가 갖는 투자율로 인해 페라이트 안테나 장치(100)의 대역폭을 증가시킬 수 있게 된다.
페라이트 코어(104)는 예를 들어, 일정 길이를 갖는 원기둥의 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 페라이트 코어(104)의 유전율, 투자율, 길이, 및 직경은 페라이트 안테나 장치(100)의 공진 주파수에 따라 조절될 수 있다. 페라이트 안테나 장치(100)는 페라이트 코어(104)의 유전율 및 투자율로 인해 그 크기를 소형화 할 수 있게 된다. 여기서는 페라이트 코어(104)를 원기둥의 형상으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 페라이트 코어(104)는 그 이외의 다양한 형상(예를 들어, 삼각 기둥, 사각 기둥, 오각 기둥, 육각 기둥 등)으로 형성할 수 있다.
페라이트 코어(104)는 프레임(102)의 수납부(111)에 삽입되어 수납된다. 이때, 수납부(111)를 페라이트 코어(104)와 동일한 크기로 형성하면 페라이트 코어(104)가 수납부(111)에 끼움 삽입되어 흔들림 없이 고정될 수 있다. 이 경우, 페라이트 코어(104)는 프레임(102)에 의해 안정적으로 고정 지지되며, 외부 충격으로부터 보호받을 수 있게 된다.
제1 접합부(106)는 프레임(102)의 제1 장착홈(114)에 장착되고, 제2 접합부(108)는 프레임(102)의 제2 장착홈(117)에 장착된다. 예를 들어, 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)는 프레임(102)의 양측에서 각각 제1 장착홈(114) 및 제2 장착홈(117)에 끼움 결합하여 장착 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)는 그 이외의 다양한 방식(예를 들어, 접착제를 이용한 접착 방식 또는 인서트 사출 방식 등)으로 제1 장착홈(114) 및 제2 장착홈(117)에 각각 장착될 수 있다. 또한, 여기서는 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)가 제1 장착홈(114) 및 제2 장착홈(117)에 각각 장착되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)는 제1 장착홈(114) 및 제2 장착홈(117)이 없이 프레임(102)의 양단에 각각 장착될 수도 있다.
제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)는 페라이트 안테나 장치(100)가 기판(150)에 실장될 때, 예를 들어, SMT(Surface Mount Technology) 공정에 의해 기판(150)과 전기적으로 접합되는 부분으로, 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)는 전도성 재질로 이루어진다. 이때, 기판(150)과의 안정적이고 신뢰성 있는 접합을 위해, 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)의 하면은 평탄한 면으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1 접합부(106)는 예를 들어, 기판(150) 상의 급전 패드(151)와 전기적으로 접합될 수 있고, 제2 접합부(108)는 예를 들어, 기판(150) 상의 접지 패드(153)와 전기적으로 접합될 수 있다.
코일(110)은 프레임(102)에 감겨져 형성된다. 이때, 코일(110)의 감기는 횟수(즉, 턴수)는 페라이트 안테나 장치(100)의 공진 주파수에 따라 결정된다. 코일(110)의 일단은 제1 접합부(106)와 전기적으로 연결되고, 코일(110)의 타단은 제2 접합부(108)와 전기적으로 연결된다.
코일(110)은 전파를 방사하는 부분으로, 코일(110)을 프레임(102)을 감싸며 형성함으로써, 코일(110)에서 전파의 방사가 원활히 이루어지도록 할 수 있고, 그로 인해 페라이트 안테나 장치(100)의 방사 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)에 SMT 공정을 수행하여 프레임(102)을 기판(150)에 실장 할 수 있으므로, 프레임(102)을 기판(150)에 실장하는 공정을 자동화하여 페라이트 안테나 장치(100)의 제조 시간을 줄일 수 있게 된다. 이때, 표면 면적이 넓은 제1 접합부(106) 및 제2 접합부(108)를 기판(150)에 접합함으로써, 접합 불량을 줄일 수 있으며, 그로 인해 페라이트 안테나 장치(100)의 생산 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 페라이트 안테나 장치(200)는 프레임(202), 제1 접합부(204), 제2 접합부(206), 및 코일(208)을 포함한다. 여기서, 제1 접합부(204), 제2 접합부(206), 및 코일(208)은 도 2 및 도 3에 도시된 페라이트 안테나 장치(100)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
페라이트 안테나 장치(200)는 별도의 페라이트 코어를 사용하지 않는다. 그 대신 페라이트 안테나 장치(200)를 소형화하기 위해 페라이트 분말이 포함된 프레임(202)을 사용한다. 여기서, 프레임(202)은 예를 들어, 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지와 페라이트 분말을 일정 비율로 혼합한 후 사출 성형 또는 압축 성형하여 형성할 수 있다. 이때, 페라이트 분말로는 예를 들어, Fe, Ni, Co, Mg, Zn, Ba, Sr, 및 Mn 중에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함할 수 있다. 이 경우, 프레임(202)은 코일(208)을 지지하는 역할을 할 뿐만 아니라, 페라이트 분말을 포함하여 페라이트 안테나 장치(200)를 소형화하는 역할을 하게 된다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 페라이트 안테나 장치를 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 페라이트 안테나 장치(300)는 프레임(302), 제1 접합부(304), 제2 접합부(306), 및 코일(308)을 포함한다. 여기서, 제1 접합부(304), 제2 접합부(306), 및 코일(308)은 도 2 및 도 3에 도시된 페라이트 안테나 장치(100)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
페라이트 안테나 장치(300)는 별도의 페라이트 코어를 사용하지 않는다. 그 대신 페라이트 안테나 장치(300)를 소형화하기 위해 프레임(302)에 페라이트가 함유된 도료를 도포한다. 즉, 프레임(302)의 표면에는 페라이트가 함유된 도료가 도포된다. 이 경우, 프레임(302)은 코일(308)을 지지하는 역할을 할 뿐만 아니라, 페라이트 안테나 장치(300)를 소형화하는 역할을 하게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
102 : 프레임 104 : 페라이트 코어
106 : 제1 접합부 108 : 제2 접합부
110 : 코일 111 : 수납부
114 : 제1 장착홈 117 : 제2 장착홈
150 : 기판
151 : 급전 패드 153 : 접지 패드
202, 302 : 프레임 204, 304 : 제1 접합부
206, 306 : 제2 접합부 208, 308 : 코일

Claims (7)

  1. 기판에 실장되는 프레임;
    상기 프레임 내부에 수납되는 페라이트 코어;
    상기 프레임의 양단에 각각 장착되고, 상기 기판과 전기적으로 접합되는 제1 접합부 및 제2 접합부; 및
    상기 프레임에 감겨 형성되고, 일단이 상기 제1 접합부와 연결되며, 타단이 상기 제2 접합부와 연결되는 코일을 포함하는, 페라이트 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 안테나 장치는,
    상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부에 SMT 공정을 수행하여 상기 기판에 표면 실장되는, 페라이트 안테나 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 프레임의 일단에 형성되고, 상기 제1 접합부가 장착되는 제1 장착홈; 및
    상기 프레임의 타단에 형성되고, 상기 제2 접합부가 장착되는 제2 장착홈을 포함하는, 페라이트 안테나 장치.
  4. 기판에 실장되고, 페라이트 분말을 포함하는 프레임;
    상기 프레임의 양단에 각각 장착되고, 상기 기판과 전기적으로 접합되는 제1 접합부 및 제2 접합부; 및
    상기 프레임에 감겨 형성되고, 일단이 상기 제1 접합부와 연결되며, 타단이 상기 제2 접합부와 연결되는 코일을 포함하는, 페라이트 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 페라이트 안테나 장치는,
    상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부에 SMT 공정을 수행하여 상기 기판에 표면 실장되는, 페라이트 안테나 장치.
  6. 기판에 실장되고, 표면에 페라이트를 포함하는 도료가 도포된 프레임;
    상기 프레임의 양단에 각각 장착되고, 상기 기판과 전기적으로 접합되는 제1 접합부 및 제2 접합부; 및
    상기 프레임에 감겨 형성되고, 일단이 상기 제1 접합부와 연결되며, 타단이 상기 제2 접합부와 연결되는 코일을 포함하는, 페라이트 안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 페라이트 안테나 장치는,
    상기 제1 접합부 및 상기 제2 접합부에 SMT 공정을 수행하여 상기 기판에 표면 실장되는, 페라이트 안테나 장치.

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