KR20130118919A - 디바이스 하우징 부재들에 전기적 연결들을 갖는 안테나 구조들 - Google Patents

디바이스 하우징 부재들에 전기적 연결들을 갖는 안테나 구조들 Download PDF

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Abstract

무선 통신 회로를 포함하는 전자 디바이스들이 제공될 수 있다. 무선 통신 회로는 내부 접지 평면 및 주변 전도성 하우징 부재로 형성되는 안테나 구조들을 포함할 수 있다. 주변 전도성 하우징 부재 및 내부 접지 평면을 연결하는 전도성 경로가 형성될 수 있다. 전도성 경로는 플렉스 회로를 포함할 수 있다. 금속 구조는 주변 전도성 하우징 부재에 용접될 수 있다. 땜납 패드 및 플렉스 회로 내의 다른 트레이스들은 전도성 경로의 일단부에서 금속 구조에 납땜될 수 있다. 전도성 경로의 타단부에서, 플렉스 회로는 브래킷, 스크류, 및 스크류 보스를 사용하여 접지 평면에 부착될 수 있다.

Description

디바이스 하우징 부재들에 전기적 연결들을 갖는 안테나 구조들{ANTENNA STRUCTURES WITH ELECTRICAL CONNECTIONS TO DEVICE HOUSING MEMBERS}
본 출원은 2011년 1월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/018,142호 및 2011년 1월 11일자로 출원된 가특허 출원 제61/431,520호에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원들은 이에 의해 여기에 그 전체가 참조문헌으로 포함되어 있다.
본 발명은 일반적으로 전자 디바이스들에 관한 것으로, 특히 무선 통신들을 지원하는 안테나들과 연관되는 구조들과 같은 전도성 전자 디바이스 구조들에 관한 것이다.
셀룰러 전화들 및 다른 디바이스들과 같은 전자 디바이스들은 종종 무선 통신 회로를 포함한다. 무선 통신 회로는 예를 들어 셀룰러 전화 네트워크들과 통신하는 셀룰러 전화 송수신기 회로들을 포함할 수 있다. 전자 디바이스 내의 무선 통신 회로는 무선 근거리 통신망 회로들 및 다른 무선 회로들을 포함할 수도 있다. 안테나 구조들은 무선 신호들을 송신 및 수신하는데 사용된다.
스몰 폼 팩터 무선 디바이스들에 대한 소비자 수요를 충족시키기 위해, 제조자들은 간편한 배치들을 사용하여 안테나들과 같은 무선 통신 회로를 구현하기 위해 계속 노력하고 있다. 동시에, 전자 디바이스 내에 금속 디바이스 하우징 구성요소들과 같은 전도성 구조들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 전도성 구성요소들이 무선 주파수 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 안테나들을 전도성 구조들을 포함하는 전자 디바이스로 통합할 때에 주의해야 한다. 일부 배치들에서, 디바이스에 대한 안테나 구조들을 형성할 시에 전도성 하우징 구조들을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그렇게 하는 것은 디바이스의 상이한 부분들 사이에 전기적 연결들의 형성을 수반할 수 있다. 예를 들어, 내부 디바이스 구성요소들과 전도성 주변 하우징 부재 사이에 전기적 연결을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 전그러한 연결들을 형성하기 위해 스프링들에 기반한 전기적 연결 배치들이 사용되어 왔다. 스프링 기반 연결들은 일부 상황에서 만족스러울 수 있지만, 그들이 일반적으로 그들의 주변으로부터 보호되지 않기 때문에 도전들을 제기하고 제조 동안에 조정하기에 난제가 될 수 있다. 스프링들은 또한 일상 생활 동안 느슨해질 가능성을 제공하는데, 이는 신뢰성 도전들을 제기할 수 있다.
그러므로, 전도성 전자 디바이스 하우징 부재들과 같은 전도성 구조들과 전기적 연결들을 형성하는 개선된 배치들을 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
무선 통신 회로를 포함하는 전자 디바이스들이 제공될 수 있다. 무선 통신 회로는 전도성 하우징 구조들로 형성되는 안테나 구조들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내부 접지 평면 및 주변 전도성 하우징 부재로 형성되는 안테나를 갖는 전자 디바이스가 제공될 수 있다.
접지 평면 및 주변 전도성 하우징 부재는 간극에 의해 분리될 수 있다. 안테나는 주변 전도성 하우징 부재 및 내부 접지 평면을 간극을 가로질러 연결하는 전도성 경로를 포함할 수 있다.
전도성 경로는 플렉스 회로를 포함할 수 있다. 금속 구조는 주변 전도성 하우징 부재에 용접될 수 있다. 땜납 패드 및 플렉스 회로 내의 다른 트레이스들은 전도성 경로의 일단부에서 금속 구조에 납땜될 수 있다. 전도성 경로의 타단부에서 플렉스 회로는 브래킷, 스크류, 및 스크류 보스(screw boss)를 사용하여 접지 평면에 부착될 수 있다.
본 발명의 추가 특징들, 그의 본질 및 다양한 장점들은 첨부 도면들 및 바람직한 실시예들의 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 전기적 연결이 전도성 주변 하우징 부재와 같은 전도성 하우징 구조에 이루어지는 안테나 구조들이 제공될 수 있는 타입의 예시적 전자 디바이스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 전기적 연결들이 전도성 주변 하우징 부재에 이루어지는 도 1에 도시된 타입의 전자 디바이스의 내부 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 접지 플레이트 부재와 같은 내부 하우징 구조와 전도성 주변 하우징 부재 사이의 전기적 연결을 형성하는데 사용될 수 있는 예시적 구조들을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 플렉스 회로 및 연관된 구조들이 전기적 연결을 전도성 주변 하우징 부재에 형성하는데 어떻게 사용될 수 있는지를 도시하는 도 1 및 도 2에 도시된 타입의 전자 디바이스의 내부 부분의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 도4에 도시된 타입의 플렉스 회로 연결 배치를 갖는 전자 디바이스의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 5의 플렉스 회로 연결 구조들의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전도성 주변 하우징 부재에 부착되는 플렉스 회로의 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 핫 바 도구를 사용하는 어셈블리 동안 플렉스 회로 구조들 및 전도성 주변 하우징 부재의 일부의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 핫 바 도구 및 지지 구조를 사용하는 어셈블리 동안 플렉스 회로 구조들 및 전도성 주변 하우징 부재의 일부의 측면도이다.
전자 디바이스들에는 무선 통신 회로가 제공될 수 있다. 하나 이상의 무선 통신 대역들 내의 무선 통신들을 지원하기 위해 무선 통신 회로가 사용될 수 있다. 전자 디바이스 내의 안테나 구조들은 무선 주파수 신호들을 송신 및 수신하는데 사용될 수 있다.
무선 통신 회로를 포함하는 예시적 전자 디바이스는 도 1에 도시되어 있다. 도 1의 디바이스(10)는 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 통합 컴퓨터를 갖는 컴퓨터 모니터, 데스크톱 컴퓨터, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 희망한다면, 전자 디바이스(10)는 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 다른 핸드헬드 디바이스들, 손목시계 디바이스, 펜던트(pendant) 디바이스, 이어피스 디바이스와 같은 휴대용 디바이스, 또는 다른 소형 휴대용 디바이스일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 하우징(11)과 같은 하우징을 가질 수 있다. 하우징(11)은 플라스틱, 금속, 탄소 섬유 및 다른 섬유 복합체들, 세라믹, 유리, 목재와 같은 재료들, 다른 재료들, 또는 이 재료들의 조합들로 형성될 수 있다. 디바이스(10)는 하우징(11)의 일부 또는 전부가 단일 재료(예를 들어, 단일 주조 또는 기계 가공된 금속, 단일 성형 플라스틱 등)로 형성되는 유니바디(unibody) 구성을 사용하여 형성될 수 있거나 프레임 구조들, 하우징 측벽 구조들, 및 파스너들, 접착제, 및 다른 부착 메커니즘들을 사용하여 함께 어셈블리되는 다른 구조들로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 예시적 배치에서, 하우징(11)은 전도성 주변 하우징 부재(12)를 포함한다. 전도성 주변 하우징 부재(12)는 디바이스(10)의 직사각형 주위를 도는(run around) 링 형상을 가질 수 있다. 간극들(30)과 같은 하나 이상의 간극들은 전도성 주변 하우징 부재(12)에 형성될 수 있다. 간극들(30)과 같은 간극들은 플라스틱과 같은 유전체로 충진될 수 있고 전도성 주변 하우징 부재의 그렇지않다면 연속적인 형상을 차단할 수 있다. 전도성 주변 하우징 부재는 임의의 적절한 수의 간극들(30)(예를 들어, 1개 초과, 2개 초과, 3개 이상, 3개 미만 등)을 가질 수 있다.
전도성 주변 하우징 부재(12)는 금속과 같은 내구성 재료로 형성될 수 있다. 스테인리스강은 스테인리스강이 미학적으로 매력적이고, 강하기 때문에 하우징 부재(12)를 형성하는데 사용될 수 있고, 제조 동안 기계 가공될 수 있다. 희망한다면 다른 금속들이 사용될 수 있다. 하우징(11)의 후면은 플라스틱, 유리, 금속, 세라믹 복합체들, 또는 다른 적절한 재료들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(11)의 후면은 추가 강도를 위한 내부 금속 층에 의해 지지되는 영역들을 갖는 유리 플레이트로 형성될 수 있다. 전도성 주변 하우징 부재(12)는 (예를 들어, 디스플레이(14)를 위한 베즐(bezel)의 역할을 하기 위해) 수직 차원(Z)으로 비교적 짧을 수 있거나 또는 (예를 들어, 도 1의 예시적 배치에 도시된 바와 같은 하우징(11)의 측벽들의 역할을 하기 위해) 더 높을 수 있다.
디바이스(10)는 버튼들, 입력-출력 포트 커넥터들, 착탈식 매체를 위한 포트들, 센서들, 마이크로폰들, 스피커들, 상태 표시자들과 같은 구성요소들, 및 다른 디바이스 구성요소들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들어 디바이스(10)는 메뉴 버튼(16)과 같은 버튼들을 포함할 수 있다. 디바이스(10)는 (예를 들어, 디바이스(10)에 대한 이어 스피커의 역할을 하기 위해) 스피커 포트(18)와 같은 스피커 포트를 포함할 수도 있다.
하나 이상의 안테나들은 디바이스(10)에 형성될 수 있다. 안테나들은 예를 들어 디스플레이(14)의 전도성 요소들로부터의 분리를 제공하기 위해 위치들(24 및 26)과 같은 위치들에 형성될 수 있다. 안테나들은 단일 대역 및 다중대역 안테나 구조들을 사용하여 형성될 수 있다. 안테나들에 의해 커버될 수 있는 통신 대역들의 예들은 셀룰러 전화 대역들(예를 들어, 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, 및 2100 MHz의 대역들), 위성 항법 대역들(예를 들어, 1575 MHz의 위성 위치 확인 시스템 대역), 2.4 GHz 및 5 GHz의 IEEE 802.11(WiFi®) 대역과 같은 무선 근거리 통신망 대역들, 2.4 GHz의 블루투스 대역 등을 포함한다. 디바이스(10) 내의 안테나들에 대해 사용될 수 있는 안테나 구성들의 예들은 모노폴 안테나들, 다이폴 안테나들, 스트립 안테나들, 패치 안테나들, 역 F 안테나들, 코일 안테나들, 평면 역 F 안테나들, 개방 슬롯 안테나들, 폐쇄 슬롯 안테나들, 루프 안테나들, 다수의 타입들의 안테나 구조들을 포함하는 하이브리드 안테나들, 또는 다른 적절한 안테나 구조들을 포함한다.
디바이스(10)는 디스플레이(14)와 같은 하나 이상의 디스플레이들을 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 액정 디스플레이(LCD), OLED(organic light-emitting diode) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 전자 잉크 디스플레이 등일 수 있다. 터치 센서는 디스플레이(14)로 통합될 수 있다(즉, 디스플레이(14)는 터치 스크린일 수 있음). 터치 센서는 음향 터치 센서, 저항성 터치 센서, 압전 터치 센서, 용량성 터치 센서(예를 들어, 인듐 주석 산화물 커패시터 전극들의 어레이에 기초한 터치 센서), 또는 다른 터치 기술들에 기초한 터치 센서일 수 있다.
디스플레이(14)는 유리 또는 플라스틱 층과 같은 투명한 평면 전도성 부재에 의해 커버될 수 있다. 때때로 커버 유리 층 또는 커버 유리로 지칭되는 디스플레이(14)에 대한 커버 층은 도 1에 도시된 바와 같이, 실질적으로 디바이스(10)의 전면 모두에 걸쳐 연장될 수 있다. 커버 유리의 직사각형 중심 부분(도 1 내의 파선(20)에 의해 둘러싸여짐)은 이미지 픽셀들의 어레이를 포함하고 때때로 디스플레이의 활성 부분으로 지칭된다. 커버 유리의 주변 외부 부분(즉, 도 1의 직사각형 주변 링(22))은 임의의 활성 이미지 픽셀들을 포함하지 않고 때때로 디스플레이(14)의 비활성 부분으로 지칭된다. 블랙 잉크의 주변 링과 같은 패턴화된 불투명 마스킹 층은 사용자의 시야로부터 내부 디바이스 구성요소들을 숨기기 위해 비활성 부분(22) 아래에 형성될 수 있다.
도 2는 안테나들(40L 및 40U)이 하우징(12) 내에서 어떻게 구현될 수 있는지를 도시하는 디바이스(10)의 내부 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 접지 평면(G)은 하우징(12) 내에 형성될 수 있다. 접지 평면(G)은 안테나들(40L 및 40U)에 대한 안테나 접지를 형성할 수 있다. 접지 평면(G)은 안테나 접지의 역할을 할 수 있기 때문에, 접지 평면(G)은 때때로 안테나 접지, 접지, 또는 접지 평면 요소(예들로서)로 지칭될 수 있다. 디바이스(10) 내에 구성요소들(31)을 장착하기 위해 하나 이상의 인쇄 회로 기판들 또는 다른 장착 구조들이 사용될 수 있다. 구성요소들(31)은 전송 라인들(52L 및 52U)을 사용하여 안테나들(40U 및 40L)에 결합되는 무선 주파수 송수신기 회로들, 프로세서들, 주문형 집적 회로들, 카메라들, 센서들, 스위치들, 커넥터들, 버튼들, 및 다른 전자 디바이스 구성요소들을 포함할 수 있다.
디바이스(10)의 중심 부분(C)에서, 접지 평면(G)은 전도성 하우징 미드플레이트 부재(때때로 내부 하우징 플레이트 또는 플레이너 내부 하우징 구조들로 지칭됨)와 같은 전도성 구조들에 의해 형성될 수 있다. 접지 평면(G)의 구조들은 부재(12)의 좌측 및 우측 에지들 사이에 연결될 수 있다. 전도성 접지 트레이스들을 갖는 인쇄 회로 기판들(예를 들어, 구성요소들(31)을 장착하기 위해 사용되는 하나 이상의 인쇄 회로 기판들)은 접지 평면(G)의 일부를 형성할 수 있다.
미드플레이트 부재는 함께 용접되는 하나 이상의 개별 섹션들(예를 들어, 패턴화된 시트 금속 섹션들)을 가질 수 있다. 미드플레이트 구조들의 부분들은 (예를 들어, 어떤 전도성 접지도 요구되지 않는 디바이스의 내부 부분들, 즉 영역들(24 및 26) 내의 안테나들(40U 및 40L)의 그러한 유전체 충진 부분들에 구조적 지지를 제공하기 위해) 사출 성형 플라스틱으로 코팅될 수 있다.
디바이스(10)의 단부들(24 및 26)에서, 접지 평면(G)의 형상은 접지에 연계되는 전도성 구조들의 형상들 및 위치들에 의해 결정될 수 있다. 도 2의 간략한 레이아웃 내의 접지 평면(G)은 직선 상부 에지(UE) 및 직선 하부 에지(LE)를 갖는다. 실제 디바이스들에서, 접지 평면(G)의 상부 및 하부 에지들 및 전도성 주변 하우징 부재(12)의 내부 표면은 일반적으로 디바이스(10)에 존재하는 개별 전도성 구조들의 형상들에 의해 결정되는 더 복잡한 형상들을 갖는다. 접지 평면(G)을 형성하기 위해 중첩될 수 있고 부재(12)의 내부 표면의 형상에 영향을 미칠 수 있는 전도성 구조들의 예들은 디바이스(10) 내의 하우징 구조들(예를 들어, 돌출 부분들을 가질 수 있는 전도성 하우징 미드플레이트 구조), 전도성 구성요소들(예를 들어, 스위치들, 카메라들, 데이터 커넥터들, 플렉스 회로들 및 강성 인쇄 회로 기판들과 같은 인쇄 회로들, 무선 주파수 차폐 캔들(shielding cans), 버튼들 및 전도성 버튼 장착 구조들), 및 다른 전도성 구조들을 포함한다. 도 2의 예시적 레이아웃에서, 접지 평면(G)의 일부를 형성하기 위해 도전성이고 접지에 연계되는 디바이스(10)의 부분들은 음영 처리되고 중심 부분(C)과 인접해 있다.
개구부들(138 및 140)과 같은 개구부들(때때로 간극들로 지칭됨)은 접지 평면(G)과 주변 전도성 하우징 부재(12)의 각각의 부분들 사이에 형성될 수 있다. 개구부들(138 및 140)은 에어, 플라스틱, 및 다른 유전체들로 충진될 수 있고 따라서 때때로 유전체 충진 간극들 또는 개구부들로 지칭된다. 개구부들(138 및 140)은 안테나 구조들(40U 및 40L)과 연관될 수 있다.
하부 안테나(40L)는 접지 평면(G) 및 전도성 하우징 부재(12)의 하부 부분들의 형상에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 형상을 갖는 루프 안테나 구조에 의해 형성될 수 있다. 도 2의 예에서, 개구부(138)는 직사각형인 것으로 도시되지만, 이것은 단지 예시적이다. 실제로, 개구부(138)의 형상은 마이크로폰, 플렉스 회로 트레이스들, 데이터 포트 커넥터, 버튼들, 스피커 등과 같은 영역(26) 내의 전도성 구조들의 배치에 의해 좌우될 수 있다.
하부 안테나(40L)는 포지티브 안테나 피드 단자(58L) 및 접지 안테나 피드 단자(54L)로 구성되는 안테나 피드를 사용하여 급전될 수 있다. 전송 라인(52L)은 하부 안테나(40L)를 위한 안테나 피드에 결합될 수 있다. 간극(30')은 안테나(40L)의 주파수 응답을 구성하는데 도움이 되는 커패시턴스를 형성할 수 있다. 희망한다면, 디바이스(10)는 전도성 하우징 부분들, 정합 회로 요소들, 및 전송 라인(52L)의 임피던스를 안테나(40L)에 정합시키는데 도움이 되는 다른 구조들 및 구성요소들을 가질 수 있다.
안테나(40U)는 2개의 브랜치 역 F 안테나일 수 있다. 안테나(40U)를 안테나 피드 단자들(58U 및 54U)에 급전하기 위해 전송 라인(52U)이 사용될 수 있다. 전도성 구조들(150)은 유전체 개구부(140)를 브리지하고 접지 평면(G)을 주변 하우징 부재(12)에 대해 전기적으로 단락시키는 단락 경로를 형성할 수 있다. 안테나 급전 단자(58U)를 지점(152)에서 주변 전도성 부재(12)에 연결하기 위해 전도성 구조(148)(구조들(150) 또는 다른 적절한 구조들을 형성하는데 사용되는 타입의 구조들을 사용하여 형성될 수 있음) 및 정합 회로(M)가 사용될 수 있다. 구조들(148 및 150)과 같은 전도성 구조들(때때로 전도성 경로들로 지칭됨)은 플렉스 회로 트레이스들, 전도성 하우징 구조들, 스프링들, 스크류들, 용접 연결들, 땜납 조인트들, 브래킷들, 금속 플레이트들, 또는 다른 전도성 구조들에 의해 형성될 수 있다.
간극들(30', 30'', 및 30''')과 같은 간극들(예를 들어, 도 1의 간극들(30))은 주변 전도성 부재(12)에 존재할 수 있다. 팬텀 간극은 희망한다면 미학적 대칭을 위해 디바이스(10)의 하부 우측 부분에 제공될 수 있다. 간극들(30', 30'', 및 30''')의 존재는 주변 전도성 하우징 부재(12)를 세그먼트들로 분할할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주변 전도성 부재(12)는 제1 세그먼트(12-1), 제2 세그먼트(12-2), 및 제3 세그먼트(12-3)를 포함할 수 있다.
세그먼트(12-1)는 안테나(40U)에 대한 안테나 공진 요소 아암들을 형성할 수 있다. 특히, 세그먼트(12-1)의 제1 부분(세그먼트)은 (세그먼트(12-1)가 공급되는) 지점(152)에서 간극(30'')에 의해 정의되는 세그먼트(12-1)의 단부까지 연장될 수 있고 세그먼트(12-1)의 제2 부분(세그먼트)은 지점(152)에서 간극(30''')에 의해 정의되는 세그먼트(12-1)의 대향 단부까지 연장될 수 있다. 세그먼트(12-1)의 제1 및 제2 부분들은 역 F 안테나의 각각의 브랜치들을 형성할 수 있고 안테나(40U)에 대한 각각의 LB(low band) 및 HB(high band) 안테나 공진들과 연관될 수 있다. 부재(12-1)의 길이를 따르는 구조들(148 및 150)의 상대 위치들은 안테나(40U)의 응답에 영향을 미칠 수 있고 안테나(40U)를 튜닝시키기 위해 선택될 수 있다. 안테나 튜닝 조정들은 정합 회로(M)를 조정하고, 경로들(148 및 150)을 형성하는데 사용되는 구성요소들의 구성을 조정하고, 개구부(140)의 형상들을 조정하는 등에 의해 이루어질 수도 있다. 안테나(40L)가 마찬가지로 조정될 수 있다.
하나의 예시적 배치의 경우, 안테나(40L)는 5개의 통신 대역들(예를 들어, 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, 및 2100 MHz) 내의 송신 및 수신 부대역들을 커버할 수 있다. 안테나(40U)는 예로서, 이 5개의 예시적 통신 대역들의 서브세트를 커버하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 안테나(40U)는 2개의 관심 수신 대역들, 및 튜닝에 따라 4개의 관심 수신 대역들을 커버하도록 구성될 수 있다.
도 2의 단락 경로(150)(예를 들어, 주변에 둘러싸인 유전체 개구부(140)에 걸치는 안테나(40U) 내의 전기적 경로)를 형성하기 위해(전도성 주변 하우징 부재(12)를 접지 평면(G)에 대해 단락시키기 위해) 사용될 수 있는 예시적 구조들은 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 경로(150)는 디바이스(10)를 형성하기 위해 사용되는 제조 프로세스의 일부로서 조정될 수 있는 플렉스 회로(160)와 같은 하나 이상의 구성요소들을 포함할 수 있다. 플렉스 회로들은, 또한 때때로 가요성 인쇄 회로들로 지칭되는데, 가요성 유전체 층들(전형적으로 폴리이미드 또는 다른 가요성 폴리머 시트들) 및 전도성 트레이스들(예를 들어 구리 트레이스들 또는 금으로 코팅된 구리 트레이스들과 같은 금속 트레이스들)을 포함한다. 플렉스 회로 상의 트레이스 패턴의 레이아웃은 디바이스(10) 내의 나머지 구조들의 레이아웃(예를 들어, 미드플레이트 구조들(G) 및 전도성 주변 하우징 부재(12)와 같은 구조 부재들의 크기 및 형상)과 개별적으로 조정될 수 있다. 저항기들, 커패시터들, 및 인덕터들과 같은 튜닝 구성요소들은 플렉스 회로에 추가될 수도 있다. 안테나(40U)에 대한 조정들은 일반적으로 부재(12) 또는 다른 하우징 구조들의 기계 가공을 변경하는 것보다 플렉스 회로(160)와 같은 구조에 대한 튜닝 구성요소들 및 트레이스 레이아웃을 변경함으로써 더 용이하게 이루어질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 플렉스 회로(160)는 트레이스(162)와 같은 하나 이상의 트레이스들을 포함한다. 안테나(40U)를 조정하기 위해 경로(150)에 이루어질 수 있는 변경들은 트레이스(162)의 길이에 대한 변경들, 트레이스(162)의 폭에 대한 변경들, 트레이스(162)의 형상에 대한 변경들, 커패시터들, 저항기들, 인덕터들의 추가 또는 제거와 같은 플렉스 회로(162) 상의 정합 회로 구성요소들의 추가 또는 제거, 및 도 3에 도시된 플렉스 회로(160) 및 다른 구조들의 특성에 대한 다른 변경들을 포함한다.
도 3의 예시적 배치에서, 플렉스 회로(160)는 땜납 및 웰드들(welds)의 조합을 사용하여 전도성 주변 하우징 부재(12)(예를 들어, 하우징 부재 세그먼트(12-1))에 연결되었다. 금속 부재(166)를 전도성 주변 하우징 부재(12)에 연결하기 위해 웰드들(164)이 사용되었다. 금속 부재(166)는 땜납(172)이 침투되어 부재(166)를 적소에 유지하는데 도움이 되는 것을 허용하는 하나 이상의 개구부들(도 3에 도시되지 않음)을 갖는 금속 플레이트일 수 있다. 땜납(172)은 금속 부재(166)와 땜납 패드(168)와 같은 플렉스 회로(160) 상의 트레이스들 사이에 연결을 형성할 수 있다.
유전체 구조들(170)과 같은 플렉스 회로 유전체 층 부분들은 땜납(172)이 웰드들(164) 부근의 금속 부재(166) 아래에 흐르는 것을 방지하는데 도움이 될 수 있다. 웰드들(164)을 형성하는 프로세스는 (예를 들어, 땜납 호환가능 코팅이 부재(166) 상에 형성되는 구성들에서 부재(166)의 표면 코팅 층의 일부를 파괴하거나 심지어 제거함으로써) 웰드들(164) 부근의 부재(166)의 표면을 파괴하는 경향이 있다. 부재(166) 상의 이러한 파괴 표면은 일관된 땜납 조인트들을 땜납(172)으로 형성하는 부재(166)의 다른 부분들(예를 들어, 영역(184) 내의 부재(166)의 부분들)만큼 적절하지 않다. 그러므로, 용접에 노출되어 왔던 부재(166)의 영역들(즉, 도 3의 예에서 웰드들(164) 부근의 부재(166)의 부분들)에 플렉스 회로(160)와 부재(166) 사이의 구조들(170)과 같은 유전체 구조들을 삽입하는 것이 바람직할 수 있다. 구조들(170)이 땜납 패드(168)의 에지들을 (도 3의 예시적 배치에서) 커버하기 때문에, 땜납 패드(168)의 이 부분들은 땜납(172)을 거부할 것이다. 그러므로, 땜납(172)은 웰드들(164)에서 떨어져 있는 부재(166)의 부분들에 한정될 것이다.
부재(166)와 플렉스 회로(160) 상의 땜납 패드(168) 사이에 만족스러운 땜납 조인트를 동시에 형성하면서 부재(166)와 하우징 부재(12) 사이에 웰드들(164)의 만족스러운 형성을 보장하기 위해, 부재(166)를 니켈과 같은 재료(또는 주석, 금 등과 같은 다른 재료들)로 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 예로서, 부재(166)는 니켈 또는 다른 땜납 호환가능 코팅으로 도금되었던 스테인리스강 플레이트로 형성될 수 있다. 부재(166) 상의 니켈 코팅 또는 다른 땜납 호환가능 코팅은 땜납(172)과 부재(166) 사이에 양호한 전기적 연결을 형성하면서 땜납(172)이 부재(166)에 부착되는데 도움이 될 수 있다. 땜납 패드(168)는 땜납(172)으로 만족스러운 접합을 형성하는 금 도금 구리 또는 다른 도체로 형성될 수 있다.
플렉스 회로(160) 내의 트레이스들(162)은 땜납(176)을 사용하여 브래킷(174)에 납땜될 수 있다. 희망한다면, 브래킷(174)은 경로(150)를 형성하기 위해 플렉스 회로(160)가 디바이스(10)에 설치되기 전에 플렉스 회로(160)에 납땜될 수 있다. 전기적 및 기계적 연결을 금속 스크류 보스(180)에 형성하기 위해 금속 스크류(178)가 사용될 수 있다. 스크류 보스(180)는 웰드들(182)을 사용하여 접지 평면(G)(예를 들어, 금속 미드플레이트 부재 또는 다른 내부 하우징 구조들)에 용접될 수 있다. 접지 평면(G)의 금속 미드플레이트 부재 또는 다른 구조들은 내부 디바이스 구성요소들을 수용하는 장착 특징들을 형성하기 위해 기계 가공되었던 스테인리스강(예를 들어, 시트 금속) 구조들로 형성될 수 있다.
도 4는 전도성 경로(150)를 형성하는데 사용될 수 있는 예시적 구조들의 분해 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 주변 하우징 부재는 부재(166)가 (예를 들어, 부재(166)를 립(186)의 하면에 부착하는 도 3의 웰드들(164)을 사용하여) 부착될 수 있는 립(186) 또는 다른 돌출 구조와 같은 특징을 가질 수 있다. 땜납은 이하의 납땜과 함께 경로(150)의 구조들을 유지하는데 도움이 되도록 구멍(194)으로 흐를 수 있다.
브래킷(174)은 개구부(192)를 둘러싸는 프롱들(prongs)(190)을 가질 수 있다. 개구부(192)는 스크류(178)가 스크류 보스(180)(도 3)로 고정될 때 스크류(178)를 수용할 수 있다. 조립될 때, 전류는 플렉스 회로(160)의 내부 트레이스들로부터 브래킷(174), 스크류(178), 스크류 보스(180)로, 및 접지(G)(보스(180)가 연결되는)로 흐를 수 있다.
도 5는 경로(150) 부근의 디바이스(10)의 분해 사시도이다. 접지 평면(G)(예를 들어, 디바이스(10)에 대한 미드플레이트 하우징 구조)은 플라스틱 코팅 시트 금속 영역(198)과 같은 영역들을 포함할 수 있다. 플라스틱 연장 플레이트(196)는 접지(G)의 상부 에지를 따라 영역(140)으로 연장된다. 연장 플레이트(196)가 유전체로 형성되기 때문에, 플레이트(196)는 유전체 개구부(140)의 일부를 형성한다.
층 부분들(170)(예를 들어, 플렉스 회로(160)와 연관된 패턴화된 폴리이미드 층)을 차폐하는 것은 땜납 패드(168)의 각 단부의 일부만(즉, 주변 전도성 하우징 부재(12)의 부재(166)와 립(186) 사이의 웰드들(164) 아래의 부분)을 커버할 수 있어, 도 5에서 보여지는 땜납 패드(168)의 노출 부분은 "T" 형상을 형성한다. 희망한다면 패드(168) 상의 땜납이 웰드들(164) 부근의 부재(166)의 하면과 접촉하는 것을 방지하기 위해 폴리이미드 또는 다른 재료들의 다른 패턴들이 사용될 수 있다.
도 6은 도 5의 디바이스(10)의 내부 부분들의 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 부재(166)가 주변 전도성 하우징 부재(12)의 립(168)의 하부 부분에 부착될 때, 부재(166)의 일부는 개구부(194)의 일부를 노출시키기 위해 충분히 돌출될 수 있다. 패드(168)는 부재(166) 아래로부터 다소 돌출될 수도 있다.
도 6의 라인(200)을 따라 절취되고 방향(202)에서 보여지는 주변 전도성 하우징 부재(12) 상의 부재(166)의 측단면도가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 부재(166)의 에지 아래로부터의 땜납 패드(168)의 돌출은 땜납 부분(172-1)이 부재(166)의 전면(204) 위로 연장되는 것을 허용한다. 구멍(194)은 땜납(172-2)이 주변 전도성 하우징 부재의 립 부분(186)의 전면(206) 위로 연장되는 것을 허용한다. 땜납(172)을 이 방법으로 분배하는 것은 도 7의 구조들을 적소에 유지하는데 도움이 될 수 있다.
납땜 동작들은 도 8에 예시되는 타입의 핫 바 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 부재(166)의 하면은 부재(166)를 웰드들(164)로 주변 전도성 하우징 부재(12)에 용접한 후에 땜납 플럭스(212)로 코팅될 수 있다. 핫 바 납땜 헤드(208)는 방향(210)의 상방으로 이동될 수 있다. 이것은 부재(166) 및 주변 전도성 하우징 부재(12)에 대한 플렉스 회로(160)를 압축한다. 땜납(172)은 핫 바(208)로부터의 열에 의해 용융됨으로써, 플렉스 회로(160)의 트레이스들과 부재(166) 사이에 땜납 조인트를 형성한다. 부재(166)는 땜납 조인트들을 수락하는 재료(예를 들어, 니켈 도금 스테인리스강)로 형성되는 것이 바람직하다. 희망한다면, 주변 전도성 부재(12)의 일부는 구조(166)를 형성하기 위해 기계 가공되고 땜납 조인트 형성을 용이하게 하는 니켈 또는 다른 적절한 물질들로 도금될 수 있다. 주변 전도성 하우징 부재(12)에 용접되는 부재(166)와 같은 개별 부재의 사용은 단지 예시적이다.
플렉스 회로(160)를 주변 전도성 하우징 부재(12)에 부착하는데 사용될 수 있는 다른 예시적 핫 바 납땜 배치는 도 9에 도시되어 있다. 도 9에 도시된 타입의 배치의 경우, 핫 바 납땜 헤드(208)는 방향(210)보다는 오히려 방향(214)으로 주변 전도성 하우징 부재(12)에 대해 지탱될 수 있다. 도 9의 구조들이 납땜 동안 함께 압축되는 것을 보장하기 위해, 지지체(216)는 대향 방향(210)으로 플렉스 회로(160)에 대해 프레스될 수 있다.
플렉스 회로(160)와 부재(166) 사이의 연결 및 그것에 의해 주변 전도성 하우징 부재(12)를 형성하는 핫 바 납땜의 사용은 단지 예시적이다. 희망한다면 다른 타입들의 연결들이 형성될 수 있다.
예를 들어, 핫 바(208)를 사용하는 대신에 땜납(172)을 용융하는데 필요한 열을 공급하기 위해 레이저 납땜 기술들이 사용될 수 있다.
다른 예로서, 하나의 자기 점화 재료(예를 들어, 나노포일□)는 땜납 플럭스(212) 대신에 땜납 조인트에 배치될 수 있다. 자기 점화 재료의 노출된 꼬리 부분은 점화를 개시하기 위해 레이저 광에 노출될 수 있다. 그 다음, 자기 점화 재료는 자체 소모되고 충분한 열을 생성하여 땜납 조인트를 형성할 수 있다.
희망한다면, 부재(166)는 주변 전도성 하우징 부재(12)에 부착되기 전에 플렉스 회로(160)에 납땜될 수 있다. 부재(166) 및 플렉스(160)의 부착에 이어, 부재(166) 및 플렉스(160)에 의해 형성되는 어셈블리는 주변 전도성 하우징 부재(12)에 용접될 수 있다.
전도성 에폭시 또는 다른 전도성 접착제들과 같은 재료들은 플렉스 회로(160)를 부착하는데 사용될 수도 있다. 이 타입의 배치의 경우, 땜납(172)은 전도성 접착제로 대체될 수 있다.
전도성 접착제 또는 땜납의 사용은 연결되고 있는 구성요소들의 표면들을 처리함으로써 감소 또는 제거될 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드 함유 금 도금 층은 패드(168) 상에 형성될 수 있다. 그 다음, 플렉스 회로(160)는 고무 심을 갖는 브래킷을 사용하여 주변 전도성 하우징 부재(12)에 대해 압축될 수 있다. 이 방법으로 압축될 때, 플렉스 회로(160)의 표면 내의 날카로운 다이아몬드 입자들 또는 다른 입자들은 만족스러운 전기적 접촉을 형성하기 위해 주변 전도성 하우징 부재(12)로 침투될 수 있다.
희망한다면, 부재(166)는 그의 측면들 각각 상에 상이하게 도금될 수 있다. 예를 들어, 부재(166)의 일측면은 (예를 들어, 땜납(172)을 수용하기 위해) 니켈로 도금될 수 있고 부재(166)의 타측면은 웰드들(164)을 형성하는데 최적화되는 물질로 도금될 수 있거나 도금되지 않은 채로 남겨질 수 있다. 다른 예로서, 주석계 도금은 땜납(172) 및 플렉스 회로(160)에 인접하여 형성될 수 있고 니켈 도금 층은 웰드들(164)에 인접한 부재(166)의 측면 상에 형성될 수 있다. 금 도금은 땜납 측면 및 도금되지 않은 채로 남겨진 타측면 등 상에 형성될 수 있다. 일측면이 (예를 들어, 주석 도금 또는 니켈 도금을 사용하여) 땜납 조인트들을 형성하는데 최적화되는 한편 타측면이 (예를 들어, 웰드들을 방해할 수 있었던 주석과 같은 코팅을 포함하는 것보다 도금되지 않은 채로 남겨짐으로써) 웰드들을 형성하는데 최적화되는 도금 구성을 사용하는 것은 부재(166)를 원조하여 웰드들의 사용으로 이익을 얻는 부재(12)와 같은 구조들 및 땜납의 사용으로 이익을 얻는 패드(168) 및 플렉스 회로(160)와 같은 구조들 둘 다에 연결을 형성할 수 있다.
실시예에 따르면, 안테나에 대한 안테나 접지를 형성하는 전도성 구조들을 갖고 하우징의 적어도 일부 에지들 주위를 돌고 안테나의 적어도 일부를 형성하는 주변 전도성 부재를 갖는 하우징 - 안테나 접지 및 주변 전도성 부재는 간극에 의해 분리됨 - 및 간극을 브리지하는 전도성 경로 - 전도성 경로는 주변 전도성 부재에 부착되는 플렉스 회로를 포함함 - 를 포함하는 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 간극은 적어도 일부 플라스틱을 포함하는 유전체 충진 개구부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 또한 전도성 경로의 일부를 형성하는 금속 구조를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 금속 구조는 제2 금속으로 코팅되는 제1 금속을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 금속 구조는 금속 플레이트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 또한 금속 플레이트가 주변 전도성 부재에 용접되는 웰드들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 또한 금속 플레이트가 플렉스 회로 내의 트레이스에 연결되는 땜납 - 트레이스는 전도성 경로의 일부를 형성함 - 을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 주변 전도성 부재는 스테인리스강을 포함하고, 금속 플레이트는 제2 금속의 도금 층으로 적어도 부분적으로 코팅되는 제1 금속을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 금속 플레이트는 대향하는 제1 및 제2 표면들을 갖고, 제1 표면은 주변 전도성 부재에 부착되며, 제2 표면은 땜납이 연결되는 땜납 호환가능 코팅을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 또한 플렉스 회로 내의 트레이스를 안테나 접지에 부착하도록 구성된 스크류 및 브래킷을 포함한다.
실시예에 따르면, 전도성 전자 디바이스 하우징 구조, 적어도 하나의 전도성 트레이스를 갖는 플렉스 회로, 및 플렉스 회로와 전도성 전자 디바이스 하우징 구조 사이에 삽입되고 전도성 트레이스를 전도성 전자 디바이스 하우징 구조에 연결하는 전도성 부재를 포함하는 장치가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 전도성 부재는 금속 구조를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 금속 구조는 전도성 부재에 용접되고, 전도성 트레이스는 금속 구조에 납땜된다.
다른 실시예에 따르면, 금속 구조는 도금 층으로 코팅된 스테인레스강을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도금 층은 니켈, 주석, 및 금 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예에 따르면, 주변 전도성 부재를 갖는 하우징, 웰드들로 주변 전도성 부재에 용접되는 금속 부재, 및 금속 부재에 연결되는 적어도 하나의 전도성 트레이스를 포함하는 가요성 폴리머 기판을 포함하는 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전도성 트레이스는 땜납 패드를 포함하고, 땜납 패드는 땜납으로 금속 부재에 납땜된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 또한 땜납 패드의 적어도 일부를 중첩시키고 땜납이 웰드들 부근의 금속 부재에 접촉하는 것을 방지하는데 도움이 되는 유전체 층 부분들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 주변 전도성 부재는 직사각형 링 형상을 갖는 주변 금속 하우징 부재를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 또한 접지 평면 구조들 - 접지 평면 구조들 및 주변 금속 하우징 부재의 적어도 일부는 전자 디바이스 내에 적어도 하나의 안테나를 형성함 - , 및 전도성 트레이스와 접지 평면 구조들 사이의 전기적 경로에 삽입되는 금속 브래킷을 포함한다.
상술한 것은 단지 본 발명의 원리들을 예시하는 것이고 다양한 수정들은 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나는 것 없이 당업자들에 의해 이루어질 수 있다. 상기 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스로서,
    안테나에 대한 안테나 접지를 형성하는 전도성 구조체들을 갖는 하우징 - 상기 하우징은, 상기 하우징의 적어도 일부 에지들 주위를 돌고(run) 상기 안테나의 적어도 일부를 형성하는 주변 전도성 부재를 가지며, 상기 안테나 접지 및 상기 주변 전도성 부재는 간극(gap)에 의해 분리됨 - ; 및
    상기 간극을 브리지(bridge)하는 전도성 경로 - 상기 전도성 경로는 상기 주변 전도성 부재에 부착되는 플렉스 회로(flex circuit)를 포함함 -
    를 포함하는 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 간극은 적어도 약간의(some) 플라스틱을 포함하는 유전체 충전 개구부(dielectric-filled opening)를 포함하는 전자 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전도성 경로의 일부를 형성하는 금속 구조체를 더 포함하는 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 구조체는 제2 금속으로 코팅된 제1 금속을 포함하는 전자 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 금속 구조체는 금속 플레이트를 포함하는 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 웰드(weld)들을 더 포함하며, 상기 웰드들을 이용하여 상기 금속 플레이트가 상기 주변 전도성 부재에 용접되는 전자 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 땜납을 더 포함하며, 상기 땜납을 이용하여 상기 금속 플레이트가 상기 플렉스 회로 내의 트레이스에 연결되며, 상기 트레이스는 상기 전도성 경로의 일부를 형성하는 전자 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 주변 전도성 부재는 스테인리스강(stainless steel)을 포함하고, 상기 금속 플레이트는 제2 금속의 도금 층으로 적어도 부분적으로 코팅되는 제1 금속을 포함하는 전자 디바이스.
  9. 제7항에 있어서, 상기 금속 플레이트는 대향하는 제1 표면 및 제2 표면을 갖고, 상기 제1 표면은 상기 주변 전도성 부재에 부착되며, 상기 제2 표면은 상기 땜납이 연결되는 땜납 호환가능 코팅(solder-compatible coating)을 갖는 전자 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 플렉스 회로 내의 트레이스를 상기 안테나 접지에 부착하도록 구성된 스크류 및 브래킷을 더 포함하는 전자 디바이스.
  11. 장치로서,
    전도성 전자 디바이스 하우징 구조체;
    적어도 하나의 전도성 트레이스를 갖는 플렉스 회로; 및
    상기 플렉스 회로와 상기 전도성 전자 디바이스 하우징 구조체 사이에 삽입되고 상기 전도성 트레이스를 상기 전도성 전자 디바이스 하우징 구조체에 연결하는 전도성 부재
    를 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전도성 부재는 금속 구조체를 포함하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 금속 구조체는 상기 전도성 부재에 용접되고, 상기 전도성 트레이스는 상기 금속 구조체에 납땜되는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 금속 구조체는 도금 층으로 코팅된 스테인리스강을 포함하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 도금 층은 니켈, 주석, 및 금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 장치.
  16. 전자 디바이스로서,
    주변 전도성 부재를 갖는 하우징;
    웰드들로 상기 주변 전도성 부재에 용접된 금속 부재; 및
    상기 금속 부재에 연결되는 적어도 하나의 전도성 트레이스를 포함하는 가요성 폴리머 기판(flexible polymer substrate)
    을 포함하는 전자 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전도성 트레이스는 땜납 패드를 포함하고, 상기 땜납 패드는 땜납으로 상기 금속 부재에 납땜되는 전자 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 땜납 패드의 적어도 일부를 중첩시키고 상기 땜납이 상기 웰드들 부근에서 상기 금속 부재에 접촉하는 것을 방지하는데 도움이 되는 유전체 층 부분들을 더 포함하는 전자 디바이스.
  19. 제16항에 있어서, 상기 주변 전도성 부재는 직사각형 링 형상을 갖는 주변 금속 하우징 부재를 포함하는 전자 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    접지 평면 구조체들 - 상기 접지 평면 구조체들 및 상기 주변 금속 하우징 부재의 적어도 일부는 상기 전자 디바이스 내에 적어도 하나의 안테나를 형성함 - ; 및
    상기 전도성 트레이스와 상기 접지 평면 구조체들 사이의 전기적 경로에 삽입된 금속 블래킷
    을 더 포함하는 전자 디바이스.
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