KR20140036426A - Embedded capacitor antenna - Google Patents

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KR20140036426A
KR20140036426A KR1020120102029A KR20120102029A KR20140036426A KR 20140036426 A KR20140036426 A KR 20140036426A KR 1020120102029 A KR1020120102029 A KR 1020120102029A KR 20120102029 A KR20120102029 A KR 20120102029A KR 20140036426 A KR20140036426 A KR 20140036426A
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서재민
김은준
이수연
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삼성전자주식회사
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Abstract

The present invention relates to a capacitor-loaded antenna used for a wireless communication terminal capable of self-building a capacitor by integrating metal plates which act as an antenna radiator in a printed circuit board and adjusting the interval between the metal plates. To that end, the antenna integrated in a printed circuit board of a mobile terminal includes: a plurality of first metal conductors which are mounted on the printed circuit board separately from each other; at least one second metal conductor which is mounted on the bottom surface of the printed circuit board and is placed on the same vertical line with an adjacent first metal conductor; and a capacitor which is made up by a dielectric mounted between the first and the second conductor.

Description

캐패시터 내장형 안테나 {Embedded Capacitor Antenna}Capacitor built-in antenna {Embedded Capacitor Antenna}

본 발명은 무선통신 단말기에 사용되는 안테나에 관한 것으로, 안테나 방사체 역할을 하는 금속판을 인쇄회로기판 내부에 실장하고 상기 금속판 사이의 간격을 조절하여 캐패시터를 직접 구현하는 캐패시터 내장형 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to an antenna used in a wireless communication terminal, and more particularly, to a capacitor-embedded antenna for directly implementing a capacitor by mounting a metal plate serving as an antenna radiator inside a printed circuit board and adjusting a gap between the metal plates.

휴대단말기는 무선통신을 위해 안테나가 필요하며, 최근에는 디자인 및 성능상의 이유로 외장형 안테나보다 내장형 안테나가 널리 사용되고 있다. 이러한 안테나는 별도 캐패시터(capacitor) 부품을 이용하여 안테나 공진을 만든 후 그라운드(ground)를 사용하여 방사하는 기술도 사용하고 있다. Portable terminals require antennas for wireless communication, and recently, internal antennas are more widely used than external antennas for design and performance reasons. Such antennas also use a technique of radiating antennas by using a ground to create antenna resonance using separate capacitor components.

캐패시터의 구조를 간략히 설명하면 금속 도전체(예컨대, 금속판) 사이에 유전체가 존재하는 형태로 구성되는 것이 일반적이다. 캐패시터(capacitor)란 전기장(electric filed) 형태로 에너지를 저장하는 수동소자(passive component)로써 전자기기 내부의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)에 장착되어 다양한 용도로 사용되는 부품이다.Briefly describing the structure of the capacitor is generally configured in the form of a dielectric between the metal conductor (for example, metal plate). A capacitor is a passive component that stores energy in the form of an electric filed, and is a component that is mounted on a printed circuit board (PCB) inside an electronic device and used for various purposes.

그리고 유전체(dielectric substance)는 직류 전류는 흐르지 않는 물질로써 전기적 절연체와 같은 역할을 한다. 캐패시터의 용량을 증가시키기 위해 유전율이 큰 물질을 주로 사용하며 유전율이 큰 물질로는 주로 운모, 파라핀, 절연유 등을 사용한다.In addition, a dielectric substance is a substance in which a direct current does not flow and acts as an electrical insulator. In order to increase the capacity of the capacitor, materials with high dielectric constant are mainly used, and materials with high dielectric constant are mainly mica, paraffin, and insulating oil.

안테나 공진 및 다양한 주파수 대역에 대한 활용성을 평가하는데 있어 캐패시터의 정전용량(capacitance) 값은 중요한 기준이 된다. 정전용량(capacitance)은 전기용량으로 불리우기도 하며 전하(electric charge)를 저장할 수 있는 능력을 뜻한다. 즉, 전하를 저장할 수 있는 모든 구성은 정전용량을 가지며, 상기 정전용량 값이 클수록 캐패시터(capacitor)가 더 많은 전류를 전송할 수 있음을 나타낸다.Capacitance values are an important criterion for evaluating antenna resonance and utilization over various frequency bands. Capacitance, also called capacitance, refers to the ability to store electrical charge. That is, every configuration capable of storing charge has a capacitance, which means that the larger the capacitance value, the more current the capacitor can carry.

도 1은 평행구조 금속판 캐패시터의 구성을 단순화한 도면이다. 도 1에서 보여주듯 정전용량(C)은 유전체(14)의 두께, 두 금속판 사이의 거리(16) 또는 금속판의 넓이(A) 등에 따라 달라짐을 알 수 있다. 1 simplifies the configuration of a parallel metal plate capacitor. As shown in FIG. 1, the capacitance C may vary depending on the thickness of the dielectric 14, the distance 16 between the two metal plates, or the width A of the metal plate.

Figure pat00001
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도 1을 참조하면 C는 정전용량을, A는 금속판의 넓이, Dk는 두 금속판 사이에 존재하는 유전체 상수, K는 상수 그리고 t는 두 금속판 사이의 간격(거리)(16)를 나타낸다. 높은 정전용량을 가지는 캐패시터를 얻기 위해서는 유전체 상수(Dk)가 크고[유전율이 큰 물질], 유전체의 두께는 얇고[유전율이 큰 재료일수록 커플링(coupling)을 구현하기 위한 유전체 두께를 줄일 수 있음], 금속판의 넓이(A)가 넓고, 두 금속판 사이의 간격(16)이 작을수록 높은 정전용량을 가지는 캐패시터를 구현할 수 있다. 즉, 두 금속판 사이의 간격(16)이 작을수록 금속판 사이의 커플링을 용이하게 구현 할 수 있다. 커플링(coupling)이란 일반적으로 한 객체에서 다른 객체로 다양한 형태의 에너지가 전송되는 현상을 커플링이라고 한다. 예를 들면, 휴대단말기 회로 또는 전자부품 내 일정영역에서 다른 영역으로 전기적 에너지가 전송되는 현상을 포함한다.Referring to FIG. 1, C is capacitance, A is the width of the metal plate, D k is the dielectric constant existing between the two metal plates, K is the constant, and t is the spacing (distance) 16 between the two metal plates. In order to obtain a capacitor having a high capacitance, the dielectric constant (D k ) is large [a material having a high dielectric constant], the thickness of the dielectric is thin [a material having a high dielectric constant, and the dielectric thickness for coupling can be reduced. ], The wider the area A of the metal plate and the smaller the gap 16 between the two metal plates, the higher capacitance the capacitor can be implemented. That is, the smaller the gap 16 between the two metal plates, the easier coupling between the metal plates can be achieved. Coupling is generally referred to as coupling, in which various forms of energy are transferred from one object to another. For example, a phenomenon in which electrical energy is transferred from one region to another region in a portable terminal circuit or an electronic component.

그러나 위와 같은 특징을 가진 캐패시터를 인쇄회로기판 표면에 실장하여 사용할 경우 몇 가지 문제점을 내포하고 있다. 인쇄회로기판 표면에 실장 된 캐패시터는 주의 온도 및 습도에 따라 최초 실장 위치에서 캐패시터가 이탈되거나 신호손실 및 열을 방출하는 문제점이 있다. 또한, 인쇄회로기판 표면에 실장 된 캐패시터의 경우 휴대단말기 조립 공정 중 인쇄회로기판이 이동하거나 단말기 조립 시 캐패시터가 인쇄회로기판에서 떨어져 나가는 불량이 발생한다. 게다가 조립과정에 문제가 없을 지라도 사용자가 사용도중 휴대단말기를 떨어뜨릴 경우 캐패시터가 파손되거나 인쇄회로기판에서 떨어져 나감으로써 안테나 불량 및 성능이 저하되는 문제점을 내포하고 있다. However, there are some problems when the capacitor having the above characteristics is mounted on the surface of the printed circuit board. Capacitors mounted on the surface of a printed circuit board have a problem in that the capacitors are separated from the initial mounting position or the signal loss and heat are released depending on the temperature and humidity of the attention. In addition, in the case of a capacitor mounted on the surface of the printed circuit board, a defect occurs in that the printed circuit board moves during the assembling process of the portable terminal or the capacitor is separated from the printed circuit board when the terminal is assembled. In addition, even if there is no problem in the assembly process, if the user drops the portable terminal during use, the capacitor is damaged or fall off from the printed circuit board, there is a problem that the antenna failure and performance is degraded.

이에, 기존 캐패시터 용도 및 기능을 유지하면서도 조립 공정상 캐패시터가 인쇄회로기판에서 이탈되는 불량을 없애고 사용 중 외부 충격에도 안테나 성능을 유지하는 안테나에 대한 필요성이 대두되고 있다. Accordingly, there is a need for an antenna that maintains the existing capacitor use and function while eliminating defects in which the capacitor is detached from the printed circuit board during the assembly process and maintaining the antenna performance even during external impact during use.

따라서 본 발명의 목적은 휴대단말기 조립 공정에서 캐패시터가 인쇄회로기판에서 떨어져 나가는 불량을 없애고, 사용도중 외부 충격에도 안테나 성능저하를 방지하는 안테나를 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an antenna that eliminates a defect of a capacitor falling from a printed circuit board in a portable terminal assembly process and prevents antenna performance deterioration even during external impact during use.

상기 목적을 달성하기 위한 휴대 단말의 인쇄회로기판에 내장된 안테나는,An antenna embedded in a printed circuit board of a portable terminal for achieving the above object,

상기 인쇄회로기판의 상면에 복수개가 서로 이격되어 실장되는 제1 금속 도전체와상기 인쇄회로기판의 하면에 실장되고, 서로 이웃하는 제1 금속 도전체와 동일 수직선상에 위치하는 적어도 하나의 제2 금속 도전체 및 동일 수직선상에 위치하는 상기 제1 및 제2 금속 도전체의 사이에 실장되는 유전체로 구성되는 캐패시터를 포함함을 특징으로 한다.A plurality of first metal conductors spaced apart from each other on an upper surface of the printed circuit board and at least one second electrode mounted on a lower surface of the printed circuit board and positioned on the same vertical line as a first metal conductor adjacent to each other; And a capacitor comprising a metal conductor and a dielectric mounted between the first and second metal conductors positioned on the same vertical line.

본 발명의 일 실시 예에 따르면 인쇄회로기판 내부에 구현한 캐패시터는 상기 인쇄회로기판 이동 및 조립 시 캐패시터가 인쇄회로기판 표면에서 떨어져 나가는 불량을 없애는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, the capacitor implemented in the printed circuit board has an effect of eliminating the defect that the capacitor falls off from the surface of the printed circuit board during movement and assembly of the printed circuit board.

기존의 개별 캐패시터를 사용하지 않기 때문에 재료비 절감 효과가 있다. 또한 인쇄회로기판 표면에는 안테나 패턴(pattern)만 존재하고 나머지 안테나 구성은 인쇄회로기판 내부로 숨길 수 있어 기술유출을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. Material cost savings can be achieved by eliminating the use of conventional discrete capacitors. In addition, only the antenna pattern (pattern) is present on the surface of the printed circuit board and the remaining antenna configuration can be hidden inside the printed circuit board can be expected to prevent the effect of technology leakage.

도 1은 평행구조 금속판 캐패시터의 구성을 단순화한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 캐패시터를 인쇄회로기판 표면에 실장 하지 않고 인쇄회로기판 내부에서 안테나 성능을 구현한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 인쇄회로기판 내부에 실장 되는 금속판(안테나 패턴)의 형상 및 위치를 간략히 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 안테나 방사체 역할을 하는 두 개 이상의 금속판이 인쇄회로기판 내부에 실장 된 모습을 도시한 도면,
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 금속판 사이 간격을 조절하는 방법을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 다양한 인쇄회로기판의 단면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 6층 구조를 가지는 도 7의 [a]를 확대해서 단면을 개략적으로 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 도 8과 비교하여 또 다른 실시 예를 보여주는 도면,
도 10 내지 도 11은 종래 기술 대비 본 발명의 캐패시터 내장형 안테나 성능을 보여주는 도면이다.
1 is a simplified view of the configuration of a parallel metal plate capacitor,
2 is a diagram illustrating antenna performance in a printed circuit board without mounting a capacitor on a printed circuit board surface according to an exemplary embodiment of the present invention;
3 is a view briefly showing the shape and position of a metal plate (antenna pattern) mounted in a printed circuit board according to an embodiment of the present invention;
4 is a view illustrating a state in which two or more metal plates serving as antenna radiators are mounted inside a printed circuit board according to an embodiment of the present invention;
5 to 6 is a view showing a method for adjusting the gap between the metal plate according to an embodiment of the present invention,
7 is a cross-sectional view of various printed circuit boards in accordance with an embodiment of the present invention;
8 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged [a] of FIG. 7 having a six-layer structure according to an embodiment of the present invention;
9 is a view showing another embodiment in comparison with FIG. 8 according to an embodiment of the present invention;
10 to 11 is a view showing the performance of the built-in capacitor antenna of the present invention compared to the prior art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐르게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

휴대단말기에서 안테나의 위치는 사용자가 휴대단말기를 손에 파지 할 때 손에 의한 손가림 현상을 최소화 하기 위해 주로 단말기 상단 또는 하단에 위치하게 된다. 본 발명에서는 안테나가 하단에 위치한 휴대단말기를 예를 들어 설명하기로 한다. 또한 다양한 종류의 캐패시터가 존재하지만 발명의 이해를 돕기 위해 가장 대표적인 평행구조 금속판 캐패시터(parallel-plate capacitor)를 이용하여 내장 안테나를 구현한 휴대단말기를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다. The position of the antenna in the portable terminal is mainly located at the top or bottom of the terminal to minimize the hand-wrap phenomenon when the user grips the portable terminal in the hand. In the present invention will be described with an example of a mobile terminal in which the antenna is located at the bottom. In addition, although there are various types of capacitors, the present invention will be described by taking a mobile terminal that implements an internal antenna as an example by using the most representative parallel structure plate-plate capacitor to facilitate understanding of the present invention.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely to illustrate specific technical details of the present invention and to suggest specific examples in order to help understanding of the present invention, but are not intended to limit the scope of the present invention. It is to be understood by those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

본 발명에 사용되는 금속 도전체는 금속판을 포함한다. 본 발명은 캐패시터를 직접 인쇄회로기판 표면에 실장 하는 대신, 안테나 방사체 역할을 하는 두 개 이상의 금속판을 일정한 간격으로 서로 마주보게 하여 인쇄회로기판 내부에 실장하고 상기 금속판과 그 사이에 존재하는 유전체(dielectric substance)를 함께 이용하여 캐패시터를 구현함과 동시에 단말기 안테나를 직접 구현한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 인쇄회로기판 내부에 실장 되는 금속판의 넓이(길이와 형상을 포함) 또는 금속판 사이의 간격(거리)을 조절하여 정전용량 값을 변경하고 원하는 주파수 대역의 안테나를 구현할 수 있다.  The metal conductor used in the present invention includes a metal plate. According to the present invention, instead of mounting a capacitor directly on the surface of a printed circuit board, two or more metal plates serving as antenna radiators face each other at regular intervals to be mounted inside the printed circuit board, and a dielectric existing between the metal plate and the substrate. The capacitor is used together to implement the capacitor and the terminal antenna directly. Referring to FIG. 1, according to an embodiment of the present invention, a capacitance value is changed by adjusting a width (including a length and a shape) or a gap (distance) between metal plates mounted in a printed circuit board, and a desired frequency. The antenna of the band can be implemented.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 캐패시터를 별도로 인쇄회로기판 표면에 실장 하지 않고 인쇄회로기판 내부에서 캐패시터를 구현함을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the implementation of a capacitor inside a printed circuit board without mounting the capacitor separately on the surface of the printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2의 [a]는 별도의 캐패시터 소자들(50)을 인쇄회로기판(PCB) 표면에 실장 한 경우를 보여주고 있다. 이 경우 캐패시터(50)는 인쇄회로기판(PCB) 외부로 돌출된 상태로 사용됨을 알 수 있다. 이에 반해, 도 2의 [b]는 안테나 방사체 역할을 하는 두 개 이상의 금속판이 인쇄회로기판 내부에 실장 되고, 상기 실장 된 금속판이 캐패시터를 직접 구현함으로써 도 2의 [a]처럼 별도의 캐패시터(50)가 인쇄회로기판 외부에 필요 하지 않음을 보여주고 있다. FIG. 2A illustrates a case in which separate capacitor elements 50 are mounted on a printed circuit board (PCB) surface. In this case, it can be seen that the capacitor 50 is used to protrude out of the printed circuit board (PCB). On the contrary, in [b] of FIG. 2, two or more metal plates serving as antenna radiators are mounted inside a printed circuit board, and the mounted metal plate directly implements a capacitor so that a separate capacitor 50 is provided as shown in [a] of FIG. 2. ) Is not required outside the printed circuit board.

도 2의 [a]에서 보여주듯 휴대 단말기 하단부에 설치된 안테나와 캐패시터(50)는 사용자가 사용 도중 단말기를 떨어뜨릴 경우 단말기 하단부가 가장 큰 충격을 받기 때문에 인쇄회로기판 표면에 실장 된 캐패시터(50)가 최초 실장 된 그 위치에서 이탈하거나 성능상 불량이 빈번하게 발생한다. 하지만, 도 2의 [b]에서 보여주듯 본 발명은 인쇄회로기판 표면에 캐패시터(50)를 실장 하지 않으므로 동일한 외부의 충격에 따른 캐패시터 파손 및 불량을 없애거나 방지 할 수 는 효과가 있다. As shown in [a] of FIG. 2, the antenna and the capacitor 50 installed at the lower end of the portable terminal have a capacitor 50 mounted on the surface of the printed circuit board because the lower end of the terminal receives the greatest impact when the user drops the terminal during use. It often breaks out of its original mounting position or frequently suffers from poor performance. However, as shown in [b] of FIG. 2, the present invention does not mount the capacitor 50 on the surface of the printed circuit board, thereby eliminating or preventing capacitor damage and failure due to the same external impact.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 인쇄회로기판 내부에 실장 되는 금속판(안테나 패턴)의 형상 및 그 위치를 간략히 도시한 도면이다. FIG. 3 is a view briefly illustrating a shape and a position of a metal plate (antenna pattern) mounted in a printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 안테나가 인쇄회로기판(60) 하단에 위치한 휴대단말기 경우, 도 3의 [a], [b], [c]에서 보여주듯 안테나 방사체 역할을 하는 금속판(100)의 모양과 위치는 요구되는 필요 주파수 대역에 따라 변경 가능하다. 특히, 상기 금속판(100)은 안테나 방사체 역할을 하면서 동시에 캐패시터를 구현한다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 캐패시터의 정전용량은 금속판의 넓이(A)에 따라 달라지므로 요구되는 필요 주파수에 따라서 상기 금속판(100)의 모양, 길이, 형상은 이에 한정하지 않고 다양하게 변경 가능하다. 예컨대, 도 3의 [a]는 도 3의 [b]와 달리 금속판(100)이 곡선 형태로 형성되어 있고, 도 3의 [c]는 도3의 [a]와 [b]대비 금속판(100)의 넓이가 더 넓은 것을 알 수 있다. 참고로 도 3은 금속판 형상 변경에 대한 이해를 돕기 위해 제1 금속판(100)만을 도시하고 있으나, 후술하겠지만 도 4에서 보여주듯 인쇄회로기판(60) 내부에는 제2 금속판(200)이 함께 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, when the antenna is a mobile terminal located at the bottom of the printed circuit board 60, the shape and position of the metal plate 100 serving as the antenna radiator as shown in [a], [b], and [c] of FIG. 3. Can be changed according to the required frequency band required. In particular, the metal plate 100 serves as an antenna radiator and simultaneously implements a capacitor. As described in FIG. 1, since the capacitance of the capacitor depends on the width A of the metal plate, the shape, length, and shape of the metal plate 100 may be variously changed according to a required frequency. For example, [a] of FIG. 3 is different from the [b] of FIG. 3, and the metal plate 100 is formed in a curved shape, and [c] of FIG. 3 is a metal plate 100 of [a] and [b] of FIG. You can see that the area of) is wider. For reference, FIG. 3 illustrates only the first metal plate 100 in order to help understand the shape of the metal plate. However, as will be described later, the second metal plate 200 is included in the printed circuit board 60 as shown in FIG. 4. Able to know.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 안테나 방사체 역할을 하는 두 개 이상의 금속판이 인쇄회로기판 내부에 실장 된 모습을 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a state in which two or more metal plates serving as antenna radiators are mounted inside a printed circuit board according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4의 [a]를 참조하면 두 개 이상의 금속판(100, 200)이 인쇄회로기판(60) 내부에 실장 되고, 상기 금속판(100, 200)은 서로 마주보는 형태로 일정한 간격(t)을 유지하고 있다. 또한 상기 금속판(100, 200)은 금속판 사이에 커플링을 유도하기 위해 서로 접촉되지 않도록 실장 되어 있다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 안테나 방사체 역할을 하는 두 개 이상의 금속판과 그 사이에 존재하는 유전체를 이용하여 캐패시터를 직접 형성하여 동시에 안테나를 구현하는 것이다. 캐패시터 구현을 위해서는 금속판 사이에 간격이 필요하며 그 간격에서 전기 에너지 전달이 이루어지는 커플링이 발생하므로 금속판은 서로 접촉하지 않도록 배열한다. Referring to [a] of FIG. 4, two or more metal plates 100 and 200 are mounted inside the printed circuit board 60, and the metal plates 100 and 200 maintain a constant interval t in a form facing each other. Doing. In addition, the metal plates 100 and 200 are mounted so as not to contact each other to induce coupling between the metal plates. As described in FIG. 1, the present invention implements an antenna simultaneously by directly forming a capacitor using two or more metal plates serving as antenna radiators and a dielectric present therebetween. In order to realize the capacitor, a gap is required between the metal plates, and the coupling is performed so that the electrical energy transfer occurs in the gap, so that the metal plates are arranged so as not to contact each other.

도 4의 [b]는 도 4 [a]의 S-S' 단면도 이며 커플링은 금속판(100, 200) 사이에서 전체적으로 발생하나 그 중 커플링이 강하게 발생하는 부분(70)을 보여주고 있다. 도 1에서 설명한 바와 같이, 정전용량의 크기는 금속판의 넓이(A)에 비례함으로 도 4의 [b]에서 A-B, C-D, E-F, G-H 사이에서 강한 커플링이 발생함을 알 수 있다. 그리고 캐패시터 내장형 안테나를 구현하기 위한 금속판(100, 200)의 개수 및 면적은 필요에 따라 추가 또는 변경 가능함은 통상의 기술자에게는 자명한 것이다. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line S-S 'of FIG. 4A, and the coupling is generated between the metal plates 100 and 200, but the coupling portion 70 is strongly shown. As described in FIG. 1, since the magnitude of the capacitance is proportional to the width A of the metal plate, it can be seen that a strong coupling occurs between A-B, C-D, E-F, and G-H in [b] of FIG. 4. And it will be apparent to those skilled in the art that the number and area of the metal plates 100 and 200 for implementing the capacitor-embedded antenna can be added or changed as necessary.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 금속판 사이 간격을 조절하는 방법을 도시한 도면이다. 5 to 6 are diagrams illustrating a method of adjusting a gap between metal plates according to an embodiment of the present invention.

먼저, 금속판(100, 200) 사이의 간격을 조절하는 이유는 도 1에서 설명한 바와 같이 두 금속판(100, 2000 사이의 간격을 변경하여 캐패시터의 정전용량 값을 조절할 수 있고, 이에 따라 필요 주파수 대역에 상응하는 안테나를 구현할 수 있기 때문이다. First, the reason for adjusting the gap between the metal plate (100, 200) is to change the distance between the two metal plate (100, 2000) as described in Figure 1 can adjust the capacitance value of the capacitor, according to the required frequency band This is because a corresponding antenna can be implemented.

도 5의 [a]와 [b]를 참조하면, 인쇄회로기판(60) 두께(T)가 일정할 경우 안테나 방사체로 사용되는 금속판(100, 200) 자체의 두께를 변경하여 두 금속판 사이의 간격(t1, t2)을 조절 할 수 있다. 금속판(100, 200) 자체의 두께가 두꺼울수록 금속판 사이의 간격(t1, t2)이 줄어들어 정전용량 값을 크게 할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있다. Referring to [a] and [b] of FIG. 5, when the thickness T of the printed circuit board 60 is constant, the distance between the two metal plates is changed by changing the thickness of the metal plates 100 and 200 itself used as the antenna radiator. You can adjust (t 1 , t 2 ). It can be seen that the thicker the thickness of the metal plates 100 and 200 itself, the smaller the intervals t 1 and t 2 between the metal plates, thereby increasing the capacitance value.

도 6의 [a]와 [b]를 참조하면, 안테나 방사체 역할을 하는 금속판(100, 200) 자체의 두께뿐만 아니라 금속판(100, 200)이 인쇄회로기판(60) 내부에 실장 되는 위치를 변경하여 상기 금속판 사이의 간격(t1, t2 , t3)을 조절할 수 있다. 금속판 사이 간격을 조절하는 방법은 이에 한정하는 것은 아니다.Referring to [a] and [b] of FIG. 6, not only the thickness of the metal plates 100 and 200 itself serving as antenna radiators, but also the positions where the metal plates 100 and 200 are mounted inside the printed circuit board 60 are changed. By adjusting the interval (t 1 , t 2 , t 3 ) between the metal plate. The method of adjusting the space | interval between metal plates is not limited to this.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 다양한 인쇄회로기판의 단면을 보여주는 도면이다. 7 is a cross-sectional view illustrating various printed circuit boards according to an exemplary embodiment of the present invention.

휴대단말기에 사용되는 인쇄회로기판은 여러 개의 층이 쌓이는 stack구조로 이루어져 있다. 그 층의 개수는 인쇄회로기판 마다 다르며 도 7의 [a]은 6층, 도 7의 [b]는 8층 그리고 도7의 [c]는 10층 구조의 인쇄회로기판의 단면을 도시하고 있다. 휴대단말기의 구조 및 개발 필요에 따라 인쇄회로기판 두께 및 층을 선택할 수 있으며, 본 발명 역시 그 사용에 있어 6층, 8층, 10층의 인쇄회로기판에 한정하는 것은 아니다. The printed circuit board used in the portable terminal has a stack structure in which several layers are stacked. The number of layers is different for each printed circuit board. FIG. 7A shows six layers, FIG. 7B shows 8 layers, and FIG. 7C shows a cross-section of a 10-layer printed circuit board. . The thickness and layer of the printed circuit board may be selected according to the structure and development needs of the portable terminal, and the present invention is not limited to the printed circuit board of 6 layers, 8 layers, and 10 layers.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 6층 구조를 가지는 도 7의 [a]를 확대해서 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an enlarged [a] of FIG. 7 having a six-layer structure according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5내지 도6과 관련하여 6층 구조를 가지는 인쇄회로기판을 사용하는 휴대단말기를 예로 들어 금속판의 간격을 조절하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 6과 함께 도 8을 참조하면, 인쇄회로기판(60)은 총 6개의 선택 가능한 층(a-1층, b-2층, c-3층, d-4층, e-5층, f-6층)이 있고 이 중 두 개 이상의 층을 선택하여 선택된 층에 금속판(100, 200)을 실장 할 수 있다. 예컨대, 인쇄회로기판 내 금속판(100, 200)일 실장 되는 위치로 c층과 d층을 선택할 경우, 선택한 층(c, d)에 따라 금속판(100, 200) 사이의 거리(t1)가 결정되고 이에 따라 캐패시터의 정전용량 값 또한 도 1에서 설명한 바와 같이 변경된다. 또한 금속판(100, 200)이 실장 되는 각 층(a, b, c, d, e, f) 사이에는 유전체(14)가 존재하기 때문에 도 1에서 설명한 바와 같이 별도의 캐패시터(50)를 인쇄회로기판(60) 표면에 실장 하지 않아도 금속판(100, 200)과 그 사이에 존재하는 유전체(14)는 캐패시터 기능을 구현하게 된다.5 to 6, a method of adjusting a gap between metal plates will be described in detail using a mobile terminal using a printed circuit board having a six-layer structure as an example. Referring to FIG. 8 together with FIG. 6, the printed circuit board 60 includes six selectable layers (a-1 layer, b-2 layer, c-3 layer, d-4 layer, e-5 layer, f). -6 layers) and two or more layers can be selected to mount the metal plates 100 and 200 on the selected layer. For example, when the c layer and the d layer are selected as positions to be mounted on the metal plates 100 and 200 in the printed circuit board, the distance t 1 between the metal plates 100 and 200 is determined according to the selected layers c and d. Accordingly, the capacitance value of the capacitor is also changed as described with reference to FIG. 1. In addition, since the dielectric 14 is present between each of the layers (a, b, c, d, e, f) on which the metal plates 100 and 200 are mounted, a separate capacitor 50 is formed as shown in FIG. Even without mounting on the surface of the substrate 60, the metal plates 100 and 200 and the dielectric 14 present therebetween realize a capacitor function.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따라 도 8과 비교하여 또 다른 실시 예를 보여주는 도면이다. 9 is a view showing another embodiment compared to FIG. 8 according to an embodiment of the present invention.

도 9 역시 도 8과 같이 6개 층으로 구성된 인쇄회로기판(60)의 단면도를 보여주고 있다. 도 9는 6개 층이라는 점에서 도 8의 도면과 같지만 각 층(a, b, c, d, e, f) 사이에 존재하는 유전체(14)의 두께를 변경하여 층간의 간격을 조절할 수 있는 또 다른 실시 예를 보여주고 있다. 예컨대, 도 8과 같이 인쇄회로기판 내 c층과 d층을 선택 하고, c층과 d층 사이에 존재하는 유전체(14)의 두께를 변경하면 금속판(100, 200) 사이의 거리(t2)가 도 8 의 t1 보다 줄어드는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 도 8의 실시 예와 비교화여 도 9에서 캐패시터는 더 큰 정전용량 값을 얻을 수 있다.9 also shows a cross-sectional view of a printed circuit board 60 composed of six layers as shown in FIG. 9 is the same as the diagram of FIG. 8 in that there are six layers, but the thickness of the dielectric 14 existing between each layer (a, b, c, d, e, f) can be changed to adjust the spacing between layers. Another embodiment is shown. For example, when the c layer and the d layer in the printed circuit board are selected as shown in FIG. 8, and the thickness of the dielectric material 14 existing between the c layer and the d layer is changed, the distance t 2 between the metal plates 100 and 200 is changed. It can be seen that is reduced than t 1 of FIG. Through this, in comparison with the embodiment of FIG. 8, the capacitor may obtain a larger capacitance value in FIG. 9.

다시 말해, 동일한 6층의 인쇄회로기판을 사용할지라도 내부 유전체(14)의 두께를 변경함으로써 금속판(100, 200)이 실장 되는 층간의 간격을 조절할 수 있고, 이에 따라 캐패시터의 정전용량 값을 변경하여 요구되는 필요 주파수 대역의 안테나를 구현 할 수 있게 된다. In other words, even when the same six-layer printed circuit board is used, the distance between the layers on which the metal plates 100 and 200 are mounted may be adjusted by changing the thickness of the internal dielectric 14, thereby changing the capacitance value of the capacitor. The antenna of the required frequency band can be implemented.

도 10 내지 도 11은 종래 기술 대비 본 발명의 캐패시터 내장형 안테나 성능을 보여주는 도면이다. 10 to 11 is a view showing the performance of the built-in capacitor antenna of the present invention compared to the prior art.

도 10은 캐패시터(50)를 인쇄회로기판(60) 표면에 실장 하여 안테나를 구현 했을 경우 안테나 성능을 보여주고 있다. 도 11은 도 4와 관련하여 본 발명의 실시 예에 따라 캐패시터를 인쇄회로기판(60) 표면에 실장 하는 대신, 안테나 방사체 역할을 하는 두 개 이상의 금속판(100, 200)을 일정한 간격을 두고 인쇄회로기판(60) 내부에 실장하고 두 금속판(100, 200)과 그 사이에 존재하는 유전체(14)를 이용하여 캐패시터를 구현한 안테나 성능을 보여주는 도면이다. FIG. 10 shows antenna performance when the capacitor 50 is mounted on the printed circuit board 60 to implement the antenna. FIG. 11 illustrates a printed circuit having two or more metal plates 100 and 200 at regular intervals instead of mounting a capacitor on the surface of the printed circuit board 60 according to the embodiment of the present invention with reference to FIG. 4. The antenna performance of the capacitor is implemented by mounting the inside of the substrate 60 and the two metal plates 100 and 200 and the dielectric 14 between them.

도 11에서 도시하듯 본 발명은 캐패시터를 인쇄회로기판(60) 표면에 실장 하여 사용한 안테나 성능과 비교하여 안테나 성능 면에 있어서 차이가 없음을 알 수 있다. 이처럼 본 발명은 종래 기술과 유사한 성능을 유지하면서도 인쇄회로기판(60) 이동 또는 휴대단말기 조립 시 캐패시터(50)가 떨어져 나가거나 파손되는 불량을 없앨 수 있고, 재료비 절감 및 안테나 구성을 인쇄회로기판(60) 내부로 숨길 수 있어 기술유출을 방지할 수 있는 효과가 있다. As shown in FIG. 11, it can be seen that the present invention has no difference in terms of antenna performance compared to antenna performance in which a capacitor is mounted on the surface of the printed circuit board 60. As such, the present invention can eliminate the defect that the capacitor 50 falls or breaks when moving the printed circuit board 60 or assembling the portable terminal while maintaining performance similar to that of the prior art, and reducing the material cost and the antenna configuration of the printed circuit board ( 60) Because it can be hidden inside, there is an effect that can prevent the leakage of technology.

이상에서 본 발명의 실시 예에 캐패시터 내장형 안테나에 대하여 본 명세서 및 도면을 통해 설명했다. 비록 특정 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위해 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명이 전술한 실시 예에만 적용되는 것은 아니다.In the above description of the embodiment of the present invention with respect to the built-in capacitor antenna through the specification and drawings. Although specific terms have been used, these are merely used in a general sense to easily explain the technical contents of the present invention and to help the understanding of the present invention, and the present invention is not applied only to the above-described embodiments.

14: 유전체
50: 캐패시터
60: 인쇄회로기판
70: 커플링이 강하게 발생하는 위치
100: 제1 금속판
200: 제2 금속판
14: dielectric
50: capacitor
60: printed circuit board
70: position where the coupling occurs strongly
100: first metal plate
200: second metal plate

Claims (10)

휴대 단말의 인쇄회로기판에 내장된 안테나에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 상면에 복수개가 서로 이격되어 실장되는 제1 금속 도전체
상기 인쇄회로기판의 하면에 실장되고, 서로 이웃하는 제1 금속 도전체와 동일 수직선상에 위치하는 적어도 하나의 제2 금속 도전체 및
동일 수직선상에 위치하는 상기 제1 및 제2 금속 도전체의 사이에 실장되는 유전체로 구성되는 캐패시터를 포함함을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
In the antenna built into the printed circuit board of the portable terminal,
A first metal conductor mounted on a top surface of the printed circuit board and spaced apart from each other;
At least one second metal conductor mounted on a bottom surface of the printed circuit board and positioned on the same vertical line as the first metal conductor adjacent to each other;
And a capacitor comprising a dielectric mounted between the first and second metal conductors positioned on the same vertical line.
제1항에 있어서, 상기 캐패시터는,
동일 수직선상에 위치하는 제1 금속 도전체, 유전체 및 제2 금속 도전체의 구성에 의해 하나의 캐패시터 단위를 구현함을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 1, wherein the capacitor,
A capacitor built-in antenna, characterized in that one capacitor unit is implemented by the configuration of the first metal conductor, the dielectric and the second metal conductor located on the same vertical line.
제2항에 있어서, 상기 캐패시터는,
상기 인쇄회로기판 내에 서로 소정간격 이격된 복수의 캐패시터로 구성됨을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 2, wherein the capacitor,
Capacitor-embedded antenna, characterized in that consisting of a plurality of capacitors spaced apart from each other in the printed circuit board.
제3항에 있어서, 상기 캐패시터는,
이웃하는 상기 캐패시터 간에 상호간 커플링을 형성함을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 3, wherein the capacitor,
And a mutual coupling between neighboring capacitors.
제1항에 있어서, 상기 캐패시터는,
상기 제1 및 제2 금속 도전체 사이의 간격 조절에 의해 정전용량의 크기가 변경됨을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 1, wherein the capacitor,
The capacitance-integrated antenna, characterized in that the size of the capacitance is changed by adjusting the gap between the first and the second metal conductor.
제1항에 있어서, 상기 캐패시터는,
상기 제1 및 제2 금속 도전체 사이의 상기 유전체의 두께 조절에 의해 정전용량의 크기가 변경됨을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 1, wherein the capacitor,
The capacitance-integrated antenna, characterized in that the size of the capacitance is changed by adjusting the thickness of the dielectric between the first and second metal conductors.
제1항에 있어서, 상기 캐패시터는,
상기 제1 금속 도전체 및/또는 제2 금속 도전체의 두께 조절에 의해 정전용량의 크기가 변경됨을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 1, wherein the capacitor,
The capacitance of the capacitor, characterized in that the size of the capacitance is changed by adjusting the thickness of the first metal conductor and / or the second metal conductor.
제1항에 있어서, 상기 제1 금속 도전체 및 제2 금속 도전체는,
내부가 복수의 층으로 형성된 상기 인쇄회로기판의 상기 복수의 층 중에서 임의로 설정된 상층 및 하층에 각각 형성됨을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 1, wherein the first metal conductor and the second metal conductor,
And an internal capacitor formed in an upper layer and a lower layer arbitrarily set among the plurality of layers of the printed circuit board formed of a plurality of layers.
제1항에 있어서, 상기 제2 금속 도전체는,
상기 인쇄회로기판의 상면에 복수개가 서로 이격되어 실장됨을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 1, wherein the second metal conductor,
A capacitor built-in antenna, characterized in that the plurality is mounted on the upper surface of the printed circuit board spaced apart from each other.
제1항에 있어서, 상기 캐패시터는,
상기 제1 금속 도전체 및/또는 제2 금속 도전체의 길이, 넓이, 형상, 동일 수직 선상의 상기 제1 및 제2 금속 도전체 간의 거리, 상기 유전체의 두께 및 이들의 조합 중 적어도 하나의 변경에 따라 상기 캐패시터 내장형 안테나의 공진 주파수를 조절함을 특징으로 하는, 캐패시터 내장형 안테나.
The method of claim 1, wherein the capacitor,
Change in at least one of the length, width, shape, distance between the first and second metal conductors on the same vertical line, thickness of the dielectric, and combinations thereof, of the first and / or second metal conductors According to claim 1, characterized in that to adjust the resonant frequency of the built-in antenna, the built-in capacitor antenna.
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US10420235B2 (en) 2015-07-13 2019-09-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic device including capacitance generating device
US11349211B2 (en) 2019-07-24 2022-05-31 Samsung Electronics Co., Ltd Electronic device including antenna

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