KR20160055573A - 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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안찬광
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조성은
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전대성
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 커넥터가 구비된 회로기판; 신호를 송신 또는 수신하는 안테나 패턴부와 상기 안테나 패턴부와 상기 회로기판을 전기적으로 연결하는 연결단자부를 구비하는 금속 프레임; 및 상기 연결단자부가 일면으로 노출되도록 상기 금속 프레임을 몰드 사출 성형하여 형성되는 몰딩 프레임;을 포함하고, 상기 커넥터는 상기 금속프레임과 상기 회로기판 사이에 구비된다.

Description

안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치{ANTENNA MODULE AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
무선 통신을 지원하는 핸드폰, PDA, 네비게이션, 노트북 등의 이동 통신 단말기에는 CDMA, 무선랜, GSM, DMB 등의 기능이 부가되는 추세로 발전하고 있으며, 이러한 기능을 수행하기 위해 안테나가 구비된다.
또한, 최근에는 이러한 안테나를 몰드 사출 성형하는 방법 등으로 이동통신 단말기와 일체화시키는 내장형 안테나가 사용되고 있다.
다만, 내장형 안테나의 경우 이동통신 단말기의 소형화 추세에 따라 안테나 실장공간을 충분히 확보할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 안테나의 실장공간을 확보할 수 있는 연구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 안테나가 실장되는 공간을 최소화함과 동시에 커넥터 보호기능이 부가된 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 커넥터가 구비된 회로기판; 신호를 송신 또는 수신하는 안테나 패턴부와 상기 안테나 패턴부와 상기 회로기판을 전기적으로 연결하는 연결단자부를 구비하는 금속 프레임; 및 상기 연결단자부가 일면으로 노출되도록 상기 금속 프레임을 몰드 사출 성형하여 형성되는 몰딩 프레임;을 포함하고, 상기 커넥터는 상기 금속프레임과 상기 회로기판 사이에 구비된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 조립체는 커넥터가 구비된 회로기판과 신호를 송신 또는 수신하도록 상기 회로기판 전기적으로 연결되며 안테나 패턴부를 포함하는 금속 프레임 및 상기 금속 프레임을 몰드 사출 성형하여 형성되는 몰딩 프레임을 포함하는 안테나 모듈; 및 상기 안테나 모듈의 일면을 덮어 상기 안테나 패턴부가 상기 몰딩 프레임 사이에서 매립되도록 몰드 사출 성형되는 커버 프레임;을 포함하고,상기 커넥터는 상기 금속프레임과 상기 회로기판 사이에 구비된다.
여기서, 금속 프레임은 안테나 패턴부 및 상기 안테나 패턴부에서 상기 커넥터가 구비된 방향으로 절곡될 수 있으며, 커넥터는 안테나 패턴부와 연결 단자부가 형성하는 공간 내측에 배치될 수 있다.
따라서, 금속프레임은 커넥터의 외측을 감싸도록 구비되어 커넥터를 보호함과 동시에 안테나로서 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자장치는 안테나가 실장되는 공간을 최소화함과 동시에 커넥터를 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈이 장착된 전자장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전자장치의 분해사시도이다.
도 3의 (a), (b) 및 (c)는 본발명의 다양한 실시예에 따른 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 4의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 금속 프레임의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 조립체가 장착된 전자장치의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 전자장치의 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 B-B'에 따른 단면도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈이 장착된 전자장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전자장치의 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치(500)는 케이스(10) 및 안테나 모듈(100)을 포함한다.
케이스(10)는 전자장치(500)의 외관을 형성하는 것으로 본체부(11) 및 후면 커버(12)를 포함할 수 있다.
본체부(11)와 후면 커버(12)는 결합하여 내부공간을 형성하고, 상기 내부공간에는 전자장치(500)의 구동에 필요한 다양한 전자소자들이 구비될 수 있다.
또한, 케이스(10) 내부에는 후술할 안테나 모듈(100)이 장착될 수 있다. 이러한 케이스(10)는 전자소자 및 안테나 모듈(100)이 외부로 노출되는 것을 방지하고 외부 충격으로부터 전자소자 및 안테나 모듈(100)이 파손되는 것을 방지한다.
도 3의 (a), (b) 및 (c)는 본발명의 다양한 실시예에 따른 도 1의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 4의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 금속 프레임의 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 회로기판(110), 금속 프레임(120) 및 몰딩 프레임(130)을 포함한다.
회로기판(110)에는 전자장치(500)의 구동에 필요한 적어도 하나의 전자소자(미도시)가 실장될 수 있으며, 이를 위해 실장용 전극 및 실장용 전극들 상호간을 전기적으로 연결하는 배선 패턴 및 접지전극 등이 형성된다.
또한, 회로기판(110)은 폴리 에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리 카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어지는 PCB(Printed Circuit Board)기판 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 기판 일수 있다.
한편, 회로기판(110)에는 전자장치(500)의 충전 및 데이터를 송/수신하기위한 커넥터(111)가 구비될 수 있다.
즉, 커넥터(111)는 별도의 데이터 케이블과 연결되어 전자장치(500)에 구비되는 배터리(미도시)를 충전하거나, 데이터 기기, 예를 들어 컴퓨터, 멀티미디어 기기 등과 연결되어 전자장치(500)에 저장된 정보를 데이터 기기에 송신하고, 데이터기기에 저장된 정보를 전자장치(500)에 수신하는 역할을 수행한다.
커넥터(111)는 통상적으로 회로기판(110)에 납땜에 의해서 고정되며, 그 납땜은 SMD(Surface mount device) 타입에 의해서 이루어진다.
SMD(Surface mount device)타입이란 회로기판(110)에 솔더 페이스트를 개재시킨 후 열을 가해 솔더 페이스트가 용융되도록 함으로써 커넥터(111)와 회로기판(110)이 상호 납땜되도록하는 타입이다.
이러한 커넥터(111)는 외부 충격에 의해 쉽게 파손될 우려가 있으며, 회로기판(110)에서 분리될 우려가 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 커넥터(111) 상측에 배치되는 금속 프레임(120)을 구비함으로써 커넥터(111)를 외부 충격으로부터 보호하고, 회로기판(110)에서 이탈되는 것을 방지한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
뿐만 아니라, 회로기판(110)에는 후술할 금속 프레임(120)과의 전기적 접촉을 위한 단자(112)가 구비된다.
즉, 금속 프레임(120)은 회로기판(110)의 단자(112)와 접촉됨으로써 안테나 기능을 수행할 수 있다.
금속 프레임(120)은 전자장치(500)에 있어서, 안테나 역할 및 커넥터(111)를 보호하기 위해 구비되는 것으로 신호를 송신 또는 수신하는 안테나 패턴부(121)와 안테나 패턴부(121)와 회로기판(110)을 연결하는 연결 단자부(122)를 구비한다.
금속 프레임(120)은 알루미늄이나 구리 등의 메탈(Metal) 소재의 도전체로 이루어져 외부신호를 수신하여 전자장치(500)의 신호 처리장치로 전달할 수 있으며, 전자장치(500)에서 발생한 신호를 외부로 송신한다.
이를 위해 금속 프레임(120)에는 안테나 패턴부(121)가 구비되며 안테나 패턴부(121)는 미앤더라인(Meander Line)으로 형성될 수 있다.
또한, 금속 프레임(120)은 신호를 송/수신하는 안테나 패턴부(121)와 신호를 전자장치(500)에 전송하거나, 전자장치(500)로부터 수신하기 위해 전자장치(500)에 구비되는 회로기판(110)과 컨택되는 연결 단자부(122)를 구비할 수 있다.
이때, 금속 프레임(120)은 안테나 패턴부(121)와 연결 단자부(122)를 각각 절곡하여 3차원 구조로 이루어질 수 있다.
안테나 패턴부(121)는 전자장치(500)에서 신호를 송신 또는 수신하는 안테나 역할을 수행하며, 안테나 성능 효율 향상을 위해 안테나 패턴부(121)에는 적어도 하나의 슬릿(121a)이 구비된다.
여기서, 도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 슬릿(121a)은 안테나 패턴부(121)에 다양한 형상으로 형성 가능하다.
구체적으로, 슬릿(121a)은 안테나 패턴부(121)에 직선 형태로 형성될 수 있고(도 4의 (a)참조), 적어도 1회 절곡 되어 형성될 수도 있으며(도 4의 (b)참조), 직사각형 형상으로 안테나 패턴부(121)의 일측에서 함입되어 형성될 수도 있다(도 4의 (c)참조).
다만, 슬릿(121a) 형상은 제안된 실시예에 한정되지 않고, 다양하게 변경가능하며, 슬릿(121a) 구조를 통하여 안테나의 종류를 정할 수 있다.
즉, 슬릿(121a)의 형성방법에 따라 안테나 모듈(100)은 모노폴 안테나(Monopole Antenna), 평판형 역에프 안테나(Planar Inverted-F Antenna,PIFA), 루프 안테나(Loop Antenna) 등으로 기능할 수 있다.
연결 단자부(122)는 안테나 패턴부(121)에서 절곡형성되어, 회로기판(110)의 단자(112)와 접촉될 수 있으며, 연결단자부(122)가 회로기판(110)의 단자(112)와 연결됨으로써 전자장치(500)에 장착되는 금속 프레임(120)은 안테나 성능 구현이 가능할 수 있다.
연결 단자부(122)는 안테나 패턴부(121)의 양측에서 연장 절곡되어 구비될 수 있다. 이때, 안테나 패턴부(121)는 전술한 커넥터(111)의 상측에 구비될 수 있으며, 연결 단자부(122)는 안테나 패턴부(121)에서 커넥터(111)가 구비된 방향으로 절곡될 수 있다.
구체적으로 연결 단자부(122)는 안테나 패턴부(121)의 양측의 적어도 일부가 커넥터(111)가 구비된 방향으로 절곡되어 구비되는 연결부(122a) 및 상기 연결부(122a)에서 재차 절곡되어 회로기판(110)과 접촉되는 접촉부(122b)를 구비할 수 있다.
따라서, 안테나 패턴부(121) 및 연결 단자부(122)는 내측에는 일정 공간이 형성될 수 있으며, 커넥터(111)는 상기 공간 내측에 배치될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(110)에서 커넥터(111)는 안테나 패턴부(121), 연결단자부(122) 및 회로기판(110)에 감싸지도록 구비되므로 외부 충격에 의해 파손되는 것이 방지될 수 있다.
뿐만아니라, 커넥터(111)의 외측을 감싸도록 금속 프레임(120)을 배치시킴으로써, 금속 프레임(120) - 본 발명의 실시예에 있어서 안테나 기능을 구현하는 구성 -이 전자장치(500)내에서 차지하는 영역을 최소화할 수 있다.
한편, 연결 단자부(122)는 신호를 송신 및 수신하도록 회로기판(110)의 단자(112)와 연결되며, 이때, 신호전달의 신뢰성을 확보하기 위해 연결단자부(122)는 회로기판(110)에 탄성 접촉되는 것이 바람직하다.
이에, 연결 단자부(122)에는 탄성력을 확보하기 위한 구성이 추가될 수 있다. 즉, 연결 단자부(122)의 접촉부(122b)에는 보강부(122b-1)가 구비될 수 있다.
보강부(122b-1)는 접촉부(122b)의 일면에서 단자(112)가 구비된 방향으로 돌출 형성되도록 접촉부(122b)를 압착하여 형성될 수 있다.
여기서, 보강부(122b-1)는 접촉부(122b)에서 돌출 형성된 비드 형상이거나, 접촉부(122b)를 전체적으로 단자(112)가 구비된 방향으로 절곡하여 형성될 수 있다.
몰딩 프레임(130)은 금속 프레임(120)의 연결 단자부(122)가 일면으로 노출되도록 금속 프레임(120)을 몰드 사출 성형하여 제조된다.
즉, 금속 프레임(120)은 사출 성형되어 몰딩 프레임(130)에 고정되어 최종적으로 전자장치(500)에 결합된다.
이때, 연결 단자부(122)는 몰딩 프레임(130)의 회로기판(110)과 대면하는 일면으로 노출될 수 있으며, 연결 단자부(122)의 탄성력을 확보하기 위해, 몰드 사출 성형이 완료되면, 연결 단자부(122)를 몰딩 프레임(130)에서 이격되도록 회전절곡할 수 있다. 이렇게 하면 상기 금속 프레임(120)이 탄성체로 구비되므로 자연스럽게 연결 단자부(122)는 탄성을 구비할 수 있다. 기타, 탄성력을 보강하기 위한 구조는 앞서 자세히 설명하였으므로, 생략한다.
한편, 몰딩 프레임(130)은 사출 구조물로서, 연결 단자부(122)는 몰딩 프레임(130)의 일면으로 노출될 수 있으나, 안테나 패턴부(121)의 위치는 다양하게 변경 가능하다.
즉, 도 3의 (a) 내지 (C)를 참조하면, 안테나 패턴부(121)는 몰딩 프레임(130)의 일면으로 노출되어 커넥터(111)와 대향하도록 구비될 수 있다(도 3의 (a)참조).
또한, 안테나 패턴부(121)는 몰딩 프레임(130)의 내측에 구비되도록 사출 성형 될 수 있다(도 3의 (b)참조). 이 경우, 커넥터(111)와 안테나 패턴부(121) 사이에는 몰딩 프레임(130)의 일부가 개재될 수 있다.
또한, 안테나 패턴부(121)는 연결 단자부(122)가 노출된 몰딩 프레임(130)의 일면의 반대면인 타면으로 노출되도록 사출 성형될 수 있다(도 3의 (c)참조).
이때, 노출된 안테나 패턴부(121)의 외면에는 추가로 피막 등을 덮을 수 있다.
비록, 후면 커버(12)까지 덮은 상태에서는 상기 안테나 패턴부(121)가 외부로 노출되지 않으므로 문제가 없으나, 배터리 등의 교환을 위해 상기 후면 커버(12)를 열었을 경우에는 안테나 패턴부(121)가 외부로 노출되므로, 이러한 경우에 외형 디자인을 고려하기 위함이다.
여기서, 피막은 도장, 도색 등에 의해 액체를 살포하여 즉석에서 형성하거나, 필름, 코팅 등의 기성품을 부착하여 형성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 조립체가 장착된 전자장치의 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 전자장치의 분해사시도이고, 도 7은 도 5의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 조립체(200)는 안테나 모듈(100) 및 커버 프레임(210)을 포함한다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)과 실질적으로 구성이 동일하다.
따라서, 안테나 모듈(100)에 대한 상세한 설명은 생략하고 상기한 설명에 갈음한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 조립체(200)는 도 1 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)을 추가로 몰드 사출 성형하여 제작된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(100)의 경우 금속 프레임(120)을 몰드 사출하여 형성되는 것으로 1차 몰딩 과정만을 거쳐 제작되나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 조립체(200)는 1차 몰딩 과정을 거친 상기 안테나 모듈(100)을 2차로 몰드 사출 성형하여 제작된다.
따라서, 안테나 조립체(200)의 외측에는 2차 사출물인 커버 프레임(210)이 구비되며, 안테나 조립체(200)를 전자장치(500)에 조립하는 경우 별도의 케이스를 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.
안테나 조립체(200)의 구성을 살펴보면, 커버 프레임(210)은 안테나 모듈(100)의 일면을 덮도록 사출되며, 안테나 패턴부(121)는 몰딩 프레임(130)과 커버 프레임(210)사이에서 매립되도록 구비된다.
또한, 커버 프레임(210)은 안테나 조립체(200)가 전자장치(500)에 결합하는 경우, 최외각에 배치되어 케이스의 일부분을 형성할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
아울러, 본 명세서에서 설명되는 전자장치는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 전자책(E-book), 네비게이션 등이 포함될 수 있다.
100: 안테나 모듈 110: 회로기판
120: 금속 프레임 121: 안테나 패턴부
122: 연결 단자부 130: 몰딩 프레임
200: 안테나 조립체 500: 전자 장치

Claims (15)

  1. 커넥터가 구비된 회로기판;
    신호를 송신 또는 수신하는 안테나 패턴부와 상기 안테나 패턴부와 상기 회로기판을 전기적으로 연결하는 연결 단자부를 구비하는 금속 프레임; 및
    상기 연결 단자부가 일면으로 노출되도록 상기 금속 프레임을 몰드 사출 성형하여 형성되는 몰딩 프레임;을 포함하고,
    상기 커넥터는 상기 금속프레임과 상기 회로기판 사이에 구비되는 안테나 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 금속 프레임의 안테나 패턴부는 상기 몰딩 프레임 내측에 구비되고, 상기 연결 단자부는 상기 몰딩 프레임이 상기 회로기판과 대면하는 일면으로 노출되는 안테나 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 패턴부는 상기 커넥터의 상측에 구비되고, 상기 연결 단자부는 상기 안테나 패턴부에서 상기 커넥터가 구비된 방향으로 절곡된 안테나 모듈.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 안테나 패턴부와 상기 연결단자부가 형성하는 공간 내측에 배치되는 안테나 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 패턴부에는 슬릿이 구비되는 안테나 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬릿은 적어도 1회 절곡되어 구비되는 안테나 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 상기 안테나 패턴부는 상기 연결 단자부가 노출된 상기 몰딩 프레임의 일면의 반대면인 타면으로 노출된 안테나 모듈.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 몰딩 프레임의 타면 및 상기 연결 단자부에는 보호피막이 구비된 안테나 모듈.
  9. 커넥터의 외측을 감싸도록 구비되는 금속 프레임; 및
    상기 금속 프레임을 몰드 사출 성형하여 형성되는 몰딩 프레임;을 포함하고,
    상기 금속 프레임은 슬릿이 형성된 안테나 패턴부와 상기 안테나 패턴부에서 상기 커넥터가 구비된 방향으로 절곡된 연결단자부를 포함하는 안테나 모듈.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 금속 프레임의 안테나 패턴부와 상기 연결 단자부가 형성하는 공간 내측에 배치되는 안테나 모듈.
  11. 케이스;
    상기 케이스 내부에 장착되는 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항의 안테나 모듈; 을 포함하는 전자장치.
  12. 커넥터가 구비된 회로기판과 신호를 송신 또는 수신하도록 상기 회로기판에 전기적으로 연결되며 안테나 패턴부를 포함하는 금속 프레임 및 상기 금속 프레임을 몰드 사출 성형하여 형성되는 몰딩 프레임을 포함하는 안테나 모듈; 및
    상기 안테나 모듈의 상측 외면을 덮도록 몰드 사출 성형되는 커버 프레임;을 포함하고,
    상기 커넥터는 상기 금속프레임과 상기 회로기판 사이에 구비되고, 상기 안테나 패턴부는 상기 몰딩프레임과 상기 커버프레임 사이에 구비되는 안테나 조립체.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 금속 프레임은 상기 안테나 패턴부에서 상기 커넥터가 구비된 방향으로 절곡된 연결 단자부를 구비하는 안테나 조립체.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 안테나 패턴부와 상기 연결단자부가 형성하는 공간 내측에 배치되는 안테나 조립체.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 안테나 패턴부에는 슬릿이 구비되는 안테나 조립체.
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