KR20160097839A - Nfc 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법 - Google Patents

Nfc 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160097839A
KR20160097839A KR1020150020206A KR20150020206A KR20160097839A KR 20160097839 A KR20160097839 A KR 20160097839A KR 1020150020206 A KR1020150020206 A KR 1020150020206A KR 20150020206 A KR20150020206 A KR 20150020206A KR 20160097839 A KR20160097839 A KR 20160097839A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nfc antenna
circuit board
nfc
magnetic field
conductor
Prior art date
Application number
KR1020150020206A
Other languages
English (en)
Inventor
박일환
Original Assignee
(주)와이솔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)와이솔 filed Critical (주)와이솔
Priority to KR1020150020206A priority Critical patent/KR20160097839A/ko
Publication of KR20160097839A publication Critical patent/KR20160097839A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07773—Antenna details
    • G06K19/07777—Antenna details the antenna being of the inductive type
    • G06K19/07779—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil
    • G06K19/07783—Antenna details the antenna being of the inductive type the inductive antenna being a coil the coil being planar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

본 발명은 별도의 안테나 회로 보드 없이 전자기기의 회로 보드에 NFC 안테나를 배치하여 기기의 부피를 줄일 수 있고 생산 원가도 절감할 수 있는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 전자기기의 간섭 및 혼용인식을 방지함으로써 전자기기가 근접하여 배열되어 있거나 위아래에 위치하는 경우에도 인식이 원활한 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법을 제공하기 위해 복수의 패턴이 배치되어 있는 회로 보드, 상기 회로 보드 위에 소정의 주파수 값을 매칭하는 임피던스 매칭부, 상기 임피던스 매칭부와 연결되어 상기 회로 보드에 루프 형태로 형성된 NFC 안테나, 상기 NFC 안테나의 일부분과 일정 간격 이내에 위치되어 있는 도체부를 포함한다.

Description

NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법{Method Manufacturing of NFC Antenna Controlling Magnetic Field on Printed Circuit Board}
본 발명은 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근거리 무선 통신을 위한 전자기기에 사용되는 NFC 안테나를 회로 보드 위에 배치하여 공간의 활용을 넓히고, NFC전자기기를 근접하여 배열, 적재 시 간섭방지 및 혼용인식을 방지하기 위해 NFC 안테나의 일부분에 도체부를 형성하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
NFC(Near Field Communication: 근거리 자기장 통신)는 13.56 MHz 주파수를 사용하여 10cm이내의 거리에서 낮은 전력으로 전자기기 간의 무선통신을 가능하게 하는 비접촉 근거리 무선통신 기술 규격으로, 2002년 네덜란드 NXP 반도체와 일본 Sony가 공동 개발했다. 초당 전송속도는 최대 424 kbps이며, 근접성의 특성과 암호화 기술로 보안성이 뛰어나고, 단말기끼리 인식하는데 복잡한 페어링 절차가 필요 없이 1/10초 이하로 인식할 수 있다. NFC는 RFID 기술을 사용한 스마트카드식 비접촉식 무선 통신 기술로, 스마트카드에 비하여 양방향성을 제공하고, 저장 메모리 공간이 크며, 적용 가능한 서비스의 폭이 넓은 특징이 있다. NFC는 모바일기기, 특히 스마트폰과의 융합을 통해 단말 간 데이터통신을 제공할 뿐만 아니라 기존의 비접촉식 스마트카드 기술 및 무선인식기술(RFID)과의 상호호환성을 유지한다.
NFC는 2004년에 NXP, Sony를 주축으로 결성된 NFC 포럼에서 NFC 관련 표준(ISO/IEC 18092, ISO/IEC 21481)이 제정되어 왔다. NFC 표준은 ISO/IEC 14443' 비접촉 카드 표준을 확장한 것으로 NFC 디바이스뿐만 아니라 ISO/IEC 14443 리더기나 스마트카드와 데이터 통신이 가능하며, 최근, 스마트폰에 NFC 기술을 도입하는 새로운 움직임이 나타나고 있다.
현재 iOS(애플) 및 안드로이드(구글)의 운영체제가 탑재된 스마트폰에 NFC 기술을 도입하여 모바일 신용카드, RFID 리더/태그 및 데이터통신 장치로 사용하는 서비스 모델이 부각되고 있다. 특히, 비자카드 및 마스터카드 등 주요 신용카드 회사에서 매우 적극적으로 NFC 기술을 지원하고 있는 상황이며 구글의 안드로이드 OS 및 노키아의 심비안 OS등 스마트폰 OS의 NFC 지원이 점점 증가하는 추세이다.
NFC는 13.56 MHz 대역 비접촉식 근거리 무선통신기술을 제공하여 모바일기기, 특히 스마트폰과의 융합을 통해 단말 간 데이터통신을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 비접촉식 스마트카드 기술 및 무선인식기술(RFID)과의 상호호환성을 제공한다.
일반적인 상용 NFC는 배터리팩이나 휴대폰의 뒷면 케이스에 적용되고, NFC 시스템이 동작하는 3가지 모드(Read/Write, Card emulation, Peer to Peer mode)의 경우에서 NFC 안테나를 통해 근거리 무선통신을 가능하게 한다.
이러한 NFC 안테나를 통한 근거리 무선통신을 동작하기 위해 한국 등록 특허 10-1121442에는 NFC 안테나를 배치하기 위한 방법이 개시되어 있는데, 종래 기술은 별도의 회로 보드에 NFC 안테나를 배치하여 배터리 셀의 일면이나 케이스에 부착한다.
하지만, 이러한 방법을 통해 NFC 안테나를 부착하게 되면 NFC 안테나를 외장형으로 제작하게 되어 추가 비용이 발생할 뿐만 아니라 일정 공간을 차지하게 되므로 외관상의 문제와 동시에 전자기기의 부피도 커질 수밖에 없다.
또한, 전자기기의 간섭방지 및 혼용인식을 방지하기 위한 NFC 자계형성 분포를 제어할 수 없어 전자기기의 근접 배열 및 적재시 서로 근접해 있는 전자기기들에 대한 인식이 어려울 수 있다.
KR 1052115 B1
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 전자기기의 회로 보드에 NFC 안테나를 배치하여 기기의 부피를 줄일 수 있고 생산 원가도 절감할 수 있는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 전자기기의 간섭방지 및 혼용인식을 방지함으로써 전자기기가 근접하여 배열되어 있거나 위아래에 위치하는 경우에도 인식이 원활한 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드는 복수의 패턴이 배치되어 있는 회로 보드, 상기 회로 보드에 위치하여 소정의 주파수 값을 매칭하는 임피던스 매칭부, 상기 임피던스 매칭부와 연결되어 상기 회로 보드의 일면에 루프 형태로 형성된 NFC 안테나, 상기 NFC 안테나의 자계를 억제하기 위한 도체부를 포함한다.
임피던스 매칭부는 근거리 무선통신을 제공하는 13.56MHz NFC 안테나의 공진주파수(
Figure pat00001
)에서 공진되도록 인덕턴스 값(L)과 캐패시턴스 값(C)을 매칭한다.
상기 NFC 안테나는 상기 회로 보드에 구성되어 있는 IC 부품과, IC 부품을 연결시키는 배선을 포함하는 복수의 패턴을 제외한 회로 보드에 형성되어 있다.
NFC 안테나는 GPS, NFC리더, NFC태그, ESL(ELECTRONIC SHELF LABEL)태그, WIFI, Bluetooth, Zigbee 또는 Z-wave 중 적어도 어느 하나의 안테나를 포함하여 배치할 수 있다.
NFC 안테나의 루프 형태는 4각형 형상을 가질 수도 있으나, 이와 다르게 다각형, 원형 또는 타원형 등 다양하게 형성될 수 있다.
NFC 안테나에 포함되는 복수의 루프 패턴의 회전 수(turn 수)는 2회 내지 6회 사이일 수 있으며, NFC 안테나의 저항값, 캐패시턴스 값 및 인덕턴스 값을 고려하여 그 횟수를 정할 수 있다.
도체부는 상기 NFC 안테나의 최 내각 루프와 수um ~ 수 mm의 이격 거리를 갖는 내각 도체부, 상기 NFC 안테나의 최 외각 루프와 수um ~ 수 mm의 이격 거리를 갖는 외각 도체부를 포함한다.
내각 도체부, 외각 도체부는 자계를 제어할 수 있는 범위 안에서 모양을 자유롭게 변형할 수 있다.
도체부는 상기 NFC 안테나가 형성한 자계의 흐름을 위해 도체 내에 적어도 하나 이상의 홈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 회로 보드에 NFC 안테나를 루프 형태로 형성하는 단계, 상기 NFC 안테나의 종단에 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭부를 형성하는 단계, 상기 NFC 안테나의 자계를 억제하기 위한 도체부를 형성하는 단계를 포함하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드의 제조 방법을 제공한다.
NFC 안테나는 상기 회로 보드에 구성되어 있는 IC 부품과, IC 부품을 연결시키는 배선을 제외한 나머지 회로 보드의 일면 중 외곽 영역에 루프 패턴으로 형성될 수 있고 GPS, NFC리더, NFC태그, ESL(ELECTRONIC SHELF LABEL)태그, WIFI, Bluetooth, Zigbee 또는 Z-wave 중 적어도 어느 하나의 안테나를 포함하여 배치할 수 있다.
도체부는 상기 NFC 안테나의 루프 내각에 형성된 내각 도체부, 상기 NFC 안테나의 루프 외각에 형성된 외각 도체부를 포함한다.
내각 도체부는 상기 NFC 안테나의 최 내각 루프와 수nm ~ 수 mm의 이격 거리를 가지고, 도체 일면에 적어도 하나 이상의 홈을 포함할 수 있다.
외각 도체부는 상기 NFC 안테나의 최 외각 루프와 수nm ~ 수 mm의 이격 거리를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면 NFC 안테나를 전자기기의 회로 보드에 배치함으로써 전자기기의 부피를 줄일 수 있고, 원가를 절감할 수 있으며, 전자기기의 간섭방지 및 혼용인식을 방지함으로써 전자기기가 근접하여 배열되어 있거나 위아래에 위치하는 경우에도 인식이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회로 보드의 일면에 NFC 안테나를 배치한 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도체부의 일면에 NFC 안테나를 배치한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도체부와 NFC 안테나의 배치를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도체부와 NFC 안테나의 배치를 나타낸 개략적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변형된 도체부의 일면에 배치된 NFC 안테나의 구동방법을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변형된 다른 도체부의 일면에 배치된 NFC 안테나의 구동방법을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변형된 다른 도체부의 일면에 배치된 NFC 안테나의 구동방법을 나타내는 개략적인 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회로 보드의 일면에 NFC 안테나를 배치한 개략적인 평면도이다.
기존의 13.56 MHz에서 동작하는 NFC 안테나는 일반적으로 3~5 turn을 가지는 루프안테나(Loop antenna)로 설계되고, 안테나의 인덕턴스(Inductance), 저항(Resistance) 값에 따라 회로 보드(Circuit board)에서 13.56 MHz를 위한 임피던스매칭(impedance matching)을 한다. 루프 안테나에 흐르는 전류벡터(Current vector)는 맥스웰 방정식(Maxwell's equation)의 Ampere's law에 의하여 전류벡터(Current vector)의 방향에 대하여 수직으로 자기장(Magnetic field)이 형성된다. 근거리 무선통신을 위한 Uumodulated magnetic field의 세기는 1.5~7.5 A/m(rms)로 International standard ISO/IEC 18092에 규정되어 있다. 기존의 NFC 시스템에 적용되는 루프 안테나는 일반적으로 사각형의 구조 또는 주변기구의 상황에 따라 감아져 돌아가는 형태의 구조를 가진다. N차의 턴 수를 가지는 일반적인 루프안테나의 구조는 평면상에서 감아져 돌아가며 반복되는 금속선(metal line) 끼리 서로 평행한 구조가 된다. 자기장(Magnetic field, H-field)을 통해 통신하는 NFC 시스템은 1차적으로 자기장을 발생시키는 전류의 흐름을 필요로 한다. 이러한 전류의 흐름은 NFC 시스템을 구성하는 루프 안테나의 구조체(금속선, 도선)에서 발생하게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 회로 보드의 일면에 NFC 안테나를 배치하기 위해 회로 보드, NFC 안테나, 임피던스 매칭부, 안테나 급전부, 도체부를 포함할 수 있다.
먼저, NFC 안테나는 기존 회로에 구성되어 있는 IC 부품과, IC 부품을 연결시키는 배선을 피한 나머지 회로 보드의 일면 중 외곽 영역에 루프 패턴으로 배치되어, NFC 안테나는 근거리 통신용 신호를 송신하거나 수신하는 기능을 수행할 수 있고, NFC 안테나에 포함되는 루프 패턴의 양끝단이 안테나 급전부에 연결될 수 있다.
이에 따라, NFC 안테나에 의해 생성되는 신호는 안테나 급전부를 통하여 송신하는 신호를 처리하는 외부 기기로 전달될 수 있고, 아울러, 신호를 수신하는 경우, 수신하려는 신호는 안테나 급전부와 NFC 안테나를 통하여 수신될 수 있다.
이때, NFC 안테나의 임피던스 정합을 위하여, 안테나 급전부와 인접한 NFC 안테나의 끝단에는 임피던스 정합부를 구비할 수 있다.
이와 같은 임피던스 정합부는 복수의 캐패시터 소자를 포함하여 형성될 수 있으며, 구체적으로 이와 같은 복수의 캐패시터 소자는 NFC 안테나에 직렬로 연결되는 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터와 NFC 안테나의 양 끝단에 연결되는 제3 캐패시터를 포함하여 형성될 수 있다.
이와 같은 NFC 안테나는 도 1에 도시된 바와 같이, 적절한 안테나의 저항값, 캐패시턴스 값 및 인덕턴스 값을 확보하면서 안테나의 면적을 줄이기 위하여 NFC 안테나에 포함되는 루프 패턴의 형태를 복수의 루프를 가지는 패턴으로 배치할 수 있고, NFC 안테나의 루프 형태는 도 1에 도시된 바와 같이, 4각형 형상을 가질 수도 있으나, 이와 다르게 다각형, 원형 또는 타원형 등 다양하게 형성될 수 있다.
또한, NFC 안테나에 포함되는 복수의 루프 패턴의 회전 수(turn 수)는 2회 내지 6회 사이일 수 있으며, 일례로, NFC 안테나의 저항값, 캐패시턴스 값 및 인덕턴스 값을 고려하여, 도 1에 도시된 바와 같이 4회일 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이에 따라, NFC 안테나와 임피던스 정합부에 의해 형성되는 동작 주파수는 비접촉식 표준 무선통신기술에 따른 13.56MHz를 구현할 수 있다.
이와 같이, NFC 안테나에 포함되는 복수의 루프 패턴 전체는 하나의 라인으로 형성되어, 복수의 루프 패턴에 의해 형성되는 전류 경로는 하나일 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, NFC 안테나에 포함된 복수의 루프 패턴에 의해 형성된 전류 경로는 하나일 수 있고, 전류 경로가 안테나 급전부 - 복수의 루프 패턴 - 안테나 급전부로 형성될 수 있다.
즉, NFC 안테나의 루프 형태는 회전수가 복수 개이면서 전체적으로 전류 경로가 하나이고, 양 끝단이 안테나 급전부에 연결될 수 있다.
여기서, NFC 안테나를 복수의 루프 패턴으로 만들기 때문에, 각각의 루프 사이에 폭이 생길 수 있는데, 각각의 루프 패턴의 폭은 NFC 안테나에서 각각의 루프 패턴 사이의 간격과 동일할 수 있다. 예를 들면, NFC 안테나에서 각각의 루프 패턴의 폭이 0.5mm 인 경우, NFC 안테나에서 각각의 루프 패턴 사이의 간격도 0.5mm일 수 있다.
그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, NFC 안테나에서 각각의 루프 패턴의 폭에 따라 NFC 안테나의 캐패시턴스 값이 달라질 수 있으므로, 패턴에 포함되는 복수의 루프 패턴 전체 길이에 따른 저항값 및 인덕턴스 값에 따라 달라질 수 있다.
아울러, 이와 같이, 회로 보드, NFC 안테나, 안테나 급전부, 임피던스 정합부, 도체부가 구현되는 회로 보드는 스마트폰과 같은 이동통신 단말기, 버스나 지하철의 교통카드 및 교통카드 단말기와 같은 근거리 통신 장치, RFID 송수신기, 이동통신 단말기에 내장되는 유심 칩(USIM-chip), USB와 같은 저장 매체 또는 전자 기기 중 적어도 하나의 회로 보드 일 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 NFC 안테나는 NFC 안테나를 포함하는 시스템이 동작하는 3가지 모드 (구체적 일례로, Read/Write, Card emulation, Peer to Peer mode)의 경우에서 NFC 안테나를 통해 근거리 무선통신을 가능하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도체부의 일면에 NFC 안테나를 배치한 개략적인 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도체부와 NFC 안테나의 배치를 나타낸 개략적인 평면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도체부와 NFC 안테나의 배치를 나타낸 개략적인 측면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 NFC 안테나는 신호의 전송이나 수신에 의해 NFC 안테나에 전류가 생성될 수 있는데, 이때 NFC 안테나가 전부 회로 보드와 근접해 있기 때문에 RF 간섭이 생길 수 있으므로 도 2와 같이 간섭방지를 위해 도체부, 즉 GND(도체)를 형성하여 RF 간섭을 해결할 수 있다.
더욱 자세히 설명하면, NFC 안테나는 NFC 안테나의 전류의 흐름에 따라 신호를 생성하게 되는데, 도 1과 같은 구조에서는 NFC 안테나에 전류의 흐름에 따른 자계(H: Magnetic Field)가 양방향으로 생성된다. 이에 도 2와 같이 회로 보드 상에서 NFC 안테나 부분 중 간섭방지 부분에 해당하는 회로 보드의 상단부와 하단부의 주위로 일정간격의 GND(도체)를 형성시켜 줌으로써 상단부와 하단부에 위치한 NFC 안테나는 공진주파수를 형성하는 인덕턴스, 캐패시턴스의 영향을 유지하면서 자계는 형성되지 않는다.
반대로 NFC 안테나 부분 중 자계를 형성하는 회로 보드의 좌측부와 우측부에는 GND(도체)가 형성되어있지 않으므로 자계가 형성되고, 그에 따라 좌측부, 우측부에 위치한 NFC 안테나는 공진주파수를 형성하는 인덕턴스, 캐패시턴스의 영향을 유지하면서 자계도 형성할 수 있다.
여기서, NFC 안테나와 GND(도체)사이에 이격 거리가 생길 수 있다. 도 3과 도 4를 참조하면 도체부는 NFC 안테나의 루프 안쪽에 위치하는 내각 도체부, NFC 안테나의 루프 바깥쪽에 위치하고 있는 외각 도체부로 나뉘고, NFC 안테나의 루프에 따라 가장 안쪽에 위치한 루프를 최 내각 루프, 가장 바깥쪽에 위치하고 있는 루프를 최 외각 루프라고 했을 때 내각 도체부는 최 내각 루프와 수um ~ 수 mm의 이격 거리를 가지고 있을 수 있고, 외각 도체부는 최 외각 루프와 수um ~ 수 mm의 이격 거리를 가지고 있을 수 있다.
각각의 이격 거리는 NFC 안테나의 일부분에 GND(도체)를 형성할 때 RF 간섭을 해결하기 위한 것으로 예를 들면, 도 2의 NFC 안테나 상단부와 GND(도체)의 이격 거리가 0.1mm 인 경우, NFC 안테나 하단부와 GND(도체)의 이격 거리가 0.1mm일 수 있다.
그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, NFC 안테나에서 각각의 이격 거리에 따라 NFC 안테나의 공진주파수와 자계에 영향을 받으므로 이격 거리가 서로 달라질 수 있다. 또한 GND(도체)의 물성에 따라서도 공진주파수와 자계에 영향을 받으므로 GND(도체)의 물성도 고려해야 한다.
NFC 안테나와 GND(도체) 사이의 이격 간격을 유지함으로써, 저항값, 캐패시턴스 값 및 인덕턴스 값에 따라 결정되는 NFC 안테나의 공진 주파수 값에 영향을 미치고, 신호의 송수신율이 저하될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 NFC 안테나와 GND(도체) 사이의 이격 간격을 알맞게 조절할 수 있다.
예를 들면, NFC 안테나와 GND(도체) 사이의 이격 간격은 2mm 이내일 수 있고, 바람직하게는 1mm로 형성될 수 있다. 그러나 NFC 안테나와 GND(도체) 사이의 이격 간격은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, NFC 안테나에 의해 생성되는 자기장을 조절하기 위해 이격 거리뿐만 아니라 캐패시턴스, 인덕턴스의 변수로 인해 EM 툴(Electro Magnetic 툴, HFSS)을 사용하여 시뮬레이션함으로써 NFC 안테나에 생성되는 자기장을 조절하기 위한 이격 거리를 도출해야 한다.
여기서, 본 발명에 따른 NFC 안테나와 GND(도체) 사이의 이격 간격을 유지함으로써 NFC 안테나의 자계를 생성하는 것은 다음의 도 5에서 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변형된 회로 보드의 일면에 배치된 NFC 안테나의 구동방법을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 NFC 안테나는 신호의 전송이나 수신에 의해 NFC 안테나에 인가되는 전류가 생성될 수 있는데, 이때, NFC 안테나를 통하여 흐르는 전류의 방향은 도 5에 도시된 바와 같이 시계 방향일 수도 있고, 시계 반대 방향일 수도 있으며 유기되는 전류일 수도 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 외부의 기기를 통해 NFC 안테나 주변에는 자계(H: Magnetic Field)가 생성될 수 있고, NFC 안테나 주변의 자계에 의해 NFC 안테나에 전류가 흐를 수 있다. 이때 NFC 안테나에 흐르는 전류는 NFC 안테나 주변에 흐르는 자계에 대한 맥스웰 법칙에 의해 NFC 안테나에 흐르는 전류의 방향이 결정된다. 도 5에 따라 NFC 안테나를 통하여 흐르는 전류의 방향이 시계 방향이라고 가정하면 NFC 안테나에 흐르는 전류에 의해 자계가 형성되고 상기 자계의 방향은 홈을 통해 회로 보드를 뚫고 들어가는 방향이 되는데, 이러한 자계가 형성되는 것은 GND(도체)가 놓여져 있지 않은 좌측부와 우측부의 영향만으로 자계가 결정되고, 상단부와 하단부의 주위에는 일정 간격의 GND(도체)를 형성시켜 줌으로써, 상단부와 하단부는 공진주파수를 형성하는 인덕턴스, 캐패시턴스의 영향은 유지하되 자계는 형성되지 않아 전자기기가 서로 근접하여 위치해 있을 경우, RF 간섭을 피할 뿐만 아니라 각각의 인식을 명확하게 구별할 수 있어 NFC 안테나를 통해 생성된 자계를 통해 외부의 기기와 통신할 수 있다.
또한, 회로 보드에 의해 NFC 안테나에서 먼저 전류가 흐르는 경우에도 마찬가지로, NFC 안테나에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자계 또한 맥스웰 법칙에 의해 NFC 안테나에 흐르는 자계의 방향이 결정된다. 만약 NFC 안테나에서 흐르는 전류의 방향이 시계 방향이라고 가정하면 NFC 안테나에 흐르는 전류에 의해 자계가 형성되고 상기 자계의 방향은 홈을 통해 회로 보드를 뚫고 들어가는 방향이 되는데, 이러한 자계가 형성되는 것은 GND(도체)가 놓여져 있지 않은 좌측부와 우측부의 영향만으로 자계가 결정되고, 상단부와 하단부의 주위에는 일정 간격의 GND(도체)를 형성시켜 줌으로써, 상단부와 하단부는 공진주파수를 형성하는 인덕턴스, 캐패시턴스의 영향은 유지하되 자계는 형성되지 않아 전자기기가 서로 근접하여 위치해 있을 경우에도 NFC 안테나의 좌측부와 우측부를 통해 생성된 자계로 외부의 기기와 통신할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 변형된 다른 도체부의 일면에 배치된 NFC 안테나의 구동방법을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, NFC 안테나와 일정 간격 떨어진 GND(도체)를 다른 위치에 배치하여 RF 간섭을 방지할 수 있다. NFC 안테나를 통하여 흐르는 전류의 방향이 반시계 방향이라고 가정하면 NFC 안테나에 흐르는 전류에 의해 자계가 형성되고 상기 자계의 방향은 홈을 통해 회로 보드를 뚫고 나가는 방향이 되는데, 이러한 자계가 형성되는 것은 GND(도체)가 놓여져 있지 않은 상단부와 하단부의 영향만으로 자계가 결정되고, 좌측부와 우측부의 주위에는 일정 간격의 GND(도체)를 형성시켜 줌으로써, 좌측부와 우측부는 공진주파수를 형성하는 인덕턴스, 캐패시턴스의 영향은 유지하되 자계는 형성되지 않아 전자기기가 서로 근접하여 위치해 있을 경우, RF 간섭을 피할 뿐만 아니라 각각의 인식을 명확하게 구별 할 수 있어 NFC 안테나를 통해 생성된 자계를 통해 외부의 기기와 통신할 수 있다.
또한, 회로 보드에 의해 NFC 안테나에서 먼저 전류가 흐르는 경우에도 마찬가지로 자계를 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 변형된 다른 도체부의 일면에 배치된 NFC 안테나의 구동방법을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, NFC 안테나와 일정 간격 떨어진 GND(도체)를 자유롭게 배치하여 RF 간섭을 방지할 수 있다. NFC 안테나를 통하여 흐르는 전류의 방향이 시계 방향이라고 가정하면 NFC 안테나에 흐르는 전류에 의해 자계가 형성되고 상기 자계의 방향은 홈을 통해 회로 보드를 뚫고 들어가는 방향이 되는데, 이러한 자계가 형성되는 것은 GND(도체)가 놓여져 있지 않은 양끝 네 모서리부의 영향만으로 자계가 결정되고, 상단부, 하단부, 좌측부, 우측부의 주위에는 일정 간격의 GND(도체)를 형성시켜 줌으로써, 상단부, 하단부, 좌측부, 우측부의 공진주파수를 형성하는 인덕턴스, 캐패시턴스의 영향은 유지하되 자계는 형성되지 않아 전자기기가 서로 근접하여 위치해 있을 경우, RF 간섭을 피할 뿐만 아니라 각각의 인식을 명확하게 구별할 수 있어 NFC 안테나를 통해 생성된 자계를 통해 외부의 기기와 통신할 수 있다. 또한, 회로 보드에 의해 NFC 안테나에서 먼저 전류가 흐르는 경우에도 마찬가지로 자계를 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 실시 형태로 실시될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예들은 예시적인 것일 뿐이며, 그 범위를 제한해놓은 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 또한, 도면에 도시된 순서도 들은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 달성하기 위해 예시적으로 도시된 순차적인 순서에 불과하며, 다른 추가적인 단계들이 제공되거나, 일부 단계가 삭제될 수 있음은 물론이다.
따라서, 첨부된 도면과 그에 대한 기술은 본 발명의 기술적 특징을 설명하기는 하나, 이러한 기술적 특징을 구현하기 위한 특정 배열이 분명하게 언급되지 않는 한, 단순히 추론되어서는 안된다. 즉, 이상에서 기술한 다양한 실시 예들이 존재할 수 있으며, 그러한 실시 예들이 본 발명과 동일한 기술적 특징을 보유하면서 일부 변형될 수 있으므로, 이 역시 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 의해 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 이상에서 기술한 실시 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 실시 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 - 회로 보드
101 - 홈
200 - NFC 안테나
201 - 최 내각 루프
202 - 최 외각 루프
300 - 임피던스 매칭부
301 - 안테나 급전부
400 - 도체부
401 - 내각 도체부
402 - 외각 도체부

Claims (15)

  1. 회로 보드;
    상기 회로 보드의 일면에 위치하여 소정의 주파수 값을 매칭하는 임피던스 매칭부;
    상기 임피던스 매칭부와 연결되어 상기 회로 보드의 일면에 루프 형태로 형성된 NFC 안테나;
    상기 NFC 안테나의 자계를 억제하기 위한 도체부;
    를 포함하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭부는 근거리 무선통신을 제공하는 13.56MHz NFC 안테나의 공진주파수(
    Figure pat00002
    )에서 공진되도록 인덕턴스 값(L)과 캐패시턴스 값(C)을 매칭하는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 NFC 안테나는 상기 회로 보드에 구성되어 있는 IC 부품과, IC 부품을 연결시키는 배선을 포함하는 복수의 패턴을 제외한 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 NFC 안테나는 GPS, NFC리더, NFC태그, ESL(ELECTRONIC SHELF LABEL)태그, WIFI, Bluetooth, Zigbee 또는 Z-wave 중 적어도 어느 하나의 안테나를 포함하여 배치할 수 있는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도체부는
    상기 NFC 안테나의 루프 내각에 형성된 내각 도체부;
    상기 NFC 안테나의 루프 외각에 형성된 외각 도체부;
    를 포함하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 내각 도체부는 상기 NFC 안테나의 최 내각 루프와 수nm ~ 수 mm의 이격 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 내각 도체부는 도체 일면에 적어도 하나 이상의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 외각 도체부는 상기 NFC 안테나의 최 외각 루프와 수nm ~ 수 mm의 이격 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드.
  9. 회로 보드의 일면에 NFC 안테나를 루프 형태로 형성하는 단계;
    상기 NFC 안테나의 종단에 임피던스 매칭을 위한 임피던스 매칭부를 형성하는 단계;
    상기 NFC 안테나의 자계를 억제하기 위한 도체부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 NFC 안테나는 상기 회로 보드에 구성되어 있는 IC 부품과, IC 부품을 연결시키는 배선을 포함하는 복수의 패턴을 제외한 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 NFC 안테나는 GPS, NFC리더, NFC태그, ESL(ELECTRONIC SHELF LABEL)태그, WIFI, Bluetooth, Zigbee 또는 Z-wave 중 적어도 어느 하나의 안테나를 포함하여 배치할 수 있는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 제조 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 도체부는
    상기 NFC 안테나의 루프 내각에 형성된 내각 도체부;
    상기 NFC 안테나의 루프 외각에 형성된 외각 도체부;
    를 포함하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 제조 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 내각 도체부는 상기 NFC 안테나의 최 내각 루프와 수nm ~ 수 mm의 이격 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 제조 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 내각 도체부는 도체 일면에 적어도 하나 이상의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 제조 방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 외각 도체부는 상기 NFC 안테나의 최 외각 루프와 수nm ~ 수 mm의 이격 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 NFC 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 제조 방법.
KR1020150020206A 2015-02-10 2015-02-10 Nfc 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법 KR20160097839A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150020206A KR20160097839A (ko) 2015-02-10 2015-02-10 Nfc 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150020206A KR20160097839A (ko) 2015-02-10 2015-02-10 Nfc 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160097839A true KR20160097839A (ko) 2016-08-18

Family

ID=56874315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150020206A KR20160097839A (ko) 2015-02-10 2015-02-10 Nfc 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160097839A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101052115B1 (ko) 2009-06-10 2011-07-26 엘지이노텍 주식회사 이중 공진을 이용한 ｎｆｃ 안테나

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101052115B1 (ko) 2009-06-10 2011-07-26 엘지이노텍 주식회사 이중 공진을 이용한 ｎｆｃ 안테나

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9800295B2 (en) Smart NFC antenna matching network system having multiple antennas and user device including the same
JP4452782B2 (ja) Ｒｆｉｄリーダ用多重ループアンテナ、これを有するｒｆｉｄリーダ、及びこれを有するｒｆｉｄシステム
CN101901369B (zh) 通信装置、天线装置以及通信系统
KR102144360B1 (ko) 스마트 근거리무선통신 안테나 매칭 네트워크 시스템 및 그것을 포함한 유저 장치
KR101485569B1 (ko) 금속 덮개가 적용된 이동통신 단말기의 ｎｆｃ 안테나
JP2014515151A (ja) 受動共振回路を有する無線周波数トランスポンダ装置
CN102834970B (zh) 通信终端及卡式天线模块
US10896300B2 (en) Wireless communication device and method
CA2933263C (en) Contactless communications antenna for payment terminals
CN102971908A (zh) 天线装置以及通信装置
KR100693204B1 (ko) Ｎｆｃ용 안테나, 그를 구비한 ｎｆｃ 단말기, ｒｆ안테나, 그리고 그를 구비한 ｉｃ카드
KR101467706B1 (ko) 루프 간에 상쇄 전류가 감소된 성능이 개선된 ｎｆｃ 안테나 구조
US9450306B1 (en) Antenna for wireless communications
CN201928324U (zh) 一种终端
CN103886359A (zh) 一种具有射频识别功能的手机卡
EP2801124A1 (en) Calculated compensated magnetic antennas for different frequencies
KR20160097839A (ko) Nfc 안테나 자계제어가 가능한 회로 보드 및 그 제조 방법
CN107112635A (zh) 移动设备用线圈型环形天线
KR101400623B1 (ko) 단층 구조의 ｎｆｃ 안테나
CN103762411A (zh) 带天线的苹果手机全卡方案sim卡的卡托
US20160165444A1 (en) Terminal cover and wireless communication device including wireless authentication module
KR101659778B1 (ko) 자기공진형 무선전력전송용 변형된 나사선형 안테나
KR101039594B1 (ko) 안테나 모듈이 탑재된 유심카드 장치
US20170054475A1 (en) Coil antenna device, electronic apparatus with coil antenna device, and method of producing coil antenna device
KR102381033B1 (ko) 스마트카드

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal