KR20160099359A - 인몰드 안테나, 안테나 특성 제어 장치 및 인몰드 안테나 제조 방법 - Google Patents

인몰드 안테나, 안테나 특성 제어 장치 및 인몰드 안테나 제조 방법 Download PDF

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antenna
impedance
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남현길
전대성
문현삼
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예인 인몰드 안테나는, 전류가 흐르는 제1 안테나 패턴; 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역에 부착되어 전류가 흐르는 제2 안테나 패턴; 및 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)에 형성된 컷트; 를 포함함으로써, 불량의 발생 빈도가 줄어들 수 있다.

Description

인몰드 안테나, 안테나 특성 제어 장치 및 인몰드 안테나 제조 방법{In-mold antenna, apparatus for controlling antenna characteristic and method for manufacturing in-mold antenna}
본 발명은 인몰드 안테나, 안테나 특성 제어 장치 및 인몰드 안테나 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인몰드 안테나(In-Mold Antenna, IMA)는 통신용 모듈이 구비된 이동통신단말기 등과 같은 통신 장치의 케이스에 인몰드(In-Mold) 방식으로 내장된 안테나로서, 통신용 모듈과 연결되어 전자파의 송수신에 이용될 수 있다.
인몰드 안테나의 제조 과정에서, 제조에 사용되는 각 금형별 치수 편차 및 제조 과정 중의 작업 편차로 인해 불량이 발생될 수 있다. 인몰드 안테나의 불량은 안테나 특성 검사에 의해 확인될 수 있다.
종래에 인몰드 안테나는 제조된 이후에 안테나 특성 검사가 진행되어, 제조된 인몰드 안테나가 불량일 경우 폐기되었다. 게다가, 제조 과정에서의 금형이 많을수록 인몰드 안테나의 안테나 특성의 산포가 넓게 분포되어, 불량의 발생 빈도가 증가될 수 있다.
따라서, 인몰드 안테나의 불량에 대한 폐기 비용을 줄일 수 있는 수단이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 특2002-0067810호
본 발명의 일 실시예는 인몰드 안테나, 안테나 특성 제어 장치 및 인몰드 안테나 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인몰드 안테나는, 전류가 흐르는 제1 안테나 패턴; 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역에 부착되어 전류가 흐르는 제2 안테나 패턴; 및 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)에 형성된 컷트; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 특성 제어 장치는, 기 설정된 영역에 제2 안테나 패턴이 부착된 제1 안테나 패턴의 특성을 검사하는 특성 검사부; 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)을 컷트하는 컷트부; 및 검사된 특성에 기초하여 컷트부의 컷트 특성을 결정하는 컷트 제어부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인몰드 안테나 제조 방법은, 기 설정된 영역에 제2 안테나 패턴이 부착된 제1 안테나 패턴을 가공하는 패턴 가공단계; 가공된 제1 안테나 패턴의 특성을 검사하는 특성 검사단계; 및 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)을 컷트하는 컷트단계; 를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 컷트단계의 컷트 특성은 특성 검사단계에 의해 검사된 특성에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인몰드 안테나는, 불량의 발생 빈도가 줄어들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 특성 제어 장치는, 안테나 특성을 제어하여 불량의 발생을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인몰드 안테나 제조 방법은, 인몰드 안테나 제조 과정에서 발생되는 불량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인몰드 안테나를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 인몰드 안테나의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 컷트의 너비가 큰 인몰드 안테나의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 컷트의 너비가 작은 인몰드 안테나의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 특성 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 컷트의 컷트 특성에 따른 공진주파수의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 컷트의 컷트 지점 및 컷트 길이에 따른 공진주파수의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인몰드 안테나 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인몰드 안테나를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 인몰드 안테나(100)는, 제1 안테나 패턴(110), 제2 안테나 패턴(120) 및 컷트(130)를 포함할 수 있다.
제1 안테나 패턴(110)은, 전류의 흐름을 통해 전자파를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 안테나 패턴(110)은 통신용 모듈이 실장된 메인 회로 기판(미도시)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 안테나 패턴(110)은 급전 커넥터(미도시) 등으로부터 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
제2 안테나 패턴(120)은, 제1 안테나 패턴(110)의 기 설정된 영역에 부착될 수 있다. 여기서, 상기 제2 안테나 패턴(120)과 제1 안테나 패턴(110)은 서로 도통될 수 있다. 예를 들어, 전류는 제1 안테나 패턴(110) ? 제2 안테나 패턴(120) ? 제1 안테나 패턴(110)의 순서로 흐를 수 있다. 전류의 경로가 달라짐으로써, 제2 안테나 패턴(120)이 부착된 제1 안테나 패턴(110)의 임피던스는 달라질 수 있다.
여기서, 기 설정된 영역은 제1 안테나 패턴(110)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 영역은 제1 안테나 패턴(110)이 밀집하지 않은 영역에 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 안테나 패턴(120)은 제1 안테나 패턴(110)의 다른 영역에 미치는 영향을 줄일 수 있고, 부착불량 및 컷트(130)의 위치불량의 발생이 방지될 수 있다.
한편, 기 설정된 영역이 달라질 경우, 제1 안테나 패턴(110)의 임피던스가 달라질 수도 있다. 예를 들어, 상기 제2 안테나 패턴(120)이 제1 안테나 패턴(110)의 중단부에 부착될 경우의 임피던스와 상기 제2 안테나 패턴(120)이 제1 안테나 패턴(110)의 종단부에 부착될 경우의 임피던스는 다를 수 있다. 이에 대한 결과 그래프는 도 7에 도시된다.
컷트(130)는, 제1 안테나 패턴(110)의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나 패턴(110)을 흐르는 전류는 상기 컷트(130)를 관통하지 않고 제2 안테나 패턴(120)을 통해 우회하여 흐를 수 있다.
여기서, 상기 컷트(130)는 제1 안테나 패턴(110)에서 홈(groove) 형태로 파인 공간을 의미한다. 예를 들어, 상기 컷트(130)는 제1 안테나 패턴(110)의 최초 가공 시에도 형성되어 있을 수 있다. 따라서, 상기 컷트(130)가 최초 가공 후에 잘려진 공간으로만 해석되지는 않아야 한다.
예를 들어, 상기 컷트(130)는 레이저에 의해 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 컷트(130)의 특성은 정밀하게 조절될 수 있다. 여기서, 컷트(130)의 특성은 컷트 너비, 컷트 지점, 컷트 방향, 컷트 두께 및 컷트 개수 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 안테나 패턴(110)의 임피던스는 상기 컷트(130)의 너비에 비례하여 높아질 수 있다. 즉, 상기 컷트(130)의 너비가 커질수록 제1 안테나 패턴(110)을 흐르는 전류의 경로는 길어질 수 있다. 전류의 경로가 길어질 경우 제1 안테나 패턴(110)의 저항, 인덕턴스 등이 커질 수 있으므로, 제1 안테나 패턴(110)의 임피던스가 커질 수 있다.
여기서, 상기 컷트(130)는 제1 안테나 패턴(110)의 기 설정된 영역의 단면(cross section) 및 제2 안테나 패턴(120)의 부분단면에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 안테나 패턴(110)의 임피던스가 높아질 필요가 있을 경우, 상기 컷트(130)의 너비도 커질 수 있다. 이에 따라, 상기 컷트(130)의 너비가 제1 안테나 패턴(110)의 단면보다 커질 수 있으므로, 제2 안테나 패턴(120)의 일부에도 상기 컷트(130)가 형성될 수 있다.
상기 컷트(130)에 의해 제1 안테나 패턴(110)의 임피던스는 정밀하게 조절될 수 있다. 이에 따라, 인몰드 안테나(100)의 공진주파수 등의 안테나 특성이 정밀하게 조절될 수 있다.
따라서, 인몰드 안테나(100)는 불량의 발생 빈도가 줄어들 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 인몰드 안테나의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 안테나 패턴을 흐르는 전류는 컷트를 관통하지 않고 우회하여 흐를 수 있다.
도 3은 컷트의 너비가 큰 인몰드 안테나의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 컷트는 제1 안테나 패턴 및 제2 안테나 패턴에 걸쳐서 형성될 수도 있다. 이에 따라, 제1 안테나 패턴(110)을 흐르는 전류의 경로는 더욱 길어질 수 있다.
도 4는 컷트의 너비가 작은 인몰드 안테나의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 컷트의 너비가 작아질 수도 있다. 이에 따라, 제1 안테나 패턴(110)을 흐르는 전류의 경로는 짧아질 수 있다. 컷트의 너비가 매우 작을 경우, 제1 안테나 패턴(110)을 흐르는 전류는 컷트가 형성되지 않은 제1 안테나 패턴(110)에서와 유사하게 흐를 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 특성 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 안테나 특성 제어 장치(200)는, 특성 검사부(240), 컷트부(250) 및 컷트 제어부(260)를 포함할 수 있다.
특성 검사부(240)는, 기 설정된 영역에 제2 안테나 패턴(220)이 부착된 제1 안테나 패턴(210)의 특성을 검사할 수 있다.
예를 들어, 상기 특성 검사부(240)는 제1 안테나 패턴(210)에 전류를 도통시켜 공진 주파수 또는 임피던스를 검사할 수 있다.
컷트부(250)는, 제1 안테나 패턴(210)의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)을 컷트할 수 있다. 예를 들어, 상기 컷트부(250)는 레이저를 제1 안테나 패턴(210)의 기 설정된 영역의 부분단면에 입사시켜 컷트(230)를 형성시킬 수 있다.
예를 들어, 특성 검사부(240)에 의해 검사된 특성 중 공진 주파수가 제1 주파수보다 큰 경우, 상기 컷트부(250)는 제1 안테나 패턴(210)과 함께 제2 안테나 패턴(220)의 일부를 컷트할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 컷트(230)가 형성될 수 있다.
예를 들어, 특성 검사부(240)에 의해 검사된 특성 중 공진 주파수가 제2 주파수보다 작은 경우, 상기 컷트부(250)는 제1 안테나 패턴(210)을 커트하지 않을 수 있다. 여기서, 제1 안테나 패턴(210)을 커트하지 않는 것은 컷트(230)의 너비가 매우 작은 것과 실질적으로 동일한 의미이다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 컷트(230)가 형성된 경우는 컷트부(250)는 제1 안테나 패턴(210)을 커트하지 않은 경우와 실질적으로 동일하다.
즉, 상기 컷트부(250)는 특정 조건일 경우 제1 안테나 패턴(210)을 튜닝하여 공진주파수 또는 임피던스를 조절할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나 패턴(210)의 안테나 특성이 제어될 수 있고, 불량에 대한 폐기 비용이 줄어들 수 있다.
컷트 제어부(260)는, 특성 검사부(240)에 의해 검사된 특성에 기초하여 컷트부(250)의 컷트 특성을 결정할 수 있다. 여기서, 컷트(230) 특성은 컷트 너비, 컷트 지점, 컷트 방향, 컷트 두께 및 컷트 개수 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 컷트 제어부(260)는 특성 검사부(240)에 의해 검사된 특성 중 임피던스를 기준 임피던스와 비교하고, 임피던스의 비교값에 기초하여 컷트부(250)의 컷트 너비를 결정할 수 있다.
여기서, 기준 임피던스는 제1 안테나 패턴(210)의 특성 검사 전 제1 안테나 패턴(210)의 예상 임피던스일 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 패턴(210)의 임피던스가 예상 임피던스보다 낮을 경우, 상기 컷트 제어부(260)는 컷트(230)의 너비가 크도록 컷트부(250)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 안테나 특성이 정밀하게 제어될 수 있고, 불량에 대한 폐기 비용이 줄어들 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 컷트(230)의 컷트 특성에 따른 공진주파수의 변화를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 가로축은 안테나 패턴을 흐르는 전류의 주파수이고, 세로축은 S-파라미터의 S11값을 나타낸다. 여기서, S11값이 낮을수록 해당 주파수에서 반사되는 에너지가 낮으므로, S11값이 가장 낮은 주파수가 공진주파수에 해당된다.
여기서, 도 6에 도시된 바와 같이 안테나 패턴의 공진주파수가 제1 주파수보다 작고 제2 주파수보다 클 수 있다. 이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 컷트의 너비는 크지도 작지도 않을 수 있다.
안테나 패턴의 공진주파수는 제1 주파수보다 클 수도 있고, 제2 주파수보다 작을 수도 있다. 예를 들어, 안테나 패턴의 공진주파수는 3가지 경우로 분류될 수 있다. 안테나 패턴의 공진주파수의 경우에 따라, 안테나 패턴에 형성되는 컷트도 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 3가지 경우로 분류될 수 있다.
이에 따라, 컷트 제어부(260)는 수월하게 컷트 특성을 결정하여 컷트부(250)를 제어할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 컷트의 컷트 지점 및 컷트 길이에 따른 공진주파수의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 가로축은 컷트의 컷트 길이(너비)를 나타내고, 세로축은 컷트 길이 또는 컷트 지점에 따른 공진주파수를 나타낸다.
여기서, 안테나 패턴의 컷트 길이가 길수록 공진주파수가 낮아지는 것이 확인될 수 있다.
또한, 안테나 패턴의 컷트 지점이 달라질 경우 공진주파수가 달라지는 것이 확인될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인몰드 안테나 제조 방법을 설명한다. 도 1 및 도 5를 참조하여 상술한 인몰드 안테나(100) 또는 안테나 특성 제어 장치(200)에 관한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인몰드 안테나 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 상기 인몰드 안테나 제조 방법은, 패턴 가공단계(S10), 특성 검사단계(S20) 및 컷트단계(S30)를 포함할 수 있다.
패턴 가공단계(S10)에서, 기 설정된 영역에 제2 안테나 패턴이 부착된 제1 안테나 패턴이 가공될 수 있다.
특성 검사단계(S20)에서, 상기 패턴 가공단계(S10)에 의해 가공된 제1 안테나 패턴의 특성이 검사될 수 있다.
컷트단계(S30)에서, 상기 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)이 컷트될 수 있다.
여기서, 상기 컷트단계(S30)에서의 컷트 특성은 상기 특성 검사단계(S20)에 의해 검사된 특성에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 상기 특성 검사단계(S20)에 의해 검사된 특성 중 공진 주파수 또는 임피던스가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 컷트단계(S30)의 컷트 너비가 변경될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
100: 인몰드 안테나 110, 210: 제1 안테나 패턴
120, 220: 제2 안테나 패턴 130, 230: 컷트
200: 안테나 특성 제어 장치 240: 특성 검사부
250: 컷트부 260: 컷트 제어부
S10: 패턴 가공단계 S20: 특성 검사단계
S30: 컷트단계

Claims (10)

  1. 전류가 흐르는 제1 안테나 패턴;
    상기 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역에 부착되어 전류가 흐르는 제2 안테나 패턴; 및
    상기 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)에 형성된 컷트; 를 포함하는 인몰드 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 패턴의 임피던스는 상기 컷트의 너비에 비례하여 높아지는 인몰드 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컷트는 레이저에 의해 형성되며, 상기 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 단면(cross section) 및 상기 제2 안테나 패턴의 부분단면에 형성된 인몰드 안테나.
  4. 기 설정된 영역에 제2 안테나 패턴이 부착된 제1 안테나 패턴의 특성을 검사하는 특성 검사부;
    상기 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)을 컷트하는 컷트부; 및
    상기 특성 검사부에 의해 검사된 특성에 기초하여 상기 컷트부의 컷트 특성을 결정하는 컷트 제어부; 를 포함하는 안테나 특성 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 특성 검사부는 상기 제1 안테나 패턴에 전류를 도통시켜 공진 주파수 또는 임피던스를 검사하는 안테나 특성 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 특성 검사부에 의해 검사된 특성 중 공진 주파수가 제1 주파수보다 큰 경우, 상기 컷트부는 상기 제1 안테나 패턴과 함께 상기 제2 안테나 패턴의 일부를 컷트하는 안테나 특성 제어 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 특성 검사부에 의해 검사된 특성 중 공진 주파수가 제2 주파수보다 작은 경우, 상기 컷트부는 상기 제1 안테나 패턴을 컷트하지 않는 안테나 특성 제어 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 컷트 제어부는 상기 특성 검사부에 의해 검사된 특성 중 임피던스를 기준 임피던스와 비교하고, 임피던스의 비교값에 기초하여 상기 컷트부의 컷트 너비를 결정하는 안테나 특성 제어 장치.
  9. 기 설정된 영역에 제2 안테나 패턴이 부착된 제1 안테나 패턴을 가공하는 패턴 가공단계;
    상기 패턴 가공단계에 의해 가공된 제1 안테나 패턴의 특성을 검사하는 특성 검사단계; 및
    상기 제1 안테나 패턴의 기 설정된 영역의 부분단면(partial section)을 컷트하는 컷트단계; 를 포함하고,
    상기 컷트단계의 컷트 특성은 상기 특성 검사단계에 의해 검사된 특성에 기초하여 결정되는 인몰드 안테나 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 특성 검사단계에 의해 검사된 특성 중 공진 주파수 또는 임피던스가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 컷트단계의 컷트 너비가 변경되는 인몰드 안테나 제조 방법.
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