KR20160130019A - 소형화 nfc 안테나 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형화 NFC 안테나 모듈에 관한 것으로서, NFC 안테나 모듈을 구성하는 안테나의 선로를 나선형으로 감아 코일형태로 형성하고, 상기 코일 형상의 안테나 선로의 내부에 자성체를 삽입하여 상기 자성체에 의하여 상기 코일 형상의 안테나 선로로부터 생성되는 자기장을 증폭시키도록 함으로써, 종래의 NFC 안테나 모듈이 갖는 소형화의 한계를 극복하고, 금속과의 접촉에 의한 자기장의 급격한 저하 문제를 해결하는 기술에 관한 것이다.

Description

소형화 NFC 안테나 모듈 {Miniaturized NFC Antenna Module}

본 발명은 NFC안테나 모듈구조에 관한 것으로서 보다 상세하게는,

안테나의 선로를 나선형으로 감아 코일형태로 만들고, 그 내부에 자성체를 삽입하여 자기장을 증폭시켜 NFC 안테나 모듈을 소형화하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, NFC(Near Field Communication)는 무선 통신 기술인 RFID(Radio Frequency Identification)기술 중 하나로서, 전자태그에 내장된 정보를 13.56MHz의 주파수 대역에서의 전파를 통해 안테나 모듈과 리더를 사용하여 비접촉 방식으로 근거리 단말기 간의 정보를 인식 및/또는 공유하는 구성으로 이루어진다.

상기 NFC는 대략 10cm 정도의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송하는데 사용되며, 대표적으로, 비용 지불을 위한 결제수단으로서 널리 이용되고 있으나, 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통출입통제 잠금장치 등에도 광범위하게 활용되어 사용범위가 점차 늘어나고 있다.

또한, 상기 NFC 기술은 기술 발달에 발맞춰, 상기 NFC 기술의 적용을 위해 요구되는 종래의 NFC 전용 단말기에서 벗어나, 스마트폰 등의 휴대용 단말기에 채용되어 그 사용처가 점점 증가하고 있는 실정이다.

그러나, 상기 NFC 전용 단말기는 물론, 상기 NFC 기술이 채용된 스마트폰 등의 휴대용 단말기들은, 휴대를 용이하게 하고, 공간활용을 극대화 하기 위하여 회로의 고밀도화 및 소자의 집적화를 추구하고 있으나, NFC에 사용되는 안테나 모듈의 소형화 및 고밀도화에는 아래와 같은 한계점이 존재하였다.

도 1은 종래의 NFC 안테나 모듈 중 특허공개 제10-2015-0019252호 "NFC 안테나 모듈"을 도시한다.

도시된 바와 같이, 종래의 NFC 안테나 모듈은 환형 또는 루프형 패턴으로 이루어진 안테나 패턴부를 기판에 인쇄 및 적층한 형태로 이루어지며, 상기 안테나 패턴부는 NFC 무선 신호를 송수신할 때, 전자파의 간섭이 이루어지지 않는 선에서 최대한 패턴의 밀도를 증가시켜 송수신 효율을 극대화 하도록 구성된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 NFC 안테나 모듈의 안테나 패턴부는 자기장의 증폭을 위하여 패턴의 밀도를 증가할 수록 전자파 간섭이 일어날 가능성이 존재하기 때문에 소형화하는데 한계가 있었다.

또한, 상기 NFC 안테나 모듈은 금속에 취약한 문제가 있었다. 다시말해서, 상기 NFC 안테나 모듈이 금속에 접촉하는 경우, 상기 금속으로부터 발생하는 와전류에 의한 전력 손실과 자기장(field)의 급격한 저하에 의하여 동작이 불가능해질 수 있는 문제가 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제를 해결할 수 있는 NFC 안테나 모듈의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서,

NFC 안테나 모듈을 구성하는 안테나의 선로를 나선형으로 감아 코일형태로 형성하고, 상기 코일 형상의 안테나 선로의 내부에 자성체를 삽입하여 상기 자성체에 의하여 상기 코일 형상의 안테나 선로로부터 생성되는 자기장을 증폭시키도록 함으로써, 종래의 NFC 안테나 모듈이 갖는 소형화의 한계를 극복하고, 금속과의 접촉에 의한 자기장의 급격한 저하 문제를 해결하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

NFC 태그를 구성하는 NFC 안테나 모듈에 있어서, 도전성 금속재로 이루어지고, 상기 도전성 금속재가 최소한 하나 이상의 복수 회 감긴 코일 형상으로 패턴형성되어 이루어진 안테나 선로부; 및 상기 코일 형상으로 패턴형성된 안테나 선로부의 내측으로 삽입형성된 자성체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안테나 선로부의 양단을 서로 연결하는 연결선로부를 더 포함하고, 상기 연결선로부 상에 NFC 칩이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자성체부는 직육면체로 이루어지고, 상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 형상에 대응도록 일부분 굴곡되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자성체부는 원통형 형상으로 이루어지고, 상기 자성체부의 원통형 형상의 중심축은 상기 안테나 선로부의 중심축과 일치하도록 배치되며, 상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 형상에 대응하도록 만곡되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 자성체부는 정육면체 형상으로 이루어지고, 상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 형상에 대응하도록 일부분 굴곡되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 외형을 따라 상기 자성체부의 외표면에 밀착되도록 복수 회 감긴 코일 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안테나 선로부는, 0.3mm의 폭을 가진 도전성 금속재가 0.2mm의 간격으로 최소한 15회 이상 감긴 코일 형상으로 패턴형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 통하여 이하의 특징적인 장점을 제공한다.

1. NFC 안테나 모듈을 구성하는 안테나의 선로를 나선형으로 감아 코일형태로 형성하고, 상기 코일 형상의 안테나 선로의 내부에 자성체를 삽입하여 상기 자성체에 의하여 상기 코일 형상의 안테나 선로로부터 생성되는 자기장을 증폭시키도록 함으로써, 평면 형상의 루프 형태로 주로 이루어지던 종래의 NFC 안테나 모듈이 소형화 하는데 있어 가지고 있던 한계를 극복하고, 안테나 모듈의 전체적인 크기를 소형화 할 수 있는 장점이 있다.

2. NFC 안테나 모듈을 구성하는 안테나의 선로를 나선형으로 감아 코일형태로 형성하고, 상기 코일 형상의 안테나 선로의 내부에 자성체를 삽입함으로써 상기 자성체에 의하여 상기 코일 형상의 안테나 선로로부터 생성되는 자기장을 증폭시키는 구조를 통하여 금속과의 접촉에 의한 자기장의 급격한 저하 문제를 해결하고, 더 나아가 상기 자성체의 자성을 이용하여 NFC 안테나 모듈을 금속에 부착할 수 있도록 하는 장점이 있다.

도 1은 종래의 NFC 안테나 모듈을 도시한다.
도 2는 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예에 따른 상기 자성체부를 제외한 안테나 선로부를 도시한 사시도이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성체부 및 이에 대응하는 안테나 선로부의 형상을 도시하고 있다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자성체부 및 이에 대응하는 안테나 선로부의 형상을 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 기본 원리를 개략적으로 나타낸다.

본 발명은 종래의 NFC 안테나 모듈의 안테나 패턴부가 자기장 증폭을 위하여 패턴의 밀도를 증가할 수록 전자파 간섭이 일어날 가능성이 증가되기 때문에 소형화하는데 한계가 있는 문제와, 종래의 NFC 안테나 모듈을 금속에 부착할 경우 금속으로부터 발생하는 와전류에 의한 전력 손실과 자기장의 급격한 저하에 의하여 동작이 불가능해질 수 있는 문제를 해결하기 위한 발명으로서,

NFC 안테나 모듈을 구성하는 안테나의 선로를 복수회 나선형으로 감아 코일형태로 형성하고, 상기 코일 형상의 안테나 선로의 내부에 자성체를 삽입하여 상기 자성체에 의하여 상기 코일 형상의 안테나 선로로부터 생성되는 자기장을 증폭시키도록 하는 구성을 가진다.

이하 도면을 참조하여 상기와 같은 구성의 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예를 나타내는 측면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예를 나타내는 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈은 안테나 선로를 구성하는 도전성 금속재를 복수 회 감긴 코일 형상으로 패턴형성하여 구성된 안테나 선로부(10)와, 상기 안테나 선로부(10)의 내측으로 삽입형성된 자성체부(20) 및 상기 안테나 선로부(10)의 양단을 서로 연결하는 연결선로부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 안테나 선로부(10)는 종래의 NFC 안테나 모듈의 안테나 선로를 구성하는 안테나 선로의 기능에 대응하는 구성요소로서, 도전성 금속재로 구성되어 자기장을 형성하는 구성요소이며, 상기 자성체부(20)는 상기 안테나 선로부(10)에서 생성된 자기장을 자성체를 이용하여 증폭시키는 구성요소이다.

코일 형상으로 복수회 나선형으로 감긴 코일 형상을 갖는 상기 안테나 선로부(10)는 형성된 자기장의 세기를 증가시키기 위해서는 도전성 금속재의 감긴 횟수를 증가시켜야 한다. 그러나, 이 방법은 도전성 금속재의 감긴 횟수를 증가시키는 만큼 상기 안테나 선로부(10)의 전체적인 크기 또는 길이가 증가할 수 밖에 없으며, 이러한 문제를 본 발명에서는 상기 안테나 선로부(10)의 내측에 삽입된 자성체부(20)를 통하여 자기장을 증폭시킴으로써 해결하고 있다.

상기 안테나 선로부(10)의 소재는 공지의 도전성 금속재로 이루어지며, 요구된 자기장 세기 또는 기타 필요한 요소에 따라 그 감긴 횟수 또는 전체 길이 등은 선택적으로 적용될 수 있다.

또한, 코일 형상으로 이루어진 상기 안테나 선로부(10)와 상기 자성체부(20)는 그 중심축이 서로 일치하도록 중심축이 동일 축 상에 위치하도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 구조를 통하여, 상기 안테나 선로부(10)의 내측에 위치한 상기 자성체부(20)는 전자기유도에 의하여 자기장을 증폭시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 안테나 선로부(10)는 0.3mm의 폭을 가진 도전성 금속재가 0.2mm의 간격으로 최소한 15회 이상 감긴 코일 형상으로 패턴형성되어 이루어진다.

상기 자성체부(20)는 공지의 자성체 소재, 예를 들어, 영구자석 등의 자성체 소재를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 자성체부(20)는 직육면체로 이루어지고 상기 안테나 선로부(10)는 상기 자성체부(20)의 외형에 대응하여 그 일부분이 굴곡되어, 상기 자성체부의 외측면을 상기 안테나 선로부(10)로 복수회 감은 형상으로 이루어지는데, 이러한 구성은 도 5에 상기 자성체부(20)를 제외한 안테나 선로부(10)를 도시한 사시도에 상세히 도시된다.

그러나, 도 2 내지 도 4에 도시된 상기 자성체부(20)의 직육면체의 형상은 단지 본 발명의 바람직한 실시예에 지나지 않으며, 도시된 형상에 한정되는 것이 아님은 당업자에게 자명하게 이해되어야 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성체부 및 이에 대응하는 안테나 선로부의 형상을 도시하고 있다.

도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자성체부 및 이에 대응하는 안테나 선로부의 형상을 나타내는 평면도, 도 6b는 측면도, 도 6c는 사시도를 나타낸다.

도 6에 도시된 실시예에서, 상기 자성체부(20)는 원통형의 형상으로 이루어지고, 상기 자성체부(20)의 원통형 형상의 중심축은 상기 안테나 선로부(10)의 중심축과 일치하도록 배치되며, 상기 안테나 선로부(10)는 상기 자성체부(20)의 외형에 대응하여 그 전체가 만곡되어 상기 자성체부(20)의 외측면을 상기 안테나 선로부(10)로 복수회 감은 형상으로 이루어진다.

도 7에 도시된 실시예에서, 상기 자성체부(20)는 정육면체로 이루어지고 상기 안테나 선로부(10)는 상기 자성체부(20)의 외형에 대응하여 그 일부분이 굴곡되어, 상기 자성체부의 외측면을 상기 안테나 선로부(10)로 복수회 감은 형상으로 이루어진다.

본 발명의 자성체부(20)의 형상은 상기한 실시예들 이외에도 필요에 따라 어떠한 형상으로도 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 안테나 선로부(10)는 상기 자성체부(20)의 외형을 따라 상기 자성체부(20)의 외표면에 밀착되도록 구성된다. 다시말해서, 상기 안테나 선로부(10)는 직육면체 형상을 갖는 상기 자성체부(20)의 외표면을 따라 밀착되어 감길 수 있도록 일부분이 직각으로 굴곡된 형상을 가질 수 있다.

상기 연결선로부(30)는 상기 안테나 선로부(10)의 양단을 서로 연결하는 구성요소로서, 바람직하게는, 상기 안테나 선로부(10)와 동일한 소재로 구성된다. 또한, 상기 연결선로부 상에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, NFC 칩이 배치된다.

상기와 같은 구성의 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 자기장 증폭 원리는 도 8에 간략히 도시된다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 안테나 선로부(10)를 도전성 금속재의 복수 회 감긴 코일 형상으로 구성하면, 내부에 자기장이 형성된다(좌측에서 우측 방향으로 진행하는 자기장이 도시됨).

여기에서 자성체부(20)를 상기 안테나 선로부(10)의 내측에 삽입하면 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 선로부(10)를 통하여 형성된 자기장의 세기는 상기 자성체부(20)의 전자기 유도 현상에 의하여 증폭된다.

이러한 구성을 통하여 상기 안테나 선로부(10)의 감긴 횟수 또는 전체 길이를 증대시키지 않고도 상기 안테나 선로부(10)를 이용하여 생성된 자기장의 증폭이 가능하다.

상기와 같은 구성을 통하여 본 발명은 평면 형상의 루프 형태로 주로 이루어지던 종래의 NFC 안테나 모듈이 소형화 하는데 있어 가지고 있던 한계를 극복하고, 안테나 모듈의 전체적인 크기를 소형화 할 수 있는 장점을 제공하며, 이와 더불어, 금속과의 접촉에 의한 자기장의 급격한 저하 문제를 해결하고, 더 나아가 상기 자성체의 자성을 이용하여 NFC 안테나 모듈을 금속에 부착할 수 있도록 하는 장점을 제공한다.

이상으로 본 발명의 소형화 NFC 안테나 모듈의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 안테나 선로부
20: 자성체부
30: 연결선로부

Claims (7)

1. NFC 태그를 구성하는 NFC 안테나 모듈에 있어서,
   도전성 금속재로 이루어지고, 상기 도전성 금속재가 최소한 하나 이상의 복수 회 감긴 코일 형상으로 패턴형성되어 이루어진 안테나 선로부; 및
   상기 코일 형상으로 패턴형성된 안테나 선로부의 내측으로 삽입형성된 자성체부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형화 NFC 안테나 모듈.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 안테나 선로부의 양단을 서로 연결하는 연결선로부를 더 포함하고,
   상기 연결선로부 상에 NFC 칩이 배치되는 것을 특징으로 하는 소형화 NFC 안테나 모듈.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 자성체부는 직육면체로 이루어지고,
   상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 형상에 대응도록 일부분 굴곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 소형화 NFC 안테나 모듈.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 자성체부는 원통형 형상으로 이루어지고,
   상기 자성체부의 원통형 형상의 중심축은 상기 안테나 선로부의 중심축과 일치하도록 배치되며,
   상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 형상에 대응하도록 만곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 소형화 NFC 안테나 모듈.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 자성체부는 정육면체 형상으로 이루어지고,
   상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 형상에 대응하도록 일부분 굴곡되어 형성되는 것을 특징으로 하는 소형화 NFC 안테나 모듈.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 안테나 선로부는 상기 자성체부의 외형을 따라 상기 자성체부의 외표면에 밀착되도록 복수 회 감긴 코일 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소형화 NFC 안테나 모듈.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 안테나 선로부는,
   0.3mm의 폭을 가진 도전성 금속재가 0.2mm의 간격으로 최소한 15회 이상 감긴 코일 형상으로 패턴형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 소형화 NFC 안테나 모듈.
   

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