KR20170018278A - 안테나 디바이스 - Google Patents

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Abstract

안테나 디바이스는 기판; 기판 상에 루프-형상 또는 나선-형상으로 형성된 안테나 코일; 평면도 상에서 안테나 코일의 제1 부분과 중첩하는 제1 금속층; 및 제1 부분과는 다른 안테나 코일의 제2 부분과 중첩하는 제2 금속층을 구비한다. 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분의 중심의 양측에 배치된다. 제1 금속층과 제2 금속층 사이에 형성된 슬릿은 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분과 중첩한다. 제1 금속층 및 제2 금속층 중 적어도 하나는 안테나 코일과 함께 기판 상에 형성된다.

Description

안테나 디바이스{ANTENNA DEVICE}
본 발명은 안테나 디바이스에 관한 것으로, 특히, NFC(Near Field Communication)에 적합한 안테나 디바이스에 관한 것이다.
최근에, 스마트폰과 같은 모바일 전자 디바이스는 RFID(라디오 주파수 식별: 라디오파들에 의한 개별적 식별) 시스템을 구비하며, RFID의 통신 수단으로서, 리더(reader)/라이터(writer) 등과의 근장 통신(near field communication)을 수행하기 위한 안테나를 더욱 구비한다.
또한, 모바일 전자 디바이스에는 외부 노이즈로부터 내장 회로를 보호하고 디바이스 내부에서 발생되는 노이즈의 불필요한 방사를 방지하기 위해서 금속 쉴드(metallic shield)가 제공된다. 특히, 최근에, 모바일 전자 디바이스의 하우징 자체는 두께, 경량, 낙하 충격에 대한 내구성, 디자인, 등을 고려하여, 수지(resin) 대신 금속으로 만들어진다. 금속 하우징이 금속 쉴드로 사용되는 경우가 증가해 왔다. 그러나, 일반적으로 금속 쉴드는 전기파를 차폐하기 때문에, 안테나가 제공될 필요가 있을 때, 금속 쉴드와 중첩하지 않는 위치에 안테나를 배열하는 것이 필요하다. 금속 쉴드가 넓은 범위에 걸쳐 배열될 때, 안테나의 배열은 심각한 문제가 된다.
위에 문제를 해결하기 위해서, 예를 들면, 일본 특허 제4,687,832호, 일본 특허 출원 공개 제2002-111363호, 및 일본 특허 출원 공개 제2013-162195호에 개시된 안테나 디바이스들에서, 도전층 내에 개구가 형성되고, 그 개구와 바깥 에지를 연결하는 슬릿이 형성되고, 그 개구와 내경 부분(inner diameter portion)이 중첩되어지는 안테나 코일이 배열된다. 이 구성에서, 코일 도체에 전류가 흘러 발생되는 자기장을 차폐하기 위해 도전층에 전류가 흐르며, 도전층의 개구 둘레에 흐르는 전류는 슬릿 둘레를 지나 결국 에지 효과(edge effect)에 의해 도전층 둘레에도 전류가 흐른다. 그 결과, 도전층으로부터도 자기장이 발생되고, 도전층은 자속의 큰 루프(loop)를 만들며, 그리하여 안테나 디바이스와 통신 상대측 장치의 안테나 사이에 통신 거리(communication distance)를 증가시킨다. 즉, 안테나 코일의 통신 거리를 증가시키기 위한 액셀러레이터로서 도전층이 기능할 수 있도록 하는 것이 가능하다.
그러나, 위의 통상적인 안테나 디바이스에서, 도전층 내에 개구 및 슬릿을 형성하는 것이 필요하지만, 이것은 안테나 코일의 레이아웃의 자유도 상에 제약을 준다. 예를 들어, 설계 제약으로 인해 상기 개구가 요망되는 위치에 형성될 수 없거나, 혹은 상기 개구가 형성될 수 있을지라도 슬릿의 형성이 허용되지 않는다면, 안테나 디바이스는 제작될 수 없다. 카메라 모듈의 렌즈를 노출시키기 위한 개구가 안테나 코일을 위한 개구로서 사용될 수 없을 때, 같은 문제가 일어난다.
그러므로, 본 발명의 목적은 모바일 전자 장치 측 상에 제공된 도전층 내에 개구 또는 슬릿이 형성되지 않을 때에도 안테나 코일의 통신 거리를 증가시킬 수 있는 안테나 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 주파수 매칭을 용이하게 할 수 있는 소형 안테나 디바이스를 제공하는 것이다.
위에 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 측면에 따른 안테나 디바이스는 기판, 기판 상에 루프-형상 또는 나선-형상으로 형성된 안테나 코일; 평면도 상에서 안테나 코일의 제1 부분과 중첩하는 제1 금속층; 및 제1 부분과는 다른 안테나 코일의 제2 부분과 중첩하는 제2 금속층을 포함하고, 제1 금속층 및 제2 금속층은 각각 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분의 중심의 양측에 배치되고, 제1 금속층 및 제2 금속층 사이에 형성된 슬릿은 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분과 중첩하고, 제1 금속층 및 제2 금속층 중 적어도 하나는 안테나 코일과 함께 기판 상에 형성된다.
본 발명에 따라, 제1 금속층 및 제2 금속층 중 적어도 하나는 안테나 코일과 함께 기판 상에 형성되고, 제1 금속층과 제2 금속층 사이에 형성된 슬릿은 안테나 코일의 내경 부분과 중첩하며, 따라서 개구 또는 슬릿이 모바일 전자 장치 측 상에 제공된 도전층 내에 형성되지 않을 때라도, 안테나 코일의 통신 거리를 증가시키는 것이 가능하다. 특히, 제1 금속층(12a) 및 제2 금속층(12b) 각각과 안테나 코일 사이에 전용 지지 기판 또는 접착제층이 개재되지 않으며, 따라서 제1 금속층 및 제2 금속층 그리고 안테나 코일을 서로 가깝게 가져가는 것이 가능하다. 이것은 안테나 코일에 의해 발생된 자속과 금속층들 간에 자기 결합을 강화하며, 그럼으로써 안테나의 통신 거리를 증가시킨다. 이것은 안테나 코일이 형성되는 기판과는 다른 기판 상에 제1 금속층 및 제2 금속층이 형성될 때 요구되는 것인, 제1 금속층 및 제2 금속층을 안테나 코일에 본딩하는 공정을 더욱 제거하고, 그럼으로써 안테나 디바이스의 생산 공정을 단순화한다.
본 발명에서, 제1 금속층 및 제2 금속층 모두는 안테나 코일과 함께 기판 상에 형성되는 것이 바람직하다. 이 구성으로, 안테나 코일을 제1 금속층 및 제2 금속층 둘 다에 가깝게 가져가는 것이 가능하고, 그럼으로써 안테나의 통신 거리를 확실히 증가시킨다.
본 발명에서, 제1 금속층은 안테나 코일과 함께 기판 상에 형성되고 제2 금속층은 안테나 디바이스가 수용되는 하우징을 구성하는 부재인 것이 바람직하다. 이 구성으로, 하우징 측 금속 바디를 이용함으로써 제2 금속층을 형성하는 것이 가능하고, 그럼으로써 재료 비용을 감소시키고 성분 레이아웃의 효율을 증가시킨다.
본 발명에서, 안테나 코일은 기판의 일 주표면 상에 형성된 제1 패턴과 기판의 다른 주표면 상에 형성된 제2 패턴과의 조합을 포함하고, 제1 금속층은 기판의 다른 주표면 상에 형성되고, 제2 금속층은 기판의 다른 주표면의 반대편에 제공되고, 제2 패턴은 평면도 상에서 제2 금속층과 중첩하게 제공되는 것이 바람직하다. 이 구성으로, 기판의 다른 주표면 상에 형성되는 제2 패턴 및 제1 금속층의 위치들은 서로 중첩하지 않으며, 그럼으로써 기판 상에 안테나 코일 및 제1 금속층을 효율적으로 레이아웃한다.
본 발명에서, 안테나 디바이스는 평면도 상에서 안테나 코일과 중첩하게 제공된 금속 바디, 및 안테나 코일과 금속 바디 사이에 제공된 자기 시트를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성으로, 안테나 코일과 상호연결하는 자기 루프의 자기 경로를 보장하는 것이 가능하고 그럼으로써 금속 바디의 영향을 감소시킨다.
본 발명에서, 안테나 디바이스는 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분의 중심 부분 내 제공된 중심 금속층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성으로, 두 슬릿이 제1 금속층과 제2 금속층 사이에 제공될 수 있고, 그럼으로써 단일 슬릿이 제공되는 경우에 비해 안테나 코일의 통신 거리를 증가시킨다.
본 발명에서, 안테나 디바이스는 평면도 상에서 제1 및 제2 부분들과 다른 안테나 코일의 제3 부분과 중첩하는 제3 금속층, 및 평면도 상에서 제1 내지 제3 부분들과는 다른 안테나 코일의 제4 부분과 중첩하는 제4 금속층을 더 포함하고, 제3 금속층 및 제4 금속층은 각각 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분의 중심의 양측 상에 배치된 것이 바람직하다. 이 구성으로, 안테나 코일의 내경 부분을 관통하는 자속은 제1 내지 제4 금속층 각각에 의해 둘러싸인 영역을 통과하고, 따라서 자속의 경로는 내경 부분 상에 집중될 수 있고, 그럼으로써 안테나의 통신 거리를 증가시킨다. 또한, 각각이 비교적 작은 크기를 갖는 제3 및 제4 금속층들을 추가로 제공함으로써, 안테나 코일과 상호연결하는 자속의 유실을 감소시키면서 자속의 루프 크기를 증가시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 통신 거리를 더 효과적으로 증가시킨다.
위에 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제2 측면에 따른 안테나 디바이스는 기판, 기판 상에 루프-형상 또는 나선-형상으로 형성된 안테나 코일, 평면도 상에서 안테나 코일의 제1 부분과 중첩하는 제1 금속층, 및 평면도 상에서 제1 부분과는 다른 상기 안테나 코일의 제2 부분과 중첩하는 제2 금속층을 포함하고, 제2 금속층의 평면 크기는 제1 금속층의 평면 크기보다 크다.
본 발명에 따라, 안테나 코일을 부분적으로 커버하는 제1 금속층 및 제2 금속층은 안테나 코일에 상호연결하는 자속을 강화하며, 따라서, 개구 또는 슬릿이 모바일 전자 장치 측에 제공된 도전층에 형성되지 않을 때라도, 안테나 코일의 통신 거리를 증가시키는 것이 가능하다. 특히, 제1 금속층의 평면 크기는 비교적 작고, 제2 금속층의 평면 크기는 비교적 크기 때문에, 안테나 코일에 상호연결하는 자속의 유실을 감소시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 통신 거리를 효과적으로 증가시킨다. 또한, 안테나 코일과 제1 금속층 간에 플로팅 커패시턴스는 감소될 수 있어 안테나 주파수 매칭을 용이하게 한다.
본 발명에서, 제1 금속층은 안테나 코일과 함께 기판 상에 형성되고, 제2 금속층 안테나 디바이스가 수용되는 하우징을 구성하는 부재인 것이 바람직하다. 이 구성으로, 하우징 측 금속 바디를 이용함으로써 제1 금속층을 효율적으로 레이아웃하고 제2 금속층을 형성하는 것이 가능하고, 그럼으로써 재료 비용을 감소시키고 성분 레이아웃의 효율을 증가시킨다.
본 발명에서, 안테나 코일은 기판의 일 주표면 상에 형성된 제1 패턴과 기판의 다른 주표면 상에 형성된 제2 패턴과의 조합을 포함하고, 제1 금속층은 기판의 다른 주표면 상에 형성되고, 제2 금속층은 기판의 다른 주표면의 반대편에 제공되고, 제2 패턴은 평면도 상에서 제2 금속층과 중첩하게 제공되는 것이 바람직하다. 이 구성으로, 기판 상에 안테나 코일 및 제1 금속층 및 제2 금속층을 효율적으로 배치시키는 것이 가능하다.
본 발명에서, 제1 금속층 및 제2 금속층은 바람직하게는 각각 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분의 중심의 양측 상에 배치된다. 이 구성으로, 안테나 코일의 내경 부분을 관통하는 자속은 제1 금속층과 제2 금속층 사이에 형성된 슬릿을 통과하고, 따라서 자속의 경로는 내경 부분 상에 집중될 수 있다. 이것은 안테나 코일의 자속을 강화하고, 그럼으로써 안테나의 통신 거리를 증가시킨다.
본 발명에서, 제1 금속층은 기판의 제1 폭 방향에서 기판의 일단부 측에 제공되고, 제2 금속층은 기판의 제1 폭 방향에서 기판의 타단부 측에 제공되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 제1 폭 방향에 수직한 제2 폭 방향에서의 제1 금속층의 폭은 제2 폭 방향에서의 안테나 코일의 내경 부분의 폭 이하이며, 제2 폭 방향에서의 제2 금속층의 폭은 제2 폭 방향에서의 기판의 폭보다 큰 것이 바람직하다. 자속이 안테나 코일의 내경 부분을 쉽게 통과할 수 있게 기판 상에 형성될 제1 금속층의 폭을 감소시킴으로써, 자속의 유실을 감소시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 통신 거리를 증가시킨다. 또한, 안테나 코일과 제1 금속층 간에 플로팅 커패시턴스는 감소될 수 있고 안테나 주파수 매칭을 용이하게 한다. 또한, 자속의 루프 크기는 제2 금속층에 의해 증가될 수 있고, 그럼으로써 통신 거리에 증가에 기여한다.
본 발명에서, 안테나 디바이스는 평면도 상에서 안테나 코일과 중첩하게 제공된 금속 바디 및 안테나 코일과 금속 바디 간에 제공된 자기 시트를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성으로, 안테나 코일과 상호연결하는 자기 루프의 자기 경로를 보장하는 것이 가능하고 그럼으로써 금속 바디의 영향을 감소시킨다.
본 발명에서, 안테나 디바이스는 안테나 코일의 내경 부분의 중심 부분 내 제공된 중심 금속층을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 구성으로, 두 슬릿이 제1 금속층과 제2 금속층 사이에 제공될 수 있고, 그럼으로써 단일 슬릿이 제공되는 경우에 비해 안테나 코일의 통신 거리를 증가시킨다.
본 발명에서, 안테나 디바이스는 평면도 상에서 제1 및 제2 부분과는 다른 안테나 코일의 제3 부분과 중첩하는 제3 금속층, 및 평면도 상에서 제1 내지 제3 부분들과는 다른 안테나 코일의 제4 부분과 중첩하는 제4 금속층을 더 포함하고, 제3 금속층 및 제4 금속층은 각각 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분의 중심의 양측 상에 배치된 것이 바람직하다. 이 경우에, 제3 및 제4 금속층들은 바람직하게는 안테나 코일 및 제1 금속층과 함께 기판 상에 형성된다. 또한, 제3 금속층은 기판의 제2 폭 방향에서 기판의 한 단부 측 상에 제공되고, 제4 금속층은 기판의 제2 폭 방향에서 기판의 타단부 측에 제공되는 것이 바람직하다. 이 구성에서, 안테나 코일의 내경 부분을 관통하는 자속은 제1 내지 제4 금속층에 의해 둘러싸인 영역을 통과하고, 따라서 자속의 경로는 내경 부분에 집중될 수 있다. 이것은 안테나의 통신 거리를 증가시킨다. 또한, 각각이 비교적 작은 크기를 갖는 제3 및 제4 금속층들을 추가로 제공함으로써, 안테나 코일과 상호연결하는 자속의 유실을 감소시키면서 자속의 루프 크기를 증가시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 통신 거리를 더 효과적으로 증가시킨다.
본 발명에 따라, 안테나 코일의 통신 거리를 증가시키고 주파수 매칭을 용이하게 할 수 있는 작은 안테나 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 위에 특징들 및 이점들은 첨부 도면들에 관련하여 취해진 어떤 바람직한 실시예의 다음 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 1b는 도 1a와 동일한 방향으로부터 보았을 때 안테나 코일을 명료하게 도시한 것이다.
도 2는 도 1a의 선 Y-Y'을 따라 얻어진 안테나 디바이스의 단면도이다.
도 3은 안테나 코일에 제1 금속층 및 제2 금속층의 작용을 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 안테나 코일에 제1 금속층 및 제2 금속층의 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 11a는 본 발명의 제6 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 11b는 도 11a와 동일한 방향에서 보았을 때 안테나 코일을 명료하게 도시한 것이다.
도 12는 도 11a 및 도 11b의 선 Y-Y'을 따라 얻어진 안테나 디바이스의 단면도이다.
도 13a는 본 발명의 제7 실시예에 따라 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 13b는 도 13a와 동일한 방향에서 보았을 때 안테나 코일을 명료하게 도시한 것이다.
도 14는 도 13a의 선 Y-Y'을 따라 얻어진 안테나 디바이스의 단면도이다.
도 15는 안테나 코일에 제1 금속층 및 제2 금속층의 작용을 설명하기 위한 평면도이다.
도 16은 안테나 코일에 제1 금속층 및 제2 금속층의 작용을 설명하기 위한 평면도이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 이하 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 디바이스의 구성을 각각 도시한 평면도이다. 특히, 도 1b는 도 1a와 동일 방향으로부터 보았을 때 안테나 코일을 명료하게 도시한 도면이다. 도 2는 도 1a의 Y-Y' 선을 따라 얻어진 안테나 디바이스의 단면도이다.
도 1a 및 도 1b 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나 디바이스(1)는 기판(10), 기판(10) 상에 형성된 나선형 안테나 코일(11), 평면도 상에서 안테나 코일(11)과 중첩하도록 구비된 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B), 그리고 안테나 코일(11)를 기준으로 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B)의 반대편에 구비된 자기 시트(14)를 포함한다.
기판(10)은 예를 들면, PET 수지로 만들어진 플렉시블 기판이며, 40 mm x 50 mm의 평면 크기 및 약 30 ㎛의 두께를 갖는다. 안테나 코일(11)은 실질적으로 직사각형 나선 패턴(11a)을 가지며 기판(10)의 주표면(10a)(하측 표면) 상에 대부분 형성된다. 안테나 코일(11)은 도금에 의해 형성될 수도 있고, 기판(10)의 전체 표면 상에 이전에 형성된 금속층의 에칭(패터닝)에 의해서 형성될 수도 있다.
안테나 코일(11)의 나선 패턴(11a)의 양 단부는 단자부(11c, 11d)에 의해 기판(10)의 에지에 이어진다. 특히, 나선 패턴(11a)의 내주변 단부는 루프를 횡단하는 다리부(bridge section: 11e)를 통해 루프 밖으로 이어진다. 안테나 코일(11)의 양 단부는 예로써 주 회로 기판에 연결된다. 연결 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 단자부(11c, 11d)는 주 회로 기판에 연결되기 위해서 플렉시블 재료로 만들어진 기판(10)과 함께 확장될 수 있다. 대안적으로, 그 연결을 위해 파워 피드 핀(power feed pin)이 사용될 수도 있다.
본 실시예에서, 다리부(11e)는 PET 필름과 같은 절연 필름을 통해 기판(10)의 일측 주표면(10a)에 형성된 나선 패턴(11a) 상에 형성된다. 이 경우, 기판(10)의 일측 주표면(10a) 상에는 금속 필름의 이중층 구조가 부분적으로 형성된다. 다리부(11e)의 일단부 및 타단부는 절연 필름을 관통하는 스루홀 도체(11f, 11f)를 통해 나선 패턴(11a)의 내주변 단부 및 단자부(11d)의 일단부에 각각 연결된다. 안테나 코일(11)은 기판(10)의 일측 주표면(10a) 상에 형성된 패턴에 의해서만 형성되고, 따라서 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 형성 영역으로서 기판의 다른 주표면(10b)의 전체 표면을 사용하는 것이 가능하다.
본 실시예에서, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 각각 소위 솔리드 패턴(solide pattern)을 가지며 기판(10)의 다른 주표면(10b)(상측 표면) 상에 형성된다. 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 도금에 의해서 혹은 기판(10)의 전체 표면 상에 이전에 형성된 금속층의 에칭에 의해 형성될 수 있다. 도금이 채택되었을 때, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 안테나 코일(11)의 형성과 동시에 형성될 수 있다. 금속층의 에칭이 채택되었을 때, 각각 안테나 코일(11)의 두께와는 상이한 두께를 갖는 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)이 형성될 수 있다. 어느 경우에서든, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 기판 표면에 본딩되지 않으며, 따라서 어떠한 접착제(접착제층)도 개재되지 않으며, 따라서 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)을 안테나 코일(11)에 가깝게 가져가는 것이 가능하며, 그럼으로써 그것들 사이의 자기 결합이 강화되는 결과, 통신 거리(communication distance)가 증가하게 된다.
안테나 코일(11)로부터 자기 시트(14)보다 먼 위치에 금속 바디(15)가 제공된다. 금속 바디(15)는 예를 들면, 안테나 디바이스(1)가 실장되는 스마트폰과 같은 모바일 전자 디바이스의 배터리 케이스이다. 안테나 코일(11)과 금속 바디(15) 사이에 자기 시트(14)를 개재시킴으로써, 금속 바디(15)가 안테나 코일(11)에 미치는 영향을 감소시키는 것이 가능하며, 이로써 인덕턴스를 증가시킬 수 있으며, 이는 안테나 특성들을 개선할 수 있다.
제1 금속층(12A)은 기판(10)의 Y-방향(제1 폭 방향)으로 일단부 측에 제공되고, 제2 금속층(12B)은 기판(10)의 Y-방향으로 타단부 측에 제공된다. 평면도 상에서 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 안테나 코일(11)의 내경 부분(inner diameter portion: 11b)의 중심의 양측에 배치된다.
일정한 폭을 갖는 슬릿(SL)이 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 제공되고, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 슬릿(SL)에 의해 전기적으로 분리된다. 동일 방향(Y 방향)에서 슬릿(SL)의 폭은 바람직하게는 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 폭보다 작다. 슬릿(SL)은 안테나 코일(11)의 상기 내경 부분(11b)을 가로지르도록 폭 방향에서 기판(10)의 중심에 구비된다. 즉, 안테나 코일(11)은 그것의 내경 부분(11b)이 평면도 상에서 슬릿(SL)과 중첩하도록 놓여진다. 슬릿(SL)과 평행하게 연장되는 안테나 코일(11)의 일부는 바람직하게는 평면도 상에서 제1 금속층 및 제2 금속층(12A, 12B)과 중첩한다.
도 3 및 도 4는 안테나 코일(11)에 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 평면도이고 도 4는 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 반시계방향 전류(Ia)가 안테나 코일(11)에서 흐를 때, 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)을 관통하는 자속(φ)이 발생된다. 이 자속(φ)은 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 배치된 슬릿(SL)을 통과하며 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)과 상호연결된다. 한편, 자속(φ)을 상쇄하는 방향으로 그 자속에 의해 발생된 전류가 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)에 흐른다. 이 전류는 에지 효과에 의해 에디 전류(Ib)가 되고, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 바깥 주변을 따라 흐른다. 에디 전류(Ib)는 안테나 코일(11)에 흐르는 전류(Ia)처럼 반시계방향 방향으로 흐른다.
슬릿(SL)을 통과한 자속(φ)은 로터리 루트들(roundabout routes)을 따라가는 경향이 있으며, 그 각각은 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 배치된 슬릿(SL)이 내측이 되게 하고 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 각각의 바깥 에지가 외측이 되게 한다.
결과적으로, 자속(φ)이 비교적 큰 루프를 그리면서 리더/라이터의 안테나 코일과 상호연결되는 결과, 안테나 디바이스(1)는 통신 상대측 장치의 안테나에 자기적으로 연결된다. 특히, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 그리고 슬릿(SL)을 포함하는 전체 금속층의 바깥 주변의 평면 크기는 안테나 코일(11)의 평면 크기보다 크기 때문에, 큰 루프 자기장이 발생될 수 있다. 또한, 안테나 코일(11)을 기준으로 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 반대편에 구비되는 자기 시트(14)가 제공됨으로써, 자속(φ)의 자기 경로(magnetic path)를 보장하면서 인덕턴스를 증가시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 안테나 특성을 개선한다.
위에 기술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 안테나 디바이스(1)에서, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 안테나 코일(11)의 자속(φ)의 루프를 넓게 순환하게 하고, 그럼으로써 안테나 디바이스(1)의 통신 거리를 증가시킨다. 또한, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 각각이 기판(10)에 직접 형성되는데, 즉, 어떠한 접착제층도 기판(10)과 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 각각 사이에 개재되지 않으며, 따라서 안테나 코일(11)과 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)을 서로 가깝게 가져가는 것이 가능하고, 그럼으로써 이들 간에 자기 결합을 강화하며, 이에 따라 통신 거리가 확실히 증가하게 된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 디바이스의 구성을 각각 도시한 도면이다. 도 5는 평면도이고 도 6은 단면도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 실시예의 안테나 디바이스(2)는 제1 금속층(12A)만이 기판(10) 상에 형성되고 제2 금속층(12B)은 기판(10)으로부터 떨어져 형성되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 제2 금속층(12B)은 다른 주표면(10b)에 대향되게 기판(10)의 그 다른 주표면(10b) 위에 제공된다. 제2 금속층(12B)은 바람직하게는, 안테나 디바이스가 수용되는 스마트폰과 같은 모바일 전자 디바이스의 하우징을 구성하는 부재이다. 제2 금속층(12B)은 상기 하우징과는 다른 지지 기판 상에 형성될 수 있다. X-방향에서의 제2 금속층(12B)의 폭(W3)은 X-방향에서의 기판(10)의 폭(W4)보다 크다.
본 실시예에서, 안테나 코일(11)의 내주변 단부를 루프 바깥으로 인출하기 위한 다리부(11e)는 기판(10)의 다른 주표면(10b) 상에 형성된다. 다리부(11e)의 일단부 및 타단부는 각각 스루홀 도체(11f, 11f)를 통해 나선 패턴(11a)의 내주변 단부 및 단자부(11d)의 일단부에 연결된다. 안테나 코일(11)은 기판(10)의 일 주표면(10a) 및 다른 주표면(10b) 상에 직접 형성된 패턴들만에 의해 형성되고, 따라서 다리부(11e)의 형성을 위한 추가의 금속층을 적층하는 것을 필요로 하지 않으며, 이에 따라 다리부(11e)의 형성을 용이하게 한다. 특히, 제2 금속층(12B)은 기판(10)상에 형성되지 않기 때문에, 다리부(11e)는 평면도 상에서 제2 금속층(12B)과 중첩하는 위치에 제공될 수 있고, 이에 따라 다리부(11e)의 용이한 레이아웃을 제공한다.
위에 기술된 바와 같이, 안테나 코일(11)은 기판의 일 주표면(10a) 상에 형성된 (나선 패턴(11a) 및 단자부(11c, 11d)를 포함하는) 제1 패턴과 다른 주표면(10b) 상에 형성된 제2 패턴(다리부(11e)를 포함한다)과의 조합에 의해 형성되며, 다리부(11e)는 평면도 상에서 제2 금속층(12B)과 중첩하게 형성된다. 이 구성으로, 안테나 코일(11)과 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 효과적으로 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 슬릿(SL)은 기판(10) 쪽에 있는 제1 금속층(12A)과 하우징 쪽에 있는 제2 금속층(12B)과의 조합에 의해 형성되어 안테나 코일(11)을 위한 액셀러레이터(accelerator)를 구성하며, 따라서 제1 실시예에서 얻어진 것들과 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 금속 바디를 사용하는 것은 전용 금속층(dedicated metallic layer)을 준비할 필요성을 제거하며, 이에 의해 재료 비용을 감소시키고 부품 레이아웃(component layout)의 효율을 증가시킨다. 또한, 제2 금속층(12B)의 크기를 이용함으로써, 자속의 루프 크기가 증가될 수 있고, 그리하여 통신 거리 증가에 기여할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 실시예의 안테나 디바이스(3)는 제2 실시예의 수정예이며, X-방향(제2 방향)에서의 제1 금속층(12A)의 폭(W1)이 X-방향에서의 기판(10)의 폭(W4)보다 작아지는 것, 특히, X-방향에서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 폭(W2) 이하가 되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제1 금속층(12A)의 평면 크기는 제2 금속층(12B)의 평면 크기보다 작다. 다른 구성들은 제1 실시예의 구성들과 동일하다.
제1 금속층(12A)은 평면도 상에서 안테나 코일(11)의 제1 부분(P1)과 중첩된다. 제2 금속층(12B)은 평면도 상에서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)을 가로질러 제1 부분(P1)에 대향하는 안테나 코일(11)의 제2 부분(P2)과 중첩된다. 제1 금속층(12A)에 의해 커버되는 안테나 코일(11)의 제1 부분(P1)의 영역은 제2 금속층(12B)에 의해 커버되는 안테나 코일(11)의 제2 부분(P2)의 영역보다 작다.
위에 기술된 바와 같이, 제1 금속층(12A)의 폭(W1)이 안테나 코일의 내경 부분(11b)의 폭(W2) 이하일 때, 코일 패턴은 필요한 것보다 더 금속층과 중첩하지 않으며, 따라서 자속의 유실이 감소될 수 있고, 그럼으로써 통신 거리를 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 금속층(12A)의 평면 크기의 감소에 의해 기판(10)의 크기가 감소될 수 있으며, 그럼으로써 모바일 전자 장치에서 레이아웃의 자유도를 증가시킨다. 또한, 제1 금속층(12A)의 평면 크기의 감소는 제1 금속층(12A)과 안테나 코일(11) 간에 플로팅 커패시턴스(floating capacitance)의 감소에 이르게 할 수 있고, 그럼으로써 안테나 주파수 매칭을 용이하게 한다. 비록 제1 금속층(12A)의 평면 크기가 작지만, 제2 금속층(12B)의 평면 크기는 크며, 따라서 자기장의 루프 크기는 제2 금속층(12B) 만큼 증가될 수 있다.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나 디바이스의 구성을 도시한 도면이다. 도 8는 평면도이고, 도 9는 단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제4 실시예의 안테나 디바이스는 중심 금속층(12C)이 평면도 상에서 안테나 코일의 내경 부분(11b)의 중심 부분에 제공된 것을 특징으로 한다. 중심 금속층(12C)은 슬릿(SL)과 평행하게 연장되는 긴 직사각형 패턴을 가지며 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 개재된다. 결과적으로, 슬릿(SL)은 제1 슬릿(SL1) 및 제2 슬릿(SL2)으로 분할된다. 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)은 평면도 상에서 2개의 슬릿(SL1, SL2)과 중첩한다. 다른 구성들은 제1 실시예의 것들과 동일하다.
특별히 제한되지 않을지라도, 두 슬릿(SL1, SL2)은 바람직하게는 동일한 폭을 갖는다. Y-방향에서 중심 금속층(12C)의 폭은 바람직하게는 슬릿(SL1, SL2) 각각의 폭보다 큰데, 그러나, 과도하게 더 클 땐, 슬릿(SL1, SL2) 각각의 폭은 과도하게 작아지게 되고, 따라서 중심 금속층(12C)의 폭은 적합한 크기로 설정될 필요가 있다. 분할 전에 슬릿(SL)의 폭은 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 폭보다 작을 필요가 있다.
본 실시예에 따른 안테나 디바이스(4)는 제1 실시예에서 얻어진 것과 동등한 혹은 이보다 큰 효과를 제공할 수 있다. 즉, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)과 중심 금속층(12C)과의 조합은 안테나 코일(11)의 자속을 넓게 순환하게 하며, 그럼으로써 안테나 디바이스의 통신 거리를 증가시킨다. 본 실시예는 금속 바디(15)가 안테나 코일(11)로부터 더 먼 위치에 제공되는 경우 특히 효과적이다. 즉, 자기 시트(14)를 중심으로 안테나 코일(11)의 반대편 측에 위치된 금속 바디(15)가 안테나 코일(11)로부터 비교적 먼 구성에서 슬릿(SL)을 두 슬릿(SL1, SL2)으로 분할하기 위해 중심 금속층(12C)이 제공되었을 때, 중심 금속층(12C)이 제공되지 않은 경우와 비교했을 때 통신 거리를 확실히 증가시키는 것이 가능하다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제5 실시예의 안테나 디바이스(5)는 기판(10) 상에, 안테나 코일(11), 제1 금속층(12A), 및 중심 금속층(12C)과 함께, 제3 금속층(12D) 및 제4 금속층(12E)이 더욱 형성되는 것을 특징으로 한다. 다른 구성들은 제4 실시예의 것들과 동일하다.
본 실시예에서, 제3 금속층(12D) 및 제4 금속층(12E)은 각각 X-방향으로 기판(10)의 한 단부 및 다른 단부에 제공된다. 제3 금속층(12D) 및 제4 금속층(12E)은 평면도 상에서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 중심의 양측에 배치된다. 제3 금속층(12D)은 평면도 상에서 제1 부분(P1) 및 제2 부분(P2)과는 다른 안테나 코일(11)의 제3 부분(P3)과 중첩하며, 제4 금속층(12E)은 평면도 상에서 제1 내지 제3 부분(P1 내지 P3)과는 다른 안테나 코일(11)의 제4 부분(P4)과 중첩한다.
본 실시예에 따라, 제4 실시예에 의해 얻어진 효과 외에 안테나 코일(11)의 자속을 더욱 강화하는 것이 가능하고, 그럼으로써 안테나 특성을 더 개선한다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 제6 실시예에 따른 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다. 도 11b는 도 11a에 것과 동일한 방향에서 보았을 때 도 11a을 명료하게 도시한 것이다. 도 12는 도 11a 및 도 11b의 선 Y-Y'을 따라 얻어진 단면도이다.
도 11a 및 도 11b 그리고 도 12에 도시된 바와 같이, 제6 실시예의 안테나 디바이스(6)에서, 안테나 코일(11)의 한 절반(11a2)은 기판(10)의 일 주표면(하측 표면)(10a) 상에 형성되고, 나머지 절반(11a1)은 기판(10)의 다른 주표면(상측 표면) 상에 형성된다. 한 절반(11a1) 및 나머지 절반(11a2)은 단일의 연속한 나선 패턴을 구성하기 위해 기판(10)을 관통하는 스루홀 도체들(11g)을 통해 서로 연결된다. 안테나 코일(11)의 한 절반(11a1)을 구성하는 복수의 절반 루프 패턴들의 단부 부분들 각각은 스루홀 도체(11g)를 통해 안테나 코일(11)의 나머지 절반(11a2)을 구성하는 복수의 절반 루프 패턴들의 단부 부분들 각각에 연결된다.
제1 금속층(12A)은 기판(10)의 일 주표면 (하측 표면)(10a) 상에 형성되고, 제2 금속층(12B)은 기판(10)의 다른 주표면(상측 표면)(10b) 상에 형성된다. 제1 금속층(12A)은 안테나 코일(11)의 한 절반(11a1)과 중첩하고, 제2 금속층(12B)은 안테나 코일(11)의 나머지 절반(11a2)과 중첩한다.
위에 기술된 바와 같이, 본 실시예의 안테나 디바이스(6)에 따라, 제1 실시예에 것들과 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 즉, 안테나 디바이스(6)에 따라, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 안테나 코일(11)의 자속의 루프를 넓게 순환하게 하며, 그럼으로써 안테나의 통신 거리를 증가시킨다. 특히, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 기판 표면 상에 직접 형성되는데, 즉, 어떠한 접착제층도 기판(10)과 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 각각 사이에 개재되지 않으며, 따라서 안테나 코일(11)과 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)을 서로 가깝게 가져가는 것이 가능하고, 그럼으로써 이들 간에 자기 결합을 강화하여, 이에 따라 통신 거리가 증가하게 된다.
도 13a 및 도 13b는 각각 본 발명의 제7 실시예에 따른 안테나 디바이스의 구성을 도시한 평면도이다. 도 13b는 도 13a과 동일한 방향에서 보았을 때 안테나 코일을 명료하게 도시한 도면이다. 도 14는 도 13a의 선 Y-Y'을 따라 취한 안테나 디바이스의 단면도이다.
도 13a 및 도 13b 그리고 도 14에 도시된 바와 같이, 안테나 디바이스(7)는 기판(10), 기판(10) 상에 형성된 나선형 안테나 코일(11), 평면도 상에서 안테나 코일(11)과 중첩하게 제공된 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B), 및 안테나 코일(11)를 기준으로 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 반대편에 제공된 자기 시트(14)를 포함한다.
기판(10)은 예를 들면, PET 수지로 만들어진 플렉시블 기판이고, 40 mm x 50 mm의 평면 크기 및 약 30 ㎛의 두께를 갖는다. 안테나 코일(11)은 실질적으로 직사각형 나선 패턴(11a)을 가지며, 주로 기판(10)의 일 주표면(10a)(하측 표면) 상에 형성된다. 안테나 코일(11)은 도금에 의해서, 혹은 기판(10)의 전체 표면 상에 이전에 형성된 금속층의 에칭(패터닝)에 의해 형성될 수 있다.
안테나 코일(11)의 나선 패턴(11a)의 양 단부는 단자부(11c, 11d)에 의해 기판(10)의 에지에 이어진다. 특히, 나선 패턴(11a)의 내주변 단부는 기판(10)을 관통하는 나선 및 스루홀 도체(11f)의 루프를 횡단하는 다리부(11e)를 통해 루프 밖으로 이어진다. 안테나 코일(11)의 양 단부는 예를 들면, 주 회로 기판에 연결된다. 연결 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 단자부(11c, 11d)는 주 회로 기판에 연결되기 위해서 플렉시블 재료로 만들어진 기판(10)과 함께 확장될 수 있다. 대안적으로, 연결을 위해 파워 피드 핀이 사용될 수도 있다.
본 실시예에서, 다리부(11e)는 기판(10)의 다른 주표면(10b) 상에 형성된다. 다리부(11e)의 한 단부 및 다른 단부는 각각 스루홀 도체(11f, 11f)를 통해, 나선 패턴(11a)의 내주변 단부 및 단자부(11d)의 한 단부에 각각 연결된다. 안테나 코일(11)은 기판(10)의 일 주표면(10a) 및 다른 주표면(10b) 상에 직접 형성된 패턴들만에 의해 형성되고, 따라서, 다리부(11e)의 형성을 위한 추가의 금속층을 적층하는 것은 필요하지 않으며, 이에 따라 다리부(11e)의 형성을 용이하게 한다. 특히, 제2 금속층(12B)이 기판(10) 상에 형성되지 않기 때문에, 다리부(11e)은 평면도 상에서 제2 금속층(12B)과 중첩하는 위치에 제공될 수 있고, 이에 따라 다리부(11e)의 용이한 레이아웃을 제공한다.
본 실시예에서, 제1 금속층(12A)은 기판(10)의 다른 주표면(10b)(상측 표면) 상에 형성된 소위 솔리드 패턴을 갖는다. 제1 금속층(12A)은 도금에 의해서 혹은 기판(10)의 전체 표면 상에 이전에 형성된 금속층의 에칭에 의해 형성될 수 있다. 도금이 채택되었을 때, 제1 금속층(12A)은 안테나 코일(11)의 형성과 동시에 형성될 수 있다. 금속층의 에칭이 채택되었을 때, 안테나 코일(11)의 두께와는 다른 두께를 갖는 제1 금속층(12A)이 형성될 수 있다. 어느 경우에서든, 제1 금속층(12A)은 기판 표면에 본딩되지 않으며, 이에 따라, 어떠한 접착제(접착제층)도 개재되지 않고, 따라서, 제1 금속층(12A)을 안테나 코일(11)에 가깝게 가져가는 것이 가능하고, 그럼으로써 통신 거리를 증가시킨다.
제2 금속층(12B)은 다른 주표면(10b)에 대향되게 기판(10)의 다른 주표면(10b) 위에 제공된다. 제2 금속층(12B)은 바람직하게는, 안테나 디바이스(7)가 수용되는 스마트폰과 같은 모바일 전자 장치의 하우징을 구성하는 부재이다. 제2 금속층(12B)은 하우징과는 다른 지지 기판 상에 형성될 수도 있다.
금속 바디(15)는 안테나 코일(11)로부터 자기 시트(14)보다 더 먼 위치에 제공된다. 금속 바디(15)는 예를 들면, 안테나 디바이스(7)가 실장되는 스마트폰과 같은 모바일 전자 디바이스의 배터리 케이스이다. 안테나 코일(11)과 금속 바디(15) 사이에 자기 시트(14)를 개재시킴으로써, 금속 바디(15)가 안테나 코일(11)에 미치는 영향을 감소시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 인덕턴스를 증가시키며, 이는 안테나 특성을 개선할 수 있다.
본 실시예에서, 안테나 코일(11)은 기판의 일 주표면(10a) 상에 형성된 제1 패턴(나선 패턴(11a) 및 단자부(11c, 11d)를 포함한다)과 다른 주표면(10b) 상에 형성된 제2 패턴(다리부(11e)를 포함한다)과의 조합에 의해 형성되고, 다리부(11e)는 평면도 상에서 제2 금속층(12B)과 중첩하도록 형성된다. 이 구성으로, 안테나 코일(11)과 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 효과적으로 레이아웃될 수 있다.
제1 금속층(12A)은 기판(10)의 Y-방향(제1 폭 방향)에서 일 단부 측에 제공되고, 제2 금속층(12B)은 기판(10)의 Y-방향으로 다른 단부 측에 제공된다. 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 평면도 상에서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 중심의 양측에 배치된다.
일정 폭을 갖는 슬릿(SL)은 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 제공되고, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 슬릿(SL)에 의해 전기적으로 분리된다. 슬릿(SL)의 폭은 같은 방향으로 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 폭보다 바람직하게는 작다. 슬릿(SL)은 그것의 폭 방향에서 기판(10)의 중심에 그리고 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b) 내에 제공된다. 즉, 안테나 코일(11)은 그것의 내경 부분(11b)이 평면도 상에서 슬릿(SL)과 중첩하게 배치된다. 슬릿(SL)과 평행하게 확장하는 안테나 코일(11)의 부분들은 바람직하게는 평면도 상에서 제1 금속층 및 제2 금속층(12A 또는 12B)과 중첩한다.
본 실시예에서, X-방향 (제2 방향)에서 제1 금속층(12A)의 폭(W1)은 X-방향에서 기판(10)의 폭(W4)보다 작으며, 특히, X-방향에서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 폭(W2)과 이하로 설정된다. 이에 따라, 제1 금속층(12A)의 평면 크기는 제2 금속층(12B)의 크기보다 작다.
제1 금속층(12A)은 평면도 상에서 안테나 코일(11)의 제1 부분(P1)와 중첩한다. 제2 금속층(12B)은 평면도 상에서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)을 가로질러 제1 부분(P1)에 대향되는 안테나 코일(11)의 제2 부분(P2)과 중첩한다. 제1 금속층(12A)에 의해 커버되는 안테나 코일(11)의 제1 부분(P1)의 면적은 제2 금속층(12B)에 의해 커버되는 제2 부분(P2)의 면적보다 작다.
자속의 루프 크기를 증가시킴으로써 통신 거리를 증가시키기 위해서, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 평면 크기를 가능한 많이 증가시키는 것이 바람직하다. 그러나, 제1 금속층(12A)이 기판(10) 상에 패턴을 사용하여 형성될 때, 제1 금속층(12A)의 평면 크기는 기판 크기가 증가되지 않는다면 증가될 수 없다. 제한된 기판 크기를 갖고 제1 금속층(12A)의 평면 크기가 증가되게 시도될 때, 안테나 코일(11)은 자속의 통로를 차단하기 위해 제1 금속층(12A)에 의해 넓게 커버되고, 따라서 안테나 특징이 반드시 개선되는 것은 아니다. 이에 따라, 기판(10) 상에 형성될 제1 금속층(12A)의 폭은 자속이 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)을 쉽게 통과할 수 있게 하기 위해 제1 금속층(12A)의 평면 크기를 감소시키기 위해 작게 하고, 이에 의해 자속의 유실이 감소되어 통신 거리를 증가시킨다.
제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 둘 다의 평면 크기가 큰 통상의 안테나 디바이스에서, 안테나 코일(11)과 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 각각 사이에 큰 플로팅 커패시턴스가 발생되어, 주파수 매칭에 있어 커패시턴스의 추가에 기인하여 목표 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)에 매칭을 달성하는 것을 어렵게 한다. 그러나, 제1 금속층(12A)의 평면 크기가 감소되었을 때, 안테나 코일(11)과 제1 금속층(12A) 간에 플로팅 커패시턴스를 감소시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 안테나 주파수 매칭을 용이하게 한다.
한편, X-방향으로 제2 금속층(12B)의 폭(W3)은 X-방향으로 기판(10)의 폭(W4)보다 크다. 제2 금속층(12B)의 크기를 이용함으로써, 자속의 루프 크기는 증가될 수 있고, 그럼으로써 통신 거리에 증가에 기여한다.
도 15 및 도 16은 안테나 코일(11)에 대한 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 15는 평면도이고 도 16는 단면도이다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 반시계방향 전류(Ia)가 안테나 코일(11) 내에서 흐를 때, 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)을 관통하는 자속(φ)이 발생된다. 이 자속(φ)은 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 배치된 슬릿(SL)을 통과하고 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)과 상호연결한다. 한편, 자속(φ)을 상쇄하는 방향으로 자속에 의해 발생된 전류는 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)에서 흐른다. 이 전류는 에지 효과에 의한 에디 전류(Ib)가 되고, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 바깥 주변을 따라 흐른다. 에디 전류(Ib)는 안테나 코일(11)에 흐르는 전류(Ia)처럼 반시계방향 방향으로 흐른다.
슬릿(SL)을 통과한 자속(φ)은 우회 루트로 가는 경향이 있는데, 이 우회 루트에서는 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 배치된 슬릿(SL)이 안쪽에 놓여지며 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 각각의 바깥 에지가 바깥쪽에 놓여진다. 결과적으로, 자속(φ)은 비교적 큰 루프를 그리면서 리더/라이터의 안테나 코일과 상호연결하는 결과, 안테나 디바이스(7)는 통신 상대측 장치의 안테나에 자기적으로 결합된다. 특히, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B) 그리고 슬릿(SL)을 포함하는 전체 금속층의 바깥 주변의 평면 크기는 안테나 코일(11)의 평면 크기보다 크기 때문에, 큰 루프 자기장이 발생될 수 있다. 또한, 안테나 코일(11)에 대하여 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 반대편에 자기 시트(14)가 제공되고, 따라서 자속(φ)의 자기 경로를 보장하면서 인덕턴스를 증가시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 안테나 특성을 개선한다.
위에 기술된 바와 같이, 본 실시예의 안테나 디바이스(7)에 따라, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)은 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b) 상에 자속(φ)을 집중시킬 수 있고, 그럼으로써 통신 거리를 증가시킨다. 특히, 기판(10)으로부터 떨어져 제공된 제2 금속층(12B)의 면적은 상대적으로 크며, 따라서, 자속(φ)의 루프를 넓게 순환하는 것이 가능하고, 그럼으로써 안테나 디바이스(7)의 통신 거리를 증가시킨다. 또한, 기판(10) 상에 형성된 제1 금속층(12A)의 면적은 상대적으로 작으며, 따라서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)을 통과하는 자속의 유실을 감소시키는 것이 가능하고, 그럼으로써 통신 거리를 증가시킨다.
본 발명은 위에 실시예로 제한되지 않고 발명의 범위 및 정신 내에서 수정되고 변경될 수 있음이 명백하다.
예를 들면, 위에 제1 실시예에서, 안테나 코일(11)의 다리부(11e)는 나선 패턴과 중첩하기 위해서 기판(10)의 일 주표면(10a) 상에 제공된다. 그러나, 대안적으로 다리부(11e)는 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)의 형성 영역을 피하는 위치에서 기판(10)의 다른 주표면(10b) 상에, 예를 들면 제1 금속층(12A)과 제2 금속층(12B) 사이에 배치된 슬릿(SL) 내에 제공될 수 있다. 다리부(11e)는 넓게 형성된 패턴이 아니라, 기껏해야 나선 패턴을 가로지르는 작은 패턴이며, 따라서, 이것이 안테나 코일의 내경 부분(11b)을 통과하는 자속(φ)에 미치는 영향은 제한된다.
또한, 제1 금속층(12A) 및 제2 금속층(12B)이 제7 실시예에서 평면도 상에서 안테나 코일(11)의 내경 부분(11b)의 중심의 양측에 제공될지라도, 제1 금속층(12A)의 위치는 제한되지 않는다. 그러므로, 예를 들면, 제1 금속층(12A)은 도 10에 도시된 제3 금속층(12D) 또는 제4 금속층(12E)에 대응하는 위치에 제공될 수 있다. 즉, 기판(10) 상에 금속층으로서, 제1, 제3, 및 제4 금속층들(12A, 12D, 12E) 중 적어도 하나를 형성하는 것만이 필요하다. 또한, 중심 금속층(12C)은 기판(10) 상에 금속층과 임의적으로 조합될 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 금속층(12A, 12B, 12D, 12E) 및 중심 금속층(12C)이 기판(10) 상에 형성될지라도, 이들은 기판(10)과는 다른 지지 기판 상에 형성될 수 있다.
또한, 안테나 코일(11)이 위에 실시예들에서 몇 턴을 가진 나선 패턴에 의해 구성될지라도, 루프 패턴에서 턴 수는 1 턴 미만일 수도 있다. 즉, 안테나 코일(11)은 루프-형상 또는 나선-형상의 평면 코일 패턴일 필요가 있을 뿐이다.

Claims (11)

  1. 내경 부분을 둘러싸는 코일 패턴;
    상기 코일 패턴의 일 부분 및 상기 내경 부분의 일 부분과 중첩하는 제1 금속층; 및
    상기 코일 패턴의 다른 부분 및 상기 내경 부분의 다른 부분과 중첩하는 제2 금속층을 포함하고,
    상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 간의 거리는 적어도 상기 내경 부분 상에서 일정한,
    안테나 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층 간의 거리는 상기 코일 패턴 상에서 일정한,
    안테나 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    서로 반대편에 있는 제1 및 제2 면을 구비한 기판을 더 포함하고,
    상기 코일 패턴은 상기 기판의 제1 면 상에 형성되는,
    안테나 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 상기 기판의 제2 면 상에 형성되는,
    안테나 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 안테나 디바이스가 수용되는 하우징을 구성하는 부재인,
    안테나 디바이스.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코일 패턴과 중첩함 없이 상기 내경 부분의 또 다른 부분과 중첩하는 제3 금속층을 더 포함하는,
    안테나 디바이스.
  7. 내경 부분을 둘러싸는 코일 패턴;
    상기 코일 패턴의 일 부분 및 상기 내경 부분의 일 부분과 중첩하는 제1 금속층; 및
    상기 코일 패턴의 다른 부분 및 상기 내경 부분의 다른 부분과 중첩하는 제2 금속층을 포함하고,
    상기 제1 금속층은 상기 코일 패턴 및 상기 내경 부분을 가로지르는 제1 선형 에지를 구비하고,
    상기 제2 금속층은 상기 코일 패턴 및 상기 내경 부분을 가로지르는 제2 선형 에지를 구비하는,
    안테나 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 에지 및 제2 에지 간의 거리는 일정한,
    안테나 디바이스.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    서로 반대편에 있는 제1 및 제2 면을 구비한 기판을 더 포함하고,
    상기 코일 패턴은 상기 기판의 제1 면 상에 형성되는,
    안테나 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 상기 기판의 제2 면 상에 형성되는,
    안테나 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 안테나 디바이스가 수용되는 하우징을 구성하는 부재인,
    안테나 디바이스.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9083073B2 (en) 2012-06-28 2015-07-14 Intel Corporation Thin chassis near field communication (NFC) antenna integration
CN107004956B (zh) * 2014-12-18 2019-12-27 夏普株式会社 透明天线及附透明天线的显示装置
US10938087B2 (en) * 2015-01-30 2021-03-02 Agency For Science, Technology And Research Antenna structure for a radio frequency identification (RFID) reader, method of manufacturing thereof, RFID reader and RFID system
US20170005395A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Tdk Corporation Antenna device
US9787368B2 (en) * 2015-11-06 2017-10-10 Mediatek Inc. Antenna having passive booster for near field communication
CN105870576A (zh) * 2015-11-25 2016-08-17 深圳市中天迅通信技术有限公司 一种用于金属壳体通讯设备的近场通讯天线装置
JP2017175214A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 Tdk株式会社 アンテナ装置及びこれを備える携帯無線機器
KR102533473B1 (ko) * 2016-04-26 2023-05-18 삼성전자주식회사 복수의 방향으로 전자기파를 방사하는 전자 장치
US10522912B2 (en) * 2016-05-12 2019-12-31 Tdk Corporation Antenna device and mobile wireless device provided with the same
US10447406B1 (en) * 2016-05-20 2019-10-15 General Atomics Magnetic antenna structures having spatially varying profiles
CN108695599A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 比亚迪股份有限公司 天线组件及移动终端
KR102245948B1 (ko) * 2017-06-12 2021-04-30 삼성전자주식회사 안테나 및 안테나를 포함하는 전자 장치
KR101883109B1 (ko) * 2017-07-20 2018-07-27 삼성전기주식회사 안테나 모듈
CN109390676A (zh) * 2017-08-04 2019-02-26 比亚迪股份有限公司 近场通信天线
KR101977046B1 (ko) * 2017-11-03 2019-05-10 주식회사 아모텍 안테나 모듈
JP6566184B1 (ja) * 2018-02-16 2019-08-28 株式会社村田製作所 アンテナ装置および電子機器
CN113410709B (zh) * 2018-06-29 2022-09-16 华为技术有限公司 移动终端
KR102650861B1 (ko) * 2019-09-03 2024-03-26 삼성전자 주식회사 나선형 안테나를 포함하는 전자 장치
JP2022179866A (ja) * 2021-05-24 2022-12-06 Tdk株式会社 アンテナ装置及びこれを備えるワイヤレス電力伝送デバイス

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3481575B2 (ja) 2000-09-28 2003-12-22 寛児 川上 アンテナ
JP4189683B2 (ja) 2005-05-31 2008-12-03 株式会社デンソー アンテナコイル、通信基板モジュールの製造方法及びカード型無線機
JP2007324865A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Sony Chemical & Information Device Corp アンテナ回路及びトランスポンダ
JP4687832B2 (ja) * 2009-04-21 2011-05-25 株式会社村田製作所 アンテナ装置
KR101306897B1 (ko) 2010-04-12 2013-09-10 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 안테나 장치 및 통신 단말장치
JP5742143B2 (ja) 2010-09-08 2015-07-01 株式会社村田製作所 通信端末機器
WO2013115017A1 (ja) * 2012-02-02 2013-08-08 株式会社村田製作所 アンテナ装置
JP5924006B2 (ja) 2012-02-02 2016-05-25 株式会社村田製作所 アンテナ装置
JP2014049873A (ja) 2012-08-30 2014-03-17 Nec Tokin Corp アンテナモジュール
JP5704284B2 (ja) * 2013-02-13 2015-04-22 株式会社村田製作所 アンテナ装置および電子機器
CN203466283U (zh) * 2013-06-19 2014-03-05 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种带有金属后壳的移动终端
CN203481368U (zh) 2013-08-27 2014-03-12 斯凯威科技（北京）有限公司 移动通信终端

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US10290934B2 (en) 2019-05-14
KR101789963B1 (ko) 2017-10-25
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