KR20170093739A

KR20170093739A - 안테나 모듈

Info

Publication number: KR20170093739A
Application number: KR1020170015685A
Authority: KR
Inventors: 노진원; 백형일; 김범진; 임기상; 황용호
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2016-02-05
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2017-08-16
Also published as: KR101875444B1

Abstract

수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 실장 공간, 제조 비용 및 디자인 고려 사항을 최소화하도록 한 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 자성 시트의 상면에 배치된 상부 회로기판의 상면에 배치되고, 상부 회로기판의 상면 외주를 따라 권선된 제1 안테나, 상부 회로기판의 상면 및 자성 시트의 하면에 배치된 하부 회로기판의 하면에 교대로 배치되어 자성 시트에 수직 방향으로 권선된 제2 안테나 및 상부 회로기판의 상면에 형성되되, 제1 안테나의 내주 내부에 형성된 제3 안테나를 포함하고, 상부 회로기판의 상면에 형성된 제2 안테나 및 제3 안테나는 제1 안테나의 내주 내부에 형성된다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 다른 휴대 단말과의 정보 교환 및 전자결제를 위해 데이터를 송수신하고, 휴대 단말의 무선 충전을 위해 무선 전력을 송수신하는 안테나 모듈에 관한 것이다.

기술이 발전함에 따라 스마트폰, 태블릿, 랩톱 등과 같은 휴대 단말은 기본적인 기능과 함께 다른 휴대 단말과의 데이터 교환을 위한 근거리 무선 통신 기능이 요구되고 있다.

이에, 휴대 단말에는 근거리 통신을 이용한 데이터 교환에 사용되는 블루투스 안테나 및 NFC(Near Field Communication) 안테나, 전자결제를 위한 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나, 무선 전력 전송을 위한 WPC(Wireless Power Consortium) 안테나 등이 실장된다.

하지만, 휴대 단말은 휴대성 강화 및 디자인 요구에 따라 소형화, 박형화 추세에 있어, 안테나 모듈을 실장하기 위한 공간이 부족한 문제점이 있다.

한편, 휴대 단말은 디자인 측면에서 금속 재질의 커버(이하, 금속 커버) 적용이 증가하고 있다.

금속 커버는 안테나 모듈에서 형성된 자기장과 반대 방향의 자기장이 유도되어 근거리 무선 통신 신호(예를 들면, NFC 신호, MST 신호)를 상쇄시키기 때문에, 휴대 단말의 근거리 무선 통신 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

이에, 안테나 모듈 제조사들은 복수의 안테나 모듈을 일체화하여 공간 사용을 최소화하면서, 금속 커버 적용시에도 일정 수준 이상의 근거리 무선 통신 성능을 갖는 안테나 모듈에 대한 연구 및 개발을 진행하고 있다.

일례로, NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈의 방사 패턴을 동일 평면상에 형성하여 일체형 안테나 모듈을 구성하고, 방사 패턴에 중첩되는 슬릿(Slit) 또는 개구부를 금속 커버에 형성하는 구조가 제안되었다. 이때, 일반적으로 NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈의 방사 패턴은 자성 시트의 일면에 방사 패턴을 수평 방향으로 권선(이하, 수평 권선)한 루프(Loop) 형상으로 형성된다.

NFC 안테나 모듈은 대략 13.56㎒ 정도의 주파수에 공진하고, MST 안테나 모듈은 대략 10㎑ 이하의 주파수에 공진한다. 즉, NFC 안테나 모듈은 상대적으로 고주파수이므로 대략 1~3μH 정도의 인덕턴스가 요구되고, MST 안테나 모듈은 상대적으로 저주파수이므로 대략 15μH 정도 이상의 인덕턴스가 요구된다.

이로 인해, 상대적으로 인덕턴스(즉, 상대적으로 낮은 주파수)가 요구된 MST 안테나 모듈의 방사 면적은 NFC 안테나 모듈의 방사 면적보다 넓은 면적으로 형성된다.

또한, NFC 안테나 모듈 및 MST 안테나 모듈의 일체화 시 방사 패턴들 간의 이격 간격을 충분히 확보하지 못하는 경우 신호 간섭에 의해 안테나 성능이 저하된다.

따라서, 종래의 안테나 모듈은 일체화 시 일정 이상의 방사 면적을 확보하기 위해 안테나 모듈의 크기가 커져 실장 공간을 최소화하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 금속 커버가 적용된 휴대 단말은 안테나 모듈의 실장 면적이 증가하면 실장 위치에 따라 복수의 슬릿(slit) 또는 개구부를 형성해야 하기 때문에, 휴대 단말의 제조 공정이 복잡해지고, 그에 따라 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 휴대 단말은 금속 커버 제작시 슬릿 또는 개구부를 고려해야 하기 때문에 외관 디자인에 제약이 발생하는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-0505847호(명칭: 루프 안테나를 형성한 탈착식 배터리 커버 및 이를 적용한 비접촉식 무선 결제용 휴대폰)

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 실장 공간, 제조 비용 및 디자인 고려 사항을 최소화하도록 한 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 무선 전력 전송용 안테나에 배치된 자성 시트를 다른 안테나에 배치된 자성 시트와 다른 재질 또는 다른 두께로 형성하여 무선 충전 효율 및 충전 거리를 최대화하도록 한 안테나 모듈을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 자성 시트, 자성 시트의 상면에 배치된 상부 회로기판, 자성 시트의 하면에 배치된 하부 회로기판, 상부 회로기판의 상면에 배치되고, 상부 회로기판의 상면 외주를 따라 권선된 제1 안테나, 상부 회로기판의 상면 및 하부 회로기판의 하면에 교대로 배치되어 자성 시트에 수직 방향으로 권선된 제2 안테나 및 상부 회로기판의 상면에 형성되되, 제1 안테나의 내주 내부에 형성된 제3 안테나를 포함하고, 상부 회로기판의 상면에 형성된 제2 안테나는 제1 안테나의 내주 내부에 형성된다.

제2 안테나는 상부 회로기판의 일측 단변에 치우쳐져 형성된 제2 상부 방사 패턴, 상부 회로기판의 타측 단변에 치우쳐져 형성된 제3 상부 방사 패턴, 상부 회로기판의 일측 장변에 치우쳐져 형성되고, 제2 상부 방사 패턴 및 제3 상부 방사 패턴에 연결된 연결 방사 패턴, 하부 회로기판의 일측 단변에 치우쳐져 형성된 제1 하부 방사 패턴, 하부 회로기판의 타측 단변에 치우쳐져 형성된 제2 하부 방사 패턴 및 상부 회로기판 및 하부 회로기판을 관통하여 제2 상부 방사 패턴 및 제1 하부 방사 패턴, 제3 상부 방사 패턴 및 제2 하부 방사 패턴을 연결하는 복수의 비아 연결 패턴을 포함할 수 있다.

제1 안테나는 상부 회로기판의 상면 외주를 따라 권선된 루프 형상의 제1 상부 방사 패턴을 포함하고, 제2 상부 방사 패턴 및 제3 상부 방사 패턴은 제1 상부 방사 패턴의 내주 내부에 배치될 수 있다.

제3 안테나는 상부 회로기판의 상면에 형성되되, 제2 상부 방사 패턴 및 제3 상부 패턴 사이에 배치된 제4 상부 방사 패턴을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 상부 회로기판 및 하부 회로기판 사이에 배치되는 접착 시트를 더 포함하고, 접착 시트는 전체 테두리 중 적어도 하나의 테두리 측이 개방되어 자성 시트가 수용되는 포켓 형태의 수용 공간을 형성할 수 있다.

자성 시트는 상부 회로기판의 하면에 배치되되, 제3 안테나의 하면 배치된 영역에 홈이 형성된 제1 자성 시트 및 제1 자성 시트의 홈에 삽입되어 상부 회로기판의 하면에 배치되되, 제3 안테나의 하면에 배치된 영역에 배치된 제2 자성 시트를 포함할 수 있다. 이때, 자성 시트는 제3 안테나의 하면에 배치된 영역의 두께가 다른 영역의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

자성 시트는 상부 회로기판의 하면에 배치된 제1 자성 시트 및 제1 자성 시트의 하면에 배치되되, 제3 안테나의 하면에 배치된 영역에 배치된 제2 자성 시트를 포함할 수도 있다.

자성 시트는 상부 회로기판의 하면에 배치되고, 제3 안테나의 하면 배치된 영역에 홈이 형성된 제1 자성 시트 및 하부 회로기판에 형성된 홈 및 제1 자성 시트에 형성된 홈에 삽입되어 상부 회로기판의 하면에 배치되되, 제3 안테나의 하면에 배치된 영역에 배치된 제2 자성 시트를 포함하고, 제2 자성 시트의 두께는 제1 자성 시트의 두께보다 두껍게 형성될 수 도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 상부 회로기판 및 제2 자성 시트 사이에 배치된 삽입 회로기판을 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 안테나는 상부 회로기판의 상면에 형성된 제4 상부 방사 패턴 및 삽입 회로기판의 하면에 형성된 제3 하부 방사 패턴을 포함하고, 제4 상부 방사 패턴 및 제3 하부 방사 패턴은 복수의 비아홀을 통해 연결될 수 있다.

본 발명에 의하면, 안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 실장 공간을 최소화하면서 수평 권선형 방사 패턴으로 구성된 다중 대역 안테나와 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 안테나별로 통신 대상이 주로 배치되는 방향으로 방사 필드를 형성할 수 있어 휴대 단말의 근거리 통신 이용에 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 제3 안테나에 다른 안테나와 다른 재질 또는 다른 두께의 자성 시트를 배치함으로써, 실장 공간을 최소화하면서 무선 전력 전송 효율 및 전송 거리를 최대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 실장 공간을 최소화하여 휴대 단말에 실장시 단일 개구부를 통해 안테나 성능을 구현하고, 휴대 단말의 제조 공정을 상대적으로 단순화하여 제조 비용의 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 수직 권선형 방사 패턴 및 수평 권선형 방사 패턴을 조합하여 다중 대역 안테나를 구성함으로써, 슬릿 또는 개구부에 형성에 따른 휴대 단말의 금속 커버에 대한 외관 디자인 제약을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 제2 안테나를 자성 시트의 수직 방향으로 권선함으로써, 동일 면적에서 자성 시트의 수평 방향으로 방사 패턴을 권선하는 종래의 안테나 모듈에 비해 큰 인덕턴스를 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 제2 안테나를 자성 시트의 수직 방향으로 권선하여 종래의 안테나 모듈에 비해 큰 인덕턴스를 형성함으로써, 종래의 안테나 모듈에 비해 작은 크기에서 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 제2 안테나를 자성 시트의 수직 방향으로 권선함으로써, 후면 커버의 재질(예를 들면, 금속 재질, 비금속 재질)에 관계없이 MST 안테나 성능을 일정 수준 이상으로 구현할 수 있는 효과가 있다. 즉, 안테나 모듈은 후면 커버의 재질에 관계없이 인식범위 및 인식률을 최대화할 수 있다.

또한, 안테나 모듈은 제1 안테나를 자성 시트의 수평 방향으로 권선하고, 제2 안테나를 자성 시트의 수직 방향으로 권선하고, 제3 안테나를 자성 시트의 상부에 배치함으로써, NFC 안테나, MST 안테나 및 무선 전력 전송 안테나를 하나의 모듈로 구성하여 실장 면적을 최소화하면서 종래의 안테나 모듈에 비해 작은 크기에서 동등 이상의 안테나 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 회로기판의 양면에 방사 패턴을 배치하고, 복수의 비아홀을 통해 양면에 배치된 방사 패턴들을 연결하여 제3 안테나를 형성함으로써, 제3 안테나의 저항을 최소화하여 무선 전력 전송 효율 및 전송 거리를 최대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 안테나 모듈을 A~A'를 기준으로 절단한 절단면.
도 3 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 변형예를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 자성 시트(110), 상부 회로기판(120), 하부 회로기판(130), 접착 시트(140), 제1 안테나(150), 제2 안테나(160) 및 제3 안테나(170)를 포함하여 구성된다.

자성 시트(110)는 철계 비정질 시트, 나노 결정립 시트, 페라이트 시트, 폴리머 시트, 금속 시트 중 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.

이때, 자성 시트(110)는 제2 안테나(160)를 구성하는 상부 방사 패턴 및 하부 방사 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 비아홀(즉, 비아 방사 패턴(166))이 형성될 수 있다.

상부 회로기판(120)은 자성 시트(110)의 상면에 배치된다. 상부 회로기판(120)은 연성인쇄회로기판으로 구성되며, 상면에 제1 안테나(150), 제2 안테나(160) 및 제3 안테나(170)를 구성하는 복수의 방사 패턴이 형성된다.

하부 회로기판(130)은 자성 시트(110)의 하면에 배치된다. 하부 회로기판(130)은 연성인쇄회로기판으로 구성되며, 하면에 제2 안테나(160)를 구성하는 복수의 방사 패턴이 형성된다.

접착 시트(140)는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130) 사이에 배치되어, 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)을 접착시킨다. 이때, 접착 시트(140)는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)의 외주를 따라 형성되며, 내부에 자성 시트(110)가 수용되는 수용 공간이 형성된다.

도 1에서는 접착 시트(140)가 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)의 외주에만 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 자성 시트(110)의 상면 및 하면에 형성되어 자성 시트(110)와 상부 회로기판(120), 자성 시트(110)와 하부 회로기판(130)을 접착시킬 수도 있다.

또한, 접착 시트(140)는 상부 방사 패턴 및 하부 방사 패턴을 전기적으로 연결하는 복수의 비아홀(즉, 비아 방사 패턴(166))이 형성될 수 있다.

제1 안테나(150)는 제1 주파수 대역에 공진한다. 여기서, 제1 주파수 대역은 NFC(Near Field Commnunication) 주파수 대역인 것을 일례로 한다.

제1 안테나(150)는 상부 회로기판(120)의 상면에 형성되어, 자성 시트(110)에 수평 방향으로 권선된 수평 권선형 방사 패턴을 형성한다. 일례로, 제1 안테나(150)는 상부 회로기판(120)의 상면에 루프 형상으로 형성된 제1 상부 방사 패턴(152)을 포함한다. 이때, 제1 상부 방사 패턴(152)은 상부 회로기판(120)의 상면 외주를 따라 소정 턴수를 갖도록 권선된다.

제2 안테나(160)는 제2 주파수 대역에 공진한다. 여기서, 제2 주파수 대역은 MST(Magnetic Secure Transmission) 주파수 대역인 것을 일례로 한다.

제2 안테나(160)는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)에 교대로 배치되어, 자성 시트(110)의 수직 방향으로 권선된 수직 권선형 방사 패턴을 형성한다.

일례로, 제2 안테나(160)는 복수의 제2 상부 방사 패턴(161), 복수의 제3 상부 방사 패턴(162), 연결 방사 패턴(163), 복수의 제1 하부 방사 패턴(164), 복수의 제2 하부 방사 패턴(165) 및 복수의 비아 방사 패턴(166)을 포함하여 구성될 수 있다.

복수의 제2 상부 방사 패턴(161)은 상부 회로기판(120)의 상면에 배치되며, 상부 회로기판(120)의 일측 단변에 치우쳐져 배치된다. 이때, 복수의 제2 상부 방사 패턴(161)은 제1 상부 방사 패턴(152)의 내주 내부에 배치된다.

복수의 제2 상부 방사 패턴(161)은 상호 간 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 각각의 제2 상부 방사 패턴(161)은 다른 제2 상부 방사 패턴(161)과 평행하게 배치된다.

복수의 제3 상부 방사 패턴(162)은 상부 회로기판(120)의 상면에 배치되며, 상부 회로기판(120)의 타측 단변에 치우쳐져 배치된다. 이때, 복수의 제3 상부 방사 패턴(162)은 제1 상부 방사 패턴(152)의 내주 내부에 배치된다.

복수의 제3 상부 방사 패턴(162)은 상호 간 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 각각의 제3 상부 방사 패턴(162)은 다른 제3 상부 방사 패턴(162)과 평행하게 배치된다.

연결 방사 패턴(163)은 상부 회로기판(120)의 상면에 배치되며, 상부 회로기판(120)의 일측 장변에 치우쳐져 배치된다. 연결 방사 패턴(163)은 제2 상부 방사 패턴(161) 및 제3 상부 방사 패턴(162)과 연결된다.

이때, 연결 방사 패턴(163)의 일단은 복수의 제2 상부 방사 패턴(161) 중 제3 상부 방사 패턴(162)에 가장 근접한 제2 상부 방사 패턴(161)의 일단에 연결된다. 연결 방사 패턴(163)의 타단은 복수의 제3 상부 방사 패턴(162) 중 제2 상부 방사 패턴(161)에 가장 근접한 제3 상부 방사 패턴(162)의 일단에 연결된다.

복수의 제1 하부 방사 패턴(164)은 하부 회로기판(130)의 하면에 배치되며, 하부 회로기판(130)의 일측 단변에 치우쳐져 배치된다. 여기서, 복수의 제1 하부 방사 패턴(164)은 자성 시트(110)를 사이에 두고 제2 상부 방사 패턴(161)의 하부에 배치된다.

복수의 제1 하부 방사 패턴(164)은 상호 간 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 각각의 제1 하부 방사 패턴(164)은 다른 제1 하부 방사 패턴(164)과 평행하게 배치된다.

복수의 제2 하부 방사 패턴(165)은 하부 회로기판(130)의 하면에 배치되며, 하부 회로기판(130)의 타측 단변에 치우쳐져 배치된다. 여기서, 복수의 제2 하부 방사 패턴(165)은 자성 시트(110)를 사이에 두고 제3 상부 방사 패턴(162)의 하부에 배치된다.

복수의 제2 하부 방사 패턴(165)은 상호 간 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 각각의 제2 하부 방사 패턴(165)은 다른 제2 하부 방사 패턴(165)과 평행하게 배치된다.

복수의 비아 방사 패턴(166)은 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)을 관통하여 상부 회로기판(120)에 형성된 방사 패턴과 하부 회로기판(130)에 형성된 방사 패턴을 연결한다. 여기서, 복수의 비아 방사 패턴(166)은 자성 시트(110) 또는 접착 시트(140)를 관통할 수도 있다.

일례로, 복수의 비아 방사 패턴(166) 중 일부는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)의 일측 장변 및 일측 단변에 치우쳐져 배치되어, 제2 상부 방사 패턴(161)의 일단 및 제1 하부 방사 패턴(164)의 일단을 연결한다.

복수의 비아 방사 패턴(166) 중 다른 일부는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)의 타측 장변 및 일측 단변에 치우쳐져 배치되어, 제2 상부 방사 패턴(161)의 타단 및 제1 하부 방사 패턴(164)의 타단을 연결한다.

복수의 비아 방사 패턴(166) 중 또 다른 일부는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)의 일측 장변 및 타측 단변에 치우쳐져 배치되어, 제3 상부 방사 패턴(162)의 일단 및 제2 하부 방사 패턴(165)의 일단을 연결한다.

복수의 비아 방사 패턴(166) 중 나머지는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)의 타측 장변 및 타측 단변에 치우쳐져 배치되어, 제3 상부 방사 패턴(162)의 타단 및 제2 하부 방사 패턴(165)의 타단을 연결한다.

이를 통해, 제2 안테나(160)는 자성 시트(110)의 수직 방향으로 권선된 수직 권선형 방사 패턴으로 형성된다.

제3 안테나(170)는 무선 전력 전송을 위한 안테나이다. 이때, 제3 안테나(170)는 자기유도 방식으로 전력을 전송하는 WPC(Wireless Power Consortium) 안테나인 것을 일례로 한다.

제3 안테나(170)는 상부 회로기판(120)의 상면에 형성되어, 자성 시트(110)에 수평 방향으로 권선된 수평 권선형 방사 패턴을 형성한다.

일례로, 제3 안테나(170)는 상부 회로기판(120)의 상면에 루프 형상으로 형성된 제4 상부 방사 패턴(172)을 포함한다. 제4 상부 방사 패턴(172)은 제1 상부 방사 패턴(152)의 내주 내부에 배치된다. 이때, 제4 상부 방사 패턴(172)은 복수의 제2 상부 방사 패턴(161) 및 복수의 제3 상부 방사 패턴(162) 사이에 배치된다. 즉, 제2 상부 방사 패턴(161) 및 제3 상부 방사 패턴(162)이 이격된 영역에 형성된다.

도 3을 참조하면, 안테나 모듈은 자성 시트(110)가 수용되는 수용 공간(142)이 형성된다. 즉, 안테나 모듈은 접착 시트(140)를 통해 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)이 결합됨에 따라 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130) 사이에 수용 공간(142)이 형성된다. 이때, 수용 공간(142)은 적어도 일측이 개방된 포켓 형태로 형성될 수 있다.

접착 시트(140)는 자성 시트(110)가 삽입되는 공간을 확보하기 위해 전체 테두리 중 일부의 테두리 측에 배치되지 않을 수 있다. 일례로, 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)이 사각형 형상이면, 접착시트는 네 변 중 한 변을 제외한 나머지 세 변 에 배치거나, 네 변 중 서로 마주보는 두 변에 배치될 수 있다.

자성 시트(110)는 접착 시트(140)가 배치되지 않는 일변을 통해 삽입되어 수용 공간(142)에 수용된다. 그에 따라, 제1 상부 방사 패턴(152), 제2 상부 방사 패턴(161), 제3 상부 방사 패턴(162), 제4 상부 방사 패턴(172) 및 연결 방사 패턴(163)은 자성 시트(110)의 상부에 배치된다. 제1 하부 방사 패턴(164) 및 제2 하부 방사 패턴(165)은 자성 시트(110)의 하부에 배치된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 자성 시트(110)는 제3 안테나(170)의 하부에 배치되는 영역이 다른 영역과 다른 자성 재질로 형성될 수 있다.

이를 위해, 자성 시트(110)는 제1 안테나(150) 및 제2 안테나(160)의 하부에 배치되는 제1 자성 시트(112), 제3 안테나(170)의 하부에 배치되는 제2 자성 시트(114)로 구성될 수 있다.

제1 자성 시트(112)는 소정의 투자율을 갖는 자성 재질로 형성된다. 제1 자성 시트(112)는 제3 안테나(170)의 하부에 배치되는 영역에 제2 자성 시트(114)가 삽입되는 홈(116)이 형성된다.

제2 자성 시트(114)는 제1 자성 시트(112)에 형성된 홈(116)에 삽입되어 상부 회로기판(120)의 하면에 배치되되, 제3 안테나(170)가 배치된 영역의 하부에 배치된다. 이때, 제2 자성 시트(114)는 제1 자성 시트(112)에 형성된 홈(116)과 동일하거나 좁은 면적으로 형성된다.

제2 자성 시트(114)는 제1 자성 시트(112)의 투자율에 비해 높은 투자율을 갖는 자성 재질로 형성된다. 즉, 무선 전력 전송 안테나는 자성 시트(110)의 투자율이 높을수록 무선 전력 전송 효율 및 전송 거리가 증가한다.

이에, 제1 자성 시트(112)는 제1 안테나(150) 및 제2 안테나(160)에 배치되고, 제2 자성 시트(114)는 제3 안테나(170)에 배치된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 자성 시트(110)는 제3 안테나(170)의 하부에 배치되는 영역의 두께가 다른 영역의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다.

일례로, 자성 시트(110)는 상부 회로기판(120)의 하면에 배치된 제1 자성 시트(112) 및 제1 자성 시트(112)의 하면에 배치된 제2 자성 시트(114)로 구성된다.

제1 자성 시트(112)는 상부 회로기판(120)의 하부에 배치된다. 이때, 제1 자성 시트(112)는 제1 안테나(150), 제2 안테나(160) 및 제3 안테나(170)가 형성된 영역을 모두 커버하도록 배치된다. 여기서, 제1 자성 시트(112)는 제1 안테나(150)의 일부만을 커버하도록 배치될 수도 있다.

제2 자성 시트(114)는 제1 자성 시트(112)의 하면에 배치되되, 제3 안테나(170)의 하부에 배치되는 영역을 커버하도록 배치된다. 이때, 하부 회로기판(130)은 제3 안테나(170)의 하부에 배치되는 영역에 홈(132)이 형성된다. 제2 자성 시트(114)는 하부 회로기판(130)의 홈(132)에 삽입되어 제1 자성 시트(112)의 하부에 배치된다.

이를 통해, 제3 안테나(170)의 하부 영역에 배치된 자성 시트(110)의 두께는 다른 영역에 배치된 자성 시트(110)의 두께보다 두껍게 형성된다. 즉, 제3 안테나(170)의 하부 영역에는 제1 자성 시트(112)와 제2 자성 시트(114)의 두께를 더한 두께의 자성 시트(110)가 배치되고, 다른 영역에는 제1 자성 시트(112)의 두께로 자성 시트(110)가 배치된다.

이때, 제3 안테나(170)는 자성 시트(110)의 두께가 증가함에 따라 자계 통로가 커져 자기 필드가 강화된다. 제3 안테나(170)는 무선 전력 전송 안테나로 동작하기 때문에 자기 필드가 강화되면 투자율 포화 지점이 높아져 투자율이 증가한다. 제3 안테나(170)는 투자율이 높아지면 무선 전력 전송 효율 및 전송 거리가 증가한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 자성 시트(110)는 제3 안테나(170)의 하부에 배치되는 영역과 다른 영역의 두께 및 재질이 다르게 형성될 수 있다.

이를 위해, 자성 시트(110)는 제1 자성 시트(112) 및 제2 자성 시트(114)로 구성될 수 있다.

제1 자성 시트(112)는 상부 회로기판(120)의 하면에 배치된다. 이때, 제1 자성 시트(112)는 제2 자성 시트(114)가 수용되는 홈(116)이 형성된다. 이때, 홈(116)은 제3 안테나(170)의 하면에 배치되는 영역에 형성된다.

하부 회로기판(130)은 제2 자성 시트(114)가 수용되는 홈(132)이 형성된다. 이때, 홈(132)은 제3 안테나(170)의 하면에 배치되는 영역에 형성되고, 제1 하부 방사 패턴(164) 및 제2 하부 방사 패턴(165) 사이에 배치된다.

제2 자성 시트(114)는 홈(132, 116)에 수용되어, 상부 회로기판(120)의 하면에 배치된다. 이때, 제2 자성 시트(114)는 상부 회로기판(120)의 하면에 배치되되, 제3 안테나(170)가 배치된 영역의 하면에 배치된다.

제2 자성 시트(114)는 제1 자성 시트(112)와 하부 회로기판(130)의 두께를 합한 두께로 형성되어, 제1 자성 시트(112)보다 두껍게 형성된다. 여기서, 제2 자성 시트(114)는 제3 안테나(170)의 무선 전력 전송 성능(즉, 무선 전력 전송 효율 및 전송 거리)을 향상시키기 위해 제1 자성 시트(112)보다 투자율이 높은 재질로 형성될 수 있다.

한편, 접착 시트(140)는 상부 회로기판(120)과 하부 회로기판(130) 사이에 배치된 제1 접착 시트(144) 및 상부 회로기판(120)과 제2 자성 시트(114) 사이에는 배치된 제2 접착 시트(146)로 구성될 수 있다.

제1 접착 시트(144)는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130)의 테두리를 따라 배치되어, 제1 자성 시트(112)가 수용되는 수용 공간(142)을 형성한다.

제2 접착 시트(146)는 제1 자성 시트(112)의 홈(116) 및 하부 회로기판(130)의 홈(132)으로 삽입된다. 제2 접착 시트(146)는 상부 회로기판(120) 및 제2 자성 시트(114) 사이에 배치되어, 상부 회로기판(120)의 하면 및 제2 자성 시트(114)의 상면을 접착한다.

이처럼, 안테나 모듈은 제3 안테나(170)의 하부에 다른 영역보다 두껍고 투자율이 높은 자성 시트(110)를 배치함으로써, 무선 전력 전송 효율 및 전송 거리를 증가시킬 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 안테나 모듈은 상부 회로기판(120)과 제2 자성 시트(114) 사이 개재된 삽입 회로기판(180)을 더 포함할 수 있다.

삽입 회로기판(180)은 상부 회로기판(120)의 하면 및 제2 자성 시트(114)의 상면 사이에 배치된다. 이때, 삽입 회로기판(180)은 상부 회로기판(120)의 하면에 배치된 제2 접착 시트(146)에 의해 상부 회로기판(120)의 하면에 접착될 수 있다.

삽입 회로기판(180)은 하면에 제3 하부 방사 패턴(174)이 형성된다. 삽입 회로기판(180)은 제1 자성 시트(112)에 형성된 홈(116) 및 하부 회로기판(130)에 형성된 홈(132)을 통해 삽입되어 상부 회로기판(120)의 하면에 배치된다. 이때, 삽입 회로기판(180)은 제3 안테나(170)의 하면 영역에 배치되되, 제3 하부 방사 패턴(174)이 제4 상부 방사 패턴(172)의 하부에 위치하도록 배치된다.

제3 하부 방사 패턴(174)은 자성 시트(110)의 수평 방향으로 권선된 수평 권선형 방사 패턴으로 구성된다. 이때, 제3 하부 방사 패턴(174)은 제4 상부 방사 패턴(172)과 연결되어 제3 안테나(170)를 구성한다.

이때, 제3 안테나(170)는 자기유도 방식의 무선 전력 전송 안테나이기 때문에 저항이 낮을수록 무선 전력 전송 효율이 향상되므로, 복수의 비아홀(176)을 통해 제4 상부 방사 패턴(172)과 연결된다.

제3 안테나(170)는 제4 상부 방사 패턴(172) 및 제3 하부 방사 패턴(174)이 복수의 비아홀(176)을 통해 연결됨으로써, 저항을 최소화하여 무선 전력 전송 효율을 최대화할 수 있다.

한편, 접착 시트(140)는 상부 회로기판(120) 및 하부 회로기판(130) 사이에 배치된 제1 접착 시트(144), 상부 회로기판(120) 및 삽입 회로기판(180) 사이에 배치된 제2 접착 시트(146) 및 삽입 회로기판(180) 및 제2 자성 시트(114) 사이에 배치된 제3 접착 시트(148)를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 접착 시트(146)는 제1 자성 시트(112)의 홈(116) 및 하부 회로기판(130)의 홈(132)으로 삽입된다. 제2 접착 시트(146)는 상부 회로기판(120) 및 삽입 회로기판(180) 사이에 배치되어, 상부 회로기판(120)의 하면 및 삽입 회로기판(180)의 상면을 접착한다.

제3 접착 시트(148)는 제1 자성 시트(112)의 홈(116) 및 하부 회로기판(130)의 홈(132)으로 삽입된다. 제3 접착 시트(148)는 삽입 회로기판(180) 및 제2 자성 시트(114)의 사이에 배치되어, 삽입 회로기판(180)의 하면 및 제2 자성 시트(114)의 상면을 접착한다.

이처럼, 안테나 모듈은 제4 상부 방사 패턴(172)과 제3 하부 방사 패턴(174)을 복수의 비아홀을 통해 연결함으로써, 제3 안테나(170)의 저항을 최소화하여 무선 전력 전송 효율 및 전송 거리를 최대화할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

110: 자성 시트 112: 제1 자성 시트
114: 제2 자성 시트 120: 상부 회로기판
130: 하부 회로기판 140: 접착 시트
142: 수용 공간 144: 제1 접착 시트
146: 제2 접착 시트 148: 제3 접착 시트
150: 제1 안테나 152: 제1 상부 방사 패턴
160: 제2 안테나 161: 제2 상부 방사 패턴
162: 제3 상부 방사 패턴 163: 연결 방사 패턴
164: 제1 하부 방사 패턴 165: 제2 하부 방사 패턴
166: 비아 방사 패턴 170: 제3 안테나
172: 제4 상부 방사 패턴 174: 제3 하부 방사 패턴
180: 삽입 회로기판

Claims

자성 시트;
상기 자성 시트의 상면에 배치된 상부 회로기판;
상기 자성 시트의 하면에 배치된 하부 회로기판;
상기 상부 회로기판의 상면에 배치되고, 상기 상부 회로기판의 상면 외주를 따라 권선된 제1 안테나;
상기 상부 회로기판의 상면 및 상기 하부 회로기판의 하면에 교대로 배치되어 상기 자성 시트에 수직 방향으로 권선된 제2 안테나; 및
상기 상부 회로기판의 상면에 형성되되, 상기 제1 안테나의 내주 내부에 형성된 제3 안테나를 포함하고,
상기 상부 회로기판의 상면에 형성된 제2 안테나는 상기 제1 안테나의 내주 내부에 형성된 안테나 모듈.
제1항에 있어서.
상기 제2 안테나는
상기 상부 회로기판의 일측 단변에 치우쳐져 형성된 제2 상부 방사 패턴;
상기 상부 회로기판의 타측 단변에 치우쳐져 형성된 제3 상부 방사 패턴;
상기 상부 회로기판의 일측 장변에 치우쳐져 형성되고, 상기 제2 상부 방사 패턴 및 상기 제3 상부 방사 패턴에 연결된 연결 방사 패턴;
상기 하부 회로기판의 일측 단변에 치우쳐져 형성된 제1 하부 방사 패턴;
상기 하부 회로기판의 타측 단변에 치우쳐져 형성된 제2 하부 방사 패턴; 및
상기 상부 회로기판 및 상기 하부 회로기판을 관통하여 상기 제2 상부 방사 패턴 및 제1 하부 방사 패턴, 상기 제3 상부 방사 패턴 및 상기 제2 하부 방사 패턴을 연결하는 복수의 비아 연결 패턴을 포함하는 안테나 모듈.
제2항에 있어서.
상기 제1 안테나는 상기 상부 회로기판의 상면 외주를 따라 권선된 루프 형상의 제1 상부 방사 패턴을 포함하고,
상기 제2 상부 방사 패턴 및 상기 제3 상부 방사 패턴은 상기 제1 상부 방사 패턴의 내주 내부에 배치된 안테나 모듈.
제2항에 있어서.
상기 제3 안테나는 상기 상부 회로기판의 상면에 형성되되, 상기 제2 상부 방사 패턴 및 상기 제3 상부 패턴 사이에 배치된 제4 상부 방사 패턴을 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서.
상기 상부 회로기판 및 상기 하부 회로기판 사이에 배치되는 접착 시트를 더 포함하고,
상기 접착 시트는 전체 테두리 중 적어도 하나의 테두리 측이 개방되어 상기 자성 시트가 수용되는 포켓 형태의 수용 공간을 형성한 안테나 모듈.
제1항에 있어서.
상기 자성 시트는,
상기 상부 회로기판의 하면에 배치되되, 상기 제3 안테나의 하면 배치된 영역에 홈이 형성된 제1 자성 시트; 및
상기 제1 자성 시트의 홈에 삽입되어 상기 상부 회로기판의 하면에 배치되되, 상기 제3 안테나의 하면에 배치된 영역에 배치된 제2 자성 시트를 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서.
상기 자성 시트는 상기 제3 안테나의 하면에 배치된 영역의 두께가 다른 영역의 두께보다 두껍게 형성된 안테나 모듈.
제7항에 있어서.
상기 자성 시트는,
상기 상부 회로기판의 하면에 배치된 제1 자성 시트; 및
상기 제1 자성 시트의 하면에 배치되되, 상기 제3 안테나의 하면에 배치된 영역에 배치된 제2 자성 시트를 포함하는 안테나 모듈.
제7항에 있어서.
상기 자성 시트는
상기 상부 회로기판의 하면에 배치되고, 상기 제3 안테나의 하면 배치된 영역에 홈이 형성된 제1 자성 시트; 및
상기 하부 회로기판에 형성된 홈 및 상기 제1 자성 시트에 형성된 홈에 삽입되어 상기 상부 회로기판의 하면에 배치되되, 상기 제3 안테나의 하면에 배치된 영역에 배치된 제2 자성 시트를 포함하고,
상기 제2 자성 시트의 두께는 상기 제1 자성 시트의 두께보다 두껍게 형성된 안테나 모듈.
제9항에 있어서.
상기 상부 회로기판 및 상기 제2 자성 시트 사이에 배치된 삽입 회로기판을 더 포함하는 안테나 모듈.
제10항에 있어서.
상기 제3 안테나는,
상기 상부 회로기판의 상면에 형성된 제4 상부 방사 패턴; 및
상기 삽입 회로기판의 하면에 형성된 제3 하부 방사 패턴을 포함하고,
상기 제4 상부 방사 패턴 및 상기 제3 하부 방사 패턴은 복수의 비아홀을 통해 연결된 안테나 모듈.