KR20200034546A

KR20200034546A - 안테나 모듈

Info

Publication number: KR20200034546A
Application number: KR1020180145456A
Authority: KR
Inventors: 이유진; 김택우; 이선희; 장기원; 박현도
Original assignee: 주식회사 위츠
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2020-03-31
Also published as: KR102532887B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 절연 기판, 상기 절연 기판의 제1면에 배치되는 제1 나선형 배선과 상기 절연 기판의 제2면에 배치되는 다수의 선형 배선을 포함하는 제2 나선형 배선을 포함하는 제1 배선, 상기 절연 기판 내에 배치되어 상기 제1 나선형 배선과 상기 제2 나선형 배선을 직렬 연결하는 다수의 층간 접속 도체, 상기 절연 기판의 제1면을 통해 상기 다수의 선형 배선들의 단부를 연결하여 상기 제2 나선형 배선의 나선 구조를 완성하는 우회 경로, 및 상기 우회 경로가 배치된 영역을 따라 배치되며 적어도 일부가 상기 제1 배선의 중심 영역에 배치되는 제2 배선을 포함한다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것이다.

근래에 휴대 단말기에는 배터리를 충전하기 위해 전력을 무선으로 전송하는 시스템이나, 무선 태그(RFID), 근거리 통신(NFC), 마그네틱 보안 전송(MST) 등의 기능이 부가되고 있다.

그리고 이러한 기능들은 일반적으로 코일 형상의 안테나를 통해 수행되며, 이에 휴대 단말기에는 다수의 안테나들이 탑재되고 있다.

이처럼 다수의 코일들이 박형의 휴대 단말기에 탑재됨에 따라, 크기를 최소화하면서 높은 효율을 제공할 수 있는 안테나 모듈이 요구되고 있다.

한국공개특허 제2014-0090045호 (2014.07.18 공개)

본 발명의 목적은 휴대 단말기에 구비되는 안테나 모듈과 이를 구비하는 전자기기를 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 높은 효율을 제공할 수 있는 안테나 모듈을 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은, 절연 기판, 상기 절연 기판의 제1면에 배치되는 제1 나선형 배선과 상기 절연 기판의 제2면에 배치되며 일부 구간이 상기 절연 기판의 제1면을 경유하도록 구성되는 제2 나선형 배선을 포함하는 제1 배선, 및 상기 절연 기판의 제2면에 배치되며 상기 제2 나선형 배선이 상기 절연 기판의 제1면을 경유하는 구간을 따라 배치되는 제2 배선을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 절연 기판의 양면을 통해 직렬 구조로 배치되는 제1 배선의 중심에 제2 배선의 일부를 배치한다.

따라서 제1 배선에 의한 무선 충전의 효율 저하 없이 제1 배선의 중심 영역에서 제2 배선의 태그 인식률을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 평면도.
도 6은 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 7은 도 5의 B 부분을 확대하여 도시한 도면.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈의 평면도.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나 모듈의 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 더하여 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 실시예에 설명한 전자 기기는 휴대폰(또는 스마트폰)을 포함한다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 노트북이나 테블릿 PC, 웨어러블 기기(Wearable device) 등 휴대가 가능하며 무선 통신이 가능한 전자 기기라면 모두 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기는 무선 충전 장치로, 전력을 무선으로 전송하는 충전 기기(20)나, 전력을 무선으로 수신하여 저장하는 휴대 단말기(10) 일 수 있다.

휴대 단말기(10)는 단말기 본체(15)와 커버(11), 배터리(12) 및 안테나 모듈(100)을 포함한다.

커버(11)는 단말기 본체(15)에 결합되어 휴대 단말기(10)를 완성하는 후면 커버로, 배터리 교체 시 단말기 본체(15)로부터 분리되는 배터리 커버일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 단말기 본체(15)로부터 분리가 어려운 일체형 커버도 포함할 수 있다.

배터리(12)는 충, 방전이 가능한 2차 전지일 수 있으며, 휴대 단말기(10)에서 착탈 가능하게 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

안테나 모듈(100)은 단말기 본체(15)와 커버(11) 사이에 배치되며, 충전 기기(20)로부터 전송되는 전력을 수신한 후 배터리(12)에 공급하여 배터리(12)를 충전한다. 따라서 안테나 모듈(100)은 커버(30)의 내부면에 직접 부착되거나, 최대한 인접하게 배치될 수 있다.

충전 기기(20)는 휴대 단말기(10)의 배터리(12)를 충전시키기 위해 구비된다. 이를 위해 충전 기기(20)는 케이스(21) 내부에 전압 변환부(22)와 전력 송신 장치(200)를 구비할 수 있다.

전압 변환부(22)는 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환하여 전력 송신 장치(200)에 제공한다.

상기한 교류 전압이 전력 송신 장치(200)에 인가되면, 전력 송신 장치(200) 주변의 자기장이 변화된다. 이에 전력 송신 장치(200)와 인접하게 배치되는 휴대 단말기(10)의 배선부(110)에는 자기장의 변화에 따라 전압이 인가되고, 이로 인해 배터리(12)가 충전된다.

전력 송신 장치(200)는 전술한 안테나 모듈(100)과 유사하게 구성될 수 있다. 이에 전력 송신 장치(200)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 안테나 모듈(100)에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈의 평면도로, 모두 절연 기판의 제1면을 도시하고 있다. 여기서, 도 3은 절연 기판 제1면의 배선과 절연 기판 제2면의 배선을 함께 도시하였으며, 청색이 제1면의 배선을 의미하고 적색이 제2면의 배선을 의미한다. 그리고 도 4는 절연 기판의 제1면에 배치되는 배선만을 도시하였고, 도 5는 절연 기판의 제2면에 배치되는 배선을 투시하여 도시하였다.

또한 도 6은 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이고 도 7은 도 5의 B 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 배선부(110)를 포함한다.

배선부(110)는 기판의 형태로 구성된다. 보다 구체적으로, 배선부(110)는 절연 기판(111)과, 절연 기판(111)의 양면에 형성되는 통신 배선(150)을 포함할 수 있다.

절연 기판(111)은 일면 또는 양면에 회로 배선을 형성할 수 있는 기판으로, 예를 들어 절연 필름(예컨대 폴리이미드 필름)이 이용될 수 있다. 이 경우, 배선부(110)는 연성 기판(Flexible PCB)의 형태로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 양면에 회로 배선이 형성될 수 있다면 당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 종류의 기판(예를 들어 인쇄회로기판, 세라믹 기판, 유리 기판, 에폭시 기판, 연성 기판 등)이 선택적으로 이용될 수 있다.

통신 배선(150)은 절연 기판(111)의 양면에 배치된다.

통신 배선(150)은 절연 기판(111)의 양면을 이용하여 형성되며, 동박 등으로 형성된 회로 배선의 형태로 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 통신 배선(150)은 양면 동박적층판(CCL, Copper Clad Laminates)을 패터닝(patterning)하여 제조할 수 있다. 또한 필름과 같은 연성의 절연 기판 양면에 포토리소그래피(photolithography) 방식을 통해 형성할 수 있으며, 예를 들어 양면 구조의 FPCB(Flexible PCB)로 제조될 수 있다.

이에 따라 본 실시예의 배선부(110)는 두께가 매우 얇게 형성될 수 있다. 그러나 필요에 따라 다층 기판으로 제조되거나, 강성을 갖는 인쇄회로기판(PCB)의 형태로 제조하는 것도 가능하다.

본 실시예에 따른 통신 배선(150)은 박막의 금속층으로 형성되며, 제1 배선(130)과 제2 배선(140)을 포함한다.

제1 배선(130)과 제2 배선(140)은 서로 다른 근거리 통신을 수행하는 안테나 배선이다. 제1 배선(130)과 제2 배선(140)은 각각 무선 충전(Wireless Charging), 무선 태그(Radio Frequency Identification, RFID), 근거리통신(Near Field Communication, NFC), 마그네틱 보안전송(Magnetic secure transmission, MST) 중 어느 하나의 기능을 수행할 수 있다.

예컨대, 제1 배선(130)은 무선 충전용 안테나로 이용되는 통신 배선이고, 제2 배선(140)은 근거리 통신(NFC)용 안테나로 이용되는 통신 배선일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 배선(130)과 제2 배선(140)은 각각 코일 형상을 이루는 나선형 배선(131, 141)과, 나선형 배선(131, 141)의 단부에 연결되는 접속 패드(134, 154)를 포함한다.

나선형 배선(131, 141)은 중심으로 갈수록 직경이 작아지는 나선 형상(spiral shape)으로 배선이 형성되는 부분을 의미한다. 따라서 나선형 배선(131, 141)은 기본적으로 나선 형상을 형성하는 배선만을 의미한다. 그러나 본 실시예에서는 나선 형상의 단부에서 접속 패드(134, 154)로 연장되는 배선을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

접속 패드(134, 154)는 통신 배선(150)이 다른 구성 요소와 전기적으로 연결되는 접점의 기능을 갖는다. 따라서 나선형 배선(131, 141)의 단부와 연결되며, 외부 구성 요소와 물리적으로 접촉할 수 있도록 외부로 노출된다.

제1 배선(130)의 나선형 배선(131)은 절연 기판(111)의 양면에서 서로 마주보는 형태로 배치되며, 이에 따라 나선형 배선(131, 141)은 절연 기판(111)의 제1면에 형성된 제1 나선형 배선(131a)과 절연 기판(111)의 제2면에 형성된 제2 나선형 배선(131b)으로 구분된다. 제1 나선형 배선(131a)의 전체적인 외형은 제2 나선형 배선(131b)의 전체적인 외형과 유사하게 구성될 수 있다.

본 실시예에서 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)은 동일한 방향으로 나선이 형성된다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 배선부(110)를 제1면에서 바라볼 때, 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)은 동일한 방향(예컨대, 시계 방향)으로 코일이 권선되는 형태로 나선이 형성된다.

배선부(110)에 전류가 흐르는 경우에 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)에는 동일한 방향으로 전류가 흐르게 되며, 이로 인해 제1 나선형 배선(131a)에서 발생되는 자기장과 제2 나선형 배선(131b)에서 발생되는 자기장이 서로 보강되므로, 전력 수신 효율을 향상시킬 수 있다.

제2 나선형 배선(131b)은 다수의 선형 배선으로 구성된다. 각각의 선형 배선들은 양 단부를 구비하며, 상호 간에 이격 배치된다. 선형 배선들은 후술되는 우회 경로(132)를 통해 선형 배선들의 단부가 서로 연결되어 나선 구조를 완성한다. 이때 우회 경로(132)는 서로 다른 두 선형 배선의 단부를 연결한다. 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)은 중심부에서 층간 접속 도체(137)를 통해 직렬 구조로 연결된다. 여기서 중심부는 나선형 배선(131, 141)의 최내측 턴이 배치된 부분을 의미한다.

층간 접속 도체들(137)은 절연 기판(111)을 관통하는 형태로 절연 기판(111) 내에 배치되어 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)을 전기적으로 연결한다.

본 실시예에서 층간 접속 도체(137)는 다수개가 일렬로 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)을 연결할 수만 있다면 다양한 형태로 변형될 수 있다.

층간 접속 도체(137)는 절연 기판(111)에 관통 구멍을 형성한 후, 관통 구멍 내에 도전성 물질을 충진함으로써 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

한편 도시되어 있지 않지만, 통신 배선(150) 상에는 절연 보호층이 형성될 수 있다. 절연 보호층은 통신 배선(150)을 외부 환경으로부터 보호하며, 외부와 절연을 확보하기 위해 구비된다. 한편, 접속 패드(134, 154)는 외부 구성 요소와 접촉하며 외부 구성 요소와 전기적으로 연결된다. 따라서 접속 패드(134, 154) 상에는 절연 보호층이 부분적으로 제거되며, 이에 접속 패드(134, 154)는 적어도 일부가 외부로 노출된다.

제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)은 평면 상에서 나선 형상으로 형성되며, 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)의 중심에는 제1 배선(130)이 형성되지 않는 중심 영역(이하 내부 영역)이 구비된다.

한편, 일반적인 나선형 배선에서, 각 턴에 흐르는 전류는 표피 효과에 의해 배선의 표면을 따라 흐르게 된다. 또한, 배선들 간의 간섭에 의해 전류가 배선의 표면 전체에 고르게 흐르지 않고 일측으로 쏠린 형태로 흐르게 된다.

이로 인해 배선 내에 전류가 흐르지 못하는 영역이 발생하므로 도체(예컨대, 통신 배선)를 흐르는 전류의 양을 제한되고 저항 값이 증가하게 되어 최종적으로는 전력 수신 효율이 저하된다.

이에, 본 실시예에서는 전력 수신 효율이 저하되는 것을 억제하기 위하여 제1 배선(130)을 다수의 코일 가닥(도 4 및 도 5의 S1, S2, S3, S1’, S2’, S3’)으로 분할한다.

제1 배선(130)이 다수의 코일 가닥으로 구성됨에 따라, 제1 나선형 배선(131)과 제2 나선형 배선(141)도 각각 다수의 코일 가닥으로 구성되며, 제1 나선형 배선의 각 코일 가닥들(S1, S2, S3, 이하 제1 코일 가닥들)은 제2 나선형 배선의 각 코일 가닥들(S1’, S2’, S3’, 이하 제2 코일 가닥들)과 일대일(one-to-one)로 연결된다.

이에 따라 각 코일 가닥들(S1, S2, S3)은 나선형 배선(131)이 형성하는 나선 형상 내에서는 서로 전기적으로 연결되지 않으며, 나선 형상의 외측(예컨대, 접속 패드 또는 접속 패드와 인접한 위치)에서 서로 전기적으로 연결된다. 이처럼 본 실시예의 제1 배선(130)은 리츠선(Litz Wire) 형태로 구성될 수 있다.

이와 같이 하나의 배선을 여러 가닥으로 분할하면 표피 효과나, 전류의 쏠림 현상을 개선할 수 있다. 하지만 분할된 코일 가닥 수가 증가할수록 코일 가닥 간의 간격도 증가하게 되며, 이에 직류 저항도 증가하게 된다. 따라서 배선을 과도하게 많은 코일 가닥으로 분할하는 것은 오히려 효율을 저하시킬 수 있다.

이에 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제1 배선(130)은 3개의 코일 가닥으로 구성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 실시예에서 제1 코일 가닥들(S1, S2, S3)은 제1 배선(130)의 직경 방향을 따라 반대 순서로 각각 제2 코일 가닥들(S1', S2', S3')에 연결된다.

구체적으로, 제1 나선형 배선(131a)에서 가장 안쪽에 배치되는 코일 가닥(S1)은 층간 접속 도체(137)를 통해 제2 나선형 배선(131b)에서 가장 바깥쪽에 배치되는 코일 가닥(S3')과 연결되고, 제1 나선형 배선(131a)에서 가장 바깥쪽에 배치되는 코일 가닥(S3)은 층간 접속 도체(137)를 통해 제2 나선형 배선(131b)에서 가장 안쪽에 배치되는 제1 가닥(S1')과 연결한다.

그리고 제1 나선형 배선(131a)의 가운데 코일 가닥(S2)은 층간 접속 도체(137)를 통해 제2 나선형 배선(131b)의 가운데 코일 가닥(S2')과 연결된다.

이와 같이 구성됨에 따라, 층간 접속 도체(137)에 의해 제1 코일 가닥(S1, S2, S3)과 제2 코일 가닥(S1’, S2’, S3’)이 연결되는 코일 가닥의 길이는 3개가 모두 동일하게 구성된다. 따라서 특정한 코일 가닥에 임피던스가 편중되는 것을 억제할 수 있다.

제2 배선(140)은 제1 배선(130)의 나선형 배선(131)을 감싸는 형태로 제1 배선(130)의 외측에 배치되며, 적어도 일부가 제1 배선(130)의 내부 공간에 배치된다. 따라서 제2 배선(140)은 제1 배선(130)의 내부에 배치되는 확장 배선(142), 그리고 확장 배선(142)과 제1 배선(130)의 나선형 배선(131) 외측에 배치된 제2 배선(140)을 연결하는 2개의 인출 배선(144)을 포함한다.

확장 배선(142)은 제1 배선(130)의 내부 영역에서 태그 인식률이 감소하는 것을 방지하기 위해 구비된다. 즉, 확장 배선(142)이 제1 배선(130)의 내부 영역에 배치됨에 따라 확장 배선(142)을 통해 형성되는 자기장에 의해, 제1 배선(130)의 내부 영역에서 태그 인식률을 높일 수 있다.

확장 배선(142)은 제1 배선(130)의 최내측 턴과 인접하게 배치될 수 있으며, 이에 제1 배선(130)의 최내측 턴과 유사한 형상으로 배치될 수 있다.

확장 배선(142)의 양단은 각각 인출 배선(144)과 연결된다.

본 실시예에서 확장 배선(142)은 절연 기판(111)의 제2면에 배치되나 필요에 따라 절연 기판(111) 제1면에 배치될 수도 있다. 또한 절연 기판(111)의 양면을 모두 활용하여 배치하는 것도 가능하다.

인출 배선(144)은 확장 배선(142)의 양단에서 연장되며, 절연 기판(111)의 제2면에서 제1 배선(130)의 제2 나선형 배선(131b)을 반경 방향으로 가로지르도록 배치된다. 이를 위해 제2 나선형 배선(131b)은 인출 배선(144)이 배치된 부분에서 인출 배선(144)과 접촉하지 않도록, 반경 방향을 따라 나선 형상이 단절되며, 이에 제2 나선형 배선(131b)은 다수의 선형 배선으로 구성된다.

인출 배선(144)은 제2 나선형 배선(131b)과 접촉하지 않도록 제2 나선형 배선(131b)이 단절된 영역(이하, 단절 영역)에 배치된다.

본 실시예의 배선부(110)는 단절 영역에서 단절된 제2 나선형 배선(131b)을 전기적으로 연결하기 위해 우회 경로(132)를 포함한다.

우회 경로(132)는 절연 기판(111)의 제1면을 통해 선형 배선들의 단부를 서로 연결하여 제2 나선형 배선(131b)의 나선 구조를 완성한다. 즉, 단절 영역에 의해 선형 배선으로 구성되는 제2 나선형 배선(131b)은 절연 기판(111)의 제1면을 경유하는 우회 경로(132)를 통해 선형 배선들이 전기적으로 연결되어 나선 구조를 완성한다. 이에, 인출 배선(144)은 우회 경로(132)가 배치된 구간인 단절 영역을 따라 배치될 수 있다.

우회 경로(132)는 우회 배선(133)과 우회 비아(134)를 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 우회 배선(133)은 절연 기판(111)의 제1면에 배치되되, 제1면에 배치된 제1 나선형 배선(131a)과 일정 거리 이격 배치된다. 보다 구체적으로, 우회 배선(133)은 다수 개가 제1 나선형 배선(131a)의 각 턴들 사이(즉, 코일 가닥들 사이)에 배치된다. 또한 우회 배선(133)은 인접하게 배치되는 제1 나선형 배선(131a)의 코일 가닥들과 나란하게 배치된다.

제1 나선형 배선(131a) 중 우회 배선(133)과 나란하게 배치되는 구간은 다른 구간에 비해 선폭이 좁게 형성될 수 있다.

우회 배선(133)이 제1 나선형 배선(131a)의 각 코일 가닥들 사이에 배치됨에 따라, 우회 배선(133)이 배치된 영역은 제1 나선형 배선(131a)의 반경이 다른 영역의 반경보다 크게 형성된다.

우회 비아(134)는 절연 기판(111)을 관통하도록 배치되어 제2 나선형 배선(131b)과 우회 배선(133)을 연결한다. 이에 우회 비아(134)는 우회 배선(133)의 양 단에 각각 적어도 하나씩 배치된다. 또한 우회 비아(134)는 우회 배선(133)의 양단을 각각 서로 다른 선형 배선에 연결한다. 우회 배선(133)을 절연 기판(111)의 제2면에 투영하였을 때, 투영된 우회 배선(133)의 양 단부는 각각 적어도 일부가 단절 영역에 주변에 배치되는 선형 배선의 단부와 겹치도록 배치된다. 그리고 우회 비아(134)는 투영된 우회 배선(133)의 양 단부와 제2 나선형 배선(131b)이 겹치는 부분에 배치된다.

한편, 인출 배선(144)은 절연 기판의 제2면에서 우회 배선(133)이 배치된 경로를 따라 배치되며, 이에 우회 배선(133)과 인출 배선(144)은 절연 기판(111)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된다.

따라서 우회 배선(133)을 절연 기판(111)의 제2면에 투영하였을 때, 투영된 우회 배선(133)들은 각각 적어도 일부가 인출 배선(144)과 겹치도록 배치된다.

이상에서 설명한 본 실시예의 통신 배선(150)은 절연 기판(111)에서 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 통신 배선(150)의 적어도 일부가 절연 기판(111) 내에 매립되도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 절연 기판(111)의 양면을 통해 제1 나선형 배선(131a)과 제2 나선형 배선(131b)이 직렬 구조로 배치되며, 제1 배선(130)의 중심부에 제2 배선(140)의 일부를 배치한다.

따라서 제1 배선(130)에 의한 무선 충전의 효율 저하 없이 제1 배선(130)의 중심 영역에서 제2 배선(140)의 태그 인식률을 높일 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 안테나 모듈은 필요에 따라 자성부(102)를 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 자성부(102)는 편평한 판 형상(또는 시트 형상)으로, 배선부(110)의 일면에 배치되어 배선부(110)에 결합된다. 자성부(102)는 배선부(110)의 통신 배선(150)에 의해 발생하는 자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비된다. 이를 위해 자성부(102)는 자로가 용이하게 형성될 수 있는 재질로 형성되며, 예를 들어 페라이트 시트(ferrite sheet)가 이용될 수 있다. 또한 페라이트 분말이 함유된 수지를 배선부(110)의 일면에 도포하는 등 다양한 방법이 이용될 수 있다.

나노금속 리본..

한편, 도시되어 있지 않지만, 자성부(102)와 배터리(12) 사이에는 전자파나 누설 자속을 자폐하기 위해 필요에 따라 금속 시트를 더 부가하는 것도 가능하다. 금속 시트는 알루미늄(aluminum) 등으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 배선부(110)와 자성부(102)가 서로 견고하게 고정 접착되도록, 배선부(110)와 자성부(102) 사이에 접착부(104)가 개재될 수 있다.

접착부(104)는 배선부(110)와 자성부(102)의 사이에 배치되며, 자성부(102)와 배선부(110)를 상호 접합시킨다. 이러한 접착부(104)는 접착 시트(sheet)나 접착 테이프로 형성될 수 있으며, 배선부(110)나 자성부(102)의 표면에 접착제나 접착성을 갖는 수지를 도포하여 형성할 수도 있다.

또한 접착부(104)가 페라이트 분말을 함유하도록 구성하여 접착부(104)가 자성부(102)와 함께 자성을 갖도록 구성하는 것도 가능하다.

자성부(102)가 배선부(110)에 결합되는 경우, 자성부(102)는 배선부(110)의 나선형 배선(131)과 대면하도록 배치된다.

한편, 본 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 도우넛(Doughnut) 형상으로 형성되는 제1 나선형 배선(131) 중 우회 배선(133)이 배치된 영역이 다른 영역에 비해 반경이 크게 형성된다. 따라서 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 배선(130)의 제1 나선형 배선(131)은 우회 배선(133)이 형성된 부분에서 제1 배선(130)의 반경이 내경 측으로 확장되며, 이에 제1 배선(130)의 외측 윤곽은 원형이 유지된다. 여기서 내경 측이란 제1 나선형 배선(131)의 중심을 향하는 방향을 의미하고, 외경 측은 제1 나선형 배선(131)의 중심에서 외측을 향하는 방향을 의미한다.

그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형이 가능하다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈의 평면도로, 모두 절연 기판의 제1면을 도시하고 있다. 도 8은 절연 기판 제1면의 배선과 절연 기판 제2면의 배선을 함께 도시하였으며, 청색이 제1면의 배선을 의미하고 적색이 제2면의 배선을 의미한다. 그리고 도 9는 절연 기판의 제1면에 배치되는 배선만을 도시하였고, 도 10은 절연 기판의 제2면에 배치되는 배선을 투시하여 도시하였다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 배선부는 제1 배선(130)이 내경 측이 아닌, 외경 측으로 확장되도록 구성된다. 이 경우 제1 배선(130)의 내측 윤곽(내경 형상)은 대략 원형으로 유지된다.

또한 본 실시예에서 확장 배선(142)은 절연 기판(111)의 제1면과 제2면에 각각 한 턴씩 배치되어 층간 접속 도체(137)를 통해 직렬로 연결된다. 따라서 본 실시예의 경우, 확장 배선(142)은 제1 배선(130)의 나선형 배선(131) 내부 영역에서 2턴을 갖도록 구성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 절연 기판(111)의 제1면과 제2면에 각각 적어도 한 턴씩 배치하고 이를 직렬 또는 병렬로 연결하도록 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안테나 모듈의 평면도로, 모두 절연 기판의 제1면을 도시하고 있다. 도 11은 절연 기판 제1면의 배선과 절연 기판 제2면의 배선을 함께 도시하였으며, 청색이 제1면의 배선을 의미하고 적색이 제2면의 배선을 의미한다. 그리고 도 12는 절연 기판의 제1면에 배치되는 배선만을 도시하였고, 도 13은 절연 기판의 제2면에 배치되는 배선을 투시하여 도시하였다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 배선부는 2개의 인출 배선(144)이 서로 다른 방향을 향하도록 배치된다.

전술한 도 3에 도시된 실시예의 안테나 모듈(100)은 2개의 인출 배선(144)이 인접한 위치에서 나란하게 배치되며 모두 하나의 단절 영역 내에 배치된다.

그러나 본 실시예에 따른 배선부(110)는, 제2 나선형 배선(131b)에 2곳의 단절 영역이 구비된다. 이에 따라 우회 경로(132)도 2개가 구비되며, 2개의 인출 배선(144)은 2개의 우회 경로(132)를 따라 각각 분산 배치된다.

또 다른 실시 예로, 2개의 인출 배선(144) 중 하나는 절연 기판(111)의 제1면에 배치하고 다른 하나는 절연 기판(111)의 제2면에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우, 절연 기판(111)의 제1면에 배치된 제1 나선형 배선(131a)에도 단절 영역이 형성되므로, 제1 나선형 배선(131a)도 절연 기판(111)의 제2면을 경유하는 우회 경로를 구비하도록 구성될 수 있다.

이처럼 2개의 인출 배선(144)은 필요에 따라 다양한 형태로 이격 배치될 수 있다.

또한 본 실시예에서 인출 배선(144)이 분산 배치됨에 따라, 확장 배선(142)은 완전한 턴을 형성하지 않고 호(弧)형으로 형성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 실시예에서 인출 배선(144)은 제1 배선(130)을 직경 방향으로 가로지르는 형태로 배치된다. 동시에 인출 배선(144)과 확장 배선(142)은 제1 배선(130)의 외부에 배치되는 제2 배선(140, 이하 외측 배선)의 내부 공간을 양분하는 형태로 배치된다.

이러한 경우, 인출/확장 배선(144, 142)에 의해 발생되는 자기장과, 상기 외측 배선에 의해 발생되는 자기장 사이에 간섭이 발생하게 된다.

인출/확장 배선(144, 142)에 흐르는 전류의 방향과 외측 배선에 흐르는 전류의 방향이 동일한 경우 인출/확장 배선(144, 142)과 외측 배선 사이의 영역에서는 간섭에 의해 자기장이 감소할 수 있다. 반면에, 인출/확장 배선(144, 142)에 흐르는 전류의 방향과 외측 배선에 흐르는 전류의 방향이 반대인 경우 인출 배선(144)과 해당 외측 배선 사이의 영역에서는 간섭에 의해 자기장이 증가할 수 있다.

전술한 실시예들(예컨대 도 3 등)의 경우, 확장 배선(142)에서 흐르는 전류와 외측 배선에서 흐르는 전류가 동일한 방향으로 흐르게 되므로, 확장 배선(142)과 외측 배선 사이의 영역 전체에서 자기장이 감소될 수 있다.

그러나 본 실시예와 같이 인출 배선(144)을 분산 배치하고 확장 배선(142)을 호형으로 구성하는 경우, 일부 영역에서만 자기장이 감소하고 나머지 영역에서는 자기장이 증가할 수 있으므로 제2 배선(140)의 인식률을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100: 안테나 모듈
102: 자성부
110: 배선부
111: 절연 기판
130: 제1 배선
132: 우회 경로
133: 우회 배선
134: 우회 비아
140: 제2 배선
142: 확장 배선
144: 인출 배선
150: 통신 배선

Claims

절연 기판;
상기 절연 기판의 제1면에 배치되는 제1 나선형 배선과, 상기 절연 기판의 제2면에 서로 이격 배치되는 다수의 선형 배선을 포함하는 제2 나선형 배선을 포함하는 제1 배선;
상기 절연 기판의 제1면에 배치되는 우회 배선을 통해 상기 다수의 선형 배선들을 서로 연결하는 우회 경로;
상기 제1 배선의 중심부에서 상기 제1 나선형 배선의 단부와 상기 제2 나선형 배선의 단부를 연결하는 다수의 층간 접속 도체; 및
상기 절연 기판의 제2면에서 상기 우회 배선들이 배치된 경로를 따라 상기 우회 배선들과 마주보도록 배치되는 제2 배선;
을 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서, 상기 우회 경로는,
상기 절연 기판을 관통하도록 배치되어 상기 우회 배선의 양단을 각각 서로 다른 상기 선형 배선에 연결하는 우회 비아를 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서, 상기 우회 배선은,
다수개가 상기 제1 나선형 배선의 턴(turn) 사이에 배치되며, 상기 제1 나선형 배선과 일정 거리 이격 배치되는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 절연 기판의 제2면에 상기 우회 배선을 투영하는 경우, 투영된 상기 우회 배선의 양단은 상기 선형 배선의 단부와 겹치도록 배치되는 안테나 모듈.
제3항에 있어서, 상기 제1 나선형 배선은,
상기 우회 배선과 나란하게 배치되는 구간의 선폭이 다른 구간의 선폭보다 좁게 형성되는 안테나 모듈.
제1항에 있어서, 상기 제2 배선은,
상기 제1 배선의 중심 영역에 배치되는 확장 배선; 및
상기 확장 배선의 양단에서 연장되며 상기 우회 배선들이 배치된 경로를 따라 배치되는 적어도 2개의 인출 배선;
을 포함하는 안테나 모듈.
제6항에 있어서, 상기 확장 배선은,
상기 절연 기판의 제1면에 적어도 한 턴이 배치되고, 상기 절연 기판의 제2면에 적어도 한 턴이 배치되는 안테나 모듈.
제6항에 있어서,
상기 2개의 인출 배선은 각각 서로 다른 우회 경로를 따라 분산 배치되는 안테나 모듈.
제8항에 있어서,
상기 확장 배선은 호(弧)형으로 형성되는 모듈.
제4항에 있어서,
상기 제1 나선형 배선은 상기 우회 배선이 배치된 영역의 반경이 다른 영역의 반경보다 크게 형성되는 안테나 모듈.
제10항에 있어서,
상기 제1 나선형 배선은 도우넛 형상으로 형성되며, 상기 우회 배선이 배치된영역은 내경 측 또는 외경 측으로 돌출되도록 구성되는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 배선은 무선 충전용 안테나로 이용되고 상기 제2 배선은 근거리 통신(NFC)용 안테나로 이용되는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 나선형 배선은 서로 이격 배치되는 제1 코일 가닥들을 포함하고, 상기 제2 나선형 배선은 서로 이격 배치되는 다수의 제2 코일 가닥들을 포함하며,
각각의 상기 제1 코일 가닥들은 층간 접속 도체들을 통해 상기 제2 코일 가닥들과 일대일로 연결되는 안테나 모듈.
제13항에 있어서,
상기 제1 코일 가닥들은 상기 제1 배선의 직경 방향을 따라 반대 순서로 각각 상기 제2 코일 가닥들에 연결되는 안테나 모듈.
절연 기판;
상기 절연 기판의 제1면에 배치되는 제1 나선형 배선과, 상기 절연 기판의 제2면에 배치되며 일부 구간이 상기 절연 기판의 제1면을 경유하는 우회 경로로 구성되는 제2 나선형 배선을 포함하는 제1 배선; 및
상기 우회 경로가 배치된 구간을 따라 상기 절연 기판의 제2면에 배치되는 인출 배선을 포함하는 제2 배선;
을 포함하며,
상기 우회 경로는 상기 절연 기판의 제1면에서 상기 제1 나선형 배선과 이격 배치되는 안테나 모듈.
제15항에 있어서, 상기 제2 배선은,
상기 인출 배선에서 연장되어 제1 배선의 중심 영역에 배치되는 확장 배선을 포함하는 안테나 모듈.