KR20200053938A - 안테나 하우징 구조물 - Google Patents

안테나 하우징 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스부, 베이스부의 내부로 삽입되는 관통부, 관통부와 연결되면서 베이스부의 함몰된 상부에 삽입되는 연장부 및 연장부의 상부에 형성되는 커버부를 포함하고, 베이스부, 관통부, 연장부 및 커버부는 3D 프린터에 의해 제조되는 안테나 하우징 구조물을 제공한다.

Description

안테나 하우징 구조물{An antenna housing structure}
본 발명은 안테나 하우징 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 프린터에 의해 제조되는 안테나 하우징 구조물에 관한 것이다.
이동통신용 단말기(이하, '휴대폰'이라 한다)는 PDA, PMP, 스마트폰 등을 포함하며 이동하면서 언제 어디서나 지정된 상대방과 무선 접촉하여 통신하는 첨단 기술의 장비이다.
최근의 터치스크린(touch screen)을 구비한 스마트폰은 한쪽 면을 대형화된 표시부로 장식하고 두께를 얇게 하는 방식의 디자인으로 변화하고 있으므로 통신 이외의 다른 기능을 추가하여 다양한 부가서비스를 제공하기 어려운 실정이다.
특히, 휴대폰은 이동성을 높이기 위하여 소형이며 가볍고 휴대하기 편리해야 하고, 이동 중에 상대방과 무선 접촉하고 통신신호를 송수신하기 위하여 안테나(antenna: ANT)를 필요로 한다.
또한, 휴대폰은 휴대 중에 떨어뜨리는 경우에도 어느 정도는 파손 및 기능적인 손상이 없어야 하며, 그러기 위하여 케이스를 금속 계열인 SUS(질화열처리 스테인리스강)를 사용할 수 있다.
안테나는 통신에 사용하는 무선주파수의 파장 길이에 비례하는 전기적 길이를 하는 경우 송수신 이득 또는 안테나 이득이 가장 우수하고 대기 중에 노출되는 것이 일반적이며 형상에 따라 다이폴, 헬리컬, 루프, 야기 등등의 종류가 있다.
휴대폰은 모바일 뱅킹 기능을 부가서비스로 제공하면서 USIM 카드에 탑재된 전자화폐 또는 신용카드 기능을 지원하는 데이터를 비접촉 방식으로 송수신하기 위하여 비접촉식 결제 규격에서 정의된 13.56MHz 대역의 루프(loop) 안테나가 탑재되고, 이러한 루프안테나는 배터리 팩(pack)에 내장된 형태로 제공한다.
근거리 통신(NFC: Near Field Communicatio) 기술이 휴대폰에 도입 및 적용되면서 루프 안테나를 필요로 하게 되었으며, 루프안테나를 이용한 비접촉식 인터페이스는 무선 Reader/Writer, Card Emulation, P2P 기능을 지원하고 기술적 표준은 IOS 14443, ISO 18092 등의 규칙에 의한다.
그러나 스마트폰을 포함하는 휴대폰의 케이스가 SUS 등과 같은 금속 재질로 변경되면서 내장된 안테나의 성능이 크게 저하되고 특히, NFC 및 M-commerce(휴대폰을 이용한 전자상거래) 기능을 제공하는 안테나는 기능을 수행할 수 없다.
종래 기술에 의하여 휴대폰 케이스의 내부에 안테나를 내장하는 기술로 한국등록특허 제10-0944932호(2010.02.23.)'안테나가 내장된 이동통신 단말기 케이스 및 그 제조방법, 이동통신 단말기'가 있다.
이러한 종래기술은 휴대폰의 내부에 안테나를 내장하여 휴대폰의 크기와 무게 및 부피를 줄이고 외관을 간소화할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래기술의 휴대폰은 안테나와 회로기판 사이의 거리가 상대적으로 짧게 형성되기 때문에 통신신호의 원활한 송수신이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래기술의 휴대폰은 안테나와 합성수지에 의한 케이스를 이중사출 방식으로 성형하므로 이중 사출과정에서 가열된 사출액의 내부 열이 이종재질인 안테나를 2차로 가열하고, 가열된 안테나와 케이스를 구성하는 합성수지의 열팽창 계수 차이 등에 의하여 식는 과정에서 시간 차이가 발생하여 케이스에 뒤틀림 또는 우그러짐(이하, '뒤틀림'이라 한다)이 발생하는 문제가 있었다.
한편, 종래기술은 재질의 특성이 상이한 안테나와 합성수지를 이중 사출하므로 이중 사출된 부분에서 색상이 변하는 이색현상이 발생하는 문제가 있다.
(특허문헌 1) KR10-0944932 B1
(특허문헌 2) KR10-1198940 B1
본 발명이 해결하려는 과제는, 베이스부, 안테나의 기능을 수행하는 관통부와 연장부, 및 커버부를 모두 3D 프린터로 제조하는 안테나 하우징 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 연장부와 커버부의 높이를 최소화함에 따라 송수신되는 통신신호를 보다 원활하게 주거나 받을 수 있는 안테나 하우징 구조물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 안테나 하우징 구조물은, 베이스부, 상기 베이스부의 내부로 삽입되는 관통부, 상기 관통부와 연결되면서 상기 베이스부의 함몰된 상부에 삽입되는 연장부 및 상기 연장부의 상부에 형성되는 커버부를 포함하고, 상기 베이스부, 상기 관통부, 상기 연장부 및 상기 커버부는 3D 프린터에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버부의 높이는 1mm 이내이고, 상기 연장부의 높이는 2mm 이내이며, 상기 베이스부의 높이는 10mm 이내일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버부는 차광성을 지닌 소재로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버부는 상기 베이스부와 동일한 색상으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 관통부 및 상기 연장부는 도전성 재질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 관통부와 연장부는 적어도 2곳 이상에서 절곡될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연장부 중 어느 하나의 연장부는 상기 관통부와 수직하게 연결되고, 상기 연장부 중 어느 하나의 연장부와 다른 하나의 연장부는 서로 수직하게 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조물 하우징은 베이스부, 안테나의 기능을 수행하는 관통부와 연장부, 및 커버부를 모두 3D 프린터로 제조함에 따라 뒤틀림 현상 없이 원하는 제품을 정밀하게 구현할 수 있다.
또한, 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조물 하우징은 연장부와 커버부의 높이를 최소화함에 따라 송수신되는 통신신호의 송수신율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 3은 도 1의 B-B'선에 따른 단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물의 관통부 및 연장부를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물이 커넥터부와 전기적으로 연결되는 것을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물이 플레이트부의 상부에 순서대로 적층되는 과정을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 3D 프린팅 기술은 빛으로 원료를 굳혀 입체 모형을 만드는 광경화 적층 방식(Photo　Curing　Process), 노즐에 플라스틱 수지를 분사하는 폴리젯 방식(Polyjet, Process), 분말 형태의 소재를 베드(bed)에 도포한 후 레이저를 비춰 원하는 부분만 굳히는 레이저 소결 방식(Laser　Sintering　Process), 노즐에 열이나 압력을 가해 원료를 뽑아내는 압출 방식을 포함하며, 이외에 종이나 유리를 소재로 하는 것도 가능하다.
특히, 광경화 적층 방식의 SLA(Stereo　Lithography　Apparatus), 또는　DLP(Digital　Light　Processing), 레이저 소결 방식의 (SLS,　Selective　Laser Sintering), 압출 방식의 FDM(Fused　Deposition Modeling, 용융 적층 모델링)를 적용할 수 있다.
1. 구성요소의 설명
이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물(100)에 대해서 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물을 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 단면을 도시한 것이고, 도 3은 도 1의 B-B'선에 따른 단면을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물의 관통부 및 연장부를 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물(100)은 베이스부(110), 관통부(120), 연장부(130) 및 커버부(140)를 포함하고, 베이스부(110), 관통부(120), 연장부(130) 및 커버부(140)는 3D 프린터에 의해 제조된다.
베이스부(110)는 직육면체 형상을 지니고, 베이스부(110)의 높이(L4)는 10mm 이내로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 베이스부(110)의 상면 중 일부는 연장부(130)가 삽입될 수 있도록 함몰되어 있다. 이때, 베이스부(110)의 함몰된 높이(L3)는 베이스부(110)로 삽입되는 연장부(130)의 높이(L2)와 커버부(140)의 높이(L1)를 합한 것과 같고, 연장부(130)의 높이(L2)와 커버부(140)의 높이(L1)에 따라 달라진다.
베이스부(110)의 상면은 연장부(130) 및 커버부(140)가 순서대로 적층되면서 커버부(140)의 상면과 동일평면을 이룰 수 있다.
도 3을 참조하면, 베이스부(110)의 하면 중 일부는 개방될 수 있다. 또한, 베이스부(110)의 하면은 베이스부(110)의 상면 및 하면을 관통하면서 삽입되는 관통부(120)의 일단과 동일평면을 이룰 수 있으며, 이때의 관통부(120)의 일단은 외부로 노출되도록 위치한다.
관통부(120)는 베이스부(110)의 내부로 삽입되며, 도전성 재질일 수 있다. 도 3을 참조하면, 관통부(120)는 연장부(130)의 높이(L2)와 동일하게 형성될 수 있다.
연장부(130)는 관통부(120)와 연결되면서 베이스부(110)의 함몰된 상부에 삽입되며, 관통부(120)와 마찬가지로 도전성 재질로 형성된다. 이에 따라 연장부(130)는 관통부(120)로부터 인가되는 전기적인 통신신호를 전달받을 수 있다.
또한, 연장부(130)의 높이(L2)는 2mm 이내로 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 연장부(130)는 제1 연장부재(131) 및 제2 연장부재(132)를 포함한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 연장부(130) 중 어느 하나의 연장부는 관통부(120)와 수직하게 연결되고, 연장부(130) 중 어느 하나의 연장부와 다른 하나의 연장부는 서로 수직하게 연결된다.
보다 구체적으로 제1 연장부재(131)는 직육면체 형상을 지닐 수 있다. 또한, 제1 연장부재(131)는 함몰된 베이스부(110)의 상면에 삽입되고, 커버부(140)의 하부에 위치한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 연장부재(131)는 제2 연장부재(132)와 수직하게 연결되고, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 연장부재(131)는 관통부(120)와 수직하게 연결되며, 제1 연장부재(131)의 측면은 베이스부(110)로 둘러싸일 수 있다.
제2 연장부재(132)는 제1 연장부재(131)와 마찬가지로 직육면체 형상을 지닐 수 있으며, 제2 연장부재(132)도 함몰된 베이스부(110)의 상면에 삽입되고, 커버부(140)의 하부에 위치한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 연장부재(132)는 제1 연장부재(131)와 수직하게 연결되고, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 연장부재(132)는 관통부(120)와 수직하게 연결되며, 제2 연장부재(132)의 측면은 베이스부(110)로 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 관통부(120)와 연장부(130)가 2곳에서 절곡되는 것으로 설명하였으나, 전술한 관통부(120)와 연장부(130)는 적어도 2곳 이상에서 절곡될 수 있다.
커버부(140)의 높이(L1)는 1mm 이내인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 커버부(140)는 3D 프린터에 의해 제조되므로 현재 기술적으로 가능한 범위 내에서 구현 가능하다. 만약, 커버부(140)의 높이(L1)가 매우 얇게 형성되어 커버부(140)의 하부에 있는 연장부(130)가 비칠 경우, 커버부(140)는 베이스부(110)와 동일하게 어두운 색상으로 구성될 수 있다.
커버부(140)는 연장부(130)의 상부에 형성된다. 또한, 커버부(140)는 차광성을 지닌 소재로 구성될 수 있다. 이때, 커버부(140)의 소재는 베이스부(110)와의 결합을 고려하여 베이스부(110)와 동일한 소재로 적용되는 것이 바람직하다.
다만, 상기한 바와 같이 커버부(140)와 베이스부(110)의 소재를 일치시키지 못할 경우, 커버부(140)는 베이스부(110)와 동일한 색상으로 구성될 수 있다. 상기한 이유는 커버부(140)와 베이스부(110)의 통일된 외관을 고려하기 위함이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물이 커넥터부와 전기적으로 연결되는 것을 도시한 것이다.
플레이트부(10)는 제품이 만들어지는 곳으로서, 3D 프린터에서 용융되어 분사되는 필라멘트가 플레이트부(10)의 상부로 적층됨에 따라 제품이 생산된다.
회로부(20)는 전자제품의 부품 간 회로를 연결할 때 전선을 사용하지 않고 보드에 회로를 그려 전기를 통할 수 있게 만든 회로기판으로서, 특히 딱딱한 고체 판에 회로를 그린 것을 경성인쇄회로기판(PCB), 구부러지는 특성을 갖춘 것을 연성인쇄회로기판(FPCB) 중 어느 하나인 인쇄회로기판일 수 있다.
커넥터부(30)는 회로부(20)와 전기적으로 연결되는 구성요소로서, 도 5에 도시된 바와 같이 관통부(120)와 전기적으로 연결될 수 있도록 회로부(20) 상에 위치하는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 외부로 노출된 관통부(120)의 일단은 플레이트부(10)와 전기적으로 연결되는 커넥터부(30)와 접하면서 전기적으로 연결된다.
관통부(120)와 연결부(130)는 안테나의 구성요소로서, 외부로부터 전송되는 전자기파가 커넥터부(30)를 통해 회로부(20)로 전달되도록 수신하는 역할을 한다.
보다 구체적으로 전술한 커버부(140)의 높이(L1)는 1mm 이내이고, 연장부(130)의 높이(L2)는 2mm 이내이며, 베이스부(110)의 높이(L4)는 10mm 이내인 특징은 안테나와 후술되는 회로부(20)의 원활한 송수신과 직접적인 관련이 있다. 일반적으로 안테나는 회로부(20)와 멀리 떨어져 있을수록 통신신호의 송수신이 잘되는 특성을 가지고 있기 때문에 안테나의 기능을 수행하는 연장부(130)와 회로부(20)의 거리가 멀리 떨어질수록 통신신호의 송수신이 원활하게 이루어질 수 있다.
이를 위해 본 발명에서는 회로부(20)와 연장부(130)의 거리를 최대한 멀리 떨어뜨리기 위한 방안으로 커버부(140)의 높이(L1)를 최소화하였으며, 안테나의 기능을 수행하는 연장부(130)의 높이(L2) 역시 최소화하였다.
2. 3D 프린터에 의해 제조되는 제조방법의 설명
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물(100)의 제조방법을 설명하되, 구성요소의 설명은 구체적으로 상술된 것을 참고하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물이 플레이트부의 상부에 순서대로 적층되는 과정을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 하우징 구조물(100)의 제조방법은, 3D 프린터의 필라멘트가 용융되면서 안테나 하우징 구조물(100)을 제조하는 방법으로서, 플레이트부(10)의 상부에 베이스부(110)가 형성되는 단계, 베이스부(110)의 상면 및 하면이 개방된 공간으로 관통부(120)가 형성되는 단계, 베이스부(110)의 함몰된 공간으로 연장부(130)가 형성되는 단계 및 연장부(130)의 상부에 커버부(140)가 형성되는 단계를 포함한다.
또한, 베이스부(110), 관통부(120), 연장부(130) 및 커버부(140)는 모두 3D 프린터에 의해 제조되고, 용융된 필라멘트는 겔(gel) 상태이므로 관통부(120), 연장부(130) 및 커버부(140)의 각각의 구성요소가 충분히 경화된 후 다른 구성요소를 적층하는 것이 바람직하나, 동시에 진행하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명의 안테나 하우징 구조물의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 플레이트부
20 : 회로부
30 : 커넥터부
100 : 안테나 하우징 구조물
110 : 베이스부
120 : 관통부
130 : 연장부
131 : 제1 연장부재
132 : 제2 연장부재
140 : 커버부

Claims (7)

  1. 베이스부;
    상기 베이스부의 내부로 삽입되는 관통부;
    상기 관통부와 연결되면서 상기 베이스부의 함몰된 상부에 삽입되는 연장부; 및
    상기 연장부의 상부에 형성되는 커버부;를 포함하고,
    상기 베이스부, 상기 관통부, 상기 연장부 및 상기 커버부는 3D 프린터에 의해 제조되는,
    안테나 하우징 구조물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 커버부의 높이는 1mm 이내이고, 상기 연장부의 높이는 2mm 이내이며, 상기 베이스부의 높이는 10mm 이내인,
    안테나 하우징 구조물.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 커버부는 차광성을 지닌 소재로 구성되는,
    안테나 하우징 구조물.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 커버부는 상기 베이스부와 동일한 색상으로 구성되는,
    안테나 하우징 구조물.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 관통부 및 상기 연장부는 도전성 재질인,
    안테나 하우징 구조물.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 관통부와 연장부는 적어도 2곳 이상에서 절곡되는,
    안테나 하우징 구조물.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 연장부 중 어느 하나의 연장부는 상기 관통부와 수직하게 연결되고,
    상기 연장부 중 어느 하나의 연장부와 다른 하나의 연장부는 서로 수직하게 연결되는,
    안테나 하우징 구조물.
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