KR20220065639A - 안테나 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나 모듈을 구성하는 플라스틱 재질의 사출물의 일면에 안테나 방사체를 형성하고 사출물의 타면에 금속 재질의 그라운드를 배치시킴으로써, 그라운드를 형성하는데 소요되는 시간을 단축시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나 모듈을 구성하는 플라스틱 재질의 사출물의 일면에 안테나 방사체를 형성하고 사출물의 타면에 금속 재질의 그라운드를 배치시킴으로써, 그라운드를 형성하는데 소요되는 시간을 단축시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.

무선 통신 단말기는 안테나를 필수적으로 포함해야 하는데, 기존에 사용되어 왔던 외장형 안테나는 외관을 해치고 사용자의 불편을 초래하는 바 최근에는 내장형 안테나에 관한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.

한편, 최근 무선 통신 단말기의 기본이 되는 통화 기능뿐만 아니라 멀티미디어 데이터 통신에 대한 수요가 급증하고 있고, 이에 따라 LTE, 5G 통신용 안테나, 무선 근거리 통신망을 위한 WiFi 안테나, 블루투스(Bluetooth) 안테나, NFC 안테나, GPS 수신용 안테나, 무선 충전용 안테나, 광대역 안테나 등 다수의 안테나가 구비되는 무선 통신 단말기가 요구되고 있다.

이러한 안테나는 사출물 식각 후 도금 방식을 이용하여 사출물의 일(Top)면에 방사 회로 패턴을 형성하고 타(Bottom)면에 그라운드 패턴을 형성하여 구현되는데,그라운드 패턴 영역의 경우 방사 회로 패턴 영역에 비해 대면적이어서 그라운드 패턴을 식각하고 도금하는 공정이 오래 걸려 공정 택타임(Tact-Time)이 증가하는 문제가 있었다.

한국등록특허공보10-1595026호(2016.02.11)

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 안테나 모듈을 구성하는 플라스틱 기반의 사출물의 일면에 안테나 방사체를 형성하고 사출물의 타면에 금속 재질의 그라운드를 배치시킴으로써, 그라운드를 형성하는데 소요되는 시간을 단축시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 단말기에 배치되어 신호를 송/수신하는 안테나 모듈로서, 절연 재질의 사출물의 일면에 형성되는 안테나; 상기 사출물의 타면에 구비되는 금속 재질의 그라운드; 및 상기 그라운드의 단부로부터 외측으로 돌출되어 연장 형성되는 연장부;를 포함하며, 상기 연장부는 복수개로 형성되고, 상기 연장부 중 적어도 어느 하나는 상기 무선 통신 단말기 내부에 구비되는 고정부에 고정되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈을 제공한다.

상기 안테나는 상기 사출물에 레이저를 이용하여 패터닝한 후 도금되어 형성될 수 있다.

상기 안테나는 MID(Molded Interconnection Device) 공법에 의해 형성될 수 있다.

상기 안테나는 UWB(Ultra Wide Band) 안테나일 수 있다.

상기 안테나와 상기 그라운드는 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 안테나와 상기 그라운드는 상기 사출물에 의한 간극에 의해 커플링되어 연결될 수 있다.

상기 그라운드는 Cu를 포함할 수 있다.

상기 기판의 일면에는 AP(Application Processor)가 구비되며, 상기 그라운드는 상기 AP에 밀착되도록 고정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 안테나 모듈을 구성하는 플라스틱 기반의 유전체 사출물의 일면에 안테나 방사체를 형성하고 사출물의 타면에 금속 재질의 그라운드를 배치시킴으로써, 그라운드를 형성하는데 소요되는 시간을 단축시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 그라운드를 금속 재질로 구현함으로써 안테나 방사체의 지향성을 향상시키고 신호 잡음(Noise)을 차폐하여, 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 변형예를 설명하기 위한 참고도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수개의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 안테나 모듈을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 참고도로서, 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 모듈은 무선 통신 단말기에 배치되어 신호를 송/수신한다.

본 실시예에 따른 안테나 모듈은 안테나(100) 및 그라운드(200)를 포함할 수 있다.

안테나(100)는 사출물(50)의 일면에 형성될 수 있다.

사출물(50)은 절연성의 재질로 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 사출물(50)은 내후성과 내충격성 및 기계적 강도를 유지하기 위해 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트(PC)등 합성 수지 재질로 이루어질 수 있으며,이때 사출물(50)은 안테나(100) 캐리어(carrier)일 수 있으나, 사출물(50)의 재질과 종류는 이에 한정되는 것은 아니다.

안테나(100)는 사출물(50)의 일면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서 '일면'이란 도면상 사출물(50)의 '윗면'일 수 있다.

안테나(100)는 신호(예컨대, 무선 통신 신호)의 송수신을 위해 사용되며 PCB에 의해 급전되어 신호를 공간으로 방사하는 구성으로서, 사출물(50)의 일면에 형성되어 무선 신호를 송/수신한다.

이때, 안테나(100)는 사출물(50)의 일면에 레이저를 이용하여 패터닝한 후 도금이나 인쇄 등의 방법으로 형성될 수 있으며, LDS(Laser Direct Structure) 공법으로 형성될 수 있다. LDS 공법이란 비전도성이며 화학적으로 안정한 중금속 복합체를 포함하는 재질로 구조물을 형성하고, 구조물의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저,엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 구조물의 화학적 결합을 해체하여 금속 시드를 노출시킨 후,구조물을 금속화(metalizing)하여 구조물의 레이저 노출 부위에 도전성 물질을 형성하는 공법을 의미한다.

한편, 안테나(100)는 MID(Molded Interconnect Device) 공법에 의해 형성될 수 있다.

MID(Molded Interconnection Device) 공법은 플라스틱 성형품 등의 소정의 부재 상에 도전성 회로를 형성하는 3차원형상의 회로부품으로, 자유적인 3차원성을 살림으로써 기계적 기능을 갖게 하거나, 전기적 기능을 갖게 한다.

안테나(100)가 LDS 또는 MID 공법으로 형성되는 경우 패턴이 레이저에 의해 식각되어 형성됨으로써 패턴 형성의 자유도가 향상되어 복잡한 형태의 패턴 구현이 가능한 장점이 있다.

이때, 안테나(100)는 무선 신호의 송/수신 성능 향상을 위해 사출물(50)에 복수개가 서로 이격되어 형성될 수 있으며, 내부에 일부가 트리밍(trimming)되는 슬롯(120)이 형성될 수 있다.

이때, 안테나(100)는 패치형 안테나(100) 또는 UWB(Ultra Wide Band) 안테나(100)일 수 있다.

한편, 안테나(100)는 사출물(50)의 일면에 형성되는 도전성 라인(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1을 참고하면, 도전성 라인(110)은 안테나(100)와 연결되어 절곡 형성될 수 있으며, 안테나(100)가 복수개로 형성되는 경우 안테나(100)의 개수에 대응하여 도전성 라인(110) 또한 복수개로 형성될 수 있다.

도전성 라인(110)은 LDS 또는 MID 공법으로 형성될 수 있으며, 안테나(100)의 패턴 형성 공정과 같은 공정에서 이루어질 수 있다.

그라운드(200)는 사출물(50)의 타면에 구비될 수 있다.

이때, 그라운드(200)는 사출물(50)의 일면에 형성되는 안테나(100)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 그라운드(200)와 안테나(100)는 비아 홀에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 그라운드(200)와 안테나(100)의 전기적 연결 방식은 이에 한정되는 것은 아니고 커넥터 구조 등 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 그라운드(200)와 안테나(100)는 안테나와 사출물(50)에 의한 간극에 의해 커플링되어 연결될 수 있다. 구체적으로, 사출물(50)의 일면에 안테나(100)가 형성되고 타면에 그라운드(200)가 구비되므로, 안테나(100)와 그라운드(200)는 사출물(50)의 두께만큼 서로 간극되게 되고 사출물(50)은 유전체 재질로 형성되므로, 이러한 간극 구조에 의해 안테나(100)와 그라운드(200)가 커플링되어 연결되는 것이다.

본 실시예의 경우 안테나(100)가 사출물(50)의 일면에 형성되고 그라운드(200)가 사출물(50)의 타면에 구비되는 것을 기준으로 설명하였으나, 이와 달리 안테나(100)가 사출물(50)의 타면에 형성되고 그라운드(200)가 사출물(50)의 일면에 형성되는 것도 가능하다.

그라운드(200)는 전도성을 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 그라운드는 Cu(구리)를 포함할 수 있다. 다만, 그라운드(200)는 이에 한정되는 것은 아니고 SUS, Al(알루미늄), Clad Metal의 다양한 재질로 형성될 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 안테나 모듈에 포함되는 그라운드(200)는 종래 기술과 달리 판상의 금속 재질의 부재나 금속 시트(sheet)가 사출물(50)의 타면에 구비됨으로써 형성될 수 있다. 그라운드(200)는 사출물(50)의 타면에 점착제, 점착시트 등의 점착물질이 도포되어 점착되거나, 용접 등의 방식에 위해 구비될 수 있으며, 사출물(50)의 사출시 인서트 사출되어 구비되는 것도 가능하다.

본 실시예에 따르면 사출물(50)의 타면에 형성되는 그라운드(200)를 종래의 사출물(50) 식각 후 도금 방식이 아닌 별도의 금속 부재를 구비시킴으로써 형성함으로써, 대면적의 그라운드(200) 영역을 식각하고 도금하는 공정을 제거하여 공정 택타임을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 실시예에 따르면 안테나(100)와 그라운드(200)가 사출물(50)을 사이에 두고 안테나(100)는 사출물(50)의 일면에, 그라운드(200)는 사출물(50)의 타면에 서로 이격되도록 형성되어, 안테나(100)로 부터 방사되는 신호의 방향성을 개선한다. 구체적으로, 안테나 모듈에 의해 무선 신호 송신시 안테나(100)에서 방사되는 신호의 일부가 사출물(50)을 향해 방사될 수 있는데, 사출물(50)의 타면에 형성되는 그라운드(200) 에 의해 사출물(50) 방향으로 방사되는 신호가 반사되어 다시 사출물(50)의 일면을 향해 방사된다. 이와 같이 방사 신호의 그라운드(200)에 의한 반사에 의해 무선 신호의 지향성이 개선되어 방사 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 실시예에 따르면 금속 재질의 그라운드(200)에 의해 안테나(100)에 의해 발생하는 신호 잡음(Noise)을 흡수하여, 무선 통신 장치 내부의 금속 구조물(예를 들어, 칩셋)에 의한 와전류를 감소시킴으로써, 안테나(100)의 방사 성능을 향상시킬 수 있다.

이때, 그라운드(200)의 단부에는 외측으로 돌출되어 연장되는 연장부(210)가 형성될 수 있으며, 연장부(210)는 무선 통신 단말기에 구비되는 고정부(15)에 구비될 수 있다. 이때, 고정부(15)는 케이스(10)와 접촉되어 무선 통신 단말기의 케이스(10)의 내벽으로부터 내측으로 돌출되어 형성될 수 있으며, 케이스(10)와 일체로서 형성되는 것도 가능하다. 또한, 고정부(15)는 케이스(10)와 별도로 무선 통신 단말기 내부에 위치할 수 있으며, 일정한 부피를 가지는 절연 재질의 또 다른 사출물일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 변형예로서, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈이 무선 통신 단말기에 구비된 상태에서 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 방향에 따른 단면도이다.

본 실시예에 따른 무선 통신 단말기는 케이스(10) 및 기판(20)을 포함할 수 있으며, 케이스(10)는 무선 통신 단말기의 외형을 형성하며, 내부에 기판(20), 배터리 등의 전자 부품이 구비되는 내부 공간을 형성할 수 있다.

연장부(210)는 일정한 면적을 가지고 돌출 형성되고, 사출물(50)의 타면 방향으로 하향 절곡되게 연장 형성될 수 있다. 이때, 연장부(210)의 절곡 높이는 후술할 기판(20)에 실장되는 AP(30)의 높이에 대응되도록 형성될 수 있다.

또한, 연장부(210)는 복수개로 형성될 수 있으며, 고정 수단(250)에 의해 고정부(15)에 결합될 수 있다. 구체적으로, 연장부(210)의 일부에 중공의 고정홀(215)이 형성되고 고정부(15)의 일면에 고정홀(215)에 대응되는 고정홈(미도시)이 형성되며, 볼트 등의 고정 수단(250)이 고정홀(215)을 관통하여 고정홈(미도시)에 나사 결합됨으로써 연장부(210)가 고정부(15)에 고정되는 것이다. 이때, 그라운드(200)의 연장부(210)는 고정 수단(250)이 아닌 납땜에 의해 무선 통신 단말기 내부에 고정되는 것도 가능하다.

한편, 기판(20)의 일면에는 AP(30)(Aplication Processor)가 구비되며, 그라운드(200)는 AP(30)에 밀착되도록 기판(20)의 일면에 고정될 수 있다. 본 실시예에서 AP(30)란 CPU(연산처리장치), Modem, GPU(그랙픽처리장치), 메모리(RAM), VPU(Video Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor), ISP(Image Signal Processor) 등을 포함하는 다양한 칩셋을 의미할 수 있다.

일반적으로 AP(30)는 기판(20)에 실장되어 고정되나, 경우에 따라서는 AP(30)의 고정이 제대로 이루어지지 않거나 외부 충격 등에 의해 AP(30)가 기판(20)으로부터 이탈되는 경우가 발생할 수 있다. 본 실시예의 경우 그라운드(200)가 AP(30)에 밀착되도록 연장부(210)에 의해 기판(20)에 결합됨으로써 AP(30)를 단단히 고정하여 외부 충격 등에 의해 AP(30)가 기판(20)으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 무선 통신 단말기에 포함되는 AP(30)는 무선 통신 단말기의 핵심 부품으로서 연산 처리과정에서 열이 발생할 수 있는데, 본 실시예의 경우 안테나 모듈에 포함되는 금속 재질의 그라운드(200)가 AP(30)와 밀착되도록 구비됨으로써 AP(30)에서 발생하는 열을 전도하고 대면적의 그라운드(200) 영역으로 확산하여 AP(30)에서 발생하는 열을 방열시킬 수 있다.

이때, 연장부(210)는 케이스(10)와 접촉하도록 구비될 수 있다. 즉, 케이스(10)와 접촉되도록 형성되는 고정부(15)에 연장부(210)가 고정되어 고정부(15)를 매개로 하여 연장부(210)가 케이스(10)와 연결되도록 구비되는 것이다.

이때, AP(30)에서 발생하는 열이 그라운드(200)에 의해 열전도되어 확산되는 과정에서 일부 열이 연장부(210) 및 고정부(15)를 지나 케이스(10)를 통해 외부로 방출됨으로써 그라운드(200)에 의한 방열 효과를 향상시킬 수 있다. 이때, 케이스(10)가 금속 재질로 이루어지는 경우 케이스(10)에 의한 열 전달량이 증가되어 방열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 안테나 모듈을 구성하는 플라스틱 기반의 유전체 사출물의 일면에 안테나를 형성하고 사출물의 타면에 금속 재질의 그라운드를 배치시킴으로써, 그라운드를 형성하는데 소요되는 시간을 단축시켜 생산 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 그라운드를 금속 재질로 구현함으로써 안테나의 방사 지향성을 향상시키고 신호 잡음(Noise)을 차폐하여, 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

10: 케이스
15: 고정부
20: 기판
30: AP(Application Processor)
50: 사출물
100: 안테나
110: 도전성 라인
120: 슬롯
200: 그라운드
210: 연장부
215: 고정홀
250: 고정 수단

Claims (8)

1. 무선 통신 단말기에 배치되어 신호를 송/수신하는 안테나 모듈로서,
   절연 재질의 사출물의 일면에 형성되는 안테나;
   상기 사출물의 타면에 구비되는 금속 재질의 그라운드; 및
   상기 그라운드의 단부로부터 외측으로 돌출되어 연장 형성되는 연장부;를 포함하며,
   상기 연장부는 복수개로 형성되고, 상기 연장부 중 적어도 어느 하나는 상기 무선 통신 단말기 내부에 구비되는 고정부에 고정되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 안테나는 상기 사출물에 레이저를 이용하여 패터닝한 후 도금되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 안테나는 MID(Molded Interconnection Device) 공법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 안테나는 UWB(Ultra Wide Band) 안테나인 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 안테나와 상기 그라운드는 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 안테나와 상기 그라운드는 상기 사출물에 의한 간극에 의해 커플링되어 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 그라운드는 Cu를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 기판의 일면에는 AP(Application Processor)가 구비되며, 상기 그라운드는 상기 AP에 밀착되도록 고정되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.

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