KR20230119918A - 무선 통신용 3차원 코일 안테나의 벤딩 구조를 포함하는 차량용 스마트 카드 키 및 그 제조 방법 - Google Patents

무선 통신용 3차원 코일 안테나의 벤딩 구조를 포함하는 차량용 스마트 카드 키 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키는, 무선 충전이 가능한 초박형 배터리가 탑재되어, 차량과 무선 통신을 수행하는 회로 기판;을 포함하고, 상기 회로 기판은 차량과의 무선 통신 시스템에 사용되는 3차원 코일 안테나를 수용하며, 상기 3차원 코일 안테나의 형상에 대응하도록, 상기 회로 기판의 일정 영역이 개구되어 형성되는 3차원 코일 안테나 수용부;를 포함한다.

Description

무선 통신용 3차원 코일 안테나의 벤딩 구조를 포함하는 차량용 스마트 카드 키 및 그 제조 방법{A vehicle smart card key for reducing the thickness by bending the wireless communication coil antenna and a method of manufacturing it}
본 발명은 차량용 스마트 카드 키 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 무선 통신용 3차원 코일 안테나의 벤딩 구조를 포함하는 차량용 스마트 카드 키 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 문을 개폐하거나 차량의 엔진을 작동시키기 위해 열쇠를 이용하는 방법과 같은 기계적인 방법을 사용하였다.
한편, 최근에는 열쇠를 이용하지 않고도 간단하게 시동 버튼을 누르는 동작으로 차량의 엔진이 작동될 수 있도록 하는 것도 가능해졌으며, 더 나아가, 통신기술이 발달함에 따라 스마트 카드 키 시스템이 도입되고 있다.
상기 스마트 카드 키 시스템은 사용자의 편의성을 증대시키고, 차량의 도난사고 등을 방지하기 위한 것으로, 사용자가 스마트 카드 키를 휴대하여 별도의 키 삽입이나 조작 없이도 고유 식별 정보를 내장하고 있는 스마트 카드 키가 차량에 탑재된 전자제어장치(ECU; Electronic Control Unit)와 무선으로 암호화 통신을 수행하여 정당한 사용자에게만 차량의 문을 개폐하거나 차량 엔진의 작동을 수행하는 시스템이다.
상술한 바와 같이, 차량용 스마트 카드 키는 사용자가 휴대하기 위하여 지갑이나 가방 등에 수납이 용이하도록, 될 수 있는 한 얇게 제작되는 것이 동 기술 분야의 새로운 과제로 대두되고 있다.
이에 따라, 차량용 스마트 카드 키는 교체가 용이하고 지름이 작은 단추형 배터리(코인형, 원형)이 아닌 초박형 배터리를 탑재하여 배터리 구조로 인한 스마트 카드 키의 두께를 최소화하고, 가능한 한 지갑이나 가방 등에 쉽게 집어넣어 보관이 가능하도록 최대한 얇게 제작되는 방법을 채택하였다.
그리고, 현재 차량용 스마트 카드 키는 PCBA 상부에 차량과 무선 통신을 수행하는 시스템에 사용되는 3차원 코일 안테나를 단순 적층 결합하는 방식으로 제작되고 있고, 여기서, 3차원 코일 안테나는 두개의 통신방식을 사용하여 양방향 통신을 하며, LF(Low Frequency) 안테나와 RF(Radio Frequency) 안테나를 사용하여 차량과 스마트 카드 키의 인증과 각종 데이터처리를 수행한다.
이러한 차량용 스마트 카드 키는 차량의 바디 컨트롤 유닛(body control unit, 이하 BCU)과 통신하면서 운전석과 조수석 및 후방 트렁크 도어 영역 부근에 차량 소유자인 운전자 이외의 사람이 접근하여 각 도어를 개방하려는지 여부를 판별하기도 하며, 3차원 안테나는 BCU에 내장된 코일 안테나와 통신하기 위한 1차원 코일이 3개 내장되어 있고, 이러한 1차원 코일은 각각 X, Y, Z축 방향 입출력 데이터 및 신호 수신용일 수 있다.
그러나, 이러한 1차원 코일이 복수, 즉 적어도 3개 이상 내장된 기존의 3차원 안테나 내장 차량용 스마트 카드 키는 자연히 두께 및 부피가 커지므로 사용자의 휴대상 불편함을 수반하는 문제점이 있다.
예를 들어, 0.3T(0.3mm) 두께의 PCBA 상부에 1.6T(1.6mm) 두께의 무선 통신용 3차원 코일 안테나를 그대로 적층했을 경우, 차량용 스마트 카드 키의 인레이 만으로 합산 1.9T(1.9mm)가 되어 차량용 스마트 카드 키를 구성하는 각 시트를 추가 부착하면 최종적으로는 차량용 스마트 카드 키가 전체적으로 2.3T(2.3mm)로서 두꺼워지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 무선 충전이 가능한 초박형 배터리가 탑재되는 차량용 스마트 카드 키의 내부에 무선 통신용 3차원 코일 안테나를 수용하는 3차원 코일 안테나 수용부를 가공하고, 벤딩 처리한 무선 통신용 3차원 코일 안테나를 3차원 코일 안테나 수용부에 결합함으로써, 무선 통신용 3차원 코일 안테나의 벤딩 처리 및 수용부 결합에 의한 두께를 저감한 차량용 스마트 카드 키 및 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키는, 무선 충전이 가능한 초박형 배터리가 탑재되어, 차량과 무선 통신을 수행하는 회로 기판;을 포함하고, 상기 회로 기판은 차량과의 무선 통신 시스템에 사용되는 3차원 코일 안테나를 수용하며, 상기 3차원 코일 안테나의 형상에 대응하도록, 상기 회로 기판의 일정 영역이 개구되어 형성되는 3차원 코일 안테나 수용부;를 포함한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키의 제조 방법은, 배터리의 열팽창에 의한 외관변형을 방지하기 위해, 하부 프린팅 시트, 완충 시트, 회로 기판, 초박형 배터리, 미들 시트 및 상부 프린팅 시트를 준비하는 단계; 상기 미들 시트에, 상기 미들 시트의 일정 영역이 초박형 배터리의 형상에 대응하며, 상기 미들 시트의 하부를 밀링 공정에 의해 제1 함몰 깊이 및 제2 함몰 깊이로 개구되는 배터리 수용부를 가공하는 단계; 상기 회로 기판의 일정 영역이 3차원 코일 안테나의 형상에 대응하며, 상기 회로 기판을 밀링 공정에 의해 개구되는 3차원 코일 안테나 수용부를 가공하는 단계; 및 상기 하부 프린팅 시트, 상기 완충 시트, 상기 회로 기판, 상기 초박형 배터리, 상기 미들 시트 및 상부 프린팅 시트를 순서대로 적층하고, 프레스 처리를 수행하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신용 3차원 코일 안테나를 벤딩 처리하여 차량용 스마트 카드 키의 전체 두께를 저감할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 통신용 3차원 코일 안테나를 벤딩 처리하여 PCBA 상의 수용부에 결합함에 따라, 무선 통신용 3차원 코일 안테나의 벤딩된 두께만큼 스마트 카드 키의 두께가 저감되어 보다 얇고, 사용자 편의성을 향상시키는 차량용 스마트 카드 키 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 미들 시트 및 배터리 수용부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열팽창에 의한 초박형 배터리의 열팽창 현상을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신용 3차원 코일 안테나의 평면도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 회로 기판에 결합된 무선 통신용 3차원 코일 안테나의 측면도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 회로 기판의 3차원 코일 안테나 수용부를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 상부 페라이트 시트 및 하부 페라이트 시트를 각각 나타내는 도면이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)의 사시도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)의 분해 사시도를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)는, 하나 이상의 시트 또는 레이어(층)을 포함하여, 복수의 프레스 공정에 의해 압착 고정되어 형성되며, 차량의 키 제어를 위한 회로 기판, 배터리, 센서 및 소정의 입출력장치가 내장된 것으로, 차량과의 무선 통신을 수행하며, 원격무선출입 기능, 차량 도어의 락킹 또는 언락킹 기능, 트렁크 도어의 언락킹 기능, 패닉 기능, 상태 정보 점등 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있고, 무선 충전이 가능한 초박형 배터리(130)의 온도에 의한 열팽창에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)의 외관변형을 완충 시트(150)로 방지하여 그 두께를 최소화하면서도 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다.
이를 구현하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)는, 상부 프린팅 시트(110), 미들 시트(120), 초박형 배터리(130), 회로 기판(140), 완충 시트(150) 및 하부 프린팅 시트(160)를 포함한다. 본 도면에서는, 상술한 구성요소들만을 기재하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 차량용 스마트 카드 키(100)의 상기 기능 구현을 위한 터치 입력부, 스위치 입력부, LED부 등의 다른 구성요소들이 더 추가될 수 있고, 부가 기능을 위해 디스플레이부, 생체 센서부 등이 추가로 포함될 수 있다.
여기에서, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)는 미리 정의된 기준에 따른 규격 사이즈와 두께에 맞게 제조될 수 있고, 각 시트의 사이즈와 두께는 차량용 스마트 카드 키(100)의 동작과 무선 통신 감도 등에 맞는 최적의 두께로 결정되어 결합되도록 구현될 수 있다.
먼저, 회로 기판(140)은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)의 기능을 구현하기 위해 내장되는 코어 부재로서, 상기 회로 기판(140)에 탑재되는 초박형 배터리(130)의 전력을 이용하여, 차량 ECU 시스템과의 무선 통신, 입출력 정보 제어 및 차량 제어 기능을 수행하는 하나 이상의 칩(chip) 모듈이 구비된 PCBA 회로를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키(100)의 몸체는 각 시트들의 프레스 결합에 의해 형성되며, 지갑에 넣어 보관되는 통상의 신용카드의 사이즈와 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 프린팅 시트(110), 상기 미들 시트(120), 상기 완충 시트(150) 및 상기 하부 프린팅 시트(160)의 크기 및 형상은 직사각형 형태의 제 1 크기 및 제 1 형상으로 동일하게 형성될 수 있다.
이에 반해, 상기 회로 기판(140)은 상기 제 1 크기보다 작게 형성될 수 있으며, 상기 미들 시트(120) 및 상기 완충 시트(150)에 의해 보호되는 형태로 차량용 스마트 카드 키(100)의 내부에 내장될 수 있다.
예를 들어, 상기 상부 프린팅 시트(110) 및 하부 프린팅 시트(160)는 다양한 색상을 가진 직사각형 또는 원형의 형상으로 프린팅될 수 있으며, 상기 차량용 스마트 카드 키(100)의 복제를 방지하는 홀로그램 문양이 인쇄되는 시트일 수 있다.
그리고, 상기 회로 기판(140)에는 3차원 코일 안테나(141)가 수용될 수 있고, 상기 3차원 코일 안테나(141)는 차량과 무선 통신을 수행하는 시스템에 사용될 수 있으며, 이를 무선 통신용 3차원 코일 안테나라고도 할 수 있다.
이러한 상기 회로 기판(140)은 상기 3차원 코일 안테나(141)를 수용할 수 있도록 상기 3차원 코일 안테나(141)의 형상에 대응하며, 상기 회로 기판(140)의 일정 영역이 개구되어 형성되는 3차원 코일 안테나 수용부(142)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회로 기판(140)에 탑재되는 상기 초박형 배터리(130)는 무선 충전이 가능하며, 초박형 배터리 몸체부(130a)와 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)에 연결되어 상기 초박형 배터리(130)의 전압을 결정하는 양극 및 상기 초박형 배터리(130)에 전류가 흐르도록 하는 음극을 가지는 초박형 배터리 연결부(130b)로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 초박형 배터리(130)는 고온(약 60도 이상)의 환경에서 전해액의 미세한 열팽창에 의한 외관변형이 발생될 수 있는 통상의 배터리로 구성될 수 있다. 예를 들어, 리튬전지의 경우, 리튬이온이 양극과 음극 사이를 잘 이동할 수 있도록 하는, 전해액을 포함하는 배터리일 수 있다.
이에 따라, 상기 차량용 스마트 카드 키(100)의 외관변형을 최소화하기 위해 상기 회로 기판(140)의 하부에 상기 완충 시트(150)가 결합될 수 있다. 상기 완충 시트(150)는 초박형 배터리(130)가 열팽창되어 상기 회로 기판(140)의 하부가 휘어져서 돌출되는 경우, 돌출되는 부분만큼 함몰 변형되어, 차량용 스마트 카드 키(100)의 외관변형을 최소화한다.
여기에서, 상기 완충 시트(150)는 에폭시 수지, 실리콘 러버 등 배터리 변형의 완충 기능을 제공하는 다양한 소재를 사용할 수 있다.
제 1 실시 예로, 상기 완충 시트(150)의 소재로 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 에폭시 수지의 경우, 통상 비스페놀A와 에피클로로하이드론을 촉매하에 중합을 시켜서 에폭시 수지를 제조하며, 에폭시와 경화제를 일정 비율로 섞어 완충물질층을 제작할 수 있다.
여기에서, 상기 에폭시 수지는 기계적, 화학적 물성이 우수하고, 가공성도 좋아 다양한 용도로 쓰일 수 있다. 주로 접착제, 도료, 라이닝 등의 분야에 널리 쓰일 수 있으며, 스티커나 열쇠고리 등의 표면에 부어 입체감을 갖는 연질 스티커의 재료로도 쓰일 수 있는 것으로, 본 발명의 실시 예에 따른 초박형 배터리(130)의 열팽창에 의한 상기 회로 기판(140)의 변형을 흡수하고, 전체적인 상기 차량용 스마트 카드 키(100)의 외관을 유지시키도록 한다.
제 2 실시 예로, 상기 완충 시트(150)의 소재로 실리콘 러버를 사용할 수 있다. 상기 실리콘 러버의 경우 실리콘으로 이루어진 고무로, 디메틸 실란디올을 축합시켜 제작하며, 절연성, 내열성, 내화학성 및 유연성이 우수한 특성을 가진다.
여기에서, 상기 실리콘 러버의 우수한 절연성, 내열성, 유연성 및 내화학성의 강점을 활용함에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 초박형 배터리(130)의 열팽창에 의한 상기 회로 기판(140)의 변형을 흡수하고, 전체적인 상기 차량용 스마트 카드 키(100)의 외관을 유지시키도록 한다.
그리고, 상기 미들 시트(120)는 별도의 조립형 커버 없이도 상기 초박형 배터리(130)를 밀착 커버할 수 있으면서도, 그 열팽창에 의한 변형은 방지되도록 형성된 단일의 몸체를 일체형으로 구성하는 시트로 형성될 수 있으며, 이를 일체형 커버리스 시트라고도 할 수 있다.
이러한 미들 시트(120)는 상기 초박형 배터리(130)를 상부에서 압착 고정할 수 있도록 상기 초박형 배터리(130) 및 초박형 배터리(130)가 탑재된 회로 기판의 소자 형상에 대응하는 평판으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 미들 시트(120)의 일정 영역이 상기 초박형 배터리(130)의 형상에 대응하며, 상기 미들 시트(120)의 하부가 개구되어 형성되는 배터리 수용부를 포함할 수 있다.
상기 미들 시트(120) 상부에는 상부 프린팅 시트(110)가 적층될 수 있으며, 상술한 구성요소들은 시트 정합 및 프레스 처리에 의해 하나의 카드 몸체를 형성하도록 가공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 미들 시트 및 배터리 수용부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3(a)는 미들 시트의 하부를 도시한 도면으로서, 도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 미들 시트(120)의 배터리 수용부(121)는 초박형 배터리 몸체부(130a) 및 초박형 배터리 연결부(130b)를 포함하는 초박형 배터리(130)를 수용한다.
이를 위해, 미들 시트(120)의 배터리 수용부(121)는 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)를 수용하는 제 1 수용부(121a) 및 상기 초박형 배터리 연결부(130b)를 수용하는 제 2 수용부(121b)를 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제 1 수용부(121a) 및 상기 제 2 수용부(121b)는 초박형 배터리(130)의 각 초박형 배터리 몸체부(130a) 및 초박형 배터리 연결부(130b)의 형상에 따라 서로 상이한 높이의 수용 구조 형태를 각각 가질 수 있다.
또한, 상기 배터리 수용부(121)의 상기 제 1 수용부(121a) 및 상기 제 2 수용부(121b)는 상술한 바와 같이 초박형 배터리(130)의 각 초박형 배터리 몸체부(130a) 및 초박형 배터리 연결부(130b)의 형상에 따라 제1 함몰 깊이 및 제2 함몰 깊이로 개구되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)는 60도 이상의 고온 환경에서 배터리 내부의 전해액이 미세한 열팽창에 의해 부풀어 올라 외관변형을 일으킬 수 있으며, 상기 초박형 배터리 연결부(130b)의 형상 및 높이에 따라 형성되는 상기 제 2 수용부(121b)에 의해, 상기 초박형 배터리 연결부(130b)가 보호되며, 전극 구조물로서 상기 초박형 배터리 연결부(130b)는 온도에 의한 팽창이 거의 이루어지지 않아 고온 환경에서도 고정된 외형을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 미들 시트(120)의 배터리 수용부(121)에서 일단에 위치한 상기 제 1 수용부(121a)는 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)의 사전 설정된 팽창 두께를 고려하여 일정한 팽창 보호 유격을 가지는 고정구조를 가질 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 상기 초박형 배터리 연결부(130b)는 전극 구조물로서 온도에 따른 팽창이 거의 이루어지지 않으므로, 상기 미들 시트의 배터리 수용부(121)에서 타단에 위치한 상기 제 2 수용부(121b)는 상기 초박형 배터리 연결부(130b)의 전극 두께를 고려하여 맞춤형 구조로 형성될 수 있다.
도 3(b)는 도 3(a)의 상기 미들시트(120)의 배터리 수용부(121) 측면 사시도이다.
도 3(b)를 참조하면, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a) 두께를 D1, 상기 초박형 배터리 연결부(130b)의 두께를 D2, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)가 상기 제 1 수용부(121a)에 커버되어 상기 초박형 배터리(130)의 상부가 전체적으로 수용되었을 때의 상기 제 1 수용부(121a)와 상기 초박형 배터리 몸체부(130a) 사이의 유격거리를 m이라고 할 수 있다.
그리고, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)와 상기 초박형 배터리 연결부(130b)의 두께는 D1 - D2 만큼의 차이가 발생할 수 있으며, 이를 커버하도록 대응하여, 상기 제 1 수용부(121a) 및 제 2 수용부(121b)는 D1 - D2 + m 만큼의 차이가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 수용부(121a)는 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)의 상부를 전체적으로 커버하며, 상기 초박형 몸체부(130a)의 팽창 두께를 고려한 일정한 팽창 보호 유격을 가지도록 D1 + m 만큼의 제1 함몰 깊이로 형성될 수 있다.
또한, 제2 수용부(121b)는 상기 초박형 배터리 연결부(130b)의 상부를 전체적으로 커버하도록 상기 초박형 배터리 연결부(130b)의 전극 두께 D2 만큼의 제2 함몰 깊이로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제 1 수용부(121a)의 제1 함몰 깊이는 상기 제 2 수용부(121b)의 제2 함몰 깊이보다 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)와 상기 초박형 배터리 연결부(130b)간의 두께 차이에 따라 깊게 형성될 수 있다.
예를 들어, 열팽창에 의한 상기 초박형 배터리(130)의 두께 변화를 고려하여 상기 제 1 수용부(121a)와 상기 초박형 배터리 몸체부(130a) 사이의 유격거리 m은 대략 0.1mm 내지 0.2mm 사이의 범위인 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)의 두께가 0.45mm이고, 초박형 배터리 연결부(130b)의 두께가 0.05mm인 초박형 배터리(130)를 사용할 경우, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)와 상기 초박형 배터리 연결부(130b)간의 0.4mm 만큼의 두께 차이가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 수용부(121a) 및 제 2 수용부(121b)는 열팽창에 의한 상기 초박형 배터리(130)의 두께 변화를 고려하여 0.4mm + 0.1mm 내지 0.4mm + 0.2mm 만큼의 두께 차이가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 수용부(121a)는 0.45mm + m 만큼의 제1 함몰 깊이로 형성될 수 있으며, 상기 제 2 수용부(121b)는 0.05mm의 두께를 고려한 제2 함몰 깊이로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 열팽창에 의한 초박형 배터리의 열팽창 현상을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초박형 배터리(130)는 미들 시트(120)의 배터리 수용부(121)에 의해 보호되며, 회로 기판(140)에 적층될 수 있고, 상기 회로 기판(140)은 완충 시트(150)에 적층될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 초박형 배터리(130)는 60도 이상의 고온 환경에서 배터리 내부의 전해액이 미세한 열팽창에 의해, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)가 상기 제 1 수용부(121a)와 상기 초박형 배터리 몸체부(130a) 사이의 유격거리 m만큼 팽창할 수 있으며, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)의 상부가 상기 제 1 수용부(121a)에 커버되어 전체적으로 수용될 수 있다.
또한, 상기 초박형 배터리(130)가 고온 환경에서의 열팽창에 의해, 상기 회로 기판(140)이 상기 회로 기판(140)의 하부가 휘어져서 돌출될 수 있으며, 돌출되는 부분만큼 함몰 변형되고, 함몰 변형되는 만큼 상기 완충 시트(150)가 흡수하여 차량용 스마트 카드 키(100)의 외관변형을 최소화할 수 있다.
다음은 본 발명의 회로 기판(140)과 3차원 코일 안테나(141)의 실시 예를 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신용 3차원 코일 안테나의 평면도를 도시한 도면이다.
도 5는 회로 기판(140)의 일정 영역에 수용되는 3차원 코일 안테나(141)의 평면도로서, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 3차원 코일 안테나(141)는 상기 회로 기판(140)의 일정 영역에 수용되며, 차량과 무선 통신을 수행하는 시스템에 사용될 수 있다.
보다 상세하게, 상기 3차원 코일 안테나(141)는 차량 시스템과 양방향 통신을 하며, 3차원 코일 안테나를 사용하여 차량과 스마트 카드 키의 인증과 각종 데이터처리를 수행한다.
또한, 예를 들어, 3차원 코일 안테나를 이용한 스마트 카드 키는 차량으로부터 떨어진 일정 거리에서 LF(Low Frequency)로 데이터를 수신하여, 상기 스마트 카드 키의 유무에 따라 상기 차량의 도어의 개폐를 결정하고, 상기 수신한 데이터가 정상일 경우 RF(Radio Frequency)로 데이터를 상기 차량으로 송신하여, 차량이 LOCK, UNLOCK, TRUNK, PANIC과 같은 작동을 수행할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이, 차량과 무선 통신을 수행하는 시스템에 이용되는 상기 3차원 코일 안테나(141)는 3차원 코일 안테나 바디부(141a) 및 차량용 스마트 카드 키(100)의 전체 두께를 줄이는 제1 리드부(141b), 제2 리드부(141c), 제3 리드부(141d) 및 제4 리드부(141e)의 각각의 벤딩 리드부(141b, 141c, 141d, 141e)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 3차원 코일 안테나 바디부(141a)는 일정 두께로 형성되는 입체 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 3차원 코일 안테나 바디부(141a)의 각 모서리에는 상기 벤딩 리드부(141b, 141c, 141d, 141e)가 배치되고, 회로 기판(140)과 상기 벤딩 리드부(141b, 141c, 141d, 141e)와의 벤딩 결합에 의해, 상기 차량용 스마트 카드 키(100)의 전체 두께를 줄일 수 있도록, 일정 두께 만큼 벤딩 처리될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 리드부(141b) 내지 제4 리드부(141e)의 벤딩 리드부가 각각 경사지게 절곡되는 형상으로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 회로 기판에 결합된 무선 통신용 차원 코일 안테나의 측면도를 도시한 도면이다.
먼저, 종래 기술로서의 도 6(a)를 참조하면, 도 6(a)와 같이 적층 형식으로 회로 기판(140)상에 3차원 코일 안테나의 리드부(141b, 141c, 141d, 141e)가 수평하게 배치되는 경우, 상기 회로 기판(140)의 하부 공간이 발생되고, 이로 인해 차량용 스마트 카드 키(100)의 전체 두께는 3차원 코일 안테나(141)의 두께에 하부 공간 영역을 포함하는 D3와 같이 두껍게 형성되게 된다.
그러나, 도 6(b)를 참조하면, 도 6(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 코일 안테나(141)의 측면도로서, D4 만큼의 두께로 벤딩 처리될 수 있다. 여기서, 벤딩 처리는, 상기 벤딩 리드부(141b, 141c, 141d, 141e)의 중간 부분을 계단 형상으로 경사지게 절곡 또는 만곡시키는 방식으로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 중간 부분이 D4만큼의 높이로 경사지게 형성된 계단형의 절곡부 또는 만곡부를 갖는 상기 벤딩 리드부(141b, 141c, 141d, 141e)가 3차원 코일 안테나(141)의 각 모서리 부분에 각각 형성될 수 있다.
이러한 상기 중간 부분의 경사에 따라, 상기 3차원 코일 안테나(141)의 모서리 연결부 높이와, 3차원 코일 안테나 수용부(142)에 결합되는 부착 지점 높이는 상이하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 3차원 코일 안테나(141)의 모서리 연결부 높이는 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142)에 결합되는 부착 지점 높이보다 낮은 것이 바람직할 수 있으며, 상기 3차원 코일 안테나(141)와 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142) 결합에 의한 상기 차량용 스마트 카드 키(100)의 두께가 일정 크기 저감될 수 있다.
이에 따라, 예를 들어, 바디부(141a)가 1.9T(1.9mm)만큼의 두께를 가진 상기 3차원 코일 안테나(141)를 0.3T(0.3mm)만큼의 두께를 가진 회로 기판(140)에 부착하는 방식으로 결합하더라도, 종래 기술과 같이 합산된 2.2T(2.2mm)와 달리, 회로 기판의 공간 영역을 D4인 0.3T(0.3mm)만큼 저감한 1.9T(1.9mm)의 두께를 가지는 회로 기판 인레이가 본 발명의 실시 예에 따른 벤딩 구조에 의해 형성될 수 있다.
여기에서, 제1 리드부(141b) 내지 제4 리드부(141e)를 포함하는 벤딩 리드부를 0.3T(0.3mm)만큼의 두께로 벤딩 처리하여 상기 회로 기판(140)에 부착 하는 방식으로 결합할 경우, 0.3T(0.3mm)만큼의 두께가 저감된 인레이가 형성될 수 있으며, 0.3T(0.3mm)만큼 차량용 스마트 카드 키(100)의 전체 두께도 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 회로 기판의 3차원 코일 안테나 수용부를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 회로 기판(140)에는 초박형 배터리(130)가 탑재되고, 3차원 코일 안테나(141)의 형상에 대응하며, 상기 회로 기판(140)의 일정 영역이 개구되어 형성되는 3차원 코일 안테나 수용부(142)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142)는 3차원 코일 안테나 바디부(141a)의 형상에 대응하는 바디 수용부(142a) 및 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142)의 각 모서리에 형성된, 상기 제1 리드부(141b), 제2 리드부(141c), 제3 리드부(141d) 및 제4 리드부(141e)의 벤딩 구조를 수용하도록 돌출 개구된 벤딩 리드 수용부(142b, 142c, 142d, 142e)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 3차원 코일 안테나(141)의 3차원 코일 안테나 바디부(141a)는 입체 형상의 일정 두께를 가지도록 형성될 수 있으며, 상기 3차원 코일 안테나 바디부(141a)의 형상에 대응하는 상기 바디 수용부(142a)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 리드부(141b) 내지 제4 리드부(141e)는 상기 바디 수용부(142a)의 각 모서리에 위치하고, 벤딩 처리되어 돌출 형성될 수 있으며, 상기 제1 리드부(141b) 내지 제4 리드부(141e)의 형상에 대응하는 돌출 개구된 벤딩 리드 수용부(142b, 142c, 142d, 142e)가 상기 제1 리드부(141b) 내지 제4 리드부(141e)에 각각 형성될 수 있다.
따라서, 상기 회로 기판(140)의 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142)에 상기 3차원 코일 안테나(141)가 적절한 형태로 결합될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 스마트 카드 키 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 하부 프린팅 시트(160), 완충 시트(150), 회로 기판(140), 초박형 배터리(130), 미들 시트(120) 및 상부 프린팅 시트(110)를 준비한다(S101).
여기에서, 상기 초박형 배터리(130)가 탑재된 회로기판(140)은 상기 미들 시트(120) 및 상기 완충 시트(150)에 의해 보호되는 형태로 차량용 스마트 카드 키(100)의 내부에 내장될 수 있다.
그리고, 상기 미들 시트(120)의 일정 영역이 초박형 배터리(130)의 형상에 대응하며, 상기 미들 시트(120)의 하부를 밀링 공정에 의해 제1 함몰 깊이 및 제2 함몰 깊이로 개구되는 배터리 수용부(121)를 가공한다(S103).
이에 따라, 상기 미들 시트(120)의 일정 영역에는 밀링 공정으로 초박형 배터리 몸체부(130a)의 열팽창에 의한 외관변형에 대응하는, 제1 함몰 깊이로 제 1 수용부(121a)를 가공할 수 있다.
또한, 상기 제 1 수용부(121a)는 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)의 형상에 따라, 수용 구조 형태를 가질 수 있으며, 상기 초박형 배터리 몸체부(130a)를 커버하고, 상기 초박형 몸체부(130a)의 팽창 두께를 고려한 일정한 팽창 보호 유격을 가지도록 가공될 수 있다.
그리고, 상기 미들 시트(120)의 일정 영역에는 밀링 공정으로 초박형 배터리 연결부(130b) 두께에 대응하는, 제2 함몰 깊이로 제 2 수용부(121b)를 가공할 수 있다.
여기에서, 제 2 수용부(121b)는 상기 초박형 배터리 연결부(130b)의 형상에 따라, 수용 구조 형태를 각각 가질 수 있으며, 상기 초박형 배터리 연결부(130b)는 전극 구조물로서 온도에 의한 팽창이 거의 이루어지지 않아 전극 두께를 고려하여 맞춤형 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 회로 기판(140)의 일정 영역이 3차원 코일 안테나(141)의 형상에 대응하며, 상기 회로 기판을 밀링 공정에 의해 개구되는 3차원 코일 안테나 수용부(142)를 가공한다(S105).
여기에서, 상기 회로 기판(140)의 일정 영역은 밀링 공정으로 상기 3차원 코일 안테나(141)의 형상에 대응하도록 개구되는 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142)가 가공되어, 상기 3차원 코일 안테나(141)가 결합될 수 있다.
또한, 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142)는 3차원 코일 안테나 바디부(141a)의 형상에 대응하는 바디 수용부(142a) 및 상기 3차원 코일 안테나 수용부(142)의 각 모서리에 형성된, 상기 제 1 리드부(141b) 내지 제 4 리드부(141e)의 벤딩 구조를 수용하도록 돌출 개구된 벤딩 리드 수용부(142b)로 가공될 수 있다.
그리고, 상기 하부 프린팅 시트(160), 상기 완충 시트(150), 3차원 코일 안테나(141)가 미리 결합된 상기 회로 기판(140), 상기 초박형 배터리(130), 상기 미들 시트(120), 상기 상부 프린팅 시트(110)를 순서대로 적층하고, 프레스 처리를 수행한다(S107).
여기에서, 프레스 처리에 따라 상기 각 시트, 초박형 배터리(130) 및 3차원 코일 안테나(141)가 미리 결합된 회로 기판(140)은 견고하게 부착될 수 있으며, 하나의 차량용 스마트 카드 키(100)의 몸체를 구성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 상부 페라이트 시트 및 하부 페라이트 시트를 각각 나타내는 도면이다.
도 9(a)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 회로 기판(140)상의 무선 충전 회로 영역상에는 상부에서 무선 충전 회로 영역 방향으로 작용하는 전자기장를 차폐하기 위한 상부 페라이트 시트(171)가 적층 형성될 수 있다.
그리고, 도 9(b)를 참조하면, 하부 프린팅 시트(160)와 회로 기판(140) 사이에는 상기 회로 기판(140)의 무선 충전 회로 영역을 제외한 일부 영역의 전자기장을 차폐하는 하부 페라이트 시트(172)가 더 적층될 수 있다.
이러한 상부 페라이트 시트(171) 및 하부 페라이트 시트(172)의 구성은 무선 충전 코일의 무선 충전이 이루어지는 동안의 발열을 최소화할 수 있으면서도, 무선 충전 기능 및 차량용 스마트 카드 키(100)의 전체적인 동작은 유지될 수 있도록 한다.
특히, 상부 페라이트 시트(171) 및 하부 페라이트 시트(172)는 연자성체 금속 분말 시트와 수지가 혼합 형성되는 형태로 구성될 수 있으며, 이는 별도의 접착제 없이도 150도 이상의 고온 프레스 처리에 의해, 회로 기판(140) 및 초박형 배터리(130)상에 사전 접착 처리될 수 있다.
페라이트(Ferrite)는 철을 가루로 만든 후 겉표면을 산화시켜 절연이 되게 하고, 압력을 가해 모양을 만들어 사용할 수 있다. 페라이트는 강자성의 절연체로, 분말 형태로 구현할 경우 부착력이 높아질 뿐만 아니라 적층에 의해 추가적인 절연층을 구성하게 되어 초박형 배터리(130) 및 회로 기판(140)의 무선 충전 회로와 다른 시트 간의 절연 기능이 더 향상될 수 있다. 일 실시예로서, 페라이트가 분말 형태로 구현된 실시예를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 그물 형태 또는 비정질의 가루 형태 등으로 제조할 수 있다. 페라이트가 강자성의 절연 물질이라는 점에서, 이를 추가함에 따라 초박형 배터리(130) 및 회로 기판(140) 상부 및 하부의 양 방향 절연 특성이 강화되어, 초박형 배터리(130) 및 회로 기판(140)의 정상적인 통신 기능과 무선 충전 기능 및 저온 구동을 보장할 수 있다.
그리고, 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따라 하부 페라이트 시트(172)에 의해 커버되는 회로 기판(140)의 일부 영역은 예를 들어, 회로 기판(140)의 그라운드 패턴 밀집 영역일 수 있다.
이에 따라, 전자기장의 차폐에 의한 초박형 배터리(130)의 무선 충전 동작이 원활하게 유지될 수 있으며, 무선 통신 기능 등 나머지 회로 기능에 대한 영향은 최소화하면서, 회로 동작에 의해 발생되는 발열도 줄일 수 있어, 초박형 배터리(130)가 탑재된 차량용 스마트 카드 키(100)의 전체적인 내구성 및 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 차량용 스마트 카드 키 110 : 상부 프린팅 시트
120 : 미들 시트 121 : 배터리 수용부
121a : 제 1 수용부 121b : 제 2 수용부
130 : 초박형 배터리 130a : 초박형 배터리 몸체부
130b : 초박형 배터리 연결부 140 : 회로 기판
141 : 3차원 코일 안테나 141a : 3차원 코일 안테나 바디부
141b : 제1 리드부 141c : 제2 리드부
141d : 제3 리드부 141e : 제4 리드부
142 : 3차원 코일 안테나 수용부 150 : 완충 시트
160 : 하부 프린팅 시트 171 : 상부 페라이트
172 : 하부 페라이트

Claims (14)

  1. 차량용 스마트 카드 키에 있어서,
    무선 충전이 가능한 초박형 배터리가 탑재되어, 차량과 무선 통신을 수행하는 회로 기판;을 포함하고
    상기 회로 기판은,
    차량과의 무선 통신 시스템에 사용되는 3차원 코일 안테나를 수용하며, 상기 3차원 코일 안테나의 형상에 대응하도록, 상기 회로 기판의 일정 영역이 개구되어 형성되는 3차원 코일 안테나 수용부;를 포함하는
    차량용 스마트 카드 키.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 코일 안테나는,
    3차원 코일 안테나 바디부; 및
    3차원 코일 안테나 바디부의 각 모서리에 연결되고, 중간 부분이 벤딩 처리되는 벤딩 리드부;를 포함하는
    차량용 스마트 카드 키.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 3차원 코일 안테나 수용부는,
    상기 3차원 코일 안테나의 바디부 형상에 대응하는 바디 수용부; 및
    상기 3차원 코일 안테나 수용부의 각 모서리에 상기 벤딩 리드부의 벤딩 구조를 수용하도록 돌출 개구된 벤딩 리드 수용부;를 포함하는
    차량용 스마트 카드 키.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 벤딩 리드부는, 상기 중간 부분이 계단 형상으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는
    차량용 스마트 카드 키.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 벤딩 리드부는, 상기 중간 부분을 계단 형상으로 경사지게 절곡 또는 만곡시켜, 상기 3차원 코일 안테나와 상기 3차원 코일 안테나 수용부 결합에 의한 상기 차량용 스마트 카드 키의 두께를 일정 크기 저감하도록 형성되는
    차량용 스마트 카드 키.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 벤딩 리드부는,
    상기 중간 부분의 경사에 따라, 상기 3차원 코일 안테나의 모서리 연결부 높이와, 상기 3차원 코일 안테나 수용부에 결합되는 부착 지점 높이가 상이하게 형성되는
    차량용 스마트 카드 키.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 3차원 코일 안테나의 모서리 연결부 높이는 상기 3차원 코일 안테나 수용부에 결합되는 부착 지점 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는
    차량용 스마트 카드 키.
  8. 차량용 스마트 카드 키의 제조 방법에 있어서,
    하부 프린팅 시트, 완충 시트, 회로 기판, 초박형 배터리, 미들 시트 및 상부 프린팅 시트를 준비하는 단계;
    상기 미들 시트에, 상기 미들 시트의 일정 영역이 초박형 배터리의 형상에 대응하며, 상기 미들 시트의 하부를 밀링 공정에 의해 제1 함몰 깊이 및 제2 함몰 깊이로 개구되는 배터리 수용부를 가공하는 단계;
    상기 회로 기판의 일정 영역이 3차원 코일 안테나의 형상에 대응하며, 상기 회로 기판을 밀링 공정에 의해 개구되는 3차원 코일 안테나 수용부를 가공하는 단계; 및
    상기 하부 프린팅 시트, 상기 완충 시트, 상기 3차원 코일 안테나가 결합된 회로 기판, 상기 초박형 배터리, 상기 미들 시트 및 상부 프린팅 시트를 순서대로 적층하고, 프레스 처리를 수행하는 단계;를 포함하는
    차량용 스마트 카드 키의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 3차원 코일 안테나 수용부를 가공하는 단계는,
    상기 3차원 코일 안테나의 바디부 형상에 대응하는 바디 수용부를 가공하는 단계; 및
    상기 3차원 코일 안테나 수용부의 각 모서리에 벤딩 구조를 수용하도록 돌출 개구된 벤딩 리드 수용부를 가공하는 단계;를 포함하는
    차량용 스마트 카드 키의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 3차원 코일 안테나는,
    상기 3차원 코일 안테나 바디부의 각 모서리에 연결되고, 중간 부분이 벤딩 처리되는 벤딩 리드부;를 포함하는
    차량용 스마트 카드 키의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 벤딩 리드부는, 상기 중간 부분이 계단 형상으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는
    차량용 스마트 카드 키의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 벤딩 리드부는, 상기 중간 부분을 계단 형상으로 경사지게 절곡 또는 만곡시켜, 상기 3차원 코일 안테나와 상기 3차원 코일 안테나 수용부 결합에 의한 상기 차량용 스마트 카드 키의 두께를 일정 크기 저감하도록 형성되는
    차량용 스마트 카드 키의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 벤딩 리드부는,
    상기 중간 부분의 경사에 따라, 상기 3차원 코일 안테나의 모서리 연결부 높이와, 상기 3차원 코일 안테나 수용부에 결합되는 부착 지점 높이가 상이하게 형성되는
    차량용 스마트 카드 키의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 3차원 코일 안테나의 모서리 연결부 높이는 상기 3차원 코일 안테나 수용부에 결합되는 부착 지점 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는
    차량용 스마트 카드 키의 제조방법.
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