KR102529467B1

KR102529467B1 - 안테나 모듈

Info

Publication number: KR102529467B1
Application number: KR1020160145883A
Authority: KR
Inventors: 맹주승; 임기상; 노진원; 김범진
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2023-05-08
Also published as: KR20180049668A

Abstract

자성 시트에 전자결제용 코일을 권선하고, 자성 시트의 일단에 연성인쇄회로기판으로 형성된 근거리 통신 안테나를 결합하여 안테나 모듈의 성능을 확보하면서 근거리 통신용 안테나와 전자결제용 안테나를 일체화하도록 한 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 안테나 모듈은 베이스 기재의 단변에 치우쳐져 코일이 권취되고, 방사 패턴이 형성된 연성인쇄회로기판을 해당 단변에 접합하여 안테나 모듈의 성능을 확보하면서 근거리 통신용 안테나와 전자결제용 안테나를 일체화한다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대 단말에 내장되어 전자결제 및 근거리 통신을 수행하는 안테나 모듈에 관한 것이다.

기술의 발전과 함께 휴대폰, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 내비게이션, 랩톱 등과 같은 휴대 단말들은 통화, 동영상/음악 재생, 길안내 등과 같은 기본 기능 이외에도 디엠비, 무선 인터넷, 기기 간의 근거리 통신 등의 기능을 추가로 제공하고 있다. 그에 따라, 휴대 단말은 무선 인터넷, 블루투스 등과 같이 무선통신을 위한 복수의 안테나를 구비한다.

이외에도, 최근에는 근거리 통신(즉, NFC)을 이용하여 단말 간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 검색 등의 기능을 휴대 단말에 적용하는 추세에 있다. 이를 위해, 휴대 단말에는 근거리 통신 방식에 사용되는 안테나 모듈(즉, NFC 안테나 모듈)이 장착되고 있다. 이때, 사용되는 NFC 안테나 모듈은 전자태그(RFID)의 하나로 대략 13.56㎒ 정도의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm 정도의 가까운 거리에서 단말 간 데이터를 전송한다. NFC는 결제뿐만 아니라 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.

또한, 최근에는 애플 페이, 삼성 페이 등과 같이 휴대 단말을 이용한 전자 결제에 관련된 기능이 요구됨에 따라 전자 결제용 안테나가 휴대 단말에 실장되고 있다. 일례로, 삼성 페이는 마그네틱 보안 전송 방식을 이용한 전자 결제를 수행하기 때문에, 삼성 페이를 지원하는 휴대 단말에서는 MST(Magnetic Secure Transmission) 안테나가 실장되고 있다.

한편, 휴대 단말 시장에서 요구되는 소형화, 박형화에 따라, 휴대 단말의 크기 및 두께가 줄어들어 내부 부품의 실장공간이 줄어들고 있는 추세에 있다.

이러한 시장 요구에 맞춰 면적 및 두께를 최소화하기 위한 다양한 형태의 안테나 모듈이 개발되고 있다.

하지만, 전자결제에 사용되는 MST 안테나 모듈의 경우 코일을 권선하는 형태로 형성되기 때문에, 소형화 및 박형화하는 경우 코일의 쇼트(Short) 발생, 벤딩(Vending)으로 인한 불규칙적인 권선, 얇은 재질로 인한 뒤틀림 등의 다양한 원인으로 인해 안테나 모듈 제조시 불량률이 증가하고, 안테나 모듈의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 휴대 단말이 소형화됨에 따라 다수의 안테나를 동시에 실장하는 경우 실장 공간이 부족해지는 문제점이 있다. 이에 시장에서는 근거리 통신용 안테나와 MST 안테나를 일체형으로 구성한 일체형 안테나가 요구되고 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, 자성 시트에 전자결제용 코일을 권선하고, 자성 시트의 일단에 연성인쇄회로기판으로 형성된 근거리 통신 안테나를 결합하여 안테나 모듈의 성능을 확보하면서 근거리 통신용 안테나와 전자결제용 안테나를 일체화하도록 한 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈은 자성체로 형성된 베이스 기재, 베이스 기재의 단변에 치우쳐져 권선된 안테나 코일 및 적어도 일면에 방사 패턴이 형성된 연성인쇄회로기판을 구비하고, 베이스 기재의 단변에 접합된 안테나를 포함한다.

베이스 기재는 일측 단변에서 외부로 연장된 권선부를 포함할 수 있다. 이때, 권선부는 안테나 코일이 권선된 오목부가 형성될 수 있다.

베이스 기재는 권선부에서 외부로 연장되고, 안테나가 접합된 연장부를 더 포함할 수 있다.

안테나 코일은 베이스 기재의 권선부에 삽입된 코일 권선체일 수 있다.

안테나는 홀이 형성된 연성인쇄회로기판 및 홀을 중심으로 권선된 루프 형상으로 형성되고, 연성인쇄회로기판의 적어도 일면에 형성된 방사 패턴을 포함할 수 있다.

안테나는 연성인쇄회로기판의 일단에서 연장되어 베이스 기재와 접합된 결합부를 더 포함하고, 결합부와 베이스 기재 사이에 접착 시트가 개재될 수 있다.

안테나는 연성인쇄회로기판에서 연장되어 형성되고, 방사 패턴과 연결된 2개 이상의 단자가 형성된 제1 단자부, 연성인쇄회로기판에서 연장되어 형성되고, 안테나 코일과 연결된 2개 이상의 단자가 형성된 제2 단자부 중에 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 안테나 모듈은 자성 시트에 전자결제용 안테나 코일을 권선하고, 자성 시트의 일단에 연성인쇄회로기판으로 형성된 근거리 통신 안테나를 결합함으로써, 안테나 모듈의 성능을 확보하면서 근거리 통신용 안테나와 전자결제용 안테나를 일체화할 수 있다.

또한, 안테나 모듈은 전자결제용 안테나 코일이 권선된 부분을 휴대 단말과 배터리 간에 형성되는 이격 공간에 삽입 실장됨으로써, 안테나 모듈의 실장으로 인한 휴대 단말의 두께 증가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 모듈은 근거리 통신용 안테나에 전자결제용 안테나 코일에 연결되는 단자부를 형성함으로써, 실장 공간 및 제조 단가를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 도 3의 전자결제용 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 도 8은 도 3의 근거리 통신용 안테나를 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. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(100)은 자성 금속에 코일을 권선하여 형성된 전자결제용 안테나 코일(140), 루프 형상의 방사 패턴이 형성된 연성 기판으로 구성된 근거리 통신용 안테나(160)를 포함하여 구성된다. 이때, 근거리 통신용 안테나(160)는 전자결제용 안테나 코일(140)의 일단에 결합되어 일체로 형성된다.

안테나 모듈(100)은 휴대 단말의 후면 커버(10)와 배터리(20) 팩 사이에 실장되며, 근거리 통신용 안테나(160)가 후면 커버(10)의 비금속 영역(12)과 일부 중첩되도록 실장된다. 이때, 안테나 모듈(100)은 전자결제용 안테나 코일(140)이 형성된 오목부(122)가 배터리(20)와 본체 사이에 형성되는 공간에 삽입되도록 실장된다. 이를 통해, 안테나 모듈(100)은 실장 공간을 최소화할 수 있다.

도 3을 참조하면, 안테나 모듈(100)은 베이스 기재(120), 전자결제용 안테나 코일(140) 및 근거리 통신용 안테나(160)를 포함하여 구성된다.

베이스 기재(120)는 자성을 갖는 금속재질(자성 금속)로 형성된다. 베이스 기재(120)는 외부에 절연 물질이 코팅된다. 이때, 베이스 기재(120)는 자성을 갖고, 대략 1000 이상 30만 이하 정도의 투자율을 갖는 자성 금속으로 형성된다.

일례로, 베이스 기재(120)는 규소강(silicon steel), 퍼멀로이(Permalloy), 슈퍼멀로이(supermalloy), 철계 비정질금속, 나노결정립 비정질금속, 코발트계 비정질금속, 철, 코발트, 니켈 중 어느 하나가 주성분으로 포함된 합금(예를 들면, Fe(80~90%) + Co + Al 등), 페라이트 등과 같이 자성을 띄면서 높은 투자율을 갖는 자성체로 형성된다.

베이스 기재(120)는 전자결제용 안테나 코일(140)이 권선되는 권선부(124)가 형성될 수 있다. 이때, 베이스 기재(120)는 일측 단변에서 외부로 연장된 권선부(124)가 형성되며, 권선부(124)는 베이스 기재(120)의 단변과 평행한 일변이 베이스 기재(120)의 단변보다 짧은 길이를 갖도록 형성된다.

여기서, 권선부(124)에는 전자결제용 안테나 코일(140)이 권선되는 오목부(122)가 형성될 수 있으며, 오목부(122)에는 전자결제용 안테나 코일(140)의 권선시 벤딩(Vending) 발생을 방지하기 위한 복수의 가이드 돌기가 돌출 방향으로 형성될 수도 있다.

베이스 기재(120)는 권선부(124)에서 연장되어 근거리 통신용 안테나(160)와 결합되는 연장부(126)가 형성될 수도 있다. 이때, 연장부(126)는 권선부(124)의 일변에서 외부 방향(즉, 베이스 기재(120)에 대향되는 방향)으로 연장된 연장부(126)가 형성된다.

전자결제용 안테나 코일(140)은 베이스 기재(120)에 권선된다. 이때, 전자결제용 안테나 코일(140)은 베이스 기재(120)의 일측 단변으로 치우쳐져 권선된다. 즉, 전자결제용 안테나 코일(140)은 베이스 기재(120)의 일측 단변으로 치우쳐져 형성된 권선부(124)에 코일이 복수회 권선되어 형성된다.

전자결제용 안테나 코일(140)을 권선부(124)에 직접 권선하는 경우 베이스 기재(120)와 전자결제용 안테나 코일(140) 간의 쇼트 불량이 발생하거나, 전자결제용 안테나 코일(140)의 정렬이 틀어져 안테나 성능이 저하되는 문제가 발생한다.

이를 방지하기 위해, 도 4 및 도 5를 참조하면, 전자결제용 안테나 코일(140)은 보빈을 이용한 코일 권선 공정을 통해 형성될 수 있다.

즉, 코일이 내장된 보빈(Bobbin)을 이용하여 지그에 코일을 권선한다. 이때, 지그는 전자결제용 안테나 코일(140)을 베이스 기재(120)의 권선부(124)에 직접 삽입하기 위해 권선부(124)와 동일한 형상 및 두께로 형성될 수 있다.

이후, 지그에 설정된 횟수만큼 코일을 권선하여 코일 권선체(142)를 형성하고, 보빈을 이동시켜 코일 권선체(142)를 낙하시킴으로써 전자결제용 안테나 코일(140)이 형성된다. 제작된 전자결제용 안테나 코일(140)은 베이스 기재(120)의 권선부(124)에 삽입된다.

근거리 통신용 안테나(160)는 베이스 기재(120)의 일단에 접합되어 근거리 통신 신호를 송수신한다.

도 6을 참조하면, 근거리 통신용 안테나(160)는 적어도 일면에 방사 패턴이 인쇄된 연성인쇄회로기판인 것을 일례로 한다. 즉, 근거리 통신용 안테나(160)는 내부에 홀이 형성된 소정 형상의 연성인쇄회로기판, 및 연성인쇄회로기판의 적어도 일면에 홀을 중심으로 권선된 루프 형상의 방사 패턴을 포함하여 구성된다.

근거리 통신용 안테나(160)는 연성인쇄회로기판의 일단에서 연장되어 베이스 기재(120)와 접합되는 결합부가 형성될 수 있다. 이때, 근거리 통신용 안테나(160)는 결합부가 연장부(126)에 접합되어 베이스 기재(120)와 접합된다. 여기서, 결합부와 연장부(126) 사이에는 근거리 통신용 안테나(160)와 베이스 기재(120)를 접합하기 위한 접착 시트(예를 들면, 양면 테이프)가 개재될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 근거리 통신용 안테나(160)는 연성인쇄회로기판에서 연장되어 형성되고, 방사 패턴이 연결되는 제1 단자부(161)가 형성될 수 있다.

제1 단자부(161)는 방사 패턴의 양단에 각각 연결되는 2개 이상의 제1 단자(162)가 형성될 수 있다. 이때, 제1 단자부(161)는 연성인쇄회로기판과 일체로 형성되거나, 다른 연성인쇄회로기판으로 형성되어 연성인쇄회로기판에 접합될 수도 있다.

여기서, 제1 단자부(161)는 전자결제용 안테나 코일(140)과 연결되는 2개 이상의 제2 단자(163)가 더 형성될 수도 있다. 이때, 제2 단자(163)는 각각 연성인쇄회로기판의 타일면(즉, 제2 단자(163)가 형성된 일면에 대향되는 일면)에 형성된 연결 패턴의 일단과 연결될 수 있다.

또한, 근거리 통신용 안테나(160)는 연성인쇄회로기판에서 연장되어 형성되고, 전자결제용 안테나 코일(140)이 연결되는 제2 단자부(164)가 더 형성될 수도 있다.

제2 단자부(164)는 전자결제용 안테나 코일(140)의 양단에 각각 연결되는 2개 이상의 제3 단자(165)가 형성될 수 있다. 이때, 제3 단자(165)는 비아홀을 통해 연성인쇄회로기판의 타일면에 형성된 연결 패턴의 타단과 연결된다.

제2 단자부(164)는 연성인쇄회로기판과 일체로 형성되거나, 다른 연성인쇄회로기판으로 형성되어 연성인쇄회로기판에 접합될 수도 있다. 이때, 제2 단자부(164)는 제1 단자부(161)와 동일한 연성인쇄회로기판 상에 형성될 수도 있다.

제2 단자부(164)는 근거리 통신용 안테나(160)를 베이스 기재(120)에 결합한 상태에서 베이스 기재(120)의 권선부(124)에 인접하여 위치하도록 형성된다. 일례로, 제2 단자부(164)는 연성인쇄회로기판에서 연장된 결합부의 일측으로 연장되거나, 연성인쇄회로기판에서 연장되어 형성될 수 있다.

이를 통해, 안테나 모듈(100)은 실장 공간 및 제조 단가를 최소화할 수 있는 효과가 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.

100: 안테나 모듈 120: 베이스 기재
140: 전자결제용 안테나 코일 160: 근거리 통신용 안테나

Claims

자성체로 형성된 베이스 기재;
상기 베이스 기재의 단변에 치우쳐져 권선된 안테나 코일; 및
적어도 일면에 방사 패턴이 형성된 연성인쇄회로기판을 구비하고, 상기 베이스 기재의 단변에 접합된 안테나를 포함하고,
상기 안테나는,
홀이 형성된 연성인쇄회로기판; 및
상기 홀을 중심으로 권선된 루프 형상으로 형성되고, 상기 연성인쇄회로기판의 적어도 일면에 형성된 방사 패턴을 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 베이스 기재는 상기 단변에서 외부로 연장된 권선부를 포함하는 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 권선부는 상기 안테나 코일이 권선된 오목부를 포함하는 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 베이스 기재는 상기 권선부에서 외부로 연장되고, 상기 안테나가 접합된 연장부를 더 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 안테나 코일은 상기 베이스 기재의 권선부에 삽입된 코일 권선체인 안테나 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 안테나는 상기 연성인쇄회로기판의 일단에서 연장되어 상기 베이스 기재와 접합된 결합부를 더 포함하는 안테나 모듈.
제7항에 있어서,
상기 결합부와 상기 베이스 기재 사이에 접착 시트가 개재된 안테나 모듈.
제8항에 있어서,
상기 안테나는 상기 연성인쇄회로기판에서 연장되어 형성되고, 상기 방사 패턴과 연결된 2개 이상의 단자가 형성된 제1 단자부를 더 포함하는 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 안테나는,
상기 연성인쇄회로기판에서 연장되어 형성되고, 상기 안테나 코일과 연결된 2개 이상의 단자가 형성된 제2 단자부를 더 포함하는 안테나 모듈.
삭제
삭제