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KR20150019252A - Nfc 안테나 모듈 - Google Patents

Nfc 안테나 모듈 Download PDF

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KR20150019252A
KR20150019252A KR20130095877A KR20130095877A KR20150019252A KR 20150019252 A KR20150019252 A KR 20150019252A KR 20130095877 A KR20130095877 A KR 20130095877A KR 20130095877 A KR20130095877 A KR 20130095877A KR 20150019252 A KR20150019252 A KR 20150019252A
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KR
South Korea
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sheet
magnetic
metal
ferrite
present
Prior art date
Application number
KR20130095877A
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Inventor
박노일
권용일
정창렬
박승욱
Original Assignee
삼성전기주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 NFC 안테나 모듈에 관한 것으로, 도전성 금속재로 루프 코일로 패턴형성된 안테나 시트와; 금속시트와 자성시트를 갖춘 자기장 차폐시트; 및 안테나 시트와 자기장 차폐시트 사이에 개재된 접착필름;으로 이루어져 있다. 본 발명은 자성시트에 유연성과 투자율을 보완하는 금속시트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

NFC 안테나 모듈 {Antenna module for Near Field Communication}
본 발명은 비접촉식 무선안테나 모듈, 특히 근거리통신 또는 무선충전용 NFC 안테나 모듈에 관한 것이다.
최근 스마트폰의 보급과 함께 RFID(Radio Frequency Identification) 기술 중 하나인 비접촉식 근거리 무선통신 기술이 대두되고 있는데, 이러한 근거리 무선통신 기술은 전자태그에 내장된 정보를 전파를 통해 안테나와 리더를 이용하여 비접촉 방식으로 정보를 인식 및/또는 공유할 수 있다.
이러한 RFID 혹은 NFC의 기술을 채용한 스마트폰 등의 휴대용 전자기기는 당해 분야의 숙련자들에게 이미 널리 알려져 있듯이 회로의 고밀도화와 소자의 집적화로 이루어져 있기 때문에, 휴대용 전자기기는 전자파로 인해 전술된 RFID 혹은 NFC의 통신을 교란시켜 성능 저하를 야기할 수 있다.
휴대용 전자기기에 탑재된 RFID 혹은 NFC용 무선안테나에 전자파의 간섭을 방지할 수 있도록 전자파의 발생을 차폐하거나 전자파를 흡수하는 등의 다양한 방안이 모색되고 있다. 종래기술에 따른 특허문헌 1은 NFC 소형화 안테나를 개시하고 있는바, 페라이트 기판과 루프패턴을 인쇄한 안테나 패턴부를 적층한다.
일반적으로, 페라이트 기판은 금속의 와전류 발생으로 인한 손실로 통신거리 감소를 해소하여 NFC의 통신거리를 증대시킬 수 있어 NFC의 핵심부품으로 적용되고 있다. 하지만, 페라이트 소재는 성형과정에서 발생되는 응력과 소성과정 중에 응력에 따른 변형이 발생될 뿐만 아니라 유연성이 부족하고 투자율이 높지 않은 것으로 알려져 있다. 이에 NFC용 무선안테나 모듈에 신뢰할 수 있는 전자파의 흡수와 유연성 및 투자율을 제시할 수 있는 방안이 고려되어야 할 것이다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-1282268호
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 유연성과 투자율을 향상시킨 비접촉식 무선안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 제1실시예는 도전성 금속재의 루프 코일로 패턴형성된 안테나 시트와; 자성시트 내부에 금속시트를 내장한 자기장 차폐시트; 및 안테나 시트와 자기장 차폐시트 사이에 개재된 접착필름;으로 이루어져 있는 NFC 안테나 모듈에 관한 것이다.
바람직하기로, 자성시트는 페라이트계 소재로 만들어진다.
본 발명은 금속시트 둘레를 자성시트로 둘러싸고 있는 금속시트를 내장하는 자기장 차폐시트를 적용하고 있다.
이를 위해서, 본 발명의 자기장 차폐시트는 금속시트에 페라이트계 소재를 적층하여 일체로 소성시켜 제작하는 것이 바람직하다.
금속시트는 다수의 관통공을 천공하여, 금속시트의 관통공 내부로 자성시트를 위한 페라이트계 소재가 삽입되어 소성시 금속시트와 페라이트계 소재를 일체로 성형할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시예는 도전성 금속재의 루프 코일로 패턴형성된 안테나 시트와; 금속시트와 자성시트를 갖춘 자기장 차폐시트; 및 안테나 시트와 자기장 차폐시트 사이에 개재된 접착필름;으로 이루어져 있는 NFC 안테나 모듈에 관한 것이다.
바람직하기로, 자성시트는 페라이트계 소재로 만들어진다.
자기장 차폐시트는 금속시트와 자성시트를 일체로 소성시켜 만들어질 수 있는데, 금속시트를 상부에 그리고 자성시트를 하부에 적층시킬 수도 있고, 이와 달리 금속시트를 하부에 그리고 자성시트를 상부에 적층시킬 수도 있다.
특별하기로, 본 발명의 제2실시예에 따른 자기장 차폐시트는 자성 시트의 상부와 하부에 각각의 금속시트를 배치하여 샌드위치 구조로 형성된다.
자기장 차폐시트는 금속시트 사이에 페라이트계 소재를 적층하여 일체로 소성시켜 만들어진다.
전술된 바와 같이, 금속시트는 다수의 관통공을 천공한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 자성시트와 금속시트를 채용하여 신뢰할 수 있는 유연성과 투자율을 보장하는 비접촉식 무선안테나 모듈을 제공한다.
특히, 본 발명은 페라이트계 자성시트에 금속시트를 내장시켜 자성시트와 금속시트 사이에 접착필름을 개재(介在)하지 않아 NFC 안테나의 두께를 낮춰 NFC 안테나의 소형화 그리고 박막화를 구현할 수 있다.
이와 달리, 본 발명은 금속시트와 자성시트를 샌드위치 구조로 적층되게 소성하여 일체화시켜 신뢰할 수 있는 유연성과 함께 투자율을 보장하는 NFC 안테나를 제공할 수 있다.
이와 더불어서, 본 발명은 금속시트를 통해 페라이트계 자성시트의 응력과 변형을 최소화하여 NFC 안테나의 내구성을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 NFC 안테나 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선으로 절취한 NFC 안테나 모듈의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 채용된 금속시트의 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 NFC 안테나 모듈을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 제2실시예에 따른 다른 NFC 안테나 모듈의 분해 사시도이다.
도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 또 다른 NFC 안테나 모듈의 분해 사시도이다.
이제, 본 발명에 따른 NFC 안테나 모듈은 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 제1실시예 따른 NFC 안테나 모듈(100)은 전자계의 간섭을 받지 않는 근거리통신용 및/또는 무선충전용 안테나이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 NFC 안테나 모듈(100)은 안테나 시트(110)와 하이브리드(hybrid)형 자기장 차폐시트(130)로 이루어져 있다.
안테나 시트(110)는 박막의 기판 시트에 도전성 금속재의 루프 코일(111)로 패턴형성되어 있다. 널리 알려져 있듯이, 루프 코일(111)은 코일을 루프 상태로 감아 돌려 형성된 평면 코일의 패턴으로 구성될 수 있다. 도시된 루프 코일(111)의 소용돌이 패턴이 사각형상으로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않고 원형, 혹은 사각형과 원형의 혼합된 형태로 패턴형성될 수 있다.
본 발명은 안테나 시트(110)의 하부에 자기장 차폐시트(130)를 적층하는데, 안테나 시트(110)와 자기장 차폐시트(130) 사이에 접착필름(120)을 개재한다. 접착필름(120)은 안테나 시트(110)와 자기장 차폐시트(130)를 부착할 수 있는 양면 테이프로 적용가능하다.
자기장 차폐시트(130)는 안테나 시트(110)의 하부면, 다시 말하자면 비통신면에 접착되어 있는데, 안테나 시트(110) 측에 전자파의 발생을 차폐하거나 전자파를 흡수하여 전자파의 간섭을 억제할 수 있다.
구체적으로, 자기장 차폐시트(130)는 금속시트(131)와 이 금속시트(131)를 완전히 둘러싸고 있는 자성시트(132)로 이루어져 있으며 박막의 시트형태를 유지한다.
금속시트(131)는 유연성과 투자율이 높은 알루미늄 혹은 동 등의 금속소재로 제작되며, 박막의 시트형태를 유지한다.
또한, 자성시트(132)는 자성체로서, 연자성 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 본 발명의 자성시트(132)는 페라이트(ferrite) 등의 소결체로 된 시트 모양의 자성층을 이룬다. 통상적으로, 페라이트계의 자성시트(132)는 페라이트의 자기성 분말, 용제 및 첨가제를 혼합하고 최종적으로 소성을 통해 시트 상태의 자성층을 형성하게 된다.
페라이트계 소재로 된 자성시트(132)는 널리 알려져 있는 바와 같이 유연성과 투자율이 낮은 단점을 가지는데, 이러한 단점을 극복하기 위해 본 발명의 자기장 차폐시트(130)는 그 내부에 금속시트(131)를 내장(embeded)하고 있는 것을 특징으로 한다.
특히, 자기장 차폐시트(130)는 금속시트(131) 외주면에 페라이트 분말을 적층하고서 일체로 소성가공한 하이브리드형이다. 이는 금속시트(131)를 자성시트(132)와 확실하게 부착시킬 수 있어, 페라이트 소재의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 금속시트(131)와 자성시트(132)의 접착에 필요한 접착필름 없이도 확실하게 접합될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 채용된 금속시트의 도면이다.
소성가공을 통해 금속시트(131)와 자성시트(132)를 일체로 접합하는데, 소성가공시 자성시트(132)와 금속시트(131)의 접합률을 향상시키기 위해 금속시트(131)에 다수의 관통공(131a)을 천공한다.
관통공(131a)은 금속시트(131)의 외주면, 즉 상부면과 하부면에 적층될 페라이트 분말을 금속시트(131) 내부로 유입시킬 수 있는 공간을 제공하게 되며, 이 관통공(131a)에 수용된 페라이트 분말은 소성가공을 통해 금속시트(131)의 상부에 배치된 페라이트 분말과 이의 하부에 배치된 페라이트 분말과 함께 경화되면서 금속시트(131) 상부와 하부에서 소성될 자성시트(132;도 2 참조)를 일체로 형성하여 각각의 시트를 더욱 효과적으로 접착시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 NFC 안테나 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 NFC 안테나 모듈은 도 1 및 도 2에 도시된 NFC 안테나 모듈(100)의 자기장 차폐시트(130)를 제외하고는 매우 유사한 구조로 이루어져 있기 때문에, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해서 유사하거나 동일한 구성부재에 대한 설명은 여기서 배제할 것이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 NFC 안테나 모듈(100)은 안테나 시트(110)와 자기장 차폐시트(130')로 이루어져 있다.
본 발명의 제2실시예는 안테나 시트(110)의 하부면, 구체적으로 비통신면에 자기장 차폐시트(130')를 적층하는데, 각각의 시트 사이에 접착필름(120)을 개재한다. 접착필름(120)은 양면 테이프로 적용가능하며, 이에 국한되지 않고 시트의 부착에 필요한 다양한 부재와 방식을 적용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 자기장 차폐시트(130')는 박막의 시트 형상의 자성시트(132')를 기준으로 하여 이의 상부와 하부에 각각의 금속시트(131')를 배치한다. 자기장 차폐시트(130')는 안테나 시트(110) 측에 전자파의 발생을 차폐하거나 전자파를 흡수하여 전자파의 간섭을 억제할 수 있다.
구체적으로, 자기장 차폐시트(130')는 도시된 바와 같이 하나의 금속시트(131')와 자성시트(132') 및 하나의 금속시트(131')의 순서로 적층된 샌드위치 구조의 형태를 유지한다.
금속시트(131')는 유연성과 투자율이 높은 알루미늄 혹은 동 등의 금속 소재로 제작되며, 박막의 시트 형태를 유지한다.
자성시트(132')는 자성체로서, 연자성 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 본 발명의 자성시트(132')는 페라이트 등의 소결체로 된 시트 모양의 자성층을 이루고 있다. 통상적으로, 페라이트계의 자성시트(132')는 페라이트의 자기성 분말, 용제 및 첨가제를 혼합하고 최종적으로 소성을 통해 시트 상태의 자성층을 형성하게 된다.
페라이트계 소재로 된 자성시트(132')는 유연성과 투자율이 낮은 단점을 가지는데, 자성시트(132')의 상부와 하부에 각각 적층된 금속시트(131')를 수단으로 하여 자기장 차폐시트(130')의 유연성과 투자율을 확보할 수 있을 것이다.
본 발명의 자기장 차폐시트(130')는 서로 평행하게 이격되게 배열된 2개의 금속시트(131') 사이에 페라이트 분말을 개재(혹은 적층)하고서 일체로 소성가공한 하이브리드형이다. 이는 자성시트(132')를 금속시트(131')와 확실하게 부착되어 있어, 페라이트 소재의 단점을 보완할 수 있을 뿐만 아나리 금속시트(131')와 자성시트(132')의 접착에 필요한 접착필름 없이도 확실하게 접합될 수 있다.
널리 알려져 있듯이, 페라이트계 분말로 성형될 자성시트(132')는 소결하는 동안에 수축 또는 열팽창에 의한 휨 발생이 유발되는데, 이를 방지하기 위해서 자성시트(132')의 일면 혹은 양면에 수축 조절용 시트를 별도로 제공해야 한다. 이를 위해, 본 발명은 자성시트(132')용 페라이트계 분말의 상부와 하부에 동등한 열팽창률을 가진 2개의 금속시트(131')를 배치하여, 소성가공 중에 자성시트(132')의 휨 및/또는 왜곡현상을 방지하여 편평한 시트 형상의 자기장 차폐시트(130')를 제공할 수 있다. 본 발명의 자기장 차폐시트(130')를 고온 소결하는 동안에 페라이트계 분말의 상부와 하부에 배치된 금속시트(131')가 동등하게 팽창하기 때문에 자성시트(132')의 양면에 동등한 응력이 생기게 되므로 자성시트(132')가 한쪽으로 휘어지거나 왜곡되지 않고 평탄한 상태를 유지하면서 소결될 수 있다.
선택가능하기로, 소성가공시 금속시트(131')와 자성시트(132')의 접합률을 향상시키기 위해 금속시트(131')에 다수의 관통공(131a')을 천공한다(도 5a 참조).
관통공(131a')은 페라이트 분말을 금속시트(131') 내부로 유입시킬 수 있는 공간을 제공하게 되며, 이 관통공(131a')에 수용된 페라이트 분말은 소성가공을 통해 금속시트(131') 사이에 배치된 페라이트 분말과 함께 경화되면서 금속시트(131')와 자성시트(132') 사이의 접촉 면적을 증대시켜 박막형태 시트 간의 접착 효율을 극대화시킬 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 다른 NFC 안테나 모듈의 변형예를 도시한 것으로, 샌드위치구조의 자기장 차폐시트(130')의 구조적 단순화를 제공한다.
자기장 차폐시트(130')는 하나의 금속시트(131')과 하나의 자성시트(132')를 소성가공을 통해 접합시킬 수 있다. 도 5a는 금속시트(131')와 자성시트(132')의 순서로 적층되는 반면에, 도 5b는 자성시트(132')와 금속시트(31')의 역순서로 적층되어 있다.
이러한 변형예는 도 4의 샌드위치 구조의 자기장 차폐시트에 비해 더욱 효과적으로 박막 시트를 제공할 수 있으면서도 금속시트를 통해 자성시트의 유연성과 투자율을 극복할 수 있다. 또한, 금속시트는 다수의 관통공(131a')을 구비하여 소성가공시 페라이트계 분말을 유입시켜 차폐시트의 두께 감소에도 불구하고 각 시트의 접합을 보장하는 동시에 자성시트의 휨 현상을 최소화시킬 수 있다.
이와 더불어서, 본 발명은 제1실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 자기장 차폐시트(130)와 제2실시예에 따른 NFC 안테나 모듈의 자기장 차폐시트(130')를 조합한 자기장 차폐시트를 채용할 수도 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 NFC 안테나 모듈은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 ----- NFC 안테나 모듈
110 ----- 안테나 시트
120 ----- 접착필름
130, 130 ' ----- 자기장 차폐시트
131, 131' ----- 금속시트
1312, 132' ----- 자성시트

Claims (11)

  1. 도전성 금속재의 루프 코일로 패턴형성된 안테나 시트와;
    자성시트 내부에 금속시트를 내장한 자기장 차폐시트; 및
    상기 안테나 시트와 상기 자기장 차폐시트 사이에 개재된 접착필름;을 구비한 NFC 안테나 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성시트는 페라이트계 소재로 만들어지는 NFC 안테나 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속시트는 상기 자성시트로 둘러싸여 있는 NFC 안테나 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기장 차폐시트는 상기 금속시트에 페라이트계 소재를 적층하여 일체로 소성시켜 만들어진 NFC 안테나 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속시트는 다수의 관통공을 천공하는 NFC 안테나 모듈.
  6. 도전성 금속재의 루프 코일로 패턴형성된 안테나 시트와;
    금속시트와 자성시트를 갖춘 자기장 차폐시트; 및
    상기 안테나 시트와 상기 자기장 차폐시트 사이에 개재된 접착필름;을 구비한 NFC 안테나 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 자성시트는 페라이트계 소재로 만들어지는 NFC 안테나 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 자기장 차폐시트는 상기 금속시트와 상기 자성시트를 일체로 소성시켜 만들어진 NFC 안테나 모듈.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 자기장 차폐시트는 상기 자성 시트의 상부와 하부에 상기 각각의 금속시트를 배치하여 샌드위치 구조로 형성된 NFC 안테나 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 자기장 차폐시트는 상기 금속시트 사이에 페라이트계 소재를 적층하여 일체로 소성시켜 만들어진 NFC 안테나 모듈.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 금속시트는 다수의 관통공을 천공하는 NFC 안테나 모듈.
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