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WO2022131819A1 - 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스 - Google Patents

안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스 Download PDF

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Publication number
WO2022131819A1
WO2022131819A1 PCT/KR2021/019186 KR2021019186W WO2022131819A1 WO 2022131819 A1 WO2022131819 A1 WO 2022131819A1 KR 2021019186 W KR2021019186 W KR 2021019186W WO 2022131819 A1 WO2022131819 A1 WO 2022131819A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radiation pattern
pattern
radiation
antenna module
molded product
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/019186
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김영태
박인호
김유진
Original Assignee
주식회사 이엠따블유
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이엠따블유 filed Critical 주식회사 이엠따블유
Publication of WO2022131819A1 publication Critical patent/WO2022131819A1/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/02—Arrangements for de-icing; Arrangements for drying-out ; Arrangements for cooling; Arrangements for preventing corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Definitions

  • the present invention relates to an antenna module and a wireless communication device including the same, and more particularly, to an antenna module capable of improving radiation efficiency by optimizing the area of a radiation pattern formed on one surface of an injection-molded product in a limited space, and a wireless communication device including the same It relates to a communication device.
  • wireless communication devices such as mobile phones, tablet PCs, notebook PCs, and PDA's, and accordingly, antennas for 3G (LTE), 4G (LTE-A), 5G communication, WiFi antenna for wireless local area network, Bluetooth (Bluetooth) antenna, NFC antenna, GPS receiving antenna, wireless charging antenna, etc. various types of antennas are being used.
  • NFC Near Field Communication
  • the NFC antenna communicates using the principle of electromagnetic induction, and the NFC antenna is generally implemented as a radiation pattern in the form of a coil or loop through which current can flow.
  • NFC needs to form a wide radiation pattern area in order to increase the tag recognition rate.
  • the radiation pattern area of the NFC antenna becomes too large in a limited space inside the wireless communication device, it may cause interference to other sub-antennas for implementing WiFi and GPS. It is necessary to develop a technology to implement the radiation area.
  • the technical problem of the present invention is to provide an antenna module capable of improving radiation efficiency by optimizing the width of a radiation pattern formed on one surface of an injection-molded product in a limited space, and a wireless communication device including the same.
  • an antenna module capable of slimming a wireless communication device by reducing the thickness of the antenna module by implementing a radiation pattern included in an antenna module used in a wireless communication device in an LDS method, and a wireless communication device including the same to provide.
  • an antenna module capable of improving the radiation performance of the antenna by shielding electromagnetic waves transmitted from the outside by providing a magnetic sheet for shielding electromagnetic waves on the opposite side of the molded product on which the LDS antenna is formed, and a wireless communication device including the same to provide.
  • An antenna module injection molding; a first radiation pattern formed on one surface of the injection-molded product; and a magnetic sheet provided to cover the first radiation pattern on the other surface of the injection-molded product.
  • a terminal connection portion formed on one surface of the injection-molded product to be in contact with the first radiation pattern; and a terminal pattern formed on the other surface of the injection-molded product and electrically connected to the terminal connection part.
  • it may further include a heat dissipation sheet formed on the other side of the magnetic sheet.
  • an installation area for installing electronic components is formed on one surface of the injection-molded product, and the first radiation pattern includes: a first radiation area formed by bending a conductive line pattern a plurality of times; and a second radiation area extending from the conductive line pattern to protrude from the first radiation area along an outer periphery of the installation area.
  • the conductive line patterns of the second radiation region may be formed to have different current directions and to be spaced apart from each other.
  • the heat dissipation sheet may be formed to cover the heating element.
  • the magnetic sheet may be formed to correspond to an area of the first radiation pattern, and the heat dissipation sheet may be formed to be larger than an area of the magnetic sheet.
  • the terminal pattern may be formed to be exposed to the outside of the heat dissipation sheet on the other surface of the injection-molded product.
  • a second radiation pattern and a third radiation pattern formed along the outer periphery of the injection-molded product may be included.
  • the first radiation pattern may be an antenna pattern for near field communication (NFC)
  • the second radiation pattern and the third radiation pattern may be an antenna pattern for any one of WiFi, GPS, 3G, 4G or 5G. have.
  • first radiation pattern, the second radiation pattern, and the third radiation pattern may be formed by etching the injection-molded product and plating the etched portion.
  • a wireless communication device may include the antenna module.
  • the radiation efficiency can be improved by optimizing the width of the radiation pattern formed on one surface of the injection-molded product in a limited space.
  • FIG. 1 is a plan view for explaining an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a rear view for explaining an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view illustrating an antenna module according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a plan view for explaining an antenna module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a rear view for explaining an antenna module according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an embodiment of the present invention It is an exploded perspective view for explaining the antenna module according to the embodiment.
  • the antenna module according to the present embodiment is installed in a wireless communication device (not shown) to wirelessly transmit/receive data.
  • the wireless communication device may be a mobile phone, a tablet PC, a notebook PC, a PDA, or the like.
  • the antenna module may include an injection-molded product 100 , a first radiation pattern 120 , and a magnetic sheet 140 .
  • the injection-molded product 100 is a main body of the antenna module, and may be formed in a plate shape having a constant thickness.
  • the injection-molded product 100 constitutes the inside of a wireless communication device (not shown) or is used as an external case, and may be formed of an insulating material by injection molding.
  • the injection-molded product 100 may be made of a synthetic resin material such as polyester resin or polycarbonate (PC) in order to maintain weather resistance, impact resistance, and mechanical strength.
  • the first radiation pattern 120 may be formed on one surface of the injection-molded product 100 .
  • 'one side' may be 'top side' in the drawing of the injection-molded product 100 .
  • the first radiation pattern 120 is a metal pattern that radiates an electromagnetic field to the outside for communication with an external device, and may be formed by bending a conductive line pattern a plurality of times. At this time, the first radiation pattern 120 includes two terminal connection parts 131 to allow current to flow, and is configured such that a current is input to one terminal connection part 131 and output to the other terminal connection part 131 . .
  • the first radiation pattern 120 may be an antenna pattern for near field communication (NFC).
  • NFC near field communication
  • an electronic component installation region 170 for mounting an electronic component may be formed on the upper side of the injection-molded product 100 .
  • the electronic component may be a camera module.
  • the first radiation pattern 120 may include a first radiation area 123 and a second radiation area 125 .
  • the first radiation area 123 is formed by bending the conductive line pattern a plurality of times, and the second radiation area 125 extends from the conductive line pattern and extends along the outer periphery of the electronic component installation area 170 . ) may be formed to protrude outward from the.
  • the electronic component installation region 170 may be formed in a rectangular shape in which corners are curved.
  • the conductive line pattern extending from the conductive line pattern forming the first radiation area 123 is formed to be rounded along the edge of the electronic component installation area 170 and protrudes toward the side of the first radiation area 123 .
  • the second radiation region 125 is formed.
  • the radiation area of the first radiation pattern 120 can be expanded, and specifically, the tag area of the first radiation pattern 120 functioning as an NFC antenna can be expanded. .
  • the conductive line patterns of the second radiation region 125 may have different current directions and may be formed to be spaced apart from each other. In this case, the conductive line pattern is bent in the second radiation region 125 , and an angle in the current direction of the innermost conductive line pattern may be formed as an acute angle.
  • the second radiation region 125 is formed to have a relatively narrower area than the first radiation region 123 by the electronic component installation region 170 , and when the conductive line pattern is bent in the second radiation region 125 , the innermost Conductive line patterns in the poles are adjacent to each other and are formed with different current directions (opposite directions). When the current directions of adjacent conductive line patterns are formed in opposite directions, the magnetic fields become opposite directions according to the right handed screw rule and cancel each other, thereby deteriorating the radiation performance of the antenna. This is to maintain radiation performance by forming the innermost conductive lines of (125) to be spaced apart from each other.
  • the interval (b) between the innermost conductive line patterns of the second radiation region 125 may be wider than the spacing (a) between the conductive line patterns inside the first radiation region 123 .
  • the terminal pattern 133 and the terminal connection part 131 may be electrically connected through the via hole 135 .
  • the terminal pattern 133 may be formed on the other side of the injection-molded product 100 .
  • the terminal pattern 133 on the other side of the injection-molded product 100 and the terminal connection part 131 on one side of the injection-molded product 100 are connected through the via hole 135 .
  • Electrically connected to the first radiation pattern 120 through the terminal pattern 133 may be fed.
  • the terminal pattern 133 may be electrically contacted with the PCB board provided outside the antenna module by a contact means (C-Clip, etc.), so that power can be supplied to the first radiation pattern 120 by the PCB.
  • the terminal pattern 133 may be formed to be exposed to the outside of the heat dissipation sheet 150 to be described later on the other surface of the injection-molded product 100 .
  • a heat dissipation sheet 150 which will be described later, is provided on the other side of the injection molded product 100.
  • the heat dissipation sheet 150 completely covers the terminal pattern 133, it may be difficult to feed power by the PCB, This is to expose a portion of the terminal pattern 133 to the outside of the heat dissipation sheet 150 so that power supply through the PCB can be smoothly performed.
  • the second radiation pattern 210 and the third radiation pattern 230 may be formed along the outer periphery of the injection-molded product 100 , and the second radiation pattern 210 , the third radiation pattern 230 , and the fourth radiation pattern may be formed.
  • the pattern 250 may be an antenna pattern for any one of WiFi, GPS, 3G, 4G, or 5G.
  • the second radiation pattern 210 may be formed below the first radiation pattern 120
  • the third radiation pattern 230 is spaced apart from the second radiation pattern 210 to be spaced apart from the first radiation pattern 120 .
  • the fourth radiation pattern 250 may be formed to be spaced apart between the second radiation pattern 210 and the third radiation pattern 230 below the first radiation pattern 120 .
  • the second radiation pattern 210 , the third radiation pattern 230 , and the fourth radiation pattern 250 may be electrically connected to a terminal pattern formed on the other side of the injection-molded product 100 through a via hole.
  • the pattern length of the second radiation pattern 210 may be longer than that of the third radiation pattern 230 and the fourth radiation pattern 250 .
  • the second radiation pattern 210 is an antenna for any one of 3G, 4G, or 5G
  • the third radiation pattern 230 is an antenna for WiFi
  • the fourth radiation pattern 250 is an antenna for GPS.
  • the magnetic sheet 140 may be provided to cover the first radiation pattern 120 on the other surface of the injection-molded product 100 .
  • 'the other side' may be the 'rear side' of the injection-molded product 100 .
  • the magnetic sheet 140 may be attached to the other surface of the injection-molded product 100 via the pressure-sensitive adhesive sheet 160 .
  • the magnetic sheet 140 is a sheet made of a high permeability material, and shields electromagnetic waves generated from the first radiation pattern 120 to focus in a desired direction, or is disposed on the other side of the injection-molded product 100 . It is possible to improve the radiation performance of the antenna by suppressing electromagnetic wave interference by shielding electromagnetic waves generated from electronic components such as PCBs.
  • the magnetic sheet 140 may include ferrite.
  • the magnetic sheet 140 is used as a single material such as a magnetic alloy or a ferrite sintered body, or by mixing magnetic metal powder and/or ferrite powder with an insulating resin, rubber-based component, ceramic or non-magnetic metal, etc. It can be used in the form of a composite material molded by a method such as casting.
  • the magnetic sheet 140 may be formed to have the same shape and area to correspond to the area of the first radiation pattern 120 .
  • the magnetic sheet 140 is formed to be larger than the area of the first radiation pattern 120 , the second radiation pattern 210 or the second radiation pattern 210 around the first radiation pattern 120 by the magnetic field of the magnetic sheet 140 .
  • the radiation pattern 230 can be affected, and when the magnetic sheet 140 is formed to be smaller than the area of the first radiation pattern 120 , the electromagnetic wave shielding effect is lowered, so that the first radiation pattern 120 as an NFC antenna This is because radiation performance may decrease.
  • the magnetic sheet 140 may be formed to have the same shape and area to correspond to the area of the first radiation region 123 . Since the magnetic flux density of the first radiation area 123 is higher than that of the second radiation area 125 and the first radiation area 123 is wider than that of the second radiation area 125 , even in this case, the magnetic sheet This is because the electromagnetic wave shielding effect by 140 can be obtained to some extent and the cost of manufacturing the magnetic sheet 140 can be reduced.
  • the magnetic sheet 140 is disposed to be spaced apart from the first radiation pattern 120 with the injection-molded product 100 interposed therebetween. In this way, the magnetic sheet 140 is not directly attached to the first radiation pattern 120 .
  • the shielding performance of electromagnetic waves can be improved, and accordingly, the antenna performance of the first radiation pattern 120 can be improved.
  • an electronic component such as a PCB may be disposed on the other side of the injection-molded product 100 , and antenna performance may be deteriorated due to the metal material of the PCB.
  • the magnetic sheet 140 may be directly attached to the first radiation pattern 120 , but since the magnetic sheet 140 also contains a metal component, the magnetic sheet 140 is in contact with the first radiation pattern 120 . If it is, it may affect the antenna performance.
  • the first radiation pattern 120 and the magnetic sheet 140 are disposed between the first radiation pattern 120 and the magnetic material sheet 140 by arranging the injection-molded product 100 in the middle without directly attaching the magnetic material sheet 140 to the first radiation pattern 120 . It is possible to improve the antenna performance by forming a space.
  • the heat dissipation sheet 150 may be formed on the other side of the magnetic sheet 140 . Specifically, the heat dissipation sheet 150 may be formed on the other surface of the magnetic sheet 140 formed on the other surface of the injection-molded product 100 .
  • the magnetic sheet 140 and the heat dissipation sheet 150 may be manufactured in the form of a composite sheet through a pressing process after laminating with an adhesive.
  • the heat dissipation sheet 150 may be formed in the same shape to correspond to the magnetic sheet 140 .
  • the heat dissipation sheet 150 serves to prevent heat generated from the heating element 190 outside the antenna module from being transmitted to the first radiation pattern 120 formed on one surface of the injection-molded product 100 , and the heat dissipation sheet 150 has thermal conductivity It can be formed of a material with excellent heat dissipation and excellent heat dissipation ability.
  • the heat dissipation sheet 150 may be formed of copper (Cu), aluminum (Al), or graphite.
  • the other side of the heat dissipation sheet 150 may be provided with a heating element 190 in contact with the other surface of the heat dissipation sheet 150 , and the heat dissipation sheet 150 may be formed to cover the heating element 190 .
  • the heating element 190 may be various electronic components such as a PCB and an application processor (AP) provided in a wireless communication device.
  • the heat dissipation sheet 150 may be provided with an area larger than that of the magnetic sheet 140 to completely cover the magnetic sheet 140 .
  • the first radiation pattern 120 , the second radiation pattern 210 , and the third radiation pattern 230 may be formed by etching at least a portion of the injection-molded product 100 in a predetermined shape, and plating the etched portion. .
  • the injection molding 100 is formed of a material containing a non-conductive and chemically stable heavy metal complex, and a part of the injection molding 100 is exposed to a laser such as a UV (Ultra Violet) laser, an excimer laser, etc. break the chemical bond of the metal seed to expose it.
  • a laser such as a UV (Ultra Violet) laser, an excimer laser, etc. break the chemical bond of the metal seed to expose it.
  • a method of metalizing the injection-molded product 100 to form a conductive material in the laser-exposed portion of the injection-molded product 100 .
  • a wireless communication device (not shown) including the above-described antenna module is disclosed.
  • the wireless communication device may include the above-described antenna module, camera module, and electronic components such as a PCB in a metal case, and may wirelessly transmit/receive data through the antenna module.
  • the antenna module included in this embodiment is the same as the antenna module described in the previous embodiment, a detailed description will be replaced with that of the previous embodiment.
  • the radiation efficiency can be improved by optimizing the width of the first radiation pattern 120 formed on one surface of the injection-molded product 100 in a limited space.
  • the magnetic sheet 140 for shielding electromagnetic waves on the opposite surface of the injection-molded product 100 on which the radiation pattern is formed, electromagnetic waves transmitted from the outside can be shielded to improve the radiation performance of the antenna.
  • the first radiation pattern 120 , the second radiation pattern 210 , and the third radiation pattern 230 included in the antenna module used in the wireless communication device are implemented in the LDS method to make the thickness of the antenna module thin.
  • a communication device (not shown) can be made slim.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출물의 일면에 형성되는 방사 패턴의 넓이를 제한된 공간에서 최적화하여 방사 효율을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스에 관한 것이다.

Description

안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스
본 발명은 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사출물의 일면에 형성되는 방사 패턴의 넓이를 제한된 공간에서 최적화하여 방사 효율을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, PDA 등의 무선 통신 디바이스에는 다양한 통신 기능이 구현되고, 그에 따라 3G(LTE), 4G(LTE-A), 5G 통신용 안테나, 무선 근거리 통신망을 위한 WiFi 안테나, 블루투스(Bluetooth) 안테나, NFC 안테나, GPS 수신용 안테나, 무선 충전용 안테나 등 여러 종류의 안테나가 사용되고 있다.
일 예로서, 원거리 무선 통신 외에 디바이스간의 정보 교환, 결제, 티켓 예매, 무선 충전 등의 기능을 구현하기 위해 NFC(Near Field Communication) 안테나에 관한 수요가 증가하고 있고 이에 따라 무선 통신 디바이스에 NFC 안테나가 구비되는 추세이며, 이러한 NFC 안테나에 다양한 기능을 구현하기 위한 서브 안테나가 추가적으로 구비되기도 한다.
NFC 안테나는 전자기 유도 원리를 이용하여 통신하며, NFC 안테나는 전류가 흐를 수 있는 코일(coil) 또는 루프(loop) 형태의 방사 패턴(radiation pattern)으로 구현되는 것이 일반적이다. 이때, NFC는 태그(tag) 인식율 증가시키기 위해 방사 패턴 영역을 넓게 형성해야할 필요가 있다. 이때, 무선 통신 디바이스 내부의 제한된 공간에서 NFC 안테나의 방사 패턴 영역이 지나치게 커지는 경우, WiFi, GPS를 구현하기 위한 다른 서브 안테나에 간섭을 발생시킬 수 있어 서브 안테나와의 이격 거리를 유지하면서 NFC 안테나의 방사 영역을 구현하는 기술 개발이 필요하다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 사출물의 일면에 형성되는 방사 패턴의 넓이를 제한된 공간에서 최적화하여 방사 효율을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스를 제공한다.
또한, 무선 통신 디바이스에 사용되는 안테나 모듈에 포함되는 방사 패턴을 LDS 방식으로 구현하여 안테나 모듈의 두께를 얇게함으로써 무선 통신 디바이스를 슬림(slim)화 할 수 있는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스를 제공한다.
또한, 전자파를 차폐하기 위한 자성체 시트를 LDS 안테나가 형성되는 사출물의 반대면에 구비함으로써 외부로부터 전달되는 전자파를 차폐하여 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있 있는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나 모듈은, 사출물; 상기 사출물의 일면에 형성되는 제1 방사 패턴; 및 상기 사출물의 타면에 상기 제1 방사 패턴을 커버하도록 구비되는 자성체 시트;를 포함한다.
이때, 상기 제1 방사 패턴과 접촉되도록 상기 사출물의 일면에 형성되는 단자 연결부; 및 상기 사출물의 타면에 형성되며, 상기 단자 연결부와 전기적으로 연결되는 단자 패턴;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성체 시트의 타측에 형성되는 방열 시트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 사출물의 일면에는 전자 부품이 설치되기 위한 설치 영역이 형성되며, 상기 제1 방사 패턴은, 전도성 라인 패턴이 다수회 절곡되어 형성되는 제1 방사 영역; 및 상기 전도성 라인 패턴으로부터 연장되어, 상기 설치 영역의 외주를 따라 상기 제1 방사 영역으로부터 돌출되도록 형성되는 제2 방사 영역;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 방사 영역의 상기 전도성 라인 패턴은 전류 방향을 달리하고, 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 시트의 타측에 접촉 구비되는 발열체를 더 포함하며, 상기 방열 시트는 상기 발열체를 커버하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 자성체 시트는 상기 제1 방사 패턴의 면적에 대응되도록 형성되며, 상기 방열 시트는 상기 자성체 시트의 면적에 비해 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 단자 패턴은 상기 사출물의 타면에 상기 방열 시트의 외측으로 노출되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 사출물의 외주를 따라 형성되는 제2 방사 패턴, 제3 방사 패턴을 포함될 수 있다.
또한, 상기 제1 방사 패턴은 NFC(near field communication)을 위한 안테나 패턴이고, 상기 제2 방사 패턴, 제3 방사 패턴은, WiFi, GPS, 3G, 4G 또는 5G 중 어느 하나를 위한 안테나 패턴일 수 있다.
또한, 상기 제1 방사 패턴, 상기 제2 방사 패턴, 상기 제3 방사 패턴은 상기 사출물이 식각되고 식각된 부분이 도금되어 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 디바이스는, 상기 안테나 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사출물의 일면에 형성되는 방사 패턴의 넓이를 제한된 공간에서 최적화하여 방사 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 무선 통신 디바이스에 사용되는 안테나 모듈에 포함되는 방사 패턴을 LDS 방식으로 구현하여 안테나 모듈의 두께를 얇게함으로써 무선 통신 디바이스를 슬림(slim)화 할 수 있다.
또한, 전자파를 차폐하기 위한 자성체 시트를 LDS 안테나가 형성되는 사출물의 반대면에 구비함으로써 외부로부터 전달되는 전자파를 차폐하여 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설ㄹ명하기 위한배면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
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, 복수의 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 모듈 및 이를 포함하는 무선 통신 디바이스를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설ㄹ명하기 위한 배면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 모듈은 무선 통신 디바이스(미도시)에 설치되어 데이터를 무선 송/수신한다. 이때, 무선 통신 디바이스(미도시)는 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, PDA 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은, 사출물(100), 제1 방사 패턴(120), 자성체 시트(140)를 포함할 수 있다.
사출물(100)은 안테나 모듈의 본체로서, 일정한 두께를 가지는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.
사출물(100)은 무선 통신 디바이스(미도시)의 내부를 구성하거나 외부 케이스로서 사용되는 것으로, 절연성의 재질로 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 이때, 사출물(100)은 내후성과 내충격성 및 기계적 강도를 유지하기 위해 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트(PC)등 합성 수지 재질로 이루어질 수 있다.
제1 방사 패턴(120)은 사출물(100)의 일면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서 '일면'이란 사출물(100)의 도면상 '윗면'일 수 있다.
제1 방사 패턴(120)은 외부 기기와의 통신을 위하여 전자기장을 외부로 방사하는 금속 패턴으로서, 전도성 라인 패턴이 다수회 절곡되어 형성될 수 있다. 이때, 제1 방사 패턴(120)은 전류가 흐르도록 두 개의 단자 연결부(131)를 포함하며, 하나의 단자 연결부(131)로 전류가 입력되어 다른 하나의 단자 연결부(131)로 출력 되도록 구성된다.
이때, 제1 방사 패턴(120)은 NFC(near field communication)을 위한 안테나 패턴일 수 있다.
한편, 사출물(100)의 상측에는 전자 부품이 실장되기 위한 전자 부품 설치 영역(170)이 형성될 수 있다. 이때, 전자 부품은 카메라 모듈일 수 있다.
제1 방사 패턴(120)은 제1 방사 영역(123) 및 제2 방사 영역(125)을 포함할 수 있다.
제1 방사 영역(123)은 전도성 라인 패턴이 다수회 절곡되어 형성되며, 제2 방사 영역(125)은 전도성 라인 패턴으로부터 연장되어 전자 부품 설치 영역(170)의 외주를 따라 제1 방사 영역(123)으로부터 외측으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 전자 부품 설치 영역(170)은 모서리부가 곡선으로 형성된 사각형 형태로 형성될 수 있는데. 제1 방사 영역(123)을 형성하는 전도성 라인 패턴으로부터 연장되는 전도성 라인 패턴이 전자 부품 설치 영역(170)의 모서리부를 따라 라운드(round)지게 형성되어 제1 방사 영역(123)의 측부로 돌출됨으로써 제2 방사 영역(125)을 형성하는 것이다.
이와 같이 제2 방사 영역(125)을 형성함으로써 제1 방사 패턴(120)의 방사 영역을 확장시킬 수 있으며, 구체적으로 NFC 안테나로 기능하는 제1 방사 패턴(120)의 태그 영역을 확장시킬 수 있다.
제2 방사 영역(125)의 전도성 라인 패턴은 전류 방향을 달리하고, 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 이때, 전도성 라인 패턴이 제2 방사 영역(125)에서 절곡되며 가장 내부에 있는 전도성 라인 패턴의 전류 방향의 각도는 예각으로 형성될 수 있다.
제2 방사 영역(125)은 전자 부품 설치 영역(170)에 의해 면적이 제1 방사 영역(123)에 비해 상대적으로 좁게 형성되는데, 전도성 라인 패턴이 제2 방사 영역(125)에서 절곡되면 가장 내부에 있는 전도성 라인 패턴끼리 서로 인접하며 전류 방향이 다르게(서로 반대 방향) 형성된다. 인접하는 전도성 라인 패턴의 전류 방향이 반대 방향으로 형성되는 경우 오른 나사의 법칙(right handed screw rule)에 따라 자기장이 반대 방향이 되어 서로 상쇄되어 안테나의 방사 성능이 저하될 수 있으므로, 제2 방사 영역(125)의 가장 내부에 있는 전도성 라인을 서로 이격되도록 형성시켜 방사 성능 유지시키기 위함이다.
이때, 제2 방사 영역(125)의 가장 내부에 있는 전도성 라인 패턴의 간격(b)은 제1 방사 영역(123)의 내부의 전도성 라인 패턴간 간격(a)에 비해 넓게 형성될 수 있다.
한편, 단자 패턴(133)과 단자 연결부(131)는 비아홀(135)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 사출물(100)의 타측에는 단자 패턴(133)이 형성될 수 있는데 사출물(100) 타측의 단자 패턴(133)과 사출물(100) 일측의 단자 연결부(131)가 비아홀(135)을 통해 전기적으로 연결되어 단자 패턴(133)을 통해 제1 방사 패턴(120)으로 급전이 이루어질 수 있다. 이때, 단자 패턴(133)은 안테나 모듈 외부에 구비되는 PCB 보드와 접촉 수단(C-Clip 등)에 의해 전기적으로 접촉되어 PCB에 의해 제1 방사 패턴(120)으로 급전이 이루어질 수 있다.
이때, 단자 패턴(133)은 사출물(100)의 타면에 후술할 방열 시트(150)의 외측으로 노출되도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 2를 참고하면 사출물(100)의 타측에는 후술할 방열 시트(150)가 구비되는데 방열 시트(150)가 단자 패턴(133)을 완전히 커버하는 경우 PCB에 의한 급전이 어려울 수 있으므로, 단자 패턴(133)의 일부를 방열 시트(150) 외측으로 노출시켜 PCB를 통한 급전이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 사출물(100)의 외주를 따라 제2 방사 패턴(210), 제3 방사 패턴(230)이 형성될 수 있으며, 제2 방사 패턴(210), 제3 방사 패턴(230), 제4 방사 패턴(250)은, WiFi, GPS, 3G, 4G 또는 5G 중 어느 하나를 위한 안테나 패턴일 수 있다. 이때, 제2 방사 패턴(210)은 제1 방사 패턴(120)의 하측에 형성될 수 있으며, 제3 방사 패턴(230)은 제2 방사 패턴(210)과 이격되어 제1 방사 패턴(120)의 우측에 형성될 수 있고, 제4 방사 패턴(250)은 제1 방사 패턴(120)의 하측에 제2 방사 패턴(210)과 제3 방사 패턴(230)의 사이에 이격되어 형성될 수 있다. 이때, 제2 방사 패턴(210), 제3 방사 패턴(230), 제4 방사 패턴(250)은 비아홀을 통해 사출물(100)의 타측에 형성되는 단자 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 제2 방사 패턴(210)의 패턴 길이는 제3 방사 패턴(230) 및 제4 방사 패턴(250)의 패턴 길이에 비해 길게 형성될 수 있다. 이때, 제2 방사 패턴(210)은 3G, 4G 또는 5G 중 어느 하나를 위한 안테나이고, 제3 방사 패턴(230)은 WiFi를 위한 안테나이며, 제4 방사 패턴(250)은 GPS를 위한 안테나 일 수 있다.
자성체 시트(140)는 사출물(100)의 타면에 제1 방사 패턴(120)을 커버하도록 구비될 수 있다. 본 실시예에서 '타면'이란 사출물(100)의 '뒷면'일 수 있다. 이때, 자성체 시트(140)는 점착 시트(160)를 매개로 사출물(100)의 타면에 부착될 수 있다.
자성체 시트(140)는 고투자율의 자성체(High permeability material)로 만들어진 시트로서, 제1 방사 패턴(120)으로부터 발생되는 전자파를 차폐하여 소요의 방향으로 집속시키거나, 사출물(100)의 타측에 배치되는 PCB 등의 전자 부품으로부터 발생되는 전자파를 차폐하여 전자파의 간섭을 억제시켜 안테나의 방사 성능을 개선할 수 있다.
자성체 시트(140)는 페라이트(ferrite)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 자성체 시트(140)는 자성 합금, 페라이트 소결체와 같이 단일 소재로 사용하거나, 자성 금속분말 및/또는 페라이트 분말을 절연성 수지, 고무계 성분, 세라믹 혹은 비자성 금속 등과 혼합하여 압출, 프레스, 필름 캐스팅 등의 방법으로 성형한 복합 소재(composite) 형태로 사용될 수 있다.
자성체 시트(140)는 제1 방사 패턴(120)의 면적에 대응되도록 동일한 형상 및 면적으로 형성될 수 있다. 자성체 시트(140)가 제1 방사 패턴(120)의 면적에 비해 크게 형성되는 경우 자성체 시트(140)의 의한 자기장에 의해 제1 방사 패턴(120) 주변의 다른 제2 방사 패턴(210)이나 제3 방사 패턴(230)에 영향을 줄 수 있고, 자성체 시트(140)가 제1 방사 패턴(120)의 면적에 비해 작게 형성되는 경우 전자파 차폐 효과가 낮아져 NFC 안테나로서 제1 방사 패턴(120)의 방사 성능이 떨어질 수 있기 때문이다.
한편, 자성체 시트(140)는 제1 방사 영역(123)의 면적에 대응되도록 동일한 형상 및 면적으로 형성될 수 있다. 제1 방사 영역(123)의 자속 밀도가 제2 방사 영역(125)의 자속 밀도에 비해 세고 제1 방사 영역이(123)이 제2 방사 영역(125)에 비해 넓기 때문에 이와 같은 경우라도 자성체 시트(140)에 의한 전자파 차폐 효과를 어느정도 얻을 수 있고 자성체 시트(140) 제작에 드는 비용을 절감시킬 수 있기 때문이다.
본 실시예에서 자성체 시트(140)는 사출물(100)을 사이에 두고 제1 방사 패턴(120)과 이격되어 배치되는데, 이와 같이 자성체 시트(140)를 제1 방사 패턴(120)에 직접 부착하지 않고 사출물(100)을 중간에 두고 서로 이격되도록 배치시킴로써 전자파의 차폐 성능을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 제1 방사 패턴(120)의 안테나 성능을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 사출물(100)의 타측에는 PCB 등 전자 부품이 배치될 수 있는데, PCB의 금속 소재로 인하여 안테나 성능이 저하될 수 있다. 이를 해결하기 위해 제1 방사 패턴(120)에 자성체 시트(140)가 직접 부착될 수 있으나 자성체 시트(140) 또한 금속 성분이 포함되어 있으므로 자성체 시트(140)가 제1 방사 패턴(120)과 접촉되어 있는 경우 안테나 성능에 영향을 줄 수 있다.
본 실시예의 경우 자성체 시트(140)를 제1 방사 패턴(120)에 직접 부착하지 않고 사출물(100)을 중간에 두고 서로 이격되도록 배치시킴으로써 제1 방사 패턴(120)과 자성체 시트(140) 사이에 공간을 형성하여 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 자성체 시트(140)의 타측에 방열 시트(150)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 방열 시트(150)는 사출물(100)의 타면에 형성되는 자성체 시트(140)의 타면에 형성될 수 있다.
이때, 자성체 시트(140)와 방열 시트(150)는 접착제로 합지한 후 프레스 공정을 통해 복합 시트 형태로 제조될 수 있다.
방열 시트(150)는 자성체 시트(140)에 대응되어 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 방열 시트(150)는 안테나 모듈 외부의 발열체(190)로부터 발생된 열이 사출물(100) 일면에 형성된 제1 방사 패턴(120)으로 전달되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 방열 시트(150)는 열 전도도가 우수하고 열 분산 능력이 뛰어난 소재로 형성될 수 있다. 이때, 방열 시트(150)는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 그라파이트 재질로 형성될 수 있다.
이때, 방열 시트(150)의 타측에는 발열체(190)가 방열 시트(150)의 타면과 접촉되도록 구비될 수 있으며, 방열 시트(150)는 발열체(190)를 커버하도록 형성될 수 있다. 이때, 발열체(190)는 무선 통신 디바이스에 구비되는 PCB, AP(Application Processor) 등 다양한 전자 부품일 수 있다.
또한, 방열 시트(150)는 자성체 시트(140)의 면적에 비해 큰 면적으로 구비되어, 자성체 시트(140)를 완전히 커버하도록 형성될 수 있다. 방열 시트(150)의 면적이 넓을수록 방열 효과가 크고, 방열 시트(150)는 제1 방사 패턴(120) 주변의 다른 제2 방사 패턴(210)이나 제3 방사 패턴(230)에 끼치는 영향이 미미하므로, 자성체 시트(140)와 달리 방열 시트(150)는 면적이 크게 형성되는 것이다.
한편, 제1 방사 패턴(120), 제2 방사 패턴(210), 제3 방사 패턴(230)은 사출물(100)의 적어도 일부가 일정한 형상으로 식각되고, 식각된 부분이 도금되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 비전도성이며 화학적으로 안정한 중금속 복합체를 포함하는 재질로 사출물(100)을 형성하고, 사출물(100)의 일부를 UV(Ultra Violet) 레이저, 엑시머(Excimer) 레이저 등의 레이저에 노출시킴으로써 구조물의 화학적 결합을 해체하여 금속 시드를 노출시킨다. 다음으로, 사출물(100)을 금속화(metalizing)하여 사출물(100)의 레이저 노출 부위에 도전성 물질을 형성하는 방법에 의해 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 안테나 모듈을 포함하는 무선 통신 디바이스(미도시)를 개시한다.
무선 통신 디바이스(미도시)는 금속 재질의 케이스에 상술한 안테나 모듈 및 카메라 모듈, PCB 등의 전자 부품을 포함할 수 있으며, 안테나 모듈을 통해 데이터를 무선 송/수신할 수 있다.
본 실시예에 포함되는 안테나 모듈은 앞선 실시예에서 설명한 안테나 모듈과 동일하므로, 구체적인 설명은 앞선 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 사출물(100)의 일면에 형성되는 제1 방사 패턴(120)의 넓이를 제한된 공간에서 최적화하여 방사 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전자파를 차폐하기 위한 자성체 시트(140)를 방사 패턴이 형성되는 사출물(100)의 반대면에 구비함으로써 외부로부터 전달되는 전자파를 차폐하여 안테나의 방사 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 무선 통신 디바이스에 사용되는 안테나 모듈에 포함되는 제1 방사 패턴(120), 제2 방사 패턴(210), 제3 방사 패턴(230)을 LDS 방식으로 구현하여 안테나 모듈의 두께를 얇게함으로써 무선 통신 디바이스(미도시)를 슬림(slim)화 할 수 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.

Claims (12)

  1. 사출물;
    상기 사출물의 일면에 형성되는 제1 방사 패턴; 및
    상기 사출물의 타면에 상기 제1 방사 패턴을 커버하도록 구비되는 자성체 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방사 패턴과 접촉되도록 상기 사출물의 일면에 형성되는 단자 연결부; 및
    상기 사출물의 타면에 형성되며, 상기 단자 연결부와 전기적으로 연결되는 단자 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자성체 시트의 타측에 형성되는 방열 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사출물의 일면에는 전자 부품이 설치되기 위한 설치 영역이 형성되며,
    상기 제1 방사 패턴은,
    전도성 라인 패턴이 다수회 절곡되어 형성되는 제1 방사 영역; 및
    상기 전도성 라인 패턴으로부터 연장되어, 상기 설치 영역의 외주를 따라 상기 제1 방사 영역으로부터 돌출되도록 형성되는 제2 방사 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 방사 영역의 상기 전도성 라인 패턴은 전류 방향을 달리하고, 서로 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 방열 시트의 타측에 접촉 구비되는 발열체를 더 포함하며,
    상기 방열 시트는 상기 발열체를 커버하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자성체 시트는 상기 제1 방사 패턴의 면적에 대응되도록 형성되며,
    상기 방열 시트는 상기 자성체 시트의 면적에 비해 크게 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단자 패턴은 상기 사출물의 타면에 상기 방열 시트의 외측으로 노출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 사출물의 외주를 따라 형성되는 제2 방사 패턴, 제3 방사 패턴 및 제4 방사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 방사 패턴은 NFC(near field communication)을 위한 안테나 패턴이고,
    상기 제2 방사 패턴, 제3 방사 패턴 및 제4 방사 패턴은, WiFi, GPS, 3G, 4G 또는 5G 중 어느 하나를 위한 안테나 패턴인 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 방사 패턴, 상기 제2 방사 패턴, 상기 제3 방사 패턴, 제4방사패턴은 상기 사출물이 식각되고 식각된 부분이 도금되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 안테나 모듈을 포함하는, 무선 통신 디바이스.
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