KR102321159B1

KR102321159B1 - 안테나 모듈

Info

Publication number: KR102321159B1
Application number: KR1020200070614A
Authority: KR
Inventors: 박인호; 김용호; 이원노; 박제옥
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2040-06-11
Also published as: WO2021251729A1

Abstract

본 발명은 안테나 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나 모듈을 구성하는 안테나 방사체와 그라운드를 사출물을 사이에 두고 이격시킴으로써 안테나 방사체의 무선 신호의 지향성을 향상시켜 방사 효율을 높일 수 있을 뿐 아니라, 안테나 방사체의 급전을 위한 접전부의 위치를 제한 없이 구성함으로써 무선 통신 디바이스의 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.

Description

안테나 모듈{ANTENNA MODULE}

최근 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, PDA 등의 무선 통신 디바이스에는, 통화 기능 뿐 아니라 근거리통신(NFC; near field communication) 기능이나 무선충전 기능, 또는 기타 기능을 실현하기 위한 안테나 모듈이 장착되고 있다.

이러한 안테나 모듈은 무선 통신 디바이스에 적용시 디바이스의 슬림화를 위해 FPCB Flexible Printed Circuit Board, 연성인쇄회로기판) 타입이 많이 사용되고 있다.

종래 무선 통신 디바이스에 사용되고 있는 FPCB의 제조과정을 살펴보면, 베이스 필름에 동박이 형성된 동박적층판(FCCL)에 드라이 필름(Dry film)을 라미네이팅(Laminating) 한 후 노광, 현상 및 에칭공정을 통하여 소정의 회로패턴을 형성하고, 형성된 회로패턴과 무선 통신 디바이스의 메인 회로 기판과 전기적으로 연결하기 위한 접전부가 FPCB의 일측 단부에 형성되도록 구성된다.

이와 같이 접전부의 위치가 고정되어 FPCB의 일단부에 형성됨으로써 안테나 모듈의 설계 자유도가 제한되는 문제가 있다.

또한, 무선 신호 송/수신시 FPCB 타입의 안테나 모듈에 형성된 회로패턴에 신호 손실이 발생하여 안테나 모듈의 방사 효율이 저하되는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1275159호(2013.06.10)

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명은 안테나 모듈을 구성하는 안테나 방사체와 그라운드를 사출물을 사이에 두고 이격시킴으로써 안테나 방사체의 무선 신호의 지향성을 향상시켜 방사 효율을 높일 수 있을 뿐 아니라, 안테나 방사체의 급전을 위한 접전부의 위치를 제한 없이 구성함으로써 무선 통신 디바이스의 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 안테나 모듈을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 사출물; 상기 사출물의 일면에 형성되는 방사 영역; 상기 사출물의 타면에 형성되는 그라운드 영역; 및 상기 그라운드 영역 내부에 형성되며, 상기 방사 영역과 전기적으로 연결되는 접전부를 포함하는, 안테나 모듈을 제공한다.

상기 사출물에는 비아 홀(via hole)이 형성되며, 상기 방사 영역과 상기 접전부는 상기 비아 홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

일측이 상기 방사 영역과 연결되고 타측이 상기 비아 홀과 연결되도록 상기 사출물의 일면에 형성되는 회로 라인;을 더 포함할 수 있다.

상기 방사 영역은 복수로 형성될 수 있다.

상기 접전부는 상기 방사 영역의 개수에 대응하도록 복수로 형성되며, 상기 방사 영역은 대응되는 상기 접전부에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 방사 영역, 상기 그라운드 영역 또는 상기 접전부는, 상기 사출물의 적어도 일부가 일정한 형상으로 식각되고, 식각된 부분이 도금되어 형성될 수 있다.

상기 그라운드 영역을 형성하기 위해 상기 사출물의 식각시, 상기 그라운드 영역 내부의 상기 사출물의 일부 영역을 식각하지 않음으로써 접전 영역이 형성되며, 상기 접전부는 상기 접전 영역에 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 안테나 모듈을 구성하는 안테나 방사체와 그라운드를 사출물을 사이에 두고 이격시킴으로써 안테나 방사체의 무선 신호의 지향성을 향상시켜 방사 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 안테나 방사체의 급전을 위한 접전부의 위치를 제한 없이 구성함으로써 무선 통신 디바이스의 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 안테나 모듈에 관한 것이다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 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 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 도 1의 안테나 모듈의 A-A의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈의 부분 확대도이다.
도 5는 도 1의 안테나 모듈의 B-B의 단면도이다.
도 6은 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, 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 모듈을 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 모듈(10)을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 안테나 모듈(10)의 평면도 및 저면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(10)은 무선 통신 디바이스에 설치되어 데이터를 무선 송/수신한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(10)은, 사출물(100), 방사 영역(200), 그라운드 영역(300), 접전부(310)를 포함할 수 있다.

사출물(100)은 안테나 모듈(10)의 본체로서, 일정한 두께를 가지는 플레이트 형상으로 형성될 수 있다.

사출물(100)은 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.

방사 영역(200)은 사출물(100)의 일면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서 '일면'이란 사출물(100)의 '윗면'일 수 있다.

방사 영역(200)은 전자 신호(예컨대, 무선 통신 신호)의 송수신을 위해 사용되며 접전부(310)에 의해 급전되어 신호를 공간으로 방사하는 구성으로서, 사출물(100)에 형성되어 무선 신호를 송수신한다.

이때 방사 영역(200)은 일정한 면적을 가지는 면 형상으로 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 도전성 라인이 복수회 권취되는 루프(loop) 형상으로 형성될 수 있다.

방사 영역(200)은 복수개로 형성될 수 있으며, 본 실시예에 따르면 방사 영역(200)이 3개 형성되는 경우를 기준으로 설명하기로 한다.

그라운드 영역(300)은 사출물(100)의 타면에 형성될 수 있다. 본 실시예에서 '타면'이란 사출물(100)의 '뒷면'일 수 있다. 그라운드 영역(300)은 일정한 면적을 가지며 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 방사 영역(200)에 대응되는 면적으로 사출물(100)의 타면에 형성될 수 있다. 그라운드 영역(300)은 사출물(100)을 사이에 두고 사출물(100)의 일면에 형성되는 방사 영역(200)과 이격되게 사출물(100)의 타면에 형성되며, 방사 영역(200)으로부터 방사되는 신호의 방향성을 개선한다. 구체적으로, 안테나 모듈(10)에 의해 무선 신호 송신시 방사 영역(200)에서 방사되는 신호의 일부가 사출물(100)을 향해 방사될 수 있는데, 사출물(100)의 타면에 형성되는 그라운드 영역(300)에 의해 사출물(100) 방향으로 방사되는 신호가 반사되어 다시 사출물(100)의 일면을 향해 방사된다. 이와 같이 방사 신호의 그라운드 영역(300)에 의한 반사에 의해 무선 신호의 지향성이 개선되어 방사 효율을 향상시킬 수 있는 것이다(도 3 참고).

한편, 접전부(310)는 그라운드 영역(300) 내부에 형성되며, 방사 영역(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2의 (b)를 참고하면, 접전부(310)는 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 그라운드 영역(300)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 접전부(310)는 방사 영역(200)의 개수에 대응하도록 복수로 형성될 수 있으며, 본 실시예의 경우 방사 영역(200)이 3개로 형성되므로, 이에 따라 접전부(310)는 3개로 형성된다. 복수의 접전부(310)는 복수의 방사 영역(200)과 각각 전기적으로 연결된다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈(10)의 부분 확대도로서, 도 4를 참고하면 접전부(310)는 그라운드 내부의 일부 영역에 그라운드 영역(300)과 이격되어 형성될 수 있으며, 접전부(310)가 복수로 형성되는 경우 접전부(310) 각각이 서로 이격되도록 형성될 수 있다.

도 5는 도 1의 안테나 모듈(10)의 B-B의 단면도로서, 도 5를 참고하면, 접전부(310)는 메인 회로 기판(30)과 클립(50)을 통해 전기적으로 연결될 수 있으며, 메인 회로 기판(30)과 사출물(100)의 일면에 형성되는 방사 영역(200)을 전기적으로 연결하여 전기 신호를 전송한다.

한편, 사출물(100)에는 비아 홀(110)이 형성되며, 방사 영역(200)과 접전부(310)는 비아 홀(110)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 비아 홀(110)은 사출물(100)을 관통하도록 접전부(310)가 형성되는 영역에 형성될 수 있으며, 비아 홀(110)의 일단이 방사 영역(200)과 전기적으로 연결되고 비아 홀(110)의 타단이 접전부(310)와 전기적으로 연결되도록 구비된다.

또한, 본 실시예에 따른 안테나 모듈(10)은 사출물(100)의 일면에 형성되는 회로 라인(210)을 더 포함할 수 있다. 회로 라인(210)은 일정한 길이 및 두께를 가지며 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 일측이 방사 영역(200)과 전기적으로 연결되고, 타측이 비아 홀(110)과 전기적으로 연결되어 전기 신호를 전송한다. 회로 라인(210)은 방사 영역(200)에 대응하는 개수로 형성될 수 있으며, 본 실시예의 경우 방사 영역(200)이 3개이므로 회로 라인(210)은 방사 영역(200) 각각에 대응하도록 3개로 형성된다.

방사 영역(200)과 비아 홀(110)의 일단을 연결하기 위한 회로 라인(210)은 단일 라인으로 형성될 수 있으나 기설정된 주파수 대역을 구현하기 위해 분기되어 형성되는 것도 가능하다.

한편, 방사 영역(200), 그라운드 영역(300), 접전부(310), 회로 라인(210)은 사출물(100)의 일부가 일정한 형상으로 식각되고, 식각된 부분이 도금되어 형성될 수 있다.

방사 영역(200)은 사출물(100)의 일면이 식각되어 일정한 면적을 가지는 패턴이 복수로 형성된 후, 식각된 부분이 도금되어 형성될 수 있다.

또한, 그라운드 영역(300)은 방사 영역(200)에 대응되도록 사출물(100)의 타면이 일정한 면적을 가지도록 식각된 후 식각된 부분이 도금되어 형성될 수 있다.

접전부(310)는 그라운드 영역(300) 내부에 형성되는 접전 영역(370)(후술하기로 함)의 내부에 접전 영역(370)의 일부가 식각된 후 식각된 부분이 도금되어 형성될 수 있다.

본 실시예에 따르면 접전 영역(370)의 위치에 따라 접전부(310)가 정해지고, 접전 영역(370)의 위치는 사출물(100)의 식각 과정에서 무선 통신 디바이스의 요구 스펙에 따라 자유롭게 정해질 수 있으므로 결과적으로 설계 자유도를 향상시킬 수 있는 것이다.

이때, 방사 영역(200), 그라운드 영역(300), 접전부(310), 회로 라인(210)은 MID(Molded Interconnect Device) 공법으로 형성될 수 있다.

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

안테나 모듈(10)에 형성되는 방사 영역(200) 등을 MID 공법으로 형성하는 경우 안테나 모듈(10)의 소형화가 가능하며, 일괄적인 자동화 공정처리로 안테나 모듈(10)을 생산할 수 있으므로 대량생산이 가능하고 품질관리가 수월한 장점을 갖는다.

구체적으로, 먼저, 비전도성이며 화학적으로 안정한 중금속 복합체를 포함하는 재질로 사출물(100, 캐리어)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 형성한다.

도전성 물질의 형성은 레이저 노출에 의해 형성된 방사 영역(200) 등의 패턴에 도금액을 도금시킴으로써 형성될 수 있으며, 도금액은 구리, 은, 니켈을 포함할 수 있으며, 도금은 전해 도금 방식 또는 무전해 도금 방식에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 안테나 모듈(10)의 그라운드 영역(300) 내부에는 접전 영역(370)이 형성될 수 있으며, 접전 영역(370)은 그라운드 영역(300)을 형성하기 위해 사출물(100)의 타면 식각시, 그라운드 영역(300) 내부의 사출물(100)의 일부 영역을 식각하지 않음으로써 형성될 수 있다. 도 4를 참고하면, 그라운드 영역(300)을 형성하기 위해 사출물(100)을 식각하는 과정에서 그라운드 영역(300) 내부의 일부 공간을 식각하지 않음으로써 그라운드 영역(300) 내부에 도금이 이루어지지 않는 접전 영역(370)이 형성되고, 접전 영역(370)의 내부 공간의 일부가 식각되고 도금됨으로써 접전부(310)가 형성된다. 이때, 접전부(310)에는 사출물(100)을 관통하는 비아 홀(110)이 형성되고 비아 홀(110)의 일단이 방사 영역(200)과 전기적으로 연결되는 회로 라인(210)과 전기적으로 연결된다.

이와 같은 공정에 의해 접전 영역(370)이 그라운드 영역(300) 내부에 형성되며, 설계 요구에 따라 접전 영역(370)을 그라운드 영역(300) 내부에 자유롭게 위치시킬 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 모듈(10)의 변형예로서, 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 안테나 모듈(10)은 방사 영역(200)이 4개 형성되고 이에 따라 접전부(310) 및 비아 홀(110)도 각각 4개씩 형성된다.

본 실시예에 따른 안테나 모듈(10)은 방사 영역(200)이 4개 형성되고, 그라운드 영역(300)의 중앙 부분에 접전 영역(370)이 형성되고, 접전 영역(370) 내부에 접전부(310)가 위치하게 된다.

본 실시예의 경우 방사 영역(200), 접전부(310), 회로 라인(210), 비아 홀(110)의 개수가 앞선 실시예와 상이할 뿐 제조 공정은 동일하므로 이에 관한 구체적인 설명은 앞선 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.

이와 같이 본 발명에 따르면 안테나 모듈을 FPCB가 아닌 사출물의 식각 및 도금 공정을 통한 방식으로 형성함으로써 안테나 모듈의 접전부의 위치를 자유롭게 설계할 수 있다.

또한, 사출물의 일면에 방사 영역을 형성하고 대응되는 사출물의 타면에 그라운드 영역을 형성함으로써 방사 영역으로부터 방사되는 신호의 방향성을 개선하여 방사 효율을 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: 안테나 모듈
30: 메인 회로 기판
50: 클립(clip)
100: 사출물
110: 비아 홀(Via hole)
200: 방사 영역
210: 회로 라인
300: 그라운드 영역
310: 접전부
370: 접전 영역

Claims

사출물;
상기 사출물의 일면에 형성되는 방사 영역;
상기 사출물의 타면에 형성되는 그라운드 영역;
상기 사출물의 타측에 구비되는 메인 회로 기판; 및
도전성 재질로서 상기 그라운드 영역 내부에 상기 그라운드 영역과 이격되어 형성되며, 상기 방사 영역과 상기 메인 회로 기판과 전기적으로 연결되는 접전부;를 포함하고,
상기 방사 영역과 상기 접전부는 상기 사출물에 형성되는 비아 홀을 통해 전기적으로 연결되며,
상기 메인 회로 기판과 상기 접전부는 접전 수단을 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
삭제
제1항에 있어서,
일측이 상기 방사 영역과 연결되고 타측이 상기 비아 홀과 연결되도록 상기 사출물의 일면에 형성되는 회로 라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 방사 영역은 복수로 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
제4항에 있어서,
상기 접전부는 상기 방사 영역의 개수에 대응하도록 복수로 형성되며,
상기 방사 영역은 대응되는 상기 접전부에 각각 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 방사 영역, 상기 그라운드 영역 또는 상기 접전부는,
상기 사출물의 적어도 일부가 일정한 형상으로 식각되고, 식각된 부분이 도금되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.
제6항에 있어서,
상기 그라운드 영역을 형성하기 위해 상기 사출물의 식각시, 상기 그라운드 영역 내부의 상기 사출물의 일부 영역을 식각하지 않음으로써 접전 영역이 형성되며,
상기 접전부는 상기 접전 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는, 안테나 모듈.