KR20170136354A

KR20170136354A - 칩 안테나

Info

Publication number: KR20170136354A
Application number: KR1020160068321A
Authority: KR
Inventors: 홍하룡; 김수현; 조성은; 이대규; 전대성; 박성준
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2017-12-11
Also published as: CN107453042B; CN107453042A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 칩 안테나는 코일이 권선되는 권선부와 상기 권선부의 양단에 배치되는 단자부를 포함하는 코어 및 상기 단자부의 일면에 형성되는 단자 패드를 포함하며, 상기 코일의 양 단부는 상기 단자부의 일면에서 사선 방향으로 형성된 삽입 홈 내에 삽입 배치되어 상기 단자 패드에 접합될 수 있다.

Description

칩 안테나{CHIP ANTENNA}

본 발명은 칩 안테나에 관한 것이다.

무선 통신을 지원하는 핸드폰, PDA, 네비 게이션, 노트북 등 이동통신 단말기는 CDMA, 무선랜, DMB, NFC(Near Field Communication) 등의 기능이 부가되는 추세로 발전하고 있으며, 이러한 기능들을 가능하게 하는 중요한 부품 중 하나가 안테나이다.

칩 안테나(Chip Antenna)는 안테나의 한 종류로서, 회로기판 표면에 직접 실장되어 안테나의 기능을 수행한다.

이러한 칩 안테나는 세라믹 내부에 패턴을 적층하여 형태의 칩 안테나와, 코어의 외부에 코일을 권선하는 솔레노이드 형태의 칩 안테나로 구분할 수 있다.

본 발명의 목적은 기판에 안정적으로 실장할 수 있는 솔레노이드 형태의 칩 안테나를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 칩 안테나는, 코일이 권선되는 권선부와 상기 권선부의 양단에 배치되는 단자부를 포함하는 코어 및 상기 단자부의 일면에 형성되는 단자 패드를 포함하며, 상기 코일의 양 단부는 상기 단자부의 일면에서 사선 방향으로 형성된 삽입 홈 내에 삽입 배치되어 상기 단자 패드에 접합될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 칩 안테나는, 다수의 모서리를 구비하는 코어 및 상기 코어에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 코어는 상기 모서리를 따라 홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 칩 안테나는 코일의 단부가 칩 안테나의 하부로 돌출되지 않아 메인 기판에 견고하게 접합될 수 있다. 코일의 단부가 배치되는 삽입 홈이 코일의 권선 방향을 따라 사선의 형태로 형성되므로, 제조 과정에서 코일의 단부를 용이하게 삽입 홈 내에 배치할 수 있어 제조가 매우 용이하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칩 안테나의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 칩 안테나의 분해 사시도.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 칩 안테나의 측면도.
도 5는 도 1에 도시된 칩 안테나의 저면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 안테나를 개략적으로 도시한 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 칩 안테나의 측면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칩 안테나를 개략적으로 도시한 사시도.
도 9는 도 8의 I-I′에 따른 단면도.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.

본 발명의 실시예에 따른 칩 안테나(10)는 알에프아이디(Radio Frequency Identification, RFID), 엔에프씨(Near Field Communication, NFC), 무선전력전송(Wireless Power Transfer, WPT), 마그네틱 보안전송(Magnetic secure transmission, MST) 중 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칩 안테나의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 칩 안테나의 분해 사시도이다. 또한 도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 칩 안테나의 측면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 칩 안테나의 저면도이다.

방향에 대한 용어를 정의하면, 코어(100)의 길이 방향이란 도 1을 기준으로 x축 방향을 의미하며, 코어(100)의 폭 방향이란 도 1을 기준으로 y축 방향을 의미하며, 코어(100)의 두께 방향이란 도 1을 기준으로 z축 방향을 의미한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 안테나(10)는 코어(100), 코일(200), 및 단자 패드(300)를 포함한다.

코어(100)는 페라이트(ferrite) 재질로 마련되거나, 페라이트 혼합 재질로 마련될 수 있다. 예를 들어, 코어(100)는 페라이트 분말을 소결하여 형성하거나, 페라이트 분말이 함유된 수지 혼합물을 사출 성형하여 제작될 수 있다.

또한 코어(100)는 페라이트를 주성분으로 하는 복수 개의 세라믹 시트를 적층한 후 가압/소결하여 마련할 수 있다.

코어(100)는 전체적으로 사각 단면의 막대 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 구조적, 설계적 필요에 따라 다양한 형상으로 마련될 수 있다.

본 실시예에 따른 코어(100)는 코일(200)이 권선되는 권선부(110)와, 권선부(110)의 양단에서 단면적이 확장되는 형태로 형성되는 단자부(120)로 구분될 수 있다.

단자부(120)의 두께는 권선부(110)의 두께보다 두껍게 형성된다. 따라서, 코어(100)의 단자부(120)와 권선부(110)가 연결되는 부분에는 단차가 형성되며, 단자부(120)의 하부면은 권선부(110)의 하부면보다 하부로 돌출 배치된다.

단자부(120)의 하부면이 돌출 형성됨에 따라, 칩 안테나(10)가 메인 기판(20)에 실장되는 경우 권선부(110)와 메인 기판(20) 사이에는 공간(S)이 형성된다. 그리고 이러한 공간(S)에 의해 권선부(110)에 권선된 코일(200)은 메인 기판(20)과 이격된다.

단자부(120)와 권선부(110)의 두께 차이는 코일(200)의 권선 두께에 대응하여 규정될 수 있다. 예를 들어 코일(200)을 단층으로 권선하는 경우, 상기한 두께는 코일(200)의 직경에 대응할 수 있다. 반면에 코일(200)을 다층으로 적층하여 권선하는 경우, 상기한 두께는 적층 권선된 코일(200)의 전체 두께에 대응하여 형성될 수 있다.

코어(100)의 단자부(120) 하부면에는 메인 기판(20)과의 전기적인 접속에 이용되는 단자 패드(300)가 각각 배치된다.

단자 패드(300)는 솔더와 같은 도전성 접착제를 매개로 메인 기판(20)에 접합된다. 따라서 (120)는 도전성 재질로 형성되며 메인 기판(20)과의 접합면으로 이용된다.

단자 패드(300)는 예를 들어 은(Ag) 페이스트를 코어(100)에 도포한 후 그 위에 도금층을 형성함으로써 완성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

도금층은 도금 공정을 통해 형성할 수 있다. 도금 공정은 Ni, Al, Fe, Cu, Ti, Cr, Au, Ag, Pd, Pt 중에서 선택되는 하나 이상의 금속물질을 무전해 도금, 전해 도금, 스크린인쇄(screen printing), 스퍼터링(sputtering), 증발법(evaporation), 잉크젯팅, 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식을 이용하여 진행할 수 있다.

단자 패드(300)는 단자부(120)의 하부면 표면을 따라 형성되며, 이에 후술되는 삽입 홈(150)의 내부에도 형성된다.

한편, 본 실시예에서는 금속 물질을 코어(100)에 도포 및 도금하여 단자 패드(300)를 형성하는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 금속 박편을 마련하여 코어(100)의 단자부(120) 하부면에 부착하여 단자 패드(300)를 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

단자부(120)의 하부면에는 적어도 하나의 삽입 홈(150)이 형성된다.

삽입 홈(150)은 코일(200)의 양단이 단자 패드(300)에 접합되는 공간으로 이용된다. 따라서 코일(200)이 단부(210)가 완전히 삽입 배치될 수 있는 크기의 공간으로 형성된다.

삽입 홈(150)이 없는 경우, 코일(200)의 단부(210)는 편평한 단자 패드(300)에 상에 배치되며, 칩 안테나(10)가 메인 기판(20)에 실장되면 코일(200)의 단부(210)는 단자 패드(300)와 메인 기판(20) 사이에 개재된다.

따라서 코일(200)의 단부(210)로 인해 단자 패드(300)는 전체가 메인 기판(20)에 완전히 접합되지 않게 되어 칩 안테나(10)는 들뜬 상태로 메인 기판(20)에 접합된다. 이에 칩 안테나(10)가 메인 기판(20)에 접합되는 과정에서 칩 안테나(10)가 정 위치에 접합되지 않고 틀어진 상태로 메인 기판(20)에 접합될 수 있다.

그러나 본 실시예에 따른 칩 안테나(10)는 상기한 바와 같이 코일(200)의 단부(210)가 삽입 홈(150) 내에 배치되므로, 단자 패드(300)의 하부면 전체가 견고하게 메인 기판(20)에 접합된다. 따라서 메인 기판(20)에 칩 안테나(10)를 실장하는 과정에서 칩 안테나(10)가 들뜨거나 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 삽입 홈(150)은 단자부(120)의 하부면에서 사선의 형태로 형성된다.

삽입 홈(150)의 사선 방향은 코일(200)의 단부(210)가 용이하게 삽입될 수 있도록 코일(200)의 권선 방향에 대응하여 규정된다. 따라서 코일(200)은 삽입 홈(150)의 사선 방향을 따라 권선부(110)에 권선된다.

또한 삽입 홈(150)을 사선 형태로 형성하는 경우, 코일(200)의 단부(210)를 삽입 홈(150)에 내에 배치시키기 위해 코일(200)을 절곡할 필요가 없다. 따라서 코일(200)의 권선이 용이하며 자동 권선도 가능하다.

코어(100)의 단자부(120)에 각각 배치되는 두 개의 삽입 홈(150)은 본 실시예와 같이 서로 평행을 이루도록 형성될 수 있다. 그러나 필요에 따라 서로 다른 각도의 사선으로 형성하는 것도 가능하다.

또한 본 실시예에 따른 삽입 홈(150)은 코일(200)의 직경보다 작은 깊이로 형성된다. 이 경우, 코일(200)이 삽입 홈(150)에 배치되면 코일(200)의 일부는 삽입 홈(150)의 외부로 돌출될 수 있다. 그러나 코일(200)을 단자 패드(300)에 접합하는 과정에서 코일(200)의 단부(210)를 가압하며 압착하기 때문에, 코일(200)의 단부(210)는 삽입 홈(150) 내에서 납작하게 눌려진 상태로 단자 패드(300)에 접합된다.

이로 인해 단자 패드(300)에 접합된 코일(200)의 단부(210)는 도 4에 도시된 바와 같이 삽입 홈(150)의 외부로 돌출되지 않고 삽입 홈(150)의 내부 공간을 채우며 삽입 홈(150) 내에만 배치된다. 이를 위해 삽입 홈(150)은 내부에서 코일(200)의 단부(210)가 눌려지며 폭 방향으로 확장될 수 있도록 코일(200)의 직경보다 넓은 폭으로 형성된다.

본 출원인이 측정한 결과, 코일(200)이 압착되면 최초 직경의 40% ~ 60% 범위로 코일(200)의 두께가 축소 변형되었다. 따라서, 삽입 홈(150)의 깊이는 코일(200) 직경의 40% ~ 60%에 해당하는 범위로 깊이가 형성된다. 예를 들어 삽입 홈(150)은 코일(200)의 반경에 대응하는 깊이로 형성될 수 있다.

코어(100)의 권선부(110)에는 코일(200)이 권선된다. 예를 들어 코일(200)은 코어(100)의 길이 방향을 따라 헬리컬(helical) 형태 또는 솔레노이드(solenoid) 형태로 권선될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

코일(200)은 와이어 형태로 구성되며 코어(100)에 권선된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 평각선(edgewise coil, flat type coil, Rectangular　wire)의 형태로 형성될 수도 있다.

코일(200)의 양 단부(210)는 코어(100)의 양단에 배치되는 단자 패드(300)에 각각 연결된다. 이때, 전술한 바와 같이, 코일(200)의 양 단부(210)는 삽입 홈(150)에 삽입되어 단자 패드(300)에 접합된다.

코일(200) 상에는 보호 수지(400)가 배치될 수 있다.

보호 수지(400)는 코일(200)을 절연시킴과 동시에 코일(200)을 보호하는 역할을 하는 것으로서, 코어(100)의 전면에 도포할 수 있으며, 본 실시예와 같이 보호 수지(400)를 코어(100)의 일면에만 도포하는 것도 가능하다.

보호 수지(400)는 액상의 수지를 도포한 후 경화시켜 형성할 수 있다. 보호 수지(400)의 재질로는 에폭시와 같은 수지를 이용하거나, 자성을 갖는 페라이트 분말을 수지에 혼합하여 이용할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 설명한 본 실시예에 따른 칩 안테나(10)는 메인 기판(20)과 접합되는 하부면에 삽입 홈(150)이 형성되고, 삽입 홈(150) 내에 코일(200)의 단부(210)가 배치된다. 이에 따라 코일(200)의 단부(210)가 칩 안테나(10)의 하부로 돌출되지 않아 메인 기판(20)에 견고하게 접합될 수 있다.

또한 삽입 홈(150)이 코일(200)의 권선 방향을 따라 사선의 형태로 형성되므로, 제조 과정에서 코일(200)의 단부(210)를 용이하게 삽입 홈(150) 내에 배치할 수 있어 제조가 매우 용이하다.

한편 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.

이하에서 설명하는 실시예들에 개시된 칩 안테나는 전술한 실시예와 유사하게 구성되며 부분적으로 차이를 갖는다. 따라서 전술한 실시예와 동일한 구성들에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 차이를 갖는 부분에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 안테나를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 칩 안테나의 측면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 칩 안테나(10a)는 코어(100)에 가이드 블록(130)이 구비된다.

가이드 블록(130)은 단자부(120)나 권선부(110)에서 상부로 돌출 형성되며, 코어(100)의 권선부(110)에 권선된 코일(200)의 양측에 배치되어 코일(200)의 권선 위치를 규정한다. 가이드 블록(130)에 의해 코일(200)은 일측으로 치우치지 않고 권선부(110)에 권선된 상태가 유지된다.

이에 따라, 가이드 블록(130)의 위치는 권선부(110)에 권선된 코일(200)의 전체 폭에 대응하여 규정된다. 본 실시예에 따른 가이드 블록(130)은 단자부(120) 전체와, 권선부(110)의 일부에서 돌출되는 형태로 형성된다. 그러나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 권선부(110)에서만 돌출되도록 가이드 블록(130)을 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

가이드 블록(130)에 의해, 다수의 칩 안테나(10)를 제조하는 과정에서 코일(200)은 항상 동일한 위치에 권선된다. 따라서 코일(200)의 권선 위치에 따라 칩 안테나(10)의 특성이 변하는 것을 최소화할 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 가이드 블록(130)은 단자부(120)의 두께를 확장하는 형태로 형성된다. 따라서 가이드 블록(130)은 코어(100)의 전체 부피를 확장할 뿐만 아니라, 자기장의 자로로 이용될 수 있다. 이에 칩 안테나의 송수신 효율이 증가될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 가이드 블록(130)의 측면 중 코일(200)과 대향하는 일면(P)은 경사면으로 형성된다. 이는 코일(200)의 용이한 권선을 위해 적용된 구성이다. 따라서 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며 수직면으로 형성하는 등 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 칩 안테나를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 I-I′에 따른 단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 코어(100)는 적어도 하나의 모서리에 챔퍼부(140)가 형성된다.

챔퍼부(140)는 코일(200)이 권선되는 권선부(110)의 각 모서리에 형성되나 필요에 따라 단자부(120)의 모서리에도 형성될 수 있다.

챔퍼부(140)는 코어(100)의 모서리 부분에서 코일(200)을 코어(100)에 견고하게 밀착시키기 위해 구비된다. 챔퍼부(140)가 없는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 코일(200)은 코어(100)의 모서리와 점접촉하게 되므로 모서리 주변의 면 부분에서는 코일(200)이 코어(100)에 밀착되지 않고 이격된다. 이로 인해 코일(200)과 코어(100)와의 결합력이 낮아져 칩 안테나의 효율이 저하될 수 있다. 또한 코일(200)이 코어(100)의 모서리 부분에서 과도하게 절곡되어 코일(200)이 파손될 수 있다.

그러나 본 실시예와 같이 코어(100)의 모서리에 챔퍼부(140)가 형성되면, 도 8에 도시된 바와 같이 챔퍼부(140)가 형성된 부분에서 코일(200)이 코어(100)와 이격되나, 코어(100)의 면 부분에서는 코일(200)이 코어(100)에 견고하게 밀착 권선된다. 따라서 코일(200)과 코어(100)의 결합력을 높일 수 있다. 또한 코일(200)이 과도하게 절곡되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서 챔퍼부(140)는 홈의 형태로 형성된다. 보다 구체적으로, 계단 형태의 단차를 갖는 홈으로 형성된다. 여기서 홈의 크기나 깊이는 코어(100)에 권선되는 코일(200)의 직경에 대응하여 규정될 수 있다. 예를 들어 직경이 큰 코일(200)이 권선되는 경우, 챔퍼부(140)는 폭이 큰 홈으로 형성될 수 있으며, 직경이 작은 코일(200)이 권선되는 경우, 폭이 좁은 홈으로 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 챔퍼부(140)가 홈의 형태로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 일반적인 챔퍼(chamfer)의 형태로 모따기 면을 형성하거나 곡면으로 챔퍼부(140)를 형성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10, 10a, 10b: 칩 안테나
100: 코어
110: 권선부
120: 단자부
130: 가이드 블록
140: 챔퍼부
150: 삽입 홈
200: 코일
300: 단자 패드
400: 보호 수지

Claims

코일이 권선되는 권선부와, 상기 권선부의 양단에 배치되는 단자부를 포함하는 코어; 및
상기 단자부의 일면에 형성되는 단자 패드;
를 포함하며,
상기 코일의 양 단부는 상기 단자부의 일면에서 사선 방향으로 형성된 삽입 홈 내에 삽입 배치되어 상기 단자 패드에 접합되는 칩 안테나.
제1항에 있어서, 상기 삽입 홈의 사선 방향은,
상기 코일의 권선 방향과 대응하는 방향으로 형성되는 칩 안테나.
제1항에 있어서,
상기 삽입 홈은 상기 코일의 직경보다 작은 깊이로 형성되며,
상기 코일의 양 단부는 압착되어 상기 삽입 홈 내에 완전히 삽입되는 칩 안테나.
제3항에 있어서, 상기 삽입 홈은,
상기 코일 직경의 40% ~ 60%에 해당하는 깊이로 형성되는 칩 안테나.
제1항에 있어서, 상기 코어는,
상기 코일의 양측에서 돌출 배치되어 상기 코일의 권선 위치를 규정하는 적어도 하나의 가이드 블록을 포함하는 배치되는 칩 안테나.
제5항에 있어서, 상기 가이드 블록은,
상기 코일과 대향하는 일 측면이 경사면으로 형성되는 칩 안테나.
제5항에 있어서, 상기 가이드 블록은,
상기 단자부의 두께를 확장하는 형태로 형성되는 칩 안테나.
제1항에 있어서, 상기 코어는,
적어도 하나의 모서리에 챔퍼부가 형성되는 칩 안테나.
제8항에 있어서, 상기 챔퍼부는,
홈의 형태로 형성되는 칩 안테나.
제8항에 있어서, 상기 챔퍼부는,
상기 권선부의 각 모서리에 형성되는 칩 안테나.
제1항에 있어서,
상기 코일 상에 배치되는 보호 수지를 더 포함하는 칩 안테나.
다수의 모서리를 구비하는 코어; 및
상기 코어에 권선되는 코일;
을 포함하며,
상기 코어는 상기 모서리를 따라 홈이 형성되는 칩 안테나.
제12항에 있어서, 상기 코일은,
상기 홈에 의해 상기 모서리에서 상기 코어와 이격되는 칩 안테나.