KR20180006072A

KR20180006072A - 무선 통신 안테나 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20180006072A
Application number: KR1020160086696A
Authority: KR
Inventors: 조성남; 조중영; 장재혁; 류정기; 최창학
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2036-07-08
Also published as: KR102480127B1; CN107591622A; CN107591622B

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나는 적층된 복수의 금속 리본을 포함하는 자성체; 상기 복수의 금속 리본의 측면에 접착한 접착물; 상기 자성체의 상면에 배치되고 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제1 기판; 상기 자성체의 하면에 배치되고 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 복수의 도전성 패턴을 상호 연결하는 복수의 도전성 비아를 포함한다.

Description

무선 통신 안테나 및 이의 제조 방법{WIRELESS COMMUNICATION ANTENNA AND FABRICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 통신 안테나 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

무선 통신은 다양한 환경에서 적용되고 있다. 특히, 전자 결재와 연관하여 코일 형태의 무선 통신 안테나는 다양한 기기에 적용될 수 있다.

최근, 모바일 기기에는 모바일 기기의 커버 등에 부착되는 스파이럴(Spiral) 코일 형태의 무선 통신 안테나가 채용되고 있다.

또한, 웨어러블 기기가 확산되면서 모바일 기기뿐 아니라 웨어러블 기기에 적합한 무선 통신 안테나에 대한 수요가 증가하고 있다.

웨어러블 기기에 채용되는 무선 통신 안테나는 데이터 송신의 신뢰성 확보 및 사용자의 편의를 위한 방사 방향 및 방사 범위의 요건을 충족하여야 한다. 또한, 상대적으로 소형으로 구현되는 웨어러블 기기에 실장되는 무선 통신 안테나는 소형화에 따른 양산성이 확보되어야 한다.

이러한 무선 통신 안테나의 특성을 만족시키기 위해 안테나의 코어로 기능하는 자성체의 재료 및 구조가 연구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0134430호

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 기기에 적합하고 통신 성능을 향상시킬 수 있는 자성체를 포함하는 무선 통신 안테나가 제공된다.

본 발명의 일 예에 따른 웨어러블 기기용 무선 통신 안테나는 적층된 복수의 금속 리본을 포함하는 자성체; 상기 복수의 금속 리본의 측면에 접착한 접착물; 상기 자성체의 상면에 배치되고 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제1 기판; 상기 자성체의 하면에 배치되고 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 복수의 도전성 패턴을 상호 연결하는 복수의 도전성 비아를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 무선 통신 안테나의 제조 방법은 복수의 금속 리본을 적층하는 단계; 상기 복수의 금속 리본의 측면에 접착물을 접착하는 단계; 제1 기판 및 제2 기판 사이에 상기 적층된 복수의 금속 리본을 배치하고 압착하는 단계; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 관통하는 관통 홀을 형성하는 단계; 및 상기 관통 홀의 내부를 도금하여 복수의 도전성 비아를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나는 소형화, 박막화된 솔레노이드 코일을 포함하고 개선된 방사 특성을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 마그네틱 카드에 인접한 자기 헤드의 양단 전압을 도시하는 도면이다.
도 3은 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드가 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나에 자기적으로 결합하는 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 후면 내부를 도시하는 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 정면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 배면도이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 단면도이다.
도 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 제조 방법의 공정별 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압착하는 단계를 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 통신 안테나를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.

그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.

또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기가 무선 통신을 수행하는 일 예를 도시하는 사시도이다.

웨어러블 기기는 팔, 머리 등의 인체에 착용되거나 스트랩(130)에 의해 특정 구조물에 고정되는 전자 기기일 수 있다. 이하, 본 발명의 웨어러블 기기는 손목 시계 형태를 가지는 것으로 가정하고 서술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

무선 통신 안테나(20)는 웨어러블 기기(30)에 적용된다. 무선 통신 안테나(20)는 웨어러블 기기(30)의 제어에 따라 자기장을 형성할 수 있다.

무선 통신 안테나(20)는 송신 코일로서 동작할 수 있으며, 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다.

도 1에서는 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치로서 마그네틱 카드 리더(10)가 개시되어 있다. 실시 예에 따라, 수신 코일을 구비한 장치로서 마그네틱 카드 리더(10) 외에도 다양한 무선 신호 수신 장치가 사용될 수 있다.

무선 통신 안테나(20)는 송신 코일을 이용하여 넓게 퍼진 자기장을 형성하여, 마그네틱 카드 리더(10)의 수신 코일의 위치나 각도가 변경되는 경우에도 마그네틱 카드 리더(10)와 자기적 결합이 가능하다.

일 실시 예에서, 무선 통신 안테나(20)는 자기장의 방향을 변환함으로써, 마그네틱 카드 리더(10)에 전송하고자 하는 데이터 - 예컨대, 카드 번호 데이터-를 전송할 수 있다. 즉, 마그네틱 카드 리더(10)는 무선 통신 안테나(20)에서 형성된 자기장의 방향 변환으로부터 유발되는, 수신 코일의 양단 전압의 변화를 이용하여 상기 카드 번호 데이터를 생성할 수 있다.

이하 도 2 및 도 3을 참조하여, 무선 통신 안테나와 마그네틱 카드 리더의 자기적 결합 및 마그네틱 카드 리더의 동작에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 마그네틱 카드에 인접한 자기 헤드의 양단 전압을 도시하는 도면이다.

마그네틱 카드 리더(10, 도 1)는 자기 헤드(210) 및 아날로그-디지털 컨버터 (미도시)를 포함한다. 자기 헤드(210)는 자기 플럭스(Magnetic Flux)에 의하여 전압을 발생시킬 수 있다. 즉, 자기 헤드(210)는 수신 코일(211)을 포함할 수 있으며, 자기장에 의하여 수신 코일(211)의 양단에 발생하는 양단 전압(Vhead)을 검출할 수 있다.

수신 코일(211)이 자기장 내에 존재하는 경우, 수신 코일(211)에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발된다.

유발된 양단 전압(Vhead)은 아날로그-디지털 컨버터에 제공되고, 아날로그-디지털 컨버터는 양단 전압으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다. 복호 신호(Vdecode)는 디지털 전압 신호일 수 있으며, 복호 신호(Vdecode)로부터 카드 정보 데이터가 생성될 수 있다.

마그네틱 카드에는 자화된 자기 띠(220)가 존재한다. 자기 헤드(210)가 자기 띠(220) 위를 이동함에 따라, 자기 헤드(210)의 수신 코일(211)에는 자기 플럭스에 의하여 양단 전압(Vhead)이 유발된다.

양단 전압(Vhead)은 자기 띠(220)의 극성에 따라 피크 전압을 가질 수 있다. 예컨대, 동일한 극성이 인접해 있는 경우 양단 전압(Vhead)에는 피크 전압이 유발될 수 있다.

또한, 아날로그-디지털 컨버터는 양단 전압(Vhead)으로부터 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터는 피크 전압이 검출될 때마다 에지를 생성하여 복호 신호(Vdecode)를 생성할 수 있다.

복호 신호(Vdecode)는 디지털 전압 신호이므로, 이로부터 디지털 데이터를 복호할 수 있다. 예를 들어, 복호 신호(Vdecode)의 주기의 길이에 따라 '1' 또는 '0'을 복호할 수 있다. 도시된 예를 들면, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 세 번째 주기의 2배 임을 알 수 있다. 따라서, 복호 신호(Vdecode)의 첫번째 주기와 두번째 주기는 '1'로 복호되고, 세번째 주기 내지 다섯번째 주기는 '0'으로 복호될 수 있다. 이러한 복호 방식은 예시적인 것으로써, 다양한 복호 기술이 적용될 수 있음은 자명하다.

도 2에서는 마그네틱 카드 리더가 마그네틱 자기 띠로부터 복호를 수행하는 예를 도시하고 있다. 한편, 자기 헤드(210)는 마그네틱 자기 띠 분만 아니라, 무선 통신 안테나에서 생성되는 자기장으로부터 양단 전압을 생성할 수 있다. 즉, 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드(210)는 무선 통신 안테나의 송신 코일과 자기적으로 결합하여 데이터-예를 들어, 카드 번호 데이터-를 수신할 수 있다.

도 3은 마그네틱 카드 리더의 자기 헤드가 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나에 자기적으로 결합하는 일 예를 도시하는 도면이다.

무선 통신 안테나(310)는 구동 신호 생성기(330)로부터 구동 신호를 인가 받아 자기장을 형성할 수 있다. 자기 헤드(210)는 송신 코일(311)에 의해 형성된 자기장과 자기적으로 결합하여 데이터를 수신할 수 있다.

또한, 무선 통신 안테나(310)는 구동 신호에서 노이즈를 제거하거나 구동 신호를 변환하기 위해 필터 회로(320)를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 웨어러블 기기는 케이스(410), 디스플레이(420), 배터리(430), 무선 통신 안테나(440), 및 메인 기판(450)을 포함한다.

또한, 일 예로, 웨어러블 기기는 사용자의 착용을 위한 스트랩(460)을 포함할 수 있고, 케이스(410)는 디스플레이 하우징(411), 배터리 케이스(412), 및 본체(413)를 포함할 수 있다.

디스플레이(420)는 케이스(410)의 전면을 향하도록 배치될 수 있고, 전자신호를 시각화하여 사용자에게 시각정보를 제공한다.

또한, 일 예로, 손가락 등의 접촉 물체로부터 터치입력을 인가 받는 터치 스크린 패널을 포함할 수 있다.

배터리(430)는 웨어러블 기기를 구동하기 위한 전원을 제공한다. 배터리(430)는 배터리 케이스(412)에 장착될 수 있고, 무선 전력 충전 방식으로 충전될 수 있다.

무선 통신 안테나(440)는 메인 기판(450)에 실장된 구동 신호 생성기(330)로부터 구동 신호를 인가 받아 자기장을 형성할 수 있다. 즉, 무선 통신 안테나(440) 송신 코일로서 자기 펄스를 방사할 수 있다. 구체적으로, 무선 통신 안테나(440)는 케이스(410)의 전면이 향하는 방향(F)과 수직한 방향(즉, 웨어러블 기기의 측면이 향하는 방향)으로 방사 방향(S)을 가질 수 있다.

또한, 상기 송신 코일은 수신 코일을 구비한 무선 신호 수신 장치와 자기적으로 결합하여, 무선으로 정보를 전송할 수 있다. 여기서, 상기 정보는 마그네틱 스트라이프 데이터일 수 있다.

도 4에서는 무선 통신 안테나(440)가 메인 기판(450)과 배터리(430) 사이에 실장되는 것으로 도시하였으나, 무선 통신 안테나(440)의 실장 위치는 변경될 수 있다.

상기 무선 통신 안테나(440)에 대하여, 도 6a 내지 도 10에서 보다 상세히 설명한다.

스트랩(460)은 두 개로 이루어져 각각 본체에 연결될 수 있다. 또한, 스트랩(460)이 하나의 일체형으로 형성되는 경우 본체(413)를 감싸는 형태를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 기기의 후면 내부를 도시하는 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 웨어러블 기기는 무선 전력 수신 코일(470)을 포함할 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신 코일은 웨어러블 기기의 본체(413)의 후면과 메인 기판(450)간에 배치될 수 있다.

또한, 무선 전력 수신 코일(470)은 무선 전력을 수신 받는 후면의 반대측에 차폐 시트를 포함할 수 있다. 상기 차폐 시트는 무선 전력 수신 코일의 일 면에 배치되는 자성 시트로 구성되거나, 페라이트 또는 도전성 분말을 도포하여 형성될 수 있다.

이러한 차폐 시트는 무선 전력의 자로를 효율적으로 형성하고, 배터리에 미치는 자기장의 영향을 최소화하기 위해 구비된다.

다만, 차폐 시트는 무선 통신 안테나(440)가 형성하는 자기장의 방사 범위를 축소 시킬 수 있다. 따라서, 이러한 차폐 시트를 채용한 웨어러블 기기의 경우 스파이럴(Spiral) 코일보다 웨어러블 기기의 측면으로 방사 방향을 가질 수 있는 솔레노이드 코일을 포함하는 무선 통신 안테나가 방사 특성에 있어 유리할 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 정면도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 배면도이며, 도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 단면도이다. 도 6d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 단면도이다.

도 6a 및 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나는 제1 기판(601), 제2 기판(602), 자성체(603)를 포함한다.

제1 기판(601)은 자성체(603)의 제1 면에 배치된 제1 배선부(610) 및 제2 배선부(620)를 포함한다. 제1 배선부(610) 및 제2 배선부(620)는 사이에 이격 영역(660)을 가지지 않고 하나의 배선부로 형성될 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 제1 배선부(610) 및 제2 배선부(620)는 서로 이격될 수 있다.

또한, 제2 기판(602)은 자성체(603)의 제 2면에 배치된 제3 배선부(630) 및 제4 배선부(640)를 포함한다. 여기서, 제3 배선부(630) 및 제4 배선부(640)는 하나의 배선부로 형성되거나, 서로 이격될 수 있다.

상기 제1 및 제2 기판(601, 602)은 박막 기판으로, 예를 들어 FPCB와 같은 연성 기판일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 자성체(603)의 주위 영역에서 상기 제1 기판(601)과 상기 제2 기판(602)을 연결하는 복수의 도전성 비아(650)를 포함한다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 4 배선부(610, 620, 630, 640)는 복수의 도전성 패턴을 포함한다. 상기 도전성 패턴은 코일의 한 턴 중 일부를 구성한다. 예를 들어, 제1 배선부(610)의 하나의 도전성 패턴은 도전성 비아를 통해 제3 배선부(630)의 하나의 도전성 패턴과 연결될 수 있고, 이러한 연결에 의해 코일의 한 턴이 완성된다.

이와 같이, 제1 배선부(610) 및 제3 배선부(630)는 복수의 도전성 비아(650)로 연결되어 솔레노이드 코일인 제1 코일부를 형성한다.

또한, 제2 배선부(620) 및 상기 제4 배선부(640)는 복수의 도전성 비아(650)로 연결되어 솔레노이드 코일인 제2 코일부를 형성한다.

또한, 상기 제1 코일부와 상기 제2 코일부는 도전성 패턴이 형성되지 않은 영역을 사이에 두고 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 코일부와 제2 코일부 간에는 이격 영역(660)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 코일부는 직렬 연결될 수 있다.

제1 코일부와 상기 제2 코일부를 포함하는 솔레노이드 코일부는 종래와 같이 와이어(wire) 형태의 코일을 이용하지 않고, 얇은 박막 기판 상에 코일 패턴을 형성하여 이용하므로, 박막 코일의 두께를 매우 얇게 형성하는 것이 가능하다.

또한, 상기 제1 코일부 및 제2 코일부는 동일한 방향으로 권선된 두 개의 솔레노이드 코일부를 형성할 수 있으므로, 자성체(603)를 통과하는 자속이 강화될 수 있다.

자성체(603)는 상기 솔레노이드 코일부의 코어를 이루고, 와전류를 방지하며, 상기 솔레노이드 코일부가 형성한 자기장을 강화한다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자성체(603)를 코어로 하는 솔레노이드 코일부는 웨어러블 기기에 실장되어 웨어러블 기기의 측면으로 방사 방향을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나는 접촉 단자(670) 및 필터 회로(680)를 포함할 수 있다.

접촉 단자(670)는 메인 기판(450, 도 4)과, 제1 코일부 및 제2 코일부를 포함하는 솔레노이드 코일부를 전기적으로 연결하기 위한 구성이다. 무선 통신 안테나는 접촉 단자(670)를 통해 구동 신호를 인가 받을 수 있다.

필터 회로(680)는 구동 신호에서 노이즈를 제거하거나 구동 신호를 변환할 수 있다.

도 6c는 도 6a의 ?-?'의 단면도이다. 도 6c를 참조하면, 무선 통신 안테나는 도전성 패턴으로 형성된 제2 배선부(620)를 포함하는 제1 기판(601), 및 도전성 패턴으로 형성된 제4 배선부(640)를 포함하는 제2 기판(602)을 포함하고, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602) 사이에 자성체(603)를 포함한다. 즉, 자성체(603)의 상면에 제2 배선부(620)가 배치되고, 자성체의 하면에 제4 배선부(640)가 배치된다.

즉, 일 예에 따른 무선 통신 안테나는 자성체(603)를 하나의 기판으로 본다면 상기 기판의 상면 및 하면에 복수의 도전성 패턴이 형성될 수 있고, 상기 상면에 형성된 도전성 패턴과 상기 하면에 형성된 도전성 패턴을 연결하는 복수의 도전성 비아를 포함할 수 있다.

한편, 제1 기판(601) 또는 제2 기판(602)은 자성체(603)와 접착 시트(604)에 의해 부착될 수 있다. 접착 시트(604)는 접착 테이프에 의해 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 기판(601, 602)이나 자성체(603)의 표면에 접착제나 접착성을 갖는 수지를 도포하여 형성할 수도 있다.

도전성 비아(650)는 제2 배선부(620) 및 제4 배선부(640)를 연결하여 제2 및 제4 배선부(620, 640)와 함께 자성체(603)를 둘러싸는 솔레노이드 형태의 코일을 이룬다.

도면에 도시된 바와 같이, 제1 기판(601) 상의 하나의 도전성 패턴과 제2 기판(602) 상의 하나의 도전성 패턴은 두 개의 도전성 비아(650)로 연결되어 도전성 패턴간의 단선을 방지할 수 있다.

자성체(603)는 복수의 금속 리본(603a, 603b, 603c)을 적층하여 형성된다. 본 발명의 실시 예에서는 3개의 금속 리본이 적층된 것으로 도시하였으나, 적층된 금속 리본의 수는 가변될 수 있다.

복수의 금속 리본(603a, 603b, 603c)은 분체 자성 재료를 가압 성형 또는 가압 후 소결하여 얻어진다. 상기 복수의 금속 리본은 연자성체(soft magnetic)로서, 비정질(amorphous) 구조 또는 나노 결정질 구조를 가지는 박판의 금속 리본일 수 있다. 또는, 복수의 금속 리본은 고투자율 물질인 퍼멀로이(permalloy)로 구성될 수 있다.

상기 비정질 구조를 가지는 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금을 사용할 수 있다. Fe계 자성 합금은, 예를 들어, Fe-Si-B 합금을 사용할 수 있으며, Fe를 비롯한 금속의 함유량이 높을수록 포화 자속 밀도가 높아지지만, Fe 원소의 함유량이 과다할 경우 비정질을 형성하기 어려우므로 Fe의 함량은 70-90atomic%일 수 있으며, Si 및 B의 합이 10-30atomic%의 범위일 때 합금의 비정질 형성능이 가장 우수하다. 이러한 기본 조성에 부식을 방지시키기 위해 Cr, Co 등 내부식성 원소를 20 atomic% 이내로 첨가할 수도 있고, 다른 특성을 부여하도록 필요에 따라 다른 금속 원소를 소량 포함할 수 있다.

상기 나노 결정질 구조를 가지는 금속 리본은 Fe계 나노 결정립 자성 합금을 사용할 수 있다. Fe계 나노 결정립 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있다.

상기 Fe계 나노 결정립 함금은 열처리 전 20,000의 투자율을 가지나, 열처리 후 100,000의 투자율을 가질 수 있다.

또는, 상기 복수의 금속 리본은 반경질 자성 재료(semi-hard magnetic)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 반경질 자성 재료는 Fe계 합금일 수 있고, Ni이 13-17%의 범위로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 상기 복수의 금속 리본의 보자성(Coercivity)은 1.5 내지 3(kA/m)의 범위이고 잔류자기(remanence)는 1.3 내지 1.6(T)의 범위일 수 있다.

상기 금속 리본간에는 금속 리본들의 접합을 위해 금속 리본들의 접합면 사이에 접착층이 배치될 수 있다. 접착층은 접착 시트, 접착제, 또는 접착성을 갖는 수지를 도포하여 형성될 수 있다.

한편, 자성체(603)의 단면적이 증가할수록 자기저항이 감소하므로 무선 통신안테나의 인덕턴스가 증가한다. 즉, 적층된 복수의 금속 리본의 수가 증가할수록 상기 인덕턴스는 증가한다. 또한, 상기 인덕턴스가 증가함에 따라 무선 통신 안테나의 방사 특성이 개선된다. 다만, 실장 공간의 제약으로 인해 자성체(603)는 두께에 제약을 가지므로, 자성체의 박막화가 요구된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나는 상기 복수의 금속 리본(603a, 603b, 603c) 중 적어도 일부의 측면(603s)에 접착한 접착물(605)을 포함한다.

접착물(605)은 복수의 금속 리본의 측면에 접착하여 상기 복수의 금속 리본을 상호 고정할 수 있으므로, 접착물(605)은 상기 복수의 금속 리본이 접합하는 적층면에 배치되는 접착층을 대체할 수 있다.

접착물(605)은 용융상태로 상기 복수의 금속 리본의 측면에 도포되는 핫멜트 접착제일 수 있다.

구체적으로, 상기 핫멜트 접착제는 에틸렌 초산 비닐수지(ethylene vinyl acetate: EVA), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimide), 및 고무(rubber) 중 어느 하나 이상을 포함하는 혼합물일 수 있다. 폴리우레탄을 포함하는 핫멜트 접착제는 습기와 반응하여 경화되므로 금속 리본의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 고무를 포함하는 핫멜트 접착제는 무선 통신 안테나의 유연성을 보강할 수 있다.

또는, 접착물(605)은 일면 또는 양면에 접착성을 가지는 필름일 수 있고, 상기 필름은 두께는 10um 내지 100um의 두께를 가질 수 있다.

접착물(605)은 상기 복수의 금속 리본을 고정하고, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)에 접착할 수 있고, 접착물(605)은 상기 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)의 접착 계면을 보강할 수 있다. 즉, 상기 접착물(605)은 자성체(603) 주위의 빈 공간을 채우고 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)과 접착하므로 공정상 발생하는 단선, 기포 유입 등의 불량을 방지할 수 있다.

이러한 접착물(605)이 채용된 자성체(603)는 접착층이 생략되어 박막화될 수 있다. 또는, 동일한 두께에 보다 많은 수의 금속 리본이 적층될 수 있다.

도 6d는 도 6c의 무선 통신 안테나의 일 예에서 보강층(690)을 더 포함하는 무선 통신 안테나의 단면도이다.

도 6d를 참조하면, 무선 통신 안테나는 보강층(690)을 포함할 수 있고, 보강층(690)은 절연성 및 접착성을 가지는 열경화성 수지로 구성될 수 있다.

보강층(690)은 자성체(603)의 외곽에서, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)사이에 배치될 수 있다. 즉, 도 6d에 도시된 바와 같이, 보강층(690)은 자성체(603)의 측부에 배치될 수 있다, 또한, 보강층(690)은 도 6a의 평면도상에서 자성체(603)의 바깥 테두리를 둘러싸도록 배치될 수 있다.

보강층(690)은 접착물(605)과 함께 공정상 불량을 방지할 수 있다.

또한, 도전성 비아(650)는 보강층(690)을 관통하여 형성될 수 있다.

이외의 무선 통신 안테나의 구성 및 재료는 도 6c를 참조하여 상술한 무선 통신 안테나의 실시 예로부터 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 제조 방법의 공정별 단면도이다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 자성체(603)는 복수의 금속 리본(603a, 603b, 603c)를 적층하여 형성된다. 상기 복수의 금속 리본은 Fe-Si-B-Nb-Cu계 나노 결정 합금의 재질을 가질 수 있고, 자성체(603)의 형태에 따라 재단될 수 있다.

다음으로, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수의 금속 리본(603a, 603b, 603c)의 측면에 접착물(605)이 접착된다. 구체적으로, 접착물(605)은 핫멜트 접착제가 될 수 있다. 상기 핫멜트 접착제는 열이 가해지면 용융된 상태가 되고, 용융된 상태로 도포될 수 있다. 또한, 상기 핫멜트 접착제는 에틸렌 초산 비닐수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 및 고무 중 어느 하나 이상을 포함하는 혼합물일 수 있다.

다음으로, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 자성체(603)는 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)의 사이에 배치된다. 상기 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 외측면, 즉, 자성체와 접합하는 면의 타면에 배선부(620, 640) 가진다.

다음으로, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 압착된다. 이때, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 자성체(603)와 접착 시트(604)에 의해 부착될 수 있다.

또한, 접착물(605)은 용융상태로 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)에 접착할 수 있고, 접착물(605)은 상기 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)의 접착 계면을 보강할 수 있다. 즉, 상기 접착물(605)은 자성체(603) 주위의 빈 공간을 채울 수 있으므로, 공정상 발생하는 단선, 기포 유입 등의 불량을 방지할 수 있다.

다음으로, 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 관통하는 관통 홀(645)이 형성된다. 이후, 도 7의 (f)에 도시된 바와 같이, 관통 홀(645)의 내부를 도금하여 복수의 도전성 비아(650)가 형성될 수 있다.

도 8은 도 7의 (c) 및 도 7의 (d)을 참조하여 상술한 압착하는 단계의 다른 실시 예를 나타낸다.

도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 적층된 복수의 금속 리본이 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)의 사이에 배치된다. 이후, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 자성체(603)의 외곽에서, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)사이에 보강층(690)이 배치된다. 다음으로, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)은 압착된다.

이에 따라, 보강층(690) 및 이에 접착되는 접착물(605')은 제1 기판(601) 및 제2 기판(602)사이에서 자성체(603) 주위의 빈 공간을 채울 수 있으므로, 공정상 발생하는 단선, 기포 유입 등의 불량을 방지할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 무선 통신 안테나를 나타내는 도면이다. 도 9 및 도 10은 정면도를 도시하고 있으나 후술하는 설명은 무선 통신 안테나의 배면에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하는 무선 통신 안테나의 예는 도 6a 내지 도 6d의 무선 통신 안테나의 예와 상호 배타적일 필요는 없다. 따라서, 상술한 무선 통신 안테나에 대한 서술과 중복되는 설명은 생략한다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나의 기판(1001)은 웨어러블 기기에 실장하는 데 용이한 형상을 가질 수 있다.

예를 들어, 기판(901)은 원형, 타원, 다각형의 형상을 가질 수 있고, 적어도 일부분이 함입되거나 돌출된 부분을 가질 수 있다. 또한, 코일부와 메인 기판(450, 도 4)의 전기적인 연결을 위한 접촉 단자(970)가 기판(901)으로부터 돌출된 인출부(971)의 일단에 배치될 수 있다.

또한, 솔레노이드 코일부의 코어로 기능하는 자성체(903)는 솔레노이드 코일부의 양단으로 확장된 돌출부(E)를 가질 수 있다.

자성체(903)의 형상은 기판(901)의 형상, 또는 복수의 도전성 패턴의 길이 및 배열에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 원형, 타원, 다각형의 형상을 가질 수 있고, 적어도 일부분이 함입되거나 돌출된 부분을 가질 수 있다.

이러한 자성체(903)의 형태 변화에 따라, 솔레노이드 코일이 방사하는 자기장의 방사 방향 및 방사 범위가 조절될 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 안테나는 코일부를 포함하고, 상기 코일부는 제1 기판(1001)의 형상에 따라 다양한 길이의 복수의 도전성 패턴을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 도전성 패턴은 원의 현(弦, chord)을 이루면서 길이가 증가하거나 감소하는 패턴들이 배열된 형태로 형성될 수 있다.

또한, 두 개의 솔레노이드 코일부의 코어로 기능하는 자성체(1003)의 형상이 제1 기판(1001)의 가장자리까지 확장된 형상을 가질 수 있다.

또한, 복수의 도전성 비아(1050)는 자성체(1010)의 외곽에서 제1 기판(1001)의 가장자리에 인접한 영역을 따라 형성될 수 있다.

또한, 두 개의 솔레노이드 코일부는 상이한 개수의 도전성 패턴을 가질 수 있고, 도전성 패턴이 형성되지 않은 두 개의 솔레노이드 코일부 사이의 이격 영역의 배치는 변경될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

601: 제1 기판
602: 제2 기판
603: 자성체
605: 접착물
610: 제1 배선부
620: 제2 배선부
630: 제3 배선부
640: 제4 배선부
645: 관통홀
650: 도전성 비아
660: 이격 영역
670: 접촉 단자
680: 필터 회로
690: 보강층

Claims

적층된 복수의 금속 리본을 포함하는 자성체;
상기 복수의 금속 리본의 측면에 접착한 접착물;
상기 자성체의 상면에 배치되고 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제1 기판;
상기 자성체의 하면에 배치되고 복수의 도전성 패턴을 포함하는 제2 기판; 및
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 복수의 도전성 패턴을 상호 연결하는 복수의 도전성 비아
포함하는 무선 통신 안테나.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 복수의 도전성 패턴 및 상기 복수의 도전성 패턴은 상기 자성체를 코어로 가지는 솔레노이드 코일을 형성하는 무선 통신 안테나.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 금속 리본은 Fe-Si-B-Nb-Cu계 나노 결정 합금의 재질을 가지는 무선 통신 안테나.
제1 항에 있어서,
상기 자성체의 외곽, 및 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 배치되는 보강층을 더 포함하는 무선 통신 안테나.
제1 항에 있어서, 상기 접착물은
용융상태에서 상기 복수의 금속 리본의 측면에 도포된 핫멜트 접착제인 무선 통신 안테나.
제5항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제는
상기 복수의 금속 리본을 고정하고, 상기 제1 기판, 및 상기 제2 기판에 접착하는 무선 통신 안테나.
제5 항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제는
에틸렌 초산 비닐수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 및 고무 중 어느 하나 이상을 포함하는 혼합물인 무선 통신 안테나.
제1 항에 있어서, 상기 접착물은
일면 또는 양면에 접착성을 가지는 필름인 무선 통신 안테나.
복수의 금속 리본을 적층하는 단계;
상기 복수의 금속 리본의 측면에 접착물을 접착하는 단계;
제1 기판 및 제2 기판 사이에 상기 적층된 복수의 금속 리본을 배치하고 압착하는 단계;
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 관통하는 관통 홀을 형성하는 단계; 및
상기 관통 홀의 내부를 도금하여 복수의 도전성 비아를 형성하는 단계
를 포함하는 무선 통신 안테나의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 복수의 도전성 패턴을 포함하고, 상기 복수의 도전성 비아는 상기 복수의 도전성 패턴을 상호 연결하는 무선 통신 안테나의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 복수의 금속 리본은 Fe-Si-B-Nb-Cu계 나노 결정 합금의 재질을 가지는 무선 통신 안테나의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 압착하는 단계는
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 상기 적층된 복수의 금속 리본을 배치하는 단계;
상기 복수의 금속 리본의 외곽, 및 상기 제1 기판 및 제2 기판 사이에 보강층을 배치하는 단계; 및
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 열압착하는 단계
를 포함하는 무선 통신 안테나의 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 접착하는 단계는
용융상태의 핫멜트 접착제를 상기 복수의 금속 리본의 측면에 도포하여 접착하는 단계인 무선 통신 안테나의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제는
에틸렌 초산 비닐수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 및 고무 중 어느 하나 이상을 포함하는 혼합물인 무선 통신 안테나의 제조 방법.