KR100813748B1 - 카드형 무선기, 안테나 코일 및 통신 모듈의 제조 방법 - Google Patents

카드형 무선기, 안테나 코일 및 통신 모듈의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

안테나 코일은 공심현 편평 코일 본체(10)와, 코일 케이스(20)와, 강화 프레임(30 내지 37)을 포함한다. 코일 케이스(20)는 코일 본체(10)에 대응하는 링 형상을 가진다. 코일 케이스(20)는 코일 수용 공간(24)을 포함한다. 코일 케이스(20)는 코일측 단자(21)를 더 포함한다. 강화 프레임(30 내지 37)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향을 따라 코일 케이스(20)와 일체된다. 강화 프레임(30 내지 37)은 코일 케이스(20)의 수지보다 높은 영률을 갖는 재료로 구성된다.
카드형 무선기, 안테나 코일, 통신 모듈, 공심형 편평 코일 본체

Description

카드형 무선기, 안테나 코일 및 통신 모듈의 제조 방법{CARD TYPE WIRELESS DEVICE, ANTENNA COIL, AND METHOD FOR MANUFACTURING COMMUNICATION MODULE}
도1은 본 발명의 안테나 코일을 도시하는 분해 사시도.
도2a는 도1의 안테나 코일을 도시하는 정면도.
도2b는 도1의 안테나 코일을 도시하는 저면도.
도2c는 도1의 안테나 코일을 도시하는 배면도.
도2d는 도1의 안테나 코일을 도시하는 측면도.
도3a는 도2a의 선 ⅢA-ⅢA를 따라 취한 안테나 코일의 단면도.
도3b는 도2a의 선 ⅢB-ⅢB를 따라 취한 안테나 코일의 단면도.
도4는 카드형 무선기를 구비한 무선 키 시스템을 도시하는 개략도.
도5는 카드형 무선기를 도시하는 부분 절결 사시도.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 통신 모듈 제조 방법을 설명하는 모식도.
도7a는 리플로우 공정에서 코일 케이스의 뒤틀림을 설명하는 모식도.
도7b는 코일 케이스의 납땜 불량을 도시하는 모식도.
도8a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 안테나 코일을 도시하는 분해 사시도.
도8b는 도8a의 안테나 코일을 도시하는 단면도.
도9a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안테나 코일을 도시하는 분해 사시도.
도9b는 도9a에서 안테나 코일을 도시하는 단면도.
도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 안테나 코일을 도시하는 분해 사시도.
도11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 안테나 코일의 분해 사시도.
도12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 안테나 코일의 분해 사시도.
도13a 및 도13b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 안테나 코일을 도시하는 분해 사시도.
도14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 안테나 코일을 도시하는 분해 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 안테나 코일
10 : 코일 본체
17 : 기판
20, 51 : 코일 지지체
24 : 코일 수용 공간
본 발명은 카드형 무선기, 안테나 코일 및 통신 모듈 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 전자 키 시스템(스마트 엔트리 시스템 등으로도 불림)이 보급되고 있다. 전자 키 시스템에서, ID 인증은 사용자가 휴대하는 무선 전자 키(휴대용 장치 로도 불림)와 상기 시스템 사이의 무선 통신에 의해 수행된다. 또한, 도어 잠금의 잠금/잠금 해제, 엔진 시동 등의 제어가 상기 휴대용 장치로부터의 명령에 의해 수행될 수 있다. 상술된 무선 전자 키에는, IC 카드의 급속한 보급에 따라 지갑 등에 무선 전자 키를 보관함으로써 휴대 편리성을 향상시키기 위해 박형화된 카드형 무선기와 같은 무선 전자 키를 구성하는 것에 대한 요구가 있다(3㎜ 이상, 5㎜ 이하의 두께).
상술된 전자 키 시스템은 사용자가 무선 전자 키에 특수한 버튼 조작을 수행하지 않더라도 자동차의 소정 거리 내에 접근하는 경우, 도어 잠금의 잠금/잠금 해제 및 엔진 시동과 같은 조작 제어를 수행할 수 있는 통신 시스템을 채용한다. 구체적으로는, 자동차 측에서 일 방향으로 송출되는 요구 전파를 수신한다. ID 인증 정보, 상기 잠금/잠금 해제 또는 엔진 시동 등과 관련된 제어 명령 정보는 송신 전파에 중첩되어 자동차 측으로 송출된다. 이러한 경우, 사용자가 멀리 있으면, 무선 전자 키 및 자동차는 통신에 반응하지 않는다. 한편, 사용자가 접근하면 사용자의 신체의 어느 부분에 무선 전자 키를 보유하고 있더라도 전파가 우회하여 전파를 검출할 수 있도록 저주파대(50㎑ 이상 500㎑ 이하)를 사용하여 근거리형 직접 통신이 채용된다.
저주파대의 전파는 매우 긴 파장을 가진다. 따라서, 상기 전파에 사용된 안테나에는, 소정 주파수대에서, 안테나 코일과 상기 안테나 코일에 공진 결합하는 커패시터를 조합함으로써 제공되는 이른바 LF(저주파수) 안테나가 일반적으로 채용된다. LF 안테나가 카드형 무선 장치에 조립되는 경우, 카드형 박스 본체의 두께 (예를 들어, 1㎜ 이상 3㎜ 이하)에 따라 안테나 코일의 두께를 감소시킬 필요가 있다. 이러한 경우, 기판면에 수직으로 입사하는 전파의 감도를 높이기 위해, 안테나 코일의 개구 입구를 가능한 한 크게 설정한 형상으로 기판 상에 안테나 코일을 장착하는 것이 바람직하다. 안테나 게인(gain)을 높이기 위해 높은 인덕턴스의 코어를 갖는 안테나 코일을 채용하는 것이 효과적이다. 그러나, 편평 페라이트 코일은 그 기계적 강도가 작고, 균열, 단편 등이 코일 권취 시 처리 등에 의해 용이하게 발생된다. 따라서, 공심(air core) 코일이 일반적으로 채용된다.
상술된 안테나 코일에는 생산성 향상의 관점에서 표면 장착형 별도 부품으로써 안테나 코일을 구성하는 요구도 증가되고 있다. 구체적으로는, 코일 주본체가 수지에 의해 제조된 보빈 주변을 권취하거나 또는 외부 구성에 권취된 코일 주본체가 이러한 요구에 맞추어 수지에 의해 제조된 케이스에 패키지된다. 이러한 방식으로 별도 부품으로 형성된 안테나 코일에서, 코일측 단자부는 납땜 페이스트를 통해 기판측 패드에 위치된다. 그리고 나서 납땜 공정은 리플로우로로 안테나 코일을 삽입하여 기판마다 안테나 코일을 가열함으로써 형성된다.
그러나, 기판 상에 장착된 안테나 코일에서, 리플로우로 내의 가열은 항상 균일하게 진행되지 않고, 온도 분포가 발생된다. 따라서, 뒤틀림이 그 열응력에 의해 발생되는 경우가 있다. 이러한 경우, 코일측 단자부가 상기 뒤틀림에 의한 기판측 패드로부터 부상되어 납땜 불량이 용이하게 발생된다.
본 발명의 목적은 상술된 문제의 관점에서 통신 모듈을 갖는 카드형 무선기 를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 고감도 및 높은 안테나 게인을 갖는 안테나 코일을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 안테나 코일을 갖는 통신 모듈의 제조 방법을 제공하는 것이다.
안테나 코일은 코일 본체의 축방향으로 소정 두께를 갖는 공심형 편평 코일 본체와, 수지로 구성된 코일 케이스와, 강화 프레임을 포함한다. 코일 본체의 두께는, 코일 본체의 축방향에 수직인 투영면 상에 코일 본체를 투영함으로써 제공되는 투영된 코일 본체의 외형선을 둘러싸는 영역의 면적과 동일한 면적인 원의 반경보다 더 작다. 코일 케이스는 코일 본체에 대응하는 링형상을 가진다. 코일 케이스는 코일 본체를 수용하기 위한 코일 수용 공간을 포함한다. 코일 수용 공간은 코일 케이스의 링형상의 주연 방향으로 배치된다. 코일 케이스는 납땜 부재와 함께 기판 상에 코일 본체를 장착하기 위한 코일측 단자를 더 포함한다. 강화 프레임은 코일 케이스의 링형의 주연 방향을 따라 코일 케이스에 일체된다. 강화 프레임은 코일 케이스의 수지의 영률보다 더 큰 영률을 갖는 재료로 구성된다.
상술된 안테나에서, 강화 프레임은 코일 케이스의 주연 방향을 따라 수지 코일 케이스에 일체되므로, 코일 케이스의 강성은 향상된다. 이는 강화 프레임이 코일 케이스의 수지의 영률보다 더 높은 영률을 갖는 재료로 구성되기 때문이다. 따라서, 코일 케이스가 코일 본체에 대응하는 공심형 편평 링형을 갖지만, 납땜 리플로우 단계에서 열 응력이 코일 케이스에 인가되는 경우, 코일 케이스는 뒤틀림이 방지된다. 납땜 리플로우 단계는 안테나 코일을 갖는 통신 모듈의 제조 공정에서 수행된다. 따라서, 안테나 코일의 코일측 단자의 납땜 불량률은 매우 낮아진다.
또한, 기판 상에 장착되는 안테나 코일 및 송신/수신 회로를 갖는 통신 회로를 제조하는 방법이 제공된다. 안테나 코일은 송신/수신 회로에 접속된다. 상기 방법은, 기판의 기판측 단자와 안테나 코일의 코일측 단자 사이를 접속시키는 납땜 부재와 함께 안테나 코일의 코일측 단자에 위치시키는 단계와, 납땜 부재가 코일측 단자와 기판측 단자 사이에 용융되고 납땜되도록 납땜 리플로우로(reflow furnace)에 안테나 코일과 함께 기판을 가열하는 단계를 포함한다.
상술된 통신 모듈에서, 강화 프레임은 코일 케이스의 주연 방향을 따라 수지 코일 케이스에 일체되므로, 코일 케이스의 강성이 향상된다. 따라서, 코일 케이스가 코일 본체에 대응하는 공신형 편평 링형상을 가지지만, 코일 케이스는 납땜 리플로우 단계에서 열 응력이 코일 케이스에 인가되더라도 뒤틀림이 방지된다. 따라서, 안테나 코일의 코일측 단자의 납땜 불량률이 더 감소된다.
또한, 카드형 무선기는 안테나 코일, 안테나 코일에 접속된 송신/수신 회로 및 기판을 구비한 통신 모듈과, 카드형 케이싱을 포함한다. 코일 본체는 기판의 법선과 일치하는 축을 포함하고, 카드형 케이싱은 기판의 두께 방향이 카드형 케이싱의 두께 방향과 일치하는 방식으로 통신 모듈을 수용한다.
상술된 무선기에서, 강화 프레임은 코일 케이스의 주연 방향을 따라 수지 코일 케이스에 일체되므로, 코일 케이스의 강성이 향상된다. 따라서, 코일 케이스가 코일 본체에 대응하는 공심형 편평 링형을 갖지만, 납땜 리플로우 단계에서 열 응력이 코일 케이스에 인가되는 경우, 코일 케이스는 뒤틀림이 방지된다. 따라서, 안테나 코일의 코일측 단자의 납땜 불량률은 매우 낮아진다. 또한, 카드형 무선기 는 자동차의 무선 엔트리 키에 적절히 사용된다. 또한, 카드형 무선기는 박형이다. 따라서, 카드형 무선기를 지갑 등에 넣는 것이 바람직하다.
사용자가 지갑 등과 함께 안테나 코일을 갖는 무선기를 휴대하면, 동전은 넓은 면적의 도체이므로 동전이 안테나 코일을 차폐할 수 있다. 따라서, 안테나 코일의 감도 및 Q 값이 감소될 수 있다. 여기서 Q 값은 주파수의 선택도이다. 그러나, 동전이 카드형 무선기의 대부분의 면적을 덮더라도, 안테나 코일은 충분한 면적을 가지므로, 동전은 안테나 코일을 완전히 차폐하지 않는다. 또한, 카드형 무선기는 높은 감도를 가진다.
본 발명의 실시예가 도면을 사용하여 설명된다.
도1은 본 발명의 일례인 안테나 코일(1)의 분해 사시도이다. 도2a 내지 도2d는 안테나 코일(1)의 사면도(평면도, 정면도, 측면도 및 저면도)이다. 안테나 코일(1)은 편평형의 공심형 코일 주본체(10) 및 수지로 제조된 코일 케이스(20)를 구비한다. 코일 케이스(20)는 코일 주본체(10)에 대응하는 링형 형상으로 형성되고, 코일 주본체(10)를 수납하는 코일 수납부(24)는 주연 방향으로 형성된다. 코일 주본체(10)의 축방향으로의 두께는 상기 축에 수직인 투영면에 투영했을 때 그 외형선이 둘러싸는 영역(평면 외형 영역)과 동일한 면적의 반경보다 작게 설정된다. "코일 주본체(10)는 편평형으로 형성된다"는 "코일 주본체(10)의 축방향으로의 두께는 상기 축에 수직인 투영면에 투영했을 때 그 외형선이 둘러싸는 영역(평면 외형 영역)과 동일한 면적의 반경보다 작도록 설정된다"는 것이다. 기판 상에 코일 주본체(10)를 납땜 및 장착하기 위한 코일측 단자부(21)는 코일 케이스(20)에 배열된다. 수지보다 더 높은 영률을 갖는 재료로 구성된 강화 프레임(30)은 코일 케이스(20)의 주연 방향을 따라 일체된다.
도4에 도시된 바와 같이, 상술된 안테나 코일(1)은 코일 주본체(10)의 축이 기판(17)의 법선 방향과 일치하는 위치에서 안테나 코일(1)에 접촉되는 신호 송신 수신 회로(14)와 함께 기판(17)에 납땜 및 장착된다. 이로써, 통신 기판 모듈(3M)이 구성된다. 상기 통신 기판 모듈(3M)에서, 안테나 코일(1)은 상기 안테나 코일(1)에 병렬 공진 결합하는 커패시터(12)와 함께 LF 안테나(13)를 구성한다. 도5에 도시된 바와 같이, 상기 커패시터(12) 및 신호 송신 수신 회로(IC)(14)는 안테나 코일(1)의 에어 갭의 안쪽에 기판 영역에 장착된다. 또한, 트랜스폰더 회로(15)는 신호 송신 수신 회로(14)와 병렬로 상술된 LF 안테나에 접속된다. 도5에 도시된 바와 같이, 트랜스폰더 회로(IC)는 안테나 코일(1)의 외측의 기판 영역에 장착된다. 신호 송신 수신 회로(14) 및 트랜스폰더 회로(15)는 또한 일체형 회로로 구성될 수 있다.
안테나 코일(1)의 코일 축은 기판면의 법선 방향과 일치하여, 상기 방향으로의 전파의 송신 및 수신에 대한 지향성이 상승된다. 기판면 내에서 독립된 두 개의 방향으로 일치하는 축들을 갖는 별도의 코일(7, 8)은 기판(17)에 장착될 수 있다(상기 코일(7, 8)은 도4에서 접속 배선이 생략되어 있지만, 각각의 코일(7, 8)은 안테나 코일(1)에 병렬 접속된다).
도5에 도시된 바와 같이, 상술된 통신 기판 모듈(3M)은 기판(17)의 두께 방 향과 일치하는 형상으로 카드형의 박스 본체(18)에 수용되어, 카드형 무선기(3)가 구성된다. 상기 카드형 무선기(3)는 자동차용 무선 키로 사용되고, 카드형 무선기(3)가 얇으므로, 바람직하게는 지갑에 수용된다. 도4에 도시된 바와 같이, 신호 송신 수신 회로(14)의 구동원으로써 건전지(16)도 박스 본체(18)에 수용된다. 또한, 비상용 기계형 키(137)도 박스 본체(18)에 수용되고, 도5에 도시된 바와 같이 박스 본체(18)의 측면에 형성된 슬롯(138)으로부터 분리될 수 있다.
도4에 도시된 바와 같이, 자동차(105)의 본체 시스템 ECU(107)은 안테나(116)로부터 본체 시스템 ECU(107)에 접속된 신호 송신 수신 회로(3)를 통해 카드형 무선기(3)를 휴대하는 사용자의 접근을 검출하기 위한 요구 전파를 주기적으로 송출한다. 사용자가 소정 거리 내에서 자동차(105)에 접근하면, 카드형 무선기(3)에 내장된 LF 안테나(13)는 상기 요구 전파를 수신한다. 신호 송신 수신 회로(14)는 상기 요구 전파를 수신하고, 규정된 주파수대의 전파로써 인증용 ID 코드를 송출한다. 안테나(116) 및 신호 송신 수신 회로(115)를 통해 ID 코드 전파를 수신하는 자동차측 본체 시스템 ECU(107)는 전송된 ID가 옳은 ID인지의 여부를 인증한다. 인증이 수신되면, 본체 시스템 ECU(107)는 도어 잠금을 해제하기 위한 잠금 해제 허가 신호 및 엔진의 개시 허가 신호를 출력한다.
한편, 카드형 무선기(3)의 건전지(16)가 소모되고 신호 송신 수신 회로(14)가 작동되지 않으면, LF 안테나(13)에 의해 수신된 요구 전파가 트랜스폰더 회로(15)에 전송된다. 트랜스폰더 회로(15)에서, 요구 전파에 의해 안테나 코일(10)에서 여기되는 기전력이 전원으로 설정되고, 트랜스폰더 회로(15)는 LF 안테나(13) 로부터 ID 코드 전파를 송출한다. 자동차(105)에서, 상기 ID 코드 전파는 안테나(113, 116)에 의해 수신되고, 인증 이후의 처리가 유사하게 수행될 수 있다. 즉, 카드형 무선기(3)의 트랜스폰더 회로는 전지 소모(battery running out time) 시 백업 회로로 기능한다.
상술된 카드형 무선기(3)가 지갑 등과 함께 휴대되는 경우, 동전 등과 같은 비교적 면적이 넓은 도체가 안테나 코일(1)을 차폐하여 안테나의 감도 및 Q(주파수 선택도)가 감소될 위험이 있다. 그러나 카드형 무선기(3)의 표면 대부분에 동전이 겹치는 상황을 가정하더라도, 안테나 코일(1)이 도4에 도시된 바와 같이 소정 영역 이상으로 공심형 편평 코일로써 기판 상에 장착되는 경우, 안테나 코일(1)은 상술된 바와 같이 동전 등에 의해 완전히 차폐되는 가능성이 감소될 수 있다. 또한, 고감도의 카드형 무선기(3)가 구현될 수 있다.
카드형 무선기(3)의 평면 외형은 짧은 변이 40㎜ 이상 60㎜ 이하(예를 들어, 50㎜), 75㎜ 이상 95㎜ 이하(예를 들어, 85㎜)를 갖고, 두께가 2㎜ 이상 5㎜ 이하(예를 들어, 4 ㎜)로 설정될 수 있다(예를 들어, 평면 외형은 신용 카드의 크기와 거의 동일하다). 조립된 안테나 코일에서, 평면 외형 영역의 면적은 8㎠ 이상 15㎠ 이하(예를 들어, 12㎠)로 설정될 수 있다. 코일 주본체(10)의 폭은 축에 수직인 투영면에 투영할 때 1 ㎜ 이상 4 ㎜ 이하(예를 들어, 3㎜)로 설정될 수 있다. 또한, 코일 케이스(20)의 그 축방향으로의 두께는 1㎜ 이상 3㎜ 이하(예를 들어, 1.6㎜)로 설정될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 본 실시예에서 안테나 코일(1)은 장방형의 평면 형태를 갖도록 구성되고, 짧은 변은 25㎜ 이상 35㎜ 이하(예를 들 어, 30㎜) 긴 변은 35㎜ 이상 45㎜ 이하(예를 들어, 40㎜)이다.
또한, 코일의 권취 와이어의 직경은 50 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하로 설정된다(2㎛ 이상 5㎛ 이하의 두께를 갖는 수지(예를 들어, 폴리우레탄) 코팅 와이어). 선회 횟수는 200 이상 300 이하로 설정된다(코일 주본체(10)의 고유 인덕턴스는 4 mH 이상 6mH 이하로 설정된다). 커패시터(12)의 정전 용량은 300㎊ 이상 400㎊ 이하(예를 들어, 350㎊)로 설정된다. 따라서, LF 안테나(13)의 공진 주파수는 100 ㎑ 이상 150 ㎑ 이하(예를 들어, 134㎑)로 조절될 수 있다. 안테나의 Q 값은 18 내지 21로 구현될 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 상술된 카드형 무선기(3)에 사용되는 통신 기판 모듈(3M)에서, 안테나 코일(1)의 코일측 단자부(21)는 접속을 위해 납땜 재료(135)와 함께 기판측 단자부(기판측 패드)(134)에 위치된다. 그 상태에서 기판(17)은 상기 기판(17) 상에 위치된 안테나 코일(1)과 함께 리플로우로(150)로 삽입되어 가열된다. 따라서, 납땜 재료(135)는 용융되고, 코일측 단자부(21)는 납땜되고 기판측 단자부(134)에 접속되어, 통신 기판 모듈(3M)이 제조된다. 이 때, 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이, 안테나 케이스 즉, 기판(17) 상의 핀 매설부(23)에는 기판(17) 측에 전달된 열이 하부측으로 용이하게 진행된다. 한편, 화로 열원으로부터 많은 양의 방사열이 상부면 측에 용이하게 수용된다. 이로써, 상부면 측의 온도 상승이 용이하게 진행되어, 두께 방향의 온도 구배가 상부면 측과 기판(17)에 면하는 하부면 측 사이에서 용이하게 발생된다. 따라서, 상부면 측 상의 평면측 방향의 팽창 변위가 하부면 측의 팽창 변위보다 더 크게 된다. 코일 케이스(20)이 낮은 합성의 수지 심플렉스로 구성되면, 상향 볼록 형상으로 뒤틀림이 용이하게 발생된다. 그 결과, 코일측 단자부(21)는 상기 뒤틀림에 의해 기판측 패드(기판측 단자부)(134)로부터 부상되어, 납땜 불량이 용이하게 발생된다.
그러나, 도1 및 도2에 도시된 안테나 코일(1)의 구조에 따르면, 수지보다 더 높은 영률을 갖는 재료로 구성된 강화 프레임(30)은 수지에 의해 제조된 코일 케이스(20)의 주연 방향을 따라 일체된다. 따라서, 코일 케이스(20)의 강성은 향상될 수 있다. 그 결과, 상술된 납땜 리플로우 시 열 응력이 인가되더라도, 코일 케이스(20)는 용이하게 뒤틀리지 않는다. 또한 코일측 단자의 납땜 불량 발생률이 현저하게 감소될 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 코일측 단자부(21)는 코일 케이스(20)의 바닥면측 상에 장착 목표지로써 기판 상에 정면 장착(face-mounting)을 수행하기 위한 단자 패드(21)가 된다. 단자 패드(21)와 기판측 패드(134) 사이에는 프린팅 등에 의해 형성된 납땜 페이스트 패턴이 상술된 납땜 재료(135)와 같이 개재된다. 도2a 내지 도2d에 도시된 바와 같이, 코일 주본체(10)의 외형선 및 코일 케이스(20)는 장방형이며, 단자 패드(21)는 코일 케이스(20)의 긴변측 방향으로 배치된다.
도2a 내지 도2d에서, 코일 수납부(24)는 코일 케이스의 축방향으로 일 단부에 개방된 홈형으로 형성된다. 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 강화 프레임(30)은 상기 홈형의 코일 수납부(24)를 형성하기 위해 코일 케이스(20)의 바닥부(20b)에 매설된다. 구체적으로는, 강화 프레임(30)은 강화 프레임(30)의 외부면 및 바닥부(20b)의 외부면이 동일면이 되는 방식으로 삽입 성형에 의해 코일 케이스 의 바닥부(20b)에 매설된다.
단자 패드(21)는 코일 케이스(20)의 바닥면에 배치될 수도 있다. 그러나, 이러한 경우, 코일 주본체(10)의 리드부(11)가 협폭의 코일 수납부(24) 바닥면의 상기 단자 패드(21)에 대응하는 위치에 접속되어야 하고, 코일 주본체(10)의 케이스으로의 조립 작업이 매우 복잡해진다. 따라서, 본 실시예에서 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이, 축방향으로 접속 핀(26)을 매설하는 핀 매설부(23)가 코일 케이스(20)의 외주연면으로 돌출되어 형성된다. 코일 주본체(10)의 리드부(11)는 핀 매설부(23)의 상부면으로 돌출된 접속 핀(26)의 상단부에 접속되도록 구성된다. 단자 패드(21)는 핀 매설부(23)의 바닥면에 배치되어, 접속 핀(26)의 하단부는 단자 패드(21)에 전도된다.
코일 케이스(20)를 구성하는 수지 재료에서, 사출 성형될 수 있는 재료를 채용하는 것이 바람직하고, 리플로우시 열 이력이 인가되더라도 용이하게 연화 및 변형되지 않는다. 특히 상기 관점에서 볼 때, 폴리 페닐렌 설파이드(PPS: 282℃의 용융점, 연속 사용 가능한 약 240℃의 상한 온도, 260℃ 이상의 열 변형 온도)가 본 실시예에 채용된다. 그러나, 상기 재료 대신에, 열가소성 폴리이미드(용융점:388℃)이 채용될 수 있다.
도1에서, 강화 프레임(30)은 금속 프레임(이하, 금속 프레임(30))이 된다. 금속 재료는 영율이 높고 그 가공성이 뛰어나며, 펀칭 가공 등에 의해 공심형의 코일 케이스(20)에 대응하는 프레임 형상에 용이하게 적응될 수 있다. 또한, L형 및 C형 프레임 단면 형상도 압축 가공에 의해 용이하게 얻어질 수 있다.
금속 프레임은 전도체이다. 도14를 인용하여 도시한 바와 같이, 금속 프레임은 코일 케이스(20)를 따라 연속적인 링형상(참조 번호 37)으로 형성될 때, 코일 주본체(10)의 축을 둘러싸고 선회되는 전류 경로가 형성된다. 따라서, 금속 프레임이 코일 주본체(10)에 유도 결합되고 전체 안테나 코일의 겉보기 인덕턴스가 감소되는 문제가 발생된다. 즉, 코일 주본체(10)를 관통 연장하는 전자파계(H)가 변동되면, 유도 전류가 금속 프레임(30)으로 흐른다. 안테나 신호 송신 수신과 관련된 전자파계가 그 반대 자기장(H')에 의해 상쇄되어, 겉보기 인덕턴스가 감소된다. 특히, 도4에 도시된 LF 안테나(13)의 경우, 코일 주본체(10)의 인덕턴스에 대해 소정의 주파수에서 공진점이 발생되도록 용량이 조절된 커패시터(12)는 안테나 코일(1)에 병렬 접속된다. 안테나의 Q 값은 LC 병렬 공진 회로의 특성에 의해 결정된다. 그러나, 금속 프레임이 도15의 참조 번호 37에 의해 도시된 바와 같은 형상으로 형성되면, 안테나 코일의 겉보기 인덕턴스는 그 유도 결합에 의해 감소된다. 상술된 LC 병렬 공진 회로의 공진점은 소정 주파수로부터 벗어나서, Q 값 및 안테나 게인이 상당히 감소된다. 이러한 경우, 코일 주본체(10)의 축을 중심으로 선회하는 전류 경로를 부분적으로 분리하는 절연부(30k)가 금속 프레임(30)의 주연 방향으로 중간 위치에 배치되면, 상술된 단점은 매우 효과적으로 해결될 수 있다.
금속 프레임의 구성 재료에서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 그 강도 및 내식성이 비교적 뛰어나고, 가공성이 양호하므로 본 발명에서 바람직하게 채용될 수 있다. 한편, 금속 프레임의 구조 재료는 또한 철계 재료로 설정될 수 있다. 이러한 경우, 오스테나이트계 스테인리스 스틸과 같은 비금속 재료도 사용될 수 있 지만(알루미늄 또는 알루미늄 합금도 비금속이다), 철계 연자성 재료로 채용될 수 있다. 연자성 재료는 강자성 재료이며, 그 투자율이 높고 안테나 신호 송신 및 수신과 관련된 전자파계가 금속 프레임(30)에 집중될 수 있다. 따라서, 안테나의 감도 및 게인의 향상에 기여할 수 있다. 철계 연자성 재료로써, 전자 연성 철 이외에, 규소강판, 일반 탄소강, Fe-Ni 합금(예를 들어, 퍼멀로이), 페라이트계 스테인리스 강 등이 채용될 수 있다(가공성의 관점에서, 전자 연성 철 및 페라이트계 스테인리스 강이 바람직하다고 할 수 있다).
도1 및 도2에서, 코일 케이스(20)의 주연 방향으로 설정된 링형을 따른 형상으로 배열된 상술된 금속 프레임(30)에서, 상술된 절연부(30k)는 금속 프레임(30)이 배치 경로의 일부 구간에서 노치되는 노치부(이하 노치부(30k))가 된다. 주연 방향의 전류 전도 경로를 부분적으로 분리시키는 절연부(30k)는 금속 프레임(30)이 연속 링 형상 대신에 절단 형상으로 설정되고, 소정 길이 이격되어 노치 형상을 설정함으로써 간단히 형성될 수 있다.
도2a 내지 도2d에서, 코일 주본체(10) 및 코일 케이스(20)의 외형선은 장방형이며, 금속 프레임(30)은 장방형의 외형선에 대응하는 하나의 짧은 변부(30s)와 상기 짧은 변부(30s)의 양 단부에 연결된 두 개의 긴 변부(30l)를 포함하는 C형으로 배치된다. 상술된 노치부(30k)는 직사격형의 외형선의 나머지 짧은 변부(30s)의 전체 구간을 사용하여 형성된다. 두 개의 긴 변부(30l) 및 하나의 짧은 변부(30s)를 일체시킴으로써 제공된 C형 부분이 금속 프레임(30)에 형성되면, 프레임면의 트위스트 변형과 관련된 강성이 장방형의 각 변에 부분적으로 분리되어 형성 된 케이스와 비교하여 상승되고, 트위스트 변형에 의한 뒤틀림이 효과적으로 방지된다. 도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 나머지 짧은 변의 일부 구간은 노치부(30k)로 사용될 수 있다.
본 발명의 안테나 코일(1)의 변형예가 이하에 설명된다(도1 및 도2에서 공통 부분은 동일한 참조 번호로 표시되며 그 설명은 생략된다). 금속 프레임(32, 31)은 코일 케이스(20)의 바닥면 상에 C 형상으로 배치된 주 본체부(32a, 31a)를 가진다. 적어도 두 개의 긴 변부(32l, 31l)에서, 코일 케이스(20)의 내주연면 또는 외주연면에 노출된 강화 리브부(32b, 31c)는 상기 주본체부(32a, 31a)와 함께 L 형상부를 형성하는 형상으로 주본체부(32a, 31a)에 일체된다. 도8 및 도9에서, 금속 프레임(30)의 단면 형상이 뒤틀림 변위 시 용이하게 확장된 코일 케이스(20)의 긴 변부(30l)에 대응하는 L 형상으로 설정되므로, 그 굽힘 강성은 상승되어 긴 변측 방향의 뒤틀림 변형은 효과적으로 방지된다.
도8a 및 도8b에서, 강화 리브부(32b)는 하나의 짧은 변부(32s)와 상기 짧은 변부(32s')의 양 단부에 연결된 두 개의 긴 변부(32l)가 교차하는 연속 C 형상으로 형성된다. 강화 리브부(32b)가 이러한 방식으로 형성되면, C 형상부에 의해 구성된 프레임면의 트위스트 변형에 대한 강성을 더 향상시키는 것이 가능하다. 도8a 및 도8b에서, 주 본체부(32a) 및 강화 리브부(32b) 각각은 부분 간격 즉, 두 개의 긴변 부(30l)로부터 나머지 짧은 변부의 양 단부를 구성하는 짧은 변부(32s')를 가로지르는 형상으로 형성되어, 강화 효과가 더 향상된다. 주 본체부(32a)가 코일 케이스(20)의 바닥부(20b)의 외부면과 동일한 면을 가지며, 강화 리브부(32b)가 측 벽부(20w)의 외부면과 동일한 면을 갖도록, 금속 프레임(32)은 삽입 성형에 의해 코일 케이스(20)에 일체된다. 여기서 강화 리브부(32b)는 코일 케이스(20b)의 내주연면측에 배열되지만, 외주연면 측에 배치될 수도 있다.
한편 도9a 및 도9b의 구성에서 강화 리브부(31c)는 주 본체부(31a)의 두 개의 긴변측(31l)에만 배열된다. 상기 형상은 압축 공정을 사용하는 제작에 용이한 장점이 있다. 여기서, 강화 리브부(31c)는 코일 케이스(20b)의 외주연면 측 상에 배열된다(또한 역으로 배열될 수 있다).
도10의 구성에서, 금속 프레임(33)은 장방형의 외형선의 네 개의 코너부에서 노치부(30k)를 형성함으로써 구성되고, 노치부(30k)에 의해 금속 프레임(33)을 두 개의 긴 변부(33l)와 두 개의 짧은 변부(33s)로 구성된 네 개의 부분으로 분할되며, 장방형의 코일 케이스(20)의 네 개의 모든 변을 강화하는 것이 가능한 장점을 가진다. 이러한 경우, 코일 케이스(20)의 바닥면 상에 배열된 주 본체부(33a)를 가지며, 코일 케이스(20)의 내주연면(또는 외주연면)에 노출된 형상으로 주 본체부(33a)에 일체된 강화 리브부(33b)를 갖도록 각각의 부분을 구성함으로써 뒤틀림 방지 효과가 더 현저하게 달성될 수 있다.
도8, 도9 및 도10에서, 금속 프레임은 코일 케이스(20)의 바닥부(20b)에 배열된 주 본체부(34a) 및 도12에 도시된 바와 같이 두 개의 측벽부(20w)에 각각 배열된 한 쌍의 강화 리브부(34b, 34c)를 일체시킴으로써 형성된 C형 형상의 단면을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 도12 및 도13의 구성에서 금속 프레임(35)은 코일 케이스(20)의 내주 연면측(외주연면측도 설정될 수 있다)의 측벽부(20w) 만이 매설되도록 형성된다. 도12에서, 절연부는 슬릿 형상의 노치부(30k)로 형성된다. 도13a 및 도13b의 금속 프레임(36)은, 유단 밴드형의 금속부의 단자부(36t, 36u)가 중첩되고 절연 접착제층(36j)(수지 또는 유리)는 양 단부(36t, 36u) 사이에 연결된다. 접착제층(36j)은 절연부로 기능한다. 본 구성에 따르면, 유단 밴드형의 금속부는 접착에 의해 링형으로 형성되고 굽힘 및 트위스트와 관련된 합성이 상당히 상승되어 뒤틀림 방지 효과가 현저하게 나타난다.
다음, 강화 프레임의 재료는 그 영률이 코일 케이스(20)을 구성하는 수지 페라이트의 영률보다 높은 경우, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 유리, 알루미나 세라믹, 소결 연성 페라이트 등의 절연 무기 재료를 채용할 수 있다. 또한, 강화 프레임의 재료도 또한 유리, 세라믹 등의 필러에 의해 경화된 수지 복합 재료로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 강화 프레임(37)은 절연체가 되므로, 강화 프레임(37)이 도14에 도시된 바와 같이 코일 케이스(20)의 주연 방향으로 연속 링 형상의 형태로 구성되더라도, 코일 주본체(10)에 유도 결합됨으로써 겉보기 인덕턴스가 저하될 위험이 없다. 따라서, 코일 케이스(20)의 강화 효과가 탁월하다. 이러한 경우, 강화 프레임(37)이 수지 결합 연성 페라이트 분말에 의해 형성된 수지 페라이트 및 소결 연성 페라이트로 구성되는 경우, 안테나 신호 송신 및 수신에 관련된 전자파계는 금속 프레임(37)에 집중될 수 있다. 따라서, 안테나의 감소 및 게인을 향상시키는데 기여할 수 있다.
본 발명은 이하의 양태를 가진다.
안테나 코일은 코일 본체의 축방향으로 소정 두께를 갖는 공심형 편평 코일 본체와, 수지로 구성된 코일 케이스와, 강화 프레임을 포함한다. 코일 본체의 두께는, 코일 본체의 축방향에 수직인 투영면 상에 코일 본체를 투영함으로써 제공되는 투영된 코일 본체의 외형선을 둘러싸는 영역의 면적과 동일한 면적인 원의 반경보다 더 작다. 코일 케이스는 코일 본체에 대응하는 링 형상을 가진다. 코일 케이스는 코일 본체를 수용하기 위한 코일 수용 공간을 포함한다. 코일 수용 공간은 코일 케이스의 링형상의 주연 방향으로 배치된다. 코일 케이스는 납땜 부재에 의해 기판 상에 코일 본체를 장착하기 위한 코일측 단자를 더 포함한다. 강화 프레임은 코일 케이스의 링형의 주연 방향을 따라 코일 케이스에 일체된다. 강화 프레임은 코일 케이스의 수지의 영률보다 더 큰 영률을 갖는 재료로 구성된다.
상술된 안테나에서, 강화 프레임은 코일 케이스의 주연 방향을 따라 수지 코일 케이스에 일체되므로, 코일 케이스의 강성은 향상된다. 이는 강화 프레임이 코일 케이스의 수지의 영률보다 더 높은 영률을 갖는 재료로 구성되기 때문이다. 따라서, 코일 케이스가 코일 본체에 대응하는 공심형 편평 링형을 갖지만, 납땜 리플로우 단계에서 열 응력이 코일 케이스에 인가되는 경우, 코일 케이스는 뒤틀림이 방지된다. 납땜 리플로우 단계는 안테나 코일을 갖는 통신 모듈의 제조 공정에서 수행된다. 따라서, 안테나 코일의 코일측 단자의 납땜 불량률은 매우 낮아진다.
다르게는, 코일 수용 공간은 축방향으로 코일 케이스의 일 측부에 배치된, 개구를 구비한 홈일 수 있다. 코일 케이스는 바닥부 및 측벽이 코일 수용 공간을 제공하도록 바닥부 및 한 쌍의 측벽을 더 포함할 수 있다. 강화 프레임은 바닥부 및 측벽 중 적어도 하나에 매설될 수 있다. 이러한 경우, 권취를 위해 다른 공정으로 형성된 코일 본체는 홈의 개구로부터 코일 수용 공간에 용이하게 수용 및 장착된다. 또한, 이러한 경우 강화 프레임은 코일 케이스의 바닥부 또는 측벽에 매설될 수 있다. 코일 케이스는 코일 수용 공간을 제공한다.
다르게는, 강화 프레임은 바닥부 또는 측벽의 외부면과 일치하는 외부면을 포함할 수 있고, 강화 프레임은 바닥부 및 측벽 중 적어도 하나에 삽입 성형될 수 있다. 따라서, 강화 프레임은 코일 케이스에 일체되고, 안테나 코일의 제조 방법은 간소화된다.
다르게는, 강화 프레임은 바닥부 및 측벽에 매설될 수 있다. 이러한 경우, 강화 프레임의 단면은 강화 프레임의 바닥부 및 측벽에 의해 제공되는 L 형상 또는 C 형상이다. 따라서, 강화 프레임의 굽힘 강도가 향상된다. 따라서, 코일 케이스는 뒤틀림으로부터 충분히 보호된다.
다르게는, 코일 케이스의 코일측 단자는 기판 상에 코일 케이스가 장착되는 면을 위한 단자 패드일 수 있고, 코일 케이스의 바닥부는 기판 상에 장착될 수 있다. 이러한 경우, 안테나 코일은 자동 장착 공정을 수행하기 위해 표면 장착부로써 제공된다. 통상적으로, 납땜 페이스트 패턴이 프린팅 방법 등에 의해 안테나 코일측의 단자 패드와 기판측의 기판측 패드 사이에 형성되므로, 납땜 페이스트 패턴이 납땜 리플로우 단계에서 용융되면, 납땜 불량이 발생될 수 있다. 이는 용융된 납땜 페이스트 패턴이 기판 패드로부터 안테나 코일측의 단자 패드의 변위를 방지하기에 충분한 내성을 갖지 않기 때문이다. 그러나, 상술되 안테나 코일에서, 코일 케이스는 뒤틀림이 방지되어, 납땜 불량률이 감소된다.
다르게는, 코일 본체는 장방형의 외형을 가질 수 있고, 코일 케이스는 장방형의 외형을 가질 수 있다. 단자 패드는 장방형의 코일 케이스의 짧은 변 중 하나에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 짧은 변의 뒤틀림은 긴 변의 뒤틀림보다 더 작으므로, 납땜 불량이 더 방지된다.
다르게는, 코일 케이스는 핀 매설부 및 접속 핀을 더 포함할 수 있다. 핀 매설부는 코일 케이스의 외주연부로부터 돌출될 수 있다. 접속 핀은 코일 케이스의 축방향을 따라 핀 매설부에 매설될 수 있다. 접속 핀은 핀 매설부로부터 노출된 상부 및 바닥부를 포함할 수 있다. 접속 핀의 상부는 코일 케이스의 축방향으로 핀 매설부의 상부면 상에 노출될 수 있다. 접속 핀의 바닥부는 코일 케이스의 축방햐으로 핀 매설부의 바닥부에 노출될 수 있다. 접속 핀의 상부는 코일 본체의 리드 단자에 전기 접속될 수 있다. 단자 패드는 핀 매설부의 바닥면에 배치되어, 접속 핀의 바닥부는 단자 패드에 전기 접속된다.
다르게는, 강화 프레임은 유리, 알루미나와 같은 세라믹, 소결 연성 페라이트와 같은 절연 무기 재료의 다른 재료로 구성될 수 있다. 또한, 강화 프레임은 유리 또는 세라믹의 필러를 포함한 수지 복합 재료로 구성될 수 있다.
다르게는, 강화 프레임은 금속으로 구성될 수 있다. 강화 프레임은 코일 본체의 축 주변을 둘러싸는 강화 프레임의 전류 경로를 분리시키는 절연부를 포함할 수 있다. 강화 프레임의 절연부는 강화 프레임의 주연 방향으로 강화 프레임의 중간부에 배치될 수 있다. 금속은 높은 영률 및 탁월한 가공성을 가지므로, 공심형 코일 케이스에 대응하는 형상의 강화 프레임이 펀칭 방법 등에 의해 용이하게 형성된다. 또한, 프레임 형상은 압축 방법을 사용하여 L 형상 또는 C 형상으로 형성될 수 있다.
다르게는, 강화 프레임은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성될 수 있다. 다르게는, 강화 프레임은 철 연자성 재료로 구성될 수 있다.
강화 프레임이 금속으로 구성되면, 프레임은 프레임이 코일 케이스를 따라 링 형상을 제공하는 경우, 코일 케이스의 축 주변을 둘러싸는 전류 경로를 제공한다. 이는 금속이 전도성이기 때문이다. 따라서, 전류 경로는 코일 본체와 유도 결합되고, 전체 안테나 코일의 겉보기 인덕턴스가 감소된다. 특히, 코일 본체를 통해 관통하는 전파자계가 벗어나거나 변하면, 전도성 전류는 강화 프레임을 통해 흐른다. 안테나 신호 송신 수신과 관련된 전자파계가 그 반대 자기장에 의해 상쇄되어, 겉보기 인덕턴스가 감소된다. 특히, 안테나가 LF형 안테나인 경우, 안테나 코일은 커패시터에 병렬 접속된다. 여기서, 커패시터는 소정의 주파수에서 공진점이 발생되도록 용량이 조절된다. 따라서, 안테나의 Q 값은 LC 병렬 공진 회로의 특성에 의해 결정된다. 그러나, 금속 강화 프레임이 유도 결합을 발생시키면, 안테나 코일의 겉보기 인덕턴스는 감소되어, 공진 주파수는 소정 주파수로부터 벗어난다. 따라서, Q 값 및 안테나 게인이 더 감소된다. 이러한 경우, 코일 본체를 둘러싸는 전류 경로가 분리되는 것이 고려된다. 따라서, 다르게는 강화 프레임은 코일 케이스의 링형상을 따라 배치될 수 있고, 강화 프레임은 링 형상이다. 강화 프레임의 절연부는 강화 프레임의 노치에 의해 제공될 수 있다. 강화 프레임의 노 치는 강화 프레임의 링형상의 일부로 배치될 수 있다. 이러한 경우, 노치는 전류 경로를 방해하여, 공진 주파수는 소정 주파수로부터 벗어나지 않는다.
다르게는, 코일 본체는 장방형의 외형선을 가질 수 있다. 코일 케이스는 장방형의 외형선을 가질 수 있다. 강화 프레임은 장방형의 코일 케이스의 두 개의 긴 변 및 하나의 짧은 변에 제공된다. 강화 프레임의 노치는 코일 케이스의 장방형의 다른 하나의 짧은 변 전체 또는 일부에 배치된다.
다르게는, 강화 프레임은 C 형상 및 리브를 갖는 주요 부부을 포함할 수 있다. 강화 프레임의 주요 부분은 코일 케이스의 바닥부 상에 배치될 수 있다. 강화 프레임은 코일 케이스의 링형의 주연 방향에 수직인 L형 단면을 가질 수 있다. 리브는 코일 케이스의 내주연면 또는 외주연면 상에 배치되어, 강화 프레임의 주요부 및 리브는 L형상 단면을 제공한다. 리브는 장방형의 코일 케이스의 적어도 두 개의 긴 변 상에 배치될 수 있다.
다르게는, 리브는 장방형의 코일 케이스의 두 개의 긴 변에 단지 배치될 수 있다.
다르게는, 리브는 장방형의 코일 케이스의 하나의 짧은 변 및 두 개의 긴 변 상에 배치되어, 리브는 C 형상을 제공한다.
다르게는, 강화 프레임은 네 개의 부부을 포함할 수 있다. 강화 프레임의 각 부분은 서로 일체된 리브 및 주요 부를 포함할 수 있다. 강화 프레임의 각 부분의 주요 부분은 코일 케이스의 바닥부 상에 배치될 수 있다. 강화 프레임의 각 각의 부분은 코일 케이스의 링형상의 주연 방향에 수직인 L형 단면을 가질 수 있다. 강화 프레임의 각 부분의 리브는 코일 케이스의 내주연면 또는 외주연면 상에 배치되어, 강화 프레임의 각 부부의 리브 및 주요 부분은 L 형상 단면을 제공한다. 강화 프레임은 네 개의 노치에 의해 네 개 부분으로 분리되어, 강화 프레임의 네 개의 부분에 장방형의 코일 케이스의 두 개의 짧은 변 및 두 개의 긴 변에 배치된다. 각각의 노치는 장방형의 코일 케이스의 코너에 배치될 수 있다.
또한, 기판 상에 장착되는 송신/수신 회로 및 안테나 코일을 구비한 통신 모듈 제조 방법이 제공된다. 안테나 코일은 송신/수신 회로에 접속된다. 상기 방법은 안테나 코일의 코일측 단자와 기판의 기판측 단자 사이에 접속하기 위한 납땜 부재에 의해 안테나 코일의 코일측 단자를 위치시키는 단계와, 납땜 부재가 코일측 단자와 기판측 단자 사이에서 용융 및 납땜되도록 납땜 리플로우로에 안테나 코일과 함께 기판을 가열시키는 단계를 포함한다.
상술된 통신 모듈에서, 강화 프레임은 코일 케이스의 주연 방향을 따라 수지 코일 케이스에 일체되므로, 코일 케이스의 강성이 향상된다. 따라서, 코일 케이스가 코일 본체에 대응하는 공심형 편평 링 형상을 가지지만, 납땜 리플로우 단계에서 열 응력이 코일 케이스에 인가되더라도 코일 케이스의 뒤틀림을 방지된다. 따라서, 안테나 코일의 코일측 단자의 납땜 불량률은 더 감소된다.
또한, 카드형 무선기는 안테나 코일, 안테나 코일에 접속된 송신/수신 회로 및 기판을 구비한 통신 모듈과, 카드형 케이싱을 포함한다. 코일 본체는 기판의 법선과 일치하는 축을 포함한다. 카드형 케이싱은, 기판의 두께 방향이 카드형 케 이싱의 두께 방향과 일치하는 방식으로 통신 모듈을 수용한다.
상술된 무선기에서, 강화 프레임은 코일 케이스의 주연 방향을 따라 수지 코일 케이스에 일체되므로, 코일 케이스의 강성이 향상된다. 따라서, 코일 케이스가 코일 본체에 대응하는 공심형 편평 링형상을 갖더라도, 납땜 리플로우 단계에서 열 응력이 코일 케이스에 인가되더라도, 코일 케이스는 뒤틀림으로부터 방지된다. 따라서, 안테나 코일의 코일측 단자의 납땜 불량률은 더 감소된다. 또한, 카드형 무선기는 차량의 카드형 무선기에 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 카드형 무선기는 박형이다. 따라서, 카드형 무선기를 지갑 등에 수용하는 것이 바람직하다.
사용자가 지갑 등과 함께 안테나 코일을 갖는 무선기를 휴대하면, 동전은 넓은 면적의 도체이므로 동전이 안테나 코일을 차폐할 수 있다. 따라서, 안테나 코일의 감도 및 Q 값이 감소될 수 있다. 여기서 Q 값은 주파수의 선택도이다. 그러나, 동전이 카드형 무선기의 대부분의 면적을 덮더라도, 안테나 코일은 충분한 면적을 가지므로, 동전은 안테나 코일을 완전히 차폐하지 않는다. 또한, 카드형 무선기는 높은 감도를 가진다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 바람직한 실시예 및 구성에 한정되지 않는다. 본 발명은 다양한 개조 및 동등한 배열을 포함하도록 의도된다. 또한, 바람직한 다양한 조합 및 구성, 단일 요소만 또는 그 이상을 포함하는 다른 조합 및 구성도 본 발명의 사상 및 범주 내에 있다.
본 발명에 따르면, 고감도 및 높은 안테나 게인을 갖는 안테나 코일 및 상기 안테나 코일을 갖는 통신 모듈의 제조 방법이 제공된다.

Claims (19)

  1. 안테나 코일이며,
    코일 본체(10)의 축방향으로 소정 두께를 갖는 공심형 편평 코일 본체(10)와,
    수지로 구성된 코일 케이스(20)와,
    강화 프레임(30 내지 37)을 포함하고,
    상기 코일 본체(10)의 두께는, 코일 본체(10)의 축방향에 수직인 투영면 상에 코일 본체(10)를 투영함으로써 제공되는 투영된 코일 본체의 외형선을 둘러싸는 영역의 면적과 동일한 면적인 원의 반경보다 더 작고,
    상기 코일 케이스(20)는 코일 본체(10)에 대응하는 링 형상을 가지며,
    상기 코일 케이스(20)는 코일 본체(10)를 수용하기 위한 코일 수용 공간(24)을 포함하고,
    상기 코일 수용 공간(24)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향으로 배치되고,
    상기 코일 케이스(20)는 납땜 부재(135)와 함께 기판(17) 상에 코일 본체(10)를 장착하기 위한 코일측 단자(21)를 더 포함하고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향을 따라 코일 케이스(20)에 일체되고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 코일 케이스(20)의 수지보다 더 높은 영률 을 갖는 재료로 구성되는 안테나 코일.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코일 수용 공간(24)은 주연 방향으로 코일 케이스(20)의 일 측면 상에 배치된, 개구를 구비한 홈(24)이며,
    상기 코일 케이스(20)는 바닥부(20b) 및 한 쌍의 측벽(20w)을 더 포함하여, 바닥부(20b) 및 측벽(20w)이 코일 수용 공간(24)을 제공하고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 측벽(20w) 및 바닥부(20b) 중 적어도 하나에 매설되는 안테나 코일.
  3. 제2항에 있어서, 상기 강화 프레임(30 내지 37)은 측벽(20w) 또는 바닥부(20b)의 외부면과 동일한 외부면을 포함하고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 측벽(20w) 및 바닥부(20b) 중 적어도 하나에 삽입 성형되는 안테나 코일.
  4. 제3항에 있어서, 상기 강화 프레임(34)은 바닥부(20b) 및 측벽(20w)에 매설되는 안테나 코일.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 코일 케이스(20)의 코일측 단자(21)는 기판(17) 상에 코일 케이스(20)를 표면 장착하기 위한 단자 패드(21)이며,
    상기 코일 케이스(20)의 바닥부(20b)는 기판(17) 상에 장착되는 안테나 코 일.
  6. 제5항에 있어서, 상기 코일 본체(10)는 장방형의 외형선을 가지며, 상기 코일 케이스(20)는 장방형의 외형선을 가지며, 상기 단자 패드(21)는 장방형의 코일 케이스(20)의 짧은 변 중 하나에 배치되는 안테나 코일.
  7. 제6항에 있어서, 상기 코일 케이스(20)는 핀 매설부(23) 및 접속 핀(26)을 더 포함하고,
    상기 핀 매설부(23)는 코일 케이스(20)의 외주연부로부터 돌출되고,
    상기 접속 핀(26)은 코일 케이스(20)의 축방향을 따라 핀 매설부(23)에 매설되고,
    상기 접속 핀(26)은 핀 매설부(23)로부터 노출된 상부 및 바닥부를 포함하고,
    상기 접속 핀(26)의 상부는 코일 케이스(20)의 축방향으로 핀 매설부(23)의 상부면에 노출되고,
    상기 접속 핀(26)의 바닥부는 코일 케이스(20)의 축방향으로 핀 매설부(23)의 바닥면에 노출되고,
    상기 접속 핀(26)의 상부는 코일 본체(10)의 리드 단자(11)에 전기 접속되고,
    상기 단자 패드(21)는 핀 매설부(23)의 바닥면 상에 배치되어, 접속 핀(26) 의 바닥부가 단자 패드(21)에 전기 접속되는 안테나 코일.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 강화 프레임(30 내지 36)은 금속으로 구성되고,
    상기 강화 프레임(30 내지 36)은 코일 본체(10)의 축을 둘러싸는 강화 프레임(30 내지 36)의 전류 경로를 분리하기 위한 절연부(30k, 36j)를 포함하고,
    상기 강화 프레임(30 내지 36)의 절연부(30k, 36j)는 강화 프레임(30 내지 36)의 주연 방향으로 강화 프레임(30 내지 36)의 중간부에 배치되는 안테나 코일.
  9. 제8항에 있어서, 상기 강화 프레임(30 내지 36)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되는 안테나 코일.
  10. 제8항에 있어서, 상기 강화 프레임(30 내지 36)은 철 연자성 재료로 구성되는 안테나 코일.
  11. 제8항에 있어서, 상기 강화 프레임(32, 35)은 링 형의 코일 케이스(20)를 따라 배치되어, 강화 프레임(32, 35)이 링 형상이며,
    상기 강화 프레임(32, 35)의 절연부(30k)는 강화 프레임(32, 35)의 노치(30k)에 의해 제공되고,
    상기 강화 프레임(32, 35)의 노치(30k)는 링 형상의 강화 프레임(32, 35)의 일부로 배치되는 안테나 코일.
  12. 제11항에 있어서, 상기 코일 본체(10)는 장방형의 외형선을 가지며,
    상기 코일 케이스(20)는 장방형의 외형선을 가지며,
    상기 강화 프레임(32, 35)은 장방형의 코일 케이스(20)의 두 개의 긴 변 및 하나의 짧은 변에 제공되며,
    상기 강화 프레임(32, 35)의 노치(30k)는 장방형의 코일 케이스(20)의 짧은 변 중 다른 하나의 일부 또는 전체에 배치되는 안테나 코일.
  13. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 강화 프레임(31, 32)은 C형상 및 리브(31c, 32b)를 갖는 주요부(31a, 32a)를 포함하고,
    상기 강화 프레임(31, 32)의 주요부(31a, 32a)는 코일 케이스(20)의 바닥부(20b) 상에 배치되고,
    상기 강화 프레임(31, 32)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향에 수직인 L형 단면을 가지며,
    상기 리브(31c, 32b)는 코일 케이스(20)의 외주연면 또는 내주연면 상에 배치되어, 강화 프레임(31, 32)의 주요부(31a, 32a) 및 리브(31c, 32b)는 L형 단면을 제공하고,
    상기 리브(31c, 32b)는 장방형의 코일 케이스(20)의 적어도 두 개의 긴 변 상에 배치되는 안테나 코일.
  14. 제13항에 있어서, 상기 리브(31c)는 장방형의 코일 케이스(20)의 두 개의 긴 변 상에 배치되는 안테나 코일.
  15. 제13항에 있어서, 상기 리브(32b)는 장방형의 코일 케이스(20)의 두 개의 긴 변 및 하나의 짧은 변에 배치되어, 리브(32b)는 C 형상을 제공하는 안테나 코일.
  16. 제13항에 있어서, 상기 강화 프레임(32)의 주요부(32a) 및 리브(32b)는 장방형의 코일 케이스(20)의 두 개의 긴 변, 하나의 짧은 변 및 다른 짧은 변의 일부에 에 배치되는 안테나 코일.
  17. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 강화 프레임(33)은 네 개의 부분을 포함하고,
    상기 강화 프레임(33)의 각 부분은 서로 일체된 주요부(33a) 및 리브(33b)를 포함하고,
    상기 강화 프레임(33)의 각 부분의 주요부(33a)는 코일 케이스(20)의 바닥부(20b)에 배치되고,
    상기 강화 프레임(33)의 각 부분은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향에 수직인 L형 단면을 가지며,
    상기 강화 프레임(33)의 각 부분의 리브(33b)는 코일 케이스(20)의 외주연면 또는 내주연면 상에 배치되어, 강화 프레임(33)의 각 부분의 리브(33b) 및 주요부(33a)는 L형 단면을 제공하고,
    상기 강화 프레임(33)은 네 개의 노치(30k)에 의해 네 개의 부분으로 분리되어, 강화 프레임(33)의 네 개의 부분은 각각 장방형의 코일 케이스(20)의 두 개의 긴 변 및 두 개의 짧은 변 상에 배치되고,
    각각의 노치(30k)는 장방형의 코일 케이스(20)의 코너에 배치되는 안테나 코일.
  18. 기판(17) 상에 장착된 송신/수신 회로(14) 및 상기 송신/수신 회로(14)에 접속된 안테나 코일(1)을 구비한 통신 모듈의 제조 방법이며,
    상기 안테나 코일(1)의 코일측 단자(21)와 기판(17)의 기판측 단자(134) 사이를 접속하기 위해 납땜 부재(135)와 함께 안테나 코일(1)의 코일측 단자(21)를 위치시키는 단계와,
    상기 납땜 부재(135)가 코일측 단자(21)와 기판측 단자(134) 사이에서 용융 및 납땜되도록, 상기 기판(17)을 안테나 코일(1)과 함께 납땜 리플로우로(50)에서 가열시키는 단계를 포함하고,
    상기 안테나 코일(1)은,
    코일 본체(10)의 축방향으로 소정 두께를 갖는 공심형 편평 코일 본체(10)와,
    수지로 구성된 코일 케이스(20)와,
    강화 프레임(30 내지 37)을 포함하고,
    상기 코일 본체(10)의 두께는, 코일 본체(10)의 축방향에 수직인 투영면 상에 코일 본체(10)를 투영함으로써 제공되는 투영된 코일 본체의 외형선을 둘러싸는 영역의 면적과 동일한 면적인 원의 반경보다 더 작고,
    상기 코일 케이스(20)는 코일 본체(10)에 대응하는 링 형상을 가지며,
    상기 코일 케이스(20)는 코일 본체(10)를 수용하기 위한 코일 수용 공간(24)을 포함하고,
    상기 코일 수용 공간(24)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향으로 배치되고,
    상기 코일 케이스(20)는 납땜 부재(135)와 함께 기판(17) 상에 코일 본체(10)를 장착하기 위해 코일측 단자(21)를 더 포함하고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향을 따라 코일 케이스(20)에 일체되고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 코일 케이스(20)의 수지보다 높은 영률을 갖는 재료로 구성되는 통신 모듈의 제조 방법.
  19. 카드형 무선기이며,
    안테나 코일(1)과, 상기 안테나 코일(1)에 접속된 송신/수신 회로(14)와, 기판(17)을 구비한 통신 모듈(3M)과,
    카드형 케이싱(18)을 포함하고,
    상기 안테나 코일(1)은,
    상기 코일 본체(10)의 축방향으로 소정 두께를 갖는 공심형 편평 코일 본체(10)와,
    수지로 구성된 코일 케이스(20)와,
    강화 프레임(30 내지 37)을 포함하고,
    상기 코일 본체(10)의 두께는, 코일 본체(10)의 축방향에 수직인 투영면 상에 코일 본체(10)를 투영함으로써 제공되는 투영된 코일 본체의 외형선을 둘러싸는 영역의 면적과 동일한 면적인 원의 반경보다 더 작고,
    상기 코일 케이스(20)는 코일 본체(10)에 대응하는 링 형상을 가지며,
    상기 코일 케이스(20)는 코일 본체(10)를 수용하기 위한 코일 수용 공간(24)을 포함하고,
    상기 코일 수용 공간(24)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향으로 배치되고,
    상기 코일 케이스(20)는 납땜 부재(135)와 함께 기판(17) 상에 코일 본체(10)를 장착하기 위한 코일측 단자(21)를 더 포함하고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 링 형상의 코일 케이스(20)의 주연 방향을 따라 코일 케이스(20)에 일체되고,
    상기 강화 프레임(30 내지 37)은 코일 케이스(20)의 수지보다 높은 영률을 갖는 재료로 구성되고,
    상기 안테나 코일(1) 및 송신/수신 회로(14)는 기판(17) 상에 장착되고,
    상기 코일 본체(10)는 기판(17)의 법선과 일치하는 축을 포함하고,
    상기 카드형 케이싱(18)은 기판(17)의 두께 방향이 카드형 케이싱(18)의 두께 방향과 일치하는 방식으로 통신 모듈(3M)을 수용하는 카드형 무선기.
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