KR100987611B1 - Carbon nanotube antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소나노튜브 안테나에 관한 것으로서, 상기 탄소나노튜브 안테나는 전도성이 우수한 탄소나노튜브와 나일론 계열수지가 혼합된 유기합성수지를 사용하여 형성된 성형구조체 안테나부와, 상기 성형구조체 안테나부가 안테나로서 동작되도록 이동단말기의 메인회로기판과 전기적으로 연결시키는 연결부재로 이루어진다. The present invention relates to a carbon nanotube antenna, wherein the carbon nanotube antenna is a molded structure antenna unit formed using an organic synthetic resin mixed with carbon nanotubes and nylon series resins having excellent conductivity, and the molded structure antenna unit operates as an antenna. It consists of a connecting member for electrically connecting with the main circuit board of the mobile terminal.
또한, 상기 유기합성수지는 상기 유기합성수지를 구성하는 상기 전도성의 탄소나노튜브로 인하여 방사체로서의 특성과 상기 유기합성수지를 구성하는 나일론 계열수지로 인하여 유전체로서의 특성을 동시에 가지는 소재이기 때문에 상기 유기합성수지로 형성된 성형구조체 안테나부를 급전시킴으로써 상기 성형구조체 안테나부 자체가 안테나로서 동작한다. In addition, since the organic synthetic resin is a material having both characteristics as a radiator due to the conductive carbon nanotubes constituting the organic synthetic resin and a characteristic as a dielectric due to the nylon-based resin constituting the organic synthetic resin, a molding formed of the organic synthetic resin The molded structure antenna portion itself operates as an antenna by feeding the structure antenna portion.
따라서, 상기 유기합성수지의 사용으로 종래의 방사체와 유전체 각각의 제조공정 및 조립공정이 생략되기 때문에 생산비용이 절감되고 생산성이 향상되며, 동시에 부피가 최소화될 뿐만 아니라 조립공정에 따른 조립편차가 생략되므로 안테나특성이 향상되는 효과가 있다.Therefore, the production process and assembly process of the conventional radiator and the dielectric are omitted by the use of the organic synthetic resin, thereby reducing the production cost and improving productivity, and at the same time minimizing the volume and assembling deviation due to the assembly process is omitted. Antenna characteristics are improved.
탄소나노튜브 안테나, 내장형, 다중벽 구조, 유기합성수지, 나일론 계열수지 Carbon nanotube antenna, built-in type, multi-wall structure, organic synthetic resin, nylon series resin
Description
본 발명은 탄소나노튜브 안테나에 관한 것으로서, 방사체로서의 특성을 가지는 전도성의 탄소나노튜브와, 유전체로서의 특성을 가지는 나일론 계열수지와의 혼합으로 이루어진 유기합성수지를 사용하여 형성된 성형구조체 안테나부 자체가 안테나로서 동작하는 탄소나노튜브 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon nanotube antenna, wherein a molded structure antenna portion formed by using an organic synthetic resin composed of a mixture of a conductive carbon nanotube having characteristics as a radiator and a nylon series resin having characteristics as a dielectric is itself an antenna. A carbon nanotube antenna that operates.
도 1a는 종래 기술에 따른 얇은 메탈 박판 방사체를 갖는 내장형 안테나(10)의 구성도이다. FIG. 1A is a schematic diagram of a built-
상기 도 1a에 도시된 바와 같이, 유전체(12)의 일면에는 안테나 특성이 제공되도록 얇은 메탈 박판의 방사체(11)가 장착된 내장형 안테나(100)는 이동단말기의 메인회로기판(13)에 고정되어 전기적으로 연결됨으로써 안테나로 동작한다. As shown in FIG. 1A, a built-
일반적으로, 상기 방사체(11)는 우수한 전도성을 가지는 금, 은, 구리, 알루미늄 및 스테인레스 스틸 등과 같은 도전성 금속물질을 이용하며, 상기 유전체(12)는 FR-4, 테플론, 폴리카보네이트 및 폴리카보네이트-ABS와 같은 재질을 이용한다. In general, the
또한, 상기 내장형 안테나(10)는 이동단말기 내부의 안테나 설치 공간의 형상과 공간 체적의 다양화에 알맞게 크기와 외형이 다변화 되어야하므로, 상기 방사 체(11)와 유전체(12) 각각에 요구되는 기하학적인 형태를 위하여 다양한 방법으로 제작되고, 상기 제작된 방사체(11)와 유전체(12)는 별도의 조립 공정을 통하여 결합된다. In addition, the built-in
그러나, 상기 내장형 안테나(10)는 상기 방사체(11)와 유전체(12)의 조립 또는 결합 공정이 추가되어 생산량이 감소됨과 동시에 생산단가가 증가하며, 상기 방사체(11)와 프레임(12) 사이에도 미세한 틈이 존재하여 공간적으로 부피가 증가할 뿐만 아니라 상기 방사체(11)와 유전체(12)의 조립 또는 결합 공정 시 작업자 또는 기계, 기구적 공차에 의한 조립편차가 상기 내장형 안테나(10)의 성능을 저감시키는 문제가 발생한다.However, the built-
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전도성이 우수한 탄소나노튜브와 나일론 계열수지가 혼합된 유기합성수지로 이루어진 성형구조체 안테나부 자체가 방사체로서의 특성과 유전체로서의 특성을 동시에 가지기 때문에 종래의 방사체와 유전체 각각에 대한 제조공정 및 조립공정이 상기 유기합성수지를 사출성형하는 한번의 제조공정으로 통합되므로 생산비용이 절감되고, 생산성이 향상되며 동시에, 부피가 최소화될 뿐만 아니라 조립공정에 의한 조립편차가 생략되어 안테나특성이 향상되는 탄소나노튜브 안테나를 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and because the molded structure antenna portion itself made of an organic synthetic resin mixed with carbon nanotubes and nylon series resins having excellent conductivity has characteristics as a radiator and a dielectric at the same time. Since the manufacturing process and assembly process for each of the conventional radiator and dielectric are integrated into one manufacturing process for injection molding the organic synthetic resin, production cost is reduced, productivity is improved, and volume is minimized, The present invention provides a carbon nanotube antenna in which antenna characteristics are improved by eliminating assembly deviations.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나는, 전도성의 탄소나노튜브와 나일론 계열수지가 혼합되어 이루어진 방사체로서의 특성과 유전체로서의 특성을 동시에 가지는 유기합성수지를 사용하여 형성된 성형구조체 안테나부와 상기 성형구조체 안테나부의 사출성형시 몰딩사출에 의하여 상기 성형구조체 안테나부와 일체로 형성되는 연결부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the carbon nanotube antenna according to the present invention, the molded structure antenna portion formed by using an organic synthetic resin having a characteristic as a radiator and a dielectric as a mixture consisting of a conductive carbon nanotube and nylon series resin And a connecting member integrally formed with the molded structure antenna unit by molding injection during injection molding of the molded structure antenna unit.
이상에서 살펴본 바와 같이, 전도성을 가지는 탄소나노튜브와 나일론 계열수지가 혼합되어 형성된 유기합성수지는 방사체로서의 특성과 유전체로서의 특성이 일체로 이루어진 소재로서, 상기 유기합성수지를 사용하여 형성된 크기를 갖는 성 형구조체 안테나부가 안테나로서 동작하므로 제조공정이 간소화되어 생산성이 향상되며, 동시에 생산단가가 절감될 뿐만 아니라 이동단말기 내에서 차지하는 부피 또한 최소화될 뿐만 아니라 조립과정에 의한 조립편차가 생략되므로 안테나특성이 향상되는 효과가 있다.As described above, the organic synthetic resin formed by mixing the conductive carbon nanotubes and the nylon series resin is a material in which the characteristics of the radiator and the dielectric are integrally formed, and the molding structure has a size formed by using the organic synthetic resin. The antenna part operates as an antenna, which simplifies the manufacturing process and improves productivity. At the same time, the production cost is not only reduced, but also the volume occupied in the mobile terminal is minimized. There is.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나(100)가 메인회로기판(200)에 체결된 구성도이다.2A is a configuration diagram in which the
도시된 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 안테나(100)는 상기 메인회로기판(200)의 상부면 소정부분에 고정되어 전기적으로 연결된다.As shown, the
도 2b는 상기 도 2a의 탄소나노튜브 안테나(100)의 상세도 및 성형구조체 안테나부(110)의 확대도이다.2B is a detailed view of the
도시된 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 안테나(100)는 방사체로서의 기능과 유전체로서의 기능을 동시에 수행하는 유기합성수지로 이루어진 성형구조체 안테나부(110)와 상기 성형구조체 안테나부(110)가 이동단말기의 메인회로기판(200)에 전기적으로 연결됨과 동시에 고정되기 위한 연결부재(120)로 이루어진다. As shown, the
상기 성형구조체 안테나부(110)는 해당주파수에서 공진되도록 길이(L) × 폭(W) × 높이(H)를 갖도록 형성되며, 특히 상기 성형구조체 안테나부(110)의 공진주파수는 길이의 가변에 의하여 크게 좌우된다.The molded
보다 상세하게는, 상기 성형구조체 안테나부(110)의 길이가 길어질수록 상대적으로 낮은 주파수에서 공진하며, 상기 성형구조체 안테나부(110)의 길이가 짧아질수록 상대적으로 높은 주파수에서 공진한다. More specifically, the longer the length of the molded
일례로, 상기 성형구조체 안테나부(110)는 2.4~2.5GHz에서 공진되도록 형성된다. In one example, the molded
또한, 상기 성형구조체 안테나부(100)는 전도성의 탄소나노튜브(111)와 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 66을 포함하는 나일론 계열수지(112), 카본섬유(113) 및 마이크로 유리섬유(114)가 혼합된 유기합성수지로 이루어진다.In addition, the molded
보다 상세하게는, 상기 유기합성수지를 이루는 조성물의 비율은 상기 탄소나노튜브(111) 12~24중량%, 상기 폴리아미드 6 또는 폴리아미드 66(112) 50중량%, 상기 카본섬유(113) 25~35중량% 및 마이크로 유리섬유(114) 1~3중량% 으로 이루어진다.More specifically, the ratio of the composition forming the organic synthetic resin is 12 to 24% by weight of the carbon nanotubes (111), 50% by weight of the
또한, 상기 탄소나노튜브(111)는 직경이 1~2nm이고, 길이가 10um 이상인 벽의 개수가 적어도 세 개 이상의 다중벽 구조를 가지는 것이 바람직하다. In addition, the carbon nanotube 111 has a diameter of 1 ~ 2nm, the number of walls having a length of 10um or more preferably has at least three or more multi-wall structure.
즉, 상기 탄소나노튜브(111)와 같은 전도성을 가지는 소재와 상기 나일론 계열수지(112), 카본섬유(113) 및 마이크로 유리섬유(114)와 같은 유전체로 사용되는 소재를 일정한 조성비로 혼합하여 이루어진 유기합성수지는 방사체로서의 특성과 유전체로서의 특성이 일체로 이루어진 소재이다. That is, a material having a conductivity such as the carbon nanotubes 111 and a material used as a dielectric such as the nylon-based
따라서, 상기 유기합성수지를 사용하여 성형된 상기 성형구조체 안테나부(110)는 방사체로서의 특성과 유전체로서의 특성이 일체화되어 동작한다. Therefore, the molded
이와 같이, 상기 성형구조체 안테나부(110)는 상기 유기합성수지에 의하여 방사체로서의 특성과 유전체로서의 특성을 동시에 가지므로 상기 성형구조체 안테나부(110)가 급전됨으로써 상기 성형구조체 안테나부(110) 자체는 안테나로서 동작한다.As described above, since the molded
보다 상세하게는, 상기 성형구조체 안테나부(110)는 안테나로서 동작하기 위하여 상기 메인회로기판(200)과 전기적으로 연결되어 급전됨과 동시에 상기 메인회로기판(200)에 표면실장되기 위하여 금속 구조물인 연결부재(120)를 적어도 하나 이상 구비한다. More specifically, the molded
일례로, 상기 연결부재(120)는 상기 성형구조체 안테나부(110)의 소정위치에 소정간격 이격되어 대향하는 급전핀(121)과 고정핀(122)으로 이루어진다.For example, the
보다 상세하게는, 상기 급전핀(121)과 고정핀(122)은 상기 성형구조체 안테나부(110)의 사출성형시 함께 사출하는 몰딩사출에 의하여 상기 성형구조체 안테나부(110), 급전핀(121) 및 고정핀(122)은 일체로 형성되어 상기 탄소나노튜브 안테나(100)를 형성한다. In more detail, the
또한, 상기 연결부재(120)는 다양한 형상으로 형성되며, 상기 연결부재(120)의 구제적인 형상은 본 발명에 포함되지 않으므로 이에 대한 설명은 생략한다. In addition, the
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나(100)의 시뮬레이션(simulation)에 의한 반사손실 및 방사패턴도이다.3A and 3B are reflection loss and radiation pattern diagrams of a simulation of the
도시된 바와 같이, 시뮬레이션에 의한 상기 탄소나노튜브 안테나(100)는 주파수 2.44GHz에서 최소의 반사손실을 가지며, 무지향 특성을 가진다.As shown, the
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나(100)의 실물제작에 의한 반사손실 및 방사패턴도이다.4A and 4B are reflection loss and radiation pattern diagrams of the
상기 도 3a에 따른 시뮬레이션에 의한 상기 탄소나노튜브 안테나(100)를 실물로 제작하여 측정한 반사손실 특성으로써, 주파수 대역 2.4~2.5GHz에서 우수한 반사손실을 가지며, 상기 도 3b에 따른 시뮬레이션 결과와 거의 동일하게 무지향성을 가진다.3A is a reflection loss characteristic measured by fabricating the
따라서, 상기 도 3a, 도 3b 및 상기 도 4a, 도 4b와 같이, 상기 탄소나노튜브 안테나(100)는 유기합성수지를 사용하여 형성된 성형구조체 안테나부(110)의 크기에 의하여 공진주파수가 정해지므로 시뮬레이션을 통하여 상기 성형구조체 안테나부(110)의 크기에 따른 안테나특성을 선행하여 시험한 후, 해당주파수에서 원하는 안테나특성을 가지고 동작하는 상기 성형구조체 안테나부(110)의 크기를 결정한다.Thus, as shown in FIGS. 3A, 3B and 4A, 4B, the
이와 같이, 상기 도 3a와 도 3b 및 상기 도 4a와 도 4b에 따른 특성을 각각 비교하면, 시뮬레이션에 의한 상기 탄소나노튜브 안테나(100)특성과 실제로 형성된 상기 탄소나노튜브 안테나(100) 특성은 거의 동일하다.As such, comparing the characteristics according to FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, respectively, the characteristics of the
상기 지금까지 본 발명에 대하여 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐이며, 한정적인 것이 아님을 분명히 하고, 본 발명은 이하의 실용신안청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위내에서, 균등하게 대처될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.While the present invention has been described in detail above, the embodiments mentioned in the process are only illustrative and are not intended to be limiting, and the present invention is provided by the following technical model claims. However, within the scope not departing from the field, the component change of the degree that can be coped evenly will belong to the scope of the present invention.
도 1은 종래기술에 따른 얇은 메탈 박판 방사체를 갖는 내장형 안테나의 구성도1 is a block diagram of a built-in antenna having a thin metal sheet radiator according to the prior art
도 2a는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나가 메인회로기판에 체결된 구성도2A is a configuration diagram in which a carbon nanotube antenna is fastened to a main circuit board according to the present invention;
도 2b는 도 2a에 따른 탄소나노튜브 안테나의 상세도 및 확대도Figure 2b is a detail and enlarged view of the carbon nanotube antenna according to Figure 2a
도 3a는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나의 시뮬레이션(simulation)에 의한 반사손실 특성도3A is a reflection loss characteristic diagram by simulation of a carbon nanotube antenna according to the present invention;
도 3b는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나의 시뮬레이션에 의한 방사패턴도3b is a radiation pattern diagram by simulation of a carbon nanotube antenna according to the present invention;
도 4a는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나의 실물제작에 의하여 측정한 반사손실 특성도4A is a reflection loss characteristic measured by real fabrication of a carbon nanotube antenna according to the present invention
도 4b는 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나의 실물제작에 의하여 측정한 방사패턴도Figure 4b is a radiation pattern measured by the actual manufacturing of the carbon nanotube antenna according to the present invention
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
10 : 내장형 안테나10: built-in antenna
11 : 방사체 12 : 프레임11: radiator 12: frame
13 : 메인회로기판13: main circuit board
100 : 본 발명에 따른 탄소나노튜브 안테나100: carbon nanotube antenna according to the present invention
200 : 메인회로기판 110 : 성형구조체 안테나부200: main circuit board 110: molded structure antenna
111 : 탄소나노튜브 112 : 폴리아미드6 또는 폴리아미드66111
113 : 마이크로 유리섬유 114 : 카본섬유113: micro glass fiber 114: carbon fiber
120 : 연결부재 121 : 급전핀120
122 : 고정핀122: fixed pin
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