KR101675086B1 - 안테나 모듈 패키지 및 안테나 모듈 패키지 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판 상에 실장되며, 무선카드결제 주파수 대역에서 공진할 수 있는 적어도 하나 이상의 안테나칩; 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 전기적으로 연결되는 복수개의 무선카드결제 매칭소자;를 포함하는, 안테나 모듈 패키지 및 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터 및 제 1 커패시터를 구비하고, 무선카드결제 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 1 경로; 서로 전기적으로 연결된 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터 및 제 2 커패시터를 구비하고, NFC 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 2 경로; 및 서로 전기적으로 연결된 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터, 제 3 인덕터 및 제 3 커패시터를 구비하고, 무선충전 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 3 경로;를 포함하고, 상기 제 1 경로, 상기 제 2 경로 및 상기 제 3 경로는 상기 제 1 인덕터를 공유하며, 상기 제 1 인덕터는 상기 무선카드결제 안테나 기능, 상기 NFC 안테나 기능 및 상기 무선충전 안테나 기능 중 적어도 어느 하나를 수행하거나 상기 안테나 기능들을 동시에 수행할 수 있는, 안테나 모듈 패키지 회로를 제공한다.

Description

안테나 모듈 패키지 및 안테나 모듈 패키지 회로{Antenna module package and antenna module package circuit}
본 발명은 안테나 모듈 패키지 및 안테나 모듈 패키지 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈 패키지 및 안테나 모듈 패키지 회로에 관한 것이다.
종래에는 주로 오프라인에서 신용카드를 이용하였기 때문에 VAN 업체가 발달하였으나, 인터넷 발전에 따른 온라인 쇼핑, 거래가 급증하면서 온라인 결제 시장인 PG 관련 업체들이 등장하였다. 온라인 PG 결제 시장은 인터넷 쇼핑시장의 고성장을 바탕으로 높은 성장세를 보이고 있다.
최근 스마트폰의 확산은 단순한 통신기기의 발달을 넘어서 사회, 경제, 개인의 라이프스타일까지 영향을 주었으며, 결제방식에도 커다란 영향을 주고 있다. 예를 들면, 교통 요금 지불은 물론이고 소액결제, 금융거래 등 스마트폰을 통한 모바일 결제 영역이 확대되고 있다.
2010년부터 스마트폰 기기의 보급이 확대되면서 소셜 커머스, 디지털 컨텐츠 등 모바일을 통한 구매활동이 증가하였다. 또, 모바일 결제 시장규모는 3년 만에 10배가 넘는 고도성장을 보이고 있다. 그러나 개인 사생활 보호 및 보안 문제 등으로 인해 새로운 유형의 모바일 지급결제 서비스가 절실하게 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 개인 보안 문제를 해결하고, 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 안테나 모듈 패키지 및 안테나 모듈 패키지 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 안테나 모듈 패키지가 제공된다. 상기 안테나 모듈 패키지는 기판; 상기 기판 상에 실장되며, 무선카드결제 주파수 대역에서 공진할 수 있는 적어도 하나 이상의 안테나칩; 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 전기적으로 연결되는 복수개의 무선카드결제 매칭소자;를 포함할 수 있다.
상기 기판은 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 연결될 수 있는 안테나 단자; 및 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 메인보드와 전기적으로 연결될 수 있는, 적어도 하나 이상의 무선카드결제 접속단자;를 포함할 수 있다.
상기 무선카드결제 접속단자의 적어도 일부를 노출하면서 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩 및 상기 복수개의 무선카드결제 매칭소자를 밀봉하는 봉지재;를 더 구비할 수 있다.
상기 기판은 상기 기판을 관통하는 비아 패턴을 구비하고,
상기 적어도 하나 이상의 안테나칩 또는 상기 복수개의 무선카드결제 매칭소자는 상기 비아 패턴에 의해 상기 접속단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 전기적으로 연결될 수 있는 NFC 연장 안테나 루프; 상기 NFC 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결될 수 있는 NFC 매칭소자; 및 상기 NFC 매칭소자는 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 상기 메인보드와 전기적으로 연결될 수 있는, 적어도 하나 이상의 NFC 접속단자;를 더 구비할 수 있다.
상기 기판은 상기 기판을 관통하는 비아 패턴을 구비하고, 상기 안테나칩은 상기 비아 패턴에 의해 NFC 접속단자 및/또는 NFC 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결될 수 있다.
NFC 연장 안테나 루프의 길이는 NFC 연장 안테나 루프에서 발생하는 인덕턴스의 값과 상기 안테나칩에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 13%이상이 되도록 설정될 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 안테나칩 및 NFC 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결될 수 있는 무선충전 연장 안테나 루프; 상기 무선충전 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결될 수 있는 무선충전 매칭소자; 및 상기 무선충전 매칭소자는 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 상기 메인보드와 전기적으로 연결될 수 있는, 적어도 하나 이상의 무선충전 접속단자;를 더 구비할 수 있다.
상기 기판은 상기 기판을 관통하는 비아 패턴을 구비하고, 상기 안테나칩은 상기 비아 패턴에 의해 무선충전 접속단자 및/또는 무선충전 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 안테나칩은 상기 무선카드결제 주파수 대역과 다른 NFC 안테나 주파수 대역 및 무선충전 안테나 주파수 대역에서 인덕턴스를 확보할 수 있도록 공유될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 안테나 모듈 패키지가 제공된다. 상기 안테나 모듈 패키지는 기판; 상기 기판 상에 실장되며, 적어도 하나 이상의 안테나칩 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 전기적으로 연결되는 무선카드결제 매칭소자를 구비하는, 무선카드결제 안테나 구조체; 상기 기판 상에 실장되며, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩을 공유하고, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 전기적으로 연결되는 NFC 연장 안테나 루프 및 NFC 매칭소자를 구비하는, NFC 안테나 구조체; 및 상기 기판 상에 실장되며, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 상기 NFC 연장 안테나 루프를 공유하고, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩 및 상기 NFC 연장안테나 루프와 전기적으로 연결되는 무선충전 연장 안테나 루프와 무선충전 매칭소자를 구비하는, 무선충전 안테나 구조체;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 안테나 모듈 패키지 회로가 제공된다. 상기 안테나 모듈 패키지 회로는 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터 및 제 1 커패시터를 구비하고, 무선카드결제 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 1 경로; 서로 전기적으로 연결된 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터 및 제 2 커패시터를 구비하고, NFC 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 2 경로; 및 서로 전기적으로 연결된 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터, 제 3 인덕터 및 제 3 커패시터를 구비하고, 무선충전 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 3 경로;를 포함하고, 상기 제 1 경로, 상기 제 2 경로 및 상기 제 3 경로는 상기 제 1 인덕터를 공유하며, 상기 제 1 인덕터는 상기 무선카드결제 안테나 기능, 상기 NFC 안테나 기능 및 상기 무선충전 안테나 기능 중 적어도 어느 하나를 수행하거나 상기 안테나 기능들을 동시에 수행할 수 있다.
상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 3 인덕터 중 적어도 어느 하나에 복수개의 인덕터가 서로 직렬연결 됨으로써 통신 영역별 인덕터의 인덕턴스 값이 커질 수 있다.
상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 3 인덕터 중 적어도 어느 하나에 복수개의 인덕터가 서로 병렬연결 됨으로써 통신 영역별 인덕터의 인덕턴스 값이 작아질 수 있다.
상기 제 1 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값은 상기 제 2 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값보다 작으며, 상기 제 2 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값은 상기 제 3 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값보다 작을 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 집적화 및 소형화에 유리하며, 개인 보안 문제를 해소할 수 있으며, 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 무선카드결제 안테나, NFC 안테나 및 무선충전 안테나를 동시에 구비하는 안테나 모듈 패키지 및 안테나 모듈 패키지 회로를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지를 구성하는 서브모듈을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 1c 및 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1c 및 도 1d에 도시된 안테나 모듈 패키지를 봉지재로 밀봉한 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지 회로를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지 회로를 개략적으로 도해하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접합하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지를 구성하는 서브모듈을 개략적으로 도해하는 도면이고, 도 1c 및 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나 모듈 패키지를 구성하는 서브모듈(100)은 기판(200)으로 인쇄회로기판(PCB)을 포함할 수 있다. 상기 기판(200)의 상면(200a) 및/또는 하면(200b) 상에 복수개의 단자들을 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(200)의 하면(200b) 상에 NFC 접속단자(430), 무선충전 접속단자(432) 및 무선카드결제 접속단자(434)를 포함할 수 있다. NFC 접속단자(430), 무선충전 접속단자(432) 및 무선카드결제 접속단자(434)는 도전성 패드로 구성되며, 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 메인보드와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 외부연결단자들 중 일부는, 예를 들어, NFC 단자 및 CF 단자일 수 있다.
또한, NFC 접속단자(430), 무선충전 접속단자(432) 및 무선카드결제 접속단자(434)는 메인세트에 직접 연결될 수 있다. 여기에서, 상기 메인보드는 배터리 팩과 전기적으로 연결되어 배터리 팩으로부터 전원을 공급받거나 배터리 팩에 전원을 공급할 수 있는 전자장치(예를 들어, 스마트폰, 모바일폰, 스마트패드, 태블릿컴퓨터)의 메인보드를 포함할 수 있다. 이하에서, 상기 메인보드는 메인세트로 명칭 될 수도 있다.
한편, 서브모듈(100)은 기판(200)의 상면(200a) 상에 적어도 하나 이상의 안테나 단자(400)를 더 포함할 수 있다. 안테나 단자(400) 상에 도 1c에 도시된 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)이 실장될 수 있다. 즉, 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)은 기판(200) 표면의 적어도 일부 및 상기 안테나 단자(400) 상에 표면실장기술을 사용하여 실장 될 수 있다. 그리고 안테나칩(140)은 도전성 라인 패턴을 이용하여 복수개의 매칭소자들과 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또, 안테나칩(140)은 상기 무선카드결제 주파수 대역과 다른 NFC 안테나 주파수 대역 및 무선충전 안테나 주파수 대역에서 인덕턴스를 확보할 수 있도록 공유될 수 있다. 반면에 각 안테나 성능을 향상시키기 위하여 상기 안테나칩(140)은 각각 별도로 형성될 수도 있다.
서브모듈(100)은 기판(200)의 복수개의 단자들 중 안테나 단자(400)와 무선카드결제 접속단자(434) 사이에 무선카드결제 매칭소자 연결단자(424)를 더 구비하여 전기적으로 연결될 수 있다. 무선카드결제 매칭소자 연결단자(424) 상에 표면실장기술을 사용하여 무선카드결제 매칭소자(249)가 실장될 수 있다. 무선카드결제 매칭소자(249)는 적어도 하나 이상의 커패시터들로 구성될 수 있다.
또한, 서브모듈(100)은 기판(200)의 복수개의 단자들 중 안테나 단자(400)와 NFC 접속단자(430) 사이에 NFC 매칭소자 연결단자(420)를 더 구비하여 전기적으로 연결될 수 있다. NFC 매칭소자 연결단자(420) 상에 표면실장기술을 사용하여 NFC 매칭소자(245)가 실장될 수 있다. NFC 매칭소자(245)는 적어도 하나 이상의 커패시터들로 구성될 수 있다.
또한, 서브모듈(100)은 기판(200)의 복수개의 단자들 중 안테나 단자(400)와 무선충전 접속단자(432) 사이에 무선충전 매칭소자 연결단자(422)를 더 구비하여 전기적으로 연결될 수 있다. 무선충전 매칭소자 연결단자(422) 상에 표면실장기술을 사용하여 무선충전 매칭소자(247)가 실장될 수 있다. 무선충전 매칭소자(247)는 적어도 하나 이상의 커패시터들로 구성될 수 있다.
한편, 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나 모듈 패키지(1000)는 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)이 실장되는 기판(200)의 동일면 상에 즉, 기판(200)의 상면(200a) 상에 복수개의 매칭소자(245, 247, 249), NFC 연장 안테나 루프(346) 및 무선충전 연장 안테나 루프(348)가 형성될 수 있다.
예를 들면, 안테나 모듈 패키지(1000)는 무선카드결제 안테나 기능을 수행할 수 있도록, 기판(200)의 상면(200a) 상에 실장되며, 무선카드결제 주파수 대역에서 공진할 수 있는 적어도 하나 이상의 안테나칩(140) 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)과 전기적으로 연결되는 복수개의 무선카드결제 매칭소자(249)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 무선카드결제 주파수 대역은 모바일 결제용으로 사용되는 주파수 대역으로서, 직불카드나 신용카드의 정보를 스마트폰 앱과 스마트폰에 연결해 쓰는 별도의 외부기기와 무선으로 송수신할 수 있는 주파수 대역을 뜻한다.
안테나칩(140)은 도 1a에 도시된 안테나 단자(400) 및 기판(200)의 적어도 일부 상에 표면실장기술을 이용하여 실장 될 수 있다. 상기 안테나칩(140)의 양단은 도전성 라인 패턴을 이용하여 복수개의 무선카드결제 매칭소자(249)들과 전기적으로 연결될 수 있다. 또, 안테나칩(140) 및 복수개의 무선카드결제 매칭소자(249)는 기판을 관통하는 비아 패턴(500)에 의해 무선카드결제 접속단자(434)와 전기적으로 연결됨으로써 무선카드결제 주파수 대역에서 공진할 수 있다. 상기 무선카드결제 안테나 기능은 드라이버 IC 또는 스마트폰과 같은 본체에 포함된 제어부에서 보안기능을 제어할 수 있다. 여기서, 무선카드결제용 안테나 기능은 모바일 결제용으로 사용되는 주파수 대역에서, 직불카드나 신용카드의 정보를 스마트폰 앱과 스마트폰에 연결해 쓰는 별도의 외부기기와 무선으로 송수신할 수 있는 주파수 대역에서 공진함으로써 상기 직불카드나 신용카드의 정보를 자기보안전송(Magnetic Secure Transmission)하는 기술을 의미한다.
한편, 안테나 모듈 패키지(1000)는 상술한 무선카드결제 안테나 기능뿐만 아니라 NFC 안테나 기능을 수행할 수 있도록, 안테나칩(140)이 실장되는 기판(200)의 동일면 상에 즉, 기판(200)의 상면(200a) 상에 NFC 연장 안테나 루프(346)가 형성될 수 있다. 안테나 모듈 패키지(1000)는 복수개의 NFC 매칭소자(245)를 더 포함할 수 있다. 따라서 NFC 연장 안테나 루프(346)의 일단은 기판(200)을 관통하는 비아 패턴(500) 및 도전성 라인 패턴을 이용하여 적어도 하나 이상의 안테나칩(140), NFC 매칭소자(245) 및 NFC 접속단자(430)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 비아 패턴(500)에 대한 구체적인 구조나 기술은 이미 널리 공지된 것으로 상세한 설명은 생략한다.
즉, 도 1c를 참조하면, NFC 안테나 기능을 수행하는 NFC 연장 안테나 루프(346), NFC 매칭소자(245) 및 NFC 접속단자(430)를 포함하는 NFC 안테나 구조체와 무선카드결제 안테나 기능을 수행하는 무선카드결제 매칭소자(249)와 무선카드결제 접속단자(434)를 포함하는 무선카드결제 안테나 구조체가 안테나칩(140)을 서로 공유할 수 있다.
안테나칩(140)의 일단은 NFC 연장 안테나 루프(346)와 전기적으로 연결되며, 안테나칩(140)의 타단은 복수개의 NFC 매칭소자(245)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 NFC 매칭소자(245)의 일단과 NFC 연장 안테나 루프(346)가 전기적으로 연결될 수 있다. NFC 연장 안테나 루프(346)는 기판(200)의 상면(200a)의 최외곽 부근 또는 기판(200)의 일부에 적어도 1회 이상 벤딩되어 형성될 수 있다. 안테나칩(140), NFC 매칭소자(245), NFC 연장 안테나 루프(346) 및 NFC 접속단자(430)는 기판(200)을 관통하는 적어도 둘 이상의 비아 패턴(500)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 안테나 모듈 패키지(1000)는 상술한 기능들 이외에 무선충전 안테나 기능을 수행할 수도 있다. 안테나칩(140)이 실장되는 기판(200)의 동일면 상에 즉, 기판(200)의 상면(200a) 상에 무선충전 연장 안테나 루프(348)가 형성될 수 있다. 안테나 모듈 패키지(1000)는 복수개의 무선충전 매칭소자(247)를 더 포함할 수 있다. 따라서 무선충전 연장 안테나 루프(348)의 일단은 기판(200)을 관통하는 비아 패턴(500) 및 도전성 라인 패턴을 이용하여 적어도 하나 이상의 안테나칩(140), 무선충전 매칭소자(247) 및 무선충전 접속단자(432)와 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 도 1c를 참조하면, 무선충전 연장 안테나 루프(348), 무선충전 매칭소자(247) 및 무선충전 접속단자(432)를 포함하는 무선충전 안테나 구조체는 NFC 안테나 구조체 및 무선카드결제 안테나 구조체와 안테나칩(140)을 서로 공유할 수 있다.
안테나칩(140)의 일단은 NFC 연장 안테나 루프(346) 및 무선충전 연장 안테나 루프(348)와 전기적으로 연결되며, 안테나칩(140)의 타단은 복수개의 무선충전 매칭소자(247)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 무선충전 매칭소자(247)의 일단과 무선충전 연장 안테나 루프(348)가 전기적으로 연결될 수 있다. 무선충전 연장 안테나 루프(348)는 기판(200)의 상면(200a) 또는 기판(200)의 일부에 적어도 1회 이상 벤딩되어 형성될 수 있다. 안테나칩(140), 무선충전 매칭소자(247), 무선충전 연장 안테나 루프(348) 및 무선충전 접속단자(432)는 기판(200)을 관통하는 적어도 둘 이상의 비아 패턴(500)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, NFC 연장 안테나 루프(346) 및 무선충전 연장 안테나 루프(348)는 기판(200)의 상면(200a) 상에 기판(200)의 상부 측의 중심을 축(기판(200)면과 수직인 축)으로 반시계방향으로 회전시켜 도전성 라인 패턴이 복수회 감겨져 형성될 수 있다.
여기서, 도시되지는 않았지만, NFC 연장 안테나 루프(346) 및 무선충전 연장 안테나 루프(348)는 안테나칩(140)이 실장되는 기판(200)의 일면과 대향되는 타면에 형성될 수도 있다.
즉, 기판(200)과 수직한 중심축을 중심으로 반시계방향으로 회전시켜 복수개의 라인이 형성되고, 기판(200)에 구비된 비아 패턴(500)을 이용하여 무선충전 연장 안테나 루프(348)가 형성될 수 있다. NFC 연장 안테나 루프(346)는 무선충전 연장 안테나 루프(348)의 최외곽을 둘러싸고 루프를 형성하고, 무선충전 연장 안테나 루프(348)가 연결된 비아 패턴(500)과 다른 영역에 형성된 비아 패턴(500)을 이용하여 다른 파트들과 전기적으로 연결이 가능하다. 여기에서, 루프는 인덕턴스(inductance)를 발생시킬 수 있는 임의의 형상을 가진다. 또한 상기 루프는 반드시 폐루프(closed loop)에 한정되는 것은 아니다.
한편, NFC 연장 안테나 루프(346)의 길이는 NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스의 값과 도 3에 도시된 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 13%이상이 되도록 설정될 수 있다.
도 1a에 도시된 도전성 라인 패턴 즉, NFC 연장 안테나 루프(346)는 인덕턴스를 발생시킬 수 있는 형상을 가지며, 예를 들어, 인덕턴스를 발생시킬 수 있는 루프의 적어도 일부 형상을 가질 수 있다. 인덕턴스는 회로를 흐르는 전류의 변화에 의해 전자기유도로 생기는 역기전력의 비율을 나타내는 양으로서, 단위는 H(헨리)이다.
본 발명자는 NFC 연장 안테나 루프(346)가 단순한 도전 패턴에 머물지 않고 실질적으로 보조 안테나의 역할을 하기 위해서는, NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스 값이 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값의 소정의 비율 이상이 되어야 함을 확인하였다.
표 1은 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값이 0.56μH인 경우, NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스 값의 크기에 따라 NFC 보조 안테나의 기능 여부를 실험한 결과를 나타낸 것이다.
실험예 연장 안테나 인덕턴스값(μH) 연장 안테나 길이(mm) 인덕턴스 비율 NFC 보조 안테나
기능 여부
실험예1 0.04 34 6% x
실험예2 0.05 37 8% x
실험예3 0.07 43 11% x
실험예4 0.08 47 13% o
실험예5 0.09 50 14% o
실험예1을 참조하면, 루프를 형성하는 NFC 연장 안테나 루프(346)의 길이가 34㎜인 경우 NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스 값은 0.04μH이지만 NFC 연장 안테나 루프(346)는 NFC 보조 안테나 기능을 수행하지 못하였다. 즉, NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스 값이 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값의 6%에 불과한 경우에는 NFC 연장 안테나 루프(346)로 구성된 연장 안테나를 도입하였으나 NFC 인식거리의 개선이 나타나지 않았다.
이에 반하여, 실험예4를 참조하면, 루프를 형성하는 NFC 연장 안테나 루프(346)의 길이가 47㎜인 경우 NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스 값은 0.08μH이었으며 NFC 연장 안테나 루프(346)는 NFC 보조 안테나 기능을 수행하였다. 즉, NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스 값이 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값의 13%에 도달한 경우에는 NFC 연장 안테나 루프(346)로 구성된 연장 안테나에 의하여 NFC 인식거리의 개선이 나타났다.
실험예1 내지 실험예5를 종합하면, 연장 안테나를 구성하는 NFC 연장 안테나 루프(346)의 길이가 소정의 길이 이상을 확보함으로써, NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스의 값과 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 소정 비율(예를 들어, 13%) 이상인 경우, NFC 연장 안테나 루프(346)로 구성된 연장 안테나에 의하여 NFC 인식거리의 개선이 나타남을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 표 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 연장 안테나의 길이가 소정의 길이 이상을 확보함으로써, NFC 연장 안테나 루프(346)에서 발생하는 인덕턴스의 값과 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 소정 비율(예를 들어, 13%) 이상인 경우, 연장 안테나에 의하여 NFC 인식거리의 개선이 나타남을 확인하였다.
또한, 예를 들어, 안테나칩(140)과 NFC 매칭소자(245)인 커패시터에서 발생하는 공진을 이용하여 13.56㎒의 NFC 통신용 주파수 영역을 생성하여 NFC 디바이스와 통신할 수 있다.
한편, 안테나칩(140)은 인덕터에 해당된다. 여기서, 도시되지는 않았지만, 안테나 모듈 패키지(1000) 내에 NFC 제어 집적회로부 및 제 2 커패시터부가 내장될 수 있다. 또, 안테나 모듈 패키지(1000)는 유심칩 내에 내장되어 원칩화 될 수도 있다.
또한, 안테나칩(140)은, 예를 들어, 근거리 자기장 통신(NFC, Near Field Communication)을 지원할 수 있다. NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함하며, 다양한 권선 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1c의 (a) 및 (b)에 도시된 도면과 같이 칩 형태를 가질 수 있다. 안테나칩(140)은 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 안테나칩(140)은 제 1 커패시터부, 제 2 커패시터부 및 NFC 제어 집적회로부 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 비교예에 따른 NFC 안테나의 경우, 배터리 팩을 조립하는 과정에서, 필름 형상의 NFC 안테나를 배치하여 솔더링 공정을 통해 접합하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나칩(140)을 도입함으로써 안테나 솔더링 공정을 생략할 수 있으며, 칩 형태로 안테나칩(140)을 실장하고 밀봉함으로써 전체적인 구조 관점에서 전단 강도를 향상시킬 수도 있다.
한편, 도 1c의 (a), (b)를 참조하면, 일정한 주파수 대역에서 공진할 수 있는 인덕터를 포함하는 안테나칩(140)은 다양한 권선 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 일정한 주파수 대역이 NFC 주파수 대역일 경우를 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째 예로서, 도 1c의 (a)에 도시된 권선 구조는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함한다. 예를 들어, 상기 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(140a); 및 보빈(140b)을 감싸도록 x축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 제 1 권선방향을 가지는 코일(140c)을 포함한다. 이 경우, NFC 리더기와 연동되어 발생되는 유도 자기장의 방향은 y축 방향과 나란하게 위치할 때 근거리 자기장 통신이 구현될 수 있다.
두 번째 예로서, 도 1c의 (b)에 도시된 권선 구조를 포함하는 안테나칩(140)은 서로 이격된 복수개로 배치될 수 있다. 만약, NFC 안테나가 칩 형태를 가진다면, NFC 안테나를 포함하는 칩을 복수개 구비할 수 있다. 각각의 권선 구조에 대한 설명은 첫 번째 예에서 상술한 내용과 동일하다. 즉, 복수의 안테나칩(140)들의 각각은, 도 1c의 (a)에 도시된 것처럼, 모두 동일한 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일(140c)을 포함할 수 있다. 한편, 변형된 실시예로서, NFC 안테나가 칩 형태를 가지는 경우, NFC 안테나를 포함하는 칩을 단수개 구비하되, 상기 단수의 칩 내에 도 1c의 (a)에 도시된 권선 구조체가 복수개 배치될 수 있다. 이러한 권선 구조를 가지는 경우, 첫 번째 예의 안테나칩(140)인 경우보다, 근거리 자기장 통신의 감도가 개선되는 효과를 기대할 수 있다.
세 번째 예로서, 서로 이격된 복수의 안테나칩(140)들을 포함하며, 상기 복수의 안테나칩(140)들 중 일부의 안테나칩(140)은 도 1c의 (a)에 도시된 것처럼, 제 1 권선방향을 가지는 코일(140c)을 포함하며, 상기 복수의 안테나칩(140)들 중 나머지의 안테나칩(140)은, 도 1c의 (b)에 도시된 것처럼, 상기 제 1 권선방향과 수직인 제 2 권선방향을 가지는 코일(140c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 권선방향을 가지는 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(140a); 및 보빈(140b)을 감싸도록 x축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 코일(140c)을 포함하며, 상기 제 2 권선방향을 가지는 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(140a); 및 보빈(140b)을 감싸도록 y축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 코일(246c)을 포함한다.
만약, NFC 안테나가 칩 형태를 가진다면, 상기 제 1 권선방향의 권선 구조를 가지는 칩 형태의 제 1 안테나구조체와 상기 제 2 권선방향의 권선 구조를 가지는 칩 형태의 제 2 안테나구조체를 모두 구비할 수 있다. 다른 예로서, 안테나칩(140)을 포함하는 단수의 칩 내에 상기 제 1 권선방향을 가지는 코일(140c)을 포함하는 권선 구조와 상기 제 2 권선방향을 가지는 코일(140c)을 포함하는 권선 구조를 모두 구비할 수 있다. 이러한 권선 구조를 가지는 경우, 서로 나란하게 위치하지 않고 임의의 각도를 형성하더라도 근거리 자기장 통신이 구현될 수 있으며, 근거리 자기장 통신의 감도가 개선되는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 안테나칩(140)을 구성하는 권선(winding wire) 구조는, 예시적으로 코어에 코일을 감는 권취(捲取) 구조로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 의한 안테나칩(140)은 이러한 권취 구조에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도전성 물질을 패터닝함으로써 구현할 수도 있다.
반면에, 도 1c에 도시된 무선충전 연장 안테나 루프(348)는 루프 형태의 도전성 라인 패턴으로 구현될 수 있다. 무선충전 연장 안테나 루프(348)의 양 끝단이 무선충전 접속단자(432)와 접촉되면, 상기 무선충전 매칭소자(247)인 커패시터와 전기적으로 연결되어 폐루프를 형성할 수 있다. 예를 들어, 안테나칩(140)과 무선충전 매칭소자(247)인 커패시터에서 발생하는 공진을 이용하여 125㎑의 무선충전 통신용 주파수 영역을 생성하여 무선충전 디바이스와 통신할 수 있다.
한편, 안테나칩(140)과 무선카드결제 매칭소자(249)인 커패시터에서 발생하는 공진을 이용하여 예를 들어, 약 250㎑의 무선카드결제용 주파수 영역을 생성하여 모바일 결제 시스템과 통신할 수 있다. 여기서, 상기 약 250㎑ 주파수 대역은 국내 또는 국외의 무선 송수신 주파수 대역의 사용허가 여부에 따라 변경될 수도 있다.
또한, 안테나 모듈 패키지(1000)는 NFC 연장 안테나 루프(346)와 무선충전 연장 안테나 루프(348)뿐 아니라 별도의 추가적인 인덕터 또는 칩을 직렬 연결하여 인덕턴스를 확보할 수 있다.
정리하면, 안테나 모듈 패키지(1000)는 기판(200) 상에 실장되며, 적어도 하나 이상의 안테나칩(140), 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)과 전기적으로 연결되는 무선카드결제 매칭소자(249) 및 무선카드결제 접속단자(434)를 구비하는, 무선카드결제 안테나 구조체, 기판(200) 상에 실장되며, 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)을 공유하고, 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)과 전기적으로 연결되는 NFC 연장 안테나 루프(346), NFC 매칭소자(245) 및 NFC 접속단자(430)를 구비하는, NFC 안테나 구조체 및 기판(200) 상에 실장되며, 적어도 하나 이상의 안테나칩(140)과 NFC 연장 안테나 루프(346)를 공유하고, 적어도 하나 이상의 안테나칩(140), NFC 연장안테나 루프(346)와 전기적으로 연결되는 무선충전 연장 안테나 루프(348)와 무선충전 매칭소자(247) 및 무선충전 접속단자(432)를 구비하는, 무선충전 안테나 구조체를 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1c 및 도 1d에 도시된 안테나 모듈 패키지를 봉지재로 밀봉한 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상술한 안테나 모듈 패키지(1000)의 적어도 일부가 봉지재(900)에 의해 밀봉됨으로써, 상기 안테나 모듈 패키지(1000)를 보호할 수 있다. 예를 들면, 도 1c 및 도 1d에 도시된 안테나 모듈 패키지(1000)의 전면에 봉지재(900)를 이용하여 밀봉할 수 있다. 즉, 도 2a에 의하면, 안테나 모듈 패키지의 전면(1000a)은 도 1c에 도시된 안테나 모듈 패키지(1000)의 상면에 형성된 적어도 하나 이상의 안테나칩(140), NFC 매칭소자(245), NFC 연장 안테나 루프(346), 무선충전 매칭소자(247), 무선충전 연장 안테나 루프(348) 및 무선카드결제 매칭소자(249)를 포함한 모든 파트들이 봉지재(900)에 의해 밀봉될 수 있다.
한편, 도 2b에 의하면, 안테나 모듈 패키지의 후면(1000b)은 NFC 접속단자(430), 무선충전 접속단자(432) 및 무선카드결제 접속단자(434)의 적어도 일부가 노출되도록 밀봉할 수 있다. NFC 접속단자(430), 무선충전 접속단자(432) 및 무선카드결제 접속단자(434)의 표면부가 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 메인 세트와 직접 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있도록 노출될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지 회로를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지 회로(2100)는 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터(L1) 및 제 1 커패시터(C1)를 구비하고, 무선카드결제 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 1 경로를 포함할 수 있다. 또, 제 1 인덕터(L1)를 공유하고, 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 및 제 2 커패시터(C2)를 구비하고, NFC 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 2 경로를 포함할 수 있다. 추가적으로 제 1 인덕터(L1)를 공유하고, 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2), 제 3 인덕터(L3) 및 제 3 커패시터(C3)를 구비하고, 무선충전 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 3 경로를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 인덕터(L1)는 상기 무선카드결제 안테나 기능, 상기 NFC 안테나 기능 및 상기 무선충전 안테나 기능 중 적어도 어느 하나를 수행하거나 상기 안테나 기능들을 동시에 수행할 수 있다. 또, 상기 제 1 커패시터(C1), 상기 제 2 커패시터(C2) 및 상기 제 3 커패시터(C3)는 각각 적어도 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 무선카드결제 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 1 경로의 양단은 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자 또는 메인세트와 연결될 수 있는 무선카드결제 접속단자(M+, M-)로 이루어져 있다. 상기 무선카드결제 접속단자(M+, M-), 제 1 인덕터(L1)와 제 1 커패시터(C1)가 전기적으로 연결됨으로써 자기보안접속 기능을 수행할 수 있도록 인덕턴스를 확보할 수 있다.
또한, NFC 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 2 경로의 양단은 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자 또는 메인세트와 연결될 수 있는 NFC 접속단자(N+, N-)로 이루어져 있다. 상기 NFC 접속단자(N+, N-), 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 및 제 2 커패시터(C2)가 전기적으로 연결됨으로써 NFC 안테나 기능을 수행할 수 있도록 인덕턴스를 확보할 수 있다.
마지막으로, 무선충전 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 3 경로의 양단은 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자 또는 메인세트와 연결될 수 있는 무선충전 접속단자(W+, W-)로 이루어져 있다. 상기 무선충전 접속단자(W+, W-), 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2), 제 3 인덕터(L3) 및 제 3 커패시터(C3)가 전기적으로 연결됨으로써 무선충전 안테나 기능을 수행할 수 있도록 인덕턴스를 확보할 수 있다.
한편, 여기에서, 인덕터(inductor)는 자기에너지를 저장하거나 방출하는 소자로 이해될 수 있으며, 커패시터(capacitor)는 전기에너지를 저장하거나 방출하는 소자로 이해될 수 있다. 안테나 모듈 패키지 회로(2100)에서, 상기 인덕터와 상기 커패시터가 어떤 연결 구조(직렬연결 또는 병렬연결)로 설계되는가에 따라 상반된 값을 가지게 된다.
상기 인덕터와 상기 커패시터는 서로 주파수 특성이 정반대이며, 만약, 상기 인덕터와 상기 커패시터가 직렬 연결될 경우에는 특정 주파수(공진주파수) 대역에서 임피던스가 같아지게 되면, 서로 밀고 당기는 힘이 평형을 이루게 된다. 즉, 임피던스가 최소가 될 때, 인가되는 신호(전류)는 최대값을 갖게 되며, 특정 주파수 대역에서 공진하게 된다.
반면에, 상기 인덕터와 상기 커패시터가 병렬 연결될 경우에는 임피던스가 최대가 될 때, 인가되는 신호(전류)가 최소값을 갖게 되며, 특정 주파수 대역을 차단하게 된다.
안테나 모듈 패키지 회로(2100)에서, 각 통신영역별 인덕터의 인덕턴스 값의 크기를 비교하면, 무선충전 주파수 대역에서의 인덕턴스 값이 가장 크며, 다음으로 NFC 주파수 대역에서의 인덕턴스 값이고, 마지막으로 무선카드결제 주파수 대역에서의 인덕턴스 값이 가장 작다. 따라서 각 안테나의 통신영역별 인덕턴스 값에 따른 회로구성을 살펴보면, 하기의 수학식 1 내지 수학식 3으로 도시될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112015010425215-pat00001
(여기에서, LMST은 무선카드결제 주파수 대역에 해당하는 인덕터의 인덕턴스 값이고, L1은 제 1 인덕터의 인던턴스 값임.)
[수학식 2]
Figure 112015010425215-pat00002
(여기에서, LNFC은 NFC 주파수 대역에 해당하는 인덕터의 인덕턴스 값이고, L1은 제 1 인덕터의 인던턴스 값이며, L2는 제 2 인덕터의 인덕턴스 값임.)
[수학식 3]
Figure 112015010425215-pat00003
(여기에서, LWPC은 무선충전 주파수 대역에 해당하는 인덕터의 인덕턴스 값이고, L1은 제 1 인덕터의 인던턴스 값이며, L2는 제 2 인덕터의 인덕턴스 값이고, L3는 제 3 인덕터의 인덕턴스 값임.)
따라서 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 및 제 3 인덕터(L3) 중 적어도 어느 하나에 복수개의 인덕터가 서로 직렬연결 됨으로써 통신 영역별 인덕터의 인덕턴스 값이 커질 수 있다. 또는, 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 및 제 3 인덕터(L3) 중 적어도 어느 하나에 복수개의 인덕터가 서로 병렬연결 됨으로써 통신 영역별 인덕터의 인덕턴스 값이 작아질 수 있다.
즉, 상기 제 1 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값은 상기 제 2 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값보다 작으며, 상기 제 2 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값은 상기 제 3 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값보다 작기 때문에 무선카드결제용 안테나 보다 NFC용 안테나의 경우가 더 많은 인덕터가 직렬연결된 회로로 구성될 수 있다. 또, 무선충전용 안테나의 경우는 상기 NFC용 안테나의 경우보다 더 많은 인덕터가 직렬연결된 회로로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 인덕터는 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB), 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB) 또는 코일(Coil) 등 다양한 재료로 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지 회로를 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나 모듈 패키지 회로(2200)는 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 및 제 1 커패시터(C1)를 구비하고, 무선카드결제 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 1 경로를 포함할 수 있다. 또, 제 1 인덕터(L1)와 제 2 인덕터(L2)를 공유하고, 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2), 제 3 인덕터(L3) 및 제 2 커패시터(C2)를 구비하고, NFC 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 2 경로를 포함할 수 있다. 추가적으로 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2)를 공유하고, 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2), 제 3 인덕터(L3), 제 4 인덕터(L4) 및 제 3 커패시터(C3)를 구비하고, 무선충전 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 3 경로를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 인덕터(L1)와 제 2 인덕터(L2)는 상기 무선카드결제 안테나 기능, 상기 NFC 안테나 기능 및 상기 무선충전 안테나 기능 중 적어도 어느 하나를 수행하거나 상기 안테나 기능들을 동시에 수행할 수 있다. 도 4에 도시된 안테나 모듈 패키지 회로(2200)는 도 3에 도시된 안테나 모듈 패키지 회로(2100)보다 인덕터를 하나 더 공유하므로 크기면에서는 더 넓어질 수 있으나 무선 송수신 기능은 더 향상될 수 있는 장점이 있다.
상기 제 1 인덕터(L1)와 상기 제 2 인덕터(L2)를 공유하는 내용을 제외하고는 도 3을 참조하여 상술한 내용과 동일하므로 이와 관련된 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 종래의 NFC 안테나 및 무선충전 안테나를 이용할 경우, RF 안테나를 사용함으로써, 안테나 자체 크기로 인하여 실장 위치가 매우 한정적이다. 또한, 메탈 바디(metal body)를 채용하여 배터리 팩을 제조한다면 안테나의 성능이 저감되는 문제가 있다. 또, 안테나칩을 사용할 경우 안테나 크기가 작아 안테나칩의 크기에 따른 인식범위 거리가 제한되어 안테나의 성능이 저감되는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 안테나 모듈 패키지는 집적화, 소형화가 가능하고, 안테나의 위치 선정에 자유도를 부여할 수 있다. 또, 복수개의 안테나칩을 사용한 안테나 어레이 또는 복수개의 안테나칩을 사용한 안테나 어레이와 연장 안테나 루프가 결합되어 안테나의 인식 범위 및 거리를 넓힐 수 있어, 안테나 성능이 향상된 안테나 모듈 패키지를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 NFC 안테나 기능 및 무선충전 안테나 기능 이외에 무선카드결제(무선카드결제) 안테나 기능을 추가하여 원칩화(one chip)할 수 있다. 따라서 각 안테나 기능을 할 수 있는 회로가 안테나칩을 공유함으로써, 안테나 모듈 패키지의 송수신을 위한 면적을 최소화할 수 있다. 또 상기 주파수 대역과 다른 주파수 대역에 해당하는 인덕턴스 값을 확보함으로써 상술한 안테나 기능 이외에 인덕터를 통해 다양한 주파수 영역(다중 주파수 대역)에서의 안테나 역할을 수행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 서브모듈
140 : 안테나칩
200 : 기판
245 : NFC 매칭소자
247 : 무선충전 매칭소자
249 : 무선카드결제 매칭소자
346 : NFC 연장 안테나 루프
348 : 무선충전 연장 안테나 루프
400 : 안테나 단자
420 : NFC 매칭소자 연결단자
422 : 무선충전 매칭소자 연결단자
424 : 무선카드결제 매칭소자 연결단자
430 : NFC 접속단자
432 : 무선충전 접속단자
434 : 무선카드결제 접속단자
500 : 비아 패턴
900 : 봉지재
1000 : 안테나 모듈 패키지

Claims (15)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 실장되며, 적어도 하나 이상의 안테나칩 및 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 전기적으로 연결되는 무선카드결제 매칭소자를 구비하는, 무선카드결제 안테나 구조체;
    상기 기판 상에 실장되며, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩을 공유하고, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 전기적으로 연결되는 NFC 연장 안테나 루프 및 NFC 매칭소자를 구비하는, NFC 안테나 구조체; 및
    상기 기판 상에 실장되며, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 상기 NFC 연장 안테나 루프를 공유하고, 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩 및 상기 NFC 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결되는 무선충전 연장 안테나 루프와 무선충전 매칭소자를 구비하는, 무선충전 안테나 구조체;
    를 포함하는,
    안테나 모듈 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은
    상기 적어도 하나 이상의 안테나칩과 연결될 수 있는 안테나 단자; 및
    배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 메인보드와 전기적으로 연결될 수 있는, 적어도 하나 이상의 무선카드결제 접속단자;
    를 포함하는,
    안테나 모듈 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선카드결제 접속단자의 적어도 일부를 노출하면서 상기 적어도 하나 이상의 안테나칩, 상기 무선카드결제 매칭소자, 상기 NFC 연장 안테나 루프, 상기 NFC 매칭소자, 상기 무선충전 연장 안테나 루프 및 상기 무선충전 매칭소자를 밀봉하는 봉지재;를 더 구비하는, 안테나 모듈 패키지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판을 관통하는 비아 패턴을 구비하고,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나칩 또는 상기 무선카드결제 매칭소자는 상기 비아 패턴에 의해 상기 무선카드결제 접속단자와 전기적으로 연결될 수 있는, 안테나 모듈 패키지.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 메인보드와 전기적으로 연결될 수 있는, 적어도 하나 이상의 NFC 접속단자를 더 포함하는, 안테나 모듈 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판을 관통하는 비아 패턴을 구비하고,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나칩은 상기 비아 패턴에 의해 상기 NFC 접속단자 및/또는 상기 NFC 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결될 수 있는, 안테나 모듈 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 NFC 연장 안테나 루프의 길이는 상기 NFC 연장 안테나 루프에서 발생하는 인덕턴스의 값과 상기 안테나칩에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 13%이상이 되도록 설정된, 안테나 모듈 패키지.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 배터리 보호회로 패키지의 외부연결단자들 중 일부 또는 메인보드와 전기적으로 연결될 수 있는, 적어도 하나 이상의 무선충전 접속단자를 더 포함하는, 안테나 모듈 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판을 관통하는 비아 패턴을 구비하고,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나칩은 상기 비아 패턴에 의해 상기 무선충전 접속단자 및/또는 상기 무선충전 연장 안테나 루프와 전기적으로 연결될 수 있는, 안테나 모듈 패키지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 안테나칩은 무선카드결제 주파수 대역과 다른 NFC 안테나 주파수 대역 및 무선충전 안테나 주파수 대역에서 인덕턴스를 확보할 수 있도록 공유되는, 안테나 모듈 패키지.
  11. 삭제
  12. 서로 전기적으로 연결된 제 1 인덕터 및 제 1 커패시터를 구비하고, 무선카드결제 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 1 경로;
    서로 전기적으로 연결된 상기 제 1 인덕터, 제 2 인덕터 및 제 2 커패시터를 구비하고, NFC 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 2 경로; 및
    서로 전기적으로 연결된 상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터, 제 3 인덕터 및 제 3 커패시터를 구비하고, 무선충전 안테나 기능을 수행할 수 있는 제 3 경로;
    를 포함하고,
    상기 제 1 경로, 상기 제 2 경로 및 상기 제 3 경로는 상기 제 1 인덕터를 공유하며, 상기 제 1 인덕터는 상기 무선카드결제 안테나 기능, 상기 NFC 안테나 기능 및 상기 무선충전 안테나 기능 중 적어도 어느 하나를 수행하거나 상기 안테나 기능들을 동시에 수행할 수 있는,
    안테나 모듈 패키지 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 3 인덕터 중 적어도 어느 하나에 복수개의 인덕터가 서로 직렬연결 됨으로써 통신 영역별 인덕터의 인덕턴스 값이 커지는, 안테나 모듈 패키지 회로.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 인덕터, 상기 제 2 인덕터 및 상기 제 3 인덕터 중 적어도 어느 하나에 복수개의 인덕터가 서로 병렬연결 됨으로써 통신 영역별 인덕터의 인덕턴스 값이 작아지는, 안테나 모듈 패키지 회로.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값은 상기 제 2 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값보다 작으며, 상기 제 2 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값은 상기 제 3 경로의 주파수 대역에서 인덕턴스 값보다 작은, 안테나 모듈 패키지 회로.
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