KR20200084882A - 휴대폰에 집적하기 위한 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나 및 이를 구비한 휴대폰 - Google Patents

Abstract

안테나는 연-자성 비-전기 전도성 물질로 만들어지고, 두 개의 직교하는 권선 채널(12)들을 자기 코어(10) 둘레에 정의하는 4 개의 코너 융기부(11)들을 포함하는 자기 코어(10); 상기 자기 코어(10) 주위에 감긴 서로 직교하는 전도성 와이어의 X-권선(DX), Y-권선(DY) 및 Z-권선(DZ)을 포함하고, 여기서 안테나는 자기 코어의 상기 4 개의 코너 융기부(11)들과 겹치게 부착되어 Z-권선(DZ)을 위한 제한 가장자리를 제공하는 제1 연-자성 시트(21)를 더 포함함으로써, Z-권선(DZ)의 감도의 증가와 안테나의 Z-축(Z) 방향으로의 감소된 두께를 얻는다.

Description

휴대폰에 집적하기 위한 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나 및 이를 구비한 휴대폰

본 발명은 휴대폰에 집적하기 위한 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나 및 이를 구비한 휴대폰에 관한 것이다.

초-저-프로파일이란 표현은 2㎜보다 작은, 바람직하게는, 1.65㎜보다 작은 범위의, 특히 휴대폰에 포함되기에 알맞은, 극히 작은 두께를 갖는 안테나를 말한다. 상기 안테나가 3축(triaxial)인 것은 모든 방향에서 동시에 신호를 수신하고 및/또는 모든 방향에서 신호의 송신할 수 있게 해준다. 이 안테나의 종류는 자기 코어 및 상기 자기 코어를 둘러싸는 세 개의 직교하는 권선들을 포함한다.

저주파는 통상적으로 30 ㎑ 내지 300 ㎑ 의 범위에 있는 무선 주파수를 지적한다.

본 발명은 휴대폰에 안테나의 집적을 허용하고, 예를 들어 휨 저항과 같은, 휴대폰의 요건을 견디기에 충분히 작은 두께를 갖는, 작은 크기로 특별히 전용된 안테나를 언급한다.

이해되는 바와 같이, 상기 안테나는 두께가 관련 있는 설계 파라미터이고 그 안에 소자들의 집적에 제약이 있는, 예를 들어 태블릿, 카드-키, 등의 다른 휴대용 장치에 집적될 수도 있다.

많은 3축 안테나들은 이 기술분야에서 주지되어 있으며, 그의 높이를 줄이는 문제 또한 많은 서로 다른 문헌들에서 직면해 왔으며, 전자 열쇠의 PCB 상에 조립되는 3D 안테나를 갖는 RFID 키리스 엔트리 시스템을 가리키는 생산 해결책, 및 심지어 카드 타입 전자 열쇠에 3D 감지를 하는 해결책도 있었지만, 휴대폰 안에 이를 집적하기 위해 필요한 감도, 초-저-프로파일의 제한된 영역 및 유연성 요건들을 지키는 스마트폰을 위한 모놀리식(단일 코어) 해결책은 없었다.

예를 들어, 문헌 US2005083242A1은 저-프로파일을 갖는 3축 안테나를 설명하고, 이 경우에는 그 둘레에 3개의 직교하는 권선 채널들을 갖는 자기 코어를 사용한다. 이 예에서 자기 코어는 주변 Z-권선을 위한 권선 채널을 정의하는 주변 리세스를 포함하도록 모양이 잡혀있다. 이 리세스는 초-저-프로파일 자기 코어에선 주형법(molding)으로는 생산될 수 없는데 상기 코어의 생산이 적어도 4개의 독립적으로 움직일 수 있는 부분들을 갖는 복잡한 주형을 필요로 하고 그 크기의 자기 코어가 탈형 작업 중에 깨질 수 있기 때문이다. 이 리세스는 기계로 만들 수 없는데 자기 코어가 또한 상기 기계 가공 작업 동안 깨지기 때문이다.

문헌 US2013033408A1은 앞서 논의한 문헌 US2005083242에 설명된 안테나와 유사한 평평한 3축 안테나를 설명한다.

이 문헌 US2013033408A1에서 자기 코어는 두 개의 독립적인 납작한 자기 부품을 붙여서 획득되며, 각각은 일반적인 주조 작업에 의해 쉽게 생산가능하여, 그의 조합에 의해 주변의 Z-권선을 위한 것도 포함하는 권선 채널들을 포함하는 복잡한 형상을 갖는 다층 자기 코어를 생산한다.

이 해결책에 있어서 권선들은 상기 다층 자기 코어 주위에 감기고, 자기 코어의 두 부품들 모두 X-권선 및 Y-권선을 위한 노치(notch)를 포함할 필요가 있다. Z-권선이 X-권선 또는 Y-권선과 겹치는 영역들에서, 상기 노치들은 자기 코어가 Z-권선을 둘러싸는 것을 막는데 Z-권선과 면하는 자기 코어의 표면을 줄여서 제한된 Z-권선 감도를 생성한다.

나아가, US2013033408A1에 설명된 그 해결책에서 자기 코어의 각 독립적인 평평한 자기 부품은 각 모서리에 외팔보(cantilever) 영역들을 포함하고 자기 코어의 어느 한 부품의 상기 외팔보 영역들은 자기 코어의 다른 부품의 외팔보 영역들로부터 이격되어 그 사이에 Z-권선 채널을 정의한다. 자기 코어의 두 부품들 모두가 서로 붙어 있고 X-권선 및 Y-권선에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 상기 외팔보 영역들 사이에 Z-축 방향으로의 거리는 X-권선 및 Y-권선의 Z-축 방향으로의 높이보다 작아서, Z-권선이 제한된 Z-축 방향 높이를 가지고서 생성되고, 그리하여 Z-권선 감도가 더 줄어든다.

덴소의 문헌 JP4007332는 통합 낮은-프로파일 안테나를 청구하지만, 모놀리식이 아니고, LF를 위한 것이 아니며 제안된 해결책은 낮은-프로파일이나 다른 치수들은 연장된다.

한편, 많은 키리스 엔트리 시스템과 키리스 엔트리 시스템을 위한 안테나들이 설명되어 있고(US2017320465; US2017291579; US2017282858; JP2017123547) 3축 모놀리식 안테나의 특수한 발명들은 키리스 엔트리 시스템에 전자 열쇠를 위해 설명되어 있다(가령 프레모 특허 EP2911244; WO2013EP03888; WO2017076959; ES2460368).

3축 모놀리식 안테나의 다른 해결책들은 예를 들어 회사 TDK, Epcos, Sumida, Toko, Neosid 에 의해 설명된다.

이들 중 어느 것도 제품을 (1.65㎜ 미만 프로파일, 휨 테스트를 견디는 14x14㎜ 미만 면적 그리고 Z-축으로 50㎷/Amv 를 넘는 최소 감도를 갖는) 스마트폰에 집적하는 도전을 해결하지 못한다.

매우 엄격한 기계적 제약들은 Z-축이 매우 제한된 감도를 갖게 만든다. Z 감도를 최대화하기 위하여, 이 기술분야에서 낮은 프로파일 LF 안테나는 면적의 측면에서 꽤 넓은 공기 코일 또는 코어가 없는 평평한 코일들이다. 전체 가능한 면적이 제한적일 때, Z 자기 유도는 공중에서 최소 전압을 유도할 수 없어서 상대적으로 높은 유효 자기 투자율이 요구된다.

카드형 키리스 엔트리 전자 열쇠를 위한 낮은 프로파일 해결책들이 시장에 존재하고, 대부분 별개의 낮은 프로파일 컴포넌트들, 통상적으로 X 및 Y 축들에 대한 두 개의 동일한 낮은 프로파일 안테나 및 평평한 무 코어 코일 또는 페라이트 드럼 코어로 만든 작은 낮은 프로파일 Z-축 코일을 사용한다. 이들 해결책들 중 어느 것도 스마트폰에 집적하기에 적절하지 않다. 히타치 금속이 설정하는 것과 같은 낮은 프로파일 나노-크리스탈 코어 또는 비정질 코어를 사용하더라도, 총 표면 목표는 만족하지 않는다.

다른 문헌들에는 모놀리식 자기 코어의 주변 리세스에 상기 Z-권선을 포함하지 아니하고, 둘레에 감긴 Z-권선을 갖는 것을 개시하나, 이 해결책은 50㎷/Amv를 넘는 Z-권선의 양호한 감도를 제공하지 않는다.

그러므로, 인용된 문헌들, 그리고 다른 유사한 문헌들은 Z-권선에 양호한 감도를 갖는 초-저-프로파일 안테나를 제공하기 위하여 소형화될 수 있는 해결책을 제공하지 않는다.

본 발명은, 발명의 제1 측면에 따르면, 휴대폰에 집적하기 위한 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나에 관한 것이다.

휴대폰에 3축 저주파 안테나를 포함시키는 것은 그의 성능을 유지하면서 그의 다른 치수의 증가 없이 상기 안테나의 두께의 감소를 요한다. 또한 안테나의 휨 저항은 향상되어야 한다.

제안된 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나는, 이 기술분야에서 알려진 바와 같이 다음을 포함한다:

· 비-전기 전도성의 연 자성체로 만들어지고, 자기 코어 둘레에 두 개의 직교하는 권선 채널들을 정의하는 네 개의 코너 융기부를 포함하는, 자기 코어;

· 상기 자기 코어 둘레를 서로 직교하는 X-축, Y-축 및 Z-축을 중심으로 감은 서로 직교하는 전도성 와이어의 X-권선, Y-권선 및 Z-권선, X-권선 및 Y-권선은 자기 코어의 상기 두 권선 채널에 배치되고 Z-권선은 4 개의 코너 융기부 둘레에 배치되어서, 전자기장이 언급한 X- Y- 및 Z-권선들(DX, DY, DZ)과 교차할 때, 페러데이 법칙에 따라 각각의 와이어 끝 사이에 전위가 생성된다;

여기서 각각의 X-, Y- 및 Z-권선들은 각자의 연결 단자에 연결된 전도성 와이어 입구 및 전도성 와이어 출구를 갖는다.

기술자는, 전류가 언급한 X- Y- 및 Z-권선들을 통해 순환할 때, 상기 구조가 각각의 권선들의 축들과 동축을 이루는 전자기장 벡터들을 갖는 전자기장들도 생성하게 된다는 것을 알게 될 것이다.

기술된 특징들은 신호의 저주파수 범위, 바람직하게는 30 ㎑ 내지 300 ㎑의 범위에서 최적화될 수 있는 3축 안테나를 제공한다.

상기 4 개의 코너 융기부는 각각이 채널 제한 가장자리들을 포함하고 이는 반대편 코너 융기부의 다른 채널 제한 가장자리들과 마주하면서 떨어져 있다. 상기 두 개의 마주하는 채널 제한 가장자리들은 그 사이에 하나의 권선 채널을 정의하고 상기 권선 채널에 감긴 X-권선 또는 Y-권선을 포함하여, 자동으로 정밀하게 권취하고 권취가 안되는 사고를 방지할 수 있게 해준다.

Z-권선은 임시 권선 채널을 창조하는 제거할 수 있는 임시 제한 가장자리들을 사용하여 자동적으로 권취될 수 있다.

제안된 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나는 이 기술분야에서 알려지지 않은 다음의 특징들을 더 포함한다.

제1 연-자성 시트는 Z-축에 수직으로 위치되고 자기 코어의 4 개의 코너 융기부의 평평한 면들 상에 겹쳐서 부착되고, 상기 평평한 면들은 Z-축에 수직이고 제1 연-자성 시트를 마주하는 쪽으로 권선 채널들로부터 돌출되고, 상기 권선 채널들은 자기 코어와 제1 연-자성 시트 사이에 부분적으로 국한되어 권선 터널들이 되고, 제1 연-자성 시트는 Z-권선을 위한 제한 가장자리를 제공한다. 보다 자세하게는 상기 제1 연-자성 시트는 코너 융기부들의 평평한 면들에 부착되고, 상기 평평한 면들은 Z-축에 수직이고 제1 연-자성 시트를 마주하는 그의 측면으로 상기 네 개의 코너 융기부들 사이에서 정의된 권선 채널들로부터 돌출한다.

상기 권선 채널들은 자기 코어와 제1 연-자성 시트 사이에 부분적으로 국한되어 권선 터널들이 된다.

상기 제1 연-자성 시트는 X-축과 Y-축 방향에서 자기 코어보다 커서, 그의 노출 표면을 증가시킨 외팔보 영역을 생성하고, 적어도 부분적으로 바람직하게는 완전히, Z-권선을 덮고 Z-권선에 의해 발생하는 자기장에 수직인 큰 표면을 제공하는 상기 제한 가장자리를 생성하여 Z-축에서 그의 감도를 증가시킨다. 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 구성, 또는 이 문서에 기술된 추가적인 구성들은 50㎷/Amv를 넘는 감도를 갖는 Z-권선을 제공한다.

Z-권선의 감도는 제1 연-자성 시트의 두께에 의존하는 것이 아니라 그의 노출 표면에 의존하고, 그러므로 상기 제1 연-자성 시트는 가능한 한 얇아질 수 있어서, 안테나의 총 두께를 감소시키는데 기여한다. 바람직하게는 상기 제1 연-자성 시트는 0.1㎜보다 얇은, 또는 더 바람직하게는 0.05㎜보다 얇게 된다.

선택적으로 상기 제1 연-자성 시트는 제1 연-자성 시트의 중심 영역에 구멍을 생성한 원환체(toroidal) 모양을 가질 수 있다. 상기 구멍의 모양, 크기 및 위치를 채용함으로써, 안테나의 각 X-, Y- 및 Z-권선들의 품질 계수 및 인덕턴스는 제어되거나, 조정되거나 또는 최적화될 수 있다.

휴대폰(위에서 가리켰던 1.65㎜보다 작은 두께의 한계)에 통합되기에 충분히 작은 자기 코어는 매우 감소된 총 두께를 갖게 되고, 그의 측면들 상에는 어떠한 Z-권선 채널 리세스도 그의 파손 또는 약화를 생성함이 없이 자기 코어의 기계 가공에 의해 포함될 수 있지 않다.

또한 사출 공정에 의한 상기 Z-권선 리세스를 포함하는 자기 코어의 제조는, 적어도 네 개의 부분 주형들을 포함하는 복합 주형을 그러한 복잡한 모양으로 생성하는 것을 필요로 하므로 달성하기 어렵고, 그 크기 측면에서 매우 달성하기 어렵다.

이 한계는 유사한 구조의 자기 코어를 Z-권선 채널 리세스를 대체하는 상기 제한 가장자리를 생성하는, 제1 연-자성 시트와 조합함으로써 극복되고, 자기 코어의 추가적인 두께의 감소를 허용한다.

제안된 발명의 추가적인 이점은 자기 코어와 함께, 예를 들어 접착제로, 부착된 제1 연-자성 시트의 조합이 굽힘 앞에서 더 나은 움직임을 갖는데, 두 요소 모두의 작은 두께가 그의 독립적인 휨과 상대적인 변위를 허용해서 총 응력을 감소시키기 때문이다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 자기 코어의 네 개의 코너 융기부들 각각은 Z-축에 수직인 연장 탭을 포함하여, 상기 제한 가장자리와 함께 상기 Z-권선을 수용하는 Z-권선 채널을 정의하고, Z-권선 상의 자기 성능을 더 증가시킨다.

상기 연장 탭들은, 예를 들어 단 두 개의 부분 주형을 쓰는 간단한 성형 공정을 이용하여, 자기 코어와 함께 쉽게 생산될 수 있다.

이 실시예에 따르면, 상기 연장 탭 및/또는 제1 연-자성 시트의 제한 가장자리는 Z-축 방향으로 Z-권선의 돌출을 넘어서 연장되어, 노출 표면을 증가시키고 Z-축으로 자기 코어의 자기장을 증가시키는데 기여하고, Z-권선 감도를 향상시킬 수 있다.

대안적인 실시예에 따르면, 제안된 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나는 Z-축에 또한 수직이고 자기 코어의 상기 4 개의 코너 융기부들 상에 또한 겹쳐서 부착되지만, 제1 연-자성 시트와 반대로, 즉 자기 코어의 반대편에 부착된 제2 연-자성 시트를 포함한다.

그리고 자기 코어는 제1 및 제2 연-자성 시트 사이에 국한되게 되고, 상기 제2 연-자성 시트는, 제1 연-자성 시트의 제한 가장자리와 함께, 상기 Z-권선을 수용하는 Z-권선 채널을 정의하게 된다.

이 구성은 또한 Z-축 방향으로 얇고 생산하기 쉽다.

이 경우에 또한 고려되는 것은 상기 제1 연-자성 시트 및/또는 상기 제2 연-자성 시트는 Z-권선의 돌출을 넘어서 연장되어, 노출 표면을 증가시키고 그러므로 Z-축으로 자기 코어의 자기장을 증가시키는데 기여한다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, Z-축과 일치하는 평면으로 이루어진, Z-권선의 각 횡단면은 Z-축 방향의 두께가 X-축 또는 Y-축 방향으로의 그 치수보다 작다. 이 특징은 Z-권선의 성능을 감소시키지 아니하고 Z-권선의 두께를 줄인다.

Z-축 방향으로의 안테나의 두께는 바람직하게는 1.65㎜ 이하이고, 이는 평범한 휴대폰에 포함될 수 있는 한 요소에 대한 최대 두께이다.

X-축 및 Y-축 방향으로의 안테나의 연장은 바람직하게는 196㎟이하이다. 바람직한 실시예에 따르면 이 크기는 14㎜ x 14㎜ 이다.

바람직하게는 자기 코어는 고 밀도 사출된 페라이트 코어이고, 제1 연-자성 시트는 테이프 캐스팅한 페라이트 시트이고, 또한 제2 연-자성 시트도 테이프 캐스팅한 페라이트 시트일 수 있다. 바람직하게는 자기 코어는 니켈 아연 합금 또는 망간 아연 합금의 사출된 페라이트 코어이다.

고밀도 페라이트 코어는 주형에 주입될 수 있어서, 코너 융기부들과 권선 채널들의 정밀한 모양, 및 선택적으로 연장 탭들의 모양을 형성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 자기 코어는 니켈 아연 합금 또는 망간 아연 합금으로 만들어지고, 최적의 휨 저항 및 투자율(magnetic permeability)을 갖는 비-전기-전도성 자기 코어를 제공한다.

또한, 테이프 캐스팅한 페라이트로 만든 제1 연-자성 시트는 양호한 휨 저항 및 투자율을 제공함과 동시에, 감소된 두께로 생산할 수 있게 한다.

위에 언급한 연결 단자들은 Z-권선 채널의 반대편에, 예를 들어 리드-프레임의 연장선으로부터 획득한 두 개의 병렬 단자들을 수용하는 구성을 포함하는 상기 탭들에 부착된다.

위에 언급한 연결 단자들은 여장 탭들에 부착되고, 각각의 연장 탭은 Z-권선 채널의 반대편에, 리드-프레임에서 유래한 두 개의 병렬 단자들을 수용하도록 구성된 단자 수용부를 포함한다.

대안적으로, 상기 연결 단자들은, Z-권선의 반대편에, 연결 단자들이 부착되는 곳에 단자 수용부를 포함하게 되는 상기 제1 연-자성 시트에 부착될 수 있다.

연결 단자들이 부착되는 요소가 무엇이든 간에, 상기 단자 수용부는 바람직하게는 8개이고, 각 코너 융기부마다 2개씩 일치하고, 단자의 절반-화살표 말단 구성부가 자리한 곳에 상기 두 개의 단자 수용부를 정의하는 2개의 직교하는 벽 및 중간 벽을 포함한다. 상기 직교하는 벽들 및 상기 중간 벽은, 바람직한 실시예에서, Z-축 방향으로 0.1 ㎜의 두께를 가질 것이고, 그 안에 수용된 연결 단자도 Z-축 방향으로 0.1 ㎜의 두께를 갖게 된다.

그래서, 단자 수용부가, 코너 돌출부들과 일치하는 위치에서, 자기 코어에 포함되는 경우, 상기 단자 수용부는 연장 탭들의 외측에 있고, 단자 수용부가 제1 연-자성 시트에 포함되는 경우, 단자 수용부는 제1 연-자성 시트가 코너 융기부들에 부착된 영역의 반대편 상에 있을 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 각각의 단자 수용부는 자기 코어의 또는 제1 연-자성 시트의 와이어 보유 돌출부에 인접하고 여기서 X-권선, Y-권선 또는 Z-권선을 구성하는 각 와이어의 일 단부가 둘레에 감긴다.

각 단자 수용부에 보유된 각각의 연결 단자는 그리하여 와이어 보유 돌출부 둘레에 감긴 와이어의 상기 단부와 접촉하게 되고, 그들 사이에 전기적 연결을 정의한다. 두 요소 모두 열, 압력 또는 레이저 용접에 의해 함께 용접될 수 있다.

안테나는 또한 전기-절연 물질, 예를 들어 에폭시 물질의 오버몰딩을 포함한다. 오직 연결 단자들만 상기 전기-절연 물질로 부분적으로 덮이지 않는다.

상기 연결 단자들은 전기-절연 물질에 대해 구부러질 수 있어서, 안타네의 오버-몰딩된 케이싱에 겹쳐진 연결 단자들을 정의한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 자기 코어 모양은 단차 구성부에 의해 적어도 부분적으로 정의되고, 상기 단차 구성부의 일부는 0.1㎜ 이하의 높이를 갖는다. 다시 말하면 자기 코어는 고 해상도 공정으로, 또는 고 정밀도로 생산되어, 단 0.1㎜ 이하의 단차 구성부의 모양으로 만들 수 있게 해준다.

본원의 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나는 그러므로 다음과 같이 생산될 수 있다.

첫 단계에서 상술한 코너 융기부들을 포함하는 자기 코어는, 바람직하게는 사출 성형 공정에 의해 그리고 고 밀도 페라이트 물질, 즉 니켈 아연 합금 또는 망간 아연 합금의 고 밀도 페라이트 물질로, 생산된다.

두 번째 단계에서 얇은 제1 연-자성 시트는 바람직하게는 테이프 캐스팅 공정을 사용하여 그리고 페라이트 물질을 사용하여, 생산된다.

세 번째 단계에서 두 개의 독립적인 전도성 와이어는 코너 융기부들 사이에 정의된 권선 채널들에서 자기 코어 둘레에 개별적으로 감겨서, X-권선 및 Y-권선을 형성한다. 세 번째 독립적인 전도성 와이어는 자기 코어의 코너 융기부들 둘레에 감겨서 Z-권선을 만든다.

네 번째 단계에서 제1 연-자성 시트는, 예를 들어 접착제로, 자기 코어에 부착되어, 제1 연-자성 시트가 네 개의 코너 융기부들과 동시에 접촉하게 둔다.

다섯 번째 단계에서 상기 부착물은 연결 단자를 포함하는 리드 프레임에 통합된다.

여섯 번째 단계에서 X-, Y- 및 Z-권선들을 구성하는 전도성 와이어들의 단부들은 연결 단자들에 용접된다.

일곱 번째 단계에서 안테나는 전기-절연 물질로 오버몰딩되고, 연결 단자들은 리드 프레임으로부터 분리된다.

이해할 수 있듯이, 결과적으로 형성될 안테나에 영향을 미치지 아니하고, 네 번째 단계는 세 번째 단계 전에 또는 세 번째 단계와 부분적으로 겹쳐서 생산될 수 있고 및/또는 두 번째 단계는 첫 번째 단계 전에 또는 첫 번째 단계와 동시에 생성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 첫 번째 단계에서 생산된 자기 코어는 상술한 연장 탭들을 포함하고, 바람직하게는 상기 연장 탭들은 단자 수용부를 포함하여 생산된다. 이 경우에 다섯 번째 단게의 부착물은 연결 단자들을 단자 수용부에 정의된 수용부에 삽입하여 생산된다.

선택적으로 연장 탭들은 또한 세 번째 단계 동안 전도성 와이어들의 단부들이 둘레에 감겨있는 곳에 상기 와이어 보유 연장부들을 포함하여 생산된다.

대안적인 실시예에 있어서, 두 번째 단계 동안에도 제2 연-자성 시트는 생산되고, 그리고 네 번째 단계 동안에 상기 제1 및 제2 연-자성 시트들은 코너 융기부들의 반대편 단부들 상에서 자기 코어에 부착되어, Z-권선 채널을 정의한다. 바람직하게는 상기 제1 연-자성 시트는 단자 수용부를 포함하여 생산된다. 이 경우에 다섯 번째 단게의 부착물은 연결 단자들을 단자 수용부에 정의된 수용부에 삽입하여 생산된다.

선택적으로 제1 연-자성 시트는 또한 세 번째 단계 후에 전도성 와이어들의 단부들이 둘레에 감겨 있는 곳에 상기 와이어 보유 연장부를 포함하여 생산된다.

본 발명은, 본 발명의 두 번째 측면에 따르면, 이 문서에 설명된 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나를 포함하는 휴대폰에 관한 것이다.

또한 제안되는 것은 휴대폰이 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나의 작동을 제어하도록 구성된 사용자 인터페이스를 제공하는 휴대폰 어플리케이션을 더 포함한다는 것이다.

안테나가 수신 안테나로서 구성될 때 수동 소자이므로, 상기 안테나를 포함하는 휴대폰은 어느 순간에도 에너지 소비가 필요 없이 상기 안테나를 통해 전자기 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전자기 신호의 수신, 및 상기 안테나를 사용한 신호의 방출도 휴대폰이 전화 및 인터넷 신호의 범위를 벗어날 때 초래될 수 있다.

본 발명의 다른 특징들은 일 실시예에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 드러난다.

앞서 설명한 그리고 다른 장점들 및 특징들은 첨부된 도면을 참조한 일 실시예에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이며, 예시적인 것이고 제한적으로 취급되어서는 아니될 것이다:
도 1은 자기 코어가 네 개의 연장 탭, 및 리드 프레임을 포함하는, 제1 실시예에 따른 제안된 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나의 전개도를 도시한다;
도 2는 도 1에 도시된 자기 코어의 확대도를 도시한다;
도 3은 도 2에 도시된 자기 코어의 뒤쪽 도면을 도시한다;
도 4는 도 1에 도시된 안테나를 부분적으로 조립한 도면을 도시하며, 자기 코어 둘레에 감긴 X-, Y- 및 Z-권선들 및 그 위에 이격된 제1 연-자성 시트를 가지지만, 리드 프레임과 오버몰딩은 도시하지 않는다;
도 5는 제1 연-자성 시트가 자기 코어에 부착되어 있는 도 4와 같은 안테나를 도시한다;
도 6은 안테나의 대안적인 실시에로서 자기 코어는 연장 탭을 갖지 않고 제1 및 제2 연-자성 시트들이 자기 코어의 양 측면에 존재하는 것을 도시한다;
도 7은 전기-절연 오버몰딩, 및 상기 전기-절연 오버몰딩으로부터 나가는 연결 단자들을 포함하는, 완전한 안테나를 도시한다;
도 8은 제안된 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나를 포함하고 키리스 시스템(key-less system)을 운영하기 위해 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나의 작동을 제어하도록 구성된 사용자 인터페이스를 제공하는 휴대폰 소프트웨어 어플리케이션을 더 포함하는 휴대폰을 도시한다;
도 9는 제1 실시예에 따른, 자기 코어의 그리고 그 위에 이격된 제1 연-자성 시트의 횡단면을 도시한다;
도 10은 도 9의 자기 코어의 둘레에 X-권선 및 Y-권선이 감겨 있는 것을 도시한다;
도 11은 도 10에 도시된 자기 코어가, 그에 부착된 제1 연-자성 시트 및 그 둘레에 감긴 Z-권선을 더 포함하는 것을 도시한다.

앞서 설명한 그리고 다른 장점들 및 특징들은 아래에 첨부된 도면을 참조한 일 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이고, 예시적인 것이며 제한적으로 취급되지 않아야 한다:

도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 대응하며 제안하는 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나는 휴대폰에 집적하기 위한 것으로서 사출 공정에 의해 획득된 복잡한 모양을 갖고 연-자성 비-전기 전도성 물질, 바람직하게는 니켈 아연 합금 또는 망간 아연 합금으로 만든 자기 코어(10)를 포함한다.

상기 자기 코어(10)는, X-축(X), Y-축(Y), Z-축(Z)에 대응하는, 세 개의 직교하는 축들을 정의하는 6 개의 주요 면을 갖는 대략 다각형의 직사각 모양을 갖는다. Z-축은 가장 큰 주요 면에 수직이다.

상기 자기 코어(10)는 또한 그의 코너 상에 4 개의 코너 융기부들을 포함하고, 각각의 코너 융기부(11)는 X-축 및 Y-축 방향으로 자기 코어(10)의 주요 면들로부터 돌출되고, 또한 Z-축의 두 양쪽 방향으로도 돌출한다.

각각의 코너 융기부(11)는 자기 코어(10)의 상기 주요 면들에 대해서, 권선 채널 제한 가장자리와 대응하는, 단차 구성부를 생성하고, 이는 반대편 코너 융기부(11)의 다른 하나의 권선 채널 제한 가장자리와 마주하여 자기 코어(10)를 두르는 권선 채널(12)을 그들 사이로 정의한다. 바람직하게는 상기 권선 채널 제한 가장자리들은 그의 교차 지점 상에서 상이한 높이들에 권선 채널들(12)을 생성한다.

이 실시예에서 자기 코어(10)는 Z-축(Z)에 수직인 방향으로 각 코너 융기부(11)로부터 돌출되는 연장 탭(13)을 포함하여 생산된다. 상기 연장 탭(13)들은 Z-권선을 제한하는 제한 가장자리를 생성한다.

상기 연장 탭(13)들은, Z-권선의 반대편에서, 연결 단자들(30)이 부착될 수 있는 곳에 단자 수용부(14)를 더 포함한다. 상기 단자 수용부(14)는 8개 이고, 2개씩 각 코너 융기부(11)들과 일치하며, 연결 단자(30)의 절반-화살표 말단 구성부가 자리한 곳에 상기 두 개의 단자 수용부(14)를 정의하는 두 개의 직교하는 벽(15)들 및 중간 벽(16)을 포함한다.

게다가 각 연장 탭(13)은 두 개의 와이어 보유 돌출부(17)를 포함하여 생산되고, 하나는 X-축 방향으로 돌출되고 다른 하나는 Y-축 방향으로 돌출한다. 각 와이어 보유 돌출부(17)는 서로 다른 하나의 단자 수용부(14)와 인접한다.

세 개의 독립적인 전도성 와이어들은 자기 코어(10) 둘레에 감기고, 하나는 X-권선(DX)을 정의하는 X-축 둘레에 권선 채널에 감기고, 다른 하나는 Y-권선(DY)을 정의하는 Y-축 둘레에 권선 채널에 감기고, 세번 째 것은 Z-권선(DZ)을 정의하는 Z-축 둘레에 자기 코어(10)의 코너 융기부(11)들 둘레에 감긴다.

바람직하게는 상기 Z-권선은 자체-접착 전도성 코일을 사용하여 감기거나, 또는 균등한 해결책을 사용하여 안정적인 Z-권선(DZ)을 생산한다.

각각의 상기 X-, Y- 및 Z-권선들의 각 전도성 와이어의 각 단부는 서로 다른 하나의 와이어 보유 돌출부(17) 둘레에 감긴다.

평평하고 얇은 제1 연-자성 시트(21)는 페라이트 물질을 이용한 테이프 캐스팅 공정에 의해 생산된다. 상기 제1 연-자성 시트(21)는 Z-축에 수직인 위치에서 자기 코어에 접착제로 부착되어, 상기 제1 연-자성 시트(21)는 네 개의 코너 융기부(11)들과 접촉하게 된다. 제1 연-자성 시트(21)의 크기는 X- 및 Y-축 방향으로 제한 가장자리(20)와 함께 Z-권선(DZ)을 덮는다.

상기 제한 가장자리(20)에 인접한, 제1 연-자성 시트(21)의 주변 영역은 Z-권선(DZ)과 마주하여, 상기 Z-권선의 감도를 증가시킨다.

연장 탭(13)들은 상기 제한 가장자리(20)와 마주하여 그들 사이에 Z-권선(DZ)의 권선 채널(12)을 정의한다.

도 10에 도시된 바와 같이, X-권선(DX) 및 Y-권선(DY)는 제1 연-자성 시트(21)를 자기 코어(10) 상에 접착하기 전에 자기 코어(10) 둘레에 감기고, 그 후 제1 연-자성 시트(21)의 접착 및 Z-권선(DZ)의 권취를 수행한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 일단 제1 연-자성 시트(21)가 코너 융기부(11)들 상단에 붙으면 X-권선(DX) 및 Y-권선(DY)이 감긴 권선 채널들(12)은 상기 X-권선(DX)과 Y-권선(DY)이 자기 코어(10)와 제1 연-자성 시트(21) 사이에 국한된 곳에서 부분적으로 상기 제1 연-자성 시트(21)에 의해 덮인 터널이 된다. 이 구성은 또한 Z 축 방향으로Z-권선(DZ)에 대한 최대 높이를 허용한다.

리드 프레임(40)은, 중공 중심 영역을 정의하고 프레임으로부터 리드 프레임(40)의 중공 중심으로 돌출한 8 개의 연결 단자(30)를 갖는 다이-커팅된 프레임으로서 제공된다.

일단 둘레에 감긴 X-, Y- 및 Z-권선들을 갖는 자기 코어가 제1 연-자성 시트(21)를 포함하면, 리드 프레임의 중심 영역에 상기 부착물을 위치시키고 각 연결 단자의 끝을 연장 탭(13)들에 구비된 상기 단자 수용부(14) 중 하나에 삽입함으로써, 리드 프레임(40)에 통합된 상기 연결 단자(30)들로 부착된다.

상기 단자 수용부(14) 상에 상기 연결 단자의 삽입은 어느 한 와이어 보유 돌출부(17) 둘레에 감긴 서로 다른 어느 한 와이어 단부와 각 연결 단자(30)의 전기적 접촉을 초래한다. 그리고 용접 작업은 예를 들어 레이저 빔에 의해 수행되게 된다.

그리고 결과적으로 형성된 요소는 자기 코어(10), 제1 연-자성 시트(21) 및 3개의 직교 권선들(DX, DY, DZ)을 덮지만, 상기 접촉 단자(30)들의 일부는 덮지 않는, 전기-절연 케이싱(50)을 생성하는 에폭시 수지로 오버몰딩된다.

리드 프레임(40)으로부터 연결 단자(30)들을 절단하면 제안하는 안테나의 생산이 완료되고, 도 7에 도시된 안테나를 얻게 된다.

도 6은 앞서 설명한 실시예와 유사하지만, 자기 코어(10)가 상기 연장 탭(13)들을 포함하지 않고, 단자 수용부(14)와 와이어 보유 돌출부(17)가 제1 연-자성 시트(21)에 예를 들어 그 위로 재료 침착 또는 3D 인쇄하여 통합되는, 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다.

이전 실시예와의 추가적인 차이는 제1 연-자성 시트(21)의 위치와 반대편에 제2 연-자성 시트(22)가 자기 코어(10)에 부착되어, 그들 사이에 자기 코어(10)를 내포하고 Z-권선 채널을 한정한다.

마지막으로 도 8은 제안하는 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나를 포함하고 키리스 시스템, 이 실시예에선 자동차와 그의 트렁크를 여닫기 위한 키리스 시스템을 운영하기 위해 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나의 작동을 제어하도록 구성된 사용자 인터페이스를 제공하는 휴대폰 소프트웨어 어플리케이션을 더 포함하는 휴대폰(60)을 도시한다.

본 발명의 일 실시예의 다양한 부분들은 다른 실시예들에서 설명된 부분들과 자유롭게 조합될 수 있으며, 그러한 조합에 해가 없다면, 명시적으로 설명되지 않은 상기 조합일지라도 이해될 것이다.

Claims (16)

1. 휴대폰에 집적하기 위한 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나에 있어서,
   · 연-자성 비-전기 전도성 물질로 형성된 자기 코어(10)로서, 자기 코어(10) 둘레에 두 개의 직교하는 권선 채널(12)들을 규정하는 4 개의 코너 융기부(11)들을 포함하는 자기 코어(10);
   · 서로 직교하는 X-축, Y축 및 Z-축 (X, Y, Z)을 중심으로 상기 자기 코어(10)를 둘러싸도록 감긴 서로 직교하는 전도성 와이어의 X-권선(DX), Y-권선(DY) 및 Z-권선(DZ)으로서, 상기 X-권선(DX) 및 Y-권선(DY)은 상기 자기 코어(10)의 두 개의 권선 채널(12)들에 배치되고 상기 Z-권선(DZ)은 상기 4 개의 코너 융기부(11)들을 둘러싸도록 배치되어, 전자기장이 상기 X-권선, Y-권선 및 Z-권선(DX, DY, DZ)들을 교차할 때, 각 와이어 단부들 사이에 전위가 생성되는, X-권선(DX), Y-권선(DY) 및 Z-권선(DZ);을 포함하고,
   각각의 X-권선, Y-권선, 및 Z-권선(DX, DY, DZ)은 개별 연결 단자(30)에 연결된 전도성 와이어 입구 및 전도성 와이어 출구를 가지며,
   상기 안테나는, Z-축(Z)에 수직이고 상기 자기 코어(10)의 4 개의 코너 융기부(11)들의 평평한 면들 상에 겹쳐서 부착된 제1 연-자성 시트(21)를 더 포함하고, 상기 평평한 면들은 Z-축(Z)에 수직이고 상기 권선 채널(12)들로부터 제1 연-자성 시트(21)를 마주하는 쪽으로 돌출되며, 상기 권선 채널(12)들은 상기 자기 코어(10)와 제1 연 자성 시트(21) 사이에 부분적으로 제한되어 권선 터널들이 되고, 상기 제1 연-자성 시트(21)는 Z-권선(DZ)에 대한 제한 가장자리(20)를 제공하여 Z-권선(DZ)의 감도가 증가되고 Z-축(Z) 방향으로의 안테나의 두께가 감소되는 것을 특징으로 하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자기 코어(10)의 4 개의 코너 융기부(11)들은 각각 Z-축(Z)에 수직인 연장 탭(13)을 포함하여, 상기 제한 가장자리(20)와 함께 상기 Z-권선(DZ)을 수용하는 Z-권선 채널을 한정하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연장 탭(13) 및/또는 제한 가장자리(20)는 상기 Z-권선(DZ)의 돌출을 넘어서 연장되어, Z-축(Z)에 대한 확장된 단면적으로 인한 안테나 감도의 증가에 기여하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
4. 제1항에 있어서,
   상기 안테나는, 상기 제1 연-자성 시트(21)의 반대편에서 자기 코어(10)의 4 개의 코너 융기부(11)들 상에 겹쳐서 부착되는 Z-축(Z)에 수직인 제2 연-자성 시트(22)를 포함하여, 상기 자기 코어(10)가 제1 연-자성 시트 및 제2 연-자성 시트(21,22) 사이에 국한되고, 상기 제한 가장자리(20)와 함께 상기 Z-권선(DZ)을 수용하는 Z-권선 채널을 한정하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 연-자성 시트(21) 및/또는 제2 연-자성 시트(22)는 상기 Z-권선(DZ)의 돌출을 넘어서 연장되어, Z-축(Z)에 대한 확장된 단면적으로 인한 안테나의 감도의 증가에 기여하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안테나의 Z-축(Z) 방향으로의 두께는 1.65㎜ 이하인, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안테나의 X-축 및 Y-축 방향으로의 넓이는 196 ㎟ 이하인, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자기 코어는 고 밀도 사출된 페라이트 코어, 또는 니켈 아연 합금으로 만든 고 밀도 사출된 페라이트 코어, 또는 망간 아연 합금으로 만든 고 밀도 사출된 페라이트 코어인, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 연-자성 시트(21)는 테이프 캐스팅한 페라이트 시트인, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
10. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 연결 단자(30)들은 상기 연장 탭에 부착되고,
    각각의 연장 탭은, Z-권선 채널의 반대편에서, 상기 연결 단자(30)들이 부착되는 곳에 단자 수용부(14)를 포함하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
11. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 연결 단자(30)들은 상기 제1 연-자성 시트(21)에 부착되고,
    상기 제1 연-자성 시트(21)는, Z-권선의 반대편에서, 상기 연결 단자(30)들이 부착되는 곳에 단자 수용부(14)를 포함하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단자 수용부(14)는 8개이고, 각 코너 융기부마다 2개씩 맞추어지며, 상기 연결 단자(30)의 반화살표(semi-arrow) 말단 구성부가 자리하는 곳에 2개의 단자 수용부(14)를 한정하는 두 개의 직교하는 벽(15) 및 중간 벽(16)을 포함하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 코어(10)의 모양은 적어도 부분적으로 단차 구성부로 형성되고, 상기 단차 구성부의 일부는 0.1 ㎜ 이하의 높이를 갖는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 연-자성 시트는 중심 영역에 중심 구멍을 둘러싸는 원환체 모양을 가지고, 상기 중심 구멍의 크기 및 위치는 상기 안테나의 X-권선, Y-권선 및 Z-권선의 감도, 품질 계수 및 인덕턴스를 조절하는, 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나.
15. 키리스 시스템(key-less system)을 운영하기 위하여 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대폰.
16. 제15항에 있어서,
    상기 초-저-프로파일 3축 저주파 안테나의 작동을 제어하도록 구성된 사용자 인터페이스를 제공하는 휴대폰 소프트웨어 어플리케이션을 더 포함하는 휴대폰.

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