JP2012235079A - 無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器に関する。
【解決手段】本発明の一実施形態による無接点電力伝送装置は、柔軟性基板と、当該柔軟性基板に形成され配線パターン状に形成されて多数のコイルストランドが並列に連結されて一つのコイルパターンを形成するコイル部を含む無接点電力伝送用コイルユニットと、上記柔軟性基板に形成され上記コイルユニットと電気的に連結される無接点電力伝送用回路ユニットと、を含むことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁誘導を利用して無線で電力の伝送を行うことができる無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器に関する。

近年、携帯端末機等に内装される二次電池の充電のために、電力を無線、即ち、無接点で伝送するシステムが研究されている。

一般的に、無接点電力伝送装置は、電力を伝送する無接点電力送信装置と、電力を受信して貯蔵する無接点電力伝送装置と、を含む。

このような無接点電力伝送装置は、電磁誘導を利用して電力を送受信し、このため、それぞれの内部にコイルが備えられる。

特に、回路部とコイル部とからなる無接点電力受信装置の場合、携帯電話のケース又はクレードル（ｃｒａｄｌｅ）等の追加のアクセサリー機構に付着されてその機能を発現する。

相違する材質及び形態の回路部とコイル部は、それぞれ携帯電話端末機のケース等の移動通信モジュールのケースに付着されるか又は内部に搭載され、無接点充電のためにハンダ付け工程等で相互連結される。

この場合、大きな厚さを有する異種の部品を連結することにより携帯電話端末機の厚さが大きくなり、回路部とコイル部とを連結する工程が加えることにより工程コストが上昇し製作が不便になる。

一方、従来技術による無接点電力伝送装置のコイル部は、底面（即ち、外部接触面）と平行に巻線されるように構成され、接着剤や接着シート等によって底面に固定されるように構成される。

従来は、一般的なワイヤ状のコイルが用いられているため、コイルの巻線時に当該コイルが重なって積層される形態に巻線され、これにより、コイルの厚さ及び巻線数等によって無接点電力伝送装置の厚さが厚くなるという問題がある。

したがって、薄型の機器が好まれる最近の傾向に伴い、より薄い厚さの無接点電力伝送装置の開発が求められている。

さらに、従来は、単線のコイルが主に用いられているため、低周波数において渦電流や表皮効果等によって交流抵抗値が高くなって損失が発生するという問題がある。

本発明の目的は、薄型の無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器を提供することである。

本発明の他の目的は、薄型のコイル部を用いることで厚さを最小化できる無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、回路部とコイル部とを一体化して簡単な方法で電子機器に搭載できる無接点電力伝送装置を提供し、一体化してスリム化した当該無接点電力伝送装置を含んでケース内部の空間自由度の高い電子機器を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、低周波数において渦電流や表皮効果等による損失を最小化することができる無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器を提供することである。

本発明の一実施形態による無接点電力伝送装置は、柔軟性基板と、当該柔軟性基板に形成され配線パターン状に形成されて多数のコイルストランドが並列に連結されて一つのコイルパターンを形成するコイル部を含む無接点電力伝送用コイルユニットと、上記柔軟性基板に形成され上記コイルユニットと電気的に連結される無接点電力伝送用回路ユニットと、を含むことができる。

上記柔軟性基板は、薄型印刷回路基板又は柔軟性フィルムであることができる。

上記柔軟性基板は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）型の軟性回路基板（ＦＰＣＢ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）又はＦＲ−４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ ４）型の印刷回路基板であることができる。

上記コイルユニットは、内部に磁路が形成され、一面に上記コイルパターンが付着される板状の磁性部をさらに含むことができる。

上記磁性部は、フェライトシート（ｆｅｒｒｉｔｅ ｓｈｅｅｔ）を含むことができる。

上記磁性部と上記コイル部との間に介在されて当該磁性部と当該コイル部とを接着させる接着部をさらに含むことができる。

上記コイル部は、多数の上記コイルストランドが並んで配置されて上記コイルパターンを形成することができる。

上記コイルユニットは、柔軟性基板の両面の少なくとも一面に上記コイルパターンが形成され、当該コイルパターンの両端には、上記回路ユニットとの電気的な連結のための接触パッドが形成されることができる。

上記回路ユニットには、バッテリーとの電気的な連結のための露出パッドが形成されることができる。

上記コイル部は、柔軟性基板の両面にそれぞれ同形状の上記コイルストランドが形成されることができる。

上記柔軟性基板は、コイルストランドの端が配置される位置に導電性ビアが形成され、当該導電性ビアによって、当該柔軟性基板の両面に形成された当該コイルストランドが電気的に連結されることができる。

上記コイル部は、上記柔軟性基板が３０ｍｍ×４０ｍｍのサイズに形成され、上記コイルパターンが当該柔軟性基板の上に１５回巻線されることができる。

上記コイル部は、コイルストランドの幅が０．５ｍｍ以上、厚さが３６μｍ以上に形成されることができる。

上記コイル部は、１２５ｋＨの周波数において、インダクタンスが１４μＨ以上、抵抗が０．９８Ω以下であることができる。

本発明の他の実施形態による電子機器は、本発明の一実施形態による無接点電力伝送装置と、内部に当該無接点電力伝送装置を収容するケースと、を含むことができる。

上記無接点電力伝送装置は、上記ケースの内部に直接付着されるか又は最大限隣接して配置されることができる。

上記無接点電力伝送装置は、接着剤又は両面テープを用いて上記ケースの内部に付着されることができる。

上記電子機器は、上記無接点電力伝送装置のコイルパターンを取り囲むアンテナパターンを含むアンテナモジュールをさらに含むことができる。

上記アンテナモジュールは、上記無接点電力伝送装置と共に上記ケースに付着されることができる。

上記アンテナモジュールは、上記ケースの内部にモールドされたインモールドアンテナ（ＩＭＡ；Ｉｎ−Ｍｏｌｄ Ａｎｔｅｎｎａ）であることができる。

上記無接点電力伝送装置は、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ帯域の周波数を用い、上記アンテナモジュールは、１０ｋＨｚ〜５ＧＨｚ帯域の周波数を用いることができる。

上記ケースは、電子機器の外部ケースフレーム又はバッテリーケースフレームであることができる。

上記電子機器は、上記無接点電力伝送装置から発生する電力を貯蔵するバッテリーをさらに含むことができる。

本発明による無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器は、コイルが薄膜基板上にパターン状に形成されるため、無接点電力伝送装置及びこれを備える電子機器の厚さを最小化することができる。

また、本発明による無接点電力伝送装置は、コイル部と回路部とが一つのパッケージとして一体化されるため、当該コイル部と当該回路部とを連結する工程を別に設けなくても、簡単な方法で電子機器に搭載されることができる。

さらに、本発明による無接点電力伝送装置は、一体化されて一つのパッケージとして製造及び販売されるため、製品の運搬及び移送が便利になる。

さらに、本発明による無接点電力伝送装置は、柔軟性フィルム状に製造されるため、曲面状を有するケースにも容易に付着され、その他の多様な形態の電子機器にもその形態に関わらず適用されることができる。

さらに、発明による無接点電力伝送装置は、多数のコイルストランドが並列に連結されて一つのコイルパターンを形成するコイル部から、多数の電線を捻って形成された撚線状のコイル（例えば、リッツ線（Ｌｉｔｚ ｗｉｒｅ）等）を用いる効果を導き出すことができる。これにより、低周波数において渦電流（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ）及び表皮効果（ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）等による損失（例えば、交流抵抗値等）を最小化することができる。

さらに、本発明によると、無接点電力伝送装置とアンテナモジュールとの干渉を最小化するように配置されるため、電子機器の電力伝送効率と周波数受信効率が向上することができる。

本発明の一実施形態による電子機器及び充電装置を概略的に示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ'に沿う断面図である 本発明の一実施形態による無接点電力受信装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態による無接点電力受信装置のコイルユニットを概略的に示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態による無接点電力受信装置のコイルユニットを示す斜視図である。 図５のＣ−Ｃ'に沿う断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態による無接点電力受信装置とアンテナモジュールとを含む電子機器を概略的に示す斜視図及び断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態による無接点電力受信装置とアンテナモジュールとを含む電子機器を概略的に示す斜視図及び断面図である。

本発明の詳細な説明に先立って、本明細書及び特許請求の範囲で用いられる用語や単語は、通常的又は辞書的な意味に解釈されるべきではなく、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できる原則に基づいて本発明の技術的思想に適う意味と概念で解釈されるべきである。したがって、本明細書に記載の実施形態及び図面の構成は、本発明の最も好ましい実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて説明するものではないため、本出願時点においてこれらを代替できる多様な均等物と変形例があることもあるということを理解すべきである。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳述する。但し、添付の図面における同一構成要素は同一符号を付して示し、本発明の要旨を不明にする可能性がある公知の機能及び構成に関する詳細な説明は省略する。同様に、添付の図面において一部の構成要素は誇張、省略又は概略的に図示され、各構成要素のサイズは実際のサイズを完全に反映するものではない。

なお、本実施形態を説明する上で、無接点電力伝送装置は、電力を伝送する無接点電力送信装置と、電力を受信して貯蔵する無接点電力受信装置と、を包括するものとして記載される。

図１は、本発明の一実施形態による電子機器及び充電装置を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ'に沿う断面図である。

図１及び図２を参照すると、本実施形態による電子機器１０は、バッテリー１２と、当該バッテリー１２に電力を供給して当該バッテリー１２を充電する無接点電力受信装置３００と、を備えることができる。

上記バッテリー１２は、充放電可能な二次電池であり、上記電子機器１０から着脱可能に構成されることができる。

上記無接点電力受信装置３００は、上記電子機器１０のケース１１の内部に収容されて当該ケース１１の内部に直接付着されるか又は最大限隣接して配置されることができる。

本実施形態による充電装置２０は、上記電子機器１０のバッテリー１２を充電させるために備えられる。このため、上記充電装置２０は、ケース２１の内部に無接点電力送信装置１００を備えることができる。

上記充電装置２０は、外部から供給される家庭用交流電源を直流電源に変換し、さらに当該直流電源を特定周波数の交流電圧に変換して無接点電力送信装置１００に提供する。このため、上記充電装置２０は、家庭用交流電源を特定周波数の交流電圧に変換させる電圧変換部２２を備えることができる。

上記交流電圧が無接点電力送信装置１００のコイル部に印加されると、当該コイル部の周辺の磁場が変わる。これにより、上記無接点電力送信装置１００に隣接して配置される上記電子機器１０の無接点電力受信装置３００は、磁場の変化に応じて電圧が印加され、上記バッテリー１２が充電される。

以下、上述した電子機器１０に備えられる無接点電力受信装置３００についてより詳細に説明する。

図３に示される本発明の第１の実施形態による無接点電力受信装置１は、無接点電力伝送用コイルユニット３１０と無接点電力伝送用回路ユニット３２０とを含んで構成される。

上記無接点電力伝送用コイルユニット３１０と上記無接点電力伝送用回路ユニット３２０は、柔軟性基板に一体的に形成されることができる。

上記柔軟性基板は、上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０が形成される薄膜基板であって、軟性印刷回路基板（ＦＰＣＢ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）等の柔軟性基板が適用されることができる。

本発明の一実施形態による柔軟性基板としては、フィルム型又は薄型の印刷回路基板等、厚さが薄く配線パターンの形成が可能な基板を多様に用いることができる。また、これに限定されず、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）型の軟性印刷回路基板又はＦＲ−４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ ４）型の印刷回路基板を用いることもできる。ＦＲ−４材質の印刷回路基板を用いる場合、コストをより節減することができる。

本発明の一実施形態によると、リソグラフィー（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）等のエッチング方法、印刷、蒸着等の多様な方法を用いて、柔軟性基板上に所望の形状のコイルパターン及び回路パターンを形成することができる。また、内部に回路パターン及びコイルパターンが形成された柔軟性基板に、表面実装技術（ＳＭＴ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）で無線充電用部品を取り付けることで、コイルユニットと回路ユニットとを一つの柔軟性基板に具現することができる。

本発明の一実施形態によると、一つの柔軟性基板に無接点電力受信コイルユニットと無接点電力受信回路ユニットとを構成することにより、無接点電力受信装置の超スリム化が可能になる。また、上記無接点電力受信装置を両面テープ等の単なる手段を用いて簡単な方法で携帯電話ケース等の構造物に付着することにより、製造コスト及び工程コストを低減することができる。

また、柔軟性基板に無接点電力受信装置が具現されるため、曲面状を有する電子機器にも簡単に付着されることができる。これにより、無接点電力伝送装置の適用において融通性が増加する。

本発明の一実施形態によると、一つの柔軟性基板にコイルユニット３１０と回路ユニット３２０とを全て具現することができる。これにより、上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とを連結する工程を別に設けなくても、当該コイルユニット３１０と当該回路ユニット３２０とが全て備えられた無接点電力受信装置１を提供することができる。

上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とは、第１の接触パッド３１５及び第２の接触パッド３１７によって連結されることができる。これに限定されず、平面コイルの中心部に連結端子が形成される場合、当該中心部に形成された第３の接触パッド３１３を介して第２の接触パッド３１７に連結される方式で、上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とが電気的に連結されることができる。

本発明の一実施形態によると、上記回路ユニット３２０には、第１及び第２の外部連結端子３２１、３２３が形成されることができる。これにより、上記コイルユニット３１０から受信された電力は、上記回路ユニット３２０を経て処理された後、上記第１及び第２の露出パッド３２１、３２３を介してバッテリー（図示せず）に連結されることができる。

本発明の一実施形態による無接点電力受信装置３００は、柔軟性基板に上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とが一体的に形成されることができる。これにより、上記無接点電力受信装置３００をケースに付着又は搭載する工程のみで簡単に当該無接点電力受信装置３００を電子機器１の内部に具現することができる。

本発明の一実施形態によると、上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とを連結する工程を別に設ける必要なく、一体的に形成された当該コイルユニット３１０と当該回路ユニット３２０とを柔軟性基板に搭載するだけでも良いため、電子機器の製造過程が簡単になる。また、上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とが予め加工及び連結されて柔軟性基板に形成された状態で提供されるため、製品の移動及び運搬が便利になり製品の精度が高くなる。

図４は、図３のコイルユニット３１０を示す部分（Ｃ）の分解斜視図である。

図４を参照すると、無接点電力受信装置のコイルユニット３１０は、コイル部１１０と磁性部１２０とを含んでなることができる。

上記コイル部１１０は、基板１１２と、当該基板１１２上に形成されるコイルパターン１１５と、を含んでなることができる。

本実施形態によるコイル部１１０の基板１１２は、薄膜基板であって、例えば、柔軟性基板であることができる。また、本発明の一実施形態によると、上記コイル部１１０が搭載される柔軟性基板に上記回路ユニット３２０が共に搭載されることができる。上記回路ユニット３２０と上記コイルユニット３１０とが一体的に柔軟性基板に搭載されて提供されることができる。

上記コイルパターン１１５は、上記基板１１２の少なくとも一面に配線パターン状に形成されることができる。本実施形態によるコイルパターン１１５は、上記基板１１２の平面上に渦状に形成され、その両端には当該コイルパターン１１５を外部と電気的に連結するための接触パッド１１８が形成される。

図４の実施形態には、コイルパターン１１５の平面コイルの両端に二つの第１及び第２の接触パッドが形成されることが示されているが、これに限定されず、当該第１及び第２の接触パッドの一方が他方を横切るように形成されて、当該第１及び第２の接触パッドが当該コイルパターン１１５の同一側面に引き出されるようにすることができる。

ここで、図４に示されるコイル部１１０では、上記基板１１２の下面に形成されたコイルパターン１１５と接触パッド１１８とが透けて見える。また、上記接触パッド１１８は、配線パターンを介して上記回路ユニット３２０に連結されることができる。

本実施形態によるコイルパターン１１５は、並んで配置される多数のコイルストランド１１５ａ〜１１５ｅを含む。この際、多数のコイルストランド１１５ａ〜１１５ｅは、いずれも同じ接触パッド１１８に電気的に連結される。これにより、それぞれの上記コイルストランド１１５ａ〜１１５ｅは、並列に連結されて一つのコイルパターン１１５を形成するようになる。

本実施形態では、基板１１２の一面に５個のコイルストランド１１５ａ〜１１５ｅからなるコイルパターン１１５が形成されることを例に挙げている。この場合、上記コイルパターン１１５のそれぞれのコイルストランド１１５ａ〜１１５ｅは、一定の間隔をおいて並んで配置される。

本実施形態では、上記コイルパターン１１５が全体的に四角形の渦状に形成されることを例に挙げているが、本発明は、これに限定されず、円形の渦状又は多角形の渦状等の様々な形状への応用が可能である。

このようなコイルパターン１１５の上部には、必要に応じて、当該コイルパターン１１５を外部から保護するための絶縁保護層（例えば、樹脂絶縁層等、図示せず）が形成されることができる。

上記磁性部１２０は、板状（又はシート状）であり、上記コイル部１１０の一面に配置されて固着される。上記磁性部１２０は、上記コイルパターン１１５によって発生する磁場の磁路を効率的に形成するために備えられる。このため、上記磁性部１２０は、磁路が容易に形成されることができる材質からなり、具体的には、フェライトシート（ｆｅｒｒｉｔｅ ｓｈｅｅｔ）が用いられることができる。

しかしながら、本実施形態による磁性部１２０は、上述した構成に限定されず、コイル部１１０の一面にフェライト粉や磁性体の溶液を塗布して形成される等の多様な応用が可能である。

なお、図示されてはいないが、上記磁性部１２０の外部面には、電磁波や漏洩磁束を遮蔽するために、必要に応じて金属シートをさらに加えることもできる。上記金属シートは、アルミニウム等からなるが、これに限定されるものではない。

また、本実施形態による無接点電力受信装置３００のコイルユニット３１０のコイル部１１０と磁性部１２０との固着のために、当該コイル部１１０と当該磁性部１２０との間に接着部１４０が介在されることができる。

上記接着部１４０は、上記基板１１２と上記磁性部１２０との間に配置され、当該磁性部１２０と上記コイル部１１０とを接合させる。このような接着部１４０は、接着シートや接着テープからなることができ、上記基板１１２又は上記磁性部１２０の表面に接着剤や接着性樹脂を塗布して形成されることもできる。この際、上記接着部１４０にフェライト粉を含有させることで、当該接着部１４０が上記磁性部と共に磁性を有するように構成することもできる。

本発明の一実施形態によると、上記コイル部１１０が形成された柔軟性基板に上記回路ユニット３２０が形成されることができる。即ち、無接点電力受信のための回路が上記コイル部１１０が形成された柔軟性基板と共に具現されて、当該柔軟性基板に上記回路ユニット３２０と上記コイルユニット３１０とが形成されることができる。上記回路ユニット３２０は、上記電子機器１０のバッテリー１２及び上記コイルユニット３１０と電気的に連結されることができる。

本発明の一実施形態によると、上記第１及び第２の露出パッド３２１、３２３を介して上記電子機器１０のバッテリー１２と無接点電力受信装置とが電気的に連結され、上記第１及び第２の接触パッド３１５、３１７を介して上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とが電気的に連結されることができる。

本発明による第１及び第２の露出パッド３２１、３２３並びに第１、第２及び第３の接触パッド３１５、３１７、３１３は、多様な方式で形成されることができる。例えば、別途の電線を利用して上記第１及び第２の露出パッド３２１、３２３を電気的に連結することができる。上記第１及び第２の接触パッド３１５、３１７は、柔軟性基板に配線パターンを形成してコイルユニットと回路ユニットとを連結することができる。

また、上記第２の接触パッド３１７と上記第３の接触パッド３１３とは、コイルパターンの上に形成された配線パターンを介して連結されることができる。この場合、上記コイルパターンの表面上に絶縁保護層を形成し、当該絶縁保護層の上部に配線パターンを形成することができる。また、上記配線パターンを保護するために、当該配線パターンの上部に保護層をさらに形成することができる。これにより、上記第３の接触パッド３１３は、上記コイルパターンを横切って上記第２の接触パッド３１７に連結されることができる。

このように、本実施形態による無接点電力受信装置３００では、従来のようにワイヤ状のコイルを用いることなく、薄い柔軟性基板１１２上にコイルパターン１１５を形成して用いるため、上記コイル部１１０の厚さを非常に薄く形成することが可能となる。

また、本実施形態によるコイル部１１０は、並列に連結される多数のコイルストランド１１５ａ〜１１５ｅによって一つのコイルパターン１１５が形成される。これにより、本実施形態によるコイルパターン１１５は、上記基板１１２上にパターン状に形成されるが、多数の電線を捻って形成された撚線状のコイル（例えば、リッツ線（Ｌｉｔｚ ｗｉｒｅ）等）を用いる効果を有することができる。

このような撚線状のコイルを用いる場合、低周波数において渦電流（ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ）及び表皮効果（ｓｋｉｎ ｅｆｆｅｃｔ）等による損失（例えば、交流抵抗値等）を最小化することができる。

このように、本実施形態による無接点電力受信装置３００のコイルユニットでは、コイルパターン１１５を撚線状に形成しても、上記コイル部１１０の厚さを最小化（例えば、０．１ｍｍ以下）することができるため、当該無接点電力受信装置３００の全体的な厚さを減らすことができる。

上述した無接点電力受信装置３００の構成は、上記充電装置２０に備えられる無接点電力送信装置１００にも同様に適用されることができる。したがって、上記無接点電力送信装置１００に関する詳細な説明は省略する。

一方、上記無接点電力受信装置３００が小さく形成される場合、それに合わせて上記コイル部１１０のサイズも小さく形成されるべきであり、これにより、上記コイルストランド１１５ａ〜１１５ｅのそれぞれの線幅もより細く形成されるべきである。

しかしながら、上記コイルストランド１１５ａ〜１１５ｅの線幅を細くし過ぎると、却って、上記コイルパターン１１５の抵抗値（即ち、損失）は高くなり、適正なインダクタンス値が示されないという問題がある。

したがって、上記無接点電力受信装置３００の小サイズによって最小限の線幅を確保することが困難である場合は、後述する第２の実施形態によるコイル部１１０を用いることができる。

後述する実施形態による無接点電力伝送装置は、前述した実施形態の無接点電力伝送装置のコイルユニット（図４の３１０）と同様の構造を有し、但し、コイル部１１０の構造のみが相違している。

例えば、図４及び図５の実施形態には、正方形のコイルパターン１１５と、当該コイルパターン１１５に隣接する接触パッド１１８と、を含むコイル部が示されているが、図３、図７及び図８の実施形態に示されるように、長方形のコイルパターン３１１と、当該コイルパターン３１１と回路ユニット３２０との間に配置される第１及び第２の接触パッド３１５、３１７と、当該コイルパターン３１１の内部に形成されて第２の接触パッド３１７に連結される第３の接触パッド３１３と、を含むコイル部を形成することもできる。

したがって、以下では、同一の構成要素に対しては同一の図面符号を付して示し、詳細な説明は省略し、コイル部１１０の構造を中心により詳細に説明する。

図５及び図６を参照すると、本実施形態によるコイル部は、前述した実施形態のように、柔軟性基板１１２と、当該柔軟性基板１１２上に形成されるコイルパターン１１５と、を含んでなることができる。

上記コイルパターン１１５は、上記柔軟性基板１１２の両面に配線パターン状に形成され、当該コイルパターン１１５の両端には、外部との電気的な連結のための接触パッド１１８が形成されることができる。

上記柔軟性基板１１２の両面にそれぞれ形成されるコイルストランド１１５ａ、１１５ｂは、相互に対応する位置（即ち、基板を媒介として投影される位置）に形成されることができる。また、上記柔軟性基板１１２の両面にそれぞれ形成されるコイルストランド１１５ａ、１１５ｂは、一つのストランド又は多数のストランドからなることができる。

このようなそれぞれのコイルストランド１１５ａ、１１５ｂは、両端が電気的に連結されて全体的に並列回路を構成する。このため、上記コイルストランド１１５ａ、１１５ｂの両端が配置される部分には、上記柔軟性基板１１２の両面にそれぞれ形成されるコイルストランド１１５ａと１１５ｂとを電気的に連結するための導電性ビア１１９が形成されることができる。

また、上記導電性ビア１１９の一端には、外部との電気的な連結のための接触パッド１１８が形成されることができる。

なお、本実施形態によるコイル部１１０では、上記柔軟性基板１１２の一面に形成可能なコイルストランド１１５ａ、１１５ｂの個数を当該柔軟性基板１１２のサイズ、即ち、電子機器（又は無接点電力受信装置）のサイズに応じて設定することができる。

即ち、上記柔軟性基板１１２のサイズが大きくなると、当該柔軟性基板１１２の一面には多数のコイルストランドが形成され、上記柔軟性基板１１２のサイズが小さくなると、当該柔軟性基板１１２の一面には本実施形態のように一つのコイルストランド１１５ａ又は１１５ｂのみが形成される。

本実施形態では、３０ｍｍ×４０ｍｍのサイズの柔軟性基板１１２上にコイルパターン１１５が１５回巻線され、幅ｄ０．５ｍｍ×厚さｔ３６μｍのコイルストランド１１５ａ、１１５ｂを備えるコイル部１１０を例に挙げている。このような構成から、本実施形態によるコイル部１１０は、１２５ｋＨの周波数においてインダクタンスが１４μＨ以上、抵抗値が０．９８Ω以下の特性を有する。

ここで、上記コイルストランド１１５ａ、１１５ｂの幅や厚さを上述した数値より小さくすると、抵抗値は大きくなり、インダクタンスは必要な数値（例えば、１４μＨ）より低くなる。これに対し、上記コイルストランド１１５ａ、１１５ｂの幅を０．５ｍｍより広くすると、当該コイルパターン１１５の特性は良くなるが、柔軟性基板１１２のサイズによって、当該柔軟性基板１１２上に上記コイルストランド１１５ａ、１１５ｂを１５回巻線することが困難になる。

このため、本実施形態では、上記柔軟性基板１１２の両面にそれぞれ一つのコイルストランド１１５ａ、１１５ｂのみを形成する場合を例に挙げている。このようなコイル部１１０の構成は、電子機器（図１の１０）等において５Ｗ程度の電力を無線、即ち、無接点で獲得するために導き出されたものである。したがって、伝送電力が変わるか又は電子機器（又は無接点電力受信装置）のサイズが変わると、コイル部１１０の構成は、変わった構成要素に応じて変わることができる。

一方、本実施形態では、上記柔軟性基板１１２の両面にそれぞれ形成されるコイルストランド１１５ａ、１１５ｂが、相互に対応する位置（即ち、垂直方向に対向する位置）に形成される場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、上記柔軟性基板１１２の両面にそれぞれ形成されるコイルストランド１１５ａ、１１５ｂが、相互に対応する位置ではなく、ずれるように形成される等、必要に応じて多様な応用が可能である。

図７及び図８には、本発明の多様な実施形態による無接点電力受信装置とアンテナとを含む電子機器１が示されている。

本発明の一実施形態による電子機器１は、本発明の一実施形態による無接点電力受信装置３００と、内部に当該無接点電力伝送装置３００を収容するケース４００と、を含む。

上述した実施形態による無接点電力受信装置３００は、柔軟性基板にフィルム状に具現されるため、超スリム化が可能になる。また、上記ケース４００に両面テープ、接着剤等の単なる手段を用いて簡単な方法で付着されることができる。

また、本発明の実施形態によると、上記無接点電力受信装置３００が柔軟性フィルム状に具現されるため、曲面状を有する電子機器１にも容易に付着されることができる長所を有する。

上記電子機器１には、上記無接点電力受信装置３００と各種のアンテナとが共に収容される場合、使用周波数に応じて相互干渉効果が生じることがある。

特に、無接点電力伝送の場合、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの低周波帯域で電力の伝送がなされる。そして、低周波帯域のアンテナのように使用周波数が低い場合、その位置に応じて相互干渉効果が生じることがある。

上記電子機器１の小型化に伴い、当該電子機器１の内部は、空間の配置に多くの制約を受け、特に、無接点電力受信装置と低周波アンテナとの干渉を防止するためには、当該無接点電力受信装置と当該低周波アンテナとの間の空間の配置に制約を受けるようになる。

図７（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本発明の一実施形態による電子機器１は、上記無接点電力受信装置３００と、当該無接点電力受信装置３００のコイルパターンを取り囲むように形成されたアンテナパターン２０１を含むアンテナモジュール２００と、を含むことができる。

本発明の一実施形態による無接点電力受信装置３００は、上記コイルユニット３１０と上記回路ユニット３２０とを含む。

また、本発明の一実施形態によるアンテナモジュール２００は、上記アンテナパターン２０１と、当該アンテナパターン２０１とそれに対応する回路基板とに連結される一つ以上の連結端子２０３と、を含む。

図７（ａ）のＤ−Ｄ'線に沿う断面を示す図７（ｂ）を参照すると、上記アンテナモジュール２００のアンテナパターン２０１は、上記無接点電力受信装置３００のコイルユニット３０１のコイルパターン３１１を取り囲むように形成されることができる。これにより、上記アンテナパターン２０１と上記コイルパターン３１１との干渉を防止することができる。

本発明の一実施形態によると、上記アンテナモジュール２００は、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）アンテナ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）アンテナ、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）アンテナ及びＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）アンテナからなる群から選択されるいずれか一つであることができるが、これに限定されず、多様な種類のアンテナが適用されることができる。

本発明によるコイルパターンでは、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ帯域の周波数を用いるため、本発明の実施形態によるコイルパターン及びアンテナパターンの配置は、１０ｋＨｚ〜５GＭＨｚ帯域の周波数を用いるＮＦＣアンテナ、ＲＦＩＤアンテナに適用される場合、周波数受信効率及び正確度を高めることができる。

上記のようにアンテナパターンがコイルパターンを取り囲むように形成されるため、１２５ｋＨｚ帯域を無接点電力伝送周波数として用いる場合にも、１３．５６ＭＨｚ帯域の周波数を用いるＮＦＣ又はＲＦＩＤアンテナ等の低周波アンテナを上記無接点電力受信装置と共に具現することができる。

本発明の一実施形態によると、上記アンテナモジュール２００は、上記無接点電力受信装置３００の上又は下に配置され、当該無接点電力受信装置３００と同様に上記ケース４００に付着される方式で搭載されることができる。

図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、本発明の他の実施形態によると、アンテナモジュール２００'が内装された外部ケース４０１が設けられることができる。また、上記外部ケース４０１に無接点電力受信装置３００'が付着されることができる。

本発明の一実施形態によると、上記アンテナモジュール２００'は、上記外部ケース４０１にインサートモールドされたインモールドアンテナ（ＩＭＡ；Ｉｎ−Ｍｏｌｄ Ａｎｔｅｎｎａ）であることができる。この場合、上記アンテナモジュール２００'が上記外部ケース４０１内に埋め込まれることにより上記電子機器１の内部空間を最大化することができ、上記無接点電力受信装置３００'を外部に付着することにより簡単な方式で上記電子機器１を組み立てることができる。

本発明の一実施形態によると、無接点電力受信装置と低周波帯域のアンテナとをケースに一体化することができるため、アンテナの空間問題を容易に解決することができる。これにより、電子機器のスリム化が可能になる。

図８（ａ）のＤ−Ｄ'線に沿う断面を示す図８（ｂ）を参照すると、上記アンテナモジュール２００'のアンテナパターン２１１は、上記無接点電力受信装置３００のコイルパターン３１１を取り囲むように形成されることができる。これにより、上記アンテナモジュール２００'と無接点電力受信装置３００'との干渉を最小化することができる。

本発明の一実施形態によると、上記ケース４００、４０１は、上記電子機器１の外部ケースフレーム又はバッテリーケースフレームであることができる。したがって、上記無接点電力受信装置３００、３００'及び上記アンテナモジュール２００、２００'を外部ケースフレーム又はバッテリーケースフレームに付着又はインサートモールドする場合、当該無接点電力受信装置及び当該アンテナモジュールが内部に搭載された電子機器を提供することができる。

本発明による無接点電力受信装置及びこれを備える電子機器は、上述した実施形態に限定されず、多様な応用が可能である。例えば、上述した実施形態では、コイル部の接触パッドが、磁性部に対向しない面に露出される場合を例に挙げたが、必要に応じて磁性部に対向する面に露出されるように形成することができる。この場合、連結部は、磁性部とコイル部との間に介在されることができる。

なお、上述した実施形態では、電子機器に採用される無接点電力受信装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、電力を充電して用いられる電子装置と電力を伝送する電力伝送装置すべてに幅広く適用されることができる。

１、１０ 電子機器
１１、２１、４００、４００' ケース
１２ バッテリー
２０ 充電装置
１００ 無接点電力送信装置
１１０ コイル部
１１２ 柔軟性基板
１１５ コイルパターン
１１５ａ〜１１５ｅ コイルストランド
１２０ 磁性部
１４０ 接着部
２００ アンテナモジュール
３００ 無接点電力受信装置
３１０ コイルユニット
３２０ 回路ユニット

Claims (23)

1. 柔軟性基板と、
   複数のコイルストランドが並列に連結される一つのコイルパターンが配線パターン状に形成されたコイル部を含み、前記柔軟性基板に形成される無接点電力伝送用コイルユニットと、
   前記柔軟性基板に形成され、前記コイルユニットと電気的に連結される無接点電力伝送用回路ユニットと
   を含む、無接点電力伝送装置。
2. 前記柔軟性基板は、フィルム型又は薄型の印刷回路基板である、請求項１に記載の無接点電力伝送装置。
3. 前記柔軟性基板は、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）型の軟性回路基板（ＦＰＣＢ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）又はＦＲ−４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ ４）型の印刷回路基板である、請求項１または２に記載の無接点電力伝送装置。
4. 前記コイルユニットは、内部に磁路が形成され、一面に前記コイルパターンが付着される板状の磁性部をさらに含む、請求項１から３の何れか１項に記載の無接点電力伝送装置。
5. 前記磁性部は、フェライトシート（ｆｅｒｒｉｔｅ ｓｈｅｅｔ）を含む、請求項４に記載の無接点電力伝送装置。
6. 前記磁性部と前記コイル部との間に介在されて当該磁性部と当該コイル部とを接着させる接着部をさらに含む、請求項４または５に記載の無接点電力伝送装置。
7. 前記コイル部に形成される前記コイルパターンは、前記複数のコイルストランドが並んで配置されている、請求項１から６の何れか１項に記載の無接点電力伝送装置。
8. 前記コイルユニットは、前記柔軟性基板の両面の少なくとも一面に前記コイルパターンが形成され、当該コイルパターンの両端には、前記回路ユニットとの電気的な連結のための接触パッドが形成される、請求項１から７の何れか１項に記載の無接点電力伝送装置。
9. 前記コイル部は、前記柔軟性基板の両面にそれぞれ同形状の前記複数のコイルストランドが形成される、請求項８に記載の無接点電力伝送装置。
10. 前記柔軟性基板は、前記複数のコイルストランドの各々の端が配置される各々の位置に導電性ビアが形成され、当該導電性ビアによって、当該柔軟性基板の両面に形成された当該複数のコイルストランドが電気的に連結される、請求項９に記載の無接点電力伝送装置。
11. 前記コイル部は、前記柔軟性基板が３０ｍｍ×４０ｍｍのサイズに形成され、前記コイルパターンが当該柔軟性基板の上に１５回巻線される、請求項９または１０に記載の無接点電力伝送装置。
12. 前記コイル部は、前記複数のコイルストランドの各々の幅が０．５ｍｍ以上、厚さが３６μｍ以上に形成される、請求項１１に記載の無接点電力伝送装置。
13. 前記コイル部は、１２５ｋＨの周波数において、インダクタンスが１４μＨ以上、抵抗が０．９８Ω以下である、請求項１１または１２に記載の無接点電力伝送装置。
14. 前記回路ユニットは、バッテリーとの電気的な連結のための露出パッドが形成される、請求項１から１３の何れか１項に記載の無接点電力伝送装置。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の無接点電力伝送装置と、
    内部に前記無接点電力伝送装置を収容するケースと
    を含む、電子機器。
16. 前記無接点電力伝送装置は、前記ケースの内部に直接付着されるか又は近接して配置される、請求項１５に記載の電子機器。
17. 前記無接点電力伝送装置は、接着剤又は両面テープを用いて前記ケースの内部に付着される、請求項１５に記載の電子機器。
18. 前記無接点電力伝送装置の前記コイルパターンを取り囲むアンテナパターンを含むアンテナモジュールをさらに含む、請求項１５から１７の何れか１項に記載の電子機器。
19. 前記アンテナモジュールは、前記無接点電力伝送装置と共に前記ケースに付着される、請求項１８に記載の電子機器。
20. 前記アンテナモジュールは、前記ケースの内部にモールドされたインモールドアンテナ（ＩＭＡ；Ｉｎ−Ｍｏｌｄ Ａｎｔｅｎｎａ）である、請求項１８または１９に記載の電子機器。
21. 前記無接点電力伝送装置は、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ帯域の周波数を用い、前記アンテナモジュールは、１０ｋＨｚ〜５ＧＨｚ帯域の周波数を用いる、請求項１８から２０の何れか１項に記載の電子機器。
22. 前記ケースは、電子機器の外部ケースフレーム又はバッテリーケースフレームである、請求項１５から２１の何れか１項に記載の電子機器。
23. 前記無接点電力伝送装置から発生する電力を貯蔵するバッテリーをさらに含む、請求項１５から２２の何れか１項に記載の電子機器。

Images