KR101393979B1 - Wireless power transmitter, wireless power receiver, wireless power device and method for manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선으로 전력을 중계하는 무선 전력 장치는 도전 비아를 갖는 절연체와 상기 절연체의 상면에 위치하는 상측 도전 패턴과 상기 절연체의 하면에 위치하는 하측 도전 패턴을 포함하고, 상기 상측 도전 패턴 및 상기 하측 도전 패턴이 상기 도전 비아를 통해 연결되어 코일로 형성된 것을 특징으로 한다.A wireless power device for wirelessly relaying power according to an embodiment of the present invention includes an insulator having a conductive via, an upper conductive pattern positioned on an upper surface of the insulator, and a lower conductive pattern positioned on a lower surface of the insulator, The upper conductive pattern and the lower conductive pattern are connected to each other via the conductive vias to form a coil.

Description

무선전력 송신장치, 무선전력 수신장치, 무선 전력 장치 및 그의 제조 방법{WIRELESS POWER TRANSMITTER, WIRELESS POWER RECEIVER, WIRELESS POWER DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wireless power transmitting apparatus, a wireless power receiving apparatus, a wireless power apparatus, and a method of manufacturing the same. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002]

본 발명은 무선전력 전송 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 공진 또는 전자기 유도를 이용하여 전력 전송을 수행하는 무선전력 전송 기술에 관한 것이다.The present invention relates to wireless power transmission techniques. More particularly, to a wireless power transmission technique for performing power transmission using resonance or electromagnetic induction.

무선으로 전기 에너지를 원하는 기기로 전달하는 무선전력전송 기술(wireless power transmission 또는 wireless energy transfer)은 이미 1800년대에 전자기유도 원리를 이용한 전기 모터나 변압기가 사용되기 시작했고, 그 후로는 라디오파나 레이저와 같은 전자파를 방사해서 전기에너지를 전송하는 방법도 시도 되었다. 우리가 흔히 사용하는 전동칫솔이나 일부 무선면도기도 실상은 전자기유도 원리로 충전된다. 전자기 유도는 도체의 주변에서 자기장을 변화시켰을 때 전압이 유도되어 전류가 흐르는 현상을 말한다. 전자기 유도 방식은 소형 기기를 중심으로 상용화가 빠르게 진행되고 있으나, 전력의 전송 거리가 짧은 문제가 있다.In the 1800s, electric motors and transformers using electromagnetic induction principles began to be used, and then radio waves and lasers were used to transmit the electric energy to the desired devices wirelessly. A method of transmitting electrical energy by radiating the same electromagnetic wave has also been attempted. Our electric toothbrushes and some wireless shavers are actually charged with electromagnetic induction. Electromagnetic induction is a phenomenon in which a voltage is induced and a current flows when a magnetic field is changed around a conductor. The electromagnetic induction method is rapidly commercialized mainly in small-sized devices, but there is a problem in that the transmission distance of electric power is short.

현재까지 무선 방식에 의한 에너지 전달 방식은 전자기 유도 이외에 공진 및 단파장 무선 주파수를 이용한 원거리 송신 기술 등이 있다.Up to now, the energy transmission method using a wireless method includes a resonance method in addition to electromagnetic induction and a remote transmission technique using a short wavelength radio frequency.

그러나, 무선전력 수신장치가 장착된 전자기기가 놓여있는 위치에 따라 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 효율이 떨어지는 문제가 있었다.However, there is a problem that the power transmission efficiency between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus is inferior depending on the position where the electronic apparatus equipped with the wireless power reception apparatus is placed.

본 발명은 이중 구조의 도전 패턴을 이용하여 수평 방향의 자기장을 발생시켜 무선전력 수신장치가 장착된 전자기기의 자유도를 향상시킬 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for generating a magnetic field in a horizontal direction by using a conductive pattern having a dual structure to improve the degree of freedom of an electronic apparatus equipped with the wireless power receiving apparatus.

본 발명은 하측 도전 패턴 및 상측 도전 패턴을 이용하여, 무선전력 수신장치가 장착된 전자기기에 안정적으로 전력을 전달할 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for stably transmitting power to an electronic apparatus equipped with a wireless power receiving apparatus using a lower conductive pattern and an upper conductive pattern.

본 발명은 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 효율을 향상시키기 위한 방법의 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for improving power transmission efficiency between a wireless power transmission apparatus and a wireless power reception apparatus.

본 발명은 자성 기판 상면에 코일부를 직접 배치시켜 무선전력 수신장치의 제조 공정을 단순화 시킨 방법의 제공을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a method of simplifying a manufacturing process of a wireless power receiving apparatus by directly arranging a coil portion on a magnetic substrate.

본 발명의 일 실시 예에 따른 무선으로 전력을 중계하는 무선 전력 장치는 도전 비아를 갖는 절연체와 상기 절연체의 상면에 위치하는 상측 도전 패턴과 상기 절연체의 하면에 위치하는 하측 도전 패턴을 포함하고, 상기 상측 도전 패턴 및 상기 하측 도전 패턴이 상기 도전 비아를 통해 연결되어 코일로 형성된 것을 특징으로 한다.A wireless power device for wirelessly relaying power according to an embodiment of the present invention includes an insulator having a conductive via, an upper conductive pattern positioned on an upper surface of the insulator, and a lower conductive pattern positioned on a lower surface of the insulator, The upper conductive pattern and the lower conductive pattern are connected to each other via the conductive vias to form a coil.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 무선 전력 장치의 제조 방법은 자성기판 상에 도전체를 적층하는 단계와 상기 적층된 도전체를 통해 하측 도전 패턴을 형성하는 단계와 상기 형성된 복수의 하측 도전 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계와 상기 형성된 절연층의 상면 중 상기 하측 도전 패턴에 대응하는 위치에 비아 홀을 형성하는 단계와 상기 절연체의 상면 및 상기 형성된 비아 홀에 금속층을 충진하는 단계 및 상기 충진된 금속층을 이용하여 상측 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a wireless power device, including: laminating a conductor on a magnetic substrate; forming a lower conductive pattern through the laminated conductor; Forming a via hole at a position corresponding to the lower conductive pattern on the upper surface of the formed insulating layer; filling the upper surface of the insulator with a metal layer in the via hole; And forming an upper conductive pattern using the metal layer.

본 발명의 실시 예에 따르면, 무선전력 수신장치가 장착된 전자기기의 위치 및 방향에 상관없이 무선전력 송신장치와 무선전력 수신장치 간 전력 전송 효율을 크게 향상시킬 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the power transmission efficiency between the wireless power transmission apparatus and the wireless power reception apparatus can be greatly improved regardless of the position and direction of the electronic apparatus in which the wireless power reception apparatus is mounted.

본 발명의 실시 예에 따르면, 자성 기판 상에 복수의 하측 도전 패턴을 배치하여, 무선전력 수신장치의 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to simplify the manufacturing process of the wireless power receiving device by disposing a plurality of lower conductive patterns on the magnetic substrate.

한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.Meanwhile, various other effects will be directly or implicitly disclosed in the detailed description according to the embodiment of the present invention to be described later.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력 공급 장치(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 평면도 및 분해 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 주위에 형성되는 자기장의 방향을 설명하기 위한 도면이다.
다음으로, 도 9 내지 도 19에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil 210 according to an embodiment of the present invention.
3 is an equivalent circuit diagram of a power supply 100 and a wireless power transmission apparatus 200, according to an embodiment of the present invention.
4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a wireless power device 1000 in accordance with an embodiment of the present invention.
6 is a top view and exploded top view of a wireless power device 1000 in accordance with an embodiment of the invention.
7 is a cross-sectional view of a wireless power device 1000 in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining the direction of a magnetic field formed around a wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention.
9 to 19 are views for explaining a method of manufacturing the wireless power apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be easily understood by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 무선전력 전송 시스템은 전력 공급 장치(100), 무선전력 송신장치(200), 무선전력 수신장치(300), 부하(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless power transmission system may include a power supply 100, a wireless power transmission device 200, a wireless power reception device 300, and a load 400.

일 실시 예에서 전력 공급 장치(100)는 무선전력 송신장치(200)에 포함될 수 있다.In one embodiment, the power supply 100 may be included in the wireless power transmission device 200.

무선전력 송신장치(200)는 송신 유도 코일(210) 및 송신 공진 코일(220)을 포함할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 200 may include a transmission induction coil 210 and a transmission resonance coil 220.

무선전력 수신장치(300)는 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320), 정류부(330), 부하(400)을 포함할 수 있다. The wireless power receiving apparatus 300 may include a receiving resonant coil 310, a receiving induction coil 320, a rectifying unit 330, and a load 400.

전력 공급 장치(100)의 양단은 송신 유도 코일(210)의 양단과 연결된다.Both ends of the power supply device 100 are connected to both ends of the transmission induction coil 210.

송신 공진 코일(220)은 송신 유도 코일(210)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다.The transmission resonant coil 220 may be disposed at a certain distance from the transmission induction coil 210.

수신 공진 코일(310)은 수신 유도 코일(320)과 일정한 거리를 두고 배치될 수 있다. The reception resonant coil 310 may be disposed at a certain distance from the reception induction coil 320. [

수신 유도 코일(320)의 양단은 정류부(330)의 양단과 연결되고, 부하(400)는 정류부(330)의 양단에 연결된다. 일 실시 예에서 부하(400)는 무선전력 수신장치(300)에 포함될 수 있다.Both ends of the reception induction coil 320 are connected to both ends of the rectification part 330 and the load 400 is connected to both ends of the rectification part 330. In one embodiment, the load 400 may be included in the wireless power receiving device 300.

전력 공급 장치(100)에서 생성된 전력은 무선전력 송신장치(200)로 전달되고, 무선전력 송신장치(200)로 전달된 전력은 공진 현상에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진을 이루는 즉, 공진 주파수 값이 동일한 무선전력 수신장치(300)로 전달된다. The power generated by the power supply apparatus 100 is transmitted to the wireless power transmission apparatus 200 and the power transmitted to the wireless power transmission apparatus 200 is resonated with the wireless power transmission apparatus 200 And transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 having the same resonance frequency value.

이하에서는 보다 구체적으로 전력전송 과정을 설명한다.More specifically, the power transmission process will be described below.

전력 공급 장치(100)는 소정 주파수를 갖는 교류 전력을 생성하여 무선전력 송신장치(200)에 전달한다.The power supply apparatus 100 generates and transmits AC power having a predetermined frequency to the wireless power transmission apparatus 200.

송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 유도 결합되어 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)는 전력 공급 장치(100)로부터 공급받은 전력에 의해 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격 되어 있는 송신 공진 코일(220)에도 교류 전류가 유도된다. The transmission induction coil 210 and the transmission resonance coil 220 are inductively coupled. That is, when the alternating current flows by the electric power supplied from the power supply device 100, the transmission induction coil 210 induces an alternating current also in the transmission resonance coil 220 which is physically separated by the electromagnetic induction.

그 후, 송신 공진 코일(220)로 전달된 전력은 공진에 의해 무선전력 송신장치(200)와 공진 회로를 이루는 무선전력 수신장치(300)로 전달된다. Thereafter, the power transmitted to the transmission resonant coil 220 is transmitted to the wireless power receiving apparatus 300 which forms a resonant circuit with the wireless power transmitting apparatus 200 by resonance.

임피던스가 매칭된 2개의 LC 회로 사이는 공진에 의해 전력이 전송될 수 있다. 이와 같은 공진에 의한 전력 전송은 전자기 유도에 의한 전력 전송보다 더 먼 거리까지 더 높은 효율로 전력 전달이 가능하게 한다.Power can be transmitted by resonance between two LC circuits whose impedance is matched. Such resonance-based power transmission enables power transmission to be carried out farther than the power transmission by electromagnetic induction with higher efficiency.

수신 공진 코일(310)은 송신 공진 코일(220)로부터 공진에 의해 전력을 수신한다. 수신된 전력으로 인해 수신 공진 코일(310)에는 교류 전류가 흐른다. 수신 공진 코일(310)로 전달된 전력은 전자기 유도에 의해 수신 공진 코일(310)과 유도 결합된 수신 유도 코일(320)로 전달된다. 수신 유도 코일(320)로 전달된 전력은 정류부(330)를 통해 정류되어 부하(400)로 전달된다.The reception resonance coil 310 receives power from the transmission resonance coil 220 by resonance. An AC current flows in the reception resonant coil 310 due to the received power. The power transmitted to the reception resonance coil 310 is transmitted to the reception induction coil 320 inductively coupled to the reception resonance coil 310 by electromagnetic induction. The power transmitted to the reception induction coil 320 is rectified through the rectifying part 330 and transferred to the load 400.

무선전력 송신장치(200)의 송신 공진 코일(220)은 자기장을 통해 무선전력 수신장치(300)의 수신 공진 코일(310)에 전력을 전송할 수 있다. The transmitting resonant coil 220 of the wireless power transmitting apparatus 200 can transmit power to the receiving resonant coil 310 of the wireless power receiving apparatus 300 through a magnetic field.

구체적으로, 송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)은 공진 주파수에서 동작하도록 공진 결합되어 있다. Specifically, the transmitting resonant coil 220 and the receiving resonant coil 310 are resonantly coupled to operate at a resonant frequency.

송신 공진 코일(220)과 수신 공진 코일(310)의 공진 결합으로 인해, 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 전력 전송 효율은 크게 향상될 수 있다.The power transmission efficiency between the wireless power transmission apparatus 200 and the wireless power reception apparatus 300 can be greatly improved due to the resonance coupling between the transmission resonance coil 220 and the reception resonance coil 310.

무선전력 전송에서 품질 지수(Quality Factor)와 결합계수(Coupling Coefficient)는 중요한 의미를 갖는다. 즉, 전력 전송 효율은 품질 지수 및 결합계수가 큰 값을 가질수록 향상될 수 있다.In wireless power transmission, quality factor and coupling coefficient have important meaning. That is, the power transmission efficiency can be improved as the quality index and coupling coefficient have larger values.

품질 지수(Quality Factor)는 무선전력 송신장치 또는 무선전력 수신장치 부근에 축척할 수 있는 에너지의 지표를 의미할 수 있다.The Quality Factor may refer to an index of energy that can be scaled in the vicinity of a wireless power transmission device or a wireless power receiving device.

품질 지수(Quality Factor)는 동작 주파수(w), 코일의 형상, 치수, 소재 등에 따라 달라질 수 있다. 수식으로는 Q=w*L/R로 표현될 수 있다. L은 코일의 인덕턴스이고, R은 코일자체에서 발생하는 전력손실의 양에 해당하는 저항을 의미한다.The quality factor may vary depending on the operating frequency (w), the shape of the coil, the dimensions, and the material. The formula can be expressed as Q = w * L / R. L is the inductance of the coil, and R is the resistance corresponding to the amount of power loss occurring in the coil itself.

품질 지수(Quality Factor)는 0에서 무한대의 값을 가질 수 있다.The Quality Factor can have a value from zero to infinity.

결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일 간 자기적 결합의 정도를 의미하는 것으로 0에서 1의 범위를 갖는다.Coupling coefficient means the degree of magnetic coupling between the transmitting coil and the receiving coil, and ranges from 0 to 1.

결합계수(Coupling Coefficient)는 송신 측 코일과 수신 측 코일의 상대적인 위치나 거리 등에 따라 달라질 수 있다.The coupling coefficient may vary depending on the relative position or distance between the transmitting coil and the receiving coil.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 송신 유도 코일(210)의 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram of a transmission induction coil 210 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)와 캐패시터(C1)로 구성될 수 있으며, 이들에 의해 적절한 인덕턴스와 캐패시턴스 값을 갖는 회로를 구성하게 된다. As shown in FIG. 2, the transmission induction coil 210 may be formed of an inductor L1 and a capacitor C1, thereby constituting a circuit having an appropriate inductance and a capacitance value.

송신 유도 코일(210)은 인덕터(L1)의 양단이 캐패시터(C1)의 양단에 연결된 등가회로로 구성될 수 있다. 즉, 송신 유도 코일(210)은 인턱터(L1)와 캐패시터(C1)가 병렬로 연결된 등가회로로 구성될 수 있다.The transmission induction coil 210 may be constituted by an equivalent circuit in which both ends of the inductor L1 are connected to both ends of the capacitor C1. That is, the transmission induction coil 210 may be composed of an equivalent circuit in which the inductor L1 and the capacitor C1 are connected in parallel.

캐패시터(C1)는 가변 캐패시터일 수 있으며, 가변 캐패시터를 조절하여 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 송신 공진 코일(220), 수신 공진 코일(310), 수신 유도 코일(320)의 등가 회로도 도 2에 도시된 것과 동일할 수 있다.The capacitor C1 may be a variable capacitor, and an impedance matching may be performed by adjusting the variable capacitor. The equivalent circuits of the transmission resonant coil 220, the reception resonant coil 310, and the reception induction coil 320 may be the same as those shown in Fig.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 전력 공급 장치(100)와 무선전력 송신장치(200)의 등가 회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of a power supply 100 and a wireless power transmission apparatus 200, according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 송신 유도 코일(210)과 송신 공진 코일(220)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L1, L2)와 캐패시터(C1, C2)로 구성될 수 있다. 3, the transmission induction coil 210 and the transmission resonance coil 220 may include inductors L1 and L2 and capacitors C1 and C2 having a predetermined inductance value and a capacitance value, respectively.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 무선전력 수신장치(300)의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a wireless power receiving apparatus 300 according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 수신 공진 코일(310)과 수신 유도 코일(320)은 각각 소정 인덕턴스 값과 캐패시턴스 값을 갖는 인덕터(L3, L4)와 캐패시터(C3, C4)로 구성될 수 있다. 4, the reception resonant coil 310 and the reception induction coil 320 may include inductors L3 and L4 and capacitors C3 and C4 having a predetermined inductance value and a capacitance value, respectively.

정류부(330)는 다이오드(D1)와 정류 캐패시터(C5)로 구성될 수 있으며, 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 출력할 수 있다. The rectification unit 330 may include a diode D1 and a rectification capacitor C5, and may convert AC power into DC power and output the AC power.

정류부(330)는 정류기와 평활 회로를 포함할 수 있다. 정류기의 정류소자로서 실리콘 정류기가 사용될 수 있다. The rectification part 330 may include a rectifier and a smoothing circuit. A silicon rectifier may be used as the rectifier of the rectifier.

평활 회로는 정류 출력을 매끄럽게 하는 역할을 한다.The smoothing circuit smoothes the rectified output.

부하(400)는 직류 전력을 필요로 하는 임의의 충전지 또는 장치일 수 있다. 예를 들어, 부하(400)는 배터리를 의미할 수 있다.The load 400 may be any rechargeable battery or device requiring direct current power. For example, load 400 may refer to a battery.

무선전력 수신장치(300)는 휴대폰, 노트북, 마우스 등 전력이 필요한 전자기기에 장착될 수 있다.The wireless power receiving apparatus 300 may be mounted on an electronic apparatus requiring power such as a mobile phone, a notebook computer, and a mouse.

무선전력 송신장치(200)는 무선전력 수신장치(300)와 인밴드(In band) 통신을 이용하여 무선전력 수신장치(300)로 전달되는 전력을 조절할 수 있다.The wireless power transmission apparatus 200 can adjust power to be transmitted to the wireless power reception apparatus 300 using in-band communication with the wireless power reception apparatus 300.

인밴드(In band) 통신은 무선전력 전송에 사용되는 주파수를 갖는 신호를 이용하여 무선전력 송신장치(200)와 무선전력 수신장치(300)간 정보를 교환하는 통신을 의미할 수 있다. 무선전력 수신장치(300)는 스위칭 동작을 통해 무선전력 송신장치(200)에서 송신되는 전력을 수신하거나, 수신하지 않을 수 있다. 이에 따라, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력량을 검출하여 무선전력 수신장치(300)의 온 또는 오프 신호를 인식할 수 있다. In band communication may refer to a communication in which information is exchanged between a wireless power transmission apparatus 200 and a wireless power reception apparatus 300 using a signal having a frequency used for wireless power transmission. The wireless power receiving apparatus 300 may receive or not receive the power transmitted from the wireless power transmitting apparatus 200 through the switching operation. Accordingly, the wireless power transmission apparatus 200 can detect the amount of power consumed in the wireless power transmission apparatus 200 and recognize the ON or OFF signal of the wireless power reception apparatus 300. [

구체적으로, 무선전력 수신장치(300)는 저항과 스위치를 이용해 저항에서 흡수하는 전력량을 변화시켜 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력을 변경시킬 수 있다. 무선전력 송신장치(200)는 상기 소모되는 전력의 변화를 감지하여 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보를 획득할 수 있다. 스위치와 저항은 직렬로 연결될 수 있다. 일 실시 예에서 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보는 무선전력 수신장치(300)의 현재 충전량, 충전량 추이에 대한 정보를 포함할 수 있다.Specifically, the wireless power receiving apparatus 300 can change the power consumed in the wireless power transmitting apparatus 200 by changing the amount of power absorbed by the resistor using the resistor and the switch. The wireless power transmission apparatus 200 can detect the change in the consumed power and obtain the status information of the wireless power reception apparatus 300. [ The switch and resistor can be connected in series. In one embodiment, the status information of the wireless power receiving apparatus 300 may include information on a current charging amount and a charging amount change of the wireless power receiving apparatus 300.

더 구체적으로 설명하면, 스위치가 개방되면, 저항이 흡수하는 전력은 0이 되고, 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력도 감소한다. More specifically, when the switch is opened, the power absorbed by the resistor becomes zero, and the power consumed by the wireless power transmission apparatus 200 also decreases.

스위치가 단락되면, 저항이 흡수하는 전력은 0보다 크게 되고, 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력은 증가한다. 무선전력 수신장치는 이와 같은 동작을 반복하면, 무선전력 송신장치(200)는 무선전력 송신장치(200)에서 소모되는 전력을 검출하여 무선전력 수신장치(300)와 디지털 통신을 수행할 수 있다. If the switch is shorted, the power absorbed by the resistor is greater than zero, and the power consumed by the wireless power transmission apparatus 200 increases. When the wireless power receiving apparatus repeats the above operation, the wireless power transmitting apparatus 200 can detect the power consumed in the wireless power transmitting apparatus 200 and perform digital communication with the wireless power receiving apparatus 300.

무선전력 송신장치(200)는 위와 같은 동작에 따라 무선전력 수신장치(300)의 상태 정보를 수신하고, 그에 적합한 전력을 송신할 수 있다.The wireless power transmitting apparatus 200 can receive the status information of the wireless power receiving apparatus 300 according to the above operation, and can transmit appropriate power.

이와는 반대로, 무선전력 송신장치(200) 측에 저항과 스위치를 구비하여 무선전력 송신장치(200)의 상태 정보를 무선전력 수신장치(300)에 전송하는 것도 가능하다. 일 실시 예에서 무선전력 송신장치(200)의 상태 정보는 무선전력 송신장치(200)가 전송할 수 있는 최대공급 전력량, 무선전력 송신장치(200)가 전력을 제공하고 있는 무선전력 수신장치(300)의 개수 및 무선전력 송신장치(200)의 가용 전력량에 대한 정보를 포함할 수 있다.Conversely, it is also possible to transmit the state information of the wireless power transmission apparatus 200 to the wireless power reception apparatus 300 by providing a resistor and a switch on the wireless power transmission apparatus 200 side. In one embodiment, the status information of the wireless power transmission apparatus 200 includes the maximum amount of power that the wireless power transmission apparatus 200 can transmit, the wireless power transmission apparatus 300 that the wireless power transmission apparatus 200 is providing power, And information on the amount of available power of the wireless power transmission apparatus 200.

다음으로, 도 5 내지 도 19를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000) 및 그의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 또한, 이하에서는 도 1 내지 도 4의 내용과 결부시켜, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000) 및 그의 제조 방법을 설명한다.Next, with reference to Figs. 5 to 19, a wireless power device 1000 and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail. 1 to 4, a wireless power device 1000 and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 평면도 및 분해 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 단면도이다. FIG. 5 is an exploded perspective view of a wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a top view and exploded plan view of a wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention, and FIG. Sectional view of a wireless power device 1000 according to an embodiment of the invention.

도 5를 참조하면, 무선 전력 장치(1000)는 자성 기판(500), 송신 코일(600), 절연체(700)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a wireless power device 1000 may include a magnetic substrate 500, a transmission coil 600, and an insulator 700.

일 실시 예에서 송신 코일(600)은 전자기 유도를 이용하여 무선전력 수신장치(300)가 장착된 전자기기에 전력을 전송할 수 있다. 이 때, 송신 코일(600)은 도 1 내지 도 4에서 설명한 송신 유도 코일(210)일 수 있고, 무선전력 수신장치는 도 1 내지 도 4에서 설명한 수신 유도 코일(320)을 포함할 수 있다. 이 경우, 송신 유도 코일(210) 및 수신 유도 코일(320)은 전력을 중계할 수 있다.In one embodiment, the transmit coil 600 may use electromagnetic induction to transmit power to the electronic device on which the wireless power receiving device 300 is mounted. In this case, the transmission coil 600 may be the transmission induction coil 210 described with reference to FIGS. 1 to 4, and the wireless power reception device may include the reception induction coil 320 described with reference to FIG. 1 to FIG. In this case, the transmission induction coil 210 and the reception induction coil 320 can relay power.

일 실시 예에서 송신 코일(600)은 공진을 이용하여 무선전력 수신장치(300)가 장착된 전자기기에 전력을 전송할 수 있다. 이 때, 송신 코일(600)은 도 1 내지 도 4에서 설명한 송신 공진 코일(320)일 수 있고, 무선 전력 장치(1000)는 도 1 내지 도 4에서 설명한 송신 유도 코일(310)을 더 포함할 수 있고, 전자기기에 장착된 무선전력 수신장치(300)는 도 4에서 설명한 구성을 포함할 수 있다. 이 경우, 송신 공진 코일(320) 및 수신 공진 코일(310)은 전력을 중계할 수 있다.In one embodiment, the transmit coil 600 may utilize resonance to transmit power to the electronic device on which the wireless power receiving device 300 is mounted. In this case, the transmission coil 600 may be the transmission resonance coil 320 described with reference to FIGS. 1 to 4, and the wireless power device 1000 may further include the transmission induction coil 310 described with reference to FIGS. 1 to 4 And the wireless power receiving apparatus 300 mounted on the electronic apparatus may include the configuration described in Fig. In this case, the transmission resonant coil 320 and the reception resonant coil 310 can relay power.

송신 코일(600)은 하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630)을 포함할 수 있다. The transmission coil 600 may include a lower conductive pattern 610 and an upper conductive pattern 630.

하측 도전 패턴(610) 및 상측 도전 패턴(630) 각각은 복수의 도전 패턴을 포함할 수 있다.Each of the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 may include a plurality of conductive patterns.

하측 도전 패턴(610)은 자성 기판(500) 상에 소정의 간격을 두고, 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 도 6의 (a)에 도시된 무선 전력 장치(1000)의 분해 평면도와 같이, 하측 도전 패턴(610)은 자성 기판(500) 상에 소정의 간격을 두고, 평행하게 배치될 수 있다.The lower conductive patterns 610 may be arranged parallel to the magnetic substrate 500 with a predetermined gap therebetween. That is, the lower conductive patterns 610 may be disposed on the magnetic substrate 500 at predetermined intervals and in parallel, as shown in an exploded plan view of the wireless power device 1000 shown in FIG. 6 (a).

상측 도전 패턴(630)은 절연체(700) 상에 소정의 간격을 두고, 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 도 6의 (b)에 도시된 무선 전력 장치(1000)의 평면도와 같이, 상측 도전 패턴(630)은 절연체(700) 상에 소정의 간격을 두고, 평행하게 배치될 수 있다.The upper conductive patterns 630 may be arranged in parallel on the insulator 700 with a predetermined gap therebetween. That is, as shown in the plan view of the wireless power apparatus 1000 shown in FIG. 6 (b), the upper conductive pattern 630 may be arranged parallel to the insulator 700 at a predetermined interval.

다시 도 5를 설명하면, 일 실시 예에서 하측 도전 패턴(610)은 자성 기판(500)의 상면에 배치될 수 있고, 상측 도전 패턴(630)은 절연체(700)로 된 기판 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 기판은 플렉서블한 인쇄회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit) 또는 테잎 부재(TS: Tape Substrate) 또는 리드 프레임(LF: Lead Frame) 일 수 있다.5, the lower conductive pattern 610 may be disposed on the upper surface of the magnetic substrate 500, and the upper conductive pattern 630 may be disposed on the substrate formed of the insulator 700. In this embodiment, have. In this case, the substrate may be a flexible printed circuit (FPCB), a tape substrate (TS), or a lead frame (LF).

일 실시 예에서 하측 도전 패턴(610) 또한, 상기 자성 기판(500) 대신, 절연체(700)로 된 기판 상에 배치될 수 있다.In one embodiment, the lower conductive pattern 610 may also be disposed on a substrate made of an insulator 700 instead of the magnetic substrate 500.

하측 도전 패턴(610) 및 상측 도전 패턴(630) 각각은 복수의 도전 비아(710)를 통해 연결될 수 있다. 즉, 도전 비아(710)는 하측 도전 패턴(610) 및 상측 도전 패턴(630) 각각을 전기적으로 연결할 수 있다. 도전 비아(710)는 기판에 비아홀을 형성하여 도전성 재료로 하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630)을 연결해 놓은 매개체를 의미할 수 있다. Each of the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 may be connected through a plurality of conductive vias 710. That is, the conductive vias 710 can electrically connect the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630, respectively. The conductive vias 710 may mean a medium in which a via hole is formed in the substrate to connect the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 with a conductive material.

하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630) 간의 접속을 위한 비아 홀은 물리적인 드릴 공정으로 형성될 수 있고, 레이져를 사용하여 형성될 수도 있다. 레이져를 사용하여 비아 홀을 형성하는 경우, YAG 레이저 또는 CO2 레이저를 사용하여 비아 홀이 형성될 수 있다. 비아 홀에는 도전성 재료가 삽입되는데, 도전성 재료는 구리가 바람직하나, 이에 한정될 필요는 없고, 도전성이 있는 어떠한 금속이든 상관없다.The via hole for connection between the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 may be formed by a physical drilling process or may be formed using a laser. When a via hole is formed using a laser, a via hole can be formed using a YAG laser or a CO2 laser. A conductive material is inserted into the via hole. The conductive material is preferably copper, but is not limited thereto, and any conductive material may be used.

상측 도전 패턴(630)은 하측 도전 패턴(610)과 소정의 각도로 비스듬히 배치되어 하측 도전 패턴(610)과 도전 비아(710)를 통해 연결될 수 있다. The upper conductive pattern 630 may be connected to the lower conductive pattern 610 via the conductive vias 710 at an angle to the lower conductive pattern 610 at a predetermined angle.

구체적으로, 도 6의 (a)를 참조하면, 자성 기판(500) 상에 형성된 하측 도전 패턴(610)이 도시되어 있고, 도 6의 (b)를 참조하면, 절연체(700) 상에 형성된 상측 도전 패턴(630)이 도시되어 있다. 도 6의 (b)와 같이, 상측 도전 패턴(630)이 일직선으로 형성된 경우, 하측 도전 패턴(610)은 도 6의 (b)와 같이, 상측 도전 패턴(630)과 비스듬히 형성될 수 있다. 즉, 하측 도전 패턴(610)은 상측 도전 패턴(630)과 소정의 각도(a)를 갖도록 비스듬히 배치될 수 있다. 이때, 하측 도전 패턴(610)은 상측 도전 패턴(630)과 도전 비아(710)를 통해 연결된다.6 (a), a lower conductive pattern 610 formed on the magnetic substrate 500 is shown. Referring to FIG. 6 (b), a lower conductive pattern 610 is formed on the upper side A conductive pattern 630 is shown. 6 (b), when the upper conductive pattern 630 is formed in a straight line, the lower conductive pattern 610 may be formed obliquely to the upper conductive pattern 630 as shown in FIG. 6 (b). That is, the lower conductive pattern 610 may be disposed at an angle to the upper conductive pattern 630 to have a predetermined angle a. At this time, the lower conductive pattern 610 is connected to the upper conductive pattern 630 through the conductive via 710.

더 구체적으로, 다시 도 5를 참조하면, 하측 도전 패턴(610) 중 제1 도전 패턴(611)의 일단(A)은 제1 도전 패턴(611)과 소정의 각도로 비스듬히 배치된 상측 도전 패턴(630) 중 제1 도전 패턴(631)의 일단(B)과 도전 비아(710)를 통해 연결될 수 있고, 제1 도전 패턴(611)의 타단(C)은 제1 도전 패턴(611)과 소정의 각도로 비스듬히 배치된 상측 도전 패턴(630) 중 제2 도전 패턴(633)의 일단(D)과 도전 비아(710)를 통해 연결될 수 있다. 상측 도전 패턴(630) 중 제1 도전 패턴(631) 과 제2 도전 패턴(633)은 인접한다.5, one end A of the first conductive pattern 611 of the lower conductive pattern 610 is electrically connected to the upper conductive pattern 611 that is obliquely arranged at a predetermined angle with the first conductive pattern 611 630 may be connected to one end B of the first conductive pattern 631 through the conductive via 710 and the other end C of the first conductive pattern 611 may be connected to the first conductive pattern 611 through a predetermined (D) of the second conductive pattern 633 among the upper conductive patterns 630 arranged diagonally at an angle may be connected through the conductive vias 710. The first conductive pattern 631 and the second conductive pattern 633 of the upper conductive pattern 630 are adjacent to each other.

일 실시 예에서, 하측 도전 패턴(610)의 일단(A) 및 상측 도전 패턴(630)의 일단(B)은 절연체(700)가 형성하는 평면과 수직이 되도록 도전 비아(710)를 통해 연결될 수 있고, 하측 도전 패턴(610)의 타단(B) 및 다른 상측 도전 패턴(630)의 일단(D)은 절연체(700)가 형성하는 평면과 수직이 되도록 도전 비아(710)를 통해 연결될 수 있다.One end A of the lower conductive pattern 610 and one end B of the upper conductive pattern 630 may be connected through the conductive vias 710 to be perpendicular to the plane formed by the insulator 700. In one embodiment, And the other end B of the lower conductive pattern 610 and one end D of the upper conductive pattern 630 may be connected through the conductive vias 710 so as to be perpendicular to the plane formed by the insulator 700. [

하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630)은 이와 같은 방식으로 반복하여 연결될 수 있다.The lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 may be repeatedly connected in this manner.

위와 같이 각 하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630)이 연결된 경우, 송신 코일(600)은 헬리컬(helical) 형태의 구조를 가질 수 있다.When each lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 are connected as described above, the transmission coil 600 may have a helical structure.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)를 구성하는 자성 기판(500), 하측 도전 패턴(610), 절연체(700) 및 상측 도전 패턴(630)이 도시되어 있다.7, a magnetic substrate 500, a lower conductive pattern 610, an insulator 700 and an upper conductive pattern 630 constituting a wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention are shown have.

즉, 자성 기판(500)의 상에 하측 도전 패턴(610)이 형성될 수 있고, 하측 도전 패턴(610)의 상에 절연체(700)가 배치될 수 있으며, 절연체(700)의 상에 상측 도전 패턴(630)이 형성될 수 있다. 하측 도전 패턴(610) 및 상측 도전 패턴(630)은 도전 비아(710)를 통해 연결될 수 있다. That is, the lower conductive pattern 610 may be formed on the magnetic substrate 500, the insulator 700 may be disposed on the lower conductive pattern 610, A pattern 630 may be formed. The lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 may be connected via the conductive vias 710.

무선전력 수신장치는 상측 도전 패턴(710)의 상단에 형성되는 수평 자기장을 통해 전력을 수신할 수 있다.The wireless power receiving apparatus can receive power through a horizontal magnetic field formed at the top of the upper conductive pattern 710. [

이 경우, 상기 무선전력 수신장치는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선전력 송신장치의 구성을 모두 포함할 수 있다. 이에 대해서는 도 8에서 상세히 설명한다. In this case, the wireless power receiving apparatus may include all the configurations of the wireless power transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention. This will be described in detail in Fig.

무선 전력 장치(1000)무선 전력 장치(1000)본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)는 송신 코일(600)에 의해 무선 전력 장치(1000)의 상단에 수평 방향으로 형성되는 자기장을 이용하여 전력을 전달하므로, 무선 전력 장치(1000) 상단에 수직 방향의 자기장을 형성하는 경우에 비해 보다 넓은 영역에 전력 전송이 가능하다. 이에 따라 본 발명은 무선전력 수신장치에 대한 자유도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.Wireless Power Device 1000 Wireless Power Device 1000 A wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention utilizes a magnetic field formed horizontally at the top of a wireless power device 1000 by a transmit coil 600 The power transmission to the wider area is possible as compared with the case of forming the magnetic field in the vertical direction at the top of the wireless power device 1000. [ Accordingly, the present invention can obtain the effect of improving the degree of freedom of the wireless power receiving apparatus.

다시 도 5를 설명하면, 절연체(700)는 하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630)의 사이에 배치되어 하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630)을 절연시킬 수 있다. 일 실시 예에서 절연체(700)는 열경화성 또는 열가소성 고분자 기판, 세라믹 기판, 유-무기 복합 소재 기판 또는 글라스 섬유 함침 기판일 수 있으며, 고분자 수지를 포함하는 경우, 에폭시계 절연 수지를 포함할 수 있으며, 이와 달리 폴리 이미드계 수지를 포함할 수도 있다.5, the insulator 700 may be disposed between the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 to insulate the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 from each other. In one embodiment, the insulator 700 may be a thermosetting or thermoplastic polymer substrate, a ceramic substrate, an organic-inorganic composite substrate, or a glass fiber impregnated substrate. In the case where the insulator 700 includes a polymer resin, the insulator 700 may include an epoxy- Alternatively, a polyimide-based resin may be included.

자성 기판(500)은 하측 도전 패턴(610)의 하단에 배치되어 송신 코일(600)에서 발생하는 자기장의 방향을 변경시켜 외부로 누출되는 자기장의 양을 감소시킨다. The magnetic substrate 500 is disposed at the lower end of the lower conductive pattern 610 to change the direction of the magnetic field generated by the transmission coil 600 to reduce the amount of the magnetic field leaking to the outside.

또한, 자성 기판(500)은 하측 도전 패턴(610)의 하단에 배치되어 송신 코일(600)에서 발생하는 자기장을 흡수하여 열로 방출시킬 수 있다. 상기 자성 기판(500)은 외부로 누출되는 자기장의 양을 감소시켜 인체에 노출되어 유해한 영향을 미치는 상황을 미연에 방지할 수 있다.The magnetic substrate 500 may be disposed at the lower end of the lower conductive pattern 610 to absorb the magnetic field generated by the transmission coil 600 and emit it as heat. The magnetic substrate 500 can reduce the amount of the magnetic field leaking to the outside, thereby preventing a situation in which the magnetic substrate 500 is exposed to the human body and is harmful.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 주위에 형성되는 자기장의 방향을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a diagram for explaining the direction of a magnetic field formed around a wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention.

도 8은 도 5의 무선 전력 장치(1000)를 정면에서 바라보았을 때 형성되는 수평 방향의 자기장을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining a magnetic field in the horizontal direction formed when the wireless power apparatus 1000 of FIG. 5 is viewed from the front.

하측 도전 패턴(610)에 흐르는 전류가 안에서 바깥쪽으로 흘러 나간다고 가정하면, 상측 도전 패턴(630)에 흐르는 전류는 바깥쪽에서 안으로 흘러 들어간다. 앙페르의 오른나사 법칙에 따라 하측 도전 패턴(610)에는 반시계 방향의 자기장이 발생하고, 상측 도전 패턴(630)에는 시계 방향의 자기장이 발생한다. Assuming that a current flowing in the lower conductive pattern 610 flows outward, the current flowing in the upper conductive pattern 630 flows in from the outside. A counterclockwise magnetic field is generated in the lower conductive pattern 610 and a magnetic field in the clockwise direction is generated in the upper conductive pattern 630 in accordance with the right-hand rule of Anper.

상측 도전 패턴(630)에서 발생된 자기장 중 제1 방향(A)으로 향하는 자기장과 상측 도전 패턴(630)에서 발생된 자기장 중 제2 방향(B)으로 향하는 자기장은 반대방향의 자기장이므로 서로 상쇄된다. 상측 도전 패턴(630)과 인접한 다른 상측 도전 패턴(630)은 이와 같은 현상이 반복되어, 결과적으로 상측 도전 패턴(630) 상단에는 절연체(700) 평면과 평행한 방향의 자기장(X)이 형성될 수 있다. 절연체(700) 평면과 평행한 방향의 자기장은 수평 방향의 자기장(X)일 수 있다. 즉, 수평 방향의 자기장(X)은 송신 코일(600)의 중심축과 수평한 방향의 자기장 일 수 있다. 반면, 수직 방향의 자기장(Y)은 송신 코일(600)의 중심축 방향으로 연장되는 방향의 자기장 일 수 있다.Of the magnetic fields generated in the upper conductive pattern 630, the magnetic field in the first direction A and the magnetic field in the second direction B of the magnetic field generated in the upper conductive pattern 630 are mutually offset because they are opposite magnetic fields . The upper conductive pattern 630 and the upper conductive pattern 630 adjacent to the upper conductive pattern 630 are repeated so that a magnetic field X in a direction parallel to the plane of the insulator 700 is formed at the upper end of the upper conductive pattern 630 . The magnetic field in the direction parallel to the insulator 700 plane may be a magnetic field X in the horizontal direction. That is, the magnetic field X in the horizontal direction may be a magnetic field in a horizontal direction with respect to the center axis of the transmission coil 600. On the other hand, the magnetic field Y in the vertical direction may be a magnetic field in a direction extending in the central axis direction of the transmission coil 600. [

상측 도전 패턴(630)과 유사하게, 하측 도전 패턴(610)에서 발생된 자기장 중 제3 방향(C)으로 향하는 자기장과 하측 도전 패턴(610)에서 발생된 자기장 중 제4 방향(D)으로 향하는 자기장은 반대방향의 자기장이므로 서로 상쇄된다. 하측 도전 패턴(610)과 인접한 다른 하측 도전 패턴(610)은 이와 같은 현상이 반복되어, 결과적으로 하측 도전 패턴(610) 하단에도 수평 방향의 자기장(X1)이 형성될 수 있다. Of the magnetic field generated in the lower conductive pattern 610 and in the fourth direction D of the magnetic field generated in the third direction C and the magnetic field generated in the lower conductive pattern 610, The magnetic field is a magnetic field in the opposite direction. This phenomenon is repeated in the other lower conductive pattern 610 adjacent to the lower conductive pattern 610 and consequently a magnetic field X1 in the horizontal direction can be formed also at the lower end of the lower conductive pattern 610.

만약, 상측 도전 패턴(630)의 상에 전자기기가 위치한 경우(이 때, 전자기기에 장착된 무선전력 수신장치는 도 5에서 설명한 무선 전력 장치(1000)의 구성을 모두 포함하는 것을 가정한다.), 상측 도전 패턴(630) 상에 형성된 수평 방향의 자기장(X)으로 인해 전자기기 내부에 장착된 무선전력 수신장치의 수신 코일(전자기 유도의 경우, 수신 유도 코일, 공진의 경우, 수신 공진 코일)에 전류가 유도되어, 유도된 전류로 인해 전자기기의 배터리를 충전시킬 수 있다. If the electronic device is located on the upper conductive pattern 630 (assuming that the wireless power receiving device mounted on the electronic device includes all the configurations of the wireless power device 1000 described in FIG. 5). The receiving coil of the wireless power receiving apparatus mounted inside the electronic equipment due to the horizontal magnetic field X formed on the upper conductive pattern 630 (in the case of electromagnetic induction, the receiving induction coil, in the case of resonance, ), And the battery of the electronic apparatus can be charged by the induced current.

이 경우, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전자기기의 위치에 상관없이 전자기기의 배터리를 충전시킬 수 있다. 즉, 수직 자기장의 경우, 전자기기가 송신 측의 중심으로부터 조금만 빗겨나가서 전력 전송 효율이 떨어지나, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전자기기가 송신 측의 중심으로부터 빗겨나가 있어도 수평 방향의 자기장(X)으로 인해 전자기기에 안정적으로 전력 전송이 가능하다.In this case, according to the embodiment of the present invention, the battery of the electronic apparatus can be charged regardless of the position of the electronic apparatus. That is, in the case of the vertical magnetic field, the electronic device is slightly deflected from the center of the transmission side to lower the power transmission efficiency. However, according to the embodiment of the present invention, even if the electronic device is deflected from the center of the transmission side, It is possible to stably transmit electric power to an electronic device.

다음으로, 도 9 내지 도 19에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 제조 방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing the wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 19. FIG.

이하에서는 도 5 내지 도 8의 내용과 결부시켜, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the wireless power device 1000 according to an embodiment of the present invention will be described in connection with the contents of FIGS. 5 to 8. FIG.

먼저, 도 9를 참조하면, 자성 기판(500)이 배치된다. First, referring to FIG. 9, a magnetic substrate 500 is disposed.

자성 기판(500)은 자성체(510) 및 지지체(520)를 포함할 수 있다.The magnetic substrate 500 may include a magnetic body 510 and a support body 520.

자성체(510)는 입자 또는 세라믹의 형태를 포함할 수 있다.The magnetic body 510 may include a shape of particles or ceramics.

지지체(520)는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함할 수 있다.The support 520 may include a thermosetting resin or a thermoplastic resin.

자성 기판(500)은 시트(Sheet) 형태로 구성될 수 있으며, 플렉서블(flexible)한 성질을 가질 수 있다.The magnetic substrate 500 may be formed in a sheet form and may have a flexible property.

일 실시 예에서 자성 기판(500)은 폴리에틸렌계 고무 위에 센더스트(sendust) 합금계(Al, Fe, SiO2) 금속 분말을 도포하고, 표면에 산화 피막을 형성하여 제조될 수 있다.In one embodiment, the magnetic substrate 500 may be fabricated by applying a sendust alloy (Al, Fe, SiO2) metal powder over a polyethylene-based rubber and forming an oxide coating on the surface.

도 10을 참조하면, 자성 기판(500)의 상면에 도전체(601)가 적층된다. 일 실시 예에서는 자성 기판(500)의 상면에 접착층이 적층된 후, 접착층 상면에 도전체(601)가 적층될 수 있다.Referring to FIG. 10, a conductor 601 is laminated on the upper surface of the magnetic substrate 500. In an embodiment, after the adhesive layer is laminated on the upper surface of the magnetic substrate 500, the conductor 601 may be laminated on the upper surface of the adhesive layer.

일 실시 예에서 자성 기판(500)의 상면에 도전체(601)를 적층시키는 방법은 도전체(601)를 소정의 온도에서 가열하고, 그 후, 소정의 압력을 가하는 라미네이팅(laminating) 공정이 사용될 수 있다. 라미네이팅(laminating) 공정이란, 열과 압력을 이용하여 서로 다른 종류의 금속박, 종이 등을 접착시키는 공정을 말한다.A method of laminating the conductor 601 on the upper surface of the magnetic substrate 500 in the embodiment is a method of laminating the conductor 601 by heating the conductor 601 at a predetermined temperature and then applying a predetermined pressure . The laminating process refers to a process of bonding different types of metal foil or paper using heat and pressure.

다음으로, 도 11을 참조하면, 도전체(601)의 상면에 마스크(800)가 적층된다. 마스크(800)를 적층시키는 이유는, 도전체 중 패터닝에 필요없는 부분을 제거하기 위함이다. 따라서, 마스크(800)는 도전체(601)의 상면 중 하측 도전 패턴(610)이 형성될 위치에만 배치될 수 있다.Next, referring to FIG. 11, a mask 800 is stacked on the upper surface of the conductor 601. The reason why the mask 800 is laminated is to remove a part of the conductor that is not required for patterning. Accordingly, the mask 800 may be disposed only at a position where the lower conductive pattern 610 is to be formed in the upper surface of the conductor 601. [

다음으로, 도 12를 참조하면, 도 11의 상태에서 즉, 자성 기판(500)의 상면에 도전체(601)가 적층되고, 도전체(601)의 상면에 마스크(800)가 적층된 상태에서 에칭액에 담구면 마스크(800)가 위치하지 않은 홈 부분이 식각된다. 12, in the state of FIG. 11, that is, in a state in which the conductor 601 is stacked on the upper surface of the magnetic substrate 500 and the mask 800 is stacked on the upper surface of the conductor 601 The groove portion where the dipping surface mask 800 is not placed is etched in the etching solution.

그 후, 도 13을 참조하면, 식각 후, 마스크(800)를 제거하면, 마스크(800)가 위치하지 않은 홈 부분에 일정한 도전 패턴(610)이 형성될 수 있다. 이 때 형성된 도전 패턴(610)은 도 5에서 설명한 하측 도전 패턴(610)일 수 있다. 도 6의 (b)를 참고하면, 자성 기판(500) 상에 형성된 하측 도전 패턴(610)을 확인할 수 있다.13, when the mask 800 is removed after the etching, a certain conductive pattern 610 can be formed in the groove portion where the mask 800 is not located. The conductive pattern 610 formed at this time may be the lower conductive pattern 610 described with reference to FIG. Referring to FIG. 6 (b), the lower conductive pattern 610 formed on the magnetic substrate 500 can be identified.

다음으로, 도 14를 참조하면, 하측 도전 패턴(610) 위에 절연층(900)을 형성한다. 일 실시 예에서 절연층(900)은 열경화성 수지를 포함할 수 있고, 완전히 경화되지 않은 반 경화 수지를 자성 기판(500) 상면에 소정 두께로 도포한 뒤 열 및 압력을 가하여 경화함으로써, 형성될 수 있다. 일 실시 예에서 절연층(900)은 복수의 층으로 형성하는 것도 가능하다.Next, referring to FIG. 14, an insulating layer 900 is formed on the lower conductive pattern 610. In one embodiment, the insulating layer 900 may include a thermosetting resin, and may be formed by applying a semi-cured resin that is not completely cured to a predetermined thickness on the upper surface of the magnetic substrate 500, have. In one embodiment, the insulating layer 900 may be formed of a plurality of layers.

다음으로, 도 15를 참조하면, 절연층(900) 내에 하측 도전 패턴(610)을 노출하기 위한 복수의 비아 홀(711)을 형성한다. 일 실시 예에서 비아 홀(711)은 도 15와 같이, 절연층(900)의 평면에 대하여 소정의 각도로 기울어져 있는 측면을 갖도록 형성될 수 있다. 또 다른 실시 예에서 비아 홀(711)은 절연층(900)의 평면에 대하여 수직은 측면을 갖도록 형성될 수 있다. Next, referring to FIG. 15, a plurality of via holes 711 are formed in the insulating layer 900 to expose the lower conductive pattern 610. In one embodiment, the via hole 711 may be formed to have a side surface inclined at a predetermined angle with respect to the plane of the insulating layer 900, as shown in FIG. In another embodiment, the via hole 711 may be formed to have a side surface perpendicular to the plane of the insulating layer 900.

일 실시 예에서 비아 홀(711)은 레이져를 이용하여 형성될 수 있으며, 이 때, 레이져는 UV 레이져 또는 CO2 레이져가 사용될 수 있다.In one embodiment, the via hole 711 may be formed using a laser, wherein the laser may be a UV laser or a CO2 laser.

다음으로, 도 16을 참조하면, 절연층(900) 상면 및 상기 비아 홀(711)을 금속층(650)으로 도금한다. 도금은 절연층(900) 상면 및 비아 홀(711)을 금속으로 충진하는 과정이다. 이 때, 사용되는 금속은 Cu, Ag, Sn, Au, Ni 및 Pd 중 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 상기 금속층의 형성은 무전해 도금, 전해 도금, 스크린 인쇄(Screen Printing), 스퍼터링(Sputtering), 증발법(Ecaporation), 잉크젯팅 및 디스펜싱 중 어느 하나 또는 이들의 조합된 방식이 이용될 수 있다.16, the upper surface of the insulating layer 900 and the via holes 711 are plated with the metal layer 650. [ Plating is a process of filling the top surface of the insulating layer 900 and the via hole 711 with metal. In this case, the metal used may be any one selected from among Cu, Ag, Sn, Au, Ni and Pd, and the metal layer may be formed by electroless plating, electrolytic plating, screen printing, sputtering, , Evaporation (Ecaporation), ink jetting and dispensing, or a combination thereof may be used.

다음으로, 도 17을 참조하면, 상측 도전 패턴(630)을 형성하기 위해 금속층(650)의 상면에 마스크(800)를 적층한다. 즉, 마스크(800)는 하측 도전 패턴(610)과 상측 도전 패턴(630)을 연결하기 위한 위치에 배치될 수 있다.Next, referring to FIG. 17, a mask 800 is stacked on the upper surface of the metal layer 650 to form the upper conductive pattern 630. That is, the mask 800 may be disposed at a position for connecting the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630.

다음으로, 도 18을 참조하면, 도 17의 상태에서, 에칭액에 담구면, 마스크(800)가 위치하지 않은 홈부분이 식각된다.Next, referring to FIG. 18, in the state of FIG. 17, a groove portion where the mask 800 is not located is etched in the etching solution.

그 후, 도 19를 참조하면, 식각 후, 마스크(800)를 제거하면, 마스크(800)가 위치하지 않은 홈부분에 상측 도전 패턴(630)이 형성될 수 있다. 도 6에서 무선 전력 장치(1000)의 평면도를 참조하면, 절연체(700) 상에 형성된 상측 도전 패턴(630)을 확인할 수 있다.19, when the mask 800 is removed after the etching, the upper conductive pattern 630 may be formed in the groove portion where the mask 800 is not located. 6, an upper conductive pattern 630 formed on the insulator 700 can be identified with reference to a plan view of the wireless power device 1000. [

이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 장치(1000)의 제조 방법에 따르면, 하측 도전 패턴(610) 및 상측 도전 패턴(630)을 형성하는 과정 만이 필요하여, 제조 공정이 단순화되는 효과가 있다.As described above, according to the method of manufacturing the wireless power device 1000 according to the embodiment of the present invention, only the process of forming the lower conductive pattern 610 and the upper conductive pattern 630 is required, .

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

100: 전력 공급 장치
200: 무선전력 송신장치
210: 송신 유도 코일
220: 송신 공진 코일
300: 무선전력 수신장치
310: 수신 공진 코일
320: 수신 유도 코일
330: 정류부
400: 부하
500: 자성 기판
600: 송신 코일
610: 복수의 하측 도전 패턴
620: 복수의 상측 도전 패턴
650: 금속층
700: 절연체
710: 도전 비아
711: 비아 홀
800: 마스크
900: 절연층100: power supply
200: Wireless power transmitting device
210: transmission induction coil
220: transmission resonance coil
300: Wireless power receiving device
310: Receive resonant coil
320: reception induction coil
330: rectification part
400: Load
500: magnetic substrate
600: transmission coil
610: a plurality of lower conductive patterns
620: a plurality of upper conductive patterns
650: metal layer
700: Insulator
710: Challenge Via
711: via hole
800: mask
900: insulating layer

Claims (17)

무선으로 전력을 중계하는 무선 전력 장치로서,
도전 비아를 갖는 절연체;
상기 절연체의 상면에 위치하는 상측 도전 패턴;
상기 절연체의 하면에 위치하는 하측 도전 패턴; 및
상기 하측 도전 패턴의 하측에 위치하는 자성 기판을 포함하고,
상기 상측 도전 패턴 및 상기 하측 도전 패턴이 상기 도전 비아를 통해 연결되어 코일로 형성된 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.1. A wireless power device for relaying power wirelessly,
An insulator having a conductive via;
An upper conductive pattern located on an upper surface of the insulator;
A lower conductive pattern located on a lower surface of the insulator; And
And a magnetic substrate located below the lower conductive pattern,
And the upper conductive pattern and the lower conductive pattern are connected to each other via the conductive via to form a coil.
Wireless power device. 제1항에 있어서,
상기 상측 도전 패턴 및 상기 하측 도전 패턴은 복수의 도전 패턴을 포함하고,
상기 하측 도전 패턴 중 제1 도전 패턴의 일단은 상기 상측 도전 패턴 중 제1 도전 패턴의 일단과 연결되며,
상기 하측 도전 패턴 중 제1 도전 패턴의 타단은 상기 상측 도전 패턴 중 제2 도전 패턴의 일단과 연결된 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.The method according to claim 1,
Wherein the upper conductive pattern and the lower conductive pattern include a plurality of conductive patterns,
One end of the first conductive pattern of the lower conductive pattern is connected to one end of the first conductive pattern of the upper conductive pattern,
And the other end of the first conductive pattern of the lower conductive pattern is connected to one end of the second conductive pattern of the upper conductive pattern
Wireless power device. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 하측 도전 패턴 중 제1 도전 패턴의 일단은 상기 상측 도전 패턴 중 제1 도전 패턴의 일단과 상기 절연체가 형성하는 평면에 수직으로 연결되며,
상기 하측 도전 패턴 중 제1 도전 패턴의 타단은 상기 상측 도전 패턴 중 제2 도전 패턴의 일단과 상기 절연체가 형성하는 평면에 수직으로 연결된 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.3. The method of claim 2,
Wherein one end of the first conductive pattern of the lower conductive pattern is vertically connected to one end of the first conductive pattern of the upper conductive pattern and a plane formed by the insulator,
And the other end of the first conductive pattern of the lower conductive pattern is perpendicularly connected to one end of the second conductive pattern of the upper conductive pattern and a plane formed by the insulator.
Wireless power device. 제1항에 있어서,
상기 상측 도전 패턴은 상기 상측 도전 패턴에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장이 동일한 방향을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.The method according to claim 1,
Wherein the upper conductive pattern is formed so that a magnetic field generated by a current flowing in the upper conductive pattern has the same direction
Wireless power device. 제5항에 있어서,
상기 상측 도전 패턴의 상 측에 형성되는 자기장은 상기 절연체가 형성하는 평면과 평행한 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.6. The method of claim 5,
And the magnetic field formed on the upper side of the upper conductive pattern is parallel to the plane formed by the insulator
Wireless power device. 제2항에 있어서,
상기 복수의 도전 패턴은 소정의 간격을 두고, 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 무선 전력 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of conductive patterns are arranged parallel to each other at a predetermined interval. 제1항에 있어서,
상기 자성 기판은 센더스트 타입의 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 장치.The method according to claim 1,
Wherein the magnetic substrate includes a magnetic substance of a sendust type. 제1항에 있어서,
상기 코일은 전자기 유도를 이용해 무선전력 수신장치에 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는
무선 전력 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the coil transmits power to the wireless power receiving device using electromagnetic induction
Wireless power device. 제1항에 있어서,
상기 코일은 공진을 이용해 무선전력 수신장치에 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 장치.The method according to claim 1,
Wherein the coil transmits power to the wireless power receiving device using resonance. 제1항에 기재된 무선 전력 장치; 및
상기 무선 전력 장치에 교류 전력을 공급하는 전력 공급 장치를 포함하는
무선전력 송신장치.A wireless power device as claimed in claim 1; And
And a power supply for supplying AC power to the wireless power device
A wireless power transmission device. 제1항에 기재된 무선 전력 장치; 및
상기 무선 전력 장치가 수신한 교류 전력을 직류 전력을 변환하여 부하에 전달하는 정류부를 포함하는
무선전력 수신장치.A wireless power device as claimed in claim 1; And
And a rectifier for converting the AC power received by the wireless power device into DC power and delivering the DC power to the load
Wireless power receiving device. 자성기판 상에 도전체를 적층하는 단계;
상기 적층된 도전체를 통해 복수의 하측 도전 패턴을 형성하는 단계;
상기 복수의 하측 도전 패턴 상에 절연층을 형성하는 단계;
상기 형성된 절연층의 상면 중 상기 하측 도전 패턴에 대응하는 위치에 비아 홀을 형성하는 단계;
상기 절연층의 상면 및 상기 형성된 비아 홀에 금속층을 충진하는 단계; 및
상기 충진된 금속층을 이용하여 상측 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 무선 전력 장치의 제조 방법.Stacking a conductor on the magnetic substrate;
Forming a plurality of lower conductive patterns through the stacked conductors;
Forming an insulating layer on the plurality of lower conductive patterns;
Forming a via hole at a position corresponding to the lower conductive pattern on the upper surface of the formed insulating layer;
Filling an upper surface of the insulating layer and the via hole with a metal layer; And
And forming an upper conductive pattern using the filled metal layer. 제13항에 있어서,
상기 하측 도전 패턴을 형성하는 단계는
상기 적층된 도전체 상에 상기 하측 도전 패턴이 형성될 위치에 제1 마스크를 적층하는 단계; 및
상기 제1 마스크가 적층된 상태에서 에칭을 통해 상기 하측 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함하는
무선 전력 장치의 제조 방법.14. The method of claim 13,
The step of forming the lower conductive pattern
Stacking a first mask on the stacked conductor at a position where the lower conductive pattern is to be formed; And
And forming the lower conductive pattern through etching in a state in which the first mask is laminated
A method of manufacturing a wireless power device. 제13항에 있어서,
상기 하측 도전 패턴을 형성하는 단계는
상기 충진된 금속 중 상기 상측 도전 패턴이 형성될 위치에 제2 마스크를 적층하는 단계; 및
상기 제2 마스크가 적층된 상태에서 에칭을 통해 상기 상측 도전 패턴을 형성하는 단계를 포함하는
무선 전력 장치의 제조 방법.14. The method of claim 13,
The step of forming the lower conductive pattern
Depositing a second mask at a position where the upper conductive pattern is to be formed in the filled metal; And
And forming the upper conductive pattern through etching in a state where the second mask is stacked
A method of manufacturing a wireless power device. 제13항에 있어서,
상기 자성 기판과 상기 도전체 사이에 접착층을 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력 장치의 제조 방법.14. The method of claim 13,
Further comprising laminating an adhesive layer between the magnetic substrate and the conductor. ≪ Desc / Clms Page number 17 > 제13항에 있어서,
상기 적층된 도전체를 라미네이팅 하는 단계를 더 포함하는
무선 전력 장치의 제조 방법.14. The method of claim 13,
Further comprising laminating the laminated conductor
A method of manufacturing a wireless power device.
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