KR101665111B1 - 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복수의 도전성 연성 전극들(130)이 배치되는 절연성 연성 필름(100); 및 상기 절연성 연성 필름(100)의 제1 단부(101)와 상기 제1 단부(101)에 반대되는 상기 절연성 연성 필름(100)의 제2 단부(103)가 삽입되는 삽입 홈(310)을 갖고, 상기 도전성 연성 전극들(130)에 전기적으로 연결되는 접속 커넥터(300)를 포함하되, 상기 절연성 연성 필름(100)은, 상기 제1 단부(101)와 상기 제2 단부(103)가 서로 마주하도록 원형으로 굴곡되어 상기 삽입 홈(310)에 삽입되고, 상기 삽입 홈(310)은, 상기 절연성 연성 필름(100)의 폭 방향(D1)을 따라 연장되며, 상기 접속 커넥터(300)는, 상기 삽입 홈(310) 내에 배치되어 외부에 노출되지 않도록, 상기 제1 단부(101)가 연결되는 제1 접속 단자 및 상기 제2 단부(103)가 연결되는 제2 접속 단자를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치에 따르면, 연성 인쇄 회로 기판 장치가, 복수의 도전성 연성 전극들이 배치되는 절연성 연성 필름과, 절연성 연성 필름의 양 단부가 각각 삽입되는 삽입 홈을 갖고 도전성 연성 전극들에 전기적으로 연결되는 접속 커넥터를 포함하되, 절연성 연성 필름은 양 단부가 서로 마주하도록 원형으로 굴곡되어 삽입 홈에 삽입되고, 삽입 홈은 절연성 연성 필름의 폭 방향을 따라 연장되며, 접속 커넥터는 삽입 홈 내에서 외부에 노출되지 않도록 양 단부가 각각 연결되는 접속 단자들을 포함함으로써, 연성 인쇄 회로 기판의 양 단부가 전기적으로 연결될 수 있으면서도, 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 형성되는 코일이 외부의 RLC 회로부 및 배터리에 매칭될 수 있으면서, 소형으로 구현되어 인체 삽입을 위한 의료 기기에 적용될 수 있다.

Description

무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치{FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD DEVICE FOR TRANSMITTING WIRELESS POWER}
본 발명은 인쇄 회로 기판 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치에 관한 것이다.
전자 장치는 전기를 에너지원으로 하여 작동된다. 전자 장치를 작동시키기 위해서는 장치를 가동시키는데 필요한 에너지원인 전력의 공급이 반드시 필요하며, 이러한 전력 공급은 장치가 스스로 발전하거나 외부로부터 공급받아 이루어질 수 있다. 이 경우, 전자 장치가 외부로부터 전력을 공급받기 위해서는 외부의 전력 공급 설비로부터 이러한 장치에 전력을 전달해 주기 위한 전력 전달 수단이 필요하다.
한편, 무선 충전 기술(wireless charging technology)은 전원 코드나 충전용 커넥터를 사용하지 않고 무선으로 배터리의 충전에 필요한 전력을 전송하는 기술이다. 종래에는 전동 칫솔, 가정용 무선 전화, 전동 공구 등과 같이 제한적인 용도의 전자 장치들에만 무선 충전 기술이 적용되어 왔다.
그러나 최근 스마트폰의 급격한 보급과 더불어, 무선 충전 기술의 이용 확대가 가속화되고 있다. 예를 들어, 스마트폰은 사용자가 풍부한 콘텐츠와 멀티미디어를 언제든지 자유롭게 즐길 수 있는 반면, 배터리 용량의 제약으로 사용 시간이 짧은 한계가 있다.
또한, 스마트폰뿐만 아니라, 인체에 삽입되기 위한 의료용 전자 장치에서도 전기적 에너지를 이용하여 소정의 기능을 구현할 수 있는데, 이러한 인체 삽입형 의료 기기와 같은 소형 전자 장치의 경우, 제품의 양산성 및 품질이 제한되는 문제점이 있었다.
예를 들어, 종래의 강성 인쇄회로기판(rigid printed circuit board, PCB)은 양산성(수율) 및 제품의 품질(제품 간의 전기적 특징의 복원성)은 보장될 수 있으나, 부피가 커서 인체 삽입형으로 적용하기에 어려운 문제가 있었다. 또한, 애나멜 코일의 경우, 부피를 줄일 수 있는 장점이 있으나, 양산성 및 제품 간의 품질이 저하되는 문제가 있었다.
이와 관련하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1191525호(2012.10.18.), 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0068412호(2012.06.27.) 등에서는, 무선으로 전력을 전송 및 수신하기 위한 장치의 구성들을 개시하고 있으나, 인체 삽입형 의료 기기에 적용될 무선 전력 전송을 위한 전자 장치의 구성을 개시하지 못하는 한계가 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 연성 인쇄 회로 기판 장치가, 복수의 도전성 연성 전극들이 배치되는 절연성 연성 필름과, 절연성 연성 필름의 양 단부가 각각 삽입되는 삽입 홈을 갖고 도전성 연성 전극들에 전기적으로 연결되는 접속 커넥터를 포함하되, 절연성 연성 필름은 양 단부가 서로 마주하도록 원형으로 굴곡되어 삽입 홈에 삽입되고, 삽입 홈은 절연성 연성 필름의 폭 방향을 따라 연장되며, 접속 커넥터는 삽입 홈 내에서 외부에 노출되지 않도록 양 단부가 각각 연결되는 접속 단자들을 포함함으로써, 연성 인쇄 회로 기판의 양 단부가 전기적으로 연결될 수 있으면서도, 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 형성되는 코일이 외부의 RLC 회로부 및 배터리에 매칭될 수 있으면서, 소형으로 구현되어 인체 삽입을 위한 의료 기기에 적용될 수 있는, 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치는,
복수의 도전성 연성 전극들이 배치되는 절연성 연성 필름; 및
상기 절연성 연성 필름의 제1 단부와 상기 제1 단부에 반대되는 상기 절연성 연성 필름의 제2 단부가 삽입되는 삽입 홈을 갖고, 상기 도전성 연성 전극들에 전기적으로 연결되는 접속 커넥터를 포함하되,
상기 절연성 연성 필름은,
상기 제1 단부와 상기 제2 단부가 서로 마주하도록 원형으로 굴곡되어 상기 삽입 홈에 삽입되고,
상기 삽입 홈은,
상기 절연성 연성 필름의 폭 방향을 따라 연장되며,
상기 접속 커넥터는,
상기 삽입 홈 내에서 외부에 노출되지 않도록 배치되는, 상기 제1 단부가 연결되는 제1 접속 단자와, 상기 제2 단부가 연결되는 제2 접속 단자를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 도전성 연성 전극들은,
상기 접속 커넥터에 연결되어 무선으로 전력을 송신 또는 수신하기 위한 코일을 형성하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 절연성 연성 필름은 폴리이미드 재질 또는 폴리에스테르 재질을 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 도전성 연성 전극들은 크롬, 니켈, 구리, 금, 및 인듐 산화물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 도전성 연성 전극들은 상기 접속 커넥터를 통해 RLC 회로부 또는 배터리에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
각각의 상기 도전성 연성 전극들은 적어도 일부분이 상기 절연성 연성 필름의 길이 방향 및 폭 방향에 대하여 소정의 각도를 갖도록 연장되어 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 절연성 연성 필름은, 속이 빈 원통 형상을 갖도록 상기 접속 커넥터에 접속되도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 삽입 홈은 상기 접속 커넥터의 양 측면을 관통하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치에 따르면, 연성 인쇄 회로 기판 장치가, 복수의 도전성 연성 전극들이 배치되는 절연성 연성 필름과, 절연성 연성 필름의 양 단부가 각각 삽입되는 삽입 홈을 갖고 도전성 연성 전극들에 전기적으로 연결되는 접속 커넥터를 포함하되, 절연성 연성 필름은 양 단부가 서로 마주하도록 원형으로 굴곡되어 삽입 홈에 삽입되고, 삽입 홈은 절연성 연성 필름의 폭 방향을 따라 연장되며, 접속 커넥터는 삽입 홈 내에서 외부에 노출되지 않도록 양 단부가 각각 연결되는 접속 단자들을 포함함으로써, 연성 인쇄 회로 기판의 양 단부가 전기적으로 연결될 수 있으면서도, 연성 인쇄 회로 기판의 굴곡에 의해 형성되는 코일이 외부의 RLC 회로부 및 배터리에 매칭될 수 있으면서, 소형으로 구현되어 인체 삽입을 위한 의료 기기에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 절연성 연성 필름의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 절연성 연성 필름의 단면 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 접속 커넥터의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 결합 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치가 구현될 수 있는 전자 장치를 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치는 절연성 연성 필름(100) 및 접속 커넥터(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 절연성 연성 필름(100)에는 복수의 도전성 연성 전극들이 배치될 수 있다. 접속 커넥터(300)에는 삽입 홈이 정의되어, 절연성 연성 필름(100)의 양 단부가 삽입될 수 있다. 예를 들어, 접속 커넥터(300)의 제1 측면(301) 및 제2 측면(303)을 관통하는 삽입 홈 내에 절연성 연성 필름(100)의 단부가 삽입될 수 있다. 이와 같이, 절연성 연성 필름(100)의 단부가 삽입 홈에 삽입됨에 따라, 절연성 연성 필름(100)에 배치되는 도전성 연성 전극들은, 접속 커넥터(300)에 연결되어 무선으로 전력을 송신 또는 수신할 수 있는 코일을 형성할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 각각의 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 절연성 연성 필름의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 절연성 연성 필름의 단면 구성을 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 절연성 연성 필름(100)은, 복수의 도전성 연성 전극들(130)이 배치되는 연성 회로 기판일 수 있다. 도전성 전극들(130)은 필름(110) 상에 배치될 수 있는데, 필름(110)은 예를 들어, 폴리이미드(polyimide), 폴리에스테르(polyester) 등과 같은 재질을 포함할 수 있다. 또한, 도전성 전극들(130)은, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Ag), 인듐 산화물(예컨대, ITO, IZO, ITZO 등)과 같은 재질을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 절연성 연성 필름(100)은 폭 방향(D1)으로 소정의 폭을 갖고, 길이 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 이 경우, 각각의 도전성 연성 전극들(130)은 적어도 일부가, 절연성 연성 필름(100)의 길이 방향(D2) 및 폭 방향(D1)에 대하여 소정의 각도를 갖도록 연장될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도전성 연성 전극들(130)은 소정의 폭(W) 및 간격(INT)을 가질 수 있다. 이러한 도전성 연성 전극들(130)의 폭(W) 및 간격(INT)은 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 도전성 연성 전극들(130)은 약 100 마이크로미터 이하의 폭(W)을 가질 수 있으며, 인접하는 도전성 연성 전극들(130) 간의 간격(INT)은 상기 폭(W)과 같거나 그보다 작을 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 접속 커넥터의 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 접속 커넥터(300)는 절연성 연성 필름(100)의 폭 방향(D1)을 따라 연장되고, 절연성 연성 필름(300)의 길이 방향(D2)을 따라 소정의 길이를 가질 수 있다. 접속 커넥터(300)의 길이 방향(D2)을 따라 반대되는 제1 측면(301) 및 제2 측면(303)에는, 삽입 홈(310)이 정의될 수 있다. 삽입 홈(310)은 절연성 연성 필름(300)의 폭 방향(D1)을 따라 연장되어, 상기 제1 측면(301) 및 제2 측면(303)을 관통할 수 있다. 삽입 홈(310) 내에는, 도전성 연성 전극들(130)의 단부들이 각각 연결되는 접속 단자들이 배치될 수 있다. 이러한 접속 단자들은 삽입 홈(310) 내에 배치됨에 따라, 외부에 노출되지 않도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치의 결합 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 절연성 연성 필름(100)의 제1 단부(101)와 상기 제1 단부(101)에 반대되는 제2 단부(103)는, 접속 커넥터(300)에 포함된 삽입 홈(310)에 각각 삽입될 수 있다. 이 때, 절연성 연성 필름(100)의 제1 단부(101) 및 제2 단부(103)는 서로 마주하도록 삽입 홈(310)에 삽입될 수 있으며, 그에 따라, 절연성 연성 필름(100)은 원형으로 굴곡될 수 있다. 예를 들어, 절연성 연성 필름(100)은 속이 빈 원통 형상을 갖도록 접속 커넥터(300)에 접속될 수 있다. 이와 같이, 절연성 연성 필름(100)의 양 단부(101, 103)가 삽입 홈(310)에 삽입됨에 따라, 제1 단부(101)에 위치한 도전성 전극의 일 단부가 삽입 홈(310) 내의 제1 접속 단자에 연결될 수 있고, 이와 비슷하게, 제2 단부(103)에 위치한 도전성 전극의 타 단부가 삽입 홈(310) 내의 제2 접속 단자에 연결될 수 있다. 이처럼 절연성 연성 필름(100)의 도전성 전극들(130)은 접속 커넥터(300)를 통해 외부의 RLC 회로부 또는 배터리에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치가 구현될 수 있는 전자 장치를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치는 무선 전력 전송 장치들에 구현될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 송신기(500) 및 센서/무선통신/무선전력전송 통합 SoB(System-on-Board) (700)를 포함하는 시스템에, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치가 포함될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송을 위한 송신기(500) 측의 코일을 구현하기 위해, 본 실시예에 따른 연성 인쇄 회로 기판 장치가 포함될 수 있고, 이와 함께, 또는 이와 다르게, 센서/무선통신/무선전력전송 통합 SoB(700) 측의 코일을 구현하기 위해, 본 실시예에 따른 연성 인쇄 회로 기판 장치가 포함될 수도 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 연성 인쇄 회로 기판 장치는 원형으로 굴곡된 절연성 연성 필름(100)의 양 단부가 삽입 홈(310)을 포함하는 접속 커넥터(300)에 의해 고정되어 접속 단자에 전기적으로 연결됨에 따라, 인체 삽입형 의료 기기와 같은 소형 전자 장치에 존재하는 무선 전력 전송을 위한 코일을 구현할 수 있으며, 특히, 이러한 절연성 연성 필름(100) 및 접속 커넥터(300)의 결합 구성에 의해, RLC 회로부, 배터리 등에 전기적으로 연결됨으로써, 제품의 수율(양산성) 및 품질(전기적 특징)을 유지하면서도, 부피를 최소화할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 절연성 연성 필름 110: 필름
130: 도전성 연성 전극 300: 접속 커넥터
310: 삽입 홈 500: 무선 전력 전송 송신기
700: 센서/무선통신/무선전력전송 통합 SoB

Claims (8)

  1. 복수의 도전성 연성 전극들(130)이 배치되는 절연성 연성 필름(100); 및
    상기 절연성 연성 필름(100)의 제1 단부(101)와 상기 제1 단부(101)에 반대되는 상기 절연성 연성 필름(100)의 제2 단부(103)가 삽입되는 삽입 홈(310)을 갖고, 상기 도전성 연성 전극들(130)에 전기적으로 연결되는 접속 커넥터(300)를 포함하되,
    상기 절연성 연성 필름(100)은,
    상기 제1 단부(101)와 상기 제2 단부(103)가 서로 마주하도록 원형으로 굴곡되어 상기 삽입 홈(310)에 삽입되고,
    상기 삽입 홈(310)은,
    상기 절연성 연성 필름(100)의 폭 방향(D1)을 따라 연장되며,
    상기 접속 커넥터(300)는,
    상기 삽입 홈(310) 내에 배치되어 외부에 노출되지 않도록, 상기 제1 단부(101)가 연결되는 제1 접속 단자 및 상기 제2 단부(103)가 연결되는 제2 접속 단자를 포함하고,
    각각의 상기 도전성 연성 전극들(130)은 적어도 일부분이 상기 절연성 연성 필름(100)의 길이 방향(D2) 및 폭 방향(D1)에 대하여 소정의 각도를 갖도록 연장하되, 상기 접속 커넥터(300)의 삽입 홈(310) 내에 배치되는 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자를 매개로 복수의 도전성 연성 전극들(130)이 연결되어 전체 루프를 구성하며,
    상기 도전성 연성 전극들(130)은 상기 접속 커넥터(300)를 통해 RLC 회로부 또는 배터리에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 연성 전극들(130)은,
    상기 접속 커넥터(300)에 연결되어 무선으로 전력을 송신 또는 수신하기 위한 코일을 형성하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 연성 필름(100)은, 폴리이미드 재질 또는 폴리에스테르 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 연성 전극들(130)은 크롬, 니켈, 구리, 금, 및 인듐 산화물을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 연성 필름(100)은, 속이 빈 원통 형상을 갖도록 상기 접속 커넥터(300)에 접속되는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 삽입 홈(310)은 상기 접속 커넥터(300)의 양 측면(301, 303)을 관통하는 것을 특징으로 하는, 무선 전력 전송을 위한 연성 인쇄 회로 기판 장치.
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