KR101670969B1 - 무선 충전 전자 기기의 인쇄회로기판 및 이를 이용한 무선 충전 전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 기기는 다이버를 위한 다이빙 정보를 제공하는 전자 기기에 있어서, 무선 충전 전력을 수신하여 전원을 공급하는 전원부; 상기 전원이 공급되면 센서부 및 무선 통신부로부터 송수신되는 다이빙 정보를 처리하는 제어부; 및 상기 처리된 다이빙 정보를 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 전원부의 무선 충전 회로는 메인 인쇄회로기판을 형성하는 본체부; 및 상기 본체부 일면에 상기 무선 충전 회로를 구성하는 하나 이상의 칩셋이 실장되어 전기적으로 연결되도록, 하나 이상의 전기배선이 상기 본체부상에 소정의 패턴을 이루어 형성되며, 상기 패턴의 그라운드 영역이 상기 무선 충전 회로의 무선 충전 코일로 무선 전력을 전달시키기 위한 자기장의 통과 경로를 형성하는 패턴층을 포함한다.

Description

무선 충전 전자 기기의 인쇄회로기판 및 이를 이용한 무선 충전 전자 기기{A PRINTED CIRCUIT BOARD OF AN ELECTRONIC DEVICE FOR WIRELESS CHARGING AND THE ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 무선 충전 전자 기기의 인쇄회로기판 및 이를 이용한 무선 충전 전자 기기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 방수 성능이 중요한 웨어러블 디바이스의 무선 충전 기능을 증대시킬 수 있는 무선 충전 전자 기기의 인쇄회로기판 및 이를 이용한 무선 충전 전자 기기에 관한 것이다.

최근 들어, 전자 기기에 대한 관심이 높아지고 있다. 전자 기기는 사용자가 다양한 환경에서 자유자재로 기기를 사용하기 위하여, 소형화, 경량화하여 신체 또는 의복에 착용할 수 있도록 제작되는 형태로 발전되고 있다.

이에 따라, 전자 기기는 사용자가 어떠한 활동을 하고 있을 때에도 항상 사용자와 같이 있고, 사용자가 언제라도 사용을 할 수 있으며, 그때마다 명령을 수행하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다. 특히, 이러한 전자 기기는 웨어러블 기기로 이용되고 있으며, 의류형 전자 기기, 액세서리형 전자 기기 등 전자 기기의 종류는 매우 다양하다. 또한, 전자 기기는 패션, 의료분야 등 다양한 영역에 이용되고 있고, 전자 기기가 이용되는 분야는 점점 더 넓어질 것으로 예상된다.

한편, 스쿠버 다이빙과 같은 수중 활동에 있어서, 사용자는 많은 위험성에 노출되는 활동을 수행하기 때문에 사전에 충분한 교육을 받고 활동 내용을 로그북이라는 종이노트에 상세히 기록하도록 되어있다.

이에 대한 편의성 개선을 위해, 다이빙 컴퓨터를 이용한 기록 방안 등이 제안되고는 있으나, 이는 사용자가 스쿠버 다이빙 환경을 자체적으로 기록/저장 후 스쿠버 다이빙 활동 후에 다시 다이빙 컴퓨터의 내용을 확인하면서 로그북을 작성해야하고 다른 사람이 로그북 정보를 확인하기 위해서는 로그북이 위치한 장소에 방문해야만하는 단점이 있다.

또한, 상기와 같은 전자 기기를 이용하여 다이빙 컴퓨터와 같이 이용할 수는 있으나, 현재 다이빙과 같은 위험 환경에서 정보를 효과적으로 제공하는 전자 기기는 대두되지 않고 있는 실정이다.

특히, 현재의 전자 기기의 일반적인 구조로는 충전 구조상 충전 커넥터가 외부에 노출되어 있으므로 물속에 깊이 잠수할 경우 커넥터를 통해 물이 유입될 수 있고, 특히 바닷물의 경우 커넥터의 단자가 부식되는 문제점들이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 무선 충전 전자 기기의 인쇄회로기판 구조를 개선하여 무선 충전 효율을 향상시킴으로써, 외부의 다른 충전 커넥터 없이 무선 충전만으로도 동작 가능한 전자 기기 및 인쇄회로기판 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 무선 충전만으로 동작가능한 전자 기기를 이용하여 수중과 같은 위험 환경에서도 환경 정보를 용이하게 체크하고 제공할 수 있는 전자 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 인쇄회로기판은 전자 기기의 무선 충전 회로가 실장되는 인쇄회로기판에 있어서, 메인 인쇄회로기판을 형성하는 본체부; 및 상기 본체부 일면에 상기 무선 충전 회로를 구성하는 하나 이상의 칩셋이 실장되어 전기적으로 연결되도록, 하나 이상의 전기배선이 상기 본체부상에 소정의 패턴을 이루어 형성되는 패턴층을 포함하고, 상기 패턴층의 금속 영역은, 상기 무선 충전 회로로 전원을 공급하기 위한 자기장의 통과 경로를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 위험 환경에서의 환경 정보를 제공하는 전자 기기는 무선 충전 전력을 수신하여 전원을 공급하는 전원부; 상기 전원이 공급되면 센서부 및 무선 통신부로부터 송수신되는 환경 정보를 처리하는 제어부; 및 상기 처리된 환경 정보를 출력하는 출력부를 포함하고, 상기 전원부의 무선 충전 회로는 메인 인쇄회로기판을 형성하는 본체부; 및 상기 본체부 일면에 상기 무선 충전 회로를 구성하는 하나 이상의 칩셋이 실장되어 전기적으로 연결되도록, 하나 이상의 전기배선이 상기 본체부상에 소정의 패턴을 이루어 형성되며, 상기 패턴의 금속 영역이 상기 무선 충전 회로의 무선 충전 코일로 무선 전력을 전달시키기 위한 자기장의 통과 경로를 형성하는 패턴층을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 충전 전자 기기의 인쇄회로기판 구조를 개선하여 자기장 통과 경로가 형성되고 확장되어, 무선 충전이 금속 성분에 의해 차폐됨에 따른 손실을 최소화 할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따르면 외부와 연결되는 충전 커넥터를 근본적으로 구비하지 않게 됨으로써, 수압에 따른 침수 위험을 사전에 방지할 수 있다. 이는 하우징 및 커넥터와 관련된 부품 수를 감소시켜 제조 원가 감소 및 친환경적인 제품 개발도 가능하게 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 무선 충전 가능한 전자 기기를 이용하여 수중과 같은 험한 환경에서도 다이빙 환경과 같은 환경 정보를 용이하게 체크하고, 소셜 네트워크를 통해 이와 관련된 다양한 정보를 송수신 및 기록할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 가능한 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 인쇄회로기판 및 전체 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 인쇄회로기판 패턴 및 칩셋 배치에 따른 자기장의 통과 경로를 기존 구성과 비교 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 배터리 및 무선 충전 코일 위치에 따른 인쇄회로기판 구조와 자기장 통과 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 외층, 내층 패턴형성 및 칩셋 배치에 따라 자기장 통과 경로가 형성되는 것을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기를 포함하는 환경 정보 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 구성을 보다 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될수 있다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다. 아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

또한, 예를 들어, 본 명세서의 블록도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. 또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 가능한 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player) 등과 같은 다양한 장치로 구현될 수 있다. 또한, 전자 기기(100)는 웨어러블 기기로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전자 기기(100)는 사용자의 옷 또는 신체에 착용 가능한 손목 시계, 반지, 팔찌, 고글, 안경, 헬멧 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 위험 환경에서의 환경 정보를 측정하여 사용자에게 제공하거나, 무선 통신을 통해 외부와 환경 정보 및 관련 정보를 송수신할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 무선 충전 전력을 수신하여 전원을 공급하며, 센서부 및 무선 통신부로부터 송수신되는 환경 정보를 처리할 수 있다. 이와 같이 처리된 환경 정보는 디스플레이부(151)를 통해 사용자에게 출력되거나 무선 통신부를 통해 위험 환경 외부로 전송될 수 있다.

그리고, 위험 환경은 특히, 스쿠버 다이빙과 같은 수중 환경일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 수중 환경에서의 환경 정보를 처리하여 다이빙 정보를 생성 및 출력할 수 있게 된다.

특히, 수중 환경과 같은 환경에서의 수압 및 침수 위험성을 방지하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 별도의 충전 커넥터 없이, 무선 충전만으로 충전될 수 있다. 이에 따라 전자 기기(100)는 단일의 무선 충전 전원으로만 충전될 수 있다.

그리고, 전자 기기(100)는 하우징(101)에 의해 커버될 수 있다. 특히, 하우징(101)은 전자 기기(100)의 각 구성부를 둘러싸며, 외부의 수압 및 침수로부터 보호하기 위해 별도의 전원단자없이 형성되는 방수 하우징일 수 있다.

이에 따라 본 발명의 무선 충전 가능한 전자 기기(100)는 무선 충전 이외의 다른 충전 등을 위한 커넥터를 제거할 수 있어, 수압 및 침수로부터의 위험성을 근본적으로 차단할 수 있다.

그리고, 전자 기기(100)에 포함되는 인쇄회로기판(PRINTED CIRCUIT BOARD, PCB)은 무선 충전 효율을 극대화시키기 위해, 인쇄회로기판 패턴 구조의 금속 영역이 상기 무선 충전 회로의 무선 충전 코일로 무선 전력을 전달시키기 위한 자기장의 통과 경로를 형성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 인쇄회로기판 및 전체 구조를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2(A)는 도 1의 전자 기기(100)를 단면도로 나타낸 도면이며, 도 2(B)는 설명을 위해 구조를 도식화한 도면이다.

도 2(A) 및 도 2(B)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 상부 하우징(101A) 및 하부 하우징(101B) 조립체에 의해 커버되며, 충전단자 없는 방수 구조를 형성함으로써 외부로부터의 침수 및 수압 영향을 차단할 수 있다.

또한, 도 2(A) 및 도 2(B)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)의 내부 구성은 디스플레이부(151), 출력부(152), 인쇄회로기판의 본체부(105), 인쇄회로기판의 본체부(105)에 형성되는 패턴층(106), 패턴층(106)상에 실장되는 하나 이상의 칩셋(104), 무선 충전 코일(145), 배터리(143), 및 스피커(152)를 포함한다.

특히, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)의 인쇄회로기판 및 회로부품 구조 및 배치에 따라 자기장의 통과 경로가 형성됨으로써, 무선 충전 기능 효율을 극대화할 수 있다.

보다 구체적으로, 인쇄회로기판의 본체부(105)에는 전원부의 무선 충전 회로를 구성하는 하나 이상의 칩셋(104) 및 전자 기기(100)의 동작을 위한 다양한 회로 부품을 구성하는 칩셋(104)들이 실장되는 패턴층(106)이 구비될 수 있다.

특히, 패턴층(106)에는 인쇄회로기판의 본체부(105) 일면 및 타면에 상기 무선 충전 회로를 구성하는 하나 이상의 칩셋(104)과 다른 회로 부품들의 칩셋(104)들이 실장되어 전기적으로 연결되도록, 하나 이상의 전기배선이 상기 본체부상에 소정의 패턴을 이루어 형성되며, 패턴층(106)의 금속 영역은, 상기 무선 충전 회로로 전원을 공급하기 위한 자기장의 통과 경로를 형성한다.

도 2(B)에서 도시된 바와 같이, 자기장의 통과 경로는 패턴층(106) 및 칩셋(104)의 구조 및 배치에 따라 형성될 수 있으며, 점선 화살표로 도시될 수 있다. 상기 자기장은 상기 패턴층에 의해 형성되는 통과 경로를 통과하여 무선 충전 코일(145)에 교류 전류를 발생시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 자기장은 외부의 무선 충전장치의 1차 코일에서 발생시킨 무선 전력 송신을 위한 무선 전력 자기장일 수 있으며, 무선 충전 코일(145)은 2차 코일로서 무선 충전장치의 1차 코일에서 발생시킨 자기장에 의한 교류 전류를 발생시킬 수 있다. 보다 자세하게는, 외부의 1차 코일에서 자기장이 발생되면, 무선 충전 코일(145)의 2차 코일에는 발생된 상기 자기장의 쇄교(Linkage)에 따라 고주파 교류전류가 유도될 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예는 이와 같은 자기 유도 방식 과 공진 유도 방식에도 모두 적용될 수 있다.

또한, 도 2(B)에서 도시된 바와 같이, 패턴층(106)의 전기배선은 무선 충전 코일(145) 또는 무선 충전 회로와 연결된 배터리(143)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 칩셋(104)들의 위치가 배터리(143)와 중첩됨으로써 상기 자기장의 통과 경로를 형성할 수 있다.

여기서, 배터리(143)는 무선 충전 코일(145)에서 발생되는 전력을 충전할 수 있으나, 일반적으로 금속 성분을 가지기 때문에 자기장의 통과 경로를 차폐하게 된다. 또한, 패턴층(106)의 전기 배선에 따른 칩셋(104)들에 의해 자기장의 통과 경로가 더욱 차폐됨으로써 충전 효율이 크게 떨어질 수 있다.

따라서, 패턴층(106)의 전기 배선은 칩셋(104)들의 위치가 상기 배터리(143)에 의해 차폐되는 영역에 배치되도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 배터리(143)에 의해 차폐되는 영역 외의 다른 영역을 통해 자기장의 통과 경로가 형성될 수 있으며, 칩셋(104)들이 추가적으로 자기장의 통과 경로를 차폐하는 것을 방지할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 인쇄회로기판 패턴 및 칩셋 배치에 따른 자기장의 통과 경로를 기존 구성과 비교 설명하기 위한 도면이다.

도 3(A)에 도시된 바와 같이, 기존의 인쇄회로기판은 기판(10)상에 형성되는 패턴층의 금속 영역(11)은 일반적으로, 회로의 그라운드(접지) 안정성 등을 위해 구리와 같은 재질로 두껍고 넓게 형성되기 때문에 무선 충전시의 자기장의 통과 경로를 차폐하게 되는 문제점이 발생된다.

그러나, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)의 인쇄회로기판은 그 본체부(105)의 패턴층(106)에 형성되는 금속 영역을 일부 제거함으로써, 자기장의 통과 경로를 형성할 수 있게 된다.

또한, 이와 같은 인쇄회로기판의 패턴층(106)은 본체부(105)를 기준으로 상단 및 하단 양면에 형성될 수 있다.

이 경우, 상단의 제1 패턴층과 하단의 제2 패턴층은 자기장의 통과 경로를 형성하기 위해 인쇄회로기판의 본체부(105)를 기준으로 수직적으로 중첩되도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 실장되는 각 칩셋(104)들 또한 인쇄회로기판의 본체부(105)를 기준으로 수직적으로 중첩 실장될 수 있게 된다.

예를 들어, 상기 제2 패턴층은 상기 자기장의 통과 경로를 형성하기 위해, 상기 본체부 상단면에 실장된 칩셋과 상기 하단면에 실장된 칩셋이 수직적으로 동일 위치에 배치되도록 형성될 수 있다.

따라서, 인쇄회로기판의 금속 성분에 의한 자기장 차폐가 최소화되며, 자기장 통과 경로가 다양한 위치에 형성됨에 따라, 전자 기기(100)의 무선 충전 효율이 극대화 될 수 있다.

도 4(A)에 도시된 바와 같이, 기존의 인쇄회로기판은 기판(10)상에 형성되는 패턴층의 금속 영역(11)이 접지 안정성을 이유로 넓게 형성되기 때문에, 자기장의 통과 경로는 차단된다.

그러나, 최근 디지털 소자 등에서는 소프트웨어적으로 디지털 정보를 처리함에 따라 노이즈 등에 강하며, 금속 영역이 일부 제거되더라도 전자 기기(100)의 동작 자체의 영향은 낮게 된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 본체부(105)상에 형성되는 패턴층(106)은 금속 영역이 일부 제거된 형태로 형성됨으로써, 자기장의 통과 경로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 자기장 통과 경로는 패턴층(106)상의 패턴의 그라운드 영역에 대응되는 도전체의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다.

보다 구체적으로, 제거되는 금속 영역은 패턴층의 그라운드 영역의 일부일 수 있으며, 제거되더라도 패턴층상에 배치되는 칩셋(104)들의 동작에 영향을 미치지 않는 정도의 금속 영역일 수 있다.

또한, 패턴층(106)의 금속 영역은 상기 하나 이상의 전기배선과 일정 거리 이내에만 형성됨으로써 상기와 같은 자기장의 통과 경로가 형성될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 배터리 및 무선 충전 코일 위치에 따른 인쇄회로기판 구조와 자기장 통과 경로를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)의 인쇄회로기판상의 패턴층(106)은 그 전기배선이 무선 충전 코일(145) 또는 무선 충전 회로와 연결된 배터리(143)에 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 이에 따라, 칩셋(104)들의 위치가 배터리(143)와 중첩됨으로써 상기 자기장의 통과 경로를 형성할 수 있다. 여기서, 형성되는 자기장의 통과 경로는 배터리(143)와 무선 충전 코일(145)간 이격되어 형성되는 공간을 통과하는 경로일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 배터리(143)가 코인 배터리인 경우, 자기장의 통과 경로는 원형의 배터리(143)와 모서리가 둥근 직사각형 형태의 무선 충전 코일(145)사이 공간을 통과하는 경로로서 형성될 수 있다. 이를 위해, 인쇄회로기판의 패턴층(106)은 원형인 배터리(143)의 위치 및 모양과 수직으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 이에 실장되는 칩셋(104)들 또한 배터리(143)의 위치 및 모양과 수직으로 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 배터리(143)는 무선 충전 코일(145)에서 발생되는 전력을 충전할 수 있으나, 일반적으로 금속 성분을 가지기 때문에 자기장의 통과 경로를 차폐하게 되며, 패턴층(106)의 전기 배선에 따른 칩셋(104)들에 의해 자기장의 통과 경로가 더욱 차폐됨으로써 충전 효율이 크게 떨어질 수 있다.

따라서, 패턴층(106)의 전기 배선은 칩셋(104)들의 위치가 상기 배터리(143)에 의해 차폐되는 영역에 배치되고, 상기 배터리(143)에 의해 차폐되는 영역 외의 다른 영역을 통해 자기장의 통과 경로가 형성됨으로써, 칩셋(104)들이 추가적으로 자기장의 통과 경로를 차폐하는 것을 방지하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄회로기판의 외층, 내층 패턴형성 및 칩셋 배치에 따라 자기장 통과 경로가 형성되는 것을 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전자 기기(100)의 인쇄회로기판 본체부(105)에 형성되는 패턴층(106)은 상기 본체부(105) 내부에 형성되는 3차원 내층 패턴(107)을 더 포함할 수 있다.

3차원 내층 패턴(107)은 적층 구조로 형성될 수 있으며, 비아홀 또는 적층 구조상의 금속 연결점을 통해 다른 패턴층(106)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 보다 복잡한 회로 구성 및 정보 처리가 가능하게 된다.

특히, 본 발명의 실시 예에서, 3차원 내층 패턴(107)은 자기장 통과 경로를 형성하기 위한 미리 결정된 패턴 영역에만 배치될 수 있다.

보다 구체적으로, 3차원 내층 패턴(107), 패턴층(106)의 전기 배선 및 금속 영역은 자기장의 통과 경로를 형성하기 위해 상기 본체부를 기준으로 수직선상에 중첩 배치될 수 있다.

이와 같이 3차원 내층 패턴(107)과, 패턴층(106)은 다층기판을 형성할 수 있다. 또한, 3차원 내층 패턴(107)과, 패턴층(106)은 회로패턴의 수직 배치를 이룰 수 있다. 그리고, 3차원 내층 패턴(107)과, 패턴층(106)에 의해 실장되는 칩셋(104) 부품들은 상면 및 하면의 동일 위치에 수직 중첩적으로 배치되어 자기장의 통과 경로가 원활하게 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기를 포함하는 환경 정보 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)를 포함하는 환경 정보 제공 시스템은 전자 기기(100), 무선 통신 단말(200) 및 관리 서버(300)를 포함할 수 있다.

전자 기기(100)는 전술한 바와 같이 위험 환경에서의 환경 정보를 제공하는 장치일 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서 전자 기기(100)는 수중 환경에서의 다이빙 정보를 제공할 수 있다.

이를 위해, 전자 기기(100)는 무선 통신 단말(200) 및 관리 서버(300)와 네트워크로 연결될 수 있으며, 상호간 통신을 수행할 수 있다.

여기서 네트워크에서 제공하는 통신은, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN), 개인 근거리 무선통신(Personal Area Network; PAN), 이동 통신망(mobile radiocommunication network) 또는 위성 통신망 등과 같은 모든 종류의 유/무선 네트워크로 구현될 수 있으며, 예를 들어 이동 통신망, UPnP(Universal Plug and Play), WiFi 등의 통신 방식에 의해 상호 통신할 수 있는 네트워크 망을 제공할 수 있다.

또한, 적어도 하나의 무선 통신 단말(200)들은, 고정형 단말이거나 휴대 가능한 이동형 단말일 수 있다. 하나 이상의 무선 통신 단말(200)로서, 내비게이션(Navigation), 스마트 폰(smart phone), 휴대폰, 컴퓨터, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), MID(Mobile Internet Device), 태블릿 PC(Tablet PC) 등이 예시될 수 있다.

또한, 전자 기기(100)는 무선 통신 단말(200)와 관리 서버(300)를 거쳐 서로 다른 단말(400)들과 네트워크를 통한 통신을 구성할 수 있다. 또한, 네트워크에 연결되는 기기 또는 장치(100, 200, 400)들은 본 발명의 실시 예에 따른 다이빙 정보를 포함하는 다양한 컨텐츠를 서로 공유할 수 있다.

이를 위해, 관리 서버(300)는 소셜 네트워크(Social Network)를 구성하거나, 외부의 메신저 어플리케이션 서버 또는 소셜 네트워크 서비스 제공 서버간 통신을 중계할 수 있다. 본 문서의 기술적 사상은, 메신저 서비스 또는 소셜 네트워크 서비스와 유사하게 구성되는 모든 네트워크 서비스에 대해 적용이 가능하다.

이에 따라, 전자 기기(100)는 위험 환경에서의 환경 정보를 제공함에 있어서, 별도의 충전단자 없이 무선 충전 전력만을 수신하여 전원을 공급받을 수 있으며, 상기 전원이 공급되면 센서부 및 무선 통신부로부터 송수신되는 환경 정보를 처리하여 상기 처리된 환경 정보를 출력할 수 있다. 또한, 전원부의 무선 충전 회로 및 인쇄회로 기판은 전술한 패턴층(106)의 금속 영역이 상기 무선 충전 회로의 무선 충전 코일로 무선 전력을 전달시키기 위한 자기장의 통과 경로를 형성하게 됨으로써, 효율적인 구현이 가능하게 된다.

또한, 전자 기기(100)는 다이버를 위한 다이빙 정보를 처리하여 생성되는 다이빙 로그 정보를 관리 서버(300)를 통해 소셜 네트워크로 전송하거나 관리 서버(300)의 DB에 기록되도록 제어할 수 있다.

여기서, 상기 다이빙 정보는 센서부에 의해 수중에서 측정되는 위치 정보, 수심 정보, 수압 정보, 수온 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 다이빙 정보는 무선 통신 단말(200)에서 무선 수신되는 다이빙 선호 지역 분석 및 필요 장비, 가능 기간, 주의 사항 등과, 세계 각지에서 로그 형태로 저장되는 해양 정보를 포함할 수 있다.

이에 따라, 전자 기기(100)는 관리 서버(300)와 연동하여 다이빙 로그 정보의 자동 작성 및 공유 기능을 제공할 수 있으며, 관리 서버(300)에 저장된 다이빙 로그 검색 및 정보 교류를 통해 안전한 스쿠버 다이빙을 제공할 수 있다.

따라서, 환경 정보를 제공하는 전자 기기(100)는 반복되는 다이빙으로 인해 발생하는 인체에 치명적인 잠수병 등을 안전하게 관리할 수 있으며, 다이빙 장비 판매 사이트와 연계하여 다이버 선호 장비 추천 및 장비 광고도 가능하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기의 구성을 보다 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기(100)는 제어부(110), 무선 통신부(120), 입력부(130), 전원부(140), 출력부(150), 센서부(160), 저장부(170) 및 전자 나침반(180)을 포함한다. 각 구성부를 구현하기 위한 회로 및 칩셋(104)들이 배치되는 인쇄회로기판 구성에 대하여는 전술한 바와 같으므로 생략하도록 한다.

제어부(controller, 110)는 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어 제어부(110)는 다이빙 정보 수집, 무선 통신, 전원 구동, 센서 동작, 정보 저장, 정보 출력, SNS 접속 등의 다양한 정보 처리를 위해, 관련 모듈들간의 전반적인 통신 제어 및 데이터 처리를 수행한다. 도 8에서는 각각의 구성요소간 제어를 위해, 제어부(110)가 별도 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 제어부(110)가 포함되지 않더라도 제어부(110)의 전부 또는 일부의 기능이 각 구성요소들로 분산 배치 및 동기화되어 동작할 수도 있다.

무선 통신부(120)는 무선 통신 단말(200) 및 관리 서버(300)와 네트워크를 통해 연결될 수 있으며, 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 무선 통신부(110)는 전자 기기(100)와 무선 통신 단말(200) 사이 또는 전자 기기(100)와 관리 서버(300)를 통해 접속 가능한 소셜 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(120)는 이동 통신 모듈, 유선 인터넷 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있으며, 각 통신 모듈들은 전자 기기(100)에 내장되거나 외장될 수 있다.

그리고, 입력부(130)는 사용자가 전자 기기(100) 동작 제어 및 영상 입력을 위한 입력 데이터를 발생시키는 사용자 입력부 및 영상 입력부를 포함할 수 있다. 사용자 입력부는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있으며, 영상 입력부는 카메라 또는 적외선 센서 등으로 구성될 수 있다.

한편, 전원부(140)는 전원 공급 회로(141), 정류회로(142), 배터리(143), 무선 충전 회로(144) 및 무선 충전 코일(145)을 포함한다.

전원부(140)는 본 발명의 실시 예에 따라 전자 기기(100) 내부의 인쇄회로기판상의 하나 이상의 칩셋(104)으로 구성될 수 있으며, 자기장 통과 경로에 따라 발생되는 무선 전력을 이용하여 충전된 배터리(143)의 전력에 의해 전자 기기(100)의 동작 전원을 공급할 수 있다.

전원 공급 회로(141)는 제어부(110)의 제어에 의해 배터리(143)로부터 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

정류회로(142)는 무선 충전 회로(144)와 연결된 무선 충전 코일(145)에서 발생되는 교류 전류를 직류 전류로 정류하여 배터리(143)로 인가한다.

배터리(143)는 정류된 전류가 인가됨에 따라 전력을 충전하며, 전원 공급 회로(141)의 요청에 따라 필요 전원을 공급한다.

한편, 출력부(150)는 제어부(110)에서 처리되는 환경 정보를 출력할 수 있다. 이를 위해, 출력부(150)는 디스플레이부(151), 스피커(152) 및 진동 모듈을 포함할 수 있다.

디스플레이부(151)는 전자 기기(100) 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 전자 기기(100)가 다이빙 정보를 제공하는 경우, 다이빙 정보와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시한다. 전자 기기(100)가 화상 통화 모드 또는 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

스피커부(152)는 각 모드에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 저장부(170)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 스피커부(152)는 다이빙 정보와 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

한편, 진동 모듈은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시키며, 예를 들어 촉각등을 전달하기 위한 햅틱 모듈(haptic module)을 포함할 수 있다.

센서부(160)는 환경 정보 수집에 필요한 다양한 센서를 포함할 수 있다.

이를 위해, 센서부(160)는 수압 센서(161), 온도 센서(162) 및 가속도 센서(163)를 포함할 수 있다. 제어부(110)는 센서부(160)에서 출력되는 다양한 센싱 값에 기초하여 다이빙 정보를 체크 및 출력하고, 로그 정보로 생성하여 저장부(170)에 기록하거나, 무선 통신부(120)를 통해 무선 통신 단말(200) 또는 관리 서버(300)로 전송할 수 있다.

저장부(170)는 제어부(110)의 동작을 위한 제어 데이터와, 각 구성요소에서 관리되는 환경 정보, 다이빙 정보 등을 미리 지정된 저장 공간에 저장할 수 있다.

전자 나침반(180)은 전자 기기(100)의 방위를 추적하기 위한 전자기 회로를 포함할 수 있다.

이와 같은 구성에 기반하여, 전자 기기(100)의 제어부(110)는 환경 정보를 수집 및 가공하여 처리되는 정보를 출력할 수 있으며, 외부로 전송할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 환경 정보가 다이빙 정보를 포함하는 경우, 처리되는 정보는 스쿠버 다이빙 로그 기록을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는 다이빙시간, 다이빙장소, 수심, 수압, 온도, 시야 등의 주요 로그내용을 기록하고, 저장부(170)에 저장할 수 있으며, 무선 통신부(120)를 통해 무선 통신 단말(200)로 전송할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 카메라 등을 통해 촬영된 사진 또는 동영상을 상기 로그 기록에 포함시킬 수도 있다.

또한, 제어부(110)는 저장된 로그 기록을 관리 서버(300)를 통해 소셜 네트워크에 업로드 함으로써, 물속에서 본 어종 또는 지형 등을 공유하고, 다른 사용자와의 정보 교류를 수행할 수 있으며, 수집된 자료는 바다 상태에 대한 해양 자료로도 이용될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시 예에 따라 무선 충전 전자 기기의 인쇄회로기판 구조를 개선하여 자기장 통과 경로가 형성되고 확장되어, 무선 충전 효율이 향상될 수 있고, 이에 따라, 외부와 연결되는 충전 커넥터를 근본적으로 구비하지 않게 됨으로써, 수압에 따른 침수 위험을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 무선 충전이 금속 성분에 의해 차폐됨에 따른 손실을 최소화 할 수 있다.

그리고, 무선 충전 가능한 전자 기기를 이용하여 수중과 같은 험한 환경에서도 다이빙 환경과 같은 환경 정보를 용이하게 체크하고, 소셜 네트워크를 통해 이와 관련된 다양한 정보를 송수신 및 기록 공유할 수 있다.

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.

Claims (16)

1. 전자 기기의 무선 충전 회로가 실장되는 인쇄회로기판에 있어서,
   메인 인쇄회로기판을 형성하는 본체부; 및
   상기 본체부 일면에 상기 무선 충전 회로를 구성하는 하나 이상의 칩셋들이 실장되어 전기적으로 연결되도록, 하나 이상의 전기배선이 상기 본체부 상에 소정의 패턴을 이루어 형성되는 패턴층을 포함하고,
   상기 패턴층의 금속 패턴 사이의 공간 영역은,
   상기 무선 충전 회로로 전원을 공급하기 위한 자기장의 통과 경로를 형성하고,
   상기 패턴층에 형성되는 상기 하나 이상의 전기배선은 상기 무선 충전 회로와 연결된 배터리의 형태 및 위치에 의해 차폐되는 영역에 형성되어, 상기 전기배선에 실장되는 상기 칩셋들이 상기 배터리에 의해 차폐되는 영역 외의 다른 영역을 통해 상기 자기장의 통과 경로가 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는
   전자 기기의 인쇄회로기판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 패턴층의 금속 패턴 사이의 공간 영역은 상기 하나 이상의 전기배선과 일정 거리 이내에만 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 인쇄회로기판.
3. 제1항에 있어서,
   상기 자기장은 상기 패턴층의 금속 패턴 사이의 공간 영역을 통과하여 무선 충전 코일로 송신되는 무선 전력 자기장인 것을 특징으로 하는 전자 기기의 인쇄회로기판.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하나 이상의 전기배선이 배치되는 영역은 상기 배터리의 형태 및 위치에 따라 가변되는 전자 기기의 인쇄회로기판.
5. 제1항에 있어서,
   상기 패턴층은 상기 본체부 내부에 형성되는 3차원 내층 패턴을 더 포함하고,
   상기 3차원 내층 패턴은 상기 자기장의 통과 경로를 형성하기 위한 미리 결정된 위치에만 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 인쇄회로기판.
6. 제5항에 있어서,
   상기 3차원 내층 패턴, 상기 전기 배선 및 상기 금속 패턴 사이의 공간 영역은 상기 자기장의 통과 경로를 형성하기 위해 상기 본체부를 기준으로 수직선상에 중첩 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 인쇄회로기판.
7. 제1항에 있어서,
   상기 본체부의 타면에 칩셋을 실장하기 위한 제2 패턴층을 더 포함하고,
   상기 제2 패턴층은 상기 자기장의 통과 경로를 형성하기 위해, 상기 본체부 일면에 실장된 칩셋과 상기 타면에 실장된 칩셋이 수직적으로 동일 위치에 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 인쇄회로기판.
8. 제1항에 있어서,
   상기 패턴층은 그라운드 영역이 일부 제거됨으로써 상기 자기장의 통과 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 기기의 인쇄회로기판.
9. 위험 환경에서의 환경 정보를 제공하는 전자 기기에 있어서,
   무선 충전 전력을 수신하여 전원을 공급하는 전원부;
   상기 전원이 공급되면 센서부 및 무선 통신부로부터 송수신되는 환경 정보를 처리하는 제어부; 및
   상기 처리된 환경 정보를 출력하는 출력부를 포함하고,
   상기 전원부의 무선 충전 회로는
   메인 인쇄회로기판을 형성하는 본체부; 및
   상기 본체부 일면에 상기 무선 충전 회로를 구성하는 하나 이상의 칩셋들이 실장되어 전기적으로 연결되도록, 하나 이상의 전기배선이 상기 본체부 상에 소정의 패턴을 이루어 형성되며, 상기 패턴의 금속 패턴 사이의 공간 영역이 상기 무선 충전 회로의 무선 충전 코일로 무선 전력을 전달시키기 위한 자기장의 통과 경로를 형성하고,
   상기 패턴에 형성되는 상기 하나 이상의 전기배선은 상기 무선 충전 회로와 연결된 배터리의 형태 및 위치에 의해 차폐되는 영역에만 형성되어, 상기 전기배선에 실장되는 상기 칩셋들이 상기 배터리에 의해 차폐되는 영역 외의 다른 영역을 통해 상기 자기장의 통과 경로가 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는
   전자 기기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 패턴의 금속 패턴 사이의 공간 영역은 상기 하나 이상의 전기배선과 일정 거리 이내에만 형성되며, 상기 자기장은 상기 패턴의 금속 패턴 사이의 공간 영역을 통과하여 무선 충전 코일로 송신되는 무선 전력 자기장인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
11. 제9항에 있어서,
    상기 전자 기기의 각 구성부를 둘러싸며, 외부의 수압 및 침수로부터 보호하기 위해 별도의 전원단자없이 형성되는 방수 하우징를 더 포함하는 전자 기기.
12. 제9항에 있어서,
    상기 환경 정보는 다이버를 위한 다이빙 정보를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 다이빙 정보 처리에 따라 생성되는 다이빙 로그 정보를 상기 무선 통신부를 통해 소셜 네트워크로 전송하는 전자 기기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 다이빙 정보는 상기 센서부에 의해 수중에서 측정되는 위치 정보, 수심 정보, 수압 정보, 수온 정보 중 적어도 하나를 포함하는 전자 기기.
14. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전기배선이 배치되는 영역은 상기 배터리의 형태 및 위치에 따라 가변되는 전자 기기.
15. 제9항에 있어서,
    상기 자기장 통과 경로는 상기 패턴의 그라운드 영역에 대응되는 도전체의 일부를 제거함으로써 형성되는 전자 기기.
16. 제9항에 있어서,
    상기 전자 기기는 사용자의 신체 또는 옷에 착용 가능한 웨어러블 전자 기기인 것을 특징으로 하는 전자 기기.

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