KR101792134B1 - 무선충전모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합자성시트 유닛에 관한 것으로, NFC(near field communication)안테나 기능과 무선충전 안테나 기능을 동시에 보완하여 교신거리를 강화하면서 무선충전효율을 극대화할 수 있는 일체형 복합자성시트를 제공할 수 있도록 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 복합자성시트는 투자율이 서로 다른 자성시트의 결합구조로 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 다양한 안테나에 적용할 수 있는 복합자성시트의 구조 및 복합자성시트를 포함하는 무선충전모듈에 관한 것이다.
NFC(near field communication; 이하 'NFC'라 한다.) 기능이 스마트폰 등에 채용되면서 대금 결제수단, 교통카드, 출입카드, 휴대폰 간 P2P(point to point) 정보 교환 등에 광범위하게 활용되고 있다. NFC는 13.56 MHz를 사용하므로 최대 20cm 이내의 거리에서만 동작하는 초 근거리 통신방식이므로 해킹으로부터 매우 안전하여 결제수단으로 적합하다. NFC의 기본구성은 도 1a 및 도 1b와 같으며, 휴대폰 쪽의 NFC 안테나는 사이즈를 고려하면 배터리 뒷면에 실장 혹은 휴대폰 뒤쪽 케이스에 실장 혹은 인몰딩(in-molding) 되고 있다. 고정측(10)의 모듈(11)에는 배치되는 NFC안테나(12)와 회로(13)로 배치되며, 수신측(20)은 상기 고정측 모듈에서 전송되는 전파를 수신하는 NFC 안테나(22) 및 처리회로(23), 자성시트(24)와 배터리(21)로 구성되어 있다. 이 경우 자성시트의 구조는 (b)에 도시된 것과 같이 안테나(22)를 덮는 구조(25)로 구성될 수도 있다.
특히, 휴대폰 배터리의 케이스는 금속으로 이루어져 있으므로 NFC안테나에서 발생된 전자기장 에너지는 기생 커플러로 작용하는 배터리 케이스에 의하여 흡수되어 진다. 따라서 NFC안테나의 교신감도가 낮아지게 되며 그 결과 교신거리가 매우 짧아지게 되므로 금속 배터리 케이스와 NFC안테나 사이에 전자기적 고립(isolation)이 필요하게 된다. 이러한 고립(Isolation) 수단으로는 투자율을 갖는 1mm 이하 두께의 자성체 시트가 주로 사용되고 있다.
NFC안테나의 isolation을 위한 자성체 시트의 종류로는 소결 페라이트 시트(투자율 200~500), Half silted 페라이트 시트(투자율 200~500), 금속 자성 분말+고분자 복합재료 시트(투자율 50~150) 등이 이용되고 있다.
위의 자성 시트 중 소결 페라이트는 쉽게 깨지는 성질 때문에 휴대폰에 채용시 내충격 보강설계 혹은 보강재료 등이 필요하다. 소결 페라이트의 내충격강도를 개선하기 위해 개발된 것이 하프 슬리트(Half slitted) 페라이트 시트이며, 페라이트 표면에 실금을 새겨 강도를 보강하였고, 약간의 유연성(flexibility)도 부여할 수 있게 되었다. 세번째의 금속자성분말+고분자 복합재료시트는 페라이트에 비교하여 투자율이 낮지만 얼마든지 휘어지며 깨어지지 않는 장점이 있다.
NFC안테나에서 투자율이 높은 자성체 시트(24, 25)는 NFC안테나의 자기장을 한쪽방향으로 강화시켜 교신거리를 증가시킬 수 있다.
최근, 전자기 유도 방식의 휴대폰 무선충전기능이 개발되었고, 스마트폰에 채용이 시작되고 있다. 전자기 유도 방식의 경우 수 kHz에서 20MHz 사이의 주파수가 사용되며, NFC의 13.56 MHz와 주파수 혼용 및 고주파 대역으로 갈수록 교류 전자기파에 대한 인체유해성 문제가 커지므로 무선충전기능은 100kHz ~ 6MHz 이하에서 구현되는 추세이다.
도 2a는 스마트폰의 무선충전 송신부(30)와 무선충전 송신부(40)의 구성을 보여주고 있다. 무선충전 송신부(30)는 고정모듈(31)에 전력송신안테나(32)와 처리회로(33), 영구자석(35) 및 자성시트(34)가 구비된다. 아울러, 무선충전 수신부(40)는 휴대단말의 케이스(46)의 내부에 배터리(41)와 전력수신안테나(42), 처리회로(43), 연자성체(44), 자성시트(45)가 구비된다.
도 2b는 무선 충전시의 자속(magnetic flux)의 흐름을 도시한 개념도이다. 주목할 것은 무선충전 송신부(30)에 영구자석(35)이 배치되어 있음과 함께 무선충전 수신부(40)에도 역시 영구자석(35)에 대응하는 연자성체(44)가 구성되어 있는 점이다. 이들 영구자석과 연자성체는 무선충전 동작시 송신안테나의 중심과 수신안테나의 중심을 손쉽게 어라인(align)시키려는 목적때문에 존재한다. 안테나들의 위치가 맞지 않을 경우 자속의 흐름이 어긋나 누설자속이 증가하여 충전효율이 감소하기 때문이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2b의 구조에서의 자속의 흐름을 도시한 것이다.
도 3a와 같이 두 개의 분리된 자성재료를 사용한여 1차 코일(송신안테나;32)의 가운데 영구자석(35)이 위치시켜, 도시된 것과 같이 자속의 변화(화살표)가 생기며, 이 경우 도 3b에 도시된 것과 같이, 영구자속으로 인하여 발생하는 자속(중심부 화살표)이며 오른편은 충전동작시 안테나에 흐르는 전류에 의하여 발생하는 자속(외곽부 화살표)이 동시에 형성되게 된다.
여기서 영구자석(35)의 파란색 자속과 안테나(32)의 붉은색 자속이 반대 방향이므로 상쇄가 되는 부분(P)이 존재하게 된다. 영구자석은 10MGOe 정도의 (BH)max를 갖는 Nd본드 자석이 주로 사용되는데, 무선충전 수신안테나 측의 자성 시트의 투자율이 높을수록 영구자석의 강력한 자속에 더 영향을 많이 받게 된다. 즉, 영구자석(32)의 자속이 자성 시트의 스핀 방향을 한쪽으로 고정시켜 놓게 되므로 실제로는 투자율이 낮은 재료의 거동을 보이게 된다. 또한 배열된 스핀의 방향이 안테나 자속의 방향과 반대이므로 자기장이 상쇄되어 투자율이 높은 자성 시트를 사용할 수록 수신 안테나의 인덕턴스가 떨어지게 된다.
상술한 NFC와 전자기 유도 방식의 무선충전 안테나의 기능은 향후 스마트폰등의 휴대단말에 적용될 것이며, 이러한 경우 NFC안테나와 무선충전 안테나는 휴대단말 케이스에 포함되어 대부분 면적을 점유하게 된다. 그러나, 이러한 경우 단일 자성재료를 사용하여 투자율이 높거나 낮을 경우 두 가지 안테나의 특성을 동시에 만족 시킬 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예에서는 NFC(near field communication)안테나 기능과 무선충전 안테나 기능을 동시에 보완하여 교신거리를 강화하면서 무선충전효율을 극대화할 수 있는 일체형 복합자성시트를 구현하고, 이를 포함하는 무선충전모듈을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는 무선충전안테나부, 상기무선충전안테나부와 이격되는 NFC안테나부, 상기 무선충전안테나부를 포함하는 제1자성시트 및 상기 제1자성시트와 인접하는 제2자성시트를 포함하는 무선충전모듈을 제공할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, NFC(near field communication)안테나 기능과 무선충전 안테나 기능을 동시에 보완하여 교신거리를 강화하면서 무선충전효율을 극대화할 수 있는 일체형 복합자성시트를 제공할 수 있으며, 이러한 복합자성시트를 포함하는 무선충전모듈을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 복합자성시트는 휴대단말의 리어케이스에 NFC안테나, 무선충전안테나, 메인안테나, 기타 서브안테나를 복합적으로 내장할 수 있으며, 이 경우에도 휴대폰 메인보드의 액티브 환경에 의한 영향을 적게 받게 되어 모델별로 안테나 주파수 튜닝이 불필요 해지며, 안테나의 플랫홈화를 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 NFC(near field communication)안테나를 이용하는 구조를 도시한 것이다.
도 2a는 스마트폰의 무선충전 송신부와 무선충전 송신부의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2b는 무선 충전시의 자속(magnetic flux)의 흐름을 도시한 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2b의 구조에서의 자속의 흐름을 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛의 기능 및 구조를 설명하기 위한 개념도
도 5는 동작주파수에 대해서 얻을 수 있는 최대 투자율의 수치를 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛을 구성하는 재료에 따른 실험예의 개념도이며, 그 결과를 도 7에 표로 도시한 것이다.
도 8은 25um 평균입도를 갖는 FeSiAl 분말을 Silicone에 섞었을 때 유효 투자율 값을 측정한 결과이다.
도 9는 Test2 조건에서 효율과 인덕턴스를 측정한 결과이다.
도 10은 안테나별 유효투자율의 그래프이며, 도 11은 휴대폰 리어케이스에서의 투자율에 따른 자성시트의 배치개념도이다.
도 2a는 스마트폰의 무선충전 송신부와 무선충전 송신부의 구성을 도시한 개념도이다.
도 2b는 무선 충전시의 자속(magnetic flux)의 흐름을 도시한 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2b의 구조에서의 자속의 흐름을 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛의 기능 및 구조를 설명하기 위한 개념도
도 5는 동작주파수에 대해서 얻을 수 있는 최대 투자율의 수치를 도시한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛을 구성하는 재료에 따른 실험예의 개념도이며, 그 결과를 도 7에 표로 도시한 것이다.
도 8은 25um 평균입도를 갖는 FeSiAl 분말을 Silicone에 섞었을 때 유효 투자율 값을 측정한 결과이다.
도 9는 Test2 조건에서 효율과 인덕턴스를 측정한 결과이다.
도 10은 안테나별 유효투자율의 그래프이며, 도 11은 휴대폰 리어케이스에서의 투자율에 따른 자성시트의 배치개념도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛의 기능 및 구조를 설명하기 위한 개념도로, 도 4a는 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛이 적용될 휴대 단말의 안테나 배치구조개념도, 도 4b는 도 4a의 X-X'의 단면을 도시한 개념도이다. 이하에서 복합자성시트유닛은 다수의 자성시트가 인접하여 배치되는 구조에서 코일이나 별도의 부수적인 구성을 포함하여 구현되는 구조체를 포괄하는 개념으로, 이하에서는 무선충전모듈을 실시예로 하여 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛은 제1자성시트와 상기 제1자성시트 보다 높은 투자율을 가지는 제2자성시트를 포함하여 구성될 수 있다. 즉 서로 투자율이 상이한 자성시트가 결합한 구조를 구비한다. 도시된 구조와 같이, 상기 제2자성시트보다 상대적으로 좁은 면적으로 상기 제1자성시트가 결합하거나, 상기 제1자성시트의 외측 영역에 제2자성시트가 배치되는 구조로 형성될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 투자율이 상이한 제1자성시트와 제2자성시트가 상호 인접하여 배치되는 구조의 복합자성시트유닛을 제공할 수 있으며, 이 경우 인접하여 배치되는 경우는 상기 제1자성시트의 측면에 밀착하거나 일정 부분 이격되는 구조로 배치되는 구조, 상기 제1자성시트의 상부 또는 하부에 밀착하거나 이격되는 구조를 포함하는 개념이다. 이 경우 복합자성시트유닛은 무선충전이나 NFC를 위한 코일을 포함하는 구조로 무선충전모듈을 구현할 수 있다. 후술하겠지만, 본 발명의 실시예에 따른 복합자성시트유닛은 상호 투자율이 상이한 시트가 인접하여 배치되는 구조로 적용되는 것으로, 무선충전모듈에 적용될 수 있으며, 이 경우 무선충전안테나부와 이격되는 NFC안테나부를 구비하며, 상기 무선충전안테나부를 포함하는 제1자성시트 및 상기 제1자성시트와 인접하는 제2자성시트를 포함하는 구조로 무선충전모듈을 구현할 수 있다. 즉, 제1자성시트가 무선충전을 위한 코일을 포함하는 구조로 구현할 수 있다. 아울러, 제1자성시트 또는 상기 제2자성시트는 상호 인접하여 배치되되, 무선충전안테나부의 코일을 포함하는 제1자성시트에 대하여 제2자성시트는 상기 제1자성시트의 일표면 또는 측면에 접촉하거나, 또는 상기 제1자성시트의 일표면 또는 측면에 이격되도록 배치되도록 구현할 수 있다. 나아가 본 발명의 실시예에서 복합자성시트가 다수의 개수로 구현됨을 후술하겠지만, 무선충전모듈에서 투자율이 상이한 제1자성시트나 제2자성시트만으로 구성되는 외에 상기 제1자성시트나 제2자성시트와는 투자율이 상이한 제3자성시트를 더 포함하는 구조로 구현할 수도 있으며, 상기 제3자성시트는 NFC 기능이나 다른 기능을 위한 코일부, 본 발명에서의 NFC안테나부나 보조안테나부의 코일을 포함하는 구조로 변형 설계될 수 있음은 물론이다.
본 발명에서의 복합자성시트유닛은 다수의 시트 구조를 포함하는 개념으로 정의하며, 상술한 복합자성시트유닛의 일실시예로서 도 4a에 도시된 다수의 안테나 상에 적층되는 구조물을 일실시예로 설명하기로 한다.
도 4a에 도시된 것은 무선충전모듈을 구현하는 하나의 실시예로서, 휴대단말기의 리어 케이스에 형성되는 다수의 안테나의 배치를 도시한 것으로, 무선충전안테나부(210)와 NFC 안테나부(220), 그리고 메인안테나부(230), 서브안테나부(240)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 복합자성시트는 상술한 안테나부 상에 적층되는 형태로 이용될 수 있다.
도 4a의 개념도의 X-X'단면도인 도 4b를 참조하면, 배터리(B)를 내장하는 휴대단말의 리어 케이스(250)에 형성되는 무선충전안테나부(210) 상에 적층되어 결합하는 제1자성시트(110)와 상기 무선충전안테나부(210)의 테두리에 형성되는 NFC안테나부(220) 상에 적층되는 제2자성시트(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제1자성시트 및 제2자성시트는 각각의 안테나부 상에 자성물질을 도포하고 라미네이션 등의 방법으로 가압하는바, 안테나부와 접촉하는 계면에는 일정한 굴곡(이를테면 연자성체등의 구조물)을 구비하여 형성될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 상기 복합자성시트 유닛은 상호 투자율이 상이한 상기 제1자성시트 및 제2자성시트를 포함하여 구성되며, 제1자성시트(110) 및 제2자성시트(120)은 도시된 것과 같이 무선충전안테나부(210)의 테두리에 형성되는 NFC안테나부(220) 상에 각각 대응되는 위치에 배치되어 형성될 수 있다.
이 경우 무선충전안테나부에 사용되는 자성시트의 경우 전자기유도방식의 자성시트를 사용하는바, 도 3에서 설명한 문제와 같이, 충전전력을 송신하는 안테나부에 포함되는 영구자석과의 간섭으로 인해 자기장이 상쇄되는 문제가 발생하고 이에 따라 투자율이 높은 자성시트를 사용할수록 수신안테나의 인덕턴스가 떨어지는 문제가 발생하게 되는바, 이를 최소화할 수 있는 제1자성시트(110)의 투자율은 20~50을 만족함이 바람직하게 된다.
즉, 바람직하게는 본 발명에 따른 상기 제1자성시트(110)는 투자율이 20~50를 만족하는 것이 바람직하며, 상기 제2자성시트(120)는 투자율이 100~550를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 동시에 NFC안테나부(120)의 경우 투자율이 높은 자성시트를 사용하게 되면, NFC안테나의 사이즈가 감소하며, 인식거리가 증가하게 된다. 즉 동작주파수에 대하여 얻을 수 있는 최대 투자율은 Snoek's limit에 의하여 결정되어지므로, 아래와 같은 식에 의해 연산될 수 있다.
{식 1}
즉, 도 5를 참조하여 설명하면, Mn-Zn ferrite의 Ms(최대자화)를 5kG라고 가정할 때, 자기공진주파수(Fr) 13.56 MHz에서 투자율은 약 620 정도가 된다. 따라서 자구댐핑(damping by magnetic domain rotation)과 스핀댐핑(damping by magnetic spin rotation) 효과를 고려하면 약 500~550의 투자율이 NFC주파수 대역에서 일반적으로 구현할 수 있는 투자율의 최대 한계치라고 할 수 있다.
또한, 이 경우 상기 제1자성시트는, Fe, Ni, Co, Mo, Si, Al, B 중 선택되는 원소 중 한 가지 또는 두 가지 이상 원소의 조합으로 이루어지는 금속계 자성 분말과 고분자의 복합재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서 고분자란 실리콘, 폴리이미드, 나이론, 테프론, 에폭시 등 다양한 고분자 재료를 포함한다.
또는, 상기 제1자성시트의 구성을 Fe, Ni, Mn, Zn, Co, Cu, Ca 중 선택되는 두 가지 이상 원소의 조합으로 이루어지는 페라이트계 분말과의 고분자의 복합재료를 포함하여 구성할 수도 있다.
나아가, 상기 제2자성시트는 Fe, Ni, Mn, Zn, Co, Cu, Ca 중 선택되는 두 가지 이상 원소의 조합으로 이루어지는 페라이트계 소결체이거나, 페라이트계 소결체를 포함하여 이루어지는 제2자성시트 표면에 하프 슬리팅(half slitting)이 구현된 구조를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛을 구성하는 재료에 따른 실험예를 도 6a 및 도 6b와 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6a 및 도 6b는 무선충전안테나의 구성을 동일하게 하고, 한쪽은 영구자석(315)을 제거하고 한쪽은 영구자석을 넣은 상태(실제, 제품에는 영구자석을 넣는 경우도 있고, 제거된 경우도 있으므로, 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛을 적용한 실험예에서는 Test1(도 6a), Test2(도 6b)의 실험예의 효율의 차이가 크지 않는 것이 가장 적합한 것으로 판단할 수 있다.)의 것을 비교하여 Test1(도 6a), Test2(도 6b)의 비교 결과를 도 7에 도시하였다. Type 1번은 소결 페라이트(Ni-Zn계)이며, 2번~5번은 half slited 페라이트(Mn-Zn계), 6번은 비정질 리본(FeSiB), 7번 8번은 Sendust-Silicone 복합재료를 사용하여 성능테스트를 각각 실시하였다.
성능테스트의 결과를 도시한 도 7을 참조하면, 1번과 8번의 경우가 효율측면에서 Test1(도 6a:영구자석이 없는 경우), Test2(도 6b:영구자석이 있는 경우)의 효율차이가 크지 않아 그 성능이 우수한 것으로 판단할 수 있다. 자성시트의 바람직한 두께는 500㎛~700㎛의 범위의 것을 잉용할 수 있으며, 2번 내지 7번의 경우에서는 Test1(도 6a:영구자석이 없는 경우), Test2(도 6b:영구자석이 있는 경우)의 효율차이가 커 적절한 재료로 이용될 수 없음이 판명되었다.
자성 시트가 전도성을 가질 경우 수신안테나의 인덕턴스는 높아지지만 배터리 케이스가 기생 캐패시터의 전극으로 작용하거나 전기적으로 단락(short)되므로 전송효율은 떨어진다. 그 결과 금속계인 비정질 리본의 Test1 효율이 상대적으로 좋지 않았다.
자성 시트의 투자율이 높은 경우 Test1과 Test2의 인덕턴스 차이가 크게 발생하였다. 그 결과 전송효율이 감소하였으며, 나아가 Test1보다 Test2의 저항이 높게 측정되었다. 영구자석에 의해 코일의 인덕턴스가 교란되면서 발생한 자기저항의 영향에서 기인한 것이다.
측정결과 금속자성체 분말인 Sendust(FeSiAl)과 고분자 Silicone의 복합재료 시트의 경우 가장 우수한 결과를 보였다. 소결 Ni-Zn ferrite 역시 우수한 결과를 보였지만, 취약한 내충격 특성으로 인하여 사용이 제한적이 될 수 있다. 특정비율의 FeSiAl 분말을 Silicone에 균일하게 혼합하여 120~150도에서 경화시키면 복합재료를 쉽게 만들 수 있다. 도 8은 25 um 평균입도를 갖는 FeSiAl 분말을 Silicone에 섞었을 때 유효 투자율 값을 측정한 결과이다. 이 경우 FeSiAl 분말의 배합에 대한 유효 투자율은 다음의 수식값을 따른다.
{식 2}
{μe :유효 투자율( an effective permeability), δ입자간공극( gap between particles), D: 입자직경( particle' diameter), f filler : 마그네틱필러의 부피지수(a volume fraction of magnetic filler)}
상술한 식 2를 이용하고, 각각의 유효투자율을 갖는 Sendust-Silicone 복합시트를 이용하여 Test2 조건에서 효율과 인덕턴스를 측정한 결과는 도 9와 같다. 도 9에 도시된 것과 같이 무선충전 효율 이상을 얻기 위해서 자성 시트는 유효 투자율 20 에서 50 사이가 가장 바람직하다.
아울러, 도 10을 참조하면, GHz안테나에 해당하는 메인 안테나 혹은 서브 안테나에서 가장 높은 주파수는 2.5GHz 이다. Snoek limit에 의하면 Hexaferrite가 3 kG를 갖는다고 가정했을 때, 2.5 GHz에서 2.2이 최대 투자율 값이다. 그런데 실제로 hexaferrite는 매우 높은 자기 이방 에너지 값을 가지므로 Snoek's limit보다 약간 높은 자기공진주파수 값을 갖게 된다. 그러므로 실제로 얻을 수 있는 최대 투자율 값은 2.5 ~ 3.0 정도 되지만, 역시 자기 댐핑(magnetic damping) 등을 고려하면 2.2~2.5 정도의 값이 안테나에 실용적인 최대투자율 수치이다.{참고로 900MHz에서는 최대 투자율 6, 미주 LTE 하한 대역인 700MHz에서는 약 8정도의 투자율 상한값을 갖는 것으로 나타나고 있다.}
도 11을 참조하면, 도 5a 대응되는 위치에 배치되는 본 발명에 따른 복합자성시트의 배치구도를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 11을 참조하여 상술한 데이터를 정리하면, NFC안테나 13.56MHz는 투자율 550이 상한이며, 무선충전 안테나는 투자율 20~ 50, 2.5 GHz안테나는 2.5, 900MHz는 6.0이 투자율 상한으로 배치함이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 제1자성시트는 투자율 20~ 50, 제2자성시트는 100~550를 구비할 수 있다. 또한, 도 4a에서 본 발명에 따른 복합자성시트유닛은 제1자성시트 및 제2자성시트 외에 투자율이 상이한 제3자성시트를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 일예로, 상술한 메인안테나 또는 보조안테나, NFC기능을 위한 코일을 지지하도록 배치되는 용도에 적용되는 제3자성시트로는 상기 제1자성시트 또는 상기 제2자성시트와 투자율이 상이한 자성시트 구조물을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이를테면, 상기 제3자성시트는 기가헤르쯔(GHz)용으로 투자율 1.1~2.5를 갖는 자성시트를 구비하여 적용할 수 있다. 이 경우 도 4a 및 도 11에 도시된 것과 같이, 상기 제3자성시트는, 상기 제1 및 제2 자성시트와 이격되어 배치되며, Fe, Co, Ba, Sr, Zn, Ti, Sn 중 선택되는 두 가지 이상 원소의 조합으로 이루어지는 페라이트계 소결체를 포함하여 구성될 수 있다. 또는, 이와는 달리 Fe, Ni, Mn, Zn, Co, Cu, Ca, Li, Ba, Sr, Ti, Sn 중 선택되는 두 가지 이상 원소의 조합으로 이루어지는 페라이트계 분말과의 고분자의 복합재료를 포함하여 형성될 수도 있다.
이상의 본 발명에 따른 복합자성시트 유닛은 도 4a, 도 4b 및 도 11에서 소개한 것과 같이, 상기 제1자성시트와 대응되는 위치에 배치되어 밀착하는 무선충전안테나부와 상기 제2자성시트와 대응되는 위치에 배치되어 밀착하는 NFC안테나부를 포함하는 휴대단말의 리어케이스에 적용될 수 있다. 이 경우 상기 무선충전안테나부 및 NFC 안테나부와 상기 제1및 제2자성시트와의 밀착은, 불소계 또는 폴리이미드계의 고내열성 접착물질을 매개로 형성될 수 있다. 즉, 휴대폰 리어케이스에 인몰드하기 위해 200도 이상의 온도에서 안정된 불소계 또는 폴리이미드계의 고내열성 접착물질을 이용하여 접착할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 복합자성시트유닛에 적용되는 다수의 자성시트는, NFC안테나, 무선충전안테나, 메인안테나, 기타 서브안테나(GPS, Wi-Fi, BT 등)를 복합적으로 내장할 수 있으며, 이 경우에도 휴대폰 메인보드의 액티브 환경에 의한 영향을 적게 받게 되어 모델별로 안테나 주파수 튜닝이 불필요 해지며, 안테나의 플랫홈화를 가능하게 할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 제1자성시트
120: 제2자성시트
210: 무선충전안테나부
220: NFC안테나부
230: 메인안테나부
240: 서브안테나부
250: 휴대폰 리어케이스
120: 제2자성시트
210: 무선충전안테나부
220: NFC안테나부
230: 메인안테나부
240: 서브안테나부
250: 휴대폰 리어케이스
Claims (40)
- 제 1 자성시트;
제 2 자성시트;
무선충전 송신장치로부터 무선전력을 수신하기 위한 무선충전 안테나부;
근거리 통신을 위한 NFC 안테나부;를 포함하는 무선충전모듈에 있어서,
상기 제 2 자성시트는 개구부를 포함하고,
상기 제 2 자성시트 개구부의 내측면은 상기 제 1 자성시트의 외측면을 둘러싸며 배치되고,
상기 제 1 자성시트 상에 상기 무선충전 안테나부가 배치되고,
상기 제 2 자성시트 상에 상기 NFC 안테나부가 배치되고,
상기 무선충전 안테나부와 상기 제 1 자성시트 사이 및 상기 NFC 안테나부와 상기 제 2 자성시트 사이에 접착물질이 배치되고,
상기 NFC 안테나부와 상기 무선충전 안테나부는 서로 이격되어 배치되고,
상기 제 1 자성시트의 외측면 및 상기 2 자성시트의 내측면은 서로 대향하며 배치되고,
상기 제 1 자성시트와 상기 제 2 자성시트는 투자율 및 면적이 서로 상이하고,
상기 무선충전 안테나부 및 상기 NFC안테나부와 이격되어 배치된 제 3 안테나부를 더 포함하는 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 3 안테나부는 상기 무선충전 안테나부 또는 상기 NFC 안테나부 중 어느 하나와 대응 주파수 대역이 상이한 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 3 안테나부는 상기 NFC 안테나부와 주파수 대역이 상이한 무선충전모듈. - 제 3항에 있어서,
상기 제 3 안테나부는 GPS, Wi-Fi, BT 중 어느 하나의 주파수 대역을 대응하는 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 자성시트 및 상기 NFC 안테나부와 이격되어 배치된 제 3 자성시트를 더 포함하는 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 자성시트 개구부의 내측면은 상기 제 1 자성시트의 외측면과 이격되어 배치된 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 자성시트 개구부의 내측면은 상기 제 2 자성시트의 측면에 밀착하여 접촉하는 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 자성시트는 Fe, Ni, Co, Mo, Si, Al, B 중 선택되는 두 가지 이상 원소를 포함하는 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 자성시트는 Fe, Ni, Mn, Zn, Co, Cu, Ca 중 선택되는 두 가지 이상 원소를 포함하는 페라이트계 소결체를 포함하는 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 접착물질은 불소계 또는 폴리이미드계 물질을 포함하는 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 무선충전 안테나부 및 상기 NFC 안테나부는 동일 평면 상에 배치된 무선충전모듈. - 제 6항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 자성시트 및 상기 제 2 자성시트는 동일 평면 상에 배치된 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2자성시트의 투자율은 상기 제 1 자성시트의 투자율보다 더 높은 무선충전모듈. - 제 5항에 있어서,
상기 제 3 자성시트의 투자율은 상기 제 2 자성시트의 투자율보다 더 낮은 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 자성시트의 투자율은 20~50인 무선충전모듈. - 제 1항에 있어서,
상기 제 2 자성시트의 투자율은 100~550인 무선충전모듈. - 제 14항에 있어서,
상기 제 3 자성시트의 투자율은 1.1~2.5인 무선충전모듈. - 제 5항에 있어서,
상기 제 3 자성시트는 상기 제 3 안테나부와 대응되는 위치에 형성된 무선충전모듈. - 제 1 자성시트;
제 2 자성시트;
무선충전 송신장치로부터 무선전력을 수신하기 위한 무선충전 안테나부;
근거리 통신을 위한 NFC 안테나부;를 포함하는 무선충전모듈에 있어서,
상기 제 2 자성시트는 개구부를 포함하고,
상기 제 2 자성시트 개구부의 내측면은 상기 제 1 자성시트의 외측면을 둘러싸며 배치되고,
상기 제 1 자성시트 상에 상기 무선충전 안테나부가 배치되고,
상기 제 2 자성시트 상에 상기 NFC 안테나부가 배치되고,
상기 무선충전 안테나부와 상기 제 1 자성시트 사이 및 상기 NFC 안테나부와 상기 제 2 자성시트 사이에 접착물질이 배치되고,
상기 NFC 안테나부와 상기 무선충전 안테나부는 서로 이격되어 배치되고,
상기 제 1 자성시트의 외측면 및 상기 2 자성시트의 내측면은 서로 대향하며 배치되고,
상기 제 1 자성시트와 상기 제 2 자성시트는 투자율 및 면적이 서로 상이하고,
상기 무선충전 안테나부 및 상기 NFC 안테나부가 배치된 상기 제 1 자성시트 및 제 2 자성시트 표면에 굴곡을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 자성시트 표면의 굴곡은 상기 무선충전 안테나부의 일부 및 NFC 안테나부의 일부의 형상과 대응되는 형상을 포함하는 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 무선충전 안테나부는 상기 접착물질과 밀착되어 배치된 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 NFC 안테나부는 상기 접착물질과 밀착되어 배치된 무선충전모듈. - 제 20항에 있어서,
상기 무선충전 안테나부는 상기 접착물질을 통하여 상기 제 1 자성시트와 밀착되어 배치된 무선충전모듈. - 제 21항에 있어서,
상기 NFC 안테나는 상기 접착물질을 통하여 상기 제 2 자성시트와 밀착되어 배치된 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 무선충전 안테나부 및 상기 NFC안테나부와 이격되어 배치된 제 3 안테나부를 더 포함하는 무선충전모듈. - 제 24항에 있어서,
상기 제 3 안테나부는 상기 무선충전 안테나부 또는 상기 NFC 안테나부 중 어느 하나와 대응 주파수 대역이 상이한 무선충전모듈. - 제 24항에 있어서,
상기 제 3 안테나부는 상기 NFC 안테나부와 주파수 대역이 상이한 무선충전모듈. - 제 26항에 있어서,
상기 제 3 안테나부는 GPS, Wi-Fi, BT 중 어느 하나의 주파수 대역을 대응하는 무선충전모듈. - 제 24항에 있어서,
상기 제 2 자성시트 및 상기 NFC 안테나부와 이격되어 배치된 제 3 자성시트를 더 포함하는 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 제 2 자성시트 개구부의 내측면은 상기 제 1 자성시트의 외측면과 이격되어 배치된 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 제 2 자성시트 개구부의 내측면은 상기 제 2 자성시트의 측면에 밀착하여 접촉하는 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 제 1 자성시트는 Fe, Ni, Co, Mo, Si, Al, B 중 선택되는 두 가지 이상 원소를 포함하는 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 제 2 자성시트는 Fe, Ni, Mn, Zn, Co, Cu, Ca 중 선택되는 두 가지 이상 원소를 포함하는 페라이트계 소결체를 포함하는 무선충전모듈 - 제 19항에 있어서,
상기 무선충전 안테나부 및 상기 NFC 안테나부는 동일 평면 상에 배치된 무선충전모듈. - 제 29항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 자성시트 및 상기 제 2 자성시트는 동일 평면 상에 배치된 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 제 2자성시트의 투자율은 상기 제 1 자성시트의 투자율보다 더 높은 무선충전모듈. - 제 28항에 있어서,
상기 제 3 자성시트의 투자율은 상기 제 2 자성시트의 투자율보다 더 낮은 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 제 1 자성시트의 투자율은 20~50인 무선충전모듈. - 제 19항에 있어서,
상기 제 2 자성시트의 투자율은 100~550인 무선충전모듈. - 제 36항에 있어서,
상기 제 3 자성시트의 투자율은 1.1~2.5인 무선충전모듈. - 제 28항에 있어서,
상기 제 3 자성시트는 상기 제 3 안테나부와 대응되는 위치에 형성된 무선충전모듈.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170060092A KR101792134B1 (ko) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | 무선충전모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101792134B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220161906A (ko) | 2021-05-31 | 2022-12-07 | (주) 세노텍 | 동적 코일보상 기능을 가지는 무선충전장치 및 이를 이용한 무선충전방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006262055A (ja) | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Sony Corp | アンテナモジュール及びこれを備えた携帯情報端末 |
| JP2007027687A (ja) | 2005-06-15 | 2007-02-01 | Daido Steel Co Ltd | 低損失複合磁性シート |
| KR100971717B1 (ko) | 2009-06-10 | 2010-07-21 | 주식회사 한림포스텍 | 휴대단말기용 무접점충전 및 데이터통신 제어모듈과 그 배치구조 |
-
2017
- 2017-05-15 KR KR1020170060092A patent/KR101792134B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006262055A (ja) | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Sony Corp | アンテナモジュール及びこれを備えた携帯情報端末 |
| JP2007027687A (ja) | 2005-06-15 | 2007-02-01 | Daido Steel Co Ltd | 低損失複合磁性シート |
| KR100971717B1 (ko) | 2009-06-10 | 2010-07-21 | 주식회사 한림포스텍 | 휴대단말기용 무접점충전 및 데이터통신 제어모듈과 그 배치구조 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220161906A (ko) | 2021-05-31 | 2022-12-07 | (주) 세노텍 | 동적 코일보상 기능을 가지는 무선충전장치 및 이를 이용한 무선충전방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170055951A (ko) | 2017-05-22 |
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| A107 | Divisional application of patent | ||
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