KR101862450B1

KR101862450B1 - 코일 기판

Info

Publication number: KR101862450B1
Application number: KR1020160002233A
Authority: KR
Inventors: 장기원; 조형욱; 한동우; 김시형; 양태석; 김춘희; 한창목; 김택우
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2018-05-29
Also published as: KR20170082916A; US10404091B2; US20170201114A1; CN106952715A; CN109903978A; CN106952715B

Abstract

본 발명은 코일 기판과 이를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 코일 기판은 절연 기판 및 상기 절연 기판의 양면을 이용하여 형성되는 코일 배선을 포함하며, 상기 코일 배선은 코일 턴이 상기 기판의 양면에 교대로 배치될 수 있다.

Description

코일 기판 {COIL SUBSTRATE}

본 발명은 코일 기판에 대한 것이다.

근래에 휴대 단말기에는 배터리를 충전하기 위해 전력을 무선으로 전송하는 시스템이나, 무선 태그(RFID), 근거리 통신(NFC), 마그네틱 보안 전송(MST) 등의 기능이 부가되고 있다.

그리고 이러한 기능들은 일반적으로 코일을 통해 수행되며, 이에 휴대 단말기에는 다수의 코일이 탑재되고 있다.

이처럼 다수의 코일들이 박형의 휴대 단말기에 탑재됨에 따라, 코일들의 크기를 최소화하면서 높은 효율을 제공할 수 있는 코일 구조가 요구되고 있다.

한국등록특허 제1179398호

본 발명의 목적은 휴대 단말기에 구비되는 코일 기판을 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 높은 인덕턴스를 제공할 수 있는 코일 기판을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 코일 기판은, 절연 기판, 및 상기 절연 기판의 양면을 이용하여 형성되는 코일 배선을 포함하며, 상기 코일 배선은 코일 턴이 상기 기판의 양면에 교대로 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 코일 기판은, 절연 기판 및 상기 절연 기판의 제1면에 형성되는 다수의 고리형 패턴과 상기 절연 기판의 제2면에 형성되는 다수의 고리형 패턴들이 번갈아 연결되어 코일 형상을 완성하는 코일 배선을 포함하며, 상기 절연 기판의 제1면에 형성되는 상기 고리형 패턴들 중 적어도 하나는, 패턴의 양 단부가 나란하게 배치되는 나선 형상으로 형성되며 상기 양 단부의 선폭은 다른 구간에 비해 좁게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 코일 기판은 최대한의 선폭을 유지하면서 원하는 권선 수로 코일을 형성할 수 있다. 또한, 3차원 구조인 솔레노이드(solenoid) 구조로 코일 배선이 구성되므로 2차원 구조로 코일 배선이 형성되는 종래의 코일 기판에 비해 높은 인덕턴스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3은 도 2의 코일 기판을 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 도 3에 도시된 코일 기판의 저면도.
도 5는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도.
도 6은 도 4의 B 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도.
도 7은 도 5와 도 6에 도시된 코일 배선을 함께 도시한 도면.
도 8은 도 3의 II-II′에 따른 단면도.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 본 실시예를 설명함에 있어서, 무선 충전 장치는 전력을 전송하는 전력 송신 장치와, 전력을 수신하여 저장하는 전력 수신 장치를 포괄적으로 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기는 무선 충전 장치로, 전력을 무선으로 전송하는 충전 기기(20)나, 전력을 무선으로 수신하여 저장하는 휴대 단말기(10) 일 수 있다.

휴대 단말기(10)는 배터리(12)와, 배터리(12)에 전력을 공급하여 배터리(12)를 충전하는 전력 수신 장치(100)를 포함할 수 있다.

배터리(12)는 충, 방전이 가능한 2차 전지일 수 있으며, 휴대 단말기(10)에서 착탈 가능하게 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

전력 수신 장치(100)는 휴대 단말기(10)의 케이스(11)의 내부에 수용되어 케이스(11)의 내부면에 직접 부착되거나, 최대한 인접하게 배치될 수 있다.

전력 수신 장치(100)는 자성부(102) 및 코일 기판(110)을 포함하여 구성된다.

자성부(102)는 편평한 판 형상(또는 시트 형상)으로, 코일 기판(110)의 일면에 배치되어 코일 기판(110)에 고정 부착된다. 자성부(102)는 코일 기판(110)의 코일 배선에 의해 발생하는 자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비된다. 이를 위해 자성부(102)는 자로가 용이하게 형성될 수 있는 재질로 형성되며, 예를 들어 페라이트 시트(ferrite sheet)가 이용될 수 있다.

한편, 도시되어 있지 않지만, 자성부(102)의 외부면에는 전자파나 누설 자속을 자폐하기 위해 필요에 따라 금속 시트를 더 부가하는 것도 가능하다. 금속 시트는 알루미늄(aluminum) 등으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 실시예에 따른 전력 수신 장치(100)는 코일 기판(110)과 자성부(102)가 서로 견고하게 고정 접착되도록, 코일 기판(110)과 자성부(102) 사이에 접착부(104)가 개재될 수 있다.

접착부(104)는 코일 기판(110)과 자성부(102)의 사이에 배치되며, 자성부(102)와 코일 기판(110)을 상호 접합시킨다. 이러한 접착부(104)는 접착 시트(sheet)나 접착 테이프에 의해 형성될 수 있으며, 코일 기판(110)이나 자성부(102)의 표면에 접착제나 접착성을 갖는 수지를 도포하여 형성할 수도 있다.

또한 접착부(104)가 페라이트 분말을 함유하도록 구성하여 접착부(104)가 자성부(102)와 함께 자성을 갖도록 구성하는 것도 가능하다.

충전 기기(20)는 휴대 단말기(10)의 배터리(12)를 충전시키기 위해 구비된다. 이를 위해 충전 기기(20)는 케이스(21) 내부에 전압 변환부(22)와 전력 송신 장치(200)를 구비할 수 있다.

전압 변환부(22)는 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환하여 전력 송신 장치(200)에 제공한다.

상기한 교류 전압이 전력 송신 장치(200)에 인가되면, 전력 송신 장치(200) 주변의 자기장이 변화된다. 이에 전력 송신 장치(200)와 인접하게 배치되는 전자 기기(10)의 전력 수신 장치(100)에는 자기장의 변화에 따라 전압이 인가되고, 이로 인해 배터리(12)가 충전된다.

전력 송신 장치(200)는 전술한 전력 수신 장치(100)와 유사하게 구성될 수 있다. 이에 전력 송신 장치(200)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 전력 수신 장치(100)를 구성하는 코일 기판(110)에 대하여 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2의 코일 기판을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 코일 기판의 저면도이다. 또한 도 5는 도 3의 A 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이고, 도 6은 도 4의 B 부분을 확대하여 도시한 부분 확대도이다.

도 3 내지 도 6에서 점선으로 표시된 부분은 도시된 코일 기판의 반대면에 배치된 코일 배선을 의미한다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 기판(110)은 기판(120)과, 기판(120)의 양면에 형성된 코일 배선(130)을 포함한다.

기판(120)은 절연 기판(120)으로, 예를 들어 연성 기판(Flexible PCB)에 이용되는 절연 필름(예컨대 폴리이미드 필름)이 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 두께가 얇고 양면에 회로 배선이 형성될 수 있다면 다양한 재질이 이용될 수 있다.

기판(120)에는 적어도 하나의 코일 배선(130)이 형성된다.

본 실시예에 따른 코일 배선(130)은 기판(120)의 양면을 이용하여 형성되며, 기판(120) 상에 동박 등으로 형성된 회로 배선의 일부로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 코일 기판(110)은 양면 동박적층판(CCL, Copper Clad Laminates)을 패터닝(patterning)하여 제조할 수 있다. 또한 필름과 같은 연성의 절연 기판 양면에 포토리소그래피(photolithography) 방식을 통해 형성할 수 있으며, 예를 들어 양면 구조의 FPCB(Flexible PCB)로 제조될 수 있다.

이에 따라 본 실시예의 코일 기판(110)은 두께가 매우 얇게 형성될 수 있다. 그러나 필요에 따라 강성을 갖는 양면 구조의 인쇄회로기판(PCB)으로 제조될 수도 있다.

본 실시예에 따른 코일 배선(130)은 무선 충전을 위한 전력의 송수신에 이용될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 무선 태그(Radio Frequency Identification, RFID), 근거리통신(Near Field Communication, NFC), 마그네틱 보안전송(Magnetic secure transmission, MST) 중 적어도 하나의 기능을 수행할 수 있다.

또한 코일 배선(130)을 다수 개 형성하여 상기한 기능들을 각각 수행하도록 구성할 수 있다. 이 경우, 다수의 코일 배선(130)들은 모두 후술되는 본 실시예에 따른 코일 배선(130)과 동일한 구조로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 다수의 코일 배선(130)들 중 어느 하나만 본 실시예에 따른 코일 배선(130)으로 구성될 수도 있다.

코일 배선(130)은 기판(120)의 제1 면에 배치되는 제1 배선부(130a)와 기판(120)의 제2 면에 배치되는 제2 배선부(130b)를 포함할 수 있다. 또한 제1 배선부(130a)와 제2 배선부(130b)가 반복적으로 번갈아 연결되어 코일 형상을 완성한다.

제1 배선부(130a)는 적어도 하나의 고리형 패턴을 포함한다.

여기서 고리형 패턴(A1 ~ An)은 전체적으로 환상(環狀)의 고리(ring)의 형상을 가지나, 완전한 링(ring)을 형성하지 않고 양 단을 갖는 부분적인 나선 형상으로 형성된다.

제1 배선부(130a)의 고리형 패턴(A1 ~ An)은 다수 개가 나란하게 배치된다.

보다 구체적으로 설명하면, 가장 내측에 제1-1 고리형 패턴(A1)이 배치되고, 제1-1 고리형 패턴(A1)의 외측에 제1-1 고리형 패턴(A1)과 이격 배치되는 제1-2 고리형 패턴(A2)이 배치된다. 그리고 제1-2 고리형 패턴(A2)의 외측에는 제1-3 고리형 패턴(A1),…, 제1-n 고리형 패턴(An)이 순차적으로 이격 배치된다. 여기서, n은 정수를 의미한다.

제1 배선부(130a)의 각 고리형 패턴들(A1 ~ An)은 내부의 빈 영역 둘레를 따라 한 바퀴 감긴 형상으로 형성되며, 양단은 권선 방향을 따라 일정 거리 이격 배치된다. 이때, 제1 배선부(130a)의 각 고리형 패턴들(A1 ~ An) 중 가장 내측에 배치된 제1-1 고리형 패턴(A1)을 제외한 나머지 고리형 패턴들(A2 ~ An)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 권선 구간(131)과 연장 구간(132)으로 구분될 수 있다.

권선 구간(131)은 고리형 패턴(A2 ~ An)의 일단으로부터 정확히 한 바퀴의 코일 턴(turn)을 형성하는 구간을 의미하며, 연장 구간(132)은 상기한 권선 구간(131)의 종점으로부터 고리형 패턴(A2 ~ An)의 타단까지 연장되는 구간을 의미한다.

연장 구간(132)은 권선 구간(131)과 나란하게 배치된다. 따라서 연장 구간(132)은 제1 배선부(130a)의 각 고리형 패턴(A2 ~ An)이 겹치며 배치되는 구간으로 이해될 수 있다.

본 실시예에 따른 코일 배선(130)의 전체 구조를 볼 때, 연장 구간(132)도 코일 턴의 일부를 구성하므로 권선 구간(131)의 일부로 보는 것이 타당하나, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 권선 구간(131)과 연장 구간(132)을 구분하여 설명한다.

한편, 본 실시예에 있어서, 제1-1 고리형 패턴(A1)은 연장 구간을 구비하지 않는다. 이는 제1-1 고리형 패턴(A1)이 후술되는 인출 배선(135)과 연결되기 때문에 도출된 구성이다. 그러나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 제1-1 고리형 패턴도 연장 구간을 포함하도록 구성할 수 있다.

또한 제1 배선부(130a)의 고리형 패턴들(A2 ~ An)은 연장 구간(132)이 형성된 부분의 선폭이 다른 구간보다 작게 형성된다. 보다 구체적으로, 연장 구간(132)의 선폭과, 연장 구간(132)과 나란하게 배치된 권선 구간(131)의 선폭이 다른 구간 선폭의 절반 이하로 형성된다.

부연하면, 제1 배선부(130a)의 고리형 패턴들(A2 ~ An)은 양 단부가 나란하게 배치되는 나선 형상으로 형성된다. 그리고 상기한 양 단부 중 일단부는 연장 구간(132)으로 형성되고, 타단부는 연장 구간(132)과 나란하게 배치된 권선 구간(131)으로 형성된다. 그리고 이러한 양 단부의 선폭은 다른 구간에 비해 좁게 형성된다.

이에 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1 배선부(130a)는 연장 구간(132)을 구비하더라도 고리형 패턴들(A1 ~ An) 간의 이격 간격을 최소화할 수 있다.

고리형 패턴(A1 ~ An)의 선폭을 전체적으로 동일하게 형성하게 되면, 연장 구간(132)이 배치되어야 할 공간이 필요하므로, 인접하게 배치된 2개의 고리형 패턴(예컨대, A2, A3)은 연장 구간(132)의 선폭 이상으로 이격되어야 한다. 따라서 고리형 패턴들(A1 ~ An) 간의 이격 거리가 증가되며, 이에 코일 기판(110)의 면적도 증가되어야 한다.

그러나 본 실시예에 따른 코일 기판(110)은 연장 구간(132)이 형성된 부분의 선폭을 다른 부분의 선폭에 비해 절반 이하로 형성하므로, 연장 구간(132)이 형성된 부분에서도 고리형 패턴들(A1 ~ An) 간의 이격 거리를 최소로 유지할 수 있다. 따라서 코일 기판(110)의 면적도 최소화할 수 있다.

제2 배선부(130b)는 다수의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)과 인출 배선(135)을 포함한다.

제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)은 제1 배선부(130a)와 마찬가지로, 전체적으로 고리(ring)의 형상을 가지나 부분적으로 단절된 ′C′형상의 배선으로 형성된다.

제2 배선부(130b)의 고리형 패턴(B1 ~ Bn)도 제1 배선부(130a)와 마찬가지로 다수 개가 나란하게 배치되며, 전체적으로 나선 형상을 형성하도록 배치된다.

보다 구체적으로 설명하면, 가장 내측에 제2-1 고리형 패턴(B1)이 배치되고, 제2-1 고리형 패턴(B1)의 외측에 제2-1 고리형 패턴(B1)과 이격 배치되는 제2-2 고리형 패턴(B2)이 배치된다. 그리고 제2-2 고리형 패턴(B2)의 외측에는 제2-3 고리형 패턴(B3),…, 제2-n 고리형 패턴(Bn)이 순차적으로 이격 배치된다. 여기서, n은 정수를 의미한다.

제2 배선부(130b)의 각 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)은 코일 턴이 한 바퀴 감긴 형상으로 형성되되, 완전히 감긴 형상이 아닌 부분적으로 단절된 ′C′ 형상으로 형성된다. 따라서 스냅 링(snap ring)의 형상과 같이 각 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)의 양단은 서로 일정 거리 이격 배치되며, 단절된 부분에는 고리형 패턴이 형성되지 않는 빈 영역(도 6의 S)이 형성된다. 그리고 이러한 빈 영역(S)을 가로지르며 인출 배선(135)이 배치된다.

여기서, 제2 배선부(130b)의 빈 영역(S)은 제1 배선부(130a)에서 연장 구간(132)이 배치되는 부분과 대응하는 위치에 형성된다.

제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)이 ′C′ 형상으로 형성됨에 따라, 제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)은 권선 구간만 구비할 뿐, 제1 배선부(130a)의 연장 구간(132)과 대응하는 구간을 포함하지 않는다.

한편, 본 실시예에 따른 제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)은 부분적으로 단절된 고리 형상이므로, 제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)만으로는 완전한 코일 턴이 완성되지 않으며, 제1 배선부(130a)의 연장 구간(132)을 통해 완전한 코일 턴으로 완성된다.

따라서, 기판(120) 제1 면의 코일 턴은 제1 배선부(130a)의 고리형 패턴(A1 ~ An)의 권선 구간(131)에 의해서 완성되고, 그 다음의 코일 턴은 제1 배선부(130a)의 연장 구간(132)과 제1 비아(140a)를 통해 연장 구간(132)에 연결된 기판(120) 제2 면의 고리형 패턴(B1 ~ Bn)에 의해 완성된다.

인출 배선(135)은 일단이 제2-1 배선(B1)의 내측에 배치되고, 타단은 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)의 외측에 배치된다. 이때, 인출 배선(135)은 제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)의 단절된 부분을 통해 형성된 빈 영역(S)을 가로지르며 외부로 인출된다.

인출 배선(135)의 타단에는 패드(150)가 연결될 수 있다.

패드(150)는 외부로 노출되어 다른 부재와 전기적, 물리적으로 접촉하는 용도로 이용될 수 있다. 따라서, 코일 배선의 양단인 인출 배선(135)과 후술되는 연장 배선(137)의 끝단에 각각 배치될 수 있다.

패드(150)는 기판(120)의 제1 면과 제2 면 중 어느 한 면에 형성된다. 그러나 필요에 따라 제1 면과 제2 면에 모두 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예에 있어서 패드는 상기한 구성으로 한정되지 않으며, 다수의 배선을 연결하거나 도전성 비아(140)를 연결하기 위해 인출 배선(135)이나 고리형 패턴의 선폭보다 확장된 면적을 갖도록 형성된 회로 배선이라면 모두 상기한 패드로 이해될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 코일 배선(130)은 다수의 도전성 비아(140)와 연장 배선(137)을 포함할 수 있다.

도전성 비아(140)는 기판(120)을 관통하며 제1 배선부(130a)와 제2 배선부(130b)를 전기적으로 연결한다.

본 실시예에 따른 도전성 비아(140)는, 제1 비아(140a)와 제2 비아(140b)를 포함한다.

제1 비아(140a)는 제1 배선부(130a)의 고리형 패턴들(A1 ~ An)과 제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)을 상호 연결한다.

보다 구체적으로, 제1 비아(140a)는 제1 배선부(130a)의 고리형 패턴(A1 ~ An) 양단을 제2 배선부(130b)와 연결한다. 마찬가지로, 제2 배선부(130b)의 고리형 패턴(B1 ~ Bn) 양단을 제1 배선부(130a)와 연결한다.

따라서, 제1 비아(140a)에 의해, 제1 배선부(130a)의 고리형 패턴들(A1 ~ An)과 제2 배선부(130b)의 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)은 서로 연결되어 연속적인 하나의 코일 구조를 완성한다.

제2 비아(140b)는 인출 배선(135)과 제1 배선부(130a)와 전기적으로 연결한다.

본 실시예에 따른 코일 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7은 도 5와 도 6에 도시된 코일 배선을 함께 도시한 도면이고, 도 8은 도 3의 II-II′에 따른 단면도이다.

도 7과 도 8을 함께 참조하면, 코일 기판(110)의 내측에 배치된 인출 배선(135)의 일단은 제2 비아(140b)를 통해 제1 배선부(130a)의 제1-1 고리형 패턴(A1)의 일단에 연결된다. 그리고 제1-1 고리형 패턴(A1)의 타단은 제1 비아(140a)를 통해 제2 배선부(130b)의 제2-1 고리형 패턴(B1) 일단에 연결된다.

이어서, 제2-1 고리형 패턴(B1)의 타단은 제1 비아(140a)를 통해 제1 배선부(130a)의 제1-2 고리형 패턴(A2) 일단에 연결되고, 제1-2 고리형 패턴(A2)의 타단은 제1 비아(140a)를 통해 제2-2 고리형 패턴(B2) 일단에 연결된다.

이와 같은 연결이 반복되어 가장 외측에 배치된 제2-n 고리형 패턴(Bn)까지 연결되면, 제2-n 고리형 패턴(Bn)의 타단은 연장 배선(137)을 통해 패드(150)와 연결된다.

이에, 도 8에 도시된 바와 같이 코일 배선(130)은 기판(120)의 양면을 번갈아가며 코일 턴이 배치된다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 도전성 비아(140)는 제1 배선부(130a)와 제2 배선부(130b)의 권선 방향을 따라 다수 개가 일렬로 이격 배치된다. 따라서 제1 배선부(130a)와 제2 배선부(130b) 단부의 선폭이 좁게 형성되더라도 접속 신뢰성을 확보할 수 있다.

연장 배선(137)은 고리형 패턴들(B1 ~ Bn)의 가장 외측에서 외부로 인출되는 구간의 배선을 의미한다. 상기한 패드(150)가 고리형 패턴에 매우 인접하게 배치되는 경우, 고리형 패턴이 직접 패드(150)에 연결될 수 있으므로 연장 배선(137)은 생략될 수 있다. 그러나 본 실시예와 같이, 패드(150)가 고리형 패턴들로부터 이격 배치되는 경우에는 고리형 패턴(B1 ~ Bn)과 패드(150)를 연결하기 위한 연장 배선(137)이 구비되어야 한다.

연장 배선(137)은 본 실시예와 같이 코일 기판(110)의 일면에만 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 코일 기판(110)의 양면을 반복적으로 경유하도록 형성하는 것도 가능하다. 또한 도시되어 있지 않지만, 연장 배선(137)을 통해 별도의 코일 배선을 구성하는 것도 가능하다.

코일 기판(110)이 이와 같이 구성됨에 따라, 본 실시예에 따른 코일 배선(130)은 2층 구조로 형성되며, 기판(120)의 제1 면과 제2 면에 반복적으로 배치된다. 즉, 제1 턴이 제1 면에 배치되면, 제2 턴은 제2 면에 배치된다. 마찬가지로 제3 턴은 제1 면, 제4턴은 제2 면에 배치되며, 이러한 구조가 반복되는 3차원 구조로 형성된다.

따라서, 기판(120)의 양면을 이용하므로 각 코일 턴의 선폭을 최대로 형성할 수 있으며, 이에 코일 기판(110) 내에서 최대한의 선폭을 유지하면서 원하는 권선 수로 코일 배선(130)을 형성할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 코일 기판(110)은 코일 배선(130)이 회로 패턴의 형태로 기판(120)에 형성되나, 3차원 구조인 솔레노이드(solenoid) 구조로 형성된다. 따라서, 2차원 구조로 코일 배선이 형성되는 종래의 코일 기판에 비해 높은 인덕턴스를 제공할 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 코일 기판(110)은 제1 면에 형성되는 제1 배선부(130a)의 고리형 패턴이 연장 구간(132)을 구비함에 따라, 제2 면에 형성되는 인출 배선(135)이 코일 배선(130)의 외부로 인출될 수 있는 빈 영역(S)이 제공된다..

연장 구간(132)이 생략되더라도 기판(120)의 제1 면과 제2 면에 반복적으로 배치되는 코일 배선(130) 구조는 구현될 수 있다. 그러나 이 경우, 인출 배선(135)이 배치될 수 있는 빈 영역이 없어지기 때문에, 인출 배선(135)을 배치하기 위해 별도의 브릿지를 형성하거나, 양면 기판(120)이 아닌 다층 기판(120)을 이용해야 한다. 따라서 코일 기판(110)의 두께가 두꺼워질 수 있다.

반면에 본 실시예에 따른 코일 기판(110)은 연장 구간(132)을 통해 인출 배선(135)이 배치될 수 있는 빈 영역이 형성되므로, 양면 기판(120)을 통해 코일 배선(130)을 완성할 수 있다. 이에 코일 기판(110)의 두께를 매우 얇게 유지하면서 코일의 선폭을 최대한 확장시킬 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 코일 기판(110)은 고리형 패턴의 권선 구간(131)과 나란하게 배치되는 연장 구간(132)에서 선폭이 좁게 형성된다. 이에 따라 연장 구간(132)을 포함하더라도 고리형 패턴들 상호 간의 이격 거리를 유지할 수 있어 코일 기판(110)의 면적이 확장되는 것을 방지할 수 있다.

전술한 코일 기판(110)의 구성은 충전 기기(도 2의 20)의 전력 송신 장치(200)에 구비되는 코일 기판에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 전력 송신 장치(200)의 코일 기판에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 코일 기판은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다. 예를 들어, 전술한 실시예들에서는 코일 기판의 패드가 코일 배선의 외측에 배치되는 경우를 예로 들었으나, 필요에 따라 코일 배선의 내측에 배치하는 등 다양한 변형이 가능하다.

또한, 전술한 실시예들에서는 전자 기기의 전력 수신 장치에 구비되는 코일 기판을 예로 들어 설명하였다.

그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 변압기나 모터 등과 같이 코일이 이용되는 전자 부품이나 전자 기기에 폭넓게 적용될 수 있다.

10: 전자 기기
12: 배터리
20: 충전 기기
100: 전력 수신 장치
110: 코일 기판
120: 기판
130: 코일 배선
130a: 제1 배선부
130b: 제2 배선부
140: 도전성 비아;
150: 패드

Claims

제1 면 및 제2 면을 가지는 절연 기판;
상기 제1 면에 배치되는 양단부가 서로 나란하게 배치된 구간을 가지는 복수의 고리형 패턴을 포함하는 제1 배선부;
상기 제2 면에 배치되는 양단부가 서로 이격 배치되는 복수의 고리형 패턴을 포함하는 제2 배선부; 및
상기 제1 및 제2 배선부를 상호 연결하는 복수의 도전성 비아를 포함하고,
상기 제1 및 제2 배선부의 복수의 고리형 패턴은 번갈아 연결되어 복수의 코일 턴을 형성하며, 상기 제2 배선부의 복수의 고리형 패턴이 이격 배치되어 단절된 부분에는 배선이 가로지를 수 있도록 빈 영역이 구비되는 코일 기판.
제1항에 있어서,
상기 제1 배선부의 복수의 고리형 패턴은 한 바퀴의 코일 턴을 형성하는 권선 구간, 및 상기 권선 구간에서 연장되어 상기 권선 구간의 일부와 나란하게 배치되는 연장 구간을 포함하는 코일 기판.
제2항에 있어서,
상기 연장 구간의 선폭과, 상기 권선 구간 중 상기 연장 구간과 나란하게 배치되는 구간의 선폭은 상기 권선 구간 중 상기 연장 구간과 이어지는 구간의 선폭보다 좁게 형성되는 코일 기판.
제1항에 있어서, 상기 복수의 도전성 비아는,
상기 제2 배선부의 양단부에 배치되어 상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부를 상호 연결하는 코일 기판.
제1항에 있어서,
상기 제2 배선부의 복수의 고리형 패턴의 내측에 배치되는 일단에서 상기 복수의 고리형 패턴을 가로지르는 인출 배선을 더 포함하고,
상기 제2 배선부는 상기 인출 배선이 배치되는 영역을 확보하기 위해 복수의 고리형 패턴이 단절된 부분을 가지는 코일 기판.
제1항에 있어서,
상기 복수의 도전성 비아에 의해 상호 연결되는 상기 제1 배선부의 패턴과 상기 제2 배선부의 패턴은 상기 제1 면 및 제2 면에서 서로 대향되도록 배치되는 코일 기판.
절연 기판;
상기 절연 기판의 제1 면에서 서로 나란하게 배치되는 단부를 포함하는 제1 배선부;
상기 절연 기판의 제2 면에서 서로 이격 배치되는 단부를 포함하는 제2 배선부; 및
상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부를 상호 연결하는 복수의 도전성 비아를 포함하고,
상기 제1 배선부 및 상기 제2 배선부가 번갈아 연결되어 복수의 코일 턴을 형성하며, 상기 제2 배선부는 배선이 가로지를 수 있도록 단부 사이에 빈 영역을 구비하는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제7항에 있어서,
상기 제1 면에 배치되는 단부 중 일단부와 상기 일단부와 나란하게 배치되는 다른 단부의 선폭은 상기 일단부와 이어지는 패턴의 선폭보다 좁게 형성되는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제7항에 있어서,
일단이 상기 복수의 코일 턴을 형성하는 패턴의 일단과 연결되고 타단이 패드와 연결되는 인출 배선을 더 포함하는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제9항에 있어서,
상기 인출 배선은 상기 제2 면에 배치되고 서로 이격 배치되는 단부 사이의 영역을 가로지르도록 배치되는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제7항에 있어서, 상기 복수의 도전성 비아는,
상기 제1 배선부의 패턴의 단부를 상기 제2 배선부의 패턴의 단부와 연결하는 복수의 제1 비아를 포함하는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제7항에 있어서, 상기 제2 배선부는,
부분적으로 단절되어 단부가 일정 거리 이격 배치되는 패턴을 포함하는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제12항에 있어서, 상기 제2 배선부는,
일단이 상기 제2 배선부의 패턴의 내측에 배치되고, 단절된 단부의 사이를 가로지르며, 타단은 상기 제2 배선부의 패턴의 외측에 배치되는 인출 배선을 더 포함하는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제13항에 있어서, 상기 인출 배선은,
상기 제2 배선부의 패턴이 단절된 영역을 따라 배치되는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제13항에 있어서, 상기 복수의 도전성 비아는,
상기 인출 배선과 상기 제1 배선부를 연결하는 제2 비아를 포함하는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제7항에 있어서, 상기 복수의 도전성 비아는,
상기 제1 배선부와 상기 제2 배선부의 권선 방향을 따라 다수 개가 일렬로 배치되는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.
제1 면 및 제2 면을 가지는 절연 기판; 및
상기 제1 면 및 제2 면에 걸쳐 반복적으로 번갈아 연결되어 복수의 코일 턴을 형성하는 제1 및 제2 배선부를 포함하고,
상기 복수의 코일 턴 중 일부의 양단부는 상기 제1 면에서 서로 나란하게 배치되며,
상기 복수의 코일 턴 중 나머지의 양단부는 상기 제2 면에서 서로 이격 배치되고,
상기 제1 면에서 나란하게 배치되는 양단부와 상기 제2 면에서 서로 이격 배치되는 양단부는 복수의 도전성 비아에 의해 상호 연결되며 상기 제2 배선부는 배선이 가로지를 수 있도록 양단부 사이에 빈 영역을 구비하는 마그네틱 보안 전송용 코일 기판.