KR101973453B1 - 박막 코일, 무선 전력 수신 장치, 전자 기기, 및 케이스 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 박막 코일, 무선 전력 수신 장치, 전자 기기, 및 케이스 어셈블리가 공개된다. 본 발명의 실시예에 따른 박막 코일은 제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판, 상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴, 및 상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고, 상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결된다.

Description

박막 코일, 무선 전력 수신 장치, 전자 기기, 및 케이스 어셈블리{Thin film coil, wireless power receiving device, electronic apparatus, and case assembly}

본 출원은 박막 코일, 무선 전력 수신 장치, 전자기기, 및 케이스 어셈블리에 대한 것이다.

근래에 휴대 단말기 등에 내장되는 2차 전지를 충전하기 위해, 전력을 무선 즉, 무접점으로 전송하는 시스템이 연구되고 있다.

일반적으로 무접점 전력 전송 장치는 전력을 전송하는 무접점 전력 송신 장치와, 전력을 수신하여 저장하는 무접점 전력 수신 장치를 포함한다.

이러한 무접점 전력 전송 장치는 전자 유도를 이용하여 전력을 송수신하게 되며, 이를 위해, 각각의 내부에는 코일이 구비된다.

종래 기술에 따른 무접점 전력 전송 장치는 이러한 코일이 바닥면(즉 외부 접촉면)과 평행하게 권선되도록 구성된다. 또한, 접착제나 접착 시트 등에 의해 코일이 바닥면에 고정되도록 구성된다.

그런데 종래의 경우, 일반적인 와이어 형태의 코일을 이용하고 있기 때문에, 코일 권선 시 코일이 겹쳐지며 적층되는 형태로 권선된다. 따라서 코일의 두께와 코일의 권선 수 등으로 인하여 무접점 전력 전송 장치의 두께가 두꺼워진다는 문제가 있다.

따라서, 얇은 기기를 선호하는 최근의 추세에 대응하기 위해서는 보다 얇은 두께의 무접점 전력 전송 장치의 개발이 필요한 실정이다.

또한 종래의 경우, 단선 형태의 코일을 주로 사용하기 때문에, 낮은 주파수에서 맴돌이 전류나 표피 효과 등에 의해 교류 저항값이 높아져 손실이 발생된다는 문제가 있다.

일본특허공개공보 제2008-172872호

본 발명의 일실시예에 따르면, 손실을 최소화할 수 있는 박막 코일이 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 손실을 최소화할 수 있는 무선 전력 수신 장치가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 손실을 최소화할 수 있는 무선 전력 수신 장치를 포함하는 전자 기기가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 손실을 최소화할 수 있는 케이스 어셈블리가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따른 박막 코일은 제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판, 상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴, 및 상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고, 상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 송신 장치로부터 송신된 전력을 무선으로 수신하여 배터리에 저장하는 무선 전력 수신 장치로, 제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판, 상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴, 및 상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고, 상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일실시예에 따른 전자 기기는 무선 전력 수신 장치, 상기 무선 전력 수신 장치를 통해 수신된 전력을 저장하는 배터리 및 내부에 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 배터리를 수용하는 케이스를 포함하며, 상기 무선 전력 수신 장치는 제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판, 상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴, 및 상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고, 상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일실시예에 따른 케이스 어셈블리는 휴대용 기기의 케이스 어셈블리로서, 박막 코일 및 상기 박막 코일의 타측에 배치된 상기 휴대용 기기의 케이스를 포함하며, 상기 박막 코일은 제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판, 상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴, 및 상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고, 상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결된다.

본 발명의 일실시예에 따른 박막 코일은 종래와 같이 와이어(wire) 형태의 코일을 이용하지 않고, 얇은 박막 기판 상에 코일 패턴을 형성하여 이용하므로, 박막 코일의 두께를 매우 얇게 형성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 코일는 병렬로 연결되는 다수의 코일 가닥들에 의해 하나의 코일 패턴이 형성되므로, 여러 가닥의 전선을 꼬아 형성한 연선(撚線) 형태의 코일(예컨대 리쯔 와이어, Litz wire)을 이용하는 효과를 도출할 수 있다. 이와 같이 연선 형태의 코일을 이용하는 경우, 낮은 주파수에서 맴돌이 전류(eddy current)와 표피 효과(skin effect) 등에 의해 발생되는 손실(예컨대, 교류 저항값 등)을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 박막 코일은 다층 기판이나 브릿지를 이용하지 않더라도 접촉 패드를 모두 코일 패턴의 외측에 배치할 수 있다. 따라서 박막 코일을 제조하는 시간이나 비용을 줄일 수 있으며 박막 코일이나 이를 구비하는 전자 기기의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 도 2의 무접점 전력 수신 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 4는 도 3의 B-B'에 따른 분해 단면도.
도 5는 도 4의 무접점 전력 수신 장치가 결합된 단면도.
도 6은 도 3의 C 부분을 확대하여 도시한 부분 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막 코일의 하부면을 도시한 사시도
도 8은 도 7의 E 부분을 확대하여 도시한 부분 사시도.
도 9는 도 6의 D-D'에 따른 단면을 도시한 부분 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 코일을 개략적으로 도시한 사시도.

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, 무접점 전력 전송 장치는 전력을 전송하는 무접점 전력 송신 장치와, 전력을 수신하여 저장하는 무접점 전력 수신 장치를 포괄적으로 지칭한다.

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

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기는 휴대용 기기(10)나 충전 기기(20)일 수 있으며, 또한 휴대용 기기(10)나 충전 기기(20)에 구비되는 무접점 전력 수신 장치(100)나 무접점 전력 송신 장치(200)일 수 있다.

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

배터리(12)는 충, 방전이 가능한 2차 전지일 수 있으며, 휴대용 기기(10)에서 착탈 가능하게 구성될 수 있다.

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

또한 본 실시예에 따른 충전 기기(20)는 휴대용 기기(10)의 배터리(12)를 충전시키기 위해 구비된다. 이를 위해 충전 기기(20)는 케이스(21) 내부에 무접점 전력 송신 장치(200)를 구비할 수 있다.

충전 기기(20)는 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환하여 무접점 전력 송신 장치(200)에 제공할 수 있다. 이를 위해 충전 장치(20)는 가정용 교류 전원을 특정 주파수의 교류 전압으로 변환하는 전압 변환부(22)를 구비할 수 있다.

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

이하에서는 상기한 휴대용 기기(10)에 구비되는 무접점 전력 수신 장치(100)에 대해 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2의 무접점 전력 수신 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B'에 따른 분해 단면도이며, 도 5는 도 4의 무접점 전력 수신 장치가 결합된 단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 무접점 전력 수신 장치(100)는 자성부(120) 및 박막 코일(110)를 포함하여 구성된다.

자성부(120)는 편평한 판 형상(또는 시트 형상)으로, 박막 코일(110)의 일면에 배치되어 박막 코일(110)에 고정 부착된다. 자성부(120)는 박막 코일(110)의 코일 패턴(113)에 의해 발생하는 자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비된다. 이를 위해 자성부(120)는 자로가 용이하게 형성될 수 있는 재질로 형성되며, 구체적으로 페라이트 시트(ferrite sheet)가 이용될 수 있다.

그러나, 본 실시예에 따른 자성부(120)는 상기한 구성으로 한정되지 않으며, 박막 코일(110)의 일면에 페라이트 가루나 자성체 용액을 도포하여 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

한편, 도시되어 있지 않지만, 자성부(120)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 무접점 전력 수신 장치(100)는 박막 코일(110)과 자성부(120)가 서로 견고하게 고정 접착되도록, 박막 코일(110)과 자성부(120) 사이에 접착부(140)가 개재될 수 있다.

접착부(140)는 박막 코일(110)과 자성부(120)의 사이에 배치되며, 자성부(120)와 박막 코일(110)를 상호 접합시킨다. 이러한 접착부(140)는 접착 시트(sheet)나 접착 테이프에 의해 형성될 수 있으며, 기판(112)이나 자성부(120)의 표면에 접착제나 접착성을 갖는 수지를 도포하여 형성할 수도 있다. 이때, 접착부(140)가 페라이트 분말을 함유하도록 구성하여 접착부(140)가 자성부(120)와 함께 자성을 갖도록 구성하는 것도 가능하다.

박막 코일(110)는 기판(112)과, 기판(112) 상에 형성되는 코일 패턴(113)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 박막 코일(110)의 기판(112)은 박막 기판으로, 예를 들어 유연성 기판(Flexible PCB)일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 필름이나 박형의 인쇄 회로 기판 등 두께가 얇고 배선 패턴을 형성할 수 있는 기판이라면 다양하게 이용될 수 있다.

도 6은 도 3의 C 부분을 확대하여 도시한 부분 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막 코일의 하부면을 도시한 사시도이다. 또한 도 8은 도 7의 E 부분을 확대하여 도시한 부분 사시도이고, 도 9는 도 6의 D-D'에 따른 단면을 도시한 부분 단면도이다.

이를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 코일 패턴(113)은 기판(112)의 양면에 배선 패턴의 형태로 형성되며, 기판(112)이 형성하는 평면 상에서 나선 형상을 그리며 형성될 수 있다.

코일 패턴(113)은 나란하게 배치되는 다수의 코일 가닥(117, 118)을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 코일 가닥(117, 118)들은 서로 병렬로 연결되어 하나의 코일 패턴(113)을 형성할 수 있다. 본 실시예의 경우, 코일 가닥(117, 118)이 기판(112)의 양면에 각각 형성되어 하나의 코일 패턴(113)을 형성한다.

코일 가닥들(117, 118)을 병렬로 연결하기 위해, 본 실시예에 따른 박막 코일(110)은 도전성의 연결 비아(114)를 다수 개 구비할 수 있다. 연결 비아(114)는 코일 가닥(117, 118)의 양단에서 코일 가닥(117, 118)들을 상호 간에 전기적으로 연결할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 연결 비아(114)가 접촉 패드(119)와 나선형 패턴(117a)의 내측 끝단에 각각 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 코일 패턴(113)의 형상이나 구조에 따라 다양한 위치에 다양한 크기와 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 코일 패턴(113)은 기판(112)의 양면에 형성되는 코일 가닥(117, 118) 중 어느 하나(이하, 제1 코일 가닥)가 나선형의 패턴(117a)과, 나선형 패턴(117a)의 내부에 배치되는 일단에서 나선형 패턴(117a)을 가로지르도록 배치되는 인출 패턴(117d)을 포함할 수 있다.

인출 패턴(117d)은 나선형 패턴(117a)의 끝단을 코일 패턴(113)의 외부 즉 후술되는 접촉 패드(119)로 연결하기 위해 구비된다. 따라서 인출 패턴(117d)은 가장 내측에 배치된 나선형 패턴(117a)의 끝단과 접촉 패드(119)를 전기적으로 연결하는 패턴의 형태로 형성된다.

이에 따라, 도 9에 된 바와 같이 제1 코일 가닥(117)의 나선형 패턴(117a)은 인출 패턴(117d)이 배치되는 부분에서 인출 패턴(117d)을 중심으로 선회하도록 형성된다. 즉, 제1 코일 가닥(117)의 나선형 패턴(117a)은 인출 패턴(117d)이 배치된 부분에서 기판(112)의 타면을 경유하는 적어도 하나의 선회 경로가 형성되며, 이에 나선형 패턴(117a)은 인출 패턴(117d)과의 간섭 없이 코일 형상을 유지할 수 있다.

선회 경로는 기판(112)의 타면에 배치되는 코일 가닥(이하 제2 코일 가닥)과 접촉하지 않도록 형성될 수 있다(도시되지 않음). 이 경우, 선회 경로는 제2 코일 가닥(118)의 사이 공간에 배치될 수 있다.

그러나 이러한 경우 선회 경로에 의해 박막 코일의 전체 면적이 증가하게 되는 단점이 있다.

따라서 본 실시예에 따른 박막 코일(100)은 제2 코일 가닥(118)을 이용하여 선회 경로를 형성한다. 즉, 본 실시예에 따른 선회 경로는 제2 코일 가닥(118)을 부분적으로 공유하도록 구성된다.

도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 나선형 패턴(117a)은 인출 패턴(117d)에 의해 단절되는 부분에 도전성의 선회용 비아(115)들이 배치된다. 선회용 비아(115)에 의해 제1 코일 가닥(117)은 제2 코일 가닥(118)과 전기적으로 연결된다.

이에, 본 실시예에 따른 하나의 선회 경로는 두 개의 선회용 비아(115)와, 선회용 비아(115)들 사이에 배치되는 제2 코일 가닥(118)의 일부분(도 9의 S, 이하 공유 구간)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 선회 경로는 나선형 패턴(117a)의 권선수에 대응하는 수만큼 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 코일 패턴(113)은 제1 코일 가닥(117)과 제2 코일 가닥(118)이 기판(112)을 매개로 서로 투영되는 위치(즉, 수직 방향으로 대응되는 위치)에 배치된다. 따라서, 선회용 비아(115)가 기판(112)에 수직하게 형성되는 경우, 제1 코일 가닥(117)과 제2 코일 가닥(118)은 선회용 비아(115)에 의해 서로 대응하는 패턴과 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 구성으로 인해, 본 실시예에 따른 코일 패턴(113)은 인출 패턴(117d)이 형성된 위치까지는 제1, 제2 코일 가닥(117, 118)이 기판(112)의 양면에 독립적으로 배치되나, 인출 패턴(117d)이 형성된 부분에서는 기판(112) 타면의 제2 코일 가닥(118)을 함께 공유하게 된다.

이에 코일 패턴(113)은 각 코일 가닥들(117, 118)이 패턴의 양단에서만 전기적으로 연결되는 구조가 아닌, 패턴의 중간에서 코일 패턴(113)의 권선 횟수만큼 코일 가닥(117, 118)들이 서로 전기적으로 연결되는 구조를 갖는다.

한편, 본 실시예의 경우 기판(112)의 상면에 형성되는 제1 코일 가닥(117)에 인출 패턴(117d)이 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(112)의 상면이 아닌, 하면 즉 제2 코일 가닥(118)에 인출 패턴을 형성하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 기판(112)의 양면에 형성되는 각각의 코일 가닥들(117, 118)이 기판(112)을 매개로 서로 투영되는 위치에 형성되는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 기판(112)의 각 면에 형성되는 각각의 코일 가닥(117, 118)이 서로 투영되는 위치가 아닌, 서로 어긋나는 위치에 형성되도록 구성하는 등 필요에 따라 다양한 응용이 가능하다. 이 경우, 선회용 비아는 코일 가닥들을 연결하기 위해 기판에 수직이 아닌 비스듬한 방향 또는 계단 형태로 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에서는 코일 패턴(113)이 전체적으로 사각형의 나선 형상으로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 원형이나 다각형의 나선 형상으로 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.

더하여, 코일 패턴(113)의 상부에는 필요에 따라 코일 패턴(113)을 외부로부터 보호하기 위한 절연 보호층(예컨대, 수지 절연층, 도시되지 않음)이 부가될 수 있다.

한편, 기판(112)의 일측, 즉 코일 패턴(113)의 외부에는 코일 패턴(113)을 외부와 전기적으로 연결하기 위한 접촉 패드(119)가 형성될 수 있다.

접촉 패드(119)는 코일 패턴(113)의 양단이 각각 전기적으로 연결되며, 이를 위해 적어도 두 개가 구비될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 접촉 패드(119)는 코일 패턴(113)의 외측에 모두 배치된다. 이처럼 접촉 패드(119)가 모두 코일 패턴(113)의 외측에 배치되더라도, 본 실시예에 따른 박막 코일은 전술한 선회 경로와 인출 패턴(117d)을 통해 코일 패턴(113)의 양단이 모두 접촉 패드(119)에 용이하게 연결될 수 있다.

또한 도 6 등에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 접촉 패드(119)는 사각 형상의 기판(112)에서 기판(112)의 일측으로 돌출되는 형태로 배치될 수 있다. 이로 인해, 본 실시예에 따른 접촉 패드(119)는 박막 코일(110)과 자성부(120)가 결합되더라도 자성부(120)의 외부로 노출된다.

따라서 본 실시예에 따른 박막 코일(110)은 자성부(120)와 결합된 후에도 코일 패턴(113)과 다른 구성 요소(예컨대 배터리나 전압 변환부 등)들을 용이하게 전기적으로 연결할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 기판(112)의 각 면에 형성되는 코일 가닥들(117, 118)이 각각 하나의 가닥으로 형성되는 경우를 예로 들었으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 후술되는 다른 실시예와 같이 다수의 가닥으로 형성될 수도 있다.

또한, 본 실시예에 따른 박막 코일(110)은 기판(112)의 한 면에 형성될 수 있는 코일 가닥(117, 118)의 개수가 기판(112)의 크기, 즉 전자 기기의 크기에 따라 설정될 수 있다.

즉, 기판(112)의 크기가 크게 형성되는 경우, 기판(112)의 한 면에는 도 10에 도시된 바와 같이 하나가 아닌 다수의 코일 가닥이 형성될 수 있으며, 기판(112)의 크기가 작게 형성되는 경우, 기판(112)의 한 면에는 본 실시예와 같이 하나의 코일 가닥(117, 118)만이 형성될 수 있다.

또한 도시되어 있지 않지만, 본 실시예에 따른 무접점 전력 수신 장치(100)는 박막 코일(110)의 코일 패턴(113)에서 발생되는 전력을 전자 기기(10)의 배터리(도 2의 12)로 제공하기 위해, 박막 코일(110)의 접촉 패드(119)와 배터리를 전기적으로 연결하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

연결 부재는 도전성 와이어가 이용될 수 있으며, 내부에 배선 패턴이 형성된 박막의 회로 기판(예컨대 유연성 기판)이 이용될 수도 있다.

이러한 본 실시예에 따른 무접점 전력 수신 장치(100)는 종래와 같이 와이어(wire) 형태의 코일을 이용하지 않고, 얇은 박막 기판(112) 상에 코일 패턴(113)을 형성하여 이용하므로, 박막 코일(110)의 두께를 매우 얇게 형성하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예에 따른 박막 코일(110)는 병렬로 연결되는 다수의 코일 가닥(117, 118)들에 의해 하나의 코일 패턴(113)이 형성된다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 코일 패턴(113)은 기판(112) 상에 패턴 형태로 형성되지만, 여러 가닥의 전선을 꼬아 형성한 연선(撚線) 형태의 코일(예컨대 리쯔 와이어, Litz wire)을 이용하는 효과를 도출할 수 있다. 이와 같이 연선 형태의 코일을 이용하는 경우, 낮은 주파수에서 맴돌이 전류(eddy current)와 표피 효과(skin effect) 등에 의해 발생되는 손실(예컨대, 교류 저항값 등)을 최소화할 수 있다.

이처럼 본 실시예에 따른 무접점 전력 수신 장치(100)는 코일 패턴(113)을 연선 형태로 형성하더라도 박막 코일(110)의 두께를 최소화(예컨대, 0.1mm 이하)할 수 있어, 무접점 전력 수신 장치(100)의 전체적인 두께를 줄일 수 있다.

더하여, 본 실시예에 따른 무접점 전력 수신 장치(100)는 박막 코일의 접촉 패드(119)가 모두 기판(112)의 측면에 배치된다. 또한 접촉 패드(119)를 기판(112)의 측면으로 배치하기 위해 기판(112)에 별도의 구성이 부가되지 않는다는 이점이 있다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

코일 패턴(113)의 양단에 연결되는 접촉 패드(119)들 중, 코일 패턴(113)의 내부(즉 중심)을 향해 권선되는 코일 패턴(113)에 연결되는 접촉 패드(119)는 코일 패턴(113)의 외측이 아닌, 패턴 내부에 배치되기 쉽다. 이러한 경우, 코일 패턴(113)의 내부에 배치되는 접촉 패드는 별도의 도전성 와이어나 연결용 기판(예컨대 FPCB) 등을 통해 외부와 전기적으로 연결되어야 한다.

또한, 본 발명과 같이 접촉 패드를 코일 패턴(113)의 외부에 배치하기 위해서는 코일 패턴(113) 위에 절연 물질로 브릿지를 형성하여 패턴을 만들거나, 기판(112)으로 여러 층이 적층된 다층 기판을 이용해야 한다.

이러한 경우 기판 상에 브릿지를 형성하거나, 다층 기판을 제조하기 위해 제조 시간이나 제조 비용이 부가적으로 소요되며, 기판(112)의 전체적인 두께도 두꺼워지게 된다.

그러나 본 실시예에 따른 박막 코일(100)은 다층 기판이나 브릿지를 이용하지 않더라도 접촉 패드(119)를 모두 코일 패턴(113)의 외부에 배치할 수 있다. 따라서 상기한 경우에 비해 제조 시간이나 제조 비용을 줄일 수 있으며 박막 코일(100)이나 무접점 전력 수신 장치(100)의 두께가 두꺼워지는 것을 방지할 수 있다.

한편 이상에서 설명한 박막 코일(100)의 구성은 충전 장치(20)에 구비되는 무접점 전력 송신 장치(200)에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 무접점 전력 송신 장치(200)에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이하에서 설명하는 실시예에 따른 박막 코일은 전술된 실시예의 의 박막 코일(도 6의 110)과 유사한 구조로 구성되며, 코일 패턴의 형태에 있어서만 차이를 갖는다. 따라서 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하며, 코일 패턴의 형태를 중심으로 하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 코일을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 박막 코일(110)는 전술한 실시예와 같이 박막의 기판(112)과, 기판(112) 상에 형성되는 코일 패턴(113)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 코일 패턴(113)은 나란하게 배치되는 다수의 코일 가닥(117a~117c)을 포함한다. 이때, 다수의 코일 가닥들(117a~117c)은 모두 동일한 접촉 패드(119)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 각각의 코일 가닥들(117a~117c)은 서로 병렬로 연결되어 하나의 코일 패턴(113)을 형성하게 된다.

본 실시예의 경우, 기판(112)의 일면에 코일 패턴(113)이 3개의 코일 가닥(117a~117c)으로 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 이 경우, 코일 패턴(113)의 각 코일 가닥들(117a~117c)은 일정한 간격으로 이격되어 나란하게 배치된다.

전술한 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에 따른 코일 패턴(113)도 인출 패턴(117d)과 다수의 선회용 비아(115)를 포함한다. 따라서 다층기판이나 브릿지를 사용할 필요가 없으므로 기판(112) 두께의 증가 없이 접촉 패드(119)를 코일 패턴(113)의 외부에 배치할 수 있어 박막 코일이나 무접점 전력 수신 장치의 전체적인 두께를 줄일 수 있으며, 제조 시간이나 제조 비용을 줄일 수 있다.

한편 도 10에서는 인출 패턴(117d)이 하나의 코일 가닥으로 형성되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 인출 패턴(117d)도 코일 패턴(113)의 다른 부분과 마찬가지로 다수의 코일 가닥으로 형성하는 것도 가능하다.

또한 기판(112)의 하면에 형성되는 코일 가닥(도시되지 않음)의 경우, 기판(112)의 상면에 형성되는 코일 가닥(117a~117c)과 마찬가지로 다수 개로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 넓은 폭을 갖는 하나의 코일 가닥만을 기판(112) 하부에 형성하는 등 기판(112) 상면에 형성되는 코일 가닥(117a~117c)이 선회용 비아(115)를 통해 기판(112) 하면의 코일 가닥과 전기적으로 연결될 수만 있다면 필요에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 박막 코일 및 이를 구비하는 전자 기기는 전술한 실시예들에 한정되지 않으며, 다양한 응용이 가능하다. 예를 들어, 전술한 실시예들에서는 박막 코일의 접촉 패드가 기판의 동일한 방향으로 배치되는 경우를 예로 들었으나, 필요에 따라 기판의 양측으로 배치하는 등 다양한 응용이 가능하다.

또한, 전술한 실시예들에서는 전자 기기의 무접점 전력 전송 장치에 구비되는 박막 코일을 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
11, 12.....케이스
12.....배터리 20.....충전 기기
100.....무접점 전력 수신 장치
110.....박막 코일 112.....기판
113.....코일 패턴
114.....연결 비아 115.....선회용 비아
117.....제1 코일 가닥
117a.....나선형 패턴 117d.....인출 패턴
118.....제2 코일 가닥
120.....자성부 140.....접착부
200.....무접점 전력 송신 장치

Claims (16)

1. 제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판;
   상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴; 및
   상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고,
   상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결되는 박막 코일.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 박막 코일은
   무선 전력 송신 장치에 구비되어 전력을 무선으로 송신하거나, 무선 전력 수신 장치에 구비되어 무선으로 전송된 전력을 수신하는 박막 코일.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2 나선형 패턴의 양 단부 각각은 상기 제1 나선형 패턴의 양 단부 각각과 전기적으로 연결되는 박막 코일.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 박막 코일은
   상기 복수의 제1 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제1 접촉 패드; 및
   상기 제1 접촉 패드와 인접하여 배치되고, 상기 복수의 제1 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제2 접촉 패드를 더 포함하는 박막 코일.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 박막 코일은
   상기 기판의 제1 표면에 상기 제1 나선형 패턴의 단절된 부분에 배치되며, 상기 제1 나선형 패턴의 내부로부터 상기 제1 나선형 패턴의 외부로 연장되는 제1 패턴을 더 포함하는 박막 코일.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 패턴의 적어도 일부분은 복수개의 가닥들이 병렬로 연결된 형태를 가지는 박막 코일.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 박막 코일은
   상기 제1 나선형 패턴의 외측에 배치된 제1 접촉 패드; 및
   상기 제1 나선형 패턴의 외측에 배치된 제2 접촉 패드를 더 포함하고,
   상기 복수의 제1 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단은 상기 제1 접촉 패드와 전기적으로 연결되고,
   상기 복수의 제1 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단은 상기 제1 패턴을 통하여 상기 제2 접촉 패드와 전기적으로 연결되는 박막 코일.
   
8. 무선 전력 송신 장치로부터 송신된 전력을 무선으로 수신하여 배터리에 저장하는 무선 전력 수신 장치로,
   제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판;
   상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴; 및
   상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고,
   상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결되는 무선 전력 수신 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는
   상기 복수의 제1 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제1 접촉 패드; 및
   상기 제1 접촉 패드와 인접하여 배치되고, 상기 복수의 제1 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제2 접촉 패드를 더 포함하는 무선 전력 수신 장치.
   
10. 제8항에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는
    상기 기판의 제1 표면에 상기 제1 나선형 패턴의 단절된 부분에 배치되며, 상기 제1 나선형 패턴의 내부로부터 상기 제1 나선형 패턴의 외부로 연장되는 제1패턴을 더 포함하는 무선 전력 수신 장치.
    
11. 무선 전력 수신 장치;
    상기 무선 전력 수신 장치를 통해 수신된 전력을 저장하는 배터리; 및
    내부에 상기 무선 전력 수신 장치와 상기 배터리를 수용하는 케이스를 포함하며,
    상기 무선 전력 수신 장치는
    제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판;
    상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴; 및
    상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고,
    상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결되는 전자 기기.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는
    상기 복수의 제1 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제1 접촉 패드; 및
    상기 제1 접촉 패드와 인접하여 배치되고, 상기 복수의 제1 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제2 접촉 패드를 더 포함하는 전자 기기.
    
13. 제11항에 있어서, 상기 무선 전력 수신 장치는
    상기 기판의 제1 표면에 상기 제1 나선형 패턴의 단절된 부분에 배치되며, 상기 제1 나선형 패턴의 내부로부터 상기 제1 나선형 패턴의 외부로 연장되는 제1패턴을 더 포함하는 전자 기기.
    
14. 휴대용 기기의 케이스 어셈블리로,
    박막 코일; 및
    상기 박막 코일의 타측에 배치된 상기 휴대용 기기의 케이스를 포함하며,
    상기 박막 코일은
    제1 표면과 제2 표면을 갖고 절연층으로 이루어진 기판;
    상기 기판의 제1 표면에 형성되고, 부분적으로 단절된 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제1 코일 가닥들을 포함하는 제1 나선형 패턴;
    상기 기판의 제2 표면에 형성되고, 나선 형상을 가지며, 적어도 일부분이 전기적으로 병렬로 연결되는 복수의 제2 코일 가닥들을 포함하는 제2 나선형 패턴을 포함하고,
    상기 제1 나선형 패턴은 상기 기판을 관통하는 복수의 제1 비아들과 상기 제2 나선형 패턴에 의해 단절된 부분이 전기적으로 연결되는 케이스 어셈블리.
    
15. 제14항에 있어서, 상기 박막 코일은
    상기 복수의 제1 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 외부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제1 접촉 패드; 및
    상기 제1 접촉 패드와 인접하여 배치되고, 상기 복수의 제1 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단 및 상기 복수의 제2 코일 가닥들의 내부에 배치되는 일단과 전기적으로 연결되는 제2 접촉 패드를 더 포함하는 케이스 어셈블리.
    
16. 제14항에 있어서, 상기 박막 코일은
    상기 기판의 제1 표면에 상기 제1 나선형 패턴의 단절된 부분에 배치되며, 상기 제1 나선형 패턴의 내부로부터 상기 제1 나선형 패턴의 외부로 연장되는 제1패턴을 더 포함하는 케이스 어셈블리.

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