KR102020307B1 - Receiver device having magnetic resonance wireless power transmission and near field communication - Google Patents
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Abstract
배터리 모듈에 의한 에디 전류를 차단하기 위한 두께를 가지는 차폐 시트; 상기 차폐시트위에 적층되며 외주면에 NFC 루프 안테나가 삽입설치된 FPCB; 상기 FPCB 위에 적층되며 중심 영역에 홀이 형성된 메탈 커버; 상기 홀이 형성되며 상기 메탈 커버에 의한 에디 전류를 차단하기 위해 상기 메탈 커버의 내주면에 형성된 환형 차폐재; 및 상기 환형 차폐재 내측에 형성되며 환형의 무선 전력 전송 안테나가 삽입설치된 유전체를 포함하는 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 엔에프씨 복합 수신단 장치가 제공된다.A shielding sheet having a thickness for blocking the eddy current by the battery module; FPCB laminated on the shielding sheet and having an NFC loop antenna inserted into an outer circumferential surface thereof; A metal cover stacked on the FPCB and having a hole formed in a center region thereof; An annular shield formed on the inner circumferential surface of the metal cover to block the eddy current caused by the metal cover; And a magnetic resonance wireless power transmission and NFC composite receiver terminal device of a mobile terminal including a dielectric formed inside the annular shield and having an annular wireless power transmission antenna inserted therein.
Description
본 발명은 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 NFC 복합 수신단 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a magnetic resonance wireless power transmission and NFC composite receiver unit of a mobile terminal.
단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mount terminal)로 나뉠 수 있다.Terminals may be divided into mobile / portable terminals and stationary terminals according to their mobility. The mobile terminal may be divided into a handheld terminal and a vehicle mount terminal according to whether a user can directly carry it.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 음성, 문자, 영상, 이메일의 통신 기능 뿐 아니라 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 다기능 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다. As the terminal functions are diversified, for example, as well as communication functions of voice, text, video, and e-mail, a terminal such as a picture or video recording, a music or video file playback, a game, a broadcast reception, etc. It is implemented in the form of a multi-function multimedia player with multimedia functions.
이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.In order to support and increase the function of such a terminal, it may be considered to improve the structural part and / or the software part of the terminal.
종래의 단말기는 슬림 구조 지향을 위해서 자기 유도의 코일이 벌키(Bulky) 사이즈였고, 무선충전 & NFC 복합시트 방향이 향후에는 자기 공명 기술 도입으로 주파수 증가에 따른 컴팩트한 사이즈 방향으로 진화를 해나갈 것이다.In the conventional terminal, the magnetic induction coil was bulky size for the purpose of slim structure, and the wireless charging & NFC composite sheet direction will evolve in the compact size direction according to the frequency increase with the introduction of magnetic resonance technology in the future. .
종래의 보편적인 사출 형태의 배터리 커버를 벗어나 디자인 차별화를 위해서는, 메탈 배터리 커버 구조에서도 무선 전력 전송과 NFC가 동작할 수 있는 방향을 시장은 요구하게 될 것이다.In order to differentiate the design beyond the conventional injection-type battery cover, the market will require a direction in which wireless power transmission and NFC can operate even in the metal battery cover structure.
무선 전력 전송과 NFC는 자속(Magnetic Flux)을 가지고 동작하는 기술로서 메탈 소재에서 자기장의 원활한 동작이 무엇보다 중요하다. Wireless power transfer and NFC operate with magnetic flux, and the smooth operation of magnetic fields is of paramount importance in metal materials.
이를 위해서는 에디 전류 손실(Eddy current loss)을 감소시키는 것과 차폐재를 적용해야 할 필요성이 있다.This requires reducing the Eddy current loss and applying a shield.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단말기의 디자인을 메탈 소재의 디자인으로 차별화를 하면서도, 무선 전력 전송과 NFC를 구현하여 자기장에 기반한 동작을 원활하게 수행하게 하는 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 엔에프씨 복합 수신단 장치를 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to differentiate the design of the terminal with the design of the metal material, while implementing the wireless power transmission and NFC, the magnetic resonance wireless power transmission and NFC of the mobile terminal to perform the operation based on the magnetic field smoothly It is to provide a composite receiver device.
본 발명에 일측면에 의하면, 배터리 모듈에 의한 에디 전류를 차단하기 위한 두께를 가지는 차폐 시트; 상기 차폐시트 위에 적층되며 외주면에 NFC 루프 안테나가 삽입설치된 FPCB; 상기 FPCB 위에 적층되며 중심 영역에 홀이 형성된 메탈 커버; 상기 홀이 형성되며 상기 메탈 커버에 의한 에디 전류를 차단하기 위해 상기 메탈 커버의 내주면에 형성된 환형 차폐재; 및 상기 환형 차폐재 내측에 형성되며 환형의 무선 전력 전송 안테나가 삽입설치된 유전체를 포함하는 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 엔에프씨 복합 수신단 장치가 제공된다.According to an aspect of the invention, the shielding sheet having a thickness for blocking the eddy current by the battery module; An FPCB stacked on the shield sheet and having an NFC loop antenna inserted into an outer circumferential surface thereof; A metal cover stacked on the FPCB and having a hole formed in a center region thereof; An annular shield formed on the inner circumferential surface of the metal cover to block the eddy current caused by the metal cover; And a magnetic resonance wireless power transmission and NFC composite receiver terminal device of a mobile terminal including a dielectric formed inside the annular shield and having an annular wireless power transmission antenna inserted therein.
상기 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 엔에프씨 복합 수신단 장치는 상기 환형 차폐재의 직경 이내의 직경을 가지며 상기 유전체의 상면을 덮는 외관 보호용 패드를 포함할 수 있다.The magnetic resonance wireless power transmission and NFC composite receiver terminal device of the mobile terminal may include an external protective pad having a diameter within the diameter of the annular shielding material and covering the top surface of the dielectric.
상기 차폐 시트는 폴리머(Polymer) 또는 페라이트(Ferrite )를 포함할 수 있다.The shielding sheet may include a polymer or ferrite.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 배터리 모듈에 의한 에디 전류를 차단하기 위한 두께를 가지는 차폐 시트; 상기 차폐시트 위에 적층되는 유전체; 상기 유전체 위해 형성되며 중심 영역에 홀이 형성된 메탈 커버; 상기 홀이 형성되며 상기 메탈 커버에 의한 에디 전류를 차단하기 위해 상기 메탈 커버의 내주면에 형성된 환형 차폐재; 및 상기 환형 차페제의 내주면에 형성되며 NFC 루프 안테나가 수직 방향으로 삽입설치된 FPCB를 포함하며; 상기 유전체는 상기 NFC 루프 안테나와 커플링되도록 수직 방향으로 상기 FPCB의 내측에 형성되며 환형의 무선 전력 전송 안테나가 삽입설치된 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 엔에프씨 복합 수신단 장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, the shielding sheet having a thickness for blocking the eddy current by the battery module; A dielectric stacked on the shield sheet; A metal cover formed for the dielectric and having a hole formed in a center region thereof; An annular shield formed on the inner circumferential surface of the metal cover to block the eddy current caused by the metal cover; And an FPCB formed on an inner circumferential surface of the annular shielding agent and having an NFC loop antenna inserted in a vertical direction; The dielectric is formed inside the FPCB in a vertical direction to be coupled with the NFC loop antenna, and is provided with a magnetic resonance wireless power transmission and NFC composite receiver unit of a mobile terminal in which an annular wireless power transmission antenna is inserted.
상기 FPCB의 사출에 적용되는 레진은 COP(Cyclic Olefin Polymer)일 수 있다.The resin applied to the injection of the FPCB may be a cyclic olefin polymer (COP).
본 발명에 의하면, 종래 단말기의 PC 레진(Resin) 사출 형태의 디자인을 메탈 소재의 디자인으로 차별화를 하면서도, 무선 전력 전송과 NFC를 제품 로고 사이즈로 구현하여 자기장에 기반한 동작을 원할하게 수행할 수 있게 한다.According to the present invention, the design of the PC resin injection type of the conventional terminal is differentiated by the design of the metal material, and wireless power transmission and NFC can be implemented in the product logo size so that the operation based on the magnetic field can be performed smoothly. do.
또한, 본 발명에 의하면, 컨택 단자만 배터리 커버의 안쪽면에 도출되어 있고, 회사 로고가 외관 보호용 패드로 동작됨에 따라 무선충전과 NFC 패턴이 외부 배면에 돌출이 되지 않아, 더욱 심플한 외관을 형성할 수 있다.In addition, according to the present invention, only the contact terminal is derived on the inner surface of the battery cover, and the wireless charging and NFC pattern does not protrude to the outside back, as the company logo is operated as a protective pad for the exterior, to form a more simple appearance Can be.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단을 설명하기 위한 이동 단말기의 후면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 단말기의 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단의 분해 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 이동 단말기의 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단의 단면도이다.1 is a rear view of a mobile terminal for explaining a magnetic resonance WPT and NFC composite receiver according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the magnetic resonance WPT and NFC composite receiver of the mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded cross-sectional view of the magnetic resonance WPT and NFC composite receiver according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a magnetic resonance WPT and NFC composite receiver of a mobile terminal according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 패드, 노트, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.The mobile terminal described herein includes a mobile phone, a smart phone, a pad, a note, a tablet PC, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), and navigation. Etc. may be included. However, it will be readily apparent to those skilled in the art that the configuration according to the embodiments described herein may also be applied to fixed terminals such as digital TVs, desktop computers, etc., except when applicable only to mobile terminals.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단을 설명하기 위한 이동 단말기의 후면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 단말기의 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단의 단면도이고, 도 3은 분해 단면도이다.1 is a rear side of a mobile terminal for explaining the magnetic resonance WPT and NFC composite receiver according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a magnetic resonance WPT and NFC composite receiver of the mobile terminal according to an embodiment of the present invention 3 is an exploded cross-sectional view.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 단말기(100)에서 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단은 피니시 필름(102)을 포함한다. 피니시 필름(102)는 배터리 모듈(101)와 접촉하는 면이 된다. 피니시 필름(102)은 내측으로 제1 접착층(103)을 개재하여 차폐 시트(104)와 결합될 수 있다. 1 to 3, the magnetic resonance WPT and NFC composite receiver in the
차폐 시트(104)는 예를 들어 폴리머(Polymer)나 페라이트(Ferrite )로 이루어질 수 있다. The
차폐 시트(104)는 Q-팩터가 높을수록 NFC 안테나(106)의 인덕턴스 증가된다. 차례제 시트(104)는 하단의 배터리 모듈(101)에 의한 에디 전류 손실을 제거하는 기능을 한다. NFC 안테나(106)는 루프 안테나 형태로 이루어질 수 있다.The higher the Q-factor of the
차페제 시트(104)에는 NFC 안테나(106)가 내장된 FPCB(105)가 배치된다. NFC 안테나(106)는 FPCB(105)의 둘레 영역에 형성된다. FPCB(105)의 상단에는 제2 접착층(107)이 형성된다.The
FPCB(105)는 NFC를 위한 NFC 루프 안테나(106)가 삽입 설치되어 있다. The FPCB 105 is inserted with an
제2 접착층(107)위에는 코일 삽입 공법으로 PC 물질을 이용하여 유전체(111)가 채워진다. 유전체(111)의 외주면에는 환형 차폐재(110)가 형성된다. 유전체(111)의 내부에는 무선 전력 전송을 위한 자기 공명 코일(108)이 삽입되어 있다. 환형 차폐재(110)의 외주면에는 메탈 커버(109)가 형성되어 있다. 자기 공명 코일(108)은 예컨대 Cu 재질일 수 있다. 환형 차폐재(110)는 메탈 커버(109)에 의한 에디 전류 손실을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 자기 공명 코일(108)의 Q 팩터가 증가할수록 인덕턴스도 높아진다.The dielectric 111 is filled on the second
유전체(111)의 상면에는 회사의 로고를 새긴 외관 보호용 패드(112)가 형성될 수 있다. 외관 보호용 패드(112)에 새겨지는 로고는 예를 들어 음각이나 양각으로 새겨질 수 있다.The top surface of the dielectric 111 may be formed with a
도면에서 113은 자속(magnetic flux)을 나타내며, 114는 전력 방향을 나타낸다. 메탈 커버(109)의 표면에는 전력 방향(114)에 대하여 수직방향으로 표면 전류(1)가 흐르고 있다.In the figure, 113 represents a magnetic flux and 114 represents a power direction. The
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 이동 단말기의 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a magnetic resonance WPT and NFC composite receiver of a mobile terminal according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 도 1 내지 도 3에서는 배면 배치형 구조였던 것을 수직 구조를 이용하여 컴팩트한 사이즈로 구현하여 두께 증가를 최소화할 수 있다.Referring to FIG. 4, in FIG. 1 to FIG. 3, the rear arrangement type structure may be implemented in a compact size using a vertical structure to minimize the increase in thickness.
본 발명의 일실시예에 따른 자기 공명 WPT 및 NFC 복합 수신단은 피니시 필름(202)을 포함한다. 피니시 필름(202)의 하면에는 배터리 모듈이 접촉하게 된다. 피니시 필름(202)은 내측으로 제1 접착층(203)을 개재하여 차폐 시트(204)와 결합될 수 있다. Magnetic resonance WPT and NFC composite receiver according to an embodiment of the present invention includes a
차폐 시트(204)는 예를 들어 폴리머(Polymer)나 페라이트(Ferrite )로 이루어질 수 있다. The
차폐 시트(204)는 Q-팩터가 높을수록 NFC 루프의 인덕턴스 증가된다. 차폐 시트(204)는 하단에 위치하게 되는 배터리 모듈에 의한 에디 전류 손실을 제거하는 기능을 한다. The higher the Q-factor of the
차페제 시트(204)에는 제2 접착층(207)을 개재하여 유전체(211)가 형성된다. The
유전체(211)의 내주면에는 환형 차폐재(210)가 형성된다. 환형 차폐재(210)의 내주면에는 NFC를 위한 NFC 안테나(206)가 내장된 FPCB(105)가 배치된다. NFC 안테나(206)는 FPCB(205)의 내부 영역에 형성된다. FPCB(205)의 내측부에는 NFC 안테나(206)와 커플링 구조를 가지도록 자기 공명 코일(208)이 삽입 설치된다. An
자기 공명 코일(108)은 예컨대 Cu 재질일 수 있다. 환형 차폐재(210)는 메탈 커버(209)에 의한 에디 전류 손실을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 자기 공명 코일(208)의 Q 팩터가 증가할수록 인덕턴스도 높아진다.The
유전체(211)의 상면에는 로고를 새긴 외관 보호용 패드(212)가 형성된다. 외관 보호용 패드(212)에 새겨지는 로고는 예를 들어 음각이나 양각으로 새겨질 수 있다.The upper surface of the dielectric 211 is formed with a
여기에서는 NFC 안테나(206)가 내장된 FPCB(205)를 수직구조로 구현함으로써 NFC Ant가 소형화되고 이로 인해 배터리 모듈로부터의 이격을 유지할 수 있음에 따라 차폐시트(204)의 두께가 얇아지게 할 수 있다. 이에 따라 고가의 차폐재(Magnetic Shield Material)가 적게 사용되어 비용 절감이 가능하다.Here, by implementing a vertical structure of the
NFC 안테나(206)가 내장된 FPCB(205)는 삽입 사출 공정을 이용하여 무선 전력 전송 코일(206)이 외부에 도출되지 않게 하며, 이는 코일(206)의 산화를 막는 장점을 갖는다. FPCB(205)의 사출에 적용되는 레진(Resin)은 손실 탄젠트(Loss Tangent)가 낮은 COP(Cyclic Olefin Polymer) 신소재가 사용될 수 있다.The
이와 같이 NFC 루프 안테나(206)와 메탈 커버(209)의 커플링(Coupling) 구조를 이용해 전류가 흐를 때, 자기장 필드 형성을 더 강하게 유지할 수 있다. 이는 메탈 커버 표면 전류 때문이다.As such, when the current flows using the coupling structure of the
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 에디 전류 손실(Eddy Current Loss)의 핵심 인자인 배터리 모듈과의 이격이 멀어짐에 따른 효율 개선이 발생한다.According to another embodiment of the present invention, efficiency improvement occurs as the separation from the battery module, which is a key factor of Eddy Current Loss, increases.
상기와 같이 설명된 이동 단말기는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The above-described mobile terminal is not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be configured by selectively combining all or some of the embodiments so that various modifications can be made. It may be.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While specific embodiments of the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by those equivalent to the claims.
Claims (6)
상기 차폐시트 위에 적층되는 유전체;
상기 유전체 위에 형성되며 중심 영역에 홀이 형성된 메탈 커버;
상기 홀이 형성되며 상기 메탈 커버에 의한 에디 전류를 차단하기 위해 상기 메탈 커버의 내주면에 형성된 환형 차폐재; 및
상기 환형 차폐재의 내주면에 형성되며 NFC 루프 안테나가 수직 방향으로 삽입설치된 FPCB를 포함하며;
상기 유전체는 상기 NFC 루프 안테나와 커플링되도록 수직 방향으로 상기 FPCB의 내측에 형성되며 환형의 무선 전력 전송 안테나가 삽입설치된 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 엔에프씨 복합 수신단 장치.A shielding sheet having a thickness for blocking the eddy current by the battery module;
A dielectric stacked on the shield sheet;
A metal cover formed on the dielectric and having a hole formed in a center region thereof;
An annular shield formed on the inner circumferential surface of the metal cover to block the eddy current caused by the metal cover; And
A FPCB formed on an inner circumferential surface of the annular shield and having an NFC loop antenna inserted in a vertical direction;
The dielectric is formed inside the FPCB in the vertical direction to be coupled to the NFC loop antenna, and the magnetic resonance wireless power transmission and NFC composite receiver terminal device of the mobile terminal is inserted into the annular wireless power transmission antenna.
상기 환형 차폐재의 직경 이내의 직경을 가지며 상기 유전체의 상면을 덮는 외관 보호용 패드를 포함하는 이동 단말기의 자기 공명 무선 전력 전송 및 엔에프씨 복합 수신단 장치.The method of claim 4, wherein
Magnetic resonance wireless power transmission and NFC composite receiver terminal device having a diameter within the diameter of the annular shielding material and including an external protective pad covering the upper surface of the dielectric.
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