KR102288456B1 - 방열성을 갖는 회로기판 안테나 및 이를 갖는 무선 전자장치 - Google Patents

방열성을 갖는 회로기판 안테나 및 이를 갖는 무선 전자장치 Download PDF

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Abstract

본 발명과 관련된 방열성을 갖는 회로기판 안테나는, 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및 상기 회로기판층에 부착되는 방열층을 포함하고, 상기 방열층은, 지지필름층; 상기 지지필름층의 일 면에 형성되며, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성된 방열패턴부; 및 상기 지지필름층의 상기 방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 접착층을 포함할 수 있다.

Description

방열성을 갖는 회로기판 안테나 및 이를 갖는 무선 전자장치{HEAT DISSIPATIVE PRINTED CIRCUIT ANTENNA AND WIRELESS COMMUNICATION ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 회로기판 안테나 및 이를 갖는 무선 전자장치에 관한 것이다.
스마트폰을 포함하는 이동통신 단말기 등의 무선 전자장치는 휴대가 가능하면서 음성이나 영상통화 또는 메시지 송수신 기능을 중심으로 정보의 입출력 및 데이터를 저장할 수 있는 기능 등을 갖춘 휴대용 기기이다. 정보통신기술 및 반도체 산업의 비약적인 발전에 힘입어 이동통신 단말기는 카메라, 음악이나 동영상 재생, 게임, TV 등의 다양한 기능들을 갖춘 현대인의 필수적인 개인 소지품의 하나가 되었다.
인공지능, 사물인터넷, 가상현실 등 발전된 IT 기술이 적용되는 이동통신 단말기에도 한차원 높은 무선성능이 요구되고 있다. 일 예로, 5G 스마트폰의 경우 기존의 구리와 니켈로 도금한 LDS(Laser Direct Structuring) 안테나가 주로 사용되었으나, 고주파수에 대한 대응이 어려워 회로기판 안테나가 다시 각광받기도 한다.
배터리를 사용하는 이동통신 단말기는 유선과 함께 무선 충전방식을 도입하여 케이블을 사용하지 않고도 충전장치로부터 무선으로 충전이 될 수 있도록 구성된 무선 전력 수신부를 구비하기도 한다. 이러한 무선 충전기능을 갖는 이동통신 단말기의 내부에는 무선 충전 스테이션으로부터 충전 방식에 따라 자기 유도 또는 자기 공진의 방법으로 전원을 공급받기 위한 무선 충전 안테나가 설치된다. 무선 충전 안테나의 알려진 일 형태는 회로기판 안테나로서, 무선 충전 또는 방사를 위한 패턴이 포함된 회로기판층을 커버레이라고 부르는 외층으로 감싼 형태이다. 회로기판층은 무선 충전이나 무선 송수신 중 와전류(eddy current)에 의한 무선 충전 또는 무선 통신의 방해를 유발하기도 한다. 이를 위하여, 자성체와 같은 요소를 사용함으로써 내부의 무선 통신 모듈로 방해가 전달되는 것을 차단한다. 반면, 회로기판층의 와전류에 의하여 발열도 발생하므로 열을 소산시킬 수 있는 적절한 구조가 요구된다. 그런데, 종래의 회로기판형 무선충전 안테나의 경우 무선 충전 안테나의 회로기판층에서의 발열을 직접 해결하지 못하고, 기기 본체의 커버 등 다른 대상물을 이용하는 간접적인 방법으로 발열을 해결하였다.
*관련 선행기술
한국 등록특허 제10-1808605호(2018.01.18. 공고)
한국 공개특허 제10-2018-0082989호(2018.07.19. 공개)
본 발명의 목적은 열확산성이 우수하면서도 두께를 감소시킬 수 있고 공정을 단순화시킬 수 있는 방열성을 갖는 회로기판 안테나 및 이를 갖는 무선 전자장치를 제시하는데 있다.
본 발명과 관련된 방열성을 갖는 회로기판 안테나는, 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및 상기 회로기판층에 부착되는 방열층을 포함하고, 상기 방열층은, 지지필름층; 상기 지지필름층의 일 면에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 방열패턴부; 및 상기 지지필름층의 상기 방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 접착층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 방열패턴부는 소정의 패턴을 갖는 금속막 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 접착층은 전기적 절연성을 갖는 모재층에 열전도성을 갖는 필러가 분산된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 필러는 세라믹필러와 금속필러 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 세라믹필러는 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO2) 및 질화붕소(BN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 방열성을 갖는 회로기판 안테나는, 상기 접착층의 사이에 구비되며, 전기적 절연성을 갖는 절연막을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 방열성을 갖는 회로기판 안테나는, 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및 상기 회로기판층의 상면에 부착되는 제1방열층 및 상기 회로기판층의 하면에 부착되는 제2방열층을 포함하고, 상기 제1방열층은, 제1지지필름층; 상기 제1지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 제1방열패턴부; 및 상기 제1지지필름층의 상기 제1방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 상면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제1방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제1접착층을 포함하고, 상기 제2방열층은, 제2지지필름층; 상기 제2지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 제2방열패턴부; 및 상기 제2지지필름층의 상기 제2방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 하면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제2방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제2접착층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예의 방열성을 갖는 회로기판 안테나는, 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및 상기 회로기판층에 부착되는 방열층을 포함하고, 상기 방열층은, 지지필름층; 상기 지지필름층의 제1면 및 제2면에 각각 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 제1방열패턴부 및 제2방열패턴부; 상기 제1방열패턴부를 덮는 절연성의 제1코팅층; 및 상기 제2방열패턴부를 덮는 절연성의 제2코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 방열성을 갖는 회로기판 안테나는, 상기 지지필름층을 관통하여 상기 제1방열패턴부와 상기 제2방열패턴부를 연결할 수 있게 형성된 복수의 전도성 비아홀부를 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 무선 전자기기는, 배터리가 포함되며, 무선통신 기능을 갖는, 기기 본체; 상기 기기 본체의 후면을 덮는 후면커버; 및 상기 배터리와 상기 후면커버의 사이에 배치되는 안테나를 포함하고, 상기 안테나는, 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및 상기 회로기판층에 부착되는 방열층을 포함하고, 상기 방열층은, 지지필름층; 상기 지지필름층의 일 면에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 방열패턴부; 및 상기 지지필름층의 상기 방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 접착층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예의 무선 전자기기는, 배터리가 포함되며, 무선통신 기능을 갖는, 기기 본체; 상기 기기 본체의 후면을 덮는 후면커버; 및 상기 배터리와 상기 후면커버의 사이에 배치되는 안테나를 포함하고, 상기 안테나는, 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및 상기 회로기판층의 상면에 부착되는 제1방열층 및 상기 회로기판층의 하면에 부착되는 제2방열층을 포함하고, 상기 제1방열층은, 제1지지필름층; 상기 제1지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 제1방열패턴부; 및 상기 제1지지필름층의 상기 제1방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 상면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제1방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제1접착층을 포함하고, 상기 제2방열층은, 제2지지필름층; 상기 제2지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 제2방열패턴부; 및 상기 제2지지필름층의 상기 제2방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 하면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제2방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제2접착층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예의 무선 전자기기는, 배터리가 포함되며, 무선통신 기능을 갖는, 기기 본체; 상기 기기 본체의 후면을 덮는 후면커버; 및 상기 배터리와 상기 후면커버의 사이에 배치되는 안테나를 포함하고, 상기 안테나는, 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및 상기 회로기판층의 상면에 부착되는 제1방열층; 상기 회로기판층의 하면에 부착되는 제2방열층을 포함하고, 상기 제1방열층 및 상기 제2방열층은, 지지필름층; 상기 지지필름층의 제1면 및 제2면에 각각 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시키는 제1방열패턴부 및 제2방열패턴부; 상기 제1방열패턴부를 덮는 절연성의 제1코팅층; 및 상기 제2방열패턴부를 덮는 절연성의 제2코팅층을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 무선 전자기기는, 상기 배터리와 상기 제2방열층의 사이에 배치되는 자성체층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 무선 전자기기는, 상기 제1방열층 및 상기 제2방열층과 유사하게, 지지필름층과 제1방열패턴부 및 제2방열패턴부, 제1코팅층 및 제2코팅층을 가지며, 상기 자성체층의 내측에 부착되는 제3방열층을 더 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 방열성을 갖는 회로기판 안테나 및 무선 전자기기에 의하면, 필드를 투과시키거나 전자기파를 투과시키는 방열패턴부를 열전도성을 갖는 접착층에 의하여 회로기판층에 바로 부착시키는 방식으로서, 방열패턴부가 열을 발생시키는 요인인 와전류의 유도를 최소화시키면서도, 방열패턴부의 넓고 연결된 구조에 의하여 열전달 효과를 증대시킬 수 있다. 이러한 방법은 별도의 방열 패턴부와 회로기판층의 사이에 별도의 층을 두는 경우에 비하여 두께를 감소시킬 수 있으며, 회로기판층을 형성하는 과정에서 방열층도 적층하는 것이므로 공정을 단순화할 수 있다. 공정 단순화의 예로서, 방열성을 갖는 회로기판 안테나는 필름형의 연성회로기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board) 안테나의 제작 방법으로서 열과 압력을 적용하는 핫프레스(hot press) 또는 롤라미네이션(roll lamination) 등을 통하여 회로기판층에 방열층을 접합시키는 것이므로 양산성도 개선된다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 접착층에 세라믹 계열의 필러나 금속성 필러를 분산시킴으로써 열확산성을 확보할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 접착층에 절연막을 추가적으로 배시킴으로써 핫프레스 또는 롤라미네이션 등의 과정에서 회로기판층의 방사패턴부와 방열층의 방열패턴부가 전기적으로 연결됨으로 발생하는 불량요인을 근본적으로 차단할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 지지필름층을 중심으로 제1방열패턴부 및 제1코팅층과 제2방열패턴부 및 제2코팅층을 양면 형태로 구성함으로써 열확산성을 높이고 열 수용력도 증대시킬 수 있다. 이 경우, 지지필름층을 관통하여 제1방열패턴부와 제2방열패턴부를 전도성 비아홀부에 의하여 연결시킴으로써 방열효과를 극대화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 제1실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(100)의 개념적 단면도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 제2실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(200)로서, 방열층(220, 230)을 회로기판층(210)과 분리하여 보인 개념적 단면도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 제3실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(320)의 개념적 단면도이다.
도 4는 본 발명과 관련된 제4실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(420)의 개념적 단면도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 제5실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(520)의 개념적 단면도이다.
도 6은 본 발명과 관련된 제6실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(600)의 개념적 단면도이다.
도 7은 본 발명과 관련된 제7실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(720)의 개념적 평면도이다.
도 8은 도 7의 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(720)의 개념적 저면도이다.
도 9는 도 7의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 10은 제7실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(1100)를 갖는 무선 전자기기(1000)의 개념적 단면도이다.
이하, 본 발명과 관련된 방열성을 갖는 회로기판 안테나 및 이를 갖는 무선 전자장치를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 제1실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(100)를 개념적으로 보인 것이다. 이들 도면에 의하면, 안테나(100)는 회로기판층(110)의 일 면에 방열층(120)이 적층된 형태로 되어 있다.
회로기판층(110)은 상대물(무선 충전장치 또는 근거리 통신장치 등을 말한다)과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부(111)를 갖는다. 방사패턴부(111)는 구리와 같은 금속의 코일로서, 단층 또는 복수의 층을 가지며, 수지 필름으로 된 지지층에 의하여 지지되는 형태일 수 있다. 이러한 방사패턴부(111)는 지지층 상에서 식각 등의 방법에 의하여 패턴을 갖도록 형상화될 수 있다.
방열층(120)은 발열원인 회로기판층(110)에 직접 부착됨으로써 회로기판층(110)에 부착되는 기존의 방식인 '커버레이'를 대체한다. 대체되는 방열층(120)은 무선 충전 또는 방사시에 발생하는 열을 빠르게 확산 및 방출시키는 역할을 한다. 방열층(120) 단순화된 몇 개의 층을 가지고 있으며, 이들은 지지층(121)과, 지지층(121)의 일 면에 형성되는 방열패턴부(122) 및, 방열패턴부(122)에 직접 도포되는 접착층(123)으로 구성되어 있다.
지지층(121)은 방열패턴부(122)와 접착층(123)을 지지하는 절연층을 말하며, 얇은 폴리이미드(PI)나 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 수지 필름에 의하여 형성될 수 있다.
방열패턴부(122)는 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파를 투과시키면서도 회로기판층(110)으로부터 발생된 열을 확산시키는 주매체로서의 기능을 갖도록 열전도성을 갖는 층으로서, 미세한 패턴을 갖는 금속막과 같은 형태일 수 있다. 이러한 방열패턴부(122)는 지지층(121)의 일 면에서 복수 개가 간격을 두고 배열되어 있는 형태일 수 있다.
지지층(121)에 방열패턴부(122)가 형성된 상태에서 접착층(123)이 곧바로 도포된다. 접착층(123)은 방열층(120)이 회로기판층(110)에 대하여 직접 부착될 수 있는 접착성을 가지면서도 회로기판층(110)에서 발생되는 열을 방열패턴부(122)에 전달할 수 있도록 열전도성을 갖는다. 접착층(123)을 갖는 방열층(120)은 필름형의 연성회로기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board) 안테나의 제작 방법으로서 열과 압력을 적용하는 핫프레스(hot press) 또는 롤라미네이션(roll lamination) 등을 통하여 회로기판층(110)에 접합될 수 있다. 이러한 접착층(123)은 지지층(121)에 방열패턴부(122)가 형성된 상태에서 추가적으로 코팅층을 형성한 후 사용하거나 접착제를 사용하여 회로기판층에 부착시키는 방법 대신, 코팅층의 사용이 없이 곧바로 회로기판층(110)에 방열층(120)을 부착시킬 수 있게 되어 두께를 줄이고, 제작하기 위한 공정도 단순화시킬 수 있다.
도 2는 본 발명과 관련된 제2실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(200)를 보인 것으로, 회로기판층(210)의 상면에 제1방열층(220)이 부착되고, 하면에 제2방열층(230)이 부착된다. 앞의 설명과 유사하게, 제1방열층(220)은 제1지지필름층(221)과 제1지지필름층(221)에 형성된 제1방열패턴부(222) 및 제1지지필름층(221)의 제1방열패턴부(222)가 형성된 면에 도포된 제1접착층(223)을 가지며, 제2방열층(230)도 제2지지필름층(231)과 제2지지필름층(231)에 형성된 제2방열패턴부(232) 및 제2지지필름층(231)의 제2방열패턴부(232)가 형성된 면에 도포된 제1접착층(233)을 갖는다. 이렇게 회로기판층(210)을 중심으로 상하로 배치된 제1방열층(220)은 제2방열층(230)은 회로기판층(210)의 열을 빠르게 확산 및 방열시키는데 유리하다.
도 3은 본 발명과 관련된 제3실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(320)을 보인 것으로, 방열패턴부(322)가 지지층(321)에 형성된 상태에서 마찬가지로 접착층(323)이 도포되어 있다. 접착층(323)에는 전기적인 절연성을 갖는 필러(325)가 분산되어 있다. 구체적으로, 필러(325)는 세라믹 필러 또는 금속 필러일 수 있다. 세라믹 필러인 경우 필러(325)는 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO2) 및 질화붕소(BN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
필러(325)가 분산된 방열패턴부(322)를 갖는 방열층(320)은 방사패턴부를 갖는 회로기판층에서 발생되는 열을 전달하기 위한 경로가 단순화된(코팅층이 제거된 것을 의미한다) 상태에서 다시 열전달을 가속시키며, 또한, 핫프레스 또는 롤라미네이션 등과 같은 공정에서 방열패턴부(322)가 회로기판층에 직접 닿는 것을 방지하는 역할도 할 수 있다.
도 4는 본 발명과 관련된 제4실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(420)으로서, 방열패턴부(422)가 지지층(421)에 형성된 상태에서 마찬가지로 필러(425)가 분산된 접착층(423)이 도포되어 있다. 본 예에서는 접착층(423)에 별도의 절연막(427)이 추가적으로 구비되어 있다. 이러한 절연막(427)은 핫프레스 또는 롤라미네이션 등의 공정에서 접착층(423)이 녹아 회로기판층의 방사패턴부와 방열층(420)의 방열패턴부(422)가 전기적으로 연결되어 발생하는 불량의 요인을 근본적으로 차단시킨다.
도 5는 본 발명과 관련된 제5실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(420)을 보인 것이다. 본 예의 방열층(420)은 지지필름층(521)과, 지지필름층(521)의 상면에 형성되는 제1방열패턴부(522-1), 지지필름층(521)의 하면에 형성되는 제2방열패턴부(522-2), 제1방열패턴부(522-1)를 덮는 제1코팅층(523-1) 및, 제2방열패턴부(522-2)를 덮는 제2코팅층(523-2)를 갖는다. 이러한 제1방열패턴부(522-1)와 제2방열패턴부(522-2)는 양면 금속층 구조를 형성함으로써 단면으로 되어 있는 예에 비하여 빠른 열확산력과 열 수용능력을 가질 수 있게 한다. 제1코팅층(523-1)과 제2코팅층(523-2)은 절연성의 필름, 예를 들어, 폴리이미드나 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 수지 필름에 의하여 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명과 관련된 제6실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(600)를 보인다. 본 예의 방열성을 갖는 회로기판 안테나(600)는 회로기판층(610)과, 회로기판층(610)의 상면에 부착되는 제1방열층(620)과, 회로기판층(610)의 하면에 부착되는 제2방열층(630)과, 제2방열층(630)의 하층에 배치되는 자성체층(640)과 자성체층(640)의 하층에 배치되는 제3방열층(650)을 가지고 있다.
제1방열층(620) 및 제2방열층(630)은 도 1 또는 도 2의 설명과 같이 회로기판층(610)에 직접 부착되거나 일체로 형성될 수 있으며, 도 5와 같이 양면 배치된 금속층을 포함하는 적층체 형태일 수 있다. 이러한 제1방열층(620) 및 제2방열층(630)은 발열원인 회로기판층(610)을 상하로 감싸면서 기존의 커버레이를 대체하면서 무선 충전시에 발생하는 열을 확산시킨다.
자성체층(640)은 회로기판층(610)의 동작시 발생되는 와전류에 의해 무선 충전 및 송수신 특성 열화되는 것을 방지할 수 있다. 추가적으로 배치되는 제3방열층(650)도 도 1 또는 도 2의 설명과 같이 회로기판층(610)에 직접 부착되거나 일체로 형성될 수 있으며, 도 5와 같이 양면 배치된 금속층을 포함하는 적층체 형태일 수 있다. 이외에도 제3방열층(650)은 그라파이트와 같은 방열체일 수 있다. 이와 같은 3중 방열 구조에 의하여 전체적인 방열 특성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명과 관련된 제7실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(720)의 개념적 평면도이고, 도 8은 도 7의 방열성을 갖는 회로기판 안테나의 방열층(720)의 개념적 저면도이며, 도 9는 도 7의 A-A선에 따른 단면도이다.
방열층(720)을 이루는 열확산 패턴은 다양하게 구성될 수 있다. 그러한 예로서, 도 7과 도 8은 지지필름층(721)의 상면에는 가로방향의 제1방열패턴부(722-1)를 하면에는 세로방향의 제2방열패턴부(722-2)를 형성한 것을 보인다. 제1방열패턴부(722-1)와 제2방열패턴부(722-2)는 이격을 복수의 배열이 이격을 위한 슬롯을 포함하고 있다. 슬롯은 회로기판층의 무선 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 전송하는 전자기파가 투과될 수 있도록 함으로써 무선특성이 저하되는 것을 최소화시키면서도, 회로기판층의 열을 빠르게 소산시킬 수 있는 방열 효과를 얻을 수 있다. 그외에도 다양한 슬롯을 갖는 열확산층의 패턴화가 가능할 수 있다. 이러한 열확산층의 패턴은 공통적으로 무선특성의 저하를 방지하고 방열성을 가지면서도 회로기판층과 일체화되어 하나의 안테나 모듈을 구성한다.
자기유도 방식의 통신에서 금속면에는 렌쯔의 법칙에 따라 유도 입력되는 자기장에 의해서 전류가 형성되고 형성된 전류는 자기장을 방해하는 방향으로 자기장을 발생시킨다. 그러므로, 금속 표면에 수직으로 입사되는 자기력선을 중심으로 와전류가 발생되는데, 방열층(720)도 이러한 와전류를 유도할 수 없도록 패턴화가 된다. 이때 패턴부는 와전류를 유도지 않으면서도 효과적인 열전달을 위하여 패턴부가 넓고 연결된 구조를 가지면서도 개방된 구조이다.
제1방열패턴부(722-1)와 제2방열패턴부(722-2)는 방열 효과를 극대화시킬 수 있도록 제1방열패턴부(722-1)와 제2방열패턴부(722-2)가 비아홀부(728)에 의하여 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, 비아홀부(728)는 상부의 제1방열패턴부(722-1)와 하부의 제2방열패턴부(722-2)가 여전히 개방 선로를 갖도록 한다. 비아홀부(728)에 의하여 연결된 상부의 제1방열패턴부(722-1)와 하부의 제2방열패턴부(722-2)는 회로기판층의 방사 패턴과 동일 평면상에 있지 않게 되어 와전류에 의한 손실은 매우 작으면서도 패턴부의 연결을 통하여 방열 효과는 더욱 우수해진다. 도 7(a) 및 도 8(a)는 방열층(720)에서 비아홀부(728)가 복수의 제1방열패턴부(722-1) 중 어느 하나에 집중적으로 배치되어 있는 것을 보인다. 반면, 도 7(b) 및 도 8(b)와 같이, 방열층(720')에서 비아홀부(728')가 복수의 제1방열패턴부(722-1) 및 제2방열패턴부(722-2) 상에서 각각으로 분산되어 배치될 수도 있다.
도 10은 제7실시예에 따른 방열성을 갖는 회로기판 안테나(1100)를 갖는 무선 전자기기(1000)의 개념적 단면도이다.
도 10에 의하면, 무선 전자기기(1000)는, 배터리(1003)가 장착된 기기 본체(1001)와, 기기 본체(1001)의 후면을 덮는 후면커버(1002) 및 본 발명과 관련된 방열성을 갖는 회로기판 안테나(1100)를 포함하는 형태로 되어 있다. 방열성을 갖는 회로기판 안테나(1100)는 배터리(1003)의 발열 및 자체의 회로기판층(1110)에 의한 발열로부터 열을 효과적으로 소산시킬 수 있게 구성되며, 적층의 구조 및 형태는 도 1 내지 도 9에 제시된 방법이 적용될 수 있다. 구체적으로, 안테나(1100)는 앞서 설명된 것과 동일 또는 유사한 구조를 갖는 회로기판층(1110)의 상면과 하면에 각각 방열층(1120, 1130)이 형성되어 있으며, 제2방열층(1130)의 하부에 자성체층(1140) 및 제3방열층(1150)이 형성되어 있다. 추가적으로 제1방열층(1120)의 상면에 후면커버(1002)에 열이 전달되는 것을 차단하고 충격을 흡수할 수 있게 형성된 단열층이 구비될 수도 있다.
상기와 같이 설명된 방열성을 갖는 회로기판 안테나 및 이를 갖는 무선 전자장치는 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 방열성을 갖는 회로기판 안테나
110: 회로기판층 111: 방사패턴부
120: 방열층 121: 지지필름층
122: 방열패턴부 123: 접착층

Claims (14)

  1. 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및
    상기 회로기판층에 부착되는 방열층을 포함하고, 상기 방열층은,
    지지필름층;
    상기 지지필름층의 일 면에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 방열패턴부; 및
    상기 지지필름층의 상기 방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 접착층을 포함하는, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 전기적 절연성을 갖는 모재층에 열전도성을 갖는 필러가 분산된 형태로 형성된, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필러는 세라믹필러와 금속필러 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세라믹필러는 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO2) 및 질화붕소(BN) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 사이에 구비되며, 전기적 절연성을 갖는 절연막을 더 포함하는, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  7. 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및
    상기 회로기판층의 상면에 부착되는 제1방열층 및 상기 회로기판층의 하면에 부착되는 제2방열층을 포함하고,
    상기 제1방열층은,
    제1지지필름층;
    상기 제1지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 제1방열패턴부; 및
    상기 제1지지필름층의 상기 제1방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 상면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제1방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제1접착층을 포함하고,
    상기 제2방열층은,
    제2지지필름층;
    상기 제2지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 제2방열패턴부; 및
    상기 제2지지필름층의 상기 제2방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 하면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제2방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제2접착층을 포함하는, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  8. 상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및
    상기 회로기판층에 부착되는 방열층을 포함하고, 상기 방열층은,
    지지필름층;
    상기 지지필름층의 제1면 및 제2면에 각각 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 제1방열패턴부 및 제2방열패턴부;
    상기 제1방열패턴부를 덮는 절연성의 제1코팅층; 및
    상기 제2방열패턴부를 덮는 절연성의 제2코팅층을 포함하는, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지필름층을 관통하여 상기 제1방열패턴부와 상기 제2방열패턴부를 연결할 수 있게 형성된 복수의 전도성 비아홀부를 더 포함하는, 방열성을 갖는 회로기판 안테나.
  10. 배터리가 포함되며, 무선통신 기능을 갖는, 기기 본체;
    상기 기기 본체의 후면을 덮는 후면커버; 및
    상기 배터리와 상기 후면커버의 사이에 배치되는 안테나를 포함하고, 상기 안테나는,
    상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및
    상기 회로기판층에 부착되는 방열층을 포함하고, 상기 방열층은,
    지지필름층;
    상기 지지필름층의 일 면에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 방열패턴부; 및
    상기 지지필름층의 상기 방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 접착층을 포함하는, 무선 전자기기.
  11. 배터리가 포함되며, 무선통신 기능을 갖는, 기기 본체;
    상기 기기 본체의 후면을 덮는 후면커버; 및
    상기 배터리와 상기 후면커버의 사이에 배치되는 안테나를 포함하고, 상기 안테나는,
    상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및
    상기 회로기판층의 상면에 부착되는 제1방열층 및 상기 회로기판층의 하면에 부착되는 제2방열층을 포함하고,
    상기 제1방열층은,
    제1지지필름층;
    상기 제1지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 제1방열패턴부; 및
    상기 제1지지필름층의 상기 제1방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 상면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제1방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제1접착층을 포함하고,
    상기 제2방열층은,
    제2지지필름층;
    상기 제2지지필름층에 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 제2방열패턴부; 및
    상기 제2지지필름층의 상기 제2방열패턴부가 형성된 면에 도포되고, 상기 회로기판층의 하면에 부착될 수 있도록 접착성을 가지며, 상기 회로기판층에서 발생되는 열을 상기 제2방열패턴부에 전달할 수 있도록 열전도성을 가질 수 있게 형성된, 제2접착층을 포함하는, 무선 전자기기.
  12. 배터리가 포함되며, 무선통신 기능을 갖는, 기기 본체;
    상기 기기 본체의 후면을 덮는 후면커버; 및
    상기 배터리와 상기 후면커버의 사이에 배치되는 안테나를 포함하고, 상기 안테나는,
    상대물과의 무선 충전 또는 무선 신호의 송수신을 위한 방사패턴부가 구비된, 회로기판층; 및
    상기 회로기판층의 상면에 부착되는 제1방열층;
    상기 회로기판층의 하면에 부착되는 제2방열층을 포함하고,
    상기 제1방열층 및 상기 제2방열층은,
    지지필름층;
    상기 지지필름층의 제1면 및 제2면에 각각 형성되고, 충전을 위한 필드의 투과 또는 무선 신호를 송수신하는 전자기파가 투과될 수 있게 형성되며, 상기 회로기판층으로부터 발생된 열을 확산시킬 수 있도록 슬롯을 갖는 미세 패턴이 포함된 금속막 형태로 형성된, 제1방열패턴부 및 제2방열패턴부;
    상기 제1방열패턴부를 덮는 절연성의 제1코팅층; 및
    상기 제2방열패턴부를 덮는 절연성의 제2코팅층을 포함하는, 무선 전자기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배터리와 상기 제2방열층의 사이에 배치되는 자성체층을 더 포함하는, 무선 전자기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자성체층의 내측에 부착되는 제3방열층을 더 포함하는, 무선 전자기기.
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