KR102325622B1

KR102325622B1 - Coil module and electronic device having the same

Info

Publication number: KR102325622B1
Application number: KR1020200012726A
Authority: KR
Inventors: 백승재; 강영성; 김동현
Original assignee: 주식회사 위츠
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2021-11-12
Also published as: KR20210098766A

Abstract

코일 모듈은 자기장을 이용하여 무선으로 전력 또는 신호를 수신하거나 송신하기 위한 것으로서, 양면을 가지며 상기 양면을 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구를 갖는 기판; 상기 기판의 적어도 일면 상에 일 방향으로 회전되도록 제공된 코일; 및 상기 기판의 개구에 삽입된 등방성 자성체를 포함한다. 상기 등방성 자성체는 자화용이축이 등방적으로 제공되며, 상기 등방성 자성체가 제공된 영역에서 자로는 상기 기판의 일면에 수직한 방향으로 형성된다.The coil module is for wirelessly receiving or transmitting power or a signal using a magnetic field, comprising: a substrate having both sides and having at least one opening penetrating the both sides in a thickness direction; a coil provided to rotate in one direction on at least one surface of the substrate; and an isotropic magnetic material inserted into the opening of the substrate. In the isotropic magnetic material, an easy axis of magnetization is isotropically provided, and a magnetic path is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate in the region provided with the isotropic magnetic material.

Description

Coil module and electronic device including the same

본 발명은 전자 기기에 사용되는 코일 모듈 및 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.The present invention relates to a coil module used in an electronic device and an electronic device including the same.

본 발명은 최근 모바일 휴대용 장치에 무선 충전(WPT; Wireless Power Transfer) 기능, 근거리 통신(NFC; Near Field Communication) 기능, 전자 결제(MST; Magnetic Secure Transmission) 기능 등이 채용되고 있다. 무선 충전(WPT), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 기술은 동작 주파수, 데이터 전송률, 전송하는 전력량 등에서 차이가 있다.According to the present invention, a wireless power transfer (WPT) function, a near field communication (NFC) function, a magnetic secure transmission (MST) function, and the like are recently employed in a mobile portable device. Wireless charging (WPT), short-range communication (NFC), and electronic payment (MST) technologies have differences in operating frequency, data rate, and amount of transmitted power.

이러한 무선 전력 전송 장치의 경우, 다양한 형태의 코일이 사용되며 코일에 의해 형성된 자기장을 이용하여 WPT, NFC, MST 기술을 구현하게 된다. In the case of such a wireless power transmission device, various types of coils are used, and WPT, NFC, and MST technologies are implemented using a magnetic field formed by the coil.

최근 전자 기기에 대한 소형화, 다기능화의 요구가 커지면서 무선충전 모듈이나 이에 포함된 자성체 시트도 박형화의 필요성이 커지고 있다. 그런데, 상기한 코일을 채용한 전자 기기의 경우 고전력 전송이 가능함과 동시에 전자 기기의 슬림화라는 두 가지 과제를 동시에 해결하기가 어려운 문제가 있다. Recently, as the demand for miniaturization and multifunctionalization of electronic devices increases, the need for thinning the wireless charging module or the magnetic sheet included therein is also increasing. However, in the case of an electronic device employing the above-described coil, it is difficult to simultaneously solve two problems of high power transmission and slimming of the electronic device.

본 발명의 목적은 누설되는 자속을 감소시키고 자로를 확보한 코일 모듈 및 이를 이용한 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a coil module that reduces leaking magnetic flux and secures a magnetic path, and an electronic device using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈은 자기장을 이용하여 무선으로 전력 또는 신호를 수신하거나 송신하기 위한 것으로서, 양면을 가지며 상기 양면을 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구를 갖는 기판; 상기 기판의 적어도 일면 상에 일 방향으로 회전되도록 제공된 코일; 및 상기 기판의 개구에 삽입된 등방성 자성체를 포함한다. 상기 등방성 자성체는 자화용이축이 등방적으로 제공되며, 상기 등방성 자성체가 제공된 영역에서 자기장의 경로(이하, "자로")는 상기 기판의 일면에 수직한 방향으로 형성된다.A coil module according to an embodiment of the present invention is for wirelessly receiving or transmitting power or a signal using a magnetic field, comprising: a substrate having both surfaces and having at least one opening penetrating the both surfaces in a thickness direction; a coil provided to rotate in one direction on at least one surface of the substrate; and an isotropic magnetic material inserted into the opening of the substrate. In the isotropic magnetic material, an easy axis of magnetization is isotropically provided, and in the region provided with the isotropic magnetic material, a path (hereinafter, "magnetic path") of a magnetic field is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 등방성 자성체는 미립자들 및 상기 미립자들이 그 내부에 분산된 고분자 수지를 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the isotropic magnetic material may include fine particles and a polymer resin in which the fine particles are dispersed.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 미립자는 자성체로 이루어질 수 있으며, 상기 미립자는 구 형상을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the fine particles may be made of a magnetic material, and the fine particles may have a spherical shape.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 미립자는 CIP(Carbonyl iron power), Fe-Si-Al, Fe-Si-B, Fe-Si-Cr, 및 Fe-Si-B-Nb-Cu 중 적어도 하나의 재료로 이루어질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the particulate is at least one of carbonyl iron power (CIP), Fe-Si-Al, Fe-Si-B, Fe-Si-Cr, and Fe-Si-B-Nb-Cu It may be made of the material of

본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈에 있어서 상기 기판의 일측에 자성체 시트가 제공될 수 있다. In the coil module according to an embodiment of the present invention, a magnetic sheet may be provided on one side of the substrate.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 등방성 자성체는 상기 자성체 시트상에 접착층을 사이에 두고 제공될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the isotropic magnetic material may be provided on the magnetic sheet with an adhesive layer interposed therebetween.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판의 개구의 폭과 상기 등방성 자성체의 폭은 서로 대응할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the width of the opening of the substrate and the width of the isotropic magnetic material may correspond to each other.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일 모듈은 상기 기판의 적어도 일면에 제공되어 상기 코일을 커버하는 커버부를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the coil module may further include a cover provided on at least one surface of the substrate to cover the coil.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판, 상기 코일, 및 상기 커버부는 코일 시트를 구성하며, 상기 코일 시트의 두께는 상기 등방성 자성체의 두께에 대응할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the substrate, the coil, and the cover part constitute a coil sheet, and the thickness of the coil sheet may correspond to the thickness of the isotropic magnetic material.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코일은 복수 개로 제공되며 복수개의 코일은 각각의 자로를 형성할 수 있으며, 상기 등방성 자성체는 각 자로가 상기 기판의 일면에 수직한 방향으로 형성되도록 하는 위치에 복수 개로 제공될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the coils are provided in plurality, and the plurality of coils may form respective magnetic paths, and the isotropic magnetic material is positioned so that each magnetic path is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate. A plurality may be provided.

상기 코일은 무선 충전용 코일, NFC(Near Field Communication), MST(Magnetic Secure Transmission) 코일 중 적어도 하나일 수 있다.The coil may be at least one of a wireless charging coil, near field communication (NFC), and magnetic secure transmission (MST) coil.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 코일 모듈은 전자 기기에 채용될 수 있으며, 상기 전자 기기는 상기 코일 모듈, 상기 코일 모듈의 일 측에 제공된 배터리, 및 상기 코일 모듈과 상기 배터리 사이에 제공된 자성체 시트를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the coil module may be employed in an electronic device, and the electronic device includes the coil module, a battery provided on one side of the coil module, and a magnetic sheet provided between the coil module and the battery. may include.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일 모듈에 있어서 투자율이 높은 자성체를 이용하여 자로가 형성되는 부분에 배치함으로써 자속의 밀도를 높이고 누설되는 자속을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 코일 모듈의 자속 포화 특성이 향상될 수 있어 코일 모듈이 채용되는 전자기기에서의 고전력 전송이 용이해진다. 이에 더해, 자속 포화 특성이 향상되기 때문에 자성체 시트의 두께를 감소시킬 수 있어 전자 기기 전체적인 두께의 감소 효과도 볼 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by arranging a magnetic material having high magnetic permeability in a portion where a magnetic path is formed in the coil module, it is possible to increase the density of magnetic flux and reduce leakage of magnetic flux. Accordingly, the magnetic flux saturation characteristic of the coil module may be improved, so that high power transmission in an electronic device employing the coil module is facilitated. In addition, since the magnetic flux saturation characteristic is improved, the thickness of the magnetic sheet can be reduced, so that the overall thickness of the electronic device can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 개략적으로 나타낸 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 주요 내부 구성을 분해하여 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 일부를 도시한 것으로서, 코일 모듈 및 자성체 시트를 분해 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 4의 P1 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 코일이 복수 개로 제공되되 서로 연결된 자로를 형성하는 실시예를 도시한 것으로서, 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 일부 중 코일 모듈 및 자성체 시트를 분해 도시한 사시도이다. 도 6b는 도 6a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예들에 따른 코일 모듈을 도시한 평면도들이다.1 is an external perspective view schematically showing a wireless charging system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an exploded main internal configuration of FIG. 1 .
3 is an exploded perspective view illustrating a coil module and a magnetic sheet as a part of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 3 .
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion P1 of FIG. 4 .
6A and 6B show an embodiment in which a plurality of coils are provided to form a magnetic path connected to each other, and FIG. 6A is an exploded view illustrating a coil module and a magnetic sheet among a portion of an electronic device according to an embodiment of the present invention. is a perspective view. 6B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 6A.
7A to 7C are plan views illustrating a coil module according to embodiments of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 개략적으로 나타낸 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요 내부 구성을 분해하여 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is an external perspective view schematically showing a wireless charging system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the main internal configuration of FIG. 1 by disassembling it.

도 1 및 도 2를 참조하면, 무선충전 시스템은 무선전력 전송장치(10)와 무선전력 수신장치(20)로 구성될 수 있다. 무선전력 수신장치(20)는 휴대폰, 노트북, 태블릿 PC 등과 같은 전자 기기(30)에 포함될 수 있다.1 and 2 , the wireless charging system may include a wireless power transmitter 10 and a wireless power receiver 20 . The wireless power receiver 20 may be included in an electronic device 30 such as a mobile phone, a notebook computer, or a tablet PC.

무선전력 수신 장치(20)는 배터리(22), 상기 배터리(22)에 전력을 공급하여 배터리(22)를 충전하기 위한 수신부 코일 모듈(21), 상기 배터리(22)와 상기 수신부 코일 모듈(21) 사이에 배치된 자성체 시트(23)를 포함할 수 있다. The wireless power receiver 20 includes a battery 22 , a receiver coil module 21 for charging the battery 22 by supplying power to the battery 22 , the battery 22 and the receiver coil module 21 . ) may include a magnetic sheet 23 disposed between.

배터리(22)는 충전과 방전이 가능한 니켈수소 전지 또는 리튬이온 전지가 될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 배터리(22)는 무선전력 수신장치(20)와는 별도로 구성되어 무선전력 수신장치(20)에 착탈이 가능한 형태로 구현될 수 있고, 또는 배터리(22)와 무선전력 수신장치(20)가 일체로 구성되는 일체형으로 구현될 수도 있다.The battery 22 may be a nickel hydride battery or a lithium ion battery capable of charging and discharging, but is not particularly limited thereto. In addition, the battery 22 is configured separately from the wireless power receiver 20 and can be implemented in a form detachable from the wireless power receiver 20 , or the battery 22 and the wireless power receiver 20 are It may be implemented as an integrally configured one-piece.

무선 전력 전송 장치(10)는 무선 전력 수신 장치(20)의 배터리(22)를 충전하기 위한 것으로 그 내부에 기기 기판(12)과 송신부 코일 모듈(11)을 포함할 수 있다. 송신부 코일 모듈(11)은 기기 기판(12) 상에 형성될 수 있다. The wireless power transmitter 10 is for charging the battery 22 of the wireless power receiver 20 , and may include a device board 12 and a transmitter coil module 11 therein. The transmitter coil module 11 may be formed on the device substrate 12 .

무선 전력 전송 장치(10)는 외부로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 파수의 교류 전압으로 변환하여 무선전력 송신 장치(20)에 제공할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(10) 내의 송신부 코일 모듈(11)에 상기 교류 전압이 인가되면 송신부 코일 모듈(11)의 자기장이 변화된다. 송신부 코일 모듈(11)에 의해 형성된 자기장이 변하는 경우, 무선전력 수신 장치(20)의 수신부 코일 모듈(21)에서의 자기장 또한 변화되며, 이러한 수신부 코일 모듈(21)에서의 자기장 변화에 따라 전압이 인가되어, 배터리(22)가 충전된다.The wireless power transmitter 10 may convert AC power supplied from the outside into DC power, convert the DC power back to AC voltage of a specific wave number, and provide it to the wireless power transmitter 20 . When the AC voltage is applied to the transmitter coil module 11 in the wireless power transmitter 10 , the magnetic field of the transmitter coil module 11 is changed. When the magnetic field formed by the transmitter coil module 11 is changed, the magnetic field in the receiver coil module 21 of the wireless power receiver 20 is also changed, and the voltage according to the change in the magnetic field in the receiver coil module 21 is changed. applied, and the battery 22 is charged.

송신부 코일 모듈(11)과 수신부 코일 모듈(21)은 전자기적으로 결합되어 있다. 송신부 코일 모듈(11)과 수신부 코일 모듈(21)은 각각 구리 등의 금속 와이어를 평면 상에서 감아 형성된 코일을 포함할 수 있다. 이 경우, 코일의 감긴 형상은 원형, 타원형, 사각형, 마름모형 등이 될 수 있으며, 전체적인 크기나 감긴 횟수 등은 요구되는 특성에 따라 적절하게 제어하여 설정할 수 있다. The transmitter coil module 11 and the receiver coil module 21 are electromagnetically coupled. The transmitter coil module 11 and the receiver coil module 21 may each include a coil formed by winding a metal wire such as copper on a plane. In this case, the winding shape of the coil may be a circle, an ellipse, a square, a rhombus, etc., and the overall size or number of turns may be appropriately controlled and set according to required characteristics.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 수신부 코일 모듈(21)은 등방성 자성체(90)를 포함한다. 등방성 자성체(90)는 수신부 코일 모듈(21)에 의해 발생하는 자기장의 자로 상에 제공되며, 이에 대해서는 후술한다. In an embodiment of the present invention, the receiver coil module 21 includes an isotropic magnetic material 90 . The isotropic magnetic material 90 is provided on the magnetic path of the magnetic field generated by the receiver coil module 21, which will be described later.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 수신부 코일 모듈(21)이 등방성 자성체(90)를 포함하는 것이 개시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 수신부 코일 모듈(21)뿐만 아니라 송신부 코일 모듈(11)도 등방성 자성체(90)를 포함할 수 있음은 물론이다.In an embodiment of the present invention, although it has been disclosed that the receiver coil module 21 includes the isotropic magnetic material 90 , the present invention is not limited thereto, and not only the receiver coil module 21 but also the transmitter coil module 11 is isotropic. Of course, the magnetic body 90 may be included.

수신부 코일 모듈(21)과 배터리(22) 사이에는 자성체 시트(23)이 배치되며, 자성체 시트(23)은 수신부 코일 모듈(21)과 배터리(22) 사이에 위치하여 자속을 집속함으로써 효율적으로 수신부 코일 모듈(21) 측에 수신될 수 있도록 한다. 이와 함께, 자성체 시트(23)은 자속 중 적어도 일부가 배터리(22)에 도달하는 것을 차단하는 기능을 한다.A magnetic sheet 23 is disposed between the receiver coil module 21 and the battery 22 , and the magnetic sheet 23 is positioned between the receiver coil module 21 and the battery 22 to condense magnetic flux, thereby efficiently receiving the receiver. to be received on the coil module 21 side. At the same time, the magnetic sheet 23 functions to block at least a portion of the magnetic flux from reaching the battery 22 .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 무선 충전 장치 외에도 상기 코일은 마그네틱 보안 전송(MST), 근거리 무선 통신(NFC) 등에 이용될 수도 있다. 이에 대해서는 후술한다.In one embodiment of the present invention, in addition to the wireless charging device, the coil may be used for magnetic secure transmission (MST), near field communication (NFC), and the like. This will be described later.

또한, 자성체 시트(23)은 무선 충전 장치의 무선 전력 수신 장치(20)이 아닌 무선 전력 송신 장치(10)에도 적용될 수 있다. 이하에서는 특별히 구분할 필요가 없는 경우에는 송신부 코일 모듈(11)과 수신부 코일 모듈(21)을 모두 코일 모듈로 칭하기로 하며, 이하의 실시예에서는 수신부 코일 모듈을 일 예로서 설명하기로 한다. In addition, the magnetic sheet 23 may be applied to the wireless power transmitter 10 instead of the wireless power receiver 20 of the wireless charging device. Hereinafter, when there is no need to distinguish between the transmitter coil module 11 and the receiver coil module 21, both the coil module will be referred to as a coil module, and the receiver coil module will be described as an example in the following embodiments.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 일부를 도시한 것으로서, 코일 모듈 및 자성체 시트를 분해 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 A-A'선에 따른 단면도이며, 도 5는 도 4의 P1 부분을 확대 도시한 단면도이다. 3 is an exploded perspective view illustrating a coil module and a magnetic sheet as a part of an electronic device according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 3 , and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion P1 of FIG. 4 .

도 3 내지 도 5를 참조하면, 전자 기기는 자기장을 이용하여 무선으로 전력 또는 신호를 수신하거나 송신하는 코일 모듈(21)과, 코일 모듈 일측에 배치된 자성체 시트(23)를 포함한다.3 to 5 , the electronic device includes a coil module 21 that wirelessly receives or transmits power or a signal using a magnetic field, and a magnetic sheet 23 disposed on one side of the coil module.

코일 모듈(21)은 양면을 가지며 상기 양면을 두께 방향으로 관통하는 적어도 하나의 개구(OPN)를 갖는 기판(110)과, 상기 기판(110)의 적어도 일면 상에 일 방향으로 회전되도록 제공된 코일(130), 및 상기 기판(110)의 개구(OPN)에 삽입된 등방성 자성체(90)를 포함한다.The coil module 21 includes a substrate 110 having both surfaces and at least one opening OPN penetrating both surfaces in a thickness direction, and a coil provided to rotate in one direction on at least one surface of the substrate 110 . 130 , and an isotropic magnetic material 90 inserted into the opening OPN of the substrate 110 .

상기 기판(110)은 절연기판으로 구성된다. 기판(110)은 코일(130)이 형성되는 기재이며, 내열성 및 내압성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 에폭시 수지와 같은 고분자 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 기판(110)의 재료는 이에 한정되는 것은 아니며, 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB), 세라믹 기판, 프리-몰딩(pre-molded)기판, 또는 DBC(direct bonded copper) 기판이거나, 절연된 금속 기판(insulated metal substrate, IMS) 등일 수도 있다.The substrate 110 is composed of an insulating substrate. The substrate 110 is a substrate on which the coil 130 is formed, and may be made of a material having heat resistance and pressure resistance. For example, the substrate 110 may be made of a polymer material such as an epoxy resin. However, the material of the substrate 110 is not limited thereto, and a printed circuit board (PCB), a ceramic substrate, a pre-molded substrate, or a direct bonded copper (DBC) substrate, or insulation It may be an insulated metal substrate (IMS) or the like.

본 실시예에 따른 기판(110)으로는 두께가 얇고 배선 패턴이 형성된 경성 또는 가요성 인쇄 회로 기판(Flexible PCB)이 이용될 수 있다. 기판(110)이 인쇄 회로 기판으로 제공되는 경우, 일면 또는 양면에 배선이 형성될 수 있다. As the substrate 110 according to the present embodiment, a rigid or flexible printed circuit board (PCB) having a thin thickness and a wiring pattern formed thereon may be used. When the substrate 110 is provided as a printed circuit board, wiring may be formed on one or both surfaces.

본 발명에 있어서, 기판(110)은 등방성 자성체(90)와 실질적으로 동일 평면 상에 제공될 수 있다. 등방성 자성체(90)가 제공되는 영역에서 기판(110)의 일부가 제거됨으로써 이후 등방성 자성체(90)가 그 기판(110)의 제거된 개구(OPN)에 배치될 수 있다. 개구(OPN)가 형성되는 영역은 코일(130)의 내측, 즉, 중앙부에 대응하는 영역일 수 있다. 상세하게는, 개구(OPN)가 형성되는 영역은 코일(130)이 감기는 중심이 되는 부분으로서, 자기장의 자속 밀도가 가장 높은 코어 부분에 해당된다. 코일이 원 형상의 나선으로 감기는 경우 상기 개구(OPN)가 형성되는 영역은 평면 상에서 볼 때 원(실질적으로는 나선)의 중심을 포함하는 일정 영역일 수 있다. 만약 코일(130)이 평면 상에서 볼 때 대략적으로 사각형 형상으로 감기는 경우 사각형의 대각선이 서로 만나는 부분을 포함한 일정 영역일 수 있다. 그러나, 개구(OPN)가 형성되는 영역은 코일(130)이 감기는 형상에 따라 다양하게 바뀔 수 있으며, 특히 개구(OPN)의 형상은 코일(130)의 형상, 이에 따라, 코일(130)이 형성하는 자기장의 자로의 형상에 따라 달라질 수 있다. In the present invention, the substrate 110 may be provided on substantially the same plane as the isotropic magnetic material 90 . Since a portion of the substrate 110 is removed from the region where the isotropic magnetic material 90 is provided, the isotropic magnetic material 90 may be disposed in the removed opening OPN of the substrate 110 . The region in which the opening OPN is formed may be a region corresponding to the inner side of the coil 130 , that is, the central part. In detail, the region where the opening OPN is formed is a central portion around which the coil 130 is wound, and corresponds to a core portion having the highest magnetic flux density of the magnetic field. When the coil is wound in a circular spiral, the area in which the opening OPN is formed may be a predetermined area including the center of a circle (substantially a spiral) in plan view. If the coil 130 is wound in a substantially rectangular shape when viewed on a plane, it may be a predetermined area including a portion where the diagonals of the rectangle meet each other. However, the region in which the opening OPN is formed may be variously changed depending on the shape in which the coil 130 is wound, and in particular, the shape of the opening OPN is the shape of the coil 130 , and accordingly, the coil 130 is The magnetic field to be formed may vary depending on the shape of the magnetic path.

코일(130)은 기판(110)의 적어도 일 면 상에 형성된다. 코일(130)은 기판(110)의 적어도 일면에 배선의 형태로 형성될 수 있다. 즉, 기판(110)의 적어도 일면에 기판(110)의 일면이 이루는 평면 상에 실질적으로 나선의 형태로 형성될 수 있다. 코일(130)은 개구(OPN)가 형성된 영역을 제외한 영역에 제공된다.The coil 130 is formed on at least one surface of the substrate 110 . The coil 130 may be formed in the form of wiring on at least one surface of the substrate 110 . That is, at least one surface of the substrate 110 may be formed in a substantially spiral shape on a plane formed by one surface of the substrate 110 . The coil 130 is provided in an area excluding the area where the opening OPN is formed.

본 실시예에 있어서, 코일(130)은 기판(110)의 전면에 제공된 전면 코일(130a)과 기판(110)의 배면에 제공된 배면 코일(130b)을 포함할 수 있다. 전면 코일(130a)과 배면 코일(130b)은 기판(110) 상에 형성된 비아(미도시)를 통해 서로 연결될 수 있다.In this embodiment, the coil 130 may include a front coil 130a provided on the front surface of the substrate 110 and a rear coil 130b provided on the rear surface of the substrate 110 . The front coil 130a and the rear coil 130b may be connected to each other through vias (not shown) formed on the substrate 110 .

코일(130)의 양단에는 입출력 단자부(120)가 제공되며, 코일은 입출력 단자부(120)를 통해 회로부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 입출력 단자부(120)는 기판(110) 상에 제공될 수 있으며, 기판(110)의 일측면으로부터 돌출되어 연장 형성되어 바 형태로 제공될 수도 있다.An input/output terminal unit 120 is provided at both ends of the coil 130 , and the coil may be electrically connected to a circuit unit (not shown) through the input/output terminal unit 120 . The input/output terminal unit 120 may be provided on the substrate 110 , and may be provided in a bar shape by protruding from one side of the substrate 110 .

코일(130)이 기판(110)의 양면에 형성되는 경우, 각각의 코일(130)은 양 단이 전기적으로 연결되어 전체적으로 병렬 회로를 구성하거나, 중심의 한 단이 연결되어 직렬 회로를 형성할 수 있다. 이를 위해, 코일(130)의 내부에는 코일(130)들을 전기적으로 연결하기 위한 도전성 비아(미도시)가 형성될 수 있다.When the coil 130 is formed on both sides of the substrate 110, both ends of each coil 130 may be electrically connected to form a parallel circuit as a whole, or one end of the center may be connected to form a series circuit. have. To this end, conductive vias (not shown) for electrically connecting the coils 130 may be formed inside the coil 130 .

본 실시예에서는 코일(130)이 전체적으로 사각의 나선 형태로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 원형이나 다각형의 나선 형태로 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.In this embodiment, the coil 130 is generally formed in a rectangular spiral shape as an example, but the present invention is not limited thereto, and various applications such as forming in a circular or polygonal spiral shape are possible.

등방성 자성체는 코일(130)에 의해 형성된 자기장의 자로 상에 배치되는 것으로서, 자속 누설을 감소시키고 자로를 확보하기 위한 것이다. 본 실시예에 있어서, 자로는 코일(130)이 제공된 면과 평행한 면에 수직한 방향으로 형성된다. The isotropic magnetic material is disposed on the magnetic path of the magnetic field formed by the coil 130 to reduce magnetic flux leakage and secure the magnetic path. In this embodiment, the magnetic path is formed in a direction perpendicular to a plane parallel to the plane on which the coil 130 is provided.

등방성 자성체는 상기 자성체 시트(23)상에 접착층(40)을 사이에 두고 제공된다. The isotropic magnetic material is provided on the magnetic sheet 23 with the adhesive layer 40 interposed therebetween.

등방성 자성체는 미립자들(91) 및 상기 미립자들(91)이 그 내부에 분산된 고분자 수지(93)를 포함할 수 있다. 상기 미립자(91)는 자성체로 이루어질 수 있으며, 특정한 방향으로의 자화용이축이 없거나, 있더라도 랜덤하게 배치됨으로써 전체적으로 보아 실질적으로는 자화용이축이 없는 상태에 해당한다. The isotropic magnetic material may include fine particles 91 and a polymer resin 93 in which the fine particles 91 are dispersed. The fine particles 91 may be made of a magnetic material, and have no axis of easy magnetization in a specific direction, or are randomly arranged even if there is an axis of easy magnetization.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 미립자(91)는 자성을 띄는 물질, 예를 들어, CIP(Carbonyl iron power), Fe-Si-Al, Fe-Si-B, Fe-Si-Cr, 및 Fe-Si-B-Nb-Cu 중 적어도 하나의 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 상기 미립자(91)를 이루는 재료는 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 자성체 재료로 이루어질 수 있다. Here, in one embodiment of the present invention, the particulate 91 is a magnetic material, for example, carbonyl iron power (CIP), Fe-Si-Al, Fe-Si-B, Fe-Si-Cr, and Fe-Si-B-Nb-Cu. However, the material constituting the fine particles 91 is not limited thereto, and other magnetic materials may be used.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 미립자(91)는 구형일 수 있다. 상기 미립자(91)가 구형으로 제공됨으로써 특정 방향으로의 자화용이축이 없을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the particles 91 may be spherical. Since the fine particles 91 are provided in a spherical shape, there may be no axis of easy magnetization in a specific direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 구형의 미립자(91)는 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 구형의 미립자(91)는 금속과 같은 자성 분말을 용융시킨 다음 용융된 자성 물질에 액체 질소를 분사시키는 방법으로 제조될 수 있다. 용융된 자성 물질은 액체 질소의 분사에 의해 미립자화 되며 표면 장력에 의해 구형의 형상이 된다. 미립자(91)는 고분자 수지(93)와 혼합되어 반경화된 상태, 또는 완전히 경화된 상태로 제조될 수 있다. 완전히 경화된 상태로 제조될 경우 자성체 시트(23)에 용이하게 부착되도록 판상으로 제조될 수 있다. 판상으로 제조된 등방성 자성체(90)는 자성체 시트(23) 상에 별도의 접착층(40)을 사이에 두고 부착될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the spherical particles 91 may be formed by various methods. For example, the spherical particles 91 may be manufactured by melting magnetic powder such as metal and then spraying liquid nitrogen onto the molten magnetic material. The molten magnetic material is atomized by spraying liquid nitrogen and has a spherical shape due to surface tension. The microparticles 91 may be mixed with the polymer resin 93 and manufactured in a semi-cured state or a fully cured state. When manufactured in a fully cured state, it may be manufactured in a plate shape so as to be easily attached to the magnetic sheet 23 . The isotropic magnetic material 90 manufactured in the form of a plate may be attached to the magnetic sheet 23 with a separate adhesive layer 40 interposed therebetween.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 등방성 자성체(90)는 코일(130)과 실질적으로 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 코일(130)이 형성하는 자로 상에 등방성 자성체(90)가 배치될 수 있으며, 등방성 자성체(90)가 제공된 영역은 상기 자로가 상기 기판(110)의 일면에 수직한 방향으로 형성된 영역일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the isotropic magnetic material 90 may be disposed on substantially the same plane as the coil 130 . The isotropic magnetic material 90 may be disposed on the magnetic path formed by the coil 130 , and the region provided with the isotropic magnetic material 90 may be a region in which the magnetic path is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate 110 . .

상기한 구조를 갖는 코일 모듈(21)의 경우, 코일(130)에 의해 자기장의 자로가 형성될 때 자속의 누설이 최소화되며 자로의 확보가 용이하다. 일반적으로 코일에 의한 자기장의 자로 상에는 별도의 구성 요소가 배치되기보다는 기판 재료나 공기가 배치된다. 공기나 기판 재료의 경우 투자율이 다른 재료보다 상대적으로 낮기 때문에 자속 밀도가 낮아지며 이에 따른 자속 누설이 발생한다. In the case of the coil module 21 having the above-described structure, when the magnetic path of the magnetic field is formed by the coil 130, the leakage of magnetic flux is minimized and it is easy to secure the magnetic path. In general, a substrate material or air is disposed on the magnetic path of a magnetic field by a coil rather than a separate component. In the case of air or a substrate material, the magnetic permeability is lower than that of other materials, so the magnetic flux density is lowered and thus magnetic flux leakage occurs.

이에 비해, 본 발명의 일 실시예에서는 공기나 기판 재료 대신 투자율이 높은 자성체를 이용하여 자로가 형성되는 부분에 배치함으로써 자속의 밀도를 높이고 누설되는 자속을 감소시킬 수 있다. 특히, 자성체가 형상 이방성을 갖지 않으므로 외부 자장에 의해 자속의 흐름대로 자화되어 용이하게 자로가 형성되며 이에 따른 자속 누설이 최소화된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 자속 포화 특성이 향상될 수 있어 고전력 전송에 유리해진다. 이에 더해, 자속 포화 특성이 향상되기 때문에 자성체 시트의 두께를 감소시킬 수 있어 전자 기기 전체적인 두께의 감소 효과도 볼 수 있다. In contrast, in an embodiment of the present invention, a magnetic material having high magnetic permeability is used instead of air or a substrate material and disposed in a portion where a magnetic path is formed, thereby increasing the density of magnetic flux and reducing leakage of magnetic flux. In particular, since the magnetic material does not have shape anisotropy, it is magnetized in the flow direction of the magnetic flux by an external magnetic field to easily form a magnetic path, and thus magnetic flux leakage is minimized. Accordingly, in an embodiment of the present invention, magnetic flux saturation characteristics may be improved, which is advantageous for high power transmission. In addition, since the magnetic flux saturation characteristic is improved, the thickness of the magnetic sheet can be reduced, so that the overall thickness of the electronic device can be reduced.

상기 코일 모듈(21)은 상기 기판(110)의 적어도 일면에 제공되어 상기 코일(130)를 커버하는 커버부(170)를 더 포함할 수 있다. 커버부(170)는 코일(130)을 외부로부터 보호하기 위한 절연 보호층에 해당한다. 커버부(170)는 고분자 수지로 이루어질 수 있으며 필요에 따라 카본 입자 등이 추가적으로 포함될 수도 있다.The coil module 21 may further include a cover 170 provided on at least one surface of the substrate 110 to cover the coil 130 . The cover part 170 corresponds to an insulating protective layer for protecting the coil 130 from the outside. The cover 170 may be made of a polymer resin, and carbon particles may be additionally included as needed.

상기 기판(110), 상기 코일(130), 및 상기 커버부(170)는 코일 시트(CS)를 구성하며, 상기 코일 시트(CS)의 두께는 상기 등방성 자성체(90)의 두께에 대응할 수 있다. 여기서 코일 시트(CS)의 두께는 기판(110)의 양 면을 관통하는 수직 방향에서의 두께이며, 등방성 자성체의 두께 또한 기판(110)의 양면을 기준으로 기판(110)의 양면을 관통하는 수직 방향에서의 두께를 의미한다. The substrate 110 , the coil 130 , and the cover part 170 may constitute a coil sheet CS, and the thickness of the coil sheet CS may correspond to the thickness of the isotropic magnetic material 90 . . Here, the thickness of the coil sheet CS is a thickness in a vertical direction penetrating both surfaces of the substrate 110 , and the thickness of the isotropic magnetic material is also perpendicular to penetrating both surfaces of the substrate 110 based on both surfaces of the substrate 110 . thickness in the direction.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 등방성 자성체(90)의 두께는 코일 시트(CS)의 두께에 대응하는 두께로 제공될 수 있다. 즉, 코일 시트(CS)의 두께가 H1 이라고 하면 등방성 자성체(90)의 두께는 코일시트의 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the thickness of the isotropic magnetic material 90 may be provided to have a thickness corresponding to the thickness of the coil sheet CS. That is, if the thickness of the coil sheet CS is H1, the thickness of the isotropic magnetic material 90 may have the same thickness as the thickness of the coil sheet.

이에 한정되는 것은 아니며, 코일 시트(CS)의 두께와 등방성 자성체(90)의 두께는 서로 다를 수도 있다. 코일 시트(CS)의 두께와 등방성 자성체(90)의 두께가 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 코일 시트(CS)의 두께보다 등방성 자성체(90)의 두께가 더 두꺼울 수도 있으며 더 얇을 수도 있다.The present invention is not limited thereto, and the thickness of the coil sheet CS and the thickness of the isotropic magnetic material 90 may be different from each other. The thickness of the coil sheet CS and the thickness of the isotropic magnetic material 90 may be different from each other. For example, the thickness of the isotropic magnetic material 90 may be thicker or thinner than that of the coil sheet CS.

코일 모듈(21)의 일측에는 자성체 시트(23)가 제공될 수 있다. A magnetic sheet 23 may be provided on one side of the coil module 21 .

자성체 시트(23)는 편평한 판 형상(또는 시트 형상)으로, 코일 모듈의 일측(21)에 배치된다. 자성체 시트(23)는 코일(130)에 의해 발생하는 자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비된다. 이를 위해 자성체 시트(23)또한 자로가 용이하게 형성될 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 자성체 시트(23)는 페라이트 시트(ferrite sheet)로 이루어질 수 있다. 그러나, 자성체 시트(23)는 자성을 갖는 것으로서 페라이트 시트로만 한정되는 것은 아니며, 페라이트 시트, 메탈 시트 (metal sheet), 메탈과 페라이트를 복합적으로 적용한 하이브리드(hybrid) 타입의 시트 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 금속 박막을 박편화하여 절연성 수지에 분산 압착하여 제조한 박편 시트일 수도 있다. 페라이트 재료 조성물은 다양한 것이 사용될 수 있으며, 예를 들어, Fe, Fe-Si, Fe-Al-Si, Fe-Ni, Fe-Co 등이 사용될 수 있으며, 자성을 갖는 재료라면 페라이트 이외에도 다양한 재료가 사용될 수 있다. 절연성 수지 또한 에폭시 수지, 실리콘 수지 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것으 아니며, 다양한 절연 물질이 사용될 수 있다. The magnetic sheet 23 has a flat plate shape (or sheet shape) and is disposed on one side 21 of the coil module. The magnetic sheet 23 is provided to efficiently form a magnetic path of a magnetic field generated by the coil 130 . To this end, the magnetic sheet 23 may also be formed of a material in which a magnetic path can be easily formed. The magnetic sheet 23 may be formed of a ferrite sheet. However, the magnetic sheet 23 is not limited to only a ferrite sheet as having magnetism, and may be at least one of a ferrite sheet, a metal sheet, and a hybrid type sheet in which metal and ferrite are applied in combination. . In addition, it may be a thin sheet produced by thinning a metal thin film and dispersing and compressing it on an insulating resin. A variety of ferrite material compositions may be used, for example, Fe, Fe-Si, Fe-Al-Si, Fe-Ni, Fe-Co, etc. may be used, and if a material having magnetism, various materials other than ferrite may be used. can The insulating resin may also be an epoxy resin, a silicone resin, or the like, but is not limited thereto, and various insulating materials may be used.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 설명의 편의를 위해 코일(130)의 상하측 자로를 대칭적으로 도시하였으나, 실제로는 자성체 시트(23)를 따라 자로가 형성되며, 자성체 시트(23)에 의해 자기장이 일부 차폐되어 자성체 하부로는 자로가 형성되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, although the upper and lower magnetic paths of the coil 130 are symmetrically illustrated for convenience of explanation, the magnetic path is actually formed along the magnetic sheet 23 , and is formed by the magnetic sheet 23 . Since the magnetic field is partially shielded, a magnetic path may not be formed under the magnetic material.

등방성 자성체(90)는 자성체 시트(23) 상에 제공될 수 있다. 좀더 상세하게는 등방성 자성체(90)가 자성체 시트(23) 상에 접착제를 사이에 두고 접착될 수 있다. 즉, 등방성 자성체(90)는 별도로 제조된 다음 기판(110)의 개구(OPN)에 대응하는 형태로 커팅된 후, 자성체 시트(23) 상에 부착될 수 있다.The isotropic magnetic material 90 may be provided on the magnetic material sheet 23 . In more detail, the isotropic magnetic material 90 may be attached to the magnetic sheet 23 with an adhesive interposed therebetween. That is, the isotropic magnetic material 90 may be separately manufactured and then cut into a shape corresponding to the opening OPN of the substrate 110 and then attached to the magnetic sheet 23 .

자성체 시트(23) 상에 부착된 등방성 자성체(90)는 이후 코일 시트(CS)와 자성체 시트(23)가 조합될 때 기판(110)의 개구에 삽입된다. 이를 위해, 등방성 자성체(90)와 개구(OPN)는 서로 동일한 형상을 가질 수 있으며 크기 또한 실질적으로 서로 동일할 수 있다.The isotropic magnetic material 90 attached on the magnetic sheet 23 is then inserted into the opening of the substrate 110 when the coil sheet CS and the magnetic sheet 23 are combined. To this end, the isotropic magnetic material 90 and the opening OPN may have the same shape and may have substantially the same size.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 등방성 자성체(90)는 개구(OPN)와 동일한 폭을 가질 수 있으며 개구(OPN) 내에 삽입될 수 있다. 다만, 실제 조립시의 조립 오차 등을 감안하여 등방성 자성체(90)의 폭이 개구(OPN)의 폭보다 약간 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 개구(OPN)의 폭을 제1 폭(W1)이라고 하고, 등방성 자성체(90)의 폭을 제2 폭(W2)이라고 할 때, 제1 폭(W1)이 제2 폭(W2)보다 더 크게 형성될 수 있다. 그러나 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)의 차이는 공정 오차에 해당하는 것으로서 실질적으로는 차이가 거의 없을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the isotropic magnetic material 90 may have the same width as the opening OPN and may be inserted into the opening OPN. However, the width of the isotropic magnetic material 90 may be slightly smaller than the width of the opening OPN in consideration of an assembly error during actual assembly. For example, when the width of the opening OPN is the first width W1 and the width of the isotropic magnetic material 90 is the second width W2, the first width W1 is the second width W2. ) may be larger than However, the difference between the first width W1 and the second width W2 corresponds to a process error, and there may be practically no difference.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 등방성 자성체(90)는 상술한 바와 같이 자성체 시트(23)에 부착된 후 코일 시트(CS)와 자성체 시트(23)가 조립될 때 기판(110)의 개구(OPN)에 삽입될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 등방성 자성체(90) 없이 자성체 시트(23)와 코일 시트(CS)를 먼저 부착한 후 이후 단계에서 코일 시트(CS)의 개구(OPN) 부분에 등방성 자성체(90)를 배치시킬 수 있다. 이 때 등방성 자성체(90)는 판상으로 제조된 후 개구(OPN)에 삽입되어 부착될 수 있다. 또는 등방성 자성체(90)의 고분자 고분자 수지 부분을 미경화 하거나 반경화한 후, 유연성 및/또는 점성을 가진 상태로 개구(OPN)에 충진한 후 경화하는 방식으로 등방성 자성체(90)를 개구(OPN) 내에 배치시킬 수 있다. 개구(OPN) 내에 충진된 등방성 자성체(90)는 다양한 온도 범위, 예를 들어, 실온에서 경화될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the isotropic magnetic material 90 is attached to the magnetic sheet 23 as described above, and then when the coil sheet CS and the magnetic sheet 23 are assembled, the opening ( OPN), but is not limited thereto, and after attaching the magnetic sheet 23 and the coil sheet CS first without the isotropic magnetic material 90 , the opening (OPN) portion of the coil sheet CS in a later step An isotropic magnetic material 90 may be disposed on the . In this case, the isotropic magnetic material 90 may be inserted into the opening OPN and attached thereto after being manufactured in a plate shape. Alternatively, the isotropic magnetic material 90 is opened (OPN) in such a way that the polymer resin part of the isotropic magnetic material 90 is uncured or semi-cured, and then filled in the opening (OPN) in a state with flexibility and/or viscosity and then cured. ) can be placed in The isotropic magnetic material 90 filled in the opening OPN may be cured in various temperature ranges, for example, room temperature.

자성체 시트(23)는 코일 시트(CS)와의 사이에 접착층(40)을 사이에 두고 코일 시트(CS)에 부착될 수 있다. 즉, 코일 시트(CS) 측에 접착층(40)을 형성하거나 또는 자성체 시트(23)층에 접착층(40)을 형성한 후, 코일 시트(CS)와 자성체 시트(23)를 서로 접착시킬 수 있다. The magnetic sheet 23 may be attached to the coil sheet CS with the adhesive layer 40 interposed therebetween. That is, after the adhesive layer 40 is formed on the side of the coil sheet CS or the adhesive layer 40 is formed on the magnetic sheet 23 layer, the coil sheet CS and the magnetic sheet 23 can be adhered to each other. .

그러나, 접착층(40)은 필수적인 것은 아니며, 자성체 시트(23)가 반경화된 형태로서 접착성을 가지고 있는 경우에는 자성체 시트(23)를 곧바로 코일 시트(CS)에 부착시킬 수 있으며, 이 경우 접착층(40)이 생략될 수도 있다.However, the adhesive layer 40 is not essential, and when the magnetic sheet 23 is semi-cured and has adhesive properties, the magnetic sheet 23 may be directly attached to the coil sheet CS. In this case, the adhesive layer (40) may be omitted.

도시하지는 않았으나, 상기 코일 모듈(21)에는 추가적인 회로부가 연결될 수 있다. 회로부는 기판(110)의 일측에 형성되어 코일(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 회로부에는 다양한 수동소자 또는 능동소자들이 실장될 수 있으며, 전력을 저장하는 배터리와 전기적으로 연결되어 코일로부터 인가되는 전력을 배터리로 전송할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈(21)은 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 기판 상에 제공된 코일의 개수가 복수 개일 수 있으며, 기판에 형성된 개구 및 그 개구에 삽입된 등방성 자성체 또한 복수 개일 수 있다.Although not shown, an additional circuit unit may be connected to the coil module 21 . The circuit unit may be formed on one side of the substrate 110 to be electrically connected to the coil 130 . In addition, various passive elements or active elements may be mounted on the circuit unit, and may be electrically connected to a battery for storing electric power to transmit electric power applied from the coil to the battery. The coil module 21 according to an embodiment of the present invention may be deformed in various forms. For example, the number of coils provided on the substrate may be plural, and the opening formed in the substrate and the isotropic magnetic material inserted into the opening may also be plural.

코일이 복수 개로 제공되는 경우 복수 개의 코일은 각각 별개의 분리된 자로를 형성할 수 있으며, 또는 복수 개의 코일이 서로 연결된 자로를 형성할 수도 있다. 등방성 자성체는 코일에 의해 제공된 다양한 자로 상에 복수 개로 제공되어 상술한 실시예와 같이 자속의 누설을 방지할 수 있다.When a plurality of coils are provided, each of the plurality of coils may form a separate magnetic path, or a plurality of coils may form a magnetic path connected to each other. A plurality of isotropic magnetic materials are provided on various magnetic paths provided by the coil to prevent leakage of magnetic flux as in the above-described embodiment.

도 6a 및 도 6b는 코일이 복수 개로 제공되되 서로 연결된 자로를 형성하는 실시예를 도시한 것으로서, 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 일부 중 코일 모듈 및 자성체 시트를 분해 도시한 사시도이며, 도 6b는 도 6a의 B-B'선에 따른 단면도이다. 도 6b에 있어서, 자성체 시트는 설명의 편의를 위해 생략되었다.6A and 6B show an embodiment in which a plurality of coils are provided to form a magnetic path connected to each other, and FIG. 6A is an exploded view illustrating a coil module and a magnetic sheet among a portion of an electronic device according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 6A. In FIG. 6B , the magnetic sheet is omitted for convenience of description.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 기판(110) 상에 복수 개의 코일(130)이 제공될 수 있다. 복수 개의 코일(130)은 서로 별개의 코일일 수도 있고 서로 전기적으로 연결된 코일일 수도 있다. 도 6a 및 도 6b에서는 두 개의 코일(130)이 서로 연결된 자로를 형성하는 것을 일 예로서 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 개의 코일(130)은 서로 분리된 자로를 형성하는 것일 수도 있다. 예를 들어, 두 개의 코일(130)이 서로 동일한 방향으로 감기거나 서로 다른 방향으로 감김으로써 자로를 서로 달리 형성할 수 있다. 6A and 6B , a plurality of coils 130 may be provided on the substrate 110 . The plurality of coils 130 may be separate coils or may be electrically connected to each other. 6A and 6B illustrate that the two coils 130 form a magnetic path connected to each other as an example, but the present invention is not limited thereto, and the two coils 130 may form a magnetic path separated from each other. For example, a magnetic path may be formed differently by winding the two coils 130 in the same direction or in different directions.

본 실시예에 있어서, 두 개의 코일(130)에 대응하는 기판(110)의 영역에는 각각 개구(OPN)가 형성될 수 있다. 각 개구(OPN)에는 등방성 자성체(90)가 제공된다. 각 등방성 자성체(90)는 각 자로가 상기 기판(110)의 일면에 수직한 방향으로 형성되도록 하는 위치에 배치될 수 있다.In the present exemplary embodiment, openings OPN may be formed in regions of the substrate 110 corresponding to the two coils 130 . Each opening OPN is provided with an isotropic magnetic material 90 . Each isotropic magnetic material 90 may be disposed at a position such that each magnetic path is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate 110 .

상술한 구조를 갖는 코일 모듈은 다양한 형태로 전자 기기에 채용될 수 있다. The coil module having the above-described structure may be employed in an electronic device in various forms.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예들에 따른 코일 모듈을 도시한 평면도들이다.7A to 7C are plan views illustrating a coil module according to embodiments of the present invention.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 코일 모듈(21)은 기판(110)과 복수 개의 코일을 포함하여 구성될 수 있다. 7A to 7C , the coil module 21 may include a substrate 110 and a plurality of coils.

본 실시예에 있어서, 기판(110) 상에 복수 개의 코일이 형성된다. 코일은 시계방향 또는 반시계방향으로 권선되는 원형, 타원형 또는 다각형 형상의 평판형 코일로 이루어질 수 있다. In this embodiment, a plurality of coils are formed on the substrate 110 . The coil may be made of a flat coil having a circular, oval or polygonal shape wound in a clockwise or counterclockwise direction.

다수 개의 코일을 코일부라 지칭하면, 기판의 중앙에 배치되는 제1 코일(150), 대략 기판의 외곽을 따라 배치되는 제2 코일(140), 및 제1 코일(150)의 일측에 배치되는 제3 코일(160)을 포함하여 구성될 수 있다.When the plurality of coils are referred to as a coil unit, a first coil 150 disposed in the center of the substrate, a second coil 140 disposed approximately along the outer edge of the substrate, and a first coil 150 disposed at one side of the first coil 150 . It may be configured to include three coils (160).

상기 제1 코일(150)은 WPT용 코일일 수 있으며, 상기 제2 코일은 NFC용 코일일 수 있으며, 상기 제3 코일은 MST용 코일일 수 있다. The first coil 150 may be a coil for WPT, the second coil may be a coil for NFC, and the third coil may be a coil for MST.

본 실시예에 있어서, 제2 코일(140)은 제1 코일(150)보다 주파수 대역이 높기 때문에 미세한 선폭의 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 코일(150)은 전력 전송이 요구되는 경우 WPT용 코일로 기능하며, 마그네틱 정보를 무선으로 전송하여야 하는 경우 MST용 코일로 기능할 수도 있다. In the present embodiment, since the second coil 140 has a higher frequency band than the first coil 150 , it may be formed in a conductive pattern having a fine line width. Here, the first coil 150 functions as a coil for WPT when power transmission is required, and may function as a coil for MST when magnetic information needs to be transmitted wirelessly.

제1 코일(150)은 제2 코일(140)보다 낮은 주파수 대역을 사용하므로 제2 코일(140)의 내측에 제2 코일(140)의 선폭보다 넓은 선폭의 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. Since the first coil 150 uses a lower frequency band than that of the second coil 140 , a conductive pattern having a line width wider than that of the second coil 140 may be formed inside the second coil 140 .

제3 코일(160)은 일예로서 제1 코일(150)과 동일한 선폭의 도전성 패턴으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 제3 코일(160)은 제1 코일(150)의 선폭보다 좁게 또는 넓게 형성될 수 있다.As an example, the third coil 160 may be formed of a conductive pattern having the same line width as that of the first coil 150 . However, the present invention is not limited thereto, and the third coil 160 may be formed to be narrower or wider than the line width of the first coil 150 .

본 실시예에서는 제1 코일(150)이 다기능을 수행하는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 제1 코일(150)은 전력 전송 기능을 수행하는 WPT용 코일로 이루어질 수 있다.In the present embodiment, a case in which the first coil 150 performs a multi-function is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the first coil 150 may be a WPT coil performing a power transmission function.

제2 코일(140)은 입출력 단자부(120)에 연결되고 기판(110)의 가장 자리를 따라 일방향으로 적어도 한 번의 턴을 가져 내측 영역을 형성하는 제1 패턴부(142)와, 제1 패턴부(142)에 연결되며 제1 패턴부(142)의 내측 영역을 적어도 두 부분으로 나누도록 제1 패턴부(142)의 내측 영역을 가로 지르는 제2 패턴부(144) 및 일단이 제2 패턴부(144)에 연결되며 타단이 입출력 단자부(120)에 연결되도록 형성되는 제3 패턴부(146)를 구비할 수 있다.The second coil 140 includes a first pattern part 142 connected to the input/output terminal part 120 and having at least one turn in one direction along the edge of the substrate 110 to form an inner region, and the first pattern part A second pattern part 144 connected to 142 and crossing the inner region of the first pattern part 142 so as to divide the inner region of the first pattern part 142 into at least two parts, and one end of the second pattern part A third pattern portion 146 connected to the 144 and the other end connected to the input/output terminal 120 may be provided.

상기에서는 제1 패턴부(142)가 기판(110)의 가장자리를 따라 일방향으로 회전되도록 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 제1 패턴부(142)는 기판(110)의 중앙부에 형성될 수도 있다.In the above description, the case in which the first pattern portion 142 is formed to rotate in one direction along the edge of the substrate 110 is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the first pattern portion 142 is located at the center of the substrate 110 . may be formed in

제1 패턴부(142)는 일단이 입출력단자부(120)의 연결단자(122)에 연결되고, 기판(110)의 가장자리를 따라 일방향으로 회전되도록 배치되는 제1-1 패턴부(142a)와, 상기 제1-1 패턴부(142a)에 연결되며 제1-1 패턴부(142a)의 내측에 배치되는 제1-2 패턴부(142b)를 구비할 수 있다.The first pattern portion 142 has one end connected to the connection terminal 122 of the input/output terminal portion 120, and a 1-1 pattern portion 142a disposed to rotate in one direction along the edge of the substrate 110; A 1-2-th pattern part 142b connected to the 1-1 pattern part 142a and disposed inside the 1-1 pattern part 142a may be provided.

제2 패턴부(144)는 제1 패턴부(142)의 내측 영역을 가로방향으로 적어도 두 부분으로 나누도록 제1 패턴부(142)의 내측 영역을 가로지르며, 제1-2 패턴부(142b)에 일단이 연결되고 상기한 제3 패턴부(146)에 타단이 연결된다. 한편, 제2 패턴부(144)에는 중앙부에 반원 형상의 반원 패턴(144a)을 구비할 수 있다.The second pattern part 144 traverses the inner region of the first pattern part 142 to divide the inner region of the first pattern part 142 into at least two parts in the horizontal direction, and the 1-2 pattern part 142b ) is connected to one end and the other end is connected to the third pattern part 146 described above. Meanwhile, the second pattern portion 144 may include a semicircular pattern 144a having a semicircular shape in the central portion.

또한, 제3 패턴부(146)는 일단이 상기한 제2 패턴부(144)에 연결되며, 타단이 입출력단자부(120)의 연결단자(122)에 연결된다. 그리고, 제3 패턴부(146)는 제1-2 패턴부(142b)의 내측에서 일방향으로 회전되도록 배치된 후 상기 입출력단자부(120) 측으로 연장 형성된다.In addition, one end of the third pattern unit 146 is connected to the second pattern unit 144 , and the other end is connected to the connection terminal 122 of the input/output terminal unit 120 . In addition, the third pattern portion 146 is disposed to rotate in one direction inside the 1-2 pattern portion 142b and is formed to extend toward the input/output terminal portion 120 .

상기한 바와 같이, 제1,2,3 패턴부(142,144,146)를 가지는 제2 코일(140)을 통해 상쇄 자속을 저감시킬 수 있으며, 보다 넓은 영역의 인식범위를 확보할 수 있다.As described above, the offset magnetic flux may be reduced through the second coil 140 having the first, second, and third pattern portions 142 , 144 , and 146 , and a wider recognition range may be secured.

코일의 일측에는 코일과 외부와의 전기적 연결을 위한 입출력 단자부(120)가 구비될 수 있다. 입출력 단자부(120)는 기판(110)의 일측면으로부터 돌출되도록 연장 형성되며 바(Bar) 형상으로 이루어질 수 있다. 입출력 단자부(120)에는 다수개의 연결 단자(122)가 형성될 수 있는 바, 예를 들어, 도시된 바와 같이 8개의 연결 단자(122)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 입출력 단자부(120)에 8개의 연결 단자(122)가 형성되는 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 연결 단자(122)의 개수는 달라질 수 있다. An input/output terminal unit 120 for electrical connection between the coil and the outside may be provided at one side of the coil. The input/output terminal unit 120 is formed to protrude from one side of the substrate 110 and may be formed in a bar shape. A plurality of connection terminals 122 may be formed in the input/output terminal unit 120 , for example, eight connection terminals 122 may be formed as illustrated. In the present embodiment, the case in which eight connection terminals 122 are formed in the input/output terminal unit 120 is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the number of connection terminals 122 may vary.

본 실시예에 있어서, 제1 코일(150) 내지 제3 코일(160) 중 적어도 하나의 중앙부에는 자속 누설 방지 및 자로 확보를 위한 등방성 자성체가 제공될 수 있다. 제1 내지 제3 코일(150, 140, 160)이 형성하는 자기장에 대해 자석 누설 방지 및 자로 확보를 위한 등방성 자성체를 각각 제1 내지 제3 등방성 자성체(90a, 90b, 90c)라고 하면, 제1 내지 제3 등방성 자성체(90a, 90b, 90c) 중 적어도 하나가 코일 모듈(21)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 등방성 자성체(90a)와 제3 등방성 자성체(90c)가 제공되거나, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 등방성 자성체(90b)가 제공되거나, 도 7c에 도시된 바와 같이 제1 내지 제3 등방성 자성체(90a, 90b, 90c)가 모두 제공될 수 있다. In the present embodiment, an isotropic magnetic material for preventing magnetic flux leakage and securing a magnetic path may be provided in a central portion of at least one of the first coil 150 to the third coil 160 . When the first to third isotropic magnetic materials for preventing magnetic leakage and securing magnetic fields with respect to the magnetic field formed by the first to third coils 150, 140, and 160 are respectively referred to as first to third isotropic magnetic materials 90a, 90b, and 90c, the first At least one of the to third isotropic magnetic materials 90a, 90b, and 90c may be provided in the coil module 21 . For example, as shown in FIG. 7A , a first isotropic magnetic body 90a and a third isotropic magnetic body 90c are provided, or as shown in FIG. 7B , a second isotropic magnetic body 90b is provided, or As shown in FIG. 7C , all of the first to third isotropic magnetic materials 90a , 90b , and 90c may be provided.

좀더 상세하게는 제1 및 제3 등방성 자성체(90a, 90c)는 제1 코일(150)의 중앙부 및 제3 코일(160)의 중앙부에 각각 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 있어서 제1 코일(150)이 원 형상을 가지며 나선 모양으로 감긴 바, 상기 원의 중앙부에 해당하는 영역에 기판 상에 개구가 형성되며, 그 개구에 제1 등방성 자성체(90a)가 배치된다. 또한, 제3 코일(160)이 직사각형 형상을 가지며 나선 모양으로 감긴 바, 상기 사각형의 가운데에 해당하는 영역 상에 개구가 형성되며, 그 개구에 제3 등방성 자성체(90c)가 배치될 수 있다.In more detail, the first and third isotropic magnetic materials 90a and 90c may be provided in the central portion of the first coil 150 and the central portion of the third coil 160 , respectively. For example, in the present embodiment, since the first coil 150 has a circular shape and is wound in a spiral shape, an opening is formed on the substrate in a region corresponding to the center of the circle, and the first isotropic magnetic material is formed in the opening. (90a) is placed. In addition, since the third coil 160 has a rectangular shape and is wound in a spiral shape, an opening is formed in a region corresponding to the center of the rectangle, and the third isotropic magnetic material 90c may be disposed in the opening.

그러나, 상기 제1 내지 제3 등방성 자성체(90a, 90b, 90c) 중 적어도 하나가 코일 모듈에 배치될 때, 제1 내지 제3 코일(150, 150, 160)의 정확한 중앙부일 필요는 없으며, 자로를 확보하기에 적절한 위치이면 족하다. 예를 들어, 제2 등방성 자성체(90b)의 경우 제2 코일(140)의 내측에 형성되기는 하나 제2 코일(140)의 중앙부에 형성되는 것은 아니다. 제2 코일(140)의 경우, 제1 코일(150)의 바깥쪽에 감기며, 내측에는 제1 코일(150)이 형성되어 있어 제2 등방성 자성체(90b)를 중앙부에 배치하기 어렵다. 이에, 제2 등방성 자성체(90b)의 경우 제2 코일(140)의 내측에 형성하되 제1 코일(150)과 중첩하지 않는 곳에 배치될 수 있다. 즉, 제2 등방성 자성체(90b)는 제1 코일(150)과 제2 코일(140) 사이에 제공될 수 있다. However, when at least one of the first to third isotropic magnetic materials 90a, 90b, and 90c is disposed in the coil module, it is not necessary to be the exact center of the first to third coils 150, 150, 160, and the magnetic path A suitable location to secure the For example, although the second isotropic magnetic material 90b is formed inside the second coil 140 , it is not formed in the central portion of the second coil 140 . In the case of the second coil 140, it is wound on the outside of the first coil 150, and the first coil 150 is formed inside, so it is difficult to arrange the second isotropic magnetic material 90b in the center. Accordingly, in the case of the second isotropic magnetic material 90b, it may be formed inside the second coil 140 but not overlapped with the first coil 150 . That is, the second isotropic magnetic material 90b may be provided between the first coil 150 and the second coil 140 .

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 등방성 자성체가 자로상에 제공됨으로써 코일이 형성하는 자기장에 있어서 자속의 손실을 최소화하는 효과가 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, an isotropic magnetic material is provided on the magnetic path, thereby minimizing the loss of magnetic flux in the magnetic field formed by the coil.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the technical field will not depart from the spirit and technical scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the scope of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

10 무선전력 전송장치
11 기기 기판 12 수신부 코일 모듈
20 무선전력 수신장치 21 코일 모듈
22 배터리 23 자성체 시트
30 전자 기기 40 접착층
90 등방성 자성체 91 미립자
93 고분자 수지 90a 제1 등방성 자성체
90b 제2 등방성 자성체 90c 제3 등방성 자성체
110 기판 130 코일
120 입출력 단자부 122 연결단자
140 제2 코일 150 제1 코일
160 제3 코일 170 커버부
OPN 개구10 Wireless power transmitter
11 Device board 12 Receiver coil module
20 Wireless power receiver 21 Coil module
22 Battery 23 Magnetic sheet
30 Electronic devices 40 Adhesive layer
90 isotropic magnetic material 91 fine particles
93 polymer resin 90a first isotropic magnetic material
90b second isotropic magnetic material 90c third isotropic magnetic material
110 board 130 coil
120 I/O terminal part 122 connector
140 second coil 150 first coil
160 third coil 170 cover part
OPN opening

Claims

A coil module that wirelessly receives or transmits power or a signal using a magnetic field, comprising:
a substrate having both surfaces and having at least one opening penetrating the both surfaces in a thickness direction;
a magnetic sheet provided on one side of the substrate;
a coil provided to rotate in one direction on at least one surface of the substrate; and
It is provided on the magnetic sheet with an adhesive layer interposed therebetween, is inserted into the opening of the substrate, and includes an isotropic magnetic material including fine particles and a polymer resin dispersed therein,
The particulate includes CIP (Carbonyl iron power),
In the isotropic magnetic material, an easy axis of magnetization is isotropically provided, and the magnetic path of the coil is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate in an area provided with the isotropic magnetic material, and along the magnetic sheet in the area provided with the magnetic sheet. is formed,
The isotropic magnetic material is disposed on the magnetic path of the magnetic field formed by the coil and is magnetized according to the flow of the magnetic flux by the coil.

delete

According to claim 1,
The particle is a coil module having a spherical shape.

delete

According to claim 1,
The width of the opening of the substrate and the width of the isotropic magnetic material correspond to each other.

According to claim 1,
The coil module further comprising a cover provided on at least one surface of the substrate to cover the coil.

10. The method of claim 9,
The substrate, the coil, and the cover part constitute a coil sheet, and a thickness of the coil sheet corresponds to a thickness of the isotropic magnetic material.

According to claim 1,
A coil module in which a plurality of coils are provided, and the plurality of coils form respective magnetic paths.

12. The method of claim 11,
The isotropic magnetic material is provided in plurality at positions such that each magnetic path is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate.

12. The method of claim 11,
The coil is at least one of a coil for wireless charging, a near field communication (NFC), and a magnetic secure transmission (MST) coil.

coil module;
a battery provided on one side of the coil module; and
A magnetic sheet provided between the coil module and the battery,
The coil module is
a substrate having both surfaces and having at least one opening penetrating the both surfaces in a thickness direction;
a magnetic sheet provided on one side of the substrate;
a coil provided to rotate in one direction on at least one surface of the substrate; and
It is provided on the magnetic sheet with an adhesive layer interposed therebetween, is inserted into the opening of the substrate, and includes an isotropic magnetic material including fine particles and a polymer resin dispersed therein,
The particulate includes CIP (Carbonyl iron power),
In the isotropic magnetic material, an easy axis of magnetization is isotropically provided, and the magnetic path of the coil is formed in a direction perpendicular to one surface of the substrate in an area provided with the isotropic magnetic material, and along the magnetic sheet in the area provided with the magnetic sheet. is formed,
The isotropic magnetic material is disposed on the magnetic path of the magnetic field formed by the coil and is magnetized according to the flow of the magnetic flux by the coil.