KR102404604B1 - 무선 충전 모듈 - Google Patents

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KR102404604B1
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 무선 충전 모듈에 관한 것으로서, 차폐 유닛; 상기 차폐 유닛 상에 배치된 코일; 및 상기 코일 상에 배치된 방열 유닛을 포함하고, 상기 방열 유닛은 열전도 시트 또는 열전도 스트립을 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 무선 충전 모듈은 코일과 인접하게 배치된 방열 유닛을 배치함으로써 방열 성능을 향상시키면서도, 충전 효율이 저하되지 않을 수 있다. 또한, 열에 의한 차폐 유닛의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 배터리로 열이 전달되는 것을 방지하여 배터리를 보호할 수 있다.

Description

무선 충전 모듈{WIRELESS CHARGING MODULE}
본 발명은 무선 충전 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방열 유닛을 포함하는 무선 충전 모듈에 관한 것이다.
최근 사용자가 이동하면서 사용할 수 있는 휴대전화, 노트북, PDA 등과 같은 휴대용 전자 기기의 사용이 증가하고 있다. 이러한 휴대용 전자 기기는 내부에 배터리를 구비하며, 배터리의 충전을 위하여 충전기를 필요로 한다. 충전기는 일반 상용 전원과 접속되어 휴대용 전자 기기의 배터리에 충전 전류를 공급한다. 휴대용 전자 기기에 탑재된 배터리의 충전 방법에는, 유선 충전 방식과 무선 충전 방식이 있다.
유선 충전 방식은 충전기가 휴대용 전자 기기에 접속 단자를 통해 유선으로 연결된다. 이러한 유선 충전 방식은 그 장치 구조가 단순하여 폭넓은 응용 분야에서 일반적으로 사용되어 왔으나, 접속 단자의 규격과 모양에 따라 새로운 충전기를 구입해야 하며, 휴대용 전자 기기와 충전기를 연결하는 선에 의해 공간적 제약이 있고, 접촉 불량, 충전 불량을 일으키는 등의 문제가 발생하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 무선 충전 방식이 고안되었다. 무선 충전 방식은 제1 코일을 포함하는 충전 송신기, 및 배터리와 연결되는 제2 코일을 포함하는 충전 수신기를 사용하여, 유도 자기장에 의해 유도 기전력을 발생시켜 배터리를 충전하는 방식이다.
이때, 각 코일의 상에는 발생하는 자기장을 차폐하는 차폐 유닛을 포함하며, 각 코일에서 발생하는 열을 방열하는 방열 유닛이 구비된다. 일반적으로 이러한 방열 유닛의 와전류(Eddy Current) 발생으로 와전류 손실에 인한 충전효율을 저하를 방지하기 위해, 차폐 유닛이 방열 유닛과 코일 사이에 배치된다.
하지만, 이러한 방열 유닛이 차폐 유닛에 인접하여 배치되는 종래의 구조에서는 차폐 유닛의 열전도율이 현저히 낮기 때문에 방열 유닛으로 열전달이 잘 되지 않을 뿐만 아니라, 코일에서 발생한 열로 인해서 차폐 유닛의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다. 또한, 휴대용 전자 기기에 사용되는 코일로부터 발생하는 열은, 배터리에도 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 방열성능을 향상시키면서 충전효율의 저하를 방지할 수 있는 무선 충전 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열에 의한 차폐 유닛의 성능 저하를 방지하고, 배터리로 열이 전달되는 것을 방지하여 배터리를 보호하는 무선 충전 모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 무선 충전 모듈은, 차폐 유닛; 상기 차폐 유닛 상에 배치된 코일; 및 상기 코일 상에 배치된 방열 유닛을 포함하고, 상기 방열 유닛은 열전도 시트 또는 열전도 스트립을 포함한다.
상기 무선 충전 모듈은 열전도성 몰드층을 더 포함하고, 상기 코일은 상기 열전도성 몰드층에 매립될 수 있다.
상기 열전도성 몰드층은 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함할 수 있다.
상기 열전도성 몰드층은 열전도성 필러를 포함하고, 상기 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소,　질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 열전도성 몰드층은, 상기 코일의 두께와 같거나 상기 코일의 두께보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.
상기 열전도 시트 또는 상기 열전도 스트립과, 상기 코일 사이에 배치되는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 접착층은 열전도성 테이프일 수 있다.
상기 열전도성 테이프는 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함할 수 있다.
상기 열전도성 테이프는 열전도성 필러를 포함하고, 상기 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소,　질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 열전도 시트는 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함할 수 있다.
상기 열전도 시트는 열전도성 필러를 포함하고, 상기 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 열전도 스트립은 방사형으로 배치되며, 상기 코일로부터 유도되는 자기장 방향과 동일한 방향으로 연장될 수 있다.
상기 열전도 스트립은 금속, 흑연, 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 열전도성 물질을 포함할 수 있다.
상기 방열 유닛은 열전도 시트 및 열전도 스트립을 포함하고, 상기 열전도 시트가 상기 코일 및 상기 열전도 스트립 사이에 배치될 수 있다.
상기 방열 유닛은 히트 싱크와 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 무선 충전 모듈은 코일과 인접하게 배치된 방열 유닛을 배치함으로써 방열 성능을 향상시키면서도, 충전 효율이 저하되지 않을 수 있다. 또한, 열에 의한 차폐 유닛의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 배터리로 열이 전달되는 것을 방지하여 배터리를 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 단면도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 사시도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 방열 유닛의 일 구현예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 방열 유닛의 다른 구현예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 방열 유닛의 다른 구현예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 방열 유닛의 또 다른 구현예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 단면도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 사시도를 도시한 도면이다.
도 9는 비교예 1에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다.
도 10은 실시예 1에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다.
도 11은 실시예 2에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다.
도 12는 비교예 2 및 비교예 3에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다.
도 13은 실시예와 비교예의 방열 성능을 도시한 그래프이다.
이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 예로서 몇몇 특정 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조한다. 하지만, 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않는 한 다른 실시 형태가 고려될 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 제한적인 의미로 취해져서는 안 된다.
본 명세서에 사용되는 모든 과학적 및 기술적 용어는 달리 명시되지 않는 한 당업계에서 일반적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에서 제공된 정의는 본 명세서에서 빈번하게 사용되는 일정 용어의 이해를 용이하게 하기 위함이며, 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 의미되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
달리 지시되지 않는 한, 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 모든 수치는 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술된 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 기재된 수치 파라미터는 당업자가 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 그 의미에 "및/또는"을 포함하는 것으로 사용된다.
본 명세서에 사용되는 경우, "하부", "상부", "밑", "아래", "위", 및 "상부에"를 포함하지만 이로 제한되지 않는 공간적으로 관련된 용어는 설명의 편의를 위해 다른 요소에 대한 요소(들)의 공간적 관계를 기술하기 위해 이용된다. 이러한 공간적으로 관련된 용어는 도면에 나타내어지고 본 명세서에 기재된 특정한 배향 이외에도, 사용 중이거나 작동 중의 장치의 상이한 배향을 포함한다. 예를 들어, 도면에 도시된 물체가 반전되거나 뒤집히면, 다른 요소 아래에 또는 밑에 있는 것으로 이전에 기술된 부분이 그들 다른 요소 위에 있을 것이다.
본 명세서에서 상에서, 위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 한, 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
본 명세서 상에서, "갖는다", "포함한다", "구비한다" 등이 사용되는 경우, 그들의 개방적 의미로 사용되고, '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 한 기술된 사항 이외의 다른 사항이 추가될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예들의 각각의 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 단면도를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 사시도를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 충전 모듈은, 차폐 유닛(300), 코일(200) 및 방열 유닛(100)을 포함한다. 이때, 차폐 유닛(300) 상에 코일(200)이 배치되며, 코일(200) 상에 방열 유닛(100)이 배치된다. 즉, 차폐 유닛(300)과 방열 유닛(100) 사이에 코일(200)이 배치된다.
차폐 유닛(300)은 코일에서 유도되는 자기장을 차폐하는 역할을 한다.
코일(200)은 휴대용 전자 기기에 설치되어 배터리와 전기적으로 연결되는 수신 코일, 또는 무선 충전 송신 장치에 설치되는 송신 코일일 수 있다. 수신 코일 및 송신 코일은 자기장을 유도하여 유도 기전력을 발생시켜 배터리를 충전할 수 있다.
하지만, 코일(200)은 충전 중에 많은 열을 발생시키며, 이는 무선 충전 모듈을 포함하는 장치 등의 온도를 상승시키고, 배터리의 수명 등에 영향을 미친다. 본 발명의 무선 충전 모듈은 방열 유닛(100)을 포함하여, 이러한 코일(200)에서 발생되는 열을 분산시키고, 일정 온도 범위를 유지시킬 수 있다.
종래에는 이러한 열 확산을 위한 구조가 사용되었으나, 이러한 구조는 Cu, Ag, Ni, Al 또는 이들의 합금과 같은 판 형상의 열전도성 금속층으로 이루어졌다. 이러한 구조가 코일 상에 배치되는 경우, 코일에서 유도되는 자기장에 영향을 미치기 때문에, 종래에는 코일과 차폐 유닛이 서로 인접하고 배치되고, 차폐 유닛의 하부에 방열 구조가 배치되었다. 즉, 코일과 방열 유닛 사이에 차폐 유닛이 배치되었으며, 이로 인해 코일의 열을 분산하기 어려웠다. 또한, 코일이 수신 코일로서 휴대용 전자 기기에 설치되는 경우, 코일에서 발생된 열이 차폐 유닛을 통해 배터리에 전달되며, 배터리 작동에 영향을 줄 수 있었다.
이에 본 발명의 방열 유닛(100)은 코일(200)로부터 유도된 자기장에 영향을 미치지 않고, 배터리의 충전 효율을 저하시키지 않는 구조를 가진다. 방열 유닛(100)은 단일층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
방열 유닛(100)은 열전도 시트 및 열전도 스트립 중 하나 이상을 포함한다. 방열 유닛(100)이 열전도 시트 및 열전도 스트립을 모두 포함하는 경우, 바람직하게는 열전도 시트가 열전도 스트립과 코일(200) 사이에 배치된다.
또한, 방열 유닛(100)은 열전도 시트 또는 상기 열전도 스트립과, 코일(200) 사이에 배치되는 접착층을 더 포함할 수 있다. 접착층은 열전도성 테이프일 수 있다.
도면 상에는 도시하지 않았으나, 이러한 방열 유닛(100)은 히트 싱크와 연결될 수 있다. 히트 싱크는 열을 흡수하고 발산하는 역할을 한다. 이러한 히트 싱크는 휴대용 전자 기기의 하우징 또는 별도의 구성으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 방열 유닛은 히트 싱크의 역할을 할 수 있는 구성에 연결되면 충분하다.
방열 유닛(100)에 대해 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 3 내지 도 6은 본 발명의 방열 유닛의 구현예들을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 방열 유닛은 판 형상의 열전도 시트(110)일 수 있다. 이러한 열전도 시트(110)는 흑연 또는 금속과 같은 자기장에 영향을 미치는 물질을 포함하지 않는다.
이러한 열전도 시트(110)는 레진 및 열전도성 필러를 포함한다. 예를 들면, 레진은 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함한다. 또한, 열전도성 필러는 자기장에 영향을 주지 않으면서도 열전도도가 높은 세라믹 계열의 재료일 수 있다. 예를 들면, 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소,　질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
열전도 시트(110)는 단일층으로 이루어질 수 있다. 이러한 열전도 시트(110)는 적어도 일면에 접착성을 가질 수 있다.
또한, 열전도 시트(110)는 휴대용 전자 기기 또는 무선 충전 송신 장치에 적용되기 적절한 두께를 가질 수 있다. 코일에 의해 생성된 자기장이 열전도 시트(110)를 통과할 수 있게 하기 위해, 이러한 열전도 시트(110)의 두께는 통과 전류의 주파수에서 표피 깊이(skin depth)보다 작을 수 있다. 예를 들면, 열전도 시트(110)의 두께는 5mm 이하일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 방열 유닛은 방사형으로 배치되는 열전도 스트립(120, 130)일 수 있다. 열전도 스트립(120, 130)은 복수 개의 스트립 형태를 가지며, 코일로부터 유도되는 자기장 방향과 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 자기장 방향과 동일한 방향으로 방사형으로 배치되는 열전도 스트립(120, 130)은 코일로부터 유도되는 자기장에 영향을 미치지 않는다. 또한, 열전도 스트립(120, 130)은 와전류(eddy current)를 줄이기에 유리하다.
이러한 열전도 스트립(120, 130)은 금속, 흑연, 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 열전도성 물질을 포함한다. 바람직하게는, 열전도 스트립(120, 130)은 열전도성이 높은 금속을 포함할 수 있다. 이러한 스트립 형상의 방열 유닛은 금속 또는 흑연과 같은 물질로 형성되더라도, 자기장에 영향을 미치지 않는다.
열전도 스트립(120)은 코일의 중심에 배치되지 않거나, 일부 열전도 스트립(130)이 코일 중심에서 연결될 수도 있다.
열전도 스트립(120, 130)은 자기장에 영향을 미치지 않는 크기로 형성될 수 있다. 예를 들면, 열전도 스트립(120, 130)의 폭은 5 mm 이하이고, 두께는 60㎛ 이하일 수 있다.
열전도 스트립(120, 130)은 단일층으로 이루어질 수 있다. 이러한 열전도 스트립(120, 130)은 적어도 일면에 접착성을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 방열 유닛은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 방열층(140) 및 접착층(150)을 포함한다. 이때, 방열층(140)은 열전도 시트 및 열전도 스트립 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 열전도 시트 또는 열전도 스트립은 상술한 열전도 시트 또는 열전도 스트립과 같다.
방열층(140)은 단일층 또는 복수의 층일 수 있다. 방열층(140)이 열전도 시트 및 열전도 스트립을 모두 포함하는 경우, 바람직하게는 코일과 열전도 스트립 사이에 열전도 시트가 배치될 수 있다.
방열층(140)과 코일 사이에 접착층(150)이 배치된다. 즉, 열전도 시트 또는 열전도 스트립과, 코일 사이에 배치되는 접착층(150)이 배치될 수 있다.
이러한 접착층(150)은 방열층(140)과 코일 사이의 거리를 유지하며, 방열층(140)을 코일과 접착되도록 하여 방열 성능을 더 개선할 수 있다. 또한, 접착층(150)은 접착 테이프일 수 있다. 예를 들면, 접착층(150)은 1000㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
이때, 방열 성능을 보다 개선하기 위해, 접착층(150)은 열전도성 테이프일 수 있다. 열전도성 테이프는 레진 및 열전도성 필러를 포함한다. 예를 들면, 레진은 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함한다. 또한, 열전도성 필러는 자기장에 영향을 주지 않으면서도 열전도도가 높은 세라믹 계열의 재료일 수 있다. 예를 들면, 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소,　질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 무선 충전 모듈은 코일에 인접하게 배치된 방열 유닛을 포함하여, 방열성능을 개선할 수 있다. 나아가, 이러한 방열 유닛은 코일로부터 유도되는 자기장에 영향을 미치지 않아 충전 효율을 저하시키지 않을 수 있다.
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 제2 실시예에 따른 무선 충전 모듈을 설명한다. 앞서 설명한 실시예와 중복되는 내용은 생략할 수 있으며, 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 단면도를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 충전 모듈의 사시도를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 충전 모듈은, 차폐 유닛(300), 코일(200), 열전도성 몰드층(400) 및 방열 유닛(100)을 포함한다. 이때, 차폐 유닛(300) 상에 코일(200)이 배치되며, 코일(200) 상에 방열 유닛(100)이 배치된다.
또한, 코일(200)은 열전도성 몰드층(400)에 매립된다. 열전도성 몰드층(400)은 코일(200)과 코일(200) 사이에 배치되어, 코일(200) 사이의 공기가 가열되는 것을 방지하며, 코일을 고정할 수 있다. 즉, 차폐 유닛(300)과 방열 유닛(100) 사이에 코일(200) 및 열전도성 몰드층(400)이 배치된다.
열전도성 몰드층(400)은 레진 및 열전도성 필러를 포함한다. 예를 들면, 레진은 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함한다. 또한, 열전도성 필러는 자기장에 영향을 주지 않으면서도 열전도도가 높은 세라믹 계열의 재료일 수 있다. 예를 들면, 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소,　질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
열전도성 몰드층(400)은 코일(200)의 두께와 같거나 코일(200)의 두께보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 열전도성 몰드층(400)의 두께는 코일(200)의 두께와 동일할 수 있다.
열전도성 몰드층(400)은 열에 의한 경화 또는 시간에 의한 경화로 경화될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
차폐 유닛(300)은 코일에서 유도되는 자기장을 차폐하는 역할을 한다. 코일(200)은 휴대용 전자 기기에 설치되어 배터리와 전기적으로 연결되는 수신 코일, 또는 무선 충전 송신 장치에 설치되는 송신 코일일 수 있다. 수신 코일 및 송신 코일은 자기장을 유도하여 유도기전력을 발생시켜 배터리를 충전할 수 있다. 방열 유닛(100)은 코일(200)에서 발생되는 열을 분산시키고, 일정 온도 범위를 유지시킬 수 있다.
방열 유닛(100)은 열전도 시트 또는 열전도 스트립을 포함한다. 또한, 열전도 시트 또는 열전도 스트립과, 코일(200) 사이에 배치되는 접착층을 더 포함할 수 있다. 이러한 접착층은 열전도성 테이프일 수 있다. 이러한 방열 유닛(100)은 앞서 도 3 내지 도 6에서 설명된 방열 유닛일 수 있으며, 코일(200)로부터 유도된 자기장에 영향을 미치지 않고, 배터리의 충전 효율을 저하시키지 않는 구조를 가진다.
또한, 도면 상에는 도시하지 않았으나, 이러한 방열 유닛(100)은 히트 싱크와 연결될 수 있다. 히트 싱크는 열을 흡수하고 발산하는 역할을 한다. 이러한 히트 싱크는 휴대용 전자 기기의 하우징 또는 별도의 구성으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 방열 유닛은 히트 싱크의 역할을 할 수 있는 구성에 연결되면 충분하다.
이하 실험 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 예시적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
비교예 1 (a)
도 9는 비교예 1에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 제1 코일(20) 및 제1 차폐 유닛(10)을 서로 인접하게 배치하고, 제2 코일(200) 및 제2 차폐 유닛(300)을 서로 인접하게 배치하였다. 또한, 제2 차폐 유닛(300) 하부에 1.5mm 두께의 알루미늄판인 히트 싱크(500)를 배치하였다. 일반적으로 양 코일 사의의 거리는 5 mm 미만이나, 보다 높은 열을 발생하여 그 효과를 확인하기 위하여, 제1 코일(20)과 제2 코일(200) 사이의 거리는 8 mm 로 배치하였으며, 제2 차폐 유닛(300)과 히트 싱크(500) 사이의 거리는 10 mm 로 배치하였다.
이어서, 5 W를 연속적으로 공급하며, 30분 후에 온도를 열 카메라(FLIR)로 측정하였다.
실시예 1 (b)
도 10은 실시예 1에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 1mm 두께의 열전도 시트(110)를 제2 코일(200) 상에 배치하면서, 열전도 시트(110)가 히트 싱크(500)와 연결되도록 하는 것 외에 비교예 1과 동일하게 배치하였다. 이러한 열전도 시트(110)는 2 W/m·K의 열전도율을 가졌다.
이어서, 5 W를 연속적으로 공급하며, 30분 후에 온도를 열 카메라(FLIR)로 측정하였다.
실시예 2 (c)
도 11은 실시예 2에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 2 mm 폭 및 50 ㎛의 두께를 가지는 구리 스트립인 열전도 스트립(120)를 제2 코일(200) 상에 배치하면서, 열전도 스트립(120)이 히트 싱크(500)와 연결되도록 하는 것 외에 비교예 1과 동일하게 배치하였다.
이어서, 5 W를 연속적으로 공급하며, 30분 후에 온도를 열 카메라(FLIR)로 측정하였다.
비교예 2 (d) 및 비교예 3 (e)
도 12는 비교예 2 및 비교예 3에 따른 무선 충전 모듈을 도시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 2 mm 폭 및 50 ㎛의 두께를 가지는 구리 스트립인 열전도 스트립(120)를 제2 코일(200) 상에 배치하면서, 열전도 스트립(120)이 히트 싱크(500)와 연결되도록 하고, 상기 열전도 스트립(120) 상에 열전도 시트(110)를 추가로 중첩되도록 배치하는 것 외에 비교예 1과 동일하게 배치하였다. 이때, 비교예 2의 열전도 시트(110)는 1.5 W/m·K의 열전도율을 가지고, 비교예 3의 열전도 시트(110)는 2 W/m·K의 열전도율을 가졌다.
이어서, 5 W를 연속적으로 공급하며, 30분 후에 온도를 열 카메라(FLIR)로 측정하였다.
그 결과는 도 13에 나타내었다. 도 13은 실시예와 비교예의 방열 성능을 도시한 그래프이다. 도 13을 참조하면, 피크 온도는 코일에서 가장 높은 온도를 나타내며, 평균 온도는 코일 전면적의 평균 온도를 의미한다.
비교예 1의 무선 충전 모듈에서 피크 온도는 44.8℃이고, 평균 온도는 43.8℃였다. 반면에, 열전도 시트를 사용한 실시예 1의 무선 충전 모듈에서 피크 온도는 43.9℃이고, 평균 온도는 42.9℃였으며, 비교예 1과 비교하여 피크 온도와 평균 온도 모두 낮아졌음을 확인할 수 있다. 또한, 열전도 스트립을 사용한 실시예 2의 무선 충전 모듈은 피크 온도가 48.2℃이고, 평균 온도는 42.7℃ 였다. 따라서, 비교예 1과 비교하여 평균 온도가 낮아진 것을 확인할 수 있다.
한편, 비교예 2 및 비교예 3을 살펴보면, 열전도 스트립과 열전도 시트를 중첩하는 경우, 그 열전도 효과가 개선되는 것이 아니라, 오히려 피크 온도와 평균 온도가 모두 높아지는 것을 확인할 수 있다. 이는 코일로부터 발생된 열이 열전도 스트립을 통해 히트 싱크로 전달되는 대신 열전도 시트에 유지되기 때문이다. 따라서, 열전도 시트 및 열전도 스트립이 중첩되는 경우, 열전도 시트가 열전도 스트립과 코일 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 열전도 시트가 히트 싱크와 연결되는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 범위도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 방열 유닛, 110: 열전도 시트, 120, 130: 열전도 스트립, 140: 방열층, 150: 접착층, 200: 코일, 300: 차폐 유닛, 400: 열전도성 몰드층, 500: 히트 싱크

Claims (15)

  1. 차폐 유닛;
    상기 차폐 유닛 상에 배치된 코일; 및
    상기 코일 상에 배치된 방열 유닛
    을 포함하고,
    상기 방열 유닛은 열전도 스트립을 포함하고,
    상기 열전도 스트립은 방사형으로 배치되며, 상기 코일로부터 유도되는 자기장 방향과 동일한 방향으로 연장되고,
    상기 열전도 스트립은 금속, 흑연, 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 열전도성 물질을 포함하는, 무선 충전 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    열전도성 몰드층을 더 포함하고,
    상기 코일은 상기 열전도성 몰드층에 매립되는, 무선 충전 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전도성 몰드층은 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함하는, 무선 충전 모듈.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 열전도성 몰드층은 열전도성 필러를 포함하고,
    상기 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소,　질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 무선 충전 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 열전도성 몰드층은, 상기 코일의 두께와 같거나 상기 코일의 두께보다 더 큰 두께를 가지는, 무선 충전 모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열전도 스트립과 상기 코일 사이에 배치되는 접착층을 더 포함하는, 무선 충전 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접착층은 열전도성 테이프인, 무선 충전 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열전도성 테이프는 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함하는, 무선 충전 모듈.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열전도성 테이프는 열전도성 필러를 포함하고,
    상기 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소,　질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 무선 충전 모듈.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 유닛은 열전도 시트를 추가로 포함하는, 무선 충전 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열전도 시트는 아크릴계 레진 또는 실리콘계 레진을 포함하는, 무선 충전 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 열전도 시트는 열전도성 필러를 포함하고,
    상기 열전도성 필러는 수산화 알루미늄, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 실리콘, 산화 마그네슘, 산화 아연 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 무선 충전 모듈.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 유닛은 열전도 시트 및 열전도 스트립을 포함하고,
    상기 열전도 시트가 상기 코일 및 상기 열전도 스트립 사이에 배치되는, 무선 충전 모듈.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 유닛은 히트 싱크와 연결되는, 무선 충전 모듈.
  15. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101559939B1 (ko) * 2015-07-07 2015-10-14 주식회사 아모그린텍 무선충전용 방열유닛
JP2017005115A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 日東電工株式会社 コイルモジュールおよびその製造方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100792309B1 (ko) * 2006-02-06 2008-01-07 엘에스전선 주식회사 열방출 수단을 구비한 무접점 충전 시스템 및 그 충전 유닛
KR102201600B1 (ko) * 2015-10-02 2021-01-12 주식회사 아모그린텍 무선충전용 방열시트
KR20170093029A (ko) * 2016-02-04 2017-08-14 주식회사 아모센스 무선전력 전송모듈용 차폐유닛 및 이를 구비한 무선전력 전송모듈

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017005115A (ja) * 2015-06-10 2017-01-05 日東電工株式会社 コイルモジュールおよびその製造方法
KR101559939B1 (ko) * 2015-07-07 2015-10-14 주식회사 아모그린텍 무선충전용 방열유닛

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