KR200330254Y1 - 알에프아이디 안테나 내장형 배터리팩 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이동통신 단말기의 통신감도나 성능을 저하시키지 않고 소형화, 슬림화를 달성할 수 있는 RFID 내장형 배터리팩에 관한 것으로, 단말기 본체에 공급할 전력을 충전 및 방전하기 위한 배터리셀을 포함한 배터리팩에 있어서, 상기 배터리셀의 상부에 배치된 합성수지 재질의 베이스필름과, 상기 베이스필름 상부에 도포된 접착층과, 상기 접착층 상부에 자성파우더 및 5~7%의 액상 바인더를 혼합 코팅된 250~300㎛의 두께를 갖는 자성층과, 상기 자성층 상부에 루프형 또는 마이크로 스트립라인 중 하나로 선택형성된 무선주파수식별 안테나를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

알에프아이디 안테나 내장형 배터리팩{battery pack with a built-in RFID antenna}

본 고안은 무선주파수 식별(Radio Frequency Identification, RFID) 안테나를 내장한 배터리팩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 배터리셀과 RFID 안테나 사이에 자성체 및 베이스필름을 설치하여 RFID 안테나의 수신감도를 높이고 소형화, 슬림화를 달성한 배터리팩에 관한 것이다.

최근 정보화의 급속한 발달로 각종 상품이나 서비스에 대한 요금지불수단도현금으로부터 신용카드, 전자화폐 등으로 급속하게 옮겨져 가고 있다. 이러한 추세에 따라 보다 간편하고 손쉽게 상품이나 서비스에 대한 비용결재를 하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 특히, 사용자 정보를 저장하고 금액충전이 가능한 비접촉식 전자칩을 무선통신 단말기에 내장하고, 그 전자칩에 저주파 유도기전력을 형성시키기 위해 무선통신 단말기의 배터리에 루프 안테나를 내장하여 사용 및 금액충전을 편리하게 할 수 있는 비접촉식 전자칩이 내장된 무선통신 단말기가 개발되었다.

도 1은 배터리셀 주변에 루프형 안테나를 배치한 종래의 RFID 안테나 내장형 배터리팩을 도시한 평면도이다. 도 1에서 10은 이동통신 단말기 본체에 착탈가능하도록 구성되는 배터리팩을 나타낸다. 배터리팩(10)은 단말기 본체(도시생략)에 공급할 전력을 충전 및 방전하기 위한 배터리셀(12)과, 배터리셀(12)의 바깥 둘레에 나선형으로 수회 권선되어 이동통신 단말기를 카드 판독기에 근접시킴에 따라 카드 판독기와 통신가능하도록 유도기전력을 형성하는 루프 안테나(14)를 구비한다. 한편, 배터리팩(10)에는 배터리셀(12)로부터 전력을 단말기 본체로 공급하기 위한 전원단자(18)와 루프 안테나(14)를 단말기 본체의 전자칩(도시생략)에 연결하기 위한 안테나 연결단자(16)가 구비된다.

이러한 구성을 갖는 배터리팩(10)을 단말기 본체에 결합한 후, 사용자가 판독기(도시생략)에 접근시키면 배터리팩(10)에 내장된 루프 안테나(14)의 유도기전력에 의해 단말기 본체의 전자칩이 기동하게 되어 상품이나 서비스에 대한 전자결재가 이루어지게 된다. 여기에서 전자결재가 이루어지는 구체적인 과정은 본 고안의 본질적인 부분이 아니기 때문에 설명의 간략화를 위해 본 명세서에서는 그에 대하여는 상세히 설명하지 않는다.

그러나 상기와 같은 배터리팩의 구성에서는 배터리셀(12)의 외주변을 따라 RFID 안테나를 나선형으로 수회 권선하여 형성함으로써 배터리팩의 크기가 커지는 문제점이 있었다. 즉 배터리셀 외주변에 RFID 안테나를 수회 권선함으로써 그 RFID 안테나가 차지하는 면적만큼 배터리팩의 면적이 증가하게 되고, 이는 전체 단말기의 외형적 크기를 증가시켜 휴대용으로 사용하는 이동통신 단말기의 본래 목적을 위해서는 매우 불리한 점이 있었다.

한편, 이와 같이 배터리팩의 외형이 커지는 문제점을 해소하기 위해, 배터리셀과 RFID 안테나를 상하로 적층하여 배터리팩을 형성하는 방법을 생각해 볼 수 있으나 이 경우에도 두께가 매우 두꺼워지는 문제점이 존재한다.

즉, 적층형으로 구성할 경우에는, 배터리셀의 외부 케이스가 보통 도체로 형성되어 있으므로 RF 카드 판독기(RF card reader)에서 출력되는 전파가 도체케이스에 흡수되어버려 RFID 안테나에 기전력 및 통신신호가 유도될 수 없게 된다. 따라서 이러한 방해요소를 제거하기 위해서는 RFID 안테나와 배터리셀 사이의 간격을 되도록 크게 형성할 수 밖에 없다.

그러나 배터리셀과 RFID 안테나 사이의 간격을 크게 하면 통신감도나 성능은 개선되지만 이동통신 단말기의 소형화, 슬림화라는 추세에는 역행하게 된다.

따라서 본 고안의 목적은 RFID 안테나 내장형 배터리팩 내에 베이스필름과자성층을 부가하여 소형화, 슬림화에 문제를 발생시키지 않으면서도 통신감도나 성능을 저하시키지 않는 RFID 안테나 내장형 배터리팩을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 배터리셀 둘레에 루프형 안테나를 배치한 종래의 RFID 내장형 배터리팩을 도시한 평면도.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 RFID 내장형 배터리팩의 단면도.

-도면의 부호에 대한 설명-

100 : 배터리팩 110 : 배터리셀

121 : 베이스필름 122 : 접착층

123 : 자성층 130 : RFID 안테나

상기 목적 달성을 위한 본 고안의 RFID 안테나 내장형 배터리팩은, 단말기 본체에 공급할 전력을 충전 및 방전하기 위한 배터리셀을 포함한 배터리팩에 있어서, 상기 배터리셀의 상부에 배치된 합성수지 재질의 베이스필름과, 상기 베이스필름 상부에 도포된 접착층과, 상기 접착층 상부에 자성파우더 및 5~7%의 액상 바인더를 혼합 코팅된 250~300㎛의 두께를 갖는 자성층과, 상기 자성층 상부에 루프형 또는 마이크로 스트립라인 중 하나로 선택형성된 무선주파수식별 안테나를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 구성된 RFID 내장형 배터리팩을 도시한 단면도이다.

도 2에서, '100'은 단말장치 본체에 착탈가능하게 구성되는 배터리팩을 나타낸다.

본 고안의 실시예에 따른 배터리팩(100)은 단말기 본체에 공급할 전력을 충전 및 방전하며 전원단자를 구비한 배터리셀(110)과, 상기 배터리셀(110)의 상부에 배치된 합성수지 재질의 베이스필름(121)과, 상기 베이스필픔(121)에 도포된 접착층(122)과, 상기 접착층(122) 상부에 코팅된 자성층(123)과, 상기 자성층(123) 상부에 배치되어 RF 판독기(도시생략)로부터의 전원에 의해 유도기전력을 유도받아 판독기와 무선통신을 할 수 있는 RFID 안테나(130)로 구성된다.

여기서, 배터리팩(100)에 형성되는 RFID 안테나(130)는 루프형 안테나 또는 마이크로 스트립 라인 안테나(micro strip line antenna)인 것이 바람직하다.

또한, 베이스필름(121)은 폴리에스테르를 이용하여 10~50㎛의 두께로 형성되고, 그 일측면(상면)에는 코로나 방전 처리를 통해 이물질을 제거한다.

상기 자성층(123)은 자성 파우더를 액상 바인더(Binder)로 혼합한 후 필름에 코팅하여 라미네팅기(도면에 미도시)에서 생산한다.

자성 파우더의 주성분은 퍼멀로이(Permalloy), 소프트 페라이트(Soft Ferrite) 또는 상기 퍼말로이와 소프트 페라이트를 혼합하여 사용한다.

여기서 퍼멀로이 파우더는 보자력 0.1 이하나 초 투자율 3,000μ이상이나 최대 투자율 6,000μ 이하를 갖는 원재료를 열처리한 다음 분쇄하여 3~500㎛의 입자 크기를 갖도록 제조한 것이다.

퍼멀로이 파우더는 니켈을 주성분으로 하며 40~90%로 구성하며, 퍼멀로이 대신에 연자성 재료인 규소강판, 망간(Mn), 및 아연(Zn)을 사용할 수도 있다.

상기 바인더는 폴리 올레핀(Poly Olefin)계의 복합수지로서, 아크릴산 에스테프수지, 에폭시수지, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 에릴렌초산비닐 공중합체 및 러버계 수지중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성된다.

또한, 바인더는 기타 열경화성 또는 열가소성 수지 계열의 바인더는 모두 사용할 수 있다.

한편, 바인더의 양을 최소화(5~7%)하여 박육화를 실현하도록 한다.

또한, 바인더에는 산화방지제, 난연제 및 점착 부여제를 첨가하여 다양한 효과를 부가할 수 있다.

이와 같이 형성된 자성층(123)의 두께는 250~280㎛의 박막으로도 충분한 효과를 낼 수 있다.

또한, 접착 형성된 베이스필름(121), 접착층(122) 및 자성층(123)의 인장강도가 7㎏/10㎜로 취급시 파손의 위험이 없어 작업성 및 안전성이 매우 향상시킬 수 있다.

이와 같이 형성된 각 층은 가소제가 첨가되지 않아 부착 후 장시간 사용해도 각 층이 분리되지 않게 된다.

또한, 각 층을 접착하기 위한 별도의 합지공정이 불필요하게 된다.

상술한 본 고안의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위한 것이며, 후술하는 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 그 구성요소와, 그 조합 및 배열에 대하여 변경이 행해진 것은 모두 첨부된 실용신안등록청구범위에 표현된 내용에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따르는 RFID 내장형 배터리팩의 구성에 의하면 배터리셀(110)과 RFID 안테나(130) 사이에 자성층이 형성되므로 판독기(RFID card reader)에서 출력되는 전파가 자성층에 의해 차단되어 배터리셀(110)에 흡수되지 않게 된다. 따라서 RFID 안테나(130)에는 기전력 및 통신신호가 유도되게 되어 통신감도나 성능에 대한 저하가 발생하지 않게 된다. 결국 종래의 배터리팩에 비해 소형화, 슬림화의 목적을 달성하면서 성능상의 저하가 없는 우수한 배터리팩을 얻을 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 단말기 본체에 공급할 전력을 충전 및 방전하기 위한 배터리셀을 포함한 배터리팩에 있어서,

   상기 배터리셀의 상부에 배치된 합성수지 재질의 베이스필름;

   상기 베이스필름 상부에 도포된 접착층;

   상기 접착층 상부에 자성파우더 및 5~7%의 액상 바인더를 혼합 코팅된 250~300㎛의 두께를 갖는 자성층; 및

   상기 자성층 상부에 루프형 또는 마이크로 스트립라인 중 하나로 선택형성된 무선주파수식별 안테나를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 RFID 내장형 배터리팩.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 바인더는 아크릴산 에스테프수지, 에폭시수지, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 에릴렌초산비닐 공중합체 및 러버계 수지중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성된 것을 특징으로 하는 RFID 내장형 배터리팩.