KR20150131923A - Nfc 통신이 가능한 전자장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집적화 및 소형화에 유리하면서 감도가 우수한 NFC 통신이 가능한 전자장치에 관한 것으로서, 상기 전자장치의 메인보드에 실장되며 NFC 안테나가 내장된 안테나칩; 및 상기 안테나칩과 전기적으로 연결될 수 있는 연장 안테나;를 포함하는 NFC 통신이 가능한 휴대용 전자장치를 제공한다.
Description
본 발명은 전자장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, NFC 통신이 가능한 전자장치에 관한 것이다.
근거리 무선 통신 또는 근거리 자기장 통신(NFC, Near Field Communication)은 13.56MHz 주파수를 사용하여 10cm 이내의 짧은 거리에서 낮은 전력으로 전자 기기들 간의 무선통신을 가능하게 하는 비접촉 근거리 무선 통신 규격으로, 2002년 네덜란드 NXP 반도체와 일본 소니에 의해 공동 개발되었다. NFC의 초당 전송 속도는 106 Kbps, 212 Kbps, 424 Kbps 또는 848 Kbps 등이 있으며, 근접성의 특성과 암호화 기술로 보안성이 뛰어나고, 디바이스들끼리 인식하는데 복잡한 페어링 절차가 필요없이 1/10초 이하로 인식할 수 있다는 장점이 있다. 특히, NFC는 RFID 기술을 활용한 스마트카드식 비접촉 무선 통신 기술로, 스마트카드에 비하여 양방향성을 갖고, 저장 메모리 공간이 상대적으로 크며, 적용 가능한 서비스의 폭이 넒은 특징이 있다. 이에 따라 최근 상용화되고 있는 스마트폰, 태블릿PC 등과 같은 전자 기기들에는 이 기술이 채택되어 출시되고 있는 상황이다.
한편, 스마트폰, 태블릿PC, 노트북 등의 전자장치 등에는 배터리가 사용되고 있다. 리튬이온 배터리는 휴대단말기 등에 가장 널리 사용되는 배터리이나, 과충전, 과전류 시에 발열하고, 발열이 지속되어 온도가 상승하게 되면 성능열화는 물론 폭발의 위험성까지 갖는다. 따라서, 통상의 배터리에는 과충전, 과방전 및 과전류를 감지하고 차단하는 보호회로 장치가 실장되어 있거나, 배터리 외부에서 과충전, 과방전, 발열을 감지하고 배터리의 동작을 차단하는 보호회로 구조체를 설치하여 사용한다.
최근에는 NFC 안테나를 상술한 전자장치의 배터리와 결합한 제품들이 출시되고 있으나, 이 경우 NFC 안테나를 배터리와 별도로 결합하는 공정이 추가적으로 필요하여 제조비용이 증가하며, 결합공정을 위하여 추가적인 패드가 필요하여 충전 외의 목적으로 배터리가 대형화되는 문제점을 수반한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, NFC 통신이 가능한 전자장치를 구현하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 NFC 통신이 가능한 전자장치가 제공될 수 있다. 상기 NFC 통신이 가능한 전자장치는 상기 전자장치의 메인보드에 실장되며 NFC 안테나가 내장된 안테나칩; 및 상기 안테나칩과 전기적으로 연결될 수 있는 연장 안테나;를 포함한다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 연장 안테나의 길이는 상기 연장 안테나에서 발생하는 인덕턴스의 값과 상기 안테나칩에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 13%이상이 되도록 설정될 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 연장 안테나는 상기 메인보드에 배치된 안테나용 도전성 라인 패턴을 포함할 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 연장 안테나는 상기 메인보드 가장자리의 적어도 일부를 두를 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치는 프론트 케이스와 리어 케이스를 구비하는 케이스부;를 더 포함할 수 있으며, 상기 연장 안테나는 상기 리어 케이스의 내벽에 배치될 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 연장 안테나는 도전성 실버 페이스트 또는 도전성 잉크로 형성된 안테나용 도전성 라인 패턴일 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 안테나칩은 상기 리어 케이스와 대면하는 상기 메인보드의 후면에 실장될 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치는 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩;을 더 포함할 수 있으며, 상기 배터리 보호회로 패키지는 안테나용 도전성 라인 패턴이 형성된 보호회로용 기판; 및 상기 보호회로용 기판 상에 실장되며, 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 소자;를 포함할 수 있다. 상기 안테나용 도전성 라인 패턴은 상기 연장 안테나의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 보호회로용 기판은 인쇄회로기판(PCB)을 포함할 수 있으며, 상기 안테나용 도전성 라인 패턴은 상기 인쇄회로기판에 형성된 패턴이며, 상기 안테나용 도전성 라인 패턴의 일단 및 타단은 상기 배터리 보호회로 패키지와 연결되는 상기 메인보드의 배선 중 일부를 통하여 상기 안테나칩과 각각 연결될 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 보호회로용 기판은, 복수의 리드들로 이루어진 리드프레임; 및 상기 리드프레임 상에 배치되며 상기 안테나용 도전성 라인 패턴이 형성된 인쇄회로기판;으로 이루어질 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 리드프레임은, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드; 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드; 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에서 상기 외부연결단자용 리드와 인접하여 배치되되 루프의 일부를 구성하는 형상을 가지는 더미 리드;를 포함할 수 있으며, 상기 안테나용 도전성 라인 패턴의 양단과 상기 더미 리드의 양단은 전기적 연결부재에 의하여 연결되어, 상기 안테나용 도전성 라인 패턴, 상기 전기적 연결부재 및 상기 더미 리드가 상기 연장 안테나의 적어도 일부를 구성할 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 인쇄회로기판은 상기 외부연결단자용 리드 상에 배치될 수 있다.
상기 NFC 통신이 가능한 전자장치에서, 상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 보호회로용 기판의 적어도 일부, 상기 배터리 보호회로 소자 및 상기 안테나용 도전성 라인 패턴 중 선택된 적어도 어느 하나를 밀봉하는 봉지재;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 집적화 및 소형화에 유리하면서 감도가 우수한 NFC 통신이 가능한 전자장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 근거리 무선 통신(NFC)을 위한 장치의 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치에서 안테나칩과 연장 안테나의 연결 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치에서 안테나칩이 실장되는 메인보드의 후면의 일부를 도해하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 구성에서 B 영역을 도해하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자장치에서 배터리 팩의 구성을 도해하는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 구성하는 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 구성하는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 도해하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치에서 안테나칩과 연장 안테나의 연결 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치에서 안테나칩이 실장되는 메인보드의 후면의 일부를 도해하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 구성에서 B 영역을 도해하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자장치에서 배터리 팩의 구성을 도해하는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 구성하는 배터리 보호회로 패키지의 사시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 구성하는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 도해하는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접합하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 패턴, 패드, 층 또는 부분을 다른 영역, 패턴, 패드, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하므로, 경우에 따라서는, 도면들에서 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 리드프레임은 금속 프레임에 리드 단자들이 패터닝 된 구성으로서, 절연코어 상에 금속 배선층이 형성된 인쇄회로기판과는 그 구조나 두께 등에서 구분될 수 있다.
도 1은 근거리 무선 통신(NFC)을 위한 장치의 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 근거리 무선 통신(NFC)의 예시적인 구성은 NFC 제어 집적회로부(142), 제 1 커패시터부(143), 유심칩(144), 제 2 커패시터부(145), 제 1 인덕터(146), 제 2 인덕터(147) 및 리더기(148)를 포함한다. 본 발명에서, 유심칩(144)은 사용자의 고유정보를 저장한 칩이나 카드의 예시적인 구성일 뿐, 기타 알려진 다양한 형식의 칩이나 카드로 대체되어 이해할 수 있다. 유심칩(144)과 리더기(148) 사이에서 제 1 인덕터(146)와 제 2 인덕터(147)가 제공되며, 유심칩(144)과 제 1 인덕터(146) 사이에 제 2 커패시터부(145)가 제공될 수 있다. NFC 제어 집적회로부(142)와 유심칩(144) 사이에 제 1 커패시터부(143)가 제공될 수 있다.
리더기(148) 및 제 2 인덕터(147)는 본 발명의 실시예들에 따른 전자장치의 외부에 위치하는 NFC 디바이스에 대응될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치는 NFC 제어 집적회로부(142), 제 1 커패시터부(143), 유심칩(144), 제 2 커패시터부(145) 및 제 1 인덕터(146)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전자장치에서 언급되는 안테나칩과 연장 안테나는 제 1 인덕터(146)에 대응될 수 있다. 제 1 커패시터부(143) 및 제 2 커패시터부(145) 중에서 선택된 적어도 일부의 커패시터는 주파수 매칭용 커패시터로 이해될 수 있다. 상기 안테나칩과 상기 연장 안테나가 상기 주파수 매칭용 커패시터와 연결되어 루프를 형성함으로써 발생하는 공진을 이용하여 13.56MHz의 NFC 통신용 주파수 영역을 생성하여 NFC 디바이스와 통신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치는, 예를 들어, 스마트폰, 태블릿PC, 노트북을 포함할 수 있으며, 이하에서는, 예시적으로 스마트폰에 대한 구성으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자장치에서 안테나칩과 연장 안테나의 연결 구성을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치(2000)는, 상기 전자장치의 메인보드(1100)에 실장되며 NFC 안테나가 내장된 안테나칩(140); 및 안테나칩(140)과 전기적으로 연결될 수 있는 연장 안테나(246);를 포함한다.
도 2 및 도 3의 A영역을 참조하면, 유심칩(144)이 장착될 수 있는 소켓(244)이 메인보드(1100) 상에 구성될 수 있다. 또한 NFC 매칭 소자(143, 145)가 메인보드(1100) 상에 구성될 수 있다. 연장 안테나(246)는 안테나칩(140)과 소켓(244)을 연결하는 구성을 가지되, 연장 안테나(246)에 의하여 한정되는 내부 영역의 면적을 최대화하기 위하여 메인보드(1100) 가장자리의 적어도 일부를 두르는 형태로 제공될 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 전자장치의 메인보드(main board)는 상기 전자장치의 핵심적인 동작을 가능하게 하는 전자소자들을 실장하는 기판을 의미하며, 메인세트(main set)로 명명될 수도 있다.
안테나칩(140)은 NFC 주파수 대역에서 공진할 수 있는 안테나로서 인덕터를 내장하는 칩 형태의 구조체를 포함한다. 안테나칩(140)에 내장된 인덕터를 구성하는 코일은 하기의 권선구조 및/또는 이들의 다양한 조합을 가질 수 있다.
첫 번째 예로서, 도 2의 (a)에 도시된 권선 구조는 제 1 권선방향을 가지는 코일을 포함한다. 예를 들어, 상기 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(146a); 및 보빈(146b);을 감싸도록 x축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 제 1 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함한다. 이 경우, NFC 리더기(148)와 연동되어 발생되는 유도 자기장의 방향은 y축 방향과 나란하다. 이러한 권선 구조를 가지는 경우, 배터리 팩(600)의 측면 중 광폭면이 NFC 리더기(148)와 서로 나란하게 위치할 때 근거리 자기장 통신이 구현될 수 있다.
두 번째 예로서, 도 2의 (b)에 도시된 권선 구조는 제 2 권선방향을 가지는 코일을 포함한다. 예를 들어, 상기 권선 구조는 니켈 페라이트 재질의 코어(146a); 및 보빈(146b);을 감싸도록 y축 방향 및 z축 방향과 나란한 방향으로 감는 제 2 권선방향을 가지는 코일(146c)을 포함한다. 이 경우, NFC 리더기(148)와 연동되어 발생되는 유도 자기장의 방향은 x축 방향과 나란하다. 이러한 권선 구조를 가지는 경우, 배터리 팩(600)의 측면 중 협폭면이 NFC 리더기(148)와 서로 나란하게 위치할 때 근거리 자기장 통신이 구현될 수 있다.
안테나칩(140)을 구성하는 권선(winding wire) 구조는, 예시적으로, 코어에 코일을 감는 권취(捲取) 구조로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상에 의한 안테나칩(140) 내의 인덕터 구조는 이러한 권취 구조에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도전성 물질을 패터닝함으로써 구현할 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 안테나칩(140)은 크기가 상대적으로 작기 때문에 안테나 감도가 상대적으로 낮을 수 있는바, 이러한 감도의 보상을 위하여 안테나칩(140)과 연결된 연장 안테나(246)는 안테나칩(140)과 별개로 제공되는 추가적인 안테나로 이해될 수 있다.
연장 안테나(246)는 인덕턴스를 발생시킬 수 있는 형상을 가지며, 예를 들어, 인덕턴스를 발생시킬 수 있는 루프의 적어도 일부 형상을 가질 수 있다. 인덕턴스(inductance)는 회로를 흐르는 전류의 변화에 의해 전자기유도로 생기는 역기전력의 비율을 나타내는 양으로서, 단위는 H(헨리)이다. 본 명세서에서, 상기 루프는 인덕턴스를 발생시킬 수 있는 임의의 형상을 가진다. 또한 상기 루프는 반드시 폐루프(closed loop)에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명자는 연장 안테나(246)가 단순한 도전 패턴에 머물지 않고 실질적으로 추가적인 보조 안테나의 역할을 하기 위해서는, 연장 안테나(246)에서 발생하는 인덕턴스 값이 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값의 소정의 비율 이상이 되어야 함을 확인하였다.
표 1은 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값이 0.56μH인 경우, 연장 안테나(246)에서 발생하는 인덕턴스 값의 크기에 따라 NFC 보조 안테나의 기능 여부를 실험한 결과를 나타낸 것이다.
| 실험예 | 연장 안테나 인덕턴스값(μH) | 연장 안테나 길이(mm) | 인덕턴스 비율 | NFC 보조 안테나 기능 여부 |
| 실험예1 | 0.04 | 34 | 6% | x |
| 실험예2 | 0.05 | 37 | 8% | x |
| 실험예3 | 0.07 | 43 | 11% | x |
| 실험예4 | 0.08 | 47 | 13% | o |
| 실험예5 | 0.09 | 50 | 14% | o |
실험예1을 참조하면, 루프를 형성하는 연장 안테나(246)의 길이가 34mm인 경우 연장 안테나(246)에서 발생하는 인덕턴스 값은 0.04μH이지만 연장 안테나(246)는 NFC 보조 안테나 기능을 수행하지 못하였다. 즉, 연장 안테나(246)에서 발생하는 인덕턴스 값이 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값의 6%에 불과한 경우에는 안테나용 도전성 라인 패턴으로 구성된 연장 안테나를 도입하였으나 NFC 인식거리의 개선이 나타나지 않았다.
이에 반하여, 실험예4를 참조하면, 루프를 형성하는 연장 안테나(246)의 길이가 47mm인 경우 연장 안테나(246)에서 발생하는 인덕턴스 값은 0.08μH이었으며 연장 안테나(246)는 NFC 보조 안테나 기능을 수행하였다. 즉, 연장 안테나(246)에서 발생하는 인덕턴스 값이 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스 값의 13%에 도달한 경우에는 안테나용 도전성 라인 패턴으로 구성된 연장 안테나에 의하여 NFC 인식거리의 개선이 나타났다.
실험예1 내지 실험예5를 종합하면, 연장 안테나(246)를 구성하는 안테나용 도전성 라인 패턴의 길이가 소정의 길이 이상을 확보함으로써, 연장 안테나(246)에서 발생하는 인덕턴스의 값과 안테나칩(140)에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 소정 비율(예를 들어, 13%) 이상인 경우, 안테나용 도전성 라인 패턴으로 구성된 연장 안테나에 의하여 NFC 인식거리의 개선이 나타남을 확인하였다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치(2000)에서 연장 안테나(246)는 메인보드(1100)에 배치된 안테나용 도전성 라인 패턴을 포함한다. 도 2에서 도시된 것처럼, 연장 안테나(246)는 메인보드(1100)의 상면(도 2에 도시된 면)에 배치되어 제공될 수 있다. 한편, 변형된 실시예에 의하면, 연장 안테나(246)는 메인보드(1100)의 상면과 반대면인 메인보드(1100)의 하면에 배치되어 제공될 수도 있다.
메인보드(1100)에는 상기 전자장치의 핵심적인 동작을 구현하기 위한 다양한 전자소자(242)들이 배치되며, 도시되지는 않았지만, 다양한 전자소자(242)들 간에 전기적 연결을 위한 배선패턴이 형성되어 있다. 연장 안테나(246)를 구성하는 상기 도전성 라인 패턴은 상술한 전자소자(242)들 간의 전기적 연결을 위한 배선패턴과는 별개로 메인보드(1100) 상에 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치에서 안테나칩이 실장되는 메인보드의 후면의 일부를 도해하는 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치(2000)는, 상기 전자장치의 메인보드(1100)에 실장되며 NFC 안테나가 내장된 안테나칩(140); 안테나칩(140)과 전기적으로 연결될 수 있는 연장 안테나(246); 프론트 케이스(1300)와 리어 케이스(1400)를 구비하는 케이스부;를 포함한다. 연장 안테나(246)는 리어 케이스(1400)의 내벽에 배치되어 제공된다. 연장 안테나(246)는 도전성 실버 페이스트 또는 도전성 잉크로 형성된 안테나용 도전성 라인 패턴을 포함할 수 있다.
프론트 케이스(1300)와 메인보드(1100) 사이에는 전자파 차폐 필름(미도시)이 개재될 수 있다. 이 경우, NFC 통신은 리어 케이스(1400)를 통하여 수행될 수 있다. 따라서 연장 안테나(246)가 메인보드의 상면(1100a)에 배치되는 경우 보다 연장 안테나(246)가 리어 케이스(1400)의 내벽에 배치되는 경우에서 NFC 인식 감도가 더 개선될 수 있다. 리더기(148)와 연장 안테나(246) 사이의 거리가 더 작아지기 때문이다.
연장 안테나(246)가 메인보드(1100) 상에 배치되지 않기 때문에 메인보드(1100)에 배치된 안테나칩(140)과 연장 안테나(246)가 연결되도록 메인보드의 후면(1100b)에 제 1 접촉단자(248a)가 제공될 수 있다. 제 1 접촉단자(248a)는 리어 케이스(1400)의 내벽 상에 형성된 제 2 접촉단자(248b)와 맞닿아 전기적으로 연결될 수 있다. 도 4에 예시적으로 도시된 것처럼, 제 2 접촉단자(248b)는 연장 안테나(246)와 연결될 수 있다. 한편, 안테나칩(140), NFC 매칭 소자(143, 145) 및 제 1 접촉단자(248a)는 메인보드(1100)에 형성된 소정의 배선 패턴(미도시)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.
나아가, 선택적으로, 안테나칩(140) 및/또는 NFC 매칭 소자(143, 145)가, 도 5에 도시된 것처럼, 리어 케이스(1400)와 대면하는 메인보드의 후면(1100b)에 실장될 수 있다. 마찬가지로, 안테나칩(140)이 메인보드의 후면(1100b)에 실장되므로 리더기(148)와 안테나칩(140) 간의 거리가 상대적으로 더 가까워져서 NFC 인식 감도가 개선될 수 있다. 안테나칩(140)의 권선구조에 대한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 내용과 중복되므로 생략한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 도해하는 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 구성에서 B 영역을 도해하는 도면이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자장치에서 배터리 팩의 구성을 도해하는 분해 사시도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치(2000)는, 상기 전자장치의 메인보드(1100)에 실장되며 NFC 안테나가 내장된 안테나칩(140); 안테나칩(140)과 전기적으로 연결될 수 있는 연장 안테나; 배터리 보호회로 패키지(300)를 구비하는 배터리 팩(600);을 포함한다. 특히, 상기 연장 안테나는 배터리 보호회로 패키지(300) 내에 배치된다.
아울러, 도 6 및 도 7의 B영역을 참조하면, 유심칩(144)이 장착될 수 있는 소켓(244)이 메인보드(1100) 상에 구성될 수 있다. 또한 NFC 매칭 소자(143, 145)가 메인보드(1100) 상에 구성될 수 있다. 안테나칩(140), 유심칩(144), NFC 매칭 소자(143, 145) 및 연장 안테나(246)는 메인보드(1100)에 형성된 소정의 배선패턴(미도시)을 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다.
NFC 통신이 가능한 전자장치(2000) 내에 실장된 배터리 팩(600)은 연결단자(249)를 통하여 메인보드(1100)과 전기적으로 연결된다. 배터리 팩(600)에 내장된 도전성 라인 패턴(245)은 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자(50-2, 50-3, 50-4, 50-5) 중 적어도 일부를 통하여 연결단자(249)에 전기적으로 연결된다. 메인보드(1100)에 형성된 연결단자(249)는 메인보드(1100)에 형성된 소정의 배선패턴(미도시)에 의하여 안테나칩(140), 유심칩(144), NFC 매칭 소자(143, 145)에 전기적으로 연결된다.
이하에서 상기 연장 안테나의 구성에 대하여 상술하기 위하여 배터리 팩(600), 배터리 보호회로 패키지(300)를 먼저 설명한다.
배터리 팩(600)을 구성하는 배터리 베어셀(400)은 전극 조립체와 캡 조립체를 포함하여 구성된다. 상기 전극 조립체는 양극 집전체에 양극 활물질을 도포해서 형성된 양극판, 음극 집전체에 음극 활물질을 도포해서 형성된 음극판 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재되어 두 극판의 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 세퍼레이터로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체에는 상기 양극판에 부착된 양극탭과 상기 음극판에 부착된 음극탭이 인출될 수 있다.
상기 캡 조립체는 음극단자(410), 캡 플레이트(430) 등을 포함한다. 캡 플레이트(430)는 양극단자의 역할을 할 수 있다. 음극단자(410)는 음극셀 또는 전극셀로 명명될 수도 있다. 따라서, 배터리 베어셀의 전극단자는 음극단자(410)와 캡 플레이트(430)를 포함할 수 있다.
홀더(480)는 수지로 형성된 바디부와 상기 바디부 내에 형성된 적어도 하나 이상의 관통홀을 포함한다. 홀더(480)는 배터리 보호회로 패키지(300)를 배터리 베어셀(400)의 상부면(430)에 얼라인하여 실장할 수 있는 가이드 역할을 하며, 나아가, 배터리 보호회로 패키지(300)가 배터리 베어셀(400)의 상부면(430) 상에 고정될 수 있도록 지지부 역할을 할 수 있다. 나아가, 홀더(480)는 케이스(500)와 결합되어 케이스(500)를 고정하는 역할을 할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 구성하는 배터리 보호회로 패키지의 사시도이고, 도 10 내지 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 NFC 통신이 가능한 전자장치를 구성하는 배터리 보호회로 패키지의 일부를 도해하는 사시도이다.
도 6 내지 도 9과 더불어, 도 10과 도 10의 C영역을 확대한 도 11을 함께 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300)는 복수의 리드들(50-1, 50-2, 50-3, 50-4, 50-5, 50-6, 50-7)로 이루어진 리드프레임(50); 및 리드프레임(50) 상에 배치되며 안테나용 도전성 라인 패턴(245)이 형성된 인쇄회로기판(60);으로 이루어진 보호회로용 기판을 포함한다. 도 10의 구조체에서 봉지재(250)를 형성함으로써 도 9에 도시된 배터리 보호회로 패키지(300)를 구현할 수 있다.
리드프레임(50)은, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드(50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50-2); 제 1 내부연결단자용 리드(50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50-2) 사이에 배치되며 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드(50-2, 50-3, 50-4, 50-5); 및 제 1 내부연결단자용 리드(50-1) 및 제 2 내부연결단자용 리드(50-2) 사이에서 외부연결단자용 리드(50-2, 50-3, 50-4, 50-5)와 인접하여 배치되되 루프의 일부를 구성하는 형상을 가지는 더미 리드(50-6);를 포함한다. 특히, 인쇄회로기판(60)은 더미 리드(50-6)와 오버랩되지 않도록 외부연결단자용 리드(50-2, 50-3, 50-4, 50-5) 상에 배치될 수 있다.
안테나용 도전성 라인 패턴(245)의 양단과 더미 리드(50-6)의 양단은 전기적 연결부재(244)에 의하여 연결되어, 안테나용 도전성 라인 패턴(245), 전기적 연결부재(244) 및 더미 리드(50-6)가 상기 연장 안테나의 적어도 일부를 구성할 수 있다. 도 10에 도시된 안테나용 도전성 라인 패턴(245), 전기적 연결부재(244) 및 더미 리드(50-6)는 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)들 간의 전기적 연결에 관여하지 않는 패턴으로서, 도 2 또는 도 4에 도시된 연장 안테나(246)에 해당하는 구성이다.
도 10 및 도 11에 도시된 연결패드(52-4, 52-5)는 기판(60)의 상면에 형성된 도전성 라인 패턴(245)와 연결된다. 나아가, 연결패드(52-4, 52-5)는 기판(60)의 후면까지 노출되어 리드프레임(50)과 접합됨으로써 연결패드(52-4, 52-5)는 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자(50-2, 50-3, 50-4, 50-5) 중의 적어도 일부와 전기적으로 연결될 수 있다.
나아가, 배터리 보호회로 패키지(300)는 인쇄회로기판(60) 상에 실장되는 배터리 보호회로 소자;를 포함한다. 상기 배터리 보호회로 소자는 프로텍션 IC(120), 전계효과 트랜지스터(FET, 110) 및 적어도 하나 이상의 수동소자(130)를 포함할 수 있다. 나아가, 배터리 보호회로 패키지(300)는 보호회로용 기판(50, 60)의 적어도 일부, 상기 배터리 보호회로 소자 및 상기 연장 안테나 중 선택된 적어도 어느 하나를 밀봉하는 봉지재(250)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 9과 더불어, 도 12를 함께 참조하면, 배터리 보호회로 패키지(300)는 안테나용 도전성 라인 패턴(245)이 형성된 인쇄회로기판(60);으로 이루어진 보호회로용 기판을 포함한다. 도 12의 구조체에서 양단에 리드를 배치하고 봉지재(250)를 형성함으로써 도 9에 도시된 배터리 보호회로 패키지(300)를 구현할 수 있다.
안테나용 도전성 라인 패턴(245)은 인쇄회로기판(60)에 형성된 패턴이며, 안테나용 도전성 라인 패턴(245)의 일단 및 타단은 배터리 보호회로 패키지(300)와 연결되는 메인보드(1100)의 배선 중 일부를 통하여 안테나칩(140)과 각각 연결된다. 도 12에 도시된 안테나용 도전성 라인 패턴(245)은 배터리 보호회로 소자(110, 120, 130)들 간의 전기적 연결에 관여하지 않는 패턴으로서, 도 2 또는 도 4에 도시된 연장 안테나(246)에 해당하는 구성이다.
도 12에 도시된 연결패드(52-4, 52-5)는 기판(60)의 상면에 형성된 도전성 라인 패턴(245)와 연결된다. 나아가, 연결패드(52-4, 52-5)는 기판(60)의 후면까지 노출되어 배터리 보호회로 패키지(300)의 외부연결단자(50-2, 50-3, 50-4, 50-5) 중 적어도 일부를 형성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
50 : 리드프레임
60 : 인쇄회로기판
140 : 안테나칩
246 : 연장 안테나
300 : 배터리 보호회로 패키지
600 : 배터리 팩
1100 : 메인보드
2000 : NFC 통신이 가능한 휴대용 전자장치
60 : 인쇄회로기판
140 : 안테나칩
246 : 연장 안테나
300 : 배터리 보호회로 패키지
600 : 배터리 팩
1100 : 메인보드
2000 : NFC 통신이 가능한 휴대용 전자장치
Claims (12)
- NFC 통신이 가능한 전자장치로서,
상기 전자장치의 메인보드에 실장되며 NFC 안테나가 내장된 안테나칩; 및
상기 안테나칩과 전기적으로 연결될 수 있는 연장 안테나;
를 포함하는, NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 연장 안테나의 길이는 상기 연장 안테나에서 발생하는 인덕턴스의 값과 상기 안테나칩에서 발생하는 인덕턴스의 값의 비율이 13%이상이 되도록 설정된, NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 연장 안테나는 상기 메인보드에 배치된 안테나용 도전성 라인 패턴을 포함하는, NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 연장 안테나는 상기 메인보드 가장자리의 적어도 일부를 두르는, NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자장치는 프론트 케이스와 리어 케이스를 구비하는 케이스부;를 더 포함하고,
상기 연장 안테나는 상기 리어 케이스의 내벽에 배치되는,
NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 연장 안테나는 도전성 실버 페이스트 또는 도전성 잉크로 형성된 안테나용 도전성 라인 패턴인, NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 안테나칩은 상기 리어 케이스와 대면하는 상기 메인보드의 후면에 실장되는, NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전자장치는 배터리 보호회로 패키지를 구비하는 배터리 팩;을 더 포함하며,
상기 배터리 보호회로 패키지는 안테나용 도전성 라인 패턴이 형성된 보호회로용 기판; 및 상기 보호회로용 기판 상에 실장되며, 프로텍션 IC, 전계효과 트랜지스터(FET) 및 적어도 하나 이상의 수동소자를 포함하는, 배터리 보호회로 소자;를 포함하고,
상기 안테나용 도전성 라인 패턴은 상기 연장 안테나의 적어도 일부를 구성하는,
NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 보호회로용 기판은 인쇄회로기판(PCB)을 포함하고,
상기 안테나용 도전성 라인 패턴은 상기 인쇄회로기판에 형성된 패턴이며, 상기 안테나용 도전성 라인 패턴의 일단 및 타단은 상기 배터리 보호회로 패키지와 연결되는 상기 메인보드의 배선 중 일부를 통하여 상기 안테나칩과 각각 연결되는,
NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 보호회로용 기판은, 복수의 리드들로 이루어진 리드프레임; 및 상기 리드프레임 상에 배치되며 상기 안테나용 도전성 라인 패턴이 형성된 인쇄회로기판;으로 이루어지고,
상기 리드프레임은, 양쪽가장자리부분에 각각 배치되며 배터리 베어셀의 전극단자와 전기적으로 연결되는 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드; 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에 배치되며 복수의 외부연결단자들을 구성하는 외부연결단자용 리드; 및 상기 제 1 내부연결단자용 리드 및 제 2 내부연결단자용 리드 사이에서 상기 외부연결단자용 리드와 인접하여 배치되되 루프의 일부를 구성하는 형상을 가지는 더미 리드;를 포함하며,
상기 안테나용 도전성 라인 패턴의 양단과 상기 더미 리드의 양단은 전기적 연결부재에 의하여 연결되어, 상기 안테나용 도전성 라인 패턴, 상기 전기적 연결부재 및 상기 더미 리드가 상기 연장 안테나의 적어도 일부를 구성하는,
NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 상기 외부연결단자용 리드 상에 배치된, NFC 통신이 가능한 전자장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 배터리 보호회로 패키지는 상기 보호회로용 기판의 적어도 일부, 상기 배터리 보호회로 소자 및 상기 안테나용 도전성 라인 패턴 중 선택된 적어도 어느 하나를 밀봉하는 봉지재;를 더 포함하는, NFC 통신이 가능한 전자장치.
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