KR20160118911A

KR20160118911A - 무선 충전용 방열유닛 및 이를 포함하는 무선전력 충전모듈

Info

Publication number: KR20160118911A
Application number: KR1020150156001A
Authority: KR
Inventors: 신휘철; 김종은; 서재형
Original assignee: 주식회사 아모그린텍
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2016-10-12
Also published as: WO2016159551A1; US10334752B2; US20180132376A1; CN107371387A; KR101629653B1; CN107371387B

Abstract

무선충전용 방열유닛 및 이를 포함하는 무선전력 충전모듈이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선 충전용 방열유닛은 무선 충전시 발생되는 열을 외부로 방출하도록 일정면적을 갖는 판상의 기재층으로 이루어지고, 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 포함한다. 여기서, 상기 적어도 하나의 슬롯은 고발열 부품에 대응하는 영역에 형성되지 않고 그 주변 또는 반대측에만 형성된다. 본 발명에 의하면, 적어도 하나의 슬롯을 형성함으로써, 무선충전 방식에서 요구하는 특성, 즉 충전 효율 및 방열효과를 모두 만족할 수 있다.

Description

무선 충전용 방열유닛 및 이를 포함하는 무선전력 충전모듈{Heat radiation unit for a wireless charging and wireless charging module having the same}

본 발명은 방열유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선충전시 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 무선 충전용 방열유닛 및 이를 포함하는 무선전력 충전모듈에 관한 것이다.

최근 휴대폰, 태블릿 PC 등을 비롯한 휴대 단말기에 RFID(Radio Frequency Identification: 무선식별), 근거리 무선통신(NFC), 무선충전(WPT), 대화형 펜 태블릿 등 다양한 기능이 추가되고 있다.

NFC는 전자태그인 RFID의 하나로 13.56Mz 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈로 10cm의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송하는 기술을 말한다. NFC는 모바일 결제뿐만 아니라 파일 전송방식으로 슈퍼마켓이나 일반 상점에서 물품 정보나 방문객을 위한 여행 정보 전송, 교통, 출입통제 잠금장치 등에 광범위하게 활용된다.

또한, 최근 구글이 발표한 스마트폰에 구비된 ‘안드로이드 빔’에는 근거리 무선통신(NFC) 기반의 근거리 정보 송수신 기능으로서, 모바일 결제뿐만 아니라 사진·명함·파일·지도·웹사이트 등을 한 전화기에서 다른 전화기로 전달하는 기능을 제공하고 있다.

한편, 휴대 단말기에는 내장된 배터리를 무선으로 충전하기 위한 무선 충전 기능이 구비되고 있는데, 이러한 무선 충전은 휴대 단말기에 내장되는 무선전력 수신모듈과, 상기 무선전력 수신모듈에 전력을 공급하는 무선전력 송신모듈에 의해 이루어진다.

또한, 무선 충전은 자기유도 방식과 자기공진 방식으로 분류되기도 하며, 무선전력 송신모듈에 대한 무선전력 수신모듈의 접근을 감지하는 방식에 따라 PMA 방식과 Qi 방식으로 분류되기도 한다.

이때, 상기 무선전력 송신모듈 및 무선전력 수신모듈 중 적어도 일측에는 무선 충전시 발생되는 열을 외부로 방출하여 충전 효율을 높이기 위해 방열부재가 구비된다.

예를 들어, 상기 방열부재로 열전도율이 좋은 흑연(예컨대 그라파이트)이 통상적으로 사용되고 있는데, 이러한 흑연은 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 상기 흑연은 재료 자체의 열전도율이 좋아 방열효과는 우수하나, 흑연은 낮은 저항 등에 의해 와전류가 심하게 발생하므로 충전 효율이 떨어진다. 따라서, 우수한 방열효과와 함께 충전효율을 향상시킬 수 있는 방안이 요구되고 있다.

KR

2015-0026670

A

본 발명자들은 예의 연구 및 실험을 반복한 결과, 방열유닛의 기재층의 표면에 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 형성하는 경우, 특히, 기재층의 표면에 무선 충전용 안테나 패턴과 직교하는 방향으로 슬롯을 형성하는 경우, 기재층의 표면에서 발생하는 와전류를 효과적으로 억제하여 충전 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 반복적인 연구 및 실험을 통하여 지득하였다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 기재층의 열전도율은 유지하면서도 와전류 손실을 줄일 수 있는 무선 충전용 방열유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 와전류의 억제로 인해 발열을 감소시켜, 방열효과를 향상시킬 수 있는 무선 충전용 방열유닛을 제공하는데 다른 목적이 있다.

더욱이, 본 발명은 무선충전 방식에서 요구하는 방열효과 및 충전 효율을 높일 수 있는 무선전력 충전모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 무선 충전시 발생되는 열을 외부로 방출하도록 일정면적을 갖는 판상의 기재층으로 이루어지고, 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 포함하며, 상기 적어도 하나의 슬롯은 고발열 부품에 대응하는 영역에 형성되지 않고 그 주변 또는 반대측에만 형성되는 무선 충전용 방열유닛을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 슬롯은 무선 충전용 안테나의 패턴에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

또한, 상기 슬롯은 상기 무선 충전용 안테나의 패턴과 직교하는 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 슬롯은 상기 기재층을 관통하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 슬롯은 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 기재층은 중앙에 관통구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 슬롯은 상기 관통구로부터 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 슬롯은 상기 관통구로 연장 형성될 수 있다.

또한, 상기 기재층은 Cu, Al, 및 그라파이트 중 어느 하나 또는 그의 조합으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 무선 충전용 방열유닛은 상기 기재층의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에 형성된 열전도 접착제를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 무선 충전용 방열유닛은 상기 기재층의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에 형성된 산화막을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 적어도 하나의 안테나유닛; 상기 안테나유닛의 일면에 배치되어 자기장을 유기하는 차폐유닛; 및 상기 차폐유닛의 일면에 배치되어 열을 방출하며 일정면적을 갖는 판상의 기재층으로 이루어진 방열유닛;을 포함하고, 상기 기재층은 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 포함하는 무선전력 충전모듈을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 안테나유닛은 무선 충전용 안테나 및 NFC용 안테나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 안테나유닛은 MST용 안테나를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 차폐유닛은 무선 충전용 안테나의 특성을 향상시키는 제1시트층과, NFC용 안테나의 특성을 향상시키는 제2시트층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1시트층은 상기 제2시트층보다 상대적으로 높은 투자율을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1시트층은 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트이고, 상기 제2시트층은 페라이트 시트일 수 있다.

또한, 상기 제1시트층은 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 복수층으로 적층될 수 있다.

또한, 상기 페라이트 시트는 MnZn 페라이트 또는 NiZn 페라이트로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1시트층 및 제2시트층 중 적어도 하나는 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 미세 조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 미세 조각은 1㎛ ~ 3mm의 크기일 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 미세 조각은 비정형으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 무선전력 충전모듈의 차폐유닛에 설치되어 열원에서 발생된 열을 방열하는 방열유닛으로서, 일정 이상의 열전도도를 갖는 금속 박막 시트를 포함하고, 상기 금속 박막 시트는 일면 또는 양면에 표면의 고저항 특성 및 방사율 개선을 위하여 형성된 산화막층을 포함하며, 상기 금속 박막 시트는 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 포함하고, 상기 적어도 하나의 슬롯은 고발열 부품에 대응하는 영역에 형성되지 않고 그 주변 또는 반대측에만 형성되는 무선충전용 방열유닛을 제공한다.

여기서, 상기 금속 박막 시트는 동박일 수 있다.

본 발명에 의하면, 무선 충전용 방열유닛을 이루는 기재층에 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 형성함으로써, 와전류 손실을 억제하여 와전류 손실에 의한 발열을 감소시켜 방열효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 기재층에 형성되는 적어도 하나의 슬롯에 의해 와전류 손실을 감소시킴으로써, 무선충전 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 충전모듈을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전용 방열유닛의 제1예의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전용 방열유닛의 제2예의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전용 방열유닛의 제3예의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전용 방열유닛의 제4예의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전용 방열유닛의 일례의 단면도,
도 7은 도 1의 단면도,
도 8은 도 7에서 차폐유닛의 다른 예를 나타낸 단면도, 그리고
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전용 방열유닛에서 산화막을 나타낸 확대사진으로, a)는 약품처리한 경우의 사진이고, 및 b)는 열처리한 경우의 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 충전모듈(10)은 안테나유닛(11), 차폐유닛(12) 및 방열유닛(100)을 포함한다.

상기 안테나유닛(11)은 휴대폰, PDA, PMP, 태블릿, 멀티미디어 기기 등과 같은 휴대용 전자기기와 무선 고주파 신호를 송출하거나 수신하기 위한 것이다.

이러한 안테나유닛(11)은 상기 차폐유닛(12)의 일면에 하나로 구비될 수도 있고, 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 차폐유닛(12)의 일면에 접착층을 매개로 고정된다.

여기서, 상기 접착층은 접착 성질을 갖는 본드, PVC, 고무 또는 양면 테이프 등일 수 있으며, 전도성을 갖는 성분이 포함될 수도 있다.

한편, 상기 안테나유닛(11)은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 권선되는 원형, 타원형, 나선형 또는 사각 형상과 같은 다각 형상의 평판형 코일로 구성될 수도 있고 동박 등과 같은 금속박을 에칭하여 구성될 수도 있다.

더불어, 상기 안테나유닛(11)은 회로기판(112)에 인쇄 패턴으로 형성되고 상기 회로기판(112)의 일면이 상기 차폐유닛(12)의 일면에 부착될 수도 있다.

여기서, 상기 회로기판(112)은 그 상면에 적어도 하나의 안테나 패턴과 회로부가 형성되는 기재가 되는 요소로서, 내열성 및 내압성을 가지며, 가요성(flexible)을 갖는 소재이다. 이러한 소재의 물성을 고려할 때, 상기 회로기판(112)으로서 열경화성 고분자 필름인 폴리이미드(PI)나 PET 등과 같은 필름이 채용될 수 있다.

그리고, 상기 안테나유닛(11)은 양 단부에는 상기 회로기판(112)과 전기적인 연결을 위한 연결 단자가 인출된다.

이와 같은 상기 안테나유닛(11)은 송출되거나 수신되는 무선 전력 신호를 통해 전자기유도 현상에 기초한 유도 결합 방식을 이용하여 전력을 전달할 수 있도록 구비되어 수신안테나의 역할을 수행할 수도 있고 전송안테나의 역할을 수행할 수도 있다.

이와 같은 자기유도 방식 충전기술은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이때, 상기 안테나유닛(11)은 소정의 주파수 대역에서 무선신호를 송신하거나 수신하는 적어도 하나의 안테나를 포함하며, 서로 다른 역할을 수행하는 복수 개로 구비될 수도 있다.

일례로, 상기 안테나유닛(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 충전, 근거리 통신 등 서로 다른 주파수 대역에서 각각의 역할을 수행하는 WPT(Wireless Power Transfer)용 안테나(114c) 및 NFC(Near Field Communication)용 안테나(114a)가 포함될 수 있다.

여기서, 상기 NFC용 안테나(114a)는 WPT용 안테나(114c) 보다 주파수 대역이 높기 때문에 회로기판(112)의 외곽을 따라 미세한 선폭의 직사각형 형태로 도전성 패턴으로 형성되고, WPT용 안테나(114c)는 전력 전송이 요구되며 NFC용 안테나(114a)보다 낮은 주파수 대역을 사용하므로 NFC용 안테나(114a)의 내측에 NFC용 안테나(114a)의 선폭보다 넓은 선폭으로 형성될 수 있다.

더불어, 상기 안테나유닛(11)은 MST(Magnetic Secure Transmission)용 안테나(114b)가 추가로 포함될 수 있다.

상기 차폐유닛(12)은 일정 면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 상기 안테나유닛(11)에서 발생되는 자기장을 차폐하여 외부 누출을 방지함과 아울러 소정의 방향으로 집속시켜 해당 안테나의 특성을 향상시키는 역할을 수행한다.

이를 위해, 차폐유닛(12)은 박판의 자성 시트가 단층으로 이루어질 수도 있고, 복수 개의 자성 시트가 적층되는 형태로 구비될 수도 있다.

즉, 상기 차폐유닛(12)은 도 7에 도시된 바와 같이 서로 다른 투자율을 갖는 제1시트층(121) 및 제2시트층(122)으로 구비될 수 있고, 상기 제1시트층(121)은 상기 제2시트층(122)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 차폐유닛(12)은 상기 제1시트층(121) 및 상기 제2시트층(122) 중 어느 하나의 단층으로 이루어질 수도 있다.

여기서, 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제1시트층(121)은 WPT용 안테나(114c)의 특성을 향상시키기 위한 것이며, 상대적으로 낮은 투자율을 갖는 제2시트층(122)은 NFC용 안테나(114a)의 특성을 향상시키기 위한 것이다.

이때, 상기 제1시트층(121)은 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 사용될 수 있고, 상기 제2시트층(122)은 페라이트 시트가 사용될 수 있다.

여기서, 상기 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금이 사용될 수 있으며, 재료 비용을 고려할 때 Fe계 자성 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 더불어, 상기 비정질 합금 및 나노 결정립 합금은 3원소 합금 또는 5원소 합금을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 3원소 합금은 Fe, Si 및 B를 포함하며, 상기 5원소 합금은 Fe, Si, B, Cu 및 Nb를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 페라이트 시트는 소결 페라이트 시트로 이루어질 수 있으며, MnZn 페라이트 또는 NiZn 페라이트로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 상기 페라이트 시트가 NiZn 소결 페라이트로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 제1시트층(121)은 도 8에 도시된 바와 같이 2층 이상의 복수 개의 리본시트 층으로 구성될 수도 있음을 밝혀둔다.

더불어, 상기 제1시트층(121) 및 제2시트층(122)을 위에 언급한 종류로 한정하는 것은 아니며 자성의 성질을 갖는 물질이면 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.

이때, 상기 제1시트층(121) 및 제2시트층(122) 중 적어도 어느 하나는 와전류의 발생을 억제할 수 있도록 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성될 수 있으며, 복수 개의 미세 조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연되도록 구비될 수 있다.

이때, 상기 복수 개의 미세 조각은 1㎛ ~ 3mm의 크기로 구비될 수 있으며, 각각의 조각들은 비정형으로 랜덤하게 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 차폐유닛(12')이 상기 제1시트층(121)만으로 이루어지고, 상기제1시트층(121)이 복수 개의 시트층으로 적층되고 각각의 시트층이 미세조각으로 분리 형성되는 경우 각각의 시트층 사이에는 비전도성 재질로 이루어진 접착층(121d)이 배치되어 서로 적층되는 한 쌍의 시트층 사이에 스며들 수 있도록 할 수도 있다. 이로 인해, 상기 한 쌍의 시트층 사이에 배치되는 접착층(121d)은 각각의 시트층을 구성하는 복수 개의 미세 조각을 절연하는 역할을 수행할 수도 있다.

여기서, 상기 접착층은 접착제로 구비될 수도 있으며 필름 형태의 기재의 일면 또는 양면에 접착제가 도포된 형태로 구비될 수도 있다.

상기 방열유닛(100)은 상기 차폐유닛(12)의 일면에 배치되어 무선 충전시 상기 안테나유닛(11)으로부터 발생되는 열을 상기 차폐유닛(12)을 통해 전달받아 외부로 방출함으로써 무선전력 충전모듈(10)의 충전효율을 높일 수 있도록 한다.

이러한 방열유닛(100)은 상기 차폐유닛(12)과 대략 동일한 면적을 갖도록 구비되어 상기 차폐유닛(12)의 일면에 전체적으로 구비될 수도 있다. 더불어, 상기 방열유닛(100)은 상기 차폐유닛(12)보다 상대적으로 작은 면적을 갖도록 구비되어 상기 차폐유닛(12)의 일면에 부분적으로 구비될 수도 있고, 복수 개로 구비되어 소정의 간격을 두고 상기 차폐유닛(12)의 일면에 배치될 수도 있음을 밝혀둔다.

이때, 상기 방열유닛(100)은 열원과의 접촉면적을 넓혀 상기 열원에서 발생된 열을 빠르게 전달받을 수 있도록 일정면적을 갖는 판상의 기재층으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 기재층은 열전도성이 우수한 재질로 이루어진다. 일례로, 상기 기재층은 Cu, Al, 그라파이트 중 어느 하나 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 기재층은 위에 열거한 것에 한정하지 않고 열전도도가 200W/m·K이상인 금속재질로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 방열유닛(100)은 기재층 상에서 와전류의 발생을 억제하여 무선 충전 효율을 향상시키면서도 방열효과를 향상시킬 수 있도록 한다.

이를 위해, 상기 방열유닛(100)은 기재층에 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 슬롯(102)은 무선 충전용 안테나 패턴에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 슬롯(102)에 의해 무선충전시 와전류의 발생을 억제하여 충전효율을 높일 수 있다.

일례로, 상기 슬롯(102)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 기재층에서 무선 충전용 안테나 패턴(200)과 직교하는 방향으로 적어도 하나의 슬롯(102)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 슬롯(102)은 상기 기재층을 관통하여 형성될 수 있다.

이와 같이, 상기 슬롯(102)이 상기 무선 충전용 안테나 패턴(200)과 직교하는 방향으로 형성됨으로써, 와전류의 손실을 억제하는 기능을 강화시켜 충전효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 슬롯(102)은 방열유닛(100)의 기재층에서 임의의 위치에 적어도 하나가 형성되기만 하여도 와전류의 발생을 억제할 수 있기 때문에 다양한 형태로 구성될 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 방열유닛(100a)은 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 연장하여 상기 슬롯(102)이 형성될 수 있다. 이때, 상기 슬롯(102)은 임의의 위치에 랜덤하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 슬롯(102)은 상기 기재층의 4개의 변 중 적어도 하나에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 슬롯(102)은 모서리 중 어느 하나에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

도 2a에는 상기 슬롯(102)이 상기 기재층의 어느 하나의 변에 대하여 수직으로 형성되고, 모서리에 대하여 대략 45도 정도로 형성되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고, 상기 기재층의 어느 하나의 변 또는 모서리에 대하여 임의의 각도로 형성될 수 있다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 방열유닛(100b)은 무선 충전용 안테나 패턴(200)과 직교하는 방향으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 무선 충전용 안테나 패턴(200)이 직선을 이루는 영역(예를 들면, 도 2b에서 상기 방열유닛(100b)의 변과 평행한 영역)에서는 상기 무선 충전용 안테나 패턴(200)의 길이방향에 대하여 수직한 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 무선 충전용 안테나 패턴(200)이 곡선을 이루는 영역(예를 들면, 도 2b에서 상기 방열유닛(100b)의 모서리 부근 영역)에서는 상기 무선 충전용 안테나 패턴(200)의 접선에 대하여 수직한 방향으로 형성될 수 있다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 방열유닛(100c)은 특정 위치에만 집중적으로 상기 슬롯(102)이 형성될 수 있다.

예를 들면, AP(Application processor) 등과 같이 많은 열을 발생시키는 부품(300)에 대응하는 영역, 특히, 상기 부품(300)의 직하부 또는 직상부에서 방열특성을 향상시키기 위해 상기 슬롯(102)을 형성하지 않고, 그 주변 또는 반대측에만 상기 슬롯(102)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 슬롯(102)은 기재층에 의한 열확산을 저해하기 때문에 고발열 부품(300)에 대응하는 영역에는 형성되지 않음으로써 방열 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 방열유닛(100d,100e)은 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 연장하지 않고 상기 기재층의 중앙에 부분적으로 슬롯(102a)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 슬롯(102a)은 와전류의 억제를 위해서 사용되면서, 열확산을 위한 방열면적을 증가시키기 위해 상기 기재층 상에서 중앙에만 부분적으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 기재층은 다른 부품의 배치 또는 연결 등을 고려하여 중앙에 관통구(104)가 형성될 수 있다. 이때, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 방열유닛(100f,100g)은 상기 관통구(104)로부터 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 슬롯(102b)이 연장하여 형성될 수 있다.

이와 같이 중앙에 상기 관통구(104)가 형성된 상기 기재층에 형성되는 슬롯(102b,102c,102d,102e)은 그 위치에 따라 다양하게 설계될 수 있다.

예를 들면, 도 5a에 도시된 바와 같이, 방열유닛(100h)은 슬롯(102c)이 상기 관통구(104) 또는 상기 기재층의 어느 하나의 변과 연결되지 않고 상기 기재층의 중앙에 부분적으로 형성될 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 방열유닛(100i)은 슬롯(102d)이 상기 기재층의 어느 하나의 변과 연결되지 않고 상기 관통구(104)로만 연장하여 형성될 수 있다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 방열유닛(100j)은 슬롯(102e)이 상기 관통구(104)와 연결되지 않고, 상기 기재층의 어느 하나의 변으로만 연장하여 형성될 수 있다.

여기서, 상기 방열유닛(100i,100j)은 기재층이 슬롯에 의해 개별 조각으로 분리되지 않고 일체로 이루어지므로, 도 4b에 도시된 방열유닛(100g)에 비하여 작업성이 우수하여 대량 생산이 용이할 수 있다.

더불어, 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 방열유닛(100)의 방열효과를 더욱 향상시키기 위해 상기 방열유닛(100)은 상기 기재층의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에 형성된 열전도 접착제를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 방열유닛(100k)은 전체적인 두께를 줄이면서도 방사율을 높여 방열효과를 높이고, 저항값을 높여 와전류의 발생을 억제함으로써 충전 효율을 높일 수 있도록 할 수 있다.

이를 위해, 상기 방열유닛(100k)은 도 6에 도시된 바와 같이, 기재층(106)과, 상기 기재층(106)의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에 구비되는 산화막(108)을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 산화막(108)은 상기 기재층(106)의 상부면과 하부면 모두에 구비될 수 있다.

여기서, 상기 기재층(106)을 구성하는 금속 재질은 열전도성이 우수한 재질이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 Cu, Al, 및 그라파이트 중 어느 하나 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 방열유닛(100k)은 흑화 처리를 통해 상기 방열유닛(100k)을 구성하는 금속층의 표면을 산화시켜 CuO 및 Cu₂O와 같은 산화막을 형성시킨다.

이를 통해, 부식을 막아 갈라짐을 최소화하고 표면적 증가에 따른 밀착력 및 접착력을 향상시키며 재료 자체의 방사율을 높여 전체적인 두께를 증가시키지 않으면서도 방열특성을 높여줄 수 있게 된다.

더불어, 상기 금속층의 표면에 형성된 산화막(108)이 절연층의 역할을 수행하여 전체적인 저항값을 높여 줌으로써 와전류의 발생을 줄여 충전효율 역시 높여주게 된다. 이를 통해, 와전류의 발생을 줄이기 위하여 저항값을 높이기 위해 별도의 부재를 적층할 필요가 없어 전체적인 두께를 증가시키지 않으면서도 무선충전 방식에서 요구하는 방열특성을 구현할 수 있게 된다.

여기서, 상기 흑화 처리는 약품을 이용할 수도 있고, 열처리를 통하여 수행될 수도 있으며, 플라즈마 처리를 통해 수행될 수도 있다.

상술한 본 발명의 일실시예에 따른 무선충전용 방열유닛(100) 및 이를 포함하는 무선전력 충전모듈(10)은 Qi 방식에 적용될 수도 있고, 차폐유닛(12)과 안테나유닛(11) 사이에 자기력선을 유도하는 별도의 어트랙터(미도시)가 구비되어 PMA 방식의 무선충전에 적용될 수도 있음을 밝혀둔다. 더불어, 상기 무선전력 충전모듈(10)이 수신모듈로 사용되는 경우 휴대단말기와 같은 전자기기의 백커버에 부착되는 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 무선전력 충전모듈 11 : 안테나유닛
12 : 차폐유닛
100,100a,100b,100c,100d,100e,100f,100h,100i,100j,100k : 방열유닛
102,102a,102b,102c,102d,102e : 슬롯
104 : 관통구 106 : 기재층
108 : 산화막 112 : 회로기판
114a : NFC용 안테나 114b : MST용 안테나
114c : WPT용 안테나
121,121a,121b,121c : 제1시트층 121d : 접착층
122 : 제2시트층 124 : 보호필름
200 : 무선 충전용 안테나 패턴 300 : 발열 부품

Claims

무선 충전시 발생되는 열을 외부로 방출하도록 일정면적을 갖는 판상의 기재층으로 이루어지고, 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 포함하며,
상기 적어도 하나의 슬롯은 고발열 부품에 대응하는 영역에 형성되지 않고 그 주변 또는 반대측에만 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제1항에 있어서,
상기 슬롯은 무선 충전용 안테나의 패턴에 대응하는 위치에 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제1항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 무선 충전용 안테나의 패턴과 직교하는 방향으로 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제1항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 기재층을 관통하여 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제4항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 연장 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제4항에 있어서,
상기 기재층은 중앙에 관통구가 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제6항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 관통구로부터 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 연장 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제6항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 관통구로 연장 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제6항에 있어서,
상기 슬롯은 상기 기재층의 어느 하나의 변까지 연장 형성되는 무선 충전용 방열유닛.
제1항에 있어서,
상기 기재층은 Cu, Al, 및 그라파이트 중 어느 하나 또는 그의 조합으로 이루어지는 무선 충전용 방열유닛.
제1항에 있어서,
상기 기재층의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에 형성된 열전도 접착제를 더 포함하는 무선 충전용 방열유닛.
제1항에 있어서,
상기 기재층의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에 형성된 산화막을 더 포함하는 무선 충전용 방열유닛.
적어도 하나의 안테나유닛;
상기 안테나유닛의 일면에 배치되어 자기장을 유기하는 차폐유닛; 및
상기 차폐유닛의 일면에 배치되어 열을 방출하며 일정면적을 갖는 판상의 기재층으로 이루어진 청구항 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 방열유닛;을 포함하는 무선전력 충전모듈.
제13항에 있어서,
상기 안테나유닛은 무선 충전용 안테나 및 NFC용 안테나를 포함하는 무선전력 충전모듈.
제14항에 있어서,
상기 안테나유닛은 MST용 안테나를 더 포함하는 무선전력 충전모듈.
제14항에 있어서,
상기 차폐유닛은 무선 충전용 안테나의 특성을 향상시키는 제1시트층과, NFC용 안테나의 특성을 향상시키는 제2시트층을 포함하는 무선전력 충전모듈.
제16항에 있어서,
상기 제1시트층은 상기 제2시트층보다 상대적으로 높은 투자율을 갖는 재질로 이루어지는 무선전력 충전모듈.
제16항에 있어서,
상기 제1시트층은 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트이고, 상기 제2시트층은 페라이트 시트인 무선전력 충전모듈.
제16항에 있어서,
상기 제1시트층은 비정질 합금의 리본시트 또는 나노 결정립 합금의 리본시트가 복수층으로 적층되는 무선전력 충전모듈.
제18항에 있어서,
상기 페라이트 시트는 MnZn 페라이트 또는 NiZn 페라이트로 이루어진 무선전력 충전모듈.
제16항에 있어서,
상기 제1시트층 및 제2시트층 중 적어도 하나는 복수 개의 미세 조각으로 분리 형성되는 무선전력 충전모듈.
제21항에 있어서,
상기 복수 개의 미세 조각들은 서로 이웃하는 미세 조각들 간에 전체적으로 절연되거나 부분적으로 절연되는 무선전력 충전모듈.
제21항에 있어서,
상기 복수 개의 미세 조각은 1㎛ ~ 3mm의 크기인 무선전력 충전모듈.
제21항에 있어서,
상기 복수 개의 미세 조각은 비정형으로 이루어지는 무선전력 충전모듈.
무선전력 충전모듈의 차폐유닛에 설치되어 열원에서 발생된 열을 방열하는 방열유닛으로서,
일정 이상의 열전도도를 갖는 금속 박막 시트를 포함하고,
상기 금속 박막 시트는 일면 또는 양면에 표면의 고저항 특성 및 방사율 개선을 위하여 형성된 산화막층을 포함하며
상기 금속 박막 시트는 일정길이를 갖는 적어도 하나의 슬롯을 포함하고,
상기 적어도 하나의 슬롯은 고발열 부품에 대응하는 영역에 형성되지 않고 그 주변 또는 반대측에만 형성되는 무선충전용 방열유닛.
제25항에 있어서,
상기 금속 박막 시트는 동박인 무선 충전용 방열유닛.