KR20170083983A - 무선 충전 및 통신 기판 그리고 무선 충전 및 통신 장치 - Google Patents

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KR20170083983A
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이상원
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김소연
노진미
송지연
이희정
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 무선 충전 및 통신 기판 그리고 무선 충전 및 통신 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판은 연자성층; 상기 연자성층의 일면 및 타면에 배치되어, 상기 연자성층의 노출부 보다 연장되는 고분자 물질층; 및 상기 고분자 물질층에 배치되는 코일 패턴;을 포함한다.

Description

무선 충전 및 통신 기판 그리고 무선 충전 및 통신 장치{WIRELESS COMMUNICATION AND CHARGE SUBSTRATE AND WIRELESS COMMUNICATION AND CHARGE DEVICE}
본 발명의 실시예는 무선 충전 및 통신 기판 그리고 무선 충전 및 통신 장치에 관한 것이다.
NFC(Near Field Communication)는 무선태그(RFID) 기술 중 하나로 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 스마트 카드식 비접촉식 통신 기술이며, WPC(Wireless Power Conversion)는 무선 충전 기술로서 근거리에서 전기적 접촉 없이 자기 결합을 이용하여 배터리를 충전하는 비접촉식 충전 기술이다.
NFC는 근거리에서 낮은 전력으로 전자 기기 간의 무선 통신을 가능하게 하며, 통신거리가 짧기 때문에 상대적으로 보안이 우수하고 가격이 저렴해 주목 받는 차세대 근거리 통신 기술로서, 스마트 카드에 비하여 양방향성을 가지며, 저장 메모리 공간이 크고, 적용 가능한 서비스의 폭이 넓은 장점이 있으며, WPC는 별도의 전기적 접촉 없이 자기 결합을 통해 배터리를 충전할 수 있어 다양한 분야의 배터리 충전에 적용이 가능한 장점이 있다.
NFC와 WPC 시스템에서의 안테나는 일정한 면적의 코일을 포함하여 구성되어, 마이크로 칩의 동작을 위해 필요한 에너지를 리더로부터 제공받는다. 1차 코일에서 발생한 교류 전력 에너지에 의해 자기장이 형성되어 안테나의 코일을 관통하여 전류가 유기되고, 안테나의 인덕턴스에 의해 전압이 발생한다. 이와 같이 발생한 전압은 데이터 전송을 위한 전력으로 사용되거나 배터리의 충전에 사용된다.
최근에는 스마트 단말이 널리 보급됨에 따라 NFC와 WPC를 모두 제공하는 장치의 필요성이 높아지고 있으며, 그에 따라 충전 효율이 높으며 데이터 통신 시의 인식 거리가 충분히 긴 장치에 대한 요구가 높아지고 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC)과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC)이 가능하도록 하고자 한다.
또한, 본 발명은 연자성층이 대기 중에 노출되는 부분을 최소화 함으로써, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 최소화하고, 본 발명의 일실시예에 따르면 연자성층이 리드 프레임으로부터 일정한 간격으로 둘러싸도록 배치하여, 리드 프레임의 배치시에도 충전시의 전송 효율이 떨어지거나 데이터 통신 시의 인식거리가 줄어드는 문제점을 해결하고자 한다.
또한, 본 발명은 연자성층의 추가를 통하여 충전시의 전송 효율을 조절하거나 또는 향상시키고, 데이터 통신 시의 인식거리를 조절하고자 한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 무선충전 및 통신기판은 제 1 고분자 물질층; 상기 제 1 고분자 물질층 상에 배치되는 제 2 고분자 물질층; 상기 제 1 고분자 물질층 및 상기 제 2 고분자 물질층 사이에 배치되는 연자성층; 상기 제 2 고분자 물질층 상에 배치되고, 제 1 코일 패턴 및 제 2 코일 패턴을 포함하는 복수의 코일 패턴; 그리고 상기 제 1 고분자 물질층, 상기 연자성층 및 상기 제 2 고분자 물질층에 각각 형성된 홀;을 포함하고, 상기 제 1 고분자 물질층의 홀, 상기 연자성층의 홀 및 상기 제 2 고분자 물질층의 홀은 상기 제 1 코일 패턴 및 상기 제 2 코일 패턴 사이에서 서로 중첩된다.
상기 제 2 고분자 물질층은 상기 연자성층의 홀보다 연장된 제 1 연장부를 포함할 수 있다.
상기 제 2 고분자 물질층의 홀은 상기 제 1 연장부 사이에 형성될 수 있다.
상기 제 2 고분자 물질층의 홀의 크기는 상기 연자성층의 홀 크기보다 작을 수 있다.
상기 제1 고분자 물질층 및 상기 제2 고분자 물질층 중 어느 하나는, 폴리에틸렌, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리우레탄 중에서 어느 하나의 재료를 포함할 수 있다.
상기 제1 고분자 물질층 및 상기 제2 고분자 물질층 중 어느 하나는 흑색 필름일 수 있다.
상기 제1 고분자 물질층과 상기 연자성층 사이 및 상기 제2 고분자 물질층과 상기 연자성층 사이에 접착층이 더 배치될 수 있다.
상기 연자성층은, 제 1 연자성층; 및 제 2 연자성층;을 포함하는 복수의 연자성층을 포함하고, 상기 제2 연자성층은 상기 제1 연자성층의 측면에 배치될 수 있다.
상기 연자성층의 홀은 상기 제 1 연자성층에 형성될 수 있다.
상기 제1 연자성층 또는 상기 제2 연자성층 중 어느 하나는 Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y 및 Cd 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 코일 패턴은 상기 제1 연자성층 상에 배치되고, 상기 제2 코일 패턴은 상기 제2 연자성층 상에 배치될 수 있다.
상기 제 1 코일패턴은 NFC용 안테나를 포함하고, 상기 제 2 코일패턴은 무선충전용 안테나를 포함할 수 있다.
상기 제1 고분자 물질층의 홀의 크기는 상기 연자성층의 홀의 크기보다 작을 수 있다.
상기 제1 고분자 물질층은 상기 연자성층의 홀보다 연장된 제 2 연장부를 포함할 수 있다.
상기 제 1연장부의 길이(l)와 상기 연자성층의 두께(h)는 다음의 수학식의 관계를 가질 수 있다.
[수학식]
l = A X h (A는 0.6 내지 10의 상수)
상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부가 서로 연결될 수 있다.
상기 제 2 고분자 물질층과 상기 복수의 코일 패턴 사이에 접착층이 더 배치될 수 있다.
상기 코일패턴과 연결된 리드 프레임;을 더 포함할 수 있다.
상기 연자성층은, 상기 리드 프레임을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 제 1 고분자 물질층 및 상기 제 2고분자 물질층 중 어느 하나는, 상기 리드 프레임을 덮도록 감쌀 수 있다.
상기 홀의 직경은 1mm 내지 3mm일 수 있다.
상기 홀은 무선충전 및 통신기판의 제조 시의 얼라인을 맞추기 위한 홀일 수 있다.
상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부 사이에 접착층이 더 배치될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 휴대단말은 하우징; 그리고 상기 하우징 내에 배치되는 무선충전 및 통신기판;을 포함하고, 상기 무선충전 및 통신기판은, 제 1 고분자 물질층; 상기 제 1 고분자 물질층 상에 배치되는 제 2 고분자 물질층; 상기 제 1 고분자 물질층 및 상기 제 2 고분자 물질층 사이에 배치되는 연자성층; 상기 제 2 고분자 물질층 상에 배치되고, 제 1 코일 패턴 및 제 2 코일 패턴을 포함하는 복수의 코일 패턴; 상기 제 1 고분자 물질층, 상기 연자성층 및 상기 제 2 고분자 물질층에 각각 형성된 얼라인 홀; 을 포함하고, 상기 얼라인 홀은, 상기 제 1 고분자 물질층에 형성된 제1 얼라인 홀; 상기 제2 고분자 물질층에 형성된 제2 얼라인 홀; 상기 연자성층에 형성된 제3 얼라인 홀을 포함하고, 상기 제1 얼라인 홀, 상기 제2 얼라인 홀 및 상기 제3 얼라인 홀은 상기 제 1 코일 패턴 및 상기 제 2 코일 패턴 사이에서 서로 중첩된다.
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC)과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC)이 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 연자성층이 대기 중에 노출되는 부분을 최소화 함으로써, 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 최소화하고, 본 발명의 일실시예에 따르면 연자성층이 리드 프레임으로부터 일정한 간격으로 둘러싸도록 배치하여, 리드 프레임의 배치시에도 충전시의 전송 효율이 떨어지거나 데이터 통신 시의 인식거리가 줄어드는 문제점을 해결할 수 있다.
그뿐만 아니라, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면 연자성층의 추가를 통하여 충전시의 전송 효율을 조절하거나 또는 향상시키고, 데이터 통신 시의 인식거리를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 패턴을 도시한 상면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연자성층을 도시한 상면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 물질층을 도시한 상면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 11 내지 도 13는 본 발명의 일실시예에 따른 전송 효율 및 인식거리를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 장치를 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 장치는 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC)과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC)에 포함될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 장치는 수신 장치(100)를 구성할 수 있다.
상기 수신 장치(100)와 송신 장치(500)는 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC)과 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC)이 가능하다.
수신 장치(100)는 수신 코일 패턴(120, 130)을 포함하며, 제1 수신 코일 패턴(120)은 무선 전력 송수신(WPC)을 위한 코일 패턴이며, 제2 수신 코일 패턴(130)은 근거리 무선 통신(NFC)을 위한 코일 패턴이다.
또한, 송신 장치(500)는 송신 코일 패턴(520, 530)을 포함하며, 제1 송신 코일 패턴(520)은 무선 전력 송신(WPC)을 위한 코일 패턴이며, 제2 송신 코일 패턴(530)은 근거리 무선 통신(NFC)을 위한 코일 패턴이다.
제1 송신 코일 패턴(520)은 전력 소스(미도시)와 연결되며, 제1 수신 코일 패턴(120)은 회로부(미도시)와 연결된다.
전력 소스는 소정 주파수의 교류 전력을 제공하는 교류 전력 소스일 수 있으며, 제1 송신 코일 패턴(520)에는 전력 소스(미도시)로부터 공급받은 전력에 의해 교류 전류가 흐른다.
상기 제1 송신 코일 패턴(520)에 교류 전류가 흐르면, 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격 되어 있는 제1 수신 코일 패턴(120)에도 교류 전류가 유도된다.
수신 코일 패턴(120)로 유도된 전류는 별도의 회로부(미도시)로 전달된 후 정류된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 송신 장치(500)는 송신 패드(pad)로 구성될 수 있으며, 수신 장치(100)는 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등의 일부 구성으로 구성되거나, 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등은 무선 전력 수신 장치만을 포함하거나, 또 달리 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치를 모두 포함하도록 구성될 수 있다.
즉, 송신 장치(500)는 리더(Reader)의 역할을 하고, 상기 수신 장치(100)는 태그(Tag)의 역할도 가능하다.
수신 장치(100)는 무선 충전 및 통신 기판과 상기 무선 충전 및 통신 기판을 수납하는 하우징(400)을 포함하며, 상기 하우징(400)은 상기 코일 패턴(120, 130)으로부터 발생하는 열을 외부로 방열 할 수 있다.
한편, 상기 무선 충전 및 통신 기판은 연자성층(220, 230), 상기 연자성층(220, 230)의 일면 및 타면에 배치되어, 상기 연자성층(220, 230)의 노출부 보다 연장되는 고분자 물질층(310, 312), 상기 고분자 물질층(310, 312)에 배치되는 코일 패턴(120, 130)을 포함하며, 상기 무선 충전 및 통신 기판을 관통하는 가공 홀(311)이 형성되어 제조 시의 얼라인(align)을 맞추는 데에 사용될 수 있다.
또한, 상기 고분자 물질층(310)은 상기 연자성층(220, 230)의 일면에 배치되는 제1 고분자 물질층(310) 및 상기 연자성층(220, 230)의 타면에 배치되는 제2 고분자 물질층(312)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 고분자 물질층(310, 312)은 흑색 필름(black film)으로 구성될 수 있으며, 상기 고분자 물질층(310, 312)은 접착층(315)에 의해 상기 연자성층(220, 230)에 접착될 수 있으며, 상기 고분자 물질층(310, 312)은 폴리에틸렌, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 중에서 어느 하나의 재료를 포함할 수 있다.
한편, 상기 연자성층(220, 230)은 제1 연자성층(220) 및 상기 제1 연자성층(220)이 배치되는 동일 평면 상에서 상기 제1 연자성층(220)을 둘러싸도록 배치되는 제2 연자성층(230)을 포함할 수 있다.
또한, 코일 패턴(120, 130)은 상기 제2 고분자 물질층(312) 상에서 상기 제1 연자성층(220)에 대응되는 영역에 배치되는 제1 코일 패턴(120) 및 상기 제2 고분자 물질층(312) 상에서 상기 제2 연자성층(230)에 대응되는 영역에 배치되는 제2 코일 패턴(130)을 포함할 수 있다.
상기 송신 장치(500)는 연자성층(550), 접착층(535)에 의해 상기 연자성층(550)에 부착되는 송신 코일 패턴(520, 530) 및 하우징(600)을 포함하여 구성된다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 제1 연자성층(220)과 제1 코일 패턴(120)을 포함하는 무선 전력 송수신(WPC)이 가능한 구성과, 제2 연자성층(230)과 제2 코일 패턴(130)을 포함하는 근거리 무선 통신(NFC)이 구성을 모두 포함하며, 무선 전력 송수신(WPC)과 근거리 무선 통신(NFC)을 모두 제공할 수 있다.
한편, 또 다른 실시예에서는 상기 제1 송신 코일 패턴(520)이 근거리 무선 통신(NFC)을 위한 코일 패턴으로 구성되고, 제2 송신 코일 패턴(530)이 무선 전력 송수신(WPC)을 위한 코일 패턴으로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판은 연자성층(220, 230), 상기 연자성층(220, 230)의 일면 및 타면에 배치되어, 상기 연자성층(220, 230)의 노출부 보다 연장되는 고분자 물질층(310, 312), 상기 고분자 물질층(310, 312)에 배치되는 코일 패턴(120, 130)을 포함한다.
또한, 상기 고분자 물질층(310)은 제1 고분자 물질층(310) 및 제2 고분자 물질층(312)으로 구성되며, 상기 연자성층(220, 230)은 제1 연자성층(220) 및 제2 연자성층(230)으로 구성되며, 상기 코일 패턴(120, 130)은 제1 코일 패턴(120) 및 제2 코일 패턴(130)으로 구성된다.
또한, 제1 고분자 물질층(310) 또는 제2 고분자 물질층(312)의 연장된 길이(l)와 상기 연자성층(220, 230)의 두께(h)는 다음의 수학식 1의 관계를 갖도록 형성될 수 있다.
[수학식 1]
l = A × h
이때, l은 제1 고분자 물질층(310) 또는 제2 고분자 물질층(312)의 연장된 길이이고, h는 상기 연자성층(220, 230)의 두께이고, A는 0.6 내지 10의 상수로서, 상기 A 값이 0.6 미만인 경우에는 상기 고분자 물질층(310, 312)이 상기 연자성층(220, 230)을 감싸기에 충분하지 못하여 수분이 침투할 수 있으며, 상기 A 값이 10을 초과하는 경우에는 고분자 물질층(310, 312)이 과다하게 연장되어 외부의 충격으로부터 쉽게 꺾여 쉽게 손상되거나 별도의 수납부를 추가하여야 하므로 두께가 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 제1 연자성층(220)과 제2 연자성층(230)은 서로 상이한 재료로 구성될 수 있으며, 예를 들어 제1 연자성층(220)은 비정질 리본으로 구성될 수 있으며, 제2 연자성층(230)은 컴포지트(composite), 페라이트(frerrite), Ni-Zn, Mn-Zn 중에서 어느 하나의 재료로 구성될 수 있다.
*상기 제1 연자성층(220)을 비정질 리본으로 구성하면 동작 주파수인 100 내지 200 kHZ에서 고 투자율의 구현이 가능하며, 제2 연자성층(230)을 컴포지트(composite), 페라이트(frerrite), Ni-Zn, Mn-Zn 중에서 어느 하나의 재료로 구성하면 데이터 통신의 손실이 낮아지는 효과가 있다.
상기 연자성 층(120)이 페라이트(ferrite) 소재로 이루어진 경우에는 소결체(pellet), 플레이트(plate), 리본, 호일(foil), 필름(film) 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y 및 Cd 중에서 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 코일 패턴(120, 130)은 상기 고분자 물질층(310) 상에서 상기 제1 연자성층(220)에 대응되는 영역에 배치되는 제1 코일 패턴(120) 및 상기 고분자 물질층(310) 상에서 상기 제2 연자성층(230)에 대응되는 영역에 배치되는 제2 코일 패턴(130)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 코일 패턴(120, 130)은 도 2에서와 같이 접착층(135)에 의해 상기 고분자 물질층(310)에 접착되도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판은 연자성층(220, 230), 상기 연자성층(220, 230)의 일면 및 타면에 배치되어, 상기 연자성층(220, 230)의 노출부 보다 연장되는 고분자 물질층(310, 312), 상기 고분자 물질층(310, 312)에 배치되는 코일 패턴(120, 130)을 포함한다.
그러나, 도 3의 실시예에서는 제1 고분자 물질층(310) 및 제2 고분자 물질층(312)을 연결하며, 상기 연자성층(220)의 노출부를 감싸는 고분자 물질 접속단(313)을 더 포함하여 구성된다. 본 명세서에서, 고분자 물질 접속단(313)은 연장부와 혼용될 수 있으며, 제1 연장부는 제1 고분자 물질층(310)에서 연장되고, 제2 연장부는 제2 고분자 물질층(312)에서 연장될 수 있다.
따라서, 도 3의 실시예에서는 상기 노출부는 가공 홀(311)에 의해 노출되는 단부이고, 상기와 같이 연자성층(220)의 노출부를 감싸는 고분자 물질 접속단(313)에 의하여 외부로부터 수분이 침투하는 것을 차단할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 일실시에 따르면 고분자 물질층(310, 312)을 연자성층(220, 230)에 접착하기 위한 접착층(315)의 구성없이, 고분자 물질층(310, 312)이 연자성층(220, 230)에 직접 형성된다.
이때, 열압착을 통해 고분자 물질층(310, 312)을 연자성층(220, 230)에 직접 형성할 수 있다.
도 4 및 도 5에 실시예에서와 같이 고분자 물질층(310, 312)을 연자성층(220, 230)에 직접 형성하면, 접착층을 사용할 필요가 없으므로 보다 공정이 단순화되어 제조 비용을 절감하면서도 보다 얇은 무선 충전 및 통신 기판을 제조할 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 6의 실시예는 무선 충전 및 통신 기판에 가공 홀의 단면의 예를 들어 설명하였으나, 리드 프레임을 결합하기 위한 단부의 노출부도 동일하게 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 패턴을 도시한 상면도로서, 보다 상세하게 설명하면 본 발명의 일실시예에 따른 수신 장치에 포함되는 무선 충전 및 통신 기판을 도시한 도면이다.
또한, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연자성층을 도시한 상면도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 물질층을 도시한 상면도이다.
상기 코일 패턴(120, 130)은 상기 도 2에서와 같이 접착층(135)에 의해 상기 고분자 물질층(310)에 접착되도록 구성되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 별도의 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 기판(110) 상에는 무선 충전 및 통신 기판의 제조 시에 얼라인(align)을 맞추기 위한 얼라인 마크(115, 116)가 형성될 수 있다.
또한, 무선 충전 및 통신 기판은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 코일 패턴(120, 130)과 연결되는 리드 프레임(140)을 더 포함하며, 제2 연자성층(230)은 상기 리드 프레임(140)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 제2 연자성층(230)은 도 4에서와 같이 리드 프레임(140)으로부터 1 mm 내지 3 mm의 일정한 간격으로 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 이와 같이 제2 연자성층(230)이 리드 프레임(140)으로부터 일정한 간격으로 둘러싸도록 배치하면, 리드 프레임(140)의 배치시에도 충전시의 전송 효율이 떨어지거나 데이터 통신 시의 인식거리가 줄어드는 문제점이 발생하지 않는다.
또한, 상기 리드 프레임(140)을 접속하기 위한 단부의 노출부에는 도 2에서와 같이 연자성층(220, 230) 보다 연장되는 고분자 물질층(310, 312)을 더 포함하여 구성되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 고분자 물질층(310, 312)의 단부를 감싸는 고분자 물질 접속단(313)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 8의 고분자 물질층(310, 312)은 제1, 2 연자성층(220, 230)의 일면 및 타면에 배치되며, 고분자 물질층(310, 312)은 접착층(315)에 의하여 제1, 2 연자성층(220, 230)에 접착되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 고분자 물질층(310, 312)과 상기 연자성층(220)에는 가공 홀(311)이 형성될 수 있다.
상기 가공 홀(311)은 무선 충전 및 통신 기판의 제조시에 도 6의 얼라인 마크(115, 116)와의 얼라인을 맞출 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판의 단면도이다.
도 9 및 도 10의 일실시예에 따른 무선 충전 및 통신 기판은 접착층(223)의 일면과 타면에 각각 연자성층(220, 230)이 부착되는 형태로 구성될 수 있다.
도 9 및 도 10의 일실시예에 따르면 이와 같은 연자성층(220, 230) 복수개로 추가하여 충전시의 전송 효율을 조절 또는 향상시키거나, 데이터 통신 시의 인식거리를 조절할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 전송 효율 및 인식거리를 설명하기 위한 도면이다.
보다 상세하게 설명하면, 도 11은 종래 기술과 본 발명의 일실시예에 따른 전송 효율 및 인식 거리의 변화를 비교한 표이고, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 가공 홀의 직경의 변화에 따른 전송 효율의 변화를 도시한 그래프이며, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 연자성층의 간격에 따른 전송 효율의 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명에 따르면 도 11 도시된 바와 같이, 리드 프레임의 주변을 제2 연자성층으로 둘러싸지 않고 가공 홀을 형성하지 않는 A의 실시예에 비교하여, 리드 프레임의 주변을 제2 연자성층으로 둘러싸고 가공 홀을 형성하는 B의 실시예에서도 전송 효율의 차이는 거의 없으며 인식 거리의 차이는 변화가 없다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이 가공 홀의 직경(hole radius)을 1 mm 내지 3 mm로 변화 시키는 경우에는 오히려 일부 전송 효율이 상승하는 효과가 발생하였으며, 도 13에 도시된 바와 같이 리드 프레임의 주변을 연자성층(제2 연자성층)으로 둘러싸는 경우에 전송 효율이 매우 미미하게 감소하므로 전송 효율에는 큰 차이가 없다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 수신 장치
120: 제1 수신 코일 패턴
130: 제2 수신 코일 패턴
220: 제1 연자성층
221: 제1 가공 홀
223: 접착층
230: 제2 연자성층
310: 고분자 물질층
311: 제2 가공 홀
315: 접착층
400: 하우징
500: 송신 장치
520: 제1 송신 코일 패턴
530: 제2 송신 코일 패턴
550: 연자성층
600: 하우징

Claims (45)

  1. 제 1 고분자 물질층;
    상기 제 1 고분자 물질층 상에 배치되는 제 2 고분자 물질층;
    상기 제 1 고분자 물질층 및 상기 제 2 고분자 물질층 사이에 배치되는 연자성층;
    상기 제 2 고분자 물질층 상에 배치되고, 제 1 코일 패턴 및 제 2 코일 패턴을 포함하는 복수의 코일 패턴; 그리고
    상기 제 1 고분자 물질층, 상기 연자성층 및 상기 제 2 고분자 물질층에 각각 형성된 홀;을 포함하고,
    상기 제 1 고분자 물질층의 홀, 상기 연자성층의 홀 및 상기 제 2 고분자 물질층의 홀은 상기 제 1 코일 패턴 및 상기 제 2 코일 패턴 사이에서 서로 중첩되는 무선충전 및 통신기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 고분자 물질층은 상기 연자성층의 홀보다 연장된 제 1 연장부를 포함하는 무선충전 및 통신기판.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 고분자 물질층의 홀은 상기 제 1 연장부 사이에 형성된 무선충전 및 통신기판.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 2 고분자 물질층의 홀의 크기는 상기 연자성층의 홀 크기보다 작은 무선충전 및 통신기판.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층 및 상기 제2 고분자 물질층 중 어느 하나는,
    폴리에틸렌, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리우레탄 중에서 어느 하나의 재료를 포함하는 무선충전 및 통신기판.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층 및 상기 제2 고분자 물질층 중 어느 하나는 흑색 필름인 무선충전 및 통신기판.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층과 상기 연자성층 사이 및 상기 제2 고분자 물질층과 상기 연자성층 사이에 접착층이 더 배치된 무선충전 및 통신기판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 연자성층은,
    제 1 연자성층; 및
    제 2 연자성층;을 포함하는 복수의 연자성층을 포함하고,
    상기 제2 연자성층은 상기 제1 연자성층의 측면에 배치된 무선충전 및 통신기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연자성층의 홀은 상기 제 1 연자성층에 형성된 무선충전 및 통신기판.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 연자성층 또는 상기 제2 연자성층 중 어느 하나는 Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y 및 Cd 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 무선충전 및 통신기판.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 코일 패턴은 상기 제1 연자성층 상에 배치되고,
    상기 제2 코일 패턴은 상기 제2 연자성층 상에 배치되는 무선충전 및 통신기판.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 코일패턴은 NFC용 안테나를 포함하고, 상기 제 2 코일패턴은 무선충전용 안테나를 포함하는 무선충전 및 통신기판.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층의 홀의 크기는 상기 연자성층의 홀의 크기보다 작은 무선충전 및 통신기판.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층은 상기 연자성층의 홀보다 연장된 제 2 연장부를 포함하는 무선충전 및 통신기판.
  15. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1연장부의 길이(l)와 상기 연자성층의 두께(h)는 다음의 수학식의 관계를 갖는 무선충전 및 통신기판.
    [수학식]
    l = A X h (A는 0.6 내지 10의 상수)
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부가 서로 연결된 무선충전 및 통신기판.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 고분자 물질층과 상기 복수의 코일 패턴 사이에 접착층이 더 배치된 무선충전 및 통신기판.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 코일패턴과 연결된 리드 프레임;
    을 더 포함하는 무선충전 및 통신기판.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 연자성층은,
    상기 리드 프레임을 둘러싸도록 배치된 무선충전 및 통신기판.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 고분자 물질층 및 상기 제 2고분자 물질층 중 어느 하나는,
    상기 리드 프레임을 덮도록 감싸는 무선충전 및 통신기판.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 홀의 직경은 1mm 내지 3mm인 무선충전 및 통신기판.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 홀은 무선충전 및 통신기판의 제조 시의 얼라인을 맞추기 위한 홀인 무선충전 및 통신기판.
  23. 제 16항에 있어서,
    상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부 사이에 접착층이 더 배치된 무선충전 및 통신기판.
  24. 하우징; 그리고
    상기 하우징 내에 배치되는 무선충전 및 통신기판;을 포함하는 휴대단말에 있어서,
    상기 무선충전 및 통신기판은,
    제 1 고분자 물질층;
    상기 제 1 고분자 물질층 상에 배치되는 제 2 고분자 물질층;
    상기 제 1 고분자 물질층 및 상기 제 2 고분자 물질층 사이에 배치되는 연자성층;
    상기 제 2 고분자 물질층 상에 배치되고, 제 1 코일 패턴 및 제 2 코일 패턴을 포함하는 복수의 코일 패턴;
    상기 제 1 고분자 물질층, 상기 연자성층 및 상기 제 2 고분자 물질층에 각각 형성된 얼라인 홀; 을 포함하고,
    상기 얼라인 홀은,
    상기 제 1 고분자 물질층에 형성된 제1 얼라인 홀;
    상기 제2 고분자 물질층에 형성된 제2 얼라인 홀;
    상기 연자성층에 형성된 제3 얼라인 홀을 포함하고,
    상기 제1 얼라인 홀, 상기 제2 얼라인 홀 및 상기 제3 얼라인 홀은 상기 제 1 코일 패턴 및 상기 제 2 코일 패턴 사이에서 서로 중첩되는 휴대단말.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 제 2 고분자 물질층은 상기 제 3 얼라인 홀보다 연장된 제 1 연장부를 포함하는 무선충전 및 통신기판.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제1 얼라인 홀은 상기 제 1 연장부 사이에 형성된 휴대단말.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제 1 얼라인 홀의 크기는 상기 제3 얼라인 홀의 크기보다 작은 휴대단말.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층 및 상기 제2 고분자 물질층 중 어느 하나는,
    폴리에틸렌, 폴리아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드 및 폴리우레탄 중에서 어느 하나의 재료를 포함하는 휴대단말.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층 및 상기 제2 고분자 물질층 중 어느 하나는 흑색 필름인 휴대단말.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 제1 고분자 물질층과 상기 연자성층 사이 및 상기 제2 고분자 물질층과 상기 연자성층 사이에 접착층이 더 배치된 휴대단말.
  31. 제 29항에 있어서,
    상기 연자성층은,
    제 1 연자성층; 및
    제 2 연자성층;을 포함하는 복수의 연자성층을 포함하고,
    상기 제2 연자성층은 상기 제1 연자성층의 측면에 배치된 휴대단말.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 3 얼라인 홀은 상기 제 1 연자성층에 형성된 무선충전 및 통신기판.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 제1 연자성층 또는 상기 제2 연자성층 중 어느 하나는 Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y 및 Cd 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 휴대단말.
  34. 제 32항에 있어서,
    상기 제1 코일 패턴은 상기 제1 연자성층 상에 배치되고,
    상기 제2 코일 패턴은 상기 제2 연자성층 상에 배치되는
    휴대단말.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 제 1 코일패턴은 NFC용 안테나를 포함하고, 상기 제 2 코일패턴은 무선충전용 안테나를 포함하는 휴대단말.
  36. 제 24 항에 있어서,
    상기 제2 얼라인 홀의 크기는 상기 제3 얼라인 홀의 크기보다 작은 휴대단말.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 제1 고분자 물질층은 상기 제3 얼라인 홀보다 연장된 제 2 연장부를 포함하는 휴대단말.
  38. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1연장부의 길이(l)와 상기 연자성층의 두께(h)는 다음의 수학식의 관계를 갖는 휴대단말.
    [수학식]
    l = A X h (A는 0.6 내지 10의 상수)
  39. 제 37항에 있어서,
    상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부가 서로 연결된 휴대단말.
  40. 제24항에 있어서,
    상기 제 2 고분자 물질층과 상기 코일 패턴 사이에 접착층이 더 배치된 휴대단말.
  41. 제 24항에 있어서,
    상기 코일패턴과 연결된 리드 프레임;
    을 더 포함하는 휴대단말.
  42. 제 41항에 있어서,
    상기 연자성층은,
    상기 리드 프레임을 둘러싸도록 배치된 휴대단말.
  43. 제 41항에 있어서,
    상기 제 1 고분자 물질층 및 상기 제 2고분자 물질층 중 어느 하나는,
    상기 리드 프레임을 덮도록 감싸는 휴대단말.
  44. 제 24항에 있어서,
    상기 홀의 직경은 1mm 내지 3mm인 휴대단말.
  45. 제 39항에 있어서,
    상기 제 1 연장부 및 상기 제 2 연장부 사이에 접착층이 더 배치된 휴대단말.
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