KR20170112879A - 코일 장치 및 이를 포함하는 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따르면, 코일 장치 및 이를 포함하는 기기가 공개된다. 본 발명의 실시예에 따른 코일 장치는 제1 패턴, 및 복수개의 비아들을 통하여 상기 제1 패턴과 연결되는 제2 패턴을 포함하고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아가 형성된 영역에 대응하는 비아 영역은 n(n은 1이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성되고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아 영역을 제외한 코일 영역 중 적어도 일부분은 상기 n보다 큰 m(m은 2 이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성된다.
Description
본 출원은 코일 장치 및 이를 포함하는 기기에 관한 것이다.
다른 기기들과 통신을 수행하거나, 외부로부터 무선으로 전력을 공급받기 위해, 기기는 코일 장치를 구비한다. 이러한 코일 장치의 코일로 전류가 흐를 때, 맴돌이 전류(eddy current) 또는 표피 효과(skin effect) 등으로 인해 저항값이 높아지게 된다. 높아진 저항값은 통신 신호나 무선 전력을 송신 또는 수신하는 경우에 손실을 증가시켜 효율을 떨어뜨리게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 맴돌이 전류(eddy current) 등을 감소시킬 수 있는 코일 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 맴돌이 전류(eddy current) 등을 감소시킬 수 있는 코일 장치를 포함하는 기기가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 코일 장치는 제1 패턴 및 복수개의 비아들을 통하여 상기 제1 패턴과 연결되는 제2 패턴을 포함하고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아가 형성된 영역에 대응하는 비아 영역은 n(n은 1이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성되고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아 영역을 제외한 코일 영역 중 적어도 일부분은 상기 n보다 큰 m(m은 2 이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기기는 커버, 및 제1 패턴과, 복수개의 비아들을 통하여 상기 제1 패턴과 연결되는 제2 패턴을 포함하고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아가 형성된 영역에 대응하는 비아 영역은 n(n은 1이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성되고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아 영역을 제외한 코일 영역 중 적어도 일부분은 상기 n보다 큰 m(m은 2 이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성된 코일 장치를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 코일 장치 및 이를 포함하는 기기는 맴돌이 전류(eddy current) 등을 감소시켜 손실을 감소시킴으로써, 통신 신호 또는 무선 전력을 송신 또는 수신하는 경우에 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치를 포함하는 기기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 일부분을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 9 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 일부분을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 16 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 기기의 커버(30-1)를 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 기기를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 일부분을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 9 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 일부분을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 16 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 기기의 커버(30-1)를 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 기기를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치를 포함하는 기기를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 기기(1)는 코일 장치(10), 본체(20), 및 커버(30)를 포함한다.
코일 장치(10)는 코일이 형성된 인쇄 회로 기판일 수 있다. 이 경우, 코일은 인쇄 회로 기판의 일면에 형성될 수도 있고, 인쇄 회로 기판의 양면에 형성될 수도 있다. 또는, 상기 인쇄 회로 기판은 다층 인쇄 회로 기판일 수 있으며, 코일도 다층 코일일 수 있다.
본체(20)는 코일 장치(10)를 통해 신호를 송신하거나 수신한다. 예를 들면, 코일 장치(10)는 무선으로 전송된 전력을 수신하는 무선 전력 수신 장치일 수 있으며, 이 경우, 본체(20)는 코일 장치(10)를 통해 수신한 전력을 저장하고, 저장된 전력을 이용하여 고유의 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 본체(20)는 충전 가능한 배터리를 포함할 수 있다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 기기(1)는 스마트폰과 같은 모바일 통신 장치일 수 있다.
커버(30)는 코일 장치(10) 및 본체(20)를 보호한다. 커버(30)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 코일 장치(10)에 형성되는 코일 중 일부는 커버(30)의 일부분을 이용하여 형성될 수 있다. 즉, 코일 장치(10)의 코일 중 일부분은 커버(30)의 기능을 수행할 수도 있다.
후술하는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치는 커버(30)가 금속 재질로 형성되는 경우에도 신호의 송수신 효율을 보다 양호하게 할 수 있다. 그러나, 본 발명은 커버(30)가 금속 재질로 형성되는 경우에 한정되지 않으며, 커버(30)는 비금속 재질로 형성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일(11-1)의 패턴에는 적어도 하나 이상의 슬릿(111-1, 111-2, 111-3)이 형성된다. 즉, 코일 장치의 코일(11-1)의 패턴은 복수개의 코일 패턴들(111-4, 111-5, 111-6, 111-7)이 병렬로 연결된 형태를 가진다.
코일 패턴의 폭이 넓을수록 맴돌이 전류(eddy current) 및/또는 표피 효과(skin effect)가 커지게 되며, 따라서 손실도 커지게 된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 코일 장치의 코일 패턴이 복수개의 코일 패턴이 병렬로 연결된 형태가 됨으로써, 맴돌이 전류 및/또는 표피 효과가 작아지게 되며, 결과적으로 손실도 감소하게 된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 슬릿은 코일(11-1)의 패턴의 거의 전체 영역에 형성될 수 있다. 즉, 코일(11-1)의 전체 영역이 복수개의 패턴들이 병렬로 연결된 형태를 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 코일(11-1)의 일부분(A)을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일(11-1)의 패턴에는 적어도 하나 이상의 슬릿(111-1, 111-2, 111-3)이 형성됨으로써, 복수개의 코일 패턴들(111-4, 111-5, 111-6, 111-7)이 병렬로 연결되는 형태가 된다.
도 4 내지 도 8 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 슬릿이 코일의 일부분에 형성되는 경우, 즉, 코일의 일부분만 패턴들이 병렬로 연결되는 형태를 가지는 경우를 나타낸 것이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 코일 장치의 코일(11-2)의 패턴들 중 외곽에 형성된 패턴들에만 슬릿들(112-1, 112-2, 112-3)이 형성될 수 있다. 즉, 코일(11-2)의 외곽 부분만 패턴들이 병렬로 연결된 형태가 될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 코일 장치의 코일(11-3)의 패턴들 중 내부에 형성된 패턴들에만 슬릿(113-1, 113-2, 113-3)이 형성될 수 있다. 즉, 코일(11-3)의 내부 부분만 패턴들이 병렬로 연결된 형태가 될 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 코일 장치의 코일(11-4)의 패턴들 중 가운데 부분을 제외한 외곽과 내부에 형성된 패턴들에만 슬릿(114-1, 114-2, 114-3, 114-4, 114-5, 114-6)이 형성될 수 있다. 즉, 코일(11-4)의 가운데 부분을 제외한 외곽 부분과 내부 부분만 패턴들이 병렬로 연결된 형태가 될 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 코일 장치의 코일(11-5)의 패턴들 중 가운데 부분에 형성된 패턴들에만 슬릿(115-1, 115-2, 115-3)이 형성될 수 있다. 즉, 코일(11-5)의 가운데 부분만 패턴들이 병렬로 연결된 형태가 될 수 있다.
도 4 내지 도 7에 나타낸 것과 유사하게 코일 장치의 코일의 패턴을 형성함으로써, 보다 작은 크기(코일 지름)를 가지는 코일을 형성할 수 있다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 코일 장치의 코일(11-6)의 패턴들 중 일부 영역에만 슬릿이 형성될 수 있다. 즉, 코일(11-6)의 일부 영역에만 패턴들이 병렬로 연결된 형태가 될 수 있다.
도 4 내지 도 8 각각은 코일이 원형인 경우를 도시하였으나, 코일은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 코일은 타원형일 수 있다. 이 경우, 도 8에 나타낸 것과 유사하게, 장축 방향의 영역에만 슬릿이 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치는 양면에 코일 패턴이 형성된 인쇄 회로 기판일 수 있다.
도 9는 인쇄 회로 기판의 일면에 형성된 코일 패턴이 도 2와 같은 경우, 인쇄 회로 기판의 타면에 형성된 코일 패턴을 나타낸다. 도 9에 나타낸 코일(12-1)은 도 2에 나타낸 코일(11-1)과 비아를 통해 연결될 수 있다. 또한, 슬릿은 코일(12-1)의 패턴의 거의 전체 영역에 형성될 수 있다. 즉, 코일(12-1)의 전체 영역이 복수개의 패턴들이 병렬로 연결된 형태를 가질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 인쇄 회로 기판의 일면에 형성된 코일 패턴이 도 4 내지 도 8와 같은 경우에도 도 2 및 도 9에 나타낸 것과 유사하게 코일 장치가 형성될 수 있다. 각각의 경우, 인쇄 회로 기판의 타면에 형성되는 코일 패턴은 인쇄 회로 기판의 일면에 형셩된 코일 패턴에서 슬릿이 형성된 부분에 대응되는 부분에만 슬릿이 형성될 수 있다.
도 10은 도 9의 일부분(B)을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일(12-1)의 패턴에는 적어도 하나 이상의 슬릿이 형성됨으로써, 복수개의 코일 패턴들이 병렬로 연결되는 형태가 된다.
상술한 바와 같이 도 9에 나타낸 코일(12-1)과 도 2에 나타낸 코일(11-1)을 연결하기 위해, 비아(via)가 형성될 수 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 비아(via)가 형성되는 영역에는 슬릿이 형성되지 않을 수도 있다. 다시 말하면, 비아(via)가 형성되는 영역의 코일의 패턴 수는 비아가 형성되지 않은 영역의 코일의 패턴수보다 작을 수 있다. 이와 같이 구성함으로써, 비아(via)를 보다 용이하게 형성할 수 있으며, 비아(via)를 통해 코일들의 연결 상태를 보다 더 개선할 수 있다. 그러나, 공간이 충분한 경우에는 비아가 형성되는 영역에도 슬릿이 형성될 수도 있다.
도 11 내지 도 16 각각은 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치의 코일을 개략적으로 나타낸 것으로서, 코일 장치가 기판의 양면에 코일을 형성함으로써 구현된 경우를 나타낸 것이다.
도 11은 코일 장치의 일측에서 바라본 기판의 일면에 형성된 제1 코일의 형태를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 12는 상기 코일 장치의 일측에서 바라본 기판의 타면에 형성된 제2 코일의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 제1 코일(11-7)의 비아들(via171, via172, via173, via174, via175)이 배치되는 부분은 다른 부분들에 비해 패턴의 수가 적을 수 있다. 구체적으로, 제1 코일(11-7)의 비아들(via171, via172, via173, via174, via175)이 배치되는 부분을 제외한 나머지 부분은 4개의 코일 패턴들(117-1, 117-2, 117-3, 117-4)로 구현되며, 비아들(via171, via172, via173, via174, via175)이 배치되는 부분은 2개의 코일 패턴들로 구현될 수 있다. 4개의 코일 패턴들(117-1, 117-2, 117-3, 117-4)은 병렬로 연결된다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 코일(12-7)의 비아들(via271, via272, via273, via274, via275)이 배치되는 부분은 다른 부분들에 비해 패턴의 수가 적을 수 있다. 구체적으로, 제2 코일(12-7)의 비아들(via271, via272, via273, via274, via275)이 배치되는 부분을 제외한 나머지 부분은 4개의 코일 패턴들(127-1, 127-2, 127-3, 127-4)로 구현되며, 비아들(via271, via272, via273, via274, via275)이 배치되는 부분은 2개의 코일 패턴들로 구현될 수 있다. 4개의 코일 패턴들(127-1, 127-2, 127-3, 127-4)은 병렬로 연결된다.
비아들(via171, via172, via173, via174, via175) 각각과 비아들(via271, via272, via273, via274, via275) 각각은 서로 동일한 비아일 수 있다. 즉, 제1 코일(11-7)의 비아들(via171, via172, via173, via174, via175) 각각이 형성되는 부분과 제2 코일(12-7)의 비아들(via271, via272, via273, via274, via275) 각각이 형성되는 부분이 비아를 통해 서로 연결될 수 있다.
또한, 도 11의 패드들(pad171, pad172) 각각과 도 12의 패드들(pad271, pad272) 각각은 서로 연결될 수 있다. 이를 위해 추가적인 비아가 형성될 수 있다. 따라서, 패드들(도 11의 pad171 및 도 12의 pad271)은 제1 코일(도 11의 11-7) 및 제2 코일(도 12의 12-7)의 내측 말단과 연결되며, 패드들(도 11의 pad172 및 도 12의 pad272)은 제1 코일(도 11의 11-7) 및 제2 코일(도 12의 12-7)의 외측 말단과 연결된다. 패드들(도 11의 pad171, pad172 및 도 12의 pad271, pad272)은 외부의 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 외부의 장치는 코일 장치가 수신한 전력을 정류하기 위한 장치 또는 회로를 포함할 수도 있고, 코일 장치를 통해 송수신할 데이터를 변조 또는 복조하기 위한 장치 또는 회로를 포함할 수도 있다.
도 11에서는, 제1 코일(11-7)의 내측 말단과 제1 패드(pad171)를 연결하기 위한 연결 패턴과 제1 코일(11-7)의 외측 말단과 제2 패드(pad172)를 연결하기 위한 연결 패턴 각각이 복수개의 패턴들이 병렬로 연결된 형태를 가지는 것을 예시하고 있으나, 상기 연결 패턴들 중 일부 또는 전부는 하나의 패턴으로 형성될 수도 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 제1 코일(11-7)은 제1 코일(11-7)의 내측 말단과 패드(pad171)를 연결하기 위한 연결 패턴이 형성되는 부분에서 단절된 패턴들로 구성될 수 있다. 제1 코일(11-7)의 단절된 부분은 비아들(도 11의 via171 및 via172 또는 도 12의 via271 및 via272)과 제2 코일(12-7)의 일부분을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 코일(11-7)은 제1 코일(11-7)의 내측 말단과 패드(pad171)를 연결하기 위한 연결 패턴이 형성되는 부분에서, 제2 코일(12-7)을 부분적으로 공유하도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 코일(11-7)은 제1 코일(11-7)의 내측 말단과 패드(pad171)를 연결하기 위한 연결 패턴이 형성되는 부분에서, 제2 코일(12-7)의 일부분을 통하는 우회 경로를 가질 수 있다.
도 13은 코일 장치의 일측에서 바라본 기판의 일면에 형성된 제1 코일의 형태를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 14는 상기 코일 장치의 일측에서 바라본 기판의 타면에 형성된 제2 코일의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 제1 코일(11-8)의 비아들(via181, via182, via183, via184)이 배치되는 부분은 다른 부분들에 비해 패턴의 수가 적을 수 있다. 구체적으로, 제1 코일(11-8)의 비아들(via181, via182, via183, via184)이 배치되는 부분을 제외한 나머지 부분은 4개의 코일 패턴들(118-1, 118-2, 118-3, 118-4)로 구현되며, 비아들(via181, via182)이 배치되는 부분은 2개의 코일 패턴들로 구현되고, 비아들(via183, via184)이 배치되는 부분은 1개의 코일 패턴으로 구현될 수 있다. 4개의 코일 패턴들(118-1, 118-2, 118-3, 118-4)은 병렬로 연결된다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 제2 코일(12-8)의 비아들(via281, via282, via283, via284)이 배치되는 부분은 다른 부분들에 비해 패턴의 수가 적을 수 있다. 구체적으로, 제2 코일(12-8)의 비아들(via281, via282, via283, via284)이 배치되는 부분을 제외한 나머지 부분은 4개의 코일 패턴들(128-1, 128-2, 128-3, 128-4)로 구현되며, 비아들(via281, via282)이 배치되는 부분은 2개의 코일 패턴들로 구현되고, 비아들(via283, via284)이 배치되는 부분은 1개의 코일 패턴들로 구현될 수 있다. 4개의 코일 패턴들(128-1, 128-2, 128-3, 128-4)은 병렬로 연결된다.
비아들(via181, via182, via183, via184) 각각과 비아들(via281, via282, via283, via284) 각각은 서로 동일한 비아일 수 있다. 즉, 제1 코일(11-8)의 비아들(via181, via182, via183, via184) 각각이 형성되는 부분과 제2 코일(12-8)의 비아들(via281, via282, via283, via284) 각각이 형성되는 부분이 비아를 통해 서로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치는 금속 재질로 형성된 커버를 포함하는 기기에 포함될 수 있다. 이 경우, 제2 코일(도 14의 12-8)의 연결부들(C1, C2)은 금속 재질로 형성된 커버에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제2 코일(도 14의 12-8)의 전부 또는 일부분은 커버의 일부분을 이용하여 구현될 수 있다. 즉, 제2 코일(도 14의 12-8)의 전부 또는 일부분이 커버의 기능을 수행할 수도 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 제1 코일(11-8)은 제1 코일(11-8)의 내측 말단과 외부의 패드를 연결하기 위한 연결 패턴이 형성되는 부분에서 단절된 패턴들로 구성될 수 있다. 제1 코일(11-8)의 단절된 부분은 비아들(도 13의 via181 및 via182 또는 도 14의 via281 및 via282)과 제2 코일(12-8)의 일부분을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 코일(11-8)은 제1 코일(11-8)의 내측 말단과 패드를 연결하기 위한 연결 패턴이 형성되는 부분에서, 제2 코일(12-8)을 부분적으로 공유하도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 코일(11-8)은 제1 코일(11-8)의 내측 말단과 패드를 연결하기 위한 연결 패턴이 형성되는 부분에서, 제2 코일(12-8)의 일부분을 통하는 우회 경로를 가질 수 있다.
도 15은 코일 장치의 일측에서 바라본 기판의 일면에 형성된 제1 코일의 형태를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 16는 상기 코일 장치의 일측에서 바라본 기판의 타면에 형성된 제2 코일의 형태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 제1 코일(11-9)의 비아들(via191, via192)이 배치되는 부분은 다른 부분들에 비해 패턴의 수가 적을 수 있다. 구체적으로, 제1 코일(11-9)의 비아들(via191, via192)이 배치되는 부분을 제외한 나머지 부분은 4개의 코일 패턴들로 구현되며, 비아들(via191, via192)이 배치되는 부분은 2개의 코일 패턴들로 구현될 수 있다. 4개의 코일 패턴들은 병렬로 연결될 수 있다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 제2 코일(12-9)의 비아(via291)가 배치되는 부분은 다른 부분들에 비해 패턴의 수가 적을 수 있다. 구체적으로, 제2 코일(12-9)의 비아(via291)가 배치되는 부분을 제외한 나머지 부분은 4개의 코일 패턴들로 구현되며, 비아(via291)가 배치되는 부분은 2개의 코일 패턴들로 구현될 수 있다. 4개의 코일 패턴들은 병렬로 연결될 수 있다.
비아들(via191, via192) 각각과 비아들(via291, via292) 각각은 서로 동일한 비아일 수 있다. 즉, 제1 코일(11-9)의 비아(via191)가 형성되는 부분과 제2 코일(12-9)의 비아(via291)가 형성되는 부분이 비아를 통해 서로 연결될 수 있다. 즉, 제1 코일(11-9)의 내측 말단과 제2 코일(12-9)의 내측 말단은 비아(도 15의 via191 또는 도 16의 via291)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 도 15의 패드들(pad191, pad192) 각각과 도 16의 패드들(pad291, pad292) 각각은 서로 연결될 수 있다. 이를 위해 추가적인 비아가 형성될 수 있다.
제1 코일(11-9)의 외측 말단은 비아(도 15의 via192 또는 도 16의 via292)를 통하여 패드(도 15의 pad192 및 도 16의 pad292)와 연결될 수 있다. 제2 코일(12-9)의 외측 말단은 패드(도 15의 pad191 및 도 16의 pad291)와 연결될 수 있다.
도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이 코일 장치의 코일을 형성함으로써, 코일의 턴수를 감소시킬 수 있으며, 따라서, 코일의 크기도 감소시킬 수 있다.
도 2 내지 도 16에는 코일 장치가 하나의 코일을 포함하는 것처럼 도시되어 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치는 서로 다른 기능을 수행하는 복수개의 코일들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 코일 장치는 무선 전력 수신을 위한 적어도 하나 이상의 코일과 무선 통신을 수행하기 위한 적어도 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 코일이 복수개인 경우, 각 코일은 서로 다른 방식으로 동작할 수 있다. 예를 들면, 코일 장치는 각각이 서로 다른 표준에 따라 전송된 전력을 수신하는 복수개의 코일을 포함할 수도 있다. 또는, 코일 장치는 근거리 통신을 위한 통신 코일과, 전자 결재를 위한 통신 코일 등을 포함할 수 도 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 기기의 커버(30-1)를 나타내는 사시도이다.
도 17을 참조하면, 커버(30-1)는 플레이트(31)로 이루어질 수 있다. 상기 플레이트(31)는 예를 들어, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 구리 합금 등의 도전성 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 커버(30-1)는 기기의 금속 케이스(Metal Case)로써 기기 본체에 결합될 수 있다. 또한, 커버(30-1)는 기기 본체로부터 분리될 수도 있고, 기기 본체와 일체형으로 구현될 수도 있다.
또한, 상기 플레이트(31)의 표면에는 보호층(32)이 형성될 수 있다. 상기 보호층(32)은 플레이트(31)의 일면을 양극 산화 가공(anodizing)하여 형성될 수 있다. 또는, 보호층(32)은 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PMMA(PolymethlymethAcrylate), COP (Cyclo-Olefin Polymers) 등의 절연성 필름으로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
커버(30-1)는 슬릿부(34) 및 인덕턴스부(35)를 포함한다. 또한, 커버(30-1)는 중심 영역(33)을 포함할 수 있다. 인덕턴스부(35)는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치와 연결되어 코일의 일부분을 형성할 수 있다.
커버(30-1)의 내부에는 본 발명의 일실시예에 따른 코일 장치가 배치될 수 있으며, 중심 영역(33)은 코일 장치의 코일의 중심부에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 중심 영역(33)은 개구부로써 원형, 사각형을 포함하는 다각형 형상 등 다양한 형태로 형성될 수 있고, 중심 영역(33)의 외주에는 인덕턴스부(35)가 인접할 수 있다. 또한, 중심 영역(33)은 개구부를 통해 커버의 내측을 노출할 수 있고, 비금속 재질로 채워져 커버의 내측을 외측과 차폐할 수도 있다.
적절한 무선 전송 효율을 확보하기 위해서는 중심 영역(33)을 통과하는 자속의 손실이 최소화되어야 한다. 즉, 무선 전력 송신용 코일과 무선 전력 수신용 코일의 자기적 결합에 대한 중심 영역(33)의 간섭이 최소화되어야 한다.
이를 위해, 중심 영역(33)은 플레이트(31)가 절개된 개구부를 통해 커버의 내측을 노출할 수 있고, 비금속 재질로 채워져 커버의 내측을 외측과 물리적으로 차폐할 수도 있다.
또는, 중심 영역(33)은 절연성 부재에 의해 지지되는 복수의 금속 타일을 포함할 수 있다. 즉, 중심 영역(33)에는 복수의 금속 타일이 배치되고, 복수의 금속 타일들 사이의 간극은 절연성 부재로 채워질 수 있다. 복수의 금속 타일은 격자로 배열된 형상을 가질 수도 잇고, 방사상으로 배열된 형상을 가질 수도 있다.
슬릿부(34)는 플레이트(31)와 인덕턴스부(35)의 경계를 이룬다. 즉, 상기 슬릿부(34)는 플레이트(31)의 일 영역이 절개되어 형성될 수 있고, 상기 슬릿부(34)에 의해 상기 플레이트(31)와 분리되는 인덕턴스부(35)가 형성될 수 있다. 또한, 슬릿부(34)는 중심 영역(33)으로부터 이어질 수 있다.
한편, 중심 영역(33) 및 슬릿부(34)는 프레스 가공 방법, 예를 들어 펀칭(punching) 금형을 통해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
인덕턴스부(35)는 커버의 일 영역에 배치되고, 슬릿부(34)에 의해 플레이트(31)와 분리되는 영역을 가진다. 또한, 커버(30-1)가 중심 영역(33)을 포함하는 경우, 중심 영역(33)을 둘러싸는 형상을 가지고 중심 영역(33)의 외주에 인접할 수 있다.
또한, 인덕턴스부(35)는 커버의 내측에 배치된 인덕터에 대응되는 영역에 배치될 수 있고, 인덕턴스부(35)의 일단은 플레이트(31)와 연결될 수 있다.
인덕턴스부(35)는 플레이트(31)와 동일한 재질을 가질 수 있으나, 무선 전송 효율을 위해 전도성 부재로 표면이 덮이거나, 이외의 가공 방법으로 재질이 변형될 수 있다.
또한, 인덕턴스부(35)는 상기 코일의 일단과 전기적으로 연결되기 위한 적어도 하나의 연결부를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 17에 나타낸 커버(30-1)가 도 13 및 도 14에 나타낸 코일 장치와 결합하는 경우, 도 17에 나타낸 바와 같이 두 개의 연결부들(C3, C4)을 가질 수 있다. 연결부(C3)는 도 14의 연결부(C1)와 연결되고, 연결부(C4)는 도 14의 연결부(C2)와 연결될 수 있다.
커버의 연결부가 코일 장치의 연결부와 연결됨으로써, 커버의 인덕턴스부가 코일의 일부분으로서 기능할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이, 도 17에 나타낸 커버(30-1)의 연결부들(C3, C4) 각각과 도 13 및 도 14에 나타낸 코일 장치의 연결부들(C1, C2) 각각이 서로 연결되면, 코일의 최외곽의 하나의 턴(turn)이 커버(30-1)의 일부분인 인덕턴스부(35)에 의해 구현된다. 이로 인해, 커버(30-1)가 금속 재질로 구현되더라도 와전류에 의한 손실 등이 감소되어 충분한 무선 전력 전송 효율을 확보할 수 있다.
도 17에 나타낸 커버는 본 발명의 다양한 실시예들의 코일장치와 결합될 수 있다. 이를 위해, 인덕턴스부의 형상이나, 연결부들의 위치는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 도 17에는 2개의 연결부를 포함하는 경우를 예시하고 있으나, 연결부는 1개일 수도 있다. 연결부가 1개인 경우, 커버(30-1)는 접지 전극으로서 기능할 수도 있다.
한편, 슬릿부(34)와 중심 영역(33)에는 절연성 부재가 마련될 수 있다. 상기 절연성 부재는 실리콘 등의 전기절연재가 될 수 있다. 즉, 절연성 부재는 슬릿부(34)와 중심 영역(33)이 형성하는 공간에 채워질 수 있고, 이로 인해 커버(30-1)의 내측으로 이물질 침투가 방지될 수 있다.
또한, 상기 절연성 부재는 플레이트(31)와 동일한 색상을 가질 수 있고, 이러한 경우, 슬릿부(34)와 중심 영역(33)이 외관상 플레이트(31)와 이질감을 가지지 않도록 할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 기기를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다. 도 18에서는 기기의 일 예로 휴대 단말기를 가정하여 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 태블릿, 노트북, 웨어러블 디바이스 등 휴대 가능한 전자기기, 및 상기 휴대 가능한 전자기기와 무선 전송 시스템을 이루는 전자기기 등이 본 발명의 일실시예가 될 수 있다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기기는 코일 장치(10-1), 기기 본체(20-1), 및 커버(30-1)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기기는 차폐 시트(40-1)를 더 포함할 수 있다.
코일 장치(10-1)는 코일이 형성된 박막 기판으로, 예를 들어 FPCB와 같은 연성 기판일 수 있다. 코일 장치(10-1)는 도 2 내지 도 16에 나타낸 다양한 형태의 코일을 포함할 수 있다.
차폐 시트(40-1)은 코일 장치(10-1)의 일측에 배치될 수 있다. 차폐 시트(40-1)는 충전 기기가 전력을 무선으로 전송하기 위해 생성하는 전자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비될 수 있다.
이를 위해, 차폐 시트(40-1)는 편평한 판 형상(또는 시트 형상)으로 형성되며, 페라이트 시트(ferrite sheet)와 같은 자성 시트나, 알루미늄과 같은 금속 시트로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 차폐 시트(40-1)는 코일 기판(200)의 일면에 페라이트 가루나 도전성 분말을 도포하여 형성될 수도 있다.
커버(30-1)는, 도 17에서 설명한 바와 같이, 휴대 단말기의 금속 케이스(Metal Case)로써 기기 본체(20-1)에 탈부착될 수 있는 형태로 결합되거나, 기기 본체(20-1)와 일체형으로 형성될 수도 있다. 커버(30-1)는 도 17에서 설명한 것과 동일한 것일 수 있다.
도 17 및 도 18에는 도 13 및 도 14에 나타낸 코일 장치와 결합할 수 있는 커버를 예시하였으나, 본 발명의 다른 실시예의 코일 장치도 이와 유사한 방법으로 금속으로 형성된 커버와 결합할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
1 : 기기
10 : 코일 장치
20 : 본체 30 : 커버
11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8, 11-9, 12-1, 12-7, 12-8, 12-9 : 코일
20 : 본체 30 : 커버
11-1, 11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6, 11-7, 11-8, 11-9, 12-1, 12-7, 12-8, 12-9 : 코일
Claims (15)
- 기판
상기 기판의 일면에 형성된 제1 패턴; 및
상기 기판의 타면에 형성된 제2 패턴;
상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 패턴 비아를 포함하고,
상기 제1 패턴 중 상기 패턴 비아가 형성된 영역에 대응하는 비아 영역은 n(n은 1이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성되고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아 영역을 제외한 코일 영역 중 적어도 일부분은 상기 n보다 큰 m(m은 2 이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성된 코일 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 코일 장치는
복수개의 패드들; 및
상기 제1 패턴의 내측 말단과 상기 복수개의 패드들 중 하나의 패드를 전기적으로 연결하기 위한 제1 연결 패턴을 더 포함하고,
상기 제1 패턴은 상기 제1 연결 패턴이 형성된 영역에서 절단된 형태로 형성되며, 상기 패턴 비아들은 상기 제1 연결 패턴과 인접한 위치에 형성되는 코일 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제2 패턴의 내측 말단은 상기 패턴 비아들 중 하나를 통해 상기 제1 패턴의 내측 말단과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 패턴의 외측 말단은 상기 패턴 비아들 중 하나를 통해 상기 제1 패턴의 외측 말단과 전기적으로 연결되는 코일 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 복수개의 패드들은
상기 기판의 일면에 형성된 제1 패드 및 제2 패드;
상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제1 패드와 전기적으로 연결된 제3 패드; 및
상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제2 패드와 전기적으로 연결된 제4 패드를 포함하고,
상기 제1 연결 패턴의 일단은 상기 제1 패턴의 내측 말단과 연결되고, 상기 제1 연결 패턴의 타단은 비아를 통해 상기 제3 패드와 전기적으로 연결되는 코일 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 코일 장치는
상기 기판의 일면에 형성되며, 일단이 상기 제1 패턴의 외측 말단과 연결되고, 타단이 비아를 통해 상기 제4 패드와 전기적으로 연결되는 제2 연결 패턴을 더 포함하는 코일 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 코일 장치는
상기 제2 패턴의 외측 말단과 상기 제4 패드를 전기적으로 연결하기 위해 상기 기판의 타면에 형성되는 제2 연결 패턴을 더 포함하는 코일 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 제2 연결 패턴의 일단은 상기 제4 패드와 연결되고, 상기 제2 연결 패턴의 타단에는 금속 재질로 형성된 커버와 연결되기 위한 제1 연결부가 형성되고,
상기 제2 패턴의 외측 말단에는 상기 커버와 연결되기 위한 제2 연결부가 형성되는 코일 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 패턴 비아는
상기 제1 패턴의 내측 말단과 인접한 영역에 형성되고, 상기 패턴 비아를 통해 상기 제1 패턴의 내측 말단과 상기 제2 패턴의 내측 말단이 전기적으로 연결되는 코일 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 코일 장치는
상기 기판의 일면에 형성된 제1 패드 및 제2 패드;
상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제1 패드와 전기적으로 연결된 제3 패드;
상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제2 패드와 전기적으로 연결된 제4 패드;
상기 기판의 일면에 형성되며, 일단은 상기 제1 패턴의 외측 말단과 연결되고, 타단은 비아를 통해 상기 제3 패드와 전기적으로 연결되는 제1 연결 패턴; 및
상기 기판의 타면에 형성되며, 일단은 상기 제2 패턴의 외측 말단과 연결되고, 타단은 상기 제4 패드와 연결되는 제2 연결 패턴을 더 포함하는 코일 장치.
- 커버; 및
기판과, 상기 기판의 일면에 형성된 제1 패턴과, 상기 기판의 타면에 형성된 제2 패턴과, 상기 제1 패턴과 상기 재2 패턴을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 패턴 비아를 포함하고, 상기 제1 패턴 중 상기 패턴 비아가 형성된 영역에 대응하는 비아 영역은 n(n은 1이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성되고, 상기 제1 패턴 중 상기 비아 영역을 제외한 코일 영역 중 적어도 일부분은 상기 n보다 큰 m(m은 2 이상의 자연수)개의 제1 도선들로 구성된 코일 장치를 포함하는 기기.
- 제10항에 있어서, 상기 코일 장치는
상기 기판의 일면에 형성된 제1 패드와 제2 패드;
상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제1 패드와 전기적으로 연결되는 제3 패드;
상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제2 패드와 전기적으로 연결되는 제4 패드; 및
상기 기판의 일면에 형성되고, 상기 제1 패턴의 내측 말단과 일단이 연결되고, 타단은 비아를 통해 상기 제3 패드와 전기적으로 연결되는 제1 연결 패턴을 더 포함하고,
상기 제1 패턴은 상기 제1 연결 패턴이 형성된 영역에서 절단된 형태로 형성되며, 상기 패턴 비아들은 상기 제1 연결 패턴과 인접한 위치에 형성되는 기기.
- 제11항에 있어서, 상기 코일 장치는
상기 기판의 일면에 형성되고, 일단이 상기 제1 패턴의 외측 말단과 연결되고, 타단은 비아를 통해 상기 제4 패드와 전기적으로 연결되는 제2 연결 패턴을 더 포함하는 기기.
- 제11항에 있어서, 상기 커버는
도전성 플레이트에 배치된 중심 영역;
상기 중심 영역과 연결된 슬릿부; 및
상기 슬릿부에 의해 상기 중심 영역을 둘러싸도혹 형성된 인덕턴스부를 포함하는 기기.
- 제13항에 있어서, 상기 코일 장치는
상기 기판의 타면에 형성되고, 일단은 상기 제4 패드와 연결되고, 타단은 상기 인덕턴스부의 일단과 전기적으로 연결되도록 상기 커버와 연결되는 제2 연결 패턴을 더 포함하고,
상기 제2 패턴의 외측 말단은 상기 인덕턴스부의 타단과 전기적으로 연결되는 연결되는 기기.
- 제10항에 있어서, 상기 코일 장치는
상기 기판의 일면에 형성되는 제1 패드와 제2 패드;상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제1 패드와 전기적으로 연결되는 제3 패드;
상기 기판의 타면에 형성되고, 상기 제2 패드와 전기적으로 연결되는 제4 패드;
상기 기판의 일면에 형성되며, 일단은 상기 제1 패턴의 외측 말단과 연결되고, 타단은 비아를 통해 상기 제3 패드와 전기적으로 연결되는 제1 연결 패턴; 및
상기 기판의 타면에 형성되며, 일단은 상기 제2 패턴의 외측 말단과 연결되고, 타단은 상기 제4 패드와 연결되는 제2 연결 패턴을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 패턴 비아는 상기 제1 패턴의 내측 말단과 인접한 영역에 형성되고, 상기 패턴 비아를 통해 상기 제1 패턴의 내측 말단과 상기 제2 패턴의 내측 말단은 전기적으로 연결되는 기기.
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|---|---|---|---|---|
| WO2019231168A1 (ko) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 무선충전코일 |
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-
2016
- 2016-07-14 KR KR1020160089248A patent/KR102552028B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102552028B1 (ko) | 2023-07-06 |
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