KR20190005691A - 코일 모듈 - Google Patents

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KR20190005691A KR1020170125164A KR20170125164A KR20190005691A KR 20190005691 A KR20190005691 A KR 20190005691A KR 1020170125164 A KR1020170125164 A KR 1020170125164A KR 20170125164 A KR20170125164 A KR 20170125164A KR 20190005691 A KR20190005691 A KR 20190005691A
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Abstract

본 발명의 일 기술적 측면은 코일 모듈의 일 실시예를 제공한다. 상기 코일 모듈은, 기판, 상기 기판의 상부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 상부 코일, 상기 기판의 하부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 하부 코일 및 상기 기판의 하부에서 상기 하부 코일의 외측에 형성되고, 상기 상부 코일 또는 상기 하부 코일 중 적어도 하나와 연결되어 상기 기판의 하부로 확장되어 형성되는 하부 외곽 패턴을 포함할 수 있다.

Description

코일 모듈 {COIL MODULE}
본 출원은 코일 모듈에 관한 것이다.
모바일 단말의 다기능화에 따라, 모바일 단말에 다양한 코일이 적용되고 있다.
이러한 모바일 단말이기에는 무선 충전을 위한 무선 충전 코일이나, 무선 통신을 위한 코일들이 적용되고 있다.
또한 최근에는 마그네틱 카드 리더와 직접 무선으로 통신하여 결제를 수행할 수 있는 마그네틱 보안 전송(MST; Magnetic Secure Transmission) 기술이 적용됨에 따라, 그러한 마그네틱 보안 전송을 위한 코일도 적용되고 있다.
이와 같이, 하나의 모바일 단말에 다양한 기능을 제공하기 위하여, 하나의 모바일 단말에 다양한 종류의 코일이 탑재되는 것이 요구되고 있다.
반면, 이러한 모바일 단말에 대해서는 소형화 또는 슬림화의 요구가 존재하고 있다.
이에 따라, 다양한 종류의 코일을 구비하면서도 공간적인 효율을 높이는 코일 모듈에 대한 요구가 있다. 또한, 이와 같이, 복수 코일을 소형화하여 구비하면서도, 높은 성능을 가지는 것에 대한 요구가 있다.
또한, 모바일 단말의 다기능화에 따라, 모바일 단말에는 코일 모듈 외에도 다양한 모듈 -예컨대, 카메라 모듈이나 센서 모듈 등-이 구비된다. 그러한 다양한 모듈의 배치에 따라 코일의 배치 및 구조에 대한 유연한 설계가 요구되고 있다. 더불어, 모바일 단말의 다양한 모듈의 설계 자유도를 높이면서도, 다양한 종류의 코일을 소형화할 수 있는 코일 모듈에 대한 요구가 있다.
한국 공개특허공보 제10-1697126호 한국 공개특허공보 제10-1719040호 일본 공개특허공보 제2006-279669호
본 발명의 일 실시형태에 따른 목적은, 모바일 단말와 같은 전자 기기 내에 구비되어 근거리 통신 및 마그네틱 보안 전송을 지원하는 코일 모듈을 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명의 일 실시형태에 따른 목적은, 모바일 단말에 구비되는 카메라 모듈 등의 구성요소의 배치 자유도를 높일 수 있도록 공간 활용성을 증진시킬 수 있는 코일 모듈을 제공하는 데에 있다.
또한 본 발명의 일 실시형태에 따른 목적은, 다수의 코일을 하나의 기판을 기반으로 효율적으로 배치할 수 있는 코일 모듈을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 기술적 측면은 코일 모듈의 일 실시예를 제공한다. 상기 코일 모듈은, 기판, 상기 기판의 상부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 상부 코일, 상기 기판의 하부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 하부 코일 및 상기 기판의 하부에서 상기 하부 코일의 외측에 형성되고, 상기 상부 코일 또는 상기 하부 코일 중 적어도 하나와 연결되어 상기 기판의 하부로 확장되어 형성되는 하부 외곽 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 기술적 측면은 코일 모듈의 다른 일 실시예를 제공한다. 상기 코일 모듈은, 기판, 상기 기판의 상부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 상부 코일 및 상기 기판의 하부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 하부 코일을 포함한다. 상기 하부 코일의 상부의 면적과 상기 하부 코일의 하부의 면적이 서로 다르도록 비 대칭 형상일 수 있다.
상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 과제 해결을 위한 다양한 수단들은 이하의 상세한 설명의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 코일 모듈은 모바일 단말와 같은 전자 기기 내에 구비되어 근거리 통신 및 마그네틱 보안 전송을 지원할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 코일 모듈은 모바일 단말에 구비되는 카메라 모듈 등의 구성요소의 배치 자유도를 높일 수 있어 공간 활용성을 증진시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 코일 모듈은 다수의 코일을 하나의 기판을 기반으로 효율적으로 배치할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 일 적용 예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 다른 일 적용 예를 도시하는 도면이다.
도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 코일 모듈의 일 예의 상면의 패턴을 도시하는 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 코일 모듈의 일 예의 하면의 패턴을 도시하는 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 6은 두 코일의 중심을 통과하여 자기장을 형성하는 본 발명의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 8은 도 7a에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 10은 도 9a에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 12는 도 11a에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 15는 비교예와 본 발명의 실시예들에 대한 인식 가능 영역을 도시하는 도면이다.
도 16은 비교예와 본 발명의 실시예들에 대한 자기장의 형성 영역을 도시하는 도면이다.
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. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하에서는, 모바일 단말에 적용 가능한 코일 모듈의 다양한 실시예에 대하여 설명한다.
이하에서 설명되는 코일 모듈에는 복수의 코일이 구비되고, 복수의 코일은 실시 형태에 따라 개별적으로 또는 함께 특정 기능을 지원하기 위하여 동작할 수 있다.
이하에서는, 무선 전력 수신 기능 및 마그네틱 신용카드 정보를 무선으로 전송하여 결제하는 마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST) 기능을 지원하는 것을 그 기준으로 설명하나, 실시예에 따라 다른 기능으로 치환 가능함은 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 일 적용 예를 도시하는 도면이다.
코일 모듈(100)은 모바일 단말(20)에 적용된다.
실시예에 따라, 코일 모듈(100)은 모바일 단말(20)에 일체화 되어 적용되거나 또는 모바일 단말(20)에 결합되는 구성일 수도 있다.
코일 모듈(100)은 복수의 무선 기능을 지원할 수 있다.
일 예로, 코일 모듈(100)은 무선 전력 수신 기능을 지원할 수 있으며, 또한 마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST) 기능을 지원할 수 있다. 또는 근거리 무선 통신을 위한 NFC(Near Field Communication) 기능을 추가로 지원할 수 있다.
코일 모듈(100)은 복수의 코일을 포함할 수 있으며, 기능에 따라 복수의 코일 중 일부 또는 전부를 조합하여 사용할 수 있다.
도 1에서는, 코일 모듈(100)이 복수의 코일을 이용하여 마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST) 기능을 지원하는 예를 도시하고 있다.
마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST)은 마그네틱 카드 리더(10)와 자기적으로 결합하여, 마그네틱 카드 리더(10)에 카드 정보를 제공하는 기능이다.
마그네틱 카드 리더(10)는 마그네틱 카드의 마그네틱 띠와 자기적으로 연동하여 마그네틱 카드로부터 카드 정보를 획득할 수 있다.
마그네틱 보안 전송(Magnetic Secure Transmission, MST)은 모바일 단말(20)의 제어에 따라 코일 모듈(100)이 마그네틱 띠와 유사하게 자기적인 특징을 가지도록 하는 것이다. 즉, 마그네틱 카드 리더(10)는 마그네틱 카드와 자기적으로 결합하는 것과 유사하게 코일 모듈(100)에서 제공하는 자기장을 통하여 코일 모듈(100)과 자기적으로 결합하여 카드 정보를 수신할 수 있다.
예컨대, 코일 모듈(100)은 자기장을 형성하고, 형성된 자기장은 마그네틱 카드 리더(10)의 자기 헤드에 양단 전압을 발생 시킴으로써, 코일 모듈(100)은 무선 통신 방식으로 카드 정보를 마그네틱 카드 리더(10)에 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 다른 일 적용 예를 도시하는 도면이다.
도 2에 도시된 예는, 코일 모듈(100)이 무선 전력 수신 기능을 지원하는 예를 도시하고 있다.
도시된 예에서, 코일 모듈(100)은 복수의 코일 중 일부만을 이용하여 무선 전력 수신 기능을 지원하고 있다.
이와 같이, 코일 모듈(100)은 복수의 코일을 구비하고, 지원 기능의 종류에 따라 복수 코일 중 적어도 일부 또는 전부를 사용할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 코일 모듈(100)이 모바일 단말(20)의 상부측으로 치우쳐진 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하다. 따라서, 코일 모듈(100)은 모바일 단말(20)의 어느 위치에든 적용 가능하다.
또한, 도 1 및 도 2에서는 코일 모듈(100)이 모바일 단말(20)의 면적보다 작도록 개시되었으나, 이 또한 예시적인 것에 불과하다. 따라서, 코일 모듈(100)은 모바일 단말(20)의 면적에 대등하게 형성될 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코일 모듈(100)은 코일 모듈 기판(이하, '기판'이라 칭함)의 상부에 형성되는 상부 코일(110), 기판의 하부에 형성되는 하부 코일(120) 및 상부 코일(110) 또는 하부 코일(120) 중 적어도 하나에 연결되어, 기판(170)의 하부로 확장되는 하부 외곽 패턴(111)을 포함한다.
본 발명에 따른 코일 모듈(100)은 하부 외곽 패턴(111)을 구비함으로써, 상대적으로 자기장이 형성되기 어려운 코일 모듈(100) 또는 모바일 단말(20)의 하부에도 자기장을 효율적으로 형성할 수 있다. 그에 따라, 모바일 단말(20)의 하부에서도 무선 기능-예를 들어, 마그네틱 보안 전송(MST)의 인식 등-의 인식률을 증대시킬 수 있다.
이하, 도 3a 내지 도 14를 참조하여, 이러한 코일 모듈(100)의 다양한 실시 형태들에 대하여 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 코일 모듈(100)은 기판과 그 기판의 일면 또는 양면에 형성되는 복수의 코일(110, 120, 130)을 포함할 수 있다. 따라서, 도 3a 은 기판의 상면이나 하면을 고려하지 않고, 평면에서 바라본 전체 코일의 모습을 도시하고 있다.
도시된 예에서, 코일 모듈(100)에는 상부 코일(110), 하부 코일(120) 및 근거리 통신용 코일(140)을 포함할 수 있다.
상부 코일(110)은 기판(170)의 상부(170a)에 형성된다. 상부 코일(110)은 실시예에 따라 기판의 일 면에 형성되거나, 또는 기판의 양 면과 기판을 관통하는 비아로 형성될 수 있다.
상부 코일(110)은 하부 코일(120)에 비하여 작은 면적 또는 권선수로 형성된다. 또는, 상부 코일(110)의 내부 영역은 하부 코일(120)의 내부 영역 보다 클 수 있다.
도시된 예에서, 기판의 상부는 상부 코일(110)에 대응되는 형상이며, 따라서, 상부 코일(110)의 내부 영역에는 기판도 빈 공간을 가진다. 따라서, 코일(110)의 내부 공간은 상당히 넓은 빈 공간이 되므로, 해당 빈 공간에 모바일 단말의 다른 모듈(예컨대, 카메라 모듈 등)이 위치될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에서는, 상부 코일(110)의 내부 공간을 충분히 크게 형성함으로써, 해당 공간에 모바일 단말의 다른 모듈들의 배치의 자유도를 크게 증진시킬 수 있다. 예컨대, 상부 코일(110)의 내부 공간에 복수의 카메라 모듈을 가로로 배치하거나, 또는 세로로 배치하는 것이 가능해지므로, 모바일 단말의 설계 자유도를 높일 수 있다.
하부 코일(120)은 기판(170)의 하부(170b)에서, 기판(170)의 적어도 일 면에 형성된다.
하부 코일(120)은 타 코일에 비하여 넓은 면적을 가질 수 있다. 하부 코일(120)은 강한 자기적인 결합을 제공할 수 있다. 실시예에 따라, 하부 코일(120)은 무선 전력 수신 기능을 지원(이하, '무선 전력 수신 모드' 라 칭함)하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 하부 코일(120)은 5턴 내지 30턴으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라, 하부 코일(120)은 기판의 양면에 각각 형성되는 도전성 패턴과 그들을 연결하는 비아를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하부 코일(120)은 무선 충전이 수행될 때는 무선 충전용 코일로서, 마그네틱 보안 전송이 이루어질 때는 MST 코일로서 사용될 수 있다. 이는 단자부(160)에 대응되는 모바일 단말 측의 단자부에서 스위칭 조절을 통하여 하부 코일(120)의 연결 상태를 변경함으로써, 각 기능에 따라 하부 코일(120)의 사용 용도를 다르게 설정할 수 있다.
하부 외곽 패턴(130)은 상부 코일(110) 또는 하부 코일(120) 중 적어도 하나에 연결되어, 기판(170)의 하부로 확장되는 패턴이다.
일 예로, 하부 외곽 패턴(130)은 기판(170)의 하부(170b)에서, 하부 코일(120)의 외측에 형성될 수 있다. 하부 외곽 패턴(130)은 하부 코일(120)보다 작은 턴 수로 권선된다.
하부 외곽 패턴(130)은 MST 기능을 지원하는데 사용될 수 있으며, 따라서 전력을 전송하는 무선 충전에 사용되는 하부 코일(120)보다 작은 면적 또는 권선수로 형성될 수 있다.
도시된 예에서, 하부 외곽 패턴(130)은 1턴으로 구성되는 것을 개시하고 있으나, 이는 예시적인 것이며 다양한 변형 실시예-예컨대, 도 4a 등-가 가능하다.
하부 외곽 패턴(130)의 형상은 코일 모듈(100)의 하단 모서리 형상에 대응되거나, 또는 코일 모듈이 구비되는 모바일 단말의 일부에 대응되는 형상에 대응될 수 있다.
일 실시예에서, 하부 외곽 패턴(130)의 일부는 하부 코일의 적어도 일부의 형상에 대응되는 형상을 가지고, 하부 외곽 패턴(130)의 다른 일부는 기판의 하부의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
즉, 도시된 예에서, 하부 외곽 패턴(130)의 상부는 하부 코일(120)과 동심원의 형태로 권선되고, 하부 외곽 패턴(130)의 하부는 기판의 모서리의 형태와 유사한 형상으로 권선된다.
이와 같이, 하부 외곽 패턴(130)은 하부 코일(120)의 외측에 형성되므로, 모바일 단말의 하단의 모서리에 해당되는 영역에서도 자기장을 형성시킬 수 있다.
일 실시예에서, 하부 외곽 패턴(130)은 MST 코일로서 동작될 때는 하부 코일(120) 및 상부 코일(110)과 직렬 연결되어 MST 코일로서 사용되나, 무선 충전용 코일로서 사용될 때는 하부 코일(120)에 연결되지 않아 무선 충전용 코일로서는 동작하지 않을 수 있다.
한편, 상부 코일(110), 하부 코일(120) 및 하부 외곽 패턴(130)의 연결 관계는 단자부(160)에서의 전기적인 연결 설정에 따라 바뀔 수 있다.
예를 들어, 상부 코일(110)과 하부 코일(120)의 양 단은 단자부(160)에 연결될 수 있으며, 모바일 단말에서 단자부(160)의 연결 설정을 스위치 등을 통하여 전기적으로 변경함으로써, 상부 코일(110)과 하부 코일(120)을 직렬 연결하거나 병렬 연결하거나 또는 그 전기적으로 연결하지 않을 수 있다.
또한, 이러한 연결 관계는 모바일 단말의 기능에 따라 달리 설정될 수 있다. 예컨대, 무선 전력 수신 기능에서 하부 코일(120)은 다른 코일에 전기적으로 연결되지 아니하나, MST 기능에서 하부 코일(120)은 상부 코일(110)에 직렬 연결될 수 있다.
또한 상기의 예 외에도 다양한 변형적인 실시가 가능함은 자명하다.
한편, 각 코일들은 다양한 루프 형태를 가질 수 있다.
일 예로, 상부 코일(110)은 기판의 상부(170a)에서 제1 루프를 형성하며 권선되고, 하부 코일(120)은 기판의 하부(170b)에서 제2 루프를 형성하며 권선될 수 있다.
하부 외곽 패턴(130)의 일 단은 하부 코일(120)의 일 단에 연결되어, 하부 외곽 패턴(130)은 하부 코일(120)에 직렬 연결될 수 있다. 예컨대, 하부 외곽 패턴(130)은 기판의 하부(170b)에서 제3 루프를 형성하며 권선되고, 제3 루프의 내부에 하부 코일(120)에 의하여 형성되는 제2 루프가 구비될 수 있다.
코일 모듈(100)은 근거리 통신용 코일(140)을 더 포함할 수 있다.
근거리 통신용 코일(140)은 코일 모듈(100)의 하부에 위치하며, 하부 코일(120)의 외곽에 형성된다. 근거리 통신용 코일(140)은 코일 모듈(100)의 하부의 외곽 형상과 유사하게 형성될 수 있다.
근거리 통신용 코일(140)은 NFC 코일로서 사용될 수 있다. NFC 코일은 정보 데이터를 송신 또는 수신하거나, 또는 소량의 전력을 수신하므로, 근거리 통신용 코일(140)은 하부 코일(120)보다 작은 면적 또는 턴수로 형성될 수 있다.
상부 코일(110) 내지 근거리 통신용 코일(140)은 단자부(160)에 연결될 수 있다.
일 예로, 상부 코일(110) 내지 근거리 통신용 코일(140)의 양 단은 단자부(160)에 연결될 수 있다.
다른 예로, 상부 코일(110) 및 하부 코일(120)은 서로 직렬 연결되어, 하부 코일(120)의 일 단과 상부 코일(110)의 일 단이 연결되고, 하부 코일(120)의 타단 및 상부 코일(110)의 타단이 단자부(160)에 연결될 수 있다.
이 외에도, 복수 코일들은 다양한 직렬 또는 병렬 연결 조합을 가질 수 있다.
코일 모듈(100)은 모바일 단말에 구비된 모듈을 연결하기 위한 배선(150)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모바일 단말은 서미스터(Thermistor) 모듈을 포함할 수 있고, 이러한 서미스터 모듈을 단자부(160)에 연결하기 위한 배선(150)을 포함할 수 있다.
코일 모듈(100)은 무선 전력 수신 기능을 지원하는 무선 전력 수신 모드에서의 동작 코일과, MST 기능을 지원하는 MST 모드에서의 동작 코일을 다르게 설정할 수 있다.
예컨대, 코일 모듈(100)이 무선 전력 수신 모드로 동작하는 경우, 하부 코일(120)이 활성화 될 수 있다.
반면, 코일 모듈(100)이 MST 모드로 동작하는 경우, 상부 코일(110) 및 하부 외곽 패턴(130)이 활성화 될 수 있다. 또는 실시 형태에 따라, 상부 코일(110), 하부 코일(120) 및 하부 외곽 패턴(130)이 활성화 될 수 있다.
이와 같이, MST 모드에서는 하부 외곽 패턴(130)을 함께 사용함으로써, 모바일 단말의 전체적인 영역에서 MST 기능을 위한 자기장을 형성할 수 있고, 그에 따라 마그네틱 보안 전송의 인식률을 증대시킬 수 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 코일 모듈의 일 예의 상면의 패턴을 도시하는 도면이고, 도 3c는 도 3a에 도시된 코일 모듈의 일 예의 하면의 패턴을 도시하는 도면이다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 상부 코일(110)은 기판의 상부면과 하부면을 통하여 수회 권선된다.
상부 코일(110)이 다른 코일-예를 들어, NFC 코일(140)-과 겹쳐지는 영역에서, 상부 코일(110)은 기판의 하면으로 우회 연결되고, NFC 코일(140)은 기판의 상면으로 형성될 수 있다.
하부 코일(120)은 무선 충전에 사용될 수 있으므로, 충분한 권선 횟수를 가지도록 하기 위하여, 기판의 상면 및 하면에 걸쳐서 형성된다. 하부 코일(120)이 다른 코일-예를 들어, NFC 코일(140)-과 겹쳐지는 영역에서, 하부 코일(110)은 기판의 상면으로 연결되고, NFC 코일(140)은 기판의 하면으로 우회 연결될 수 있다.
하부 외곽 패턴(130)은 하부 코일(120)에 연결되어 형성될 수 있다. 도시된 예와 같이, 하부 외곽 패턴(130)은 하부 코일(120)의 외곽쪽 일단에 직렬 연결될 수 있다.
하부 외곽 패턴(130)을 하부 코일(120)의 일부로 보면, 하부 외곽 패턴(130)은 하부 코일(120)의 최외곽 턴일 수 있다. 즉, 하부 외곽 패턴(130)은 하부 코일(120)의 최외곽 턴이면서, 기판의 하부 쪽으로 일부 확장된 형상으로 형성될 수 있다.
도 3b 및 도 3c에서 살펴본 바와 같이, 코일 모듈(100)은 복수 코일 간에도 전기적인 영향을 적게 받도록 기판의 양면을 이용하여 형성될 수 있다.
다만, 기판의 양면에 형성되는 패턴들은 다양하게 변형 실시 될 수 있으므로, 도 3b 및 도 3c에 도시된 내용에 의하여 본 발명에 따른 코일 패턴의 형상이나 구조가 한정되는 것은 아니다.
도 3d는 도 3a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다. 도면에서, 하부 외곽 패턴(130)은 굵은 실선으로 표기되고 있다.
도 3d를 참조하면, 상부 코일(110)의 일 단에 하부 외곽 패턴(130)의 일 단이 직렬 연결되고, 하부 외곽 패턴(130)의 타 단은 하부 코일(120)의 외곽측 일단과 직렬 연결된다. 하부 코일(120)은 외곽으로부터 안쪽으로 회전하여 감겨 들어가도록 형성된다.즉, 상부 코일(110), 하부 외곽 패턴(130) 및 하부 코일(120)순으로 직렬 연결될 수 있다.
도 3d에서 하부 외곽 패턴(130)은 상부 코일(110)의 일 단과 하부 코일(120)의 일 단을 잇는 하나의 턴 -또는 라인-으로 형성된다. 다만 실시예에 따라, 하부 외곽 패턴(130)의 형상, 연결 관계 등은 이하에서 살펴보듯이 다양하게 변형 실시될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 다른 일 예를 도시하는 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 3a와 비교하면, 도 4a에서 도시된 일 변형 실시예는 하부 외곽 패턴(131)의 턴수를 도 3a의 실시예보다 증가시킨 실시예이다.
따라서, 상부 코일(110), 하부 외곽 패턴(130) 및 하부 코일(120)순으로 직렬 연결되는 구조는 도 3a과 유사하다.
도 4b를 참조하면, 하부 외곽 패턴(130)의 일 단은 상부 코일(110)의 일 단에 연결되고, 수 회 권선된다. 하부 외곽 패턴(130)의 타 단은 하부 코일(120)의 외측 일 단에 연결된다.
일 예로, 하부 외곽 패턴(131)은 코일 모듈(101) 기판의 일 면(상면)에서 3턴으로 형성되고 기판의 타 면(하면)에서도 2턴 내지 3턴으로 형성될 수 있다. 따라서, 하부 외곽 패턴(131)은 기판의 상면 및 하면에 형성된 패턴들이 비아를 통하여 서로 직렬 연결되어 전체적으로 5턴 내지 6턴으로 형성될 수 있다.
이러한 변형 실시예에서, 하부 코일(121), 상부 코일(111) 및 하부 외곽 패턴(131)은 MST 코일로서 사용될 수 있으며, 하부 외곽 패턴(131)에 의하여 MST 코일의 인식 영역 및 인식 정확도를 증대시킬 수 있다.
도 5는 도 3a에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상부 코일(110)의 일 단을 통하여 전류가 입력되게 되고, 상부 코일(110)의 소정의 권선 횟수에 따라 전류는 상부 코일(110)을 흐른다. 상부 코일(110)의 일 단은 하부 코일(120)에 연결되므로, 상부 코일(110)을 흐른 전류는 하부 코일(120) 및 하부 외곽 패턴(130)을 따라 흐른 뒤, 단자부(160)로 들어갈 수 있다.
이와 같이, 전류는 상부 코일(110) 및 하부 코일(120)을 따라 8자 형상으로 흐르게 되며, 또한 하부 외곽 패턴(130)을 흐르게 된다. 상대적으로 자기장의 세기가 약한 모바일 단말의 하부에서도 하부 외곽 패턴(130)에 의하여 자기장이 형성되므로, 모바일 단말의 전체적인 영역에서 자기장이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 도 5와 같이, 상부 코일(110)에서는 시계 방향으로 전류가 흐르고, 하부 코일(120) 및 하부 외곽 패턴(130)에서는 반시계 방향 방향으로 전류가 흐르므로, 자기장 중 일부는 하부 코일(120)의 중심을 제1 방향(아래에서 위 방향)으로 통과하고 제2 코일의 중심(120)을 제1 방향과 반대인 제2 방항(위에서 아래 방향)으로 통과하는, 즉, 두 코일의 중심을 통과하는 폐곡선을 포함할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 전류의 흐름 방향은 예시적인 것이므로, 그에 한정되지 아니한다. 즉, 전류는 도시된 방향과 반대로 흐르도록 변형 실시 가능하다.
상술한 바와 같이, 2개의 코일을 이용하여 넓은 범위를 커버하는 자기장을 형성할 수 있으며, 이는 이하의 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 6은 두 코일의 중심을 통과하여 자기장을 형성하는 본 발명의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6은 하부 코일(120)과 상부 코일(110)에 의하여 하나의 넓은 자기장이 형성되는 예를 도시하고 있다.
즉, 하부 코일(120)과 상부 코일(110)은 함께 동작하여 하나의 자기장을 형성할 수 있다.
도시된 폐곡선은, 두 코일 사이에 형성되는 자기장을 나타내는 복수의 자기력선 중 적어도 일부를 도시하고 있다. 즉, 두 코일 사이에 형성되는 자기장을 대략적인 방향을 도시하고 있다.
코일 모듈에 의하여 형성되는 자기장은 하부 코일(120)에서 형성된 자기장과, 상부 코일(110)에서 형성된 자기장이 상호 작용되어 형성된다. 예를 들어, 하부 코일(120)에서 형성된 자기장과, 상부 코일(110)에서 형성된 자기장은 두 코일을 모두 관통하도록 서로 보강되어, 도시된 자기력선과 같이 두 코일을 모두 지나는 확장된 형태의 자기장이 형성될 수 있다.
두 코일 사이에 형성되는 자기장은 하부 코일(120)의 적어도 일부 영역과 상부 코일(110)의 적어도 일부 영역을 지나는 폐루프 형상이다. 도시된 예에서, 자기장은 하부 코일(120)의 중심과 상부 코일(110)의 중심을 지나는 폐루프로 도시되어 있다.
즉, 도시된 예를 참조하면, 두 코일에 모두 결합되는 자기력선은, 하부 코일(120)의 중심을 아래에서 위로 관통하고, 하부 코일(120)의 중심에서 상부 코일(110)의 중심 방향으로 진행하여, 상부 코일(110)의 중심을 위에서 아래 방향으로 관통한 후, 다시 상부 코일(110)의 중심에서 하부 코일(120)의 중심 방향으로 진행할 수 있다.
이와 같이, 두 코일 사이에, 두 코일을 통하여 형성되는 자기장에는 두 코일을 지나는 폐루프의 자기력선이 존재하게 된다.
결국, 이와 같이, 복수의 코일을 이용하여 하나의 거대한 자기장을 형성함으로써, 코일 모듈의 어느 위치에서도 자기적인 결합력을 증진시킬 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 7a를 참조하면, 코일 모듈(102)은, 기판의 상부(172a)에 형성되는 상부 코일(112), 기판의 하부(172b)에 형성되는 하부 코일(122) 및 하부 외곽 패턴(132), 근거리 통신용 코일(142), 배선(152) 및 단자부(162)를 포함할 수 있다.
도시된 예에서, 하부 외곽 패턴(132)은 하부 코일(122)의 외곽에 형성되고, 코일 모듈(102)의 하부 외곽을 따라 형성된다. 즉, 하부 외곽 패턴(132)의 적어도 일부의 형상은, 코일 모듈의 기판(172) 하부의 적어도 일부의 형상에 대응될 수 있다.
도시된 바와 같이, 하부 외곽 패턴(122)의 내부 영역에 근거리 통신용 코일(140)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 하부 외곽 패턴(122)은 상부 코일(112)에 직렬 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 하부 외곽 패턴(122)이 직렬 연결되는 대상 코일은 하부 코일(122)로 변경될 수도 있다.
하부 코일(122)은 전력 전송용 코일로서 사용되며, 실시예에 따라 MST 코일로서도 사용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 7b는 도 7a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 7b를 참조하면, 상부 코일(112)의 일 단에 하부 외곽 패턴(132)의 일 단이 직렬 연결된다. 도시된 예에서는 일부 코일이 겹쳐져 그려져 있으나, 상부 코일(112)의 일 단에 하부 외곽 패턴(132)의 일 단이 직렬 연결되고, 하부 외곽 패턴(132)은 하부 코일(122)의 외곽에서, 수회 권선된다. 수회 권선된 하부 외곽 패턴(132)의 타 단은 하부 코일(122)의 외곽측 일단과 직렬 연결된다. 하부 코일(122)은 외곽으로부터 안쪽으로 회전하여 감겨 들어가도록 형성된다.
실시예에 따라, 하부 외곽 패턴(132)의 적어도 일부는 기판의 외형의 형상에 대응하여 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 하부 외곽 패턴(132)은 위치에 따라 턴수가 다르게 설정되도록 형성될 수 있다.도시된 예를 참조하면, 하부 외곽 패턴(132)의 하부 측은 단일 턴수로 권선되나, 그의 좌측과 우측에서는 2턴으로 권선되는 것을 알 수 있다. 즉, 하부 측의 하부 외곽 패턴을 병렬로 분기하여, 좌측과 우측에서는 두 개의 라인으로 형성됨을 알 수 있다. 이러한 예는, 기판의 좌우측이 기판의 하부보다 상대적으로 빈 영역이 많기 때문에, 빈 영역이 많은 공간에서의 패턴의 면적을 넓게 하도록 하기 위함이다.
도 7b의 예에서도, 상부 코일(110), 하부 외곽 패턴(130) 및 하부 코일(120)순으로 직렬 연결됨을 알 수 있다.
도 8은 도 7a에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 상부 코일(112)의 일 단을 통하여 전류가 입력되게 되고, 전류는 상부 코일(112)의 권선 횟수에 따라 상부 코일(112)을 흐른다.
이후, 전류는 하부 외곽 패턴(132)을 따라 흐른 뒤, 하부 코일(122)을 따라 흐를 수 있다. 실시예에 따라, 하부 외곽 패턴(132)과 하부 코일(122) 간의 연결 관계가 바뀔 수 있으므로, 상술한 전류의 흐르는 순서 또한 변경될 수 있다.
이와 같이, 전류는 상부 코일(112) 내지 하부 코일(122)을 따라 8자 형상으로 흐르게 되며, 또한 하부 외곽 패턴(122)을 흐르게 되므로, 코일 모듈(102)의 전체적인 영역에서 자기장이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 상부 코일(112)에서는 시계 방향으로 전류가 흐르고, 하부 코일(122) 및 하부 외곽 패턴(132)에서는 반시계 방향 방향으로 전류가 흐르므로, 하부 코일(122) 내지 상부 코일(112)을 통과하는 자기장이 연장되어 형성됨은, 도 6을 참조하여 상술한 바로부터 쉽게 이해할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도시된 바와 같이, 코일 모듈(103)은 기판의 상면(173a)에 형성되는 상부 코일(110), 기판의 하부(173b)에 형성되는 하부 코일(123) 및 하부 외곽 패턴(133), 근거리 통신용 코일(143), 배선(153) 및 단자부(163)를 포함할 수 있다.
하부 외곽 패턴(133)의 일 단은 상부 코일(113)의 일 단에 직렬 연결될 수 있다.
도시된 바와 같이, 하부 외곽 패턴(133)은 상부 코일(113)의 일부와 하나의 루프를 형성할 수 있다.
즉, 상부 코일(113)은 기판의 상부(173a)에서 소정 횟수 루프를 형성한 후, 상부 코일(113)의 일부와 하부 외곽 패턴(133)이 직렬 연결되어, 깊나의 상부 및 하부에 형성되는 하나의 루프를 형성할 수 있다.
따라서, 기판의 상부(173a)에 형성되는 상부 코일(113)의 턴 수를 일부 줄일 수 있으며, 그에 따라 상부 코일(113)의 내부 공간을 더 확장시킬 수 있다.
또한, 상부 코일(113)의 일부가 하부 외곽 패턴(133)과 직렬 연결되어 턴을 형성하므로, 상대적으로 자기장의 세기가 약한 모바일 단말의 하부에도 이러한 턴에 의하여 자기장이 형성되므로, 모바일 단말의 전체적인 영역에서 자기장이 형성되도록 할 수 있다.
하부 외곽 패턴(133)은 실시예에 따라 양면 패턴으로 형성될 수 있음은 기 설명한 바와 같다.
하부 외곽 패턴(133)은 하부 코일(123)의 외곽에, 또한 근거리 통신용 코일(143)의 내부에 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 하부 외곽 패턴(133)은 근거리 통신용 코일(143)과 일정 이상의 거리가 이격되어 있으므로, 비 동작중인 근거리 통신용 코일(143)에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
도 9b는 도 9a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 9b를 참조하면, 상부 코일(113)은 기판의 상부면에 수회 권선되어 형성되고, 하부 외곽 패턴은 그러한 상부 코일(113)에서 분기되어 나와, 기판의 하부 측으로 확장되어 형성될 수 있다.
상부 코일(113)은 수회 권선된 후, 하부 코일(123)의 외곽 측 일 단에 연결되고, 하부 코일(123)은 외곽으로부터 안쪽으로 회전하여 감겨 들어가도록 형성된다.
한편, 하부 외곽 패턴(133)은 상부 코일(113)에서 분기되어 형성된다. 따라서, 하부 외곽 패턴(133) 자체로서는 턴을 형성하지 아니하나, 하부 외곽 패턴(133)는 상부 코일(113)과 함께 턴을 형성할 수 있다.
하부 외곽 패턴(133)을 상부 코일(110)의 일부로 보면, 하부 외곽 패턴(133)은 상부 코일(110)의 확장된 턴일 수 있다.
예컨대, 상부 코일(110)은 자체적으로 수회 턴을 형성할 수 있다. 수회 턴을 형성한 상부 코일(113)은 하부 외곽 패턴(133)과 연결되어, 기판의 상부 및 하부를 커버하는 루프를 형성하고 그러한 루프의 일부로서 수회 턴을 형성할 수 있다.
도 10은 도 9a에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 상부 코일(113)의 일 단을 통하여 전류가 입력되게 되고, 전류는 상부 코일(113)의 권선 횟수에 따라 상부 코일(113)을 흐른다. 도시된 예에서, 전류는 상부 코일(113)을 따라 루프를 그리며 시계 방향으로 흐른다.
이후, 전류는 상부 코일(113)과 하부 외곽 패턴(133)을 따라 흐르면서, 기판의 상부 및 하부를 지나는 큰 루프를 따라 시계방향으로 흐른다.
이후, 전류는 하부 코일(123)을 따라 시계 방향으로 흐른 후, 단자부(163)로 출력될 수 있다.
실시예에 따라, 하부 외곽 패턴(133)과 하부 코일(123) 간의 연결 관계가 바뀔 수 있으므로, 상술한 전류의 흐르는 순서 또한 변경될 수 있다.
이와 같이, 전류는 동일한 방향-시계 방향-으로 흐르되 서로 다른 3개의 루프를 따라 흐를 수 있다.
서로 다른 3가지 형태의 루프로 전류가 흐르게 됨에 따라,
코일 모듈(100)의 전체적인 영역에서도 자기장이 균등하게 형성되도록 할 수 있다.
즉, 도시된 예에서는, 기판의 상부에서는 상부 코일(113)의 일부를 통하여 시계 방향의 루프를, 기판의 하부에서는 하부 코일(123)을 통하여 시계 방향의 루프를, 기판의 전체적인 영역에서 상부 코일(113)의 일부와 하부 외곽 패턴(133)을 통하여 시계 방향의 루프를 형성하면서 전류가 흐르게 된다.
여기에서, 기판의 상부의 루프와 기판의 하부의 루프 간의 간섭에 의하여 기판의 중심 영역에서의 자기장의 일부 상쇄가 유발될 수 있으나, 기판 전체 영역에서 루프를 형성하므로 자기장을 보강할 수 있다.
그에 따라, 코일 모듈(103)이 적용되는 모바일 단말의 전체적인 영역을 커버하도록 자기장을 형성할 수 있다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 11a를 참조하면, 코일 모듈(104)은 기판(174)의 상부 내지 하부에 걸쳐서 제1 루프를 형성하며 권선되는 상부 코일(114)과, 기판의 하부(174b)에서 제2 루프를 형성하며 권선되는 하부 코일(124), 근거리 통신용 코일(144), 배선(154) 및 단자부(164)를 포함할 수 있다.
상부 코일(114)은 코일 모듈(104)의 상부에서 하부에 이르는 영역을 커버하도록 상하 방향으로 길게 형성될 수 있다. 따라서, 하부 코일(124)과 근접한 상부 코일(114)의 일부 영역(도시된 영역에서는 상부 코일의 하부), 상부 코일은 근접한 하부 코일의 일부 영역의 형상을 반영하여 형성될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이, 원호의 일부 형상으로 형성되고, 해당 영역에서의 상부 코일의 권선 두께는 다른 영역에서의 상부 코일의 권선 두께보다 얇을 수 있다.
상부 코일(114)은 기판의 상부(174a)에서는 코일 모듈의 형상에 대응하는 형상으로 형성되고, 기판의 하부(174b)에서는 근거리 통신용 코일(144)의 외측에서 근거리 통신용 코일(144)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
기판의 하부(174b)에서의 상부 코일(114)은, 기판의 상부(174a)에서의 상부 코일(114) 보다 도선이 굵게 형성될 수 있다.
기판의 하부(174b)에서의 상부 코일(114)은 하부 외곽 패턴으로 이해할 수 있다. 이는, 상부 코일(114)은 하부 외곽 패턴을 포함할 수 있으며, 이러한 것에 대해서는 도 11b를 참조하여 설명한다.
도 11b는 도 11a에 도시된 코일 모듈의 일 예에서, 하부 외곽 패턴과 그에 연결되는 다른 코일들의 일부를 구분하여 도식화한 도면이다.
도 11b를 참조하면, 상부 코일(114)은 자체적으로 루프를 형성하지 않는 열린 곡선형태의 패턴으로서 기판의 상부에 형성될 수 있다.
하부 외곽 패턴(134)은 자체적으로 루프를 형성하지 않는 열린 곡선형태의 패턴으로서 기판의 하부에 형성될 수 있다.
상부 코일(114)의 말단은 각각 하부 외곽 패턴(134)의 말단에 연결될 수 있다. 따라서, 상부 코일(114)과 하부 외곽 패턴(134)은 기판의 상부 및 하부에 아우르는 루프를 형성할 수 있으며, 그러한 루프에 따라 복수 턴으로 권선될 수 있다.
즉, 하부 외곽 패턴(134)은 상부 코일(114)의 일부로 볼 수 있으며, 이러한 경우 상부 코일(114)은 기판의 전 영역에서 형성된다.
도 12는 도 11a에 도시된 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로서 동작할 때의 전류 흐름을 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 단자부(164)에서 나온 전류는 상부 코일(114)의 일 단을 통하여 입력되게 되고, 전류는 상부 코일(114)의 권선 횟수에 따라 상부 코일(114)을 흐른다. 이후, 전류는 하부 코일(124)을 따라 흐른 뒤 단자부(164)로 입력된다.
이와 같이, 전류는 상부 코일(114) 내지 하부 코일(124)을 따라 흐르게 되며, 그에 따라 코일 모듈의 상부에서 보다 하부에서 보다 강화된 자기장을 형성할 수 있다.
이는, 유저 시나리오에 따라, MST의 사용 지점이 모바일 단말의 하부에 해당되는 경우, 인식율을 보다 증진시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 13을 참조하면, 코일 모듈(105)는 기판의 상부(175)에 형성되는 상부 코일(115), 기판의 하부(175b)에서 형성되는 하부 코일(125), 근거리 통신용 코일(145), 배선(155) 및 단자부(165)를 포함할 수 있다.
코일 모듈이 MST 기능을 지원하는 경우, 상부 코일(115) 및 하부 코일(125)이 모두 활성화될 수 있다. 본 실시예에서는, 하부 코일(125)의 하부가 보다 강화된 형태이므로, 별도의 하부 외곽 패턴이 없이도 모바일 단말의 하부 영역에서도 자기장을 원활히 형성할 수 있다.
하부 코일(125)은, 하부 코일의 상부(125a)의 면적과 하부 코일의 하부(125b)의 면적이 서로 다르도록 비 대칭 형상으로 형성될 수 있다.
도시된 예에서, 하부 코일은 원형으로 복수 회 권선되어 형성되고, 하부 코일의 상부(125a), 즉, 원형의 상반구의 원호보다, 하부 코일의 하부(125b), 즉, 원형의 하반구의 원호가 더 길 수 있다.
그에 따라, 하부 코일(125)의 내경은 원의 형상이나, 외경은 하부 방향이 늘어난 비 대칭적 형상일 수 있다.
즉, 도시된 예에서, 하부 코일(125)의 상부(125a) 면적보다, 하부 코일의 하부(125b) 면적이 크게 형성되게 된다.
이와 같이, 도 13에 도시된 일 실시예에서는, 코일 모듈(105)에서 패턴이 적게 형성되는 빈 공간 -도시된 예에서는 코일 모듈의 하부- 쪽으로 패턴의 폭을 증가시키도록 비 대칭적으로 패턴을 형성함으로써, 빈 공간에 패턴이 들어가도록 할 수 있으며, 그에 따라 인식율을 증가시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 모듈의 또 다른 일 예를 도시하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 코일 모듈(106)는 기판의 상부(176a)에 형성되는 상부 코일(116), 기판의 하부(176b)에서 형성되는 하부 코일(126) 및 하부 외곽 패턴(136), 근거리 통신용 코일(146), 배선(156) 및 단자부(166)를 포함할 수 있다.
상부 코일(116)의 적어도 일부는, 하부 코일(126)의 적어도 일부와 겹칠 수 있다.
도시된 예에서, 상부 코일(116)의 좌하단 부분은 원호 모양으로 형성되어, 하부 코일(126)의 좌상단 부분과 겹치도록 형성됨을 알 수 있다.
여기에서, 겹치는 것은 직접 겹쳐지는 것 뿐만 아니라, 기판의 상면과 하면에 각각 형성되어, 코일모듈을 배면도의 시선으로 볼 때 겹쳐보이는 경우도 포함하는 것이다.
이와 같이, 복수 코일의 일부를 서로 겹치도록 함으로써, 기판의 소형화 및 슬림화를 만족할 수 있다.
도 15는 비교예와 본 발명의 실시예들에 대한 인식 가능 영역을 도시하는 도면이다.
도 15는 마그네틱 카드 리더와 일정 거리(예컨대, 1cm) 이격된 상태에서 MST 코일로서 동작 시킨 경우에 대한 것으로서, 그림 (a)는 하부 외곽 패턴이 없는 비교예의 인식 가능 영역을, 그림 (b)는 도 3a에 도시된 일 실시예에서의 인식 가능 영역을, 그림 (c)는 도 7a에 도시된 일 실시예에서의 인식 가능 영역을, 그림 (d)는 도 9a에 도시된 일 실시예에서의 인식 가능 영역을 각각 나타내고 있다.
도 15에서 노란 박스는 코일 모듈의 하부에 해당하는 영역이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 그림 (a)의 비교예의 경우, 코일 모듈의 하부 영역 중 모서리 영역에서는 인식이 이루지지 않는 영역이 존재하는 반면, 그림 (b) 내지 그림 (d)는 코일 하부 뿐만 아니라 그 주변에서도 보다 인식이 원활하게 이루어짐을 알 수 있다.
전체 인식 가능 포인트 수(도시된 예에서는 153 포인트) 대비, 인식 영역 포인트 수를 비교하면, 그림 (a)의 비교예의 경우 약 58.17%, 그림 (b)의 실시예의 경우 약 62.75%, 그림 (c)의 실시예의 경우 약 60.78%, 그림 (d)의 실시예의 경우 약 63.40% 로서, 비교예 대비 인식 가능 영역이 넓어진 것을 알 수 있다.
도 16은 비교예와 본 발명의 실시예들에 대한 자기장의 형성 영역을 도시하는 도면이다.
도 16의 그림 (a)는 하부 외곽 패턴이 없는 비교예의 자기장의 영역을, 그림 (b)는 도 7a에 도시된 일 실시예에서의 자기장의 영역을, 그림 (c)는 도 9a에 도시된 일 실시예에서의 자기장의 영역을 도시하고 있다.
도 16에서는 코일 모듈이 가로 방향으로 배열되어 있으므로, 왼쪽이 코일 모듈의 하부에 해당되고, 오른 쪽이 코일 모듈의 상부에 해당된다.
도시된 예에서, 등고선은 자기장의 세기의 차이에 따라 표시되는 것이며, 따라서, 코일 모듈과 인접하여 등고선이 존재하지 않는 영역은 자기장의 세기가 일정 이상으로 강한 부분을 의미한다.
도시된 바와 같이, 그림 (a)의 비교예 에서는, 코일 하부에서의 자기장의 영역이 비교적 작게 형성되는 반면, 그림 (b) 및 그림(c)에서의 본 발명의 실시예에서는 코일 모듈의 하부에도 광의적인 자기장이 형성됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들은, 코일 모듈의 상부 뿐만 아니라 하부에서도 자기적 결합의 세기를 증대시킬 수 있으며, 그에 따라 MST의 인식률을 증대시킬 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 마그네틱 카드 리더
11 : 무선 전력 송신 장치
20 : 모바일 단말
100 : 코일 모듈
110 : 상부 코일
120 : 하부 코일
130 : 하부 외곽 패턴
140 : NFC 코일
150 : 배선
160 : 단자부
170 : 기판

Claims (16)

  1. 기판;
    상기 기판의 상부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 상부 코일;
    상기 기판의 하부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 하부 코일; 및
    상기 기판의 하부에서 상기 하부 코일의 외측에 형성되고, 상기 상부 코일 또는 상기 하부 코일 중 적어도 하나와 연결되어 상기 기판의 하부로 확장되어 형성되는 하부 외곽 패턴; 을 포함하는 코일 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 외곽 패턴의 일부는 상기 하부 코일의 적어도 일부의 형상에 대응되는 형상을 가지는 코일 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코일은 상기 기판의 상부에서 제1 루프를 형성하고,
    상기 하부 코일은 상기 기판의 하부에서 제2 루프를 형성하는 코일 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하부 외곽 패턴은
    상기 기판의 하부에서 제3 루프를 형성하고,
    상기 제3 루프의 내부에 상기 하부 코일에 의하여 형성되는 제2 루프가 구비되는 코일 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 루프에서 전류는 제1 방향으로 흐르고,
    상기 제2 루프 및 상기 제3 루프에서 전류는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 흐르는 코일 모듈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 루프, 상기 제2 루프 및 상기 제3 루프에서 전류는 동일한 방향으로 흐르는 코일 모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 상부 코일 중 적어도 일부는 상기 기판의 상부에서 제1 루프를 형성하고,
    상기 상부 코일 중 나머지 일부는 상기 하부 외곽 패턴에 직렬 연결되어 상기 기판의 상부 및 하부에서 제3 루프를 형성하는 코일 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하부 외곽 패턴의 일 단은 상기 상부 코일의 일 단에 직렬 연결되는 코일 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하부 외곽 패턴의 일 단은 상기 하부 코일의 일 단에 직렬 연결되는 코일 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하부 외곽 패턴의 일 단은 상기 상부 코일의 일 단에 직렬 연결되고,
    상기 하부 외곽 패턴의 타 단은 상기 하부 코일의 외곽측 일 단과 직렬 연결되고,
    상기 하부 코일은 외곽으로부터 안쪽으로 회전하여 감겨 들어가도록 형성되는 코일 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코일은 상기 기판의 상부 내지 하부에 걸쳐서 제1 루프를 형성하며 권선되고,
    상기 하부 코일은 상기 기판의 하부에서 제2 루프를 형성하며 권선되며,
    상기 하부 외곽 패턴은 상기 상부 코일의 일부인 코일 모듈.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 루프는 상기 제1 루프의 내부에 형성되고,
    상기 제1 루프 및 상기 제2 루프에서 전류는 동일한 방향으로 흐르는 코일 모듈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상부 코일의 적어도 일부는 상기 하부 코일의 적어도 일부와 겹쳐는 코일 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 코일 모듈이 무선 전력 수신 모드로서 동작하는 경우, 상기 하부 코일이 활성화되고,
    상기 코일 모듈이 마그네틱 보안 전송 모드로 동작하는 경우, 상기 상부 코일, 상기 하부 코일 및 상기 하부 외곽 패턴이 활성화되는 코일 모듈.
  15. 기판;
    상기 기판의 상부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 상부 코일; 및
    상기 기판의 하부에서 상기 기판의 적어도 일 면에 형성되는 하부 코일; 을 포함하고,
    상기 하부 코일의 상부의 면적과 상기 하부 코일의 하부의 면적이 서로 다르도록 비 대칭 형상인 코일 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하부 코일은 원형으로 복수 회 권선되어 형성되고,
    상기 원형의 상반구의 원호보다 상기 원형의 하반구의 원호가 더 긴 코일 모듈.
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