KR20190065041A - 무선충전코일모듈 - Google Patents

Abstract

무선충전코일모듈은 제1 필름과, 제1 필름 상에 배치되고 복수회 권선된 코일을 포함하는 코일부와, 코일부 내측에 형성되는 중공부와, 코일부 외측에 배치되는 패드단자와, 코일부 상에 배치되는 제2 필름과, 제1 필름과 코일부 사이에 배치되고 중공부에 인접한 코일부의 일단과 패드단자를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함한다.
연결부는 절연층 및 절연층 상에 배치되는 도전층을 포함할 수 있다. 도전층은 패드단자에 대응되고 제1 홈을 포함하는 제1 연결단자와, 코일부의 일단에 대응되고 제2 홈을 포함하는 제2 연결단자를 포함할 수 있다.

Description

무선충전코일모듈{Wireless charging coil module}

실시예는 무선충전코일모듈에 관한 것이다.

휴대폰, 노트북과 같은 휴대용 단말은 전력을 저장하는 배터리와 배터리의 충전 및 방전을 위한 회로를 포함한다. 이러한 단말의 배터리가 충전되려면, 외부의 충전기로부터 전력을 공급받아야 한다.

일반적으로 배터리에 전력을 충전시키기 위한 충전장치와 배터리 간의 전기적 연결방식의 일 예로, 상용전원을 공급받아 배터리에 대응하는 전압 및 전류로 변환하여 해당 배터리의 단자를 통해 배터리로 전기에너지를 공급하는 단자공급방식을 들 수 있다. 이러한 단자공급방식은 물리적인 케이블(cable) 또는 전선의 사용이 동반된다. 따라서 단자공급방식의 장비들을 많이 취급하는 경우, 많은 케이블들이 상당한 작업 공간을 차지하고 정리가 곤란하며 외관상으로도 좋지 않다. 또한 단자공급방식은 단자들간의 서로 다른 전위차로 인한 순간방전현상, 이물질에 의한 소손 및 화재 발생, 자연방전, 배터리의 수명 및 성능 저하 등의 문제점을 야기할 수 있다.

최근 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 무선으로 전력을 전송하는 방식을 이용한 충전시스템(이하 “무선충전시스템”이라 칭함.)과 제어방법들이 제시되고 있다. 또한, 무선충전시스템이 과거에는 일부 휴대용 단말에 기본 장착되지 않고 소비자가 별도 무선충전 수신기 액세서리를 별도로 구매해야 했기에 무선충전시스템에 대한 수요가 낮았으나 무선충전 사용자가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 향후 단말 제조사에서도 무선충전 기능을 기본 탑재할 것으로 예상된다.

일반적으로 무선충전시스템은 무선전력전송 방식으로 전기에너지를 공급하는 무선전력송신기와 무선전력송신기로부터 공급되는 전기에너지를 수신하여 배터리를 충전하는 무선전력수신기로 구성된다.

종래의 무선충전용 코일모듈은 FPCB 타입으로 구성되어 차폐재를 붙이는 형태로 형성되었다.

통상적으로, 무선충전의 충전효율을 결정짓는 코일 인자는 인덕턴스(L), 저항(R), Q이다.

FPCB형태의 코일모듈은 디자인 자율도 및 도금을 하는 형태이므로 L값과 R(저항)의 특성이 좋으며, 또한 인덕턴스와 캐패시턴스 값의 확보가 용이하여 Q값 특성도 좋다.

하지만, 종래의 무선충전용 코일모듈은 고가의 재료비 및 가공비로 인하여 제품단가가 높다는 단점을 가지고 있다.

이에 따라, 종래의 무선충전용 코일모듈을 대체하기 위한 새로운 코일모듈이 절실이 요구된다.

한편, 종래의 무선충전용 코일모듈 중에서 동판을 프레싱(press)하여 형성되는 타입은 낮은 재료비로 인하여 연구가 많이 되고 있지만, 제품 형태상 별도의 접촉부를 제작하여 코일에 연결해야 하므로 공정이 복잡해지고 추가 재료비도 높아지는 문제점이 발생한다.

실시예는 새로운 구조의 무선충전코일모듈을 제공한다.

실시예는 두께를 줄일 수 있는 무선충전코일모듈을 제공한다.

실시예는 무선 전송 효율을 향상시킬 수 있는 무선충전코일모듈을 제공한다.

실시예는 공정이 단순하고 재료비가 절감되는 무선충전코일모듈의 제조방법을 제공한다.

실시예는 상기 무선충전코일모듈을 구비한 무선충전장치를 제공한다.

실시예에 따른 무선충전코일모듈은, 제1 필름; 상기 제1 필름 상에 배치되고 복수회 권선된 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부 내측에 형성되는 중공부; 상기 코일부 외측에 배치되는 패드단자; 상기 코일부 상에 배치되는 제2 필름; 및 상기 제1 필름과 상기 코일부 사이에 배치되고, 상기 중공부에 인접한 상기 코일부의 일단과 상기 패드단자를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함한다. 상기 연결부는 절연층 및 상기 절연층 상에 배치되는 도전층을 포함할 수 있다. 상기 도전층은, 상기 패드단자에 대응되고 제1 홈을 포함하는 제1 연결단자; 및 상기 코일부의 일단에 대응되고 제2 홈을 포함하는 제2 연결단자를 포함할 수 있다.

상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은, 제1 도전층 및 상기 제1 도전층 상에 배치되는 상기 제2 도전층을 포함할 수 있다.

상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층은 측면에 경사를 가질 수 있다.

상기 제1 도전층의 두께는 상기 제2 도전층의 두께 보다 얇을 수 있다.

상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층은 상이한 물질로 구성될 수 있다.

상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은, 상기 제2 도전층 상에 배치되는 제3 도전층을 포함할 수 있다.

상기 제1 도전층과 상기 제3 도전층은 동일한 물질로 구성될 수 있다.

무선충전코일모듈은, 상기 제1 연결단자와 상기 패드단자를 전기적으로 연결하는 제1 접촉부; 및 상기 제2 연결단자와 상기 코일부를 전기적으로 연결하는 제2 접촉부를 포함할 수 있다.

상기 제1 접촉부는 일부가 상기 제1 홈 내에 배치되고, 상기 제2 접촉부는 일부가 상기 제2 홈 내에 배치될 수 있다.

상기 제1연결 단자 또는 상기 제2 연결 단자는 상기 제1 홈 또는 상기 제2 홈 주변에 레이저 조사 흔적을 가질 수 있다.

상기 제1 접촉부 및 상기 제2 접촉부는 니켈(Ni)과 구리(Cu)를 포함할 수 있다.

상기 제1 필름은 상기 제1 홈 내지 상기 제2 홈에 대응되는 제1 내지 제2 리세스 영역을 포함할 수 있다.

상기 도전층의 길이는 상기 절연층의 길이보다 길 수 있다.

상기 코일부의 상기 코일 간의 간격은 0.08mm 내지 0.1mm일 수 있다.

상기 제1 연결단자 및 상기 제2 연결단자의 폭은 상기 코일의 폭보다 클 수 있다.

상기 코일부 외측에 배치되는 제1 접촉패드 및 제2 접촉패드를 포함할 수 있다.

상기 제1 필름은 상기 제1 접촉패드 및 상기 제2 접촉패드를 노출시키는 개구를 포함할 수 있다.

무선충전코일모듈은, 상기 제1 접촉패드와 상기 패드단자를 연결하는 제1 연장라인 및 상기 코일부의 외측과 상기 제2 접촉패드를 연결하는 제2 연장라인을 포함할 수 있다.

무선충전코일모듈은, 상기 코일부 및 상기 제2 연장라인 사이에 배치되는 서미스터; 상기 서미스터와 연결되는 제1 신호라인; 및 상기 서미스터와 연결되는 제2 신호라인을 포함할 수 있다.

상기 제1 신호라인 및 상기 제2 신호라인은 상기 연결부와 교차하도록 배치될 수 있다.

실시예에 따른 무선충전코일모듈은, 복수회 권선된 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부 내측에 형성되는 중공부; 상기 코일부 외측에 배치되는 패드단자; 및 상기 제1 필름과 상기 코일부 사이에 배치되고, 상기 중공부에 인접한 상기 코일부의 일단과 상기 패드단자를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. 상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은, 제1 밀도층 및 상기 제1 밀도층 상에 배치되는 제2 밀도층을 포함할 수 있다.

상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은, 상기 제1 밀도층 및 상기 제2 밀도층은 복수 회 적층될 수 있다.

상기 제1 밀도층을 구성하는 입자의 두께 편차는 상기 제2 밀도층을 구성하는 입자의 두께 편차보다 작을 수 있다.

상기 제1 밀도층의 표면조도는 상기 제2 밀도층의 표면조도보다 작을 수 있다.

상기 제2 밀도층을 구성하는 입자의 크기는 상기 제1 밀도층을 구성하는 입자의 크기보다 2배 내지 5배일 수 있다.

상기 제1 밀도층의 두께는 상기 제2 밀도층의 두께보다 작을 수 있다.

상기 제1 밀도층의 개수는 상기 제2 밀도층의 개수 보다 많을 수 있다.

상기 제1 밀도층을 형성하는 도금 전류는 상기 제2 밀도층을 형성하는 도금 전류보다 작을 수 있다.

상기 제1 밀도층과 상기 제2밀도층은 동일한 원소로 구성될 수 있다.

상기 제1 밀도층과 상기 제2밀도층은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 무선충전코일모듈은, 다수의 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부 내측에 형성된 중공부; 상기 코일부 외측에 배치된 접촉패드; 상기 중공부에 인접한 상기 코일부의 일단과 상기 접촉패드를 전기적으로 연결시키는 연결부를 포함할 수 있다. 상기 연결부는 양단이 각각 상기 코일부의 일단과 상기 접촉패드와 전기적으로 연결되는 도전층을 포함할 수 있다. 상기 코일부의 상기 코일 간의 간격은 0.1mm 이하일 수 있다, 구체적으로, 상기 코일부의 상기 코일 간의 간격은 0.08mm 내지 0.1mm일 수 있다.

실시예에 따른 무선충전코일모듈은, 내측단에서 외측단 까지 다수 회 권선된 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부 내측에 형성된 중공부; 상기 코일부 외측에 배치되는 접촉패드; 및 상기 코일부 상에 배치되어 상기 중공부에 인접한 상기 내측단과 상기 접촉패드를 연결하는 연결부;를 포함한다. 상기 코일부는, 제1 도전층 및 상기 제1도전층 상에 배치되는 제2 도전층을 포함할 수 있다. 상기 연결부는, 상기 내측단에 대응되고 제1 홈을 포함하는 제1 연결단자; 상기 접촉패드에 대응되는 제2 홈을 포함하는 제2 연결단자; 상기 제1 연결단자와 상기 제2 연결단자를 연결시키는 도전층; 및 상기 도전층과 상기 코일부 사이에 배치되는 절연층;을 포함할 수 있다.

실시예에 따른 무선충전코일모듈은, 다수의 코일을 포함하는 코일부; 상기 코일부 내측에 형성된 중공부; 상기 코일부 외측에 배치된 접촉패드; 및 상기 중공부에 인접한 상기 코일부의 일단과 상기 접촉패드를 전기적으로 연결시키는 연결부를 포함한다. 상기 연결부는, 다수의 제1 밀도층과, 상기 제1 밀도층 사이에 배치되고 상기 제1 밀도층과 상이한 밀도를 갖는 다수의 제2 밀도층을 포함하는 제2 도전층을 포함할 수 있다.

실시예에 따른 무선충전코일모듈의 제조방법은, 음각패턴을 갖는 프레임이 마련되는 단계; 전기 도금 공정을 이용하여 상기 프레임의 상기 음각패턴에 도금하여 상기 코일부를 형성하는 단계; 제2 필름을 상기 프레임에 가압시킨 후 탈착시켜, 상기 음각패턴에 도금된 상기 코일부를 상기 제2 필름 상에 전사시키는 단계; 개구를 갖는 연결단자를 포함하는 연결부를 상기 중공부에 인접하는 상기 코일부의 코일단자 상에 위치시킨 후 상기 개구를 통해 레이저 광을 조사하여 상기 연결단자와 상기 코일단자 사이에 접촉부를 형성하는 단계; 및 제1 필름을 상기 제2 필름에 부착시키는 단계를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 무선충전장치는, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상에 배치되고, 코일부와 상기 코일부에 전기적으로 연결하기 위해 상기 코일부 아래에 배치되는 연결부를 포함하고, 상기 연결부에 의해 돌출 영역이 형성되며, 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 의한 다수의 무선충전코일모듈; 및 상기 인쇄회로기판과 상기 무선충전코일모듈 사이에 배치되며, 상기 돌출 영역에 대응되는 음각패턴을 갖는 차폐재를 포함할 수 있다. 상기 돌출 영역은 상기 차폐재의 상기 음각패턴에 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 프레임 도금 공정을 이용하여 간단히 원하는 두께의 코일을 얻을 수 있어, 공정이 단순하고 재료비가 적게 들며 또한 L값은 FPCB 타입의 코일의 L값과 유사하고 Q값은 FPCB 타입의 코일의 Q값보다 커, 무선 전송 효율이 향상될 수 있다.

실시예에 따르면, 프레임 도금 공정을 이용하여 프레임에 구비된 음각패턴에 도금이 되므로, 음각패턴의 형상 그대로 코일이 형성될 수 있어, 불량률이 낮고 또한 하나의 프레임이 다수의 음각패턴이 구비되도록 하여 대량생산도 가능하다. 아울러, 프레임의 음각패턴에 도금이 되므로, 공정이 매우 간단하다. 아울러, 프레임의 음각패턴에만 코일이 형성되므로, 낭비되는 재료가 없다.

실시예에 따르면, 레이저 용접 공정을 이용하여 연결부를 코일부에 연결하여 줌으로써, 연결부와 코일부가 자연스럽게 연결되어, 이러한 연결로 인한 두께 증가가 없다.

실시예에 따르면, 연결부에 의해 돌출된 부분은 코일부 아래에 배치되는 차폐재에 형성된 리세스나 개구에 삽입되므로, 제품의 두께가 증가되지 않는다.

도 1은 실시예에 따른 무선충전시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 무선전력송신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 무선전력송신기와 연동되는 무선전력수신기의 구조를 도시한 블록도이다.
도 4는 실시예에 따른 무선전력송신기의 분해사시도이다.
도 5는 실시예에 따른 무선전력수신기를 도시한다.
도 6은 제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 평면도이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 배면도이다.
도 8은 도 6에서 H-H’라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 코일부의 코일을 도시한 단면도이다.
도 10a은 연결부를 도시한 평면도이다.
도 10b는 연결부를 도시한 단면도이다.
도 11은 제1 실시예에 따른 차폐재를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 8에서 코일부와 연결부의 연결부분을 확대한 도면이다.
도 13은 무선충전코일모듈과 차폐재의 배치 관계를 도시한 배면도이다.도 14 내지 도 20은 제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 21은 제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 제조하기 위한 또 다른 프레임을 도시한다.
도 22는 제2 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 단면도이다.
도 23은 제3 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 배면도이다.
도 24는 도 19에서 J-J’라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 25는 제4 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 제조하는 공정 및 그에 따른 구조를 설명하는 도면이다.

이하, 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이상에서, 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 실시예의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 실시예의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤) "에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및 "전(앞) 또는 후(뒤) "는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

그리고 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예의 설명에 있어서, 무선 전력 충전 시스템상에서 무선 전력을 송신하는 장치는 설명의 편의를 위해 무선 전력 송신기, 무선 전력 송신 장치, 무선 전력 송신기, 송신단, 송신기, 송신 장치, 송신측, 무선 전력 전송 장치, 무선 전력 전송기, 무선충전장치 등을 혼용하여 사용하기로 한다. 또한, 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력을 수신하는 장치에 대한 표현으로 설명의 편의를 위해 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 무선 전력 수신 장치, 무선 전력 수신기, 수신 단말기, 수신측, 수신 장치, 수신기 단말 등이 혼용되어 사용될 수 있다.

실시예에 따른 무선충전장치는 패드 형태, 거치대 형태, AP(Access Point) 형태, 소형 기지국 형태, 스텐드 형태, 천장 매립 형태, 벽걸이 형태 등으로 구성될 수 있으며, 하나의 송신기는 복수의 무선 전력 수신 장치에 전력을 전송할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기는 통상적으로 책상이나 탁자 위 등에서 놓여서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차용으로도 개발되어 적용되어 차량 내에서 사용될 수 있다. 차량에 설치되는 무선 전력 송신기는 간편하고 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 거치대 형태로 제공될 수 있다.

실시예에 따른 단말은 휴대폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 player, 전동 칫솔, 전자 태그, 조명 장치, 리모콘, 낚시찌 등의 소형 전자 기기 등에 사용될 수 있으나, 이에 국한되지는 아니하며 실시예에 따른 무선 전력 수신 수단이 장착되어 배터리 충전이 가능한 모바일 디바이스 기기(이하, "디바이스"라 칭함.)라면 족하고, 단말 또는 디바이스라는 용어는 혼용하여 사용될 수 있다. 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 수신기는 차량, 무인 항공기, 에어 드론 등에도 탑재될 수 있다.

실시예에 따른 무선 전력 수신기는 적어도 하나의 무선 전력 전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 무선 전력 송신기로부터 동시에 무선 전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선 전력 전송 방식은 상기 전자기 유도 방식, 전자기 공진 방식, RF 무선 전력 전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로, 무선 전력 시스템을 구성하는 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기는 인밴드 통신 또는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수 변조 방식, 위상 변조 방식, 진폭 변조 방식, 진폭 및 위상 변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 무선 전력 수신기는 수신 코일을 통해 유도된 전류를 소정 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 무선 전력 송신기에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 무선 전력 수신기에 의해 전송되는 정보는 수신 전력 세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다. 이때, 무선 전력 송신기는 수신 전력 세기 정보에 기반하여 충전 효율 또는 전력 전송 효율을 산출할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 무선 충전 시스템은 크게 무선으로 전력을 송출하는 무선 전력 송신단(10), 상기 송출된 전력을 수신하는 무선 전력 수신단(20) 및 수신된 전력을 공급 받는 전자기기(30)로 구성될 수 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 동일한 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 인밴드(In-band) 통신을 수행할 수 있다. 다른 일예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20)은 무선 전력 전송에 사용되는 동작 주파수와 상이한 별도의 주파수 대역을 이용하여 정보를 교환하는 대역외(Out-of-band) 통신을 수행할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신단(10)과 무선 전력 수신단(20) 사이에 교환되는 정보는 서로의 상태 정보뿐만 아니라 제어 정보도 포함될 수 있다. 여기서, 송수신단 사이에 교환되는 상태 정보 및 제어 정보는 후술할 실시예들의 설명을 통해 보다 명확해질 것이다.

상기 인밴드 통신 및 대역외 통신은 양방향 통신을 제공할 수 있으나, 이에 한정되지않으며, 다른 실시예에 있어서는 단방향 통신 또는 반이중 방식의 통신을 제공할 수도 있다.

일 예로, 단방향 통신은 무선 전력 수신단(20)이 무선 전력 송신단(10)으로만 정보를 전송하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 송신단(10)이 무선 전력 수신단(20)으로 정보를 전송하는 것일 수도 있다.

반이중 통신 방식은 무선 전력 수신단(20)과 무선 전력 송신단(10) 사이의 양방향 통신은 가능하나, 어느 한 시점에 어느 하나의 장치에 의해서만 정보 전송이 가능한 특징이 있다.

실시예에 따른 무선 전력 수신단(20)은 전자 기기(30)의 각종 상태 정보를 획득할 수도 있다. 일 예로, 전자 기기(30)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, 실행중인 응용을 식별하기 위한 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전자 기기(30)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보이면 족하다.

도 2는 실시예에 따른 무선 전력 송신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면 무선 전력 송신기(200)는 크게, 전력 변환부(210), 전력 전송부(220), 통신부(230), 제어부(240), 센싱부(250)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기한 무선 전력 송신기(200)의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(210)는 전원부(260)로부터 전원이 공급되면, 이를 소정 세기의 전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 전력 변환부(210)는 전원부(260)로부터 공급된 전력을 무선 송신용 전력으로 변환할 수 있다.

전력 전송부(220)는 다중화기(221)(또는 멀티플렉서), 송신 코일(222)을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 전력 전송부(220)는 전력 전송을 위한 특정 동작 주파수를 생성하기 위한 반송파 생성기(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 전력 전송부(220)는 전력변환부(210)의 출력 전력이 송신 코일에 전달되는 것을 제어하기 위한 다중화기(221)와 복수의 송신 코일(222)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다.

실시예에 따른 제어부(240)는 복수의 무선 전력 수신기가 연결된 경우, 송신 코일 별 시분할 다중화를 통해 전력을 전송할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 송신기(200)에 3개의 무선 전력 수신기-즉, 제1 내지 3 무선 전력 수신기-가 각각 3개의 서로 다른 송신 코일-즉, 제1 내지 3 송신 코일-을 통해 식별된 경우, 제어부(240)는 다중화기(221)를 제어하여, 특정 타임 슬롯에 특정 송신 코일을 통해 전력이 송출될 수 있도록 제어할 수 있다. 이때, 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯의 길이에 따라 해당 무선 전력 수신기로 전송되는 전력의 양이 제어될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 예는 송신 코일 별 할당된 타임 슬롯 동안의 증폭기(212) 증폭률을 제어하여 무선 전력 수신기 별 송출 전력을 제어할 수도 있다.

제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 제1 내지 제n 송신 코일(222)을 통해 감지 신호가 순차적으로 송출될 수 있도록 다중화기(221)를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 복조부(232)로부터 어느 송신 코일을 통해 신호 세기 지시자(Signal Strength Indicator)가 수신되었는지를 식별하기 위한 소정 송신 코일 식별자 및 해당 송신 코일을 통해 수신된 신호 세기 지시자를 수신할 수 있다. 연이어, 제2차 감지 신호 송출 절차에서 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일(들)을 통해서만 감지 신호가 송출될 수 있도록 다중화기(221)를 제어할 수도 있다. 다른 일 예로, 제어부(240)는 제1차 감지 신호 송출 절차 동안 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일이 복수개인 경우, 가장 큰 값을 갖는 신호 세기 지시자가 수신된 송신 코일을 제2차 감지 신호 송출 절차에서 감지 신호를 가장 먼저 송출할 송신 코일로 결정하고, 결정 결과에 따라 다중화기(221)를 제어할 수도 있다.

변조부(231)는 제어부(240)에 의해 생성된 제어 신호를 변조하여 다중화기(221)에 전달할 수 있다. 여기서, 제어 신호를 변조하기 위한 변조 방식은 FSK(Frequency Shift Keying) 변조 방식, 맨체스터 코딩(Manchester Coding) 변조 방식, PSK(Phase Shift Keying) 변조 방식, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식, 차등 2단계(Differential bi-phase) 변조 방식 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

복조부(232)는 송신 코일을 통해 수신되는 신호가 감지되면, 감지된 신호를 복조하여 제어부(240)에 전송할 수 있다. 여기서, 복조된 신호에는 신호 세기 지시자, 무선 전력 전송 중 전력 제어를 위한 오류 정정(EC: Error Correction) 지시자, 충전 완료(EOC: End Of Charge) 지시자, 과전압/과전류/과열 지시자 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 무선 전력 수신기의 상태를 식별하기 위한 각종 상태 정보가 포함될 수 있다.

또한, 복조부(232)는 복조된 신호가 어느 송신 코일로부터 수신된 신호인지를 식별할 수 있으며, 식별된 송신 코일에 상응하는 소정 송신 코일 식별자를 제어부(240)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 무선 전력 송신기(200)는 무선 전력 전송에 사용되는 동일한 주파수를 이용하여 무선 전력 수신기와 통신을 수행하는 인밴드(In-Band) 통신을 통해 상기 신호 세기 지시자를 획득할 수 있다.

또한, 무선 전력 송신기(200)는 송신 코일(222)을 이용하여 무선 전력을 송출할 수 있을 뿐만 아니라 송신 코일(222)을 통해 무선 전력 수신기와 각종 정보를 교환할 수도 있다. 다른 일 예로, 무선 전력 송신기(200)는 송신 코일(222)-즉, 제1 내지 제n 송신 코일)에 각각 대응되는 별도의 코일을 추가로 구비하고, 구비된 별도의 코일을 이용하여 무선 전력 수신기와 인밴드 통신을 수행할 수도 있음을 주의해야 한다.

이상이 도 2의 설명에서는 무선 전력 송신기(200)와 무선 전력 수신기가 인밴드 통신을 수행하는 것을 예를 들어 설명하고 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 근거리 양방향 통신은 저전력 블루투스 통신, RFID 통신, UWB 통신, 지그비 통신 중 어느 하나일 수 있다.

도 3은 상기 도 2에 따른 무선 전력 송신기와 연동되는 무선 전력 수신기의 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 무선 전력 수신기(300)는 수신 코일(310), 정류기(320), 직류/직류 변환기(DC/DC Converter, 330), 부하(340), 통신부(360), 주제어부(370)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신부(360)는 복조부(361) 및 변조부(362) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 도 3의 예에 도시된 무선 전력 수신기(300)는 인밴드 통신을 통해 무선 전력 송신기와 정보를 교환할 수 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 다른 일 실시예에 따른 통신부(360)는 무선 전력 신호 전송에 사용되는 주파수 대역과는 상이한 주파수 대역을 통해 근거리 양방향 통신을 제공할 수도 있다.

수신 코일(310)을 통해 수신되는 AC 전력은 정류부(320)에 전달할 수 있다. 정류기(320)는 AC 전력을 DC 전력으로 변환하여 직류/직류 변환기(330)에 전송할 수 있다. 직류/직류 변환기(330)는 정류기 출력 DC 전력의 세기를 부하(340)에 의해 요구되는 특정 세기로 변환한 후 부하(340)에 전달할 수 있다. 또한 수신 코일(310)은 복수의 수신 코일(미도시)-즉, 제1 내지 제n 수신 코일-을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 각각의 수신 코일(미도시)에 전달되는 AC 전력의 주파수가 서로 상이할 수도 있고, 다른 일 실시예는 LC 공진 특성을 수신 코일마다 상이하게 조절하는 기능이 구비된 소정 주파수 제어기를 이용하여 각각의 수신 코일 별 공진주파수를 상이하게 설정할 수도 있다.

센싱부(350)는 정류기(320) 출력 DC 전력의 세기를 측정하고, 이를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 또는, 센싱부(350)는 무선 전력 수신에 따라 수신 코일(310)에 인가되는 전류의 세기를 측정하고, 측정 결과를 주제어부(370)에 전송할 수도 있다.

일 예로, 센싱부(350)는 무선 전력 수신기(300)의 내부 온도를 측정하고, 측정된 온도 값을 주제어부(370)에 제공할 수도 있다.

일 예로, 주제어부(370)는 측정된 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치와 비교하여 과전압 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단 결과, 과전압이 발생된 경우, 과전압이 발생되었음을 알리는 소정 패킷을 생성하여 변조부(362)에 전송할 수 있다. 여기서, 변조부(362)에 의해 변조된 신호는 수신 코일(310) 또는 별도의 코일(미도시)을 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있다. 또한, 주제어부(370)는 정류기 출력 DC 전력의 세기가 소정 기준치 이상인 경우, 감지 신호가 수신된 것으로 판단할 수 있으며, 감지 신호 수신 시, 해당 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 무선 전력 송신기에 전송될 수 있도록 제어할 수 있다. 다른 일 예로, 복조부(361)는 수신 코일(310)과 정류기(320) 사이의 AC 전력 신호 또는 정류기(320) 출력 DC 전력 신호를 복조하여 감지 신호의 수신 여부를 식별한 후 식별 결과를 주제어부(370)에 제공할 수 있다. 이때, 주제어부(370)는 감지 신호에 대응되는 신호 세기 지시자가 변조부(362)를 통해 전송될 수 있도록 제어할 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 무선전력송신기의 분해사시도이다.

실시예에 따른 무선전력송신기는 도 1에 도시된 무선전력송신기(10)이나 도 2에 도시된 무선전력송신기(200) 일 수 있다.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 무선충전장치는 제1 브라켓(400), 제1 기판(500), 제2 브라켓(600), 차폐재(605), 무선충전코일(610) 및 제2 기판(700)을 포함하여 구성될 수 있다. 상술한 무선충전장치의 구성은 반드시 필수적인 구성은 아니어서, 그보다 많거나 적은 구성 요소를 포함하여 구성될 수도 있음을 주의해야 한다.

제1 및 제2 기판(500, 700)은 인쇄회로기판(PCB) 또는 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

제1 브라켓(400)은 제2 브라켓(600)과 체결될 수 있다. 즉, 나사와 같은 볼트류를 이용하여 제1 브라켓(400)과 제2 브라켓(600)이 체결될 수 있다.

제1 기판(500)은 제1 브라켓(400) 상에 위치될 수 있다. 제1 기판(500)은 제1 브라켓(400) 및/또는 제2 브라켓(600)에 체결될 수 있다. 예컨대, 나사가 제1 브라켓(400)과 제1 기판(500)을 관통하여 제2 브라켓(600)에 체결될 수 있다.

제1 기판(500)의 하면에는 무선충전코일(610)을 구동하거나 제어하기 위한 각 종 회로부가 실장될 수 있다. 예컨대, 회로부로는 도 2에 도시된 다중화기(221), 무선충전통신부(230), 타이머(255), 센싱부(250), 제어부(240)가 있고, 도 3에 도시된 무선충전통신부(360), 주제어부(370), 센싱부(350)가 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

제1 기판(500)은 리지드(rigid)한 사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 따라서, 제1 기판(500)은 상면에 배치되는 차폐재(605), 무선충전코일(610) 등을 지지할 수 있다. 또한, 제1 기판(500)의 면적은 무선충전코일(610)의 면적, 차폐재(605)의 면적 보다 클 수 있다. 제1 기판(500)의 일측에는 단자부(660)를 포함할 수 있다. 단자부를 이용하여 제1 기판(500)의 회로부는 무선충전코일(610) 및 제2 기판(700)의 회로부에 전기적으로 접속될 수 있다. 단자부는 다수의 핀이나 패드로 이루어질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

차폐재(605)가 제1 기판(500)의 상면 상에 배치될 수 있다.

구체적으로, 차폐재(605)가 제1 기판(500)의 상면에 제2 기판(700)의 개구부(601) 내에 배치될 수 있다. 다른 예로, 차폐재(605)가 제2 기판(700)의 아래 그리고 제1 기판(500)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 차폐재(605)의 면적은 제2 기판(700)의 개구부(601)의 면적보다 클 수 있다. 따라서, 차폐재(605)의 에지 영역은 제2 기판(700)의 프레임(603)과 중첩될 수 있다. 또 다른 예로, 차폐재(605)가 제2 기판(700)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 차폐재(605)의 면적은 제2 기판(700)의 개구부(601)의 면적보다 클 수 있다. 따라서, 차폐재(605)의 에지 영역은 제2 기판(700)의 프레임(603)과 중첩될 수 있다.

무선충전코일(610)의 자기장을 충분히 차폐하기 위해 차폐재(605)의 면적은 무선충전코일(610)의 면적보다 클 수 있다.

차폐재(605) 상에 무선충전코일(610)이 배치될 수 있다. 무선충전코일(610)은 하나 이상의 무선충전코일(620 내지 640)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 무선충전코일(620 내지 640)은 무선전력송신기의 하나 이상의 송신코일이거나 무선전력수신기의 하나 이상의 수신코일일 수 있다. 또한, 무선충전코일(610)이 복수일 경우, 각각의 무선충전코일(620 내지 640)은 동일한 턴 수로 감겨있을 수 있다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 턴 수로 감겨 있을 수 있다. 또한, 복수의 무선충전코일(620 내지 640)은 동일한 인덕턴스를 구비할 수 있다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니고 서로 다른 인덕턴스를 구비할 수 있다. 또한, 복수의 무선충전코일(620 내지 640)은 하나 이상의 층으로 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수의 무선충전코일(620 내지 640)은 제1 내지 제3 무선충전코일(620 내지 640)을 포함할 수 있다. 제2 무선충전코일(630)과 제3 무선충전코일(640)은 동일한 층 즉, 제1 층에 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이러한 경우, 제1 무선충전코일(620)은 제1 층과 상이한 제2 층에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 무선충전코일(620)의 일부 영역은 제2 무선충전코일(630)의 일부 영역과 중첩되고 다른 영역은 제3 무선충전코일(640)의 일부 영역과 중첩되도록 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

이와 같이, 복수의 무선충전코일(620 내지 640)을 서로 다른 층에 배치하여 무선전력을 효율적으로 전달할 수 있도록 충전영역을 확장시킬 수 있다. 특히, 제1 무선충전코일(620)은 기판(400)과 동일한 층에 배치될 수 있다.

무선충전코일(610)은 외면에 절연 물질로 코팅되거나 절연층으로 피복될 수 있다.

차폐재(605)의 면적은 제1 내지 제3 무선충전코일(620 내지 640)의 배치 점유 면적보다 클 수 있다. 배치 점유 면적이라 함은 제1 내지 제3 무선충전코일(620 내지 640)이 차지하고 있는 총 면적일 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 무선충전코일(620 내지 640)에 의해 발생된 전자기장이 차폐재(605)에 의해 차폐되어 제1 기판(500)에 실장된 회로부나 외부에 영향을 주지 않을 수 있다.

차폐재(605)는 무선충전코일(610)의 하면에 배치될 수 있다. 차폐재(605)의 상면은 무선충전코일(610)의 하면, 구체적으로 제2 및 제3 무선충전코일(630, 640)의 하면에 접할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

예컨대, 차폐재(605)의 상면과 제2 및 제3 무선충전코일(630, 640)의 하면 사이에는 접착제 또는 접착부재(미도시)가 배치되어 차폐재(605)에 제2 및 제3 무선충전코일(630, 640)이 고정될 수 있다. 차폐재(605)는 상부에 배치된 무선충전코일(610)에서 발생된 무선전력을 충전 방향으로 가이드 할 수 있고, 제1 기판(500)의 아래에 실장되는 각종 회로부를 전자기장으로부터 보호할 수 있다.

무선충전코일(610) 또는 제2 브라켓(600) 상에는 제2 기판(700)이 배치될 수 있다. 제2 기판(700)은 나사와 같은 볼트류를 이용하여 제2 브라켓(600)에 체결될 수 있다.

예컨대, 무선충전코일(610)이 제1 층에 배치되는 제2 및 제3 무선충전코일(630, 640)과 제1 층 위의 제2 층에 제1 무선충전코일(620)이 배치되는 경우, 제1 층과 제2 층의 전체 두께가 제2 브라켓(600)의 두께보다 클 수 있다. 이를 위해, 제2 브라켓(600)의 양단의 일부 영역은 상부로 돌출된 제1 및 제2 돌출부(602, 604)를 가질 수 있다. 따라서, 제2 기판(700)은 제2 브라켓(600)의 양단에 돌출된 제1 및 제2 돌출부에 체결됨으로써, 적어도 제1 무선충전코일(620)의 상면이 제2 기판(700)의 하면과 접촉되지 않게 되어, 제2 기판(700)의 하면과의 접촉으로 인한 제1 무선충전코일(620)의 파손을 방지할 수 있다.

제2 기판(700)의 상면에는 예컨대, 도 2 또는 도 3에 도시된 근거리통신부(270, 380)과 같은 회로부가 실장될 수 있다. 또한, 제2 기판(700)의 상면에는 무선통신코일(280, 390)이 패턴으로 배치될 수 있다. 무선통신코일(280, 390)은 적어도 1회 이상의 턴수를 가질 수 있다. 도시되지 않았지만, 무선통신코일(280, 390)의 양단은 비아홀을 통해 근거리통신부(270, 380)와 같은 회로부와 전기적으로 접속될 수 있다. 또한, 제2 기판(700)의 회로부는 예컨대, 케이블이나 버스라인을 이용하여 제1 기판(500)에 실장된 제어부(도 2의 240)나 주제어부(도 3의 370)에 전기적으로 접속될 수 있다.

한편, 이상에서는 무선충전코일(50)이 무선전력송신기(도 1의 10, 도 2의 200)에 장착되는 송신코일로 설명되었다.

하지만, 실시예의 무선충전코일(50)은 무선전력수신기(도1의 20, 도 3의 300)에 장착되는 수신코일로 채택될 수도 있다.

도 5는 실시예에 따른 무선전력수신기를 도시한다.

실시예에 따른 무선전력수신기는 도 1에 도시된 무선전력수신기이거나 도 3에 도시된 무선전력수신기(300)일 수 있다. 도 5에 도시된 무선전력수신기는 멀티 모드 안테나 모듈로 지칭될 수 있다.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 무선전력수신기(300)은 인쇄 회로 기판(360), 제1 안테나(310), 제2 안테나(320), 제1 연결 단자(340) 및 제2 연결 단자(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 안테나(310)는 실시예의 무선충전코일일 수 있다.

상세하게, 실시예에 따른 무선전력수신기(300)은 인쇄 회로 기판(360), 무선 충전을 위해 인쇄 회로 기판(360)의 중앙 영역에 패턴 인쇄되어 배치되는 제1 안테나(310), 제1 근거리 무선 통신을 위해 제1 안테나(310)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제2 안테나(320), 제2 근거리 무선 통신을 위해 제2 안테나(320)와 중첩되지 않도록 제2 안테나(320)의 외곽에 패턴 인쇄되어 배치되는 제3 안테나(330), 제1 안테나(310)에 상응하는 제1 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제1 연결 단자(340) 및 제2 안테나(320) 및 상기 제3 안테나(330)에 각각 상응하는 제2 내지 제3 연결 패턴의 양단을 연결하기 위한 제2 연결 단자(350)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 제1 연결 단자(340)와 제2 연결 단자(350)가 인쇄 회로 기판(350)에 물리적으로 분리 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 연결 패턴이 제2 안테나(320) 및 제3 안테나(330)에 중첩되지 않도록 제1 연결 단자(340)와 제2 연결 단자(350)가 인쇄 회로 기판(360)상에서 물리적으로 분리 배치될 수 있다.

각 안테나의 연결 패턴은 해당 안테나의 양단에서 연장되는 리드선으로 형성되거나 해당 안테나의 특정 위치에서 분기되어 형성될 수 있다. 여기서, 각 안테나의 연결 패턴 및 연결 단자가 배치되는 위치는 연결 패턴의 길이가 최소화되도록 배치될 수 있다.

일 예로, 상기 제1 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)이고, 상기 제2 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)일 수 있다. 여기서, MST는 3.24MHz 대역에서 동작하고, NFC는 13.56MHz 대역에서 동작할 수 있다.

다른 일 예로, 상기 제1 근거리 무선 통신은 NFC(Near Field Communication)이고, 상기 제2 근거리 무선 통신은 마그네틱 보안 전송(MST: Magnetic Secure Transmission)일 수도 있다.

또 다른 일 예로, 상기 제1 근거리 무선 통신 및 상기 제2 근거리 무선 통신은 각각 NFC, RFID 통신, 블루투스 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, MST 통신, 애플페이 통신, 구글페이 통신 중 어느 하나에 대응될 수도 있다.

제2 안테나(320)와 제3 안테나(330) 사이의 이격 거리가 최소 1 mm 이상이 유지되도록 인쇄 회로 기판(360)에 해당 안테나의 패턴이 배치될 수 있다. 이때, 제2 안테나(320)와 제3 안테나(330)의 사이의 이격 거리에 대한 편차가 소정 제1 기준치 이하가 유지되도록 제2 안테나(320) 및 제3 안테나(330)가 인쇄 회로 기판(360)에 배치될 수 있다.

또한, 제1 안테나(310)와 제2 안테나(320) 사이의 이격 거리는 최소 0.5 mm 이상이 유지되도록 인쇄 회로 기판(360)에 해당 안테나의 패턴이 배치될 수 있다. 이때, 제1 안테나(310)와 제2 안테나(320)의 사이의 이격 거리에 대한 편차가 소정 제2 기준치 이하가 유지되도록 제1 안테나(310) 및 제2 안테나(320)가 인쇄 회로 기판(360)에 배치될 수 있다.

일 예로, 제1 안테나(310)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제1 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.

다른 일 예로, 제2 안테나(320)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제2 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.

또 다른 일 예로, 제3 안테나(330)는 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 제3 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.

또 다른 일 예로, 제1 안테나(310), 제2 안테나(320), 제3 안테나(330) 중 적어도 하나의 안테나가 인쇄 회로 기판(360)의 양면에 각각 패턴 인쇄될 수 있으며, 인쇄 회로 기판(360)에 배치된 관통 구멍(미도시)을 통해 양면에 인쇄된 해당 안테나 패턴이 상호 도통될 수 있다. 이를 통해, 해당 안테나의 저항 성분이 감소될 수 있으며, 그에 따라 해당 안테나의 수신 감도가 향상될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 안테나(310)는 소정 내직경을 가지는 원형 패턴으로 인쇄 회로 기판(360)에 인쇄될 수 있으며, 상기 제1 연결 단자는 상기 내직경 외부에 배치될 수 있으나, 이는 하나의 실시예에 불과하다.

이하에서 무선충전코일모듈을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예에 따른 무선충전코일모듈은 도 1에 도시된 무선전력송신기(10)이나 도 2에 도시된 무선전력송신기(200)에 채택된 송신코일이나 도 1에 도시된 무선전력수신기이거나 도 3에 도시된 무선전력수신기(300)에 채택된 수신코일일 수 있다. 특히, 실시예에 따른 무선충전코일모듈은 무선전력수신기 또는 무선전력수신기에 채택된 수신코일에 최적화 될 수 있다.

도 6은 제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 평면도이고, 도 7은 제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 배면도이다. 아울러, 도 8은 도 6에서 H-H’라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈(50)은 제1 및 제2 필름(63, 65)을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 필름(63, 65)은 코일부(51)를 보호할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 필름(63, 65)은 코일부(51)를 지지할 수 있다. 제1 및 제2 필름(63, 65)은 절연부재이거나 절연층일 수 있다. 이러한 절연부재 또는 절연층에 의해 코일 사이의 전기적인 쇼트가 방지될 수 있다. 제1 및 제2 필름(63, 65)는 코일부(51)를 보호하고, 코일부(51)를 다른 구성들로부터 절연시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 필름(63, 65)은 제1 및 제2 절연부재 또는 제1 및 제2 절연층일 수 있다.

제1 및 제2 필름(63, 65)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 필름(63, 65)은 절연성 및 강도가 우수한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 필름(63, 65)은 플라스틱 재질일 수 있다. 제1 및 제2 필름(63, 65)은 두께가 얇고 유연한(flexible) 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 필름(63, 65)은 PI(polyimide)나 PET(Polyethylene terephthalate)일 수 있다.

제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈(50)은 코일부(51)를 더 포함할 수 있다.

코일부(51)는 제1 필름(63)의 상면에 배치될 수 있다. 코일부(51)는 제2 필름(65)의 하면에 배치될 수 있다. 코일부(51)의 코일(52) 사이에서 제1 필름(63)과 제2 필름(65)는 서로 접할 수 있다. 예컨대, 제1 필름(63)과 제2 필름(65)는 핫 프레스(hot press) 공정에 의한 고온 고압에 의해 서로 부착될 수 있다.

코일부(51)는 나선형으로 권선된 다수의 코일(52)를 포함할 수 있다. 다수의 코일(52)은 서로 간에 이격되어 배치될 수 있다. 코일(52) 간의 간격은 0.08mm 내지 0.1mm일 수 있다.

코일(52) 간의 간격을 0.1mm 이내로 최소화함으로써, 인덕턴스 값이 증가되어 무선 전송 효율이 향상될 수 있다.

코일(52) 간의 간격을 0.1mm 이내로 구현한 것은 실시예가 최초이다. 이와 같이, 코일(52) 간의 간격을 0.1mm 이내로 구현하기 위해 새로운 공정 기법, 예컨대 패턴 틀을 갖는 프레임 도금 기법이 제안되었다. 프레임 도금 기법은 주조 도금 기법의 변형으로서, 추후 상세히 설명하기로 한다.

한편, 코일(52)의 폭은 0.8mm 내지 1.3mm일 수 있다. 예컨대, 코일(52)의 폭은 1mm일 수 있다. 코일(52)의 두께는 100㎛ 내지 150㎛일 수 있다. 예컨대, 코일(52)의 두께는 120㎛일 수 있다.

코일(52)의 측면은 경사면을 가질 수 있다. 이는 프레임 도금 기법으로 공정시 코일(52)이 시드층으로부터 점점 폭이 넓어지도록 형성됨에 기인될 수 있다.

도 9는 코일부의 코일을 도시한 단면도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 코일(52)은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 3개의 도전층을 포함할 수 있다. 예컨대, 코일(52)은 제1 도전층(67a), 제2 도전층(67b) 및 제3 도전층(67c)를 포함할 수 있다.

제1 도전층(67a)은 최하층으로서, 제1 필름(63) 상에 배치될 수 있다. 제1 도전층(67a)은 다수회 권선된 형태로서 서로 간에 이격되어 배치될 수 있다. 또는 공정 순서에 따라, 제1 도전층(67a)는 제2 필름(65) 상에 배치될 수 있다.

제2 도전층(67b)은 중간층으로서 제1 도전층(67a) 상에 배치될 수 있다. 제3 도전층(67c)는 최상층으로서 제2 도전층(67b) 상에 배치될 수 있다. 제3 도전층(67c) 상에는 제2 필름(65)이 위치될 수 있다. 또는 공정 순서에 따라, 제3 도전층(67c) 상에는 제1 필름(63)이 위치될 수 있다.

제1 도전층(67a)은 제1 필름(63)과의 전기 전도도 및 내부식성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 제1 예로, 제1 도전층(67a)은 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 제2 예로, 제1 도전층(67a)는 니켈(Ni), 납(Pb) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 3원합금을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 도전층(67a)는 니켈(Ni), 주석(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.

제2 도전층(67b)은 전기 전도도가 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 아울러, 제2 도전층(67b)은 도금 공정에 적합한 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 도전층(67b)은 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.

제3도전층(67c)은 전기 전도도 및 내부식성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 제1 예로, 제3도전층(67c)은 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 제2 예로, 제3도전층(67c)은 니켈(Ni), 납(Pb) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 3원합금을 포함할 수 있다. 다른 예로, 제1 도전층(67a)는 니켈(Ni), 주석(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제3 도전층(67c)는 니켈(Ni)으로 이루어질 수도 있다.

제2 도전층(67b) 자체가 내부식성이 우수한 재질로 형성되는 경우 제1 및/또는 제3도전층(67a, 67c)은 형성되지 않아도 무방하므로, 제1 및/또는 제3도전층(67a, 67c)은 선택적으로 채택 가능하다.

제1 내지 제3 도금층은 실시예에서 새로 제안하는 프레임 도금 기법에 의해 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제1 도금층은 제2 도금층을 형성하기 위한 시드(seed)층일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제2 도금층 자체가 프레임 도금 기법에 의해 용이하게 형성되는 경우, 제1 도금층은 생략될 수 있다.

제1 내지 제3 도전층(67a, 67b, 67c) 중에서 주로 전류가 흐르는 도전층은 제2 도전층(67b)이므로, 제2 도전층(67b)의 두께는 제1 또는 제3 도전층(67a, 67c)의 두께보다 클 수 있다. 예컨대, 제2 도전층(67b)의 두께는 제1 도전층(67a)의 두께의 10배 내지 15배 정도 클 수 있다. 예컨대, 제2 도전층(67b)의 두께는 제3 도전층(67c)의 두께의 1.5배 내지 4배 클 수 있다.

제1 도전층(67a)의 두께는 0.005mm 내지 0.017mm일 수 있지만, 이에 대해서는 한정한지 않는다. 이러한 범위 내에서 제2 도전층(67b)의 부식이 방지되고 또한 제2 도전층(67b)을 형성하기 위한 시드로서의 역할을 원활히 수행할 수 잇다. 예컨대, 제1 도전층(67a)의 두께는 0.01mm일 수 있다. 제2 도전층(67b)의 두께는 0.1mm 내지 0.22mm일 수 있다. 이러한 범위 내에서 전류의 흐름이 원활할 수 있다. 제2 도전층(67b)의 두께는 0.12mm일 수 있다. 제3 도전층(67c)의 두께는 0.001mm 내지 0.012mm일 수 있다. 이러한 범위 내에서 2 도전층의 부식이 방지될 수 있다. 예컨대, 제3 도전층(67c)의 두께는 0.005mm일 수 있다.

코일부(51)는 코일(52)의 내측에 형성된 중공부(53)를 더 포함할 수 있다. 중공부(53)에는 코일(52)이 배치되지 않는다. 중공부(53)는 원 형상이나 사각 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈(50)은 연결부(55)에 의해 코일부(51)의 내측 일단과 연결되는 제1 접촉패드(59)와 코일부(51)의 외측 일단에 접속되는 제2 접촉패드(58)를 더 포함할 수 있다.

예컨대, 제1 및 제2 접촉패드(59, 58) 각각은 위에서 보았을 때 사각형일 수 있지만, 다른 형태로 형성될 수도 있다. 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)의 면적은 크게 되도록 하여, 제1 및 제2 접촉패드(59, 58) 각각이 예컨대, 인쇄회로기판과 접속된 제1 및 제2 케이블이나 제1 및 제2 도선 각각의 일단과 접착될 때 접촉저항을 최소화할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 접촉패드(59, 58) 각각의 직경(또는 너비)는 코일부(51)의 코일(52)의 폭 또는 연결부(55)의 폭과 동일하거나 더 클 수 있다.

제1 접촉패드(59)는 연결부(55)를 경유하여 코일부(51) 내측의 코일(52)의 일단, 즉 코일단자(52a)와 연결될 수 있다. 제2 접촉패드(58)은 코일부(51) 외측의 코일(52)로부터 연장되어 형성될 수 있다.

제1 접촉패드(59)는 코일(52)과 동일 개수의 층을 갖거나 상이한 개수의 층을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 접촉패드(59)의 층의 개수는 코일(52)의 층의 개수보다 같거나 작을 수 있다. 제2 접촉패드(58)는 코일(52)과 동일 개수의 층을 가질 수 있다.

제1 실시예에 따른 무선충전코일모듈(50)은 연결부(55)를 더 포함할 수 있다. 연결부(55)는 코일부(51)의 내측으로부터 외측으로 전기적으로 연결시키는 부재일 수 있다.

연결부(55)의 제1 측은 중공부(53)에 인접하는 코일부(51)의 일단에 전기적으로 연결되고, 연결부(55)의 제2 측은 코일부(51)의 외측에 배치된 제1 접촉패드(59)에 전기적으로 연결될 수 있다.

코일부(51)는 중공부(53)에 인접하는 코일부(51)의 내측에 위치된 코일(52)의 끝단으로 정의되는 코일단자(52a)를 포함할 수 있다. 연결부(55)의 제1 측은 코일단자(52a)에 전기적으로 연결될 수 있다.

코일단자(52a)와 접촉하여 전기적으로 연결되는 연결부(55)의 제1측의 폭은 코일(52)의 폭과 같거나 클 수 있다.

도 10a은 연결부를 도시한 평면도이고, 도 10b는 연결부를 도시한 단면도이다.

도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 연결부(55)는 도전층(55a)과 도전층(55a) 위에 배치되는 절연층(55b)를 포함할 수 있다. 연결부(55)의 두께는 50㎛ 내지 70㎛일 수 있다.

에나멜 절연 방식을 이용하여 도전층(55a)의 일부 영역(이하, 절연 영역이라 함)에 발라져 절연층(55b)으로 형성될 수 있다.

제1 예로서, 절연층(55b)은 도전층(55a)의 상면 및 하면에 배치될 수 있다. 제2 예로서, 절연층(55b)은 도전층(55a)의 상면, 하면, 및 측면을 둘러싸서 배치될 수 있다.

절연층(55b)은 도전층(55a)의 일부 영역 상에 배치될 수 있다. 도전층(55a)은 제1 내지 제3 영역으로 구분될 수 있다. 제1 영역은 절연층(55b)에 대응되는 절연 영역일 수 있다. 제2 영역은 제1 영역의 제1 측에 위치되고, 제3 영역은 제1 영역의 제2 측에 위치될 수 있다. 예컨대, 제2 영역은 제1 연결단자(56a)로 지칭되고, 제3 영역은 제2 연결단자(56b)로 지칭될 수 있다. 제2 및 제3 영역은 도전층(55a)의 양단에 위치될 수 있다. 제2 및 제3 영역 각각의 폭은 제1 영역의 폭보다 클 수 있다. 이와 같이 제2 및 제3 영역의 폭을 크게 형성함으로써, 추후 연결부(55)를 코일부(51)와 제1 접촉패드(59) 각각에 연결하기 위한 얼라인 공정이 수행되는 경우, 미스얼라인시에도 연결부(55)가 보다 용이하고 정확하게 코일부(51) 및 제1 접촉패드(59)에 연결될 수 있다.

제1 및 제2 연결단자(56a, 56b) 각각의 일부 영역은 제1 및 제2 홈(61a, 61b)를 가질 수 있다. 이후 설명되겠지만, 이러한 제1 및 제2 홈(61a, 61b)를 통해 레이저 광이 투과되어 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b) 각각에 대응되는 코일부(51)의 코일단자(52a) 및 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)로 조사될 수 있다. 이러한 레이저 광에 의해 코일부(51)의 코일단자(52a) 및 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)가 국부적으로 용접(welding)되어 그 용접된 금속이 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b)에 연결될 수 있다. 용접된 금속은 제1 및 제2 접촉부(57a, 57b)일 수 있다. 제1 접촉부(57a)에 의해 코일부(51)의 코일단자(52a)와 연결부(55)의 제1 연결단자(56a)가 전기적으로 연결되고, 제2 접촉부(57b)에 의해 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)와 연결부(55)의 제2 연결단자(56b)가 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 레이저 광의 고출력 에너지에 의해 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b), 코일부(51)의 코일단자(52a) 및/또는 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)가 그을리게 되는 그을음(soot) 영역이나 버닝(burning)부가 형성될 수 있다. 즉, 레이저 광에 의한 조사 흔적이 제1 홈(61a) 및/또는 제2 홈(61b) 주변에 형성될 수 있다.

제1 접촉부(57a)의 일부는 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)와 제1 연결단자(56a) 사이 및/또는 제1 홈(61a) 내에 배치될 수 있다. 제1 홈(61a)에는 제1 필름(63)의 일부가 배치될 수도 있다. 예컨대, 제1 홈(61a) 내의 상측에 제1 접촉부(57a)의 일부가 배치되고, 제1 홈(61a) 내의 하측에 제1 필름(63)의 일부가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 홈(61a) 내에서 제1 접촉부(57a)의 일부와 제1 필름(63)의 일부는 서로 접촉될 수 있다. 아울러, 제1 홈(61a) 내에서 제1 접촉부(57a)의 일부는 제1 연결단자(56a)에 전기적으로 연결될 수 있다.

아울러, 제2 접촉부(57b)의 일부는 코일부(51)의 코일단자(52a)와 제2 연결단자(56b) 사이 및/또는 제2 홈(61b) 내에 배치될 수 있다. 제2 홈(61b)에는 제1 필름(63)의 일부가 배치될 수도 있다. 예컨대, 제2 홈(61b) 내의 상측에 제2 접촉부(57b)의 일부가 배치되고, 제2 홈(61b) 내의 하측에 제1 필름(63)의 일부가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제2 홈(61b) 내에서 제2 접촉부(57b)의 일부와 제1 필름(63)의 일부는 서로 접촉될 수 있다. 아울러, 제2 홈(61b) 내에서 제2 접촉부(57b)의 일부는 제2 연결단자(56b)에 전기적으로 연결될 수 있다.

이 공법을 통하여 연결부(55)와 코일부(51)의 연결 시에 별도의 두께 증가 없이 전기적으로 연결할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이 공법을 통하여 연결부(55)와 코일부(51)의 연결을 매우 간단한 공정으로 진행하면서도 우수한 접촉 품질을 얻을 수 있는 획기적인 결과를 얻을 수 있었다.

용접된 금속은 이종의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 용접된 금속은 니켈(Ni) 및 구리(Cu)를 포함하거나 니켈(Ni), 납(Pb), 주석(Sn) 및 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 용접된 금속의 일부는 제1 및 제2 홈(61a, 61b)의 일부 또는 전 영역에 배치될 수 있다. 이렇게 제1 및 제2 홈(61a, 61b)의 일부 또는 전 영역에 이동의 물질을 포함함으로써, 연결부(55)와 코일부(51)의 접촉 강도가 우수하게 형성될 수 있는 효과가 있다.

도면에서는 제2 및 제3 영역 각각이 각을 진 형태로 형성되고 있지만, 원 형태나 다른 형태로 형성되어도 무방하다.

도전층(55a) 또한 실시예에서 제안하고 있는 프레임 도금 기법에 의해 형성될 수 있다. 도전층(55a) 또한 코일(52)과 마찬가지로 제1 내지 제3 도전층(67a, 67b, 67c)을 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

다른 예로서, 도전층(55a)은 제1 및 제2 도전층(67a, 67b)을 포함하고, 제2 도전층(67b) 상에 절연층(55b)이 배치될 수 있다. 제1 도전층(67a)이 제2 도전층(67b)의 부식을 방지하고 제2 도전층(67b)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 예컨대, 제1 도전층(67a)은 니켈(Ni)이거나 니켈(Ni), 납(Pb) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 3원합금으로 이루어질 수 있다. 또는, 제1 도전층(67a)는 니켈(Ni), 주석(Sn) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.

절연층(55b)의 두께는 도전층(55a)의 두께의 0.077배 내지 0.166배 정도 클 수 있다. 예컨대, 도전층(55a)의 두께는 60㎛ 내지 65㎛이고, 절연층(55b)의 두께는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있다.

절연층(55b)은 도전층(55a)의 제2 영역과 제3 영역 사이에 위치된 제1 영역 상에 배치될 수 있다. 절연층(55b)은 도전층(55a)의 상면에만 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 도전층(55a)의 길이는 절연층(55b)의 길이보다 클 수 있다. 절연층(55b)의 길이는 도전층(55a)의 제1 영역, 즉 절연 영역의 길이에 대응되므로, 절연층(55b)의 길이는 도전층(55a)의 제2 영역의 길이와 제3 영역의 길이의 합만큼 클 수 있다.

연결부(55)의 길이는 도전층(55a)의 길이와 동일할 수 있다. 연결부(55)의 길이는 절연층(55b)의 길이보다 클 수 있다. 절연층(55b)의 길이는 코일부(51)의 최내측으로부터 코일부(51)의 최외측까지의 최단 거리와 같거나 클 수 있다. 절연층(55b)은 코일부(51)와 연결부(55)의 도전층(55a)을 절연시켜 주기 위한 부재이다. 따라서, 절연층(55b)은 코일부(51)의 최내측으로부터 중공부(53)의 중심 방향으로 더 연장되고, 코일부(51)의 최외측으로부터 상기 코일부(51)의 외측 방향으로 더 연장될 수 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 연결부(55)는 코일부(51) 아래에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 연결부(55)의 절연층(55b)은 코일부(51)의 코일(52)과 접하고, 도전층(55a)은 절연층(55b) 아래에 배치될 수 있다.

연결부(55)는 코일부(51)를 가로질러 배치될 수 있다. 연결부(55)의 일측, 즉 도전층(55a)의 제1 연결단자(56a)는 코일부(51)의 코일(52)의 내측 끝단인 코일단자(52a)에 대응되어 배치되고, 연결부(55)의 타측, 즉 도전층(55a)은 제2 연결단자(56b)는 코일부(51)의 외측에 배치된 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)에 대응되어 배치될 수 있다. 이러한 경우, 도전층(55a)의 제1 연결단자(56a)와 코일단자(52a) 사이에 제1 접촉부(57a)가 배치되고, 도전층(55a)의 제2 연결단자(56b)와 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a) 사이에 제2 접촉부(57b)가 배치될 수 있다. 제1 접촉부(57a)에 의해 도전층(55a)의 제1 연결단자(56a)와 코일단자(52a)는 전기적으로 연결되고, 제2 접촉부(57b)에 의해 도전층(55a)의 제2 연결단자(56b)와 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)는 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 접촉부(57a)와 제2 접촉부(57b) 각각은 레이저 용접 방식을 이용하여 코일단자(52a)와 패드단자(59a)의 일부 영역이 용접되어 형성될 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b) 각각의 제1 및 제2 홈(61a, 61b)에 제1 및 제2 접촉부(57a, 57b)의 일부가 배치되므로, 제1 및 제2 홈(61a, 61b)의 나머지 영역은 제1 필름(63)이 채워지게 된다. 이러한 경우, 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 필름(63)에 리세스영역(120)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 필름(63)의 일부가 제1 및 제2 홈(61a, 61b)에 채워지는데 사용되므로, 제1 필름(63)이 제1 및 제2 홈(61a, 61b) 방향으로 휨이 작용되어, 리세스영역(120)이 형성될 수 있다. 이러한 리세스영역(120)은 제1 및 제2 홈(61a, 61b)에 대응되는 제1 필름(63)에 형성될 수 있다. 예컨대, 리세스영역(120)은 제1 및 제2 홈(61a, 61b) 각각의 폭보다 클 수 있다. 예컨대, 리세스영역(120)의 휨 정도인 곡률 반경은 제1 및 제2 홈(61a, 61b) 내에 제1 및 제2 접촉부(57a, 57b)가 채워지는 양에 반비례할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2 홈(61a, 61b) 내에 제1 및 제2 접촉부(57a, 57b)가 채워지는 양이 적어질수록, 리세스영역(120)의 곡률 반경은 커질 수 있다.

한편, 제2 필름(65)은 코일부(51) 상에 배치되고, 제1 필름(63)은 연결부(55) 아래에 배치될 수 있다. 연결부(55)의 두께로 인해, 제1 필름(63)은 연결부(55)가 배치되는 영역과 그렇지 않은 영역 사이에 단차가 발생될 수 있다. 이와 같이 단차로 인해 아래 방향으로 돌출되는 영역은 돌출 영역(60)으로 지칭될 수 있다. 돌출 영역(60)은 연결부(55)의 형상에 대응될 수 있다.

도 11은 제1 실시예에 따른 차폐재를 도시한 사시도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 차폐재(80)은 소정 영역에 리세스(82)가 형성될 수 있다. 리세스(82)는 무선충전코일모듈(50)의 돌출 영역(60)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 리세스(82)의 깊이는 돌출 영역(60)의 두께와 동일할 수 있다.

돌출 영역(60)의 두께가 큰 경우, 리세스(82) 대신 개구가 형성될 수도 있다. 즉, 차페재의 하면과 상면이 관통된 개구가 형성될 수 있다. 이러한 경우, 무선충전코일모듈(50)의 돌출 영역(60)이 차폐재(80)의 개구를 통해 외부에 노출될 수 있다.

리세스(82)나 개구는 음각패턴으로 지칭될 수도 있다.

따라서, 연결부(55)에 의해 돌출된 돌출 영역(60)은 코일부(51) 아래에 배치되는 차폐재(80)에 형성된 리세스(82)나 개구에 삽입되므로, 제품의 두께가 증가되지 않는다.

한편, 도 13에 도시한 바와 같이, 차폐재(80)의 일 모서리에는 절곡영역, 제2 리세스 또는 제2 개구(107)가 형성될 수 있다. 예컨대, 절곡영역(107)은 차폐재(80) 상에 배치되는 무선충전코일모듈(50)의 일측에 배치된 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)가 노출되도록 한다. 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)은 무선충전코일모듈(50)에서도 예컨대 제1 필름(63)이 부분적으로 제거된 개구(105)에 의해 노출될 수 있다. 이와 같이 노출된 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)은 차폐재(80)의 절곡영역(107)에 의해 노출될 수 있다. 따라서, 차폐재(80) 아래에서 위를 볼 때, 무선충전코일모듈(50)의 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)은 차패재(80)의 절곡영역(107)에 의해 노출될 수 있다. 이와 같이 노출된 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)는 예컨대, 예컨대 제어부(또는 PCB 기판)와 전극라인에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 차폐재(80)에 형성된 절곡영역(107)에 의해 전극라인이 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)에 전기적으로 연결시키는 공정을 수행하더라도 아무런 방해를 받지 않게 되어, 작업 조립성이 향상될 수 있다.

도 14 내지 도 20은 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 제조하는 공정을 설명하는 도면이다. 이하의 제조 공정은 도 1 내지 도 11의 무선충전코일모듈의 구조 도면도 참조될 수 있다.

도 14a 및 도 14b에 도시한 바와 같이, 프레임(1000)이 마련될 수 있다. 프레임(1000)을 이용하여 무선충전코일모듈(50)의 코일부(51)가 제조될 수 있다. 코일부(51)는 복수회 권선된 코일(52) 및 제1 및 제2 접촉패드(59, 58)를 포함할 수 있다.

프레임(1000)은 기판(1110)과 기판(1110) 상에 배치되는 감광막(1112)를 포함할 수 있다.

기판(1110)은 스테인레스 스틸(stainless-steel) 재질로 형성될 수 있다. 기판(1110)의 일면 상에 감광막(1112)이 배치될 수 있다. 감광막(1112)은 포토리소그라피(photolithograph) 공정에 의해 제거된 음각패턴(1114)을 가질 수 있다. 음각패턴(1114)은 도 6 및 도 7에 도시된 코일부(51)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.

포토리쏘그라피 공정을 이용하여 음각패턴(1114)이 형성됨으로써, 음각패턴(1114)의 패턴 간 간격을 매우 좁게 형성할 수 있다. 따라서, 추후 음각패턴(1114)에 의해 형성되는 코일부(51)의 코일(52) 간의 간격 또한 매우 좁게 형성될 수 있다. 실시예에 따르면, 코일부(51)의 코일(52) 간의 간격은 0.08mm 내지 0.1mm일 수 있다.

구체적으로 프레임(1000)을 제조하는 방법을 설명한다.

먼저, 기판(1110)이 마련되고, 기판(1110) 상에 감광막(1112)이 형성될 수 있다. 감광막(1112)은 스핀 코팅 방식으로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

감광막(1112)을 대상으로 노광 공정 및 현상 공정이 수행되어 음각패턴(1114)이 형성될 수 있다. 노광 공정시 미리 설계된 음각패턴(1114)을 따라 레이저 광에 의해 노광이 수행될 수 있다. 레이저 광은 엑시머 레이저 광일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

음각패턴(1114)에 의해 기판(1110)의 상면의 일부분이 외부에 노출될 수 있다

도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 프레임 도금 공정이 수행될 수 있다. 즉, 코일부(51)를 형성할 음각패턴(1114)이 형성된 프레임(1000)이 전해액이 채워진 용기에 담궈진 후, 전해 공정이 수행되어 프레임(1000)의 음각패턴(1114) 내에 도금되어 복수회 권선된 코일(52)을 포함하는 코일부(51)가 형성될 수 있다.

도금 공정에 의해 코일(52)에 형성될 층의 개수에 따라 해당 용기의 개수가 결정될 수 있다.

예컨대, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 도전층(67a, 67b, 67c)을 포함하는 코일(52)이 형성되는 경우, 3개의 용기가 마련될 수 있다. 예컨대, 제1 용기에는 제1 금속 물질이 용해된 전해액이 채워지고, 제2 용기에는 제2 금속 물질이 용해된 전해액이 채워지며, 제3 용기에는 제3 금속 물질이 용해된 전해액이 채워질 수 있다. 이러한 경우, 제1 용기에 프레임(1000)이 담궈진 후 도금 공정이 수행되어 코일(52)의 제1 도전층(67a)이 형성되고, 제2 용기에 프레임(1000)이 담궈진 후 도금 공정이 수행되어 제1 도전층(67a) 상에 제2 도전층(67b)이 형성되며, 제3 용기에 프레임(1000)이 담궈진 후 도금 공정이 수행되어 제2 도전층(67b) 상에 제3 도전층(67c)이 형성될 수 있다.

제1 도전층(67a)과 제3 도전층(67c)이 동일한 금속으로 이루어진 경우, 제1 금속 물질 및 제2 금속 물질이 각각 채워진 2개의 용기가 마련될 수 있다.

코일(52)의 제1 도전층(67a)은 프레임(1000)의 음각패턴(1114)에 의해 노출된 기판(1110)의 상면 상에 형성될 수 있다.

제1 예로, 기판(1110)이 제1 도전층(67a)을 형성하기 위한 시드일 수 있다.

제2 예로, 기판(1110) 상에 제1 도전층(67a)의 시드로서의 역할을 수행하는 시드층을 별도로 형성할 수 있다. 이러한 경우, 음각패턴(1114)에 의해 노출된 부분은 기판(1110)의 상면이 아니라 시드층의 상면일 수 있다. 이에 음각패턴(1114)에 의해 노출된 시드층의 상면 상에 제1 도전층(67a)이 형성될 수 있다.

코일(52)의 제1 내지 제3 도전층(67a, 67b, 67c)은 음각패턴(1114) 내에 형성될 수 있다. 예컨대, 제3 도전층(67c)의 상면은 보호막의 상면과 동일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

도면에서는 설명의 편의를 위해 프레임(1000)이 하나의 코일부(51)를 형성할 하나의 음각패턴(1114)이 구비되고 있다. 그러나 대량 생산을 위해 프레임(1000)에는 다수의 음각패턴(1114)이 구비되어 동시에 다수의 코일부(51)가 프레임 도금 공정에 의해 형성될 수 있다.

도 16에 도시한 바와 같이, 음각패턴(1114) 내에 코일부(51)가 형성된 프레임(1000)이 스테이지 상에 로딩될 수 있다. 코일부(51)가 상부 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 이와 달리, 프레임(1000)의 아래에 코일부(51)가 형성되어 아래 방향을 향하도록 배치될 수도 있다.

이어서, 제2 필름(65)이 프레임(1000) 상에 위치된 후, 제2 필름(65)을 가압하여 프레임(1000)과 접촉되도록 한 후 탈착될 수 있다. 즉 제2 필름(65)이 다시 상부 방향으로 이동될 수 있다. 제2 필름(65)의 하면에는 접착 물질을 포함하는 접착층이 배치될 수 있다. 따라서, 제2 필름(65)의 접착층을 매개로 하여 프레임(1000)에 형성된 코일부(51)가 제2 필름(65)으로 전사될 수 있다. 즉, 코일부(51)가 제2 필름(65)의 하면 상에 부착될 수 있다.

제2 필름(65) 상으로 전사된 코일부(51)는 도 17에 도시된 바와 같다. 제1 접촉패드(59)는 코일부(51)의 최외측으로부터 이격되도록 배치되며, 제2 접촉패드(58)는 제1 접촉패드(59)와 인접하여 배치될 수 있다.

도 18에 도시한 바와 같이, 미리 제조된 연결부(55)를 이용하여 중공부(53)에 인접하는 코일부(51)의 일단, 즉 코일단자(52a)와 코일부(51)의 외측에 배치된 제1 접촉패드(59)가 전기적으로 연결될 수 있다.

이를 위해, 레이저 용접 공정이 수행될 수 있다.

구체적으로, 먼저 제2 필름(65) 상에 배치된 코일부(51) 상에 연결부(55)가 위치될 수 있다. 즉, 연결부(55)의 제1 연결단자(56a)가 제1 접촉패드(59)의 제1 패드단자(59a) 상에 위치되고 연결부(55)의 제2 연결단자(56b)가 중공부(53)에 인접한 코일부(51)의 코일단자(52a) 상에 위치되도록 얼라인될 수 있다. 이어서, 연결부(55)의 제1 연결단자(56a)에 구비된 제1 홈(61a)와 연결부(55)의 제2 연결단자(56b)에 구비된 제2 홈(61b) 각각에 레이저 광이 조사될 수 있다. 레이저 광 각각은 제1 및 제2 홈(61a, 61b) 각각을 경유하여 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)의 일 영역과 코일부(51)의 코일단자(52a)의 일 영역에 조사되어 해당 영역이 녹을 수 있다. 이와 같이 녹은 해당 영역이 냉각되어 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)와 연결부(55)의 제1 연결단자(56a) 사이 그리고 코일부(51)의 코일단자(52a)와 연결부(55)의 제2 연결단자(56b) 사이에 형성되어 제1 및 제2 접촉부(도 8의 57a, 57b)가 될 수 있다. 이와 같이 놓은 해당 영역의 일부는 제1 홈(61a) 및 제2 홈(61b) 내에 부분적으로 형성될 수도 있다. 따라서, 제1 접촉부(57a)에 의해 제1 접촉패드(59)와 연결부(55)의 제1 연결단자(56a)가 전기적으로 연결되고, 제2 접촉부(57b)에 의해 연결부(55)의 제2 연결단자(56b)가 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 절연층(55b)은 먼저 코일(52)에 형성되고, 그 후에 연결부(55)의 도전층(55a)가 형성될 수도 있다.

연결부(55) 또한 코일부(51)를 형성할 음각패턴(1114)을 갖는 프레임(1000)을 이용한 프레임 도금 공정에 의해 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

이상에서는 코일부(51)와 연결부(55)가 서로 상이한 프레임(1000)에 의해 형성되는 것으로 설명되고 있지만, 코일부(51)와 연결부(55)가 동일 프레임(1000)에서 동시에 형성될 수도 있다.

예컨대, 도 21에 도시한 바와 같이, 예컨대, 비교적 사이즈가 큰 코일부(51)를 형성하기 위한 다수의 제1 음각패턴은 프레임(1000)의 중심 영역에 구비되고 비교적 사이즈가 작은 연결부(55)를 형성하기 위한 다수의 제2 음각패턴은 프레임(1000)의 가장자리 영역에 구비될 수 있다. 이에 따라, 한번의 프레임 도금 공정에 의해 다수의 코일부(51) , 제1 및 제2 접촉패드(59, 58) 및 다수의 연결부(55)가 동시에 제조될 수 있다.

도 19에 도시한 바와 같이, 연결부(55)가 전기적으로 연결된 코일부(51)가 제2 필름(65) 상에 배치될 수 있다. 제2 필름(65) 상에 제1 필름(63)이 위치될 수 있다. 이어서, 핫 프레스(hot press) 공정에 의한 고온 고압이 제1 필름(63)에 인가되어, 도 20에 도시한 바와 같이 제1 필름(63)과 제2 필름(65)이 서로 부착될 수 있다.

따라서, 코일부(51)의 코일(52) 사이에 제1 및 및 제2 필름(63, 65)이 배치되어, 제1 및 제2 필름(63, 65)에 의해 코일부(51)의 코일(52) 간이 절연될 수 있다.

아울러, 코일부(51)의 아래에 배치된 연결부(55)에 의해 제1 필름(63)에 돌출 영역(60)이 형성될 수 있다. 돌출 영역(60)은 연결부(55)에 대응되는 형상을 가지며, 제1 필름(63)에 대해 아래 방향으로 돌출될 수 있다.

상술한 바와 같이, 이와 같이 제1 필름(63)의 돌출 영역(60)은 차폐재(80)에 미리 형성된 리세스(82)나 개구에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 제1 필름(63)의 돌출 영역(60)만한 차폐재(80)가 더 아래 방향으로 돌출될 필요가 없어, 제품의 두께가 감소될 수 있다.

도 22는 제2 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 단면도이다.

제2 실시예는 연결부(55)가 제1 필름(63) 내가 아닌 제1 필름(63) 외부에 배치되는 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다.

제2 실시예의 설명에 있어서, 도 1 내지 도 21에 도시된 것과 중복되는 기술적 특징들은 생략한다.

도 22를 참조하면, 제2 실시예에 따른 무선충전코일모듈(50)은 코일부(51)을 사이에 두고 제1 필름(63)과 제2 필름(65)가 합착될 수 있다.

이러한 경우, 연결부(55)는 제1 필름(63)의 외면, 즉 하면에 배치될 수 있다. 제2 실시예에서는 연결부(55)가 제1 필름(63) 내에 배치되지 않게 되므로, 연결부(55)로 인한 돌출영역이 형성되지 않는다. 아울러, 코일부(510에서도 제1 및 제2 필름(63, 65)가 서로 접촉하여 합착되므로, 제1 및 제2 필름(63, 65)의 결합력이 강화될 수 있다.

한편, 제2 실시예의 연결부(55)에는 제1 실시예에 설명된 절연층(55b)은 형성되지 않는다. 즉, 제2 실시예의 연결부(55)는 1 실시예에 설명된 도전층(55a) 만을 포함할 수 있다.

연결부(55)의 양측에는 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b)가 배치될 수 있다. 연결부(55)와 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b)는 일체로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b)의 일부 영역에는 제1 및 제2 홈(61a, 61b)가 형성될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b)의 제1 및 제2 홈(61a, 61b)에 대응되는 제1 필름(63)에도 제1 및 제2 홈이 형성될 수 있다.

이에 따라, 제1 및 제2 연결단자(56a, 56)의 제1 및 제2 홈(61a, 61b)와 제1 필름(63)의 제1 및 제2 홈을 통해 레이저 광이 코일부(51)의 코일단자(52a) 및 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)로 조사될 수 있다. 이러한 레이저 광에 의해 코일부(51)의 코일단자(52a) 및 제1 접촉패드(59)의 패드단자(59a)가 국부적으로 용접(welding)되어 그 용접된 금속이 제1 및 제2 연결단자(56a, 56b)에 연결될 수 있다.

한편, 외부에 노출된 연결부(55)를 보호하고 전기적으로 절연시켜주기 위해, 연결부(55)는 절연층(109)에 의해 감싸질 수 있다. 즉, 절연층(109)는 연결부(55)의 하면 및 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 절연층(109)는 접착력과 전기적 절연성이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 절연층(109)의 일부는 제1 필름(63)의 하면에 접착될 수 있다.

도 23은 제3 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 도시한 배면도이고, 도 24는 도 23에서 J-J’라인을 따라 절단한 단면도이다.

제3 실시예는 접촉패드(59, 58)가 코일부(51)로부터 연장 형성되는 연장영역(100)과 서미스터(thermistor, 110)의 배치 구조를 제외하고는 제1 및/또는 제2 실시예와 동일하다.

제3 실시예의 설명에 있어서, 도 1 내지 도 22에 도시된 것과 중복되는 기술적 특징들은 생략한다.

도 23 및 도 24를 참조하면, 제3 실시예에 따른 무선충전코일모듈(50)은 코일부(51)로부터 연장 형성되는 연장영역(100)이 제공될 수 있다. 연장영역(100)은 제1 필름(63)이 연장되는 제1 연장영역, 제2 필름(65)이 연장되는 제2 연장영역, 연결부(55)의 일단으로부터 연장되는 제1 연장라인(101)과 코일부(51)의 외측부의 일단으로부터 연장되는 제2 연장라인(103)을 포함할 수 있다.

제1 연장영역은 제1 필름(63)과 일체로 형성되고, 제2 연장영역은 제2 필름(65)와 일체로 형성될 수 있다.

제1 및 제2 연장라인(101, 103)은 코일부(51)의 코일(52) 및 연결부(55)의 제1 내지 제3 도전층(67a, 67b, 67c), 제1 및 제2 신호라인(도 23의 112, 114)와 함께 프레임 도금 기법에 기반한 동일 프레임으로 동시에 형성될 수 있다.

제1 연장라인(101)과 연결부(55)는 레이저 조사에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연장라인(103)과 코일부(51)의 최외측의 코일(52)은 레이저 조사에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리, 제2 연장라인(103)은 코일부(51)의 최외측의 코일(52)과 일체로 형성될 수도 있다.

접촉패드(59, 58) 또한 연장영역(100)에 배치될 수 있다. 도 24에 도시한 바와 같이, 접촉패드(59, 58)에 대응되는 제1 필름(63)이 제거된 개구(105)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 개구(105)에 의해 접촉패드(59, 58)가 노출될 수 있다.

한편, 서미스터(110)가 코일부(51)의 최외측 코일(52) 주변에 배치될 수 있다. 제1 예로서, 서미스터(110)는 코일부(51)의 최외측 코일(52)와 이에 인접하는 또 다른 코일(52) 사이에 배치될 수 있다. 제2 예로서, 서미스터(110)는 제2 연장라인(103)과 코일부(51)의 최외측 코일(52)에 인접하는 또 다른 코일(52) 사이에 배치될 수 있다. 제3 예로서, 코일부(51)의 최외측 코일(52)와 연결부 사이에 배치될 수 있다.

서미스터(110)는 예컨대, 제1 필름(63)을 통해 외부에 노출될 수 있다.

서미스터(110)으로부터 검출된 신호가 흐르는 제1 및 제2 신호라인(112, 114)이 코일부(51)의 주변에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 신호라인(112, 114)의 일측은 서미스터(110)에 연결될 수 있다.

제1 및 제2 신호라인(112, 114)은 서미스터(110)로부터 연장되어 코일부(51)의 주변을 따라 배치될 수 있다. 제1 및 제2 신호라인(112, 114)은 코일부(51)의 코일(52), 제1 및 제2 연장라인(101, 103)과 동일 층에 배치될 수 있다.

제1 및 제2 신호라인(112, 114)은 연결부(55)와 상이한 층에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 신호라인(112, 114)은 연결부(55)와 교차하도록 배치될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 코일부(51)의 코일(52)에 대향하는 연결부(55)의 일 면 상에는 절연층(55b)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 신호라인(112, 114)과 연결부(55)가 서로 상이한 층에 배치되므로, 제1 및 제2 신호라인(112, 114)은 연결부(55)와 교차하도록 배치되더라도, 교차 영영 전후의 제1 및 제2 신호라인(112, 114)의 연결을 위한 별도의 연결라인이 필요하지 않으며, 또한 연결부(55)의 절연층(55b)로 인한 연결부(55)와 제1 및 제2 신호라인(112, 114)가 전기적으로 절연될 수 있다. 만일 연결부(55)의 일면에 절연층(55b)가 형성되지 않는 경우, 연결부(55)와 접하는 교차 영역에 대응하는 제1 및 제2 신호라인(112, 114)의 일 면에 절연층이 배치될 수도 있다. 따라서, 제1 및 제2 신호라인(112, 114)이 코일(55)과 더 인접하여 형성될 수 있어 서미스터(110)의 위치의 자유도를 높일 수 있다. 또한, 종래에는 이러한 자유도가 떨어져 서미스터(110)는 제2 연장라인(103) 등의 외측에 위치할 수 밖에 없었지만, 실시예에 따른 무선충전코일 모듈은 서미스터(1110)를 제2 연장라인(103) 등의 내측에 위치할 수 있어 더 정확한 온도 측정을 할 수 있는 장점이 가질 수 있다.

도 25는 제4 실시예에 따른 무선충전코일모듈을 제조하는 공정 및 그에 따른 구조를 설명하는 도면이다.

앞서, 도 14 및 도 15에서, 제1 내지 제3 도전층(67a, 67b, 67c)으로 이루어지는 연결부(55)의 도전층(55a)가 주조되는 공정이 설명되었다. 여기서, 제2 도전층(67b)는 예컨대, 구리로 이루어지는 영역으로서, 주조되는 입자의 사이즈가 전류의 세기에 따라 달라진다.

도 25a에 도시한 바와 같이, 금속물질, 예컨대 구리가 용해된 전해액에 저전류가 흐르는 경우, 비교적 미세한 구리입자가 층층이 쌓여 제2 도전층(67b)가 형성될 수 있다. 저전류라 함은 상대적인 전류값으로서, 예컨대 1A일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 이와 같이 저전류에 의해 작 입자들이 서로 간에 접촉될 수 있다. 작 입자들 간의 접촉으로 인해 입자 간의 공간이 비교적 좁아 고밀도 입자로 도금될 수 있다.

이와 같이 저전류에 의해 미세한 구리입자를 포함하는 제2 도전층(67b)은 두께에 대한 편차가 낮으며 표면 조도가 좋은 장점이 있지만, 도금 시간이 대략 600분 이상으로 매우 긴 공정 시간이 요구된다.

도 25b에 도시한 바와 같이, 구리가 용해된 전해약에 고전류가 흐르는 경우, 비교적 두꺼운 구리입자가 층층이 쌓여 제2 도전층(67b)가 형성될 수 있다. 고전류라 함은 상대적인 전류값으로서, 예컨대 4A일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 이와 같이 고전류에 의해 큰 입자들이 서로 간에 접촉될 수 있다. 큰 입자들 간의 접촉으로 인해 입자 간의 공간이 비교적 넓어 저밀도 입자로 도금될 수 있다.

이와 같이 고전류에 의해 두꺼운 구리입자를 포함하는 제2 도전층(67b)은 도금 시간이 대략 120분 정도로 공정 시간이 짧은 장점이 있지만, 두께에 대한 편차가 크고 표면 조도가 고르지 못하다.

이러한 전류의 세기에 따른 구리입자의 크기가 달라지는 점에 착안하여, 실시예는 전류의 세기를 주기적으로 가변시켜 구리입자의 크기를 조절하여 제2 도전층(67b)를 형성하는 방법을 제공할 수 있다.

도 25c에 도시한 바와 같이, 프레임(1000) 상, 구체적으로 프레임(1000) 내에 이미 도금된 제1 도금층(67a) 상에 고밀도층(161, 163, 165, 167)과 저밀도층(162, 164, 166)이 교대로 적층되는 제2 도금층(67b)가 도금될 수 있다.

고밀도층(161, 163, 165, 167)의 입자 크기는 저밀도층(162, 164, 166)의 입자 크기보다 작을 수 있다. 예컨대, 저밀도층(162, 164, 166)의 입자는 고밀도층(161, 163, 165, 167)의 입자보다 2배 내지 5배 클 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

고밀도층(161, 163, 165, 167)을 형성하기 위한 도금 전류는 저밀도층(162, 164, 166)을 형성하기 위한 도금 전류보다 작을 수 있다. 예컨대, 고밀도층(161, 163, 165, 167)은 전해액에 흘려지는 예컨대, 1A의 저전류에 의해 형성되고, 저밀도층(162, 164, 166)은 전해액에 흘려지는 예컨대 4A의 고전류에 의해 형성될 수 있다.

저전류는 제1 전류로 지칭되고, 고전류는 제2 전류로 지칭될 수 있다. 또한, 고밀도층은 제1 밀도층으로 지칭되고, 저밀도층은 제2 밀도층으로 지칭될 수 있다.

이와 같이, 주기적으로 저전류와 고전류가 전해액에 인가되도록 하여 서로 교대로 적층되는 다수의 고밀도층(161, 163, 165, 167)과 다수의 저밀도층(162, 164, 166)으로 이루어지는 제2 도금층(67b)이 도금될 수 있다.

제1 예로서, 고밀도층(161, 163, 165, 167)을 구성하는 입자의 두께 편차는 저밀도층(162, 164, 166)을 구성하는 입자의 두께 편차보다 작을 수 있다. 제2 예로서, 고밀도층(161, 163, 165, 167)의 표면조도는 저밀도층(162, 164, 166)의 표면조도보다 작을 수 있다. 제3 예로서, 고밀도층(161, 163, 165, 167)의 두께는 저밀도층(162, 164, 166)의 두께보다 작을 수 있다. 제4 예로서, 고밀도층(161, 163, 165, 167)의 적층 개수는 저밀도층(162, 164, 166)의 적층개수보다 많을 수 있다.

이와 같이 고밀도층(161, 163, 165, 167)와 저밀도층(162, 164, 166)가 복수회 교대로 적층되도록 구성됨으로써, 두께 편차가 낮으며, 표면 조도가 우수하며, 또한 공정 시간이 단축될 수 있다.

고밀도층(161, 163, 165, 167)과 저밀도층(162, 164, 166)은 동일한 원소로 구성될 수 있다. 예컨대, 고밀도층(161, 163, 165, 167)과 저밀도층(162, 164, 166)은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.

한편, 이상에서는 프레임 도금 방식에 의한 도금 공정에 의해 연결부(55)의 도전층(55a)를 형성하는 방법을 설명하였다.

이와 달리, 에칭 방식에 의한 에칭 공정에 의해 연결부(55)의 도전층(55a)를 형성하는 방법이 제공될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 우선, 제2 금속판이 마련되고, 제2 금속판의 아래 및 위에 제1 금속판 및 제3 금속판이 위치될 수 있다. 이후, 압연 공정을 이용하여 제2 금속판을 중심으로 제1 금속판 및 제3 금속판에 압력을 가해, 제1 금속판, 제2 금속판 및 제3 금속판이 서로 결합될 수 있다.

예컨대, 제1 금속판은 제1 필름(63)과의 전기 전도도 및 내부식성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 제1 예로, 제1 금속판은 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 제2 예로, 제1 금속판은 니켈(Ni), 납(Pb) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 3원합금을 포함할 수 있다.

제2 금속판은 전기 전도도가 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 아울러, 제2 금속판은 도금 공정에 적합한 금속 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 금속판은 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.

제3 금속판은 전기 전도도 및 내부식성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다. 제1 예로, 제3 금속판은 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 제2 예로, 제3 금속판은 니켈(Ni), 납(Pb) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 3원합금을 포함할 수 있다.

이와 같이 결합된 제1 내지 제3 금속판의 일 면에 원하는 패턴이 마스킹 된 후, 에칭액에 제1 내지 제3 금속판이 함침될 수 있다. 패턴은 예컨대 코일부(51)의 형상, 연결부(55)의 형상, 접촉패드(59, 58)의 형상일 수 있다. 이에 따라, 마스킹되지 않은 부분의 제1 내지 제3 금속판이 에칭액에 의해 제거되어, 원하는 패턴이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 금속판이 패턴의 제1 도전층(57a), 제2 금속판이 패턴의 제2 도전층(57b) 그리고 제3 금속판이 패턴의 제3 도전층(57c)로 형성될 수 있다.

종래의 FPCB 타입의 코일모듈은 L값과 R(저항)의 특성이 좋으며, 또한 인덕턴스와 캐패시턴스 값의 확보가 용이하여 Q값 특성도 좋지만, 고가의 재료비 및 가공비로 인하여 제품단가가 높다는 단점을 가지고 있다. 이에 반해, 실시예에 의하면, 프레임 도금 공정을 이용하여 간단히 원하는 두께의 코일(52)을 얻을 수 있어, 공정이 단순하고 재료비가 적게 들며 또한 L값은 FPCB 타입의 코일모듈의 L값과 유사하고 Q값은 FPCB 타입의 코일모듈의 Q값보다 커, 무선 전송 효율이 향상될 수 있다(하기 표 1 참조). 실시예에서 코일부(51)의 코일(52) 두께는 120㎛이고, 코일(52)의 권선수는 12회이다.

샘플	L[μH]	R[Ω]	Q
FPCB type1	8.50	0.337	15.7
FPCB type1	8.50	0.347	14.8
실시예	8.23	0.32	16.1

아울러, FPCB 타입의 무선충전코일모듈은 코일의 내측단에 신호를 인가하기 위하여 양면 FPCB를 적용하였다. 그러나, 양면 FPCB는 코일 간 연결을 위한 비아 형성, 절연을 위한 절연층 형성, 코일 재료 증가 등으로 공정이 복잡해지는 문제와 가격이 증가하는 문제가 있었다. 이에 반해, 실시예에 의하면, 단면 상에만 코일이 형성되는 구조를 가지므로, 종래의 FPCB 타입의 무선충전코일모듈은 별도로 비아홀을 형성하거나 절연층이 게재될 필요가 없어, 공정이 단순하고 재료비가 절감되며 또한 제품 두께가 현저히 줄어들 수 있다.

아울러, 종래의 프레싱 공정을 이용한 코일은 재료비가 낮기는 하지만, 지자인 자율도가 낮고 불량률이 놓은 단점이 있다. 또한, 종래의 프레싱 공정을 이용한 코일(52)은 동판에 프레싱하여 동판을 절단하여 형성되므로, 절단된 면이 매끄럽지 않아 부드럽게 연마하는 공정이 추가로 요구되어 공정이 복잡하다. 이에 반해, 실시예에 의하면, 프레임 도금 공정을 이용하여 프레임(1000)에 구비된 음각패턴(1114)에 도금이 되므로, 음각패턴(1114)의 형상 그대로 코일(52)이 형성될 수 있어, 불량률이 낮고 또한 하나의 프레임(1000)이 다수의 음각패턴(1114)이 구비되도록 하여 대량생산도 가능하다. 아울러, 프레임(1000)의 음각패턴(1114)에 도금이 되므로, 공정이 매우 간단하다.

종래의 프레싱 공정을 이용한 코일모듈에서, 동판 중에서 프레싱에 의해 코일로 형성된 부분을 제외한 나머지 부분은 재사용이 불가능하다. 이에 반해, 실시예에서는 프레임(1000)의 음각패턴(1114)에만 코일(52)이 형성되므로, 낭비되는 재료가 없다.

실시예에 의하면, 레이저 용접 공정을 이용하여 연결부(55)를 코일부(51)에 연결하여 줌으로써, 연결부(55)와 코일부(51)가 자연스럽게 연결되어, 연결부(55)와 코일부(51) 사이에 연결로 인한 흔적이 남지 않으며 이러한 연결로 인한 두께 증가가 없다.

실시예에 의하면, 연결부(55)에 의해 돌출된 부분은 코일부(51) 아래에 배치되는 차폐재(80)에 형성된 리세스(82)나 개구에 삽입되므로, 제품의 두께가 증가되지 않는다.

제1 내지 제4 실시에에 있어서, 제1 도전층(67a) 및 제2 도전층(67b) 사이 및 제2 도전층(67b) 및/또는 제3 도전층(67c) 사이에는 확산방지층(미도시)이 형성될 수 있다. 확산 방지층은 제1 도전층(67a)의 물질이 제2 도전층(67b)으로 물질이 확산되거나 제3도전층(67c)의 물질이 제2 도전층(67b)으로 확산되는 것을 방지한다. 이러한 확산 방지층은 구리(Cu)와 주석(Sn)을 포함하여 형성될 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

50: 무선충전코일모듈
51: 코일부
52: 코일
52a: 코일단자
53: 중공부
55: 연결부
56a, 56b; 연결단자
57a, 57b: 접촉부
59, 58: 접촉패드
59a: 패드단자
60: 돌출 영역
61a, 61b: 홈
63, 65: 필름
67a: 제1 도전층
67b: 제2 도전층
67c: 제3 도전층
80: 차폐재
82: 리세스
100: 연장영역
101: 103: 연장라인
105: 개구
107: 절곡부
109: 절연층
110: 서미스터
112, 114: 신호라인
120: 리세스영역
151a, 151b: 입자
161, 163, 165, 167: 고밀층
162, 164, 166: 저밀층
1000: 프레임
1110: 기판
1112: 감광막
1114: 음각패턴

Claims (30)

1. 제1 필름;
   상기 제1 필름 상에 배치되고 복수회 권선된 코일을 포함하는 코일부;
   상기 코일부 내측에 형성되는 중공부;
   상기 코일부 외측에 배치되는 패드단자;
   상기 코일부 상에 배치되는 제2 필름; 및
   상기 제1 필름과 상기 코일부 사이에 배치되고, 상기 중공부에 인접한 상기 코일부의 일단과 상기 패드단자를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고,
   상기 연결부는 절연층 및 상기 절연층 상에 배치되는 도전층을 포함하고,
   상기 도전층은,
   상기 패드단자에 대응되고 제1 홈을 포함하는 제1 연결단자; 및
   상기 코일부의 일단에 대응되고 제2 홈을 포함하는 제2 연결단자를 포함하는, 무선충전코일모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은,
   제1 도전층 및 상기 제1 도전층 상에 배치되는 상기 제2 도전층을 포함하는, 무선충전코일모듈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층은 측면에 경사를 가지는, 무선충전코일모듈.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 도전층의 두께는 상기 제2 도전층의 두께 보다 얇은, 무선충전코일모듈.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층은 상이한 물질로 구성되는, 무선충전코일모듈.
6. 제2항에 있어서,
   상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은,
   상기 제2 도전층 상에 배치되는 제3 도전층을 포함하는, 무선충전코일모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 도전층과 상기 제3 도전층은 동일한 물질로 구성되는, 무선충전코일모듈.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 연결단자와 상기 패드단자를 전기적으로 연결하는 제1 접촉부; 및
   상기 제2 연결단자와 상기 코일부를 전기적으로 연결하는 제2 접촉부를 포함하는, 무선충전코일모듈.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 접촉부는 일부가 상기 제1 홈 내에 배치되고,
   상기 제2 접촉부는 일부가 상기 제2 홈 내에 배치되는, 무선충전코일모듈
10. 제8항에 있어서,
    상기 제1연결 단자 또는 상기 제2 연결 단자는 상기 제1 홈 또는 상기 제2 홈 주변에 레이저 조사 흔적을 가지는, 무선충전코일모듈.
11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 접촉부 및 상기 제2 접촉부는 니켈(Ni)과 구리(Cu)를 포함하는 무선충전코일모듈.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필름은 상기 제1 홈 내지 상기 제2 홈에 대응되는 제1 내지 제2 리세스 영역을 포함하는, 무선충전코일모듈.
13. 제1항에 있어서,
    상기 도전층의 길이는 상기 절연층의 길이보다 긴, 무선충전코일모듈.
14. 제1항에 있어서,
    상기 코일부의 상기 코일 간의 간격은 0.08mm 내지 0.1mm인 무선충전코일모듈.
15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결단자 및 상기 제2 연결단자의 폭은 상기 코일의 폭보다 큰, 무선충전코일모듈.
16. 제1항에 있어서,
    상기 코일부 외측에 배치되는 제1 접촉패드 및 제2 접촉패드를 포함하는, 무선충전코일모듈.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 필름은 상기 제1 접촉패드 및 상기 제2 접촉패드를 노출시키는 개구를 포함하는, 무선추전코일모듈.
18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 접촉패드와 상기 패드단자를 연결하는 제1 연장라인; 및
    상기 코일부의 외측과 상기 제2 접촉패드를 연결하는 제2 연장라인을 포함하는, 무선충전코일모듈.
19. 제18항에 있어서,
    상기 코일부 및 상기 제2 연장라인 사이에 배치되는 서미스터;
    상기 서미스터와 연결되는 제1 신호라인; 및
    상기 서미스터와 연결되는 제2 신호라인을 포함하는 무선충전코일모듈.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 신호라인 및 상기 제2 신호라인은 상기 연결부와 교차하도록 배치되는, 무선충전코일모듈.
21. 복수회 권선된 코일을 포함하는 코일부;
    상기 코일부 내측에 형성되는 중공부;
    상기 코일부 외측에 배치되는 패드단자; 및
    상기 제1 필름과 상기 코일부 사이에 배치되고, 상기 중공부에 인접한 상기 코일부의 일단과 상기 패드단자를 전기적으로 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은,
    제1 밀도층 및 상기 제1 밀도층 상에 배치되는 제2 밀도층을 포함하는, 무선충전코일모듈.
22. 제21항에 있어서,
    상기 코일부, 상기 패드단자 및 상기 도전층은,
    상기 제1 밀도층 및 상기 제2 밀도층은 복수 회 적층된, 무선충전코일모듈.
23. 제21항에 있어서,
    상기 제1 밀도층을 구성하는 입자의 두께 편차는 상기 제2 밀도층을 구성하는 입자의 두께 편차보다 작은, 무선충전코일모듈.
24. 제21항에 있어서,
    상기 제1 밀도층의 표면조도는 상기 제2 밀도층의 표면조도보다 작은, 무선충전코일모듈.
25. 제21항에 있어서,
    상기 제2 밀도층을 구성하는 입자의 크기는 상기 제1 밀도층을 구성하는 입자의 크기보다 2배 내지 5배인, 무선충전코일모듈.
26. 제21항에 있어서,
    상기 제1 밀도층의 두께는 상기 제2 밀도층의 두께보다 작은, 무선충전코일모듈.
27. 제21항에 있어서,
    상기 제1 밀도층의 개수는 상기 제2 밀도층의 개수 보다 많은, 무선충전코일모듈.
28. 제21항에 있어서,
    상기 제1 밀도층을 형성하는 도금 전류는 상기 제2 밀도층을 형성하는 도금 전류보다 작은, 무선충전 코일모듈.
29. 제21항에 있어서,
    상기 제1 밀도층과 상기 제2밀도층은 동일한 원소로 구성되는, 무선충전코일모듈.
30. 제29항에 있어서,
    상기 제1 밀도층과 상기 제2밀도층은 구리(Cu)를 포함하는 무선충전코일모듈.

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