KR20230121969A

KR20230121969A - 무선 전력 송수신용 안테나 모듈

Info

Publication number: KR20230121969A
Application number: KR1020230102823A
Authority: KR
Inventors: 오규진; 정을영
Original assignee: 주식회사 아모텍
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2023-08-07
Publication date: 2023-08-22
Also published as: KR102668963B1; WO2021194240A1; CN115516709A; KR102565875B1; US20230118173A1; KR20210119818A

Abstract

외부 루프 코일의 내주 영역에 내부 루프 패턴을 배치하여 위치와 관계없이 일정한 충전 인식율을 제공하도록 한 무선 전력 송수신용 안테나 모듈을 제시한다. 제시된 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 베이스 기재, 베이스 기재의 상면에 배치되어 제1 루프를 형성한 제1 방사 패턴을 포함하는 제1 안테나 및 베이스 기재의 상면에 적층되고, 제1 루프의 외주를 따라 권회하여 제2 루프를 형성한 코일을 포함하는 제2 안테나를 포함한다.

Description

무선 전력 송수신용 안테나 모듈{ANTENNA MODULE FOR TRANSMITTING AND RECEVING WIRELESS POWER}

본 발명은 무선 전력 송수신용 안테나 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 전력 송신과 무선 전력 수신을 수행하는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈에 관한 것이다.

기술 발전과 함께 근거리 통신 기능 및 무선 전력 수신(또는 무선 충전) 기능이 휴대 단말에 적용되고 있다. 즉, 휴대 단말은 근거리 통신(예를 들면, NFC) 기능을 이용해 다른 전자 기기와 데이터를 송수신하고, 무선 전력 수신(또는 무선 충전) 기능을 이용해 내장형 배터리를 충전한다.

최근에는, 휴대 단말을 이용해 웨어러블 기기를 충전하는 기술의 적용이 연구되고 있으며, 웨어러블 기기, 다른 휴대 단말을 충전할 수 있는 휴대 단말이 제품으로 출시되고 있다.

이에, 휴대 단말은 무선 전력 수신과 무선 전력 전송 기능을 제공하면서 웨어러블 기기의 충전시 효율을 개선하기 위한 다양한 안테나 구조가 연구되고 있다.

한국공개특허 제10-2020-0005490호(명칭: 무선 전력 송수신용 안테나 모듈)

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 제안된 것으로 외부 루프 코일의 내주 영역에 내부 루프 패턴을 배치하여 위치와 관계없이 일정한 충전 인식율을 제공하도록 한 무선 전력 송수신용 안테나 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 베이스 기재, 베이스 기재의 상면에 배치되어 제1 루프를 형성한 제1 방사 패턴을 포함하는 제1 안테나 및 베이스 기재의 상면에 적층되고, 제1 루프의 외주를 따라 권회하여 제2 루프를 형성한 코일을 포함하는 제2 안테나를 포함한다.

제1 방사 패턴의 제1 단부는 제1 루프의 최 외곽에서 제1 루프의 중심점 방향으로 굴곡되어 제1 루프의 내부에 배치되되, 제1 루프의 최 내곽 패턴과 제1 루프의 최 외곽 패턴 사이에 배치될 수 있다. 이때, 제1 방사 패턴의 제1 단부는 제1 방사 패턴의 선폭보다 넓은 선폭을 갖고, 제1 루프의 내부에 배치된 제1 연결 전극일 수 있다.

제1 방사 패턴은 제1 루프의 전체 영역 중에서 제1 단부가 배치된 영역에서 베이스 기재의 하면으로 우회할 수 있다.

제1 안테나는 베이스 기재의 하면에 배치되고, 제1 루프의 전체 영역 중에서 제1 방사 패턴의 제1 단부가 배치된 영역에서 제1 방사 패턴의 우회 경로를 형성하는 제2 방사 패턴을 더 포함할 수 있다.

제2 안테나는 제2 루프의 최 내곽에서 제2 루프의 중심점 방향으로 굴곡되어 제1 루프에 배치된 제1 방사 패턴의 제1 연결 전극과 중첩될 수 있다. 이때, 제2 안테나의 제1 단부는 제1 루프의 내주 영역에 배치될 수 있다.

제2 안테나의 제1 단부와 제1 방사 패턴의 제1 단부와 연결되고, 제2 안테나의 제2 단부와 제1 방사 패턴의 제2 단부는 서로 다른 단자 패턴과 연결될 수 있다.

베이스 기재의 상면에 배치되고, 제1 루프를 관통하여 제1 루프의 최 내곽에 배치된 제1 방사 패턴의 제2 단부와 연결된 제1 연결 패턴; 및

제1 안테나는 베이스 기재의 상면에 배치되고, 제2 루프의 최 외곽에 배치된 제2 안테나의 제2 단부와 연결된 제2 연결 패턴을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 제1 방사 패턴과 제2 안테나 사이에 개재되고, 제1 방사 패턴의 제1 연결 전극과 중첩되는 영역에 개구부가 형성된 제1 커버레이를 더 포함할 수 있다.

제1 방사 패턴은 복수의 방사 라인을 포함하고, 제1 루프에는 복수의 방사 라인이 마주하며 이격된 영역인 수용 공간이 정의될 수 있다. 이때, 수용 공간은 제1 루프의 최 외곽에서 제1 루프의 중심점 방향으로 연장되고, 수용 공간은 제1 루프를 관통하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 제1 방사 패턴 및 제2 안테나의 선폭보다 넓은 선폭을 갖고, 제1 단부가 수용 공간에 배치된 연결 패턴을 더 포함할 수 있다.

제1 방사 패턴은 수용 공간으로 정의된 영역에서 베이스 기재의 하면으로 우회할 수 있다.

제1 안테나는 베이스 기재의 하면에 배치되고, 제1 루프의 전체 영역 중에서 수용 공간으로 정의된 영역에서 제1 방사 패턴의 우회 경로를 형성하는 제2 방사 패턴을 더 포함할 수 있다.

제2 안테나는 제2 루프의 최 내곽에서 제2 루프의 중심점 방향으로 굴곡되어 수용 공간에 연결 패턴과 중첩되고, 제2 안테나의 제1 단부는 제1 루프의 내주 영역에 배치될 수 있다.

제1 방사 패턴과 제2 안테나는 서로 다른 단자 패턴과 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 제1 방사 패턴과 제2 안테나 사이에 개재되고, 수용 공간과 중첩되는 영역에 개구부가 형성된 제1 커버레이를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 외부 루프 코일의 내주 영역에 내부 루프 패턴을 배치함으로써, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 전체 영역에서 일정한 충전 인식율을 제공할 수 있는 효과가 있다.

특히, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 중심부에 빈공간이 존재하는 기존 무선 전력 송수신용 안테나 모듈과 달리 중심부에 소형 기기가 배치되더라도 소형 기기의 안테나와 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 중첩 영역을 증가시켜 충전 인식율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 내부 루프 패턴의 단부를 루프의 중심점 방향으로 굴곡시켜 루프 내에 연결 전극을 배치함으로써, 안테나의 면적을 증가시키지 않으면서 안테나의 충전 인식율을 향상시키고, 내부 루프 패턴과 외부 루프 코일 사이의 결합 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 외부 루프 코일이 연결되는 연결 전극의 선폭을 외부 루프 코일의 선폭보다 넓게 형성함으로써, 내부 루프 패턴과 외부 루프 코일이 연결되는 영역을 증가시켜 내부 루프 패턴과 외부 루프 코일 사이의 결합 강도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 외부 루프 코일의 단부를 내부 루프 패턴의 내주 영역에 배치하고, 외부 루프 코일의 단부보다 내측에서 솔더링하여 외부 루프 코일과 내부 루프 패턴을 연결함으로써, 외부 루프 코일의 단부를 내부 루프 패턴과 연결할 때보다 결합 강도를 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 외부 루프 코일이 연결되는 연결 패턴의 선폭을 외부 루프 코일의 선폭보다 넓게 형성함으로써, 내부 루프 패턴과 외부 루프 코일 사이의 결합 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 내부 루프 패턴 내의 수용 공간에 외부 루프 코일과 연결되는 연결 패턴을 배치하고, 연결 패턴 중에서 수용 공간 내에 배치된 영역과 외부 로프 코일의 단부를 솔더링함으로써, 안테나의 면적을 증가시키지 않으면서 안테나의 충전 인식율을 향상시키고, 내부 루프 패턴과 외부 루프 코일 사이의 결합 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈은 외부 루프 코일의 내주에 내부 루프 패턴을 배치하고, 외부 루프 코일과 내부 루프 패턴을 각각 독립된 안테나로 동작시킴으로써, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 전체 영역에서 일정한 충전 인식율을 제공하며, 중심부에 빈공간이 존재하는 기존 무선 전력 송수신용 안테나 모듈와 달리 중심부에 소형 기기가 배치되더라도 소형 기기의 안테나와 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 중첩 영역을 증가시켜 충전 인식율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 5는 도 2의 제1 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 2의 제2 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 2의 제1 안테나와 제2 안테나의 적층 구조를 설명하기 위한 도면.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 13 내지 도 15는 도 12의 제1 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 16은 도 12의 제2 안테나를 설명하기 위한 도면.
도 17은 도 12의 제1 안테나와 제2 안테나의 적층 구조를 설명하기 위한 도면.
도 18 내지 도 21은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈의 변형 예를 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물의 "상면에" 또는 "하면에" 배치 또는 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1을 참조하면, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100, 200)은 무선 전력 전송(무선 충전) 기능을 탑재한 전자 기기(10)에 실장되는 안테나이다. 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100, 200)이 실장되는 전자 기기(10)는 스마트 폰, 태블릿, 노트북 등인 것을 일례로 한다.

무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 전자 기기(10)에 실장되어 충전기로부터 무선 전력을 수신하여 전자 기기(10)의 배터리를 충전하고, 스마트 폰, 무선 이어폰, 소형 웨어러블 기기 등의 충전 대상 기기(20)로 무선 전력을 전송하여 충전 대상 기기(20)의 배터리를 충전한다.

일반적으로, 전자 기기(10)에 실장되는 안테나는 무선 전력을 수신하는 무선 전력 수신용 안테나이다. 무선 전력 수신용 안테나는 무선 전력의 수신을 목적으로 제작되기 때문에 무선 전력 전송(즉, 배터리 공유 충전)시 충전 대상 기기의 충전 인식률이 저하되거나 무선 충전 효율이 저하된다.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100, 200)은 코일형 안테나와 인쇄회로기판형 안테나를 결합하여 무선 전력 전송(즉, 무선 충전, 배터리 공유 충전)시 충전 인식률을 증가시키면서 무선 충전 효율을 향상시키는 것을 목적 및 효과로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 내부 루프 패턴을 구성하는 제1 안테나(110)와 외부 루프 코일을 구성하는 제2 안테나(120)를 포함하여 구성된다.

제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)가 결합(또는 적층)됨에 따라, 제1 안테나(110)의 안테나 패턴은 제2 안테나(120)의 중심부(즉, 내주 영역)에 배치된다. 이에, 제1 안테나(110)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)의 내부 루프 패턴을 구성하고, 제2 안테나(120)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)의 외부 루프 코일을 구성한다.

이를 통해, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 무선 전력의 송수신을 위한 면적(또는 길이)를 확장하여 충전 대상 기기의 충전 인식률 및 무선 충전 효율을 증가시킨다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 안테나(110)는 인쇄회로기판 타입의 안테나로, 베이스 기재(111), 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113)을 포함하여 구성된다.

베이스 기재(111)는 필름, 시트, 박막 기판 등과 같은 박막 기재로 구성될 수 있다. 베이스 기재(111)는 연성 인쇄 회로 기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다. 베이스 기재(111)는 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 시트인 것을 일례로 한다. 여기서, 베이스 기재(111)는 이에 한정되지 않으며, 박막 기재이면서 안테나를 구성하는 코일 패턴을 형성할 수 있는 기재라면 다양하게 이용될 수 있다.

제1 방사 패턴(112)은 베이스 기재(111)의 상면에 배치된다. 제1 방사 패턴(112)은 베이스 기재(111)의 상면에서 베이스 기재(111)의 중심점을 복수회 권회하는 루프 형상으로 형성된다. 이때, 제1 방사 패턴(112)은 복수의 방사 라인으로 구성되며, 제1 연결 패턴(CP1)이 통과하는 관통 경로(TP)를 형성한다. 여기서, 관통 경로는 방사 라인들이 이격되어 형성된 영역이며, 제1 방사 패턴(112)은 제1 관통 경로(TP)가 형성된 영역에서 비아 홀을 통해 베이스 기재(111)의 후면에 배치된 제2 방사 패턴(113)을 공유하며 루프를 형성한 것을 일례로 한다.

제1 방사 패턴(112)의 제1 단부는 루프의 최 외곽에서 루프의 내부 방향으로 굴곡된다. 제1 방사 패턴(112)의 제1 단부는 루프의 내부에 배치되어 제1 연결 전극(SP1)을 형성한다. 루프의 내부 방향은 제1 방사 패턴(112)이 형성한 루프의 중심점 방향이고, 루프의 내부는 제1 방사 패턴(112)이 형상한 루프의 최 외곽과 최 내곽 사이의 위치인 것을 일례로 한다.

일례로, 도 3을 참조하면, 제1 방사 패턴(112)은 베이스 기재(111)의 중심점에서 베이스 기재(111)와 직교하는 가상의 권취축을 7턴(회) 권회하여 1턴 내지 7턴을 갖는 루프를 형성한다. 제1 방사 패턴(112)의 제1 단부는 루프의 최 외곽인 7턴에서 권취축 방향으로 굴곡되어 루프의 2턴에 인접하여 배치된다. 그에 따라, 제1 방사 패턴(112)의 제1 단부는 루프의 내부에 배치된다.

제1 방사 패턴(112)의 제1 단부에는 제1 연결 전극(SP1)이 형성된다. 제1 연결 전극(SP1)은 루프의 최 외곽에서 굴곡되어 루프의 내부에 배치된 제1 방사 패턴(112)의 일부를 의미한다. 제1 연결 전극(SP1)은 제1 방사 패턴(112) 중에서 제1 단부에서 제1 방사 패턴(112)의 굴곡부까지의 영역으로 소정 형상의 판상 구조로 형성된다. 이때, 제1 연결 전극(SP1)의 선폭(W1)은 제1 방사 패턴(112)의 선폭(W2)보다 넓게 형성된다. 제1 연결 전극(SP1)은 제2 안테나(120)를 구성하는 코일의 일단과 결합되며, 솔더링을 통해 결합되는 것을 일례로 한다. 여기서, 제1 방사 패턴(112)은 제1 연결 전극(SP1)이 배치된 영역에서 비아 홀을 통해 베이스 기재(111)의 후면에 배치된 제2 방사 패턴(113)을 공유하며 루프를 형성한 것을 일례로 한다.

이처럼, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 제1 방사 패턴(112)의 제1 단부에 제1 방사 패턴(112)의 최 외곽에서 중심점 방향으로 굴곡되어 판상의 제1 연결 전극(SP1)을 제1 방사 패턴(112)이 형성한 루프의 내부에 배치하고, 제1 방사 패턴(112)의 선폭보다 넓은 선폭을 갖는 제1 연결 전극(SP1)을 형성함으로써, 제2 안테나(120; 코일)와 접촉/결합되는 영역을 증가시켜 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120) 사이의 결합 강도를 높일 수 있다.

제2 방사 패턴(113)은 베이스 기재(111)의 하면에 배치된다. 제2 방사 패턴(113)은 베이스 기재(111)의 하면에서 베이스 기재(111)의 중심점을 복수회 권회하는 루프 형상으로 형성된다.

제2 방사 패턴(113)은 베이스 기재(111)를 사이에 두고 제1 방사 패턴(112)과 중첩되도록 배치된다. 제2 방사 패턴(113)은 제1 방사 패턴(112)과 비아 홀(또는 쓰루 홀)을 통해 연결되어 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)의 내부 루프 패턴을 형성한다. 이때, 제2 방사 패턴(113)은 관통 경로(TP) 및 제1 연결 전극(SP1)에 대응되는 영역에서 제1 방사 패턴(112)의 우회 경로를 형성한다.

제1 안테나(110)는 베이스 기재(111)의 상면에 형성되는 제3 방사 패턴(114)을 더 포함할 수 있다. 제3 방사 패턴(114)은 베이스 기재(111)의 상면에서 베이스 기재(111)의 외주를 따라 권회하는 루프 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제3 방사 패턴(114)은 근거리 통신을 위한 주파수 대역(예를 들면, NFC 주파수 대역)에 공진하는 방사체인 것을 일례로 한다.

한편, 제1 안테나(110)는 MST 주파수 대역에 공진하는 다른 방사 패턴을 더 포함할 수도 있다, 제1 안테나(110)는 제3 방사 패턴(114)이 MST 주파수 대역에 공진하는 방사체로 구성될 수도 있다.

제1 안테나(110)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)을 휴대 단말에 내장된 회로기판과 연결하기 위한 복수의 단자 패턴을 더 포함한다.

복수의 단자 패턴은 베이스 기재(111)의 상면 및 하면에 나누어 배치된다. 복수의 단자 패턴 중 한 쌍은 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113)이 구성하는 내부 루프 패턴의 일단, 베이스 기재(111)의 상면에 배치되는 제2 안테나(120)(즉, 외부 루프 코일)의 일단(즉, 제2 단부(EP2))과 연결된다. 복수의 단자 패턴 중 다른 한 쌍은 제3 방사 패턴(114)의 양단과 연결된다.

일례로, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 안테나(110)는 베이스 기재(111)의 상면에 형성된 단자 패턴 T1~T4, 베이스 기재(111)의 하면에 형성된 단자 패턴 T1'~T4'을 포함한다.

단자 패턴 T1 및 T1'는 베이스 기재(111)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T1의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T1'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T1 및 T1'는 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T1'의 제1 단부는 단자 패턴 T1과 중첩되고, 단자 패턴 T1'의 제2 단부는 베이스 기재(111)의 상면에 배치된 제2 연결 패턴(CP2)과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T1' 및 제2 연결 패턴(CP2)은 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T2 및 T2'는 베이스 기재(111)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T2의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T2'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T2 및 T2'는 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T2'의 제1 단부는 단자 패턴 T2와 중첩되고, 단자 패턴 T2'의 제2 단부는 베이스 기재(111)의 상면에 배치된 제1 연결 패턴(CP1)과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T2' 및 제1 연결 패턴(CP1)은 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T1 및 T1'은 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)와 연결되고, 단자 패턴 T2 및 T2'은 제1 방사 패턴(112)의 제2 단부와 연결된다. 이때, 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 제1 방사 패턴(112)의 제1 단부(즉, 제1 연결 전극(SP1))와 연결된다.

이를 통해, 단자 패턴 T1 및 T1'은 내부 루프 패턴(즉, 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113))과 외부 루프 코일(제2 안테나(120)의 코일)이 구성하는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)을 외부 회로에 연결하는 단자로 동작한다.

단자 패턴 T3 및 T3'는 베이스 기재(111)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T3의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T3'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T3 및 T3'는 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T3'의 제1 단부는 단자 패턴 T3과 중첩되고, 단자 패턴 T3'의 제2 단부는 베이스 기재(111)의 상면에 배치된 제3 방사 패턴(114)의 제1 단부와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T3' 및 제3 방사 패턴(114)은 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다. 여기서, 제3 방사 패턴(114)의 제1 단부는 제3 방사 패턴(114)이 형성된 루프의 최 내곽에 배치된 단부인 것을 일례로 한다.

단자 패턴 T4 및 T4'는 베이스 기재(111)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T4의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T4'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T4 및 T4'는 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T4'의 제1 단부는 단자 패턴 T4와 중첩되고, 단자 패턴 T4'의 제2 단부는 베이스 기재(111)의 상면에 배치된 제3 방사 패턴(114)의 제2 단부와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T2' 및 제3 방사 패턴(114)은 베이스 기재(111)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다. 여기서, 제3 방사 패턴(114)의 제2 단부는 제3 방사 패턴(114)이 형성된 루프의 최 외곽에 배치된 단부인 것을 일례로 한다.

이처럼, 단자 패턴 T3 및 T3'는 제3 방사 패턴(114)의 제1 단부와 연결되고, 단자 패턴 T4 및 T4'는 제3 방사 패턴(114)의 제2 단부와 연결된다. 이를 통해, 단자 패턴 T3, T3', T4 및 T4'는 제3 방사 패턴(114)이 구성하는 근거리 통신용 안테나를 외부 회로에 연결하는 단자로 동작한다.

제2 안테나(120)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)의 외부 루프 코일로, 제1 안테나(110)(즉, 베이스 기재(111))의 상면에 적층되는 코일형 안테나로 구성된다. 이때, 제2 안테나(120)의 양단은 솔더링 등을 통해 제1 안테나(110)의 내부 루프 패턴 및 제2 연결 패턴(CP2)과 연결된다.

도 6을 참조하면, 제2 안테나(120)는 가상의 권취축을 복수회 권회하는 루프형 코일로 구성된다. 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 루프의 최 내곽 루프에서 가상의 권취축 방향으로 굴곡되어 루프의 중심점에 배치된다. 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 루프의 중심점에 인접하여 배치될 수도 있다.

제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 코일이 형성한 루프의 내주에 배치되어 제1 안테나(110)의 제1 연결 전극(SP1)과 중첩되도록 배치되는 제2 연결 전극(SP2)을 형성한다. 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)는 코일이 형성한 루프의 최 외곽에 배치되어 제1 안테나(110)의 제2 연결 패턴(CP2)과 중첩되도록 배치된다.

도 7을 참조하면, 제2 안테나(120)는 제1 안테나(110)의 상면에 배치된다. 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)를 포함한 제2 연결 전극(SP2)은 제1 방사 패턴(112)의 제1 연결 전극(SP1)의 상부에 적층되고, 솔더링 등을 통해 제1 연결 전극(SP1)과 연결된다.

이때, 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 제1 방사 패턴(112)의 중심점(즉, 베이스 기재(111)의 중심점)에 인접하여 배치되며 제1 방사 패턴(112)이 형성한 루프의 최 내곽 패턴보다 안쪽에 배치된다. 다시 말해 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 내부 루프 패턴이 형성한 루프의 내주 영역에 배치된다.

이에, 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 제1 연결 전극(SP1)과 중첩되지 않고, 제2 연결 전극(SP2)의 일부가 제1 연결 전극(SP1)과 중첩된다. 제2 안테나(120)는 제1 연결 전극(SP1)과 중첩된 영역에서 솔더링 등을 통해 제1 연결 전극(SP1)과 연결된다.

이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)가 내부 루프 패턴(즉, 제1 방사 패턴(112))의 중심점 방향으로 굴곡되어 내부 루프 패턴의 내주 영역에 배치되고, 제1 방사 패턴(112)의 제1 연결 전극(SP1)과 중첩된 영역(즉, 제2 연결 전극(SP2))에서 솔더링 등을 통해 제2 안테나(120)가 연결됨에 따라, 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120) 사이의 결합 강도를 높일 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)보다 내측에서 솔더링을 통해 내부 루프 패턴(즉, 제1 방사 패턴(112)의 제1 연결 전극(SP1))과 연결됨으로써, 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)를 내부 루프 패턴과 연결할 때보다 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120) 사이의 결합 강도를 높일 수 있다.

제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)는 솔더링 등을 통해 제2 연결 패턴(CP2)과 연결된다. 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)는 코일이 형성한 루프의 최 외곽에서 제2 연결 패턴(CP2)의 제2 단부 방향으로 연장되어 배치된다. 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)는 제2 연결 패턴(CP2)과 중첩되도록 배치되며, 솔더링 등을 통해 제2 연결 패턴(CP2)과 연결된다.

한편, 제2 안테나(120)는 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120) 사이의 결합 강도를 높이기 위해서 제2 단부보다 내측 부분이 제2 연결 패턴(CP2)과 중첩되도록 배치되고, 솔더링 등을 통해 제2 연결 패턴(CP2)과 연결될 수도 있다. 이때, 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)가 제1 연결 패턴(CP1)과 중첩되는 경우 안테나 특성에 변화가 발생할 수 있다. 따라서, 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)는 제1 연결 패턴(CP1)과 중첩되지 않도록 배치된다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 제1 커버레이(130) 및 제2 커버레이(140)를 더 포함할 수 있다.

제1 커버레이(130)는 제1 안테나(110)의 상면에 배치된다. 제1 커버레이(130)는 제1 안테나(110)의 상면과 제2 안테나(120) 사이에 개재되어 제1 안테나(110)의 패턴들과 제2 안테나(120) 사이를 절연한다.

제1 커버레이(130)는 복수의 개구부가 형성된다. 즉, 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)의 연결, 제2 안테나(120)와 제2 연결 패턴(CP2)의 연결 및 단자 패턴의 노출을 위한 복수의 개구부가 형성된다.

제1 커버레이(130)는 제1 개구부(OP1) 내지 제6 개구부(OP6)를 포함하는 것을 일례로 한다.

제1 개구부(OP1)는 제1 안테나(110)와 제2 안테나(120)의 연결을 위한 구멍으로, 제1 안테나(110)의 제1 연결 전극(SP1)과 중첩되는 위치에 형성된다. 제1 개구부(OP1)는 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)와 제1 안테나(110)의 연결을 위해 제1 안테나(110)의 제1 연결 전극(SP1) 중 적어도 일부를 노출시킨다.

제2 개구부(OP2)는 제2 안테나(120)와 제2 연결 패턴(CP2)의 연결을 위한 구멍으로, 제1 안테나(110)의 제2 연결 패턴(CP2)과 중첩되는 위치에 형성된다. 제2 개구부(OP2)는 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)와 제1 안테나(110)의 제2 연결 패턴(CP2)의 연결을 위해 제2 연결 패턴(CP2) 중 적어도 일부를 노출시킨다.

제3 개구부(OP3) 내지 제6 개구부(OP6)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)을 외부 회로 기판에 연결하기 위한 구멍으로, 접지 패턴(T1~T4)과 중첩되는 위치에 형성된다. 제3 개구부(OP3)는 제1 단자 패턴과 중첩되는 위치에 형성되어, 제1 단자 패턴 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제4 개구부(OP4)는 제2 단자 패턴과 중첩되는 위치에 형성되어, 제2 단자 패턴 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제5 개구부(OP5)는 제3 단자 패턴과 중첩되는 위치에 형성되어, 제3 단자 패턴 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제6 개구부(OP6)는 제4 단자 패턴과 중첩되는 위치에 형성되어, 제4 단자 패턴 중 적어도 일부를 노출시킨다.

제2 커버레이(140)는 제1 안테나(110)의 하면에 배치된다. 제2 커버레이(140)는 제1 안테나(110)의 하면에 배치된 단자 패턴 T1' 내지 T4'를 노출시킨다. 즉, 제2 커버레이(140)의 네 변 중에서 인접한 두 변 사이에 단차부(A)가 형성되고, 단자 패턴 T1' 내지 T4'는 제2 커버레이(140)에 형성된 단차부(A)를 통해 노출된다.

도 11을 참조하면, 제2 안테나(120)는 제1 커버레이(130)의 상면에 배치된다. 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1)는 제1 개구부(OP1)를 통해 노출된 제1 방사 패턴(112)의 제1 연결 전극(SP1)과 연결된다. 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2)는 제2 개구부(OP2)를 통해 노출된 제2 연결 패턴(CP2)과 연결된다.

이를 통해, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 제2 안테나(120)로 구성된 루프 형상의 외부 루프 코일과 제1 방사 패턴(112) 및 제2 방사 패턴(113)으로 구성된 루프 형상의 내부 루프 패턴을 포함하는 무선 전력 송수신용 패턴을 갖는다.

이때, 내부 루프 패턴은 외부 루프 코일의 내주 영역에 배치된다. 내부 루프 패턴의 일단(즉, 제1 방사 패턴(112)의 제1 연결 전극(SP1))은 외부 루프 코일의 일단(즉, 제2 안테나(120)의 제1 단부(EP1))과 연결된다. 내부 루프 패턴의 타단(즉, 제1 방사 패턴(112)의 타단)은 제1 연결 패턴(CP1)과 연결되고, 외부 루프 코일의 타단(즉, 제2 안테나(120)의 제2 단부(EP2))은 제2 연결 패턴(CP2)과 연결된다. 그에 따라, 제1 안테나(110) 및 제2 안테나(120)는 무선 전력을 송수신하는 하나의 안테나로 동작한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 외부 루프 코일의 내주 영역에 내부 루프 패턴을 배치함으로써, 전체 영역에서 일정한 충전 인식율을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)은 중심부에 빈공간이 존재하는 기존 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)과 달리 중심부에 소형 기기가 배치되더라도 소형 기기의 안테나와 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(100)의 중첩 영역을 증가시켜 충전 인식율을 개선할 수 있다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 내부 루프 패턴을 구성하는 제1 안테나(210)와 외부 루프 코일을 구성하는 제2 안테나(220)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 제2 실시 예는 제1 안테나(210) 및 제2 안테나(220)가 각각 독립된 방사체를 구성하는 점에서 본 발명의 제1 실시 예에 차이가 있다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 제1 안테나(210)는 인쇄회로기판 타입의 안테나로, 베이스 기재(211), 제1 방사 패턴(212) 및 제2 방사 패턴(213)을 포함하여 구성된다.

베이스 기재(211)는 필름, 시트, 박막 기판 등과 같은 박막 기재로 구성될 수 있다. 베이스 기재(211)는 연성 인쇄 회로 기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다. 베이스 기재(211)는 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 시트인 것을 일례로 한다. 여기서, 베이스 기재(211)는 이에 한정되지 않으며, 박막 기재이면서 안테나를 구성하는 코일 패턴을 형성할 수 있는 기재라면 다양하게 이용될 수 있다.

제1 방사 패턴(212)은 베이스 기재(211)의 상면에 배치된다. 제1 방사 패턴(212)은 베이스 기재(211)의 상면에서 베이스 기재(211)의 중심점을 복수회 권회하는 루프 형상으로 형성된다.

이때, 제1 방사 패턴(212)은 복수의 방사 라인으로 구성된다. 복수의 방사 라인은 제1 연결 패턴(CP3)이 통과하는 관통 경로(TP), 제4 연결 패턴(CP4)의 일부가 수용되는 수용 공간(ES)을 형성한다.

관통 경로(TP)는 방사 라인들이 이격되어 형성된 영역으로 제1 방사 패턴(212)이 형성하는 루프를 관통하여 형성된다. 수용 공간(ES)은 방사 라인들이 이격되어 형성된 영역으로, 제1 방사 패턴(212)이 형성하는 루프를 관통하지 않고 외주 영역으로 치우쳐져 형성된다.

제1 방사 패턴(212)은 관통 경로(TP) 및 수용 공간(ES)이 형성된 영역에서 비아 홀을 통해 베이스 기재(211)의 후면에 배치된 제2 방사 패턴(213)을 공유(우회)하며 루프를 형성한 것을 일례로 한다.

일례로, 도 13을 참조하면, 제1 방사 패턴(212)은 베이스 기재(211)의 중심점에서 베이스 기재(211)와 직교하는 가상의 권취축을 7턴(회) 권회하여 1턴 내지 7턴을 갖는 루프를 형성한다. 이때, 관통 경로(TP)는 제1 턴 내지 제7 턴을 모두 관통하여 형성되며, 수용 공간(ES)은 3턴 내지 제7턴에 걸쳐 형성된다.

제2 방사 패턴(213)은 베이스 기재(211)의 하면에 배치된다. 제2 방사 패턴(213)은 베이스 기재(211)의 하면에서 베이스 기재(211)의 중심점을 복수회 권회하는 루프 형상으로 형성된다.

제2 방사 패턴(213)은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 제1 방사 패턴(212)과 중첩되도록 배치된다. 제2 방사 패턴(213)은 제1 방사 패턴(212)과 비아 홀(또는 쓰루 홀)을 통해 연결되어 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)의 내부 루프 패턴을 형성한다. 이때, 제2 방사 패턴(213)은 제1 방사 패턴(212)에 형성된 관통 경로(TP) 및 수용 공간(ES)에 대응되는 영역에서 비아 홀을 통해 제1 방사 패턴(212)과 연결되어 제1 방사 패턴(212)의 우회 경로를 형성한다.

제1 안테나(210)는 베이스 기재(211)의 상면에 형성되는 제3 방사 패턴(214)을 더 포함할 수 있다. 제3 방사 패턴(214)은 베이스 기재(211)의 상면에서 베이스 기재(211)의 외주를 따라 권회하는 루프 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제3 방사 패턴(214)은 근거리 통신을 위한 주파수 대역(예를 들면, NFC 주파수 대역)에 공진하는 방사체인 것을 일례로 한다.

한편, 제1 안테나(210)는 MST 주파수 대역에 공진하는 다른 방사 패턴을 더 포함할 수도 있다, 제1 안테나(210)는 제3 방사 패턴(214)이 MST 주파수 대역에 공진하는 방사체로 구성될 수도 있다.

제1 안테나(210)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)을 휴대 단말에 내장된 회로기판과 연결하기 위한 복수의 단자 패턴을 더 포함한다.

복수의 단자 패턴은 베이스 기재(211)의 상면 및 하면에 나누어 배치된다. 복수의 단자 패턴 중 한 쌍은 제1 방사 패턴(212) 및 제2 방사 패턴(213)이 구성하는 내부 루프 패턴의 양단과 연결된다. 복수의 단자 패턴 중 다른 한 쌍은 제3 방사 패턴(214)의 양단과 연결된다. 복수의 단자 패턴 중 또 다른 한 쌍은 베이스 기재(211)의 상면에 배치되는 제2 안테나(220, 즉, 외부 루프 코일)의 양단과 연결된다.

일례로, 도 13 내지 도 15를 참조하면, 제1 안테나(210)는 베이스 기재(211)의 상면에 형성된 단자 패턴 T5~T0, 베이스 기재(211)의 하면에 형성된 단자 패턴 T5'~T0'를 포함한다.

단자 패턴 T5 및 T5'는 베이스 기재(211)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T5의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T5'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T5 및 T5'는 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T5'의 제1 단부는 단자 패턴 T5과 중첩되고, 단자 패턴 T5'의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에 배치된 제3 연결 패턴(CP3)과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T5' 및 제3 연결 패턴(CP3)은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T6 및 T6'는 베이스 기재(211)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T6의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T6'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T6 및 T6'는 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T6'의 제1 단부는 단자 패턴 T6와 중첩되고, 단자 패턴 T6'의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에 배치된 제4 연결 패턴(CP4)과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T6' 및 제4 연결 패턴(CP4)은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

이를 통해, 단자 패턴 T5 및 T5'과 T6 및 T6'는 내부 루프 패턴(즉, 제1 방사 패턴(212) 및 제2 방사 패턴(213)이 구성하는 내부 루프 패턴을 외부 회로에 연결하는 단자로 동작한다.

단자 패턴 T7 및 T7'는 베이스 기재(211)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T7의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T7'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T7 및 T7'은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T7'의 제1 단부는 단자 패턴 T7과 중첩되고, 단자 패턴 T7'의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에 배치된 제5 연결 패턴(CP5)과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T7' 및 제5 연결 패턴(CP5)은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T8 및 T8'는 베이스 기재(211)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T8의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T8'과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T8 및 T8'은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T8'의 제1 단부는 단자 패턴 T8와 중첩되고, 단자 패턴 T8'의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에 배치된 제6 연결 패턴(CP6)과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T8' 및 제6 연결 패턴(CP6)은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

이처럼, 단자 패턴 T7 및 T7'과 T8 및 T8'는 외부 루프 코일(즉, 제2 안테나(220)의 양단에 각각 연결되는 제5 연결 패턴(CP5) 및 제6 연결 패턴(CP6)과 연결되어, 외부 루프 코일(즉, 제2 안테나(220)를 외부 회로에 연결하는 단자로 동작한다.

단자 패턴 T9 및 T9'는 베이스 기재(211)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T9의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T9'와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T9 및 T9'은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T9'의 제1 단부는 단자 패턴 T9과 중첩되고, 단자 패턴 T9'의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에 배치된 제3 방사 패턴(214)의 제1 단부와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T9' 및 제3 방사 패턴(214)은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T0 및 T0'는 베이스 기재(211)의 상면 및 하면에 각각 배치된다. 단자 패턴 T0의 전체 또는 일부는 단자 패턴 T0'과 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T0 및 T0'은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

단자 패턴 T0'의 제1 단부는 단자 패턴 T0와 중첩되고, 단자 패턴 T0'의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에 배치된 제3 방사 패턴(214)의 제2 단부와 중첩되도록 배치된다. 단자 패턴 T0' 및 제3 방사 패턴(214)은 베이스 기재(211)를 사이에 두고 중첩된 영역에서 비아 홀을 통해 연결된다.

이처럼, 단자 패턴 T9 및 T9'과 T0 및 T0'는 제3 방사 패턴(214)의 양단에 각각 연결되어, 제3 방사 패턴(214)을 외부 회로에 연결하는 단자로 동작한다.

제1 안테나(210)는 단자 패턴과 내부 루프 패턴(즉, 제1 방사 패턴(212) 및 제2 방사 패턴(213)을 연결하기 위한 제3 연결 패턴(CP3) 및 제4 연결 패턴(CP4), 단자 패턴과 외부 루프 코일(즉, 제2 안테나(220)를 연결하기 위한 제5 연결 패턴(CP5) 및 제6 연결 패턴(CP6)을 더 포함한다.

제3 연결 패턴(CP3) 및 제4 연결 패턴(CP4)은 제1 방사 패턴(212)과 제2 방사 패턴(213)이 구성하는 내부 루프 패턴의 양단에 각각 연결된다.

제3 연결 패턴(CP3)의 제1 단부는 제1 방사 패턴(212)이 형성한 루프의 최 내곽에 배치된 제1 방사 패턴(212)의 제1 단부와 연결된다. 제3 연결 패턴(CP3)의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에서 단자 패턴 T5와 마주하도록 배치된다. 이때, 제3 연결 패턴(CP3)의 제2 단부와 단자 패턴 T5 사이에는 제3 방사 패턴(214)이 배치된다.

제4 연결 패턴(CP4)의 제4 단부는 제1 방사 패턴(212)이 형성한 루프의 최 외곽에 배치된 제1 방사 패턴(212)의 제2 단부와 연결된다. 제4 연결 패턴(CP4)의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에서 단자 패턴 T6와 마주하도록 배치된다. 이때, 제4 연결 패턴(CP4)의 제2 단부와 단자 패턴 T6 사이에는 제3 방사 패턴(214)이 배치된다.

제5 연결 패턴(CP5) 및 제6 연결 패턴(CP6)은 제2 안테나(220)가 구성하는 외부 루프 코일의 양단에 각각 연결된다.

제5 연결 패턴(CP5)의 제1 단부는 제1 방사 패턴(212)의 루프에 형성된 수용 공간(ES)에 배치된다. 제5 연결 패턴(CP5)은 수용 공간(ES) 내에서 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)와 솔더링 등을 통해 연결된다. 이때, 수용 공간(ES)에 배치된 제5 연결 패턴(CP5)의 선폭(W3)은 제2 안테나(220)의 선폭(W2) 보다 넓게 형성된다. 여기서, 수용 공간(ES)은 제2 안테나(220)가 제1 안테나(210)의 상면에 적층될 때 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1) 측 일부가 적층되는 영역을 의미한다.

제5 연결 패턴(CP5)의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에서 단자 패턴 T7과 이격되어 배치된다. 이때, 제5 연결 패턴(CP5)의 제2 단부와 단자 패턴 T7 사이에는 제3 방사 패턴(214)이 배치된다.

제6 연결 패턴(CP6)의 제1 단부는 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)와 중첩되는 영역에 배치된다. 즉, 제6 연결 패턴(CP6)의 제1 단부는 제2 안테나(220)가 제1 안테나(210)의 상면에 적층될 때, 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)가 적층되는 영역에 배치된다.

제6 연결 패턴(CP6)의 제2 단부는 베이스 기재(211)의 상면에서 단자 패턴 T8과 이격되어 배치된다. 이때, 제6 연결 패턴(CP6)의 제2 단부와 단자 패턴 T8 사이에는 제3 방사 패턴(214)이 배치된다.

이처럼, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 제2 안테나(220)의 단부에 중첩되는 영역에 제2 안테나(220)의 선폭(W2)보다 넓은 선폭을 갖는 연결 패턴을 배치함으로써, 제2 안테나(220, 코일)와 접촉/결합되는 영역을 증가시켜 제1 안테나(210)와 제2 안테나(220) 사이의 결합 강도를 높일 수 있다.

제2 안테나(220)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)의 외부 루프 코일로, 제1 안테나(210; 즉, 베이스 기재(211)의 상면에 적층되는 코일형 안테나로 구성된다. 이때, 제2 안테나(220)의 양단은 솔더링 등을 통해 제1 안테나(210)의 제5 연결 패턴(CP5) 및 제6 연결 패턴(CP6)과 연결된다.

도 16을 참조하면, 제2 안테나(220)는 가상의 권취축을 복수회 권회하는 루프형 코일로 구성된다. 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)는 루프의 최 내곽 루프에서 가상의 권취축 방향으로 굴곡되어 루프의 중심점에 배치된다. 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)는 루프의 중심점에 인접하여 배치될 수도 있다.

제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)는 코일이 형성한 루프의 내주에 배치되어 제1 안테나(210)의 제5 연결 패턴(CP5)과 중첩되도록 배치되는 연결 전극(SP)을 형성한다. 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)는 코일이 형성한 루프의 최 외곽에 배치되어 제1 안테나(210)의 제6 연결 패턴(CP6)과 중첩되도록 배치된다.

도 17을 참조하면, 제2 안테나(220)는 제1 안테나(210)의 상면에 배치된다. 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)를 포함한 연결 전극(SP)은 제1 방사 패턴(212)의 제5 연결 패턴(CP5)의 상부에 적층되고, 솔더링 등을 통해 제5 연결 패턴(CP5)과 연결된다.

이때, 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)는 제1 방사 패턴(212)의 중심점(즉, 베이스 기재(211)의 중심점)에 인접하여 배치되며 제1 방사 패턴(212)이 형성한 루프의 최 내곽 패턴보다 안쪽에 배치된다. 다시 말해 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)는 내부 루프 패턴이 형성한 루프의 내주 영역에 배치된다.

이에, 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)는 제5 연결 패턴(CP5)과 중첩되지 않고, 연결 전극(SP)의 일부가 제5 연결 패턴(CP5)과 중첩된다. 제2 안테나(220)는 제5 연결 패턴(CP5)과 중첩된 영역에서 솔더링 등을 통해 제5 연결 패턴(CP5)과 연결된다. 여기서, 제2 안테나(220)와 제5 연결 패턴(CP5)이 중첩되는 영역은 제1 방사 패턴(212)이 형성하는 루프 내에 위치한 수용 공간(ES)에 포함된다.

이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)가 내부 루프 패턴(즉, 제1 방사 패턴(212)의 중심점 방향으로 굴곡되어 내부 루프 패턴의 내주 영역에 배치되고, 제1 방사 패턴(212)이 형성하는 루프 내에 위치한 수용 공간(ES)에 배치된 제5 연결 패턴(CP5)과 솔더링 등을 통해 연결됨에 따라, 제1 안테나(210)와 제2 안테나(220) 사이의 결합 강도를 높일 수 있다.

다시 말해, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)보다 내측에서 솔더링을 통해 제5 연결 패턴(CP5)과 연결됨으로써, 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)를 연결할 때보다 제1 안테나(210)와 제2 안테나(220) 사이의 결합 강도를 높일 수 있다.

제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)는 솔더링 등을 통해 제6 연결 패턴(CP6)과 연결된다. 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)는 코일이 형성한 루프의 최 외곽에서 제6 연결 패턴(CP6)의 제2 단부 방향으로 연장되어 배치된다. 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)는 제6 연결 패턴(CP6)과 중첩되도록 배치되며, 솔더링 등을 통해 제6 연결 패턴(CP6)과 연결된다.

한편, 제2 안테나(220)는 제1 안테나(210)와 제2 안테나(220) 사이의 결합 강도를 높이기 위해서 제2 단부보다 내측 부분이 제6 연결 패턴(CP6)과 중첩되도록 배치되고, 솔더링 등을 통해 제6 연결 패턴(CP6)과 연결될 수도 있다. 이때, 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)가 다른 연결 패턴과 중첩되는 경우 안테나 특성에 변화가 발생할 수 있다. 따라서, 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)는 제6 연결 패턴(CP6) 이외의 다른 연결 패턴(CP1)과 중첩되지 않도록 배치된다.

도 18 내지 도 20을 참조하면, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 제1 커버레이(230) 및 제2 커버레이(240)를 더 포함할 수 있다.

제1 커버레이(230)는 제1 안테나(210)의 상면에 배치된다. 제1 커버레이(230)는 제1 안테나(210)의 상면과 제2 안테나(220) 사이에 개재되어 제1 안테나(210)의 패턴들과 제2 안테나(220) 사이를 절연한다.

제1 커버레이(230)는 복수의 개구부가 형성된다. 즉, 제1 안테나(210)의 연결 패턴과 제2 안테나(220)를 연결하기 위해 연결 패턴을 노출시키거나, 단자 패턴을 노출시키기 위한 복수의 개구부가 형성된다.

제1 커버레이(230)는 제1 개구부(OP1) 내지 제8 개구부(OP8)를 포함하는 것을 일례로 한다.

제1 개구부(OP1)는 제2 안테나(220)와 제5 연결 패턴(CP5)의 연결을 위한 구멍으로, 제5 연결 패턴(CP5)의 일부와 중첩되도록 형성된다. 이때, 제1 개구부(OP1)는 제5 연결 패턴(CP5) 중에서 제1 안테나(210)의 수용 공간(ES)에 배치된 일부와 중첩되도록 형성된다. 제1 개구부(OP1)는 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)와 제5 연결 패턴(CP5)의 연결을 위해 수용 공간(ES)에 배치된 제5 연결 패턴(CP5)의 일부를 노출시킨다.

제2 개구부(OP2)는 제2 안테나(220)와 제6 연결 패턴(CP6)의 연결을 위한 구멍으로, 제6 연결 패턴(CP6)의 일부와 중첩되도록 형성된다. 제2 개구부(OP2)는 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)와 제6 연결 패턴(CP6)의 연결을 위해 제6 연결 패턴(CP6)의 일부를 노출시킨다.

제3 개구부(OP3) 내지 제8 개구부(OP8)는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)을 외부 회로 기판에 연결하기 위한 구멍으로, 접지 패턴(T5~T0)과 중첩되는 위치에 형성된다. 제3 개구부(OP3)는 단자 패턴 T5와 중첩되는 위치에 형성되어, 단자 패턴 T5 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제4 개구부(OP4)는 단자 패턴 T6과 중첩되는 위치에 형성되어, 단자 패턴 T6 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제5 개구부(OP5)는 단자 패턴 T7와 중첩되는 위치에 형성되어, 단자 패턴 T7 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제6 개구부(OP6)는 단자 패턴 T8과 중첩되는 위치에 형성되어, 단자 패턴 T8 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제7 개구부(OP7)는 단자 패턴 T9와 중첩되는 위치에 형성되어, 단자 패턴 T9 중 적어도 일부를 노출시킨다. 제8 개구부(OP8)는 단자 패턴 T0과 중첩되는 위치에 형성되어, 단자 패턴 T0 중 적어도 일부를 노출시킨다.

제2 커버레이(240)는 제1 안테나(210)의 하면에 배치된다. 제2 커버레이(240)는 제1 안테나(210)의 하면에 배치된 단자 패턴 T5' 내지 T0'을 노출시킨다. 즉, 제2 커버레이(240)의 네 변 중에서 인접한 두 변 사이에 단차부(A)가 형성되고, 단자 패턴 T5' 내지 T0'은 제2 커버레이(240)에 형성된 단차부(A)를 통해 노출된다.

도 21을 참조하면, 제2 안테나(220)는 제1 커버레이(230)의 상면에 배치된다. 제2 안테나(220)의 제1 단부(EP1)는 제1 개구부(OP1)를 통해 노출된 제5 연결 패턴(CP5)과 연결된다. 제2 안테나(220)의 제2 단부(EP2)는 제2 개구부(OP2)를 통해 노출된 제6 연결 패턴(CP6)과 연결된다.

이를 통해, 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 제2 안테나(220)로 구성된 루프 형상의 외부 루프 코일과 제1 방사 패턴(212) 및 제2 방사 패턴(213)으로 구성된 루프 형상의 내부 루프 패턴을 포함하며, 외부 루프 코일과 내부 루프 패턴은 각각 독립적인 무선 전력 송수신용 패턴을 형성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 외부 루프 코일의 내주 영역에 내부 루프 패턴이 배치되고, 외부 루프 코일 및 내부 루프 패턴이 각각 독립적인 무선 전력 송수신용 패턴으로 동작함으로써, 전체 영역에서 일정한 충전 인식율을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)은 중심부에 빈공간이 존재하는 기존 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)과 달리 중심부에 소형 기기가 배치되더라도 소형 기기의 안테나와 무선 전력 송수신용 안테나 모듈(200)의 중첩 영역을 증가시켜 충전 인식율을 개선할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

110, 210: 제1 안테나 111, 211: 베이스 기재
112, 212: 제1 방사 패턴 113, 213: 제2 방사 패턴
114, 214: 제3 방사 패턴 120, 220: 제2 안테나
130, 230: 제1 커버레이 140, 240: 제2 커버레이

Claims

베이스 기재;
상기 베이스 기재에 배치되어 제1 루프를 형성한 제1 방사 패턴; 및
제2 루프를 형성하는 루프형 코일로 구성되어 상기 베이스 기재의 상면에 적층된 제2 안테나를 포함하고,
상기 제1 방사 패턴의 제1 단부 및 상기 제2 안테나의 제1 단부가 연결되어 상기 제1 방사 패턴 및 상기 제2 안테나가 무선 전력 송수신용 패턴을 형성하도록 구성된 무선 전력 송수신용 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 방사 패턴의 제1 단부에는 제1 연결 전극이 형성되고, 상기 제1 연결 전극은 상기 제1 방사 패턴의 선폭보다 넓은 선폭을 갖는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1 방사 패턴은 상기 베이스 기재의 상면에 배치되되 상기 제1 루프의 전체 영역 중에서 상기 제1 연결 전극이 배치된 영역에서 상기 베이스 기재의 하면으로 우회하는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제2 안테나의 제1 단부에는 상기 제1 연결 전극과 중첩되도록 배치된 제2 연결 전극이 형성된 무선 전력 송수신용 안테나 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제1 방사 패턴과 상기 제2 안테나 사이에 개재되고, 상기 제1 방사 패턴의 제1 연결 전극과 중첩되는 영역에 개구부가 형성된 제1 커버레이를 더 포함하는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제1 방사 패턴의 제2 단부 및 상기 제1 방사 패턴의 제2 단부는 서로 다른 단자 패턴과 연결된 무선 전력 송수신용 안테나 모듈.
제6항에 있어서,
상기 베이스 기재에 배치되어 상기 제1 방사 패턴의 제2 단부와 연결된 제1 연결 패턴; 및
상기 베이스 기재에 배치되어 상기 제2 안테나의 제2 단부와 연결된 제2 연결 패턴을 더 포함하는 무선 전력 송수신용 안테나 모듈.