WO2015115789A1 - 무선 충전 기판 및 장치 - Google Patents

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WO2015115789A1
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wireless charging
charging substrate
soft magnetic
heat dissipation
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PCT/KR2015/000891
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최만휴
박현규
배석
이상원
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엘지이노텍 주식회사
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    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to wireless charging substrates and devices.
  • NFC Near Field Communication
  • RFID wireless card
  • WPC Wireless Power Conversion
  • NFC is a next-generation short-range communication technology that enables wireless communication between electronic devices at low power at a short distance, and is attracting attention due to its relatively high security and low cost due to its short communication distance. It has a large space and a wide range of applicable services, and WPC can be used to charge a battery in various fields because the battery can be charged through magnetic coupling without a separate electrical contact.
  • Antennas in NFC and WPC systems include coils with a constant area to receive energy from the reader for the operation of the microchip.
  • the magnetic field is formed by the alternating current power energy generated by the primary coil, the current is induced through the coil of the antenna, and the voltage is generated by the inductance of the antenna.
  • the voltage thus generated is used as power for data transmission or for charging the battery.
  • the receiver side which is the secondary coil side, is composed of a coil on the soft magnetic layer, and heat is generated from the coil and the soft magnetic layer when the current is induced on the coil. .
  • an embodiment of the present invention includes an uneven pattern between the heat dissipating layer and the soft magnetic layer to maximize the contact surface area to improve the adhesion between the heat dissipating layer and the soft magnetic layer, and the coil pattern.
  • the heat generated from the super soft magnetic layer is to be more effectively radiated to the outside through the heat radiation layer.
  • the embodiment of the present invention is to suppress the electromagnetic interference between the soft magnetic layer and the battery through the concave-convex pattern between the heat dissipating layer and the soft magnetic layer using the housing of the battery as a heat dissipation layer, and maintain a high permeability from the transmitter to the receiver To further improve the charging efficiency.
  • Wireless charging substrate for solving the above problems is a coil pattern; A soft magnetic layer having the coil pattern disposed on one surface thereof; And a heat dissipation layer disposed on the other surface of the soft magnetic layer and including a first uneven pattern portion.
  • the present invention to include an uneven pattern between the heat dissipation layer and the soft magnetic layer to maximize the contact surface area to improve the adhesion between the heat dissipation layer and the soft magnetic layer, and the heat generated from the coil pattern and the soft magnetic layer Through the heat dissipation layer can be more effectively radiated to the outside.
  • the housing of the battery as a heat dissipation layer through the uneven pattern between the heat dissipation layer and the soft magnetic layer can suppress the electromagnetic interference between the soft magnetic layer and the battery, maintaining a high permeability transmission unit
  • the charging efficiency from the side to the receiver side can be further improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a wireless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a top view of a wireless charging substrate according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 8 are cross-sectional views illustrating uneven patterns of the heat dissipation layer and the soft magnetic layer according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a wireless power transmission and reception system according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless charging device and a wireless charging substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
  • a wireless power conversion (WPC) system includes a transmitter 200 and a receiver 100, and the transmitter 200 and the receiver 100. Each may be configured as a wireless charging device according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitter 200 and the receiver 100 include coil patterns 110 and 210, respectively, and are supplied with power to the coil patterns 210 of the transmitter 200 to be physically spaced apart by electromagnetic induction when an alternating current flows. An alternating current is also induced in the coil pattern 110 of the receiver 100.
  • a battery (not shown) may be charged using the induced alternating current.
  • the transmitter 200 may be configured as a transmission pad, and the receiver 100 is a portable terminal to which a wireless power transmission / reception technology is applied.
  • the receiver 100 is a portable terminal to which a wireless power transmission / reception technology is applied.
  • / May consist of some components, such as personal electronics, vehicles, etc.
  • a mobile terminal, a home / personal electronic product, a vehicle, and the like to which the wireless power transmission / reception technology is applied may be configured to include only the receiver 100, or may include both the transmitter 200 and the receiver 110. have.
  • the transmitter 200 may be configured as a reader, and the receiver 100 may be configured as a tag.
  • NFC near field communication
  • the transmitter 200 may include a soft magnetic layer 220 and a coil pattern 210 in the housing 250.
  • the receiver 100 includes a wireless charging substrate housed in the housing 140, and the wireless charging substrate includes a coil pattern 110, a soft magnetic layer 120, and a heat dissipation layer 130.
  • the coil pattern 110 may be configured by using a coil on the soft magnetic layer 120.
  • the coil pattern 110 may be configured to have a coil wound 3 to 4 turns.
  • the soft magnetic layer 120 has the coil pattern 110 disposed on one surface thereof, and a heat dissipation layer (2) formed on the other surface thereof. 130 is disposed.
  • the soft magnetic layer 120 may be composed of any one of an amorphous alloy ribbon, a nanocrystalline ribbon and a silicon steel sheet.
  • the heat dissipation layer 130 serves to dissipate heat generated from the coil pattern 110 or the soft magnetic layer 120 or the battery (not shown).
  • the heat dissipation layer 130 may be configured as a housing of the battery.
  • a material including at least one of nickel, iron, aluminum, copper, tin, zinc, tungsten, and silver may be used.
  • the heat dissipation layer 130 configured as described above includes the first uneven pattern portion 131.
  • a second uneven pattern portion 121 corresponding to the first uneven pattern portion 131 may be formed in the soft magnetic layer 120 by the first uneven pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130. have.
  • At least one cross section of the first uneven pattern portion 131 and the second uneven pattern portion 121 may be configured in various forms such as a circle or a polygon.
  • the first uneven pattern portion 131 is configured to maximize the surface area in contact between the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer 120, the first uneven pattern portion 131 on the heat dissipation layer 130 as described above ) Is formed, the adhesion between the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer 120 may be improved, and heat generated from the soft magnetic layer 120 may be more effectively discharged to the outside through the heat dissipation layer 130. .
  • the heat dissipation layer 130 is composed of a battery housing. Electromagnetic interference between the magnetic layer 120 and the battery can be suppressed, and the charging efficiency between the transmitter 200 and the receiver 100 can be further improved by maintaining a high permeability.
  • FIG 2 is a top view of a wireless charging substrate according to an embodiment of the present invention.
  • a coil pattern 110 is formed on one surface of the soft magnetic layer 120.
  • the soft magnetic layer 120 may be made of a metal material or a ferrite material, and may be implemented in various forms such as pellets, plates, ribbons, foils, and films. Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y and Cd containing at least one It may also be composed of ferrite.
  • the soft magnetic layer 120 is composed of a single metal or alloy powder flake containing at least one of Fe, Co, Ni and a composite form containing a polymer resin, or at least one of Fe, Co, Ni It may be composed of an alloy ribbon, a laminated ribbon, a foil or a film comprising, a sheet containing 90% by weight or more of FeSiCr flakes, 10wt% or less of a polymer resin, or a sheet containing a Ni-Zn-based ferrite, It can consist of a ribbon, foil or film.
  • the coil pattern 110 is disposed on the soft magnetic layer 120 configured as described above.
  • the coil pattern 110 may be configured in the form of a coil wound on the surface of the soft magnetic layer 120.
  • the coil pattern 110 may be in the form of a spiral coil having a reception antenna applied to a smartphone, for example, within an outer diameter of 50 mm and an inner diameter of 20 mm or more.
  • 3 to 8 are cross-sectional views illustrating uneven patterns of the heat dissipation layer and the soft magnetic layer according to various embodiments of the present disclosure.
  • first concave-convex pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 and the second concave-convex pattern portion 121 of the soft magnetic layer 120 will be described with reference to FIGS. 3 to 8. Will be described.
  • the first concave-convex pattern portion 131 is formed on a surface of the heat dissipating layer 130 that contacts the soft magnetic layer 120.
  • the first uneven pattern portion 131 may be provided on a portion of the heat dissipation layer or the front surface, and may be attached to the heat dissipation layer 130 by using a separate member.
  • the surface of the can be formed into a structure comprising an embossed pattern and an intaglio pattern. That is, as shown in FIG. 3, the first uneven pattern part may be implemented in a structure in which an embossed pattern and an intaglio pattern are combined on a surface of the heat dissipation layer.
  • the cross-sectional shape of the relief pattern and the intaglio pattern may be implemented in the same shape.
  • the embossed pattern and the intaglio pattern are implemented to be alternately disposed adjacent to each other to receive a uniform stress and bonding force in the bonding surface To increase the bond strength.
  • the first uneven pattern portion 131 is formed on the surface in contact with the soft magnetic layer 120 in the heat dissipation layer 130, and is softened by the first uneven pattern portion 131.
  • the second uneven pattern portion 121 may be formed in the magnetic layer 120 in the form of a pattern corresponding to the first uneven pattern portion 131.
  • each pattern of the first uneven pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 may protrude into a quadrangle, and accordingly, the second unevenness of the soft magnetic layer 120 may be formed.
  • a cross section of the pattern of the pattern portion 121 may also be configured to have a rectangular protruding shape corresponding to the first uneven pattern portion 131.
  • the height (h) of the pattern included in any one of the first uneven pattern portion 131 and the second uneven pattern portion 121 may be composed of a height of 2 ⁇ m to 200 ⁇ m and the width of the pattern (w) ) May be comprised between 2 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the contact of the first uneven pattern portion 131 or the second uneven pattern portion 121 By maximizing the surface area to maximize the adhesion between the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer 120, the heat generated in the coil pattern 110 and the soft magnetic layer 120 is more effectively externally through the heat dissipation layer 130 Can be discharged.
  • the height (h) or width (w) of the pattern is configured to 2 ⁇ m or less, the manufacturing cost increases and the adhesive force is lowered, the height (h) or width (w) of the pattern is configured to exceed 200 ⁇ m
  • the adhesion between the first uneven pattern portion 131 and the second uneven pattern portion 121 may be weakened.
  • the adhesive force between the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer 120 is raised to the heat dissipation effect
  • the heat dissipation layer 130 is configured as a battery housing, the magnetic interference between the soft magnetic layer 120 and the battery is suppressed, and the high permeability is maintained to improve the charging efficiency between the transmitter and the receiver. You can.
  • the cross-section of each pattern of the first uneven pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 is composed of a round protrusion structure, accordingly the second uneven pattern of the soft magnetic layer 120
  • the cross section of the pattern of the portion 121 may also be configured in the form of a steeple corresponding to the first uneven pattern portion 131.
  • the width of the upper surface of the embossed pattern may be formed larger than the width of the lower surface of the embossed pattern.
  • the width of the bottom surface of the intaglio pattern may be larger than the width of the top surface of the intaglio pattern.
  • the cross-section of each pattern of the first uneven pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 has an inverted trapezoidal protrusion structure, and accordingly the second unevenness of the soft magnetic layer 120.
  • a cross section of the pattern of the pattern portion 121 may also be configured in an inverted trapezoid corresponding to the first uneven pattern portion 131.
  • This structure can enhance the bonding reliability by strengthening the bonding force in the coupling structure of the soft magnetic layer and the heat radiation layer.
  • the bonding force is uniformly formed on the entire joining surface on which the pattern is formed, thereby eliminating the nonuniformity of the stress distribution.
  • each pattern of the first uneven pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 can be configured as a triangular protrusion structure, accordingly the second unevenness of the soft magnetic layer 120
  • a cross section of the pattern of the pattern portion 121 may also be configured as a triangle corresponding to the first uneven pattern portion 131.
  • FIG. 7 illustrates an example in which the embossed pattern and the cross-section of the intaglio pattern are implemented differently. That is, it illustrates a structure in which the embossed pattern and the intaglio pattern of the cross-sectional shape are alternately arranged.
  • the cross-section of each pattern of the first uneven pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 can be configured as a trapezoidal protrusion structure, accordingly the pattern of the second uneven pattern portion 121 of the soft magnetic layer 120
  • the cross section of may also be composed of a triangle corresponding to the first uneven pattern portion 131.
  • first and second uneven pattern portions and the second uneven pattern portion of FIGS. 4 to 7 may be embodied in intaglio and embossed patterns.
  • shape and width of the embossed pattern and the intaglio pattern may be the same.
  • the same shape and width ensure uniformity of bonding force at each joint surface, thereby preventing warpage during joining.
  • each pattern of the first concave-convex pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 can be composed of a complex protrusion structure of a variety of polygonal pattern or a random protrusion structure, Accordingly, the cross section of the pattern of the second uneven pattern portion 121 of the soft magnetic layer 120 may also be configured in a form corresponding to the first uneven pattern portion 131.
  • the patterns of the first uneven pattern portion 131 of the heat dissipation layer 130 and the second uneven pattern portion 121 of the soft magnetic layer 120 are different from each other, as in the embodiment of FIG. 7 or FIG. 8,
  • the adhesion between the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer 120 may be further improved.
  • the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer (including the uneven patterns 131 and 121 between the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer 120 to maximize the contact surface area).
  • the adhesion between the 120 may be improved, and heat generated from the coil pattern 110 and the soft magnetic layer 120 may be more effectively radiated to the outside through the heat dissipation layer 130.
  • the electromagnetic interference between the soft magnetic layer 120 and the battery through the uneven pattern between the heat dissipation layer 130 and the soft magnetic layer 120 can be suppressed, and the high permeability can be maintained to further improve the charging efficiency from the transmitter 200 to the receiver 100.

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Abstract

본 발명은 무선 충전 기판에 관한 것으로, 코일 패턴; 일면에 상기 코일 패턴이 배치되는 연자성 층; 상기 연자성 층의 타면에 배치되고, 제1 요철 패턴부를 포함하는 방열 층;을 포함한다.

Description

무선 충전 기판 및 장치
본 발명의 실시예는 무선 충전 기판 및 장치에 관한 것이다.
NFC(Near Field Communication)는 무선태그(RFID) 기술 중 하나로 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 스마트 카드식 비접촉식 통신 기술이며, WPC(Wireless Power Conversion)는 무선 충전 기술로서 근거리에서 전기적 접촉 없이 자기 결합을 이용하여 배터리를 충전하는 비접촉식 충전 기술이다.
NFC는 근거리에서 낮은 전력으로 전자 기기 간의 무선 통신을 가능하게 하며, 통신거리가 짧기 때문에 상대적으로 보안이 우수하고 가격이 저렴해 주목 받는 차세대 근거리 통신 기술로서, 스마트 카드에 비하여 양방향성을 가지며, 저장 메모리 공간이 크고, 적용 가능한 서비스의 폭이 넓은 장점이 있으며, WPC는 별도의 전기적 접촉 없이 자기 결합을 통해 배터리를 충전할 수 있어 다양한 분야의 배터리 충전에 적용이 가능한 장점이 있다.
NFC와 WPC 시스템에서의 안테나는 일정한 면적의 코일을 포함하여 구성되어, 마이크로 칩의 동작을 위해 필요한 에너지를 리더로부터 제공받는다.
1차 코일에서 발생한 교류 전력 에너지에 의해 자기장이 형성되어 안테나의 코일을 관통하여 전류가 유기되고, 안테나의 인덕턴스에 의해 전압이 발생한다. 이와 같이 발생한 전압은 데이터 전송을 위한 전력으로 사용되거나 배터리의 충전에 사용된다.
그러나, 종래 기술에 따르면 2차 코일 측인 수신부 측은 연자성 층 상에 코일로 구성되며, 코일 상에 전류의 유기 시에 코일과 연자성 층으로부터 열이 발생하므로 효율적으로 방열하기 위한 방안이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예는 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 방열 층과 연자성 층 간에 요철 패턴을 포함하도록 하여 접촉 표면적을 최대화 하여 방열 층과 연자성 층 간의 접착력이 향상되도록 하고, 코일 패턴과 연자성 층에서 발생되는 열이 방열 층을 통하여 보다 효과적으로 외부로 방열되도록 하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 배터리의 하우징을 방열 층으로 하여 상기 방열 층과 연자성 층 간의 요철 패턴을 통해 연자성 층과 배터리 간의 전자장해를 억제하고, 높은 투자율을 유지하여 송신부로부터 수신부 측으로의 충전 효율을 보다 향상시키고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 무선 충전 기판은 코일 패턴; 일면에 상기 코일 패턴이 배치되는 연자성 층; 상기 연자성 층의 타면에 배치되고, 제1 요철 패턴부를 포함하는 방열 층;을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 방열 층과 연자성 층 간에 요철 패턴을 포함하도록 하여 접촉 표면적을 최대화 하여 방열 층과 연자성 층 간의 접착력이 향상되도록 하고, 코일 패턴과 연자성 층에서 발생되는 열이 방열 층을 통하여 보다 효과적으로 외부로 방열되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 배터리의 하우징을 방열 층으로 하여 상기 방열 층과 연자성 층 간의 요철 패턴을 통해 연자성 층과 배터리 간의 전자장해를 억제할 수 있으며, 높은 투자율을 유지하여 송신부로부터 수신부 측으로의 충전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 기판의 상면도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 층 및 연자성 층의 요철 패턴부를 도시한 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송수신 시스템의 단면도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치 및 무선 충전 기판을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC) 시스템은 송신부(200) 및 수신부(100)를 포함하며, 상기 송신부(200) 및 수신부(100)는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 장치로 구성될 수 있다.
송신부(200) 및 수신부(100)는 각각 코일 패턴(110, 210)을 포함하며, 송신부(200)의 코일 패턴(210)에 전력이 공급되어 교류 전류가 흐르면 전자기 유도에 의해 물리적으로 이격되어 있는 수신부(100)의 코일 패턴(110)에도 교류 전류가 유도된다.
수신부(100) 측에서는 상기 유도된 교류 전류를 이용하여 배터리(미도시)에 충전이 이루어질 수 있다.
한편, 무선 전력 송수신(Wireless Power Conversion, WPC) 시스템인 경우에, 상기 송신부(200)는 송신 패드(pad)로 구성될 수 있으며, 수신부(100)는 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등의 일부 구성으로 구성될 수 있다.
또한, 무선 전력 송수신 기술이 적용되는 휴대 단말, 가정용/개인용 전자제품, 운송 수단 등은 상기 수신부(100)만을 포함하도록 구성되거나, 상기 송신부(200) 및 수신부(110)를 모두 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 시스템의 경우에는, 상기 송신부(200)는 리더(Reader)로 구성되고, 상기 수신부(100)는 태그(Tag)로 구성될 수 있다.
한편, 송신부(200)는 하우징(250) 내에 연자성 층(220) 및 코일 패턴(210)을 포함할 수 있다.
또한, 수신부(100)는 하우징(140)내에 수납되는 무선 충전 기판을 포함하며, 상기 무선 충전 기판은 코일 패턴(110), 연자성 층(120) 및 방열층(130)을 포함한다.
상기 코일 패턴(110)은 연자성 층(120) 상에 코일(coil)을 이용하여 구성할 수 있다. 이때, 상기 코일 패턴(110)은 코일이 3 내지 4 턴(turn) 감긴 형태로 구성될 수 있다.연자성 층(120)은 일면에 상기 코일 패턴(110)이 배치되고, 타면에는 방열 층(130)이 배치된다.
이때, 상기 연자성 층(120)은 비정질 합금 리본, 나노결정질 리본 및 규소 강판 중에서 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 방열 층(130)은 코일 패턴(110) 또는 연자성 층(120) 또는 배터리(미도시)에서 발생하는 열을 방열하는 역할을 한다.
상기 방열 층(130)은 배터리의 하우징으로 구성될 수 있다. 상기 방열 층(130)을 구성하는 금속 재료로는 니켈, 철, 알루미늄, 구리, 주석, 아연, 텅스텐, 및 은 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 재료가 사용될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 방열 층(130)에는 제1 요철 패턴부(131)가 포함된다.
이때, 상기 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)에 의해 연자성 층(120)에는 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 제2 요철 패턴부(121)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 제1 요철 패턴부(131) 및 제2 요철 패턴부(121) 중에서 적어도 어느 하나의 단면은 원형 또는 다각형 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다.
상기 제1 요철 패턴부(131)는 상기 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간의 접촉하는 표면적을 최대화 하기 위한 구성으로, 상기와 같이 방열 층(130)에 제1 요철 패턴부(131)가 형성되면 상기 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간의 접착력이 향상되고, 연자성 층(120)에서 발생되는 열이 상기 방열 층(130)을 통하여 보다 효과적으로 외부로 배출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서와 같이 방열 층(130)에 요철 패턴부(131)가 형성되어 연자성 층(120)과 결합되면 상기 방열 층(130)이 배터리 하우징으로 구성되는 경우, 연자성 층(120)과 배터리 간의 전자장해를 억제할 수 있으며, 높은 투자율을 유지하여 송신부(200)와 수신부(100) 간의 충전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 기판의 상면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 연자성 층(120)의 일면에는 코일 패턴(110)이 형성된다.
상기 연자성 층(120)은 금속 재료 또는 페라이트(ferrite) 소재로 이루어질 수 있으며, 소결체(pellet), 플레이트(plate), 리본, 호일(foil), 필름(film) 등의 다양한 형태로 구현될 수 있으며, Fe, Ni, Co, Mn, Al, Zn, Cu, Ba, Ti, Sn, Sr, P, B, N, C, W, Cr, Bi, Li, Y 및 Cd 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 페라이트(ferrite)로 구성될 수도 있다.
보다 상세하게 설명하면, 연자성 층(120)은 Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 단일 금속 또는 합금 분말 플레이크 및 고분자 수지를 포함하는 컴포지트 형태로 구성되거나, Fe, Co, Ni 중 적어도 하나를 포함하는 합금 리본, 적층 리본, 호일 또는 필름으로 구성될 수 있으며, FeSiCr 플레이크를 90wt% 이상 포함하고, 고분자 수지를 10wt% 이하 포함하는 컴포지트로 구성되거나, Ni-Zn 계 페라이트를 포함하는 시트, 리본, 호일 또는 필름으로 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 연자성 층(120) 상에는 코일 패턴(110)이 배치된다.
코일 패턴(110)은 연자성 층(120)의 표면 상에 감겨진 코일 형태로 구성될 수 있다.
상기 코일 패턴(110)은 스마트 폰에 적용되는 수신 안테나를 예로 들면, 외경 50mm 이내, 내경 20mm 이상의 나선형 코일(spiral coil)의 형태일 수 있다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 층 및 연자성 층의 요철 패턴부를 도시한 단면도이다.
이후부터는 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131) 및 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 구성을 설명하기로 한다.
보다 상세하게 설명하면, 방열 층(130)에는 상기 연자성 층(120)과 접촉하는 면 상에 상기 제1 요철 패턴부(131)가 형성된다.
상기 제1요철패턴부(131)는, 상기 방열층의 일부 영역 또는 전면에 마련될 수 있으며, 별도의 부재를 이용하여 상기 방열층(130)에 부착할 수 있으나, 본 실시예에서는 상기 방열층의 표면을 직접 가공하여 양각패턴과 음각패턴을 포함하는 구조로 형성할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 제1요철패턴부는, 상기 방열층의 표면에 양각패턴 및 음각패턴이 조합된 구조로 구현될 수 있다. 나아가 상기 양각패턴 및 상기 음각패턴의 단면 형상이 동일한 형상으로 구현할 수도 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서는, 이 경우 도 3 및 도 4의 구조와 같이, 상기 양각패턴과 상기 음각패턴이 상호 인접하여 교번 배치되는 구조로 구현하여 접합 표면에서 균일한 응력 및 접합력을 받을 수 있도록 하여 접합 강도를 강화할 수 있도록 한다.
보다 상세하게 설명하면, 방열 층(130)에는 상기 연자성 층(120)과 접촉하는 면 상에 상기 제1 요철 패턴부(131)가 형성되며, 상기 제1 요철 패턴부(131)에 의해 연자성 층(120)에는 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 패턴의 형태로 제2 요철 패턴부(121)가 형성될 수 있다.
도 3의 본 발명의 실시예에서는 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)의 각 패턴의 단면이 사각형으로 돌출되도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 패턴의 단면 또한 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 사각형의 돌출되는 형태로 구성될 수 있다.
이때, 상기 제1 요철 패턴부(131) 및 제2 요철 패턴부(121) 중에서 어느 하나에 포함되는 패턴의 높이(h)는 2 ㎛ 내지 200 ㎛의 높이로 구성될 수 있으며 패턴의 폭(w)은 2 ㎛ 내지 200 ㎛으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서와 같이 패턴의 높이(h) 또는 폭(w)을 2 ㎛ 내지 200 ㎛로 구성하면, 상기 제1 요철 패턴부(131) 또는 제2 요철 패턴부(121)의 접촉하는 표면적을 최대화하여 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간의 접착력이 최대화되어 코일 패턴(110) 및 연자성 층(120)에서 발생되는 열이 상기 방열 층(130)을 통하여 보다 효과적으로 외부로 배출될 수 있다.
한편, 상기 패턴의 높이(h) 또는 폭(w)을 2 ㎛ 이하로 구성하면 제조 비용이 상승하고 접착력이 저하되며, 상기 패턴의 높이(h) 또는 폭(w)이 200 ㎛를 초과하도록 구성하면 제1 요철 패턴부(131)와 제2 요철 패턴부(121)간의 접착력이 약화될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에서와 같이 패턴의 높이(h) 또는 폭(w)을 2 ㎛ 내지 200 ㎛로 구성하면, 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간의 접착력이 상승되어 방열 효과를 최대할 수 있을 뿐만 아니라, 방열 층(130)이 배터리 하우징으로 구성되는 경우, 연자성 층(120)과 배터리 간의 전자장해를 억제하고, 높은 투자율을 유지하여 송신부와 수신부 간의 충전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 4의 본 발명의 실시예에서는 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)의 각 패턴의 단면이 라운드형 돌출구조로 구성되며, 그에 따라 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 패턴의 단면 또한 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 첨탑의 형태로 구성될 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예 다른 측면에서는, 상기 양각패턴의 상부면의 폭이 상기 양각패턴의 하부면의 폭 보다 크게 형성될 수 있다. 또는, 상기 음각패턴의 하부면의 폭이 상기 음각패턴의 상부면의 폭 보다 크게 형성될 수 있도록 할 수 있다. 이러한 예로, 도 5를 참조하면, 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)의 각 패턴의 단면이 역사다리꼴의 돌출구조로 구성되며, 그에 따라 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 패턴의 단면 또한 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 역사다리꼴로 구성될 수 있다. 이러한 구조는 연자성층과 방열층의 결합구조에서 결합력을 특히 강화하여 결합의 신뢰성을 높일 수 있게 된다. 물론, 이 경우에도 양각패턴과 음각패턴의 교번 배치로 인해 패턴이 형성된 전체 결합면에서의 결합력을 균일하게 형성하여 응력분포의 불균일성을 제거할 수 있도록 한다.
도 6의 본 발명의 실시예에서는 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)의 각 패턴의 단면이 삼각형 돌출구조로 구성될 수 있으면, 그에 따라 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 패턴의 단면 또한 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 삼각형으로 구성될 수 있다.
도 7의 본 발명의 실시예에서는 양각패턴 및 상기 음각패턴의 단면의 형상이 상이하게 구현하는 예를 도시한 것이다. 즉, 단면 형상의 양각패턴 및 음각패턴이 상호 교번하여 배치되는 구조를 예시한 것이다. 상기 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)의 각 패턴의 단면이 사다리꼴의 돌출구조로 구성될 수 있으면, 그에 따라 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 패턴의 단면 또한 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 삼각형으로 구성될 수 있다.
상술한 도 4 내지 도 7의 다영한 제1요철패턴부 및 제2요철패턴부는 음각 및 양각의 패턴으로 구현할 수 있으며, 특히 양각패턴 및 음각패턴의 형상이나 폭을 동일하게 형성할 수 있다. 동일한 형상과 폭은 각 접합면에서의 결합력의 균일 성을 확보하여 접합시 구겨짐(warpage) 현상을 방지할 수 있게 된다.
도 8의 본 발명의 실시예에서는 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)의 각 패턴의 단면이 다양한 다각형 패턴의 복합형 돌출구조 또는 랜덤 형태의 돌출구조로 구성될 수 있으면, 그에 따라 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 패턴의 단면 또한 상기 제1 요철 패턴부(131)에 대응되는 형태로 구성될 수 있다.
도 7 또는 도 8의 실시예에서와 같이 방열 층(130)의 제1 요철 패턴부(131)와 연자성 층(120)의 제2 요철 패턴부(121)의 패턴을 서로 상이하게 형성하면, 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간의 접착력을 보다 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따르면 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간에 요철 패턴(131, 121)을 포함하도록 하여 접촉 표면적을 최대화함으로써, 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간의 접착력이 향상되도록 하고, 코일 패턴(110)과 연자성 층(120)에서 발생되는 열이 방열 층(130)을 통하여 보다 효과적으로 외부로 방열되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 배터리의 하우징을 방열 층(130)으로 하여 상기 방열 층(130)과 연자성 층(120) 간의 요철 패턴을 통해 연자성 층(120)과 배터리 간의 전자장해를 억제할 수 있으며, 높은 투자율을 유지하여 송신부(200)로부터 수신부(100) 측으로의 충전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 코일 패턴;
    일면에 상기 코일 패턴이 배치되는 연자성 층;
    상기 연자성 층의 타면에 배치되고, 제1 요철 패턴부를 포함하는 방열층;
    을 포함하는 무선 충전 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1요철패턴부는,
    상기 방열층의 일부 영역 또는 전면에 마련되는 무선 충전 기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1요철패턴부는,
    상기 방열층의 표면에 직접 형성되는 무선 충전 기판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1요철패턴부는,
    상기 방열층의 표면에 양각패턴 및 음각패턴이 조합된 구조인 무선 충전 기판.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 양각패턴 및 상기 음각패턴의 단면 형상이 동일한 무선 충전 기판.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 양각패턴과 상기 음각패턴이 상호 인접하여 교번 배치되는 구조의 무선 충전 기판.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 양각패턴의 상부면의 폭이 상기 양각패턴의 하부면의 폭 보다 큰 무선충전기판.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 음각패턴의 하부면의 폭이 상기 음각패턴의 상부면의 폭 보다 큰 무선 충전 기판.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 연자성층은,
    상기 방열층의 제1 요철 패턴부에 대응되는 제2 요철 패턴부를 포함하는 무선 충전 기판.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1요철패턴부의 표면과 상기 제2요철패턴부의 표면이 상호 밀착하는 무선 충전 기판.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 양각패턴 및 음각패턴은,
    2 ㎛ 내지 200 ㎛의 높이로 구성되는 무선 충전 기판.
  12. 청구항 5에 있어서,
    상기 양각패턴 및 상기 음각패턴의 폭이 동일한 무선 충전 기판.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 양각패턴 및 음각패턴은,
    2 ㎛ 내지 200 ㎛의 폭으로 구성되는 무선 충전 기판.
  14. 청구항 4에 있어서,
    상기 양각패턴 및 상기 음각패턴의 단면의 형상이 상이한 무선 충전 기판.
  15. 청구항 4에 있어서,
    상기 서로 다른 단면 형상의 양각패턴 및 음각패턴이 상호 교번하여 배치되는 무선 충전 기판.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 요철 패턴부 및 상기 제2 요철 패턴부 중에서 적어도 어느 하나의 단면은,
    원형 및 다각형 패턴 중에서 적어도 어느 하나의 패턴을 포함하는 무선 충전 기판.
  17. 청구항 4에 있어서,
    상기 연자성 층은,
    비정질 합금, 결정질 합금, 비정질 합금 리본, 나노결정질 리본, 규소 강판 중에서 어느 하나로 구성되는 무선 충전 기판.
  18. 청구항 4에 있어서,
    상기 방열층은,
    금속 재료를 포함하는 무선 충전 기판.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 금속 재료는,
    니켈, 철, 알루미늄, 구리, 주석, 아연, 텅스텐, 및 은 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 충전 기판.
  20. 청구항 4에 따른 무선 충전 기판을 포함하는 무선 충전 장치.
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