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KR101933410B1 - 도전성 플레이트 및 이를 구비하는 전자기기 - Google Patents

도전성 플레이트 및 이를 구비하는 전자기기 Download PDF

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KR101933410B1
KR101933410B1 KR1020160036751A KR20160036751A KR101933410B1 KR 101933410 B1 KR101933410 B1 KR 101933410B1 KR 1020160036751 A KR1020160036751 A KR 1020160036751A KR 20160036751 A KR20160036751 A KR 20160036751A KR 101933410 B1 KR101933410 B1 KR 101933410B1
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conductive plate
coil
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conductive layer
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김희승
원재선
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삼성전기 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트는 코일의 일측에 배치되는 도전성 플레이트로, 복수의 도전성 타일을 포함하는 도전층; 및 상기 도전층의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함한다.

Description

도전성 플레이트 및 이를 구비하는 전자기기{CONDUCTIVE PLATE AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 도전성 플레이트 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.
무선 전송(Wireless Transfer) 기술은 스마트폰, 웨어러블 기기를 비롯한 다양한 통신 / 휴대 단말기 등을 포함하는 다양한 전자기기에 폭넓게 적용되고 있는 추세이다.
이러한 무선 전송 기술을 전자기기에 실현하는데 있어 무선 전송용 코일의 방열(放熱) 방안이 요구된다.
일반적인 도전성 방열 부재를 사용하는 경우 무선 전송 전자기파에 의한 와전류(Eddy Current)가 발생될 수 있고, 상기 와전류에 의한 전류손실이 발생할 수 있다.
와전류에 의한 전류손실은 무선 전송의 효율을 극도로 낮아지게 하거나, 새로운 열점(hot spot)을 발생시킬 수 있다.
한국 공개특허공보 제2015-0090391호
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 전송용 코일의 방열이 가능하고, 와전류에 의한 전류손실을 최소화한 도전성 플레이트 및 이를 구비하는 전자기기가 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트는 코일의 일측에 배치되는 도전성 플레이트로, 복수의 도전성 타일을 포함하는 도전층; 및 상기 도전층의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기는 기기 본체; 상기 기기 본체에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 코일 배선; 및 상기 코일 배선의 일측에 배치되는 도전성 플레이트를 포함하고, 상기 도전성 플레이트는 복수의 도전성 타일을 포함하는 도전층, 및 상기 도전층의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트 및 이를 구비하는 전자기기는 와전류에 의한 전류손실을 최소화하여 무선 전송 효율을 유지할 수 있고, 효과적인 방열을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 나타내는 측면도 및 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 나타내는 측면도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 나타내는 측면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대 단말기를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트가 가질 수 있는 다양한 형상을 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 제조하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 나타내는 측면도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 도전성 플레이트(100)는 절연층(110) 및 도전층(120)을 포함한다.
또한, 도전성 플레이트(100)는 추가로 접착층(미도시)을 포함할 수 있다.
절연층(110)은 상기 도전층(120)의 적어도 일면에 형성되어 상기 도전층(120)을 보호하는 보호층의 역할을 가질 수 있다. 상기 절연층(110)은 상기 도전층(120)의 일면을 양극 산화 가공(anodizing)하여 형성될 수 있다. 또는, 절연층(110)은 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PMMA(PolymethlymethAcrylate), COP (Cyclo-Olefin Polymers) 등의 절연성 필름으로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도전층(120)은 상기 절연층(110) 상에 형성되는 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도전층(120)은 절연층(110)의 적어도 일면에 배열된 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)로 형성될 수 있다.
상기 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)은 열을 효과적으로 방출하는 방열 부재의 역할을 할 수 있다.
또한, 도전성을 가지는 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)의 사이는 공간을 가진다. 예를 들어, 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)은 서로 간극(122)을 가지고 이격되어 서로 분리되어 있다. 따라서, 무선 전송 전자기파가 통과되는 경우에 생성되는 와전류의 폐루프가 형성되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 와전류에 의한 전류손실이 최소화될 수 있다.
또한, 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)은 전자기파의 투과율 및 열확산 특성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 알루미늄(Aluminium) 또는 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N) 각각의 크기는 와전류 저감 및 방열 성능 향상을 위해 조절될 수 있다. 또한, 상기 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)을 이격시키는 간극(122)의 깊이에 따라 양극 산화 가공되는 절연층(110)의 높이가 결정될 수 있다.
접착층은 일면이 도전층(120)의 일면에 형성된 절연층(110)의 타면에 형성될 수 있고, 일면이 절연층(110)의 일면에 배치된 도전층(120)의 타면에 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 접착층은 고분자 수지로, 아크릴 수지, 에폭시 수지, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 수지, CPE(Chlorinated Polyethylene) 수지, 실리콘, 폴리우레탄, 우레아 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지 및 불포화에스테르 수지 중의 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
도전성 플레이트는 상기 접착층에 의해 무선 전송용 코일 또는 전자기기의 커버 등에 부착되어 무선 전송용 코일의 일측에 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 나타내는 측면도 및 평면도이다. 도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 나타내는 측면도 및 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 도전성 플레이트(200)는 도 1에서 설명한 구성에 추가로 절연성 부재(130a)를 포함할 수 있다.
상기 절연성 부재(130a)는 도전층(120)이 포함하는 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N) 사이의 공간에 마련될 수 있다. 즉, 절연성 부재(130a)는 간극(122)에 채워질 수 있다. 상기 절연성 부재(130a)는 실리콘 등의 전기절연재가 될 수 있고 접착성을 가질 수 있다.
또한, 상기 절연성 부재(130a)는 공기보다 높은 열전도도를 가지는 소재로 선택될 수 있다.
이에 따라, 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)의 간극(122)에 이물질 침투에 의한 합선을 방지할 수 있고, 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 도전성 플레이트(300)의 절연성 부재(130)는 제1 부재(130a) 및 제2 부재(130b)를 포함할 수 있다. 제1 부재(130a)는 도전층(120)을 형성하는 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N) 사이의 공간인 간극(122)에 마련되고, 제2 부재(130b)는 도전층(120)의 일면을 덮을 수 있다. 예를 들어, 제2 부재(130b)는 일면이 도전층(120)의 일면을 덮도록 도포되어 상기 도전층(120)을 보호하는 보호층의 역할을 가질 수 있다. 또한, 절연성 부재(130)는 접착성을 가질 수 있으므로 도 1에서 설명한 접착층을 대체할 수 있다.
도 1 내지 도 3에서 서술한 본 발명의 실시 예에 따른 도전성 플레이트는 무선 전력을 송신하는 충전 기기에 포함되는 무선 전력 송신용 코일의 적어도 일측에 배치될 수 있다. 또한, 무선 전력을 수신하는 전자 기기에 포함되는 무선 전력 수신용 코일의 적어도 일측에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 도전성 플레이트는 무선 전송 전자기파를 이용하는 NFC(near field communication), MST(magnetic secure transmission) 방식 등의 무선 통신용 코일에 배치될 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 도전성 플레이트가 휴대 단말기에 포함되는 실시 예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자기기를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 전자기기의 일 예로 휴대 단말기를 가정하여 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 전자기기는 기기 본체(40), 코일 기판(20), 커버(30), 그리고 코일 기판(20)과 커버(30) 사이에 배치되는 도전성 플레이트(100)를 포함한다.
또한, 본 실시 예에 따른 전자기기는 차폐 시트(25)를 포함할 수 있다.
코일 기판(20)은 전자기기 내에 배치될 수 있으며, 기판 상에 형성되는 코일 배선(21)을 포함하여 구성될 수 있다. 코일 기판(20)은 박막 기판으로, 예를 들어 FPCB와 같은 연성 기판일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
코일 배선(21)은 무선 전송을 위한 송신 또는 수신용 코일로써 절연 기판(22)의 적어도 어느 한 면에 회로 배선의 형태로 형성될 수 있다. 본 실시 예에 따른 코일 배선(21)은 절연 기판(22)이 형성하는 평면 상에서 소용돌이 형상으로 형성되며, 그 양단에는 코일 배선(21)을 기기 본체(40)와 전기적으로 연결하기 위한 접촉 패드가 형성된다.
본 실시 예에서는 코일 배선(21)이 전체적으로 사각 형상의 소용돌이 형태로 형성되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 원형이나 다각형 형상의 소용돌이 형태로 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.
코일 배선(21)의 일면에는 필요에 따라 코일 배선(21)을 외부로부터 보호하기 위한 절연 보호층(미도시)이 형성될 수 있다.
도전성 플레이트(100)는 코일 배선(21)의 일측에 배치될 수 있고, 절연층(110) 및 도전층(120)을 포함할 수 있다.
도 4에서는 도전성 플레이트(100)가 절연층(110)이 코일 배선(21) 측에 가깝고 도전층(120)이 커버(30) 측에 가깝도록 배치되었으나, 도전성 플레이트(100)가 커버(30)에 부착되거나, 도전성 플레이트(100)가 커버(30)를 대체하는 등의 경우에 따라 도전성 플레이트(100)는 코일 배선(21)측에 도전층(120)이 코일 배선(21)에 가깝도록 반전되어 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 도전층(120)은 상기 절연층(110)의 일면에 배열된 복수의 도전성 타일로 형성될 수 있다.
또한, 도전성 플레이트(100)는 상기 복수의 도전성 타일 사이의 공간에 마련되는 절연성 부재를 포함할 수 있다.
코일 기판(20)의 일측에는 차폐 시트(25)가 배치될 수 있다. 차폐 시트(25)는 충전 기기가 전송하는 무선 전력 전자기파에 의해 생성되는 전자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비된다.
이를 위해, 차폐 시트(25)는 편평한 판 형상(또는 시트 형상)으로 형성되며, 페라이트 시트(ferrite sheet)와 같은 자성 시트나, 알루미늄과 같은 금속 시트로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 실시 예에 따른 차폐 시트(25)는 상기한 구성으로 한정되지 않으며, 코일 기판(20)의 일면에 페라이트 가루나 도전성 분말을 도포하여 형성하는 등 다양한 응용이 가능하다.
커버(30)는 기기 본체(40)에 결합되어 전자기기를 완성하며, 배터리 교체 시 기기 본체(40)로부터 분리되는 배터리 커버일 수 있다.
한편, 도전성 플레이트(100)는 커버(30)와 일체형으로 구현되거나, 커버(30)가 생략되고 도전성 플레이트(100)가 커버(30)의 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 도전성 플레이트(100)는 기기 본체(40)에 결합되는 형상을 가질 수 있고, 절연층(110)이 전자기기의 외면을 이룰 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트가 가질 수 있는 다양한 형상을 나타내는 평면도이다.
도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트는 절개부(140)를 가질 수 있다. 상기 절개부(140)는 도 4에서 도시한 코일 배선(21)의 권선 중심에 대응되는 영역에 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 코일 배선의 중심 영역 및 절개부(140)를 통해 전자기장이 형성되어 무선 전송의 효율이 향상될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 에에 따른 도전성 플레이트는 무선 전송용 코일의 크기 및 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 원형의 형상을 가질 수 있고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 절개부를 포함할 수 있다.
또한, 도 6의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 도전성 플레이트의 도전층이 포함하는 복수의 도전성 타일은 방사상으로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 전송용 코일의 일측에 배치되어 무선 전송용 코일의 열에너지를 확산시켜 열점(hot spot)의 온도를 저감시킬 수 있는 도전성 플레이트가 제공된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 제조하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하 도 7의 (a) 내지 (d)를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도전성 플레이트를 제조하는 방법의 일 예를 설명한다. 다만, 제조 단계의 순서는 변경될 수 있다.
먼저, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 도전층(120)을 구성하는 금속 재질의 판재를 마련하고, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 절삭 또는 식각을 통해 사이에 공간을 가지는 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N)을 형성한다.
이후, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 도전층(120) 상에 절연성 부재(130)를 형성할 수 있다. 절연성 부재(130) 중 제1 부재(130a)는 복수의 도전성 타일(121-1 내지 121-N) 사이의 공간에 마련될 수 있다. 또한, 절연성 부재(130) 중 제2 부재(130b)는 상기 도전층의 상면을 덮도록 도포될 수 있다.
다음으로, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 도전층(120)의 하면을 양극 산화 가공(anodizing)하여 절연층(110)을 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 도전성 플레이트
110: 절연층
120; 도전층
130a, 130b: 절연성 부재
140: 절개부

Claims (18)

  1. 코일의 일측에 배치되는 도전성 플레이트로,
    복수의 도전성 타일을 포함하는 도전층; 및
    상기 코일과 상기 도전층 사이에 배치되도록 상기 도전층의 적어도 일면에 형성된 보호층
    을 포함하는 도전성 플레이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 도전층의 일면을 양극 산화 가공(anodizing)하여 형성되는 절연층을 포함하는 도전성 플레이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전층은 그라파이트(graphite)를 포함하는 도전성 플레이트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 타일 사이의 공간에 마련되는 절연성 부재를 더 포함하는 도전성 플레이트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 도전층의 일면을 덮는 절연성 부재를 포함하는 도전성 플레이트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 플레이트는 상기 코일의 형상과 동일한 형상을 가지는 도전성 플레이트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 권선 중심에 대응되는 영역에 형성된 절개부를 더 포함하는 도전성 플레이트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 타일은 서로 분리된 도전성 플레이트.
  9. 기기 본체;
    상기 기기 본체에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 코일 배선; 및
    상기 코일 배선의 일측에 배치되는 도전성 플레이트를 포함하고,
    상기 도전성 플레이트는 복수의 도전성 타일을 포함하는 도전층, 및 상기 코일 배선과 상기 도전층 사이에 배치되도록 상기 도전층의 적어도 일면에 형성된 보호층을 포함하는 전자기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 도전층의 일면을 양극 산화 가공(anodizing)하여 형성되는 절연층을 포함하는 전자기기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 도전층은 그라파이트(graphite)를 포함하는 전자기기.
  12. 제9항에 있어서, 상기 도전성 플레이트는
    상기 복수의 도전성 타일 사이의 공간에 마련되는 절연성 부재를 더 포함하는 전자기기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 도전층의 일면을 덮는 절연성 부재를 포함하는 전자기기.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 도전성 플레이트는 상기 전자기기의 커버와 일체형으로 구현되는 전자기기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 도전성 플레이트는
    상기 코일 배선의 권선 중심에 대응되는 영역에 형성된 절개부를 더 포함하는 전자기기.
  16. 제9항에 있어서, 상기 도전성 플레이트는
    상기 코일 배선의 형상과 동일한 형상을 가지는 전자기기.
  17. 코일의 일측에 배치되는 도전성 플레이트로,
    보호층; 및
    상기 코일과 상기 보호층 사이에 배치되고, 복수의 도전성 타일을 포함하는 도전층;
    을 포함하는 도전성 플레이트.
  18. 기기 본체;
    상기 기기 본체에 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 코일 배선; 및
    상기 코일 배선의 일측에 배치되는 도전성 플레이트를 포함하고,
    상기 도전성 플레이트는,
    보호층, 및
    상기 코일 배선과 상기 보호층 사이에 배치되고, 복수의 도전성 타일을 포함하는 도전층을 포함하는 전자기기.
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