KR102126773B1

KR102126773B1 - 무선 충전용 방열 부재 및 이를 구비하는 전자 기기

Info

Publication number: KR102126773B1
Application number: KR1020180055445A
Authority: KR
Inventors: 여순정; 김희승; 장재혁; 노영승; 유병우; 김영호; 원재선
Original assignee: 주식회사 위츠
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2020-06-25
Also published as: CN110494010A; KR20190130822A; US20190355509A1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전자 기기는, 무선으로 전력을 송신하거나 수신하는 코일부 및 상기 코일부의 일측에 배치되는 방열 부재를 포함하며, 상기 방열 부재는, 상기 코일부와 대면하는 영역인 자속 형성부에 배치되는 다수의 선형 도체와, 상기 자속 형성부의 둘레를 따라 고리 형태로 배치되는 하나의 면형 도체를 포함한다.

Description

무선 충전용 방열 부재 및 이를 구비하는 전자 기기{HEAT RADIATING SHEET FOR WIRELESS CHARGING AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}

본 발명은 무선 충전에 이용되는 방열 부재 및 이를 구비하는 전자 기기 에 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 전도성 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.

한국공개특허공보 제2015-0090391호

본 발명의 목적은 무선 전송용 코일의 방열이 가능하고, 와전류에 의한 전류손실을 최소화할 수 있는 방열 부재와 이를 구비하는 전자 기기를 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 방열 부재는, 전력 전송 모듈과 전력 수신 모듈 사이에 배치되는 방열 부재로, 절연층, 상기 절연층의 일면에 배치되며 서로 전기적으로 연결되지 않는 다수의 제1 선형 도체, 및 절연층의 타면에 배치되며 서로 전기적으로 연결되지 않는 다수의 제2 선형 도체을 포함하고, 상기 제1 선형 도체와 제2 선형 도체는, 상호 간에 전기적으로 연결되지 않는다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 방열 부재 및 이를 구비하는 전자 기기는 와전류에 의한 전류손실을 최소화하여 무선 전송 효율을 유지할 수 있고, 효과적인 방열을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 방열 부재를 개략적으로 도시한 평면도.
도 4는 도 3의 II-II′에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도.
도 6은 도 5의 III-III′에 따른 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도와 배면도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도와 배면도.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도와 배면도.
도 10은 도 9의 IV-IV′에 따른 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 전자 기기를 개략적으로 도시한 단면도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 부재를 개략적으로 도시한 단면도.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 본 실시예를 설명함에 있어서, 무선 충전 장치는 전력을 전송하는 전력 송신 모듈과, 전력을 수신하여 저장하는 전력 수신 모듈을 포괄적으로 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I′에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기는 무선 충전 장치로, 전력을 무선으로 전송하는 무선전력 송신장치나, 전력을 무선으로 수신하여 저장하는 무선전력 수신장치를 포함할 수 있다. 여기서, 무선전력 송신장치는 충전 기기(20)를 포함하며, 무선전력 수신장치는 충전 기기(20)로부터 전력을 수신하여 저장하는 휴대 단말기(10)를 포함한다.

본 실시예에서는 방열 부재를 구비하는 전자 기기로 충전 기기(20)를 예로 들어 설명한다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 후술되는 실시예와 같이 무선전력 수신장치인 휴대 단말기(10)도 본 발명의 전자 기기에 포함될 수 있다.

충전 기기(20)는 휴대 단말기(10)의 전력 수신 모듈(11)을 이용하여 휴대 단말기(10)의 배터리를 충전시키는 데에 이용된다.

충전 기기(20)는 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환한 후, 전력 송신 모듈(30)을 통해 무선 전력을 외부로 전송한다.

이를 위해 충전 기기(20)는 전압 변환부(22), 전력 송신 모듈(30), 케이스(50), 및 방열 부재(70)를 포함한다.

전압 변환부(22)는 외부로부터 공급되는 가정용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하고, 직류 전원을 다시 특정 주파수의 교류 전압으로 변환한 후, 전력 송신 모듈(30)로 공급한다. 또한 직류 전원을 직접 공급받는 경우, 공급된 직류 전원을 특정 주파수의 교류 전압으로 변환한 후, 전력 송신 모듈(30)로 공급한다.

전압 변환부(22)는 전자 부품이 실장된 회로 기판의 형태로 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

전력 송신 모듈(30)은 전압 변환부(22)에서 전송된 전력을 외부로 전송한다.

이를 위해 전력 송신 모듈(30)은 자성부(32) 및 코일부(35)를 포함할 수 있다.

자성부(32)는 편평한 판 형상(또는 시트 형상)으로, 코일부(35)의 일면에 배치되어 코일부(35)에 고정 부착된다. 자성부(32)는 코일부(35)의 코일 배선에 의해 발생하는 자기장의 자로를 효율적으로 형성하기 위해 구비된다. 이를 위해 자성부(32)는 자로가 용이하게 형성될 수 있는 재질로 형성되며, 예를 들어 페라이트 시트(ferrite sheet)가 이용될 수 있다.

한편, 도시되어 있지 않지만, 자성부(32)의 외부면에는 전자파나 누설 자속을 자폐하기 위해 필요에 따라 금속 시트를 더 부가하는 것도 가능하다. 금속 시트는 알루미늄(aluminum) 등으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

케이스(50)는 전체적으로 절연성의 수지 재질로 형성될 수 있으며, 내부에 수용되는 구성 요소들을 외부로부터 보호한다. 예를 들어, 케이스(50)는 폴리카보네이트(PC) 재질로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

케이스(50)는 납작한 원통 형상 또는 직육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 내부에는 전압 변환부(22), 전력 송신 모듈(30), 및 방열 부재(70)가 수용될 수 있는 수용 공간을 구비한다.

본 실시예에 따른 케이스(50)는 휴대 단말기(10)가 안착되는 충전면을 형성하는 상부 케이스와, 상부 케이스의 하부에 결합되어 상기한 수용 공간을 제공하는 하부 케이스로 구분될 수 있다.

상부 케이스는 상면에 휴대 단말기(10)가 안착되므로, 상면이 편평한 면으로 형성된다. 그리고 상부 케이스의 하면(또는 내부면)에는 방열 부재(70)가 배치된다. 따라서, 방열 부재(70)는 일면이 케이스(50) 내부면에 부착되고 타면이 코일부(35)에 부착될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 방열 부재를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3의 II-II′에 따른 단면도이다.

도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 방열 부재(70)는 절연층(77) 및 도전층(71)을 포함한다. 또한 방열 부재(70)는 위치에 따라 자속 형성부(S1)와 방열부(S2)로 영역이 구분될 수 있다.

절연층(77)은 방열 부재(70)의 전체적인 면적을 규정하며, 도전층(71)이 접합 및 고정되는 지지 부재의 기능을 수행한다.

절연층(77)의 일면에는 도전층(71)이 배치되고, 절연층(77)의 타면에는 코일부(35)가 면접촉하도록 배치될 수 있다.

절연층(77)은 PET(Polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyethersulfone), PI(polyimide), PMMA(PolymethlymethAcrylate), COP (Cyclo-Olefin Polymers) 등의 절연성 필름으로 형성할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 실시예의 경우 충전 기기(20)가 원반형으로 구성되므로, 절연층(77)도 원반 형상으로 구성된다. 따라서 충전 기기(20)가 직사각 형상으로 구성되면 절연층(77)도 직사각 형상으로 구성될 수 있다.

도전층(71)은 절연층(77)의 일면에 부착되며, 자속 형성부(S1)에 배치되는 다수의 선형(line type) 도체들(72), 그리고 방열부(S2)에 배치되는 하나의 면형(Area type) 도체(73)를 포함한다.

자속 형성부(S1)는 절연층(77)의 중심부에 배치되는 영역으로, 무선 충전 과정에서 무선 전력 신호(예컨대, 자기장)가 형성되는 영역으로 규정될 수 있다.

자속 형성부(S1)에는 다수의 선형 도체들(72)이 배치된다. 선형 도체들(72)은 면형 도체(73)와 이격 배치되며, 선형 도체들(72) 상호 간에도 일정 거리 이격 배치된다. 따라서, 선형 도체들(72)은 상호 간에 전기적으로 절연된다.

선형 도체들(72)은 일정한 간극(P)으로 서로 분리되어 배치되며, 평행하게 배치된다. 이에 무선전력 신호는 선형 도체들(72) 사이의 간극(P)을 활용하여 원활하게 휴대 단말기(10)로 전달될 수 있다.

또한 선형 도체들(72)이 서로 이격 배치됨에 따라, 무선 전력 전송 과정에 자속 형성부(S1)에 와전류(Eddy Current)의 폐루프가 형성되는 것을 억제할 수 있으며, 이에 와전류에 의한 전류손실을 최소화할 수 있다.

따라서, 선형 도체들(72)의 폭이나 두께, 선형 도체들(72) 사이의 간극(P) 거리 등은 와전류 저감 및 방열 성능 향상을 위해 조절될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 선형 도체들(72)의 사이의 간극(P)이 빈 공간으로 구성되나, 필요에 따라 간극(P) 내에 절연 물질이 충진하는 것도 가능하다.

자속 형성부(S1)는 전력 송신 모듈(30)의 코일부(35)와 대면하는 위치에 배치된다. 따라서 자속 형성부(S1)의 면적은 코일부(35)의 면적과 동일하거나 유사한 크기로 형성된다.

본 발명을 설명함에 있어서, 대면하거나 마주보도록 배치된다는 의미는, 도 2와 같이 자속 형성부(S1)가 코일부(35) 상에 적층 배치된 상태에서 자속 형성부(S1)를 코일부(35)에 투영하였을 때, 서로 겹쳐지도록 배치되는 것을 의미한다.

한편, 자속 형성부(S1)가 코일부(35)와 실질적으로 대면하는 영역은 코일부(35)에서 무선 충전용 코일 배선이 배치된 영역이다. 따라서 코일 배선이 코일부(35) 전체에 배치되지 않고 코일부(35)의 일부분에만 배치되는 경우, 자속 형성부(S1)도 코일부(35) 전체가 아닌, 코일 배선이 배치된 영역에 대응하는 면적으로 구성될 수 있다.

방열부(S2)는 자속 형성부(S1) 둘레를 따라 배치되는 영역으로, 방열 부재(70)에서 코일부(35) 또는 코일 배선과 대면하지 않는 영역으로 정의될 수 있다.

방열부(S2)에는 하나의 도체로 구성되는 면형 도체(73)가 배치된다. 면형 도체(73)는 절연층(77)의 양면 중 어느 한 면에 배치되며, 자속 형성부(S1)의 주변 전체에 배치된다. 이에 방열부(S2)는 면형 도체(73)가 배치된 전체 영역으로 규정될 수 있다.

본 실시예에서 절연층(77)은 원반 형상으로 형성되므로, 면형 도체(73)는 자속 형성부(S1)의 둘레를 따라 원형의 고리 형태로 형성된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 절연층(77)이 사각 형상으로 구성되는 경우 면형 도체(73)도 사각의 고리 형상으로 구성될 수 있다.

또한 본 실시예에서 면형 도체(73)가 형성하는 원형의 고리 형태는 완전한 환형(環形)이 아닌, 절개부(74)에 의해 일부가 단절된 고리 형태를 의미한다. 그러나 본 발명의 구성은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 도 7의 실시예와 같이 완전한 환형(環形)으로 고리 형태가 구성되는 경우도 포함한다.

따라서, 본 발명에서 면형 도체(73)가 원형의 고리 형태로 형성된다는 의미는 면형 도체(73)가 완전한 환형으로 형성되는 경우와, 면형 도체(73)가 일부다 단절된 고리 형태로 형성되는 경우를 모두 포함한다.

본 실시예의 면형 도체(73)는 자속 형성부(S1) 둘레에 배치되므로, 무선 충전시 자기장이 거의 발생하지 않는 영역에 배치된다. 그러나 누설되는 자속으로 인해 면형 도체(73)에도 와전류가 발생될 수 있다. 따라서 면형 도체(73)에서 와전류가 발생되는 것을 억제하기 위해 방열부(S2)에는 절개부(74)가 구비된다.

절개부(74)는 면형 도체(73) 의 반경 방향으로 면형 도체(73)를 절개한다. 따라서 절개부(74)는 자속 형성부(S1)와 면형 도체(73) 외부를 연결하는 선형 슬릿의 형태로 형성된다.

절개부(74)에 의해 면형 도체(73)는 완전한 고리 형상이 아닌, 일부가 단절된 고리 형상으로 형성된다. 따라서 면형 도체(73)에서 면형 도체(73)와 동심을 갖는 와전류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한 면형 도체(73)는 충전 기기(20)의 접지와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 면형 도체(73)는 전자기파를 차폐하는 기능도 제공할 수 있다.

이와 같이 구성되는 도전층(71)은 또한, 전자기파의 투과율 및 열확산 특성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 구리, 철, 니켈, 주석, 아연, 금, 은 등의 재질 중 어느 하나 또는 이들의 합금이 선택적으로 이용될 수 있다.

본 실시예에서 선형 도체(72)와 면형 도체(73)는 모두 동일한 재질로 형성되며 동일한 두께로 절연층(77) 상에 배치된다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 선형 도체(72)와 면형 도체(73)를 서로 다른 재질로 구성하거나, 서로 다른 두께로 구성하는 등 다양한 변형이 가능하다.

한편 도시되어 있지 않지만, 본 실시예의 방열 부재(70)는 접착층을 더 포함할 수 있다. 접착층은 방열 부재(70)를 전자 기기의 케이스나 전력 송신 모듈을 접합한다. 따라서 접착층은 절연층(77)의 또는 도전층(71) 상에 부가될 수 있다. 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.

또한, 필요에 따라 도 6에 도시된 보호층(79)을 접착 부재로 이용하는 것도 가능하다.

이와 같이 구성되는 본 실시예에 따른 방열 부재(70)는, 전력 송신 모듈(30)과 전력 수신 모듈(11) 사이에 배치되어, 전력 송신 모듈(30)이나 전력 수신 모듈(11)로부터 발생되는 열을 외부로 발산한다.

한편, 도전성 물질이 전력 송신 모듈(30)과 전력 수신 모듈(11)에 배치되는 경우, 도전성 물질에 와전류(Eddy Current)가 발생하게 되며, 이 경우 오히려 손실이 증가될 수 있다.

이에 본 실시예의 선형 도체(72)는 표피 효과(skin effect)가 발생 가능한 폭보다 좁은 폭로 구성된다. 본 실시예의 방열 부재(70)는 100 ~ 150Khz 의 주파수 대역에서 무선 충전을 수행하는 전자 기기들에 구비된다. 따라서 본 실시예의 선형 도체(72)는 200㎛ 이하의 선폭으로 구성된다. 이 경우 무선 충전에 이용되는 자속은 선형 도체들(72) 사이로 통과하므로, 충전 효율에는 영향을 주지 않는다. 또한 선형 도체들(72)이 미세 선폭으로 구성되므로 와전류의 발생이 억제되어 와전류에 의한 손실도 최소화할 수 있다.

그리고 전력 송신 모듈(30)이나 전력 수신 모듈(11)로부터 발생되는 열은 선형 도체(72)와 면형 도체(73)를 통해 빠르게 방열 부재(70)의 외부로 발산되므로 상기 열을 효과적으로 제거할 수 있다.

또한 선형 도체(72)가 자속 형성부(S1)를 가로지르도록 배치되므로, 자속 형성부(S1)에서 발생되는 열은 선형 도체(72)를 통해 선형 도체(72)의 길이 방향을 따라 빠르게 이동할 수 있다. 따라서 방열 효과를 높일 수 있다.

또한, 방열 부재(70)의 도전층(71)은 무선 충전 과정에서 발생되는 노이즈를 제거하는 기능도 수행할 수 있어 방열 기능뿐만 아니라 전자기파 차단 필터의 기능도 수행할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 절연층(77) 상에 도전층(71)이 배치되는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도전층(71)을 구성하는 다수의 선형 도체들(72)과 면형 도체(73) 사이에 절연층을 배치하는 것도 가능하다. 이 경우 절연층은 도전층과 동일한 평면상에 배치되며, 서로 이격 배치된 선형 도체들(72)과 면형 도체(73)를 물리적으로 서로 연결함과 동시에 전기적으로는 절연을 유지하는 기능을 갖는다.

또한 필요에 따라 절연층을 생략하고, 선형 도체들(72)과 면형 도체(73)가 직접 코일부(35)에 부착되도록 구성하는 것도 가능하다.

한편 본 발명은 상기한 구성으로 한정되지 않으며 다양한 변형이 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도과 배면도이고, 도 6은 도 5의 III-III′에 따른 단면도이다. 여기서 도 5의 (a)는 방열 부재의 평면도이고, 도 5의 (b)는 (a)의 III-III′을 축으로 하여 회전된 방열 부재의 배면을 도시하였다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 방열 부재(70)는 도전층(71)이 절연층(77)의 양면에 각각 배치된다.

절연층(77)의 제1면에 배치되는 제1 도전층(71a)은 제1 선형 도체(72a)와 제1 면형 도체(73a)를 포함한다. 제1 도전층(71a)의 제1 선형 도체(72a)와 제1 면형 도체(73a)는 전술한 실시예의 선형 도체(도 4의 72)와 면형 도체(도 4의 73)와 동일하게 구성되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

절연층(77)의 제2면에 배치되는 제2 도전층(71b)은 제2 선형 도체(72b)와 제2 면형 도체(73b)를 포함한다.

제2 면형 도체(73b)는 제1 면형 도체(73a)는 유사하거나 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 면형 도체(73a)를 제2 면형 도체(73b)에 투영하는 경우, 제1 면형 도체(73a)와 제2 면형 도체(73b)는 동일한 형상으로 겹쳐질 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 절개부(74)의 방향을 다르게 배치하거나 크기를 다르게 형성하는 등 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.

제2 선형 도체(72b)는 제1 선형 도체(72a)와 유사하게 구성되나 제1 선형 도체(72a)와 상이한 방향으로 배치된다.

보다 구체적으로 설명하면, 길이 방향을 기준으로, 제1 선형 도체(72a)가 제1 방향(예컨대 절개부와 수직을 이루는 방향)을 따라 배치되는 경우, 제2 선형 도체(72b)는 제1 방향과 다른 제2 방향(예컨대, 절개부와 동일한 방향)을 향하도록 배치될 수 있다.

본 실시예에서 제1 방향과 제2 방향은 직각을 이룬다. 따라서, 제2 선형 도체(72b)는 제1 선형 도체(72a)와 직각을 이루도록 배치되며, 제2 선형 도체(72b)를 제1 선형 도체(72a)에 투영하는 경우, 제2 선형 도체(72b)와 제1 선형 도체(72a)는 격자 형태로 겹쳐질 수 있다.

그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 방향과 제2 방향 사이의 각도를 30°, 45°, 또는 60°와 같이 다양한 각도로 구성할 수 있다. 또한 필요에 따라 제1 방향과 제2 방향을 동일한 방향으로 구성하는 것도 가능하다.

제1 선형 도체(72a)와 제2 선형 도체(72b) 사이에는 절연층(77)이 배치되므로, 제1 선형 도체(72a)와 제2 선형 도체(72b)는 상호 간에 전기적으로 연결되지 않는다. 그러나 제1 면형 도체(73a)와 제2 면형 도체(73b)는 각각 충전 기기(20)의 접지와 전기적으로 연결될 수 있으므로, 제1 면형 도체(73a)와 제2 면형 도체(73b)는 상호 간에 전기적으로 연결될 수 있다.

이 경우 제1 면형 도체(73a)와 제2 면형 도체(73b)는 절연층(77) 내에 구비되는 층간 접속 도체(76)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 본 실시예에서는 자속 형성부(S1)와 방열부(S2)에 모두 제1 도전층(71a)과 제2 도전층(71b)이 구비되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 자속 형성부(S1)에만 제1 도전층(71a)과 제2 도전층(71b)을 배치하고, 방열부(S2)에는 제1 도전층(71a)과 제2 도전층(71b) 중 어느 하나만 배치하거나, 그 반대로 배치하는 등 필요에 따라 다양한 변형이 가능하다.

본 실시예에서, 제1 도전층(71a)과 제2 도전층(71b)의 표면에는 보호층(79)이 부가될 수 있다. 보호층(79)은 절연층(77)과 유사하게 절연성 필름으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라 절연층(77)과 동일한 재질로 구성하는 것도 가능하다.

한편 본 실시예에서는 제1 도전층(71a)과 제2 도전층(71b)의 표면에는 모두 보호층(79)이 배치되는 경우를 예로 들고 있으나, 필요에 따라 어느 한 측에만 보호층(79)을 배치하는 등 다양한 변형이 가능하다.

방열 부재(70)가 이와 같이 구성되는 경우, 제1 도전층(71a)과 제2 도전층(71b)에 의해 열이 발산된다. 또한 제1 선형 도체(72a)와 제2 선형 도체(72b)에 의해 서로 다른 2방향으로 열이 빠르게 전달되므로 방열 효과를 높일 수 있다.

또한 두 층으로 도전층(71)이 적층 배치되므로 전자기파 차폐 효과를 높일 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도와 배면도이다. 여기서 도 7의 (a)는 방열 부재의 평면도이고, 도 7의 (b)는 도 5의 III-III′을 축으로 하여 회전된 방열 부재의 배면을 도시하였다.

도 7에 도시된 방열 부재(70)는 도 5에 도시된 방열 부재(70)와 유사하게 구성되며, 방열부(S2)에 절개부(도 5의 74)가 생략된다는 점에서만 차이를 갖는다.

절개부가 생략되는 경우, 방열부(S2)에 배치되는 면형 도체(73a, 73b)에 와전류가 발생될 가능성이 있으나, 방열부(S2)가 코일부(도 2의 35)나 코일 배선과 충분하게 이격되는 경우, 본 실시예와 같이 절개부를 생략할 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도와 배면도이다. 여기서 도 8의 (a)는 방열 부재의 평면도이고, 도 8의 (b)는 도 5의 III-III′축으로 하여 회전된 방열 부재의 배면을 도시하였다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(70)는 선형 도체들(72a, 72b)이 모두 면형 도체(73a, 73b)에 연결된다. 따라서 선형 도체들(72a, 72b)도 모두 충전 기기(20)의 접지와 전기적으로 연결된다.

또한 본 실시예에서 각각의 선형 도체들(72a, 72b)은 양단이 모두 면형 도체(73a, 73b)에 연결되지 않고, 양단 중 어느 한 단만 면형 도체(73a, 73b)에 연결된다. 이때, 선형 도체들(72a, 72b)은 양 단부가 번갈아 면형 도체(73a, 73b)에 연결된다. 예컨대, 선형 도체들(72a, 72b) 중 어느 하나의 선형 도체(72a)는 제1 단부가 면형 도체(73a)에 연결되고, 상기 어느 하나의 선형 도체(72a)의 양 옆에 배치된 선형 도체들(72a)은 모두 제2 단부가 면형 도체(73a)에 연결된다.

이러한 구성을 통해 도전층(71)에 폐루프(closed loop) 경로가 형성되는 것을 억제할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 2개의 도전층(71a, 71b)이 절연층(77)의 양면에 배치되며, 제1 선형 도체(72a)와 제2 선형 도체(72b)는 서로 다른 방향을 향하도록 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 도 3의 실시예와 같이 절연층(77)의 일면에 하나의 도전층만을 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.

도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 부재를 도시한 평면도와 배면도이고, 도 10은 도 9의 IV-IV′에 따른 단면도이다. 여기서 도 9의 (a)는 방열 부재의 평면도이고, 도 9의 (b)는 도 5의 III-III′을 축으로 하여 회전된 방열 부재의 배면을 도시하였다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(70)는 방열부를 구비하지 않으며 자속 형성부만으로 구성된다.

이 경우 전술한 실시예들에 비해 방열 성능은 다소 감소될 수 있으나, 와전류의 발생을 최대한으로 억제할 수 있어 손실을 최소화할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 2개의 도전층(71a, 71b)이 절연층(77)의 양면에 배치되며, 제1 선형 도체(72a)와 제2 선형 도체(72b)는 서로 다른 방향을 향하도록 배치된다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 도 3의 실시예와 같이 절연층(77)의 일면에 하나의 도전층만을 포함하도록 구성하거나, 제1 선형 도체(72a)와 제2 선형 도체(72b)가 동일한 방향을 향하도록 배치하는 등 다양한 변형이 가능하다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 전자 기기를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 전자 기기는 방열 부재(70)를 구비하는 휴대 단말기(10)로, 충전 기기(20)로부터 공급되는 전력을 무선으로 수신하여 저장할 수 있다.

휴대 단말기(10)는 단말 본체(2)와 전력 수신 모듈(11), 케이스(5), 및 방열 부재(70)를 포함한다.

전력 수신 모듈(11)과 방열 부재(70)는 단말 본체(2)와 케이스(5)에 의해 형성되는 내부 공간에 수용된다.

단말 본체(2)는 회로 기판이나 디스플레이, 배터리와 같이 전자 기기를 구동하기 위한 다양한 요소들을 포함한다.

전력 수신 모듈(11)은 전력 송신 모듈(도 2의 30)과 마찬가지로, 자성부(12)와 코일부(15)를 포함할 수 있으며, 전술한 전력 송신 모듈과 유사하게 구성될 수 있다.

전력 수신 모듈(11)은 케이스(5)와 단말 본체(2) 사이에 배치된다. 이때, 전력 수신 모듈(11)의 자성부(12)는 단말 본체(2) 측에 위치되고 코일부(15)는 자성부(12)와 케이스(5) 사이에 배치된다.

케이스(5)는 전체적으로 절연성의 수지 재질이나 도전성 재질로 형성될 수 있으며, 내부에 수용되는 구성 요소들을 외부로부터 보호한다.

방열 부재(70)는 코일부(15)와 케이스(5) 사이에 배치된다. 도면에서는 도 4에 도시된 방열 부재(70)가 이용되는 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전술한 여러 실시예들 중 어느 하나의 방열 부재가 선택적으로 이용될 수 있다.

이에 따라 휴대 단말기(10)의 코일부(15)에 발생된 열은 방열부(S2)를 통해 케이스(5) 전체로 확산되어 휴대 단말기(10)의 외부로 방출된다.

한편, 본 실시예에서는 방열 부재(70)가 휴대 단말기(10)의 내부에 배치되는 경우를 예로 들고 있으나, 필요에 따라 케이스(5)의 외부면에 방열 부재(70)를 배치하는 것도 가능하다.

또한 본 실시예에 설명한 휴대 단말기(10)는 휴대폰(또는 스마트폰)을 의미하나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 노트북이나 테블릿 PC, 웨어러블 기기(Wearable device) 등 휴대가 가능하며 무선 통신이 가능한 전자 기기라면 모두 포함할 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 부재를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 방열 부재(70)는 전자 기기에 결합되지 않고 독립적으로 구성된다.

방열 부재(70)는 별도의 기재로 제조되어 휴대 단말기(10)를 충전할 때 휴대 단말기(10)와 충전 기기(20) 사이에 배치될 수 있다.

이 경우, 면형 도체(73)를 접지와 연결하기 위해 별도의 연결 부재(61)를 포함할 수 있다. 연결 부재(61)로는 절연된 도선과 같은 와이어가 이용될 수 있으며, 일단이 면형 도체(73)와 연결되고 타단은 방열 부재(70) 외부에서 외부의 접지와 연결된다.

도면에서는 도 6에 도시된 방열 부재(70)가 이용되는 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전술한 여러 실시예들 중 어느 하나의 방열 부재가 선택적으로 이용될 수 있다.

또한 본 실시예의 방열 부재(70)는 외부 환경으로부터 절연층(77)과 도전층(71)을 보호하기 위해 보호 부재(60)를 구비할 수 있다. 보호 부재(60)는 내부에 절연층(77)과 도전층(71)이 배치되는 수용 공간을 제공하며 절연성 재질로 형성될 수 있다.

예컨대, 보호 부재(60)는 막의 형태로 절연층(77)과 도전층(71)의 표면에 배치되거나, 단단한 수지 재질로 구성될 수 있다. 그러나 본 발명의 구성이 이에 한정되지 않으며, 보호 부재(60)는 필요에 따라 생략될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

예를 들어 전술한 실시예들에서는 하나의 절연층만 구비하는 방열 부재를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니며, 절연층을 복수의 층으로 구성하고, 절연층들 사이에 복수의 도전층을 구비하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한 전술된 실시예들은 서로 조합되어 실시될 수 있다.

10: 휴대 단말기
11: 전력 수신 모듈
20: 충전 기기
22: 전압 변환부
30: 전력 송신 모듈
50: 케이스
70: 방열 부재
71: 도전층
72: 선형 도체
73: 면형 도체
77: 절연층

Claims

무선으로 전력을 송신하거나 수신하는 코일부; 및
상기 코일부의 일측에 배치되는 방열 부재;
를 포함하며,
상기 방열 부재는,
상기 코일부와 대면하는 영역인 자속 형성부에 배치되는 다수의 선형 도체와, 상기 자속 형성부의 둘레를 따라 고리 형태로 배치되는 하나의 면형 도체를 포함하는 전자 기기.
제1항에 있어서, 상기 방열 부재는,
상기 면형 도체의 반경 방향으로 상기 면형 도체를 절개하는 절개부를 포함하는 전자 기기.
제1항에 있어서, 상기 방열 부재의 상기 면형 도체는,
접지와 전기적으로 연결되는 전자 기기.
제1항에 있어서, 상기 방열 부재는,
상기 다수의 선형 도체와 상기 면형 도체가 부착되는 절연층을 포함하는 전자 기기.
제4항에 있어서, 상기 방열 부재는,
상기 절연층의 양면에 각각 상기 다수의 선형 도체와 상기 면형 도체가 배치되는 전자 기기.
제5항에 있어서, 상기 방열 부재는,
상기 절연층의 일면에 부착되는 상기 다수의 선형 도체와 상기 절연층의 타면에 부착되는 상기 다수의 선형 도체가 서로 다른 방향을 향하도록 배치되는 전자 기기.
제5항에 있어서, 상기 방열 부재는,
상기 절연층의 일면에 부착되는 상기 면형 도체와 상기 절연층의 타면에 부착되는 상기 면형 도체를 전기적으로 연결하는 층간 접속 도체를 더 포함하는 전자 기기.
제1항에 있어서, 상기 방열 부재는,
상기 선형 도체들의 일단이 각각 상기 면형 도체에 연결되는 전자 기기.
제8항에 있어서,
상기 선형 도체들 중 어느 하나의 선형 도체는 제1 단부가 상기 면형 도체에 연결되고, 상기 어느 하나의 선형 도체의 양 옆에 배치된 선형 도체들은 제2 단부가 상기 면형 도체에 연결되는 전자 기기.
제1항에 있어서, 상기 방열 부재는,
상기 선형 도체들 각각의 선폭이 200㎛ 이하로 구성되는 전자 기기.
제1항에 있어서,
상기 선형 도체와 상기 면형 도체는 동일한 재질로 구성되는 전자 기기.
제1항에 있어서,
다수의 상기 선형 도체들은 서로 접촉하지 않도록 상호 간에 이격 배치되는 전자 기기.
제1항에 있어서,
상기 코일부와 상기 방열 부재를 내부에 수용하는 케이스를 더 포함하며,
상기 방열 부재는 일면이 상기 케이스의 내부면에 부착되고, 타면이 상기 코일부에 부착되는 전자 기기.
전력 전송 모듈과 전력 수신 모듈 사이에 배치되는 방열 부재로,
절연층;
상기 절연층의 일면에 배치되며 서로 전기적으로 연결되지 않는 다수의 제1 선형 도체;
절연층의 타면에 배치되며 서로 전기적으로 연결되지 않는 다수의 제2 선형 도체; 및
상기 제1 선형 도체 또는 상기 제2 선형 도체의 둘레를 따라 고리 형태로 배치되는 하나의 면형 도체를 포함하고,
상기 제1 선형 도체와 상기 제2 선형 도체는 상호 간에 전기적으로 연결되지 않는 무선 충전용 방열 부재.
제14항에 있어서, 제1 선형 도체와 상기 제2 선형 도체는,
길이 방향이 서로 다른 방향을 향하도록 배치되는 무선 충전용 방열 부재.
삭제
제14항에 있어서,
상기 면형 도체의 반경 방향으로 상기 면형 도체를 절개하는 절개부를 포함하는 무선 충전용 방열 부재.