KR101488897B1 - 방열기능이 부가된 nfc 복합 안테나 및 이의 제조방법 - Google Patents

방열기능이 부가된 nfc 복합 안테나 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

휴대폰의 내부에 각각 설치되는 방열 시트와 NFC 안테나를 일체형으로 구현하여 휴대폰 내부의 공간 활용성을 개선시킬 수 있는 방열기능이 부가된 NFC 안테나 및 이의 제조방법이 개시된다. 이를 위하여 그래핀 시트와, 상기 그래핀 시트에 열압착되는 금속시트 또는 양면테이프로 부착되는 페라이트 시트를 포함하는 자기시트, 및 상기 자기 시트에 부착된 루프안테나 시트를 포함하는 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나를 제공한다. 본 발명에 의하면, 배터리 커버 등에 부착되어 근거리 무선통신 기능과 함께 방열 기능을 제공할 수 있으므로, 스마트폰의 내부에 설치되는 별도의 방열 시트가 불필요하므로, 스마트폰 내부의 공간 부족 현상을 개선시킬 수 있다.

Description

방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나 및 이의 제조방법{NFC HYBRID ANTENNA DEVICE HAVING FUNCTION OF HEAT RADIATION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 방열기능과 NFC 안테나 기능이 복합적으로 작동할 수 있는 NFC 복합 안테나 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대폰의 내부에 각각 설치되는 방열 시트와 NFC 안테나를 일체형으로 구현하여 휴대폰 내부의 공간 활용성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조공정을 단순화할 수 있는 방열기능이 부가된 NFC 안테나 및 이의 제조방법과 이를 포함한 배터리 커버에 관한 것이다.
비접촉 정보인식기로 널리 적용되는 NFC 안테나는 루프 안테나(loop antenna)와 함께 신호원으로 발생된 마그네틱 플럭스의 원활한 집속을 위해 금속시트나 페라이트 시트 같은 자기 시트를 사용하기도 한다.
이러한 NFC 안테나를 이용한 비접촉 정보인식 시스템은 스마트폰이나 태블릿PC 등의 각종 모바일 기기나 물류, 결제시스템 등에 사용되고 있다. 이러한 NFC 안테나를 스마트폰 등의 모바일 기기에 설치하여 사용하는 경우, 그 적용 위치는 배터리 표면이나 스마트폰 후면 배터리 커버에 부착되어 사용되고 있으며, 상기 자기시트의 소재로는 Fe-Cr-Si계 금속시트 또는 Ni-Zn계 페라이트 시트가 널리 적용된다.
한편, 스마트폰의 작동 중 카메라 모듈부위나 반도체 소자 등이 집적되어 있는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB) 부위에는 많은 열이 발생한다. 발생된 열을 원활하게 방출시키기 위하여 해당 부분에 방열특성이 우수한 방열 시트 등을 부착하여 스마트폰 과열에 따른 부작용을 방지하기도 하는데, 이러한 방열시트는 상기 NFC 안테나와 별도의 공정에 의하여 서로 다른 부분에 설치된다.
이와 같이, 일반적으로 스마트폰 내부에는 방열 시트와 NFC 안테나는 따로 부착되어 있는 실정이고, 방열 시트와 자기 시트를 포함하는 NFC 안테나를 각각 스마트폰의 내부에 설치하는 공정은 까다롭고 다양한 공정변수가 존재하며, 제조 공정 단가가 높아지게 되는 문제점이 있다.
또한, 슬림화된 두께의 스마트폰을 선호하는 현상으로 인하여 스마트폰 내의 공간 활용성을 보다 향상시키기 위한 다양한 기술이 연구되고 있지만, 방열 시트와 NFC 안테나는 각각 최소한도의 기본적인 설치 공간을 필요로 하기 때문에, 방열 시트와 NFC 안테나를 별도로 형성하는 기존의 방법은 스마트폰의 슬림화 구조에 방해 요인으로 작용할 뿐만 아니라 그 공정이 복잡하고 번거로워서 공정효율이 저하되고, 많은 생산비용이 소요되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0073792호(2012.07.05 공개) 대한민국 공개특허 제10-2013-0017039호(2013.02.19 공개) 대한민국 등록실용신안 제20-0460259호(2012.05.21 공고)
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 제작 및 설치비용을 절감하고 설치공간을 줄일 수 있도록 근거리 무선통신 기능과 함께 방열기능을 부여하는 NFC 복합 안테나를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 제작 및 설치비용을 절감하고 설치공간을 줄일 수 있도록 근거리 무선통신 기능과 함께 방열기능을 부여하는 NFC 복합 안테나의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 그래핀 시트와, 상기 그래핀 시트에 열압착이나 양면테이프로 부착되는 자기 시트, 및 상기 자기 시트에 부착된 루프안테나 시트를 포함하는 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 그래핀 시트에 금속시트를 적층하는 적층단계와, 적층된 그래핀 시트와 금속시트를 100 내지 200℃의 온도로 가열하고, 15 내지 30 kgf/cm2의 압력으로 압착하는 열압착단계, 및 상기 그래핀 시트에 적층된 금속시트에 루프안테나 시트를 부착하는 부착단계를 포함하는 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나의 제조방법을 제공한다.
그리고 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에서는 그래핀 시트에 양면테이프를 부착하는 제 1 부착단계와, 상기 양면테이프에 Ni-Zn계 페라이트 시트를 부착하는 제 2 부착단계, 및 상기 Ni-Zn계 페라이트 시트에 루프안테나 시트를 부착하는 제 3 부착단계를 포함하는 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 NFC 복합 안테나는 발열원이 있는 다양한 장치에 적용하여 NFC 통신기능을 수행하면서 동시에 기기로부터 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다.
예를 들면, 발열원이 있는 휴대용 단말기에 부착되어 근거리 무선통신 기능과 함께 방열 기능을 제공할 수 있으므로, 휴대용 단말기의 내부에 설치되는 별도의 방열 시트가 불필요하여 스마트폰 내부의 공간 부족 현상을 개선할 수 있고 보다 슬림화된 형태의 스마트폰을 제작하는 데 일조할 수 있다.
그리고 본 발명은 방열 시트와 NFC 안테나를 스마트폰에 각각 설치하는 경우에 비해 스마트폰의 제조비용이 절약된다. 이는 스마트폰에 방열 시트와 NFC 안테나를 각각 개별적으로 설치하는 경우보다, 스마트폰에 NFC 복합 안테나를 설치하는 경우가 스마트폰 조립공정 및 비용이 줄어들기 때문이다.
또한, 본 발명에 의하면 간단한 공정을 통하여 방열 기능과 근거리 무선통신 기능을 제공하는 NFC 복합 안테나를 제작할 수 있다. 이때, NFC 복합 안테나의 두께는 250㎛ 까지 가능하여 스마트폰, PDA, 테블릿 PC 등 휴대용 단말기를 비롯한 NFC 안테나를 사용하는 각종 단말기 두께의 슬림화에 도움을 줄 수 있다.
아울러, 본 발명의 제조방법을 사용하면 원하는 두께로 쉽게 제어가 가능하고, 방열 시트 및 NFC 안테나의 시공단가를 약 50% 정도 절약할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나는 염수특성이 우수하여 제품의 신뢰성 및 환경성이 뛰어나며, 기타 타 공정이 필요 없이 시트 자체가 휨성(flexibility)이 있어 휴대용 단말기에 대한 적용성이 뛰어나다.
도 1은 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 커버를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 복합 안테나의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NFC 복합 안테나의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나(이하, 'NFC 복합 안테나'라고 약칭함)를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나는 그래핀 시트(110)와, 상기 그래핀 시트(110)에 열압착 되거나 양면테이프로 부착되는 자기 시트(120), 및 상기 자기 시트(120)에 부착된 루프안테나 시트(130)를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나는 그래핀 시트(110)를 포함한다.
상기 그래핀 시트(110)은 방열성능을 제공하는 것으로, 바인더와 필러를 포함한다. 구체적으로, 그래핀 시트(110)는 바인더와, 분산제, 필러가 혼합된 슬러리를 통해 제조된다. 여기서 상기 그래핀 시트(110)의 제작을 위하여 먼저 용매까지 포함된 슬러리 형태의 혼합물을 제조하는데, 상기 슬러리에 포함된 용매는 그래핀 시트(110)의 제작 과정에서 휘발된다. 예를 들면, 용매가 대부분 증발된 상태에서의 상기 구성요소의 혼합비는 바인더 11.5 내지 20 중량부, 분산제 1.5 내지 3 중량부 및 필러 1.5 내지 17 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 바인더는 그래핀 시트(110)의 출발원료인 슬러리의 제조에 사용되는 것으로서, 그래핀 시트(110)에 포함된 필러가 균일하고 견고하게 상기 그래핀 시트(110)의 내부에 배치되도록 하는 역할을 한다.
이러한 바인더는 휨성을 제공할 수 있도록 합성수지를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 바인더로는 폴리올레핀계, 폴리아크릴계, 폴리우레탄계, 또는 폴리에스테르계 수지(resin)를 사용하거나, 이들을 혼합하여 사용할 수도 있으며, 바람직하게는 폴리올레핀계 및 폴리우레탄계 수지를 사용하는 것이 좋다.
상기 필러는 그래핀 시트(110)의 내부에 충진되어 스마트폰의 열원으로부터 발생된 열을 대기 중이나 배터리 커버로 전달시키는 것으로서, 그래핀(graphene)이 사용될 수 있다.
이러한 그래핀 시트(110)은 30 내지 100㎛ 범위의 두께를 갖도록 형성된다. 이때, 그래핀 시트(110)의 두께가 100㎛를 초과하면 휴대용 단말기 내부의 활용공간이 줄어드는 문제가 발생되고, 시트의 두께가 30㎛ 미만이면 충분한 방열특성이 발휘되지 않는 문제가 발생된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나는 자기 시트(120)를 포함한다.
상기 자기 시트(120)는 휴대용 단말기를 구성하는 금속부품에 의해 NFC 성능이 저하되는 것을 억지하는 역할을 한다. 또한, 자기 시트(120)는 자기장에 의해 휴대폰을 구성하는 금속부품 내에 맴돌이전류(eddy current)가 발생하고, 이에 따라 반대 방향의 자기장이 생성되는 것을 차단하는 기능을 제공한다.
다시 말해, 자기 시트(120)는 높은 저항과 높은 투자율을 가지는 물질을 이용하여 자기장을 금속부품으로부터 이격되도록 하여 자기장을 집중시키고, 루프 안테나와 유효거리를 충분히 확보한다.
이러한 자기 시트(120)는 열경화성수지를 바인더로 충진제를 포함한다. 구체적으로, 자기 시트(120)는 바인더와, 충진제, 분산제, 가교제, 개시제가 혼합된 슬러리를 통해 제조된다.
여기서 상기 자기 시트(120)의 제작을 위하여 먼저 용매까지 포함된 슬러리 형태의 혼합물을 제조하는데, 상기 슬러리에 포함된 용매는 자기 시트(120)의 제작 과정에서 휘발된다. 용매가 대부분 증발된 상태에서의 상기 구성요소의 혼합비는 전체 100 중량%를 기준으로 8 내지 20 중량%의 열경화성수지와, 38 내지 50 중량%의 금속분말이나 페라이트 분말 충진제, 및 30 내지 54 중량%의 유기 용매 및 기타 분산제와 가교제 및 개시제 등의 기타 구성요소로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 열경화성수지로는 에폭시수지, 멜라민수지, 요소수지, 페놀수지 등이 사용될 수 있다.
또한, 충진제로는 금속분말이나 페라이트 분말을 사용할 수 있다. 이때, 금속분말로는 철(Fe), 규소(Si), 크롬(Cr)의 화합물이 사용될 수 있다. 그리고 페라이트 분말로는 니켈-아연(Ni-Zn)계 페라이트 분말 또는 Mn-Zn계 페라이트 분말을 사용할 수 있지만, 투자율이 낮지만 주파수 안정성이 뛰어난 Ni-Zn계 페라이트 분말을 사용하는 것이 좋다.
상기 분산제는 슬러리를 구성하는데 사용되는 것이라면 어떠한 분산제를 사용하여도 무방하지만 특히, 무극성 분산제가 적절하다. 구체적으로 예를 들면, 분산제로는 알킬에테르계, 소르비탄에스테르계, 알킬폴리에테르아민계, 고분자계 등을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 조합하여 사용한다. 특정적으로, 본 발명에 따른 분산제로는 Kroda사의 KD-9를 사용할 수 있다.
상기 가교제로는 각종 내성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로서, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, iso-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, sec-부틸(메타)아크릴레이트, tert.-부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록실에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록실프로필(메타)아크릴레이트류를 사용할 수 있다.
또한, 가교제로는 아세트산비닐 등의 비닐알코올의 에스테르류나 (메타)아크릴로니트릴, 스티렌 또는 중합 가능한 스티렌 유도체 등을 사용할 수 있다. 특정적으로, 본 발명에 따른 가교제로는 Sartomer사의 SR-525를 사용할 수 있다.
상기 개시제로는 Sigma사의 Perbutyl-P 등을 사용할 수 있다
특정 양태로서, 본 발명에 따른 자기 시트(120)로는 시중에서 판매되는 Fe-Si-Cr계 금속시트를 사용하거나, Ni-Zn계 페라이트 시트를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 자기 시트(120)로는 전술한 슬러리를 이용하여 테이프 캐스팅 방법(tape casting)으로 시트를 생성한다.
도 2는 본 발명에 따른 자기 시트(120)의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자기 시트(120)로 Ni-Zn계 페라이트 시트를 사용하는 경우에는 그래핀 시트(110)와 Ni-Zn계 페라이트 시트의 사이에 양면테이프가 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 자기 시트(120)로 Ni-Zn계 페라이트 시트를 사용하는 경우에는 소성된 페라이트의 취성이 약해 핫프레스 공정을 수행할 수 없으며, Ni-Zn계 페라이트 시트는 상온에서 불순물 등이 발생되지 않아 그냥 사용하여도 무방하기 때문이다.
이러한 금속시트는 50 내지 120㎛의 두께로 형성되며, Ni-Zn계 페라이트 시트는 50 내지 100㎛의 두께로 형성된다. 이때, 금속시트의 두께가 120㎛를 초과하거나 페라이트 시트가 100㎛을 초과하면 휴대용 단말기 내부의 활용공간이 줄어드는 문제가 발생되고, 금속시트의 두께가 50㎛를 미만이거나 페라이트 시트의 두께가 50㎛ 미만이면 방열특성이 발휘되지 않는 문제가 발생된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나는 루프안테나 시트(130)를 포함한다.
상기 루프안테나 시트(130)는 그래핀 시트(110)에 적층된 자기 시트(120)에 구비되어 본 발명의 NFC 복합 안테나에 양방향 통신 기능을 제공하는 것으로, 루프안테나와 제 1 접착시트로 구성될 수 있다.
상기 루프안테나는 도전성 물질로 구성되며, 상기 도전성 물질로는 구리(Gu), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 니켈(Ni) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
또한, 제 1 접착시트는 루프안테나를 자기 시트(120)에 부착시킬 수 있다면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다. 필요에 따라, 상기 루프안테나를 기준으로 제 1 접착시트에 대향되는 방향에는 루프안테나를 휴대용 단말기에 부착시키는 제 2 접착시트가 구비될 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 루프안테나 시트(130)는 자기 시트(120)에 접촉되는 폴리이미드시트(제 1 접착시트)와, 상기 폴리이미드시트에 부착되는 루프안테나, 및 상기 루프안테나에 부착되는 양면테이프(제 2 접착시트)로 구성될 수 있다. 다시 말해, 도 1을 참조하면 폴리이미드시트는 자기 시트(120)의 상면에 구비되고, 루프안테나는 폴리이미드시트의 상면에 구비되며, 양면테이프는 루프안테나의 상면에 구비된다. 여기서, 폴리이미드시트는 자기 시트(120)에 루프안테나를 부착시키는 역할을 수행하고, 양면테이프는 NFC 복합 안테나를 배터리 커버 등의 휴대용 단말기에 부착시키는 역할을 수행한다.
전술한 구성요소를 포함하는 NFC 복합 안테나(100)는 PCB나 배터리 등의 발열원에 부착되어 사용될 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이 배터리 커버(200)에 부착되어 일체형을 사용될 수 있다.
이와 같이 NFC 복합 안테나(100)가 부착된 배터리 커버(200)는 근거리 무선통신 기능과 함께 배터리에서 발생하는 열을 그래핀 시트(110)를 통해 대기 중으로 쉽게 방출시키는 기능을 제공한다.
한편, 본 발명은 NFC 복합 안테나의 제작방법을 제공한다. 이러한 NFC 복합 안테나의 제작방법은 자기 시트가 금속시트인 경우와 Ni-Zn계 페라이트 시트인 경우로 구분해서 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나의 제작방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 금속시트가 사용된 NFC 복합 안테나의 제작방법은 그래핀 시트에 금속시트를 적층하는 적층단계(S100)와, 그래핀 시트와 금속시트를 열압착하는 열압착단계(S200), 및 열압착된 자기 시트에 루프안테나 시트를 부착하는 루프안테나 부착단계(S300)를 포함한다.
필요에 따라, 본 실시 예에 의한 NFC 복합 안테나의 제조방법은 그래핀 시트와 금속시트를 제작하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 그래핀 시트는 바인더와, 용매와 분산제 및 필러를 혼합하고 교반하여 슬러리를 생성하는 과정과, 상기 슬러리를 감압장치에 통과시켜 슬러리에 포함된 기포를 제거하는 탈포과정과, 상기 탈포과정을 통과한 슬러리를 절단하여 시트를 생성하는 시트 생성과정, 및 상기 시트에 가압장치로 수직압력을 인가하여 시트 내에 포함된 필러를 수평 배열시키는 필러 배열과정을 통해 제조될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 슬러리를 생성하는 과정은 바인더와, 용매와 분산제 및 필러를 혼합하여 슬러리를 생성하는 과정으로서, 볼밀이나 샌드밀 등을 이용하여 각 물질을 분산 및 혼합하여 슬러리를 생성한다.
상기 탈포과정은 준비된 슬러리를 감압장치에 통과시켜 슬러리에 포함된 기포를 제거하는 과정으로, 반응하지 않고 남아있는 용매도 줄여 점도를 정밀하게 제어하는 효과도 제공한다.
상기 시트 생성과정은 기포가 제거된 슬러리를 테이프 캐스팅(tape casting) 방법을 통해 건조시트를 생성하는 과정으로, 움직이는 칼날 또는 움직이는 운반 필름위에 일정한 두께로 목적하는 바에 따라서 그래핀 시트를 성형한다.
상기 필러 배열과정은 시트 생성과정을 통해 제조된 그래핀 시트 내부에 불규칙적으로 배열된 필러를 규칙적으로 배열시키는 과정으로, 상기 그래핀 시트에 가압장치로 수직응력을 인가하여 시트 내에 포함된 필러를 규칙적으로 수평 배열시킨다.
한편, 상기 금속시트는 열경화성수지, 충진제, 분산제, 가교제, 개시제를 혼합하고 교반하여 슬러리를 생성하는 과정과, 상기 슬러리를 감압장치에 통과시켜 슬러리에 포함된 기포를 제거하는 탈포과정과, 상기 탈포과정을 통과한 슬러리를 절단하여 시트를 생성하는 시트 생성과정을 통해 제작될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 슬러리 생성과정은 열경화성수지를 바인더로 충진제, 분산제, 가교제, 개시제를 혼합하여 슬러리를 생성하는 단계로서, 볼밀이나 샌드밀 등을 이용하여 각 물질을 분산 및 혼합하여 슬러리를 생성한다.
상기 탈포과정은 슬러리에 포함된 기포 및 가스를 제거하는 과정으로, 슬러리에 함유된 기포 및 가스를 제거하여 이후 금속시트의 제품 완성 시에 기포 등이 시트의 표면에 발생되지 않도록 처리한다.
상기 시트 생성과정은 슬러리를 이용하여 테이프 캐스팅 방법으로 시트를 생성하는 과정이다. 이때, 금속시트는 50 내지 120㎛의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
전술한 적층단계(S100)는 그래핀 시트에 금속시트를 적층하는 단계로, 그래핀 시트와 금속시트가 밀착되도록 그래핀 시트의 상부에 금속시트를 안착시키는 과정이 수행된다.
이어서, 전술한 열압착단계(S200)는 적층된 그래핀 시트와 금속시트가 서로 부착되도록 열압착하는 단계로, 핫 프레스(hot press)를 이용하여 그래핀 시트와 금속시트를 100 내지 200℃의 온도로 가열하고, 15 내지 30 kgf/cm2의 압력을 제공하여 그래핀 시트와 금속시트를 서로 압착시킨다.
이때, 상기 열압착단계의 온도와 압력이 설정 조건 미만이면, 그래핀 시트 및 금속시트가 접착되지 않고 박리되기 쉽고, 솔벤트(solvent)가 시트에 잔존될 가능성이 높아 특성 향상에 애로사항이 발생될 수 있으며, 금속시트 및 그래핀 시트의 박편이 떨어져 나와 스마트폰 내부의 전자 장비에 오염을 유발시킬 수 있다.
마지막으로 전술한 루프안테나 부착단계(S300)는 그래핀 시트에 적층된 금속시트에 루프안테나를 부착하는 단계로, 금속시트에 루프안테나가 부착될 수 있도록 접착시트 및 루프안테나로 구성된 루프안테나 시트를 자기 시트에 부착시키는 과정을 수행한다.
보다 구체적으로, 본 단계(S300)에서는 폴리이미드 시트로 구성된 제 1 접착시트를 자기 시트에 접촉시키고 가열하는 과정을 통해 부착시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 NFC 복합 안테나의 제작방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, Ni-Zn계 페라이트 시트가 사용된 NFC 복합 안테나의 제작방법은 그래핀 시트에 양면테이프를 부착하는 제 1 부착단계(S500)와, 상기 양면테이프에 Ni-Zn계 페라이트 시트를 부착하는 제 2 부착단계(S600), 및 상기 Ni-Zn계 페라이트 시트에 루프안테나 시트를 부착하는 제 3 부착단계(S700)를 포함한다.
상기 제 1 부착단계(S500)는 그래핀 시트에 Ni-Zn계 페라이트 시트를 부착시키기에 앞서 그래핀 시트와 Ni-Zn계 페라이트 시트 사이에 부착력을 제공하는 양면테이프를 그래핀 시트에 먼저 부착하는 단계이다.
이어서, 상기 제 2 부착단계(S600)는 그래핀 시트에 Ni-Zn계 페라이트 시트가 부착되도록 그래핀 시트에 부착된 양면테이프에 Ni-Zn계 페라이트 시트를 부착하는 단계이다. 여기서, 상기 Ni-Zn계 페라이트 시트는 소성된 제품으로서, 상기 그래핀 시트에 Ni-Zn계 페라이트 시트가 부착하는 공정에서 압착과정을 통하여 부착을 하면, Ni-Zn계 페라이트 시트가 깨져서 손상되는 문제가 발생하므로 양면테이프를 사용하여 부착과정을 수행한다.
마지막으로, 상기 제 3 부착단계(S700)는 그래핀 시트에 부착된 Ni-Zn계 페라이트 시트에 루프안테나를 부착하는 단계로, Ni-Zn계 페라이트 시트에 루프안테나가 부착될 수 있도록 접착시트와 루프안테나로 구성된 루프안테나 시트를 자기 시트에 부착시키는 과정이 수행된다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 실험예를 통하여 보다 구체적으로 기술한다. 다만 본 실시예 및 실험예는 상술한 발명의 특정예의 이해를 돕기 위한 것으로 이에 의하여 권리범위 등이 제한적으로 해석되어서는 아니된다.
그래핀 시트의 제작
1. 바인더로 폴리올레핀 수지 1500g, 용매로 톨루엔 6000g, 분산제[KD-15, Croda GmbH, 독일] 600g을 혼합한 후 교반기에서 20분간 교반하여 혼합물을 준비하였다.
이어서, 상기 슬러리 타입의 혼합물에 필러로 그래핀을 상기 폴리올레핀의 40 중량%에 해당하는 600g을 투입하고 교반하여 슬러리를 제조하였다.
2. 상기 준비된 슬러리를 감압 탈포장치에 통과시켜 슬러리에 포함된 기포를 제거하였다.
3. 상기 감압 탈포장치를 통과한 슬러리를 테이프 캐스터를 통과시켜 건조하여 건조시트를 제조하였다.
4. 상기 건조시트에 130℃의 온도를 제공하는 한편, 12kgf/㎝2의 수직압력을 인가하여 40㎛ 두께의 방열 시트를 제조하였다.
금속시트의 제작
1. 열경화성수지로 에폭시수지 140g, 충진제로 Fe-Cr-Si계 금속분말 430g, 분산제[KD-9, Croda GmbH, 독일] 200g, 가교제[SR-525, Sartomer, 미국] 150g을 볼밀에 투입하고 교반하여 슬러리를 제조하였다.
2. 상기 준비된 슬러리를 감압 탈포장치에 통과시켜 슬러리에 포함된 기포를 제거하였다.
3. 상기 감압 탈포장치를 통과한 슬러리를 테이프 캐스터를 통과시켜 건조하여 건조시트를 제조하였다.
4. 상기 건조시트에 130℃의 온도를 제공하는 한편, 12kgf/㎝2의 수직압력을 인가하여 40㎛ 두께의 금속시트를 제조하였다.
[실시예 1]
1. 상기 그래핀 시트와 금속시트를 적층하고 핫 프레스를 이용하여 압력을 17 kgf/cm2로, 온도를 120℃으로 핫 프레스를 설정한 후 그래핀 시트와 금속시트를 가압 및 가열하여 그래핀 시트에 금속시트를 압착시켰다.
2. 상기 금속시트에 루프안테나 시트를 부착시켜 NFC 복합 안테나를 제조하였다.
[실시예 2]
1. 상기 그래핀 시트에 제 1 양면테이프를 부착시켰다.
2. 상기 제 1 양면테이프에 투자율(μ=H/m)이 100인 상용의 Ni-Zn계 페라이트 시트를 부착시켰다.
3. 상기 Ni-Zn계 페라이트 시트에 루프안테나 시트를 부착시켜 NFC 복합 안테나를 제조하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 동일하게 수행하되, 그래핀 시트와 금속시트를 핫 프레스가 아닌 본드로 접착시켰다.
[실험례 1]
상기 실시예 1과 비교예 1에 의하여 제작된 NFC 복합 안테나를 배터리 커버 내측에 부착시키고, 상기 배터리 커버를 스마트폰에 결합시킨 다음, 스마트폰을 사용하면서 스마트폰의 내부 온도를 측정하여 아래 [표 1]로 정리하였다. 그리고 실시예 1과 비교예 1을 통해 제작된 NFC 복합 안테나가 부착되지 않은 배터리 커버(비교예 2)에 대한 온도도 함께 측정하여 아래 [표 1]로 정리하였다.
[표 1]
Figure 112013040590107-pat00001

상기 실험결과에 의하면, NFC 복합 안테나를 설치한 배터리 커버와 NFC 복합 안테나를 설치하지 않은 배터리 커버는 2℃ 내외의 방열특성을 얻을 수 있는 것으로 확인되었고, 본드를 이용하는 경우에는 열압착을 이용한 경우에 비해 NFC 복합 안테나의 방열성능이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
상기 금속시트와 Ni-Zn계 페라이트 시트의 부착 후 자기적 특성을 평가하기 위해 시트의 상하부에 압력을 가하여 시트 내부의 밀도를 증가시킨 후, 탈자기를 사용하여 자기 시트 내부의 자성을 제거 후, 일정한 도너츠형 코어(Core) 형태로 가공하여 준비하였다.
그리고 보유중인 임피던스/재료 분석기[E4991A, Agilent, 미국]와 Material Test Fixture[16474A, Agilent, 미국]를 사용하여 투자율을 측정하였다. 이때, 실험 결과는 도6과 도 7의 그래프로 정리하였다.
도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 그래핀과 금속시트 및 Ni-Zn 페라이트 시트를 부착시에는 인식거리에 영향을 주는 자화특성인 투자율(푸른색)은 금속시트의 경우 28의 값을 나타내었으며, Ni-Zn계 페라이트 시트의 경우 약 120 정도의 값을 나타냄을 확인할 수 있었다.
이 결과로 보면 투자율이 28 내지 120 정도의 값을 가져도 복합화의 특성을 실현할 수 있음을 파악할 수 있었으며, 인식거리는 일반적인 NFC 안테나 대비 금속시트가 적용된 경우 83 내지 100%, Ni-Zn 페라이트 시트가 적용된 경우는 113 내지 130% 정도임을 파악할 수 있었다.
그리고 인식거리에 악영향을 주는 u"(붉은색)의 경우도 주파수가 높아감에 따라 증가되는 양상을 확인할 수 있었지만, u"의 증가점이 약 20MHz 이상에서 증가하기 때문에 NFC의 인식거리에는 영향을 미치지 않았다.
결과적으로, 금속시트가 적용된 NFC 복합 안테나는 NFC 표준 안테나에 비해 인식거리의 손실이 발생되지만 근거리 무선통신에 충분히 사용할 수 있는 인식거리를 제공하고, 휴대용 단말기에 방열기능을 제공하는 것으로 관찰되었다.
또한, Ni-Zn계 페라이트 시트가 적용된 NFC 복합 안테나는 NFC 표준 안테나에 비해 인식거리가 증가될 뿐만 아니라 휴대용 단말기에 방열기능을 제공하는 것으로 관찰되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : NFC 복합 안테나 110 : 그래핀 시트
120 : 자기 시트 130 : 루프안테나 시트
140 : 양면테이프 200 : 배터리 커버

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 그래핀 시트에 금속시트를 적층하는 적층단계;
    적층된 그래핀 시트와 금속시트를 100 내지 200℃의 온도로 가열하고, 15 내지 30 kgf/cm2의 압력으로 압착하는 열압착단계; 및
    상기 그래핀 시트에 적층된 금속시트에 루프안테나 시트를 부착하는 부착단계를 포함하는 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 그래핀 시트는 30 내지 100㎛의 두께로 형성되고, 상기 금속시트는 50 내지 120㎛의 두께로 형성되며, 상기 루프안테나 시트는 80 내지 120㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 루프안테나 시트는
    상기 금속시트에 접촉되는 폴리이미드와, 상기 폴리이미드에 부착되는 루프안테나, 및 상기 루프안테나에 부착되는 양면테이프로 구성된 것을 특징으로 하는 방열기능이 부가된 NFC 복합 안테나의 제조방법.
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