KR101498570B1 - 다층 구조의 고기능 자성 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 구조의 고기능 자성 필름에 관한 것으로, 본 발명은, 박형의 다층 구조로 적층되며, 각 층마다 고유 기능을 갖는 다층이 열압착으로 일체화되는 다층 구조의 고기능 자성 필름에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 등의 장치 내 등에서 사용되는 연성인쇄회로기판에 자기커플링강화용(Magnetic coupling enhancing) 자기기능층(Magnetic functional layer) 혹은 EMI/EMC용 전자파 차폐층(Electromagnetic wave absorbing layer) 등의 기능이 일체형으로 부가됨으로써 최종제품의 박형화, 제조 공정의 단순화 효과가 있다. 또한, 본 발명은 점착테이프의 사용이 배제될 수 있어 자기 기능층의 활용공간이 넓어져 그 기능의 향상도 기대된다. 또한, 본 발명은 자기 기능층과 안테나와의 거리를 더 가까이 함으로써 고유 기능을 향상시키고 제조공정상의 수월함을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PPS(폴리페닐렌 설파이드), PI(폴리이미드) 등의 얇은 필름을 기재(Carrier film)로 사용할 경우, 작업성이 개선됨과 동시에 나아가 연성인쇄회로기판에서의 커버레이어(Cover layer)의 역할까지 대체할 수 있는 효과가 있다.

Description

다층 구조의 고기능 자성 필름 및 그 제조 방법 {Multi-Layer Structured High Functional Magnetic Film and Manufacturing Method thereof}
본 발명은 다층 구조의 고기능 자성 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 등의 장치 내 등에서 사용되는 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)에 자기커플링강화용(Magnetic coupling enhancing) 자기 기능층(Magnetic functional layer) 혹은 EMI/EMC용 전자파 차폐, 흡수 기능층(Electromagnetic wave absorbing layer)이 일체형으로 부가되는 다층 구조의 고기능 자성 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
휴대전화기 혹은 태블릿 PC 등의 전자 기기들이 소형화됨과 동시에 다기능화되고 기능별로 모듈화되어 가고 있는 추세에 따라 연성인쇄회로기판의 사용이 증가하고 있고, 다기능화에 따라 전자소재 부품들도 다기능화 되어가고 특히 자기적 성질을 이용한 자기기능층들도 박형화 고기능화되어 가고 있다.
예컨대, 현재 스마트폰에 인증 및 전자결재 등을 위한 NFC(Near field communication)기능, 무선충전(Wireless power transfer) 기능 그리고 좌표데이터입력기능(Digitizer) 등이 사용자 편의성을 위해 내장되고 있으며, 좁은 기기 내부로 인해 박형으로 실장 되고 있다. 언급한 기능들을 위해 연성인쇄회로기판이 안테나 혹은 센서 그리고 신호선용으로 사용되고 있다.
또한, 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 자기기능층(Magnetic functional layer) 혹은 전기전도성 층이 부가적으로 조립되어 진다.
사용 주파수나 적용 용도에 따라 적정한, 정확하게 표현하면 매칭된 자기 혹은 전기전도성 기능층들이 부가적으로 조립되어 지는데, 조립에 주로 사용되어 지는 방법은 20~100um 두께의 점착테이프(Adhesive tape)를 사용하는 것이다.
IT 기기들이 허용할 수 있는 공간에 준해 연성인쇄회로기판, 자기 기능제품(전파흡수체 등), 테이프들이 선정되어 진다. 점착테이프의 경우 단순히 연성인쇄회로기판과 자기기능제품을 단단하게 붙이고 고정시키는 역할을 하지만, 적지 않은 공간을 차지할 뿐만 아니라 박형의 제품을 붙이는데 많은 수작업이 필요해 양산화 및 자동화에 있어 큰 걸림돌이 되고 있는 것이 현실이다.
이러한 자성 다층 구조체와 관련된 기술이 공개특허 제1988-0004438호에 제안된 바 있다.
이하에서 종래기술로서 공개특허 제1988-0004438호에 개시된 자성 다층 구조체를 간략히 설명한다.
도 1은 공개특허 제1988-0004438호(이하 '종래기술'라 함)에서 자성 다층 구조체의 단면 구조를 도시한 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술의 자성 다층 구조체는 기판(11)상에, 예를 들면 Fe자성층(12)과 예를 들면 C중간층(13)의 조합을 1 주기로서 여러 주기가 적층된다.
여러 개의 자성층(12)과 상기 자성층(12)의 인접한 2개의 층사이에 형성되어 있는 중간층(13)을 포함하는 구조체이며, 투자율 및 포화 자속 밀도가 증가된 자성 다층 구조체에 있어서, 상기 자성층(12)의 각각은 Fe, Co, Ni로 이루어진 것과 상기 원소 Fe, Co, Ni중 하나를 포함하는 합금으로 된 자기재료이고, 상기 중간층(13)의 각각은 상기 자성층의 상기재료와 침입형으로 고용을 형성할 수 있는 재료로 되어 있다.
그러나 종래기술에 의한 자성 다층 구조체는 자계를 얻기 위한 기능만 한정되어 별도의 기능을 위해서는 별도로 제작 및 구매하여야 하며, 두께 역시 두꺼워지는 단점이 있었다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 기존의 방식은 연성인쇄회로기판 제작, 자기기능제품 등을 개별로 제작해 점착테이프를 사용하여 합지하는 방식이었다. 새롭게 제안된 박형의 다층 자성 및 전도성 필름은 기존 기능성 연성인쇄회로기판들에 바로 접합되는 방식으로 안테나 등과의 거리가 가까워져 센서 등의 감도가 개선될 뿐만 아니라 차지 공간과 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었다.
KR 1988-0004438 A
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연성인쇄회로기판에 자기커플링강화용 혹은 전자파 차폐, 흡수용 자기 기능층 등의 복합기능을 일체형으로 부가할 수 있는 다층 구조의 고기능 자성 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 추가적인 공정 없이 연성인쇄회로기판에 자기 기능층을 부가할 수 있음은 물론 나아가 연성인쇄회로기판용 커버 레이어(cover layer)의 기능도 대체할 수 있게 한 다층 구조의 고기능 자성 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 적어도 하나의 층 구조로 구비되며, 고유 기능을 갖는 층이 열압착으로 일체화되는 다층 구조의 고기능 자성 필름을 통해 달성된다.
또한, 본 발명에서의 상기 자성 필름은, 자기커플링강화(Magnetic coupling enhancing)용 자기 기능층을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 자성 필름은, 상기 자기 기능층의 표면에 기재 필름(Carrier film)이 더 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 자성 필름은, 상기 자기 기능층의 표면에 적층되는 전기 전도층; 및 상기 전기 전도층의 표면에 적층된 절연층 또는 절연필름이 더 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 자성 필름은, 상기 자기 기능층과 상기 이형층의 사이에 기재 필름(Carrier film)과 열접착 코팅층이 개입되고, 상기 자기 기능층의 표면에 적층된 절연층 또는 절연필름이 더 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 자성 필름은, 연성인쇄회로기판의 표면에 적층되는 자기커플링강화(Magnetic coupling enhancing)용 자기 기능층; 상기 자기 기능층의 표면에 적층되는 전기 전도층; 및 상기 전기 전도층의 표면에 적층된 절연층 또는 절연필름을 포함을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 자성 필름은 두께가 0.02mm ~ 0.50mm인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 기능성 필러(filler)를 유기결합제에 분산시켜 슬러리(slurry) 또는 페이스트(paste) 형태로 제조되는 자기 기능층 재료를 제조하는 단계; 상기 자기 기능층 재료를 이용하여 자기 기능층을 형성하는 단계; 및 상기 자기 기능층을 연성인쇄회로기판 상에 열압착시키는 단계를 포함하는 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법을 통해 달성된다.
또한, 본 발명에서는 상기 열압착 단계 수행 전에, 상기 자기 기능층 상에 전기 전도층이 형성되는 단계; 및 상기 전기 전도층 상에 절연층 또는 절연필름이 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 자기 기능층 또는 상기 전기 전도층은 닥터 블레이드, 콤마, 그라비아 인쇄 및 슬롯 다이의 코팅 방식 중 선택되는 두 가지 이상의 방식을 사용하거나 반복 코팅하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 필러는 자성분말 또는 은, 알루미늄, 은 코팅 구리 분말 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 자성분말 필러는 센더스트(Fe-Al-Si 합금), 규소계 철분말(Fe-Si-Cr), 퍼멀로이(Fe-Ni) 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 유기결합제는 열가소성 또는 열경화형 수지, PVB, 폴리우레탄, 폴리에더설폰, 폴리에스테르, 폴리이미드, 에폭시 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 컴퓨터 등의 장치 내 등에서 사용되는 연성인쇄회로기판에 자기커플링강화용(Magnetic coupling enhancing) 자기기능층(Magnetic functional layer) 혹은 EMI/EMC용 전자파 차폐, 흡수 기능층(Electromagnetic wave absorbing layer) 등의 기능이 일체형으로 부가됨으로써 최종제품의 박형화, 제조 공정의 단순화 효과가 있다.
또한, 본 발명은 점착테이프의 사용이 배제될 수 있어 자기 기능층의 활용공간이 넓어져 그 기능의 향상도 기대된다.
또한, 본 발명은 자기 기능층과 안테나와의 거리를 더 가까이 함으로써 고유 기능을 향상시키고 제조공정상의 수월함을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PPS(폴리페닐렌 설파이드), PI(폴리이미드) 등의 얇은 필름을 기재(Carrier film)로 사용할 경우, 작업성이 개선됨과 동시에 나아가 연성인쇄회로기판에서의 커버 레이어(Cover layer)의 역할까지 대체할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 자성 다층 구조체의 단면 구조를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름을 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성필름을 열압착 공정을 통해 연성인쇄회로기판(FPC)에 일체화시킨 개략도이다.
도 7은 본 발명에 의한 다층 구조의 고기능 자성 필름의 대표적인 제조 방법의 블록도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부"라는 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 의한 다층 구조의 고기능 자성 필름 및 그 제조 방법에 대한 실시 예의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름이 개략도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름이 개략도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름이 개략도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름이 개략도로 도시되어 있으며, 도 6에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성필름을 열압착 공정을 통해 연성인쇄회로기판(FPC)에 일체화시킨 상태가 개략도로 도시되어 있다.
이들 도면에 의하면, 본 발명의 다층 구조의 고기능 자성 필름은 박형의 다층 구조로 적층되고, 자성 필름은 두께가 0.02mm ~ 0.50mm 범위이며, 점착제, 접착제, 점착 테이프, 접착 테이프 등의 없이도 다층이 열압착으로 일체화되어 다기능을 부여하게 된다. 이때, 본 발명의 다층 구조의 고기능 자성 필름은 이형부를 포함하면서 자기 기능층, 전기 전도층, 기재 필름, 연성인쇄회로기판, 절연부 및 열접착 코팅층이 선택적으로 조합되어 다층을 이루게 된다.
<실시예 1>
본 발명의 제1 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 자기 기능층(110)이며, 상기 자기 기능층(110)의 이면에 상기 자기 기능층(110)의 보호를 위해 이형층(120)이 코팅 또는 도포 또는 합지되어 있다.
자기 기능층(Magnetic functional layer: 110)은 자기커플링강화(Magnetic coupling enhancing)를 위해 형성되며, 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 구비된다.
한편, 상기 자기 기능층(110)은 자기 기능층(110) 제조시 투자율 및 유전율이 큰 평판형의 연자성 분말을 흡수 충진재로 사용함으로써 기존의 자성체에 비해 두께를 현저히 줄일 수 있다. 즉, 상기 자기 기능층(110)은 제조시 복소 투자율(μr), 복소 유전율이고(εr) 그리고 두께를 조절함으로써 상기 자기 기능층(110)의 요구 특성을 제어할 수 있는 것이다.
이형층(Release liner: 120)은 자기 기능층(110)의 저면에 위치되며, 이형지 또는 이형필름이 이에 적용될 수 있다. 이때, 상기 이형층(120)은 열압착 공정 전, 상기 자기 기능층(110)과 연성인쇄회로기판이 적층될 때 이형층(120)은 분리되고, 상기 이형층(120)이 제거된 면쪽에 연성인쇄회로기판이 위치하게 되며, 열압착 공정을 거치면서 일체화 된다.
<실시예 2>
본 발명의 제2 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 자기 기능층(210) 및 기재 필름(230)을 포함하며, 상기 자기 기능층(210) 및 기재 필름(230)이 순차 적층된다. 이때, 상기 자기 기능층(210)의 상면에 상기 자기 기능층(210)의 보호를 위해 이형층(220)이 코팅 또는 도포 또는 합지되어 있다.
자기 기능층(Magnetic functional layer: 210)은 자기커플링강화를 위해 형성되며, 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 구비된다.
한편, 상기 자기 기능층(210)은 자기 기능층(210) 제조시 투자율 및 유전율이 큰 평판형의 연자성 분말을 흡수 충진재로 사용함으로써 기존의 자성체에 비해 두께를 현저히 줄일 수 있다. 즉, 상기 자기 기능층(210)은 제조시 복소 투자율(μr), 복소 유전율이고(εr) 그리고 두께를 조절함으로써 상기 자기 기능층(210)의 요구 특성을 제어할 수 있는 것이다.
이형층(220)은 자기 기능층(210)의 상면에 위치되며, 이형지 또는 이형필름이 이에 적용될 수 있다. 이때, 상기 이형층(220)은 열압착 공정 전, 상기 기재 필름(230)이 적층된 자기 기능층(210)과 연성인쇄회로기판이 적층될 때 이형층(220)은 분리되고, 상기 이형층(220)이 제거된 면쪽에 연성인쇄회로기판이 위치하게 되고, 열압착 공정을 거치면서 일체화 된다.
기재 필름(Carrier film: 230)은 지지체로 자기 기능층(210)의 저면에 구비되어 연성인쇄회로기판의 커버 레어어(Cover layer) 대체제로서의 사용도 가능하다.
여기서, 상기 기재 필름(230)은 다용한 종류의 필름 즉, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PPS(폴리페닐렌 설파이드), PI(Poly imide, 폴리이미드) 등이 2㎛ ~ 200㎛의 두께로 적용될 수 있고, 이를 통해 핸들링(handling)성 및 전기절연성이 개선됨과 동시에 다양한 용도 및 사용 환경에 대처가 가능하며, 기재 필름(Base carrier film)으로서 동박 또는 알루미늄 박의 사용도 가능하고, 제조 공정에 따라 동박필름과 알루미늄 박을 사용함으로써 추가적인 성능의 부여도 가능하다.
<실시예 3>
본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름(300)은 도 4에 도시된 바와 같이 자기 기능층(310), 전기 전도층(330) 및 절연부(340)를 포함하며, 상기 자기 기능층(310), 전기 전도층(330) 및 절연부(340)가 순차 적층된다. 이때, 상기 자기 기능층(310)의 저면에 상기 자기 기능층(310)의 보호를 위해 이형층(320)이 코팅 또는 도포 또는 합지되어 있다.
자기 기능층(Magnetic functional layer: 310)은 자기커플링강화를 위해 형성되며, 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 구비된다.
한편, 상기 자기 기능층(310)은 자기 기능층(310) 제조시 투자율 및 유전율이 큰 평판형의 연자성 분말을 흡수 충진재로 사용함으로써 기존의 자성체에 비해 두께를 현저히 줄일 수 있다. 즉, 상기 자기 기능층(310)은 제조시 복소 투자율(μr), 복소 유전율이고(εr) 그리고 두께를 조절함으로써 상기 자기 기능층(310)의 요구 특성을 제어할 수 있는 것이다.
이형층(320)은 자기 기능층(310)의 저면에 위치되며, 이형지 또는 이형필름이 이에 적용될 수 있다. 이때, 상기 이형층(320)은 열압착 공정 전, 상기 전기 전도층(330) 및 절연부(340)가 적층된 자기 기능층(310)과 연성인쇄회로기판이 적층될 때 이형층(320)은 분리되고, 상기 이형층(320)이 제거된 면쪽에 연성인쇄회로기판이 위치하게 되고, 열압착 공정을 거치면서 일체화 된다.
전기 전도층(330)은 자기 기능층(310)의 표면에 적층되며, EMI/EMC용 전자파 차폐층(Electromagnetic wave shielding layer)이다. 이때, 상기 전기 전도층(330)은 자기 기능층(310)과 함께 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 구비된다.
한편, 상기 전기 전도층(330)은 부가적으로 형성되어 전자파 간섭방지, 신호선간 누화잡음(cross-talk noise) 저감 그리고 접지 강화의 용도로 응용가능하다.
절연부(340)는 절연을 위해 전기 전도층(330)의 표면에 구비되는 절연층 또는 절연필름 등이다.
<실시예 4>
본 발명의 제4 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름(400)은 도 5에 도시된 바와 같이 자기 기능층(410), 기재 필름(430), 열접착 코팅층(440) 및 절연부(450)를 포함하며, 상기 열접착 코팅층(440), 기재 필름(430), 자기 기능층(410) 및 절연부(450)가 순차 적층된다. 이때, 상기 열접착 코팅층(440)의 저면에 상기 열접착 코팅층(440)의 보호를 위해 이형층(420)이 코팅 또는 도포 또는 합지되어 있다.
자기 기능층(Magnetic functional layer: 410)은 자기커플링강화를 위해 형성되며, 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 구비된다.
한편, 상기 자기 기능층(410)은 자기 기능층(410) 제조시 투자율 및 유전율이 큰 평판형의 연자성 분말을 흡수 충진재로 사용함으로써 기존의 자성체에 비해 두께를 현저히 줄일 수 있다. 즉, 상기 자기 기능층(410)은 제조시 복소 투자율(μr), 복소 유전율이고(εr) 그리고 두께를 조절함으로써 상기 자기 기능층(410)의 요구 특성을 제어할 수 있는 것이다.
이형층(420)은 열접착 코팅층(440)의 저면에 위치되며, 이형지 또는 이형필름이 이에 적용될 수 있다. 이때, 상기 이형층(420)은 열압착 공정 전, 상기 열접착 코팅층(440)과 연성인쇄회로기판이 적층될 때 이형층(420)은 분리되고, 상기 이형층(420)이 제거된 면쪽에 연성인쇄회로기판이 위치하게 되고, 열압착 공정을 거치면서 일체화 된다.
기재 필름(Carrier film: 430)은 자기 기능층(410)의 저면에 구비되어 연성인쇄회로기판의 커버 레어어(Cover layer) 대체제로서의 사용도 가능하다.
여기서, 상기 기재 필름(430)은 다용한 종류의 필름 즉, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), PPS(폴리페닐렌 설파이드), PI(Poly imide, 폴리이미드) 등이 적용될 수 있고, 이를 통해 핸들링(handling)성 및 전기절연성이 개선됨과 동시에 다양한 용도 및 사용 환경에 대처가 가능하며, 기재(Base carrier film)로서 동박 또는 알루미늄 박의 사용도 가능하고, 제조 공정에 따라 동박필름과 알루미늄 박을 사용함으로써 추가적인 성능의 부여도 가능하다.
열접착 코팅층(440)은 기재 필름(430)의 저면에 형성되어 후공정에서 연성인쇄회로기판 등에 열압착하는 경우 열압착되면서 연성인쇄회로기판과 자성 필름(400)을 단단하게 붙이는 역할을 하며, 절연층 역할도 하게 된다. 즉, 상기 열접착 코팅층(440)은 열압착시 열경화하면서 연성인쇄회로기판과 자성 필름(400)을 단단하게 붙이는 역할을 한다.
절연부(450)는 절연을 위해 자기 기능층(410)의 표면에 구비되어 공정상 단순하게 하기 위해 절연층 또는 절연필름 등을 사용할 수도 있다.
<실시예 5>
본 발명의 제5 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름(500)은 도 6에 도시된 바와 같이 제3 실시예의 자성 필름에 연성인쇄회로기판(530)을 위치시킨 후 열압착을 통해 일체화시킨다. 이때, 상기 다층 구조의 고기능 자성 필름(500)은 자기 기능층(510), 전기 전도층(520), 연성인쇄회로기판(530) 및 절연부(540)를 포함하며, 최종적으로는 상기 연성인쇄회로기판(530), 자기 기능층(510), 전기 전도층(530) 및 절연부(540)가 순차 적층된다.
자기 기능층(Magnetic functional layer: 510)은 자기커플링강화를 위해 형성되며, 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 구비된다.
한편, 상기 자기 기능층(510)은 자기 기능층(510) 제조시 투자율 및 유전율이 큰 평판형의 연자성 분말을 흡수 충진재로 사용함으로써 기존의 자성체에 비해 두께를 현저히 줄일 수 있다. 즉, 상기 자기 기능층(510)은 제조시 복소 투자율(μr), 복소 유전율이고(εr) 그리고 두께를 조절함으로써 상기 자기 기능층(510)의 요구 특성을 제어할 수 있는 것이다.
전기 전도층(520)은 자기 기능층(510)의 저면에 구비되며, EMI/EMC용 전자파 차폐층(Electromagnetic wave absorbing layer)이다. 이때, 상기 전기 전도층(530)은 자기 기능층(510)과 함께 연성인쇄회로기판으로 제작된 안테나 혹은 센서의 정상적인 동작 혹은 타 부위와의 간섭을 억제하기 위해 구비된다.
한편, 상기 전기 전도층(520)은 부가적으로 형성되어 전자파 간섭방지, 신호선간 누화잡음(cross-talk noise) 저감 그리고 접지 강화의 용도로 응용가능하다.
연성인쇄회로기판(530)은 자기 기능층(510)의 저면에 구비된다.
절연부(540)는 절연을 위해 전기 전도층(530)의 표면에 구비되는 절연층 또는 절연필름 등이다.
<자성 필름 제조 방법>
도 7에는 본 발명에 의한 다층 구조의 고기능 자성 필름의 대표적인 제조 방법이 블록도로 도시되어 있다.
이 도면에 의하면, 본 발명에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법은 자기 기능층 재료 제조 단계(S200), 자기 기능층 형성 단계(S210), 전기 전도층 형성 단계(S220), 절연부 형성 단계(S230) 및 열압착 단계(S240)를 포함하며, 제5 실시예에 따른 다층 구조의 고기능 자성 필름(500)의 제조를 예를 들어 설명한다.
즉, 상기 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법은 자기 기능층(510)의 표면에 전기 도전층(520)과 절연부(540)가 순차 적층되어 입혀지고, 추후 연성인쇄회로기판(530)의 표면에 적층된 상기 자기 기능층(510)과 전기 도전층(520)과 절연부(540) 중 상기 자기 기능층(510)의 이면과 열압착을 통해 일체화되는 것이다.
자기 기능층 재료 제조 단계(S200)는 기능성 필러(filler)를 유기결합제에 분산시켜 자기 기능층 재료를 슬러리(slurry) 또는 페이스트(paste) 형태로 제조하는 단계이다.
즉, 상기 자기 기능층 재료로 제조되는 슬러리 또는 페이스트는 유기결합제, 기능성 필러 및 유기용매를 잘 분산시켜 제조한다. 여기서, 상기 유기결합제는 본드역할을 하면서 기능성 필러들을 잡아주는 역할 그리고 나중에 열압착을 통해서 연성인쇄회로기판과 필러를 고정시킬 수 있도록 접착시키는 역할을 한다.
이때, 상기 자기 기능층 재료 제조 단계(S200)에서 기능성 필러는 자성분말을 사용하거나, 상기 자성분말 대신 은, 알루미늄, 은 코팅 구리 분말 등과 같은 전도성 분말이 사용되어 전도성층이 형성되며, 특이하게 금속분말의 형상은 판상이나 덴드라이트 형상을 갖는다.
상기 자성분말 필러는 센더스트(Fe-Al-Si 합금), 규소계 철분말(Fe-Si-Cr), 퍼멀로이(Fe-Ni) 등에서 어느 하나가 적용되며, 특이하게 금속분말의 형상은 판형 형상을 갖는다.
더욱이, 기능성 필러는 본래의 기능이 무엇이냐에 따라 들어가는 종류와 양이 결정되는데, 전도성층을 형성할 때는 전도성 분말, 예를 들어 은, 구리, 니켈, 은 코팅 구리 등의 분말이 함유되고, 전자기장 형성 혹은 전자기 커플링을 형성하고자 할 때는 자성분말(센더스트, 퍼멀로이 등의 분말)이 함유된다. 예를 들어 NFC(근거리무선통신), WPC, 디지타이저 등은 전자기 커플링을 통해 신호와 전력을 주고 받는 것이기 때문에 자성분말이 들어간다.
만약, 기능성 필러에 열전도성을 부여하고자 할 때는 알루미나, 실리카, 그라파이트, 보론 나이트라이드(BN) 등의 기능성 필러를 쓰게 된다.
그리고 전기 도전층(520)의 경우 전기저항을 낮추기 위해 구형의 분말을 사용하는 것보다는 덴드라이트(나뭇가지 모양) 분말을 사용하는 것이 더 효과적이며, 상기 자기 기능층(510)의 경우도 구형 분말을 쓰는 것보다는 편평분말을 사용하는 것이 더 효과적이고 박형화가 가능하다.
상기 유기결합제는 폴리우레탄, 폴리에더설폰 등과 같은 열가소성 수지, 그리고 에폭시 등의 열경화성 수지 그리고 특이하게는 열가소성 폴리이미드 수지 등이 적용될 수 있다. 유기결합제는 자성분말 100g 당 약 5~40% 정도가 바람직한데, 중량비 40% 이상인 경우 전자기 특성이 저하되고, 5% 미만은 박막 형태의 제조가 힘들뿐만 아니라 깨지는 등의 문제가 발생한다.
더욱이, 상기 유기결합제는 통상적인 연성인쇄회로기판 제조공정 가운데 하나인 열프레스[heat press (가온 가압 라미네이션)] 공정 중에 고화 혹은 경화하여 연성인쇄회로기판 상부와 단단하게 결합하는 역할을 하게 된다.
상술한 바와 같이 자기 기능층(510)의 제조과정에서 자성분말 대신 은, 알루미늄, 은 코팅 구리 분말 등을 사용하면, 전기전도성이 뛰어난 전도성 필름을 제조할 수 있는데 이를 연성인쇄회로기판 한쪽 면에 접합할 경우, 전자파 차폐의 효과를 기대할 수 있다.
위에서 언급한 자기 기능층(510)과 전도성 필름을 연속적으로 생산할 수도 있는데, 절연층의 필요 유무에 따라 실리콘 이형이 코팅된 PET 필름 혹은 실리콘 이형이 코팅되지 않은 필름에 반복 코팅 혹은 연속 코팅으로 생산할 수 있다.
자기 기능층 형성 단계(S210)는 자기 기능층 재료를 이용하여 자기 기능층(510)을 성형하는 단계이다.
즉, 상기 자기 기능층 형성 단계(S210)는 슬러리 또는 페이스트 형태로 제조된 자기 기능층 재료를 가지고 성형 장비(Tape Castor, Gravure 인쇄기 등)에서 자기 기능층(510)을 롤(roll) 원단 형태로 제조하는 단계이며, 0.02 ~ 0.5mm의 넓은 범위에서 정밀한 두께 조절이 가능하다.
더욱이, 상기 자기 기능층 형성 단계(S210)는 자기 기능층(510) 제조시 투자율 및 유전율이 큰 평판형의 연자성 분말을 흡수 충진재로 사용함으로써 기존의 자성체에 비해 두께를 현저히 줄일 수 있다. 즉, 상기 자기 기능층(510)은 제조시 복소 투자율(μr), 복소 유전율이고(εr) 그리고 두께를 조절함으로써 상기 자기 기능층(510)의 요구 특성을 제어할 수 있는 것이다.
특히, 투자율 및 유전율이 큰 평판형의 연자성 분말을 흡수 충진재로 사용함으로써 기존의 자성체에 비해 두께를 현저히 줄일 수 있고, 다양한 종류의 필름[( polyethyeleneterepthalate, PET), (polyphenylene sulfide, PPS), (Poly imide, PI) 등]을 기재 필름(Carrier film)으로 사용함으로써 핸들링(handling)성 및 전기절연성이 개선됨과 동시에 다양한 용도 및 사용 환경에 대처가 가능하다.
더욱이, PET, PPS, PI 등의 얇은 필름을 기재 필름(Carrier film)으로 사용하여 2층 구조로 구성할 경우, 작업성이 개선됨과 동시에 나아가 연성인쇄회로기판(530)에서의 커버 레이어(Cover layer)의 역할까지 대체할 수 있다.
용도에 따라서는 자기 기능층(510)의 한쪽에는 기재 필름, 다른 한쪽에는 도전층(동박, 알루미늄 박 혹은 전도성 필러와 유기결합제로 구성된 기능층을 총 3층 구조로 구성할 경우, 전자파 차폐 기능이 추가되어, 타 기능부로의 간섭을 억제할 수 있게 된다.
즉, 기재 필름(Carrier film)으로 동박 또는 알루미늄 박의 사용도 가능하며 제조 공정에 따라 동박필름과 알루미늄 박을 사용함으로써 추가적인 성능의 부여도 가능하다. 더불어 유기결합제 혹은 기재 필름의 선정에 따라 연성인쇄회로기판의 커버 필름 대체제로서의 사용도 가능하다.
투자율(Permeability)이 높고 투자손실(magnetic loss)이 작은 자성분말(Magnetic filler)을 사용하면 근거리무선통신(Near field communication, NFC), 무선충전, 좌표데이터 입력(디지타이저) 등에 안테나 및 센서로 사용되는 연성인쇄회로기판이 설계된 기능들을 정상적으로 수행함에 있어 필수요소인 자기 기능층을 일체화시킴으로써 최종 제품의 박형화는 물론 안테나와의 거리를 더 가깝게 하여 고유 기능을 향상시키고 제조공정상의 수월함을 향상시키는 것이다.
나아가서는 근거리무선통신, 무선충전, 좌표데이터 입력 등의 용도에서 요구하는 자기커플링강화용(Magnetic coupling enhancing) 자성 박막을 기능성 유기 필름에 박형으로 도포하는 것이 가능하여 롤 형태의 제품 생산이 가능함에 따라 후공정 작업성과 생산성이 크게 개선된다.
자성분말의 선정에 따라서는 전자기적합성(Electromagnetic compatibility, EMC) 대책용 박형 전파흡수체(Electromagnetic wave absorber)의 제조 및 적용도 가능하다. 그리고 전기 전도성(520) 층도 마찬가지로 부가적으로 형성되어 전자파 간섭방지, 신호선간 누화잡음 저감 그리고 접지 강화의 용도로 응용 가능하다.
전기 전도층 형성 단계(S220)는 자기 기능층(510)의 표면에 전기 전도층(520)이 형성되는 단계이다.
한편, 상기 자기 기능층 형성 단계(S210)와 상기 전기 전도층 형성 단계(S220)의 수행시 자기 기능층(510)과 전기 전도층(520)은 2종 이상의 코타를 이용하며, 닥터 블레이드(Doctor blases), 콤마(Comma), 그라비아 인쇄(Gravure court) 및 슬롯 다이(Slot die) 등의 코팅 방식 중 선택되는 두 가지 이상의 방식을 사용하거나 한 가지 방식으로 반복 코팅하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 자기 기능층 형성 단계(S210)와 상기 전기 전도층 형성 단계(S220)의 수행시 자기 기능층(510)과 전기 전도층(520)은 두께 0.02~0.5mm의 박막을 형성시킨다. 용도에 따라 2층 이상의 구조가 요구되는 경우, 개별 코팅을 반복 수행할 수도 있지만, 생산성 향상을 위해 연속적으로 수행될 수도 있다.
절연부 형성 단계(S230)는 전기 전도층(520) 상에 절연부(540)가 형성되는 단계로, 절연을 위해 상기 전기 전도층(520)의 표면에 구비되는 절연층 또는 절연필름 등이 이에 적용된다.
열압착 단계(S240)는 상기 자기 기능층(510) 등을 연성인쇄회로기판(530) 상에 가온 및 가압을 통해 열압착시키는 단계로, 유기결합제의 고화 혹은 경화되는 과정에서 연성인쇄회로기판 상부면과 강하게 접착됨으로써 손쉽게 일체화가 가능하므로 점착제, 접착제, 점착 테이프, 접착 테이프 등이 없이도 열프레스 또는 가열된 롤에 의한 열압착을 통해 접착시킨다.
즉, 상기 열압착 단계(S240)가 열프레스를 통해 실시될 경우 상하측 열판 사이에 상기 자기 기능층과 상기 연성인쇄회로기판을 블럭 형태로 위치시킨 후 가압하는 것이다. 더욱이, 상기 열압착 단계(S220)가 가열된 롤러(roller)에 의한 열압착을 통해 실시될 경우 회전되는 가열된 상하측 롤러의 사이에 상기 자기 기능층(510)과 상기 연성인쇄회로기판(530)을 롤(roll) 형태로 위치시킨 후 가압하는 것이다.
그러므로 본 발명은 연성인쇄회로기판(530)과 자기 기능층(510), 전기 전도층(520) 및 절연부(540) 등의 자성필름을 점착테이프 없이 일체화시킴으로써 박형화가 가능하며, 또한, 자기 기능층(510)의 공간을 더 확보함으로써 각 기능이 향상된다. 더불어 작업이 용이해 짐으로써 생산성 향상도 기대가 된다.
본 발명이 속하는 기존의 기술은 연성인쇄회로기판 그리고 자기 기능제품을 각각 제작 후, 점착테이프를 이용해 두 제품을 합지하는 것이 주류이다. 공정의 상당부분이 수작업으로 이루어짐으로써 작업성이 힘들뿐만 아니라 점착테이프를 위한 추가적인 공간이 필요함은 물론 접착강도 및 내열온도에 있어 제한이 있는 것이 사실이다. 전자기기의 소형화 추세에 따라서 이들 제품의 두께도 얇아져야 하고, 얇아진 두께에 여러 기능을 부여한다는 점, 즉 다기능화한다는 점에서 본 발명의 또 다른 의미가 있다.
한편, 상기 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법은 제5 실시예의 자성 필름 제조를 예를 들어 설명하였으나, 제1 실시예 내지 제4 실시예에서의 자성 필름에 대한 구조를 자기 기능층, 전기 전도층, 절연부, 기재 필름, 열접착 코팅층 및 이형층을 조합하여 수행할 수 있다.
자기 기능층은 유기결합제와 기능성필러(이 경우에는 sendust 등의 자성분말)를 슬러리(slurry) 형태로 만들어 이형지 혹은 기재 필름에 도포 후 0.02~0.5mm 두께로 형성된 층이다. 흔히 변압기에서 코아의 역할을 하는 것으로, 안테나 혹은 센서는 변압기의 코일이라고 보면 되며, 신호 혹은 전력을 주고 받는 것이다.
전기 전도층은 전기저항이 아주 낮은 층을 말하며, 회로에 그라운드(접지)기능을 강화해 주기도 하고, 복사(radiation)된 전자파의 침입을 막아주는 역할도 한다. 전자파 차폐(electromagnetic wave shielding)의 가장 간단한 방법은 저항이 아주 낮은 것(예를 들면 동박)으로 보호하고자 하는 물건(이 경우 연성인쇄회로기판)을 감싸는 것이다.
절연층 또는 절연필름은 전기 전도층 혹은 전도성 층이 부가적으로 첨가되어야 할 경우 전기적 단락(short) 방지를 위해서 전기 전도층을 절연층 도는 절연필름으로 감싸는 것이다.
열접착 코팅층은 유기결합제, 기능성 필러 그리고 용매로 이루어지는데, 자기 기능층을 만들 때는 자성분말을 첨가하고, 전기 전도층을 만 들때는 전도성 분말을 첨가한다. 상기 열접착 코팅층은 이런 기능성 필러 없이 유기결합제와 용매로만 이루어 슬러리를 만들고, 이형지 혹은 이형필름 혹은 기재 필름상에 도포되어 상호 접착시키는 기능을 한다. 작업성 개선이나 점도조절, 내전압(breakdown voltage) 개선을 위해 절연성 필러를 넣기도 하며, 코팅 후에는 일반적인 얇은 층이지만, 열을 받고 압력을 받으면 경화되어 고강도 본드가 된다.
결국, 기재 필름 혹은 이형지 또는 이형필름 위에 위의 자기 기능층, 전기 전도층, 열접착 코팅층을 순차적으로 혹은 연속적으로 코팅하면 다층 구조의 고기능 자성필름이 완성된다.
그 후에 연성인쇄회로기판과 본 발명의 자성 필름을 열프레스 해서 한번에 일체화 시킨다. 이는 통상적으로 연성인쇄회로기판 제조시 기판을 제조한 후에 최종 공정에서 기판 보호 및 절연성 부여를 위해 커버 레이를 열프레스로 붙히게 되는데 이는 공정의 수가 증가하게 된다.
한편, 이형지 혹은 이형필름과 같은 이형층은 닥터블레이드, 콤마코팅의 방식으로 박막(0.02~0.5mm 두께)을 만들 때 사용하는 캐리어(carrier)이다. 슬러리 혹은 페이스트 형태로 만들어진 재료는 일종의 액상인데, 존재하는 유기용매를 건조시키면 유기결합제와 기능성 필러만 잔류하게 된다. 이는 유기결합제가 일종의 본드이기 때문에 어디 든 잘 달라붙고 또 잘 떨어지지 않으므로 최종 타겟 부위에 부착할 때 용이하게 하면서 먼지 등이 묻지 않게 하기 위해 이형지 혹은 이형필름이 사용되는 것이다.
닥터블레이드, 콤마코팅 등을 할 때 슬러리를 이형지 혹은 이형필름에 도포하고 건조하면, 기능층 들이 쉽게 분리되서 최종 목적부위에 붙일 수 있게 된다.
기재 필름은 이형코팅이 되지 않은 필름으로, 최종 제품에 끝가지 실장이 되는 거고, 이형필름 혹은 이형지는 조립 마지막에 제거된다. 그러므로 코팅시 기재필름을 쓸 수도 있고, 이형필름 혹은 이형지를 쓸 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200, 300, 400, 500: 고기능 자성 필름
110, 210, 310, 410, 510: 자기 기능층
120, 220, 320, 420: 이형층
230, 430: 기재 필름
330, 520: 전기 전도층
340, 440, 540: 절연부
530: 연성인쇄회로기판

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 층 구조로 구비되며, 각 층이 열압착으로 자성 필름이 일체화되되,
    자성분말을 슬러리(slurry) 또는 페이스트(paste) 형태로 만들어 자기커플링강화(Magnetic coupling enhancing)용으로 형성되는 자기 기능층:
    자성분말을 사용하여 상기 자기 기능층의 저면에 구비되어 연성인쇄회로기판의 커버 레어어(Cover layer) 대체제로 사용되는 기재 필름(Carrier film);
    상기 기재 필름의 저면에 형성되어 상기 연성인쇄회로기판에 열압착시 상기 연성인쇄회로기판과 상기 자성 필름을 단단하게 붙이게 하는 열접착 코팅층;
    상기 열접착 코팅층의 저면에 위치되어 상기 열접착 코팅층과 상기 연성인쇄회로기판이 적층될 때 제거되어 상기 연성인쇄회로기판이 제거면에 위치되게 하는 이형층; 및
    상기 자기 기능층의 표면에 적층되는 절연부를 포함하는 다층 구조의 고기능 자성 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자성 필름은 두께가 0.02mm ~ 0.50mm인 다층 구조의 고기능 자성 필름.
  8. 자성분말을 사용한 기능성 필러(filler)를 유기결합제에 분산시켜 슬러리(slurry) 또는 페이스트(paste) 형태로 제조되는 자기 기능층 재료를 제조하는 단계;
    상기 자기 기능층 재료를 이용하여 자기 기능층을 형성하는 단계;
    상기 자기 기능층 상에 전기 전도층이 형성되는 단계;
    상기 전기 전도층 상에 절연층 또는 절연필름이 형성되는 단계; 및
    상기 자기 기능층을 연성인쇄회로기판 상에 열압착시키는 단계를 포함하는 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 자기 기능층 또는 상기 전기 전도층은 닥터 블레이드 코팅 방식, 콤마 코팅 방식, 그라비아 인쇄 코팅 방식 및 슬롯 다이 코팅 방식 중 선택되는 두 가지 이상의 코팅 방식을 사용하거나 하나의 코팅 방식을 반복하여 형성되는 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 필러는 자성분말 또는 은, 알루미늄, 은 코팅 구리 분말 중 어느 하나가 적용되는 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 자성분말이 적용된 필러는 센더스트(Fe-Al-Si 합금), 규소계 철분말(Fe-Si-Cr), 퍼멀로이(Fe-Ni) 중 어느 하나가 적용되는 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 유기결합제는 열가소성 또는 열경화형 수지, PVB, 폴리우레탄, 폴리에더설폰, 폴리에스테르, 폴리이미드(Poly imide), 에폭시 중 어느 하나가 적용되는 다층 구조의 고기능 자성 필름 제조 방법.
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