KR101619808B1

KR101619808B1 - 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈

Info

Publication number: KR101619808B1
Application number: KR1020150144336A
Authority: KR
Inventors: 성원모; 백인승; 강승구
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2016-05-11
Also published as: WO2017065547A1

Abstract

페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈이 개시된다. 본 발명의 일 구현예는, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는, 페라이트 시트를 제공한다.

Description

페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈{FERRITE SHEET, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME, AND COMPLEX ANTENNA MODULE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈에 관한 것이다.

전자 기기가 소형화되고, 디지털화됨에 따라 불요전자파의 제거에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 전자파 장애(Electromagnetic Interference, EMI) 대책용 차폐재가 전자 기기에 사용되고 있다.

이러한 차폐재는 현상적인 공간에 분포한 자기장을 재료 내부로 끌어들여 고밀도의 자속을 갖는 자기회로를 형성함으로써, 전자 기기에 미치는 불요전자파를 차폐시키는 역할을 한다.

이를 위해, 차폐재는 외부 교류 자기장의 위상 변화에 따라 자화 방향을 용이하게 변화시킬 수 있어야 하며, 누설되는 자기장을 최소화하기 위해 높은 투자율(magnetic permeability) 특성을 갖는 것이 바람직하다. 대표적인 차폐재로는 비정질 합금(amorphous alloy), 페라이트(ferrite), 샌더스트(sendust), 퍼멀로이(permalloy) 등이 주로 사용되고 있다.

최근, 모바일 기기에 MST(Magnetic secure transmission), WPC(Wireless Power Charging), NFC(Near Field Communication) 등과 같은 다양한 모듈이 사용됨에 따라, 각 모듈의 상이한 가용 주파수 대역에서 고투자율 특성을 구현할 수 있는 차폐재가 요구되고 있다. 이를 위해, 종래에는 서로 다른 투자율을 갖는 이종(異種)의 페라이트 시트 혹은 기타 자성 시트를 적층하거나 합지하는 방법을 사용하였으나, 이 경우 두께가 두꺼워져 경박 단소화된 모바일 기기에 적용하기 어려운 문제점이 있었다.

대한민국공개특허 제10-2011-0113252호

본 발명은 서로 다른 시트를 적층하거나 합지하지 않고도 단일시트의 형태로, MST(Magnetic secure transmission), WPC(Wireless Power Charging), NFC(Near Field Communication) 등과 같은 다양한 모듈의 가용 주파수 대역에서 고투자율 특성을 구현할 수 있는 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명은 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 불요전자파의 차폐 효과를 극대화 시킬 수 있고, 박형 제조가 가능한 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현 예는, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는, 페라이트 시트를 제공한다.

상기 페라이트 시트는, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 두께가 40 내지 80㎛ 일 수 있다.

상기 페라이트 시트는, 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상일 수 있다.

상기 페라이트 시트는, 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 구현 예는, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는, 페라이트 분말을 제공한다.

상기 페라이트 분말은, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하는 구형의 입자이고, 상기 입자의 평균 지름이 0.6 내지 1.0㎛ 일 수 있다.

상기 페라이트 분말은, 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상일 수 있다.

상기 페라이트 분말은, 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예는, 페라이트 분말을 준비하는 단계; 준비된 상기 페라이트 분말을 바인더, 유기용제, 가소제, 및 분산제 중 적어도 하나와 혼합하여 슬러리(slurry)를 형성하는 단계; 상기 슬러리를 성형하여 그린 시트를 제조하는 단계; 및 상기 그린 시트를 소성하는 단계;를 포함하여, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는 페라이트 시트를 제조하는, 페라이트 시트의 제조 방법을 제공한다.

상기 페라이트 분말을 준비하는 단계;는, Fe가 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn이 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni가 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu가 CuO 환산으로 2 내지 4중량% 포함된 주성분과, 상기 주성분 100중량부에 대하여 V가 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함된 첨가제를 습식 혼합하는 단계; 상기 습식 혼합에 의해 형성된 슬러리를 1차 건조 및 해쇄하는 단계; 상기 해쇄된 분말을 하소(calcination)하는 단계; 상기 하소된 분말을 습식 분쇄하는 단계; 및 상기 습식 분쇄된 슬러리를 2차 건조 및 해쇄하는 단계;를 포함하는, 페라이트 시트의 제조 방법을 제공한다.

상기 해쇄된 분말을 하소(calcination)하는 단계;는, 750 내지 800℃에서 2 내지 5시간 동안 수행되는 것일 수 있다.

상기 그린 시트를 소성하는 단계;는, 900 내지 950℃의 온도 범위에서 이루어지고, 1회 내지 3회 수행되는 것일 수 있다.

상기 그린 시트를 소성하는 단계; 이후에, 소성된 시트의 적어도 일면에 접착 필름을 부착한 후, 파단하는 단계;를 더 포함하여 상기 시트에 가요성을 부가할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예는, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는 페라이트 시트; 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되는 제1 안테나 패턴; 및 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되되, 상기 제1 안테나 패턴을 감싸도록 형성되는 제2 안테나 패턴;을 포함하되, 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴은 가용 주파수가 서로 상이하고, 상기 페라이트 시트는 단일 시트의 형태로 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴의 가용 주파수 모두에서 고투자율을 갖는, 복합 안테나 모듈을 제공한다.

상기 제1 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴 또는 WPC(Wireless Power Charging) 패턴이고, 상기 제2 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication) 패턴일 수 있다.

상기 제1 안테나 패턴은 루프형으로 형성되고, 상기 제1 안테나 패턴의 내측에 위치하도록 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되되, 상기 제1 및 제2 안테나 패턴과는 상이한 주파수를 가용 주파수로 하는 제3 안테나 패턴;을 더 포함하고, 상기 제3 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴 또는 WPC(Wireless Power Charging) 패턴일 수 있다.

상기 제1 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴이고, 상기 제2 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication) 패턴이고, 상기 제3 안테나 패턴은 WPC(Wireless Power Charging) 패턴인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 페라이트 시트의 타면에, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴 중 적어도 하나에 대응하도록 형성된 자성 시트를 더 포함할 수 있다.

상기 자성 시트는 루프형, 다각형, 및 원형 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현 예는, 복수의 주파수 별로 각각 상이한 투자율을 갖도록 형성되는 페라이트 시트; 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되는 제1 안테나 패턴; 및 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되되, 상기 제1 안테나 패턴을 감싸도록 형성되는 제2 안테나 패턴;을 포함하되, 상기 제1 안테나 패턴은 100KHz의 주파수를 사용하고, 제2 안테나 패턴은 13.56MHz의 주파수를 사용하며, 상기 페라이트 시트는 100KHz의 주파수에서 800 이상의 투자율을 갖고, 13.56MHz의 주파수에서 100 이상의 투자율을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합 안테나 모듈을 제공한다.

상기 제1 안테나 패턴은 루프 형상으로 형성되며, 상기 제1 안테나 패턴의 내측에 위치하도록 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되는 제3 안테나 패턴;을 더 포함하되, 상기 제3 안테나 패턴은 125KHz의 주파수를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴이고, 상기 제2 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication) 패턴이며, 상기 제3 안테나 패턴은 WPC(Wireless Power Charging) 패턴인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 서로 다른 시트를 적층하거나 합지하지 않고도 단일시트의 형태로, MST(Magnetic secure transmission), WPC(Wireless Power Charging), NFC(Near Field Communication) 등과 같은 다양한 모듈의 가용 주파수 대역에서 고투자율 특성을 구현할 수 있는 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈을 제공할 수 있다.

본 발명은 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 불요전자파의 차폐 효과를 극대화 시킬 수 있고, 박형 제조가 가능한 페라이트 시트, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 복합 안테나 모듈을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 페라이트 시트의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 페라이트 시트의 제조 방법에서 페라이트 분말을 준비하는 세부공정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에서의 A-A′라인을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명의 일 구현예는, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63~68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21~24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4~9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2~4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2~0.5중량부 포함하는, 페라이트 시트를 제공한다.

이 때, 본 발명에 따른 페라이트 시트는 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인 것을 특징으로 한다.

이 때, 투자율(magnetic permeability)은 자성체가 자기화하는 정도를 나타내는 것으로서, 누설되는 자기장을 최소화하기 위해서는 자성체가 고투자율 특성을 갖는 것이어야 한다.

본 발명에서는 페라이트 시트를 구성하는 금속 성분의 함량을 산화물 기준으로 환산하여 나타내었으나, 산화물 이외의 다른 종류의 화합물이 사용되는 경우에는 그에 따라 환산될 수 있음은 자명한 것이다.

본 발명에 따른 페라이트 시트는 주성분으로 Fe, Zn, Ni, 및 Cu를 포함하며, 이들의 함량이 최적화되도록 구성되는데 특징이 있다.

즉, 페라이트 시트를 구성하는 주성분 총 100중량%에 대하여 Fe는 Fe₂O₃ 환산으로 63~68중량%, Zn은 ZnO 환산으로 21~24중량%, Ni은 NiO 환산으로 4~9중량%, Cu는 CuO 환산으로 2~4중량% 포함된다. 바람직하게는, 주성분 총 100중량%에 대하여 Fe는 Fe₂O₃ 환산으로 65~68중량%, Zn은 ZnO 환산으로 21~23중량%, Ni은 NiO 환산으로 7~9중량%, Cu는 CuO 환산으로 2~4중량% 포함될 수 있다. 이와 같이 구성되는 경우, 후술되는 페라이트 시트의 제조 공정을 적용하여 제조 시 원하는 투자율 특성을 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 페라이트 시트는 위 주성분과 함께 첨가제로서 V을 포함하되, 이들의 함량이 최적화되도록 구성되어 있다

즉, 위 주성분 100중량부에 대하여 V는 V₂O₅ 환산으로 0.2~0.5중량부 포함된다. V₂O₅는 저온 소결을 위한 첨가제로서, 전술한 함량으로 포함되어 페라이트 시트의 제조 시 소성 온도를 낮춰주고, 저온 소성을 촉진시킴으로써, 원하는 투자율 특성을 구현할 수 있게 한다.

한편, 본 발명에 따른 페라이트 시트는 그 두께가 100㎛ 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로는 40~80㎛ 인 것이 바람직하다. 페라이트 시트의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우, 후술하는 복합 안테나 모듈을 제조 시 경박단소화를 꾀할 수 없는 문제점이 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 페라이트 시트는 100KHz와 13.56MHz 모두에서 높은 투자율 특성을 구현할 수 있다. 구체적으로, 100KHz에서 800 이상의 투자율을 나타내고, 13.56MHz에서 100 이상의 투자율 특성을 구현할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 100KHz에서 800 이상의 투자율을 나타냄과 동시에, 13.56MHz에서도 200 이상의 투자율 특성을 구현할 수 있다.

이 때, 본 발명에 따른 페라이트 분말은 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인 것을 특징으로 한다.

이 때, 본 발명에 따른 페라이트 분말은 Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하는 구형의 입자이고, 상기 입자의 지름이 0.6 내지 1㎛ 일 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 페라이트 분말은 주성분으로 Fe, Zn, Ni, 및 Cu를 포함하며, 페라이트 분말을 구성하는 주성분 총 100중량%에 대하여 Fe는 Fe₂O₃ 환산으로 63~68중량%, Zn은 ZnO 환산으로 21~24중량%, Ni은 NiO 환산으로 4~9중량%, Cu는 CuO 환산으로 2~4중량% 포함된다. 바람직하게는, 주성분 총 100중량%에 대하여 Fe는 Fe₂O₃ 환산으로 65~68중량%, Zn은 ZnO 환산으로 21~23중량%, Ni은 NiO 환산으로 7~9중량%, Cu는 CuO 환산으로 2~4중량% 포함될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 페라이트 분말은 위 주성분과 함께 첨가제로서 V을 포함하되, 주성분 100중량부에 대하여 V는 V₂O₅ 환산으로 0.2~0.5중량부 포함된다. V₂O₅는 저온 소결을 위한 첨가제로서, 전술한 함량으로 포함되어 페라이트 시트의 제조 시 소성 온도를 낮춰주고, 저온 소성을 촉진시킴으로써, 원하는 투자율 특성을 구현할 수 있게 한다.

한편, 분말의 입자 크기를 적절하게 조절하는 경우, 소성 공정에서의 소성 효과를 높일 수 있고, 원하는 투자율 특성을 구현할 수 있게 된다. 본 발명에 따른 페라이트 분말의 평균 입도(입자 지름)는 1㎛ 이하, 구체적으로는 0.6~1㎛, 보다 구체적으로는 0.7~0.8㎛ 인 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 페라이트 분말은 100KHz와 13.56MHz 모두에서 높은 투자율 특성을 구현할 수 있다. 구체적으로, 100KHz에서 800 이상의 투자율을 나타내고, 13.56MHz에서 100 이상의 투자율 특성을 구현할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 100KHz에서 800 이상의 투자율을 나타냄과 동시에, 13.56MHz에서도 200 이상의 투자율 특성을 구현할 수 있다.

이하에서는 전술한 페라이트 시트를 제조하는 방법에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 페라이트 시트의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2는 본 발명에 따른 페라이트 시트의 제조 방법에서 페라이트 분말을 준비하는 세부공정을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 또 다른 구현예는, 페라이트 분말을 준비하는 단계(S100); 준비된 상기 페라이트 분말을 바인더, 유기용제, 가소제, 및 분산제 중 적어도 하나와 혼합하여 슬러리(slurry)를 형성하는 단계(S200); 상기 슬러리를 성형하여 그린 시트를 제조하는 단계(S300); 및 상기 그린 시트를 소성하는 단계(S400);를 포함하는, 페라이트 시트의 제조 방법을 제공한다.

상기와 같은 공정에 의해 제조된 페라이트 시트는 Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는, Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 주성분으로 포함하고, 상기 주성분 100중량부에 대하여 첨가제로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함할 수 있다. 상기와 같은 공정에 의해 제조된 페라이트 시트는 그 두께가 100㎛ 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로는 40~80㎛ 일 수 있다.

이 때, 상기 페라이트 시트는 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상인 특징이 있다. 바람직하게는, 100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인 특징이 있다.

먼저, 페라이트 분말을 준비한다(S100).

상기 페라이트 분말은, 원료를 습식 혼합하는 단계(S110); 상기 습식 혼합에 의해 형성된 슬러리를 1차 건조 및 해쇄하는 단계(S120); 상기 해쇄된 분말을 하소(calcination)하는 단계(S130); 상기 하소된 분말을 습식 분쇄하는 단계(S140); 및 상기 습식 분쇄된 슬러리를 2차 건조 및 해쇄하는 단계(S150);를 포함하는 공정에 의해 준비될 수 있다.

상기 원료를 습식 혼합하는 단계(S110)는 Fe가 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn이 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni가 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu가 CuO 환산으로 2 내지 4중량% 포함된 주성분과, 상기 주성분 100중량부에 대하여 V가 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함된 첨가제를 각각 칭량하여 준비한 후, 습식 혼합하여 슬러리로 제조하는 공정단계이다.

이 때, 상기 습식 혼합은 이온교환필터를 이용하여 정수된 물(이온교환수)을 원료에 첨가한 후, 볼밀(ball mill)하여 수행될 수 있으며, 3시간 이상, 바람직하게는 4~7시간 동안 수행될 수 있다.

상기 습식 혼합에 의해 형성된 슬러리를 1차 건조 및 해쇄하는 단계(S120)는150~200℃에서 12~30시간, 바람직하게는 15~25시간 동안 수행될 수 있다. 해쇄 방법은 특별히 한정되지 않는다.

상기 해쇄된 분말을 하소(calcination)하는 단계(S130)는 750~800℃에서 2~5시간 동안 수행될 수 있다. 이러한 하소 온도는 종래 페라이트의 하소 온도가 800~900℃ 인 것을 감안하면 매우 낮은 온도임을 알 수 있다. 이를 통해, 페라이트의 소결 온도 또한 낮아질 수 있다. 하소 온도가 위 범위에 속하지 않는 경우 페라이트의 결정 구조가 온전히 형성되지 않아 전자기적 특성이 달라질 수 있다.

상기 하소된 분말을 습식 분쇄하는 단계(S140)는 하소된 분말을 볼밀 등을 이용하여 20~24시간 동안 습식 분쇄하여 슬러리로 제조하는 공정단계이다. 이 때, 습식 분쇄는 입자의 지름이 1㎛ 이하, 구체적으로는 0.6~1.0㎛, 보다 구체적으로는 0.7~0.8㎛가 되도록 수행할 수 있다. 분쇄 공정을 통해 입자 크기의 조절, 네킹(necking)의 제거, 첨가제의 분산성 등을 향상시킬 수 있다.

상기 하소된 분말을 습식 분쇄하는 단계(S140); 및 상기 습식 분쇄된 슬러리를 2차 건조 및 해쇄하는 단계(S150)는 150~200℃에서 12~30시간, 바람직하게는 15~25시간 동안 수행될 수 있다. 해쇄 방법은 특별히 한정되지 않는다.

상기와 같은 공정에 의해 페라이트 분말이 준비되면, 상기 페라이트 분말을 바인더, 유기용제, 가소제, 및 분산제 중 적어도 하나와 혼합하여 슬러리(slurry)를 형성한다(S200).

여기에서, 바인더, 유기용제, 가소제, 분산제는 통상적으로 시트 제조에 이용되는 성분이 통상적인 배합 함량으로 사용될 수 있다. 다만. 상기 슬러리 100중량부에 대하여 바인더, 유기용제, 가소제, 분산제의 합은 50중량부를 넘지 않는 것이 바람직하다.

이후, 상기 슬러리를 성형하여 그린 시트를 제조하고(S300), 상기 그린 시트를 소성한다(S400).

이 때, 상기 소성은 900 내지 950℃의 온도 범위에서 이루어질 수 있으며, 1회 수행되거나, 2회 이상 반복 수행될 수도 있다.

이후, 소성된 시트의 일면 또는 양면에 접착 필름을 부착한 후, 파단하는 단계(S500)를 수행하여, 상기 시트에 가요성을 부가할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3에서의 A-A′라인을 따라 절개한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈(10)은 페라이트 시트(100), 제1 안테나 패턴(200), 및 제2 안테나 패턴(300)를 포함한다.

여기에서, 페라이트 시트(100)의 세부사항은 앞서 설명한 바와 같으므로 중복 설명은 피하도록 한다. 페라이트 시트(100)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 단일 시트의 형태로 구비된다.

제1 안테나 패턴(200)은 페라이트 시트(100)의 일면에 형성된다. 제1 안테나 패턴(200)은 루프(loop) 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 안테나 패턴(200)은 100KHz를 가용 주파수로 하는 MST(Magnetic secure transmission) 패턴이거나, 125KHz를 가용 주파수로 하는 WPC(Wireless Power Charging) 패턴일 수 있다.

제2 안테나 패턴(300)은 제1 안테나 패턴(200)이 형성된 페라이트 시트(100)의 일면 및 제1 안테나 패턴(200)의 외측에, 상기 제1 안테나 패턴(200)을 감싸도록 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 안테나 패턴(300)은 13.56MHz를 가용 주파수로 하는 NFC(Near Field Communication) 패턴일 수 있다. 여기에서, 제1 안테나 패턴(200)이 MST(Magnetic secure transmission) 패턴 혹은 WPC(Wireless Power Charging) 패턴이고, 제2 안테나 패턴(300)이 NFC(Near Field Communication) 패턴인 것으로 설명되었으나, 제1 안테나 패턴(200)과 제2 안테나 패턴(300)은 가용 주파수가 서로 상이한 안테나 모듈로 설계변경 가능하다.

이 때, 상술한 페라이트 시트(100)는 단일 시트의 형태로 제1 안테나 패턴(200)과 제2 안테나 패턴(300)의 서로 다른 가용 주파수 모두에서 고투자율을 갖기 때문에, 투자율이 다른 이종(異種) 시트를 적층하거나 합지하지 않고도 다양한 모듈에 차폐재로서 적용이 가능한 이점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈(10′)은 페라이트 시트(100), 제1 안테나 패턴(200), 제2 안테나 패턴(300), 및 제3 안테나 패턴(400)을 포함한다.

여기에서, 페라이트 시트(100), 제1 안테나 패턴(200), 및 제2 안테나 패턴(300)은 앞서 설명한 바와 같으므로 중복 설명은 피하도록 한다.

제3 안테나 패턴(400)은 루프(loop) 형상으로 형성된 제1 안테나 패턴(200)의 내측에 형성될 수 있다.

예컨대, 제1 안테나 패턴(200)은 100KHz를 가용 주파수로 하는 MST(Magnetic secure transmission) 패턴이고, 제2 안테나 패턴(300)은 13.56MHz를 가용 주파수로 하는 NFC(Near Field Communication) 패턴이고, 제3 안테나 패턴(400)은 125KHz를 가용 주파수로 하는 WPC(Wireless Power Charging) 패턴일 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않으며, 제3 안테나 패턴(400)은 제1 안테나 패턴(200) 및 제2 안테나 패턴(300)과 가용 주파수가 서로 상이한 안테나 모듈로 설계변경 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 복합 안테나 모듈의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 복합 안테나 모듈(10″)은 페라이트 시트(100), 제1 안테나 패턴(200), 제2 안테나 패턴(300), 제3 안테나 패턴(400), 및 자성 시트(500)를 포함한다.

여기에서, 페라이트 시트(100), 제1 안테나 패턴(200), 제2 안테나 패턴(300), 및 제3 안테나 패턴(400)은 앞서 설명한 바와 같으므로 중복 설명은 피하도록 한다.

자성 시트(500)는 페라이트 시트(100)의 타면에 제1 안테나 패턴(200) 또는/및 제2 안테나 패턴(300)에 대응하도록 형성될 수 있다. 이 때, 자성 시트(500)는 루프형, 다각형, 원형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3

(페라이트 분말의 제조)

주성분인 Fe₂O₃(EG), ZnO(SBC), NiO(QNI), 및 CuO(SAM CHUN)와, 이 주성분의 총 함량 100중량부에 대하여 첨가제인 V₂O₅(JUNSEI)를 각각 아래의 [표 1]과 같이 칭량한 후 이온교환수를 첨가하고, 볼밀(ball mill)을 이용하여 5시간 동안 혼합하였다. 상기 혼합에 의해 형성된 슬러리(slurry)를 150~200℃에서 12시간 이상 건조한 후, 해쇄하였다.

해쇄된 분말을 750~800℃에서 3시간 동안 하소하였다.

하소된 분말에 이온교환수를 첨가한 후, 볼밀을 이용하여 24시간 동안 분쇄하였다. 상기 분쇄에 의해 제조된 슬러리를 다시 150~200℃에서 12시간 이상 건조한 후, 해쇄하여 페라이트 분말을 제조하였다.

(페라이트 시트의 제조)

제조된 상기 페라이트 분말에 바인더로서 PVB(Polyvinylbutyral) 47.2중량%, 유기용제로서 톨루엔(toluene), 에탄올(ethanol), 및 부탄올(butanol)이 6:2:2의 비율로 혼합된 혼합용액 51.3중량%, 가소제로서 DOP(Di Octyl Phthalate) 0.6중량%, 및 분산제로서 texaphor 0.8중량%를 넣고, 습식 혼합하여 슬러리를 형성하였다.

형성된 슬러리를 볼밀하여 분산시킨 후, 성형하여 두께가 40~80㎛ 인 그린 시트를 제조하였다.

제조된 그린 시트를 900~950℃에서 동안 소성하여 페라이트 시트를 제조하였다.

	주성분(중량%)				첨가제(중량부)
	NiO	ZnO	CuO	Fe₂O₃	V₂O₅
실시예 1	9.1	22.1	2.0	66.8	0.3
실시예 2	8.1	22.1	3.0	66.8	0.3
실시예 3	7.2	22.1	4.0	66.7	0.3
비교예 1	6.2	22.1	5.0	66.7	0.3
비교예 2	5.3	22.1	6.0	66.6	0.3
비교예 3	10.0	22.1	1.0	66.8	0.3

시험예

(1) 투자율(permeability, μ) 특성

실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 페라이트 시트에 대하여 100KHz, 13.56MHz 각각에서의 투자율을 임피던스 애널라이저를 사용하여 측정하였다. 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.

	투자율(μ)
	100KHz	13.56MHz
실시예 1	878.20	211.60
실시예 2	902.10	205.40
실시예 3	895.20	204.10
비교예 1	753.20	175.30
비교예 2	732.60	156.20
비교예 3	141.12	110.10

[표 2]를 참조하면, 실시예 1 내지 3의 경우, 100KHz에서 800 이상의 높은 투자율을 나타냄과 동시에, 13.56MHz에서도 200 이상의 높은 투자율 특성을 구현함으로써, 마그네틱 보안 전송(MST), 무선 충전(WPC), 근거리 무선 통신(NFC) 등과 같은 다양한 모듈에 적용할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 7은 실시예 3에 따라 제조된 페라이트 시트의 주파수별 투자율 특성을 나타낸 그래프이다.

상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

10, 10′, 10″: 복합 안테나 모듈 100: 페라이트 시트
200: 제1 안테나 패턴 300: 제2 안테나 패턴
400: 제3 안테나 패턴 500: 자성 시트

Claims

Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하고,
상기 제1 성분 100중량부에 대하여 제2 성분으로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는, 페라이트 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하고,
두께가 40 내지 80㎛ 인, 페라이트 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상인, 페라이트 시트.
제 3 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인, 페라이트 시트.
Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하고,
상기 제1 성분 100중량부에 대하여 제2 성분으로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는, 페라이트 분말.
제 5 항에 있어서,
상기 페라이트 분말은,
Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하는 구형의 입자이고,
상기 입자의 평균 지름이 0.6 내지 1.0㎛ 인, 페라이트 분말.
제 5 항에 있어서,
상기 페라이트 분말은,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상인, 페라이트 분말.
제 7 항에 있어서,
상기 페라이트 분말은,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인, 페라이트 분말.
페라이트 분말을 준비하는 단계;
준비된 상기 페라이트 분말을 바인더, 유기용제, 가소제, 및 분산제 중 적어도 하나와 혼합하여 슬러리(slurry)를 형성하는 단계;
상기 슬러리를 성형하여 그린 시트를 제조하는 단계; 및
상기 그린 시트를 소성하는 단계;를 포함하여,
Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하고, 상기 제1 성분 100중량부에 대하여 제2 성분으로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는 페라이트 시트를 제조하는,
페라이트 시트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 페라이트 분말을 준비하는 단계;는,
Fe가 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn이 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni가 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu가 CuO 환산으로 2 내지 4중량% 포함된 제1 성분과, 상기 제1 성분 100중량부에 대하여 V가 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함된 제2 성분을 습식 혼합하는 단계;
상기 습식 혼합에 의해 형성된 슬러리를 1차 건조 및 해쇄하는 단계;
상기 해쇄된 분말을 하소(calcination)하는 단계;
상기 하소된 분말을 습식 분쇄하는 단계; 및
상기 습식 분쇄된 슬러리를 2차 건조 및 해쇄하는 단계;
를 포함하는, 페라이트 시트의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 해쇄된 분말을 하소(calcination)하는 단계;는,
750 내지 800℃에서 2 내지 5시간 동안 수행되는 것인, 페라이트 시트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 그린 시트를 소성하는 단계;는,
900 내지 950℃의 온도 범위에서 이루어지고,
1회 내지 3회 수행되는 것인, 페라이트 시트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 그린 시트를 소성하는 단계; 이후에,
소성된 시트의 적어도 일면에 접착 필름을 부착한 후, 파단하는 단계;
를 더 포함하여 상기 시트에 가요성을 부가하는, 페라이트 시트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하고,
두께가 40 내지 80㎛ 인, 페라이트 시트의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상인, 페라이트 시트의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인, 페라이트 시트의 제조 방법.
Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 63 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 24중량%, Ni를 NiO 환산으로 4 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하고, 상기 제1 성분 100중량부에 대하여 제2 성분으로서 V를 V₂O₅ 환산으로 0.2 내지 0.5중량부 포함하는 페라이트 시트;
상기 페라이트 시트의 일면에 형성되는 제1 안테나 패턴; 및
상기 페라이트 시트의 일면에 형성되되, 상기 제1 안테나 패턴을 감싸도록 형성되는 제2 안테나 패턴;을 포함하되,
상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴은 가용 주파수가 서로 상이하고,
상기 페라이트 시트는 단일 시트의 형태로 상기 제1 안테나 패턴과 상기 제2 안테나 패턴의 가용 주파수 모두에서 고투자율을 갖는, 복합 안테나 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
Fe를 Fe₂O₃ 환산으로 65 내지 68중량%, Zn을 ZnO 환산으로 21 내지 23중량%, Ni를 NiO 환산으로 7 내지 9중량%, 및 Cu를 CuO 환산으로 2 내지 4중량%를 제1 성분으로 포함하고,
두께가 40 내지 80㎛ 인, 복합 안테나 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 100 이상인, 복합 안테나 모듈.
제 19 항에 있어서,
상기 페라이트 시트는,
100KHz에서 투자율이 800 이상이고, 13.56MHz에서 투자율이 200 이상인, 복합 안테나 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴 또는 WPC(Wireless Power Charging) 패턴이고,
상기 제2 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication) 패턴인, 복합 안테나 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴은 루프형으로 형성되고,
상기 제1 안테나 패턴의 내측에 위치하도록 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되되, 상기 제1 및 제2 안테나 패턴과는 상이한 주파수를 가용 주파수로 하는 제3 안테나 패턴;을 더 포함하고,
상기 제3 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴 또는 WPC(Wireless Power Charging) 패턴인, 복합 안테나 모듈.
제 22 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴이고,
상기 제2 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication) 패턴이며,
상기 제3 안테나 패턴은 WPC(Wireless Power Charging) 패턴인 것을 특징으로 하는, 복합 안테나 모듈.
제 17 항에 있어서,
상기 페라이트 시트의 타면에, 상기 제1 안테나 패턴 및 상기 제2 안테나 패턴 중 적어도 하나에 대응하도록 형성된 자성 시트를 더 포함하는, 복합 안테나 모듈.
제 24 항에 있어서,
상기 자성 시트는 루프형, 다각형, 및 원형 중 어느 하나로 형성된 아몰퍼스 시트인, 복합 안테나 모듈.
복수의 주파수 별로 각각 상이한 투자율을 갖도록 형성되는 페라이트 시트;
상기 페라이트 시트의 일면에 형성되는 제1 안테나 패턴; 및
상기 페라이트 시트의 일면에 형성되되, 상기 제1 안테나 패턴을 감싸도록 형성되는 제2 안테나 패턴;을 포함하되,
상기 제1 안테나 패턴은 100KHz의 주파수를 사용하고, 제2 안테나 패턴은 13.56MHz의 주파수를 사용하며,
상기 페라이트 시트는 100KHz의 주파수에서 800 이상의 투자율을 갖고, 13.56MHz의 주파수에서 100 이상의 투자율을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합 안테나 모듈.
제 26 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴 또는 WPC(Wireless Power Charging) 패턴이고,
상기 제2 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication) 패턴인, 복합 안테나 모듈.
제 26 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴은 루프 형상으로 형성되며,
상기 제1 안테나 패턴의 내측에 위치하도록 상기 페라이트 시트의 일면에 형성되는 제3 안테나 패턴;을 더 포함하되,
상기 제3 안테나 패턴은 125KHz의 주파수를 사용하는 것을 특징으로 하는, 복합 안테나 모듈.
제 28 항에 있어서,
상기 제1 안테나 패턴은 MST(Magnetic secure transmission) 패턴이고,
상기 제2 안테나 패턴은 NFC(Near Field Communication) 패턴이며,
상기 제3 안테나 패턴은 WPC(Wireless Power Charging) 패턴인 것을 특징으로 하는, 복합 안테나 모듈.