KR101792192B1 - 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법 - Google Patents

하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

페라이트 시트에 플렉서블 자성 시트를 접합시키는 것에 의해 페라이트 시트의 두께를 0.4mm 미만의 두께로 낮추더라도 충전 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 플렉서블 자성 시트의 적용으로 타발 공정이 가능하여 공차 문제와 성형성 문제를 모두 해결할 수 있는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트는 자기장을 차폐하는 기능을 갖는 페라이트 시트; 및 상기 페라이트 시트의 일면 또는 양면에 접합되며, 자기장을 차폐하는 기능을 갖는 플렉서블 자성 시트;를 포함하며, 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합은 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 사이의 계면에 커플링제를 도포하거나, 상기 플렉서블 자성 시트 내에 커플링제가 첨가되는 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법{HYBRID TYPE SHIELDING COMPLEX SHEET FOR WIRELESS CHARGING AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
무선충전은 교류전류에 의해 유도된 자기장이 무선충전모듈 내부에 삽입된 코일에 유도기전력을 발생시켜, 이를 다시 2차 전지에 충전하는 시스템을 갖는다. 전자기 유도방식의 무선충전은 전력을 송전해 주는 송전코일과 송전코일에서 발생된 자기장을 받는 수전코일로 이루어져 있다.
이때, 수전코일에 금속성질의 물체, 예컨대 배터리가 근접하게 되면 수전코일에서 발생되는 자기장에 의해 금속 내부에서 와전류가 발생하게 되고 이로 인해 금속물체에서의 발열 및 자기장의 손실로 인한 효율 감소가 일어난다. 이러한 금속물체에 의한 와전류 손실(eddy current loss)을 방지하기 위해 수전코일과 금속물체 사이에 자성을 가지는 무선충전용 차폐 시트를 삽입하고 있다. 이때, 무선충전용 차폐 시트는 고포화 자속밀도와 사용되는 주파수 대역에서의 저손실 특성을 요구하고 있다.
이러한 무선충전용 차폐 시트로는 세라믹 자성체인 페라이트가 주로 사용된다. 특히, 일정한 형상을 갖는 페라이트를 제작하기 위해서는 금형을 제작하여 프레스를 실시한 후 성형품을 소결하여 제조한다. 그러나, 이러한 방식은 페라이트의 소결 중 성형품의 수축으로 인하여 공차를 크게 가져갈 수 밖에 없다. 전자부품 소재들에 대한 사이즈 공차가 갈수록 작아지면서 페라이트 시트 제작에 어려움이 발생되고 있다.
이를 개선하기 위해서 페라이트를 소결한 후 타발을 이용하여 제조하는 기술이 있으나, 페라이트 시트의 두께가 0.4mm 이상이 되면 타발면이 깨지면서 공차 문제와 페라이트 조각 떨어짐 현상이 발생하게 된다.
페라이트 시트의 공차 문제와 조각 떨어짐 현상을 제거하기 위해서는 페라이트 시트의 두께를 0.4mm 미만의 두께로 제조해야 하나, 페라이트 시트의 두께가 얇아질 경우 두께 감소로 인하여 충전효율이 낮아지는 문제가 발생한다. 다시 말해, 페라이트 시트의 공차 문제와 조각 떨어짐 현상을 개선하기 위해 페라이트 시트의 두께를 0.4mm 미만으로 제조할 시에는 조각 떨어짐 현상 없이 타발이 가능하나 충전효율이 낮아지는 문제가 발생된다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0039287호(2015.04.10. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 자성시트 및 이를 포함하는 무선충전모듈이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 페라이트 시트의 일면 또는 양면에 플렉서블 자성 시트를 부착하는 것에 의해 페라이트 시트의 두께 감소에 의한 충전 효율의 저하 문제를 해소할 수 있음과 더불어 우수한 성형성을 확보할 수 있는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트는 자기장을 차폐하는 기능을 갖는 페라이트 시트; 및 상기 페라이트 시트의 일면 또는 양면에 접합되며, 자기장을 차폐하는 기능을 갖는 플렉서블 자성 시트;를 포함하며, 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합은 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 사이의 계면에 커플링제를 도포하거나, 상기 플렉서블 자성 시트 내에 커플링제가 첨가되는 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법은 (a) 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트를 마련하는 단계; (b) 상기 페라이트 시트의 일면 또는 양면에 플렉서블 자성 시트를 핫 프레스 방식으로 접합하는 단계; 및 (c) 상기 접합된 페라이트 시트 및 플렉서블 자성 시트를 프레스 가공하여 타발하는 단계;를 포함하며, 상기 (b) 단계에서, 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합은 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 사이의 계면에 삽입되거나, 또는 상기 플렉서블 자성 시트 내에 첨가되는 커플링제에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법은 페라이트 시트를 0.4mm 미만의 두께로 제조하는 것에 의해 조각 떨어짐 현상 없이 타발이 가능하면서도, 페라이트 시트의 일면 또는 양면에 플렉서블 자성 시트를 부착하는 것에 의해 페라이트 시트의 두께 감소에 의한 충전 효율의 저하 문제를 해소할 수 있음과 더불어 우수한 성형성 확보가 가능해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 대한 충전효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(100)는 페라이트 시트(110)를 0.4mm 미만의 두께로 제조하는 것에 의해 조각 떨어짐 현상 없이 타발이 가능하면서도, 페라이트 시트(110)의 양면에 플렉서블 자성 시트(120)를 부착하는 것에 의해 페라이트 시트(110)의 두께 감소에 의한 충전 효율의 저하 문제를 해소할 수 있음과 더불어 우수한 성형성 확보가 가능해질 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(100)는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트(110)와 페라이트 시트(110)의 양면에 각각 접합된 플렉서블 자성 시트(120)를 갖는 3층 구조를 가질 수 있다.
페라이트 시트(110)는 자기장을 차폐하는 기능을 갖는다. 이러한 페라이트 시트(110)는 0.05mm 이상 ~ 0.4mm 미만의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 페라이트 시트(110)의 두께가 0.05mm 미만일 경우에는 그 두께가 너무 얇은 관계로 충전 효율 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 페라이트 시트(110)의 두께가 0.4mm 이상일 경우에는 페라이트 시트(110)의 타발면이 깨지면서 거침 현상의 발생으로, 페라이트 시트(110)의 공차 문제와 조각 떨어짐 현상이 발생할 수 있다.
이때, 페라이트 시트(110)는 용매에 페라이트 분말 및 고분자 바인더를 첨가한 후, 분산시켜 페라이트 슬러리를 형성하고, 페라이트 슬러리를 설정된 두께로 코팅하여 막의 형태로 성형한 후, 성형된 페라이트 막의 용매를 제거한 후 페라이트 막을 소결하는 것에 의해 제조될 수 있다.
이와 같이, 페라이트 시트(110)는 800℃ 이상의 고온에서 소결이 이루어지는 것에 의해 고분자 바인더는 모두 제거되고, 페라이트 만이 남겨지며 고온 소결에 의해 경도는 높아지지만 취성이 커져서 쉽게 깨질 수 있다.
이때, 페라이트 분말은 Ni-Zn, Mn-Zn, Fe3O4, MgZn 페라이트, Ba계 페라이트 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 고분자 바인더로는 시아네이트 에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐아코올 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 용매로는 에탄올, 메탄올, 톨루엔, MEK, 에톡시 에탄올, 에틸렌 글리콜 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 페라이트 시트(110)는 경우에 따라 물성개선을 위한 활제, 가소제 등의 첨가제가 적용될 수 있다.
플렉서블 자성 시트(120)는 페라이트 시트(110)의 양면에 접합되며, 자기장을 차폐하는 기능을 갖는다. 이때, 플렉서블 자성 시트(120)는 0.2 ~ 0.6mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 플렉서블 자성 시트(120)의 두께가 0.2mm 미만일 경우에는 충전 효율을 높이는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 플렉서블 자성 시트(120)의 두께가 0.6mm를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 차폐 복합시트(100)의 전체 두께를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
이러한 플렉서블 자성 시트(120)는 자성 파우더, 고무 바인더 및 첨가제를 포함할 수 있다. 이에 따라, 플렉서블 자성 시트(120)는, 페라이트 시트(110)와 달리, 800℃ 이상의 고온 소결 공정이 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 고무 바인더의 사용으로 플렉서블한 특성을 가질 수 있다.
이때, 페라이트 시트(110)와 플렉서블 자성 시트(120) 간의 접합은 플렉서블 자성 시트(120)의 제조시 컴파운드 내에 커플링제를 직접 첨가하여 제조하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 플렉서블 자성 시트(120) 내에 함유된 커플링제를 매개로 페라이트 시트(110)의 양면에 적층되는 플렉서블 자성 시트(120)를 핫 프레스 방식으로 압착하는 것에 의해 페라이트 시트(110)와 페라이트 시트(110)의 양면에 적층된 플렉서블 자성 시트(120) 간의 접합이 이루어질 수 있다.
이와 달리, 페라이트 시트(110)와 플렉서블 자성 시트(120) 간의 접합은 페라이트 시트(110)와 플렉서블 자성 시트(120) 사이의 계면에 커플링제를 도포하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 페라이트 시트(110)의 일면 및 타면에 커플링제를 직접 도포한 후, 페라이트 시트(110)의 일면 및 타면에 각각 배치되는 플렉서블 자성 시트(120)를 핫 프레스 방식으로 압착하는 것에 의해 페라이트 시트(110)의 양면에 플렉서블 자성 시트(120)가 접합될 수 있다.
이와 또 달리, 페라이트 시트(110)와 마주보도록 배치되는 플렉서블 자성 시트(120)의 접합면에 커플링제를 직접 도포한 후, 페라이트 시트(110)의 양면에 적층되는 플레서블 자성 시트(120)를 핫 프레스 방식으로 압착하는 것에 의해서도 페라이트 시트(110)와 페라이트 시트(110)의 양면에 적층되는 플렉서블 자성 시트(120) 간의 접합이 이루어질 수 있다.
이때, 커플링제는 노르말프로필 실란계 커플링제, 메타크릴레이트 실란계 커플링제, 비닐 기능성 실란계 커플링제, 아미노 기능성 실란계 커플링제, 에폭시 기능성 실란계 커플링제 및 염소 기능성 실란계 커플링제 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 플렉서블 자성 시트(120)는 자성 파우더, 고무 바인더 및 첨가제를 포함한다. 또한, 플렉서블 자성 시트(120)는 페라이트 시트(110)와 플렉서블 자성 시트(120) 간의 접합을 위해, 커플링제가 더 첨가될 수 있다. 이때, 커플링제는 자성 파우더의 첨가량에 따라 달라질 수는 있으나, 고무 바인더 100 중량부에 대하여 10 ~ 100 중량부로 첨가되는 것이 적절하다.
자성 파우더로는 금속계 자성 파우더 및 산화물계 자성 파우더 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 이때, 금속계 자성 파우더는 Fe, Ni, Co, Mo, Si, Al, B 등에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
고무계 바인더로는 EPDM(ethylene propylene diene monomer rubber), NBR(nitrile butadiene rubber) 및 CPE(chlorinated polyethylene rubber) 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
첨가제는 성형성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가된다. 이러한 첨가제로는 활제 및 가소제 중 선택된 1종 이상이 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(100)는, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트(110)와, 페라이트 시트(110)의 양면에 각각 접합된 플렉서블 자성 시트(120)와, 페라이트 시트(110) 하면에 부착된 플렉서블 자성 시트(120)의 하면에 부착된 양면 테이프(130)를 갖는 4층 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트는, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트(110)와, 페라이트 시트(110)의 양면에 각각 접합된 플렉서블 자성 시트(120)와, 페라이트 시트(110) 하면에 부착된 플렉서블 자성 시트(120)의 하면에 부착된 양면 테이프(130)와, 페라이트 시트(110) 상면에 부착된 플렉서블 자성 시트(120)의 상면에 부착된 보호 필름(140)을 갖는 5층 구조를 가질 수 있다.
이때, 양면 테이프(130)는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴, EVA(ethylene co-vinyl acetate), PVAc(polyvinyl acetate) 등의 접착제가 이용될 수 있다. 이러한 양면 테이프(130)는 두께가 낮을수록 유리하나, 그 두께가 1㎛ 미만일 경우 적정 수준 이상의 접착력을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 양면 테이프(130)의 두께가 50㎛를 초과할 경우에는 접착제의 사용량 증가로 제품의 경도가 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 양면 테이프(130)는 1 ~ 50㎛인 것을 이용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 15 ~ 25㎛를 제시할 수 있다.
그리고, 보호 필름(140)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리페닐린설페이드(PPS) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리테레프탈레이트(PTFE) 등에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.
이러한 보호 필름(140)의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니나, 5 ~ 200㎛로 형성하는 것이 좋은 데, 이는 보호 필름(140)의 두께가 너무 얇거나 두꺼울 경우 취급하는 데 어려움이 따를 수 있기 때문이다.
전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트는 페라이트 시트를 0.4mm 미만의 두께로 제조하는 것에 의해 조각 떨어짐 현상 없이 타발이 가능하면서도, 페라이트 시트의 양면에 플렉서블 자성 시트를 부착하는 것에 의해 페라이트 시트의 두께 감소에 의한 충전 효율의 저하 문제를 해소할 수 있음과 더불어 우수한 성형성 확보가 가능해질 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(200)는 페라이트 시트(210)와, 페라이트 시트(210)의 상면에 접합된 플렉서블 자성 시트(220)와, 플렉서블 자성 시트(220)의 상면에 부착된 보호필름(230)이 차례로 적층되는 3층 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(200)는 페라이트 시트(210)와, 페라이트 시트(210)의 상면에 접합된 플렉서블 자성 시트(220)와, 플렉서블 자성 시트(220)의 상면에 부착된 보호 필름(230)과, 페라이트 시트(210)의 하면에 부착된 양면 테이프(240)를 갖는 4층 구조를 가질 수 있다.
전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(200)의 경우, 페라이트 시트(210)의 일면에 대해서만 플렉서블 자성 시트(220)가 접합되며, 필요에 따라 보호 필름(230) 및 양면 테이프(240) 중 하나 이상이 더 적층되는 구조를 가질 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트를 나타낸 단면도이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(300)는 페라이트 시트(310)와, 페라이트 시트(310)의 상면에 접합된 플렉서블 자성 시트(320)와, 페라이트 시트(310)의 하면에 부착된 양면 테이프(330)를 갖는 3층 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(300)는 페라이트 시트(310)와, 페라이트 시트(310)의 하면에 접합된 플렉서블 자성 시트(320)와, 페라이트 시트(310)의 상면에 부착된 보호 필름(340)을 갖는 3층 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트(300)는 페라이트 시트(310)와, 페라이트 시트(310)의 하면에 부착된 플렉서블 자성 시트(320)와, 플렉서블 자성 시트(320)의 하면에 부착된 양면 테이프(330)와, 페라이트 시트(310)의 상면에 부착된 보호 필름(340)을 갖는 4층 구조를 가질 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법은 시트 마련 단계(S110), 접합 단계(S120) 및 프레스 가공 단계(S130)를 포함한다.
시트 마련
시트 마련 단계(S110)에서는 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트를 마련한다.
이때, 페라이트 시트는 용매에 페라이트 분말 및 고분자 바인더를 첨가한 후, 분산시켜 페라이트 슬러리를 형성하는 과정과, 페라이트 슬러리를 설정된 두께로 코팅하여 막의 형태로 성형하는 과정과, 성형된 페라이트 막을 건조하는 과정(용매제거), 적층된 페라이트 막을 소결하여 페라이트 시트를 형성하는 과정에 의해 제조될 수 있다.
페라이트 분말은 Ni-Zn, Mn-Zn, Fe3O4, MgZn 페라이트, Ba계 페라이트 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 고분자 바인더로는 시아네이트 에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리비닐아코올 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 용매로는 에탄올, 메탄올, 톨루엔, MEK, 에톡시 에탄올, 에틸렌 글리콜 등에서 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 페라이트 시트는 경우에 따라서 물성개선을 위한 첨가제가 적용될 수 있다.
이때, 페라이트 시트는 800℃ 이상의 고온에서 소결이 이루어지는 것에 의해 용매 및 고분자 바인더는 모두 제거되고, 페라이트 만이 남겨지며 고온 소결에 의해 경도는 높아지지만 취성이 커져서 쉽게 깨질 수 있다. 따라서, 페라이트 시트는 0.05mm 이상 ~ 0.4mm 미만의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 페라이트 시트의 두께가 0.05mm 미만일 경우에는 그 두께가 너무 얇은 관계로 충전효율 확보를 위해 플렉서블 자성 시트를 상대적으로 두껍게 형성해야 하므로 바람직하지 못하다. 반대로, 페라이트 시트의 두께가 0.4mm 이상일 경우에는 페라이트 시트의 타발면이 깨지면서 거침 현상의 발생으로, 페라이트 시트의 공차 문제와 조각 떨어짐 현상이 발생할 수 있다.
그리고, 플렉서블 자성 시트는 자성 파우더, 고무 바인더 및 첨가제와, 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합을 위해 커플링제를 건식 믹싱하여 컴파운드를 형성하는 과정과, 컴파운드를 압연 롤을 이용한 압연 방식으로 성형하여 플렉서블 자성 시트를 형성하는 과정에 의해 제조될 수 있다.
이때, 자성 파우더로는 금속계 자성 파우더 및 산화물계 자성 파우더 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있다. 이때, 금속계 자성 파우더는 Fe, Ni, Co, Mo, Si, Al, B 등에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
고무계 바인더로는 EPDM(ethylene propylene diene monomer rubber), NBR(nitrile butadiene rubber) 및 CPE(chlorinated polyethylene rubber) 중 선택된 1종 이상이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
첨가제는 성형성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가된다. 이러한 첨가제로는 활제 및 가소제 중 선택된 1종 이상이 적용될 수 있다.
커플링제는 컴파운드 형성 과정시 첨가하여 적용할 수 있다. 이때, 커플링제는 자성 파우더의 첨가량에 따라 달라질 수는 있으나, 고무 바인더 100 중량부에 대하여 10 ~ 100 중량부로 첨가되는 것이 적절하다. 이와 달리, 커플링제는 플렉서블 자성 시트 면에 직접 도포하거나, 또는 페라이트 시트 면에 직접 도포하여 적용하는 것도 가능하다.
이러한 커플링제로는 노르말프로필 실란계 커플링제, 메타크릴레이트 실란계 커플링제, 비닐 기능성 실란계 커플링제, 아미노 기능성 실란계 커플링제, 에폭시 기능성 실란계 커플링제 및 염소 기능성 실란계 커플링제 중 선택된 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 플렉서블 자성 시트는 0.2 ~ 0.6mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 플렉서블 자성 시트의 두께가 0.2mm 미만일 경우에는 충전 효율 향상 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 플렉서블 자성 시트의 두께가 0.6mm를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 차폐 복합시트의 전체 두께를 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 바람직하지 못하다.
이러한 플렉서블 자성 시트는, 페라이트 시트와 달리, 800℃ 이상의 고온 소결 공정이 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 고무 바인더의 사용으로 플렉서블한 특성을 가질 수 있다.
접합
접합 단계(S120)에서는 페라이트 시트의 양면에 플렉서블 자성 시트를 핫 프레스 방식으로 접합한다. 이때, 플렉서블 자성 시트가 페라이트 시트의 양면에 접합되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 페라이트 시트의 일면에 대해서만 플렉서블 자성 시트가 접합되는 것도 무방하다.
이때, 핫 프레스 접합은 20 ~ 50Kg/㎠의 압력 및 120 ~ 160℃의 조건으로 실시하는 것이 적절하다. 핫 프레스 접합 시간은 10 ~ 60분 동안 실시될 수 있으나, 시트의 두께 및 크기에 따라 달라질 수 있다.
특히, 본 발명에서는 플렉서블 자성 시트를 페라이트 시트와 접합함과 동시에 핫 프레스로 플렉서블 자성 시트를 압착할 수 있으므로, 별도의 핫 프레스로 플렉서블 자성 시트를 압착하는 공정이 생략될 수 있다. 즉, 종래에는 고온 소결 공정이 이루어지지 않는 플렉서블 자성 시트의 밀도 및 투자율 특성을 향상시키기 위해 별도의 핫 프레스로 압착하는 공정을 필요로 하였으나, 본 발명에서는 플렉서블 자성 시트를 페라이트 시트와 접합함과 동시에 핫 프레스로 압착하는 공정을 실시하는 것에 의해 추가적인 핫 프레스 공정을 생략할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 플렉서블 자성 시트의 제조 과정시 컴파운드 내에 커플링제가 첨가된 상태이므로, 플렉서블 자성 시트와 페라이트 시트 간의 접착력이 우수하여 페라이트 시트에 플렉서블 자성 시트를 견고하게 접합시키는 것이 가능해질 수 있다. 따라서, 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합 시, 별도의 접착제를 사용할 필요가 없게 된다.
이때, 페라이트 시트의 양면에 플렉서블 자성 시트를 적층한 후, 플렉서블 자성 시트의 노출면이 핫 프레스와 부착되는 것을 미연에 방지하기 위해 플렉서블 자성 시트의 노출면에 이형 필름을 부착하는 것이 적절하다. 또한, 생산성을 향상시키기 위해 페라이트 시트와 페라이트 시트의 양면에 접합되는 플렉서블 자성 시트로 이루어진 단위 시트를 적어도 둘 이상을 수직적으로 적층한 상태에서 핫 프레스 방식으로 접합할 수도 있다.
프레스 가공
프레스 가공 단계(S130)에서는 접합된 페라이트 시트 및 플렉서블 자성 시트를 프레스 가공하여 타발한다.
이때, 페라이트 시트를 0.4mm 미만의 두께로 제조하는 것에 의해 조각 떨어짐 현상 없이 타발이 가능하면서도, 페라이트 시트의 양면에 접합된 플렉서블 자성 시트는 핫 프레스 과정시 밀도 및 투자율의 향상으로 충전 효율을 높일 수 있으므로 페라이트 시트의 두께 감소에 의해 충전 효율이 저하되는 것을 플렉서블 자성 시트를 접합시키는 것에 보상하는 것이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라, 플렉서블한 재질의 플렉서블 자성 시트의 도입으로 우수한 성형성을 동시에 확보할 수 있게 된다.
한편, 도면으로 도시하지는 않았지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법은 프레스 가공으로 타발된 페라이트 시트 및 플렉서블 자성 시트에 양면 테이프 및 보호 필름 중 하나 이상을 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 양면 테이프는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴, EVA(ethylene co-vinyl acetate), PVAc(polyvinyl acetate) 등의 접착제가 이용될 수 있다. 이러한 양면 테이프는 두께가 낮을수록 유리하나, 그 두께가 1㎛ 미만일 경우 적정 수준 이상의 접착력을 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 양면 테이프의 두께가 50㎛를 초과할 경우에는 접착제의 사용량 증가로 제품의 경도가 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 양면 테이프는 1 ~ 50㎛인 것을 이용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 15 ~ 25㎛를 제시할 수 있다.
그리고, 보호 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리페닐린설페이드(PPS) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리테레프탈레이트(PTFE) 등에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다.
이러한 보호 필름의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니나, 5 ~ 200㎛로 형성하는 것이 좋은 데, 이는 보호 필름의 두께가 너무 얇거나 두꺼울 경우 취급하는 데 어려움이 따를 수 있기 때문이다.
한편, 도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 대한 충전효율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 이때, 실시예 1은 0.15mm 두께의 페라이트 시트의 일면에 0.3mm 두께의 플렉서블 자성 시트를 접합시킨 차폐 복합시트이고, 비교예 1은 0.15mm 두께의 페라이트 시트만으로 이루어진 차폐시트이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 페라이트 시트의 일면에 플렉서블 자성 시트를 부착한 실시예 1이 페라이트 시트만으로 이루어진 비교예 1에 비하여 충전효율이 높게 측정된 것을 확인할 수 있다.
위의 실험 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 페라이트 시트에 플렉서블 자성 시트를 접합시킬 경우, 충전효율이 증가하는 것을 알아내었다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 무선충전용 차폐 복합시트
110 : 페라이트 시트
120 : 플렉서블 자성 시트
130 : 양면 테이프
140 : 보호 필름
S110 : 시트 마련 단계
S120 : 접합 단계
S130 : 프레스 가공 단계

Claims (13)

  1. 자기장을 차폐하는 기능을 갖는 페라이트 시트; 및
    상기 페라이트 시트의 일면 또는 양면에 접합되며, 자기장을 차폐하는 기능을 갖는 플렉서블 자성 시트;를 포함하며,
    상기 페라이트 시트는 타발면의 깨짐이 방지되도록 0.05mm 이상 ~ 0.4mm 미만의 두께를 갖고, 상기 플렉서블 자성 시트는 충전율을 보상하기 위해 0.2 ~ 0.6mm의 두께를 가지며,
    상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합은 상기 플렉서블 자성 시트 내에 커플링제가 첨가되는 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 자성 시트는
    자성 파우더, 고무 바인더 및 첨가제를 포함하며,
    상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합을 위해, 상기 커플링제가 더 첨가된 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자성 파우더는
    금속계 자성 파우더 및 산화물계 자성 파우더 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고무 바인더는
    EPDM(ethylene propylene diene monomer rubber), NBR(nitrile butadiene rubber) 및 CPE(chlorinated polyethylene rubber) 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커플링제는
    노르말프로필 실란계 커플링제, 메타크릴레이트 실란계 커플링제, 비닐 기능성 실란계 커플링제, 아미노 기능성 실란계 커플링제, 에폭시 기능성 실란계 커플링제 및 염소 기능성 실란계 커플링제 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선충전용 차폐 복합시트는
    상기 페라이트 시트와, 상기 페라이트 시트의 양면에 각각 접합된 플렉서블 자성 시트와, 상기 페라이트 시트 하면에 부착된 플렉서블 자성 시트의 하면에 부착된 양면 테이프를 갖는 4층 구조를 갖거나, 또는
    상기 페라이트 시트와, 상기 페라이트 시트의 양면에 각각 접합된 플렉서블 자성 시트와, 상기 페라이트 시트 하면에 부착된 플렉서블 자성 시트의 하면에 부착된 양면 테이프와, 상기 페라이트 시트 상면에 부착된 플렉서블 자성 시트의 상면에 부착된 보호 필름을 갖는 5층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무선충전용 차폐 복합시트는
    상기 페라이트 시트와, 상기 페라이트 시트의 상면에 접합된 플렉서블 자성 시트와, 상기 플렉서블 자성 시트의 상면에 부착된 보호필름이 차례로 적층되는 3층 구조와,
    상기 페라이트 시트와, 상기 페라이트 시트의 하면에 접합된 플렉서블 자성 시트와, 상기 페라이트 시트의 상면에 부착된 보호 필름을 갖는 3층 구조와,
    상기 페라이트 시트와, 상기 페라이트 시트의 상면에 접합된 플렉서블 자성 시트와, 상기 페라이트 시트의 하면에 부착된 양면 테이프를 갖는 3층 구조와,
    상기 페라이트 시트와, 상기 페라이트 시트의 상면에 접합된 플렉서블 자성 시트와, 상기 플렉서블 자성 시트의 상면에 부착된 보호 필름과, 상기 페라이트 시트의 하면에 부착된 양면 테이프를 갖는 4층 구조와,
    상기 페라이트 시트와, 상기 페라이트 시트의 하면에 부착된 플렉서블 자성 시트와, 상기 플렉서블 자성 시트의 하면에 부착된 양면 테이프와, 상기 페라이트 시트의 상면에 부착된 보호 필름을 갖는 4층 구조 중 어느 하나의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트.
  10. (a) 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트를 마련하는 단계;
    (b) 상기 페라이트 시트의 일면 또는 양면에 플렉서블 자성 시트를 핫 프레스 방식으로 접합하는 단계; 및
    (c) 상기 접합된 페라이트 시트 및 플렉서블 자성 시트를 프레스 가공하여 타발하는 단계;를 포함하며,
    상기 페라이트 시트는 타발면의 깨짐이 방지되도록 0.05mm 이상 ~ 0.4mm 미만의 두께를 갖고, 상기 플렉서블 자성 시트는 충전율을 보상하기 위해 0.2 ~ 0.6mm의 두께를 가지며,
    상기 (b) 단계에서, 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합은 상기 플렉서블 자성 시트 내에 첨가되는 커플링제에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 페라이트 시트 마련 단계는
    용매에 페라이트 분말 및 고분자 바인더를 첨가한 후, 분산시켜 페라이트 슬러리를 형성하는 단계와,
    상기 페라이트 슬러리를 설정된 두께로 코팅하여 막의 형태로 성형하는 단계와,
    상기 성형된 페라이트 막을 적어도 둘 이상 적층하는 단계와,
    상기 적층된 페라이트 막을 소결하여 페라이트 시트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 플렉서블 자성 시트 마련 단계는
    자성 파우더, 고무 바인더 및 첨가제와, 상기 페라이트 시트와 플렉서블 자성 시트 간의 접합을 위해 상기 커플링제를 건식 믹싱하여 컴파운드를 형성하는 단계와,
    상기 컴파운드를 압연 롤을 이용한 압출 방식으로 성형하여 플렉서블 자성 시트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후,
    (d) 상기 프레스 가공으로 타발된 페라이트 시트 및 플렉서블 자성 시트에 양면 테이프 및 보호 필름 중 하나 이상을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 타입 무선충전용 차폐 복합시트 제조 방법.
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