KR101813883B1 - 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속을 주요 성분으로 하는 금속 프레임에 있어서, 상기 금속 프레임은 전파 전달 기능을 갖는 기기에 적용되며, 상기 금속 프레임에 적어도 전파 전달 특성을 부여하여 상기 기기의 정상적인 작동을 가능하게 하도록 상기 프레임의 적어도 일부 영역에 슬릿(slit)이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 프레임을 제공한다.
이러한 본 발명은 금속 프레임 적어도 일부 영역에 슬릿을 형성하여 금속 프레임에 전파 전달 특성을 부여하였으므로, 상기 금속 프레임을 무선 통신 또는 무선 충전을 위한 송수신 모듈이 구비된 기기의 외관 케이스는 물론 내장재로도 사용할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임{Metal frame transmitting the electormagnetic wave or having the function of heat radiation}

본 발명은 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임에 관한 것이며, 더욱 상세하게 설명하면, 상기 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임은 금속 프레임의 적어도 일부 영역에 전파 전달이 가능하도록 하는 소정 폭의 슬릿이 형성되어 근거리 무선통신(NFC), 무선전력전송, 모바일 결제수단 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 관련 무선 송수신 모듈이 구비된 기기의 외관 케이스로 사용되거나 내장되어 사용될 수 있다. 상기 기기는 종래의 기기에 비하여 방열특성이 더 우수해지는 장점을 갖는다. 더 나아가 종래의 방열부재인 그라파이트(graphite)를 대체하거나, 그라파이트와 함께 방열부재로서 사용될 수도 있다.

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최근 무선 충전 기술이 급속도로 발전하고 있으며, 이러한 무선 충전 기술은 휴대전화는 물론 각종 생활 기기 등 광범위하게 응용되고 있다.

무선 충전은 비접촉 충전이라고도 하는데, 크게 전자기 유도를 이용하는 것과 자기공진을 이용하는 것으로 나뉜다.

전자기 유도방식 충전기술은 충전 패드와 휴대전화 내부에 있는 두 개 코일이 유도전류를 일으키면서 배터리를 충전하는 방식이고, 자기공진방식은 수 m 떨어진 송수신단에 동일한 주파수로 전력을 보내 충전을 하는 방식이며, 이 중, 전자기 유도방식이 현재 가장 대중화되어 있는 기술로서 수백 kHz대의 주파수 사용이 가능하므로, 100 ~ 300kHz대의 주파수를 사용하는 휴대전화는 물론, 노트북 내지 모바일 기기의 충전이 가능할 뿐만 아니라, 나아가 전기 자동차의 충전까지도 가능하다.

한편, 휴대전화 등 모바일 기기의 메이커들은 그간 기기 성능의 극대화를 목표로 꾸준히 기술을 개발하여 온 결과, 기술의 첨단화를 이루었으며, 따라서 메이커들간에 기기 성능에 차별점을 두는 것이 점점 어려워지고 있다.

따라서, 이전에 비하여 디자인적인 요소의 중요성이 더욱 커지고 있는 바, 기기의 외관을 이루는 프레임 재질을 어떤 것으로 선택하느냐가 중요한 화두가 되고 있다.

즉, 지금까지 경량화를 목표로 플라스틱 재질의 외관을 채택하는 모바일 기기가 주로 제작되어 왔으나, 플라스틱에 의하여 질감의 고급화를 이루기에는 한계상황에 다다른 바, 색다른 질감의 표현이 가능한 대체 재질을 찾고 있으나, 현실적으로 쉽지 않은 상황에 있다. 금속의 외관은 플라스틱 외관을 대체하는 후보군 중 가장 우수한 후보군으로 생각될 수 있으나, 금속은 전파에 대한 차폐 경향을 가지고 있어 무선 충전은 물론 근거리 무선통신(NFC), 삼성페이 등 각종 모바일 결제수단 등 다양한 무선 송수신 모듈의 작동을 어렵게 하는 문제점이 있다.

따라서 모바일 기기의 외관 케이스로서 플라스틱을 대체하여 외적 미관을 보다 향상시킬 수 있는 대체재가 요망되는 바, 금속 프레임을 채택하되, 금속 프레임에도 불구하고 모바일 기기가 기능면에서도 정상적으로 작동할 수 있도록 하는 방향의 기술 개발이 필요한 실정이다.

아울러, 방열특성에 있어서도 금속은 그 어떤 재질보다도 방열특성이 우수한 바, 전술한 다양한 무선 송수신 모듈의 작동을 담보하면서 방열특성을 제고하는 금속재질의 채택 가능성을 높일 수 있는 기술 개발 또한 적극 요망되고 있다.

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대한민국 공개특허 제2014-0008130호 대한민국 공개특허 제2014-0008273호 대한민국 공개특허 제2014-0104242호 대한민국 공개특허 제2014-0113147호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 금속 프레임의 적어도 일부 영역, 특히 무선충전, 근거리 무선통신, 모바일 결제 등을 위하여 기판에 마련된 코일 형성 영역에 대응되는 금속 프레임의 위치에 슬릿이 형성됨으로써 금속 프레임에 적어도 전파 전달 기능이 부여될 수 있으며, 따라서, 무선통신 또는 무선충전용 송수신 모듈이 구비된 통신기기, 충전송신기기, 충전수신기기 등의 외관 케이스로 사용할 수 있는 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 플라스틱보다 더 우수하고 고급스런 질감을 갖는 금속 재질을 채택하여 적용 기기 외관의 심미감 향상과 더불어 적용 기기의 전반적인 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 서로 다른 색상의 금속 프레임에 각각 슬릿을 형성하고, 슬릿이 서로 중첩되지 않도록 상하로 적층함으로써 프레임에 다양한 컬러를 부여하며, 따라서 기기 외관의 시각적 효과를 상승시켜 심미감을 배가시킬 수 있도록 하는 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 금속 프레임이 방열수단으로 사용되어, 종래의 방열수단인 탄소계열 방열 플레이트 등의 대체품으로 사용되거나, 탄소계열 방열 플레이트 등과 함께 사용되어 적용 기기의 방열효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임을 제공하는 데 있다.

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본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 금속 프레임에 있어서, 상기 금속 프레임은 전파 전달 기능을 갖는 기기에 적용되며, 상기 금속 프레임에 적어도 전파 전달 특성을 부여하여 상기 기기의 정상적인 작동을 가능하게 하도록 상기 프레임의 적어도 일부 영역에 슬릿(slit)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전파 전달이 가능하거나 방열 특성을 갖는 금속 프레임을 제공한다.

상기 슬릿과 금속 프레임의 경계는 직선, 곡선, 절곡선 중 선택되는 적어도 하나로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 슬릿은, 직선, 곡선, 절곡선 중 선택되는 적어도 하나의 패턴(pattern)을 형성하도록 연장되는 것이 바람직하다.

상기 슬릿은, 3D 프린팅, 도금, 소잉(sawing), 레이저, 펀칭 및 에칭(etching) 중 적어도 하나의 의해 형성 또는 가공되는 것이 바람직하다.

상기 슬릿은 0 초과 수 밀리미터(mm) 이하의 폭을 가지는 것이 바람직하다.

상기 금속 프레임은, 알루미늄 또는 구리를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 금속 프레임은, 기기에 구비된 무선전력 또는 무선충전의 송신부 또는 수신부의 주 송신 방향 또는 주 수신 방향에 대응되는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 금속 프레임은, 상기 패턴이 동일하도록 적층되거나, 엇갈려 적층되는 것이 바람직하다.

상기 금속 프레임은, 탄소 계열 방열 플레이트를 대체하거나 탄소 계열 방열 플레이트와 함께 사용되는 것이 바람직하다.

복수의 금속 프레임이 상하로 적층되되, 각 금속 프레임 사이의 적어도 일부에는 절연층이 형성되며, 상기 절연층은 공기, 필름, 코팅층 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

하층 금속 프레임과 상층 금속 프레임의 색상이 다르게 구현되어, 하층 금속 프레임의 색상이 상층 금속 프레임의 슬릿을 통해 인지되도록 하는 것이 바람직하다.

하층 금속 프레임상의 필름 또는 코팅층과 상층 금속 프레임의 색상이 다르게 구현되어, 필름 또는 코팅층의 색상이 상층 금속 프레임의 슬릿을 통해 인지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 상층 금속 프레임과 하층 금속 프레임이 적층될 때, 하층 금속 프레임의 패턴이 상층 금속 프레임의 패턴과 일부분도 중첩되지 않도록 구성되어 하층 금속 프레임에 형성된 슬릿이 은폐되는 것이 바람직하다.

상기 금속 프레임이 모바일 기기에 적용되어 안테나로 사용될 수 있도록 기판과 결선되는 것이 바람직하다.

상기 슬릿의 평균 폭은 서로 인접하는 두 슬릿 사이의 평균 폭의 2배 이하인 것이 바람직하다.

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이상과 같은 본 발명에 따르면, 금속 프레임의 적어도 일부 영역, 특히 무선충전, 근거리 무선통신, 모바일 결제 등을 위하여 기판에 마련된 코일 형성 영역에 대응되는 금속 프레임의 위치에 슬릿이 형성됨으로써 금속 프레임에 적어도 전파 전달 기능이 부여될 수 있으며, 따라서, 무선통신 또는 무선충전용 송수신 모듈이 구비된 통신기기, 충전송신기기, 충전수신기기 등의 외관 케이스로 사용할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 플라스틱보다 더 우수하고 고급스런 질감을 갖는 금속 재질을 채택하여 적용 기기 외관의 심미감 향상과 더불어 적용 기기의 전반적인 내구성을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 서로 다른 색상의 금속 프레임에 각각 슬릿을 형성하고, 슬릿이 서로 중첩되지 않도록 상하로 적층함으로써 프레임에 다양한 컬러를 부여하며, 따라서 기기 외관의 시각적 효과를 상승시켜 심미감을 배가시킬 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 금속 프레임이 방열수단으로 사용되어, 종래의 방열수단인 탄소계열 방열 플레이트 등의 대체품으로 사용되거나, 탄소계열 방열 플레이트 등과 함께 사용되어 적용 기기의 방열효율을 더욱 극대화시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

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도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 금속 프레임을 설명하기 위해 나타낸 입면도와 상세도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬릿을 설명하기 위해 나타낸 상세도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬릿의 다양한 예를 설명하기 위해 나타낸 상세도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬릿과 금속 프레임의 경계 형태를 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름을 설명하기 위해 나타낸 평면도와 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 금속 프레임의 일례를 설명하기 위해 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 금속 프레임의 다른 일례를 설명하기 위해 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 금속 프레임의 슬릿 간격에 따른 방열특성을 시간의 함수로 측정하여 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 금속 프레임의 또 다른 일례를 설명하기 위해 나타낸 단면도, 그리고,
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 금속 프레임의 적층상태를 설명하기 위해 나타낸 사시도와 평면도이다.

이하, 본 발명을 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에서 금속 프레임은 기기의 외관을 구성할 수도 있고, 기기에 내장될 수도 있다. 또한 금속 프레임은 전파 전달 기능 또는 방열기능을 보유하는 한 100% 금속만으로 구성되지 않을 수도 있으며, 본 발명에서는 금속을 주요 성분으로 포함하는 프레임으로 해석하는 것이 바람직하다.

또한, 금속을 주요 성분으로 포함한다 함은 금속이 다른 성분에 비하여 가장 높은 비중을 차지한다는 것을 의미한다.

또한, 본 발명의 금속 프레임은 벌크 형태 뿐 아니라, 필름 형태와 같이 매우 얇은 성상도 포함한다.

본 발명에서 금속 프레임이 적용되는 기기는 모바일 기기인 휴대전화를 대표 실시예로서 표현하였으나, 상기 기기가 모바일 기기인 휴대전화로만 한정되는 것은 아니며, 노트북, 웨어러블 기기, 무선 충전기 등도 포함된다. 또한, 더 확장하여 빌트인 충전기, 가전제품 등과 같이, 모바일이 아닌 기기에도 적용이 가능하다. 즉, 발열이 되거나 전파의 전달 기능을 구비하는 기기는 모두 대상이 될 수 있으므로, 기기의 종류에 있어서 별다른 한정이 없다.

또한, 본 발명의 금속 프레임의 적용은 모바일 기기의 케이스에 한정되지 아니하며, 케이스가 아닌 범위에서 방열수단 및 안테나로서 역할을 수행할 수 있다. 또한, 재질은 주로 경량성인 알루미늄 또는 구리를 채택할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 금속 프레임은 플레이트 형상이 주로 채택될 것이나, 플레이트 형상으로 한정되지 아니함 또한 당연하다.

또한, 본 발명에서 슬릿(slit)은 기물에 형성된 빛이 통하는 틈을 의미한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모바일 기기를 설명하기 위해 나타낸 사시도이고, 도 2는 슬릿을 설명하기 위해 나타낸 상세도이다.

도시된 바와 같이 금속 프레임(100)은 일 예로서, 모바일 기기(M)의 외관 케이스로 사용되며, 이러한 금속 프레임(100)에는 예를 들어 수 밀리미터(mm) 이하의 폭(W)을 갖는 슬릿(110)이 형성되어 통상 전파 차폐 기능을 갖는 금속 프레임(100)에 전파 전달 기능이 부여되도록 하였다. 슬릿의 폭은 위에서 제시된 수치 범위가 바람직하다고 할 것이나, 이보다 더 클 수도 있다. 다만, 위에서 제시된 폭의 슬릿을 형성할 때 전파 전달 특성을 유지하는 범위내에서 더 우수한 방열특성의 구현이 가능하며, 내구성이 확보되고, 외관상으로도 우수한 심미감을 줄 수 있다. 따라서 슬릿의 폭은 위 값에서 임계적 의의를 갖는다. 한편, 슬릿(110)의 폭을 수 나노미터 내지 수 마이크로미터의 범위로 하는 경우에는 슬릿(110)에 대한 육안 식별이 어려우며, 따라서, 육안 식별이 가능한 경우와 비교하여 매우 다른 질감을 구현할 수 있다. 그러므로 슬릿(110)이 없는 듯한 질감의 금속 프레임을 사용하기 위해서는 슬릿(110)의 폭을 수 나노미터 내지 수 마이크로미터의 범위로 하는 것이 좋다.

또한, 도 2의 D1, D2…… Dn과 W의 관계를 참조하면, 슬릿의 폭(W)의 평균 값은 슬릿과 서로 인접하는 두 슬릿 사이의 폭(D1)의 평균값의 2배 이하인 것이 바람직하며, 두 슬릿 사이의 폭이 D2, D2... Dn인 경우에도 마찬가지이다.

다만, 이 경우에도 슬릿의 폭(W)은 수 밀리미터(mm) 이내(10mm 이하)의 값을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 무선 송수신 모듈(120)은, 무선충전용 송신부, 수신부는 물론, NFC 모듈, 삼성페이 등과 같은 모바일 결제수단 등이 될 것이다. 즉, 무선통신 또는 무선충전 등 무선 전파 전달이 가능한 모든 모듈을 포함한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬릿의 다양한 예를 설명하기 위해 나타낸 상세도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 슬릿과 금속 프레임의 경계 형태를 나타내는 평면도이다.

슬릿(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 직선(도 3a), 곡선(도 3b), 절곡선(도 3c)의 패턴(pattern)을 나타내도록 할 수 있으며, 이 중 두 가지 이상의 패턴이 혼합된 형태(도 4d)를 이룰 수도 있다. 그리고, 슬릿(110)의 경계 또한 도 4에서 도시된 바와 같이 직선, 곡선, 절곡선, 요철구조 등이 단일 또는 랜덤하게 혼합되어 형성되는 구조일 수 있다.

일 예로서, 펀칭 공정에 의하여 슬릿을 형성하는 경우, 각 펀칭공정에 의해 형성되는 천공이 서로 겹쳐지도록 연속하여 공정을 수행하면 슬릿(100)의 경계는 도 4(f)와 같은 형태를 이룬다.

슬릿(110)의 가공 또는 형성 방법은 위 펀칭방법 이외에도 레이저, 소잉(sawing) 및 에칭 등의 가공방법과 3d 프린팅, 도금 등의 형성방법을 적용할 수 있다.

3d 프린팅과 도금을 예로 든다면, 금속 프레임에 큰 관통홀을 형성하고, 그 관통홀의 경계간에 연결되는 다수의 선형 금속지지체를 3d 프린팅을 이용하여 슬릿의 형태로 형성할 수 있으며, 기판에 무전해 도금 등의 방식에 의해 금속층을 슬릿 모양이 되도록 적층하고 기판을 제거함으로써 금속 프레임을 직접 제작할 수도 있다.

이와 같은 슬릿(110)의 형성 영역은 금속 프레임(100) 전반에 걸쳐서 적용할 수도 있으나, 필요에 따라 도 6과 같이 무선 송수신 모듈이 마련된 영역에 대응되는 영역에만 국부적으로 형성될 수도 있다.

한편, 금속 프레임(100)은 내구성 향상, 질감의 고급화와 더불어 도 5에 도시된 바와 같이 색채적 요소를 더 고려함으로써 이를 적용한 기기를 심미적으로 더욱 돋보이도록 할 수 있는데, 이를 이하의 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름을 설명하기 위해 평면도와 단면도로서, 도 5a는 필름이 부착된 금속 프레임의 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 횡단면을 나타낸 도면이다. 여기서 필름은 절연층의 역할을 한다. 이와는 달리, 필름을 부착하지 않고, 서로 다른 색상을 갖는 금속 프레임을 상하로 적층하되, 슬릿의 적어도 일부가 상호 중첩되지 않도록 적층함으로써, 하층의 금속 프레임 색상이 상층의 금속 프레임에 형성된 슬릿(110)을 통하여 색상 발현하도록 할 수도 있다. 이 경우 상층과 하층의 금속 프레임은 상호 직접 대면 접촉하여서는 안되며, 다만, 부분적인 쇼트(short) 현상은 용인이 가능하므로, 상하 금속 프레임간 연결될 수는 있다.

즉, 상하 금속 프레임간에는 적어도 일부가 절연층으로 기능할 수 있는 공기층이 존재하여야 한다. 또한, 필름 대신 색상이 부여된 폴리머 코팅층을 개재할 수도 있다. 필름과 코팅층 등은 상하층 금속 프레임간 직접 접촉을 방지하는 기능을 한다.

요컨대, 상기 필름, 코팅층, 공기층은 상층 금속 프레임과 하층 금속 프레임간에 적어도 일부는 개재되는 것이 좋다.

도 5에서는 도시된 바와 같이 금속 프레임(100) 밑면에 기설정된 색상으로 이루어진 필름(130)이 더 부착되는데, 필름(130)의 색상은 상기 금속 프레임의 슬릿(110)을 통해 외부에서 인지되도록 함으로써, 이를 적용한 기기의 외면적 심미감에 다양한 변화를 주기 위한 것이다. 이때, 슬릿(110)의 폭이 미세하여 슬릿(110) 자체는 육안으로 잘 관찰되지 않을 수 있으나, 슬릿(110)을 통해 색상이 인지될 수는 있다(도 5a).

또한, 필름(130)은 슬릿(110)을 폐쇄함으로써, 슬릿(110)을 통해 유입될 수 있는 오염물질(예를 들어, 물 내지는 미세먼지 등)의 유입을 차단하는 기능도 갖는다.

한편, 상기 상층 금속 프레임과 하층 금속 프레임이 적층될 때, 하층 금속 프레임의 패턴이 상층 금속 프레임의 패턴과 일부분도 중첩되지 않도록 구성되어 하층 금속 프레임에 형성된 슬릿이 은폐될 수 있는데, 이러한 슬릿의 은폐에 따른 심미감의 변화가 가능하며, 그럼에도 불구하고 슬릿이 형성된 이상 금속의 전파 전달 특성은 전혀 변함이 없다.

한편, 금속 프레임(100)은 적용 대상 기기의 외관을 이루는 케이스는 물론, 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 기기에 대한 방열기능을 수행하거나, 전파를 증폭시키는 안테나로서 사용될 수도 있는데 이하 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 금속 프레임의 일례를 설명하기 위해 나타낸 단면도이고, 도 7은 금속 프레임의 다른 일례를 나타낸 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 금속 프레임(100)은 무선충전기의 송신부(123)와 충전대상 기기의 수신부(121) 외장용 케이스로 사용될 수 있으며, 이를 통해 전력의 원활한 송수신이 이루어질 수 있고, 따라서 수신부(121)의 배터리(B)를 안정적으로 충전하는 것이 가능하다.

금속 프레임(100)의 방열특성을 알아보기 위하여 슬릿(110)이 가공된 금속 프레임(100)을 기기의 외관 케이스로 한 후 무선 충전을 실시하였을 때 측정되는 온도를 조사하였다. 충전시간은 약 1시간으로 하였다.

그 결과, 40분이 경과되는 시점에서 본 발명에 의한 금속 프레임(100)은 약 36 ~ 39℃℃의 온도범위를 나타내어 무선충전의 지속성에 문제가 없었음이 확인되었다. 통상 무선 충전시 기기의 외관 케이스에서 측정되는 온도가 45℃℃ 이하인 경우 큰 문제 없는 것으로 보고 있다. 이로부터 볼 때, 본 발명에 의한 금속 프레임(100)은 무선 충전기 또는 모바일 기기 등의 외관 케이스로 적용하는데 전혀 손색이 없다.

이와 마찬가지로 금속 프레임(100)은 기기에 내장되어 각종 무선 송수신 모듈(120)에서 발생하는 열을 방출시킬 수도 있다.

한편, 금속은 열전도성이 우수하므로 가장 바람직한 방열재료가 될 수 있다. 그러나, 이러한 금속을 무선 송수신 모듈(120)의 방열재료로 적용할 경우, 전파를 차단하는 문제가 있으며, 따라서 궁극적으로 금속은 방열재료로 사용될 수 없어, 통상 무선 송수신 모듈의 방열수단으로 탄소계열 물질을 사용하여 왔으며, 특히 그라파이트(Graphite)가 주로 사용되어 왔다.

그러나, 본 발명의 금속 프레임(100)에는 슬릿(110)이 마련되어 있어, 금속 재질임에도 불구하고, 이를 투과하여 전파 전달이 가능하기 때문에, 무선 송수신 모듈(120)의 방열수단으로도 적용할 수 있는 것이다.

이 경우, 금속 프레임(100)을 도 7a, b에 도시된 바와 같이 그라파이트(125) 방열체와 함께 적층하거나, 도 7c, d에 도시된 바와 같이 그라파이트(125) 방열체를 대체하여 사용하는 것이 가능하다. 그라파이트(125) 방열체와 함께 적층할 때, 적층 순서나 그라파이트(125) 방열체의 성상, 적층 방법은 특별히 한정됨이 없다.

또한, 이외에도 도 7e, f에 도시된 바와 같이, 무선 송수신 모듈상에 자성체 시트(131)를 더 개재할 수 있으며, 따라서 자성체 시트(131)와 금속 프레임(100), 자성체 시트(131)와 금속 프레임(100)과 그라파이트(125) 방열체를 함께 적층하여 사용할 수도 있다. 이 경우, 자성체와 금속 프레임(100) 및 그라파이트(125) 방열체의 적층 순서는 모든 경우의 수를 포함한다. 자성체 시트(131)는 기존의 무선 송수신 모듈에서 담당하는 작용을 그대로 담당한다.

한편, 그라파이트(125)와 본 발명의 금속 프레임(100)이 함께 적층되는 경우에는 다음과 같은 효과가 있다. 즉, 그라파이트(125)는 판상의 결정구조를 가지며, 층간 결합력이 약하므로 2차원적 수평 방향으로의 열전달 특성은 우수하나, 상하 방향으로의 열전달 특성은 매우 취약하다. 그러나, 본 발명의 금속 프레임(100)은 높은 전도성을 가지므로 상하 방향으로의 열전달 특성이 우수하며, 따라서 그라파이트(125)의 열전달 특성상의 단점을 보완할 수 있다.

여기서, 그라파이트 발열체는 탄소계열 발열체의 일 예이며, 탄소계열 발열체에도 동일하게 적용됨은 당연하다.

이 때, 그라파이트(125)가 금속 프레임(100)상에 코팅될 수 있으나, 그라파이트(125)상에 금속 프레임(103)이 적층될 수도 있다.

아울러, 도 7에 도시된 모든 층간에는 접착층이 형성될 수 있으며, 접착제의 종류는 통상적으로 전자부품에 사용되는 접착제인 한 특별히 제한이 없다.

도 8에서는 슬릿의 폭이 0.01mm(a), 1mm(b), 10mm(c), 15mm(d)인 금속 프레임(100)을 각각 시간에 따른 온도의 함수로 도식화 하였으며, 기준 물질인 그라파이트(e)와 대비하여 나타내었다.

도시된 바와 같이, 슬릿의 폭이 15mm인 경우 saturation되는 온도가 높았으며, 따라서 슬릿의 폭이 0.01mm, 1mm, 10mm인 경우에 비하여 방열특성이 더 좋지 않음을 알 수 있었다. 한편, 슬릿의 폭이 0.01mm, 1mm인 경우는 그라파이트의 방열특성과 유사한 경향을 나타내었으며, 10mm인 경우 상대적으로 다소 높았으나, 유효한 수준의 방열특성을 나타내는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 금속 프레임(100)을 기기의 방열재료로 사용되는데 손색이 없음을 알 수 있었다.

결론적으로, 본 발명에 의한 슬릿(110)이 형성된 금속 프레임(100)을 사용하면 무선 송수신 모듈(120)의 과열을 방지할 수 있으며, 그로 인한 안전사고를 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 기기의 훼손 우려를 해소할 수 있는 이점이 있다.

이때, 무선 송수신 모듈(120)은 전력전송을 위한 송신부(123), 수신부(121) 및 NFC 모듈(127), 삼성페이와 같은 모바일 결제용 MST 모듈(129) 등인 것이며, 도 7에 도시된 바와 같이 금속 프레임(100)은 발열의 근원인 송신부 코일(124), 수신부 코일(122) 및 NFC 코일(128)에 단독 또는 그라파이트(125)와 함께 배치된다.

이러한 금속 프레임(100)은 도 10a에 도시된 바와 같이 슬릿(110)의 패턴이 동일하게 적층되거나, 또는 도 10b, c와 같이 엇갈리게 적층시킬 수 있다. 도 10b에 의하면, 하층 금속 프레임의 슬릿들은 모두 최상층 금속 프레임에 의해 은폐되며, 도 10c에 의하면 하층 금속 프레임의 슬릿들은 그 상층 금속 프레임의 슬릿을 통해 적어도 일부분이 드러난다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 금속에 슬릿을 형성하여 전파 전달 특성이 부여되었다는 기술적 사상에 큰 의미가 있으며, 따라서 금속 프레임을 휴대기기에 직접 사용하는 것이 가능하였다는 점에서 산업상 유용성이 인정된다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

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100 : 금속 프레임 110 : 슬릿
120 : 무선 송수신 모듈 121 : 수신부
122 : 수신부 코일 123 : 송신부
124 : 송신부 코일 125 : 그라파이트
127 : NFC 모듈 128 : NFC 코일
129 : MST 모듈 130 : 필름
131 : 자성체 시트

Claims (14)

1. 금속을 주요 성분으로 하는 금속 프레임에 있어서,
   상기 금속 프레임은 전파 전달 기능을 갖는 기기에 적용되며,
   상기 금속 프레임에 적어도 전파 전달 특성을 부여하여 상기 기기의 정상적인 작동을 가능하게 하도록 상기 프레임의 적어도 일부 영역에 슬릿(slit)이 형성되고,
   복수의 금속 프레임이 상하로 적층되되, 각 금속 프레임 사이의 적어도 일부에는 절연층이 형성되며, 상기 절연층은 공기, 필름, 코팅층 중 어느 하나인 것이고,
   하층 금속 프레임과 상층 금속 프레임의 색상이 다르게 구현되어, 하층 금속 프레임의 색상이 상층 금속 프레임의 슬릿을 통해 인지되도록 하는 것을 특징으로 하는 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임.
2. 금속을 주요 성분으로 하는 금속 프레임에 있어서,
   상기 금속 프레임은 전파 전달 기능을 갖는 기기에 적용되며,
   상기 금속 프레임에 적어도 전파 전달 특성을 부여하여 상기 기기의 정상적인 작동을 가능하게 하도록 상기 프레임의 적어도 일부 영역에 슬릿(slit)이 형성되고,
   복수의 금속 프레임이 상하로 적층되되, 각 금속 프레임 사이의 적어도 일부에는 절연층이 형성되며, 상기 절연층은 공기, 필름, 코팅층 중 어느 하나인 것이고,
   하층 금속 프레임상의 필름 또는 코팅층과 상층 금속 프레임의 색상이 다르게 구현되어, 필름 또는 코팅층의 색상이 상층 금속 프레임의 슬릿을 통해 인지되도록 하는 것을 특징으로 하는 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임.
3. 금속을 주요 성분으로 하는 금속 프레임에 있어서,
   상기 금속 프레임은 전파 전달 기능을 갖는 기기에 적용되며,
   상기 금속 프레임에 적어도 전파 전달 특성을 부여하여 상기 기기의 정상적인 작동을 가능하게 하도록 상기 프레임의 적어도 일부 영역에 슬릿(slit)이 형성되고,
   복수의 금속 프레임이 상하로 적층되되, 각 금속 프레임 사이의 적어도 일부에는 절연층이 형성되며, 상기 절연층은 공기, 필름, 코팅층 중 어느 하나인 것이고,
   상기 상층 금속 프레임과 하층 금속 프레임이 적층될 때, 하층 금속 프레임의 패턴이 상층 금속 프레임의 패턴과 일부분도 중첩되지 않도록 구성되어 하층 금속 프레임에 형성된 슬릿이 은폐되는 것을 특징으로 하는 전파 전달이 가능하거나 방열특성을 갖는 금속 프레임.
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