KR101832931B1 - 안테나 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR101832931B1 KR1020170087078A KR20170087078A KR101832931B1 KR 101832931 B1 KR101832931 B1 KR 101832931B1 KR 1020170087078 A KR1020170087078 A KR 1020170087078A KR 20170087078 A KR20170087078 A KR 20170087078A KR 101832931 B1 KR101832931 B1 KR 101832931B1
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김태경
박종휘
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에스케이씨 주식회사
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Abstract

실시예는 근거리통신, 무선충전, 마그네틱보안전송 등의 분야에 사용될 수 있는 안테나 소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 단면에 안테나 패턴이 형성된 2개의 기판 사이에 자성 시트를 배치하고 열가압함으로써, 자성 시트를 코어층으로 하고 외곽에 보호층을 구비하는 안테나 소자를 효과적으로 제조할 수 있다.

Description

안테나 소자 및 이의 제조방법{ANTENNA DEVICE AND PREPARATION METHOD THEREOF}
실시예는 근거리통신, 무선충전, 마그네틱보안전송 등의 분야에 사용될 수 있는 안테나 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등의 모바일 기기에는, 근거리통신(near field communication, NFC), 무선충전(wireless power consortium, WPC), 마그네틱보안전송(magnetic secure transmission, MST) 등의 기능을 실현하기 위한 안테나가 장착되고 있다. 그러나 이와 같은 모바일 기기 내부에는 금속 소재의 다른 부품이 존재하고, 기기 내부에 형성되는 교류 자기장이 이러한 금속 부분에 인가될 경우 와전류(eddy current)가 발생하여, 안테나의 성능을 떨어뜨리고 인식 거리를 저하시키는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 종래에는, 일면에 안테나 패턴층이 형성된 폴리이미드 기재와 같은 일반적인 회로기판(안테나)의 타면에 고투자율의 페라이트 시트를 부착하여 복합 용도의 안테나 소자로 이용하였다(한국 공개특허공보 제2013-50633호 참조). 이는, 페라이트 시트와 같은 자성체가 안테나의 자속을 집속시켜 금속면으로의 자기장 침투와 와전류의 발생을 방지하고 동작 특성을 향상시킬 수 있는 원리를 이용한 것이다.
또한, 최근 자성 시트를 기재층으로 하여 그 위에 도전 호일을 합지한 뒤 식각에 의해 안테나 패턴을 형성함으로써 안테나 소자를 제조하려는 시도가 있다. 구체적으로, 도 4에 나타난 바와 같이, (a) 고분자형 자성 시트(100)의 양면에 도전 호일(230, 240)이 합지된 적층체를 제조하는 단계; (b) 상기 적층체를 관통하는 비아 홀(310)을 형성하는 단계; (c) 상기 비아 홀(310)의 내벽을 도금하여 비아(320)를 형성하는 단계; (d) 상기 도전 호일을 식각하여 안테나 패턴(211, 222)을 형성하는 단계; (e) 상기 안테나 패턴 상에 절연성 고분자 수지를 코팅하여 보호층(250)을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 보호층(250) 내부의 안테나 패턴과 외부를 연결하는 단자(400)를 형성하는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
한국 공개특허공보 제2013-50633호
자성 시트를 코어층으로 하는 안테나 소자를 제조하기 위해 도 4와 같은 공정을 수행할 경우, 전반적으로 롤투롤 공정을 진행하기가 어렵고, 식각을 통해 안테나 패턴을 형성한 후에 보호층을 형성하는 공정을 추가로 수행해야 하므로, 공정 비용과 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.
따라서, 실시예를 통해 자성 시트를 코어층으로 하여 안테나 패턴이 형성되고 외곽에 보호층이 구비된 안테나 소자를 보다 효과적으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예를 통해 상기 방법에 의해 제조된 안테나 소자로서, 종래와 동등 이상의 성능을 갖는 안테나 소자를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따르면, (1) 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 제조하는 단계; (2) 절연성 기재의 일면에 안테나 패턴이 형성된 단면 기판을 2개 제조하는 단계; (3) 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴을 서로 대향시키고 그 사이에 상기 자성 시트를 삽입하여 배치하는 단계; 및 (4) 상기 2개의 단면 기판을 열가압하여, 상기 안테나 패턴을 상기 자성 시트에 매립하면서, 상기 자성 시트와 적층시키는 단계를 포함하는, 안테나 소자의 제조방법이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, (a) 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트; 및 (b) 절연성 기재의 일면에 안테나 패턴이 형성된 2개의 단면 기판을 포함하고, 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴들이 서로 대향되고 그 사이에 상기 자성 시트가 삽입 적층되어 상기 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립된 구조를 갖는, 안테나 소자가 제공된다.
실시예에 따르면, 단면에 안테나 패턴이 형성된 2개의 기판 사이에 자성 시트를 배치하고 열가압함으로써, 자성 시트를 코어층으로 하고 외곽에 보호층을 구비하는 안테나 소자를 효과적으로 제조할 수 있다.
특히 기존에 시도되었던 도 4의 방식과 비교하여, 상기 실시예에 따른 방법은 통상적인 2개의 단면 연성인쇄회로기판(FPCB)을 이용할 수 있어서 롤투롤 공정을 적용하기가 용이하고 보호층을 형성하는 공정을 별도로 수행할 필요가 없어서, 전체 공정의 비용과 시간을 절약할 수 있다.
또한 열가압을 통해 안테나 패턴이 자성 시트에 매립되므로 박형 특성 및 자기장 집속 효과를 더욱 향상시킬 수 있고, 열가압 과정에서 자성 시트 내의 자성 분말의 배향이 정렬되므로 자성 특성이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 상기 안테나 소자는 다양한 주파수에서 우수한 투자율을 나타내므로 NFC, WPC 및 MST의 복합 용도로 사용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 안테나 소자의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예에 따른 안테나 소자에 비아를 형성하는 방법을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예에 따른 안테나 소자에서 안테나 패턴이 매립된 구조를 도시한 것이다.
도 4는 비교예에 따른 안테나 소자의 제조방법을 나타낸 것이다.
이하의 실시예의 설명에 있어서, 각 층, 호일 또는 시트 등이 각 층, 호일 또는 시트 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 첨부된 도면들에서 이해를 돕기 위해 크기나 간격 등이 과장되어 표시될 수 있으며, 또한 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명한 내용은 도시가 생략될 수 있다.
안테나 소자의 제조방법
일 실시예에 따르면, (1) 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 제조하는 단계; (2) 절연성 기재의 일면에 안테나 패턴이 형성된 단면 기판을 2개 제조하는 단계; (3) 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴을 서로 대향시키고 그 사이에 상기 자성 시트를 삽입하여 배치하는 단계; 및 (4) 상기 2개의 단면 기판을 열가압하여, 상기 안테나 패턴을 상기 자성 시트에 매립하면서, 상기 자성 시트와 적층시키는 단계를 포함하는, 안테나 소자의 제조방법이 제공된다.
이하 각 단계별로 보다 구체적으로 설명한다.
(1) 자성 시트의 제조
상기 단계 (1)에서는, 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 제조한다.
상기 자성 시트는 통상적인 무소결 고분자형 자성 시트의 제조 공정에 따라 제조될 수 있다.
일례에 따르면, 상기 자성 시트는 자성 분말 및 바인더 수지를 혼합하고 시트상 성형 및 건조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 자성 시트는 (i) 자성 분말을 바인더 수지 및 용매에 분산시켜 슬러리를 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 슬러리를 이용하여 시트를 성형한 뒤 건조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
바람직한 일례에 따르면, 상기 자성 시트의 제조방법은 (i) 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제, 및 에폭시계 수지를 혼합하여 바인더 수지를 제조하는 단계; (ii) 상기 바인더 수지에 자성 분말 및 유기 용매를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 및 (iii) 상기 슬러리를 시트상으로 성형하고 건조하는 단계를 포함하는 자성 시트의 제조방법으로서, 상기 자성 시트는 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 상기 바인더 수지로서, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지; 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제; 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함한다.
보다 구체적인 예로서, 먼저 자성 분말을 폴리우레탄 수지, 에폭시계 수지 및 이소시아네이트계 경화제와 함께 용매에 가하고, 분산기(planetary mixer, homo mixer, no-bead mill 등)에 의해 분산시켜 약 100~10,000 cPs의 점도를 갖는 슬러리를 제조한다. 이후, 상기 슬러리는 콤마 코터 등에 의해서 캐리어 필름 상에 코팅되어 건조 자성 시트로 형성된다. 상기 건조 자성 시트는 형성하고자 하는 두께에 따라 속도와 온도를 조절하고, 건조기를 통하여 용매를 제거한 뒤 성형된 시트를 권취하여 고분자형 자성 시트(PMS)로 제조될 수 있다.
상기 건조 자성 시트의 제조공정이 롤투롤 공정으로 수행될 경우, 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 슬러리를 코터에 의해 캐리어 필름 상에 코팅한 후 건조시켜 건조 자성 시트를 제조할 수 있다. 이때 상기 건조 자성 시트에는 미경화 또는 반경화 상태의 바인더 수지가 포함될 수 있다.
따라서, 이와 같이 건조된 자성 시트는 바인더 수지의 경화가 완료되지 않은 자성 시트일 수 있다.
바람직하게는, 상기 바인더 수지는 미경화 상태에서 높은 매립 특성을 가지면서 시트 형태로 제조 시에 적절한 형상을 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 시트는 미경화 상태에서도 시트 형태를 잘 유지하면서, 안테나 패턴의 매립으로 인한 단차(예를 들어 100 ㎛)에도 기포가 발생하지 않을 수 있다.
(2) 단면 기판의 제조
상기 단계 (2)에서는, 절연성 기재의 일면에 안테나 패턴이 형성된 단면 기판을 2개 제조한다.
도 1의 (a)를 참조하여, 제 1 절연성 기재(212) 상에 제 1 안테나 패턴(211)이 형성된 제 1 단면 기판(210); 및 제 2 절연성 기재(222) 상에 제 2 안테나 패턴(221)이 형성된 제 1 단면 기판(220)이 제조될 수 있다.
상기 단면 기판은 통상적인 단면 연성인쇄회로기판(FPCB)의 제조방법에 따라 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 단면 기판은 잘 알려진 방식에 따라 절연성 기재의 일면에 동박이 합지된 단면 동박적층체(FCCL)를 제조하고, 상기 동박에 포토레지스트를 도포하고 마스크를 통해 식각하여 패턴화한 뒤 포토레지스트를 제거하여 제조될 수 있다.
(3) 자성 시트의 삽입 배치
상기 단계 (3)에서는, 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴을 서로 대향시키고 그 사이에 상기 자성 시트를 삽입하여 배치한다.
그 결과, 도 1의 (b)에서 보듯이, 위에서부터 아래로 제 1 절연성 기재(212), 제 1 안테나 패턴(211), 미경화된 자성 시트(101), 제 2 안테나 패턴(221), 제 2 절연성 기재(222)의 순으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 단계 (3)에서, 상기 자성 시트의 삽입 배치 이전에, 상기 자성 시트의 양면에 절연층을 추가로 형성할 수 있다.
이에 따라, 후속하는 열가압에 의해 상기 절연층이 상기 안테나 패턴과 상기 자성 시트 사이에 삽입될 수 있고, 이에 따라 안테나 패턴과 자성 시트 간의 직접 접촉으로 인해 발생할 여지가 있는 통전 등의 문제를 차단할 수 있다.
상기 절연층은 절연성 수지 조성물의 도포, 절연성 필름의 합지, 또는 절연 성분의 스프레이 코팅 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층은 통상적인 본딩 시트(bonding sheet)를 자성 시트에 합지하여 형성될 수 있다.
(4) 열가압
상기 단계 (4)에서는, 상기 2개의 단면 기판을 열가압하여, 상기 안테나 패턴을 상기 자성 시트에 매립하면서, 상기 자성 시트와 적층시킨다.
상기 열가압은 1~100 MPa의 압력 및 100~300℃의 온도 조건으로 수행될 수 있다. 또는, 상기 열가압은 5~30 MPa의 압력 및 150~200℃의 온도 조건으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 열가압은 약 0.1~5 시간 동안 진행될 수 있다.
상기 열가압에 의해, 상기 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립된다.
구체적으로, 도 1의 (b)에서 보듯이, 상기 절연성 기재(212, 222) 상에서 돌출된 안테나 패턴(211, 221)이 열가압(600)에 의해 상기 자성 시트의 표면을 누르게 되고, 이때 상기 자성 시트를 구성하는 바인더 수지는 경화되지 않은 상태이므로 상기 안테나 패턴(211, 221)이 쉽게 침투할 수 있다. 열가압이 진행될수록 안테나 패턴의 침투는 더욱 심화되어, 이후 도 1의 (c)에서 보듯이, 상기 안테나 패턴(211, 221)이 상기 자성 시트(100)에 완전히 매립될 수 있다. 그 결과, 도 3에서 보듯이, 상기 안테나 패턴(211)은 일면(S1)이 상기 절연성 기재(212, 222)에 부착된 상태로 나머지 면들(S2, S3, S4)이 모두 상기 자성 시트(100)에 완전히 매립될 수 있고, 상기 절연성 기재(212, 222)의 표면 중에서 상기 안테나 패턴(211, 221)이 접합되지 않은 영역은 상기 자성 시트(100)의 표면에 밀착되어 접합될 수 있다.
또한, 상기 열가압을 통해 상기 자성 시트가 경화될 수 있다. 구체적으로, 상기 단계 (1)의 바인더 수지가 미경화된 열경화성 수지이고, 상기 단계 (4)의 열가압에 의해 상기 바인더 수지가 경화될 수 있다.
이에 따라서, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 바인더 수지의 경화가 완료된 자성 시트(100)가 형성되는 동시에, 상기 단면 기판의 절연성 기재(212, 222) 및 안테나 패턴(211, 221)이 상기 자성 시트(100)에 접합될 수 있다. 상기 단면 기판의 절연성 기재(212, 222) 및 안테나 패턴(211, 221)은 열경화에 의해서 상기 자성 시트(100)에 접합되므로 이들 간의 접합력이 우수할 수 있다. 특히, 이들 간의 접합은 열가압(600)과 동시에 바인더 수지가 경화되면서 수행되므로 더욱 우수할 수 있고, 이에 따라 별도의 접착층이 사용되지 않고도 용이하게 접합될 수 있다. 또한 상기 열가압 이후, 상기 절연성 기재(212, 222)는 상기 안테나 소자의 최외곽층을 구성하게 되며, 상기 자성 시트(100) 및 상기 안테나 패턴(211, 221)을 외부 환경이나 전기적 요인으로부터 보호할 수 있다.
또한, 상기 열가압에 의해, 상기 자성 시트는 두께 방향으로 압축될 수 있다. 바람직하게는, 상기 열가압 이후, 상기 자성 시트가 열가압 이전 대비 1/4 내지 3/4의 범위의 두께를 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 열가압 이후, 상기 자성 시트가 열가압 이전 대비 1/4 내지 1/2의 범위의 두께를 가질 수 있다. 압축 비율이 상기 바람직한 범위 내일 때, 상기 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 보다 효과적으로 매립될 수 있다.
아울러 이와 같이 자성 시트의 두께가 압축됨으로써, 도 3에서 보는 바와 같이, 자성 시트(100)의 바인더 수지(120) 내에 분산된 자성 분말(110)의 배향이 더욱 정렬될 수 있어서, 자성 시트(100)의 자성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 열가압은 롤투롤 공정 또는 배치 공정에 의해서 수행될 수 있다.
상기 롤투롤 공정에서, 상기 바인더 수지의 경화가 완료되지 않은 건조 자성 시트의 양면에 제 1 단면 기판 및 제 2 단면 기판을 적층하고 롤을 통과시킨다. 이때, 상기 롤 자체가 가열되어, 상기 롤이 상기 적층체에 열가압을 수행할 수 있다. 즉, 상기 자성 시트와 상기 단면 기판이 상기 롤에 의해서, 연속적으로 합지된다. 그 결과, 상기 제 1 단면 기판 및 제 2 단면 기판의 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립됨과 동시에 바인더 수지가 경화될 수 있다. 상기 롤투롤 공정에 사용되는 롤은 약 1~20 쌍일 수 있다. 또한, 상기 적층체의 이동 속도는 약 0.1~10 m/min일 수 있다.
또한 상기 배치 공정에서, 상기 자성 시트의 양면에 제 1 단면 기판 및 제 2 단면 기판이 적층되고, 이후 적층체에 열 및 압력이 가해진다. 그 결과, 상기 제 1 단면 기판 및 제 2 단면 기판의 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립됨과 동시에 바인더 수지가 경화될 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1) 내지 (4)가 모두 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 수행될 수 있다.
(5) 비아 형성
상기 단계 (4) 이후에, 상기 단면 기판 및 상기 자성 시트를 관통하는 비아(via)를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 비아는 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴들을 연결할 수 있다.
도 2는 안테나 소자에 비아를 형성하는 공정의 일례를 도시한 것이다.
먼저, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 안테나 소자에 비아 홀(310)이 형성된다. 상기 비아 홀(310)은 상기 자성 시트(100) 및 제 1 및 제 2 단면 기판(210, 220)을 두께 방향으로 관통한다. 상기 비아 홀은 예를 들어 100~300 ㎛의 범위, 또는 120~170 ㎛의 범위의 직경을 가질 수 있다.
이후, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 비아 홀(310)의 내측면에 도금층을 형성함으로써 비아(320)를 형성할 수 있다. 이와 같이 비아를 도금 공정으로 형성할 경우, 대면적에 형성되는 비아를 한꺼번에 형성할 수 있다. 즉, 상기 비아가 도금층으로 형성되는 경우, 용이하게 효율적으로 형성될 수 있다.
또는, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 비아 홀 내에 도전성 조성물을 채운 후 경화 및/또는 소결시켜 비아(320)를 형성할 수 있다. 또는, 상기 비아 홀 내에 솔더 또는 도전 봉 등을 삽입하여 비아(320)를 형성할 수 있다.
(6) 단자 형성
또한, 상기 안테나 소자에는 외부와 전기적으로 연결하기 위한 단자를 추가로 형성할 수 있다.
도 2의 (b)에서 보듯이, 상기 단자(400)는 상기 비아(320)와 연결될 수 있다. 이때 상기 비아(320)는 상기 안테나 소자의 내부에 매립된 안테나 패턴(211, 221)과 연결되어 있으므로, 상기 안테나 패턴(211, 221)은 상기 비아(320)와 연결된 단자(400)를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 단자는 예를 들어 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다. 이때 상기 도전성 페이스트는 경화형 및/또는 소결형일 수 있다. 또한 상기 도전성 페이스트 상에 도금층을 더 형성하여 상기 단자를 구성할 수 있다.
상기 단자는 상기 절연성 기재와 높은 접합력을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 단자는 상기 절연성 기재 사이에 0.1~2.0 kgf/cm의 박리강도를 가질 수 있다. 또한 상기 단자와 상기 절연성 기재 사이에 접착력 향상을 위한 버퍼층이 삽입될 수 있다.
안테나 소자
다른 실시예에 따르면, (a) 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트; 및 (b) 절연성 기재의 일면에 안테나 패턴이 형성된 2개의 단면 기판을 포함하고, 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴들이 서로 대향되고 그 사이에 상기 자성 시트가 삽입 적층되어 상기 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립된 구조를 갖는, 안테나 소자가 제공된다.
즉 상기 2개의 단면 기판은 상기 자성 시트의 양면에 적층되고, 이때 상기 단면 기판의 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립된다.
도 3은 실시예에 따른 안테나 소자에서 안테나 패턴이 매립된 구조를 도시한 것으로서, 이하 도 3을 참조하여 각 구성 성분별로 구체적으로 설명한다.
(a) 자성 시트
상기 안테나 소자(10)의 코어층을 구성하는 자성 시트(100)는 자성 분말(110) 및 바인더 수지(120)를 포함한다.
즉, 상기 자성 시트는 고분자형 자성 시트(polymeric magnetic sheet, PMS)일 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 시트는 자성 분말 및 바인더 수지를 함유하는 무소결 경화 시트일 수 있다. 또한 상기 자성 시트는 유연성 자성 시트일 수 있다.
상기 자성 시트(100)는 자성 분말(110)을 함유한다.
상기 자성 분말(110)은 페라이트(Ni-Zn계, Mg-Zn계, Mn-Zn계 페라이트 등)와 같은 산화물 자성 분말; 퍼말로이(permalloy), 샌더스트(sendust), Fe-Si-Cr 합금 및 Fe-Si-나노크리스탈과 같은 금속 자성 분말; 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 분말은 Fe-Si-Al 합금 조성을 갖는 샌더스트 분말일 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 자성 분말은 하기 화학식 1의 조성을 가질 수 있다.
[화학식 1]
Fe1-a-b-c Sia Xb Yc
상기 식에서,
X는 Al, Cr, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이고;
Y는 Mn, B, Co, Mo, 또는 이들의 조합이고;
0.01 ≤ a ≤ 0.2, 0.01 ≤ b ≤ 0.1, 및 0 ≤ c ≤ 0.05 이다.
상기 자성 분말(110)의 입경은 약 3 nm 내지 약 1 mm의 범위일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 분말의 입경은 약 1~300 ㎛, 약 1~50 ㎛ 또는 약 1~10 ㎛의 범위일 수 있다. 자성 분말의 평균 입경이 상기 바람직한 범위 내일 때, 충분한 자성 특성을 나타내면서도, 자성 시트에 비아 등을 형성할 때 단락(short)을 방지할 수 있다.
상기 자성 분말(110)은 구상, 플레이크상, 막대상 등의 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 자성 분말은 플레이크 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 입자의 종횡비가 커서 자성 특성이 보다 효과적으로 발휘될 수 있다. 특히, 상기 안테나 소자의 제조 시에 수행되는 열가압에 의해 상기 플레이크상의 자성 분말이 고르게 정렬될 수 있다.
상기 자성 분말(110)은 기능성 소재로 코팅된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 분말은 개개의 입자 표면에 절연 코팅된 것일 수 있다. 일례에 따르면, 상기 자성 분말은 유기 성분으로 코팅된 것일 수 있으며, 구체적으로 절연성 고분자 수지로 코팅된 것일 수 있다.
이에 따라 상기 자성 분말의 개개의 입자는 코어 및 상기 코어의 표면을 둘러싸는 쉘로 이루어질 수 있다. 이때 상기 코어는 페라이트와 같은 산화물 자성체; 퍼말로이, 샌더스트, Fe-Si-Cr 합금 및 Fe-Si-나노크리스탈과 같은 금속 자성체; 또는 이들의 혼합 성분을 함유할 수 있다. 또한, 상기 쉘은 절연성 고분자 수지를 함유할 수 있다. 상기 쉘의 두께는 0.1~20 ㎛의 범위, 또는 1~10 ㎛의 범위일 수 있다
상기 바인더 수지(120)로는 경화성 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 광경화성 수지 및/또는 열경화성 수지를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
이와 같이 경화되어 접착성을 나타낼 수 있는 수지로서, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카복실기 또는 아미드기 등과 같은 열에 의한 경화가 가능한 관능기 또는 부위를 하나 이상 포함하거나; 또는 에폭시드(epoxide)기, 고리형 에테르(cyclic ether)기, 설파이드(sulfide)기, 아세탈(acetal)기 또는 락톤(lactone)기 등과 같은 활성 에너지에 의해 경화가 가능한 관능기 또는 부위를 하나 이상 포함하는 수지를 사용할 수 있다. 이와 같은 관능기 또는 부위는 예를 들어 이소시아네이트기(-NCO), 히드록시기(-OH), 또는 카복실기(-COOH)일 수 있다.
구체적으로, 상기 경화성 수지는, 상술한 바와 같은 관능기 또는 부위를 적어도 하나 이상 가지는 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 또는 에폭시 수지 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 바인더 수지(120)는 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 하기 화학식 2a 및 2b로 표시되는 반복단위들을 포함할 수 있다.
[화학식 2a] [화학식 2b]
Figure 112017065646740-pat00001
Figure 112017065646740-pat00002
상기 식에서,
R1 및 R3는 각각 독립적으로 C1-5알킬렌기, 우레아기, 또는 에테르기이고;
R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1-5알킬렌기이며;
이때, 상기 각각의 C1-5알킬렌기는 할로겐, 시아노, 아미노 및 니트로로 이루어진 군에서 선택된 치환기를 1개 이상 갖거나 갖지 않는다.
상기 폴리우레탄계 수지는 상기 화학식 2a로 표시되는 반복단위와 상기 화학식 2b로 표시되는 반복단위를 1:10 내지 10:1의 몰비로 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 약 500~50,000 g/mol의 범위, 약 10,000~50,000 g/mol의 범위, 또는 약 10,000~40,000 g/mol의 범위의 수평균분자량을 가질 수 있다.
상기 이소시아네이트계 경화제는 유기 디이소시아네이트일 수 있다.
예를 들어, 상기 이소시아네이트계 경화제는 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트는 예를 들어 1~2개의 C6~20아릴기를 갖는 디이소시아네이트일 수 있고, 구체적으로 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐-디메틸메탄 디이소시아네이트, 4,4'-벤질 이소시아네이트, 디알킬-디페닐메탄 디이소시아네이트, 테트라알킬-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트 등일 수 있다.
상기 지환족 디이소시아네이트는 예를 들어 1~2개의 C6~20사이클로알킬기를 갖는 디이소시아네이트일 수 있고, 구체적으로 사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아네이트메틸)사이클로헥산, 메틸사이클로헥산 디이소시아네이트 등일 수 있다.
바람직하게는, 상기 이소시아네이트계 경화제는 지환족 디이소시아네이트일 수 있으며, 특히 이소포론 디이소시아네이트일 수 있다.
상기 에폭시계 수지는, 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라브로모비스페놀 A형 에폭시 수지 등과 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 스피로 고리형 에폭시 수지; 나프탈렌형 에폭시 수지; 비페닐형 에폭시 수지; 테르펜형 에폭시 수지; 트리스(글리시딜옥시페닐)메탄, 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄 등과 같은 글리시딜 에테르형 에폭시 수지; 테트라글리시딜 디아미노디페닐메탄과 같은 글리시딜 아민형 에폭시 수지; 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화페놀 노볼락형 에폭시 수지 등과 같은 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시계 수지는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합해 이용될 수 있다.
이들 중, 접착성과 내열성을 고려할 때, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 또는 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄형 에폭시 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시계 수지는 약 80~1,000 g/eq, 또는 약 100~300 g/eq의 에폭시 당량을 가질 수 있다. 또한, 상기 에폭시계 수지는 약 10,000~50,000 g/mol의 범위의 수평균 분자량을 가질 수 있다.
상기 자성 시트(100)는 상기 자성 분말(110)을 50 중량% 이상, 또는 70 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 자성 분말을 50~95 중량%, 70~95 중량%, 70~90 중량%, 75~90 중량%, 75~95 중량%, 80~95 중량%, 또는 80~90 중량%의 양으로 함유할 수 있다. 또한, 이때 상기 자성 분말은 상기 화학식 1의 조성을 가질 수 있다.
또한 상기 자성 시트(100)는 상기 바인더 수지(120)를 5~40 중량%, 5~20 중량%, 5~15 중량%, 또는 7~15 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 상기 바인더 수지로서, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
구체적인 일례로서, 상기 자성 시트는, 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 상기 자성 분말을 70~90 중량%의 양으로 포함하고, 상기 바인더 수지로서, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다. 또한, 이때 상기 자성 분말은 상기 화학식 1의 조성을 갖고, 상기 폴리우레탄계 수지는 상기 화학식 2a 및 2b로 표시되는 반복단위들을 포함하고, 상기 이소시아네이트계 경화제는 지환족 디이소시아네이트이고, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 또는 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄형 에폭시 수지일 수 있다.
상기 자성 시트(100)의 두께는 약 10~3000 ㎛일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 시트의 두께는 약 10~500 ㎛, 약 40~500 ㎛, 약 40~250 ㎛, 약 50~250 ㎛, 약 50~200 ㎛, 또는 약 50~100 ㎛일 수 있다.
상기 자성 시트는 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 100~300의 투자율을 가지고, 6.78 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 80~270의 투자율을 가지고, 13.56 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 60~250의 투자율을 가질 수 있다.
또는, 상기 자성 시트는 3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 약 190~250의 투자율을 가지고, 6.78 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 약 180~230의 투자율을 가지고, 13.56 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 약 140~180의 투자율을 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 다양한 기기에 적용될 수 있도록 유연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 90°및 35 RPM 조건 하의 MIT 굽힘테스트(MIT folding test)에서 100회, 1,000회, 또는 10,000회 절곡 후에도 절단되지 않을 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 90°및 35 RPM 조건 하의 MIT 굽힘테스트에서 100회, 1,000회, 또는 10,000회 절곡 후에 투자율 변화가 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하일 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 고열 조건에서 견딜 수 있는 내열성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 약 150℃에서 약 30분 동안 열처리될 때, 약 25% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 부피 변화를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 150℃에서 약 30분 동안 열처리될 때, 약 25% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도를 상승시킨 후, 100초 동안 240℃부터 130℃까지 일정한 속도로 온도를 하강시키는 조건의 열처리를 상기 자성 시트에 2회 반복할 때, 약 5% 이하의 두께 변화 및 약 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 열처리 조건이 2회 반복될 때, 상기 자성 시트는 약 3% 이하의 두께 변화 및 약 3% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있고, 보다 구체적으로 약 1% 이하의 두께 변화 및 약 1% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 높은 항복 전압(breakdown voltage)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 3 kV 이상, 3.5 kV 이상, 또는 4 kV 이상의 항복 전압을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 시트는 3~6 kV의 범위, 3.5~5.5 kV의 범위, 4~5kV의 범위, 또는 4~4.5 kV의 범위의 항복 전압을 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 시트 상에서 서로 500 ㎛ 이상 떨어진 두 지점 간에 전류를 흘려보낼 때 1 x 105 Ω 이상, 1 x 107 Ω 이상, 또는 1 x 109 Ω 이상의 저항 값을 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 상기 자성 시트는 시트 상에서 서로 500 ㎛ 이상 떨어진 두 지점 간에 전류를 흘려보낼 때 저항값 측정이 불가능하거나 무한대의 저항값을 나타낼 수 있다.
(b) 단면 기판
상기 단면 기판(210, 220)은 절연성 기재(212, 222)의 일면에 안테나 패턴(211, 221)이 형성된 것이다.
예를 들어, 상기 단면 기판(210, 220)은 통상적인 단면 연성인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
상기 단면 기판(210, 220)의 절연성 기재(212, 222)는 자성 시트(100)와의 적층 구성에서 안테나 소자(10)의 최외곽층을 구성하며, 상기 안테나 소자(211, 221) 및 자성 시트(100)를 보호한다.
상기 절연성 기재(212, 222)는 전기적으로 절연성을 가짐으로써 안테나 패턴(211, 221)을 보호할 수 있는 소재라면 특별히 한정되지 않으며, 일반적인 FPCB에 사용되는 절연성 고분자 수지일 수 있다
구체적으로, 상기 절연성 고분자 수지는, 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이써설폰(PES), 에폭시 수지, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등이 가능하고, 또는 이들 중 둘 이상이 공중합되거나 블렌드된 고분자 수지도 가능하다.
또한, 바람직하게는, 상기 절연성 기재(212, 222)는 유연성을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 절연성 기재는 90°및 35 RPM 조건 하의 MIT 굽힘테스트(MIT folding test)에서 100회, 1,000회, 또는 10,000회 절곡 후에도 절단되지 않을 수 있다.
또한 상기 절연성 기재의 두께는 약 2~100 ㎛의 범위, 또는 약 6~20 ㎛의 범위일 수 있다.
상기 안테나 패턴(211, 221)은 상기 절연성 기재(212, 222)의 일면 상에 배치된다.
상기 안테나 패턴(211, 221)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나 패턴은 전도성 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 안테나 패턴은 구리, 니켈, 금, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 안테나 패턴의 패턴 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 NFC 안테나, WPC 안테나, MST 안테나를 비롯한 다양한 기능을 복합적으로 가질 수 있도록 패턴을 형성할 수 있고, 필요에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 안테나 패턴은 인쇄 회로 패턴일 수 있다. 상기 안테나 패턴은 코일 형태 또는 나선 형태를 가질 수 있다.
상기 안테나 패턴의 두께는 약 6~200 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로 약 10~150 ㎛, 약 10~100 ㎛, 또는 약 10~50 ㎛일 수 있다.
상기 안테나 패턴(211, 221)은 상기 자성 시트(100)에 매립된다.
도 3에서 보듯이, 상기 안테나 패턴(211)은 한쪽 면(S1)이 상기 절연성 기재(212)에 접합되어 있는 상태로, 다른 면들(S2, S3, S4)이 상기 자성 시트(100) 내부에 함침되어, 상기 자성 시트(100) 내의 바인더 수지(120)와 접촉할 수 있다.
구체적으로, 상기 안테나 패턴(211)은 상기 절연성 기재(212)의 면 방향에 수직하는 측면들(S2, S3)을 가지고, 상기 측면들(S2, S3)이 모두 상기 자성 시트(100)에 매립되어 상기 바인더 수지(120)와 접촉할 수 있다.
(c) 비아
상기 안테나 소자(10)는 상기 단면 기판(210, 220) 및 상기 자성 시트(100)를 관통하는 비아(320)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 비아(320)는 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴들(211, 221)을 연결할 수 있다.
상기 비아(320)는 2개의 단면 기판(210, 220)의 안테나 패턴들(211, 221)과 접촉하여 전기적으로 연결시킨다. 상기 비아는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비아는 상기 구리, 니켈, 금, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
또한, 상기 안테나 소자(10)는 상하면을 관통하는 비아 홀(310)을 포함할 수 있다. 상기 비아 홀(310)은 예를 들어 100~300 ㎛의 범위, 또는 120~170 ㎛의 범위의 직경을 가질 수 있다.
이때 상기 비아 홀(310)은 내벽이 도금되거나, 도전성 물질로 채워지거나, 솔더 또는 도전 봉 등이 삽입됨으로써 상기 비아를 구성할 수 있다. 일례로서, 상기 자성 시트는 두께 방향으로 관통하는 비아 홀을 포함하고, 이때 상기 비아 홀의 내벽이 도금되어 상기 비아를 구성할 수 있다.
상기 일 구체 실시예에 따른 안테나 소자는 일면 또는 타면 상에, 단자 패턴을 추가로 포함할 수 있다.
(d) 단자
또한 상기 안테나 소자는 상기 안테나 패턴들(211, 221)을 외부와 전기적으로 연결시키는 단자(400)를 더 포함할 수 있다.
도 3에서 보듯이, 상기 단자(400)는 상기 절연성 기재(212)의 표면에 배치되며 상기 비아(320)와 연결됨으로써, 상기 비아(320)와 연결된 안테나 패턴들(211, 221)을 외부와 전기적으로 연결시킬 수 있다.
(e) 절연층
또한 상기 안테나 소자는 상기 자성 시트와 상기 단면 기판 사이에 형성된 절연층을 추가로 포함할 수 있다.
즉, 상기 절연층 중에서 상기 안테나 패턴의 표면에 접촉하는 부분은 상기 안테나 패턴의 매립과 함께 상기 자성 시트에 매립될 수 있다. 이에 따라, 상기 안테나 패턴의 일면이 상기 절연성 기재에 접합된 상태에서, 상기 안테나 패턴의 다른 면들은 모두 상기 절연층과 접촉할 수 있다.
상기 절연층은 바인더 수지를 포함할 수 있고, 바람직하게는 열경화성의 바인더 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 바인더 수지는 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제, 에폭시계 수지 등을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로, 상기 절연층은 상기 자성 시트의 바인더 수지와 유사하거나 동일한 성분의 바인더 수지를 포함할 수 있다.
상기 절연층의 두께는 예를 들어 약 1~20 ㎛의 범위, 또는 약 1~10 ㎛의 범위일 수 있다.
안테나 소자 두께
상기 안테나 소자(10)의 총 두께는 30~2000 ㎛의 범위, 또는 50~1000 ㎛의 범위일 수 있다.
바람직하게는, 상기 자성 시트는 10~500 ㎛의 두께를 갖고, 상기 안테나 소자가 30~2000 ㎛의 총 두께를 가질 수 있다.
한편, 상기 안테나 패턴(211, 221)은 상기 자성 시트(100)에 매립되므로, 상기 안테나 패턴(211, 221)으로 인한 상기 안테나 소자(10)의 두께 증가는 없다. 즉, 상기 안테나 소자(10)의 총 두께는 상기 자성 시트(100)의 두께와 상기 절연성 기재(211, 222)의 두께 합과 같다.
구체적인 실시예 및 시험예
이하, 보다 구체적인 실시예들을 예시적으로 설명한다.
이하의 실시예에 사용된 재료들은 아래와 같다:
- 샌더스트 분말: C1F-02A, Crystallite Technology
- 폴리우레탄계 수지: UD1357, 다이이치세이카공업㈜
- 이소시아네이트계 경화제: 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), Sigma-Aldrich
- 에폭시계 수지: 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량=189g/eq), EpikoteTM 828, Japan Epoxy Resin
제조예 1: 자성 시트의 제조
단계 (1) 자성 분말 슬러리 제조
자성 분말로서 42.8 중량부의 샌더스트 분말, 15.4 중량부의 폴리우레탄계 수지 분산액(폴리우레탄계 수지 25 중량%, 2-부탄온 75 중량%), 1.0 중량부의 이소시아네이트계 경화제 분산액(이소시아네이트계 경화제 62 중량%, n-부틸 아세테이트 25 중량%, 2-부탄온 13 중량%), 0.4 중량부의 에폭시계 수지 분산액(에폭시 수지 70 중량%, n-부틸 아세테이트 3 중량%, 2-부탄온 15 중량%, 톨루엔 13 중량%), 및 40.5 중량부의 톨루엔을 플래너터리 믹서(planetary mixer)에서 약 40~50 rpm의 속도로 약 2시간 동안 혼합하여, 자성 분말 슬러리를 제조하였다.
단계 (2) 자성 시트의 제조
앞서 제조된 자성 분말 슬러리를 캐리어 필름 상에 콤마 코터에 의해서 코팅하고, 약 110℃의 온도로 건조하여 건조 자성 시트를 형성하였다. 상기 건조 자성 시트를 약 170℃의 온도에서 약 9 MPa의 압력으로 약 30분 간 열가압(hot press) 공정으로 압축 경화시켜 최종 자성 시트를 얻었다.
제조예 2: 자성 시트의 제조
상기 제조예 1의 절차를 반복하되, 단계 (1)에서 자성 분말로서 샌더스트 분말에 유기 코팅한 것을 사용하여, 자성 시트를 제조하였다.
상기 제조예 1 및 2에서 제조된 자성 시트에 대해서 이하의 절차에 따라 테스트하였다.
시험예 1. 투자율 측정
임피던스 분석 장비를 통하여, 상기 제조예 1의 자성 시트에 대한 투자율 및 투자 손실을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
주파수 3 MHz 주파수 6.78 MHz 주파수 13.56 MHz
투자율 투자손실 투자율 투자손실 투자율 투자손실
210 16.8 195 49.5 156 60
상기 표 1에서 보듯이, 상기 제조예 1의 자성 시트는 3개 대역에서 모두 투자율이 우수하였다.
시험예 2. 내열성 측정 - 리플로우 테스트
상기 제조예 1의 자성 시트를 오븐 내에 배치하고, 200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도를 상승시킨 후, 100초 동안 240℃부터 130℃까지 일정한 속도로 온도를 하강시키는 열처리 조건으로 리플로우 테스트를 2회 수행하였다. 이후, 자성 시트의 두께 변화, 투자율 변화 및 접합력 변화를 측정하였다.
그 결과, 리플로우 테스트 2회 이후에도 자성 시트의 표면에 모두 블리스터(blister)가 관찰되지 않았다. 또한, 리플로우 테스트 2회 이후에 자성 시트의 두께 및 투자율 변화가 모두 5% 미만으로 측정되었다. 또한, 리플로우 테스트 2회 이후에 자성 시트의 구리와의 박리 강도가 모두 0.6 kgf/cm 이상으로 측정되었다.
시험예 3. 내열성 측정 - Pb 플로팅 테스트
상기 제조예 1의 자성 시트를 융용 납조에 띄우고 40초간 방치한 후, 표면을 관찰하였다. 그 결과 자성 시트의 표면에 모두 블리스터가 관찰되지 않았다.
시험예 4. 내고온고습 특성 측정
상기 제조예 1의 자성 시트를 85℃/85%RH 항온항습 오븐에서 72시간 방치한 후, 자성 시트의 두께 변화 및 투자율 변화를 측정하였다. 그 결과 자성 시트의 두께 변화 및 투자율 변화는 모두 5% 이하로 측정되었다.
시험예 5. 항복전압 측정
상기 제조예 1 및 2에서 얻은 각각의 자성 시트의 양면에 전극을 설치하고 전압을 서서히 올려가면서 인가하여 항복 전압(breakdown voltage)를 측정하였다.
그 결과, 상기 제조예 1에서 얻은 자성 시트는 4 kV의 항복 전압을 나타내었고, 상기 제조예 2에서 얻은 자성 시트는 4.3 kV의 항복 전압을 나타내었다.
실시예 1: 안테나 소자의 제조
통상적인 패턴 형성 공정에 의해, 단면 동박적층체(FCCL, SK이노베이션)로부터 단면 유연인쇄회로기판(FPCB)를 2개 제조하였다. 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴을 서로 대향시키고, 그 사이에 상기 자성 시트를 삽입하여 배치하였다. 이후 상기 2개의 단면 기판을 170℃의 온도에서 약 9 MPa의 압력으로 약 30분간 열가압하여, 상기 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립되면서 적층된 안테나 소자를 제조하였다.
앞서의 단계에서 얻은 안테나 소자에, 드릴을 이용하여 약 0.15 mm의 직경을 가지는 다수의 비아 홀들을 형성하였다. 이후, 상기 비아 홀들 내부를 구리 도금하여, 상하의 안테나 패턴들을 연결시키는 비아를 제조하였다. 또한 상기 비아와 연결되는 단자를, 도전성 페이스트를 이용하여 안테나 소자의 외부 표면에 형성하였다.
10: 안테나 소자,
100: 자성 시트, 101: 미경화된 자성 시트,
210: 제 1 단면 기판, 211: 제 1 안테나 패턴,
212: 제 1 절연성 기재, 220: 제 2 단면 기판,
221: 제 2 안테나 패턴, 222: 제 2 절연성 기재,
230, 240: 도전 호일, 250: 보호층,
310: 비아 홀, 320: 비아,
400: 단자, 600: 열가압,
S1, S2, S3, S4: 안테나 패턴의 면들.

Claims (15)

  1. (1) 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 제조하는 단계;
    (2) 절연성 기재의 일면에 안테나 패턴이 형성된 단면 기판을 2개 제조하는 단계;
    (3) 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴을 서로 대향시키고 그 사이에 상기 자성 시트를 삽입하여 배치하는 단계; 및
    (4) 상기 2개의 단면 기판을 열가압하여, 상기 안테나 패턴을 상기 자성 시트에 매립하면서, 상기 자성 시트와 적층시키는 단계를 포함하고,
    상기 단계 (1)의 바인더 수지가 미경화 또는 반경화 상태로 경화가 완료되지 않은 열경화성 수지이고,
    상기 단계 (4)의 열가압에 의해 상기 안테나 패턴이 상기 자성 시트에 매립됨과 동시에 상기 바인더 수지가 경화되며 상기 자성 시트가 두께 방향으로 압축되는, 안테나 소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 소자의 총 두께는 상기 자성 시트의 두께와 상기 절연성 기재의 두께의 합과 같은, 안테나 소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (4)의 열가압 이후, 상기 자성 시트가 열가압 이전 대비 1/4 내지 1/2의 범위의 두께를 갖는, 안테나 소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (1) 내지 (4)가 모두 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 수행되는, 안테나 소자의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (4) 이후에, 상기 단면 기판 및 상기 자성 시트를 관통하는 비아(via)를 형성하는 단계를 추가로 포함하고,
    이때 상기 비아는 상기 2개의 단면 기판의 안테나 패턴들을 연결하는, 안테나 소자의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (3)에서, 상기 자성 시트의 삽입 배치 이전에, 상기 자성 시트의 양면에 절연층을 추가로 형성하는, 안테나 소자의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가압이 5~30 MPa의 압력 및 150~200℃의 온도 조건으로 수행되는, 안테나 소자의 제조방법.
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