KR102094548B1 - Nfc/wpc용 자성체 리본 롤러장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 형태는 모바일폰의 NFC/WPC용 안테나모듈의 자성체 리본을 물리적으로 압착하는 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치에 있어서, 상부 롤러와 하부 롤러 중에서 적어도 하나 이상의 롤러의 표면에 직선형 요철 패턴이 형성됨을 특징으로 할 수 있다.

Description

NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치{Magnetic ribbon roller for FFC/WPC}

본 발명은 안테나 배선층을 지지해 주는 전자파 흡수층인 나노크리스털의 재료 특성을 개선하여 안테나의 데이터 및 전력 송,수신 효과를 높이도록 하는 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치에 관한 것이다.

모바일폰은, 근거리 무선통신(NFC, Near Field Communication)과 무선충전(WPC, Wireless Power Charger)의 기능을 수행한다. 무선충전(WPC)의 경우, 자기유도 방식으로 자기장을 이용해 전력을 배터리에 이동하게 되는데, 송신부(충전기)와 수신부(스마트폰)에 각각의 내장된 안테나 코일이 있으며, 이 코일부 밑에 전자파를 제어해 주는 나노크리스털 층(자성체 층)과 함께 일체화되어 붙어 있다.

그런데 기존의 모바일폰의 경우, 본 자성체 층의 자기장 특성이 (면적당)일정하지 않고 산포가 크게 됨으로 해서 NFC 및 WPC기능과 효율이 떨어지는 문제점을 안고 있었다. 예를 들어 WPC의 경우, 5W이하의 일반충전과 9W, 15W의 고속충전의 과정을 보면, 송,수신기의 안테나 모듈 사이에서 자기장이 발생할 때 전자파의 와류가 많이 발생되어 충전효율(충전시간, 배터리 잔량)이 떨어진다.

이러한 문제점이 발생하는 것은 블럭(원형, 삼각형, 사각형) 문양의 롤러에 의해 회전하면서 압착을 하다 보면 박막상태의 나노크리스털 리본의 표면이 랜덤(Random)상태로 파쇄된 입자가 형성되기 때문이다. 즉, 기존에는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 소성된 나노크리스털 리본을 원형, 삼각형, 사각형의 문양의 요철부가 있는 상,하 2축 롤러를 사용, 리본을 롤링 압착하여 리본의 입자를 파쇄하고 유연화한 제품을 전자파 흡수층으로 사용하고 있는데, 전자파 흡수층의 소재는 페라이트(Ferrite) 시트나 나노크리스털 리본의 표면이 랜덤 상태로 파쇄된 입자가 형성되기 때문이다.

또한 열처리 가공된 나노크리스털 리본은 약간의 물리적인 접촉이나 힘에 의해서도 쉽게 부스러지기 때문이다.

한국공개특허 10-2002-0013998

본 발명의 기술적 과제는 안테나 배선층을 지지해 주는 전자파 흡수층인 자성체의 재료 특성을 개선하여 안테나의 데이터 및 전력 송,수신 효율을 높이는 수단을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 형태는 모바일폰의 NFC/WPC용 안테나모듈의 자성체 리본을 물리적으로 압착하는 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치에 있어서, 상부 롤러와 하부 롤러 중에서 적어도 하나 이상의 롤러의 표면에 직선형 요철 패턴이 형성됨을 특징으로 할 수 있다.

상기 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치는, 회전 방향에 일치하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 상부 롤러; 및 상기 상부 롤러에 접하는 롤러로서, 회전 방향에 수직하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 하부 롤러;를 포함할 수 있다.

상기 직선형 요철 패턴은, 상부 롤러의 패턴간의 간격과, 하부 롤러의 패턴간의 간격이 동일한 간격으로 형성되어 있음을 특징으로 할 수 있다.

상기 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치는, 회전 방향에 일치하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 상부 롤러; 및 상기 상부 롤러에 접하는 롤러로서, 패턴이 형성되지 않은 평탄한 표면을 가지는 하부 롤러;를 포함할 수 있다.

상기 하부 롤러의 표면에는 실리콘 고무 또는 합성고무 재질이 코팅되어 있음을 특징으로 할 수 있다.

상기 직선형 요철 패턴은, 동일 간격으로 형성되어 있으며, 패턴 마루 폭: 패턴 골짜기 폭: 패턴 골짜기 높이 = 0.2~0.3 : 0.4 : 0.5의 비율을 가짐을 특징으로 할 수 있다.

롤러의 직경 40~80mm, 롤러의 길이 200m~300m을 가질 때, 롤러의 회전속도는 0.5rpm~10rpm을 가짐을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 나노크리스털 리본을 기존의 메탈입자의 파쇄방법인 원형, 삼각형, 사각형 요철 문양의 롤러로 압착한 경우보다 본 발명의 직선형 요철 문양의 롤러로 압착하여 메탈입자를 제조하였을 때가 자성투자율의 편차가 적고 균일하게 입자를 확보할 수 있어 NFC 또는 WPC안테나의 송수신 특성값의 효과가 우수하게 구현할 수 있다.

도 1 및 도 2는 기존의 블록 형태로 자성체인 나노크리스털 리본을 블록 문양으로 파쇄 압착하는 예시 그림.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치의 예시 그림.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따라 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치의 상부 롤러와 하부 롤러 사이로 나노크리스털 리본이 삽입되어 입자 파쇄되는 모습을 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치에 의해 압착된 NFC/WPC용 자성체 시트를 안테나로 사용할 때의 송수신 특성값을 나타낸 도표.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치의 예시 그림.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치의 예시 그림이며, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따라 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치의 상부 롤러와 하부 롤러 사이로 나노크리스털 리본이 삽입되어 입자 파쇄되는 모습을 도시한 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치에 의해 압착된 NFC/WPC용 자성체 시트를 안테나로 사용할 때의 송수신 특성값을 나타낸 도표이며, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치의 예시 그림이다.

이하에서 모바일폰이라 함은, 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 슬레이트 PC(slate PC), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션(Navigation) 등이 해당될 수 있다. 물론, 본 발명이 적용 가능한 단말기는 상술한 종류에 한정되지 않고, 안테나를 통해 외부 장치와 무선 통신이 가능한 단말기를 모두 포함할 수 있음은 당연하다.

또한 이하에서 자성체 시트의 예시로서 나노크리스털을 예로 들어 설명한다. 나노크리스털 이외에도 다른 다양한 자성체 리본을 압착하여 파쇄할 때도 적용될 수 있음은 자명할 것이다.

본 발명은 안테나 배선층을 지지해 주는 전자파 흡수층인 자성체의 재료 특성을 개선하여 안테나의 데이터 및 전력 송,수신 효과를 높이도록 한다.

이를 위하여 본 발명은, 모바일폰의 NFC/WPC용 안테나모듈의 자성체 리본(시트)인 나노크리스털 리본을 물리적으로 압착하는 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치에 있어서, 상부 롤러(100)와 하부 롤러(200) 중에서 적어도 하나 이상의 롤러의 표면에 직선형 패턴이 형성되도록 한다. 즉, 근거리 무선통신(NFC, Near Field Communication)과 무선충전(WPC, Wireless Power Charger) 용도의 안테나모듈의 자성체 리본인 나노크리스털 리본을 롤러를 이용하여 압착하여 물리적으로 분쇄 또는 파쇄함에 있어서, 상부 롤러(100)와 하부 롤러(200) 중에서 적어도 하나 이상의 롤러의 표면에 직선형 요철 패턴이 형성되어 있음을 특징으로 한다.

상부 롤러(100)와 하부 롤러(200) 중에서 적어도 하나 이상의 롤러의 표면에 직선형 요철 패턴이 형성되도록 하는 것은 다음과 같이 두 가지 실시예가 있을 수 있다. 이하 상술하기로 한다.

<제1실시예: 상부 롤러(100)와 하부 롤러(200) 모두 직선형 요철 패턴 형성>

본 발명의 제1실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 시트 롤러장치는, 도 3에 도시한 바와 같이 상부 롤러(100)와 상부 롤러(100)에 접하는 하부 롤러(200) 모두 직선형 요철 패턴이 형성되도록 하는 것이다.

상부 롤러(100)의 가로방향과 하부 롤러(200)의 세로방향으로 직선 패턴(직선 요철부) 문양이 있는 롤러(Roller)를 제작하고, 상부 롤러(100) 및 하부 롤러(200)를 회전시키면서 압착과 파쇄과정을 연속적으로 진행한다. 자성체 리본의 메탈입자는 직선패턴의 문양으로 파쇄되거나 실금의 크랙(Crack)이 발생된다. PET필름과 함께 작업을 하게 되면, 메탈 리본의 표면에 직선으로 눌려진 자국이 형성될 수도 있다. 그리고 NFC(WPC)용 투자율(Permeability) 600~700과 투자율 산포가 5% 이내로 구현할 수 있다.

상술하면, NFC/WPC용 자성체 시트 롤러장치는, 도 3에 도시한 바와 같이 회전 방향에 일치하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 상부 롤러(100)와, 회전 방향에 수직하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 하부 롤러(200)를 구비하도록 한다.

즉, 상부 롤러(100)에 가로방향(리본의 진행방향)으로 직선의 미세 요철부를, 하부 롤러(200)에 세로방향( 롤러의 길이방향)으로 직선의 미세 요철부의 문양을 조각하여 롤 압착기에 장착시키고, 전원에 의해 상부 롤러(100) 및 하부 롤러(200)를 회전시킨다.

그리고 도 4에 도시한 바와 같이 나노크리스털 리본을 천천히 상부 롤러(100) 및 하부 롤러(200) 사이에 천천히 끼워서 투입한다. 따라서 자성체 시트인 나노크리스털 리본이 상부 롤러(100)와 하부 롤러(200) 사이에 삽입되어 롤러 회전에 의하여 나노크리스털 리본의 양쪽 표면의 리본 입자를 파쇄하고 유연화하게 한다.

압착시에 균일한 파쇄를 위하여 직선형 요철 패턴은, 상부 롤러(100)의 패턴간의 간격과, 하부 롤러(200)의 패턴간의 간격이 동일한 간격으로 형성되도록 한다.

기존의 압착 롤러는, 원형, 삼각형, 사각형 등의 블럭 문양의 롤러에 의해 회전하면서 압착을 하다 보면 박막상태의 나노크리스털 리본의 표면이 랜덤(Random)상태로 파쇄된 입자가 형성됨에 반하여, 본 발명은 동일 간격의 직선형 요철 패턴으로 압착함으로써 균일한 크기의 파쇄된 입자가 형성되어 전자파 흡수 효율을 높일 수 있다. 즉, 기존의 메탈입자의 파쇄방법인 원형, 삼각형, 사각형 요철 문양의 롤러로 압착한 경우보다 본 발명의 직선형 요철 패턴의 롤러로 압착하여 메탈입자를 제조하였을 때가 자성투자율의 편차가 적고 균일하게 입자를 확보할 수 있어 NFC 또는 WPC안테나의 송수신 특성값의 효과가 우수하게 구현될 수 있다.

한편, 직선형 요철 패턴은, 동일 간격으로 형성되도록 한다. 바람직하게는, 직선형 요철 패턴의 패턴 마루 폭(A): 패턴 골짜기 폭(B): 패턴 골짜기 높이(C) = 0.2~0.3 : 0.4 : 0.5의 비율을 가질 때 전자파 흡수 효율을 극대화할 수 있다.

또한 롤러의 직경 40~80mm, 롤러의 길이 200m~300m을 가질 때, 롤러의 회전속도는 0.5rpm~10rpm을 가지도록 하여 전자파 흡수 효율을 극대화할 수 있다.

실험 결과, 패턴 마루 폭(A): 패턴 골짜기 폭(B): 패턴 골짜기 높이(C) = 0.2~0.3 : 0.4 : 0.5의 비율을 가지며, 롤러의 직경 40~80mm, 롤러의 길이 200m~300m을 가질 때, 롤러의 회전속도는 0.5rpm~10rpm을 가질 때, 도 5에 도시한 바와 같이 NFC, MST, WPC 모두 전자파 흡수 효율이 극대화되어 향상됨을 알 수 있다.

<제2실시예: 상부 롤러(100)와 하부 롤러(200) 중 어느 하나의 롤러에만 직선형 요철 패턴 형성>

본 발명의 제2실시예에 따른 NFC/WPC용 자성체 시트 롤러장치는, 도 6에 도시한 바와 같이 상부 롤러(100)와 상부 롤러(100)에 접하는 하부 롤러(200) 중에서 어느 하나의 롤러에만 직선형 요철 패턴이 형성되도록 하는 것이다. 상술하면, NFC/WPC용 자성체 시트 롤러장치는, 도 6에 도시한 바와 같이 회전 방향에 일치하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 상부 롤러(100)와, 패턴이 형성되지 않은 평탄한 표면을 가지는 하부 롤러(200)를 구비하도록 한다. 여기서 하부 롤러(200)의 표면에는 실리콘 고무 또는 합성고무 재질이 코팅되어 있도록 한다.

즉, 상부 롤러(100)에 가로방향(리본의 진행방향)으로 직선의 미세 요철부를, 하부 롤러(200)는 어떠한 문양도 없는 롤러 이거나 실리콘 고무 또는 합성고무를 얇은 층(코팅 층)으로 입혀진 롤러를 롤 압착기에 장착시키고, 전원에 의해 상부 롤러(100) 및 하부 롤러(200)를 회전시킨다. 나노크리스털 리본을 천천히 상부 롤러(100) 및 하부 롤러(200) 사이에 천천히 끼워서 투입한다. 따라서 자성체 시트인 나노크리스털 리본이 상부 롤러(100)와 하부 롤러(200) 사이에 삽입되어 롤러 회전에 의하여 나노크리스털 리본의 상부 표면의 리본 입자만을 파쇄하고 유연화하게 한다.

마찬가지로, 상부 롤러(100)에 형성되는 직선형 요철 패턴의 패턴 마루 폭(A): 패턴 골짜기 폭(B): 패턴 골짜기 높이(C) = 0.2~0.3 : 0.4 : 0.5의 비율을 가지도록 한다. 아울러, 또한 롤러의 직경 40~80mm, 롤러의 길이 200m~300m을 가질 때, 롤러의 회전속도는 0.5rpm~10rpm을 가지도록 하여 전자파 흡수 효율을 극대화하도록 한다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

100:상부 롤러
200:하부 롤러

Claims (7)

1. 모바일폰의 NFC/WPC용 안테나모듈의 자성체 나노크리스털 리본을 물리적으로 압착하는 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치로서,
   회전 방향에 일치하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 상부 롤러; 및
   상기 상부 롤러에 접하며, 회전 방향에 수직하는 방향을 가지는 직선형 요철 패턴이 표면에 형성된 하부 롤러;를 포함하며,
   상기 직선형 요철 패턴은 상부 롤러의 패턴 간의 간격과, 하부 롤러의 패턴 간의 간격이 동일한 간격으로 형성되고,
   상기 직선형 요철 패턴은 패턴 마루 폭: 패턴 골짜기 폭: 패턴 골짜기 높이 = 0.2~0.3 : 0.4 : 0.5의 비율을 가지며,
   롤러의 직경 40~80mm, 롤러의 길이 200m~300m을 가질 때, 롤러의 회전속도는 0.5rpm~10rpm을 갖는 NFC/WPC용 자성체 리본 롤러장치.
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