KR102522183B1

KR102522183B1 - 근거리 무선 통신 소자 및 이를 포함하는 근거리 무선 통신 장치

Info

Publication number: KR102522183B1
Application number: KR1020180116408A
Authority: KR
Inventors: 배충만; 유동우; 이진규
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2023-04-14
Also published as: KR20200036582A

Abstract

본 출원은 NFC 소자 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다. 본 출원에서는 NFC 태그의 인식성을 높이고, 복수의 NFC 태그간의 중복 통신을 차단할 수 있는 NFC 소자 및 NFC 장치를 제공할 수 있다.

Description

근거리 무선 통신 소자 및 이를 포함하는 근거리 무선 통신 장치{ELEMENT FOR NEAR FIELD COMMUNICATION AND DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 출원은 근거리 무선 통신 소자 및 이를 포함하는 근거리 무선 통신 장치에 관한 것이다.

스마트폰이나 스마트 워치 등을 포함한 모바일 기기나 기타 전자 기기의 보급과 함께 무선 주파수 인식(Radio Frequency Identification, 이하, "RFID") 기술 중 하나인 근거리 무선 통신(Near Field Communication, 이하, "NFC") 기술이 연구되고 있다. NFC는 특정 대역의 주파수를 적용한 비접촉식 근거리 무선 통신 모듈로 근거리에서 단말기 간 데이터를 전송할 수 있는 기술이다. NFC는 양방향 통신도 지원할 수 있고, 모바일 결제와 파일 공유 등을 다양한 기술에 적용될 수 있다. NFC는 태그를 리더기에 인접하게 위치시키면, 리더기에 내장된 안테나와 태그의 안테나 간에 자기장에 의한 유도성 결합(coupling)이 형성되어 자기장 변화를 통해 인접한 태그와 리더기 사이의 통신이 이루어진다.

리더기에 복수의 NFC 태그가 위치하게 되면, 리더와 복수의 태그 사이의 자기장에 의한 유도성 결합이 중복되어 목표하는 NFC 태그와 리더기 사이의 데이터 교환 통신이 원활히 이루어지지 못하는 문제가 발생한다. 대상 NFC 태그가 다른 NFC 태그에 우선하여 리더와 무선 통신이 이루어지고, 일단 통신이 이루어지면 다른 NFC 태그로 자기장이 유도되지 않도록 하기 위해서는, 대상 NFC 태그가 다른 NFC 태그보다 높은 투자율을 가져야 한다.

통상적으로 높은 투자율을 가지는 재료로 사용되는 것은, 투자율이 높은 금속을 압연하거나, 금속 입자를 필러로 사용하여 제조된 고분자 복합 필름 형태의 재료이다.

그렇지만, 압연 등의 방식은 금속 소재의 투자율을 높이기 위해서 다성분(multicomponent)의 재료를 사용하거나, 필름 상에서 결정화를 진행하기 때문에, 공정이 복잡하며 가격이 높은 문제가 있다.

또한, 필러로서 금속 입자를 사용하는 경우에는 높은 투자율을 확보하기 위해서 금속 입자의 사용량을 증가시켜야 한다. 하지만, 이러한 경우에는 필름의 유연성과 전기 절연성이 저감하는 문제가 있다.

본 출원은 복합재를 포함하는 근거리 무선 통신(NFC) 소자와 근거리 무선 통신 소자를 포함하는 근거리 무선 통신 장치에 관한 것이다. 본 출원에서는 적절한 투자율을 가지는 복합재를 적용하여 NFC 태그의 인식성을 높이고, 필요에 따라서 복합재에 적절한 전기 절연성도 부여하여 소자 및 장치의 성능을 높이는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 출원은, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC) 소자에 관한 것이다. 본 출원의 근거리 무선 통신 소자는 복합재 및 복합재와 인접하여 배치된 근거리 무선 통신 태그를 적어도 포함할 수 있다. 상기 복합재는 금속폼을 포함할 수 있다. 상기 복합재는 상기 금속폼 단독을 포함할 수도 있고, 그 외의 기타 성분, 예를 들면, 후술하는 고분자 성분 등을 또한 포함할 수 있다. 상기 복합재는 금속폼이 가지는 특유의 표면적 및 기공 특성에 의한 복합 반사(multiple reflection) 및 흡수(absorption) 등에 의해서 높은 투자율의 소재를 제공할 수 있다. 또한, 복합재는 금속폼의 적용을 통해 우수한 기계적 강도 및 유연성을 확보할 수 있다. 그리고, 필요에 따라서 복합재는 고분자 성분과의 적절한 복합화에 의해서 산화 및 고온 안정성, 전기 절연성 등을 확보할 수 있고, NFC 장치 등의 각종 장치 등에 포함되었을 때 이로부터 발생하는 박리 문제 등도 해결할 수 있다. 본 출원의 복합재는 또한 간단하고, 경제적인 공정을 통해서 제조될 수 있다.

본 출원에서 용어 금속폼 또는 금속 골격은, 금속을 주성분으로 포함하는 다공성 구조체를 의미한다. 상기에서 금속을 주성분으로 한다는 것은, 금속폼 또는 금속 골격의 전체 중량을 기준으로 금속의 비율이 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상인 경우를 의미한다. 상기 주성분으로 포함되는 금속의 비율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 100 중량%, 99 중량% 또는 98 중량% 정도일 수 있다.

본 출원에서 용어 다공성은, 기공도(porosity)가 적어도 10 % 이상, 20 % 이상, 30 % 이상, 40 % 이상, 50% 이상, 60 % 이상, 70 % 이상, 75 % 이상 또는 80 % 이상인 경우를 의미할 수 있다. 상기 기공도의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 100 % 미만, 약 99 % 이하, 약 98 % 이하, 약 95 % 이하, 약 90 % 이하, 약 85 % 이하, 약 80 % 이하 또는 약 75 % 이하 정도일 수 있다. 상기 기공도는 금속폼 등의 밀도를 계산하여 공지의 방식으로 산출할 수 있다.

본 출원에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 그 물성은 상온에서 측정한 것이다. 용어 상온은 가온 또는 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도를 의미할 수 있다.

복합재에 포함되는 금속폼의 형태는 특별히 제한되지는 않고, 예를 들면 필름 형태일 수 있다. 복합재는, 필요한 경우에, 필름 형태의 금속폼의 표면이나 내부에 존재하는 고분자 성분을 추가로 포함할 수 있다. 다만, 상기 고분자 성분은 임의 성분이고, 필요에 따라서 금속폼 단독으로 상기 복합재를 형성할 수도 있다.

이와 같은 고분자 성분은, 금속폼의 적어도 하나의 표면 상에서 표면층을 형성하고 있거나, 금속폼 내부의 공극에 충전되어 존재할 수 있다. 또한, 고분자 성분은 경우에 따라서는 표면층을 형성하면서 또한 금속폼 내부에 충전되어 있을 수도 있다. 표면층을 형성하는 경우, 금속폼의 표면 중에서 적어도 한 표면, 일부의 표면 또는 모든 표면에 대해서 고분자 성분의 표면층을 형성하고 있을 수 있다. 예를 들면, 적어도 금속폼의 주표면인 상부 및/또는 하부 표면에 고분자 성분이 표면층을 형성하고 있을 수 있다. 표면층은, 금속폼의 표면 전체를 덮도록 형성될 수도 있고, 일부 표면만을 덮도록 형성될 수도 있다.

복합재에서 금속폼은, 기공도(porosity)가 약 10% 이상일 수 있다. 이러한 기공도를 가지는 금속폼은, 적합한 네트워크를 형성하고 있는 다공성의 금속 골격을 가질 수 있다. 따라서, 해당 금속폼이 소량 적용되는 경우에도 복합재는 높은 투자율을 확보할 수 있다. 다른 예시에서, 금속폼의 기공도는, 15 % 이상, 20 % 이상, 25 % 이상, 30 % 이상, 35 % 이상, 40 % 이상, 45 % 이상, 50 % 이상, 55 % 이상, 60 % 이상, 65 % 이상 또는 70 % 이상이거나, 99 % 이하, 98 % 이하, 약 95 % 이하, 약 90 % 이하, 약 85 % 이하, 약 80 % 이하 또는 약 75 % 이하 정도일 수 있다.

적절한 투자율 등을 확보하기 위해서 금속폼의 기공 특성이 추가로 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속폼은 대략 구형, 니들(needle)형 또는 랜덤(random)형의 기공을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속폼은 최대 기공의 크기가 약 50 ㎛ 이하, 45 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 35 ㎛ 이하 또는 30 ㎛ 이하 정도일 수 있다. 상기 최대 기공 크기는 다른 예시에서 약 2 ㎛ 이상, 4 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이상, 8 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상, 12 ㎛ 이상, 14 ㎛ 이상, 16 ㎛ 이상, 18 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 22 ㎛ 이상, 24 ㎛ 이상 또는 26 ㎛ 이상일 수 있다.

금속폼에서 금속폼의 전체 기공 중에서 85 % 이상의 기공은 기공 크기가 10 ㎛ 이하일 수 있다. 또한 금속폼에서, 금속폼의 전체 기공 중에서 65 % 이상의 기공의 기공 크기는 5 ㎛ 이하일 수 있다. 상기에서 10 ㎛ 이하, 또는 5 ㎛ 이하의 기공 크기를 가지는 기공의 크기의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 금속폼 기공의 크기는 약 0 ㎛ 초과, 0.1 ㎛ 이상, 0.2 ㎛ 이상, 0.3 ㎛ 이상, 0.4 ㎛ 이상, 0.5 ㎛ 이상, 0.6 ㎛ 이상, 0.7 ㎛ 이상, 0.8 ㎛ 이상, 0.9 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상, 1.1 ㎛ 이상, 1.2 ㎛ 이상, 1.3 ㎛ 이상, 1.4 ㎛ 이상, 1.5 ㎛ 이상, 1.6 ㎛ 이상, 1.7 ㎛ 이상, 1.8 ㎛ 이상, 1.9 ㎛ 이상 또는 2 ㎛ 이상일 수 있다. 상기에서 10 ㎛ 이하의 크기의 기공은, 전체 기공 중에서 100 % 이하, 95 % 이하 또는 90 % 이하 정도일 수 있고, 5 ㎛ 이하의 기공 크기를 가지는 기공이 비율은, 전체 기공 중에서 100 % 이하, 95 % 이하, 90 % 이하, 85 % 이하, 80 % 이하, 75 % 이하 또는 70 % 이하 정도일 수 있다.

이러한 기공 분포 내지 특성에 의해서 목적하는 복합재의 제조가 가능할 수 있다. 상기 기공의 분포는, 예를 들어, 상기 복합재 또는 금속폼이 필름 형태인 경우에는 상기 필름의 장축 방향을 기준으로 정해지는 것일 수 있다.

전술한 바와 같이 금속폼은 필름 형태일 수 있다. 이러한 경우에 필름의 두께는 후술하는 방식에 따라 복합재를 제조함에 있어서, 목적하는 투자율이 두께 비율 등을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 필름의 두께는, 목적으로 하는 투자율 확보를 위해, 예를 들면, 약 10㎛ 이상, 약 20㎛ 이상, 약 30㎛ 이상, 약 40㎛ 이상, 약 45 ㎛ 이상, 약 50 ㎛ 이상, 약 55 ㎛ 이상, 약 60 ㎛ 이상, 약 65 ㎛ 이상 또는 약 70 ㎛ 이상, 75㎛ 이상, 80㎛ 이상, 85㎛ 이상, 90㎛ 이상, 95㎛ 이상, 100㎛ 이상, 105㎛ 이상, 110㎛ 이상 또는 115㎛ 이상일 수 있다. 상기 필름의 두께의 상한은 목적에 따라서 제어되는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 약 1,000 ㎛ 이하, 약 900 ㎛ 이하, 약 800 ㎛ 이하, 약 700 ㎛ 이하, 약 600 ㎛ 이하, 약 500 ㎛ 이하, 약 400 ㎛ 이하, 약 300 ㎛ 이하, 약 200 ㎛ 이하 또는 약 150 ㎛ 이하, 130 ㎛ 이하, 120 ㎛ 이하, 110 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하 또는 90 ㎛ 이하 정도일 수 있다.

본 출원에서, 두께는 해당 대상의 두께가 일정하지 않은 경우에는, 그 대상의 최소 두께, 최대 두께 또는 평균 두께일 수 있다.

상기 금속폼은 연자성 금속 성분의 금속폼일 수 있다. 용어 연자성 금속 성분은, 연자성의 금속 또는 금속 합금이며, 이 때 연자성의 규정은 업계에서 공지된 바와 같다. 상기에서 연자성 금속 성분의 금속폼은 연자성 금속 성분으로만 이루어지거나, 상기 금속 성분을 주성분으로 포함하는 금속폼을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 금속폼은 전체 중량을 기준으로 상기 연자성 금속 성분을 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상 포함할 수 있다. 상기 연자성 금속 성분의 비율은 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 100 중량%, 99 중량% 또는 98 중량% 정도일 수 있다.

연자성 금속 성분의 예로는 Fe/Ni 합금, Fe/Ni/Mo 합금, Fe/Al/Si 합금, Fe/Si/B 합금, Fe/Si/Nb 합금, Fe/Si/Cu 합금 또는 Fe/Si/B/Nb/Cu 합금 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 Fe는 철, Ni는 니켈, Mo는 몰리브덴, Al은 알루미늄, Si는 실리콘, B는 붕소, Nb는 니오븀, Cu는 구리를 의미한다. 그렇지만, 본 출원에서는 상기 소재에 추가로 연자성을 띄는 것으로 알려진 다양한 소재가 적용될 수 있다.

금속폼을 제조하는 방법은 다양하게 공지되어 있다. 본 출원에서는 이러한 공지의 방식으로 제조한 금속폼이 적용될 수 있다.

금속폼을 제조하는 방식으로는, 염 등의 기공 형성제와 금속의 복합 재료를 소결하는 방식, 고분자 폼 등의 지지체에 금속을 코팅하고, 그 상태로 소결하는 방식이나 슬러리법 등이 알려져 있다. 또한, 상기 금속폼은 본 출원인의 선행 출원인 한국출원 제2017-0086014호, 제2017-0040971호, 제2017-0040972호, 제2016-0162154호, 제2016-0162153호 또는 제2016-0162152호 등에 개시된 방식에 따라서도 제조될 수 있다.

일 예시에서 본 출원의 금속폼은, 상기 연자성 금속 성분을 포함하는 금속폼 전구체를 소결하는 단계를 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 금속폼 전구체는, 상기 소결 등과 같이 금속폼을 형성하기 위해 수행되는 공정을 거치기 전의 구조체, 즉 금속폼이 생성되기 전의 구조체를 의미한다. 또한, 상기 금속폼 전구체는, 다공성 금속폼 전구체라고 호칭되더라도 반드시 그 자체로 다공성일 필요는 없으며, 최종적으로 다공성의 금속 구조체인 금속폼을 형성할 수 있는 것이라면, 편의상 다공성 금속폼 전구체라고 호칭될 수 있다.

본 출원에서 상기 금속폼 전구체는, 금속 성분, 분산제 및 바인더를 적어도 포함하는 슬러리를 사용하여 형성할 수 있다.

상기에서 금속 성분으로는 금속 분말이 적용될 수 있다. 적용될 수 있는 금속 분말의 예는, 목적에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니며, 전술한 연자성 금속 성분을 형성할 수 있는 금속의 분말 또는 금속 합금의 분말 또는 금속의 혼합물의 분말이 적용될 수 있다.

금속 분말(Metal Powder)의 크기도 목적하는 기공도나 기공 크기 등을 고려하여 선택되는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 금속 분말의 평균 입경은, 약 0.1㎛ 내지 약 200㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 평균 입경은 다른 예시에서 약 0.5 ㎛ 이상, 약 1 ㎛ 이상, 약 2 ㎛ 이상, 약 3 ㎛ 이상, 약 4 ㎛ 이상, 약 5 ㎛ 이상, 약 6 ㎛ 이상, 약 7 ㎛ 이상 또는 약 8 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 평균 입경은 다른 예시에서 약 150 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하 또는 20 ㎛ 이하일 수 있다. 금속 입자 내의 금속으로는 서로 평균 입경이 다른 것을 적용할 수도 있다. 상기 평균 입경은, 목적하는 금속폼의 형태, 예를 들면, 금속폼의 두께 또는 기공도 등을 고려하여 적절한 범위를 선택할 수 있다.

금속 분말의 평균 입경은, 공지의 입도 분석 방식에 의해 구해질 수 있고, 예를 들면, 상기 평균 입경은, 소위 D50 입경일 수 있다.

상기와 같은 슬러리 내에서 금속 성분(금속 분말)의 비율은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 점도나 공정 효율 등을 고려하여 선택될 수 있다. 일 예시에서 슬러리 내에서의 금속 성분의 비율은 중량을 기준으로 0.5 내지 95 % 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 1 % 이상, 약 1.5 % 이상, 약 2 % 이상, 약 2.5 % 이상, 약 3 % 이상, 약 5 % 이상, 10 % 이상, 15 % 이상, 20 % 이상, 25 % 이상, 30 % 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상이거나, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80 % 이하, 약 75 % 이하, 약 70 % 이하, 약 65 % 이하, 60 % 이하, 55 % 이하, 50 % 이하, 45 % 이하, 40 % 이하, 35 % 이하, 30 % 이하, 25 % 이하, 20 % 이하, 15 % 이하, 10 % 이하 또는 5 % 이하 정도일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.

상기 금속폼 전구체는 상기 금속 분말과 함께 분산제와 바인더를 포함하는 슬러리를 사용하여 형성할 수 있다.

상기에서 분산제로는, 예를 들면, 알코올이 적용될 수 있다. 알코올로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 펜탄올, 옥타놀, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 펜탄놀, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 글리세롤, 텍사놀(texanol) 또는 테르피네올(terpineol) 등과 같은 탄소수 1 내지 20의 1가 알코올 또는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥산디올, 옥탄디올 또는 펜탄디올 등과 같은 탄소수 1 내지 20의 2가 알코올 또는 그 이상의 다가 알코올 등이 사용될 수 있으나, 그 종류가 상기에 제한되는 것은 아니다.

슬러리는 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 바인더의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 슬러리의 제조 시에 적용된 금속 성분이나 분산제 등의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 바인더로는, 메틸 셀룰로오스 또는 에틸 셀룰로오스 등의 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 가지는 알킬 셀룰로오스, 폴리프로필렌 카보네이트 또는 폴리에틸렌 카보네이트 등의 탄소수 1 내지 8의 알킬렌 단위를 가지는 폴리알킬렌 카보네이트 또는 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐아세테이트 등의 폴리비닐알코올계 바인더(이하, 폴리비닐알코올 화합물로 호칭할 수 있다.) 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기와 같은 슬러리 내에서 각 성분의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 이러한 비율은 슬러리를 사용한 공정 시에 코팅성이나 성형성 등의 공정 효율을 고려하여 조절될 수 있다.

예를 들면, 슬러리 내에서 바인더는 전술한 금속 성분 100 중량부 대비 약 1 내지 500 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 2 중량부 이상, 약 3 중량부 이상, 약 4 중량부 이상, 약 5 중량부 이상, 약 6 중량부 이상, 약 7 중량부 이상, 약 8 중량부 이상, 약 9 중량부 이상, 약 10 중량부 이상, 약 20 중량부 이상, 약 30 중량부 이상, 약 40 중량부 이상, 약 50 중량부 이상, 약 60 중량부 이상, 약 70 중량부 이상, 약 80 중량부 이상, 약 90 중량부 이상, 약 100 중량부 이상, 약 110 중량부 이상, 약 120 중량부 이상, 약 130 중량부 이상, 약 140 중량부 이상, 약 150 중량부 이상, 약 200 중량부 이상 또는 약 250 중량부 이상일 수 있고, 약 450 중량부 이하, 약 400 중량부 이하, 약 350 중량부 이하, 약 300 중량부 이하, 약 250 중량부 이하, 약 200 중량부 이하, 약 150 중량부 이하, 약 100 중량부 이하, 약 50 중량부 이하, 약 40 중량부 이하, 약 30 중량부 이하, 약 20 중량부 이하 또는 약 10 중량부 이하일 수 있다.

슬러리 내에서 분산제는, 상기 바인더 100 중량부 대비 약 10 내지 2,000 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 20 중량부 이상, 약 30 중량부 이상, 약 40 중량부 이상, 약 50 중량부 이상, 약 60 중량부 이상, 약 70 중량부 이상, 약 80 중량부 이상, 약 90 중량부 이상, 약 100 중량부 이상, 약 200 중량부 이상, 약 300 중량부 이상, 약 400 중량부 이상, 약 500 중량부 이상, 약 550 중량부 이상, 약 600 중량부 이상 또는 약 650 중량부 이상일 수 있고, 약 1,800 중량부 이하, 약 1,600 중량부 이하, 약 1,400 중량부 이하, 약 1,200 중량부 이하 또는 약 1,000 중량부 이하일 수 있다.

본 출원에서 단위 중량부는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 각 성분간의 중량의 비율을 의미한다.

슬러리는 필요하다면, 용매를 추가로 포함할 수 있다. 다만, 본 출원의 일 예시에 의하면, 상기 슬러리는 상기 용매를 포함하지 않을 수 있다. 용매로는 슬러리의 성분, 예를 들면, 상기 금속 성분이나 바인더 등의 용해성을 고려하여 적절한 용매가 사용될 수 있다. 예를 들면, 용매로는, 유전 상수가 약 10 내지 120의 범위 내에 있는 것을 사용할 수 있다. 상기 유전 상수는 다른 예시에서 약 20 이상, 약 30 이상, 약 40 이상, 약 50 이상, 약 60 이상 또는 약 70 이상이거나, 약 110 이하, 약 100 이하 또는 약 90 이하일 수 있다. 이러한 용매로는, 물이나 에탄올, 부탄올 또는 메탄올 등의 탄소수 1 내지 8의 알코올, DMSO(dimethyl sulfoxide), DMF(dimethyl formamide) 또는 NMP(N-methylpyrrolidinone) 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

용매가 적용될 경우에 상기는 상기 바인더 100 중량부 대비 약 50 내지 400 중량부의 비율로 슬러리 내에 존재할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 용매의 비율은, 다른 예시에서 바인더 100 중량부 대비, 약 60 중량부 이상, 약 70 중량부 이상, 약 80 중량부 이상, 약 90 중량부 이상, 약 100 중량부 이상, 약 110 중량부 이상, 약 120 중량부 이상, 약 130 중량부 이상, 약 140 중량부 이상, 약 150 중량부 이상, 약 160 중량부 이상, 약 170 중량부 이상, 약 180 중량부 이상 또는 약 190 중량부 이상이거나, 약 350 중량부 이하, 300 중량부 이하 또는 250 중량부 이하일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

슬러리는 상기 언급한 성분 외에 추가적으로 필요한 공지의 첨가제를 포함할 수도 있다. 다만, 본 출원의 공정은, 공지의 첨가제 중에서 발포제를 포함하지 않는 슬러리를 사용하여 수행하는 것일 수 있다.

상기와 같은 슬러리를 사용하여 상기 금속폼 전구체를 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 금속폼의 제조 분야에서는 금속폼 전구체를 형성하기 위한 다양한 방식이 공지되어 있고, 본 출원에서는 이와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속폼 전구체는, 적정한 틀(template)에 상기 슬러리를 유지하거나, 혹은 슬러리를 적정한 방식으로 코팅하여 상기 금속폼 전구체를 형성할 수 있다.

본 출원의 하나의 예시에 따라서 필름 또는 시트 형태의 금속폼을 제조하는 경우, 특히 얇은 필름 또는 시트 형태의 금속폼을 제조하는 경우에는 코팅 공정을 적용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 적절한 기재상에 상기 슬러리를 코팅하여 전구체를 형성한 후에 후술하는 소결 공정을 통해서 목적하는 금속폼을 형성할 수 있다.

이와 같은 금속폼 전구체의 형태는 목적하는 금속폼에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 금속폼 전구체는, 필름 또는 시트 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 전구체가 필름 또는 시트 형태일 때에 그 두께는 2,000㎛ 이하, 1,500㎛ 이하, 1,000㎛ 이하, 900㎛ 이하, 800㎛ 이하, 700㎛ 이하, 600㎛ 이하, 500㎛ 이하, 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 150㎛ 이하, 약 100㎛ 이하, 약 90㎛ 이하, 약 80㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 60㎛ 이하 또는 약 55㎛ 이하일 수 있다. 금속폼은, 다공성인 구조적 특징 상 일반적으로 브리틀한 특성을 가지고, 따라서 필름 또는 시트 형태, 특히 얇은 두께의 필름 또는 시트 형태로 제작이 어렵고, 제작하게 되어도 쉽게 부스러지는 문제가 있다. 그렇지만, 본 출원의 방식에 의해서는, 얇은 두께이면서도, 내부에 균일하게 기공이 형성되고, 기계적 특성이 우수한 금속폼의 형성이 가능하다.

상기에서 금속폼 전구체의 두께의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 필름 또는 시트 형태의 전구체의 두께는 약 5㎛ 이상, 10㎛ 이상 또는 약 15㎛ 이상일 수 있다.

필요하다면, 상기 금속폼 전구체의 형성 과정에서는 적절한 건조 공정이 수행될 수도 있다. 예를 들면, 전술한 코팅 등의 방식으로 슬러리를 성형한 후에 일정 시간 건조하여 금속폼 전구체가 형성될 수도 있다. 상기 건조의 조건은 특별한 제한이 없으며, 예를 들면, 슬러리 내에 포함된 용매가 목적 수준으로 제거될 수 있는 수준에서 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 건조는, 성형된 슬러리를 약 50℃ 내지 250℃, 약 70℃ 내지 180℃ 또는 약 90℃ 내지 150℃의 범위 내의 온도에서 적정 시간 동안 유지하여 수행할 수 있다. 건조 시간도 적정 범위에서 선택될 수 있다.

복합재는, 전술한 바와 같이 상기 금속폼 단독으로 되거나, 그의 표면 또는 금속폼의 내부에 존재하는 고분자 성분을 추가로 포함할 수 있다. 고분자 성분을 포함하는 경우, 이러한 복합재의 상기 금속폼의 두께(MT) 및 전체 두께(T)의 비율(T/MT)은, 2.5 이하일 수 있다. 상기 두께의 비율은 다른 예시에서 약 2 이하, 약 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.15 이하 또는 1.1 이하일 수 있다. 상기 두께의 비율의 하한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 일 예시에서 약 1 이상, 약 1.01 이상, 약 1.02 이상, 약 1.03 이상, 약 1.04 이상 또는 약 1.05 이상, 약 1.06 이상, 약 1.07 이상, 약 1.08 이상, 약 1.09 이상, 약 1.1 이상, 약 1.11 이상, 약 1.12 이상, 약 1.13 이상, 약 1.14 이상, 약 1.15 이상, 약 1.16 이상, 약 1.17 이상, 약 1.18 이상, 약 1.19 이상, 약 1.2 이상, 약 1.21 이상, 약 1.22 이상, 약 1.23 이상, 약 1.24 이상 또는 약 1.25 이상일 수 있다. 이러한 두께 비율 하에서 목적하는 투자율이 확보되면서, 가공성이나 내충격성 등이 우수한 복합재가 제공될 수 있다.

복합재에 포함되는 고분자 성분의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 복합재의 가공성이나 내충격성, 절연성 등을 고려하여 선택될 수 있다. 본 출원에서 적용될 수 있는 고분자 성분의 예로는, 공지의 아크릴 수지, 실록산 계열과 같은 실리콘 수지, PET(poly(ethylene terephthalate)) 등의 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, PP(polypropylene) 또는 PE(polyethylene) 등의 올레핀 수지, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 아미노 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 들 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 예시에서 상기 복합재에 포함되는 고분자 성분의 부피(PV)와 금속폼의 부피(MV)의 비율(MV/PV)은 10 이하일 수 있다. 상기 비율(MW/PV)은 다른 예시에서 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하, 3 이하, 2 이하, 1 이하 또는 0.5 이하 정도일 수 있다. 상기 부피 비율의 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 약 0.1 정도일 수 있다. 상기 부피 비율은, 복합재에 포함되는 고분자 성분과 금속폼의 중량과 해당 성분들의 밀도를 통해 산출할 수 있다.

상기와 같은 본 출원의 복합재는, 높은 투자율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전술한 필름 형태에서 상기 복합재는, 10 ㎛ 내지 1 cm 범위 내의 두께 및 100 kHz 내지 300 kHz에서 100 이상의 비투자율을 나타낼 수 있다. 상기 비투자율은 다른 예시에서 110 이상, 120 이상, 130 이상, 140 이상, 150 이상, 160 이상, 170 이상, 180 이상, 190 이상 또는 200 이상일 수 있다. 상기 비투자율은 다른 예시에서 약 1,000 이하, 900 이하, 800 이하, 700 이하, 600 이하, 500 이하, 400 이하 또는 300 이하 정도일 수 있다. 상기한 바와 같이 높은 투자율을 가지는 복합재가 NFC 태그에 인접하여 배치되는 경우, NFC 리더기에서 유도되는 자기장에 대한 인식성이 향상된 NFC 소자를 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 NFC 소자와 다른 NFC 소자가 NFC 리더기에 근접하는 경우, 본 출원의 NFC 소자가 높은 투자율을 가지므로, 다른 NFC 소자에 우선하여 리더기와의 통신이 이루어질 수 있다.

본 출원의 NFC 소자에 포함되는 복합재는, 또한 우수한 전기 절연성을 가질 수 있다. 즉, 복합재는 전도성이 다른 복합 재료보다 낮아서, 상기 NFC 리더기에서 유도된 자기장이 본 출원의 NFC 소자에서 발생하는 자기장에만 결합하여 근거리 무선 통신이 이루어지도록 할 수 있고, 다른 NFC 소자와 중복하여 리더기에 인식되지 않도록 할 수 있다.

고분자 성분을 추가로 포함하는 경우에 상기 복합재의 제조 방법은, 예를 들면, 금속폼의 표면 또는 내부에 경화성 고분자 조성물이 존재하는 상태에서 고분자 조성물을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법에서 적용되는 금속폼에 대한 구체적인 내용은 이미 기술한 바와 같고, 제조되는 복합재에 대한 구체적인 사항 역시 상기 기술한 내용에 따를 수 있다.

상기에서 적용되는 고분자 조성물 역시 경화 등을 통해 상기 언급한 고분자 성분을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으며, 이러한 고분자 성분은 업계에 다양하게 공지되어 있다.

즉, 예를 들면, 공지의 성분 중에서 적절한 점도를 가지는 재료를 사용하여, 공지의 방식을 통해 경화를 진행하여 상기 복합재를 제조할 수 있다.

본 출원의 NFC 소자에 적용되는 NFC 태그의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 출원의 NFC 소자 및 장치는 전술한 복합재를 적용하는 것 외에는 공지의 방식이 적용될 수 있다. 따라서, 상기 NFC 태그로는 공지된 NFC 태그를 사용할 수 있다. 예를 들면, NFC 태그는 공지된 집적 회로(integrated circuit) 형태일 수 있고, 구체적으로 소형의 반도체 칩에 구리 선이 권선된 형태일 수 있다.

NFC 태그의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니고, 그 적용 용도에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, NFC 태그는 필름 형태로 존재할 수 있다.

본 출원에서 복합재가 NFC 태그에 인접하여 배치된다는 것은, 복합재가 NFC 태그에 직접 부착되거나, 별도의 부재, 예를 들면 점착제층 등의 부재를 통해 간접적으로 부착되어 위치하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 복합재가 NFC 태그에 배치되는 위치는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, NFC 태그 및 복합재가 필름 형태로 존재하는 경우, 복합재는 NFC 태그의 상부, 하부 및 측면부 중 적어도 한 지점에 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있다.

상기한 복합재가 NFC 태그에 부착됨으로써, NFC 리더기에서 발생한 유도 자기장과, NFC 태그에서 발생하는 유도 자기장 간의 결합을 통한 근거리 무선 통신이 원활하게 수행되어, NFC 태그의 NFC 리더에 대한 인식성을 향상시킬 수 있다.

본 출원은 또한 NFC 장치에 대한 것이다. 상기 근거리 무선 통신(NFC) 장치는 상기 NFC 소자를 포함할 수 있다. 상기 장치는 또한 리더기를 추가로 포함할 수 있다. 상기에서 리더기의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 무선 주파수 인식(Radio Frequency Identification, RFID) 통신 방법에서 사용되는 리더기가 적용될 수 있다. 리더기는 내부에 포함된 안테나를 통하여 주파수를 갖는 자기장을 유도할 수 있고, NFC 태그로부터 수신된 자기장의 주파수의 디지털 신호를 해독하여, 컴퓨터 등의 호스트 등에 전달할 수 있다. 도 1은 종래의 NFC 장치의 통신 방법의 모식도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 출원의 상기 NFC 장치의 통신 방법의 모식도를 나타낸 것이다.

도 1에 따르면, 복수(예를 들면 2개)의 NFC 태그가 리더기에 인접하는 경우, 리더기에서 유도된 자기장이 복수의 NFC 태그 모두에 작용하여, NFC 태그 각각에서 유도되는 자기장이 중복되어, NFC 태그와 리더기 간의 통신이 원활히 이루어지지 못하는 것을 알 수 있다.

한편, 도 2에 따르면, 본 출원의 NFC 소자는 NFC 태그에 인접(예를 들면, NFC 태그 상에 부착)하여 배치된, 높은 투자율을 가지는 복합재를 포함함으로써, NFC 리더기에 대한 인식성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 출원의 NFC 장치는 상기한 복합재를 포함함으로써, NFC 리더기에서 유도된 자기장이 본 출원의 NFC 소자에서 발생한 자기장에만 결합되고, 다른 NFC 소자에서 발생한 자기장에는 결합되지 않도록 할 수 있다.

본 출원에서는 NFC 태그의 인식성을 높이고, 복수의 NFC 태그간의 중복 통신을 차단할 수 있는 NFC 소자 및 NFC 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 NFC 장치의 통신 방법의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 출원의 NFC 장치의 통신 방법의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3 및 4는 각각 실시예 1 및 2의 복합재의 투자율 그래프이다.

이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.

실시예 1.

금속폼으로는 철과 니켈의 합금(Fe/Ni=20/80)으로 제조된 기공도가 약 75 % 수준이며, 두께가 약 100 ㎛인 금속폼을 사용하였다. 상기 금속폼에 폴리실록산 수지(제조사: 다우코닝社, 상품명: Sylgard 184)를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 복합재의 두께가 약 120 ㎛ 정도가 되도록 과량의 수지를 제거하였다. 이어서 상기 재료를 약 120℃의 오븐에 약 1 시간 정도 유지하여 경화시킴으로써 필름 형태의 복합재를 제조하였다. 상기 복합재의 투자율 측정 그래프는 도 3에 나타나 있다. 상기 투자율 측정은 내경이 약 7 mm 이고, 외경이 약 20 mm인 상기 복합재의 시편을 제조하고, 그 시편의 투자율을 Agilent社의 4294A 정밀 임피던스 측정 기기를 사용하여 측정하였다. 도 3에 검은색 범례로 나타난 바와 같이 상기 복합재는 100 kHz 내지 300 kHz의 주파수 범위 내에서 200 이상으로 높은 투자율을 가지는 것을 알 수 있다. 높은 투자율을 가지는 복합재는 외부에서 자기장이 인가되었을 때, 자기장이 그 복합재로만 흐르게 되고, 해당 복합재를 투과하지는 못한다. 이 때문에, 본 발명의 복합재가 NFC 태그에 적용되는 경우, NFC 리더기에서 발생하는 유도 자기장이 하나의 NFC 태그에만 영향을 미치게 되고, 다른 NFC 태그에는 영향을 주지 않게 된다. 그러므로, 본 발명의 복합재가 NFC 태그에 적용되는 경우, NFC 소자 또는 장치에서 NFC 태그의 인식성을 향상시킬 수 있고, 복수의 태그 간의 중복 투자를 효과적으로 차단할 수 있다.

실시예 2.

금속폼으로는 철, 알루미늄과 실리콘의 합금(Fe/Al/Si=85/6/9)으로 제조된 기공도가 약 70 % 수준이며, 두께가 약 90 ㎛인 금속폼을 사용하였다. 상기 금속폼에 에폭시 수지(제조사: 국도화학社, 상품명: YD-115)를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 복합재의 두께가 약 100 ㎛ 정도가 되도록 과량의 수지를 제거하였다. 이어서 상기 재료를 약 120℃의 오븐에 약 1 시간 정도 유지하여 경화시킴으로써 필름 형태의 복합재를 제조하였다. 상기 복합재의 투자율 측정 그래프는 도 4에 나타나 있다. 상기 투자율 측정은 내경이 약 7 mm 이고, 외경이 약 20 mm인 상기 복합재의 시편을 제조하고, 그 시편의 투자율을 Agilent社의 4294A 정밀 임피던스 측정 기기를 사용하여 측정하였다. 도 4에 검은색 범례로 나타난 바와 같이 상기 복합재는 100 kHz 내지 300 kHz의 주파수 범위 내에서 150 이상으로 높은 투자율을 가지는 것을 알 수 있다. 높은 투자율을 가지는 복합재는 외부에서 자기장이 인가되었을 때, 자기장이 그 복합재로만 흐르게 되고, 해당 복합재를 투과하지는 못한다. 이 때문에, 본 발명의 복합재가 NFC 태그에 적용되는 경우, NFC 리더기에서 발생하는 유도 자기장이 하나의 NFC 태그에만 영향을 미치게 되고, 다른 NFC 태그에는 영향을 주지 않게 된다. 그러므로, 본 발명의 복합재가 NFC 태그에 적용되는 경우, NFC 소자 또는 장치에서 NFC 태그의 인식성을 향상시킬 수 있고, 복수의 태그 간의 중복 투자를 효과적으로 차단할 수 있다.

1: 리더기
2, 4: NFC 태그
3: 자기장
5: 복합재

Claims

연자성 금속 성분의 금속폼을 가지는 복합재 및 상기 복합재와 인접하여 배치된 근거리 무선 통신 태그를 포함하고,
상기 복합재는 10 ㎛ 내지 1 ㎝의 범위 내의 두께 및 100 kHz 내지 300 kHz의 주파수에서 100 이상의 비투자율을 나타내는 근거리 무선 통신 소자.
연자성 금속 성분의 금속폼을 가지는 복합재 및 상기 복합재와 인접하여 배치된 근거리 무선 통신 태그를 포함하고,
상기 복합재는 10 ㎛ 내지 1 ㎝의 범위 내의 두께 및 100 kHz 내지 300 kHz의 주파수에서 110 이상의 비투자율을 나타내는 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복합재는 필름 형태인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복합재는, 금속폼의 표면 또는 금속폼의 내부에 존재하는 고분자 성분을 추가로 포함하는 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복합재는 기공도가 50 % 이상인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복합재는 금속폼의 전체 기공 중에서 85 % 이상의 기공의 기공 크기가 10 ㎛ 이하인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복합재는 금속폼의 전체 기공 중에서 65 % 이상의 기공의 기공 크기가 5 ㎛ 이하인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연자성 금속 성분은 Fe/Ni 합금, Fe/Ni/Mo 합금, Fe/Al/Si 합금, Fe/Si/B 합금, Fe/Si/Nb 합금, Fe/Si/Cu 합금 또는 Fe/Si/B/Nb/Cu 합금인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속폼의 두께(MT) 및 전체 두께(T)의 비율(T/MT)은 1.01 이상인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속폼의 두께(MT) 및 전체 두께(T)의 비율(T/MT)은 2 이하인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속폼은 두께가 10 ㎛ 이상인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고분자 성분은, 금속폼의 표면에서 표면층을 형성하고 있는 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고분자 성분은, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 아미노 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고분자 성분의 부피(PV)와 금속폼의 부피(MV) 의 비율(MV/PV)은 10 이하인 근거리 무선 통신 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 근거리 무선 통신 소자를 포함하는 근거리 무선 통신 장치.