KR102525699B1 - 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 이를 포함하는 전자기기 - Google Patents
무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 이를 포함하는 전자기기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102525699B1 KR102525699B1 KR1020160127020A KR20160127020A KR102525699B1 KR 102525699 B1 KR102525699 B1 KR 102525699B1 KR 1020160127020 A KR1020160127020 A KR 1020160127020A KR 20160127020 A KR20160127020 A KR 20160127020A KR 102525699 B1 KR102525699 B1 KR 102525699B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wireless power
- power transmission
- magnetic field
- antenna
- field shielding
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 104
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 94
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 49
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 36
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 32
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+);cobalt(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 18
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 12
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 55
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 239000010408 film Substances 0.000 description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 11
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 8
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 238000001646 magnetic resonance method Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910007565 Zn—Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 229910017816 Cu—Co Inorganic materials 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002215 polytrimethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011254 layer-forming composition Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000009702 powder compression Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0075—Magnetic shielding materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/18—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being compounds
- H01F10/20—Ferrites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
- H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
- H01F27/366—Electric or magnetic shields or screens made of ferromagnetic material
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/70—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the reduction of electric, magnetic or electromagnetic leakage fields
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
-
- H02J7/025—
-
- H04B5/0037—
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
- H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
- H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
무선전력전송용 자기장 차폐유닛이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송용 자기장 차폐유닛은 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들로 형성된 자기장 차폐층;을 구비하고, 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 6.78㎒의 주파수에서 복소투자율의 실수부 μ'가 170 이상이다. 이에 의하면, 휴대 단말기기 등의 부품이나 사용자의 인체에 미치는 자기장 영향을 차단함과 동시에 다양한 구조, 형상, 크기 및 고유특성(인덕턴스, 비저항 등)을 가지는 여러 종류의 안테나들과 조합되더라도 조합되는 안테나의 특성을 보다 현저히 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 자기장 차폐유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 전자기기에 관한 것이다.
핸드폰, PDA(개인휴대단말기), 아이패드, 노트북컴퓨터 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자장치들의 무선전력기술이 새롭게 부각되고 있다. 새로운 타입의 무선전력 전송기술은 휴대용 전자장치가 전력선 없이 전자기유도 방식이나 전자기 공진방식을 채택하여 직접 휴대용 전자장치에 전력을 전송하여 전지를 충전시킬 수 있도록 하는 기술로써, 최근 이 기술을 채택하는 휴대용 전자장치가 늘고 있는 추세에 있다.
상기 자기 공진 방식은 기본적으로 코일을 통해서 전류가 전자기로 바뀌는 것까지는 자기유도 방식과 비슷하지만, 이를 공진 주파수에 실어 멀리 보내는 점이 다르다. 또한, 상기 자기 공진 방식은 상기 무선전력 송신모듈 및 무선전력 수신모듈에 커패시터 및 코일을 포함하도록 구성됨으로써 소정의 주파수 대역에서 공진이 발생하여 무선전력전송이 이루어지게 된다.
상기 자기공진방식의 무선전력전송 효율은 1차 코일에서 생성된 공진주파수로 진동하는 자기장이 2차 코일에 집중적으로 수신될수록 향상되는데, 이를 위해 자기장의 방향을 수신되는 안테나로 집중시키고, 다른 방향으로의 누설을 방지해야 하며, 이를 위해 전자기 차폐재를 송수신 모듈 각각에 구비하는 것이 일반적이다. 만일 발생된 자기장이 수신 안테나로 집속되지 못하고 누설되는 경우 무선전력전송 효율, 무선전력전송 거리를 저하시킬 수 있다. 또한, 누설된 자기장은 무선전력전송 모듈을 탑재한 전자장치 내 다른 부품의 성능을 저하, 발열발생 등의 문제를 야기시킬 수 있고, 전자장치 사용자의 인체에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.
한편, 최근 무선전력전송 모듈이 구비되는 전자기기는 경박단소형화의 추세에 있음에 따라 모듈의 두께도 초슬림화 되도록 설계되고 있고, 상기 모듈에 구비되는 전자기차폐재 역시 초슬림화 설계 되도록 요구되는 추세에 있다. 그러나 전자기 차폐재의 자성체 재료로 많이 사용되는 페라이트 계열의 자성체는 취성이 매우 강해 얇은 두께로 제조될 경우 이를 피착물, 예를 들어 무선전력전송용 안테나에 부착시키는 작업이나 단차가 있는 피착면에 부착작업 등 전자기기의 제조공정 및/또는 사용 중에 가해지는 충격, 외력에 의해 전자기 차폐재에 크랙이 쉽게 발생하고, 전자기 차폐재의 초기설계물성이 높게 설계된 경우라도 발생된 크랙으로 인해 물성 변동 또는 저하를 유발시킬 수 있어서 무선전력전송 거리의 단축, 무선전력신호 송수신 효율의 현저한 저하가 발생할 수 있다.
이에 따라 휴대용 단말기의 슬림화 추세에 부합하도록 박형화되어 구현됨에도 무선전력전송 안테나의 특성을 현저히 향상시키고, 차폐유닛 및 이를 적용한 휴대기기의 제조공정, 나아가 이들을 사용하는 중 가해지는 충격에도 자성체의 크랙 발생으로 인한 물성저하가 예방되어 초기물성 설계치를 지속적으로 유지시킬 수 있는 자기장 차폐유닛에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 전자기기 등의 부품이나 사용자의 인체에 미치는 자기장 영향을 차단할 수 있고, 다양한 구조, 형상, 크기 및 고유특성(인덕턴스, 비저항 등)을 가지는 여러 종류의 무선전력전송용 안테나들과 조합되더라도 조합되는 안테나의 특성을 보다 현저히 증가시킬 수 있는 동시에 초기 설계된 물성치를 지속적으로 발현시켜 제품의 품질이 오랜 기간 보장될 수 있는 무선전력전송용 자기장 차폐유닛을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛을 통해 수십㎑에서 수㎒에 이르는 주파수 대역을 동작주파수로 하는 자기공진방식의 무선전력전송을 가능하게 하는 동시에 우수한 무선전력전송효율 및 전송거리를 발현할 수 있는 무선전력전송모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.
나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 자기장 차페유닛을 통해 이종의 용도인 안테나가 함께 구비되는 안테나유닛에서도 안테나 각각의 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 무선전력전송 모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 무선전력전송모듈을 통해 무선전력신호의 수신효율 및 수신거리가 현저히 증가된 휴대용 기기 등의 전자기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들로 형성된 자기장 차폐층;을 구비하고, 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 6.78㎒의 주파수에서 복소투자율의 실수부 μ'가 170 이상을 만족하는 무선전력전송용 자기장 차폐유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 자기장 차폐층의 일면에 배치되는 보호부재 및 상기 자기장 차폐층의 타면에 배치되는 제1접착부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 100㎑의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 200 이상일 수 있다. 또한, 보다 바람직하게는 100㎑의 주파수에서 복소투자율의 허수부(μ")가 10 이하, 보다 더 바람직하게는 6이하일 수 있다.
또한, 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 100㎑의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 150 이상이며, 해당 주파수에서 복소투자율의 허수부(μ")가 5 이하, 보다 바람직하게는 2이하일 수 있다.
또한, 상기 페라이트 파편들의 단일파편 형상은 비정형일 수 있으며, 상기 페라이트의 파편들 중 일부 파편은 적어도 한 변이 직선이 아닌 만곡형상을 가질 수 있고, 바람직하게는 상기 적어도 한 변이 만곡형상을 가지는 일부 파편은 전체 페라이트 파편 개수대비 45% 이상, 보다 더 바람직하게는 60% 이상일 수 있다.
또한, 상기 페라이트 파편들의 단일파편 평균입경은 100 ~ 2000 ㎛일 수 있다.
상기 자기장 차폐유닛은 6.78㎒의 주파수에서 하기 수학식 1에 따른 품질지수 값이 45 이상일 수 있다.
[수학식 1]
또한, 상기 페라이트는 산화니켈(NiO) 8 ~ 15몰%, 산화아연(ZnO) 25 ~ 35몰% 및 산화구리(CuO)를 8 ~ 13몰% 포함할 수 있다. 이때, 상기 페라이트는 사산화삼코발트(Co3O4)를 0.2 ~ 0.35몰% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐층이 복수개로 적층되어 구비되며, 복수개의 자기장 차폐층 중 인접하는 자기장차폐층 사이에는 제2접착부재가 개재될 수 있다.
또한, 상기 페라이트 파편들은 하기 수학식 2에 따른 이형도가 8.0 이하인 파편을 30% 이상 포함할 수 있다.
[수학식 2]
또한, 본 발명은 무선전력전송용 안테나를 포함하는 안테나유닛; 및 상기 안테나유닛의 일면에 배치되어 무선전력전송용 안테나 특성을 향상시키고, 안테나를 향하도록 자기장을 집속시키는 본 발명에 따른 무선전력전송용 자기장 차폐유닛;을 포함하는 무선전력전송 모듈을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 안테나 유닛은 마그네틱 보안전송(MST)용 안테나 및 근거리통신(NFC)용 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 6.78㎒의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 무선전력전송용 안테나 및 13.56㎒의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 근거리통신용 안테나를 구비하는 안테나유닛; 및 상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 근거리통신용 안테나 및 무선전력전송용 안테나의 특성을 향상시키고, 각각의 안테나를 향하도록 자기장을 집속시키는 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 안테나유닛은 마그네틱 보안전송(MST)용 안테나를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 무선전력전송 모듈을 포함하는 전자기기를 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 무선전력전송용 모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기를 제공한다.
본 발명에 의하면, 무선전력전송용 자기장 차폐유닛은 전자기기 등의 부품이나 사용자의 인체에 미치는 자기장 영향을 차단함과 동시에 다양한 구조, 형상, 크기 및 고유특성(인덕턴스, 비저항 등)을 가지는 여러 종류의 자기공진방식의 무선전력전송용 안테나들과 조합되더라도 조합되는 안테나의 특성을 증가시킬 수 있다.
또한, 자성체 자체의 취성이 높음에도 차폐유닛의 가요성이 현저히 우수하여 차폐유닛을 박형화 시키더라도 차폐유닛의 보관, 운반, 피착물에 부착하는 조립공정, 완성된 전자기기의 사용 중에 차폐유닛에 가해지는 충격 등의 외력에 의한 자성체의 크랙, 미세파편화가 방지되어 초기 설계된 투자율 등의 물성변동 또는 저하를 예방할 수 있다.
나아가, 우수한 가요성으로 인해 피착물의 피착면에 단차가 존재하는 경우에도 우수한 밀착력으로 접착시킬 수 있다.
더불어 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛은 무선전력전송용 안테나의 특성을 더욱 향상시켜 전력전송효율 및 전송거리를 현저히 증가시킬 수 있고, 이에 따라 이들로 구현되는 무선전력전송모듈, 이를 포함하는 모바일기기, 스마트가전 또는 사물 인터넷(Internet of Things)용 기기 등의 각종 전자기기에 널리 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송용 자기장 차폐유닛을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐유닛에서 페라이트 파편으로 형성된 자기장 차폐층의 일표면에서 관찰되는 파편의 형상을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 형상이 비정형인 페라이트 파편의 이형도 평가를 위한 파편의 외접원 직경 및 내접원 직경을 도시한 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐유닛을 제조에 이용되는 파쇄장치를 통한 제조공정 모식도로, 도 5는 롤러에 구비된 요철을 통해 페라이트 시트를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면이고, 도 6은 지지판에 구비된 금속볼을 통해 페라이트 시트를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면,
도 7은 페라이트 파편으로 형성된 자기장 차폐층을 3층으로 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송용 자기장차페유닛의 단면도를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈의 분해사시도를 나타내는 도면, 그리고
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈의 분해사시도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐유닛에서 페라이트 파편으로 형성된 자기장 차폐층의 일표면에서 관찰되는 파편의 형상을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 형상이 비정형인 페라이트 파편의 이형도 평가를 위한 파편의 외접원 직경 및 내접원 직경을 도시한 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐유닛을 제조에 이용되는 파쇄장치를 통한 제조공정 모식도로, 도 5는 롤러에 구비된 요철을 통해 페라이트 시트를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면이고, 도 6은 지지판에 구비된 금속볼을 통해 페라이트 시트를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면,
도 7은 페라이트 파편으로 형성된 자기장 차폐층을 3층으로 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송용 자기장차페유닛의 단면도를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈의 분해사시도를 나타내는 도면, 그리고
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈의 분해사시도를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송용 자기장 차폐유닛(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 자기장 차폐층(110)을 포함하고, 상기 자기장 차폐층(110)은 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트의 파편들(111)로 형성된다. 또한, 상기 자기장 차폐유닛(100)은 자기장 차폐층(110)의 상부에 배치되는 보호부재(140) 및 상기 자기장 차폐층(110)의 하부에 배치되는 제1접착부재(130)를 더 포함할 수 있고, 상기 제1접착부재(130)는 제1 접착층(130b) 및 자기장 차폐유닛(100)이 피착물에 부착 전까지 상기 제1 접착층(130b)을 보호하기 위한 이형필름(130a)을 더 구비할 수 있다.
먼저, 상기 자기장 차폐층(110)은 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 시트를 파쇄시킨 페라이트 파편들(111)로 형성된다.
자기장 차폐유닛의 슬림화, 박형화를 위해서는 구비되는 자성체의 두께가 동시에 매우 얇아져야 하는데, 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 취성이 매우 강해 페라이트 시트의 두께가 얇아질 경우 매우 약한 외력에도 크랙이 발생하거나 미세 파편들로 부서짐에 따라서 크랙이 발생하기 전의 시트상일 때 투자율 등의 자기적 특성보다 크랙 발생 후 자기적 특성이 변동되고 미세파편화가 심화될 경우 자기적 특성이 현저히 저하되기 때문에 설정해 놓은 초기 물성치를 지속시킬 수 없는 문제점이 있다.
또한, 매우 얇게 구현된 페라이트를 구비한 자기장 차폐유닛은 보관, 운송 및 이를 조립공정에 투입 시 크랙이 발생하지 않도록 핸들링 되어야 함에 따라서 작업성을 현저히 감소시키는 문제점이 있다. 구체적으로 자기장 차폐유닛은 통상적으로 안테나가 형성된 피착면 상에 배치되며, 안테나 특성을 보다 향상시키고, 자기장 차폐유닛의 이탈을 방지하기 위해 안테나가 형성된 피착면 상에 밀착되도록 부착시키는 것이 일반적이다. 이와 같은 부착 공정을 도 1을 참고로 설명하면 자기장 차폐유닛(100)은 제1접착부재(130)를 통해 피착면(미도시)에 부착될 수 있는데, 이를 위해 제1접착부재(130)의 제1 접착층(130b)을 보호하는 이형필름(130a)의 제거작업이 선행된다. 그러나 이형필름(130a)을 자기장 차폐유닛(100)에서 박리시키기 위해서는 일정 수준 이상의 외력을 필요로 하는데, 페라이트 시트의 두께가 매우 얇을 경우 이형필름을 벗겨내는 외력에 의해서도 쉽게 크랙이 발생함에 따라서 이형필름을 벗겨내는 작업에서 조차 매우 큰 수공이 가해져 작업성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 페라이트 시트에 크랙이 발생하지 않도록 매우 큰 노력을 기울여 휴대용 기기를 제조한 경우에도 사용 중 떨어뜨림 등의 충격에 페라이트 시트의 크랙, 부서짐이 발생하여 목적하는 수준의 마그네틱 보안 데이터를 비롯한 각종 데이터 신호와 무선전력 신호의 송수신 효율이나 송수신 거리를 담보하지 못하는 문제가 있다.
그러나 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛(100)은 자성체인 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트가 처음부터 파쇄되어 파편상태로 구비되어 차폐유닛의 가요성이 현저히 향상됨에 따라서 차폐유닛의 단면두께가 박형화 되더라도 외력에 의한 페라이트의 추가적인 미세파편화 우려가 원천적으로 봉쇄될 수 있다. 또한, 무선전력전송에서 우수한 특성을 발현할 수 있을 정도의 물성치로 페라이트가 파편상태로 적절히 자기장 차폐층에 구비되고, 이와 같은 초기 물성치를 차폐유닛을 장착하는 완성품의 제조단계, 더 나아가 완성품의 사용단계에서도 지속적으로 유지시킬 수 있음에 따라서 통상의 비파편화된 자성체를 구비하는 차폐유닛에서 발생하는 의도하지 않은 파편화로 인한 물성저하 및 이로 인한 무선전력 신호의 송수신 성능 저하 우려를 제거할 수 있다.
한편, 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들(111)의 형상은 비정형일 수 있다. 다만, 파편 간 이격된 틈은 자기를 누설시켜 물성의 저하를 초래함에 따라서 파편들간에는 이격된 틈이 없도록 파편화되는 것이 물성적으로 유리한데, 이 경우 차폐유닛이 휘어지거나 구부러짐에 따라 발생할 수 있는 의도하지 않은 페라이트 파편의 추가적인 파손, 조각, 부서짐이 발생할 수 있고, 이 경우 물성의 변동이나 저하가 생김에 따라서 이를 방지하기 위하여 바람직하게는 일부 파편의 적어도 한 변은 직선이 아닌 만곡형상을 갖도록 파쇄될 수 있다(도 2 참조). 일변이 만곡형상을 가지는 파편이 포함될 경우 차폐유닛이 휘게될 때 인접한 파편과 부딪침이나 마찰이 감소할 수 있어 파편의 추가적 부서점을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 보다 바람직하게 적어도 한 변이 만곡형상을 갖는 파편의 개수는 자기장 차폐층내 전체 파편개수 중 45% 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 60 %이상일 수 있다. 만일 적어도 한 변이 만곡형상을 갖는 파편의 개수가 전체 파편개수의 45% 미만일 경우 가요성 향상이 미미할 수 있고, 외부충격으로 초도에 구비시킨 파편보다 미세화된 파편이 증가할 수 있어 차폐유닛의 투자율 감소 등 물성저하를 초래할 수 있다.
또한, 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들(111)의 단일파편 평균입경은 100 ~ 2000 ㎛일 수 있다. 만일 평균입경이 2000㎛를 초과하는 경우 추가적인 파편의 파손, 조각의 발생이 증가하여 자기장 차폐유닛의 초기물성 설계치의 유지가 어려울 수 있다. 또한, 만일 파편의 평균입경이 100㎛ 미만인 경우 파쇄 전 페라이트의 투자율 등 자기적 물성치가 현저히 높은 것을 선택해야 하나 투자율이 높은 페라이트를 제조하는 것은 제조상 한계가 있음에 따라서 목적하는 수준으로 자기장 차폐유닛의 초기물성을 설계하기 어려운 문제가 있다. 한편, 파편의 평균입경이란 레이저 회절식 입도분포계에 의해 측정된 체적 평균 지름 기준으로 측정된 결과이다.
또한, 페라이트 파편의 추가적인 파손, 조각을 더욱 방지하기 위하여 바람직하게는 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들(111)은 하기 수학식 2에 따른 파편의 일면의 이형도가 8.0 이하인 파편을 30% 이상 포함할 수 있다.
[수학식 2]
상기 수학식 2에서 파편의 외접원 직경이란 파편의 어느 일면에 존재하는 어느 두 점 사이의 거리 중 최장거리를 의미(도 3의 R1, 도 4의 R2)하며, 최장거리에 있는 파편의 두 점을 지나가는 원이 파편의 외접원에 해당된다. 또한, 파편의 내접원의 직경은 파편의 어느 일면에 존재하는 적어도 두 변과 접하는 내접원 중 직경이 가장 큰 내접원의 직경을 의미(도 3의 r1, 도 4의 r2)한다. 파편의 일면의 이형도가 크다는 것은 파편의 일면 형상이 길다랗거나(도 3 참조) 뾰족한 부분(도 4 참조)을 포함할 가능성이 높다는 것을 의미하고, 이러한 형상일수록 추가적인 파편의 파손, 조각이 발생할 수 있음을 의미한다.
이에 따라 자기장 차폐층(110)에 포함되는 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들(111) 중 이형도가 큰 파편의 개수가 일정비율 이하로 포함됨이 바람직함에 따라서 자기장 차폐층(110)내 전체 파편들 중 상기 수학식 2에 따른 파편의 일면 이형도가 8.0이하인 파편이 30% 이상 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 이를 만족하는 파편이 45% 이상, 보다 더 바람직하게는 60% 이상 포함될 수 있다. 만일 이형도가 8.0을 초과하는 파편이 30% 미만인 경우 추가적인 페라이트 파편의 미세 조각화로 인해 투자율 등 물성의 현저한 저하를 유발할 수 있는 문제가 있고, 목적한 초기 물성 설계치를 지속시킬 수 없을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자기장 차폐층(110)은 자성체로 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트를 포함하며, 향상된 물성의 발현을 위하여 바람직하게는 코발트(Co)가 더 포함될 수 있다. 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 자기공진방식의 무선전력전송 동작주파수 대역에서 자기공진방식 무선전력전송용 안테나 특성을 향상시키기에 매우 유리하다.
상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 파편화된 상태로 후술하는 자기장 차폐유닛의 투자율 물성을 발현할 수 있는 경우 조성, 결정종류, 소결입자의 미세구조에 제한은 없다. 다만, 바람직하게는 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트의 결정구조는 스피넬형일 수 있다. 또한, 보다 바람직하게는 파편화된 이후에도 목적하는 수준의 물성을 발현하기 위하여 Ni-Zn-Cu계 페라이트는 산화니켈(NiO) 8 ~ 15몰%, 산화아연(ZnO) 25 ~ 35몰% 및 산화구리(CuO)를 8 ~ 13몰% 포함하는 페라이트일 수 있다. 이때 삼산화이철은 37 ~ 50몰%로 포함될 수 있다.
만일 산화니켈의 함량이 8몰% 미만일 경우 복소투자율의 공명 주파수가 더 저주파측으로 시프트하여 목적하는 자기공진 주파수에서 복소투자율의 실수부가 감소하고, 허수부가 현저히 증가될 수 있고 이로 인해 자기공진방식의 무선전력전송 효율이 현저히 저하될 수 있다. 또한, 산화니켈의 함량이 15몰%를 초과하는 경우 목적하는 자기공진 주파수에서 복소투자율의 실수부 저하가 현저해질 수 있고, 페라이트의 저항이 감소하여 와전류 발생 증가로 인한 발열이 문제될 수 있다. 또한, 산화아연의 함량이 25몰% 미만일 경우 목적하는 자기공진 주파수 대역에서 복소투자율의 실수부가 감소할 수 있고, 만일 35몰%를 증가하면 목적하는 자기공진 주파수 대역에서 복소투자율의 허수부가 현저히 증가하고, 와전류 발생으로 인한 발열이 발생할 수 있다. 또한, 산화구리의 함량이 8몰% 미만인 경우 목적하는 자기공진 주파수 대역에서 복소투자율의 실수부가 감소할 수 있고, 만일 함량이 13몰%를 초과하는 경우 소결시 입자의 성장이 정상적이지 못해 복소투자율의 허수부가 현저히 증가될 수 있다.
또한, 상기 Ni-Zn-Cu계 페라이트는 사산화삼코발트(Co3O4)를 더 포함하는 Ni-Zn-Cu-Co계 페라이트일 수 있고, 보다 더욱 바람직하게는 상기 사산화삼코발트를 0.2 ~ 0.35몰%, 더 더욱 바람직하게는 사산화삼코발트가 0.30 ~ 0.35%로 포함될 수 있다. 사산화삼코발트를 더 포함함을 통해 자기공진방식의 무선전력전송에 더욱 적합한 물성을 발현시키는데 유리할 수 있다.
한편, 페라이트의 조성과 조성비는 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐층(110)의 두께는 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들(111)의 유래가 되는 페라이트 시트의 두께일 수 있으며, 자기장 차폐층(110)의 두께는 30 ~ 600㎛일 수 있다. 만일 평균두께가 30㎛ 미만일 경우 목적하는 수준으로 자기적 특성을 발현할 수 없을 수 있고, 600㎛를 초과하는 경우 차폐유닛의 박막화에 바람직하지 못하다.
또한, 상기 자기장 차폐층의 형상은 자기장 차폐유닛이 적용되는 적용처, 구체적으로 무선전력전송용 안테나, 무선전력 전송용 안테나 및/또는 근거리통신용 안테나의 형상에 모두 대응되도록 형상이 직사각형, 정사각형의 사각형 이외에 오각형 등의 다각형이나 원형, 타원형이나 부분적으로 곡선과 직선이 혼재된 형상일 수 있다. 이때 자기장 차폐유닛의 크기는 대응되는 모듈의 안테나 크기보다 약 1 ~ 2mm 더 넓은 폭으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도 1 또는 도 7에 도시된 바와 같이 자기장 차폐층(110, 110')의 상부에는 기재필름(140a) 및 상기 기재필름(140a) 일면에 형성된 제2 접착층(140b)을 구비하는 보호부재(140)가 배치되고, 상기 자기장 차폐층(110, 110')의 하부에는 이형필름(130a) 및 상기 이형필름(130a) 일면에 형성된 제1 접착층(130b)을 구비하는 제1접착부재(130)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 상기 보호부재(140)의 기재필름(140a)은 통상적으로 자기장 차폐유닛에 구비되는 보호필름일 수 있고, 안테나를 구비하는 기판에 차폐시트를 부착시키는 공정에서 경화를 위해 가해지는 열/압력 등을 견딜 수 있을 만큼의 내열성 및 외부에서 가해지는 물리적, 화학적 자극에 대해 자기장 차폐층(110, 110')을 보호할 수 있을 정도의 기계적 강도, 내화학성이 담보되는 재질의 필름의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 가교 폴리프로필렌, 나일론, 폴리우레탄계 수지, 아세테이트, 폴리벤즈이미다졸, 폴리이미드아마이드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌설파이드(PPS). 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE) 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병용할 수 있다.
또한, 상기 기재필름(140a)은 1 ~ 100㎛, 바람직하게는 10 ~ 30 ㎛의 두께를 가지는 것을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 보호부재(140)는 상기 기재필름(140a)의 일면에 제2접착층(140b)을 구비할 수 있는데, 상기 제2접착층(140b)을 통해 보호부재(140)가 자기장 차폐층(110)에 부착될 수 있다. 상기 제2접착층(140b)은 통상의 접착층인 경우 제한 없이 사용될 수 있고, 단층으로 접착층 형성조성물을 통해 형성되거나 지지필름의 양면에 접착층 형성조성물이 형성된 양면형 테이프 형식의 접착층일 수도 있다. 상기 제2 접착층(140b)의 두께는 3 ~ 50㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시될 수 있다.
다음으로 상기 제1접착부재(130)는 자기장 차폐유닛(100, 100')을 안테나 또는 안테나가 구비된 기판 등에 부착시키기 위한 역할을 수행한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1접착부재(130)는 자기장 차폐유닛(100, 100')을 피부착면에 부착시키는 제1접착층(130b)을 포함할 수 있고, 상기 제1접착층(130b)을 보호하기 위한 이형필름(130a)을 더 구비할 수 있다. 상기 이형필름(130a)은 제1 접착층(130b)에서 쉽게 제거될 수 있는 통상의 공지된 이형필름의 경우 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
상기 제1접착층(130b)은 자기장 차폐층(110, 110')의 하부에 접착층 형성 조성물이 도포되어 형성되거나, 이형필름(130a)상에 접착조성물이 도포되어 형성된 제1접착층(130b)이 자기장 차폐층(110, 110')에 부착되어 구비될 수 있다. 또한 상기 제1접착층(130b)은 기계적강도의 보강을 위하여 지지필름의 양면에 접착층 형성조성물이 코팅된 양면형 접착층일 수도 있다. 상기 제1접착층(130b)의 두께는 3 ~ 50㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛(100, 100')은 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트가 파편상태로 처음부터 구비되어 자기장 차폐층을 형성함에도 불구하고 무선전력전송용 안테나의 특성을 현저히 향상시키고, 안테나를 향하여 자기장을 집속시키기 위하여 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트가 벌크상태, 100㎑의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 170 이상이고, 바람직하게는 실수부(μ')가 200 이상일 수 있다. 또한, 일예로 실수부는 500 이하일 수 있다. 또한, 바람직하게는 안테나특성을 더욱 향상시키기 위하여 상기 주파수에서 복소투자율의 허수부 μ"는 10 이하 보다 바람직하게는 6이하일 수 있다. 만일 상기 주파수에서 복소투자율의 실수부가 170 미만일 경우 목적하는 수준의 무선전력전송 효율을 달성할 수 없고, 만일하나 발생할 수 있는 페라이트 파편의 추가 미세 조각화로 인하여 무선전력전송에 필요한 수준의 물성치를 만족시키지 못해 제품이상, 불량을 초래할 수 있다.
또한, 보다 향상된 무선전력전송 효율, 충전거리의 증대를 위해 상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 벌크상태, 6.78㎒의 주파수에서 하기 수학식 1에 따른 품질지수 값이 45 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 50 이상일 수 있다.
[수학식 1]
상기 품질지수의 값이 증가한다는 것은 복소투자율의 실수부가 증가하고 허수부에는 변화가 없거나 복소투자율의 실수부는 일정한데 허수부가 감소하거나 또는 복소투자율의 실수부 증가와 허수부 감소가 동시에 일어나는 것을 의미하고, 어느 경우에나 향상된 무선전력전송 효율, 충전거리를 증대시킬 수 있다. 만일 6.78㎒의 주파수에서 품질지수가 45미만일 경우 무선전력전송효율의 향상이 미미하거나 자기손실이 증가할 수 있다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐유닛은 후술하는 제조방법으로 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 페라이트 시트를 준비하는 단계(a)를 수행할 수 있다. 상기 페라이트 시트는 공지된 방법을 통해 제조될 수 있음에 따라 이에 대한 특별한 제한은 없다. 그 일예로써 Ni-Zn-Cu-Co계 페라이트의 제조방법을 설명하면, 산화니켈, 산화아연, 산화구리, 산화코발트 및 이산화삼철을 소정의 조성비가 되도록 혼합하여 원료혼합물을 수득한다. 이때 상기 혼합물은 건식 혼합이나 습식혼합을 통해 혼합될 수 있고, 혼합되는 원료의 입경은 0.05 ~ 5㎛인 것이 바람직하다. 상기 원료혼합물에 포함되는 산화니켈, 산화아연 등의 성분들은 그 자체 또는 상기 성분들을 함유하는 복합산화물 형태일 수도 있고, 산화코발트의 경우에도 코발트페라이트, 사산화삼코발트의 형태로 원료에 포함될 수 있다.
다음으로 원료 혼합물의 가소를 실시하여, 가소 재료를 수득할 수 있다. 가소는 원료의 열분해, 성분의 균질화, 페라이트의 생성, 소결에 의한 초미분의 소실과 적당한 정도의 입자 사이즈로의 입자 성장을 촉진시켜 원료 혼합물을 후공정에 적합한 형태로 변환시키기 위해 실시된다. 이러한 가소는 바람직하게는 800 내지 1100의 온도에서, 1 ~ 3시간 정도 실시할 수 있다. 가소는 대기 분위기 또는 대기보다 산소분압이 높은 분위기에서 실시해도 좋다.
다음으로 수득된 가소 재료의 분쇄를 실시하여, 분쇄 재료를 수득한다. 분쇄는 가소 재료의 응집을 무너뜨려 적당한 정도의 소결성을 갖는 분체로 하기 위해 실시된다. 가소 재료가 큰 덩어리를 형성하고 있을 때에는 조분쇄를 실시한 후 볼밀이나 아트라이터 등을 사용하여 습식 분쇄를 실시할 수 있다. 습식 분쇄는 분쇄 재료의 평균입자 직경이, 바람직하게는 0.5 내지 2㎛ 정도가 될 때까지 실시할 수 있다.
이후 수득된 분쇄 재료를 통해 페라이트 시트를 제조할 수 있다. 당해 페라이트 시트를 제조하는 방법은 공지된 방법을 사용할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 이에 대한 비제한적이 예로써, 수득된 분쇄 재료를 용매, 바인더, 분산제, 가소제 등의 첨가제와 함께 슬러리화하여 페이스트를 제작한다. 그리고 이 페이스트를 사용하여 50 내지 350㎛의 두께를 갖는 페라이트 시트를 형성할 수 있다. 상기 시트를 소정의 형상으로 가공한 후 탈바인더 공정, 소성 공정을 거쳐 페라이트 시트가 제조될 수 있다. 상기 소성은 바람직하게는 900 ~ 1300의 온도에서, 1 ~ 5시간 정도 실시할 수 있고, 이때의 분위기는 대기 분위기 또는 대기보다 산소분압이 높은 분위기에서 실시해도 좋다.
한편, 페라이트 시트를 제조하는 다른 실시예로써, 페라이트 분말과 바인더수지를 혼합한 후, 분말 압축 성형법, 사출 성형법, 캘린더법, 압출법 등의 공지의 방법에 의해 제조할 수도 있다.
다음으로, 제조된 페라이트 시트를 파쇄하여 페라이트 파편들로 형성된 자기장 차폐층을 형성시키는 단계(b)를 수행할 수 있다.
먼저, 상기 (b) 단계에 대한 일실시예는 페라이트 시트의 일면에 제2 접착층(140b)이 형성된 보호부재(140)를 부착시키고, 타면에 제1 접착층(130b)이 형성된 제1접착부재(130)를 부착시킨 적층체를 파쇄장치를 통과시켜 상기 페라이트 시트를 비정형의 파편들로 조각낼 수 있다 이후 적층체에 압력을 가하여 목적하는 파편의 입경, 이형도를 조절하여 가요성을 향상시킴을 통해 추가적인 파편의 손상, 파쇄, 미세 조각화를 방지할 수 있다. 파편입경 및 이형도를 조절하는 방법은 도 5와 같은 파쇄장치의 경우 파쇄장치에서 요철의 간격, 요철의 형상 등을 적절히 조절하여 제조할 수 있다. 상기 적층체에 압력을 가하는 방법은 파쇄장치에서 파쇄와 함께 적층체에 압력을 가하는 방식으로 수행될 수 있다.
구체적으로 도 5에 도시된 것과 같이, 요철(11a, 12a)이 있는 복수개의 제1 롤러(11, 12)와 상기 제1 롤러(11, 12)와 각각 대응되는 제2 롤러(21, 22)를 구비하는 파쇄장치에 적층체(100a)를 통과시켜 적층체(100a)를 파쇄시킨 뒤 제3 롤러(13) 및 상기 제3 롤러(13)에 대응되는 제4 롤러(23)를 통해 적층체(100b)를 더 파쇄시켜 자기장 차폐유닛(100)을 제조할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 것과 같이 일표면에 복수개의 금속볼(31)이 장착된 지지판(30) 및 상기 지지판(30)의 상부에 위치하고, 피파쇄물을 이동시키기 위한 롤러(41, 42)를 구비하는 파쇄장치에 페라이트 시트를 포함하는 적층체(100a)를 투입시켜 상기 금속볼(31)을 통해 압력을 가해 시트를 파쇄시킬 수 있다. 상기 금속볼(31)의 형상은 구형일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 삼각형, 다각형, 타원 등일 수 있고, 단일의 제1 롤러에 구비되는 볼의 형상은 한가지 형상으로 구성되거나 여러 형상이 혼합되어 구성될 수도 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 상술한 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)은 자기장 차폐유닛(100")에 복수 개로 구비되고, 인접한 자기장 차폐층(110A/110B, 110B/110C) 사이에는 제2 접착부재(131, 132)가 개재될 수 있다.
자기장 차폐유닛이 적용되는 구체적 경우에 따라 단일의 자기장 차폐층만 구비시킬 경우 목적하는 수준 이상의 향상된 무선전력전송 효율을 달성하기 어려울 수 있다. 즉, 자기장 차폐유닛 자체의 자기적특성을 증가시키는 방법은 목적하는 수십㎑에서 6.78㎒를 포함하는 주파수 대역에서 투자율 등의 물성이 우수한 자성체를 선택하여 구비시키는 방법, 자성체의 양을 증가시키기 위해 두께를 증가시키는 방법 등이 있으나, 자기장 차폐층의 두께를 증가시키기 위해 단층의 페라이트 시트 두께를 일정수준 이상으로 증가시킬 경우 소성 공정에서 시트의 표면부와 내부가 모두 균일하고 동일하게 소성되지 못해 소성입자 구조가 상이할 수 있어서 투자율의 향상이 미미할 수 있음에 따라 단층의 자기장 차폐층의 두께 증가를 통한 투자율 증가는 한계가 있다. 이에 따라 자기장 차폐층 자체를 복수개로 구비시켜 차폐유닛에서 차폐층의 전체적 두께 증가를 통한 높은 투자율 증가효과를 달성할 수 있으며, 적층된 자기장 차폐층을 구비하는 자기장 차폐유닛은 무선전력전송용 안테나의 특성을 더욱 향상시켜 무선전력전송 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.
자기장 차폐유닛 내에 복수개로 자기장 차폐층을 구비할 경우 2 ~ 12개의 자기장 차폐층을 할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 제2 접착부재(131, 132)는 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)이 복수개로 구비되는 경우 인접하는 자기장 차폐층(110A/110B, 110B/110C) 사이에 자기장 차폐층간을 접착시키고, 차폐유닛의 가요성 향상, 파편의 추가적 미세 조각화를 방지하기 위한 완충기능 및 수분의 침투로 인한 페라이트 파편의 산화를 방지시킬 수 있는 역할을 수행한다. 상기 제2 접착부재(131, 132)은 상술한 제1접착부재와 동일할 수 있다. 즉, 지지기재의 양면에 접착조성물이 도포된 양면형 접착부재이거나 또는 차폐유닛의 박형화를 위해 상기 접착조성물이 지지기재 없이 일자기장 차폐층에 도포되고 그 상부에 다른 자기장 차폐층이 적층되어 형성될 수도 있다.
또한, 다른 실시예는 상기 제2 접착부재(131, 132)는 방열성의 향상을 위해 방열접착층을 포함할 수 있는데, 상기 방열접착층은 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 등의 접착성분에 니켈, 은, 탄소소재 등의 공지된 방열필러가 혼합된 것일 수 있으며, 구체적인 조성 및 함량은 공지된 조성 및 함량을 따를 수 있음에 따라 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)이 복수개로 구비되는 경우 각각의 자기장 차폐층에 포함되는 페라이트의 조성은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 조성이 동일하더라도 소성 조건 등의 상이함으로 인해 각각의 자기장 차폐층의 투자율이 서로 다를 수 있다. 또한, 각각의 자기장 차폐층의 두께도 목적에 따라 서로 동일하거나 상이하게 구성시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 여러 실시예들의 무선전력전송용 자기장 차폐유닛(100, 100')은 적어도 어느 일면에 전자파 차폐 및/또는 방열을 수행하는 기능층(미도시)을 적어도 하나 이상 구비할 수 있고, 이를 통해 기능층을 구비하는 자기장 차폐유닛이 전원노이즈와 같은 전자파로 인하여 조합되는 안테나의 주파수 변동폭이 현저히 증가하는 것을 방지하여 안테나의 불량률을 감소시키며, 적용되는 휴대기기 등의 발열시 열분산이 용이하여 발열로 인한 부품의 내구성 저하, 기능저하, 사용자에게 열전달로 인한 불쾌감을 방지할 수 있다.
또한, 자기장 차폐유닛(100, 100')의 상부 및/또는 하부에 구비된 기능층(미도시)이 방열기능을 구비한다면 자기장 차폐유닛의 수평방향으로 열전도도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로 자기장 차폐유닛(100)의 제1접착부재(130)의 상부 및/또는 보호부재(140)의 하부에 전자파 차폐층, 방열층(미도시) 및/또는 이들이 적층된 복합층(미도시)이나 이들이 하나의 층으로 기능이 복합된 복합층과 같은 기능층이 구비될 수 있다. 일예로, 열전도도 및 도전율이 우수한 구리, 알루미늄 등의 금속 포일이 접착제나 양면테이프를 통해 보호부재(130, 1300)의 상부에 부착될 수 있다. 또는 Cu, Ni, Ag, Al, Au, Sn, Zn, Mn, Mg, Cr, Tw, Ti 또는 이들 금속의 조합이 보호부재(130, 1300)상에 스퍼터링, 진공증착, 화학기상증착 등의 공지된 방법으로 증착되어 금속박막을 형성할 수도 있다. 상기 기능층이 접착제를 통해 구비되는 경우 상기 접착제는 공지의 접착제일 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 등의 접착제를 사용할 수 있다. 한편 상기 접착제에도 방열성능을 부여시켜 사용할 수 있고, 이를 위해 접착제에 니켈, 은, 탄소소재 등의 공지된 필러를 혼합시킬 수 있으며, 상기 필러의 함량은 공지된 방열접착제내 필러의 함량일 수 있음에 따라 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
상기 기능층의 두께는 5 ~ 100㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 자기장 차폐유닛의 박막화를 위해 10 ~ 20㎛의 두께로 형성시킴이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송용 자기장 차폐유닛(1000)은 도 8에 도시된 바와 같이 회로기판(1510)상에 형성된 무선전력전송용 안테나(1520, 1530)를 포함하는 안테나 유닛(1500)의 일면에 배치되어 무선전력전송 모듈로 구현된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 상기 무선전력전송용 안테나는 6.78㎒의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기공진방식 무선전력전송용 안테나(1520)일 수 있고, 100㎑의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식의 무선전력전송용 안테나(1530)를 더 포함할 수 있다. 상기 자기공진방식 무선전력전송용 안테나(1520)는 6.765~6.795㎒인 주파수 대역에서 자기 공진 방식으로 작동하는 A4WP 방식의 안테나일 수 있다. 또한, 상기 100㎑의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식 무선전력전송용 안테나(1530)는 동작주파수가 100~350㎑인 주파수 대역에서 자기 유도 방식으로 작동하는 Qi 및/또는 PMA 방식의 안테나일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 포함되는 안테나유닛(1500)은 도 8에 도시된 바와 같이, 마그네틱 보안전송(MST)용 안테나(1540) 및 근거리통신(NFC)용 안테나(1550) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 MST용 안테나(1540) 및/또는 NFC 용 안테나(1550)는 자기공진방식 무선전력전송용 안테나(1520) 및 자기유도방식 무선전력전송용 안테나(1530) 사이에 위치할 수 있다. 다만, 각 안테나의 구체적 배치는 목적에 따라 변경될 수 있어서 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 안테나유닛(1500)에 구비될 수 있는 안테나(1520 ~ 1550)는 코일이 일정한 내경을 가지도록 감겨진 안테나 코일일 수 있고 및/또는 기판상에 안테나 패턴이 인쇄된 안테나 패턴일 수 있으며, 구체적인 안테나의 형상, 구조, 크기, 재질 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
한편, 본 발명은 도 9에 도시된 것과 같이, 회로기판(1511)상에 형성된 6.78㎒의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 무선전력전송용 안테나(1521) 및 13.56㎒의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 근거리통신용 안테나(1551)를 포함하는 콤보안테나를 구비하는 안테나유닛(1501) 및 상기 안테나유닛(1501)의 일면에 배치되는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송용 자기장 차폐유닛(1001)을 포함하는 무선전력전송 모듈을 구현하며, 상기 모듈은 무선전력전송 및 근거리데이터 통신 기능이 복합화되어 발현될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 무선전력전송 모듈은 수신용 모듈로 휴대기기에 구비될 수 있으며, 이를 통해 휴대기기의 무선전력전송 효율 및 충전거리 가 현저히 향상될 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
먼저, 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트의 자기적 특성을 살펴보기 위하여 하기와 같이 벌크페라이트를 제조하였다.
<준비예 1>
평균입경이 0.75㎛인 페라이트 분말(Fe2O3 48.75몰%, NiO 11.7몰%, ZnO 28.1몰%, CuO 11.2몰%, Co3O4 0.25몰%) 100 중량부에 대해 폴리비닐알코올 10중량부, 용매로써 순수를 50 중량부 볼밀에서 혼합, 용해, 분산시켰다. 이후 혼합물을 직경 0.5㎜, 높이 0.5㎜인 원통 구멍들이 형성된 금형에 투입 및 가압성형하여 과립물을 제조하였다. 제조된 과립물을 금형에 넣고 프레스 하여 최종 성형밀도가 3.2 g/㎝3 외경 18㎜, 내경 13㎜, 두께 3.7㎜인 도넛모양으로 성형한 후 500 에서 10 시간 탈지시키고, 940 에서 2.2 시간 동안 소성 및 냉각하여 벌크 페라이트를 제조하였다.
<준비예2 ~ 5>
준비예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 페라이트 분말의 조성/조성비를 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 1과 같은 벌크 페라이트를 제조하였다.
<실험예>
준비예에 따라 제조된 도넛형상의 시료에 대해 100㎑ 및 6.78㎒에서 투자율을 측정하여 복소투자율의 실수부와 허수부를 표 1에 나타내었다.
구체적으로 투자율은 임피던스 분석장치(4294A Precision Impedance Analyzer 및 42942A용 Terminal adapter kit)를 통해 측정하였고, 시험픽스쳐는 16454A 자성물질 시험픽스쳐(Magnetic Material Test Fixture)로 하여 Osc Level 500mV의 조건에서 측정하였다.
| 준비예1 | 준비예2 | 준비예3 | 준비예4 | 준비예5 | |||
| 페라이트조성 | Fe2O3 | 48.75 | 49.60 | 49.60 | 48.75 | 48.75 | |
| NiO | 11.70 | 11.77 | 11.70 | 11.70 | 11.77 | ||
| ZnO | 28.10 | 28.30 | 28.32 | 28.13 | 28.12 | ||
| CuO | 11.20 | 10.00 | 10.00 | 10.35 | 11.2 | ||
| Co3O4 | 0.25 | 0.33 | 0.38 | 0.22 | 0.18 | ||
| 합 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | ||
| 벌크페라이트 | 투자율 (6.78㎒) |
실수부 | 290 | 330 | 380 | 275 | 216 |
| 허수부 | 7.4 | 9 | 28 | 6.8 | 5.9 | ||
| 투자율 (100㎑) |
실수부 | 262 | 294 | 235 | 163 | 145 | |
| 허수부 | 1.4 | 1.7 | 2.1 | 1.2 | 5.5 | ||
상기 표 1을 통해 확인할 수 있듯이,
사산화삼코발트를 포함하는 Ni-Zn-Cu계 페라이트의 경우 사산화삼코발트의 함량에 따라서 물성변동이 있으며, 본 발명에 따른 사산화삼코발트의 바람직한 범위내 포함된 준비예1, 준비예2 및 준비예 4의 경우 그렇지 못한 준비예 3 및 5보다 6.78㎒에서의 물성이 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 그 중에서도 보다 더 바람직한 범위를 만족하는 준비예 2가 준비예 1 및 4보다 물성이 우수함을 확인할 수 있다.
<실시예>
평균입경이 0.75㎛인 페라이트 분말(Fe2O3 48.75몰%, NiO 11.7몰%, ZnO 28.1몰%, CuO 11.2몰%, Co3O4 0.25몰%) 100 중량부에 대해 폴리비닐부티랄 수지 5중량부, 용매로써 톨루엔과 에탄올을 5:5로 혼합한 용제 50 중량부를 볼밀에서 혼합, 용해, 분산시켰다. 이후 페라이트 혼합물을 통상적인 테이프 캐스팅(Tape casting) 방법을 통해 시트형상으로 제조한 후 500 에서 10 시간 탈지시키고, 940 에서 2.2 시간 동안 소성 및 냉각하여 최종 두께가 80㎛인 페라이트 시트를 제조하였다.
이후 상기 페라이트시트 일면에 이형필름이 부착된 두께가 10㎛인 양면테이프(지지기재 PET, 케이원 코퍼레이션, VT-8210C)를 부착시키고, 타면에 두께가 7㎛이고, 일면에 점착층이 형성된 PET 보호부재(국제라텍, KJ-0714)를 부착시킨 후, 도 5와 같은 파쇄장치를 통과시켜 자기장 차폐유닛을 제조하였다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100, 100',1000,1001: 무선전력전송용 자기장 차폐유닛
110, 110': 자기장 차폐층
130: 제1접착부재 140: 보호부재
1500, 1501: 안테나 유닛 1510, 1511: 회로기판
1520, 1521: 자기공진방식 무선전력전송용 안테나
1530, 1531: 자기유도방식 무선전력전송용 안테나
1540: MST용 안테나 1550, 1551: NFC용 안테나
110, 110': 자기장 차폐층
130: 제1접착부재 140: 보호부재
1500, 1501: 안테나 유닛 1510, 1511: 회로기판
1520, 1521: 자기공진방식 무선전력전송용 안테나
1530, 1531: 자기유도방식 무선전력전송용 안테나
1540: MST용 안테나 1550, 1551: NFC용 안테나
Claims (14)
- 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트 파편들로 형성된 자기장 차폐층;을 구비하고,
상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 산화니켈(NiO) 8 ~ 15몰%, 산화아연(ZnO) 25 ~ 35몰%, 산화구리(CuO) 8 ~ 13몰% 및 사산화삼코발트(Co3O4) 0.2 ~ 0.35몰%를 함유하며, 6.78㎒의 주파수에서 복소투자율의 실수부 μ'가 170 이상을 만족하는 무선전력전송용 자기장 차폐유닛. - 제1항에 있어서, 상기 자기장 차폐유닛은
자기장 차폐층의 일면에 배치되는 보호부재 및 상기 자기장 차폐층의 타면에 배치되는 제1접착부재를 더 포함하는 무선전력전송용 자기장 차폐유닛. - 제1항에 있어서,
상기 니켈(Ni)-아연(Zn)-구리(Cu)계 페라이트는 6.78㎒의 주파수에서 하기 수학식 1에 따른 품질지수 값이 45 이상인 무선전력전송용 자기장 차폐유닛.
[수학식 1]
- 제1항에 있어서,
상기 페라이트의 파편들 중 일부 파편은 적어도 한 변이 직선이 아닌 만곡형상을 가지며, 상기 일부 파편은 전체 페라이트 파편 개수에 대하여 45% 이상 포함된 무선전력전송용 자기장 차폐유닛. - 제1항에 있어서,
상기 자기장 차폐층은 두께가 30 ~ 600㎛인 무선전력전송용 자기장 차폐유닛. - 제1항에 있어서,
상기 페라이트 파편들의 단일파편 평균입경은 100 ~ 2000 ㎛인 무선전력전송용 자기장 차폐유닛. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 자기장 차폐층이 복수개로 적층되어 구비되며, 복수개의 자기장 차폐층 중 인접하는 자기장차폐층 사이에는 제2접착부재가 개재된 무선전력전송용 자기장 차폐유닛. - 제1항에 있어서,
상기 페라이트 파편들은 하기 수학식 2에 따른 이형도가 8.0 이하인 파편을 30% 이상 포함하는 무선전력전송용 자기장 차폐유닛.
[수학식 2]
- 무선전력전송용 안테나를 포함하는 안테나유닛; 및
상기 안테나유닛의 일면에 배치되어 무선전력전송용 안테나 특성을 향상시키고, 안테나를 향하도록 자기장을 집속시키는 제1항에 따른 무선전력전송용 자기장 차폐유닛;을 포함하는 무선전력전송 모듈. - 6.78㎒의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 무선전력전송용 안테나 및 13.56㎒의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 근거리통신용 안테나를 구비하는 안테나유닛; 및
상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 근거리통신용 안테나 및 무선전력전송용 안테나의 특성을 향상시키고, 각각의 안테나를 향하도록 자기장을 집속시키는 제1항에 따른 자기장 차폐유닛;을 포함하는 무선전력전송 모듈. - 제11항 또는 제12항에 따른 무선전력전송 모듈을 포함하는 전자기기.
- 제11항 또는 제12항에 따른 무선전력전송 모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20150138064 | 2015-09-30 | ||
| KR1020150138064 | 2015-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170038751A KR20170038751A (ko) | 2017-04-07 |
| KR102525699B1 true KR102525699B1 (ko) | 2023-04-25 |
Family
ID=58583476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160127020A KR102525699B1 (ko) | 2015-09-30 | 2016-09-30 | 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 이를 포함하는 전자기기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102525699B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007123575A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁性シートおよびこれを用いたアンテナ装置、並びに磁性シートの製造方法 |
| JP2007295557A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Nitta Ind Corp | 磁気シールドシート、非接触ｉｃカード通信改善方法および非接触ｉｃカード収容容器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005340759A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Sony Corp | アンテナモジュール用磁芯部材、アンテナモジュールおよびこれを備えた携帯情報端末 |
| US9812774B2 (en) * | 2013-03-05 | 2017-11-07 | Amosense Co., Ltd. | Composite sheet for shielding magnetic field and electromagnetic wave, and antenna module comprising same |
| KR101374525B1 (ko) | 2013-08-22 | 2014-03-18 | 주식회사 맥스웨이브 | 자기공진 방식 기반 무선 충전 제어 시스템 |
-
2016
- 2016-09-30 KR KR1020160127020A patent/KR102525699B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007123575A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁性シートおよびこれを用いたアンテナ装置、並びに磁性シートの製造方法 |
| JP2007295557A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Nitta Ind Corp | 磁気シールドシート、非接触ｉｃカード通信改善方法および非接触ｉｃカード収容容器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170038751A (ko) | 2017-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108141994B (zh) | 磁场屏蔽单元、包括其的模块及包括其的便携式设备 | |
| JP6571282B2 (ja) | 磁場遮蔽ユニット及びこれを含む多機能複合モジュール | |
| KR101939653B1 (ko) | 자기장 차폐유닛 및 이를 포함하는 다기능 복합모듈 | |
| JP6841825B2 (ja) | 無線電力伝送用磁場遮蔽ユニット及びこれを含む無線電力伝送モジュール | |
| KR101476044B1 (ko) | 페라이트 그린 시트, 소결 페라이트 시트, 이를 포함하는 페라이트 복합시트 및 도전 루프 안테나 모듈 | |
| KR101989852B1 (ko) | 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 휴대용 기기 | |
| KR101909649B1 (ko) | 자기장 차폐유닛 및 이를 포함하는 다기능 복합모듈 | |
| KR20170040774A (ko) | 자성시트, 이를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 휴대용 기기 | |
| KR101990406B1 (ko) | 자성시트 제조방법 | |
| KR102525699B1 (ko) | 무선전력 전송용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 무선전력 전송모듈 및 이를 포함하는 전자기기 | |
| KR101939654B1 (ko) | 자기장 차폐유닛 및 이를 포함하는 다기능 복합모듈 | |
| KR102525700B1 (ko) | 근거리통신(nfc)용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 복합 자기장 차폐 유닛 및 이를 포함하는 모듈 | |
| KR102565039B1 (ko) | 자기장 차폐유닛 및 이를 포함하는 다기능 복합모듈 | |
| JP5125713B2 (ja) | 磁性シートの製造方法 | |
| CN107836140B (zh) | 铁氧体叠层体和噪声抑制片 | |
| CN112951537B (zh) | 磁性薄片、和具备磁性薄片的线圈模块以及非接触供电装置 | |
| KR20170040775A (ko) | 자성시트, 이를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 휴대용 기기 | |
| KR102565038B1 (ko) | 자기장 차폐유닛 및 이를 포함하는 다기능 복합모듈 | |
| KR20200037158A (ko) | 자기장 차폐시트 | |
| KR20210061719A (ko) | 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |