KR102525700B1 - 근거리통신(nfc)용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 복합 자기장 차폐 유닛 및 이를 포함하는 모듈 - Google Patents

Abstract

근거리통신용 자기장 차폐유닛이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리통신용 자기장 차폐유닛은 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 페라이트 파편들로 형성된 자기장 차폐층;을 구비하고, 상기 페라이트는 13.56MHz의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 95 이상으로 구현된다. 이에 의하면, 근거리통신용 자기장 차폐유닛은 IC칩/IC카드와 리더기/라이터기 또는 이들이 구비된 전자장치 간의 데이터 통신시에 누설되는 자기장으로 인한 전자부품에 와전류 발생을 최소화함으로써 상기 와전류로 인한 발열이나 각종 신호처리 회로부의 전자기장 간섭에 따른 오작동으로 전자부품의 기능저하나 내구성 감소 문제를 방지하고, 누설 자기장을 최소화함으로써 데이터 송수신 효율의 향상 및 송수신 거리를 증가시킬 수 있으며, 누설 자기장으로 인한 휴대기기 사용자의 건강에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

Description

근거리통신(NFC)용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 복합 자기장 차폐 유닛 및 이를 포함하는 모듈{Magnetic shielding unit for near field communication, complex magnetic shielding unit and module comprising the same}

본 발명은 차폐유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 근거리통신(NFC)용 자기장 차폐유닛, 이를 포함하는 복합 자기장 차폐 유닛 및 이를 포함하는 모듈에 관한 것이다.

근거리통신(Near Field Communication, NFC)은 RFID의 하나로 13.56Mhz 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 근거리 무선통신 모듈을 이용하여 10cm의 가까운 거리에서 단말기 간 데이터를 전송하는 기술로써, 결제뿐만 아니라 마켓, 여행정보, 교통, 출입통제, 잠금장치 등에서 광범위하게 활용되고 있다. 상기 NFC의 특징으로는 기존 RFID에서 확장된 개념으로 태그가 내장된 단말기를 능동형(ACTIVE) 모드로도 작동할 수 있어서 태그로서의 기능뿐만 아니라, 태그를 읽는 리더(READER), 태그에 정보를 입력하는 라이터(WRITER)의 기능까지 수행하며, 단말과 단말간 P2P가 가능하다.

이에 따라 핸드폰, PDA(개인휴대단말기), 아이패드, 노트북컴퓨터 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자장치들에 근거리 통신이 가능하도록 근거리무선통신 모듈을 탑재하는 것이 일반화되고 있는 추세에 있다.

상기 근거리무선통신 모듈은 코일이나 기판상에 패턴화된 안테나를 포함하는데, 송신모듈에서 포함된 안테나를 통해 전자기유도에 의해 발생되는 자기장이 수신모듈에 포함된 안테나를 통해 다시 전자기 유도됨에 따라 정보의 교환이 가능하게 된다. 이때, 상기 정보의 교환 정도 및 송수신 거리의 척도는 송신되는 자기장의 방향을 수신되는 안테나로 집중시키고, 다른 방향으로의 누설을 방지해야 하며, 이를 위해 근거리무선통신 모듈에는 전자기 차폐재를 구비하는 것이 일반적이다. 만일 발생된 자기장이 수신 안테나로 집속되지 못하고 누설되는 경우 데이터 송수신 효율을 저하시키며, 근거리무선통신 모듈을 탑재한 전자장치 내 다른 부품의 성능을 저하시킬 수 있고, 전자장치를 사용하는 사람에게 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 구체적으로 근거리통신용 안테나에 전도성이 있는 금속재질 등의 전자부품이 근접하여 배치되면 코일에서 발생되는 자기장에 의해 전자부품에 와전류가 발생되고, 이로 인해 전자부품은 발열로 인해 성능저하가 발생하고, 안테나 측면에서는 자기장의 손실로 인한 데이터효율 감소가 일어날 수 있다. 이에 따라 자기장의 집속 및 자기손실을 줄이기 위해 근거리통신모듈에는 전자기 차폐재를 구비시켜 이와 같은 문제점을 해결하고 있다.

한편, 최근 근거리통신 모듈이 구비되는 휴대용 전자장치는 경박단소형화의 추세에 있음에 따라 상기 모듈의 두께도 초슬림화 되도록 요구되고 있고, 상기 모듈에 구비되는 전자기 차폐재 역시 초슬림화 되도록 요구되고 있는 추세에 있다. 그러나 근거리통신에 사용되는 주파수 대역인 13.56Mhz에서 우수한 자기적 특성을 발현함에 따라 근거리통신에 많이 사용되는 전자기 차폐재는 보통 페라이트 계열의 자성체를 구비하는데, 상기 페라이트 계열의 자성체는 취성이 매우 강한 특성이 있음에 따라 매우 얇은 두께로 제조될 경우 이를 피착물, 예를 들어 근거리무선통신용 안테나에 부착시킬 때 작업도중, 단차가 있는 피착면에 부착시, 휴대용 전자장치의 사용 중 충격이 가해졌을 때 등 휴대용 전자장치의 제조공정 및/또는 사용중에서 전자기 차폐재에 크랙이 쉽게 발생하고, 발생된 크랙으로 인해 투자율이 현저히 저하되어 근거리통신 거리의 단축, 데이터 전송효율의 현저한 저하를 유발시킬 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 휴대용 전자장치의 경박단소형화의 추세에 부응하면서 전자기 차폐재의 보관, 운반 및 이를 피착면에 부착시키는 공정상에서 발생하는 페라이트의 크랙으로 인한 투자율 감소를 예방하여 목적하는 물성을 최소한 온전히 달성시킬 수 있는 전자기 차폐재의 개발이 시급한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0010063 호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 휴대 단말기기 등의 부품이나 이를 사용하는 사용자의 인체에 미치는 자기장 영향을 차단하고, 데이터 송수신 효율/송수신 거리를 현저히 증가시킬 수 있는 동시에 가요성이 현저히 우수하여 차폐유닛의 보관, 운반, 피착물에 부착공정, 부착된 피착물이 구비된 전자장치의 사용 중에도 차폐유닛에 구비된 자성체의 크랙으로 인한 투자율 등의 물성저하가 예방될 수 있는 근거리 통신용 자기장 차폐유닛을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛을 통해 근거리통신용 안테나 특성을 더욱 향상시켜 데이터 송수신효율 및 송수신 거리를 현저히 증가시킬 수 있는 근거리통신 모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 근거리통신 모듈을 통해 데이터 수신효율 및 수신 거리가 현저히 증가된 휴대용 기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

더불어, 본 발명은 근거리통신용 안테나와 이종의 용도인 안테나가 함께 구비되는 안테나유닛에서도 안테나 각각의 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 복합 자기장 차폐유닛을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 복합 자기장 차폐유닛을 통해 무선전력전송 및 데이터 송수신 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 무선전력전송모듈 및 이를 수신용 모듈로 구비하는 휴대용 기기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 페라이트 파편들로 형성된 자기장 차폐층;을 구비하고, 상기 페라이트는 13.56MHz의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 95 이상인 근거리통신(NFC)용 자기장 차폐유닛을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 자기장 차폐유닛은 자기장 차폐층의 일면에 배치되는 보호부재 및 상기 자기장 차폐층의 타면에 배치되는 제1접착부재를 더 포함할 수 있다.

상기 페라이트는 하기 13.56MHz의 주파수에서 수학식 1에 따른 품질지수 값이 18이상일 수 있다.

[수학식 1]

또한, 상기 페라이트 파편들의 단일파편 형상은 비정형일 수 있고, 상기 페라이트 파편들 중 일부 파편은 적어도 한 변이 직선이 아닌 만곡형상을 가질 수 있으며, 이와 같은 상기 일부 파편은 전체 페라이트 파편 개수대비 45% 이상일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 60% 이상 일 수 있다.

또한, 상기 페라이트 파편들의 단일파편 평균입경은 100 ~ 2000 ㎛일 수 있다.

또한, 상기 페라이트 파편들은 하기 수학식 2에 따른 이형도가 8.0 이하인 파편을 30% 이상 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 45% 이상 포함할 수 있다.

[수학식 2]

또한, 상기 페라이트는 산화아연(ZnO) 8 ~ 40몰%, 산화구리(CuO) 7 ~ 17몰%, 삼산화이철(Fe₂O₃) 37 ~ 50몰% 및 산화니켈(NiO) 11 ~ 25몰%할 수 있고, 보다 바람직하게는 사산화삼코발트(Co3O4)를 0.2 ~ 0.5몰% 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 자기장 차폐층은 두께가 30 ~ 600㎛일 수 있고, 또한, 상기 자기장 차폐층은 복수개로 적층되어 구비되고, 이때, 복수개의 자기장 차폐층 중 인접하는 자기장 차폐층 사이에는 제2 접착부재가 포함될 수 있다.

또한, 본 발명은 근거리통신용 안테나를 포함하는 안테나유닛; 및 상기 안테나유닛의 일면에 배치되어 근거리통신용 안테나 특성을 향상시키고, 상기 안테나유닛을 향하도록 자속을 집속시키는 본 발명에 따른 근거리통신용 자기장 차폐유닛;을 포함하는 근거리통신모듈을 제공한다.

한편, 본 발명은 무선전력전송용 안테나의 특성을 향상시키는 제1 자기장 차폐유닛; 및 근거리통신용 안테나의 특성을 향상시키는 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛인 제2 자기장 차폐유닛;을 포함하는 복합 자기장 차폐유닛을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 자기장 차폐유닛은 상호간에 이격된 복수개의 비정질 또는 나노결정립의 Fe계 합금 파편 및 인접하는 상기 Fe계 합금 파편간 이격 공간의 적어도 일부에 충진되며, 와전류를 감소시키기 위한 유전체를 포함하는 자기장 차페층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 자기장 차폐층이 복수개로 구비되고, 인접한 자기장 차폐층 사이에는 와전류를 감소시키기 위한 유전체층이 더 개재될 수 있다. 또한, 상기 유전체는 인접하는 상기 Fe계 합금 파편간 이격공간의 전부에 충진될 수 있다. 또한, 상기 Fe계 합금 파편의 형상은 비정형일 수 있으며, 상기 Fe계 합금 파편의 입경은 1㎛ ~ 5㎜일 수 있다.

또한, 상기 제1 자기장 차폐유닛과 제2 자기장 차폐유닛은 소정의 주파수에서 서로 다른 투자율을 가지도록 구비될 수 있다.

또한, 본 발명은 무선전력전송용 안테나 및 근거리 통신용 안테나를 포함하는 안테나유닛; 및 상기 안테나유닛의 일면에 배치되어 안테나유닛의 특성을 향상시키고, 안테나유닛을 향하여 자속을 집속시키는 본 발명에 따른 복합 자기장 차폐유닛을 포함하는 복합모듈을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 무선전력전송용 안테나는 상기 복합 자기장 차폐유닛의 제1 자기장 차폐유닛 일면과 대응되는 영역에 배치되고, 상기 근거리통신용 안테나는 상기 복합 자기장 차폐유닛의 제2 자기장 차폐유닛 일면과 대응되는 영역에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 근거리통신 모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기를 제공한다.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 복합모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기를 제공한다.

본 발명에 의하면, 근거리통신용 자기장 차폐유닛은 IC칩/IC카드와 리더기/라이터기 또는 이들이 구비된 전자장치 간의 데이터 통신시에 누설되는 자기장으로 인한 전자부품에 와전류 발생을 최소화함으로써 상기 와전류로 인한 발열이나 각종 신호처리 회로부의 전자기장 간섭에 따른 오작동으로 전자부품의 기능저하나 내구성 감소 문제를 방지하고, 누설 자기장을 최소화함으로써 데이터 송수신 효율의 향상 및 송수신 거리를 증가시킬 수 있으며, 누설 자기장으로 인한 휴대기기 사용자의 건강에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 가요성이 현저히 우수하여 차폐유닛의 보관, 운반, 피착물에 부착공정, 부착된 피착물이 구비된 전자장치의 사용 중에도 차폐유닛에 구비된 자성체의 크랙으로 인한 투자율 등의 물성저하가 예방될 수 있고, 경우에 따라 피착물의 피착면에 단차가 존재하는 경우에도 우수한 밀착력으로 접착시킬 수 있고, 밀착시키는 과정에서 발생하는 자성체의 크랙으로 인한 물성저하가 방지될 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 복합 자기장 차폐유닛은 무선전력전송용 안테나의 안테나 특성을 더욱 향상시켜 무선전력전송효율 및 충전거리를 현저히 증가시키는 동시에 데이터 통신 등에 관여하는 안테나의 특성을 향상시켜 데이터 통신의 효율을 현저히 향상시킬 수 있음에 따라서 다기능 복합모듈을 포함하는 모바일기기, 스마트가전 또는 사물 인터넷(Internet of Things)용 기기 등의 각종 휴대기기에 널리 응용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리통신용 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 차폐유닛의 제조에 이용되는 파쇄장치를 통한 제조공정 모식도로서, 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 근거리 통신용 차폐유닛의 단면도를 나타내는 도면,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예예 따른 복합 자기장 차폐유닛의 단면도로, 도 8a는 제1 자기장 차폐유닛과 제2 자기장 차폐유닛이 적층된 경우를 나타내는 도면이고, 도 8b는 제2 자기장 차폐유닛의 내부에 동일두께의 제1 자기장 차폐유닛이 삽입된 경우를 나타내는 도면이며, 도 8c는 제2 자기장 차폐유닛 일면에 제2 자기장 차폐유닛 보다 얇은 두께로 제1 자기장 차폐유닛이 삽입되는 경우를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리통신 모듈의 분해사시도를 나타내는 도면, 그리고
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송모듈의 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 근거리통신용 자기장 차폐유닛(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 자기장 차폐층(110)을 포함하고, 상기 자기장 차폐층(110)은 다수의 페라이트 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)을 통해 상기 자기장 차폐유닛(100)이 피착물에 부착 전까지 상기 제1 접착층(130b)을 보호하기 위한 이형필름(130a)을 구비할 수 있다.

먼저, 상기 자기장 차폐층(110)은 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 페라이트 시트를 파쇄시킨 페라이트 파편들(111)로 형성된다.

자기장 차폐유닛의 슬림화, 박형화를 위해서는 구비되는 자성체의 두께가 동시에 매우 얇아져야 하는데, 근거리통신에서 사용되는 주파수 대역에 적합한 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 차폐유닛은 자성체인 페라이트가 처음부터 파쇄되어 파편상태로 구비됨에 따라서 차폐유닛의 가요성이 현저히 향상되어 차폐유닛의 단면두께가 박형화 되더라도 외력에 의해 구비되는 페라이트 파편에 크랙이 더 발생할 수 있는 우려가 원천적으로 봉쇄될 수 있다. 또한, 페라이트가 파편상태로 차폐유닛에 포함되되, 파편상태의 페라이트를 포함하는 차폐유닛이 처음부터 근거리통신에서 데이터 송수신 효율 및 송수신 거리에서 우수한 특성을 발현할 수 있을 정도의 초기 물성 보유하고, 상기 초기 물성을 차폐유닛을 장착하는 완성품의 제조단계, 더 나아가 완성품의 사용단계에서도 지속적으로 유지시킬 수 있음에 따라서 통상의 비파편화된 페라이트를 구비하는 차폐유닛에서 발생하는 의도하지 않은 파편화로 인한 물성변동 또는 저하 및 이로 인한 데이터 송수신 성능의 현저한 저하 우려를 제거할 수 있다.

한편, 상기 페라이트 파편의 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 페라이트 파편들의 단일파편 평균입경은 100 ~ 2000 ㎛일 수 있다. 만일 평균입경이 2000㎛를 초과하는 경우 추가적인 파편의 파손, 조각의 발생이 증가하여 자기장 차폐유닛의 초기 설계 물성치의 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 어려울 수 있다. 한편, 파편의 평균입경이란 레이저 회절식 입도분포계에 의해 측정된 체적 평균 지름 기준으로 측정된 결과이다.

한편, 파편의 추가적인 파손, 조각을 더욱 방지하기 위하여 바람직하게는 상기 페라이트 파편들은 하기 수학식 2에 따른 파편 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 가진 긴 거리를 의미(도 3의 R₁, 도 4의 R₂)하며, 이 때에 해당되는 파편의 두 점을 지나가는 원이 파편의 외접원에 해당된다. 또한, 파편의 내접원의 직경은 파편의 어느 일면에 존재하는 두 변 이상과 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 포함한다는 것을 의미하고, 이러한 형상일수록 추가적인 파편의 파손, 조각이 발생할 수 있음을 의미한다.

이에 따라 자기장 차폐층(110)에 포함되는 페라이트 파편들 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 있고, 목적한 초기 물성 설계치를 지속시킬 수 없을 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 자기장 차폐층에 포함될 수 있는 페라이트는 파편화된 상태로 후술하는 자기장 차폐유닛의 투자율 물성을 발현할 수 있는 경우 조성, 결정종류, 소결입자의 미세구조에 제한은 없으며, 공지된 페라이트를 사용해도 무방하다. 다만, 바람직하게는 페라이트의 결정구조는 스피넬형일 수 있다. 또한, 상기 페라이트는 바람직하게는 Ni-Zn-Cu계 페라이트일 수 있고, 보다 바람직하게는 파편화된 이후에도 목적하는 수준의 물성을 발현하기 위하여 Ni-Zn-Cu계 페라이트는 산화아연(ZnO) 8 ~ 40몰%, 산화구리(CuO) 7 ~ 17몰%, 삼산화이철(Fe₂O₃) 37 ~ 50몰% 및 산화니켈(NiO) 11 ~ 25몰%을 포함하는 페라이트일 수 있다.

만일 산화니켈의 함량이 11몰% 미만일 경우 복소투자율의 공명 주파수가 저주파측으로 시프트하여 목적하는 근거리통신의 주파수에서 복소투자율의 실수부가 감소하고, 허수부가 현저히 증가될 수 있고 이로 인해 근거리통신효율이 현저히 저하될 수 있다. 또한, 산화니켈의 함량이 25몰%를 초과하는 경우 저주파대역 및 고주파대역에서 전체적으로 복소투자율의 실수부 저하가 현저해질 수 있고, 페라이트의 저항이 감소하여 와전류 발생 증가로 인한 자기손실, 발열이 발생할 수 있다. 또한, 산화아연의 함량이 8몰% 미만일 경우 목적하는 근거리통신의 주파수 대역에서 복소투자율의 실수부가 감소할 수 있고, 만일 40몰%를 증가하면 목적하는 근거리통신의 주파수 대역에서 복소투자율의 허수부가 현저히 증가하고, 와전류 발생으로 인한 자기손실, 발열이 발생할 수 있다. 또한, 산화구리의 함량이 7몰% 미만인 경우 목적하는 근거리통신의 주파수 대역에서 복소투자율의 실수부가 감소할 수 있고, 만일 함량이 17몰%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%로 포함할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 0.2 ~ 0.28몰%로 포함할 수 있으며, 사산화삼코발트를 통해 근거리통신에 더욱 적합한 물성을 발현할 수 있는 이점이 있을 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 페라이트 파편의 유래가 되는 페라이트 시트의 두께일 수 있으며, 평균두께가 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 근거리통신용 안테나의 형상에 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 1에 도시된 바와 같이 자기장 차폐층(110)의 상부에는 기재필름(140a) 및 상기 기재필름(140a) 일면에 형성된 제2 접착층(140b)을 구비하는 보호부재(140)가 배치되고, 상기 자기장 차폐층(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)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 제1 접착층(140b)을 구비할 수 있는데, 상기 제2 접착층(140b)을 통해 보호부재(140)가 자기장 차폐층(110)에 부착될 수 있다. 상기 제2 접착층(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)을 안테나 또는 안테나가 구비된 기판 등에 부착시키기 위한 역할을 수행한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1접착부재(130)는 자기장 차폐유닛(100)을 피부착면에 부착시키는 제1 접착층(130b)을 포함할 수 있고, 상기 제1 접착층(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 제1 접착층(130b)은 자기장 차폐층(110)의 하부에 접착층 형성 조성물이 도포되어 형성되거나, 이형필름(130a)상에 접착조성물이 도포되어 형성된 제1 접착층(130b)이 자기장 차폐층(110)에 부착되어 구비될 수 있다. 또한 상기 제1 접착층(130b)은 기계적강도의 보강을 위하여 지지필름의 양면에 접착층 형성조성물이 코팅된 양면형 접착층일 수도 있다. 또한, 상기 제1 접착층(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 페라이트가 파편상태로 처음부터 포함되며, 구비되는 페라이트는 시트상일 때 13.56MHz의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 95 이상을 만족하고, 바람직하게는 125 이상, 보다 바람직하게는 140 이상, 보다 더 바람직하게는 180 이상을 만족할 수 있다. 이를 통해 페라이트 파편화를 통해 차폐유닛의 가요성을 현저히 향상시켰음에도 불구하고 목적하는 근거리통신이 요구하는 물성은 온전히 만족시킬 수 있고, 만일하나 발생할 수 있는 페라이트 파편의 추가적 파손이 있더라도 그에 따른 물성저하를 감안하여 목적하는 근거리통신이 요구하는 물성치를 만족시킬 수 있다. 만일 상기 주파수에서 복소투자율의 실수부가 95미만일 경우 목적하는 수준의 근거리통신 효율을 달성할 수 없고, 만일하나 발생할 수 있는 페라이트 파편의 추가 미세 조각화로 인하여 근거리 통신에 필요한 수준의 물성치를 만족시키지 못해 제품이상, 불량을 초래할 수 있다.

또한, 보다 향상된 근거리 통신 효율, 통신거리의 증대를 위해 상기 페라이트는 시트상을 기준으로 하기 13.56MHz의 주파수에서 수학식 1에 따른 품질지수 값이 18 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 40이상일 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 근거리 통신 효율, 통신거리를 증대시킬 수 있다. 만일 13.56MHz의 주파수에서 품질지수가 20 미만일 경우 근거리 통신 효율의 향상이 미미하거나 자기손실 중 와전류 손실로 인한 자기손실, 발열이 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 접착부재(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 자기장차폐유닛(100')은 자기장 차폐층(110A, 110B, 110C)이 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 근거리 통신 효율을 달성하기 어려울 수 있다. 즉, 자기장 차폐유닛 자체의 투자율을 증가시키는 방법은 목적하는 주파수에서 투자율 등의 자기적 특성이 우수한 자성체를 사용하는 방법, 자기장 차폐층의 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 있어서 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 근거리 통신용 안테나의 특성을 더욱 향상시켜 근거리 통신 효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

자기장 차폐유닛 내에 복수개로 자기장 차폐층을 구비할 경우 2 ~ 12개를 구비할 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 접착부재와 동일할 수 있다. 즉, 지지기재의 양면에 접착조성물이 도포된 양면형 접착부재거나 또는 차폐유닛의 박형화를 위해 상기 접착조성물이 지지기재 없이 일자기장 차폐층에 도포되고 그 상부에 다른 자기장 차폐층이 적층되어 형성될 수도 있다. 또한, 제1접착부재의 제1접착층(130b)의 두께보다 크거나 같을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

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.

이상으로 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 근거리 통신용 자기장 차폐유닛(100, 100')은 바람직하게는 소정의 주파수에서 자기적 특성이 상이한 다른 차폐유닛과 복합화되어 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 안테나의 특성을 각각 동시에 향상시킬 수 있음에 따라서, 본 발명은 무선전력전송용 안테나의 특성을 향상시키는 제1 자기장 차폐유닛; 및 근거리통신용 안테나의 특성을 향상시키는 상술한 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛을 제2 자기장 차폐유닛으로 포함하는 복합 자기장 차폐유닛으로 구현된다.

상기 자기특성이란 차폐유닛이 발현하는 자기적 특성으로, 포화자기장, 투자율 및 투자손실율 등의 차폐유닛에 포함된 자성체 고유의 자기적 특성을 의미할 수 있다.

도 8a를 참고로 설명하면, 복합 자기장 차폐유닛(1000)은 무선전력전송용 안테나의 특성을 향상시키는 자기장 차폐유닛인 제1 자기장 차폐유닛(1100) 및 근거리통신 안테나 특성을 현저히 향상시키는 본 발명에 따른 자기장 차폐유닛(100, 100')을 제2 자기장 차폐유닛(1200)을 포함하고, 상기 자기장 차폐유닛(1100, 1200)이 적층된 구조일 경우 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)과 제2 자기장 차폐유닛(1200)은 접착층(미도시)을 통해 상호 부착될 수 있고, 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100) 상부에 제2접착층(1400b)이 일면에 형성된 보호부재(1400)가 더 구비되며, 제2 자기장 차폐유닛(1200) 하부에 제1접착층(1300b)이 일면에 형성된 접착부재(1300)가 더 구비될 수 있다.

소정의 주파수에서 자기특성이 상이한 이종의 차폐유닛을 포함하는 복합 자기장 차폐유닛은 상이한 주파수 대역에서 동작하는 2 이상의 안테나를 구비하는 안테나유닛에서 각각의 안테나 특성을 향상시키기에 적합할 수 있다. 이러한 일예로 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)은 저주파 대역인 100~300kHz의 주파수 대역에서 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖도록 구비될 수 있다. 또는 100~300kHz의 주파수 대역에서 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200) 보다 상대적으로 큰 포화자기장을 갖도록 구비될 수 있다. 또는 100~300kHz의 주파수 대역에서 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100) 및 제2 자기장 차폐유닛(1200)이 서로 동일한 투자율을 갖는 경우 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)의 투자손실률이 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200)의 투자손실률보다 상대적으로 작은 값을 갖도록 구비될 수도 있다.

이때, 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)은 100 ~ 300kHz의 주파수 대역에서 제2 자기장 차폐유닛(1200)보다 상대적으로 높은 투자율을 갖기 때문에 무선 충전시 무전전력 송신모듈로부터 전송되는 100~300kHz 주파수의 전력전송에 따라 생성되는 교류 자기장이 상대적으로 높은 투자율을 갖는 제1 자기장 차폐유닛(1100)측으로 유도됨으로써 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100) 측에 배치된 제1 안테나로 무선 전력신호가 높은 효율로 수신될 수 있도록 유도할 수 있게 된다. 또한, 제2 자기장 차폐유닛(1200)은 13.56MHz의 주파수 대역에서 제1 자기장 차폐유닛(1100)보다 상대적으로 높은 복소투자율의 실수부/허수부 비율을 갖기 때문에 근거리 무선통신(NFC)이 이루어지는 경우 RF리더기에 설치된 안테나로부터 발생된 13.56MHz 고주파 신호에 의해 생성되는 교류 자기장이 해당 주파수에서 상대적으로 높은 실수부/허수부 비율을 갖는 제2 자기장 차폐유닛(1200)측으로 유도됨으로써 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200) 측에 배치된 NFC용 안테나측으로 고주파신호가 높은 효율로 수신될 수 있도록 유도할 수 있게 된다.

또한, 100~300kHz의 주파수 대역에서 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100) 및 제2 자기장 차폐유닛(1200)이 서로 동일한 투자율을 갖더라도 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)의 투자손실률이 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200)의 투자손실률보다 상대적으로 작은 값을 갖도록 구비되면 결과적으로 무선 충전 작동시 투자손실률에 의한 투자율의 손실이 줄어들게 된다.

이와 같은 구체적인 일례로, 본 발명에 따른 근거리통신용 자기장 차폐유닛(100, 100')인 제2 자기장 차폐유닛(1200)은 Fe계 비정질 합금을 포함하는 제1 자기장 차폐유닛(1100)과 조합될 수 있다.

상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)은 상호간에 이격된 복수개의 비정질 또는 나노결정립의 Fe계 합금 파편 및 인접하는 상기 Fe계 합금 파편간 이격 공간의 적어도 일부에 충진되며, 와전류를 감소시키기 위한 유전체를 포함하는 자기장 차폐층을 포함할 수 있다. 상기 Fe계 합금 파편의 형상은 비정형일 수 있고, 상기 Fe계 합금 파편의 입경은 1㎛ ~ 5㎜일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)의 자기장 차폐층(미도시)은 본 발명에 따른 근거리통신용 차폐유닛에 구비되는 자기장 차폐층(110)처럼 자성체가 파쇄되어 Fe계 합금 파편이 자기장 차폐층을 형성하는데, 제1 자기장 차폐유닛(1100)의 자성체 파편화는 Fe계 합금, 예를들어 Fe-Si-B 또는 Fe-Si-B-Nb-Cu와 같은 Fe계 합금의 경우 페라이트와 달리 저항이 높지 않아 자기장 차폐층으로 향한 자속의 일부는 자기장 차폐층 내부에서 와전류로 인해 열로 손실됨에 따라 자기장 차폐유닛의 발열 문제, 자속의 손실로 인한 안테나 특성의 저하 등이 발생할 수 있음에 따라서 이를 방지시키기 위해 제1 자기장 차폐유닛(1100)에 구비되는 자기장 차폐층(110)은 파편되고, 더 나아가 상기 파편간 이격공간의 적어도 일부에 유전체가 충진되어 파편의 일부 또는 전부가 절연됨을 통해 와전류의 발생을 현저히 감소시킬 수 있다. 상기 제1 자기장 차폐유닛(1100)에 구비되는 자기장 차폐층(미도시)은 목적에 따라 복수개의 자기장 차폐층이 적층된 형태로 차폐유닛에 포함될 수 있고, 이를 통해 100~300kHz의 주파수 대역을 사용하는 안테나의 특성을 현저히 향상시킬 수 있다.

한편, 제1 자기장 차폐유닛(1100) 및 제2 자기장 차폐유닛(1200)의 배치관계는 상이한 기능을 수행하는 각각의 안테나 위치에 대응하도록 배치될 수 있고, 이에 따라 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200)과 동일한 두께를 갖는 제1 자기장 차폐유닛(1100)이 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200)에 삽입된 형태로 구비될 수도 있으며(도 8b 참조), 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200)보다 얇은 두께를 갖는 제1 자기장 차폐유닛(1100)이 상기 제2 자기장 차폐유닛(1200)의 일면에 삽입된 형태로 구비될 수도 있다(도 8c 참조).

한편, 상술한 본 발명에 따른 여러 실시예들의 근거리통신용 자기장 차폐유닛(100, 100') 또는 복합 자기장 차폐유닛(1000, 1000', 1000")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 차폐유닛의 상부 및/또는 하부에 구비된 기능층이 방열기능을 구비한다면 자기장 차폐유닛의 수평방향으로 열전도도를 향상시키기에 유리할 수 있다.

구체적으로 자기장 차폐유닛(100) 또는 복합 자기장 차폐유닛(1000)의 제1접착부재(130, 1300)의 하부 및/또는 보호부재(140, 1400)의 상부에 전자파 차폐층, 방열층 및/또는 이들이 적층된 복합층이나 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(140, 1400)의 상부에 부착될 수 있다. 또는 Cu, Ni, Ag, Al, Au, Sn, Zn, Mn, Mg, Cr, Tw, Ti 또는 이들 금속의 조합이 보호부재(140, 1400)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 근거리 통신용 자기장 차폐유닛(100)은 도 9에 도시된 바와 같이 근거리통신용 자기장 차폐유닛(100) 및 기판(151)상에 형성된 근거리통신용 안테나(152)를 구비하는 안테나유닛(150)을 포함하는 근거리통신 모듈에 적용될 수 있다. 여기서, 상기 근거리통신 모듈은 전자기기 측으로 무선 신호를 송출하는 근거리통신 송신모듈일 수도 있고, 근거리통신 송신모듈로부터 무선 신호를 수신하는 근거리통신 수신모듈일 수도 있다. 또한, 상기 근거리통신용 안테나(152)는 코일이 일정한 내경을 가지도록 감겨진 안테나 코일일 수 있고 또는 기판상에 안테나 패턴이 인쇄된 안테나 패턴일 수 있으며, 구체적인 무선전력전송용 안테나의 형상, 구조, 크기, 재질 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.

또한, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 복합 자기장 차폐유닛(1000, 1000', 1000")은 무선전력전송용 안테나 및 마그네틱 보안용 안테나 중 적어도 한 개의 안테나 및 근거리 통신용 안테나를 구비되는 안테나유닛의 일면에 배치되어 복합모듈을 구현할 수 있다.

도 10을 참조하면, 복합모듈은 안테나유닛(1500) 및 복합 자기장 차폐유닛(1000')을 포함하고, 상기 안테나 유닛(1500)은 회로기판(1510)의 최외곽에 구비되는 근거리 무선통신용 안테나(1520) 및 이로부터 내측으로 순차적으로 각기 이격되어 구비된 마그네틱 보안용 안테나(1530) 및 무선전력전송용 안테나(1540)를 구비할 수 있고, 복합 자기장 차폐유닛(1000')의 하부에 구비되는 접착부재(1300')를 통해 상기 안테나 유닛(1500)상에 부착되어 복합모듈을 형성할 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.

<실시예1>

평균입경이 0.75㎛인 페라이트 분말(Fe₂O₃ 48.75몰%, NiO 14.79몰%, ZnO 24.99몰%, CuO 11.22몰%, 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.

<실시예 2 ~ 7>

실시예1과 동일하게 실시하여 제조하되, 페라이트 분말의 조성/조성비를 하기 표 1과 같이 변경하여 하기 표 1과 같은 자기장차폐유닛을 제조하였다.

<실험예>

실시예의 제조과정 중 제조된 페라이트 시트에 대하여 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.

			실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7
페라이트조성		Fe2O3	48.75	48.75	48.75	48.72	48.72	48.75	48.75
		NiO	14.79	16.21	15.75	19.41	19.42	15.30	16.07
		ZnO	24.99	24.15	24.02	20.42	20.45	23.97	23.71
		CuO	11.22	10.56	11.1	11.23	11.23	11.73	11.22
		Co3O4	0.25	0.33	0.38	0.22	0.18	0.25	0.25
		합	100	100	100	100	100	100	100
페라이트시트	투자율 (13.56㎒)	실수부	200	230	280	100	85	150	130
		허수부	10	12	19	1	2	3	2
		품질 지수	20	19.1	14.7	100	42.5	50	65

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 실시예1, 실시예2 및 실시예 4의 경우 그렇지 못한 실시예 3 및 5보다 13.56㎒에서의 물성이 우수하고, 특히 품질지수가 높아 근거리통신 데이터 신호의 전송효율이 높을 것임을 예상할 수 있다.

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': 근거리통신용 자기장 차폐유닛
110, 110': 자기장 차폐층, 130, 1300, 1300', 1300" : 제1접착부재
140, 1400, 1400', 1400" : 보호부재,
150 : 근거리통신용 안테나유닛 1000, 1000', 1000": 복합 자기장 차폐유닛
1100, 1100', 1100": 제1 자기장 차폐유닛
1200, 1200', 1200": 제2 자기장 차폐유닛
1500 : 안테나 유닛

Claims (14)

1. 차폐유닛의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 페라이트 파편들로 형성된 자기장 차폐층;을 구비하고, 상기 페라이트는 산화아연(ZnO) 8 ~ 40몰%, 산화구리(CuO) 7 ~ 17몰%, 산화니켈(NiO) 11 ~ 25몰%, 사산화삼코발트(Co₃O₄) 0.2 ~ 0.35몰% 및 삼산화이철(Fe₂O₃) 37 ~ 50몰%을 함유하며, 13.56MHz의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 95 이상인 근거리통신(NFC)용 자기장 차폐유닛.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기장 차폐유닛은
   자기장 차폐층의 일면에 배치되는 보호부재 및 상기 자기장 차폐층의 타면에 배치되는 접착부재를 더 포함하는 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 페라이트는 하기 13.56MHz의 주파수에서 수학식 1에 따른 품질지수 값이 18 이상인 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
   [수학식 1]
   

   
4. 제1항에 있어서,
   상기 페라이트 파편들 중 일부 파편은 적어도 한 변이 직선이 아닌 만곡형상을 가지며, 상기 일부 파편은 전체 페라이트 파편 개수에 대하여 45% 이상 포함된 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 페라이트는 13.56MHz의 주파수에서 복소투자율의 실수부(μ')가 180 이상을 만족하는 근거리통신(NFC)용 자기장 차폐유닛.
6. 제1항에 있어서,
   상기 자기장 차폐층은 두께가 30 ~ 600㎛인 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
7. 제1항에 있어서,
   상기 페라이트 파편들의 단일파편 평균입경은 100 ~ 2000 ㎛인 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 차폐층이 복수개로 적층되어 구비되며, 복수개의 자기장 차폐층 중 인접하는 자기장차폐층 사이에는 제2접착부재가 포함되는 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
11. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 파편들은 하기 수학식 2에 따른 이형도가 8.0 이하인 파편을 30% 이상 포함하는 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
    [수학식 2]
    

    
12. 제11항에 있어서,
    상기 페라이트 파편들은 상기 수학식 2에 따른 이형도가 8.0 이하인 파편을 45% 이상 포함하는 근거리통신용 자기장 차폐유닛.
13. 근거리통신용 안테나를 포함하는 안테나유닛; 및
    상기 안테나유닛의 일면에 배치되어 근거리통신용 안테나 특성을 향상시키고, 상기 안테나유닛을 향하도록 자속을 집속시키는 제1항 내지 제7항 및 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 근거리통신용 자기장 차폐유닛;을 포함하는 근거리통신모듈.
14. 제13항에 따른 근거리통신모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기.
    

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