KR102601640B1 - 자기장 차폐시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 마그넷 타입 무선충전용 수신장치 - Google Patents

자기장 차폐시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 마그넷 타입 무선충전용 수신장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 차폐시트는 안테나 모듈 상에 배치되는 마그넷 라인과 마주보게 되는 영역에 대해 상기 나노 리본시트가 최상층-상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미함-부터 적어도 1층 이상 박리된 박리부가 마련된 것을 특징으로 한다.

Description

자기장 차폐시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 마그넷 타입 무선충전용 수신장치{MAGNETIC SHIELDING SHEET, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND MAGNET TYPE WIRELESS POWER RECEIVING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 자기장 차폐시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 다층의 리본시트로 구성되는 자기장 차폐시트 상에서 마그넷 영역을 박리함으로써 최적의 충전효율과 방열성능을 구현하기 위한 자기장 차폐시트와 그의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈에 관한 것이다. 보다 자세하게는 방사 패턴 설계 면적에 대한 유용성을 향상시키고 전체 안테나 사이즈를 축소할 수 있음과 동시에 무선 충전 효율을 향상시킬 수 있는 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈에 관한 것이다.
또한, 상술한 바와 같은 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈 일면에 자기장 차폐시트가 배치되는 마그넷 타입 무선충전용 수신창지에 관한 것이다.
스마트폰(Smart Phone)은 현대인들이라면 누구나 보유하고 있는 대표적인 이동통신 기기이며, 이들 기기에 대한 최근의 제조 추세는 보다 얇고 가벼운 방향으로 나아가고 있는 현실이다.
한편, 최근의 스마트폰은 보다 다양한 기능들을 구현할 수 있는 부가적인 부품들이 많이 실장되고 있기에 부품 설치를 위한 공간 확보가 무엇보다 중요하나, 이는 얇고 가벼운 방향으로 나아가고 있는 최근의 제조 추세에 정면으로 반하는 것이며, 제조 비용까지 상승하는 역설적인 결과를 야기한다.
이에, 다양한 스마트폰 제조사들은 자사의 스마트폰에 실장되는 부품들의 사이즈를 축소함과 동시에 제조 비용까지 절감할 수 있는 새로운 기술에 대한 연구 개발을 활발하게 진행하고 있으며, 안테나 역시 예외에 해당하지 않는다.
한편, 이를 반영하여 최근 개발된 안테나의 대표적인 모습은 하나의 안테나 모듈이 NFC(Near Field Communication) 안테나와 WPC(Wireless Power Communication) 안테나 모두를 포함하는 콤보 안테나 모듈의 형태로 이루어져 있는바, 이를 통해 비접촉 근거리 통신 및 무선 충전과 더불어 다른 부품 설치를 위한 공간 확보가 가능하게 되었으나, 그럼에도 불구하고 방사 패턴 설계 면적에 대한 유용성을 향상시킴으로써 전체 안테나 모듈의 사이즈를 더욱 축소시키고자 하는 시도와 무선 충전 효율을 향상시키고자 하는 시도가 계속되고 있는바, 타 경쟁사와 차별화되는 경쟁력이 될 수 있기 때문이다.
본 발명은 이를 반영하여 하나의 안테나 모듈을 통해 비접촉 근거리 통신(NFC) 및 무선 충전(WPC) 기능을 구현함으로써 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 압도적인 이점을 가져가고, 방사 패턴 설계 면적에 대한 유용성을 향상시킴으로써 전체 안테나 모듈의 사이즈를 획기적으로 축소할 수 있음과 동시에 무선 충전 효율를 비약적으로 향상시킬 수 있는 새롭고 진보된 기술의 안테나 모듈에 관한 것이다.
또한, 안테나 모듈 일면에 배치되는 자기장 차폐시트의 추가적인 가공을 통해 최적의 무선 충전 효율과 방열 특성을 부여하는 새롭고 진보된 기술의 자기장 차폐시트에 관한 것이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0049390호(2018.04.27)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 다층의 나노 리본시트로 구성되는 자기장 차폐시트의 특정 영역을 차폐시트 제작 공정(타발 공정) 시 동시에 박리시킴으로써 자력 값 제어를 통해 무선 충전 효율과 방열 특성을 개선시킬 수 있는 자기장 차폐시트 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 하나의 안테나 모듈를 통해 비접촉 근거리 통신 및 무선 충전 기능을 구현함으로써 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 압도적인 이점을 가져갈 수 있는 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 방사 패턴 설계 면적에 대한 유용성을 향상시킴으로써 전체 안테나 모듈의 사이즈를 획기적으로 축소할 수 있는 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 무선 충전 효율을 비약적으로 향상시킴으로써 타 경쟁사와 차별화되는 경쟁력을 갖출 수 있는 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 차폐시트는, 적어도 하나 이상의 방사 패턴과 마그넷 라인이 베이스 필름 일면에 형성된 안테나 모듈의 일면에 배치되며, 비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 나노 리본시트가 적어도 2층 이상 적층된 다층의 리본시트를 포함하는 자기장 차폐시트에 있어서, 상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 영역에 대해 상기 나노 리본시트가 최상층-상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미함-부터 적어도 1층 이상 박리된 박리부가 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 박리부가 마련된 영역은 상기 마그넷 라인이 배치된 영역을 전부 포함하며, 상기 박리부가 마련된 영역의 넓이는 상기 마그넷 라인이 배치된 영역의 넓이 이상일 수 있다.
이때, 상기 박리부와 상기 마그넷 라인 간의 간격-상부에서 내려다보는 평면 구조를 기준으로 상기 박리부와 상기 마그넷 라인 간의 최단거리-은 0.3 내지 1.5 mm인 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기장 차폐시트의 제조방법은, 적어도 하나 이상의 방사 패턴과 마그넷 라인이 베이스 필름 일면에 형성된 안테나 모듈의 일면에 배치되어 상기 안테나 모듈의 특성을 향상시키고 상기 안테나 모듈을 향하도록 자속을 집속시키는 자기장 차폐시트의 제조방법에 있어서, 비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 적어도 2 층 이상 적층된 다층의 리본시트를 준비하는 단계(S10); 및 상기 다층의 리본시트의 면적보다 상대적으로 좁은 면적을 가진 차폐시트로 분리되도록, 금형을 통해 상기 다층의 리본시트로부터 상기 차폐시트를 타발하는 단계(S20);를 포함하며, 상기 타발하는 단계(S20)는 상기 차폐시트의 외곽 경계부를 타발함과 동시에, 상기 차폐시트 상에서 상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 영역에 대해 상기 차폐시트를 이루는 상기 나노 리본시트가 최상층-상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미함-부터 적어도 1층 이상 박리되도록 타발하는 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그넷 타입 무선충전용 수신장치는, 근거리 통신용 방사 패턴 및 무선충전용 방사 패턴이 형성된 콤보 안테나 모듈과 상기 콤보 안테나 모듈의 일면에 배치되며 나노 리본시트가 적어도 2층 이상 적층된 다층의 리본시트를 포함하는 자기장 차폐시트를 포함하는 무선충전용 수신장치에 있어서, 상기 콤보 안테나 모듈은, 베이스 필름; 상기 베이스 필름의 일면에 배치되며 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제1 갭(Gap)을 하나 이상 포함하는 제1-1 방사 패턴 및 상기 베이스 필름의 타면에 배치되며 상기 제1-1 방사 패턴과 하나 이상의 제1 비아(Via)를 통해 연결되되, 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제2 갭을 하나 이상 포함하는 제1-2 방사 패턴을 포함하는 제1 방사 패턴; 상기 베이스 필름의 일면에 상기 제1-1 방사 패턴과 겹치지 않게 배치되는 제2-1 방사 패턴 및 상기 베이스 필름의 타면에 배치되며 상기 제2-1 방사 패턴과 하나 이상의 제2 비아를 통해 연결되되, 상기 제1-2 방사 패턴과 겹치지 않게 배치되는 제2-2 방사 패턴을 포함하는 제2 방사 패턴; 및 상기 베이스 필름의 일면에 배치되며, 상기 제1 방사 패턴 일부의 바깥쪽 방향에 소정 간격 이격되어 배치되는 마그넷 라인;을 포함하고, 상기 자기장 차폐 시트는 상기 마그넷 라인과 마주보는 영역에 대해 상기 나노 리본시트가 최상층-상기 마그넷 라인과 마주보는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미함-부터 적어도 1층 이상 박리된 박리부가 마련될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈은 베이스 필름, 상기 베이스 필름의 일면에 배치되며, 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제1 갭(Gap)을 하나 이상 포함하는 제1-1 방사 패턴 및 상기 베이스 필름의 타면에 배치되며, 상기 제1-1 방사 패턴과 하나 이상의 제1 비아(Via)를 통해 연결되되, 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제2 갭을 하나 이상 포함하는 제1-2 방사 패턴을 포함하는 제1 방사 패턴 및 상기 베이스 필름의 일면에 상기 제1-1 방사 패턴과 겹치지 않게 배치되는 제2-1 방사 패턴 및 상기 베이스 필름의 타면에 배치되며, 상기 제2-1 방사 패턴과 하나 이상의 제2 비아를 통해 연결되되, 상기 제1-2 방사 패턴과 겹치지 않게 배치되는 제2-2 방사 패턴을 포함하는 제2 방사 패턴을 포함하고, 상기 제2-1 방사 패턴의 일부는, 상기 제1 갭에 배치되며, 상기 제2-2 방사 패턴의 일부는 상기 제2 갭에 배치된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 방사 패턴은, 상기 베이스 필름의 일면 및 타면에서 안쪽 방향에 형성된 빈 영역을 포함하며, 상기 제2 비아는, 상기 빈 영역에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 필름의 일면에 배치되며, 상기 제1 방사 패턴 일부의 바깥쪽 방향에 소정 간격 이격되어 배치되는 마그넷 라인을 더 포함하며, 상기 마그넷 라인은, 상기 제1 갭의 너비 이상으로 형성된 제1 간극을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 간극은, 상기 제1 갭이 배치된 방향에 형성되며, 내부에 상기 제2-1 방사 패턴이 배치되고, 상기 마그넷 라인은, 상기 제2 갭이 배치된 방향에 상기 제2 갭의 너비 이상으로 형성되는 제2 간극을 더 포함하며, 상기 제2-2 방사 패턴은, 일부가 상기 베이스 필름의 타면에서 상기 제2 간극과 대응되는 영역 내부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2-2 방사 패턴은, 상기 베이스 필름의 타면에서 상기 마그넷 라인과 대응되는 영역 일부를 내부에 포함하도록 배치될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 안테나 모듈 상에 배치되는 마그넷 라인과 대응되는 자기장 차폐시트 영역을 이루는 복수 층의 나노 리본시트 중 최상층부터 적어도 1층 이상 박리된 박리부를 형성하는 용이한 방법을 통해 전자기력(자력)의 수준을 최적의 범위로 제어함으로써 무선 충전 효율과 방열 특성을 개선할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 이러한 박리부 형성 과정은 기존의 금형을 통한 자기장 차폐시트 타발 공정 상에서 동시에 이루어지도록 구성함으로써 효율적인 공정 진행이 가능하다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따르면 제2 방사 패턴, 보다 구체적으로 제2-1 방사 패턴 및 제2-2 방사 패턴은 각각 그 일부가 제1 방사 패턴이 포함하는 제1 갭과 제2 갭에 배치됨으로써 제1 방사 패턴과 오버랩됨이 없이 베이스 필름의 일면 및 타면에 함께 배치될 수 있는바, 하나의 안테나 모듈을 통해 무선 충전 기능과 비접촉 근거리 통신 기능 각각을 유효하게 구현함으로써 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 압도적인 이점을 가져갈 수 있다는 효과가 있다.
또한, 제2 방사 패턴이 베이스 필름의 일면에서 제1 방사 패턴 안쪽 방향에 형성된 빈 영역으로 진입하고, 베이스 필름의 타면에서 제1 방사 패턴의 바깥쪽으로 진출하는바, 베이스 필름의 각 면에서 방사 패턴 설계 면적에 대한 유용성을 향상시킴으로써 베이스 필름 면적, 더 나아가 전체 안테나 모듈의 사이즈를 획기적으로 축소시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 베이스 필름의 일면에 배치된 제1-1 방사 패턴)의 일부의 바깥쪽 방향에 마그넷 라인을 배치함으로써 무선 충전 기능에 관한 무선 충전 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있고, 이는 무선 충전에 소요되는 시간을 현저하게 단축시키는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 마그넷 라인이 제1 간극 및 제2 간극을 포함하고 제1 간극에는 제2-1 방사 패턴이, 제2 간극과 대응되는 베이스 필름의 타면에는 제2-2 방사 패턴이 배치되는바, 비접촉 근거리 통신 기능 역시 비약적으로 향상된다는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈에 있어서 하면을 상면 방향에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 제1 갭을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 제2 갭을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈의 상면도이다.
도 6은 단극 자석으로 마그넷 라인을 구성하는 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 다극 자석으로 마그넷 라인을 구성하는 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈의 비접촉 근거리 통신 기능을 입증하기 위해 도시한 테이블이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈의 무선 충전 기능을 입증하기 위해 도시한 테이블이다.
도 10은 본 발명에 따른 콤보 안테나 모듈과 자기장 차폐시트를 포함하는 무선충전용 수신장치(RD)의 적층 구조 분해도이다.
도 11a는 박리부가 형성되기 전의 자기장 차폐시트의 적층 단면도이며, 도 11b는 박리부가 형성된 자기장 차폐시트의 적층 단면도이다.
도 12은 자기장 차폐시트의 박리 정도에 따른 발열 비교실험 사진이다.
도 13는 자기장 차폐시트의 박리 정도에 따른 발열 비교실험의 시간-온도 커브이다.
도 14은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 박리부가 형성된 자기장 차폐시트의 평면도이다.
도 15는 박리부와 마그넷 라인 간의 간격(G2) 크기에 따른 전자기력(자력)의 세기를 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
도 16는 박리부와 마그넷 라인 간의 간격(G2) 크기에 따른 Tx-Rx 간 이격 거리에 대한 유지력(retention force)의 크기를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(100)의 상면도이며, 도 2는 하면을 상면 방향에서 바라본 모습을 도시한 도면, 보다 구체적으로 상면에서 베이스 필름(10) 상면에 배치된 구성들을 제거하고 베이스 필름(10)을 투과해 바라본 모습을 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 콤보 안테나 모듈(100)은 베이스 필름(10), 제1 방사 패턴(20) 및 제2 방사 패턴(30)을 포함할 수 있으며, 기타 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 요구되는 통상적인 구성들, 예를 들어 자기장 차폐시트 및 탑 그라파이트 시트 등을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
베이스 필름(10)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보 안테나 모듈(100)의 기본 몸체(Body)가 되는 구성으로서 유연성과 절연성을 갖는 필름, 보다 구체적으로 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리파라비닐산 필름, 폴리에틸렌프탈레이트 필름, 열가소성 폴리우레탄 필름 등으로 구현할 수 있다.
이러한 베이스 필름(10)은 도 1에 예시적으로 도시된 형상뿐만 아니라 다양한 형상으로 구현할 수 있는바, 베이스 필름(10)의 형상은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콤보 안테나 모듈(100)가 실장되는 이동통신 기기(미도시)의 내부 부품 실장 설계에 따라 다양해질 수 있을 것이다.
제1 방사 패턴(20)은 제1-1 방사 패턴(20-1) 및 제1-2 방사 패턴(20-2)을 포함하며, 이하 제1-1 방사 패턴(20-1)부터 설명하도록 한다.
제1-1 방사 패턴(20-1)은 베이스 필름(10)의 일면에 배치되며, 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제1 갭(Gap, G1)을 하나 이상 포함한다.
여기서 베이스 필름(10)의 일면이란 베이스 필름(10)의 상면 또는 하면 중 어느 한 면을 의미하는 것으로서 일면이 상면인 경우 타면은 하면이 되며, 일면이 하면인 경우 타면은 상면이 된다 할 것이나, 도 1을 참조하여 일면이 상면이고 도 2를 참조하여 타면이 하면인 것을 기준으로 설명을 이어가도록 한다.
이러한 제1-1 방사 패턴(20-1)은 구리 등과 같은 금속 도전성 물질을 패터닝하거나 구리를 함유한 금속박의 표면에 주석, 금, 니켈 또는 땜납 등을 도금하여 베이스 필름(10)의 일면에 배치될 수 있는바, 보다 구체적으로 압연 금속박 위에 액상 베이스 필름(10)을 뿌려서 열경화시키는 캐스팅(Casting), 베이스 필름(10)과 압연 금속박을 놓고 열압착하는 라미네이팅(Laminating), 베이스 필름(10) 상에 금속 시드층을 증착하고 금속에 녹아있는 전해질 속에 베이스 필름(10)을 넣고 전기를 흘려서 금속박을 배치하는 전기도금(Electroplating) 등과 같이 공지된 방법을 이용할 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면 베이스 필름(10)의 일면에 배치된 제1-1 방사 패턴(20-1)이 2시 방향에서 끊어져 있음을 확인할 수 있는바, 해당 끊어진 부분이 제1 갭(G1)이며, 그에 따라 제1 갭(G1)은 제1-1 방사 패턴(20-1)의 내부에서 소정 간격 이격된 영역으로 볼 수 있고, 제1-1 방사 패턴(20-1)은 제1 갭(G1)을 하나 이상 포함할 수 있다.
제1 갭(G1)을 확대하여 도시한 도 3을 참조하면, 제1-1 방사 패턴(20-1)의 가장 안쪽 방사 패턴이 나머지 방사 패턴들을 가로질러 바깥쪽으로 향하도록 배치되어 있음과 후술할 제2-1 방사 패턴(20-1)이 배치되어 있음과는 별개로 제1 갭(G1)의 양쪽에 하나 이상의 비아(Via)가 도시되어 있음을 확인할 수 있는바, 해당 비아가 제1 비아(V1), 보다 구체적으로 제1-1 비아(V1-1)이며, 하나 이상의 제1-1 비아(V1-1)를 통해 제1-1 방사 패턴이 제1 갭(G1)에서 끊어졌어도 베이스 필름(10) 타면에 배치된 제1-2 방사 패턴(20-2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 이와 별개로 다시 도 1을 참조하면 제1-1 방사 패턴(20-1)의 7시 방향에도 하나 이상의 비아가 도시되어 있음을 확인할 수 있는바, 해당 비아 역시 제1 비아(V1), 보다 구체적으로 제1-2 비아(V1-2)이며, 이는 후술할 제1-2 방사 패턴(20-1)이 포함하는 제2 갭(G2)에서 제1-2 방사 패턴(20-2)과 제1-1 방사 패턴(20-1)을 전기적으로 연결시켜주는 역할을 하는바, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
이상 설명한 제1-1 방사 패턴(20-1)은 무선 충전 기능을 담당하는 WPC 패턴이며, 그에 따라 코일 타입의 방사 패턴이 복수 회 감겨진 형태로 배치됨으로써 안쪽 방향에 빈 영역(E)을 형성한다 할 것이다.
한편, 제1-1 방사 패턴(20-1)이 WPC 패턴이기에 일정 수준 이상의 길이값이 요구되고, 베이스 필름(10)의 일면에 배치될 수 있는 제1-1 방사 패턴(20-1)의 길이에는 복수 회 감겨진 형태로 배치한다 할지라도 한계가 있으므로 베이스 필름(10)의 타면에서 제1-1 방사 패턴(20-1)과 하나 이상의 제1 비아(V1)를 통해 전기적으로 연결되어 전체로서 WPC 패턴의 길이값을 만족시킬 수 있는 방사 패턴이 배치되는바, 제1-2 방사 패턴(20-2)이 그것이다.
제1-2 방사 패턴(20-2)은 베이스 필름(10)의 타면에 배치되며, 제1-1 방사 패턴(20-1)과 하나 이상의 제1 비아(V1)를 통해 연결되되, 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제2 갭(G2)을 하나 이상 포함한다.
여기서 제1-2 방사 패턴(20-2)은 베이스 필름(10)의 타면에 배치되기에 제1-1 방사 패턴(20-1)이 배치된 면과 반대쪽 면에 배치되는 것으로 볼 수 있으며, 도 2를 참조하면 제1-2 방사 패턴(20-2)은 베이스 필름(10)의 하면에 배치된 것을 확인할 수 있다.
한편, 제1-2 방사 패턴(20-2) 역시 제1-1 방사 패턴(20-1)과 마찬가지로 구리 등과 같은 금속 도전성 물질을 패터닝하거나 구리를 함유한 금속박의 표면에 주석, 금, 니켈 또는 땜납 등을 도금하여 베이스 필름(10)의 일면에 배치될 수 있는바, 캐스팅, 라미네이팅, 전기도금 등과 같이 공지된 방법을 이용할 수 있음은 물론이라 할 것이다.
또한, 도 2를 참조하면 베이스 필름(10)의 타면에 배치된 제1-2 방사 패턴(20-2)이 7시 방향에서 끊어져 있음을 확인할 수 있는바, 해당 끊어진 부분이 제2 갭(G2)이며, 그에 따라 제2 갭(G2)은 제1-2 방사 패턴(20-2)의 내부에서 소정 간격 이격된 영역으로 볼 수 있고, 제1-2 방사 패턴(20-2)은 제2 갭(G2)을 하나 이상 포함할 수 있다.
제2 갭(G2)을 확대하여 도시한 도 4를 참조하면, 제2 갭(G2)에 후술할 제2-2 방사 패턴(20-2)이 배치되어 있음과는 별개로 제2 갭(G2)의 양쪽에 하나 이상의 비아(Via)가 도시되어 있음을 확인할 수 있는바, 해당 비아가 제1 비아(V1), 보다 구체적으로 제1-2 비아(V1-2)이며, 하나 이상의 제1-2 비아(V1-2)를 통해 제1-2 방사 패턴이 제2 갭(G2)에서 끊어졌어도 베이스 필름(10) 일면에 배치된 제1-1 방사 패턴(20-1)과 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 이와 별개로 다시 도 2를 참조하면 제1-2 방사 패턴(20-2)의 2시 방향에도 하나 이상의 비아가 도시되어 있음을 확인할 수 있는바, 해당 비아 역시 제1 비아(V1), 보다 구체적으로 제1-1 비아(V1-1)이며, 이는 앞서 설명한 제1-1 방사 패턴(20-1)이 포함하는 제1 갭(G1)에서 제1-1 방사 패턴(20-1)과 제1-2 방사 패턴(20-2)을 전기적으로 연결시켜주는 역할을 한다.
이상 설명한 제1-2 방사 패턴(20-2) 역시 무선 충전 기능을 담당하는 WPC 패턴이며, 그에 따라 코일 타입의 방사 패턴이 복수 회 감겨진 형태로 배치됨으로써 안쪽 방향에 빈 영역(E)을 형성한다 할 것이고, 제1 비아(V1)를 통해 베이스 필름(10)의 일면에 배치된 제1-1 방사 패턴(20-1)과 전기적으로 연결함으로써 WPC 패턴의 길이값을 만족시킬 수 있다.
이는 도 1 및 도 2를 오버랩(Overlap)하여 확인할 수 있는바, 도면의 복잡성으로 인해 별도 도시하지는 않았지만 도 1 및 도 2를 오버랩한 상황을 가정하는 경우, 베이스 필름(10)의 일면에 배치된 제1-1 방사 패턴(20-1)과 타면에 배치된 제1-2 방사 패턴(20-2)이 중간에 끊어진 제1 갭(G1)과 제2 갭(G2)의 존재에도 불구하고 하나 이상의 제1 비아(V1)를 통해 전기적으로 연결되며, 복수 회 감겨진 방사 패턴들을 풀어보면 하나의 긴 방사 패턴이 됨을 쉽게 예상할 수 있을 것이다.
제2 방사 패턴(30)은 제2-1 방사 패턴(30-1) 및 제2-2 방사 패턴(30-2)을 포함하며, 이하 제2-1 방사 패턴(30-1)부터 설명하도록 한다.
제2-1 방사 패턴(30-1)은 베이스 필름(10)의 일면에 제1-1 방사 패턴(20-1)과 겹치지 않게 배치된다.
여기서 겹치지 않게 배치된다 함은 말 그대로 제2-1 방사 패턴(30-1)이 제1-1 방사 패턴(20-1)과 오버랩되지 않고 제1-1 방사 패턴(20-1)이 배치되지 않은 영역에만 배치된다는 의미인바, 오버랩되어 배치되는 경우 각각의 방사 패턴의 성능에 치명적인 영향을 주기 때문이다.
이를 방지하기 위해 제2-1 방사 패턴(30-1)을 제1-1 방사 패턴(20-1)과 소정 간격 이격하여 내부에 제1-1 방사 패턴(20-1)을 배치하고 베이스 필름(10)의 외곽을 둘러싸는 형태로 배치함으로써 오버랩되는 상황을 회피할 수도 있을 것이나, 이 경우 제2-1 방사 패턴(30-1)이 배치되기 위한 영역과 제1-1 방사 패턴(20-1)이 배치되는 영역이 별개로 요구되기 때문에 베이스 필름(10)의 면적이 넓어져 전체 안테나 모듈의 사이즈가 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(100)은 이러한 상황에서 전체 안테나 모듈의 사이즈를 획기적으로 축소시키기 위해 제2-1 방사 패턴(30-1)과 제1-1 방사 패턴(20-1)이 오버랩되지 않되, 각각의 방사 패턴이 배치된 영역의 일부를 공유하는 방법을 채택하고 있다.
이를 설명하기에 앞서 제2-1 반사 패턴(30-1)이 비접촉 근거리 통신 기능을 담당하는 NFC 패턴이며, 그에 따라 코일 타입의 방사 패턴이 앞서 설명한 WPC 패턴인 제1 방사 패턴(20) 보다 적은 횟수 감겨진 형태로 배치됨을 전제하도록 한다.
제2-1 방사 패턴(30-1)의 일부는 제1 갭(G1)에 배치된다.
여기서 제2-1 방사 패턴(30-1)의 일부가 제1 갭(G1)에 배치된다 함은 제2-1 방사 패턴(30-1)의 일부가 제1 갭(G1) 내부에서 제1-1 방사 패턴(20-1)과 직접적으로 접촉하지 않고 전체가 들어가도록 배치된다는 것인바, 앞서 설명한 도 3을 다시 참조하면 제2-1 방사 패턴(30-1)의 일부가 제1 갭(G1) 내부에서 제1-1 방사 패턴(20-1)의 가장 안쪽 방사 패턴 우측으로 배치되어 있음을 확인할 수 있으며, 이는 제2-1 방사 패턴(30-1)이 제1-1 방사 패턴(20-1)을 가로지르는 것으로 볼 수 있다 할 것이다.
한편, 제2-1 방사 패턴(30-1)의 일부가 제1 갭(G1) 내부에 배치되는 것과 별개로 나머지 일부는 제1-1 방사 패턴(20-1)의 바깥쪽 방향에 배치된 단자와 일단이 연결된 부분부터 제1 갭(G1) 내부에 배치된 일부가 시작되는 부분까지로 볼 수 있고, 제2-1 방사 패턴(30-1)의 타단은 제1-1 방사 패턴(10-1) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)에 배치될 수 있는바, 이는 제2-1 방사 패턴(30-1)의 제1-1 방사 패턴(20-1) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)으로의 진입이 베이스 필름(10)의 일면에서 이루어지는 것으로 볼 수 있다 할 것이다.
제2-1 방사 패턴(30-1)의 타단과 관련하여 다시 도 3을 참조하면, 제2-1 방사 패턴(30-1)의 타단이 제1-1 방사 패턴(20-1)의 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)에 배치되기는 하나, 제1-1 방사 패턴(20-1)의 가장 안쪽 방사 패턴 인근에서 제2 비아(V2)와 연결되어 끊겨 있음을 확인할 수 있는바, 제2-1 방사 패턴(30-1)이 제2 비아(V2)를 통해 베이스 필름(10) 타면에 배치된 제2-2 방사 패턴(30-2)과 전기적으로 연결되는 것이다.
여기서 제2 비아(V2)의 배치 위치에 대한 도 1의 도시는 예시적인 것에 해당하며, 제2 비아(V2)는 제1-1 방사 패턴(20-1) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E) 내라면 어디에도 배치될 수 있다 할 것인바, 예를 들어, 제2 비아(V2)가 제1-1 방사 패턴(20-1) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)의 중앙에 배치되어 있다면 제2-1 방사 패턴(30-1) 역시 제1-1 방사 패턴(20-1) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)의 중앙까지 배치된다 할 것이다.
더 나아가, NFC 패턴으로서 요구되는 길이값을 만족시키기 위해 제2-1 방사 패턴(30-1)을 최대한으로 길게 배치해야 하는 경우, 제2-1 방사 패턴(30-1)을 제1-1 방사 패턴(20-1) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)의 외곽을 둘러싸는 형태로 배치하거나 안쪽 방향으로 복수 회 감기도록 배치한다면 요구되는 길이값을 만족시킬 수 있을 것이다.
이번에는 제2-2 방사 패턴(30-2)에 대하여 설명하도록 한다.
제2-2 방사 패턴(30-2)은 베이스 필름(10)의 타면에 배치되며, 제2-1 방사 패턴(30-1)과 하나 이상의 제2 비아(V2)를 통해 연결되되, 제1-2 방사 패턴(20-2)과 겹치지 않게 배치된다.
여기서 겹치지 않게 배치된다 함은 앞서 제2-1 방사 패턴(30-1)에 대한 설명과 동일하기에 중복 서술을 방지하기 위해 자세한 설명은 생략하도록 하며, 제2-2 방사 패턴(30-2) 역시 제2-1 방사 패턴(30-1)과 마찬가지로 NFC 패턴임을 전제하도록 한다.
제2-2 방사 패턴(30-2)의 일부는 제2 갭(G2)에 배치된다.
여기서 제2-2 방사 패턴(30-2)의 일부가 제2 갭(G2)에 배치된다 함은 제2-2 방사 패턴(30-2)의 일부가 제2 갭(G2) 내부에서 제1-2 방사 패턴(20-2)과 직접적으로 접촉하지 않고 전체가 들어가도록 배치된다는 것인바, 앞서 설명한 도 4를 다시 참조하면 제2-2 방사 패턴(30-2)의 일부가 제2 갭(G2) 내부에서 제1-2 방사 패턴(20-2)을 양쪽에 두고 배치되어 있음을 확인할 수 있으며, 이는 제2-2 방사 패턴(30-2)이 제1-2 방사 패턴(20-2)을 가로지르는 것으로 볼 수 있다 할 것이다.
한편, 제2-2 방사 패턴(30-2)의 일부가 제2 갭(G2) 내부에 배치되는 것과 별개로 나머지 일부는 앞서 제2-1 방사 패턴(30-1)이 제1-1 방사 패턴(20-1)의 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)에 배치된 제2 비아(V2)를 통해 베이스 필름(10)의 타면으로 내려와 제2-2 방사 패턴(30-2)의 일단과 연결된 부분으로부터 제2 갭(G2) 내부에 배치된 일부가 시작되는 부분 그리고 제2 갭(G2) 내부에 배치된 일부가 끝나는 부분으로부터 제1-2 방사 패턴(20-2)의 일부를 내부에 포함하도록 둘러싸는 형태로 배치된 부분까지로 볼 수 있으며, 제2-2 방사 패턴(30-2)의 타단은 제1-2 방사 패턴(20-2) 바깥쪽 방향에 배치되는바, 이는 제2-2 방사 패턴(30-2)의 제1-2 방사 패턴(20-2) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)으로부터의 진출이 베이스 필름(10)의 타면에서 이루어지는 것으로 볼 수 있다 할 것이다.
제2-2 방사 패턴(30-2)의 타단과 관련하여 다시 도 2를 참조하면, 제2-2 방사 패턴(30-2)은 제1-2 방사 패턴(20-2)의 일부를 내부에 포함하도록 둘러싸되 베이스 필름(10)의 타면 외곽을 따라 배치되고, 제1-2 방사 패턴(20-2)의 바깥쪽 2시 방향에서 제2 비아(V2)를 통해 베이스 필름(10)의 일면의 제2-1 방사 패턴(30-1)과 전기적으로 연결될 수 있는바, 이 경우 제1-2 방사 패턴(20-2)의 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)에 배치된 제2 비아(V2)를 제2-1 비아(V2-1)로, 제2-2 방사 패턴(30-2)의 타단에 배치된 제2 비아(V2)를 제2-2 비아(V2-2)로 볼 수 있다 할 것이며, 그에 따라 제2 비아(V2)는 하나 이상 포함될 수 있다 할 것이다.
이상 설명한 제2 방사 패턴(30), 보다 구체적으로 제2-1 방사 패턴(30-1) 및 제2-2 방사 패턴(30-2)은 베이스 필름(10)의 일면에서 제2-1 방사 패턴(30-1)이 제1-1 방사 패턴(20-1)의 바깥쪽 방향에서 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)으로 진입하고, 베이스 필름(10)의 타면에서 제2-2 방사 패턴(30-2)이 제1-2 방사 패턴(20-2)의 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)에서 바깥쪽 방향으로 진출하는 것을 기준으로 설명하였으나, 이는 하나의 실시 예일 뿐이며, 이와 반대로 제2-2 방사 패턴(30-2)이 베이스 필름(10)의 타면에서 제1-2 방사 패턴(20-2)의 바깥쪽 방향에서 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)으로 진입하고 제2-1 방사 패턴(30-1)이 베이스 필름(10)의 일면에서 제1-1 방사 패턴(20-1)의 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)에서 바깥쪽 방향으로 진출할 수도 있다 할 것이다.
더 나아가, 제1-1방사 패턴(20-1)과 제1-2 방사 패턴(20-2)은 각각 하나의 제1 갭(G1)과 제2 갭(G2)을 포함하는 것을 기준으로 설명하였으나, 제1 갭(G1)과 제2 갭(G2)은 하나 이상 포함할 수 있기 때문에 복수 개 포함될 수 있으며, 이 경우 제1-1 방사 패턴(20-1)과 제1-2 방사 패턴(20-2)은 복수 개의 영역으로 구획될 수 있을 것이고 제2-1 방사 패턴(30-1) 및 제2-2 방사 패턴(30-2)의 진입 및 진출은 복수 개의 제2 비아(V2)를 통해 베이스 필름(10)의 일면 또는 타면에서 자유롭게 이루어질 수 있을 것이다.
지금까지 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(100)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면 제2 방사 패턴(30), 보다 구체적으로 제2-1 방사 패턴(30-1) 및 제2-2 방사 패턴(30-2)은 각각 그 일부가 제1 방사 패턴(10)이 포함하는 제1 갭(G1)과 제2 갭(G2)에 배치됨으로써 제1 방사 패턴(20)과 오버랩됨이 없이 베이스 필름(10)의 일면 및 타면에 함께 배치될 수 있는바, 하나의 안테나 모듈을 통해 무선 충전 기능과 비접촉 근거리 통신 기능 각각을 유효하게 구현함으로써 부품 설치를 위한 공간 확보의 측면에서 압도적인 이점을 가져갈 수 있다. 또한, 제2 방사 패턴(30)이 베이스 필름(10)의 일면에서 제1 방사 패턴(20) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)으로 진입하고, 베이스 필름(20)의 타면에서 제1 방사 패턴(20)의 바깥쪽으로 진출하는바, 베이스 필름(20)의 각 면에서 방사 패턴 설계 면적에 대한 유용성을 향상시킴으로써 베이스 필름(10) 면적, 더 나아가 전체 안테나 모듈의 사이즈를 획기적으로 축소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(100)에 기초하여 무선 충전 효율을 비약적으로 향상시킴으로써 타 경쟁사와 차별화되는 경쟁력을 갖출 수 있는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(1000)에 대하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(1000)의 상면도이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(1000)은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(100)이 포함하는 베이스 필름(10), 제1 방사 패턴(20) 및 제2 방사 패턴(30)과 이에 대한 세부적인 구성들을 그대로 포함하며, 추가적으로 마그넷 라인(40)을 더 포함한다. 이하, 중복 서술을 방지하기 위해 본 발명의 제1 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(100)과의 차이점인 마그넷 라인(40)에 대하여 설명하도록 한다.
마그넷 라인(40)은 베이스 필름(10)의 일면에 배치되며, 제1 방사 패턴(20) 일부의 바깥쪽 방향에 소정 간격 이격되어 배치된다.
여기서 마그넷 라인(40)이란 말 그대로 자석으로 이루어진 라인 타입의 구성을 의미하는바, 하나 이상의 자석을 포함할 수 있으며, 여기서 자석은 단극 자석 또는 다극 자석일 수 있다.
보다 구체적으로 단극 자석으로 마그넷 라인(40)을 구성하는 경우, 도 6에 예시적으로 도시된 바와 같이 마그넷 라인(40)은 적어도 하나의 N극 자석과 적어도 하나의 S극 자석을 포함하여 N극 자석과 S극 자석이 교대로 배치되도록 구성할 수 있으며, 다극 자석으로 마그넷 라인(40)을 구성하는 경우, 도 7에 예시적으로 도시된 바와 같이 하나의 자석이 N극과 S극을 모두 나타내기 때문에 복수 개의 자석이 연달아 배치되도록 구성할 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면 마그넷 라인(40)이 제1 방사 패턴(20), 보다 구체적으로 제1-1 방사 패턴(20-1)의 최외곽 방사 패턴의 바깥쪽 방향에 소정 방향 이격되어 배치되어 있으며, 제1 갭(G1)이 배치되어 있는 2시 방향에 제1 갭(G1)의 너비 이상으로 띄어져 있는 영역을 확인할 수 있는바, 해당 영역이 제1 간극(T1)이다.
이러한 제1 간극(T1)은 제1 갭(G1)에 배치된 제2-1 방사 패턴(30-1), 보다 구체적으로 제2-1 방사 패턴(30-1)의 일부 및 이로부터 연장 형성된 나머지 일부가 내부에 배치됨으로써 단자와 연결되기 위한 영역인바, 제2-1 방사 패턴(30-1)이 NFC 패턴이기 때문에 자석으로 이루어진 마그넷 라인(40)과 직접적으로 접촉하는 경우 자력의 영향으로 성능 저하가 발생하기 때문에 제1 간극(T1)을 통해 이를 방지해주는 것이며, 제1 간극(T1) 내부에 배치된 제2-1방사 패턴(30-1)은 제1 간극(T1)과 가급적 1mm 이상 충분히 이격되어 배치됨이 바람직하다.
한편, 마그넷 라인(40)은 제2 갭(G2)이 배치된 방향에 제2 갭(G2)의 너비 이상으로 형성되는 제2 간극(T2)를 더 포함할 수 있는바, 이는 베이스 필름(10)의 타면에서 NFC 패턴인 제2-2 방사 패턴(30-2)이 배치되는 영역이기 때문이다. 보다 구체적으로, 마그넷 라인(40)은 베이스 필름(10)의 일면에 배치됨에 반하여 제2-2 방사 패턴(30-2)는 베이스 필름(10)의 타면에 배치된 제2 갭(G2) 내부에 배치됨으로써 양 구성이 배치되는 면이 상이하기는 하나, 매우 얇은 베이스 필름(10)이 사이에 있다는 사실만으로 마그넷 라인(40)이 제2-2 방사 패턴(30-2)에 미치는 자력의 영향을 모두 제거할 수가 없는바, 제2 간극(T2)을 형성함으로써 이를 방지하는 것이며, 그에 따라 제2-2 방사 패턴(30-2)의 일부는 베이스 필름(10)의 타면에서 제2 간극(T2)과 대응되는 영역 내부에 배치되는 것으로 볼 수 있고, 이는 제2-2 방사 패턴(30-2)의 나머지 일부가 베이스 필름(10)의 타면에서 마그넷 라인(40)과 대응되는 영역 일부를 내부에 포함하도록 배치되는 것으로 볼 수 있다.
도 8은 이를 반영하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(1000)에 있어서, NFC 패턴인 제2-1 방사 패턴(30-1)이 제1 간극(T1) 내부에, 제2-2 방사 패턴(30-2)이 제2 간극(T2)내부에 배치되는 경우(본 발명)와 그렇지 않고 제2 방사 패턴(30)이 마그넷 라인(40) 위에 배치됨으로써 직접적으로 접촉하는 경우(Ref)를 근접시키는 카드의 타입에 따라 도시한 테이블이며, 각 카드 타입의 괄호 안 수치는 해당 카드 타입을 인식하기 위해 요구되는 최소 거리를 나타낸다.
도 8을 참조하면 Ref의 경우 Topaz 타입 카드, Ultralight 타입 카드, Ultralight-C 타입 카드, Mifare EV1타입 카드, Tec tile 타입 카드, Type B 16M 타입 카드, Octopus 타입 카드, ISO 15693 타입 카드, Mifare Classic 1K 타입 카드에 대한 인식 가능 거리가 순차적으로 24mm, 32mm, 7mm, 7mm, 5mm, 8mm, 18mm, 20mm, 28mm임에 반하여, 본 발명에 따르면 인식 가능 거리가 순차적으로 46mm, 60mm, 27mm, 26mm, 24mm, 26mm, 38mm, 62mm, 68mm임을 확인할 수 있는바, 모든 타입의 카드에 대하여 약 2배 내지 4배 이상의 인식 가능 거리를 나타내고 있으므로 NFC 패턴을 간극 내부에 배치시킴으로써 비접촉 근거리 통신 관련 성능이 비약적으로 향상된 것으로 볼 수 있다.
추가적으로 제2 방사 패턴(30) 자체가 카드로 동작하는 경우 역시 마찬가지로 Ref 대비 약 2배 내지 3배 이상의 인식 가능 거리를 나타내고 있으므로 비접촉 근거리 통신 관련 성능이 비약적으로 향상된 것으로 볼 수 있다 할 것이다.
한편, 이상 설명한 제1 간극(T1) 및 제2 간극(T2)에 관한 사항은 제2 방사 패턴(30)이 제1 방사 패턴(20) 안쪽 방향에 형성된 빈 영역(E)에 1회 진입한 후, 1회 진출하는 경우에 대한 실시 예에 적용되며, 복수 회 진입하거나 복수 회 진출하는 경우 이에 대응되는 개수의 간극이 추가적으로 형성될 수 있음은 물론이라 할 것이다. 예를 들어, 2회 진입하고 2회 진출하는 경우 진입한 경로와 동일한 경로로 진출할 수 없는 특성을 고려하여 간극은 4개 형성될 수 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(1000)에 있어서, 마그넷 라인(40)을 포함하지 않는 경우(Ref)와 포함하는 경우(본 발명)의 무선 충전 효율을 도시한 테이블이다.
도 9를 참조하면 Ref의 경우 안테나 모듈과 무선 충전기 모두 마그넷 라인(40)을 포함하지 않기 때문에 충전 효율이 75.22%로, 본 발명의 경우 안테나 모듈과 무선 충전기 모두 마그넷 라인(40)을 포함하기 충전 효율이 76.01%로 나타남을 확인할 수 있는바, 해당 효율 차이에 따른 방전 상태에서 완전 충전에 소요되는 시간의 차이는 약 5분 정도로써, 본 발명의 경우에 현저하게 단축될 수 있을 것이며, Ref의 충전 효율인 75.22%의 경우 마그넷 라인(40)을 포함하지 않기 때문에 이동통신 기기(미도시)가 포함하는 안테나 모듈의 중심과 무선 충전기의 중심을 일치시킨 상태에서 무선 충전을 시도해야 산출될 수 있는 효율임에 반해, 실제 사용자들이 무선 충전을 위해 이동통신 기기(미도시)를 무선 충전기 상에 올려놓는 경우 중심이 일치되지 않은 상태에서 무선 충전이 진행되는 경우가 대부분인바, 이런 경우 75.22%의 충전 효율은 최대 약 10% 의 범위 내에서 추가적으로 떨어질 수 있을 것이고, 그에 따라 방전 상태에서 완전 충전에 소요되는 시간의 차이는 더욱 현저하게 벌어질 수 있다 할 것이다.
지금까지 본 발명의 제2 실시 예에 따른 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈(1000)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 베이스 필름(10)의 일면에 배치된 제1-1 방사 패턴(20-1)의 일부의 바깥쪽 방향에 마그넷 라인(40)을 배치함으로써 무선 충전 기능에 관한 무선 충전 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있고, 이는 무선 충전에 소요되는 시간을 현저하게 단축시키는 효과를 가져올 수 있다. 또한, 마그넷 라인(40)이 제1 간극(T1) 및 제2 간극(T2)을 포함하고 제1 간극(T1)에는 제2-1 방사 패턴(30-1)이, 제2 간극(T2)과 대응되는 베이스 필름(10)의 타면에는 제2-2 방사 패턴(30-2)이 배치되는바, 비접촉 근거리 통신 기능 역시 비약적으로 향상된다 할 것이다.
한편, 이하부터 본 발명에 따른 자기장 차폐시트, 이의 제조방법 및 이를 이용한 마그넷 타입 무선충전용 수신장치에 대하여 설명한다.
휴대폰, 태블릿 pc 등을 비롯한 휴대 단말기기는 자기장을 이용한 근거리 무선통신(NFC), 무선충전(WPC) 등과 같은 다양한 기능을 포함한다. 따라서, 무선충전용 수신장치로서의 휴대 단말기기는 자기장을 통해 유발되는 와전류(Eddy current)에 의한 발열을 방지하고 성능을 높이기 위하여 자기장 차폐시트가 사용된다.
자기장 차폐시트로는 비정질 금속 리본, 페라이트 또는 자성분말이 포함된 폴리머 시트와 같은 자성재질을 사용하는 것이 일반적이며, 이때 와전류에 의한 손실을 크게 줄일 수 있도록 다수의 조각으로 분리 형성하는 기술이 제안되었다.
도 10은 안테나 모듈(100)과 자기장 차폐시트(200)를 비롯한 다수의 구성이 포함되는 무선충전용 수신장치(RD)의 적층 분해도이다. 도 10을 참고할 때, 자기장 차폐시트(200)는 안테나 모듈의 일면에 배치되어 상기 안테나 모듈의 특성을 향상시키고 상기 안테나 모듈을 향하도록 자속을 집속시키는 역할을 수행한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따라 콤보 안테날 모듈(100)의 베이스 필름(10) 일면에는 마그넷 라인(40)이 배치될 수 있으며, 바람직하게는 제1 방사 패턴(20) 일부의 바깥쪽 방향에 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 마그넷 라인(40)은 도 10에도 도시되어 있다.
여기서 마그넷 라인(40)이란 말 그대로 자석으로 이루어진 라인 타입의 구성을 의미하는바, 하나 이상의 자석을 포함할 수 있으며, 여기서 자석은 단극 자석 또는 다극 자석일 수 있다.
본 발명에 따른 자기장 차폐시트(200)는 비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 나노 리본시트가 적어도 2층 이상 적층된 다층의 리본시트를 포함한다. 즉, 다수의 조각으로 분리 형성된 나노 리본시트가 2층 이상 적층된 복층 구조의 시트이다.
이때, 마그넷 라인(40)과 마주보게 되는 영역에 대해 나노 리본시트가 최상층부터 적어도 1층 이상 박리된 박리부(200A)가 마련된 것을 특징으로 한다. 상기 '최상층'이란 마그넷 라인(40)과 마주보게 되는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미한다.
도 11a는 박리부(200A)가 마련되지 않은 자기장 차폐시트(200)의 적층 구조를 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 박리부(200A)는 도 11b에 도시된 바와 같이 자기장 차폐시트(200)를 구성하는 복수 층의 나노 리본시트(210)의 최상층부터 적어도 1층 이상이 박리된 영역을 의미한다. 도 11b의 경우 총 8층의 나노 리본시트(210)가 적층된 형태에서 일부 영역에 대해 4층의 나노 리본시트(210)가 박리되어 박리부(200A)가 마련된 예시를 나타내고 있다.
구체적으로, N(N은 1보다 큰 자연수)층의 나노 리본시트(210)가 적층되어 자기장 차폐시트(200)를 구성한다고 할 때, 특정 영역에 대해 최상층부터 M층(M은 N보다 작거나 같은 자연수)의 나노 리본시트(210)가 이탈 내지 탈락 됨으로써 박리부(200A)는 N-M층의 나노 리본시트(210)로 구성되고, 박리부(200A)를 제외한 나머지 자기장 차폐시트(200) 영역은 여전히 N층의 나노 리본시트(210)로 구성되는 것을 말한다.
일반적으로 자기장 차폐시트의 안테나 모듈에 대한 커버 영역이 커질수록 즉, 안테나 모듈의 많은 부분을 차폐할수록 전자기력(자력)이 감소하는 특성을 보인다. 특히 마그넷 라인(40)이 배치된 영역에 대한 차폐 정도를 조절하여 자력을 제어함으로써 충전, 방열 등 측면의 안테나 특성을 개선하는 것이 본 발명의 핵심적인 착안점이라고 할 수 있다.
마그넷 라인(40)에 대한 차폐 정도 즉, 자기장 차폐시트(200)를 통한 커버 정도가 높아질수록 자력이 낮아지게 된다. 그에 따라 전술한 바와 같이 무선 충전기(Tx)와 무선충전용 수신장치(Rx) 간의 유지력(retention force)가 낮아져 전술한 바와 같은 Tx-Rx간 물리적인 중심 일치화에 따른 무선충전 효율 증대의 효과가 떨어지게 된다. 다만, 자력의 감소는 무선충전 안테나의 전기적 특성에 따른 충전 효율은 높아지게 되어, 양자간 상충되는(trade-off) 결과를 가져오기 때문에 유효 적절한 조절이 중요하다.
마그넷 라인(40)에 대한 차폐 정도는 자기장 차폐시트(200)의 박리 정도를 통해 제어될 수 있다. 구체적으로는 N층의 나노 리본시트(210)가 적층 형성된 자기장 차폐시트(200)의 마그넷 라인(40) 대응 영역에 대해 M 층만큼 박리하여 N-M층의 나노 리본시트(210)만 남도록 박리부(200A)를 구현함으로써 마그넷 라인(40)에 대한 차폐 정도를 제어하게 된다.
자기장 차폐시트(200)의 나노 리본시트(210) 적층 수는 여러 요인에 의해 최적의 수준이 결정되는데, 마그넷 라인(40)의 유무 또는 마그넷 라인(40)의 두께가 그 중 하나의 요인이 될 수 있다.
구체적으로, 0.3t 두께의 마그넷 라인(40)이 배치될 경우 마그넷 라인(40)의 영향으로 인해 무선 충전 효율이 저하되기 때문에 이를 개선하기 위해 일정 수준 이상의 자기장 차폐시트(200) 체적을 확보하여야 한다. 따라서 4~9 층(layer)의 나노 리본시트(210) 적층이 요구되며, 바람직하게는 8~9층(layer)이 적용될 수 있다. 또한, 0.375t 두께를 적용할 경우에는 최대 12 층의 자기장 차폐시트(200)가 채택될 수 있는데, 실제 차폐시트가 10층 이상으로 적층되더라도 충전 효율 측면에서의 개선 정도가 미미하기 때문에 바람직하게는 4~9층 수준으로 적층될 수 있다.
이때 박리 수준은 곧 마그넷 라인(40)에 대한 차폐수준 즉, 박리되고 남은 잔여 나노 리본시트(210)의 적층 수를 의미한다. 전술한 바와 같이 박리 수준이 적을수록 즉, 마그넷 라인(40)에 대한 차폐수준이 높아져 자력과 유지력(Tx-Rx간)은 작아지고 무선 충전 효율은 상대적으로 높아진다. 따라서, 상충되는 효과(자력/유지력과 충전 효율)를 적정 수준으로 제어하기 위해서는 최적의 박리 수준으로 수행되는 것이 바람직하며, 4 내지 12층의 나노 리본시트(210)로 구성되는 자기장 차폐시트(200)에 대해 50 내지 100%의 박리(예컨대 전체 8층 기준으로 4층 내지 8층을 박리하여 잔여 적층 수가 0 내지 4층이 되도록) 수준으로 조절될 수 있다.
한편, 자기장 차폐시트(200) 상에서 박리부(200A)가 마련된 영역은 마그넷 라인(40)이 배치된 영역을 전부 포함하며, 이때 박리부(200A)가 마련된 영역의 넓이는 마그넷 라인(40)이 배치된 영역의 넓이 이상인 것이 바람직하다. 즉, 자기장 차폐시트(200)의 박리된 영역은 적어도 콤보 안테나 모듈(100)의 마그넷 라인(40)이 배치된 영역을 모두 커버하여야 한다.
박리부(200A)가 마그넷 라인(40)과 대응되면서 마그넷 라인(40)이 배치된 영역을 모두 포함하도록 형성할 경우 도 14에 도시된 바와 같이 박리부(200A)가 마련될 수 있다.
이때 박리부(200A)는 마그넷 라인(40)과 마찬가지로 콤보 안테나 모듈(100) 상의 방사 패턴 외주면 바깥쪽 영역에 반호의 모양으로서 제1 간격(G1)을 형성하는 형태로 마련될 수 있다. 여기서 제1 간격(G1)은 상부에서 내려다보는 평면 구조를 기준으로 박리부(200A)의 양 말단 간 최단거리를 의미한다.
박리부(200A)가 마련된 영역이 마그넷 라인(40)이 배치된 영역보다 넓게 형성될 경우 제1 간격(G1)은 마그넷 라인(40)의 폭(너비)과 마그넷 라인(40)과 박리부(200A) 간의 간격인 제2 간격(G2)의 합으로 정의될 수 있다. 전술한 바와 같이 마그넷 라인(40)의 폭과 제2 간격(G2) 모두 상부에서 내려다보는 평면 구조를 기준으로 한 최단거리의 값이다.
제2 간격(G2)은 도 14에 도시된 바와 같이 내측(중심 방향)에 위치한 간격과 외측(외곽 방향)에 위치한 간격을 모두 의미한다. 다만, 무선 충전 기능을 수행하는 WPC 방사 패턴이 마그넷 라인(40) 내측에 위치한다는 점에서, 성능 내지 특성 개선 측면에서 내측의 간격이 더 중요한 의미를 가지며 외측의 간격은 스펙 변경에 따른 기능상의 변화가 크지 않다. 따라서, 본 발명에서는 외측 간격은 크게 제한하지 않고 내측 간격을 제2 간격(G2)으로서 주요한 요소로 다룬다.
자기장 차폐시트(200)의 차폐 성능은 통상적으로 시트의 체적을 기준으로 제어된다. 구체적으로, 안테나 모듈 상에 부착되는 차폐시트의 전체적인 체적 수준이 주요한 요소로 작용하게 되는데, 충분한 체적을 확보하지 못하게 되면 무선충전 효율이 저하된다.
제2 간격(G2)이 커지게 되면 제한된 공간 내에서 차폐시트의 전체 면적이 작아지면서 전체 체적이 감소하게 된다. 차폐시트의 두께를 높여 줄어든 면적에 대한 체적 손실을 보상할 수도 있겠으나, 앞서 언급한 바와 같이 시트의 두께(적층 수)는 일정 수준 이상으로 커질 경우 무선 충전 효율에 대한 개선 효과가 미미하기 때문에 한계가 있다.
한편, 제2 간격(G2)이 줄어들게 되면 자기장 차폐시트(200)와 마그넷 라인(40) 간의 이격 거리가 줄어들게 되면서 자력이 감소하고 그에 따라 무선충전 전력송신장치(Tx)와 수신장치(Tx)간 유지력이 저하되어 중심 일치화에 따른 충전 효율 증가 및 시간 감소 효과가 떨어지게 된다.
정리하면, 제2 간격(G2)의 크기가 커질수록, 즉 마그넷 라인(40)과 박리부(200A) 간의 간격이 벌어질수록 마그넷 라인(40)에 따른 자력의 크기가 커지게 되나 충전 효율이 다소 감소하고, 반대로 제2 간격(G2)이 좁아질수록 충전 효율은 개선되는 경향을 가지나 자력과 Tx-Rx간 유지력은 감소하게 된다.
따라서, 제2 간격(G2)은 자력 제어 니즈 등에 따라 다양한 크기를 채택할 수 있으나, 작게는 0.3 mm 이상인 것이 바람직하며, 크게는 마그넷 라인(40)과 내측의 WPC 방사패턴(제1-1 방사패턴)(20-1) 간의 간격까지 형성할 수 있다. WPC 방사패턴이 배치된 영역을 초과하여 제2 간격(G2)이 벌어질 경우에는 차폐시트가 WPC 방사패턴을 커버하지 못하게 되어 무선 충전 효율 및 기타 Set 성능을 만족할 수 없기 때문이다.
구체적으로는 제2 간격(G2)이 0.3 내지 1.5 mm인 것이 바람직하다. 제2 간격(G2)이 0.3 mm 미만으로 형성될 경우 충분한 자력과 유지력을 확보하지 못하여 Tx-Rx간 충전 중심을 일치시키는데 어려움이 있고, 1.5mm를 초과하여 마련될 경우에는 차폐시트의 체적을 충분히 확보하지 못하고 WPC 방사패턴에 대한 커버가 온전하지 못하기 때문에 그에 따른 효율 저하의 문제가 있다. 차폐시트의 체적 확보, 자력 및 유지력과 무선 충전 효율 간의 상충 관계, WPC 방사패턴에 대한 충분한 커버 등 측면을 종합적으로 고려하였을 때 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1.0 mm인 것이 유리하다.
본 발명은 다른 실시예에 따라 적어도 하나 이상의 방사 패턴과 마그넷 라인이 베이스 필름 일면에 형성된 안테나 모듈의 일면에 배치되어 상기 안테나 모듈의 특성을 향상시키고 상기 안테나 모듈을 향하도록 자속을 집속시키는 자기장 차폐시트의 제조방법을 제공한다.
먼저, 비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 적어도 2 층 이상 적층된 다층의 리본시트를 준비하는 단계(S10)를 수행한다. 다층의 리본시트를 준비하는 단계(S10)는 사용처에 맞게 소정의 크기로 절단하여 최종적인 제품이 되는 자기장 차폐시트(200)를 생산하기 위한 전단계일 수 있다. 즉, 사용처 및 용도에 맞는 적절한 크기를 가지는 복수 개의 자기장 차폐시트(200)가 분리될 수 있도록 다층의 리본시트는 소저으이 면적을 가질 수 있다.
이러한 다층의 리본시트는 상기 다층의 리본시트로부터 타발된 자기장 차폐시트(200)가 다양한 안테나로부터 발생하는 자기장을 차폐하여 소요의 방향으로 집속시킬 수 있도록 자성재질로 이루어질 수 있다. 여기서 다양한 안테나에는 무선충전을 위한 WPC 안테나, 마그네틱 결제 등을 위한 MST(Magnetic secure transmission) 안테나 및 근거리 통신을 위한 NFC 안테나 중 어느 하나이거나 둘 이상이 조합된 콤보형 안테나일 수 있다.
다층의 리본시트는 소정의 면적을 가지는 판상의 시트로 구비될 수 있다. 이때 다층의 리본시트의 상부면과 하부면 중 적어도 일면에는 보호필름(220) 내지 접착층(230)이 형성될 수 있다. 이를 통해 후행되는 타발 공정에서 다층의 리본시트로부터 분리되는 자기장 차폐시트(200)는 복수 개의 조각들로 분리 형성되더라도 조각들이 접착층(230)을 통해 이탈되지 않고 분리된 상태를 유지하면서 시트의 형상을 나타낼 수 있다.
접착층(230)을 구성하는 접착제는 조각들의 틈새로 일부 또는 전부가 스며들어 서로 이웃하는 조각들을 전체적으로 또는 부분적으로 절연하는 역할을 수행할 수도 있다. 이와 같은 경우, 상기 접착제는 서로 이웃하는 조각들을 절연할 수 있도록 비전도성 성분을 포함할 수 있다.
다층의 리본시트 상부면과 하부면 중 적어도 어느 일면에 형성된 접착층(230)은 적어도 어느 하나가 PET나 PI 등과 같은 기재의 양면에 접착제가 도포된 것일 수 있다. 이와 같은 경우, 접착층(230)의 노출면에는 제거가능한 릴리즈필름이 부착될 수 있다.
다층의 리본시트의 재질은 비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 자성을 갖는 재질을 포함하는 것이면 모두 사용될 수 있다. 즉, 다층의 리본시트는 페라이트를 소결하여 얻어진 자성시트 또는 연자성 분말과 바인더를 혼합 성형한 자성시트일 수도 있으며, 연자성 분말과 바인더용 수지를 혼합하여 제조된 복합시트를 사용하는 것도 가능하고, 퍼멀로이와 같이 Ni와 Fe 원소를 소정의 비율로 혼합하거나 Fe와 Co 원소를 소정의 비율로 혼합하여 사용할 수도 있다.
다음으로, 다층의 리본시트의 면적보다 상대적으로 좁은 면적을 가진 차폐시트로 분리되도록, 금형을 통해 다층의 리본시트로부터 상기 차폐시트를 타발하는 단계(S20)를 수행한다. 이때 다층의 리본시트 하나로 타발 공정을 통해 복수 개의 자기장 차폐시트(200)를 생산할 수 있다.
타발 단계(S20)는 차폐시트의 외곽 경계부를 타발함과 동시에, 차폐시트 상에서 마그넷 라인과 마주보게 되는 영역에 대해 차폐시트를 이루는 나노 리본시트가 최상층부터 적어도 1층 이상 박리되도록 타발하는 것을 특징으로 한다. 이때, '최상층'이란 마그넷 라인과 마주보게 되는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미한다.
다시 말해, 타발 단계(S20)는 다층의 리본시트로부터 더 작은 면적을 가지는 자기장 차폐시트(200)를 분리시키는 과정을 수행하면서 박리부(200A) 형성을 위한 타발을 동시에 진행한다는 것이다.
이로써, 별도의 박리부 타발 공정 없이도 기존의 차폐시트 테두리 타발 공정을 활용하여 용이하게 박리부를 형성시킬 수 있어 공정 효율성과 경제성을 극대화시킬 수 있다. 이때, 타발 공정에 사용되는 금형에는 차폐시트 테두리 타발을 위한 요소(칼날 등)와 더불어 특정 영역(구체적으로는 마그넷 라인과 대응되는 차폐시트 상의 영역)의 나노 리본시트를 1층 이상 박리시키기 위한 요소(칼날 등)가 같이 마련되어 있어야 함은 물론이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 타발 공정(S20)을 통하여 개별적인 자기장 차폐시트(200)가 다층의 리본시트로부터 분리되면서 동시에 복수 개의 조각으로 분리될 수 있다. 즉, 타발 공정(S20)은 금형을 통하여 차폐시트의 테두리와 함께 테두리에 의해 규정되는 차폐시트의 면적 내부 영역에 적어도 하나의 직선형 슬릿을 동시에 형성할 수 있다.
이를 위해 금형은 차폐시트의 외곽 경계부를 가공하기 위한 외곽부 칼날과 더불어 직선형 슬릿을 형성하기 위하여 외곽부 칼날 내측에 배치되는 적어도 하나의 직선형 칼날을 포함할 수 있다.
금형을 다층의 리본시트에 가압하면, 리본시트로부터 분리된 차폐시트는 외곽 경계부 측이 외곽부 칼날을 통해 리본시트로부터 분리됨과 동시에 직선형 칼날을 통해 내측 영역에 직선형 칼날과 동일한 형상을 가지는 직선형 슬릿이 형성될 수 있다. 아울러, 전술한 바와 같이 박리 칼날을 통해 차폐시트 상의 특정 영역은 다층의 리본시트 중 적어도 1층 이상이 박리되어 박리부(200A)가 동시에 형성됨은 물론이다.
이에 따라, 차폐시트는 타발 공정(S20)에서 금형의 외곽부 칼날, 직선형 칼날 및 박리 칼날과 직접 접촉하여 상기 칼날 들로부터 가해지는 가압력을 통해 직선형 슬릿 및 차폐시트의 외곽 경계부 중 적어도 어느 하나로부터 유발된 크랙이 형성될 수 있으며, 동시에 차폐시트 상 특정 영역에는 박리부(200A)가 형성될 수 있다.
직선형 슬릿과 유발된 크랙들은 서로 연결될 수 있다. 이로 인해, 타발 공정(S20)을 통하여 다층의 리본시트로부터 분리된 자기장 차폐시트(200)는 직선형 슬릿과 이로부터 유발된 크랙을 통하여 복수 개의 조각들로 분리될 수 있다. 이때, 복수 개의 조각들은 서로 다른 크기 및 형상을 가질 수 있으며 비정형으로 랜덤하게 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐시트의 제조방법은 차폐시트를 일정한 규격으로 재단하고 복수 개의 조각으로 분리시키며 특정 영역에는 박리부를 형성시키기 위해서 추가적인 공정을 수행할 필요 없이 다층의 리본시트로부터 자기장 차폐시트(200)를 분리하는 단일 과정에서 한 번에 수행 가능하여 생산공정을 간소화할 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 실시예에 따라 근거리 통신용 방사 패턴 및 무선충전용 방사 패턴이 형성된 콤보 안테나 모듈과 상기 콤보 안테나 모듈의 일면에 배치되며 나노 리본시트가 적어도 2층 이상 적층된 다층의 리본시트를 포함하는 자기장 차폐시트를 포함하는 무선충전용 수신장치를 제공한다. 이러한 무선충전용 수신장치(RD)의 분해도가 도 10에 도시되어 있다.
무선충전용 수신장치의 주요 구성은 콤보 안테나 모듈(100)과 자기장 차폐시트(200)이다. 콤보 안테나 모듈(100)과 자기장 차폐시트(200) 각각에 대한 설명과 주요 구성들은 전술한 바와 같다.
[실험예 1] 부착유지두께 비교실험
순번 마그넷 지름(Φ) 마그넷 두께(mm) 자기장 차폐시트 부착유지
두께(mm)
박리 층수 중첩 층수
#1 46 0.3 8 0 11.8
#2 6 2 11.6
#3 4 4 11.4
#4 4 8 11.2
상기 표 1과 같이 마그넷의 지름과 두께를 설정하여 콤보 안테나 모듈 상에 마그넷 라인을 배치하고, 8층 및 12층의 리본시트가 적층된 형태의 자기장 차폐시트의 박리 층수를 달리하여 실험을 진행하였다. 예컨대 박리 층수 6과 중첩 층수 2는 총 8층의 리본시트 중 6층만큼 박리시켜 박리부 영역에는 2층의 리본시트만이 마그넷 라인과 중첩되는 형태이다.
테스트 지그(jig)의 반대 편 측에 반대 극성의 동일 마그넷을 부착 시킨 후 지그에 표 1과 같은 4가지 샘플을 부착시켜 블록(block)을 이용해 두께를 더해가며 부착유지두께 실험을 진행하였다.
박리 층수가 적어질수록 즉, 박리 수준이 낮아져 마그넷 라인 영역 상에 중첩되는 차폐시트(리본시트)의 중첩 레이어 수가 많아질수록 부착유지두께가 작아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 차폐시트가 마그넷 라인을 커버하는 수준이 클수록 자력이 감소하여 Tx(반대편 측에 설치되는 반대 극성의 동일 마그넷)와 Rx(실험 샘플) 간의 부착 유지력이 감소하는 경향을 나타낸다.
[실험예 2] 충전효율 및 방열성능 비교실험
안테나
(FPCB)		 차폐시트 Tx Rx 충전
효율
(%)		 최종
온도
(℃)
박리
층수		 중첩
층수		 전압
(V)		 전류
(A)		 전력
(W)		 전압
(V)		 전류
(A)		 전력
(W)
0.3t 8 0 8.95 0.82 7.35 5.47 0.85 4.65 63.26 38.9
6 2 8.95 0.82 7.32 5.47 0.85 4.65 63.56 39.3
4 4 8.95 0.81 7.25 5.47 0.85 4.65 64.13 39.6
0 8 8.96 0.80 7.17 5.47 0.85 4.65 64.86 39.9
앞선 실험예 1과 동일하게 4가지 샘플을 제작하고 거의 동일한 수준의 Tx-Rx 조건 하에서 충전 효율과 최종 온도를 측정하여 비교실험을 진행하였다. 표 2에서 보이는 바와 같이 박리 수준을 달리한 4가지 샘플에 대해 충전 효율은 유의미한 차이를 보이지는 않는 것으로 나타났다.
다만, 표 2를 비롯해 도 12 및 도 13을 참고할 때 박리 층수가 많아질수록 즉, 박리 수준이 높아져 마그넷 라인 영역 상에 중첩되는 차폐시트(리본시트)의 중첩 레이어 수가 적어질수록 최종 온도가 낮아 방열에 유리한 양상을 띠는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 자기장 차폐시트 상의 박리부의 존재가 안테나, 나아가 전자기기의 방열특성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
[실험예 3] 박리부-마그넷라인 간격 별 자력 비교실험
0.357T의 마그넷 라인과 나노 리본시트 8층으로 구성된 자기장 차폐시트의 조건 하에서 박리부와 상기 마그넷 라인 간의 간격(G2)-상부에서 내려다보는 평면 구조를 기준으로 박리부와 마그넷 라인 간의 최단거리-을 달리하여 자력 테스트를 시뮬레이션을 통해 진행하였다.
도 15와 16을 참고할 때, 박리부와 마그넷 라인 간 간격(G2)이 커질수록 자력의 크기가 커지고, Tx-Rx간 유지력(retention force) 역시 커진다는 것을 확인 할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 1000: 마그넷 타입 콤보 안테나 모듈
10: 베이스 필름
20: 제1 방사 패턴
20-1: 제1-1 방사 패턴
20-2: 제1-2 방사 패턴
30: 제2 방사 패턴
30-1: 제2-1 방사 패턴
30-2: 제2-2 방사 패턴
40: 마그넷 라인
V1: 제1 비아
V1-1: 제1-1 비아
V1-2: 제1-2 비아
V2: 제2 비아
V2-1: 제2-1 비아
V2-2: 제2-2 비아
T1: 제1 간극
T2: 제2 간극
RD: 무선충전용 수신장치
BS: 바텀 스펀지
TG: 탑 그라파이트 시트
G1: 제1 간격
G2: 제2 간격
200: 자기장 차폐시트
200A: 박리부
210: 나노 리본시트
220: 보호필름
230: 접착층

Claims (5)

  1. 적어도 하나 이상의 방사 패턴과 마그넷 라인이 베이스 필름 일면에 형성된 안테나 모듈의 일면에 배치되며, 비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 나노 리본시트가 적어도 2층 이상 적층된 다층의 리본시트를 포함하는 자기장 차폐시트에 있어서,
    상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 영역에 대해 상기 나노 리본시트가 최상층-상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미함-부터 적어도 1층 이상 박리된 박리부가 마련되며,
    상기 박리부가 마련된 영역은 상기 마그넷 라인이 배치된 영역을 전부 포함하며, 상기 박리부가 마련된 영역의 넓이는 상기 마그넷 라인이 배치된 영역의 넓이 이상이고,
    상기 박리부와 상기 마그넷 라인 간의 간격-상부에서 내려다보는 평면 구조를 기준으로 상기 박리부와 상기 마그넷 라인 간의 최단거리-은 0.3 내지 1.5 mm인 것을 특징으로 하는 자기장 차폐시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 적어도 하나 이상의 방사 패턴과 마그넷 라인이 베이스 필름 일면에 형성된 안테나 모듈의 일면에 배치되어 상기 안테나 모듈의 특성을 향상시키고 상기 안테나 모듈을 향하도록 자속을 집속시키는 자기장 차폐시트의 제조방법에 있어서,
    비정질 합금 및 나노 결정립 합금 중 적어도 1종 이상을 포함하는 적어도 2 층 이상 적층된 다층의 리본시트를 준비하는 단계(S10); 및
    상기 다층의 리본시트의 면적보다 상대적으로 좁은 면적을 가진 차폐시트로 분리되도록, 금형을 통해 상기 다층의 리본시트로부터 상기 차폐시트를 타발하는 단계(S20);
    를 포함하며,
    상기 타발하는 단계(S20)는 상기 차폐시트의 외곽 경계부를 타발함과 동시에, 상기 차폐시트 상에서 상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 영역에 대해 상기 차폐시트를 이루는 상기 다층의 리본시트가 최상층-상기 마그넷 라인과 마주보게 되는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미함-부터 적어도 1층 이상 박리되도록 타발하는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐시트의 제조방법.
  5. 근거리 통신용 방사 패턴 및 무선충전용 방사 패턴이 형성된 콤보 안테나 모듈과 상기 콤보 안테나 모듈의 일면에 배치되며 나노 리본시트가 적어도 2층 이상 적층된 다층의 리본시트를 포함하는 자기장 차폐시트를 포함하는 무선충전용 수신장치에 있어서,
    상기 콤보 안테나 모듈은,
    베이스 필름;
    상기 베이스 필름의 일면에 배치되며 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제1 갭(Gap)을 하나 이상 포함하는 제1-1 방사 패턴 및 상기 베이스 필름의 타면에 배치되며 상기 제1-1 방사 패턴과 하나 이상의 제1 비아(Via)를 통해 연결되되, 내부에 소정 간격 이격된 영역인 제2 갭을 하나 이상 포함하는 제1-2 방사 패턴을 포함하는 제1 방사 패턴;
    상기 베이스 필름의 일면에 상기 제1-1 방사 패턴과 겹치지 않게 배치되는 제2-1 방사 패턴 및 상기 베이스 필름의 타면에 배치되며 상기 제2-1 방사 패턴과 하나 이상의 제2 비아를 통해 연결되되, 상기 제1-2 방사 패턴과 겹치지 않게 배치되는 제2-2 방사 패턴을 포함하는 제2 방사 패턴; 및
    상기 베이스 필름의 일면에 배치되며, 상기 제1 방사 패턴 일부의 바깥쪽 방향에 소정 간격 이격되어 배치되는 마그넷 라인;
    을 포함하고,
    상기 자기장 차폐 시트는 상기 마그넷 라인과 마주보는 영역에 대해 상기 나노 리본시트가 최상층-상기 마그넷 라인과 마주보는 층의 반대측 가장 바깥쪽 층을 의미함-부터 적어도 1층 이상 박리된 박리부가 마련된 것을 특징으로 하는 마그넷 타입 무선충전용 수신장치.
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