KR19990078983A - 전자파 차폐 기능을 가지는 휴대폰의 수신부 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법에 관한 것으로서, 프레임과 그릴을 전기적으로 연결함에 있어서, 금속제 프레임의 경우에는 단순히 납땜이나 은전극을 그릴 연결부에 부가하고, 합성 수지 프레임의 경우 전도성 고분자를 사용하거나, '??'자형 클립으로 프레임과 그릴을 연결하는 것임을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법에서는, 현재 전기적으로 단락된 상태로 되어 있는 그릴과 프레임을 전기적으로 연결시킴에 의하여 시스템을 구성하는 부품 단위에서 구현하여 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있다.

Description

전자파 차폐 기능을 가지는 휴대폰의 수신부 스피커{Receiver Speaker of Cellular Phone With Shielding Effect}

본 발명은 전자파 차폐 기능을 가지는 휴대폰의 수신부 스피커에 관한 것이다.

최근 전자 제품의 사용으로 인한 전자파 간섭에 의한 피해 문제가 심각하게 대두되고 특히 휴대폰이 널리 보급되면서 휴대폰의 전자파를 차폐시킬 수 있는 방법들이 제시되고 있다.

그러나, 종래의 대부분의 전자파 차폐 방법은 제품의 외형 단계에서 전자파를 차단시키는 방법들로서, 전자파가 발생되고 있는 여러 부품들에 의하여 구성된 시스템을 전자파 차폐 재료로 전체적으로 에워싸는 방식이다.

이와 같은 종래의 방식은 각 구성 요소들에 대한 차폐 방법이 아닌 시스템 전체에 대한 차폐 방법이기 때문에, 매우 소극적인 차폐 방법이다. 특히 휴대폰의 수신부 스피커는 인체에 가장 밀접하게 닿는 부분이므로 휴대폰의 수신부 스피커로부터 발생하는 전자파를 효과적으로 차단하는 것이 중요하다.

본 발명은 휴대폰의 수신부 스피커로부터 발생하는 전자파를 효과적으로 차단하기 위하여, 시스템을 구성하는 부품 단계에서 전자파를 차폐할 수 있는 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법을 제공하고자 한다.

도1은 종래 기술에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 프레임과 그릴을 나타낸 도면,

도2는 본 발명에 따른 제1실시예에 의한 전자파 차폐 기능을 가지는 휴대폰의 수신부 스피커의 프레임과 그릴을 나타낸 도면,

도3은 본 발명에 따른 제2실시예에 의한 전자파 차폐 기능을 가지는 휴대폰의 수신부 스피커의 프레임과 그릴을 나타낸 도면,

도4는 본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법에서 부가적으로 그릴의 구멍 형상의 변경한 예를 보여주는 도면.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법은, 스피커의 프레임과 그릴을 전기적으로 연결함에 있어서, 금속제 프레임의 경우에는 단순히 납땜이나 은전극을 그릴 연결부에 부가하고, 합성 수지 프레임의 경우 전도성 고분자를 사용하거나, '??'자형 클립으로 프레임과 그릴을 연결하는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법에서, 그릴의 구멍 형상을 선형으로 변경하여 정면에서 볼 때, 그릴이 개방된 부분이 보이지 않도록 성형하는 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법에서, 그릴의 재질을 mu-matal이나 프레임과 동일한 재질로 하는 것임을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법을 상세하게 설명한다.

이론적인 전자파 차폐 효과(shielding effectiveness)는 무한히 큰 차폐면에 의하여 신호의 송수신부를 구분하고, 차폐면에 수직으로 입사하는 전자파가 반사하고, 흡수되고, 투과되는 메카니즘에 의하여 결정된다.

일정한 입사 전력 P1에 대하여 재료를 통과해 수신되는 수신 전력을 P2라고 하면, 재료의 전자파 차폐 효과는 다음의 수학식 1로 정의된다.

또한, 재료의 두께와 전기적인 특성을 고려하여 전자파 차폐 효과를 계산하면, 다음의 수학식 2와 같다.

여기에서, K는 전자파 임피던스(Zw) 와 차폐재료 임피던스(Zm)의 비 ( =Zw/Zm ), γ는 전자파의 전파상수, α는 전자파의 감쇠상수, t는 차폐재료의 두께이다.

상기 수학식 2에서 큰 괄호안의 첫 번째항을 투과 손실(penetration loss) 또는 흡수 손실(absorption loss; AdB)라고 하고, 두 번째 항을 반사 손실(reflection loss; RdB)라고 하고 세 번째 항을 다중 반사에 의한 보정항(multireflection correction; BdB)라고 부른다. 따라서 전자파 차폐 효과는 입사하는 전자파의 흡수와 반사, 그리고 매질의 경계면 사이의 다중 반사의 합으로서, 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 3을 고려하면, 차폐하고자 하는 전자파의 특성에 따라서 이들 각각의 손실을 활용하여 효과적으로 차폐시킬 수 있음을 알 수 있다.

금속 재료에서의 전자파 감쇠 상수는 널리 알려진 표피 두께의 역수와 같은 값을 가지며, 따라서 흡수 손실(AdB)는 다음의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

여기에서, t_mm은 차폐재료의 두께이고,δ는 재료의 표피두께이다.

상기 수학식 4로부터 흡수 손실은 근역장과 원역장에 관계없이 입사하는 전자파의 감쇠상수와 재료의 두께에 관계하고, 재료의 두께와 선택된 재료의 전기전도도와 투자율에 의존함을 알 수 있다. 이러한 손실은 특히 다른 종류의 메커니즘에 비하여 저주파 자기장 차폐에서 매우 효과적으로 활용되는 손실 메카니즘이다. 대부분의 금속 재료에 있어서, 높은 전기전도도를 가지는 경우는 대개 비교적 낮은 투자율을 가지며, 비교적 높은 투자율을 가지는 경우는 대개 낮은 전기전도도를 가지는 것이 보통이다.

주어진 두께에 대하여 철과 같은 자성 재료는 구리나 은과 같은 비자성재료보다 큰 손실을 가지며, 일반적으로 입사하는 전자파의 주파수가 증가함에 따라서 흡수 손실이 증가한다.

복합재료에서는 대개 첨가재로 들어가는 금속 성분의 전기적 성질과 체적비(volumn fraction)에 따라 흡수 손실이 크게 좌우된다.

반사 손실은 입사하는 전자파의 파동 임피던스와 차폐 재료의 전기적 성질에 의하여 결정되는 특성 임피던스와의 부정합에 의하여 결정되며, 다음의 수학식 5와 같이 나타난다.

위의 식에서 K는 파동 임피던스와 재료의 특성 임피던스의 비(ratio)이므로 전자파원의 임피던스 특성에 의해 근역장에서 전기장( 고임피던스 전자파원, Zw≒120π·λ / 2πr)차폐, 자기장(저임피던스 전자파원, Zw≒120π·2πr/ λ )차폐, 그리고 원역장에서의 평면파( Zw=120π)차폐로 구분되어 결정된다.

여기에서 중요한 것은 재료의 비투자율이 재료의 두께와 주파수가 증가함에 따라 값이 줄어들고, 구부림이나 기계적 가공에 의하여 값이 크게 변하며, 특히 고투자율 재료일수록 비교적 빨리 포화 현상이 일어난다는 것이다. 복합 재료에서의 평면파 반사 손실 역시 포함된 첨가재의 전기적 성질에 크게 의존한다. 따라서 적절한 첨가재의 선택과 적정 체적비의 결정은 경제적이며 효과적인 차폐재를 만드는데 있어서 매우 중요하다.

특히 부도체 재료 위에 전도성 재료를 도포하는 경우에는 큰 전기전도도를 가지는 재료를 도포 재료로서 선택하여 얇게 도포하더라도, 반사 손실을 크게 증가시킬 수 있어서 전체적인 차폐 효과를 크게 증가시킬 수 있다.

차폐 재료의 양쪽 면에서의 임피던스 부정합에 의하여 발생되는 다중 반사에 의한 보정항은 다음의 수학식 6으로 표현되며, 흡수 손실이 큰 경우에는 상대적으로 무시된다.

우선 차폐하여야 하는 전자파의 특성을 알기 위하여 복사 방출갚음의 스펙트럼 특성을 평가하여야 하고, 적용하고자 하는 관련 전자파장해 규격에 맞추기 위하여 필요한 차폐 효과를 얻게 되며, 최종적으로 상기 수학식 6으로부터 사용할 적절한 재료의 종류와 두께를 결정할 수 있다.

이제 전자파 차폐 재료를 설명한다.

일반적으로 전자파 차폐를 위하여 이용되는 재질은 기본적으로 전계 차폐재와 자계 차폐재로 양분하는 것이 가능하며 사용 및 가동 환경에 따라서 전기장과 자기장 중에서 중요시되는 요소를 파악하여 한 가지 재질을 선택하여 채용하는 경우가 대부분이며 특수한 경우에 전계차폐재와 자계차폐재를 동시에 사용하기도 한다.

가장 많이 사용되는 전계차폐재는 재료의 유전율, 전기전도도와 표피 두께 등을 고려하여 일반적인 도전 재료로 통용되는 극박동판, 알루미늄 니켈 및 구리 도금 섬유, 함석, 은, 황동 등이 사용된다. 최근에는 가볍고 성형성이 우수한 전도성 고분자를 실용화하려는 움직임이 활발히 이루어지고 있다.

자계차폐재는 전형적인 자성 재료가 주로 사용된다. 산화철, 철, 퍼말로이, 슈퍼말로이, 뮤-메탈(Mu-matal) 등으로 이들 재질의 가장 중요한 물리적 특성은 투자율이다. 자계차폐재로서 뮤메탈이 가장 범용적으로 사용되고 있다.

뮤-메탈은 자계차폐재의 대명사로 통용되고 있으며 고투자율의 연자성체이다. Mu-metal 뿐만 아니라, HipernomeR, HyMu-80R, PermalloyR 등 제조회사마다 다른 이름을 사용하기도 하며 80% 니켈과 철을 주성분으로 하고 Cu, Mo, Cr 등의 첨가물을 포함한다. 고투자율의 재료는 재료 내부에 자석으로부터 방사된 자장을 가두어 놓는 능력이 우수한 물질임을 의미한다.

본 발명에서는, 스피커에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위하여, 스피커로부터 발생하는 전자파의 성분을 분석하면 스피커의 주파수는 음파 영역인 20Hz∼20kHz의 저주파 대역을 포함한다. 본 발명에서는 스피커의 주된 전자파 발생원은 자석과 코일이라는 관점에서 스피커에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 효과적인 방법을 제시하고자 한다.

현재 일반적으로 사용되고 있는 휴대폰의 수신부 스피커는 도1에 도시된 바와 같이, 그릴(Grill)(11)과 프레임(Frame)(12)으로 구성되고, 이러한 그릴(11)과 프레임(12)은 전기적으로 단락된 상태이다.

본 발명에 의한 전자파 차폐 방법의 근본 원리는 전자파 발생원을 전도성 재질로 잘 포장하여 전자파를 차단하는 원리이다. 따라서 그릴과 프레임을 전기적으로 연결하는 것만으로도 전자파 차폐 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

금속제 프레임의 경우에는 단순히 납땜이나 은전극을 그릴 연결부에 부가함에 의하여 전기적 연결을 만들어 줄 수 있으며, 합성 수지 프레임의 경우 전도성 고분자를 사용할 수 있다.

도2는 본 발명에 의한 방법에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법을 구현한 예로서, 금속제 프레임(22)을 납땜하거나 은전극(23)을 그릴(21)과 프레임(22)의 연결부에 부가한 것을 보여준다.

도3은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 그릴(31)과 프레임(32)을 전기적으로 연결하기 위하여 '??'자 형의 클립(33)을 체결한 예를 보여준다.

상기에서 설명한 바와 같은, 프레임과 그릴의 전기적인 연결 이외에도 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파를 더욱 효과적으로 차단하기 위하여 부가적으로, 그릴의 구멍 형상을 변경하거나 그릴의 재질을 변경할 수도 있다.

도4는 본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법에서 부가적으로 그릴의 구멍 형상의 변경한 예를 보여준다.

도4에 도시된 바와 같이, 음향 특성을 해치지 않는 범위내에서 그릴의 구멍 형상을 구형에서 선형으로 변경하여 구멍이 전자파를 통하게 하는 면적을 최소화하였다. 이는 단면도로 볼 때 그릴이 개방된 부분이 보이지 않도록 구멍을 성형한 것을 의미한다.

그릴의 재질은 니켈 합금이 아니라면, 뮤-메탈 종류로 바꿈으로서 전자파 차페 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다. 상기에서 설명한 바와 같이, 뮤-메탈은 자계 차폐재의 대명사로 통용되고 있으며, 고투자율의 연자성체이다. 현재 수 kHz 이하의 저주파 성분을 차단하기 위하여는 뮤-메탈, 뮤-페로(Mu-ferro) 등의 특수 합금을 사용하여 한다. 본 발명에 의한 방법에서, 뮤-메탈이 아니더라도 프레임을 형성하고 있는 금속과 같은 재질로 할 수도 있다.

본 발명에 의한 휴대폰의 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법에서는, 현재 전기적으로 단락된 상태로 되어 있는 그릴과 프레임을 전기적으로 연결시킴에 의하여 시스템을 구성하는 부품 단위에서 구현하여 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있다.

Claims (3)

1. 스피커의 프레임과 그릴을 전기적으로 연결함에 있어서, 금속제 프레임의 경우에는 단순히 납땜이나 은전극을 그릴 연결부에 부가하고, 합성 수지 프레임의 경우 전도성 고분자를 사용하거나, '??'자형 클립으로 프레임과 그릴을 연결하는 것임을 특징으로 하는 휴대폰 수신부 스피커의 전자파 차폐 방법.
2. 제1항에 있어서, 그릴의 구멍 형상을 선형으로 변경하여 정면에서 볼 때, 그릴이 개방된 부분이 보이지 않도록 성형하는 것임을 특징으로 하는 휴대폰 수신부의 전자파 차폐 방법.
3. 제1항에 있어서, 그릴의 재질을 뮤-메탈, 뮤-페로 등의 특수 합금이나 프레임과 동일한 재질로 하는 것임을 특징으로 하는 휴대폰 수신부의 전자파 차폐 방법.