KR20160137297A - 통신 모듈용 자성 시트 - Google Patents

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KR20160137297A
KR20160137297A KR1020150110038A KR20150110038A KR20160137297A KR 20160137297 A KR20160137297 A KR 20160137297A KR 1020150110038 A KR1020150110038 A KR 1020150110038A KR 20150110038 A KR20150110038 A KR 20150110038A KR 20160137297 A KR20160137297 A KR 20160137297A
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Abstract

본 발명은 자성 재료로 형성된 통신 모듈용 자성 시트에 있어서, 상기 자성 시트는 파쇄되어 크랙이 형성되고, 상기 자성 시트는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 인접한 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 영역은 파쇄되는 정도가 상이한 통신 모듈용 자성 시트에 관한 것이다.

Description

통신 모듈용 자성 시트{Magnetic sheet for communication module}
본 발명은 통신 모듈용 자성 시트에 관한 것이다.
최근 모바일 휴대용 장치에 무선 충전(WPC) 기능, 근거리 통신(NFC) 기능, 전자 결제(MST) 기능 등이 채용되고 있다.
무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 기술은 동작 주파수, 데이터 전송율, 전송하는 전력량 등에서 차이가 있다.
한편, 전자기기의 소형화 및 경량화로 인해 무선 충전(WPC) 기능, 근거리 통신(NFC) 기능, 전자 결제(MST) 기능을 수행 시 공간 활용이 중요해지고 있다. 그러나, 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 기술은 각각 동작 주파수가 다르고, 요구되는 차폐부의 투자율이 다르기 때문에 이종의 자성 재료로 형성된 각각의 자성 시트를 사용해야 하는 어려움이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0060995호
본 발명은 동종의 자성 재료로 형성된 자성 시트를 무선 충전(WPC)용 차폐부, 근거리 통신(NFC)용 차폐부 등에 동시에 적용 가능하도록 하여 공간 활용을 극대화하고, 제조 공정을 단순화한 통신 모듈용 자성 시트에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 동종의 자성 재료로 형성된 통신 모듈용 자성 시트에 파쇄되는 정도를 달리한 2 이상의 영역을 형성한다.
본 발명에 따르면, 동종의 자성 재료로 형성된 자성 시트를 무선 충전(WPC)용 차폐부, 근거리 통신(NFC)용 차폐부 등에 동시에 적용 가능하도록 하여 공간 활용을 극대화하고, 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한, 각 동작 주파수에서의 전송 효율을 최적화하여 통신 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 무선 충전(WPC) 시스템의 내부 구성을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트에 형성되는 크랙의 높이 및 경사를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트에 형성되는 크랙의 형성 정도를 설명하는 도면이다.
이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
통신 모듈용 자성 시트
도 1은 일반적인 무선 충전(WPC) 시스템의 내부 구성을 간략하게 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 무선 충전(WPC) 시스템은 무선전력 전송장치(10)와 무선전력 수신장치(20)로 구성될 수 있다.
상기 무선전력 전송장치(10)는 주변에 자기장을 발생시키는 장치이고, 상기무선전력 수신장치(20)는 이를 통해 자기 유도 방식으로 전원 충전이 이루어지는 장치로서, 상기 무선전력 수신장치(20)는 휴대폰, 노트북, 태블릿PC 등 다양한 형태의 전자기기로 구현될 수 있다.
상기 무선전력 전송장치(10)의 내부를 보면, 기판(12) 상에 송신부 코일(11)이 형성되어 있어 상기 무선전력 전송장치(10)로 교류전압이 인가되면 주위에 자기장이 형성된다. 이에 따라, 상기 무선전력 수신장치(20)에 내장된 수신부 코일(21)에는 상기 송신부 코일(11)로부터 유도된 기전력이 발생되어 배터리(22)가 충전될 수 있다.
전자기적으로 결합하는 상기 송신부 코일(11)과 수신부 코일(21)은 구리 등의 금속 와이어를 권회한 것으로, 그 권회 형상은 원형, 타원형, 사각형, 마름모형 등이 될 수 있으며, 전체적인 크기나 권회 횟수 등은 요구되는 특성에 따라 적절하게 제어하여 설정할 수 있다.
상기 수신부 코일(21)과 배터리(22) 사이에는 무선 충전(WPC)용 차폐부인 자성 시트(100)가 배치될 수 있다. 상기 자성 시트(100)는 상기 수신부 코일(21)과 배터리(22) 사이에 위치하여 수신부 코일(21)에서 발생한 자기장이 배터리(22)로 도달하는 것을 차단해주는 역할을 한다.
도 2에서는 무선 충전(WPC) 시스템을 설명하였으나, 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 시스템 등도 이와 유사하게 전송 장치와 수신 장치로 구성되며, 수신 장치 측에 수신부 코일과 배터리 사이에 자성 시트가 배치될 수 있다.
한편, 공간 활용을 위해 무선 충전(WPC)용 코일과 근거리 통신(NFC)용 코일이 한 개의 기판 상에 이웃하게 실장되거나, 무선 충전(WPC)용 코일과 근거리 통신(NFC)용 코일을 동시에 사용하는 추세이다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.
그러나, 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 기술은 각각 동작 주파수가 다르고, 전자기파 차폐부의 요구되는 투자율이 다르기 때문에 이종의 자성 재료로 형성된 각각의 자성 시트를 사용해야하는 어려움이 있었다. 예를 들어, 일반적으로 근거리 통신(NFC)의 경우 페라이트 자성 시트를 차폐부로 사용하고, 무선 충전(WPC), 전자 결제(MST)이 경우 금속 리본 자성 시트를 차폐부로 사용하였다.
이에 따라, 각각의 자성 시트를 별도로 사용하기 때문에 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라, 이종 재료의 자성 시트를 사용하게 되면 소결 작업이 복잡해지고 공정 수가 증가하는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 일 실시형태는 동종의 자성 재료로 형성된 통신 모듈용 자성 시트에 파쇄되는 정도를 달리한 2 이상의 영역을 형성하였다. 이에 따라, 동종의 자성 재료로 형성된 자성 시트를 무선 충전(WPC)용 차폐부, 근거리 통신(NFC)용 차폐부 등에 동시에 적용 가능하도록 하여 공간 활용을 극대화하고, 제조 공정을 단순화할 수 있도록 하였다. 나아가, 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC) 등의 각 동작 주파수에서의 전송 효율을 최적화하여 통신 효율을 향상시켰다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트(100)는 제 1 영역(110) 및 상기 제 1 영역(110)과 인접한 제 2 영역(120)을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 자성 시트(100)는 파쇄되어 크랙이 형성되는데, 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)은 파쇄되는 정도가 서로 상이하다.
상기 자성 시트(100)는 동종의 자성 재료로 형성되며, 예를 들어, 페라이트 소결시트, 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금으로 이루어진 박판의 금속 리본 등일 수 있다.
이때, 상기 자성 시트(100)는 동종의 자성 재료로 이루어지지만, 제 1 및 제 2 영역(110, 120)은 파쇄되는 정도가 서로 상이하기 때문에 상기 제 1 영역(110)과 제 2 영역(120)은 투자율이 상이하다.
한편, 상기 자성 시트(100)가 금속 리본일 경우 상기 제 1 영역(110)과 제 2 영역(120)은 손실(core loss)율 역시 상이할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시형태에 따른 자성 시트(100)는 동작 주파수가 다른 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC) 등에 차폐부로서 동시에 적용이 가능하며, 각 동작 주파수에서의 전송 효율을 최적화할 수 있다.
상기 본 발명의 일 실시형태에 따른 자성 시트(100)의 제 1 영역(110)은 무선 충전(WPC)용 차폐부이고, 제 2 영역(120)은 근거리 통신(NFC)용 차폐부일 수 있다. 한편, 상기 제 2 영역(120)은 상기 제 1 영역(110)의 외곽에 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트(100)는 파쇄되는 정도가 상이한 상기 제 1 영역(110) 및 제 2 영역(120)을 포함하며, 제 1 영역(110) 또는 제 2 영역(120)에 인접하며, 파쇄되는 정도가 상이한 제 3 영역(130)을 더 포함한다.
도 3에 도시된 실시형태에 따르면, 제 1 영역(110)의 외곽에 제 3 영역(130)이 형성되고, 상기 제 3 영역(130)의 외곽에 제 2 영역(120)이 형성된다. 이때, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 자성 시트(100)의 제 1 영역(110)은 무선 충전(WPC)용 차폐부이고, 제 2 영역(120)은 근거리 통신(NFC)용 차폐부이며, 제 3 영역(130)은 전자 결제(MST)용 차폐부일 수 있다.
다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 등의 각 동작 주파수에서의 전송 효율을 최적화할 수 있도록 각 영역의 파쇄 정도를 달리한 구조라면 적용 가능하다. 또한, 도 2 및 도 3은 자성 시트를 2 또는 3 영역으로 구분하였으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 그 이상의 영역으로 구분할 수 있다.
예를 들어, 무선 충전(WPC)의 동작 주파수는 110kHz~205kHz, 근거리 통신(NFC)의 동작 주파수는 13.56MHz, 전자 결제(MST)의 동작 주파수는 70kHz, PMA의 동작 주파수는 275kHz~357kHz일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 자성 시트(100)는 특정 부분에서 응력이 집중되는 형태의 접점을 갖는 파쇄 도구를 사용하여 파쇄되는 정도를 달리한 영역을 갖도록 제조할 수 있다. 상기 접점의 형태는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등일 수 있으며, 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니고, 접점 내 특정 부분에서 응력이 집중되어질 수 있는 형태라면 적용 가능하다. 접점의 간격, 깊이, 크기를 조절하여 파쇄되는 정도 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 자성 시트(100)는 파쇄되어 형성된 크랙의 형상, 밀도 등의 구조적 요인에 의해 각 영역의 자성 특성(예를 들어, 투자율, 손실(core loss) 등)이 변하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트에 형성되는 크랙의 높이 및 경사를 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙은 상기 자성체 시트(100)의 일면(St)으로부터 돌출된 입체구조를 가질 수 있다. 상기 크랙은 일 점으로부터 외곽으로 갈수록 상기 자성체 시트(100)의 일면(St)으로부터의 높이가 낮아지는 입체구조를 가질 수 있다. 이때, 상기 크랙의 최대 높이인 일 점에서의 높이를 크랙의 높이(h)로 규정할 수 있다.
또한, 상기 크랙은 일 점으로부터 외곽으로 갈수록 상기 자성체 시트(100)의 일면(St)으로부터의 높이가 낮아지면서, 상기 자성체 시트(100)의 일면(St)으로부터 경사(a)를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 크랙은 상기 자성체 시트(100)의 일면(St)에서 양각의 입체구조를 갖고, 상기 자성체 시트(100)의 타면(Sb)에서 음각의 입체구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 크랙은 자성체 시트(100)의 일 면(St)으로부터 돌출된 구조이면서, 자성체 시트(100)의 타면(Sb)으로부터는 오목한 구조로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙의 상기 자성 시트(100)의 일면으로부터의 높이(h)가 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)에서 서로 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙의 상기 자성 시트(100)의 일면으로부터의 경사(a)가 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)에서 서로 상이할 수 있다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)은 파쇄되는 정도가 서로 상이하여 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙의 높이(h) 및/또는 경사(a)가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)에서의 자성 특성이 다르게 나타나고, 각 동작 주파수에서의 전송 효율을 최적화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트에 형성되는 크랙의 형성 정도를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 통신 모듈용 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙은 일 점을 중심으로 방사되는 형태로 형성될 수 있다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙에 특정 크기의 가상의 원(c)을 그렸을 때, 상기 크랙과 가상의 원과의 접점의 평균 개수가 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)에서 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서는 가상의 원(c)과 크랙의 접점의 개수가 11개이다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)은 파쇄되는 정도가 서로 상이하여, 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙에 특정 크기의 가상의 원(c)을 그렸을 때 상기 크랙과 가상의 원과의 접점의 평균 개수가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 및 제 2 영역(110, 120)에서의 자성 특성이 다르게 나타나고, 각 동작 주파수에서의 전송 효율을 최적화할 수 있다.
하기 표 1은 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST), PMA의 각 동작 주파수에 따른 자성 시트(100)가 파쇄되어 형성되는 크랙의 높이(h), 경사(a), 약 210um의 가상의 원(c)을 그렸을 때 상기 크랙과 가상의 원과의 접점의 평균 개수를 달리한 예시를 나타낸 것이다.
동작 주파수 크랙 지름 크랙 높이(h) 크랙 경사(a) 접점의
평균 개수
MST 70kHz 400um±100um 20um 이하 7° 이하 16개 이상
WPC 110kHz 400um±100um 20um~30um 3°~ 10° 15개 이상
WPC 205kHz 400um±100um 20um~30um 3°~ 10° 15개 이상
PMA 275kHz 400um±100um 20um~30um 3°~ 10° 15개 이상
PMA 357kHz 400um±100um 20um~30um 3°~ 10° 15개 이상
NFC 13.56MHz 400um±100um 41um 이상 10° 이상 14개 이하
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따라 자성 시트(100)의 2 이상의 각 영역의 파쇄되는 정도를 상이하게 함으로써, 상기 자성 시트(100)가 동종의 자성 재료로 이루어지더라도 각 영역의 자성 특성(예를 들어, 투자율, 손실(core loss)율 등)을 달리할 수 있다. 이에 따라, 동작 주파수가 다른 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC) 등에 차폐부로서 동시에 적용이 가능하며, 각 동작 주파수에서의 전송 효율을 최적화할 수 있다. 또한, 동종의 자성 재료로 형성된 자성 시트(100)를 무선 충전(WPC)용 차폐부, 근거리 통신(NFC)용 차폐부 등에 동시에 적용 가능하기 때문에 공간 활용을 극대화할 수 있고, 제조 공정을 단순화할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10 : 무선전력 전송장치
11 : 송신부 코일
20 : 무선전력 수신장치
21 : 수신부 코일
22 : 배터리
100 : 자성 시트
110 : 제 1 영역
120 : 제 2 영역
130 : 제 3 영역

Claims (16)

  1. 자성 재료로 형성된 통신 모듈용 자성 시트에 있어서,
    상기 자성 시트는 파쇄되어 크랙이 형성되고,
    상기 자성 시트는 제 1 영역 및 상기 제 1 영역과 인접한 제 2 영역을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 영역은 파쇄되는 정도가 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 시트는 동종의 자성 재료로 형성된 통신 모듈용 자성 시트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역과 제 2 영역은 투자율이 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 무선 충전(WPC)용 차폐부이고, 상기 제 2 영역은 근거리 통신(NFC)용 차폐부인 통신 모듈용 자성 시트.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 시트는 제 1 영역 또는 제 2 영역에 인접하며, 파쇄되는 정도가 상이한 제 3 영역을 더 포함하며, 상기 제 3 영역은 전자 결제(MST)용 차폐부인 통신 모듈용 자성 시트.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역의 외곽에 형성되는 통신 모듈용 자성 시트.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 시트는 금속 리본으로 이루어진 통신 모듈용 자성 시트.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 시트가 파쇄되어 형성되는 크랙의 상기 자성 시트의 일면으로부터의 높이(h)가 상기 제 1 및 제 2 영역에서 서로 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 시트가 파쇄되어 형성되는 크랙의 상기 자성 시트의 일면으로부터의 경사(a)가 상기 제 1 및 제 2 영역에서 서로 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 자성 시트가 파쇄되어 형성되는 크랙에 특정 크기의 가상의 원을 그렸을 때, 상기 크랙과 가상의 원과의 접점의 평균 개수가 상기 제 1 및 제 2 영역에서 서로 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
  11. 자성 재료로 형성된 통신 모듈용 자성 시트에 있어서,
    상기 자성 시트는 무선 충전(WPC)용 차폐부와, 상기 무선 충전(WPC)용 차폐부와 인접한 근거리 통신(NFC)용 차폐부를 포함하여 형성되고,
    상기 무선 충전(WPC)용 차폐부 및 근거리 통신(NFC)용 차폐부는 상기 자성 시트가 파쇄되는 정도가 서로 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 자성 시트는 동종의 자성 재료로 형성된 통신 모듈용 자성 시트.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 자성 시트는 파쇄되는 정도가 상이한 전자 결제(MST)용 차폐부를 더 포함하여 형성되는 통신 모듈용 자성 시트.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 근거리 통신(NFC)용 차폐부는 상기 무선 충전(WPC)용 차폐부의 외곽에 형성되는 통신 모듈용 자성 시트.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 자성 시트는 파쇄되어 크랙이 형성되며, 상기 크랙의 자성 시트의 일면으로부터의 높이 또는 경사가 상기 무선 충전(WPC)용 차폐부 및 근거리 통신(NFC)용 차폐부에서 서로 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 자성 시트는 파쇄되어 크랙이 형성되며, 상기 크랙에 특정 크기의 가상의 원을 그렸을 때, 상기 크랙과 가상의 원과의 접점의 평균 개수가 상기 무선 충전(WPC)용 차폐부 및 근거리 통신(NFC)용 차폐부에서 서로 상이한 통신 모듈용 자성 시트.
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