KR20170040774A - 자성시트, 이를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 휴대용 기기 - Google Patents
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Abstract
자성시트가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트는 시트의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 자성체 파편들로 형성된 자성층 및 자성층을 시트형상으로 유지 및 자성체 파편들에 가해지는 외력을 완충시키기 위하여 상기 자성층의 적어도 일면에 형성된 박막코팅층을 포함한다. 이에 의하면, 자성시트는 인장특성, 굴곡특성 등의 기계적 강도가 향상되어 가요성이 현저히 뛰어남에 따라 자성시트의 보관, 운반, 피착물에 부착공정, 부착된 피착물이 구비된 전자장치의 사용 중에도 자성시트에 구비된 자성체의 의도하지 않은 크랙 등 물리적 손상으로 인한 투자율 등의 물성저하가 예방되고, 피착물의 피착면에 단차가 존재하는 경우에도 우수한 밀착력으로 접착시킬 수 있는 동시에 휴대 단말기기 등의 부품이나 이를 사용하는 인체에 미치는 자기장 영향을 차단하고, 데이터 및/또는 무선전력 신호의 송수신 효율/송수신 거리를 현저히 증가시키고 이러한 기능을 오랫동안 지속시킬 수 있음에 따라서 모바일기기, 스마트가전 또는 사물 인터넷(Internet of Things)용 기기 등의 각종 휴대기기에 널리 응용될 수 있다.
Description
본 발명은 자성시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투자율 감소 등 자기적 특성의 저하 및 자성시트의 박리 등으로 인한 내구성 저하를 예방할 수 있는 자성시트, 이를 포함하는 모듈 및 이를 포함하는 휴대용 기기에 관한 것이다.
핸드폰, PDA(개인휴대단말기), 아이패드, 노트북컴퓨터 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 전자장치들에 근거리 통신(NFC) 기능을 부가시키는 것에 나아가 최근에는 무선전력전송기술까지 접목시킨 제품이 상용화되고 있다. 새로운 타입의 무선전력전송(WPT) 기술은 휴대용 전자장치가 전력선을 사용할 필요없이 전자기유도 방식이나 전자기 공진방식을 채택하여 직접 휴대용 전자장치에 전력을 전송하여 전지를 충전시킬 수 있도록 하는 기술로 최근 이 기술을 채택하는 휴대용 전자장치가 늘고 있는 추세에 있다.
상기 근거리통신이나 무선전력전송은 공통적으로 특정한 동작주파수 대역의 신호의 송수신을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 신호는 송신안테나에서 전류를 통해 유도된 자기장을 이용하고 있음에 따라 근거리통신, 무선전력전송 등의 효율, 인체나 주변 전자제품 또는 기기내 타부품의 성능저하를 방지하기 위하여 전자기차폐재(자성체)를 같이 구비시키고 있다.
한편, 최근의 휴대용 전자기기는 경박단소화의 추세에 있음에 따라 상기 휴대용 전자기기에 구비되는 자성시트 역시 박막화된 두께로 구현되도록 요구되고 있다. 그러나 통상의 자성시트에 구비되는 자성체, 예를 들어 페라이트 등의 자성체는 취성이 강하여 크랙이나 손상 없이 판상의 얇은 두께로 성형하기 매우 어렵다. 또한, 자성체를 판상의 얇은 두께로 성형시켜 자성시트에 구비시켜도, 제조된 시트를 휴대기기, 구체적으로 무선전력전송을 수행하기 위해 송신되는 전력 신호를 수신하기 위한 무선전력전송안테나 상에 배치 및 접착시키는 공정에서 자성시트 내의 자성체에 크랙이나 물리적 손상이 쉽게 발생하는 문제가 있다.
또한, 단차가 있는 피착면에 초슬림화된 자성시트를 부착시 통상의 자성시트는 가요성이 현저히 부족하여 단차부에 밀착이 어렵고, 외력을 가해 밀착시킬 때 자성체에 크랙이나 손상이 발생할 수 있다.
나아가, 자성체에 크랙이나 손상을 발생시키지 않고 휴대용 전자기기를 제조하였다고 하더라도 사용자의 전자기기 사용 중 떨어뜨림 등의 충격으로 자성체에 크랙 등 물리적 손상이 쉽게 발생할 수 있다.
상술한 것과 같은 경우들에 의해 자성체에 발생된 크랙, 미세파편화 등의 물리적 손상은 자성체의 투자율 등 자기적 특성을 현저히 저하시킴에 따라서 최초에 설계한 자성시트의 초도물성을 지속, 유지시키지 못하여 성능저하 또는 성능자체가 발현되지 않는 심각한 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 휴대용 전자기기의 경박단소형화의 추세에 부응하도록 박형화되로 구현가능하고, 자성시트의 보관, 운반 및 이를 피착면에 부착시키는 공정상에서 발생하는 자성체의 물리적 손상에 따른 자기적 특성 저하를 예방하여 목적하는 물성치를 지속적으로 발현시킬 수 있는 자성시트의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 자성시트의 인장특성, 굴곡특성 등의 기계적 강도가 향상되어 가요성이 현저히 뛰어남에 따라서 자성시트의 보관, 운반, 피착물에 부착공정, 부착된 피착물이 구비된 전자장치의 사용 중에도 자성시트에 구비된 자성체의 크랙으로 인한 투자율 등의 물성저하가 발생되지 않는 자성시트를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피착물의 피착면에 단차가 존재하는 경우에도 우수한 밀착력으로 접착시킬 수 있는 동시에 휴대 단말기기 등의 부품이나 이를 사용하는 사용자의 인체에 미치는 자기장 영향을 차단하고, 데이터 또는 무선전력전송 송수신 효율/송수신 거리를 현저히 증가시키고 이러한 기능을 오랫동안 지속시킬 수 있는 자성시트를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 자성시트를 구비하여 저주파에서 현저한 안테나 성능을 발현할 수 있는 저주파 안테나를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 자성시트를 통해 구현되는 자기장 유닛을 통해 근거리통신용 안테나, 무선통신용 안테나 등의 안테나 특성을 향상시켜 데이터 및/또는 전력신호의 송수신효율 및 송수신 거리가 현저히 증가된 근거리통신 모듈 또는 무선전력전송모듈을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 근거리통신 모듈 또는 무선전력전송모듈을 통해 데이터 및/또는 전력신호의 수신효율 및 수신 거리가 현저히 증가된 휴대용 기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 시트의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 자성체 파편들로 형성된 자성층; 및 자성층을 시트형상으로 유지 및 자성체 파편들에 가해지는 외력을 완충시키기 위하여 상기 자성층의 적어도 일면에 형성된 박막코팅층;을 포함하는 자성시트를 제공한다.
또한, 상기 박막코팅층은 인접하는 자성체 파편들 중 적어도 일부 파편 간에 존재하는 이격 공간에 일부 침투 또는 전부 침투되어 있을 수 있다.
또한, 상기 자성층은 단일층의 두께가 1 ~ 30㎛일 수 있다.
또한, 상기 자성체는 연자성체일 수 있고, 상기 연자성체는 금속 연자성체 또는 페라이트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 연자성체는 Ni-Co계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Al계 합금, Fe-Si계 합금, Fe-Si-B계 합금, Fe-Si-B-Cu-Nb계 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하고, 상기 페라이트는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Co계 페라이트, Mg-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, 및 코발트 치환 Y형 또는 Z형 육방정계 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 자성층은 복수개로 구비되어 적층되며, 복수개의 자성층 중 인접하는 자성층 사이에는 박막코팅층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 자성층은 단일층의 두께가 1 ~ 30㎛일 수 있다.
또한, 상기 박막코팅층의 두께는 10㎛ 이하일 수 있으며, 상기 박막코팅층은 천연고분자 화합물 및 합성고분자 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 박막코팅층 형성 조성물이 고화되어 형성된 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 박막코팅층은 합성고분자 화합물 중 고무계 화합물이 고화되어 형성된 것일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 상기 고무계 화합물은 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM)가 공중합된 폴리머일 수 있다.
한편, 본 발명은 안테나 코어; 상기 안테나 코어의 일면 또는 양면에 각각 부착되는 본 발명에 따른 자성시트; 및 상기 안테나 코어 및 상기 자성시트의 외측면에 권선되는 코일;을 포함하는 저주파 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 자성시트 및 상기 자성시트의 외측면에 권선되는 코일을 포함하는 저주파 안테나를 제공한다.
또한, 본 발명은 무선전력전송용 안테나를 포함하는 안테나 유닛; 상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 무선전력전송용 안테나 특성을 향상시키고, 안테나를 향해 자속을 집속시키는 본 발명에 따른 자성시트를 적어도 하나 이상 구비하는 자기장 유닛을 포함하는 무선전력전송 모듈을 제공한다.
이때, 상기 안테나 유닛은 근거리통신(NFC)용 안테나 및 마그네틱 보안전송(MST)용 안테나 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선전력전송용 안테나는 6.78MHz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기공진방식 무선전력전송용 안테나 및 100khz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식 무선전력전송용 안테나 중 어느 하나 이상을 구비할 수 있다.
또한, 본 발명은 근거리통신용 안테나를 포함하는 안테나 유닛; 상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 근거리통신용 안테나 특성을 향상시키고, 안테나를 향해 자속을 집속시키는 본 발명에 따른 자성시트를 적어도 하나 포함하는 근거리통신 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 근거리통신 모듈, 무선전력전송모듈, 저주파안테나 중 적어도 하나 또는 모두를 포함하는 휴대용 기기를 제공한다.
이하, 본 발명에서 사용한 용어에 대해 설명한다.
본 발명에서 사용한 용어로 "박막코팅층"은 박막코팅층 형성 조성물이 고화되어 형성되며, 상기 "고화"는 소정의 형상을 유지할 수 있을 정도로 액상의 박막코팅층 형성 조성물이 고상으로 변화한 것을 의미하고, 이때 상기 고상은 완전한 고체 상태를 비롯하여 부분적으로 고체상태이거나 외력이 가해졌을 때 유동성을 가질 수 있는 상태까지를 포함한다.
본 발명에 의하면, 자성시트는 인장특성, 굴곡특성 등의 기계적 강도가 향상되어 가요성이 현저히 뛰어남에 따라 자성시트의 보관, 운반, 피착물에 부착공정, 부착된 피착물이 구비된 전자장치의 사용 중에도 자성시트에 구비된 자성체의 의도하지 않은 크랙 등 물리적 손상으로 인한 투자율 등의 물성저하가 예방되고, 피착물의 피착면에 단차가 존재하는 경우에도 우수한 밀착력으로 접착시킬 수 있는 동시에 휴대 단말기기 등의 부품이나 이를 사용하는 인체에 미치는 자기장 영향을 차단하고, 데이터 및/또는 무선전력 신호의 송수신 효율/송수신 거리를 현저히 증가시키고 이러한 기능을 오랫동안 지속시킬 수 있음에 따라서 모바일기기, 스마트가전 또는 사물 인터넷(Internet of Things)용 기기 등의 각종 휴대기기에 널리 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트를 나타낸 단면도로써, 도 2a는 자성층의 일면에 형성된 박막코팅층의 일부가 자성체 파편간 이격공간의 일부에 침투한 것을 나타낸 도면이고, 도 2b는 자성층의 양면에 형성된 박막코팅층의 일부가 자성체 파편간 이격공간의 전부에 침투한 것을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트에서 자성체 파편으로 형성된 자성층의 일표면에서 관찰되는 파편의 형상을 개략적으로 나타낸 도면,
도 4a 및 도 4b는 형상이 비정형인 자성체 파편의 이형도 평가를 위한 파편의 외접원 직경 및 내접원 직경을 도시한 도면,
도 5a, 도5b 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트를 제조에 이용되는 파쇄장치를 통한 제조공정 모식도로, 도 5a 및 도 5b는 롤러에 구비된 요철을 통해 자성체를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면이고, 도 6은 지지판에 구비된 금속볼을 통해 자성체를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면,
도 7은 자성체 파편들로 형성된 자성층을 3층으로 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트의 단면도를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 안테나의 사시도로써, 도 8a는 본 발명의 일 실시예예 따른 자성시트를 자기장 유닛으로 구현시켜 안테나 코어의 양면에 배치시킨 저주파 안테나를 나타낸 도면이고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트 자체를 안테나 코어로 사용한 저주파 안테나를 나타낸 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈의 분해사시도로 써, 도 10은 안테나 유닛에 무선전력전송용 안테나로 6.78MHz를 포함하는 주파수 영역에서 동작하는 자기공명에 의한 무선전력전송용 안테나 및 100khz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식 무선전력전송용 안테나를 포함하는 안테나 유닛을 구비한 무선전력전송 모듈을 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리통신 모듈의 분해사시도를 나타내는 도면, 그리고
도 12는 도 6에 따른 파쇄장치를 위에서 바라본 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트를 나타낸 단면도로써, 도 2a는 자성층의 일면에 형성된 박막코팅층의 일부가 자성체 파편간 이격공간의 일부에 침투한 것을 나타낸 도면이고, 도 2b는 자성층의 양면에 형성된 박막코팅층의 일부가 자성체 파편간 이격공간의 전부에 침투한 것을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트에서 자성체 파편으로 형성된 자성층의 일표면에서 관찰되는 파편의 형상을 개략적으로 나타낸 도면,
도 4a 및 도 4b는 형상이 비정형인 자성체 파편의 이형도 평가를 위한 파편의 외접원 직경 및 내접원 직경을 도시한 도면,
도 5a, 도5b 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트를 제조에 이용되는 파쇄장치를 통한 제조공정 모식도로, 도 5a 및 도 5b는 롤러에 구비된 요철을 통해 자성체를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면이고, 도 6은 지지판에 구비된 금속볼을 통해 자성체를 파쇄시키는 파쇄장치를 이용한 제조공정을 나타내는 도면,
도 7은 자성체 파편들로 형성된 자성층을 3층으로 구비하는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트의 단면도를 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 저주파 안테나의 사시도로써, 도 8a는 본 발명의 일 실시예예 따른 자성시트를 자기장 유닛으로 구현시켜 안테나 코어의 양면에 배치시킨 저주파 안테나를 나타낸 도면이고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트 자체를 안테나 코어로 사용한 저주파 안테나를 나타낸 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력전송 모듈의 분해사시도로 써, 도 10은 안테나 유닛에 무선전력전송용 안테나로 6.78MHz를 포함하는 주파수 영역에서 동작하는 자기공명에 의한 무선전력전송용 안테나 및 100khz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식 무선전력전송용 안테나를 포함하는 안테나 유닛을 구비한 무선전력전송 모듈을 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리통신 모듈의 분해사시도를 나타내는 도면, 그리고
도 12는 도 6에 따른 파쇄장치를 위에서 바라본 사진이다.
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 자성시트(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 자성층(110a) 및 상기 자성층의 적어도 일면에 형성된 박막코팅층(110b)을 포함하고, 상기 자성층(110)은 다수의 자성체 파편들(111)로 형성된다. 또한, 상기 자성시트(100)은 박막코팅층(110b)의 상부에 배치되는 보호부재(140) 및 상기 자성층(110a)의 하부에 배치되는 접착부재(130)를 더 포함할 수 있고, 상기 접착부재(130)는 제1 접착층(130b) 및 자성시트(100)이 피착물에 부착 전까지 상기 제1 접착층(130b)을 보호하기 위한 이형필름(130a)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트(100')은 도 2a에 도시된 것과 같이 박막코팅층(110b')이 인접하는 자성체 파편들 중 적어도 일부 파편 간에 존재하는 이격공간에 일부 침투하여 파편들의 지지력을 높이고 자성시트에 휨강도가 가해질 때 파편간 부딪침에 의한 파편의 미세조각화, 부서짐 등의 손상을 방지할 수 있는 완충작용을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트(100")은 도 2b에 도시된 것과 같이 박막코팅층(110b")이 자성층(110a")의 양면에 형성될 수 있고, 상기 박막코팅층(110b")이 인접하는 자성체 파편들 사이에 존재하는 이격공간 전부에 침투할 수 있다.
한편, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이 박막코팅층(110b', 110b")이 자성체 파편들 사이 사이에 일부 또는 전부 침투한 경우 상기 박막코팅층(110b', 110b")이 유전체로써의 기능을 수행하여 와전류에 의한 자기손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 이, 상기 자성층에 구비되는 자성체는 전기저항이 낮아서 와전류에 의한 자기손실이 발생할 수 있는 자성체(예를 들어 Fe-Si-B계 비정질 합금과 같은 자성체)일 수 있다. 이 경우 자성체 파편의 이격 공간에 침투된 박막코팅층은 유전체로써 기능하여 자성층의 전기저항을 현저히 증가시킴에 따라 와전류에 의한 자기손실을 방지하고 발열을 최소화할 수 있으며, 자기장을 통한 신호의 송수신 효율을 높은 감도로 지속시킬 수 있다.
다만, 자성층에 구비되는 자성체가 전기저항이 높아서 와전류에 의한 자기손실이 문제되지 않는 자성체(예를 들어 페라이트계 자성체)일 경우 도 1, 도 2a 및 도 2b와 다르게 파쇄된 파편들 사이에는 박막코팅층이 침투하지 않고 파편들끼리 접촉한 상태를 유지하는 것이 목적하는 자기적 특성을 발현하는데 더 유리할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 자성시트의 단면구조는 자성체가 비정질 합금인 경우에 기준해서 설명하기로 한다.
구체적으로 상기 자성층(110a, 110a', 110a")은 자성시트의 가요성을 향상시키기 위하여 자성체를 파쇄시킨 자성체 파편들(111)로 형성된다.
상기 자성체는 박막으로 쉽게 구현될 수 있도록 리본시트, 판상형 시트 등의 형상을 가지는 것이 유리할 수 있다. 자성시트의 슬림화, 박형화를 위해서는 구비되는 자성체의 두께가 동시에 매우 얇아져야 하는데, 통상의 자성시트에 구비되는 자성체들은 취성이 매우 강해 자성체 시트의 두께가 얇아질 경우 매우 약한 외력에도 크랙이 발생하거나 미세 파편들로 부서짐에 따라서 크랙이 발생하기 전 시트상일 때 투자율보다 크랙 발생 후 투자율이 현저히 저하되는 문제점이 있다.
또한, 매우 얇게 구현된 자성시트는 제조 후 보관, 운송 및 이를 제품의 부품으로 공정에 투입 시 작업성을 현저히 감소시키는 문제점이 있다. 구체적으로 자성시트는 안테나 등이 형성된 피착면 상에 배치되며, 안테나 특성을 보다 향상시키고, 자성시트의 이탈을 방지하기 위해 안테나가 형성된 피착면 상에 밀착되도록 부착시키는 것이 일반적이다. 이와 같은 부착 공정을 도 1을 참고로 설명하면 자성시트(100)은 접착부재(130)를 통해 피착면(미도시)에 부착될 수 있는데, 이를 위해 접착부재(130)의 제1 접착층(130b)을 보호하는 이형필름(130a)의 제거작업이 선행된다. 그러나 이형필름(130a)을 자성시트(100)에서 박리시키기 위해서는 일정 수준 이상의 외력을 필요로 하나, 자성체 시트의 두께가 매우 얇을 경우 상기 외력에 의해 시트에 쉽게, 그리고 현저히 많은 크랙이 발생한다. 이에 따라 크랙에 따른 물성저하를 막기 위해 크랙이 발생하지 않도록 이형필름을 벗겨내는데 매우 큰 노력이 가해져 작업성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한, 자성체 시트에 크랙이 발생하지 않도록 매우 큰 노력을 기울여 휴대용 기기를 제조한 경우에도 이후 사용자의 제품 취급 중 떨어뜨림 등의 충격에 의해 자성체 시트에 크랙, 부서짐이 발생하여 목적하는 수준의 송수신 효율이나 송수신 거리를 담보하지 못하는 문제가 있다.
그러나 본 발명에 따른 자성시트는 자성시트의 가요성을 현저히 향상시키기 위하여 자성체가 처음부터 파쇄되어 파편상태로 구비됨에 따라서 자성시트의 단면두께가 박형화 되더라도 외력에 의해서 자성체에 크랙이 더 발생할 수 있는 우려를 원천적으로 봉쇄시킬 수 있다. 또한, 자성체가 파편상태로 자성시트에 포함되되, 파편상태의 자성체를 포함하는 자성시트가 처음부터 목적하는 기능에 관계된 신호의 송수신 효율 및 송수신 거리에서 우수한 특성을 발현할 수 있을 정도의 초기 물성 보유하고, 상기 초기 물성을 자성시트를 장착하는 완성품의 제조단계, 더 나아가 완성품의 사용단계에서도 지속적으로 유지시킬 수 있음에 따라서 통상의 비파편화된 자성체를 구비하는 자성시트에서 발생하는 의도하지 않은 파편화로 인한 물성저하 및 이로 인한 신호 송수신 성능의 현저한 저하 우려를 제거할 수 있다.
한편, 상기 자성체 파편의 형상은 비정형일 수 있다. 다만, 자성시트가 휘어지거나 구부러짐에 따라 발생할 수 있는 의도하지 않은 추가적인 자성체 파편의 파손, 조각, 부서짐을 더욱 방지하기 위하여 바람직하게는 일부 파편의 적어도 한 변은 직선이 아닌 만곡형상을 갖도록 파쇄될 수 있다(도 3 참조). 일변이 만곡형상을 가지는 파편이 포함될 경우 자성시트가 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 자성층내 전체 파편개수 중 10% 이상, 바람직하게는 30% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 보다 더 바람직하게는 70% 이상일 수 있다. 만일 적어도 한 변이 만곡형상을 갖는 파편의 개수가 전체 파편개수의 10% 미만일 경우 가요성 향상이 미미할 수 있고, 외부충격으로 초도에 구비시킨 파편보다 미세화된 파편이 증가할 수 있어 자성시트의 투자율 감소 등 물성저하를 초래할 수 있는 문제가 있다.
또한, 상기 자성체 파편들의 단일파편 평균입경은 50 ~ 5000 ㎛일 수 있다. 만일 평균입경이 5000㎛를 초과하는 경우 추가적인 파편의 파손, 조각의 발생이 증가하여 자성시트의 초기물성 설계치의 유지가 어려울 수 있는 문제점이 있다. 또한, 만일 파편의 평균입경이 50㎛ 미만인 경우 파편화되기 전의 자성체가 갖는 투자율 등의 자기적 특성보다 현저히 낮은 물성을 발현함에 따라서 목적하는 수준의 물성을 발현하는 자성시트를 제조하기 어렵고, 특히 박형화된 얇은 두께 대비 목적하는 물성을 만족시키기 더욱 어려운 문제가 있다. 상기 파편의 평균입경이란 레이저 회절식 입도분포계에 의해 측정된 체적 평균 지름을 의미한다.
한편, 파편의 추가적인 파손, 조각을 더욱 방지하기 위하여 바람직하게는 상기 자성체 파편들은 하기 수학식 1에 따른 파편의 일면의 이형도가 8.0 이하, 바람직하게는 6.5이하, 보다 바람직하게는 4.0 이하, 보다 더 바람직하게는 3.5 이하, 보다 더욱 바람직하게는 3.0 이하, 더욱 바람직하게는 2.5 이하, 더욱 더 바람직하게는 2.0이하, 보다 더욱 더 바람직하게는 1.5 이하인 파편을 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상 보다 바람직하게는 30% 이상, 보다 더 바람직하게는 40% 이상, 보다 더욱 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 60% 이상, 더욱 더 바람직하게는 70% 이상 포함할 수 있다.
[수학식1]
상기 수학식 1에서 파편의 외접원 직경이란 파편의 어느 일면에 존재하는 어느 두 점 사이의 거리 중 가장 긴 거리를 의미(도 4a의 R1, 도 4b의 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 4a의 r1, 도 4b의 r2)한다. 파편의 일면의 이형도가 크다는 것은 파편의 일면 형상이 길다랗거나(도 4a 참조) 뾰족한 부분(도 4b 참조)을 포함한다는 것을 의미하고, 이러한 형상일수록 추가적인 파편의 파손, 조각이 발생할 수 있음을 의미한다.
이에 따라 자성층(110a, 110a', 110a")에 포함되는 자성체 파편들 중 이형도가 큰 파편의 개수가 일정비율 이하로 포함됨이 바람직함에 따라서 자성층내 전체 파편들 중 상기 수학식 1에 따른 파편의 일면 이형도가 8.0 이하인 파편이 10% 이상 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 이를 만족하는 파편이 20% 이상 포함될 수 있다. 만일 이형도가 8.0을 초과하는 파편이 10% 미만인 경우 추가적인 자성체 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 자성층에 포함될 수 있는 자성체는 파편화된 상태로 후술하는 자성시트의 투자율 물성을 발현할 수 있는 경우 조성, 결정종류, 소결입자의 미세구조에 제한은 없으며, 공지된 자성시트에 구비되는 자성체를 사용해도 무방하다. 이에 대한 일 예로써, 상기 자성체는 연자성체일 수 있다. 상기 연자성체는 잔류자속밀도에 대해 보자력이 극히 적고, 투자율이 크기 때문에 전자기장에 대한 차폐 효과가 뛰어나다. 상기 연자성체는 금속 연자성체 및 페라이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 금속 연자성체는 Ni-Co계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Al계 합금, Fe-Si계 합금, Fe-Si-B계 합금, Fe-Si-B-Cu-Nb계 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 페라이트는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Co계 페라이트, Mg-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, 및 코발트 치환 Y형 또는 Z형 육방정계 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 페라이트는 일 예로, Ni-Cu-Zn계 페라이트, Ni-Cu-Co-Zn계 페라이트와 같이 산화철과 니켈, 아연, 구리, 마그네슘 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 세 개 금속의 산화물을 포함하는 페라이트도 사용이 가능하나 이에 한정되지 아니한다. 이때, 페라이트 내 니켈, 아연, 구리, 마그네슘 및 코발트의 함량은 목적에 따라 변경할 수 있음에 따라 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 자성체는 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 자성체를 사용할 수 있다.
상기 비정질 합금은 Fe계 또는 Co계 비정질 합금을 사용할 수 있으며, 생산단가를 고려할 때 Fe계 비정질 합금을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. Fe계 비정질 합금은, 예를 들어, Fe-Si-B계 비정질 합금을 사용할 수 있으며, 이때, Fe가 70 ~ 90at%, Si 및 B의 합이 10 ~ 30at%인 것이 바람직하다. Fe를 비롯한 금속의 함유량이 높을수록 포화자속밀도가 높아지지만 Fe 원소의 함유량이 과다할 경우 비정질을 형성하기 어려우므로, Fe의 함량이 70 ~ 90at%인 것이 바람직하다. 또한, Si 및 B의 합이 10 ~ 30at%의 범위일 때 합금의 비정질 형성능이 가장 우수하다. 이러한 기본 조성에 부식을 방지시키기 위해 Cr, Co 등 내부식성 원소를 20 at% 이내로 첨가할 수도 있고, 다른 특성을 부여하도록 필요에 따라 다른 금속 원소를 소량 포함할 수 있다. 또한, 상기 Fe-Si-B계 합금은 예를 들어, 결정화 온도가 508℃이고, 큐리온도(Tc)가 399℃인 것을 사용할 수 있다. 그러나 이러한 결정화 온도는 Si 및 B의 함량이나, 3원계 합금 성분 이외에 첨가되는 다른 금속 원소 및 그의 함량에 따라 변동될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 포함되는 자성체는 Fe-Si-B-Cu-Nb계 비정질 합금일 수 있다. 상기 합금 내에 포함되는 구리는 합금의 내식성을 향상시키고, 결정이 생성되더라도 결정의 크기가 커지는 것을 방지하는 동시에 투자율 등의 자기적 특성을 개선할 수 있게 한다. 상기 구리는 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하며, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 구리로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다. 또한, 합금내 포함되는 니오븀(Nb)은 투자율 등의 자기적 특성을 개선시킬 수 있으며, 합금내 0.01 ~ 10at%로 포함되는 것이 바람직하고, 만일 0.01at%미만으로 포함될 경우 니오븀으로 인해 수득되는 효과의 발현이 미미할 수 있고, 만일 10at%를 초과할 경우 비정질의 합금이 생성되기 어려울 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 자성층(110a)의 두께는 자성체 파편의 유래가 되는 자성체 시트의 두께일 수 있으며, 바람직하게는 자성층의 두께는 단일층의 두께가 1 ~ 300㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 자성층의 형상은 자성시트가 적용되는 적용처, 예를 들어 근거리통신용에 사용될 경우 근거리통신용 안테나 형상에 대응되도록 형상이 직사각형, 정사각형의 사각형 이외에 오각형 등의 다각형이나 원형, 타원형이나 부분적으로 곡선과 직선이 혼재된 형상일 수 있다. 이때 자성시트(또는 자성층)의 크기는 대응되는 모듈의 안테나 크기보다 약 1 ~ 2mm 더 넓은 폭으로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 상술한 자성층(110a)의 적어도 일면에 형성된 박막코팅층(110b)에 대해 설명한다.
상기 박막코팅층(110b)는 파쇄되어 각각이 분리될 수 있는 자성체 파편들을 하나의 층이 될 수 있도록 자성체 파편들 각각을 고정 및 지지시켜 자성층을 시트형상으로 유지시키는 동시에 자성체 파편들에 가해지는 외력을 완충시키고, 수분이 침투하여 자성체가 산화되는 것을 방지하는 역할을 담당한다.
구체적으로 상기 박막코팅층(110b)은 자성체 파편들과 용이하게 접착할 수 있고, 코팅층 자체로써 시트형상으로 유지력이 뛰어나며, 외력에 쉽게 깨지거나 자성층의 가요성을 감소시키는 현저히 낮은 굴곡특성을 가지지 않고, 박막으로 구현될 수 있도록 도막성이 우수하며, 상온에서 택키(tacky)가 적어서 작업성을 저하시키지 않는 재질인 경우 제한 없이 바람직한 박막코팅층으로 사용될 수 있다.
상기 박막코팅층(110b)은 천연고분자 화합물 및 합성고분자 화합물 중 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함하는 박막코팅층 형성 조성물이 고화되어 형성된 것일 수 있다. 상기 박막코팅층 형성 조성물을 고화시키는 방법에는 특별히 제한이 없다. 일 예로, 상기 고화반응은 용제휘산에 의한 건조 또는 경화에 의한 고화, 열/광선/수분 등을 통한 화학반응에 의한 경화를 통한 고화 및 핫멜트 타입과 같은 열용융 후 냉각에 의한 고화 중 어느 것이나 제한 없이 사용될 수 있다.
구체적으로 상기 천연고분자 화합물은 아교, 젤라틴 등의 단백질계 고분자화합물, 전분, 셀룰로오스 및 그 유도체 및 복합 다당류 등의 탄수화물계 고분자 화합물 및 라텍스 등의 천연고무계 화합물 중 1 종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 합성고분자 화합물은 열가소성 고분자 화합물, 열경화성 고분자 화합물 및 고무계 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 열가소성 고분자 화합물은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴로나이트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 스트렌-아크릴로나이트릴(SAN), 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리아미드, 열가소성 폴리에스테르(Ex. 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등), 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드 수지, 폴리아미드이미드, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리에테르, 폴리프탈아마이드(polypthalamide), 불소계 수지(Ex. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)), 페녹시 수지, 폴리우레탄계 수지, 나이트릴부타디엔 수지 등을 1 종 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 열경화성 고분자 화합물은 페놀계수지(PE), 유레아계 수지(UF), 멜라민계 수지(MF), 불포화 폴리에스테르계 수지(UP) 및 에폭시 수지 등을 1종 이상 포함할 수 있다. 또한, 상기 고무계 화합물은 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 폴리부타디엔 고무(BR), 아크릴로나이트릴-부타디엔 고무(NBR), 폴리이소부틸렌(PIB) 고무, 아크릴고무, 불소고무, 실리콘 고무 및 클로로프렌 등을 1종 이상 포함할 수 있다.
상기 박막코팅층(110b)은 보다 바람직하게는 박막코팅층의 완충작용 향상을 통한 자성체의 의도하지 않은 미세파편화를 방지하고, 자성시트의 가요성을 더욱 향상시키기 위하여 고무계 화합물이 고화되어 형성된 것일 수 있고, 상기 고무계 화합물로 보다 더 바람직하게는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM)가 공중합된 폴리머일 수 있다.
이때, 상기 각 단량체들의 공중합 몰비는 목적에 따라 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
상기 박막코팅층(110b)을 형성시키는 박막코팅층 형성조성물이 경화반응을 통하여 고화되는 경우 상술한 고분자화합물을 경화시킬 수 있는 경화성 성분을 더 포함할 수 있고, 경우에 따라서 용매, 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화성 성분은 공지의 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수가 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 아민 화합물, 페놀 수지, 산무수물, 이미다졸 화합물, 폴리아민 화합물, 히드라지드 화합물, 디시안디아미드 화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 방향족 아민 화합물 경화성 성분으로는m-자일렌디아민, m-페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐셜폰, 디아미노디에칠디페닐메탄, 디아미노디페닐에테르, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]셜폰, 4,4-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠 등이 있으며 이들을 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다. 또한, 페놀 수지 경화성 성분으로는 페놀노볼락수지, 크레졸노볼락수지, 비스페놀A 노볼락수지, 페놀아랄킬수지, 폴리-p-비닐페놀 t-부틸페놀노볼락수지, 나프톨노볼락수지 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병용하여 사용할 수 있다. 경화성 성분의 함량은 상술한 고분자 화합물 100 중량부 당 20~60 중량부인 것이 바람직한데, 만일 경화성 성분의 함량이 10 중량부 미만일 경우에는 경화반응이 미약하여 목적하는 수준의 굴곡특성, 인장특성을 발현하지 못할 수 있고, 60 중량부를 초과하면, 고분자 화합물과의 반응성이 높아지게 되어 취급성, 장기보관성 등의 물성 특성을 저하시킬 수 있다.
또한, 상기 경화 촉진제는 선택되는 고분자화합물 및 경화성 성분의 구체적인 종류에 의해 결정될 수 있음에 따라 본 발명에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 이에 대한 비제한적 예로 아민계, 이미다졸계, 인계, 붕소계, 인-붕소계 등의 경화촉진제가 있고, 이들을 단독 또는 병용해서 사용할 수 있다. 경화 촉진제의 함량은 고분자화합물 100 중량부 당 약 0.1~10 중량부, 바람직하게는 0.5~5 중량부가 바람직하다.
또한, 상기 용제는 통상적으로 코팅조성물에 사용되는 용제의 경우 제한없이 사용될 수 있으며, 이에 대한 비제한적 예로써, 아세톤, 메틸에틸케톤 (MEK), 메틸이소부틸케톤 (MIBK), 시클로헥사논 등의 케톤류, 메틸셀로솔브, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 아세트산부틸셀로솔브 등의 에테르류일 수 있다. 상기 용제의 사용량은 특별히 한정하는 것은 아니나 상술한 고분자화합물 100 중량부에 대해 10 ～ 500 중량부가 바람직하다.
또한, 상기 박막코팅층 형성 조성물은 필요에 따라 pH 조정제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제, 등의 각종 첨가제의 1 종류 또는 2 종류 이상이 첨가될 수도 있다.
상기 pH 조정제로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 실리카 등의 산성 충전제나 탄산칼슘 등의 알칼리성충전제 등을 들 수 있다. 이들 pH 조정제는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 상기 이온 포착제로서는, 이온성 불순물의 양을 저감시킬 수 있는 것이면 좋고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 알루미노 규산염, 함수산화티탄, 함수산화비스마스, 인산지르코늄, 인산티탄, 하이드로탈사이트, 몰리브도인산암모늄, 헥사시아노아연, 유기계 이온 교환 수지 등을 들 수 있으며, 이들 이온 포착제는, 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다. 기타 첨가제의 구체적 종류들은 공지된 것을 사용할 수 있음에 따라 이들에 대해 구체적으로 설명하지 않는다.
한편, 상기 박막코팅층(110b)의 두께는 10㎛이내로 구현됨이 바람직하고, 박형화 측면에서 5㎛ 이하로 구현됨이 좋다. 다만, 5㎛ 미만으로 구현될 경우 자성체 파편들의 탈락, 유동 등을 방지할 수 없을 수 있고, 기계적 강도가 약해 쉽게 찢어지거나 파편에 의해 박막코팅층이 찢어지거나 손상되는 문제가 있을 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 박막코팅층(110b)의 상부에는 보호부재(140)가 배치되고, 자성층(110a)의 하부에는 이형필름(130a) 및 상기 이형필름(130a) 일면에 형성된 제1 접착층(130b)을 구비하는 접착부재(130)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 상기 보호부재(140) 은 자성체 시트를 파쇄시키는 공정에서 자성체에 직접적으로 외력이 가해지는 것을 방지하고, 파쇄과정에서 발생하는 자성체 분말이 비산하는 것을 방지시켜 작업장 환경의 쾌적하게 유지시키는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 안테나를 구비하는 기판에 자성시트를 부착시키는 공정에서 접착제의 경화를 위해 가해지는 열/압력 등에 자성시트를 보호하는 역할을 수행한다. 상기 보호부재(140)는 통상적으로 자성시트에 구비되는 보호필름일 수 있으며, 자성체 시트의 파쇄공정 또는 자성시트의 부착공정에서 가해지는 열이나 외력을 견딜 수 있을 만큼의 내열성 및 외부에서 가해지는 물리적, 화학적 자극에 대해 자성층(110a)을 보호할 수 있을 정도의 기계적 강도, 내화학성이 담보되는 재질의 보호부재의 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) 등의 필름을 단독 또는 병용할 수 있다.
또한, 상기 보호부재(140)는 1 ~ 100㎛, 바람직하게는 10 ~ 30 ㎛의 두께를 가지는 것을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 보호부재(140)는 박막코팅층(110b)상에 별도의 접착부재 없이 직접 대면하여 부착되거나 또는 별도의 접착부재를 개재시켜 접착될 수도 있다. 다만, 자성시트의 박형화를 위하여 접착부재의 개재없이 직접 박막코팅층(110b)에 부착되는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 접착부재(130)는 자성시트(100a)을 안테나 또는 안테나가 구비된 기판 등에 부착시키기 위한 역할을 수행한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 접착부재(130)는 자성시트(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 않고, 최종 피착면 자성시트가 부착되기 전 자성시트(100)에서 제거될 수 있다.
상기 제1 접착층(130b)은 자성층(110a)의 하부에 접착층 형성 조성물이 도포되어 형성되거나, 이형필름(130a)상에 접착조성물이 도포되어 형성된 제1 접착층(130b)이 자성층(110, 110')에 부착되어 구비될 수 있다. 또한 상기 제1 접착층(130b)은 기계적강도의 보강을 위하여 지지필름의 양면에 접착층 형성조성물이 코팅된 양면형 접착층일 수도 있다.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트는 (1) 자성체 시트의 적어도 일면에 박막코팅층을 형성시키는 단계; 및 (2) 박막코팅층이 형성된 자성체 시트를 파쇄시키는 단계; 를 포함하여 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 (1) 단계로써, 자성체 시트의 적어도 일면에 박막코팅층을 형성시키는 단계를 수행한다.
상기 자성체 시트는 구체적인 자성체 종류별 공지된 제조방법을 통해 제조하거나 상용화된 자성체 시트를 사용해도 무방하다.
자성체 시트를 직접 제조하는 일예로써, 자성체가 Ni-Zn-Cu-Co계 페라이트 시트의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 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 각각의 성분 또는 상기 성분들을 함유하는 복합산화물 형태로 원료에 포함될 수 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 1100℃의 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 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 ~ 1300℃의 온도에서, 2 ~ 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.
이상으로 설명한 방법 등에 의해 수득된 자성체 시트 상에 박막코팅층을 형성시키기 위하여 바람직하게는 1-1) 자성체 시트의 적어도 일면에 박막코팅층 형성조성물을 부가시키는 단계; 및 1-2) 부가된 박막코팅층 형성 조성물을 부분고화 또는 고화 시키는 단계를 수행할 수 있다.
먼저, 1-1) 단계에서 상기 박막코팅층 형성조성물은 상술한 고분자화합물, 경화성 성분을 포함할 수 있고, 용제 경화형의 경우 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 박막코팅층 형성조성물은 매우 얇은 두께로 균일하게 도막되기 위하여 점도가 10 ~ 3000 cps일 수 있으나, 박막코팅층 형성조성물을 자성체 시트상에 부가시키는 구체적인 방법에 따라 달라질 수 있으며, 일예로 실크스크린방법의 경우 상기 점도는 1000 ~ 30000 cps일 수 있다.
상기 박막코팅층 형성조성물을 자성체 시트에 부가시키는 방법은 공지된 코팅조성물을 피코팅면에 부가시키는 방법이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 블레이드(blade) 코팅, 플로우(flow) 코팅, 캐스팅(casting), 프린팅 방법, 트랜스퍼(transfer) 방법, 브러싱, 딥핑(dipping) 또는 스프레잉(spraying) 등의 방법으로 시트상에 조성물을 부가시킬 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 것과 같이 자성시트(100)이 접착부재(130)를 더 구비하는 경우 상기 접착부재(130)는 1-1) 단계가 수행되기 전에 박막코팅층 형성 조성물이 부가되지 않을 자성체 시트의 일면에 부착될 수 있다. 다만, 상기 제1접착부재(130)의 부가시기는 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 1-1) 단계와 후술하는 1-2) 단계 사이에서 부가될 수 있고, 또는 (2) 단계의 파쇄공정 후에 부가될 수 있다.
다음으로 1-2) 단계로써, 자성체 시트상에 부가된 박막코팅층 형성조성물을 고화 또는 부분 고화시키는 단계를 수행할 수 있다.
박막코팅층 형성조성물에 대한 고화정도의 선택은 구체적 구현예에 따라 달라질 수 있는데, 예를 들어 각각의 자성층의 부착을 위해 별도의 접착제층을 사용하지 않고, 자성층이 복수개로 구비되는 자성시트를 제조하는 일방법으로써, 박막코팅층을 접착제층으로 대용하기 위하여 박막코팅층을 반고화 상태로 유지시킬 수 있다. 즉, 완전 고화된 박막코팅층은 작업성을 위하여 상온택키도 거의 없고, 접착성이 없기 때문에 완전고화된 박막코팅층을 다른 자성층과 부착시키는 것은 접착제 없이는 불가능하나, 조성에 따라서 반고화된 박막코팅층은 다른 자성층과의 부착 후 완전고화를 통해 독립적으로 제조된 2개의 자성층을 별도의 접착제 없이 부착시킬 수 있는 이점이 있다. 다만, 후술하는 (2) 단계 파쇄공정에서 생성되는 자성체 파편이 반고화된 박막코팅층을 찢거나 손상시키지 않을 정도의 기계적 강도 및 굴곡특성을 보유할 수 있는 박막코팅층 형성조성물에 한해서 반고화 타입으로 구현됨이 바람직하다.
상기 1-2) 단계에서 수행되는 고화는 박막코팅층 형성조성물에 포함된 고분자 화합물의 종류 및 선택되는 고분자 화합물의 종류에 따라 더 구비되는 경화성 성분의 구체적 종류에 따라서 고화(또는 경화)타입이 결정될 수 있는데, 상기 고화가 화학반응을 통한 경화일 경우, 예를 들어 열경화 되는 경우 50 ~ 200℃의 온도로 1초 ~ 10분 동안 경화를 수행할 수 있고, 구체적인 경화방법은 공지된 방법을 사용할 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 이에 대한 비제한적이 예로써, 별도의 열원을 통과하게 하여 경화시킬 수 있으며, 이때 부가적으로 일정 압력을 더 가할 수도 있고, 열과 압력을 동시에 가할 수 있는 일예로써, 목적하는 온도로 가열된 핫롤러에 박막코팅층 형성조성물이 부가된 자성체 시트를 통과시켜 박막코팅층 형성 조성물을 경화시킬 수 있다.
또한, 만일 광경화되는 경우 가해지는 화학방사선은 바람직하게 고-에너지 방사선, 즉 UV 방사선 또는 일광, 바람직하게 200 nm 이상 내지 750 nm이하 파장인 광의 작용하에 수행될 수 있다. 방사선 광원 또는 UV 광원으로서 예를 들면 중압 또는 고압 수은증기 등이 있고, 여기에서 수증 증기는 갈륨 또는 철과 같은 다른 원소를 투여함으로써 변형될 수 있다. 레이저, 펄스(pulsed) 램프 (UV 플래쉬 램프라 명명됨), 할로겐 램프 또는 엑시머(excimer) 방사선 수단 또한 사용될 수 있다. 방사선 수단은 고정된 위치에 설치될 수 있고 조사될 자성체시트는 기계적 장치의 수단에 의한 방사선원을 지나가면서 이동하거나, 또는 방사선 수단은 이동이 가능할 수 있고 조사될 자성체시트는 경화되는 동안 위치가 바뀌지 않는다. UV 경화에 의한 경화에서 통상적으로 충분한 방사선 투여량은 80 mW/cm2 이상 내지 3000 mW/cm2 이하의 방사선 강도를 갖는 80 mJ/cm2 이상 내지 5000 mJ/cm2 이하의 범위 내이다. 또한, 방사선은 임의로 예를 들면 불용성 기체 대기 또는 산소가 고갈된 대기 하에서 산소를 제외하고 수행될 수 있다. 적합한 불용성 기체는 바람직하게 질소, 이산화탄소, 비활성 기체 또는 연소 기체이다. 또한, 조사는 방사선을 투과하는 매질을 갖는 건조 층을 피복함으로써 수행될 수 있다.
한편, 자성시트(100)이 보호부재(140)를 별도의 접착제 없이 박막코팅층(110b)상에 더 구비하는 경우 상술한 1-1) 단계와 1-2) 단계 사이에서 박막코팅층 형성조성물 상에 보호부재를 배치시킨 뒤 1-2) 단계의 고화 또는 부분 고화 시키는 공정을 수행함이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 (2) 단계로써, 박막코팅층이 형성된 자성체 시트를 파쇄시키는 단계를 수행할 수 있다.
상기 자성체 시트를 파쇄시키는 방법은 공지된 자성체의 파쇄방법인 경우 제한 없이 채용하여 사용할 수 있다. 그 일예로, 접착부재, 자성체 시트, 박막코팅층 및 보호부재 순차적으로 적층된 적층체를 파쇄장치를 통과시켜 자성체 시트를 비정형의 파편들로 조각낼 수 있고, 이후 압력을 가하여 자성층의 평탄화 및 박막코팅층이 자성체 파편들을 더욱 잘 고정시킬 수 있다. 다만, 상기와 같은 적층체를 제조 후 파쇄시키지 않고, 보호부재가 없는 상태로 박막코팅층만 구비상태에서 파쇄시킬 수도 있으며, 파쇄시킬 때 보호부재를 구비시키는 경우라도 종이와 같이 접착층을 구비하지 않은 임시보호부재를 박막코팅층이 형성된 자성체 시트에 올려놓고 파쇄 후, 상기 임시보호부재를 제거시키는 것도 가능하다.
또한, 가해지는 압력은 목적에 따라 달리 가해질 수 있는데, 일 예로, 반고화 상태의 박막코팅층이 구비된 적층체이고, 박막코팅층의 일부를 자성체 파편들 간에 존재하는 이격공간에 침투시키기 위해 가하는 압력을 조절할 수 있고, 압력을 가하는 횟수도 증가시킬 수 있다. 상기와 같이 박막코팅층이 자성체 파편들의 이격공간에 침투하는 경우 박막코팅층이 자성체 파편을 더욱 잘 고정, 지지시키는 동시에 파편들을 완충시켜 외력에 의해 추가적인 파편의 손상, 파쇄, 미세 조각화가 되는 것을 방지하여 물성이 저하되는 것을 막고, 수분의 침투를 막아 자성체가 산화되는 것을 방지할 수 있다.
상기 적층체에 압력을 가하는 방법은 파쇄장치에서 파쇄와 함께 적층체에 압력을 가하는 방식으로 수행되거나 적층체를 파쇄시킨 후 별도의 가압공정을 더 수행할 수도 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 비정질 합금의 자성체가 적층된 적층체(100'a)를 통과시켜 적층체(100'a)를 파쇄 및 가압시킨 뒤 제3 롤러(13) 및 상기 제3 롤러(13)에 대응되는 제4 롤러(23)를 통해 적층체(100'b)를 더 가압시켜 자성시트(100')을 제조할 수 있다.
또는, 도 5b에 도시된 것과 같이, 동일한 파쇄장치에 페라이트 자성체를 포함한 적층체(101a)를 통과시켜 적층체(100a)를 파쇄 및 가압시킨 뒤 제3 롤러(13) 및 상기 제3 롤러(13)에 대응되는 제4 롤러(23)를 통해 적층체(101b)를 더 가압시켜 적절한 입도분포를 갖도록 자성시트(101)를 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 자성체 시트를 포함하는 적층체(100'a)를 투입시켜 상기 금속볼(31)을 통해 압력을 가하여 자성체 시트를 파쇄시킬 수 있다. 상기 볼(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, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 자성시트는 도 7에 도시된 것과 같이 자성시트(200)에 복수개의 자성층(210a1, 210a2, 210a3)이 구비되고, 인접한 자성층(210a1/210a2, 210a2/210a3) 사이에 박막코팅층(210b2, 210b3)이 위치되도록 적층될 수 있다. 또한, 경우에 따라 도 7에 도시된 것과는 다르게 상기 제2 박막코팅층(210b2)의 일부는 제1 자성층(210a1)을 형성하는 파편들 사이에 존재하는 이격공간의 하부 및 제2 자성층(210a2)을 형성하는 파편들 사이에 존재하는 이격공간의 상부에 침투할 수 있고, 제3 박막코팅층(210b3)의 일부는 제2 자성층(210a2)을 형성하는 파편들 사이에 존재하는 이격공간의 하부 및 제3 자성층(210a3)을 형성하는 파편들 사이에 존재하는 이격공간의 상부에 침투하여 파편의 지지, 고정, 외력에 의한 추가적 파편의 손상, 파쇄, 미세 조각화 방지 및 수분침투 방지 효과가 더욱 향상될 수 있다.
도 1의 자성시트와 같이 단층의 자성층만 구비시킨 자성시트는 경우에 따라 일부 적용처에 적합한 수준의 물성을 발현시키기에 한계가 있을 수 있다. 즉, 자성시트의 자기적 특성의 향상시키기 위하여 투자율 등의 자기적 특성이 우수한 자성체를 선택하거나, 투자율이 다소 낮은 자성체인 경우 자성층의 두께를 증가시켜 자성층이 쉽게 자기포화되지 않도록 구현시킬 수 있다. 다만, 자성층의 두께를 증가시키기 위해서는 상기 자성층을 형성시키는 단층의 자성체 시트 두께를 일정수준 이상으로 증가시켜야 한다. 그러나 Fe계 등의 비정질 합금 리본시트를 두껍게 제조하는 것은 공정상 어렵고, 소성 공정에서 시트의 표면부와 내부가 모두 균일하고 동일하게 소성되지 못해 소성입자 구조가 상이할 수 있어서 투자율의 향상이 미미할 수 있다. 또한, 페라이트의 경우에도 두께가 두꺼운 경우 소성공정에서 표면부와 내부의 결정구조, 크기 등이 균일하지 않을 수 있다. 이에 따라 자성층 자체를 복수개로 구비시켜 자성시트에서 자성층의 전체적 두께 증가를 통한 자성층의 자기포화 용량을 증대시킬 수 있으며, 적층된 자성층을 구비하는 자성시트는 목적하는 용도의 안테나 특성을 더욱 향상시켜 신호 송수신 효율 및 송수신 거리를 현저히 향상시킬 수 있다.
자성시트 내에 복수개로 자성층을 구비할 경우 2 ~ 12개, 보다 바람직하게는 3 ~ 10개의 자성층을 구비함이 바람직하다. 만일 자성층의 적층수가 12개를 초과인 경우 목적하는 안테나의 특성 향상의 정도가 미미할 수 있고, 만일 적층수가 2개 미만일 경우 목적하는 안테나 특성의 향상 폭이 단층의 자성층인 경우와 비교했을 때, 미미하여 목적하는 수준으로 안테나 특성을 향상시키지 못할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 포함되는 보호부재(240)는 별도의 접착제 없이 제1 박막코팅층(210b1) 상에 부착되거나 또는 도 7과는 상이하게 별도의 접착층(미도시)을 통해 제1 박막코팅층(210b1) 상에 또는 제1 박막코팅층(210b1)을 생략하여 제1 자성층(210a1)상에 부착될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 것과 같이 자성시트가 부착될 피착면과의 접착을 위한 접착부재(230)가 제3 자성층(210a3) 하부에 구비될 수 있다. 이때, 상기 접착부재(230)는 별도의 접착층(미도시)을 통해 제3 자성층(210a3) 하부에 부착될 수 있다. 한편, 도 7과는 상이하게 최하부에 위치하는 자성층의 하부면에 박막코팅층을 구비하는 경우, 예를 들어 상기 제3 자성층(210a3) 하부면에 제4 박막코팅층(미도시)이 형성되는 경우 상기 접착부재(230)는 접착층(미도시)을 통해 또는 접착층 없이 제4 박막코팅층(미도시) 하부에 직접 접착될 수 있다.
복수개의 자성층이 구비되는 도 7과 같은 자성시트를 제조하는 방법은 상술한 자성층이 단일층으로 구비되는 자성시트의 제조방법과 구체적인 방법에 있어서는 유사하며, 그 일예로, 인접하는 자성체 시트 사이에 박막코팅층이 개재되도록 하여 복수개의 자성체 시트를 포함하는 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 적층체를 파쇄시키는 단계;를 포함하여 제조될 수 있고, 구체적으로 제1 자성체시트 상에 박막코팅층 형성 조성물을 부가시키고, 박막코팅층 형성조성물 상에 제2 자성체 시트를 배치시키는 방식으로 순차적으로 자성체 시트 및 박막코팅층 형성조성물을 적층시킨 후 박막코팅층 형성 조성물을 경화시켜 적층체를 제조할 수 있고, 제조된 적층체를 파쇄시켜 자성시트를 제조할 수 있다.
또는, 다른 일예로써 반경화 상태의 박막코팅층을 일면에 구비한 자성체 파편들로 형성된 자성층을 복수개 준비 후, 박막코팅층이 자성층 사이사이에 개재되도록 자성층들을 적층시킨 뒤 박막코팅층을 완전 고화시킬 경우 복수개의 자성층을 구비하는 자성시트를 제조할 수 있다.
또는, 또 다른 일예로써, 반고화 상태의 박막코팅층을 일면에 구비한 자성체 시트를 복수개 준비 후, 박막코팅층이 자성체 시트 사이사이에 개재되도록 자성체 시트들을 적층시켜 적층체를 제조한 뒤 박막코팅층을 완전 고화 후 상기 적층체를 파쇄 또는 상기 적층체의 파쇄 후 박막코팅층을 완전 고화시킬 경우 복수개의 자성층을 구비하는 자성시트가 제조될 수 있다.
한편, 복수개로 구비되는 자성층(210a1, 210a2, 210a3)에서 각각의 자성층에 포함되는 자성체의 조성, 미세구조 및/또는 물성은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 각각의 자성층의 두께도 목적에 따라 서로 동일하거나 일부 또는 전부 상이하게 구성시킬 수 있으며, 본 발명은 이들에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상술한 본 발명에 따른 여러 실시예들의 자성시트(100, 100', 100", 200)은 적어도 어느 일면에 전자파 차폐 및/또는 방열을 수행하는 기능층(미도시)을 적어도 하나 이상 구비할 수 있다. 상기 기능층을 구비하는 자성시트는 전원 노이즈와 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, 자성시트의 상부 및/또는 하부에 구비된 기능층이 방열기능을 구비하는 기능층일 경우 자성시트의 수평방향으로 열전도도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로 자성시트(100)의 보호부재(140)의 상부 및/또는 접착부재(130)의 하부에 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)의 상부에 부착될 수 있다. 또는 Cu, Ni, Ag, Al, Au, Sn, Zn, Mn, Mg, Cr, Tw, Ti 또는 이들 금속의 조합이 보호부재(140)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 자성시트의 박막화를 위해 10 ~ 20㎛의 두께로 형성시킴이 바람직하다.
이상으로 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트(100, 100', 100", 200)는 소정의 주파수에서 자기적 특성이 상이한 다른 자성시트와 복합화되어 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 안테나의 특성을 각각 동시에 향상시킬 수 있는 복합 자기장 유닛으로 구현될 수도 있으며, 이때 서로 다른 자성시트의 배치는 적층구조일 수 있고, 어느 일 자성시트가 다른 자성시트의 내부에 끼워져 배치될 수 있는 등 본 발명에서는 구체적인 배치관계에 대해서는 한정하지 않는다.
한편, 상기 자성시트는 특정 주파수에서는 자기장 차폐의 목적으로 사용될 수 있고, 동일한 자성시트일지라도 다른 특정 주파수대역에서는 전자파 흡수의 목적으로 사용될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트(100, 100', 100", 200)는 적어도 하나의 시트를 포함하는 자기장 유닛(1000)으로써 안테나 코어의 적어도 일면에 부착되어 저주파 안테나로 구현될 수 있는데, 도 8a에 도시된 것과 같이 저주파 안테나는 안테나 코어(1100), 상기 안테나 코어(1100)의 양면에 각각 부착된 자기장 유닛(1000) 및 상기 안테나 코어(1100) 및 상기 자기장 유닛(1000)의 외측면에 권선되는 코일(1400)을 포함한다. 이때, 상기 안테나 코어(1100)는 자성체, 예를 들어 Ni-Zn 계 페라이트 일수 있고, 형상적으로 긴 바 형상을 가질 수 있는데, 페라이트의 높은 취성으로 인하여 긴 바 형상의 안테나 코어는 쉽게 몇 개의 덩어리로 분절될 수 있고, 이에 따라 초기설계된 투자율 등의 물성을 만족시키지 못할 수 있는 문제가 있다. 그러나 안테나 코어의 적어도 일면에 부착되는 자기장 유닛은 안테나 코어의 분절로 인한 물성저하가 발생하더라도 자기장 유닛에 의한 물성 보완을 통해 저주파 안테나로써 기능을 지속적으로 발현할 수 있는 이점이 있고, 외력이 가해지더라도 차폐유닛에 구비되는 자성시트의 가요성, 완충성이 우수함에 따라서 자성시트에 구비되는 자성체 파편에는 더 이상 파편의 미세조각화가 방지되어 자기장 유닛을 통한 안테나 코어의 자기적 물성 보완은 오랫동안 지속될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 자성시트는 저주파 안테나를 구현시키기 위한 코어로 사용될 수 있고, 도 8b에 도시된 것과 같이 3개 층의 자성층(1010a) 및 상기 자성층(1010a)의 각각 층 사이에 개재된 박막코팅층(1010b) 및 자성층(1010a)의 양면에 보호부재(1041, 1042)로 구현된 자성시트(1000')로 형성된 코어부 및 상기 코어부의 외측면에 권선되는 코일(1400')을 구비하여 저주파 안테나로 구현될 수 있고, 도 8b와 같은 저주파 안테나는 동작주파수가 22kHz를 포함하는 저주파 영역에서 매우 우수한 특성을 발현시키는데 보다 유리할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트(100, 100', 100", 200)는 적어도 하나의 시트를 포함하는 자기장 유닛(1000)으로써 무선전력전송용 안테나와 조합되어 무선전력전송 모듈로 구현될 수 있다. 이를 도 9를 참고로 설명하면, 회로기판(1510)상에 형성된 무선전력전송용 안테나(1530)를 포함하는 안테나 유닛(1500)의 일면에 자기장 유닛(1000)이 배치되어 무선전력전송용 안테나 특성을 향상시키고 안테나를 향하도록 자속을 집속시킬 수 있다. 이때, 자기장 유닛(1000)은 자성시트의 일면에 구비될 수 있는 접착부재를 통해 안테나 유닛(1500)에 부착되거나 별도의 접착부재(미도시)를 통해 안테나 유닛(1500)에 부착될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 포함되는 상기 안테나 유닛은 근거리통신(NFC)용 안테나 및 마그네틱 보안전송(MST)용 안테나 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 것과 같이 무선전력전송용 안테나(1530)의 외측으로 마그네틱 보안전송용 안테나(1540) 및 그 외측으로 근거리 통신용 안테나(1550)가 배치되어 안테나 유닛(1500)을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 포함되는 상기 안테나 유닛에 구비된 무선전력전송용 안테나는 6.78MHz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기공진방식 무선전력전송용 안테나 및 100khz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식 무선전력전송용 안테나 중 어느 하나 이상을 구비할 수 있다. 이를 도 10을 참고하여 설명하면, 안테나 유닛(1500)은 최내측에 위치하고, 100khz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식 무선전력전송용 안테나(1530) 및 최외측에 위치하고, 6.78MHz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기공진방식 무선전력전송용 안테나(1520)를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트(100, 100', 100", 200) 는 적어도 하나의 시트를 포함하는 자기장 유닛(1000)으로써 근거리통신용 안테나와 조합되어 근거리통신 모듈로 구현될 수 있다. 이를 도 11을 참고하여 설명하면, 회로기판(1510)상에 형성된 근거리통신용 안테나(1551)를 포함하는 안테나유닛(1500)상에 자기장 유닛(1000)이 배치되어 근거리통신용 안테나 특성을 향상시키고 근거리통신용 안테나를 향하도록 자속을 집속시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 무선전력전송 모듈 또는 근거리통신 모듈은 전자기기 측으로 무선 신호를 송출하는 송신모듈일 수 있고, 송신모듈로부터 무선 신호를 수신하는 수신모듈일 수도 있다. 또한, 무선전력전송 모듈 또는 근거리통신 모듈에 포함된 안테나유닛(1500)에 구비되는 각각의 안테나(1520, 1530, 1540, 1550, 1551)는 코일이 일정한 내경을 가지도록 감겨진 안테나 코일일 수 있고 또는 기판상에 안테나 패턴이 인쇄된 안테나 패턴일 수 있으며, 구체적인 안테나의 형상, 구조, 크기, 재질 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
나아가, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 근거리통신 모듈 및/또는 무선 충전 모듈은 전송된 데이터를 수신하는 근거리통신 수신용 모듈 또는 전송된 무선전력/데이터를 수신하는 무선전력 수신용 모듈로 휴대기기에 구비될 수 있으며, 이를 통해 무선전력전송 효율, 데이터 수신 효율 및 충전거리 또는 데이터 수신거리가 현저히 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
1. 자성시트 제조
멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 Fe91 . 6Si2B6Co0 . 2Ni0 .2 비정질 합금 리본을 제조 후에 시트 형상으로 커팅한 두께가 24㎛인 리본시트를 460℃, 대기 분위기에서 1시간 무자장 열처리하여 자성체를 구비하는 리본시트를 제조하였다.
이후, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM) 9 중량% 및 톨루엔 91 중량%를 혼합하여 박막코팅층 형성 조성액을 제조하고, 상기 리본시트에 바코터(Barcoater, RDS 22)를 이용하여 코팅하고, 100℃에서 1분간 건조하고 두께가 3㎛인 박막코팅층을 형성하였다. 이후, 상기와 리본시트 2 장을 130℃, 10kg/cm2 롤프레스 공정 조건 하에서 적층하여 적층제를 제조하였다. 이후, 도 6 및 도 12에 도시된 것과 같은 파쇄장치를 3회 통과시켜 자성시트 내에 구비된 자성체를 비정형의 파편들로 조각낸 자성시트를 제조하였다.
실시예
2 ~ 8.
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 상기 박막코팅층 형성 조성액을 하기 표 1과 같이 변경하여 실시하여 자성시트를 제조하였다.
비교예
1.
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 상기 박막코팅층을 형성하여 롤프레스 공정을 통해 적층하는 대신, 두께가 10㎛인 양면테이프(지지기재 PET, 케이원 코퍼레이션, VT-8210C)를 상기 2 장의 리본시트 사이에 개재하여 접착시킨 자성시트를 제조하였다.
| 구분 | 바인더 | 용매 | ||
| 종류 | 중량% | 종류 | 중량% | |
| 실시예 1 | EPDM | 9 | 톨루엔 | 91 |
| 실시예 2 | CPE (Chlorinated Polyethylene) |
10 | 톨루엔 | 90 |
| 실시예 3 | 아크릴고무 | 18 | 톨루엔 | 82 |
| 실시예 4 | polyethylene | 14 | MEK (MethylEthylketone) |
86 |
| 실시예 5 | EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) |
14 | 물 | 86 |
| 실시예 6 | Epoxy (Bisphenol-A) |
30 | MEK | 70 |
| 실시예 7 | Epoxy (CTBN 고무변성) |
18 | 톨루엔/MEK | 82 |
| 실시예 8 | PU (polyurethane) |
17 | 톨루엔/MEK | 83 |
| 비교예 1 | PET (polyethylene terephthalate) 양면 테이프 | |||
실험예
1.
실시예와 비교예에 따른 자성시트의 제조단계에서 준비된 적층체에 대하여 접착력을 평가하였다. 구체적으로, 적층된 2장의 리본시트 사이의 박막 코팅층의 접착력을 평가하기 위해, 자성체 파편을 포함하는 2장의 리본시트로 구성된 자성시트를 손으로 분리하고, 이때 자성시트가 깨지는 정도를 평가하여, 접착력이 매우 좋은 경우를 ◎, 좋은 경우 O, 나쁜 경우 △ , 매우 나쁜 경우는 × 로 표시하여 하기 표 2에 나타내었다.
실험예
2.
실시예와 비교예를 통해 준비된 자성시트에 대하여 하기와 같은 물성을 평가하여 표 2에 나타내었다.
1. 연신력 평가
자성시트 내부에 구비된 자성체 연신력을 측정하기 위해, 자성시트를 3㎝ × 3㎝ 크기의 시료로 샘플링하고, 양 끝에서 20kg/cm2 의 장력을 가하여 10초간 유지한 후, 자성시트가 파단되는 정도를 평가하여, 실시예 1을 통해 제조된 자성시트를 기준으로 1 ~ 100의 수치로 나타내었다. (숫자가 클수록 연신력 우수)
2. 자성체 파편 박리 방지 정도 평가
자성시트 내부에 구비된 자성체 파편의 박리 방지 정도를 측정하기 위해, 자성시트를 3㎝ × 3㎝ 크기의 시료로 샘플링하고, 양 끝에서 20kg/cm2 의 장력을 가하여 10초간 유지한 후, 자성시트 표면에 자성체 파편의 박리 방지 정도를 육안으로 확인하고, 그 결과를 육안으로 평가하여 자성체 파면 박리가 전혀 없는 경우 매우 좋은 경우를 ◎, 좋은 경우 O, 나쁜 경우 △, 매우 나쁜 경우는 × 로 나타내었다.
3. 상온 택(tack) 평가
자성시트를 3㎝ × 3㎝ 크기의 시료로 샘플링하고, 프로브텍(Probe Tack) 측정장비를 이용하여 tack 측정을 하였으며, 이 때 프로브(probe)의 직경은 5㎜이며, 측정 조건은 load 200gf의 힘으로 10초 동안 유지한 후 10㎜/sec로 풀링(pulling)하여 택(tack) 측정을 하였다.
이 때, 자성시트 상/하 표면의 택(tack) 결과가 10gf 이상이면 택(tack)이 과다하다고 판단하여 O 표시하였고 10gf 이하이면 문제가 없다 판단하여 × 표시하였다.
| 구분 | 접착력 | 연신력 | 자성체 파편 박리 정도 | 택(tack) |
| 실시예 1 | O | 100 | ◎ | X |
| 실시예 2 | O | 85 | △ | X |
| 실시예 3 | O | 94 | ◎ | X |
| 실시예 4 | ◎ | 76 | ◎ | X |
| 실시예 5 | O | 78 | △ | O |
| 실시예 6 | ◎ | 74 | ◎ | O |
| 실시예 7 | ◎ | 86 | ◎ | O |
| 실시예 8 | O | 79 | O | O |
| 비교예 1 | △ | 62 | (자성체 없음) | O |
상기 표 1 및 표 2를 참조하면,
본 발명의 일 예에 따라 파쇄시킨 자성체 파편들로 형성된 자성층과 박막코팅층을 포함하여 제조된 실시예 1 내지 8의 자성시트의 경우, 기존의 PET 양면 테이프를 사용한 자성시트 대비 접착력, 연신력 및 택에 대한 물성이 대체적으로 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
구체적으로, 실시예 1과 같이 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM) 9 중량%을 포함하여 박막코팅층을 제조한 자성시트의 경우, 접착력은 기타 실시예와 동등 수준이나, 연신력, 자성체 파편 박리 정도 및 택이 모두 우수한 특성을 나타내었다.
또한 실시예 1과 상이한 고무계 물질인 CPE, 아크릴 고무로 박막코팅층을 형성한 실시예 2 및 3의 경우, 각각 자성체 파편 박리 정도면에서 실시예 1보다 약간 떨어지지만, 전체적으로 우수한 특성을 나타내었다.
나아가 고무계가 아닌 기타 재질로 박막코팅층을 형성한 실시예 4 내지 8의 경우, 고무계 물질을 사용한 실시예 1 내지 3에 비해 다소 떨어지는 수준의 물성을 나타내지만, 기존의 양면 테이프를 사용하는 비교예 1 대비 상대적으로 모든 면에서 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 및 실험예에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100, 100', 100", 200, 1000': 자성시트
110a, 110a', 110a": 자성층
110b, 110b', 110b": 박막코팅층
130: 접착부재 140: 보호부재
1000: 자기장 유닛
1500: 안테나유닛
110a, 110a', 110a": 자성층
110b, 110b', 110b": 박막코팅층
130: 접착부재 140: 보호부재
1000: 자기장 유닛
1500: 안테나유닛
Claims (17)
- 자성시트의 가요성을 향상시키기 위하여 파쇄시킨 자성체 파편들로 형성된 자성층; 및
자성층을 시트형상으로 유지 및 자성체 파편들에 가해지는 외력을 완충시키기 위하여 상기 자성층의 적어도 일면에 형성된 박막코팅층; 을 포함하는 자성시트. - 제1항에 있어서,
상기 박막코팅층은 인접하는 자성체 파편들 중 적어도 일부 파편 간에 존재하는 이격 공간에 일부 침투 또는 전부 침투되어 있는 자성시트. - 제1항에 있어서,
상기 자성층은 단일층의 두께가 1 ~ 30㎛인 자성시트. - 제1항에 있어서,
상기 자성체는 연자성체인 자성시트이며,
상기 연자성체는 금속 연자성체 또는 페라이트를 포함하는 자성시트. - 제4항에 있어서,
상기 금속 연자성체는 Ni-Co계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Al계 합금, Fe-Si계 합금, Fe-Si-B계 합금, Fe-Si-B-Cu-Nb계 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하고,
상기 페라이트는 Mn-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Ni-Co계 페라이트, Mg-Zn계 페라이트, Cu-Zn계 페라이트, 및 코발트 치환 Y형 또는 Z형 육방정계 페라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 자성시트. - 제1항에 있어서,
상기 자성층은 복수개로 구비되어 적층되며, 복수개의 자성층 중 인접하는 자성층 사이에는 박막코팅층이 형성된 자성시트. - 제1항에 있어서,
상기 박막코팅층은 천연고분자 화합물 및 합성고분자 화합물을 포함하는 박막코팅층 형성 조성물이 고화되어 형성된 자성시트. - 제1항에 있어서,
상기 박막코팅층의 두께는 10㎛ 이하인 자성시트. - 제7항에 있어서,
상기 박막코팅층은 합성고분자 화합물 중 고무계 화합물이 고화되어 형성된 자성시트. - 제9항에 있어서,
상기 고무계 화합물은 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM)가 공중합된 폴리머인 자성시트. - 안테나 코어;
상기 안테나 코어의 일면 또는 양면에 각각 부착되는 제1항 내지 제10항 중 어느 하나 항에 따른 자성시트; 및
상기 안테나 코어 및 상기 자성시트의 외측면에 권선되는 코일; 을 포함하는 저주파 안테나. - 제1항 내지 제10항 중 어느 하나 항에 따른 자성시트; 및
상기 자성시트의 외측면에 권선되는 코일; 을 포함하는 저주파 안테나. - 무선전력전송용 안테나를 포함하는 안테나 유닛;
상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 무선전력전송용 안테나 특성을 향상시키고, 안테나를 향해 자속을 집속시키는 제1항에 따른 자성시트를 적어도 하나 이상 구비하는 자기장 유닛을 포함하는 무선전력전송 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 안테나 유닛은 근거리통신(NFC)용 안테나 및 마그네틱 보안전송(MST)용 안테나 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 무선전력전송 모듈. - 제13항에 있어서,
상기 무선전력전송용 안테나는 6.78MHz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기공진방식 무선전력전송용 안테나 및 100khz의 주파수를 포함하는 주파수대역을 동작주파수로 하는 자기유도방식 무선전력전송용 안테나 중 어느 하나 이상을 구비하는 무선전력전송 모듈. - 근거리통신용 안테나를 포함하는 안테나 유닛;
상기 안테나 유닛의 일면에 배치되어 근거리통신용 안테나 특성을 향상시키고, 안테나를 향해 자속을 집속시키는 제1항에 따른 자성시트를 적어도 하나 포함하는 자기장 유닛; 을 포함하는 근거리통신 모듈. - 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기.
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