KR20170052104A - 자기장 차폐시트 및 이를 포함하는 안테나 모듈 - Google Patents

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Abstract

자기장 차폐시트가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐시트는 복수개의 자성 입자, 및 상기 복수개의 자성 입자가 소정의 형상을 가지도록 자성 입자들 상호간을 접착시키는 접착제를 포함하고, 상기 접착제는 자기장 차폐시트 내 5 부피% 이내로 포함한다. 따라서, 시트 내의 자성 입자의 밀도가 높고 자성 입자가 균일하게 분포된다. 또한, 자기장 차폐시트에서 투자율 등의 물성이 향상되고, 자기장 차폐시트 전체에 걸쳐서 균일한 물성을 나타낼 수 있는 효과가 있다.

Description

자기장 차폐시트 및 이를 포함하는 안테나 모듈{Magnetic field shielding sheet and antenna module including the same}
본 발명은 자기장 차폐시트에 관한 것으로, 자기장 차폐시트에 포함된 자성 입자의 의도하지 않은 크랙 등 물리적 손상으로 인한 투자율 등의 물성저하가 예방될 수 있고, 특히, 시트 내의 자성 입자의 밀도가 높고 자성 입자가 균일하게 분포됨에 따라서, 자기장 차폐시트에서 투자율 등의 물성이 향상되고, 자기장 차폐시트 전체에 걸쳐서 균일한 물성을 나타낼 수 있는 자기장 차폐시트 및 이를 포함하는 안테나 모듈에 관한 것이다.
자성체는 각종 전자파 차폐 용도 또는 도선의 EMI 억제 용도로 사용되고 있으며, 재료의 합성에 따라 다양한 종류와 특성을 갖기 때문에 그 응용범위가 넓다. 최근에는 안테나, EMC 코어, 파워인덕터, 광대역 변압기 등과 같은 RF 부품에 자성체가 활용되며 그 활용 영역이 넓어지고 있다.
특히, 자성체를 매질로 하여 안테나를 제조하게 되면 유전율뿐만 아니라 투자율도 갖기 때문에 전자제품에 적용됐을 때 제품의 소형화가 가능하다. 따라서, 자성체를 안테나에 적용하는 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
한편, 자성체는 시트(sheet) 형태로 제작되어 안테나의 자기장 차폐시트로 사용될 수 있다. 이와 같은 자기장 차폐시트는 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 종래 기술의 일 예로, 자성체 원료를 건식 혼합 또는 습식 혼합을 통해 혼합하여 혼합물을 제조한뒤, 혼합물을 바인더, 가소제, 분산제 등과 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조한다. 혼합된 슬러리는 닥터 블레이드 캐스팅(Doctor Blade Casting) 등과 같은 장비를 이용하여 얇게 도포된 후 건조된다. 이렇게 건조 단계까지 완결된 시트를 일반적으로 그린 시트(green sheet)라고 칭해진다.
하지만, 전술된 바와 같이 슬러리를 제조하여 자기장 차폐시트를 제조할 경우, 자기장 차폐시트 내에 포함된 자성체가 균일하게 분포되어 있지 않다. 또한, 슬러리를 제조하여 자기장 차폐시트를 제조할 경우, 슬러리에 첨가할 수 있는 자성체의 양이 제한적이기 때문에 제조된 자기장 차폐시트 내의 자성체 밀도가 높지 않다. 따라서, 이와 같은 자기장 차폐시트를 안테나에 적용할 경우, 투자율과 같은 자기적 특성이 낮고, 자기장 차폐시트 전체에 걸쳐 균일한 자기적 특성을 나타내기 어려울 수 있다.
따라서, 자기장 차폐시트 내에 포함된 자성체의 밀도가 높고, 자성 시트 내에 포함된 자성체가 균일하게 분포될 수 있는 안테나용 자기장 차폐시트에 대한 개발이 절실한 실정이다.
KR 10-2006-0121936 A
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 자기장 차폐시트 내에 포함된 자성체의 밀도가 높고, 자기장 차폐시트 내에 포함된 자성체가 균일하게 분포될 수 있는 자기장 차폐시트 및 이를 포함하는 안테나 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 자기장 차폐시트에 있어서, 복수개의 자성 입자, 및 상기 복수개의 자성 입자가 소정의 형상을 가지도록 자성 입자들 상호간을 접착시키는 접착제를 포함하고, 상기 접착제는 자기장 차폐시트 내 5 부피% 이내로 포함된다.
또한, 상기 접착제는 화학적 접착, 열융착, 및 압착 중 적어도 하나의 접착 형태를 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성 입자는 비정질 합금 및 나노결정립 합금 중 적어도 하나를 포함하는 자기장 차폐시트.
또한, 상기 자성 입자는 연자성체를 포함할 수 있다.
또한, 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 접착제는 천연고분자 화합물 및 합성고분자 화합물 중 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자화합물은 합성고분자 화합물 중 고무계 화합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고무계 화합물은 에틸렌, 프로필렌 및 디엔 단량체가 공중합된 코폴리머를 포함할 수 있다.
상기 접착제는 상기 고분자화합물을 가교시키기 위한 경화성 성분을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성 입자의 점적률이 95% 이상일 수 있다.
또한, 기공도가 5 % 이하일 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 자기장 차폐시트에 있어서, 자성 입자 표면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치된 접착제를 포함하는 다수개의 자성 복합체들이 상기 접착제를 통해 인접하는 자성 복합체 상호간에 접착되며, 상기 접착제는 자기장 차폐시트 내 5 부피% 이내로 포함된다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 안테나 모듈에 있어서, 전술된 자기장 차폐시트를 포함하는 자기장 차폐유닛, 및 상기 자기장 차폐시트의 적어도 한면에 형성된 방사체를 포함한다.
또한, 상기 방사체는 연속되는 패턴일 수 있다.
또한, 상기 자기장 차폐유닛은 복수개의 상기 자기장 차폐시트가 적층되어 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면 자기장 차폐시트에 포함된 자성 입자의 의도하지 않은 크랙 등 물리적 손상으로 인한 투자율 등의 물성저하가 예방될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐시트는 시트 내의 자성 입자의 밀도가 높고 자성 입자가 균일하게 분포된다. 따라서, 자기장 차폐시트에서 투자율 등의 물성이 향상되고, 자기장 차폐시트 전체에 걸쳐서 균일한 물성을 나타낼 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐시트의 단면도, 그리고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐유닛의 단면도이다.
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.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나용 자성 시트를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐시트는, 복수개의 자성 입자(10) 및 상기 복수개의 자성 입자(10)가 소정의 형상을 가지도록 자성 입자(10)들 상호간을 접착시키는 접착제(20)를 포함한다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐시트는 후술되는 바와 같이, 자성 입자를 포함하는 슬러리를 통해 제조되지 않고, 자성 입자(10)에 접착제(20)를 코팅하여 자성 복합체를 형성한 뒤, 상기 접착제(20)에 광선, 열, 및/또는 압력을 가해서 서로 인접하는 자성 복합체 상호간을 접착시킨다. 따라서, 기존의 자성 입자를 포함하는 슬러리를 통해 자기장 차폐시트를 제조했을 때와 비교하여 단위 면적당 자성 입자의 밀도가 높은 자기장 차폐시트를 제조할 수 있다. 또한, 자성 입자가 균일하게 분포된 자기장 차폐시트를 제조할 수 있다. 상세하게는, 상기 접착제(20)는 자기장 차폐시트 내 5 부피%이내로 포함한다. 즉, 상기 자기장 차폐 시트에 대하여 자성 입자(10)가 차지하는 부피 비율이 95%를 초과할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐시트의 경우에는, 접착제(20)가 자성입자(10)의 표면에 코팅된 자성 복합체간의 접착에 의해 형성되는데, 자성복합체들의 결합 전 집합체 상태에서는 자성 복합체 사이 사이에 공극이 형성되고, 상기 공극은 자성 복합체들의 접착 과정에서 가해지는 압력, 접착제들의 용융 또는 화학적 결합에 의해 완전히 매립되거나 경우에 따라 일부 공극은 매립되지 않고 공기를 함유한 기공으로 잔존할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 자기장 차폐시트의 경우에는 접착제(20) 내에 기공(30)을 포함할 수 있고, 이때, 기공도는 5%이하일 수 있다. 그러나 전술된 바와 같이 접착성 폴리머 용액내에 자성입자가 혼합된 슬러리가 소성되어 형성된 자성폴리머 시트의 경우 슬러리내 공기를 함유된 채로 소성되지 않는 이상 결코 기공을 포함할 수 없고, 만일 상기 자성폴리머 시트가 공기를 함유한 채로 소성되어 기공을 포함하고 있는 경우에도 본 발명의 일실시예에 따른 자성시트와 같이 인접하는 자성입자로 인해 형성된 공극으로 인한 기공과는 다를 수 있다.
상기 자성 입자는 자기장 차폐유닛의 투자율 물성을 발현시킬 수 있는 자성체인 경우, 공지된 자기장 차폐유닛에 구비되는 자성체를 포함할 수 있다. 이에 대한 비제한적인 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 508이고, 큐리온도(Tc)가 399인 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.
상기 자성 입자는 0.1 ~ 10,000 ㎛범위의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 자성 입자의 입경이 0.1㎛ 미만인 경우, 목적하는 수준의 투자율을 갖는 차폐 유닛을 제조하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 상기 자성 입자의 입경이 10,000 ㎛ 초과인 경우, 외력에 의해 파손될 가능성이 있어 차폐유닛에 적용됐을 때 초기물성 설계치의 유지가 어려울 수 있는 문제점이 있다. 한편, 자성 입자의 평균 입경이란 레이저 회절식 입도분포계에 의해 측정된 체적 평균 지름을 의미한다.
또한, 상기 자성 입자의 단면은 직사각형, 정사각형의 사각형 이외에 오각형 등의 다각형이나 원형, 타원형이나 부분적으로 곡선과 직선이 혼재된 모양을 가질 수 있다. 한편, 도 1 ~ 3에 도시된 자성 입자의 형상은 본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위한 모식도로써, 실제 자성입자의 형상과는 다를 수 있다.
상기 자성 입자는 자성 입자를 제조하는 통상의 기술을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 자성체를 기계적으로 분쇄하여 제조될 수 있다. 이 때, 상기 기계적인 분쇄는 볼밀링(ball milling), 아트리션 밀링(attrition milling) 또는 제트밀링(zet milling) 공정에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 자성체는 봉상, 판상, 리본, 등과 같은 다양한 벌크 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 자성체를 제조하는 일 예를 들면, 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 그 자체 도는 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 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.
상기 접착제는 상기 자성 입자들 각각을 고정 및 지지시켜 자기장 차폐층을 소정의 형상으로 유지시키고, 자성 입자에 가해지는 외력을 완충시키며, 수분이 침투하여 자성 입자가 산화되는 것을 방지하는 역할을 담당한다. 특히, 접착제는 비저항이 매우 낮아 자기장 하에서 와전류에 의한 자기손실이 큰 자성 입자에 대하여 유전체 역할을 수행함으로써 와전류에 의한 자기손실을 방지할 수 있다.
이때, 상기 자성 복합체에 대하여, 상기 자성 입자 60 ~ 95 부피% 및 상기 접착제 5 ~ 40부피%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 접착제는 다른 자성 복합체에 코팅된 접착제와 열, 광선 및 압력 중 어느 하나 이상에 의해 서로 접착될 수 있는 물성을 가진 물질이라면 제한 없이 포함될 수 있다.
상기 접착제(20)는 접착제 조성물을 통해 자성 입자의 표면에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 접착제(20)에는 접착제 조성물에 포함된 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 접착제 조성물은 천연고분자 화합물 및 합성고분자 화합물 중 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함할 수 있고, 선택되는 고분자 화합물의 종류에 따라서 고분자 화합물을 가교시키기 위한 경화성 성분을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 접착제 조성물의 성상은 액상일 수 있으며, 이를 위해 상기 고분자화합물이 액상이거나 별도의 용제에 용해 또는 분산되어 액상을 가지거나 고분자 화합물이 용융되어 액상의 성상을 가질 수 있으며, 이는 구체적인 고분자화합물의 종류에 따라 달라질 수 있다.
상기 고분자화합물 중 먼저 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 포함할 수 있다.
또한, 상기 합성고분자 화합물은 열가소성 고분자 화합물, 열경화성 고분자 화합물 및 고무계 화합물 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 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.
본 발명의 일 실시예에 포함되는 접착제 조성물은 고화되어 형성된 접착제의 완충작용 향상을 통한 자기장 차폐유닛의 가요성을 더욱 향상시키는 동시에 유전체로써의 작용하기 위하여 고분자화합물 중 합성고분자 화합물, 보다 바람직하게는 고무계 화합물을 포함할 수 있으며, 그 일예로써, 에틸렌, 프로필렌 및 디엔 단량체가 공중합된 터폴리머가 고무계 화합물에 포함될 수 있다. 이때, 상기 각 단량체들의 공중합 몰비는 목적에 따라 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 접착제 조성물은 경화성 성분을 더 포함할 수 있다. 상기 경화성 성분은 선택된 특정 고분자화합물을 경화시킬 수 있는 공지의 경화성 성분인 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 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.
상기 접착제 조성물에 경화성 성분을 더 포함하는 경우 상기 경화성 성분의 함량은 선택되는 고분자화합물의 종류와 경화성성분의 종류에 따라 달라질 수 있어서 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않으나, 일예로 고분자 화합물 100 중량부에 대하여 5 ~ 60 중량부의 경화성 성분을 포함할 수 있다. 만일 경화성 성분의 함량이 5 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, 본 발명의 일실시예에 포함되는 상기 접착제 조성물은 상술한 고분자화합물, 경화성 성분 이외에 용제, 경화촉진제 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 용제는 통상적인 코팅조성물에 사용되는 용제이고, 상술한 고분자화합물을 용해 또는 분산시킬 수 있는 용제의 경우 제한 없이 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.
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.
상기 기타 첨가제는 구체적으로 pH 조정제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제 등 1종 이상을 포함할 수 있고, 이때 각각의 첨가제의 구체적 종류는 각 첨가제에 따른 공지된 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 접착제 조성물이 경화성 성분을 포함하는 경우 고분자화합물과 경화성 성분이 혼합된 상태의 1액형 조성물이거나 반경화 및/또는 경화를 위한 시점에 둘 중 어느 하나의 성분이 다른 성분에 혼합되는 2액형 조성물일 수 있으며, 이는 구체적인 고분자화합물의 종류, 이에 따른 경화성 성분의 종류 및 구체적인 경화방법에 의해 달라질 수 있어 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
한편, 상기 자성 복합체는 광선을 광선을 가하여 인접하는 자성 복합체 상호간을 접착된 형태일 수 있다. 이 경우에는, 상기 접착제 조성물에 지환식 에폭시 수지, 글리시딜기 함유 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 수지, 광선 활성화형 양이온 중합 촉매, 및 양이온 중합 억제제를 포함할 수 있다.
상술한 접착제 조성물을 상기 자성 입자의 표면에 코팅시키는 구체적인 방법은 공지된 코팅조성물을 피코팅면에 부가시키는 방법이라면 제한 없이 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 상술한 접착제 조성물을 상기 자성 입자의 표면에 코팅할 수 있다.
이때, 상기 자성 입자의 표면에 코팅된 접착제가 경화성 조성물로부터 형성됐을 경우, 상기 코팅된 접착제의 상태는 완전경화상태가 아닐 수 있다. 완전경화상태일 경우에는, 전술된 자성 복합체들에 대해서 열, 광선 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 인접하는 자성 입자 상호간을 접착시킬 때에 접착성이 떨어질 수 있다.
따라서, 상기 자성 입자의 표면에 코팅된 접착제는 건조 상태, 또는 반고화 상태, 고화상태일 수 있고, 경화성 조성물을 포함할 경우 일부만 경화된 반경화상태인 것이 바람직하다.
또한, 상기 접착제 조성물의 점도는 10 ~ 50,000cps 일 수 있는데, 이를 통해 자성체 시트상에 매우 얇은 두께로 균일하게 도막될 수 있어서 경화 후 박막화된 코팅층을 형성시킬 수 있는 이점이 있다. 만일 점도가 10 cps 미만인 경우 조성물이 피도포되는 면으로부터 흘러내릴 수 있고, 점도가 50,000 cps를 초과하는 경우 도막두께가 불균일한 문제점이 있을 수 있다.
이후, 상기 접착제 코팅물로 코팅된 자성 복합체들에 대해서 열, 광선 및 압력 중 어느 하나 이상을 가하여 인접하는 자성 입자 상호간을 접착시켜 자기장 차폐시트를 제조할 수 있다.
열을 가하여 인접하는 자성 복합체 상호간을 접착시키는 경우에는, 상기 접착제의 녹는점 보다 높은 온도 및 상기 자성 입자의 녹는점보다 낮은 온도 범위의 열을 가하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 자성 복합체에 열을 가했을 때 서로 인접하는 자성 복합체의 접착제가 용융되어 열융착 또는 열에 의해 경화되어 접착될 수 있다. 이때 가열은 50 ~ 200℃의 온도로 1 초 ~ 10 분 동안 수행될 수 있다. 상기 가열 온도가 50℃ 미만일 경우, 상기 자성 복합체 상호간의 접착력이 떨어질 수 있고, 상기 가열 온도가 200℃ 를 초과할 경우 상기 자성 복합체의 구조가 불안정해질 수 있다.
광선을 가하여 인접하는 자성 복합체 상호간을 접착시키는 경우에는, 광선으로 고-에너지 방사선, 즉 UV 방사선 또는 일광, 바람직하게 200 nm 이상 내지 750　nm이하 파장인 광을 사용할 수 있다. 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. 이러한 예는 합성 필름, 유리 또는 물과 같은 액체이다. 광선을 이용할 경우 상온에서의 공정이 가능한 장점이 있다. 이때, 광선을 가하는 시간은 10분 ~ 30분일 수 있다. 상기 광선을 가하는 시간이 10분 미만일 경우, 상기 자성 복합체 상호간의 접착력이 떨어질 수 있고, 상기 광선을 가하는 시간이 30분을 초과할 경우, 상기 접착제의 성질 변화를 야기할 수 있다.
또한, 가압을 통해 인접하는 자성 복합체 상호간을 접착시키는 경우에는, 압력에 의해 상기 인접하는 자성 복합체의 접착제가 상호간 압착된다. 이때, 1 ~ 5 MPa 범위의 압력을 인가하는 것이 바람직하다. 인가된 압력이 1MPa 미만일 경우, 상기 자성 복합체 상호간의 접착력이 떨어질 수 있다. 또한, 인가된 압력이 5MPa을 초과할 경우, 상기 자성 입자가 파손될 수 있다.
따라서, 인접하는 자성 복합체의 접착제가 서로 열융착, 화학적 접착 및 압착 중 어느 하나의 접착 형태로 접착되는 것이다.
이때, 상기 자성 입자의 점적률이 95% 이상일 수 있다. 상기 자성 입자의 점적률이 95% 미만일 경우, 자기장 차폐 시트 내에서 투자율과 같은 자기적 특성이 떨어질 수 있다.
상기 자기장 차폐시트는 기존의 기술과 같이 시트 제조를 위한 슬러리 제조 없이 자성 복합체의 접착제가 상호간 열융착, 압착 또는 화학적 접착되어 형성되기 때문에, 시트 내의 자성 입자의 밀도가 향상될 수 있고, 시트 내의 자성 입자 분포가 균일해질 수 있는 효과가 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 접착제는 비저항이 매우 낮아 자기장 하에서 와전류에 의한 자기손실이 큰 자성 입자에 대하여 유전체 역할을 수행함으로써 와전류에 의한 자기손실을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 모듈은 전술된 자기장 차폐시트의 제조방법에 의해 제조된 자기장 차폐시트를 포함하는 자기장 차폐유닛 및 상기 자기장 차폐유닛의 적어도 한면에 형성된 방사체를 포함한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 자기장 차폐유닛(100', 100'')은 자기장 차폐층(110)의 하부에 배치되는 접착부재(130)를 더 포함할 수 있고, 상부에 배치되는 보호부재(140)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 상기 보호부재(140)는 자기장 차폐유닛을 외부의 물리적, 화학적 영향으로부터 보호하는 기능을 수행하는데, 일예로, 제조된 자기장 차폐유닛을 안테나를 구비하는 기판에 차폐유닛을 부착시키는 공정에서 별도의 접착제를 통해 자기장 차폐유닛을 기판에 부착시킬 수 있는데, 이때 가해지는 열/압력 등에 자기장 차폐유닛을 보호할 수 있다.
상기 보호부재(140)는 통상적으로 자기장 차폐유닛에 구비되는 보호필름일 수 있으며, 자성체 시트의 파쇄공정 또는 차폐유닛의 부착공정에서 가해지는 열이나 외력을 견딜 수 있을 만큼의 내열성 및 외부에서 가해지는 물리적, 화학적 자극에 대해 자기장 차폐시트(110)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.
이때, 상기 자기장 차폐시트(110)은 복수개의 상기 자기장 차폐시트가 적층되어 차폐유닛을 형성할 수 있다. 이와 같이, 복수개의 자기장 차폐층을 구비하는 자기장 차폐유닛은 도 3a 또는 3b에 따른 자기장 차폐유닛과 같이 단층의 자기장 차폐층만 구비시킨 자기장 차폐유닛에 비하여 보다 우수한 물성을 발현시키는데 적합할 수 있다. 즉, 자기장 차폐유닛의 투자율을 증가시키는 방법은 목적하는 주파수에서 투자율이 우수한 자성체를 사용하는 방법 및/또는 자기장 차폐층의 두께를 증가시키는 방법 등이 있으나, 자기장 차폐층의 두께를 증가시키기 위해 단층의 자성체 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 있음에 따라 단층의 자기장 차폐층의 두께 증가를 통한 투자율 증가는 한계가 있다. 이에 반하여 자기장 차폐층 자체를 복수개로 구비시킬 경우 자기장 차폐층의 전체두께 증가를 통한 높은 투자율 증가효과를 달성할 수 있으며, 적층된 자기장 차폐층을 구비하는 자기장 차폐유닛은 목적하는 용도의 안테나 특성을 더욱 향상시켜 신호 송수신 효율 및 송수신 거리를 현저히 향상시킬 수 있다.
자기장 차폐유닛 내에 복수개로 자기장 차폐층을 구비할 경우 3 ~ 10개, 보다 바람직하게는 3 ~ 8개의 자기장 차폐층을 구비함이 바람직하다. 만일 자기장 차폐층의 적층수가 10개를 초과인 경우 목적하는 안테나의 특성 향상의 정도가 미미할 수 있고, 만일 적층수가 3개 미만일 경우 목적하는 안테나 특성의 향상 폭이 단층의 자기장 차폐층인 경우와 비교했을 때, 미미하여 목적하는 수준으로 안테나 특성을 향상시키지 못할 수 있다.
또한, 자기장 차폐유닛(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 자기장 차폐유닛의 박막화를 위해 10 ~ 20㎛의 두께로 형성시킴이 바람직하다.
또한, 상기 방사체는 코일이 일정한 내경을 가지도록 감겨진 안테나 코일일 수 있고 또는 기판 상에 안테나 패턴이 인쇄된 안테나 패턴일 수 있으며, 구체적인 방사체의 형상, 구조, 크기, 재질 등은 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
나아가, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 모듈은 전송된 데이터를 수신하는 근거리통신 수신용 모듈 또는 전송된 무선전력/데이터를 수신하는 무선전력 수신용 모듈로 휴대기기에 구비될 수 있으며, 이를 통해 무선충전 효율, 데이터 수신 효율 및 충전거리 또는 데이터 수신거리가 현저히 향상될 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.
10 : 자성 입자 20 : 접착제
30 : 기공 110 : 자기장 차폐시트
130 : 접착부재 140 : 보호부재

Claims (16)

  1. 복수개의 자성 입자; 및 상기 복수개의 자성 입자가 소정의 형상을 가지도록 자성 입자들 상호간을 접착시키는 접착제를 포함하고,
    상기 접착제는 자기장 차폐시트 내 5 부피% 이내로 포함되는 자기장 차폐시트.
  2. 자성 입자 표면의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치된 접착제를 포함하는 다수개의 자성 복합체들이 상기 접착제를 통해 인접하는 자성 복합체 상호간에 접착되며, 상기 접착제는 자기장 차폐시트 내 5 부피% 이내로 포함되는 자기장 차폐시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착제는 화학적 접착, 열융착, 및 압착 중 적어도 하나의 접착 형태로 접착된 자기장 차폐시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자성 입자는 비정질 합금 및 나노결정립 합금 중 적어도 하나를 포함하는 자기장 차폐시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자성 입자는 연자성체를 포함하는 자기장 차폐시트의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연자성체는 금속 연자성체 또는 페라이트를 포함하는 자기장 차폐시트의 제조방법.
  7. 제6항에 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 자기장 차폐시트의 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착제는 천연고분자 화합물 및 합성고분자 화합물 중 어느 하나 이상의 고분자화합물을 포함하는 자기장 차폐시트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고분자화합물은 합성고분자 화합물 중 고무계 화합물을 포함하는 자기장 차폐시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고무계 화합물은 에틸렌, 프로필렌 및 디엔 단량체가 공중합된 터폴리머를 포함하는 자기장 차폐시트.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 고분자화합물을 가교시키기 위한 경화성 성분을 더 포함하는 자기장 차폐시트.
  12. 제1항 또는 제2에 있어서,
    상기 자성 입자의 점적률이 95% 이상인 자기장 차폐시트.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    기공도가 5 % 이하인 자기장 차폐시트.
  14. 제1항 또는 제2항에 따른 자기장 차폐시트를 포함하는 자기장 차폐유닛; 및
    상기 자기장 차폐시트의 적어도 한면 상에 배치 된 방사체;를 포함하는 안테나 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 방사체는 연속되는 패턴인 안테나 모듈.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 자기장 차폐유닛은 복수개의 상기 자기장 차폐시트가 적층되어 배치된 안테나 모듈.
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