KR20180059384A

KR20180059384A - 비접촉식 전자결제용 안테나코어 및 이를 포함하는 비접촉식전자결제모듈

Info

Publication number: KR20180059384A
Application number: KR1020170159388A
Authority: KR
Inventors: 이동훈; 장길재
Original assignee: 주식회사 아모센스
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-06-04
Also published as: KR102001432B1; WO2018097676A1

Abstract

비접촉식 전자결제용 안테나코어가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 전자결제용 안테나 코어는 비접촉식 전자결제용 안테나코일의 내부에 배치되며, Fe계 합금을 포함하는 자성체;를 포함한다. 이에 의하면, 박형화 및 경량화됨에도 우수한 전자결제신호의 송수신효율 및 연장된 상기 신호의 송수신 거리를 갖도록 할 수 있다. 또한, 이로 구현된 비접촉식 전자결제모듈은 경박단소형화 된 크기를 가짐에 따라서 각종 휴대용 전자기기에 널리 응용될 수 있다. 나아가, 이를 구비한 휴대용 기기의 경우 전자결제신호의 송수신이 기기의 어느 일면에 특정되어 이루어지지 않고, 기기의 양면에서 모두 신호를 인식할 수 있어서 비접촉식 전자결제 과정에서 휴대기기를 특정한 일방향으로만 위치시켜야 하는 불편함이 없음에 따라서 비접촉식 전자결제가 요구되는 각종 분야 및 관련 기기에 널리 응용될 수 있다.

Description

비접촉식 전자결제용 안테나코어 및 이를 포함하는 비접촉식전자결제모듈{Antenna core for Non-contact electronic payment and Non-contact electronic payment module comprising the same}

본 발명은 안테나코어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박형화 및 경량화됨에도 신호의 우수한 송수신효율, 연장된 신호의 인식거리 및 범위를 갖는 비접촉식 전자결제용 안테나코어 및 이를 포함하는 비접촉식 전자결제모듈에 관한 것이다.

종래의 보편적인 결제 수단인 마그네틱 카드에는 결제 정보와 같은 카드 데이터를 포함하는 마그네틱 스트라이프(MS, magnetic stripe)가 형성된다.

여기서, 마그네틱 스트라이프는 자분(magnetic particle)으로 이루어지며, 이러한 자분의 자기 극성의 순서에 따라 데이터가 기록된다. 이러한 카드 데이터는 마그네틱 카드를 POS(Point Of Sale)의 리더 헤드가 형성된 센싱 개구에 이동시킴으로써 POS에 의해 마그네틱 스트라이프로부터 판독된다. 이때, 마그네틱 카드가 이동함에 따라, 마그네틱 스트라이프는 리더 헤드의 센싱 개구 내에서, 자기장을 형성하고, 리더 헤드는 이와 같이 형성된 자기장을 전기 신호로 변환하여 카드 데이터를 판독할 수 있다.

한편, 스마트폰이 보편화되고 그 기능이 향상됨에 따라, 스마트폰을 이용한 결제 방법이 등장하고 있다. 최근에는 애플 페이, 삼성 페이 등과 같이 휴대 단말을 이용한 전자결제 기능이 소개되면서 휴대 단말에 전자 결제용 안테나를 구비하도록 요구되고 있다. 휴대 단말에 구비된 안테나는 비접촉식 카드 결제 기능의 수행을 위하여 형성된 자기장으로 결제신호를 송수신하게 되는데, 이러한 기능의 향상을 위하여 안테나와 자성체 코어의 조합에 대한 연구가 계속되는 추세에 있다.

또한, 최근에는 휴대 단말 시장의 경박단소형화 추세에 따라서 비접촉식 카드 결제 기능을 수행하기 위한 모듈 역시 소형화, 경량화되도록 개발되고 있다. 그러나 이를 위해서는 비접촉식 카드 결제 기능의 향상을 위해 안테나 내부에 구비되는 자성체 코어의 박형/소형화 및 경량화가 이루어져야 하는데, 자성체 코어를 소형화 및 박형화 시킬 경우 목적하는 수준으로 결제신호 인식성능 및 인식거리를 발현하기 어려워 결제기능을 원활히 수행할 수 없는 문제가 있다. 또한, 충분한 결제신호 인식성능 및 인식거리를 확보하도록 자성체 코어를 구비시킬 경우 자성체 코어의 소형화/박형화가 어려워 휴대장 단말 장치에 장착하기 어려운 문제가 있다.

이에 따라서 우수한 성능으로 비접촉식 카드 결제 기능을 수행하는 동시에 소형/박형화 및 경량화된 비접촉식 카드결제 모듈을 구현할 수 있는 자성체 코어에 대한 개발이 시급한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2002-0066828호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전자결제신호의 우수한 전송효율 및 전송거리를 달성하게 할 수 있는 동시에 소형화/박형화 및 경량화되어 휴대단말에 장착되기에 매우 적합한 비접촉식 전자결제용 안테나코어 및 이를 포함하는 비접촉식 전자결제모듈을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 비접촉식 전자결제모듈을 채용한 휴대기기를 비롯한 전자기기를 제공하는데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 비접촉식 전자결제용 안테나코일의 내부에 배치되며, Fe계 합금을 포함하는 자성체;를 포함하는 비접촉식 전자결제용 안테나코어를 제공한다. 이에 의하면, 안테나 코어의 특성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 Fe계 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 또는 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금일 수 있다.

또한, 상기 Fe계 합금을 포함하는 자성체는 Fe계 합금 리본시트이거나 안테나코어의 물성변동 방지를 위하여 Fe계 합금 리본시트를 다수의 미세조각으로 파쇄한 파편들로 형성된 것일 수 있고, 투자율이 높은 자성체를 구현하기 위하여 보다 바람직하게는 Fe계 합금 리본시트일 수 있다.

또한, 상기 안테나 코어는 복수의 자성체가 적층되어 구성될 수 있고, 적층된 자성체 사이에는 접착층이 개재되며, 2 ~ 4개의 자성체가 구비될 수 있다.

또한, 상기 자성체는 단일층의 두께가 15 ~ 35㎛일 수 있다.

또한, 상기 안테나 코어는 자성체의 상, 하부를 덮는 제1보호부 및 상기 제1보호부에서 연장되고, 내식성을 향상시키기 위하여 소정의 폭으로 테두리를 형성하며 자성체 측부를 둘러싸는 제2보호부를 포함하는 보호부재를 더 구비할 수 있고, 상기 제2보호부의 폭은 100㎛ ~ 1㎜일 수 있으며, 상기 보호부재의 두께는 5 ~ 100㎛일 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 비접촉식 전자결제용 안테나코어; 및 상기 안테나 코어를 권회하여 형성된 비접촉식 전자결제용 안테나;를 포함하는 비접촉식 전자결제모듈을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 안테나 코어에 구비된 자성체의 총 두께가 72㎛일 때, 상기 비접촉식 전자결제용 안테나의 인덕턴스(Ls)에 대한 상대이득이 5 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 5 ~ 15일 수 있다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 비접촉식 전자결제모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기를 제공한다.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 비접촉식 전자결제모듈을 포함하는 전자기기를 제공한다.

본 발명의 비접촉식 전자결제용 안테나코어는 박형화 및 경량화됨에도 전자결제신호의 우수한 송수신효율, 연장된 송수신 거리 및 넓은 인식범위를 갖도록 할 수 있다. 또한, 이로 구현된 비접촉식 전자결제모듈은 경박단소형화된 크기로 구현이 가능함에 따라서 각종 휴대용 전자기기에 널리 응용될 수 있다. 나아가, 이를 구비한 휴대용 기기의 경우 전자결제신호의 송수신이 기기의 어느 일면에 특정되어 이루어지지 않고, 기기의 양면에서 모두 신호를 인식할 수 있어서 비접촉식 전자결제 과정에서 휴대기기를 특정한 일방향으로만 위치시켜야 하는 불편함이 없음에 따라서 비접촉식 전자결제가 요구되는 각종 분야 및 관련 기기에 널리 응용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 전자결제용 안테나 코어의 부분단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 비접촉식 전자결제용 안테나 코어의 부분단면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 전자결제용 모듈의 사시도 및 경계선 X-X'에 따른 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 비접촉식 전자결제용 모듈의 부분단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 전자결제용 모듈의 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 전자결제용 모듈의 부분평면도,
도 7은 도 6의 분해사시도, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 포함되는 안테나코어로서, 단일층 높이가 24㎛이고, 조성은 Fe₇₅ _. ₁Si₁₇B₄Cu₁Nb₂ _.9이며, 열처리 되고 파쇄되지 않은 리본시트가 4개 적층되며, 각 리본시트 사이에 두께 3㎛인 양면접착제가 개재된 총 두께 105㎛인 안테나코어의 주파수 대역별 복소투자율 그래프이다.

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.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 전자결제용 안테나코어(100)는 Fe계 합금을 포함하는 자성체(110)를 포함하고, 상기 자성체(110)를 덮는 보호부재(120)를 더 포함할 수 있다.

상기 자성체(110)는 비접촉식 전자결제용 안테나코일의 특성을 향상시키며, 이를 위하여 자성체로써 Fe계 합금을 포함한다. 통상적으로 자성체로 기능하는 것들로써, 뮤메탈, 페라이트를 일예로 들 수 있는데, 비접촉식 전자결제에 사용되는 주파수대가 수~ 수백 ㎑, 일예로 5㎑ ~ 100㎑로 저주파수 대역인 점, 비접촉식 전자결제용 안테나와 안테나 코어가 도전성 메탈커버를 갖는 모바일기기의 메탈커버에 인접해서 배치될 경우 위와 같은 자성체로는 도전성 메탈커버를 갖는 모바일기기의 전면과 후면 양방향에서 모두 전자결제 신호의 송수신이 어려울 수 있는 점, 및 전자결제 신호의 향상된 송수신효율, 연장된 송수신 거리 및 넓은 신호인식범위를 만족할 수 있도록 요구되는 자성체의 중량/두께를 고려했을 때 위의 일예와 같은 자성체들은 Fe계 합금보다 비접촉식 전자결제용 안테나코어의 자성체로 부적합할 수 있다. 그러나 본 발명의 자성체로 사용되는 Fe계 합금은 매우 얇은 두께로 구현되는 경우에도 저주파수 대역에서 목적하는 물성을 충분히 발현시킬 수 있는 이점이 있다. 특히, Fe계 합금의 경우 제조된 리본의 두께가 매우 얇아서 적층시켜 사용해도 두께증가가 크지 않고, 적층시켜 사용할 경우 안테나에서 발생되는 교류 저항성분을 낮춰 안테나 품질계수를 높여줄 수 있음에 따라서 안테나 성능을 크게 향상시키는데 매우 유리하다. 또한, 경량성이 확보됨에 따라서 휴대용 기기에 채용되기에 매우 적합하며, 휴대용 기기의 커버가 도전성 메탈인 경우에도 기기 전면과 후면 양방향에서 모두 전자결제 신호의 송수신이 가능한 점에서 더욱 적합하다.

상기 Fe계 합금은 연자성체로 공지된 Fe계 합금의 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 다만, 일예로써 규소강은 비접촉식 전자결제를 위한 목적하는 주파수대역에서 두께/중량 대비 상술한 페라이트 등의 자성체에 비해서 물성이 우수할 수 있고, 원가가 가장 낮아서 쉽게 이용할 수 있지만 재료 자체의 투자율 등 자기적 특성이 높지 않아서 단독으로는 요구되는 세기로 자기장신호를 발생 및 증폭시키고, 보다 용이하게 신호를 인식할 수 없을 수 있다. 이에 바람직하게는 상기 Fe계 합금은 규소 및 붕소를 포함하는 3원소계 Fe 합금이나 규소, 붕소, 구리 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 Fe 합금이 동일 두께 및 중량에서 전자결제 신호 관련 자기적 특성의 발현 정도를 대비했을 때 매우 유리할 수 있다. 상기 3원소계 Fe 합금은 원소 합금의 기본 조성에 다른 특성, 예를 들어 내부식성의 향상을 위해 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등의 원소를 더 부가할 수 있다. 상기 Fe계 합금이 Fe-Si-B계 3원소 합금일 경우 바람직하게는 Fe가 70 ~ 90at% 구비된 합금일 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 또한, 상기 Si 및 B 원소는 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화 시키는 기능을 담당하고, 상기 Si 및 B 원소의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.

또한, 상기 5원소계 Fe 합금은 상술한 3원소계의 주요 원소 이외에 구리 및니오븀을 더 포함하게 되는데, 상기 구리는 Fe계 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 있다.

또한, 상기 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 있다.

상기 Fe계 합금이 구리 및 니오븀을를 더 포함하는 5원소 합금인 경우 바람직하게는 Si와 B가 10 ~ 30at% 합금내에 포함될 수 있고, 잔량으로 Fe가 포함될 수 있다. 상기 Fe의 함량이 증가할 경우 합금의 포화자속밀도가 높아질 수 있으나 반대로 결정질의 합금이 제조될 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 합금의 결정화 온도를 상승시켜 합금을 보다 용이하게 비정질화시킬 수 있다. 상기 Si 및 B의 함량은 구체적으로 Si의 경우 10 ~ 27at%, B는 3 ~ 12at%로 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 목적하는 물성의 정도에 따라 변경하여 실시할 수 있다.

또한, 상기 Fe계 합금은 유래가 Fe계 비정질 합금 리본일 수 있고, 목적하는 수준으로 투자율을 조절하거나 투자율을 최대화하기 위하여 열처리된 것일 수 있으며, 이에 열처리된 Fe계 합금은 조성에 따라서 결정상이 비정질이거나 나노결정립을 포함할 수 있다. 상기 Fe계 합금의 결정상은 합금의 조성, 조성비 및/또는 열처리 온도/시간 등에 따라 달라질 수 있다.

또한, 도 1과 같이 안테나코어(100)는 단층의 자성체(110)를 포함할 수 있다. 상기 자성체(110)는 단일층의 두께가 15 ~ 35㎛일 수 있다. 또한, 상기 자성체(110)는 상술한 것과 같이 Fe계 리본시트 유래일 수 있음에 따라서 소정의 폭/길이로 절단된 시트형상일 수 있다. 다만, 자성체(110)의 형상은 이에 제한되지 않으며, 안테나코어가 배치되는 비접촉식 전자결제용 안테나의 형상 등에 따라 적절히 변경될 수 있다.

또한, 상기 안테나 코어(100)는 목적하는 신호의 주파수대역에서 높은 투자율을 가지는 것이 전자결제신호와 전송능력 및 인식능력 측면에서 좋을 수 있다. 5㎑~100㎑ 주파수대역에서 자성체의 복소투자율의 실수부가 바람직하게는 6,000 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 8,000 ~ 22,000일 수 있다. 또한, 10㎑ 주파수 대역에서 복소투자율 실수부가 17,000 이상, 보다 바람직하게는 17,000 ~ 20,000일 수 있고, 허수부가 5,000 이하, 보다 바람직하게는 4,000 이하일 수 있다.

또한, 도 2와 같이 안테나코어(102)에는 복수의 자성체(112,113,114)가 적층되어 형성될 수 있고, 적층된 자성체(112,113,114) 사이에는 접착층(140)이 더 개재될 수 있다. 경우에 따라서는 전자결제 신호의 송수신 거리가 더욱 연장되거나 넓은 인식범위를 갖도록 요구되며, 단층의 자성체로는 요구되는 높은 물성을 만족시키기 어려울 수 있다. 이에 따라 도 2에 도시된 것과 같이, 안테나 코어(102)는 자성체(112,113,114)를 복수개로 구비함을 통해 투자율이 높은 자성체를 사용한 것과 같은 물성증가 효과를 달성할 수 있으며, 비접촉식 전자결제용 안테나의 인덕턴스를 더욱 향상시키는 반면에 비저항은 상대적으로 적게 증가시킴에 따라 높은 품질지수를 발현하게 할 수 있다.

복수의 자성체를 포함하는 안테나코어(102)는 바람직하게는 2 ~ 7개의 자성체, 보다 바람직하게는 슬림하고 가벼운 비접촉 전자결제모듈을 구현하고, 경박단소형화된 휴대기기에 장착되기 용이하게 하기 위하여 2 ~ 4개의 자성체를 구비할 수 있다. 한편, 자성체의 개수를 무한정 증가시킨다 하여 목적하는 수준의 전자결제신호의 전송효율 및 전송거리를 달성하는 것은 아닐 수 있고, 자성체의 개수가 증가할 경우 이를 휴대기기에 장착할 수 없을 수 있다. 또한, 비접촉식 전자결제용 안테나의 인덕턴스 증가 정도가 미미해져 품질지수 향상의 폭이 작을 수 있고, 두께가 두꺼워져 안테나 코어의 박형화에 바람직하지 못할 수 있다.

또한, 복수의 자성체(112,113,114)는 각각의 자성체에 포함되는 Fe계 합금의 조성이 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 조성이 동일하더라도 열처리 시간 등의 상이함으로 인해 자성체 각각의 투자율이 서로 다를 수 있다. 또한, 자성체 각각의 두께도 목적에 따라 서로 동일하거나 상이하게 구성시킬 수 있다.

또한, 적층된 자성체(112,113,114) 사이에는 이들을 접합시키기 위한 접착층(140)이 더 개재될 수 있다. 상기 접착층(140)은 공지된 열경화성 또는 열가소성 접착제로 형성될 수 있으며, 일예로, 상기 접착제는 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 등의 접착성분을 포함할 수 있다. 또한, 상기 접착층(140)은 지지필름과 같은 기재의 양면에 소정의 두께로 접착제를 구비한 양면형 접착부재로 형성되거나 또는 기재 없이 접착제로만 형성된 것일 수 있다. 또한, 상기 접착층(140)의 두께는 1 ~ 20㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 상술한 자성체는 구현되는 비접촉식 전자결제 모듈의 적용처에 따라서 잦은 진동 등의 외력이 가해짐에 따라서 자성체의 크랙, 부서짐 우려가 있는 경우 자성체의 미세파편화에 따른 물성변동을 최소화하기 위하여, 안테나코어를 구현할 때부터 Fe계 합금 리본시트를 다수의 미세조각으로 파쇄한 파편들로 형성된 자성체를 구비시킬 수 있다. 이 경우 지속적으로 안테나코어에 외력이 가해지는 경우에도 자성체의 추가적 미세파편화가 방지되어 초도에 설정된 물성의 변동을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 다만, 동일조성 및 동일조건에서 제조된 Fe계 합금 리본시트에 있어서, 파쇄 후 파쇄 전보다 비접촉식 전자결제에 요구되는 자기적 특성이 저하될 수 있음에 따라서 비접촉식 전자결제 있어서 우수한 자기적 특성의 발현을 위하여 바람직하게는 파쇄되지 않는 자성체로 안테나코어를 구현하는 것이 좋다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 자성체(110)의 상부 및 하부에는 보호부재(120)를 더 구비할 수 있다. 상기 보호부재(120)는 자성체를 외부 환경으로부터 물리적, 화학적으로 보호하는 역할을 수행한다. 상기 보호부재(120)는 보호필름 또는 보호코팅층일 수 있다. 구체적으로 도 3a 및 도 3b에 도시된 보호부재(120)는 보호필름으로 구현된 것으로써, 보호필름인 기재층(120b₂) 및 상기 기재층(120b₂)과 자성체(110)를 부착하기 위한 접착층(120b₁)을 포함할 수 있다. 상기 기재층(120b₂)은 통상적으로 안테나 코어의 자성체를 보호하도록 구비되는 보호필름일 수 있고, 외부에서 가해지는 물리적, 화학적 자극에 대해 자성체(110)를 보호할 수 있는 내열성, 기계적 강도, 내화학성이 담보되는 재질의 필름의 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) 등이 있으며, 이들을 단독 또는 병용할 수 있다. 또한, 상기 기재층(120b₂)은 두께가 1 ~ 100㎛, 바람직하게는 10 ~ 30㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 접착층(120b₁)은 접착력을 보유한 통상의 접착제로 형성된 것일 수 있으며, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 상기 접착층(120b₁)의 두께는 3 ~ 50㎛일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 목적에 따라 변경하여 실시될 수 있다.

다만, 염수분무에 따른 내식성의 신뢰성 확보를 위하여, 도 3a 및 도 3b와 같이 보호부재(120)는 자성체(110)의 상,하부를 덮는 제1보호부(A) 및 상기 제1보호부(A)에서 연장되고, 소정의 폭(d)으로 테두리를 형성하며 자성체(110) 측부를 둘러싸는 제2보호부(B)를 포함할 수 있다. 상기 제2보호부(B)를 통해 측면으로 유입될 수 있는 염수에 따른 내식성 저하를 방지할 수 있으며, 이를 위해 바람직하게는 상기 제2보호부(B)의 폭은 100㎛ ~ 1㎜일 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 것과 같이 보호부재(120')는 별도의 접착층 없이 단일층으로 형성된 보호코팅층일 수 있다. 이 경우 보호코팅층은 보호특성, 자성체와의 접착(또는 점착) 특성 및/또는 자성체를 절연화시킬 수 있는 전기적 특성을 구비할 수 있다. 상기 보호코팅층은 별도의 접착층 없이도 자성체에 부착력을 발현할 수 있는 재질인 경우 제한없이 사용할 수 있으며, 일예로 에틸렌프로필렌고무(Ex. EPDM)일 수 있다. 이때 보호코팅층의 주제가 되는 성분은 가교형 또는 비가교형 성분일 수 있고, 가교형 성분의 경우 가교제를 통해 가교되어 보호코팅층을 형성할 수 있으며, 비가교형 성분의 경우 용매의 건조 또는 용융상태의 고화를 통해 보호코팅층을 형성할 수 있다. 이때, 보호코팅층은 보호코팅층을 형성하는 조성물을 통상의 공지된 방법, 일예로 콤마코터, 스크린인쇄, 침지, 스프레잉 등의 방법을 통해 자성체 상에 도포한 후 보호코팅층의 주제성분의 종류에 따라 공지된 방법으로 보호코팅층을 형성시킬 수 있다. 한편, 상기 보호코팅층의 제조방법은 이에 제한되지 않고, 분말상태의 다이머를 화학증착법을 이용하여 폴리머 형태의 보호필름을 형성시키는 패럴린 코팅을 통해 형성시킬 수 있다. 상기 패럴린 코팅은 균일한 보호층을 형성시킬 수 있는 이점이 있다.

상술한 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉식 전자결제용 안테나코어는 (1) Fe계 합금리본을 소정의 폭으로 절단하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.

상기 Fe계 합금리본의 조성 및 조성비는 상술한 바와 동일하여 이하에서는 제조방법을 중심으로 설명한다. 상기 Fe계 합금리본은 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)와 같은 공지된 방법을 통해 제조된 비정질 Fe계 합금리본이나, 또는 상기 비정질 Fe계 합금리본을 열처리한 후의 Fe계 합금리본일 수 있고, 보다 바람직하게는 투자율을 최대로 향상시킨 열처리된 Fe계 합금리본일 수 있다. 이때의 열처리 온도는 Fe계 합금의 조성, 조성비 및 목적하는 자성체의 투자율의 정도에 따라 달리 선택될 수 있는데, 목적하는 동작주파수 범위에서 일정수준 이상의 우수한 물성을 발현하기 위하여 일예로 Fe-Si-B계 합금의 경우 대기분위기 또는 질소분위기하에서 300 ~ 600℃의 온도, 보다 바람직하게는 400 ~ 500℃로 열처리될 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 440 ~ 480℃의 온도로 30분 ~ 2시간 동안 열처리 처리될 수 있다. 또한, Fe-Si-B-Cu-Nb계 합금의 경우 대기분위기 또는 질소분위기하에서 300 ~ 700℃의 온도, 보다 바람직하게는 500 ~ 700℃로 30 분 ~ 2시간 동안 열처리 처리될 수 있다. 만일 열처리 온도가 300℃ 미만일 경우 목적하는 투자율을 달성하기 어려울 수 있고, 열처리 시간이 연장될 수 있다. 또한, 열처리 온도가 700℃를 초과하는 경우 자성체의 투자율이 현저히 낮아질 수 있다.

또한, 만일 복수의 자성체를 구비하고자 하는 경우 Fe계 합금리본을 목적하는 개수로 적층하여 적층체로 제조할 수 있다. 이때, 적층된 각각의 Fe계 합금리본 사이에는 접착층을 구비시킬 수 있다. 다수개의 자성체를 적층시켜 안테나 코어를 제조하는 경우 열처리되지 않은 Fe계 합금리본을 적층 후 열처리공정을 거치거나 또는 열처리된 Fe계 합금리본을 접착층을 개재시켜 적층할 수 있다.

(1) 단계 이후, 단층의 또는 적층된 Fe계 합금리본을 원하는 모양과 크기로 타발하는 공정을 거칠 수 있다.

이후 (2) 단계로써, 타발된 단층의 또는 적층된 Fe계 합금리본을 덮도록 보호부재를 형성시키는 단계를 수행할 수 있다.

보호부재가 보호필름인 경우를 일예로 설명하면, 일면에 접착제가 구비된 보호필름을 타발된 단층의 또는 적층된 Fe계 합금리본의 상부와 하부에 배치시킨 뒤 합지 한 후 단층/적층된 Fe계 합금리본의 크기보다 소정의 폭/길이만큼 더 크게 타발하여 도 3a와 같이 단층/적층된 Fe계 합금리본 주위에 테두리를 형성한 제2보호부(B)를 형성시킬 수 있다.

또는, 보호부재가 보호코팅층인 경우, 보호코팅조성물로 Fe계 합금리본의 외부면을 코팅하는 방식으로 보호코팅층을 형성하거나, 보호코팅층의 형성 전 단량체 상태의 물질을 패럴린코팅법을 통해 Fe계 합금리본의 외부면에 중합 및 증착시켜 보호도금층을 형성할 수도 있다.

상술한 방법으로 제조된 본 발명의 일 실시예에 의한 안테나 코어는 비접촉식 전자결제용 안테나내부에 배치되어 비접촉식 전자결제모듈로 구현될 수 있다.

도 5를 참조하여 설명하면, 비접촉식 전자결제모듈(1000)은 안테나코어(1100)의 외부면에 권회하여 형성된 비접촉식 전자결제용 안테나(1200)를 구비한다.

상기 비접촉식 전자결제용 안테나(1200)는 시계방향 또는 반시계 방향으로 안테나 코어를 권회할 수 있으며, 이때 안테나 코어의 축방향과 권회된 안테나의 각도, 안테나 코일의 선간 간격, 코일의 직경 등은 목적에 따라 달리 설계될 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 또한, 안테나의 재질 역시 공지된 안테나 재질을 이용할 수 있고, 일예로 구리선일 수 있다. 또한, 비접촉식 전자결제용 안테나는 2개 이상이 구비되어 안테나 코어를 방향을 달리하여 권회할 수 있다. 일예로, 안테나 코어의 x, y, z축 세 축을 중심으로 3개의 안테나가 권회되고 권회된 각각의 안테나가 직교하도록 구현될 수도 있다.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이 비접촉식 전자결제모듈(2000)은 요홈이 형성된 안테나코어(2100) 부분에 권회하여 형성된 비접촉식 전자결제용 안테나(2200)를 포함하여 구현될 수 있고, 상기 안테나코어(2100)의 일부분에는 천공된 홀(P)을 포함할 수 있다. 상기 홀(P)은 안테나 코어의 뒤틀림을 방지할 수 있다. 상기 홀(P)의 형상은 제한이 없으며, 크기는 목적에 따라 적절히 변경될 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 6에 도시된 것과 같이 비접촉식 전자결제용 안테나(2200)가 형성되지 않은 안테나 코어의 다른 영역 상에 이종의 기능을 수행하는 제1안테나(2300)가 구비될 수 있다. 이 경우 안테나 코어는 제1안테나(2300)로 자속을 집속하고 제1안테나의 특성을 향상시키는 기능을 동시에 수행할 수 있다.

상기 제1안테나(2300)는 근거리통신(NFC)용 안테나 및 무선전력전송(WPT)용 안테나 중 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 제1안테나의 구체적인 형상, 재질, 구조는 목적하는 제1안테나의 기능, 동작 주파수대역을 고려하여 적절히 변경될 수 있음에 따라서 본 발명은 이에 대해 구체적으로 한정하지 않는다. 또한, 상기 무선전력전송(WPT)용 안테나는 Qi 방식에 적용될 수도 있고, 영구자석에서 발생되는 자기력선의 일부가 어트랙터(미도시)를 통해 유도되는 PMA 방식의 무선전력 전송에 적용될 수 있는 것일 수도 있다. 더불어, 수십 ㎑ ~ 6.78MHz의 주파수에서 무선전력 전송이 이루어지는 자기공진방식에도 적용될 수 있다. 한편, 상술한 MST용 안테나, WPT용 안테나 및 NFC용 안테나는 신호를 송출하거나 수신하는 용도에 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 도 6과 같은 비접촉식 전자결제모듈(2000)은 안테나코어가 일체형으로 구현된 것이거나 도 7과 같이 제1안테나코어(2100A) 및 제2안테나코어(2100B)가 결합하여 안테나코어(2100)로 구현된 것일 수 있다. 이때, 제2안테나코어(2100B)는 제1안테나코어(2100A)를 권회하여 형성된 비접촉식 전자결제용 안테나(2200)의 내부 이격공간에 수용되어 하나의 안테나코어(2100)로 조립될 수 있다. 이를 위해 상기 비접촉식 전자결제용 안테나(2200)는 제2안테나코어(2100B)를 코일 내부에 수용할 수 있도록 제2안테나코어(2100B)의 두께를 고려하여 제1안테나코어(2100A)에 권회되거나, 제1안테나코어(2100A) 및 제2안테나코어(2100B)의 돌출부를 겹친 상태에서 권선공정을 수행하여 일체로 조립된 비접촉식 전자결제모듈(2000)을 구현할 수 있다.

또한, 도 7에서 제1안테나코어(2100A) 및 제2안테나코어(2100B)는 동일한 조성의 Fe계 합금일 수 있고, 또는 이종의 조성을 갖는 Fe계 합금일 수 있다. 일예로, 제1안테나코어(2100A)는 규소강일 수 있고, 제2안테나코어(2100B)는 Si, B, Cu 및 Nb를 포함하는 5원소계 합금일 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 일실시예에 의한 안테나 코어는 구비된 자성체의 총 두께가 72㎛일 때, 상기 비접촉식 전자결제용 안테나의 인덕턴스(Ls)에 대한 상대이득이 5 이상, 바람직하게는 5 ~ 15일 수 있다. 상기 전자결제신호에 대한 비접촉식 전자결제용 안테나 인덕턴스의 상대이득이란 안테나코어를 통해 얻게 되는 인덕턴스의 이득을 나타내는 것으로써, 상대이득이 높을수록 안테나코어를 통해 목적하는 물성의 발현이 유리할 수 있다.

[식]

상대이득 = 안테나코어 구비시 전자결제용 안테나 인덕턴스(μH) ÷ 안테나코어 미구비시 전자결제용 안테나 인덕턴스(μH)

즉, 상기 상대이득이란 안테나코어의 유무를 달리할뿐, 동일한 비접촉식 전자결제용 안테나에 대해 동일한 주파수와 전압조건으로 일예로 LCR미터를 통해 전자결제용 안테나에 대한 인덕턴스를 측정하는 것이며, 이러한 상대이득을 통해 안테나코어에 따른 효과를 명확히 알 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 안테나 코어는 구비된 자성체의 총두께가 72㎛일 때, 안테나 인덕턴스의 상대이득이 5이상을 만족함에 따라서 매우 슬림화된 안테나 코어임에도 비접촉식 전자결제용 안테나의 특성을 현저히 향상시킬 수 있고, 안테나 코어가 구비되는 휴대기기의 커버가 도전성 메탈인 경우에도 전면 및 후면 모두 양방향으로 전자결제용 신호의 송수신이 가능할 수 있다. 만일 자성체의 두께가 72㎛에서 상대이득이 5 미만인 경우 비접촉식 전자결제용 안테나특성을 향상시키기에 안테나 코어의 물성이 부족하고, 전자결제가 가능한 거리가 매우 짧아질 수 있고, 특히 휴대기기의 커버가 메탈인 경우에 어느 일방향으로만 전자결제 신호를 송수신할 수 있다거나, 송수신 거리가 매우 짧아질 수 있으며, 이를 해소하기 위해서는 안테나 코어에 구비되는 자성체의 두께를 증가시켜야 하나 이 경우 경박단소형화 추세의 휴대기기에는 장착이 어려워 매우 바람직하지 못하다.

상술한 비접촉식 전자결제모듈(1000,2000)은 비접촉식 전자결제용 신호의 발신 및 수신을 위한 POS단말기 등의 전자기기에 포함될 수 있다. 또한, 상기 비접촉식 전자결제모듈(1000,2000)을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기로 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 비접촉식 전자결제모듈(1000,2000)은 어느 일방향이 아니라 양방향으로 형성/송신되는 자기장 필드 신호를 인식할 수 있음에 따라서 이를 구비한 기기를 특정방향으로 위치시켜 신호를 인식할 필요가 없음에 따라서 전자결제신호의 송수신을 통한 비접촉식 전자결제 기능을 손쉽게 이용할 수 있는 이점이 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.

100,100',102,1100,2100: 비접촉식 전자결제용 안테나코어
110, 112,113,114: 자성체 120,120': 보호부재
140: 접착층 1000,2000: 비접촉식 전자결제모듈
1200,2200: 비접촉식 전자결제용 안테나코일

Claims

비접촉식 전자결제용 안테나코일의 내부에 배치되며, Fe계 합금을 포함하는 자성체;를 포함하는 비접촉식 전자결제용 안테나코어.
제1항에 있어서,
상기 Fe계 합금은 철(Fe), 규소(Si) 및 붕소(B)를 포함하는 3원소계 합금 또는 철(Fe), 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함하는 5원소계 합금인 비접촉식 전자결제용 안테나코어.
제1항에 있어서,
상기 안테나코어는 복수의 자성체가 적층되어 형성된 비접촉식 전자결제용 안테나코어.
제3항에 있어서,
적층된 복수의 자성체 사이에는 접착층이 더 개재된 비접촉식 전자결제용 안테나코어.
제1항에 있어서,
상기 자성체는 단일층의 두께가 15 내지 35㎛인 비접촉식 전자결제용 안테나코어.
제1항에 있어서,
상기 안테나 코어는 자성체의 상,하부를 덮는 제1보호부 및
상기 제1보호부에서 연장되고, 내식성을 향상시키기 위하여 소정의 폭으로 테두리를 형성하며 자성체 측부를 둘러싸는 제2보호부를 포함하는 보호부재를 더 구비한 비접촉식 전자결제용 안테나.
제6항에 있어서,
상기 제2보호부의 폭은 100㎛ ~ 1㎜인 비접촉식 전자결제용 안테나 코어.
제6항에 있어서,
상기 보호부재의 두께는 5 내지 100㎛인 비접촉식 전자결제용 안테나코어.
제3항에 있어서,
상기 안테나코어는 2 내지 4개의 자성체가 적층된 비접촉식 전자결제용 안테나코어.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 비접촉식 전자결제용 안테나코어; 및
상기 안테나 코어를 권회하여 형성된 비접촉식 전자결제용 안테나;를 포함하는 비접촉식 전자결제모듈.
제10항에 있어서,
상기 안테나 코어에 구비된 자성체의 총 두께가 72㎛일 때, 상기 비접촉식 전자결제용 안테나의 인덕턴스(Ls)에 대한 상대이득이 5 이상인 비접촉식 전자결제모듈.
제10항에 따른 비접촉식 전자결제모듈을 수신용 모듈로 포함하는 휴대용 기기.
제10항에 따른 비접촉식 전자결제모듈을 포함하는 전자기기.