KR20180070061A - 무선 충전용 복합시트 및 이의 제조방법과 무선 충전 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 발명은 무선 충전용 복합시트 및 이의 제조방법과 무선 충전 장치에 관한 것으로서, 그라파이트층; 상기 그라파이트층 상에 형성된 제1 방열 접착층; 및 상기 방열 접착층 상에 형성된 제1 차폐층;를 포함할 수 있다.
Description
무선 충전용 복합시트 및 이의 제조방법과 무선 충전 장치에 관한 것이다.
차량은 운전자의 편의성과 안전성을 고려하여 다양한 차량 부가 서비스 장치를 개발 및 장착하고 있는 추세이다.
보다 구체적으로, 차량 부가 서비스 장치는 차량의 도로 주행 시, 운전자의 핸들조작을 보조하여 주행차선으로부터의 이탈을 방지하는 차선이탈 경보 장치 등과 같은 안전 보조 장치를 비롯하여 운전자에 의해서 선택된 목적지까지의 경로 및 경로에 따른 주변 정보를 안내하는 내비게이션과 같은 부가 서비스 제공 장치를 포함할 수 있다.
이에 더하여, 스마트폰 등과 같은 휴대용 전자장치들의 무선충전기술이 부각되고 있다. 휴대용 전자장치의 무선충전 기술은 전력선을 사용할 필요 없이 전자기유도작용(Electromagnetic induction) 방식을 채택하여 송신기에서 전자기장을 만들면 전자기장이 휴대용 전자장치의 수신 코일의 자기장을 유도하여 유도 전류를 발생시킴으로써 직접 휴대용 전자장치에 전력을 전송하여 배터리를 충전시키는 원리로 이루어진다.
이렇게 차량 내에서 간편하게 휴대용 전자장치들의 배터리를 충전할 수 있는 무선충전 모듈의 사용이 점차 증가하기 때문에, 공간 활용도가 높으면서, 고속으로 충전하여 충전 시간을 단축하는 것이 중요한 이슈로 대두되고 있는 상황이다.
현재, 무선 충전 시 송신모듈에 필요한 자기장 흡수 소재인 샌더스트(sendust) 소재는 금속사출 성형하여 투자율(μ)이 낮고, 금속사출 성형 시 자성 분말 입자의 배향이 랜덤하여 효율적인 자속을 발생시키지 못하는 한계가 존재한다. 또한, 센더스트 소재는 열전도율이 낮고 두께가 두꺼워서 코일에서 발생하는 열을 효과적으로 방출시키지 못하는 문제점이 존재한다.
한편, 휴대폰의 자기 흡수재로 쓰이는 박막 타입의 페라이트(ferrite)는 투자율이 높아 자기장의 발생 효율을 높여 무선 충전 시 고속 충전용 송신모듈에 적합하지만 박막이면서 취성을 가지기 때문에 부서지기 쉬워 내구성이 약해 높은 내구성을 요하는 차량에 적용하기 어렵다.
개시된 실시예는 고투자율 및 고방열성을 확보하면서 유연성 및 박형성을 확보하기 위한 일체형 무선 충전용 복합시트 및 이의 제조방법과 무선 충전 장치를 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 측면에 따른 무선 충전용 복합시트는, 그라파이트층; 상기 그라파이트층 상에 형성된 제1 방열 접착층; 및 상기 방열 접착층 상에 형성된 제1 차폐층;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 충전용 복합시트는, 상기 제1 방열 접착층과 상기 제1 차폐층 사이에 금속 합금(metal alloy)층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 합금층은, 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 충전용 복합시트는, 상기 제1 차폐층 상에 형성된 제2 방열 접착층; 상기 제2 방열 접착층 상에 형성된 금속 합금층; 상기 금속 합금층 상에 형성된 제3 방열 접착층; 및 상기 제3 방열 접착층 상에 형성된 제2 차폐층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 충전용 복합시트는, 상기 그라파이트층과 상기 제1 방열 접착층 사이에 금속 합금층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 충전용 복합시트는, 상기 제1 차폐층 상에 형성된 제2 방열 접착층; 및 상기 제2 방열 접착층 상에 형성된 금속 합금층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선 충전용 복합시트는, 상기 제1 차폐층 상에 형성된 금속 합금층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 차폐층은, 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연자성 분말은, Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 방열 접착층은, 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 방열 접착층은, 그라파이트 분말, 탄소나노튜브, 카본블랙 분말, 카본섬유, 세라믹 분말 및 금속 분말 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 그라파이트층은, 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 무선 충전용 복합시트의 제조방법은, 그라파이트 시트, 방열 접착제, 금속 합금(metal alloy) 시트 및 차폐시트를 각각 준비하고, 그라파이트층, 제1 방열 접착층 및 제1 차폐층 순으로 복합시트를 적층하고, 핫 프레스 장비를 이용하여 적층된 상기 복합시트를 가열 및 가압시켜 핫 프레스 공정을 수행하고, 상기 복합시트를 냉각시킨 후, 상기 핫 프레스 장비로부터 상기 복합시트를 분리하여 완성할 수 있다.
또한, 상기 복합시트를 적층하는 것은, 상기 제1 방열 접착층과 상기 제1 차폐층 사이에 금속 합금(metal alloy)층을 더 적층할 수 있다.
또한, 상기 복합시트를 적층하는 것은, 상기 제1 차폐층 상에 제2 방열 접착층, 금속 합금층, 제3 방열 접착층 및 제2 차폐층을 더 적층할 수 있다.
또한, 상기 복합시트를 적층하는 것은, 상기 제1 차폐층의 양면에 각각 상기 방열 접착제를 도포한 후, 반경화시켜서 제1 및 제2 방열 접착층을 형성시키고, 상기 금속 합금(metal alloy) 층의 일면을 상기 제2 방열 접착층에 가 접합시키고, 상기 그라파이트 시트를 상기 제1 방열 접착층에 가 접합시켜서 적층시키고, 제2 차폐층의 일면에 상기 방열 접착제를 도포한 후, 반경화시켜서 제3 방열 접착층을 형성시키고, 상기 금속 합금층의 타면을 상기 제3 방열 접착층에 가 접합시킬 수 있다.
또한, 상기 차폐시트를 준비하는 것은, 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어진 시트를 준비하는 것일 수 있다.
또한, 상기 방열 접착제를 준비하는 것은, 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함하는 접착제를 준비하는 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 합금 시트를 준비하는 것은, 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함하는 시트를 준비하는 것일 수 있다.
또한, 상기 그라파이트 시트를 준비하는 것은, 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시트를 준비하는 것일 수 있다.
일 측면에 따른 무선 충전 장치는, 무선 충전 코일유닛; 및 상기 무선 충전 코일유닛 하부에 형성되어 자기장을 차폐하고 방열을 수행하는 복합시트;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복합시트는, 그라파이트층; 상기 그라파이트층 상에 형성된 제1 방열 접착층; 상기 방열 접착층 상에 형성된 제1 차폐층; 상기 제1 차폐층 상에 형성된 제2 방열 접착층; 상기 제2 방열 접착층 상에 형성된 금속 합금층; 상기 금속 합금층 상에 형성된 제3 방열 접착층; 및 상기 제3 방열 접착층 상에 형성된 제2 차폐층을 포함할 수 있다.
전술한 과제 해결 수단에 의하면, 다양한 무선 전력 송신 방식의 표준에 호환이 가능하면서도 전력 송신 방식에서 전자기력의 영향을 최소화하면서 높은 전력전송 효율을 구현할 수 있는 자성의 복합시트를 제공할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 무선 전력 송수신 모듈에 탑재되고 있는 전자기력의 영향을 최소화하고, 와전류에 의한 발열을 효과적으로 제어하여 높은 효율의 무선 전력 전송을 실현할 수 있다는 것이다.
또한, 개시된 발명의 복합시트는 무선 전력 전송의 효과가 탁월한 자성재료를 적용하기 때문에 무선 전력 전송 효율을 극대화할 수 있고, 신규 표준에 상관없이 다양한 자성재료의 적용이 가능하여 다양한 제품에 확대 적용이 가능하다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 차량의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 무선 충전 장치가 장착된 차량의 내부를 나타내는 도면이다.
도 3은 무선 충전용 복합시트의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 무선 충전용 복합시트의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 무선 충전용 복합시트의 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예 1 및 2와 제3 실시예를 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 실시예의 구조에서 열 방출을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제3 실시예의 구조에서 열 방출을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 무선 충전용 복합시트의 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 무선 충전용 복합시트의 제5 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 무선 충전용 복합시트의 제6 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 무선 충전용 복합시트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 무선 충전 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 무선 충전 장치가 장착된 차량의 내부를 나타내는 도면이다.
도 3은 무선 충전용 복합시트의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 무선 충전용 복합시트의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 무선 충전용 복합시트의 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예 1 및 2와 제3 실시예를 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 실시예의 구조에서 열 방출을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제3 실시예의 구조에서 열 방출을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 무선 충전용 복합시트의 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 무선 충전용 복합시트의 제5 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 무선 충전용 복합시트의 제6 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 무선 충전용 복합시트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 무선 충전 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 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.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 차량의 외관을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(1)의 외관은 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(10), 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 윈드 스크린(windscreen)(11), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(12), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(13) 및 차량의 전방에 위치하는 앞바퀴(21)와 차량의 후방에 위치하는 뒷바퀴(22)를 포함하여 차량(1)을 이동시키기 위한 바퀴(21, 22)를 포함할 수 있다.
윈드 스크린(11)은 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다. 또한, 사이드 미러(12)는 본체(10)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
도어(13)는 본체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
차량(1)은 상술한 구성 이외에도 바퀴(21, 22)를 회전시키는 동력 장치(16), 차량(1)의 이동 방향을 변경하는 조향 장치(미도시), 바퀴의 이동을 정지시키는 제동 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 동력 장치(16)는 본체가 전방 또는 후방으로 이동하도록 앞바퀴(21) 또는 뒷바퀴(22)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 동력 장치(16)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 포함할 수 있다.
조향 장치는 운전자로부터 주행 방향을 입력받는 조향 핸들(도 2의 42), 조향 핸들(42)의 회전 운동을 왕복 운동으로 전환하는 조향 기어(미도시), 조향 기어(미도시)의 왕복 운동을 앞바퀴(21)에 전달하는 조향 링크(미도시)를 포함할 수 있다. 이와 같은 조향 장치는 바퀴의 회전축의 방향을 변경함으로써 차량(1)의 주행 방향을 변경할 수 있다.
제동 장치는 운전자로부터 제동 조작을 입력받는 제동 페달(미도시), 바퀴(21, 22)와 결합된 브레이크 드럼(미도시), 마찰력을 이용하여 브레이크 드럼(미도시)의 회전을 제동시키는 브레이크 슈(미도시) 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 제동 장치는 바퀴(21, 22)의 회전을 정지시킴으로써 차량(1)의 주행을 제동할 수 있다.
도 2는 무선 충전 장치가 장착된 차량의 내부를 나타내는 도면이다.
차량(1)의 내부는 운전자가 차량(1)을 조작하기 위한 각종 기기가 설치되는 대시 보드(dashboard)(14), 차량(1)의 운전자가 착석하기 위한 운전석(15), 차량(1)의 동작 정보 등을 표시하는 클러스터 표시부(51, 52), 운전자의 조작 명령에 따라 경로 안내 정보를 제공하는 길 안내 기능뿐만 아니라 오디오 및 비디오 기능까지 제공하는 내비게이션(navigation)(70) 및 무선 충전 장치(80)를 포함할 수 있다.
대시 보드(14)는 윈드 스크린(11)의 하부로부터 운전자를 향하여 돌출되게 마련되며, 운전자가 전방을 주시한 상태로 대시 보드(14)에 설치된 각종 기기를 조작할 수 있도록 한다.
운전석(15)은 대시 보드(14)의 후방에 마련되어 운전자가 안정적인 자세로 차량(1)의 전방과 대시 보드(14)의 각종 기기를 주시하며 차량(1)을 운행할 수 있도록 한다.
클러스터 표시부(51, 52)는 대시 보드(14)의 운전석(15) 측에 마련되며, 차량(1)의 운행 속도를 표시하는 주행 속도 게이지(51), 동력 장치(미도시)의 회전 속도를 표시하는 rpm 게이지(52)를 포함할 수 있다.
내비게이션(70)은 차량(1)이 주행하는 도로의 정보 또는 운전자가 도달하고자 하는 목적지까지의 경로를 표시하는 디스플레이 및 운전자의 조작 명령에 따라 음향을 출력하는 스피커(41)를 포함할 수 있다. 최근에는 오디오 장치, 비디오 장치 및 내비게이션 장치가 일체화된 AVN(Audio Video Navigation) 장치가 차량에 설치되고 있는 추세이다.
상기 내비게이션(70)은 센터페시아(center fascia)에 설치될 수 있다. 이때, 센터페시아는 대시 보드(14) 중에서 운전석과 조수석 사이에 있는 컨트롤 패널 부분을 의미하는 것으로, 대시 보드(14)와 시프트레버가 수직으로 만나는 영역이며, 이곳에는 내비게이션(70)을 비롯하여 에어콘, 히터의 컨트롤러, 송풍구, 시거잭과 재떨이, 컵홀더 등을 설치할 수 있다. 또한, 센터페시아는 센터콘솔과 함께 운전석과 조수석을 구분하는 역할도 할 수 있다.
또한, 내비게이션(70)을 비롯한 각종 구동 조작을 위한 별도의 조그 다이얼(60)을 구비할 수 있다.
개시된 발명의 조그 다이얼(60)은 회전시키거나 압력을 가하여 구동 조작을 수행하는 방법뿐만 아니라, 터치 인식 기능을 구비한 터치 패드를 구비하여 사용자의 손가락 또는 별도의 터치 인식 기능을 구비한 도구를 이용하여 구동 조작을 위한 필기 인식을 수행할 수 있다.
무선 충전 장치(80)는 상부에 휴대폰, 테블릿 PC 등과 같은 이동통신 단말기(90)가 안착되면, 무선 전력 송신을 통해 이동통신 단말기(90)의 배터리를 충전하는 장치이다. 무선 충전 장치(80)는 차량(1)에 탑승한 사용자의 편리를 위해 센터페시아 또는 센터페시아의 인접 영역에 구현될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 운용자의 필요에 따라 위치 변경 및 복수 대를 구현할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
도 3은 무선 충전용 복합시트의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 무선 충전용 복합시트(100)는 그라파이트(Graphite)층(110), 그라파이트층(110) 상에 형성된 방열 접착층(120) 및 방열 접착층(120) 상에 형성된 차폐층(130)을 포함할 수 있다.
상기 그라파이트층(110)은 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
방열 접착층(120)은 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함할 수 있다. 이때, 방열 접착층(120)은 그라파이트 분말, 탄소나노튜브(CNT), 카본블랙 분말(carbon black), 카본섬유(carbon fiber), 세라믹 분말(ceramic powder) 및 금속 분말(metal powder) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함할 수 있다. 이때, 방열 접착층(120)의 두께는 5㎛ 내지 10㎛ 범위를 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
차폐층(130)은 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어질 수 있다. 이때, 차폐층(130)은 실란 커플링제, 불소계 계면활성제 및 내습제를 더 포함할 수 있다.
상기 연자성 분말은 Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 3에서 개시하는 복합시트(100)는 차폐층(130)에 그라파이트층(110)을 핫 프레스 공법을 통해 열융착시켜 제조하기 때문에, 차폐층(130)에서의 열 방출을 극대화시키는 동시에 박막 제조 가능하다는 효과를 기대할 수 있다.
개시된 발명에서의 복합시트(100)는 전자파 차폐 및 방열 기능 일체형 복합시트로, 평균두께 100㎛ ~ 500㎛, 바람직하게는 200㎛ ~ 300㎛ 이고, 수평열전도율이 300W/m·k ~ 1,000W/m·k이며, 수직열전도율이 1W/m·k ~ 15W/m·k일 수 있으며, 이러한 조건은 하기에서 개시하는 복합시트(100)에도 동일하게 적용됨은 당연하다 할 것이다.
도 4는 무선 충전용 복합시트의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 무선 충전용 복합시트(100)는 그라파이트층(110), 그라파이트층(110) 상에 형성된 방열 접착층(120), 방열 접착층(120) 상에 형성된 금속 합금(metal alloy)층(140) 및 금속 합금층(140) 상에 형성된 상에 형성된 차폐층(130)을 포함할 수 있다.
상기 그라파이트층(110)은 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
방열 접착층(120)은 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함할 수 있다. 이때, 방열 접착층(120)은 그라파이트 분말, 탄소나노튜브(CNT), 카본블랙 분말(carbon black powder), 카본섬유(carbon fiber), 세라믹 분말(ceramic powder) 및 금속 분말(metal powder) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함할 수 있다. 이때, 방열 접착층(120)의 두께는 5㎛ 내지 10㎛ 범위를 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
금속 합금(metal alloy)층(140)은 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함할 수 있다. 이때, 금속 합금층(140)은 10㎛ 내지 40㎛ 범위의 두께를 가지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 금속 합금(Metal alloy)층의 두께가 두꺼워지면 L값은 상승하지만, 이로 인한 와전류의 증가로 저항은 증가하게 되며, Q값은 감소하게 된다. 이를 고려하여, 금속 합금층의 두께를 결정할 수 있다.
차폐층(130)은 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어질 수 있다. 이때, 차폐층(130)은 실란 커플링제, 불소계 계면활성제 및 내습제를 더 포함할 수 있다.
상기 연자성 분말은 Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 차폐층, 방열 접착층을 제1 내지 제3과 같이 구분하여 기재하기로 한다.
도 5는 무선 충전용 복합시트의 제3 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 무선 충전용 복합시트(100)는 그라파이트층(110), 그라파이트층(110) 상에 형성된 제1 방열 접착층(120), 제1 방열 접착층(120) 상에 형성된 제1 차폐층(130), 상기 제1 차폐층(130) 상에 형성된 제2 방열 접착층(150), 제2 방열 접착층(150) 상에 형성된 금속 합금(metal alloy)층(140), 금속 합금층(140) 상에 형성된 제3 방열 접착층(160) 및 제3 방열 접착층(160) 상에 형성된 제2 차폐층(170)을 포함할 수 있다.
상기 그라파이트층(110)은 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 방열 접착층(120, 150, 160)은 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 방열 접착층(120, 150, 160)은 그라파이트 분말, 탄소나노튜브(CNT), 카본블랙 분말(carbon black powder), 카본섬유(carbon fiber), 세라믹 분말(ceramic powder) 및 금속 분말(metal powder) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 방열 접착층(120, 150, 160) 각각의 두께는 5㎛ 내지 10㎛ 범위를 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
제1 및 제2 차폐층(130, 170)은 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 및 제2 차폐층(130, 170)은 실란 커플링제, 불소계 계면활성제 및 내습제를 더 포함할 수 있다.
상기 연자성 분말은 Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
금속 합금층(140)은 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함할 수 있다.
금속 합금층(140)은 와전류 감소를 위해 브레이킹(breaking) 처리 공정이 요구되는데, 이때 분리된 다수의 조각들은 상하부 접착층의 지지가 필요하게 된다. 따라서, 도 5의 복합시트(100)의 구조와 같이 제1 차폐층(130)과 제2 차폐층(170)의 레진이 금속 합금층(140)을 감싸주는 구조가 다른 구조에 비해 성능이 우수할 수 있다.
또한, 제3 실시예의 복합시트(100)의 구조는 금속 합금층(140)을 제1 차폐층(130)과 제2 차폐층(170) 사이에 적층하여 투자율을 높이는 동시에 와전류의 손실을 막아 자기장 발생을 극대화하고 발열량을 낮추는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 표 1은 고방열 박막 하이브리드 시트 평가 결과를 나타내는 것이다.
| 구분 | 차폐재 (상부) (um) |
Metal Alloy(um) | 차폐재 (하부) (um) |
그라 파이트 (um) |
총두께 (um) |
열확산성능 | 인덕턴스 및 저항 | Q (퀄리티팩터) |
|||
| Hot spot (℃) |
Cold spot (℃) |
ΔT (℃) |
Ls (uH) |
Rs (mΩ) |
|||||||
| 비교예 1 | 280 (Fe-Si-Al 시트) |
- | - | 280 | 71.96 | 39.56 | 32.40 | 11.33 | 71 | 99 | |
| 비교예 2 | 170 (Mn-Zn Ferrite) |
- | - | 170 | 75.60 | 35.28 | 40.32 | 10.13 | 72 | 87 | |
| 비교예 3 | 2300 (Fe-Si-Al 몰딩) |
- | - | 2300 | N.D. | N.D. | N.D. | 10.96 | 66 | 104 | |
| 실시예 1 | 263 (Fe-Si-Al 시트) |
- | - | 17 | 280 | 71.06 | 50.04 | 21.02 | 11.39 | 79 | 90 |
| 실시예 3-1 |
126 (Fe-Si-Al 시트) |
10 | 127 (Fe-Si-Al시트) |
17 | 280 | 70.48 | 50.19 | 20.29 | 11.79 | 92 | 88 |
| 실시예 3-2 |
120 (Fe-Si-Al 시트) |
20 | 123 (Fe-Si-Al 시트) |
17 | 280 | 70.30 | 50.13 | 20.17 | 11.91 | 103 | 85 |
| 실시예 3-3 |
115 (Fe-Si-Al 시트) |
30 | 118 (Fe-Si-Al 시트) |
17 | 280 | 70.40 | 50.68 | 19.72 | 12.11 | 115 | 81 |
상술한 비교예 1은 차폐시트를 핫 프레스(hot press) 장비에 투입하고, 핫 프레스 장치를 70℃부터 150℃까지 4℃/분의 속도로 승온시킨 후, 150℃ 및 5 kgf/ ㎠ 압력의 조건에서 60분간 열압착을 수행하고, 다음으로 60℃까지 4.5℃/분의 속도로 냉각시킨 후, 열압착된 시트를 핫 프레스 장치로부터 꺼내서 제조한 것이다.
비교예 1의 차폐시트는 열경화성 에폭시 수지인 비스페놀 A 에폭시 수지(K 화학사, 상품명 YD 시리즈계 수지) 100 중량부에 대하여, 고분자 바인더인 카르복실 니트릴 엘라스토머 (중량평균분자량 235,500~236,500) 185 중량부, 평균입경 42 ~ 44㎛인 Fe -Si -Al 계 샌더스트 분말 800 중량부, 경화제인 4,4` -디아미노페닐설폰(4,4` -diaminodiphenylsulfone) 15 중량부를 혼합한 혼합수지를 유기용매인 메틸에틸케톤에 투입한 후, 점도 1,050 ~ 1,080cps cps 및 고형분 함량 53% 중량 %로 조절한 후, 이형 기재에 도포한 다음, 60℃에서 24 시간 동안 숙성하여 반경화 상태의 메탈시트를 제조한 것이다.
비교예 2의 전자파 차폐시트는 Mn-Zn Ferrite 170㎛로 구현한 것이고, 비교예 3은 전자파 차폐 사출형으로 Sendust 2300㎛로 구현한 것이다.
실험예 1은 열전도율을 측정(IR Camera법)하는 것으로서, 각각의 실시예 및 비교예에서 제조된 일체형 복합시트와, 차폐시트를 10mm X 100mm 의 크기로 절단하고, Heating block과 독일 Testo 사의 열화상 카메라 Testo 875-2i를 이용하여 80℃조건에서 Hot/Cold Spot △T 를 측정하였으며, 측정 결과는 상기 표 1과 같고, 이때의 IR 카메라 이미지는 도 6과 같다. 참고로, 실시예 구조의 복합시트(100)는 상술한 조건으로 실험하였을 경우, △T가 20℃ 이하인 것이 목표 성능이다.
실험예 2는 전기적 특성을 측정(LCR Meter측정)하는 것으로서, 각각의 실시예 및 비교예에서 제조된 일체형 복합시트와, 차폐시트를 무선 충전 장치에 사용 할 때 코일에 미치는 영향을 알아보기 위해 차폐시트에 결합된 2차코일, 즉 측정 코일로서 7uH 의 인덕턴스와 70mΩ의 저항을 가지는 A6 type의 원형의 평면 코일을 사용하였다. LCR 미터에 측정 코일을 연결한 후, 차폐시트 위에 위치시키고 약 500g 의 무게를 가지는 직육면체를 측정 코일 위에 올려놓아 일정한 압력을 가한 상태에서 LCR 미터의 셋팅값을 100kHz, 1V로 설정한 후 인덕턴스(Ls), 자기저항(Rs) 코일의 품질계수 (Q) 를 측정하여 상기 표 1과 같이 나타내었다.
표 1을 참조하면, 개시된 발명의 방열일체형 복합시트의 경우 비교예에 비해 10℃이상 열 전도율이 전도율이 증가하는 증가하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예는 비교예와 비교하여 수평 방향의 열확산 성능이 우수함을 보여준다. 구체적으로, △T가 낮을 수록 우수한 성능을 의미하는데, 실시예는 비교예 2 대비 50% 수준, 비교예 1 대비 40%의 온도차이 저감을 보이는 것을 확인할 수 있다. 그만큼 개시된 발명의 실시예는 발열지점으로부터 열이 효율적으로 멀리 전달되는 수평 방열 효과가 우수하다는 것이다.
예를 들어, 도 6은 IR 카메라를 이용하여 열 전도상태를 측정한 것으로서, P1은 비교예 1, P2는 비교예 2, P3는 실시예 3-1의 열 전도상태를 나타내는 것이다. 도 6에서 도시하는 바와 같이, 실시예 3-1 구조의 복합시트의 열 전달이 비교예 1 및 2에 비해 멀리까지 전달되는 것을 육안으로 확인할 수 있다.
또한, 인덕턴스는 무선충전의 효율을 결정짓는 중요한 성능인데, 실시예(특히 실시예 3-1 내지 3-3(제3 실시예 구조))는 동일 두께에서 방열성능뿐만 아니라 인덕턴스 또한 증가하여 충전성능이 향상 됨을 확인할 수 있다.
표 1을 참조하면, 실시예 3-1 내지 3-3 구조(제3 실시예 구조)의 복합시트(100)는 비교예 1 대비 동일한 두께에서도 열확성이 10도 이상 뛰어나고, 비교예 2 대비 열확산성이 약 20도 뛰어나며 안테나(코일+차폐재) 효율 지표인 퀄리티 팩터도 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 3-1 내지 3-3 구조의 복합시트(100)는 비교예 3 대비 두께가 1/10 수준이며 열확산성은 상대적으로 월등히 뛰어난 성능을 보임을 확인할 수 있다.
즉, 개시된 제3 실시예(실시예 3-1 내지 3-3) 구조의 복합시트(100)는 기존 안테나 성능은 유지하면서도 박막 구현이 가능하고 방열 성능을 향상시킨 차폐 소재인 것이다.
실시예 3-1, 3-2, 3-3은 금속 합금(Metal alloy)층의 두께가 10um, 20um, 30um로 증가할수록 L값은 상승하나 저항값도 증가하여, Q값이 떨어지는 결과를 보이는 것을 확인할 수 있다. 반면 방열 특성의 경우 금속 합금(Metal alloy)층의 두께가 증가할수록 소폭 향상 되는 결과를 확인할 수 있다.
도 7은 제1 실시예의 구조에서 열 방출을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 제3 실시예의 구조에서 열 방출을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 개시하는, 도 7 및 도 8의 복합시트는 두께가 280um, △T가 21℃, Q값이 90일 때의 조건을 만족하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 제1 실시예 구조의 복합시트(100)는 (a)에서 도시하는 바와 같이 핫 프레스 공정을 통해 그라파이트 함침을 통해 박막화 및 열분산을 극대화시킬 수 있다. 이러한 구조는 차폐층(130)의 자속밀도가 연결((b), (c) 참고)되어 열이 방열 접착층(120) 및 그라파이트(110)층을 통해 외부로 효율적으로 방출될 수 있다. 이때, 제1 실시예 구조는 도 7의 (c)와 같은 형상으로 나타날 수 있다.
도 8과 같이, 제3 실시예 구조의 복합시트(100) 역시 차폐층(예를 들어, (샌더스트/금속 합금(metal alloy))-그라파이트 적층 구조로, 차폐층의 자속 밀도가 연결된 것을 확인할 수 있다. 이에, 외부로 열을 효율적으로 방출할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
도 9는 무선 충전용 복합시트의 제4 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9를 참고하면, 무선 충전용 복합시트(100)는 그라파이트층(110), 그라파이트층(110) 상에 형성된 금속 합금층(140), 금속 합금층(140) 상에 형성된 방열 접착층(120) 및 방열 접착층(120) 상에 형성된 차폐층(130)을 포함할 수 있다.
상기 그라파이트층(110)은 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
방열 접착층(120)은 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함할 수 있다. 이때, 방열 접착층(120)은 그라파이트 분말, 탄소나노튜브, 카본블랙 분말, 카본섬유, 세라믹 분말 및 금속 분말 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함할 수 있다.
차폐층(130)은 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어질 수 있다. 이때, 차폐층(130)은 실란 커플링제, 불소계 계면활성제 및 내습제를 더 포함할 수 있다.
상기 연자성 분말은 Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
금속 합금층(140)은 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함할 수 있다.
도 10은 무선 충전용 복합시트의 제5 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10을 참고하면, 무선 충전용 복합시트(100)는 그라파이트층(110), 그라파이트층(110) 상에 형성된 제1 방열 접착층(120), 제1 방열 접착층(120) 상에 형성된 차폐층(130), 차폐층(130) 상에 형성된 제2 방열 접착층(150) 및 제2 방열 접착층(150) 상에 형성된 금속 합금층(140)을 포함할 수 있다.
상기 그라파이트층(110)은 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 방열 접착층(120, 150)은 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함할 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 방열 접착층(120, 150, 160)은 그라파이트 분말, 탄소나노튜브, 카본블랙 분말, 카본섬유, 세라믹 분말 및 금속 분말 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함할 수 있다.
차폐층(130)은 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어질 수 있다. 이때, 차폐층(130)은 실란 커플링제, 불소계 계면활성제 및 내습제를 더 포함할 수 있다.
상기 연자성 분말은 Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
금속 합금층(140)은 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함할 수 있다.
도 11은 무선 충전용 복합시트의 제6 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11을 참고하면, 무선 충전용 복합시트(100)는 그라파이트층(110), 그라파이트층(110) 상에 형성된 방열 접착층(120), 방열 접착층(120) 상에 형성된 차폐층(130) 및 차폐층(130) 상에 형성된 금속 합금층(140)을 포함할 수 있다.
상기 그라파이트층(110)은 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
방열 접착층(120)은 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함할 수 있다. 이때, 방열 접착층(120)은 그라파이트 분말, 탄소나노튜브, 카본블랙 분말, 카본섬유, 세라믹 분말 및 금속 분말 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함할 수 있다.
차폐층(130)은 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어질 수 있다. 이때, 차폐층(130)은 실란 커플링제, 불소계 계면활성제 및 내습제를 더 포함할 수 있다.
상기 연자성 분말은 Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
금속 합금층(140)은 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함할 수 있다.
도 12는 무선 충전용 복합시트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
무선 충전용 복합시트의 제조 방법은, 먼저, 그라파이트 시트, 방열 접착제, 금속 합금(metal alloy) 시트 및 차폐시트를 각각 준비할 수 있다(210).
구체적으로, 그라파이트 시트를 준비하는 것은 열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시트를 준비하는 것일 수 있다. 이때, 그라파이트 시트의 평균 두께는 17㎛일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
차폐시트를 준비하는 것은 열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어진 시트를 준비하는 것일 수 있다. 이때, 차폐시트는 실란 커플링제, 불소계 계면활성제 및 내습제를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 차폐시트는 열경화성 에폭시 수지인 비스페놀 A 에폭시 수지(K 화학사, 상품명 YD 시리즈계 수지) 100 중량부에 대하여, 고분자 바인더인 카르복실 니트릴 엘라스토머(중량평균분자량 235,500~236,500) 185 중량부, 평균입경 42㎛ 내지 44㎛인 Fe -Si -Al 계 샌더스트 분말 800 중량부 및 경화제인 4,4`-디아미노페닐설폰(4,4`-diaminodiphenylsulfone) 15 중량부를 혼합한 혼합수지를 유기용매인 메틸에틸케톤에 투입한 후, 점도 1,050cps 내지 1,080cps 및 고형분 함량 53% 중량 %로 조절한 후, 이형 기재에 도포한 다음, 60℃에서 24 시간 동안 숙성하여 반경화 상태의 메탈시트를 제조하여 준비할 수 있다.
방열 접착제를 준비하는 것은 열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함하는 접착제를 준비하는 것일 수 있다.
예를 들어, 방열 접착제는 비스페놀 A 에폭시 수지(K 화학사, 상품명 YD 시리즈계 수지) 및 노블락 에폭시 수지(K화학사, 상품명 YDCN 시리즈계 수지) 1 : 0.25 중량비로 포함하는 열경화성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여, 카르복실 니트릴 엘라스토머(중량평균분자량 235,500~236,500) 42 중량부, 경화제인 4,4`-디아미노페닐설폰 8 중량부 및 난연제(스위스 C사의 OP 시리즈) 49 중량부를 혼합한 혼합물을 유기용매인 메틸에틸케톤에 투입 및 교반하여 준비할 수 있다.
상기 금속 합금 시트를 준비하는 것은 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함하는 시트를 준비하는 것일 수 있다.
예를 들어, 금속 합금 시트는, 비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함하도록 할 수 있다. 이때, 금속 합금 시트의 두께는 10㎛ ~ 40㎛ 범위를 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
다음, 그라파이트층(110), 제1 방열 접착층(120) 및 제1 차폐층(130) 순으로 복합시트를 적층할 수 있다(220).
다른 예로, 제1 방열 접착층(120)과 제1 차폐층(130) 사이에 금속 합금(metal alloy)층(140)을 더 적층할 수 있다.
또 다른 예로, 제1 차폐층(130) 상에 제2 방열 접착층(150), 금속 합금층(140), 제3 방열 접착층(160) 및 제2 차폐층(170)을 더 적층할 수 있다.
구체적으로, 복합시트를 적층하는 것은 제1 차폐층(130)의 양면에 각각 방열 접착제를 도포한 후, 반경화시켜서 제1 및 제2 방열 접착층(120, 150)을 형성시키고, 금속 합금(metal alloy) 층(140)의 일면을 제2 방열 접착층(150)에 가 접합시키고, 그라파이트 시트를 제1 방열 접착층(120)에 가 접합시켜서 적층시키고, 제2 차폐층(170)의 일면에 방열 접착제를 도포한 후, 반경화시켜서 제3 방열 접착층(160)을 형성시키고, 금속 합금층(140)의 타면을 제3 방열 접착층(160)에 가 접합시키는 것을 포함할 수 있다.
다음, 핫 프레스 장비(미도시)를 이용하여 적층된 복합시트를 가열 및 가압시켜 핫 프레스 공정을 수행할 수 있다(230).
예를 들어, 핫 프레스 공정은 145℃ ~ 160℃ 및 45kgf/㎠ ~ 60kgf/㎠ 압력 하에서 50 ~ 70분간 복합시트를 가열 및 가압시켜서 수행할 수 있다.
구체적으로, 핫 프레스 장비를 70℃부터 150℃까지 4℃/분의 속도로 승온시킨 후, 150℃ 및 50kgf/㎠ 압력의 조건에서 60분간 열 압착을 수행할 수 있다.
다음, 복합시트를 냉각시킨 후, 핫 프레스 장비로부터 복합시트를 분리하여 완성할 수 있다(240).
예를 들어, 복합시트(100)를 60℃까지 4.5℃/분의 속도로 냉각시킬 수 있다.
도 13은 무선 충전 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 13에서 도시하는 바와 같이, 무선 충전 장치(400)는 무선 충전 코일유닛(300) 및 무선 충전 코일유닛(300) 하부에 형성되어 자기장을 차폐하고 방열을 수행하는 복합시트(100)를 포함할 수 있다.
이 외에도, 무선 충전 장치(400)는 무선 충전 코일유닛(300) 및 복합시트(100)를 감싸는 형태의 케이스 등을 더 구비할 수 있음은 당연하다 할 것이다.
무선 충전 코일유닛(300)은 스마트폰 등과 같은 이동통신 단말기(도 2의 90)로 전력을 전달하기 위한 구성으로서, 코일에 전류를 흘려 자기장을 발생시켜 이동통신 단말기(90) 코일의 전류를 유도하여 이동통신 단말기(90)의 배터리를 충전시키는 것이다.
도시하지 않았지만, 복합시트(300)는 상부에 안착된 무선 충전 코일유닛(300)을 고정하기 위해 다양한 형상으로 구현될 수 있다.
복합시트(300)는 그라파이트층, 상기 그라파이트층 상에 형성된 제1 방열 접착층, 상기 방열 접착층 상에 형성된 제1 차폐층, 상기 제1 차폐층 상에 형성된 제2 방열 접착층, 상기 제2 방열 접착층 상에 형성된 금속 합금층, 상기 금속 합금층 상에 형성된 제3 방열 접착층 및 상기 제3 방열 접착층 상에 형성된 제2 차폐층을 포함할 수 있다.
복합시트(300)의 구조는 이에 한정되지 않고, 상술한 도 3 내지 도 5, 도 9 내지 도 11에서 개시하는 구조를 모두 적용하는 것이 가능하다 할 것이다.
개시된 발명에 따르면, 다양한 무선전력송신 방식의 표준에 호환이 가능하면서도 전력송신 방식에서 전자기력의 영향을 최소화하고 높은 전력전송효율을 구현할 수 있는 자성의 복합시트를 제공할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
구체적으로, 무선 전력전송 송수신체에 탑재되고 있는 전자기력의 영향을 최소화 하고, 와전류에 의한 발열을 효과적으로 제어하여 높은 효율의 무선 전력전송을 실현할 수 있다는 것이다. 또한, 개시된 발명의 자성의 복합시트는 무선전력전송의 효과가 탁월한 자성재료를 적용함으로써 무선전력전송 효율을 극대화할 수 있으며, 신규 표준에 상관없는 다양한 자성재료의 적용이 가능하여 다양한 제품에 확대 적용이 가능하다는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
80, 400 : 무선 충전 장치
100 : 복합시트
110 : 그라파이트층
120 : 방열 접착층, 제1 방열 접착층
130 : 차폐층, 제1 차폐층
140 : 금속 합금층
150 : 제2 방열 접착층
160 : 제3 방열 접착층
170 : 제2 차폐층
100 : 복합시트
110 : 그라파이트층
120 : 방열 접착층, 제1 방열 접착층
130 : 차폐층, 제1 차폐층
140 : 금속 합금층
150 : 제2 방열 접착층
160 : 제3 방열 접착층
170 : 제2 차폐층
Claims (22)
- 그라파이트층;
상기 그라파이트층 상에 형성된 제1 방열 접착층; 및
상기 방열 접착층 상에 형성된 제1 차폐층;
를 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 방열 접착층과 상기 제1 차폐층 사이에 금속 합금(metal alloy)층을 더 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 합금층은,
비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 차폐층 상에 형성된 제2 방열 접착층;
상기 제2 방열 접착층 상에 형성된 금속 합금층;
상기 금속 합금층 상에 형성된 제3 방열 접착층; 및
상기 제3 방열 접착층 상에 형성된 제2 차폐층을 더 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 그라파이트층과 상기 제1 방열 접착층 사이에 금속 합금층을 더 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 차폐층 상에 형성된 제2 방열 접착층; 및
상기 제2 방열 접착층 상에 형성된 금속 합금층을 더 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 차폐층 상에 형성된 금속 합금층을 더 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 차폐층은,
열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어진 무선 충전용 복합시트.
- 제8항에 있어서,
상기 연자성 분말은,
Fe-Si-Al 계 합금, Fe-Si-Cr 계 합금, Fe-Si-B 계 합금, 하이플렉스(highflux), 퍼말로이(permalloy) 합금, Ni-Zn 페라이트(ferrite) 합금 및 Mn -Zn 페라이트(ferrite) 합금 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 방열 접착층은,
열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제10항에 있어서,
상기 제1 방열 접착층은,
그라파이트 분말, 탄소나노튜브, 카본블랙 분말, 카본섬유, 세라믹 분말 및 금속 분말 중 적어도 하나 이상을 포함하는 열전도성 필러를 더 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 제1항에 있어서,
상기 그라파이트층은,
열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함하는 무선 충전용 복합시트.
- 그라파이트 시트, 방열 접착제, 금속 합금(metal alloy) 시트 및 차폐시트를 각각 준비하고,
그라파이트층, 제1 방열 접착층 및 제1 차폐층 순으로 복합시트를 적층하고,
핫 프레스 장비를 이용하여 적층된 상기 복합시트를 가열 및 가압시켜 핫 프레스 공정을 수행하고,
상기 복합시트를 냉각시킨 후, 상기 핫 프레스 장비로부터 상기 복합시트를 분리하여 완성하는 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 복합시트를 적층하는 것은,
상기 제1 방열 접착층과 상기 제1 차폐층 사이에 금속 합금(metal alloy)층을 더 적층하는 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 복합시트를 적층하는 것은,
상기 제1 차폐층 상에 제2 방열 접착층, 금속 합금층, 제3 방열 접착층 및 제2 차폐층을 더 적층하는 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 복합시트를 적층하는 것은,
상기 제1 차폐층의 양면에 각각 상기 방열 접착제를 도포한 후, 반경화시켜서 제1 및 제2 방열 접착층을 형성시키고,
상기 금속 합금(metal alloy) 층의 일면을 상기 제2 방열 접착층에 가 접합시키고,
상기 그라파이트 시트를 상기 제1 방열 접착층에 가 접합시켜서 적층시키고,
제2 차폐층의 일면에 상기 방열 접착제를 도포한 후, 반경화시켜서 제3 방열 접착층을 형성시키고,
상기 금속 합금층의 타면을 상기 제3 방열 접착층에 가 접합시키는 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 차폐시트를 준비하는 것은,
열경화성 에폭시 수지, 고무 바인더, 연자성 분말 및 경화제를 포함하는 혼합수지의 경화물로 이루어진 시트를 준비하는 것인 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 방열 접착제를 준비하는 것은,
열경화성 에폭시수지, 고무 바인더, 경화제 및 난연제를 포함하는 접착제를 준비하는 것인 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 금속 합금 시트를 준비하는 것은,
비정질 합금인 경우 Fe계 비정질 합금인 Fe-Si-B 합금 또는 Fe-Si-B-Co 합금을 포함하고, 나노 결정립 합금인 경우 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 포함하는 시트를 준비하는 것인 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 제13항에 있어서,
상기 그라파이트 시트를 준비하는 것은,
열분해흑연 및 흑연화 폴리 이미드 중 적어도 하나 이상을 포함하는 시트를 준비하는 것인 무선 충전용 복합시트의 제조방법.
- 무선 충전 코일유닛; 및
상기 무선 충전 코일유닛 하부에 형성되어 자기장을 차폐하고 방열을 수행하는 복합시트;
를 포함하는 무선 충전 장치.
- 제21항에 있어서,
상기 복합시트는,
그라파이트층;
상기 그라파이트층 상에 형성된 제1 방열 접착층;
상기 방열 접착층 상에 형성된 제1 차폐층;
상기 제1 차폐층 상에 형성된 제2 방열 접착층;
상기 제2 방열 접착층 상에 형성된 금속 합금층;
상기 금속 합금층 상에 형성된 제3 방열 접착층; 및
상기 제3 방열 접착층 상에 형성된 제2 차폐층을 포함하는 무선 충전 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020160172297A KR102672564B1 (ko) | 2016-12-16 | 무선 충전용 복합시트 및 이의 제조방법과 무선 충전 장치 |
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| KR20180070061A true KR20180070061A (ko) | 2018-06-26 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210050919A (ko) * | 2019-10-29 | 2021-05-10 | 에스케이씨 주식회사 | 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차 |
| KR20210050922A (ko) * | 2019-10-29 | 2021-05-10 | 에스케이씨 주식회사 | 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차 |
| KR102493712B1 (ko) * | 2021-11-09 | 2023-01-31 | 퓨어만 주식회사 | 방열 그래파이트 시트 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20210050919A (ko) * | 2019-10-29 | 2021-05-10 | 에스케이씨 주식회사 | 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차 |
| KR20210050922A (ko) * | 2019-10-29 | 2021-05-10 | 에스케이씨 주식회사 | 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차 |
| KR20210104635A (ko) * | 2019-10-29 | 2021-08-25 | 에스케이씨 주식회사 | 무선충전 패드, 무선충전 장치, 및 이를 포함하는 전기 자동차 |
| KR102493712B1 (ko) * | 2021-11-09 | 2023-01-31 | 퓨어만 주식회사 | 방열 그래파이트 시트 |
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