KR20180087569A - 무선충전용 전자기파 차폐시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

무선충전용 전자기파 차폐시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

수지 재질로 이루어지는 베이스부 및 상기 베이스부에 매립되는 자성체를 포함하며, 수신부 코일 또는 송신부 코일의 코일 형상에 대응되는 영역과 상기 코일부 내측에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 다른 영역에서의 자성체의 밀도보다 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트가 개시된다.

Description

무선충전용 전자기파 차폐시트 및 이의 제조방법{Sheet for shielding electromagnetic wave for wireless charging element and method for manufacturing the same}
본 발명은 무선충전용 전자기파 차폐시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
무선충전용 전자기파 차폐시트는 휴대 단말기용 무선 충전 시 송신부(Tx)로부터 발생되는 전자기파가 효율적으로 수신부(Rx)로의 송신 및 수신부 외의 다른 부분(예를 들어, 배터리)의로의 전자기파 누설을 방지하기 위한 구성으로 사용된다.
한편, 전자기파 차폐시트는 다양한 소재로 구성될 수 있으며, 일예로서 금속 리본 및 기타 투자율 조절이 필요한 자성체를 함유할 수 있다.
그리고, 최근 보다 높은 성능을 위해 또는 구조적인 특징 부분을 입체 형상으로 만들기 위하여 파우더(가루), 플레이크(얇은 조작) 등의 물질등을 수지 등과 함께 혼합하여 입체 형상을 만든다. 이때, 종래의 파우더와 플레이크의 경우 전체적인 형상으로 보았을 때 랜덤(ramdom)하게 파우더와 플레이크가 배치된다.
이에 따라, 자기장 차폐 효율을 보다 향상시킬 수 있는 구조의 개발이 필요한 실정이다.
국내 공개특허공보 제2016-0028384호
자기장의 차폐 효율을 향상시킬 수 있는 무선충전용 전자기파 차폐시트 및 이의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트는 수지 재질로 이루어지는 베이스부 및 상기 베이스부에 매립되는 자성체를 포함하며, 수신부 코일 또는 송신부 코일의 코일 형상에 대응되는 영역과 상기 코일부 내측에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 다른 영역에서의 자성체의 밀도보다 높을 수 있다.
자기장의 차폐 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 무선충전 시스템의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 주요 내부 구성을 분해하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트를 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3의 A부의 단면을 나타내는 개략 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 내지 4 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 일반적인 무선충전 시스템의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요 내부 구성을 분해하여 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 무선 충전 시스템은 무선 전력 전송장치(10)와 무선 전력 수신장치(20)로 구성될 수 있다.
상기 무선 전력 전송장치(10)는 주변에 자기장을 발생시키는 장치이고, 상기 무선 전력 수신장치(20)는 이를 통해 자기 유도 방식으로 전원 충전이 이루어지는 장치로서, 상기 무선 전력 수신장치(20)는 휴대폰, 노트북, 태블릿 PC 등 다양한 현태의 전자기기로 구현될 수 있다.
상기 무선 전력 전송장치(10)는 내부를 보면, 기판(12) 상에 송신부 코일(11)이 형성되어 있어 상기 무선 전력 전송장치(10)로 교류전압이 인가되면 주위에 자기장이 형성된다. 이에 따라, 상기 무선 전력 수신장치(20)에 내장된 수신부 코일(21)에는 상기 송신부 코일(11)로부터 유도된 기전력이 발생되어 배터리(22)가 충전될 수 있다.
상기 배터리(22)는 충방전이 가능한 니켈수소 전지 또는 리튬 이온 전지가 될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 배터리(22)는 상기 무선 전력 수신장치(20)와는 별도로 구성되어 상기 무선 전력 수신장치(20)에 착탈이 가능한 착탈형으로 구현될 수 있고, 또는 상기 배터리(22)와 상기 무선 전력 수신장치(20)가 일체로 구성되는 일체형으로 구현될 수도 있다.
전자기적으로 결합하는 상기 송신부 코일(11)과 수신부 코일(21)은 구리 등의 금속 와이어를 권회한 것으로, 그 권회 형상은 원형, 타원형, 사각형, 마름모형 등이 될 수 있으며, 전체적인 크기나 권회 횟수 등은 요구되는 특성에 따라 적절하게 제어하여 설정할 수 있다.
상기 수신부 코일(21)과 배터리(22) 사이에는 무선충전용 전자기파 차폐시트(100)가 배치될 수 있다. 상기 무선충전용 전자기파 차폐시트(100)는 상기 수신부 코일(21)과 배터리(22) 사이에 위치하여 수신부 코일(21)에서 발생한 자기장이 배터리(22)로 도달하는 것을 차단해주는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트를 나타내는 구성도이다.
한편, 도 3은 본 발명의 기술적 특징부를 설명하기 위하여 구성을 간략하게 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트(100)는 일예로서, 베이스부(120), 자성체(140) 및 접착제층(160)을 포함하여 구성될 수 있다.
베이스부(120)는 수지 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 베이스부(120)는 송신부 코일(21)과 수신부 코일(11)을 덮을 수 있는 크기를 가지며, 송신부 코일(21)과 수신부 코일(11)의 크기보다 큰 크기를 가질 수 있다.
자성체(140)는 베이스부(120)에 매립 배치된다. 일예로서, 자성체(140)는 파우더(powder)와 플레이크(flake) 형태 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 즉, 자성체(140)는 분말과 얇은 조각 형태 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 자성체(140)는 일예로서 Fe계 또는 Co계 자성 합금으로 이루어질 수 있다. Fe계 자성 합금은, 예를 들어, Fe-Si-B 합금을 사용할 수 있으며, Fe를 비롯한 금속의 함유량이 높을수록 포화 자속 밀도가 높아지지만, Fe 원소의 함유량이 과다할 경우 비정질을 형성하기 어려우므로 Fe의 함량은 70-90atomic%일 수 있으며, Si 및 B의 합이 10-30atomic%의 범위일 때 합금의 비정질 형성능이 가장 우수하다. 이러한 기본 조성에 부식을 방지시키기 위해 Cr, Co 등 내부식성 원소를 20 atomic% 이내로 첨가할 수도 있고, 다른 특성을 부여하도록 필요에 따라 다른 금속 원소를 소량 포함할 수 있다.
상기 나노 결정립 합금은 Fe계 나노 결정립 자성 합금을 사용할 수 있다. Fe계 나노 결정립 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있다.
한편, 상기한 송신부 코일(21, 도 2 참조) 또는 수신부 코일(11, 도 2 참조) 의 코일 형상에 대응되는 영역과 코일 내측에 대응되는 영역에서의 자성체(140)의 밀도가 다른 영역에서의 자성체(140)의 밀도보다 높게 형성된다.
그리고, 코일(13)은 나선 형상을 가질 수 있으며, 코일(13)의 관통홀(13a)에 대응 배치되는 영역에서 자성체(140)의 밀도가 다른 영역에서의 자성체(140)의 밀도보다 높게 형성된다.
또한, 일예로서, 코일(13)은 원형의 나선 형상을 가질 수 있으며, 코일(13)의 형상에 대응되는 영역에서의 자성체(140)의 밀도가 코일(13)의 외부에 배치되는 영역에서의 자성체(140)의 밀도보다 높게 형성된다.
나아가, 코일(13)의 형상에 대응되는 영역에서 베이스부(120)의 두께 방향을 따라 자성체(140)의 밀도가 차이가 있을 수 있다. 일예로서, 자성체(140)의 밀도는 베이스부(120)의 두께 방향을 따라 코일(13)에 인접하게 배치되는 베이스부(120)의 상부에 배치되는 영역에서 베이스부(120)의 하부에 배치되는 영역에서 보다 높게 형성된다.
그리고, 코일(13)의 코일패턴 사이와 대응되는 영역에서의 자성체(140)의 밀도가 코일(13)의 코일패턴에 대응되는 영역에서의 자성체(140)의 밀도보다 낮게 형성된다.
나아가, 자성체(140)의 배치 형상은 제조 시 금형에 배치되는 자석의 자기력선에 따라 형성될 수 있다. 즉, 금형에 배치되는 자석의 설치 위치, 배치 개수, 동일한 극의 배치(일예로서, N극과 N극), 다른 극의 배치(N극과 S극) 및 자력의 크기 등을 변경하여 자기력선(magnetic flux)의 밀도를 변경하여 자성체(140)의 배치 형상을 자유롭게 변경 가능할 것이다.
접착제층(160)은 베이스부(120)의 일면에 형성된다. 일예로서, 접착제층(160)은 통상적으로 사용되는 접착 물질, 예컨대, 공지된 수조 조성물을 사용할 수 있으며, 베이스부(120)와 물리적으로 결합되거나 베이스부(120)와 화학 결합을 형성하는 물질 등을 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 자성체(140)의 밀도를 코일(13) 형상에 따라 변경하여 자기장의 차폐 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 내지 4 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 코일(13)의 형상에 따라 자성체(240,340,440)의 밀도가 높은 영역의 위치가 다양하게 변경 가능할 것이다.
다시 말해, 코일(13)의 형상이 타원형 나선 형상, 사각형 나선 형상 및 육각형 나선 형상을 가지는 경우 자성체(240,340,440)의 밀도가 높은 영역의 형상도 타원형 나선 형상, 사각형 나선 형상 및 육각형 나선 형상을 가질 수 있다.
그리고, 타원형, 사각형, 육각형 나선 형상의 내측 영역에서의 자성체(240,340,440)의 밀도가 타원형, 가각형, 육각형 나선 형상의 외측 영역에서의 자성체(240,340,440)의 밀도보다 높을 수 있다.
나아가, 코일(13)의 형상은 상기한 실시예에 한정되지 않으며 다양하게 변경 가능할 것이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선충전용 전자기파 차폐시트의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 먼저 수지분말과 자성체를 혼합한다. 한편, 자성체는 파우더(powder)와 플레이크(flake) 형태 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 즉, 자성체는 분말과 얇은 조각 형태 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 자성체는 일예로서 Fe계 또는 Co계 자성 합금으로 이루어질 수 있다. Fe계 자성 합금은, 예를 들어, Fe-Si-B 합금을 사용할 수 있으며, Fe를 비롯한 금속의 함유량이 높을수록 포화 자속 밀도가 높아지지만, Fe 원소의 함유량이 과다할 경우 비정질을 형성하기 어려우므로 Fe의 함량은 70-90atomic%일 수 있으며, Si 및 B의 합이 10-30atomic%의 범위일 때 합금의 비정질 형성능이 가장 우수하다. 이러한 기본 조성에 부식을 방지시키기 위해 Cr, Co 등 내부식성 원소를 20 atomic% 이내로 첨가할 수도 있고, 다른 특성을 부여하도록 필요에 따라 다른 금속 원소를 소량 포함할 수 있다.
상기 나노 결정립 합금은 Fe계 나노 결정립 자성 합금을 사용할 수 있다. Fe계 나노 결정립 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있다.
이후, 수지분말과 자성체의 혼합물을 용융하여 금형에 주입한다. 금형은 내부 공간을 가지며, 금형에 구비되는 내부공간은 무선충전용 전자기파 차폐시트의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이후, 금형에 설치되는 자석을 통해 자기장을 형성하여 자성체의 배치 위치를 변경하여 자성체 밀도를 조절한다.
이때, 상기한 송신부 코일과 수신부 코일 중 어느 하나에 구비되는 코일 형상에 대응되는 영역과 코일 내측에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 다른 영역에서의 자성체의 밀도보다 높게 형성되도록 한다.
그리고, 코일은 나선 형상을 가질 수 있으며, 코일의 관통홀에 대응 배치되는 영역에서 자성체의 밀도가 다른 영역에서의 자성체의 밀도보다 높게 형성된다.
또한, 일예로서, 코일은 원형의 나선 형상을 가질 수 있으며, 코일의 형상에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 코일의 외부에 배치되는 영역에서의 자성체의 밀도보다 높게 형성된다.
나아가, 코일의 형상에 대응되는 영역에서 베이스부의 두께 방향을 따라 자성체의 밀도가 차이가 있을 수 있다. 일예로서, 자성체의 밀도는 베이스부의 두께 방향을 따라 코일에 인접하게 배치되는 베이스부의 상부에 배치되는 영역에서 베이스부의 하부에 배치되는 영역에서 보다 높게 형성된다.
그리고, 코일의 코일패턴 사이와 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 코일의 코일패턴에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도보다 낮게 형성된다.
나아가, 자성체의 배치 형상은 제조 시 금형에 배치되는 자석의 자기력선에 따라 형성될 수 있다. 즉, 금형에 배치되는 자석의 설치 위치, 배치 개수, 동일한 극의 배치(일예로서, N극과 N극), 다른 극의 배치(N극과 S극) 및 자력의 크기 등을 변경하여 자기력선(magnetic flux)의 밀도를 변경하여 자성체의 배치 형상을 자유롭게 변경 가능할 것이다.
이후, 베이스부의 일면에 접착제층을 형성한다. 일예로서, 접착제층은 통상적으로 사용되는 접착 물질, 예컨대, 공지된 수조 조성물을 사용할 수 있으며, 베이스부와 물리적으로 결합되거나 베이스부와 화학 결합을 형성하는 물질 등을 사용할 수 있다.
이와 같이, 자성체의 밀도를 코일 형상에 따라 변경하여 자기장의 차폐 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 무선 충전용 전자기파 차폐시트
120 : 베이스부
140 : 자성체
160 : 접착제층

Claims (16)

  1. 수지 재질로 이루어지는 베이스부; 및
    상기 베이스부에 매립되는 자성체;
    를 포함하며,
    수신부 코일 또는 송신부 코일의 코일 형상에 대응되는 영역과 상기 코일부 내측에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 다른 영역에서의 자성체의 밀도보다 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 나선 형상을 가지며,
    상기 코일의 관통홀에 대응 배치되는 영역에서 자성체의 밀도가 다른 영역에서의 자성체의 밀도보다 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 나선 형상을 가지며,
    상기 코일의 형상에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 상기 코일의 외부에 배치되는 영역에서의 자성체의 밀도보다 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코일은 나선 형상을 가지며,
    상기 코일의 형상에 대응되는 영역에서 상기 베이스부의 두께 방향을 따라 상기 자성체의 밀도가 차이가 있는 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자성체의 밀도는 상기 베이스부의 두께 방향을 따라 상기 코일에 인접하게 배치되는 상기 베이스부의 상부에 배치되는 영역에서 상기 베이스부의 하부에 배치되는 영역에서 보다 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 코일패턴 사이와 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 상기 코일의 코일패턴에 대응되는 영역에서의 자성체 밀도보다 낮은 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자성체의 배치 형상은 제조 시 금형에 배치되는 자석의 자기력선에 따라 형성되는 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부의 일면에 형성되는 접착제층을 더 포함하는 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 파우더(powder)와 플레이크(flake) 형태 중 적어도 하나로 이루어지는 무선충전용 전자기파 차폐시트.
  10. 수지분말과 자성체를 혼합하는 단계:
    상기 수지분말과 자성체의 혼합물을 용융하여 금형에 주입하는 단계; 및
    상기 금형에 설치되는 자석을 통해 자기장을 형성하여 자성체의 배치 위치를 변경하여 자성체 밀도를 조절하는 단계;
    를 포함하는 무선충전용 전자기파 차폐시트 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 자성체는 파우더(powder)와 플레이크(flake) 형태 중 적어도 하나로 이루어지는 무선충전용 전자기파 차폐시트 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    수신부 코일 또는 송신부 코일의 코일 형상에 대응되는 영역과 상기 코일 내측에 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 다른 영역에서의 자성체의 밀도보다 높게 형성되는 무선충전용 전자기파 차폐시트 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 코일은 나선 형상을 가지며,
    상기 코일의 관통홀에 대응 배치되는 영역에 자성체의 밀도가 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 코일은 나선 형상을 가지며,
    상기 코일의 형상에 대응되는 영역에서의 밀도가 상기 코일의 외부에 배치되는 영역보다 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 자성체의 밀도는 상기 베이스의 두께 방향을 따라 상기 코일에 인접하게 배치되는 상기 베이스부의 상부에 배치되는 영역이 상기 베이스부의 하부에 배치되는 영역에서 보다 높은 무선충전용 전자기파 차폐시트의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 코일의 코일패턴 사이와 대응되는 영역에서의 자성체의 밀도가 상기 코일의 코일패턴에 대응되는 영역에서의 자성체 밀도보다 낮은 무선충전용 전자기파 차폐시트의 제조방법.
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