KR20200107512A

KR20200107512A - 자성체 시트

Info

Publication number: KR20200107512A
Application number: KR1020190026733A
Authority: KR
Inventors: 엄재근; 송영환; 이현정; 안찬광; 장재혁
Original assignee: 주식회사 위츠
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-09-16
Also published as: KR102555569B1

Abstract

본 발명의 일 실시 예는 복수의 자성층의 적층 구조를 포함하는 자성체 시트에 있어서, 상기 복수의 자성층은 크랙을 포함하는 제1 자성층 및 제2 자성층을 포함하며, 상기 제1 자성층은 제1 중앙부 및 상기 제1 중앙부의 외곽에 배치되고 상기 제1 중앙부보다 크랙 밀도가 높은 제1 외곽부를 포함하며, 상기 제2 자성층은 제2 중앙부 및 상기 제2 중앙부의 외곽에 배치되고 상기 제1 중앙부보다 크랙 밀도가 높은 제2 외곽부를 포함하며, 상기 제1 외곽부와 제2 외곽부의 크랙 밀도는 서로 다른 형태이다.

Description

자성체 시트 {Magnetic Sheet}

본 발명은 자성체 시트에 관한 것이다.

최근 모바일 휴대용 장치에 무선 충전(WPC) 기능, 근거리 통신(NFC) 기능, 전자 결제(MST) 기능 등이 채용되고 있다. 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 기술은 동작 주파수, 데이터 전송률, 전송하는 전력량 등에서 차이가 있다.

이러한 무선 전력 전송 장치의 경우, 전자기파를 차단과 집속 등의 기능을 수행하는 자성체 시트가 채용되며, 예컨대, 무선 충전 장치에서는 수신부 코일과 배터리 사이에 자성체 시트를 배치한다. 자성체 시트는 수신부 코일에서 발생한 자기장을 차폐 및 집속하여 배터리로 도달하는 것을 차단함으로써, 무선전력 전송장치로부터 발생되는 전자기파를 효율적으로 무선전력 수신장치로 송신하기 위한 역할을 한다.

한편, 전자기기의 소형화 및 경량화로 인해 무선 충전(WPC) 기능, 근거리 통신(NFC) 기능, 전자 결제(MST) 기능을 수행 시 공간 활용이 중요해지고 있다. 그러나, 무선 충전(WPC), 근거리 통신(NFC), 전자 결제(MST) 기술은 각각 동작 주파수가 다르고, 요구되는 차폐부의 투자율이 다르다. 따라서 이러한 다양한 종류의 무선 통신 환경 하에서 높은 효율을 갖는 전자파 차폐 구조에 대한 필요성이 높은 상황이다.

본 발명의 일 목적은 다양한 종류의 무선 통신 환경 하에서 높은 효율을 갖는 자성체 시트를 제공하는 것이며, 나아가, 이러한 자성체 시트의 두께를 저감하여 소형화에 기여하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명은 일 예를 통하여 자성체 시트의 신규한 구조를 제안하고자 하며, 구체적으로, 복수의 자성층의 적층 구조를 포함하는 자성체 시트에 있어서, 상기 복수의 자성층은 크랙을 포함하는 제1 자성층 및 제2 자성층을 포함하며, 상기 제1 자성층은 제1 중앙부 및 상기 제1 중앙부의 외곽에 배치되고 상기 제1 중앙부보다 크랙 밀도가 높은 제1 외곽부를 포함하며, 상기 제2 자성층은 제2 중앙부 및 상기 제2 중앙부의 외곽에 배치되고 상기 제1 중앙부보다 크랙 밀도가 높은 제2 외곽부를 포함하며, 상기 제1 외곽부와 제2 외곽부의 크랙 밀도는 서로 다른 형태이다.

일 실시 예에서, 상기 제2 자성층은 상기 제1 자성층의 상부에 배치되며, 상기 제1 자성층의 하부에 배치된 접착층 및 상기 제2 자성층의 상부에 배치된 보호층을 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 외곽부의 크랙 밀도는 상기 제2 외곽부의 크랙 밀도보다 높을 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 중앙부의 크랙 밀도는 상기 제2 중앙부의 크랙 밀도보다 높을 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 보호층은 상기 제1 및 제2 자성층의 측면을 커버할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 보호층은 상기 접착층과 결합되도록 연장된 형태일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 보호층과 상기 접착층은 상기 제1 및 제2 자성층의 밀봉 구조를 형성할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 중앙부와 제2 중앙부의 크랙 밀도는 서로 다를 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 자성층의 크랙 중 일부와 상기 제2 자성층의 크랙 중 일부는 상기 제1 및 제2 자성층의 두께 방향을 기준으로 서로 대응하는 위치에 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 제1 자성층의 크랙 중 일부는 상기 제1 및 제2 자성층의 두께 방향을 기준으로 상기 제2 자성층의 크랙에 대응하지 않는 위치에 배치될 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 자성층은 제3 자성층을 더 포함하며, 상기 제2 자성층은 상기 제1 자성층의 상부에 배치되고, 상기 제3 자성층은 상기 제2 자성층 상에 배치되며, 상기 제1 자성층의 크랙 밀도는 상기 제2 자성층의 크랙 밀도보다 높고, 상기 제2 자성층의 크랙 밀도는 상기 제3 자성층의 크랙 밀도보다 높을 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 크랙은 상기 제1 및 제2 자성층의 일면이 복수의 조각으로 깨진 형태일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 복수의 자성층은 Fe계 합금 성분을 포함할 수 있다.

본 발명의 경우, 영역에 따라 크랙 밀도를 달리함으로써 다양한 주파수 범위에서 우수한 효율을 갖는 자성체 시트를 얻을 수 있으며, 또한, 자성체 시트의 두께를 줄여 소형화에 기여할 수 있다.

도 1은 일반적인 무선충전 시스템의 외관을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 주요 내부 구성을 분해하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자성체 시트를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 자성체 시트에서 제1 자성층에 채용될 수 있는 크랙의 형태를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에서 크랙 주변 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 6은 도 3의 자성체 시트에서 제2 자성층에 채용될 수 있는 크랙의 형태를 나타내는 평면도이다.
도 7 내지 12는 본 발명의 자성체 시트를 제조하기 위한 일 예를 설명하기 위한 것이다.

이하, 구체적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다. 나아가, 명세서 전체에서, 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.

도 1은 일반적인 무선충전 시스템을 개략적으로 나타낸 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요 내부 구성을 분해하여 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 무선충전 시스템은 전자장치무선전력 전송장치(10)와 무선전력 수신장치(20)로 구성될 수 있으며, 무선전력 수신장치(20)는 휴대폰, 노트북, 태블릿 PC 등과 같은 전자기기(30)에 포함될 수 있다.

무선전력 전송장치(10)의 내부를 보면, 기판(12) 상에 송신부 코일(11)이 형성되어 있어 무선전력 전송장치(10)로 교류전압이 인가되면 주위에 자기장이 형성된다. 이에 따라, 무선전력 수신장치(20)에 내장된 수신부 코일(21)에는 송신부 코일(11)로부터 유도된 기전력에 의하여 배터리(22)가 충전될 수 있다.

배터리(22)는 충전과 방전이 가능한 니켈수소 전지 또는 리튬이온 전지가 될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 배터리(22)는 무선전력 수신장치(20)와는 별도로 구성되어 무선전력 수신장치(20)에 착탈이 가능한 형태로 구현될 수 있고, 또는 배터리(22)와 무선전력 수신장치(20)가 일체로 구성되는 일체형으로 구현될 수도 있다.

송신부 코일(11)과 수신부 코일(21)은 전자기적으로 결합되어 있으며, 구리 등의 금속 와이어를 권회하여 형성될 수 있다. 이 경우, 권회 형상은 원형, 타원형, 사각형, 마름모형 등이 될 수 있으며, 전체적인 크기나 권회 횟수 등은 요구되는 특성에 따라 적절하게 제어하여 설정할 수 있다.

수신부 코일(21)과 배터리(22) 사이에는 자성체 시트(100)이 배치되며, 자성체 시트(100)은 수신부 코일(21)과 배터리(22) 사이에 위치하여 자속을 집속함으로써 효율적으로 수신부 코일(21) 측에 수신될 수 있도록 한다. 이와 함께, 자성체 시트(100)은 자속 중 적어도 일부가 배터리(22)에 도달하는 것을 차단하는 기능을 한다.

이러한 자성체 시트(100)은 코일부와 결합되어 상술한 무선충전 장치의 수신부 등에 적용될 수 있다. 또한, 무선 충전 장치 외에도 상기 코일부는 마그네틱 보안 전송(MST), 근거리 무선 통신(NFC) 등에 이용될 수도 있다. 또한, 자성체 시트(100)는 무선충전 장치의 수신부가 아닌 송신부에도 적용될 수 있을 것이며, 이하에서는 특별히 구분할 필요가 없는 경우에는 송신부와 수신부 코일을 모두 코일부로 칭하기로 한다. 이하, 자성체 시트(100)에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자성체 시트를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 3의 자성체 시트에서 제1 자성층에 채용될 수 있는 크랙의 형태를 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4의 일부 영역을 확대하여 나타낸 것이다. 도 6은 도 3의 자성체 시트에서 제2 자성층에 채용될 수 있는 크랙의 형태를 나타내는 평면도이다.

상기 도면들을 참조하면, 본 실시 형태의 경우, 자성체 시트(100)는 복수의 자성층(110)의 적층 구조를 포함하며, 본 실시 형태에서는 2개의 자성층, 즉, 제1 및 제2 자성층(101, 102)을 포함하는 예를 기준으로 한다. 다만, 자성체 시트(100)의 차폐 성능을 향상시키기 위하여 자성층(101, 102)의 개수는 이보다 늘어날 수 있다. 이하에서 자성층(110)으로 칭하는 경우 해당 설명은 제1 및 제2 자성층(101, 102)에 모두 적용될 수 있다.

제1 자성층(101)과 제2 자성층(102)은 각각 크랙(140, 150)을 포함한다. 그리고 제1 자성층(101)은 제1 중앙부(101a) 및 그 외곽에 배치된 제1 외곽부(101b)를 포함하며, 여기서 제1 외곽부(101b)는 제1 중앙부(101a)보다 크랙 밀도가 높다. 또한, 제2 자성층(102)은 제2 중앙부(102a) 및 그 외곽에 배치된 제2 외곽부(102b)를 포함하며, 여기서 제2 외곽부(102b)는 제2 중앙부(102a)보다 크랙 밀도가 높다. 이 경우, 제1 외곽부(101b)와 제2 외곽부(102b)의 크랙 밀도는 서로 다르며, 후술할 바와 같이, 제1 외곽부(101b)의 크랙 밀도가 제2 외곽부(102b)의 크랙 밀도보다 더 높을 수 있다. 한편, 크랙 밀도는 자성층(110)의 파쇄 정도를 나타내며, 크랙 밀도가 높은 자성층(110)은 파쇄가 더 많이 되었음을 의미한다. 이러한 크랙 밀도는 자성층(110)의 일부 영역을 샘플링하여 크랙(140, 150)을 구성하는 복수의 조각(P)의 크기, 개수 등을 측정하는 방법 등으로 얻어질 수 있을 것이다.

복수의 자성층(110)은 그 사이에 배치된 접착층(120)에 의하여 적층 구조를 이루면서 결합될 수 있다. 접착층(120)은 양면 테이프, 접착성 수지 등을 이용할 수 있다.

자성층(110)은 비정질 합금이나 나노 결정립 합금 등으로 이루어진 박판의 금속 리본을 사용할 수 있다. 이 경우, 비정질 합금으로는 Fe계 또는 Co계 자성 합금을 사용할 수 있다. Fe계 자성 합금은 Si를 포함하는 물질, 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, 비정질 형성 가능성 측면에서는 Si 및 B의 합이 10-30atomic%의 범위인 것이 가장 적합하다. 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.

그리고, 나노 결정립 합금을 이용하여 자성층(110)을 구현하는 경우에는 예를 들어, Fe계 나노 결정립 자성 합금을 사용할 수 있다. Fe계 나노 결정립 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있다.

도 3에 포함된 구성 요소 중 접착층(121)은 복수의 자성층(110) 중 최하부에 배치된 것, 즉, 제1 자성층(101)의 하부에 배치되며, 보호층(130)은 복수의 자성층(110)의 측면과 복수의 자성층(110) 중 최상부에 배치된 것, 즉, 제2 자성층(102)의 상부에 배치된다. 안정적인 결합 구조를 위하여 보호층(130)과 접착층(121)은 서로 결합할 수 있다. 접착층(121)은 자성체 시트(100)를 다른 부품, 예컨대, 무선통신용 코일 등에 부착하기 위해 제공될 수 있으며, 자성층(110)을 보호하는 기능도 제공할 수 있다. 접착층(121)은 단면 혹은 양면 테이프, 접착성 수지 등으로 이루어질 수 있다.

보호층(130)은 자성층(110)의 상면과 측면을 커버하여 외부의 영향 등으로부터 자성층(110)을 보호할 수 있다. 보호층(130)은 접착층(121)과 결합되도록 연장된 형태일 수 있으며, 이러한 형태로부터 보호층(130)과 접착층(121)은 제1 및 제2 자성층(101, 102)을 효과적으로 보호하기 위한 밀봉 구조를 형성할 수 있다. 보호층(130)은 절연성 수지나 산화물 등으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 보호층(130)은 블랙 PET로 형성될 수 있다. 도 3의 실시 형태에서, 접착층(121)과 보호층(130)은 필수적인 구성 요소는 아니며, 필요에 따라 이들 중 적어도 일부는 자성체 시트(100)에서 제외될 수도 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 제1 및 제2 자성층(101, 102)은 각각 크랙(140, 150)을 포함한다. Fe계 합금 등으로 이루어진 제1 및 제2 자성층(101, 102)은 투자율이 매우 높기 때문에 그대로 사용 시 손실율이 높다. 제1 및 제2 자성층(101, 102)에 크랙(140, 150)을 각각 형성하여 이를 부분적으로 파쇄함으로써 의도한 수준의 투자율을 갖도록 조절할 수 있다. 이러한 크랙(140, 150)은 제1 및 제2 자성층(101, 102)의 일면이 복수의 조각으로 깨진 형태일 수 있다. 한편, 도 4에서는 크랙(140)의 형상이 전체적으로 동일한 것으로 나타나 있지만 제1 자성층(101)의 표면 파쇄에 의하여 형성된 크랙(140)은 그 형상이 불규칙할 수 있으며, 이는 도 6의 제2 자성층(102)의 경우에도 마찬가지이다.

도 4 내지 6을 참조하여, 크랙(140, 150)의 형태를 설명하면, 크랙(140, 150)은 열과 행을 이루면서 배열될 수 있으며, 이 경우, 규칙적인 배열 구조를 가질 수 있다. 여기서, 크랙(140, 150))은 각각 제1 및 제2 자성층(101, 102)의 표면이 도트 형상의 가압 수단에 의하여 깨져서 얻어질 수 있으며, 후술할 바와 같이 프레스 금형의 가공기물을 이용하는 방법 등으로 구현될 수 있다. 이와 같이, 크랙(140, 150)은 각각 제1 및 제2 자성층(101, 102)의 일면이 복수의 조각(P)으로 깨진 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 복수의 조각(P) 사이에는 틈(141)이 생긴다. 또한, 도 5에 나타낸 확대도와 같이 제1 자성층(101)은 크랙(140) 외에 이들 사이에 형성된 미세 크랙(142)을 더 포함할 수 있으며, 이는 제2 자성층(102)의 경우도 마찬가지이다. 제1 및 제2 자성층(101, 102)에 크랙(140, 150))을 형성하고 그 크기와 밀도 등을 조절함으로써 투자율을 의도한 수준으로 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 자성층(101)의 제1 중앙부(101a)보다 제1 외곽부(101b)의 크랙 밀도가 높고, 제2 자성층(102)의 제2 중앙부(102a)보다 제2 외곽부(102b)의 크랙 밀도가 높다. 이에 따라, 자성체 시트(100)의 외곽부(101b, 102b)에서 투자율이 더 낮을 수 있으며 중앙부(101a, 102a)와 외곽부(101b, 102b)는 서로 다른 용도로 활용될 수 있다. 구체적으로, 본 실시 형태에서는 자성체 시트(100)의 중앙부(101a, 102a)와 외곽부(101b, 102b)의 크랙 밀도를 달리하고 이로부터 투자율이 달라지도록 조절함으로써 다양한 무선 통신 환경에서 우수한 효율을 갖도록 하였다.

자성체 시트(100)는 다양한 무선통신 기능이 집적된 모듈, 예컨대, 무선충전(WPC)/전자결재(MST)/근거리 통신(NFC)용 콤보 모듈에서 사용될 수 있는데 중앙부(101a, 102a)는 크랙 밀도를 상대적으로 낮게 하여 높은 투자율을 가질 수 있다. 상대적으로 높은 투자율은 갖는 중앙부(101a, 102a)는 자기장의 방사 특성이 우수하며, WPC와 MST 주파수 대역에서 사용되기에 적합할 수 있다. 또한, 자성체 시트(100)의 외곽부(101b, 102b)는 크랙 밀도가 높아 와전류 손실이 낮아지는 효과 등에 의하여 NFC 공진주파수(약 13.56MHz)에서 품질 계수(Quality Factor)가 낮아지는 문제가 저감되고 NFC 인식 성능이 향상될 수 있다.

제1 및 제2 외곽부(101b, 102b)의 크랙 밀도는 서로 다르며, 도 4 및 도 6에 도시된 형태와 같이, 제1 외곽부(101b)의 크랙 밀도는 제2 외곽부(102b)의 크랙 밀도보다 높을 수 있다. 제1 자성층(101)은 코일부와 상대적으로 가깝게 배치되는데 제1 자성층(101)의 외곽부(101b)은 크랙 밀도가 높아서 NFC 공진주파수에서 높은 품질 계수를 유지할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 NFC 성능은 코일부와 가장 가까운 자성층(101)에 큰 영향을 받는다는 것을 확인하였으며 이러한 결과로부터 코일부와 인접한 제1 자성층(101)의 외곽부(101b)에 제2 자성층(102)의 외곽부(102b)보다 더 많은 크랙을 형성하였다. 그리고 후술할 바와 같이, 이러한 구조는 자성층들(101, 102)을 적층한 후 이를 일괄적으로 파쇄하는 방법 등에 의하여 얻어질 수 있다.

제1 및 제2 외곽부(101b, 102b)와 마찬가지로 제1 중앙부(101a)와 제2 중앙부(102a)의 크랙 밀도는 서로 다를 수 있으며, 구체적으로, 제1 중앙부(101a)의 크랙 밀도는 제2 중앙부(102a)의 크랙 밀도보다 높을 수 있다. 제1 및 제2 외곽부(101b, 102b), 그리고 제1 및 제2 중앙부(101a, 102a)의 크랙 밀도를 달리 하는 방법의 예로서, 후술할 바와 같이, 제1 및 제2 자성층(101, 102)을 적층한 후 가공기물이 설치된 금형을 자성층(101, 102)의 적층체에 인가할 수 있다. 이 경우, 금형에서 가까운 자성층(본 실시 형태에서는 제1 자성층)은 크랙 밀도가 상대적으로 높고, 금형에서 먼 자성층(본 실시 형태에서는 제2 자성층)은 크랙 밀도가 낮아질 수 있다.

한편, 본 실시 형태에서는 자성층(101, 102)이 2개인 경우를 기준으로 하였지만 자성층의 개수가 3개 이상인 경우에도 크랙 밀도의 이러한 경향 특성은 마찬가지로 적용될 수 있다. 예컨대, 복수의 자성층(110)은 제2 자성층(102) 상부에 배치된 제3 자성층을 더 포함하는 경우(도 11(a) 참조), 제1 자성층(101)에서 제3 자성층으로 갈수록 크랙 밀도는 낮아질 수 있다. 다시 말해 제1 자성층(101)의 크랙 밀도는 제2 자성층(102)의 크랙 밀도보다 높고, 제2 자성층(102)의 크랙 밀도는 제3 자성층의 크랙 밀도보다 높을 수 있다. 이 경우, 도 11(a)에서 최상부의 자성층은 제1 자성층에 해당하고, 최하부의 자성층은 제3 자성층에 해당한다.

종래에는 다층 구조의 자성체 시트에 크랙을 형성하는 경우 돌기가 형성된 롤러 등을 이용해 각각의 자성층에 크랙을 형성한 후 이를 적층하였다. 본 실시 형태와 같이, 자성층을 적층한 후 금형을 이용해 한번에 크랙을 형성하는 경우, 도 3 도시된 형태와 같이, 제1 자성층(101)의 크랙(140) 중 일부와 제2 자성층(102)의 크랙(150) 중 일부는 제1 및 제2 자성층(101, 102)의 두께 방향을 기준으로 서로 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 크랙 밀도가 더 높은 제1 자성층(101)의 경우, 이에 포함된 크랙(140) 중 일부는 상기 두께 방향을 기준으로 제2 자성층(102)의 크랙(150)에 대응하지 않는 위치에 배치될 수 있다.

이하, 도 7 내지 12를 참조하여 자성체 시트(100)를 제조하는 과정을 설명한다. 자성체 시트(100)의 구조적 특징과 이로부터 발현될 수 있는 효과는 후술할 제조과정의 설명으로부터 더욱 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 7은 롤투롤 공정을 사용하여 자성체 시트에 크랙을 형성하고 이를 단위 시트로 절단하는 과정을 개략적으로 나타낸다. 구체적으로, 베이스층(203) 상에 배치된 자성체 시트(210)는 제1 휠(201)에 감겨있는 상태에서 제1 및 제2 휠(201, 202)의 회전으로 제2 휠(202) 방향으로 진행한다. 자성체 시트(210)는 복수의 자성층이 적층된 리본 시트 형태의 적층체로서, 예컨대, 도 3의 복수의 자성층(110)에서 표면에 크랙이 형성되기 전 상태에 해당한다. 이 경우, 자성체 시트(210)은 보호층으로 덮인 상태로 크랙 형성 및 다이싱 공정이 진행될 수 있다.

제1 금형(301)은 도 8에 도시된 형태와 같이 복수의 가공기물(310)을 포함하며, 가공기물(310)이 자성체 시트(210)의 표면을 가압함으로써 자성체 시트(210)에 크랙을 형성할 수 있다. 제1 금형(301)은 중앙부(310a)와 외곽부(310b)를 포함하며, 이들은 가공기물(310)의 밀도에 의해 구분될 수 있다. 중앙부(310a)는 가공기물(310)의 밀도가 외곽부(310b)보다 낮으며 이에 대응하는 형태로 자성체 시트(210)에는 크랙이 형성될 수 있다. 제1 금형(301)의 외곽에는 위치지정용 칼날(311)이 배치될 수 있으며, 이는 도 10에 도시된 형태와 같이 베이스층(203)에 홀(H)을 형성하여 후속되는 타발(혹은 다이싱) 공정 시 위치를 지정하기 위한 것이다.

도 11을 함께 참조하면 도 11(a)에 도시된 형태와 같이, 복수의 자성층(410) 중 최상부에 배치된 것, 즉, 가공기물(310)에 가까운 것은 파쇄의 정도가 커서 크랙 밀도가 높으며, 가공기물(310)로부터 멀어질수록 크랙 밀도가 낮아질 수 있다. 이 경우, 가공기물(310)을 가하는 압력과 가공기물(310)의 형상 등을 조절하여 자성체 시트(210)의 크랙 밀도를 조절할 수 있다. 또한, 자성체 시트(210)에 포함된 모든 자성층에 크랙이 형성될 필요는 없으며 가공기물(310)의 압력 등을 조절함으로써 일부의 자성층에만 크랙이 형성되도록 본 공정이 실행될 수도 있을 것이다.

제1 금형(301)의 적용을 통해 자성체 시트(210)에 크랙이 형성된 후에는 제2 금형(302)으로 타발 공정을 실시하며 이는 단위 시트로 분리하기 위한 다이싱 공정에 해당한다. 도 9에 도시된 형태와 같이 제2 금형(302)은 타발용 칼날(320)을 포함하며, 또한, 외곽에는 위치지정용 핀(321)이 배치될 수 있다. 도 10은 자성체 시트(210)의 표면에 크랙이 형성되고 시트 단위로 절단된 상태를 나타내며 도 7의 공정 중에 자성체 시트(210)의 상부에서 바라본 형태이다. 상술한 타발 공정은 위치지정용 핀(321)을 베이스층(203)의 홀(H)에 위치시킨 후 실시될 수 있으며 이에 따라 본 공정의 정밀성이 향상될 수 있다.

도 11(a)는 금형을 이용하여 자성층의 적층체를 동시에 파쇄하는 방식의 장점을 설명하기 위한 것이며, 도 11(b)는 비교를 위해 종래의 방식을 나타낸 것이다. 본 실시 형태와 같이, 복수의 자성층(410)을 적층한 후 이를 일괄적으로 파쇄하여 크랙을 형성하는 경우(도 11(a)), 자성층의 정렬성이 향상되며, 구체적으로, 크랙의 위치, 자성층의 측면 위치 등에서 자성체들 사이에 편차가 적다. 특히, 자성층의 측면 위치가 균일할 경우 자성체 시트의 외곽에서 투자율이 저하되는 문제, 유효 두께가 증가하는 문제 등을 해소할 수 있다. 도 11(b)에 도시된 예는 복수의 자성층에 크랙을 따로 형성한 후 이들을 적층하는 방식으로서 이렇게 얻어진 복수의 자성층(510)의 경우, 자성층의 정렬성이 낮기 때문에 외곽에서 투자율이 저하될 수 있고, 유효 두께가 증가할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서 제안하는 자성체 시트(100)의 경우, 전체적으로 고른 특성을 보일 수 있으며, 두께가 저감되어 이를 이용한 전자부품의 소형화에 기여할 수 있다. 또한, 자성층의 파쇄하는 횟수를 줄일 수 있으므로 공정 효율성이 향상될 수 있으며, 초박형(예컨대 100um 이하 두께)의 자성층을 사용하는 경우에도 자성체 단위로 파쇄하는 경우보다 용이하게 자성층을 핸들링할 수 있다.

한편, 가공기물(310)의 형태와 가공기물(310) 사이의 거리 등은 변형될 수 있다. 제1 금형(301)에서 단위 면적에 배치되는 가공기물(310)의 개수를 늘리면서 가공기물(310)의 크기를 줄이는 경우, 파쇄된 조각의 크기가 작아져 자성층의 투자율이 낮아지고, 반대로 가공기물(310)의 개수를 줄이고 크기를 키우면 파쇄된 조각의 크기가 커지며 자성층의 투자율이 높아진다. 또한 앞선 실시 형태에서는 가공기물(310)의 선단부가 날카로운 형태이지만 선단부가 자성체 시트와 맞닿는 면적을 제어하여 자성층의 크랙 밀도와 투자율을 조절할 수 있다. 예컨대, 도 12에 도시된 형태와 같이, 가공기물(310`)은 선단부는 평면 형태로 제공될 수도 있다. 이렇게 가공기물(310`)의 선단부가 평평하여 복수의 자성층(610)과 맞닿는 면적이 증가하는 경우, 앞선 실시 형태와 같이 가공기물(310)의 선단부가 날카로운 경우보다 층간의 파쇄 정도에 편차가 커질 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

10: 무선전력 전송장치
11: 송신부 코일
20: 무선전력 수신장치
21: 수신부 코일(코일부)
22, 130: 배터리
30: 전자기기
100: 자성체 시트
101, 102: 제1 및 제2 자성층
101a, 102a: 중앙부
101b, 102b: 외곽부
110, 210, 310, 410, 510, 610: 복수의 자성층
120, 121: 접착층
130: 보호층
140, 150: 크랙
141: 틈
142: 미세 크랙
P: 자성체 조각
201, 202: 휠
203: 베이스층
301, 302: 금형
310, 310`: 가공기물
311: 위치지정용 칼날
320: 타발용 칼날
321: 위치지정용 핀
H: 홀

Claims

복수의 자성층의 적층 구조를 포함하는 자성체 시트에 있어서,
상기 복수의 자성층은 크랙을 포함하는 제1 자성층 및 제2 자성층을 포함하며,
상기 제1 자성층은 제1 중앙부 및 상기 제1 중앙부의 외곽에 배치되고 상기 제1 중앙부보다 크랙 밀도가 높은 제1 외곽부를 포함하며,
상기 제2 자성층은 제2 중앙부 및 상기 제2 중앙부의 외곽에 배치되고 상기 제1 중앙부보다 크랙 밀도가 높은 제2 외곽부를 포함하며,
상기 제1 외곽부와 제2 외곽부의 크랙 밀도는 서로 다른 자성체 시트.
제1항에 있어서,
상기 제2 자성층은 상기 제1 자성층의 상부에 배치되며,
상기 제1 자성층의 하부에 배치된 접착층 및
상기 제2 자성층의 상부에 배치된 보호층을 더 포함하는 자성체 시트.
제2항에 있어서,
상기 제1 외곽부의 크랙 밀도는 상기 제2 외곽부의 크랙 밀도보다 높은 자성체 시트.
제2항에 있어서,
상기 제1 중앙부의 크랙 밀도는 상기 제2 중앙부의 크랙 밀도보다 높은 자성체 시트.
제2항에 있어서,
상기 보호층은 상기 제1 및 제2 자성층의 측면을 커버하는 자성체 시트.
제5항에 있어서,
상기 보호층은 상기 접착층과 결합되도록 연장된 형태인 자성체 시트.
제6항에 있어서,
상기 보호층과 상기 접착층은 상기 제1 및 제2 자성층의 밀봉 구조를 형성하는 자성체 시트.
제1항에 있어서,
상기 제1 중앙부와 제2 중앙부의 크랙 밀도는 서로 다른 자성체 시트.
제1항에 있어서,
상기 제1 자성층의 크랙 중 일부와 상기 제2 자성층의 크랙 중 일부는 상기 제1 및 제2 자성층의 두께 방향을 기준으로 서로 대응하는 위치에 배치된 자성체 시트.
제9항에 있어서,
상기 제1 외곽부의 크랙 밀도는 상기 제2 외곽부의 크랙 밀도보다 높은 자성체 시트.
제9항에 있어서,
상기 제1 중앙부의 크랙 밀도는 상기 제2 중앙부의 크랙 밀도보다 높은 자성체 시트.
제1항에 있어서,
상기 제1 자성층의 크랙 중 일부는 상기 제1 및 제2 자성층의 두께 방향을 기준으로 상기 제2 자성층의 크랙에 대응하지 않는 위치에 배치된 자성체 시트.
제1항에 있어서,
상기 복수의 자성층은 제3 자성층을 더 포함하며,
상기 제2 자성층은 상기 제1 자성층의 상부에 배치되고, 상기 제3 자성층은 상기 제2 자성층 상에 배치되며,
상기 제1 자성층의 크랙 밀도는 상기 제2 자성층의 크랙 밀도보다 높고,
상기 제2 자성층의 크랙 밀도는 상기 제3 자성층의 크랙 밀도보다 높은 자성체 시트.
제1항에 있어서,
상기 크랙은 상기 제1 및 제2 자성층의 일면이 복수의 조각으로 깨진 형태인 자성체 시트.
제1항에 있어서,
상기 복수의 자성층은 Fe계 합금 성분을 포함하는 자성체 시트.