WO2013095036A1

WO2013095036A1 - 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법과 이를 이용한 무선충전기용 수신장치

Info

Publication number: WO2013095036A1
Application number: PCT/KR2012/011256
Authority: WO
Inventors: 이동훈; 장길재
Original assignee: 주식회사 아모센스
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-06-27
Also published as: US20160081240A1; US20190045676A1; US9252611B2; KR20130072181A; US9930818B2; US10123467B2; JP2018085516A; KR101399023B1; US11006553B2; US10010018B2; EP2797092A1; JP2015505166A; CN104011814B; EP2797092B1; JP6283615B2; US20160081239A1; US9504194B2; EP2797092A4; US11337345B2; US20160081238A1

Abstract

본 발명은 휴대 단말기기 등에 충전기 기능을 비접촉(무선) 방식으로 구현할 때 발생되는 교류 자기장에 의해 휴대 단말기기 등의 본체에 미치는 영향을 차단하며 전력전송 효율이 우수한 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법과 이를 이용한 무선충전기용 수신장치에 관한 것이다. 본 발명은 다수의 미세 조각으로 분리된 비정질 리본으로 이루어진 적어도 1층의 박판 자성시트; 상기 박판 자성시트의 일면에, 제1접착층을 통하여 접착되는 보호필름; 및 상기 박판 자성시트의 타면에, 일측면에 구비된 제2접착층을 통하여 접착되는 양면 테이프를 포함하며, 상기 다수의 미세 조각 사이의 틈새는 상기 제1접착층과 제2접착층의 일부가 충진되어 상기 다수의 미세 조각을 절연(isolation)시키는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법과 이를 이용한 무선충전기용 수신장치

본 발명은 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법과 이를 이용한 무선충전기용 수신장치에 관한 것으로, 특히 휴대 단말기기 등에 충전기 기능을 비접촉(무선) 방식으로 구현할 때 발생되는 교류 자기장에 의해 휴대 단말기기 등의 본체에 미치는 영향을 차단하며 전력전송 효율이 우수한 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법과 이를 이용한 무선충전기용 수신장치에 관한 것이다.

휴대 단말기, 비디오 카메라 등의 전자 기기에 탑재된 2차 전지의 충전 방법에는, 2가지 타입의 충전 방식, 즉 접촉형 충전 방식과 비접촉형 충전 방식이 있다. 접촉형 충전 방식은 수전 장치의 전극과 급전 장치의 전극을 직접 접촉시킴으로써 충전을 행하는 방식이다.

접촉형 충전 방식은 그 장치 구조가 단순하므로 폭넓은 응용 분야에서 일반적으로 사용되어 왔으나, 전자 기기의 소형화 및 경량화에 수반하여 각종 전자 기기의 중량이 가벼워짐에 따라, 수전 장치의 전극과 급전 장치의 전극간의 접촉압이 부족하여, 충전 불량(충전 오류)을 일으키는 등의 문제가 발생하고 있다. 또한, 2차 전지는 열에 약하여 전지의 온도 상승을 방지할 필요가 있으며, 과방전 및 과충전을 일으키지 않도록 회로 설계에 주의를 기울여야만 했다. 이러한 문제에 대처하기 위해, 최근에 비접촉형 충전 방식이 검토되고 있다.

비접촉형 충전 방식은 수전 장치와 급전 장치의 양쪽에 코일을 설치함으로써 전자기 유도를 이용한 충전 방식이다.

비접촉형 충전기는 페라이트 코어를 자심으로 하여 그 둘레에 코일을 권회함으로써 소형화를 실현하고 있다. 또한, 소형화 및 박형화를 위해, 페라이트 분말과 아몰퍼스 분말을 혼합하여 수지기판을 형성하여 이 수지 기판에 코일 등을 실장하는 기술이 제안되었다. 그러나, 페라이트는 얇게 가공하면, 부러지기 쉽고 내충격성이 약하여, 기기의 낙하 또는 충돌 등으로 인해 수전 시스템에 결함이 발생하는 문제가 있었다.

또한, 전자 기기의 박형화에 대응하여 수전 부분을 박형화하기 위해, 코일에 금속 분말 페이스트를 인쇄하여 형성된 평면 코일을 채용하였다. 평면 코일과 자성 시트를 사용하여 결합을 강화하는 구조가 제안되어 있다. 이들 제안된 구조에서는, 자성체(자성 시트)는 1차, 2차 코일간의 결합을 강화하기 위한 코어재로서 사용되고 있다.

한편, 송전 속도가 커지면, 인접한 변압기간의 결합뿐만 아니라, 그 주변 부품에서 발열에 의한 결함이 발생하기 쉽다. 즉, 평면 코일을 사용하는 경우, 평면 코일을 통과하는 자속이 기기 내부의 기판 등에 연결되어, 전자기 유도에 의해 발생하는 와전류에 의해 장치 내부가 발열하게 된다. 그 결과, 큰 전력을 송신할 수 없어 충전 시간이 오래 걸리는 등의 문제가 있었다.

이러한 문제에 대처하기 위해, 자성체(자성 시트)는 이면에 대한 실드재(shielding member)로서도 사용되고 있었다. 충분한 실드 효과를 얻기 위해서는, 자성체(자성 시트)는 투자율이 크고, 면적 및 두께가 클수록, 보다 유효한 실드 효과를 얻을 수 있다.

이러한 자기장 차폐시트로는 비정질 리본, 페라이트, 자성분말이 포함된 폴리머 시트 등의 자성체를 사용하는 것이 일반적이다. 자기장 차폐 및 부가 기능 성능 향상을 위한 자기장 집속 효과는 자기 투자율이 높은 비정질 리본, 페라이트, 자성분말이 포함된 폴리머 시트 순으로 좋다.

종래의 비접촉형 충전 시스템의 수전 장치는, 송전 효율 향상을 위한 결합 강화, 발열 억제를 위한 실드성 향상을 위해, 1차 코일측과는 반대인 면, 즉 2차 코일의 표면에 고투자율 및 큰 체적의 자성체(자성 시트)를 배치한다. 이러한 배치에 따르면, 1차 코일의 인덕턴스의 변동이 커지고, 자성체와 1차 코일간의 상대 위치 관계에 따라서 공진 회로의 동작 조건이 충분한 효과를 발휘할 수 있는 공진 조건으로부터 어긋나게 되는 문제가 발생한다.

공개특허 제10-2010-31139호(특허문헌 1)에는 상기한 문제를 해결하고자 공진성을 향상시키고, 또한 발열을 억제할 수 있는 수전 장치를 제공함에 의해 수전 장치를 사용한 전자 기기 및 수전 시스템은 송전 전력을 크게 하는 것이 가능해지고, 충전 시간의 단축이 가능한 기술을 제안하고 있다.

즉, 공개특허 제10-2010-31139호에는 스파이럴 코일(수전측 스파이럴 코일: 2차 코일)과 2차 전지 사이, 및 정류기와 상기 스파이럴 코일 사이의 적어도 1군데에 복수의 자성 시트(자성 리본)를 포함하는 복합 자성체를 배치함에 의해, 급전측 스파이럴 코일(1차 코일)로부터 발생한 자속이 회로 기판 및 2차 전지 등에 쇄교하는 것을 방지하고, 유도기전력(전자기 유도)에 기인한 노이즈 및 발열을 억제하면서, 2차 코일의 유무에 의한 1차 코일의 인덕턴스 변동량을 제어하여, 1차 코일이 구성하는 공진 회로의 공진성을 향상시켜 발진을 효과적으로 제어할 수 있는 기술을 제안하고 있다.

상기 복합 자성체는 스파이럴 코일과 인접한 제1자성시트의 제1자기저항이 60보다 작거나 같고, 제1자성시트에 적층되는 제2자성시트의 제2자기저항이 100보다 크거나 같도록 설정되며, (제2자기저항/제1자기저항)값이 1.0보다 크거나 같도록 설정하고 있다.

상기 제1자성시트는 제1비정질 리본의 양면에 접착층을 이용하여 폴리카보네이트 수지를 각각 접착하여 제조하고, 제2자성시트는 상대적으로 비투자율이 더 큰 제2비정질 리본의 양면에 접착층을 이용하여 폴리카보네이트 수지를 각각 접착하여 제조한 후, 제1자성시트와 제2자성시트를 접착층을 개재하여 일체로 접착시키고 있다.

한편, 페라이트 시트 또는 자성분말을 함유한 폴리머 시트의 경우 비정질 리본에 비해 자기 투자율이 다소 낮으며, 이러한 낮은 자기 투자율의 성능을 개선하고자 하는 경우 수십 um 두께의 박판인 비정질 리본에 비해 두께가 두꺼워지므로 얇아지는 단말기 추세에 대응하기 어려운 부분이 있다.

또한, 자기 투자율이 높은 비정질 리본의 경우 리본 자체가 금속 박판이므로 두께에 대한 부담은 없으나, 전력전송에 사용되는 100kHz 주파수에 따른 교류 자기장이 비정질 리본에 인가될 때 리본 표면의 와전류(Eddy Current) 영향으로 응용 기능이 저하되거나 무선 충전 시 효율 저하 및 발열 등의 문제점이 발생한다.

Co계나 Fe계 비정질 리본의 경우 열처리를 통해 약간의 표면 저항을 높일 수는 있으나, 와전류 영향을 더욱 낮추기 위해 리본 표면적을 줄이는 플레이크(Flake) 등의 가공이 들어갈 경우 자기 투자율이 현격하게 떨어져 차폐 시트로서의 기능이 크게 떨어진다.

또한, 무선 충전기의 경우 충전기의 효율을 최대한 높이기 위해 전력전송 송신기에 수신부와의 정합(align)을 돕는 영구자석을 채용한 구조가 많은데, 영구자석의 직류 자기장에 의해 얇은 차폐시트는 착자(포화) 현상이 발생하여 성능이 떨어지거나 전력전송 효율이 급격하게 떨어지는 문제가 발생된다.

이에 따라 종래에는 영구자석의 영향을 받지 않고 차폐 특성을 나타내기 위해서는 차폐시트의 두께가 0.5T 이상으로 아주 두꺼워져야 높은 전력전송 효율을 유지할 수 있기 때문에 휴대 단말기의 슬림화에 큰 걸림돌이 되고 있다.

무선 충전기의 2차 코일에 유도되는 전압은 페러데이 법칙(Faraday's law)과 렌쯔 법칙(Lenz's law)에 의하여 결정되므로, 높은 전압 신호를 얻기 위해서는 2차 코일과 쇄교하는 자속의 양이 많을수록 유리하다. 자속의 양은 2차 코일에 포함된 연자성 재료의 양이 많을수록, 그리고 재료의 투자율이 높을수록 크게 된다. 특히, 무선 충전 장치는 본질적으로 비접촉에 의한 전력 전송이기 때문에 송신장치의 1차 코일에서 만들어지는 무선 전자기파를 수신장치의 2차 코일로 집속시키기 위해서는 2차 코일이 실장되는 자기장 차폐시트가 투자율이 높은 자성재료로 이루어지는 것이 필요하다.

종래의 무선 충전기용 자기장 차폐시트는 박막이면서 차폐에 의한 발열 문제와 무선 충전 효율을 높일 수 있는 해결방안을 제시하지 못하고 있다. 이에 본 발명자는 비정질 리본의 경우 리본이 플레이크가 되어도 인덕턴스(투자율)는 적게 감소하며, 자기저항의 감소가 크게 이루어짐에 따라 2차 코일의 품질계수(Q)가 증가한다는 점을 인식하여 본 발명에 이르게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 비정질 리본의 플레이크 처리에 의해 와전류(Eddy Current)에 의한 손실을 크게 줄여줌에 의해 휴대 단말기기 등의 본체 및 배터리에 미치는 자기장 영향을 차단함과 동시에 2차 코일의 품질계수(Q)를 증가시켜 전력전송 효율이 우수한 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법과 이를 이용한 무선충전기용 수신장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 비정질 리본의 플레이크 처리 후 압착 라미네이팅 처리에 의해 비정질 리본의 미세 조각 사이의 틈새를 접착제를 채워서 수분 침투를 방지함과 동시에 미세 조각의 모든 면을 접착제(유전체)로 둘러쌈에 의해 미세 조각을 상호 절연(isolation)시켜서 와전류 저감을 도모하여 차폐성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 차폐시트의 형상을 무선 충전기용 수신장치의 2차 코일과 유사한 형상으로 설정함에 의해 적은 수의 나노 결정립 리본을 사용하면서도 높은 전력전송 효율을 갖는 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 이를 이용한 무선충전기용 수신장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 롤-투-롤 방법으로 플레이크와 라미네이팅 처리를 순차적으로 수행함에 의해 시트 성형이 이루어질 수 있어 시트의 원래 두께를 유지하면서 생산성이 높고 제조비용이 저렴한 무선 충전기용 자기장 차폐시트 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 미세 조각으로 분리된 비정질 리본으로 이루어진 적어도 1층의 박판 자성시트; 상기 박판 자성시트의 일면에, 제1접착층을 통하여 접착되는 보호필름; 및 상기 박판 자성시트의 타면에, 일측면에 구비된 제2접착층을 통하여 접착되는 양면 테이프를 포함하며, 상기 다수의 미세 조각 사이의 틈새는 상기 제1접착층과 제2접착층의 일부가 충진되어 상기 다수의 미세 조각을 절연(isolation)시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 적어도 1층의 비정질 리본으로 이루어진 박막 자성시트의 양측면에 보호 필름과 노출면에 릴리즈 필름이 형성된 양면 테이프를 부착하여 적층시트를 형성하는 단계; 상기 적층시트를 플레이크 처리하여 상기 박막 자성시트를 다수의 미세 조각으로 분할하는 단계; 및 상기 플레이크 처리된 적층시트를 라미네이트 처리하여 적층시트의 평탄화 및 슬림화와 함께 상기 보호 필름과 양면 테이프에 구비된 제1 및 제2 접착층의 일부를 상기 다수의 미세 조각의 틈새로 충진시켜서 절연(isolation)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 무선 충전기의 송신장치로부터 전자유도방식으로 이차전지 배터리를 충전하는 무선 충전기용 수신장치에 있어서, 상기 송신장치로부터 전자유도방식으로 전송된 무선 고주파 신호를 수신하기 위한 2차 코일; 및 상기 2차 코일과 이차전지 배터리 사이에 배치되며, 상기 무선 고주파 신호에 의해 발생된 자기장을 차폐함과 동시에 상기 2차 코일에 무선 충전 기능을 수행하는 데 필요한 무선 고주파 신호를 흡수하도록 유도하는 자기장 차폐시트를 포함하며, 상기 자기장 차폐시트는 다수의 미세 조각으로 분리된 비정질 리본으로 이루어진 적어도 1층의 박판 자성시트; 상기 박판 자성시트의 일면에, 제1접착층을 통하여 접착되는 보호필름; 및 상기 박판 자성시트의 타면에, 일측면에 구비된 제2접착층을 통하여 접착되는 양면 테이프를 포함하며, 상기 다수의 미세 조각 사이의 틈새는 상기 제1접착층과 제2접착층의 일부가 충진되어 상기 다수의 미세 조각을 절연(isolation)시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 수신장치를 제공한다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 비정질 리본의 플레이크 처리에 의해 와전류(Eddy Current)에 의한 손실을 크게 줄여줌에 의해 휴대 단말기기 등의 본체 및 배터리에 미치는 자기장 영향을 차단함과 동시에 2차 코일의 품질계수(Q)를 증가시켜 전력전송 효율이 우수하다.

또한, 본 발명에서는 비정질 리본의 플레이크 처리 후 압착 라미네이팅 처리에 의해 비정질 리본의 미세 조각 사이의 틈새를 접착제를 채워서 수분 침투를 방지함과 동시에 미세 조각의 모든 면을 접착제(유전체)로 둘러쌈에 의해 미세 조각을 상호 절연(isolation)시켜서 와전류 저감을 도모하여 차폐성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 미세 조각의 모든 면을 접착제(유전체)로 둘러쌈에 의해 수분이 침투하여 비정질 리본이 산화되어 외관의 변화와 특성이 악화되는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 차폐시트의 형상을 수신기 코일과 유사한 형상으로 설정함에 의해 적은 수의 나노 결정립 리본을 사용하면서도 높은 전력전송 효율을 갖거나 또는 동등한 전력전송 효율을 나타내면서 시트의 두께를 0.3mm 이하로 낮출 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 롤-투-롤 방법으로 플레이크와 라미네이팅 처리를 순차적으로 수행함에 의해 시트 성형이 이루어질 수 있어 시트의 원래 두께를 유지하면서 생산성이 높고 제조비용이 저렴하다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트를 나타내는 분해 사시도,

도 2는 제1실시예에 따라 1장의 나노 결정립 리본시트를 사용하는 예를 나타내는 단면도,

도 3은 제2실시예에 따라 6장의 나노 결정립 리본시트를 사용하는 예를 나타내는 단면도,

도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 사용되는 보호 필름과 양면 테이프의 구조를 보여주는 단면도,

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트를 나타내는 분해 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트를 제조하는 공정을 설명하기 위한 공정도,

도 8 및 도 9는 각각 본 발명에 따른 적층시트의 플레이크 공정을 나타내는 단면도,

도 10은 본 발명에 따른 적층시트를 플레이크 처리한 상태를 나타내는 단면도,

도 11 및 도 12는 각각 본 발명에 따른 플레이크 처리된 적층시트의 라미네이트 공정을 나타내는 단면도,

도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트를 플레이크 처리 후 라미네이트한 상태를 나타내는 단면도,

도 14a 및 도 14b는 각각 플레이크 처리후 라미네이트 공정을 거치지 않은 자기장 차폐시트의 습도 테스트를 거친 확대 사진과 본 발명에 따른 플레이크 처리 후 라미네이트된 자기장 차폐시트의 습도 테스트를 거친 후 확대 사진,

도 15는 본 발명의 제4실시예에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트에 사용되는 박판 자성시트를 나타내는 단면도,

도 16은 본 발명에 따른 자기장 차폐시트가 무선 충전기의 수신장치에 적용된 구조를 나타내는 분해 사시도,

도 17는 도 16의 무선 충전기용 수신장치가 배터리 커버에 조립되어 휴대 단말기기에 결합되는 것을 나타내는 분해 사시도,

도 18은 NFC 안테나와 무선 충전기용 안테나가 FPCB를 사용하여 형성된 듀얼 안테나 구조를 보여주는 평면도,

도 19는 본 발명에 따른 차폐시트의 효율 및 온도 특성을 시험하기 위한 측정 구조를 나타낸 개략도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트를 나타내는 분해 사시도, 도 2는 제1실시예에 따라 1장의 나노 결정립 리본시트를 사용하는 예를 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트(10)는 비정질 합금 또는 나노결정립 합금의 리본을 열처리한 후 플레이크 처리하여 다수의 미세 조각(細片)(20)으로 분리 및/또는 크랙이 형성된 적어도 1층 이상의 다층 박판 자성시트(2), 상기 박판 자성시트(2)의 상부에 접착되는 보호 필름(1), 상기 박판 자성시트(2)의 하부에 접착되는 양면 테이프(3), 상기 양면 테이프(3)의 하부에 분리 가능하게 접착되는 릴리즈 필름(4)을 포함하고 있다.

상기 박판 자성시트(2)는 예를 들어, 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 박판의 리본을 사용할 수 있다.

상기 비정질 합금은 Fe계 또는 Co계 자성 합금을 사용할 수 있으며, 재료비용을 고려할 때 Fe계 자성 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

Fe계 자성 합금은, 예를 들어, Fe-Si-B 합금을 사용할 수 있으며, Fe가 70-90atomic%, Si 및 B의 합이 10-30atomic%인 것이 바람직하다. Fe를 비롯한 금속의 함유량이 높을수록 포화자속밀도가 높아지지만 Fe 원소의 함유량이 과다할 경우 비정질을 형성하기 어려우므로, 본 발명에서는 Fe의 함량이 70-90atomic%인 것이 바람직하다. 또한, Si 및 B의 합이 10-30atomic%의 범위일 때 함금의 비정질 형성능이 가장 우수하다. 이러한 기본 조성에 부식을 방지시키기 위해 Cr, Co 등 내부식성 원소를20 atomic% 이내로 첨가할 수도 있고, 다른 특성을 부여하도록 필요에 따라 다른 금속 원소를 소량 포함할 수 있다.

상기 Fe-Si-B 합금은 예를 들어, 결정화 온도가 508℃이고, 큐리온도(Tc)가 399℃인 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.

본 발명은 Fe계 비정질 합금으로서 필요에 따라 Fe-Si-B-Co계 합금을 사용할 수 있다.

한편, 상기 박판 자성시트(2)는 Fe계 나노 결정립 자성 합금으로 이루어진 박판의 리본을 사용할 수 있다.

Fe계 나노 결정립 자성 합금은, 다음 수학식 1을 만족하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

수학식 1

상기 수학식 1에서, A는 Cu 및 Au로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, D는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Ni, Co 및 희토류 원소로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, E는 Mn, Al, Ga, Ge, In, Sn 및 백금족 원소로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를, Z는 C, N 및 P로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타내고, c, d, e, f, g 및 h는 관계식 0.01≤c≤8at%, 0.01≤d≤10at%, 0≤e≤10at%, 10≤f≤25at%, 3≤g≤12at%, 15≤f+g+h≤35at%를 각각 만족하는 수이며, 상기 합금 구조의 면적비로 20% 이상이 입경 50㎚ 이하의 미세구조로 이루어져 있다.

상기한 수학식 1에 있어서, A 원소는 합금의 내식성을 높이고, 결정 입자의 조대화를 방지함과 함께, 철손이나 합금의 투자율 등의 자기 특성을 개선하기 위해 사용된다. A 원소의 함유량이 너무 적으면, 결정립의 조대화 억제 효과를 얻기 곤란하다. 반대로, A 원소의 함유량이 지나치게 많으면, 자기 특성이 열화된다. 따라서, A원소의 함유량은 0.01 내지 8at%의 범위로 하는 것이 바람직하다. D 원소는 결정립 직경의 균일화 및 자기 변형의 저감 등에 유효한 원소이다. D 원소의 함유량은 0.01 내지 10at%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

E 원소는 합금의 연자기 특성 및 내식성의 개선에 유효한 원소이다. E 원소의 함유량은 10at% 이하로 하는 것이 바람직하다. Si 및 B는 자성 시트 제조 시에 있어서의 합금의 아몰퍼스화를 조성하는 원소이다. Si의 함유량은 10 내지 25at%의 범위로 하는 것이 바람직하고, B의 함유량은 3 내지 12at%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, Si 및 B 이외의 합금의 아몰퍼스화 조성 원소로서 Z 원소를 합금에 포함하고 있어도 된다. 그 경우, Si, B 및 Z 원소의 합계 함유량은 15 내지 35at%의 범위로 하는 것이 바람직하다. 미세 결정 구조는, 입경이 5 내지 30㎚의 결정립이 합금 구조 중에 면적비로 50 내지 90%의 범위로 존재하는 구조를 구현하도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 박판 자성시트(2)에 사용되는 Fe계 나노 결정립 자성 합금은 Fe-Si-B-Cu-Nb 합금을 사용할 수 있으며, 이 경우, Fe가 73-80 at%, Si 및 B의 합이 15-26 at%, Cu와 Nb의 합이 1-5 at%인 것이 바람직하다. 이러한 조성 범위가 리본 형태로 제작된 비정질 합금이 후술하는 열처리에 의해 나노상의 결정립으로 쉽게 석출될 수 있다.

상기 보호 필름(1)은 도 4와 같이 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리이미드 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리페닐린설페이드(PPS) 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리테레프탈레이트(PTFE)와 같은 불소 수지계 필름 등의 수지 필름(11)을 사용할 수 있으며, 제1접착층(12)을 통하여 박판 자성시트(2)의 일측면에 부착된다.

또한, 보호 필름(1)은 1 내지 100㎛, 바람직하게는 10-30um 범위인 것을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 20um의 두께를 갖는 것이 좋다.

본 발명에 사용되는 보호 필름(1)은 비정질 리본시트(2)의 일측면에 부착될 때 제1접착층(12)의 타면에 제1접착층(12)을 보호하기 위해 부착된 릴리즈 필름(4a)은 제거하고 부착된다.

또한, 양면 테이프(3)는 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, PET(Polyethylene Terephthalate) 필름과 같은 불소 수지계 필름으로 이루어진 기재(32)로 사용하여 양측면에 제2 및 제3 접착층(31,33)이 형성된 것을 사용하며, 제2 및 제3 접착층(31,33)의 외측면에는 릴리즈 필름(4)이 부착되어 있다. 상기 릴리즈 필름(4)은 양면 테이프(3)의 제조시에 일체로 형성되며, 차폐시트(10)를 전자기기에 부착할 때 박리되어 제거된다.

도 3에 도시된 다수의 비정질 리본시트(21-26)를 상호 접합시키기 위해 비정질 리본시트(21-26) 사이에 삽입되는 양면 테이프(3a-3f)는 양측면의 릴리즈 필름(4,4b)을 모두 제거하고 사용한다.

양면 테이프(3,3a-3f)는 위에서 설명한 바와 같은 기재가 있는 타입과, 기재가 없이 접착층만으로 형성되는 무기재 타입도 적용이 가능하다. 비정질 리본시트(21-26) 사이에 삽입되는 양면 테이프(3a-3f)의 경우 무기재 타입을 사용하는 것이 박막화 측면에서 바람직하다.

상기 제1 내지 제3 접착층(12,31,33)은 예를 들어, 아크릴계 접착제를 사용할 수 있으며, 다른 종류의 접착제를 사용하는 것도 물론 가능하다.

양면 테이프(3)는 10, 20, 30um의 두께를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 10um의 두께를 갖는 것이 좋다.

상기 차폐시트(10)에 사용되는 박판 자성시트(2)는 1장당 예를 들어, 15 내지 35um의 두께를 갖는 것을 사용할 수 있다. 이 경우, 박판 자성시트(2)의 열처리 후의 핸들링 공정을 고려하면 박판 자성시트(2)의 두께는 25 내지 30um로 설정되는 것이 바람직하다. 리본의 두께가 얇을수록 열처리 후 핸들링시에 약간의 충격에도 리본의 깨짐 현상이 발생할 수 있다.

한편, 무선 충전기의 수신장치가 휴대 단말기기(100)의 배터리 커버(5)에 설치되어 사용될 때, 무선 충전기용 자기장 차폐시트(10)는 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 2차 코일(수신 코일)(6)이 차폐시트(10)에 부착되어 사용된다. 이 경우, 2차 코일(6)이 공진회로를 형성하고 있으므로, 차폐시트(10)는 2차 코일(수신 코일)(6)이 형성하는 공진회로의 인덕턴스에 영향을 미치게 된다.

이 경우, 자기장 차폐시트(10)는 송신장치로부터의 무선 전력신호가 휴대 단말기기(100)에 미치는 영향을 차단하는 자기장 차폐 역할과 동시에 수신장치의 2차 코일(6)로 무선 전력신호가 높은 효율로 수신되도록 유도하는 인덕터로서 역할을 한다.

박판 자성시트(2)는 플레이크 처리에 의해 다수의 미세 조각(20)으로 분리되며, 다수의 미세 조각(20)은 수십um ~ 3mm 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하다.

박판 자성시트(2)는 플레이크 처리가 이루어져서 다수의 미세 조각(20)으로 분리되는 경우, 자성시트의 인덕턴스(L) 값의 감소보다, 자기저항(R)의 감소가 더 크게 이루어진다. 그 결과, 박판 자성시트(2)의 플레이크 처리가 이루어지면, 수신장치의 2차 코일(6)이 형성하는 공진회로의 품질계수(Q)가 증가하게 되어 전력전송 효율이 증가하게 된다.

또한, 박판 자성시트(2)가 다수의 미세 조각(20)으로 분리되는 경우, 와전류에 의한 손실을 줄여줌에 의해 배터리의 발열 문제를 차단할 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명에서는 박판 자성시트(2)가 도 10과 같이 플레이크된 후, 도 13과 같이 라미네이트 처리됨에 따라 다수의 미세 조각(20) 사이의 틈새(20a)로 제1 및 제2 접착층(12,31)의 일부가 침투되어, 다수의 미세 조각(20)이 유전체 역할을 하는 접착제로 분리(isolation)가 이루어지게 된다.

그 결과, 단순히 플레이크 처리만 이루어질 경우, 미세 조각(20)의 유동에 따라 미세 조각(20)이 서로 접촉됨에 따라 미세 조각(20)의 크기가 증가하여 와전류 손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있으나, 라미네이션 처리에 의해 미세 조각(20)의 전면이 유전체로 둘러싸여지므로 이러한 문제가 차단된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 무선 충전기용 자기장 차폐시트(10a)는 박판 자성시트로서 1장의 비정질 리본시트(21)를 사용하여 일측면에 보호 필름(1)이 접착되고, 타측면에 양면 테이프(3)를 통하여 릴리즈 필름(4)이 접착되는 구조를 갖는다.

또한, 본 발명의 자기장 차폐시트는 도 3에 도시된 제2실시예와 같이, 2차 코일(6)의 품질계수(Q)와 전력전송 효율을 높이기 위해 박판 자성시트로서 다수의 비정질 리본시트(21-26)를 적층하여 사용할 수 있다.

무선 충전기는 충전기의 효율을 최대한 높이기 위해 전력전송 송신장치에 수신장치와의 정합(align)을 돕는 영구자석을 채용할 수 있다. 즉, 송신장치의 1차 코일(송신 코일)의 내부에 원형의 영구자석을 구비함에 따라 구비된 송신장치 위에 놓여지는 수신장치와 정확한 위치 정렬을 이루게 하며 수신장치를 움직이지 않게 잡아준다.

따라서, 무선 충전기용 자기장 차폐시트는 송신장치로부터 100 내지 150KHz 주파수의 전력 전송에 따라 생성되는 교류(AC) 자기장 뿐 아니라 상기 영구자석에 의한 직류(DC) 자기장도 모두 차폐하는 것이 요구된다.

그런데, 상기 직류(DC) 자기장은 교류(AC) 자기장에 의해 자기장 차폐시트(10)에 미치는 영향보다 더 크기 때문에 얇은 차폐시트를 자기 포화시켜서 차폐시트로서의 성능을 떨어트리거나 전력전송 효율이 급격하게 떨어지는 문제가 발생된다.

이에 따라, 무선 충전기의 송신장치에 영구자석을 채용한 경우는 영구자석에 의해 자기포화가 이루어지는 층수를 고려하여 적층되는 비정질 리본시트(21-26)를 결정하는 것이 요구된다.

또한, Fe계 비정질 합금은 나노결정립 합금보다 포화 자기장이 크다. 이에 따라 Fe계 비정질 합금으로 이루어진 비정질 리본시트(21-26)를 사용하는 경우, 2 내지 8층을 적층하여 사용할 수 있으며, 예를 들어, 3 내지 5층을 사용하는 것이 높은 투자율이 얻어져서 바람직하다. 이 경우, 적층시트의 인덕턴스(즉, 투자율)은 약 13 내지 19uH인 것이 바람직하다.

또한, 나노결정립 합금으로 이루어진 비정질 리본시트(21-26)를 사용하는 경우, 4 내지 12층을 적층하여 사용할 수 있으며, 예를 들어, 7내지 9층을 사용하는 것이 높은 투자율이 얻어져서 바람직하다. 이 경우, 적층시트의 인덕턴스(즉, 투자율)은 약 13 내지 21uH인 것이 바람직하다.

한편, 무선 충전기의 송신장치에 영구자석을 채용하지 않은 경우는 영구자석을 채용한 경우와 비교하여 상대적으로 적은 수의 비정질 리본시트를 사용하는 것도 가능하다.

이 경우, Fe계 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 비정질 리본시트를 사용하는 경우, 1 내지 4층을 적층하여 사용할 수 있으며, 적층시트의 인덕턴스(즉, 투자율)은 약 13 내지 21uH인 것이 바람직하다.

도 3을 참고하면, 박판 자성시트로서 다수, 예를 들어, 6층의 비정질 리본시트(21-26)를 적층하여 사용하는 경우를 나타낸 것으로, 다수의 비정질 리본시트(21-26) 사이에 다수의 접착층 또는 양면 테이프(3a-3f)가 삽입되어 있다.

즉, 플레이크 및 라미네이팅 처리시에 분리된 미세 조각(20)이 분리된 위치를 유지하며 미세 조각(20) 사이의 틈새(20a)에 충진되도록 접착층 또는 양면 테이프(3a-3f)를 비정질 리본시트(21-26) 사이에 삽입하여 적층하는 것이 필요하다.

본 발명에 따른 자기장 차폐시트(10-10b)는 일반적으로 배터리 셀에 대응하는 직사각형 또는 정사각형의 사각형상을 이루게 되나, 이외에도 오각형 등의 다각형 또는 원형이나 타원, 그리고 부분적으로 직사각 형상과 원형이 조합된 형상으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 자기장 차폐가 요구되는 부위의 형상에 따라 이에 대응하는 형상을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 자기장 차폐시트는 무선 충전기가 송신장치의 1차 코일 중앙부에 영구자석을 포함하는 경우, 영구자석의 자기장에 의해 차폐시트가 착자(포화)되는 현상을 방지하기 위해 도 6에 도시된 제3실시예의 자기장 차폐시트(10c)와 같이, 수신장치의 2차 코일과 대응하는 환형으로 성형되어 이루어질 수 있다.

제3실시예의 자기장 차폐시트(10c)는 2차 코일이 사각형, 원형, 타원형 중 어느 하나의 형상으로 이루어질 때 이에 대응하여 사각형, 원형, 타원형 중 어느 하나의 형상으로 이루어진다. 이 경우, 자기장 차폐시트(10c)는 2차 코일(6)의 폭보다 약 1-2mm 더 넓은 폭으로 이루어지는 것이 바람직하다.

제3실시예의 자기장 차폐시트(10c)는 상부면에 환형의 보호 필름(1a)이 부착된 환형의 박판 자성시트(2b)가 환형의 양면 테이프(30)를 통하여 릴리즈 필름(4)에 부착된 구조를 가질 수 있다.

상기 환형의 자기장 차폐시트(10c)는 릴리즈 필름(4)으로부터 쉽게 박리가 이루어질 수 있도록 자기장 차폐시트(10c)보다 큰 면적을 갖는 사각 형상의 릴리즈 필름(4)을 사용하는 것이 바람직하다.

이하에 본 발명에 따른 자기장 차폐시트의 제조방법을 도 7을 참고하여 설명한다.

먼저, 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금으로 이루어진 비정질 리본(2a)을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 제조한 후(S11), 열처리 후의 후처리를 용이하게 할 수 있도록 먼저 일정한 길이로 컷팅하여 시트 형태로 적층한다(S12).

비정질 리본(2a)이 비정질 합금인 경우, Fe계 비정질 리본, 예를 들어, Fe-Si-B 또는 Fe-Si-B-Co 합금으로 이루어진 30um 이하의 극박형 비정질 리본을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 제조하며, 원하는 투자율을 얻을 수 있도록 적층된 비정질 리본을 300℃ 내지 600℃의 온도범위에서 30분 내지 2시간 동안 무자장 열처리를 행한다(S13).

이 경우, 열처리 분위기는 비정질 리본(2a)의 Fe 함량이 높을지라도, 산화가 발생되지 않는 온도 범위에서 이루어지므로 분위기 로에서 이루어질 필요는 없고, 대기 중에서 열처리를 진행하여도 무방하다. 또한, 산화 분위기 또는 질소 분위기에서 열처리가 이루어질지라도 동일한 온도 조건이라면 비정질 리본의 투자율은 실질적으로 차이가 없다.

상기한 열처리 온도가 300℃ 미만인 경우 원하는 투자율 보다 높은 투자율을 나타내며 열처리 시간이 길게 소요되는 문제가 있고, 600℃를 초과하는 경우는 과열처리에 의해 투자율이 현저하게 낮아져서 원하는 투자율을 나타내지 못하는 문제가 있다. 일반적으로 열처리 온도가 낮으면 처리시간이 길게 소요되고, 반대로 열처리 온도가 높으면 처리시간은 단축된다.

또한, 비정질 리본(2a)이 나노 결정립 합금으로 이루어진 경우, Fe계 비정질 리본, 예를 들어, Fe-Si-B-Cu-Nb 합금으로 이루어진 30um 이하의 극박형 비정질 리본을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 제조하며, 원하는 투자율을 얻을 수 있도록 적층된 리본 시트를 400℃ 내지 700℃의 온도범위에서 30분 내지 2시간 동안 무자장 열처리를 행함으로써 나노 결정립이 형성된 나노 결정립 리본시트를 형성한다(S13).

이 경우 열처리 분위기는 Fe의 함량이 70at% 이상이므로 대기 중에서 열처리가 이루어지면 산화가 이루어져서 시각적인 측면에서 바람직하지 못하며, 따라서 질소 분위기에서 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 산화 분위기에서 열처리가 이루어질지라도 동일한 온도 조건이라면 시트의 투자율은 실질적으로 차이가 없다.

이 경우, 열처리 온도가 400℃ 미만인 경우 나노 결정립이 충분히 생성되지 않아 원하는 투자율이 얻어지지 않으며 열처리 시간이 길게 소요되는 문제가 있고, 700℃를 초과하는 경우는 과열처리에 의해 투자율이 현저하게 낮아지는 문제가 있다. 열처리 온도가 낮으면 처리시간이 길게 소요되고, 반대로 열처리 온도가 높으면 처리시간은 단축되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 비정질 리본(2a)은 두께가 15 ~ 35um 범위를 갖는 것을 사용하며, 비정질 리본(2a)의 투자율은 리본의 두께에 비례하여 증가한다.

더욱이, 상기 비정질 리본은 열처리가 이루어지면 취성이 강하게 되어 후속 공정에서 플레이크 처리를 실시할 때 쉽게 플레이크가 이루어질 수 있게 된다.

이어서, 열처리가 이루어진 비정질 리본(2a)을 1장 또는 원하는 층수의 다층으로 사용하여, 일측에 보호 필름(1)을 부착하고, 타측에 릴리즈 필름(4)이 부착된 양면 테이프(3)를 부착한 상태로 플레이크 처리를 실시한다(S14).

상기 플레이크 처리는 예를 들어, 보호 필름(1), 비정질 리본(2a) 및 양면 테이프(3)와 릴리즈 필름(4)이 순차적으로 적층된 적층시트(100)를 제1 및 제2 플레이크 장치(110,120)를 통과시킴에 의해 비정질 리본(2a)을 다수의 미세 조각(20)으로 분리시킨다. 이 경우, 분리된 다수의 미세 조각(20)은 양측면에 접착된 제1 및 제2 접착층(12,31)에 의해 분리된 상태를 유지하게 된다.

사용 가능한 제1 플레이크 장치(110)는 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 외면에 복수의 요철(116)이 형성되는 금속롤러(112)와, 금속롤러(112)와 대향하여 배치되는 고무롤러(114)로 구성될 수 있고, 제2 플레이크 장치(120)는 도 9에 도시된 바와 같이, 외면에 복수의 구형 볼(126)이 장착되는 금속롤러(122)와, 금속롤러(122)와 대향하여 배치되는 고무롤러(124)로 구성될 수 있다.

이와 같이, 적층시트(100)를 제1 및 제2 플레이크 장치(110,120)를 통과시키면 도 10에 도시된 바와 같이, 비정질 리본(2a)이 다수의 미세 조각(20)으로 분리되면서, 미세 조각(20) 사이에는 틈새(20a)가 발생하게 된다.

비정질 리본(2a)의 다수의 미세 조각(20)은 수십um ~ 3mm 범위의 크기를 갖도록 형성되므로 반자장을 증가시켜서 히스테리시스 로스를 제거함에 따라 시트에 대한 투자율의 균일성을 높이게 된다.

또한, 비정질 리본(2a)은 플레이크 처리에 의해 미세 조각(20)의 표면적을 줄여줌에 따라 교류 자기장에 의해 생성되는 와전류(Eddy Current)에 기인한 발열 문제를 차단할 수 있다.

플레이크 처리된 적층시트(200)는 미세 조각(20) 사이에 틈새(20a)가 존재하게 되며, 이 틈새(20a)로 수분이 침투하게 되면 비정질 리본이 산화되어 비정질 리본의 외관이 좋지 못하게 되고 차폐성능이 떨어지게 된다.

또한, 플레이크 처리만 이루어질 경우, 미세 조각(20)의 유동에 따라 미세 조각(20)이 서로 접촉됨에 따라 미세 조각(20)의 크기가 증가하여 와전류 손실이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.

더욱이, 상기 플레이크 처리된 적층시트(200)는 플레이크 처리시에 시트의 표면 불균일이 발생할 수 있고, 플레이크 처리된 리본의 안정화가 필요하다.

따라서, 플레이크 처리된 적층시트(200)는 미세 조각(20) 사이의 틈새(20a)로 접착제를 채움과 동시에 평탄화, 슬림화 및 안정화를 위한 라미네이트 공정을 실시한다(S15). 그 결과, 수분 침투를 방지함과 동시에 미세 조각(20)의 모든 면을 접착제로 둘러쌈에 의해 미세 조각(20)을 상호 분리시켜서 와전류 저감을 도모할 수 있다.

상기 라미네이트 공정을 위한 라미네이트 장치(400,500)는 도 11과 같이 플레이크 처리된 적층시트(200)가 통과하는 제1가압롤러(210) 및 제1가압롤러(210)와 일정 간격을 두고 배치되는 제2가압롤러(220)로 구성되는 롤 프레스 타입이 적용될 수 있고, 도 12에 도시된 바와 같이, 하부 가압부재(240)와 하부 가압부재(240)의 상측에 수직방향으로 이동 가능하게 배치되는 상부 가압부재(250)로 구성되는 유압 프레스 타입이 사용될 수 있다.

플레이크 처리된 적층시트(200)를 상온 또는 50 내지 80℃의 온도로 열을 가한 후 라미네이트 장치(400,500)를 통과시키면 보호필름(1)의 제1접착층(12)이 가압되면서 제1접착층(12)의 일부 접착제가 틈새(20a)로 유입됨과 아울러 양면 테이프(30)가 가압되면서 제2접착층(31)의 일부 접착제가 틈새(20a)로 유입되어 틈새(20a)를 밀봉하게 된다.

여기에서, 제1접착층(12)과 제2접착층(31)은 상온에서 가압하면 변형이 가능한 접착제가 사용되거나, 열을 가하면 변형되는 열가소성 접착제가 사용될 수 있다.

그리고, 제1접착층(12)과 제2접착층(31)의 두께는 다수의 미세 조각들 사이의 틈새(20a)를 충분히 채울 수 있도록 비정질 리본의 두께 대비 50% 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 제1접착층(12)과 제2접착층(31)의 접착제가 틈새(20a)로 유입될 수 있도록 제1가압롤러(210)와 제2가압롤러(220) 사이의 간격 및 상부 가압부재가 하강한 상태일 때 상부 가압부재(250)와 하부 가압부재(240) 사이의 간격은 적층시트(200) 두께의 50% 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 적층시트(100,200)의 압착과 플레이크 처리가 이루어질 수 있는 것이라면, 어떤 장치도 사용할 수 있다.

상기 라미네이트 공정이 완료되면, 본 발명에 따른 전자파 흡수시트(10)는 도 13에 도시된 바와 같이, 비정질 리본(2a)이 다수의 미세 조각(20)으로 분리된 상태로 제1접착층(12)과 제2접착층(31)이 각각 부분적으로 미세 조각(20) 사이의 틈새(20a)를 충진하여 비정질 리본(2a)의 산화 및 유동을 방지하는 구조를 갖게 된다.

끝으로, 상기 라미네이트가 이루어진 자기장 차폐시트(10)는 전자기기에 사용되는 장소와 용도에 필요한 크기와 형상으로 스탬핑 가공되어 제품화가 이루어진다(S16).

본 발명에서는 도 3과 같이 박막 자성시트로서 6장의 비정질 리본시트(21-26)를 적층하는 경우, 라미네이팅이 이루어지기 전에 보호 필름(1) 및 릴리즈 필름(4)을 포함하여 212um의 두께를 가지며, 라미네이팅이 이루어지면 200um로 슬림화가 이루어진다.

상기 실시예에서는 1개의 보호 필름(1)을 자성시트(2)의 일측에 부착하여 플레이크 및 라미네이트 처리하는 것을 예시하였으나, 플레이크 처리 공정을 거치면 보호 필름(1)의 손상이 발생할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 보호 필름(1)의 상부에 보호 필름(1)을 보호하기 위한 다른 보호 필름을 부착하여 처리공정을 진행한 후 처리가 완료된 후 표면의 보호 필름을 박리하여 제거하는 것이 좋다.

(습도 테스트)

상기에서 얻어진 본 발명에 따른 자기장 차폐시트(10)와 플레이크 처리후 라미네이트 공정을 거치지 않은 적층시트(200)에 대하여 온도 85℃, 습도 85%에서 120시간 습도 테스트를 진행하였다.

그 결과, 플레이크 처리만 된 적층시트(200)의 경우 도 14a에 도시된 바와 같이, 비정질 리본이 다수의 미세 조각으로 분리된 상태일 때 조각들 사이의 틈새로 수분이 침투하여 비정질 리본이 산화되어 외관이 변화된 것을 알 수 있으며, 본 발명에 따른 자기장 차폐시트(10)는 도 14b와 같이 외관이 변화되지 않는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 자기장 차폐시트는 박막 자성시트로서 도 15a 및 도 15b에 도시된 이종 재료를 사용하여 구성될 수 있다.

도 15a에 도시된 바와 같이, 박막 자성시트(35)는 고투자율의 제1자성시트(35a)와 상기 제1자성시트보다 투자율이 낮은 저 투자율의 제2자성시트(35b) 사이에 접착층(35c)을 삽입하여 조합한 하이브리드 형태로 구성할 수 있다.

상기 제1자성시트(35a)로는 상기한 비정질 합금 또는 나노결정립 합금으로 이루어진 비정질 리본시트, 연자성 특성이 우수한 퍼멀로이(permalloy) 시트 또는 MPP(Moly Permalloy Powder) 시트 등을 적용할 수 있다.

제2자성시트(35b)는 비정질 합금 분말, 연자성체 분말, 센더스트와 같은 고투자율의 자성분말과 수지로 이루어진 폴리머 시트를 사용할 수 있다.

이 경우, 비정질 합금 분말은 예를 들어, Fe-Si-B, Fe-Si-B-Cu-Nb, Fe-Zr-B 및 Co-Fe-Si-B로 이루어진 군에서 선택되는 조성을 갖고 비정질인 합금을 1종 이상 포함하는 비정질 합금 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 휴대 단말기에 NFC와 무선 충전 기능을 동시에 채용하는 경우, 하이브리드형 박막 자성시트(35)는 제1 및 제2 자성시트(35b)로서, 비정질 리본시트와 주파수 의존도가 낮은 페라이트 시트를 라미네이팅 적층하여 사용함에 의해 NFC용 자기장 차폐에는 페라이트 시트를 사용하고 무선 충전기용으로는 비정질 리본시트를 사용하여 동시에 해결이 가능하다.

더욱이, 휴대 단말기에 NFC와 무선 충전 기능을 동시에 채용하는 경우, 하이브리드형 박막 자성시트(35)는 도 15b에 도시된 바와 같이, 제1자성시트(35a)로서 중앙부에 일정 면적의 비정질 리본시트를 사용하고, 상기 제1자성시트(35a)의 외부에 제1자성시트(35a)를 전체적으로 둘러싸는 환형의 제2자성시트(35b)를 페라이트 루프를 조합하는 것도 가능하다. 즉, 비정질 시트에 비하여 상대적으로 투자율이 작은 페라이트를 루프 형태로 형성하여 비정질 시트의 외곽에 배치한다.

한편 상기한 본 발명에 따른 자기장 차폐시트가 무선 충전기의 수신장치에 적용된 구조를 도 16 및 도 17을 참고하여 이하에 설명한다.

도 16은 본 발명에 따른 자기장 차폐시트가 무선 충전기의 수신장치에 적용된 구조를 나타내는 분해 사시도, 도 17는 도 16의 무선 충전기용 수신장치가 배터리 커버에 조립되어 휴대 단말기기에 결합되는 것을 나타내는 분해 사시도이다.

도 16을 참고하면, 본 발명에 따른 자기장 차폐시트가 무선 충전기의 수신장치에 적용될 때, 자기장 차폐시트(10)의 보호필름 상부에는 양면 테이프(30b)를 사용하여 무선 충전기의 수신측 2차 코일(6)이 부착되며, 자기장 차폐시트(10)의 하부는 릴리즈 필름(4)을 제거하고 노출된 양면 테이프의 접착층(33)에 마감재를 부착시킨다.

또한, 상기 안테나 조립방법 대신에 자기장 차폐시트(10)의 릴리즈 필름(4)을 제거하고 양면 테이프(3)에 무선 충전기의 2차 코일(6)을 부착하는 것도 가능하다.

상기한 2차 코일(6)과 자기장 차폐시트(10)의 조립체는 도 17과 같이 휴대 단말기기(100)의 배터리 커버(5)에 양면 테이프(30a)를 사용하여 부착된 후, 배터리 커버(5)가 휴대 단말기기(100)에 결합되면 자기장 차폐시트(10)는 배터리(7)를 커버하는 형태로 사용된다.

상기한 자기장 차폐시트(10)의 조립 위치는 배터리 외부에 배치되는 것 이외에 주지된 다른 방법으로 배치되는 것도 물론 가능하다.

상기 2차 코일(6)은 주지된 어떤 구조를 갖는 것도 사용 가능하다. 예를 들어, 2차 코일(6)은 도 16에 나타난 바와 같이 폴리이미드(PI)와 같은 합성수지로 이루어진 기판(6b)에 사각형, 원형, 타원형 중 어느 하나의 형상으로 이루어진 스파이럴 코일(6a)로 구성될 수도 있다.

상기 2차 코일(6)은 합성 수지 기판(6b)과 양면 테이프(30b) 대신에 절연층 역할을 하는 하나의 접착시트, 예를 들어, 양면 테이프에 직접 스파이럴 코일(6a)을 전사방식으로 형성함에 의해 박막 구조로 조립될 수 있다.

이 경우, 스파이럴 코일(6a)은 무선으로 전력을 수신하는 것이므로 일반 코일을 평면 인덕터 형태로 권선하여 기판에 부착시켜 사용하는 것도 가능하다.

한편, 휴대 단말기기(100)에는 본체 내부에 2차 코일(6)의 스파이럴 코일(6a)에 발생한 교류 전압을 직류로 정류하는 정류기(도시되지 않음)를 포함하며, 정류된 직류 전압은 배터리(2차 전지)(7)에 충전된다.

상기와 같이, 2차 코일(6)과 자기장 차폐시트(10)의 조립체가 휴대 단말기기(100)의 배터리 커버(5)에 구비되는 경우 휴대 단말기기에 무선 충전 기능을 비접촉(무선) 방식으로 구현할 때 발생되는 교류 자기장에 의해 휴대 단말기기(100)에 미치는 영향을 차단하며 무선 충전 기능을 수행하는 데 필요한 전자파를 흡수할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 자기장 차폐시트(10)는 플레이크 처리되어 다수의 미세 조각(20)으로 분리된 다층의 자성시트(2)를 구비함에 의해, Q값이 상승하여 전력전송 효율이 증가하며 동시에 플레이크 처리에 의해 리본의 표면적을 줄여줌에 따라 교류 자기장에 의해 생성되는 와전류(Eddy Current)에 기인한 발열 문제를 차단할 수 있다.

그 결과, 송신장치의 1차 코일로부터 발생한 자속이 휴대 단말기의 회로 기판 및 배터리(2차 전지)(7) 등에 쇄교하는 것을 차단하여 발열을 억제한다.

한편, 도 18은 NFC(Near field communications) 안테나와 무선 충전기용 안테나가 FPCB를 사용하여 일체로 형성된 듀얼 안테나 구조를 보여주는 평면도이다.

NFC와 무선 충전 기능을 동시에 수행하기 위한 듀얼 안테나(40)는 양면 기판 구조를 갖는 FPCB를 사용하여 구현되는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 듀얼 안테나는 이에 제한되지 않고 다른 형태의 구조를 가질 수 있다.

도 18을 참고하면, 듀얼 안테나(40)는 예를 들어, 기판(49) 위에 NFC 안테나 코일(41)과 무선 충전기용 안테나 코일(43)이 함께 형성되어 있다. 상기 기판(49)은 예를 들어, 양면 접착 테이프를 사용할 수 있으며, NFC 안테나 코일(41)과 무선 충전기용 안테나 코일(43)은 전사방식을 사용하여 접착기판(29)에 형성된다.

NFC 안테나 코일(41)은 무선 충전기용 안테나 코일(43) 보다 주파수 대역이 높기 때문에 기판(49)의 외곽을 따라 미세한 선폭의 직사각 형상으로 도전성 패턴으로 형성되어 있고, 무선 충전기용 안테나 코일(43)은 전력 전송이 요구되며 NFC 보다 낮은 주파수 대역을 사용하므로 NFC 안테나 코일(41)의 내측에 NFC 안테나 코일(41)의 선폭보다 넓은 선폭으로 이루어지며 대략 타원 형상의 도전성 패턴으로 형성되어 있다.

상기 듀얼 안테나(40)는 NFC 안테나 코일(41)과 무선 충전기용 안테나 코일(43)의 일측에 연장 형성된 기판(49)의 돌출부에 각각 한쌍의 터미널 단자(41a,41b)(43a,43b)가 배치되어 있다.

상기 NFC 안테나 코일(41)의 외측 라인은 제1터미널 단자(41a)에 직접 연결되고, 내측라인은 도전성 스루홀(45a,45b)을 통하여 기판(49)의 배면에 형성된 단자 연결용 패턴(도시되지 않음)을 통하여 제2터미널 단자(41b)에 연결된다.

유사하게 무선 충전기용 안테나 코일(43)의 외측라인은 도전성 스루홀(47a,47b)을 통하여 접착기판(29)의 배면에 형성된 단자 연결용 패턴(도시되지 않음)을 통하여 제3터미널 단자(43a)에 연결되고, 내측라인은 도전성 스루홀(47c,47d)을 통하여 기판(49)의 배면에 형성된 단자 연결용 패턴(도시되지 않음)을 통하여 제4터미널 단자(43b)에 연결된다.

상기 기판(49)은 표면에 예를 들어, PSR(Photo Solder Resist)과 같은 안테나 코일 패턴을 보호하기 위한 보호막이 형성되는 것이 바람직하다.

NFC와 무선 충전 기능을 동시에 채용하는 경우, 상기한 바와 같이, 도 15a 및 도 15b의 하이브리드형 자성시트를 채용한 차폐시트를 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 아래의 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1-4, 비교예 1-3)

(자기장 차폐시트의 전기적 특성)

자기장 차폐시트를 사용하지 않은 경우(비교예 1), 열처리하지 않은 1장의 비정질 리본시트를 사용한 자기장 차폐시트(비교예 2), 열처리된 1장의 나노 결정립 리본시트를 사용한 자기장 차폐시트(비교예 3), 열처리된 1장의 나노 결정립 리본시트를 사용하며, 플레이크 처리한 자기장 차폐시트(실시예 1), 열처리된 2장의 나노 결정립 리본시트를 사용하며, 플레이크 처리한 자기장 차폐시트(실시예 2), 열처리된 3장의 나노 결정립 리본시트를 사용하며, 플레이크 처리한 자기장 차폐시트(실시예 3), 열처리된 4장의 나노 결정립 리본시트를 사용하며, 플레이크 처리한 자기장 차폐시트(실시예 4)를 각각 제조하였다.

차폐시트에 적용된 비정질 리본은 Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉ 합금으로 이루어진 비정질 리본을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 25um 두께로 제조한 후, 시트 형태로 컷팅하여 580℃, N₂ 분위기, 1시간 무자장 열처리하여 얻어진 비정질 리본 시트를, PET 기재를 사용하는 10um 두께의 보호필름과 PET 기재를 사용하는 10um 두께의 양면 테이프(릴리즈 필름 별도) 사이에 삽입하여 적층시트를 준비하고, 도 8의 플레이크 처리장치와 도 11의 라미네이트 장치를 사용하여 플레이크와 라미네이트 처리를 실시하였다. 2장 이상의 나노 결정립 리본시트를 적층할 때 시트 사이에 삽입된 양면 테이프는 PET 필름의 양면에 아크릴계 접착제층이 형성된 것으로 12um의 두께를 갖는 것을 사용하였다.

제작된 차폐시트를 무선 충전기에 사용할 때 2차 코일에 미치는 영향을 알아보기 위해 차폐시트에 결합된 2차 코일, 즉 측정 코일로서 12.2uH의 인덕턴스와 237mΩ의 저항을 가지는 원형의 평면 코일을 사용하였다. LCR 미터에 측정 코일을 연결한 후, 차폐시트 위에 위치시키고 약 500g의 무게를 가지는 직육면체를 측정 코일 위에 올려놓아 일정한 압력을 가한 상태에서 LCR 미터의 셋팅값을 100kHz, 1V로 설정한 후 인덕턴스(Ls), 자기저항(Rs), 임피던스(Z), 코일의 품질계수(Q)를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

표 1

사용된 리본	리본 수	Ls(uH)	Rs(mΩ)	Z(Ω)	Q
비교예 1(No Sheet)	0	12.08	245	7.59	30.9
비교예 2(비 열처리 리본)	1 EA	17.91	1020	11.3	11.03
비교예 3(열처리된 리본)	1 EA	21.74	605	13.67	22.53
실시예 1(열처리 및 플레이크 처리)	1 EA	21.52	442	13.52	30.5
실시예 2(열처리 및 플레이크 처리)	2 EA	21.54	355	13.54	38
실시예 3(열처리 및 플레이크 처리)	3 EA	21.56	327	13.55	41.4
실시예 4(열처리 및 플레이크 처리)	4 EA	21.7	308	13.64	44.2

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 열처리가 이루어지지 않은 리본을 사용한 차폐시트(비교예 2)의 경우, 투자율이 낮아 2차 코일의 인덕턴스(Ls) 값은 작고, 리본의 전기 저항이 낮아 자기저항(Rs) 값은 커서 코일의 품질계수인 Q값이 현저히 낮은 것으로 나타났다.

열처리가 이루어진 리본시트를 사용한 차폐시트(비교예 3)의 경우, 투자율이 높아져 2차 코일의 인덕턴스(Ls) 값은 커지고, 열처리에 의해 리본시트에 생성된 나노 결정립 미세조직을 통해 리본시트의 전기 저항이 커져서 자기저항(Rs) 값이 열처리 전에 비해 크게 낮아졌으며, 그로 인해 코일의 품질계수(Q) 값이 열처리 전에 비해 크게 상승한 것으로 나타났다.

또한, 열처리가 이루어진 리본시트를 사용함과 동시에 리본시트를 플레이크(Flake)한 차폐시트(실시예 1)의 경우, 2차 코일의 인덕턴스(Ls) 값은 크게 변화되지 않고, 자기저항(Rs) 값은 플레이크 처리를 하지 않았을 때보다 훨씬 낮게 나타나, 전체적인 코일의 Q값은 더욱 상승한 것을 알 수 있다.

더욱이, 실시예 1과 비교하여 리본시트의 적층 수를 높이면 높일수록 코일의 품질계수(Q) 값은 크게 상승하는 것으로 나타났다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 차폐시트를 무선 충전기에 사용하면, 2차 코일의 인덕턴스(Ls)와 Q 값이 높아지고, 자기저항(Rs) 값은 감소함에 따라 무선 충전기의 2차 코일에 대한 송신장치로부터 전송된 자속의 전송효율 증대를 도모할 수 있게 된다.

(실시예 5-8, 비교예 1)

(자기장 차폐시트의 전력전송 효율)

실시예 5 내지 7의 자기장 차폐시트는 실시예 1 내지 4와 동일한 방법으로 사각형상으로 제조되었고, 단지 시트에 적층되는 나노 결정립 리본시트의 수가 6장, 9장, 12장으로 변경되었으며, 실시예 8의 자기장 차폐시트는 실시예 6의 자기장 차폐시트(나노 결정립 리본시트의 수: 6장)의 형상을 2차 코일의 형상과 동일한 환형으로 가공한 점에서 차이가 있다.

비교예 1(자기장 차폐시트를 사용하지 않은 경우), 실시예 5 내지 8의 자기장 차폐시트에 대하여 각각 도 19에 도시된 바와 같이, 무선 충전기의 송신장치(8)의 상부에 0.5mm 두께의 간지(9)를 놓고, 리튬 이온 배터리(7)에 자기장 차폐시트(10)와 2차 코일(6)이 조립된 수신장치를 올려놓은 상태에서 송신장치(Tx)(8)의 1차 코일에 인가되는 전압(V)과 전류(mA), 수신장치(Rx)의 2차 코일(6)에 수신되는 전압(V)과 전류(mA)를 측정하여 하기 표 2에 기재하고, 이에 기초하여 전력전송 효율을 계산하였다.

표 2

사용된 리본	Tx		Rx		효율(%)
사용된 리본	V	mA	V	mA	효율(%)
비교예 1(No Sheet)	19	188	4.87	520	70.895857
실시예 5(사각형 리본 6장)	19	205	4.87	521	65.141720
실시예 6(사각형 리본 9장)	19	194	4.87	521	68.835323
실시예 7(사각형 리본 12장)	19	190	4.87	521	70.284488
실시예 8(코일 형상 리본 6장)	19	192	4.87	521	69.552357

종래에는 무선 충전기의 송신장치에 영구자석이 들어가 있는 경우, 영구자석에 의한 DC 자기장으로 인해 페라이트 시트를 사용하는 차폐시트의 두께는 0.5 T 이상이 되어야 차폐시트로서 최적의 무선 충전 동작이 가능하다.

상기 표 2를 참고하면, 실시예 5 내지 7과 같이, 차폐시트, 즉 나노 결정립 리본시트의 형상이 사각형으로 이루어진 경우, 어떤 차폐시트도 사용하지 않는 비교예 1의 수신장치와 거의 동일한 전력전송 효율을 가지기 위해서는 나노 결정립 리본시트가 12장 정도 적층되어야 하는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예 7과 같이 12장의 나노 결정립 리본시트를 사용하는 경우 자기 투자율이 높아, 종래 페라이트 시트를 사용하는 차폐시트일 때 0.5 T 보다 낮은 0.3 T 이내에서도 페라이트나 폴리머 시트와 동등한 특성을 나타낸다.

더욱이, 실시예 8과 같이 자기장 차폐시트(나노 결정립 리본시트의 수: 6장)의 형상을 2차 코일의 형상과 동일한 환형으로 제작한 경우 사용되는 나노 결정립 리본시트의 수가 실시예 7(나노 결정립 리본시트의 수: 12장)의 1/2임에도 불구하고 실시예 7과 거의 동등한 전력전송 효율을 나타내는 것을 알 수 있다.

그 결과 실시예 8과 같이 자기장 차폐시트의 형상을 2차 코일의 형상과 동일한 환형으로 제작한 경우, 사용되는 나노 결정립 리본시트의 수를 1/2로 줄일 수 있어, 제조원가를 낮추고, 제품의 두께를 더욱더 슬림화하는 것이 가능하게 된다.

이러한 결과는 수신장치의 2차 코일의 형상과 이에 대응하여 자기장 차폐시트의 형상을 다른 형상으로 변경하여도 거의 동일한 결과를 나타내고 있다.

(온도 특성)

상기 실시예 8에 따른 자기장 차폐시트를 도 19와 같이 설정하고, 충전시간이 30분에서 4시간 30분까지 30분 단위로 배터리와 자기장 차폐시트의 나노 결정립 리본시트에 대한 온도를 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

표 3

충전 동작시간	배터리 온도(℃)	리본시트 온도(℃)
0.5시간	29.5	30
1.0시간	30	30
1.5시간	30.5	30.5
2.0시간	30.5	30.5
2.5시간	30.5	31
3.0시간	30.5	31
3.5시간	30.5	31
4.0시간	30.5	31
4.5시간	30.5	31

일반적으로 무선 충전이 이루어질 때 리튬 이온 배터리(7)와 같은 2차 전지는 40℃ 이상을 넘기면 안전성에 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 차폐시트를 무선 충전기에 적용하는 경우 상기 표 3에 기재된 바와 같이, 배터리 및 차폐시트의 온도는 시간이 경과할지라도 상승하지 않고, 30℃ 전후를 유지하고 있어 안전성을 확보하고 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 9)

Fe₆₇B₁₄Si₁Co₁₈ 합금으로 이루어진 비정질 리본을 멜트 스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 25um 두께로 제조한 후, 시트 형태로 컷팅하여 각각 487℃, 459℃, 450℃에서 1시간 무자장 열처리하여 얻어진 비정질 리본 시트를 얻었다. 그 후, 열처리하여 얻어진 비정질 리본 시트를 PET 기재를 사용하는 10um 두께의 보호필름과 PET 기재를 사용하는 10um 두께의 양면 테이프(릴리즈 필름 별도) 사이에 삽입하여 적층시트를 준비하고, 도 8의 플레이크 처리장치와 도 11의 라미네이트 장치를 사용하여 플레이크와 라미네이트 처리를 실시하였다.

이 때, 적층시트에 사용된 비정질 리본 시트의 수를 열처리 온도별로 각각 1장 내지 9장 사용하고, 비정질 리본 시트 사이에는 양면 테이프를 삽입하였으며, 각 비정질 리본 시트의 열처리 온도별로 인덕턴스(투자율)와 충전 효율을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.

표 4

인덕턴스(투자율)	충전 효율(%)
인덕턴스(투자율)	1장	2장	3장	4장	5장	6장	7장	8장	9장
13uH	56	61	65.6	65.8	67.1	68.4	68.9	69.1	동작불가
15uH	59.2	65.8	68	68.4	68.6	69.1	69.1	69.3	68.9
18uH	57	63.6	66.3	68	68.2	68.9	69.1	69.1	68.9

비정질 리본 시트를 각각 487℃, 459℃, 450℃에서 1시간 무자장 열처리한 결과, 각 시트의 인덕턴스(투자율)는 13uH, 15uH, 18uH로 열처리 온도의 증가에 따라 감소하는 결과가 얻어졌다.

각 시트의 인턱턴스별 충전 효율은 459℃에서 열처리한 인덕턴스(투자율)가 15uH인 경우가 가장 높게 나타났으며, 적층되는 비정질 리본 시트의 수가 1장에서 8장까지 증가함에 따라 충전 효율도 이에 비례하여 증가하는 경향을 나타냈으며, 대략 4장을 적층한 경우 포화되는 현상을 나타내었고, 8장을 초과하는 경우 충전 효율은 감소하는 경향을 나타내었다.

(실시예 10)

상기 인덕턴스(투자율)가 15uH인 비정질 리본 시트를 사용하여 적층되는 시트의 층수별 최대 충전 효율을 측정하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

상기 최대 충전 효율은 무선 충전기의 수신장치, 즉 2차 코일의 인덕턴스 값을 기준으로 수신장치의 시정수 값을 조정하여 효율을 최대치로 조정한 상태에서 얻어진 값이다.

표 5

투자율	최대 충전 효율(%)
투자율	1장	2장	3장	4장
15uH	61.3	68.7	71.1	71.9

표 5를 참고하면, 적층되는 비정질 리본 시트의 수에 따라 효율이 증가하였고, 4장일 때 최대 충전 효율은 71.9%로 가장 높게 나타났다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 비정질 리본의 플레이크 처리에 의해 와전류(Eddy Current)에 의한 손실을 크게 줄여줌에 의해 휴대 단말기기 등의 본체 및 배터리에 미치는 자기장 영향을 차단함과 동시에 2차 코일의 품질계수(Q)를 증가시켜 전력전송 효율이 우수하다.

또한, 본 발명에서는 비정질 리본의 플레이크 처리 후 압착 라미네이팅 처리에 의해 비정질 리본의 미세 조각 사이의 틈새를 접착제를 채워서 수분 침투를 방지함과 동시에 미세 조각의 모든 면을 접착제(유전체)로 둘러쌈에 의해 미세 조각을 상호 절연(isolation)시켜서 와전류 저감을 도모하여 차폐성능이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

상기한 실시예 설명에서는 휴대 단말기기에 무선 충전기가 적용된 것을 예시하였으나, 이와 동일하게 비접촉(무선) 방식으로 무선 충전 기능을 제공하는 모든 포터블 전자기기에 본 발명을 적용할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

본 발명의 무선 충전기용 자기장 차폐시트는 휴대 단말기를 포함한 각종 포터블 전자기기에 적용되어 비접촉(무선) 방식으로 무선 충전을 구현할 때 발생되는 교류 및 직류 자기장에 의해 휴대 단말기기 등에 미치는 영향을 차단하며 무선 충전에 필요한 전자파를 흡수하는 것을 도와주는 무선 충전기의 자기장 차폐시트에 적용될 수 있다.

Claims

다수의 미세 조각으로 분리된 비정질 리본으로 이루어진 적어도 1층의 박판 자성시트;

상기 박판 자성시트의 일면에, 제1접착층을 통하여 접착되는 보호필름; 및

상기 박판 자성시트의 타면에, 일측면에 구비된 제2접착층을 통하여 접착되는 양면 테이프를 포함하며,

상기 다수의 미세 조각 사이의 틈새는 상기 제1접착층과 제2접착층의 일부가 충진되어 상기 다수의 미세 조각을 절연(isolation)시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서,

상기 박판 자성시트는

제1투자율로 이루어진 제1자성시트;

상기 제1자성시트에 적층되며 제1투자율보다 낮은 제2투자율의 제2자성시트; 및

상기 제1자성시트와 제2자성시트를 상호 접착시키며 상기 다수의 미세 조각 사이의 틈새를 충진하는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제2항에 있어서,

상기 제1자성시트는 비정질 시트, 페라이트 시트, 퍼멀로이(permalloy) 시트, MPP(Moly Permalloy Powder) 시트 중 어느 하나를 사용하며,

상기 제2자성시트는 자성분말과 수지로 이루어진 폴리머 시트를 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제2항에 있어서,

상기 제1자성시트는 비정질 시트로 이루어지고, 상기 제2자성시트는 페라이트 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서, 상기 차폐시트는 송신장치에 영구자석을 포함하는 무선 충전기의 수신장치에 적용되며,

상기 박판 자성시트가 Fe계 비정질 합금 또는 나노 결정립 합금으로 이루어지고, 2 내지 12층의 적층된 비정질 리본과 적층된 비정질 리본 사이에 삽입되는 접착층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서, 상기 차폐시트는 송신장치에 영구자석을 포함하지 않는 무선 충전기의 수신장치에 적용되며,

상기 박판 자성시트는 1 내지 4층의 적층된 비정질 리본과 적층된 비정질 리본 사이에 삽입되는 접착층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서, 상기 양면 테이프는 기재, 상기 기재의 일측면에 형성되고 박판 자성시트의 타측면에 접착되는 제2접착층 및 기재의 타측면에 형성되는 제3접착층을 포함하며,

상기 제2접착층은 상기 다수의 미세 조각 사이의 틈새에 충진되어 상기 제1접착층과 일체화되는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서,

차폐시트는 무선 충전기의 수신장치에 구비된 2차 코일과 대응하는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서, 상기 박판 자성시트는 Fe계 비정질 합금으로 이루어지며, 300℃ 내지 600℃의 온도에서 30분 ~ 2시간 동안 무자장 열처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서, 상기 박판 자성시트는 나노 결정립 합금으로 이루어지며, 600℃ 내지 700℃의 온도에서 30분 ~ 2시간 동안 무자장 열처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
제1항에 있어서, 상기 다수의 미세 조각은 수십 um 내지 3mm 크기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트.
적어도 1층의 비정질 리본으로 이루어진 박막 자성시트의 양측면에 보호 필름과 노출면에 릴리즈 필름이 형성된 양면 테이프를 부착하여 적층시트를 형성하는 단계;

상기 적층시트를 플레이크 처리하여 상기 박막 자성시트를 다수의 미세 조각으로 분할하는 단계; 및

상기 플레이크 처리된 적층시트를 라미네이트 처리하여 적층시트의 평탄화 및 슬림화와 함께 상기 보호 필름과 양면 테이프에 구비된 제1 및 제2 접착층의 일부를 상기 다수의 미세 조각의 틈새로 충진시켜서 절연(isolation)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트의 제조방법.
제12항에 있어서,

상기 적층시트를 형성하기 전에 비정질 리본을 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트의 제조방법.
제12항에 있어서,

상기 제1접착층 및 제2접착층의 두께는 상기 비정질 리본의 두께 대비 50% 이상 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트의 제조방법.
제12항에 있어서,

상기 박판 자성시트는 제1투자율로 이루어진 제1자성시트와 제1투자율보다 낮은 제2투자율의 제2자성시트가 접착층을 통하여 적층된 하이브리드 자성시트인 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트의 제조방법.
제12항에 있어서,

상기 제1자성시트는 비정질 시트로 이루어지고, 상기 제2자성시트는 페라이트 시트 또는 폴리머 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 자기장 차폐시트의 제조방법.
무선 충전기의 송신장치로부터 전자유도방식으로 이차전지 배터리를 충전하는 무선 충전기용 수신장치에 있어서,

상기 송신장치로부터 전자유도방식으로 전송된 무선 고주파 신호를 수신하기 위한 2차 코일; 및

상기 2차 코일과 이차전지 배터리 사이에 배치되며, 상기 무선 고주파 신호에 의해 발생된 자기장을 차폐함과 동시에 상기 2차 코일에 무선 충전 기능을 수행하는 데 필요한 무선 고주파 신호를 흡수하도록 유도하는 자기장 차폐시트를 포함하며,

상기 자기장 차폐시트는

다수의 미세 조각으로 분리된 비정질 리본으로 이루어진 적어도 1층의 박판 자성시트;

상기 박판 자성시트의 일면에, 제1접착층을 통하여 접착되는 보호필름; 및

상기 박판 자성시트의 타면에, 일측면에 구비된 제2접착층을 통하여 접착되는 양면 테이프를 포함하며,

상기 다수의 미세 조각 사이의 틈새는 상기 제1접착층과 제2접착층의 일부가 충진되어 상기 다수의 미세 조각을 절연(isolation)시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 수신장치.
제17항에 있어서,

상기 무선 충전기의 수신장치는 상기 2차 코일과 NFC(Near field communications)용 안테나 코일이 하나의 절연기판 위에 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 수신장치.
제18항에 있어서,

상기 자기장 차폐시트의 박판 자성시트는 비정질 리본시트와 페라이트 시트 또는 폴리머 시트가 접착층을 통하여 접착된 시트인 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 수신장치.
제18항에 있어서,

상기 자기장 차폐시트의 박판 자성시트는

중앙부에 일정 면적으로 배치되는 비정질 리본시트; 및

상기 비정질 리본시트의 외부에 비정질 리본시트를 둘러싸는 환형의 페라이트 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전기용 수신장치.