WO2018093127A1 - 복합 용도의 자성 시트 및 이를 포함하는 안테나 장치 - Google Patents

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resin
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문현곤
김태경
임재범
김진철
이동규
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Definitions

  • Embodiments relate to magnetic sheets used for complex applications, such as near field communication (NFC), wireless power transfer (WPT), magnetic secure transmission (MST), and antenna devices including the same.
  • NFC near field communication
  • WPT wireless power transfer
  • MST magnetic secure transmission
  • antenna devices including the same.
  • WPT wireless power transfer
  • NFC near field communication
  • MST magnetic secure transmission
  • the magnetic sheet of high permeability adjacent to the antenna, the magnetic sheet focuses the magnetic flux of the antenna to prevent magnetic field penetration into the metal surface and generation of eddy currents and to improve operating characteristics.
  • magnetic sheets of amorphous or nanocrystal metal materials are used to support WPT and MST functions running in the low frequency band
  • ferrite sheets are used to support NFC functions running in the 13.56 MHz band.
  • two or more kinds of magnetic sheets are mounted in a mobile device.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 2013-50633 discloses a composite magnetic sheet in which a magnetic sheet for wireless charging is laminated on a part or periphery of a magnetic sheet for short range communication.
  • an embodiment is to provide a magnetic sheet that can be used for a combination of wireless power transmission (WPT), near field communication (NFC), and magnetic security transmission (MST) as a single product, and an antenna device including the same.
  • WPT wireless power transmission
  • NFC near field communication
  • MST magnetic security transmission
  • a polymeric magnetic sheet comprising a binder resin and magnetic powder dispersed in the binder resin, the magnetic permeability in the frequency region of 100 ⁇ 300 kHz is 10 ⁇ 800, in the frequency region of 13 ⁇ 14 MHz A magnetic sheet is provided, with a magnetic permeability of 10 to 400.
  • an antenna apparatus including the magnetic sheet and an antenna substrate disposed on one surface of the magnetic sheet is provided.
  • an antenna device including the magnetic sheet and an antenna pattern disposed on at least one surface of the magnetic sheet is provided.
  • the magnetic sheet exhibits excellent permeability and permeability / loss ratio at both the 100-300 kHz band where the WPT and MST functions are driven, and at 13.56 MHz where the NFC function is driven.
  • the magnetic sheet supports both WPT, NFC, and MST functions in a single product, it is possible to increase processability, economical efficiency, and reliability as compared with conventionally required two or more types of magnetic sheets for the composite function.
  • the magnetic sheet is excellent in flexibility to meet the flexibility demands of components that are recently mounted in mobile devices, and can fill the convex portions and concave portions of the antenna pattern can exhibit high adhesion to the antenna substrate.
  • the magnetic sheet since the magnetic sheet has excellent heat resistance and chemical resistance, there may be little change in weight and thickness even in various environmental changes such as etching treatment for patterning or reflow or soldering process to be applied to a product.
  • the magnetic sheet is simple to manufacture and excellent in various general properties such as mechanical properties.
  • the magnetic sheet is mounted on the mobile device together with the antenna substrate or the antenna pattern, thereby realizing light weight and miniaturization of the mobile device.
  • 1 is a graph comparing magnetic properties of a magnetic sheet.
  • FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of a magnetic sheet according to an embodiment.
  • 3A and 3B show cross-sectional views of an antenna device according to an embodiment.
  • FIGS. 4A to 4D show cross-sectional views of an antenna device according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view showing an antenna device according to another embodiment.
  • FIG. 2 illustrates a cross-sectional view of a magnetic sheet according to an embodiment.
  • the magnetic sheet 10 is a polymeric magnetic sheet including the binder resin 11 and the magnetic powder 12 dispersed in the binder resin 11.
  • the magnetic sheet has a permeability of 10 to 800 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a permeability of 10 to 400 in the frequency region of 13 to 14 MHz.
  • the magnetic sheet may have a permeability of 10 to 400 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a permeability of 10 to 300 in the frequency region of 13 to 14 MHz.
  • the magnetic sheet may have a magnetic permeability of 10 to 100 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a magnetic permeability of 10 to 100 in the frequency region of 13 to 14 MHz.
  • the magnetic sheet may have a magnetic permeability of 100 to 300 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a magnetic permeability of 50 to 200 in the frequency region of 13 to 14 MHz.
  • the magnetic sheet may have a permeability of 200 to 300 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a permeability of 100 to 250 in the frequency region of 13 to 14 MHz.
  • the magnetic sheet may have a magnetic permeability of 400 to 800 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a magnetic permeability of 150 to 400 in the frequency region of 13 to 14 MHz.
  • the magnetic sheet has a magnetic permeability / permeability ( ⁇ '/ ⁇ ' ') ratio of 5 to 25 in the frequency range of 100 to 300 kHz and a magnetic permeability / permeability of 1 to 5 in the frequency range of 13 to 14 MHz. '/ ⁇ ') ratio.
  • the magnetic sheet has a permeability / permeability ( ⁇ '/ ⁇ ' ') ratio of 10-25 in the frequency range of 100-300 kHz and a permeability / permeability loss of 2-4 in the frequency range of 13-14 MHz. '/ ⁇ ') ratio.
  • the magnetic sheet has a magnetic permeability of 250 to 300 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a magnetic permeability of 150 to 250 in the frequency region of 13 to 14 MHz, and 5 to 5 in the frequency region of 100 to 300 kHz. It can have a permeability / loss ratio ( ⁇ '/ ⁇ ) ratio of 25 and a permeability / loss ratio ( ⁇ ' / ⁇ '') ratio of 1-5 in the frequency range of 13-14 MHz.
  • the magnetic sheet may have a magnetic permeability of about 80 to 270, more specifically about 180 to 230, in a frequency range of 6 to 7 MHz.
  • the magnetic sheet may have a magnetic permeability of about 100 to 300, more specifically about 190 to 250 at a frequency of 3 MHz.
  • the magnetic sheet may be a magnetic sheet for wireless power transfer (WPT), near field communication (NFC), or magnetic secure transmission (MST).
  • WPT wireless power transfer
  • NFC near field communication
  • MST magnetic secure transmission
  • the magnetic sheet may be a magnetic sheet of two or more composite applications of the use of WPT, NFC, and MST. More preferably, the magnetic sheet may be a magnetic sheet for the combined use of all WPT, NFC, and MST.
  • the magnetic sheet may preferably consist of a single layer.
  • the magnetic sheet may have a thickness of about 10 to 3000 ⁇ m. More specifically, the magnetic sheet has a thickness of about 10 to 500 ⁇ m, about 40 to 500 ⁇ m, about 40 to 250 ⁇ m, about 50 to 250 ⁇ m, about 50 to 200 ⁇ m, 30 to 200 ⁇ m, or about 50 to 100 ⁇ m. It may be ⁇ m, and is not particularly limited.
  • the magnetic sheet may have flexibility to be applied to various devices.
  • the magnetic sheet may not be cut after 100, 1,000, or 10,000 bendings in the MIT folding test under 90 ° and 35 RPM conditions.
  • the magnetic sheet may have a change in permeability of about 10% or less, or about 5% or less after 100, 1,000, or 10,000 bendings in an MIT bending test under 90 ° and 35 RPM conditions.
  • the magnetic sheet may have heat resistance that can withstand high temperature conditions.
  • the magnetic sheet may have a volume change of about 25% or less, 15% or less, 10% or less, or about 5% or less when heat treated at about 150 ° C. for about 30 minutes.
  • the magnetic sheet may have a permeability change of about 25% or less, 15% or less, 10% or less, or about 5% or less when heat treated at about 150 ° C. for about 30 minutes.
  • the magnetic sheet is repeatedly heated twice on the magnetic sheet under the condition that the temperature is lowered at a constant rate from 240 ° C to 130 ° C for 100 seconds at a constant rate for 200 seconds, and then the temperature is increased from 30 ° C to 240 ° C.
  • the thickness change and permeability change of the magnetic sheet may be about 25% or less, about 15% or less, or about 10% or less.
  • the thickness change and the permeability change of the magnetic sheet may be 5% or less, more specifically 3% or less.
  • the magnetic sheet may have chemical resistance that can withstand various environments.
  • the magnetic sheet may have a mass change of about 10% or less, or about 5% or less when immersed in about 2N hydrochloric acid solution for 10 minutes.
  • the magnetic sheet may have a thickness change of about 10% or less, or about 5% or less when immersed in about 2N hydrochloric acid solution for 10 minutes.
  • the magnetic sheet may have a permeability change of about 10% or less, or about 5% or less when immersed in about 2N hydrochloric acid solution for 10 minutes.
  • the magnetic sheet has a thickness change of 5% or less and a permeability change of 5% or less when immersed in 2N hydrochloric acid solution for 30 minutes, and a thickness change of 5% or less when immersed in 2N sodium hydroxide solution for 30 minutes, and 5 It can have a permeability change of less than%.
  • the magnetic sheet has a thickness change of 3% or less and a permeability change of 3% or less when immersed in 2N hydrochloric acid solution for 30 minutes, and a thickness change of 3% or less when immersed in 2N sodium hydroxide solution for 30 minutes, and It can have a permeability change of less than 3%.
  • the magnetic sheet may have corrosion resistance that can withstand various corrosive environments.
  • the magnetic sheet may have a rating number of at least 9.8 in a salt spray test according to KS D 9502.
  • the rating number method is an evaluation method indicating the degree of corrosion by the ratio of the corrosion area and the effective area, and is divided into values of 0 to 10.
  • the magnetic sheet may have a mass change of about 10% or less, or about 5% or less when immersed in about 2N NaCl solution for 10 minutes.
  • the magnetic sheet may have a permeability change of about 10% or less, or about 5% or less when immersed in about 2N NaCl solution for 10 minutes.
  • both the thickness and the permeability change of the magnetic sheet may be 10% or less, specifically 5% or less, and more specifically 2% or less.
  • the magnetic sheet 10 contains a magnetic powder 12.
  • the magnetic powder 12 is an oxide magnetic powder such as ferrite (Ni-Zn-based, Mg-Zn-based, Mn-Zn-based ferrite, etc.); Magnetic metal powders such as permalloy, sanddust, and Fe—Si—Cr alloys; Or mixed powders thereof.
  • the magnetic powder may be a sand dust powder having a Fe—Si—Al alloy composition.
  • the magnetic powder may have a composition of Formula 1.
  • X is Al, Cr, Ni, Cu, or a combination thereof
  • Y is Mn, B, Co, Mo, or a combination thereof
  • the particle diameter of the magnetic powder may be in the range of about 3 nm to about 1 mm, for example. More specifically, the magnetic powder may have a particle diameter in a range of about 1 to 300 ⁇ m, about 1 to 50 ⁇ m, or about 1 to 10 ⁇ m.
  • Curable resin can be used as said binder resin 11.
  • the binder resin may include a photocurable resin, a thermosetting resin, and / or a high heat resistant thermoplastic resin, and may preferably include a thermosetting resin.
  • the resin that can be cured to exhibit adhesiveness as described above includes one or more functional groups or sites capable of curing by heat such as glycidyl group, isocyanate group, hydroxy group, carboxyl group or amide group; Or one or more functional groups or moieties that can be cured by an active energy such as an epoxide group, a cyclic ether group, a sulfide group, an acetal group or a lactone group. Resin to be used can be used. Such functional groups or moieties can be, for example, isocyanate groups (-NCO), hydroxy groups (-OH), or carboxyl groups (-COOH).
  • the curable resin may be, for example, a polyurethane-based resin, an acrylic resin, a polyester resin, an isocyanate resin, an epoxy resin, or the like having at least one or more of the above functional groups or sites, but is not limited thereto.
  • the binder resin may include a polyurethane-based resin, an isocyanate-based curing agent and an epoxy-based resin.
  • the polyurethane-based resin may include repeating units represented by the following Chemical Formulas 2a and 2b.
  • R 1 and R 3 are each independently a C 1-5 alkylene group, urea group, or ether group;
  • R 2 and R 4 are each independently a C 1-5 alkylene group;
  • each of the C 1-5 alkylene groups may or may not have one or more substituents selected from the group consisting of halogen, cyano, amino and nitro.
  • the polyurethane-based resin may include a repeating unit represented by Formula 2a and a repeating unit represented by Formula 2b in a molar ratio of 1:10 to 10: 1.
  • the polyurethane-based resin may have a number average molecular weight in the range of about 500 to 50,000 g / mol, in the range of about 10,000 to 50,000 g / mol, or in the range of about 10,000 to 40,000 g / mol.
  • the isocyanate-based curing agent may be an organic diisocyanate.
  • the isocyanate curing agent may be an aromatic diisocyanate, aliphatic diisocyanate, alicyclic diisocyanate, or a mixture thereof.
  • the aromatic diisocyanate may be, for example, a diisocyanate having 1 to 2 C 6-20 aryl groups, specifically 1,5-naphthalene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4 ' -Diphenyl-dimethylmethane diisocyanate, 4,4'-benzyl isocyanate, dialkyl-diphenylmethane diisocyanate, tetraalkyl-diphenylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene Diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylene diisocyanate and the like.
  • the alicyclic diisocyanate may be, for example, a diisocyanate having 1 to 2 C 6-20 cycloalkyl groups, and specifically cyclohexane-1,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4 , 4'-diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatemethyl) cyclohexane, methylcyclohexane diisocyanate and the like.
  • the isocyanate-based curing agent may be alicyclic diisocyanate, in particular isophorone diisocyanate.
  • the epoxy resin examples include bisphenol epoxy resins such as bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, bisphenol S epoxy resin and tetrabromobisphenol A epoxy resin; Spiro cyclic epoxy resins; Naphthalene type epoxy resins; Biphenyl type epoxy resins; Terpene type epoxy resins; Glycidyl ether type epoxy resins such as tris (glycidyloxyphenyl) methane, tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane and the like; Glycidyl amine type epoxy resins such as tetraglycidyl diaminodiphenylmethane; Novolak-type epoxy resins, such as a cresol novolak-type epoxy resin, a phenol novolak-type epoxy resin, (alpha)-naphthol novolak-type epoxy resin, a brominated phenol novolak-type epoxy resin, etc. are mentioned. These epoxy resins can be used individually by 1 type or in
  • a bisphenol A type epoxy resin a cresol novolac type epoxy resin, or a tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane type epoxy resin.
  • the epoxy resin may have an epoxy equivalent of about 80 to 1,000 g / eq, or about 100 to 300 g / eq.
  • the epoxy resin may have a number average molecular weight in the range of about 10,000 ⁇ 50,000 g / mol.
  • the magnetic sheet may include magnetic powder in an amount of 50 wt% or more, 70 wt% or more, or 80 wt% or more.
  • the magnetic sheet is a magnetic powder of 50 to 95% by weight, 70 to 95% by weight, 70 to 90% by weight, 75 to 90% by weight, 75 to 95% by weight, 80 to 95% by weight, 85 to 95 It may be contained in an amount of 85% by weight or 85 to 90% by weight.
  • the magnetic sheet may contain the binder resin in an amount of 5 to 40% by weight, 5 to 20% by weight, 5 to 15% by weight, or 7 to 15% by weight.
  • the magnetic sheet based on the total weight of the magnetic sheet, as the binder resin, 6 to 12% by weight of polyurethane-based resin, 0.5 to 2% by weight of isocyanate-based curing agent and 0.3 to 1.5% by weight of epoxy-based resin It may include.
  • the magnetic powder includes a magnetic powder represented by Chemical Formula 1, wherein the binder resin is an acrylic resin, a polyurethane resin, or an epoxy resin, wherein the magnetic powder is 80 to 95 weights of the magnetic sheet. May be included as a%.
  • the polyurethane-based resin includes repeating units represented by Formulas 2a and 2b, the isocyanate-based curing agent is an alicyclic diisocyanate, and the epoxy-based resin is a bisphenol A type epoxy resin, cresol novolac It may be a type epoxy resin or tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane type epoxy resin.
  • the magnetic sheet includes a magnetic powder in an amount of 70 to 95% by weight based on the total weight of the magnetic sheet, and as a binder resin, 6 to 12% by weight of polyurethane-based resin, 0.5 to It may include 2% by weight of isocyanate-based curing agent and 0.3 to 1.5% by weight of the epoxy resin.
  • a magnetic sheet according to a preferred example is a sintered cured sheet having a thickness of 10 to 500 ⁇ m having flexibility, and includes the magnetic powder in an amount of 70 to 90 wt% based on the total weight of the magnetic sheet, and the binder resin Is contained in an amount of 5 to 20% by weight, has a magnetic permeability of 100 to 300 and a magnetic permeability / permeability ( ⁇ '/ ⁇ ) ratio in the frequency range of 100 to 300 kHz, 13-14 MHz It has a permeability of 100 to 250 and a permeability of 1 to 5 ( ⁇ '/ ⁇ ' ') in the frequency range of, and the temperature is raised from 30 ° C to 240 ° C at a constant rate for 200 seconds, followed by 100 seconds.
  • the thickness change is less than 5% and the permeability is less than 5%, and 5% when soaked in 2N hydrochloric acid solution for 30 minutes. It was immersed in 2N sodium hydroxide solution for 30 minutes with the following thickness change and permeability change below 5%. When the thickness change is less than 5% and the permeability change is less than 5%.
  • the magnetic sheet may be an sintered dry sheet containing magnetic powder and binder resin.
  • a polymeric magnetic sheet can be prepared by a conventional method for producing a non-sintered dry polymeric magnetic sheet.
  • the magnetic sheet may be prepared by dispersing the magnetic powder in a binder resin and then forming a sheet.
  • the magnetic sheet may comprise the steps of (i) dispersing the magnetic powder in a binder resin and a solvent to prepare a slurry; And (ii) forming the sheet using the slurry and then drying the sheet.
  • a magnetic powder is added to a solvent together with a binder resin and dispersed by a disperser (planetary mixer, homo mixer, no-bead mill, etc.) to have a slurry having a viscosity (at 23 ° C.) of about 100 to 10,000 cPs.
  • a disperser planetary mixer, homo mixer, no-bead mill, etc.
  • the slurry may be passed through a thin gap by tape casting to form a film, but the speed and temperature may be adjusted according to a desired thickness, the solvent may be removed through a dryer, and the molded sheet may be wound to prepare a magnetic sheet.
  • a magnetic sheet When the production is performed in a roll-to-roll process, a magnetic sheet may be prepared by coating a slurry including a magnetic powder and a binder resin on a carrier film and then drying.
  • the dry magnetic sheet thus prepared may be a magnetic sheet in which curing of the binder resin is not completed.
  • the magnetic sheet may be cured by heat pressing the magnetic sheet after the drying step. That is, the method of manufacturing the magnetic sheet further includes the step of curing the binder resin in the magnetic sheet by thermally pressing the magnetic sheet at a pressure of 1 to 100 MPa and a temperature of 100 to 300 ° C. after the drying step. It may include. As a result, the obtained magnetic sheet may be a magnetic sheet in which curing of the binder resin is completed.
  • Antenna device including magnetic sheet and antenna board
  • 3A and 3B illustrate cross-sectional views of an antenna device according to an embodiment.
  • the antenna device includes a magnetic sheet 10 and an antenna substrate 20 disposed on one surface of the magnetic sheet 10 with reference to FIG. 3A.
  • the antenna device may further include a heat dissipation sheet 30 disposed on the other surface of the magnetic sheet 10 with reference to FIG. 3B.
  • the protective film 40 and / or the adhesive layer 50 may be further laminated on one surface and / or the other surface of the magnetic sheet 10 and the heat dissipation sheet 30.
  • the configuration, composition, and characteristics of the magnetic sheet 10 used in the antenna device are as described above in detail.
  • the magnetic sheet 10 When the magnetic sheet 10 is laminated with the antenna substrate 20 containing a metal component, the magnetic sheet 10 may be laminated by simple thermal pressing without a separate adhesive layer.
  • a magnetic sheet in which curing of the binder resin is completed due to heat in the thermal pressing process is formed, and thus, the magnetic sheet and the antenna substrate are bonded while the binder resin is cured at the same time as the thermal pressing.
  • the thermal pressing can be.
  • the magnetic sheet 10 has flexibility unlike the sintered magnetic sheet, even when directly laminated on the surface of the antenna substrate 20, the convex portion and the concave portion of the antenna pattern may be filled, thereby exhibiting high adhesion.
  • the antenna substrate 20 may be an antenna substrate having a function of wireless power transmission (WPT), near field communication (NFC), or magnetic secure transmission (MST).
  • WPT wireless power transmission
  • NFC near field communication
  • MST magnetic secure transmission
  • the antenna substrate may be an antenna substrate of two or more composite functions among the functions of WPT, NFC, and MST.
  • the magnetic sheet may be a magnetic sheet used in a combination of two or more of the uses of WPT, NFC, and MST
  • the antenna substrate may be an antenna substrate having a composite function of two or more of the functions of WPT, NFC, and MST.
  • the antenna substrate may be an antenna substrate having a combination of WPT, NFC, and MST.
  • the antenna substrate 20 may include an antenna pattern.
  • the antenna substrate may include an insulating base layer and one or more antenna patterns provided on one side or both sides of the insulating base layer.
  • the insulating base layer is, for example, polyimide (PI), polyamide (PA), polycarbonate (PC), polyesulfone (PES), epoxy resin, acrylic resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) , Polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP) and the like, and may be composed of two or more of these may be composed of a polymer resin copolymerized or blended.
  • PI polyimide
  • PA polyamide
  • PC polycarbonate
  • PES polyesulfone
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PET Polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • the antenna pattern may be made of a metal material, for example, copper, nickel, gold, silver, zinc, tin, or an alloy material thereof.
  • the shape of the antenna pattern is not particularly limited, and may include one or more patterns so as to have various functions including WPT, NFC, and MST, for example, and may be variously changed as necessary.
  • the antenna substrate may be a flexible substrate, and in this case, the insulating base layer may be a flexible polymer film.
  • the antenna pattern may be a printed circuit pattern, in which case the antenna substrate may be a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the antenna substrate may be manufactured according to a conventional method of manufacturing a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the heat dissipation sheet 30 serves as an intermediate medium that finally dissipates heat generated at a hot spot and transfers the heat to a heat sink or the like and finally releases heat. Accordingly, the heat dissipation sheet is positioned as the outer layer rather than the center layer of the antenna device.
  • the heat dissipation sheet 30 may be a graphite sheet, a metal foil such as copper foil, a carbon nanotube composite sheet, or the like.
  • the heat dissipation sheet may be a graphite sheet having high thermal conductivity and electrical conductivity.
  • the graphite sheet may be a natural graphite sheet or artificial graphite sheet.
  • the natural graphite sheet may be manufactured by oxidizing and expanding natural graphite powder such as impression graphite and rolling it.
  • the artificial graphite sheet may be prepared by carbonizing and graphitizing a polymer film.
  • the polymer film is a polyimide resin, polyamide resin (polyamide resin, polyamide ester resin, etc.), polyarylene resin (polyphenylene resin, polyarylene ether resin, etc.), polybenzocyclobutene resin Or a film of a mixed resin thereof.
  • the protective film 40 may be laminated on one surface of the magnetic sheet 10 and / or the heat dissipation sheet 30 to protect the surface.
  • the protective film is not particularly limited to the material.
  • the protective film may be a flexible sheet, for example polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polycarbonate (PC), polypropylene (PP) ), Or a polymer film of a mixed material thereof.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PC polycarbonate
  • PP polypropylene
  • Such a protective film serves to enable adhesion while protecting the magnetic sheet and the heat dissipation sheet.
  • the thickness of the protective film may range from 0.001 mm to 1 mm, and may range from 0.002 mm to 0.5 mm, or from 0.005 mm to 0.05 mm.
  • the protective film 40 may seal at least one side edge of the magnetic sheet 10 and the heat dissipation sheet 30.
  • the magnetic sheet generally contains a metal component
  • the side edge exposed to the outside is oxidized due to oxygen, moisture, carbon dioxide, etc. in the air, thereby causing a problem in that the original magnetic properties are continuously degraded.
  • pieces of the side may come off and become foreign matters in the process or cause malfunction of the electronic device.
  • the graphite used as the material of the heat dissipation sheet has a structure in which layers of carbon atoms arranged in a hexagonal honeycomb layer are stacked in layers, so that strong covalent bonds are formed between carbon atoms in the same layer, but weak between carbon atoms in different layers.
  • Van Der Waals Van Der Waals
  • a side edge exposed to the outside may cause a problem that the inner layers of the graphite sheet are separated by external influences.
  • the heat dissipation sheet and the magnetic sheet may be laminated without a separate adhesive layer, and thus, heat generated from the magnetic sheet may be directly transferred to the heat dissipation sheet. The thickness and process steps can be reduced.
  • 4A to 4D illustrate cross-sectional views of the antenna device in which the side is sealed with a protective film.
  • the protective film 40 may seal the side edge of the heat dissipation sheet 30. That is, the protective film 40 may cover all four side edges of the magnetic sheet 10 while covering the upper surface of the magnetic sheet 10.
  • the protective film 40 may also seal side edges of the adhesive layer 50.
  • the protective film 40 may also seal the side edges of the heat dissipation sheet 30.
  • the protective film 40 may cover four upper side edges of the magnetic sheet 10 and four side edges of the heat dissipating sheet 30 while covering the upper surface of the magnetic sheet 10.
  • the adhesive force with the surface of a magnetic sheet in the form of a polymer is weak, so that an adhesive layer needs to be formed on one surface of the graphite sheet and laminated with the magnetic sheet for bonding.
  • the magnetic sheet 10 and the heat dissipation sheet 30 may be laminated without a separate adhesive layer. Can be. Accordingly, heat generated in the magnetic sheet may be directly transferred to the heat dissipation sheet, and thickness and process steps may be reduced.
  • an antenna device whose side is sealed by the protective film
  • a protective film 40 having a larger area than the magnetic sheet 10 is laminated on the upper surface of the magnetic sheet 10, so that the protective film 40 covers the upper surface of the magnetic sheet 10. While protruding outward from the four sides of the magnetic sheet (10);
  • the laminate may be thermally pressurized (90), and may be manufactured by a method including sealing the side edges of the magnetic sheet (10) with protrusions of the protective film (40).
  • the antenna device whose side is sealed by the protective film
  • the magnetic sheet 10 is disposed on the antenna substrate 20, and the heat dissipation sheet 30 having the same area is arranged on the magnetic sheet 10 so that four side surfaces thereof coincide with each other to manufacture a laminate. step;
  • a protective film 40 having a larger area than the heat dissipating sheet 30 is disposed on the top surface of the heat dissipating sheet 30, so that the protective film 40 covers the top surface of the heat dissipating sheet 30. While protruding outward from the four sides of the heat dissipation sheet (30); And
  • stacked on the upper surface of the said magnetic sheet or the heat radiation sheet is the dimension (width x length) of the said magnetic sheet or a heat radiation sheet. Need to be larger than.
  • the magnetic sheet 10 used in the method of manufacturing the illustrated antenna device may be a magnetic sheet of the type described above, and may also be manufactured by the method of manufacturing the magnetic sheet described above.
  • the magnetic sheet 10 used in the method of manufacturing the antenna device may be a polymeric magnetic sheet including a binder resin and a magnetic powder dispersed in the binder resin, and the specific composition thereof is as described above. May be the same.
  • the magnetic sheet 10 may be a dry magnetic sheet in which the curing of the binder resin is not completed, wherein the binder resin of the dry magnetic sheet may be cured by thermal pressure during the manufacturing process of the antenna device. Accordingly, the uncured or semi-cured binder resin contained in the magnetic sheet is cured at the same time as the pressing between the component layers by the thermal pressure, thereby forming a component layer different from the magnetic sheet 10, for example, the antenna substrate 20 and Bondability with the heat dissipation sheet 30 can be further improved.
  • the adhesive layer 50 is formed on one surface of the magnetic sheet 10 and / or the heat dissipation sheet 30 to improve bonding strength with other constituent layers.
  • the adhesive layer may be used without limitation as long as the adhesive layer is a material having adhesion, and may be, for example, an adhesive layer or an adhesive layer of a material such as acrylic pressure sensitive adhesive (PSA) or silicone PSA.
  • PSA acrylic pressure sensitive adhesive
  • silicone PSA silicone PSA
  • the magnetic sheet may be provided with an adhesive layer for improving the adhesion on the lower surface, and thus the magnetic sheet may be attached to the antenna substrate via the adhesive layer.
  • the adhesive layer may have a thickness in a range of 0.001 mm to 1 mm, a range of 0.002 mm to 0.5 mm, or a range of 0.005 mm to 0.05 mm.
  • the magnetic sheet according to the embodiment may exhibit excellent permeability and permeability / loss ratio in both the 100-300 kHz band in which the WPT and MST functions are driven, and in 13.56 MHz in which the NFC function is driven.
  • the magnetic sheet supports both WPT, NFC, and MST functions in a single product, it is possible to increase processability, economical efficiency, and reliability as compared with conventionally required two or more types of magnetic sheets for the composite function.
  • the magnetic sheet is excellent in flexibility to meet the flexibility demands of components that are recently mounted in mobile devices, and can fill the convex portions and concave portions of the antenna pattern can exhibit high adhesion to the antenna substrate.
  • the magnetic sheet is simple to manufacture and excellent in various general properties such as mechanical properties.
  • the magnetic sheet is mounted on the mobile device together with the antenna substrate, thereby making it possible to reduce the weight and size of the mobile device.
  • Antenna device (includes magnetic sheet and antenna pattern)
  • An antenna device includes a magnetic sheet and an antenna pattern disposed on at least one surface of the magnetic sheet.
  • the magnetic sheet included in the antenna device may have substantially the same composition and properties as the magnetic sheet according to the above-described embodiment, and may also be manufactured by substantially the same method.
  • the magnetic sheet has a permeability of 10 to 800 in the frequency region of 100 to 300 kHz, and a permeability of 10 to 400 in the frequency region of 13 to 14 MHz.
  • the magnetic sheet includes a binder resin and magnetic powder dispersed in the binder resin.
  • the magnetic sheet may be a non-sintered cured sheet having a thickness of 10 ⁇ 3000 ⁇ m having flexibility.
  • the magnetic sheet includes a magnetic powder in an amount of 70 to 90% by weight based on the total weight of the magnetic sheet, and as binder resin, 6 to 12% by weight of polyurethane-based resin, 0.5 to 2% by weight. Isocyanate-based curing agent and 0.3 to 1.5% by weight of the epoxy resin may be included.
  • the magnetic powder has a composition of Formula 1, the polyurethane-based resin includes repeating units represented by Formulas 2a and 2b, the isocyanate-based curing agent is alicyclic diisocyanate, the epoxy resin is bisphenol A type epoxy resin, cresol novolak-type epoxy resin, or tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane type epoxy resin.
  • immersed in 2N hydrochloric acid solution for 30 minutes, less than 5% thickness change and less than 5% change in permeability, and immersed in 2N sodium hydroxide solution for 30 minutes It can have a thickness change of 5% or less and a permeability change of 5% or less.
  • the antenna pattern is disposed on one side or both sides of the magnetic sheet.
  • the antenna pattern may include a conductive material.
  • the antenna pattern may include a conductive metal.
  • the antenna pattern may include at least one metal selected from the group consisting of copper, nickel, gold, silver, zinc, and tin.
  • the pattern form of the antenna pattern according to the embodiment is not particularly limited, and for example, a pattern may be formed to have various functions including an NFC antenna, a WPT antenna, and an MST antenna, and may be variously changed as necessary. Can be.
  • the antenna pattern may be a printed circuit pattern.
  • the antenna pattern may have a coil shape or a spiral shape.
  • the antenna pattern may be directly bonded to the magnetic sheet, and thus the antenna pattern may directly contact one surface or both surfaces of the magnetic sheet.
  • an insulating layer may be inserted between the antenna pattern and the magnetic sheet.
  • the antenna device may further include vias through the magnetic sheet.
  • the antenna device includes a magnetic sheet; An antenna pattern disposed on one or both surfaces of the magnetic sheet; And one or more vias penetrating through the magnetic sheet and connected to the antenna pattern.
  • the vias are in electrical contact with both antenna patterns disposed on both sides of the magnetic sheet.
  • the via may comprise a conductive material.
  • the via may include one or more metals selected from the group consisting of copper, nickel, gold, silver, zinc and tin.
  • the magnetic sheet may include via holes penetrating up and down.
  • the via hole may have, for example, a diameter in the range of 100 to 300 ⁇ m, or in the range of 120 to 170 ⁇ m.
  • the antenna device according to the embodiment may have various configurations through the shape of the antenna pattern, the connection of vias and terminals, or the addition of wiring.
  • the antenna device includes a magnetic sheet 10; An antenna pattern 60 disposed on one surface of the magnetic sheet; A wiring pattern 70 disposed on the other surface of the magnetic sheet; And a via 80 penetrating through the magnetic sheet 100, wherein the via 80 is connected to one end of the antenna pattern 60 and one end of the wiring pattern 70.
  • a method of manufacturing an antenna device including: bonding heat and pressure to a conductive foil on at least one surface of a magnetic sheet; And etching the conductive foil to form an antenna pattern.
  • a method of manufacturing an antenna device includes manufacturing a magnetic sheet including a magnetic powder and a thermosetting binder resin; Stacking the magnetic sheet and the conductive foil; Applying heat and pressure to the obtained laminate to cure the binder resin, and bonding the conductive foil and the magnetic sheet while the binder resin is cured; And etching the conductive foil to form an antenna pattern.
  • the magnetic sheet may be manufactured under substantially the same conditions and methods as the method for manufacturing the magnetic sheet according to the above-described embodiment.
  • the magnetic sheet according to the embodiment has excellent magnetic properties at the frequencies of NFC, WPT and MST, while having improved acid / base properties and corrosion resistance.
  • the magnetic sheet may be hardened by the binder resin by heat to more firmly hold the magnetic powder. Accordingly, the magnetic sheet may be hardly changed in weight and thickness even under various environmental changes such as etching treatment for patterning or reflow or soldering process for application to a product.
  • the magnetic sheet has a structure in which magnetic powder is dispersed in a binder resin composed of a polyurethane-based resin, an isocyanate-based curing agent and an epoxy-based resin in a specific weight ratio, thereby having improved heat resistance and chemical resistance characteristics.
  • a binder resin composed of a polyurethane-based resin, an isocyanate-based curing agent and an epoxy-based resin in a specific weight ratio, thereby having improved heat resistance and chemical resistance characteristics.
  • the magnetic sheet is not only excellent in flexibility as a polymer-based sheet, but also may contain a high content of magnetic powder can have excellent magnetic properties.
  • the antenna device manufactured using the magnetic sheet may be usefully used for NFC, WPT, and MST applications.
  • Example 1 The materials used in Example 1 below are as follows:
  • Magnetic powder Sandust powder, C1F-02A, Crystallite Technology
  • Isocyanate-based curing agents isophorone diisocyanate, Sigma-Aldrich
  • the magnetic powder slurry prepared above was coated on a carrier film by a comma coater and dried at a temperature of about 110 ° C. to form a dry magnetic sheet.
  • the dry magnetic sheet was compression set in a hot press process for about 60 minutes at a pressure of about 9 MPa at a temperature of about 170 ° C. to obtain a final magnetic sheet.
  • Example 2 The same procedure as in Example 1 was repeated, but magnetic sheets were prepared using Fe-Si-Cr powder of Kinsei matec as a magnetic powder.
  • Amorphous ribbons of Fe 73.5 CuNb 3 Si1 3.5 B 9 were prepared in a 25 ⁇ m thickness by quench solidification (RSP) by melt spinning, cut into sheets, and heat-free for 1 hour in an N 2 atmosphere at 580 ° C. Sheets were prepared. The ribbon sheet was inserted between a 10 ⁇ m thick PET protective film and a 10 ⁇ m thick double sided tape (excluding a release film) to obtain a laminated sheet. The laminated sheet was laminated while passing through the laminate apparatus, forming cracks in the ribbon sheet.
  • RRP quench solidification
  • Test Example 1 Measurement of magnetic permeability and permeability loss of magnetic sheet
  • Magnetic permeability of the Examples and Comparative Examples was measured using a impedance measuring instrument (4294A Precision Impedance Analyzer + 42942A Terminal Adapter, Agilent) frequency permeability and permeability loss.
  • FIG. 1 is a graph showing the magnetic permeability ( ⁇ ') and the investment loss ( ⁇ ' ') of the magnetic sheets of the Examples and Comparative Examples.
  • the magnetic sheet of Example 1 was placed in an oven, the temperature was raised from 30 ° C. to 240 ° C. at a constant rate for 200 seconds, and then subjected to heat treatment conditions to lower the temperature at a constant rate from 240 ° C. to 130 ° C. for 100 seconds. Two reflow tests were performed. Then, the thickness change, the magnetic permeability change, and the bonding force change of the magnetic sheet were measured.
  • both the thickness and permeability change of the magnetic sheet were measured to be less than 5%.
  • Example 1 After immersing the magnetic sheet of Example 1 in 2N HCl aqueous solution for about 30 minutes, the mass change, thickness change, and permeability change of the magnetic sheet were measured. Further, after immersing the magnetic sheet in a 2N NaOH aqueous solution for about 30 minutes, the mass change, thickness change, and permeability change of the magnetic sheet were measured.
  • the magnetic sheet of Example 1 was floated in the molten lead bath and left for 40 seconds, and then the surface thereof was observed.
  • Example 1 By the salt spray test of KS D9502, the magnetic sheet of Example 1 was sprayed with 5% NaCl neutral saline at an average of 1 to 2 mL per hour at 35 ° C. for 72 hours, and then rust was observed.
  • measuring number method is an evaluation method indicating the degree of corrosion by the ratio of the corrosion area and the effective area. Are separated).
  • Test Example 6 Evaluation of high temperature and high humidity characteristics
  • Example 1 After leaving the magnetic sheet of Example 1 in an 85 ° C./85% RH constant temperature oven for 72 hours, the thickness change and the permeability change of the magnetic sheet were measured.
  • both the thickness change and the permeability change of the magnetic sheet were measured to be 5% or less.
  • the magnetic sheet according to the embodiment may be mounted on the mobile device together with the antenna substrate or the antenna pattern, thereby realizing light weight and miniaturization of the mobile device.

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Abstract

실시예는 무선전력전송(WPT), 근거리통신(NFC) 및 마그네틱보안전송(MST) 등의 복합 용도로 사용되는 자성 시트, 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것으로서, 상기 자성 시트가 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산된 자성 분말을 포함하는 고분자형 자성 시트로서, 100~300 kHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~800 이고, 13~14 MHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~400으로 자성 특성이 우수하여, 안테나 기판과 함께 모바일 기기에 탑재됨으로써, 모바일 기기의 경량화 및 소형화를 구현할 수 있다.

Description

복합 용도의 자성 시트 및 이를 포함하는 안테나 장치
실시예는 근거리통신(NFC), 무선전력전송(WPT), 마그네틱보안전송(MST) 등의 복합 용도로 사용되는 자성 시트, 및 이를 포함하는 안테나 장치에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등의 모바일 기기에는, 무선전력전송(wireless power transfer, WPT), 근거리통신(near field communication, NFC), 마그네틱보안전송(magnetic secure transmission, MST) 등의 기능을 실현하기 위한 안테나가 장착되고 있다.
이때 모바일 기기 내부에는 금속 소재의 다른 부품이 존재하고, 기기 내부에 형성되는 교류 자기장이 이러한 금속 부분에 인가될 경우 와전류(eddy current)가 발생하여, 안테나의 성능을 떨어뜨리고 인식 거리를 저하시키게 된다. 이를 해결하기 위해, 고투자율의 자성 시트를 안테나에 인접하여 배치함으로써, 자성 시트가 안테나의 자속을 집속시켜 금속면으로의 자기장 침투와 와전류의 발생을 방지하고 동작 특성을 향상시키고 있다.
일반적으로, 저주파수 대역에서 구동되는 WPT 및 MST 기능을 지원하기 위해 비정질(amorphous) 또는 나노결정질(nanocrystal) 금속 소재의 자성 시트가 사용되고, 13.56 MHz 대역에서 구동되는 NFC 기능을 지원하기 위해 페라이트 시트가 사용되고 있다. 이에 따라 WPT, NFC 및 MST를 복합적으로 구현하기 위해서는, 모바일 기기에 2종류 이상의 자성 시트를 탑재하고 있다.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제2013-50633호는 근거리통신용 자성 시트의 일부 또는 주변부에 무선충전용 자성 시트가 적층된 복합 자성 시트를 개시하고 있다.
앞서 예시한 종래의 기술은 소성 이전의 그린 시트(green sheet) 상태 또는 소성 후의 소결 시트(sintered sheet) 상태에서 가공 후 배치시키는 공정이 필요하여 공정성 및 경제성에 문제가 있고, 불량률이 증가할 소지가 있다. 한편, 최근 모바일 기기에 탑재되는 부품에 유연성이 요구되는 추세에 따라, 자성 시트로서 기존의 소결식 세라믹 시트를 대체하여 고분자형 자성 시트(polymeric magnetic sheet, PMS)를 이용하려는 시도가 활발하다.
이에 본 발명자들이 연구한 결과, 고분자형 자성 시트를 특정 조성으로 제조할 경우 WPT, NFC 및 MST가 구동되는 각각의 주파수 대역에서 골고루 우수한 자성 특성을 발휘할 수 있음을 밝혀내었다. 따라서 실시예는 단일 제품으로도 무선전력전송(WPT), 근거리통신(NFC), 및 마그네틱보안전송(MST)의 복합 용도로 사용 가능한 자성 시트, 및 이를 포함하는 안테나 장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따르면, 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산된 자성 분말을 포함하는 고분자형 자성 시트로서, 100~300 kHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~800이고, 13~14 MHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~400인, 자성 시트가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 자성 시트, 및 상기 자성 시트의 일면에 배치되는 안테나 기판을 포함하는 안테나 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 자성 시트, 및 상기 자성 시트의 적어도 일면 상에 배치되는 안테나 패턴을 포함하는 안테나 장치가 제공된다.
상기 자성 시트는 WPT 및 MST 기능이 구동되는 100~300 kHz 대역, 및 NFC 기능이 구동되는 13.56 MHz에서 모두 우수한 투자율 및 투자율/투자손실 비율을 나타낸다.
아울러, 상기 자성 시트는 단일 제품으로 WPT, NFC 및 MST 기능을 모두 지원하므로, 상기 복합 기능을 위해 기존에 2종류 이상의 자성 시트가 필요했던 것과 비교하여 공정성, 경제성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 유연성이 우수하여 최근 모바일 기기에 탑재되는 부품의 유연성 요구를 맞출 수 있고, 안테나 패턴의 볼록부와 오목부를 채울 수 있어서 안테나 기판과 높은 밀착성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 우수한 내열성 및 내화학성을 가지므로 패턴화를 위해 식각액 처리되거나 제품에 적용하기 위해 리플로우 또는 솔더링 공정이 수행되는 등과 같은 다양한 환경 변화에도 중량 및 두께 변화가 거의 없을 수 있다.
그 외에도, 상기 자성 시트는 제조가 간단하고, 기계적 물성 등 기타 제반 특성이 우수하다.
따라서, 상기 자성 시트는 안테나 기판 또는 안테나 패턴과 함께 모바일 기기에 탑재됨으로써, 모바일 기기의 경량화 및 소형화를 구현할 수 있다.
도 1은 자성 시트의 자성 특성을 비교한 그래프이다.
도 2는 일 실시예에 따른 자성 시트의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3a 및 3b는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4a ~ 4d는 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도를 나타낸 것이다.
<부호의 설명>
10: 자성 시트, 11: 바인더 수지, 12: 자성 분말,
20: 안테나 기판, 30: 방열 시트, 40: 보호 필름, 50: 접착층,
60: 안테나 패턴, 70: 단자 패턴, 80: 비아.
이하 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 보다 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면들에서 이해를 돕기 위해 크기나 간격 등이 과장되어 표시될 수 있으며, 또한 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명한 내용은 도시가 생략될 수 있다.
이하의 구체적인 설명에 있어서, 각 필름, 패널, 또는 층 등이 각 필름, 패널, 또는 층 등의 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접적으로(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 간접적으로(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
자성 시트
도 2는 일 실시예에 따른 자성 시트의 단면도 예시를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하여, 실시예에 따른 자성 시트(10)는, 바인더 수지(11) 및 상기 바인더 수지(11) 내에 분산된 자성 분말(12)을 포함하는 고분자형 자성 시트이다.
상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 10~800의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 10~400의 투자율을 갖는다.
예를 들어, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 10~400의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 10~300의 투자율을 가질 수 있다.
다른 예로, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 10~100의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 10~100의 투자율을 가질 수 있다.
또 다른 예로, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 100~300의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 50~200의 투자율을 가질 수 있다.
또 다른 예로, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 200~300의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 100~250의 투자율을 가질 수 있다.
또 다른 예로, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 400~800의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 150~400의 투자율을 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 5~25의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 1~5의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율을 가질 수 있다.
또는, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 10~25의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 2~4의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율을 가질 수 있다.
바람직한 일례에 따르면, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서 250~300의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 150~250의 투자율을 갖고, 100~300 kHz의 주파수 영역에서 5~25의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 1~5의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율을 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 6~7 MHz의 주파수 영역에서 약 80~270의 투자율, 보다 구체적으로 약 180~230의 투자율을 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 3 MHz의 주파수에서 약 100~300의 투자율, 보다 구체적으로 약 190~250의 투자율을 가질 수 있다.
상기 자성 시트는 무선전력전송(WPT), 근거리통신(NFC), 또는 마그네틱보안전송(MST) 용도의 자성 시트일 수 있다. 바람직하게는, 상기 자성 시트는 WPT, NFC, 및 MST의 용도 중 둘 이상의 복합 용도의 자성 시트일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 자성 시트는 WPT, NFC, 및 MST가 모두 복합된 용도의 자성 시트일 수 있다.
상기 자성 시트는 바람직하게는 단일층으로 이루어질 수 있다.
상기 자성 시트의 두께는 약 10~3000 ㎛일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 시트의 두께는 약 10~500 ㎛, 약 40~500 ㎛, 약 40~250 ㎛, 약 50~250 ㎛, 약 50~200 ㎛, 30~200 ㎛, 또는 약 50~100 ㎛일 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다.
또한, 상기 자성 시트는 다양한 기기에 적용될 수 있도록 유연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 90° 및 35 RPM 조건 하의 MIT 굽힘테스트(MIT folding test)에서 100회, 1,000회, 또는 10,000회 절곡 후에도 절단되지 않을 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 90° 및 35 RPM 조건 하의 MIT 굽힘테스트에서 100회, 1,000회, 또는 10,000회 절곡 후에 투자율 변화가 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하일 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 고열 조건에서 견딜 수 있는 내열성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 약 150℃에서 약 30분 동안 열처리될 때, 약 25% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 부피 변화를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 150℃에서 약 30분 동안 열처리될 때, 약 25% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도가 상승한 후, 100초 동안 240℃부터 130℃까지 일정한 속도로 온도가 하강하는 조건의 열처리를 상기 자성 시트에 2회 반복할 때, 상기 자성 시트의 두께 변화 및 투자율 변화가 약 25% 이하, 약 15% 이하, 또는 약 10% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 열처리 조건이 2회 반복될 때, 상기 자성 시트의 두께 변화 및 투자율 변화가 5% 이하, 보다 구체적으로 3% 이하일 수 있다
또한, 상기 자성 시트는 다양한 환경에서 견딜 수 있는 내화학성을 가질 수 있다. 상기 자성 시트는 약 2N 염산 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 질량 변화를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 2N 염산 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 두께 변화를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 2N 염산 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 자성 시트는 2N 염산 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖고, 2N 수산화나트륨 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 자성 시트는 2N 염산 용액에 30분간 침지되었을 때 3% 이하의 두께 변화 및 3% 이하의 투자율 변화를 갖고, 2N 수산화나트륨 용액에 30분간 침지되었을 때 3% 이하의 두께 변화 및 3% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 다양한 부식 환경에서 견딜 수 있는 내부식성을 가질 수 있다. 예를 들어, 자성 시트는 KS D 9502에 의거한 염수 분무 시험에서 9.8 이상의 레이팅넘버(rating number)를 가질 수 있다. 레이팅 넘버(rating number)법은 부식 면적과 유효 면적의 비율에 의해서 부식 정도를 나타내는 평가 방법으로서 0~10의 값으로 구분된다.
또한, 상기 자성 시트는 약 2N NaCl 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 질량 변화를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 2N NaCl 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 85℃ 및 85%RH의 고온다습 조건으로 72시간 처리했을 때, 자성 시트의 두께 및 투자율 변화가 모두 10% 이하, 구체적으로 5% 이하, 보다 구체적으로 2% 이하일 수 있다.
상기 자성 시트(10)는 자성 분말(12)을 함유한다.
상기 자성 분말(12)은 페라이트(Ni-Zn계, Mg-Zn계, Mn-Zn계 페라이트 등)와 같은 산화물 자성 분말; 퍼말로이(permalloy), 샌더스트(sendust), 및 Fe-Si-Cr 합금과 같은 금속 자성 분말; 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 분말은 Fe-Si-Al 합금 조성을 갖는 샌더스트 분말일 수 있다.
구체 일례로서, 상기 자성 분말은 하기 화학식 1의 조성을 가질 수 있다.
[화학식 1]
Fe1-a-b-c Sia Xb Yc
상기 식에서, X는 Al, Cr, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이고; Y는 Mn, B, Co, Mo, 또는 이들의 조합이고; 0.01 ≤ a ≤ 0.2, 0.01 ≤ b ≤ 0.1, 및 0 ≤ c ≤ 0.05 이다.
상기 자성 분말의 입경은 예를 들어 약 3nm 내지 약 1mm의 범위일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 분말의 입경은 약 1~300 ㎛, 약 1~50㎛ 또는 약 1~10 ㎛의 범위일 수 있다.
상기 바인더 수지(11)로는 경화성 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지는 광경화성 수지, 열경화성 수지, 및/또는 고내열 열가소성 수지를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
이와 같이 경화되어 접착성을 나타낼 수 있는 수지로서, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 히드록시기, 카복실기 또는 아미드기 등과 같은 열에 의한 경화가 가능한 관능기 또는 부위를 하나 이상 포함하거나; 또는 에폭시드(epoxide)기, 고리형 에테르(cyclic ether)기, 설파이드(sulfide)기, 아세탈(acetal)기 또는 락톤(lactone)기 등과 같은 활성 에너지에 의해 경화가 가능한 관능기 또는 부위를 하나 이상 포함하는 수지를 사용할 수 있다. 이와 같은 관능기 또는 부위는 예를 들어 이소시아네이트기(-NCO), 히드록시기(-OH), 또는 카복실기(-COOH)일 수 있다.
구체적으로, 상기 경화성 수지는, 상술한 바와 같은 관능기 또는 부위를 적어도 하나 이상 가지는 폴리우레탄계 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 또는 에폭시 수지 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 상기 바인더 수지는 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 하기 화학식 2a 및 2b로 표시되는 반복단위들을 포함할 수 있다.
Figure PCTKR2017012912-appb-I000001
상기 식에서, R1 및 R3는 각각 독립적으로 C1-5알킬렌기, 우레아기, 또는 에테르기이고; R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1-5알킬렌기이며; 이때, 상기 각각의 C1-5알킬렌기는 할로겐, 시아노, 아미노 및 니트로로 이루어진 군에서 선택된 치환기를 1개 이상 갖거나 갖지 않는다.
상기 폴리우레탄계 수지는 상기 화학식 2a로 표시되는 반복단위와 상기 화학식 2b로 표시되는 반복단위를 1:10 내지 10:1의 몰비로 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 수지는 약 500~50,000 g/mol의 범위, 약 10,000~50,000 g/mol의 범위, 또는 약 10,000~40,000 g/mol의 범위의 수평균분자량을 가질 수 있다.
상기 이소시아네이트계 경화제는 유기 디이소시아네이트일 수 있다.
예를 들어, 상기 이소시아네이트계 경화제는 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트는 예를 들어 1~2개의 C6-20아릴기를 갖는 디이소시아네이트일 수 있고, 구체적으로 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐-디메틸메탄 디이소시아네이트, 4,4'-벤질 이소시아네이트, 디알킬-디페닐메탄 디이소시아네이트, 테트라알킬-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트 등일 수 있다.
상기 지환족 디이소시아네이트는 예를 들어 1~2개의 C6-20사이클로알킬기를 갖는 디이소시아네이트일 수 있고, 구체적으로 사이클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아네이트메틸)사이클로헥산, 메틸사이클로헥산 디이소시아네이트 등일 수 있다.
바람직하게는, 상기 이소시아네이트계 경화제는 지환족 디이소시아네이트일 수 있으며, 특히 이소포론 디이소시아네이트일 수 있다.
상기 에폭시계 수지는, 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라브로모비스페놀 A형 에폭시 수지 등과 같은 비스페놀형 에폭시 수지; 스피로 고리형 에폭시 수지; 나프탈렌형 에폭시 수지; 비페닐형 에폭시 수지; 테르펜형 에폭시 수지; 트리스(글리시딜옥시페닐)메탄, 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄 등과 같은 글리시딜 에테르형 에폭시 수지; 테트라글리시딜 디아미노디페닐메탄과 같은 글리시딜 아민형 에폭시 수지; 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화페놀 노볼락형 에폭시 수지 등과 같은 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 에폭시계 수지는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합해 이용될 수 있다.
이들 중, 접착성과 내열성을 고려할 때, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 또는 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄형 에폭시 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시계 수지는 약 80~1,000 g/eq, 또는 약 100~300 g/eq의 에폭시 당량을 가질 수 있다. 또한, 상기 에폭시계 수지는 약 10,000~50,000 g/mol의 범위의 수평균 분자량을 가질 수 있다.
상기 자성 시트는 자성 분말을 50 중량% 이상, 70 중량% 이상, 또는 80 중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 자성 분말을 50~95 중량%, 70~95 중량%, 70~90 중량%, 75~90 중량%, 75~95 중량%, 80~95 중량%, 85~95 중량%, 또는 85~90 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
또한 상기 자성 시트는 바인더 수지를 5~40 중량%, 5~20 중량%, 5~15 중량%, 또는 7~15 중량%의 양으로 함유할 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 상기 바인더 수지로서, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
구체적인 일례에 따르면, 상기 자성 분말이 상기 화학식 1로 표시되는 자성 분말을 포함하고, 상기 바인더 수지가 아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 또는 에폭시계 수지이며, 이때 상기 자성 분말이 자성 시트에 80 내지 95 중량%로 포함될 수 있다.
구체적인 다른 예에 따르면, 상기 폴리우레탄계 수지는 상기 화학식 2a 및 2b로 표시되는 반복단위들을 포함하고, 상기 이소시아네이트계 경화제는 지환족 디이소시아네이트이고, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 또는 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄형 에폭시 수지일 수 있다.
구체적인 또 다른 예에 따르면, 상기 자성 시트는 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 자성 분말을 70~95 중량%의 양으로 포함하고, 바인더 수지로서, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
바람직한 일례에 따른 자성 시트는, 유연성을 갖는 두께 10~500㎛의 무소결 경화 시트로서, 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 상기 자성 분말을 70~90 중량%의 양으로 포함하고, 상기 바인더 수지를 5~20 중량%의 양으로 포함하고, 100~300 kHz의 주파수 영역에서 100~300의 투자율 및 5~25의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율을 갖고, 13~14 MHz의 주파수 영역에서 100~250의 투자율 및 1~5의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율을 갖고, 200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도가 상승한 후, 100초 동안 일정한 속도로 240℃부터 130℃까지 온도가 하강하는 조건의 열처리를 2회 반복할 때, 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖고, 2N 염산 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖고, 2N 수산화나트륨 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
상기 자성 시트는 자성 분말 및 바인더 수지를 함유하는 무소결 건조 시트일 수 있다. 이와 같은 고분자형 자성 시트는 통상적인 무소결 건조식 고분자형 자성 시트의 제조방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 시트는 자성 분말을 바인더 수지에 분산시킨 뒤 시트상 성형하여 제조될 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 자성 시트는 (i) 자성 분말을 바인더 수지 및 용매에 분산시켜 슬러리를 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 슬러리를 이용하여 시트를 성형한 뒤 건조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 먼저 자성 분말을 바인더 수지와 함께 용매에 가하고, 분산기(planetary mixer, homo mixer, no-bead mill 등)에 의해 분산시켜 약 100~10,000cPs의 점도(23℃에서)를 갖는 슬러리를 제조한다. 이후, 상기 슬러리를 테이프 캐스팅에 의해 얇은 틈을 통과시켜 막을 형성하되 원하는 두께에 따라 속도와 온도를 조절하고, 건조기를 통하여 용매를 제거한 뒤 성형된 시트를 권취하여 자성 시트를 제조할 수 있다.
상기 제조가 롤투롤 공정으로 수행될 경우, 캐리어 필름 상에 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 슬러리를 코팅한 후 건조시켜 자성 시트를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 건조 자성 시트는 바인더 수지의 경화가 완료되지 않은 자성 시트일 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 상기 건조 단계 이후에 상기 자성 시트를 열가압 등에 의해 경화될 수 있다. 즉, 상기 자성 시트의 제조방법은 상기 건조 단계 이후에, 상기 자성 시트를 1~100 MPa의 압력 및 100~300℃의 온도 조건으로 열가압하여 상기 자성 시트 중의 바인더 수지를 경화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 그 결과, 수득된 자성 시트는 바인더 수지의 경화가 완료된 자성 시트일 수 있다.
안테나 장치 (자성 시트 및 안테나 기판 포함)
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 단면도를 예시한 것이다.
실시예에 따른 안테나 장치는, 도 3a를 참조하여, 자성 시트(10), 및 상기 자성 시트(10)의 일면 상에 배치되는 안테나 기판(20)을 포함한다.
또한, 상기 안테나 장치는, 도 3b를 참조하여, 상기 자성 시트(10)의 타면에 배치되는 방열 시트(30)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성 시트(10) 및 방열 시트(30)의 일면 및/또는 타면에는 보호 필름(40) 및/또는 접착층(50)이 추가로 합지될 수 있다.
이하 각 구성 성분별로 구체적으로 설명한다.
상기 안테나 장치에 사용되는 자성 시트(10)의 구성, 조성 및 특성은 앞서 상세히 설명한 바와 같다.
상기 자성 시트(10)는, 금속 성분을 함유하는 안테나 기판(20)과 합지시에, 별도의 접착층 없이 간단한 열가압을 통해 합지될 수 있다.
예를 들어, 상기 열가압 공정에서의 열로 인하여 바인더 수지의 경화가 완료된 자성 시트가 형성되고, 이에 따라 상기 자성 시트 및 상기 안테나 기판은 열가압과 동시에 바인더 수지가 경화되면서 접합되므로 접합력이 더욱 우수할 수 있다.
또한, 상기 자성 시트(10)는 소결 자성 시트와는 달리 유연성을 가지므로, 안테나 기판(20)의 표면에 직접 합지되더라도, 안테나 패턴의 볼록부와 오목부를 채울 수 있어서 높은 밀착성을 나타낼 수 있다.
상기 안테나 기판(20)은 무선전력전송(WPT), 근거리통신(NFC), 또는 마그네틱보안전송(MST)의 기능의 안테나 기판일 수 있다.
바람직하게는, 상기 안테나 기판은 WPT, NFC, 및 MST의 기능 중 둘 이상의 복합 기능의 안테나 기판일 수 있다. 예를 들면, 상기 자성 시트가 WPT, NFC 및 MST의 용도 중 둘 이상의 복합 용도로 사용되는 자성 시트이고, 상기 안테나 기판이 WPT, NFC 및 MST의 기능 중 둘 이상의 복합 기능을 갖는 안테나 기판일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 안테나 기판은 WPT, NFC, 및 MST가 모두 복합된 기능의 안테나 기판일 수 있다.
상기 안테나 기판(20)은 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 안테나 기판은 절연성 기재층, 및 상기 절연성 기재층의 일면 또는 양면에 구비된 하나 이상의 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
상기 절연성 기재층은 예를 들어 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이써설폰(PES), 에폭시 수지, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스타이렌(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 소재로 구성될 수 있고, 이들 중 둘 이상이 공중합되거나 블렌드된 고분자 수지로 구성될 수도 있다.
상기 안테나 패턴은 금속 소재로 구성될 수 있으며, 예를 들어 구리, 니켈, 금, 은, 아연, 주석, 또는 이들의 합금 소재로 구성될 수 있다.
상기 안테나 패턴의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 WPT, NFC 및 MST를 비롯한 다양한 기능을 복합적으로 가질 수 있도록 하나 이상의 패턴을 구비할 수 있고, 필요에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.
상기 안테나 기판은 유연성(flexible) 기판일 수 있으며, 이 경우 상기 절연성 기재층은 유연성 고분자 필름일 수 있다. 또한, 상기 안테나 패턴은 인쇄회로 패턴일 수 있으며, 이 경우 상기 안테나 기판은 유연성 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다. 일례로서, 상기 안테나 기판은 통상적인 유연성 인쇄회로기판(FPCB)의 제조 방법에 따라 제조될 수 있다.
상기 방열 시트(30)는 열점(hot spot)에서 발생되는 열을 효과적으로 분산하고 히트싱크(heat sink) 등으로 전달하는 역할을 하는 중간 매개체 역할 또는 최종적으로 열을 방출시키는 역할을 한다. 이에 따라 상기 방열 시트는 안테나 장치의 중심층 보다는 외곽층으로서 위치하게 된다.
상기 방열 시트(30)로는 그라파이트 시트, 구리 호일과 같은 금속 호일, 탄소나노튜브 복합 시트 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 방열 시트는 높은 열전도도와 전기전도도 특성을 갖는 그라파이트 시트일 수 있다.
상기 그라파이트 시트는 천연 그라파이트 시트 또는 인조 그라파이트 시트일 수 있다.
상기 천연 그라파이트 시트는 인상 흑연 등의 천연 흑연 분말을 산화제 처리하고 팽창시킨 뒤 이를 압연하여 제조될 수 있다.
상기 인조 그라파이트 시트는 고분자 필름을 탄화 및 흑연화시켜 제조된 것일 수 있다. 이때 상기 고분자 필름은 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지(폴리아미드 수지, 폴리아미드 에스테르 수지 등), 폴리아릴렌계 수지(폴리페닐렌 수지, 폴리아릴렌 에테르 수지 등), 폴리벤조사이클로부텐계 수지, 또는 이들의 혼합 수지의 필름일 수 있다.
상기 보호 필름(40)은 자성 시트(10) 및/또는 방열 시트(30)의 일면에 합지되어 표면을 보호할 수 있다.
상기 보호 필름은 소재에 특별히 제한되지 않는다. 일례로서, 상기 보호 필름은 유연성(flexible)을 갖는 시트일 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 또는 이들의 혼합 소재의 고분자 필름일 수 있다.
이와 같은 보호 필름은 자성 시트 및 방열 시트를 보호하면서 부착성을 발휘할 수 있게 해 주는 역할을 한다.
상기 보호 필름의 두께는 0.001㎜ 내지 1㎜의 범위일 수 있고, 0.002㎜ 내지 0.5㎜의 범위, 또는 0.005㎜ 내지 0.05㎜의 범위일 수 있다.
상기 보호 필름(40)은 상기 자성 시트(10) 및 상기 방열 시트(30) 중 적어도 하나의 측면 테두리를 실링할 수 있다.
자성 시트는 대체적으로 금속 성분을 함유하고 있어서, 외부에 노출된 측면 테두리가 공기 중의 산소, 수분, 이산화탄소 등으로 인하여 산화됨으로써 본래의 자성 특성이 지속적으로 저하되는 문제가 있다. 또한 후가공 단계에서 자성 시트를 원하는 치수와 형태에 따라 재단 또는 파쇄 시에, 측면의 조각들이 이탈하여 공정 상의 이물질이 되거나 전자 기기의 오작동을 일으킬 수 있다.
또한, 방열 시트의 소재로서 사용되는 그라파이트는 탄소 원자들이 6각 벌집구조로 배열된 층이 겹겹이 적층된 구조를 가지므로, 동일층 내의 탄소 원자간에는 강한 공유결합을 하지만 서로 다른 층간의 탄소원자 간에는 약한 반데르발스(Van Der Waals) 결합을 하여 결합력이 약한 단점이 있다. 이에 따라 보호 필름 등이 합지된 그라파이트 시트의 상하면과는 달리, 외부에 노출된 측면 테두리는 외부의 영향에 의해 그라파이트 시트의 내부층들이 분리되는 문제가 발생할 수 있다.
이에 따라, 자성 시트(10)와 방열 시트(30)의 측면을 실링하여 외부에 노출시키지 않을 경우, 외부 영향에 따른 자성체의 손상과 이물질 발생 및 그라파이트의 층분리 등을 방지할 수 있어서, 안테나 기능의 신뢰성을 높이고 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 하나의 보호 필름으로 방열 시트와 자성 시트의 측면을 모두 실링할 경우, 방열 시트와 자성 시트 간에 별도의 접착층이 없이도 합지될 수 있으므로, 자성 시트에서 발생하는 열을 방열 시트에 직접 전달할 수 있고, 두께 및 공정 단계를 줄일 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 보호 필름으로 측면이 실링된 안테나 장치의 단면도를 예시한 것이다.
도 4a를 참조하여, 상기 보호 필름(40)은 상기 방열 시트(30)의 측면 테두리를 실링할 수 있다. 즉, 상기 보호 필름(40)은 자성 시트(10)의 상면을 커버하면서 상기 자성 시트(10)의 4개의 측면 테두리를 모두 실링할 수 있다.
도 4b를 참조하여, 자성 시트(10)의 일면에 접착층(50)이 구비될 경우, 상기 보호 필름(40)은 접착층(50)의 측면 테두리도 함께 실링할 수 있다.
도 4c 및 도 4d를 참조하여, 자성 시트(10)의 타면에 방열 시트(30)가 구비될 경우, 상기 보호 필름(40)은 방열 시트(30)의 측면 테두리도 함께 실링할 수 있다.
즉, 상기 보호 필름(40)은 자성 시트(10)의 상면을 커버하면서 상기 자성 시트(10)의 4개의 측면 테두리 및 상기 방열 시트(30)의 4개의 측면 테두리를 동시에 실링할 수 있다.
그라파이트 시트와 같은 방열 시트의 표면은 일반적으로 소수성을 갖기 때문에, 고분자 형태의 자성 시트 등의 표면과의 접착력이 약하여, 이들의 결합을 위해 그라파이트 시트의 일면에 접착층을 형성하여 자성 시트와 합지할 필요가 있다. 그러나, 보호 필름(40)으로 자성 시트(10)의 측면 테두리 및 방열 시트(30)의 측면 테두리를 동시에 실링할 경우, 자성 시트(10)와 방열 시트(30) 간에 별도의 접착층이 없이도 합지될 수 있다. 이에 따라, 자성 시트에서 발생하는 열을 방열 시트에 직접 전달할 수 있고, 두께 및 공정 단계를 줄일 수 있다.
일례에 따르면, 상기 보호 필름에 의해 측면이 실링된 안테나 장치는,
(1) 상기 자성 시트(10)의 상면에, 상기 자성 시트(10)보다 면적이 더 큰 보호 필름(40)을 합지하여, 상기 보호 필름(40)이 상기 자성 시트(10)의 상면을 커버하면서 상기 자성 시트(10)의 4개의 측면보다 외측으로 돌출되도록 하는 단계;
(2) 안테나 기판(20) 상에 상기 보호 필름(40)이 합지된 자성 시트(10)를 배치하여 적층체를 제조하는 단계; 및
(3) 상기 적층체를 열가압(90)하여, 상기 보호 필름(40)의 돌출부로 상기 자성 시트(10)의 측면 테두리를 실링하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
다른 예에 따르면, 상기 보호 필름에 의해 측면이 실링된 안테나 장치는,
(1) 안테나 기판(20) 상에 자성 시트(10)를 배치하고, 상기 자성 시트(10) 상에 이와 동일 면적의 방열 시트(30)을 4개의 측면이 일치하도록 배치하여 적층체를 제조하는 단계;
(2) 상기 방열 시트(30)의 상면에, 상기 방열 시트(30)보다 면적이 더 큰 보호 필름(40)을 배치하여, 상기 보호 필름(40)이 상기 방열 시트(30)의 상면을 커버하면서 상기 방열 시트(30)의 4개의 측면보다 외측으로 돌출되도록 하는 단계; 및
(3) 상기 보호 필름(40)이 배치된 적층체를 열가압하여, 상기 보호 필름(40)의 돌출부로 상기 방열 시트(30)의 측면 테두리 및 상기 자성 시트(10)의 측면 테두리를 동시에 실링하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
이와 같이 고분자 필름의 합지에 의해 보호 필름을 형성할 경우, 상기 자성 시트 또는 방열 시트의 상면에 합지되는 보호 필름의 치수(가로x세로)는, 상기 자성 시트 또는 방열 시트의 치수(가로x세로)보다는 클 필요가 있다.
상기 예시된 안테나 장치의 제조방법에서 사용되는 상기 자성 시트(10)는, 앞서 설명한 종류의 자성 시트일 수 있으며, 또한 앞서 예시한 자성 시트의 제조방법으로 제조될 수 있다.
일례에 따르면, 상기 안테나 장치의 제조방법에서 사용되는 자성 시트(10)는, 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산된 자성 분말을 포함하는 고분자형 자성 시트일 수 있으며, 이의 구체적인 조성은 앞서 예시한 바와 같을 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 자성 시트(10)는 바인더 수지의 경화가 완료되지 않은 건조 자성 시트일 수 있으며, 이때 상기 건조 자성 시트의 바인더 수지는 안테나 장치의 제조 과정의 열가압에 의해 경화될 수 있다. 그에 따라 상기 열가압에 의해 구성층들 간의 압착과 동시에 자성 시트에 포함된 미경화 또는 반경화된 바인더 수지가 경화되면서, 자성 시트(10)와 다른 구성층, 예를 들어 안테나 기판(20) 및 방열 시트(30)와의 접합성이 보다 향상될 수 있다.
상기 접착층(50)은 자성 시트(10) 및/또는 방열 시트(30)의 일면에 형성되어 다른 구성층과의 결합력을 향상시킨다.
상기 접착층은 접착력이 있는 소재이면 제한없이 이용할 수 있으며, 예를 들어 아크릴계 PSA(pressure sensitive adhesive), 실리콘계 PSA 등의 소재의 접착층 또는 점착층이 될 수 있다.
일례에 따르면, 상기 자성 시트에는 접착성 향상을 위한 접착층이 하면에 구비될 수 있으며, 이에 따라 상기 자성 시트는 접착층을 매개로 안테나 기판에 부착될 수 있다.
상기 접착층의 두께는 0.001㎜ 내지 1㎜의 범위일 수 있고, 0.002㎜ 내지 0.5㎜의 범위, 또는 0.005㎜ 내지 0.05㎜의 범위일 수 있다.
실시예에 따른 자성 시트는 WPT 및 MST 기능이 구동되는 100~300 kHz 대역, 및 NFC 기능이 구동되는 13.56 MHz에서 모두 우수한 투자율 및 투자율/투자손실 비율을 나타낼 수 있다.
아울러, 상기 자성 시트는 단일 제품으로 WPT, NFC 및 MST 기능을 모두 지원하므로, 상기 복합 기능을 위해 기존에 2종류 이상의 자성 시트가 필요했던 것과 비교하여 공정성, 경제성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 유연성이 우수하여 최근 모바일 기기에 탑재되는 부품의 유연성 요구를 맞출 수 있고, 안테나 패턴의 볼록부와 오목부를 채울 수 있어서 안테나 기판과 높은 밀착성을 나타낼 수 있다.
그 외에도, 상기 자성 시트는 제조가 간단하고, 기계적 물성 등 기타 제반 특성이 우수하다.
따라서, 상기 자성 시트는 안테나 기판과 함께 모바일 기기에 탑재됨으로써, 모바일 기기의 경량화 및 소형화를 구현할 수 있다.
안테나 장치 (자성 시트 및 안테나 패턴 포함)
다른 실시예에 따른 안테나 장치는, 자성 시트 및 상기 자성 시트의 적어도 일면 상에 배치되는 안테나 패턴을 포함한다.
상기 안테나 장치에 포함되는 자성 시트는 앞서 설명한 실시예에 따른 자성 시트와 실질적으로 동일한 조성과 특성을 가질 수 있으며, 또한 실질적으로 동일한 방법에 의해 제조될 수 있다.
이에 따라, 상기 자성 시트는 100~300 kHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~800이고, 13~14 MHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~400이다.
또한 상기 자성 시트는 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산된 자성 분말을 포함한다. 또한, 상기 자성 시트는 유연성을 갖는 두께 10~3000 ㎛의 무소결 경화 시트일 수 있다.
구체적인 일례에 따르면, 상기 자성 시트는 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 자성 분말을 70~90 중량%의 양으로 포함하고, 바인더 수지로서, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함할 수 있다. 또한, 이때 상기 자성 분말은 상기 화학식 1의 조성을 갖고, 상기 폴리우레탄계 수지는 상기 화학식 2a 및 2b로 표시되는 반복단위들을 포함하고, 상기 이소시아네이트계 경화제는 지환족 디이소시아네이트이고, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 또는 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄형 에폭시 수지일 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도가 상승한 후, 100초 동안 일정한 속도로 240℃부터 130℃까지 온도가 하강하는 조건의 열처리를 2회 반복할 때, 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖고, 2N 염산 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖고, 2N 수산화나트륨 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 가질 수 있다.
상기 안테나 패턴은 상기 자성 시트의 일면 또는 양면 상에 배치된다.
상기 안테나 패턴은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나 패턴은 전도성 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 안테나 패턴은 구리, 니켈, 금, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
실시예에 따른 안테나 패턴의 패턴 형태는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 NFC 안테나, WPT 안테나, MST 안테나를 비롯한 다양한 기능을 복합적으로 가질 수 있도록 패턴을 형성할 수 있고, 필요에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 상기 안테나 패턴은 인쇄 회로 패턴일 수 있다. 상기 안테나 패턴은 코일 형태 또는 나선 형태를 가질 수 있다.
상기 안테나 패턴은 상기 자성 시트에 직접 접합될 수 있고, 이에 따라 상기 안테나 패턴은 상기 자성 시트의 일 표면 또는 양 표면에 직접 접촉할 수 있다. 또는 상기 안테나 패턴과 상기 자성 시트 사이에는 절연층이 삽입될 수 있다.
상기 안테나 장치는 자성 시트를 관통하는 비아(via)를 추가로 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 안테나 장치는 자성 시트; 상기 자성 시트의 일면 또는 양면 상에 배치된 안테나 패턴; 및 상기 자성 시트를 관통하고 상기 안테나 패턴에 연결되는 하나 이상의 비아를 포함할 수 있다.
상기 비아는 자성 시트의 양 면에 배치되는 안테나 패턴에 모두 접촉하여 전기적으로 연결시킨다. 상기 비아는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 비아는 상기 구리, 니켈, 금, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 상하로 관통하는 비아 홀들을 포함할 수 있다. 상기 비아 홀은 예를 들어 100~300 ㎛의 범위, 또는 120~170 ㎛의 범위의 직경을 가질 수 있다.
실시예에 따른 안테나 장치는 안테나 패턴의 형상, 비아와 단자의 연결, 또는 배선 추가 등을 통해 다양한 구성을 가질 수 있다.
구체 실시예에 따르면, 도 5를 참조하여, 상기 안테나 장치는 자성 시트(10); 상기 자성 시트의 일면 상에 배치된 안테나 패턴(60); 상기 자성 시트의 타면 상에 배치된 배선 패턴(70); 및 상기 자성 시트(100)를 관통하는 비아(80)를 포함하고, 이때 상기 비아(80)는 상기 안테나 패턴(60)의 일 끝단 및 상기 배선 패턴(70)의 일 끝단에 연결된다.
실시예에 따른 안테나 장치의 제조방법은, 자성 시트의 적어도 일면 상에 도전 호일을 열 및 압력을 가하여 접합하는 단계; 및 상기 도전 호일을 식각하여 안테나 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예에 따른 안테나 장치의 제조방법은, 자성 분말 및 열경화성의 바인더 수지를 포함하는 자성 시트를 제조하는 단계; 상기 자성 시트와 도전 호일을 적층하는 단계; 수득한 적층체에 열 및 압력을 가하여 상기 바인더 수지를 경화시키고, 상기 바인더 수지가 경화되면서 상기 도전 호일과 상기 자성 시트를 접합시키는 단계; 및 상기 도전 호일을 식각하여 안테나 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 자성 시트는 앞서 설명한 실시예에 따른 자성 시트의 제조방법과 실질적으로 동일한 조건 및 방법으로 제조될 수 있다.
실시예에 따른 자성 시트는, NFC, WPT 및 MST의 주파수에서 우수한 자성 특성을 가지면서, 개선된 내산/내염기 특성 및 내부식성을 갖는다. 특히 상기 자성 시트는 열에 의해 바인더 수지가 경화되어 자성 분말을 보다 견고하게 붙잡을 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 시트는 패턴화를 위해 식각액 처리되거나 제품에 적용하기 위해 리플로우 또는 솔더링 공정이 수행되는 등과 같은 다양한 환경 변화에도 중량 및 두께 변화가 거의 없을 수 있다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 자성 시트는 특정 중량비의 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지로 구성된 바인더 수지 내에 자성 분말이 분산된 구성을 가짐으로써, 보다 향상된 내열 특성 및 내화학 특성을 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 자성 시트를 이용하여 폴리이미드 등의 절연성 기판 없이 자성 시트 상에 전도층 또는 안테나 패턴층을 직접 형성함으로써 두께를 감소시키고 제조공정을 간소화할 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 고분자 기반 시트로서 유연성이 우수할 뿐만 아니라, 자성분말을 고함량으로 함유할 수 있어서 우수한 자성 특성을 가질 수 있다.
이에 따라 상기 자성 시트를 이용하여 제조된 안테나 장치는 NFC, WPT 및 MST 용도로 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 보다 구체적인 실시예들을 예시적으로 설명한다.
이하의 실시예 1에 사용된 재료들은 아래와 같다:
- 자성 분말: 샌더스트 분말, C1F-02A, Crystallite Technology
- 폴리우레탄계 수지: UD1357, 다이이치세이카공업㈜
- 이소시아네이트계 경화제: isophorone diisocyanate, Sigma-Aldrich
- 에폭시계 수지: 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량=189g/eq), EpikoteTM 828, Japan Epoxy Resin
실시예 1: 고분자형 자성 시트의 제조
단계 1) 자성 분말 슬러리 제조
42.8 중량부의 자성 분말, 15.4 중량부의 폴리우레탄계 수지 분산액(폴리우레탄계 수지 25 중량%, 2-부탄온 75 중량%), 1.0 중량부의 이소시아네이트계 경화제 분산액(이소시아네이트계 경화제 62 중량%, n-부틸 아세테이트 25 중량%, 2-부탄온 13 중량%), 0.4 중량부의 에폭시계 수지 분산액(에폭시계 수지 70 중량%, n-부틸 아세테이트 3 중량%, 2-부탄온 15 중량%, 톨루엔 13 중량%), 및 40.5 중량부의 톨루엔을 플래너터리 믹서(planetary mixer)에서 약 40~50 rpm의 속도로 약 2시간 동안 혼합하여, 자성 분말 슬러리를 제조하였다.
단계 2) 자성 시트의 제조
앞서 제조된 자성 분말 슬러리를 캐리어 필름 상에 콤마 코터에 의해서 코팅하고, 약 110℃의 온도로 건조하여 건조 자성 시트를 형성하였다. 상기 건조 자성 시트를 약 170℃의 온도에서 약 9 MPa의 압력으로 약 60분간 핫 프레스 공정으로 압축 경화시켜 최종 자성 시트를 얻었다.
실시예 2: 고분자형 자성 시트의 제조
실시예 1과 동일한 절차를 반복하되, 자성 분말로서 킨세이마텍(Kinsei matec)사의 Fe-Si-Cr 분말을 사용하여, 자성 시트를 제조하였다.
비교예 1: 비정질 자성 시트의 제조
Fe73.5CuNb3Si13.5B9 조성의 비정질 리본을 멜트스피닝에 의한 급냉응고법(RSP)으로 25㎛ 두께로 제조한 후, 시트 형태로 컷팅하여 580℃의 N2 분위기에서 1시간 동안 무자장 열처리하여 리본 시트를 제조하였다. 10㎛ 두께의 PET 보호 필름과 10㎛ 두께(이형 필름 별도)의 양면 테이프 사이에 상기 리본 시트를 삽입하여 적층 시트를 얻었다. 상기 적층 시트를 라미네이트 장치에 통과시키면서 리본 시트에 크랙을 형성하면서 라미네이트하였다.
비교예 2: 페라이트 자성 시트의 제조
SKC사의 페라이트 자성 시트를 사용하였다.
시험예 1: 자성 시트의 주파수별 투자율 및 투자손실 측정
앞서 실시예 및 비교예의 자성 시트에 대해서 임피던스 측정기(4294A Precision Impedance Analyzer + 42942A Terminal Adapter, Agilent)를 이용하여 주파수별 투자율 및 투자손실을 측정하였다.
도 1은 상기 실시예 및 비교예의 자성 시트의 투자율(μ') 및 투자손실(μ'')을 나타낸 그래프이다.
도 1에서 보듯이, 실시예 1 및 2의 고분자형 자성 시트의 경우, 무선전력전송(WPT)의 주파수 대역(100~300 kHz)에서 NFC의 주파수(13.56 MHz)에 이르기까지 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율이 비교적 높고 투자율과 투자손실이 일정하게 유지되기 때문에 모든 영역에서 용이하게 사용 가능하였다.
반면, 비교예 1의 비정질 자성 시트의 경우, 무선전력전송(WPT)의 주파수 대역(100~300 kHz)에서는 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율이 높아 사용이 가능하였으나, NFC의 주파수(13.56 MHz)에서는 투자율이 급격히 감소하고 투자손실이 증가하여 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율이 낮아져 사용이 어려웠다.
또한, 비교예 2의 페라이트 자성 시트의 경우, NFC의 주파수(13.56 MHz)에서는 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율이 높아 사용 가능하였지만, 무선전력전송(WPT)의 주파수 대역(100~300 kHz)에서는 투자율이 너무 낮고 포화 자속밀도도 낮아 사용이 어려웠다.
시험예 2: 내열성 평가 (리플로우 테스트)
상기 실시예 1의 자성 시트를 오븐 내에 배치하고, 200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도를 상승시킨 후, 100초 동안 240℃부터 130℃까지 일정한 속도로 온도를 하강시키는 열처리 조건으로 리플로우 테스트를 2회 수행하였다. 이후, 자성 시트의 두께 변화, 투자율 변화 및 접합력 변화를 측정하였다.
그 결과, 리플로우 테스트 2회 이후에도 자성 시트의 표면에 모두 블리스터(blister)가 관찰되지 않았다. 또한, 리플로우 테스트 2회 이후에 자성 시트의 두께 및 투자율 변화가 모두 5% 미만으로 측정되었다.
시험예 3: 내화학성 평가
2N HCl 수용액에 상기 실시예 1의 자성 시트를 약 30분 동안 침지한 후, 상기 자성 시트의 질량 변화, 두께 변화 및 투자율 변화가 측정되었다. 또한, 2N NaOH 수용액에 자성 시트를 약 30분 동안 침지한 후, 상기 자성 시트의 질량 변화, 두께 변화 및 투자율 변화가 측정되었다.
그 결과 용액 하부에 자성분말의 침전이 발생하지 않았고, 질량 변화, 자성 시트의 질량 변화, 두께 변화 및 투자율 변화가 모두 5% 이하로 측정되었다.
시험예 4: 내열성 평가 (Pb 플로팅 테스트)
융용 납조에 상기 실시예 1의 자성 시트를 띄우고 40초간 방치한 후, 표면을 관찰하였다.
그 결과 자성 시트의 표면에 모두 블리스터가 관찰되지 않았다.
시험예 5: 방청 특성 평가
KS D9502의 염수 분무 시험법에 의해서, 상기 실시예 1의 자성 시트에 35℃에서 72시간 동안 5% 농도의 NaCl 중성 염수를 시간당 평균 1~2 mL로 분무한 후, 녹 발생 여부를 관찰하였다.
녹 발생 여부를 면적법(레이팅 넘버법)으로 측정한 결과 9.8 이상으로 측정되었다(레이팅 넘버(rating number)법은 부식 면적과 유효 면적의 비율에 의해서 부식 정도를 나타내는 평가 방법으로서 0~10의 값으로 구분된다).
시험예 6: 내고온다습 특성 평가
상기 실시예 1의 자성 시트를 85℃/85%RH 항온항습 오븐에서 72시간 방치한 후, 자성 시트의 두께 변화 및 투자율 변화를 측정하였다.
그 결과 자성 시트의 두께 변화 및 투자율 변화는 모두 5% 이하로 측정되었다.
실시예에 따른 자성 시트는 안테나 기판 또는 안테나 패턴과 함께 모바일 기기에 탑재됨으로써, 모바일 기기의 경량화 및 소형화를 구현할 수 있다

Claims (16)

  1. 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산된 자성 분말을 포함하는 고분자형 자성 시트로서,
    100~300 kHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~800이고,
    13~14 MHz의 주파수 영역에서의 투자율이 10~400인, 자성 시트.
    　
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 시트가 100~300 kHz의 주파수 영역에서 200~300의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 100~250의 투자율을 갖는, 자성 시트.
    　
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자성 시트가
    100~300 kHz의 주파수 영역에서 5~25의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 1~5의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율을 갖는, 자성 시트.
    　
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 시트가 무선전력전송(WPT), 근거리통신(NFC) 및 마그네틱보안전송(MST)의 용도 중 둘 이상의 복합 용도로 사용되는, 자성 시트.
    　
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 시트가 30㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는 단일층으로 구성된, 자성 시트.
    　
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 시트가 상기 자성 분말을 70 내지 95 중량%로 포함하는, 자성 시트.
    　
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자성 분말이 하기 화학식 1로 표시되는 자성 성분을 1종 이상 포함하는, 자성 시트:
    [화학식 1]
    Fe1-a-b-c Sia Xb Yc
    상기 화학식 1에서,
    X는 Al, Cr, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이고;
    Y는 Mn, B, Co, Mo, 또는 이들의 조합이고;
    0.01 ≤ a ≤ 0.2, 0.01 ≤ b ≤ 0.1, 및 0 ≤ c ≤ 0.05 이다.
    　
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더 수지가 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지를 포함하는, 자성 시트.
    　
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄계 수지는 하기 화학식 2a 및 2b로 표시되는 반복단위들을 포함하고,
    상기 이소시아네이트계 경화제는 지환족 디이소시아네이트이고,
    상기 에폭시계 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 또는 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄형 에폭시 수지인, 자성 시트:
    Figure PCTKR2017012912-appb-I000002
    상기 식에서,
    R1 및 R3는 각각 독립적으로 C1-5알킬렌기, 우레아기, 또는 에테르기이고;
    R2 및 R4는 각각 독립적으로 C1-5알킬렌기이며;
    이때, 상기 각각의 C1-5알킬렌기는 할로겐, 시아노, 아미노 및 니트로로 이루어진 군에서 선택된 치환기를 1개 이상 갖거나 갖지 않는다
    　
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 자성 시트가 자성 시트의 전체 중량을 기준으로,
    상기 바인더 수지로서, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지; 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제; 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함하는, 자성 시트.
    　
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 자성 시트가
    100~300 kHz의 주파수 영역에서 250~300의 투자율, 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 150~250의 투자율을 갖고,
    100~300 kHz의 주파수 영역에서 5~25의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율 및 13~14 MHz의 주파수 영역에서 1~5의 투자율/투자손실(μ'/μ'') 비율을 갖는, 자성 시트.
    　
  12. 제 1 항의 자성 시트, 및
    상기 자성 시트의 일면에 배치되는 안테나 기판을 포함하는, 안테나 장치.
    　
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 안테나 장치가 상기 자성 시트의 타면에 배치되는 방열 시트를 추가로 포함하는, 안테나 장치.
    　
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 자성 시트가 WPT, NFC 및 MST의 용도 중 둘 이상의 복합 용도로 사용되는 자성 시트이고,
    상기 안테나 기판이 WPT, NFC 및 MST의 기능 중 둘 이상의 복합 기능을 갖는 안테나 기판인, 안테나 장치.
    　
  15. 제 1 항의 자성 시트, 및
    상기 자성 시트의 적어도 일면 상에 배치되는 안테나 패턴을 포함하는, 안테나 장치.
    　
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 자성 시트가
    200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도가 상승한 후, 100초 동안 일정한 속도로 240℃부터 130℃까지 온도가 하강하는 조건의 열처리를 2회 반복할 때, 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖고,
    2N 염산 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖고, 2N 수산화나트륨 용액에 30분간 침지되었을 때 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 갖는, 안테나 장치.
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