WO2020067838A1 - 무선 충전 장치 - Google Patents

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WO2020067838A1
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wireless charging
metal foam
charging device
metal
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신종민
유동우
이진규
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present application relates to a wireless charging device and a wireless charging system including the same.
  • Materials having a high magnetic permeability can be used for various applications.
  • the above materials may be used as various devices or materials including an EMC core, a low power high inductance resonance circuit, or a broadband transformer, and may also be used as a radio wave absorber.
  • the radio wave absorber is applied to wireless charging devices of conductive materials such as electronic devices, mobile displays, and the like.
  • a material having a high magnetic permeability is a material in the form of a polymer composite film produced by rolling a metal with a high magnetic permeability or by using metal particles as a filler.
  • a multi-component material is used to increase the permeability of a metal material, or since the crystallization is performed on a film, the process is complicated and the price is high.
  • This application relates to a wireless charging device.
  • One object of the present application is to provide a wireless charging device having high magnetic permeability and improved electromagnetic wave shielding performance and wireless charging efficiency.
  • the wireless charging device may mean a material that can be wirelessly charged.
  • the wireless charging device may include a receiver coil and an electromagnetic shielding sheet positioned on the receiver coil.
  • the electromagnetic wave shielding sheet may exhibit a specific permeability of 100 or more at 100 kHz to 300 kHz.
  • the electromagnetic wave shielding sheet may include a metal foam including a soft magnetic metal component.
  • the metal foam included in the electromagnetic wave shielding sheet according to the present application may provide a material having a high magnetic permeability by multiple reflection and absorption due to unique surface area and pore characteristics, and application of the metal foam Through it, it is possible to secure excellent mechanical strength and flexibility to the electromagnetic wave shielding sheet.
  • the metal foam of the present application may further include a polymer component present on the surface of the metal foam or inside the metal foam, in which case oxidation and high temperature stability by appropriate complexing with the polymer component, It is possible to secure electrical insulation and the like, and also to solve a peeling problem that occurs when included in various devices.
  • the electromagnetic wave shielding sheet of the present application can also be manufactured through a simple and economical process.
  • the present application relates to a wireless charging system.
  • the wireless charging system may include a wireless charger including a transmitter coil and the wireless charging device disposed on the wireless charger.
  • the magnetic field generated by the coil of the transmitter of the wireless charger flows an induced current in the coil of the receiver, and the wireless charging system of the present application has a principle of storing it.
  • a known coil may be used for the coil of the receiver included in the wireless charging device and the coil of the transmitter of the wireless charger.
  • the aforementioned electromagnetic wave shielding sheet may be present on the receiver coil, and the transmitter coil may be disposed below the receiver coil.
  • the wireless charging device may further include a conductive material located on the electromagnetic shielding sheet.
  • the electromagnetic wave shielding sheet serves to prevent the magnetic field generated by the wireless power transmitter from transmitting in the direction of the conductive material.
  • the conductive material may be an electronic device such as a battery or a mobile display, or may be a material for wireless charging.
  • the wireless charging device of the present application has a principle in which an induced current flows in the receiver coil due to the magnetic field generated by the coil of the transmitter of the wireless charger and stores it.
  • an induced current flows in a conductive material located on the electromagnetic shielding sheet due to the magnetic field generated by the coil of the transmitter, which generates a magnetic field in the reverse direction to the magnetic field of the transmitter, and when these two cancel each other, wireless charging efficiency Since this falls rapidly, an electromagnetic shielding sheet is positioned between the coil of the transmitter and the conductive material to prevent this.
  • the electromagnetic wave shielding sheet is operated in a way that the magnetic flux generated in the coil of the transmitter does not go to the conductive material, so that the electromagnetic wave shielding sheet according to the present application described above implements efficient wireless charging.
  • metal foam or metal skeleton refers to a porous structure containing metal as a main component.
  • the metal as a main component in the above based on the total weight of the metal foam or metal skeleton, the proportion of metal is 55% by weight, 60% by weight, 65% by weight, 70% by weight, 75% by weight, 80 It means the case of at least 85% by weight, at least 85% by weight, at least 90% by weight, or at least 95% by weight.
  • the upper limit of the proportion of the metal contained as the main component is not particularly limited, and may be, for example, about 100% by weight, 99% by weight, or 98% by weight.
  • porosity when porosity is at least 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 75% or more, or 80% or more Can mean
  • the upper limit of the porosity is not particularly limited, for example, less than about 100%, about 99% or less, about 98% or less, about 95% or less, about 90% or less, about 85% or less, about 80% or less, or It may be about 75% or less.
  • the porosity can be calculated by a known method by calculating the density of a metal foam or the like.
  • room temperature is a natural temperature that is not heated or reduced, and may mean, for example, any temperature in the range of about 10 ° C to 30 ° C, or about 23 ° C or about 25 ° C.
  • the form of the metal foam included in the electromagnetic wave shielding sheet of the present application is not particularly limited, but may be a film or sheet shape in one example.
  • a polymer component existing on the surface or inside of the metal foam in the form of a film or sheet may be added.
  • Such a polymer component may form a surface layer on at least one surface of the metal foam, or may be filled in voids inside the metal foam, and in some cases, may be filled in the metal foam while forming the surface layer. It might be.
  • the polymer component may form a surface layer on at least one surface, a part of the surface, or all the surfaces of the metal foam.
  • the polymer component may form a surface layer on at least the upper and / or lower surfaces of the metal foam. The surface layer may be formed to cover the entire surface of the metal foam, or may be formed to cover only a part of the surface.
  • the metal foam in the electromagnetic wave shielding sheet may have a porosity of about 10% or more.
  • the metal foam having such porosity has a porous metal skeleton forming a suitable network, and thus, it is possible to secure a high permeability even when a small amount of the metal foam is applied.
  • the porosity is 15% or more, 20% or more, 25% or more, 30% or more, 35% or more, 40% or more, 45% or more, 50% or more, 55% or more, 60% or more, 65% or more Or more or 70% or more, or 99% or less, 98% or less, about 95% or less, about 90% or less, about 85% or less, about 80% or less, or about 75% or less.
  • the porosity characteristics of the metal foam may be further controlled.
  • the metal foam may include pores of a substantially spherical shape, a needle shape, or a random shape.
  • the metal foam may have a maximum pore size of about 50 ⁇ m or less, 45 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, 35 ⁇ m or less, or 30 ⁇ m or less.
  • the maximum pore size is about 2 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, 12 ⁇ m or more, 14 ⁇ m or more, 16 ⁇ m or more, 18 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 22 It may be at least ⁇ m, at least 24 ⁇ m, or at least 26 ⁇ m.
  • pores of 85% or more of the total pores of the metal foam may have a pore size of 10 ⁇ m or less, and pore sizes of pores of 65% or more may be 5 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the pore size of the pore having a pore size of 10 ⁇ m or less or 5 ⁇ m or less is not particularly limited, but in one example, the pore size is greater than about 0 ⁇ m, 0.1 ⁇ m or more, 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, 0.4 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, 0.6 ⁇ m or more, 0.7 ⁇ m or more, 0.8 ⁇ m or more, 0.9 ⁇ m or more, 1 ⁇ m or more, 1.1 ⁇ m or more, 1.2 ⁇ m or more, 1.3 ⁇ m or more, 1.4 ⁇ m or more, 1.5 ⁇ m or more, 1.6 ⁇ m Or more, 1.7 ⁇ m or more, 1.8
  • the pore size of the pore size of 10 ⁇ m or less may be 100% or less, 95% or less, or 90% or less of the total pores, and the ratio of pores having a pore size of 5 ⁇ m or less is 100% of the total pores Or less, 95% or less, 90% or less, 85% or less, 80% or less, 75% or less, or 70% or less.
  • the distribution of the pores may be, for example, determined based on the long axis direction of the film when the electromagnetic wave shielding sheet or metal foam is in the form of a film.
  • the metal foam may be in the form of a film.
  • the thickness of the film may be adjusted in consideration of a desired thermal conductivity or thickness ratio in manufacturing an electromagnetic wave shielding sheet according to a method described later.
  • the thickness of the film is, for securing the desired thermal conductivity, for example, about 5 ⁇ m or more, about 10 ⁇ m or more, about 20 ⁇ m or more, about 30 ⁇ m or more, about 40 ⁇ m or more, about 45 ⁇ m or more, about 50 ⁇ m or more, It may be about 55 ⁇ m or more, about 60 ⁇ m or more, about 65 ⁇ m or more, about 70 ⁇ m or more, 75 ⁇ m or more, 80 ⁇ m or more, 85 ⁇ m or more, 90 ⁇ m or more, 95 ⁇ m or more, 100 ⁇ m or more, 105 ⁇ m or more, 110 ⁇ m or more, or 115 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the film is not particularly limited to be controlled according to the purpose, for example, about 1,000 ⁇ m or less, about 900 ⁇ m or less, about 800 ⁇ m or less, about 700 ⁇ m or less, about 600 ⁇ m or less, about 500 ⁇ m or less, about 400 ⁇ m or less, about 300 ⁇ m or less, about 200 ⁇ m or less, or about 150 ⁇ m or less, 130 ⁇ m or less, 120 ⁇ m or less, 110 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, or 90 ⁇ m or less.
  • the thickness of the object when the thickness of the object is not constant, the thickness may be a minimum thickness, a maximum thickness, or an average thickness of the object.
  • the metal foam may be a metal foam of a soft magnetic metal component.
  • soft magnetic metal component is a soft magnetic metal or a metal alloy, wherein the soft magnetic regulation is as known in the art.
  • the metal foam of the soft magnetic metal component may consist of only the soft magnetic metal component or may mean a metal foam containing the metal component as a main component. Therefore, the metal foam is based on the total weight of the soft magnetic metal component 55 wt% or more, 60 wt% or more, 65 wt% or more, 70 wt% or more, 75 wt% or more, 80 wt% or more, 85 wt% Or more, 90% by weight or more, or 95% by weight or more.
  • the upper limit of the proportion of the soft magnetic metal component is not particularly limited, and may be, for example, about 100% by weight, 99% by weight, or 98% by weight.
  • Examples of specific soft magnetic metal components that can be applied are Fe / Ni alloys, Fe / Ni / Mo alloys, Fe / Al / Si alloys, Fe / Si / B alloys, Fe / Si / Nb alloys, and Fe / Si / Cu alloys. Or Fe / Si / B / Nb / Cu alloy, and the like may be exemplified, but is not limited thereto.
  • Fe means iron
  • Ni means nickel
  • Mo means molybdenum
  • Al aluminum
  • Si silicon
  • B boron
  • Nb niobium
  • Cu means copper.
  • various materials known to exhibit soft magnetic properties may be applied to the materials.
  • the metal foam may include a first metal component and a second metal component having lower electrical conductivity than the first metal component.
  • the second metal component is not particularly limited as long as it has a lower electrical conductivity or a higher thermal resistance than the first metal component.
  • the first metal component or the second metal component may be a soft magnetic metal component, but is not limited thereto.
  • the second metal component may be included in the range of at least 0.01 to 30 wt%, 3 to 28 wt%, 4 to 27 wt% or 4.5 to 25 wt% in the metal foam.
  • the second metal component may be included in an amount of 0.01 to 50 parts by weight, 0.1 to 45 parts by weight, or 1 to 43 parts by weight relative to 100 parts by weight of the first metal component.
  • a metal component having high electrical conductivity and low specific resistance is included in terms of high electromagnetic shielding performance and wireless charging efficiency, but in the case of a material having high electrical conductivity even when the magnetic permeability is high, eddy current (eddy current) ), The magnetic flux of the reverse direction is generated and the magnetic field is canceled, thus reducing the wireless charging efficiency. Therefore, the electromagnetic wave shielding sheet of the present application can improve the wireless charging efficiency by using the specific metal foam.
  • the second metal component may include Mo, Si, B, Cr, Co, or Nb, but is not limited thereto, and other known metal components may be used.
  • Methods for manufacturing the metal foam are known in various ways. In the present application, a metal foam manufactured by such a known method can be applied.
  • a method of manufacturing a metal foam As a method of manufacturing a metal foam, a method of sintering a pore-forming agent such as a salt and a composite material of a metal, a method of coating a metal on a support such as a polymer foam, and sintering in that state or a slurry method are known.
  • the metal foam is disclosed in Korea Patent Application Nos. 2017-0086014, 2017-0040971, 2017-0040972, 2016-0162154, 2016-0162153 or 2016-0162152, etc. It can also be produced depending on the method.
  • the metal foam of the present application may include sintering a metal foam precursor including the soft magnetic metal component.
  • the term metal foam precursor in the present application refers to a structure before a process performed to form a metal foam, such as sintering, that is, a structure before the metal foam is generated.
  • the metal foam precursor even if it is called a porous metal foam precursor, does not necessarily need to be porous itself, and finally, if it is capable of forming a metal foam that is a porous metal structure, it may be called a porous metal foam precursor for convenience. have.
  • the metal foam precursor may be formed using a slurry containing at least a metal component, a dispersant, and a binder.
  • a metal powder may be applied as the metal component.
  • the metal powder that can be applied are determined by the purpose and are not particularly limited, and the powder of a metal or a metal alloy powder or a mixture of metals capable of forming the soft magnetic metal component described above may be applied. .
  • the size of the metal powder is also not particularly limited to be selected in consideration of the desired porosity or pore size, for example, the average particle diameter of the metal powder is, in the range of about 0.1 ⁇ m to about 200 ⁇ m It can be. In another example, the average particle diameter is about 0.5 ⁇ m or more, about 1 ⁇ m or more, about 2 ⁇ m or more, about 3 ⁇ m or more, about 4 ⁇ m or more, about 5 ⁇ m or more, about 6 ⁇ m or more, about 7 ⁇ m or more, or about 8 ⁇ m. It may be abnormal.
  • the average particle diameter may be about 150 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, 90 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less, 70 ⁇ m or less, 60 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, or 20 ⁇ m or less.
  • the metal in the metal particles those having different average particle diameters may be used.
  • the average particle diameter may be selected in an appropriate range in consideration of the shape of the desired metal foam, for example, the thickness or porosity of the metal foam.
  • the average particle diameter of the metal powder can be obtained by a known particle size analysis method, and for example, the average particle diameter may be a so-called D50 particle diameter.
  • the ratio of the metal component (metal powder) in the slurry as described above is not particularly limited, and may be selected in consideration of a desired viscosity or process efficiency. In one example, the ratio of the metal component in the slurry may be about 0.5 to 95% by weight, but is not limited thereto.
  • the ratio is about 1% or more, about 1.5% or more, about 2% or more, about 2.5% or more, about 3% or more, about 5% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, 25% Above, above 30%, above 35%, above 40%, above 45%, above 50%, above 55%, above 60%, above 65%, above 70%, above 75% or above 80%, or approximately 90% Or less, about 85% or less, about 80% or less, about 75% or less, about 70% or less, about 65% or less, 60% or less, 55% or less, 50% or less, 45% or less, 40% or less, 35% or less , 30% or less, 25% or less, 20% or less, 15% or less, 10% or less, or 5% or less, but is not limited thereto.
  • the metal foam precursor may be formed using a slurry containing a dispersant and a binder together with the metal powder.
  • alcohol may be applied.
  • alcohol methanol, ethanol, propanol, pentanol, octanol, ethylene glycol, propylene glycol, pentanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, glycerol, texanol
  • a monohydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms such as terpineol or a dihydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms such as ethylene glycol, propylene glycol, hexanediol, octanediol or pentanediol or higher polyhydric alcohol or the like
  • the type is not limited to the above.
  • the slurry may further include a binder.
  • the type of the binder is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of metal component or dispersant applied at the time of manufacturing the slurry.
  • alkyl cellulose having an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms such as methyl cellulose or ethyl cellulose
  • polyalkylene carbonate having an alkylene unit having 1 to 8 carbon atoms such as polypropylene carbonate or polyethylene carbonate
  • Polyvinyl alcohol-based binders such as polyvinyl alcohol or polyvinyl acetate (hereinafter, may be referred to as polyvinyl alcohol compounds) may be exemplified, but are not limited thereto.
  • the proportion of each component in the slurry as described above is not particularly limited. This ratio can be adjusted in consideration of process efficiency such as coating properties and formability during the process using the slurry.
  • the binder in the slurry may be included in a ratio of about 1 to 500 parts by weight relative to 100 parts by weight of the aforementioned metal component.
  • the ratio may be at least about 2 parts by weight, at least about 3 parts by weight, at least about 4 parts by weight, at least about 5 parts by weight, at least about 6 parts by weight, at least about 7 parts by weight, at least about 8 parts by weight, about 9 At least 10 parts by weight, at least about 10 parts by weight, at least about 20 parts by weight, at least about 30 parts by weight, at least about 40 parts by weight, at least about 50 parts by weight, at least about 60 parts by weight, at least about 70 parts by weight, about 80 parts by weight Or more, about 90 parts by weight or more, about 100 parts by weight or more, about 110 parts by weight or more, about 120 parts by weight or more, about 130 parts by weight or more, about 140 parts by weight or more, about 150 parts by weight or more, about 200 parts by weight or more, or It may be about 250 parts by weight or more, about
  • Dispersants in the slurry may be included in a proportion of about 10 to 2,000 parts by weight relative to 100 parts by weight of the binder.
  • the ratio may be at least about 20 parts by weight, at least about 30 parts by weight, at least about 40 parts by weight, at least about 50 parts by weight, at least about 60 parts by weight, at least about 70 parts by weight, at least about 80 parts by weight, at least about 90 parts by weight
  • the unit weight part means a ratio of weight between each component, unless otherwise specified.
  • the slurry may further contain a solvent, if necessary.
  • the slurry may not include the solvent.
  • a solvent an appropriate solvent may be used in consideration of solubility of the components of the slurry, for example, the metal component or the binder.
  • a solvent having a dielectric constant in the range of about 10 to 120 may be used.
  • the dielectric constant may be about 20 or more, about 30 or more, about 40 or more, about 50 or more, about 60 or more, or about 70 or more, or about 110 or less, about 100 or less, or about 90 or less.
  • Examples of such a solvent include water, ethanol, butanol, or methanol having 1 to 8 carbon atoms such as methanol, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethyl formamide (DMF), or N-methylpyrrolidinone (NMP). no.
  • a solvent When a solvent is applied, it may be present in the slurry at a ratio of about 50 to 400 parts by weight relative to 100 parts by weight of the binder, but is not limited thereto.
  • the proportion of the solvent in another example, about 60 parts by weight or more, about 70 parts by weight or more, about 80 parts by weight or more, about 90 parts by weight or more, about 100 parts by weight or more, about 110 parts by weight or more, about 120 parts by weight or more , About 130 parts by weight or more, about 140 parts by weight or more, about 150 parts by weight or more, about 160 parts by weight or more, about 170 parts by weight or more, about 180 parts by weight or more, or about 190 parts by weight or more, or about 350 parts by weight or less, It may be 300 parts by weight or less, or 250 parts by weight or less, but is not limited thereto.
  • the slurry may contain known additives in addition to the components mentioned above.
  • the process of the present application may be performed using a slurry containing no blowing agent among known additives.
  • the method of forming the metal foam precursor using the slurry as described above is not particularly limited. Various methods for forming a metal foam precursor are known in the field of manufacturing a metal foam, and all of these methods can be applied in the present application.
  • the metal foam precursor may maintain the slurry in an appropriate template or coat the slurry in an appropriate manner to form the metal foam precursor.
  • a coating process particularly when manufacturing a metal film in the form of a thin film or sheet.
  • a desired metal foam may be formed through a sintering process described later.
  • the form of the metal foam precursor is not particularly limited as it is determined according to the desired metal foam.
  • the metal foam precursor may be in the form of a film or sheet.
  • its thickness is 2,000 ⁇ m or less, 1,500 ⁇ m or less, 1,000 ⁇ m or less, 900 ⁇ m or less, 800 ⁇ m or less, 700 ⁇ m or less, 600 ⁇ m or less, 500 ⁇ m or less, 400 ⁇ m
  • it may be 300 ⁇ m or less, 200 ⁇ m or less, 150 ⁇ m or less, about 100 ⁇ m or less, about 90 ⁇ m or less, about 80 ⁇ m or less, about 70 ⁇ m or less, about 60 ⁇ m or less, or about 55 ⁇ m or less.
  • the metal foam has a generally brittle characteristic due to its porous structural characteristics, and thus is difficult to manufacture in the form of a film or sheet, in particular, a thin film or sheet, and there is a problem that it is easily broken even when manufactured.
  • it is possible to form a metal foam having a thin thickness and uniform pores therein and excellent mechanical properties.
  • the lower limit of the thickness of the precursor is not particularly limited.
  • the thickness of the precursor in the form of a film or sheet may be about 5 ⁇ m or more, 10 ⁇ m or more, or about 15 ⁇ m or more.
  • an appropriate drying process may be performed in the process of forming the metal foam precursor.
  • the metal foam precursor may be formed by drying the slurry for a predetermined time after molding the slurry by the above-described coating or the like.
  • the conditions of the drying are not particularly limited, and for example, the solvent contained in the slurry can be controlled at a level that can be removed to a desired level.
  • the drying may be performed by maintaining the molded slurry at a temperature within a range of about 50 ° C to 250 ° C, about 70 ° C to 180 ° C, or about 90 ° C to 150 ° C for a suitable time.
  • the drying time can also be selected in an appropriate range.
  • the electromagnetic wave shielding sheet further includes a polymer component present on the surface of the metal foam or inside the metal foam, as described above, of the thickness (MT) and the total thickness (T) of the metal foam of the electromagnetic wave shielding sheet.
  • the ratio (T / MT) may be 2.5 or less. In other examples, the ratio of the thickness may be about 2 or less, about 1.9 or less, about 1.8 or less, about 1.7 or less, about 1.6 or less, 1.5 or less, 1.4 or less, 1.3 or less, 1.2 or less, 1.15 or less, or 1.1 or less.
  • the lower limit of the ratio of the thickness is not particularly limited, but in one example, about 1 or more, about 1.01 or more, about 1.02 or more, about 1.03 or more, about 1.04 or more, or about 1.05 or more, about 1.06 or more, about 1.07 or more, or about 1.08 Above, above 1.09, above 1.1, above 1.11, above 1.12, above 1.13, above 1.14, above 1.15, above 1.16, above 1.17, above 1.18, above 1.19, above 1.2 It may be about 1.21 or more, about 1.22 or more, about 1.23 or more, about 1.24 or more, or about 1.25 or more. While the desired thermal conductivity is secured under such a thickness ratio, an electromagnetic wave shielding sheet excellent in workability or impact resistance may be provided.
  • the type of the polymer component included in the electromagnetic wave shielding sheet is not particularly limited, and for example, it may be selected in consideration of processability, impact resistance, and insulation of the electromagnetic wave shielding sheet.
  • the polymer component that can be applied in the present application known acrylic resins, silicone resins such as siloxane series, polyester resins such as PET (poly (ethylene terephthalate)), epoxy resins, PP (polypropylene) or PE (polyethylene) And one or more selected from the group consisting of olefin resins, urethane resins, polyamide resins, amino resins, and phenol resins, but are not limited thereto.
  • the ratio (MV / PV) of the volume (MV) of the metal foam volume (PV) and the metal foam contained in the electromagnetic wave shielding sheet may be 10 or less.
  • the ratio (MW / PV) may be 9 or less, 8 or less, 7 or less, 6 or less, 5 or less, 4 or less, 3 or less, 2 or less, 1 or less, or 0.5 or less in other examples.
  • the lower limit of the volume ratio is not particularly limited, and may be, for example, about 0.1.
  • the volume ratio can be calculated through the weight of the polymer component and the metal foam included in the electromagnetic wave shielding sheet and the density of the components.
  • the electromagnetic wave shielding sheet of the present application as described above may exhibit high permeability.
  • the electromagnetic wave shielding sheet may exhibit a thickness within a range of 10 ⁇ m to 1 cm and a specific permeability of 100 or more at 100 kHz to 300 kHz.
  • the specific permeability may be 110 or more, 120 or more, 130 or more, 140 or more, 150 or more, 160 or more, 170 or more, 180 or more, 190 or more, or 200 or more.
  • the specific permeability may be about 1,000 or less, 900 or less, 800 or less, 700 or less, 600 or less, 500 or less, 400 or less, or 300 or less.
  • the present application also relates to a method for manufacturing an electromagnetic wave shielding sheet of the above type.
  • the electromagnetic wave shielding sheet may be prepared through a step of curing the polymer composition in a state in which a curable polymer composition is present on the surface or inside of the metal foam.
  • the details of the metal foam applied in the above method are as described above, and the details of the electromagnetic wave shielding sheet to be manufactured may also be in accordance with the above-described contents.
  • the polymer composition applied in the above is also not particularly limited as long as it can form the above-mentioned polymer component through curing and the like, and such polymer component is variously known in the industry.
  • curing may be performed through a known method to produce the electromagnetic wave shielding sheet.
  • the present application relates to a wireless charging device and a wireless charging system including the same. According to the present application, it is possible to provide a wireless charging device having high magnetic permeability and improved electromagnetic wave shielding performance and wireless charging efficiency.
  • An epoxy resin having a viscosity of about 900 cP was applied to the metal foam, and an excess composition was removed using a film applicator so that the final electromagnetic wave shielding sheet had a thickness of about 120 ⁇ m. Subsequently, the material was kept in an oven at about 120 ° C. for about 1 hour to cure, thereby producing an electromagnetic wave shield sheet in the form of a film.
  • the electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 200 or more (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack. When the permeability is high, it can be seen that the electromagnetic wave shielding performance and the wireless charging efficiency are increased.
  • a siloxane-based resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed so that the thickness of the final electromagnetic wave shielding sheet was about 120 ⁇ m using a film applicator. Subsequently, the material was kept in an oven at about 120 ° C. for about 1 hour to cure, thereby producing an electromagnetic wave shield sheet in the form of a film.
  • the magnetic permeability of the electromagnetic wave shielding sheet was 200 or more (100 to 300 kHz). 2 is a graph of specific permeability confirmed for Example 2.
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • a polypropylene-based resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed so that the thickness of the final electromagnetic wave shielding sheet was about 120 ⁇ m using a film applicator.
  • a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material.
  • the electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 190 or more (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • An epoxy resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed using a film applicator so that the final electromagnetic wave shielding sheet had a thickness of about 110 ⁇ m.
  • a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material.
  • the electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 200 or more (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • a siloxane resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed so that the thickness of the final electromagnetic wave shielding sheet was about 110 ⁇ m using a film applicator.
  • a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material.
  • the electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 200 or more (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • An epoxy resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed using a film applicator so that the final electromagnetic wave shielding sheet had a thickness of about 100 ⁇ m.
  • a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material.
  • the magnetic permeability of the electromagnetic wave shielding sheet was 150 or more (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • An epoxy resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed so that the thickness of the final electromagnetic wave shielding sheet was about 120 ⁇ m using a film applicator.
  • a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material.
  • the electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 120 or more (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • An epoxy resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed using a film applicator so that the final electromagnetic wave shielding sheet had a thickness of about 100 ⁇ m.
  • a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material.
  • the electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 170 or more (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • the metal foam As the metal foam, a metal foam having a porosity of about 65% and a thickness of about 80 ⁇ m was used. A siloxane-based resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed so that the thickness of the final electromagnetic wave shielding sheet was about 120 ⁇ m using a film applicator. Subsequently, a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material. The electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 50 or less (100 to 300 kHz). A wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • a metal foam As a metal foam, a metal foam having a porosity of about 70% and a thickness of about 80 ⁇ m was used. A siloxane-based resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed so that the thickness of the final electromagnetic wave shielding sheet was about 120 ⁇ m using a film applicator. Subsequently, a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material. The electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of 50 or less (100 to 300 kHz). A wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • the electromagnetic wave shielding sheet had a specific magnetic permeability of about 90 (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.
  • the prepared copper foam had an average pore size of 400 ⁇ m, a porosity of 95% or more, and a thickness of 1.6 mm.
  • a siloxane-based resin was applied to the metal foam, and an excess composition was removed using a film applicator so that the final electromagnetic shielding sheet had a thickness of about 1.8 mm. Subsequently, a film-form electromagnetic wave shielding sheet was prepared by curing the material. The magnetic permeability of the electromagnetic wave shielding sheet was about 10 to 20 (100 to 300 kHz).
  • a wireless charging device was manufactured by placing the electromagnetic wave shielding sheet between the coil of the receiver and the battery pack.

Landscapes

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Abstract

본 출원은, 무선 충전 장치 및 무선 충전 시스템에 관한 것으로서, 높은 투자율을 가지고, 전자파 차폐 성능 및 무선 충전 효율이 향상된 무선 충전 장치를 제공할 수 있다.

Description

무선 충전 장치
관련 출원들과의 상호 인용
본 출원은 2018년 9월 28일자 한국 특허 출원 제10-2018-0115970호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된　모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 출원은 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 무선 충전 시스템에 관한 것이다.
높은 투자율을 가지는 재료는, 다양한 용도에 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기와 같은 재료는, EMC core, 저출력 고인덕턴스 공명회로 또는 광대역 변압기 등을 포함한 다양한 장치 내지 소재로 사용될 수 있으며, 전파 흡수체로도 사용될 수 있다. 상기 전파 흡수체는 전자 장치, 모바일 디스플레이 등과 같은 전도성 물질의 무선 충전 장치에 적용된다.
통상적으로 높은 투자율을 가지는 재료로 사용되는 것은, 투자율이 높은 금속을 압연하거나, 금속 입자를 필러로 사용하여 제조한 고분자 복합 필름 형태의 재료이다.
그렇지만, 압연 등의 방식은 금속 소재의 투자율을 높이기 위해서 다성분(multicomponent)의 재료를 사용하거나, 필름상에서 결정화를 진행하기 때문에 공정이 복잡하며 가격이 높은 문제가 있다.
또한, 필러로서 금속 입자를 사용하는 경우에는 높은 투자율을 확보하기 위해서 금속 입자의 사용량을 증가시켜야 하는데, 이러한 경우에 필름의 유연성이 떨어지고, 전기절연성 부분에서도 문제가 될 수 있다.
본 출원은, 무선 충전 장치에 대한 것이다. 본 출원은 높은 투자율을 가지고, 전자파 차폐 성능 및 무선 충전 효율이 향상된 무선 충전 장치를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 출원은 무선 충전 장치에 대한 것이다. 본 출원에서 무선 충전 장치는 무선으로 충전될 수 있는 물질을 의미할 수 있다. 상기 무선 충전 장치는 수신부 코일 및 상기 수신부 코일 상에 위치하는 전자파 차폐 시트를 포함할 수 있다. 상기 전자파 차폐 시트는 100 kHz 내지 300 kHz에서 100 이상의 비투자율을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 전자파 차폐 시트는 연자성 금속 성분을 포함하는 금속폼을 포함할 수 있다. 본 출원에 따른 전자파 차폐 시트에 포함되는 금속폼은, 특유의 표면적 및 기공 특성에 의한 복합 반사(multiple reflection) 및 흡수(absorption) 등에 의해서 높은 투자율의 소재를 제공할 수 있으며, 상기 금속폼의 적용을 통해 상기 전자파 차폐 시트에 우수한 기계적 강도 및 유연성을 확보할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 출원의 금속폼은 금속폼의 표면 또는 금속폼의 내부에 존재하는 고분자 성분을 추가로 포함할 수 있으며, 이 때 고분자 성분과의 적절한 복합화에 의해서 산화 및 고온 안정성, 전기 절연성 등을 확보하고, 각종 장치에 포함되었을 때 발생하는 박리 문제 등도 해결할 수 있다. 본 출원의 상기 전자파 차폐 시트는 또한 간단하고 경제적인 공정을 통해서 제조할 수 있다.
또한, 본 출원은 무선 충전 시스템에 관한 것이다. 상기 무선 충전 시스템은 송신부 코일을 포함하는 무선 충전기 및 상기 무선 충전기 상에 배치되는 상기 무선 충전 장치를 포함할 수 있다. 상기 무선 충전기의 송신부 코일에서 발생하는 자기장은 상기 수신부 코일에서 유도 전류를 흐르게 하며, 본 출원의 무선 충전 시스템은 이를 저장하는 원리를 가진다.
본 출원의 구체예에서, 상기 무선 충전 장치에 포함되는 수신부 코일 및 무선 충전기의 송신부 코일은 공지의 소재를 사용할 수 있다. 전술한 전자파 차폐 시트는 상기 수신부 코일 상에 존재할 수 있으며, 상기 송신부 코일은 상기 수신부 코일 하부에 배치될 수 있다. 또한, 상기 무선 충전 장치는 상기 전자파 차폐 시트 상에 위치하는 전도성 물질을 추가로 포함할 수 있다. 상기 전자파 차폐 시트는 무선 전력 송신부에서 발생시킨 자기장을 상기 전도성 물질 방향으로 투과하지 못하게 하는 역할을 한다. 상기 전도성 물질은 배터리 또는 모바일 디스플레이 등의 전자 장치일 수 있고, 무선 충전의 대상이 되는 물질일 수 있다.
본 출원의 무선 충전 장치는 상기 무선 충전기의 송신부 코일에서 발생시킨 자기장으로 인해 수신부 코일에서 유도 전류가 흐르게 되고, 이를 저장하는 원리를 가진다. 상기의 과정에서, 송신부 코일에서 발생된 자기장으로 인해 상기 전자파 차폐 시트 상에 위치하는 전도성 물질에서 유도 전류가 흐르게 되고, 이는 송신부의 자기장과 역방향의 자기장이 발생되는데, 이 둘이 서로 상쇄되면 무선 충전 효율이 급격히 떨어지게 되므로, 이를 방지하기 위해 상기 송신부 코일과 전도성 물질 사이에 전자파 차폐 시트가 위치하게 된다. 상기 전자파 차폐 시트는 송신부 코일에서 발생된 magnetic flux가 전도성 물질로 가지 못하게 방향을 우회(loop)시키는 방식으로 작동되고, 이에 따라, 전술한 본 출원에 따른 전자파 차폐 시트는 효율적인 무선 충전을 구현한다.
본 명세서에서 용어 금속폼 또는 금속 골격은, 금속을 주성분으로 포함하는 다공성 구조체를 의미한다. 상기에서 금속을 주성분으로 한다는 것은, 금속폼 또는 금속 골격의 전체 중량을 기준으로 금속의 비율이 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상인 경우를 의미한다. 상기 주성분으로 포함되는 금속의 비율의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 100 중량%, 99 중량% 또는 98 중량% 정도일 수 있다.
본 명세서에서 용어 다공성은, 기공도(porosity)가 적어도 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상인 경우를 의미할 수 있다. 상기 기공도의 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 약 100% 미만, 약 99% 이하, 약 98% 이하, 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하 또는 약 75% 이하 정도일 수 있다. 상기 기공도는 금속폼 등의 밀도를 계산하여 공지의 방식으로 산출할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 해당 물성에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 그 물성은 상온에서 측정한 것이다. 용어 상온은 가온 또는 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이고, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 약 23℃ 또는 약 25℃ 정도의 온도를 의미할 수 있다.
본 출원의 전자파 차폐 시트에 포함되는 금속폼의 형태는 특별히 제한되지는 않으나, 일 예시에서 필름 또는 시트 형상일 수 있다. 본 출원의 전자파 차폐 시트에서는 상기 필름 또는 시트 형태의 금속폼의 표면이나 내부에 존재하는 고분자 성분이 추가될 수 있다.
이러한 고분자 성분은, 상기 금속폼의 적어도 하나의 표면상에서 표면층을 형성하고 있거나, 금속폼 내부의 공극에 충전되어 존재할 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 표면층을 형성하면서 또한 금속폼의 내부에 충전되어 있을 수도 있다. 표면층을 형성하는 경우에, 금속폼의 표면 중에서 적어도 한 표면, 일부의 표면 또는 모든 표면에 대해서 고분자 성분이 표면층을 형성하고 있을 수 있다. 일 예시에서는 적어도 금속폼의 주표면인 상부 및/또는 하부 표면에 상기 고분자 성분이 표면층을 형성하고 있을 수 있다. 상기 표면층은, 금속폼의 표면 전체를 덮도록 형성될 수도 있고, 일부 표면만을 덮도록 형성될 수도 있다.
전자파 차폐 시트에서 금속폼은, 기공도(porosity)가 약 10% 이상일 수 있다. 이러한 기공도를 가지는 금속폼은, 적합한 네트워크를 형성하고 있는 다공성의 금속 골격을 가지고, 따라서 해당 금속폼을 소량 적용하는 경우에도 높은 투자율을 확보할 수 있다. 다른 예시에서 상기 기공도는, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상 또는 70% 이상이거나, 99% 이하, 98% 이하, 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하 또는 약 75% 이하 정도일 수 있다.
적절한 투자율 등을 확보하기 위해서 상기 금속폼의 기공 특성은 추가로 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속폼은 대략 구형, 니들(needle)형 또는 랜덤(random)형의 기공을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속폼은 최대 기공의 크기가 약 50 μm 이하, 45 μm 이하, 40 μm 이하, 35 μm 이하 또는 30 μm 이하 정도일 수 있다. 상기 최대 기공 크기는 다른 예시에서 약 2 μm 이상, 4 μm 이상, 6 μm 이상, 8 μm 이상, 10 μm 이상, 12 μm 이상, 14 μm 이상, 16 μm 이상, 18 μm 이상, 20 μm 이상, 22 μm 이상, 24 μm 이상 또는 26 μm 이상일 수 있다.
한편, 상기 금속폼에서 금속폼의 전체 기공 중에서 85% 이상의 기공은 기공 크기가 10 μm 이하일 수 있으며, 65% 이상의 기공의 기공 크기는 5 μm 이하일 수 있다. 상기에서 10 μm 이하 또는 5 μm 이하의 기공 크기를 가지는 기공의 기공 크기의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 상기 기공 크기는 일 예시에서 약 0 μm 초과, 0.1 μm 이상, 0.2 μm 이상, 0.3 μm 이상, 0.4 μm 이상, 0.5 μm 이상, 0.6 μm 이상, 0.7 μm 이상, 0.8 μm 이상, 0.9 μm 이상, 1 μm 이상, 1.1 μm 이상, 1.2 μm 이상, 1.3 μm 이상, 1.4 μm 이상, 1.5 μm 이상, 1.6 μm 이상, 1.7 μm 이상, 1.8 μm 이상, 1.9 μm 이상 또는 2 μm 이상일 수 있다.
또한, 상기에서 10 μm 이하의 기공 크기의 기공은, 전체 기공 중에서 100% 이하, 95% 이하 또는 90% 이하 정도일 수 있고, 5 μm 이하의 기공 크기를 가지는 기공이 비율은, 전체 기공 중에서 100% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하 또는 70% 이하 정도일 수 있다.
이러한 기공 분포 내지 특성에 의해서 목적하는 전자파 차폐 시트의 제조가 가능할 수 있다. 상기 기공의 분포는, 예를 들어, 상기 전자파 차폐 시트 또는 금속폼이 필름 형태인 경우에는 상기 필름의 장축 방향을 기준으로 정해지는 것일 수 있다.
전술한 바와 같이 금속폼은 필름 형태일 수 있다. 이러한 경우에 필름의 두께는 후술하는 방식에 따라 전자파 차폐 시트를 제조함에 있어서, 목적하는 열전도도나 두께 비율 등을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 필름의 두께는, 목적으로 하는 열전도도의 확보를 위해, 예를 들면, 약 5μm 이상, 약 10μm 이상, 약 20μm 이상, 약 30μm 이상, 약 40μm 이상, 약 45 μm 이상, 약 50 μm 이상, 약 55 μm 이상, 약 60 μm 이상, 약 65 μm 이상 또는 약 70 μm 이상, 75μm 이상, 80μm 이상, 85μm 이상, 90μm 이상, 95μm 이상, 100μm 이상, 105μm 이상, 110μm 이상 또는 115μm 이상일 수 있다. 상기 필름의 두께의 상한은 목적에 따라서 제어되는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 약 1,000 μm 이하, 약 900 μm 이하, 약 800 μm 이하, 약 700 μm 이하, 약 600 μm 이하, 약 500 μm 이하, 약 400 μm 이하, 약 300 μm 이하, 약 200 μm 이하 또는 약 150 μm 이하, 130 μm 이하, 120 μm 이하, 110 μm 이하, 100 μm 이하 또는 90 μm 이하 정도일 수 있다.
본 명세서에서 두께는 해당 대상의 두께가 일정하지 않은 경우에는, 그 대상의 최소 두께, 최대 두께 또는 평균 두께일 수 있다.
상기 금속폼은 연자성 금속 성분의 금속폼일 수 있다. 용어 연자성 금속 성분은, 연자성의 금속 또는 금속 합금이며, 이 때 연자성의 규정은 업계에서 공지된 바와 같다. 상기에서 연자성 금속 성분의 금속폼은 연자성 금속 성분으로만 이루어지거나, 상기 금속 성분을 주성분으로 포함하는 금속폼을 의미할 수 있다. 따라서, 상기 금속폼은 전체 중량을 기준으로 상기 연자성 금속 성분을 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상 포함할 수 있다. 상기 연자성 금속 성분의 비율은 상한은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 100 중량%, 99 중량% 또는 98 중량% 정도일 수 있다.
적용될 수 있는 구체적인 연자성 금속 성분의 예로는 Fe/Ni 합금, Fe/Ni/Mo 합금, Fe/Al/Si 합금, Fe/Si/B 합금, Fe/Si/Nb 합금, Fe/Si/Cu 합금 또는 Fe/Si/B/Nb/Cu 합금 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 Fe는 철, Ni는 니켈, Mo는 몰리브덴, Al은 알루미늄, Si는 실리콘, B는 붕소, Nb는 니오븀, Cu는 구리를 의미한다. 그렇지만, 본 출원에서는 상기 소재에 추가로 연자성을 띄는 것으로 알려진 다양한 소재가 적용될 수 있다.
본 출원의 구체예에서, 상기 금속폼은, 제 1 금속 성분 및 상기 제 1 금속 성분 보다 전기 전도도가 낮은 제 2 금속 성분을 포함할 수 있다. 상기 제 2 금속 성분은 상기 제 1 금속 성분 보다 전기 전도도가 낮거나, 열저항이 높은 소재이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 제 1 금속 성분 또는 제 2 금속 성분은 연자성 금속 성분일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 제 2 금속 성분은 금속폼 내에서 적어도 0.01 내지 30wt%, 3 내지 28 wt%, 4 내지 27 wt% 또는 4.5 내지 25 wt%의 범위 내로 포함될 수 있다. 또는, 상기 제 2 금속 성분은 상기 제 1 금속 성분 100 중량부 대비 0.01 내지 50 중량부, 0.1 내지 45 중량부 또는 1 내지 43 중량부로 포함될 수 있다. 일반적으로 투자율이 높을 경우, 전자파 차폐 성능 및 무선 충전 효율이 높아지는 측면에서 전기 전도성이 높고 비저항이 낮은 금속 성분이 포함되지만, 상기 투자율이 높더라도 전기 전도성이 높은 소재의 경우는, 에디 커런트(eddy current)에 의한 역방향의 magnetic flux가 발생하여 자기장이 상쇄되기 때문에 무선 충전 효율을 저하시킨다. 따라서, 본 출원의 전자파 차폐 시트는 상기 특정 금속폼을 사용함으로써, 무선 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 2 금속 성분은 Mo, Si, B, Cr, Co 또는 Nb를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 공지의 다른 금속 성분을 사용할 수 있다.
상기 금속폼을 제조하는 방법은 다양하게 공지되어 있다. 본 출원에서는 이러한 공지의 방식으로 제조한 금속폼이 적용될 수 있다.
금속폼을 제조하는 방식으로는, 염 등의 기공 형성제와 금속의 복합 재료를 소결하는 방식, 고분자 폼 등의 지지체에 금속을 코팅하고, 그 상태로 소결하는 방식이나 슬러리법 등이 알려져 있다. 또한, 상기 금속폼은 본 출원인의 선행 출원인 한국출원 제2017-0086014호, 제2017-0040971호, 제2017-0040972호, 제2016-0162154호, 제2016-0162153호 또는 제2016-0162152호 등에 개시된 방식에 따라서도 제조될 수 있다.
일 예시에서 본 출원의 금속폼은, 상기 연자성 금속 성분을 포함하는 금속폼 전구체를 소결하는 단계를 포함할 수 있다. 본 출원에서 용어 금속폼 전구체는, 상기 소결 등과 같이 금속폼을 형성하기 위해 수행되는 공정을 거치기 전의 구조체, 즉 금속폼이 생성되기 전의 구조체를 의미한다. 또한, 상기 금속폼 전구체는, 다공성 금속폼 전구체라고 호칭되더라도 반드시 그 자체로 다공성일 필요는 없으며, 최종적으로 다공성의 금속 구조체인 금속폼을 형성할 수 있는 것이라면, 편의상 다공성 금속폼 전구체라고 호칭될 수 있다.
본 출원에서 상기 금속폼 전구체는, 금속 성분, 분산제 및 바인더를 적어도 포함하는 슬러리를 사용하여 형성할 수 있다.
상기에서 금속 성분으로는 금속 분말이 적용될 수 있다. 적용될 수 있는 금속 분말의 예는, 목적에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니며, 전술한 연자성 금속 성분을 형성할 수 있는 금속의 분말 또는 금속 합금의 분말 또는 금속의 혼합물의 분말이 적용될 수 있다.
금속 분말(Metal Powder)의 크기도 목적하는 기공도나 기공 크기 등을 고려하여 선택되는 것으로 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상기 금속 분말의 평균 입경은, 약 0.1㎛ 내지 약 200㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 평균 입경은 다른 예시에서 약 0.5㎛ 이상, 약 1㎛ 이상, 약 2㎛ 이상, 약 3㎛ 이상, 약 4㎛ 이상, 약 5㎛ 이상, 약 6㎛ 이상, 약 7㎛ 이상 또는 약 8㎛ 이상일 수 있다. 상기 평균 입경은 다른 예시에서 약 150㎛ 이하, 100㎛ 이하, 90㎛ 이하, 80㎛ 이하, 70㎛ 이하, 60㎛ 이하, 50㎛ 이하, 40㎛ 이하, 30㎛ 이하 또는 20㎛ 이하일 수 있다. 금속 입자 내의 금속으로는 서로 평균 입경이 상이한 것을 적용할 수도 있다. 상기 평균 입경은, 목적하는 금속폼의 형태, 예를 들면, 금속폼의 두께나 기공도 등을 고려하여 적절한 범위를 선택할 수 있다.
상기에서 금속 분말의 평균 입경은, 공지의 입도 분석 방식에 의해 구해질 수 있고, 예를 들면, 상기 평균 입경은, 소위 D50 입경일 수 있다.
상기와 같은 슬러리 내에서 금속 성분(금속 분말)의 비율은 특별히 제한되지 않고, 목적하는 점도나 공정 효율 등을 고려하여 선택될 수 있다. 일 예시에서 슬러리 내에서의 금속 성분의 비율은 중량을 기준으로 0.5 내지 95 % 정도일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 1% 이상, 약 1.5% 이상, 약 2% 이상, 약 2.5% 이상, 약 3% 이상, 약 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 55% 이상, 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상이거나, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 70% 이하, 약 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하 또는 5% 이하 정도일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
상기 금속폼 전구체는 상기 금속 분말과 함께 분산제와 바인더를 포함하는 슬러리를 사용하여 형성할 수 있다.
상기에서 분산제로는, 예를 들면, 알코올이 적용될 수 있다. 알코올로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 펜탄올, 옥타놀, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 펜탄놀, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 글리세롤, 텍사놀(texanol) 또는 테르피네올(terpineol) 등과 같은 탄소수 1 내지 20의 1가 알코올 또는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥산디올, 옥탄디올 또는 펜탄디올 등과 같은 탄소수 1 내지 20의 2가 알코올 또는 그 이상의 다가 알코올 등이 사용될 수 있으나, 그 종류가 상기에 제한되는 것은 아니다.
슬러리는 바인더를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 바인더의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 슬러리의 제조 시에 적용된 금속 성분이나 분산제 등의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 바인더로는, 메틸 셀룰로오스 또는 에틸 셀룰로오스 등의 탄소수 1 내지 8의 알킬기를 가지는 알킬 셀룰로오스, 폴리프로필렌 카보네이트 또는 폴리에틸렌 카보네이트 등의 탄소수 1 내지 8의 알킬렌 단위를 가지는 폴리알킬렌 카보네이트 또는 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐아세테이트 등의 폴리비닐알코올계 바인더(이하, 폴리비닐알코올 화합물로 호칭할 수 있다.) 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 슬러리 내에서 각 성분의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 이러한 비율은 슬러리를 사용한 공정 시에 코팅성이나 성형성 등의 공정 효율을 고려하여 조절될 수 있다.
예를 들면, 슬러리 내에서 바인더는 전술한 금속 성분 100 중량부 대비 약 1 내지 500 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 2 중량부 이상, 약 3 중량부 이상, 약 4 중량부 이상, 약 5 중량부 이상, 약 6 중량부 이상, 약 7 중량부 이상, 약 8 중량부 이상, 약 9 중량부 이상, 약 10 중량부 이상, 약 20 중량부 이상, 약 30 중량부 이상, 약 40 중량부 이상, 약 50 중량부 이상, 약 60 중량부 이상, 약 70 중량부 이상, 약 80 중량부 이상, 약 90 중량부 이상, 약 100 중량부 이상, 약 110 중량부 이상, 약 120 중량부 이상, 약 130 중량부 이상, 약 140 중량부 이상, 약 150 중량부 이상, 약 200 중량부 이상 또는 약 250 중량부 이상일 수 있고, 약 450 중량부 이하, 약 400 중량부 이하, 약 350 중량부 이하, 약 300 중량부 이하, 약 250 중량부 이하, 약 200 중량부 이하, 약 150 중량부 이하, 약 100 중량부 이하, 약 50 중량부 이하, 약 40 중량부 이하, 약 30 중량부 이하, 약 20 중량부 이하 또는 약 10 중량부 이하일 수 있다.
슬러리 내에서 분산제는, 상기 바인더 100 중량부 대비 약 10 내지 2,000 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 20 중량부 이상, 약 30 중량부 이상, 약 40 중량부 이상, 약 50 중량부 이상, 약 60 중량부 이상, 약 70 중량부 이상, 약 80 중량부 이상, 약 90 중량부 이상, 약 100 중량부 이상, 약 200 중량부 이상, 약 300 중량부 이상, 약 400 중량부 이상, 약 500 중량부 이상, 약 550 중량부 이상, 약 600 중량부 이상 또는 약 650 중량부 이상일 수 있고, 약 1,800 중량부 이하, 약 1,600 중량부 이하, 약 1,400 중량부 이하, 약 1,200 중량부 이하 또는 약 1,000 중량부 이하일 수 있다.
본 명세서에서 단위 중량부는 특별히 달리 규정하지 않는 한, 각 성분간의 중량의 비율을 의미한다.
슬러리는 필요하다면, 용매를 추가로 포함할 수 있다. 다만, 본 출원의 일 예시에 의하면, 상기 슬러리는 상기 용매를 포함하지 않을 수 있다. 용매로는 슬러리의 성분, 예를 들면, 상기 금속 성분이나 바인더 등의 용해성을 고려하여 적절한 용매가 사용될 수 있다. 예를 들면, 용매로는, 유전 상수가 약 10 내지 120의 범위 내에 있는 것을 사용할 수 있다. 상기 유전 상수는 다른 예시에서 약 20 이상, 약 30 이상, 약 40 이상, 약 50 이상, 약 60 이상 또는 약 70 이상이거나, 약 110 이하, 약 100 이하 또는 약 90 이하일 수 있다. 이러한 용매로는, 물이나 에탄올, 부탄올 또는 메탄올 등의 탄소수 1 내지 8의 알코올, DMSO(dimethyl sulfoxide), DMF(dimethyl formamide) 또는 NMP(N-methylpyrrolidinone) 등이 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
용매가 적용될 경우에 상기는 상기 바인더 100 중량부 대비 약 50 내지 400 중량부의 비율로 슬러리 내에 존재할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 용매의 비율은, 다른 예시에서 약 60 중량부 이상, 약 70 중량부 이상, 약 80 중량부 이상, 약 90 중량부 이상, 약 100 중량부 이상, 약 110 중량부 이상, 약 120 중량부 이상, 약 130 중량부 이상, 약 140 중량부 이상, 약 150 중량부 이상, 약 160 중량부 이상, 약 170 중량부 이상, 약 180 중량부 이상 또는 약 190 중량부 이상이거나, 약 350 중량부 이하, 300 중량부 이하 또는 250 중량부 이하일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
슬러리는 상기 언급한 성분 외에 추가적으로 필요한 공지의 첨가제를 포함할 수도 있다. 다만, 본 출원의 공정은, 공지의 첨가제 중에서 발포제를 포함하지 않는 슬러리를 사용하여 수행하는 것일 수 있다.
상기와 같은 슬러리를 사용하여 상기 금속폼 전구체를 형성하는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 금속폼의 제조 분야에서는 금속폼 전구체를 형성하기 위한 다양한 방식이 공지되어 있고, 본 출원에서는 이와 같은 방식이 모두 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속폼 전구체는, 적정한 틀(template)에 상기 슬러리를 유지하거나, 혹은 슬러리를 적정한 방식으로 코팅하여 상기 금속폼 전구체를 형성할 수 있다.
본 출원의 하나의 예시에 따라서 필름 또는 시트 형태의 금속폼을 제조하는 경우, 특히 얇은 필름 또는 시트 형태의 금속폼을 제조하는 경우에는 코팅 공정을 적용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 적절한 기재상에 상기 슬러리를 코팅하여 전구체를 형성한 후에 후술하는 소결 공정을 통해서 목적하는 금속폼을 형성할 수 있다.
이와 같은 금속폼 전구체의 형태는 목적하는 금속폼에 따라 정해지는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 금속폼 전구체는, 필름 또는 시트 형태일 수 있다. 예를 들면, 상기 전구체가 필름 또는 시트 형태일 때에 그 두께는 2,000㎛ 이하, 1,500㎛ 이하, 1,000㎛ 이하, 900㎛ 이하, 800㎛ 이하, 700㎛ 이하, 600㎛ 이하, 500㎛ 이하, 400㎛ 이하, 300㎛ 이하, 200㎛ 이하, 150㎛ 이하, 약 100㎛ 이하, 약 90㎛ 이하, 약 80㎛ 이하, 약 70㎛ 이하, 약 60㎛ 이하 또는 약 55㎛ 이하일 수 있다. 금속폼은, 다공성인 구조적 특징상 일반적으로 브리틀한 특성을 가지고, 따라서 필름 또는 시트 형태, 특히 얇은 두께의 필름 또는 시트 형태로 제작이 어렵고, 제작하게 되어도 쉽게 부스러지는 문제가 있다. 그렇지만, 본 출원의 방식에 의해서는, 얇은 두께이면서도, 내부에 균일하게 기공이 형성되고, 기계적 특성이 우수한 금속폼의 형성이 가능하다.
상기에서 전구체의 두께의 하한은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 상기 필름 또는 시트 형태의 전구체의 두께는 약 5㎛ 이상, 10㎛ 이상 또는 약 15㎛ 이상일 수 있다.
필요하다면, 상기 금속폼 전구체의 형성 과정에서는 적절한 건조 공정이 수행될 수도 있다. 예를 들면, 전술한 코팅 등의 방식으로 슬러리를 성형한 후에 일정 시간 건조하여 금속폼 전구체가 형성될 수도 있다. 상기 건조의 조건은 특별한 제한이 없으며, 예를 들면, 슬러리 내에 포함된 용매가 목적 수준으로 제거될 수 있는 수준에서 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 건조는, 성형된 슬러리를 약 50℃ 내지 250℃, 약 70℃ 내지 180℃ 또는 약 90℃ 내지 150℃의 범위 내의 온도에서 적정 시간 동안 유지하여 수행할 수 있다. 건조 시간도 적정 범위에서 선택될 수 있다.
전자파 차폐 시트는, 전술한 바와 같이 상기 금속폼의 표면 또는 금속폼의 내부에 존재하는 고분자 성분을 추가로 포함하는데, 이러한 전자파 차폐 시트의 상기 금속폼의 두께(MT) 및 전체 두께(T)의 비율(T/MT)은, 2.5 이하일 수 있다. 상기 두께의 비율은 다른 예시에서 약 2 이하, 약 1.9 이하, 약 1.8 이하, 약 1.7 이하, 약 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.15 이하 또는 1.1 이하일 수 있다. 상기 두께의 비율의 하한은 특별히 제한되는 것은 아니나, 일 예시에서 약 1 이상, 약 1.01 이상, 약 1.02 이상, 약 1.03 이상, 약 1.04 이상 또는 약 1.05 이상, 약 1.06 이상, 약 1.07 이상, 약 1.08 이상, 약 1.09 이상, 약 1.1 이상, 약 1.11 이상, 약 1.12 이상, 약 1.13 이상, 약 1.14 이상, 약 1.15 이상, 약 1.16 이상, 약 1.17 이상, 약 1.18 이상, 약 1.19 이상, 약 1.2 이상, 약 1.21 이상, 약 1.22 이상, 약 1.23 이상, 약 1.24 이상 또는 약 1.25 이상일 수 있다. 이러한 두께 비율 하에서 목적하는 열전도도가 확보되면서, 가공성이나 내충격성 등이 우수한 전자파 차폐 시트가 제공될 수 있다.
전자파 차폐 시트에 포함되는 고분자 성분의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전자파 차폐 시트의 가공성이나 내충격성, 절연성 등을 고려하여 선택될 수 있다. 본 출원에서 적용될 수 있는 고분자 성분의 예로는, 공지의 아크릴 수지, 실록산 계열과 같은 실리콘 수지, PET(poly(ethylene terephthalate)) 등의 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, PP(polypropylene) 또는 PE(polyethylene) 등의 올레핀 수지, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 아미노 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 들 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 예시에서 상기 전자파 차폐 시트에 포함되는 고분자 성분의 부피(PV)와 금속폼의 부피(MV)의 비율(MV/PV)은 10 이하일 수 있다. 상기 비율(MW/PV)은 다른 예시에서 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 5 이하, 4 이하, 3 이하, 2 이하, 1 이하 또는 0.5 이하 정도일 수 있다. 상기 부피 비율의 하한은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 약 0.1 정도일 수 있다. 상기 부피 비율은, 전자파 차폐 시트에 포함되는 고분자 성분과 금속폼의 중량과 해당 성분들의 밀도를 통해 산출할 수 있다.
상기와 같은 본 출원의 전자파 차폐 시트는, 높은 투자율을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 전술한 필름 형태에서 상기 전자파 차폐 시트는, 10 μm 내지 1 cm 범위 내의 두께 및 100 kHz 내지 300 kHz에서 100 이상의 비투자율을 나타낼 수 있다. 상기 비투자율은 다른 예시에서 110 이상, 120 이상, 130 이상, 140 이상, 150 이상, 160 이상, 170 이상, 180 이상, 190 이상 또는 200 이상일 수 있다. 상기 비투자율은 다른 예시에서 약 1,000 이하, 900 이하, 800 이하, 700 이하, 600 이하, 500 이하, 400 이하 또는 300 이하 정도일 수 있다.
본 출원은 또한 상기와 같은 형태의 전자파 차폐 시트의 제조 방법에 대한 것이다.
또한, 상기 전자파 차폐 시트는 금속폼의 표면 또는 내부에 경화성 고분자 조성물이 존재하는 상태에서 상기 고분자 조성물을 경화시키는 단계를 통해 제조될 수 있다.
상기 방법에서 적용되는 금속폼에 대한 구체적인 내용은 이미 기술한 바와 같고, 제조되는 전자파 차폐 시트에 대한 구체적인 사항 역시 상기 기술한 내용에 따를 수 있다.
상기에서 적용되는 고분자 조성물 역시 경화 등을 통해 상기 언급한 고분자 성분을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으며, 이러한 고분자 성분은 업계에 다양하게 공지되어 있다.
즉, 예를 들면, 공지의 성분 중에서 적절한 점도를 가지는 재료를 사용하여, 공지의 방식을 통해 경화를 진행하여 상기 전자파 차폐 시트를 제조할 수 있다.
본 출원은, 무선 충전 장치 및 이를 포함하는 무선 충전 시스템에 대한 것이다. 본 출원에 의하면, 높은 투자율을 가지고, 전자파 차폐 성능 및 무선 충전 효율이 향상된 무선 충전 장치를 제공할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
금속폼으로는 철과 니켈의 합금(Fe/Ni=20wt%/80wt%)으로 제조된 기공도가 약 75% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 6μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 점도가 약 900 cP인 에폭시 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 120μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 약 120℃의 오븐에 약 1 시간 정도 유지하여 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 200 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다. 투자율이 높을 경우, 전자파 차폐 성능 및 무선 충전 효율이 높아짐을 확인할 수 있다.
실시예 2
금속폼으로는 철과 니켈의 합금(Fe/Ni=20wt%/80wt%)으로 제조된 기공도가 약 75% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 6μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 실록산 계열의 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 120μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 약 120℃의 오븐에 약 1 시간 정도 유지하여 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 투자율은 200 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 도 2는 실시예 2에 대해서 확인한 비투자율 그래프이다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
실시예 3
금속폼으로는 철과 니켈의 합금(Fe/Ni=20wt%/80wt%)으로 제조된 기공도가 약 75% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 6μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 아크릴레이트 계열의 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 120μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 약 120℃의 오븐에 약 1 시간 정도 유지하여 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 190 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
실시예 4
금속폼으로는 철과 니켈의 합금(Fe/Ni=20wt%/80wt%)으로 제조된 기공도가 약 75% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 6μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 폴리프로필렌 계열의 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 120μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 190 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
실시예 5
금속폼으로는 철, 니켈 및 몰리브덴의 합금(Fe/Ni/Mo=15 wt%/80 wt%/5 wt%)으로 제조된 기공도가 약 72% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 5μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 에폭시 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 110μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 200 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
실시예 6
금속폼으로는 철, 니켈 및 몰리브덴의 합금(Fe/Ni/Mo=15 wt%/80 wt%/5 wt%)으로 제조된 기공도가 약 72% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 5μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 실록산 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 110μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 200 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
실시예 7
금속폼으로는 철, 알루미늄 및 실리콘의 합금(Fe/Al/Si=85 wt%/6 wt%/9 wt%)으로 제조된 기공도가 약 70% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 4μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 에폭시 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 100μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 투자율은 150 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
실시예 8
금속폼으로는 철, 규소 및 붕소의 합금(Fe/Si/B=75 wt%/15 wt%/10 wt%)으로 제조된 기공도가 약 67% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 3μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 에폭시 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 120μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 120 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
실시예 9
금속폼으로는 철, 규소, 붕소, 니오븀 및 구리의 합금(Fe/Si/B/Nb/Cu=74 wt%13 wt%/9 wt%/3 wt%/1 wt%)으로 제조된 기공도가 약 61% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼(기공의 평균 크기가 2μm)을 사용하였다. 상기 금속폼에 에폭시 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 100μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 170 이상(100 내지 300 kHz)이었다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
비교예 1
금속폼으로는 구리로 제조된 기공도가 약 65% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼을 사용하였다. 상기 금속폼에 실록산 계열의 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 120μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 50 이하(100 내지 300 kHz)였다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
비교예 2
금속폼으로는 니켈로 제조된 기공도가 약 70% 수준이며, 두께가 약 80 μm인 금속폼을 사용하였다. 상기 금속폼에 실록산 계열의 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 120μm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 50 이하(100 내지 300 kHz)였다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
비교예 3
연자성 금속 필러로서 철, 알루미늄 및 규소의 합금(Fe/Al/Si=85 wt%/6 wt%/9 wt%) 필러를 폴리프로필렌 수지와 혼합한 후에 필름 어플리케이터를 이용하여 두께가 약 120μm 정도인 필름 형태로 성형하고, 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 90 정도(100 내지 300 kHz)였다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.
비교예 4
폴리우레탄 폼에 구리를 도금한 후, 고온으로 소성하여 폴리우레탄을 제거함으로써, 구리폼을 제조하였다. 상기 제조된 구리폼은 기공의 평균 크기가 400μm이고, 기공도는 95% 이상이였으며, 두께는 1.6mm로 제조하였다.
상기 금속폼에 실록산 계열의 수지를 도포하고, 필름 어플리케이터를 이용하여 최종 전자파 차폐 시트의 두께가 약 1.8mm 정도가 되도록 과량의 조성물을 제거하였다. 이어서 상기 재료를 경화시킴으로써 필름 형태의 전자파 차폐 시트를 제조하였다. 상기 전자파 차폐 시트의 비투자율은 약 10 내지 20 정도(100 내지 300 kHz)였다. 상기 전자파 차폐 시트를 수신부 코일과 배터리 팩 사이에 배치하여 무선 충전 장치를 제조하였다.

Claims (16)

  1. 수신부 코일 및 상기 수신부 코일 상에 위치하는 전자파 차폐 시트를 포함하고,
    상기 전자파 차폐 시트는 100 kHz 내지 300 kHz에서 100 이상의 비투자율을 나타내고, 연자성 금속 성분을 포함하는 금속폼을 포함하는 무선 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 금속폼은 필름 또는 시트 형태인 무선 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 금속폼은 5㎛ 내지 1,000 μm의 두께 범위를 갖는 필름 또는 시트 형태인 무선 충전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 금속폼은 기공도가 10% 이상인 무선 충전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 금속폼의 전체 기공 중에서 85% 이상의 기공의 기공 크기가 10 μm 이하인 무선 충전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 금속폼의 전체 기공 중에서 65% 이상의 기공의 기공 크기가 5 μm 이하인 무선 충전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 연자성 금속 성분이 Fe/Ni 합금, Fe/Ni/Mo 합금, Fe/Al/Si 합금, Fe/Si/B 합금, Fe/Si/Nb 합금, Fe/Si/Cu 합금 또는 Fe/Si/B/Nb/Cu 합금인 무선 충전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 금속폼은, 제 1 금속 성분 및 상기 제 1 금속 성분 보다 전기 전도도가 낮은 제 2 금속 성분을 포함하는 무선 충전 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 제 2 금속 성분은 금속폼 내에서 0.01 내지 30wt% 로 포함되는 무선 충전 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 제 2 금속 성분은 Mo, Si, B, Cr, Co 또는 Nb를 포함하는 무선 충전 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 금속폼의 표면 또는 금속폼의 내부에 존재하는 고분자 성분을 추가로 포함하는 무선 충전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 고분자 성분은, 금속폼의 표면에서 표면층을 형성하고 있는 무선 충전 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 고분자 성분은, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 아미노 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 무선 충전 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 고분자 성분의 부피(PV)와 금속폼의 부피(MV)의 비율(MV/PV)은 10 이하인 무선 충전 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 전자파 차폐 시트 상에 위치하는 전도성 물질을 추가로 포함하는 무선 충전 장치.
  16. 송신부 코일을 포함하는 무선 충전기 및 상기 무선 충전기 상에 배치되는 제 1 항에 따른 무선 충전 장치를 포함하는 무선 충전 시스템.
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