KR101808898B1 - 전자기파 차폐시트, 및 이의 제조방법 - Google Patents

전자기파 차폐시트, 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

자성층, 및 절연방열층의 적층구조를 포함하는 전자기파 차폐시트를 제공한다.
자성층을 마련하는 단계; 상기 자성층의 일면에 절연방열층을 적층하여 적층 구조를 형성하는 단계; 및 상기 적층 구조를 열-압착하여 전자기파 차폐 시트를 형성하는 단계;를 포함하는 전자기파 차폐시트의 제조방법을 제공한다.

Description

전자기파 차폐시트, 및 이의 제조방법{ELECTRO MAGNETIC WAVE SHIELDING SHEET HAVING HEAT RELESE FUCTION, AND THE PREPARATION METHOD FOR THE SAME}
전자기파 차폐시트, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
휴대용 단말기 등에는 전자기파 차폐시트가 포함될 수 있다. 이러한 전자기파 차폐 시트는 기본적으로 높은 투자율의 자기적 특성을 가지고 있어야 한다. 최근에는 휴대용 단말기 등의 충전에 있어서, 무선 충전, 급속 충전, 및 고용량 충전에 관한 요구가 커지고 있으며, 이 경우 충전 시 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위한 방열 기능이 중요해지고 있는 실정이다.
본 발명의 일 구현예는 절연방열층을 포함함으로써, 효율적인 열확산을 가능하게 하면서도, 우수한 절연특성을 구현하는 전자기파 차폐시트를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 전자기파 차폐시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 자성층, 및 절연방열층의 적층구조를 포함하는 전자기파 차폐시트 제공한다.
상기 절연방열층은 유기바인더 및 전기절연성 방열입자를 함유하는 고형분;을 포함할 수 있다.
상기 고형분은 상기 유기바인더 약 2중량% 내지 약 50중량%, 상기 전기절연성 방열입자 약 50중량% 내지 약 98중량%를 포함할 수 있다.
상기 유기바인더는 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 전기절연성 방열입자는 질화규소, 이산화규소, 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 전기절연성 방열입자의 입자직경은 약 0.1um 내지 약 100um일 수 있다.
상기 절연방열층의 두께는 약 1um 내지 약 50um일 수 있다.
상기 자성층 하부, 또는 상기 절연방열층 상부에 방열층을 더 포함할 수 있다.
상기 방열층은 유기바인더 및 전기전도성 방열입자를 함유하는 고형분;을 포함할 수 있다.
상기 고형분은 상기 유기바인더 약 2중량% 이상, 상기 전기전도성 방열입자 약 98중량% 이하를 포함할 수 있다.
상기 전기전도성 방열입자는 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(CNT) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 전기전도성 방열입자의 입자직경은 약 0.1um 내지 약 100um일 수 있다.
상기 자성층 및 상기 방열층은 상기 절연방열층와 동일한 유기바인더를 포함할 수 있다.
상기 절연방열층은 수신부 코일에 접촉될 수 있다.
상기 절연방열층과 상기 수신부 코일의 접촉부에서, 상기 절연방열층과 상기 수신부 코일의 비접촉부로 열확산될 수 있다.
상기 열확산은 수직방향의 열전도 및 수평방향의 열전도를 유도하고, 자성층에서 상기 수직방향의 열전도가, 절연방열층에서 상기 수평방향의 열전도가 발생할 수 있다.
상기 접촉부에서 상기 전자기파 차폐시트의 면저항은 약 103Ω/□이상일 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트는 높은 충전 효율을 가지면서도, 열을 효과적으로 제거하는 방열 특성, 즉 높은 열전도도 및 효율적 열확산 경로를 구현할 수 있다.
또한, 상기 전자기파 차폐시트의 제조방법을 통하여, 절연특성 및 방열특성이 모두 우수한 상기 전자기파 차폐시트를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전자기파 차폐시트가 적용되는 휴대용 단말기의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2은 본 발명의 일 구현예에 따른 전자기파 차폐시트의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 전자기파 차폐시트의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1 각층의 열전도 방향 및 크기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1과 접촉한 수신부 코일에서 발생한 열의 확산 방향 및 크기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 실시예 및 비교예의 전자기파 차폐시트의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
전자기파 차폐시트
본 발명의 일 구현예에서, 자성층, 및 절연방열층의 적층구조를 포함하는 전자기파 차폐시트를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전자기파 차폐시트가 적용되는 휴대용 단말기의 단면도를 개략적으로 도시한 것으로, 도 1을 참고하면, 휴대용 단말기는 전력공급부에 의해 전력을 공급받고, 전력수신부 및 배터리와 접촉됨으로써 무선충전이 가능하다.
최근, 무선충전 기술이 고효율화, 대면적화됨에 따라, 무선충전 기술이 적용된 휴대용 단말기의 발열이 심화되어, 이를 해소할 수 있는 기술의 필요성이 커지게 되었다. 이에 대한 해결책으로, 열을 발생하는 전력수신부의 수신부 코일과 직접 접촉하는 전자기파 차폐시트에 방열특성을 부가하는 기술이 부각되고 있는바, 전기전도성 방열입자인 흑연 또는 그래핀에 의해 방열특성을 유지하는 것이 대부분이었다.
그러나, 전자기파 차폐시트의 높은 전기전도도가 전자기파 차폐시트와 접촉한 수신부 코일의 전기적 신호에 영향을 주기 때문에, 전기전도성을 최소화함과 동시에 방열성능을 높일 수 있는 기술이 필요하였는바, 본 발명의 일 구현예인 전자기파 차폐시트는 전기절연성이 있는 전기절연성 방열입자 분산 및 코팅기술을 이용하여 절연방열층을 자성층 하부에 적용하여 절연특성과 방열특성을 동시에 확보할 수 있게 하였다.
구체적으로, 수신부 코일에 흐르는 전기가 상기 절연방열층을 포함하는 전자기파 차폐시트로 누설되지 아니하며, 수신부 코일에 흐르는 전기가 상기 전자기파 차폐시트에 의해 영향을 받지 아니함과 동시에, 수신부 코일에서 발생하는 열을 빠르게 확산시켜주어 효율적으로 방열성능을 극대화 할 수 있게 한다.
도 2은 본 발명의 일 구현예에 따른 전자기파 차폐시트의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 2를 참고하면, 상기 전자기파 차폐시트(100)는 자성층(10) 및 절연방열층(30)의 적층구조를 포함한다.
상기 절연방열층(30)은 및 유기바인더 및 전기절연성 방열입자를 함유하는 고형분을 포함할 수 있다. 상기 고형분은 상기 전기절연성 방열입자가 상기 유기 바인더에 분산되어 있는 페이스트(paste)의 형태이다. 상기 고형분은 상기 유기바인더 약 2중량% 내지 약 50중량%, 상기 전기절연성 방열입자 약 50중량% 내지 약 98중량%를 포함할 수 있다. 상기 전기절연성 방열입자의 분산성을 높이기 위해 표면 처리제 또는 커플링제를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전기절연성 방열입자의 함량이 약 50중량% 미만이고, 상기 유기 바인더의 함량이 약 50중량%를 초과하는 경우에는 충분한 방열 효과를 기대하기가 어렵다.
또한, 상기 전기절연성 방열입자의 함량이 약 98 중량%를 초과하고, 상기 유기 바인더의 함량이 약 2 중량% 미만인 경우에는 상기 전자기파 차폐시트의 제조 과정에서 상기 절연방열층의 가공성이 저하되고, 상기 전자기파 차폐시트의 내구성이 저하되며, 전기절연성 방열입자의 함량에 비하여, 이를 잡아주는 유기 바인더가 부족하게 되어 상기 절연방열층의 표면에서 전기절연성 방열입자의 손실을 가져올 수 있다.
상기 유기 바인더는 상기 절연방열층에 적절한 점성을 부여하고, 전자기파 차폐시트의 내구성을 확보하며, 전기절연성 방열입자를 잘 잡아주고, 연결시켜주는 역할을 하는 것으로, 상기 유기바인더는 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS), 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA), 에틸렌계 수지, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유기 바인더는 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS) 및 아크릴계 수지를 포함할 수 있고, 이 경우 특히 전기절연성 방열입자의 분산성 및 코팅성 향상에 유리한 장점이 있다.
상기 전기절연성 방열입자는 질화규소, 이산화규소, 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 전기절연성 방열입자는 전기절연성 및 방열성이 있는 입자를 일컫는바, 상기 전기절연성 방열입자에 의해 자성층 또는 전자기파 차폐시트 자체에 의한 전기전도도가 전력수신부에 전달되지 아니하고, 나아가 수신부 코일의 전기적 신호에 영향을 주지 아니한다.
구체적으로, 상기 전기절연성 방열입자의 입자직경은 약 0.1um 내지 약 100um일 수 있다. 상기 '입자직경'은 평균 입자직경을 일컫는바, 전기절연성 방열입자는 편평한 형상의 입자 또는 구형의 입자를 포함할 수 있다. 상기 입자직경이 약 0.1um미만인 경우 입자의 응집에 의한 고충전화의 어려움이 있고, 약 100um를 초과하는 경우 절연방열층의 평평한 표면을 구현하지 못할 수 있다. 그러므로, 상기 범위의 입자직경을 유지함으로써 표면상태가 우수하고, 얇은 절연방열층을 확보할 수 있다.
상기 절연방열층의 두께는 약 1um 내지 약 50um일 수 있다. 상기 절연방열층의 두께는 상기 절연방열층이 포함하는 상기 전기절연성 방열입자의 입자직경과 관련된 것으로, 상기 두께를 유지함으로써 표면상태가 좋은 절연방열층을 얻을 수 있고, 열전달 및 열확산 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 자성층 하부에 약 1um의 절연코팅층을 적용함으로써 일정 수준 이상의 전기저항성을 확보하였는바, 증가된 열확산 및 열전도로 인해 수신부 코일에 의해 발생하는 열을 빠르게 제거함과 동시에, 상기 자성층 및 충전에 의해 발생하는 전기전도성이 수신부 코일에 영향을 미치지 않게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 전자기파 차폐시트의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 3을 참고하면, 상기 전자기파 차폐시트(200)는 자성층(10), 방열층(20), 및 절연방열층(30)을 포함하는바, 상기 자성층 하부, 또는 상기 절연방열층 상부에 방열층을 더 포함할 수 있다.
상기 방열층은 유기바인더 및 전기전도성 방열입자를 함유하는 고형분;을 포함할 수 있는바, 예를 들어, 상기 고형분은 상기 유기바인더 2중량% 이상, 상기 전기전도성 방열입자 98중량% 이하를 포함할 수 있다. 상기 전기전도성 방열입자의 분산성을 높이기 위해 표면 처리제 또는 커플링제를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전기전도성 방열입자는 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(CNT) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기전도성 방열입자는 그래파이트(graphite) 입자일 수 있고, 이 경우 특히 가격 대비 성능이 뛰어나고 취급하기에 유리한 장점이 있다.
상기 전기전도성 방열입자는 상기 전기절연성 방열입자와 구별되는 것으로 전기전도성과 방열성이 있는 입자를 일컫는바, 수신부 코일에 의해 전달되는 열을 확산될 수 있게 한다. 예를 들어, 상기 절연방열층에 의해 전달된 열이 상기 방열층의 전기전도성 방열입자를 통해 확산되어, 수신부 코일에 의해 발생되는 열을 빠르게 제거할 수 있다.
상기 전기전도성 방열입자의 입자직경은 약 0.1um 내지 약 100um일 수 있다. 예를 들어, 상기 방열층이 전기전도성 방열입자로서 그래파이트(graphite)를 포함하는 경우, 그래파이트 입자의 직경은 약 1um 내지 약 100um일 수 있고, 이 경우 방열층의 제조과정에서 코팅액의 분산성, 및 코팅성 향상에 유리한 장점을 얻을 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트는 이를 장착한 전자 기기의 우수한 충전 효율을 확보하기 위하여 상기 자성층을 포함하며, 상기 자성층은 자성 물질 및 유기 바인더를 포함할 수 있다. 상기 자성 물질은 철, 니켈, 크롬, 알루미늄, 아연, 실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 자성 물질이 합금 형태로 존재하는 경우 낮은 열전도 또는 낮은 전기전도성을 가질 수 있다.
상기 자성층 및 상기 방열층은 상기 절연방열층와 동일한 유기바인더를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 전자기파 차폐시트의 제조과정에서 열-압착 시에 각층 간의 결합력을 높일 수 있고, 동일한 유기바인더로 인해 각층의 계면이 잘 연결되어 열확산 및 열전도 측면에서 유리하며, 전자기파 차폐시트의 내구성 또한 향상시킬 수 있다.
상기 절연방열층은 수신부 코일에 접촉될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연방열층과 상기 수신부 코일의 접촉부에서, 상기 절연방열층과 상기 수신부 코일의 비접촉부로 열확산될 수 있다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1과 접촉한 수신부 코일에서 발생한 열의 확산 방향 및 크기를 개략적으로 도시한 것으로, 도 5의 실시예 1을 참고하면, 절연방열층과 수신부 코일이 접촉하는 부분에 열점(hot-spot)이 형성되고, 상기 열점으로 인해 발생되는 열이 상기 절연방열층과 상기 수신부 코일의 접촉부에서, 상기 절연방열층과 상기 수신부 코일의 비접촉부로 열확산됨으로써, 수신부 코일에 의해 발생하는 열을 빠르게 제거할 수 있다.
상기 열확산은 수직방향의 열전도 및 수평방향의 열전도를 유도하고, 자성층에서 상기 수직방향의 열전도가, 절연방열층에서 상기 수평방향의 열전도가 발생할 수 있다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1 각층의 열전도 방향 및 크기를 개략적으로 도시한 것으로, 절연방열층을 포함하지 않은 비교예 1의 경우 수신부 코일에 의해 발생하는 열이 자성층 자체에서 수평방향 또는 수직방향으로 전도되기는 하나, 열이 수평방향으로 빠르게 전달되지 않아, 수직방향의 열경로가 형성되는데 어려움이 있어 열이 빠르게 확산되지 않는 문제점이 있다.
그러나, 절연방열층을 포함하는 실시예 1의 경우 절연방열층에서 수평방향의 열전도가 발생하고, 수평방향의 열전도도로 인하여 수직방향에 복수의 열경로가 형성되는바, 자성층에서 수직방향의 열전도가 발생할 수 있다.
그러므로, 각각의 층에서 수평방향의 열전도와 수직방향의 열전도가 분리됨으로써 보다 빠르게, 수신부 코일에서 발생하는 열을 제거할 수 있다.
상기 접촉부에서 상기 전자기파 차폐시트의 면저항은 약 103Ω/□이상, 구체적으로 약 108Ω/□이상일 수 있다. 상기 전자기파 차폐시트는 상기 절연 방열층을 포함함으로써 상기 범위의 면저항을 유지할 수 있고, 높은 면저항으로 인해 전기저항성을 확보하였는바, 수신부 코일에 의한 영향을 최소화 할 수 있다.
전자기파 차폐시트 제조방법
본 발명의 다른 구현예에서, 자성층을 마련하는 단계; 상기 자성층의 일면에 절연방열층을 적층하여 적층 구조를 형성하는 단계; 및 상기 적층 구조를 열-압착하여 전자기파 차폐 시트를 형성하는 단계;를 포함하는 전자기파 차폐시트의 제조방법을 제공한다.
상기 전자기파 차폐시트의 제조방법에 의하여, 상기 전자기파 차폐시트(100) 를 제조할 수 있다. 상기 자성층, 및 상기 절연방열층에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같다.
상기 자성층을 마련하는 단계는, 예를 들어 상기 자성층을 플레이트 상에 위치시키는 것에 의할 수 있고, 이어서 상기 자성층의 일면에 절연방열층을 적층하기 용이한 상태에 놓이는 것에 의할 수 있다.
상기 자성층의 일면에 절연방열층을 적층하여 적층 구조를 형성하는 단계는 구체적으로, 유기용제; 전기절연성 방열입자, 및 유기 바인더를 함유하는 고형분;을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계; 및 상기 자성층 일면에 상기 코팅액을 코팅하여 상기 절연방열층을 적층하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 고형분의 전기절연성 방열입자, 및 유기 바인더에 관한 상세한 설명도 전술한 바와 같다.
구체적으로, 상기 절연방열층은 상기 유기용제를 약 30중량% 내지 약 50중량% 포함하고, 상기 고형분을 약 50중량% 내지 약 70중량% 포함할 수 있다.
상기 절연방열층이 상기 유기용제를 약 30중량% 미만으로 함유하고, 상기 고형분을 약 70중량% 초과하여 포함하는 경우, 전자기파 차폐시트의 제조 과정에서 코팅액의 흐름성이 저하되어 원하는 두께를 형성하기 어렵고, 코팅되는 면이 고르게 형성되지 못하는바, 상기 절연방열층의 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 절연방열층이 상기 유기용제를 약 50중량% 초과하여 포함하고, 상기 고형분을 약 50중량% 미만으로 함유하는 경우에는, 코팅액 내에서 전기절연성 방열입자의 분산성이 나빠지고 전기절연성 방열입자끼리 뭉치게 되어 전자기파 차폐시트가 급속 충전, 고용량 충전, 또는 무선 충전 시에 요구되는 우수한 방열특성을 구현하기 어렵다.
상기 유기용제는 상기 절연방열층의 제조 과정에서 적절한 가공성 및 코팅성을 부여하며, 전기절연성 방열입자가 유기 바인더에 잘 분산될 수 있는 역할을 하는 것으로, 전기절연성 방열입자 및 유기 바인더의 종류 및 특성에 따라 다양하게 용매를 선택할 수 있으나 일반적으로 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 에탄올, 톨루엔, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연방열층은 유기용제로서 메틸에틸케톤(MEK) 등과 같은 케톤류를 포함할 수 있고, 이 경우 특히 비점이 낮아 건조에 유리한 장점이 있다.
상기 유기용제, 및 고형분을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계는, 그 방법이 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 페이스트 믹서(Paste Mixer)에 의하여 혼합할 수 있다. 상기 코팅액을 상기 자성층의 일면에 코팅하는 단계는, 그 방법이 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 나이프 코터(Knife Coater)에 의해 코팅함으로써 수행될 수 있다.
예를 들어, 전술한 바와 같이, 상기 코팅액이 상기 유기용제를 약 30중량% 내지 약 50중량% 포함하고, 상기 고형분을 약 50중량% 내지 약 70중량% 포함하는 경우, 상기 코팅액을 제조하고, 코팅하는 과정에서 우수한 가공성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 마련된 자성층 상부에 방열층을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있고, 구체적으로 유기용제; 및 유기바인더 및 전기전도성 방열입자를 함유하는 고형분;을 혼합하여 코팅액을 제조하는 단계; 상기 코팅액을 코팅하여 상기 방열층을 적층하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 유기용제, 및 고형분에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같고, 상기 전기전도성 방열입자, 및 유기 바인더에 관한 상세한 설명도 전술한 바와 같다.
상기 전자기파 차폐시트는 휴대용 단말기 등의 내부에 장착되는 것으로, 상기 자성층이 외부로 노출되고, 상기 절연방열층을 수신부 코일과 접촉함으로써, 인접한 전력 수신부 등과 상호 작용하여 우수한 충전 효율을 구현할 수 있고, 절연성 및 열전도 측면에서 유리한 효과를 구현할 수 있다.
상기 적층 구조를 열-압착하여 전자기파 차폐시트를 형성하는 단계는 약 100 내지 약 250℃의 온도에서, 약 10 내지 약 120 kgf/cm2의 압력으로 수행될 수 있다. 열-압착 시의 온도, 및 압력이 상기 범위를 만족함으로써, 상기 절연방열층, 및 상기 자성층의 성분이 손상되지 않으면서 단단하게 적층될 수 있고, 이로써 상기 전자기파 차폐시트가 우수한 내구성을 확보하면서도 우수한 방열특성, 및 충전효율을 동시에 나타낼 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
FeSiCr계 자성체 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 포함하고, 두께가 300um인 자성층을 마련하였다. 이어서, 전기절연성 방열입자로서 입자직경이 3um인 질화붕소(BN) 입자를 90 중량% 포함하고, 유기 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 10 중량% 포함하는 고형분을 제조하였다. 이어서, 페이스트 믹서(Paste Mixer)(대화 테크, PDM-300)를 사용하여, 상기 고형분 60 중량%, 및 메틸에틸케톤(MEK) : 톨루엔(Toluene)을 1 : 1로 함유하는 유기용제 40 중량%를 함유하는 코팅액을 제조하였다. 이어서, 나이프 코터(Knife Coater)(기배이앤티, ComateTM 3000VH)를 사용하여 상기 코팅액을 두께가 10um 되도록 상기 자성층 상부에 코팅함으로써, 상기 자성층 일면에 절연방열층이 적층된 적층 구조를 형성하였다. 이어서, 상기 적층 구조를 Hot Press 장치(CARVER, 4PR1BOO)를 사용하여 열-압착함으로써 전자기파 차폐시트를 제조하였다.
실시예 2
상기 자성층이 전기전도성 방열입자로서 그래파이트(graphite) 입자를 5중량% 포함하고, 유기 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 5중량%, FeSiCr계 자성체를 90중량% 포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트를 제조하였다.
실시예 3
전기전도성 방열입자로서 그래파이트(graphite) 입자를 95 중량% 포함하고, 유기 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 5 중량% 포함하는 고형분을 제조하였다. 이어서, 페이스트 믹서(Paste Mixer)(대화 테크, PDM-300)를 사용하여, 상기 고형분 60 중량%, 및 메틸에틸케톤(MEK) : 톨루엔(Toluene)을 1 : 1로 함유하는 유기용제 40 중량%를 함유하는 코팅액을 제조하였다. 이어서, 나이프 코터(Knife Coater)(기배이앤티, ComateTM 3000VH)를 사용하여 상기 코팅액을 두께가 30um이 되도록 상기 자성층 상부에 코팅하여 방열층을 형성하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트를 제조하였다.
비교예 1
절연방열층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트를 제조하였다.
비교예 2
절연방열층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트를 제조하였다.
비교예 3
절연방열층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트를 제조하였다.
도 6은 실시예 및 비교예의 전자기파 차폐시트의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
평가
실험예 1: 열전도도의 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 전자기파 차폐시트에 수신부 코일에 접촉시킨 후, 열전도도 측정 장치(NETZSCH, LFA447)를 이용하여, 상기 전자기파 차폐시트의 수평방향 및 수직방향의 열전도도를 측정하였다. 여기서, 수평방향이란 상기 전자기파 차폐시트가 평면에 놓였을 때, 상기 평면과 수직한 방향을 의미한다.
실험예 2: 면저항의 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 전자기파 차폐시트에 수신부 코일에 접촉시킨 후, 면저항 측정 장치(MITSUBISHI CHEMICAL, LORESTA-GP[MCP-T610])를 이용하여, 상기 전자기파 차폐시트의 면저항을 측정하였다.
실험예 3: 상대투자율의 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 전자기파 차폐시트에 대하여, 투자율 측정 장치(VNA Master MS2026C , Anritsu Europe)를 이용하여, 6㎒에서의 투자율을 측정하였다.
열전도도(W/mK) 면저항(Ω/□) 상대투자율 (6MHz)
수평 수직
실시예 1 6.19 0.39 >108 40.43
실시예 2 10.84 0.44 >108 38.44
실시예 3 17.01 0.48 >108 40.77
비교예 1 3.44 0.38 >108 40.45
비교예 2 8.71 0.42 3.52X102 38.70
비교예 3 14.58 0.47 1.31 40.25
면저항이 높을수록 전자기파 차폐시트의 전기전도도가 수신부 코일에 영향을 주지 않음을 나타낸다. 상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 3의 면저항은 비교예 2 및 3에 비해 높게 측정되었는바, 절연방열층이 전기절연성이 있는 전기절연성 방열입자를 포함하는바, 상기 절연방열층을 포함하는 실시예 1 내지 3이 수신부 코일에 전기적 영향을 주지 않음을 알 수 있다.
구체적으로, 비교예1의 면저항은 실시예 1 내지 3과 동일하나, 열전도도가 낮아 수신부 코일에 의해 발생하는 열을 방출하지 못한다.
또한, 비교예 2의 수직방향, 수평방향 열전도도가 실시예 1에 비해 크고, 비교예 3의 수직방향, 수평방향 열전도도가 실시예 2에 비해 크기는 하나, 면저항이 낮아, 수신부 코일에 전기적 영향을 줄 수 있다.
그러므로, 절연방열층을 포함하는 실시예 1 내지 3의 전자기파 차폐시트만이 방열특성 및 절연특성을 동시에 확보함을 확인할 수 있다. 또한, 투자율은 무선충전 전송효율을 의미하고, 실시예 1 내지 3의 상대투자율이 35%이상인바, 절연방열층에 의해 무선 충전 전송효율이 영향을 받지 않고 일정이상의 효율을 유지함을 알 수 있다.
100, 200: 전자기파 차폐시트
10: 자성층
20: 방열층
30: 절연방열층

Claims (17)

  1. 자성 물질과 유기 바인더를 포함하는 자성층;
    전기절연성 방열입자와 상기 유기 바인더를 포함하는 절연방열층; 및
    상기 전기절연성 방열입자에 비해 전기전도도가 높고 상기 전기절연성 방열입자와 상이한 전기전도성 방열입자와, 상기 유기 바인더를 포함하고, 상기 자성층과 상기 절연방열층의 사이에 배치된 방열층;이 적층된 구조를 포함하고,
    상기 자성물질은 철, 니켈, 크롬, 알루미늄, 아연, 실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이며,
    상기 전기절연성 방열입자는 질화규소, 이산화규소, 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이며,
    상기 전기전도성 방열입자는 그래파이트(graphite), 그래핀(graphene), 탄소나노튜브(CNT) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나이고,
    상기 유기바인더는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)이며,
    상기 절연방열층의 두께는 1um 내지 10um 이고,
    상기 절연방열층에서, 상기 유기바인더와 상기 전기절연성 방열입자의 함량비가 1:1 내지 1:9 이며,
    상기 방열층은, 상기 유기바인더와 상기 전기전도성 방열입자의 함량비가 1:19 내지 1:49 이며,
    수평 열전도도에 대한 수직 열전도도의 비가 0.032 W/mK 미만이며
    면저항이 108Ω/□이상인,
    전자기파 차폐시트.
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