KR101831860B1 - 안테나 소자 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 안테나 소자는 안테나 패턴과 배선 패턴을 자성 시트의 서로 다른 면에 배치하고, 자성 시트를 관통하는 비아를 통해 이들 패턴을 연결함으로써, 단락 방지를 위한 배선의 테이핑 작업 같은 추가의 공정이 필요치 않으므로 공정의 효율성이 증대될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 안테나 소자는 절연을 위한 배선의 피복 등에 따른 두께 증가를 방지할 수 있어서 안테나 소자의 박막 특성을 보다 향상시킬 수 있다.

Description

안테나 소자 및 이의 제조방법{ANTENNA DEVICE AND PREPARATION METHOD THEREOF}
실시예는 근거리통신, 무선충전, 마그네틱보안전송 등의 분야에 사용될 수 있는 안테나 소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등의 모바일 기기에는, 근거리통신(near field communication, NFC), 무선충전(wireless power consortium, WPC), 마그네틱보안전송(magnetic secure transmission, MST) 등의 기능을 실현하기 위한 안테나가 장착되고 있다. 그러나 이와 같은 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 저하시키는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해 종래에는, 일면에 안테나 패턴층이 형성된 폴리이미드 기재와 같은 일반적인 회로기판(안테나)의 타면에 고투자율의 페라이트 시트를 부착하여 복합 용도의 안테나 소자로 이용하였다. 이는, 페라이트 시트와 같은 자성체가 안테나의 자속을 집속시켜 금속면으로의 자기장 침투와 와전류의 발생을 방지하고 동작 특성을 향상시킬 수 있는 원리를 이용한 것이다.
한국 공개특허공보 제2013-50633호
종래와 같이 안테나 소자로서 회로기판에 자성 시트를 접합시켜 모바일 기기 내에 장착할 경우, 다양한 부품이 탑재되어 제한적일 수 밖에 없는 모바일 기기의 내부 공간의 효율성을 떨어뜨리게 된다. 또한, 회로기판과 자성 시트간의 밀착성이 저조할 경우 박리가 발생할 수 있으며, 이러한 박리를 방지하기 위해 접착층을 구비할 경우에는 안테나 기판의 전체 두께가 두꺼워지는 또 다른 문제가 발생한다. 이에 NFC, WPC 및 MST 등의 복합 용도로 사용될 수 있는 자성 특성을 가지면서 두께가 얇고 간단한 공정으로 제조될 수 있는 새로운 안테나 기판이 요구되고 있다.
한편, 종래의 안테나 소자는 절연성 기재층의 일면에 코일 형태의 안테나 패턴을 형성하고 안테나 패턴의 일 끝단과 다른 끝단을 각각 입/출력을 위한 단자 패턴과 연결시켜 회로를 형성하여, 외부의 단말기와 송수신할 수 있는 전자기 신호를 발생시키고 있다. 그러나, 안테나 패턴과 단자 패턴을 같은 평면 상에 위치시키려고 할 때, 안테나 패턴이 일반적으로 코일 형태이므로 일 끝단과 다른 끝단 중 어느 하나는 단자 패턴에 바로 연결이 불가능하다. 이에 따라 별도의 배선을 통해서 안테나 패턴과 단자 패턴을 연결해야 하나, 이 경우 배선과 안테나 패턴 간에 단락이 발생하는 것을 방지할 필요가 있다. 그러나, 이를 위해 별도의 테이핑 작업을 통해 배선을 피복시키는 등 절연 공정을 추가로 수행할 경우 공정이 효율성이 저하되고 소자의 박막화가 어려운 문제가 있다.
따라서, 실시예는 NFC, WPC 및 MST의 복합 용도로 사용될 수 있는 자성 특성을 가지고 두께가 얇으며 간단한 공정으로 제조될 수 있으면서, 배선의 테이핑 작업이 필요 없는 등 공정성과 박막 특성이 향상된 안테나 소자 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따르면, 자성 시트; 상기 자성 시트의 일면 상에 배치된 안테나 패턴; 상기 자성 시트의 타면 상에 배치된 배선 패턴; 및 상기 자성 시트를 관통하는 제 1 비아를 포함하는 안테나 소자로서, 상기 제 1 비아는 상기 안테나 패턴의 일 끝단 및 상기 배선 패턴의 일 끝단에 연결되는, 안테나 소자가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, (1) 자성 시트의 일면 및 타면에 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 각각 형성하는 단계; (2) 상기 자성 시트를 관통하며 상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층을 연결하는 제 1 비아를 형성하는 단계; (3) 상기 제 1 도전층을 식각하여 안테나 패턴을 포함하는 패턴들을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 제 2 도전층을 식각하여 배선 패턴을 포함하는 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 안테나 소자의 제조방법으로서, 상기 제 1 비아는 상기 안테나 패턴의 일 끝단 및 상기 배선 패턴의 일 끝단에 연결되는, 안테나 소자의 제조방법이 제공된다.
실시예에 따른 안테나 소자는, 폴리이미드 등의 절연성 기판 없이 자성 시트 상에 도전층 또는 안테나 패턴층을 직접 형성함으로써 두께를 감소시키고 제조공정을 간소화할 수 있으며, 자성 특성이 우수하여 NFC, WPC 및 MST의 복합 용도로 사용될 수 있다. 또한, 고분자형 자성 시트를 사용하여 유연성을 향상시킬 수 있으며, 롤투롤 공정으로 제조가 가능하여 공정성이 향상될 수 있다.
특히, 실시예에 따른 안테나 소자는 안테나 패턴과 배선 패턴을 자성 시트의 서로 다른 면에 배치하고, 자성 시트를 관통하는 비아를 통해 이들 패턴을 연결함으로써, 단면 안테나 소자의 단락 방지를 위한 배선의 테이핑 작업 같은 추가의 공정이 필요치 않으므로 공정의 효율성이 증대될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 안테나 소자는 절연을 위한 배선의 피복 등에 따른 두께 증가를 방지할 수 있어서 안테나 소자의 박막 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 도전 자성 복합 시트의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 다른 실시예에 다른 도전 자성 복합 시트의 단면을 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 도전 자성 복합 시트를 제조하는 과정을 도시한 것이다.
도 5는 롤투롤 공정을 도시한 것이다.
도 6은 배치 공정을 도시한 것이다.
도 7 및 도 8은 다른 실시예에 따른 도전 자성 복합 시트를 제조하는 과정을 도시한 것이다.
도 9는 일 실시예에 따른 안테나 소자의 단면도를 도시한 것이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 다양한 실시예에 따른 안테나 소자의 평면도를 도시한 것이다(패턴 중 검게 표시된 것은 전면 패턴이며, 빗금으로 표시된 것은 후면 패턴이고, 동그라미로 표시된 것은 비아이다).
도 11 내지 13은 실시예에 따른 안테나 소자를 제조하는 과정을 도시한 것이다.
도 14는 안테나 소자가 외부 단말기와 신호 송수신하는 것을 모식적으로 도시한 것이다.
도 15는 자성 시트에 대해 리플로우 테스트 시의 열처리 조건을 도시한 것이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층, 호일 또는 시트 등이 각 층, 호일 또는 시트 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 첨부된 도면들에서 이해를 돕기 위해 크기나 간격 등이 과장되어 표시될 수 있으며, 또한 이 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 자명한 내용은 도시가 생략될 수 있다.
도 1 및 2는 실시예에 따른 도전 자성 복합 시트의 단면을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 도전 자성 복합 시트는 자성 시트(100), 제 1 도전층(210) 및 제 2 도전층(220)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 도전 자성 복합 시트는 제 1 접착층(310) 및 제 2 접착층(320)을 더 포함할 수 있다.
상기 도전 자성 복합 시트는 도전층과 자성 시트가 합지된 복합 시트이다.
예를 들어, 상기 자성 복합 시트는 동박 적층 자성 복합 시트일 수 있다.
상기 자성 시트(100)는 자성 성분을 함유한다.
상기 자성 성분은 페라이트(Ni-Zn계, Mg-Zn계, Mn-Zn계 페라이트 등)와 같은 산화물 자성체; 퍼말로이(permalloy), 샌더스트(sendust), Fe-Si-Cr 합금 및 Fe-Si-나노크리스탈과 같은 금속 자성체; 또는 이들의 복합 성분일 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 성분은 Fe-Si-Al 합금 조성을 갖는 샌더스트일 수 있다.
상기 자성 시트(100)는 유연성 자성 시트일 수 있다. 상기 자성 시트(100)는 고분자형 자성 시트(polymeric magnetic sheet, PMS)일 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 시트(100)는 상기 자성 성분을 포함하는 자성 분말(110) 및 바인더 수지(120)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 시트(100)는 자성 분말(110) 및 바인더 수지(120)를 함유하는 무소결 경화 시트일 수 있다.
상기 자성 분말(110)은 페라이트와 같은 산화물 자성 분말; 퍼말로이, 샌더스트, Fe-Si-Cr 합금 및 Fe-Si-나노크리스탈과 같은 금속 자성 분말; 또는 이들의 복합 분말을 포함할 수 있다.
상기 자성 분말의 입경은 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(120)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.
구체적으로, 상기 경화성 수지는, 상술한 바와 같은 관능기 또는 부위를 적어도 하나 이상 가지는 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 이소시아네이트 수지 또는 에폭시 수지 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일례로서, 상기 바인더 수지는 폴리우레탄계 수지, 이소시아네이트계 경화제 및 에폭시계 수지를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 자성 시트(100)는 자성 분말(110)로서 산화물 자성 분말, 금속 자성 분말, 또는 이들의 복합 분말을 포함하고, 바인더 수지(120)로서 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 경화제로서 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 자성 시트는 상기 자성 분말로서 약 1~300 ㎛의 입경을 가지는 샌더스트 분말, 약 10,000~50,000 g/mol의 수평균분자량을 가지는 폴리우레탄계 수지, 약 10,000~50,000 g/mol의 수평균분자량을 가지는 에폭시계 수지, 및 이소시아네이트계 경화제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성 시트(100)는 방청제(corrosion inhibitor)를 포함할 수 있다. 상기 방청제의 예로서 유기 방청제 및 무기 방청제를 들 수 있다.
상기 유기 방청제의 구체적인 예로서, 아민류, 우레아(urea), 머캅토벤조티아졸(MBT), 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 알데히드류, 헤테로고리 질소 화합물, 황 함유 화합물, 아세틸렌성 화합물, 아스코르브산, 석신산, 트립타민, 카페인 등을 들 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 방청제는 N-벤질-N,N-비스[(3,5-디메틸-1H-피라졸-1-일)메틸]아민, 4-(1-메틸-1-페닐에틸)-N-[4-(1-메틸-1-페닐에틸)페닐]아닐린, 트리스(벤즈이미다졸-2-일메틸)아민, N-(2-퍼퓨릴)-p-톨루이딘, N-(5-클로로-2-퍼퓨릴)-p-톨루이딘, N-(5-니트로-2-퍼퓨릴)-p-톨루이딘, N-(5-메틸-2-퍼퓨릴)-p-톨루이딘, N-(피페리디노메틸)-3-[(피리딜리덴)아미노]이사틴, 테트라키스[에틸렌-3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 또는 이들의 혼합물과 같은 아민계 방청제일 수 있다.
상기 자성 시트는 자성 분말을 50 중량% 이상, 또는 70 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%, 또는 80~90 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 상기 방청제를 1~10 중량%, 1~8 중량%, 또는 3~7 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
일례에 따르면, 상기 자성 시트는 자성 분말 80~90 중량%, 바인더 수지 5~15 중량% 및 방청제 1~8 중량%를 함유할 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 자성 시트의 전체 중량을 기준으로 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.
상기 자성 시트(100)의 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 ㎛, 또는 약 50~100 ㎛일 수 있다.
상기 자성 시트는 3MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 약 100~300의 투자율을 가지고, 6.78MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 약 80~270의 투자율을 가지고, 13.56MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 약 60~250의 투자율을 가질 수 있다.
또는, 상기 자성 시트는 3MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 약 190~250의 투자율을 가지고, 6.78MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 약 180~230의 투자율을 가지고, 13.56MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 약 140~180의 투자율을 가질 수 있다.
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 10,000회 절곡 후에도 절단되지 않을 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 90° 및 35 RPM 조건 하의 MIT 굽힘테스트에서 10,000회 절곡 후에 투자율 감소가 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 감소를 가질 수 있다.
또한, 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 25% 이하, 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. 예를 들어, 상기 자성 시트는 약 2N의 염산 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 질량 변화를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 2N의 염산 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 두께 감소를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 2N의 염산 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 투자율 감소를 가질 수 있다.
구체적으로, 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, 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 2N의 NaCl 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 질량 변화를 가질 수 있다. 또한, 상기 자성 시트는 약 2N의 NaCl 용액에서 10분 동안 침지될 때, 약 10% 이하, 또는 약 5% 이하의 투자율 감소를 가질 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 높은 인장 강도를 가질 수 있다.
상기 도전층(210, 220)은 상기 자성 시트(100)의 적어도 일면에 배치된다.
즉, 상기 도전층(210, 220)은 상기 자성 시트(100)의 일면 및/또는 타면 상에 배치된다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 도전층(210, 220)은 별도의 접착층 없이 상기 자성 시트(100)에 직접 접합될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전층(210, 220)은 상기 자성 시트(100)의 표면에 직접 접촉할 수 있다.
이때, 상기 도전층(210, 220)은 상기 자성 시트(100)의 바인더 수지(120)에 직접 접합될 수 있다. 구체적으로, 상기 도전층(210, 220)은 상기 바인더 수지(120)를 구성하는 열 경화성 수지에 직접 접합될 수 있다.
상기 도전층(210, 220)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 도전층은 도전성 금속을 포함할 수 있다. 즉, 상기 도전층은 금속층일 수 있다. 예를 들어, 상기 도전층은 구리, 니켈, 금, 은, 아연 및 주석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 도전층은 금속 호일일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 도전층은 구리 호일일 수 있다.
상기 도전층의 두께는 약 6~200 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로 약 10~150 ㎛, 약 10~100 ㎛, 또는 약 20~50 ㎛일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 접착층(310, 320)은 상기 자성 시트(100)와 상기 도전층(210, 220) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 상기 복합 시트는 상기 자성 시트(100) 및 상기 도전층(210, 220) 사이에 개재되는 접착층(310, 320)을 추가로 포함할 수 있고, 이때 상기 접착층은 상기 자성 시트(100) 및 상기 도전층(210, 220)에 직접 접촉할 수 있다.
이에 따라, 상기 접착층은 상기 도전층을 상기 자성 시트에 접착시킬 수 있다. 상기 접착층의 두께는 약 0.1~20 ㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 접착층의 두께는 약 0.1~10 ㎛, 약 1~7 ㎛, 또는 약 1~5 ㎛일 수 있다.
상기 접착층은 열 경화성 수지 또는 고내열 열가소성 수지를 포함한다. 구체적으로, 상기 접착층은 에폭시계 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 접착층은 열 경화에 의해서, 상기 자성 시트와 상기 도전층을 접착시킨다. 따라서, 상기 접착층은 높은 내열성 및 높은 접착력을 가질 수 있다.
또한, 상기 접착층은 열 경화 수지를 포함하기 때문에 높은 내화학성을 가질 수 있다. 이에 따라서, 상기 접착층은 상기 자성 시트를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 도전층이 식각액에 의해서 식각될 때, 상기 접착층은 상기 식각액으로부터 상기 자성 시트를 보호할 수 있다.
이와 같이 상기 도전층은 상기 자성 시트에 직접 접합되거나 또는 접착층을 통하여 접합됨으로써 높은 접합력으로 접합될 수 있다. 구체적으로, 상기 도전층은 상기 자성 시트 또는 접착층을 구성하는 열 경화 수지의 경화에 접합되어, 고온의 열처리 공정을 거치더라도, 상기 자성 시트와 상기 도전층 사이의 접합력이 저하되지 않을 수 있다.
바람직하게는, 상기 도전층 및 상기 자성 시트 사이의 박리 강도는 0.6 kgf/cm 이상일 수 있다. 또한, 상기 도전 자성 복합 시트에 200초 동안 일정한 속도로 30℃부터 240℃까지 온도가 상승한 후, 100초 동안 240℃부터 130℃까지 일정한 속도로 온도가 하강하는 조건의 열처리를 2회 반복한 후에, 상기 도전 자성 복합 시트는 상기 자성 시트와 상기 도전층 간에 0.6 kgf/cm 이상의 박리 강도를 가질 수 있다.
또한, 상기의 조건으로 열처리를 2회 반복할 때, 상기 도전층과 상기 자성 시트 사이의 박리 강도의 변화율(저하율)은 20% 이하, 15% 이하, 또는 10% 이하일 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 도전 자성 복합 시트는 리플로우(reflow) 공정 등의 솔더링(soldering) 공정을 거치더라도, 투자율 및 두께 등의 물성 변화가 거의 없고, 자성 시트와 도전층 사이의 박리 등의 불량을 일으키지 않는다.
실시예에 따른 자성 복합 시트는, 자성 시트를 제조한 후 상기 자성 시트에 상기 도전층을 합지하여 제조될 수 있다.
먼저 자성 분말 및 바인더 수지를 혼합하고 시트상 성형 및 건조하여 건조 자성 시트를 제조한다.
상기 건조 자성 시트는 (i) 자성체의 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 폴리우레탄계 수지, 에폭시계 수지 및 이소시아네이트계 경화제와 함께 용매에 가하고, 분산기(planetary mixer, homo mixer, no-bead mill 등)에 의해 분산시켜 약 100~10,000 cPs의 점도를 갖는 슬러리를 제조한다. 이후, 상기 슬러리는 콤마 코터 등에 의해서 캐리어 필름 상에 코팅되어 건조 자성 시트로 형성된다. 상기 건조 자성 시트는 형성하고자 하는 두께에 따라 속도와 온도를 조절하고, 건조기를 통하여 용매를 제거한 뒤 성형된 시트를 권취하여 고분자형 자성 시트(PMS)로 제조될 수 있다.
도 3을 참조하여, 상기 건조 자성 시트(101)의 제조공정이 롤투롤 공정으로 수행될 경우, 자성 분말 및 바인더 수지를 포함하는 슬러리를 코터(500)에 의해 캐리어 필름(400) 상에 코팅한 후 건조시켜 건조 자성 시트(101)를 제조할 수 있다. 이때 상기 건조 자성 시트(101)에는 미경화 또는 반경화 상태의 바인더 수지(121)가 포함될 수 있다.
이후, 상기 건조 자성 시트의 일면 또는 양면에 도전층이 배치된다.
상기 도전층은 도전 호일일 수 있고, 구체적으로 금속 호일일 수 있으며, 보다 구체적으로 구리 호일일 수 있다.
상기 건조 자성 시트와 상기 도전층은 열 및 압력에 의해서 합지된다.
이때, 상기 자성 시트 및 상기 도전층에 가해지는 압력은 약 1~100 MPa일 수 있다. 또한, 상기 자성 시트 및 상기 도전층이 합지될 때의 온도는 약 100~300 ℃일 수 있다. 또한, 상기 자성 시트 및 상기 도전층의 합지 공정은 약 0.1~5 시간 동안 진행될 수 있다.
상기의 합지 공정 중에, 상기 자성 시트에 포함된 바인더 수지는 열에 의해서 경화될 수 있다. 이에 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 바인더 수지의 경화가 완료된 자성 시트(100)가 형성되는 동시에, 상기 도전층(210, 220)이 상기 자성 시트(100)에 접합될 수 있다. 상기 도전층(210, 220)은 열 경화에 의해서 상기 자성 시트(100)에 접합되므로, 상기 자성 시트와 상기 도전층 간의 접합력이 우수할 수 있다. 특히, 상기 자성 시트 및 상기 도전층은 압착과 동시에 바인더 수지가 경화되면서 접합되므로 접합력이 더욱 우수할 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 시트 및 상기 도전층은 별도의 접착층이 사용되지 않고도 용이하게 접합될 수 있다.
구체적으로, 상기 합지 공정은 롤투롤 공정 또는 배치 공정에 의해서 진행될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 합지 공정은 롤투롤 공정으로 진행될 수 있다. 롤투롤 공정에서, 상기 바인더 수지의 경화가 완료되지 않은 건조 자성 시트(101)의 일면 또는 양면에 도전층(210, 220)을 적층하고 롤(600)을 통과시킨다. 이때, 상기 롤 자체가 가열되어, 상기 롤이 상기 적층체에 열 및 압력을 동시에 가할 수 있다. 즉, 상기 자성 시트와 상기 도전층이 상기 롤에 의해서, 연속적으로 합지된다. 그 결과, 바인더 수지의 경화가 완료된 자성 시트(100)가 형성되는 동시에, 상기 도전층(210, 220)이 상기 자성 시트(100)에 접합될 수 있다.
상기 롤투롤 공정에서, 상기 롤의 온도는 약 100~300 ℃일 수 있다. 또한, 상기 롤의 압력은 약 1~100 MPa 일 수 있다. 또한, 상기 합지 공정에 사용되는 롤은 약 1~20 쌍일 수 있다. 또한, 상기 적층체의 이동 속도는 약 0.1~10 m/min 일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 합지 공정은 배치 공정으로 진행될 수 있다. 구체적으로, 상기 건조 자성 시트와 도전층이 적층되고, 이와 같이 형성된 적층체는 여러 단으로 다시 적층된다. 이후, 여러 단으로 적층된 자성 시트와 도전층에 압력이 가해진 상태로 열처리된다. 그 결과, 바인더 수지의 경화가 완료된 자성 시트(100)가 형성되는 동시에, 상기 도전층(210, 220)이 상기 자성 시트(100)에 접합된 적층체들(10)을 얻을 수 있다.
상기 배치 공정에서, 열처리 온도는 약 100~300 ℃일 수 있다. 또한, 상기 다단으로 적층된 적층체에 가해지는 압력은 약 1~100 MPa 일 수 있다. 또한, 열 및 압력이 가해지는 시간은 약 0.1~5 시간일 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 도전층(210, 220)에 프라이머층(311, 321)이 형성되고, 이후 건조 자성 시트(101)와 도전층(210, 220)은 상기 프라이머층(311, 321)을 통하여 서로 접합될 수 있다.
상기 프라이머층은 열 경화성 수지를 포함할 수 있다. 상기 프라이머층으로 사용되는 열 경화성 수지의 예로서는 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
상기 프라이머층의 두께는 약 0.1~20 ㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 프라이머층의 두께는 약 1~7 ㎛일 수 있다.
상기 프라이머층이 형성된 도전층은 상기 건조 자성 시트의 일면 또는 양면에 적층된다. 이때, 상기 프라이머층은 상기 건조 자성 시트에 직접 접하도록 배치된다. 또한, 상기 건조 자성 시트에 포함된 바인더는 경화 또는 미경화 상태일 수 있다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 건조 자성 시트와 상기 도전층은 열 및 압력에 의해서 합지된다. 이에 따라 상기 건조 자성 시트와 상기 도전층은 합지될 수 있다. 이때, 상기 합지는 열 및 압력 조건 하에서 수행될 수 있으며, 구체적으로 앞서 설명한 롤투롤 공정 또는 배치 공정에 의해 앞서 예시한 온도 및 압력 조건으로 수행될 수 있다.
그 결과, 합지 공정에서의 열로 인하여 바인더 수지의 경화가 완료된 자성 시트(100)가 형성될 수 있다. 또한 합지 시에 상기 프라이머층이 경화되어, 상기 자성 시트 및 상기 도전층이 상기 경화된 프라이머층에 의해서, 서로 접착될 수 있다. 즉, 상기 경화된 프라이머층은 상기 자성 시트 및 상기 도전층을 서로 접착시키는 접착층으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 접착층(310, 320)을 통해 자성 시트(100)와 도전층(210, 220)이 접합된 도전 자성 복합 시트를 얻을 수 있다.
일례에 따르면, 상기 접착층(310, 320)은 열 경화성 수지가 경화되어 형성되기 때문에, 높은 내화학성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 도전층이 식각액에 의해서 식각될 때, 상기 자성 시트에 포함된 자성 분말을 보호하는 보호층 기능도 수행할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 안테나 소자의 단면도를 도시한 것이다.
실시예에 따른 안테나 소자는 자성 시트(100); 상기 자성 시트(100)의 일면 상에 배치된 안테나 패턴(230); 상기 자성 시트(100)의 타면 상에 배치된 배선 패턴(240); 및 상기 자성 시트(100)를 관통하는 제 1 비아(251)를 포함하고, 이때 상기 제 1 비아(251)는 상기 안테나 패턴(230)의 일 끝단 및 상기 배선 패턴(240)의 일 끝단에 연결된다.
실시예에 따른 안테나 소자는 자성 시트(100)의 일면 또는 타면에, 제 1 단자 패턴(271), 및 제 2 단자 패턴(272)을 추가로 포함할 수 있고, 상기 자성 시트(100)를 관통하는 제 2 비아(252)를 추가로 포함할 수 있으며, 이들의 배치 위치 및 연결 구성에 따라 다양한 안테나 소자의 설계가 가능하다.
또한, 실시예에 따른 안테나 소자는 자성 시트(100)의 타면 상에 배치된 추가적인 안테나 패턴을 포함할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 안테나 소자는 자성 시트(100)의 양 면에 모두 안테나 패턴을 가질 수 있다. 또한, 이와 함께 실시예에 따른 안테나 소자는 제 1 단자 패턴, 및 제 2 단자 패턴을 추가로 포함할 수 있고, 상기 자성 시트를 관통하는 제 2 비아를 추가로 포함할 수 있으며, 이들의 배치 위치 및 연결 구성에 따라 다양한 안테나 소자의 설계가 가능하다.
도 10a 내지 도 10c는 다양한 실시예에 따른 안테나 소자의 평면도를 도시한 것이다(패턴 중 검게 표시된 것은 전면 패턴이며, 빗금으로 표시된 것은 후면 패턴이고, 동그라미로 표시된 것은 비아(via)이다).
이하 도면을 참조하여, 보다 구체적인 구성예를 살펴본다.
일 구체예에 따르면, 도 10a를 참조하여, 상기 실시예에 따른 안테나 소자는 상기 자성 시트(100)의 일면 상에 배치된 제 1 단자 패턴(271); 및 상기 자성 시트(100)를 관통하는 제 2 비아(252)를 추가로 포함하고, 이때 상기 제 2 비아(252)는 상기 제 1 단자 패턴(271)과 상기 배선 패턴(240)의 다른 끝단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 일 구체예에서, 상기 안테나 소자는 상기 자성 시트(100)의 일면 상에 배치된 제 2 단자 패턴(272)을 추가로 포함하고, 이때 상기 안테나 패턴(230)의 다른 끝단이 상기 제 2 단자 패턴(272)과 연결될 수 있다.
또한, 상기 일 구체예에서, 상기 제 1 단자 패턴(271)과 상기 제 2 단자 패턴(272)이 서로 인접하여 배치될 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 도 10b를 참조하여, 상기 실시예에 따른 안테나 소자는 상기 자성 시트(100)의 타면 상에 배치된 제 1 단자 패턴(271)을 추가로 포함하고, 상기 제 1 단자 패턴(271)은 상기 배선 패턴(240)의 다른 끝단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 다른 구체예에서, 상기 안테나 소자는 상기 자성 시트(100)의 타면 상에 배치된 제 2 단자 패턴(272); 및 상기 자성 시트(100)를 관통하는 제 2 비아(252)를 추가로 포함하고, 상기 제 2 비아(252)는 상기 제 2 단자 패턴(272)과 상기 안테나 패턴(230)의 다른 끝단에 연결될 수 있다.
또한, 상기 다른 구체예에서, 상기 제 1 단자 패턴(271)과 상기 제 2 단자 패턴(272)이 서로 인접하여 배치될 수 있다.
또 다른 구체예에 따르면, 도 10c를 참조하여, 상기 실시예에 따른 안테나 소자는 상기 자성 시트(100)의 타면 상에 배치된 제 1 단자 패턴(271)을 추가로 포함하고, 상기 제 1 단자 패턴(271)은 상기 배선 패턴(240)의 다른 끝단에 연결될 수 있다. 이때, 상기 안테나 소자는 상기 자성 시트(100)의 일면 상에 배치된 제 2 단자 패턴(272)를 추가로 포함하고, 상기 제 2 단자 패턴(272)은 상기 안테나 패턴(230)의 다른 끝단에 연결될 수 있다.
실시예에 따른 안테나 소자에서, 상기 안테나 패턴 및 배선 패턴은 도전성 물질로 이루어지며, 상기 안테나 패턴은 상기 자성 시트의 일면에 직접 접합되고, 상기 배선 패턴은 상기 자성 시트의 타면에 직접 접합될 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 상하로 관통하는 비아 홀들을 포함할 수 있다. 이때 상기 제 1 비아 홀은 내벽이 도금되거나, 도전성 물질로 채워지거나, 솔더 또는 도전 봉 등이 삽입됨으로써 상기 제 1 비아를 구성할 수 있다. 일례로서, 상기 자성 시트는 상하로 관통하는 제 1 비아 홀을 포함하고, 이때 상기 제 1 비아 홀의 내벽이 도금되어 상기 제 1 비아를 구성할 수 있다.
상기 자성 시트는, 앞서 설명한 바와 같이, 바인더 수지 및 상기 바인더 수지 내에 분산된 자성 분말을 포함할 수 있다.
또한, 상기 자성 시트는 3MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 100~300의 투자율을 가지고, 6.78MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 80~270의 투자율을 가지고, 13.56MHz의 주파수를 가지는 교류 전류에 대하여 60~250의 투자율을 가질 수 있다.
실시예에 따른 안테나 소자에 포함되는 자성 시트는 앞서 설명한 자성 시트와 실질적으로 동일한 구성과 조성을 가질 수 있으며, 또한 실질적으로 동일한 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 안테나 패턴은 평면의 코일 형태, 또는 나선 형태를 가질 수 있다.
도 14에서 보듯이, 실시예에 따른 안테나 소자(20)는 안테나 패턴을 흐르는 전류로 인해 전자기 신호(50)를 발생시킬 수 있다.
상기 전자기 신호(50)는 안테나 소자(20)와 외부 단말기(40) 간의 신호 송수신을 가능하게 한다.
이와 같이 실시예에 따른 안테나 소자는, 폴리이미드 등의 절연성 기판 없이 자성 시트 상에 도전층 또는 안테나 패턴층을 직접 형성함으로써 두께를 감소시키고 제조공정을 간소화할 수 있으며, 자성 특성이 우수하여 NFC, WPC 및 MST의 복합 용도로 사용될 수 있다. 또한, 고분자형 자성 시트를 사용하여 유연성을 향상시킬 수 있으며, 롤투롤 공정으로 제조가 가능하여 공정성이 향상될 수 있다.
특히, 실시예에 따른 안테나 소자는 안테나 패턴과 배선 패턴을 자성 시트의 서로 다른 면에 배치하고, 자성 시트를 관통하는 비아를 통해 이들 패턴을 연결함으로써, 단락 방지를 위한 배선의 테이핑 작업 같은 추가의 공정이 필요치 않으므로 공정의 효율성이 증대될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 안테나 소자는 절연을 위한 배선의 피복 등에 따른 두께 증가를 방지할 수 있어서 안테나 소자의 박막 특성을 보다 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 안테나 소자의 제조방법은 (1) 자성 시트의 일면 및 타면에 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 각각 형성하는 단계; (2) 상기 자성 시트를 관통하며 상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층을 연결하는 제 1 비아를 형성하는 단계; (3) 상기 제 1 도전층을 식각하여 안테나 패턴을 포함하는 패턴들을 형성하는 단계; 및 (4) 상기 제 2 도전층을 식각하여 배선 패턴을 포함하는 패턴들을 형성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 제 1 비아는 상기 안테나 패턴의 일 끝단 및 상기 배선 패턴의 일 끝단에 연결된다.
상기 자성 시트는 바인더 수지에 자성 분말을 분산하고 시트상 성형하여 제조될 수 있다.
실시예에 따른 안테나 소자의 제조방법에 사용되는 자성 시트는 앞서 설명한 자성 시트와 실질적으로 동일한 구성과 조성을 가질 수 있으며, 또한 실질적으로 동일한 방법에 의해 제조될 수 있다.
또한, 상기 단계 (2)는 (2-1) 상기 자성 시트, 상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층을 관통하는 제 1 비아 홀을 형성하는 단계; 및 (2-2) 상기 제 1 비아 홀의 내벽을 도금하여 제 1 비아를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 11 내지 도 13은 실시예에 따른 안테나 소자를 제조하는 과정을 도시한 것이다.
먼저, 도 11에 도시된 바와 같이, 동박 적층 자성 복합 시트를 관통하는 비아 홀들(260)이 형성된다. 상기 비아 홀들(260)은 자성 시트(100) 및 도전층(210, 220)을 관통한다. 상기 비아홀은 예를 들어 100~300 ㎛의 범위, 또는 120~170 ㎛의 범위의 직경을 가질 수 있다.
이후, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 비아 홀들(260)의 내측면에 도금층을 형성함으로써 비아들(250)을 형성할 수 있다. 이와 같이 비아들을 도금 공정으로 형성할 경우, 대면적에 형성되는 비아들을 한꺼번에 형성할 수 있다. 즉, 상기 비아들이 도금층으로 형성되는 경우, 용이하게 효율적으로 형성될 수 있다. 또는, 상기 비아 홀들 내에 도전 분말을 채운 후 소결시켜 비아들을 형성할 수 있다. 또는, 상기 비아 홀들 내에 솔더 또는 도전 봉 등을 삽입하여 비아들을 형성할 수 있다.
이후, 상기 도전층(210, 220)을 덮는 포토레지스트 등의 공정에 의해서 마스크 패턴이 형성되고, 도 13에 도시된 바와 같이, 마스크 패턴에 의해 도전층(210)이 선택적으로 식각되고, 안테나 패턴(230)을 포함하는 패턴들이 형성된다. 같은 방식으로 다른 도전층(220)을 선택적으로 식각하여 배선 패턴(240)을 포함하는 패턴들을 형성할 수 있다. 이때 도전층(210, 220)의 식각에 의해 얻어지는 패턴들은 안테나 패턴과 배선 패턴 외에도 단자 패턴들을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 자성 시트는 향상된 내화학성을 가지기 때문에, 상기 식각 공정에서 상기 자성 시트의 두께 변화가 거의 없을 수 있다.
또한, 상기 자성 시트의 바인더 수지(또는 접착층)은 상기 안테나 패턴 및 상기 배선 패턴에 밀착된다. 즉, 상기 자성 시트의 바인더 수지(또는 접착층)은 열 경화 공정에 의해서, 상기 안테나 패턴 및 상기 배선 패턴에 접착된다. 이에 따라서, 상기 식각 공정에서, 식각액은 상기 자성 시트(또는 접착층)와 상기 도전 라인 패턴들 사이에 침투하지 못한다. 그 결과, 상기 안테나 패턴들 및 상기 배선 패턴들은 향상된 접합력으로 상기 자성 시트에 접합될 수 있다.
이하, 보다 구체적인 실시예들을 예시적으로 설명한다.
이하의 실시예에 사용된 재료들은 아래와 같다:
- 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: 안테나 소자의 제조
단계 1) 자성 분말 슬러리 제조
42.8 중량부의 샌더스트 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 40~50rpm의 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 9MPa의 압력으로 약 60분 간 핫 프레스 공정으로 압축 경화시켜 최종 자성 시트를 얻었다.
단계 3) 동박 적층 자성 복합 시트의 제조
두께 약 37㎛의 구리 호일의 일면에 에폭시계 수지를 코팅하여 약 4㎛의 두께의 프라이머층을 형성하였다. 상기 자성 시트의 양면에 상기 구리 호일을 배치하고, 상기 프라이머층이 상기 자성 시트와 상기 구리 호일 사이에 위치하도록 적층체를 형성하였다. 이후, 상기 적층체를 약 170℃의 온도에서 약 9MPa의 압력으로 약 60분간의 핫 프레스 공정으로 압축시켜 프라이머층을 경화시킴으로써 동박 적층 자성 복합 시트를 제조하였다.
단계 4) 안테나 소자의 제조
드릴을 이용하여, 상기 동박 적층 자성 복합 시트에, 약 0.15 mm의 직경을 가지는 다수의 비아 홀들을 형성하였다. 이후, 구리 도금 공정을 통하여 상기 비아 홀들 내부에 구리 도금층을 형성하였다. 상기 도금층은 상하면의 구리 호일을 서로 연결시키는 비아로 작용하였다. 이후, 마스크 패턴을 상기 동박 적층 자성 복합 시트의 상하면에 형성하고, 에칭 공정을 통하여, 상기 구리 호일의 일부를 식각하였다. 이에 따라서, 상부 패턴들 및 하부 패턴들을 형성하였다.
시험예
상기 실시예 1의 단계 (2)에서 제조된 자성 시트, 단계 (3)에서 제조된 동박 적층 자성 복합 시트 및 단계 (4)에서 제조된 안테나 소자에 대해서 이하의 절차에 따라 테스트하였다.
1. 투자율 측정
임피던스 분석 장비를 통하여, 자성 시트에 대한 투자율 및 투자 손실을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
@ 3 MHz @ 6.78 MHz @ 13.56 MHz
투자율 투자손실 투자율 투자손실 투자율 투자손실
215 17.5 200 50.1 160 63
상기 표 1에서 보듯이, 실시예에 따른 자성 시트는 3개 대역에서 모두 투자율이 우수하였다.
2. 내열성 측정 - 리플로우 테스트
자성 시트, 동박 적층 자성 복합 시트 및 안테나 소자를 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 조건(도 15 참조)으로 리플로우 테스트를 2회 수행하였다. 이후, 자성 시트, 동박 적층 자성 복합 시트 및 안테나 소자의 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. 또한, 리플로우 테스트 2회 이후에 자성 시트의 구리와의 박리 강도가 모두 0.6 kgf/cm 이상으로 측정되었다.
3. 내열성 측정 - Pb 플로팅 테스트
융용 납조에 자성 시트 및 동박 적층 자성 복합 시트를 띄우고 40초간 방치한 후, 표면을 관찰하였다. 그 결과 자성 시트 및 동박 적층 자성 복합 시트의 표면에 모두 블리스터가 관찰되지 않았다.
4. 내화학성 측정
2N HCl 수용액에 자성 시트를 약 30분 동안 침지한 후, 상기 자성 시트의 질량 변화, 두께 변화 및 투자율 변화가 측정되었다. 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.
5. 방청 특성 측정
KS D9502의 염수 분무 시험법에 의해서, 자성 시트에 35℃에서 72시간 동안 5% 농도의 NaCl 중성 염수를 시간당 평균 1~2mL로 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).
6. 박리 강도 측정
UTM(universal testing machine)을 이용하여, 동박 적층 자성 복합 시트의 자성 시트 및 구리 호일 사이의 박리 강도가 측정되었다. 그 결과, 박리강도가 0.6 kgf/cm 이상으로 측정되었다.
7. 접합력 측정 - 크로스컷 테스트
크로스컷 테스트(ASTM D3369)에 의해서, 동박 적층 자성 복합 시트의 자성 시트 및 구리 호일 사이의 접합력이 측정되었다. 크로스컷 테스트 결과 0/100 내지 5/100으로 측정되었다.
8. 내고온고습 특성 측정
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.
10: 적층체,
20: 실시예에 따른 안테나 소자,
40: 외부 단말기, 50: 전자기 신호,
100: (경화가 완료된) 자성 시트,
101: (경화가 완료되지 않은) 건조 자성 시트,
110: 자성 분말,
120: (경화가 완료된) 바인더 수지,
121: (경화가 완료되지 않은) 바인더 수지,
210, 220: 도전층,
230: 안테나 패턴, 240: 배선 패턴,
250: 비아,
251: 제 1 비아, 252: 제 2 비아,
260: 비아 홀,
271: 제 1 단자 패턴, 272: 제 2 단자 패턴,
310, 320: 접착층, 311, 321: 프라이머층,
400: 캐리어 필름, 500: 코터,
600: 롤.

Claims (16)

  1. 자성 시트;
    상기 자성 시트의 일면 상에 배치된 안테나 패턴;
    상기 자성 시트의 타면 상에 배치된 배선 패턴; 및
    상기 자성 시트를 관통하는 제 1 비아를 포함하는 안테나 소자로서,
    상기 제 1 비아는 상기 안테나 패턴의 일 끝단 및 상기 배선 패턴의 일 끝단에 연결되고,
    상기 자성 시트는
    자성 분말 및 바인더 수지를 포함하고 두께 10~500 ㎛을 갖는 유연성의 무소결 경화 시트이고,
    30℃부터 240℃까지 200초 동안 일정한 속도로 온도를 상승시킨 후 240℃부터 130℃까지 100초 동안 일정한 속도로 온도를 하강시키는 조건으로 열처리를 2회 반복할 때, 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 가지고,
    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 가지며,
    3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 100~300의 투자율을 가지고, 6.78 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 80~270의 투자율을 가지고, 13.56 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 60~250의 투자율을 가지는, 안테나 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 패턴 및 배선 패턴은 도전성 물질로 이루어지며,
    상기 안테나 패턴은 상기 자성 시트의 일면에 직접 접합되고,
    상기 배선 패턴은 상기 자성 시트의 타면에 직접 접합되는, 안테나 소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 패턴은 평면의 코일 형태를 갖는, 안테나 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 시트는 상하로 관통하는 제 1 비아 홀을 포함하고,
    이때 상기 제 1 비아 홀의 내벽이 도금되어 상기 제 1 비아를 구성하는, 안테나 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 소자는
    상기 자성 시트의 일면 상에 배치된 제 1 단자 패턴; 및
    상기 자성 시트를 관통하는 제 2 비아를 추가로 포함하고,
    상기 제 2 비아는 상기 제 1 단자 패턴과 상기 배선 패턴의 다른 끝단에 연결되는, 안테나 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 안테나 소자는 상기 자성 시트의 일면 상에 배치된 제 2 단자 패턴을 추가로 포함하고, 이때 상기 안테나 패턴의 다른 끝단이 상기 제 2 단자 패턴과 연결되는, 안테나 소자.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 단자 패턴과 상기 제 2 단자 패턴이 서로 인접하여 배치되는, 안테나 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나 소자는 상기 자성 시트의 타면 상에 배치된 제 1 단자 패턴을 추가로 포함하고, 상기 제 1 단자 패턴은 상기 배선 패턴의 다른 끝단에 연결되는, 안테나 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 안테나 소자는
    상기 자성 시트의 타면 상에 배치된 제 2 단자 패턴; 및
    상기 자성 시트를 관통하는 제 2 비아를 추가로 포함하고,
    상기 제 2 비아는 상기 제 2 단자 패턴과 상기 안테나 패턴의 다른 끝단에 연결되는, 안테나 소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 단자 패턴과 상기 제 2 단자 패턴이 서로 인접하여 배치되는, 안테나 소자.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 안테나 소자는
    상기 자성 시트의 일면 상에 배치된 제 2 단자 패턴을 추가로 포함하고,
    상기 제 2 단자 패턴은 상기 안테나 패턴의 다른 끝단에 연결되는, 안테나 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 시트는 상기 바인더 수지로서, 자성 시트의 전체 중량을 기준으로, 6~12 중량%의 폴리우레탄계 수지, 0.5~2 중량%의 이소시아네이트계 경화제 및 0.3~1.5 중량%의 에폭시계 수지를 포함하는, 안테나 소자.
  13. 삭제
  14. (1) 자성 시트의 일면 및 타면에 제 1 도전층 및 제 2 도전층을 열 및 압력에 의해 각각 합지하는 단계;
    (2) 상기 자성 시트를 관통하며 상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층을 연결하는 제 1 비아를 형성하는 단계;
    (3) 상기 제 1 도전층을 식각하여 안테나 패턴을 포함하는 패턴들을 형성하는 단계; 및
    (4) 상기 제 2 도전층을 식각하여 배선 패턴을 포함하는 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 안테나 소자의 제조방법으로서,
    상기 제 1 비아는 상기 안테나 패턴의 일 끝단 및 상기 배선 패턴의 일 끝단에 연결되고,
    상기 자성 시트는
    자성 분말 및 바인더 수지를 포함하고 두께 10~500 ㎛을 갖는 유연성의 무소결 경화 시트이고,
    30℃부터 240℃까지 200초 동안 일정한 속도로 온도를 상승시킨 후 240℃부터 130℃까지 100초 동안 일정한 속도로 온도를 하강시키는 조건으로 열처리를 2회 반복할 때, 5% 이하의 두께 변화 및 5% 이하의 투자율 변화를 가지고,
    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 가지며,
    3 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 100~300의 투자율을 가지고, 6.78 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 80~270의 투자율을 가지고, 13.56 MHz 주파수의 교류 전류에 대하여 60~250의 투자율을 가지는, 안테나 소자의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 자성 시트는 바인더 수지에 자성 분말을 분산하고 시트상 성형하여 제조되는, 안테나 소자의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 단계 (2)는
    (2-1) 상기 자성 시트, 상기 제 1 도전층 및 상기 제 2 도전층을 관통하는 제 1 비아 홀을 형성하는 단계; 및
    (2-2) 상기 제 1 비아 홀의 내벽을 도금하여 제 1 비아를 형성하는 단계를 포함하는, 안테나 소자의 제조방법.
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