KR102027805B1 - 복합 금속 표면 - Google Patents

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조슈아 케이 슈와네케
로이 엠 주니어 테일러
케이틀린 제이 터너
로버트 월포드
매튜 제이 노콘크
라이언 디 샴퍼
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Abstract

본 발명은 금속처럼 보이지만 전자기장의 효과적인 전송을 허용하는 복합 금속 표면에 관한 것이다. 복합 금속 표면은 전화기, 리모컨, 배터리 도어, 키보드, 마우스, 게임 컨트롤러, 카메라, 노트북, 유도 전력 공급 장치 및 본질적으로 임의의 다른 전자 장비 등의 각종 전자 장비에 통합될 수 있다. 복합 금속 표면은 비전도성 히트 싱크, 고투자율 차폐물 및 폴리싱된 금속의 비전도성 표면에 통합될 수도 있다.

Description

복합 금속 표면 {COMPOSITE METAL SURFACE}
휴대폰이나 노트북 등의 전자 장비는 전자기 방사선에 대한 원하지 않는 노출을 방지하고 원하지 않는 전자기 방사를 제한하기 위해 흔히 차폐된다. 그러나, 전자 장비 내부에 배치된 전자 장치와 외부 환경 사이에 전자기장이 통과할 수 있도록 하기 위해, 차폐물에는 전자기 통공(electromagnetic aperture)이 제공된다.
전자 장비 시장, 특히 휴대폰 시장은 경쟁이 치열하며, 제조사들은 가장 미려한 장치를 제공하기 위해 흔히 경쟁하고 있다. 전자 장치의 외관과 느낌을 설계하는데 엄청난 양의 자원이 소비되고 있다. 하나의 일반적인 설계 요건은 전자기 통공을 덮기 위해 사용되는 재료, 통상적으로는 고무 또는 플라스틱과 같은 비금속 재료이다. 불행하게도, 금속 차폐 재료에 대한 비금속 전자기 통공 재료의 콘트라스트가 전자 장비의 미관을 손상시킬 수 있다.
많은 사람들이 미려한 메탈룩(metal look)을 찾고 있다. 불행하게도, 전자기 차폐 통공을 덮는 비금속 재료 때문에, 전체 장치에 대한 메탈룩을 얻기가 곤란하다.
본 발명은 복합 금속 표면 및 그의 제조 방법을 제공한다. 복합 금속 표면은 금속처럼 보이지만, 금속 표면과는 달리 과다한 손실 없이 전자기장의 효과적인 전송을 허용한다. 일 실시예에서, 전자기장의 5% 이하가 복합 금속 표면을 통해 손실된다. 일 실시예에서, 복합 금속 표면은 약 0.95 내지 2의 벌크 투자율과 10-6Mohs 오더의 벌크 전도도를 갖는다.
복합 금속 표면은 전화기, 리모컨, 배터리 도어, 키보드, 마우스, 게임 컨트롤러, 카메라, 노트북, 유도 전력 공급 장치 및 본질적으로 임의의 다른 전자 장비 등의 각종 전자 장비에 통합될 수 있다. 복합 금속 표면은 비전도성 히트 싱크, 고투자율 차폐물 및 폴리싱된 금속의 비전도성 표면에 통합될 수도 있다.
일 실시예에서, 복합 금속 표면은 약 5중량%의 바인더, 약 0.2중량%의 윤활제, 및 알루미늄 분말 등의 금속 분말 밸런스를 포함한다. 이 실시예에서, 알루미늄 분말은 완성된 복합 금속 표면에 바람직한 외관과 바람직한 투자율 및 벌크 전도도를 제공한다. 제조 중에, 바인더는 알루미늄 분말 입자를 서로 절연시킴으로써, 완성된 복합 금속 표면의 벌크 전도도를 감소시킨다. 일 실시예에서, 본딩 공정은 복합 금속 표면의 벌크 전도도와 벌크 투자율 모두를 공기의 벌크 전도도와 벌크 투자율에 가깝게 만든다. 압축 공정 중에 재료의 균일도에 도움이 되도록 개별 성분 및/또는 혼합물 전체가 입자 크기 범위로 체질(sieving)될 수 있다. 또한, 체질은, 표면이 어떻게 금속처럼 보이는지를 포함하여, 복합 금속 표면의 완성된 외관에 영향을 미칠 수 있다.
알루미늄 분말과 같은 금속 분말의 종류도, 특정 주파수에서 재료를 통한 전력 전송의 백분율 손실을 포함하여, 복합 금속 표면의 최종 특성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 여러 가지 재료를 혼합함으로써, 어떤 주파수에서는 손실이 감소하고 다른 주파수에서는 손실이 증가할 수 있다. 예컨대, 무선 전력 전송이 발생하고 있는 주파수는 통과하도록 허용하지만, 다른 RF 필드가 존재하는 주파수는 흡수한다.
복합 금속 표면을 제조하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 일 실시예에서, 복합 금속 표면은 프레스로 금속 분말과 바인더의 혼합물을 압축 성형함으로써 제조될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 복합 금속 표면은 테이프 캐스팅, 금속 사출 성형 또는 다른 성형 기법을 사용하여 제조될 수 있다. 분말, 바인더 및 윤활제(사용된 경우)의 종류와 양은 원하는 벌크 전도도, 벌크 투자율 및 원하는 표면의 메탈룩에 따라 변할 수 있다. 이들은 특정 제조 공정에 따라 변할 수도 있다.
복합 금속 표면은 각각 서로 다른 특성을 가진 다수의 층을 포함하는 다층 복합 금속 표면일 수 있다. 서로 다른 전자기적 특성은 각 층을 서로 다른 양의 바인더 또는 금속 분말로 제조하거나, 압력 또는 열의 레벨을 다르게 하여 얻을 수 있다. 일반적으로, 바인더 함량이 높을수록, 복합 금속 표면의 구조적 완전성이 높아지고, 바인더 함량이 낮을수록, 복합 금속 표면이 더 금속처럼 보이는 경향이 있다. 바인더 함량은 광택과 같은 표면의 특정 미적 품질에 영향을 미칠 수 있다. 바인더 함량이 낮은 층을 외측의 가시적 표면에 배치하고 바인더 함량이 높은 층을 외측의 가시적 표면으로부터 멀리 배치함으로써, 복합 금속 표면의 외측 표면이 더 금속처럼 보일 수 있으면서도, 복합 금속 표면의 내부 구조가 높은 구조적 완전성을 가질 수 있다.
진짜 금속 표면을 제공하기 위해, 복합 금속 표면 상에 얇은 도전층이 스퍼터 코팅, 기상 증착 또는 스크린 인쇄될 수 있다. 얇은 금속 코팅은 시간이 지남에 따라 마모되어 아래에 있는 표면을 노출하는 경향이 있다. 얇은 도전층 아래에 복합 금속 표면을 제공하면, 마모에 의해 노출되는 표면이 금속처럼 보이기 때문에, 표면 마모가 불분명해진다. 얇은 도전층은 복합 금속 표면을 통한 전자기 에너지의 전달을 크게 방해하지 않을 수 있다. 표피 깊이가 충분하지 않은 경우, 와전류가 형성될 가능성이 덜하다. 또한, 금속층이 복합 금속 표면의 일부분만을 덮을 수 있으며, 예컨대, 로고가 복합 금속 표면의 일부분 상에 스퍼터 코팅될 수 있다.
일 실시예에서, 복합 금속 표면은 복합 금속 표면을 금속처럼 보이게 만드는 유효량의 금속 분말과, 복합 금속 표면을 통한 전자기장의 효과적인 전송을 허용하기 위해 복합 금속 표면의 벌크 전도도를 감소시키는 유효량의 바인더를 포함한다. 복합 금속 표면은 10-6Mohs 정도의 벌크 전도도를 가질 수 있으며, 약 0.95 내지 2의 벌크 투자율을 가질 수 있다. 복합 금속 표면은 휴대용 전기 장치의 금속 표면의 전자기 통공일 수 있다. 복합 금속 표면의 금속 분말은 강자성이거나, 비-강자성이거나, 또는 강자성 및 비-강자성 금속 분말의 혼합물일 수 있다.
복합 금속 표면은, 한 층은 복합 금속 표면을 금속처럼 보이게 만드는 증대된 양의 금속 분말을 포함하고 다른 층은 복합 금속 표면의 구조적 완전성을 증대시키기 위해 증대된 양의 바인더를 포함하는, 다층 복합 금속 표면일 수 있다.
복합 금속 표면의 제조 방법의 일 실시예는, 복합 금속 표면을 금속처럼 보이게 만드는 유효량의 금속 분말과 복합 금속 표면을 통한 전자기장의 효과적인 전송을 허용하기 위해 복합 금속 표면의 벌크 전도도를 감소시키는 유효량의 바인더를 배합하는 단계, 바인더와 금속 분말을 혼합하는 단계, 혼합물을 가압 프레스에서 성형하는 단계, 및 성형된 복합 금속 표면을 경화시키는 단계를 포함한다.
복합 금속 표면의 제조 방법의 다른 실시예는, 복합 금속 표면을 금속처럼 보이게 만드는 유효량의 금속 분말과 복합 금속 표면을 통한 전자기장의 효과적인 전송을 허용하기 위해 복합 금속 표면의 벌크 전도도를 감소시키는 유효량의 바인더를 배합하는 단계, 금속 분말과 바인더의 배합물을 사출 성형기에 공급하는 단계, 금속 분말과 바인더의 배합물을 사출 성형기를 통해 가열된 챔버로 이동시키기 위해 사출 성형기의 스크류 모터를 작동시키는 단계, 및 금속 분말과 바인더의 배합물을 노즐을 통해 몰드 공동 속으로 가압하는 단계를 포함한다.
상기 제조 방법들은 센서를 사용하여 바인더에 대한 금속 분말의 비율을 동적으로 제어하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제조 방법들은 금속 분말에 대한 바인더의 비율이 각각 다른, 복합 금속 표면의 다수의 개별 층들을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제조 방법들은 복합 금속 표면의 한 면을 향하여 고투자율 입자를 끌어당기기 위해 몰드 공동을 자화시키는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복합 금속 표면의 벌크 전도도는 10-6Mohs 오더이다. 일 실시예에서, 복합 금속 표면의 벌크 투자율은 약 0.95 내지 2이다.
도면과 실시예에 대한 설명을 참조하면, 본 발명의 여타 특징을 보다 완전하게 이해하고 인식할 수 있을 것이다.
도 1은 복합 금속 표면의 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 복합 금속 표면의 제조 방법의 다른 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 금속 표면을 압축 성형하기 위해 사용되는 예시적인 프레스의 도면이다.
도 4는 휴대폰의 배면으로서 통합된 복합 금속 표면의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 5a는 휴대폰의 배면의 금속 표면에 스냅 핏(snap fit) 방식으로 결합된 복합 금속 표면의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 5b는 휴대폰의 배면의 금속 표면에 스냅 핏 방식으로 결합된 복합 금속 표면의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b의 스냅 핏 구조의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 6a는 휴대폰의 배면의 금속 표면에 있는 나사식 통공에 나사 결합된 복합 금속 표면의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 6b는 도 6a의 금속 표면과 복합 금속 표면의 나사산의 일 실시예를 도시하고 있다.
도 7a는 다수의 코일 어레이를 가진 유도 전력 공급 장치의 복합 금속 표면의 평면도를 도시하고 있다.
도 7b는 도 7a의 유도 전력 공급 장치의 일부분의 측단면도를 도시하고 있다.
도 8a는 재공진기 코일을 가진 유도 전력 공급 장치의 복합 금속 표면의 평면도를 도시하고 있다.
도 8b는 도 8a의 유도 전력 공급 장치의 일부분의 측단면도를 도시하고 있다.
도 9는 유도 전력 공급 장치의 일부분의 측단면도를 도시하고 있다.
도 10은 표면 조립체의 제조 방법의 일 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 11a는 유도 전력 공급 장치에서 복합 금속 표면을 통한 열 분산을 도시하고 있다.
도 11b는 유도 전력 공급 장치에서 복합 금속 표면을 통한 열 분산을 도시하고 있다.
도 12는 스탬핑과 기존의 하우징 구조물이 복합 금속 표면과 하우징을 간단한 방식으로 병합되도록 할 수 있는 방법을 도시하고 있다.
도 13은 디자인을 강조하기 위해 로고와 디자인 형상을 하우징에 압축 성형할 수 있는 방법을 도시하고 있다.
도 14는 연관된 전자 장치들과 코일(들)을 지지하고 있는 적층된 지지 구조물의 예를 도시하고 있다.
도 15는 다층 복합 금속 표면의 일 실시예를 나타내고 있다.
도 16은 다층 복합 금속 표면의 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 17은 복합 금속 표면을 제조하기 위한 테이프 캐스팅 공정의 일 실시예를 나타내고 있다.
도 18은 복합 금속 표면을 제조하기 위한 플라스틱 사출 성형 공정의 일 실시예를 나타내고 있다.
도 19는 복합 금속 표면을 제조하기 위한 플라스틱 사출 성형의 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 20은 복합 금속 표면을 제조하기 위한 플라스틱 사출 성형의 또 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 21은 몰드 공동이 자석을 포함하고 있는 플라스틱 사출 성형의 다른 실시예를 나타내고 있다.
도 22는 여러 종류의 복합 금속 표면들의 전자기 적합성 성능을 나타내고 있다.
도 23은 여러 복합 금속 표면들의 주파수 중단점을 나타내고 있다.
도 24는 3개의 샘플과 2개의 예시적인 혼합물에 대한 삽입 손실 대 주파수를 도시한 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 금속 표면의 제조 방법에 대한 흐름도가 도 1에 도시되어 있으며, 참조 번호 "100"으로 포괄적으로 표시되어 있다. 상기 방법(100)은 일반적으로, 1) 금속 분말(본 실시예에서는 알루미늄 분말), 바인더, 용제(선택적) 및 윤활제(선택적)를 배합하는 단계(102); 2) 적어도 알루미늄 분말, 바인더, 용제 및 윤활제를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계(104); 3) 혼합물이 용제를 포함한다면, 예컨대, 혼합물을 가열하고/또는 진공을 적용함으로써, 증발시키는 단계(106); 4) 혼합물을 성형하여 복합 금속 표면을 형성하는 단계(108); 및 5) 바인더를 경화시키기에 충분한 온도로 복합 금속 표면을 경화시키는 단계(110)를 포함한다. 재료들이 모두 배합되지만, 혼합하기 직전에 또는 그와 동시에 배합이 이루어질 필요는 없다. 일부 실시예에서, 몰드 공동 속에 혼합물을 주입하기 전에 혼합물의 입경을, 예컨대, 체질로 제어할 수 있다. 혼합물의 입경을 제어하는 단계는 혼합물에서 응집체의 크기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
복합 금속 표면의 일부 실시예는 비-강자성 금속 분말을 사용하여 제조될 수 있다. 알루미늄 분말은 복합 금속 표면으로 형성되었을 때 미려한 메탈룩을 제공하고 바람직한 자기 특성을 갖고 있기 때문에, 본 실시예에서는 알루미늄 분말이 사용된다. 예컨대, 본 실시예에서 사용되는 고순도 알루미늄 분말은 효과적인 전자기장 전송을 허용하는 투자율을 갖는다. 즉, 본 실시예의 알루미늄 분말은 공기에 가까운 투자율(즉, 약 0.95 내지 2의 상대 투자율 또는 약 1.257μh/m)과, 고체 알루미늄에 가까운 입자 전도도를 갖는다. 복합 금속 표면의 벌크 투자율은 전자기장의 효과적인 통과를 허용하기에 충분하다. 본 실시예에서, 벌크 상대 투자율은 0.95 내지 2이다.
대안적인 실시예에서, 완성된 복합체가 비-강자성이 되도록(즉, 상대 투자율이 대략 1이 되도록), 본질적으로 모든 금속 분말이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서는, 비-강자성 금속 분말 대신, 심지어 (즉, 상대 투자율이 2를 초과하는) 강자성 금속(또는 금속 같은) 분말을 사용할 수 있으며, 여전히 비-강자성인 복합체를 완성할 수 있다. 효과적인 벌크 투자율이 여전히 전자기장의 효과적인 전송을 허용하도록, 고비율의 바인더(즉, 수지/에폭시) 또는 강자성 및 비-강자성 분말의 혼합물 또는 이들 모두를 사용함으로써, 강자성 금속 분말을 희석할 수 있다. 즉, 벌크 상대 투자율은 대략 0.95 내지 2이다. 본원 전체에 걸쳐 비-강자성 금속 분말을 인용하여 설명하고 있으나, 고비율의 바인더로 투자율을 희석함으로써 벌크 투자율을 해결할 수 있다고 가정하면, 강자성 금속 분말이 적절할 수 있다. 따라서, 본원 전체에 걸쳐, 특수한 상황에서 강자성 금속 분말을 사용하는 것이 가능할 수 있다.
일반적으로, 메탈룩을 제공하는 재료들은 와전류의 발생으로 인해 전자기장의 전송에 바람직하지 않을 수 있는 비교적 높은 전도도를 갖는다. 바인더로 금속 분말을 절연시킴으로써, 완성된 복합 금속 시트의 벌크 전도도를 줄일 수 있으며, 이에 따라, 전자기장을 통과할 때 복합 금속 표면에 의해 생성되는 와전류의 양을 줄일 수 있다. 본 실시예에서, 복합 금속 표면은 메가(106) 오옴 오더의 임피던스를 가지며, 이는 전도도가 10-6Mohs 오더임을 의미한다.
비-강자성 금속의 입경은 응용예에 따라 변할 수 있다. 본 실시예에서는, 복합 금속 표면을 달성하기 위해 44 내지 500 마이크로미터의 알루미늄 분말 입자가 사용된다. 다른 실시예에서는, 원하는 자기 특성과 원하는 미감에 따라 다양한 입자 크기 범위가 적절할 수 있다. 비용적인 이유로 또는 복합 금속 표면의 어떤 원하는 특성을 얻기 위해, 다양한 실시예들에서, 다른 종류의 알루미늄 분말, 또는 다른 종류의 알루미늄 분말의 배합이 사용될 수 있다. 예컨대, 입경을 변화시킴으로써, 복합체의 입도를 변화시킬 수 있다. 일반적으로, 입경이 클수록, 연속적으로 보이는 부분을 생성하기 위해 더 많은 압력이 필요하다.
대안적인 실시예에서, 구리 분말, 티타늄 분말, 마그네슘 분말, 스테인리스 스틸 분말 또는 비스무스 분말과 같은 다른 비-강자성 금속이 사용될 수 있다. 다른 비-강자성 금속의 사용은 복합 금속 표면의 성능을 저하시키지 않고 다른 바인더 백분율의 사용을 가능하게 할 수 있다. 복합 금속 표면의 제조에 사용되는 비-강자성 금속과 바인더의 종류와 양에 따라, 경화 공정을 변경하는 것이 적절할 수 있다. 또한, 비-강자성 금속 분말 주위에서 절연재의 부주의한 제거를 피하기 위해 또는 표면의 다른 특성을 조절하기 위해, 특정 분말과 바인더 백분율에 따라 경화 공정에 대한 조정이 적절할 수 있다.
입경과 입자 분포는 특정 응용예에 기초하여 커스터마이징될 수 있다. 각각의 입자는 와전류 손실을 초래하는 입자 전도도를 가질 수 있으며, 복합 금속 표면도 와전류 손실과 함께 벌크 전도도를 가질 수도 있다. 입경은 일반적으로 입자 전도도에 영향을 미치고, 입자의 분포와 양은 일반적으로 벌크 전도도에 영향을 미친다. 본 실시예에서는, 입경이 대체로 상당히 작기 때문에, 즉, 금속 입자의 직경이 복합 금속 표면을 통과하는 전자기장의 주파수에서 복합 금속 표면의 표피 깊이보다 대체로 작기 때문에, 입자 전도도가 낮다. 입경을 증대시키면, 벌크 전도도를 감소시키거나 제거할 수는 있지만, 개별 입자 전도도와 와전류 손실의 증가를 초래할 수 있다.
본 실시예에서는, 한 종류의 비-강자성 금속과 바인더가 사용되지만, 다른 실시예에서는, 이봉 분포 또는 다른 커스터마이징된 입자 분포가 사용될 수 있다. 예컨대, 알루미늄 분말과 다른 비-강자성 분말의 배합이 특정 응용예에 맞춰 원하는 특성을 가진 복합 금속 표면을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 낮은 벌크 투자율과 낮은 벌크 전도도를 얻기 위해, 다른 분말 재료들의 혼합물이 적당할 수 있다. 일부 실시예에서, 전자기장이 상당한 손실 없이 통과할 수 있도록, 완성된 복합 금속 표면이 공기에 가까운 벌크 투자율과 낮은 전도도를 갖는다는 것을 가정하면, 개별 입자 전도도와 투자율은 관련이 없다.
복합 금속 표면은 복합 금속 표면을 형성하기 위한 비-강자성 금속을 함께 결합할 수 있는 본질적으로 모든 바인더를 사용하여 제조될 수 있다. 바인더는 혼합물 내의 재료들을 함께 결합하기 위해 사용되는 재료이다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 바인더의 예에는 열경화성 중합체, 열가소성 중합체, 또는 복합 금속 표면을 형성하기 위한 임의의 분말 금속들을 함께 결합할 수 있는 임의의 다른 바인더가 포함된다. 열경화성 중합체의 예에는 에폭시드(때때로 "에폭시"라 함), 베이클라이트 및 포마이카가 포함된다. 에폭시는 본 실시예에서 사용된 바인더이다. 에폭시는 폴리아민과 에폭시 수지의 반응으로부터 형성된다. 본 실시예는 잠재성 경화(latent cure) 에폭시를 사용한다. 이는 2개의 단량체들이 결합되었을 때 실온에서 고체이지만, 가열될 때까지 가교 결합된 수지로 경화되지 않는다. 본 실시예에서와 같이, 수지와 촉매는 혼합되기 전에 다른 재료들과 동시에 배합되거나 사전에 배합될 수 있다. 본 실시예는 Epikure 에폭시 시스템을 사용한다. 구체적으로, 본 실시예는 Epikure P-104 경화제와 함께 Hexion Epon SU-8 수지를 사용한다. 대안적인 실시예에서는, 다른 에폭시 또는 다른 바인더 시스템이 사용될 수 있다.
복합 금속 표면의 제조에 사용되는 바인더의 양은 응용예에 따라 다를 수 있다. 일반적으로, 바인더를 많이 사용할수록, 완성된 복합 금속 표면에 더 많은 강도를 제공할 것이다.
알루미늄 분말 내에서 바인더를 분산시키는 담체로서 용제가 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 에폭시 바인더를 용해시키기 위해 아세톤이 용제로서 사용된다. 대안적인 실시예에서는, 바인더를 분산시키기 위해 다른 용제가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 공정 중에 바인더가 용제에 용해되어 혼합되면, 용제는 증발된다.
비-강자성 금속 분말과 작은 비율의 바인더를 혼합하면, 혼합물 내에 응집체가 형성될 수 있다. 미세한 분말은 잘 흐르지 않으며, 몰드 공동 속으로 주입될 때, 미세한 입자가 공기를 포획하는 경향이 있다. 미세한 분말에 비해, 응집체는 더 나은 충진 및 유동 특성을 가질 수 있다. 혼합물의 구성에 따라, 응집체의 크기는 원하는 범위 이내에 있을 수 있으며, 예컨대, 75 내지 430 마이크로미터일 수 있다. 혼합물의 구성에 따라, 더 작은 응집체 및/또는 더 작은 입자를 제거하여 충진 및 유동 특성을 더 개선하기 위해, 혼합물을 체질하는 것이 유리할 수 있다. 예컨대, 75 내지 430 마이크로미터의 응집체 크기를 얻기 위해, 체질이 사용될 수 있다. 또한, 특정 응집체는 완성된 복합 금속 표면에 특정 자기적, 열적, 미적 및 기계적 특성을 제공할 수 있다.
윤활제를 사용하는 실시예에서, 윤활제는 일반적으로 세 가지 주요 기능, 즉, 1) 혼합물이 더 빠르게 유동하여 몰드 공동을 더 균일하게 충진할 수 있도록 하는, 응집된 입자들 간의 윤활 기능; 2) 완성된 복합 금속 표면에서 비-강자성 금속 입자 대 입자 전도도의 저감 기능: 및 3) 성형 작업시 비-강자성 금속 입자들 간의 윤활 기능을 제공한다. 일 실시예에서, Caplube G가 윤활제로서 사용될 수 있다.
재료들은 종래의 혼합기에서 혼합될 수 있으며, 용제에 바인더를 용해시키기에 충분한 시간 동안 충분히 완전히 혼합하는 본질적으로 모든 혼합 기법이 사용될 수 있다. 재료들은 혼합 공정에서 서로 다른 시간에 서로 다른 순서로 추가될 수 있다.
용제가 사용되는 경우, 용제를 증발시키기 위해 다양한 증발 기법이 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 혼합기는 혼합기 내의 재료를 가열하기 위해 고온수 또는 증기가 통과할 수 있는 재킷을 포함한다. 또한, 본 실시예의 혼합기는 혼합기 내에서 진공을 얻기 위한 펌프를 포함한다. 용제가 증발함에 따라, 혼합물이 분말로 건조되는데, 여기서, 바인더 입자와 비-강자성 금속 입자가 응집될 수 있다.
분말은 성형을 위해 공동 속으로 직접 주입되거나, 입자 및/또는 응집체의 크기를 제어하기 위해 체질될 수 있다. 일 실시예에서, 분말은, 분말이 건조되어 체질될 수 있도록 충분한 양의 용제가 증발될 때까지, 처리된다. 대안적인 실시예에서는, 체질 단계가 생략되고, 덜 정제된 분말이 몰드 속으로 주입될 수 있다.
복합 금속 표면의 제조 방법의 다른 실시예의 흐름도가 도 2에 도시되어 있으며, 참조 번호 "200"으로 포괄적으로 표시되어 있다. 상기 방법은 1) 혼합기에 알루미늄 분말을 추가하는 단계(202); 2) 혼합기에 바인더를 추가하는 단계(204); 3) 혼합기에 용제를 추가하는 단계(206)(선택적); 4) 혼합기에 윤활제를 추가하는 단계(208); 5) 재료들을 혼합하는 단계(212); 6) (존재할 경우) 용제를 증발시키는 단계(214); 7) 입경을 제어하기 위해 혼합물을 체질하는 단계(216); 8) 압축 성형하여 복합 금속 표면을 형성하는 단계(218); 9) 복합 금속 표면을 방출하는 단계(220); 및 10) 복합 금속 표면을 경화시키는 단계(222)를 포함한다. 도 1의 실시예와 복합 금속 표면의 제조 방법의 본 실시예 간의 하나의 차이점은 입경을 제어하기 위해 혼합물을 체질한다는 것이다. 체질은 너무 크고/거나 너무 작은 입자를 제거할 수 있는 하나 또는 2개의 단계로 이루어진 공정일 수 있다.
혼합물은, 임계 수준보다 크거나, 입계치보다 작거나, 양쪽 다인 입자 또는 응집체를 제거하기 위해 체질될 수 있다. 좁은 입자 분포가 일반적으로 더 일관되고 안정적으로 몰드를 충진할 것이다. 일 실시예에서는, 지정된 임계 수준 이하의 분말 입자와 응집체가 제거된다. 미세한 입자를 제거하면, 몰드 충진 균일도가 더 증가하게 된다. 더 작은 입자에 의해 공기가 쉽게 포획될 수 있으므로, 혼합물로부터 작은 입자들을 제거하는 것이 몰드 충진 작업에 유리할 수 있다.
일 실시예에서, 필요한 경우, 큰 입자와 응집체는 40 메쉬의 미국 표준 체(430 마이크로미터)에 의해 제거되며, 미세한 입자는 200 메쉬의 미국 표준 체(75 마이크로미터)에 의해 제거된다. 큰 응집체는 연마 또는 분쇄된 다음 혼합물에 추가되고, 작은 입자는 향후의 배치(batch)로 다시 재활용될 수 있다. 대안적인 실시예에서는, 혼합물에서 다른 크기의 입자를 얻기 위해, 다른 크기의 메쉬 또는 다른 체질 장치가 사용될 수 있다.
입자의 크기는 복합 금속 표면의 외관에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 응집체의 입경(또는 개별 성분의 입경)이 작을수록, 표면은 더 금속처럼 보일 것이다. 입경이 어떤 임계 수준 이상이면, 표면이 거칠게 보일 수 있다. 복합 금속 표면의 완성된 외관을 추가적으로 제어하기 위해, 다양한 종류의 비-강자성 금속 분말이 혼합될 수 있다. 예컨대, 다양한 종류의 비-강자성 재료(예컨대, 알루미늄 분말, 구리 분말, 비스무스 분말)의 양과 입경을 조정함으로써, 복합 금속 표면의 전체적인 외관에 영향을 미치는 색상, 깊이 및 광택과 같은 다양한 요인이 변화될 수 있다.
폴리싱 공정은 부품의 외관에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 이 공정은 다소 윤기 없는 초기 부품을 취하여 그의 광택을 증대시켜 빛나는 표면을 생성할 수 있다. 다양한 레벨의 사포를 증분하는 방식으로, 임의의 금속 마감 공정에서와 같은 전형적인 공정이 사용될 수 있다. 거친 사포에서부터 매우 미세한 사포를 사용하여 작업할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 어떤 큰 표면 불일치를 제거하기 위해 처음에 600 그릿 사포가 사용되며, 2000 그릿 사포 또는 최종 마감 단계까지 작업할 수 있다. 원하는 경우, 복합체에 윤이 나는 외관을 생성하기 위해 클리어 코트를 도포할 수 있다. 매끄러운 마감을 생성하기 위해 사포로부터 절취선(score line)을 제거할 수 있다.
혼합물을 성형하여 복합 금속 표면을 형성하기 위해 다양한 각종 기법이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 혼합물이 압축 성형된다. 압축 성형을 위한 예시적인 프레스(300)가 도 3에 도시되어 있다. 몰드 공동(302)과 함께 사용될 수 있는 교환가능한 몰드를 통해 간단하거나 복잡한 형상이 성형될 수 있다. 본 실시예에서는 분말 형태인 혼합물이 압축 몰드(304)의 공동(302) 속으로 주입된다. 일반적으로, 분말은 부피로 측정되어 몰드 속으로 주입되고, 중력에 의해 충진된다. 일반적으로, 프레스(300)는 실온으로 유지되지만, 대안적인 실시예에서는, 몰드가 가열될 수 있다. 압축 시, 상부 다이(306)가 하강하여 분말을 압축함으로써 고체 부품을 형성한다. 본 실시예에서, 압력은 평방인치당 약 10 내지 50톤의 범위일 수 있다. 본 실시예에서는, 알루미늄의 연성으로 인해, 알루미늄 분말로 된 부품을 프레스하기 위해서는 비교적 낮은 압력(평방인치당 25톤 이하)이면 충분하다. 대안적인 실시예에서는, 응용예에 따라 압력이 증가 또는 감소될 수 있다. 예컨대, 압축 성형에 사용되는 압력의 크기는 복합 금속 표면의 외관에 영향을 미칠 수 있다. 20 TSI 미만은 개별 알루미늄 입자들이 표면에서 구별될 수 있는 더 거친 외관을 제공할 수 있으며, 20 TSI 초과는 알루미늄 고체 시트와 같이 더 연속적으로 보이는 표면을 제공할 수 있다. 즉, 바인더 함량의 변화, 금속의 종류 및 다양한 다른 요인들이, 압축 성형 시 가해지는 압력의 크기가 완성된 표면에 미치는 효과에 영향을 미칠 수 있다.
압축 시, 응집체와 응집체 내부의 비-강자성 금속 입자에 압력이 가해진다. 윤활제는 비-강자성 금속의 개별 입자가 압축될 때 이동하는 데 도움을 준다. 이는 밀도와 압축성이 증대되고, 완성된 부품에서 변형과 유도 응력이 감소된 부품을 생산하는 데 도움을 준다. 도 12 및 도 13은 복합 금속 표면을 받아들일 준비가 된 전자 장비 하우징의 2개의 실시예를 도시하고 있다. 도 12에서, 전자 장치 봉입 하우징(1202)은 원형 전자기 통공(1204)을 구비한 금속 하우징이다. 도 12의 실시예에서는, 분말 금속, 에폭시 및 윤활제의 혼합물이 통공 속으로 주입된 다음, 전자기 통공 내에 복합 금속 표면이 직접 형성되도록 압축 성형될 수 있다. 도 12의 통공은 금속 하우징을 결합하기 위해 복합 금속 표면을 위한 추가적인 표면적을 제공하는 립(1206)을 포함한다. 도 13은 통공(1304)과 립(1306)이 원형 이외의 다른 형상으로 될 수 있는 방법을 도시하고 있지만, 금속 분말의 혼합물이 전자기 통공이 배치될 공간 속으로 주입된 다음 압축 성형됨으로써, 금속처럼 보이고 전자기장이 통과할 수 있도록 하는 재료로 그 통공을 충진할 수 있는 동일한 일반적인 공정이 적용될 수 있다. 도 13의 측면도는 금속 하우징(1302)과 복합 금속 표면 간의 결합 강도를 증대시키고 하우징의 표면적을 증대시키기 위해 제공된 립(1306)의 깊이를 나타내기 위한 대표도에 불과하다. 일부 실시예에서는, 전자기 통공에서 립이 제거되거나, 립과 전자기 통공 대신, 코일과 복합 금속 표면이 리세스 속으로 압축 성형될 수 있도록, 하우징이 리세스만을 포함할 수 있다. 장치 내부에 배치된 전자 장치에 대한 전기 접속이 금속 하우징을 통해 만들어질 수 있다. 이 실시예들 모두에서, 금속 하우징을 고정하고, 금속 분말 혼합물이 하우징 속으로 압축될 수 있도록 함으로써, 보다 이음매 없는 외관과 느낌을 가진 전자기 통공이 완성될 수 있다. 폴리싱이나 다른 후처리가 외관을 개선하고, 복합 금속 표면에서 입자의 표출을 최소화할 수 있다. 입자의 표출을 시각적으로 제거하기에 충분할 정도로 압력이 높으면(입경이 충분히 작으면), 폴리싱은 복합 금속 표면이 조각의 광택으로 인해 더 연속적으로 보이게 만들 수 있다.
본 방법은 압축 성형을 사용하여 실시되지만, 압축 성형에 대한 대안이 사용될 수 있다. 예컨대, (램 사출과 같은) 사출 기법, 임펙트 성형 또는 Ragan Technologies Inc.의 고전단 압밀화는 모두 압축 성형 대신 사용될 수 있는 기법들의 예이다.
압축 성형이 완료되면, 몰드로부터 복합 금속 표면이 방출될 수 있다. 복합 금속 표면은 경화될 수 있거나, 방출 전 또는 방출 후에 다른 후처리 공정에 적용될 수 있다. 복합 금속 표면을 완성하기 위해, 다수의 후처리들이 적절할 수 있다. 본 실시예에서는, 바인더를 경화시키기 위해 약 200℃의 온도가 복합 금속 표면에 가해진다. 대안적인 실시예에서는, 가열된 몰드를 통해 부품이 부분적으로 경화된 다음, 몰드로부터 방출된 후에 최종적으로 경화될 수 있다. 열 활성화, 저온 경화, 건조, 수분 경화, UV 경화, 방사선 경화 또는 수지 함침 등의 다른 후처리가 있을 수 있다. 다른 처리에는 색 처리(에폭시 및/또는 금속과 색을 일치시킬 수 있는 기회), 화학 처리, 패시베이션 및 양극 처리가 포함될 수 있다. 이러한 처리 중 일부는 가능한 사전 및 사후 공정이다. 수지 함침은, 적절한 경우, 용제에 용해된 바인더 수지로 복합 금속 표면을 침지 또는 코팅하는 공정이다. 복합 금속 표면의 다공성 부분들은 바인더 수지로 충진된다. 복합 금속 표면에 추가적인 강성을 제공하는 수지를 남기고, 용제는 증발된다. 바인더 수지에 따라, 바인더를 경화시키기 위해 열 처리가 사용될 수 있다. 수지 함침은 복합 금속 표면의 강도를 증대시키거나 시간이 지남에 따라 발생하는 금속 부식의 정도를 줄이기 위해 유용할 수 있다.
전술한 각종 사전 및 사후 처리는 완성된 복합 금속 표면의 자기적 또는 미적 특성을 조정하기 위해 적용될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서는, 금속 표면에 대해 복합 금속 표면을 더 잘 일치시키기 위해 색 처리가 적용될 수 있다.
일 실시예에서는, 복합 금속 표면이 연속 입자 금속에 압입될 수 있으며, 그 다음, 그 표면이 전체적으로 버퍼링 및 폴리싱될 수 있으며, 이들 모두에 코팅이 동시에 도포될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일 실시예에서, 복합 금속 표면은 코일과 자속 집속기 또는 차폐물과 공동 성형(co-molding)될 수 있다. 도 9는 복합 금속 표면(902), 코일(904) 및 자속 집속기(906)를 포함하는 표면 조립체의 일부분을 도시하고 있는 도면이다. 도 9에 도시된 조립체는 단일의 압축 성형 공정으로 생성될 수 있으며, 전자 장비에서 사용하기 위한 표면 조립체를 제공한다. 표면 조립체는 전자기 방사선을 라우팅하거나 방지할 수 있는 자속 집속기(또는 차폐물)와 전자기장을 전송할 수 있는 메탈룩을 가진 복합 금속 표면 사이에 개재된 코일을 제공한다. 개재된 코일 내외로 전력을 라우팅하기 위해 전기 콘택트와 통로가 사용될 수 있다. 이러한 구성은, 전자기장 통공이 미리 형성되어 설치되어 있는 차폐된 코일을 제공하기 위해 전자 장비에 설치될 수 있는 조립체를 제공한다.
도 10은 도 9와 관련하여 설명한 바와 같은 표면 조립체를 제조하기 위한 공정의 일 실시예를 설명하는 흐름도를 도시하고 있다. 강자성 금속 분말, 에폭시 및 윤활제의 혼합물을 혼합하고(1002), 그 다음, 몰드 속에 주입한다(1003). 몰드의 상단에 코일을 배치하고(1004), 그 다음, 비-강자성 금속 분말, 에폭시 및 윤활제의 혼합물(1006)을 코일과 강자성 금속 분말 혼합물의 상단에 주입한다(1008). 그 다음, 전체 조립체를 한 번에 압축 성형하고, 방출하고, 경화시킬 수 있다(1010). 대안적인 실시예에서는, 강자성 분말 및 자성 분말의 순서가 바뀔 수 있다.
복합 금속 표면은 적당한 재료를 사용하여 보강하기 위해 공동-성형, 사출 또는 적층될 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복합 금속 표면(700)의 일면에 보강 재료층(706)이 적층될 수 있다. 보강 재료는 전자기장의 통과를 허용하는 본질적으로 모든 재료일 수 있으며, 예컨대, 공기에 가까운 투자율과 낮은 전도도를 가진 재료일 수 있다. 예컨대, 유리 섬유, 플라스틱 또는 마일러 필름(Mylar film), 케블라, 또는 다른 복합체가 복합 금속 표면 상에 또는 복합 금속 표면과 함께 공동-성형, 사출 또는 적층될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 복합 금속 표면의 일 실시예가 통합되어 있는 휴대폰의 배면의 다양한 실시예들이 도시되어 있다. 도 4 내지 도 6은 예시적인 도면이며, 비율적으로 도시되지는 않았다. 또한, 도 4 내지 도 6은 카메라 렌즈, 휘장, 헤드폰 잭, 버튼 또는 커넥터와 같이 휴대폰의 배면에 포함될 수 있는 다양한 특징부를 모두 도시하고 있지는 않다.
전술한 바와 같이, 휴대폰에 복합 금속 표면을 통합하는 것은 복합 금속 표면의 가능한 응용예 중 하나에 불과하다. 복합 금속 표면은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 전화기, 리모컨, 배터리 도어, 키보드, 마우스, 게임 컨트롤러, 카메라, 노트북, 유도 전력 공급 장치 및 본질적으로 임의의 다른 전자 장비 등의 각종 전자 장비에 통합될 수 있다. 복합 금속 표면은 메탈룩을 제공하면서도 전자기장이 통과할 수 있도록 하기 위해 본질적으로 모든 금속 표면을 대체하거나 보강할 수 있다. 또한, 복합 금속 표면은 전자기장이 통과할 수 있도록 하기 위해 금속 표면에 사용된 모든 인서트를 대체할 수 있으며, 이에 따라, 이전에 인서트가 배치된 위치를 포함하여 전체 표면에 대한 메탈룩을 허용할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 복합 금속 표면 뒤에 배치된 일반 안테나를 포함한다. 안테나는 유도 전력을 수신하기 위해 사용될 수 있는 코일로서 각각의 도면에 도시되어 있다. 대안적인 실시예에서, 안테나는 상이한 형상과 상이한 치수를 가진 무선 통신 안테나일 수 있다. 안테나는 전자기 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 다른 유형의 안테나일 수 있다. 오직 하나의 안테나(404)가 본 실시예에 도시되어 있으나, 대안적인 실시예들에서는, 다수의 안테나가 포함될 수 있다. 시스템들이 당업계에 일반적으로 공지되어 있기 때문에, 전자 장비 내의 임의의 안테나와 연관된 회로에 대해서는 상세하게 설명하지 않는다. 예컨대, 다양한 유도 전력 시스템과 무선 통신 시스템이 다음과 같은 미국 특허 및 미국 특허 출원에 기술되어 있다: "유도 결합된 안정기 회로"라는 명칭으로 2004년 11월 30일자에 퀴넨 등에게 허여된 미국 특허 번호 제6,825,620호; "적응성 유도 전력 공급 장치"라는 명칭으로 2007년 5월 1일자에 바르만에게 허여된 미국 특허 번호 제7,212,414호; 바르만에 의해 "통신 적응성 유도 전력 공급 장치"라는 명칭으로 2003년 10월 20일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 제10/689,148호; 바르만에 의해 "배터리 충전 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 2007년 9월 14일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 제11/855,710호; 바르만 등에 의해 "장치 식별과 유도 전력 공급 장치"라는 명칭으로 2007년 12월 27일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 제11/965,085호; 바르만에 의해 "듀티 사이클 제어와 유도 전력 공급 장치"라는 명칭으로 2009년 1월 7일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 제12/349,840호; 바르만에 의해 "다용도 무선 전력 시스템"이라는 명칭으로 2010년 11월 18일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 제12/949,317호;-이들은 각각 그 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.
도 4를 참조하면, 휴대폰(400)의 배면 전체가 전술한 복합 금속 표면(402)으로 제조된다. 휴대폰(400)의 배면 전체를 복합 금속으로 제조함으로써, 전화기 디자인이 전자기장의 통과를 허용하면서도 매끈하고 균일한 메탈룩을 달성할 수 있다. 본 실시예에서는, 가시적인 금속 차폐물이 없기 때문에, 복합 금속과 금속 차폐물에서 메탈룩의 불일치가 있을 수 없다. 차폐가 필요하면, 어떤 원하는 부분을 차폐하도록 복합 금속 표면 아래에 차폐층이 배치될 수 있다. 이러한 접근법의 하나의 장점은, 완성된 복합 금속 표면 아래에서는 차폐물이 보이지 않기 때문에, 차폐물의 시각적 외관이 무시될 수 있다는 것이다.
도 4에 도시된 안테나(404)는 유도 전력 수신기이다. 유도 전력 수신기는 복합 금속 표면(402)을 통해 전자기 에너지를 수신할 수 있다. 코일은 복합 금속 표면에 직접 체결되어 휴대폰 내에 수납될 수 있다. 대안적으로, 코일은 휴대폰의 다른 부품에 장착될 수 있다. 본 실시예에서는 휴대폰(400)의 배면 전체가 복합 금속으로 제조되기 때문에, 전자기장이 안테나에 도달하지 못하도록 방해하는 차폐물이 도시된 실시예에는 없으므로, 장치 내의 임의의 위치에 코일이 실용적으로 배치될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 휴대폰의 배면이 도시되어 있으며, 배면의 일부분은 금속 차폐면(502)을 포함하고 다른 부분은 복합 금속 표면(504)을 포함하고 있다. 도 5a는 직사각형 복합 금속 표면을 도시하고 있고, 도 5b는 원형 복합 금속 표면을 도시하고 있으며, 이들은 모두 안테나(506)보다 큰 영역을 덮는 크기로 되어 있다. 복합 금속 표면의 치수(폭, 높이 및 두께 등)와 밀도는 응용예에 따라 변할 수 있다. 일 실시예에서, 복합 금속 표면의 두께는 약 0.3㎜이다. 다른 실시예에서, 복합 금속 표면의 두께는 약 2㎜이다. 복합 금속 표면(504)은 금속 차폐면(502)에 스냅 핏 방식으로 결합되도록 제조된다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 복합 금속 표면은 금속 차폐면(502)에 있는 통공의 테이퍼형 에지(510)와 상호 작용하는 테이퍼형 에지(508)를 포함한다. 복합 금속 표면(504)의 테이퍼형 에지(508)가 제위치에 스냅핑되어 금속 차폐면(502)의 테이퍼형 에지(510)와 교합되도록, 복합 금속 표면(504)을 정렬시키고 압력을 인가함으로써, 복합 금속 표면(504)이 금속 차폐면(502) 내에 설치될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 복합 금속 표면(504)과 금속 차폐면(504)을 결합시키기 위해 다른 체결 구조가 적용될 수 있다. 예컨대, 도 6a 및 도 6b는 복합 금속 표면(604)과 금속 차폐물(602) 간의 나사 결합 관계를 도시하고 있다. 복합 금속 표면(604)은 금속 차폐물(602)에 형성된 나사식 통공에 복합 금속 표면을 나사 결합하기 위해 사용될 수 있는 슬롯(606)을 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b와, 도 8a 및 도 8b는 유도 전력 공급 장치에 대한 복합 금속 표면의 통합을 도시하고 있다. 도 7a 및 도 7b는 휴대폰과 같은 원격 장치 내에 배치된 세컨더리(secondary)에 무선 전력을 송신하기 위해 통전될 수 있는 프라이머리(primary)(702)의 어레이를 포함하는 유도 전력 공급 장치(700)를 도시하고 있다. 도 8a 및 도 8b는 프라이머리 코일(810)과 재공진기 코일(812)을 포함하는 유도 전력 공급 장치(800)를 도시하고 있다. 도 7a 및 도 8a는 각각의 유도 전력 공급 장치의 실시예의 평면도를 도시하고 있으며, 유도 전력 공급 장치의 표면 전체가 전자기장의 전송은 허용하지만 금속처럼 보이는 복합 금속 표면으로 될 수 있음을 나타내고 있다. 도 7a의 유도 전력 공급 장치는 서로 다른 표면 영역에 전자기 에너지를 제공하기 위해 중첩되는 방식으로 배열된 6개의 프라이머리를 포함한다. 도 8a의 유도 전력 공급 장치는 프라이머리 코일(802)과, 복합 금속 표면 위로 전자기 에너지의 전송을 가능하게 할 수 있는 재공진기 코일(803)을 포함한다.
도 7a에 도시된 유도 전력 공급 장치와 관련하여, 도시된 6개의 프라이머리(702)는 단지 예시적인 것이다. 대안적인 구성에서, 유도 전력 공급 장치는 추가적이거나 더 적은 프라이머리를 포함할 수 있으며, 이들은 다르게 배치될 수 있다.
도 7b 및 도 8b는 도 7a 및 도 8a에 도시된 각각의 유도 전력 공급 장치의 대표적인 측단면도를 도시하고 있다. 양 실시예들에서, 복합 금속 표면(704, 804)은 추가적인 지지를 제공하기 위해 복합 금속 표면(704, 804)에 적층된 비전도성 재료(706, 806)를 선택적으로 포함한다.
일 실시예에서, 보강 지지 구조물(706)은 코일 마운트로도 사용된다. 도 7의 코일(702)은 지지 구조물(706)을 통해 복합 금속 표면에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 지지 플라스틱 구조물은 코일의 장착을 허용하는 복합 금속의 바닥에 접착될 수 있다. 플라스틱 지지물은 코일을 제위치에 고정하는 방안을 제공함과 아울러, 복합 금속 표면에 추가적인 강도를 제공할 수 있다. 코일은 접착제, 나사, 테이프, 또는 본질적으로 모든 다른 패스너에 의해 지지 구조물(706)에 체결될 수 있다.
지지 구조물(706)이 없는 대안적인 실시예에서, 코일은 복합 금속 표면의 바닥에 직접 체결될 수 있다. 체결은 접착제, 나사, 테이프, 또는 본질적으로 모든 다른 패스너에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서는, 복합 금속 표면의 하부에 보스가 성형될 수 있으며, 보스에 코일을 고정하기 위해 브라켓이 사용될 수 있다.
다른 대안적인 실시예에서는, 복합 금속 표면과 코일이 공통 하우징에 결합된다. 예컨대, 복합 금속 표면은, 하우징과 상호 작용하거나 공동 성형되거나 하우징에 체결될 수 있는 기계적 커넥터를 가질 수 있다. 전자기장이 통과할 수 있는 복합 금속 표면 부근에 코일이 배치되도록, 코일은 하우징에 대해 지지되거나 어떤 다른 방식으로 하우징에 체결될 수 있다.
일 실시예에서, 압축 분말 재료 또는 비전도성 표면 요소와 같은 복합 금속 표면(1406)에 접착제, 테이프 또는 적층 재료(1404)를 이용하여 코일 지지 요소(1402)가 장착되거나 적층될 수 있다. 코일(1408)(들)은 코일 지지 요소(1402)에 부착될 수 있다. 코일 지지 요소(1402)는 플라스틱 지지물일 수 있으며, 인쇄 회로 기판 조립체(PCBA)(1410)를 지지하기 위한 인쇄 회로 기판 마운트와 용이한 조립과 더 나은 구조적 성능을 위해 연관된 부분들을 가질 수 있다. PCB(1410)와 코일(1408)(들) 사이에 페라이트 또는 다른 유형의 차폐물(1005)이 배치될 수 있다. 이러한 구성의 일 실시예가 도 14에 도시되어 있다. 코일 지지 요소는 플라스틱과 같은 본질적으로 모든 비전도성 재료일 수 있다.
일부 실시예에서, 패시베이션 공정이 비-강자성 분말에 적용될 수 있다. 패시베이션은, 일반적으로 금속 표면에 부착되는 산화물 층의 증착에 의해, 재료를 수동적으로 만드는 공정이다. 패시베이션 공정은 비-강자성 금속 분말의 자기 특성을 더 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 패시베이션은 완성된 복합 금속 표면의 벌크 전도도 감소에 도움이 될 수 있으므로, 복합 금속 표면을 전자기장이 통과할 때 형성되는 와전류를 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 복합 금속 표면은 안테나에 의해 생성되는 열에 대한 히트 싱크로서 작용할 수 있다. 복합 금속 표면 내의 비-강자성 금속 분말은 코일로부터 멀리 열을 끌어낼 수 있다. 또한, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 복합 금속 표면(1102)을 통해 열이 분산될 수 있다.
복합 금속 표면은 내구성 표면을 제공한다. 복합 금속 표면은 분말 금속을 포함하고 있기 때문에, 완성된 표면은 메탈룩을 제공할 뿐만 아니라, 비-복합 금속 대응물과 유사한 방식 및 지속 기간으로 마모된다. 상기 표면은 금속 표면과 유사한 방식으로 유지될 수 있으며, 비-복합 금속 대응물 표면의 외관 및 느낌과 유사한 고품질의 외관과 느낌을 갖는다. 복합 금속 표면은 쉽게 폴리싱될 수 있으며, 표면 아래의 금속이 사용될 수 있는 한 지속될 수 있다.
복합 금속 표면의 일부 실시예는, 복합 금속 표면이 (RF 전자기장과 전자기 간섭을 모두 포함한) 전자기장에 대해 사실상 투명한 것을 제외하고, 순수 금속 표면과 유사한 속성을 가진 순수 금속 표면처럼 보이는 비-전도성 금속 매트릭스를 제공한다. 예컨대, 복합 금속 표면은 복합 금속 표면에서 약 5% 이하의 전자기장 손실만을 가질 수 있다. 복합 금속 표면에서의 손실량이 복합 금속 표면의 두께에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로, 유도 전력 공급 장치의 프라이머리 코일과 세컨더리 코일 간의 거리가 전력 전송 효율에서 주요 요인이며, 복합 금속 표면의 두께는 주요 요인이 아니다. 즉, 주어진 전도도를 가진 재료는 두꺼울수록 더 많은 전자기장을 흡수할 수 있으나, 전도도가 비교적 낮은 경우, 예컨대, 10-6Mohs 오더인 경우, 복합 금속 표면의 두께로 인한 손실은 상대적으로 미미하며, 통상적으로, 유도 전력 공급 장치의 코일들 간의 거리를 증가시키는 효과와 같은 시스템에서의 다른 손실보다 작다. 복합 금속 표면은, 무선 전력 프라이머리 또는 세컨더리를 은폐하거나 위장하기 위해, 또는 RF 안테나 또는 전자기장을 수용하거나 전송하는 임의의 다른 부품을 은폐하거나 위장하기 위해 사용될 수 있다.
복합 금속 표면의 제조 방법의 일부 실시예에서, 다중 복합 금속 표면들이 배치 공정으로 생산될 수 있다. 예컨대, 일부 제조 방법은 복합 금속 표면들의 배치 생산을 가능하게 하는 저렴하며 적은 개수의 제조 단계를 가진 연속 또는 선형 공정을 제공할 수 있다.
배치 복합 금속 표면 제조 공정은 복합 금속 표면의 메탈룩, 복합 금속 표면의 벌크 전도도 및 복합 금속 표면의 벌크 투자율을 제어할 수 있다. 복합 금속 표면의 다른 물리적, 전기적 및 자기적 특성들도 배치 제조 공정에 의해 제어될 수 있다. 또한, 배치 제조 방법은 낮은 전도도, 내마모성, 금속과 유사한 경도, 및 금속과 유사한 열 전도성을 갖거나 갖지 않으면서도, 메탈룩을 가진 복합 금속 표면을 달성할 수 있다.
복합 금속 표면을 배치 제조하기 위해 사용될 수 있는 사출 성형 공정의 일례가 도 18에 도시되어 있다. 도 18은 절연된 금속 분말과 플라스틱 또는 바인더 펠릿의 배합물이 호퍼(1802) 속으로 공급되는 플라스틱 사출 성형 공정을 도시하고 있다. 사출 노즐(1808)을 통해 몰드 공동(1810)으로 복합 금속 표면을 사출 성형하기 위해 스크류 모터(1804)가 사출 스크류(1806)를 구동한다.
일 실시예에서, 사출 성형 공정은 전통적인 금속 사출 성형과는 다른 종류의 바인더를 사용한다. 금속 사출 성형은 통상적으로 중합체/왁스 혼합물 또는 소결 공정 중에 소산되는 연질의 폴리머를 사용한다. 저분자량 폴리에틸렌 대신, 열경화성 중합체 또는 전술한 다른 바인더들 중 하나를 사용함으로써, 복합 금속 표면이 휴대용 전기 장치에서 전자기 통공으로서 사용되기에 적합하도록, 구조적 완전성을 얻을 수 있다.
대안적인 실시예는 몰드 데코레이션이다. 폴리에스테르일 수 있는 필름이 적절한 자기적 품질이 적용된 분말 금속을 포함하는 코팅으로 도포될 수 있다. 이 코팅은 실크 스크린과 같은 공정에 의해 필름 상에 인쇄되거나, 분무되거나, 도포될 수 있다. 이 코팅은 연속 층이거나, 패턴화될 수 있다. 중합체가 주입될 개소를 금속이 향하도록 하여, 필름이 몰드 내에 삽입된다. 몰드가 폐쇄되고, 중합체가 주입된다.
부품이 취급되거나 사용될 때 부품을 더 잘 보호하기 위해 재료의 상면에 투명 또는 불투명 코팅이 사용될 수도 있다. 외관을 변경하기 위해, 착색 또는 유색 마감이 사용될 수도 있다. 예컨대, 알루미늄을 실제 금과 같은 재료처럼 보이도록 하기 위해, 황색 계열의 컬러가 코팅에 추가될 수 있다.
도 15에는 다층 복합 금속 표면의 일 실시예가 도시되어 있다. 다층 복합 금속 표면은 바인더 함량이 2 내지 5%인 절연된 분말 금속층(1502), 바인더 함량이 1 내지 2%인 절연된 분말 금속층(1504) 및 바인더 함량이 1% 미만인 절연되지 않은 분말 금속층(1506)을 포함한다. 상술한 실시예들과 마찬가지로, 분말 금속의 종류는 응용예마다 달라질 수 있다. 바인더 함량이 1%를 초과하는 경우에는 절연된 층이라 하고, 바인더 함량이 1% 미만인 경우에는 절연되지 않은 층이라 한다. 다층 복합 금속 표면은 서로 다른 재료층들을 통해 다양한 특성을 제공하기 위해 적층된 플라스틱 수지 또는 바인더와 함께 분말 금속을 사용한다. 도시된 층들은 강성과 낮은 벌크 전도도를 위해 바인더 함량이 높은 층과, 보다 순수한 메탈룩을 위해 바인더 함량이 낮은 층과, 바인더 함량이 매우 낮은 비-산화물 또는 비-코팅된 입자로 생성된 중간 전도도 층이다. 대안적인 실시예에서는, 다른 개수의 층들이 제공될 수 있다.
본 실시예에서, 복합 금속 표면은, 실제 금속 조각과 재료 사이에 구별할 수 있는 차이가 거의 없거나 전혀 없어서 금속처럼 보이지만, 전도도를 거의 제공하지 않거나 전혀 제공하지 않는 표면 마감을 가질 수 있다. 이를 달성하기 위해, 복합 금속 표면은 금속성 마감을 제공하기 위해 높은 금속 분말 함량과 낮은 바인더 함량을 가진 얇은 층을 포함한다. 상부의 층이 긁히거나 손상된 경우 금속성 마감의 많은 시각적 특성을 유지하면서도, 강도와 유연성을 향상시키기 위해 다른 층들은 바인더 함량이 높게 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 전자기 에너지 전송을 크게 방해하지 않는 표면 마감으로서 얇은 도전층이 사용될 수 있다. 예컨대, 이러한 표면 마감에 적합한 얇은 전도성 재료의 다수의 실시예가 반 덴 브링크에 의해 "전도성 재료를 통한 무선 전력 전송"이라는 명칭으로 2012년 1월 8일자에 출원된 미국 특허 출원 번호 제61/584,266호에 개시되어 있다.
도 16은 복합 금속 표면(1602)이 표면(1604) 상에 도전성 박막을 포함하는 것을 제외하고, 도 15와 동일한 복합 금속 표면을 나타내고 있다. 표면 마감을 보호하기 위해 상기 도전성 박막 위에 선택적인 투명 보호 코팅(1606)이 제공된다. 도전성 박막은 스퍼터 코팅, 기상 증착, 스크린 인쇄, 또는 본질적으로 임의의 다른 방식으로 도포될 수 있다.
각종 층들의 다양한 특성을 제조 및 제어하기 위해, 도 19에 도시된 바와 같이, 2개의 서로 다른 재료가 몰드 속으로 동시에 주입되는 이중 사출 몰드가 사용될 수 있다. 본 실시예에는, 금속 분말 공급 호퍼(1908)로부터 몰드 속으로 주입되는 금속 분말의 양을 제어하는 제어 밸브(1902)가 존재한다. 플라스틱 수지 공급 호퍼(1910)로부터의 플라스틱 수지에 대한 금속 분말의 비율을 결정하고, 적절한 비율을 달성하도록 조정하기 위해, 저항 센서(1904)가 사용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 제어 밸브는 몰드(1906) 속으로 주입되는 바인더의 양을 제어할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 금속 분말과 바인더는 각각 사출 성형기 내의 센서에 의해 제어될 수 있는 제어 밸브를 가질 수 있다. 대안적으로, 2개의 서로 다른 공동들과 함께 2단계 사출 성형 공정이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 중합체와 금속의 적절한 비율을 보장하는 중량 측정식 공급기가 사용될 수 있다. 또한, 각각의 층들은 다른 캘린더링 또는 테이프 캐스팅 공정을 사용하여 생성된 다음, 일련의 롤러를 사용하여 결합될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 다층 복합 금속 표면의 층들은 사출 성형 제조 공정에서 혼합 및 사출 패턴들을 제어함으로써 제조될 수 있다. 도 19 내지 도 21은 그러한 다양한 방법들을 도시하고 있다. 일 실시예에서, 도 20에 도시된 바와 같이, 재료의 표면을 향하여 금속 분말 함량을 높이기 위해 사출 성형기의 용융 스테이지 후반에 금속 분말이 추가될 수 있다. 도 20은 재료의 보다 제어된 혼합 품질을 보장하기 위해 플라스틱 수지 공급 호퍼(2006)를 통해 공급되는 플라스틱 펠릿의 용융 스테이지(2002) 중에 금속 분말이 금속 분말 공급 호퍼(2004)를 통해 사출기 속으로 공급되는 이중 호퍼 시스템을 도시하고 있다. 대안적인 실시예에서, 도 21에 도시된 바와 같이, 벌크 재료가 사출/압축되거나 냉각되기 시작할 때, 재료의 표면을 향하여 고투자율 입자를 끌어당기기 위해 몰드 공동(2104) 또는 실린더링 공정에서 자석 또는 전자석(2102)이 사용될 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 매우 얇은 재료 층을 제공하는 전도성 또는 비전도성의 액화된 재료를 추가하기 위해 스프레이 코팅 또는 실크 스크린이 사용될 수 있다. 사출 성형기에서, 부품의 표면에 재료를 증착하기 위해 부품이 사출되기 전에 몰드 공동 속으로 스프레이 코팅이 분무될 수 있다. 도 17은 재료(1704)를 균일한 두께의 보다 조밀한 재료로 압축하기 위해 제1 롤러(1702) 세트를 통해 재료를 투입하는 테이프 캐스팅 공정을 나타내고 있다. 이 공정은 스크린 인쇄 공정, (양 측면에) 라벨 또는 그래픽 도포 공정을 선택적으로 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 복합 금속 표면은 전자기 에너지의 특정 주파수를 차폐하고, 다른 주파수에서 전자기 에너지의 효과적인 전송을 허용하도록 제조될 수 있다. 복합 금속 표면은 분말 금속 재료와 전도성 코팅을 배합함으로써 특정 전자기 특성을 가질 수 있다. 입경, 재료의 조성, 격리 기법 및 바인더 함량을 변화시킴으로써, 벌크 전도도와 벌크 투자율을 제어할 수 있고, 완성된 재료를 통과하는 전자기파의 억압 특성을 조정할 수 있다.
예컨대, 도 22 및 도 23은 여러 가지 재료의 이론적 반응을 나타내고 있다. 도 22는 다양한 재료들의 혼합물로 만들어진 재료의 결과적 성능과 아울러, 조성, 입자 크기 또는 입자 격리 특성이 다른 여러 가지 이론적인 유형의 절연된 분말 재료들의 전자기 호환성(EMC) 성능을 나타내고 있다. EMC 그래프는 주파수에서 전자기 손실과 전자기 흡수를 도시하고 있다. 전자기 손실과 흡수는 때때로 삽입 손실이라 불린다. 도 23은 다양한 주파수 응답을 가진 재료들의 도입으로 인한 혼합된 재료의 주파수 중단점을 보여준다.
재료 1은 특정 입자 크기와 벌크 전도도를 가진 알루미늄 분말일 수 있다. 입자의 입경이나 격리 특성을 감소시킴으로써, 재료 3과 같이, 완성된 재료가 더 높은 주파수에서 전자기장을 억압하기 시작할 수 있다. 2개의 다른 층들을 사용하거나, 2개의 재료를 하나의 완성된 조각으로 혼합함으로써, 그 결과로 생성된 전자기적 억압이 주파수와 함께 증가할 수 있다. 재료 3의 주파수 응답이 (약 103㎐에서) 효과를 발휘하기 시작할 때, 그 결과로 생긴 혼합물의 기울기는 증가하며, 이는 재료가 더 높은 주파수를 더 높은 속도로 억압한다는 것을 시사한다. 따라서, 개별 분말들의 특성들을 혼합물로 배합함으로써, 재료들의 주파수 응답을 조정할 수 있다. 도 22에 도시된 혼합물은 4개의 모든 재료들의 배합을 나타낸다.
복합 금속 표면은 복합 금속 표면을 금속처럼 보이게 만드는 유효량의 금속 분말과, 소정 주파수에서 임계 수준 이하의 전자기 손실을 제공하고 다른 주파수에서 임계 수준 이상의 전자기 흡수를 제공하는 유효량의 금속 분말을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 복합 금속 표면의 제조 방법은 소정 주파수에서 임계 수준 이하의 전자기 손실을 제공하고 다른 주파수에서 임계 수준 이상의 전자기 흡수를 제공하는 유효량의 금속 분말을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 주파수 세트에서 다수의 임계 수준 이하의 전자기 손실을 제공하고 다른 주파수 세트에서 다수의 임계 수준 이상의 전자기 흡수를 제공하는 유효량의 금속 분말이 선택될 수 있다.
도 22 및 도 23에 도시된 EMC 재료 억압 그래프는 1㎐ 내지 1010㎐의 주파수에 대해 대규모로 나타낸 것이다. 도 24에 도시된 EMC 재료 억압 그래프는 비교적 소규모(1000㎒ 내지 3000㎒의 주파수)로 나타낸 것이며, 재료의 선택이 그 규모에서 EMC 특성에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 설명하고 있다. 여러 가지 알루미늄 분말과 같은 금속 분말의 종류가 특정 주파수에서 전자기장의 흡수량에 영향을 미칠 수 있다. 특정 주파수에서 특정 손실을 갖고 특정 주파수에서 특정 손실을 갖는 복합 금속 표면을 제공하도록 재료가 선택될 수 있거나 재료의 혼합물이 선택될 수 있다.
도 24에서, 샘플 1은 Alfa Aesar 99.5% 순수 알루미늄과 5% 바인더를 포함하는 복합 금속 표면이다. 샘플 2는 Ampal AMB 2712 알루미늄과 5% 바인더를 포함하는 복합 금속 표면이다. 샘플 3은 Ampal AMB 625 표준 알루미늄과 5% 바인더를 포함하는 복합 금속 표면이다. 도 24에 나타낸 3개의 샘플 각각은 중량부로 동일한 양의 재료와 중량부로 동일한 양의 바인더를 포함한다. 이는 설명하기 위한 것이다. 사용시, 재료의 중량부 양과 바인더의 중량부 양의 비율은 변경될 수 있으며, 재료와 바인더의 총량은 변경될 수 있고, 이들 모두는 복합 금속 표면의 전자기적 특성을 변화시킬 수 있다.
혼합물 1은 50%의 샘플 1과 50%의 샘플 3과 5%의 바인더의 혼합물이다. 따라서, 혼합물 1은 3개의 샘플과 동일한 총량의 재료와 바인더를 갖는다. 반면에, 혼합물 2는 10%의 샘플 1과 50%의 샘플 3의 혼합물이며, 혼합물 2에서 전체 재료 두께가 40% 감소하였다. 이는 15.8%의 Alfa Aesar 99.5% 순수 알루미늄, 79.2%의 Ampal AMB 625 표준 알루미늄 및 5%의 바인더라는 유효 비율을 초래한다. 혼합물 2의 바인더 함량은 중량부로 여전히 5%이다.
샘플 1과 샘플 2는 (도시되지 않은) 100㎑에서 재료를 통한 전력 전송 손실이 0.1% 미만이지만, 샘플 3은 100㎑에서 손실이 약 1 내지 2%이다. 그러나, 샘플 3은 셀 밴드(1700 내지 1800㎒)에서 더 많은 RF 필드를 흡수한다. 이 샘플들을 혼합하여 복합 금속 표면을 만들면, 특정 주파수에서 손실이 감소할 수 있으며, 다른 주파수에서 흡수가 증가할 수 있다. 샘플 1과 혼합된 샘플 3은, 통과할 수 있는 다른 주파수에(또는 약 13㎒에서 이루어지는 NFC의 경우에) 대해서는 주파수 응답을 거의 동일하게 유지하면서도, 셀 밴드(1700 내지 1800㎒)에서 샘플 2의 필드 흡수의 2배인 3dB 만큼 RF 필드 흡수를 증가시키기 때문에, 샘플 2에 대한 대안을 제공한다. 혼합물 2는 셀 밴드에서 흡수를 증가시키고, 5% 바인더 함량을 유지하면서도 50%의 샘플 2와 이전의 샘플 1 양의 10%만을 사용하기 때문에 더 얇은 재료이다. 이들은 단지 몇 가지 예에 불과하다. 특정 주파수 또는 주파수 범위에서의 손실, 특정 주파수 또는 주파수 범위에서의 흡수, 재료의 두께, 및 복합 금속 표면의 미감이 조화를 이루도록, 다양한 재료 혼합물이 만들어질 수 있다.
도전층은 선형 주파수 응답을 제공할 수도 있지만 분말 금속 재료보다 낮은 주파수에서 전자기장을 억압할 수 있기 때문에, 재료의 표면에 얇은 도전층을 추가함으로써, 주파수 응답을 다시 조정할 수 있다.
혼합되고 코팅된 재료가 유도 전력 시스템에 사용되거나, 안테나를 위한 커버로 사용되는 경우, 안테나의 기본적인 작동 주파수에서 억압 특성을 변경하도록 속성이 조정될 수 있다. 또한, 회로와 안테나에 의해 생성되는 스퓨리어스 방사와 사이드 밴드를 억압하기 위해 그 주파수 위에 급격한 롤 오프(roll-off)를 제공하도록 주파수 응답이 제어될 수 있다.
일부 제조 방법에서는, 복합 금속 표면의 특성이 제조 과정에서 제어될 수 있다. 습도 및 온도 등의 다른 환경적 요인과 아울러, 재료의 입자 크기, 입자 전도도 등이 공급업체마다 다를 수 있기 때문에, 심지어 동일한 제조 방법을 사용하여도, 제조된 재료의 결과적인 특성이 시간이 지남에 따라 변할 수 있다. 이를 제어하기 위해, 벌크 전도도 또는 투자율을 측정하는 센서가 캘린더, 테이프 캐스터 또는 사출 몰드 공동과 긴밀히 연결되어 사용될 수 있다. 이 센서는 엄격하게 제어된 재료의 물리적 또는 전자기적 특성을 보장하기 위해 재료들의 혼합을 조정하도록 혼합 제어기에 피드백을 제공할 수 있다. 그러한 시스템의 일 실시예가 도 19에 도시되어 있다.
복합 금속 표면은 후처리될 수 있다. 예컨대, 밀링 또는 샌딩과 같은 어떤 후처리 단계가 고전단 공정에 이어서 실시될 수 있다. 중합체가 결합된 금속 입자로 형성된 재료의 표면층이, 입자들이 이제 전기 전도도가 높은 연속 금속 시트를 형성하는 방식으로, 변형되었으면, 상부의 연속층을 삭마하여 아래에 있는 중합체가 결합된 금속 입자를 노출시킴으로써, 비전도성 벌크 특성을 복원할 수 있다. 이는 레이저 삭마, 중합체 바인더보다 금속에 대해 활성도가 더 높은 공정을 포함하는 화학적 에칭, 샌드블라스팅, 습식 또는 건식 샌딩 또는 폴리싱에 의해 달성될 수 있다.
복합 금속 표면은 주조될 수 있다. 중합체와 금속 분말은 가열되어 몰드 속으로 주입된다. 일 실시예에서, 중합체는 분자량이 작기 때문에, 용융되었을 때 낮은 점도를 갖는다. 중합체의 예에는 Honeywell A-C™ 폴리에틸렌 중합체가 포함된다. 이 동종 중합체들과 산화된 동종 중합체들 중 다수가 140℃에서 1,000 centipoise 미만의 점도를 갖는다.
15중량%의 Honeywell A-C 폴리에틸렌 Grade: A-C 820A의 혼합물이 85중량%의 Hoeganaes Corporation Ancorlam 1000 C 분말 철과 혼합되어 가열될 수 있다. 용융된 혼합물은 두께가 약 0.125인치인 판으로 주조될 수 있다. 이는 적당한 양의 강도를 가진 복합 금속 표면을 제공할 수 있다. 대안적인 실시예에서는, 바인더와 금속 분말의 양이 변경될 수 있으며, 복합 금속 표면의 두께가 변경될 수 있다.
다른 실시예에서는, 실리콘 몰드가 부품으로 제조될 수 있다. 90중량%의 Ancorlam 1000C와 10중량%의 Grade: A-C 820 폴리에틸렌의 혼합물이 용융된다. 용융된 혼합물이 몰드 속으로 주입되어 복합 금속 표면을 형성하게 된다.
상술한 설명은 본 발명의 실시예들에 대한 설명이다. 본 발명의 사상과 광범위한 양태를 벗어나지 않고, 다양한 변형과 변경이 이루어질 수 있다. 예컨대, 관사 "a", "an", "the" 또는 "상기"를 사용하여, 요소들을 단수로 지칭하고 있다고 하여 그 요소를 단수로 한정하는 것으로 해석하여서는 안 된다.

Claims (32)

  1. 전자 장치로서,
    하우징; 및
    상기 전자 장치의 하우징 내에 배치된 코일
    을 포함하고,
    상기 하우징은 전자기 차폐 표면을 포함하고,
    상기 하우징은 복합 금속 표면을 통해 코일에 의한 무선 전력의 효과적인 수신 및 상기 복합 금속 표면을 통해 코일로부터의 무선 전력의 효과적인 전송 중 적어도 하나를 허용하는 바인더 및 금속 분말을 포함하는 상기 복합 금속 표면을 포함하고, 상기 무선 전력의 효과적인 전송 또는 상기 무선 전력의 효과적인 수신은 상기 복합 금속 표면에서 5% 이하의 전자기장 손실을 겪는 것이고,
    상기 복합 금속 표면은 상기 전자기 차폐 표면 내에서 전자기 통공으로서 작용하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 복합 금속 표면의 벌크 전도도는 10-6Mohs인 전자 장치.
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  5. 제1항에 있어서, 금속 분말은 비-강자성인 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 복합 금속 표면은 다층 복합 금속 표면이며, 상기 다층 복합 금속 표면의 제1 층은 상기 다층 복합 금속 표면의 제2 층보다 증대된 양의 금속 분말을 포함하고, 상기 제2 층은 상기 제1 층보다 증대된 양의 바인더를 포함하는 전자 장치.
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  21. 제1항에 있어서, 상기 금속 분말은 제1 금속 분말과 제2 금속 분말의 블렌드(blend)를 포함하고, 상기 제1 금속 분말은 소정의 주파수에서 제1 양의 전자기 손실을 겪고, 상기 제2 금속 분말은 상기 주파수에서 제2 양의 전자기 손실을 겪고, 상기 블렌드 내 제1 금속 분말과 제2 금속 분말의 비는 상기 주파수에서의 상기 제1 양의 전자기 손실과 상기 주파수에서의 상기 제2 양의 전자기 손실 사이의 전자기 손실을 겪도록 선택되는 전자 장치.
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  30. 제1항에 있어서, 상기 복합 금속 표면은 0.3㎜와 2mm 사이의 두께를 갖는 판인 전자 장치.
  31. 제1항에 있어서, 상기 금속 분말은 95중량% 초과인 전자 장치.
  32. 제1항에 있어서, 전화기, 리모컨, 키보드, 마우스, 게임 컨트롤러, 카메라, 랩톱 및 유도 전력 공급 장치 중 적어도 하나인 전자 장치.
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