KR102531245B1 - Flake nanocrystalline alloy powder and composite sheet comprising the same and electric device comprising the same - Google Patents
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Abstract
나노결정립 구조를 포함하고, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 원소; 실리콘(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제2 원소; 및 크롬(Cr), 구리(Cu), 망간(Mn), 니오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제3 원소의 합금이며, 식 1에 의한 값이 10 초과, 60 미만인 편상 나노결정립 합금 분말을 제공한다. A first element including one selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and combinations thereof, including a nanocrystalline grain structure; a second element including one selected from the group consisting of silicon (Si), boron (B), aluminum (Al), and combinations thereof; And an alloy of a third element including one selected from the group consisting of chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), niobium (Nb), and combinations thereof, wherein the value according to Formula 1 is greater than 10 and 60 It provides a flake-like nanocrystalline alloy powder of less than
Description
편상화된 나노결정립 구조의 합금 분말과 이를 포함하는 복합 시트 및 전자 기기에 관한 것으로, 구체적으로, 무선 충전 및 근거리 통신용 안테나 효율 개선을 위한 합금 분말 및 복합 시트와 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.
It relates to an alloy powder having a layered nanocrystalline grain structure, a composite sheet containing the same, and an electronic device, and more specifically, to an alloy powder and composite sheet for improving antenna efficiency for wireless charging and short-range communication, and an electronic device including the same.
최근 휴대용 전자기기에는 별도의 물리적인 접촉 없이 충전 또는 근거리 통신이 가능한 기능이 도입되고 있다. 이때, 전자기기의 도체부에 의하여 교류 자기장의 손실이 일어나게 되어 충전 효율 및 신호 전송 효율이 감소하기 때문에 자기장을 차폐할 수 잇는 자성 소재의 사용이 필요하다. 기존의 무선 충전 및 근거리 통신 용도의 자성 시트는 각 기능에 효율적인 자성 소재를 적층하여 적층 시트의 형태로 제조되거나, 연자성 금속 분말을 특정 수지와 함께 혼합하여 복합재 형태로 제조되었다. Recently, a function capable of charging or short-distance communication without separate physical contact has been introduced in portable electronic devices. At this time, since AC magnetic field loss occurs due to the conductor part of the electronic device, charging efficiency and signal transmission efficiency are reduced, so it is necessary to use a magnetic material capable of shielding the magnetic field. Existing magnetic sheets for wireless charging and short-range communication are manufactured in the form of a laminated sheet by laminating magnetic materials effective for each function, or manufactured in the form of a composite material by mixing soft magnetic metal powder with a specific resin.
기존의 적층 시트 형태의 자성 시트의 경우, 일반적으로 비정질 금속 리본(ribbon)과 페라이트 소결체를 적층하여 제조된다. 이때, 비정질 금속 리본(ribbon)은 용융 방사(melt spinning) 공정으로 제조되며, 높은 투자율을 갖고 있어 무선 충전 기능에 유리하나, 전도체이므로 교류 자기장에 의하여 발생하는 와전류(eddy current) 손실이 주파수에 따라 급격하게 증가하여 근거리 통신 기능에는 불리하다. 또한, 페라이트 소결체는 주로 니켈-구리-아연(Ni-Cu-Zn), 마그네슘-구리-아연(Mg-Cu-Zn) 등의 산화철 기반 소재를 소결 처리하여 제조되며 근거리 통신 기능의 구현은 가능하나, 포화 자속 밀도가 낮기 때문에 무선 충전 기능에는 불리하다. 따라서, 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 모두 확보하기 위하여 자성 시트를 제조할 때 이들을 적층하여 적층 시트 형태로 제조하게 되는 것이다. 다만, 자성 시트가 적층 시트의 형태로 제조되는 경우, 비정질 금속 리본 및 페라이트 소결체 모두 물리적 충격에 취약하여 각 자성 소재의 깨짐 또는 부식으로 인해 자성 시트의 취급 및 가공이 어려우며, 장기적인 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다. In the case of a conventional magnetic sheet in the form of a laminated sheet, it is generally manufactured by laminating an amorphous metal ribbon and a ferrite sintered body. At this time, the amorphous metal ribbon is manufactured by a melt spinning process and has a high magnetic permeability, which is advantageous for the wireless charging function, but since it is a conductor, eddy current loss caused by an alternating magnetic field depends It is unfavorable to the short-distance communication function because it increases rapidly. In addition, the ferrite sintered body is mainly manufactured by sintering iron oxide-based materials such as nickel-copper-zinc (Ni-Cu-Zn) and magnesium-copper-zinc (Mg-Cu-Zn). , which is disadvantageous for the wireless charging function because the saturation magnetic flux density is low. Therefore, when manufacturing a magnetic sheet in order to secure both a wireless charging function and a short-distance communication function, they are laminated and manufactured in the form of a laminated sheet. However, when the magnetic sheet is manufactured in the form of a laminated sheet, both the amorphous metal ribbon and the ferrite sintered body are vulnerable to physical impact, making it difficult to handle and process the magnetic sheet due to cracking or corrosion of each magnetic material, and it is difficult to secure long-term reliability. there is a problem.
또한 자성 시트가 연자성 금속 분말을 포함하는 복합재 형태로 제조되는 경우, 일반적으로, 샌더스트(Sendust, Fe-Si-Al), 철-실리콘-크롬(Fe-Si-Cr) 등의 연자성 합금을 분말화하여 가공한 후 고분자 수지와 혼합하여 시트 형태로 제조된다. 이와 같은 복합재 형태의 자성 시트는 적층 시트 형태의 자성 시트에 비하여 유연성 및 내부식성 측면에서 유리할 수 있으나, 연자성 금속 분말의 자기적 물성 한계로 인하여 무선 전력 전송 및 무선 신호 전송의 효율이 좋지 못하다. 또한, 이러한 한계를 극복하기 위해서는 자성 시트의 두께를 두껍게 형성해야 하기 때문에 최근의 소형화 및 박형화 경향성을 갖는 전자기기에 적용하기 어려운 단점이 있다. In addition, when the magnetic sheet is manufactured in the form of a composite material containing soft magnetic metal powder, generally, soft magnetic alloys such as Sendust (Fe-Si-Al) and iron-silicon-chromium (Fe-Si-Cr) After processing by powdering, it is prepared in the form of a sheet by mixing with a polymer resin. A magnetic sheet in the form of a composite material may be advantageous in terms of flexibility and corrosion resistance compared to a magnetic sheet in the form of a laminated sheet, but the efficiency of wireless power transmission and wireless signal transmission is poor due to the limitations of magnetic properties of soft magnetic metal powder. In addition, since the thickness of the magnetic sheet must be thick in order to overcome these limitations, it is difficult to apply it to electronic devices with recent trends in miniaturization and thinning.
나아가, 최근에는 전자기기 및 통신 기술이 발전함에 따라 대전력, 고주파수 영역의 기기 및 신호에 적용할 수 있는 자성 시트에 대한 필요성이 커지고 있다.
Furthermore, with the recent development of electronic devices and communication technologies, there is a growing need for magnetic sheets that can be applied to devices and signals in a high power and high frequency region.
본 발명의 일 구현예는 전술한 종래의 기술적 문제를 해결하기 위한 것으로, 구체적으로, 투자율 및 포화 자속 밀도가 높으며, 무선 전력 전송 및 무선 신호 전송 효율이 높아 무선 충전 및 근거리 통신의 용도에 적합하며, 소형화 및 박형화 경향성에 부합할 수 있는 편상 나노결정립 합금 분말을 제공한다.One embodiment of the present invention is to solve the above-mentioned conventional technical problems, specifically, high permeability and saturation magnetic flux density, high wireless power transmission and wireless signal transmission efficiency, suitable for wireless charging and short-distance communication, , to provide a flake nanocrystalline alloy powder that can meet the miniaturization and thinning tendency.
본 발명의 다른 구현예는 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 포함하는 복합 시트로서, 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능의 용도에 적합하며, 우수한 무선 전력 전송 및 무선 신호 전송 효율을 나타내는 자성 시트의 기능을 구현할 수 있는 복합 시트를 제공한다.Another embodiment of the present invention is a composite sheet containing the flake-shaped nanocrystalline alloy powder, which is suitable for wireless charging function and short-distance communication function, and implements the function of a magnetic sheet exhibiting excellent wireless power transmission and wireless signal transmission efficiency. It provides a composite sheet that can be
본 발명의 또 다른 구현예는 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 포함하는 복합 시트를 포함하는 전자 기기로서, 우수한 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 구현할 수 있다.
Another embodiment of the present invention is an electronic device including a composite sheet containing the flake nanocrystalline alloy powder, and can implement an excellent wireless charging function and short-range communication function.
본 발명의 일 구현예에서, 나노결정립 구조를 포함하고, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 원소; 실리콘(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제2 원소; 및 크롬(Cr), 구리(Cu), 망간(Mn), 니오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제3 원소의 합금이며, 하기 식 1에 의한 값이 10 초과, 60 미만인 편상 나노결정립 합금 분말 제공한다.In one embodiment of the present invention, a first element including one selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and combinations thereof, including a nanocrystalline grain structure; a second element including one selected from the group consisting of silicon (Si), boron (B), aluminum (Al), and combinations thereof; And an alloy of a third element including one selected from the group consisting of chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), niobium (Nb), and combinations thereof, wherein the value according to Equation 1 below exceeds 10, It provides a flake nanocrystalline alloy powder of less than 60.
[식 1][Equation 1]
상기 식 1에서, μ′은 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 투자율 실수부이고, Ms는 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 포화 자속 밀도(T)이며, 상기 dC는 나노결정립의 입도(㎚)이다.In Equation 1, μ′ is the real part of the magnetic permeability of the flake nanocrystalline alloy powder, M s is the saturation magnetic flux density (T) of the flake nanocrystalline alloy powder, and d C is the particle size (nm) of the nanocrystalline grain .
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 편상 나노결정립 합금 분말; 및 바인더 수지를 포함하는 복합 시트를 제공한다.In another embodiment of the present invention, the flake nanocrystalline alloy powder; and a binder resin.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 무선 전력 전송 수신부 안테나; 배터리; 및 상기 편상 나노결정립 합금 분말 및 바인더 수지를 포함하는 복합 시트를 포함하는 전자 기기를 제공한다.
In another embodiment of the present invention, a wireless power transmission receiver antenna; battery; And it provides an electronic device comprising a composite sheet containing the flake nanocrystalline alloy powder and a binder resin.
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 투자율 및 높은 포화 자속 밀도가 높으며, 무선 전력 전송 및 무선 신호 전송 효율이 높아 무선 충전 및 근거리 통신의 용도에 적합하며, 소형화 및 박형화 경향성에 부합할 수 있다.The flake nanocrystalline alloy powder has high permeability, high saturation magnetic flux density, and high wireless power transmission and wireless signal transmission efficiency, so it is suitable for wireless charging and short-distance communication, and can meet the trend of miniaturization and thinning.
상기 복합 시트는 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 포함하는 시트로서, 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능의 용도에 적합하며, 우수한 무선 전력 전송 및 무선 신호 전송 효율을 나타내는 자성 시트의 기능을 우수하게 구현할 수 있다.The composite sheet is a sheet containing the flake-like nanocrystalline alloy powder, and is suitable for wireless charging function and short-distance communication function, and can excellently implement the function of a magnetic sheet showing excellent wireless power transmission and wireless signal transmission efficiency. .
상기 전자 기기는 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 포함하는 복합 시트를 포함하는 것으로서, 소형화, 박형화, 집적화된 특징을 가지면서도 우수한 무선 전력 전송 및 무선 신호 전송 효율을 바탕으로, 개선된 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 구현할 수 있다.
The electronic device includes a composite sheet containing the flake-like nanocrystalline alloy powder, and has miniaturization, thinning, and integrated characteristics based on excellent wireless power transmission and wireless signal transmission efficiency, improved wireless charging function and short distance Communication function can be implemented.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 편상 나노결정립 합금 분말의 형상을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전자 기기의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically illustrates the shape of a flake-like nanocrystalline alloy powder according to an embodiment of the present invention.
2 schematically illustrates the structure of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and characteristics of the present invention, and methods for achieving them will become clear with reference to the following embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, Only these embodiments are provided to make the disclosure of the present invention complete, and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs, and the present invention is defined by the scope of the claims. only become
본 발명의 일 구현예에서, 편상(flake type) 나노결정립 합금 분말을 제공하며, 상기 편상 나노결정립 합금 분말은 나노결정립 구조를 포함하고, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 원소; 실리콘(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제2 원소; 및 크롬(Cr), 구리(Cu), 망간(Mn), 니오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제3 원소의 합금으로 이루어진다. 또한, 상기 편상 나노결정립 합금 분말은 하기 식 1에 의한 값이 10 초과, 60 미만인 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the present invention, a flake type nanocrystalline alloy powder is provided, wherein the flake type nanocrystalline alloy powder has a nanocrystalline grain structure, and contains iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni) and a first element including one selected from the group consisting of combinations thereof; a second element including one selected from the group consisting of silicon (Si), boron (B), aluminum (Al), and combinations thereof; and an alloy of a third element including one selected from the group consisting of chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), niobium (Nb), and combinations thereof. In addition, the flake nanocrystalline alloy powder is characterized in that the value by the following formula 1 is greater than 10 and less than 60.
[식 1][Equation 1]
상기 식 1에서, μ′은 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 투자율 실수부이고, Ms는 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 포화 자속 밀도(T)이며, 상기 dC는 나노결정립의 입도(㎚)이다.In Equation 1, μ' is the real part of the permeability of the flake nanocrystalline alloy powder, Ms is the saturation magnetic flux density (T) of the flake nanocrystalline alloy powder, and d C is the particle size (nm) of the nanocrystalline grain.
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 나노결정립 구조를 갖는다. 이때, 나노결정립 구조를 갖는다는 것은 합금을 이루는 2 종 이상의 원소들이 비정질(amorphous) 상태로 혼합되어 있으면서, 이 중 일부 원소들이 부분적으로 나노미터 단위 크기의 결정 구조를 형성한 것을 의미한다. 즉, 상기 편상 나노결정립 합금 분말은 상기 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소 중 일부 원소들이 결정 구조를 이루어 형성된 나노결정립 구조를 갖는다. The flake nanocrystalline alloy powder has a nanocrystalline grain structure. At this time, having a nanocrystalline grain structure means that two or more types of elements constituting the alloy are mixed in an amorphous state, and some of the elements partially form a nanometer-sized crystal structure. That is, the flake nanocrystalline alloy powder has a nanocrystalline grain structure formed by forming a crystal structure of some elements among the first element, the second element, and the third element.
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 상기 식 1의 조건을 만족하며, 이로써 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 모두 우수하게 구현할 수 있다. The flake nanocrystalline alloy powder satisfies the condition of Equation 1, and thus, both the wireless charging function and the short-range communication function can be excellently implemented.
구체적으로, 상기 식 1에서 μ′은 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 투자율 실수부이다. 투자율(magnetic permeability)이란, 자기장의 영향을 받아 자화할 때 생기는 자기력선속 밀도와 진공 중에 나타나는 자기장 세기의 비를 의미한다. 투자율은 복소수이며, 실수부와 허수부를 갖는다. 투자율의 실수부를 간단히 '투자율'로 지칭하기도 하며, 투자율의 허수부를 간단히 '손실율'로 지칭하기도 한다. Specifically, μ' in Equation 1 is the real part of the magnetic permeability of the flake nanocrystalline alloy powder. Magnetic permeability means the ratio of the magnetic field flux density that occurs when magnetized under the influence of a magnetic field and the magnetic field intensity that appears in a vacuum. Permeability is a complex number and has a real part and an imaginary part. The real part of the investment rate is sometimes simply referred to as 'investment rate', and the imaginary part of the investment rate is simply referred to as 'loss rate'.
또한, 상기 식 1에서 μs는 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 포화 자속 밀도(T)이며, 포화 자속 밀도(saturated magnetic flux density)란, 자기 포화 상태가 되었을 때의 자속 밀도를 의미한다. In Equation 1, μ s is the saturated magnetic flux density (T ) of the flake nanocrystalline alloy powder, and the saturated magnetic flux density (saturated magnetic flux density) means the magnetic flux density when it is in a magnetic saturation state.
또한, 상기 식 1에서 dC는 나노결정립의 입도(㎚)이며, 나노결정립의 입도란 나노결정립의 최대 지름을 의미한다.In addition, in Equation 1, d C is the particle size (nm) of the nanocrystalline grain, and the particle size of the nanocrystalline grain means the maximum diameter of the nanocrystalline grain.
상기 편상 나노결정립 합금 분말의 투자율 실수부 및 포화 자속 밀도는 VSM(Vibrating Sample Magnetometer)을 이용하여 도출 가능하며, 상기 나노결정립의 입도는 XRD (X-ray Powder Diffraction) 및 Scherrer Equation/Williamson-Hall Plot 도출, 또는 TEM (Transmission Electron Microscope) 단면 관찰 및 입도 측정/통계 분석을 이용하여 도출할 수 있다. 또한, 별도로 특정하지 않는 이상, 모든 물성은 상온 및 상압에서 측정 및 도출된다.The permeability real part and saturation magnetic flux density of the flake nanocrystalline alloy powder can be derived using VSM (Vibrating Sample Magnetometer), and the particle size of the nanocrystalline grains is XRD (X-ray Powder Diffraction) and Scherrer Equation / Williamson-Hall Plot It can be derived using TEM (Transmission Electron Microscope) cross-sectional observation and particle size measurement/statistical analysis. In addition, unless otherwise specified, all physical properties are measured and derived at room temperature and pressure.
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 이의 투자율 실수부, 포화 자속 밀도 및 나노결정립의 입도로 정의되는 상기 식 1에 의한 값이 10 초과, 60 미만의 범위를 만족하며, 구체적으로, 약 25 내지 약 57.5의 범위를 만족할 수 있고, 보다 구체적으로, 약 40 내지 약 55의 범위를 만족할 수 있다. 상기 식 1에 의한 값은 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 자기적 특성과 밀접한 연관이 있으며, 그 값이 상기 범위를 만족하는 경우에 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 동시에 목적하는 수준으로 구현할 수 있다.
The flake-like nanocrystalline alloy powder satisfies the range of greater than 10 and less than 60 in the value according to Equation 1, which is defined as the real part of its magnetic permeability, saturation magnetic flux density and particle size of nanocrystalline grains, specifically, from about 25 to about 57.5 range may be satisfied, and more specifically, a range of about 40 to about 55 may be satisfied. The value according to Equation 1 is closely related to the magnetic properties of the flake nanocrystalline alloy powder, and when the value satisfies the above range, the wireless charging function and short-range communication function can be simultaneously implemented at the desired level.
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 상기 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소의 합금으로 이루어진다. 상기 제1 원소, 제2 원소 및 제3 원소로서 각각 전술한 종류의 금속 원소를 사용함으로써, 상기 편상 나노결정립 합금 분말이 높은 투자율 및 포화 자속 밀도를 구현할 수 있고, 상기 식 1에 따른 값이 전술한 범위를 만족하도록 가공하기 용이한 이점을 가질 수 있다. 또한, 상기 편상 나노결정립 합금 분말이 원하는 크기와 형상을 갖는 편상 구조(flake structure)로 제조되기에 유리할 수 있다. The flake nanocrystalline alloy powder is composed of an alloy of the first element, the second element, and the third element. By using the above-mentioned types of metal elements as the first element, the second element, and the third element, respectively, the flake nanocrystalline alloy powder can realize high magnetic permeability and saturation magnetic flux density, and the value according to Equation 1 above It may have the advantage of being easy to process to satisfy one range. In addition, it may be advantageous for the flake nanocrystalline alloy powder to be manufactured into a flake structure having a desired size and shape.
일 구현예에서, 상기 제1 원소는 철(Fe)을 포함할 수 있고, 상기 제2 원소는 실리콘(Si) 및 붕소(B)를 포함할 수 있고, 상기 제3 원소는 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first element may include iron (Fe), the second element may include silicon (Si) and boron (B), and the third element may include copper (Cu) and Niobium (Nb) may be included.
또한, 상기 편상 나노결정립 합금 분말에 있어서, 상기 제1 원소 : 제2 원소 : 제3 원소의 원자비가 약 70~100 : 10~20 : 1~5일 수 있고, 구체적으로, 약 70~90 : 10~15 : 1~3일 수 있다. 이로써, 상기 편상 나노결정립 합금 분말이 상기 식 1에 따른 값을 전술한 범위로 갖도록 나노결정립 구조를 제어하기 용이할 수 있고, 상기 편상 나노결정립 합금 분말이 원하는 크기 및 형상의 편상 구조(flake structure)로 제조되기에 유리할 있다.
In addition, in the flake nanocrystalline alloy powder, the atomic ratio of the first element: second element: third element may be about 70 to 100: 10 to 20: 1 to 5, specifically, about 70 to 90: 10-15: It can be 1-3. As a result, it may be easy to control the nanocrystalline grain structure so that the flake nanocrystalline alloy powder has a value according to Equation 1 in the above range, and the flake structure of the desired size and shape of the flake nanocrystalline alloy powder It may be advantageous to be manufactured with
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 나노결정립 구조를 포함하며, 구체적으로, 상기 나노결정립(nanocrystalline) 구조는 결정립의 입도가 100㎚ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 식 1에서, 나노결정립의 입도(dC)는 0㎚ 초과, 20㎚ 이하일 수 있고, 예를 들어, 0㎚ 초과, 10㎚ 이하일 수 있다. 상기 나노결정립의 입도가 상기 범위를 만족함으로써 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 투자율 및 포화 자속 밀도가 목적하는 수준으로 구현될 수 있다. The flake-like nanocrystalline alloy powder includes a nanocrystalline grain structure, and specifically, the nanocrystalline structure may have a particle size of 100 nm or less. More specifically, in Equation 1, the particle size (d C ) of the nanocrystalline grains may be greater than 0 nm and less than or equal to 20 nm, for example, greater than 0 nm and less than or equal to 10 nm. When the particle size of the nanocrystalline grains satisfies the above range, the magnetic permeability and saturation magnetic flux density of the flake nanocrystalline alloy powder may be implemented at a desired level.
또한, 상기 편상 나노결정립 합금 분말은 전체 합금 분말 중에 약 10면적% 내지 약 90면적%의 나노결정립 구조를 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 50면적% 내지 약 70면적%의 나노결정립 구조를 포함할 수 있다. 상기 편상 나노결정립 합금 분말 중의 나노결정립 구조가 상기 범위를 만족함으로써 투자율 및 포화 자속 밀도가 목적하는 수준으로 구현됨과 동시에, 이를 포함하는 복합 시트가 우수한 무선 충전 기능 및 우수한 근거리 통신 기능을 동시에 구현할 수 있다.
In addition, the flake nanocrystalline alloy powder may include about 10 area% to about 90 area% of the nanocrystalline grain structure in the total alloy powder, for example, about 50 area% to about 70 area% of the nanocrystalline grain structure. can include When the nanocrystalline grain structure in the flake nanocrystalline alloy powder satisfies the above range, the magnetic permeability and saturation magnetic flux density are implemented at the desired level, and at the same time, the composite sheet including the same can implement an excellent wireless charging function and an excellent short-range communication function. .
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 편상 나노결정립 합금 분말(100)의 형상을 개략적으로 도식화한 것이다. 상기 편상 나노결정립 합금 분말(100)의 단면 형상은 제한이 없으며, 도 1은 일 예시로서 단면 형상이 타원형인 경우를 개략적으로 도시한 것이다. Figure 1 is a schematic diagram of the shape of the flake
도 1을 참조할 때, 상기 편상 나노결정립 합금 분말(100)은 장축 지름(X)을 입도로 하였을 때 도출되는 평균 입도(D50)가 약 5㎛ 내지 약 90㎛일 수 있고, 구체적으로 약 20㎛ 내지 약 80㎛일 수 있다. 상기 평균 입도(D50)는 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 장축 지름(X)을 입도로 하였을 때, 누적 입도 분포의 최고 큰 값에 대하여 50%에 해당하는 크기 값을 나타내며, 통상적으로 사용되는 입도 분석기(Particle size analyzer)를 이용해 도출할 수 있다. Referring to FIG. 1, the flake
상기 편상 나노결정립 합금 분말의 평균 입도(D50)가 너무 작은 경우에는 응집이 일어나 이를 바인더 수지에 고르게 분산시키기 어렵고, 그 결과 이를 포함하는 복합 시트의 자기적 물성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 평균 입도(D50)가 지나치게 큰 경우에는 소정의 크기의 복합 시트에 분산시킬 수 있는 합금 분말의 양이 제한되어 이를 포함하는 복합 시트가 목적하는 자기적 특성을 구현하지 못하는 문제가 있다. If the average particle size (D 50 ) of the flake-shaped nanocrystalline alloy powder is too small, aggregation occurs and it is difficult to evenly disperse it in the binder resin, and as a result, magnetic properties of a composite sheet including the same may be deteriorated. In addition, when the average particle size (D 50 ) of the flake-like nanocrystalline alloy powder is too large, the amount of the alloy powder that can be dispersed in a composite sheet having a predetermined size is limited, so that the composite sheet including the same has desired magnetic properties. There is a problem that cannot be implemented.
또한, 도 1을 참조할 때, 상기 편상 나노결정립 합금 분말은 두께(Y)에 대한 장축 지름(X)의 비로 정의되는 종횡비가 약 10 내지 약 40일 수 있고, 예를 들어, 약 25 내지 약 35일 수 있다. 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 종횡비가 너무 작은 경우에는 이방성 및 표피 효과(skin effect)가 감소하여 투자율 등의 자기적 특성이 크게 저하되며, 이를 포함하는 복합 시트의 두께를 얇게 구현하기 어려워 박형화 및 소형화 효과를 얻을 수 없다. 또한, 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 종횡비가 너무 큰 경우에는 소정의 크기의 복합 시트에 분산시킬 수 있는 합금 분말의 양이 제한되어 이를 포함하는 복합 시트가 목적하는 자기적 특성을 구현하지 못하는 문제가 있다.In addition, referring to FIG. 1, the flake nanocrystalline alloy powder may have an aspect ratio defined as the ratio of the major axis diameter (X) to the thickness (Y) of about 10 to about 40, for example, about 25 to about May be 35. If the aspect ratio of the flake-like nanocrystalline alloy powder is too small, the anisotropy and skin effect are reduced, resulting in a significant decrease in magnetic properties such as magnetic permeability, and it is difficult to realize a thin composite sheet including the same, resulting in thinning and miniaturization. can't get the effect In addition, when the aspect ratio of the flake-like nanocrystalline alloy powder is too large, the amount of the alloy powder that can be dispersed in a composite sheet having a predetermined size is limited, and the composite sheet including the alloy powder does not implement the desired magnetic properties. there is.
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 전술한 바와 같이, 상기 식 1에 의한 값이 전술한 범위를 만족하는 것을 특징으로 하며, 이는 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 이루는 원소의 종류 및 원자비; 이의 형상 및 구조; 및 이의 제조 방법 및 공정 조건 등을 종합적으로 제어하여 달성될 수 있다. As described above, the flake nanocrystalline alloy powder is characterized in that the value according to Equation 1 satisfies the above range, which is the type and atomic ratio of elements constituting the flake nanocrystalline alloy powder; its shape and structure; And it can be achieved by comprehensively controlling its manufacturing method and process conditions.
상기 편상 나노결정립 합금 분말은 기존의 나노결정립 합금 분말에 비하여 상대적으로 높은 투자율과 포화 자속 밀도를 갖는다. 상기 편상 나노결정립 합금 분말은, 예를 들어, 고압 분사의 방법으로 제조될 수 있다. The flake nanocrystalline alloy powder has a relatively high magnetic permeability and saturation magnetic flux density compared to conventional nanocrystalline alloy powders. The flake nanocrystalline alloy powder may be prepared by, for example, high-pressure spraying.
구체적으로, 상기 편상 나노결정립 합금 분말은 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 상기 제3 원소를 포함하는 합금 원재료를 진공 용융시키고; 용융된 상기 합금 원재료를 노즐을 통해 액적 형태로 분사하며; 분사된 상기 합금 원재료의 액적을 회전하는 냉각판에 충돌하도록 하여 냉각시킴으로써 편상 합금 분말을 얻고; 상기 편상 합금 분말을 열처리하여 내부에 나노결정립 구조를 형성함으로써 제조될 수 있다. Specifically, the flake nanocrystalline alloy powder is obtained by vacuum melting an alloy raw material including the first element, the second element, and the third element; spraying the molten alloy raw material in the form of droplets through a nozzle; Obtaining flaky alloy powder by cooling the sprayed liquid droplets of the alloy raw material by colliding them with a rotating cooling plate; It may be prepared by heat-treating the flake alloy powder to form a nanocrystalline grain structure therein.
이때, 상기 제1 원소, 상기 제2 원소 및 상기 제3 원소의 각각의 종류 및 함량비는 전술한 바와 같다. 상기 합금 원재료를 진공 용융시키는 온도는 이의 융점보다 높은 온도이면서, 이들의 물성을 손상시키지 않는 범위에서 적절히 선택될 수 있다. In this case, the type and content ratio of each of the first element, the second element, and the third element are as described above. The temperature at which the alloy raw material is vacuum-melted may be appropriately selected within a range that is higher than its melting point and does not impair its physical properties.
또한, 상기 합금 원재료는 노즐을 이용해 액적 형태로 분사되며, 이때 분무를 위한 가스로 질소, 헬륨, 아르곤 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다. 노즐에 주입되는 가스의 압력은 예를 들어, 약 5kgf/㎠ 내지 약 300kgf/㎠일 수 있고, 예를 들어, 약 50kgf/㎠ 내지 약 200kgf/㎠일 수 있고, 예를 들어, 약 100kgf/㎠ 내지 약 170kgf/㎠일 수 있다.In addition, the alloy raw material is sprayed in the form of droplets using a nozzle, and at this time, an inert gas such as nitrogen, helium, or argon may be used as a gas for spraying. The pressure of the gas injected into the nozzle may be, for example, about 5 kgf/cm 2 to about 300 kgf/cm 2 , for example, about 50 kgf/cm 2 to about 200 kgf/cm 2 , for example, about 100 kgf/cm 2 to about 170 kgf/cm 2 .
또한, 분사된 상기 합금 원재료의 액적은 응결되기 전에 상기 냉각판에 충돌되는 것으로서, 상기 냉각판이 회전하면서 상기 액적에 전달하는 힘과 상기 액적의 유동성으로 인하여, 상기 냉각판에 충돌된 액적은 편상으로 전환된다. 이와 같이 냉각판에 충돌된 합금 원재료의 액적은 충돌 직후 급격히 냉각되면서 본래의 구형의 형태로 돌아가지 못하고 최종적으로 편상의 형태가 유지되어 편상의 합금 분말을 얻을 수 있다.In addition, the sprayed droplets of the alloy raw material collide with the cooling plate before condensation, and the liquid droplets colliding with the cooling plate are formed in flakes due to the fluidity of the droplets and the force transmitted to the droplets while the cooling plate rotates. is converted In this way, the droplets of the alloy raw material colliding with the cooling plate are rapidly cooled immediately after the collision and do not return to the original spherical shape, and the flake shape is finally maintained, so that flake alloy powder can be obtained.
이때, 상기 회전하는 냉각판의 회전 속도는 약 1000rpm 내지 약 20000rpm일 수 있고, 예를 들어, 약 4000rpm 내지 약 12000rpm일 수 있다.In this case, the rotation speed of the rotating cooling plate may be about 1000 rpm to about 20000 rpm, for example, about 4000 rpm to about 12000 rpm.
또한, 상기 편상 합금 분말은 편상 형태로 제조된 후에 열처리를 통하여 나노결정립 구조를 갖게 된다. 이때, 상기 열처리는 약 300℃ 내지 약 1000℃에서 수행될 수 있고, 예를 들어, 약 400℃ 내지 약 700℃에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도가 약 300℃ 미만인 경우에는 나노결정립 구조의 생성이 어려우며, 약 1000℃를 초과하는 경우에는 나노결정립 구조가 급격하게 성장하여 원하는 미세 구조를 얻기 어렵다.In addition, the flake alloy powder has a nanocrystalline grain structure through heat treatment after being prepared in a flake form. In this case, the heat treatment may be performed at about 300 °C to about 1000 °C, for example, at about 400 °C to about 700 °C. When the heat treatment temperature is less than about 300 ° C., it is difficult to generate a nanocrystalline grain structure, and when it exceeds about 1000 ° C., it is difficult to obtain a desired microstructure due to rapid growth of the nanocrystalline grain structure.
상기 열처리는 단일 단계로 수행될 수도 있고, 다단계로 수행될 수도 있다. 즉, 상기 온도 범위에서 열처리 단계를 조절함으로써 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 형상 및 나노결정립 구조 등을 미세하게 제어할 수 있다. 상기 열처리가 다단계로 수행되는 경우, 각 열처리 단계는 상기 합금 분말이 편상 구조로 제조된 이후에 적절한 시간 간격으로 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed in a single step or in multiple steps. That is, by adjusting the heat treatment step in the temperature range, it is possible to finely control the shape and nanocrystalline grain structure of the flake nanocrystalline alloy powder. When the heat treatment is performed in multiple steps, each heat treatment step may be performed at an appropriate time interval after the alloy powder is produced in a flake structure.
기존의 나노결정립 합금 분말은 파쇄 또는 분쇄 방법, 건식 에칭(dry etching) 방법, 습식 에칭(wet etching) 방법 등의 공정을 이용하여 제조되었다. 다만, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 편상 나노결정립 합금 분말은, 기존의 나노결정립 합금 분말의 제조 방법을 이용해 제조되는 경우에 비하여, 전술한 방법으로 제조됨으로써 자기적 물성, 형상 및 구조를 본 발명에서 목적으로 하는 수준 및 형태로 구현하기 용이하였다.
Existing nanocrystalline alloy powders are manufactured using processes such as a crushing or pulverizing method, a dry etching method, or a wet etching method. However, compared to the case where the flake-shaped nanocrystalline alloy powder according to one embodiment of the present invention is manufactured using a conventional manufacturing method of nanocrystalline alloy powder, the magnetic properties, shape and structure are seen by being manufactured by the above-described method. It was easy to implement in the desired level and form in the invention.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 편상 나노결정립 합금 분말; 및 바인더 수지를 포함하는 복합 시트를 제공한다. 즉, 상기 복합 시트는 나노결정립 구조를 포함하고, 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 원소; 실리콘(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제2 원소; 및 크롬(Cr), 구리(Cu), 망간(Mn), 니오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제3 원소의 합금이며, 상기 식 1에 의한 값이 10 초과, 60 미만인 편상 나노결정립 합금 분말을 포함한다. 상기 편상 나노결정립 합금 분말에 관한 사항은 전술한 바와 같다. In another embodiment of the present invention, the flake nanocrystalline alloy powder; and a binder resin. That is, the composite sheet includes a first element including one selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and combinations thereof; a second element including one selected from the group consisting of silicon (Si), boron (B), aluminum (Al), and combinations thereof; And an alloy of a third element including one selected from the group consisting of chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), niobium (Nb), and combinations thereof, wherein the value according to Equation 1 exceeds 10, It includes a flake nanocrystalline alloy powder of less than 60. Matters concerning the flake nanocrystalline alloy powder are as described above.
상기 복합 시트는 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 포함함으로써 박형화, 소형화, 집적화된 전자 기기에 적용되기 용이하며, 무선 신호 전송 효율 및 무선 충전 효율을 극대화하는 이점을 나타낸다. The composite sheet is easily applied to thinned, miniaturized, and integrated electronic devices by including the flake-like nanocrystalline alloy powder, and exhibits advantages of maximizing wireless signal transmission efficiency and wireless charging efficiency.
상기 바인더 수지는 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 시트 내에 고정시키는 역할을 하는 것으로서, 예를 들어, 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 수지, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 고무 수지, 폴리디메틸실록산(PDMS) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The binder resin serves to fix the flake-shaped nanocrystalline alloy powder in a sheet, for example, nitrile butadiene rubber (NBR) resin, styrene butadiene rubber (SBR) resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, silicone It may include one selected from the group consisting of rubber resins, polydimethylsiloxane (PDMS) resins, and combinations thereof.
상기 복합 시트는 전체 중량 중에 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 약 50중량% 내지 약 99중량% 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 80중량% 내지 약 99중량% 포함할 수 있다. 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 함량이 상기 범위를 만족함으로써 자기적 물성이 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능에 모두 적합하도록 극대화될 수 있으며, 상기 복합 시트의 제조 과정에서 우수한 코팅성 및 가공성을 나타낼 수 있다. The composite sheet may include about 50% to about 99% by weight of the flake-like nanocrystalline alloy powder, for example, about 80% to about 99% by weight, based on the total weight. When the content of the flake nanocrystalline alloy powder satisfies the above range, magnetic properties can be maximized to be suitable for both wireless charging function and short-range communication function, and excellent coating and processability can be exhibited in the manufacturing process of the composite sheet. .
상기 복합 시트는 상기 편상 나노결정립 합금 분말, 상기 바인더 수지 및 용매를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하고; 상기 슬러리를 기재 상에 코팅 후 건조하며; 이후 열-압착(hot-pressing) 하여 자성 박막을 형성하고; 상기 자성 박막과 상기 기재를 분리함으로써 제조될 수 있다. The composite sheet is prepared by mixing the flake nanocrystalline alloy powder, the binder resin and a solvent to prepare a slurry (slurry); coating the slurry on a substrate and then drying; After that, hot-pressing is performed to form a magnetic thin film; It may be manufactured by separating the magnetic thin film and the substrate.
이때, 상기 용매는 특별히 제한되지 아니하나, 상기 편상 나노결정립 합금 분말과의 상용성 및 코팅성을 고려한 측면에서, 예를 들어, 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK, methyl ethyl ketone), 에탄올(ethanol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 상기 용매는 상기 슬러리를 기재 상에 코팅 후 건조할 때 제거되어 상기 자성 박막 내에 실질적으로 존재하지 않게 된다. At this time, the solvent is not particularly limited, but in terms of compatibility and coating properties with the flake nanocrystalline alloy powder, for example, toluene, methyl ethyl ketone (MEK), ethanol And it may be advantageous to use one selected from the group consisting of combinations thereof. The solvent is removed when the slurry is coated on a substrate and then dried, so that it is substantially non-existent in the magnetic thin film.
상기 슬러리는 이 중에 용매를 제외한 성분 100중량%에 대하여, 상기 편상 나노결정립 합금 분말을 약 50중량% 이상 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 55중량% 내지 약 99중량% 포함할 수 있고, 예를 들어, 약 80중량% 내지 약 99중량% 포함할 수 있다. 이로써, 상기 슬러리가 우수한 코팅성 및 가공성을 나타낼 수 있고, 최종 제조된 복합 시트가 우수한 자기적 물성을 나타낼 수 있다. The slurry may contain about 50% by weight or more of the flake nanocrystalline alloy powder, for example, about 55% to about 99% by weight, based on 100% by weight of the components excluding the solvent, For example, it may include about 80% to about 99% by weight. As a result, the slurry may exhibit excellent coating properties and processability, and the final composite sheet may exhibit excellent magnetic properties.
상기 기재는 상기 자성 박막과 분리 가능한 재질로 이루어지며, 예를 들어, 이형 필름 또는 점착 필름일 수 있다. 상기 이형 필름은 플라스틱 필름 상부에 이형층이 배치된 구조를 가지며, 상기 점착 필름은 플라스틱 필름 상부에 점착층이 배치된 구조를 갖는다. 본 명세서에서 '점착'은 탈/부착이 가능한 물성을 의미한다. The substrate is made of a material that can be separated from the magnetic thin film, and may be, for example, a release film or an adhesive film. The release film has a structure in which a release layer is disposed on top of a plastic film, and the adhesive film has a structure in which an adhesive layer is disposed on top of a plastic film. In this specification, 'adhesion' means a physical property capable of detachment/attachment.
상기 기재가 이형 필름인 경우, 상기 자성 박막은 이형층의 상부에 상기 슬러리를 코팅 및 건조함으로써 형성될 수 있고, 상기 이형층의 성분은 상기 자성 박막의 열-압착 이후에 분리 가능한 재질이면 제한되지 않고 사용 가능하나, 예를 들어, 실리콘계 이형제, 불소계 이형제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. When the substrate is a release film, the magnetic thin film may be formed by coating and drying the slurry on top of a release layer, and the release layer is not limited as long as it is a material that can be separated after heat-compression of the magnetic thin film. However, for example, it may include one selected from the group consisting of a silicone-based release agent, a fluorine-based release agent, and combinations thereof.
상기 기재가 점착 필름인 경우, 상기 자성 박막은 상기 점착층의 상부에 상기 슬러리를 코팅 및 건조함으로써 형성될 수 있고, 상기 점착층의 성분은 상기 자성 박막의 열-압착 이후에 분리 가능한 재질이면 제한되지 않고 사용 가능하나, 예를 들어, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 에폭시계 점착제, 우레탄계 점착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
When the substrate is an adhesive film, the magnetic thin film may be formed by coating and drying the slurry on top of the adhesive layer, and the components of the adhesive layer are materials that can be separated after heat-compression of the magnetic thin film. However, for example, one selected from the group consisting of an acrylic adhesive, a silicone adhesive, an epoxy adhesive, a urethane adhesive, and combinations thereof may be included.
상기 슬러리를 기재 중에 코팅 및 건조 한 후, 열-압착(hot-pressing) 함으로써 상기 자성 박막의 밀도가 높아질 수 있다. 예를 들어, 상기 열-압착(hot-pressing)은 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도에서, 약 50kgf/㎠ 내지 약 300kgf/㎠의 압력 하에, 약 30분 내지 약 90분 동안 수행될 수 있다. 이와 같은 조건으로 열-압착됨으로써 상기 자성 박막으로 이루어진 복합 시트가 소형화, 박형화 효과를 구현함과 동시에 우수한 근거리 통신 및 무선 충전 기능을 수행할 수 있다. After coating and drying the slurry on a substrate, the density of the magnetic thin film may be increased by performing hot-pressing. For example, the hot-pressing may be performed at a temperature of about 100° C. to about 200° C., under a pressure of about 50 kgf/cm 2 to about 300 kgf/cm 2 , and for about 30 minutes to about 90 minutes. . By being heat-compressed under such conditions, the composite sheet made of the magnetic thin film can realize miniaturization and thinning effects, and at the same time, perform excellent short-distance communication and wireless charging functions.
상기 복합 시트의 두께는 약 10㎛ 내지 약 500㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 80㎛일 수 있다. 상기 두께 범위를 통하여, 상기 복합 시트는 박형화, 소형화, 집적화된 전자 기기에 적용하기 용이한 이점을 갖게 된다. The composite sheet may have a thickness of about 10 μm to about 500 μm, for example, about 20 μm to about 80 μm. Through the above thickness range, the composite sheet has the advantage of being easily applied to thinning, miniaturization, and integrated electronic devices.
또한, 상기 복합 시트는 상기 범위의 두께에서 밀도가 약 3.5g/㎤ 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 3.5g/㎤ 내지 약 6.0g/㎤일 수 있다. 상기 밀도 범위를 갖는 경우, 상기 복합 시트는 목적하는 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 확보할 수 있는 수준의 자기적 물성을 확보할 수 있다. In addition, the composite sheet may have a density of about 3.5 g/cm 3 or more, for example, about 3.5 g/cm 3 to about 6.0 g/cm 3 in a thickness within the above range. In the case of having the density range, the composite sheet may secure a level of magnetic properties capable of securing a desired wireless charging function and short-range communication function.
구체적으로, 상기 복합 시트의 포화 자속 밀도는 약 0.4T 내지 약 1.0T일 수 있고, 예를 들어, 약 0.6T 내지 약 0.9T일 수 있다. 상기 포화 자속 밀도는 통상적인 측정 방법을 이용해 도출될 수 있으며, 예를 들어, VSM(Vibrating Sample Magnetometer)을 이용하여 상온에서 측정될 수 있다. 상기 복합 시트의 포화 자속 밀도가 상기 범위를 만족함으로써 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 동시에 우수하게 구현할 수 있다. Specifically, the saturation magnetic flux density of the composite sheet may be about 0.4T to about 1.0T, for example, about 0.6T to about 0.9T. The saturation magnetic flux density may be derived using a conventional measurement method, and may be measured at room temperature using, for example, a Vibrating Sample Magnetometer (VSM). When the saturation magnetic flux density of the composite sheet satisfies the above range, a wireless charging function and a short-distance communication function may be excellently implemented at the same time.
또한, 상기 복합 시트는 주파수 100kHz 내지 200kHz 대역에서 투자율 실수부가 약 250 이상이고, 예를 들어, 약 250 내지 약 350이며, 동시에, 주파수 13MHz 내지 14MHz 대역에서 투자율 실수부가 약 100 이상이고, 예를 들어, 약 100 내지 약 200일 수 있다. 각각의 주파수 대역에서 투자율 실수부가 상기 범위를 만족함으로써 무선 충전 기능 및 근거리 통신 기능을 동시에 우수하게 구현할 수 있다.In addition, the composite sheet has a permeability real part of about 250 or more in the frequency band of 100 kHz to 200 kHz, for example, about 250 to about 350, and at the same time, the permeability real part is about 100 or more in the frequency band of 13 MHz to 14 MHz, for example , from about 100 to about 200. Since the permeability real part satisfies the above range in each frequency band, the wireless charging function and short-distance communication function can be excellently implemented at the same time.
상기 복합 시트의 포화 자속 밀도 및 투자율 실수부는, 상기 편상 나노결정립 합금 분말 자체의 물성뿐만 아니라, 상기 복합 시트 중의 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 함량, 상기 복합 시트의 두께 및 밀도 등이 종합적으로 조절되어, 상기 조건에 해당하도록 제어될 수 있다.
The saturation magnetic flux density and the real part of the permeability of the composite sheet are not only the physical properties of the flake nanocrystalline alloy powder itself, but also the content of the flake nanocrystalline alloy powder in the composite sheet, the thickness and density of the composite sheet, etc. are comprehensively controlled , can be controlled to correspond to the above conditions.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 무선 전력 전송 수신부 안테나; 배터리; 및 상기 편상 나노결정립 합금 분말 및 바인더 수지를 포함하는 복합 시트를 포함하는 전자 기기를 제공한다. 상기 편상 나노결정립 합금 분말과 상기 복합 시트에 관한 사항은 모두 전술한 바와 같다. In another embodiment of the present invention, a wireless power transmission receiver antenna; battery; And it provides an electronic device comprising a composite sheet containing the flake nanocrystalline alloy powder and a binder resin. Details regarding the flake-like nanocrystalline alloy powder and the composite sheet are all the same as described above.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전자 기기(200)에 있어서, 상기 무선 전력 전송 수신부 안테나(10)와 상기 배터리(20) 및 상기 복합 시트(30)의 상대적인 위치를 나타내는 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 2 schematically illustrates a cross section showing relative positions of the wireless power
도 2를 참조할 때, 상기 복합 시트(30)는 상기 무선 전력 전송 수신부 안테나(10) 및 상기 배터리(20) 사이에 배치될 수 있다. 이로써, 상기 복합 시트(30)는 상기 무선 전력 전송 수신부 안테나(10)를 통하여 수신되어 상기 배터리(20)까지 전달되는 교류 자기장 신호를 차폐하여 무선 충전 효율 및 무선 신호 전송 효율을 극대화할 수 있다.
Referring to FIG. 2 , the
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the embodiments described below are only intended to specifically illustrate or explain the present invention, and the present invention should not be limited thereto.
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실시예Example
및 and
비교예comparative example
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실시예Example 1 One
철(Fe), 실리콘(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오븀(Nb)를 각각 Fe:Si:B:Cu:Nb = 85:10:3:1:1의 원자비로 혼합하여 합금 원재료를 제조하였다. 이어서, 상기 합금 원재료를 1500℃에서 용융시키고, 120bar 압력의 질소 분사 공정을 이용해 액적 형태로 분사하였다. 분사된 액정 형태의 합금 원재료는 10000rpm의 속도로 회전하는 10℃의 표면 온도를 갖는 원추형 냉각 회전체에 충돌하여 급격히 냉각되면서 편상 형태로 전환되었다. 이로써 최종 응결된 편상 합금 분말이 형성되었다. 상기 편상 합금 분말은 500℃에서 1시간 동안 열처리되어 나노결정립 구조를 갖는 편상 나노결정립 합금 분말로 제조되었다. 상기 나노결정립 합금 분말의 상기 식 1에 의한 값은 25이고, 평균 입도(D50)가 60㎛이며, 나노결정립의 입도(dC)는 10㎚이고, 종횡비가 30이었다. A mixture of iron (Fe), silicon (Si), boron (B), copper (Cu), and niobium (Nb) in an atomic ratio of Fe:Si:B:Cu:Nb = 85:10:3:1:1, respectively Thus, the alloy raw material was prepared. Subsequently, the alloy raw material was melted at 1500° C. and sprayed in the form of droplets using a nitrogen spray process at a pressure of 120 bar. The sprayed liquid crystal form of the alloy raw material collided with a conical cooling rotating body with a surface temperature of 10 °C rotating at a speed of 10000 rpm and was rapidly cooled and converted into a flake form. As a result, finally condensed flake alloy powder was formed. The flake alloy powder was heat treated at 500° C. for 1 hour to produce a flake nanocrystalline alloy powder having a nanocrystalline grain structure. The value according to Equation 1 of the nanocrystalline alloy powder is 25, the average particle size (D 50 ) is 60 μm, the particle size (d C ) of the nanocrystalline grains is 10 nm, and the aspect ratio is 30.
상기 편상 나노결정립 합금 분말, 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 수지 및 톨루엔 용매를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조하였다. 이때, 상기 슬러리 중의 용매를 제외한 성분 100중량%에 대하여, 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 함량이 90중량%가 되도록 하였다. 상기 슬러리를 1500rpm의 속도로 20분 동안 교반하고, 완성된 슬러리를 실리콘계 이형층이 표면에 배치된 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 이형 필름 상에 코팅하여 100℃에서 30분 동안 건조하였다. 이어서, 열-압착(hot-pressing) 장비(CARVER, Auto Series NE)를 이용하여 150℃에서 250kgf/㎠의 압력으로 60분 동안 가공하여 자성 박막을 제조하였고, 상기 이형 필름으로부터 상기 자성 박막을 분리하여 복합 시트를 제조하였다.
A slurry was prepared by mixing the flake nanocrystalline alloy powder, a nitrile butadiene rubber (NBR) resin, and a toluene solvent. At this time, with respect to 100% by weight of the components excluding the solvent in the slurry, the content of the flake nanocrystalline alloy powder was set to 90% by weight. The slurry was stirred at a speed of 1500 rpm for 20 minutes, and the finished slurry was coated on a polyethylene terephthalate (PET) release film having a silicone-based release layer disposed thereon, and dried at 100° C. for 30 minutes. Subsequently, a magnetic thin film was prepared by processing at 150 ° C. for 60 minutes at a pressure of 250 kgf / cm 2 using hot-pressing equipment (CARVER, Auto Series NE), and separating the magnetic thin film from the release film Thus, a composite sheet was prepared.
비교예comparative example 1 One
상기 편상 합금 분말을 900℃에서 1시간 동안 열처리하여, 상기 식 1에 의한 값은 5이고, 평균 입도(D50)가 60㎛이며, 나노결정립의 입도(dC)는 30㎚이고, 종횡비가 30인 나노결정립 합금 분말을 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 시트를 제조하였다.
The flake alloy powder was heat-treated at 900 ° C. for 1 hour, the value according to Equation 1 was 5, the average particle size (D 50 ) was 60 μm, the particle size (d C ) of the nanocrystalline grains was 30 nm, and the aspect ratio A composite sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that the 30 nanocrystalline alloy powder was prepared.
비교예comparative example 2 2
상기 편상 합금 분말을 300℃에서 1시간 동안 열처리하여, 상기 식 1에 의한 값은 125이고, 평균 입도(D50)가 60㎛이며, 나노결정립의 입도(dC)는 1㎚이고, 종횡비가 30인 나노결정립 합금 분말을 제조한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 복합 시트를 제조하였다.
The flake alloy powder was heat-treated at 300 ° C. for 1 hour, the value by Equation 1 was 125, the average particle size (D 50 ) was 60 μm, the particle size (d C ) of the nanocrystalline grains was 1 nm, and the aspect ratio was 1 nm. A composite sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that the 30 nanocrystalline alloy powder was prepared.
<평가><evaluation>
상기 실시예 1 및 상기 비교예 1-2의 복합 시트 각각에 대하여, 임피던스 분석 장치(Impedance Analyzer, KEYSIGHT, E4991B)를 이용하여 상온 및 상압 조건 하에서 주파수 100kHz 내지 200kHz의 평균 투자율 실수부(A)와, 주파수 13.56MHz의 투자율 실수부(B)와, 포화 자속 밀도(C)를 측정하였다. 또한, 하기 표 1의 평가 기준에 따라, ◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 보통, ×: 부적합으로 근거리 통신 기능 및 무선 충전 기능을 평가하였고, 그 결과는 표 2에 기재된 바와 같다.
For each of the composite sheets of Example 1 and Comparative Example 1-2, an average magnetic permeability real part (A) of a frequency of 100 kHz to 200 kHz under room temperature and normal pressure conditions using an impedance analyzer (Impedance Analyzer, KEYSIGHT, E4991B) and , the permeability real part (B) and the saturation magnetic flux density (C) at a frequency of 13.56 MHz were measured. In addition, according to the evaluation criteria of Table 1 below, the short-range communication function and wireless charging function were evaluated as ◎: very good, ○: excellent, △: normal, and ×: unsuitable, and the results are as shown in Table 2.
상기 표 1 및 표 2의 결과를 참조할 때, 본 발명의 일 구현예에 따른 상기 실시예 1의 편상 나노결정립 합금 분말을 포함하는 복합 시트의 경우, 상기 비교예 1 및 2의 편상 나노결정립 합금 분말을 포함하는 복합 시트에 비하여, 근거리 통신 기능 및 무선 충전 기능에 있어서 우수한 물성을 구현함을 알 수 있다.
Referring to the results of Tables 1 and 2, in the case of a composite sheet comprising the flake nanocrystalline alloy powder of Example 1 according to an embodiment of the present invention, the flake nanocrystalline alloy of Comparative Examples 1 and 2 It can be seen that, compared to the composite sheet including the powder, excellent physical properties are implemented in the short-range communication function and the wireless charging function.
100: 편상 나노결정립 합금 분말
200: 전자 기기
10: 무선 전력 전송 수신부 안테나
20: 배터리
30: 복합 시트
X: 장축 지름
Y: 두께100: flake nanocrystalline alloy powder
200: electronic device
10: wireless power transmission receiver antenna
20: battery
30: composite sheet
X: major axis diameter
Y: thickness
Claims (13)
철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제1 원소; 실리콘(Si), 붕소(B), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제2 원소; 및 크롬(Cr), 구리(Cu), 망간(Mn), 니오븀(Nb) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 제3 원소의 합금이며,
종횡비가 10 내지 40이고,
하기 식 1에 의한 값이 10 초과, 60 미만인 편상 나노결정립 합금 분말;
[식 1]
상기 식 1에서, μ′은 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 투자율 실수부이고, Ms는 상기 편상 나노결정립 합금 분말의 포화 자속 밀도(T)이며, 상기 dC는 나노결정립의 입도(㎚)이다.
Contains a nanocrystalline grain structure,
a first element including one selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), and combinations thereof; a second element including one selected from the group consisting of silicon (Si), boron (B), aluminum (Al), and combinations thereof; And an alloy of a third element including one selected from the group consisting of chromium (Cr), copper (Cu), manganese (Mn), niobium (Nb), and combinations thereof,
an aspect ratio of 10 to 40;
A flake nanocrystalline alloy powder having a value of more than 10 and less than 60 according to Formula 1 below;
[Equation 1]
In Equation 1, μ′ is the real part of the permeability of the flake nanocrystalline alloy powder, M s is the saturation magnetic flux density (T) of the flake nanocrystalline alloy powder, and d C is the particle size (nm) of the nanocrystalline grain .
상기 제1 원소 : 상기 제2 원소 : 상기 제3 원소의 원자비가 70~100 : 10~20 : 1~5인
편상 나노결정립 합금 분말.
According to claim 1,
The atomic ratio of the first element: the second element: the third element is 70 to 100: 10 to 20: 1 to 5
A flake nanocrystalline alloy powder.
상기 나노결정립의 입도(dC)가 0㎚ 초과, 20㎚ 이하인
편상 나노결정립 합금 분말.
According to claim 1,
The particle size (d C ) of the nanocrystalline grain is greater than 0 nm and less than 20 nm
A flake nanocrystalline alloy powder.
평균 입도(D50)가 5㎛ 내지 90㎛인
편상 나노결정립 합금 분말.
According to claim 1,
The average particle size (D 50 ) is 5 μm to 90 μm
A flake nanocrystalline alloy powder.
Claims 1 to 4 of any one of the flake nanocrystalline alloy powder according to any one of; and a binder resin.
상기 바인더 수지는 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 수지, 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 고무 수지, 폴리디메틸실록산(PDMS) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
복합 시트.
According to claim 6,
The binder resin is one selected from the group consisting of nitrile butadiene rubber (NBR) resin, styrene butadiene rubber (SBR) resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, silicone rubber resin, polydimethylsiloxane (PDMS) resin, and combinations thereof containing
composite sheet.
상기 편상 나노결정립 합금 분말을 50중량% 내지 99중량% 포함하는
복합 시트.
According to claim 6,
Containing 50% to 99% by weight of the flake nanocrystalline alloy powder
composite sheet.
포화 자속 밀도가 0.6T 내지 0.9T인
복합 시트.
According to claim 6,
Saturation magnetic flux density of 0.6T to 0.9T
composite sheet.
주파수 100kHz 내지 200kHz 대역에서 투자율 실수부가 250 내지 350이고,
주파수 13MHz 내지 14MHz 대역에서 투자율 실수부가 100 내지 200인
복합 시트.
According to claim 6,
The permeability real part is 250 to 350 in the frequency band of 100 kHz to 200 kHz,
In the frequency band of 13 MHz to 14 MHz, the real part of permeability is 100 to 200
composite sheet.
두께가 10㎛ 내지 500㎛인
복합 시트.
According to claim 6,
10 μm to 500 μm thick
composite sheet.
a wireless power transmission receiver antenna; battery; and a composite sheet comprising the flake-shaped nanocrystalline alloy powder according to any one of claims 1 to 4 and a binder resin.
상기 복합 시트는 상기 무선 전력 전송 수신부 안테나 및 상기 배터리 사이에 배치되는
전자 기기.According to claim 12,
The composite sheet is disposed between the wireless power transmission receiver antenna and the battery
Electronics.
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