KR100337947B1 - 페라이트 시이트를 이용한 ｅｍｉ 노이즈 제거용 분포정수형 캐패시터 필터의 제조방법 - Google Patents
페라이트 시이트를 이용한 ｅｍｉ 노이즈 제거용 분포정수형 캐패시터 필터의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
인덕턴스를 가변할수 있는 전극구조를 이용하여 감쇄특성을 향상시킨 3단자 필름 노이즈 제거용 캐패시터의 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따르면, 광 대역 주파수범위에서 사용 가능한 EMI 노이즈 제거용 필터를 개발하기 위해 분포 정수형 필름 캐패시터 3단자 구조의 전극 일부분을 Ni-Zn계 페라이트 시이트(ferrite sheet)로 코팅하여 페라이트 시이트 분포정수형 필터 소자를 개발하였다. 또한, 코팅된 페라이트 시이트의 길이와 폭을 조절하여 인덕턴스, 캐패시턴스의 값을 조절할 수 있어 공진 주파수 대역에서 다중 극(pole)을 갖는 전자파 노이즈를 해결하였다. 따라서, 본 발명에 의해 제작된 분포 정수형 페라이트 시이트 필름 캐패시터 3단자 노이즈 필터는 가전기기, 컴퓨터, 이동통신기기의 노이즈 제거용 필터로 사용 가능하다.
Description
본 발명은 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 캐패시터 필터의 개발에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 대역의 주파수 범위에서 사용 가능한 분포 정수형 필름 캐패시터 3단자 구조의 전극 일부분을 Ni-Zn계 페라이트 시이트로 코팅하여 공진 주파수 대역에서 다중 극(pole)을 갖도록 함으로써, 감쇄특성이 좋고 소형화가 가능한 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 캐패시터 필터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 과학문명의 발달에 따라 전기, 전자 및 통신관련 기기의 사용이 급격히 늘어가고 있다. 이러한 문명의 이기들은 인류의 생활에 많은 편의를 제공하고 있으나 이에 따른 반대급부도 제공하고 있다.
예로서, 고압전선으로 부터의 전자기파(극저주파) 복사는 인간의 뇌에 나쁜 영향을 주며, 라디오 주파수 영역의 전자기파는 발신 및 수신장비들 사이의 전파 상호교란으로 인한 잡음을 야기하고 있다. 또한, 자동차 고전압 발생장치에 의한 내부 전자제품의 효율 저하 및 수명단축, 전자장비들 사이의 상호교란, 인체의 마이크로파에 대한 장기노출의 경우 야기될 수 있는 녹내장, 생식능력의 저하 등을 예로 들 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 사용용도 및 사용 장치에따라 많은 응용 가능한 신소재가 개발되어 지고 있다.
이중에서 EMI 노이즈 제거용 필터는 가전기기, 컴퓨터, 이동통신기기에서 일어날 수 있는 전자파 또는 노이즈(noise)에 의해 내부 전자제품의 효율 저하 및 수명단축, 전자장비들 사이의 상호교란 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 종래기술에 따른 노이즈 필터의 구조를 도식적으로 나타낸 도면이다.
기존의 유전체를 이용한 노이즈 필터의 경우 크게 구별하면, 세라믹스를 이용한 형태인 세라믹 캐패시터 3단자 구조(도 1a 참조)와 세라믹 캐패시터에 페라이트 비이드(ferrite bead)를 적용하여 감쇄특성을 향상시킨 구조(도 2b 참조)의 집중정수형 세라믹 필터(10,20)가 있다. 집중정수형 세라믹 필터(10,20)는 콘덴서의 리드선에 비드 코어(bead core)를 삽입하여 인덕턴스를 증가시킨 LC 복합부품을 사용하는 것이다. 이러한 집중정수형 세라믹 필터(10,20)는 하기 그림 1의 (a)에 나타낸 바와 같이 공진 주파수 부근에서 하나의 공진 만이 발생하고 대역폭이 좁은 단점을 가지고 있다.
최근에는 분포 정수형 필터의 개념이 도입된 필름 캐패시터 3단자 필터가 개발된바 있다(도 3c 참조). 도 3c에 도시된 구조의 세라믹 필터(30)의 경우에는 인덕턴스 및 캐패시턴스가 분포정수형 소자의 특성을 나타내면서 다중 폴(pole)특성을 가지므로 대역폭을 넓게 할 수 있는 장점을 가지고 있다.
상기 집중 정수형 필터와 분포 정수형 필터의 주파수 특징을 하기 그림 1에 나타내었다.
그림 1
분포정수형 3단자 필름 캐패시터는 PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름상에 알루미늄(Al) 전극을 증착하거나 유전체 필름과 알루미늄 박막을 겹친상태로 권선하여 제작된것이다. 이때, 캐패시터의 용량은 필름의 두께 및 단위 길이당 면적을 증가시켜 조절하며, 인덕턴스는 전극의 길이 및 폭으로 조절한다.
그런데, 이러한 구조의 종래의 분포정수형 3단자 필름 캐패시터는 감쇄특성이 좋지않고 소형화가 곤란한 결점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인덕턴스를 가변할수 있는 전극구조를 이용하여 감쇄특성을 향상시킨 3단자 필름 노이즈 제거용 캐패시터의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따라서 유전체 필름상에 전극을 형성한후 페라이트 시이트를 형성시킨 상태를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 분포 정수형 3단자 필름 캐패시터의 제조과정을 도식적으로 나타낸 도면,
도 3a 내지 도 3c는 종래기술에 따른 노이즈 필터의 구조를 도식적으로 나타낸 도면, 그리고
도 4는 종래기술에 따라서 유전체 필름상에 전극을 형성한 상태를 나타낸 도면이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10,20 : 집중정수형 세라믹 필터 30 : 분포정수형 세라믹 필터
42 : 페라이트 시이트층 44 : 전극
46 : 도전성 필름 48 : 유전체 필름
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
일정폭을 갖는 유전체 필름상에 전기전도도가 우수한 금속 전극을 증착시키고, 이때 상기 금속 전극은 2단 구조를 취하게 하여 하나의 전극 폭이 3m, 전극과 전극의 거리는 2mm, 전극의 두께는 0.5∼10㎛ 되도록 진공증착하며, 전극을 형성한 후에는, 그 위에 Ni-Zn계 페라이트 분말과 UV 경화형 수지를 블렌딩하여 3-롤 밀(roll mill)로 밀링함으로써 페이스트를 제조하고, 제조된 페라이트 페이스트(ferrite paste)를 스크린 프린팅(screen printing), 테이프 캐스팅(tapecasting), 스핀 코팅(spin coating), 분무법(spray), 침지법(dipping), 또는 롤코팅(roll coating) 방식으로 일정 폭을 갖는 페라이트 시이트층을 형성한 다음, UV 경화시킨후 이를 권취하고 단자를 연결하는 것을 특징으로 하는 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 캐패시터 필터의 제조방법을 제공한다.
상기 유전체 필름은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진다.
상기 UV 경화형 수지로는 에폭시, 우레탄, 폴리아세틸렌, 나일론, 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용된다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유전체 필름상에 전극 형성시, 알루미늄 증착 방법을 이용하여 전극의 선폭을 1∼10mm로 다양하게 조절하고 단위 길이 당 인덕턴스를 증가시킴으로써, 소자의 소형화가 가능하게 되었다. 또한, 3단자 필름 캐패시터의 감쇄 특성향상을 위하여 전극 형태를 기존의 구조에서 인덕턴스를 가변할수 있는 전극구조로 제작하여 감쇄특성을 향상시켰다.
이하, 본 발명에 따른 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 캐패시터 필터의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 페라이트 시이트 필름 캐패시터 3단자 필터는 광 대역의 주파수 범위에서 사용 가능한 분포 정수형 필름 캐패시터 3단자 구조의 전극 일부분을 Ni-Zn계 페라이트 페이스트(ferrite paste)로 코팅하여 공진 주파수 대역에서 다중 극(pole)을 갖는 전자파 노이즈를 해결할 수 있도록 만든 것으로, 가전기기, 컴퓨터, 이동통신기기의 노이즈 제거용 EMI 필터이다.
분포 정수형 3단자 필름 캐패시터의 제조공정은 일반적인 분포정수형 3단자 필름 캐패시터 제조방법을 주로 이용하였으며, 특히 본 발명에서는 전극을 형성할 때 도 1의 구조를 적용하여 전극의 선폭을 조절하고 단위 길이 당 인덕턴스를 증가시키므로서 소자의 소형화가 가능하게 하였다.
먼저, 일정폭을 갖는 PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)와 같은 유전체 필름, 바람직하게는 10mm의 폭을 갖는 PET 필름상에 전기전도도가 우수한 알루미늄(Al) 전극(44)을 증착시킨다. 알루미늄(Al) 전극(44)은 2단 구조를 취하게 하여 하나의 전극 폭이 3m, 전극과 전극의 거리는 2mm, 전극의 두께는 0.5∼10㎛, 바람직하게는 약 1㎛가 되도록 진공증착한다. 전극 형성시 알루미늄 증착 방법을 이용하여 전극의 선폭을 1∼10mm로 다양하게 조절하고 단위 길이 당 인덕턴스를 증가시킴으로써 소자의 소형화가 가능하게 하였다.
이와는 달리, 전극(44)은 PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)와 같은 유전체 필름상에 알루미늄(Al) 박막을 겹친상태로 권선하여 제작하는 것도 가능하다.
전극(44)을 형성한 후에는, 그 위에 Ni-Zn계 페라이트 분말과 UV 경화형 수지를 블렌딩하여 3-롤 밀(roll mill)로 밀링함으로써 페이스트를 제조한다. 이때, 상기 UV 경화형 수지로는 에폭시, 우레탄, 폴리아세틸렌, 나일론, 실리콘, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용된다.
제조된 페라이트 페이스트(ferrite paste)를 스크린 프린팅(screen printing), 테이프 캐스팅(tape casting), 스핀 코팅(spin coating), 분무법(spray), 침지법(dipping), 또는 롤코팅(roll coating) 방식으로 9mm의 폭을 갖도록 페라이트 시이트(42)로 이루어진 층을 형성한다. 바람직하게는, 롤코팅 방식으로 페라이트 시이트를 형성한후, UV 경화시킨 다음 이를 권취함으로써 분포 정수형 3단자 페라이트 시이트 필름 캐패시터를 제조한다. 이때, 페라이트 시이트(42) 및 페라이트 분말의 하소(??燒) 온도는 400∼900℃ 이다.
감쇄특성은 페라이트 조성에서 Ni-Zn의 조성비를 1∼5mol% 대 1∼5mol% 까지 조절할 수 있는 Ni-Zn 조성물을 전체 페라이트 조성 중량대비 5∼25wt%로 첨가범위를 조절하고, 페라이트 시이트 두께를 3∼10㎛, 폭을 4∼25mm 까지 가변적용 함으로써 조절하였다.
도 2에는 상기의 공정을 이용하여 제작 완료된 분포정수형 페라이트 시트 3단자 필름 캐패시터가 도시되어 있는데, 페라이트 시이트(42), 도전성 필름(46), 유전체 필름(48) 및 단자로 구성되어 있다. 도 2의 (a)와 같이, 유전체 필름(48)위에 도전성 필름(46)을 한층 쌓고 도전성 필름(46)위에 페라이트 시이트(42)를 한층 더 쌓아 세 층을 함께 촘촘히 감아서 도 2의 (b)와 같이 단자를 연결하여 필터용 소자를 제작한다.
결과 및 고찰
하기 그림 2에 본 발명품인 페라이트 시이트 3단자 필름 캐패시터 필터의 노이즈 특성을 나타내었는데, 주파수대역에서의 노이즈 측정결과 감쇄량 및 공진 주파수 대역에서 감쇄대역이 증가됨을 보여주었고 기존의 노이즈 필터에 비해 감쇄특성이 향상됨을 볼 수 있었다.
그림 2
본 발명에 따르면, 캐패시터의 용량은 필름의 두께 및 단위 길이당 면적을 증가시켜 조절하였으며, 인덕턴스는 전극의 길이 및 폭으로 조절하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, PP, PE, PET 필름상에 전극 형성시, 알루미늄 증착 방법을 이용하여 전극의 선폭을 1∼10mm로 다양하게 조절하고 단위 길이 당 인덕턴스를 증가시킴으로써, 소자의 소형화가 가능하게 되었다.
또한, 3단자 필름 캐패시터의 감쇄 특성향상을 위하여 전극 형태를 기존의 구조에서 도 1과 같이 인덕턴스를 가변할수 있는 전극구조로 제작하여 감쇄특성을 향상시켰다.
이상에서 언급한 공정을 통해서 제조된 EMI 및 노이즈 제거용 분포 정수형 페라이트 시이트 필름 캐패시터 3단자 필터는 가전기기, 컴퓨터, 이동통신기기에서일어날 수 있는 전자파 또는 노이즈에 의해 내부 전자제품의 효율 저하 및 수명단축, 전자장비들 사이의 상호교란을 해결하는데 매우 적절한 필터이다.
뿐만아니라, 본 발명에 따른 필름 캐패시터 3단자 필터를 사용하면, 페라이트 시이트로 길이 및 폭을 조절하여 인덕턴스, 캐패시턴스의 값을 조절할 수 있어 광대역 주파수에서 사용할수 있는 큰 장점을 가지게 되어 경제성 및 산업상의 응용성에 큰 영향을 끼치리라 생각된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (3)
- 일정폭을 갖는 유전체 필름상에 전기전도도가 우수한 금속 전극을 증착시키고, 이때 상기 금속 전극은 2단 구조를 취하게 하여 하나의 전극 폭이 3mm, 전극과 전극의 거리는 2mm, 전극의 두께는 0.5∼10㎛ 되도록 진공증착하며, 전극을 형성한 후에는, 그 위에 Ni-Zn계 페라이트 분말과 UV 경화형 수지를 블렌딩하여 3-롤 밀(roll mill)로 밀링함으로써 페이스트를 제조하고, 제조된 페라이트 페이스트(ferrite paste)를 스크린 프린팅(screen printing), 테이프 캐스팅(tape casting), 스핀 코팅(spin coating), 분무법(spray), 침지법(dipping), 또는 롤코팅(roll coating) 방식으로 일정 폭을 갖는 페라이트 시이트층을 형성한 다음, UV 경화시킨후 이를 권취하고 단자를 연결하는 것을 특징으로 하는 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 캐패시터 필터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유전체 필름이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 캐패시터 필터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 UV 경화형 수지로는 에폭시, 우레탄, 폴리아세틸렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지가 사용되는 것을 특징으로 하는 EMI 노이즈 제거용 분포 정수형 캐패시터 필터의 제조방법.
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