KR100396257B1 - 복합자성체와그제조방법및전자간섭억제체 - Google Patents

Abstract

고주파수 영역의 광대역에 걸쳐 전자간섭억제체로 사용할 수 있는 복합자성체는, 실질적으로 연자성체 분말과 유기결합제로 구성되어, 뛰어난 가요성 및 난연성을 구비시키기 위해, 상기 유기결합제로서, 염소화 폴리에틸렌을 사용한다.

Description

복합자성체와 그 제조방법 및 전자간섭억제체 {COMPOSITE MAGNETIC MATERIAL, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSING MATERIAL}

최근 현저하게 보급된 디지털 전자기기로서, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 마이크로프로세서(MPU), 중앙 연산처리 장치(CPU) 또는 화상 프로세서 산술논리 연산장치(IPALU) 등의 논리회로 및 논리소자 등이 있다. 이들 논리회로 및 논리소자는, 능동소자인 다수의 반도체소자로 구성된 LSI 및 IC로 구성되어, 프린트 배선 기판 상에 설치되어 있다. 이들 논리회로 및 논리소자에 있어서, 연산속도의 고속화, 신호처리속도의 고속화가 도모되고 있다. 이와 같은 논리회로에 있어서 고속으로 변화하는 신호는 전압 및 전류의 급격한 변화를 수반하기 때문에, 능동소자는 유도성 노이즈를 발생하여 고주파 노이즈 발생의 원인이 되고 있기도 하다. 상기 고주파 노이즈는, 누화(crosstalk) 노이즈나 임피던스의 부정합에 의한 노이즈와 상승적으로 작용한다. 또한, 고주파 노이즈는, 능동소자가 발생시킨 유도성 노이즈에 의한 경우가 많다. 이 유도성 노이즈에 의해 배선기판의 소자 설치면과 동일면 및 반대면에는 고주파 자계가 유도된다.

또한, 전자기기나 전자장치의 경량화, 박형화 및 소형화도 급속히 진행되고 있다. 그에 따라, 프린트 배선 기판에 대한 전자부품의 설치밀도도 비약적으로 높아지고 있다. 전술의 유도된 고주파 자계에 의해, 과밀하게 설치된 전자부품류나 신호선 등의 프린트 배선, 혹은, 모듈간의 배선 등이 서로 매우 접근하게 되고, 전술한 바와 같이 신호처리속도의 고속화도 도모되고 있기 때문에, 배선기판에 있어서 전자결합에 의한 선간의 결합이 증대될 뿐만 아니라 방사노이즈에 의한 간섭 등이 발생된다.

더욱이, 방사노이즈가 발생되면, 외부 접속단자를 거쳐 외부로 방사되어, 다른 기기에 악영향을 미치는 경우가 있다. 이와 같은, 전자파에 의한 전자기기의 오동작 및 다른 기기에 대한 악영향을 일반적으로 전자장해라 부른다.

이와 같이, 방사된 전자장해에 대해 종래에는, 전자기기에 있어서 유도성 노이즈를 발생시키는 회로에 필터를 접속하거나, 문제가 되는 회로(유도성 노이즈를 발생시키는 회로)를 영향을 받는 회로로부터 멀어지게 하거나, 차폐를 하거나, 그라운딩을 하는 등의 대책이 일반적으로 채용되고 있다.

여기서, 능동소자를 포함하는 전자부품이 고밀도로 설치된 프린트 배선기판 등에 있어서, 상술의 전자장해를 효율적으로 처리하고자 하는 경우, 종래의 대책(노이즈 억제방법)에서는, 노이즈 대책에 대한 전문적 지식 및 경험을 필요로 한다거나, 대책에 시간을 요한다는 등의 결점이 있었다.

특히, 상기한 필터의 설치에 있어서는, 사용하는 필터가 고가라는 점, 필터의 설치공간에 제약이 있는 경우가 많다는 점, 필터의 설치작업에 곤란이 따른다는 점, 필터 등을 사용하기 때문에 전자장치를 조립하기 위해 소요되는 공정수가 많아져 비용이 높아진다는 점 등 여러 가지의 결점이 있었다.

그런데 종래에는, 동일회로내의 전자부품간에 발생하는 신호선간의 전자유도 및 불필요한 전자파에 의한 상호간섭의 억제방법이 충분하지 않았다.

더욱이, 전자장치의 소형화 및 경량화를 도모하고자 할 경우, 상기 문제가 되는 회로를 멀리하는 방법은 적당치 않을 뿐만 아니라, 필터 및 그 설치공간의 배제가 필요하다.

또한, 전자장치에 사용되는 일반적인 프린트 배선기판은, 저주파의 경우에는 기판의 내부에서 발생하는 전자유도 등의 신호선간의 전자결합이 비교적 작아 문제가 되지 않지만, 동작 주파수가 고주파로 됨에 따라 신호선간의 전자결합이 고밀도화되기 때문에 상기한 바와 같은 문제점을 발생시킨다.

또한, 상기 차폐중에서 도체차폐는 공간과의 임피던스 부정합에 기인하는 전자파의 반사를 이용하는 전자장해 대책이기 때문에, 차폐효과가 얻어지더라도 불필요한 복사원으로부터의 반사에 의한 전자결합이 조장되므로, 결과적으로 2차적인 전자장해를 야기하는 경우가 적지 않게 발생되고 있다.

이 2차적인 전자장해의 대책으로서는, 자성체의 자기손실을 이용한 불필요 복사의 억제가 효과적이다. 즉, 상기 차폐체와 불필요 복사원 사이에 자기손실이 큰 자성체를 배치함으로써 불필요 복사를 억제할 수가 있다. 여기서, 자성체의 두께 d는, μ″>μ′인 관계를 만족하는 주파수대역에서 μ″에 반비례하기 때문에, 상기한 전자기기의 소형화 및 경량화 요구에 영합하는 얇은 전자간섭억제체, 즉, 차폐체와 자성체로 이루어지는 복합체를 얻기 위해서는, 허수부 투자율 μ″이 큰 자성체가 요구된다. 또한, 상기 불필요 복사는, 대부분의 경우 그 성분이 넓은 주파수범위에 걸쳐있으므로, 전자장해에 관련되는 주파수 성분의 특정도 곤란한 경우가 적지 않다. 따라서, 상기 전자간섭 억제체에 대해서도 보다 넓은 주파수의 불필요 복사에 대한 대응이 요망되고 있다.

본 발명의 하나의 목적은, 고주파 전자장치, 특히, 이동통신장치의 내부에서 전자간섭억제에 효과가 있는 전자파 간섭억제체에 사용하는 복합자성체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

특히, 본 발명의 목적은, 뛰어난 가요성 및 난연성(難燃性)을 가지는 복합자성체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 복합자성체로 이루어지는 전자간섭 억제체를 제공하는 데 있다.

특히, 본 발명의 목적은, 가요성이 우수하고, 예를 들면, FPC, FFC, 전자기기의 케이스의 곡면에도 점착이 가능하며, 더욱이 뛰어난 난연성을 가지는 전자파 간섭억제체를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 유기결합제 중에 연자성체 분말을 혼합 반죽하여 분산시킨 복합자성체에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 고주파 전자회로/장치에 있어서 문제가 되는 전자간섭의 억제에 효과적인 복소투자율 특성이 뛰어난 복합자성체와 그 제조방법 및 그 복합자성체로 이루어진 전자간섭억제체에 관련된 것이다.

특히, 본 발명은, 가요성(可撓性)이 우수하며, 예를 들면, FPC(Flexible Printed Circuit), FFC(Flexible Flat Cable), 전자기기의 케이스에 점착이 가능하고, 더욱이 난연성이 뛰어난 복합자성체와 그 제조방법 및 그 복합자성체로 이루어진 전자간섭억제체에 관련된다.

본 발명에 의하면, 실질적으로 연자성체 분말과 유기결합제로부터 이루어진 전기적으로 비전도성을 가지는 자성재료로서, 상기 자성재료는, 서로 다른 주파수 영역에 출현하는 복수의 자기공명을 가지며, 상기 유기결합제는, 염소화 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 복합자성체를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 복합자성체에 있어서, 상기 서로 다른 주파수 영역에 출현하는 복수의 자기공명이, 서로 다른 크기를 가지는 복수의 이방성자계(Hk)에 의해 초래되는 것을 특징으로 하는 복합자성체를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 실질적으로 복합자성체로 이루어진 전자간섭억제체로서, 상기 복합자성체는, 전기적으로 비전도성을 가지며, 실질적으로 연자성체 분말과 유기결합제로 이루어지며, 상기 전자간섭억제체는 또 적어도 2개의 이방성 자계(Hk)에 의해 발생하는 마이크로파 주파수영역에 출현하는 복수의 자기공명중 적어도 2개의 자기공명을 구비하며, 상기 이방성 자계는 서로 다른 크기로 구비되며, 상기 유기결합제로서 염소화 폴리에틸렌이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 전자간섭억제체에 있어서, 상기 복합자성체는 복수의 자기공명을 구비하며, 상기 복수의 자기공명은 각각, 다른 크기의 이방성 자계에 대응하여 서로 다른 주파수영역에 출현하며, 상기 복수의 자기공명중 가장낮은 것은, 상기 복합자성체층에 의해 발생하는 전자간섭억제 주파수대역의 하한치보다도 낮은 주파수영역에 있는 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 전자간섭억제체에 있어서, 상기 연자성체 분말은, 다른 크기의 자기이방성을 가지는 적어도 2종의 연자성체 분말의 혼합체인 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 전자간섭억제체에 있어서, 상기 연자성체 분말은 표면에 산화물층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 적어도 2종의 서로 다른 크기의 자기이방성을 가지는 연자성체 분말과 유기결합제로서 이용되는 염소화 폴리에틸렌을 혼합하여 성형함으로써, 전기적으로 비전도성이며, 서로 다른 크기인 이방성 자계(Hk)에 의해 초래되는 자기공명을 적어도 2개이상 가지는 복합자성체가 얻어지는 것을 특징으로 하는 복합자성체의 제조방법을 제공할 수 있다.

더욱이 본 발명에 의하면, 상기 복합자성체의 제조방법에 있어서, 상기 연자성체 분말은, 표면에 산화물층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 복합자성체의 제조방법을 제공할 수 있다.

더욱이 상기 복합자성체의 제조방법에 있어서, 상기 연자성체 분말을, 상기 유기결합제와 혼합하기 전단계, 또는 혼합과정중에 기상서산법(氣相徐酸法) 또는 액상서산법(液相徐酸法)을 이용하여 산소함유 혼합가스에 의해 표면산화시키는 것을 특징으로 하는 복합자성체의 제조방법을 제공할 수 있다.

소망하는 자기손실특성에 대응하는 필요한 크기의 이방성 자계(Hk)를 부여하는 복합자성체를 얻기 위해서는, 형상 자기 이방성, 결정 자기 이방성, 유도 자기 이방성 혹은 자기 탄성효과(왜곡)에 의한 이방성 중 어느 하나 또는 그 중 복수를 가지는 연자성 분말을 이용하면 좋다. 즉, 본 발명에 있어서, 복수의 서로 다른 주파수의 자기공명 및 그에 대응하는 대역이 확장된 자기손실을 얻기 위해서는, 서로 다른 크기의 이방성 자계(Hk)를 가지는 복수의 자성 분말을 혼합하면 된다.

그 외에 복수의 자기공명을 얻기 위한 수단으로서, 후술하는 분말 및 분말 복합체 특유의 성질 혹은 분말의 분쇄·전연(展延)프로세스를 적극적으로 이용하는 것도 가능하다.

즉, 첫 번째로 단일한 종류의 원료를 특정한 조건하에서 가공함으로써 얻어지는 분체(粉體)특성의 분화를 이용하는 방법이 있다. 두 번째로는 분체의 분쇄·전연가공에 이용하는 분쇄 미디어로서 스틸 볼과 같은 연자성 미디어를 사용함으로써, 미디어의 마모에 의해 연자성의 마모분말이 혼입되는 이른바 오염현상을 적극적으로 이용하는 방법이 있다. 또 세 번째로는 단일한 종류의 분말의 복합체중에서의 존재형태의 차이를 이용하는 방법이 있다. 예를 들면, 입자군간에 있어서, 자기적 상호작용이나 배향거동이 다르기 때문에 이방성자계가 분산된다. 하나의 입자군은, 동일한 매트릭스 중에 일차 입자로서 존재한다. 또 하나의 입자군은, 응집되어 있어 그 내부의 웨팅이 불충분하고 그로 인해 입자간이 매우 접근해 있거나 혹은 접촉되어 있는 것이다.

더욱이, 시료의 형상이 얇은 막형상이거나 시트형상이면 실효적인 이방성자계는 시료형상에 의한 반자계와의 대수합이 되기 때문에, 원료자성분말의 배향제어도 적극적으로 이용할 수 있다.

본 발명에서 이용하는 복수의 이방성 자계를 얻기 위한 수단으로는, 상기에 기재한 어느 방법을 사용하여도 좋다. 소망하는 자기손실대역을 얻을 수 있도록 복수의 이방성 자계를 부여하는 것이 중요하다. 특히, 그 중 가장 저주파수측에 출현하는 자기공명을 부여하는 이방성자계에 대해서는, 허수부 투자율(자기손실)의 분산이 실수부 투자율의 감소에 따라 발생하는 것을 근거로 하여, 소망하는 전자간섭억제 주파수대역의 하한치보다도 낮은 주파수영역에 자기공명을 부여하는 값으로 설정할 필요가 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 연자성 분말로서는, 고주파 투자율이 큰 철알루미늄규소합금(Sendust), 철니켈합금(Permalloy) 혹은 아모르퍼스(Amorphous)합금 등의 금속연자성 재료를 분쇄, 연신∼인열(引裂)가공 혹은 아토마이즈(atomize)조립(造粒)등에 의해 분말화된 것을 대표로 들 수가 있으나, 본 발명의 필요요소인 복합자성체의 비전도성을 연자성분말의 고충전상태에서도 확보할 수 있도록 적어도 그 표면이 산화되어, 그에 따라 개개의 입자가 전기적으로 격리되는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 연자성분말로는 스피넬형 페라이트, 플레이너형 페라이트 등의 산화물 연자성체의 분말을 사용할 수도 있고, 상기 금속연자성 분말과의 혼합사용도 가능하다.

한편, 본 발명의 부재료로서 이용하는 유기결합제로는, 본 발명이 의도하는 효과를 얻기 위해, 즉, 뛰어난 가요성 및 난연성을 얻기 위해, 염소화 폴리에틸렌을 사용하고 있다.

이상 언급한 본 발명의 구성요소를 혼합·반죽하여 분산시켜 복합자성체를 얻는 수단에는 특별한 제한이 없으며, 사용하는 결합제의 성질이나 공정의 용이성을 기준으로 하여 바람직한 방법을 선택하면 된다.

또한, 본 발명의 복합자성체 및 전자간섭억제체는, 서로 다른 크기의 복수의 이방성 자계(Hk)를 가지며, 또한 그에 따른 상이한 주파수영역에 복수의 자기공명이 출현한다. 이 때문에, 상기 복수의 자기공명에 따라 상이한 주파수영역에 나타나는 허수부 투자율 μ″이 중첩되고, 그 결과 광대역인 μ″분산특성을 얻을 수 있다. 여기서, 허수부 투자율μ″은, 전자파의 흡수에 필요한 자기손실항인데, μ″의 값이 크고 또한 광대역에 걸쳐 있음으로 하여 뛰어난 전자간섭억제효과가 나타난다.

또한 본 발명에 이용되는 연자성 분말은, 적어도 그 표면이 산화되어 있기 위해, 분말의 충전율이 높은 경우에도 개개의 입자가 전기적으로 격리된 상태로 존재하게 되어, 양도성의 벌크체에서 볼 수 있는 바와 같은 와전류 손실에 의한 주파수 특성의 열화가 적을 뿐만 아니라, 공간과의 임피던스 부정합에 의한 표면에서의 전자파 반사가 일어나기 어려워지므로, 고주파 영역에서 뛰어난 전자간섭억제효과를 발휘할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 의한 복합자성체의 일례를 나타낸다.

예

우선, 하기의 표1에 나타낸 바와 같이, 연자성체 분말(Fe­Al­Si합금이며, 평균입자지름이 35μm, 종횡비가 5이상) 80중량부와, 티타네이트계 커플링처리제 0.8중량부를 믹서로 교반하여, 연자성체 분말을 미리 커플링처리해 둔다. 그런 다음, 표 1에 도시한 바와 같이, 커플링 처리된 연자성체 분말 80중량부와, 유기결합제(염소화 폴리에틸렌) 20중량부를 니이더(kneader)로 혼합반죽함으로써, 복합자성체가 얻어진다.

그리고, 얻어진 복합자성체를 평행하게 배치된 롤을 이용하여 압연함으로써, 시트형상으로 만든다. 이에 따라, 우수한 가요성 및 난연성을 가지는 전자간섭억제체를 얻을 수 있다.

연자성체 분말Fe-Al-Si 합금평균입자지름: 35㎛종횡비: ＞5	80 중량부
티타네이트계커플링 처리제	0.2 중량부
유기결합제(염소화 폴리에틸렌)	20 중량부

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 복합자성체 및 그것을 사용한 전자간섭억제체는, 서로 다른 크기의 복수의 이방성 자계(Hk)를 가지며, 그에 따라 상이한 주파수영역에 복수의 자기공명이 출현하기 때문에, 광대역의 μ″분산특성을 얻을 수 있다. 이 허수부 투자율 μ″은, 전자파의 흡수에 필요한 자기손실항으로서, μ″의 값이 크고 광대역에 걸쳐져 있음으로서 우수한 전자간섭 억제효과가 나타난다. 즉, 이동통신기기를 비롯한 고주파 전자기기류의 내부에서의 전자파의 간섭억제에 효과적인 얇은 두께의 전자간섭억제체를 제공할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 복합자성체는, 유기결합제로서 염소화 폴리에틸렌을 사용한 결과, 우수한 가요성 및 난연성을 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 전자간섭억제체는, 예를 들면 FPC나 FFC에 대한 접착이 가능해질 뿐만 아니라, 예를 들면 전자기기의 복잡한 형상의 케이스에도 접착이 가능해지고, 나아가 내화성에 대한 까다로운 요구에도 대응할 수 있게 되었다.

Claims (9)

1. 연자성체 분말과 유기결합제로 이루어지고 전기적으로 비전도성을 가지는 자성재료로 구성되며, 상기 자성재료는, 서로 다른 주파수영역에 출현하는 복수의 자기공명을 가지며, 상기 유기결합제는, 염소화 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 복합자성체.
2. 제 1항에 있어서, 상기 서로 다른 주파수영역에 출현하는 복수의 자기공명은, 서로 다른 크기를 가지는 복수의 이방성 자계(Hk)에 의해 초래되는 것을 특징으로 하는 복합자성체.
3. 복합자성체로 이루어지는 전자간섭억제체에 있어서, 상기 복합자성체는, 전기적으로 비전도성을 가지며, 연자성체 분말과 유기결합제로 이루어지며, 상기 전자간섭억제체는, 적어도 2개 이상의 이방성 자계(Hk)에 의해 발생되는 마이크로파 주파수영역에 출현하는 복수의 자기공명 중 적어도 2개 이상의 자기공명을 구비하며, 상기 이방성 자계는 서로 다른 크기로 구비되고, 상기 유기결합제로서 염소화 폴리에틸렌을 사용하고 있는 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체.
4. 제 3항에 있어서, 상기 복합자성체는 복수의 자기공명을 구비하고, 상기 복수의 자기공명은 각각, 다른 크기의 이방성 자계에 대응하여 서로 다른 주파수영역에 출현하며, 상기 복수의 자기공명 중 가장 낮은 것은, 상기 복합자성체층에 의해 발생하는 전자간섭억제주파수대역의 하한치보다 낮은 주파수영역에 있는 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체.
5. 제 4항에 있어서, 상기 연자성체 분말은, 다른 크기의 자기이방성을 가지는 적어도 2종 이상의 연자성체 분말의 혼합체인 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체.
6. 제 4항에 있어서, 상기 연자성체 분말은, 표면에 산화물층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전자간섭억제체.
7. 적어도 2종 이상의 서로 다른 크기의 자기이방성을 가지는 연자성체 분말과 유기결합제로서 이용되는 염소화 폴리에틸렌을 혼합하여 성형함으로써, 전기적으로 비전도성이며, 서로 다른 크기의 이방성 자계(Hk)에 의해 초래되는 자기공명을 적어도 2개이상 가지는 복합자성체를 얻는 것을 특징으로 하는 복합자성체의 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 연자성체분말은, 표면에 산화물층을 구비하는 것을 특징으로 하는 복합자성체의 제조방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 연자성체 분말을, 상기 유기결합제와 혼합하기 전단계, 또는 혼합과정중에 기상서산법 또는 액상서산법을 이용하여 산소함유 혼합가스에 의해 표면을 산화시키는 것을 특징으로 하는 복합자성체의 제조방법.