KR100591909B1 - 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성박막형 전파흡수체 - Google Patents

임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성박막형 전파흡수체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전파흡수층으로 자성복합재료 또는 유전체를 사용하여 두께를 줄임과 동시에, 이의 표면의 저항막에 임피던스 정합을 유도하는 기능을 부여함으로써 전파흡수율을 향상시킨 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체에 관한 것으로서, 입사된 전자파 파장(λ)의 1/4인 두께를 가지면서 자성복합재료 또는 세라믹 강유전체로 구성되는 전파 흡수층(1)과; 상기 전파 흡수층(1)의 전자파 입사면에 형성되어 임피던스 정합을 유도하도록 377±20 Ω/sq의 면저항을 지니는 전도성의 페이스트, 고분자 및 산화물 박막으로 구성되는 저항막(2)과; 상기 저항막(2)이 형성된 자성복합체(1)의 반대면에 형성된 도체층(3)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공한다.
이와 같이, 본 발명은 전파흡수율이 90% 이상 수준까지 향상되어 이동통신 단말기에서 문제가 될 수 있는 전자파 누설에 의한 인체유해방지 또는 방사노이즈에 의한 전자파 간섭 방지에 효과적으로 이용되어질 수 있는 산업상 유용한 효과가 있다.
전파흡수체, 세라믹 강유전체, 연자성복합재료, 저항막, 전파흡수층

Description

임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체{MICROWAVE ABSORBER WITH IMPROVED MICROWAVE ABSORPTION RATE BY FORMING IMPEDANCE RESISTANCE FILM ON THE SURFACE}
도 1은 본 발명에 따른 전파흡수체의 모식도 및 등가회로도;
도 2는 본 발명의 자성복합체에 적용된 연자성 금속압분체-유기고분자의 복합재료에 대한 복소투자율 및 복소유전율을 도시한 그래프도;
도 3은 본 발명의 자성복합체에 적용된 세라믹 강유전체-유기고분자 의 복합재료에 대한 복소유전율을 도시한 그래프도;
도 4는 본 발명의 제1실시예에 대한 전파흡수특성을 도시한 그래프도;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 대한 전파흡수특성을 도시한 그래프도;
도 6은 본 발명의 제3실시예에 대한 전파흡수특성을 나타내는 그래프도;
도 7은 본 발명의 제4실시예에 대한 전파흡수특성을 도시한 그래프도;
도 8은 본 발명의 제5실시예에 대한 전파흡수특성을 나타내는 그래프도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
1:전파 흡수층 2:저항막 3:도체층
본 발명은 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전파흡수층으로 투자율 및 유전율이 큰 자성체 또는 유전율이 큰 유전체를 사용하여 두께를 줄임과 동시에, 이의 표면의 저항막에 임피던스 정합을 유도하는 기능을 부여함으로써 전파흡수율을 향상시킨 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체에 관한 것이다.
최근 이동통신 단말기, 노트북 PC 등 디지털가전과 같은 시장은 양적으로나 질적으로 대단한 급성장을 하고 있다. 그러나 이들 기기로부터 나오는 전자파가 인체에 유해할 수 있다는 문제가 제기되면서 국내는 물론 전 세계가 전자파의 인체영향 연구 및 그 대책 마련에 골몰하고 있다. 현재까지 인체유해 여부가 확실히 규명된 바는 없으나, 있을 수 있는 가능성에 대비해 각국에서는 인체보호 기준을 고시해 그 규제를 강화하고 있다.
이들 기기에서 전자파의 누설을 방지하고 인체유해 영향을 최소화하기 위한 방안중의 하나가 전파흡수체의 사용이다. 현재 시판되고 있는 이동전화의 경우 케이스 내부를 금속피막으로 코팅하여 전파누설을 최소화 하고 있으나, 반사된 전파가 내부 회로 또는 부품 간에 전자파장해를 발생시킬 수 있다는 점에서 전자파 차폐재보다는 전파감쇄기능을 가진 전파흡수체가 보다 효과적이다.
이동통신 단말기에 들어가는 전자파 감쇠용 전파흡수체로서 요구되는 가장 중요한 특성은 통신주파수 (셀룰러폰:　0.8㎓, PCS:　1.8㎓, IMT-2000: 2.2㎓)에서 전자파 흡수율이 커야함은 물론 무엇보다도 두께가 박형이어야 한다.
그러나 기존의 페라이트 자성체나 탄소분말을 가지고 흡수체를 구성하였을 경우 상기 주파수대역에서 두께가 5~10㎜에 달하기 때문에 박형화에 필요한 새로운 소재의 사용 및 새로운 방식의 전파흡수체가 검토되어야 한다.
임피던스 정합형 전파흡수체는 임피던스 정합이 일어나는 특정 두께의 유전체 또는 자성체의 뒷면에 도체판을 붙혀 재료내부에서 전파를 다중반사시킴으로 전파의 반사율은 최소화 하고 흡수율을 최대화 시키는 흡수체로서 이 정합두께는 구성 재료의 투자율 및 유전율의 제곱근에 반비례한다.
예를 들어 PCS 주파수대역인 1.8㎓를 기준으로 하여 흡수체의 두께를 1㎜ 이하로 줄이기 위해서는 비투자율 또는 유전상수가 1,700 이상이 되어야 한다. 스피넬 페라이트 자성체의 경우, Snoek 한계주파수를 넘어서면 투자율이 급격히 감소하여 1㎓ 이상에서 2~3 정도 밖에 되지 않는다. 고주파대역용 흡수재로 사용되고 있는 육방정 페라이트의 경우에도 1㎓ 이상에서 투자율은 10~20 정도에 불과하다. 따라서 페라이트 자성체를 가지고 이동통신 주파수 대역용 박형 전파흡수체를 제작하는 것은 근본적으로 불가능하다.
최근 판상형의 연자성 금속의 고투자율 특성을 이용하여 박형의 전파흡수체를 구성하는 방식이 제안되었으나, 임피던스 정합이 완전히 충족되지 못하여 흡수능은 최대 80% 수준에 머무르고 있다.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 투자율 및 유전율 이 큰 자성체 또는 유전율이 큰 유전체를 전파흡수체의 두께를 줄이기 위한 간격재로 사용하고, 표면의 저항막에 임피던스 정합을 유도하는 기능을 부여함으로써 0.8~2.2㎓ 주파수 대역에서 흡수율이 99% 이상이고, 두께가 0.1~3㎜ 수준인 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입사된 전자파 파장(λ)의 1/4인 두께를 가지는 전파 흡수층과; 상기 전파 흡수층의 전자파 입사면에 형성되어 임피던스 정합을 유도하도록 377±20 Ω/sq의 면저항을 지니는 저항막과; 상기 저항막이 형성된 전파흡수층의 반대면에 형성된 도체층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전파 흡수층이 연자성 금속압분체를 유기고분자 매트릭스에 혼입시킨 복합재료이거나, 세라믹 강유전체인 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공하게 되며,
또한, 본 발명은 상기 저항막이 377Ω/sq의 면저항을 지니는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전파 흡수층을 구성하는 연자성 금속압분체가 순철, 카보닐철, 샌더스트 및 퍼말로이, 규소강 중에서 선택되며, 상기 세라믹 강유전체는 BaTiO3, PMN계 완화형 강유전체 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공하게 된다.
한편, 본 발명을 구성하는 저항막은 전도성 페이스트, 전도성 고분자 및 전도성 산화물 박막 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공한다.
또한, 본 발명은 저항막을 구성하는 전도성 페이스트가 금속-탄소분말, 금속-은분말 및 금속-구리분말, 금속-니켈분말 중에서 선택되며, 전도성 고분자는 Polyacetylene, Polyaniline(PANI) 및 Polypyrrole(PPy) 중에서 선택되는 것이고, 전도성 산화물 박막은 인듐-주석계 및 반도성 산화물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체를 제공하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전파흡수체의 모식도 및 등가회로도이다.
본 발명에 따른 전파흡수체는, 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이, 배면이 도체(3)로 단락되어 있고, 자성체를 유기고분자 매트릭스 혼입시킨 자성 복합재료 또는 순수 세라믹 강유전체로 구성되는 전파 흡수층(1)과, 그 위에 전자파가 입사하는 면에 임피던스 정합을 유도하는 기능을 지니는 저항막(2)으로 구성되어 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 전파흡수체는, 도 1의 (B)에 도시된 바와 같은 전송선로로 표시될 수 있고, 단락 전송선로에서 λ/4 거리에 흡수층 표면의 입력 임피던스(Zin)와 저항막의 면저항(R)이 병렬 연결되어 있는 회로로 해석되어질 수 있으며, 단락 전송선로에서 Zin은 다음 수학식 1과 같이 주어진다.
Figure 112003012890805-pat00001
여기서 Z0는 자유공간의 파동임피던스(=377Ω), j=
Figure 112003012890805-pat00002
, λ0는 자유공간에서의 파장, d는 유전체 또는 자성체의 두께, μr은 복소투자율(=μr'-jμr"), εr은 복소유전율 (=εr'-jεr" )이다. d=λ/4로 하면 Zin=∞가 되기 때문에 흡수체 표면에서의 합성임피던스는 다음 수학식 2에서와 같이 박막의 면저항 R과 같아진다.
Figure 112003012890805-pat00003
또한, 흡수체 표면에서 전자파의 반사율은 하기 수학식 3에서와 같이 합성임피던스(Z)와 자유공간의 특성임피던스(Z0)의 차이에 비례함으로 흡수체 표면의 면저항을 자유공간의 특성임피던스와 동일한 377Ω/sq로 맞추면 임피던스 정합 (Z0=R=377Ω)에 의해 무반사 흡수체를 구성할 수 있다.
Figure 112003012890805-pat00004
또한, 본 발명에서 적용되는 자성복합체(1) 내의 파장(λ)은 수학식 4에서와 같이 투자율, 유전율이 클수록 줄어들기 때문에 얇은 도전막형 전파흡수체를 구성하기 위해서는 사용 주파수대역에서 투자율 및 유전상수가 큰 재료의 합성이 중요하다.
Figure 112003012890805-pat00005
여기서 λ0는 자유공간에서의 파장이다.
따라서, 본 발명은 적용되는 다양한 자성복합체(1) 내의 파장(λ)에 대하여 그 자성복합체(1) 두께를 1/4λ로 구성함으로써 전파흡수율이 최대로 되도록 한다.
상기와 같은 원리로서, 본 발명에 따른 전파흡수체는 이동통신 휴대 단말기용 전파흡수체로 적용될 경우, 전파 흡수층(1)을 구성하는 자성 복합재료는 1.8㎓의 주파수 대역에서 투자율과 유전율의 곱이 1700 이상이 되는 재료를 채택하는 것이 바람직하다.
이러한 조건은 1.8㎓에서 전파흡수체(1)의 투자율과 유전율의 곱이 1700이상이 되어야만 흡수체의 두께를 1㎜ 이하로 줄일 수 있기 때문이다.
하기하는 표 1은 연자성 금속 분말을 어트리션 밀(Attrition Mill)을 이용하 여 4시간 밀링하여 분말의 형상을 편상화한 다음, 이들 분말과 실리콘 고무를 중량비 16:1로 혼합한 복합자성체를 1.8㎓에서 측정한 복소투자율 및 유전율과 각각의 재료로부터 계산되어진 λ/4값이다.
이러한 복소투자율과 유전율의 값은 연자성 분말의 형상 및 결합제로 사용되어진 재료의 종류 그리고 배합비 등에 따라 변화한다. 표1의 복합자성체(1)의 재료를 이용하여 전도성 박막형 전파흡수체를 구성할 경우 흡수체(1)의 두께는 계산되어진 λ/4와 같게 해주어야 최대의 흡수효과를 얻을 수 있다.
또한 이러한 재료를 이용하여 다른 주파수에서 사용할 전파 흡수체를 구성할 경우는 그 사용주파수에서 복소투자율과 유전율을 측정하여 동일한 방법으로 λ/4값을 계산한 후 전도성 박막형 전파흡수체를 제조하여야 한다.
Figure 112003012890805-pat00006
상기한 조건을 만족하는 자성체인 연자성 금속압분체는 유기고분자 매트릭스에 혼입시켜 제조되는 복합재료로 전파흡수층(1)에 적용되어지며, 세라믹 강유전체는 복합재료가 아니라 순수재료로 전파흡수층(1)에 적용된다.
또한, 상기한 연자성 금속압분체는 소정의 투자율 및 유전율을 지니는 순철, 카보닐철, 샌더스트 및 퍼말로이, 규소강이 적용될 수 있으며, 세라믹 강유전체는 소정의 유전율을 지니는 BaTiO3(약칭 BT), PMN계 완화형 강유전체(PMN-PT계 또는 PMN-PZN계) 중에서 선택되어 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 전파흡수체를 구성하는 전파 흡수층(1)에 적용된 연자성 금속압분체-유기고분자의 복합재료에 대한 복소투자율 및 복소유전율을 도시한 그래프도이며, 도 3은 본 발명의 자성복합체에 적용된 세라믹 강유전체-유기고분자 의 복합재료에 대한 복소유전율을 도시한 그래프도이다.
도 2는 본 발명에 적용된 연자성 금속압분체-실리콘 고무로 제조된 전파흡수층(1)의 복소투자율 및 복소유전율을 측정하여 도시한 것으로, 1.8㎓의 주파수에서 μr'=3.7, μr"=4.4, εr'=380, εr"=165을 보임으로써 상기 수학식 4에 의해 계산된 λ/4=1㎜이다.
또한, 도 3은 0.9Pb(Mg⅓Nb⅔)O3-0.1PbTiO3(약칭 0.9PMN-0.1PZN) 조성의 강유전체를 본 발명의 전파흡수체를 구성하는 전파 흡수층(1)에 적용하여 측정된 복소유전율로서, 2㎓의 주파수에서 εr'=225, εr"=150을 보임으로써 수학식 4에 의해 계산된 λ/4=2.5㎜가 된다.
상기와 같이 제조된 각각의 전파 흡수층(1)의 후면부, 즉 전자파가 입사하는 배면부는 도체(3)를 고착시킴으로써 단락시키게 되며,
상기 도체(3)가 고착된 배면의 반대면, 즉 전자파가 입사하는 입사면은 임피던스 정합을 유도하도록 소정의 면저항을 지니는 저항막(2)을 형성시킨다.
상기 임피던스 정합을 유도하도록 형성되는 저항막(2)은 일종의 코팅층으로서, 다양한 종류의 전도성을 가진 물질을 페이스트 또는 페인트 형태로 도포하거나, 기타 코팅장비(스퍼터 등)를 이용하여 형성시킬 수 있다.
본 발명에 적용되는 저항막(2)의 범위는 매우 좁다는 것이 실험결과로 조사되었으며, 본 발명에서는 저항막의 면저항 값이 377±20 Ω/sq의 범위 내에 있을 때 높은 전파흡수율을 보인다.
특히, 본 발명에서는 377Ω/sq의 면저항을 가지는 저항막(2)을 상기 자성복합체(1)의 입사면에 형성시켰을 때 가장 높은 전파흡수율을 보이는 것으로 조사되었다.
따라서, 본 발명에서는 상기한 면저항을 만족하는 전도성 재료는 모두 이용 가능하지만, 본 발명에서는 전도성 페이스트, 전도성 고분자 및 전도성 산화물 박막 중에서 선택하여 적용시켰으며,
특히, 상기 전도성 페이스트는 금속-탄소분말, 금속-은분말 및 금속-구리분말, 금속-니켈분말 중에서 선택되어 적용하였으며,
전도성 고분자는 Polyacetylene, Polyaniline(PANI) 및 Polypyrrole(PPy) 중에서 선택하여 적용하였다.
또한, 전도성 산화물 박막은 인듐-주석계 및 반도성 산화물 중에서 어느 하나를 선택하여 저항막(2)의 재료로 이용하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 작용을 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
평균입도 70㎛의 순철분말을 어트리션 밀(Attrition Mill)에서 4시간 밀링하여 제조한 순철 압분체와, 유기고분자 매트릭스재로 적용되는 실리콘 고무를 중량비 16:1로 배합하여 제조한 자성 복합재료의 복소투자율 및 복소유전율을 측정하여 도시한 것으로, 1.8㎓의 주파수에서 μr'=3.7, μr"=4.4, εr'=380, εr"=165을 보임으로써 상기 수학식 4에 의해 계산된 λ/4=1㎜이다.
상기한 바와 같이, 순철 압분체와 유기고분자인 실리콘 고무를 혼련 압착하여 두께 1㎜인 자성복합재료를 판재를 제조하여 전파흡수층(1)으로 적용하였으며, 이의 배면부는 전도성이 우수한 은 또는 금으로 제조된 도체판(3)으로 단락시킨 다음 전자파가 입사하는 입사면에는 전도성 페이스트인 혼합된 페이스트를 바 코팅(Bar Coating) 방법을 이용하여 0.1㎜ 두께로 도포하였다.
상기 전도성 페이스트의 제조방법은 다음과 같다. 판상의 은(Ag) 분말과 실리콘(Si) 9.0~9.6wt.%, 알루미늄(Al) 5.2~5.8wt.% 및 잔여량의 Fe 조성으로 이루어진 연자성 금속압분체 분말을 일정비율(은:금속압분체=20:30)로 혼합하고 고분자 바인더(폴리비닐계, 폴리에스터계 등)와 함께 재혼합한 후 삼본롤을 이용하여 면저항이 377±20 Ω/sq 페이스트를 제조하였다.
도 4는 상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 전파흡수체를 회로망 분석기로 반사손실을 측정한 결과를 도시한 것이다.
즉, 1.8㎓의 주파수에서 -20㏈의 최대 반사손실(전력흡수율=99%)을 보이는 것으로 조사되었으며, 본 발명에 따른 저항막(2)을 도포하지 않은 경우인 -3㏈ (약 50%의 전력흡수율)에 비해 전파흡수능의 현저하게 향상되었음을 알 수 있었다.
[실시예 2]
실시예 2에서는 Si 9.0~9.6wt.%, Al 5.2~5.8wt.% 및 잔여량의 Fe 조성으로 이루어진 연자성 금속분말을 어트리션 밀(Attrition Mill)을 이용하여 3시간 동안 밀링하여 압분체를 제조한 후, 이 압분체와 염화폴리에틸렌(CPE)을 중량비 8:1로 균일하게 혼합한 후 더블 롤(Double Roll)을 이용하여 λ/4 두께인 2㎜의 자성복합재료 판재로 제조하여 전파흡수층(1)에 적용하였다.
상기한 자성복합재료로 구성되는 전파흡수층(1)의 전자파 입사면을 377Ω/sq의 면저항을 갖는 전도성막을 형성하기 위하여 전도성 고분자인 Polyaniline(PANI), Polyethylenedioxythiophene(PEDOT), Polypyrrole(Ppy)등 을 5㎛ 두께 로 도포한 다음, 배면을 도체판(3)으로 단락시켰다.
도 5는 상기와 같은 방법으로 제조된 전파흡수체의 반사손실을 회로망 분석기로 측정한 결과이다.
377Ω/sq의 저항막을 도포하지 않은 경우에는 -6.5㏈(약 50%의 전력흡수율)의 반사손실을 보이는 반면에, 1.8~2GHz의 주파수에서 -18㏈의 최대 반사손실 (전력흡수율=90%)을 나타내는 것을 조사되어 전파흡수능이 현저히 향상되었음을 알 수 있었으며, 저항막(2)을 구성하는 전도성 고분자의 종류에 따라 별다른 차이는 나타나지 않았다.
[실시예 3]
실시예 3에서는 PMN-PZN (0.8Pb(Mg⅓Nb⅔)O3-0.2Pb(Zn⅓Nb⅔ )O3) 조성의 강유전체를 전파흡수층(1)으로 이용하였다.
PMN-PZN 시편제조에 사용된 분말은, 먼저 MgO와 Nb2O5를 혼합하여 MgNb2O 6 Columbite 상을 합성하고, ZnO 와 Nb2O5를 혼합하여 ZnNb2O6 Columbite 상을 합성하였다. 이 때 Columbite 상의 형성을 촉진하기 위해서 MgO를 3wt.% 과량 첨가하였다.
볼밀에서 혼합한 후 750℃에서 2시간 동안 하소하여 MgNb2O6 Columbite 상과 ZnNb2O6 Columbite 상을 합성하였다.
MgNb2O6 Columbite와 ZnNb2O6 Columbite, 그리고 PbO (과량 1 wt.%) 분말을 볼밀에서 혼합한 후 900 ℃에서 2 시간 하소하여 PMN-PZN 분말을 제조하였다. 성형체는 500 ℃에서 2시간 유지하여 PVA 바인더를 제거하였으며, 이 후 5℃/min로 승온한 후 1000℃에서 3시간 동안 소결하였다.
그런 다음, 두께 2.5㎜로 가공하여 표면에 377Ω/sq의 면저항을 갖는 ITO 박막을 저항막(2)으로서 스퍼터 코팅하고, 배면을 도체판(3)으로 단락시킨 후 반사손실을 측정하여 도 6에 도시하였다.
즉, ITO 박막을 저항막(2)으로 코팅하기 전에는 약 -2㏈의 반사손실이 있는 것으로 측정되었으나, ITO 박막을 저항막(2)으로 코팅된 전파흡수체의 경우에는 2㎓의 주파수에서 -20㏈의 반사손실(전력흡수율=99%)로서 현저하게 전파흡수능력이 향상되었음을 알 수 있다.
[실시예 4]
실시예 4에서는 본 발명을 구성하는 전파 흡수층(1) 재료로서, 세라믹 강유전체인 BaTiO3(약칭 BT)를 적용하였다.
즉, BT를 제조하기 위한 원료분말은 시약급의 BaCO3와 TiO2이었고, 몰비 1:1로 하여 볼밀에서 24시간 습식 혼합한 분말을 1100℃에서 2시간 하소하였다.
상기 하소된 분말에 PVA 결합재를 0.5wt.% 첨가한 후 Toroidal 형태 (내경 3㎜, 외경 9㎜)의 성형체를 제조하였으며, PVA 결합재를 500℃에서 2시간 동안 제거한 후, 1300℃에서 2시간 동안 소결하였으며, 상기 제조된 시편의 입사면에 ITO 박막을 RF 스퍼터링 장치를 이용하여 코팅하였다.
상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 전파흡수체의 반사손실을 측정하여 도 7에 도시하였다.
도 7에 도시된 바와 같이, ITO 저항막(2)을 도포하지 않은 경우에는 -4.5㏈(약 70%의 전력흡수율)의 반사손실을 보이는 반면에, ITO 저항막(2)을 도포한 경우에는 2.4 ㎓의 주파수에서 -20㏈의 최대 반사손실(전력흡수율=99%)을 나타내는 것으로 조사되어 전파흡수능이 현저히 향상되었음을 알 수 있었다.
[실시예 5]
실시에 5에서는 전파흡수층(1) 재료로서, 세라믹 강유전체인 0.9Pb(Mg⅓Nb⅔)O3-0.1PbTiO3(약칭 PMN-PT)를 시편제조에 적용하였다.
즉, PMN-PT 시편제조에 사용된 원료분말은 시약급의 PbO, MgO, Nb2O5, TiO2이었으며, 먼저 MgO와 Nb2O5를 혼합하여 MgNb2O6 Columbite 상을 형성하였다. 이 때 MgO의 경우 3wt.%를 과량 첨가하여 Columbite 상의 형성을 촉진하였다.
상기 혼합분말을 750℃에서 4시간 하소하여 MgNb2O6 Columbite 상을 합성하였으며, MgNb2O6 Columbite와 PbO(과량 1wt.%), TiO2 분말을 칭량하여 다시 24시간 동안 습식 혼합하였다.
상기 혼합분말을 900℃에서 2시간 하소하였고, 하소한 분말을 다시 습식방법으로 분쇄한 후 건조하였으며, 분말의 성형은 BT 시편제조 시와 동일하게 하였다.
상기와 같이 성형된 성형체를 500℃에서 2시간 유지하여 PVA바인더를 제거하였으며 1200 ℃에서 2시간 소결하여 제조하였다.
상기 제조된 PMN-PT 시편의 입사면에 ITO 박막을 RF Magnetron Co-Sputtering 장치를 이용하여 코팅하였으며, 이와 같이 제조된 본 발명에 따른 전파흡수체의 반사손실을 측정하여 도 8에 도시하였다.
도 8에 도시된 바와 같이, ITO 저항막(2)을 도포하지 않은 경우에는 -1㏈(약 20%의 전력흡수율)의 반사손실을 보이는 반면에, ITO 저항막(2)을 도한 경우에는 2 ㎓의 주파수에서 -25㏈의 최대 반사손실 (전력흡수율=99.5%)을 나타내는 것을 조사되어 전파흡수능의 현저히 향상되었음을 알 수 있었다.
또한 도 6 내지 도 8에서 알 수 있듯이, 저항막(2)으로 적용된 ITO 박막의 면저항에 따라 전파흡수능이 매우 민감하게 변화함을 볼 수 있다.
즉 ITO의 박막의 면저항이 377Ω/sq에 가까워질수록 -20㏈ 수준까지 전파흡수능이 현저히 증가하며, 377Ω/sq으로부터 벗어날수록 전파흡수능은 급격히 감소하는 것으로 조사되었으며, 이상의 실시예에서 알 수 있듯이 전도성 박막형 전파흡수체의 경우 표면저항막의 표면저항이 377±20 Ω/sq의 범위 내에서 전파흡수능의 효과가 있다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따르면 이동통신 주파수 대역에서 전파흡수율이 99%이고, 두께가 0.1~3㎜ 수준인 박형의 전파흡수체를 제조할 수 있었다.
따라서, 투자율과 유전율이 큰 금속 자성체 또는 유전율이 큰 세라믹 강유전체를 전파흡수체의 전파흡수층으로 사용함으로써 본 발명의 전파흡수체 두께를 0.1~3㎜ 수준으로 줄일 수 있었고, 377±20 Ω/sq의 면저항, 특히 377Ω/sq의 면저항을 갖는 금속 페이스트, 전도성 고분자 또는 박막형태의 저항막을 임피던스 정합을 위하여 사용함으로써 전파흡수율을 90% 이상 수준까지 올릴 수 있었다.
이러한 박형, 경량의 전파흡수체는 이동통신 단말기에서 문제가 될 수 있는 전자파 누설에 의한 인체유해방지 또는 방사노이즈에 의한 전자파 간섭 방지에 효과적으로 이용되어질 수 있는 산업상 유용한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 전도성 박막형 전파흡수체에 있어서,
    입사된 전자파 파장(λ)의 1/4인 두께를 가지며, 주파수 1.8GHz에서의 투자율×유전율이 1,700 이상으로서, 연자성 금속압분체를 유기고분자 매트릭스에 혼입시킨 복합재료로 이루어지는 전파 흡수층(1)과;
    상기 전파 흡수층(1)의 전자파 입사면에 형성되어 임피던스 정합을 유도하도록 377±20 Ω/sq의 면저항을 지니는 저항막(2)과;
    상기 저항막(2)이 형성된 전파흡수층(1)의 반대면에 형성된 도체층(3)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전체 두께가 1mm 이하인 전도성 박막형 전파흡수체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 저항막(2)은 377Ω/sq의 면저항을 지니는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체.
  4. 청구항 1 에 있어서,
    상기 전파 흡수층(1)을 구성하는 연자성 금속압분체는 순철, 카보닐철, 샌더스트 및 퍼말로이, 규소강 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체.
  5. 청구항 1 에 있어서,
    상기 전파 흡수층(1)을 구성하는 세라믹 강유전체는 BaTiO3, PMN계 완화형 강유전체 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체.
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 저항막(2)은 전도성 페이스트, 전도성 고분자 및 전도성 산화물 박막 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체.
  7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 저항막(2)을 구성하는 전도성 페이스트는 금속-탄소분말, 금속-은분말 및 금속-구리분말, 금속-니켈분말 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체.
  8. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 저항막(2)을 구성하는 전도성 고분자는 Polyacetylene, Polyaniline(PANI) 및 Polypyrrole(PPy) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체.
  9. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 저항막(2)을 구성하는 전도성 산화물 박막은 인듐-주석계 및 반도성 산화물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 임피던스 저항막이 형성되어 전파흡수율이 향상된 전도성 박막형 전파흡수체.
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