KR100627114B1

KR100627114B1 - 복합자성체, 전자파 흡수시트, 시트형상 물품의 제조방법,및 전자파 흡수시트의 제조방법

Info

Publication number: KR100627114B1
Application number: KR1020047005840A
Authority: KR
Inventors: 와카야마가츠히코; 가라츠마사히로; 초우츠토무; 하시모토야스오
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2006-09-25
Also published as: US7323214B2; WO2003041474A1; CN100360001C; EP1453368A4; CN1586098A; KR20040063911A; US20050012652A1; EP1453368A1

Abstract

본 발명은 고주파에서 우수한 투자율을 갖는 전자파 흡수시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 전자파 흡수시트를, 자성층의 양면에 절연층을 갖는 구성으로 하였다. 자성층은, 다수의 자성분말이 소성변형하여 밀접하게 퇴적하는 것으로 형성되어 있다. 개개의 자성분말은 편평형상 연자성 금속분말로 이루어지는 연자성 금속상과, 연자성 금속상의 표면에 형성된 절연막으로 이루어지는 절연상으로 형성되는 복합자성체로 하였다.

또한, 자성층의 양측에 위치하는 절연층의 일측에 도전체층을 설치하고, 추가로 이 도전체층을 절연층으로 덮는 구성으로 할 수도 있다.

Description

복합자성체, 전자파 흡수시트, 시트형상 물품의 제조방법, 및 전자파 흡수시트의 제조방법{COMPOSITE MAGNETIC ELEMENT, ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBING SHEET, PRODUCTION METHOD FOR SHEET-FORM ARTICLE, PRODUCTION METHOD FOR ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBING SHEET}

본 발명은 고주파영역의 전자 노이즈 대책 부품에 사용하는 복합자성체, 전자파 흡수시트 및 그 제조방법 등에 관한 것이다.

퍼스널 컴퓨터, 게임기기 또는 휴대정보단말로 대표되는 디지털 전자기기를 시작으로 하는 전자장치는 회로의 고주파화, 고성능화에 따른 고밀도화가 진행되어 왔고, 수동소자가 반도체소자 등 노이즈를 방사하는 능동소자의 영향을 받기 쉽게 되어가고 있다. 종래, 이 대책으로서, 페라이트 코어나 준마이크로파대에 대응하는 전자흡수체가 이용되고 있지만, 전자기기의 소형화에 따른 노이즈 대책부품의 소형화, 박형화, 고성능화가 요구되고 있다.

한편, EMC 규격을 만족시키기 위해, 100~400MHz 근방의 노이즈 규격을 만족시키는 것이 중요 과제가 되어있고, 이 대역에 대응한 전파흡수체나 소형 EMI 대책 부품의 수요가 확대되고 있다. 일본 공개특허공보 제2000-4097호에는 편평자성분말을 소둔처리하여 잔류응력을 저감시킨 후에 면내방향으로 배향시키고, 유기 결합제의 글래스 전이온도 Tg 이상의 온도에 있어서 시트면에 수직 방향으로 압력을 가함으로써 공조주파수의 저주파화를 도모하여 100MHz 이하의 주파수에서 높은 투자율을 달성할 수 있는 복합자성시트의 제조방법이 개시되고 있다. 그러나, 이와 같은 유기결합제와 편평자성분말의 복합자성체시트의 투자율은 100MHz에서 기껏해야 20 정도이고, 고투자율을 얻는 것은 곤란하다.

일본 공개특허공보 평11-74140호에는 편평형상의 연자성분말을 사용하여, 압출성형에 의해 판형상으로 성형하는 것을 특징으로 하는 압분자심의 제조방법이 개시되어 있다. 이 방법으로는 편평형상 연자성분말이 압출 방향으로 배향하기 때문에 투자율을 높일 수 있는 이점이 있지만, 두께가 0.4mm보다도 얇은 시트를 제조하려고 한다면, 좁은 노즐로 압출함과 동시에 텐션을 가하여 찍어내어 얇게 해야할 필요가 있어, 고투자율화가 곤란해진다. 즉, 좁은 노즐로부터 압출할 때에 찍어낼 수 있을 만큼의 유연성을 부여하기 위해 수지량을 많게 하고, 압출 온도에서의 점성을 낮출 필요가 있고, 이 때문에 자성분말의 충전량이 감소하여 고투자율을 얻을 수 없다.

압출 방식에 의하지 않고, 인쇄적층법이나 닥터블레이드법에 의해 얇게 하는 방법도 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평11-176680호에 개시되고 있는 것은, 애스펙트비가 5~40인 편평형상의 연자성 금속분말과 바인더를 사용하여 인쇄적층법에 따라 두께 500 ㎛ 이하의 시트를 제작하고, 이 시트를 두께 10mm 이하로 겹쳐 다시 가압성형하고 프레스로 찍어내어 자심으로 하는 방법이다. 그러나 이 방법을 사용하여도 용제 이외에 다량의 유기 바인더를 사용하기 때문에, 연자성 금속분말의 점적률을 75%보다도 높게 하는 것이 곤란해지며, 또한 성형에 수반하는 응력열화를 피할 수 없고, 잔류응력을 효과적으로 제거할 수 있는 열처리도 실시할 수 없기 때문에, 결과적으로 100MHz 부근의 고주파에 있어서 높은 투자율을 얻는 것이 불가능하다.

또한, 일본공개특허 제2000-243615호는 편평형상 연자성분말과 결합제, 용매로 이루어지는 슬러리형상의 혼화물로부터 성막을 행하는 복합자성체의 제조방법이 개시되어 있고, 해당 방법에 있어서, 응력 왜곡을 제거한 편평형상 연자성분말에 재차 응력 왜곡을 가하지 않는 복합자성체를 제조하는 것을 특징으로 하고 있지만, 이와 같이 편평형상 연자성분말 자체에 변형 응력을 가하지 않는 방법에서는 재료의 점적율을 크게 하는 것이 곤란한 이상, 수지의 경화수축에 의한 응력발생은 원리적으로 피할 수 없는 등의 결점을 가지고 있기 때문에, 100MHz 부근의 고주파에서 높은 투자율을 얻는 것은 기대할 수 없다.

종래의 기술은 어느 것도 편평형상 연자성 금속분말의 잔류응력을 작게 한 후, 성형공정에 있어서 해당 편평형상 연자성 금속분말에 과대한 응력이 가해지지 않도록 배려하는 것에 중점을 둔 기술사상에 기초하고 있고, 이와 같은 기술사상에서는 실질적으로 금속분말의 점적률을 크게 할 수 없는 이상, 성형체의 잔류응력이 작아지지 않는다는 이중의 결점을 가지고 있으며, 수십 MHz~수 GHz 대에 이르는 고주파에서의 복소투자율의 향상에 한계가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고, 고주파, 특히 EMC 규격을 만족하는 데에서 문제가 되는 100~400MHz의 노이즈 감쇠효과가 뛰어난, 두께가 얇은(예를 들어 0.4mm 이하의) 복합자성체 및 시트 형상 물품의 제조방법 등을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고, 고주파에서 뛰어난 투자율을 갖는 전자파 흡수시트 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적에 근거, 본 발명은 연자성 금속상과, 연자성금속상 사이에 공존하는 절연상으로 이루어지는 복합자성체이고, 복합자성체는 편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말이 압접 접합되어, 절연막이 절연상을 구성하고, 동시에 편평형상 연자성 금속분말이 연자성 금속상을 구성하는 것을 특징으로 하는 복합자성체를 제공한다. 본 발명에 따른 복합자성체에 의하면, 복합자성체에 대한 연자성 금속상의 점적율은 50% 이상, 나아가 75% 이상으로 하는 것이 가능하다.

본 발명자들은 상기 목적을 해결하기 위해서 예의개발을 행하는 과정에서 전자기기 내부에 시트 형상의 전파흡수체를 수용하는 것을 검토하였다. 그러면 이 경우, 전파흡수체와, 전자기기를 구성하는 기판이나 그외 다른 회로 소자와의 절연을 도모할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는 이상의 복합자성체에 대하여 추가로 전기절연층을 형성한 전자파 흡수시트를 제공한다. 이 전자파 흡수시트는, 편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말이 그 두 께 방향으로 적층된 것으로, 소정 두께로 형성된 연자성층과, 연자성층의 표면을 덮는 전기절연층을 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기의 복합자성체가 전자파 흡수시트의 연자성층을 형성한다. 그리고, 이 연자성층을 형성하는 편평형상 연자성 금속분말의 두께는 예를 들어 0.1~1㎛로 된다.

또한, 연자성층은 편평형상 연자성 금속분말이 거의 일정한 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 연자성층의 두께는 5~100㎛, 전기절연층의 두께는 50㎛ 이하로 하는 것이 가능하다. 전기절연층은 후술하는 바와 같이 여러가지 수법에 의해 형성가능하다.

또한, 연자성층에서의 편평형상 연자성 금속분말의 점적률이 75% 이상, 연자성층의 100MHz에서의 복소투자율의 실수부분이 30 이상으로 하는 것이 가능하다.

그런데, 절연막은 무기폴리머, 산화물 또는 질화물을 포함할 수 있다. 또한, 절연막은 무기폴리머인 폴리실라잔(polysilazane)계, 유기절연재료인 커플링제(coupling agent), 무기절연재료인 실리카졸(silica sol), 티타니아졸(titania sol), 마그네시아졸(magnesia sol), 알루미나 졸(alumina sol), 분말 글래스 및 질화붕소(boron nitride), 셀리사이트(selicite) 중 한 종류 이상에 의해 형성가능하다.

본 발명의 전자파 흡수시트는 층형상의 연자성 금속상과 연자성금속상 사이에 공존하는 절연상을 갖고, 두께가 5~100㎛인 자성층과, 자성층의 양면에 형성된 두께 50㎛ 이하의 절연층을 구비하게 된다.

이와 같은 전자파 흡수시트는 일측면이 자성층에 접한 절연층의 타면측에 도 전성재료로 이루어지는 도전층을 추가로 구비하는 것도 가능하다. 이 도전층은 절연층에 접한 측과는 반대측의 면을 다른 절연층으로 덮는 것이 바람직하다.

반면에, 절연층은 전기절연재료로 형성된 필름이 자성층에 점착된 것으로 형성할 수도 있고, 전기절연성수지에 의해 자성층을 코팅한 것으로 형성할 수도 있다. 후자의 경우, 자성층을 보강하는 효과도 가지며, 절연층을 형성하는 전기절연성수지는 자성층을 형성하는 자성분말의 빈 공간에 채워져 있어도 좋다.

또한 본 발명은 상기 복합자성체로 대표되는 시트형상 물품을 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 편평형상 연자성 금속분말의 표면에 절연막을 형성하는 절연막 형성공정과, 편평형상 연자성 금속분말의 표면에 절연막이 형성된 자성분말을 퇴적한 상태로 가압력을 부여함으로써 자성분말끼리를 접합하는 접합공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이상의 접합공정에 있어서, 편평형상 연자성 금속분말이 소성변형되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 시트형상 물품의 제조방법에 있어서, 40~120㎛의 범위로 분급된 편평형상 연자성 금속분말의 표면에 절연막을 형성한 자성분말을 접합공정에 공급할 수 있다. 이 범위로 분급된 연자성 금속분말을 사용함으로써 자기특성이 우수한 시트형상 물품을 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 시트형상 물품의 제조방법은 전자파 흡수시트의 제조방법으로 발전한다. 본 발명의 전자파 흡수시트의 제조방법은 편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말을 퇴적시키는 공정과, 퇴적된 자성분말에 가압력을 부여함으로써 자성분말끼리를 접합하여, 시트형상의 생성물을 생성하는 공정과, 시트형상의 생성물의 표면에 전기절연재료로 이루어지는 절연층을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

절연층을 형성하는 공정에서는 전기절연재료로 형성된 필름을 시트 형상의 생성물 표면에 피복하는 것을 포함한다. 피복된 필름의 시트 형상의 생성물로의 고착은 접착, 압착 및 열압착의 어느 하나의 방법을 채용하는 것이 가능하다. 또한, 전기절연재료(예를 들어, 전기절연성수지)를 포함하는 코팅재료를 시트형상 생성물의 표면에 도포하여도 좋다. 여기서는, 시트 형상 생성물을 전기절연성수지 중에 함침하는 것으로 전기절연성수지를 시트 형상 생성물 표면에 부착시키는 것도 도포라는 개념에 포함되는 것으로 한다. 도포된 코팅재료는 그 코팅재료에 적합한 방법에 의해 경화될 수 있다.

또한, 시트 형상 생성물을 생성하는 공정에 있어서, 편평형상 연자성 금속분말은 압연에 의해 소성변형될 수 있다.

편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말을 퇴적시키는 공정에서는, 자성분말을 체로부터 낙하시켜서 퇴적시켜도 좋고, 자성분말을 스프레이에서 불어 내는 방법으로 퇴직시켜도 좋다.

본 발명은 편평형상 연자성 금속분말과 절연재료를 혼합함으로써 상기 편평형상 연자성 금속분말에 절연을 실시하고, 상기 편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말을 얻는 절연처리공정과, 절연처리공정에서 얻어진 자성분말을 기판상에 퇴적시킨 후에 압연하여 배향시키고, 예를 들어 두께가 5~100㎛인 시트 형상 생성물을 얻는 압연배향공정과, 시트 형상 생성물을 열 처리하여 자성분말을 구성하는 편평형상 연자성 금속분말의 잔류 왜곡을 완화하는 열처리공정과, 시트 형상 생성물의 표면에 전기절연재료로 이루어지는 절연층을 형성하는 절연층형성공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트의 제조방법으로 이해하는 것도 가능하다.

절연처리공정 전에는, 편평형상 연자성 금속분말에 왜곡을 잡아내는 열처리를 하는 것이 좋다. 또한, 시트 형상 생성물의 열처리 공정에서의 열처리온도는 400~800℃, 바람직하게는 500~800℃, 더욱 바람직하게는 600~800℃로 하고, 열처리분위기가 비활성가스, 질소 또는 수소인 것이 바람직하다.

도 1은 전자파 흡수시트의 구성을 나타내는 도,

도 2는 전자파 흡수시트를 구성하는 자성층을 나타내는 모식도,

도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 전자파 흡수시트의 제조공정도,

도 4는 본 발명에 따른 자성시트의 확대단면을 종래의 자성시트와 대비하여 나타낸 것으로, (A)는 본 발명(점적률87%)의 자성시트의 확대단면도, (B)는 본 발명(점적률78%)의 자성시트의 확대단면도, (C)는 종래의 편평형상 연자성 금속분말과 수지(염소화 폴리에틸렌)으로 이루어지는 자성시트의 확대단면도, (D)는 편평형상 연자성 금속분말과 우레탄수지, BN분말의 혼합분말을 프레스성형한 자성시트의 확대단면도,

도 5는 본 발명의 실시예1에 따른 페르히드로폴리실라젠 (perhydropolysilazane) 용액 4중량%를 사용한 두께 20㎛의 시료의 복소투자율의 주파수의존성을 나타내는 그래프,

도 6은 페르히드로폴리실라잔 용액을 2, 3, 4, 5중량% 첨가한 시료에 대하여 100MHz에서의 복소투자율을 나타내는 도표,

도 7은 본 발명의 실시예1에 따른 페르히드로폴리실라잔 용액 4중량%를 사용한 두께 20㎛의 시료의 복소투자율의 주파수의존성을 종래의 수지복합시트의 경우와 대비하여 나타내는 그래프,

도 8은 본 발명의 실시예2에 따른 페르히드로폴리실라잔 용액 4중량%를 사용한 두께 20㎛의 시료의 복소투자율의 주파수의존성을 열처리온도를 바꿔서 나타내는 그래프,

도 9는 본 발명의 실시예2에 따른 두께 20㎛의 시료의 복소투자율을 나타내는 도표,

도 10은 본 발명의 실시예3에 따른 두께 15㎛의 시료의 복소투자율의 주파수의존성을 나타내는 그래프,

도 11은 본 발명의 실시예4에 따른 두께 25㎛의 시료의 복소투자율을 나타내는 도표,

도 12는 본 발명의 실시예5에 따른 두께25㎛의 시료의 복소투자율을 나타내는 도표,

도 13은 본 발명의 실시예6에 따른 두께 30㎛의 시료의 복소투자율을 나타내는 도표,

도 14는 본 발명의 실시예7에 따른 9종류의 분급분말을 사용하여 제작한 시료의 복소투자율의 주파수의존성을 나타내는 그래프,

도 15는 본 발명의 실시예8에 따른 편평형상 분말을 사용한 시료의 복소투자율의 주파수의존성을 비편평형상 분말을 사용한 경우와 대비하여 나타내는 그래프,

도 16은 본 발명의 실시예9에 따른 수지코트처리를 한 시트형상의 시료의 강도시험의 결과를 나타내는 그래프 및

도 17은 본 발명의 실시예10에 따른 절연층을 갖는 전자파 흡수시트의 복소투자율의 주파수의존성을 나타내는 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 최적의 형태

이하에 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 전자파 흡수시트(1)는 자성층(연자성층)(10)의 양면에 절연층(전기절연층)(20)을 갖는 구성으로 되어 있다. 여기서, 자성층(10)은 전체로서 5~100㎛의 두께를 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한, 절연층(20)은 전체로서 50㎛ 이하, 추가적으로는 15㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 전자파 흡수시트(1)는 자성층(10)의 양측의 절연층(20)의 일측에 이 절연층(20)이 자성층(10)과 접하는 측과는 반대측의 면에 접하도록, 도전체층(30)을 설치하는 것도 가능하다. 이 도전체층(30)은 구리나 카본 등의 도전성재료로 형성되는 것으로, 전자파 흡수시트(1)를 접지시키 기 위한 것이다. 이 경우, 도전체층(30)은 그 위에 다시 다른 절연층으로서의 절연층(20)에 의해 덮혀진다.

도 2에 전자파 흡수시트(1)를 구성하는 자성층(10)을 모식적으로 나타낸다. 자성층(10)은 다수의 편평형상의 자성분말(11)이 밀접하게 퇴적하는 것으로 형성되고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 자성층(10)은 절연층(20)과의 조합에 따른 전자파 흡수시트(1)로서 설명하고 있지만, 시트 형상의 복합자성체로서 단독으로 존재 가능하다는 점은 말할 필요도 없다.

개개의 자성분말(11)은 편평형상 연자성 금속분말로 이루어지는 연자성 금속상(12)과, 연자성 금속상(12)의 표면에 형성된 절연막으로 이루어지는 절연상(13)으로 형성되는 복합자성체이다. 이에 따라, 서로 인접하는 연자성 금속상(12) 사이에는 절연상(13)이 개재하게 된다. 이것에 의해, 자성층(10)은 편평형상 연자성 금속분말의 표면에 절연막을 형성한 자성분말(11)이 그 두께방향으로 층형상으로 퇴적된 것으로 소정의 두께로 형성된 구성으로 되어 있다.

첫째로, 연자성 금속상(12)를 구성하는 편평형상 연자성 금속분말에 대해 설명한다.

편평형상 연자성 금속분말은 퍼멀로이(Permalloy)(Fe-Ni합금), 수퍼퍼멀로이(Super Permalloy)(Fe-Ni-Mo합금), 센더스트(Sendust)(Fe-Si-Al합금), Fe-Si합금, Fe-Co합금, Fe-Cr합금, Fe-Cr-Si합금 등이고, 그 애스펙트비는 10~200, 보다 바람직하게는 10~150인 것이 바람직하다.

편평형상 연자성 금속분말의 두께(압연 전의 두께)는 0.1~1㎛으로 하는 것이 바람직하다. 편평형상 연자성 금속분말의 두께를 0.1㎛ 미만으로 하는 것은 제조상 곤란하며, 취급 또한 곤란해진다. 또한, 편평형상 연자성 금속분말의 두께가 1㎛를 초과하면, 고주파에서의 자기특성의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 편평형상 연자성 금속분말을 압접접합하여도 두께는 거의 변화하지 않는다. 따라서 편평형상 연자성 금속분말이 압접접합된 후의 두께도 0.1~1㎛의 범위가 된다.

다음으로 절연상(13)을 구성하는 절연막에 대해서 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 편평형상 연자성 금속분말의 전표면에 균일하게 절연막이 형성되는 것이 이상적이지만, 편평형상 연자성 금속분말의 표면에 절연막이 형성되어 있지 않은 부분이 있어도 압접접합 후에 절연상(13)으로서 기능할수 있을 정도의 절연막이 형성되어 있으면 좋다.

편평형상 연자성 금속분말과 절연재료를 혼합하고, 소정의 처리를 가함으로서, 편평형상 연자성 금속분말의 표면에 절연막이 형성된다. 절연재료로서는 유기절연재료, 무기절연재료를 사용할 수 있다. 보다 상세하게는, 무기폴리머계의 페르히드로폴리실라잔 등의 폴리실라잔계의 재료가 바람직하고, 실란(silane)계나 티타네이트(titanate)계 커플링제, 무기절연체인 실리카졸, 티타니아졸, 마그네시아졸, 알루미나졸, 분말글래스, 붕화질소 등을 절연재료로서 사용할 수 있고, 이들을 페르히드로폴리실라잔과 조합하여 사용하여도 좋다.

또한, 도 1에 나타낸 절연층(20)은 절연재료로 형성되는 층이고, 예를 들어 수지필름을 자성층(10)에 붙이거나, 또는 절연재료를 자성층(10)의 표면에 도포함 으로써 형성된다.

전자파 흡수시트(1)의 표면에 전기절연성을 부여하기 위한 절연재료로서는 수지가 적당하며, 그 중에서도 강도와 절연성, 추가적으로는 난연성이 우수한 것이 바람직하다. 절연층(20)을 형성하는 재료의 구체예로서는, 페놀(phenol)수지, 유리아(urea) 수지, 멜라민(melamine) 수지, 테프론(Teflon)(등록상표), 폴리이미드, 폴리염화비닐, 난연폴리에틸렌, 난연폴리프로필렌, 난연폴리스티렌, 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 난연PET, 난연PBT, 난연 폴리올레핀, 실리콘수지, 에폭시수지 등의 수지가 있고, 난연성을 향상시키기 위한 난연제를 첨가하는 경우에는 비할로겐계의 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 실시형태에 따른 전자파 흡수시트(1)의 제조공정을 나타내는 도이다.

먼저, 분쇄공정에 있어서, 평균입자직경 수 10㎛의 연자성 금속의 원자화(atomize) 분말을 톨루엔 등의 유기용매 중, 예를 들어 교반 밀(mill)을 사용하여 분쇄하고, 두께 0.1~1㎛, 애스펙트비 10~200의 편평형상 연자성 금속분말을 얻는다. 이때, 편평형상 연자성 금속분말의 입자도분포는 반드시 샤프할 필요는 없고, 2산의 분포를 갖고 있어도 된다.

분쇄공정후, 열처리공정으로 이동한다. 이 열처리공정에서는, 편평형상 연자성 금속분말에 대해 비활성, 질소 또는 수소 중에서 예를 들어 600℃에서 60분간의 열처리를 행한다. 이것에 의해, 연자성 금속분말을 편평화하기 위한 분쇄공정에 의한 왜곡이 제거됨과 동시에, 분쇄중에 연자성 금속분말 속에 혼입된 산소 및 탄소가 제거된다. 이 열처리공정은 필수한 것은 아니지만, 편평형상 연자성 금속분말이 왜곡(자괘)이 적은 편이 바람직하기 때문에, 후술하는 절연처리공정에 앞서 편평형상 연자성 금속분말에 열처리를 실시하여, 편평형상 연자성 금속분말의 왜곡을 제거해 두는 것이 바람직하다.

다음으로, 절연처리공정(절연막형성공정)으로 이동한다. 이 공정에서는, 편평형상 연자성 금속분말과 절연재료(액상 또는 미세분말)를 혼합하고, 소정의 방법으로 절연막을 합성하여 절연처리분말, 즉 편평형상 연자성 금속분말 표면에 절연막이 형성된 자성분말(11)을 제작한다. 이 절연처리공정은, 절연재료의 종류에 따라 처리방법이 달라진다. 이하, 절연재료가 ① 페르히드로폴리실라잔인 경우, ② 커플링제(실란계, 티타네이트계 등)인 경우, ③ 그 외의 산화물졸, BN(붕화질소)인 경우에 대해 각각의 처리방법을 서술한다.

① 절연재료가 페르히드로폴리실라잔인 경우에는, 혼합장치를 써서 편평형상 연자성 금속분말과 페르히드로폴리실라잔을 혼합한다. 혼합후, 예를 들어 대기중 또는 질소중 300℃, 60분 보지하여 열처리를 행한다. 페르히드로폴리실라잔은 대기중에서 열처리하면 SiO₂로, 질소중에서 열처리하면 Si₃N₄로 전화한다.

② 절연재료가 커플링제(실란계, 티타네이트계 등)인 경우에는, 습식처리법을 사용하여 금속분말 표면을 피복한다. 습식처리는 용제로 50~100배로 희석한 커플링제 속에서 편평형상 연자성 금속분말을 교반혼합하면서, 용제를 퍼트려 표면처리를 행하는 방법이다.

③ 절연재료가 그 외의 산화물졸, BN인 경우에는, 혼합장치를 써서 편평형상 연자성 금속분말과 절연재료를 직접혼합(건식혼합)한다.

이어서, 압연배향공정(접합공정)으로 이동한다. 압연배향공정에서는 먼저 절연막이 형성된 편평형상 연자성 금속분말(자성분말(11))끼리 압접접합된다. 구체적으로는, 자성분말(11)을 체로 추리면서 낙하시켜 거의 균등하게 기판상에 퇴적시킨다. 또한 이때, 체를 사용하지 않고, 자성분말(11)을 스프레이로 기판상에 내뿜는 것으로, 자성분말(11)을 기판상에 퇴적시키는 방법도 가능하다.

다음으로, 자성분말(11)이 거의 균일하게 퇴적한 기판 위를 압연롤로 압연하고, 기판에 평행한 방향으로 절연처리분말을 배향시킨다(압연배향공정). 이 공정에 의해, 두께 5~100㎛의 자성층(10)을 형성하는 자성시트(복합자성체)를 얻을 수 있다. 이 자성시트(복합자성체)에 대하여 필요에 따라 프레스로 찍어내는 가공을 실시하여도 좋다(프레스로 찍어내는 가공공정).

압연배향공정에서는, 기판표면으로부터 3mm이상 위쪽에 위치한 체 등의 보지용기로부터 절연처리분말(자성분말(11))을 자유낙하시켜, 절연처리분말(자성분말(11))을 면내배향시킨 다음 압연을 하는 것에 의해, 압연후의 배향도를 개선할 수 있다.

또한, 체의 메쉬(mesh) 사이즈를 적절하게 선택하여 절연처리분말(자성분말(11))의 입자도를 변경함으로써, 최종적으로 얻어지는 자성시트(복합자성체)의 자기특성을 임의의 범위로 설정하는 것이 가능하다. 체의 메쉬 사이즈의 알맞은 범위는 20~120㎛이다. 보다 바람직한 범위는 40~120㎛, 추가 적으로 바람직한 범위는 53~106㎛이다.

자성층(10)을 형성하는 자성시트(복합자성체)의 두께를 5~100㎛으로 하는 것은 아래의 이유에 근거한다. 즉, 시트의 두께가 5㎛보다도 얇은 경우는 소결에 의해 고주파에서 충분히 큰 투자율을 얻을 수 있기 때문에, 자성시트(복합자성체)의 필요성이 적다. 한편, 시트의 두께가 100㎛을 초과하면, 전기기기의 광주리체 내부의 좁은 공간에 자성층(10)을 갖는 전자파 흡수시트(1)를 수용하는 것이 곤란해진다고 하는 제약조건 때문이다.

자성시트의 두께를 5㎛~0.4mm로 하는 것은 아래의 이유에 근거한다. 즉, 시트의 두께가 5㎛보다도 얇은 경우는 소결에 의해 고주파에서 충분히 큰 투자율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명에 의한 자성시트(복합자성체)의 필요성이 적다. 한편, 시트의 두께가 0.4mm를 초과하면, 광주리체 내부에 배치되어 있는 케이블의 실드, 휴대정보단말 내부 혹은 액정의 백라이트를 배치하는 것 같은 좁은 공간 근방에 전자파 흡수시트(1)를 사용하는 것이 곤란해진다. 따라서, 시트의 두께는 5㎛~0.4mm로 한다. 보다 바람직한 시트의 두께는 10㎛~0.2mm이다. 시트의 두께를 이 범위로 함으로써, 성형이 용이해지고, 동시에 고주파에서 높은 투자율을 얻을 수 있다.

압연을 예로 하여 압연배향공정(접합공정)을 설명하였지만, 이 공정은 압연에 한정되는 것은 아니다. 자성분말(11)을 구성하는 편평형상 연자성 금속분말이 소성변형하는 정도의 가압력을 부여하는 것이면, 프레스가공 등 다른 가압성형 방법을 사용하여도 좋지만, 가압의 점에서 압연이 가장 바람직하다.

이어서, 프레스로 찍어내어 가공된 자성시트(복합자성체)에 열처리를 하여, 편평형상 연자성 금속분말의 소성변형후의 잔류 왜곡을 완화한다(열처리공정). 편평형상 연자성 금속분말의 현저한 산화를 피하기 위해, 열처리환경을 Ar 등 비활성가스 분위기 중, 질소 또는 수소 분위기 중으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 열처리온도는 400~800℃의 범위로 한다. 열처리온도가 400℃ 미만에서는 잔류 왜곡의 완화효과가 적아지고, 한편 열처리온도가 800℃를 초과하면, 편평형상 연자성 금속분말 표면에 형성된 절연막의 절연기능이 손상된다. 또한, 열처리시간은 1시간 정도로 하면 좋다.

이상의 공정을 거침으로써, 본 실시형태에 따른 두께 5~100㎛의 시트 형상의 자성층(10)이 시트형상 생성물로서 얻어진다.

계속해서, 자성층(10)의 양면에 절연층(20)을 형성한다.

이것에는, 미리 소정의 두께의 시트형상으로 형성된 절연시트를 자성층(10)에 붙이는 것으로, 이것을 절연층(20)으로 하는 것이 가능하다. 이때, 절연층(20)을 형성하는 절연시트는 전술한 바와 같은 재료로 형성하면 된다.

절연층(20)을 형성하는 절연시트를 자성층(10)에 붙이는 데는 단순하게는 시트형상의 자성층(10)의 표면 또는 자성층(20)을 형성하는 절연시트에 도포한 접착제를 사용하면 좋다. 접착제로서는 절연성, 내열성이 있는 에폭시계, 실리콘계가 바람직하다. 더욱이 소위 라미네이트 필름 같이 절연층(20)을 형성하는 절연시트의 표면에 접착제층을 형성해 두고, 이것을 시트형상의 자성층(10)에 압착하는 것도 가능하다. 이 경우, 시트형상의 자성층(10)을 절연층(20)에 압착할 때에 열을 가하는 것으로, 절연층(20)의 접착제층을 용융하는, 이른바 열압착방식을 채용할 수도 있다.

또한, 접착제를 사용하지 않고 절연층(20)을 형성하는 절연시트를 자성층(10)에 열압착해도 좋다.

그 외, 절연층(20)을 형성하기 위해, 전술한 바와 같은 재료를 자성층(10)의 표면에 직접도포하고, 이것을 경화시키는 것도 가능하다. 즉, 절연재료에 의한 코팅에 의해 절연층(20)을 형성하는 것이다.

이 경우에 사용하는 코팅제로서는 실리콘수지계, 실리콘고무계, 에폭시계, 에폭시와 실리콘 복합계, 부티랄(butyral)계, 아크릴계, 에틸셀룰로스(ethyl cellulose)계, 폴리프로필렌계, 스티렌부타디엔(styrenebutadiene)계, 폴리부틸렌(polybutylene)계 등의 수지가 바람직하다. 또한, 전술한 커플링제, 접착제를 사용하는 것도 가능하다.

자성층(10)을 형성하는 자성시트 표면에 절연층(20)으로서 수지층을 형성함에 있어서는, 자성층(10)을 형성하는 자성시트를 수지에 함침하거나, 또는 자성층(10)을 형성하는 자성시트에 스프레이로 수지를 분무하는 등의 방법을 적절하게 채용할 수 있다. 자성층(10)을 형성하는 자성시트를 수지에 함침하는 경우에는, 수지를 톨루엔, 크실렌, 에탄올, 아세톤 등의 용액으로 희석하여 수지용액을 조정하고, 이 수지용액속에 자성층(10)을 형성하는 자성시트를 3~20분정도 침지시키면 좋다.

상기와 같이 하여, 절연층(20)으로서 절연필름을 자성층(10)에 붙이는 경우, 이 절연필름에 의해, 자성층(10)을 형성하는 자성시트의 보강을 도모할 수 있다.

또한, 절연층(20)을 형성하기 위해 수지를 도포하는 경우도, 마찬가지로 자성층(10)을 형성하는 자성시트의 보강을 도모할 수 있다.

또한, 절연시트를 붙이는 것으로 절연층(20)을 형성하는 경우, 보강을 위해, 상기와 같이 수지를 도포할 수도 있다. 더욱이 이 경우는, 수지 이외의 것을 사용하여 자성층(10)을 형성하는 자성시트의 강도를 높여도 좋다.

또한, 수지가 자성시트 내부에 함침되어, 결과적으로 자성시트 표면에 수지층이 형성되지 않는 경우도 있지만, 이 경우에 있어서도, 자성시트 내부에 있어서 수지가 자성분말(11)끼리를 결합시키도록 기능하기 때문에, 자성시트의 강도를 높일 수 있다. 그리고 수지 이외의 것을 사용하여 자성시트의 강도를 높여도 좋다.

이와 같은 절연층(20)을 자성층(10)의 양면에 순차성형하는 것으로, 도 1에 나타낸 전자파 흡수시트(1)를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 전자파 흡수시트(1)의 자기특성은 측정공정에서 행한다. 측정결과는 실시예 부분에서 서술한다.

다음으로, 도 4를 사용하여 본 실시형태에 따른 자성층(10)을 형성하는 자성시트의 편평형상 연자성 금속분말의 점적률에 대해 설명한다.

도 4(A), (B)는 본 실시형태에 따른 자성층(10)을 형성하는 자성시트의 확대단면도, 도 4(C), (D)는 종래의 자성시트의 확대단면도이다.

도 4(C)에 나타내는 종래의 복합자성체는 편평형상 연자성 금속분말과 수지(염소화 폴리에틸렌)으로 구성되어 있다. 또한, 도 4(D)에 나타낸 종래의 자성시트 는 편평형상 연자성 금속분말과 우레탄수지, BN분말의 혼합분말을 프레스 성형한 것이다. 도 4(C), (D)에 나타낸 종래의 자성시트에 있어서, 편평형상 연자성 금속분말의 점적률을 조사한 결과, 그 점적률(체적%)은 기껏해야 40%였다.

한편, 도 4(A), (B)에 나타낸 본 실시형태에 따른 자성층(10)을 형성하는 자성시트에 있어서, 편평형상 연자성 금속분말의 점적률을 조사한 결과, 도 4(A)에서는 점적률 87%, 도 4(B)에서는 점적률 78%였다. 이 결과로부터, 본 실시형태에 따른 자성층(10)을 형성하는 자성시트에 의하면, 편평형상 연자성 금속분말의 점적률을 75% 이상으로 하는 것이 가능하고, 더욱이 편평형상 연자성 금속분말의 점적률을 90%를 초과하는 것으로 하는 것도 가능하다고 추측된다. 편평형상 연자성 금속분말의 점적률의 바람직한 범위는 60~90%, 더욱 바람직한 범위는 70~85%이다. 편평형상 연자성 금속분말의 점적률이 50% 미만이 되면, 자기특성이 저하되어 버린다. 한편, 편평형상 연자성 금속분말의 점적률이 95%를 초과하면, 성형성이 저하되어 버린다.

본 실시형태에 따른 자성층(10)을 형성하는 자성시트는 연자성 금속상(12), 즉 편평형상 연자성 금속분말의 점적률이 75% 이상이기 때문에, 자기특성이 양호하다. 더욱이, 본 실시형태에 있어서, 편평형상 연자성 금속분말의 점적률은 편평형상 연자성 금속분말 표면의 실리콘 산화물도 고려하여 산출한 값이다.

본 실시형태의 자성층(10)을 형성하는 자성시트의 단면을 관찰하면, 두께 0.1~1㎛의 편평형상 연자성 금속분말이 소성변형하고 있다는 것과, 편평형상 연자성 금속분말이 층형상으로 적층되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 개개의 편평형 상 연자성 금속분말은 산화물 혹은 질화물로 절연된 구조로 되어 있었다. 즉, 본 실시형태의 자성층(10)을 형성하는 자성시트는 층형상의 연자성 금속상(12) 사이에 절연상(13)이 개재하고 있는 구조로 되어 있는것이 확인되었다. 그리고, 본 실시 형태의 자성층(10)을 형성하는 자성시트는 작은 반자계와 작은 와전류를 동시에 달성할 수 있는 구조로 되어 있고, 본 실시형태의 자성층(10)을 형성하는 자성시트에 의하면, 100MHz에 있어서 종래의 복합자성체보다도 현저하게 큰 복소투자율을 실현하는 것이 가능하다.

이하, 본 발명의 전자파 흡수시트(1) 및 그것을 구성하는 자성층(10)(자성시트, 복합자성체)에 대해 실시예에서 자세히 서술한다.

(실시예1)

도 3의 공정도에 설명한 바와 같이, 연자성 금속분말로서 물 원자화에 의한 평균입자직경 약 20㎛의 4Mo 퍼멀로이 분말(80Ni-4Mo-1Si-ba1.Fe(mo1%))을, 용매로 톨루엔을 사용한 매체교반 밀 중에서 분쇄편평화하고, 평균입자직경 약 40㎛, 두께 0.2~0.6㎛, 애스펙트비 30~120의 편평형상 연자성 금속분말(이하, 적절하게 「편평형상분말」이라고 한다)로 하였다. 분말의 평균입자직경은 광산란을 이용한 입자도분포계(일기장(주)제 마이크로트랙입자도분포계)에 의해 측정하였다.

다음으로 상기 금속분말을 편평화하기 위한 분쇄에 의한 왜곡을 잡기 위해, 또한 분쇄 중에 분말에 혼입된 산소, 탄소를 제거하기 위해 수소 중, 600℃로 60분 간 열처리를 실시하였다.

절연상(13)을 형성하는 절연재료로서는 페르히드로폴리실라잔(동연 폴리실라잔 L110, 20중량%(wt%) 크실렌 용액)을 사용하였다. 페르히드로폴리실라잔 20중량 % 크실렌 용액의 편평형상 Mo 퍼멀로이 분말에 대한 첨가량을 4중량%로 하였다. 그리고, 편평형상 Mo 퍼멀로이 분말과 페르히드로폴리실라잔을 혼합기(라이카이기, 탁상 모니터 등)를 사용하여, 실온에서 30분 혼합하였다. 그 후, 대기 중, 300℃에서 60분간 보지하고, 페르히드로폴리실라잔을 SiO₂로 전화하고, 편평형상 Mo 파멀로이분말의 표면에 절연막을 형성하였다.

다음에, 절연처리된 상기 편평형상분말(자성분말(11))을 스텐레스 기판의 위쪽 10mm의 위치에 있는 체(체눈: 125㎛ 이하)로 거르면서 거의 균등하게 스텐레스기판상에 퇴적시켰다. 이 스텐레스기판을 롤 직경 50mm의 2단냉간압연 롤을 통과시켜 압연하고, 각 편평형상분말을 상기 기판에 평행한 방향으로 배향시켜, 두께 약 20㎛의 시트형상으로 하였다.

계속해서, 이 시트를 금속분말을 편평화하는 때의 분쇄에 의한 왜곡을 잡아내고, 또한 분쇄중에 분말로 혼입한 산소, 탄소를 제거하기 위해 수소 중, 600℃에서 60분간 열처리하였다.

이후, 시트의 보강 및 절연성을 부가하기 위해, 실온경화형 실리콘 수지의 크실렌 용액(20%)에 시트를 약 20분간 침지시켜, 그 후 건조시키고, 전자파 흡수시트(1)를 형성하는 시트형상 생성물을 얻었다.

이 시트형상 생성물을 트로이달 형상으로 찍어내고, 원턴(one-turn)법으로 복소투자율(실수부:μ' , 허수부: μ")의 주파수의존성을 측정하였다. 대표예로서, 4중량% 페르히드로폴리실라잔 첨가의 시료 No.3의 μ-주파수곡선을 도 5에 나타낸다.

또한, 2, 3, 4, 5중량% 첨가의 시료에 대하여, 100MHz에서의 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")의 값을 도 6에 나타낸다. 덧붙여, 페르히드로폴리실라잔의 절연처리시, 대기중 외에 질소중에서도 행하였고, 그 결과도 도 6에 나타낸다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 페르히드로폴리실라잔으로 절연처리한 자성분말(11)로 이루어지는 시료 No.1~5는 100MHz에 있어서 50 이상의 μ', 40 이상의 μ"을 나타내고 있다. 한편, 절연처리를 하지 않은 비교예1은 100MHz에 있어서 μ'가 9, μ"가 12로 모두 불충분한 값을 나타내고 있다.

또한, 페르히드로폴리실라잔의 절연처리를 질소중에서 행한 시료 No. 5와 페르히드로폴리실라잔의 절연처리를 대기중에서 행한 시료 No. 3의 복소투자율을 비교하면, 시료 No. 3의 쪽이 양호한 값을 나타내는 것이 확인되었다.

다음으로, 시료 No. 3의 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")의 주파수의존성을 같은 형상으로 프레스로 찍어낸 종래의 수지복합시트와 비교하여 도 7에 나타낸다. 또한, 시료 No. 3은 실시예1에서 가장 특성이 좋았던 시료(페르히드로폴리실라잔 크실렌 용액이 평편형상 연자성 금속분말에 대하여 4중량%의 시료)이다. 도 7에 나타낸 수지복합시트(1)는 편평형상 연자성 금속분말을 40체적% 함유하고, 수지복합시트(2)는 편평형상 연자성 금속분말을 30체적% 함유하는 것이다.

도 7을 보면, 시료 No. 3은 종래의 수지복합시트에 비해 현저하게 큰 복소투자율을 나타내는 것이 확인가능하다.

또한, 시료 No. 3을 수지에 함침하여 단면관찰한 결과, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 압연처리에 의해 소성변형한 편평형상 연자성 금속분말 끼리가 층형상으로 적층되어 있는 구조(참조로 점적율: 78%)가 관찰되었다.

(실시예2)

연자성 금속분말로서 물 원자화에 의한 평균입자직경 약 30㎛의 2Mo 퍼멀로이 분말(80Ni-2Mo-bal.Fe(mo1%))를 사용하여, 상기 실시예1과 같은 방법으로 평균입자직경 약 50㎛, 두께 0.1~0.8㎛, 애스펙트비 10~150의 편평형상분말로 하였다. 다시, 같은 수순으로 절연처리를 하고, 냉간압연 롤을 통과시켜, 압연, 배향처리를 하고, 자성층(10)을 형성하는 두께 약 20㎛의 시트형상 생성물을 제작하였다. 단, 첨가한 페르히드로폴리실라잔 20중량% 크실렌 용액은 편평형상분말에 대해서 4중량%로 하였다. 이 시트형상 생성물을 트로이달형상으로 프레스로 찍어내어, 질소중, 300℃, 600℃, 900℃에서 60분간 열처리 후, 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")의 주파수의존성을 평가하였다. 결과를 도 8 및 도 9에 나타낸다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 600℃에서 열처리한 시료(시료 No. 3)는 양호한 특성을 나타내지만, 900℃에서 열처리한 경우(비교예3)는 절연기능을 상실했기 때문에 주파수특성이 현저히 열화한다. 또한, 300℃에서 열처리한 경우(비교예2)는 온도가 너무 낮아서 시트형상에 압연, 배향처리한 것에 수반하는 편평형상분말의 잔류왜곡 완화가 불충분하다고 인정된다. 따라서 열처리에는 적절한 범위가 있다 고 말할 수 있다.

보다 상세하게 검토한 결과, 절연재료의 농도, 재질에 의해 약간의 범위는 달라지지만, 400~800℃, 특히 정확하게는 550~700℃의 열처리온도범위가 효과적이라는 것이 확인되었다.

도 8을 보면, 시료 No. 3(열처리온도: 600℃)은 μ'가 70, μ"가 68로 모두 양호한 값을 나타낸다. 한편, 절연재료의 첨가량이 시료 No. 3과 같은 비교예2(열처리온도: 300℃)는 μ'가 7, μ"가 9로, 비교예3(열처리온도: 900℃)은 μ'가 7, μ"가 12로, 시료 No. 3의 1/5정도의 복소투자율을 나타내었다.

이상의 결과로부터, 열처리온도를 400~800℃로 하는 것에 의해, 자성층(10)의 자기특성을 향상시키는 것이 가능하다고 말할 수 있다.

(실시예3)

연자성 금속분말로서 물 원자화에 의한 평균입자직경 약 30㎛의 2Mo 퍼멀로이 분말(80Ni-2Mo-ba1.Fe(mo1%))을 써서, 상기 실시예1과 같은 방법으로 평균입자직경 약 50㎛, 두께 0.1~0.8㎛, 애스펙트비 10~150의 편평형상분말로 하였다. 다시, 이 편평형상 연자성 금속분말과 페르히드로폴리실라잔을 실시예1과 같은 수순으로 절연처리를 하였다.

다음으로, 절연된 편평형상 연자성 금속분말(자성분말(11))을 균등하게 스텐레스 기판상에 퇴적시키기 위해, 자성분말(11)을 톨루엔 중에 분산시켜서 스프레이 용기로 옮기고, 기판의 300mm 위쪽에서 거의 균등한 두께로 되도록 스프레이를 하여, 기판상에 자성분말(11)을 퇴적시켰다. 톨루엔의 휘발에 의해, 퇴적한 자성분 말(11)이 건조한 후, 기판을 롤 직경 50mm의 2단 냉간압연 롤을 통과시켜, 압연, 배향처리를 하여, 자성층(10)을 형성하는 두께 약 15㎛의 시트형상 생성물을 제작하였다. 단, 첨가한 페르히드로폴리실라잔 20중량% 크실렌 용액은 편평형상분말에 대해서 4중량%로 하였다. 이 시트형상 생성물을 질소중, 600℃에서 60분 열처리후, 트로이달형상으로 프레스로 찍어내어 시료로 하고, 그 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")의 주파수의존성을 평가하였다. 결과를 도 10에 나타낸다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 스프레이에 의해 자성분말(11)을 퇴적시킨 시료는 체를 사용하여 자성분말(11)을 퇴적시킨 실시예1의 시료(시료 No. 1)와 마찬가지로 양호한 특성을 나타낸다.

(실시예4)

실시예1과 같은 평균입자직경 40㎛의 편평형상 4Mo 퍼멀로이 분말을 사용하고, 절연재료를 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제로 변화시켜 상기 실시예1과 같은 방법으로 냉간압연하여, 약 25㎛의 시트형상 생성물을 얻어, 트로이달 형상으로 프레스로 찍어내었다. 그 후, 열처리를 하여, 시료(시료 No. 4, 5)의 100MHz에서의 복소투자율을 측정하였다. 결과를 배합비, 열처리조건과 함께 도 11에 나타낸다. 커플링제에 의한 절연처리는 공지의 습식법으로 하였다.

도 11을 보면, 시료 No. 4, 5은, μ'이 30 이상, μ"이 40 이상으로, 모두 양호한 값을 나타내고 있다. 따라서, 실란계의 커플링제, 티타네이트계인 커플링제에 대해서도 절연재료로서 적절히 사용할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

(실시예5)

덧붙여, 실시예1과 같은 편평형상 4Mo 퍼멀로이 분말을 사용하고, 절연처리를 페르히드로폴리실라잔으로 행하고, 또한 실리카졸과 혼합하고, 실시예1과 같은 방법으로 냉간압연하여 약 25㎛의 시트형상으로 하였다. 이 시트형상 생성물을 프레스로 찍어내고, 그 후, 열처리한 시료(시료 No. 6)의 100MHz에서의 복소투자율을 측정하였다. 결과를 배합비, 열처리조건과 함께 도 12에 나타낸다.

도 12를 보면, 종래의 수지복합시트의 비교예4, 5에 비교해서 시료 No. 6은 현저하게 우수한 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")를 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서, 절연처리를 페르히드로폴리실라잔으로 하고, 추가로 실리카졸과 혼합하는 방법도 유효하다는 것이 확인되었다.

(실시예6)

실시예1과 같은 방법으로 제작한 평균입자직경 약 40㎛의 편평형상 4Mo 퍼멀로이 분말을 사용하고, 이 편평형상 4Mo 퍼멀로이 분말과 절연재료로서의 붕화질소(BN), 실리카졸을 혼합하여 절연처리후, 상기 실시예1과 같은 방법으로 냉간압연 롤을 통과시켜, 압연, 배향처리하여 두께 약 30㎛의 시트 형상으로 하였다. 이 시트형상 생성물을 트로이달 형상으로 프레스로 찍어내고, 이것을 질소중 650℃에서 60분 열처리후, 얻어진 시료(시료 No. 7)의 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")를 평가하였다. 배합비 및 얻어진 결과를 도 13에 나타낸다.

시료 No. 7과 실시예1에서 제작한 비교예1의 자기특성을 비교하면, 시료 No. 7의 쪽이 약 3배 높은 복소투자율을 나타낸다. 하지만, 시료 No. 7과, 실시예1에서 제작한 시료 No. 1의 자기특성을 비교하면, 시료 No. 1의 쪽이 양호한 복소투자 율을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

이상의 결과로부터, 절연재료로서 페르히드로폴리실라잔이 적당하다는 것을 알 수 있었다.

(실시예7)

연자성 금속분말로서 물 원자화에 의한 평균입자직경 약 30㎛의 2Mo 퍼멀로이 분말을 사용하고, 상기 실시예1과 같은 방법으로 평균입자직경 약 130㎛, 두께 0.1~0.8㎛, 애스펙트비 10~150의 편평형상분말로 하였다. 다시 페르히드로폴리실라잔 20중량% 크실렌 용액을 편평형상분말에 대하여 4중량% 첨가하여 절연처리를 하였다.

다음으로 절연처리를 실시한 편평형상분말(자성분말(11))을 여러가지의 메쉬사이즈를 갖는 체를 사용하여 아래와 같이 9종류의 분급분말을 얻었다. 이들 분급분말을 냉간압연 롤을 통과시켜, 압연, 배향처리하고, 두께 약 20㎛의 시트형상 생성물을 제작하였다. 이 시트형상 생성물을 트로이달형상으로 프레스로 찍어내고, 질소중 500℃에서 60분 열처리후, 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")을 측정하였다. 그 결과를 도 14에 나타낸다.

분급분말(㎛): 20~32, 32~38, 38~45, 45~53, 53~63, 63~75, 75~90, 90~106, 106 미만(under)

도 14에 나타낸 바와 같이, 편평형상분말의 분급사이즈, 즉 입자도에 의해 자기특성이 변화한다. 예를 들어, 20~45㎛의 분급분말을 사용한 경우에는 100MHz에서의 μ'를 30~60 정도로 할 수 있다. 또한, 45~106㎛의 분급분말을 사용한 경 우에는 100MHz에서의 μ'를 60 이상으로 할 수 있다. 특히, 63~106㎛의 분급분말을 사용한 경우에는 100MHz에서의 μ'이 80 이상이 되는 것이 주목된다.

또한, 45~106㎛의 분급분말을 사용한 경우에는 100MHz에서의 μ"에 대해서도 60 이상이라는 양호한 값을 나타내는 것이 확인되었다.

이상의 결과로부터, 편평형상분말의 입자도를 40~120㎛ 정도로 하는 것에 의해, 자기특성이 양호한 자성시트(복합자성체)를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.

(실시예8)

연자성 금속분말로서 물 원자화에 의한 평균입자직경 약 30㎛의 2Mo 퍼멀로이 분말을 사용하고, 상기 실시예1과 같은 방법으로 평균입자직경 약 130㎛, 두께 0.1~0.8㎛, 애스펙트비 10~150의 편평형상분말로 하였다.

덧붙여, 페르히드로폴리실라잔 20중량% 크실렌 용액을 이 편평형상분말에 대하여 4중량% 첨가하여 절연처리를 하였다.

이어서, 절연처리한 편평형상분말(자성분말(11))을 메쉬 사이즈 38㎛, 63㎛,의 체로 분급하였다. 이들 분급분말을 냉간압연 롤을 통과시켜, 압연, 배향처리을 하여, 두께 약 20㎛의 시트형상 생성물을 제작하였다. 또한, 이 시트형상 생성물을 트로이달형상에 프레스로 찍어내어, 질소중 500℃에서 60분 열처리후, 복소투자율(실수부: μ', 허수부 : μ")을 측정하였다. 또한, 비교예로서 연자성 금속분말로 물 원자화에 의한 평균입자직경 약 50㎛의 2Mo 퍼멀로이 분말을 그대로 사용한 이외는 상기와 같은 공정에 의해 두께 약 20㎛의 시트형상 생성물을 얻고, 역시 동 일하게 자기특성을 측정하였다. 그 결과를 도 15에 나타낸다. 또한, 비교예에 의한 시트형상 생성물을 관찰하면, 압연후도 물 원자화에 의한 부정형상의 분말 상태가 유지되어 있는 것이 확인되었다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 1~10MHz에 있어서, 편평형상분말을 사용한 경우에는 비편평형상분말을 사용한 경우의 4~5배의 μ'를 나타낸다. 100MHz에 있어서는, 비편평형상분말을 사용한 경우의 μ'가 20 근방의 값을 나타내고 있는 것에 대하여, 편평형상분말을 사용한 경우에는 μ'가 40 이상의 값을 나타내었다.

또한, 편평형상분말을 사용한 경우에는 μ"의 상승 및 피크값이 비편평형상분말을 사용한 경우보다도 고주파측으로 시프트된다는 것이 확인되었다.

이상의 결과로부터, 편평형상분말을 사용함으로써 자기특성이 대폭 개선된 자기시트(복합자성체)를 얻을 수 있다는 것을 알았다.

(실시예9)

연자성금속 원자화 분말로서 물 원자화에 의한 평균입자직경 약 30㎛의 2Mo 퍼멀로이 분말을 사용하고, 상기 실시예1과 같은 방법으로 평균입자직경 약 130㎛, 두께 0.1~0.8㎛, 애스펙트비 10~150의 편평형상분말로 하였다. 덧붙여, 페르히드로폴리실라잔 20중량% 크실렌 용액을 편평형상분말에 대해 4중량% 첨가하여 절연처리하였다.

다음으로 절연처리된 상기 편평형상분말(자성분말(11))을 스텐레스 기판의 위쪽 10mm의 위치에 있는 체(체눈: 106㎛ 이하)로 거르면서 거의 균등하게 스텐레스 기판상에 퇴적시켜 롤 직경 50mm의 2단 냉간압연 롤을 통과시켜 압연하고, 각 편평형상분말을 상기 기판에 평행한 방향으로 배향시켜, 두께 약 20㎛의 시트형상 생성물로 하였다. 이 시트형상 생성물을 트로이달형상으로 프레스로 찍어내어, 질소중 500℃에서 60분의 열처리를 하였다.

계속해서, 10종류의 열가소성수지(수지A~J)를 각각 톨루엔으로 5중량%가 되도록 조정하고, 10종류의 수지용액을 제작하였다. 이 수지용액을 사용하여, 시트형상의 복합자성체에 수지코트처리를 하였다(시트형상의 복합자성체를 수지용액중에 15분간 침지한 후, 실온에서 건조하였다). 그 후 실시했던 강도시험의 결과를 도 16에 나타낸다.

도 16에 나타낸 바와 같이, 수지코트처리한 시료 No. 13~22는 응력, 신장도 모두 수지코트처리하지 않은 시료 No. 12의 값을 상회하고 있다. 특히 부티랄계, 아크릴계의 수지함침을 한 시료 No. 15, 17~19, 21은 응력에 대해서는 시료 No. 12의 2.5~5배의 값을 나타내며, 신장도에 대해서는 시료 No. 12의 1.5~4.5배의 값을 나타내었다.

이상의 결과로부터, 자성시트(복합자성체)에 수지코트처리를 함으로써, 자성시트의 강도를 향상시킬 수 있다는 것을 알았다. 또한, 코트된 수지는 자성시트(복합자성체)를 구성하는 자성분말(11) 끼리를 결합하고 있는 것이 확인되었다.

또한, 시료 No. 12와 시료 No. 13~22의 자기특성을 비교한 바, 어느쪽도 동등한 자기특성을 나타낸 것으로부터, 복합자성체(1)에 수지코트처리를 실시한 경우에 있어서도 자기특성은 변화하지 않는다고 말할 수 있다.

게다가, 시료 No. 13~22의 두께를 측정한 바, 일부의 시료는 시료 No. 12의 두께와 동일한 두께를 나타내었다. 즉, 자성시트(복합자성체) 내부에 공간이 존재하기 때문에 수지가 그 공간에 함침된 것을 시사하고 있다.

(실시예10)

실시예1과 같이, 평균입자직경 약 20㎛의 4Mo 퍼멀로이 분말을 용매로 톨루엔을 사용한 매체교반 밀 중에서 분쇄하여, 평균입자직경 약 40㎛, 두께 0.2~0.6㎛, 애스펙트비 30~120의 편평형상 연자성 금속분말로 하였다. 절연재료로서는 페르히드로폴리실라잔(동연 폴리실라잔 L110, 20중량%(wt%) 크실렌 용액)을 사용하였다. 페르히드로폴리실라잔 용액의 편평형상 퍼멀로이 분말에 대한 첨가량을 4중량%로 하였다. 이 편평형상 연자성 금속분말 및 페르히드로폴리실라잔을 혼합기를 사용하여 실온에서 30분간 혼합하였다. 그 후, 대기분위기하에 있어서 300℃에서 60분간 보지하고, 페르히드로폴리실라잔을 SiO₂로 전화시켜, 편평 Mo 퍼멀로이분말의 표면에 절연막을 형성하였다.

다음으로, 절연처리된 편평형상분말(자성분말(11))을 스텐레스 기판의 위쪽 10mm의 위치에 있는 체(체눈: 125㎛)로 거르면서 거의 균등하게 스텐레스 기판상에 퇴적시킨 후, 롤 직경 50mm의 2단 냉간압연 롤을 통과시켜 압연하고, 각 편평형상분말을 상기 기판에 평행한 방향으로 배향시켜, 두께 약 20㎛의 시트형상으로 하였다.

이 시트를 질소분위기 중 600℃에서 1시간 열처리한 후, 시트의 보강, 절연성을 부가하기 위해, 양면에 에폭시계의 접착제를 도포하고, 두께 2㎛의 PET필름을 붙였다.

이것을 트로이달형상으로 프레스로 찍어내어, 원턴법으로 복소투자율의 주파수의존성을 측정하였다.

그 결과를 도 17에 나타낸다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 이 경우도 양호한 주파수특성을 나타내고 있다.

(실시예11)

실시예1과 같이, 평균입자직경 약 20㎛의 4Mo 퍼멀로이 분말을 용매로 톨루엔을 사용한 매체교반 밀 중에서 분쇄하여, 평균입자직경 약 40㎛, 두께 0.2~0.6㎛, 애스펙트비 30~120의 편평형상 연자성 금속분말로 하였다. 절연재료로서는 페르히드로폴리실라잔(동연 폴리실라잔 L110, 20중량%(wt%) 크실렌용액)을 사용하였다. 페르히드로폴리실라잔 용액의 편평형상 퍼멀로이 분말에 대한 첨가량을 4중량%로 하였다. 이 편평 연자성 금속분말 및 페르히드로폴리실라잔을 혼합기를 사용하여 실온에서 30분 혼합하였다. 그 후, 대기분위기 하에 있어서 300℃에서 60분간 보지하고, 페르히드로폴리실라잔을 SiO₂로 전화하여, 편평 Mo 퍼멀로이 분말의 표면에 절연막을 형성하였다.

다음으로, 절연처리된 편평형상분말(자성분말(11))을 스텐레스 기판의 위쪽 10mm의 위치에 있는 체(체눈: 125㎛)로 거르면서 거의 균등하게 스텐레스 기판상에 퇴적시켜 롤 직경 50mm의 2단 냉간압연 롤을 통과시켜 압연하고, 각 편평형상분말을 상기 기판에 평행한 방향으로 배향시켜, 두께 약 20㎛의 시트형상으로 하였다.

이 시트를 질소분위기 중 600℃에서 1시간 열처리한 후, 시트의 가요성, 절연성을 부가하기 위해, 그 표리 양면에 두께 2㎛의 PET필름을 배치하고, 추가로 220℃, 10MPa의 조건에서 2분간 열압착을 실시하였다.

이것을 트로이달형상으로 프레스로 찍어내어, 원턴법으로 복소투자율(실수부: μ', 허수부: μ")의 주파수의존성을 측정하였다. 그 결과, μ'=150, μ"=26(1MHz에서), μ'=55, μ"=45(100MHz에서)의 투자율을 갖는 자성시트(복합자성체)를 얻을 수 있었다. 또한, 이 시트는 90도 구부려도 부서지거나 파편의 발생은 없었다.

(실시예12)

실시예1과 같이, 평균입자직경 약 20㎛의 4Mo 퍼멀로이 분말을 용매로 톨루엔을 사용한 매체교반 밀 중에서 분쇄하여, 평균입경 약 40㎛, 두께 0.2~0.6㎛, 애스펙트비 30~120의 편평형상 연자성 금속분말로 하였다. 절연재료로서는 페르히드로폴리실라잔(동연 폴리실라잔 L110, 20중량%(wt%) 크실렌 용액)을 사용하였다. 페르히드로폴리실라잔 용액의 편평형상 퍼멀로이 분말에 대한 첨가량을 4중량%으로 하였다. 이 편평형상 연자성 금속분말 및 페르히드로폴리실라잔을 혼합기를 사용하여 실온에서 30분 혼합하였다. 그 후, 대기분위기 하에 있어서 300℃에서 60분간 보지하고, 페르히드로폴리실라잔을 SiO₂로 전화하여, 편평 Mo 퍼멀로이 분말의 표면에 절연막을 형성하였다.

다음으로, 절연처리된 편평형상분말(자성분말(11))을 스텐레스 기판의 위쪽 12mm의 위치에 체(체눈: 125㎛)로 거르면서 거의 균등하게 스텐레스 기판상에 퇴적시켜 롤 직경 50mm의 2단 냉간압연 롤을 통과시켜 압연하여, 각 편평형상분말을 상기 기판에 평행한 방향으로 두께 약 20㎛의 시트형상으로 하였다.

이 시트를 질소분위기 중 600℃에서 1시간 열처리한 후, 강도, 절연성 및 난연성을 부가하기 위해, 유연성 무기 코팅재(주식회사 상반전기제; FJ803)의 20%용액에 10분간 함침하였다. 이 시트를 용액속에서 끌어올린 후에 실온에서 용매를 휘발시킴으로써 표면 코팅을 실시하였다. 그 후, 공기중에서 80℃, 20분 보지하여 이 무기 바인더를 경화하였다. 이 때의 자성시트(복합자성체)의 강도는 도 16에 나타낸 부티랄계, 아크릴계와 동등한 값을 나타내었다.

이상 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 청구항의 기재 범위내에 있어서 각 종의 변형, 변형이 가능한 것은 해당업자에게는 자명할 것이다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고주파영역, 특히 EMC 규격을 만족하는 것에 더하여 문제가 되는 수십 MHz~수 GHz의 주파수 영역에서 종래의 자성체와 수지의 복합시트 보다도 높은 복소투자율과 우수한 전기절연성을 얻을 수 있다. 또한, 시트 두께 0.1mm 이하로 하는 것도 동시에 만족할 수 있기 때문에, EMI 대책 부품을 소형화하는 것이 가능하다. 또한, 편평형상 연자성 금속분말을 수지나 용제와 혼합하여 슬러리화할 필요도 없기 때문에 제조비용을 억제할 수 있고, 가격적으로도 유리해진다.

Claims

연자성 금속상과,

상기 연자성 금속상의 사이에 개재하는 절연상으로 이루어지는 복합자성체에 있어서,

상기 복합자성체는,

편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말이 압접접합 되고,

상기 절연막이 상기 절연상을 구성하고, 또한 상기 편평형상 연자성 금속분말이 상기 연자성 금속상을 구성하는 것을 특징으로 하는 복합자성체.
편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말이, 그 두께 방향으로 압접접합되어 적층되는 것에 의해 소정의 두께로 형성된 연자성층과,

상기 연자성층의 표면을 덮는 전기절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 2 항에 있어서,

상기 연자성층은, 상기 편평형상 연자성 금속분말이 거의 일정한 방향으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 2 항에 있어서,

상기 연자성층의 두께가 5~100㎛인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 2 항에 있어서,

상기 전기절연층의 두께가 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 2 항에 있어서,

상기 전기절연층은 수지재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 2 항에 있어서,

상기 연자성층을 형성하는 상기 편평형상 연자성 금속분말의 두께가 0.1~1㎛인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 2 항에 있어서,

상기 연자성층에서의 상기 편평형상 연자성 금속분말의 점적율이 75% 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
서로 압접접합된 층형상의 연자성 금속상과 상기 연자성 금속상 사이에 개재하는 절연상을 갖고, 두께가 5~100㎛인 자성층과,

상기 자성층의 양면에 형성된 두께 50㎛ 이하의 절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 9 항에 있어서,

일면측이 상기 자성층에 접한 상기 절연층의 타면측에 형성된, 도전성재료로 이루어지는 도전층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
제 10 항에 있어서,

상기 도전층은 상기 절연층에 접한 측과는 반대측의 면이 다른 절연층으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트.
시트형상 물품을 제조하는 방법에 있어서,

편평형상 연자성 금속분말의 표면에 절연막을 형성하는 절연막형성공정과,

상기 편평형상 연자성 금속분말의 표면에 상기 절연막이 형성된 자성분말을 퇴적한 상태로 가압력을 부여하는 것에 의해 상기 자성분말 끼리를 접합하는 접합공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 시트형상 물품의 제조방법.
전자파 흡수시트를 제조하는 방법에 있어서,

편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말 을 퇴적시키는 공정과,

퇴적한 상기 자성분말에 가압력을 부여하는 것에 의해 상기 자성분말 끼리를 접합하여 시트형상 생성물을 생성하는 공정과,

상기 시트형상 생성물의 표면에 전기절연재료로 이루어지는 절연층을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트의 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 절연층을 형성하는 공정에서는 상기 전기절연재료로 형성되는 필름을 상기 시트형상 생성물의 표면에 피복하는 것을 포함하는 전자파 흡수시트의 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 절연층을 형성하는 공정에서는 상기 전기절연재료를 포함하는 코팅재료를 상기 시트형상 생성물의 표면에 도포하는 것을 포함하는 전자파 흡수시트의 제조방법.
제 13 항에 있어서,

상기 시트형상 생성물을 생성하는 공정에 있어서, 상기 편평형상 연자성 금속분말은 압연에 의해 소성변형되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트의 제조방법.
편평형상 연자성 금속분말과 절연재료를 혼합함으로써 상기 편평형상 연자성 금속분말에 절연을 실시하고, 상기 편평형상 연자성 금속분말과 그 표면에 형성된 절연막을 포함하는 자성분말을 얻는 절연처리공정과,

상기 자성분말을 기판상에 퇴적시킨 후에 압연하고 배향시켜 시트형상 생성물을 얻는 압연배향공정과,

상기 시트형상 생성물을 열처리하여 상기 자성분말을 구성하는 상기 편평형상 연자성 금속분말의 소성변형 후의 잔류왜곡을 완화하는 열처리공정과,

상기 시트형상 생성물의 표면에 전기절연재료로 이루어지는 절연층을 형성하는 절연층형성공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트의 제조방법.
제 17 항에 있어서,

상기 절연처리공정 전에, 상기 편평형상 연자성 금속분말을 편평화하기 위한 분쇄에 의해 발생하는 왜곡을 제거하기 위해 왜곡 제거 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수시트의 제조방법.