KR100708906B1 - 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 구조체의 한 층에 형성되어 상기 구조체가 전자파를 차폐하는 특성을 갖도록 하는 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘과, 상기 구조체의 다른 한 층에 형성되어 상기 구조체가 전자파를 흡수하는 특성을 갖도록 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 포함하고, 상기 차폐용 미세금속은 코팅 구리(Silver Coated Copper), 은 코팅 유리(Silver Coated Glass), 은 코팅 알루미늄(Silver Coated Aluminum), 은 코팅 니켈(Silver Coated Nickel), 니켈 코팅 흑연(Nickel Coated Graphite), 순 은(Pure Silver) 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이고, 상기 흡수용 미세금속은 페라이트 및/또는 금속이고, 상기 페라이트는 아연, 니켈, 망간, 바륨, 마그네슘 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

Description

전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체 및 그 제조 방법{A DUAL STRUCTURE FOR SHIELDING AND ABSORBING ELECTROMAGNETIC WAVE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명에 따른 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 저항과 차폐 효과와의 관계를 도시한 그래프이며,
도 3은 본 발명에 따른 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 제조를 위한 압출 성형기의 개략적인 구조도이고,
도 4는 도 3의 압출 성형기를 사용한 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
A : 차폐용 미세 금속 복합재 전도성 실리콘
B : 흡수용 미세 금속 복합재 전도성 실리콘
10 : 제 1 압출기 20 : 제 2 압출기
10a : 이중헤드
본 발명은 미세 금속 복합재와 실리콘 폴리머를 적정 비율로 배합하여 한층은 전자파를 차폐하고 다른 한층은 전자파를 흡수하는 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체에 관한 것이다.
일반적으로 전자파는 광범위한 주파수 영역을 갖는 전자기 에너지이며 원래 명칭은 전자기파(Electro-Magnetric Wave)로서, 공간상에서 전기장이 시간적으로 변화하게 되면 그 주위에 자기장이 발생하고, 또한 자기장이 시간적으로 변화하면 그 주위에 전기장이 발생하도록 전기력선과 (전계)자력션이 (자계)파의 진행방향과 직각을 이루고 공간을 빛의 속도로 전파하는 파동을 말한다.
즉, 빛, X선, 방송 또는 무선통신용 전파는 모두 전자파이다. 전자파의 파장 크기에 따라 감마선, 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 전파 등으로 나눌 수 있으며 일반적으로 수맥파라고 불리는 지자계파도 전자파의 일종이라 볼 수 있다. 전자파는 연속적으로 공간중에 방사되며 매질이 없어도 장거리까지 전파되는 성질을 가지고 있으며 그 속도는 빛의 속도로 매질의 유무 밀도에 상관없이 일정하게 전파된다. 다만 전자파의 진행방향에 방해물이 있을 때 전자파는 투과, 반사, 굴절, 회절 또는 흡수하여 다른 에너지로 전환된다. 예를 들어 전자파가 인체를 만나게 되면 일부는 투과 또는 반사하게 되고 일부는 체내로 흡수되어 열에너지 등으로 변환된다.
그리고, 전자파 흡수체(EMI(Electro-Magnetic Interference)/EMC(Electro-Magnetic Compatibility) absorber)는 본질적으로 전기 에너지를 열에너지로 변환시킴으로써 전자파를 소멸시키는 열변환기로 볼 수 있다. 흡수체의 소재는 고주파 손실 특성 즉, 도전손실, 유전손실, 자성손실 등의 특성을 활용 주파수 대역별, 응용분야, 사용 환경 등을 고려하여 설계 및 제작된다. 흡수체의 성능은 정합주파수, 정합두께, 반사감쇠량, 비대역폭(흡수하는 주파수 대역폭) 등으로 평가된다.
또한, 전자파 차폐(EMI/EMC shield)는 불필요한 방해 전자파를 차단하여 한 공간에서 다른 공간으로 전자기적 감응(susceptibility)을 저하시키는 기술이다. TV 및 라디오 방송의 수신, 통신기기의 송수신과정, 각종기기의 원격 작동 등은 모두 전자파 에너지가 매개체로 작용하고 있기 때문에, 우리는 일상 생활에서 전자파 에너지가 아주 밀접한 관련을 갖는다. 그런데, TV 방송을 위해 방송국이나 중계소에서 방사된 TV 전자파 신호는 TV 방송을 수신하고 있는 장비나 사람에게는 유효한 전자파로 간주할 수 있지만, 이러한 TV 전자파에 의해 다른 전자파 신호가 영향을 받게된다면 이 TV 전자파는 상대적으로 방해전자파일 수 있다. 따라서, 일상생활에서는 유효전자파와 방해전자파라는 개념이 동시에 존재한다고 볼 수 있다. 방해전자파는 전달경로에 따라서 전도성과 방사성으로 구분되는데 방사성 방해현상을 감소시키는 기술에는 차폐(shield) 기술이 가장 효과적이다.
상기에서 전자파를 차폐하고 흡수하는 기술은 각각 개별적으로 존재했으나 이를 하나의 구조체에서 동시에 구현하지 못했던 문제점이 있었다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이중구조를 갖는 하나의 구조체를 통해 전자파를 차폐 및 흡수하는 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체는, 전자파를 차폐 및 흡수하는 구조체에 있어서, 상기 구조체의 한 층에 형성되어 상기 구조체가 전자파를 차폐하는 특성을 갖도록 하는 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘과, 상기 구조체의 다른 한 층에 형성되어 상기 구조체가 전자파를 흡수하는 특성을 갖도록 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 포함하고, 상기 차폐용 미세금속은 은 코팅 구리(Silver Coated Copper), 은 코팅 유리(Silver Coated Glass), 은 코팅 알루미늄(Silver Coated Aluminum), 은 코팅 니켈(Silver Coated Nickel), 니켈 코팅 흑연(Nickel Coated Graphite), 순 은(Pure Silver) 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이고, 상기 흡수용 미세금속은 페라이트 및/또는 금속이고, 상기 페라이트는 아연, 니켈, 망간, 바륨, 마그네슘 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차폐용 미세금속의 입자 크기는 15㎛ ~ 35㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 흡수용 미세금속의 입자 크기는 30㎛ ~ 42㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 실리콘은 고온경화용 실리콘(HTV)인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 전자파 차폐 및 흡수용 이중 구조 체의 제조 방법은, 전자파 차폐 및 흡수용 구조체를 제조하는 방법에 있어서, (a) 흡수용 미세금속복합재료를 콤파운드기에서 배합하여 이중헤드를 갖는 제 1 압출기에 투입하는 단계와, (b) 차폐용 미세금속복합재료를 콤파운드기에서 배합하여 제 2 압출기에 투입하는 단계와, (c) 상기 제 1 압출기에 의해 상기 투입된 흡수용 미세금속복합재료를 압출하여 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 성형하는 단계와, (d)상기 제 2 압출기에 의해 상기 투입된 차폐용 미세금속복합재료를 압출하여 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 성형하는 단계와, (e) 상기 압출 성형된 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 상기 제 1 압출기로 배출하는 단계와, (f) 상기 단계(e)에서 배출된 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘과 상기 단계(c)에서 압출 성형된 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 상기 제 1 압출기의 이중헤드를 통해 압출하여 이중구조체를 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의해 본 발명은 하나의 구조체가 전자파를 차폐 및 흡수하여 동시에 두가지 기능을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면상 에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체는 하층을 구성하는 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘(A)과, 상층을 구성하는 흡수용 미세금속복합재 전도성 실리콘(B)으로 이루어져 있으며, 이러한 이중 구조의 모양은 성형 방법에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 도 1은 예시적으로 시트 형태의 단면을 예시하였다. 상기에서 이중구조체 중 하층을 구성하는 차폐용 미세금속복합재 전도성 실리콘(A)은 전자파를 차폐하는 기능을 한다. 또한, 전자파를 차폐하는 주된 기능을 하는 미세금속은 은 코팅 구리(Silver Coated Copper), 은 코팅 유리(Silver Coated Glass), 은 코팅 알루미늄(Silver Coated Aluminum), 은 코팅 니켈(Silver Coated Nickel), 니켈 코팅 흑연(Nickel Coated Graphite), 순 은(Pure Silver) 등을 사용하며, 입자 크기는 각각 15㎛ ~ 35㎛ 를 사용한다. 그리고, 상기 이중구조체 중 상층을 구성하는 흡수용 미세금속복합재 전도성 실리콘(B)은 전자파를 흡수하는 기능을 한다. 전자파를 흡수하는 주된 기능을 하는 미세금속은 페라이트(아연, 니켈, 망간, 바륨, 마그네슘 중 하나 이상의 원소로 이루어짐), 금속을 사용하며, 입자 크기는 각각 30㎛ ~ 42㎛ 를 사용한다.
상기의 전자파 차폐 및 흡수용 미세금속복합재 전도성 실리콘(A, B) 예컨대, 차폐용은 미세금속을 은 코팅 구리(Silver Coated Copper), 흡수용은 미세금속을 아연, 니켈, 망간, 바륨, 마그네슘 중 하나 이상의 원소로 이루어진 페라이트를 사용하여 몰딩으로 제조하는 방법에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
첫째, 차폐 및 흡수용 미세금속복합제 전도성 실리콘(A, B)의 원료인 미세금속 및 실리콘에 경화제를 첨가하여 콤파운드기(도시 안됨)에서 여러 번 배합을 한다. 즉, 차폐용은 은 코팅 구리, 실리콘 및 경화제의 전체 배합량 중 1/4을 먼저 콤파운드기에 투입하여 15분간 배합하고, 그 다음 다시 나머지 1/4을 추가 배합하는 방식으로 총 4번에 걸쳐 배합하고, 최종적인 배합량을 다시 한번 배합한다. 이때, 배합비율은 대략 미세금속 : 실리콘 : 경화제 = 5 : 1 : 0.8 ~ 1.5 이다. 여기서 경화제의 최적의 비율은 1.2이며, 몰딩용인 RC-4를 사용한다. 이렇게 배합된 원료는 찰흙과 같은 상태로 존재한다. 또한, 상기에서 흡수용은 은 코팅 구리 대신에 페라이트를 사용하고, 배합비율은 대략 미세금속 : 실리콘 : 경화제 = 7.5 : 1 : 0.8 ~ 1.5 이다.
둘째, 상기와 같이 배합된 미세금속복합재 전도성 실리콘 원료는 프레스에서 170℃의 온도로 120초간 열을 가해 성형한다. 여기서, 온도 및 성형시간은 원료의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 완제품의 저항에 있어서 차폐용은 0.005Ω~ 1.0Ω까지 허용되고, 여기서는 0.005Ω이하로 한다.
상기의 제조방법과 달리 압출 성형으로 하는 경우, 같은 배합비율을 적용하나 경화제는 압출용인 LS-Ⅱ를 사용하며, 압출기의 히터 온도는 평균 650℃이다. 상기 온도는 완제품의 크기 및 재료에 따라 ±50℃이상 차이가 나므로 처음 제품 성형 설정시 표준온도 및 RPM을 정하여 제품을 생산하며, 완제품의 저항에 있어서 차폐용은 0.03Ω이하가 적절하다. 그리고, 상기 완제품의 비중은 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘(A)이 대략 4.1이고, 흡수용 미세금속복합재 전도성 실리콘 (B)이 대략 4.5이다.
상기에서 저항과 차폐 효과(shielding Effectiveness)와의 관계는 도 2에 도시된다. 도 2는 본 발명에 따른 저항과 차폐 효과와의 관계를 도시한 그래프이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 차폐 효율은 저항값이 높을수록 낮고 저항값이 낮을 수록 높은 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 것과 같은 방식으로 차폐 및 흡수용 미세금속복합재 전도성 실리콘(A, B)이 제조되며, 여기에 본 발명의 특징인 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체를 구현하기 위해 차폐 및 흡수용 미세금속복합재 전도성 실리콘(A, B)을 압출 성형기를 사용하여 융착하는 방법을 도 3, 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 제조를 위한 압출 성형기의 개략적인 구조도이고, 도 4는 도 3의 압출 성형기를 사용한 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 제조방법을 설명하는 흐름도이다. 먼저 도 3을 참조하여 설명하면, 상기 압출 성형기는 이중구조체의 하층을 형성하는 차폐용 미세금속복합재 전도성 실리콘(A)을 압출 성형하는 제 2 압출기(20)와, 상기 제 2 압출기(20)에서 배출된 차폐용 미세금속복합재 전도성 실리콘(A)과 흡수용 미세금속복합재 전도성 실리콘(B)를 이중헤드(10a)를 통해 융착시켜 이중구조체를 압출 성형하는 제 1 압출기(10)를 포함한다.
상기의 구성을 바탕으로 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 제조 방법에 관해 도 5의 흐름도를 참조하여 설명하면, 이중구조체의 하층이 되는 재료이며, 콤 파운드기에서 배합된 차폐용 미세금속복합재료를 제 2 압출기(20)에 투입한다(단계 S100). 상기 단계 S100과 동시에, 이중구조체의 상층이 되는 재료이며, 콤파운드기에서 배합된 흡수용 미세금속복합재료를 제 1 압출기(10)에 투입한다(단계 S200). 그다음, 제 2 압출기(20)는 투입된 차폐용 미세금속복합재료를 압출하여 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘(A)을 성형한다(단계 S300). 상기 단계 S300과 동시에, 제 1 압출기(10)는 투입된 흡수용 미세금속복합재료를 압출하여 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘(B)을 성형한다(단계 S400). 상기에서 차폐 및 흡수용 미세금속복합재료에 포함된 실리콘 폴리머는 고온경화용 실리콘(HTV : Heat temperature vulcanizing)이다. 그다음, 제 2 압출기(20)는 압출 성형된 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘(A)을 제 1 압출기(10)로 배출한다(단계 S500). 그다음, 제 1 압출기(10)는 상기 S400에서 압출 성형된 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘(A)과 상기 단계 S500에서 배출된 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘(A)를 이중헤드(10a)를 통해 이중구조체로 압출 성형한다(단계 S600). 제 1 압출기(10)는 압출 성형된 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체를 배출한다(단계 S700).
상기의 모든 과정을 거치게 되면 한 구조체가 전자파를 차폐 및 흡수할 수 있는 두가지 기능을 수행할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 하기되는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 구조체가 전자파를 차폐 및 흡수하여 동시에 두가지 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 전자파를 차폐 및 흡수하는 구조체에 있어서,
    상기 구조체의 한 층에 형성되어 상기 구조체가 전자파를 차폐하는 특성을 갖도록 하는 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘과,
    상기 구조체의 다른 한 층에 형성되어 상기 구조체가 전자파를 흡수하는 특성을 갖도록 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 포함하고,
    상기 차폐용 미세금속은
    은 코팅 구리(Silver Coated Copper), 은 코팅 유리(Silver Coated Glass), 은 코팅 알루미늄(Silver Coated Aluminum), 은 코팅 니켈(Silver Coated Nickel), 니켈 코팅 흑연(Nickel Coated Graphite), 순 은(Pure Silver) 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이고,
    상기 흡수용 미세금속은
    페라이트 및/또는 금속이고,
    상기 페라이트는 아연, 니켈, 망간, 바륨, 마그네슘 및 이들의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐용 미세금속의 입자 크기는 15㎛ ~ 35㎛인 것을 특징으로 하는 전 자파 차폐 및 흡수용 이중구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수용 미세금속의 입자 크기는 30㎛ ~ 42㎛인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘은 고온경화용 실리콘(HTV)인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체.
  5. 전자파 차폐 및 흡수용 구조체를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 흡수용 미세금속복합재료를 콤파운드기에서 배합하여 이중헤드를 갖는 제 1 압출기에 투입하는 단계와,
    (b) 차폐용 미세금속복합재료를 콤파운드기에서 배합하여 제 2 압출기에 투입하는 단계와,
    (c) 상기 제 1 압출기에 의해 상기 투입된 흡수용 미세금속복합재료를 압출하여 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 성형하는 단계와,
    (d) 상기 제 2 압출기에 의해 상기 투입된 차폐용 미세금속복합재료를 압출하여 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 성형하는 단계와,
    (e) 상기 압출 성형된 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 상기 제 1 압출기로 배출하는 단계와,
    (f) 상기 단계(e)에서 배출된 차폐용 미세금속 복합재 전도성 실리콘과 상기 단계(c)에서 압출 성형된 흡수용 미세금속 복합재 전도성 실리콘을 상기 제 1 압출기의 이중헤드를 통해 압출하여 이중구조체를 성형하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수용 이중구조체의 제조 방법.
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