KR100749679B1

KR100749679B1 - 준마이크로파 대역에서 최대의 복합 투자율을 가진자성체와 그 제조방법

Info

Publication number: KR100749679B1
Application number: KR1020017012043A
Authority: KR
Inventors: 시게요시 요시다; 히로시 오노; 신스케 안도; 웨이-동 리; 유타카 시마다
Original assignee: 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2007-08-16
Also published as: EP1166288A1; TW521283B; DE60110865T2; WO2001054145A1; NO20014634D0; JP2001210518A; NO20014634L; EP1166288B1; CN1190804C; EP1377150A1; EP1377150B1; KR20020033602A; US20030024605A1; CN1365502A; DE60129854D1; DE60110865D1; MY128745A; NO322311B1; DE60129854T2

Abstract

준-마이크로파 범위 내에서 최대값의 복합 투자율을 가지는 자성체가 소형의 전자기기 내에서 고주파 노이즈를 억제하기 위하여 제공된다. 상기 자성체는 M, X 및 Y를 구비하는 자기복합물로 되어 있고, 여기서 M은 Fe, Co 및/또는 Ni 로 이루어지는 금속제 자성재료이며, X는 M과 Y 이외의 성분이나 성분들이며, Y는 F, N 및 또는 O이다. M-X-Y 자기복합물은 상기 M-X-Y 자기복합물이 M만을 구비하는 금속제의 자성재료의 35% - 80%의 포화자기화를 가지도록 복합물 내에 M농도를 가진다. 자기복합물은 0.1 -10 기가헤르쯔(GHz)의 주파수 범위 내에서 복합 투자율(μ")의 최대값(μ"_max)을 가진다.

Description

준마이크로파 대역에서 최대의 복합 투자율을 가진 자성체와 그 제조방법{MAGNETIC SUBSTANCE WITH MAXIMUM COMPLEX PERMEABILITY IN QUASI-MICROWAVE BAND AND METHOD FOR PRODUCTION OF THE SAME}

본 발명은 전기 및 전자기기 내에서 고주파 노이즈의 흡수 또는 억제에 이용되는 자성체(magnetic substance)에 관한 것으로서, 특히 능동 전자소자, 고주파 회로성분 및 고주파 전자기기에서 야기되는 전자기 간섭(electromagnetic interference, EMI)의 억제에 이용되도록 채용된 자성체에 관한 것이다.

전력코드를 통하여 컴퓨터로 흘러들어오거나 흘러나가는 고주파 노이즈를 억제하도록 예컨대 컴퓨터와 같은 전자기기에 대하여 전력코드 상에 원통형의 페라이트 코어가 부착된다는 것은, 당해 기술분야에서 잘 알려져 있다. 페라이트 코어는 전력코드를 통하여 흐르는 고주파 노이즈 전류를 흡수한다. 사용된 페라이트 코어는 고밀도로 배치된 소형의 전자회로 구성요소를 가진 전자기기와 비교하여 큰 체적을 가진다.

또한, 당해 기술분야에서는 전력선으로부터의 원하지 않는 방사를 억제하기 위해 전자기기 내의 전력회로선 내에 디커플링 커패시터(decoupling capacitor)와 같은 집중 정수 회로가 조립된다는 것이 잘 알려져 있다.

또한, 전기신호는 고속회로 내에서 전류치나 전압치가 급격히 변화하여 흐르기 때문에, 고주파 노이즈는 RAM(random access memory), ROM(read only memory), MPU(microprocessor), CPU(central processing unit) 또는 IPALU(image processor arithmetic logic unit)와 같은 고속동작형의 집적회로장치나 반도체로부터 초래되거나 유도되는 것이 또 하나의 문제점이다.

뿐만 아니라, 전자소자 및 케이블은 소형의 전자기기 내에서 고밀도로 배치된다. 그러므로, 그들 소자 및 라인은 서로 매우 밀접하게 되어 있어, 서로 영향을 받아 EMI를 일으키게 된다.

소형의 전자기기 내에서 반도체 장치로부터의 고주파 노이즈나 EMI를 억제하기 위해서, 종래의 페라이트 코어는 비교적 큰 체적을 가지기 때문에 사용될 수 없다.

한편, 집중 정수 회로의 이용은 분산 정수 회로로서 회로선이 실제 작용하도록 노이즈는 증가된 주파수를 가지기 때문에 고속 동작의 전자소자를 사용하는 회로 내에서 발생된 고주파 노이즈를 충분히 억제할 수 없다.

일본 특허공개 제10-97913호 공보(JP-A 10 97913)는 비교적 큰 코어손실 또는 복합 투자율(complex permeability)을 가지는 복합 자성체를 개시하고 있다. 복합 자성체는 반도체 장치 및/또는 전자회로장치에 인접하여 배치되어, 그들로부터 방사된 고주파 노이즈를 억제할 수 있다.

최근의 조사에 의하면, 복합 투자율(μ")을 가지는 자성체의 이용이, 노이즈가 감쇠될 수 있도록 노이즈를 발생시키는 회로에 부가된 유효저항으로서 간주되고 있다. 실효저항은 사용된 자성체의 복합 투자율(μ")에 의존한다. 상세하게는, 자성체가 일정한 면적을 갖는 경우, 유효저항은 자성체의 복합 투자율(μ")과 그 두께에 의존하는 것이 확실하다. 이것은, 증가된 복합 투자율을 가지는 자성체는 감소된 체적, 즉 소형의 기기에 조립될 수 있는 감소된 면적과 두께를 고주파 노이즈 억제기(high frequency noise suppressor)에 제공할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명은, 고주파에서 증가된 복합 투자율, 바람직하게는 0.1 -10 기가헤르쯔의 준마이크로파 대역 내에서 최대값의 복합 투자율을 가지는 자성체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 청구범위 제1항에 의한 자성체를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 제2항 내지 제15항에 의한 자성체와, 종속항 제16항에 의한 노이즈 억제기와 제17항에 의한 노이즈 억제방법이 얻어진다.

낮은 코어손실 또는 높은 포화 자기화를 가지는 자성체 중의 하나로서, M-X-Y 자기복합물(magnetic composition)(M: 자기 금속 원소, Y: O, N, 또는 F, X: M 및 Y이외의 원소 또는 원소들)가 종래 기술 분야에서 알려져 있고, 여기서, X는 C, B, Si, Al, Mg, Ti, Zn, Hf, Sr, Nb, Ta 및 희토류(rare-earth) 금속 중 적어도 하나이며, 상기 자기복합물은 주로 스퍼터링 방법이나 증착방법에 의해 제조되며, 금속제 자성입자인 M이 세라믹과 같이 비자기 매트릭스(non-magnetic matrix)(X 및 Y)내에서 분산되는 입자구조를 가진다.

뛰어난 투자율을 가지는 M-X-Y 자기복합물의 미세한 구조를 조사하는 동안, 본 발명자들은 M-X-Y 자기복합물이 M만을 구비하는 금속제 벌크의 자성재료의 80% 또는 그 이상의 포화 자기화를 갖는 높은 M 농도 영역에서 높은 포화 자기화가 실현될 수 있다는 것을 알아내었다.

M-X-Y 자기복합물은 낮은 비저항(low specific resistance)을 가진다. 그러므로, 고주파 영역에서 사용된 비교적 두께가 있는 일부에서 형성되면, 상기 부분은 그 안에서 맴돌이 전류가 흐르는 것을 허용하게 된다. 그 결과, 상기 부분은 투자율이 감소하게 된다. 따라서, 종래의 높은 포화 자기화를 가지는 M-X-Y 자기복합물은 증가된 두께를 가지는 부분에 대해서는 사용될 수 없다.

또한, 본 발명자들은 감소된 농도의 M을 가지는 M-X-Y 자기복합물이 고주파 영역에서 증가된 복합 투자율(μ")을 가진다는 것을 알아내었다. M-X-Y 자기복합물이 M만을 구비하는 금속제 벌크의 자성재료의 60% - 80%의 포화 자기화를 갖는 감소된 M 농도 영역에서는, M-X-Y 자기복합물은 대략 100μΩ·cm 또는 그 이상의 비교적 높은 비저항을 가진다. 그러므로, 수 마이크로미터(㎛)와 같은 비교적 두께가 있는 부분이 감소된 M 농도의 복합물로 형성된다면, 맴돌이 전류로 인하여 감소된 손실을 나타낸다. 코어손실 또는 복합 투자율은 고유 공명(natural resonance)으로 인한 손실이다. 따라서, 주파수 축 상에서의 복합 투자율 분포는 좁다. 이것은 감소된 M 농도를 가진 M-X-Y 자기복합물이 좁은 주파수 범위 내에서 노이즈의 억제에 유용하다는 것을 의미한다.

M-X-Y 자기복합물이 M만을 구비하는 금속제 벌크의 자성재료의 35% - 60%의 포화 자기화를 가지는 또 다른 감소된 M 농도에 있어서, M-X-Y 자기복합물은 대략 500μΩ·cm 또는 그 이상의 더 높은 비저항을 가진다. 따라서, 맴돌이 전류에 기인한 손실은 수 마이크로미터(㎛)와 같은 비교적 두께를 가지는 자기복합물로 만들어진 일부분에서 더 감소된다. M 입자 사이의 자기 상호작용이 작게 되어, 스핀 열 요동(spin heat fluctuation)은 복합 투자율의 고유 공명이 발생하는 그 주파수의 변동을 일으키도록 커지게 된다. 그러므로, 복합 투자율(μ")은 비교적 넓은 주파수 범위에 걸쳐 비교적 큰 값을 갖는다. 이것은, 좀더 감소된 M 농도를 가진 M-X-Y 자기복합물이 넓은 주파수 범위 내에서 노이즈의 억제에 유용하다는 것을 의미한다.

좀더 감소된 M 농도에서는, M 입자는 서로 자기적으로 영향을 미치지 않게 되어, M-X-Y 복합물은 초상자성(superparamagnetism)을 나타낸다.

고주파 노이즈를 억제하도록 전자회로에 인접하여 배치될 자성체로 된 일부분의 설계에 있어서, 자성체의 복합 투자율(μ")과 두께(δ)의 곱(μ"· δ)의 값이 고려된다. 일반적으로, (μ"· δ)≥1000㎛ 가 수백 메가헤르쯔(MHz)인 고주파 노이즈를 효과적으로 억제하는데 필요하다. 사용된 자기복합물이 대략 1000(μ"=1000)인 복합 투자율을 가지는 경우, 노이즈 억제기(noise suppressor)는 1 마이크로미터(㎛) 또는 그 이상의 두께를 가질 필요가 있다. 그러므로, 낮은 비저항을 가지는 복합물은 맴돌이 전류가 쉽게 발생되기 때문에 요구되지 않지만, 100μ·Ω 또는 그 이상과 같이 증가된 비저항을 가지도록 요구된다.

상술한 관점에서, 노이즈 억제기로 사용된 M-X-Y 복합물은, M-X-Y 자기복합물이 M 만을 구비하는 금속제 벌크의 자성재료의 35% - 80%의 포화 자기화를 갖는 감소된 M 농도를 가질 것이 요구된다.

도 1은 M-X-Y 자기복합물의 입자구조를 나타내는 개략도면,

도 2a는 실시예에서 사용된 스퍼터링 장치의 구조를 나타내는 개략 단면도,

도 2b는 실시예에서 사용된 증착 장치의 구조를 나타내는 개략 단면도,

도 3은 실시예 1에 있어서 막시료(film example) 1의 복합 투자율의 주파수 응답을 나타내는 그래프 도면,

도 4는 실시예 2에 있어서 막시료 2의 복합 투자율의 주파수 응답을 나타내는 그래프 도면,

도 5는 비교예 1에서 비교시료 1의 복합 투자율의 주파수 응답을 나타내는 그래프 도면,

도 6은 자성시료의 노이즈 억제효과를 테스트하기 위한 테스트장치의 개략 사시도,

도 7a는 막시료 1의 투과특성을 나타내는 그래프 도면,

도 7b는 복합 자성재료 시트의 비교시료의 투과특성을 나타내는 그래프 도면,

도 8a는 노이즈 억제기로서 자성재료를 나타내는 길이 ℓ을 가진 분포 정수 회로,

도 8b는 도 8a의 분포 정수 회로의 단위길이 △ℓ을 가지는 등가회로,

도 8c는 도 8a의 분포 정수 회로의 길이 ℓ을 가지는 등가회로,

도 9a는 실시예 1에 있어서 막시료 1의 등가저항 R의 주파수 응답을 나타내 는 그래프 도면,

도 9b는 복합 자성재료 시트의 비교시료의 등가저항 R의 주파수 응답을 나타내는 그래프 도면이다.

우선, M-X-Y 자기복합물의 입자구조와 그 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

M-X-Y 자기복합물의 입자구조를 개략적으로 나타내는 도 1을 참조하면, 금속제 자성재료 M의 입자(11)는 X와 Y로 이루어지는 매트릭스(12) 내에서 균일하게 또는 고르게 분포된다.

도 2a를 참조하면, 도시된 스퍼터링 장치는 이하의 실시예와 비교예의 시료를 제조하는데 사용되었다. 스퍼터링 장치는 종래 구조를 가지며, 진공 컨테이너(20), 셔터(21), 분위기 가스원(22), 기판 또는 유리판(23), 칩(24)(X 또는 X-Y), 타겟(25)(M), RF 전원 및 진공펌프(27)를 구비한다. 분위기 가스원(22)과 진공 펌프(27)는 진공 컨테이너(20)에 접속되어 있다. 기판(23)은 칩(24)이 배치된 타겟(25)에 대면하고 있다. 셔터(21)는 기판(21) 앞에 배치된다. RF 전원(26)은 타겟(25)에 접속되어 있다.

도 2b를 참조하면, 도시된 증착장치는 이하의 실시예와 비교예의 시료를 제조하는데 사용되는 또하나의 장치이다. 증착 장치는 스퍼터링 장치와 유사하게, 종래 구조를 가지고, 진공 컨테이너(20), 분위기 가스원(22) 및 진공 펌프(27)를 가지지만, 칩(24), 타겟(25) 및 RF 전원(26) 대신에 재료(X-Y)를 포함하는 도가니(crucible)를 가진다.

실시예 1

표 1에서 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 사용하여, M-X-Y 자기복합물의 박막이 유리판 상에서 만들어진다.

제조된 막시료 1은 형광 X선 분광법에 의해 분석되어, 복합물 Fe₇₂Al₁₁O₁₇막으로 확인되었다. 막시료 1은 두께 2.0 마이크로미터(㎛), DC 비저항 530 마이크로 옴 센티미터(μΩ·cm), 이방성 전계(anisotropy field) 18 Oe(Hk) 및 포화 자기화 16,800 가우스(Ms)를 가졌다.

금속제 재료(M) 자체와 막시료(1)의 포화 자기화의 백분율 {Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100은 72.2%였다.

투자율 주파수 응답을 측정하기 위해, 막시료 1은 리본형태로 형성되어 코일 내에 삽입되었다. 바이어스 자기장의 인가 중, 코일의 임피던스 변화는 코일에 인가된 AC전류의 주파수 변화에 응답하여 측정되었다. 상기 측정은, 바이어스 자기장의 서로 다른 값에 대하여 몇차례 행해졌다. 주파수 변화에 응답하여 측정된 임피 던스 변화로부터 복합 투자율 주파수 응답(μ"-f 응답)이 계산되어 도 3에 나타낸다. 도 3으로부터, 복합 투자율은 높은 피크, 또는 최대값 (μ"_max)을 가지며 피크의 다른 한쪽에서 급격히 떨어진다는 것을 알 수 있다. 최대값(μ"_max)을 나타내는 고유 공명 주파수(f(μ"_max))는 대략 700MHz이다. μ"-f 응답으로부터 상대 대역폭(relative bandwidth; bwr)은 상기 대역폭의 중심 주파수에 대하여 최대값(μ"_max)의 반값(μ"₅₀)으로서 복합 투자율을 나타내는 2개의 주파수 점 사이의 대역폭의 백분율로 결정된다. 상대 대역폭(bwr)은 148%였다.

실시예 2

실시예 1과 유사하지만 150 Al₂O₃ 칩을 사용하는 조건에서, 막시료 2는 유리판 상에 형성된다.

제조된 막시료 2는 형광 X-선 분광법에 의해 분석되어, Fe₄₄Al₂₂O₃₄ 복합물의 막으로 확인되었다. 막시료 2는 두께 1.2 마이크로미터(㎛), DC 비저항 2400 마이크로 옴 센티미터(μΩ·㎝), 이방성 전계 120 Oe(Hk) 및 포화 자기화 9600가우스(Ms)를 가졌다. 막시료 2는 비저항이 막시료 1보다 더 높다는 것을 알 수 있을 것이다.

막시료 2와 금속제 재료(M) 자체의 포화 자기화의 백분율 {Ms(M-X-Y)/Ms(M))}×100은 44.5%였다.

또한, 막시료 2의 μ"- f 응답은 실시예 1과 유사한 방법으로 얻어졌으며, 이는 도 4에 나타낸다. 또한, 막시료 1에서와 유사한 높은 값을 갖는다는 것을 알 수 있다. 그러나, 피크에서의 주파수점, 또는 고유 공명 주파수는 대략 1GHz이며, 복합 투자율은 피크의 다른 한쪽에서 점차적으로 떨어져서, μ"-f 응답은 광대역 특성을 갖게 된다.

또한, 막시료 2의 상대 대역폭(bwr)은 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 181%로 확인되었다.

비교예 1

실시예 1과 유사하나 90 Al₂O₃칩을 이용하는 조건 하에서, 비교시료 1은 유리판 상에 형성된다.

비교시료 1은 형광 X선 분광법에 의해 분석되어 복합물 Fe₈₆Al₆O₈의 막으로 확인되었다. 비교시료 1은 두께 1.2 마이크로미터(㎛), DC 비저항 74 마이크로 옴 센티미터(μΩ·cm), 이방성 전계 22 Oe(Hk), 포화자기화 18,800 가우스(Ms) 및 비교시료 1과 금속제 재료(M) 자체의 포화 자기화의 백분율 {Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100은 85.7%를 가졌으며 그리고, 44.5%였다.

또한, 비교시료 1의 μ"- f 응답은 실시예 1에서와 유사한 방식으로 얻어질 수 있으며, 그것은 도 5에 나타낸다. 도 5로부터, 비교시료 1의 복합 투자율(μ")은 대략 10MHz의 주파수에서 높은 피크를 가지지만 10MHz 보다 높은 주파수에서는 급격하게 감소한다. 보다 낮은 비저항으로 인한 맴돌이 전류의 발생에 의해 이러한 감소가 일어나는 것으로 추측될 수 있다.

비교예 2

실시예 1과 유사하지만 200 Al₂O₃ 칩을 사용하는 조건 하에서, 비교시료 2는 유리판 상에서 형성되었다.

제조된 비교시료 2는 형광 X선 분광법에 의해 분석되어, 복합물 Fe₁₉Al₃₄O₄₇의 막으로 확인되었다. 비교시료 2는 두께 1.3 마이크로미터(㎛), DC 비저항 10,500 마이크로 옴 센티미터(μΩ·cm)를 가졌다.

비교시료 1의 자기특성은 초상자성을 나타내었다.

실시예 4

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 2에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하는 반응성 스퍼터링 방법(reactive sputtering method)에 의해 유리판 상에서 만들어졌다. N₂의 부분 압력비는 20%였다. 상기 박막은 자기장 하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어, 막시료 4가 얻어졌다.

막시료 4의 성질은 표 3에 나타낸다.

실시예 5

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 4에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하여 유리판 상에 만들어졌다. 박막은 자기장 하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 5가 얻어졌다.

막시료 5의 성질은 표 5에 나타낸다.

실시예 6

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 6에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하는 반응성 스퍼터링 방법에 의해 유리판 상에서 만들어졌다. N₂의 부분 압력비는 10%였다. 박막은 자기장 하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 6이 얻어졌다.

막시료 6의 성질은 표 7에 나타낸다.

실시예 7

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 8에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하여 유리판 상에서 만들어졌다. 박막은 자기장 하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 7이 얻어졌다.

막시료 4의 성질은 표 9에 나타낸다.

실시예 8

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 10에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하는 반응성 스퍼터링 방법을 이용하여 유리판 상에서 만들어졌다. N₂의 부분 압력비는 10%였다. 박막은 자기장 하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 8이 얻어졌다.

시료 10의 성질은 표 11에 나타낸다.

실시예 9

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 12에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하여 유리판 상에 만들어졌다. 박막은 자기장 하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 9가 얻어졌다.

막시료 9의 성질은 표 13에 나타낸다.

실시예 10

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 14에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하는 반응성 스퍼터링 방법에 의해 유리판 상에서 만들어졌다. O₂의 부분 압력비는 15%였다. 박막은 자기장하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 10이 얻어졌다.

막시료 10의 성질은 표 15에 나타낸다.

실시예 11

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 16에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하여 유리판 상에서 만들어졌다. 박막은 자기장하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 11이 얻어졌다.

막시료 11의 성질은 표 17에 나타낸다.

실시예 12

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 18에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하여 유리판 상에서 만들어졌다. 박막은 자기장하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 12가 얻어졌다.

막시료 12의 성질은 표 19에 나타낸다.

실시예 13

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 20에 나타낸 스퍼터링 조건에서 도 2a에 나타낸 스퍼터링 장치를 이용하여 유리판 상에서 만들어졌다. 박막은 자기장 하에서 진공으로 2시간 동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 13이 얻어졌다.

막시료 13의 성질은 표 21에 나타낸다.

실시예 14

M-X-Y 자기복합물 박막은 표 22에 나타낸 조건에서 도 2b에 나타낸 증착장치를 이용하여 유리판 상에서 만들어졌다. 박막은 자기장하에서 진공으로 2시간동안 300℃의 온도에서 열처리되어 막시료 14가 얻어졌다.

막시료 14의 성질은 표 23에 나타낸다.

이제, 도 6에 나타낸 테스트장치를 이용하여, 시료막과 비교시료의 노이즈 억제효과에 관한 테스트에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

시편(test piece)은 20mm x 20mm x 2.0㎛ 의 치수를 가진 막시료 1이었다. 비교용으로, 20mm x 20mm x 1.0mm의 치수를 가지는 공지의 복합 자성재료 시트를 준비한다. 복합 자성재료는 폴리머와 폴리머 내에 분산된 균일한 자성의 금속분말을 구비한다. 자성 금속 분말은 Fe, Al 및 Si을 구비한다. 복합 자성재료는 준-마이크로파 범위(Quasi-microwave range) 내에 복합 투자율 분포를 가지며, 대략 700MHz의 주파수에서 최대값의 복합 투자율을 갖는다. 표 24는 시편과 비교시편 모두의 자기적 성질을 나타낸다.

표 24에서 알 수 있는 바와 같이, 막시료 1은 복합 투자율의 최대값이 비교시편의 대략 600배이다. 노이즈 억제 효과는 일반적으로 최대 복합 투자율(μ"_max)과 시편의 두께 δ의 곱( μ" _maxx δ)의 값으로 평가되기 때문에, 복합 자성재료 시트의 비교시편의 두께는 1mm로 선택되어 양 시편 모두 유사한 ( μ" _maxx δ) 값을 가진다.

도 6을 참조하면, 테스트 장치는 2개의 포트(ports)와, 2개의 포트에 연결된 동축 케이블(coaxial cables)(62) 및 2개의 포트를 가로질러 연결된 네트워크 분석기(network analyzer)(미도시됨)을 가지는 마이크로-스트립선(micro-strip line)(61)을 구비한다. 마이크로-스트립선(61)은 75mm의 선길이와 50옴의 특성 임피던스를 가진다. 시편(63)은 마이크로-스트립선(61)상의 영역(64)에 배치되어 투과특성(S21)이 측정되었다. S21의 주파수 응답은 막시료 1과 비교시료 각각에 대하여 도 7a, 7B에 나타낸다.

막시료 1의 사용과 관련하여, S21이 100MHz이상에서 감소하여, 2GHz의 주파수에서 최소 -10dB로 되고, 그리고 나서 2GHz이상에서 증가한다는 것을, 도 7a로부터 알 수 있을 것이다. 한편, 비교예의 사용과 관련하여, S21이 점차 감소하여 3GHz의 주파수에서 최소 -10dB가 된다는 것을 도 7b로부터 알 수 있다.

결과는 S21이 복합 투자율의 주파수 분포에 의존하며 또한 노이즈 억제 효과는 ( μ" _maxx δ)곱에 의존한다는 것을 입증한다.

이제, 도 8a에 나타낸 바와 같이 자성시료가 길이 ℓ을 가지는 분포 정수 회로를 형성한다면, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 등가회로는 투과 특성(S11 및 S21)으로부터 단위길이인 △ℓ에 대하여 계산되었다. 그리고 나서, 길이 ℓ에 대한 등가회로는, 도 8c에 나타낸 바와 같이 단위길이 △ℓ에 대한 등가회로로부터 얻어졌다. 자성시료의 등가회로는 도 8c에 나타낸 바와 같이 직렬의 인덕턴스(L)과 저항 (R) 및 병렬의 용량(C) 및 컨덕턴스(G)를 구비한다. 이것으로부터, 마이크로-스트립선 상의 자성체의 위치에 기인한 마이크로-스트립선의 투과특성의 변화는 주로 직렬로 부가된 등가저항(R)에 의해 결정된다는 것을 알 수 있을 것이다.

이상의 관점에서, 등가 저항(R)의 주파수 응답이 측정되었다. 측정된 데이터는 시료 1과 비교시료에 대하여 도 9a와 9B에 각각 나타내었다. 이들 도면으로부터 등가 저항(R)은 준 마이크로파 범위에서 점차 감소하며, 대략 3GHz에서 대략 60옴인 것을 알 수 있을 것이다. 등가저항(R)의 주파수 의존성은 대략 1GHz에서 최대값을 가지는 복합 투자율의 그것과는 다르다는 것을 알 수 있다. 이러한 차이는 파장에 대한 생산품과 시료 길이의 비율의 점차적인 증가에 기초한다는 것을 추측할 수 있다.

본 발명의 자성체 제조방법은 스퍼터링 방법과 증착방법에 대하여 설명하였지만 그 제조방법으로만 한정되는 것은 아니다. 이온빔 증착방법이나 가스 증착방법과 같은 다른 어떠한 막 제조방법이라도 본 발명의 자성체를 생성할 수 있는 것이라면 본 발명의 자성체 제조에 이용될 수 있다. 또한, 생성된 막이 충분한 성질을 가진다면 막생성 후의 열처리가 필수적인 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 준-마이크로파 범위와 같은 고주파수에서 보다 높은 복합 투자율을 가지는 자성체를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르는 자성체는 소형의 전자회로소자 및 전자기기에 유용한 노이즈 억제기를 제공할 수 있다.

Claims

M, X 및 Y를 구비하는 자기복합물(magnetic composition)의 고주파 노이즈를 억제하기 위한 자성체로서,

상기 M은 Fe, Co 및 Ni 중 적어도 하나로 이루어진 금속제 자성재료이고, X는 M과 Y이외의 원소 또는 원소들이며, Y는 F, N 및 O 중 적어도 하나이고,

상기 M-X-Y 자기복합물은 상기 M-X-Y 자기복합물이 M만을 구비하는 금속제 벌크의 자성재료의 포화 자기화의 35% - 80%의 포화 자기화를 가지며, 상기 자기복합물은 0.1 - 10 기가헤르쯔(GHz)의 주파수 범위 내에서 복합 투자율(complex permeability)(μ")의 최대값(μ"_max)을 가지며, X는 C, B, Si, Al, Mg, Ti, Zn, Hf, Sr, Nb, Ta 및 희토류(rare-earth) 금속 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 자성체.
제1항에 있어서, 상대 대역폭(relative bandwidth)(bwr)이 200% 이하인 비교적 협대역의 복합 투자율 주파수 응답을 가지며, 상기 상대 대역폭(bwr)은 상기 대역폭의 중심 주파수에 대하여 최대값(μ"_max)의 반값(μ"₅₀)으로서 복합 투자율을 나타내는 2개 주파수점 사이의 대역폭의 백분율로 결정되는 것을 특징으로 하는 자성체.
제2항에 있어서, 상기 금속제 자성재료 M은 포화 자기화를 가지며, 상기 자기복합물은 금속제 자성재료 M의 포화 자기화의 60-80%인 포화 자기화를 가지는 것을 특징으로 하는 자성체.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 자기복합물은 100-700μΩ·cm 의 DC 비저항을 가지는 것을 특징으로 하는 자성체.
제1항에 있어서, 상대 대역폭(bwr)이 150% 이상인 비교적 광대역의 복합 투자율 주파수 응답을 가지고, 상기 상대 대역폭(bwr)은 상기 대역폭의 중심 주파수에 대하여 최대값(μ"_max)의 반값(μ"₅₀)으로서 복합 투자율을 나타내는 2개 주파수점 사이의 대역폭의 백분율로 결정되는 것을 특징으로 하는 자성체.
제5항에 있어서,

상기 금속제 자성재료 M은 포화 자기화를 가지며, 상기 자기복합물은 금속제 자성재료 M의 포화자기화의 35 - 60%인 포화 자기화를 가지는 것을 특징으로 하는 자성체.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 자기복합물은 500 μΩ·cm 이상의 DC 비저항을 가지는 것을 특징으로 하는 자성체.
삭제
제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 금속제 자성재료 M은 X - Y로 이루어지는 매트릭스 복합물 내에 과립상으로 된 입자(granular grains)로서 분포되는 것을 특징으로 하는 자성체.
삭제
청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기복합물은 120 Oe 이하의 이방성 전계를 가지는 것을 특징으로 하는 자성체.
제1항, 제2항, 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기복합물은 Fe_α-Al_β-O_γ구조식으로 표현된 복합물인 것을 특징으로 하는 자성체.
삭제
제 9항에 있어서,

상기 자기복합물은 스퍼터링 프로세스에 의해 형성된 박막인 것을 특징으로 하는 자성체.
제 9항에 있어서,

상기 자기복합물은 증착 프로세스에 의해 형성된 박막인 것을 특징으로 하는 자성체.
제1항, 제 2항, 제 3항, 제 5항 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

고주파 노이즈 억제기로서 사용하기 위해 두께 0.3 - 20 ㎛를 가지는 막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체.
제16항에 기재된 상기 막을 전자장치 바로 위에 또는 인접하여 배치하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 회로선 내에서 고주파 노이즈가 흐르는 것을 억제하기 위한 방법.