KR100789051B1

KR100789051B1 - 전자 부품 내의 고주파 전류 흐름을 상당히 억제할 수 있는 라디에이터

Info

Publication number: KR100789051B1
Application number: KR1020010017665A
Authority: KR
Inventors: 시게요시 요시다; 요시오 아와쿠라; 히로시 오노
Original assignee: 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2007-12-26
Also published as: US20010040790A1; CN1222034C; DE60109343T2; MY123590A; JP2001291981A; EP1143777B1; DE60109343D1; NO20011706D0; JP4287020B2; SG102619A1; CN1316775A; NO20011706L; KR20010095275A; US6624714B2; TWI248780B; NO325816B1; EP1143777A1

Abstract

전자 부품(5)에 의해 발생된 열을 방사할 때 사용되는 라디에이터(1)에서, 고주파 전류 억제체(2)는 전자 부품에 면하는 라이에이터의 주 표면에 부착된다. 고주파 전류 억제체는, 라디에이터를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류를 감쇄시킨다. 열 전도성 시트는 고주파 전류 억제체상에 형성되는 것이 바람직하다. 절연 시트는 고주파 전류 억제체 상에 형성될 수 있다.

Description

전자 부품 내의 고주파 전류 흐름을 상당히 억제할 수 있는 라디에이터 {RADIATOR CAPABLE OF CONSIDERABLY SUPPRESSING A HIGH-FREQUENCY CURRENT FLOWING IN AN ELECTRONIC COMPONENT}

도 1A는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터의 측면도.

도 1B는 회로기판 상에 장착된 상태의 도 1A에 도시된 라디에이터의 측면도.

도 2는 회로기판 상에 장착된 상태의 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터의 측면도.

도 3은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터의 측면도.

도 4는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터의 측면도.

도 5는 M-X-Y 자기 조성물의 입상(granular) 구조를 도시한 개략도.

도 6A는 실시예에서 사용된 스퍼터링 장치 구조를 도시한 개략 단면도.

도 6B는 실시예에서 사용된 기상 증착 장치 구조를 도시한 개략 단면도.

도 7는 실시예 1의 막 표본 1의 투자율 주파수 응답을 도시한 그래프.

도 8는 실시예 2의 막 표본 2의 투자율 주파수 응답을 도시한 그래프.

도 9은 비교 실시예 1의 비교 표본 1의 투자율 주파수 응답을 도시한 그래프.

도 10은 자기 표본의 잡음 억제 효과를 시험하기 위한 테스트 장치의 개략 사시도.

도 11A는 막 표본 1의 전송 특성을 도시한 그래프.

도 11B는 복합 자기 물질 시트의 비교 표본의 전송 특성을 도시한 그래프.

도 12A는 잡음 억제기로서 자기 물질을 나타내는 길이 l의 분포 정수 회로.

도 12B는 도 12A의 분포 정수 회로의 단위 길이 △l의 등가 회로.

도 12C는 도 12A의 분포 정수 회로의 길이 l의 등가 회로.

도 13A는 실시예 1의 막 표본 1의 등가 저항 R의 주파수 응답을 도시한 그래프.

도 13B는 복합 자기 물질 시트의 비교 표본의 등가 저항 R의 주파수 응답을 도시한 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1 : 라디에이터 1a : 핀(fin)

1b : 베이스 판 2, 3 : 고주파 전류 억제체

4 : 인쇄회로기판 5 : 반도체 집적회로 소자

본 발명은 전자 부품의 온도 상승을 방지하기 위해 전원공급시에 전자 부품에 의해 발생된 열을 방사하기 위한, 전자 부품 자체 또는 회로기판, 또는 그 위에 장착된 전자 부품을 가지는 하우징에 부착되는 라디에이터(radiator)에 관한 것이다.

전자 통신 분야에서, 전자 장치 및 그 위에 장착된 여러 전자 부품을 가진 데이터 처리 장치가 사용된다. 이러한 전자 부품은 일반적으로 도전성 패턴이 제공되는 회로기판 상에 장착된다.

이러한 전자 부품은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드-온리 메모리(ROM), 마이크로프로세서(MPU), 중앙 처리 장치(CPU), 및 이미지 프로세서 연산 논리 장치(IPALU)를 포함하는 다양한 반도체 능동 소자일 수 있다. 일반적으로, 이러한 반도체 능동 소자는 고주파에서 사용되며 고속으로 동작된다. 따라서, 반도체 능동 소자는 회로 레이아웃에 따라 고밀도로 집적되며, 신호 처리시 사용되는 다수의 단자(일반적으로, 리드 프레임이라 지칭됨)가 제공되어, 반도체 집적 회로 소자(IC) 또는 반도체 대규모 집적 회로 소자(LSI)의 칩으로 형성된다.

전술한 타입의 반도체 능동 소자는 각각 매우 높은 동작 속도와 신호 처리 속도를 갖는다. 더욱 집적화된 구조에서 고속 동작을 수행하기 위하여, 소자는 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 고주파수로 사용되도록 설계된다. 따라서, 반도체 능동 소자에 부착된 라디에이터는 방사 효율이 더욱 향상될 필요가 있다.

반면에, 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 고주파수가 반도체 능동 소자에서 사용되면, 반도체 능동 소자 및 라디에이터 자체의 단자를 통해 고주파(고조파) 전류가 흐른다. 고주파 전류는 다른 전자 부품, 단자를 포함하는 신호 경로, 또는 그 위에 장착된 전기/전자 부품을 가지는 장치 및 소자에 전도될 수 있다. 고주파 전류는 전자 부품의 동작에 악영향을 주어 동작 에러를 발생시키거나 전자 부품의 기본 기능을 악화시키는 전자기 간섭을 초래하는 요인이 된다. 따라서, 상기 고주파 전류는 제거되거나 억제되야 한다.

그러나, 현재의 전자 부품 또는 라디에이터에서, 고주파 전류에 대한 대응책이 충분히 고려되지 않고 있다. 따라서, 고주파 전류로부터 발생한 전자기 간섭의 발생을 방지하는 것은 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자 부품이 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 고주파수에서 사용되더라도 고주파 전류를 충분히 그리고 상당히 억제하여 전자기 간섭의 발생을 방지할 수 있는 고주파 전류 억제형 라디에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상세한 설명으로 명확해질 것이다.

본 발명의 형태에 따르면, 전자 부품에 의해 발생된 열을 방사할 때 사용되는 라디에이터가 제공되며, 상기 라디에이터는 전자 부품에 면하는 주 표면을 가지며, 상기 라디에이터는, 라디에이터를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류를 감쇄시키기 위해 상기 주 표면에 부착된 고주파 전류 억제체를 포함한다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 전자 부품에 의해 발생된 열을 방사할 때 사용되는 라디에이터가 제공되며, 상기 라디에이터는 전자 부품에 면하는 주 표면을 가지며, 상기 라디에이터는, 라디에이터를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류를 감쇄시키기 위해 상기 주 표면에 부착된 고주파 전류 억제체 및 우수한 열 전도성을 가지며 상기 고주파 전류 억제체 상에 형성된 열 전도성 시트를 포함한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 전자 부품에 의해 발생된 열을 방사할 때 사용되는 라디에이터가 제공되며, 상기 라디에이터는 전자 부품에 면하는 주 표면을 가지며, 상기 라디에이터는, 라디에이터를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류를 감쇄시키기 위해 상기 주 표면에 부착된 고주파 전류 억제체 및 우수한 전기 절연성을 가지며 상기 고주파 전류 억제체 상에 형성된 절연 시트를 포함한다.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 전자 부품에 의해 발생된 열을 방사할 때 사용되는 라디에이터가 제공되며, 상기 라디에이터는 전자 부품에 면하는 주 표면을 가지며, 상기 라디에이터는, 라디에이터를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류를 감쇄시키기 위해 상기 주 표면에 부착된 고주파 전류 억제체를 포함하며, 고주파 전류 억제체는 M, X 및 Y를 포함하는 자기 조성물의 자기 물질로 이루어지는데, 여기서 M은 Fe, Co 및/또는 Ni로 구성되는 금속 자기 물질이며, X는 M 및 Y와는 다른 구성 요소 또는 구성 요소들이며, Y는 F, N, 및/또는 O이며, M-X-Y 자기 조성물은 상기 조성물의 포화 자화가 M으로만 구성된 금속 벌크(bulk)의 자기 물질의 포화 자화의 35-80%가 되도록 조성물 중의 M 농도를 가지며, 상기 자기 조성물은 0.1-10 기가헤르쯔(GHz)의 주파수 범위에서 상대 투자율(relative permeability)의 허수부 μ"의 최대값 μ"_max을 가진다.

(실시형태)
도 1A를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터가 기술될 것이다.

도 1A에 도시된 라디에이터(1)는 서로 소정의 간격으로 배치된 다수의 핀(1a; fin), 핀(1a)의 일단부에 고정된 주 표면 또는 상부면을 가지는 베이스 판(1b), 및 베이스 판(1b)의 대향 면 또는 하부면 상에 형성된 막의 형태의 고주파 전류 억제체(2)를 포함한다.

도 1B에는 도 1A의 라디에이터(1)가 인쇄회로기판(4) 상에 장착되어 있다. 인쇄회로기판(4)은 주 표면 또는 상부면을 가지며, 그 위에 반도체 집적 회로 소자(5)가 전자 부품으로서 장착된다. 반도체 집적 회로 소자(5) 주위에, 고주파 전류 억제체(3)가 막으로서 형성된다. 라디에이터(1)는 고주파 전류 억제체(2)가 반도체 집적 회로 소자(5) 및 고주파 전류 억제체(3)와 접촉되도록 회로기판(4) 상에 장착된다. 그 결과, 라디에이터(1)가 인쇄회로기판(4)에 부착되며 반도체 집적 회로 소자(5)의 상부면과 주변 표면은 고주파 전류 억제체(2, 3)로 덮인다.

고주파 전류 억제체(2)는 접착제 또는 양면 접착 테이프를 이용하여 반도체 집적 회로 소자(5) 및 고주파 전류 억제체(3) 각각에 부착된다. 고주파 전류 억제체(2, 3)는 각각 박막 자기 물질이며 수십 MHz 보다 작은 주파수 범위 내에서 도전성을 갖는다.

이러한 구조에서, 반도체 집적 회로 소자(5)가 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 고주파수에서 사용되더라도, 고주파 전류 억제체(2, 3)는 반도체 집적 회로 소자(5)의 단자 및 라디에이터(1) 자체를 통해 흐르는 고주파 전류를 충분히 그리고 상당히 감쇄시킨다. 따라서, 전자기 간섭의 발생을 방지하고 전자기 간섭의 악영향을 제거하는 것이 가능하다. 그리하여, 고주파 전류 억제체(2, 3)의 결합에 의해, 라디에이터(1) 자체를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류를 감쇄시킨다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터가 기술될 것이다. 유사한 부분은 동일한 도면 부호로 표시되어 더 이상 설명되지 않을 것이다.

도 2에 도시된 라이에이터(1)에서, 베이스 판(1b)에는 반도체 집적 회로 소자(5)를 수용하도록 하부면 상에 형성된 리세스 부분(6; recessed portion)이 제공된다. 리세스 부분(6)을 포함하는 베이스 판(1b)의 하부면 상에, 고주파 전류 억제체(2)가 막으로서 형성된다. 라디에이터(1)가 회로 기판(4)에 부착될 때, 리세스 부분(6)은 반도체 집적 회로 소자(5)에 대면한다. 그 결과, 반도체 집적 회로 소자(5)의 상부면 및 주변 표면(peripheral surface)은 고주파 전류 억제체(2)로만 덮인다. 따라서, 회로기판(4) 상에 고주파 전류 억제체가 형성될 필요는 없다.

고주파 전류 억제체(2)는 접착제 또는 양면 접착 테이프를 이용하여 반도체 집적 회로 소자(5) 및 회로기판(4) 각각에 부착된다.

이 구조에서, 반도체 집적 회로 소자(5)가 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 고주파수에서 사용되더라도, 고주파 전류 억제체(2)는 반도체 집적 회로 소자(5)의 단자와 라디에이터(1) 자체를 통해 흐르는 고주파 전류를 충분히 그리고 상당히 감쇄시킨다. 따라서, 전자기 간섭의 발생을 방지하고 전자기 간섭의 악영향을 제거하는 것이 가능하다. 그리하여, 고주파 전류 억제체(2)만으로 라디에이터(1) 자체를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류가 감쇄된다.

도 3을 참조하여, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터가 기술될 것이다. 유사한 부분은 동일한 도면 부호로 표시되며 더 이상 설명되지 않을 것이다.

도 3에 도시된 라디에이터(1)에서, 베이스 판(1b)의 하부면 상에 형성된 고주파 전류 억제체(2)에는, 고주파 전류 억제체(2)의 하부면에 부착되며 우수한 열 전도성을 갖는 열 전도성 시트(7)가 제공된다. 열 전도성 시트(7)는 접착제 또는 양면 접착 테이프를 사용하여 고주파 전류 억제체(2)에 부착된다.

이 구조에서도 역시, 전술한 효과가 얻어진다. 또한, 열 전도성 시트(7)가 제공되기 때문에, 라디에이터(1)로의 열의 이동이 촉진된다. 따라서, 열 방사 특성이 향상된다.

도 4를 참조하여, 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 고주파 전류 억제형 라디에이터가 기술된다. 유사한 부분은 동일한 도면 부호로 표시되며 더 이상 설명되지 않을 것이다.

도 4에 도시된 라디에이터(1)에서, 베이스 판(1b)의 하부면 상에 형성된 고주파 전류 억제체(2)에는, 고주파 전류 억제체(2)의 하부면에 부착되며 우수한 전기 절연 성질을 가지는, 폴리이미드 막과 같은, 절연 시트(8)가 제공된다. 절연 시트(8)는 접착제 또는 양면 접착 테이프를 사용하여 고주파 전류 억제체(2)에 부착된다.

고주파 전류 억제체(2, 3)는 스퍼터링 또는 기상 증착에 의해 형성될 수 있다. 전술한 스퍼터링 또는 기상 증착 이외에, 고주파 전류 억제체(2, 3)를 형성할 때 화학 기상 증착(CVD), 이온 빔 증착, 가스 증착, 및 패턴 전사가 사용될 수 있다.

각각의 고주파 전류 억제체(2, 3)는 0.3 내지 20μm 사이의 두께를 갖는 박막 자기 물질이며 수십 MHz 보다 작은 주파수 범위 내에서 도전성을 띤다.

각각의 고주파 전류 억제체(2, 3)용 물질로서, M(M은 Fe, Co, 및 Ni 중 적어도 하나이다), Y(Y는 F, N, 및 O 중 적어도 하나이다), 및 X(X는 M과 Y에 포함된 성분과는 다른 적어도 하나의 성분이다) 성분의 혼합으로서 M-X-Y 조성을 가지며, 주파수와 상대 투자율의 실수부 μ'에 대한 허수부 μ" 사이의 관계로서 주어진, 투자율 특성을 가지는 협대역 자기 손실 물질이 사용될 수 있으며, 상기 허수부 μ"(자기 손실항(magnetic loss term)이라고도 불림)의 최대값 μ"_max 은 100 MHz와 10GHz 사이의 주파수 범위 내에 존재하고, 상대 대역폭(relative bandwidth) bwr은 200% 이하이며, 상대 대역폭 bwr은 μ" 값이 최대값 μ"_max 의 50%인 2개의 주파수 사이의 주파수 대역폭을 추출하여 그 중심 주파수에서 주파수 대역폭을 규격화(normalizing)시킴으로써 얻어진다. 협대역 자기 손실 물질은 M 성분으로만 구성된 금속 자기 물질의 80% 내지 60% 사이의 포화 자화 및 100μΩ·cm ~ 700μΩ·cm 사이의 직류 전기 저항을 갖는다.

각각의 고주파 전류 억제체(4a, 4b, 및 5)용 물질로서, M(M은 Fe, Co, 및 Ni 중 적어도 하나이다), Y(Y는 F, N, 및 O 중 적어도 하나이다), 및 X(X는 M과 Y에 포함된 성분과는 다른 적어도 하나의 성분이다) 성분의 혼합으로서 M-X-Y 조성을 가지며, 주파수 및 상대 투자율의 실수부 μ'에 대한 허수부 μ" 사이의 관계로서 주어진, 투자율 특성을 가지는 광대역 자기 손실 물질이 사용될 수 있으며, 상기 허수부 μ"의 최대값 μ"_max 은 100 MHz와 10GHz 사이의 주파수 범위 내에 존재하고 상대 대역폭 bwr은 150% 이상이며, 상대 대역폭 bwr은 μ" 값이 최대값 μ"_max 의 50%인 2개의 주파수 사이의 주파수 대역폭을 추출하고 그 중심 주파수에서 주파수 대역폭을 규격화시킴으로써 얻어진다. 광대역 자기 손실 물질은 M 성분으로만 구성된 금속 자기 물질의 60% 내지 35% 사이의 포화 자화 및 500μΩ·cm 보다 큰 직류 전기 저항(d.c. electric resistance)을 갖는다.

고주파 전류 억제체(4a, 4b, 및 5)로서 사용된 각각의 협대역 자기 손실 물질 및 광대역 자기 손실 물질에서, X 성분은 C, B, Si, Al, Mg, Ti, Zn, Hf, Sr, Nb, Ta, 및 희토류 원소 중 적어도 하나이다. M 성분은 상기 성분의 입자 또는 그레인은 X와 Y 성분을 혼합한 매트릭스(matrix)상으로 분산되는 입상 구조로 존재한다. 입자는 1nm 내지 40nm 사이의 평균 입자 크기를 가진다. 협대역 또는 광대역 자기 손실 물질은 47400 A/m 이하의 이방성 자계를 가진다. 바람직하게, 광대역 또는 협대역 자기 손실 물질의 M-X-Y 조성물은 Fe-Al-O 조성물 또는 Fe-Si-O 조성물이다.

상기에서는, 반도체 집적 회로 소자가 전자 부품으로서 사용될 경우에 대해 기술되었다. 그러나, 본 발명은 전자 부품이 반도체 대규모 집적 회로 소자나 마이크로프로세서, 중앙 처리 장치, 및 이미지 프로세서 연산 논리 장치 등의 논리 회로 소자를 포함하는 상이한 반도체 능동 소자일 때에도 적용될 수 있다.

라디에이터는 전자 부품이 장착되는 회로기판 또는 하우징에 부착될 수 있다.

다른 경우에, 각각의 고주파 전류 억제체(2, 3)로서, 소형이며 상대 투자율의 큰 허수부(즉, "자기 손실항") μ"을 가지는 자기 손실 물질인 박막 자기 물질이 사용된다. 자기 손실항이 증가될 수 있는 자기 물질로서, 입상 자기 물질이 공지되어 있다. 특히, 입상 자기 물질에서 자기 금속 입자의 농도가 특정 범위 내로 되는 경우에, 고주파수 영역에서 우수한 자기 손실 특성을 얻을 수 있다.

다음으로, M-X-Y 자기 조성물의 입상 구조와 제조 방법이 기술될 것이다.

M-X-Y 자기 조성물의 입상 구조를 개략적으로 도시한 도 5를 참조하면, 금속 자기 물질M의 입자(11)는 X 및 Y로 구성된 매트릭스(12)에서 균일하게 또는 고르게 분포되어 있다.

도 6A에서, 도시된 스퍼터링 장치가 이하의 실시예와 비교 실시예에서 표본을 형성하기 위해 사용되었다. 스퍼터링 장치는 통상적인 구조를 가지며, 진공 용기(20), 셔터(21), 가스원(22; atmospheric gas source), 기판 또는 유리판(23), 칩(24)(X 또는 X-Y), 타겟(25)(M), RF 전력원, 및 진공 펌프(27)를 구비한다. 가스원(22) 및 진공 펌프(27)는 진공 용기(20)에 연결된다. 기판(23)은 칩(24)이 배치되는 타겟(25)과 맞선다. 셔터(21)는 기판(23)의 전면에 배치된다. RF 전력원(26)은 타겟(25)에 연결된다.

도 6B에서, 도시된 증착 장치는 다음의 실시예 및 비교 실시예에서 표본을 형성하기 위해 사용된 다른 장치이다. 증착 장치는 통상적인 구조를 가지며, 스퍼터링 장치와 유사한 진공 용기(20), 가스원(22), 및 진공 펌프(27)를 포함하지만, 칩(24), 타겟(25) 및 RF 전력원(26)을 대신해서, 물질(X-Y)을 포함하는 도가니(crucible)(28)를 구비한다.

실시예 1

도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 표 1에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 M-X-Y 자기 조성물의 박막을 형성하였다.

표 1

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar 가스
전력	RF
타겟	Fe(직경 100mm) 및 Al₂O₃칩(120개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

형성된 막 표본 1은 형광 X-레이 분광기에 의해 분석되어 조성물 Fe₇₂Al₁₁O₁₇의 막으로서 확인되었다. 막 표본 1은 2.0 마이크로미터(μm)의 두께, 530 마이크로 오옴 센티미터(μΩ·cm)의 직류 고유 저항(specific resistance), 18 Oe의 이방성 자계(Hk), 및 16,800 가우스의 포화 자화(Ms)를 가진다.

막 표본 1의 포화 자화와 금속 물질 M 자체의 포화 자화의 백분율, {Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100은 72.2%이었다.

투자율 주파수 응답을 측정하기 위하여, 막 표본(1)은 리본 형태로 형성되어 코일에 삽입된다. 바이어스 자계를 인가할 때, 코일의 임피던스 변동은 코일에 사용되는 AC 전류의 주파수 변화에 대응하여 측정된다. 상기 측정은 다양한 값의 바이어스 자계에 대하여 여러 번 측정된다. 주파수 변동에 대응하여 측정된 임피던스 변동으로부터, 투자율 주파수 응답(μ"- f(주파수) 응답)이 계산되며 이것은 도 7에 도시되어 있다. 상대 투자율의 허수부는 높은 피크치 또는 최대 값(μ"_max)을 가지며 피크의 다른 쪽으로 급속하게 떨어진다는 것이 도 7로부터 주지될 것이다. 최대 값(μ"_max)을 나타내는 자연 공진 주파수(f(μ"_max))는 약 700 MHz이다. μ"- f 응답으로부터, 상대 대역폭 bwr은 대역폭의 중심 주파수에 대한 최대 값(μ"_max)의 절반 값(μ"₅₀)으로서 상대 투자율의 허수부를 나타내는 2개의 주파수 점들 사이의 대역폭의 백분율로서 결정되었다. 상대 대역폭 bwr은 148%이다.

실시예 2

150개의 Al₂O₃ 칩을 사용하지만, 실시예 1과 유사한 조건으로, 막 표본 2를 유리판 상에 형성하였다.

형성된 막 표본 2는 형광 X-레이 분광기에 의해 분석되어 조성물 Fe₄₄Al₂₂O₃₄의 막으로서 확인되었다. 막 표본 2는 1.2 마이크로미터(μm)의 두께, 2400 마이크로 오옴 센티미터(μΩ·cm)의 직류 고유 저항, 120 Oe의 이방성 자계(Hk), 및 9600 가우스의 포화 자화(Ms)를 가진다. 막 표본 2는 고유 저항에 있어서 막 표본 1보다 높다.

막 표본 2의 포화 자화와 금속 물질 M 자체의 포화 자화의 백분율, {Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100은 44.5%이었다.

막 표본 2의 μ"- f 응답은 실시예 1과 유사한 방식으로 얻어지며 이것은 도 8에 도시된다. 피크치도 막 표본 1과 유사한 높은 값을 가진다. 그러나, 피크에서의 주파수 지점, 또는 자연 공진 주파수는 약 1 GHz 이고 상대 투자율의 허수부는 피크의 다른 쪽에서 점차적으로 떨어져 μ"-주파수 응답은 광대역 특성을 갖는다.

막 표본 2의 상대 대역폭 또한 실시예 1과 유사한 방식에 의해 181%로서 확인된다.

비교 실시예 1

90 개의 Al₂O₃ 칩을 사용하지만, 실시예 1과 유사한 조건으로, 비교 표본 1을 유리판 상에 형성하였다.

형성된 비교 표본 1은 형광 X-레이 분광기에 의해 분석되어 조성물 Fe₈₈Al₆O₈의 막으로서 확인되었다. 비교 표본 1은 1.2 마이크로미터(μm)의 두께, 74 마이크로 오옴 센티미터(μΩ·cm)의 직류 고유 저항, 22 Oe의 이방성 자계(Hk), 및 18,800 가우스의 포화 자화(Ms)을 가지며, 비교 표본 1의 포화 자화과 금속 물질 M 자체의 포화 자화의 백분율, {Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100 은 85.7%이다.

비교 표본 1의 μ"-주파수 응답은 실시예 1과 유사한 방식으로 얻어지며 이것은 도 9에 도시된다. 비교 표본 1의 상대 투자율의 허수부 μ"는 약 10 MHz의 주파수에서 높은 피크치를 가지지만 10 MHz 이상의 고주파수 범위에서 급속히 감소된다는 것이 도 9로부터 주지될 것이다. 이 감소는 낮은 고유 저항으로 인해 와전류(eddy current)의 발생에 의해 초래된다고 판단될 수 있다.

비교 실시예 2

200 개의 Al₂O₃ 칩을 사용하지만, 실시예 1과 유사한 조건으로, 비교 표본 2를 유리판 상에 형성하였다.

형성된 비교 표본 2는 형광 X-레이 분광기에 의해 분석되어 조성물 Fe₁₉Al₃₄O₄₇의 막으로서 확인되었다. 비교 표본 2는 1.3 마이크로미터(μm)의 두께, 10,500 마이크로 오옴 센티미터(μΩ·cm)의 직류 고유 저항을 포함한다.

비교 표본 1의 자기 특성은 초상자성체(superparamagnetism)를 나타낸다.

실시예 4

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 반응성 스퍼터링 방법에 의해 표 2에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. N₂의 부분 압력 비율은 20%이었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어, 막 표본 4를 얻었다.

표 2

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar+N₂ 가스
전력	RF
타겟	Fe(직경 100mm) 및 Al칩(150개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 4의 특성은 표 3에 나타나 있다.

표 3

막 두께	1.5μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	51.9%
μ"_max	520
f(μ"_max)	830MHz
bwr	175%

실시예 5

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 표 4에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 5를 얻었다.

표 4

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar 가스
전력	RF
타겟	Co(직경 100mm) 및 Al₂O₃칩(130개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 5의 특성은 표 5에 나타나 있다.

표 5

막 두께	1.1μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	64.7%
μ"_max	850
f(μ"_max)	800MHz
bwr	157%

실시예 6

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 반응성 스퍼터링 방법에 의해 표 6에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. N₂의 부분 압력 비율은 10%이었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어, 막 표본 6을 얻었다.

표 6

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar+N₂ 가스
전력	RF
타겟	Co(직경 100mm) 및 Al칩(170개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 6의 특성은 표 7에 나타나 있다.

표 7

막 두께	1.2μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	32.7%
μ"_max	350
f(μ"_max)	1GHz
bwr	191%

실시예 7

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 표 8에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 7을 얻었다.

표 8

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar 가스
전력	RF
타겟	Ni(직경 100mm) 및 Al₂O₃칩(140개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 7의 특성은 표 9에 나타나 있다.

표 9

막 두께	1.7μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	58.2%
μ"_max	280
f(μ"_max)	240MHz
bwr	169%

실시예 8

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 반응성 스퍼터링 방법에 의해 표 10에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. N₂의 부분 압력 비율은 10%이었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 8을 얻었다.

표 10

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar+N₂ 가스
전력	RF
타겟	Ni(직경 100mm) 및 Al칩(100개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 8의 특성은 표 11에 나타나 있다.

표 11

막 두께	1.3μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	76.2%
μ"_max	410
f(μ"_max)	170MHz
bwr	158%

실시예 9

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 표 12에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 9를 얻었다.

표 12

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar 가스
전력	RF
타겟	Fe(직경 100mm) 및 TiO₂칩(150개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 9의 특성은 표 13에 나타나 있다.

표 13

막 두께	1.4μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	43.6%
μ"_max	920
f(μ"_max)	1.5GHz
bwr	188%

실시예 10

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 반응성 스퍼터링 방법에 의해 표 14에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. O₂의 부분 압력 비율은 15%이었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 10을 얻었다.

표 14

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar+O₂ 가스
전력	RF
타겟	Fe(직경 100mm) 및 Si칩(130개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 10의 특성은 표 15에 나타나 있다.

표 15

막 두께	1.5μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	55.2%
μ"_max	920
f(μ"_max)	1.2GHz
bwr	182%

실시예 11

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 표 16에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 11을 얻었다.

표 16

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar 가스
전력	RF
타겟	Fe(직경 100mm) 및 HfO₃칩(100개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 11의 특성은 표 17에 나타나 있다.

표 17

막 두께	1.8μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	77.4%
μ"_max	1800
f(μ"_max)	450MHz
bwr	171%

실시예 12

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 표 18에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 12를 얻었다.

표 18

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar 가스
전력	RF
타겟	Fe(직경 100mm) 및 BN칩(130개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 12의 특성은 표 19에 나타나 있다.

표 19

막 두께	1.9μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	59.3%
μ"_max	950
f(μ"_max)	680MHz
bwr	185%

실시예 13

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6A에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 표 20에 나타낸 스퍼터링 조건으로 유리판 상에 형성되었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 13을 얻었다.

표 20

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
분위기	Ar 가스
전력	RF
타겟	Fe₅₀Co₅₀(직경 100mm) 및 Al₂O₃칩(130개) (칩 크기:5mm×5mm×2mm)

막 표본 13의 특성은 표 21에 나타나 있다.

표 21

막 두께	1.6μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	59.3%
μ"_max	720
f(μ"_max)	1.1GHz
bwr	180%

실시예 14

M-X-Y 자기 조성물의 박막은 도 6B에 도시된 기상 증착 장치를 사용하여 표 22에 나타낸 조건으로 유리판 상에 형성되었다. 박막은 자계하에서 진공 상태에서 2 시간 동안 300℃의 온도로 열-처리되어 막 표본 14를 얻었다.

표 22

스퍼터링 전의 진공도	<1×10^-6 Torr
가스 유입 속도	3.0 sccm의 O₂
도가니(28, 29) 내의 성분	Fe 및 Al

막 표본 14의 특성은 표 23에 나타나 있다.

표 23

막 두께	1.1μm
{Ms(M-X-Y)/Ms(M)}×100	41.8%
μ"_max	590
f(μ"_max)	520MHz
bwr	190%

이제, 도 10에 도시된 테스트 장치를 이용하여, 표본 막과 비교 표본의 잡음 억제 효과에 관한 테스트가 기술될 것이다.

테스트 피스(piece)는 20mm×20mm×2.0μm 치수의 막 표본 1이다. 비교를 위해, 공지된 복합 자기 물질 시트는 20mm×20mm×1.0mm 치수를 갖는다. 복합 자기 물질은 중합체와 중합체에서 분산되는 평탄 자기 금속 파우더로 구성된다. 자기 금속 파우더는 Fe, Al 및 Si로 구성된다. 복합 자기 물질은 준(quasi)-마이크로웨이브 범위에서 투자율 분포를 가지며 약 700 MHz의 주파수에서 상대 투자율의 허수부의 최대값을 가진다. 표 24는 테스트 피스 및 비교 테스트 피스의 자기 특성을 가진다.

표 24

	막 표본 1	비교 테스트 피스
μ"/700MHz	약 1800	약 3.0
bwr	148	196

표 24에 나타낸 바와 같이, 막 표본 1은 상대 투자율의 허수부의 최대값이 비교 테스트 피스의 약 600배 이상이다. 잡음 억제 효과는 일반적으로 상대 투자율의 허수부의 최대 값(μ"_max)과 피스의 두께(δ)의 곱(積)(μ"_max×δ)의 값으로부터 평가되기 때문에, 두 테스트 피스 모두가 (μ"_max×δ)의 유사한 값을 가지도록, 복합 자기 물질 시트의 비교 테스트 피스의 두께는 1mm로 선택되었다.

도 10을 참조하면, 테스트 장치는 2개의 포트를 가지는 마이크로-스트립 라인(61), 2개의 포트에 접속되는 동축 케이블(62), 및 2개의 포트 사이에 접속되는 네트워크 분석기(도시되지 않음)를 포함한다. 마이크로-스트립 라인(61)은 75mm의 라인 길이 및 50 오옴의 특성 임피던스를 가진다. 테스트 피스(63)는 마이크로-스트립 라인(61) 상의 영역(64)에 배치되며, 전송 특성(S21)을 측정하였다. S21의 주파수 응답은 막 표본 1과 비교 표본에 대해 각각 도 11A 및 11B에 도시되어 있다.

막 표본 1의 사용에 대해서는, S21이 100MHz 이상에서 감소되어, 2GHz의 주파수에서 최소 -10dB가 된 후에 2GHz 이상에서 증가하는 것을 도 11A로부터 알 수 있다. 한편, 비교 표본의 사용에 대해서는, S21이 점차 감소되어 3GHz의 주파수에서 최소 -10dB가 된다는 것을 도 11B로부터 알 수 있다.

상기 결과는 S21이 투자율의 주파수 분포에 의존하며 잡음 억제 효과가 (μ"_max×δ) 곱에 의존한다는 것을 설명한다.

이제, 자기 표본이 도 12A에 도시된 바와 같이 길이가 l인 분포 정수 회로를 형성하는 것으로 하면, 도 12B에 도시된 바와 같이, 등가 회로가 전송 특성 S11 및 S21로부터 단위 길이 △l에 대해 계산되었다. 이때, 길이 l에 대한 등가 회로는 도 12C에 도시된 바와 같이, 단위 길이 △l에 대한 등가 회로로부터 얻어졌다. 자기 표본 등가 회로는 도 12C에 도시된 바와 같이, 직렬 인덕턴스 L과 레지스턴스 R 및 병렬 캐패시턴스 C와 컨덕턴스 G를 포함한다. 이로부터, 마이크로-스트립 라인 상의 자기 물질의 배치로 인해 초래된 마이크로-스트립 라인의 전송 특성의 변화는 직렬로 부가된 등가 레지스턴스 R에 의해 주로 결정된다는 것을 알 수 있다.

상기의 관점에서, 등가 레지스턴스 R의 주파수 응답이 측정되었다. 측정된 데이터는 도 13A 및 13B에서 막 표본 1과 비교 표본에 대해 각각 도시되어 있다. 등가 레지스턴스 R이 준-마이크로웨이브 범위에서 점차 감소하여 약 3GHz에서 약 60 오옴이라는 것이 이러한 도면들로부터 주지될 것이다. 등가 저항 R의 주파수 의존도는 약 1GHz에서 최대값을 가지는 상대 투자율의 허수부의 주파수 의존도와 다르다. 이러한 차이는 상기 곱과 파장에 대한 표본 길이의 비율의 점진적 증가에 기초할 것이다.

본 발명은 고주파 전류 억제형 라디에이터를 제공하여 고주파 전류를 충분히 그리고 상당히 억제하여 전자기 간섭의 발생을 방지하는 효과를 가진다.

Claims

전자 부품에 의해 발생된 열을 방사할 때 사용되는 라디에이터로서,

상기 라디에이터는 상기 전자 부품에 대면하는 주 표면을 가지며, 상기 라디에이터는, 상기 라디에이터를 통해 흐르며 수십 MHz 내지 수 GHz 사이의 주파수 대역 내의 주파수를 가지는 고주파 전류를 감쇄시키기 위해 상기 주 표면에 부착된 고주파 전류 억제체를 포함하는 라디에이터.
제 1항에 있어서,

상기 주 표면 및 상기 주 표면에 대향하는 대향 표면을 가지는 베이스 판; 및

서로 소정 간격을 가지도록 상기 대향 표면으로부터 세워져 있는 복수의 핀(fin)으로서, 상기 베이스 판과 일체로 형성되는 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 또는 2항에 있어서,

상기 고주파 전류 억제체는 스퍼터링에 의해 상기 주 표면 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 또는 2항에 있어서,

상기 고주파 전류 억제체는 기상 증착에 의해 상기 주 표면 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 부품은 고주파수 대역 내에서 사용되며 고속으로 동작 가능한 반도체 능동 소자이며, 상기 전자 부품은 반도체 집적 회로 소자, 반도체 대규모 집적 회로 소자, 및 논리 회로 소자 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

우수한 열 전도성을 가지며 상기 고주파 전류 억제체 상에 형성되는 열 전도성 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,

우수한 전기 절연 성질을 가지며 상기 고주파 전류 억제체 상에 형성되는 절연 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,

접착시에 사용하기 위해 배치된 양면 접착 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고주파 전류 억제체는 0.3μm 내지 20μm 사이의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고주파 전류 억제체는 박막 자기 물질인 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 1 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고주파 전류 억제체는 M, X 및 Y를 포함하는 자기 조성물의 자기 물질로 이루어지며, M은 Fe, Co 및/또는 Ni로 구성되는 금속 자기 물질이며, X는 M 및 Y와는 다른 원소 또는 원소들이며, Y는 F, N, 및/또는 O이며, 상기 M-X-Y 자기 조성물은, 상기 M-X-Y 조성물이 M으로만 구성된 금속 벌크(bulk)의 자기 물질의 포화 자화의 35-80%의 포화 자화를 가지도록 상기 조성물 중의 M 농도를 가지며, 상기 자기 조성물은 0.1-10 기가헤르쯔(GHz)의 주파수 범위에서 상대 투자율의 허수부 μ"의 최대값 μ"_max을 가지는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11항에 있어서,

상기 자기 물질은 상기 M 성분으로만 구성된 금속 자기 물질의 포화 자화의 80% 내지 60% 사이의 포화 자화를 가지는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11 또는 12항에 있어서,

상기 자기 물질은 100μΩ·cm 내지 700μΩ·cm 사이의 직류 전기 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11항에 있어서,

상대 대역폭 bwr이 150% 이상인 비교적 광대역의 투자율 주파수 응답을 가지며, 상기 상대 대역폭 bwr은 대역폭의 중심 주파수에 대해서, 상기 최대 주파수μ"_max의 절반 값 μ"₅₀으로서 상대 투자율의 허수부를 나타내는 2개의 주파수 지점들 사이의 대역폭의 백분율로서 결정되는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 14항에 있어서,

상기 자기 물질은 상기 성분 M으로만 구성된 금속 자기 물질의 포화 자화의 60% 내지 35% 사이의 포화 자화를 가지는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 14 또는 15항에 있어서,

상기 자기 물질은 500μΩ·cm 보다 큰 직류 전기 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기 물질의 성분 X는 C, B, Si, Al, Mg, Ti, Zn, Hf, Sr, Nb, Ta, 및 희토류 원소로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기 물질의 성분 M은 상기 성분 M의 입자 또는 그레인(grain)이 성분 X 및 Y의 화합물의 매트릭스(matrix)로 분산되어 있는 입상 구조로 존재하는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 18항에 있어서,

상기 자기 물질은 입상 구조의 상기 입자가 1nm 내지 40nm 사이의 평균 입자 크기를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11 내지 19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자기 물질은 47400A/m 이하의 이방성 자계를 가지는 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11 내지 20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 M-X-Y 조성물은 Fe-Al-O 조성물인 것을 특징으로 하는 라디에이터.
제 11 내지 20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 M-X-Y 조성물은 Fe-Si-O 조성물인 것을 특징으로 하는 라디에이터.