KR101505030B1 - Magnetic field shield with atypical cracks and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a magnetic field shielding material which shields a magnetic field with regard to an electronic device to transmit a signal and energy by using an AC magnetic field. The magnetic field shielding material includes a soft magnetic metal plate with a relative permeability of 5000 to 150000. Atypical cracks are formed on the front side of the rear side of the soft magnetic material. The cracks pass through the front and rear sides of the soft magnetic material. The soft magnetic metal plate is composed of a Fe based nanocrystalline soft magnetic material including Fe, Si, Nd, Cu, and B as elements with a thickness of 10 to 30um with a plate shape.

Description

비정형 크랙을 갖는 자기장 차폐재 및 그 제조방법{MAGNETIC FIELD SHIELD WITH ATYPICAL CRACKS AND ITS MANUFACTURING METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a magnetic shielding material having atypical cracks and a magnetic shielding material having atypical cracks,

본 발명은 교류 자기장을 이용하여 신호와 에너지를 전달하는 전자 디바이스에 적용되어 자기장을 차폐하는 자기장 차폐재에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 비정형 패턴의 크랙들(cracks)에 의해 고주파 대역에서의 자기장 차폐 효과가 우수한 금속 소재의 자기장 차폐재에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to a magnetic field shielding material which is applied to an electronic device that transmits signals and energy using an alternating magnetic field to shield a magnetic field, and more particularly, The present invention relates to a magnetic material shielding material of a metal material having an excellent effect.

교류 자기장을 이용하여 신호와 에너지를 전달하는 다양한 종류의 전자 디바이스가 알려져 있다. 이러한 전자 디바이스의 주위에는 강한 자기장이 형성되는데, 이러한 자기장은 인체에 유해하며 또한 유도전류를 발생시켜 전자 디바이스의 오작동을 야기할 수 있다. 이러한 이유로 전자 디바이스에는 자기장 차단을 위한 자기장 차폐재가 이용된다.A variety of electronic devices for transmitting signals and energy using alternating magnetic fields are known. A strong magnetic field is formed around such an electronic device. Such a magnetic field is harmful to the human body and may also induce an induced current to cause malfunction of the electronic device. For this reason, magnetic field shielding materials for magnetic field shielding are used in electronic devices.

자기장 차폐재로는 비투자율(relative permeability) 및 포화자속밀도가 높은 금속 자성체로 된 판형 자기장 차폐재가 많이 이용되고 있다. 금속 자성체 소재의 차폐재를 자기장이 통과할 때, 차폐재 내부에서 전기유도현상이 일어나, 자기장은 에너지를 잃게 된다. 따라서, 차폐재를 통과한 후 자기장은 크게 줄어든다.As a magnetic shielding material, a plate magnetic shielding material made of a metal magnetic material having a high relative permeability and a high saturation magnetic flux density is widely used. When the magnetic field passes through the shielding material of the metal magnetic material, an electric induction phenomenon occurs inside the shielding material, and the magnetic field loses energy. Therefore, after passing through the shielding material, the magnetic field is greatly reduced.

종래 자기장 차폐재는, 비투자율 및 포화자속밀도가 높은 금속 자성체의 특성으로 인해, 자기이력손실(Hysteresis Loss)에 의해 주로 영향 받는 저주파수 대역에서 유용하게 이용될 수 있지만, 낮은 저항으로 인한 와전류 손실로 인하여 고주파수를 갖는 자기장의 차폐에는 한계가 있었다.Conventional magnetic shielding materials can be usefully used in low frequency bands mainly influenced by hysteresis loss due to the characteristics of metal magnetic material having a high permeability and a high saturation magnetic flux density, but due to an eddy current loss due to low resistance There is a limit to the shielding of magnetic fields with high frequencies.

본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 연자성체 금속판에 비정형 패턴의 크랙들이 형성되어 이루어짐으로써, 기존의 차폐재보다 우수한 자기장 차폐력, 특히,고주파 대역에서 우수한 자기장 차폐력을 갖는 자기장 차폐재를 제공하는 것이다. The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a magnetic shield plate having a magnetic field shielding capability, Magnetic field shielding material.

본 발명의 일 측면에 따라 교류 자기장을 이용하여 신호와 에너지를 전달하는 전자 디바이스에 대하여 자기장을 차폐하는 자기장 차폐재가 제공되며, 상기 자기장 차폐재는, 비투자율(relative permeability) 5000 ~ 150000을 갖는 연자성체 금속판을 포함하고, 상기 연자성체의 앞면과 뒷면 중 적어도 한 면에는 비정형 크랙(crack)들이 형성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnetic field shielding material for shielding a magnetic field for an electronic device that transmits signals and energy using an alternating magnetic field, the magnetic field shielding material comprising a soft magnetic material having a relative permeability of 5000 to 150000 And at least one of the front surface and the back surface of the soft magnetic material body is formed with atypical cracks.

일 실시예에 따라, 상기 크랙들은 상기 연자성체의 앞뒤를 관통하도록 형성된다.According to one embodiment, the cracks are formed to pass through the front and back of the soft magnetic material element.

일 실시예에 따라, 상기 연자성체 금속판은 Fe, Si, Nd, Cu 및 B를 원소로 포함하는 Fe계 나노결정 연자성체 재료로 형성된다.According to one embodiment, the soft magnetic metal plate is formed of an Fe-based nanocrystalline soft magnetic material containing Fe, Si, Nd, Cu and B as elements.

본 발명의 다른 측면에 따라, 교류 자기장을 이용하여 신호와 에너지를 전달하는 전자 디바이스에 대하여 자기장을 차폐하는 자기장 차폐재의 제조방법이 제공되며, 상기 자기장 차폐재 제조방법은, 비투자율(relative permeability) 5000 ~ 150000을 갖는 연자성체 금속판을 준비하고, 상기 연자성체 금속판의 앞뒤로 관통하도록 상기 연자성체 금속판에 비정형 크랙들을 형성한다. 이때, 상기 연자성체 금속판은 Fe, Si, Nd, Cu 및 B를 원소로 포함하는 Fe계 나노결정 연자성체 재료로 형성된 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetic shielding material for shielding a magnetic field for an electronic device that transmits signals and energy using an alternating magnetic field, To 150000, and atypical cracks are formed on the soft magnetic metal plate so as to pass through the soft magnetic metal plate. At this time, the soft magnetic metal plate is preferably formed of an Fe-based nanocrystalline soft magnetic material containing Fe, Si, Nd, Cu and B as elements.

본 발명에 따른 자기장 차폐재는, 연자성체 금속판의 전후면을 앞뒤로 관통하는 비정형 크랙들에, 기존 자기장 차폐재와 비교할 때, 사용 가능한 주파수 대역의 확장 및 차폐력 증가가 확보되는 이점을 갖는다. 또한, 본 발명은 한 쌍의 파쇄 롤을 포함하는 파쇄 롤 장치에 연자성체 금속판을 통과시키는 간단한 공정을 통해 비정형 크랙들을 갖는 자기장 차폐재를 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 기존에 사용 중이었던 라미네이션(lamination) 장치에 연자성체 파쇄에 필요한 장치를 추가하여 이용하거나 또는 새로운 형태로 개발된 파쇄 장치를 이용하여 자기장 차폐재를 제조할 수 있다.The magnetic shield according to the present invention has the advantage that the usable frequency band is expanded and the shielding force is increased compared with the conventional magnetic shielding material in atypical cracks passing through the front and back surfaces of the soft magnetic metal plate. Further, the present invention can efficiently manufacture a magnetic shielding material having atypical cracks through a simple process of passing a soft magnetic metal plate through a crushing roll device including a pair of crushing rolls. In addition, the present invention can manufacture a magnetic shielding material by adding a device necessary for soft magnetic material crushing to a lamination device which has been used in the past, or by using a crushing device developed in a new form.

도 1은 본 발명에 따른 자기장 차폐재를 전자 디바이스의 자기장 차폐에 적용된 상태로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 자기장 차폐재의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 차폐재 제조방법에 이용되는 파쇄 롤 장치를 보인 사진이다.
도 4는 도 3의 파쇄 롤 장치를 확대한 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐재를 보인 현미경 사진이다.
도 6은 비교예(기존)에 따른 자기장 차폐재를 보인 현미경 사진이다.
도 7은 도 5 사진에 보이는 본 실시예의 자기장 차폐재의 자기장 차폐력을 주파수 대역별로 나타낸 그래프이다.
도 8은 비교예에 따른 자기장 차폐재의 자기장 차폐력을 주파수 대역별로 비교하여 나타낸 그래프이다.1 is a view showing a magnetic shield according to the present invention applied to a magnetic shield of an electronic device.
FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing the magnetic field shielding material shown in FIG. 1 by way of example.
3 is a photograph showing the shredding roll device used in the method of manufacturing the shielding material shown in FIG.
Fig. 4 is an enlarged photograph of the crushing roll apparatus of Fig. 3;
5 is a photomicrograph showing a magnetic shield according to an embodiment of the present invention.
6 is a photomicrograph showing a magnetic shield according to a comparative example (existing).
7 is a graph showing the magnetic shielding force of the magnetic field shielding material of the present embodiment shown in FIG. 5 according to frequency bands.
8 is a graph showing the magnetic shielding force of the magnetic shield according to the comparative example by frequency band.

이하 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 자기장 차폐재를 전자 디바이스의 자기장 차폐에 적용된 상태로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 자기장 차폐재의 제조방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 차폐재 제조방법에 이용되는 파쇄 롤 장치를 보인 사진이며, 도 4는 도 3의 파쇄 롤 장치를 확대한 사진이다.FIG. 1 is a view showing a magnetic shield according to the present invention applied to a magnetic shield of an electronic device. FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing the magnetic shield according to the present invention, FIG. 4 is a photograph showing an enlarged view of the shredding roll apparatus of FIG. 3. FIG. 4 is a photograph showing a shredding roll apparatus used in the method of manufacturing the shielding material shown in FIG.

먼저 도 1을 참조하면, 교류 자기장을 이용하여 신호와 에너지를 전달하는 전자 디바이스(2)에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐재(1)가 상기 전자 디바이스(2)에서 발생하는 자기장 차폐를 위해 적용된다. 1, a magnetic field shielding material 1 according to an embodiment of the present invention is applied to an electronic device 2 that transmits a signal and energy using an alternating magnetic field, It is applied for shielding.

자기장 차폐재(1)는 서로 대향하는 제1면(10a)와 제2면(10b)을 포함하고 5000 ~ 150000의 비투자율(relative permeability)을 갖는 연자성체 금속판(10)을 포함하다. 상기 연자성체 금속판(10)은 Fe계 나노결정 연자성체(Fe based nanocrystalline soft magnetic material), 더 바람직하게는, Fe, Si, Nd, Cu 및 B를 원소로 포함하는 Fe계 나노결정 연자성체로 이루어진다. 또한 상기 연자성체 금속판(10)는 수 내지 수십 ㎛, 더 바람직하게는, 10 ~ 30 ㎛ 두께의 얇은 박판 형상을 갖는다. The magnetic shield member 1 includes a soft magnetic metal plate 10 having a first surface 10a and a second surface 10b facing each other and having a relative permeability of 5,000 to 150,000. The soft magnetic metal plate 10 is made of an Fe-based nanocrystalline soft magnetic material, more preferably an Fe-based nanocrystalline soft magnetic material containing Fe, Si, Nd, Cu and B as elements . Further, the soft magnetic metal plate 10 has a thin thin plate shape of several to several tens of micrometers, more preferably 10 to 30 micrometers thick.

상기 연자성체 금속판(10)의 제1면(10a)과 제2면(10b) 중 적어도 한 면에는 다수의 비정형 크랙(crack; 11)들이 형성된다. 상기 비정형 크랙(11)들에 의해, 저항이 높아지며, 높아진 저항에 의해 고주파 대역에서 와전류 손실을 줄일 수 있고, 따라서, 고주파 영역 자기장에 대한 차폐성을 갖게 된다. 그리고, 상기 크랙(11)들은 상기 연자성체 금속판(10)의 전 영역에 걸쳐 형성된다. A large number of atypical cracks 11 are formed on at least one of the first surface 10a and the second surface 10b of the soft magnetic metal plate 10. The resistance is increased by the irregular cracks 11, and the eddy current loss in the high frequency band can be reduced by the increased resistance, and thus the shielding property against the high frequency region magnetic field is obtained. The cracks 11 are formed over the entire area of the soft magnetic metal plate 10.

도 1의 확대 단면도에 잘 도시된 것과 같이, 상기 크랙(11)들은 비정형 패턴, 즉 불규칙한 패턴으로, 상기 연자성 금속판(10)의 전후면, 즉, 상기 제1면(10a)과 상기 제2면(10b)을 관통하도록 형성되는 것이 좋다.1, the cracks 11 are formed on the front and back surfaces of the soft magnetic metal sheet 10, that is, the first surface 10a and the second surface 10a, in an irregular pattern, that is, an irregular pattern, It may be formed to penetrate the surface 10b.

전술한 자기장 차폐재(1)는 연자성체 금속판(10)을 도 2에 도시된 것과 같은 파쇄롤 장치(100)에 통과시켜 제조될 수 있다. 파쇄 롤 장치(100)는 서로 마주하게 위치한 채 회전하는 한 쌍의 파쇄 롤(120a, 120b)을 포함한다. 상기 연자성체 금속판(10)이 상기 한 쌍의 파쇄 롤(120a, 120b) 사이를 통과하면서, 상기 연자성체 금속판(10)에는 다수의 비정형 크랙(11)들이 형성된다. 한 쌍의 파쇄 롤(120a, 120b)은 연자성체 금속판(10)을 누르는 표면에 다수의 파쇄 돌기(122)들을 구비하며, 이 다수의 파쇄 돌기(122)들이 한 쌍의 파쇄 롤(120a, 120b) 사이를 통과하는 연자성체 금속판(10)의 표면에 파쇄력(또는, 파쇄 충격)을 가한다. 다수의 파쇄 돌기(122)들에 의한 파쇄력(또는, 파쇄 충격)에 의해, 연자성체 금속판(10)에는 전술한 것과 같은 다수의 비정형 크랙(11)들이 형성된다. 도 3의 사진은 한 쌍의 파쇄 롤을 포함하는 파쇄 롤 장치를 실제 구조를 잘 보여주며, 도 4의 사진은 파쇄 롤에 구비된 다수의 파쇄 돌기들을 잘 보여준다. The magnetic field shielding material 1 described above can be manufactured by passing the soft magnetic metal sheet 10 through a crushing roll apparatus 100 as shown in Fig. The shredding roll apparatus 100 includes a pair of shredding rolls 120a and 120b that rotate while being positioned facing each other. A plurality of atypical cracks 11 are formed in the soft magnetic metal plate 10 while the soft magnetic metal plate 10 passes between the pair of crushing rolls 120a and 120b. The pair of crushing rolls 120a and 120b has a plurality of crushing protrusions 122 on the surface pressing the soft magnetic metal plate 10 and the plurality of crushing protrusions 122 are connected to a pair of crushing rolls 120a and 120b (Or crushing impact) is applied to the surface of the soft magnetic metal plate 10 passing between the upper and lower plates. A large number of irregular cracks 11 as described above are formed on the soft magnetic metal plate 10 by the crushing force (or crushing impact) by the plurality of crushing protrusions 122. The photograph of FIG. 3 shows the actual structure of a crushing roll apparatus including a pair of crushing rolls, and the photograph of FIG. 4 shows a large number of crushing protrusions provided on the crushing rolls.

자기장 차폐재(1)의 전체 면적 대비 크랙(11)들의 점유비는 파쇄 횟수에 결정될 수 있는데, 전술한 파쇄 롤 장치(100)를 이용하여 자기장 차폐재에 크랙들을 형성하는 경우, 파쇄 돌기들의 수가 많은 수록 크랙들이 증가할 수 있다. 주파수에 따라 면적당 크랙의 정도(수 또는 크기) 등을 조절함으로써 해당 주파수에 적합한 차폐 특성을 갖는 자기장 차폐재의 구현이 가능해진다. When the cracks are formed on the magnetic shielding material by using the crushing roll device 100 described above, the more the number of the crushing protrusions is, Can be increased. It is possible to realize a magnetic shielding material having a shielding characteristic suitable for the frequency by adjusting the degree (number or size) of cracks per area according to the frequency.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 차폐재의 제1면(앞면)과 제2면(뒷면)을 보여주는 현미경 사진이고, 도 6은 비교예(기존)에 따른 자기장 차폐재를 보여주는 현미경 사진이다. 도 6에 보이는 비교예에 따른 자기장 차폐재는 크랙 없는 표면을 포함하고 있는데 반하여, 도 5에 보이는 본 실시예에 따른 자기장 차폐재는 다수의 크랙들이 비정형으로 그리고 불규칙적으로 전면적에 걸쳐 형성되어 있음을 알 수 있다. FIG. 5 is a micrograph showing a first surface (front surface) and a second surface (rear surface) of a magnetic shield according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a micrograph showing a magnetic shield according to a comparative example . The magnetic shield according to the comparative example shown in FIG. 6 includes a crackless surface, whereas the magnetic shield according to the embodiment shown in FIG. 5 has a plurality of cracks formed irregularly and irregularly over the entire surface have.

도 7은 도 5 사진에 보이는 본 실시예의 자기장 차폐재의 자기장 차폐력을 주파수 대역별로 나타낸 그래프이고, 도 8은 비교예에 따른 자기장 차폐재의 자기장 차폐력을 주파수 대역별로 비교하여 나타낸 그래프이다. 이때, 자기장 차폐력은 비투자율의 실수부(μ') 로 표현될 수 있다.FIG. 7 is a graph showing the magnetic shielding force of the magnetic shield according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5 for each frequency band, and FIG. 8 is a graph showing the magnetic shielding force of the magnetic shield according to the comparative example. At this time, the magnetic shielding force can be expressed as a real part (μ ') of the specific magnetic permeability.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 자기장 차폐재, 즉, 크랙들이 형성된 자기장 차폐재는 대략 2000kHz(20MHz) 부근에서 자기장 차폐력이 떨어지는 양상을 보인다. 반면, 비교예에 따른 기존 자기장 차폐재는, 도 8에 보이는 바와 같이, 150kHz에서 차폐력이 급격하게 떨어짐을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, the magnetic shielding material of the present embodiment, that is, the magnetic shielding material formed with cracks, exhibits a magnetic shielding force in the vicinity of approximately 2000 kHz (20 MHz). On the other hand, in the conventional magnetic shield according to the comparative example, as shown in FIG. 8, the shielding force abruptly drops at 150 kHz.

도 7 및 도 8의 비교 결과로부터, 본 실시예에 따른 자기장 차폐재가, 비교예에 따른 자기장 차폐재보다 고주파 대역에서 자기장 차폐 효과가 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 이는 본 실시예의 자기장 차폐재가 연자성체 금속판에 다수의 비정형 크랙들을 형성하여 구성됨으로써 가능하다. 7 and 8, it can be seen that the magnetic shield according to the present embodiment is much more effective in shielding the magnetic field in the high frequency band than the magnetic shield according to the comparative example. This is possible because the magnetic field shielding material of this embodiment is formed by forming a plurality of irregular cracks on the soft magnetic metal plate.

1: 자기장 차폐재 10: 연자성체 금속판
11: 비정형 크랙(crack) 100: 파쇄 롤 장치
120a, 120b: 파쇄 롤 122: 파쇄 돌기1: magnetic field shielding material 10: soft magnetic metal plate
11: atypical crack 100: crushing roll device
120a, 120b: crushing roll 122: crushing projection

Claims (6)

교류 자기장을 이용하여 신호와 에너지를 전달하는 전자 디바이스에 대하여 자기장을 차폐하는 자기장 차폐재로서,
비투자율(relative permeability) 5000 ~ 150000을 갖는 연자성체 금속판을 포함하고, 상기 연자성체의 앞면과 뒷면 중 적어도 한 면에는 비정형 크랙(crack)들이 형성되며,
상기 연자성체 금속판은 Fe, Si, Nd, Cu 및 B를 원소로 포함하는 Fe계 나노결정 연자성체 재료를 10~30 ㎛ 두께의 판 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 자기장 차폐재.1. A magnetic field shielding material for shielding a magnetic field with respect to an electronic device that transmits signals and energy using an alternating magnetic field,
A soft magnetic metal plate having a relative permeability of 5,000 to 150,000, at least one of a front surface and a back surface of the soft magnetic material body is formed with amorphous cracks,
Wherein the soft magnetic metal plate is formed of a Fe-based nanocrystalline soft magnetic material containing Fe, Si, Nd, Cu and B as elements in the form of a plate having a thickness of 10 to 30 占 퐉. 청구항 1에 있어서,
상기 크랙들은 상기 연자성체의 앞뒤를 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 자기장 차폐재.The method according to claim 1,
And the cracks are formed to pass through the front and back of the soft magnetic material body. 삭제delete 교류 자기장을 이용하여 신호와 에너지를 전달하는 전자 디바이스에 대하여 자기장을 차폐하는 자기장 차폐재의 제조방법에 있어서,
비투자율(relative permeability) 5000 ~ 150000을 갖는 연자성체 금속판을 준비하고,
상기 연자성체 금속판의 앞뒤로 관통하도록 상기 연자성체 금속판에 비정형 크랙들을 형성하며,
상기 연자성체 금속판은 Fe, Si, Nd, Cu 및 B를 원소로 포함하는 Fe계 나노결정 연자성체 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 자기장 차폐재 제조방법.1. A method of manufacturing a magnetic field shielding material for shielding a magnetic field for an electronic device that transmits signals and energy using an alternating magnetic field,
A soft magnetic metal plate having a relative permeability of 5000 to 150000 was prepared,
Forming irregular cracks in the soft magnetic metal plate so as to penetrate front and back of the soft magnetic metal plate,
Wherein the soft magnetic metal plate is formed of an Fe-based nanocrystalline soft magnetic material containing Fe, Si, Nd, Cu and B as elements. 삭제delete 청구항 4에 있어서,
상기 비정형 크랙들의 형성시 상기 연자성체 금속판에 대한 파쇄 회수를 변화시켜 상기 연자성체 금속판의 면적 대비 크랙의 비를 조절하는 것을 특징으로 하는 자기장 차폐재 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the ratio of cracks to area of the soft magnetic metal plate is adjusted by changing the number of times of crushing of the soft magnetic metal plate when forming the atypical cracks.
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