KR101568842B1

KR101568842B1 - 근방계용 전파 흡수 시트

Info

Publication number: KR101568842B1
Application number: KR1020140087491A
Authority: KR
Inventors: 마사키 쿠라마에
Original assignee: 가부시끼가이샤 리켄
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2015-11-12
Also published as: KR20150031165A; CN104470341B; JP5700869B2; CN104470341A; JP2015056618A

Abstract

GHz 대역에서부터 허수부 투자율 μ" 분포가 시작하는 근방계용 전파 흡수 시트를 제공한다.
본 발명의 근방계용 전파 흡수 시트는 조성이 Fe₁₀₀ _- _xCo_x에 있어서 0.1≤x≤40인 편평상의 FeCo 합금 분말, 조성이 Fe₁₀₀ _- _yNi_y에 있어서 0.1≤y≤40인 편평상의 FeNi 합금 분말, 및 조성이 Fe₁₀₀ _-z(CoNi)_z에 있어서 0.1≤ｚ≤40인 편평상의 FeCoNi 합금 분말로부터 선택되는 적어도 1종과 수지를 포함한다.

Description

근방계용 전파 흡수 시트{Electric wave absorption sheet for near-field}

본 발명은 전자기기나 통신기기에 있어서 여분의 방사전파를 억제하기 위해 사용되는 근방계용 전파 흡수 시트에 관한 것이다.

근년, 전자기기나 통신기기의 소형화·경량화에 수반하여, 전자회로에 장착되는 부품의 실장밀도도 높아지고 있다. 그 때문에, 전자부품으로부터 방사되는 전파에 기인해서, 전자부품들간 또는 전자회로들간에 있어서 전파 간섭이 생기는 것에 기인하는 전자기기 등의 오동작이 문제가 된다.

이 문제를 방지하기 위해, 여분의 방사 전파를 열로 변환하는 근방계용 전파 흡수 시트가 전자기기 등에 실장되어 있다. 이 전파 흡수 시트는 두께가 0.1~2mm이기 때문에, 전자부품이나 전자회로 근방에 삽입하는 것이 가능하고, 가공이 용이하고 형상 자유도도 높다. 그 때문에, 전파 흡수 시트는 전자기기 등의 소형화·경량화에 적응하는 것이 가능하고, 전자기기 등의 노이즈 대책 부품으로서 광범위하게 이용되고 있다.

전형적인 전파 흡수 시트는 편평상으로 가공된 연자성 금속 분말과 수지로 이루어지며, 연자성 금속 분말의 자기 손실에 의해 전파를 열로 변환하는 구조이다. 따라서, 전파 흡수 시트의 전파 흡수 성능은 연자성 금속 분말의 투자율에 의존한다. 일반적으로 투자율은 실부 투자율 μ'와 허수부 투자율 μ"를 이용해서 복소 투자율 μ = μ' j·μ"로 표시되지만, 전파 흡수 시트와 같은 자기 손실을 이용하는 경우에는 허수부 투자율 μ"가 중요하게 된다. 즉, 흡수하고 싶은 전파 노이즈의 주파수 대역에 걸쳐서, 허수부 투자율 μ"가 분포하는 것이 중요하다. 이하, 본 명세서에서는 주파수에 대한 허수부 투자율 μ"의 분포를 「μ" 분산」이라 칭한다.

특허문헌 1에는 FeCoMo 합금, FeCoNb 합금, 또는 FeCoV 합금의 3원소계 합금으로 이루어지는 분말과 수지로 구성되는 전자파 흡수 시트가 기재되어 있다. 또한 특허문헌 2에는 2원소계의 합금을 이용한 예로서, Fe-50Ni 합금과 수지로 구성되는 전자파 흡수 시트가 기재되어 있다.

[특허문헌 0001] 일본공개특허 특개평10-106814호 공보 [특허문헌 0002] 일본공개특허 특개2002-134309호 공보

근년, 전자 기기 등의 고성능화는 급속히 진전되고 있고, 사용하는 주파수는 점점 높아지는 경향에 있다. 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터에서는 한층 더 고속화가 요구되고, CPU의 구동 주파수는 GHz대에 달하게 하려 하고 있다. 또한, 무선 LAN 등의 통신 기기에서는 처리하는 디지털 콘텐츠의 용량은 증대하고 있고, 통신주파수도 GHz대가 중심으로 되어 가고 있다. 더하여, 디지털 TV 방송이나 도로 교통 정보 시스템 등의 위성 통신도 급속하게 확대되어, 유비쿼터스 네트워크 시대가 실현되고 있다. 이러한 정보통신 기기의 다기능화나 융합이 진행되는 한편으로, 전자 기기나 통신 기기로부터 방사되는 여분의 전파의 주파수도 높아지고, 그 방사 전파에 의한 기능 간섭이나 오동작도 종래보다 증가하여 염려된다. 그 때문에, GHz대역의 전파를 유효하게 흡수할 수 있는 전파 흡수 시트의 개발이 요구되고 있다.

그러나 현상에서는 μ" 분산이 GHz대역에서부터 나타나기 시작하는 전파 흡수 시트는 얻어지지 않았다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 기술에 있어서도, μ" 분산이 MHz 대역에서 시작하여, GHz대역에 걸치는 정도였다.

그래서, 본 발명은 상기 과제에 비추어, GHz대역에서부터 허수부 투자율 μ"의 분포가 나타나기 시작하는 근방계용 전파 흡수 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하도록, 본 발명자는 예의 검토하여 이하의 지견을 얻었다. 전파 흡수 시트에 사용하는 연자성 금속 분말의 경우에는, 포화 자화가 높은 것이 μ" 분산의 시작도 고주파수 측으로 시프트하는 경향이 있다. 그래서 본 발명자는 단체(單體) 금속의 경우에는 가장 높은 포화 자화를 나타내는 Fe를 연자성 금속 분말로서 사용하는 것을 검토했다. 그러나 더 검토를 진행하면, Fe의 일부를 Fe보다도 포화 자화가 낮은 Co 및/또는 Ni로, 종래보다도 적은 비율(구체적으로는 40% 이하)로 치환하면, 지금까지 없는 정도의 μ" 분산의 시작이 고주파수 측으로 시프트하는 것을 발견했다.

즉, 본 발명의 근방계용 전파 흡수 시트는 편평상의 FeCo 합금 분말과 수지를 포함하고, 상기 FeCo 합금 분말의 조성이 Fe₁₀₀ _- _xCo_x에 있어서 0.1≤ｘ≤40인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 근방계용 전파 흡수 시트는 편평상의 FeNi 합금 분말과 수지를 포함하고, 상기 FeNi 합금 분말의 조성이 Fe₁₀₀ _- _yNi_y에 있어서 0.1≤y≤40인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 근방계용 전파 흡수 시트는 편평상의 FeCoNi 합금 분말과 수지를 포함하고, 상기 FeNiCo 합금 분말의 조성이 Fe₁₀₀ _-z(CoNi)_z에 있어서 0.1≤ｚ≤40인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 근방계용 전파 흡수 시트는 상기 FeCo 합금 분말, 상기 FeNi 합금 분말, 상기 FeCoNi 합금 분말, 및 편평상의 Fe 분말 중 적어도 2종류 이상을 혼합한 혼합분말과, 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 근방계용 흡수 시트는 GHz대역에서부터 허수부 투자율 μ"의 분포가 시작한다.

이하, 본 발명의 근방계용 전파 흡수 시트의 실시 형태에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 근방계용 전파 흡수 시트(이하, 단순하게 「전파 흡수 시트」라고 한다.)는 편평상의 연자성 금속 분말과 수지를 포함한다. 그리고 연자성 금속 분말로서는 FeCo 합금 분말, FeNi 합금 분말, 또는 FeCoNi 합금 분말을 사용한다. 혹은 연자성 금속 분말로서, 이들 3개의 합금 분말과 Fe 단체 분말의 합계 4종류의 분말 중 적어도 2종류 이상을 혼합한 혼합 분말을 사용하여도 좋다.

여기서, FeCo 합금 분말의 조성은 Fe₁₀₀ _- _xCo_x에 있어서 0.1≤ｘ≤40으로 하고, FeNi 합금 분말의 조성은 Fe₁₀₀ _- _yNi_y에 있어서 0.1≤y≤40으로 하고, FeCoNi 합금 분말의 조성은 Fe₁₀₀ _-z(CoNi)_z에 있어서 0.1≤ｚ≤40으로 하는 것이, 본 발명에 있어서 중요하다. Fe의 일부를 Fe보다도 포화 자화가 낮은 Co 및 Ni로 치환하는 것에 의해, μ" 분산의 시작을 GHz대역으로 할 수 있다. 여기서, 치환 비율 x, y, z(모두 원자 비율)를 40 초과로 하면, Co 또는 Ni의 특성이 지배적으로 되고, 다시 μ" 분산의 시작이 MHz대역으로 되어 버린다. 그래서, 본 발명에서는 x, y, z는 0.1~40의 범위로 한다. μ" 분산의 시작을 더욱더 GHz대역으로 하기 위해서는 x, y, z를 10~35로 하는 것이 바람직하고, 20~30으로 하는 것이 더 바람직하다. 또한, 특별히 기술하지 않는 경우 FeCoNi 합금에서의 z의 내역은 Co:Ni=1:1이다.

혼합 분말로 하는 경우의 4종류의 분말의 비율은 특별히 한정되지 않지만, μ" 분산의 시작을 더욱더 GHz대역으로 하기 위해서는 3종류의 합금 분말의 합계를 50질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 실시형태의 전파 흡수 시트의 제조방법의 일례를 나타낸다.

본 실시형태의 전파 흡수 시트의 제조방법으로서, 우선은 편평상의 연자성 금속 분말과, 수지와, 유기 용매를 혼합해서 슬러리를 제작한다.

편평상의 분말은 구형에 가까운 원료 분말을 기계적으로 가공하여 제작하는 것이 가능하다. 원료 분말은 구형인 것이 바람직하고, 일반적인 분말 합성 방법인 가스 아토마이즈 또는 물 아토마이즈에 의해 얻어질 수 있다. 원료 분말의 평균 입경은 10~70㎛로 하는 것이 바람직하다. 편평상의 분말 면내의 반자계의 영향이 무시될 수 있도록 하기 위해, 편평상의 분말의 애스펙트비는 10 이상으로 하는 것이 바람직한바, 원료 분말의 평균 입경이 10㎛ 미만인 경우 애스펙트비가 큰 편평상의 분말이 얻어지기 어려우며, 원료 분말의 평균 입경이 70㎛를 초과하는 경우, 편평 가공에 장시간이 소요되어서 비효율적으로 되기 때문이다. 편평상의 분말의 애스펙트비는 클수록 바람직하지만, 10 이상에서는 분말 면내의 반자계 감소 효과가 포화한다. 편평 가공에 대해서는 볼밀(ball mill), 어트라이터(attritor), 스탬프 밀(stamp mill) 등의 기계 가공으로 실시할 수 있다.

또, 본 명세서에 있어서 '평균 입경'은 레이저 회절·산란법으로 구한 입도 분포에 있어서의 적산치 50%에서의 입경(50% 누적입경: D50)을 의미한다. 또한, '애스펙트비'는 SEM에서 관찰한 때의, 편평상의 연자성 금속 분말의 길이/두께의 비의 값을, 시야 중의 10개의 분말에 대해서 평균한 값을 의미하는 것으로 한다.

본 실시형태에서는, SEM에서 관찰한 때의 시야 중의 10개의 편평상의 연자성 금속 분말의 길이 평균은 30~70㎛ 정도, 두께 평균은 1~2㎛ 정도가 된다. 연자성 금속 분말은 전기 저항이 낮기 때문에, GHz대역에서의 스킨뎁스(skin depth)(전파의 침투 깊이)를 고려하면, 연자성 금속 분말의 두께는 2㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 편평 가공에 의해 분말에는 잔류 응력이 생기기 때문에, 그에 의한 투자율의 저하를 방지하기 위해, 편평 가공 후에 연자성 금속 분말에 대해서 불활성 분위기 중에서 소둔 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 소둔 조건은 예를 들면 300~700℃, 1~5시간으로 할 수 있다.

또한, 편평 가공한 분말 표면에 절연 처리를 목적으로 하여 자기 산화 피막 또는 외부 처리 피막을 형성하는 것이 바람직하다. 절연성을 유지하는 것이 가능한 것이면 피막 형성 수단이나 재질에 제한은 없다. 또, 산화 피막은 20~100nm 두께가 적당하고, 자기 산화에 의해 필요 이상으로 산화 피막을 형성한 경우에는 기재가 되는 자성상(磁性相)의 체적이 감소하기 때문에, 충분한 μ" 값을 얻을 수 없다. 자기 산화에 의한 피막 형성 방법으로서는 대기 중에서의 가열 처리 혹은 탄화수소계 유기 용매 중에서의 가열 처리가 대표적인 방법이다. 또한, 외부 처리에 의한 피막 형성 방법으로서는 딥코트나 CVD 등의 기상법을 들 수 있다.

수지는 결합제, 가소성의 부여 및 연자성 분말끼리의 절연 격리라고 하는 기능이 있다. 수지로서는 에폭시 수지, 페놀 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리부티랄 수지 등의 연자성 금속 분말의 분산성이 높은 임의의 수지를 들 수 있고, 수지 재료의 선정에 대해서는 목적에 따라서 적의 선정하면 된다. 다만, 실리콘 수지 등의 연자성 금속 분말의 분산성이 낮은 수지는 바람직하지 않다. 슬러리 중에 연자성 금속 분말이 균일하게 분산하지 않으면, 후술의 닥터블레이드법에 의해서, 연자성 금속 분말이 수평 배향하기 어렵고, 충분한 μ" 분산 값을 얻을 수 없으며, μ" 분산의 시작을 고주파로 하는 것도 가능하지 않기 때문이다.

연자성 금속 분말과 수지와의 배합비는 연자성 금속 분말을 100 질량부로 한 경우에 수지를 8~15 질량부로 하는 것이 바람직하다. 수지가 8 질량부 이상이면, 전파 흡수 시트의 가소성이 상실되는 것이 없다. 또한, 수지가 15 질량부 이하이면 시트 성형시에 편평상의 연자성 금속 분말이 수평으로 배향하기 쉽기 때문에, 충분한 μ" 값을 얻을 수 있다.

유기 용매로서는 특별히 한정되지 않으며, 톨루엔, 초산부틸, 초산에틸 등을 사용할 수 있다. 유기 용매는 후속 공정으로 증발하고, 전파 흡수 시트에는 함유되지 않는다.

다음으로, 슬러리를 닥터블레이드법으로 시트상으로 성형·건조해서, 성형체를 제작한다. 이때의 전단응력에 의해 편평상의 연자성 금속 분말이 서로 수평 방향으로 배향하는 구조를 얻을 수 있다.

시트상의 성형체는 편평상의 연자성 금속 분말의 배향성을 높이기 때문에, 수지의 연화점 이상(예를 들면 50~100℃ 정도)으로 가열한 상태에서 프레스를 실시하는 것이 바람직하다. 얻어지는 전파 흡수 시트의 두께는 0.05~2mm 정도로 할 수 있다.

실시예

(실험예 1)

가스아토마이즈에 의해, 표 1에 나타내는 조성의 합금 분말을 얻었다. 평균 입경은 40~50㎛로 했다. 각각의 합금 분말을 어트라이터에서 편평 가공하여, 평균 두께 0.5㎛, 애스팩트비 20으로 했다. 그 후, 잔류 응력을 제거하기 위해, Ar 분위기 중에서 550℃, 5시간의 소둔 처리를 실시했다. 다음에, 상기 분말 표면에 자기 산화 피막을 형성하기 위해, 대기 중에서 60℃, 8시간의 산화 처리를 실시했다. 또, 표 1 중의 FeCoNi 합금의 Co와 Ni와의 비율은 1:1이다.

편평상으로 가공된 각 합금 분말 100 질량부, 폴리부티랄 수지(연화점: 약 70℃) 15 질량부, 및 초산부틸 90 질량부를 혼합해서 슬러리를 제작했다. 이 슬러리를 닥터블레이드법으로 시트상의 성형체로 가공하여, 85℃하에서 프레스하여 두께 1mm의 전파 흡수 시트를 제작했다.

또, 각 실시예·비교예에서 제작한 전파 흡수 시트에 대해서, 네트워크애널라이저를 이용한 S파라미터법으로 투자율 특성을 측정했다. 허수부 투자율 μ" 분포가 처음 시작된 주파수를 표 1에 나타낸다.

표 1로부터 명백한 바와 같이, 비교예 1~3에서는 μ" 분산의 시작 주파수가 1GHz 미만의 저주파수였던 것에 대하여, 실시예 1~15에서는 1GHz 이상이었다.

(실험예 2)

연자성 금속 분말로서 복수 조성의 분말의 혼합 분말을 사용해서, 실험예 1과 동일한 형태의 실험을 하였다. 우선, FeCo 합금 분말, FeNi 합금 분말, 및 FeCoNi 합금 분말은 실시예 1과 동일한 방법으로 제작, 편평 가공, 소둔, 및 산화 처리를 하여 얻었다. 또한, 가스아토마이즈로 평균 입경 65㎛의 Fe 분말을 얻은 후, 실시예 1과 동일한 방법으로 편평 가공, 소둔 및 산화 처리를 하였다. 이렇게 해서 얻어진 4종류의 편평상 분말을 표 2에 나타내는 혼합비로 혼합해서, 혼합 분말을 얻었다.

편평상으로 가공된 각각의 혼합 분말 100 질량부, 폴리부티랄 수지(연화점: 약 70℃) 15 질량부, 및 초산부틸 90 질량부를 혼합해서 슬러리를 제작했다. 이 슬러리를 닥터블레이드법으로 시트상의 성형체를 가공하고, 85℃하에서 프레스하여 두께 1mm의 전파 흡수 시트를 제작했다. 실험예 1과 동일한 방법으로 측정한 때의 허수부 투자율 μ" 분포가 시작하는 주파수를 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 명백한 바와 같이, 혼합 분말을 사용한 실시예 16~20에서도, μ" 분산 시작 주파수를 1GHz 이상으로 하는 것이 가능하였다.

본 발명에 의하면, GHz 대역에서부터 허수부 투자율 μ" 분포가 시작하고, GHz 대역 이상의 초고주파 기기에 대응하는 근방계용 전파 흡수 시트를 제공할 수 있다.

Claims

편평상의 FeCo 합금 분말과 수지를 포함하고,
상기 FeCo 합금 분말의 조성이, Fe_100-xCo_x에 있어서 0.1≤ｘ≤40이며,
상기 FeCo 합금 분말은 소둔 처리와 산화 처리를 실시한 것이고,
상기 FeCo 합금 분말의 표면에 두께 20~100nm의 산화 피막이 형성되어 있으며,
상기 FeCo 합금 분말과 상기 수지와의 배합비가, 상기 FeCo 합금 분말 100 질량부에 대해서 상기 수지 8~15 질량부인 것을 특징으로 하는 근방계용 전파 흡수 시트.
편평상의 FeNi 합금 분말과 수지를 포함하고,
상기 FeNi 합금 분말의 조성이, Fe_100-yNi_y에 있어서 0.1≤y≤40이며,
상기 FeNi 합금 분말은 소둔 처리와 산화 처리를 실시한 것이고,
상기 FeNi 합금 분말의 표면에 두께 20~100nm의 산화 피막이 형성되어 있으며,
상기 FeNi 합금 분말과 상기 수지와의 배합비가, 상기 FeNi 합금 분말 100 질량부에 대해서 상기 수지 8~15 질량부인 것을 특징으로 하는 근방계용 전파 흡수 시트.
편평상의 FeCoNi 합금 분말과 수지를 포함하고,
상기 FeCoNi 합금 분말의 조성이, Fe_100-z(CoNi)_z에 있어서 0.1≤ｚ≤40이며,
상기 FeCoNi 합금 분말은 소둔 처리와 산화 처리를 실시한 것이고,
상기 FeCoNi 합금 분말의 표면에 두께 20~100nm의 산화 피막이 형성되어 있으며,
상기 FeCoNi 합금 분말과 상기 수지와의 배합비가, 상기 FeCoNi 합금 분말 100 질량부에 대해서 상기 수지 8~15 질량부인 것을 특징으로 하는 근방계용 전파 흡수 시트.
제1항에 따른 상기 FeCo 합금 분말, 제2항에 따른 상기 FeNi 합금 분말, 제3항에 따른 상기 FeCoNi 합금 분말, 및 편평상의 Fe 분말 중 적어도 2종류 이상을 혼합한 혼합분말과, 수지를 포함하고
상기 혼합 분말과 수지와의 배합비가, 상기 혼합 분말 100 질량부에 대해서 상기 수지 8~15 질량부인 것을 특징으로 하는 근방계용 전파 흡수 시트.