KR101620307B1 - Ｙ-타입의 육방정 페라이트, 그를 이용한 안테나 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Y-타입의 육방정 페라이트, 그를 이용한 안테나 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트가 100 중량부가 되도록 혼합된 베이스 페라이트와, 베이스 페라이트에 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 첨가된 실리케이트 글라스로 이루어지는 Y-타입의 육방정 페라이트, Y-타입의 육방정 페라이트로 형성된 자성 캐리어와, 자성 캐리어의 표면에 형성되고, 일단부를 통해 전원에 연결되며, 전원에서 급전 시, 일정 주파수 대역에서 공진하는 회로 패턴을 포함하는 안테나 장치 및 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 혼합하여, 일정 합성 온도에서 베이스 페라이트로 합성하고, 베이스 페라이트에 실리케이트 글라스를 첨가하여, 합성 온도 미만의 소결 온도에서 소결하여 Y-타입의 육방정 페라이트를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 안테나 장치 동작 시, 자성 캐리어의 투자율이 일정 범위 내에서 유지됨으로써, 안테나 장치에서 사용 가능한 주파수 대역의 대역폭 확장, 즉 광대역화를 도모할 수 있다.
페라이트, 합성, 소결, 캐리어, 안테나
Description
본 발명은 페라이트, 그를 이용한 안테나 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 Y-타입의 육방정 페라이트, 그를 이용한 안테나 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신 시스템에서 지피에스(GPS; Global Positioning System), 블루투스(bluetooth), 인터넷(internet) 등 각종 멀티미디어 서비스의 제공이 이루어지고 있다. 이 때 무선 통신 시스템에서 멀티미디어(multimedia) 서비스를 원활하게 제공하기 위하여, 방대한 용량의 멀티미디어 데이터에 대한 고속의 데이터 전송률이 보장되어야 한다. 이를 위해, 통신 단말기에서 안테나 장치의 성능을 향상시키기 위한 연구가 이루어지고 있다. 이는 통신 단말기에서 안테나 장치가 실질적으로 멀티미디어 서비스를 위한 데이터의 송수신을 담당하기 때문이다.
아울러, 무선 통신 시스템에서 통신 단말기의 휴대성을 향상시키기 위하여, 통신 단말기의 경박단소화가 이루어지고 있다. 그리고 로드 안테나 또는 헬리컬 안 테나 등과 같이 안테나 장치의 적어도 일부가 통신 단말기에서 외부로 돌출되면, 통신 단말기의 휴대가 용이하지 않으며, 안테나 장치의 손상이 용이해질 수 있다. 이로 인하여, 최근 안테나 장치가 통신 단말기의 내부에 실장되는 내장형 안테나, 즉 인테나로 구현되고 있다. 이 때 유전율이 높은 유전체로 이루어지는 유전 캐리어에 회로 패턴을 형성함으로써, 안테나 장치의 소형화가 도모되고 있다.
그런데, 상기와 같은 안테나 장치에서 유전체를 이용함에 따라, 안테나 장치에서 공진하기 위한 주파수 대역의 대역폭이 좁은 문제점이 있다. 이로 인하여, 대역폭을 보다 확장시키기 위해, 안테나 장치에서 회로 패턴의 면적이 보다 확대되어야 하며, 이와 더불어 유전 캐리어의 사이즈도 보다 확대되어야 한다. 즉 안테나 장치의 사이즈가 보다 확대되어야, 안테나 장치에서 보다 확장된 대역폭을 사용할 수 있다. 이에 따라, 안테나 장치에서 보다 확장된 대역폭을 사용함과 동시에 소형화를 구현하기 위한 방안이 요구된다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법은, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 혼합하여, 일정 합성 온도에서 100 중량부의 베이스 페라이트로 합성하는 과정과, 상기 베이스 페라이트에 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 실리케이트 글라스를 첨가하여, 상기 합성 온도 미만의 소결 온도에서 소결하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법에 있어서, 상기 소결 온도는 1000 ℃ 이상이고 1180 ℃ 이하이다.
그리고 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트는, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트가 100 중량부가 되도록 혼합된 베이스 페라이트와, 상기 베이스 페라이트에 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 첨가된 실 리케이트 글라스로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트에 있어서, 상기 실리케이트 글라스는, 60 중량부 이상이고 100 중량부 이하의 이산화규소, 0 중량부 이상이고 20 중량부 이하의 산화붕소, 0 중량부 이상이고 10 중량부 이하의 산화리튬, 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하의 산화칼륨, 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하의 산화나트륨 또는 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하의 산화바륨 중 적어도 어느 하나로 이루어진다.
또한 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 안테나 장치는, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트가 100 중량부가 되도록 혼합된 베이스 페라이트와, 상기 베이스 페라이트에 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 첨가된 실리케이트 글라스로 이루어지는 Y-타입의 육방정 페라이트로 형성된 자성 캐리어와, 상기 자성 캐리어의 표면에 형성되고, 일단부를 통해 전원에 연결되며, 상기 전원에서 급전 시, 일정 주파수 대역에서 공진하는 회로 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 따른 안테나 장치에 있어서, 상기 주파수 대역이 0 ㎐ 이상이고 5 ㎓ 이하이며, 상기 자성 캐리어는, 상기 회로 패턴 공진 시, 투자율 또는 유전율 중 적어도 어느 하나가 유지된다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트, 그를 이용한 안테나 장치 및 그의 제조 방법은, 안테나 장치에서 사용 가능한 주파수 대역의 대역폭 확장, 즉 광대역화를 도모할 수 있다. 이는 Y-타입의 육방정 페라이트의 고 주파 특성으로 인하여, 보다 확장된 대역폭에서 안테나 장치의 구동에 따른 손실률을 억제할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 안테나 장치의 사이즈가 확대되지 않더라도, 안테나 장치에서 보다 확장된 대역폭을 사용할 수 있다. 즉 안테나 장치에서 사용 가능한 주파수 대역의 대역폭 확장과 더불어, 안테나 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트는 자성체(magnetic substance)로, 베이스 페라이트(base ferrite; Ba2Co2Fe12O22)와 실리케이트 글라스(silicate glass)로 이루어진다. 이러한 Y-타입의 육방정 페라이트는 베이스 페라이트를 주성분으로, 실리케이트 글라스가 첨가되어 구성된다. 이 때 Y-타입의 육방정 페라이트에서, 베이스 페라이트가 100 중량부(WT %)이며, 실리케이트 글라스가 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 이루어질 수 있다. 그리고 Y-타입의 육방정 페라이트는 4.6×103 ㎏/㎥ 이상의 밀도를 가지며, 고강도 특성을 갖는다.
베이스 페라이트는 산화철(Fe2O3), 탄산바륨(BaCO3) 및 산화코발트(Co3O4 또는 CoO)로 이루어진다. 이 때 100 중량부의 베이스 페라이트에서, 산화철이 59 중량부 이상이고 60 중량부이하로 이루어지고, 탄산바륨이 20 중량부 이상이고 20.5 중량부 이하로 이루어지며, 산화코발트가 20 중량부 이상이고 20.5 중량부 이하로 이루어진다.
실리케이트 글라스는 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화리튬(Li2O), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O) 또는 산화바륨(BaO) 중 적어도 어느 하나로 이루어진다. 이 때 100 중량부의 실리케이트 글라스에서, 이산화규소가 60 중량부 이상이고 100 중량부 이하로 이루어지고, 산화붕소가 0 중량부 이상이고 20 중량부 이하로 이루어지고, 산화리튬이 0 중량부 이상이고 10 중량부 이하로 이루어지고, 산화칼륨이 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 이루어지고, 산화나트륨이 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 이루어지며, 산화바륨이 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 이루어진다.
예를 들면, 100 중량부의 실리케이트 글라스에서, 이산화규소가 65 중량부이고, 산화붕소가 20 중량부이고, 산화리튬이 7 중량부이고, 산화칼륨이 5 중량부이며, 산화바륨이 3 중량부로 이루어질 수 있다. 또는 100 중량부의 실리케이트 글라스에서, 이산화규소가 65 중량부이고, 산화붕소가 20 중량부이고, 산화리튬이 7 중량부이고, 산화나트륨이 5 중량부이며, 산화바륨이 3 중량부로 이루어질 수 있다. 또는 100 중량부의 이산화규소로 이루어짐으로써, 실리케이트 글라스는 실리카 글라스(silica glass) 또는 건식 실리카(fumed silica glass) 중 어느 하나일 수도 있다. 이 때 실리케이트 글라스는 조성 방식 또는 입자들의 비표면적에 따라 실리 카 글라스 또는 건식 실리카로 구분될 수 있다. 여기서, 실리카 글라스는 미크론(micron; μ) 사이즈의 입자들로 이루어지며, 건식 실리카는 나노(nano; n) 사이즈의 입자들로 이루어진다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 절차를 도시하는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 절차는, Y-타입의 육방정 페라이트를 구성하기 위한 성분들을 계량하는 것으로부터 출발한다(weighing; 110). 이 때 산화철을 60 중량부로, 탄산바륨을 20 중량부로, 산화코발트를 20 중량부로 계량한다. 그리고 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트의 총 중량부를 기준으로, 실리케이트 글라스를 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 계량한다. 여기서, 실리케이트 글라스를 계량하는데 있어서, 이산화규소를 60 중량부 이상이고 100 중량부 이하로, 산화붕소를 0 중량부 이상이고 20 중량부 이하로, 산화리튬을 0 중량부 이상이고 10 중량부 이하로, 산화칼륨을 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하로, 산화나트륨을 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하로, 산화바륨을 0 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 계량한다.
다음으로, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 습식으로 혼합한다(wet mixing; 120). 이 때 플라너터리 밀(planetary mill)에서 200 RPM(Revolution Per Minute)의 고속 회전을 통해, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 파우더로 분쇄하여 용매(溶媒)와 함께 혼합한다. 여기서, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 대략 3 시간 동안 혼합할 수 있다. 이 후 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 오븐(oven)에서 건조시킨다(drying; 130). 이 때 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 일정 건조 온도, 예컨대 120 ℃에서 건조시켜, 용매를 제거한다. 여기서, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 대략 12 시간 동안 건조시킬 수 있다.
이어서, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 베이스 페라이트로 합성한다(calcination; 140). 즉 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 물리적 또는 화학적으로 변화시키고 불순물을 제거하여, 베이스 페라이트를 형성한다. 이 때 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 고상반응법(固相反應法)으로 합성할 수 있다. 그리고 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 일정 합성 온도, 예컨대 1200 ℃ 이상이고 1300 ℃ 이하에서 합성한다. 여기서, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 대략 2 시간 동안 합성할 수 있다. 이 후 베이스 페라이트를 가공한다(milling; 150). 이 때 베이스 페라이트에 실리케이트 글라스를 첨가한다. 즉 플라너터리 밀에서 200 RPM의 고속 회전을 통해, 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 파우더로 분쇄하여 혼합한다. 여기서, 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 대략 3 시간 동안 가공할 수 있다.
계속해서, 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 조립한다(granulation; 160). 이 때 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 결합제를 이용하여 결합시킨다. 여기서, 결합제는 폴리비닐 알코올(PolyVinyl Alcohol; PVA)일 수 있다. 그리고 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스의 총 중량부를 기준으로, 폴리비닐 알코올을 7 중량부 만큼 첨가할 수 있다. 또한 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 압축시킨다(press; 170). 즉 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스의 밀도를 제어하여 성형한다. 이 때 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 결합제와 함께 1 ton/㎠의 압력으로 압축시킬 수 있다. 이 후 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스의 결합제를 제거한다(binder burnout; 180). 이 때 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스로부터 일정 제거 온도, 예컨대 450 ℃에서 결합제를 제거한다. 여기서, 결합제는 대략 4 시간 동안 제거될 수 있다.
마지막으로, 베이스 페라이트와 실리케이스 글라스를 소결시킨다(sintering; 190). 즉 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 보다 밀착시킨다. 예를 들면, 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 4.6×103 ㎏/㎥ 이상의 밀도로 밀착시킨다. 이 때 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 일정 소결 온도에서 소결한다. 여기서, 소결 온도는 합성 온도보다 낮아야 하며, 1000 ℃ 이상이고 1180 ℃ 이하이어야 한다. 예를 들면, 소결 온도는 1090 ℃ 이상이고 1110 ℃ 이하일 수 있다. 여기서, 베이스 페라이트와 실리케이트 글라스를 대략 2 시간 동안 소결시킬 수 있다. 이를 통해, Y-타입의 육방정 페라이트의 제조가 완료된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하여 안테나 장치를 구현할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치를 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b는 도 2의 동작 특성을 예시적으로 설명하기 위한 그래프들이다. 이 때 본 실시예에서 안 테나 장치가 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)으로 구현되는 경우를 가정하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 안테나 장치(200)는 기판 몸체(board body; 210), 그라운드층(ground layer; 220), 자성 캐리어(magnetic carrier; 230) 및 회로 패턴(antenna pattern; 240)을 포함한다.
기판 몸체(210)는 안테나 장치(200)의 지지체로서 제공된다. 이러한 기판 몸체(210)는 적어도 네 개의 모서리들로 구성된 평판 구조를 갖는다. 또한 기판 몸체(210)의 일 면은 그라운드 영역(213)과 안테나 영역(211)으로 구분된다. 이 때 안테나 영역(211)은 기판 몸체(210)의 모서리들 중 어느 두 개를 포함하도록 배치될 수 있다. 게다가 기판 몸체(210)는 일 면에 반대되는 타면에 급전 영역을 포함할 수 있다.
그라운드층(220)은 안테나 장치(200)의 접지를 위해 제공된다. 이러한 그라운드층(220)은 기판 몸체(210)의 그라운드 영역(213)에 형성된다. 이 때 그라운드층(220)은 그라운드 영역(213)을 덮도록 형성된다.
자성 캐리어(230)는 안테나 장치(200)의 성능 개선 및 유지를 위해 제공된다. 이러한 자성 캐리어(230)는 본 발명의 실시예에 따라 Y-타입의 육방정 페라이트로 이루어진다. 그리고 자성 캐리어(230)는 일정 두께를 갖는 평판 구조를 갖는다. 또한 자성 캐리어(230)는 기판 몸체(210)의 상부면에서 안테나 영역(211)에 장착된다.
회로 패턴(240)는 안테나 장치(200)의 실질적인 동작을 위해 제공된다. 이러 한 회로 패턴(240)은 자성 캐리어(230)의 표면에서 도전성 물질, 예컨대 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Gu), 금(Au), 니켈(Ni) 등 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 이 때 회로 패턴(240)은 패터닝(patterning), 예컨대 인쇄, 인화, 도금, 증착, 스퍼터링(sputtering) 등을 통해 형성된다. 이 때 회로 패턴(240)은 그라운드층(220)에 인접하여 일단부에 급전점(241)이 위치하도록 배치된다. 여기서, 급전점(241)은 기판 몸체(210)를 관통하여, 기판 몸체(210)의 하부면으로 연장될 수 있다. 그리고 회로 패턴(240)은 급전점(241)으로부터 일정 형태로 연장된다.
이 때 회로 패턴(240)은 적어도 하나의 곡절(曲折)부에 의해 구분되는 적어도 하나의 수평 성분 회로와 수직 성분 회로로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 안테나 소자(120)는 각각 미앤더(meander) 타입, 스파이럴(spiral) 타입, 스텝(step) 타입, 루프(loop) 타입 등 중 적어도 어느 하나의 전송 회로로 형성될 수 있다. 여기서, 회로 패턴(240)은 역 L 안테나(Inverted L Antenna; ILA) 형태, 역 F 안테나(Inverted F Antenna; IFA) 구조, 모노폴 안테나(monopole antenna) 구조 등으로 구현될 수 있다.
이러한 안테나 장치(200)는 미리 정해진 주파수 대역의 신호 송수신한다. 즉 급전점(241)을 통해 급전 시, 회로 패턴(240)은 일정 주파수 대역에서 공진하여, 신호를 통과시킨다. 여기서, 회로 패턴(240)에서 공진하기 위한 주파수 대역은 0 ㎐ 이상이고 5 ㎓ 이하에서 정해질 수 있다. 다시 말해, 회로 패턴(240)의 사이즈, 형태 등에 따라, 회로 패턴(240)에서 공진하기 위한 주파수 대역을 조절할 수 있다.
이 때 안테나 장치(200)는 자성 캐리어(230)의 사이즈에 따라 동작 특성에 변화가 이루어진다. 즉 자성 캐리어(230)의 사이즈에 따라 회로 패턴(240)에서 공진하기 위한 주파수 대역의 조절이 가능하다. 여기서, 자성 캐리어(230)의 사이즈가 작을수록, 회로 패턴(240)은 보다 높은 주파수 대역에서 공진할 수 있다.
예를 들면, 자성 캐리어(230)의 길이(CL)를 40 ㎜로, 폭(CW)을 5 ㎜로, 두께(CH)를 5 ㎜로 구현하고, 그라운드층(220)과 자성 캐리어(230) 간 간격(CD)을 3 ㎜로 이격시키고, 역 F 안테나 구조에서 회로 패턴(240)의 폭(PW)을 2 ㎜로 구현하고, 회로 패턴(240)에서 급전 회로와 단락 회로 간 간격(PD)을 3 ㎜로 구현하며, 그라운드층(220)의 길이(GL)를 90 ㎜로, 폭(GW)을 50 ㎜로 구현 시, 안테나 장치(200)는 도 3a에 도시된 바와 같은 동작 특성을 나타낸다. 즉 안테나 장치(200)는 820 ㎒ 내지 960 ㎒에서 공진한다. 다시 말해, 안테나 장치(200)는 대략 150 ㎒에 해당하는 대역폭에서 공진한다. 이 때 안테나 장치(200)는 820 ㎒ 내지 960 ㎒에서 52 % 내지 99 %, 즉 평균 71 %의 복사 효율을 갖는다.
한편, 자성 캐리어(230)의 길이(CL)를 15 ㎜로, 폭(CW)을 5 ㎜로, 두께(CH)를 5 ㎜로 구현하고, 그라운드층(220)과 자성 캐리어(230) 간 간격(CD)을 3 ㎜로 이격시키고, 역 F 안테나 구조에서 회로 패턴(240)의 폭(PW)을 2 ㎜로 구현하고, 회로 패턴(240)에서 급전 회로와 단락 회로 간 간격(PD)을 3 ㎜로 구현하며, 그라운드층(220)의 길이(GL)를 90 ㎜로, 폭(GW)을 50 ㎜로 구현 시, 안테나 장치(200)는 도 3b에 도시된 바와 같은 동작 특성을 나타낸다. 즉 안테나 장치(200)는 1710 ㎒ 내지 1990 ㎒에서 공진한다. 다시 말해, 안테나 장치(200)는 대략 250 ㎒에 해 당하는 대역폭에서 공진한다. 이 때 안테나 장치(200)는 1710 ㎒ 내지 1990 ㎒에서 33 % 내지 79 %, 즉 평균 59 %의 복사 효율을 갖는다.
그리고 회로 패턴(240) 공진 시, 0 ㎐ 이상이고 5 ㎓ 이하에서 자성 캐리어(230)의 투자율(permeability; 
; 
, 
) 또는 유전율(dielectric permittivity; 
; 
, 
) 중 적어도 어느 하나가 일정 범위 내에서 유지된다. 이 때 0 ㎐ 이상이고 5 ㎓ 이하에서 자성 캐리어(230)의 투자율이 유지됨에 따라, 0 ㎐ 이상이고 5 ㎓ 이하에서 자성 캐리어(230)의 손실률이 억제된다. 즉 회로 패턴(240) 공진 시, 자성 캐리어(230)의 손실률이 낮게 유지되며, 자성 캐리어(230)의 Y-타입의 육방정 페라이트가 고주파 특성을 갖는다. 이러한 고주파 특성은 자성 캐리어(230)에서 Y-타입의 육방정 페라이트의 성분, 특히 실리케이트 글라스에 의해 결정된다.
이 때 고주파 특성은 하기 <표 1>에 개시된 바와 같이 Y-타입의 육방정 페라이트에서 실리케이트 글라스의 구성, 즉 첨가 성분, 첨가량 또는 Y-타입의 육방정 페라이트의 소결 온도 중 적어도 어느 하나와 무관하게 유사할 수 있다. 여기서, 글라스 A는 65 중량부의 이산화규소, 20 중량부의 산화붕소, 7 중량부의 산화리튬, 5 중량부의 산화칼륨, 3 중량부의 산화바륨으로 이루어진 경우를 가정한다. 그리고 글라스 B는 실리카 글라스이고, 글라스 C는 건식 실리카인 경우를 가정한다.
예를 들면, 성분 계량 시, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트의 총 중량부를 기준으로, 글라스 A를 1 중량부로 계량한다. 그리고 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 1200 ℃의 합성 온도에서 베이스 페라이트로 합성한다. 또한 베이스 페라이트 가공 시, 글라스 A를 첨가한다. 게다가, 베이스 페라이트와 글라스 A를 1100 ℃의 소결 온도에서 소결시켜, 글라스 A에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 제조한다. 아울러, 첨가량, 합성 온도, 소결 온도 등에 있어서 글라스 A와 동일한 조건 하에, 글라스 B와 글라스 C를 이용하여 글라스 B와 글라스 C 각각에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 제조한다.
즉 글라스 A, 글라스 B 및 글라스 C 각각에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200) 구동 시, 글라스 A, 글라스 B 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 투자율이 도 4a에 도시된 바와 같이 유사하다. 그리고 글라스 A, 글라스 B 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 투자율이 급격한 변동없이 유지된다. 여기서, 자성 캐리어(230)의 투자율이 0 ㎐ 내지 10 ㎓에서 유지된다.
한편, 글라스 A, 글라스 B 및 글라스 C 각각에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200) 구동 시, 글라스 A, 글라스 B 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 유전율이 도 4b에 도시된 바와 같이 유사하다. 그리고 글라스 A, 글라스 B 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 유전율이 급격한 변동없이 유지된다. 여기서, 자성 캐리어(230)의 유전율이 0 ㎐ 내지 10 ㎓에서 유지된다.
아울러, 성분 계량 시, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트의 총 중량부를 기준으로, 글라스 A를 5 중량부로 계량한다. 그리고 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 1200 ℃의 합성 온도에서 베이스 페라이트로 합성한다. 또한 베이스 페라이트 가공 시, 글라스 A를 첨가한다. 게다가, 베이스 페라이트와 글라스 A를 1030 ℃의 소결 온도에서 소결시켜, 글라스 A에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 제조한다. 이와 별도로, 성분 계량 시, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트의 총 중량부를 기준으로, 글라스 C를 5 중량부로 계량한다. 그리고 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 1200 ℃의 합성 온도에서 베이스 페라이트로 합성한다. 또한 베이스 페라이트 가공 시, 글라스 C를 첨가한다. 게다가, 베이스 페라이트와 글라스 C를 1100 ℃의 소결 온도에서 소결시켜, 글라스 C에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 제조한다.
즉 글라스 A 및 글라스 C 각각에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200) 구동 시, 글라스 A 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 투자율이 도 5a에 도시된 바와 같이 유사하다. 그리고 글라스 A 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 투자율이 급격한 변동없이 유지된다. 여기서, 자성 캐리어(230)의 투자율이 0 ㎐ 내지 10 ㎓에서 유지된다.
한편, 글라스 A 및 글라스 C 각각에 대응하는 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200) 구동 시, 글라스 A 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 유전율이 도 5b에 도시된 바와 같이 유사하다. 그리고 글라스 A 및 글라스 C 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 유전율이 급격한 변동없이 유지된다. 여기서, 자성 캐리어(230)의 유전율이 0 ㎐ 내지 10 ㎓에서 유지된다.
다시 말해, 고주파 특성은 자성 캐리어(230)에서 Y-타입의 육방정 페라이트의 성분, 특히 실리케이트 글라스에 의해 결정된다. 다만, Y-타입의 육방정 페라이트의 소결 온도에 따라, 자성 캐리어(230)의 투자율 또는 유전율의 유지되는 대역폭이 상이하게 결정될 수 있다.
예를 들면, 성분 계량 시, 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트의 총 중량부를 기준으로, 글라스 A를 1 중량부로 계량한다. 그리고 산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 1200 ℃의 합성 온도에서 베이스 페라이트로 합성한다. 또한 베이스 페라이트 가공 시, 글라스 A를 첨가한다. 게다가, 베이스 페라이트와 글라스 A를 1060 ℃의 소결 온도에서 소결시켜, Y-타입의 육방정 페라이트를 제조한다. 아울러, 첨가량, 합성 온도 등에 있어서 동일한 조건 하에, 1080 ℃, 1100 ℃ 및 1180 ℃의 소결 온도에서 각각 소결된 다수개의 Y-타입의 육방정 페라이트를 제조한다.
즉 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200) 구동 시, 1060 ℃, 1080 ℃, 1100 ℃ 및 1180 ℃의 소결 온도 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 투자율에 도 6a에 도시된 바와 같이 다소 차이가 있을 수 있다. 그러나 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200)는 1200 ℃의 합성 온도에서 합성되고 1210 ℃의 소결 온도에서 소결되며 글라스 A가 첨가되지 않은 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(도시되지 않음)와 상이한 특성을 갖는다. 즉 0 ㎐ 내지 10 ㎓에서, 1060 ℃, 1080 ℃, 1100 ℃ 및 1180 ℃의 소결 온도 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 투자율이 급격한 변동없이 유지된다.
한편, Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200) 구동 시, 1060 ℃, 1080 ℃, 1100 ℃ 및 1180 ℃의 소결 온도 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 유전율에 도 6b에 도시된 바와 같이 다소 차이가 있을 수 있다. 그러나 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(200)는 1200 ℃의 합성 온도에서 합성되고 1210 ℃의 소결 온도에서 소결되며 글라스 A가 첨가되지 않은 육방정 페라이트를 이용하는 안테나 장치(도시되지 않음)와 상이한 특성을 갖는다. 즉 0 ㎐ 내지 5 ㎓에서, 1060 ℃, 1080 ℃, 1100 ℃ 및 1180 ℃의 소결 온도 각각에 대응하는 자성 캐리어(230)의 유전율이 급격한 변동없이 유지된다.
본 발명에 따르면, 베이스 페라이트에 실리케이트 글라스가 첨가된 Y-타입의 육방정 페라이트를 이용하여 안테나 장치를 구현함으로써, 안테나 장치에서 사용 가능한 주파수 대역의 대역폭 확장, 즉 광대역화를 도모할 수 있다. 이는 Y-타입의 육방정 페라이트의 고주파 특성으로 인하여, 보다 확장된 대역폭에서 안테나 장치의 구동에 따른 손실률을 억제할 수 있기 때문이다. 즉 안테나 장치 구동 시, 적어도 0 ㎐ 내지 5 ㎓에서 Y-타입의 육방정 페라이트의 투자율이 일정 범위 내에서 유지되기 때문이다. 이에 따라, 안테나 장치의 사이즈가 확대되지 않더라도, 안테나 장치에서 보다 확장된 대역폭을 사용할 수 있다. 즉 안테나 장치에서 사용 가능한 주파수 대역의 대역폭 확장과 더불어, 안테나 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 절차를 도시하는 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 장치를 도시하는 사시도, 그리고
도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b는 도 2의 동작 특성을 예시적으로 설명하기 위한 그래프들이다.
Claims (20)
- Y-타입의 육방정 페라이트의 제조 방법에 있어서,산화철, 탄산바륨 및 산화코발트를 혼합하여, 일정 합성 온도에서 베이스 페라이트로 합성하는 과정과,상기 베이스 페라이트에 실리케이트 글라스를 첨가하여, 상기 합성 온도 미만의 소결 온도에서 소결하는 과정을 포함하고,상기 실리케이트 글라스를 이산화규소가 65 중량부이고, 산화붕소가 20 중량부이고, 산화리튬이 7 중량부이고, 산화칼륨 또는 산화나트륨 중 어느 하나가 5 중량부이며, 산화바륨이 3 중량부로 이루어지도록 계량하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 소결 온도는 1000 ℃ 이상이고 1180 ℃ 이하인 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 소결 온도는 1090 ℃ 이상이고 1110 ℃ 이하인 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 소결 과정은,2 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소결 과정은,상기 베이스 페라이트 100 중량부에 상기 실리케이트 글라스를 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 첨가하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 실리케이트 글라스는 실리카 글라스 또는 건식 실리카인 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트 제조 방법.
- 삭제
- Y-타입의 육방정 페라이트에 있어서,산화철, 탄산바륨 및 산화코발트가 혼합된 베이스 페라이트와,상기 베이스 페라이트에 첨가된 실리케이트 글라스로 이루어지고,상기 실리케이트 글라스는, 이산화규소가 65 중량부이고, 산화붕소가 20 중량부이고, 산화리튬이 7 중량부이고, 산화칼륨 또는 산화나트륨 중 어느 하나가 5 중량부이며, 산화바륨이 3 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트.
- 제 9 항에 있어서, 상기 실리케이트 글라스는,상기 베이스 페라이트 100 중량부에, 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 첨가된 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트.
- 삭제
- 제 9 항에 있어서, 상기 실리케이트 글라스는,실리카 글라스 또는 건식 실리카인 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트.
- 삭제
- 제 10 항에 있어서, 상기 베이스 페라이트는,상기 산화철이 60 중량부이고, 상기 탄산바륨이 20 중량부이며, 상기 산화코발트가 20 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 Y-타입의 육방정 페라이트.
- 육방정 페라이트를 이용한 안테나 장치에 있어서,산화철, 탄산바륨 및 산화코발트가 혼합된 베이스 페라이트와, 상기 베이스 페라이트에 첨가된 실리케이트 글라스로 이루어지는 Y-타입의 육방정 페라이트로 형성된 자성 캐리어와,상기 자성 캐리어의 표면에 형성되고, 일단부를 통해 전원에 연결되며, 상기 전원에서 급전 시, 일정 주파수 대역에서 공진하는 회로 패턴을 포함하고,상기 실리케이트 글라스는, 이산화규소가 65 중량부이고, 산화붕소가 20 중량부이고, 산화리튬이 7 중량부이고, 산화칼륨 또는 산화나트륨 중 어느 하나가 5 중량부이며, 산화바륨이 3 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제 15 항에 있어서, 상기 자성 캐리어는,상기 베이스 페라이트 100 중량부에 상기 실리케이트 글라스가 0.5 중량부 이상이고 5 중량부 이하로 첨가된 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 주파수 대역이 0 ㎐ 이상이고 5 ㎓ 이하이며,상기 자성 캐리어는,상기 회로 패턴 공진 시, 투자율 또는 유전율 중 적어도 어느 하나가 유지되는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 삭제
- 제 15 항에 있어서, 상기 실리케이트 글라스는,실리카 글라스 또는 건식 실리카인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
- 삭제
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