KR102080087B1 - 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법 - Google Patents

전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

인체에 해로운 영향이나 타 전자장비의 오작동을 일으킬 수 있는 전자파를 차폐 및 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 전자기기에서 발생된 열을 신속히 배출할 수 있는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법이 개시된다. 이를 위하여 비정질 합금 리본을 결정화 개시온도 이하의 온도로 열처리하는 열처리 단계와, 상기 비정질 합금 리본을 분쇄하여 평균입경이 100㎛ 이하인 비정질 합금 플레이크 분말을 생성하는 분쇄단계, 및 상기 비정질 합금 플레이크 분말 및 바인더수지로 자성체시트를 생성하는 성형단계를 포함하는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 의하면 비정질 합금 리본을 결정화 개시온도보다 낮은 온도에서 비정질 합금 리본을 열처리하여 비정질상을 유지한 상태로 표면 크랙이나 과고용된 원소들의 부분적 재배치를 진행할 수 있으므로, 비정질 합금 리본을 손쉽게 분말화할 수 있으며, 이러한 비정질 합금 리본이 구비된 자성체시트를 통해 기존 차폐시트보다 월등히 우수한 전자파 차폐 및 흡수기능과 방열 특성을 나타낼 수 있다.

Description

전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING MAGNETIC SHEET HAVING EXCELLENT SHIELDING AND ABSORPTION OF ELECTROMAGNETIC WAVES AND HEAT RADIATION CHARACTERISTICS}
본 발명은 전자기기에서 발생하는 전자파를 차폐 및 흡수하고 전자기기에서 발생된 열을 방열할 수 있는 자성체시트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체에 해로운 영향이나 타 전자장비의 오작동을 일으킬 수 있는 전자파를 차폐 및 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 전자기기에서 발생된 열을 신속히 배출할 수 있는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법에 관한 것이다.
전자파는 전기제품이나 전자제품에 의해 발생하는 전기장과 자기장을 포함한 전기ㅇ 자기적 파장을 의미한다. 이러한 전자파는 전기전자기기의 오작동을 초래할 수 있는데 이는 최근 전기전자기기가 소형, 경량, 박형화로 인하여 고밀도, 고집적의 회로부품 등에 실장됨으로써 이러한 회로부품들 사이에 있어서 전파의 교란이 발생하기 때문이다.
또한, 전자파는 전기전자부품의 오작동뿐만 아니라 인체에도 많은 영향을 미치는데 전자파는 인체에 도달 시 전신 또는 부분적으로 체온을 상승시키거나 체내에 유도된 전류에 의해 신경계를 자극할 수 있다.
이러한 전자제품 또는 인체에 해로운 영향을 미치는 전자파를 차단하기 위한 방법으로 전자기기내 실장되는 전자부품의 표면에 전자파 차폐용 코팅층을 형성하고 있다.
구체적으로 스마트 자동차, 전기 자동차, 휴대폰, 노트북, 아이패드 등의 전장부품의 소형화, 고성능화, 고집적화, 고주파화, 광대역화 등으로 인하여 전자파 장애(Electro-Magnetic Interference: EMI) 및 전자파 적합성 (Electro-Magnetic Compatibility: EMC) 차폐 기능을 갖는 전자파 차폐재료들의 개발이 요구되고 있다. 특히 선진 외국 경쟁업체들의 국내시장 진입이 더욱 가속화되고 있고, 이에 대한 국내시장 및 기술경쟁력 확보를 위한 재료의 국산화, 대체 제품의 개발 등이 절실하게 요구된다.
이러한 상황에 따라 대한민국 등록특허 제10-1803828호(발명의 명칭 : 휨성을 갖는 전자파 차폐시트 및 이의 제조방법)가 발명되었지만, 이는 전도체인 알루미늄(Al)과 흡수체인 센더스트(Sendust)를 복합으로 제조한 0.3㎜ 이하의 두께를 갖는 제품으로, 차폐능은 80dB 이상으로 매우 우수하지만, 실효 투자율이 20MHz대역 이상에서 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있었다.
또한, 최근에는 고투자율(高透磁率)을 갖는 비정질 합금 리본을 전자파 차폐 및 흡수용 차폐시트에 적용하는 기술이 연구되고 있다. 그러나, 비정질 합금 리본을 기반으로 차폐시트를 제작하기 위해서는 리본을 절단하여 분쇄 및 플레이크(flake) 처리를 하여야 하지만, 비정질 합금의 기계적 특성이 기존의 결정질 합금인 센더스트(FeSiAl합금) 및 FeSiCr합금에 비하여 수배 높은 강도 및 인성을 보유하기 때문에 기존의 결정질 합금의 공정시간, 특히 분쇄 및 플레이크 과정의 공정시간에 비하여 수배의 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 비정질 합금은 결정질 합금과 동일 조건하에서의 가공 중에 분말 내에 분쇄용 기기 및 볼에서의 물질이 마모되므로, 상당량의 불순물이 유입되는 문제점이 있었다.
이와 같이, 비정질 합금은 가공 과정에서 우수한 연자기 특성(예: 실효투자율, 보자력, 철손 등)이 크게 악화되기 때문에 차폐시트에 적용하기가 어려운 실정이고, 이에 따라 비정질 플레이크 분말로서의 차폐시트의 상업화는 거의 되고 있지 않은 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1803828호(2017.12.04 공고) 대한민국 공개특허 제10-2018-0129721호(2018.12.05 공개) 대한민국 공개특허 제10-2007-0010428호(2007.01.24 공개) 대한민국 공개특허 제10-2013-0096560호(2013.08.30 공개)
따라서, 본 발명의 목적은 비정질 합금 리본의 비정질상을 유지한 상태에서 표면 크랙 또는 과고용된 원소들의 부분적 재배치 등을 통해 비정질 합금 리본에 대한 분말화를 쉽게 진행할 수 있으며, 시트 내부에 흡수능을 지닌 판상조직 형태의 미립의 비정질 합금 플레이크를 구비하여 얇은 두께에서도 전자파를 효과적으로 흡수 및 차폐할 수 있는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 비정질 합금 리본을 결정화온도 이하의 온도로 열처리하는 열처리 단계와, 상기 비정질 합금 리본을 분쇄하여 평균입경이 100㎛ 이하인 비정질 합금 플레이크를 생성하는 분쇄단계, 및 상기 비정질 합금 플레이크 및 바인더수지로 자성체시트를 생성하는 성형단계를 포함하는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 비정질 합금 리본을 결정화 온도보다 낮은 온도에서 비정질 합금 리본을 열처리하여 비정질상을 유지한 상태로 표면 크랙이나 과고용된 원소들의 부분적 재배치를 진행할 수 있으므로, 비정질 합금 리본을 손쉽게 분말화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 제조방법을 통해 제조된 자성체시트는 1MHz~10GHz 대역의 주파수 대역에서 차폐율이 30dB이상, 흡수율이 5%이상, 열전도도가 수직방향으로 1.0W/m·K이상, 열전도도가 수평방향으로 4.0W/m·K 이상이므로, 종전에 사용하고 있는 센더스트 및 FeSiCr합금의 차폐시트보다 월등히 우수한 전자파 차폐 및 흡수 기능과 방열 특성을 나타낸다.
아울러, 본 발명에 의한 제조방법을 통해 제조된 자성체시트는 0.3㎜ 이하의 얇은 두께에서도 전자파를 효과적으로 흡수 및 차폐시킬 수 있으므로, 전자파 발생이 많은 전기제어 박스 외관, 휴대폰, 스마트 자동차의 전장부품 등 다양한 상품에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법을 통해 제조된 자성체시트를 나타내는 SEM사진이다.
도 4는 실시예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 차폐율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 비교예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 차폐율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 흡수율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 비교예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 흡수율을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법(이하, '자성체시트의 제조방법'이라 약칭함)을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법은 비정질 합금 리본을 열처리하는 열처리 단계(S100)와, 열처리 된 비정질 합금 리본을 분쇄하는 분쇄단계(S200), 및 분쇄된 비정질 합금 분말과 바인더수지를 혼합하여 자성체시트를 생성하는 성형단계(S300)를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법은 열처리 단계(S100)를 포함한다.
상기 열처리 단계(S100)는 비정질 합금 리본을 결정화온도 이하의 온도로 열처리하는 단계로, 비정질상을 유지한 상태로 표면 크랙이나 과고용된 원소들의 부분적 재배치가 진행됨에 의해 용이하게 분쇄 및 플레이크화가 진행된다. 이때, 열처리 단계(S100)에서의 비정질 합금 리본에 대한 열처리가 비정질 합금 리본의 결정화온도를 초과하는 온도에서 열처리되면, 상기 비정질 합금 리본을 분쇄 및 플레이크화 하는 과정에서 판상조직이 잘되지 않고 또한 나노결정립간의 불균일 분쇄가 일어나 연자기 특성이 크게 떨어지는 문제가 발생된다.
구체적으로, 열처리 단계(S100)는 비정질 합금 리본을 결정화온도보다 20∼150℃ 낮은 환원분위기의 온도에서 30∼100분 동안 열처리를 진행하는 것이 바람직하다.
이때, 열처리 온도가 결정화온도의 열처리온도보다 20℃가 낮은 온도 사이에서 진행되면, 일부 결정화가 일어날 우려가 있다. 그리고 열처리 온도가 결정화온도를 기준으로 150℃보다 낮은 온도에 진행되면, 평균입경이 100㎛이하의 비정질 합금 플레이크 제조 시에 밀링시간이 10시간을 초과하게 되어 분말내부에 불순물 혼입이 증가될 수 있다.
또한, 열처리 시간이 30분 미만으로 진행되면 충분한 열처리가 되지 않고, 100분을 초과하여 진행되면 경제성이 떨어진다.
이러한 비정질 합금 리본으로는 철계나 코발트계가 포함된 비정질 연자성 합금 리본을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 철계로는 FeSiB계, FeNbB계, FeSiCP계 등이 사용될 수 있으며, 코발트계로는 CoFeB계 등이 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법은 분쇄단계(S200)를 포함한다.
상기 분쇄단계(S200)는 비정질 합금 리본을 분쇄하여 평균입경이 100㎛ 이하인 비정질 합금 플레이크를 생성하는 단계로, 분쇄 과정 및 플레이크화 과정을 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 분쇄단계(S200)를 통해 생성된 비정질 합금 플레이크 분말은 평균입경이 20㎛ 내지 100㎛이며, 평균 종횡비(길이/두께)가 5∼20인 것이 바람직하다. 이때, 평균입경이 20㎛ 미만이면 밀링시간이 과다하게 소요되며, 100㎛를 초과하면 시트 제조 시에 표면조도가 불량해지는 문제가 발생될 수 있다. 그리고 평균 종횡비가 5 미만이면 비정질 합금 플레이크 분말의 비표면적이 작아서 성형밀도가 낮아지며, 20을 초과하면 비정질 합금 플레이크 분말의 평균입경이 100㎛를 초과하여 조대해져 시트의 표면조도가 불량해지는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 분쇄단계(S200)를 구성하는 분쇄 과정에서는 열처리 단계(S100)를 통해 열처리된 비정질 합금 리본을 수작업 또는 분쇄기 등의 장비에 의하여 분쇄한다.
본 발명에 따른 분쇄단계(S200)를 구성하는 플레이크화 과정에서는 분쇄 과정을 통해 분쇄된 비정질 합금 리본을 볼 밀, 어트리션 밀(attrition mill) 등의 밀(mill)을 이용하여 미세 분쇄하고 판상조직의 플레이크 분말을 생성한다.
보다 구체적으로, 플레이크화 과정에서 밀(mill), 예컨대 어트리션 밀의 밀링속도는 300 내지 600rpm인 것이 바람직하다. 이때, 밀링속도가 300rpm 미만이면 충분한 분쇄가 일어나지 않으며, 600rpm를 초과하면 과도한 에너지의 적용에 의하여 기기 및 볼에서의 마모가 커지는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 플레이크화 과정에서 밀(mill), 예컨대 어트리션 밀의 밀링시간은 3시간 내지 10시간인 것이 바람직하다. 이때, 밀링시간인 3시간 미만이면 평균입경이 100㎛이하의 분말을 제조하기가 어렵고, 10시간을 초과하면 불순물 혼입이 과다하게 커지는 문제가 발생될 수 있다.
아울러, 플레이크화 과정에서 밀(mill), 예컨대 어트리션 밀에는 메타놀, 알코올, 아세톤 등의 용매를 사용할 수 있다. 그리고 용매와 분말(비정질 합금 리본)의 무게비(용매/분말)는 0.5∼2.0인 것이 바람직하다. 이때, 용매와 분말의 무게비가 0.5 미만이면 표면이 균일한 판상조직의 플레이크 분말의 제조가 어려워지며, 2.0을 초과하면 플레이크 분말의 제조시간이 과다하게 소요되는 문제가 발생된다.
그리고 어트리션 밀을 기준으로 플레이크화 과정에 사용된 볼과 분말의 무게비(볼/분말)는 5∼10인 것이 바람직하다. 이때, 무게비가 5 미만이면 10시간 이상의 밀링시간이 소요되며, 무게비가 10을 초과하면 투입 볼량의 과다로 볼과의 직접 충돌에 의한 마모가 지나치게 커지는 문제가 발생될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성체시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법은 분쇄단계(S200)와 성형단계(S300) 사이에 2차 열처리 단계(S250)를 더 포함할 수 있다.
상기 2차 열처리 단계(S250)는 분쇄단계(S200)를 통해 생성된 비정질 합금 플레이크 분말 내부에 응력을 제거하고, 자화가 용이한 방향으로 원자의 배향성을 높이기 위하여 열처리를 실시하는 단계이다.
보다 구체적으로, 상기 2차 열처리 단계(S250)에서는 분쇄단계(S200)를 통해 생성된 미립의 플레이크 분말 중 FeSiBNbCu계, FeSiCPCu계, FeNbB계 등 나노결정화의 소성이 가능한 비정질 합금 분말을 결정화온도보다 10∼50℃ 높은 온도에서 30∼100분간 환원성 분위기하에서 2차 열처리를 실시하고, FeSiB계나 CoFeB계 등 내부조직이 나노결정화가 되지 않는 비정질 합금은 결정화온도보다 20∼50℃ 낮은 온도에서 30∼100분간 환원성 분위기하에서 2차 열처리를 실시한다. 이와 같이, 나노결정화의 소성에 대한 가능 여부에 따라 열처리의 온도를 다르게 진행하는 것은 비정질 합금 플레이크 분말의 연자기 특성을 향상시키기 위함이다.
예를 들면, FeSiBNbCu계로는 Fe74Si13B9Nb3Cu1, Fe74Si13B9Nb5 등이 사용될 수 있고, FeSiCPCu계로는 Fe78Si3C6B5P9, Fe85Si2B5P4Cu1 등이 사용될 수 있으며, FeNbB계로는 Fe72B14Si10Nb5 등이 사용될 수 있다. 그리고 FeSiB계로는 Fe78Si13B9 등이 사용될 수 있으며, CoFeB계로는 Co70.Fe5Si15B10 등이 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법은 성형단계(S300)를 포함한다.
상기 성형단계(S300)는 비정질 합금 플레이크 분말 및 바인더수지로 자성체시트를 생성하는 단계로, 슬러리화 과정(S310) 및 시트화 과정(S320)을 포함한다.
상기 바인더수지로는 비정질 합금 플레이크 분말 간의 절연 및 결합을 위하여 폴리이미드, PVA, 우레탄계, SBR(styrene-butadiene rubber) 등의 열가소성 수지 용액을 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 바인더수지로는 SBR 고형분말 18 중량%와 소량의 경화제 및 가교제를 혼합된 바인더수지를 사용할 수 있다.
이러한 성형단계(S300)에서는 비정질 합금 플레이크 분말 100 중량부 및 바인더수지가 6 내지 10 중량부가 혼합될 수 있다. 이때, 바인더수지의 함량이 6 중량부 미만이면 바인더수지 결합력이 약해지며, 바인더수지의 함량이 10 중량부를 초과하면 바인더수지 함량의 과다로 자성체시트의 차폐율 및 흡수율이 떨어지는 문제가 발생된다.
본 발명에 따른 성형단계(S300)를 구성하는 슬러리화 과정(S310)에서는 비정질 합금 플레이크 분말과 바인더수지 및 용매를 혼합하여 슬러리 용액을 생성한다.
구체적으로, 슬러리화 과정(S310)은 비정질 합금 플레이크 분말과 바인더수지 및 용매를 혼합한 혼합물로 슬러리 용액을 생성하는 과정이다. 이때, 비정질 합금 플레이크로는 인산코팅이 처리되어 인산 코팅층이 구비된 비정질 합금 플레이크를 사용할 수 있다.
그리고 슬러리화 과정(S310)에서는 상기 혼합물에 혼합되는 수지와 용매의 함량을 조절하여 점도가 있는 5,000 내지 10,000 cP인 슬러리 용액을 생성한다. 이때, 점도가 5,000 cP 이하면 너무 묽어서 자성체시트가 성형되지 않고, 10,000 cP를 초과하면 건조과정에서 자성체시트가 표면에 균열이 형성되는 문제가 발생될 수 있다.
상기 용매는 바인더수지와 함께 슬러리의 점도를 조절하기 위해 상기 혼합물에 첨가되는 것으로 물, 알콜류, 아세톤, 에텔 아세테이트, 노말메틸피롤리돈, 부틸셀루솔브, 메틸렌클로라이드(Methylene Chloride) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
이러한 슬러리 용액은 비정질 합금 플레이크 분말 100 중량부를 기준으로 바인더수지 6 내지 10 중량부와 용매를 첨가하여 생성한다. 그리고 용매는 바인더 수지의 4∼10배(무게비) 비율로 첨가된다. 이때, 용매를 4배 미만으로 사용하면 바인더수지 내부에서 비정질 합금 플레이크 분말의 움직임이 제한되어 시트화 과정(S320)에서 비정질 합금 플레이크가 수평으로 배열되지 못하는 문제가 발생될 수 있다. 그리고 상기 용매가 10배를 초과하면, 자성체시트의 제조 시에 건조가 어려워져 건조시간이 증가되는 문제점이 발생한다.
본 발명에 따른 성형단계(S300)를 구성하는 시트화 과정(S320)에서는 슬러리화 과정(S310)을 통해 생성된 슬러리 용액으로 두께가 0.3㎜ 이하인 자성체시트를 생성한다.
또한, 시트화 과정(S320)에서는 자성체시트의 내부에서 복수개의 비정질 합금 플레이크가 수평 배열되도록 가공한 후, 슬러리 용액을 건조하여 자성체시트에 존재하는 용매가 휘발되도록 한다. 그리고 건조된 슬러리를 프레스기 등의 가압장치로 가압하여 0.30㎜ 이하, 바람직하게는 0.1㎜ 내지 0.3㎜의 두께를 갖는 자성체시트를 제작한다. 이때, 건조된 슬러리가 0.1mm 미만이면 흡수 및 차폐율이 떨어지고, 0.3mm를 초과하면 전장부품에 적용 시 경제성이 결여된다.
일 실시 양태로서, 본 발명에 따른 시트화 과정(S320)에서는 슬러리화 과정(S310)을 통해 생성된 슬러리 용액을 이형필름위에 도포한 다음, 60∼90℃ 범위의 온도에서 건조한 후, 120∼175℃로 유지된 열압기(hot press)상에서 50∼150 kgf/cm2의 압력으로 성형하여 밀도가 3.5∼4.5 g/cm2인 자성체시트를 생성한다.
이때, 성형온도가 120℃ 미만이면 바인더가 충분히 연화되지 않아 시트의 두께가 불균일해지는 문제가 발생되고, 175℃를 초과하면 바인더수지가 용해되는 문제가 발생된다. 또한 성형압력이 50 kgf/cm2 미만이면 충분한 시트의 성형밀도가 나오지 않으며, 150 kgf/cm2를 초과하면 과압에 따른 시트의 손상이 발생될 수 있다. 아울러, 밀도가 3.5 g/cm2 미만으로 형성되면 실효투자율이 100 이하로 낮아지며, 밀도가 4.5 g/cm2를 초과하도록 형성되면 인가 성형압력이 150 kgf/cm2를 초과하는 문제가 있다.
다른 실시 양태로서, 본 발명에 따른 시트화 과정(S320)에서는 슬러리 용액을 시트 형상으로 도포한 다음, 50℃∼150℃의 온도에서 5 내지 20분 동안 건조하여 슬러리 용액에 존재하는 용매를 휘발시킨 후, 프레스기 등의 가압장치로 200 내지 500℃의 온도에서 1 내지 10톤/cm2의 압력을 인가하여 자성체시트를 생산한다. 이때, 가압장치의 가압은 수회 반복하여 수행될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 2회 반복적으로 수행될 수 있다
이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 실험예를 통하여 보다 구체적으로 기술한다. 다만 본 실시예 및 실험예는 상술한 발명의 특정예의 이해를 돕기 위한 것으로 이에 의하여 권리범위 등이 제한적으로 해석되어서는 아니된다.
[실시예 1]
1. 평균 두께가 20㎛이고 폭이 6㎝인 비정질 합금(Fe74Si13B9Nb3Cu1) 1㎏을 결정화 개시온도인 500℃보다 40℃ 낮은 온도인 460℃로 수소가스 분위기하에서 30분간 1차 열처리한 후, 수작업으로 분쇄하여 평균입경이 1㎝인 비정질 합금 분말 1㎏을 형성하였다.
2. 어트리션 밀 내의 용기에 상기 비정질 합금 분말 1㎏과 직경이 5㎜인 볼(SUJ420J2) 10kg 및 알코올 1㎏를 투입한 후, 어트리션 밀의 회전속도를 400 rpm으로 하여 5시간 동안 동작시켜 비정질 합금 플레이크 분말을 생성하였다.
3. 상기 비정질 합금 플레이크 분말(Fe74Si13B9Nb3Cu1)을 결정화개 개시온도인 500℃보다 20℃가 높은 온도인 520℃로 수소가스의 환원분위기하에서 30분간 2차 열처리를 실시하였다.
4. 2차 열처리된 비정질 합금 플레이크 분말(Fe74Si13B9Nb3Cu1) 500g과 바인더수지인 SBR 37.5g(7.5 중량부) 및 용매인 톨우엔 187.5g을 혼합한 다음 교반하여 슬러리 용액을 제조한다.
5. 상기 슬러리 용액을 이형필름위에 균일하게 도포하여 시트를 제조한 다음, 75℃의 온도에서 충분히 건조하여 용매 성분을 휘발시켰다.
6. 상기 시트를 바인더가 연화되는 150℃의 온도에서 열압기를 통해 1분간 100kgf/cm2의 열간성형을 하여 0.25mm 두께를 갖는 자성체시트를 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 460℃의 1차 열처리 대신 350℃의 1차 열처리를 진행하여 자성체시트를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 어트리션 밀의 회전속도를 400 rpm으로 하는 대신 500rpm으로 진행하여 자성체시트를 제조하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, SBR 37.5g과 톨우엔 187.5g 대신 SBR 수지 30.0g(6.0 중량부)과 톨루엔 150g을 사용하여 자성체시트를 제조하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, SBR 37.5g과 톨우엔 187.5g 대신 SBR 50.0g(10.0 중량부)과 톨우엔 250g을 사용하여 자성체시트를 제조하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 460℃의 1차 열처리 대신 520℃의 1차 열처리를 진행하여 자성체시트를 제조하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, SBR 37.5g과 톨우엔 187.5g 대신 SBR 25.0g(5.0 중량부) 및 톨루엔 125.0g을 사용하여 자성체시트를 제조하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, SBR 37.5g과 톨우엔 187.5g 대신 SBR 60.0g(12.0 중량부)과 톨루엔 300.0g을 사용하여 자성체시트를 제조하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 비정질 합금 플레이크(Fe74Si13B9Nb3Cu1) 대신 시중에 유통되고 있는 평균입경이 60㎛이고 평균 두께가 1㎛인 센더스트 플레이크[Fe-10Si-6Al 합금, Sanyo, 일본]를 사용하여 자성체시트를 제조하였다.
실험례
상기 실시예 1 내지 5와 비교예 1 내지 4에 의하여 제작된 자성체시트의 분말 평균입경, 미세조직, 두께, 밀도, 투자율, 차폐율, 열전도도를 평가하였다. 이때, 비정질 합금 플레이크 분말의 분말 평균입경은 입도분석기[Bettersize S2, 케이원나노, 한국]로 측정하였고, 미세조직은 HR-SEM[S-4800, Hitachi, 일본]으로 촬영하였다. 그리고 자성체시트의 두께는 버니어 캘리퍼스[500-181-30, Mitutoyo, 일본]로 측정하였고, 밀도는 밀도측정기[AS220, Radwag, 폴란드]로 측정하였으며, 결정화 온도는 시차열분석기[STA8000, Perkin Elmer, 미국]로 측정하였다. 그리고 자성체시트의 차폐율은 네트워크 분석기[ZVA40, Rohde &Schwarz, 독일]로 측정하였고, 흡수율은 Precision Impedance Analyzer[4294A-CFG002, Agilent, 미국]로 측정하였으며, 열전도도는 열전도도 측정기[LFA457, NETZCH, 독일]로 측정하였으며, 그 결과를 아래 [표 1]과 도 3 내지 도 7로 정리하였다.
도 3은 본 발명에 따른 자성체시트의 제조방법을 통해 제조된 자성체시트를 나타내는 SEM사진이고, 도 4는 실시예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 차폐율을 나타내는 그래프이며, 도 5는 비교예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 차폐율을 나타내는 그래프이고, 도 6은 실시예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 흡수율을 나타내는 그래프이며, 도 7은 비교예를 통해 제조된 자성체시트에 대한 흡수율을 나타내는 그래프이다.
Figure 112019032341726-pat00001
상기 [표 1]과 도 4 및 도 6에 의하면, 본 발명의 자성체시트는 차폐율이 1MHz에서 10GHz 주파수 대역까지 30dB 이상이고, 흡수율이 5% 이상이며, 수직방향으로 열전도도 특성이 1.0W/mㅇK 이상이고, 수평방향으로 열전도도 특성이 4.0W/mㅇK이상으로 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
반면에 [표 1]과 도 5 및 도 7에 의하면, 비교예로 제조된 자성체시트 중 결정화 개시온도 이상에서 열처리를 진행한 자성체시트는 차폐율이 20dB 이하로 급격히 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 급격한 분쇄 및 종횡비가 낮음에 기인한 것으로 판단된다.
또한 바인더수지의 함량이 6.0 중량부 미만으로 첨가되면 바인더수지와의 결합력이 충분치 않아 성형밀도가 낮아져서 차폐율이 낮아지고, 바인더수지의 함량이 10 중량부를 초과하면 시트내의 비정질 합금 플레이크 분말의 비율이 떨어짐에 따라 차폐율, 흡수율, 방열 특성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 비정질상을 유지한 상태로 표면 크랙이나 과고용된 원소들의 부분적 재배치가 진행되도록 비정질 합금 리본을 결정화 개시온도보다 20 내지 150℃ 낮은 환원분위기의 온도로 열처리하는 열처리 단계;
    상기 비정질 합금 리본을 분쇄하여 평균입경이 100㎛ 이하인 비정질 합금 플레이크 분말을 생성하는 분쇄단계;
    상기 비정질 합금 플레이크 분말을 열처리하되, 상기 분쇄단계를 통해 생성된 비정질 합금 플레이크 분말 내부에 응력을 제거하고 자화가 용이한 방향으로 원자의 배향성을 높이기 위해, 상기 비정질 합금 플레이크 분말이 FeSiB계 또는 CoFeB계인 경우에 결정화 개시온도보다 20 내지 50℃의 낮은 온도에서 열처리하며, 상기 비정질 합금 플레이크 분말이 FeSiBNbCu계, FeSiCPCu계, 또는 FeNbB계인 경우에 결정화온도보다 10 내지 50℃의 높은 온도에서 열처리하는 2차 열처리 단계; 및
    상기 비정질 합금 플레이크 분말 100 중량부 및 바인더수지 6 내지 10 중량부가 포함된 혼합물로 두께가 0.1㎜ 내지 0.3㎜인 자성체시트를 생성하는 성형단계를 포함하는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 비정질 합금 리본은
    철계나 코발트계가 포함된 비정질 연자성 합금리본인 것을 특징으로 하는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 성형단계는
    120 내지 175℃의 온도에서 50 내지 150kgf/cm2의 압력으로 성형하여 3.5∼4.5g/cm2 밀도의 자성체시트를 제조하는 것을 특징으로 하는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 성형단계는
    200 내지 500℃의 온도에서 1 내지 10톤/cm2의 압력을 인가하여 자성체시트를 생산하는 것을 특징으로 하는 전자파의 차폐 및 흡수와 방열 특성이 우수한 자성체시트의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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