KR102315721B1

KR102315721B1 - 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구

Info

Publication number: KR102315721B1
Application number: KR1020210036108A
Authority: KR
Inventors: 김철수
Original assignee: 주식회사 이엠시스
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-10-21

Abstract

본 발명은 전자파 차폐 및 흡수재료의 성능을 정확하게 측정하는 용도의 측정치구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정하고자 하는 주파수 대역의 신호를 시료가 있는 특정 방향으로만 방사하도록 허용하는 치구의 구조에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 개구부를 갖는 윗면부와 옆면 일체형 바닥부로 구성된 고-전도차폐 기능성 금속구조물을 이중 중첩되는 측면부가 형성되도록 하고 내부에 마이크로스트립라인 PCB를 둔 상태에서 푸시록 스프링의 힘으로 강하게 밀착하는 치구이다. 바람직하게, 마이크로스트립라인 PCB의 아래·윗면 테두리 및 측면까지 동박으로 차폐한 것을 사용하고, 이 PCB가 닿는 윗면부와 바닥부에 개스킷 패드를 두어 1차 차폐효과를 얻고, 고-전도성 오링 개스킷을 윗면부 측벽에 두어 2중 차폐효과를 얻고, 두 금속부가 아래·위로 닿는 측벽부 두 곳에 개스킷 패드를 두어 4중 차폐효과를 내면서, 결과적으로 신호누설 없이 상기 윗면부 개구부의 한 방향으로만 마이크로스트립라인의 신호 방사가 가능하도록 한다.

Description

전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구 {Electromagnetic shielding and absorbing material measurement fixture}

본 발명은 IEC62333-2 (Noise suppression sheet for digital devices and equipment -Part 2: Measuring methods) 국제표준에 근거한 전자파 차폐 및 흡수재료의 성능을 측정하기 위한 측정용 치구에 관한 것으로 특히, 전자파 차폐 및 흡수재료의 특성이 6GHz 이상에서도 80 dB이상의 Dynamic range 확보가 필요하므로 신호가 인가되는 Microstrip line의 방사신호가 시료방향 외에는 누설되는 성분이 없도록 하는 금속차폐구조와 신호발생부의 Microstrip line PCB의 차폐구조에 관한 것이다.

전자파 흡수 및 차폐 재료의 측정방법으로, 두께가 큰 재료는 노이즈 발생원으로부터 거리가 있는 위치에 적용되므로 송·수신 안테나를 이격시켜 측정하는 원역장 측정방법을 사용하며, 재료의 두께가 얇은 시트형 재료의 경우 예컨대 반도체 등의 경우에는 노이즈 발생원에 가깝게 부착하여 사용되고 있어 근역장 측정방법을 사용하고 있다.

위 IEC62333-2 에서 제시하는 근역장 측정방법은 도 6 및 도 7에서 참조되는 바, 그 기본개념은 송수신용 Loop antenna를 각 하나씩을 두고 시료를 가까이하여 시료에 의하여 커플링이 줄어드는 특성을 이용한 시료의 흡수성능 측정과, 마주보는 Loop antenna 사이에 시료를 두고 시료에 의하여 감소되는 신호를 측정하는 차폐성능을 측정하는 방법이다.

그러나 이 방법은 제시하는 Loop antenna의 주파수 특성 한계로 100MHz~6GHz 에서만 측정 가능한 문제점을 가지고 있다. 그 외의 측정장치로, 도 8의 Waveguide 에 시료를 넣어 측정하는 ASTM ES7, D4935를 근거로 상용화된 장치가 있으며 이 장치 및 방법은 30MHz~1.5GHz, 500MHz~18GHz로 한정되며 중복되는 주파수 대역에서 20dB의 큰 편차를 갖는 문제점이 발생하게 된다.

한편으로는, 종래의 기술들은 이상과 같이 전자파 관련 특성을 측정을 위한 장치, 회로 및 방법에 관한 것들이어서, 실제로 측정의 대상이 되는 재료 또는 시료의 측정을 위한 치구의 구체적인 구성 및 작용에 관하여는 별도로 논의되지 않고 있는 실정이다.

본 발명은, 높은 주파수에서도 전자파 차폐 및 흡수 재료의 성능을 정확하게 측정하기 위해서는 충분한 Dynamic range를 가져야 하므로 이를 위하여, 인가된 신호가 재료 방향 이외로는 누설되지 않도록 하는 금속 차폐구조와 고-전도성 O-Ring 등의 구성을 이용하여 더욱 완벽하게 차폐하는 구조를 포함하는 측정치구를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 시트형 전자파 차폐 및 흡수재료의 성능을 측정하기 위한 측정용 치구에 관한 것이다.

본 발명의 상기 측정치구는,

상측 개구부가 형성된 금속 윗면부와 개구부 없이 옆면이 일체로 된 금속 바닥부가 서로 대응하는 각 테두리 요철구조에 의하여 금속 측면부가 충접되는 형태로 상·하 결합되고;

상기 요철구조 내측 윗면부와 바닥부 사이에, 측정시료가 안착되는 마이크로스트립라인(Microstrip line) PCB가 밀착 배치되어;

상기 마이크로스트립라인 PCB의 마이크로스트립라인을 통한 방사신호가 상기 윗면부의 개구부를 통해서만 방사되고 그 이외에는 상기 옆면, 측면부 및 바닥면으로 차폐되어 방사되지 않는 것;

을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 윗면부와 바닥부를 포함하는 차폐 기능성 금속구조물을 푸시록(push-lock)의 스프링 힘으로 강하게 밀착 결합하고, 차폐 기능을 위하여 특히 상기 마이크로스트립라인 PCB는 아래·윗면 테두리 및 측면까지 동박으로 차폐 처리하여 사용한다.

또한, 보강된 차폐효과를 얻기 위하여:

상기 PCB가 밀접하는 윗면부와 바닥부에 각 전자파 차폐용 고-전도성 개스킷 패드를 두어 1차 차폐효과;

상기 윗면부의 요철구조 측벽에 전자파 차폐 기능의 전도성 오링(O-Ring) 개스킷을 두어 2중 차폐효과;

상기 금속 윗면부와 바닥부의 대응 요철구조가 아래·위로 닿는 두 곳에 개스킷 패드를 두어 4중 차폐효과;

를 얻을 수 있다.

당연하게, 이러한 차폐 구조 및 효과는 결과적으로 신호누설 없이 상기 윗면부의 개구부 측 한 방향으로만 상기 마이크로스트립라인의 신호의 방사가 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 측정치구는 윗면부와 바닥부가 측면부에서 교차 중첩되는 금속 구조와 전도성 오링(O-Ring)을 사용한 다중 결합구조의 치구로서, 신호를 발생시키는 마이크로스트립 PCB 상에 놓이는 시료로 신호를 전달시키며, 시료가 놓이는 윗면부의 개구부 이외에는 신호의 전달을 차단하는 기능을 함으로써 시료 자체만의 전자파 차폐 성능을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외부의 전자파 잡음의 혼입이 없어 종래기술보다 더 넓은 80dB 이상의 Dynamic range와 20GHz 이상의 높은 주파수 범위를 제공하며, 마이크로스트립라인을 이용하여 신호 입력부와 출력부를 네트웍 분석기에 연결하면 전자파 흡수재료의 성능측정이 가능하며, 입력부에 신호를 인가하고 출력부에 50Ω 종단저항을 연결하고 시료 위에 전자파 프로브를 이용하여 스펙트럼분석기 측정하면 시료의 차폐성능 측정이 가능하므로 하나의 치구로 재료의 전자파 흡수 및 차폐특성을 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측정치구의 단면도.
도 2는 도 1의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 윗면부 부분 상세도.
도 4는 도 2의 바닥부 부분 상세도.
도 5는 도 2의 마이크로스트립 라인 PCB 테두리 및 측면 동박을 설명하기 위한 도면.
도 6은 종래 IEC62333-2에서 제시하는 근역장 측정방법을 나타내는 도면.
도 7은 종래 IEC62333-2에서 제시하는 근역장 측정치구 개념도.
도 8은 종래 다른 측정장치 예(Waveguide-to-coaxial adapters, Air coaxial transmission line (ASTM D4935, ES7))를 보여주는 도면.

이상 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명 '전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구'(이하, '측정치구'라 함)의 특징과 작용효과는, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 1 내지 도 5의 도면에서, 본 발명에 따른 측정치구가 부호 10으로 표시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 측정치구(10)는 시트형 전자파 차폐 및 흡수재료의 성능을 측정하기 위한 측정용 치구로, 금속구조물(M)을 구성하는 윗면부(11)와 바닥부(12), 그리고 상기 윗면부(11)와 바닥부(12) 사이에 밀착 배치되는 마이크로스트립라인 PCB(13)를 포함하여 이루어진다. 부호 14는 상기 PCB(13) 상에 형성되어, 인가된 신호를 방사하는 크로스트립라인 안테나이다.

구체적으로 상기 금속구조물(M)은, 상측에 개구부(15)가 형성된 금속 윗면부(11)와 개구부 없이 옆면(16)이 일체로 된 금속 바닥부(12)가 서로 대응하는 각 테두리 요철구조(17a,17b)에 의하여 금속 측면부(18)가 충접되는 구조로 상·하 배치되어 이루어진다. 그리고 상기 요철구조(17a,17b) 내측 윗면부(11)와 바닥부(12) 사이에는, 측정용 시료(S)가 안착되는 마이크로스트립라인 PCB(13)가 밀착 배치된다. 즉, 상기 PCB(13)의 마이크로스트립라인(14) 상에 측정용 시료(S)가 안착하여 배치된다.

그리하여 상기 마이크로스트립라인(14)을 통한 방사 신호가 상기 윗면부(11)의 개구부(15)를 통해서만 방사되고 그 이외에 옆면(16)이나 측면부(18) 또는 바닥면(12)으로는 차폐되어 방사되지 않도록 결합되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 상기 측정치구(10)는 마이크로스트립라인 PCB(13)를 사이에 두고, 상기 개구부(15)를 포함한 윗면부(11)와 옆면(16) 일체형 바닥부(12) 두 개의 전자파 차폐 기능이 있는 고-전도성 금속구조물(M)이 푸시록(push-lock)(19) 스프링의 힘으로 강하게 밀착 결합하는 치구이다.

본 실시예에서 상기 마이크로스트립라인 PCB(13)는 그 PCB(13)의 아래·윗면 테두리 및 측면까지 대략 'ㄷ'형으로 동박(도 5의 부호 20) 처리하여 상기 PCB(13)의 주변 즉 상·하면 및 측면으로 신호가 누설되는 것을 차폐한 후 사용한다.

그리고 더 보강된 차폐효과를 얻기 위하여:

상기 PCB(13)가 밀접하는 윗면부(11)와 바닥부(12)에 각 전자파 차폐용 고-전도성 개스킷 패드(21a,21b)를 두어 1차 차폐효과;

상기 윗면부(11)의 요철구조(17a) 측벽(23)에 전자파 차폐 기능의 고-전도성 오링(O-Ring) 개스킷(22)을 두어 2중 차폐효과;

상기 윗면부(11)와 바닥부(12)의 대응 요철구조(17a,17b)가 아래·위로 닿는 두 곳에 고-전도성 개스킷 패드(21c,21d)를 두어 4중 차폐효과;

를 얻을 수 있다.

이때, 상기 바닥부(12)와 PCB(13) 사이의 개스킷 패드(21b)는 상기 동박(20) 면 상에 배치되도록 한다.

당연하게, 이러한 차폐 구조 및 효과는 결과적으로 신호누설 없이 상기 윗면부(11)의 개구부(15) 측 한 방향으로만 상기 마이크로스트립라인(14)의 신호 방사가 가능하도록 하는 것이다.

도 3을 참조하면, 상기 윗면부(11)에는 테두리 안쪽 홈에 개스킷 패드(21c)를 부착하고, 마이크로스트립라인 PCB(13)에 접촉하는 면에도 밀착과 함께 신호의 누설을 막기 위한 개스킷 패드(21a)가 부착된다. 나아가, 상기 윗면부(11)와 바닥부(12) 간 중첩된 구조의 측면부(18) 기밀을 위하여, 상기 윗면부(11)의 하방 돌출 측벽(23)에 'ㄷ'자 홈(24)을 파고 거기에 오링 개스킷(22)을 장착한다.

도 4를 참조하면, 상기 윗면부(11)의 상세 구조에 대응하여, 고-전도성의 개스킷 패드(21b,21d)가 배치되어 있다. 상기 윗면부(3)는 개구부(1)가 있어 시료(S)가 위치하고 신호가 시료(S)로 전달된다. 전술한 바와 같이, 상기 바닥부(12)의 테두리에 연결된 옆면(16)은 윗면부(11) 측벽(23)에 대응하여 단면이 요철구조(17b)로 되어 있어, 금속구조물(M)의 측면부(18)가 중첩되어 이중벽의 형태가 되도록 결합된다.

상기 바닥부(12)에는 마이크로스트립라인 PCB(13)의 인입부 및 출력부와 연결되는 두 개의 컨넥터(25a,25b)가 부착되고, 상기 RF 컨넥터(25a,25b) 연결부분에 금속재료의 덮개(26)를 별도로 체결하여 컨넥터(25a,25b) 연결부분 주위로 신호의 누설이 생기지 않도록 한다. 한편, 상기 바닥부(12)에도 윗면부(11) 돌출부가 내려와 닿는 부분에는 개스킷 패드(21d)가 부착되고, 마이크로스트립라인 PCB(13)의 아랫면이 닿는 부분에는 밀착을 위한 개스킷 패드(21b)가 부착된다.

도 5를 참조하면, 본 발명 측정치구(10)의 차폐효과를 높이기 위하여, 상기 마이크로스트립라인 PCB(13)의 윗면과 아래면 모두의 테두리에 동박으로 차폐하고 그 PCB(13)의 측면 또한 동박으로 차폐하여 사용한다. 구체적으로 설명하면, 상기 PCB(13)은 그 단면의 양끝이 'ㄷ'자 모양의 동박으로 차폐되는 것으로 이해될 수 있다.

다시 도 1 내지 4를 참조하면, 상기 금속구조물(M)을 구성하는 윗면부(11)와 바닥부(12)는 푸시록(push-lock)(19)의 스프링 힘으로 밀착 결합되는데, 구체적으로는, 푸시록-M(19a)과 푸시록-F(19b)를 두어 두 부분(19a,19b)이 결합된 후 상기 푸시록-M(19a)을 눌러 푸시록-F(19b)에서 스프링을 고정함으로써, 마이크스트립라인 PCB(13)을 중간에 두고 두 금속부(11,12)가 밀착 체결되는 것이다. 이 푸시록(19) 장치는 누르면 스프링 힘에 의하여 체결되고 다시 누르면 체결이 해제되는 잠금장치이다.

10. 측정치구
11. 윗면부
12. 바닥부
13. 마이크로스트립라인 PCB
14. 마이크로스트립라인
15. 개구부
16. 옆면
17a,17b. 요철구조
18. 측면부
19. 푸시록
19a. 푸시록-M
19b. 푸시록-F
20. 동박
21a,21b,21c,21d. 캐스킷 패드
22. 오링 개스킷
23. 측벽
24. 홈
25a,25b. 커넥터
26. 덮개
M. 금속구조물
S. 시료

Claims

전자파 차폐 및 흡수재료의 성능을 측정하기 위한 치구에 있어서,
상측 개구부(15)가 형성된 금속 윗면부(11)와 개구부 없이 옆면(16)이 일체로 된 금속 바닥부(12)가 서로 대응하는 각 테두리 요철구조(17a,17b)에 의하여 금속 측면부(18)가 충접되는 형태로 상·하 결합되고;
상기 요철구조(17a,17b) 내측 윗면부(11)와 바닥부(12) 사이에, 측정시료(S)가 안착되는 마이크로스트립라인 PCB(13)가 밀착 배치되어;
상기 마이크로스트립라인 PCB(13)의 마이크로스트립라인(14)을 통한 방사신호가 상기 윗면부(11)의 개구부(15)를 통해서만 방사되고 그 이외에는 상기 옆면(16), 측면부(18) 및 바닥부(12)로 차폐되어 방사되지 않는 것;
을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구.
제1항에 있어서,
신호 발생기로부터 전달된 신호가 상기 마이크로스트립라인(14)을 통하여 시료(S)가 있는 부분으로 신호 방사가 일어나며, 이때 사용되는 상기 마이크로스트립라인 PCB(13)는 아래·윗면의 테두리 및 측면까지 'ㄷ'자 형으로 동박(20) 처리하여 차폐함으로써 상기 PCB(13)의 주변을 통한 신호누설을 방지한 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구.
제1항에 있어서,
상기 PCB(13)가 밀접하는 윗면부(11)와 바닥부(12)에 각 전자파 차폐용 고-전도성 개스킷 패드(21a,21b)를 두고, 상기 윗면부(11)와 바닥부(12)의 대응 요철구조(17a,17b)가 아래·위로 닿는 두 곳에 개스킷 패드(21c,21d)를 두어, 상기 윗면부(11)와 바닥부(12) 간 밀착도를 높여 측방으로 신호 누설이 없도록 한 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구.
제3항에 있어서,
상기 마이크로스트립라인 PCB(13)는 아래·윗면 테두리 및 측면까지 'ㄷ'자 형으로 동박(20) 처리된 것이며, 상기 바닥부(12)와 PCB(13) 간 개스킷 패드(21b)는 상기 동박(20)의 상면에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구.
제1항에 있어서,
상기 윗면부(11) 요철구조(17a)의 측벽(23)에 전자파 차폐 기능의 전도성 오링 개스킷을 두어, 상기 윗면부(11)와 바닥부(12)의 대응 요철구조(17a,17b)가 좌·우 밀착을 유지하면서 금속구조물(M)의 측면부(18)를 구성함으로써 틈새로 신호의 누설이 발생되지 않도록 차폐한 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구.
제1항에 있어서,
상기 마이크로스트립 라인 PCB(13)에 연결되는 커넥터(25a,25b) 주위로 신호의 누설이 발생하지 않도록 금속으로 된 RF 컨넥터 덮개(26)를 부착한 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구.
제1항에 있어서,
상기 윗면부(11)와 바닥부(12)가 푸시록(19)의 스프링 힘에 의하여 결합이 유지되도록 하여, 원터치 방식으로 체결 및 분리가 편리하도록 된 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 및 흡수재료 측정치구.