KR19990020144A - 전자파 흡수 차폐체 - Google Patents

Abstract

전자파 흡수 차폐체에 관한 것으로 특히 이동통신 단말기나 의료기기 등의 내부 소자로부터 발생되는 전자파에 의한 EMI, EMS 문제를 해결할 수 있는 차폐필터에 대해 개시하다.

본 발명에서는 kHz에서 MHz 대역의 광범위한 전자파를 차폐영역에 포함시키기 위해 수십 ㎛ 정도의 강자성체를 전기도금에 의해 전도성 박판에 양면 도금한 뒤 그 위에 MHz 대역의 전자파 흡수를 위한 강자성체와 연자성체를 sputter로 다중코팅한다. 기판은 전도성 물질인 구리박판이나 알루미늄 박판 또는 stainless steel 박판을 사용함으로 해서 고임피던스의 전장파를 효과적으로 차폐하는 동시에 저임피던스의 자장파를 1차적으로 차폐하고 맴돌이 전류를 발생시킴으로서 그 효과를 더욱 증가시킨다. 전기도금과 sputter에 적용되는 강자성체의 재료는 permalloy나 뮤메탈을 이용하고, sputter에 적용되는 연자성체의 재료는 Fe-Si 또는 Fe-Ni을 이용한다.

본 발명에 의한 MHz 대역의 전자파 흡수차폐체는 MHz 이하 대역의 전자파를 전자기기의 내부회로에서 방출하는 핸드폰을 비롯한 어떠한 전자제품의 적용에도 가능하다.

Description

전자파 흡수 차폐체

본 발명은 MHz 대역의 전자파 흡수 차폐제에 관한 것으로 특히 이동통신 단말기나 의료기기 등의 내부 소자로부터 발생되는 전자파에 의한 EMI, EMS 문제를 해결할 수 있는 차폐필터에 관한 것이다.

전자제품의 경박단소화 추세에 의해 소자의 집적도가 증가하면서 각 구성 소자로부터 발생되는 전자파는 이웃한 소자에 영향을 미처 노이즈나 오동작의 원인으로 작용한다. 특히 항공기의 제작에 있어서는 필수적인 요소로 적용된다. 따라서 전자파의 차폐기술은 전자기술의 진보와 함께 동반자적 역할을 하여야 하나 급속한 전자기술의 진보에 상당히 뒤떨어져 있다. 이로인한 부작용이 산업체나 의료계, 사무실은 물론 가정에까지 심각하게 나타나고 있다. 이러한 전자파 장해(electromagnetic interference, EMI)문제를 해결하기 위해서는 우선 장해원의 수나 출력을 감소시키고, 전자기적 환경내에서도 전자장치가 의도된 동작을 할 수 있도록 내성을 강화시켜야 하며(EMC), 기기로부터의 전자파 유출과 기기로의 전자파 유입을 차단해야만 한다.

전자파는 임피던스의 특성에 따라서 저임피던스 전자파, 고임피던스 전자파, 그리고 평면파로 분류된다. 그 차폐방법도 차이가 있다. 어떤 임의의 전자파에 대한 차폐는 차폐체에 의한 반사, 흡수 , 및 다중반사에 의해 이루어진다. 이들 차폐 메카니즘은 차폐 물질과 전자파의 임피던스 특성 및 주파수에 따라서 변화된다. 고임피던스의 전자파와 평면파는 전도성이 좋은 물질에 의한 전자파의 반사로 차폐되며, 저 임피던스의 전자파는 고투자율을 갖는 재료에 의한 흡수에 의해 차폐된다. 그리고 흡수와 반사의 메카니즘 상으로 볼 때 반사는 전도성이 큰 재료에 의해, 흡수는 투자율이 큰 재료에 의해 지배된다. 또한 투자율과 전도도는 주파수에 따라서 변화하는 함수이기 때문에 적절한 차폐는 상황에 따라서 많은 차이가 있다.그리고 차폐를 위한 가장 중요한 인자는 차폐체의 두께이다. 이는 skin depth로 표현되는 전자파의 투과 깊이 특성의 개념에 의해 나타나는 요인이다.

본 발명에서는 MHz 대역의 평면파, 고임피던스 전자파 및 저임피던스 전자파를 동시에 흡수 할 수 있는 차폐체를 개발하고자 한다. 일반적으로 강자성체인 퍼말로이나 뮤 메탈은 투자율이 높은 강자성 재료이나 연자성 특성이 약하여 100 kHz 이상의 주파수에서부터 투자율이 급격히 낮아져 1 MHz에서는 구리보다도 낮은 값을 나타낸다. 따라서 100 MHz 에서도 높은 투자율을 갖기 위해서는 자성체의 연성을 향상시켜야 한다.

강자성 재료가 이용되고 있는 또다른 산업 분야는 박막 자기 헤드의 제작에 이용된다. 디스크의 용량 확장을 위해서는 사용 주파수를 향상시켜야 하기 때문에 수백 MHz 대역의 주파수를 이용한다. 따라서 이 분야에 이용되는 자성체는 연자성 특성이 매우 강하다. 그 구조는 강자성 재료와 연자성 특성이 강한 재료의 다중 코팅으로 되어 있다. 이로부터 투자율과 연자성의 동시향상을 가져올 수 있다.

이에 본 발명에서는 저주파의 전자파까지 차폐영역에 포함시키기 위해 수십 ㎛ 정도의 강자성체를 전기도금에 의해 전도성 박판에 양면 도금한 뒤 그 위에 MHz 대역의 전자파 흡수를 위한 강자성체와 연자성체를 sputter로 다중코팅한다. 여기서 전도성 박판은 높은 전도율 특성을 갖기 때문에 맴돌이 전류가 발생된다. 자기코어의 제조시 코어의 전도성을 의한 맴돌이 전류의 발생으로 자장의 약화 문제가 발생된다. 이는 변압기의 성능에 치명적인 방해요소로 작용된다. 이를 해결하기 위하여 자기 코어를 최대한 얇게 제작하여 유전성 물질로 격리를 시킨다. 그러나 차폐체의 제작에 있어서는 맴돌이 전류가 고주파에 대해 하나의 흡수요소로서 작용된다. 또한 강한 자기장이 자성체에 흡수될 경우 그 투자율이 감소하는 현상이 발생된다. 이때에도 구리박판은 전자파의 반사특성으로 그 자장의 세기를 감소시켜 자성체의 투자율 유지와 전자파의 흡수에 제 기능을 발휘하게 된다.

본 발명에서는 롤-투-롤(roll to roll)방식의 전기도금을 적용하여 전도성 박판의 양면에 자성체를 각각 수십 ㎛ 두께까지 도금한 후 다시 롤-투-롤(roll to roll)방식의 sputter를 이용하여 강자성체와 연자성 재료를 약 0.5㎛ 두께로 다중 코팅 하여 전자파 흡수 차폐체를 개발한다. 전기도금과 sputter의 roll to roll 방식은 연속공정에 의한 생산성 향상을 위함이다.

도1은 강자성층을 수십 ㎛ 정도의 두께로 도금하기 위한 roll to roll 전기도금 장치의 개략도이며,

도2는 강자성체/연자성체를 다중코팅하기 위한 roll to roll Sputter 장치의 개략도이며,

도3은 본 발명에 따른 도금층의 구성을 나타낸다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

-도1-

10: 롤러 20: 구리박판

30: 교반기구구동모터 40: 애노드 전극

50: 전원공급장치 60: 패들 셀

70: 캐소드 전극 80: 도금조

90: 필터 100: 순환펌프

110: 탱크 120: 용액 input

130: 용액 ouput 140: 도금용액

-도2-

10: 진공챔버 20: 직류전원

30: 애노드전극 40: 캐소드전극

50: 타겟 60: 이온플럭스

70: 박판 72: 롤러

74: 롤러 80: 플라즈마터널

90: 접지실드 100: 페라이트

110: 냉각라인

수십 ㎛ 이상의 두께로 자성 재료를 코팅해야만 하는 본 발명의 자장파 흡수차폐체의 제조는 전기도금버블로 진행하였고, 강자성체와 연자성체의 다중코팅은 sputrter를 이용하여 2단계로 이루어진다.

도1과 도2는 각각 본 발명의 실시예에 적용되는 롤-투-롤 전기도금 장치와 직류 마그네트론 스퍼터링 장치의 개략적인 단면도이다. 또한 도3은 본 발명에 의한 전자파 흡수차폐체를 나타낸다.

도1을 참조하면, 롤-투-롤(roll to roll)방식의 전기도금 장치는 도금조와 교반기로 구성되며, 도금조(80) 내부에는 직류전원의 양극과 음극에 각각 접속되는 두 개의 애노드 전극(40)과 전도성 박판(20)에 접촉되어 있는 캐소드 전극(70)이 대향하고 있다. 그리고 도금시 발생하는 수소의 제거와 함께 도금층에 혼입되기 쉬운 금속산화물을 제거하기 위한 장치로서 패들 셀(paddle cell)(60)을 사용한 교반기를 음극(70)면에 근접하여 설치하고, 도금층의 균일한 조성을 위하여 도금용액(140)을 순환시킴으로서 음극부분으로 새로운 용액이 들어오도록 순환펌프(100)를 이용한다. 도금에 사용한 도금용액(140)의 조성 및 도금 조건은 아래 표1과 같다.

도1에서 나머지 부분은 전원공급장치(50), 교반기 구동 모터(30), 롤러(10), 순환용액 필터(90)와 탱크(110), 용액 input(120)과 output(130)을 나타낸다.

기판은 고임피던스의 전장파를 효과적을 차폐하는 동시에 저임피던스의 자장파를 1차적으로 차폐하고 맴돌이 전류를 발생시키기 위한 전도성 물질인 구리박판이나 알루미늄 박판 또는 stainless steel 박판을 사용한다.

전기도금과 sputter에 적용되는 강자성체의 재료는 permalloy나 뮤메탈을 이용하고, sputter에 적용되는 연자성체의 재료는 Fe-Si 또는 Fe-Ni을 이용한다.

[표 1]

도2를 참조하면 , 스퍼터링 장치는 진공용기부, 플라즈마 발생부 그리고 제어부로 구성되며, 진공챔버(10) 내부에는 직류전원(20)의 양극과 음극에 각각 접속되는 애노드(anode)전극(30) 및 캐소드(cathode)전극(40)이 대향하고 있다. 이온화된 Ar 플라즈마가 가속된 상태로 스퍼터링 타겟(50)에 충돌하면 운동량의 교환에 의해 스퍼터된 타겟 물질이 이온 플럭스(60)의 형태로 튀어나와 애노드(30) 방향으로 이동하여 구리박판 위에 증착된다. 여기서, 스퍼터링 타겟(50) 물질은 Fe-9.0중량Si과 퍼멀로이 (Fe:Ni=20:80)를 사용하며, 애노드 전극(30)에 구리박판을 롤-투-롤 형태로 일측의 롤(72)에서 구리박판을 공급하고, 타측의 롤(74)은 증착이 완료된 박판을 되감는 역할에 의하여 고속, 대량의 박막을 증착할 수 있다.

한편, 일측의 롤(72)에서 공급되는 증착전의 구리박판은 플라즈마 터널(80)을 통하여 Ar 플라즈마가 유도되도록 하여 표면세정은 물론 활성화가 가능하다.

본 발명은 수십 MHz 대역의 전자파 흡수 차폐체에 관한 것으로 전기기기의 내부 소자로부터 발생되는 전자파에 의한 EMI, EMS 문제를 해결할 수 있는 차폐필터로서, MHz 이하 대역의 전자파를 내부회로에서 방출하는 이동통신 단말기, 의료기기는 물론 어떠한 전자제품의 적용에도 가능하다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 많은 변형이 이루어질 수 있음은 명백하다.

본 발명은 전자파 흡수차폐체에 관한 것으로 이동통신 단말기나 의료기기 등의 내부소자로부터 발생하는 전자파에 의한 EMI, EMS 문제를 해결할 수 있는 차폐필터의 개발이 목적이다.

Claims (5)

1. 전자파 흡수차폐체에 있어서, 전도성 박판의 양면에 강자성체를 도금한 후 그 위에 강자성체와 연자성체의 다층 박막을 코팅한 것을 특징으로 하는 전자파 흡수차폐체.
2. 제1항에 있어서, 상기 전도성 박판은 구리 박판, 알루미늄 박판 및 스테인레스 박판으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수차폐체.
3. 제1항에 있어서, 상기 강자성층 재료는 퍼몰로이 또는 μ-메탈로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수차폐체.
4. 제1항에 있어서, 상기 연자성 재료는 Fe-Si/퍼멀로이 및 Fe-Ni/퍼멀로이로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수차폐체.
5. 전자파 흡수차폐체 제조방법에 있어서, 수 십 ㎛두께의 퍼멀로이를 롤 투 롤(roll to roll)방식의 전기도금 방법에 의해 도금한 후, 연자성 향상을 위하여 강자성체/연자성체의 다층구조를 롤 투 롤(roll to roll)방식의 sputter를 사용하여 코팅 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수차폐체의 제조방법.