KR20040056576A - 전자파 흡수체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파 흡수체의 제조 방법에 관한 것으로서, 이 제조 방법은 기판에 전자파 반사능을 갖는 전도성 금속 분말을 용사 코팅하여 전자파 반사층을 형성하고; 상기 전자파 반사층에 자성 페라이트 분말을 용사 코팅하여 전자파 흡수층을 형성하는 공정을 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 간단한 공정으로 전자파 흡수능이 우수한 복합 용사피막을 경제적이면서도 효율적으로 제조할 수 있어 유해한 전자파를 쉽게 막을 수 있는 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자파 흡수체의 제조 방법{METHOD OF PREPARING ELECTRO-MAGNETIC WAVE ABSORPTION MATERIAL}

본 발명은 전자파 흡수체의 제조 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 전자파 흡수능이 우수한 자성 페라이트와 전자파 반사능이 우수한 도전성 금속을 결부시킨 복합피막을 용사에 의해 경제적이면서도 효율적인 전자파 흡수체의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 정보 통신 기술의 발달과 더불어 전자 기기의 사용이 빈번해지면서 전자기파의 유해 논란이 새로운 환경 문제로 대두되고 있다. 특히 전자 장비와 통신장비가 소형화, 경량화, 고기능화됨에 따라 전자파 간섭(EMI, electromagnetic interference)으로 인한 악영향이 늘어나고 있다. 예를 들어 일상 생활 환경에서 사용되는 전자레인지, TV, 컴퓨터 등에서도 전자파가 방사되고 있으며 이것들의 문제점이 신문지상에서 자주 보고되고 있다. 또한 가정 및 사업의 통신기기에서도 전자파의 상호교란으로 통신불량이나 장비의 오동작을 초래할 수도 있는 전파공해의 문제가 나오고 있다. 이와 같이 현대사회에서 전자파 속에서 사는 것은 불가피하며 전자파를 방지하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.

EMI 방지대책으로는 크게 두가지 방안이 있다. 첫째는 불요 전자파의 발생자체를 막는 것이고 둘째는 전자파의 흡수 또는 차폐재료를 개발하는 것이다. 전자의 경우는 전자기기의 회로 설계시에 이와 같은 문제점을 고려할 수 있지만 전자기기의 회로외적인 동작에 대해서는 적절한 방안이 되지 못한다. 또한 후자 중 전자파 차폐재료는 전자파를 소멸시키는 것이 아니라 단지 가두기만 하는 형태이므로 좁은 의미에서는 소기의 목적을 달성할 수 있으나, 넓은 의미에서는 차폐공간 내에서 전자파 반사에 의한 간섭으로 인하여 악영향이 있을 수 있다. 그러나 전자파 흡수체는 모든 전자파를 흡수하여 소멸시켜 버리기 때문에 가장 효과적이다.

기존의 전자파 흡수체를 이용한 차폐 기술은 페라이트와 같은 자성재료를 소결하여 코아 혹은 판상으로 사용하거나 분말을 도료로 사용하거나 플라스틱과 혼합하여 시트상으로 제조하여 이용하여 전자파를 흡수하는 방법 등이 있다.

그러나 상기의 방법에서 페라이트 코아나 판재를 사용시 전자제품에 적용하기가 어렵고 도료의 경우 흡수능이 떨어진다. 또한 페라이트를 시트상으로 사용시는 형상이 휘어져 복잡한 형상으로 사용할 수 있는 장점은 있으나 전자파 흡수능이 페라이트의 양과 분말 크기에 달려있어 흡수능이 떨어진다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자파 흡수능이 우수한 자성 페라이트와 전자파 반사능이 우수한 도전성 금속을 결부시킨 복합피막을 용사에 의해 제조하므로써 코팅층의 접찹력이 크고 치밀하며, 경제적이면서도 효율적인 전자파 흡수체의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판에 전자파 반사능을 갖는 전도성 금속 분말을 용사 코팅하여 전자파 반사층을 형성하고; 상기 전자파 반사층에 자성 페라이트 분말을 용사 코팅하여 전자파 흡수층을 형성하는 공정을 포함하는 전자파 흡수체의 제조 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 전자파 반사능이 우수한 전도성 금속과 전자파 흡수능이 우수한 페라이트를 함께 사용하고, 용사 코팅(thermal spray coating)을 이용하여 경제적이면서 효율적인 전자파 흡수체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조 방법은 먼저 전도성 금속 분말을 기판에 용사 코팅하여 전자파 반사층을 형성한다. 상기 용사 코팅이란 분말 혹은 선형 재료를 고원 열원으로부터 용융액적으로 변화시켜 고속으로 기재에 충돌하고 급냉응고 적층한 피막을 형성하는 방법이다. 이 방법은 기재가 보유하고 있는 특성을 살리고, 결함을 보완할 수 있으며, 재료 기능의 다양화 및 고도화를 가능하게 하는 표면 처리법의 하나이다.

상기 용사 코팅법은 용사 재료를 가열하는 열원의 종류에 의해 산소가 가연성 가스의 반응에 의한 에너지를 이용하는 가스식 용사법과 전기 에너지를 이용하는 전기식 용사법이 있다. 상기 가스식 용사법으로는 화염(flame) 용사, 폭발 용사, 초고속 용사법이 있고, 상기 전기식 용사법으로는 아크 용사, 플라즈마 용사, 선폭 용사, 레이저 용사법이 있다.

본 발명에서는 상기 용사 코팅법은 어떠한 방법도 사용할 수 있으나, 코팅할 수 있는 물질 선택 영역이 넓고, 고밀착강도, 고밀도의 피막 제조가 가능한 플라즈마 용사법을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 전도성 금속 분말로는 전자파 반사능이 우수한 것이면 어느 것이나 적용가능하며, 특히 반사능이 우수한 Al, Cu, Zn 또는 이들 합금을 하나 이상 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 사용되는 금속 분말은 코팅시 입자의 제어를 위하여 20㎛ 이상으로 하고, 용해가 쉽도록 80㎛ 이하의 크기로 하는 것이 바람직하다.

상기 전자파 반사층의 두께는 50 내지 500㎛가 바람직하다. 전자파 반사층의 50㎛ 미만이면 반사 효과가 떨어져 차폐능이 감소하고 100㎛보다 두꺼우면 피막의 두께가 너무 두꺼워 피막이 벗겨질 위험이 있으며 시간이 너무 오래 걸려 경제적으로도 바람직하지 못하다.

상기 전자파 반사층이 형성된 기판에 자성 페라이트 분말을 용사 코팅하여 상기 전자파 반사층 위에 전자파 흡수층을 형성하여 전자파 흡수체를 제조한다.

상기 자성 페라이트 분말은 흡수능이 우수한 것이면 어느 것이나 적용가능한 데 특히 흡수능이 우수한 Mn-Zn 페라이트 분말, Ni-Zn 페라이트 분말, Sr-Ba 페라이트 분말 또는 이들 분말을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 사용되는 페라이트 분말은 50 내지 200㎛의 평균 입도를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 페라이트 분말의 입도가 50㎛ 보다 작을 시 분급에 문제가 있어 용사가 쉽지 않으며, 200㎛ 보다 크면 녹이는데 많은 에너지, 특히 플라즈마 코팅 사용시 전력이 많이 소요되는 문제가 있다.

상기 전자파 흡수층의 두께는 50 내지 500㎛가 바람직하다. 전자파 흡수층의 두께가 50㎛ 미만이면 흡수효과가 떨어져 차폐능이 감소하고 500㎛를 초과하면 피막의 두께가 너무 두꺼워 피막이 벗겨질 위험이 있으며 시간이 너무 오래 걸려 경제적으로도 바람직하지 못하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 러버 플라스틱 소재로 된 기판에 Cu 전도성 금속 분말(평균 입도 50㎛ 이하)을 플라즈마 용사 코팅하여 두께 300㎛의 전자파 반사층을 형성하였다. 이때, 코팅 효율을 높이기 위하여 용사 각도는 기판과 수직으로 하였으며, 플라즈마 형성 가스로는 Ar을 사용하였다.

상기 전자파 반사층 위에 Mn-Zn 페라이트 분말(입도 150㎛ 이하)을 플라즈마 용사 코팅하여 상기 전자파 반사층 위에 두께 300㎛의 전자파 흡수층을 형성하여 전자파 흡수체를 제조하였다. 이때도, 코팅 효율을 높이기 위하여 용사각도는 기판과 수직으로 하였으며, 플라즈마 형성가스로는 Ar에 H₂를 첨가하였다.

상기 플라즈마 용사 공정은 METCO사 MBN 타입의 총으로 최대출력이 40kW인 용사 시스템을 사용하여 실시하였고, 용사 도중 기판이 떨어지지 않도록 기판 홀더상에 견고히 고정하도록 고안, 제작된 치구를 사용하였다.

(실시예 2)

전도성 금속 분말로 Cu 대신 Al을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과동일하게 실시하였다.

(실시예 3)

페라이트 분말로 Mn-Zn 페라이트 분말 대신 Ni-Zn 페라이트 분말을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

(실시예 4)

전도성 금속 분말로 Cu 대신 Al을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 실시하였다.

상기 실시예 1 내지 4의 방법으로 제조된 전자파 차폐체의 전자파 차폐율을 투과반사법을 이용하여 네트워크 어날라이져(Network Analyzer)를 사용하여 S-파라미터를 측정하였다.

측정한 S-파라미터로부터 투자율과 유전율을 계산하였으며, 이 값으로부터 다음 수학식 1을 이용하여 전자파의 흡수능(dB)을 100 ~ 600 MHz의 범위에서 구하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[수학식 1]

(dB) = 20 log S₁₁= 20 log (Z-1)/(Z+1)

(상기 수학식 1에서, S₁₁은 반사 산란 계수로서 차폐도(shielding effect)를 나타내며,

Z는 임피던스를 의미한다.)

		주파수
		100(MHz)	200(MHz)	350(MHz)	600(MHz)
실시예 1	Cu + Mn-Zn 페라이트	8	10	12	13
실시예 2	Al + Mn-Zn 페라이트	10	12	14	15
실시예 3	Cu + Ni-Zn 페라이트	20	22	23	24
실시예 4	Al + Ni-Zn 페라이트	22	25	27	28

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 전자파 흡수능은 전반적으로 우수하였으며, 특히 Al과 Ni-Zn 페라이트를 사용하였을 때 100 내지 600 MHz의 주파수에서 20 dB 이상의 우수한 전자파 흡수능을 보였다. 또한 상기 전자파 반사층과 전자파 흡수층은 우수한 밀착성을 보였다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 간단한 공정으로 전자파 흡수능이 우수한 복합 용사피막을 경제적이면서도 효율적으로 제조할 수 있어 유해한 전자파를 쉽게 막을 수 있는 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 기판에 전자파 반사능을 갖는 전도성 금속 분말을 용사 코팅하여 전자파 반사층을 형성하고;

   상기 전자파 반사층에 자성 페라이트 분말을 용사 코팅하여 전자파 흡수층을 형성하는

   공정을 포함하는 전자파 흡수체의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용사 코팅은 플라즈마 용사 코팅법으로 실시하는 것인 전자파 흡수체의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 자성 페라이트는 Ni-Zn 페라이트, Mn-Zn 페라이트, Sr-Ba 페라이트 및 이들의 혼합물인 전자파 흡수체의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 자성 페라이트 분말은 50 내지 200㎛의 평균 입도를 갖는 것인 전자파 흡수체의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전자파 흡수층의 두께는 50 내지 500㎛인 전자파 흡수체의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 금속은 Cu, Al, Zn 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 전자파 흡수체의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 도전성 금속은 20 내지 80㎛의 평균 입도를 갖는 것인 전자파 흡수체의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 전자파 반사층의 두께는 50 내지 500㎛인 전자파 흡수체의 제조 방법.