KR20090042840A - 안테나용 코어 및 안테나 - Google Patents

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Abstract

결착재로서 수지를 이용하여 연자성 금속 분말을 성형하여 이루어지는 안테나용 코어에 있어서, 상기 연자성 금속 분말이 화학식 1: (Fe1-x-yCoxNiy)100-a-b-cSiaBbMc로 표시되는 비정질 연자성 금속 분말 또는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말이고, 또한, 결착재로서 이용되는 상기 수지가 열경화성 수지이며, 여기서 식중, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소이고, x, y는 원자비를, a, b, c는 원자%를 나타내며, 각각 0≤x≤1.0, 0≤y≤0.5, 0≤x+y≤1.0, 0≤a≤24, 1≤b≤30, 0≤c≤30, 및 2≤a+b≤30을 만족시키는, 안테나용 코어.

Description

안테나용 코어 및 안테나{ANTENNA CORE AND ANTENNA}
본 발명은 열경화성 수지를 이용하여 특정 연자성(軟磁性) 금속 분말을 성형하여 이루어지는 안테나용 코어, 및 이 안테나용 코어에 도선을 권회(卷回)하여 이루어지는 안테나에 관한 것이다.
형상 가공이 용이하다는 점에서 수지를 결착재로서 이용하여 연자성 금속 분말을 성형한 안테나용 코어가 알려져 있다.
특허 문헌 1에는 나노결정 자성 분말 등을 이용하고, 열가소성 수지를 결착재로 하는 자기(磁氣) 특성이 우수한 안테나용 코어가 개시되어 있다. 그러나 열가소성 수지를 결착재로서 이용하여, 핫프레스(hot press)법으로 안테나용 코어를 제작하고 있기 때문에, 충분히 냉각한 후가 아니면 성형 금형으로부터 안테나용 코어를 취출할 수 없다. 그 때문에 안테나용 코어를 연속해서 생산할 때에 냉각 시간을 두어야 하여 생산성이 낮다는 문제가 있다.
특허 문헌 1에서는 결착재로서 이용하는 수지를 열가소성 수지로 한정하고, 또한 열가소성 수지의 Tg의 범위, 자성 분말과 열가소성 수지와의 혼합비의 범위, 및 핫프레스시의 프레스 압력을 한정하고 있다. 이들은 모두 자성 분말의 연자기 특성을 향상시키거나, 또는 자성 분말에 필요 이상의 압력이 가해짐으로써 연자기 특성이 열화되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 종래의 기술 상식에서는 결착재로서 열경화성 수지를 이용하면, 경화시의 수지의 수축 응력에 의해 자성 분말의 연자기 특성이 열화된다고 생각되고 있었다. 따라서, 이를 방지하기 위해서 열가소성 수지를 이용하고, 추가로 열가소성 수지의 Tg의 범위, 자성 분말과 열가소성 수지와의 혼합비의 범위, 및 핫프레스시의 프레스 압력의 범위를 한정하고 있는 것이다.
특허 문헌 2에는 내충격성이 우수한 안테나용 코어로서, 다양한 연자성 금속 분말과 다양한 유기 결합제를 갖는 절연성 연자성체로 구성되는 안테나용 코어가 개시되어 있다. 그러나 특허 문헌 2에는 "Fe-Al-Si 합금 분말" 및 "유기 결합제로서 폴리우레탄 수지"의 사용의 기재, 및 "이러한 코어는 1mm의 두께를 갖는 시트 형상의 코어 소재, 즉 시트를 중첩함으로써 만들어진다"라고 기재되어 있을 뿐, 구체적인 연자성 금속 분말 및 유기 결합제의 개시는 없다. 따라서, 안테나용 코어에 이용되는 연자성 금속 분말 및 유기 결합제의 각각에 대해 상세한 사항은 불명확하다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제 2004-179270호 공보
특허문헌 2: 일본 특허 공개 제 2005-317674호 공보
발명의 개시
본 발명은 고성능이면서 형상 가공이 용이한 안테나용 코어를 효율적으로 생산하고자 하는 것이다. 특히, 결착재로서 수지를 이용하여 연자성 금속 분말을 성형하여 안테나용 코어를 제조할 때, 택트 타임(tact time)이 짧아 저비용으로 공업적으로 연속 생산이 가능한 안테나용 코어를 제안하는 것을 과제로 한다.
또한, 결착재로서 열경화성 수지를 이용한 경우에도, 연자기 특성이 열화되지 않는 안테나 용도로 적합한 안테나용 코어를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 열경화성 수지를 결착재로서 이용한 경우에도, 특정한 제조 조건에서는 연자성 금속 분말의 자기 특성이 열화되지 않는다는 것을 발견했다. 즉, 특정 연자성 금속 분말과 열경화성 수지를 조합함으로써, 연자기 특성의 열화를 억제하면서 생산성을 향상시킬 수 있다는 것을 발견한 것이다. 따라서, 본 발명에서는 실용적인 감도를 갖는 안테나용 코어를 효율적으로 연속해서 생산할 수 있다.
즉, 본 발명은, 결착재로서 열경화성 수지를 이용하여 연자성 금속 분말을 성형하여 이루어지는 안테나용 코어로서, 상기 연자성 금속 분말이 화학식 1: (Fe1-x-yCoxNiy)100-a-b-cSiaBbMc로 표시되는 비정질(amorphous) 연자성 금속 분말 또는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말이며, 또한, 결착재로서 이용되는 상기 수지가 열경화성 수지이며, 여기서 식중, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소이며, x, y는 원자비를, a, b, c는 원자%를 나타내고, 각 각 0≤x≤1.0, 0≤y≤0.5, 0≤x+y≤1.0, 0≤a≤24, 1≤b≤30, 0≤c≤30, 및 2≤a+b≤30를 만족시키는 안테나용 코어에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 형상 가공성과 자기 특성이 우수하고, 또한 택트 타임이 짧고 저비용으로 공업적으로 연속 생산이 가능한 안테나용 코어가 제공된다. 본 발명의 안테나용 코어에 도선을 권회하여 이루어지는 안테나는 성능이 우수하고 또한 저렴하다.
상술한 목적, 및 기타 목적, 특징 및 이점은 이하에 설명하는 바람직한 실시의 형태, 및 그에 부수되는 이하의 도면에 의해서 더욱 명백해진다.
도 1은 본 발명의 안테나용 코어의 온도와 저장 탄성률 E'(Pa)와의 관계를 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명에 이용되는 연자성 금속 분말은 화학식 1: (Fe1-x-yCoxNiy)100-a-b-cSiaBbMc로 표시된다. 여기서 식중, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소이다. 또한, x, y는 원자비를, a, b, c는 원자%를 나타내고, 각각 0≤x≤1.0, 0≤y≤0.5, 0≤x+y≤1.0, 0≤a≤24, 1≤b≤30, 0≤c≤30, 및 2≤a+b≤30을 만족시킨다. 또한, 본 발명에 이용되는 연자성 금속 분말은 비정질 연자성 금속 분말 또는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말이다.
또한, 본 발명에 이용되는 연자성 금속 분말은 바람직하게는 화학식 2: (Fe1-xM'x)100-a-b-c-dSiaAlbBcMd로 표시된다. 여기서, 식중, M'는 Co 및/또는 Ni이고, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 나타낸다. x는 원자비를, a, b, c, d는 원자%를 나타낸다. 또한, 각각 0≤x≤0.5, 0≤a≤24, 0≤b≤20,1≤c≤30, 0≤d≤10, 및 2≤a+c≤30을 만족시키는 것으로 한다. 또한, 이러한 연자성 금속 분말은 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말이다.
화학식 2에 있어서, Si의 함유량은 0원자% 이상 24원자% 이하, 바람직하게는 4원자% 이상 18원자% 이하, 더 바람직하게는 6원자% 이상 16원자% 이하이다. Si의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 결정화 속도가 느려져 비정질상을 형성하기 쉬워진다.
화학식 2에 있어서, B의 함유량은 1 내지 30원자%, 바람직하게는 2 내지 20원자%, 더 바람직하게는 4 내지 18원자%이다. B의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 결정화 속도가 느려져 비정질상을 형성하기 쉬워진다. 또한, B의 함유량이 9원자% 보다 많은 경우, Al을 첨가함으로써 비정질상을 안정화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 이용되는 연자성 금속 분말은 바람직하게는 화학식 3: (Co1-xM'x)100-a-b-cSiaBbMc로 표시되는 것일 수 있다. 여기서 식중, M'는 Fe 및/또는 Ni이고, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 나타낸다. x는 원자비를, a, b, c는 원자%를 나타낸다. 또한, 각각 0≤x≤0.3, 0≤a≤24, 4≤b≤30, 0≤c≤10, 및 4≤a+b≤30을 만족시키는 것으로 한다. 또한, 이러한 연자성 금속 분말은 분말 X선 회절이 명료한 회절 피크가 존재하지 않는 할로 패턴만을 나타내는 비정질 연자성 금속 분말이다.
화학식 3에 있어서, 치환량 x는 0≤x≤0.3이고, 바람직하게는 0≤x≤0.2, 더 바람직하게는 0≤x≤0.1이다. 치환량 x를 이러한 범위로 함으로써 투자율(透磁率)을 향상시켜 철 손실(鐵損)을 저감시키는 등의 효과가 있다.
화학식 3에 있어서, Si의 함유량은 0원자% 이상 24원자% 이하, 바람직하게는 4원자% 이상 18원자% 이하, 더 바람직하게는 6원자% 이상 16원자% 이하이다. Si의 함유량을 이 범위로 함으로써 결정화 속도가 시간이 늦어져, 비정질상을 형성하기 쉬워진다.
화학식 3에 있어서, B의 함유량은 4 내지 30원자%, 바람직하게는 4 내지 20 원자%, 더 바람직하게는 6 내지 18원자%이다. B의 함유량을 이 범위로 함으로써 결정화 속도가 느려져 비정질상을 형성하기 쉬워진다.
또한, 화학식 1 내지 3에 있어서, Si 및 B의 함유량의 합계는 30원자% 이하가 바람직하다. 여기서, Si 및 B의 함유량의 합계의 하한치는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말의 경우, 2원자% 이상이 바람직하다. 또한, 나노결정을 포함하지 않는 비정질 연자성 금속 분말의 경우, 4원자% 이상이 바람직하다. Si 및 B의 함유량의 합계가 지나치게 적으면, 결정화 속도가 빨라져, 비정질상이 형성되기 어려워질 가능성이 있다. 한편 Si 및 B의 함유량이 지나치게 많으면, 자성 원소인 Fe, Co, 및 Ni의 함유량이 상대적으로 적어져, 양호한 자기 특성이 수득되기 어려워질 가능성이 있다.
상기 화학식 1 내지 3에서 나타낸 조성에 있어서, Fe, Co, 및 Ni는 연자성을 발현하는 주요한 자성 원소이다. 또한, Si 및 B는 비정질상을 형성하는 데 있어서 필수적인 성분이다.
또한, 화학식 1 내지 3에 있어서, Cu 및/또는 Al이 포함되는 경우, 나노결정의 성장이 보다 촉진된다. 따라서, Cu 또는 Al, 또는 그 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 주로 Cu를 첨가하는 경우의 Cu의 첨가량은 예컨대, 0.1원자% 이상 3원자% 이하, 보다 바람직하게는 0.5원자% 이상 2원자% 이하이다. 주로 Al을 첨가하는 경우의 Al의 첨가량은 예컨대, 2원자% 이상 15원자% 이하, 보다 바람직하게는 3원자% 이상 12원자% 이하이다. 연자성을 발현하는 주요한 자성 원소가 Fe만으로 이루어지는 경우는 Al의 함유량은 바람직하게는 6원자% 이상 12원자% 이하, 보다 바람직하게는 7원자% 이상 10원자% 이하이다. 이 경우, 특히 투자율이 높고 철 손실이 적은 안테나용 코어 재료를 수득할 수 있다.
그 밖에 화학식 1 내지 3에 포함될 수 있는 원소로서는 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al 등을 들 수 있다. 이러한 원소는 자성 금속에 내식성을 부여하고, 자기 특성을 향상시키기 위해서 적합하게 첨가할 수 있다. 이 중, Nb, W, Ta, Zr, Hf 및 Mo는 특히 자성 금속 분말의 연자기 특성 저하의 억제에 효과가 있다. 또한 V, Cr, Mn, Y 및 Ru는 자성 금속 분말의 내식성 개선에 효과가 있다. C, Ge, P 및 Ga는 비정질상의 안정화에 효과가 있다. 이러한 원소 중에서 특히 효과가 우수한 것을 예시하자면, Nb, Ta, W, Mn, Mo, 및 V가 바람직하다. 특히 Nb를 첨가한 경우에는 연자기 특성 중에서도 특히 보자력(保磁力), 투자율, 철 손실 등의 개선에 효과가 있다. 이러한 원소의 첨가량은 바람직하게는 0 내지 10원자%이고, 보다 바람직하게는 0 내지 8원자%, 더 바람직하게는 0 내지 6원자%이다.
비정질 연자성 금속 분말은 원하는 조성이 되도록 배합된 금속 원료를 이용하여, 이하의 방법에 의해 수득할 수 있다. 예컨대, 금속 원료를 고주파 용해로 등에 의해 고온에서 용융하여 균일한 용탕으로 하고, 이것을 급냉하여 수득할 수 있다. 또는 회전하는 냉각롤에 금속 원료의 용탕을 내뿜어 붙여 얇은 띠 형상의 비정질 연자성 금속 재료가 수득되고, 이것을 분쇄하는 등으로 하여 비정질 연자성 금속 분말을 제작할 수도 있다. 또한, 입상의 비정질 연자성 금속 분말을 롤로 압축함으로써 편평한 형상의 비정질 연자성 금속 분말을 수득할 수도 있다. 그러나 이러한 방법에서는 분쇄시 또는 압축시의 응력에 의해 비정질 연자성 금속 분말의 자기 특성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 가능한한 응력을 받지 않는 방법이 바람직하다. 예컨대, 바람직하게는 수(水) 아토마이즈법이나 가스 아토마이즈법을 이용한다. 이러한 방법에 의해, 용탕을 직접 분말상으로 급냉할 수 있어, 응력을 받지 않는 비정질 연자성 금속 분말을 수득할 수 있다. 또한 가스 아토마이즈법을 이용할 때, 가스로 미세화된 입자를 원추상의 회전 냉각체에 충돌시킴으로써 후술하는 편평한 형상의 비정질 연자성 금속 분말을 제작할 수도 있다. 또는 분쇄 또는 압축에 의한 응력으로 저하된 자기 특성은 이하에 설명하는 열처리에 의해 회복 또는 향상시킬 수 있다. 단, 열처리를 실시함으로써 비정질 자성 금속 분말은 무르게 되기 때문에, 롤로 압축하는 등에 의해 편평화하는 처리는 열처리 전에 실시하는 것이 바람직하다. 열처리를 실시하여 무르게 된 비정질 자성 금속 분말을 분쇄한 경우에는 분쇄에 의한 변형(strain)을 제거하기 위해서, 다시 열처리하는 것이 바람직하다.
여기서 이용하는 비정질 연자성 금속 분말은 열처리를 가함으로써 연자기 특성을 향상시킨 비정질 연자성 금속 분말로 할 수 있다. 열처리의 조건은 자성 금속 분말의 조성이나 발현시키고 싶은 자기 특성 등에 의존한다. 따라서, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 대강 300℃ 이상 500℃ 이하의 온도에서, 수 초 내지 수 시간 처리한다. 열처리 시간은 바람직하게는 1초 이상 10시간 이하, 보다 바람직하게는 10초 이상 5시간 이하이다. 이에 의해, 연자기 특성을 향상시킬 수 있다. 열처리는 불활성 가스 분위기 하에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말은 상술한 비정질 연자성 금속 분말에 추가로 적당한 열처리를 가함으로써 제작할 수 있다. 열처리 조건은 자성 금속 분말의 조성이나 발현시키고 싶은 자기 특성 등에 의존한다. 따라서, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 결정화 온도보다도 높은 온도에서, 대략 300℃ 이상 700℃ 이하의 온도, 바람직하게는 400℃ 이상 650℃ 이하의 온도에서, 1초 이상 10시간 이하, 바람직하게는 10초 이상 5시간 이하에서 열처리한다. 이에 의해, 비정질 연자성 금속 분말 중에 나노결정을 석출시키는 것이 가능하다. 또는 비정질 연자성 금속 분말의 조성에도 의존하지만, 특정한 열처리 조건에서는 비정질 연자성 금속 분말의 나노결정화와 연자기 특성의 향상을 동시에 실시하는 것도 가능하다. 또는 나노결정화한 후에, 연자기 특성을 향상시키는 열처리를 실시할 수도 있다. 열처리는 불활성 가스 분위기 하에서 실시하는 것이 바람직하다.
연자성 금속 분말의 결정성에 관해서는 그 분말 X선 회절을 측정함으로써 용이하게 정량적으로 평가하는 것이 가능하다. 즉, 비정질 상태인 경우에는 분말 X선 회절 패턴에는 명료한 피크는 보이지 않고, 넓게 할로 패턴만이 관측된다. 열처리를 가함으로써 나노결정이 존재하는 시료에서는 결정면의 격자 간격에 대응하는 위치에 회절 피크가 성장한다. 그 회절 피크의 폭으로부터 Scherrer의 식을 이용하여 결정자 직경을 산출할 수 있다.
일반적으로 나노결정이란 분말 X선 회절의 회절 피크의 반값폭으로부터 Scherrer의 식으로 산출되는 결정자 직경이 1μm 이하인 것을 말한다. 본 발명의 비정질 연자성 금속 분말에 포함되는 나노결정은 바람직하게는 분말 X선 회절의 회절 피크의 반값폭으로부터 Scherrer의 식으로 산출되는 결정자 직경이 100nm 이하이며, 보다 바람직하게는 50nm 이하, 더 바람직하게는 30nm 이하이다. 상기 결정자 직경의 하한치는 특별히 한정되지 않지만, 수 nm 정도로 작아지면 충분한 확도(確度)는 수득되지 않을 가능성이 있다. 따라서, 본 발명의 비정질 연자성 금속 분말에 포함되는 나노결정의 결정자 직경은 5nm 이상인 것이 바람직하다. 나노결정의 결정자 직경이 이러한 크기임으로써 안테나용 코어의 보자력이 작아지는 등의 연자기 특성의 향상이 보여, 안테나 특성이 향상된다.
한편, 통상, 이와 같이 나노 스케일의 결정자 직경을 갖는 상에 있어서는 비정질상이 혼재하고 있다. 나노결정의 결정자 직경이 지나치게 크거나, 비정질상이 혼재하지 않게 되는 정도로 과도하게 열처리를 가하면, 결정이 과도하게 성장할 가능성이 있다. 따라서, 이제는 나노 스케일의 미세한 결정자로서는 존재할 수 없게 되어, 본 발명의 안테나용 코어로서 이용하기 위해서는 적합하지 않은 경우가 있다. 따라서, 연자기 특성의 열화를 억제하는 관점에서, 과도하게 열처리하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용하는 연자성 금속 분말은 구상, 침상, 회전타원체형, 또는 부정형일 수도 있지만, 특히, 편평한 형상인 것이 바람직하다. 편평하면 부정형이어도 바람직하게 이용할 수 있다. 편평이란, 예컨대, 구형상을 찌그러뜨려 평평한 원반상이나 타원상 등의 형상으로 한 것이 포함된다. 또한, 편평한 형상에는 분쇄 가루나 소편 형상으로 된 것도 포함된다.
또한, 본 발명에서 이용되는 연자성 금속 분말은 두께에 대한 단경의 비, (단경/두께)가 2 이상, 3,000 이하인 편평한 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 연자성 금속 분말은 평균 두께가 25μm 이하의 편평한 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 평균 두께가 0.1μm 이상 10μm 이하이고, 평균 단경이 1μm 이상 300μm 이하의 편평한 분말이 바람직하다. 또한, 평균 두께가 0.5μm 이상 5μm 이하이며, 평균 단경이 2μm 이상 200μm 이하의 연자성 분말이 보다 바람직하다.
본 발명에서 이용되는 연자성 금속 분말은 실질적으로 동일한 형상의 분말을 단독으로 이용할 수도 있고, 본 발명의 효과가 발휘되는 범위 내에서 다른 형상의 분말을 혼합하여 이용할 수 있다.
본 발명에서 이용하는 연자성 금속 분말은 특정 조성의 비정질 연자성 금속 분말 또는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말을 단독으로 이용할 수도 있고, 또는 다른 조성의 비정질 연자성 금속 분말 또는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말을 혼합하여 이용할 수 있다. 또한, 비정질 연자성 금속 분말과 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말을 혼합하여 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 효과가 발휘되는 범위 내에서, 다른 자성 재료, 예컨대 페라이트나 센더스트 등과 혼합하여 이용해도 아무런 지장이 없다.
연자성 금속 분말을 구성하는 비정질 금속으로서는 Fe계의 비정질 금속, Co계의 비정질 금속을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 그 중에서도, Fe계의 비정질 금속은 최대 자속 밀도가 크기 때문에, 바람직하다. 예로서는 Fe-B-Si계, Fe-B계, Fe-P-C계 등의 Fe-반금속계 비정질 금속, 및 Fe-Zr계, Fe-Hf계, Fe-Ti계 등의 Fe-전이 금속계 비정질 금속이 있다. Fe-Si-B계 비정질 금속으로서는 예컨대, Fe78Si9B13(원자%), Fe78Si10B12(원자%), Fe81Si13.5B3.5C2(원자%), Fe77Si5B16Cr2(원자%), Fe66Co18Si1B15(원자%), Fe74Ni4Si2B17Mo3(원자%) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 Fe78Si9B13(원자%), Fe77Si5B16Cr2(원자%)가 바람직하게 이용된다. 특히 Fe78Si9B13(원자%)를 이용하는 것이 바람직하다.
표 1에, 본 발명에 이용할 수 있는 연자성 금속 분말의 예를 게시한다. 또한, 이러한 연자성 금속 분말을 이용하여 후술하는 실시예 1과 마찬가지로 21mm×3mm×1mm의 안테나 코어를 제작하고, 실시예 1과 동일하게 하여 측정한 L값, Q값, 및 L값과 Q값과의 곱을 나타낸다.
Figure 112009014462819-PCT00001
Figure 112009014462819-PCT00002
본 발명에서 이용되는 연자성 금속 분말은 미리 커플링제 등을 이용하여 표면 처리를 실시한 연자성 금속 분말을 이용할 수 있다. 또는 절연성의 처리제를 이용하여 연자성 금속 분말 끼리의 전기적인 접속을 절연하도록 처리할 수도 있고, 절연 처리를 실시하지 않고 연자성 금속 분말 끼리가 전기적으로 도통하는 상태 그대로 이용할 수도 있다.
본 발명에서 결착재로서 이용하는 열경화성 수지는 공지된 열경화성 수지를 이용하는 것이 가능하다. 예컨대, 에폭시 수지, 페놀 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 우레탄 수지, 유레아 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지 등이 바람직하게 이용된다. 이 중에서도, 성형 후의 치수 안정성이 우수하다는 점에서 에폭시 수지 및 페놀 수지가 적합하게 이용된다. 또한 각각의 수지에 있어서는 경화 속도가 빠르고, 사출 성형이나 트랜스퍼 성형 등에 이용할 수 있는 등급(grade)인 것이 바람직하다.
이러한 열경화성 수지는 보통, 주제와 경화제의 두 종류의 수지를 배합하여 형성되지만, 복수의 주제 및/또는 복수의 경화제를 이용할 수 있다. 또한 경화 촉진제, 이형제 등의 첨가제를 첨가함으로써 원하는 생산성을 발현하도록 배합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 결착재로서 이용하는 열경화성 수지는 단독으로 이용할 수도 있고, 다른 복수 종류의 열경화성 수지를 배합하여 이용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 할로젠화물 등의 유기 난연제를 배합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 안테나용 코어는 고온에서도 변형되기 어렵고, 고탄성률을 갖는다. 바람직하게는 80℃에서의 저장 탄성률 E'이 측정 주파수 1.0Hz에서, 0.1GPa 이상 20GPa 이하이며, 더 바람직하게는 0.5GPa 이상 10GPa 이하이다. 80℃에서의 저장 탄성률 E'이 이러한 범위 내이면, 고온에서도 변형되기 어려운 안테나용 코어가 된다.
또한, 본 발명의 안테나용 코어의 저장 탄성률 E'은 실온(30℃)에서부터 고온의 온도 범위에 있어서 거의 일정하고 고탄성률이다. 따라서, 예컨대, 30℃에서의 저장 탄성률 E'은 측정 주파수 1.0Hz에서, 80℃에서의 저장 탄성률 E'과 동일한 값을 나타내고, 바람직하게는 0.1GPa 이상 20GPa 이하이며, 더 바람직하게는 0.5GPa 이상 10GPa 이하이다.
또한, 100℃에서의 저장 탄성률 E'도, 측정 주파수 1.0Hz에서, 80℃에서의 저장 탄성률 E'과 동일한 값을 나타내고, 바람직하게는 0.1GPa 이상 20GPa 이하이며, 더 바람직하게는 0.5GPa 이상 10GPa 이하이다.
본 발명에서는 열경화성 수지를 결착재로서 이용하기 때문에, 형상 가공성이 우수하고, 택트 타임이 짧이, 저비용으로 공업적으로 연속 생산이 가능한 안테나용 코어가 제공된다. 또한, 종래, 열경화성 수지를 결착재로서 이용한 경우, 자성 분말의 연자기 특성이 열화된다고 생각되고 있었다. 그러나 본 발명에서는 특정의 연자성 금속과 열경화성 수지와의 조합에 의해, 열경화성 수지를 이용해도, 자기 특성의 열화가 억제된 안테나용 코어를 제공할 수 있다. 또한, 특정한 형상 인자를 갖는 금속 분말과 열경화성 수지와의 조합에 의해, 더 고온에서도 변형되기 어렵고, 치수 안정성이 우수한 안테나용 코어를 수득할 수 있다.
동시에, 자기 특성이 더 우수한 안테나용 코어를 수득할 수 있다.
안테나용 코어의 성형 방법으로서 종래 공지된 여러 가지 방법을 이용하는 것이 가능하지만, 예컨대 하기와 같이 하여 본 발명의 안테나용 코어를 성형할 수 있다.
우선, 결착재로서 이용하는 열경화성 수지의 분말과 연자성 금속 분말을 혼합한다. 그 후, 일단 태블릿(tablet)상, 주상(柱狀), 과립상, 또는 펠렛(pellet)상으로 성형한 것을 이용하여 종래 공지된 다양한 성형기를 이용하여 성형할 수도 있고, 또는 분말상의 혼합 분말을 그대로 이용하여 성형기로 성형할 수도 있다.
결착재로서 이용하는 열경화성 수지 분말과 연자성 금속 분말과의 혼합은 다음과 같이 하여 실시할 수 있다. 우선, 열경화성 수지로 되는 주제와 경화제의 각각의 분말을 혼합한다. 이 때의 혼합에는 종래 공지된 다양한 혼합기, 믹서 등을 이용할 수 있다. 주제와 경화제를 혼합할 때, 필요에 따라 경화 촉진제, 이형제 등을 원하는 분량으로 배합한다. 계속해서, 이 충분히 혼합된 열경화성 수지의 배합 분말과 연자성 금속 분말을 혼합한다. 열경화성 수지의 주제와 경화제와의 혼합에 비해, 주제와 경화제가 혼합된 열경화성 수지 분말과 연자성 금속 분말과의 혼합은 비중의 차가 크다. 따라서, 충분히 균일해지도록 혼합 조건을 설정해야 한다. 이 때, 연자성 금속 분말에 표면 처리 등이 실시될 수 있다.
마지막으로, 충분히 균일하게 혼합된 열경화성 수지 분말과 연자성 금속 분말과의 혼합 분말을 이용하여, 압축 성형기, 트랜스퍼 성형기, 사출 성형기 등에 의해 안테나용 코어를 성형한다.
성형 조건은 이용하는 열경화성 수지의 배합, 연자성 금속 분말과의 혼합 처방 등에 따라 각각 최적의 조건이 있지만, 대략 50℃ 이상 300℃ 이하의 온도 범위, 바람직하게는 100℃ 이상 200℃ 이하의 온도 범위에서 성형을 실시한다. 성형시의 압력은 예컨대 0.1MPa 이상 300MPa 이하의 범위이며, 바람직하게는 1MPa 이상 100MPa 이하의 범위에서 성형을 실시한다.
경화 시간은 예컨대 5초 내지 2시간 정도의 범위에서 실시하지만, 30초 내지 10분으로 성형되도록 그 밖의 성형 조건을 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 열경화성 수지의 경화를 완료시키기 위해서, 및/또는 자기 특성을 향상시키기 위해서, 성형 후에 어닐링하는 것이 바람직하다. 어닐링 조건은 이용하는 열경화성 수지의 처방에 따라 다르다. 보통, 어닐링 조건은 가압한 상태로, 또는 압력을 개방한 상태로, 및 열경화성 수지의 분해를 허용할 수 있는 범위 내에서, 100 내지 500℃의 온도 범위에서 1분 내지 10시간 정도의 범위에서 어닐링한다. 어닐링은 금형으로부터 취출하지 않고 금형 내에서 실시할 수도 있지만, 바람직하게는 금형으로부터 안테나용 코어를 취출하여 실시한다. 이 때, 어닐링은 어닐링로 등을 이용하여 가압하거나, 또는 압력을 개방한 상태로 실시한다. 어닐링로 등을 이용함으로써 연속 성형이 가능해진다. 이에 의해 택트 타임이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 열경화성 수지로는 액체상의 열경화성 수지를 이용할 수도 있다. 액체상의 열경화성 수지를 이용하는 경우, 액체상의 열경화성 수지의 주제와 경화제를 배합하고, 보통은 경화 촉진제를 더 첨가하고, 필요에 따라 이형제를 첨가하여 배합한다. 또한, 필요에 따라 브롬화물 등의 유기 난연제 등을 혼합하여 이용할 수 있다.
배합한 액체상의 열경화성 수지와 연자성 금속 분말을 미리 혼합한 것을 금형에 넣고, 성형기로 성형한다. 용매가 포함되는 경우에는 용매를 휘발시킨 후에 성형한다. 또는 미리 용매를 휘발시킨 후에 금형에 넣고 성형기로 성형한다. 이렇게 하여 원하는 형상의 안테나 코어를 제작할 수 있다.
본 발명의 안테나용 코어는 도선을 권회하여 안테나로서 이용할 수 있다. 예컨대, 구리를 주성분으로 하는 도선의 주위에 절연 가공을 실시한 피복 도선을, 안테나용 코어에 권회함으로써 안테나를 제작하는 것이 가능하다. 권회하는 피복 도선으로서는 상기 분야에서 공지된 다양한 것을 이용할 수 있지만, 열융착성 피복 도선이 권회 가공시의 가공수를 삭감할 수 있기 때문에 바람직하다. 본 발명의 안테나는 10kHz 내지 20MHz, 바람직하게는 30kHz 내지 300kHz의 장파대의 전파를 송신, 수신, 또는 송수신하기 위한 안테나이다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 이들은 본 발명을 예시하기 위한 것이고, 상기 이외의 다양한 구성을 채용할 수 있다.
이하에 실시예를 이용하여 더 구체적으로 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다.
연자성 금속 분말의 형상은 하기와 같이 하여 측정했다. 평균 장경과 평균 단경에 관해서는 SEM(주사형 전자 현미경)을 이용하여 연자성 금속 분말의 형상을 관찰하고 화상 데이터 해석에 의해 산출했다. 평균 두께에 대해서는 연자성 금속 분말을 수지에 포매(包埋)하고, 이것을 절단한 단면을 SEM을 이용하여 화상 데이터 해석에 의해 산출했다.
실시예 및 비교예에서 제작한 안테나용 코어의 저장 탄성률 E'(Pa)은 하기와 같이 하여 측정했다. 제작한 안테나용 코어재를 25mm×5mm×1.0mm로 잘라내 샘플 로서 이용했다. 상기 샘플에 대하여, 측정 주파수 1.0Hz에 있어서, 2.3×109Pa로 실온(30℃)부터 250℃까지 서서히 승온하여 저장 탄성률 E'(Pa)을 측정했다. 측정 장치는 레오매트릭스사 제품인 점탄성 애널라이저-RSA-II를 이용했다.
(실시예 1)
특허 문헌 1에 개시된 선행 기술에 대한 본 발명의 진보성을 밝히기 위해서, 특허 문헌 1의 실시예 1에 따라 연자성 금속 분말을 조제했다. 구체적으로는 Fe66Ni4Si14B9Al4Nb3의 조성을 갖는 합금을 고주파 용해로를 이용하여 1,300℃의 용탕으로 하고, 상기 용해로의 밑바닥에 부착한 노즐을 통해서 용탕을 유하(流下)시켰다. 노즐의 선단에 설치한 가스 아토마이즈부로부터 75kg/cm2의 고압 아르곤 가스를 이용하여 용탕을 미립화했다. 이 미립화시킨 용탕을 그대로 롤 직경 190mm, 꼭지각 80도, 회전수 7,200rpm의 원추형의 회전 냉각체에 충돌시켜 급냉함으로써 Fe66Ni4Si14B9Al4Nb3의 조성을 갖는 연자성 금속 분말을 제작했다. 이 연자성 금속 분말은 타원상의 편평한 형상이었다. 구체적으로 평균 장경 150μm, 평균 단경 55μm, 및 평균 두께 2μm의 편평한 연자성 금속 분말이었다. (평균 단경/두께)의 비는 27.5였다. 이 금속 분말을 분말 X선 회절을 측정한 결과, 전형적인 비정질상의 할로 패턴만을 나타내어, 완전히 비정질 상태에 있는 것을 확인했다.
이 연자성 금속 분말에, 질소 가스 분위기하, 550℃에서 1시간 열처리를 가했다. 열처리 후의 연자성 금속 분말의 분말 X선 회절을 측정한 결과, 약간 넓은 회절 피크가 출현하고 있었다. 그 피크의 반값폭으로부터 Scherrer의 식을 이용하여 산출한 결정자의 크기는 거의 20nm였다. 또한 비정질상을 띄는 할로 패턴은 완전히는 소실되지 않고, 열처리 후의 연자성 금속 분말은 비정질상과 결정자 직경이 20nm 정도의 나노결정상이 혼재하고 있다. 열처리 온도를 높게, 또는 열처리 시간을 길게 함으로써 결정화를 진행시켜 비정질상을 소멸시키는 것은 가능하지만, 그렇게 하면 결정자 직경이 커져 나노결정상은 존재할 수 없게 된다. 안테나용 코어로서 적합한 연자기 특성을 발현시키기 위해서는 분말 X선 회절로부터 산출되는 결정자의 크기가 20nm 정도가 되도록 열처리하는 것이 중요하다.
본 실시예에서는 결착재로서, 특허 문헌 1의 실시예와는 달리 열경화성 수지를 이용했다. 열경화성 수지로서는 니혼 가야쿠 주식회사 제품인 에폭시 수지: 상품명 EOCN-102S를 이용했다. 열경화성 수지 100중량부에 대하여, 미쓰이 화학 주식회사 제품인 경화제: 상품명 미렉스 XCL-4L(변성 페놀 수지)를 61중량부 첨가했다. 추가로 경화 촉진제로서 산아프로 주식회사 제품인 상품명 3502T를 에폭시 수지에 대하여 5중량부와, 추가로 5중량부의 클라리언트 재팬 주식회사 제품인 리코왁스OP를 이형제로서 배합하고, 믹서로 분쇄 및 혼합했다.
먼저 준비한 연자성 금속 분말에 대하여 실레인 커플링제를 처리했다. 에폭시 수지 100중량부에 대하여 5중량부의 신에쓰 화학 공업 주식회사 제품인 실레인 커플링제: 상품명 KBM-403을 칭량하고, 연자성 금속 분말과 실레인 커플링제가 균일해지도록 충분히 혼합했다. 실레인 커플링제와 혼합한 연자성 금속 분말이 83중량%의 비율이 되도록 칭량하여 10분간 혼합하여, 연자성 금속 분말과 열경화성 수 지로 이루어지는 균일한 혼합 분말을 수득했다.
여기까지의 조작에서 혼합에 이용한 믹서는 모두 주식회사 키엔스 제품인 하이브리드 믹서이다. 이하의 실시예 및 비교예에서도 이 믹서를 이용하여 혼합했다.
준비한 연자성 금속분과 열경화성 수지와의 혼합 분말을 직경 30mm×15mm의 금형에 충전했다. 혼합 분말이 충전된 금형을 온도 150℃, 압력 50MPa에서 가열·가압했다. 5분후에 금형을 개방하고 안테나용 코어재를 취출하고, 그 후 180℃의 오븐 속에서 2시간 어닐링시켰다.
안테나용 코어재를 연속해서 제작하는 경우는 가열·가압 처리를 5분간 실시하고, 계속해서 금형을 개방하여 안테나용 코어재를 취출한다. 그 직후에, 다음 원료 혼합 분말을 금형에 충전하는 것이 가능하고, 연속 생산을 용이하게 실시하는 것이 가능하다. 택트 타임은 7분 정도이다.
오븐을 이용하여 180℃에서 2시간 어닐링시킨 후의 안테나용 코어재를 냉각했다. 그 후, 21mm×3mm×1mm의 안테나용 코어를 취출했다. 이 안테나용 코어를 양단부에 볼록부를 갖는 수지제의 보빈에 삽입했다. 안테나용 코어의 삽입된 보빈에 직경 0.10mm의 폴리우레탄 피복 도선을 1,300바퀴 권회하여 안테나를 제작했다. 휴렛 패커드사 제품인 LCR 미터: HP4284A를 이용하여 안테나 특성으로서의 L값과 Q값을 80kHz의 주파수에서 측정했다. L값 및 Q값도 높은 값을 나타내어 안테나로서 우수한 특성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한 연속 생산에 적합하다는 것도 확인할 수 있었다. 결과를 표 2와 표 3에 나타낸다.
(비교예 1)
연자성 금속 분말은 실시예 1에서 이용한 것과 동일한 것을 이용했다. 결착재로서 이용하는 수지는 특허 문헌 1의 실시예에 이용되고 있는 것을 이용했다. 구체적으로는 미쓰이 화학 주식회사 제품인 폴리에터설폰의 펠렛을 동결 분쇄하고, 입경이 100μm인 폴리에터설폰 수지 분말을 제작했다. 연자성 금속 분말과 수지 분말을, 연자성 금속 분말이 81중량%가 되도록 10분간 혼합하여 연자성 금속 분말과 수지 분말과의 혼합 분말을 조제했다. 이 혼합 분말을 실시예 1에서 이용한 금형에 충전하고, 1시간에 걸쳐 350℃까지 승온시키고, 계속해서 350℃로 유지하면서 15MPa의 압력을 10분간 가했다. 그 후, 150℃까지 방랭하여 안테나용 코어재를 취출했다. 수득된 안테나용 코어재를 이용하여 실시예 1과 같이 안테나를 제작하여 특성을 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
또한 비교예 1에서 금형을 350℃에서 150℃까지 냉각하기 위해서는 40분이 필요했다. 열가소성 수지를 이용하여 연속 생산하는 경우, 50분 정도의 택트 타임이 필요하다는 것을 확인할 수 있었다.
(비교예 2)
비교예 1과 동일하게 하여 안테나용 코어재를 제작하고, 350℃에서 15MPa의 압력을 10분간 가했다. 그 후, 압력을 개방하고 가열을 멈추었다. 10분간 방랭한 시점에서 금형을 개방하여 안테나용 코어재를 취출하려고 시도했다. 10분간 방랭한 시점에서의 금형 온도는 250℃이며, 안테나용 코어재는 유동성을 상실하지 않고 있었다. 그 결과, 취출시에 변형되어, 21mm×3mm×1mm의 안테나용 코어를 절출할 수 없었다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(실시예 2)
연자성 금속 분말을 조제하기 위한 합금의 조성을 Co66Fe4Ni1B14Si15로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연자성 금속 분말을 제작했다. 구체적으로는 회전 냉각체에 미립화된 용탕을 충돌시키고 급냉함으로써 타원상의 편평한 형상의 연자성 금속 분말을 수득했다. 연자성 금속 분말은 평균 장경 70μm, 평균 단경 20μm, 평균 두께 3μm의 편평한 형상이었다.
(평균 단경/두께)의 비는 6.7이었다.
제작한 연자성 금속 분말을 질소 기류 하에서 380℃의 온도에서 1시간 유지하여 연자성 특성을 향상시키는 열처리를 실시했다. 열처리 후의 연자성 금속 분말의 분말 X선 회절을 측정했다. 비정질상에 특유한 할로 패턴밖에 관측되지 않았고, 비정질 상태를 유지하고 있는 것을 확인했다.
에폭시 수지로서, 니혼 가야쿠 주식회사 제품인 상품명 EOCN-102S 대신에 니혼 가야쿠 주식회사 제품인 상품명 EOCN-103을 이용하고, 경화제로서 미쓰이 화학 주식회사 제품인 상품명 미렉스 XCL-4L 대신에 니혼 가야쿠 주식회사 제품인 상품명 PN-80(페놀·폼알데하이드 중축합물)을 이용했다. 경화제는 에폭시 수지 100중량부에 대하여 38중량부 이용했다. 그 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 안테나용 코어재를 조제했다. 실시예 1과 동일하게 안테나를 제작하여 특성을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
(실시예 3)
실시예 1과 동일하게 연자성 금속 분말을 이용하고, 에폭시 수지로서 니혼 가야쿠 주식회사 제품인 상품명 EOCN-103을 이용하고, 경화제로서 니혼 가야쿠 주식회사 제품인 상품명 PN-100(페놀·폼알데하이드 중축합물)을 이용했다. 경화제는 에폭시 수지 100중량부에 대하여 38중량부를 이용하고, 결착재에 대한 자성 금속 분말의 비율을 72중량%로 했다. 그 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 안테나용 코어재를 조제했다. 실시예 1과 동일하게 안테나를 제작하여 특성을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
(실시예 4)
Fe66Ni4Si14B9Al4Nb3의 조성을 갖는 합금을 고주파 용해로를 이용하여 1,300℃의 용탕으로 했다. 상기 용해로의 밑바닥에 부착된 노즐을 통해서 용탕을 유하시키고, 노즐의 선단에 설치한 가스 아토마이즈부로부터 75kg/cm2의 고압 아르곤 가스를 이용하여 용탕을 미립화했다. 이 미립화시킨 용탕을 그대로 냉각수조에 낙하시켜 급냉하는 수(水) 아토마이즈법에 의해, Fe66Ni4Si14B9Al4Nb3의 조성을 갖는 연자성 금속 분말을 수득했다. 이 연자성 금속 분말은 원 형상의 편평한 형상이다. 구체적으로는 평균 입경 45μm, 평균 두께 5μm, 및 (평균 단경(평균 입경)/두께)의 비가 9인 원반상의 연자성 금속 분말이었다. 이 연자성 금속 분말을 질소 가스 분위기하 400℃에서 1시간 열처리를 가했다. 열처리 후의 연자성 금속 분말의 분말 X선 회절을 측정했다. 그 결과, 할로 패턴만이 관측되어, 연자성 금속 분말이 비정 질 상태에 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 질소 가스 분위기 하, 550℃에서 1시간 열 처리를 가했다. 그 후에 다시 분말 X선 회절을 측정했다. 그 결과, 결정자 직경이 20nm 정도인 나노결정이 석출되고 있다는 것을 확인했다.
이렇게 하여 조제한 연자성 금속 분말을 이용한 점 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 안테나를 제작하여 특성을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
(실시예 5)
연자성 금속 분말로서, Fe69Cu1Nb3Cr1.5Si14B11.5를 이용하고, 결착재에 대한 자성 금속 분말의 비율을 83중량%로 한 점 외에는 실시예 3과 동일하게 하여 안테나를 제작하고, 특성을 평가했다. 여기서, 연자성 금속 분말은 타원상의 편평한 형상이다. 구체적으로는 평균 장경 41μm, 평균 단경 26μm, 평균 두께 1.2μm의 편평한 형상이었다. (평균 단경/두께)의 비는 22였다.
또한, 나노결정을 석출하기 위한 열처리 후, 분말 X선 회절을 측정했다. 그 결과, 결정자 직경이 10nm 정도의 나노결정이 석출되고 있는 것을 확인했다.
안테나 특성의 결과를 표 3에 나타낸다.
(실시예 6)
연자성 금속 분말로서, Fe69Cu1Nb3Cr1.5Si14B11.5를 이용하여 결착재에 대한 자성 금속 분말의 비율을 86중량%로 한 점 외에는 실시예 3과 동일하게 하여 안테나를 제작하고 특성을 평가했다. 여기서, 연자성 금속 분말은 과립상의 분말이었다. 구체적으로는 평균 입경 7.0μm의 과립상이었다. (평균 단경(평균 입경)/두께(평 균 입경))의 비는 1이었다.
또한, 나노결정을 석출시키기 위한 열처리 후, 분말 X선 회절을 측정했다. 그 결과, 결정자 직경이 10nm 정도의 나노결정이 석출되고 있는 것을 확인했다. 안테나 특성의 결과를 표 3에 나타낸다.
(비교예 3)
특허 문헌 2에 개시되어 있는 안테나의 성능과 비교하기 위한 실험을 실시했다. 특허 문헌 2에 기재되어 있는 실시예에서는, 이용되고 있는 자성 분말과 유기 결합제에 관해서는 충분히 구체적으로 기재되어 있다고는 말하기 어렵다. 그러나 특허 문헌 2의 실시예에 기재되어 있는 「Fe-Al-Si 합금」의 범주에 들어가는 것 중에, 특이적으로 투자율이 높고, 안테나용 코어에 적합하게 이용되는 센더스트 합금(Fe85Si10Al5)으로서, 니혼 아토마이즈 가공 주식회사 제품인 센더스트분: 상품명 SFR-FeSiAl의 평균 입경 10μm의 연자성 금속 분말을 이용했다.
연자성 금속 분말로서 SFR-FeSiAl을 이용하고, 결착재에 대한 연자성 금속 분말의 비율을 85중량%로 한 점 외에는 실시예 3과 동일하게 하여 안테나를 제작하여 특성을 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 비교예 3에서 제작한 안테나의 L값은 본 발명의 실시예에 비해 약 1/3 정도이고, Q값은 본 발명의 실시예에 비해 절반 정도였다. 따라서, 안테나 특성으로서는 1/6 정도로 뒤떨어진다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 7)
또한, 실시예 5와 동일한 재료 및 방법을 이용하여 25mm×5mm×1.0mm의 안테나용 코어재를 제작했다. 이 안테나용 코어재에 대하여, 측정 주파수 1.0Hz에서, 2.3×109Pa에서 실온(30℃)부터 250℃까지 서서히 승온하여 저장 탄성률 E'(Pa)을 측정했다. 저장 탄성률 E'은 30℃에서 2.33GPa, 80℃에서 2.28GPa, 및 100℃에서 2.27GPa였다. 실온에서부터 온도를 서서히 올려도, 본 실시예에서의 안테나용 코어의 탄성률은 거의 일정했다. 따라서, 본 실시예의 안테나용 코어는 특정 연자성 금속 분말과 열경화성 수지를 조합함으로써 고온에서도 변형되기 어렵고, 치수 안정성이 우수한 것이었다. 또한, 연자기 특성도 우수하여, 생산성과의 양립을 확인할 수 있었다. 결과를 도 1에 나타낸다.
실시예 1 내지 4 및 6과 동일한 재료 및 방법을 이용한 경우에 있어서도, 안테나용 코어의 저장 탄성률 E'은 실시예 7과 동일한 값을 나타냈다. 한편, 종래의 기술 상식으로부터, 결착재로서 열가소성 수지를 이용한 비교예에 있어서의 안테나용 코어는 고온에서 변형되기 쉽고, 내열성이 뒤떨어질 것이 우려된다. 또한, 열가소성 수지를 이용한 안테나용 코어는 변형에 기인한 자기 특성의 변동 등이 생기기 쉽다.
Figure 112009014462819-PCT00003
Figure 112009014462819-PCT00004
표 2에 나타낸 실시예 1과 비교예 1 및 비교예 2와의 비교로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 열경화성 수지를 결착재로서 이용함으로써 고성능의 안테나용 코어를 높은 생산성으로 생산하는 것이 가능해졌다.
또한, 표 3에 나타낸 실시예와 비교예와의 비교로부터, 종래 기술에 비해 본 발명의 특정 연자성 재료 분말을 이용함으로써, 안테나 특성이 우수한 안테나를 제공하는 것이 가능해졌다.
본 발명의 안테나용 코어는 소형 안테나로의 이용에 적합하다. 특히, 장파(LF)대라 불리는 10kHz 내지 20MHz 범위의 주파수의 전파를 송수신하기 위한 안테나에 적합하게 이용된다.
본 발명의 안테나용 코어 및 안테나의 용도로서는 자동차용 키리스 엔트리(keyless entry) 시스템·이모빌라이저(immobilizer)나 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS: Tire Pressure Monitering System), 무선 주파수 식별(RFID: Radio Frequency Identification) 시스템이나 전자식 물품 감시(EAS: Electronic Article Surveillance) 시스템, 전자 키나 전파 시계 등을 들 수 있다. 본 발명에 따르면, 이들을 소형이면서 저렴한 것으로 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 결착재로서 수지를 이용하여 연자성 금속 분말을 성형하여 이루어지는 안테나용 코어에 있어서, 상기 연자성 금속 분말이 화학식 1: (Fe1 -x- yCoxNiy)100-a-b-cSiaBbMc로 표시되는 비정질 연자성 금속 분말 또는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말이며, 또한, 결착재로서 이용되는 상기 수지가 열경화성 수지이며,
    여기서 식중, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소이며, x, y는 원자비를, a, b, c는 원자%를 나타내고, 각각 0≤x≤1.0, 0≤y≤0.5, 0≤x+y≤1.0, 0≤a≤24, 1≤b≤30, 0≤c≤30, 및 2≤a+b≤30을 만족시키는, 안테나용 코어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 금속 분말이 화학식 2: (Fe1-xM'x)100-a-b-c-dSiaAlbBcMd로 표시되고, 상기 연자성 금속 분말을 열처리함으로써 형성되는 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말이며, 또한 상기 나노결정의 결정자 직경이 100nm 이하이며,
    여기서 식중, M'는 Co 및/또는 Ni이며, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소이며, x는 원자비를, a, b, c, d는 원자%를 나타내고, 각 각 0≤x≤0.5, 0≤a≤24, 0≤b≤20, 1≤c≤30, 0≤d≤10, 및 2≤a+c≤30을 만족시키는, 안테나용 코어
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연자성 금속 분말이 화학식 3: (Co1-xM'x)100-a-b-cSiaBbMc로 표시되는 비정질 연자성 금속 분말이며,
    여기서 식중, M'는 Fe 및/또는 Ni이며, M은 Nb, Mo, Zr, W, Ta, Hf, Ti, V, Cr, Mn, Y, Pd, Ru, Ga, Ge, C, P, Al, Cu, Au, Ag, Sn, 및 Sb로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상의 원소이며, x는 원자비를, a, b, c는 원자%를 나타내고, 각각 0≤x≤0.3, 0≤a≤24, 4≤b≤30, 0≤c≤10, 및 4≤a+b≤30을 만족시키는, 안테나용 코어.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연자성 금속 분말이, 불활성 가스 분위기하, 300℃ 이상 500℃ 이하의 온도 범위에서, 1초 이상 10시간 이하의 열처리를 가한 연자성 금속 분말인, 안테나용 코어.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말이, 불활성 가스 분위기 하, 300℃ 이상 700℃ 이하의 온도 범위에서, 1초 이상 10시간 이하의 열처리를 상기 연자성 금속 분말에 가한 나노결정을 포함하는 비정질 연자성 금속 분말인, 안테나용 코어.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연자성 금속 분말이, 편평한 형상을 갖는 연자성 금속 분말인, 안테나용 코어.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연자성 금속 분말이, 두께에 대한 단경의 비, (단경/두께)가 2 이상, 3,000 이하인 편평한 형상을 갖는, 안테나용 코어.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지가, 에폭시 수지, 페놀 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 우레탄 수지, 유레아 수지, 멜라민 수지, 및 실리콘 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인, 안테나용 코어.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    80℃에서의 저장 탄성률 E'이, 측정 주파수 1.0Hz에서, 0.1GPa 이상 20GPa 이하인, 안테나용 코어.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항에 기재된 안테나용 코어에 도선을 권회(卷回)하여 이루어지는 안테나.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 안테나가, 10kHz 내지 20MHz의 장파대의 전파를 송신, 수신, 또는 송수신하기 위한 안테나인, 안테나.
  12. 제 11 항에 기재된 안테나를 송신 안테나, 수신 안테나, 또는 송수신 안테나로서 이용하는, 자동차용 키리스 엔트리(keyless entry) 시스템.
  13. 제 11 항에 기재된 안테나를 송신 안테나, 수신 안테나, 또는 송수신 안테나로서 이용하는, 타이어 공기압 모니터링 시스템.
  14. 제 11 항에 기재된 안테나를 수신 안테나로서 이용하는, 전파 시계.
  15. 제 11 항에 기재된 안테나를 송신 안테나, 수신 안테나, 또는 송수신 안테나로서 이용하는, 무선 주파수 식별 시스템.
  16. 제 11 항에 기재된 안테나를 송신 안테나, 수신 안테나, 또는 송수신 안테나 로서 이용하는, 전자식 물품 감시 시스템.
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