KR20090123101A - 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법 및 이를이용한 안테나 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수 MHz의 고주파 대역에서 투자율/유전율의 비가 2 이상의 값을 가지고, 투자손실이 0.2 미만의 값을 가지는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 특히 안테나 기판 소재로 사용이 가능하며, 안테나의 소형화와 동일 수준의 고유전체와 비교하여 높은 이득을 얻을 수 있는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법 및 이를 이용한 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 달성하기 위한 본 발명은, (A) 염화 코발트물, 염화 아연물, 및 염화 철을 혼합하는 단계; (B) 상기 (A) 단계를 통하여 혼합된 용액을 수산화나트륨을 이용하여 공침시켜 금속수산화물 슬러리를 형성하는 단계; (C) 공침된 상기 금속수산화물 슬러리를 증류수로 세척하는 단계; (D) 세척 후 상기 금속수산화물 슬러리를 건조하는 단계; (E) 건조한 금속수산화물을 1차 열처리하는 단계; 및 (F) 상기 1차 열처리 후 2차 열처리하는 단계를 포함하는 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법을 제공한다.
고투자율, 니켈, 아연, 페라이트, 안테나
Description
본 발명은 수 MHz의 고주파 대역에서 투자율/유전율의 비가 2 이상의 값을 가지고, 투자손실이 0.2 미만의 값을 가지는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법에 관한 것으로, 안테나 기판 소재로 사용이 가능하며, 안테나의 소형화와 동일 수준의 고유전체와 비교하여 높은 이득을 얻을 수 있는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법 및 이를 이용한 안테나에 관한 것이다.
니켈-아연 페라이트는 일반적으로 EMC core, 저출력 고인덕턴스 공명회로, 광대역 변압기에서 사용되는 소재로, 100MHz이상 영역에서는 높은 투자손실로 인하여, 전파 흡수체로 사용되는 소재이다.
단층형 전파흡수체는 이상형 흡수체와 1/4 파장형의 흡수체로 나눌 수 있는데 이상형 흡수체로 동작하기 위해서는 코팅된 복합물질의 복소유전율과 복소투자율이 일치해야 하고 그 복합물질의 손실율이 커야 한다. 또한 코팅의 두께를 파장 에 비해 상대적으로 크게 해야 하기 때문에 이상형 흡수체를 실제로 구현하는 데는 많은 어려움이 있다. 1/4 파장형의 흡수체는 특정주파수에서 코팅물질의 복소투자율, 복소유전율 및 코팅두께를 적절히 조절함으로써 반사계수를 0이 되게 한다.
이와 같은 전파 흡수체로 사용되는 니켈-아연 페라이트의 제조방법은 습식, 건식 방법으로 나누어지며, 건식방법은 대량제조가 가능하나, 열처리 온도가 높은 단점이 있다. 습식방법은 공침, 산화, 직접합성, 졸겔법 등이 있으나 이중 생산성이 높은 방법은 공침법으로 건식 방법에 비하여 열처리 온도가 낮다는 장점이 있다.
일반적으로 전파흡수체의 성능은 정합주파수, 정합두께 및 대역폭 등으로 평가되며 두께가 얇고 대역폭이 넓은 흡수체를 제조하기 위한 연구가 행해지고 있다. 한편 페라이트를 이용한 흡수체인 경우 전파흡수 특성에 영향을 미치는 인자는 복소투자율, 복소유전율, 두께주파수 등이 있으며 우수한 흡수체를 제조하기 위해서는 이들의 적절한 조합이 필요하다.
종래에는 상기 페라이트를 전파흡수체로써 활용하기 위해 전파흡수 특성에 영향을 미치는 각종 인자의 조절 방법이나 제어 방법에 대한 연구가 주를 이루었다. 그러나, 상기 페라이트를 전파흡수체 외에 다른 용도로 사용하기 위한 제안이나 연구는 전무한 실정이다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 수 MHz의 고주파 대역에서 투자율/유전율의 비가 2 이상의 값을 가지고, 투자손실이 0.2 미만의 값을 가지는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 특히 안테나 기판 소재로 사용이 가능하며, 안테나의 소형화와 동일 수준의 고유전체와 비교하여 높은 이득을 얻을 수 있는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법 및 이를 이용한 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (A) 염화 코발트물, 염화 아연물, 및 염화 철을 혼합하는 단계; (B) 상기 (A) 단계를 통하여 혼합된 용액을 수산화나트륨을 이용하여 공침시켜 금속수산화물 슬러리를 형성하는 단계; (C) 공침된 상기 금속수산화물 슬러리를 증류수로 세척하는 단계; (D) 세척 후 상기 금속수산화물 슬러리를 건조하는 단계; (E) 건조한 금속수산화물을 1차 열처리하는 단계; 및 (F) 상기 1차 열처리 후 2차 열처리하는 단계를 포함하는 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (A) 단계에서, 상기 염화 코발트물, 염화 아연물, 및 염화 철은 각각 1:1:4의 몰비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (D) 단계는, 상기 금속수산화물 슬러리를 건조기에서 120℃로 24 시간 건조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (E) 단계 또는 (F) 단계는, 상기 금속수산화물을 마노유발에서 1시간동안 분쇄하여, 800℃ 대기압 분위기에서 열처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 열처리 및 2차 열처리는 동일한 조건에서 진행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 니켈 아연 페라이트를 기판으로 이용하여 제조된 안테나를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 수 MHz의 고주파 대역에서 투자율/유전율의 비가 2 이상의 값을 가지고, 투자손실이 0.2 미만의 값을 가지는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법을 제공하며, 특히 안테나 기판 소재로 사용이 가능하며, 안테나의 소형화와 동일 수준의 고유전체와 비교하여 높은 이득을 얻을 수 있는 니켈-아연 페라이트의 제조 방법 및 이를 이용한 안테나를 제공한다.
이와 같은 니켈-아연 페라이트 소재를 이용하여 전파방사체 기판을 제작하였을 때 고유전율 소재에 비하여 안테나의 대역폭(Bandwidth)이 증가할 수 있으며, 효율 또한 증가할 수 있다. 또한 고유전율 소재를 사용할 때와 같은 수준의 소형화가 가능하다.
본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 니켈 아연 페라이트의 제조 방법은 염화 코발트물과 염화 아연물, 그리고 염화 철을 1:1:4의 몰비로 혼합하는 단계(S100), 위 단계를 통하여 혼합된 용액을 수산화나트륨을 이용하여 공침시키는 단계(S110), 공침된 금속수산화물 슬러리를 증류수로 세척하는 단계(S120), 세척 후 상기 금속수산화물 슬러리를 건조기에서 120℃로 24시간 건조하는 단계(S130), 건조한 금속수산화물을 마노유발에서 1시간동안 분쇄하여, 800℃ 대기압 분위기에서 1차 열처리를 진행하는 단계(S140), 1차 열처리 후 상기 1차 열처리와 동일한 조건으로 2차 열처리를 진행하는 단계(S150)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 유전율을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 투자율을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 투자율/유전율의 비를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트는 100~200 MHz 대역에서 6 정도의 고유전율을 가지고, 유전손실은 거의 일어나지 않는다. 또한, 투자율 역시 12 이상의 고투자율 특성을 가지며, 200 MHz 이상의 고주파 영역에 비하여 낮은 투자손실 특성을 보인다. 이를 종합하여 투자율/유전율의 비를 살펴보면, 투자율/유전율의 비가 2 이상의 특성을 보인다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 니켈 아연 페라이트는 100~200 MHz 대역에서 투자율/유전율의 비가 2 이상의 값을 가지고, 투자손실이 0.2 미만의 값을 가져 안테나의 소형화뿐만 아니라, 높은 이득을 얻을 수 있는 안테나 기판 소자로 이용할 가능성이 있음을 확인할 수 있다.
상기 니켈 아연 페라이트의 실제 적용 가능성을 테스트하기 위한 시뮬레이션을 실시하였다. 이하, 시뮬레이션의 결과를 통해 상기 니켈 아연 페라이트의 실제 안테나 기판에 대한 적용 가능성을 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트를 이용하여 구현된 안테나의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 니켈 아연 페라이트를 이용하여 제조된 안테나의 방사 특성을 테스트하기 위해 구현된 안테나는 기판(100)의 크기가 300×300×20 mm, 상기 기판(100) 상에 형성되는 패치(200)의 크기가 150×150 mm 로 형성되었다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트를 기판으로 사용한 안테나의 방사특성을 나타낸 도면이고, 도 7은 고유전체를 기판으로 사용한 안테나의 방사특성을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 위 도 5에 개시된 안테나를 이용하여 방사 특성을 측정한 결과 본 발명의 니켈 아연 페라이트를 기판으로 사용한 안테나는 종래 고유전체를 기판으로 하여 형성된 안테나에 비하여, 보다 넓은 대역폭을 가지며, 뛰어난 효율을 가짐을 확인할 수 있다.
위 시뮬레이션 결과를 표로 정리하면 아래 표 1과 같다
이와 같은 니켈-아연 페라이트 소재를 이용하여 전파방사체 기판을 제작하였을 때 고유전율 소재에 비하여 안테나의 대역폭(Bandwidth)이 증가할 수 있으며, 효율 또한 증가할 수 있다. 또한 고유전율 소재를 사용할 때와 같은 수준의 소형화가 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 제조 방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 유전율을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 투자율을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트의 투자율/유전율의 비를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트를 이용하여 구현된 안테나의 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제조된 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트를 기판으로 사용한 안테나의 방사특성을 나타낸 도면.
도 7은 고유전체를 기판으로 사용한 안테나의 방사특성을 나타낸 도면.
Claims (6)
- (A) 염화 코발트물, 염화 아연물, 및 염화 철을 혼합하는 단계;(B) 상기 (A) 단계를 통하여 혼합된 용액을 수산화나트륨을 이용하여 공침시켜 금속수산화물 슬러리를 형성하는 단계;(C) 공침된 상기 금속수산화물 슬러리를 증류수로 세척하는 단계;(D) 세척 후 상기 금속수산화물 슬러리를 건조하는 단계;(E) 건조한 금속수산화물을 1차 열처리하는 단계; 및(F) 상기 1차 열처리 후 2차 열처리하는 단계를 포함하는 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 (A) 단계에서, 상기 염화 코발트물, 염화 아연물, 및 염화 철은 각각 1:1:4의 몰비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 (D) 단계는, 상기 금속수산화물 슬러리를 건조기에서 120℃로 24시간 건조하는 것을 특징으로 하는 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 (E) 단계 또는 (F) 단계는, 상기 금속수산화물을 마노유발에서 1시간동안 분쇄하여, 800℃ 대기압 분위기에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 1차 열처리 및 2차 열처리는 동일한 조건에서 진행되는 것을 특징으로 하는 고투자율을 갖는 니켈 아연 페라이트 제조 방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 니켈 아연 페라이트를 기판으로 이용하여 제조된 안테나.
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