KR20140035933A

KR20140035933A - 전자파 간섭 억제체

Info

Publication number: KR20140035933A
Application number: KR1020137032812A
Authority: KR
Inventors: 가즈미 야마모토
Original assignee: 도다 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2014-03-24
Also published as: EP2723154A4; WO2012173188A1; TW201320885A; CN103609207B; TWI556721B; US20140141220A1; US9380736B2; JP2013229541A; EP2723154A1; CN103609207A

Abstract

본 발명은 저주파로부터 고주파까지 넓은 주파수 대역에서 저영역 통과 필터 특성을 갖는 전자파 간섭 억제 재료와 그것을 이용한 전자파 간섭 억제용 시트를 제공한다. 전자파 간섭 억제 시트 중에 도전성 카본 5 내지 25 부피％를 혼합한, 표면 전기 저항이 100 내지 5000Ω/□인 도전층과 자성 재료를 혼합하여 100 MHz의 투자율 실수부 μ'이 3 내지 45인 자성층을 적층함으로써, 전자 기기의 고밀도 실장에 알맞고, 근방 전자계의 저영역 통과 필터 특성이 우수한 전자파 간섭 억제 시트를 얻을 수 있다.

Description

전자파 간섭 억제체{ELECTROMAGNETIC WAVE INTERFERENCE SUPPRESSOR}

본 발명은 디지털 전자 기기로부터 발생하는 불필요 전자파의 간섭을 억제하는 전자파 간섭 억제체이며, 도전 충전재를 배합한 도전층과 자성 충전재를 포함하는 자성층을 포함하고, 이들을 적층한 전자파 간섭 억제체에 관한 것이다.

최근에, 디지털 전자 기기의 진보는 놀라운 것이 있지만, 특히 휴대 전화, 디지털 카메라나 노트북 컴퓨터로 대표되는 모바일 전자 기기에 있어서는 동작 신호의 고주파화와 소형화·경량화의 요구가 현저하고, 전자 부품이나 배선 기판의 고밀도 실장이 최대의 기술 과제의 하나이다.

전자 기기의 전자 부품이나 배선 기판의 고밀도 실장과 동작 신호의 고주파화가 진행하여 왔기 때문에, 잡음이 발생하는 부품과 다른 부품과의 거리가 떨어지지 않게 되어 오고 있고, 전자 기기의 마이크로 프로세서나 LSI, 액정 패널 등으로부터 방사되는 불필요 복사를 억제하는 용도로 전자파 간섭 억제 시트가 사용되고 있다. 본 용도에 있어서와 같은 근방 전자계에서의 전자파의 흡수 반사 현상은, 종래부터 알려져 있는 원방 전자계(전자파가 평면파인 경우)에 있어서와 같은 전송선 이론을 이용한 해석이 곤란하기 때문에(하시모토 오사무, 「전파 흡수체의 동향」, 전자 정보 통신 학회지, Vol.86 No.10 pp.800-803, 2003년 10월), 전자파 간섭 억제용 시트의 설계는 경험에 의존하는 부분이 크다. 최근에는 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시되는 것과 같은 근방 전자계에서의 전자파 흡수를 위해 연자성 분말로서 편평상 금속 자성 분말을 수지에 배합한 타입의 전자파 간섭 억제용 시트가 사용되고 있다. 이 전자파 간섭(노이즈) 억제 시트의 특성 평가법은 IEC 62333-1으로 2006년에 규격화되었다.

지금까지, 연자성 분말로서, 평균 입경 10 ㎛의 편평상의 Fe-Al-Si 합금 분말을 90 중량％ 함유시킨 전자파 간섭 억제체가 개시되어 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1에 있어서, 조성 1 및 3에 대해서, 합금 분말 밀도를 6.9 kg/l, 수지분 밀도를 1.1 kg/l로서 계산하면, 58.9 부피％가 된다. 전자파 간섭 억제체의 두께는 1.2 mm이다.

또한 제조법에 있어서는 「편평상 금속 자성 분말을 수지 및 용제 중에 분산한 자성 도료를, 이형층을 갖는 기재 상에 도포하여 건조한 후, 건조한 도포막을 박리하여 자성 시트를 얻는 것을 특징으로 하는 자성 시트의 제조 방법」이 개시되어 있다(특허문헌 2). 자성 시트의 건조막 두께가 120 ㎛이고 센더스트 분말의 충전율이 최대 80 중량％(센더스트 분말 밀도를 6.9 kg/l, 수지분 밀도를 1.1 kg/l로서 계산하면, 56.0 부피％)의 자성 실드 시트가 특허문헌 2의 실시예에 있고, 특허문헌 1과 비교하여, 보다 박형의 자성 시트를 실현할 수 있는 것을 나타내고 있다. 박형의 자성 시트는 전자 부품이나 배선 기판의 고밀도 실장에 의해 적합하다고 생각된다.

또한, 도전층에 대해서는 표면 전기 저항과 노이즈 억제의 관계가 개시되어 있다(히라츠카 노부유끼, 노이즈 억제용 연자성 재료와 그의 응용 5월, 2008년).

또한, 도전층과 자성층을 적층시킨 시트가 알려져 있다(특허문헌 3 내지 5 및 10).

또한, 카르보닐 철분을 수지 중에 분산시킨 전자파 간섭 억제 시트(특허문헌 6), 수지 중에 도전성 카본과 연자성체를 분산시킨 전자파 간섭 억제 시트(특허문헌 7, 8 및 9)가 알려져 있다.

일본 특허 공개 (평)7-212079호 공보 일본 특허 공개 제2000-244171호 공보 일본 특허 공개 (평)10-075088호 공보 일본 특허 공개 제2002-198686호 공보 일본 특허 공개 제2010-135701호 공보 일본 특허 공개 제2006-196747호 공보 일본 특허 공개 제2007-288006호 공보 일본 특허 공개 제2007-129179호 공보 일본 특허 공개 제2008-244358호 공보 일본 특허 공개 제2010-153542호 공보

디지털 전자 기기의 소형화·경량화의 진전에 따라 전자 부품이나 배선 기판의 더 많은 고밀도 실장이 요구되고, 더욱 얇고, 근방 전자계에서의 전자파 흡수 성능이 우수하고, 전자파 반사가 적은 전자파 간섭 억제용 시트가 강하게 요구되고 있다. 통상, 전자파 간섭 억제용 시트를 얇게 하면, 전자파 흡수 성능은 저하되기 때문에, 시트를 더욱 얇게 하기 위해서는 자성 분말의 함유량을 높여 자기 손실을 높게 하고, 시트의 실용적인 유연성이나 강도를 확보할 필요가 있다. 그러나, 금속 자성 분말의 투자율이나 함유량을 높이기 위해서는 고도한 가공 기술이 필요하고, 자성재의 형상이나 입도 분포 설계 등 고도한 분체 설계나 가공이 필요하게 되기 때문에 고비용이 된다.

특허문헌 3 내지 5에 기재된 방법에서는, 도전층은 전자파의 반사층으로서의 기능밖에 갖고 있지 않고, 분포 상수 회로에 있어서의 반사 손실이 크기 때문에, 고주파의 전송 신호가 감쇠한다.

또한, 특허문헌 6에 기재된 방법에서는 GHz 대역의 전송 감쇠가 충분하다고는 하기 어려운 것이다.

또한, 특허문헌 7, 8, 9에 기재된 방법에서는 도전 충전재의 충전량이 많아지면 전기 저항이 저하되어 반사가 커져 저주파 영역, 즉 전송 신호 영역의 전송 특성이 저하된다. 또한, 특허문헌 9는 800 MHz 이상의 주파수에서 손실이 크기 때문에, 전송 신호가 800 MHz 이하인 주파수 영역의 사용으로 한정된다.

따라서, 본 발명은 근방 전자계에서의 저영역 통과 필터 특성이 우수한 전자파 간섭 억제체를 얻는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제는 다음과 같이 본 발명에 의하여 달성할 수 있다.

즉, 본 발명은 도전성 충전재와 수지를 포함하는 도전층에, 연자성 분말과 수지를 포함하는 자성층을 적층한 전자파 간섭 억제체이며, 상기 도전층의 표면 전기 저항이 100 내지 5000Ω/□인 것을 특징으로 하는 전자파 간섭 억제체이다(본 발명 1).

또한, 본 발명은 상기 자성층의 100 MHz의 복소 비투자율의 실수부가 3 내지 45인 본 발명 1에 기재된 전자파 간섭 억제체이다(본 발명 2).

또한, 본 발명은 상기 도전성 충전재가 도전 카본이고, 도전성 충전재의 함유량이 5 내지 25 부피％인 본 발명 1 또는 2에 기재된 전자파 간섭 억제체이다(본 발명 3).

또한, 본 발명은 상기 연자성 분말이 카르보닐철, 마그네타이트, 스피넬페라이트, 센더스트에서 선택되는 1종 이상인 본 발명 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 전자파 간섭 억제체이다(본 발명 4).

또한, 본 발명은 두께가 20 내지 100 ㎛인 도전층과, 두께가 50 내지 200 ㎛인 자성층을 적층한 본 발명 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 전자파 간섭 억제체이다(본 발명 5).

또한, 본 발명은 두께가 100 ㎛ 이하인 상기 전자파 간섭 억제체의 마이크로스트립 라인 측정에 의한 삽입 손실이 500 MHz에서 3 dB 이하이고, 3 GHz에서 10 dB 이상인 본 발명 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 전자파 간섭 억제체이다(본 발명 6).

본 발명에 따르면, 근방 전자계에서의 저영역 통과 필터 특성이 우수한 전자파 간섭 억제체를 얻을 수 있다.

우선, 본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체에 대하여 진술한다.

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체는 도전성 충전재와 수지를 포함하는 도전층에, 연자성 분말과 수지를 포함하는 자성층을 적층한 전자파 간섭 억제체이다.

본 발명에서의 도전층에 대하여 진술한다.

본 발명에서의 도전층에 이용하는 카본에는 도전성 카본 블랙, 탄소 섬유를 가공한 섬유상 카본, 카본 나노 튜브가 바람직하다. 도전성 카본 블랙에는 입경 20 내지 60 nm, BET 비표면적 30 내지 1300 ㎡/g의 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 입경 30 내지 40 nm, BET 비표면적 700 내지 1300 ㎡/g의 중공 셸 구조를 갖는 고도전성 카본 블랙이 바람직하다. 탄소 섬유를 가공한 섬유상 카본에는 섬유 길이 30 내지 150 ㎛의 밀드 파이버(milled fiber), 또는 섬유 길이 3 내지 24 mm의 컷트 파이버가 바람직하다. 카본 나노 튜브에는 섬유 직경 40 내지 90 ㎛, 비표면적 16 내지 28 ㎡/g, 순도 99％ 이상의 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 섬유 직경 40 내지 160 ㎛, BET 비표면적 16 내지 34 ㎡/g, 순도 99.5％ 이상이 바람직하다.

본 발명에서의 도전층에는 도전성 충전재를 5 내지 25 부피％ 배합하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8 내지 25 부피％이다. 상기 범위 미만이면, 삽입 손실량 S21이 낮다. 또한 상기 범위를 넘어 카본을 다량으로 함유하는 경우에는 표면 전기 저항이 100Ω/□보다 낮아져서 500 MHz의 삽입 손실이 커져 저영역 통과성이 악화된다. 또한 시트 강도나 유연성도 저하되기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 도전층은 수지를 25 내지 80 부피％ 배합하는 것이 바람직하다. 수지의 함유량이 25 부피％ 미만이면, 시트의 유연성이 저하된다. 수지의 함유량이 80 부피％를 넘으면 표면 전기 저항이 높아진다. 도전층의 수지의 배합량은 26 내지 60 부피％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 28 내지 40 부피％이다.

수지에는 스티렌계 엘라스토머, 올레핀계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 우레탄계 엘라스토머, 실리콘계 엘라스토머 등을 사용할 수 있다. 스티렌계 엘라스토머에는 SEBS(스티렌에틸렌부틸렌스티렌 블록 공중합체) 등이 있다. 또한, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리올레핀 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 엘라스토머에 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리올레핀 수지 등을 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서의 도전층에는 난연제를 5 내지 20 부피％ 배합하는 것이 바람직하다. 5 부피％ 미만이면 난연 효과가 불충분하다. 20 부피％를 넘으면 흡수량이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 난연제에는 폴리인산멜라민, 수산화마그네슘, 히드로탈사이트 등을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 수산화마그네슘, 폴리인산멜라민이다.

본 발명에서의 도전층에는 산화 방지제를 0.5 내지 3 부피％ 배합하는 것이 바람직하다. 0.5 부피％ 미만이면, 내산화성이 낮기 때문에 바람직하지 않다. 3 부피％를 넘으면 흡수량이 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 산화 방지제로는 2',3-비스[[3-[3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐]프로피오닐]]프로피오노히드라지드(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조, 이르가녹스(IRGANOX) MD1024) 등을 이용하는 것이 바람직하다. 수지용의 산화 방지제로서는 테트라키스[메틸렌-3-(3',5'-디-t-부틸-4'-히드록시페닐)프로피오네이트], 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-이소시아누레이트, N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나미드)로부터 수지에 적합한 것을 선택한다. 고무계 수지의 산화 방지제로서는 도레이 가부시끼가이샤 CTPI N-시클로헥실티오프탈이미드가 바람직하다.

또한, 본 발명에서의 도전층에는 마그네타이트, 카르보닐철, 페라이트 등의 자성 분말을 함유시켜 도전층의 고주파 임피던스를 제어할 수도 있다.

다음으로, 본 발명에서의 자성층에 대하여 진술한다.

본 발명에서의 자성층 중의 연자성 분말은 카르보닐철, 마그네타이트, 스피넬페라이트, 센더스트, 규소강, 철 등에서 선택되는 적어도 1종의 분말을 포함한다. 또한 이들 분말의 형상에 대해서는 입상, 구상, 파쇄상, 침상 등, 편평상의 어느 쪽의 형상일 수도 있다.

본 발명에서의 자성층의 연자성 분말의 최대 입경은 시트 두께의 1/3 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1/5 이하이다. 연자성 분말의 최대 입경이 1/3을 넘으면 전자파 간섭 억제용 시트의 표면의 평활성이 저하되기 때문에, 전자파 발생원에의 시트의 밀착성이 나빠져, 전자파 흡수 성능이 저하된다.

또한, 본 발명의 연자성 분말의 진밀도는 4.0 내지 9.0 g/㎤이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5.0 내지 8.0 g/㎤이다.

본 발명에서의 연자성 분말은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 필요에 따라서는 티타네이트계, 실란계 등의 커플링 처리제로 표면 처리를 행할 수도 있다. 바람직하게는 금속계의 연자성 분말에는 인산계 표면 처리를 하면 된다. 또한 연자성 분말에 대하여 0.1 내지 1.0 중량％의 커플링 처리제로 표면 처리된다. 커플링제의 처리량이 0.1 중량％ 미만이면, 수지에 대한 친화성을 충분히 높일 수 없기 때문에 산화 안정성을 충분히 유지할 수 없다. 1.0 중량％를 넘으면 임피던스가 높아져서 전자파 흡수량이 저하된다. 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량％이다.

커플링제 중, 티타네이트계 커플링제로서는 이소프로필트리스테아로일티타네이트, 이소프로필트리스(디옥틸피로포스페이트)티타네이트, 이소프로필트리(N-아미노에틸·아미노에틸)티타네이트, 테트라옥틸비스(디트리데실포스페이트)티타네이트, 테트라(2-2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디트리데실)포스페이트티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세테이트티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌티타네이트 등을 들 수 있다.

실란계 커플링제로서는 엘라스토머의 커플링제로서 바람직한 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라술피드 등을 들 수 있다.

또한 바람직하게는 금속계의 연자성 분말에는 인산계 화합물에 의한 표면 처리를 행할 수도 있다. 연자성 분말에 대하여 인산 기준으로 0.1 내지 0.5 중량％의 인산으로 표면 처리되어 있다. 또한 연자성 분말에 대하여 0.1 내지 1.0 중량％의 실란 커플링제로 표면 처리할 수도 있다. 인산량이 0.1 중량％ 미만이 되면, 산화 안정성이 저하되는 경우가 있다. 인산량이 0.5 중량％를 넘으면 투자율이 작아져 억제 효과가 저하된다. 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.4 중량％이다.

자성층은 상기 연자성 분말 및 수지를 포함하고, 추가로 상기 난연제, 산화 방지제 등을 사용할 수 있다.

자성층은 수지를 24 내지 45 부피％ 배합하는 것이 바람직하다. 24 부피％ 미만이면 시트가 물러지고, 45 부피％를 초과하면 투자율이 낮아진다. 보다 바람직하게는 30 내지 40 부피％이다.

자성층은 연자성 분말을 35 내지 65 부피％ 배합하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 38 내지 60 부피％이다.

본 발명에서의 자성층에는 상기 도전층에 이용한 난연제를 5 내지 20 부피％ 배합하는 것이 바람직하다.

본 발명에서의 자성층에는 상기 도전층에 이용한 산화 방지제를 0.5 내지 3 부피％ 배합하는 것이 바람직하다.

자성층을 구성하는 수지는 상기 도전층에 사용할 수 있는 수지와 동일하다. 도전층에 이용하는 수지와 자성층에 이용하는 수지와는 동일한 것이며, 다른 것일 수도 있지만, 도전층과 자성층이 동일한 수지를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서의 자성층의 100 MHz의 복소비 투자율의 실수부가 3 내지 45가 바람직하다. 자성층의 복소비 투자율의 실수부가 3 미만인 경우에는, 반사 손실이 커지기 때문에 전송 신호가 감쇠한다. 자성층의 복소비 투자율의 실수부가 45를 초과하는 경우에는, 회로 임피던스가 커지기 때문에 반사 손실이 커진다. 바람직한 복소비 투자율의 실수부는 4 내지 44, 보다 바람직하게는 8 내지 42이다.

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체는 두께가 200 ㎛ 이하의 시트상인 것이 바람직하다. 200 ㎛를 넘는 두께로서는 고밀도 실장된 전자 회로에 너무 두껍다. 보다 바람직한 두께는 150 ㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 20 내지 120 ㎛이고, 더욱 보다 바람직하게는 25 내지 50 ㎛이다.

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체에 있어서, 도전층과 자성층과의 두께의 비는 특별히 한정되지 않지만, 도전층을 1로 하여 1:1 내지 1:5가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:1 내지 1:4이다.

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체는 도전층의 두께가 20 내지 100 ㎛가 보다 바람직하고, 자성층의 두께가 50 내지 200 ㎛인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체에 있어서, 도전층과 자성층과의 적층의 순서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 신호에 가까운 면에 자성층을 설치하도록 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체는, 적층 두께가 100 ㎛인 시트에서 마이크로스트립 라인 측정을 행하여, 삽입 손실이 500 MHz에서 3 dB 이하, 3 GHz에서 10 dB 이상인 저영역 통과 필터 특성이 바람직하다. 또한 종래의 자성층 단층형에 비교하여 자성층의 가공이 용이하다. 500 MHz의 삽입 손실이 3 dB보다 큰 경우, 신호 대역의 투과 손실이 크고 동작 신호가 감소한다. 또한, 3 GHz의 삽입 손실이 10 dB 미만의 경우, 동작 신호의 n차 고조파 노이즈 억제가 불충분해지는 경우가 있다. 보다 바람직하게는 500 MHz에서의 삽입 손실이 2.5 dB 이하, 3 GHz에서의 삽입 손실이 15 dB 이상이다.

다음으로, 본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체의 제조 방법에 대하여 진술한다.

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체는 상기 도전성 충전재 및/또는 연자성 분말을 분산시킨 도료를 기재에 도포함으로써, 건조 후의 도막의 두께를 조정한 후, 도전층과 자성층을 적층하여 가열 압착하는 것이 바람직하다. 또한 도전층 및 자성층을 각각 형성한 후, 적층하여 가열 압착하는 방법일 수도 있다. 도료화함으로써 고충전이고 균일한 분산을 행할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명의 전자파 간섭 억제체는 고주파 신호용 플랫 케이블, 케이블 접속 커넥터 및 플렉시블 인쇄 기판 등에 사용할 수 있고, 부품의 고밀도 실장이 가능해지고, 기판의 소형화 및 배선 기판 자체의 노이즈 방사원을 감소하는 것을 기대할 수 있다. 이에 따라 전자 회로가 고밀도화되어, 구동 전압을 내려, 전류를 높게 하는 것을 가능하게 하고, 내노이즈성을 갖는 고밀도 회로를 기판으로 시공하는 것이 가능해진다.

실시예

실시예에 나타내는 각 측정치의 측정 방법을 진술한다.

[분말 재료의 진밀도]

분말 재료의 진밀도는 다음과 같이 하여 측정하였다. 밀도계, 마이크로 메리텍스사 제조 멀티 볼륨 밀도계 1305형을 이용하여, 분말 28 g(W)을 칭량 셀에 투입하고, 헬륨 가스 압력 샘플 부피(V)를 구하여 진밀도를 구하였다.

진밀도=W/V(g/㎤)

[저영역 통과 필터 특성(삽입 손실 S21)의 측정]

길이 75 mm, 폭 2.3 mm, 두께 35 ㎛, 임피던스 50Ω로 조정한 마이크로스트립 라인을 시공한 기판에 의해 측정한다. 제작한 시트를 폭 40 mm, 길이 50 mm로 잘라내어 시험편으로 한다.

마이크로스트립 라인을 애질런트 테크놀로지사 제조, 네트워크 애널라이져 N5230A에 접속시켜, 마이크로스트립 라인의 S 매개 변수를 측정한다. 마이크로스트립 라인의 길이 방향으로 시트의 길이 방향을 맞춰, 각각의 중심이 일치하도록 장착한다. 시트와 동일 크기의 발포 배율 20 내지 30배의 발포 폴리스티렌의 두께 10 mm의 판을 시트에 중첩하고, 그 위에 300 g의 하중을 실은 상태에서 주파수 10 MHz에서 3 GHz의 투과 손실 S 매개 변수 S21(dB)을 측정하였다.

[표면 전기 저항의 측정]

도전층의 표면 전기 저항을 JIS K 7194법에 의해 측정하였다. 두께 100 ㎛ 이하의 시트를 50 mm 각으로 잘라내어 두께를 계측하고, 미쯔비시 가가꾸 가부시끼가이샤 제조, 저항률계 로레스타(Loresta)-GP MCP-T600의 4탐침 프로브를 시트 중앙부에 압착하여 측정하였다.

[성형체의 제작]

투자율 측정용의 성형체를 다음과 같이 하여 제작하였다. 즉, 자성층을 외경 7 mm, 내경 3 mm의 링형의 금형으로 20매 재단하였다. 이것을 중첩하여 성형 압력 0.1 MPa×금형 온도 85℃×성형 시간 1분간의 조건으로 성형하고, 외경 7 mm, 내경 3 mm, 두께 1.4 mm의 원통 도우넛상의 투자율 측정용 성형체(동축관 시험용 성형물)을 제작하였다.

[복소 투자율의 측정]

제작한 성형체에 대해서, 재료 상수 측정 장치를 이용하여, 네트워크 애널라이져에 의해 주파수 100 MHz에서의 복소 투자율 측정용 성형체의 복소 투자율의 실수부 μ'를 측정하였다.

[난연성의 측정]

난연성은 난연 규격 UL94V의 수직 연소 시험에 의해 시트의 자기 소화성인 난연 특성을 평가하였다. 측정 방법은 UL94V에 준거하였다. 구체적으로는 폭 12.5 mm, 길이 100 mm의 시험편을 준비하여, 수직으로 지지한 시험편의 하단에 버너염을 10초간 맞힌 후, 염을 분리한다. 염을 분리한 후의 소화 시간을 측정하였다.

실시예 1:

시클로헥사논에 스티렌계 엘라스토머(밀도 0.9 g/㎤)를 20 중량％ 용해한 용액(히타치 가세이 고교 가부시끼가이샤 제조 TF-4200E)에서 용제 제거 후의 부피 비율이, 입상 마그네타이트(토다 고교 가부시끼가이샤 제조 MAT305 밀도 5.0 g/㎤)가 40 부피％, 스티렌계 엘라스토머가 28 부피％, 도전성 카본(케첸·블랙·인터내셔널 가부시끼가이샤 제조 케첸 블랙 EC 밀도 1.6 g/㎤)이 8 부피％, 섬유상 카본(도레이(주) 제조 트레이카(Trayca) TS12 찹트(chopped) 섬유 006-C)이 8 부피％, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)이 8 부피％와 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4)이 8 부피％가 되도록 계량하여, 혼합하고, SMT사 제조 파워 호모지나이저(homogenizer)를 이용하여 분속 15000 회전으로 60분 교반하여 슬러리를 얻었다. 그 때, 점도 조정을 위해 엘라스토머 용액과 동 체적의 에틸시클로헥사논을 첨가하였다. 얻어진 슬러리를 진공 탈포 처리한 후, 닥터 블레이드를 이용하여 캐리어 필름에 도공하여, 유기 용제 건조 후에 시트 두께가 50 ㎛의 시트를 제작하였다. 또한 얻어진 시트를 온도 120℃, 압력 60 MPa, 가압 시간 2분의 조건하에서 성형하여, 캐리어 필름을 박리하고, 두께 30 ㎛의 도전층을 얻었다. 얻어진 시트의 표면 전기 저항은 460Ω/□였다. 또한 시트 표면이 원활하고 굴곡성이 우수한 시트였다.

도전층의 제조와 동일한 조작에 의해, 시클로헥사논에 스티렌계 엘라스토머(밀도 0.9 g/㎤)를 20 중량％ 용해한 용액(히타치 가세이 고교 가부시끼가이샤 제조 TF-4200E)에서 용제 제거 후의 부피 비율이, 스티렌계 엘라스토머가 40 부피％, 센더스트를 편평화한 평균 입경 50 ㎛의 자성 분말(밀도 6.9)이 44 부피％, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)이 8 부피％와 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4)이 8 부피％가 되도록 계량하여, 혼합하고, SMT사 제조 파워 호모지나이저를 이용하여 분속 15000 회전으로 60분 교반하여 슬러리를 얻었다. 얻어진 슬러리를 진공 탈포 처리한 후, 닥터 블레이드를 이용하여 캐리어 필름에 도공하고, 유기 용제 건조 후에 시트 두께가 90 ㎛의 시트를 제작하였다. 또한 얻어진 시트를 온도 120℃, 압력 60 MPa, 가압 시간 2분의 조건하에서 성형하여 두께 70 ㎛의 자성층을 얻었다. 얻어진 자성층은 100 MHz에서의 투자율 μ'이 43이었다.

상술한 도전층과 자성층을 중첩하여 총 두께가 100 ㎛인 적층 시트를 얻었다. 얻어진 시트를, 길이 75 mm, 폭 2.3 mm, 두께 35 ㎛, 임피던스 50Ω의 마이크로스트립 라인을 이용하여 네트워크 애널라이져에 의해 S 매개 변수를 측정하여, 투과 손실 S21을 측정한 결과, 500 MHz의 투과 손실 S21이 3 dB, 3 GHz의 S21이 14 dB로 우수한 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

또한, 도공 건조 후의 시트 두께가 50 ㎛인 도전층과 도공 건조 후의 두께가 70 ㎛인 자성층을 중첩하여 온도 120℃, 압력 60 MPa, 가압 시간 2분의 조건하에서 성형한 시트도 동일한 두께로 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

실시예 2:

배합 비율을, 도전성 카본(케첸·블랙·인터내셔널 가부시끼가이샤 제조 케첸 블랙 EC 밀도 1.6 g/㎤)이 12.5 부피％, 섬유상 도전 카본(도레이 가부시끼가이샤 컷트 파이버 트레이카 TS15 006-C 밀도 1.5)이 12.5 부피％, 입상 마그네타이트(토다 고교(주) 제조 MAT305)가 20 부피％, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)이 8 부피％이고 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4)이 8 부피％가 되도록 변경하고, 실시예 1과 동일하게 하여, 가열 압축 성형 후의 판 두께가 30 ㎛인 도전층을 제작하였다. 얻어진 시트의 표면 전기 저항은 100Ω/□였다.

자성층은 센더스트를 편평화한 평균 입경 50 ㎛의 자성 분말(밀도 6.9)을 40 부피％로 함과 동시에 수지의 양을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 가압 성형 후의 판 두께가 70 ㎛인 자성층을 얻었다. 얻어진 시트의 100 MHz에서의 투자율 μ'은 40이었다.

실시예 1과 동일하게 하여, 도전층과 자성층을 중첩하여 총 두께가 100 ㎛인 적층 시트를 얻었다. 이 적층 시트의 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실(S21) 측정에서는 500 MHz에서 S21이 2.9 dB, 3 GHz가 17 dB인 우수한 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

실시예 3:

배합 비율을, 카본 나노 튜브(호도가야 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조, NT-7 밀도 1.5)가 5 부피％, 입상 마그네타이트(토다 고교(주) 제조 MAT305)가 45 부피％, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)이 10 부피％이고 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4)이 10 부피％가 되도록 변경하고, 실시예 1과 동일하게 하여, 가압 성형 후의 판 두께가 30 ㎛가 되는 도전층을 얻었다. 얻어진 도전층의 표면 전기 저항은 4700Ω/□였다.

자성층은 카르보닐철(인터널 스페셜티 프로덕츠(Internal Specialty products)사 제조 R1470 밀도 7.8)을 60 부피％로 함과 동시에 수지의 양을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 가열 압축 성형 후의 판 두께가 70 ㎛의 자성층을 얻었다. 얻어진 자성층의 100 MHz에서의 투자율 μ'은 7이었다.

실시예 1과 동일하게 하여, 도전층과 자성층을 중첩하여 총 두께가 100 ㎛의 적층 시트를 얻었다. 이 적층 시트의 시트 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 500 MHz에서 S21이 2.1 dB, 3 GHz가 11 dB인 우수한 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

실시예 4:

배합 비율을, 카본 나노 튜브(호도가야 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조, NT-7 밀도 1.5)가 12.5 부피％, 입상 마그네타이트(토다 고교(주) 제조 MAT305)가 35 부피％, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)이 8 부피％이고 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4)가 8 부피％가 되도록 변경하고, 실시예 1과 동일하게 하여, 가압 성형 후의 판 두께가 30 ㎛가 되는 도전층을 얻었다. 얻어진 도전층의 표면 전기 저항은 600Ω/□였다.

자성층은 센더스트를 편평화한 평균 입경 50 ㎛의 자성 분말(밀도 6.9)을 38 부피％로 함과 동시에 수지의 양을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 가압 성형 후의 판 두께가 70 ㎛의 자성층을 얻었다. 얻어진 시트의 100 MHz에서의 투자율 μ'은 25였다.

실시예 1과 동일하게 하여, 도전층과 자성층을 중첩하여 총 두께가 100 ㎛의 적층 시트를 얻었다. 이 적층 시트의 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 500 MHz에서 S21이 2.7 dB, 3 GHz가 12 dB인 우수한 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

실시예 5:

실시예 1과 동일하게 시트 중의 배합량에 있어서, 도전성 카본(케첸·블랙·인터내셔널 가부시끼가이샤 제조 케첸 블랙 EC 밀도 1.6 g/㎤)이 12.5 부피％, 섬유상 도전 카본(도레이 가부시끼가이샤 컷트 파이버 트레이카 TS15 006-C 밀도 1.5)이 12.5 부피％, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)이 20 부피％이고 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4)이 20 부피％가 되도록 변경하고, 실시예 1과 동일하게 하여, 가열 압축 성형 후의 판 두께가 30 ㎛의 도전층을 제작하였다. 얻어진 도전층의 표면 전기 저항은 150Ω/□였다.

자성층은 실시예 1의 배합 비율에 있어서, 소프트페라이트 분말(토다 고교 가부시끼가이샤 제조, BSN-714(밀도 5.1))을 60 부피％로 함과 동시에 수지의 양을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 가압 성형 후의 판 두께가 70 ㎛의 자성층을 얻었다.

실시예 1과 동일하게 하여, 도전층과 자성층을 중첩하여 총 두께가 100 ㎛의 적층 시트를 얻었다. 얻어진 시트의 100 MHz에서의 투자율 μ'은 4였다. 이 적층 시트의 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 500 MHz에서 S21이 1.9 dB, 3 GHz가 13 dB인 우수한 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

실시예 6:

실시예 1과 동일하게 시트 중의 배합량에 있어서, 수지 2(도모에가와 세이시쇼 제조 페놀계 열 경화 수지 115B에, 도전성 카본(테이진 가부시끼가이샤 제조 카본 섬유 라히마 R-301, 밀도 2.2 g/㎤)이 22 부피％, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)이 3 부피％이고 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4)이 16 부피％가 되도록 변경하고, 실시예 1과 동일하게 하여, 가열 압축 성형 후의 판 두께가 25 ㎛의 도전층을 제작하였다. 얻어진 도전층의 표면 전기 저항은 100Ω/□였다.

자성층은 실시예 1의 배합 비율에 있어서, 수지 2(도모에가와 세이시쇼 제조 페놀계 열 경화 수지 115B)를 이용한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 가압 성형 후의 판 두께가 75 ㎛의 자성층을 얻었다.

실시예 1과 동일하게 하여, 도전층과 자성층을 중첩하여 총 두께가 100 ㎛의 적층 시트를 얻었다. 얻어진 시트의 100 MHz에서의 투자율 μ'은 25였다. 이 적층 시트의 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 500 MHz에서 S21이 3.0 dB, 3 GHz가 18 dB인 우수한 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

실시예 7:

실시예 1과 동일하게 시트 중의 도전층과 자성층 배합으로부터, 난연제로서 폴리인산멜라민(산와 케미컬사 제조, MPP-A, 밀도 1.8 g/㎤)과 수산화마그네슘(교와 가가꾸 제조 키스마 5A, 밀도 2.4) 및, 입상 마그네타이트(토다 고교 가부시끼가이샤 제조 MAT305 밀도 5.0 g/㎤)를 첨가하지 않은 도전층과 자성층을 적층한 시트를 제작하였다. 얻어진 시트의 두께는 100 ㎛, 도전층의 표면 전기 저항은 110Ω/□, 자성층의 100 MHz의 투자율 25였다. 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 500 MHz에서 S21이 3.0 dB, 3 GHz가 17 dB인 우수한 저영역 통과 필터 특성이 있었다.

비교예 1:

실시예 1과 동일하게 하여, 단층의 자성층을 형성하였다. 자성분은 철, 알루미늄, 규소의 중량비가 85:6:9이며, 종횡비가 15 내지 20이며, 밀도가 6.9인 편평 금속 가루의 평균 입경 50 ㎛과 평균 입경 75 ㎛의 2종의 분말을 중량비 2:1로 혼합하여, 용제 건조 후의 부피가 46 부피％가 되도록 조정한 막 두께 125 ㎛의 시트를 얻었다. 얻어진 시트를 온도 120℃, 압력 60 MPa, 가압 시간 2분의 조건하에서 가열 압축 성형하였지만 두께는 115 ㎛이기 때문에, 가열 압축 성형을 온도 130℃, 압력 90 MPa, 가압 시간 5분의 조건하에서 행하여 판 두께가 100 ㎛인 시트를 얻었다. 얻어진 시트는 유연성이 낮은 것이었다. 또한 시트의 100 MHz에서의 투자율 μ'은 50이었다. 또한, 편평상의 자성 분말을 고충전시켜, 단층의 자성층에 의해 양호한 저영역 통과 필터 특성을 얻기 위해서는 다른 평균 입경의 자성의 예비 혼합이나, 성형 온도와 압력의 상승, 가압 시간의 연장이 필요하고, 가공이 번잡해지기 때문에 양산에는 알맞지 않다.

이 단층 자성 시트의 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 500 MHz에서 S21이 3 dB, 3 GHz가 14 dB인 우수한 저영역 통과 필터 특성이었다.

비교예 2:

도전 카본의 합계 부피를 4 부피％로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 배합 비율로 시트를 얻었다. 얻어진 도전층의 표면 저항은 9600Ω/□로 높은 값이었다. 이 적층 시트의 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 500 MHz에서 S21이 1 dB, 3 GHz가 1.5 dB이고 저영역 통과 필터 특성에서는 3 GHz의 투과 손실이 매우 낮은 결과였다.

비교예 3 내지 5:

실시예 2와 동일하게 하여, 표 2의 자성분을 사용하여, 표 1의 배합으로 시트를 제작하였다. 표 1에 각종 특성을 나타내었다.

비교예 3 내지 5의 시트에 있어서의 적층 시트의 마이크로스트립 라인을 이용한 투과 손실 측정에서는 S21이 500 MHz에서 3 dB 이하, 또한 3 GHz에서 10 dB 이상의 양쪽을 만족시키는 저영역 통과 필터 특성을 만족시키지 않고, 문제가 있는 특성이었다.

비교예 6:

실시예 5와 동일하게 제작한 도전층 시트 단층이고, 시트의 두께 30 ㎛, 표면 전기 저항이 150Ω/□인 시트의 투과 손실 S21을 측정하였다. 500 MHz의 투과 손실 S21은 3.5 dB, 3 GHz의 S21이 13 dB이고, 저영역의 500 MHz의 투과 손실이 크고 전송 신호가 감소하는 결과였다.

비교예 7:

도전성 충전재를 변경하여 비교예 6과 동일하게 하여, 도전층 시트 단층을 제작하였다. 얻어진 시트의 특성을 표 1에 나타내었다.

비교예 8:

실시예 1의 도전층 시트와 동일하게 하여, 시클로헥사논에 스티렌계 엘라스토머(밀도 0.9 g/㎤)를 20 중량％ 용해한 용액(히타치 가세이 고교 가부시끼가이샤 제조 TF-4200E)에서 용제 제거 후의 부피 비율이, 카르보닐철(인터내셔널 스페셜티 프로덕츠(International Specialty Products)사 제조 R1470, 밀도 7.8 g/㎤)이 50 부피％, 스티렌계 엘라스토머가 24 부피％, 도전성 카본(케첸·블랙·인터내셔널 가부시끼가이샤 제조 케첸 블랙 EC 밀도 1.6 g/㎤)이 4 부피％, 섬유상 카본(도레이(주) 제조 트레이카 TS12 찹트 섬유 006-C)이 6 부피％인 단층 시트를 얻었다(두께 100 ㎛). 얻어진 시트의 표면 전기 저항은 250Ω/□였다. 이 시트의 500 MHz의 투과 손실 S21은 3.6 dB, 3 GHz의 S21이 14 dB와 저영역의 500 MHz의 투과 손실이 크고 전송 신호가 감소하는 결과였다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따른 전자파 간섭 억제체는 시트의 투자율이 낮은 경우라도 우수한 특성이기 때문에, 근방 전자계에서의 저영역 통과 필터 특성이 우수하고, 전자파 간섭 억제용 시트에 바람직하다.

Claims

도전성 충전재와 수지를 포함하는 도전층에, 연자성 분말과 수지를 포함하는 자성층을 적층한 전자파 간섭 억제체이며, 상기 도전층의 표면 전기 저항이 100 내지 5000Ω/□인 것을 특징으로 하는 전자파 간섭 억제체.
제1항에 있어서, 상기 자성층의 100 MHz의 복소비 투자율의 실수부가 3 내지 45인 전자파 간섭 억제체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전성 충전재가 도전 카본이고, 도전성 충전재의 함유량이 5 내지 25 부피％인 전자파 간섭 억제체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연자성 분말이 카르보닐철, 마그네타이트, 스피넬페라이트, 센더스트로부터 선택되는 1종 이상인 전자파 간섭 억제체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 두께가 20 내지 100 ㎛인 도전층과, 두께가 50 내지 200 ㎛인 자성층을 적층한 전자파 간섭 억제체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 두께가 100 ㎛ 이하인 상기 전자파 간섭 억제체의 마이크로스트립 라인 측정에 의한 투과 손실이 500 MHz에서 3 dB 이하이고, 3 GHz에서 10 dB 이상인 전자파 간섭 억제체.