KR20140044735A - 자성 분말, 그 형성 방법 및 자성 시트 - Google Patents

자성 분말, 그 형성 방법 및 자성 시트 Download PDF

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Abstract

자성 분말은, 제 1 자성 입자와, 하나 이상의 무기 절연 입자와, 하나 이상의 제 2 자성 입자를 포함한다. 제 1 자성 입자는 연자성 금속으로 이루어진다. 제 1 자성 입자는 평평한 형상을 갖는다. 무기 절연 입자는 제 1 자성 입자에 부착된다. 무기 절연 입자는 제 1 자성 입자를 부분적으로 커버한다. 제 2 자성 입자 각각은 연자성 금속으로 이루어진다. 제 2 자성 입자 각각은 평평한 형상을 갖는다. 제 2 자성 입자는 무기 절연 입자를 통해 제 1 자성 입자에 부착된다.

Description

자성 분말, 그 형성 방법 및 자성 시트{MAGNETIC POWDER, FORMING METHOD THEREOF AND MAGNETIC SHEET}
본 발명은 주로 연자성 금속으로 이루어지며 평평한 형상을 갖는 자성 입자로 형성된 자성 분말에 관한 것이다.
전자 장치에 의해 유발된 전자기 간섭을 방지하기 위해 복합 자석이 이용된다. 복합 자석은 일반적으로 자성 분말 입자와, 상기 자성 분말 입자를 결합하는 바인더로 이루어진다. 바인더는 폴리머로 이루어진다. 자성 분말 입자 각각은 연자성 금속으로 이루어진다. 또한, 자성 분말 입자 각각은 평평한 형상을 갖고 있어, 그 평평한 형상으로 인해 투자율(magnetic permeability)이 개선된다. 최근, 전자 장치가 보다 높은 주파수에서 구동될 것이 요구됨에 따라, 복합 자석도 보다 넓은 주파수 범위에 대응될 것이 요구되고 있다.
예컨대, 복합 자석에 관련된 기술이 일본국 공개특허공보 평10(1998)-92621(특허문헌 1) 및 일본국 공개특허공보 제2002-50511(특허문헌 2)에 개시되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 포함되어 있다.
특허문헌 1은, 평평한 자성 입자와, 바인더를 포함하는 복합 자석을 개시하고 있다. 평평한 자성 입자 각각은 그 표면이 미립자로 코팅되어 있다. 특허문헌 1에 따르면, 이와 같이 형성된 복합 자석은 전기 저항이 높을 뿐만 아니라 높은 주파수에서 보다 높은 투자율을 갖는다.
특허문헌 2는, 자성 입자와 유리 미립자로 이루어진 연자성 재료를 개시하고 있다. 자성 입자 각각은 연자성 금속으로 이루어진다. 유리 미립자는, 압력 및 마찰력에 의해 자성 입자의 표면에 대해 가압 및 부착된다. 특허문헌 2에 따르면, 이와 같이 형성된 연자성 재료는 충분한 절연 특성을 갖는다.
특허문헌 1의 평평한 자성 분말 입자가 미립자로 코팅될 때, 평평한 자성 분말 입자의 일부가 서로 적층될 수도 있다. 이와 같이 적층된 평평한 자성 분말 입자 각각은 노출 표면과 비노출 표면을 갖는다. 자성 분말 입자의 노출 표면만이 미립자로 코팅된다. 비노출 표면을 완전히 코팅하기 위해, 코팅 공정 후에 평평한 자성 분말 입자를 반복적으로 교반할 필요가 있다. 이로 인해, 평평한 자성 분말 입자 모두를 코팅하는데 많은 시간이 소요된다. 따라서, 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술은 대량 생산에 있어서 문제가 있다.
특허문헌 2는, 유리 미립자를 표면 개선 장치를 이용하여 자성 입자에 부착하는 방법을 개시하고 있을 뿐이다. 특허문헌 2는, 평평한 형상의 자성 입자를 얻기 위한 방법은 개시하고 있지 않다. 상세하게는, 특허문헌 2의 자성 입자는 유리 미립자가 부착되도록 가압된다. 가압된 자성 입자를 교반한다. 가압 및 교반은 부착 공정에서 반복적으로 수행된다. 부착 공정 전에 자성 입자가 평평한 형상을 갖고 있더라도, 이 평평한 형상이 부착 공정 중에 변형될 수도 있다. 따라서, 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술은 평평한 자성 분말을 얻는데 적합하지 않다.
일본국 공개특허공보 평10(1998)-92621 일본국 공개특허공보 제2002-50511
따라서, 본 발명의 목적은, 주로 연자성 금속으로 이루어지며 평평한 형상을 갖는 자성 입자로 형성된 자성 분말로서, 전기 저항 및 대량 생산성이 높은 자성 분말을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태는, 제 1 자성 입자와, 하나 이상의 무기 절연 입자와, 하나 이상의 제 2 자성 입자를 포함하는 자성 분말을 제공한다. 제 1 자성 입자는 연자성 금속으로 이루어진다. 제 1 자성 입자는 평평한 형상(flat shape)을 갖는다. 무기 절연 입자는 제 1 자성 입자에 부착된다. 무기 절연 입자는 제 1 자성 입자를 부분적으로 커버한다. 제 2 자성 입자 각각은 연자성 금속으로 이루어진다. 제 2 자성 입자 각각은 평평한 형상을 갖는다. 제 2 자성 입자는 무기 절연 입자를 통해 제 1 자성 입자에 부착된다.
본 발명의 다른 양태는, 제 1 단계와, 제 2 단계와, 제 3 단계를 포함하는, 자성 분말의 형성 방법을 제공한다. 제 1 단계는, 금속 분말과 무기 절연체의 혼합물을 준비하는 단계이다. 금속 분말은 연자성 금속으로 이루어진다. 무기 절연체는 유리 재료로 이루어진다. 제 2 단계는, 혼합물을 평탄화 장치에 투입하는 단계이다. 제 3 단계는, 평평한 형상을 가지며 무기 절연체로부터 형성된 하나 이상의 무기 절연 입자가 부착된 자성 입자를 얻기 위해, 금속 분말을 평탄화 장치를 이용하여 평탄화하는 단계이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 가요성을 갖는 자성 시트를 제공한다. 자성 시트는, 복수의 자성 분말 입자와 바인더를 포함한다. 자성 분말 입자 각각은, 연자성 금속으로 이루어진 제 1 자성 입자와, 하나 이상의 무기 절연 입자와, 각각 연자성 금속으로 이루어진 하나 이상의 제 2 자성 입자를 포함한다. 제 1 자성 입자는 평평한 형상을 갖는다. 무기 절연 입자는 제 1 자성 입자에 부착된다. 무기 절연 입자는 제 1 자성 입자를 부분적으로 커버한다. 제 2 자성 입자 각각은 평평한 형상을 갖는다. 제 2 자성 입자는 무기 절연 입자를 통해 제 1 자성 입자에 부착된다. 바인더는 폴리머로 이루어진다. 바인더는 가요성을 갖는 자성 시트를 형성하도록, 자성 분말 입자를 결합한다.
하기 바람직한 실시형태의 설명 및 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 목적 및 그 구조에 대해 보다 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변형 및 대안적인 형태로 이루어질 수 있는 한편, 그 특정 실시형태는 도면에 예로서 도시되며 본 명세서에서 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 도면 및 상세한 설명은 본 발명을 개시된 특정 형태로 제한하려는 것은 아니며, 반대로 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대안을 포괄하는 것임을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 자성 분말의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1의 자성 분말을 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 자성 분말의 형성 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 자성 시트의 일부를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 제 1 실시형태에 따른 자성 분말의 실시예를 나타내는 사진으로, 주사 전자 현미경(SEM; Scanning Electron Microscope)을 이용하여 촬영한 사진이다.
(제 1 실시형태)
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 자성 분말(10; 자성 분말 입자)은, 연자성 금속으로 이루어진 제 1 자성 입자(11; 자성 입자)와, 하나 이상의 무기 절연 입자(12)와, 각각 연자성 금속으로 이루어진 하나 이상의 제 2 자성 입자(13; 자성 입자)를 포함한다.
제 1 자성 입자(11)는 표면(11S)을 갖는 평평한 형상이다. 도 2에 도시되어 있는 표면(11S) 각각은 곡선을 이루는 표면이다. 그러나, 표면(11S)은 소정 평면(도 2 참조)에 평행한 평평한 표면일 수도 있다. 즉, 제 1 자성 입자(11)는 소정 평면에 평행하게 연장될 수도 있다. 무기 절연 입자(12)는 제 1 자성 입자(11)에 부착된다. 상세하게는, 무기 절연 입자(12)는 하나 이상의 무기 절연 입자(12A) 및 하나 이상의 무기 절연 입자(12B)를 포함한다. 무기 절연 입자(12A)는 입상(granular) 형상을 갖는다. 무기 절연 입자(12B)는 표면(11S)의 일부를 커버하도록 납작하게 되어 있다. 무기 절연 입자(12) 각각은 제 1 자성 입자(11)의 표면(11S)을 부분적으로 커버한다. 제 1 자성 입자(11)와 마찬가지로, 제 2 자성 입자(13) 각각은 평평한 형상을 갖는다. 제 2 자성 입자(13)는 각각의 무기 절연 입자(12)를 통해 제 1 자성 입자(11)의 표면(11S)에 부착된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 도 1 및 도 2에 도시된 자성 분말(10)은, 하기 단계를 포함하는 하기 형성 방법을 통해 형성될 수 있다.
제 1 단계에 있어서, 금속 분말과 무기 절연체의 혼합물이 준비된다. 금속 분말은 연자성 금속으로 이루어진다. 예컨대, 연자성 금속은, P, B, Nb 및 Cr을 포함하는 Fe-기(based) 비정질 금속이다. 금속 분말은 복수의 금속 입자를 포함한다. 금속 입자 각각은 구형(sphere-like) 형상을 가질 수도 있다. 무기 절연체는 유리 재료로 이루어진다. 예컨대, 유리 재료는 인산염 유리이다. 무기 절연체는 복수의 입상 입자를 포함한다.
제 2 단계에 있어서, 금속 분말과 무기 절연체의 혼합물을 평탄화 장치에 투입한다. 예컨대, 평탄화 장치는, 비드밀(bead mill), 볼밀(ball mill) 또는 매체 교반밀(medium stirring mill)일 수도 있다. 혼합물은 평탄화 장치에 투입되기 전에, 용매에 혼합될 수도 있다. 이 경우, 용매를 포함하는 혼합물을, 예컨대 매체 교반밀에 투입한다.
제 3 단계에 있어서, 금속 분말의 금속 입자는 평탄화 장치를 이용하여 압축 및 평탄화된다. 한편, 금속 입자의 표면에는 무기 절연체가 부착된다. 상세하게는, 평탄화된 금속 입자가, 상대적으로 큰 제 1 자성 입자(11)와, 상대적으로 작은 제 2 자성 입자(13)를 포함한다. 무기 절연체의 입상 입자는, 입상 입자의 파괴점(breaking point)보다 큰 압력에 의해 무기 절연 입자(12)로 파쇄된다. 하나 이상의 무기 절연 입자(12)가 평탄화 공정 중에 제 1 자성 입자(11)에 부착된다. 또한, 하나 이상의 제 2 자성 입자(13)가 평탄화 공정 중에 무기 절연 입자(12)를 통해 제 1 자성 입자(11)에 부착된다. 따라서, 무기 절연 입자(12)가 제 1 자성 입자(11)와 제 2 자성 입자(13) 사이에 끼워지기 때문에, 무기 절연 입자(12)는 제 1 자성 입자(11)와 제 2 자성 입자(13)를 서로 접속한다. 따라서, 평평한 형상을 가지며 무기 절연체로부터 형성된 하나 이상의 무기 절연 입자(12)가 부착된 제 1 자성 입자(11)를 얻을 수 있다. 즉, 본 실시형태에 따른 자성 분말(10)이 형성된다.
무기 절연체가, 350℃와 450℃ 사이의 연화점을 갖는 인산염 유리로 이루어진 경우, 무기 절연체의 연화점이 낮아, 제 3 단계에서 무기 절연체가 용이하게 연화된다. 따라서, 무기 절연 입자(12)가 제 1 자성 입자(11)에 양호하게 부착된다.
상기 형성 방법에 따르면, 자성 분말(10)은 부착된 무기 절연 입자(12)로 인해 전기 절연성이 개선된다. 무기 절연 입자(12)는 평탄화 공정과 동시에 제 1 자성 입자(11)에 부착된다. 따라서, 제 1 자성 입자(11)를 무기 절연 입자(12)로 코팅하는 별도의 단계 없이도, 자성 분말(10)의 전기 절연성을 개선할 수 있다. 본 실시형태에 따른 자성 분말(10)은 전기 저항 및 대량 생산성이 높다.
상기 형성 방법으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 자성 입자(11) 및 제 2 자성 입자(13) 각각은 비정질(amorphous) 금속으로 이루어질 수도 있으며, 무기 절연 입자(12)는 유리 재료로 이루어질 수도 있다. 보다 상세하게는, 제 1 자성 입자(11) 및 제 2 자성 입자(13) 각각은, P, B, Nb 및 Cr을 포함하는 Fe-기 비정질 금속으로 이루어질 수도 있다. 무기 절연 입자(12)는 인산염 유리 재료(phosphate glass material)로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 무기 절연 입자(12)의 연화점(softening point)은 일반적으로, 제 1 자성 입자(11) 및 제 2 자성 입자(13) 각각의 결정화 온도(crystallization temperature)보다 낮다.
도 3에 도시한 바와 같이, 무기 절연 입자(12)의 연화점이 제 1 자성 입자(11) 및 제 2 자성 입자(13) 각각의 결정화 온도보다 낮은 경우, 상기 형성 방법은 제 4 단계를 포함할 수도 있다. 제 4 단계에 있어서, 자성 분말(10)은 주로 제 1 자성 입자(11)의 특성을 개선하기 위해 열처리된다.
제 4 단계에 있어서, 자성 분말(10)은, 제 1 자성 입자(11) 및 제 2 자성 입자(13) 각각의 결정화 온도보다 약간 낮은 온도로 열처리된다. 제 4 단계를 추가함으로써, 제 1 자성 입자(11)의 내부 응력을 감소시킬 수 있다. 또한, 제 1 자성 입자(11)의 투자율을 개선할 수 있다.
자성 분말(10)이 상술한 바와 같이 열처리되는 경우, 무기 절연 입자(12)는 그 연화점 근처의 온도로 열처리된다. 무기 절연 입자(12)가 연화되어, 제 1 자성 입자(11)의 표면(11S) 위에 보다 넓게 확산된다. 따라서, 제 1 자성 입자(11)의 표면(11S) 위의 무기 절연 입자(12)의 면적이 보다 넓어진다. 따라서, 자성 분말(10)의 전기 절연성을 보다 개선할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 열처리로 인해 제 1 자성 입자(11)의 투자율뿐만 아니라 전기 절연성이 동시에 개선될 수 있다.
이하, 복수의 제 1 자성 입자(11)를 포함하는 자성 분말(10)의 다양한 특성에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 자성 입자(11)는 제 2 자성 입자(13)보다 크다. 상세하게는, 제 1 자성 입자(11) 각각은, 제 1 자성 입자의 평평한 형상에 수직한 제 1 단면을 갖는다. 즉, 제 1 단면은 소정 평면에 수직이다. 제 1 단면은 제 1 자성 입자(11)에 포함된 임의의 다른 라인보다 긴 제 1 장축(major axis)을 갖는다. 제 1 장축은 제 1 주길이(L1; major length)를 갖는다. 마찬가지로, 제 2 자성 입자(13) 각각은, 제 2 자성 입자(13)에 포함된 임의의 다른 라인보다 긴 제 2 장축을 포함한다. 제 2 장축은 제 2 주길이(L2)를 갖는다. 도 2에 도시한 제 2 단면은, 제 1 단면을 포함하는 평면에 위치되어 있다. 그러나, 제 2 단면은 제 1 단면을 포함하지 않는 평면에 위치되어 있을 수도 있다. 제 1 주길이(L1)는, 제 1 자성 입자(11)에 부착된 제 2 자성 입자(13) 각각의 제 2 주길이(L2)보다 길다. 본 실시형태에 따르면, 제 1 주길이(L1)에 대한 제 2 주길이(L2)의 각 비율의 평균은 1/2보다 작다. 보다 상세하게는, 상기 비율의 평균은 10보다 작다.
제 1 주길이(L1)와 제 2 주길이(L2) 사이의 상기 조건은, 예컨대 평탄화 장치로서 매체 교반밀을 이용하여 얻어질 수 있다. 즉, 매체 교반밀에서 형성된 자성 분말(10)은 상기 조건을 만족한다. 제 1 자성 입자(11)에 부착된 제 2 자성 입자(13)가 제 1 자성 입자(11)와 거의 동일한 크기를 갖는 경우, 자성 분말(10)은 지나치게 커진다. 이와 같이 커진 자성 분말(10)을 이용하여 자성 시트를 형성하면, 자성 시트의 제 1 자성 입자(11) 사이에 각각 큰 틈새가 형성된다. 따라서, 자성 시트는 자성 분말(10)의 충전률이 저하되어, 자성 시트의 투자율이 저하된다. 본 실시형태에 따른 자성 분말(10)은 이러한 문제점을 해소할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 단면은 소정 평면에 수직한 방향으로 제 1 두께(t)를 갖는다. 자성 분말(10)에 포함된 제 1 자성 입자(11)의 제 1 주길이(L1)의 평균은 10㎛ 내지 120㎛인 것이 바람직하다. 또한, 제 1 두께(t)에 대한 제 1 주길이(L1)의 각 비율의 평균은, 10 내지 100이다. 상기 조건을 만족하는 자성 분말(10)은, 예컨대 평탄화 공정하에서, 금속 분말의 압축 시의 압력을 조절함으로써 얻을 수 있다. 상기 조건을 만족하는 자성 분말(10)은 제 1 자성 입자(11)의 투자율을 충분히 활용한다.
본 실시형태에 따른 상기 형성 방법으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 자성 입자(11)는 제 2 자성 입자(13)의 조성과 동일한 조성을 갖는다. 즉, 제 1 자성 입자(11)는 제 2 자성 입자(13)와 실질적으로 동일한 재료로 이루어진다. 상기 용어 "실질적으로 동일"은, 제 1 자성 입자(11)의 조성이 제 2 자성 입자(13)의 조성과 약간 상이하더라도, 공통되는 생산 재료의 로트(lot) 내의 조성의 편차와 동일하거나 그보다 작은 것을 의미한다.
제 2 자성 입자(13)는, 예컨대 형성 방법의 제 1 단계에서 2종류의 금속 분말을 혼합함으로써, 제 1 자성 입자(11)의 조성과 실질적으로 상이한 조성을 가질 수도 있다.
무기 절연 입자(12)의 두께는, 예컨대 평탄화 공정하에서 금속 분말의 압축 시의 압력을 조절함으로써 변경될 수 있다. 예컨대, 자성 분말(10)의 전기 절연성을 충분히 개선하기 위해, 제 1 자성 입자(11)에 부착된 무기 절연 입자(12)의 두께는 1㎚ 이상인 것이 바람직하다. 상기 두께는 10㎚ 이상인 것이 보다 바람직하다.
그러나, 무기 절연 입자(12)의 두께가 지나치게 크면, 자성 시트에 자성 분말(10)을 충전했을 때, 자성 시트에 포함된 제 1 자성 입자(11) 및 제 2 자성 입자(13)의 비율이 낮아진다. 따라서, 자성 시트의 투자율이 열화될 수도 있다. 자성 시트의 투자율의 개선이 요구될 경우, 무기 절연 입자(12)의 두께는 100㎚ 이하인 것이 바람직하다. 상기 두께는 60㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 상기 두께는 30㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
자성 분말(10)에 대한 무기 절연 입자(12)의 중량비(weight ratio)는, 형성 방법의 제 1 단계에서 금속 분말의 양과 무기 절연체의 양을 변경함으로써 변경될 수 있다. 자성 분말(10)의 충분한 전기 절연성이 요구될 경우, 무기 절연 입자(12)의 중량비는 2.5% 이상인 것이 바람직하다. 자성 분말(10)의 투자율이 열화되지 않을 것이 요구될 경우, 무기 절연 입자(12)의 중량비는 10.0% 이하인 것이 바람직하다.
(제 2 실시형태)
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 자성 시트(20)는, 복수의 자성 분말 입자(10)와, 폴리머로 이루어진 바인더(40)를 포함한다. 자성 시트(20)는 가요성을 갖는다. 바인더(40)는, 가요성을 갖는 자성 시트(20)를 형성하도록 자성 분말 입자(10)를 결합한다.
도 4에 도시한 자성 시트(20)는 하기 단계를 통해 형성될 수 있다.
우선, 제 1 실시형태에 따른 자성 분말(10)을 액상 바인더에 혼합한다. 다음으로, 자성 분말(10)을 포함하는 바인더를 증착하여 시트를 형성한다. 다음으로, 바인더의 시트를 바인더(40)가 되도록 고화시켜, 자성 시트(20)를 형성한다. 바인더(40)는 폴리머로 이루어지기 때문에, 가요성을 갖는 자성 시트(20)가 얻어질 수 있다.
액상 바인더는 다양한 방법을 이용하여 고화될 수 있다. 예컨대, 자성 분말(10)을 포함하는 액상 바인더는, 유기 용매에 혼합될 수도 있다. 그런 다음, 유기 용매가 증발되어 고화된 바인더(40)가 얻어진다. 또 다른 예로서, 액상 바인더는 모노머일 수도 있다. 이 경우, 액상 바인더는 중합 반응을 통해 고화될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 자성 분말 입자(10)는 일반적으로 틈새(30)를 구비하여 형성된다. 틈새(30)는, 예컨대, 무기 절연 입자(12)의 외주부와 제 2 자성 입자(13)의 외주부 사이에 형성된다. 액상 바인더는 이 틈새(30)를 충전할 수 있다. 액상 바인더가 고화되면, 틈새(30)가 바인더(40)로 충전되어, 자성 분말 입자(10)가 바인더(40)에 단단하게 결합된다. 즉, 자성 분말 입자(10)와 바인더(40) 사이의 결합력이 앵커 효과(anchor effect)로 인해 증가한다. 따라서, 자성 시트(20)가 원하는 형상으로 보다 용이하게 성형될 수 있다. 또한, 자성 분말 입자(10)가 바인더(40)로부터 탈락되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 형성된 자성 시트(20)는 자성 분말(10)의 투자율을 최대로 활용하는 투자율을 나타낸다. 또한, 자성 시트(20)의 자성 분말(10)은 높은 전기 절연성을 갖기 때문에, 와상 전류(eddy current)가 거의 발생하지 않는다. 따라서, 자성 시트(20)의 투자율이, 와상 전류로 인해 높은 주파수에서 저하되는 것이 방지된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 바인더(40)는 일반적으로, 제 1 자성 입자(11)로부터 분리된 입상 무기 절연 입자(50)를 함유한다. 입상 무기 절연 입자(50)는 바인더(40)에 분산된다. 즉, 본 실시형태에 따른 자성 시트(20)는 입상 무기 절연 입자(50)를 더 포함한다.
도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 무기 절연 입자(12)의 일부에는 제 2 자성 입자(13)가 부착되지 않는다. 이하, 이러한 종류의 무기 절연 입자(12)를 고립형 무기 절연 입자(12; isolated inorganic insulating particle)라고 한다. 일반적으로, 제 1 자성 입자(11) 하나당 고립형 무기 절연 입자(12)의 평균 개수(AVi)는 하나 이상이다. 상기 평균 개수(AVi)가 지나치게 많은 경우, 고립형 무기 절연 입자(12)가 액상 바인더를 밀어내는 경향이 있기 때문에, 자성 분말 입자(10)와 바인더(40) 사이의 결합력이 열화될 수도 있다.
상기 평균 개수(AVi)는, 자성 분말(10)의 형성 방법의 제 1 단계에서 준비되는 혼합물의 무기 절연체의 양을 조절함으로써 소정 값으로 조절될 수 있다. 상기 평균 개수(AVi)는 100보다 적은 것이 바람직하다. 상기 평균 개수(AVi)는 50보다 적은 것이 보다 바람직하다. 상기 평균 개수(AVi)는 20보다 적은 것이 더욱 바람직하다.
도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 무기 절연 입자(12)는 제 1 자성 입자(11)의 단면에 부착된다. 바람직한 평균 개수(AVi)는, 제 1 자성 입자(11)의 단면에 부착된 무기 절연 입자(12)의 개수(N)에 의해 정의될 수 있다. 상세하게는, 상기 개수(N)는 1 내지 29인 것이 바람직하다. 상기 개수(N)는 20보다 적은 것이 보다 바람직하다. 상기 개수(N)는 10보다 적은 것이 더욱 바람직하다.
제 1 자성 입자(11) 하나당 제 2 자성 입자(13)의 평균 개수(AVs)는, 충분한 앵커 효과를 얻을 수 있도록 하나 또는 그 이상일 필요가 있다. 그러나, 상기 평균 개수(AVs)가 지나치게 많으면, 자성 시트(20)의 투자율이 저하될 수도 있다. 평균 개수(AVi)와 마찬가지로, 상기 평균 개수(AVs)는 소정 값으로 조절될 수 있다. 상세하게는, 상기 평균 개수(AVs)는 100보다 적은 것이 바람직하다. 상기 평균 개수(AVs)는 50보다 적은 것이 보다 바람직하다. 상기 평균 개수(AVs)는 20보다 적은 것이 더욱 바람직하다.
평균 개수(AVi)와 마찬가지로, 바람직한 평균 개수(AVs)는 무기 절연 입자(12)를 통해 제 1 자성 입자(11)의 단면에 부착된 제 2 자성 입자(13)의 개수(Ns)에 의해 정의될 수 있다. 상세하게는, 상기 개수(Ns)는 1 내지 29인 것이 바람직하다. 상기 개수(Ns)는 20보다 적은 것이 보다 바람직하다. 상기 개수(Ns)는 10보다 적은 것이 더욱 바람직하다.
(실시예)
(실시예 1의 혼합물을 준비)
금속 분말 입자와 무기 절연체의 혼합물을 준비하였다. 금속 분말 입자는 비정질 Fe-P-B-Nb-Cr 합금으로 이루어졌다. 금속 분말 각각은 구형 형상과 연자성을 가졌다. 무기 절연체는 인산염으로 이루어진 유리 프릿(glass frit)이었다. 인산염은 Si, Al, P, Na, K, Ca, Zn 및 Sb를 포함하는 산화물이었다. 금속 분말 입자와 무기 절연체가 용매에 혼합되어, 금속 분말 입자와 무기 절연체의 혼합물(즉, 혼합 분말)이 얻어졌다.
금속 분말 입자의 결정화 온도는 490℃였다. 무기 절연체의 연화점은 365℃였다.
(실시예 1의 혼합물을 평탄화 장치에 투입)
용매를 포함하는 혼합 분말을 볼밀에 투입하였다.
(실시예 1의 금속 분말 입자를 평탄화)
혼합 분말의 금속 분말 입자를 볼밀을 이용하여 평탄화함으로써, 각각 평평한 형상을 갖는 자성 입자(제 1 자성 입자(11) 및 제 2 자성 입자(13))가 형성되었다. 자성 입자의 평균 입자 직경은 20㎛였다. 한편, 혼합 분말의 무기 절연체는 무기 절연 입자(12)로 파쇄되었다. 무기 절연 입자(12)는, 각각 입상 형상을 갖는 무기 절연 입자(12A) 및 납작한 형상을 갖는 무기 절연 입자(12B)를 포함하였다. 평탄화 공정 중에, 제 1 자성 입자(11) 각각에 무기 절연 입자(12)와 제 2 자성 입자(13)가 부착되어, 자성 분말(10)이 형성되었다.
도 5에 도시한 바와 같이, 이와 같이 형성된 자성 분말(10)은 제 1 자성 입자(11)와, 복수의 무기 절연 입자(12)와, 복수의 제 2 자성 입자(13)를 포함하였다. 상세하게는, 무기 절연 입자(12A 및 12B)가 제 1 자성 입자(11)의 표면(11S)에 부착되었다. 또한, 제 2 자성 입자(13)가 무기 절연 입자(12)를 통해 제 1 자성 입자(11)에 부착되었다.
(실시예 1의 자성 시트를 형성)
자성 분말(10)을 아크릴 고무(acrylic rubber)로 이루어진 액상 바인더에 혼합하였다. 그런 다음, 자성 분말(10)을 함유하는 바인더를 증착하여, 시트를 형성하였다. 다음으로, 바인더의 시트를 고화시켜, 실시예 1의 자성 시트(20)를 형성하였다.
(실시예 2의 자성 시트를 형성)
얻어진 자성 분말(10, 도 5 참조)을, 무기 절연체의 연화점보다 높으며 금속 분말 입자의 결정화 온도보다 낮은 400℃로 열처리하였다. 그런 다음, 열처리된 자성 분말(10)을 아크릴 고무로 이루어진 액상 바인더에 혼합하였다. 다음으로, 실시예 1의 자성 시트와 마찬가지로 실시예 2의 자성 시트를 형성하였다.
(비교예 1의 자성 시트를 형성)
실시예 1의 금속 분말 입자를 용매에 혼합하는 한편, 실시예 1의 무기 절연체는 혼합하지 않았다. 그런 다음, 금속 분말 입자를 용매와 함께 볼밀에 투입하였다. 다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 금속 분말 입자를 평탄화하였다. 평탄화된 금속 분말 입자를 아크릴 고무로 이루어진 액상 바인더에 혼합하였다. 그런 다음, 실시예 1의 자성 시트와 마찬가지로 비교예 1의 자성 시트를 형성하였다.
(측정)
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 각각의 자성 시트의 시트 저항(Rs)을 측정하였다. 실시예 1의 자성 시트의 시트 저항(Rs)은 1×106Ω/스퀘어(square)였다. 실시예 2의 자성 시트의 시트 저항(Rs)은 4×107Ω/스퀘어였다. 비교예 1의 자성 시트의 시트 저항(Rs)은 8×104Ω/스퀘어였다. 자성 입자에 무기 절연 입자를 부착시킴으로써, 자성 시트의 저항이 개선됨을 알 수 있었다. 또한, 금속 분말 입자를 열처리함으로써 자성 시트의 저항이 더욱 개선됨을 알 수 있었다.
본 출원은 2012년 10월 5일자로 일본 특허청에 제출된 일본국 특허 출원 제2012-222854호를 기초로 하는 것이며, 그 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함되어 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 정신을 이탈하지 않고서 본 발명에 대한 다른 추가의 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이며, 본 발명의 진정한 범위 내에 있는 모든 실시형태들을 청구하고자 한다.

Claims (10)

  1. 연자성 금속으로 이루어지며 평평한 형상(flat shape)을 갖는 제 1 자성 입자와;
    상기 제 1 자성 입자에 부착되어 상기 제 1 자성 입자를 부분적으로 커버하는 하나 이상의 무기 절연 입자와;
    각각 연자성 금속으로 이루어지고 평평한 형상을 가지며 상기 무기 절연 입자를 통해 상기 제 1 자성 입자에 부착되는 하나 이상의 제 2 자성 입자를 포함하는, 자성 분말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성 입자는 상기 제 2 자성 입자의 조성과 동일한 조성을 갖는, 자성 분말.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성 입자는, 상기 제 1 자성 입자에 포함된 임의의 다른 라인보다 긴 제 1 장축(major axis)을 갖고, 상기 제 1 장축은 제 1 주길이(major length)를 가지며,
    상기 제 2 자성 입자 각각은, 상기 제 2 자성 입자에 포함된 임의의 다른 라인보다 긴 제 2 장축을 갖고, 상기 제 2 장축은 제 2 주길이를 가지며,
    상기 제 1 주길이에 대한 상기 제 2 주길이의 각 비율의 평균은 1/2보다 작은, 자성 분말.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성 입자는, 상기 제 1 자성 입자의 평평한 형상에 수직한 단면을 갖고, 상기 단면은 상기 제 1 자성 입자에 포함된 임의의 다른 라인보다 긴 제 1 장축을 포함하며,
    1 내지 29의 상기 무기 절연 입자가 상기 제 1 자성 입자의 상기 단면에 부착되는, 자성 분말.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성 입자는, 상기 제 1 자성 입자의 평평한 형상에 수직한 단면을 갖고, 상기 단면은 상기 제 1 자성 입자에 포함된 임의의 다른 라인보다 긴 제 1 장축을 포함하며,
    1 내지 29의 상기 제 2 자성 입자가 상기 무기 절연 입자를 통해 상기 제 1 자성 입자의 상기 단면에 부착되는, 자성 분말.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성 입자 및 상기 제 2 자성 입자 각각은 비정질(amorphous) 금속으로 이루어지고,
    상기 무기 절연 입자는 유리 재료로 이루어지며,
    상기 무기 절연 입자의 연화점(softening point)은 상기 제 1 자성 입자 및 상기 제 2 자성 입자 각각의 결정화 온도(crystallization temperature)보다 낮은, 자성 분말.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자성 입자 및 상기 제 2 자성 입자 각각은 P, B, Nb 및 Cr을 포함하는 Fe-기(based) 비정질 금속으로 이루어지며,
    상기 무기 절연 입자는 인산염 유리 재료(phosphate glass material)로 이루어진, 자성 분말.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성 분말은 복수의 제 1 자성 입자를 포함하며,
    상기 제 1 자성 입자 각각은, 상기 제 1 자성 입자의 평평한 형상에 수직한 단면을 갖고, 상기 단면은 상기 제 1 자성 입자에 포함된 임의의 다른 라인보다 긴 제 1 장축을 포함하며, 상기 제 1 장축은 제 1 주길이를 갖고, 상기 단면은 제 1 두께를 가지며,
    상기 제 1 주길이의 평균은 10㎛ 내지 120㎛이고,
    상기 제 1 두께에 대한 상기 제 1 주길이의 각 비율의 평균은 10 내지 100인, 자성 분말.
  9. 자성 분말의 형성 방법으로서,
    연자성 금속으로 이루어진 금속 분말과, 유리 재료로 이루어진 무기 절연체의 혼합물을 준비하는 단계와;
    상기 혼합물을 평탄화 장치에 투입하는 단계와;
    평평한 형상을 가지며 상기 무기 절연체로부터 형성된 하나 이상의 무기 절연 입자가 부착된 자성 입자를 얻기 위해, 상기 금속 분말을 상기 평탄화 장치를 이용하여 평탄화하는 단계를 포함하는, 자성 분말의 형성 방법.
  10. 가요성을 갖는 자성 시트로서,
    복수의 자성 분말 입자로서, 상기 자성 분말 입자 각각이 연자성 금속으로 이루어진 제 1 자성 입자와, 하나 이상의 무기 절연 입자와, 각각 연자성 금속으로 이루어진 하나 이상의 제 2 자성 입자를 포함하며, 상기 제 1 자성 입자는 평평한 형상을 갖고, 상기 무기 절연 입자는 상기 제 1 자성 입자에 부착되어 상기 제 1 자성 입자를 부분적으로 커버하며, 상기 제 2 자성 입자 각각은 평평한 형상을 갖고 상기 무기 절연 입자를 통해 상기 제 1 자성 입자에 부착되는, 복수의 자성 분말 입자와;
    폴리머로 이루어진 바인더로서, 상기 가요성을 갖는 자성 시트를 형성하도록, 상기 자성 분말 입자를 결합하는 바인더를 포함하는, 가요성을 갖는 자성 시트.
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