KR20160035514A - Magnetic material and their manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자성재료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetic material and a method of manufacturing the same.
최근 전자기기의 소형화, 고속화, 고주파화가 진행됨에 따라, 이들 전자기기에 사용되는 전자부품에서도 소형화와 더불어 수백 MHz 내지 수 GHz의 고주파수 대역에서의 고효율 특성이 요구되고 있다.Recently, with the progress of miniaturization, high speed and high frequency of electronic devices, electronic components used in these electronic devices are required to be miniaturized and high efficiency characteristics in a high frequency band of several hundred MHz to several GHz.
이를 위해, Mn-Zn계 페라이트(ferrite) 또는 Ni-Zn계 페라이트와 같은 스피넬(spinel)계 페라이트를 이용하여 이득을 유지하면서 안테나를 소형화할 수 있는 기술이 제안되었다. 그러나, 스피넬계 페라이트는 저주파수 대역에서는 높은 투자율을 가지다가 수백 MHz 이상의 고주파수 대역에서는 스뇌크 한계(Snoek’s Limit)에 의해 투자율이 급격하게 저하되기 때문에, 고주파 전자부품용 자성재료로서는 사용하기 어려운 부분이 있다.To this end, a technique has been proposed in which spinel ferrite such as Mn-Zn ferrite or Ni-Zn ferrite is used to miniaturize an antenna while maintaining gain. However, since the spinel ferrite has a high permeability in a low frequency band and a high permeability in a high frequency band of several hundred MHz or more, the permeability is rapidly lowered due to the Snoek's limit, so that it is difficult to use the spinel ferrite as a magnetic material for high- .
이러한 스피넬계 페라이트의 스뇌크 한계를 넘어 고주파수 대역에서도 높은 투자율을 갖는 헥사 타입(Hexa Type)의 자성재료에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 헥사 타입의 자성재료 또한 1GHz 이상의 고주파수 대역에서는 투자율이 급격히 감소하는 것으로 알려져 있다.Hexa type magnetic materials having high magnetic permeability at high frequencies beyond the threshold of spinel ferrites have been studied. However, magnetic permeability of the hexagonal magnetic material is also drastically decreased at high frequency ranges of 1 GHz or more .
따라서, 1GHz 이상의 고주파수 대역에서 고투자율과 저투자손실을 동시에 만족시킬 수 있는 자성재료에 대한 연구가 요구된다.
Therefore, research on magnetic materials that can satisfy both high permeability and low investment loss at high frequency bands above 1 GHz is required.
본 발명은 고주파수 대역의 안테나에 사용되는 자성재료를 제조하는데 있어서, GHz 이상의 고주파수 대역에 적합한 고투자율과 저투자손실을 가지는 자성재료를 제공하는데 발명의 목적이 있다.
It is an object of the present invention to provide a magnetic material having a high permeability and a low investment loss suitable for a high frequency band of GHz or higher in manufacturing a magnetic material used for an antenna of a high frequency band.
본 발명에 따른 자성재료의 상기 목적은, 판상의 헥사페라이트 미분말과, 상기 판상의 헥사페라이트 미분말이 응집되어 형성된 응집체를 혼합하여 수지 내에 분산함으로써 달성될 수 있다. 이때, 판상의 헥사페라이트 미분말은 단일자구를 가지는 2㎛ 이하의 크기로 형성될 수 있고, 응집체는 5㎛ 내지 100㎛ 크기로 형성될 수 있다.The above object of the magnetic material according to the present invention can be attained by mixing plate-like hexaferrite fine powder and agglomerate formed by coagulation of the plate-like hexaferrite fine powder and dispersing them in the resin. At this time, the plate-like hexaferrite fine powder may have a size of 2 mu m or less having a single magnetic domain, and the aggregate may be formed to have a size of 5 mu m to 100 mu m.
상기 자성재료에 포함되는 자성물질을 2㎛ 이하의 판상의 헥사페라이트 미분말로만 구성할 경우, 미분말 표면에 반자장이 형성되어 자성재료의 투자율이 감소하며, 자성재료에 포함되는 자성물질을 응집체로만 구성할 경우, 응집체 사이의 큰 공극으로 인해 수지 내에 자성물질의 충진율이 낮아짐에 따라 자성재료의 투자율이 감소하기 때문에, 판상의 헥사페라이트 미분말을 적절한 열처리를 통해 응집시켜 응집체를 만들고, 이를 미분말과 함께 사용할 수 있다.When the magnetic material contained in the magnetic material is constituted only by plate-like hexaferrite powder having a size of 2 탆 or less, a semi-magnetic field is formed on the surface of the fine powder to decrease the magnetic permeability of the magnetic material, and the magnetic material contained in the magnetic material is composed only of the aggregate The magnetic permeability of the magnetic material decreases as the filling ratio of the magnetic material decreases due to the large pores between the agglomerates. Therefore, the hexagonal ferrite fine powder is agglomerated through a suitable heat treatment to form agglomerates, which can be used together with the fine powder have.
상기 판상의 헥사페라이트 미분말은, 상기 응집체 사이의 공간을 채우면서 분산되며, 응집체는 판상의 헥사페라이트 미분말이 형상의 변형 없이 응집되어 형성될 수 있다.The plate-like hexaferrite fine powder is dispersed while filling the space between the aggregates, and the aggregate can be formed by aggregating the plate-like hexaferrite fine powder without deforming the shape.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 판상의 헥사페라이트 미분말의 원재료를 준비하는 단계, 상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말 또는 응집체를 형성하는 단계, 상기 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 세척 및 건조하는 단계 및 상기 건조된 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 수지 내에 분산 및 혼합하는 단계를 포함하는 자성재료의 제조방법에 의해서 달성될 수 있다.Another object of the present invention is to provide a process for producing a hexaferrite fine powder, which comprises preparing a raw material of a hexaferrite fine powder in a plate form, mixing and heat-treating the raw material to form a plate hexaferrite fine powder or an aggregate, And a step of drying and a step of dispersing and mixing the dried plate-like hexaferrite fine powder and aggregate in the resin.
상기 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 함께 형성하기 위하여, 열처리는 950℃ 이상 1,100℃ 미만의 온도에서 진행될 수 있으며, 열처리 온도에 따라 형성되는 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체의 비율은 1:9 내지 3:7일 수 있다.
In order to form the plate-like hexaferrite fine powder and the aggregate together, the heat treatment may be carried out at a temperature of 950 ° C. or more and less than 1,100 ° C., and the ratio of the plate-like hexaferrite fine powder formed to the heat treatment temperature and the aggregate is 1: 9 to 3 : May be seven.
본 발명에 따른 자성재료는, 판상의 헥사페라이트 미분말과 상기 판상의 헥사페라이트 미분말을 응집시켜 형성된 응집체를 혼합하여 구성함으로써, GHz 이상의 고주파수 대역에서 고투자율과 저투자손실을 동시에 만족할 수 있다.The magnetic material according to the present invention can simultaneously satisfy high permeability and low investment loss in a high frequency band of GHz or higher by mixing plate-shaped hexaferrite fine powder and aggregate formed by aggregating plate-shaped hexaferrite fine powder.
또한, GHz 대역에서 소형화, 고효율화 및 광대역화 특성을 동시에 만족하는 안테나를 제작할 수 있다.
Further, it is possible to manufacture an antenna that simultaneously satisfies the miniaturization, the high efficiency, and the broadening characteristic in the GHz band.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자성재료의 단면도
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 응집체의 SEM사진
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자성재료의 제조방법을 도시한 공정도
도 4a는 본 발명의 비교 예 1에 따른 자성재료의 SEM사진
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 자성재료의 SEM사진
도 4c는 본 발명의 비교 예 2에 따른 자성재료의 SEM사진
도 5a는 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 측정된 투자율 값을 나타낸 그래프
도 5b는 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 측정된 투자손실 값을 나타낸 그래프1 is a cross-sectional view of a magnetic material according to an embodiment of the present invention
2 is a SEM photograph of aggregates according to an embodiment of the present invention
3 is a process diagram showing a method of manufacturing a magnetic material according to an embodiment of the present invention
4A is a SEM photograph of a magnetic material according to Comparative Example 1 of the present invention
4B is a SEM photograph of a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
4C is a SEM photograph of the magnetic material according to Comparative Example 2 of the present invention
5A is a graph showing permeability values measured according to Comparative Examples and Examples of the present invention
5B is a graph showing the investment loss values measured according to the comparative example and the embodiment of the present invention
본 명세서에 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only, and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as excluding the presence or addition of the mentioned forms, numbers, steps, operations, elements, elements and / It is not.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In this specification, the terms first, second, etc. are used to distinguish one element from another, and the element is not limited by the terms.
자성재료Magnetic material
본 발명의 실시 예에 의한 자성재료는 매트릭스 수지와 상기 매트릭스 수지 내에 분산되어 혼합된 판상의 헥사페라이트 미분말 및 응집체를 포함한다.The magnetic material according to an embodiment of the present invention includes a matrix resin and a plate-like hexaferrite fine powder dispersed and mixed in the matrix resin and an aggregate.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자성재료의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 응집체의 SEM사진이다. 부가적으로, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니고, 예컨대, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetic material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a SEM photograph of an aggregate according to an embodiment of the present invention. In addition, the components of the drawings are not necessarily drawn to scale; for example, the dimensions of some of the components of the drawings may be exaggerated relative to other components to facilitate understanding of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자성재료(100)는 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 상기 판상의 헥사페라이트 미분말이 응집되어 이루어진 응집체(120) 및 이들의 바인더(binder)로 사용되는 매트릭스 수지(130)로 구성될 수 있다.1 and 2, a
상기 판상의 헥사페라이트 미분말(110)은 바륨(Ba) 또는 스트론튬(Sr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 아연(Zn) 또는 철(Fe)과 같은 2가의 전이 금속 원소 및 3가의 산화철의 화합물일 수 있다.The plate-like hexaferrite
이 화합물들은 화학 조성에 따라 M-타입, Y-타입, W-타입, Z-타입, X-타입, U-타입 등의 다양한 결정 구조를 형성할 수 있으며, 각각의 특성에 따라 여러 가지 용도로 사용될 수 있다.These compounds can form various crystal structures such as M-type, Y-type, W-type, Z-type, X-type and U-type depending on the chemical composition. Can be used.
헥사페라이트 미분말이 판상으로 형성되면, 자기 이방성(magnetic anisotropy)이 증가되어 공진 주파수(resonance frequency)가 높아지기 때문에, GHz 이상의 고주파수 대역에서 발생되는 투자손실을 낮출 수 있으며, 이를 위해 판상의 헥사페라이트 미분말은 2㎛ 이하의 크기로 형성될 수 있다.When the hexaferrite fine powder is formed in the form of a plate, the magnetic anisotropy is increased to increase the resonance frequency. Therefore, the investment loss occurring in the high frequency band higher than GHz can be reduced. For this purpose, the hexagonal ferrite powder And may be formed to have a size of 2 mu m or less.
일반적으로, 판상의 헥사페라이트 미분말(110)의 크기가 클수록 투자율은 상승하나, 크기가 클 경우 자구벽 이동(magnetic domain wall motion) 현상에 의해 투자손실이 발생하기 때문에, 이를 최소화하기 위해 판상의 헥사페라이트 미분말(110)의 크기는 단일자구를 가지는 2㎛ 이하의 크기로 형성되는 것이 적절하다.In general, as the size of the plate-like hexaferrite
그러나, 상기 자성재료(100)에 포함되는 자성물질을 2㎛ 이하의 판상의 헥사페라이트 미분말(110)로만 구성할 경우, 미분말 표면에 반자장(demagnetizing field)이 형성되어 자성재료(100)의 투자율이 감소하기 때문에, 판상의 헥사페라이트 미분말(110)을 적절한 열처리를 통해 응집시켜 응집체(120)를 형성하고, 이를 미분말과 함께 사용할 수 있다.However, when the magnetic material contained in the
상기 응집체(120)는 판상의 헥사페라이트 미분말(110)을 응집시켜 형성한 것으로, 하나의 분말이 단순히 크기가 큰 경우와는 구별되며, 도 2에 도시된 바와 같이 응집체(120)를 구성하는 각각의 판상의 헥사페라이트 미분말(110)은 본래 형상의 변형 없이 응집되어 응집체(120)를 형성할 수 있다.The
상기 응집체(120)의 크기는 5㎛ 내지 100㎛로, 응집체(120)만으로 자성재료(100)에 포함되는 자성물질을 구성할 경우, 응집체(120) 사이의 큰 공극으로 인해 수지 내에 자성물질의 충진율이 낮아짐에 따라 자성재료(100)의 투자율이 낮아지게 된다.When the magnetic material included in the
따라서, 응집체(120) 사이의 공극을 줄이고 충진율을 개선하기 위해, 상기 응집체(120)와 함께 2㎛ 이하의 판상의 헥사페라이트 미분말(110)을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 응집체(120) 사이로 판상의 헥사페라이트 미분말(110)이 채워져 충진율이 높아짐에 따라, 자성재료(100)의 투자율이 높아지게 된다.Therefore, in order to reduce the voids between the
또한, 크기가 큰 하나의 분말 대신 판상의 헥사페라이트 미분말(110)이 여러 개 응집된 응집체(120)를 사용함으로써, 미분말(110)과 응집체(120)가 단일자구를 가지는 미분말(110)의 조합으로만 구성되기 때문에 미분말의 자구벽 이동 현상에 의한 투자손실이 발생하지 않게 된다.In addition, by using the
따라서, 상기 자성재료(100)는 고투자율과 저투자손실을 동시에 만족할 수 있으며, 이를 통해 GHz 이상의 고주파수 대역에서 소형화, 고효율화 및 광대역화 특성을 동시에 만족하는 안테나를 제작할 수 있다.Therefore, the
한편, 상기 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)가 분산되는 매트릭스 수지(130)는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지일 수 있다. 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 및 디알린 프탈레이트 수지 등이 사용될 수 있으며, 열가소성 수지로는 폴리페닐린 황화물, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리에테르에테르키톤 및 폴리스티렌 등이 사용될 수 있다.
On the other hand, the matrix resin 130 in which the plate-like hexaferrite
자성재료의 제조방법Method of manufacturing magnetic material
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자성재료의 제조방법을 도시한 공정도이다.3 is a process diagram showing a method of manufacturing a magnetic material according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 자성재료의 제조방법은 다음과 같이 구성될 수 있다.A method of manufacturing a magnetic material according to an embodiment of the present invention may be configured as follows.
판상의 헥사페라이트 미분말의 원재료를 준비하는 단계(S310)와, 상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 형성하는 단계(S320)와, 형성된 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 세척 및 건조하는 단계(S330) 및 이들을 수지 내에 분산 및 혼합하는 단계(S340)로 구성될 수 있다.A step (S310) of preparing a raw material of a hexagonal ferrite fine powder and a step (S310) of preparing a raw material of the hexagonal ferrite fine powder by mixing and heat-treating the raw material to form an aggregate with the hexagonal ferrite powder (S320) A step of drying (S330), and a step of dispersing and mixing them in a resin (S340).
상기 판상의 헥사페라이트 미분말의 원재료를 준비하는 단계(S310)에서는, 원재료로 침상형의 산화철(Fe2O3), 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 탄산바륨(BaCO3) 등의 고상 분말을 준비할 수 있다. 이때, 원재료 분말의 크기는 1μm 이하인 것이 바람직하다.In step S310 of preparing the raw material of the plate-like hexaferrite fine powder, a raw material such as acicular iron oxide (Fe 2 O 3 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), barium carbonate (BaCO 3 ) Solid phase powder can be prepared. At this time, the size of the raw material powder is preferably 1 m or less.
원재료가 준비되면, 이들을 건식 방법 또는 습식 방법을 통해 혼합하고, 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말과, 미분말이 응집된 응집체를 형성(S320)한다. 열처리 온도는 대략 950℃ 이상 1,100℃ 미만으로, 상기 온도 범위에 있을 때 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)가 모두 형성될 수 있다.When the raw materials are prepared, they are mixed through a dry method or a wet method, and are heat-treated to form aggregates of plate-like hexaferrite fine powders and agglomerated fine powders (S320). The heat treatment temperature is about 950 ° C or more and less than 1,100 ° C. When the temperature is in the above temperature range, both the plate-like hexaferrite
만약 열처리 온도가 950℃보다 낮을 경우, 대부분 판상의 헥사페라이트 미분말(110)이 형성되고, 응집체(120)는 거의 형성되지 않으며, 열처리 온도가 1,100℃ 이상일 경우, 거의 대부분이 응집체(120)로 형성되게 된다.If the heat treatment temperature is lower than 950 ° C., most of the plate-
그러나, 자성재료(100)에 포함되는 자성물질이 응집체(120) 없이 판상의 헥사페라이트 미분말(110)로만 구성될 경우, 미분말 표면에 반자장(demagnetizing field)이 형성되어 자성재료(100)의 투자율이 감소하게 되며, 반대로 자성물질이 응집체(120) 만으로 구성될 경우, 응집체(120) 사이의 큰 공극으로 인해 충진율이 낮아져 자성재료(100)의 투자율이 감소하게 된다.However, when the magnetic material contained in the
따라서, 열처리 온도를 950℃ 이상 1,100℃ 미만으로 설정함으로써 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)를 함께 형성할 수 있으며, 이때 상기 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)는 열처리 온도에 따라 1:9 내지 3:7의 비율로 혼합되어 형성될 수 있다.Accordingly, by setting the heat treatment temperature to 950 ° C. or more and less than 1,100 ° C., the plate-like hexaferrite
이와 다른 방법으로, 열처리 온도를 950℃ 이하로 설정하여 판상의 헥사페라이트 미분말(110)을 먼저 형성하고, 1,100℃ 이상으로 설정하여 응집체(120)를 형성한 뒤, 각각 형성된 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)를 혼합하여 사용할 수도 있다.Alternatively, the plate-like hexaferrite
판상의 헥사페라이트 미분말(110)은 2㎛ 이하의 크기를 가지며, 일반적으로 판상의 헥사페라이트 미분말(110)의 크기가 클수록 투자율은 상승하나, 크기가 클 경우 자구벽 이동(magnetic domain wall motion) 현상에 의해 투자손실이 발생하기 때문에, 이를 최소화하기 위해 판상의 헥사페라이트 미분말(110)의 크기는 단일 자구를 가지는 2㎛ 이하의 크기로 형성되는 것이 적절하다.The plate-like hexaferrite
또한, 응집체(120)의 크기는 5㎛ 내지 100㎛로 응집체(120) 사이의 큰 공극을 2㎛ 이하의 판상의 헥사페라이트 미분말(110)이 채워줌으로써, 수지 내에 자성물질의 충진율이 높아지고, 이로 인해 자성재료(100)의 투자율이 상승할 수 있다.The size of the agglomerate 120 is 5 to 100 占 퐉 and the large space between the
판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)가 형성되면, 불순물을 제거하기 위해 이들을 약 3%의 염산으로 세척하고, 건조(S330)시킨다. 그리고, 수지 내에 분산 및 혼합(S340)하여 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)가 혼합된 자성재료(100)를 제조한다.When the plate-like hexaferrite
이때, 수지는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 및 디알린 프탈레이트 수지 등이 사용될 수 있으며, 열가소성 수지로는 폴리페닐린 황화물, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리에테르에테르키톤, 폴리스티렌 등이 사용될 수 있다.At this time, a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used as the resin. As the thermosetting resin, an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide, and a diallyphthalate resin can be used. As the thermoplastic resin, a polyphenylene sulfide, a polyamide, a polyethylene, a polyimide, a polysulfone, a polyetheretherketone, Can be used.
열경화성 수지를 사용할 경우에는, 판상의 헥사페라이트 미분말(110), 응집체(120) 및 수지(130)를 혼합한 뒤, 프레스(press) 금형을 이용하여 복합체(composite)를 만들고, 150℃ 이상에서 열처리하여 경화시킨다. 이때, 복합체는 토로이달(toroidal) 형태로 제작하고, 네트워크 분석기(network analyzer)를 통해 복합체의 투자율(μ)과 투자손실(tanδ)을 측정할 수 있다.When a thermosetting resin is used, a composite material is prepared by mixing a plate-
한편, 열가소성 수지를 사용할 경우에는 시트 형태로 제작할 수 있다. 판상의 헥사페라이트 미분말(110), 응집체(120) 및 수지(130)를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제작하고, 캐스팅(약 100㎛)한 뒤 건조시킨다. 그리고, 건조된 시트를 10 내지 20개 가량 적층한 뒤, 압연기를 이용하여 롤링(rolling)을 진행한다.On the other hand, when a thermoplastic resin is used, it can be formed into a sheet form. The slurry is prepared by mixing the plate-
이때, 롤링을 통해 시트의 두께를 감소시키면, 시트의 밀도가 증가하여 투자율이 상승할 수 있다. 이후 타발기를 이용하여 토로이달 형태의 시편을 제작하고, 네트워크 분석기를 통해 투자율(μ)과 투자손실(tanδ)을 측정할 수 있다.At this time, if the thickness of the sheet is reduced through rolling, the density of the sheet is increased and the permeability can be increased. Then, a toroidal specimen can be manufactured using a rudder, and permeability (μ) and investment loss (tanδ) can be measured through a network analyzer.
열경화성 수지 또는 열가소성 수지의 양은 전체 대비 5wt% 내지 10wt%인 것이 바람직하다. 수지(130)의 양이 10wt%를 초과하는 경우, 판상의 헥사페라이트 미분말(110) 및 응집체(120)의 충진율이 낮아짐에 따라 분말 간의 반자장이 형성되어 투자율이 감소하게 된다.The amount of the thermosetting resin or the thermoplastic resin is preferably 5 wt% to 10 wt% with respect to the total amount. When the amount of the
또한, 수지(130)의 양이 5wt%가 되지 않는 경우, 수지(130)가 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)를 고정시키지 못함에 따라 복합체의 형태를 유지하는 것이 힘들게 된다.
When the amount of the
비교 예 1 : Comparative Example 1: 판상의Flaky 헥사페라이트Hexaferrite 미분말로만Differential word only 구성된 자성재료의 제조 Manufacture of the constituted magnetic material
1) 크기가 1㎛ 이하인 침상형의 고상 분말을 산화철(Fe2O3) 65.0wt%, 산화코발트(CoO) 8.5wt%, 산화아연(ZnO) 2.5wt%, 탄산바륨(BaCO3) 24.0wt%를 준비한 후, 건식 방법을 통해 혼합한다.1) the size of the iron oxide powder of the solid bed type or less 1㎛ (Fe 2 O 3) 65.0wt %, cobalt oxide (CoO), 8.5wt%, zinc (ZnO) 2.5wt% oxide, barium carbonate (BaCO 3) 24.0wt %, And mix by dry method.
2) 상기 혼합된 분말을 3시간 동안 920℃에서 열처리하여, 2㎛ 이하의 판상의 헥사페라이트 미분말을 형성한다.2) The mixed powder is heat-treated at 920 ° C. for 3 hours to form plate-shaped hexaferrite fine powder of 2 μm or less.
3) 상기 판상의 헥사페라이트 미분말을 염산(3%)으로 세척하여 불순물을 제거하고, 건조시킨다.3) The plate-like hexaferrite fine powder is washed with hydrochloric acid (3%) to remove impurities and dried.
4) 건조 후, 에폭시계 수지에 분산 및 혼합하고, press 금형을 이용하여 복합체(composite)를 만든 후, 열처리(150℃)하여 경화시킨다. 이때, 복합체는 토로이달(toroidal) 형태로 제작한다.4) After drying, the mixture is dispersed and mixed in an epoxy resin, and a composite is formed using a press mold, followed by heat treatment (at 150 ° C) to harden it. At this time, the composite is formed in a toroidal shape.
5) 상기 복합체의 투자율(μ)과 투자손실(tanδ)을 네트워크 분석기(network analyzer)를 통해 측정한다.
5) The permeability (μ) and the investment loss (tan δ) of the composite are measured by a network analyzer.
비교 예 2 : 응집체로만 구성된 자성재료의 제조Comparative Example 2: Production of magnetic material composed only of agglomerates
1) 크기가 1㎛ 이하인 침상형의 고상 분말을 산화철(Fe2O3) 65.0wt%, 산화코발트(CoO) 8.5wt%, 산화아연(ZnO) 2.5wt%, 탄산바륨(BaCO3) 24.0wt%를 준비한 후, 건식 방법을 통해 혼합한다.1) the size of the iron oxide powder of the solid bed type or less 1㎛ (Fe 2 O 3) 65.0wt %, cobalt oxide (CoO), 8.5wt%, zinc (ZnO) 2.5wt% oxide, barium carbonate (BaCO 3) 24.0wt %, And mix by dry method.
2) 상기 혼합된 분말을 3시간 동안 1,100℃에서 열처리하여, 2㎛의 판상의 헥사페라이트 미분말이 응집된 5㎛ 내지 100㎛의 응집체를 형성한다.2) The mixed powder is heat-treated at 1,100 ° C. for 3 hours to form agglomerates of 5 μm to 100 μm in which plate-shaped hexaferrite fine powder of 2 μm is agglomerated.
3) 상기 응집체를 염산(3%)으로 세척하여 불순물을 제거하고, 건조시킨다.3) The aggregates are washed with hydrochloric acid (3%) to remove impurities and dried.
4) 건조 후, 에폭시계 수지에 분산 및 혼합하고, press 금형을 이용하여 복합체(composite)를 만든 후, 열처리(150℃)하여 경화시킨다. 이때, 복합체는 토로이달(toroidal) 형태로 제작한다.4) After drying, the mixture is dispersed and mixed in an epoxy resin, and a composite is formed using a press mold, followed by heat treatment (at 150 ° C) to harden it. At this time, the composite is formed in a toroidal shape.
5) 상기 복합체의 투자율(μ)과 투자손실(tanδ)을 네트워크 분석기(network analyzer)를 통해 측정한다.
5) The permeability (μ) and the investment loss (tan δ) of the composite are measured by a network analyzer.
실시 예 : Example: 판상의Flaky 헥사페라이트Hexaferrite 미분말과With fine powders 응집체가 혼합되어 구성된 자성재료의 제조 Manufacture of magnetic materials composed of mixed agglomerates
1) 크기가 1㎛ 이하인 침상형의 고상 분말을 산화철(Fe2O3) 65.0wt%, 산화코발트(CoO) 8.5wt%, 산화아연(ZnO) 2.5wt%, 탄산바륨(BaCO3) 24.0wt%를 준비한 후, 건식 방법을 통해 혼합한다.1) the size of the iron oxide powder of the solid bed type or less 1㎛ (Fe 2 O 3) 65.0wt %, cobalt oxide (CoO), 8.5wt%, zinc (ZnO) 2.5wt% oxide, barium carbonate (BaCO 3) 24.0wt %, And mix by dry method.
2) 상기 혼합된 분말을 3시간 동안 1,000℃에서 열처리하여, 2㎛ 이하의 판상의 헥사페라이트 미분말 30vol%, 5μm 내지 100μm의 응집체 70vol%를 형성한다.2) The mixed powder is heat-treated at 1,000 ° C. for 3 hours to form 30 vol% of plate-like hexaferrite powder of 2 μm or less and 70 vol% of agglomerates of 5 μm to 100 μm.
3) 상기 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 염산(3%)으로 세척하여 불순물을 제거하고, 건조시킨다.3) The plate-like hexaferrite fine powder and agglomerate were washed with hydrochloric acid (3%) to remove impurities and dried.
4) 건조 후, 에폭시계 수지에 분산 및 혼합하고, press 금형을 이용하여 복합체(composite)를 만든 후, 열처리(150℃)하여 경화시킨다. 이때, 복합체는 토로이달(toroidal) 형태로 제작한다.4) After drying, the mixture is dispersed and mixed in an epoxy resin, and a composite is formed using a press mold, followed by heat treatment (at 150 ° C) to harden it. At this time, the composite is formed in a toroidal shape.
5) 상기 복합체의 투자율(μ)과 투자손실(tanδ)을 네트워크 분석기(network analyzer)를 통해 측정한다.
5) The permeability (μ) and the investment loss (tan δ) of the composite are measured by a network analyzer.
상기와 같은 과정을 통해 제작된 자성재료(100)의 SEM 사진은 다음의 도 4와 같다. 도 4a는 판상의 헥사페라이트 미분말로만 구성된 자성재료(비교 예 1)의 SEM 사진이고, 도 4b는 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체가 혼합되어 구성된 자성재료(실시 예)의 SEM 사진이며, 도 4c는 응집체로만 구성된 자성재료(비교 예 2)의 SEM 사진이다.An SEM photograph of the
상기 세 가지 예(비교 예 1,2 및 실시 예)를 네트워크 분석기(network analyzer)를 통해 투자율(μ)과 투자손실(tanδ) 값을 측정하여 나타낸 그래프는 다음의 도 5와 같다. 도 5a는 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 측정된 투자율(μ) 값을 나타낸 그래프이고, 도 5b는 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 측정된 투자손실(tanδ) 값을 나타낸 그래프이다.A graph showing the permeability (μ) and the investment loss (tan δ) values of the three examples (Comparative Examples 1, 2, and Example) through a network analyzer is shown in FIG. FIG. 5A is a graph showing the values of permeability () measured according to the comparative example and the example of the present invention, and FIG. 5B is a graph showing the values of the investment loss (tan?) Measured according to the comparative example and the example of the present invention .
도 4 및 도 5를 참조하면, 판상의 헥사페라이트 미분말(110)과 응집체(120)가 혼합되어 구성된 자성재료(실시 예)의 경우 GHz 영역대에서 투자율이 가장 높게 측정되는 것을 확인할 수 있다. 이는 응집체(120) 사이의 큰 공극을 판상의 헥사페라이트 미분말(110)이 채워줌으로써 충진율이 높아지기 때문이다.Referring to FIGS. 4 and 5, it can be seen that the magnetic permeability is the highest in the GHz band region in the case of the magnetic material (embodiment) in which the
반면, 판상의 헥사페라이트 미분말(110)로만 구성된 자성재료(비교 예 1)의 경우, 충진율은 높으나 미분말 표면에 반자장이 형성되어 투자율이 감소하며, 응집체(120)로만 구성된 자성재료(비교 예 2)의 경우, 응집체(120) 사이의 큰 공극으로 인해 충진율이 낮아져 투자율이 감소하게 된다.On the other hand, in the case of the magnetic material composed of the plate-like hexaferrite fine powder 110 (Comparative Example 1), the magnetic material (Comparative Example 2) composed of only the aggregate 120 and the permeability decreased due to the formation of the semi- The filling rate is lowered due to the large gap between the
한편, 투자손실은 세 가지 예(비교 예 1,2 및 실시 예)가 유사하게 0.5 이하로 유지되는 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시 예는 크기가 큰 하나의 분말 대신 판상의 헥사페라이트 미분말(110)이 여러 개 응집된 응집체(120)를 사용함으로써 자구벽 이동 현상에 의한 투자손실이 발생하지 않도록 하며, 이와 동시에 투자율을 20% 이상 개선시킬 수 있다.On the other hand, it can be seen that the investment losses are similarly maintained in the three examples (Comparative Examples 1, 2 and Examples) of less than 0.5. The embodiment of the present invention uses an aggregated
따라서, 본 발명에 따른 자성재료(100)는 고투자율과 저투자손실을 동시에 만족할 수 있으며, 이를 통해 GHz 이상의 고주파수 대역에서 소형화, 고효율화 및 광대역화 특성을 동시에 만족하는 안테나를 제작할 수 있다.
Accordingly, the
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시 예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
The foregoing detailed description is illustrative of the present invention. It is also to be understood that the foregoing is illustrative and explanatory of preferred embodiments of the invention only, and that the invention may be used in various other combinations, modifications and environments. That is, it is possible to make changes or modifications within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the disclosure and the equivalents of the disclosure and / or the scope of the art or knowledge of the present invention. The foregoing embodiments are intended to illustrate the best mode contemplated for carrying out the invention and are not intended to limit the scope of the present invention to other modes of operation known in the art for utilizing other inventions such as the present invention, Various changes are possible. Accordingly, the foregoing description of the invention is not intended to limit the invention to the precise embodiments disclosed. It is also to be understood that the appended claims are intended to cover such other embodiments.
100 : 자성재료
110 : 판상의 헥사페라이트 미분말
120 : 응집체
130 : 매트릭스 수지100: magnetic material
110: Plateous hexaferrite fine powder
120: aggregate
130: matrix resin
Claims (15)
상기 매트릭스 수지 내에 분산된 응집체;
상기 응집체 사이의 공극을 채우도록 혼합된 판상의 헥사페라이트 미분말;
을 포함하되, 상기 응집체는 상기 판상의 헥사페라이트 미분말이 응집되어 형성된 자성재료.
Matrix resin;
Agglomerates dispersed in the matrix resin;
A plate-like hexaferrite fine powder mixed to fill the gap between the agglomerates;
Wherein the aggregate is formed by coagulating the plate-like hexaferrite fine powder.
상기 판상의 헥사페라이트 미분말은, M-타입, Y-타입, Z-타입, X-타입 및 U-타입 중에서 선택된 어느 하나의 결정 구조를 가지는 자성재료.
The method according to claim 1,
The plate-like hexaferrite fine powder has a crystal structure of any one of M-type, Y-type, Z-type, X-type and U-type.
상기 판상의 헥사페라이트 미분말은, 단일자구를 가지는 2㎛ 이하의 크기를 가지는 자성재료.
The method according to claim 1,
The plate-like hexaferrite fine powder has a size of 2 mu m or less and has a single magnetic domain.
상기 응집체는, 상기 판상의 헥사페라이트 미분말이 형상의 변형 없이 응집되어 형성된 자성재료.
The method according to claim 1,
The aggregate is formed by coagulating the plate-like hexaferrite fine powder without deforming the shape.
상기 응집체는, 5㎛ 내지 100㎛의 크기를 가지는 자성재료.
The method according to claim 1,
Wherein the aggregate has a size of 5 mu m to 100 mu m.
상기 매트릭스 수지는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리이미드, 디알린 프탈레이트 수지, 폴리페닐린 황화물, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리술폰, 폴리에테르에테르키톤, 폴리스티렌 중 어느 하나인 자성재료.
The method according to claim 1,
Wherein the matrix resin is any one of an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide, a diallyl phthalate resin, a polyphenylene sulfide, a polyamide, a polyethylene, a polysulfone, a polyetheretherketone, and a polystyrene.
상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말 또는 응집체를 형성하는 단계;
상기 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 세척 및 건조하는 단계; 및
상기 건조된 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 수지 내에 분산 및 혼합하는 단계;
를 포함하는 자성재료의 제조방법.
Preparing a raw material of the hexagonal ferrite fine powder;
Mixing and heat-treating the raw materials to form plate-shaped hexaferrite fine powder or agglomerate;
Washing and drying the hexagonal ferrite fine powder and the aggregate; And
Dispersing and mixing the dried plate-like hexaferrite fine powder and agglomerate in a resin;
Magnetic material.
판상의 헥사페라이트 미분말의 원재료를 준비하는 단계에서,
상기 원재료는, 침상형의 산화철(Fe2O3), 산화코발트(CoO), 산화아연(ZnO), 탄산바륨(BaCO3)인 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of preparing the raw material of the plate-like hexaferrite fine powder,
Wherein the raw material is acicular iron oxide (Fe 2 O 3 ), cobalt oxide (CoO), zinc oxide (ZnO), barium carbonate (BaCO 3 ).
판상의 헥사페라이트 미분말의 원재료를 준비하는 단계에서,
상기 원재료의 크기는 1㎛ 이하인 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of preparing the raw material of the plate-like hexaferrite fine powder,
Wherein the size of the raw material is 1 占 퐉 or less.
상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말 또는 응집체를 형성하는 단계에서,
상기 열처리는 950℃ 이상 1,100℃ 미만의 온도에서 진행되는 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of mixing and heat-treating the raw materials to form a plate-like hexaferrite fine powder or agglomerate,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 950 ° C or more and less than 1,100 ° C.
상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말 또는 응집체를 형성하는 단계에서,
상기 형성된 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체의 비율은 1:9 내지 3:7인 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of mixing and heat-treating the raw materials to form a plate-like hexaferrite fine powder or agglomerate,
Wherein the ratio of the plate-like hexaferrite fine powder to the aggregate is 1: 9 to 3: 7.
상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말 또는 응집체를 형성하는 단계에서,
상기 형성된 판상의 헥사페라이트 미분말의 크기는 2㎛인 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of mixing and heat-treating the raw materials to form a plate-like hexaferrite fine powder or agglomerate,
Wherein the plate-shaped hexaferrite fine powder has a size of 2 mu m.
상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말 또는 응집체를 형성하는 단계에서,
상기 형성된 응집체의 크기는 5㎛ 내지 100㎛인 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of mixing and heat-treating the raw materials to form a plate-like hexaferrite fine powder or agglomerate,
And the size of the aggregate formed is 5 to 100 占 퐉.
상기 원재료를 혼합 및 열처리하여 판상의 헥사페라이트 미분말 또는 응집체를 형성하는 단계에서,
상기 형성된 응집체는 상기 판상의 헥사페라이트 미분말이 형상의 변형 없이 응집된 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of mixing and heat-treating the raw materials to form a plate-like hexaferrite fine powder or agglomerate,
Wherein the formed aggregate is agglomerated without deforming the shape of the plate-like hexaferrite fine powder.
상기 건조된 판상의 헥사페라이트 미분말과 응집체를 수지 내에 분산 및 혼합하는 단계에서,
상기 수지의 양은 전체 대비 5wt% 내지 10wt%인 자성재료의 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the step of dispersing and mixing the dried plate-like hexaferrite fine powder and aggregate into the resin,
Wherein the amount of the resin is 5 wt% to 10 wt% with respect to the total amount.
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