KR20200049232A - 전자파 보호 조성물, 그 제조방법 및 전자파 보호층을 갖는 전자 장치 - Google Patents

전자파 보호 조성물, 그 제조방법 및 전자파 보호층을 갖는 전자 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면에 절연성 피막이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들; 및 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체;를 포함하되, 상기 자성입자들이 상기 도전성 금속체와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 상기 도전성 금속체와 상기 자성입자들 사이에 상기 절연성 피막이 개재되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 전자파 보호 조성물을 제공한다.

Description

전자파 보호 조성물, 그 제조방법 및 전자파 보호층을 갖는 전자 장치{EMI protection composition, method of fabricating the same and electronic device including EMI protection layer}
본 발명은 조성물, 그의 제조방법 및 전자 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자파 보호 조성물, 그의 제조방법 및 전자파 보호층을 갖는 전자 장치에 관한 것이다.
최근 전기전자 산업과 정보통신기술의 발전으로 생활가전, 산업기기, 정보통신기기 등 다양한 전자 장치가 사용되고 있다. 이러한 전자 장치에서 발생된 전자파(electromagnetic interference, EMI)는 기기들 간에 간섭을 일으키거나 인체에도 유해할 수 있어서 이러한 전자파를 차단하는 기술이 개발되고 있다. 한편, 최근 전자 장치가 휴대화 되면서, 소형화, 박형화, 경량화 되고 있어서, 이러한 소형 전자 장치 내 전자 부품에 전자파를 차단하기 위해 차폐층을 코팅하는 기술이 개발되고 있다.
1. 공개특허공보 10-2017-0119421 (2017. 10. 27) 2. 공개특허공보 10-2016-0067335 (2016. 06. 14)
전술한 전자파 차단에 있어서 저주파수 대역의 전자파의 경우 차폐 효율이 떨어지는 문제가 있으며 이를 극복하기 위하여 다양한 시도가 이루어지고 있으나 투자율이 감소하는 역효과가 초래되기도 한다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 저주파수 대역의 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는 전자파 보호 조성물, 그의 제조방법 및 전자파 보호층을 갖는 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 전자파 보호 조성물은 표면에 절연성 피막이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들; 및 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체;를 포함하되, 상기 자성입자들이 상기 도전성 금속체와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 상기 도전성 금속체와 상기 자성입자들 사이에 상기 절연성 피막이 개재되도록 구성된다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 상기 자성입자들은 상기 절연성 피막이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화될 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 상기 절연성 피막은 상기 자성입자를 전부 둘러싸도록 구성될 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 상기 도전성 금속체는 상기 절연성 피막 상에 코팅 공정으로 형성된 도전성 금속층일 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 상기 도전성 금속체는 도전성 금속입자들이 상기 절연성 피막 상에 소결되어 형성된 도전성 소결체일 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 상기 자성입자들은 철, 퍼말로이, 니켈, 코발트, 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬, 페라이트(ferrite), 뮤메탈(Mu metal) 및 샌더스트(sendust)에서 선택된 하나 또는 그 혼합 입자들을 포함하며, 상기 절연성 피막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막(Al2O3), 티타늄 산화막(TiO2) 또는 실리콘 산질화막을 포함하며, 상기 도전성 금속체는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 니켈(Ni) 및 코발트(Co)에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 한편 본 발명의 변형된 실시예에서 도전성 금속체(50a)는 전도성 2차원(2D) 물질군으로 대체될 수 있으며, 예를 들어, 탄소(C) 계열의 물질(그래핀, 그라파이트, CNT) 및 맥신(MXene)으로 대체될 수 있다. 맥신(MXene)은 이차원 구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로서 Mn+1Xn의 화학식으로 표현되며, 상기 화학식에서 M은 원소주기율표의 제3족, 제4족, 제5족 및 제6족 원소 중에서 선택되는 적어도 하나의 전이금속이고, X는 탄소 및/또는 질소이며, n은 1, 2 또는 3이다. 멕신(MXene)은 그래핀과 같은 유사한 전기전도성과 강도를 가진다.
상기 전자파 보호 조성물은 은(Ag) 입자, 구리(Cu) 입자, 니켈(Ni) 입자 및 2차원 나노 물질군 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 보충 입자; 용제; 첨가제; 및 수지;를 더 포함할 수 있다. 상기 2차원 나노 물질군은 탄소 계열(C) 물질인 그래핀(Graphene), 그라파이트(Graphite), 카본나노튜브(CNT) 및 맥신(MXene)을 포함할 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 상기 절연성 피막이 형성된 자성입자들, 상기 도전성 금속체, 상기 보충 입자, 상기 용제, 상기 첨가제 및 상기 수지가 혼합됨으로써 도전성 수지, 페이스트 또는 필름을 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 전자파 보호 조성물은 표면에 절연성 피막이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들을 포함하되, 상기 자성입자들은 상기 절연성 피막이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화될 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 상기 자성입자들은 철, 퍼말로이, 니켈, 코발트, 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬, 페라이트(ferrite), 뮤메탈(Mu metal) 및 샌더스트(sendust)에서 선택된 하나 또는 그 혼합 입자들을 포함하며, 상기 절연성 피막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막(Al2O3), 티타늄 산화막(TiO2) 또는 실리콘 산질화막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 전자파 보호 조성물의 제조방법은 전자파 흡수를 위한 자성입자들의 표면에 절연성 피막을 형성하는 단계; 상기 절연성 피막이 표면에 형성된 상기 자성입자들을 열처리하여 상기 자성입자들을 재결정화하는 단계; 및 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체를 제공하되, 상기 자성입자들이 상기 도전성 금속체와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 상기 도전성 금속체와 상기 자성입자들 사이에 상기 절연성 피막이 개재되도록 상기 도전성 금속체를 제공하는 단계; 를 포함한다.
상기 전자파 보호 조성물의 제조방법에서, 상기 도전성 금속체를 제공하는 단계는 상기 절연성 피막 상에 코팅 공정으로 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물의 제조방법에서, 상기 도전성 금속체를 제공하는 단계는 도전성 금속입자들이 상기 절연성 피막 상에 소결되어 도전성 소결체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 의한 전자 장치는 전자 부품; 및 상기 전자 부품의 적어도 일부분 상에 형성된 전자파 보호층;을 포함하고, 상기 전자파 보호층은, 표면에 절연성 피막이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들; 및 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체;를 포함하되, 상기 자성입자들이 상기 도전성 금속체와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 상기 도전성 금속체와 상기 자성입자들 사이에 상기 절연성 피막이 개재되도록 구성된다.
상기 전자 장치에서, 상기 전자파 보호층은 상기 도전성 금속체 및 상기 절연성 피막이 형성된 상기 자성입자들을 포함하는 페이스트를 상기 전자 부품 상에 스프레이 도포한 후 열처리하여 형성될 수 있다.
상기 전자 장치에서, 상기 자성입자들은 상기 절연성 피막이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화될 수 있다.
상기 전자 장치에서, 상기 도전성 금속체는 상기 절연성 피막 상에 코팅 공정으로 형성된 도전성 금속층일 수 있다.
상기 전자 장치에서, 상기 도전성 금속체는 도전성 금속입자들이 상기 절연성 피막 상에 소결되어 형성된 도전성 소결체일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따르면, 저주파수 대역의 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는 전자파 보호 조성물, 그의 제조방법 및 전자파 보호층을 갖는 전자 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 제조방법을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자파 보호 조성물을 개념적으로 도해하는 도면이다.
도 4는 자성입자에 대한 열처리 유무에 따른 투자율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자파 보호 조성물을 제조하는 과정의 일부를 도해하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자파 보호 조성물을 개념적으로 도해하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(150)를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(150)는 전자 부품(100), 및 전자 부품(100)의 적어도 일부분 상에 형성된 전자파 보호층(130)을 포함할 수 있다.
전자 부품(100)은 전자파에 노출되어 전자파 차단이 필요한 제품들의 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 전자 부품(100)은 모바일 휴대장치, 예컨대 휴대폰, 스마트폰, 태플릿 장치 등에 사용되는 부품으로, 어플리케이션 프로세서칩, 메모리칩, 통신칩, 모뎀칩, 유심칩 등을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 보면, 전자 부품(100)은 반도체 패키지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 반도체 패키지는 플립칩 패키지(flip chip package), 칩스케일 패키지(chip scale package, CSP), 패키지 온 패키지(package on package, POP), 멀티칩 패키지(multi chip package, MCP), 멀티스택 패키지(multi stack package, MSP), 시스템 인 패키지(system in package, SIP), 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package, WLP), 팬아웃 웨이퍼 레벨 패키지(fan-out WLP) 등의 다양한 구조를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 반도체 패키지(150)는 패키지 기판(105), 패키지 기판(105) 상에 실장된 반도체 소자(120), 및 반도체 소자(120)를 보호하기 위한 몰딩 부재(125)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패키지 기판(105)은 그 일 면상에 회로 배선이 형성되고 타면 상에 이러한 회로 배선과 전기적으로 연결된 외부 단자들(110)이 형성된 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)일 수 있다. 다른 예로, 패키지 기판(105)은 리드프레임(lead frame) 등으로 구성될 수도 있다.
반도체 소자(120)는 접착 부재(115)를 이용하여 패키지 기판(105) 상에 실장될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자(120)는 플립칩 형태로 뒤집어져 도전성 접착 부재(115)를 이용하여 패키지 기판(105) 상의 패드 상에 접착될 수 있다. 다른 예로, 반도체 소자(120)는 절연성 접착 부재(115)를 이용하여 패키지 기판(105) 상에 실장되고, 본딩 와이어가 반도체 소자(120)의 패드와 패키지 기판(105)의 패드를 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
몰딩 부재(125)는 패키지 기판 (105) 상에 반도체 소자(120)를 덮도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 몰딩 부재(125)는 에폭시 몰딩 컴파운드(epoxy molding compound, EMC) 등과 같은 수지를 포함할 수 있다.
전자파 보호층(130)은 전자 부품(100)의 적어도 일부분, 예컨대 전자파에 노출되는 상면부 및 측면부 상에 전자 부품(100)을 전자파로부터 보호하도록 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전자파 보호층(130)은 전자파가 접지부로 빠질 수 있도록 전자 부품(100)의 접지부에 접속될 수 있다.
전자파 보호층(130)은 코팅 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 예를 들어, 페이스트 형태의 전자파 보호 조성물을 전자 부품(100) 상에 도포 후 경화 또는 열처리하여 형성할 수 있다. 페이스트의 도포는 여러 가지 방법이 고려될 수 있으나, 그 중 노즐을 이용한 스프레이법을 이용하면 간단하고 경제적으로 도포가 가능하다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 페이스트 형태의 전자파 보호 조성물을 전자 부품(100)의 적어도 일부분 상에 스프레이 노즐(140)을 이용하여 스프레이 도포하는 단계와, 도포된 페이스트를 열처리하는 단계를 순차적으로 수행하여 전자파 보호층(130)을 구현할 수 있다.
다른 예로서, 전자파 보호층(130)은 라미네이팅 방법을 이용하여 형성될 수도 있으며, 예를 들어, 고체 필름 형태의 전자파 보호 조성물을 전자 부품(100) 상에 직접 부착하여 형성할 수도 있다.
이하에서는 상기 전자파 보호 조성물에 대하여 상술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 보호 조성물을 개념적으로 도해하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 보호 조성물은 표면에 절연성 피막(57)이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들(55); 및 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체(50a);를 포함한다. 따라서, 전자파 보호 조성물로부터 구현되는 상술한 전자파 보호층(130)은 저주파 대역의 전자파를 효과적으로 차단하기 위하여 전자파 차폐재와 전자파 흡수재를 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자파 보호층(130)은 전자파 흡수를 위한 자성입자들(55)과 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체(50a)를 포함할 수 있다.
상기 자성입자들(55)은 철, 퍼말로이, 니켈, 코발트, 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬, 페라이트(ferrite), 뮤메탈(Mu metal) 및 샌더스트(sendust)에서 선택된 하나 또는 그 혼합 입자들을 포함하며, 상기 절연성 피막(57)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막(Al2O3), 티타늄 산화막(TiO2) 또는 실리콘 산질화막을 포함하며, 상기 도전성 금속체(50a)는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 니켈(Ni) 및 코발트(Co)에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 한편 본 발명의 변형된 실시예에서 도전성 금속체(50a)는 전도성 2차원(2D) 물질군으로 대체될 수 있으며, 예를 들어, 탄소(C) 계열의 물질(그래핀, 그라파이트, CNT) 및 맥신(MXene)으로 대체될 수 있다. 맥신(MXene)은 이차원 구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로서 Mn+1Xn의 화학식으로 표현되며, 상기 화학식에서 M은 원소주기율표의 제3족, 제4족, 제5족 및 제6족 원소 중에서 선택되는 적어도 하나의 전이금속이고, X는 탄소 및/또는 질소이며, n은 1, 2 또는 3이다. 멕신(MXene)은 그래핀과 같은 유사한 전기전도성과 강도를 가진다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 자성입자들(55)이 도전성 금속체(50a)와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 도전성 금속체(50a)와 자성입자들(55) 사이에 절연성 피막(57)이 개재되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 절연성 피막(57)은 상기 자성입자를 전부 둘러싸도록 구성될 수도 있다.
한편, 자성입자들(55)은 절연성 피막(57)이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화될 수 있다. 본 발명에서는 전자파 흡수를 위한 자성입자들(55)을 도입하였으나 저주파 대역의 차폐 효율이 떨어지는 문제점을 극복하며 더욱 높은 투자율을 획득하기 위해, 자성입자들(55)의 재결정화 공정을 도입하였다. 그러나, 이러한 재결정화 공정은 일반적으로 높은 온도에서의 열처리 공정이 필요한데 자성입자들(55)을 구성하는 자성 재료는 고내열 신뢰성이 높지 않은 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 자성입자들(55)의 표면에 고내열성의 절연성 피막(57)을 형성한 후에 재결정화를 위한 열처리를 실시함으로써 고내열성 특성을 확보하면서 동시에 자성입자들(55)의 투자율 상승을 효과적으로 도모하였다.
도 4는 플레이트 형태의 자성입자(퍼말로이)에 대한 열처리 유무에 따른 투자율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 4에 도시된 비교예1은 자성입자의 표면에 실리콘 산화막을 형성하지도 않고 열처리도 수행하지 않은 경우이며, 비교예2는 자성입자의 표면에 절연성 피막으로 실리콘 산화막을 형성한 후 별도의 열처리를 수행하지 않은 경우이며, 실시예는 자성입자의 표면에 절연성 피막으로 실리콘 산화막을 형성한 후에 950℃의 온도에서 1시간 동안 열처리한 경우이다.
도 4를 참조하면, 비교예1에서는 주파수 1MHz에서 투자율이 19.8μ이며, 주파수 3MHz에서 투자율이 17.8μ이며, 비교예2에서는 주파수 1MHz에서 투자율이 22.3μ이며, 주파수 3MHz에서 투자율이 19.5μ임에 반하여, 실시예에서는 주파수 1MHz에서 투자율이 42.4μ이며, 주파수 3MHz에서 투자율이 35.9μ임을 확인할 수 있다. 즉, 자성입자들(55)의 표면에 고내열성의 절연성 피막(57)을 형성한 후에 재결정화를 위한 열처리를 실시함으로써 고내열성 특성을 확보하면서 동시에 자성입자들(55)의 투자율 상승을 효과적으로 도모할 수 있음을 이해할 수 있다.
한편, 전자파 보호 조성물을 구성하는 도전성 금속체(50a)는 다양한 실시예들로 제공될 수 있다.
일 예로, 도 3에 도시된 도전성 금속체(50a)는 도 5에 도시된 도전성 금속입자들(50)이 절연성 피막(57) 상에 소결되어 형성된 도전성 소결체일 수 있다.
다른 예로, 도 3에 도시된 도전성 금속체(50a)는 절연성 피막(57) 상에 코팅 공정으로 형성된 도전성 금속층일 수 있다.
도 3에 도시된 자성입자들(55)과 도전성 금속체(50a)는 예시적으로 플레이크(flake) 형태를 가지나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 전자파 보호 대상물과 용도에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 자성입자들(55) 또는 도전성 금속체(50a)는, 플레이크 형태 뿐만 아니라, 구형, 원통형, 다각기둥형 등의 다양한 형태를 가질 수도 있다.
도 6은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 전자파 보호 조성물을 개념적으로 도해하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 전자파 보호 조성물은 표면에 절연성 피막(57)이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들(55); 및 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체(50a);를 포함하되, 도전성 금속체(50a)는 절연성 피막(57)을 둘러싸는 형태로 제공될 수 있다.
즉, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 전자파 보호 조성물에서는 자성입자(55)를 코어(core)로 하고, 절연성 피막(57)은 자성입자(55)를 둘러싸는 제 1 쉘(shell), 도전성 금속체(50a)는 절연성 피막(57)을 둘러싸는 제 2 쉘(shell)로 이해할 수 있다.
상기 전자파 보호 조성물에서, 코어인 자성입자들(55)이 제 2 쉘인 도전성 금속체(50a)와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 도전성 금속체(50a)와 자성입자들(55) 사이에 제 1 쉘인 절연성 피막(57)이 개재되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 절연성 피막(57)은 상기 자성입자를 전부 둘러싸도록 구성될 수도 있다.
한편, 코어인 자성입자들(55)은 절연성 피막(57)이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화될 수 있다. 본 발명에서는 전자파 흡수를 위한 자성입자들(55)을 도입하였으나 저주파 대역의 차폐 효율이 떨어지는 문제점을 극복하며 더욱 높은 투자율을 획득하기 위해, 자성입자들(55)의 재결정화 공정을 도입하였다. 그러나, 이러한 재결정화 공정은 일반적으로 높은 온도에서의 열처리 공정이 필요한데 자성입자들(55)을 구성하는 자성 재료는 고내열 신뢰성이 높지 않은 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 코어인 자성입자들(55)의 표면에 제 1 쉘로서 고내열성의 절연성 피막(57)을 형성한 후에 재결정화를 위한 열처리를 실시함으로써 고내열성 특성을 확보하면서 동시에 자성입자들(55)의 투자율 상승을 효과적으로 도모하였다.
도 6에 도시된 제 2 쉘로서의 도전성 금속체(50a)는 절연성 피막(57) 상에 코팅 공정으로 형성된 도전성 금속층이거나 도전성 금속입자들이 절연성 피막(57) 상에 소결되어 형성된 도전성 소결체일 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 전자파 보호 조성물을 구성하는 금속입자들(50)은 다양한 금속의 입자들, 예컨대 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 니켈(Ni), 코발트(Co), 탄소(C) 등의 하나, 그 복합재, 또는 그 혼합된 입자들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속입자들(50)은 제조 편의성과 소결 제조를 위하여 유기 은(organic silver)으로 구성될 수 있다.
예를 들어, 자성입자들(55)은 페이스트 내에 2 ~ 30 중량%, 보다 구체적으로는 15 ~ 30 중량 % 함유될 수 있다. 페이스트 내 자성입자들(55)은 넓은 표면적을 가지면서 잘 혼합되도록 플레이크(flake) 형상으로 제공될 수 있다. 자성입자들(55)은 다양한 자성체의 입자들로 구성될 수 있고, 예컨대 철(Fe), 니켈(Ni), 퍼멀로이(permalloy)를 포함하는 철-니켈 합금, 스틸(steel), 스테인리스 스틸, 철-실리콘계 합금, 코발트(Co), 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬, 페라이트(ferrite), FeMn계 페라이트, FeZn계 페라이트, 샌더스트(sendust) 등에서 선택된 하나 또는 그 혼합 입자를 포함할 수 있다. 예컨대, 샌더스트 입자들은 철에 알루미늄, 규소 등이 첨가된 합금의 파우더 형태일 수 있다. 이러한 자성입자들(55)은 비정질 자성분말, 나노결정립 자성분말을 포함하는 연자성 분말 등의 형태로 제공될 수 있다.
절연성 피막(57)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막을 포함할 수 있다.
도전성 금속체(50a)는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 니켈(Ni) 및 코발트(Co)에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수있다. 한편 본 발명의 변형된 실시예에서 도전성 금속체(50a)는 전도성 2차원(2D) 물질군으로 대체될 수 있으며, 예를 들어, 탄소(C) 계열의 물질(그래핀, 그라파이트, CNT) 및 맥신(MXene)으로 대체될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 전자파 보호층(130)은 페이스트 형태의 전자파 보호 조성물을 전자 부품(100) 상에 스프레이 도포한 후 열처리하여 형성될 수 있다. 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 페이스트 내 금속입자들(50)은 전체적으로 서로 연결되도록 절연성 피막(57)의 표면에 소결되어 도전성 금속체(50a)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 전자파 보호층(130)은 전체적으로 도전성을 갖게 되어 전자파를 차폐할 수 있고, 나아가 자성입자들(55)을 통해서 저주파 대역을 효과적으로 흡수하여 전차파를 전체적으로 차단할 수 있게 된다. 소결 시 금속입자들(50)의 자성입자들(55)로의 접착력이 향상될 수 있고, 그 결과 전자파 보호층(130)의 열전도성 및 전기전도성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 페이스트는 은(Ag) 입자, 구리(Cu) 입자, 니켈(Ni) 입자 및 2차원 나노 물질군 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 보충 입자; 용제; 첨가제; 및 수지;를 더 포함할 수 있다. 상기 2차원 나노 물질군은 탄소 계열(C) 물질인 그래핀(Graphene), 그라파이트(Graphite), 카본나노튜브(CNT) 및 맥신(MXene)을 포함할 수 있다. 특히, 상기 용제는 페이스트의 흐름 특성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 페이스트는 스프레이 공정 시 전자 부품(100)의 측면부에서 그 흐름성을 제어하도록 비점이 서로 다른 적어도 두 종류의 용제를 더 포함할 수 있다.
스프레이 공정 시, 페이스트는 전자 부품(100)의 상면부에서 도포되어 측면부로 흘러내릴 수 있다. 이 경우, 시간이 지나면서 페이스트 내 용제가 일부 휘발되어 전자 부품(100)의 측면부 상에서 페이스트의 흐름성이 낮아질 수 있다. 하지만, 페이스트 내에서 비점이 낮은 저비점 용제와 이보다 비점이 높은 고비점 용제가 섞여 있게 되면 일부 저비점 용제가 휘발되더라도 고비점 용제는 거의 휘발되지 않기 때문에 어느 정도의 흐름성을 유지할 수 있게 된다. 이러한 흐름성을 보다 더 정밀하게 제어하기 위해서, 용제는 비점이 다른 3종류 이상의 용제로 구성될 수도 있다.
예를 들어, 저비점 용제는 3-메톡시 부틸 아세테이트(3-METHOXY BUTYL ACETATE), 씨클로 헥실 아세테이트 (CYCLO HEXYL ACETATE), 2-에톡시 아세테이트(2-Ethoxyethyl acetate), 셀로솔 71(SHELLSOL 71), Tert-부틸 셀로솔브(TERT-BUTYL CELLOSOLVE), 디 이소 부틸 케톤(DI ISO BUTYL KETONE), 코코솔 100(KOCOSOL 100), 사이클로헥사논(CYCLOHEXANONE), 에틸 셀로솔브 (ETHYL CELLOSOLVE), 2-메톡시-1-메틸에틸 아세테이트(2-METHOXY-1-METHYLETHYL ACETATE), 메틸 이소 부틸 카비놀 (METHY ISO BUTYL CARBINOL), 2-니트로 프로판(2-NITRO PROPANE), 솔벤트 V-1 (SOLVENT V-1), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 (Propylene glycol monomethyl ether), 테레핀 유(TURPENTILE OIL), N-부틸 알코올(N-BYTYL ALCOHOL), 이소 부틸 아세테이트(ISO BUTYL ALCOHOL), 자일렌(XYLENE), ISO AMYL ACETATE, N-AMYL ACETATE, N-부틸 아세테이트(N-BUTYL ACETATE), 이소 부틸 아세테이트(ISO BUTYL ACETATE), 메틸 이소 부틸 케톤(METHYL ISO BUTYL ETONE), 에틸 알코올(ETHYL ALCOHOL), 이소 프로필 알코올(ISO PROPYL ALCOHOL), 메틸 알코올(METHYL ALCOHOL), 톨루엔(TOLUENE) 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
고비점 용제는 TEXANOL (ESTER ALCOHOL), 부틸 카비톨 아세테이트(BUTYL CARBITOL ACETATE), 에틸렌 글리콜(ETHYLENE GLYCOL), 2-에틸 헥실 글리콜(2-ETHYL HEXYL GLYCOL), 카비톨 아세테이트(CARBITOL ACETATE), 디 베이직 에스테르(DI BASIC ESTER), 프로필렌 글리콜(PROPYLENE GLYCOL), 이소포론(ISOPHORONE), 벤질 알코올(BENZYL ALCOHOL), 메틸 카비톨(METHYL CARBITOL), 2-에틸 헥실 아세테이트(2-ETHYL HEXYL ACETATE), N-메틸-2-필로리돈(N-METHYL-2-PYRROLIDONE), 디프로필렌 글리콜 메틸 에스테르(DIPROPYLENE GLYCOL METHYL ESTER), 에틸 카비톨(ETHYL CARBITOL), 헥실 셀로솔브(HEXYL CELLOSOLVE), 코코졸#180(KOCOSOL#180), 부틸 카비톨(BUTYL CARBITOL), 2-에틸 헥실 알코올(2-ETHYL HEXYL ALCOHOL), 메틸 헥실 케톤(METHYL HEXYL KETONE), 부틸 셀로솔브 아세테이트(BUTYL CELLOSOLVE ACETATE), 3-메틸-3메톡시 부타놀(3-METHYL-3-METHOXY BUTANOL), 코코졸#150(KOCOSOL#150), 부틸 셀로솔즈(BUTYL CELLOSOLVE), 디 아세톤 알코올(DI ACETONE ALCOHOL), 3-메톡시 부틸 아세테이트(3-METHOXY BUTYL ACETATE) 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 같은, 전자 장치(150)에 따르면, 저주파 대역의 전자파를 전자파 보호층(130)으로 효과적으로 차단할 수 있으며, 용제의 비점 조정을 통해서 전자파 보호층(130)이 측면에도 균일하게 형성될 수 있다.
지금까지 본 발명의 다양한 실시에에 따른 전자파 보호 조성물과 이로부터 구현된 전자파 보호층을 구비하는 전자 장치를 설명하였다.
한편, 본 발명의 또 다른 변형된 실시예에 따른 전자파 보호 조성물은 표면에 절연성 피막(57)이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들(55)을 포함하되, 도전성 금속체(50a)은 전자파 보호 조성물을 구성하지 않을 수 있다. 즉, 상기 전자파 보호 조성물은 도 3 및 도 6에 도시된 도전성 금속체(50a)는 형성되지 않고 표면에 절연성 피막(57)이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들(55)을 포함하는 구성으로 이해될 수 있다. 물론, 상기 자성입자들(55)은 절연성 피막(57)이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화되어 투자율이 개선될 수 있음은 도 4를 참조하여 설명한 내용과 같다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
50a: 도전성 금속체
55: 자성입자
57: 절연성 피막
100 : 전자 부품
130 : 전자파 보호층

Claims (18)

  1. 표면에 절연성 피막이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들; 및
    전자파 차폐를 위한 도전성 금속체;를 포함하되,
    상기 자성입자들이 상기 도전성 금속체와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 상기 도전성 금속체와 상기 자성입자들 사이에 상기 절연성 피막이 개재되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    전자파 보호 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성입자들은 상기 절연성 피막이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화된 것을 특징으로 하는,
    전자파 보호 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연성 피막은 상기 자성입자를 전부 둘러싸도록 구성된 것을 특징으로 하는,
    전자파 보호 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 금속체는 상기 절연성 피막 상에 코팅 공정으로 형성된 도전성 금속층인 것을 특징으로 하는,
    전자파 보호 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 금속체는 도전성 금속입자들이 상기 절연성 피막 상에 소결되어 형성된 도전성 소결체인 것을 특징으로 하는,
    전자파 보호 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자성입자들은 철, 퍼말로이, 니켈, 코발트, 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬, 페라이트(ferrite), 뮤메탈(Mu metal) 및 샌더스트(sendust)에서 선택된 하나 또는 그 혼합 입자들을 포함하며,
    상기 절연성 피막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막(Al2O3), 티타늄 산화막(TiO2) 또는 실리콘 산질화막을 포함하며,
    상기 도전성 금속체는 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 금(Au), 니켈(Ni) 및 코발트(Co)에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함하는,
    전자파 보호 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    은(Ag) 입자, 구리(Cu) 입자, 니켈(Ni) 입자 및 2차원 나노 물질군 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 보충 입자; 용제; 첨가제; 및 수지;를 더 포함하는,
    전자파 보호 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연성 피막이 형성된 자성입자들, 상기 도전성 금속체, 상기 보충 입자, 상기 용제, 상기 첨가제 및 상기 수지가 혼합됨으로써 도전성 수지, 페이스트 또는 필름을 구성하는 것을 특징으로 하는,
    전자파 보호 조성물.
  9. 표면에 절연성 피막이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들을 포함하되,
    상기 자성입자들은 상기 절연성 피막이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화된 것을 특징으로 하는,
    전자파 보호 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 자성입자들은 철, 퍼말로이, 니켈, 코발트, 산화철(Fe2O3, Fe3O4), 산화크롬, 페라이트(ferrite), 뮤메탈(Mu metal) 및 샌더스트(sendust)에서 선택된 하나 또는 그 혼합 입자들을 포함하며,
    상기 절연성 피막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 알루미늄 산화막(Al2O3), 티타늄 산화막(TiO2) 또는 실리콘 산질화막을 포함하는,
    전자파 보호 조성물.
  11. 전자파 흡수를 위한 자성입자들의 표면에 절연성 피막을 형성하는 단계;
    상기 절연성 피막이 표면에 형성된 상기 자성입자들을 열처리하여 상기 자성입자들을 재결정화하는 단계; 및
    전자파 차폐를 위한 도전성 금속체를 제공하되, 상기 자성입자들이 상기 도전성 금속체와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 상기 도전성 금속체와 상기 자성입자들 사이에 상기 절연성 피막이 개재되도록 상기 도전성 금속체를 제공하는 단계; 를 포함하는,
    전자파 보호 조성물의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 금속체를 제공하는 단계는 상기 절연성 피막 상에 코팅 공정으로 도전성 금속층을 형성하는 단계를 포함하는,
    전자파 보호 조성물의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 도전성 금속체를 제공하는 단계는 도전성 금속입자들이 상기 절연성 피막 상에 소결되어 도전성 소결체를 형성하는 단계를 포함하는,
    전자파 보호 조성물의 제조방법.
  14. 전자 부품; 및
    상기 전자 부품의 적어도 일부분 상에 형성된 전자파 보호층;을 포함하고,
    상기 전자파 보호층은,
    표면에 절연성 피막이 형성된, 전자파 흡수를 위한 자성입자들; 및 전자파 차폐를 위한 도전성 금속체;를 포함하되, 상기 자성입자들이 상기 도전성 금속체와 직접 접촉하여 발생하는 와전류로 인하여 투자율이 하락하는 것을 방지하기 위하여, 상기 도전성 금속체와 상기 자성입자들 사이에 상기 절연성 피막이 개재되도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전자파 보호층은 상기 도전성 금속체 및 상기 절연성 피막이 형성된 상기 자성입자들을 포함하는 페이스트를 상기 전자 부품 상에 스프레이 도포한 후 열처리하여 형성된,
    전자 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 자성입자들은 상기 절연성 피막이 형성된 이후에 열처리 하여 재결정화된 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 도전성 금속체는 상기 절연성 피막 상에 코팅 공정으로 형성된 도전성 금속층인 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 도전성 금속체는 도전성 금속입자들이 상기 절연성 피막 상에 소결되어 형성된 도전성 소결체인 것을 특징으로 하는,
    전자 장치.

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