WO2012074238A2 - 와이형 페라이트 및 이로 제조된 페라이트 성형체 - Google Patents

와이형 페라이트 및 이로 제조된 페라이트 성형체 Download PDF

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WO2012074238A2
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류병훈
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주식회사 이엠따블유
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Definitions

  • the present invention relates to a w-type ferrite having a high permeability and a low permeability even in a high frequency band of 1-3 kHz and a ferrite molded article produced therefrom.
  • spinel ferrites represented by Mn-Zn series have been used.
  • spinel ferrite has a constant permeability up to a specific frequency band, but in the high frequency band of several hundred MHz or more, the permeability rapidly decreases due to the limit of the Snoek, making it difficult to use as a magnetic material for high frequency electronic components.
  • hexa ferrite has a high permeability to a frequency band of several kHz beyond the limit of the spine of spinel ferrite, and research is being conducted to apply it as a material for high frequency electronic components in a higher frequency band.
  • the w-type ferrite is classified as a ferroxplana type and is usually selected from the group consisting of general formula Ba 2 Me 2 Fe 12 O 22 (Me: Ti, Co, Ni, Zn, Mn and Cu). Species or two or more transition metals).
  • Such wire type ferrite is known to be usable in the high frequency band, but most of the researches related to this type have been made in the frequency band of 1 kHz or less. It is also known that the w-type ferrite has a relatively low permeability value of 2 or less in the frequency band of 1-3 GHz.
  • the present invention to solve the problems of the prior art, by providing the mole ratio and the mole ratio of the transition metal constituting the w-type ferrite to provide a w-type ferrite having a high permeability and low permeability even in the high frequency band of 1 kHz or more The purpose.
  • Another object of the present invention is to provide a ferrite molded article made of the above-described ferrite ferrite.
  • the present invention provides a wye ferrite represented by the following formula (1):
  • the wire-type ferrite In the wire-type ferrite, it may be 0.7 ⁇ a ⁇ 1.3, 0.2 ⁇ b ⁇ 1.2, 0.05 ⁇ c ⁇ 0.8, and 0.05 ⁇ d ⁇ 0.8.
  • a 1, 0.35 ⁇ b ⁇ 0.8, 0.1 ⁇ c ⁇ 0.5, and 0.1 ⁇ d ⁇ 0.5.
  • the wire-type ferrite may have a permeability of 2 or more in a frequency band of 1-3 GHz.
  • the present invention also provides a ferrite molded body comprising the above-mentioned ferrite.
  • Wye ferrite according to the present invention has a high permeability of 2 or more in the high frequency band of 1 kHz or more, it is possible to maintain a low dielectric constant, low dielectric loss and low permeability loss.
  • the w-type ferrite of the present invention has a high permeability of 5 or more in the high frequency band of 1 kHz and a high permeability of 3.5 or more in the high frequency band of 2.4 kHz, and at the same time, the investment loss in these high frequency bands can also be maintained at 1 or less.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a manufacturing method of the w-type ferrite of the present invention
  • XRD X-ray diffraction analysis
  • Example 4 is a graph showing the permeability and the investment loss of the w-type ferrite having the composition Ba 2 Co 1 Zn 0.7 Cu 0.15 Mn 0.15 Fe 12 O 22 of Example 2 of the present invention.
  • the present invention relates to a w-type ferrite having a high permeability and a low permeability even in a high frequency band of 1-3 kHz and a ferrite molded article produced therefrom.
  • Ferrite of the present invention is characterized in that the type of the transition metal constituting the wye ferrite and the wye ferrite represented by the formula (1), the molar ratio thereof is optimized:
  • the present invention will be described with an example in which the molar ratio of Fe is 12.
  • the molar ratio of Fe is changed within the above range, it is natural that the molar ratios such as Ba and Me may be changed according to the stoichiometric ratio. .
  • c which represents the molar ratio of Cu is 0.05 ⁇ c ⁇ 0.8, more preferably 0.1 ⁇ c ⁇ 0.5, most preferably 0.1 ⁇ c ⁇ 0.3.
  • c ⁇ 0.05 the sintering temperature is increased, and the crystal phase is mixed at the same temperature, and in the case of c> 0.8, the permeability may decrease.
  • d which represents the molar ratio of Mn, is preferably 0.05 ⁇ d ⁇ 0.8, more preferably 0.1 ⁇ d ⁇ 0.5, most preferably 0.1 ⁇ d ⁇ 0.2. If d ⁇ 0.05, the dielectric loss increases, and if d> 0.8, the permeability may decrease.
  • the w-type ferrite is 1 ⁇ Has a permeability of 4 to 6, a permeability of 2 to 4 at 2.4 GHz, and a permeability loss of 1 or less in the same frequency band.
  • the w-type ferrite is 1 A permeability of 5 to 6 at GHz, a permeability of 3 to 4 at 2.4 GHz, and a permeability of less than 1 in the same frequency band.
  • the manufacturing method of the wire-type ferrite comprised in this way is not specifically limited, For example, it can manufacture by the following method.
  • Method for producing the y-type ferrite as shown in Figure 1, the step of preparing a raw material of Ba compound, Co compound, Zn compound, Cu compound, Mn compound and Fe compound (S100); Mixing the prepared raw material (S110); Drying the mixture (S120); Primary heat treatment of the dried mixture (S130); And a second heat treatment of the first heat-treated mixture (S140).
  • Ba compound eg BaCO 3
  • Co compound eg Co 3 O 4
  • Zn compound eg ZnO
  • Cu eg CuO
  • Mn compound eg MnO 2
  • Fe An oxide eg, Fe 2 O 3
  • the prepared raw materials are mixed for 45 to 50 hours, preferably 48 hours using a ball mill (S110).
  • water (ion exchange water) purified by an ion exchange filter may be added and mixed in a slurry form.
  • the mixture is dried for 8 to 12 hours, preferably 10 hours at 110 to 160 °C, preferably 120 to 150 °C (S120).
  • the dried mixture is first heat treated at 800 to 1100 ° C., preferably at 800 ° C. for 1 to 5 hours (S130).
  • the first heat-treated mixture is subjected to a second heat treatment at 1100 to 1250 ° C., preferably at 1200 ° C. for 1 to 5 hours (S140).
  • the method may further include pulverizing the dried mixture after the drying step and the first heat treatment mixture after the first heat treatment step, thereby increasing the sintered density during the heat treatment and permeability, investment loss, and the like.
  • the characteristics of can be implemented.
  • after the step of the second heat treatment may further comprise the step of grinding the second heat-treated mixture.
  • a conventional method may be used as the grinding method, and the particle size of the mixture to be ground is also not particularly limited, and may be, for example, ground to be 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the w-type ferrite of the present invention constructed and manufactured as described above includes Co, Zn, Cu, and Mn as transition metals, and is configured to optimize their molar ratios, such that a high frequency band of 1 Hz or more, for example, 1-3 Hz Has a high permeability of 2 or more and a low permeability of less than 1 in the same frequency band.
  • the ferrite of the present invention can be manufactured using a simple process, thereby lowering the cost including the selling price.
  • the present invention provides a ferrite molded body comprising the above-described ferrite ferrite as a raw material.
  • the production method of the ferrite molded body is not particularly limited, and a method commonly used in the art, for example, a dry pressure molding method, may be adopted.
  • a ferrite molded body may be manufactured by mixing a w-type ferrite raw material powder, a binder, and water, preparing a ferrite slurry, granulating the ferrite slurry, and pressing-molding the granules.
  • the shape of the ferrite molded body is not particularly limited, and examples thereof include the shape of a film, sheet, or block.
  • Such a ferrite molded article of the present invention includes the w-type ferrite of the present invention as a raw material powder, as a magnetic material of various electronic parts as well as for RF, including an antenna, which requires a high permeability and a low permeability even in a high frequency band of 1 GHz or more. Can be applied. This makes it possible to miniaturize various electronic components and expand their bandwidth.
  • Example 2 It carried out similarly to Example 1, but used the raw material to have a composition as shown in Table 1 below.
  • FIG. 2 is a diagram showing X-ray diffraction analysis (XRD) analysis data of a w-type ferrite having a composition of Ba 2 Co 1 Zn 0.7 Cu 0.15 Mn 0.15 Fe 12 O 22 prepared in Example 2.
  • XRD X-ray diffraction analysis
  • 3 and 4 are graphs showing the dielectric constant, dielectric loss, permeability, and permeability of the w-type ferrite having the composition Ba 2 Co 1 Zn 0.7 Cu 0.15 Mn 0.15 Fe 12 O 22 prepared in Example 2; The same result was confirmed.
  • the w-type ferrite of Comparative Example 1 since d is 0 and does not include Mn, dielectric loss was increased in the same frequency band as compared with the example.
  • the w-type ferrite of Comparative Example 2 does not contain Cu with 0 of c, which increases the sintering temperature and thus exhibits no single crystal phase upon sintering at the same sintering temperature as in Example, resulting in permeability, permittivity, permeability, and dielectric loss. It did not reach the example.
  • the w-type ferrite of Comparative Example 3 did not contain Zn with b being 0, so that the permeability was reduced in the same frequency band as compared with the example.

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Abstract

본 발명은 와이형 페라이트 및 이로 제조된 페라이트 성형체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하기 화학식 1로 표시되도록 구성됨으로써 1㎓ 이상의 고주파수 대역에서 높은 투자율과 낮은 투자손실을 가져 각종 전자기기의 자성 재료로 적용 시 상기 전자기기의 소형화 및 광대역화를 달성할 수 있는 와이형 페라이트 및 이로 제조된 페라이트 성형체에 관한 것이다: [화학식 1] Ba2CoaZnbCucMndFe12O22 (식 중, a, b, c 및 d는 양수이며, 1.8 ≤ a + b + c + d ≤ 2.2임).

Description

와이형 페라이트 및 이로 제조된 페라이트 성형체
본 발명은 1-3㎓의 고주파수 대역에서도 높은 투자율과 낮은 투자손실을 가지는 와이형 페라이트 및 이로 제조된 페라이트 성형체에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화, 고속·고주파화에 수반하여, 이들 기기에 이용되는 회로 부품에서도 수백 ㎒ 내지 수 ㎓의 주파수 대역에서 사용 가능한 특성이 요구되고 있다.
종래 고주파용 페라이트로는 Mn-Zn계로 대표되는 스피넬 페라이트가 사용되어 왔다. 그러나 스피넬 페라이트는 특정 주파수 대역까지는 일정한 투자율을 가지다가 수백 ㎒ 이상의 고주파수 대역에서는 주파수가 증가함에 따라 스뇌크(Snoek)의 한계에 의해 투자율이 급속하게 저하되어 고주파 전자 부품용 자성 재료로서는 사용하기 어렵다.
한편, 헥사 페라이트는 스피넬 페라이트의 스뇌크의 한계를 넘은 수 ㎓의 주파수 대역까지 높은 투자율을 가져, 보다 높은 주파수 대역에서의 고주파 전자 부품용 재료로 적용하기 위한 연구가 이루어지고 있다.
헥사 페라이트 중 와이형 페라이트는 페록스플라나(ferroxplana)형으로 분류되며, 통상 일반식 Ba2Me2Fe12O22(Me: Ti, Co, Ni, Zn, Mn 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 전이금속)로 표시된다.
이러한 와이형 페라이트는 고주파수 대역에서 사용 가능한 것으로 알려져 있으나, 이와 관련된 대부분의 연구는 1㎓ 이하의 주파수 대역에서 많이 이루어지고 있다. 또한, 와이형 페라이트는 1-3㎓의 주파수 대역에서 2 이하로 비교적 낮은 투자율 값을 가지는 것으로 알려져 있다.
따라서, 1㎓ 이상의 고주파수 대역에서도 더 높은 투자율과 함께 낮은 투자손실을 유지할 수 있는 와이형 페라이트에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 와이형 페라이트를 구성하는 전이금속의 구성 성분과 몰비를 최적화함으로써 1㎓ 이상의 고주파수 대역에서도 높은 투자율과 낮은 투자손실을 가지는 와이형 페라이트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 와이형 페라이트로 제조된 페라이트 성형체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 와이형 페라이트를 제공한다:
화학식 1
Figure PCTKR2011008922-appb-C000001
(식 중, a, b, c 및 d는 양수이며, 1.8 ≤ a + b + c + d ≤ 2.2임).
상기 와이형 페라이트에서 0.7 ≤ a ≤ 1.3, 0.2 ≤ b ≤ 1.2, 0.05 ≤ c ≤ 0.8, 0.05 ≤ d ≤ 0.8일 수 있다.
상기 와이형 페라이트에서 a = 1, 0.35 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.5, 0.1 ≤ d ≤ 0.5일 수 있다.
상기 와이형 페라이트는 1-3㎓의 주파수 대역에서 투자율이 2 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 와이형 페라이트를 포함하는 페라이트 성형체를 제공한다.
본 발명에 따른 와이형 페라이트는 1㎓ 이상의 고주파수 대역에서 2 이상의 높은 투자율을 가지며, 낮은 유전율, 낮은 유전손실 및 낮은 투자손실을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 와이형 페라이트는 1㎓의 고주파수 대역에서 5 이상의 높은 투자율과 2.4㎓의 고주파수 대역에서 3.5 이상의 높은 투자율을 가지며, 동시에 이들 고주파수 대역에서 투자손실도 1 이하로 유지할 수 있다.
이를 통하여, RF용 뿐만 아니라 각종 전자 부품의 자성 재료로 적용되어 상기 부품의 소형화 및 광대역화를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 와이형 페라이트의 제조방법을 나타낸 순서도이고,
도 2는 본 발명의 실시예 2의 Ba2Co1Zn0.7Cu0.15Mn0.15Fe12O22 조성을 갖는 와이형 페라이트의 X-선 회절분석(XRD) 분석 데이터이며,
도 3은 본 발명의 실시예 2의 Ba2Co1Zn0.7Cu0.15Mn0.15Fe12O22 조성을 갖는 와이형 페라이트의 유전율과 유전손실을 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명의 실시예 2의 Ba2Co1Zn0.7Cu0.15Mn0.15Fe12O22 조성을 갖는 와이형 페라이트의 투자율과 투자손실을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 1-3㎓의 고주파수 대역에서도 높은 투자율과 낮은 투자손실을 가지는 와이형 페라이트 및 이로 제조된 페라이트 성형체에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 페라이트는 와이형 페라이트를 구성하는 전이금속의 성분과 이들의 몰비가 최적화된, 하기 화학식 1로 표시되는 와이형 페라이트인 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
Ba2CoaZnbCucMndFe12O22
(식 중, a, b, c 및 d는 양수이며, 1.8 ≤ a + b + c + d ≤ 2.2임).
통상 와이형 페라이트는 일반식 Ba2Me2Fe12O22(Me: Ti, Co, Ni, Zn, Mn 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 전이금속)로 표시된다. 즉, 화학양론적으로 Ba : Me : Fe = 2 : 2 : 12가 되도록 구성되나, 제조공정 상에서 Ba 이온의 침전도를 비롯하여 다른 공정 조건 등에 따라 각 성분의 몰비는 다소 변경될 수 있다. 이러한 점을 고려하여 와이형 페라이트에서 Fe의 몰비는 11 ≤ Fe 몰비 ≤ 13일 수 있다.
이하, 본 발명에서는 Fe의 몰비가 12인 경우를 일례로 하여 설명하나, Fe의 몰비가 상기 범위 내에서 변경되는 경우에는 Ba와 Me 등의 몰비도 화학양론비에 따라 변경될 수 있음은 당연한 것이다.
a, b, c 및 d는 금속 원소의 몰비를 나타내는 0이 아닌 양수로서, 본 발명에서는 특히 이 몰비의 값이 최적의 범위로 구성되는데 특징이 있다. 구체적으로, 1.8 ≤ a + b + c + d ≤ 2.2인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게 a + b + c + d = 2인 것이 좋다.
Co의 몰비를 나타내는 a는 0.7 ≤ a ≤ 1.3인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1인 것이 좋다. a < 0.7인 경우 투자손실이 증가하고 결정상이 단일상이 아닌 혼상으로 변화할 수 있으며, a > 1.3인 경우 투자율이 감소하고 결정상이 혼상으로 변화할 수 있다.
Zn의 몰비를 나타내는 b는 0.2 ≤ b ≤ 1.2인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.35 ≤ b ≤ 0.8, 가장 바람직하게는 0.55 ≤ b ≤ 0.8인 것이 좋다. b < 0.2인 경우 투자율이 감소하고, b > 1.2인 경우 투자손실이 증가하고 주파수 대역이 감소되는 경향이 있다.
Cu의 몰비를 나타내는 c는 0.05 ≤ c ≤ 0.8인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 ≤ c ≤ 0.5, 가장 바람직하게는 0.1 ≤ c ≤ 0.3인 것이 좋다. c < 0.05인 경우 소결 온도가 증가하여 동일 온도에서 결정상이 혼상화가 되며, c > 0.8인 경우 투자율이 감소할 수 있다.
또한, Mn의 몰비를 나타내는 d는 0.05 ≤ d ≤ 0.8인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1 ≤ d ≤ 0.5, 가장 바람직하게는 0.1 ≤ d ≤ 0.2인 것이 좋다. d < 0.05인 경우 유전손실이 증가하고, d > 0.8인 경우 투자율이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 측면에서 0.7 ≤ a ≤ 1.3, 0.2 ≤ b ≤ 1.2, 0.05 ≤ c ≤ 0.8, 0.05 ≤ d ≤ 0.8이고 a + b + c + d = 2를 만족하도록 구성되는 경우, 와이형 페라이트는 1㎓ 이상, 예컨대 1-3㎓의 주파수 대역에서 2 이상의 투자율, 바람직하게 2 내지 6의 투자율과, 상기 동일 주파수 대역에서 1 이하의 투자손실을 가진다.
본 발명의 다른 측면에서 a는 1, 0.35 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.5, 0.1 ≤ d ≤ 0.5이고 a + b + c + d = 2를 만족하도록 구성되는 경우, 와이형 페라이트는 1㎓에서 4 내지 6의 투자율, 2.4㎓에서 2 내지 4의 투자율과, 상기 동일 주파수 대역에서 1 이하의 투자손실을 가진다.
본 발명의 또 다른 측면에서 a는 1, 0.35 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.5, 0.1 ≤ d ≤ 0.3이고 a + b + c + d = 2를 만족하도록 구성되는 경우, 와이형 페라이트는 1㎓에서 5 내지 6의 투자율, 2.4㎓에서 3 내지 4의 투자율과, 상기 동일 주파수 대역에서 1 미만의 투자손실을 가진다.
본 발명의 또 다른 측면에서 a는 1, 0.55 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.3, 0.1 ≤ d ≤ 0.2이고 a + b + c + d = 2를 만족하도록 구성되는 경우, 와이형 페라이트는 1㎓에서 5 내지 6의 투자율, 2.4㎓에서 3.5 내지 3.9의 투자율과, 상기 동일 주파수 대역에서 0.8 이하의 투자손실을 가진다.
이와 같이 구성되는 와이형 페라이트의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 하기와 같은 방법으로 제조할 수 있다.
와이형 페라이트의 제조방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, Ba 화합물, Co 화합물, Zn 화합물, Cu 화합물, Mn 화합물 및 Fe 화합물의 원료를 준비하는 단계(S100); 준비된 원료를 혼합하는 단계(S110); 혼합물을 건조하는 단계(S120); 건조된 혼합물을 1차 열처리하는 단계(S130); 및 1차 열처리된 혼합물을 2차 열처리하는 단계(S140)를 포함한다.
보다 상세하게, Ba 화합물(예컨대, BaCO3), Co 화합물(예컨대, Co3O4), Zn 화합물(예컨대, ZnO), Cu 화합물(예컨대, CuO), Mn 화합물(예컨대, MnO2) 및 Fe 산화물(예컨대, Fe2O3)을 1.8 ≤ a + b + c + d ≤ 2.2가 되도록 소정의 몰비로 혼합하여 원료를 준비한다(S100). 이때, 0.7 ≤ a ≤ 1.3, 0.2 ≤ b ≤ 1.2, 0.05 ≤ c ≤ 0.8, 0.05 ≤ d ≤ 0.8의 범위 내에서 Co 화합물, Zn 화합물, Cu 화합물, Mn 화합물을 혼합하는 것이 바람직하다. 준비된 원료를 볼밀(ball mill)을 이용하여 45 내지 50시간, 바람직하게 48시간 동안 혼합한다(S110). 이때, 혼합의 균일도를 향상시키기 위해 이온교환필터로 정수한 물(이온교환수) 등을 첨가하여 슬러리 형태로 혼합할 수 있다. 혼합물을 110 내지 160℃, 바람직하게 120 내지 150℃에서 8 내지 12시간, 바람직하게 10시간 동안 건조한다(S120). 건조된 혼합물을 800 내지 1100℃, 바람직하게 800℃에서 1 내지 5시간 동안 1차 열처리한다(S130). 1차 열처리된 혼합물을 1100 내지 1250℃, 바람직하게 1200℃에서 1 내지 5시간 동안 2차 열처리한다(S140). 이때, 건조하는 단계 이후에 건조된 혼합물, 1차 열처리하는 단계 이후에 1차 열처리된 혼합물을 각각 분쇄하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이를 통하여 열처리 시 소결 밀도를 증가시키고 투자율, 투자손실 등의 특성을 구현할 수 있다. 또한, 2차 열처리하는 단계 이후에 2차 열처리된 혼합물을 분쇄하는 단계도 추가로 포함할 수 있다. 분쇄 방법으로는 통상의 방법을 이용할 수 있으며, 분쇄되는 혼합물의 입경 크기도 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 0.1 내지 10㎛가 되도록 분쇄할 수 있다.
이와 같이 구성 및 제조되는 본 발명의 와이형 페라이트는 전이금속으로 Co, Zn, Cu 및 Mn을 모두 포함하고 이들의 몰비가 최적화되도록 구성됨으로써, 1㎓ 이상의 고주파수 대역, 예컨대 1-3㎓의 고주파수 대역에서 2 이상의 높은 투자율과 상기 동일 주파수 대역에서 1 이하의 낮은 투자손실을 가진다. 또한, 본 발명의 페라이트는 단순한 공정을 이용하여 제조할 수 있으며, 이를 통하여 판매 단가를 비롯한 비용도 낮출 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 와이형 페라이트를 원료로 포함하는 페라이트 성형체를 제공한다.
페라이트 성형체의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에서 통상적으로 이용되는 방법, 예컨대 건식 가압 성형방법을 채용할 수 있다. 구체적으로, 와이형 페라이트 원료 분말, 바인더 및 물을 혼합하여 페라이트 슬러리를 제조한 후 이를 과립화하고, 과립을 가압 성형하는 방법으로 페라이트 성형체를 제조할 수 있다.
페라이트 성형체의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 막, 시트 또는 블록의 형상을 들 수 있다.
이와 같은 본 발명의 페라이트 성형체는 본 발명의 와이형 페라이트를 원료 분말로 포함하여 1㎓ 이상의 고주파수 대역에서도 높은 투자율과 낮은 투자손실이 요구되는, 안테나를 포함한 RF용 뿐만 아니라 각종 전자 부품의 자성 재료로 적용될 수 있다. 이를 통화여, 각종 전자 부품을 소형화하고 이들의 대역폭을 확장시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예
실시예 1. Ba2Co1Zn0.8Cu0.1Mn0.1Fe12O22
Co3O4 1/3몰, ZnO 0.8몰, CuO 0.1몰 및 MnO2 0.1몰을 혼합하고, 여기에 BaCO3 2몰과 Fe2O3 6몰을 혼합하여 원료를 준비하였다. 준비된 원료를 볼밀을 이용하여 48시간 동안 혼합하였으며, 이때 균일성을 향상시키기 위해 이온교환수를 첨가하였다. 슬러리 형태의 혼합물을 120℃에서 10시간 동안 건조한 후 형성된 케익 형상의 혼합물을 분쇄하였다. 분쇄된 혼합물을 1000℃에서 3시간 동안 1차 열처리한 후 분쇄하고, 이 분쇄된 혼합물을 다시 1200℃에서 3시간 동안 2차 열처리하여 Ba2Co1Zn0.8Cu0.1Mn0.1Fe12O22의 조성을 갖는 와이형 페라이트를 제조하였다.
실시예 2-8
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성이 되도록 원료를 사용하였다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 Ba2Co1Zn0.7Cu0.15Mn0.15Fe12O22 조성을 갖는 와이형 페라이트의 X-선 회절분석(XRD) 분석 데이터를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 2에서 제조된 페라이트는 참조 대상인 JCPDS 카드에서와 거의 유사한 피크를 나타내어 와이형 페라이트로 제조된 것을 확인하였다. 이를 통하여, 다른 실시예에서 제조된 페라이트도 와이형 페라이트로 제조되었음을 판단할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 8에서 제조된 와이형 페라이트의 투자율, 유전율, 투자손실 및 유전손실을 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
구분 와이형 페라이트조성 투자율 유전율 투자손실 유전손실
1㎓ 2.4㎓ 1㎓ 2.4㎓ 1㎓ 2.4㎓ 1㎓ 2.4㎓
실시예1 Ba2Co1Zn0.8Cu0.1Mn0.1Fe12O22 5.53 3.65 20.9 17.4 0.37 0.70 0.37 0.32
실시예2 Ba2Co1Zn0.7Cu0.15Mn0.15Fe12O22 5.75 3.74 17.3 15.5 0.36 0.70 0.28 0.21
실시예3 Ba2Co1Zn0.6Cu0.2Mn0.2Fe12O22 5.73 3.64 14.7 14.0 0.36 0.73 0.15 0.11
실시예4 Ba2Co1Zn0.4Cu0.3Mn0.3Fe12O22 5.65 3.42 13.6 13.4 0.39 0.77 0.05 0.04
실시예5 Ba2Co1Zn0.55Cu0.15Mn0.3Fe12O22 5.04 3.17 13.9 13.7 0.40 0.73 0.06 0.04
실시예6 Ba2Co1Zn0.35Cu0.15Mn0.5Fe12O22 4.54 2.34 13.2 13.2 0.66 1.00 0.005 0.004
실시예7 Ba2Co1Zn0.55Cu0.3Mn0.15Fe12O22 5.97 3.70 16.1 14.9 0.37 0.73 0.20 0.15
실시예8 Ba2Co1Zn0.35Cu0.5Mn0.15Fe12O22 5.59 3.28 13.6 13.1 0.36 0.75 0.09 0.06
위 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 와이형 페라이트는 a는 1, 0.35 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.5, 0.1 ≤ d ≤ 0.5이고 a + b + c + d = 2를 만족하도록 구성되어 1 내지 3㎓의 주파수 대역에서 2 이상의 투자율, 구체적으로 1㎓에서 4 내지 6의 투자율, 2.4㎓에서 2 내지 4의 투자율을 가지며 1 이하의 투자손실을 가지는 것을 알 수 있었다.
또한, 위에서 a = 1, 0.35 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ d ≤ 0.3이 되도록 구성된 페라이트(실시예 1-5, 7, 8)는 1㎓에서 5 내지 6의 투자율, 2.4㎓에서 3 내지 4의 투자율과, 1 미만의 투자손실을 가지는 것을 알 수 있었다.
또한, 위에서 a = 1, 0.55 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.3, 0.1 ≤ d ≤ 0.2가 되도록 구성된 페라이트(실시예 1-3, 7)는 1㎓에서 5 내지 6의 투자율, 2.4㎓에서 3.5 내지 3.9의 투자율과, 0.8 이하의 투자손실을 가지는 것을 알 수 있었다.
도 3 및 4는 실시예 2에서 제조된 Ba2Co1Zn0.7Cu0.15Mn0.15Fe12O22 조성을 갖는 와이형 페라이트의 유전율과 유전손실, 투자율과 투자손실을 나타낸 그래프이며, 이를 통하여 상기한 바와 같은 동일한 결과를 확인할 수 있었다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, Ba2Co1Zn0.7Cu0.3Fe12O22 조성이 되도록 원료를 사용하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, Ba2Co1Zn0.7Mn0.3Fe12O22 조성이 되도록 원료를 사용하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, Ba2Co1Cu0.5Mn0.5Fe12O22 조성이 되도록 원료를 사용하였다.
상기 비교예 1의 와이형 페라이트는 d가 0으로 Mn을 포함하지 않아 실시예에 비해 동일 주파수 대역에서 유전손실이 증가하였다. 또한, 비교예 2의 와이형 페라이트는 c가 0으로 Cu를 포함하지 않아 소결 온도가 증가하여 실시예에서와 동일한 소결 온도에서 소결 시 단일 결정상을 나타내지 못하여 투자율, 유전율, 투자손실 및 유전손실이 실시예에 미치지 못하였다. 또한, 비교예 3의 와이형 페라이트는 b가 0으로 Zn을 포함하지 않아 실시예에 비해 동일 주파수 대역에서 투자율이 감소하였다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 와이형 페라이트:
    [화학식 1]
    Ba2CoaZnbCucMndFe12O22
    (식 중, a, b, c 및 d는 양수이며, 1.8 ≤ a + b + c + d ≤ 2.2임).
  2. 청구항 1에 있어서, 0.7 ≤ a ≤ 1.3, 0.2 ≤ b ≤ 1.2, 0.05 ≤ c ≤ 0.8, 0.05 ≤ d ≤ 0.8인 와이형 페라이트.
  3. 청구항 2에 있어서, a = 1, 0.35 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.5, 0.1 ≤ d ≤ 0.5인 와이형 페라이트.
  4. 청구항 3에 있어서, a = 1, 0.55 ≤ b ≤ 0.8, 0.1 ≤ c ≤ 0.3, 0.1 ≤ d ≤ 0.2인 와이형 페라이트.
  5. 청구항 1에 있어서, 1-3㎓의 주파수 대역에서 투자율이 2 이상인 와이형 페라이트.
  6. 청구항 5에 있어서, 1㎓의 주파수 대역에서 투자율이 4 내지 6이고, 2.4㎓의 주파수 대역에서 투자율이 3.5 내지 3.9인 와이형 페라이트.
  7. 청구항 1에 있어서, 1-3㎓의 주파수 대역에서 투자손실이 1 이하인 와이형 페라이트.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항의 와이형 페라이트를 포함하는 페라이트 성형체.
  9. 청구항 8에 있어서, 막, 시트 또는 블록 형상인 페라이트 성형체.
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