KR100606174B1

KR100606174B1 - 광대역 전파흡수체

Info

Publication number: KR100606174B1
Application number: KR1020040065672A
Authority: KR
Inventors: 김동일; 송재만; 최동한
Original assignee: 김동일
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-08-01
Also published as: KR20060017124A

Abstract

본 발명은 광대역 전파흡수체에 관한 것이며, 상세하게는 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체를 옻칠에 분산한 광대역 전파흡수체에 관한 것으로서, 고주파영역에서 전파흡수능이 양호하고, 박형이며, 저렴하게 제조할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 페라이트 45~94.9 중량% 와 심성화강암 0.1~10 중량% 및 알루미나 5~45 중량% 를 혼합소성한 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체 30~80 중량%를 옻칠 20~70 중량% 에 분산한 것이다.

페라이트, 심성화강암, 알루미나, 옻칠

Description

광대역 전파흡수체 {BROAD-BAND ELECTROMAGNETIC WAVE ABSORBER}

도 1은 본 발명의 실시예의 전파흡수 특성도

도 2는 종래의 고무 페라이트 시트 전파흡수체의 전파흡수 특성도

본 발명은 광대역 전파흡수체에 관한 것이며, 상세하게는 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체를 옻칠에 분산한 광대역 전파흡수체에 관한 것이다.

최근 각종 전자기기의 사용이 증가되고, 마이크로 프로세서 등의 1C 동작 주파수가 점차 높아지고 있어 불필요한 노이즈의 방사가 증가하고 있으며, 통신분야에서도 고주파대역의 주파수의 사용이 급속히 증가됨에 따라 노이즈를 방사하기 쉬우며, 또한 최근의 전자기기의 소형화, 저소비 전력화와 디지털화 추세에 따라 불요전자파에 대한 면역성(노이즈 내성)의 저하로 인하여 전자파장해(EMI)에 의한 전자기기의 오동작 문제를 발생시키고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 전자기기 내부에 전파흡수체를 배치하여 EMI 감소대책을 강구하고 있으며, 상기 전파흡수체는 결합재(고무 또는 합성수지)에 MnZn 또는 NiZn 페라이트를 분산한 시트(통상 고무 페라이트 시트라 함)가 주로 사용되고 있는 바, 상기 고무 페라이트 시트 전파흡수체에 분산되는 페라이트는 특정 주파수대에서 자벽의 이동 내지 스핀운동에 동반하는 공명현상에 의하여 손실이 커지는 현상이 발생하고, 상기와 같이 손실이 큰 페라이트에 특정 주파수의 전자파 가 입사되면 자성손실에 의하여 전자파 에너지가 열에너지로 변환되면서 전자파를 흡수하는 것이다.

상기 고무 페라이트 시트는 MnZn 페라이트 70 중량% 를 고무 30 중량% 에 분산하여 두께 3mm 의 시트로 성형할 경우 500MHz~10GHz 주파수대역에서 2-5dB 정도의 반사감쇠량을 얻을 수 있는 것이다.(도 2 참조)

그러나 상기한 고무 페라이트 시트 전파흡수체는 페라이트의 공명현상에 의한 손실을 이용하여 전자파를 흡수하는 것임으로 페라이트에 고주파 자계가 인가되었을 때 결합재에 분산된 페라이트가 절연성을 갖는 물질로 도포되어 있으면 페라이트끼리 접속되어도 전기저항이 크게 되어 손실을 증가시키지만, 절연성을 갖는 물질로 도포되어 있지 않으면 페라이트끼리 완전히 연속되어 전기저항이 저하하여 페라이트 내부에 전류가 유기됨으로 전파흡수능이 낮아지게 됨으로 전파흡수능을 증대하기 위하여 그 두께를 두껍게 할 수밖에 없는 것이다.

상기와 같이 전파흡수능이 낮아지고 두께가 두껍게 되면, 예를 들면 최근 소형화되고 있는 휴대용 전화기 등의 전자기기에 이를 부설할 경우, 전자기기의 소형화에 부응하지 못할 뿐 아니라 EMI 감소대책이 만족스럽지 못하게 됨으로써 고주파영역에서 전파흡수능이 양호하고 그 두께가 박형인 전파흡수체의 개발이 요구되고 있다.

본 발명자 등은 상기한 요구에 부응하기 위하여, MnZn 페라이트 90~99.9 중량% 와 심성화강암 0.1~10 중량% 를 혼합소성한 페라이트ㆍ심성화강암 복합분체 30~80 중량% 를 고무 또는 염소화 폴리에틸렌 20~70 중량% 에 분산한 광대역 전파흡수체를 2001년 특허출원 제 70016 호(이하 "전자" 라 함)로 제안한 바 있다.

상기한 페라이트ㆍ심성화강암 복합분체로 된 전파흡수재는 페라이트에 심성화강암을 코팅하여 고주파영역에서 페라이트의 도전율을 저감시킴으로써 페라이트의 투자율이 저하되지 않고, 전기저항도 크게 유지할 수 있게 되어 두께 3mm 의 시트상으로 형성하여서 500MHz~2.5GHz 주파수대역에서 반사감쇠량 14dB 을, 2.5~5GHz 주파수대역에서 반사감쇠량 14~8dB 의 광대역이고, 우수한 전파흡수능을 얻을 수 있었다.

또한 본 발명자 등은 옻칠이 유전손실이 큰 것에 착안하여, 상기 페라이트ㆍ 심성화강암 복합분체 30~80 중량% 를 옻칠 20~70 중량% 에 분산하여 페이스트 상으로 형성한 옻칠을 소재로 한 전파흡수체를 2002년 특허출원 제 8615 호(이하 "후자" 라 함)로 제안한 바 있으며, 상기 옻칠 소재 전파흡수체는 두께 3mm 의 시트 상으로 형성하여서 500MHz~10GHz 주파수대역에서 16~19dB 의 광대역이고, 우수한 전파흡수능을 얻었다.

상기한 본 발명자 등의 선출원에서 페라이트에 코팅되는 심성화강암은 SiO₂(규사)와 Al₂O₃(알루미나)가 주성분(상세조성은 선출원 명세서 참조)으로서, 페라이트와 심성화강암을 혼합소성할 때 주성분 등이 페라이트에 일부 침식됨과 동시 에 코팅되어 Al₂O₃가 절연체로서의 기능을 함으로써 고주파영역에서 페라이트의 투자율이 저하되지 않고, 전기저항을 크게 유지하기 때문에 전파흡수능이 우수하게 되는 것이다.

그러나 상기한 전자의 것은 2GHz 이상의 고주파수영역에서, 후자는 4GHz 이상의 고주파수영역에서 전파흡수능이 만족스럽지 못한 바,(전파흡수체는 전자파 에너지를 99% 흡수하는 값인 반사감쇠량 20dB 를 목표로 하는 경우가 많음)

상기한 선출원에서 페라이트에 코팅되는 심성화강암은 주 절연기능을 하는 Al₂O₃(알루미나)의 조성비가 10% 미만임으로 상기 고주파수영역 이상에서는 페라이트의 절연기능이 저하되어서 페라이트에 와전류손실이 생겨 투자율이 저하되기 때문이다.

또한 상기한 선출원은 그 두께가 3mm 임으로 전자기기의 소형화 추세에 부응하는 데에 미흡한 실정이다.

본 발명자들은 상기한 선출원의 페라이트의 절연기능 저하의 개선 및 두께의 감소 등에 대하여 많은 연구를 하여서 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 고주파영역에서 전파흡수능이 양호하고, 박형이며, 저렴하게 제조할 수 있는 광대역 전파흡수체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 페라이트 45~94.9 중량% 와 심성화강암 0.1~10 중량% 및 알루미나 5~45 중량% 를 혼합소성한 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체 30~80 중량% 를 옻칠 20~70 중량% 에 분산한 것이다.

본 발명은 MnZn 또는 NiZn 페라이트 45~94.9 중량% 와 심성화강암 0.1~10 중량% 및 알루미나 5~45 중량% 를 혼합하여 950~1250℃ 에서 1~3시간 소성하여 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체를 제조하고, 상기 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체 30~80 중량% 를 옻칠 20~70 중량% 에 분산하여 페이스트 상으로 형성한 것이다.

상기 심성화강암은 주성분으로서 SiO₂79.7 중량% 및 Al₂O₃9.87 중량% 를 함유하고 있는 바, 이들은 소성시에 특히 페라이트에 SiO₂의 일부가 침식됨으로써 Al₂O₃의 코팅이 신속하고 양호하게 되는 것이다.

상기 알루미나는 열전도율, 전기절연성 및 고주파손실이 양호한 반면에, 페라이트에 직접 코팅이 어려움으로 상기 심성화강암에 함께 혼합하여 소성하면 심성화강암에 함유한 SiO₂의 침식에 의하여 페라이트에 코팅이 신속하게 됨과 동시에 절연체로서의 기능을 양호하게 달성함으로써 고주파영역에서 페라이트의 투자율이 저하되지 않고, 전기저항도 크게 유지할 수 있으며, 또한 열전도율이 양호함으로 전자파를 흡수할 때 변환되는 열에너지를 신속히 발산하여 전파흡수체의 내구성을 양호하게 유지할 수 있는 것이다.

상기 심성화강암 및 알루미나의 총혼합량은 5.1~55 중량% 인바, 5.1 중량% 이하이면 페라이트의 절연성이 취약하여 고주파영역에서 페라이트의 투자율이 저하됨으로 전파흡수능이 낮아지게 되고, 55 중량% 이상이면 페라이트가 고립됨으로써 투자율이 작게 되어 전파흡수능이 낮아지게 되는 것이다.

상기 페라이트의 입경은 0.5~10㎛ 이 바람직하고, 상기 심성화강암 및 알루 미나의 입경은 100~1,000㎚ 가 바람직하다.

상기 옻칠은 유전손실이 양호하여 그 자체만으로 18GHz 대역까지 1~2dB 의 전파흡수능을 가지고 있고, 입사되는 전자파의 반사를 억제함으로써 기존의 유기결합재인 고무, 염소화 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드 등에 비하여 전파흡수능을 더욱더 양호하게 할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

심성화강암 분체 3 중량%, MnZn 페라이트 분체 67 중량%, 알루미나 분체 30중량% 를 혼합하여 1150℃ 에서 3시간 소성한 후 분쇄하여 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체를 제조하고, 상기 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체 80 중량% 를 옻칠 20 중량% 에 분산하여 페이스트 상으로 형성하여서 테이블 위에 종이를 깔고 종이 위에 롤에 의하여 수회를 도포하여 두께 2mm 의 시트를 제조한 후 시트에서 종이를 제거하고 동축관법에 의하여 전파흡수능을 측정한 바, 도 1과 같이 광대역이고, 전파흡수능이 우수한 전파흡수체를 얻었다.

(실시예 2)

심성화강암 분체 3 중량%, MnZn 페라이트 분체 56 중량%, 알루미나 분체 11 중량% 를 혼합하여 1250℃ 에서 3시간 소성한 후 분쇄한 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체 80 중량% 를 옻칠 20 중량% 에 분산하여 페이스트 상으로 형성하여 상기 실시예 1과 같은 방법으로 두께 2mm 로 제조한 후, 실시예 1과 같은 방법으로 전파흡수능을 측정한 바, 도 1과 같이 광대역이고, 전파흡수능이 우수한 전파흡수체를 얻었다.

(실시예 3)

심성화강암 분체 3 중량%, MnZn 페라이트 분체 78 중량%, 알루미나 분체 19 중량% 를 혼합하여 1100℃ 에서 3시간 소성한 후 분쇄한 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체를 실시예 1과 같은 조성, 방법 및 두께로 제조하여 실시예 1과 같은 방법으로 전파흡수능을 측정한 바, 도 1과 같이 광대역이고, 전파흡수능이 우수한 전파흡수체를 얻었다.

이상과 같이 본 발명은 페라이트에 심성화강암 및 알루미나를 혼합소성한 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체를 유전손실이 비교적 크고 접착성이 양호한 옻칠에 분산하여 페라이트끼리의 절연을 양호하게 유지함으로서, 고주파영역에서 페라이트의 투자율이 감소되지 않고 전기저항도 크게 유지할 수 있기 때문에 광대역에서 전파흡수능이 양호하고, 두께가 박형인 전파흡수체를 얻을 수 있음으로 전자기기의 소형화 추세에 부응할 수 있고, 또한 페라이트에 심성화강암 및 알루미나를 혼합하여 소성만 하면 페라이트에 심성화강암 및 알루미나가 양호하게 코팅됨으로 저렴하고 간편하게 생산할 수 있는 것이다.

Claims

페라이트 45~94.9 중량% 와 심성화강암 0.1~10 중량% 및 알루미나 5~45 중량% 를 혼합소성한 페라이트ㆍ심성화강암ㆍ알루미나 복합분체 30~80 중량% 를 옻칠 20~70 중량% 에 분산한 광대역 전파흡수체.