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KR102369203B1 - 복합 자성체 및 제조 방법 - Google Patents

복합 자성체 및 제조 방법 Download PDF

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KR102369203B1
KR102369203B1 KR1020187023622A KR20187023622A KR102369203B1 KR 102369203 B1 KR102369203 B1 KR 102369203B1 KR 1020187023622 A KR1020187023622 A KR 1020187023622A KR 20187023622 A KR20187023622 A KR 20187023622A KR 102369203 B1 KR102369203 B1 KR 102369203B1
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Abstract

본 발명의 과제는, 낮은 도전율과 높은 투자율을 양립시키는 동시에, 감결합(減結合, decoupling)이 생기는 주파수대(帶)가 보다 고주파에 이르는 복합 자성체를 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 편평한 형상의 연자성(軟磁性) 금속 분말과, 연자성 금속 분말의 평균 두께보다 작으며, 연자성 금속 분말의 표면에 배치되는 절연 입자와, 연자성 금속 분말 및 절연 입자를 분산 유지(保持)시키는 유기 결합재를 포함하는 복합 자성체로서, 연자성 금속 분말의 두께 방향의 단면(斷面)에 있어서의 연자성 금속 분말 표면의 길이 0.2㎛당 절연 입자를 1개 이상 배치한다.

Description

복합 자성체 및 제조 방법
[0001] 본 발명은, 전자 노이즈의 억제에 이용하는 복합 자성체에 관한 것이며, 자세하게는 편평한 형상의 연자성(軟磁性) 금속 분말의 표면에 절연 입자를 배치한 복합 자성분(磁性粉)을, 유기 결합재 중에 분산시켜 성형한 복합 자성체에 관한 것이다.
[0002] 전자기기의 소형화, 고속화에 수반하여, 고주파 회로로부터 발생하는 전자 노이즈가 전자기기의 오동작이나 간섭 등의 전자 장해의 원인이 되는 문제가 있다. 최근에는 이러한 전자 장해를 방지할 목적으로, 자성체의 자기 손실을 이용한 전자 간섭 억제체, 즉 비자성 결합재 중에 연자성 분말을 분산시켜 얇은 시트 형상으로 성형한 복합 자성체가 이용되고 있다.
[0003] 특허 문헌 1에는, 실질적으로 편평한 형상의 연자성 분말과 유기 결합제로 이루어진 복합 자성체에 있어서, 편평한 형상의 연자성 분말은, 표면 개질용 미세분말(微粉末)에 의해 코팅 처리되어 있는 복합 자성체가 기재되어 있다.
[0004] 또한, 복합 자성체에 이용하는 자성 분말의 일례로서, 특허 문헌 2에는 금속분(粉)에 고유전율(高誘電率) 미립자와 바인더 수지를 피복하는 노이즈 억제용 복합 자성분이 기재되어 있다.
[0005] 1. 일본 특허공개공보 H10-92621호 2. 일본 특허공개공보 제2014-199862호 3. 일본 특허공개공보 H10-335128호
[0006] 복합 자성체의 도전율을 저감하는 것은, 전자기기로의 실장(實裝)시에 있어서, 소형화로 근접 배치된 전자 부품과의 절연 처리를 불필요하게 할 수도 있기 때문에, 전자기기의 제조 비용 억제에 기여한다.
[0007] 또한, 전자 장해 방지의 관점에서 보더라도, 복합 자성체의 도전율 저감은 바람직하다. 복합 자성체의 도전율이 높아지면, 복합 자성체 내부에 통전(導通) 경로가 발생하여 유전율의 유전 성분(ε′)이 발산되고, 도전 성분(ε″)의 값도 상승함으로써, 복합 자성체로서의 고주파에 있어서의 도전율(σ(=ε″·2πf. f는 주파수))도 높아진다. 따라서, 불필요한 전자파의 반사가 증가하는 동시에, 유전 성분(ε′)에 의한 LC공진이 저주파측으로 시프트됨으로써, 노이즈원(源)과의 감결합(減結合, 디커플링(decoupling))의 고주파 특성이 열화(劣化)된다. 이러한 디커플링을 개선하려면, 투자율과 도전율에 대해 적절한 설정을 해야 함을 본 발명자는 알아내었다.
[0008] 통상, 디커플링의 개선에는, 투자율 향상이 필요하다고 생각된다. 복합 자성체를 연자성 금속 분말과 유기 결합재만으로 형성한 경우, 도전율을 저감하기 위해서는, 개개의 연자성 금속 분말을 피복하기에 부족함이 없는 충분한 유기 결합재를 배합할 필요가 있어, 복합 자성체에 있어서의 연자성 금속 분말의 충전(充塡) 밀도를 높이는 것이 곤란해진다. 따라서, 복합 자성체로서 기능하기 위해서는 상당한 두께가 필요하며, 연자성 금속 분말 간의 거리가 커져서 자기적인 결합이 저하되고, 복합 자성체의 투자율이 저하된다.
[0009] 또한, 디커플링의 개선에는, 도전성 저하가 필요하다고 생각된다. 복합 자성체에 있어서의 연자성 금속 분말의 배합률을 늘려 충전 밀도를 높이면, 복합 자성체의 투자율 저하는 막을 수 있지만, 상대적으로 유기 결합재의 비율이 저하되어 도전성이 높아져, 고주파 영역에서의 노이즈 억제 효과가 저하된다는 과제가 있다. 이러한 디커플링에 관한 트레이드 오프(trade off)의 조건을 해결하기 위해서는, 특허 문헌 1과 같이 연자성 금속 분말 자체에 절연 처리를 실시하는 구성이 유효하며, 금속 분말에 대한 절연 처리의 일례로서 특허 문헌 2 및 특허 문헌 3에 나타낸 바와 같은 방법이 제안된 바 있다.
[0010] 연자성 분말에 표면 개질용 미세분말을 형성하는 수단으로서, 특허 문헌 1에 기재된 열플라즈마법에 따른 미립자 코팅 등을 이용하는 경우, 특수한 제조 설비나 작업 공정이 필요하기 때문에, 제조 비용이 높아진다는 과제가 있다. 또한, 열플라즈마법에 따른 미립자 코팅에서는, 연자성 분말의 표면에 표면 개질용 미세분말을 균일하게 형성하는 것이 곤란하여, 절연성이 불충분해진다는 과제도 있다. 구체적으로는, 특허 문헌 1에 있어서의 열플라즈마법에 따른 코팅을 입자의 집합체인 분말에 피복하는 경우, 분말 표면에 존재하는 입자의 일방(一方)인 표면에는 표면 개질용 미세분말이 피복되지만, 타방(他方)인 이면(裏面)에는 피복되지 않고, 나아가, 분말 내부의 입자에 대한 피복까지는 되지 않는다는 과제가 있다.
[0011] 또한, 특허 문헌 2에 기재된 기술에서는, 연자성 분말과 고유전율 미립자와 바인더 수지를 밀(mill) 장치로 교반함으로써 미립자 코팅이 가능해져, 특허 문헌 1의 방법보다 간편하며 제조 비용이 낮아지는 한편, 연자성 분말에 바인더 수지를 균일하게 코팅하는 구성은, 상기와 같이 연자성 분말 간의 거리가 커져 복합 자성체의 투자율이 저하된다는 과제가 있는 것 외에, 바인더 수지가 이미 분말 표면에서 경화된 분말을 시트 형상 등의 복합 자성체로서 형성하는 수단이 개시되어 있지 않아, 이러한 유형의 복합 자성체의 제작이 불가능하거나 또는 곤란하다는 과제가 있다.
[0012] 또한, 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 강자성 금속 분말과 산화티탄 졸 또는 산화지르코늄 졸을 혼합함으로써 강자성 금속 분말에 코팅하고 있어, 특허 문헌 1의 방법보다 간편하며 제조 비용이 낮아진다. 그러나, 단락 ［0020］에도 기재되어 있는 바와 같이, 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, 내열성 수지를 첨가하지 않으면, 강자성 금속 분말의 표면을 균일하게 덮도록 산화 입자를 부착시키는 것이 용이하지 않아, 절연성이 불충분해진다는 과제가 있다. 또한, 내열성 수지를 첨가하는 구성에서는, 강자성 금속 분말과 산화 입자 간에 적잖이 내열성 수지가 개재(介在)되기 때문에, 강자성 금속 분말의 표면에 산화 입자가 밀착되는 것이 곤란해져, 절연성 저하를 초래한다는 과제가 있다.
[0013] 본 발명은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 낮은 도전율과 높은 투자율을 양립시키면서, 적절히 설정하는 동시에, 감결합(디커플링)이 생기는 주파수대(帶)가 보다 고주파에 이르는 복합 자성체의 제공을 목적으로 한다.
[0014] 본 발명은, 편평한 형상의 연자성 금속 분말과, 상기 연자성 금속 분말의 평균 두께보다 작고, 상기 연자성 금속 분말의 표면에 배치되는 절연 입자와, 상기 연자성 금속 분말 및 상기 절연 입자를 분산 유지(保持)시키는 유기 결합재를 포함하는 복합 자성체로서, 상기 연자성 금속 분말의 두께 방향의 단면(斷面)에 있어서의 상기 연자성 금속 분말 표면의 길이 0.2㎛당 상기 절연 입자를 1개 이상 배치하는 것을 특징으로 하는 복합 자성체에 의해 상기 과제를 해결한다.
[0015] 또한, 본 발명의 복합 자성체는, 상기 연자성 금속 분말의 체적 입도(粒度) 분포의 적산(積算) 10％ 입자 직경(D10)을 2㎛ 이상 6㎛ 이하로, 그리고 적산 90％ 입자 직경(D90)을 8㎛ 이상 27㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[0016] 또한, 본 발명의 복합 자성체는, 상기 절연 입자가, 알루미나, 실리카, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다.
[0017] 또한, 본 발명의 복합 자성체는, 상기 절연 입자의 체적 저항율을 1×1013Ω·㎝ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
[0018] 또한, 본 발명의 복합 자성체는, 상기 절연 입자의 체적 입도 분포의 메디안 직경(D50)을 10㎚ 이상 70㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[0019] 또한, 본 발명의 복합 자성체의 제조 방법은, 상기 절연 입자를 수성 용매에 분산시킨 pH＞7.0인 졸에, 상기 연자성 금속 분말을 침지(浸漬)한 후, 상기 수성 용매를 건조시켜 상기 연자성 금속 분말의 표면에 상기 절연 입자를 피복하고, 상기 연자성 금속 분말을 상기 유기 결합재와 혼합반죽(混練)하고, 분산시켜 시트 형상으로 성형하는 것을 특징으로 한다.
[0020] 노이즈 억제에 이용하는 복합 자성체에 있어서는, 편평한 형상의 연자성 금속 분말의 간격, 특히 분말의 두께 방향의 거리를 단축시킬수록 자기적인 결합이 강해져 투자율이 높아지고, 투자율이 높아질수록 전자 노이즈의 억제에 필요한 손실 성분(μ″)이 향상된다.
[0021] 한편, 연자성 금속 분말 간의 도전율이 낮을수록, 유전율이 저하되어 감결합의 고주파 영역에 있어서의 주파수 특성은 향상된다. 따라서, 연자성 금속 분말의 표면에 매우 얇은 절연 피복을 실시하여 도전율을 저하시키는 것은, 복합 자성체의 특성으로서 바람직하다.
[0022] 그러나, 복합 자성체에 있어서는, 유기 결합재의 배합률을 늘리거나, 연자성 금속 분말에 바인더 수지의 피복에 의한 절연 코팅을 실시하거나 하는 것은, 개개의 연자성 금속 분말의 거리가 커져서 복합 자성체의 투자율이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
[0023] 또한, 열플라즈마법 등에 의한 연자성 금속 분말의 절연 코팅은, 제조 비용의 저감이 곤란하기 때문에, 염가의 전자기기 용도의 복합 자성체에는 적용이 어렵다.
[0024] 본 발명의 복합 자성체는, 편평한 형상의 연자성 금속 분말의 표면에 연자성 금속 분말의 평균 두께보다 작은 절연 입자를 배치하고, 개개의 연자성 금속 분말을 유기 결합재에 의해 분산 유지시키는 것이며, 연자성 금속 분말의 두께 방향의 단면에 있어서의 연자성 금속 분말 표면의 길이 0.2㎛당 절연 입자를 1개 이상, 즉 연자성 금속 분말을 구성하는 모든 연자성 금속 입자의 표면에 절연 입자를 균일하게 배치함으로써, 개개의 연자성 금속 분말은 절연 입자에 의해 가로막혀 높은 절연성을 가지는 동시에, 유기 결합재는 연자성 금속 분말의 분산 유지에 필요한 만큼에 그치도록 하는 것이 가능해지기 때문에, 개개의 연자성 금속 분말의 거리도 작게 할 수 있다. 참고로, 본 발명에서는 상기 연자성 금속 분말에, 일부 절연 입자로 피복되어 있지 않은 다른 연자성 금속 분말을 혼합하여 제작한 복합 자성체를 배제하고 있지는 않다.
[0025] 또한, 연자성 금속 분말의 표면에 절연 입자를 형성하기 위해서는, 작은 입자 사이즈에 적합하며, 연자성 금속 분말 표면의 균일한 피복이 가능하고 제조 비용도 낮기 때문에, 절연 입자를 수성 용매에 분산시킨 졸에 연자성 금속 분말을 침지하여, 건조시키는 방법이 적합하다. 졸은, 연자성 금속 분말을 부식시키지 않도록, pH＞7.0의 알칼리성이면 된다. 졸의 pH가 약알칼리성이면, 연자성 금속 분말의 표면은 양이온(cation)이기 때문에, 졸과 연자성 금속 분말을 혼합하는 것만으로 전기적인 힘에 의해 절연 입자가 연자성 금속 분말 표면과 결합한다. 참고로, 절연 입자의 졸 중에서의 분산성과 금속 분말 표면으로의 부착성이나, 유기 결합재와의 밀착성이 저하되는 경우는, pH를 약알칼리성인 7.0 초과, 8.2 이하의 범위에 그치게 할 수도 있다.
[0026] 절연 입자를 피복한 연자성 금속 분말을, 유기 결합재와 혼합반죽하여, 분산시켜 시트 형상으로 성형함으로써, 본 발명의 복합 자성체를 얻을 수 있다.
[0027] 본 발명에 의하면, 낮은 도전율과 높은 투자율을 양립시키는 동시에, 감결합이 생기는 주파수대가 보다 고주파에 이르는 복합 자성체의 제공이 가능해진다.
[0028] 도 1은, 본 발명에 의한 복합 자성체의 단면 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는, 본 발명에 의한 복합 자성체에 있어서의, 절연 입자로 덮인 연자성 금속 분말의 SEM 관찰 사진이다. (a)는 D50=70㎚인 지르코니아 입자에 의해 피복된 연자성 금속 분말을 나타낸 것이고, (b)는 (a)의 표면을 확대한 사진이다. (c)는 D50=12㎚인 지르코니아 입자에 의해 피복된 연자성 금속 분말을 나타낸 것이고, (d)는 (c)의 표면을 확대한 사진이다.
도 3은, 복합 자성체의 유전율의 주파수 특성을 나타낸 도면으로서, (a)는 실시예 1에 의한 유전율의 주파수 특성을 나타낸 도면이고, (b)는 비교예 1에 의한 복합 자성체의 유전율의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명에 의한 복합 자성체의 Rda의 주파수 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는, 실시예 1과 비교예 1의 복합 자성체의 적용예를 나타낸 모식도로서, (a)는 통신 기기(100)의 내부 구조의 단면을 나타낸 모식도이고, (b)는 통신 기기(100)를 모델화한 평가 시스템(200)을 나타낸 모식도이다.
도 6은, 실시예 1과 비교예 1의 감결합의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.
[0029] 이하에서는, 본 발명의 실시형태에 대해, 상세히 설명한다.
[0030] (실시형태)
도 1은, 본 발명에 의한 복합 자성체의 단면 구조를 나타낸 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 복합 자성체의 구성은, 편평한 형상의 연자성 금속 분말(1)과, 연자성 금속 분말의 평균 두께보다 작고, 연자성 금속 분말의 표면에 배치되는 절연 입자(2)와, 연자성 금속 분말(1) 및 절연 입자(2)를 분산 유지시키는 유기 결합재(3)로 이루어진다.
[0031] 복합 자성체의 도전율을 저하시키기 위해, 연자성 금속 분말(1)의 층 사이에, 연자성 금속 분말(1)의 두께 방향의 단면에 있어서의 연자성 금속 분말(1)의 표면의 길이 0.2㎛당 절연 입자(2)를 1개 이상 배치함으로써, 원하는 특성을 얻는 것이다. 도 2(a)∼(d)는, 본 발명의 연자성 금속 분말의 SEM 관찰 사진이다. 연자성 금속 분말(1)의 표면이 절연 입자(2)로 거의 완전히 덮여 있다.
[0032] 연자성 금속 분말로서, 예컨대 1GHz 이상의 주파수대에서 큰 자기 손실(μ″)을 얻기 위해서는, 자기 공명 주파수를 늘리는 동시에 큰 μ이 필요하다. 더욱이, 편평한 형상의 분말에 가공 가능한 연성(延性)을 가지는 것도 필요하기 때문에, 포화자속밀도(Bs)가 1T 이상인 연자성 금속 재료로서 Fe 및 그 합금, 구체적으로는 Fe, Fe-Si, Fe-Al, Fe-Cr, Fe-Si-Al 등을 이용하는 것이 바람직하다.
[0033] 참고로, 연자성 금속 분말은 요구되는 자기 특성이나 대상으로 하는 주파수대에 따라, 적절히 그 재료를 선정, 조합해도 된다. 예컨대, Fe계 합금보다 포화자속밀도가 낮은 Ni계 합금, 예컨대 Ni-Fe 등을 이용할 수도 있다.
[0034] 연자성 금속 분말의 입경으로서는, 복합 자성체 중에 있어서의 연자성 금속 분말의 밀도를 저하시키지 않고 필요한 자기 특성을 얻기 위해, 체적 입도 분포의 적산 10％ 입자 직경(D10)을 2㎛ 이상 6㎛ 이하로 하고, 또한 적산 90％ 입자 직경(D90)을 8㎛ 이상 27㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[0035] 절연 입자로서는, 체적 저항율이 높고, 또한 성형시의 가압에 의해서도 변형되지 않으며 연자성 금속 분말의 입자 간격을 유지시키는 것이 필요하여, 산화물계 절연 재료가 적합하다. 특히, 본 발명의 복합 자성체에 적합한 것은, 알루미나, 실리카, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아, 또는 이들 중 적어도 1종을 포함하는 재료이며, 체적 저항율이 1×1013Ω·㎝ 이상, 체적 입도 분포의 메디안 직경(D50)이 10㎚ 이상 70㎚ 이하이면 더욱 좋다. D50이 10㎚ 미만이면 연자성 금속 분말 간의 절연성이 불충분해져 복합 자성체의 도전율이 높아진다. 또한, D50이 70㎚를 넘으면 연자성 금속 분말 간의 거리가 140㎚ 이상으로 커져 자기적인 결합이 저하되고, 복합 자성체의 투자율이 저하된다.
[0036] 연자성 금속 분말의 표면에 절연 입자를 형성하는 방법으로서는, 상기의 절연 입자를 수성 용매에 분산시킨, pH＞7.0, 보다 바람직하게는 약알칼리성이 되는 pH 7.0 초과, 8.2 이하로 한 졸에, 연자성 금속 분말을 침지시키고, 가열 건조하는 것이 바람직하다. 금속 연자성 편평 분말의 비표면적(Sp)과 절연 입자의 비표면적(Sz)으로부터, 절연 입자의 적층 수를 n으로 하면, (Sz/2)/Sp=n이 되도록, 각 배합비를 조정한다. 연자성 금속 분말 표면에 균일하게 절연 입자를 형성하기 위해, n은 1 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연 입자의 적층 수가 너무 많으면 연자성 금속 분말 간의 거리가 넓어져, 자기적인 결합이 저하되어 복합 자성체의 투자율이 저하되기 때문에, n은 2 이하로 하는 것이 바람직하다.
[0037] 유기 결합재로서는, 절연 입자를 표면에 배치한 연자성 금속 분말의 분산 및 유지와, 성형의 용이함을 구비하는 것이라면, 재질에 특별한 제한은 없다. 예컨대, 아크릴 고무, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등을 이용할 수 있다. 또한, 연자성 금속 분말과 유기 결합재의 결합성 향상이나 난연성(難燃性)의 부여가 필요한 경우에는, 공지된 커플링제나 난연제를 첨가해도 된다.
[0038] 표면에 절연 입자를 형성한 연자성 금속 분말을, 상기의 유기 결합재와 혼합반죽하여, 분산시켜 시트 형상으로 성형함으로써, 본 발명의 복합 자성체를 얻는다.
실시예
[0039] 이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
[0040] (실시예 1)
연자성 금속 분말로서 카르보닐 철 분말, 절연 입자로서 지르코니아 입자를 이용하여 실시형태에 나타낸 복합 자성체를 제작하였다.
[0041] 시판되는 카르보닐 철 분말을, 습식 아트리토(attritor)에서 분쇄 처리를 행하고, 분쇄 후의 슬러리를 진공 건조기에서 건조시킨 후 메시에 의해 분급(分級)하여, 비표면적 Sp=2.2m2/g인 편평한 형상의 연자성 금속 분말을 얻었다.
[0042] 절연 입자로서 입자 직경 D50=12㎚이고 비표면적 Sz=41.7m2/g인 지르코니아 입자를, 고형분 10wt％가 되도록 분산제, 물과 함께 혼합하고, 초음파 분산기에서 분산 처리를 행하여, pH 7.4인 지르코니아 졸을 얻었다.
[0043] 편평한 형상의 연자성 금속 분말의 1 입자 표면에 1층의 지르코니아 나노 입자가 붙도록, 즉 (Sz/2)/Sp=1이 되도록 지르코니아 졸의 첨가량을 결정하여, 결정된 양의 지르코니아 졸과 금속 연자성 분말을 혼합하고, 이후 대기 중 오븐에서 건조시켜, 표면이 지르코니아 입자로 피복된 연자성 금속 분말을 얻었다. 도 2(c), 도 2(d)에 나타낸 바와 같이, 얻어진 복합 자성체의 주사형 전자현미경(SEM)의 상(像)으로부터, 연자성 금속 분말의 표면에 지르코니아 입자가 거의 균일하게 고착(固着)되어 있음을 확인할 수 있었다.
[0044] 상기의 지르코니아 나노 입자로 피복된 편평한 형상의 카르보닐 철 분말을 50vol％, 아크릴 고무를 40vol％, 실란 커플링제를 10vol％로 배합하고, 자전·공전 믹서 AR-100(THINKY CORPORATION 제조)을 이용하여 12분간 혼합함으로써, 도포액(塗液)을 제작하였다.
[0045] 상기의 도포액에 의해, 베이커 어플리케이터를 이용하여 폴리에스테르 시트 상에 도공막을 형성하고, 건조시켜 그린 시트를 제작하였다. 그런 다음, 형성한 그린 시트를 적층하고 열 압착을 행하여, 두께 100㎛인 시트 형상의 복합 자성체를 얻었다. 얻어진 복합 자성체를 절단한 주사형 전자현미경(SEM)의 상으로부터, 연자성 금속 분말의 두께 방향의 단면에 있어서의 연자성 금속 분말의 표면의 길이 0.2㎛당 절연 입자인 지르코니아 입자가 1개 이상 배치되어 있음을 확인하였다. 시트 형상 복합 자성체의 표면 저항은 1.5×105Ω, 시트 밀도는 3.8g/cc였다.
[0046] (비교예 1)
편평한 형상의 연자성 금속 분말에 절연 입자를 피복시키지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 두께 100㎛인 시트 형상의 복합 자성체를 얻었다. 시트 형상 복합 자성체의 표면 저항은 2.5×101Ω, 시트 밀도는 4.3g/cc였다.
[0047] 실시예 1 및 비교예 1의 시트 형상 복합 자성체를 외경 7.9mm, 내경 3.05mm, 두께 100㎛의 토로이달(toroidal) 형상으로 타발(打拔)하고, 임피던스 머티리얼 애널라이저 E4991A(Agilent technology)와 자성체 측정 지그 16454 A(Agilent technology)로 면 내의 투자율을 측정하였다. 주파수에 대해 플랫한 μ′의 값은, 실시예 1은 18이고, 비교예 1은 24였다. 비교예 1의 연자성 금속 분말 간의 거리가 실시예 1의 거리보다 작은 구성이었기 때문에, 자기적인 결합이 강해져, 비교예 1의 투자율이 높은 값이 되었지만, 표면 저항이 2.5×101Ω으로 매우 낮고, 절연성이 불충분하였다. 한편, 실시예 1의 표면 저항은 1.5×105Ω로 높고, 또한 투자율의 저하는 18 정도로 억제되어 있다.
[0048] 실시예 1 및 비교예 1의 시트 형상 복합 자성체를 외경 7.00mm, 내경 3.05mm, 두께 100㎛인 토로이달 형상으로 타발하고, 네트워크 애널라이저 ENA E5080A(KEYSIGHT technology)와 전송선로법 동축형 샘플 홀더 CSH2-APC7(Kanto Electronic Application and Development Inc.)로 면 내의 유전율을 측정한 결과를 도 3에 나타내었다. 실시예 1의 0.1GHz에 있어서의 ε′10의 값은 137이고, ε″11의 값은 17이며, 비교예 1의 0.1GHz에 있어서의 ε′12의 값은 320이고, ε″13의 값은 116이었다. ε′ 및 ε″ 모두 실시예 1은 비교예 1보다 저감되어 있음을 확인하였다.
[0049] 실시예 1 및 비교예 1의 시트 형상 복합 자성체를 세로 40mm, 가로 40mm, 두께 100㎛인 시트로 잘라 내어, 국제 규격 IEC62333-2에 규정된 방법으로 측정한 결과를 도 4에 나타내었다. 실시예 1의 Rda(Intra-decoupling ratio)는 1.1GHz까지 Rda＞0이며, 비교예 1의 Rda는 0.7GHz까지 Rda＞0이었다. 실시예 1에 나타낸 복합 자성체는 비교예 1에 나타낸 복합 자성체보다 감결합되어 있는 주파수가 늘어나 있음을 확인하였다.
[0050] 다음으로, 실시예 1 및 비교예 1의 시트 형상 복합 자성체의 특성에 대해 상세히 설명한다.
[0051] 도 5(a)는, 실시예 1 및 비교예 1의 시트 형상 복합 자성체를 적용하는 휴대전화 등의 통신 기기(100)의 내부 구조의 단면(斷面)을 나타낸 모식도이다. 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 통신 기기(100)는, 전자 부품(21)과, 안테나(22)와, 금속 하우징(23)을 포함하고 있다.
[0052] 여기서, 통신 기기(100)에 있어서, 전자 부품(21)은 노이즈를 발생시키는 노이즈원이다. 이 경우, 전자 부품(21)으로부터 발생하는 노이즈는, 반사 영역(110)에 있어서 금속 하우징(23)을 통해 안테나(22)에 간섭한다. 이러한 노이즈를 억제하는 방법으로서, 통신 기기(100)의 내부에 있어서 금속 하우징(23)에 자성(磁性) 시트를 붙여 노이즈를 억제하는 방법이 알려져 있다.
[0053] 도 5(b)는, 도 5(a)에 나타낸 통신 기기(100)의 내부 구조를 본뜬 평가 시스템(200)을 나타낸 모식도이다. 평가 시스템(200)은, 노이즈원(Tx)과, 안테나(Rx)와, 금속판(24)과, 자성 시트(25)를 포함하고 있다. 여기서, 노이즈원(Tx)은, 도 5(a)에 있어서의 전자 부품(21)에 대응한다. 안테나(Rx)는 도 5(a)에 있어서의 안테나(22)에 대응한다. 금속판(24)은, 도 5(a)에 있어서의 금속 하우징(23)에 대응한다.
[0054] 자성 시트(25)는, 금속판(24)의 표면에 부착되어 있다. 이 경우, 노이즈원(Tx)이 발하는 노이즈는 금속판(24)에 부착되어 있는 자성 시트(25)를 통해 안테나(Rx)에 간섭한다.
[0055] 평가 시스템(200)에 있어서, 상술한 실시예 1, 및 비교예 1의 시트 형상 복합 자성체를 자성 시트(25)로서 이용한 경우의 감결합의 주파수 특성을 비교하였다. 구체적으로는, 주파수가 0∼9GHz인 영역에 있어서의, 노이즈원(Tx)과 안테나(Rx)와의 사이에 생기는 결합의 감쇠량을 확인하였다.
[0056] 도 6은, 평가 시스템(200)에 있어서의, 실시예 1 및 비교예 1의 감결합의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 구체적으로는, 도 6의 가로축은 주파수(GHz)를 나타내고, 세로축은 노이즈원(Tx)과 안테나(Rx)와의 커플링(dB)을 나타내고 있다. 도 6에 있어서, 제1 주파수 특성(31)은 실시예 1의 주파수 특성이며, 제2 주파수 특성(32)은 비교예 1의 주파수 특성이다.
[0057] 도 6을 참조하면, 제1 주파수 특성(31)으로 도시되는 바와 같이, 실시예 1은 주파수가 0∼9GHz인 전체역에 있어서 감결합되어 있음이 나타나 있다. 한편, 제2 주파수 특성(32)으로 도시되는 바와 같이, 비교예 1은 주파수가 3.6∼6.2GHz인 영역에서 노이즈의 결합이 발생하고 있다.
[0058] 구체적으로는, 평가 시스템(200)에 있어서의 실시예 1의 커플링은 계측을 행한 9GHz까지의 범위에서 커플링＜0이었지만, 평가 시스템(200)에 있어서의 비교예 1의 커플링은 3.5GHz까지 커플링＜0이었다. 즉, 평가 시스템(200)에 있어서의 실시예 1의 복합 자성체는 비교예 1의 복합 자성체보다, 감결합이 발생하는 주파수대가 고주파에 이르고 있다.
[0059] 따라서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에 나타낸 복합 자성체는, 비교예 1에 나타낸 복합 자성체에 비해, 양호하게 감결합시킬 수 있음을 확인하였다.
[0060] 1 : 연자성 금속 분말
2 : 절연 입자
3 : 유기 결합제
10, 12 : ε′
11, 13 : ε″
21 : 전자 부품
22 : 안테나
23 : 금속 하우징
24 : 금속판
25 : 자성 시트
31 : 제1 주파수 특성
32 : 제2 주파수 특성
100 : 통신 기기
110 : 반사 영역
200 : 평가 시스템

Claims (6)

  1. 편평한 형상의 연자성(軟磁性) 금속 분말과, 상기 연자성 금속 분말의 평균 두께보다 작고, 상기 연자성 금속 분말의 표면에, 수성 용매를 건조시켜 배치한 절연 입자와, 상기 연자성 금속 분말 및 상기 절연 입자를 분산 유지(保持)시키는 유기 결합재를 포함하는 복합 자성체로서,
    상기 연자성 금속 분말의 두께 방향의 단면(斷面)에 있어서의 상기 연자성 금속 분말의 표면의 길이 0.2㎛당 상기 절연 입자를 1개 이상 배치하고,
    상기 연자성 금속 분말의 비표면적을 Sp, 상기 절연 입자의 비표면적을 Sz, 상기 절연 입자의 적층 수를 n으로 하면, (Sz/2)/Sp=n(n은 1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 자성체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연자성 금속 분말의 체적 입도(粒度) 분포의 적산(積算) 10％ 입자 직경(D10)이 2㎛ 이상 6㎛ 이하, 그리고 적산 90％ 입자 직경(D90)이 8㎛ 이상 27㎛ 이하인, 복합 자성체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 입자가, 알루미나, 실리카, 마그네시아, 티타니아, 지르코니아 중 적어도 1종을 포함하는, 복합 자성체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 입자의 체적 저항율이 1×1013Ω·㎝ 이상인, 복합 자성체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 입자의 체적 입도 분포의 메디안 직경(D50)이 10㎚ 이상 70㎚ 이하인, 복합 자성체.
  6. 편평한 형상의 연자성 금속 분말을, 상기 연자성 금속 분말의 평균 두께보다 작은 절연 입자를 수성 용매에 분산시킨 pH＞7.0인 졸에 침지한 후, 상기 수성 용매를 건조시켜 상기 연자성 금속 분말의 표면에 상기 절연 입자를 피복하고, 상기 연자성 금속 분말을 유기 결합재와 혼합반죽(混練)하고, 분산시켜, 상기 연자성 금속 분말의 두께 방향의 단면에 있어서의 상기 연자성 금속 분말의 표면의 길이 0.2㎛당 상기 절연 입자를 1개 이상 배치한 시트 형상으로 성형하는 것을 포함하며,
    상기 연자성 금속 분말의 비표면적을 Sp, 상기 절연 입자의 비표면적을 Sz, 상기 절연 입자의 적층 수를 n으로 하면, (Sz/2)/Sp=n(n은 1)을 만족하도록, 상기 연자성 금속 분말과 상기 절연 입자의 배합비를 조정하는 것을 특징으로 하는 복합 자성체의 제조 방법.
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