KR101614716B1 - Electromagnetic wave absorbation film and absorber with conductor pattern for absorbing near field noise - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주파수 선택적 표면(frequency selective surfaces: FSS) 기술을 적용하여 형성된 일정한 패턴의 도체 주기구조 흡수필름 및 여기에 복합 자성시트가 결합된 전자기 노이즈 흡수 소재에 관한 것으로, 기존 자성소재 만으로는 2GHz 이하의 주파수 영역대에 한정되었던 흡수 영역을 일면에 LC 공진현상을 이용하여 3~6GHz의 주파수 영역에서 전자기 노이즈 흡수효과를 나타낼 수 있는 도체 주기구조(메타구조)를 접합함으로써 주파수 한계성을 극복하는 것이 가능하고 상용대역 전체에서 작동하는 전자기 노이즈를 흡수할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electromagnetic noise absorbing material in which a composite periodic structure absorbing film formed by applying frequency selective surfaces (FSS) technology and a composite magnetic sheet are combined with each other. It is possible to overcome the frequency limitation by joining a conductor periodic structure (meta structure) capable of exhibiting an electromagnetic noise absorption effect in a frequency region of 3 to 6 GHz by using an LC resonance phenomenon on an absorption region which is limited to the frequency region region It is possible to absorb electromagnetic noise that operates throughout the commercial band.
Description
본 발명은 근역장 노이즈를 흡수하기 위한 전자파 흡수체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수 선택적 표면(frequency selective surfaces: FSS) 등의 도체 주기구조와 연자성 소재를 결합한 복합 구조의 전자파 흡수체에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic wave absorber for absorbing near field noise, and more particularly to an electromagnetic wave absorber having a complex structure in which a conductor periodic structure such as frequency selective surfaces (FSS) is combined with a soft magnetic material.
도전성을 가지는 패치 또는 슬롯이 주기적으로 배열되어 특정 주파수만 투과시키거나 또는 반사시키는 특성이 있는 전자기구조를 주파수 선택적 표면(FSS, Frequency Selective Surface) 구조라 한다. 이 주파수 선택적 표면 구조는 일반적으로 기본 단위요소의 형상과 크기, 배열 주기 및 배열 형상에 따라 전자기적 특성이 달라진다. 특히, 이와 같은 주파수 선택적 표면 구조의 주파수 대역 통과 또는 차단 특성을 이용하면 특정한 레이더 신호를 흡수하거나 또는 반사시킬 수 있기 때문에 항공기, 미사일, 함정 등의 탐지 가능성을 줄이기 위한 스텔스 기술과 관련하여 활발하게 연구가 이루어지고 있다. 레이더의 탐지나 흡수와 관련한 성능을 나타내는 지표를 레이더 단면적(RCS, Radar Cross Section)이라고 하며, RCS가 낮다는 것은 레이더에 탐지될 확률이 낮다고 볼 수 있다. 이러한 RCS를 저감하기 위한 설계 기술은 입사하는 전자기파를 레이더의 방향이 아닌 다른 방향으로 산란시키는 반사파 감소 형상화 기술과 능동/수동 소자를 이용한 기술, 그리고 입사하는 전자기파의 흡수 또는 간섭을 통해 소멸시키는 전자기파 흡수 재료(RAM, Radar Absorbing Material)를 사용하는 방법으로 분류될 수 있다.
An electromagnetic structure having a characteristic that a patch or slot having a conductive property is periodically arranged to transmit or reflect only a specific frequency is called a frequency selective surface (FSS) structure. This frequency-selective surface structure generally has different electromagnetic characteristics depending on the shape, size, arrangement period and arrangement shape of the basic unit elements. Particularly, by using the frequency band pass or blocking characteristic of the frequency selective surface structure, it is possible to absorb or reflect a specific radar signal, and therefore, active investigation is made on stealth technology for reducing the possibility of detection of aircraft, missile, . An indicator of performance related to detection or absorption of a radar is called a radar cross section (RCS), and a low RCS is less likely to be detected by a radar. The design technique for reducing the RCS is a technique of reducing reflected electromagnetic waves that scatters incident electromagnetic waves in a direction other than the direction of the radar, a technique using active / passive elements, and electromagnetic wave absorption that is absorbed or interfered with by an incident electromagnetic wave Materials (RAM, Radar Absorbing Material).
전자기파에 대한 스텔스 기술 중 형상화기술은 표적의 외형을 조절하여 입사된 전자기파를 다른 방향으로 산란시키는 기술로 고주파일수록 효율이 뛰어난 반면에 표적의 공기역학, 열특성, 구조 설계 문제 등의 분야와 대치되기 때문에 실제적인 적용에는 한계가 따른다. 능동/수동 소자를 이용한 기술은 표적의 지정된 위치에 적용하여 최대의 전자기파 흡수성능을 구현할 수 있지만, 매우 협소한 대역폭 및 방향성을 갖는다는 단점이 있다. 전자기파 흡수 재료를 이용한 RCS 저감기술은 유전성 또는 자성체 재료를 이용하여 입사된 전자기파 에너지를 흡수하여 반사파를 최소화하는 기술로, 다층구조로 확장하면 광대역 특성을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한 전자기파 흡수 재료 외에 RCS를 효율적으로 줄이기 위한 방법으로 전자기파를 흡수하는 인공적인 전자기파 흡수구조(RAS, Radar Absorbing Structure), 특히 무한한 평면 위에 주기적으로 반복되는 특정 패턴을 이용한 FSS 구조의 응용연구도 활발하게 이루어지고 있다.
Among the stealth techniques for electromagnetic waves, the shaping technology is to control the external shape of the target to scatter the incident electromagnetic waves in different directions. As the higher frequencies are more efficient, they are replaced with the target aerodynamics, thermal characteristics, and structural design problems Therefore, practical application is limited. Techniques using active / passive devices can be applied to specified locations of targets to achieve maximum electromagnetic wave absorption performance, but they have the disadvantage of having very narrow bandwidth and directionality. The RCS abatement technology using the electromagnetic wave absorbing material is a technique for minimizing the reflected wave by absorbing the incident electromagnetic wave energy by using a dielectric or magnetic material, and it is advantageous to realize a wide band characteristic by extending to a multilayer structure. In addition to the electromagnetic wave absorbing material, there is also an active research on the application of an FAS structure using an artificial electromagnetic wave absorbing structure (RAS, Radar Absorbing Structure) that absorbs electromagnetic waves, particularly a pattern repeated periodically on an infinite plane .
스마트폰을 비롯한 휴대용 전자기기들의 고성능화·다기능화로 인해 이들 기기 내부의 부품 집적도가 증가하면서 부품간 전자기 간섭문제가 심화되었고, 이러한 내부 전자기 간섭 문제(internal EMC)에 대한 가장 적합한 해결책은 연자성 금속 복합소재이다. 높은 투자율을 갖는 연자성 합금 분말을 편상화하여 투자율과 고주파 특성을 향상시키고, 이를 고분자 바인더 내에 분산시켜 flexible하면서도 높은 밀도의 복합 소재를 제조할 수 있다. 휴대용 전자기기의 내부는 매우 협소하므로 사용되는 전자기 간섭 대책소재도 얇아져야만 하며, 노이즈원에 바로 부착되므로 근역장(near field)에서 dominant한 노이즈 성분인 자기장을 감쇄시킬 수 있어야 한다. 연자성 금속 복합소재는 주로 얇은 시트 형태로 제조되어 휴대용 전자기기 내부의 협소한 공간에 부착하기 용이하며, 높은 투자율과 자기 손실(magnetic loss)때문에 자기장이 주성분인 근역장 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있다.
Due to the high performance and versatility of portable electronic devices such as smart phones, component integration within these devices has increased, and the problem of electromagnetic interference between components has intensified. The most suitable solution for this internal electromagnetic interference is soft magnetic metal complex Material. It is possible to flatten the soft magnetic alloy powder having a high magnetic permeability to improve the permeability and high frequency characteristics and to disperse it in the polymer binder to produce a flexible and high density composite material. Since the inside of the portable electronic device is very narrow, the electromagnetic interference countermeasure material to be used must be thin, and since it is directly attached to the noise source, it is necessary to attenuate the magnetic field which is a dominant noise component in the near field. The soft magnetic metal composite material is mainly manufactured in the form of a thin sheet, which is easy to adhere to a narrow space inside a portable electronic device, and can effectively suppress the near field noise, which is a main component of the magnetic field, due to high magnetic permeability and magnetic permeability .
최근 들어 고품질 영상, 대용량 데이터 전송이 일반화되면서 스마트 기기의 작동 주파수도 점차 증가하고 있으며, 모바일 CPU의 작동 속도는 이미 2GHz를 넘어선 바 있다. 이에 따라 기존 EMI/EMS 규제 대역은 1GHz 이하였으나, 작동 주파수가 1GHz 이상인 IT 기기의 경우 EMI는 6GHz, EMS는 3GHz까지 검증을 받도록 강화되었다. 그러나 연자성 복합 소재는 2GHz 이상의 주파수 대역에서는 실수부 투자율(μ'), 허수부 투자율 혹은 자기 손실(μ"), 두 값 모두 매우 낮으므로 노이즈 억제 효과를 기대하기 어렵다. 소재의 두께를 증가시킬 경우 소폭의 성능 향상을 기대할 수 있지만 소재의 주파수 특성 자체가 개선되는 것이 아닐 뿐 아니라 기구적인 한계가 있기 때문에 효과적인 방법이라 할 수 없다. 따라서 1 ~ 6GHz 대역의 전자기 노이즈를 감쇄하되, 초경박화의 달성이 가능한 효과적인 대책이 요구되는 실정이다.
Recently, as high-quality video and high-capacity data transmission become common, the operating frequency of smart devices is gradually increasing, and the operation speed of mobile CPU has already exceeded 2 GHz. As a result, the existing EMI / EMS regulated band was under 1GHz, but for IT equipment with an operating frequency of 1GHz or more, EMI was strengthened to 6GHz and EMS to be verified to 3GHz. However, in the frequency band over 2GHz, the soft composite material is not expected to have a noise suppression effect because both the real magnetic permeability (μ '), the imaginary magnetic permeability (μ ") and the magnetic permeability The frequency characteristics of the material itself can not be improved, but it is not an effective method because of the mechanical limitations. Therefore, it is necessary to attenuate the electromagnetic noise in the 1 to 6 GHz band, Effective measures are required.
본 발명은 상기의 과제를 해결하고자, 기존에 사용되던 연자성 합금 기반 전자파 흡수 소재에 주파수 선택 표면 등의 인공 자성체를 결합한 복합 구조의 전자파 흡수 소재를 제공하는 것이다. 기존 연자성 복합 소재에 2∼6GHz 영역의 전자기파를 효율적으로 소모할 수 있도록 설계된, 주기 혹은 비주기 도체 패턴으로 구성된 인공 자성체를 결합하여 2GHz 미만의 주파수 영역에서는 기존 소재가, 2∼6GHz 범위에서는 인공 자성체가 전자기 노이즈를 감쇄시키도록 함으로써 6GHz까지 사용 가능한 광대역 전자기 노이즈 흡수 소재를 제공한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides an electromagnetic wave absorbing material having a composite structure in which an artificial magnetic substance such as a frequency selective surface is bonded to a conventional soft magnetic alloy-based electromagnetic wave absorbing material. It is possible to combine artificial magnetic materials composed of periodic or non-periodic conductor patterns, which are designed to efficiently dissipate electromagnetic waves in the range of 2 to 6 GHz, to existing soft magnetic composite materials. In the frequency region below 2 GHz, The magnetic material attenuates electromagnetic noise, thereby providing a broadband electromagnetic noise absorbing material usable up to 6 GHz.
유전체 필름의 일면에 형성되고 상기 복합자성에 접합하도록 마련된 도전체를 소정의 패턴으로 형성하여 도체 패턴의 간격과 형태를 통해 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)를 구현하고 LC 공진회로로 등가화된 도체의 공진 구조를 이용하여 선택적으로 주파수를 차단 또는 통과하도록 하되, 높은 복소투자율과 복소유전율을 가진 연자성 복합소재와의 결합으로 인한 공진주파수 shift를 감안하여 2∼6GHz 대역에 적합하도록 설계한다. 이를 2GHz 미만의 주파수 대역에서 높은 전자기 노이즈 흡수 성능을 나타내는 연자성 소재와 복합 구조화하여 연자성 소재가 자기적 특성을 유지하기 어려운 2∼6GHz 대역까지 대응 가능하며 연자성 소재 단독 사용시와 비교할 때 두께 증가 폭이 크지 않은 전자기 노이즈 대책 소재를 제공한다.
본 발명의 실시예는, 근역장 노이즈를 흡수하기 위한 도체 주기구조를 가지는 복합 전자파 흡수체로서, 도전성 입자와 유전체 바인더를 포함하는 복합 자성시트; 상기 복합 자성시트 상에 마련되며, 유전체 필름과 상기 유전체 필름의 일면에 형성되고, 상기 복합 자성시트에 접합하도록 마련된 소정의 도전체 패턴으로 구성된 전자파 흡수필름; 및 상기 전자파 흡수필름 상에 마련되는 금속부재를 포함하며, 상기 소정의 도전체 패턴은 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)를 구현하여 고유의 공진주파수(resonance frequency)를 가지는 도체 주기구조 패턴이며, 상기 복합 자성시트의 도전성 입자는 연자성 금속 또는 페라이트 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 복합 자성시트의 면과 나란한 횡방향으로 배향된 편상(flake) 형상이며, 상기 유전체 필름의 도전체가 형성된 일면에 열경화성 접착제를 코팅한 후 열압착하여, 상기 복합 자성시트를 상기 전자파 흡수필름에 접합하며, 상기 열경화성 접착제는 상기 도전체 패턴의 미리 정해진 두께 이상으로 도포하여 단차를 채우고 완충되며, 상기 복합 전자파 흡수체의 두께가 0.05~0.5mm 이며, 2GHz 미만의 주파수 영역의 전자기 노이즈에 대하여 상기 복합 자성시트가 감쇄를 담당하고, 2GHz ~ 6GHz 영역의 전자기 노이즈에 대하여 상기 도전체 패턴이 감쇄를 담당하는 것을 특징으로 하는 복합 전자파 흡수체를 제공한다.A conductor formed on one surface of the dielectric film and provided to be bonded to the composite magnet is formed in a predetermined pattern to realize the inductance L and the capacitance C through the interval and shape of the conductor pattern, It is designed to be suitable for 2 ~ 6GHz band considering resonance frequency shift due to coupling with soft complex composites with high complex permeability and complex permittivity, to selectively cut or pass frequencies using the resonant structure of the conductor. It can be applied to 2 ~ 6GHz band, which is difficult to maintain the magnetic properties of soft magnetic material by composing it with soft magnetic material exhibiting high electromagnetic noise absorption performance in the frequency band of less than 2GHz. Provides electromagnetic noise countermeasure material that is not wide.
An embodiment of the present invention is a composite electromagnetic wave absorber having a conductor periodic structure for absorbing near field noise, comprising: a composite magnetic sheet including conductive particles and a dielectric binder; An electromagnetic wave absorbing film provided on the composite magnetic sheet and comprising a dielectric film and a predetermined conductor pattern formed on one side of the dielectric film and provided to be bonded to the composite magnetic sheet; And a metal member provided on the electromagnetic wave absorbing film, wherein the predetermined conductor pattern is a conductor periodic structure pattern having an inherent resonance frequency by implementing an inductance (L) and a capacitance (C) Wherein the conductive particles of the composite magnetic sheet are any one selected from a soft magnetic metal or a ferrite and have a flake shape oriented in a transverse direction parallel to the surface of the composite magnetic sheet and having a thermosetting adhesive The composite magnetic sheet is bonded to the electromagnetic wave absorbing film, the thermosetting adhesive is applied at a thickness not less than a predetermined thickness of the conductor pattern to fill the step, and the thickness of the composite electromagnetic wave absorber is 0.05 to 0.5 mm, and for the electromagnetic noise in the frequency region of less than 2 GHz, the composite magnetic sheet And the conductor pattern is responsible for attenuation with respect to electromagnetic noise in the region of 2 GHz to 6 GHz.
첫 번째로 본 발명의 도체 주기구조를 가지는 전자파 흡수필름 및 전자파 흡수체를 적용하면, 종래의 연자성 소재에 비해 큰 폭의 두께 증가를 필요로 하지 않으면서, 기존 소재만으로 성능을 얻기 어려운 2∼6GHz의 고주파 대역까지 높은 성능을 유지하는 전자기 노이즈 흡수 소재를 제조할 수 있다는 장점이 있다.
First, when the electromagnetic wave absorbing film and the electromagnetic wave absorber having the conductor periodic structure of the present invention are applied, the thickness of the electromagnetic wave absorbing film of 2 to 6 GHz It is possible to manufacture an electromagnetic noise absorbing material capable of maintaining a high performance up to a high frequency band of.
두 번째로, 종래의 연자성 소재만을 활용하여 6GHz까지 사용 가능한 전자기 노이즈 흡수 소재를 제조할 경우, 불가능하지는 않으나 투자율이 매우 낮아져 전체적인 흡수 성능이 매우 떨어질 수 밖에 없는 한계(Snoek's limit)를 가지고 있는데 반해, 본 발명의 복합 구조를 활용하면 기존 소재는 높은 투자율을 유지하도록 하여 2GHz 미만의 주파수 대역을 목표로 하고, 나머지 영역은 도체 패턴으로 구성된 인공 자성체가 담당하게 함으로써 저주파 대역에서 6GHz에 이르는 전체 주파수 영역에서 높은 흡수 성능을 가지는 전자기 노이즈 흡수 소재를 제조할 수 있다.
Secondly, when manufacturing electromagnetic noise absorbing materials that can be used up to 6 GHz by using only conventional soft magnetic materials, it is not impossible, but the permeability is very low, so that the overall absorption performance is very low (Snoek's limit) , The composite material of the present invention can be used to maintain a high magnetic permeability of a conventional material, and a frequency band below 2 GHz is targeted. The rest of the area is treated by an artificial magnet made up of a conductor pattern, An electromagnetic noise absorbing material having a high absorption capacity can be manufactured.
세 번째로, 본 발명을 통해 개발한 연자성 소재 - 인공 자성체 복합 구조는 전자기 노이즈 흡수 소재 뿐만 아니라 자기 유도방식 펜 입력장치(디지타이저)의 감도 개선용 자기장 차폐소재, 근거리 무선통신(NFC, Near Field Communication) 시스템의 인식거리 개선 혹은 무선 충전 시스템의 충전 효율 향상용 자성소재, 무선 통신 안테나의 소형화를 위한 전파 매질 등으로 응용하는 것이 가능하다.
Third, the soft magnetic material-artificial magnetic material composite structure developed through the present invention can be applied not only to electromagnetic noise absorbing materials but also to electromagnetic shielding materials for improving sensitivity of a magnetic induction type pen input device (digitizer), near field communication Communication system, a magnetic material for improving charging efficiency of a wireless charging system, and a radio wave medium for miniaturization of a wireless communication antenna.
도 1은 전자파 흡수체의 흡수 효율을 microstripline 측정법으로 측정하기 위한 구성의 모식도 및 이것을 이용해서 측정된 연자성 금속의 주파수별 s21 파라미터에 관한 그래프이다.
도 2는 도체 주기구조 패턴의 예시로서 각각의 패턴에 해당하는 등가회로를 나타낸 설명도이다.
도 3은 본 발명의 도전체 패턴을 포함하는 전자파 흡수필름과 복합 자성시트를 접합한 전자파 흡수체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 도전체 패턴을 포함하는 전자파 흡수필름과 복합 자성시트를 접합한 전자파 흡수체의 절단면 확대도이다.
도 5는 본 발명의 도전체 패턴을 포함하는 전자파 흡수필름(인공 전자기 회로)과 복합 자성시트를 접합한 전자파 흡수체의 주파수별 s21 파라미터에 관한 그래프이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration for measuring the absorption efficiency of an electromagnetic wave absorber by a microstripline measurement method and a graph relating to a s21 parameter for each frequency of a soft magnetic metal measured using the same.
2 is an explanatory view showing an equivalent circuit corresponding to each pattern as an example of a conductor periodic structure pattern.
3 is a perspective view of an electromagnetic wave absorber obtained by bonding an electromagnetic wave absorbing film including a conductor pattern of the present invention and a composite magnetic sheet.
Fig. 4 is an enlarged cross-sectional view of an electromagnetic wave absorber obtained by bonding an electromagnetic wave absorbing film including a conductor pattern of the present invention and a composite magnetic sheet. Fig.
Fig. 5 is a graph relating to s21 parameter for each frequency of an electromagnetic wave absorber obtained by bonding an electromagnetic wave absorbing film (artificial electromagnetic circuit) including a conductor pattern of the present invention and a composite magnetic sheet.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 명확히 하기 위하여 본 발명의 구성과 관련없는 내용은 생략하기로 하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments and accompanying drawings. In order to clarify the present invention, contents which are not related to the configuration of the present invention will be omitted, and the same reference numerals are used for the same components.
한편, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
On the other hand, when an element is referred to as being "comprising" another element in the description of the invention or in the claims, it is not interpreted as being limited to only that element, Elements may be further included.
도 1은 전자파 흡수체의 흡수효율을 측정하기 위한 구성의 모식도 및 이것을 이용해서 측정된 투자율(μ)이 100, 150, 180인 연자성 금속의 주파수별 s21 파라미터에 관한 그래프로서 1GHz 이상의 고주파 영역에서의 연자성 금속소재의 한계를 알 수 있다. 이를 해결하기 위한 대안으로서, 본 발명은 근역장 노이즈를 흡수하기 위한 도체 주기구조를 가지는 전자파 흡수필름 및 흡수체에 관한 것이며, 주파수 선택적 표면(frequency selective surfaces: FSS) 기술을 적용하여 형성된 일정한 패턴의 도체 주기구조 흡수필름 및 여기에 복합 자성시트가 결합된 흡수체에 관한 것이다.
Fig. 1 is a schematic diagram of a configuration for measuring the absorption efficiency of an electromagnetic wave absorber and a graph relating to a s21 parameter of a soft magnetic metal having a permeability (mu) of 100, 150 and 180 measured using the same, The limits of the soft magnetic metal material are known. In order to solve this problem, the present invention relates to an electromagnetic wave absorbing film and an absorber having a conductor periodic structure for absorbing near-field noise. The electromagnetic wave absorbing film and the absorber are formed by applying a frequency selective surfaces (FSS) A periodic structure absorbing film and an absorber to which a composite magnetic sheet is bonded.
주파수 선택적 표면(frequency selective surfaces: FSS)이란, 도체의 패턴을 무한한 주기구조로 배열한 것으로서, 양각 또는 음각의 다양한 도체 패턴의 주기구조를 이용하여, 입사하는 전자기파의 주파수에 따라 선택적으로 흡수 또는 투과하는 특성이 있어서 주파수 선택 표면물질이라 부른다. 주파수 선택적 표면은 과거에는 스텔스(stealth)와 같이 적군의 레이더망을 피하기 위한 레이더 흡수체(RAM: Radar-Absorbent Material)로서 군사적 목적을 위해 주로 이용되었지만, 최근에는 민간의 안테나 방사 및 흡수특성을 향상시키기 위한 목적으로 많이 사용되고 있다. 주파수 선택적 표면의 구성요소는, 기하학적 구조의 도체 패턴과 도체를 지지할 수 있는 유전체로 구성되며, 도체 단위 패턴을 배열하는 구조와 주파수 선택적 표면에 입사하는 전자기파의 각도에 따라 특성이 제어된다.
A frequency selective surfaces (FSS) is an array of conductors arranged in an infinite periodic structure. The frequency selective surfaces (FSS) can be selectively absorbed or transmitted according to the frequency of an incident electromagnetic wave using the periodic structure of various conductor patterns, Is called a frequency selective surface material. The frequency-selective surface has been used primarily for military purposes as a radar-absorbent material (RAM) to avoid the enemy's radar network, such as stealth in the past, but recently, It is widely used for the purpose. The components of the frequency-selective surface are composed of a conductor pattern of a geometrical structure and a dielectric capable of supporting the conductor, and the characteristics are controlled according to the arrangement of the conductor unit pattern and the angle of the electromagnetic wave incident on the frequency-selective surface.
본 발명은 상기 주파수 선택적 표면 기술을 적용하여 도체 주기구조와 연자성 소재를 결합한 복합 구조의 전자파 흡수체에 관한 것으로 도전성 입자와 유전체 바인더를 포함하는 복합 자성시트의 일면에 직접 도전체 패턴을 형성하는 복합 전자파 흡수체를 제공한다.The present invention relates to an electromagnetic wave absorber having a composite structure in which a conductor periodic structure and a soft magnetic material are combined by applying the frequency selective surface technology, and a composite magnetic sheet including a conductive magnetic particle and a dielectric binder Thereby providing an electromagnetic wave absorber.
또한 유전체 필름과 상기 유전체 필름의 일면에 형성되고, 복합 자성시트와 접합하도록 마련된 소정의 도전체 패턴으로 구성된 전자파 흡수필름을 제작하여 복합 자성시트에 상기 전자파 흡수필름이 접합하는 복합 전자파 흡수체를 제공한다.Also provided is a dielectric film and a composite electromagnetic wave absorber formed on one surface of the dielectric film, wherein the electromagnetic wave absorbing film is made of a predetermined conductor pattern provided to be bonded to the composite magnetic sheet, and the electromagnetic wave absorbing film is bonded to the composite magnetic sheet .
상기 복합 자성시트의 도전성 입자는 연자성 금속 또는 페라이트 중에서 선택된 어느 하나이며, 유전체 바인더는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 유리아 수지, 멜라민 수지, 나일론 수지, 아미드 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리부틸렌 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀 수지, 테프론, 폴리페닐린설파이드, 에틸렌프로필렌디메틸, 에틸렌-프로필렌 고무 및 니트릴-부타디엔 고무로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합을 필름형으로 제조한 것이 바람직하다.
The conductive particles of the composite magnetic sheet may be any one selected from a soft magnetic metal or a ferrite. The dielectric binder may be a silicone resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, an urea resin, a melamine resin, a nylon resin, , Polypropylene resin, polystyrene resin, polybutylene resin, polyvinyl butyral resin, polyurethane resin, polyolefin resin, Teflon, polyphenylenesulfide, ethylene propylene dimethyl, ethylene-propylene rubber and nitrile -Butadiene rubber as a film-forming one or a combination of two or more thereof.
도 2는 도체 주기구조 패턴의 예시로서 각각의 패턴에 해당하는 등가회로를 나타낸 것이다. 본 발명의 상기 유전체 필름(11) 일면에 양각 또는 음각으로 형성된 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)를 구현하는 도전체 패턴(12)은, 예컨데 ENG, MNG, AMG 중 어느 하나의 패턴일 수 있으며, 각각의 해당 패턴마다 고유의 공진주파수(resonance frequency)를 가지게 된다. 따라서 주파수 선택적 표면 주기구조를 이루는 수동소자들은 도체 패턴의 간격과 형태를 통해 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)를 조절할 수 있으며, 이렇게 LC 공진회로로 등가화된 도체 주기구조를 이용하여 선택적으로 주파수를 차단 또는 통과 대역을 설계하는 특성을 지닌다.Fig. 2 shows an equivalent circuit corresponding to each pattern as an example of the conductor periodic structure pattern. The
주파수 선택적 표면 구조는 패치 형태(양각)와 슬롯 형태(음각)로 구분할 수 있다. 패치형태(patch-type)로 구성된 주파수 선택적 표면은 도체의 인덕턴스(L)와 간격의 커패시턴스(C)가 직렬 합성회로로 등가화될 수 있으며, 슬롯형태(slot-type)의 주파수 선택적 표면은 도체의 인덕턴스(L)와 간격의 커패시턴스(C)가 병렬 합성회로로 등가화될 수 있다. 주파수 선택적 표면의 도체 패턴의 구조는 패치 형태(양각)가 직렬 LC 회로를 나타내므로 대역 저지 특성을 보이고, 슬롯 형태(음각)가 병렬 LC 회로를 나타내므로 대역통과 특성을 나타낸다.
The frequency selective surface structure can be classified into a patch shape (embossed) and a slot shape (intaglio). A frequency-selective surface composed of a patch-type can be equalized to a series combination circuit by the inductance L of the conductor and the capacitance C of the interval, and the frequency- The inductance L of the inductor L and the capacitance C of the interval can be equivalent to a parallel synthesizing circuit. The structure of the conductor pattern on the frequency selective surface shows the band-stop characteristic because the patch shape (positive angle) represents the series LC circuit, and the slot shape (negative angle) represents the parallel LC circuit.
또한 상기 주파수 선택적 표면 기술을 적용한 전자파 흡수 필름(10)은 굴절률이 음수 값을 가지는 메타소재(metamaterial)를 적용하는 것이 가능하다. 메타소재는 입사하는 전자기파의 파장보다 크기가 작고, 유전체 기판 위에 또는 기판 내부에 주기적으로 배열되어 있는 도체 단위소자로 구성되어 있는 일종의 복합재료로서, 메타소재의 전자기적 성질(광학성질 포함)은 구성 소재의 벌크 성질과는 다르게 도체 단위소자의 형상과 치수에 의해 결정된다. 단위소자의 크기가 인가된 전자기파의 파장에 비해 작기 때문에 유효매질로 취급되어질 수 있고, 유전율(ε) 및 투자율(μ)의 2가지 재료 파라미터에 의해 메타소재의 성질을 특정지을 수 있다.
Further, the electromagnetic
메타소재는 자연계에서 발견할 수 없는 독특한 성질을 가진다. 일반적으로 자연계 물질의 유전율(ε)과 투자율(μ)은 모두 양의 값을 가진다. 자연계에서 음의 유전율(ε)은 적외선 이상의 국한된 주파수 영역에서 금속 도체에서 관찰되곤 한다. 금속 내의 이온-전자 응집체(이를 플라즈마로 취급)가 입사된 전자기파에 의해 역 전자분극이 일어날 때 음의 유전율(ε)을 보인다. 이에 해당하는 주파수를 플라즈마 주파수 ωpe로 정의하고, 다음 식 2)와 같이 주어진다.Meta-materials have unique properties that can not be found in nature. Generally, the permittivity (ε) and permeability (μ) of natural materials are both positive. In the natural world, negative permittivity (ε) is often observed in metallic conductors in the localized frequency range above infrared. The negative dielectric constant (ε) is shown when the reverse electron polarization occurs due to the electromagnetic wave incident on the ion-electron aggregate (treated as a plasma) in the metal. The corresponding frequency is defined as the plasma frequency? Pe , and is given by the following equation (2).
식 2) 
(단, n: 전자 밀도, e: 전자의 전하, ε0: 진공의 유전율, meff: 전자의 유효질량임)
(Where n: electron density, e: electron charge,? 0 : permittivity of vacuum, and m eff : effective mass of electron)
복합 자성시트(20)에 직접 상기 도전체 패턴(12)을 형성하거나 상기 유전체 필름(11)에 상기 도전체 패턴(12)을 형성하는 방법은 스크린 프린팅(screen printing) 또는 포토리소그래피(photolithography) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 적용하는 것이 바람직하다.
The method of forming the
한편 전파원으로부터의 거리가 λ/2π 보다 가까운 경우를 근역장(near-field), 먼 경우를 원역장(far-field)이라고 하며 전파원으로부터의 거리에 따른 임피던스 관계에 따라 근역장에는 고임피던스인 전기장과 저임피던스인 자기장이 있고 원역장에는 평면파로 되어있다. 원역장의 경우 전자파 임피던스(자유공간의 경우 377Ω)는 전기장과 자기장에서 동일하나, 근역장에서는 전파 발생원의 특성과 전자기장이 관측되는 지점까지의 거리에 따라 변하게 된다.
On the other hand, near-field is the case where the distance from the propagation source is closer than λ / 2π and far-field is the far-field. Depending on the impedance relation according to the distance from the propagation source, There is an electric field and a low impedance magnetic field. In the case of the source field, the electromagnetic impedance (377 Ω in free space) is the same in the electric field and the magnetic field, but changes in the near field depending on the characteristics of the propagation source and the distance to the point where the electromagnetic field is observed.
따라서 본 발명은 이에 나아가 해당 협소한 주파수 영역에만 적용되는 주파수 선택적 표면 구조를 적용한 전자파 흡수필름을 보완하고자, 상기의 유전체 필름의 일면에 형성되고 복합 자성시트와 접합하도록 마련된 소정의 패턴으로 형성된 도전체를 포함하는 전자파 흡수필름 및 연자성 금속 또는 페라이트 중에서 선택된 어느 하나인 도전성 입자와 상기 도전성 입자간 공간을 충전하는 유전체 바인더로 구성된 복합 자성시트(20)를 포함하여 구성되며, 상기 전자파 흡수필름(10)의 도전체(12)가 형성된 일면에 상기 복합 자성시트(20)를 접합시킨 전자파 흡수체를 제공한다. 이는 도 3과 도 4에 도시되어 있으며, 도 4는 상기 전자파 흡수체에 금속부재(30)을 접합하여 전자파 차폐효과를 높이기 위한 일실시예이다.Accordingly, the present invention is also directed to an electromagnetic wave absorbing film for use in a frequency selective surface structure applicable only to a narrow frequency region, which comprises a conductive film formed on one surface of the dielectric film and formed in a predetermined pattern, And a composite magnetic sheet (20) composed of a conductive binder and a dielectric binder for filling the space between the conductive particles, wherein the electromagnetic wave absorbing film (10) ) Of the composite magnetic sheet (20) is bonded to one surface of the conductor (12). This is shown in FIGS. 3 and 4, and FIG. 4 is an embodiment for increasing the electromagnetic wave shielding effect by bonding the
도체 주기구조를 가지는 전자파 흡수 필름(10)과 복합 자성시트(20)와의 접합체를 구현하면 연자성 금속이나 페라이트 소재의 복합 자성시트(20)는 소재 자체의 높은 투자율과 층간 유전용량에 기인하는 높은 유전율로 인해 다른 회로나 상기 도체 주기구조 패턴(12)의 임피던스에 큰 폭으로 변화를 주는 것이 가능하다.
When a composite body of the electromagnetic
도 5는 도전체 패턴(12)을 포함하는 전자파 흡수필름(10)(인공 전자기 회로)과 복합 자성시트(20)를 접합한 전자파 흡수체의 주파수별 s21 파라미터에 관한 그래프이다. 종래 전자파 노이즈 흡수소재는 연자성 금속이나 페라이트로서 자기 손실(magnetic loss)을 활용하여 근역장에서의 자기장을 감쇄시키는 원리로 사용되어 왔다. 이에 본 발명은 2~6GHz 대역의 전자파 노이즈를 효과적으로 감쇄시킬 수 있는 도전체 패턴 구조인 전자파 흡수 필름(10)과, 종래의 연자성 금속 또는 페라이트로 구성된 복합 자성시트(20)를 접합하여 근역장에서도 2GHz 이하에서의 기존 복합 자성시트(20)의 전자파 흡수 성능을 저하시키지 않고, 유효 주파수 대역을 6GHz까지 확장시키는 것이 가능하다.
5 is a graph relating to the s21 parameter for each frequency of the electromagnetic wave absorber obtained by bonding the electromagnetic wave absorbing film 10 (artificial electromagnetic circuit) including the
상기 복합 자성시트(20)의 도전성 입자는 연자성 금속 또는 페라이트 중에서 선택된 어느 하나이며, 시트 면과 나란한 횡방향으로 배향된 편상(flake) 형상인 것이 전자파 흡수 효율 면에서 바람직하다.
The conductive particles of the composite
상기 전자파 흡수필름(10)의 도전체 패턴(12)이 형성된 일면에 상기 복합 자성시트(20)를 접합하는 방법은 면간 열경화성 접착제를 코팅한 후, 열압착하여 접합하도록 하되, 도전체 패턴(12)이 형성된 일면에 접합하는 경우, 열경화성 접착제는 상기 형성된 도전체 패턴(12)의 소정의 두께 이상으로 도포하여 단차를 채우고 완충하도록 하며, 이렇게 완성된 전자파 흡수체의 두께가 0.05~0.5mm인 것이 바람직하다.The method for bonding the composite
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution, Range. In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.
10. 전자파 흡수필름
11. 유전체 필름
12. 도전체 패턴
20. 복합 자성시트
30. 금속부재10. Electromagnetic wave absorbing film
11. Dielectric film
12. Conductor pattern
20. Composite magnetic sheet
30. Metal member
Claims (9)
도전성 입자와 유전체 바인더를 포함하는 복합 자성시트;
상기 복합 자성시트 상에 마련되며, 유전체 필름과 상기 유전체 필름의 일면에 형성되고, 상기 복합 자성시트에 접합하도록 마련된 소정의 도전체 패턴으로 구성된 전자파 흡수필름; 및
상기 전자파 흡수필름 상에 마련되는 금속부재
를 포함하며,
상기 소정의 도전체 패턴은 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)를 구현하여 고유의 공진주파수(resonance frequency)를 가지는 도체 주기구조 패턴이며,
상기 복합 자성시트의 도전성 입자는 연자성 금속 또는 페라이트 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 복합 자성시트의 면과 나란한 횡방향으로 배향된 편상(flake) 형상이며,
상기 유전체 필름의 도전체가 형성된 일면에 열경화성 접착제를 코팅한 후 열압착하여, 상기 복합 자성시트를 상기 전자파 흡수필름에 접합하며,
상기 열경화성 접착제는 상기 도전체 패턴의 미리 정해진 두께 이상으로 도포하여 단차를 채우고 완충되며,
상기 복합 전자파 흡수체의 두께가 0.05~0.5mm 이며,
2GHz 미만의 주파수 영역의 전자기 노이즈에 대하여 상기 복합 자성시트가 감쇄를 담당하고, 2GHz ~ 6GHz 영역의 전자기 노이즈에 대하여 상기 도전체 패턴이 감쇄를 담당하는 것을 특징으로 하는 복합 전자파 흡수체.1. A combined electromagnetic wave absorber having a conductor periodic structure for absorbing near field noise,
A composite magnetic sheet comprising conductive particles and a dielectric binder;
An electromagnetic wave absorbing film provided on the composite magnetic sheet and comprising a dielectric film and a predetermined conductor pattern formed on one side of the dielectric film and provided to be bonded to the composite magnetic sheet; And
A metal member provided on the electromagnetic wave absorbing film,
/ RTI >
The predetermined conductor pattern is a conductor periodic structure pattern having an inherent resonance frequency by implementing the inductance L and the capacitance C,
Wherein the conductive particles of the composite magnetic sheet are any one selected from a soft magnetic metal or a ferrite and have a flake shape oriented in a lateral direction parallel to the surface of the composite magnetic sheet,
A thermosetting adhesive is coated on one side of the dielectric film on which the conductor is formed and then thermocompression is performed to bond the composite magnetic sheet to the electromagnetic wave absorbing film,
The thermosetting adhesive is applied to the conductor pattern at a predetermined thickness or more,
The thickness of the composite electromagnetic wave absorber is 0.05 to 0.5 mm,
Wherein said composite magnetic sheet is subjected to attenuation with respect to electromagnetic noise in a frequency region of less than 2 GHz and said conductor pattern is responsible for attenuation with respect to electromagnetic noise in a region of 2 GHz to 6 GHz.
상기 복합 자성시트의 유전체 바인더는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 유리아 수지, 멜라민 수지, 나일론 수지, 아미드 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리부틸렌 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리올레핀 수지, 테프론, 폴리페닐린설파이드, 에틸렌프로필렌디메틸, 에틸렌-프로필렌 고무 및 니트릴-부타디엔 고무로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합을 필름형으로 제조한 것을 특징으로 하는 복합 전자파 흡수체.
3. The method of claim 2,
The dielectric binder of the composite magnetic sheet may be at least one selected from the group consisting of silicone resin, epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, nylon resin, amide resin, polyvinyl chloride resin, polyester resin, , A polybutylene resin, a polyvinyl butyral resin, a polyurethane resin, a polyolefin resin, Teflon, polyphenyl linse sulfide, ethylene propylene dimethyl, ethylene-propylene rubber and nitrile-butadiene rubber. A composite electromagnetic wave absorber produced by a film type.
상기 소정의 도전체 패턴은 양각 또는 음각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 전자파 흡수체.3. The method of claim 2,
Wherein the predetermined conductor pattern is formed in a convex or concave shape.
상기 도전체 패턴을 형성하는 방법은 스크린 프린팅(screen printing) 또는 포토리소그래피(photolithography) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 적용하는 것을 특징으로 하는 복합 전자파 흡수체.
3. The method of claim 2,
Wherein the conductive pattern is formed by at least one selected from screen printing or photolithography.
상기 전자파 흡수필름은 굴절률이 음수 값인 메타소재(metamaterial)인 것을 특징으로 하는 복합 전자파 흡수체.
3. The method of claim 2,
Wherein the electromagnetic wave absorbing film is a metamaterial having a negative refractive index.
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