KR20150128048A - 페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나 - Google Patents

페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나 Download PDF

Info

Publication number
KR20150128048A
KR20150128048A KR1020140054781A KR20140054781A KR20150128048A KR 20150128048 A KR20150128048 A KR 20150128048A KR 1020140054781 A KR1020140054781 A KR 1020140054781A KR 20140054781 A KR20140054781 A KR 20140054781A KR 20150128048 A KR20150128048 A KR 20150128048A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ferrite sheet
powder
hexaferrite
type
present
Prior art date
Application number
KR1020140054781A
Other languages
English (en)
Inventor
김학관
나은혜
김진모
서정욱
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020140054781A priority Critical patent/KR20150128048A/ko
Publication of KR20150128048A publication Critical patent/KR20150128048A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/0302—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity characterised by unspecified or heterogeneous hardness or specially adapted for magnetic hardness transitions
    • H01F1/0311—Compounds
    • H01F1/0313—Oxidic compounds
    • H01F1/0315—Ferrites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/06—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/086—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
    • H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Magnetic Ceramics (AREA)

Abstract

본 발명은 페라이트 시트 및 자성체 안테나에 관한 것으로, 본 발명의 페라이트 시트는, 바인더 및 면방향 정렬된 육각판상 형상의 헥사 페라이트 분말을 포함한다.

Description

페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나{FERRITE SHEET AND MAGNETO DIELECTRIC ANTENNA USING THE SAME}
본 발명은 자성체 기술에 관한 것으로, 보다 자세하게는 페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화, 고속화, 고주파화에 수반하여, 이들 전자기기에 이용되는 전자 부품에서도 소형화와 더불어 수백 MHz 내지 수 GHz의 주파수 대역에서의 고효율 특성이 요구되고 있다.
이를 위해, NiZn계 페라이트(Ferrite) 등의 스피넬(spinel)계 페라이트를 이용하여 이득을 유지하면서 안테나를 소형화할 수 있는 기술이 제안되었다. 그러나, 스피넬계 페라이트는 저주파수 대역에서는 높은 투자율을 가지다가 수백 MHz 이상의 고주파수 대역에서는 스뇌크 한계(Snoek's Limit)에 의해 투자율이 급속하게 저하되어 고주파 전자 부품용 자성 재료로서 사용하기 어렵다.
이러한 스피넬 페라이트의 스뇌크 한계를 넘어 고주파 대역에서도 높은 투자율을 갖는 헥사 타입(Hexa Type)의 자성체에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 헥사 타입의 자성체도 1GHz를 넘어가는 고주파수 대역에서는 투자율이 급격히 감소하는 것으로 알려져 있다.
따라서, 1GHz 이상의 고주파 대역에서 고투자율과 저투자손실을 동시에 만족시킬 수 있는 자성체에 대한 연구가 요구된다.
일본국 공개특허공보 제2009-027145호
따라서, 본 발명은 종래 고주파 대역용 안테나에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, GHz 이상의 고주파 대역에 적합한 고투자율과 저투자손실을 가지는 페라이트 시트가 제공됨에 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고투자율과 저투자손실을 가지는 페라이트 시트를 구비하여 GHz 이상의 고주파 대역에서 소형화, 고효율화 및 광대역화 특성을 동시에 만족하는 자성체 안테나가 제공됨에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 바인더 및 면방향 정렬된 육각판상 형상의 헥사 페라이트 분말을 포함한 페라이트 시트가 제공됨에 의해서 달성된다.
상기 헥사 페라이트 분말의 입자 크기에 대한 두께의 비는 30:1 내지 4:1일 수 있다. (단, 분말의 입자 크기는 최대 대각선 길이로, 두께는 최대 두께와 최소 두께 간의 평균 두께로 정의됨.)
상기 헥사 페라이트 분말의 면방향 정렬도는 50% 이상일 수 있다.
상기 페라이트 시트 내의 상기 헥사 페라이트 분말의 충진율은 70~93%일 수 있다.
상기 헥사 페라이트 분말은, Y타입, Z타입, M타입, W타입, X타입 및 U타입 중에서 선택된 어느 하나의 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 헥사 페라이트 분말은 하기의 화학식 1로 표기될 수 있다.
<화학식 1>
Ba1-xSrxCo1-y[Me]yFemOn
(여기서, [Me]는 Zn, Mn 및 Cu 중 선택된 1종이고, 0 < x, y < 1, 12 < m < 36 및 19 < n < 60)
상기 Y타입 헥사 페라이트 분말은 하기의 화학식 2로 표기될 수 있다.
<화학식 2>
Ba1-xSrxCo1-y[Me]yFe12O22(여기서, [Me]는 Zn, Mn 및 Cu 중 선택된 1종이고, 0 < x, y < 1)
상기 헥사 페라이트 분말의 평균 입자 크기는, 1.5㎛ 이하일 수 있다.
상기 페라이트 시트는, 2.1GHz의 주파수 대역에서 투자율(μ) 1.8 이상이고, 투자 손실(tan δ) 0.05 이하일 수 있다.
상기 페라이트 시트의 밀도는 4.3 이하일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 2.1GHz의 주파수 대역에서 투자율(μ)이 1.8 이상이고, 투자 손실(tan δ)이 0.05 이하인 자성체 안테나가 제공됨에 의해서 달성된다.
본 발명에 따른 페라이트 시트는 육각판상 헥사 페라이트 분말의 면자기이방성과 충진율을 제어하여 1GHz이상의 고주파 대역에서 1.8 이상의 높은 투자율과 0.05 이하의 낮은 투자 손실 특성을 만족시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 페라이트 시트는 소결체가 아닌 건조 상태로 제작되어 밀도 4.3 이하로 유연성(flexible)이 부여됨에 따라, 성형성이 우수하여 유연성이 요구되는 전자 부품의 자성 재료에 적합하며, 원하는 형상의 시트 재단시 에지(edge)부에서의 잔해(debris) 발생이 억제되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 1GHz이상의 고주파 대역에서 고투자율과 저투자손실을 갖는 페라이트 시트를 구비하여 1GHz이상의 고주파 대역에서 소형화, 고효율화 및 광대역화 특성을 동시에 만족하는 자성체 안테나의 제작이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 시트의 단면도이다.
도 2는 도 1의 헥사 페라이트 분말의 일부 확대 사시도이다.
도 3은 본 발명에 사용된 육각판상 Ba2Co2Fe12O22 소결 분말의 하소온도별 X선 회절 분석 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헥사 페라이트 분말의 자기 방향성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페라이트 시트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 페라이트 시트의 정렬(align) 공정 전·후의 미세조직을 나타낸 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 사용된 Ba2Co2Fe12O22 분말의 투과전자현미경 홀로그래피(TEM holography) 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1~5 및 비교예의 주파수에 따른 투자율 및 투자손실 특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 페라이트 시트 및 자성체 안테나의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
이하, 본 발명에 따른 페라이트 시트 및 자성체 안테나에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 시트의 단면도이고, 도 2는 도 1의 헥사 페라이트 분말의 일부 확대 사시도로서, 이상적인 상태를 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 페라이트 시트(100)는 헥사 페라이트(hexagonal ferrite) 분말(110)과 바인더(120)가 함유된 판상의 시트 형태로 제작될 수 있다.
상기 헥사 페라이트 분말(110)은 도 2에 도시된 것처럼 육각판상 형상의 결정 구조를 가지는 헥사 페라이트 분말일 수 있다.
도 2를 참조하여, 상기 헥사 페라이트 분말(110)의 입자 크기(d)에 대한 두께(h)의 비를 종횡비(Aspect Ratio)로 정의할 때, 육각판상 형상의 헥사 페라이트 분말은 30:1 내지 4:1 범위의 종횡비를 갖는 것이 바람직하다.
여기서, 입자 크기(d)는 최대 대각선 길이로 정의될 수 있고, 두께(h)는 최대 두께와 최소 두께 간의 평균 두께로 정의될 수 있다. 종횡비가 상기한 범위를 벗어나는 경우 육각판상으로 정의하기 어려울 수 있다.
상기 헥사 페라이트 분말(110)은 M타입, U타입, W타입, X타입, Y타입 및 Z타입 중에서 선택된 어느 하나의 결정 구조를 가질 수 있으며, 각 타입별 공명주파수(fr) 초기투자율(μi)은 아래의 표 1과 같다.
페라이트
타입 		화학식 Ms
(emu/g) 		Hc
(Oe) 		Tc
(K) 		f r
(GHz) 		μ i
BaM BaFe 12 O 19 72 3200 450 43.5 < 2
SrMμ SrFe 12 O 19 74~92 3590 460 50 < 2
Co 2 Y Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22 34 55.2 340 5.7 3
Co 2 Z Ba 3 Co 2 Fe 24 O 41 50 108 410 1.3~3.4 19
Co 2 W BaCo 2 Fe 16 O 27 54.78 5.88 490 1~3 ~3.5
Co 2 X Ba 2 Co 2 Fe 28 O 46 69 - 501 1.2 ~2.5
Co 2 U Ba 4 Co 2 Fe 36 O 60 51 175~1598 434 30~40 ~1.3
(여기서, Ms는 포화자화, Hc는 보자력, Tc는 결정화온도를 의미함)
일반적으로, 헥사 페라이트 분말은 결정의 c축에 대해서 수직인 면내에 자화 용이 방향을 가지므로, 스피넬 페라이트(spinel ferrite)의 주파수 한계를 넘는 주파수 영역대까지 소정의 투자율을 유지하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 헥사 페라이트 분말은 고주파수 대역에서 사용이 가능하다.
표 1에 기재된 것처럼 Z타입의 헥사 페라이트 분말은 비교적 높은 초기 투자율(initial permeability, μi)을 구비하고 우수한 고주파 특성을 나타내므로 안테나의 소형화에 유리하다.
M타입의 헥사 페라이트 분말은 높은 포화자화 값과 높은 자기 공진 주파수(SRF; Self Resonance Frequency) 특성을 나타내므로, 투자손실을 줄이는데 효과적일 수 있다.
Y타입의 헥사 페라이트 분말은 M 타입과 Z 타입의 중간적인 특성을 보이므로, GHz 영역대의 초기 주파수 범위에서 높은 투자율과 상대적으로 높은 SRF 특성으로 인한 저손실 특성을 같이 가질 수 있어, GHz 이상의 고주파용 자성재료로서 가능성이 높은 재료군중 하나이다.
본 실시예의 상기 헥사 페라이트 분말(110)은 하기의 화학식 1로 표기될 수 있다.
<화학식 1>
Ba1-xSrxCo1-y[Me]yFemOn
(여기서, [Me]는 Zn, Mn 및 Cu 중 선택된 1종이고, 0 < x, y < 1, 12 < m < 36 및 19 < n < 60)
일례로, Y타입의 헥사 페라이트 분말은 하기의 화학식 2로 표기될 수 있다.
<화학식 2>
Ba1-xSrxCo1-y[Me]yFe12O22
(여기서, [Me]는 Zn, Mn 및 Cu 중 선택된 1종이고, 0 < x, y < 1)
상기한 화학식을 갖는 헥사 페라이트 분말(110)로는 1050℃ 내지 1250℃의 온도에서 하소(Calcination)되어 제조된 단일상의 소결 분말이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 사용된 육각판상 Ba2Co2Fe12O22 소결 분말의 하소온도별 X선 회절(XRD) 분석 패턴을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 상기한 범위의 하소온도에서 제조되어 본 발명에 사용되는 Y타입 헥사 페라이트 소결 분말은 단일상인 것을 알 수 있다.
상기 페라이트 시트(100)는 헥사 페라이트 분말이 바인더 등과 혼합된 슬러리 상태에서 닥터 블레이드법 등에 의해 판상으로 도포되면서 자장이 인가된 후 건조 과정을 거쳐 시트로 구성될 수 있다.
이와는 달리, 상기 페라이트 시트(100)는 상기의 슬러리가 전단 유동화(shear thinning)를 이용한 연속 캐스팅(casting)법으로 판상으로 도포되고, 이를 건조 과정을 거친 후 핫 롤 프레싱(hot roll presing) 과정을 거쳐 시트로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 헥사 페라이트 분말의 자기 방향성을 설명하기 위한 도면으로서, Hθ는 축자기이방성, Hφ는 면자기이방성을 나타낸다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 페라이트 시트(100)는 육각판상 형상의 헥사 페라이트 분말(110)들이 페라이트 시트(100)에 대하여 면방향(혹은 수평방향, 도 4의 Hφ 참조)으로 정렬된 구조를 가진다. 여기서, 면방향 정렬은 45°이하의 경사도로 정렬됨을 의미한다.
이는 전술한 페라이트 시트(100)의 제조 과정 중 자장중 성형(페라이트 조성물의 도포시 자장을 가하는 것) 또는 핫 롤 프레싱 공정에 의해 육각판상 형상의 헥사 페라이트 분말(110)들이 면내 방향(Hφ) 으로 배향(배열)되었기 때문이다.
상기 페라이트 시트(100)의 성형밀도 및 투자율을 극대화하기 위하여, 상기 헥사 페라이트 분말(110)은 면방향 정렬도 50% 이상이 되도록 페라이트 시트(100) 내에 정렬됨이 바람직하다.
이는 헥사 페라이트 분말(110)의 경우, 면방향 자기 이방성이 극대화되고, 축방향 자기 이방성이 최소화될수록 투자율이 증가하는 것으로 알려진 것에 기인하며, 이때, 헥사 페라이트 분말(110)의 투자율은 하기의 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
하기 수학식 1은 헥사 페라이트에 대한 스뇌크 법칙(Snoek's Law)을 나타낸 것으로, 면자기이방성에 대한 축자기이방성의 비율이라고 할 수 있다.
Figure pat00001
(여기서, μST는 정적 투자율(static permeability), fmax는 최대 공진주파수 (maximum resonance frequency), Hθ는 축자기이방성, Hφ는 면자기이방성, (1/2)γ×4Ms는 스뇌크 상수를 의미한다.
이와 같은 수학식 1을 통해, 헥사 페라이트 분말(110)의 면방향 정렬도가 50% 이상일 때, 페라이트 시트(100)의 투자율이 증가됨을 알 수 있다.
한편, 상기한 자장 중 성형 시의 인가자장 강도는 1T(Tesla) 내지 2T의 범위인 것이 바람직하다. 이때, 상기 인자자장 강도가 1T 미만이면, 슬러리 점도에 따른 분말과 바인더, 분말과 분말과의 마찰력 차이가 있을 수는 있지만 일반적으로 목표하는 면방향 정렬도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 상기 인자자장 강도가 2T를 초과하면, 설비 유지 및 관련 공정의 제조비용이 증가될 수 있다.
또한, 상기 롤 프레싱 공정은 건조된 상태의 페라이트 시트에 0.25ton/cm 내지 2ton/cm의 압력을 가하여 실시됨이 바람직하다. 이때, 가압압력이 0.25ton/cm 미만이면, 막밀도가 저하될 수 있고, 반면에, 2ton/cm를 초과하면 분말에 발생된 크랙으로 인한 보자력 증가로 투자율이 감소될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 페라이트 시트(100)의 투자율 증가를 위하여, 상기 헥사 페라이트 분말(110)은 상기 페라이트 시트(100) 내에 70~93%의 충진율로 충진됨이 바람직하다. 상기에서, 충진율이 70% 미만이면, 투자율이 저하될 수 있고, 반면에 충진율이 93%를 초과하면, 시트의 유연성(flexibility)이 떨어져서 성형성이 저하되는 단점이 있다.
또한, 상기 페라이트 시트(100)는 헥사 페라이트 분말(110)의 입도 조절에 의해 투자율 및 투자손실이 제어될 수도 있다.
본 실시예의 헥사 페라이트 분말(110)은 1.5㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 헥사 페라이트 분말(110)은 자구벽이 관측되지 않는 단일한 자구(즉, 단자구)를 갖게 됨에 따라 정렬시 자구벽의 이동이 없기 때문에 면방향 정렬에 보다 유리하고, 투자손실을 낮추는 데 기여할 수 있다.
반면에, 상기 헥사 페라이트 분말(110)의 평균 입자 크기가 1.5㎛를 초과하면, 분말이 자구벽을 갖는 다자구로 구성되어 자벽공명에 의해 면방향 정렬이 용이하지 않아 시트의 투자율을 높이는데 어려움이 있다.
상기 페라이트 시트(100)를 구성하는 바인더(120)는 헥사 페라이트 분말(110)을 고정시킬 수 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있으며, 예컨대 염소화폴리에틸렌(chlorinated polyethylene; CPE), 폴리비닐부티랄(poly vinyl butyral; PVB), 아크릴(acryl) 등이 이용될 수 있다.
본 실시예의 페라이트 시트는 같은 조성하에서 육각판상 헥사 페라이트 분말의 면자기이방성과 충진율을 최적화하는 것으로, 1GHz이상의 고주파 대역에서 고투자율과 저투자손실 특성을 동시에 만족할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 페라이트 시트는 2.1GHz의 주파수 대역에서 투자율(μ)이 최소 1.8 이상, 바람직하게는 2.0 이상이고, 투자 손실(tan δ)이 0.05 이하인 특성을 가질 수 있다.
그 결과, 본 실시예의 페라이트 시트는 휴대 전화기 등의 휴대 통신 기기에 안테나를 구성하는 부품으로서 탑재하기에 적합하게 된다. 이 경우, 1GHz 이상의 고주파 대역에서 소형화, 고효율화 및 광대역화 특성을 동시에 만족시키는 자성체 안테나의 제작이 가능하다.
또한, 본 실시예의 페라이트 시트(100)는 소결(sintering) 공정 없이 일정 온도와 시간에서 열처리에 의해 건조되어 형성된 것이다. 즉, 상기 페라이트 시트(100)는 소결체가 아닌 건조 상태로 형성됨에 따라 4.3 이하의 밀도를 가질 수 있고, 기존 소결체와 달리 최종 시트 제품에 바인더가 함유되어 있다.
통상적으로, 페라이트 분말과 바인더를 함유한 자성체 시트는 소결 공정을 거치게 되면 소결 과정에서 바인더가 휘발되면서 밀도 5.0 이상인 강성의 자성체 시트로 제작된다. 이러한 밀도 5.0 이상의 자성체 시트는 유연성(flexibility)이 없기 때문에 유연성이 요구되는 전자 부품의 자성 재료(예컨대, 안테나)의 제조에 적용될 수 없었다.
기존 페라이트 소결 시트는 브레이킹(breaking) 방식으로 시트에 유연성을 일부 제공하여 상기한 단점을 보완하였으나, 이 경우 원하는 형상으로 시트 재단시 에지(edge)부에서 필연적으로 발생하는 잔해(debris)로 인해 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
그러나, 본 실시예의 페라이트 시트(100)는, 소결 공정을 거친 기존의 자성체 시트와 달리, 소결 공정 없이 건조 공정만으로 제작되어, 통상의 열가소성 플라스틱과 같은 낮은 밀도를 갖기 때문에 유연성이 부여될 수 있다. 따라서, 상기 페라이트 시트(100)는 성형성(가공성)이 우수하므로 유연성이 요구되는 전자 부품의 자성 재료의 제조에 적용이 가능할 뿐만 아니라 원하는 형상의 시트 재단시 에지부에서의 잔해 발생이 억제되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 페라이트 시트(100) 제조 시 건조 공정은 100℃ 내지 150℃의 온도에서 실시됨이 바람직하다. 건조 공정이 100℃ 미만에서 실시될 경우, 건조가 불충분하고 공정 시간이 길어질 수 있으며, 반면에 150℃를 초과하여 실시될 경우, 바인더의 변형이 일어나게 되어 시트의 성형성에 문제가 생길 수 있다.
한편, 본 발명은 도 1을 참조하여 단일층으로 구성된 페라이트 시트(100)의 일례를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 이에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페라이트 시트의 단면도로서, 이상적인 상태를 도시하였다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 페라이트 시트(100')는 헥사 페라이트 분말(110) 및 바인더(120)를 함유하여 복수층으로 적층된 판상의 시트 형태로 제작될 수 있다.
상기 페라이트 시트(100')는 다층으로 구성된 것을 제외하고, 나머지 구성은 전술한 도 1의 페라이트 시트(100)와 동일하므로, 중복 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 페라이트 시트(100')는 적층수, 층별 두께 및 시트 총 두께에 따라 막밀도와 투자율이 조절되므로 이들의 적절한 조합으로 구성됨이 바람직하다.
상기 페라이트 시트(100')는 층별 두께가 얇을수록 헥사 페라이트 분말(110)의 정렬이 용이하여 투자율 증가에 유리하고, 적층수가 증가되더라도 인접한 층들 간의 간격이 핫 롤 프레싱과 같은 공정을 통해 감소되므로 막밀도가 증가될 수 있다.
상기 페라이트 시트(100')는 4층 내지 80층의 적층수, 0.03mm 내지 0.05mm의 층별 두께 및 0.1mm 내지 0.5mm의 시트 총 두께로 구성됨이 바람직하나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 페라이트 시트(100')는 전술한 도 1의 페라이트 시트(100)를 제조하는 과정을 수회 반복하는 과정을 거쳐 복수층으로 구성될 수 있다. 상기 페라이트 시트(100')의 제조에 핫 롤 프레싱 공정이 이용될 경우, 핫 롤 프레싱 공정은 원하는 페라이트 시트(100')의 막밀도에 따라 적용되는 층수를 달리할 수 있다.
도 5에 도시된 페라이트 시트(100')는 전술한 도 1의 페라이트 시트(100)와 동일하게 1GHz이상의 고주파 대역에서 고투자율과 저투자손실 특성을 동시에 만족할 수 있고, 유연성이 부여될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 페라이트 시트 제조
실시예1
평균 입자 크기 1.5㎛인 Ba2Co2Fe12O22 분말 1kg을 염소화폴리에틸렌(CPE) 100g과 혼합한 후 닥터 블레이드법으로 0.03mm의 두께로 기재 상에 도포하면서 1T의 자장을 인가하였다. 이후, 120℃로 유지된 오븐에서 1시간 건조한 후에, 8장 적층하여 총 0.5mm 두께의 페라이트 시트를 제조하였다. 이때, 페라이트 시트 내의 Ba2Co2Fe12O22 분말의 면방향 정렬도는 60%, 충진율은 70%였다.
상기Ba2Co2Fe12O22 분말은 통상의 고상합성법에 의해 제조되었고, BaCo3 278g, Co(OH)2 124 g 및 Fe2O3 676g을 혼합한 후 1100℃에서 3시간 하소하고, 하소 분말을 아펙스 밀링(Apex milling) 장치를 이용하여 6 패스(pass) 밀링한 후, 건조 및 체질하여 수득하였다.
실시예2
Ba2Co2Fe12O22 분말의 면방향 정렬도를 65%, 충진율을 73%으로 한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예3
Ba2Co2Fe12O22 분말의 면방향 정렬도를 70%, 충진율을 76%으로 한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예4
Ba2Co2Fe12O22 분말의 면방향 정렬도를 75%, 충진율을 79%으로 한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
실시예5
Ba2Co2Fe12O22 분말의 면방향 정렬도를 80%, 충진율을 82%으로 한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예
Ba2Co2Fe12O22 분말과 CPE를 혼합한 혼합물의 도포시 자장을 인가하지 않고, Ba2Co2Fe12O22 분말의 충진율을 70%으로 한 것을 제외하고, 나머지는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 페라이트 시트의 정렬(align) 공정 전·후의 미세조직을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진으로서, 정렬 공정 전 미세조직을 (a)에, 정렬 공정 후 미세조직을 (b)에 나타내었다.
정렬 공정 전에는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 육각형상의 Ba2Co2Fe12O22 분말이 랜덤(random)하게 분포되어 있는 것을 볼 수 있는 반면, 정렬 공정 후에는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 육각형상의 Ba2Co2Fe12O22 분말이 면방향으로 정렬됨을 확인할 수 있었다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 사용된 Ba2Co2Fe12O22 분말의 투과전자현미경 홀로그래피(TEM holography) 사진으로서, 이때 입자의 크기는 1㎛ 이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 페라이트 시트용 Ba2Co2Fe12O22 분말은 자구벽이 존재하지 않는 단일한 자구를 가진 단자구 분말임을 확인할 수 있었다.
2. 물성 평가
실시예 1~5 및 비교예에 따른 페라이트 시트의 주파수에 따른 투자율(μ)과 투자손실(tan δ) 측정값을 아래의 표 2 및 도 8에 나타내었다.

구분
사용
분말 		분말
입도
(㎛) 		면방향
정렬도
(%) 		분말
충진율
(%) 		사용
주파수
(GHz)
투자율
투자손실
실시예1

Ba 2 Co 2 Fe 12 O 22

1.5 		60 70

2.1 		1.8 0.04
실시예2 65 73 1.86 0.05
실시예3 70 76 1.92 0.05
실시예4 75 79 2.0 0.05
실시예5 80 82 2.1 0.05
비교예 0 70 1.67 0.04
표 2 및 도 8을 참조하면, 실시예 1~5의 페라이트 시트 모두 2.1GHz 주파수 대역에서 투자율(μ)이 1.8 이상이고, 투자 손실(tan δ)이 0.05 이하인 특성을 보였다.
특히, 면방향 정렬도와 충진율이 상대적으로 높은 실시예 4~5는 2.1GHz 주파수 대역에서 모두 2.0 이상의 높은 투자율(μ)과, 0.05 이하의 낮은 투자 손실(tan δ)을 가져 우수한 성능을 보였다. 즉, 같은 조성하에서 면방향 정렬도와 충진율이 높을수록 투자율이 증가됨을 알 수 있다.
이에 반해, 면방향 정렬도가 없는 비교예의 경우, 2.1GHz 주파수 대역에서 투자율(μ)이 1.67로 낮음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100, 100'; 페라이트 시트 110; 헥사 페라이트 분말
120; 바인더 Hθ; 축자기이방성
Hφ; 면자기이방성

Claims (11)

  1. 바인더 및 면방향 정렬된 육각판상 형상의 헥사 페라이트 분말을 포함한 페라이트 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헥사 페라이트 분말의 입자 크기에 대한 두께의 비는 30:1 내지 4:1인 페라이트 시트.
    (단, 분말의 입자 크기는 최대 대각선 길이로, 두께는 최대 두께와 최소 두께 간의 평균 두께로 정의됨.)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 헥사 페라이트 분말의 면방향 정렬도는 50% 이상인 페라이트 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 시트 내의 상기 헥사 페라이트 분말의 충진율은 70~93%인 페라이트 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헥사 페라이트 분말은, Y타입, Z타입, M타입, W타입, X타입 및 U타입 중에서 선택된 어느 하나의 결정 구조를 가지는 페라이트 시트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 헥사 페라이트 분말은 하기의 화학식 1로 표기되는 페라이트 시트.
    <화학식 1>
    Ba1-xSrxCo1-y[Me]yFemOn
    (여기서, [Me]는 Zn, Mn 및 Cu 중 선택된 1종이고, 0 < x, y < 1, 12 < m < 36 및 19 < n < 60)
  7. 제5항에 있어서,
    상기 Y타입의 헥사 페라이트 분말은 하기의 화학식 2로 표기되는 페라이트 시트.
    <화학식 2>
    Ba1-xSrxCo1-y[Me]yFe12O22
    (여기서, [Me]는 Zn, Mn 및 Cu 중 선택된 1종이고, 0 < x, y < 1)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 헥사 페라이트 분말의 평균 입자 크기는, 1.5㎛ 이하인 페라이트 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 시트는, 2.1GHz의 주파수 대역에서 투자율(μ)이 1.8 이상이고, 투자 손실(tan δ)이 0.05 이하인 페라이트 시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 페라이트 시트의 밀도는 4.3 이하인 페라이트 시트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의해 제조되어, 2.1GHz의 주파수 대역에서 투자율(μ)이 1.8 이상이고, 투자 손실(tan δ)이 0.05 이하인 자성체 안테나.
KR1020140054781A 2014-05-08 2014-05-08 페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나 KR20150128048A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140054781A KR20150128048A (ko) 2014-05-08 2014-05-08 페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140054781A KR20150128048A (ko) 2014-05-08 2014-05-08 페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150128048A true KR20150128048A (ko) 2015-11-18

Family

ID=54838722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140054781A KR20150128048A (ko) 2014-05-08 2014-05-08 페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150128048A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11245169B2 (en) Radiofrequency and other electronic devices formed from enhanced resonant frequency hexaferrite materials
US10766786B2 (en) Mo-doped Co2Z-type ferrite composite material for use ultra-high frequency antennas
US8758721B2 (en) Enhanced hexagonal ferrite material and methods of preparation thereof
EP2784044B1 (en) Magnetoplumbite-type hexagonal ferrite
US10468169B2 (en) Co2 Z-type ferrite composite material for use in ultra-high frequency antennas
JP3876790B2 (ja) 高周波回路素子
EP2916330B1 (en) Ferrite sintered plate and ferrite sintered sheet
JP7223020B2 (ja) テクスチャード平面ｍ型六方晶フェライトおよびその製造方法
US11069983B2 (en) Modified Z-type hexagonal ferrite materials with enhanced resonant frequency
EP3064481B1 (en) Ferrite sintered body, ferrite sintered plate, and ferrite sintered sheet
JP5322429B2 (ja) 磁性体と誘電体との複合焼結体およびｌｃ複合電子部品
JP2014192327A (ja) 近傍界用電波吸収シートおよびその製造方法
JP2022548508A (ja) ビスマスルテニウムｍ型ヘキサフェライト
Qi et al. Preparation and spontaneous polarization–magnetization of a new ceramic ferroelectric–ferromagnetic composite
KR20170111537A (ko) 자성 복합체, 그 제조 방법, 및 자성 복합체를 포함하는 안테나
JP2003002656A (ja) 軟磁性六方晶フェライト複合粒子粉末、該軟磁性六方晶フェライト複合粒子粉末を用いたグリーンシート並びに軟磁性六方晶フェライト焼結体
KR20180003088A (ko) 자성 세라믹 소결체, 그 제조 방법, 및 자성 세라믹 소결체를 포함하는 안테나
KR20150128048A (ko) 페라이트 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나
KR102120899B1 (ko) 복합 자성 시트 및 그를 이용한 자성체 안테나
JP6365255B2 (ja) フェライト組成物、フェライトプレート、アンテナ素子用部材、およびアンテナ素子
CN105469919B (zh) 磁性材料及其制造方法
KR102329662B1 (ko) 육방정 페라이트 복합상 및 이의 제조방법
Chen et al. Mo-doped Co 2 Z-type ferrite composite material for use ultra-high frequency antennas
Park et al. Fabrication and magnetic properties of LTCC NiZnCu ferrite thick films
KR101727236B1 (ko) 페라이트 시트 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination