KR100653425B1 - Ferrite-polymer nanocomposite - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따라 준비된 페라이트-고분자 수지 나노복합체의 미세구조를 보여주는 전자현미경 사진이다.1 is an electron micrograph showing the microstructure of the ferrite-polymer resin nanocomposites prepared according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따라 페라이트 분말 함량이 30 부피 %로 준비된 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체와 비교예로 평균입경 0.7 ㎛ 분말 및 60 ㎚ 나노분말로 만들어진 복합체의 복소투자율 실수부 μ´의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.2 is a frequency characteristic of a complex magnetic permeability real part μ ′ of a nanocomposite made of nanopowder agglomerates prepared with a ferrite powder content of 30% by volume according to the present invention and a composite made of an average particle diameter of 0.7 μm powder and 60 nm nanopowders. Is a graph.
도 3은 본 발명에 따라 페라이트 분말 함량이 30 부피 %로 준비된 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체와 비교예로 평균입경 0.7 ㎛ 분말 및 60 ㎚ 나노분말로 만들어진 복합체의 복소투자율 허수부 μ˝의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a frequency characteristic of the complex complex permeability imaginary μ˝ of nanocomposites made of nanopowder aggregates prepared with a ferrite powder content of 30% by volume according to the present invention and a composite made of a nanoparticle powder with an average particle diameter of 0.7 μm and 60 nm nanopowders. Is a graph.
도 4는 본 발명에 따라 페라이트 분말 함량이 45 부피 %로 준비된 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체와 비교예로 평균입경 0.7 ㎛ 분말로 만들어진 복합체의 복소투자율 실수부 μ′의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the frequency characteristics of the complex real magnetic permeability μ 'of the composite made of nanoparticle aggregates prepared with a ferrite powder content of 45% by volume in accordance with the present invention and an average particle diameter of 0.7 ㎛ powder.
도 5는 본 발명에 따라 페라이트 분말 함량이 45 부피 %로 준비된 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체와 비교예로 평균입경 0.7 ㎛ 분말로 만들어진 복합체의 복소투자율 허수부 μ˝의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다.Figure 5 is a graph showing the frequency characteristics of the complex complex permeability imaginary μμ 의 of the nanocomposite made of nanopowder agglomerates prepared with a ferrite powder content of 45% by volume according to the present invention and a composite made of powder having an average particle diameter of 0.7 μm.
본 발명은 페라이트-고분자 나노복합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세 구조를 개선하여 GHz 대역까지 향상된 고투자율 및 저손실 특성을 보유하는 새로운 페라이트-고분자 나노복합체에 관한 것이다.The present invention relates to a ferrite-polymer nanocomposite, and more particularly, to a new ferrite-polymer nanocomposite having improved microstructure to have improved high permeability and low loss characteristics up to the GHz band.
연자성 특성을 지닌 페라이트는 예로부터 인덕터, 트랜스포머, 컨버터, 전파흡수체 등의 전자기부품에 사용되어 왔다. 그러나 대표적인 Mn-Zn 페라이트나 Ni-Zn 페라이트의 사용주파수가 각각 수 MHz나 수십 MHz 이하로 제한되어 있다. Ferrites with soft magnetic properties have long been used in electromagnetic components such as inductors, transformers, converters, and radio absorbers. However, the frequency of use of typical Mn-Zn ferrites or Ni-Zn ferrites is limited to several MHz or tens of MHz, respectively.
최근 통신장비 및 휴대장비들의 전자제품 회로에 사용되는 주파수 대역이 고주파화 함에 따라 이에 부응하는 부품 소재의 고주파 특성이 요구되고 있다. Recently, as the frequency band used in electronic circuits of communication equipment and portable equipment becomes high frequency, high frequency characteristics of component materials corresponding thereto are required.
페라이트-고분자 복합체의 투자율이 고주파 영역에서 페라이트 소결체 보다 커지는 고주파 특성을 지닌다는 것이 알려진 후에, 많은 연구자들에 의해 페라이트-고분자 복합체에 관한 연구가 이루어져 왔다. 페라이트 분말과 고분자가 혼합된 페라이트-고분자 복합체에서는 페라이트 분말이 고분자 기지에 분산되어 분리되기 때문에 자기적으로 연결되지 못한다. 이에 따라 페라이트 분말 표면에는 반자장(demagnetizing field)이 생성되어 페라이트-고분자 복합체의 투자율은 실험적 혼합법칙에서보다 훨씬 떨어진다는 사실이 잘 알려져 있다. 또한 이러한 이유로 페라이트-고분자 복합체의 투자율은 페라이트 종류나 분말 크기에 영향을 받지 않는 것으로 생각되어 왔다.Since it is known that the permeability of ferrite-polymer composites has higher frequency characteristics than that of ferrite sintered bodies in the high frequency region, many researchers have studied the ferrite-polymer composites. In the ferrite-polymer composite in which the ferrite powder and the polymer are mixed, the ferrite powder is not magnetically connected because the ferrite powder is dispersed and separated at the polymer base. Accordingly, it is well known that a demagnetizing field is generated on the surface of the ferrite powder so that the permeability of the ferrite-polymer composite is much lower than that of the experimental mixing law. For this reason, the permeability of ferrite-polymer composites has not been influenced by ferrite type or powder size.
페라이트-고분자 복합체의 고주파 특성을 이용한 대표적 전자기부품으로 전파흡수체가 있다. 즉 GHz 대역에서 자기손실이 큰 특성을 이용하여 페라이트-고분자 복합체를 오래전부터 GHz 대역의 전파흡수체로 사용되어 왔다. 그러나 고투자율, 저손실 특성이 요구되는 인덕터 소재에는 페라이트-고분자 복합체 사용이 극히 제한적이었으나, 최근 들어 권선형 칩인덕터 및 PCB 내장 인덕터 자심으로 사용되기 시작하고 있다. A representative electromagnetic component using high frequency characteristics of ferrite-polymer composite is a radio wave absorber. That is, the ferrite-polymer complex has been used as a radio absorber in the GHz band for a long time by using a characteristic of high magnetic loss in the GHz band. However, the use of ferrite-polymer composites has been extremely limited in inductor materials requiring high permeability and low loss characteristics, but recently, they have started to be used as wirewound chip inductors and PCB embedded inductors.
일본 무라타의 복합자성재료에 관한 특허(대한민국특허 제0349081호-일본특허 제3551863호, 및 대한민국특허 제0385122호-일본특허 제3449322호)에서는 페라이트 분말과 수지와의 복합체를 권선형 칩인덕터 자심으로 사용 시 GHz 대역까지 사용가능함을 보여주고 있으나, 투자율 실수부 값이 2에 지나지 않는 문제점이 있다.Japanese Patent for Murata Composite Magnetic Material (Korean Patent No. 0349081- Japanese Patent No. 3551863, and Korean Patent No. 0385122- Japanese Patent No. 3449322) have a composite of ferrite powder and resin with winding chip inductor. Although it shows that it can be used up to GHz band, there is a problem that the permeability real part value is only 2.
따라서, 본 발명의 목적은 GHz 대역까지 투자율이 높고 저손실 특성을 지니는 자성재료를 제공하는 것으로, 다른 목적은 복합자성재료를 이용하여 고주파에서 사용가능하며 우수한 인덕턴스 특성을 보유하는 인덕터 등의 전자기 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic material having a high permeability and a low loss characteristic up to the GHz band, and another object of the present invention is to use an electromagnetic device such as an inductor that can be used at high frequency and has excellent inductance characteristics using a composite magnetic material. To provide.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자들은 다각도로 연구한 결과, 페라이트 나노분말을 인위적으로 응집시켜 자기적으로 연결된 응집체들을 고분자 매트릭스에 분산시켜 복합체를 제조할 경우, 고주파 특성과 고투자율 특성이 동시에 나타 나는 것을 발견하였다. 즉, 페라이트-고분자 복합체 제조 시 인위적으로 페라이트 분말들을 접촉시켜 자기적으로 연결시켜줌으로써, 분말 표면에 생성되는 반자장으로 인한 투자율 감소 효과를 억제할 수 있었다. In order to achieve the above object, the present inventors have studied in various angles, when the composite is prepared by artificially agglomerated ferrite nanopowders to disperse magnetically connected aggregates in a polymer matrix, high frequency characteristics and high permeability characteristics appear simultaneously I found out. That is, by artificially contacting the ferrite powders magnetically when manufacturing the ferrite-polymer composite, it was possible to suppress the effect of reducing the magnetic permeability due to the anti-magnetic field generated on the surface of the powder.
이러한 페라이트 응집체를 제조하기 위하여 통상적인 1 ㎛ 전후 크기의 분말을 사용할 경우, 응집체를 만드는데 고온이 필요할 뿐만 아니라 상기 감소 효과를 얻기 위해서 응집체 크기도 100 ㎛ 이상이 되어야 하므로 응집체 자체가 너무 커진다는 단점을 발견하였다. 본 발명자들의 집중적인 연구 결과, 페라이트 나노분말로 제조된 응집체에서 보다 증진된 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한 나노분말로 제조된 응집체로 페라이트-고분자 복합체를 제조할 경우, 페라이트-고분자 복합체의 특성인 높은 공진주파수가 나노구조체의 고유특성인 고주파특성이 부가되어 더욱 더 높아지는 장점이 있다. 이러한 이유는 페라이트 입자가 나노크기로 될 경우 단자구(single magnetic domain) 상태가 되어 자구벽 이동(magnetic domain wall motion) 현상이 발생치 않고, 스핀 회전(spin rotation)만이 발생하므로 공진주파수가 높아지기 때문이다. 본 발명자들은, 이러한 특성을 나타내기 위한 페라이트 나노분말 크기는 200 ㎚ 이하에서 효과적이며, 100 ㎚ 이하가 바람직하고, 또한 나노분말 응집체의 크기는 1~50 ㎛, 바람직하게는 1~30 ㎛ 임을 확인하였다.In order to prepare such ferrite agglomerates, a conventional powder having a size of about 1 μm may be used to make the agglomerates, and not only high temperature is required but also the agglomerates themselves become too large to obtain the reduction effect. Found. As a result of intensive research by the present inventors, it was confirmed that a more enhanced effect can be obtained from the aggregates made of ferrite nanopowders. In addition, when the ferrite-polymer composite is manufactured from agglomerates made of nanopowders, the high resonant frequency, which is a characteristic of the ferrite-polymer composite, is further increased by adding a high frequency characteristic, which is inherent in the nanostructure. This is because when the ferrite particles become nano-sized, they become a single magnetic domain and do not cause magnetic domain wall motion, but only spin rotation, thereby increasing the resonance frequency. to be. The present inventors confirmed that the ferrite nanopowder size for exhibiting such properties is effective at 200 nm or less, preferably 100 nm or less, and the size of the nanopowder aggregate is 1-50 μm, preferably 1-30 μm. It was.
본 발명의 페라이트-고분자 복합체는 페라이트 분말 10~90 부피 % 및 고분자 90~10 부피 %를 함유하는 수지 조성물인 것이 바람직하다. 페라이트 분말 부피 %가 10% 이하에서는 복합체의 투자율이 너무 떨어지며, 90% 이상에서는 복합체 제조 시 공정상에 문제가 있게 된다. 고투자율과 고주파특성 면에서 페라이트 분말 20~80 부피 % 및 고분자 80~20 부피 %가 바람직하다. 페라이트 분말 함량이 증가할수록 투자율은 커지나 고주파특성이 떨어지고, 페라이트 분말 함량이 감소할수록 투자율은 작아지나 고주파특성이 향상되므로, 원하는 목적에 따라 페라이트 함량을 선택하면 된다.The ferrite-polymer composite of the present invention is preferably a resin composition containing 10 to 90% by volume of ferrite powder and 90 to 10% by volume of polymer. If the volume of ferrite powder is less than 10%, the permeability of the composite is too low, and if more than 90%, there is a problem in the manufacturing process of the composite. In view of high permeability and high frequency characteristics, 20 to 80% by volume of ferrite powder and 80 to 20% by volume of polymer are preferred. As the ferrite powder content increases, the permeability increases but the high frequency characteristics decrease. As the ferrite powder content decreases, the permeability decreases but the high frequency characteristics improve, so the ferrite content may be selected according to a desired purpose.
본 발명에 따른 페라이트-고분자 나노복합체의 연자성 페라이트로서 Mn-Zn 계, Ni-Zn 계, Ni-Cu-Zn 계, Ni-Cu-Co-Zn 계, Ni-Co 계, Mg-Zn 계, Mg-Mn-Zn 계, Cu-Zn 계 등의 제반 스피넬계 페라이트와 코발트 치환 Y형 및 Z형 제반 육방정계 페라이트 및 이들의 2종 이상의 혼합 페라이트들이 적용 가능하였다. 또한 본 발명에 사용가능한 고분자 수지로는 열가소성 수지로서 폴리페닐린 황화물, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리에테르에테르키톤, 폴리스티렌 등이 있으며, 열경화성 수지로서 에폭시수지, 페놀수지, 폴리이미드 및 디알릴 프탈레이트 수지 등이 있다.As the soft magnetic ferrite of the ferrite-polymer nanocomposite according to the present invention, Mn-Zn-based, Ni-Zn-based, Ni-Cu-Zn-based, Ni-Cu-Co-Zn-based, Ni-Co-based, Mg-Zn-based, Various spinel type ferrites such as Mg-Mn-Zn type and Cu-Zn type, cobalt substituted Y type and Z type hexagonal type ferrites, and two or more kinds of mixed ferrites thereof were applicable. In addition, polymer resins usable in the present invention include polyphenylene sulfides, polyamides, polyethylenes, polyimides, polysulfones, polyetheretherkitones, polystyrenes, and the like, and thermosetting resins include epoxy resins, phenol resins, and polyimides. And diallyl phthalate resins.
본 발명에 따른 페라이트-고분자 나노복합체는 적층형 칩인덕터, 권선형 칩인덕터, PCB 내장 인덕터, 트랜스포머, 컨버터, 전파흡수체 등의 전자기 소자에 널리 적용될 수 있다.The ferrite-polymer nanocomposite according to the present invention can be widely applied to electromagnetic devices such as stacked chip inductors, wound chip inductors, PCB embedded inductors, transformers, converters, and radio absorbers.
다음은 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 따른 페라이트-고분자 나노복합체에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Next, the ferrite-polymer nanocomposite according to the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
실시예Example 1 One
대표적인 스피넬계 페라이트인 Mn-Zn 페라이트와 대표적인 열경화성 수지인 에폭시 수지를 선택하여 페라이트-고분자 나노복합체를 제조하였다. Mn-Zn 페라이 트의 조성은 고투자율 특성을 나타내는 Mn0 .53Zn0 .42Fe2 .05O4로 선정하였다. Fe2O3, Mn3O4, ZnO 분말을 상기 조성에 일치하게 칭량하여 볼밀링으로 혼합한다. 이를 건조 후 1200℃에서 하소하여 다시 볼밀링하여 분쇄시킨다. 24시간 분쇄시킨 페라이트 분말의 평균크기는 0.7 ㎛ 이었다. 이 분말을 재차 54시간 볼밀링하여 기계적 분쇄방법으로 나노분말을 제조하였으며, 평균입자크기는 60 ㎚ 이었다. 이렇게 제조된 나노분말을 금형에 넣어 압축한 성형체를 600℃-질소 분위기에서 열처리하여 유발에 갈아, 인위적인 나노분말 응집체를 제조하였다.Ferrite-polymer nanocomposites were prepared by selecting Mn-Zn ferrite, a typical spinel-based ferrite, and epoxy resin, a representative thermosetting resin. Of Mn-Zn ferrite composition was selected as Mn 0 .53 Zn 0 .42 Fe 2 .05 O 4 represents the high permeability characteristics. Fe 2 O 3 , Mn 3 O 4 , ZnO powders are weighed in accordance with the above composition and mixed by ball milling. After drying, it is calcined at 1200 ° C. and milled again by ball milling. The average size of the ferrite powder ground for 24 hours was 0.7 μm. The powder was again milled for 54 hours to prepare nanopowders by mechanical grinding, and the average particle size was 60 nm. Thus prepared nano-powder was put in a mold and compacted to a mortar by heat treatment in 600 ℃-nitrogen atmosphere, to prepare an artificial nano-powder aggregates.
평균입경 0.7 ㎛ 분말, 60 ㎚ 크기 나노분말 및 나노분말 응집체의 3종의 페라이트 분말을 에폭시와 경화제가 섞인 고분자에 잘 혼합하여 토로이드(toroid)형 금형에 주입시킨 후 경화시켜, 3종의 페라이트-고분자 복합체 토로이드 시편을 제조하였다. 이때 페라이트 분말과 에폭시 수지의 부피비는 30 : 70 으로 하였다. 토로이드 시편의 크기는 외경 7 ㎜, 내경 3 ㎜ 이었으며, 네트워크 분석기를 이용하여 S-파라미터법으로 주파수 0.1~10 GHz 에서의 복소투자율을 측정하였다.Three kinds of ferrite powders of average particle diameter 0.7㎛ powder, 60nm size nanopowder and nanopowder agglomerate are mixed well with polymer mixed with epoxy and curing agent, injected into toroid mold and cured. A polymer composite toroidal specimen was prepared. At this time, the volume ratio of the ferrite powder and the epoxy resin was 30:70. The toroid specimens were 7 mm in diameter and 3 mm in diameter, and the complex permeability was measured at a frequency of 0.1 to 10 GHz using the S-parameter method using a network analyzer.
도 1에는 페라이트 나노분말 응집체로 제조된 수지 복합체의 미세구조를 보여주는 전자현미경 사진이다. 여기서 수~수십 ㎛ 크기의 페라이트 응집체들이 에폭시수지에 잘 분산되어 있는 것을 알 수 있다. 흰색의 응집체 내부를 확대한 사진(왼쪽 아래 사진)을 보면 페라이트 나노분말들이 서로 접촉되어 있으며 나머지 틈 사이를 에폭시가 스며들어간 것을 알 수 있다. 회색의 응집체 외부를 확대한 사진(오른쪽 아래 사진)을 보면 에폭시 수지만 있는 것이 아니라 혼합 시 깨어진 나노분 말들이 함께 섞여 있음을 알 수 있다.Figure 1 is an electron micrograph showing the microstructure of the resin composite made of ferrite nanopowder aggregates. Here, it can be seen that ferrite aggregates of several tens to several micrometers are well dispersed in the epoxy resin. An enlarged photo of the inside of the white agglomerate (bottom left) shows that the ferrite nanopowders are in contact with each other and epoxy has penetrated the remaining gaps. An enlarged photo of the outside of the gray aggregate (bottom right) shows that not only the epoxy resin but also the nanopowders that were broken during mixing were mixed together.
도 2와 도 3은 상기 방법으로 준비된 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체와 비교예로 평균입경 0.7 ㎛ 분말 및 60 ㎚ 나노분말로 만들어진 복합체의 복소투자율 실수부 μ´ 및 허수부 μ˝의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. Figures 2 and 3 show the frequency characteristics of the complex composite magnetic permeability μ 'and imaginary part μ 의 of the nanocomposite made of the nanopowder agglomerates prepared by the above method and the composite made of the nanoparticles with an average particle diameter of 0.7 μm and 60 nm as an example. The graph shown.
페라이트 분말입경이 0.7 ㎛에서 60 ㎚로 작아짐에 따라 μ´ 은 더 떨어지게 된다. 이는 분말입경이 작아짐에 따라 표면적이 커져 페라이트 입자표면에 생성되는 반자장에 의한 투자율 감소 효과가 커지기 때문이다. 그러나 본 발명의 나노분말 응집체로 제조된 복합체의 경우 단순 나노분말(60 ㎚ 크기)을 사용한 복합체보다 μ´ 가 커지며, 평균입경 0.7 ㎛ 분말 복합체보다 고주파특성을 보유하는 것으로 나타났다. 이는 앞에서 설명한 분말입자간 자기적 연결 및 나노구조체의 효과에 의한 것으로써, 본 발명의 핵심적 효과이다.As the ferrite powder particle size becomes smaller from 0.7 µm to 60 nm, µ 'falls further. This is because the smaller the particle size is, the larger the surface area is, thereby increasing the permeability reduction effect due to the anti-magnetic field generated on the surface of the ferrite particles. However, the composite prepared from the nanopowder aggregates of the present invention was larger in size than the composite using a simple nanopowder (60 nm size), and it was shown to have a high frequency characteristic than the average particle diameter 0.7 ㎛ powder composite. This is due to the effects of the magnetic coupling and nanostructures between the powder particles described above, and is a key effect of the present invention.
도 3의 투자율 허수부 결과를 보면 나노분말로 제조된 복합체의 μ˝가 가장 작으며, 1 GHz를 기준으로 그 이상에서는 본 발명의 나노분말 응집체로 제조된 복합체의 μ˝가 평균입경 0.7 ㎛ 분말 복합체의 μ˝보다 크고, 1 GHz 이하에서는 반대로 나타났다. 이러한 특성은 나노분말 응집체로 제조된 복합체가 GHz 이상에서 더 얇은 전파흡수체로 사용가능함을 의미한다. 또한 나노분말 응집체로 제조된 복합체의 μ˝가 약 500 MHz까지 0에 가까운 것으로 나타나는데 이는 손실이 적음을 의미하므로 평균입경 0.7 ㎛ 분말 복합체보다 저손실 특성을 보유하고 있음을 알 수 있다.As shown in the results of the permeability imaginary part of Figure 3 μμ of the composite prepared with nanopowder is the smallest, μ 에서는 of the composite prepared with the nanopowder agglomerates of the present invention above 1 GHz average particle diameter 0.7 ㎛ powder Greater than μ˝ of the complex, reversed below 1 GHz. This property means that composites made of nanopowder aggregates can be used as thinner wave absorbers above GHz. In addition, the μ 의 of the composite made of nanopowder aggregates appears to be close to zero up to about 500 MHz, which means that the loss is less, and therefore, it has lower loss characteristics than the powder composite having an average particle diameter of 0.7 μm.
실시예Example 2 2
실시예 2에서는 실시예 1에서와 같은 방법으로 Mn-Zn 페라이트 분말을 준비하여 에폭시수지 복합체를 제조하되, 페라이트 분말 함량을 늘여 45 부피%가 되게 하였다. 페라이트 분말 함량이 늘어날 경우, 나노분말로 수지 복합체를 제조할 때 점도가 급격히 증가되어 시편 제조가 불가능하므로 비교 대상에서 제외하였다. In Example 2, Mn-Zn ferrite powder was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare an epoxy resin composite, but the ferrite powder content was increased to 45 vol%. When the ferrite powder content was increased, the viscosity was sharply increased when preparing the resin composite with the nanopowder, and thus the specimen was not manufactured and thus excluded from the comparison.
도 4와 도 5는 상기 방법으로 준비된 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체와 비교예로 평균입경 0.7 ㎛ 분말로 만들어진 복합체의 복소투자율 실수부 μ´ 및 허수부 μ˝의 주파수 특성을 나타낸 그래프이다. 도 4에서 페라이트 분말함량이 증가함에 따라 복합체의 μ´ 가 3 이상으로 커지는 것으로 나타났다. 도 5에서 페라이트 분말함량이 증가함에 따라 복합체의 μ˝도 커지는 것으로 나타났으나, 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체와 평균입경 0.7 ㎛ 분말로 만들어진 복합체와의 특성 차이가 확연히 나타났다. 즉, 페라이트 분말함량이 증가함에 따라 평균입경 0.7 ㎛ 분말로 만들어진 복합체의 μ´ 가 커지나 수백 MHz에서의 μ˝도 커지게 되어 사용주파수가 낮아지게 되나, 나노분말 응집체로 만들어진 나노복합체의 μ˝는 500 MHz까지 거의 0에 가까운 저손실 특성을 지니는 것으로 나타났다. 만약 Mn-Zn 페라이트 소결체를 파쇄하여 수십 ㎛ 분말로 수지 복합체를 제조할 경우 투자율 실수부 μ´는 커져 고투자율 특성을 갖게 되나, 투자율 허수부 μ˝도 동시에 커지게 되어 고주파에서 손실이 커져 인덕터 소재로의 사용주파수가 급격히 떨어지는 문제점이 발생한다.4 and 5 are graphs showing the frequency characteristics of the complex magnetic permeability real part μ 'and the imaginary part μ 의 of the nanocomposite made of the nanopowder agglomerates prepared by the above method and the composite made of the powder having an average particle diameter of 0.7 μm as a comparative example. In FIG. 4, as the ferrite powder content was increased, μ ′ of the composite was increased to 3 or more. In Fig. 5, as the ferrite powder content was increased, the μ 의 of the composite was also increased, but the characteristic difference between the nanocomposite made of the nanopowder aggregates and the composite made of the powder having an average particle diameter of 0.7 μm was clearly seen. That is, as the ferrite powder content increases, the μ 'of the composite made of powder with an average particle diameter of 0.7 μm increases, but the μ˝ of several hundred MHz also increases, so that the frequency of use decreases, but the μ˝ of the nanocomposite made of nanopowder aggregates decreases. It has been shown to have near zero loss characteristics up to 500 MHz. If sintered Mn-Zn ferrite sintered body is used to produce a resin composite with tens of micrometers of powder, the real permeability μ 'becomes larger, resulting in higher permeability characteristics. The use frequency of the furnace drops sharply.
결국, 본 발명에 의해 준비된 Mn-Zn 페라이트 나노분말 응집체로 제조된 복합체는 약 1 GHz까지 고투자율 저손실 특성을 나타내는 것을 알 수 있으며, 이는 매우 획기적인 결과라고 할 수 있다. 만약 고주파특성을 더 원한다면 Ni-Zn 페라이트나 Mg-Zn 페라이트를 사용하면 되고, 더욱 더 고주파특성을 원한다면 육방정계 페라이트를 사용하면 된다. 이 분야의 전문가라면 본 발명의 원리에 의해서 페라이트의 종류, 분말 함량, 분말입경 등을 제어하여 원하는 물성을 얻을 수 있다. 또한 본 발명에서는 페라이트 나노분말 제조방법으로 기계적 분쇄방법을 선택했는데, 이는 제조원가를 감안한 것으로서, 졸-겔, 공침법, 수열합성법 등의 화학적 방법을 포함하여 어떠한 나노분말 제조방법을 택하여도 무방하며 이에 제한을 두지 않는다. 따라서 화학적 방법으로 더욱 미세한 페라이트 나노분말을 제조하여 본 발명에 의한 방법으로 수지 복합체를 제조할 경우 고주파, 고투자율, 저손실 특성은 더욱 더 향상되게 된다.As a result, it can be seen that the composite prepared from the Mn-Zn ferrite nanopowder aggregate prepared by the present invention exhibits high permeability and low loss characteristics up to about 1 GHz, which is a very innovative result. If you want more high frequency characteristics, you can use Ni-Zn ferrite or Mg-Zn ferrite. If you want more high frequency characteristics, use hexagonal ferrite. Those skilled in the art can obtain the desired physical properties by controlling the type of ferrite, powder content, powder particle size and the like according to the principles of the present invention. In addition, in the present invention, a mechanical grinding method was selected as a method for preparing ferrite nanopowder, which is made in consideration of manufacturing cost, and any nanopowder preparation method may be selected including chemical methods such as sol-gel, coprecipitation method, and hydrothermal synthesis method. There is no limit to this. Therefore, when manufacturing a finer ferrite nanopowder by a chemical method to produce a resin composite by the method according to the present invention, the high frequency, high permeability, low loss characteristics are further improved.
본 발명에 의하여 GHz 대역까지의 고주파 대역에서 고투자율 저손실 특성을 보유하는 연자성체를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 고주파 대역 적층형 칩인덕터, 권선형 칩인덕터, PCB 내장 인덕터, 트랜스포머, 컨버터, 전파흡수체 등의 전자기소자에 응용할 수 있다.According to the present invention, a soft magnetic material having high permeability and low loss characteristics can be manufactured in the high frequency band up to the GHz band, and using this, a high frequency band stacked chip inductor, a wound chip inductor, a PCB built-in inductor, a transformer, a converter and a radio wave absorber It can be applied to an electromagnetic device such as.
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