復合磁片及使用該復合磁片的磁介質天線的制作方法

復合磁片及使用該復合磁片的磁介質天線的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種復合磁片及使用該復合磁片的磁介質天線，所述復合磁片包括使反鐵磁層與亞鐵磁層接觸并設置在反鐵磁層與亞鐵磁層之間的結合交界面中的圖案，因此，由于通過在反鐵磁層與亞鐵磁層之間的交界面中的交換偏置增加矯頑力而可以增大諧振頻率。可在GHz的高頻帶中同時滿足高磁導率和低磁導率損失的特性。
【專利說明】
復合磁片及使用該復合磁片的磁介質天線
[0001] 本申請要求于2015年3月4日在韓國知識產權局提交的第10-2015-0030478號 韓國專利申請的優先權和權益，該申請的公開內容通過引用包含于此。
技術領域
[0002] 本公開設及一種復合磁片及使用該復合磁片的磁介質天線。
【背景技術】
[0003] 根據電子裝置的小型化、高速化和高頻化的趨勢，在運些電子裝置中使用的電子 組件除了已經需要小型化之外還需要在數百MHz至數GHz頻帶具有的高效特性。
[0004] 為此，已經提出了通過使用例如NUn基鐵氧體等尖晶石基鐵氧體能夠使天線小 型化同時保持優點的技術。尖晶石基鐵氧體在低頻帶具有高磁導率，但由于在數百MHz或 W上的高頻帶的Snoek極限導致其磁導率迅速降低，因此，難W使用尖晶石基鐵氧體作為 高頻電子組件的磁性材料。 陽0化]已經進行了關于克服尖晶石基鐵氧體的Snoek極限W在高頻帶具有高磁導率的 六角磁性材料的研究，但是，已知六角磁性材料的磁導率在高于IGHz的高頻帶也迅速降 低。
[0006] 因此，已經需要研究能夠在高于IGHz的高頻帶同時滿足高磁導率和低磁導率損 失特性的磁性材料。

【發明內容】

[0007] 本公開的一方面可提供一種可適用于IGHz或W上的高頻帶的具有高磁導率和低 磁導率損失特性的復合磁片。
[0008] 本公開的一方面還可通過包括所述復合磁片而提供一種適于在IGHz或W上的高 頻帶內使用的磁介質天線。
[0009] 根據本公開的一方面的復合磁片在于提供能夠防止由于應用到IGHz或W上高頻 的磁介質天線的磁性材料的材料限制而導致的磁導率降低的磁性材料。
[0010] 根據本公開的一方面，一種復合磁片具有新穎結構，其中，在反鐵磁層和亞鐵磁層 之間的結合交界面中包括圖案，增加每單位體積反鐵磁層和亞鐵磁層之間的交界面面積 (結合面積或接觸面積）。
[0011] 在運種情況下，圖案可呈凹凸狀或者可W是沿與片的上表面垂直的方向布置并具 有反鐵磁層和亞鐵磁層交替堆疊的核殼結構的同軸圖案。
【附圖說明】
[0012] 通過下面結合附圖的詳細描述，本公開的W上和其他方面、特征和優點將被更清 楚地理解，在附圖中：
[0013] 圖1是示出根據本公開的示例性實施例的復合磁片的透視圖；
[0014] 圖2是示出圖I的橫截面圖；
[0015] 圖3是示出根據本公開的示例性實施例的在復合磁片的圖案中的自旋釘扎現象 (a pinning phenomenon of spins)的不圖；
[0016] 圖4是示出根據本公開的示例性實施例的六角鐵氧體粉末的磁滯曲線和反鐵 石茲-亞鐵石茲復合辛才料（antiferroma邑netic-ferrima邑netic composite material)白勺石茲滯 曲線的示圖；
[0017] 圖5是示出根據本公開的另一示例性實施例的復合磁片的截面圖。
【具體實施方式】
[0018] 在下文中，將參照附圖詳細描述本公開的實施例。
[0019] 然而，本公開可W W許多不同的形式實施且不應當被解釋為限制于運里所闡述的 實施例。更確切地說，提供運些實施例，使得本公開將是徹底的和完整的，并將把本公開的 范圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0020] 在附圖中，為了清楚起見，可放大元件的形狀和尺寸，相同的標號將自始至終用來 指示相同或相近的元件。
[0021] 本公開提供一種在反鐵磁層和亞鐵磁層之間的結合交界面中包括圖案的復合磁 片，W增加反鐵磁層和亞鐵磁層之間的交界面面積（接觸面積）。
[0022] 在下文中，將參照圖1至圖5詳細描述根據示例性實施例的復合磁片和使用該復 合磁片的磁介質天線。
[0023] 圖1是示出根據示例性實施例的復合磁片的透視圖，圖2是圖1的橫截面圖。
[0024] 如圖1所示，在根據示例性實施例的復合磁片100中，具有固定形狀的圖案110可 包括在聚合物基體120中。 陽0巧]在復合磁片100的結構中，由包括反鐵磁材料和亞鐵磁材料的復合磁性材料形成 的圖案110可同軸地形成為具有由呈圓柱狀的核IlOa和包圍核IlOa的外周表面的殼11化 組成的核殼結構。
[00%] 核IlOa可具有諸如圓柱狀或多邊形柱狀（諸如方形柱狀、S角形柱狀、五邊形柱 狀）的固定形狀，并可沿垂直于復合磁片100的上表面的方向布置。在圖1中示出了呈圓 柱狀的核11〇曰。
[0027] 在運種情況下，核IlOa可W是反鐵磁層或亞鐵磁層。
[0028] 運里，反鐵磁層可是包含反鐵磁材料的層，在反鐵磁材料中，相鄰原子的磁矩具有 彼此相等的大小，但沿彼此相反的方向對齊，因此，凈磁矩是0,但是在選擇通過磁性原理朝 著相同的方向形成的小晶格的情況下，其結構與亞鐵磁材料的結構相同。
[0029] 由于天線在等于或大于室溫的溫度下使用，因此W上描述的反鐵磁層需要在室溫 下具有磁性，從而反鐵磁層可包含具有大約300K或更高的奈爾溫度的反鐵磁材料。
[0030] 在運種情況下，當包含在反鐵磁層中的反鐵磁材料的奈爾溫度小于300K時，在室 溫下不會表現出交換偏置效應（exchange-bias effect)。
[0031] 作為示例，反鐵磁層可包含例如NiO或化等的反鐵磁材料。
[0032] 亞鐵磁層是包含亞鐵磁材料的層，在亞鐵磁材料中，相鄰原子的磁矩沿彼此相反 的方向對齊，但具有彼此不同的大小，因此，根據大小上的不同來執行磁化。
[0033] 由于亞鐵磁層需要在幾至幾十GHz的高頻帶下使用，因此可有效地使用六角鐵氧 體材料。更詳細地，可使用能夠增大磁晶各向異性比化He:軸向磁各向異性，IU:平 面磁各向異性）的Y型或Z型六角鐵氧體材料。
[0034] 通常，已知，由于六角鐵氧體材料在垂直于晶體C軸的平面具有易磁化方向，因此 其磁各向異性特性比較大，因此，六角鐵氧體材料可在直至比尖晶石鐵氧體的頻率極限高 的頻帶保持預定磁導率。因此，可在幾至幾十GHz的高頻帶使用六角鐵氧體材料。
[0035] 六角鐵氧體材料可具有從M型、U型、W型、X型、Y型和Z型晶體結構中選擇的任 意一種晶體結構，在下面的表1中根據類型示出了響應頻率ft和初始磁導率y 1。
[0036] [表 U
[0037]
陽0測（運里，Ms指飽和磁化強度，Hc指矯頑力，Tc指結晶溫度。）
[0039] 如表1所示，由于Z型六角鐵氧體材料具有相對高的初始磁導率y 1和優良的高 頻特性，因此，Z型六角鐵氧體材料有利于天線的小型化。
[0040] 由于Y型六角鐵氧體材料具有M型六角鐵氧體材料與Z型六角鐵氧體材料的中間 特性，因此，Y型六角鐵氧體材料可在GHz的初始頻率范圍具有諸如高磁導率的低磁導率損 失特性和相對高的自諧振頻率（SR巧特性，因此，Y型六角鐵氧體材料是更可能被用作用于 IGHz或W上的高頻的磁性材料的材料中的一種。
[0041] 六角鐵氧體材料可通過下面的化學式1表示，Y型六角鐵氧體材料可通過下面的 化學式2表示。
[0042] [化學式1] 陽043] Bai 押腳 1 y [Me] yFem〇n
[0044](運里，[Me]是從ai、Mn和化中選擇的一種，x、y、m和n分別滿足0知<1、0勺<1、 12<m<36 和 19<n<60。） W45][化學式引、
[0046] 6曰1 xS：TxC〇i y[Me]yFei2〇22
[0047] (運里，[Me]是從化、Mn和化中選擇的一種，X和y分別滿足0<x<l和0勺<1。） W48] 涂覆在核IlOa的外周表面上的殼11化可由包括至少一個層的單層或多層形成。 殼11化的層的數量可根據設計而不同地改變，例如，殼11化由立層組成，在圖1中示出了 第一子殼至第立子殼llObl、110b2和11化3。 W例在殼11化是單層的情況下，殼11化可由具有與核IlOa不同磁特性的反鐵磁層或 亞鐵磁層形成。例如，當核IlOa由反鐵磁層形成時，殼11化可由亞鐵磁層形成。
[0050] 在殼11化由多層組成的情況下，接觸核IlOa的第一子殼IlObl可由具有與核 1 IOa不同磁特性的反鐵磁層或亞鐵磁層形成，剩余的第二子殼110b2和第S子殼110b3可 根據第二子殼11化2的材料從反鐵磁層或亞鐵磁層中選擇，W使反鐵磁層或亞鐵磁層交替 地堆疊在殼11化中。
[0051] 例如，當核IlOa由反鐵磁層形成時，第一子殼IlObl可由亞鐵磁層形成，第二子殼 110b2可由反鐵磁層形成，第=子殼110b3可由亞鐵磁層形成。
[0052] 根據W上描述的結構，圖案110可具有核殼結構，在該核殼結構中，反鐵磁層和亞 鐵磁層交替地堆疊并沿與復合磁片110的上表面垂直的方向同軸地布置。
[0053] 同時，盡管為了方便說明在圖1中示出了六個圖案110,但是圖案110的數量不限 于此。例如，圖案110的數量可是至少一個或更多個，可根據設計進行不同地改變。
[0054] 通常，為了允許鐵氧體材料在GHz頻帶具有高磁導率，需要較小的平面方向各向 異性磁場。因為，如下面的等式1所示，諧振頻率與平面方向各向異性磁場的值成比例。
[0055] 「等式 Il
[0056]
[0057] 運里，ff指諧振頻率，丫指回轉磁因子，H e指軸向各向異性磁場，H ,指沿平面方 向的各向異性磁場。
[0058] 近來，已經嘗試通過改變磁性材料的晶格結構來改變沿平面方向的各向異性磁場 的方法。然而，由于該方法通過設計材料來執行，因此在開發材料中消耗了大量的時間，且 由于現有制造供應規格改變，從材料的制造到片的開發需要很長一段時間。
[0059] 作為選擇，已經提出了簡單堆疊六角鐵氧體材料（軟磁材料）和反鐵磁材料（硬 磁材料）的方法，但在該方法中，也已經存在增大矯頑力化的限制。 W60] 為了解決W上所述問題，根據示例性實施例，可在復合磁片100中引入圖案110， W下將詳細描述由圖案110的形成所產生的效果。
[0061] 如上所述，根據示例性實施例，可提供包括具有核（IlOa)殼（IlOb)結構（其中， 反鐵磁層和亞鐵磁層交替堆疊）的同軸圖案110的復合磁片100。
[0062] 圖3是示出根據示例性實施例的在復合磁片的圖案中的自旋釘扎現象的示圖并 示出了反鐵磁的核IlOa和鐵磁的殼11化。
[0063] 如圖3所示，由于交換偏置效應（或交換各向異性效應），在具有上述結構的片的 圖案110中的反鐵磁層與亞鐵磁層之間的交界面之間會出現自旋的釘扎P，因此，可增加矯 頑力。
[0064] 如上所述通過交換偏置的矯頑力的增加可意味著沿平面方向的各向異性磁場的 增加，如等式1所示，沿平面方向的各向異性磁場的增加可增大諧振頻率。 W65] 結果，根據示例性實施例，可通過增加復合磁片100沿平面方向的各向異性磁場 來增大諧振頻率而同時滿足在GHz頻帶中的高磁導率和低磁導率損失特性。
[0066] 同時，矯頑力趨向于與出現交換偏置的交換禪合區域成比例地增加。例如，反鐵磁 層與亞鐵磁層之間的磁禪合強度取決于反鐵磁層與亞鐵磁層的體積比。
[0067] 因此，為了通過使反鐵磁層與亞鐵磁層彼此禪合來增加矯頑力，有必要增加反鐵 磁層與亞鐵磁層之間的交界面面積（接觸面積）來增加交換禪合區域。 W側根據示例性實施例，具有核（IlOa)殼（IlOb)結構（其中，反鐵磁層和亞鐵磁層交 替堆疊）的同軸圖案110可用來增加每單位體積的反鐵磁層與亞鐵磁層之間的交界面面 積。
[0069] 結果，與簡單地堆疊反鐵磁層與亞鐵磁層的情況相比，反鐵磁層與亞鐵磁層之間 的交換禪合區域相對增大，從而可更有效地增加矯頑力并且還通過增加矯頑力更有效地增 加諧振頻率。
[0070] 圖4是示出根據示例性實施例的六角鐵氧體粉末的磁滯曲線和反鐵磁-亞鐵磁復 合材料的磁滯曲線的示圖。由A表示的曲線可是六角鐵氧體粉末的磁滯曲線，由B表示的 曲線可是反鐵磁-亞鐵磁復合材料的磁滯曲線。
[0071] 如圖4所示，當形成反鐵磁-亞鐵磁復合材料時，與六角鐵氧體粉末相比，可通過 交換禪合而增加矯頑力。
[0072] 如上所述，在根據示例性實施例的復合磁片100中，可通過調節反鐵磁層和亞鐵 磁層的布置圖案來調節沿平面方向的磁各向異性，因此，可增大諧振頻率。
[0073] 因此，由于在復合磁片100中可通過在反鐵磁層與亞鐵磁層之間的結合交界面中 形成圖案110而不改變磁性材料的晶格結構的相對簡單的方法來增加矯頑力而增大諧振 頻率，因此可容易地制造復合磁片100,并可減少研究費用。 陽074] 同時，復合磁片100可包括固定圖案110的聚合物基體120,其中，已知，在本領域 中，粘合劑材料可用作聚合物基體120的材料，但不受限制。例如，可使用熱固性樹脂或熱 塑性樹脂等。
[00巧]具有上述結構的復合磁片100可通過W下方法制造：將通過使亞鐵磁材料或反 鐵磁材料與粘合劑等混合而獲得的漿料誘注在呈圓柱狀的模具中，使漿體干燥，然后使干 燥的漿體分離W制造核IlOa,分別地重復=次使用刮刀法等將通過使亞鐵磁材料或反鐵 磁材料與粘合劑等混合而獲得的漿料涂敷到板上并使涂敷的漿料干燥的操作，W制造反鐵 磁層和亞鐵磁層交替堆疊的多層片，使多層片附著在核IlOa的外周表面上，W形成具有核 (IlOa)殼（IlOb)結構的同軸圖案，沿與聚合物基體120垂直的方向將該圖案埋置在聚合物 基體120中，然后在低溫（大約150°C至200°C )下執行熱處理。 陽076] 因為如上所述制造的復合磁片100被制造為將粘合劑包含在核IlOa和殼11化中 且密度是4. 3g/cm3或更小的非燒結化所W復合磁片100是柔性的，因此復合磁片100可 具有優良的可成型性，因此，復合磁片100可適用于制造需要柔性的電子組件的磁性材料。
[0077] 此外，復合磁片100可通過執行燒結操作代替上述方法中的在低溫下的熱處理而 被制造為燒結片。在運種情況下，粘合劑可不包含在核IlOa和殼11化中。
[0078] 同時，圖5是示出根據另一示例性實施例的復合磁片的截面圖。
[0079] 如圖5所示，根據另一示例性實施例的復合磁片200可包括：堆疊在復合磁片200 的下部和上部的束一層210和束^層220, W及形成在束一層210和束^層220之間的結合 交界面中的凹凸圖案230。
[0080] 在另一示例性實施例，除了第一層210和第二層220堆疊在復合磁片200的上部 和下部中、凹凸圖案230形成在第一層210和第二層220之間的交界面中W及未形成聚合 物基體的結構特征之外，諸如第一層210和第二層220的材料的其他特征可分別與根據上 述示例性實施例的核IlOa和殼11化相同。因此，在描述另一示例性實施例時，將省略與上 述示例性實施例重復的結構的描述，并將只描述不同點。
[0081] 運里，第一層210可由反鐵磁層或亞鐵磁層形成，第二層220可由具有與第一層 210的磁特性不同的磁特性的反鐵磁層或亞鐵磁層形成。
[0082] 例如，當第一層210由反鐵磁層形成時，第二層220可由亞鐵磁層形成，當第一層 210由亞鐵磁層形成時，第二層220可由反鐵磁層形成。 陽08引由于與圖1中示出的示例性實施例相同的原因，反鐵磁層可包含具有大約300K或 更高的奈爾溫度（例如，NiO或化）的反鐵磁材料，亞鐵磁層可包含六角鐵氧體材料（例如， Y型六角鐵氧體材料或Z型六角鐵氧體材料）。
[0084] 此外，形成在第一層210和第二層220之間的結合交界面中的凹凸圖案230可包 括基于第一層210的凹入部230a和凸出部23化。第一層210的凹入部230a可對應于第二 層220的凸出部（未示出），第一層210的凸出部23化可對應于第二層220的凹入部（未 示出）
[0085] 根據另一示例性實施例，與圖1的同軸圖案110相類似，凹凸圖案230可用于增加 每單位體積的反鐵磁層與亞鐵磁層之間的交界面面積（接觸面積）。
[0086] 因此，與根據示例性實施例的復合磁片100類似，根據另一示例性實施例的復合 磁片200可通過增加矯頑力獲得增大諧振頻率的效果，因此，可同時滿足在GHz頻帶中的高 磁導率和低磁導率損失的特性。
[0087] 在運種情況下，可通過調節反鐵磁層與亞鐵磁層的布置圖案來調節沿平面方向的 磁各向異性，因此，可增大諧振頻率。
[0088] 具有上述結構的復合磁片200可通過下面的方法制造：通過刮刀法等將通過使亞 鐵磁材料或反鐵磁材料與粘合劑等混合獲得的漿料涂敷為板狀，并使漿料干燥W制造兩個 片，利用壓力來按壓片的預定區域，W在片中形成凹凸圖案230,堆疊具有凹凸圖案230的 兩個片210和220, W使其彼此配合，然后在低溫（大約100°C至150°C )下執行熱處理。
[0089] 因為如上所述制造的復合磁片200被制造為使粘合劑包含在第一層210和第二層 220中且密度是4. 3g/cm3或更小的非燒結片，所W復合磁片200是柔性的，因此復合磁片 200可具有優良的可成型性。
[0090] 此外，復合磁片200可通過執行燒結操作代替上述方法中的在低溫下的熱處理而 被制造為燒結片。在運種情況下，粘合劑可不包含在第一層210和第二層220中。
[0091] 根據如上所述示例性實施例的復合磁片100和200可分別包括能夠增加每單位體 積的反鐵磁層與亞鐵磁層之間的交界面面積的圖案110和230,因此，可在IGHz或更高的高 頻帶中同時滿足高磁導率和低磁導率損失的特性。
[0092] 結果，根據本示例性實施例的復合磁片100和200可適于安裝為構成便攜式通信 裝置的磁介質天線的組件。在運種情況下，可制造在IGHz或更高的高頻帶中同時滿足小型 化、高效率和寬頻帶特性的磁介質天線。
[0093] 同時，包括根據本示例性實施例的復合磁片100或200的磁介質天線除了可結合 到諸如移動電話和無線局域網（LAN)等的通信裝置之外，還可結合到安裝于車輛中的電子 裝置、家用電器等中。
[0094] 如W上所闡述的，根據示例性實施例，復合磁片可包括具有能夠增加每單位體積 的反鐵磁層與亞鐵磁層之間的交界面面積（接觸面積）的固定形狀的圖案，因此，由于通過 在反鐵磁層與亞鐵磁層之間的交界面中的交換偏置導致的矯頑力的增加可增大諧振頻率， 從而可在IGHz或更高的高頻帶中同時滿足高磁導率和低磁導率損失的特性。
[00巧]此外，根據示例性實施例，可制造包括上述復合磁片從而可適于在IGHz或更高的 高頻帶使用的磁介質天線。
[0096] 雖然W上已經示出并描述了示例性實施例，但本領域技術人員將清楚的是，在不 脫離權利要求所限定的本發明的范圍的情況下，可作出修改和變型。
【主權項】
1. 一種復合磁片，包括使反鐵磁層與亞鐵磁層接觸并設置在反鐵磁層與亞鐵磁層之間 的結合交界面中的圖案。2. 根據權利要求1所述的復合磁片，其中，所述反鐵磁層包括六角鐵氧體材料。3. 根據權利要求2所述的復合磁片，其中，所述六角鐵氧體材料是Y型六角鐵氧體材料 或Z型六角鐵氧體材料。4. 根據權利要求1所述的復合磁片，其中，所述反鐵磁層包含具有300K或更高的奈爾 溫度的反鐵磁材料。5. 根據權利要求4所述的復合磁片，其中，所述反鐵磁層至少包含NiO或Cr。6. 根據權利要求1所述的復合磁片，其中，所述圖案呈凹凸狀。7. 根據權利要求1所述的復合磁片，其中，所述圖案是沿與復合磁片的上表面垂直的 方向布置并具有反鐵磁層和亞鐵磁層交替堆疊的核殼架構的同軸圖案。8. 根據權利要求7所述的復合磁片，其中，具有核殼結構的同軸圖案包括具有固定形 狀的柱狀構件的核和包圍所述核的外周表面的至少一個殼， 所述核包括反鐵磁層和亞鐵磁層中的一個。9. 根據權利要求8所述的復合磁片，其中，所述核呈多邊形柱狀或圓柱狀。10. 根據權利要求8所述的復合磁片，其中，所述復合磁片還包括固定所述圖案的聚合 物基體。11. 根據權利要求1所述的復合磁片，其中，所述復合磁片沿平面方向的磁各向異性通 過圖案的布置進行調節。12. 根據權利要求1所述的復合磁片，其中，所述復合磁片是柔性的。13. 根據權利要求12所述的復合磁片，其中，所述復合磁片具有4. 3g/cm 3或更小的密 度。14. 根據權利要求13所述的復合磁片，其中，所述反鐵磁層和亞鐵磁層還包括粘合劑。15. 根據權利要求1所述的復合磁片，其中，所述復合磁片是燒結片。16. -種使用權利要求1至15中任意一項所述的復合磁片的磁介質天線。
【文檔編號】H01Q1/52GK105938748SQ201510779621
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年11月13日
【發明人】羅恩慧, 金學寬, 徐正旭, 金晉模, 金仁圭
【申請人】三星電機株式會社