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휴대전화, 캠코더 및 노트 PC 등, 고 기능성 전자 기기의 수요가 증가함에 따라 이러한 IT부품들의 초소형화의 요구와 동시에 통신 주파수도 MHz대역으로부터 GHz대역의 고주파에 빠르게 진행하고 있다. 하지만 고밀도 실장, 고주파화, 및 신호 처리 주파수와 통신 주파수를 부합시켜야 하는 등의 요인 때문에, 전자기기내의 전자파 간섭의 문제가 심각하게 대두되기 시작하고 있다. 이에 전자 기기내의 전자파 간섭 대책 기술의 하나인 자성 박막의 집적화에 의한 소자화로 전자파 노이즈 대책에 대한 수요는 수년 이내에 급격히 증가할 것으로 예상된다. 전자 소자의 집적화에 따른 전자파 잡음 대책의 대상은 기본적으로 전원에 관계된 배선과 신호의 전송 선로이다. 본 고에서는 특히 고주파 아날로그 집적회로의 전송 선로 방식으로 가장 잘 알려진 마이크로 스트립 선로(micro-strip line)나 코플라나 전송 선로(coplanar wave guide: CPW)에 자성 박막을 장착해 RF 대역의 신호 전송 시 노이즈를 제거하는 연구를 소개하고자 한다. 이들 소자의 특성은, 신호 주파수 대역에서는 삽입 손실이 최소화하고, 수 GHz 이상의 주 신호 주파수 이상의 대역에서는 전자파 노이즈 에너지를 자성 박막의 손실로 바꾸어 노이즈를 억제하는 것이다. 앞으로는, 전송 선로 자체뿐만 아니라 자성막을 포함한 전송 선로의 임피던스(impedance) 정합도 함께 고려해야 한다. 그림 1은 CPW상의 자성박막을 이용한 노이즈 억제에 대한 개요를 보여주고 있다. 그림 1 자성박막의 이용한 CPW상의 RF Noise Suppressor의 개요 전자파 노이즈 대책에 있어서 선두주자인 일본의 대표적인 한 회사에서는 전자기기 내부에 있어서 GHz대역의 노이즈로 인한 장애를 제거하기 위하여 2차원 형상의 연자성 금속 분말을 폴리머 안에 분산시킨 복합 자성체를 이용한 노이즈 억제 시트를 개발하여 현재 컴퓨터 및 휴대 전화기 등에 실용화하고 있으며 이 분야에 있어서 상당수의 국제 특허를 독점하고 있다. 현재 이 분야에서의 한국 내 연구 수준은 거의 전무하며 일부 국내기업에서는 이들 제품을 수입하여 전자부품에 실장하고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 일부 선진국이 중심이 된 국제표준회의(IEC)에서 전자파 노이즈 대책 및 측정기준에 대한 표준화가 추진되고 있지만, 한국은 참여하고 있지 않은 실정이다. 이 분야의 국내연구개발 미흡으로 차후 산업 경쟁력에 있어서 지대한 영향을 가져올 것으로 판단된다. 현재, 널리 사용되고 있는 노이즈 억제 시트는 고주파 영역에서 높은 전기저항과 공명형의 큰 자기손실을 갖기 때문에 고주파 노이즈 억제에 대단히 유용한 대책 및 부품으로서 널리 이용되고 있으며 최근의 휴대전화기에는 고화소수 디지털 카메라나 동화상 재생 기능 등 많은 기능이 넣어져 초소형 만능 퍼스널 단말기로 진행되고 있다. 그 때문에 고밀도 집적화 반도체 소자의 장착으로 인한 소자간의 EMC(ElectroMagnetic Compatibility) 문제가 복잡화될 뿐만 아니라 자체 노이즈 억제(마이크로 EMC)가 큰 과제로 대두되고 있다. 이러한 노이즈 억제 시트는 이미 생산된 전자부품 및 제품에 있어서 미처 고려하지 못하여 발생한 전자파 노이즈를 차후 대책으로서 노이즈 시트를 노이즈 발생 부위에 간단히 접착 또는 롤 테이프 형태로 감는 방법으로 노이즈를 억제 시킬 수 있다는 강점을 갖고 있다. 더불어 현재는 생산단계에서부터 설계에 포함시키는 대책이 연구되고 있다. 노이즈 억제 시트로서의 요구되는 전자기적 특성은 다음과 같다. 첫째. 전송선로에 자성막을 장착했을 때의 반사손실이 적어야 하며 둘째. 투자율 허수부의 주파수 분산이 급격히 증가하면서 서서히 감쇠한다. 셋째. Permeance(투자율과 두께의 곱) 허수부가 커야 한다는 것이다. 이들 세가지 요인 중 큰 Permeance(투자율과 두께의 곱) 허수부는 마이크로 EMC에서 무엇보다도 중요한 요소이다. 그림 2에서와 같이 노이즈 억제 시트의 두께 추이는 불과 4년에 10분의 1정도로 얇아졌다는 것을 알 수 있다. 그림 2 Noise suppression sheet의 두께와 투자율의 변화 추이 자기손실을 이용하는 전도 노이즈의 억제는 전송로의 등가적인 저항성분에 의해서 이루어지고 저항성분 크기는 자기손실의 크기와 자화 영역의 부피에 의존한다. 따라서 SiP와 같은 고밀도 집적화된 반도체소자 내부에 실장 가능한 극 박막의 자성체로 충분한 노이즈 감쇠를 얻기 위해서는 상당히 큰 투자율의 허수부가 요구된다. 이러한 이유에서 얇고 Permeance가 큰 재료로서는 일축 이방성을 가지는 자성박막 재료가 주목되고 있다. 실용화에 성공한 노이즈 억제 시트에 사용되는 연자성 분말은 sub-micron크기의 두께와 상당히 큰 외형비(aspect ratio)를 가지며 일축이방성을 가지는 자성박막과 유사한 특성을 가지고 있다. 즉, 폴리머 안에 배열시킨 복합 자성체는 자성박막의 이방성의 방향을 조절하고 적층한 복합 이방성 막과 비슷하다. 복합자성체를 이용한 노이즈 억제 시트가 고주파 전도노이즈의 억제에 효과적이지만 노이즈 억제 시트의 두께가 10 mm에 도달한 지금 복합자성체는 Permeance의 한계가 보이고 앞으로의 복합자성체로서 포화자화가 큰 투자율 허수부를 실현할 수 있는 페라이트 도금박막이나 아몰퍼스 박막, 나노 그라뉼라(granular) 자성박막의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 자성체는 2차원적 형상의 자성체이고 그 대부분은 일축 이방성을 나타내고 투자율에 대한 자벽 이동의 기여가 작기 때문에 복합 자성체나 복합 이방성 박막을 제외하고는 자화곤란축 공진을 사용하는 것이다. 결론적으로 최근 소형, 고속 다기능의 성능을 갖는 전자기기에 있어서는 노이즈와 열에 대한 대처가 큰 과제가 된다. 그러므로 노이즈 제어 시트가 지향하는 것은 임의의 주파수 특성에 있어서 등가저항 회로의 부여하는 것이 가능한 두께가 없는 시트이다. 그 이상적인 동작은 반사를 일으키지 않고 필요 없는 주파수 성분의 전기에너지를 열로 변화시키는 것이다. 결과적으로 페라이트 박막이나 나노 그라뉼라 박막과 같은 높은 전기저항을 가지며 우수한 투자율 특성을 갖는 2차원 형상의 자성재료의 개발은 이상적인 마이크로 EMC대책에 큰 기여를 하리라 판단되며 국내에 있어서 새로운 자성재료의 개발과 시장 형성에 새로운 가능성을 보여주리라 믿는다.