JP5923276B2 - 表面コーティング方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯端末機、家電製品などの外装部品の表面コーティング方法及びその装置に関し、特に、ユーザーによって頻繁に接触又は操作される携帯端末機、家電製品などの外装部品を形成する金属素材、プラスチック素材、又はガラス素材などの成形物を含む外装部品に均一にコーティングする表面コーティング方法及びその装置に関する。

通常、プラスチック射出成形物（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−ｍｏｌｄｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ）は成形が容易であるので、生活用品、家電製品、及び携帯端末機のような日常生活に密接な製品の外装部品（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｐａｒｔ）として広く活用されている。
このような射出成形物を含む外装部品は、その関連製品の用途に基づいて外装部品の表面に塗装され、あるいはコーティングされる。特に、携帯用メディア再生器、電子手帳、タブレットＰＣ、及び移動通信端末機のような携帯端末機の使用が普及するにつれて、このような製品の外観を向上及び高級化するための努力が行われている。

例えば、金属質感は、外装部品に塗装のための塗料を用いて光沢を形成して射出成形物の外装部品に提供される。特に、通信技術の発達で移動通信端末機の使用が普及し、多様な機能が移動通信端末機に集積化されることによって、携帯端末機は、そのユーザーの個性を表現するアクセサリとして使用されることもある。また、光沢又は質感を向上及び高級化するのに限界があるため、外装部品に強化ガラスが提供される携帯端末機製品が登場し、ディスプレイ装置はウィンドウガラスによってしっかり保護されているものもある。

金属質感、高光沢コーティングが普及するにつれて、ユーザーの指紋汚れ又は異物によって携帯端末機の外装部品が汚染される場合、指紋汚れ又は異物がさらに目立つようになる。
加えて、タッチスクリーンを備える端末機、例えば、スマートフォン、車両用ナビゲーション、及びタブレットＰＣの使用が普及し、タッチスクリーン機能が提供されるディスプレイ装置のウィンドウガラスは、ユーザーの指紋汚れ、汚染、及び反復使用によるスクラッチなどによって、ユーザーに不快感を起こす恐れがある。
さらに、ディスプレイ装置及びネットワーク機能が提供される冷蔵庫のような台所用品が登場することによって、タッチスクリーンの使用領域が拡大されている。その結果、ディスプレイ装置のウィンドウガラスの汚染、及び損傷を避けるための努力が行われている。

外装部品の汚染及び損傷を防止するために、耐指紋（ａｎｔｉ−ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ）コーティング、又は超撥水（ｓｕｐｅｒ ｗａｔｅｒ−ｒｅｐｅｌｌａｎｔ）コーティングが実施されている。
この耐指紋コーティング又は超撥水コーティングは、異物の付着を抑制しつつ、付着された異物を容易に除去可能にする。このような外装部品のコーティングは、蒸着チャンバー内で電子ビームを用いてコーティング液を蒸発させて外装部品の表面に蒸着させることで実現される。

しかしながら、従来の耐指紋コーティング方法又は超撥水コーティング方法は、３次元形状の製品表面の全体をコーティングしにくいという問題があった。言い換えれば、従来のコーティング方法でこの耐指紋コーティング又は超撥水コーティングが実施されると、側面などには一定の厚さでコーティング層を形成することができないという問題があった。
また、複数の外装部品のプリフォームの表面がを単一コーティングプロセスを通じてコーティングされても、コーティング層がそのプリフォームに均一に実現できないという問題点があった。言い換えれば、気化されたコーティング材料が蒸着チャンバー内に均一に拡散されず、最終製品間にコーティング品質の差が発生するという問題があった。

韓国特許第１０−０９５６１１１号明細書 韓国特許第１０−０７５３６５６号明細書

そこで、本発明は上記従来の表面コーティングにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、多様な３次元形状の射出成形物又はガラスのような外装部品にでも耐指紋コーティング又は超撥水コーティングが可能な外装部品の表面コーティング方法及びその装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、同一蒸着チャンバー内で同時にコーティングされる複数の外装部品の表面に対し一定のコーティング品質を提供する外装部品の表面コーティング方法及びその装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による表面コーティング方法は、外装部品の表面コーティング方法であって、蒸着チャンバー内で、表面コーティングの対象となる一つ以上の外装部品を公転及び自転可能に配置するステップと、ケイ素、酸化ケイ素、二酸化ケイ素のうち少なくとも一つを含有したケイ素ターゲットを前記蒸着チャンバー内に設置されたスパッタリング装置に配置するステップと、前記ケイ素ターゲットを用いるスパッタリングを実行している間に酸素を含む反応ガスを前記蒸着チャンバー内に供給するステップと、前記外装部品の公転軌跡によって囲まれる領域内に設置される気化装置にコーティング成分を含む一つ以上のタブレットをセットするステップと、前記外装部品の公転及び自転を実行している間に、前記タブレットを気化させることにより前記外装部品それぞれの表面にコーティング層を蒸着するステップとを有し、前記スパッタリングの実行及び反応ガスを供給するステップにおいて、前記スパッタリング装置により前記蒸着チャンバー内で浮遊する酸化ケイ素または二酸化ケイ素粒子、または前記蒸着チャンバー内で前記反応ガスと反応して生成された酸化ケイ素または二酸化ケイ素粒子が前記外装部品の表面に蒸着されてケイ素粒子層を形成し、前記コーティング層は、前記ケイ素粒子層の表面に形成されることを特徴とする。

上記目的を達成するためになされた本発明による表面コーティング装置は、外装部品の表面コーティング装置であって、蒸着チャンバー内で回転するフレームと、コーティングされる対象物が装着される治具として、前記蒸着チャンバーの内部で前記フレームに回転可能に装着されて前記フレームが回転されることによって公転及び自転する複数の装着治具と、前記蒸着チャンバーの内部にケイ素粒子、酸化ケイ素粒子、二酸化ケイ素粒子のうち少なくとも一つをスパッタリングするスパッタリング装置と、酸素を含む反応ガスを前記蒸着チャンバーの内部に供給するガス供給装置と、前記蒸着チャンバー内に、前記装着治具の公転軌跡によって囲まれる領域内に設置される気化装置とを有し、それぞれがコーティング成分を含有する一つ以上のタブレットが前記気化装置にセットされ、前記装着治具が公転及び自転する間に、１）前記ケイ素粒子または酸化ケイ素粒子が酸素と反応して生成された酸化ケイ素または二酸化ケイ素粒子を、または、２）前記スパッタリング装置により前記蒸着チャンバー内で浮遊する二酸化ケイ素粒子を前記コーティングされる対象物の表面に蒸着させてケイ素粒子層を形成し、前記気化装置が前記タブレットを気化させることにより前記ケイ素粒子層の表面に蒸着させてコーティング層を形成することを特徴とする。

本発明に係る表面コーティング方法及びその装置によれば、コーティング工程を処理する過程でコーティングされる対象物に対し自転及び公転を実行することによって、気化コーティング成分は、蒸着チャンバー全体に均一に拡散され、均一のコーティング層がコーティングされる対象物の全体表面上に一定に形成されるという効果がある。
また、複数のコーティング対象物が一つの蒸着チャンバー内で自転と公転を反復するので、同一のプロセスで進行されるそれぞれのコーティング対象物に形成されるコーティング層の品質を均一に提供できるという効果がある。また、耐指紋コーティング及び超撥水コーティングを実施する前に、コーティングを円滑にするために蒸着チャンバー内でケイ素粒子層を形成することで、コーティングプロセスを容易に実施することができるという効果がある。

本発明の実施形態による外装部品の表面コーティング方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示す方法を遂行するための外装部品の表面コーティング装置を示す図である。 図２に示す表面コーティング装置の装着治具を示す斜視図である。

次に、本発明に係る表面コーティング方法及びその装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

添付した図において、同一の構成要素または機能的に類似した構成要素に対しては同一の参照符号及び参照番号を付ける。
後述する本発明の説明において、公知の機能または構成に関する具体的な説明は、明瞭性と簡潔性のために省略する。

図１は、本発明の実施形態による外装部品の表面コーティング方法を説明するためのフローチャートである。

図１に示すように、本発明の望ましい実施形態による外装部品の表面コーティング方法は、コーティングされる一つ以上の対象物２９ｃ（図３を参照）を蒸着チャンバー２１内に配置させるステップＳ１１（以下、“対象物配置ステップ”と称する）と、蒸着チャンバー２１内にケイ素ターゲット及び一つ以上のタブレットをセットするステップＳ１３（以下、“セットステップ”と称する）と、各対象物２９ｃの表面にケイ素粒子層を形成するためにケイ素ターゲットでスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）を行うステップＳ１５（以下、“ケイ素粒子層形成ステップ”と称する）と、各対象物２９ｃの表面にコーティング層を形成するステップＳ１７（以下、“コーティングステップ”と称する）とを有する。

コーティングステップＳ１７で形成されるコーティング層は、耐指紋成分及び／又は超撥水成分によって形成され、ケイ素粒子層は、対象物２９ｃに対してコーティング層をなす成分の蒸着力を向上させるために適用される。
したがって、コーティング層の成分が対象物２９ｃに十分に蒸着できれば、本発明による表面コーティング方法の遂行においてケイ素粒子層を必ずしも形成する必要はない。
言い換えれば、セットステップ及びケイ素粒子層形成ステップは、上記対象物２９ｃに対するコーティング成分の蒸着力に基づいて適切に選択することができる。

上記した表面コーティング方法に従う対象物のコーティング装置は、例えば携帯端末機、家電製品などの外装部品を形成する射出成形物、アクリル、及びガラス製品に活用することができる。

図２は、本発明による表面コーティング方法を実施するために設計された表面コーティング装置２０を概略的に示した上面図であり、図３は、図２に示す表面コーティング装置２０の装着治具２９を示す斜視図である。

図２及び図３に示すように、表面コーティング装置２０は、蒸着チャンバー２１内に設けられる装着治具２９と、気化装置２５とを含み、必要によって、ケイ素粒子層を形成するためのスパッタリング装置２７と、ガス導入装置２８とをさらに含む。

このとき、コーティングされる一つ以上の対象物２９ｃは、装着治具２９に配置され、この対象物２９ｃは、携帯端末機などの外装部品であり、ハウジング、又はディスプレイ装置のウィンドウガラスを形成するものである。

装着治具２９は、一方向に延長され、縦軸方向に配置される回転軸を中心に自転し、所定の経路又は軌跡に従って公転する。蒸着チャンバー２１内には一つの装着治具２９のみを設置することも可能である。しかしながら、公転方向に一定間隔で配列される２つ以上の装着治具２９を設置することもできる。コーティング対象物２９ｃは、装着治具２９の一方向面にその長手方向に沿って配列されることが好ましい。

本発明の実施形態ではコーティング対象物２９ｃが装着治具２９の一方向面にだけ１列に配置されるものを示したが、コーティング対象物２９ｃが装着治具２９の周囲に沿って２列に配列されることができる。ここで、その列の数は、装着治具２９のサイズによって適切に決定され得る。

一方、回転突起２９ｂは、蒸着チャンバー２１内に装着治具２９を設置するための手段を提供するために、装着治具２９のボディー２９ａの少なくとも一端に提供される。回転突起２９ｂは、蒸着チャンバー２１内で回転するフレーム２３に回転可能に結合される。
その結果、フレーム２３が回転すると、装着治具２９は、蒸着チャンバー２１内で公転し、フレーム２３上で自転することができる。

気化装置２５は、それぞれコーティング成分を包含する一つ以上のタブレットを気化させるために提供され、装着治具２９の公転軌跡によって囲まれる領域内に設置される。コーティング成分は、耐指紋成分及び／又は超撥水成分を含有し得る。この気化装置２５は、複数のヒーター（図示せず）、例えば、タングステンフィラメントなどを含むことができ、各ヒーターにはタブレットが提供される。

電源が所定の条件下でヒーターに供給されると、タブレットが加熱及び気化されることによって、蒸着チャンバー内に気化されたコーティング成分を提供する。このとき、ヒーター、つまり、タブレットは、装着治具２９とコーティング対象物２９ｃの公転方向に従って同一の間隔で配置されることが望ましい。また、図示してはいないが、複数のタブレットは、装着治具２９の長手方向に従って同一の間隔で配列することもできる。このタブレットの間隔と数は、蒸着チャンバー２１のサイズ及びコーティング対象物２９ｃの数を考慮して設定し得る。

蒸着チャンバー２１内に一定の間隔でタブレットを配置することによって、蒸着チャンバー２１の全体に気化されたコーティング成分を均一に分散させることができる。
また、蒸着チャンバー２１内で公転及び自転する装着治具２９にコーティング対象物２９ｃを配列することによって、同一の条件の下でコーティング対象物２９ｃに対する一定のコーティングが得られる。

加えて、気化されたコーティング成分が均一に分布した蒸着チャンバー２１内で、コーティング対象物２９ｃが公転及び自転する装着治具２９ｃに配列されているので、コーティング対象物２９ｃが平面形状でなく３次元の形状を有しても、全体表面に均一にコーティング層を形成することができる。

一方、コーティング対象物２９ｃは、装着治具２９とともに自転し、装着治具２９の自転によって装着治具２９の回転軸を中心に自転する。しかしながら、本発明による具体的な実施形態において、厳密に言えば、装着治具２９の自転によるコーティング対象物２９ｃの公転であるが、装着治具２９と共にコーティング対象物２９ｃが自転すると説明することに留意されたい。

スパッタリング装置２７は、ケイ素ターゲットをスパッタリングするための装置であり、コーティングされる対象物の表面にケイ素粒子層を形成し、それによってコーティング成分が対象物の表面に円滑に蒸着される。
ケイ素ターゲットは、純ケイ素（Ｓｉ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の内のいずれか一つの成分で構成され得る。

ガス導入装置２８は、反応ガスを蒸着チャンバー２１に供給する。このとき、反応ガスは酸素が好ましい。ケイ素ターゲットが二酸化ケイ素からなる時は、反応ガスを蒸着チャンバー２１に必ずしも供給する必要はない。

スパッタリング装置２７によって蒸着チャンバー２１内にばらまかれたケイ素成分は、ガス導入装置２８により供給された反応ガスと反応し、それによってコーティング対象物２９ｃの表面に蒸着された酸化ケイ素又は二酸化ケイ素粒子が生成されてケイ素粒子層を形成するようになる。このケイ素粒子層がコーティング対象物２９ｃの各表面に形成されるので、耐指紋成分及び／又は超撥水成分は、コーティング対象物２９ｃの表面に円滑に蒸着される。

図１〜図３を参照すれば、本発明による外装部品の表面コーティング方法では、コーティング対象物２９ｃを装着治具２９に配置するステップである対象物配置ステップＳ１１を有し、コーティング対象物２９ｃは１列又は複数の列に装着治具２９に配置される。

セットステップＳ１３は、ケイ素ターゲットとコーティング成分を包含する一つ以上のタブレットを蒸着チャンバー２１内に配置するステップであり、ケイ素ターゲットはスパッタリング装置２７に、タブレットは気化装置２５のヒーターに、それぞれ配列される。

図２には一つのスパッタリング装置２７のみを示したが、２つ以上のタブレットが提供されると同様に、複数のケイ素ターゲットを同時にスパッタリングするように複数のスパッタリング装置２７を提供することができる。ケイ素ターゲットは、上述したように、純ケイ素、酸化ケイ素、又は二酸化ケイ素から形成することができる。

ケイ素粒子層形成ステップＳ１５では、反応ガスは、蒸着チャンバー２１内に配置されたケイ素ターゲットをスパッタリングすると同時にガス導入装置２８を用いて蒸着チャンバー２１の内部に供給される。スパッタリングプロセスで、ケイ素粒子は、蒸着チャンバー２１内にばらまかれ、反応ガスと反応して酸化ケイ素又は二酸化ケイ素粒子を生成する。生成された酸化ケイ素又は二酸化ケイ素粒子は、コーティング対象物２９ｃの表面に蒸着されてケイ素粒子層を形成する。

ケイ素粒子層を形成するプロセスでは、装着治具２９を自転及び公転することが望ましい。
一般的に、蒸着チャンバー２１内に生成される二酸化ケイ素粒子は蒸着チャンバー２１の内部全体に均一に分布されるが、二酸化ケイ素粒子を蒸着チャンバー２１の内部全体に拡散させ、コーティング対象物２９ｃに均一のケイ素粒子層を形成することができる。

一方、前述したように、タブレットのコーティング成分がコーティング対象物２９ｃに十分に蒸着できるならば、ケイ素ターゲットを蒸着チャンバー２１内に位置させ、ケイ素粒子層を形成するステップは省略可能である。また、ケイ素粒子層を形成するためのスパッタリングプロセスを実施しても、ケイ素ターゲットが二酸化ケイ素で形成される場合には、反応ガスを必ずしも注入する必要はない。

コーティングステップＳ１７は、タブレットを加熱及び気化させて一つ以上のコーティング成分をコーティング対象物２９ｃに蒸着するステップである。気化したコーティング成分は、コーティング対象物２９ｃに蒸着されてコーティング層を形成する。上記したように、複数のタブレットを蒸着チャンバー２１内に配列できる。このタブレットは、コーティング対象物２９ｃを配列する方向に沿って装着治具２９上に望ましく配列され、装着治具２９の公転方向に従って同一の間隔で配列される。

上記したプロセスを通じて形成されるコーティング層は、耐指紋コーティング又は超撥水コーティング成分を包含することによって、携帯端末機の表面が異物質又は指紋汚れにより汚染されることを抑制しつつ、これら汚染を容易に除去することができる。

本発明のコーティング方法及びコーティング装置２０は、携帯端末機のケース、又はタッチスクリーン機能が搭載されたディスプレイ装置のガラス、又はアクリルウィンドウだけでなく、冷蔵庫又はエアコン（ａｉｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）のような家電製品の外装ケース、ノートブックコンピュータ又は車両用ナビゲーションのような情報デバイスのケース及びディスプレイ装置の表面をコーティングするのに使用され、それによって外装部品の品質を向上させることができる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

２０ 表面コーティング装置
２１ 蒸着チャンバー
２３ フレーム
２５ 気化装置
２７ スパッタリング装置
２８ ガス導入装置
２９ 装着治具
２９ａ ボディー
２９ｂ 回転突起
２９ｃ コーティング対象物

Claims (10)

1. 外装部品の表面コーティング方法であって、
   蒸着チャンバー内で、表面コーティングの対象となる一つ以上の外装部品を公転及び自転可能に配置するステップと、
   ケイ素、酸化ケイ素、二酸化ケイ素のうち少なくとも一つを含有したケイ素ターゲットを前記蒸着チャンバー内に設置されたスパッタリング装置に配置するステップと、
   前記ケイ素ターゲットを用いるスパッタリングを実行している間に酸素を含む反応ガスを前記蒸着チャンバー内に供給するステップと、
   前記外装部品の公転軌跡によって囲まれる領域内に設置される気化装置にコーティング成分を含む一つ以上のタブレットをセットするステップと、
   前記外装部品の公転及び自転を実行している間に、前記タブレットを気化させることにより前記外装部品それぞれの表面にコーティング層を蒸着するステップとを有し、
   前記スパッタリングの実行及び反応ガスを供給するステップにおいて、
   前記スパッタリング装置により前記蒸着チャンバー内で浮遊する酸化ケイ素または二酸化ケイ素粒子、または
   前記蒸着チャンバー内で前記反応ガスと反応して生成された酸化ケイ素または二酸化ケイ素粒子が前記外装部品の表面に蒸着されてケイ素粒子層を形成し、
   前記コーティング層は、前記ケイ素粒子層の表面に形成されることを特徴とする表面コーティング方法。
2. 前記コーティング成分は、耐指紋コーティング成分又は超撥水コーティング成分の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面コーティング方法。
3. 前記タブレットは、前記気化装置に設けられるヒーターによって加熱し気化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面コーティング方法。
4. 前記タブレットをセットするステップで、前記タブレットは、前記外装部品のプリフォームが配列される方向に沿って一定間隔に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表面コーティング方法。
5. 前記タブレットをセットするステップで、前記タブレットは、前記外装部品のプリフォームの公転方向を沿って一定間隔にセットされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表面コーティング方法。
6. 外装部品の表面コーティング装置であって、
   蒸着チャンバー内で回転するフレームと、
   コーティングされる対象物が装着される治具として、前記蒸着チャンバーの内部で前記フレームに回転可能に装着されて前記フレームが回転されることによって公転及び自転する複数の装着治具と、
   前記蒸着チャンバーの内部にケイ素粒子、酸化ケイ素粒子、二酸化ケイ素粒子のうち少なくとも一つをスパッタリングするスパッタリング装置と、
   酸素を含む反応ガスを前記蒸着チャンバーの内部に供給するガス供給装置と、
   前記蒸着チャンバー内に、前記装着治具の公転軌跡によって囲まれる領域内に設置される気化装置とを有し、
   それぞれがコーティング成分を含有する一つ以上のタブレットが前記気化装置にセットされ、前記装着治具が公転及び自転する間に、
   １）前記ケイ素粒子または酸化ケイ素粒子が酸素と反応して生成された酸化ケイ素または二酸化ケイ素粒子を、または、２）前記スパッタリング装置により前記蒸着チャンバー内で浮遊する二酸化ケイ素粒子を前記コーティングされる対象物の表面に蒸着させてケイ素粒子層を形成し、
   前記気化装置が前記タブレットを気化させることにより前記ケイ素粒子層の表面に蒸着させてコーティング層を形成することを特徴とする表面コーティング装置。
7. 前記装着治具は、一方向に延長され、前記延長された方向に沿うように配置される回転軸を中心に回転することを特徴とする請求項６に記載の表面コーティング装置。
8. 前記対象物は、前記装着治具の延長方向に沿って装着され、前記タブレットは前記対象物が配列される方向に一定間隔で配置されることを特徴とする請求項７に記載の表面コーティング装置。
9. 前記複数の装着治具は、前記装着治具の公転方向に沿って一定間隔に配列されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の表面コーティング装置。
10. 前記タブレットは、前記装着治具の公転方向に沿って一定間隔に配置されることを特徴とする請求項９に記載の表面コーティング装置。

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