KR100376960B1 - 플라스틱 기판상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는방법과 이를 통한 전자파 차폐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 기판상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법과 이를 통한 전자파 차폐 장치에 관한 것이다.

특히, 플라스틱 기판의 표면상에 다층 도금막을 형성한 후, 최종적으로 형성될 전자파 차폐용 금(Au) 박막과 도금막간의 부착력 향상을 위해 마그네트론 스퍼터링 방법으로 다층 도금막상에 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 합금중 적어도 하나의 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하여 각 재료의 단일막 또는 이들 단일막의 조합으로 이루어진 다층막을 증착 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라스틱 기판상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법과 이를 통한 전자파 차폐 장치 {Method for forming of the EMI protecting layer on a plastic substrate and an EMI protecting layer thereof}

본 발명은 플라스틱 기판상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법과 이를 통한 전자파 차폐 장치에 관한 것이다.

종래에는 플라스틱 기판상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하기 위해 습식도금법이나 스퍼터링 방법을 사용하여왔다.

즉, 종래의 습식도금법으로 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 경우 접착 특성 및 온도변화(약 -40 ~ 80℃)에 따른 내구성이 떨어지며, 전기 전도 특성이 만족스럽지 못한 단점이 있었다. 또한 종래의 스퍼터링 방법을 통해 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 직접 형성하는 경우에도 접착 특성이 매우 불량하였다. 실제로 종래의 습식도금법 또는 스퍼터링 방법으로 전자파 차폐용 기능막을금으로 형성한 경우 금 박막의 두께가 0.05 내지 0.08 마이크론 일때 선저항이 약 0.6 내지 0.7 옴(Ω)으로서, 전기 전도 특성이 만족스럽지 않았다.

또한 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 경우 가장 큰 문제점은 접착 특성의 불량이다.

따라서 전기 전도특성 및 접착특성 및 온도변화에 따른 내구성을 향상시킬 수 있는 방법제시가 절실하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하면서, 플라스틱 기판의 열변형을 극소화 함과 동시에 피막층의 잔류응력을 최소화 할 수 있는 방법을 통해 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법과, 상기 방법을 통해 만들어진 전자파 차폐장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명에서는 플라스틱 기판상에 직접 전자파 차폐 기능막을 형성하지 않고, 먼저 도금층을 형성하고, 다시 상기 도금층 상에 접착력 향상막을 형성한 후 전자파 차폐 기능막을 형성하는 방법을 제시하였다.

도 1 은 본 발명에 의한 전자파 차폐장치의 단면도이다.

도 2 는 본 발명에 의해 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 단계를 나타낸 흐름도이다.

도 3 은 본 발명에 의한 전자파 차폐장치를 휴대폰상에 장착하는 경우, 장착 위치를 나타낸 휴대폰 구성도이다.

본 발명에 의한 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법은 다음과 같이 구성된다.

즉, 플라스틱 기판의 표면상에 센티미터당 선저항이 1 내지 3 옴(Ω/cm) 이 되도록 동 도금막과 니켈 도금막의 조합으로 이루어지는 다층 도금막을 형성하되, 가장 상부에 위치하는 도금막은 크롬 도금막이 되도록 형성하는 단계와,

상기 다층 도금막상에 전자파 차폐를 위한 금(Au) 박막을 형성하기 위해, 원하는 박막 패턴에 따라 구멍이 뚫려 가공된 마스크를 상기 플라스틱 기판의 도금막상에 위치시키는 단계와,

상기 도금막과 금 박막과의 부착력 향상을 위해 마그네트론 스퍼터링 방법으로 상기 마스크를 통해 다층 도금막상에 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 합금(스테인레스 스틸 304, 316, 309, 440)중 적어도 하나의 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하여 각 재료의 단일막 또는 이들 단일막의 조합으로 이루어진 다층막을 증착 형성하는 단계와,

상기 부착력 향상막상에 마그네트론 스퍼터링 방법으로 전자파 차폐용 금 박막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 부착력 향상막을 형성하는 단계는,

상기 니켈 또는 크롬 또는 니켈과 크롬의 합금강 스퍼터링 타겟의 하부에 N극 과 S극이 교대가 되도록 자석을 배치하는 단계와,

진공 챔버내에 상기 마스크가 결합된 플라스틱 기판을 배치한 후, 소정의 진공상태를 유지하고, 아르곤 가스를 주입하는 단계와,

타켓에 음극 전압을 가하고, 플라스틱 기판에 형성된 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 10 내지 60초 시간 동안 400 내지 800 볼트(V)의 전압과 3 내지 10 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 플라스틱 기판의 도금막 표면상에 부착력 향상막을 형성하는 단계로 구성된다.

또한 상기 전자파 차폐용 금 박막을 형성하는 단계는,

금 스퍼터링 타겟의 하부에 N극 과 S극이 교대가 되도록 자석을 배치하는 단계와,

진공 챔버내에 상기 마스크가 결합된 플라스틱 기판을 배치한 후, 소정의 진공상태를 유지하고, 아르곤 가스를 주입하는 단계와,

타켓에 음극 전압을 가하고, 플라스틱 기판에 형성된 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 40 내지 90초 시간 동안 300 내지 500 볼트(V)의 전압과 2 내지 6 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 플라스틱 기판의 부착력 향상막의 표면상에 전자파 차폐막을 형성하는 단계로 구성된다.

또한 본 발명에 의한 전자제품에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐장치는 다음과 같이 구성된다.

즉, 플라스틱 기판과,

상기 플라스틱 기판상에 센티미터당 선저항이 1 내지 3 옴(Ω/cm) 이 되도록동 도금막과 니켈 도금막의 조합으로 이루어지고, 가장 상부에 위치하는 도금막이 크롬 도금막인 다층 도금막과,

부착력 향상을 위해 상기 도금막상에 형성되며, 니켈 박막, 크롬 박막, 니켈과 크롬의 합금 박막중 적어도 하나가 선택되어진 단일막이나 또는 이들 박막의 조합으로 이루어진 다층막 구조의 부착력 향상막과,

전자파 차폐를 위해 상기 부착력 향상막상에 형성된 금 박막으로 이루어진다.

이때, 상기 부착력 향상막은 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성된 것으로, 스퍼터링 타켓에 음극 전압을 가하고, 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 10 내지 60초 시간 동안 400 내지 800 볼트(V)의 전압과 3 내지 10 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 형성된 것이 바람직하다.

또한 상기 전자파 차폐용 금 박막은 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성된 것으로,

스퍼터링 타켓에 음극 전압을 가하고, 플라스틱 기판에 형성된 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 40 내지 90초 시간 동안 300 내지 500 볼트(V)의 전압과 2 내지 6 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 전자파 차폐장치의 일 실시예로서 전자제품이 휴대폰인 경우, 상기 전자파 차폐장치는 휴대폰의 외부 케이스중 밧데리가 부착되는 면의 안쪽면상에 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 의한 전자파 차폐장치는 전자파를 방출하는 전자제품의 내부 또는 외부 케이스면상에 형성하여 전자파를 차폐한다.

한편, 플라스틱 기판상에 상기 다층 도금막을 형성하는 단계는 통상의 방법으로 형성하며, 그 일 실시예는 다음과 같다.

즉, 플라스틱 기판의 표면상에 전기도금을 하기 위해 플라스틱의 표면을 60g/l농도의 탈지제 용액을 이용하여 50∼60℃ 하에서 3∼10분간 탈지 처리한 후 수세처리 하는 단계와,

탈지처리된 플라스틱 표면을 250∼400g/l 농도의 무수크롬산(CrO3) 과 200∼250g/l 농도의 황산(H2SO4) 이 혼합된 에칭액을 이용하여 55∼65℃ 하에서 5∼10분간 에칭한 후 수세처리 하는 단계와,

에칭처리된 플라스틱 표면을 0.5g/l 농도의 염화파라듐(Pclcl2) 과 5∼15g/l 농도의 염화제일주석(Sncl2) 의 혼합물에 담가 20∼40℃ 하에서 촉매반응 시킨 후 수세처리 하는 단계와,

촉매반응 처리된 플라스틱 표면상에 무전해 도금 방법을 통해 동 또는 니켈을 도금 형성하는 단계와,

무전해 도금 형성된 동 및 니켈막을 수세 처리한 후, 그 위에 전기도금 방법으로 동을 도금 형성하는 단계와,

상기 동 도금된 막상에 전기도금 방법으로 니켈을 도금 형성하는 단계와,

니켈 도막상에 외관 및 내마모 방지를 위하여 250g/l 농도의 크롬산(Cro3)과2.5g/l 농도의 황산(H2SO4) 의 혼합물 하에서 크롬을 전기도금 방법으로 도금 형성한 후 수세처리 하는 단계와,

순수(deionized water)로 세척한 후, 50∼60℃에서 건조시키는 단계로 이루어진다.

도 1 은 본 발명에 의한 전자파 차폐장치의 단면도이다.

도 2 는 본 발명에 의해 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 단계를 나타낸 흐름도이다.

도 3 은 본 발명에 의한 전자파 차폐장치를 휴대폰상에 장착하는 경우, 장착 위치를 나타낸 휴대폰 구성도이다.

다음은 본 발명에 의한 전자파 차폐용 기능막의 특성을 종래 방법에 의해 제작된 전자파 차폐용 기능막의 특성과 비교한 실험 데이터이다.

종래 방법으로는 진공증착법과 스퍼터링 방법을 채택하였으며, 실험 데이터의 재현성을 유지하기 위해 각 방법마다 20개의 시편을 제작하여 측정하였다. 시험시편은 플라스틱 기판상에 동을 3 마이크론(㎛) 두께로 형성하여 제작하였고, 또한 SUS-316 을 1 마이크론 (㎛) 두께로 형성하여 제작하였다.

먼저, 접착특성에 대해서는 3M810 테이프 시험방법에 의한 실험결과, 진공증착법으로 제작한 시편에서는 국부적으로 부착이 불량한 부분이 발생하였으며, 스퍼터링법이나 본 발명으로 제작한 시편에서는 양호한 접착특성을 나타냈다.

다음으로, 전기저항 특성에 대해서는 선저항(Ω/cm)을 측정한 결과, 진공증착법으로 제작한 시편에서는 1.2, 스퍼터링법으로 제작한 시편에서는 0.7, 본 발명에 의한 방법으로 제작한 시편에서는 0.5 의 특성값을 얻었다.

다음으로, 화학물질에 대한 내구특성에 대해서는 5% 염수(Nacl)를 48시간 동안 분무실험한 결과, 진공증착법과 스퍼터링법으로 제작한 시편에서는 국부적으로 부착이 불량한 부분이 발생하였고 동이 부식되었으나, 본 발명으로 제작한 시편에서는 양호한 접착특성을 나타냈다.

다음으로, 굴곡에 대한 내구성에 대해서는 시편을 90도로 굴곡한 결과, 진공증착법으로 제작한 시편에서는 기능막이 탈락하였으나, 스퍼터링법이나 본 발명으로 제작한 시편에서는 양호한 접착특성을 나타냈다.

다음으로, 온도변화에 대한 내구성에 대해서는 -40℃ 내지 80℃ 범위내에서 정해진 온도 프로파일을 따라 온도를 가변시키는 실험을 5회 반복한 결과, 진공증착법으로 제작한 시편에서는 기능막 전체에서 부착이 불량한 부분이 발생하였으며, 스퍼터링법으로 제작한 시편에서는 국부적으로 부착이 불량한 부분이 발생하였으며, 본 발명으로 제작한 시편에서는 양호한 접착특성을 나타냈다.

다음으로, 열변형에 따른 평탄도 측정실험에서는 진공증착법으로 제작한 시편에서는 5도가 변형되었으나, 스퍼터링법이나 본 발명으로 제작한 시편에서는 2도만이 변형되었다.

다음으로, 기능막 두께의 균일도를 측정하기 위해 X-레이에 의한 측정결과, 진공증착법으로 제작한 시편에서는 약 1 마이크론(㎛)의 두께 편차가 있었으나, 스퍼터링법이나 본 발명으로 제작한 시편에서는 약 0.2 마이크론(㎛)의 두께 편차가있었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 전자파 차폐용 기능막은 종래 방법에 의한 전자파 차폐용 기능막에 비해 모든 부분에서 탁월한 특성을 갖고 있음을 실험으로 확인할 수 있다.

본 발명에 의한 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법을 통해 전기 전도특성, 접착특성, 온도변화에 따른 내구특성이 향상된 전자파 차폐 기능막 제작이 가능하고, 플라스틱 기판의 열변형이 없고 피막층의 잔류응력을 최소화 할 수 있다.

본 발명에 의한 전자파 차폐 장치는 전자파를 방출하는 모든 전자제품에 적용이 가능하여 그 파급효과가 매우 크다.

Claims (7)

1. 플라스틱 기판의 표면상에 센티미터당 선저항이 1 내지 3 옴(Ω/cm) 이 되도록 동 도금막과 니켈 도금막의 조합으로 이루어지는 다층 도금막을 형성하되, 가장 상부에 위치하는 도금층은 크롬 도금막이 되도록 형성하는 단계;

   상기 다층 도금막상에 전자파 차폐를 위한 금(Au) 박막을 형성하기 위해, 원하는 박막 패턴에 따라 구멍이 뚫려 가공된 마스크를 상기 플라스틱 기판의 도금막상에 위치시키는 단계;

   상기 도금막과 금 박막과의 부착력 향상을 위해 마그네트론 스퍼터링 방법으로 상기 마스크를 통해 다층 도금막상에 니켈, 크롬, 니켈과 크롬의 합금(스테인레스 스틸 304, 316, 309, 440)중 적어도 하나의 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 이용하여 각 재료의 단일막 또는 이들 단일막의 조합으로 이루어진 다층막을 증착 형성하는 단계;

   상기 부착력 향상막상에 마그네트론 스퍼터링 방법으로 전자파 차폐용 금 박막을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는, 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 부착력 향상막을 형성하는 단계는,

   상기 니켈 또는 크롬 또는 니켈과 크롬의 합금강 스퍼터링 타겟의 하부에 N극 과 S극이 교대가 되도록 자석을 배치하는 단계;

   진공 챔버내에 상기 마스크가 결합된 플라스틱 기판을 배치한 후, 소정의 진공상태를 유지하고, 아르곤 가스를 주입하는 단계;

   타켓에 음극 전압을 가하고, 플라스틱 기판에 형성된 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 10 내지 60초 시간 동안 400 내지 800 볼트(V)의 전압과 3 내지 10 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 플라스틱 기판의 도금막 표면상에 부착력 향상막을 형성하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파 차폐용 금 박막을 형성하는 단계는,

   금 스퍼터링 타겟의 하부에 N극 과 S극이 교대가 되도록 자석을 배치하는 단계;

   진공 챔버내에 상기 마스크가 결합된 플라스틱 기판을 배치한 후, 소정의 진공상태를 유지하고, 아르곤 가스를 주입하는 단계;

   타켓에 음극 전압을 가하고, 플라스틱 기판에 형성된 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 40 내지 90초 시간 동안 300 내지 500 볼트(V)의 전압과 2 내지 6 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 플라스틱 기판의 부착력 향상막의 표면상에 전자파 차폐막을 형성하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는, 플라스틱상에 전자파 차폐용 기능막을 형성하는 방법.
4. 전자제품에서 발생하는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐장치에 있어서,

   플라스틱 기판;과

   상기 플라스틱 기판상에 센티미터당 선저항이 1 내지 3 옴(Ω/cm) 이 되도록 동 도금막과 니켈 도금막의 조합으로 이루어지고, 가장 상부에 위치하는 막이 크롬 도금막인 다층 도금막;

   부착력 향상을 위해 상기 도금막상에 형성되며, 니켈 박막, 크롬 박막, 니켈과 크롬의 합금 박막중 적어도 하나가 선택되어진 단일막이나 또는 이들 박막의 조합으로 이루어진 다층막 구조의 부착력 향상막;

   전자파 차폐를 위해 상기 부착력 향상막상에 형성된 금 박막으로 이루어지는, 전자파 차폐장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 부착력 향상막은 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성된 것으로, 스퍼터링 타켓에 음극 전압을 가하고, 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 10 내지 60초 시간 동안 400 내지 800 볼트(V)의 전압과 3 내지 10 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 형성된 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전자파 차폐용 금 박막은 마그네트론 스퍼터링 방법으로 형성된 것으로,

   스퍼터링 타켓에 음극 전압을 가하고, 플라스틱 기판에 형성된 도금막상에 양극 전압을 가하되, 1회당 40 내지 90초 시간 동안 300 내지 500 볼트(V)의 전압과 2 내지 6 암페어(A) 의 전류를 수차례 반복 공급하여 진공챔버내에 플라즈마 방전을 발생시켜 형성된 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐장치.
7. 제 4 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 전자제품이 휴대폰인 경우, 상기 전자파 차폐장치는 휴대폰의 외부 케이스중 밧데리가 부착되는 면의 안쪽면상에 형성된 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐장치.