KR100527627B1

KR100527627B1 - 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100527627B1
Application number: KR1020050020322A
Authority: KR
Inventors: 김상영
Original assignee: 플라텍 (주); 김상영
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2005-11-09

Abstract

본 발명은 고진공상태에서 소재 즉 유리(Glass), 아크릴(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 상에 고순도의 메탈타겟(티타늄, 크롬, 알루미늄, 니켈 등)중 하나를 이용하여 일정한 세기의 전원을 진공장비(즉, 챔버)에 양이온(+)을 공급하고, 캣소드에 음이온(-)을 발생시켜 진공도, 파워, 가스량, 증착시간 등의 가감에 따라 상기의 소재에 플라즈마를 발생시켜 구매자가 요구하는 투과율 및 원하는 여러 가지의 색상으로 피막을 형성하여 모든 제품(특히, 전자제품의 외관장식 및 디스플레이)에 적용하여 소비자에게 신선하고 미려한 여러 가지의 색상을 연출하여 구매욕구를 충족시켜 제품의 고급화를 극대화하고 기존 인쇄로 색상연출을 과감히 탈피하여 진공상태의 플라즈마를 발생시켜 1개의 메탈타겟을 이용한 여러 가지 색상을 연출함으로써 제품의 질을 극대화할 수 있는 방법이다.

Description

메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법 및 장치{Method and apparatus colored coating for metal-target}

본 발명은 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고순도의 메탈타겟을 이용하여 고진공상태에서 DC서퍼터(DC Sputter)로 전류를 공급하고 양이온과 음이온의 충돌로 플라즈마(Plasma)를 발생시켜 소재표면에 증착횟수, 진공도, 가스량 등의 조건에 따라 원하는 색상을 빛의 투과율별, 색상별로 수없이 많은 색상을 연출하는 방법이다.

종래에는 유리(Glass), 아크릴(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 상에 여러 가지의 원하는 색상(color)을 나타내기 위해서는 도장용 페인트(도료)를 고유의 단색이나 여러 가지의 페인트를 혼합하여 도포하여 색상연출을 하였다. 이런 종래의 방법은 기존 도료제품은 도포과정에서 필히 투입되는 지연제, 경화제, 신나 등 인체에 유해한 성분들이 투입되어 작업자의 건강에 치명적인 해를 유발하며, 현재에도 많은 산업재해가 발생하고 있다.

본 발명은 유리, 아크릴, 폴리카보네이트 등의 소재에 여러 가지의 원하는 색상을 도포할 수 있는 칼라증착방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 상기 색상을 증착횟수, 진공도, 가스량 등의 조건 변화로서 무수한 색상을 소재에 증착할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

더욱이, 기존의 페인트를 이용한 도료방법에서 발생하는 인체에 유해한 작업을 인체에 무해한 작업으로 변화시키는 데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속판 형태의 고순도 메탈타겟을 이용하여 고진공상태에서 DC스퍼터(DC sputter)로 전류를 공급하고 양이온과 음이온의 충돌로 플라즈마(Plasma)를 발생시켜 소재표면에 증착횟수, 진공도, 가스량 등의 조건에 따라 원하는 색상을 빛의 투과율별, 색상별로 수없이 많은 색상을 연출하는 방법이다.

일반적으로 진공증착이란 금속 또는 비금속의 작은 조각을 진공 속에서 가열하여 그 증기를 물체면에 부착시키는 것으로서, 일반적인 방법은 고진공에 놓은 용기 속에 피복될 물체와 그 물체의 표면에 부착시키려는 금속 등의 입자를 넣어둔 다음 히터에 전류를 흘려서 가열함으로써 그 금속입자를 증발시키면, 차가운 물체 표면에 응축해서 부착하는 것을 이용하여 표피를 붙이는 방법이다.

본 발명은 상술한 진공증착방법을 응용하여 소재 표면에 칼라를 진공증착시키는 방법으로서 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 발명의 의한 칼라진공증착의 원리도로서, 챔버 내부의 진공도를 일정량(7.6*10^-4Torr) 이상으로 만든 후 챔버 내부에 아르곤, 질소, 산소 등의 가스를 넣고 메탈타겟(1)에 (-)전압을 가해주면, 캐소드(2)로부터 방출된 전자들이 아르곤 기체원자와 충돌하여 아르곤을 이온화시킨다. 이 후 아르곤이 활성화되면서, 전자를 방출하게 되며 글로방전(glow discharge)이 발생하여 이온과 전자가 공존하는 플라즈마 상태가 된다.

플라즈마 내의 아르곤 (+)이온은 큰 전위차에 의해 메탈타겟(1) 쪽으로 가속되어 상기 메탈타겟(1)의 표면과 충돌하면, 중성의 메탈타겟 원자들이 튀어나와 재료에 박막을 형성하게 된다.

상기 메탈타겟(1)은 티타늄(TI), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 스테인레스강(STS), 은(Ag), 금 등의 사용이 가능하다.

여기서, 질소, 산소 등을 넣어서 산화물, 질화물 박막의 형성이 가능하다.

본 발명은 고순도의 한 개 이상의 메탈타겟을 챔버 내에 넣어서, 소재의 증착횟수에 따라 빛의 투과율과 색상을 원하는 대로 나타낼 수 있는데, 도 2에서와 같이 대표적인 7가지 색상을 연출하는 방법은 다음과 같다.

(실시예 1)

티타늄을 메탈타겟으로 사용하고, DC스퍼터 5Kw 2대를 사용하여 챔버 내부의 진공도를 8.5*10^-4Torr로 하고, 아르곤 가스를 450sccm으로 주입 후 티타늄 5회 왕복 증착하여 빛의 투과율을 0%로 증착 후 2차로 DC스퍼터에 아르곤 300sccm과 산소 200sccm 주입하고 진공도는 7.6*10^-4Torr로 하여 티타늄으로 3회 증착한 결과 노랑색으로 증착된다.

(실시예 2)

상기 실시예1의 조건으로 증착 후 추가로 티타늄 1회 추가 증착시 진한 황금색으로 증착된다.

(실시예 3)

상기 실시예 2의 조건으로 증착 후 추가로 티타늄 1회 추가 증착시 와인색으로 증착된다.

(실시예 4)

상기 실시예 3의 조건으로 증착 후 추가로 티타늄 1회 추가 증착시 진보라색으로 증착된다.

(실시예 5)

상기 실시예 4의 조건으로 증착 후 추가로 티타늄 1회 추가 증착시 푸른색으로 증착된다.

(실시예 6)

상기 실시예 5의 조건으로 증착 후 추가로 티타늄 1회 추가 증착시 남색으로 증착된다.

상술한 실시예들에서 티타늄 1회 추가 증착의 의미는 캐리어(6, carrier)에 소재를 올리고 메탈타겟인 티타늄을 1회 지나가면서 진공증착을 한다는 의미로서, 후술할 본 발명에 의한 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착장치의 설명에서 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착장치의 실시예시도로서, 진공도의 조절이 가능한 다수의 챔버(8a, 8b,...,8f)와, 상기 챔버 내에 하나 이상이 구비되는 메탈타겟(1a,1b,...,1j)과, 상기 메탈타겟 전면에서 소재를 이동시켜주는 캐리어(6)와, 상기 메탈타겟(1)에 (-)전극을 가하는 캐소드(2)와, 아르곤, 산소, 질소 등의 가스를 공급해주는 가스를 공급해주는 가스관(9)으로 구성되어 있다.

챔버 외부의 주변기기로서는 전원공급기(10)가 있고, 작업조건을 지시, 명령하는 작업자(Operator)자 작동하는 컨트롤박스가 있으며, 제품 특성에 따라 사용하는 AC, DC파워기가 있다.

상기 다수의 챔버중 챔버 1(8a)은 소재가 진입하는 챔버(Entry lock chamber)이고, 챔버 2(8b)는 버퍼챔버(Buffer chamber)로서 진입된 소재는 챔버 2(8b)를 통과하여 챔버 3(8c)으로 들어가게 된다. 챔버 3(8c)과 챔버 4(8d)는 소재를 증착하는 챔버이며, 경우에 따라 챔버 3(8c)과 챔버 4(8d)중 일부분만 사용이 가능하다. 챔버 5(8e)는 챔버 2(8b)와 마찬가지로 버퍼챔버로서 출구버퍼챔버(Exit buffer chamber)이며, 챔버 6(8f)은 배출챔버(Exit lock chamber)이다.

상기 챔버 3(8c)과 챔버 4(8d)에는 메탈타겟(1)이 하나 이상 구비가 된다. 이때 상기 메탈타겟(1)은 상술한 실시예에서와 같이 표현하고자 하는 칼라에 따라 배치할 수 있는데, 만약 메탈타겟(1)의 수가 충분하지 않다면 진입된 소재를 메탈타겟(1)의 전면에서 수차례 왕복하여 진공증착 횟수를 늘려줌으로써 소재에 원하는 칼라를 진공증착할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 인쇄도료를 사용한 색상연출이 가지고 있던 문제점 즉, 인체에 유해한 작업을 인체에 무해한 작업으로 변화시킬 수 있다.

또한, 메탈타겟의 배치수 또는 진공증착횟수와 챔버 내부의 조건변화로서 원하는 색상을 소재에 진공증착할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 방법으로 진공증착된 제품은 그 제품의 질이 높으며, 시각적으로 보다 아름다움으로써 고급화된 제품의 소재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 의한 칼라진공증착의 원리도

도 2는 증착조건변화에 따른 소재의 색상변화도

도 3은 칼라진공증착 장비의 전체 구성예시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 메탈타겟(metal target) 2. 캐소드(cathode)

3. 마그네트 4. 냉각라인

5. 소재 6. 캐리어(carrier)

7. 메탈타겟 원자 8. 챔버

9. 가스관 10. 전원공급기

Claims

삭제
진공증착 방법에 있어서,

진공상태의 챔버에 금속판 형태의 메탈타겟을 구비하고, 상기 메탈타겟에 (-) 전압을 가하여, 캐소드로부터 방출된 전자가 아르곤을 이온화시키고, 이후 아르곤이 활성화되어 플라즈마 상태가 되며, 상기 플라즈마 내의 아르곤 (+)이온이 전위차에 의해 메탈타겟 쪽으로 가속되어 상기 메탈타겟 표면과 충돌하여 중성의 메탈타겟 원자들이 튀어나와 재료에 증착되되,

증착횟수, 챔버내의 진공도, 가스량의 조건변화로서 소재에 다양한 색상을 내는 것이 특징인 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법
제 2항에 있어서,

상기 메탈타겟은 티타늄(TI), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 스테인레스강(STS), 은(Ag), 금 중 어느 하나인 것이 특징인 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법
삭제
제 2항에 있어서,

티타늄을 메탈타겟으로 사용하고, DC스퍼터 5Kw 2대를 사용하여 챔버 내부의 진공도를 8.5*10^-4Torr로 하고, 아르곤 가스를 450sccm으로 주입 후 티타늄 5회 왕복 증착하여 빛의 투과율을 0%로 증착 후 2차로 DC스퍼터에 아르곤 300sccm과 산소 200sccm 주입하고 진공도는 7.6*10^-4Torr로 하여 티타늄으로 3회 증착한 결과 노랑색으로 증착되는 것이 특징인 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법
제 5항에 있어서,

노랑색으로 증착한 후, 추가로 티타늄 1회 증착시 진한 황금색으로 증착되며, 1회 추가 증착시 와인색으로 증착되며, 1회 추가 증착시 진보라색으로 증착되며, 1회 추가 증착시 푸른색으로 증착되며, 1회 추가 증착시 남색으로 증착되는 것이 특징인 메탈타겟을 이용한 칼라진공증착 방법