KR100537014B1

KR100537014B1 - 이온 플래이팅 방식에 의한 유해전자파 방지용 및 투명아크릴 폴리 카보네이트의 금속 칼라 박막 형성 시스템

Info

Publication number: KR100537014B1
Application number: KR1020020060450A
Authority: KR
Inventors: 김동철; 권영욱
Original assignee: 권영욱; 김동철
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2002-10-04
Publication date: 2006-01-20
Also published as: KR20040031847A

Abstract

본 발명은 이온 플레이팅 방식에 의한 유해 전자파 방지를 목적으로 하는 박막 형성 시스템으로 진공증착 코팅장치와 증착 코팅방법 그리고 시스템 장치 및 코팅 적층체에 관한 것으로 그 구조 및 기능을 개선하는 것이 목적이다. 유해 전자파가 발생되는 전기, 전자 부품 및 통신기기의 피코팅체의 물체에 전도성 실드 박막층을 형성하여 유해 전자파가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위한 것과 폴리 카보네이트(PC : poly carbonate) 등의 투명 아크릴(half mirror) 베이스(base)에 코팅한 적층체의 특성 및 내구성을 높이기 위한 목적으로 사용되는 진공증착 코팅장치와 증착 코팅방법 및 이러한 장치 및 방법으로 제조된 코팅 적층체에 관한 것이다.

본 발명은 기존의 진공증착 장치 등에서 이온소스(ion source)를 추가한 시스템으로 쳄버내의 진공도를 높이기 위한 청정(cleaning)작용과 기존에 사용된 에바퍼레이터(evaporater)의 보조기능과 내구성 등이 보다 개선된 적층이 가능한 것이다. 따라서 본 시스템은 시간적으로 고속의 적층이 가능하여 생산성을 높일 수 있으며, 또한 적층체의 박막을 보다 두껍게 할 수가 있어 코팅 적층체의 내구성을 보다 향상 시킨 것이다.

본 발명은 구성은 고전된 외부의 통과 회전이 가능한 내부의 통으로 된 진공증착 쳄버로써, 상기 진공 증착 쳄버의 내부의 통의 내주면에 사출품이 장착되는 복수개의 치구를 갖고, 코팅 물질을 용융시키는데 필요한 기존의 에바퍼레이터(evaporator)에 이온소스(ion source)를 추가하였으며 상기 피코팅체를 코팅하는 개선된 스퍼터링(sputtering) 타겟(target) 및 고속 냉각기를 동시에 구비한 것이다.

이온플레이팅, 적층체, 유해전자파, 쳄버, 에바퍼레이터, 이온소스, 스퍼터링

Description

이온 플래이팅 방식에 의한 유해전자파 방지용 및 투명 아크릴 폴리 카보네이트의 금속 칼라 박막 형성 시스템{Coating System for Preventable EMI and Color Metal of Poly Carbonate of Plain Acrylic Glass using Ion Plating Method}

도 1은 본 발명의 진공증착 코팅장치의 쳄버 내부 평면도.

도 2는 진공증착 코팅 적층체의 단면도.

도 3은 본 발명의 진공증착 코팅장치의 쳄버 내,외부 측면도.

도 4는 진공증착 코팅장치의 전체 정면도.

*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*

20 : 외통 21 : 내통

50 : 이온소스 51 : 에바퍼레이터

110,120,130 : 베이스 기판 111,121,131 : 중간 밀착막층

112,122,132 : 주 전도성 박막층 113,123,133 : 막보호 박막층

210 : 치구 거치대 230 : 고정수단

410 : 코팅 쳄버 420 : 고진공 밸브

본 발명은 이온 플레이팅 방식에 의한 유해 전자파 방지를 위한 박막 형성 시스템 및 투명 이크릴 폴리 카보네이트(half mirror) 등의 미려한 표면 및 내구성 강화를 위한 박막형성 시스템으로 진공증착 코팅장치와 증착 코팅방법 그리고 그 장치 및 방법으로 제조된 코팅 적층체에 관한 것이다. 유해전자파가 발생되는 전기, 전자 부품 및 통신기기의 사출물에 전도성 박막층을 코팅하여 유해전자파가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해서 기존 사출물(피코팅체)의 내부에 전도성 실드 박막층을 형성하는데 사용되는 진공증착 코팅 장치와 증착 코팅방법 및 이러한 장치 및 방법으로 제조된 코팅 적층체를 기능적으로 개선한 것이다.

일반적으로 사출물(피코팅체)에 전도성 박막을 코팅하는 방법으로는 수지에 전도성 금속 분말을 섞어서 스프레이 방식으로 코팅을 하는 방식이 많이 이용되고 있다. 그러나 이러한 방법은 작업성이 좋지 않고, 필요한 도전율을 얻기 위해서는 코팅층을 두껍게 형성해야 하는 문제점이 있다. 또한 스퍼터링에 의해서 막을 형성하는 방법도 있으나 이러한 방법은 부착력은 있으나 필요한 박막 두께를 코팅하고자 할 때 다량의 열이 발생하여 기판이 뒤틀리거나 열에 의한 팽창이 심하여 막이 파괴되는 문제가 있다.

그리고 저항 가열 방식에 의한 방법은 많은 사출물을 다량으로 코팅할 수 있으나 이러한 방법은 또한 부착력이 약해서 전도성 실드 박막의 강도에 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 코팅의 부착력이 우수하고, 코팅막이 견고하며 아울러 기판이 뒤틀리거나 하여 막이 파손되는 문제점을 해소하고 다양한 색상의 조합 표현이 가능한 하드(hard) 코팅 등을 기술적 과제로 한다.

이를 위해, 에바퍼레이터와 스퍼터 타겟을 챔버내에 동시에 장착할 수 있는 기존의 구조에 이온 플레이팅을 위한 이온소스뿐만 아니라 히터 및 고속 냉각기를 함께 제공하여 코팅 효율을 높이는 것을 기술적 과제로 한다.

따라서 본 발명은 고정된 외통과 회전하는 내통으로 된 진공증착 챔버로서, 상기 내통의 내주면 및 외주면에 사출품이 장착되는 복수개의 치구를 갖고, 코팅 물질을 용융시켜 피코팅체를 코팅할 수 있는 에바퍼레이터와 이온소스, 스퍼터링 타겟 및 고속 냉각기를 동시에 구비한 진공증착 코팅장치를 제공하고자 한다. 이러한 구성은 수직(vertical), 수평(horizontal) 및 인라인(in-line) 형태의 진공증착 코팅장치 모두 적용된다.

또한 본 발명은 코팅하고자 하는 기판을 내통의 치구에 장착한 후, 진공증착 챔버를 진공배기하고, 일정한 진공상태에 도달하면 치구가 장착된 내통을 회전시켜 코팅할 부분을 에칭하는 동시에 스퍼터링 타겟과 에바퍼레이터 및 이온소스에 의해서 코팅하는 진공증착 방법을 제공한다. 상기 에바퍼레이터에 의한 코팅 방법으로서 저항 가열식 또는 전자빔 방식중 어느 한 방법으로 코팅물질을 용융하여 증착 코팅하는 기존의 진공증착 코팅방법을 개선하여 박막의 성질을 향상시키기 위한 이 온 플레이팅 방법을 제공한다.

본 발명은 코팅하고자 하는 기판을 내통의 치구에 장착한 후, 진공증착 챔버를 고속 진공배기하고, 일정한 진공상태에 도달하면 치구가 장착된 내통을 회전시켜 피코팅체의 코팅할 부분을 플라즈마 또는 글로우 방전된 방전대를 통과시켜 에칭하는 동시에 스퍼터링 타겟 또는 에바퍼레이터로 코팅하는 진공증착 방법 외에 이온소스에 의한 고 에너지의 이온으로 형성되는 유속에 의한 이온 플레이팅 방법을 선택적으로 사용이 가능하게 한 것이다. 따라서 폴리카보네이트 또는 플라스틱재 등으로 된 기판, 수지 또는 도료의 중간 밀착막층, Cu(구리), Al(알루미늄), Ag(은) 또는 Sn(주석) 등으로 된 주전도성 박막층, SUS, Ni 또는 Zr 등으로 된 막보호 박막층을 차례로 적층하여 된 진공증착 코팅적층체를 제공하는데 있다. 또한 주 전도성 박막층 위에 SUS, SiO2 또는 SiO 등의 막보호 박막층을 구성할 수 있으며, 이들의 조합으로도 작업이 가능하도록 되어 있다.

본 발명의 시스템은 상기 수직, 수평 및 인라인 형태의 진공증착 코팅장치 모두 구성이 가능한 것으로, 진공증착을 실제로 실행하는 쳄버부와 진공증착을 위한 조건 진행을 위한 각종 펌프류 그리고 보다 개선된 코팅특성을 위한 쳄버내의 이온소스 등의 보조기구들로 구성되어 있다. 이하 본 발명을 달성하기 위한 구체적인 장치의 구성과 제조 방법 및 이의 적층체에 대하여 구체적으로 수평형태의 진공증착 코팅장치를 중심으로 설명한다.

도 1에 본 발명의 진공증착 코팅장치의 내부 평면도를 나타내었으며, 도 1은 진공증착 코팅장치의 쳄버의 주요기능을 설명하기 위한 것으로 쳄버는 외통(20), 내통(21), 고정수단(22) 그리고 글로우 방전 또는 플라즈마 방전 등의 방전대 형성을 위한 바이어스 전원 공급장치(10) 등으로 구성되어 있다. 방전수단은 기존의 별도의 방전대를 두지 않고 에바퍼레이터(51) 및 이온소스(50)의 한쪽 극과 쳄버의 외통(20)의 한쪽 극으로 형성된다. 그리고 직접적으로 진공증착 코팅을 위한 저항가열식 또는 전자빔 방식으로 코팅물질을 용융 증발시켜 코팅하는 등의 에바퍼레이터(51)와 고에너지의 이온으로 형성되는 유속에 의한 증착코팅을 위한 이온소스(50) 그리고 내부 스퍼트링 타겟(30)과 외부 스퍼트링 타겟(31)으로 구성되어 있다. 진공증착의 효율을 높이기 위하여 에바퍼레이터(51) 및 이온소스(50)를 도1과 같이 상부와 하부로 구분하여 구성하였으며 또한 내·외부 스퍼터링 타겟(30,31)을 좌·우 양측으로 분리하여 구성하였다. 따라서 회전체의 쳄버 내통(21)의 내·외부에 설치된 다수의 치구(40,41)에 부착된 피코팅체가 이중적으로 증착과정이 수행되는 것이다. 또한 원할한 진공 증착코팅을 위한 진공 배기 밸브(60) 및 아르곤(Ar), 액화질소(N2), 헬륨(He) 및 산소(O2) 등의 불활성 주입가스를 공급하기 위한 가스공급수단(61)이 쳄버의 외통에 연결되어 있는 구조이다.

상기 저항 가열방식은 저항체에 전류를 흘려 주울열을 발생하는 것을 이용한 가열방식을 사용한다. 여기서는 물체에 직접전류를 흘려서 가열하는 직접식과 발열체의 열을 복사 대류 전도등으로 피가열물에 전달하는 간접식의 양자 방식을 모두 채택할 수 있으며, 또한 이온소스에 의한 이온 플레이팅 방법은 증착하고자 하는 물 질을 증발법으로 기상화 한 후 reactive 가스나 불활성 기체들과 함께 이온화하여 음의 전압이 가해진 기판으로 가속하므로 기판의 표면이나 코팅 막은 생성된 이온들과 이온화 과정 중에 생성된 높은 에너지를 함유한 중성원자들과 충돌하는 방식이다.

플라즈마 또는 글로우 방전은 상기한 방전 수단 사이에서 상기한 불활성 주입가스와 전원 공급장치(10)으로부터 공급된 고압 전압의 스파크에 의해서 플라즈마 또는 글로우 방전대(25)가 형성된다. 이러한 상태에서 상기 내통(21)이 회전하면서 치구(40,41)에 안착되어 있는 피코팅체의 코팅부위에 상기한 방전대를 거치면서 에칭이 이루어지고, 이와 동시에 스퍼터링 타겟(30,31) 및/또는 에바퍼레이터(51) 및/또는 이온소스(50)에 의해서 용융된 코팅물질이 비산 또는 스퍼터되어 상기한 피코팅체에 다층의 전도성 실드막이 형성되게 된다.

이상과 같이 피코팅체의 코팅 공정을 요약하면, 코팅하고자 하는 기판(피코팅체)을 내통(21)의 치구(40,41)에 장착한 후, 진공배기 장치(60)를 통하여 진공증착 챔버를 진공배기하고, 챔버내가 일정한 진공상태에 도달하면 치구(40,41)가 장착된 내통(21)을 회전시켜 피코팅체의 코팅할 부분이 상기 플라즈마 또는 글로우 방전대에서 에칭이 이루어지는 동시에, 상기 스퍼터링 타겟(30,31) 또는 에바퍼레이터(51) 및/또는 이온소스(50)로부터 용융 비산 또는 스퍼터되는 코팅물질이 피코팅체에 균일하게 코팅이 이루어지는 것이다.

이상 기술한 바와 같은 진공 증착 코팅 방법으로 도 2에 나타낸 바와 같이 피코팅체(사출품)인 PC(폴리카보네이트) 또는 플라스틱재로 된 기판(110,120,130), 수 지 또는 도료의 중간 밀착막층(111,131), Cu, Al, Ag 또는 Sn 등으로 된 주전도성 박막층, SUS, Ni 또는 Zr 등으로 된 막보호 박막층(113)이 적층된 도전성 필름 실드막이 형성된 코팅 적층체를 얻을 수 있다. 또한 주 전도성 박막층 위에 SUS, SiO2 또는 SiO 등의 막보호 박막층(123,133)을 구성할 수 있으며, 이들의 조합으로도 적층된 도전성 필름 실드막이 형성된 코팅 적층체의 작업이 가능하도록 되어 있다.

도 3은 본 발명의 진공증착 코팅장치의 쳄버 내·외부 측면 투시도를 나타낸 것으로, 치구 거치대(210)는 코팅 공정이 진행될 때 회전하도록 구성된 쳄버 내통이며, 내·외부 치구(40,41)에 피코팅체 사출물 등을 장착하기 위해 쳄버 외통으로부터 분리된 상태를 나타낸 것이다. 그리고 220은 챔버 외통 외부의 측면도를 나타낸 것이며, 외통의 내주면에 스퍼터링 타겟(31)이 설치되어 있다. 230은 쳄버의 내부에 구성되는 고정수단을 외통과 분리시킨 상태를 나타낸 것이며, 이 고정수단의 상부에 이온소스(50)와 에바포레이터(51)의 장착모양을 보여주고 있다. 도 3은 한번의 작업이 중단되고 다음 작업을 위해 피코팅체의 사출물 등을 치구(40,41)에 장착시키는 작업을 하기 위한 공정의 일부 단계의 구성이다. 이때 쳄버 외통(20)에 연결된 각종 펌퍼들은 동작이 정지된 상태를 유지하게 된다.

도 4는 본 발명의 진공증착 코팅장치의 전체 정면도로서, 410은 상기한 상술한 코팅 공정이 진행되는 챔버이고, 420은 상기 챔버내를 진공 배기하여 고진공 상태로 유지하는 고진공 밸브이며 또한 430은 저진공 펌프(B/P)를 나타내었으며 440은 로터리 펌프(R/P)이며 450은 오일을 확산시키는 오일 확산 고진공 펌프이다.

상기에 언급한 바와 같이 본 발명은 유해전자파가 발생되는 전기, 전자 부품 및 통신기기의 사출물 등의 베이스(base)에 전도성 박막층을 코팅하여 유해전자파가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해서 기존 PC(poly carbonate) 등의 피코팅체의 내부에 전도성 박막을 코팅하는데 유용하며 또한 투명 아크릴 폴리 카보네이트(PC) 등의 베이스에 코팅한 적층체의 특성 및 내구성 등의 기능을 높이는데 유용할 뿐만 아니라, 상기 사출물 등의 베이스에 전도성 박막을 코팅하는 방법에 있어서 작업성이 좋고, 선택적으로 코팅을 위한 장치인 에바퍼레이터 및 이온소스 그리고 스퍼터링 타겟 및 냉각기를 하나의 챔버내에 구비함으로써 작업의 용도에 따라 선택적으로 또는 부분적 동시 또는 모두 동시에 동작시켜 코팅처리가 가능한 다양한 제반장점이 있는 유용한 발명이다. 또한 기존의 원형 형태의 쳄버 구성을 원형을 기반으로 하부에 보다 넓은 공간을 확보하도록 변경함으로써 모바일 폰 등의 소형의 작업대상 사출물뿐만 아니라 PC(half mirror), 피디피(PDP) 등의 크기가 대형의 작업대상 피코팅체의 코팅작업도 선택적으로 가능한 장점이 있는 발명이다.

Claims

고정된 외통(20)과 회전 가능한 내통(21)으로 구성된 진공증착 챔버를 갖고, 기존의 챔버의 내통의 내주면에 사출품이 장착되는 복수개의 치구(40)를 기반으로 챔 버의 내통의 외주면에 사출품이 장착되는 복수개의 치구(41)를 구성한 것과 코팅물질을 용융시켜 상기 치구(40)에 장착된 피장착물에 전도성 실드 박막을 형성하는 기존의 에바퍼레이터(51)와 스퍼터링 타겟(30)을 기반으로 에바퍼레이터(51)와 함께 이온소스(51)를 추가 구성한 것, 그리고 쳄버 외주면에 설치된 복수개의 치구(41)에 장착된 피코팅체를 진공증착 코팅을 할 수 있도록 쳄버의 하부에 에바프레이터(51) 및 이온소스(50)를 구성하고 쳄부 외통의 내주면에 스퍼터링 타겟(31) 그리고 냉각기를 추가 구성한 장치와 상기의 쳄버 외통(20)과 내통(21)에 걸쳐서 기존의 글로우 방전 또는 플라즈마 방전을 발생시키는 별도의 방전수단 대신에 별도의 방전대를 두지 않고 에바퍼레이터(51) 및 이온소스(50)의 한쪽 극과 쳄버의 외통(20)의 한쪽 극으로 구성한 진공증착 코팅장치.
코팅하고자 하는 기판을 내통(21)의 치구(40,41)에 장착한 후, 진공 배기수단에 의해서 진공증착 챔버를 진공 배기하고, 일정한 진공상태에 도달하면 상기의 치구(40,41)가 장착된 내통(21)을 회전시켜 피코팅체에 전도성 실드 박막층을 형성할 부분을 에바포레이터(51) 및 이온소스(50)를 통과시키면서 에칭하는 동시에 스퍼터링 타겟(30,31)과 에바퍼레이터(51) 및 이온소스(50)로 전도성 실드박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공증착 방법.
제2항에 있어서, 기존의 고정수단에 부착된 스퍼터링 타겟(30) 또는 에바퍼레이터(51)에 의해서 코팅물질을 용융시켜 피코팅체에 전도성 실드 박막층을 형성할 뿐만 아니라, 추가적으로 외통 내주면에 설치한 스퍼터링 타겟(31) 및/또는 고정수단 상부 외에 구조 변경된 외통 내주면에 설치된 에바포레이터 및/또는 이온소스(50)에 의해서 코팅물질을 용융시켜 피코팅체에 전도성 실드 박막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공증착 코팅방법.
제3항에 있어서, 기존의 에바퍼레이터(51)에 의한 코팅물질 용융 방법으로서 저항 가열식 또는 전자빔 방식중 어느 한 방법으로 코팅물질을 용융시켜 피코팅체에 전도성 실드 박막층을 형성하는 것 외에 이온소스에 의한 이온 플레이팅 방법은 증착하고자 하는 물질을 증발법으로 기상화 한 후 reactive 가스나 불활성 기체들과 함께 이온화하여 음의 전압이 가해진 기판으로 가속하므로 기판의 표면이나 코팅 막은 생성된 이온들과 이온화 과정 중에 생성된 높은 에너지를 함유한 중성원자들과 충돌하는 방식으로 피코팅체에 전도성 실드 박막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 진공증착 코팅방법.
코팅하고자 하는 기판을 내통(21)의 치구(40,41)에 장착한 후, 진공 배기장치(60)에 의해서 진공증착 챔버 내부를 진공 배기하고, 일정한 진공상태에 도달하면 치구(40,41)가 장착된 내통(21)을 회전시켜 피코팅체에 전도성 실드 박막층을 형성할 부분을 에칭하는 동시에 스퍼터링 타겟(30,31)과 에바퍼레이터(51) 및 이온소스(50)로 상기 피코팅체를 코팅하는 진공 증착 코팅방법으로, 폴리카보네이트 또는 플라스틱재 등으로 된 기판(110,120,130), 수지 또는 도료의 중간 밀착막층(111,131), Cu, Al, Ag 또는 Sn 등으로 된 주전도성 박막층(112,122,132), SUS, Ni 또는 Zr 등으로 된 막보호 박막층(113), 또한 SUS, SiO2 또는 SiO로 된 막보호 박막층(123,133)을 차례로 형성하여 된 진공증착 코팅적층체 및 이들의 조합으로 형성하여 된 진공증착 코팅적층체.
상기 청구항 제1항의 장치, 청구항 제2항, 제3항, 제4항의 진공증착 및 코팅방법 그리고 제5항의 코팅적층체 구성 등이 모두 가능한 것으로써, 수직(vertical), 수평(horizontal) 및 인라인(in-line) 형태의 구조로 구성되는 진공증착 코팅장치.