KR100599764B1 - 방수기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 방수기판에 관한 것으로서, 마이크로미터 크기의 미세구멍을 통해 물 등의 액체는 차단하고 기체, 음파, 빛 등의 물질파의 통과는 허용하는 방수기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명의 방수기판은, 양면을 관통하는 마이크로미터 크기의 포어사이즈(pore size)를 갖는 미세구멍을 구비하되, 적어도 상기 미세구멍 부근의 표면 일부가 소수성 재질로 이루어지며, 부가적으로, 상기 양면 중 적어도 한 면에서 상기 미세구멍의 주변에는 돌기가 형성되며, 그 돌기에 의한 로투스 효과에 의해 물에 대한 자체 초발수성이 구현되어질 수 있다.

방수기판, 미세구멍, 미세돌기, 소수성, 마이크로미터, 나노미터, 로투스 효과

Description

방수기판 및 그 제조방법{WATER PROOF SUBSTRATE AND METHOD FOR MAKING THE SAME SUBSTRATE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방수기판을 개략적인 평면도 및 단면도로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 방수기판의 물에 대한 방수성, 그리고, 물질파에 대한 투과성을 설명하기 위한 개략적인 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 친수성의 기판 본체 상에 소수성 재질이 코팅되어 형성된 방수기판을 도시한 개략적인 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방수기판을 현미경으로 확대 촬영한 사진도로서, 방수기판에 형성된 미세구멍과 그 주변의 미세돌기를 보이기 위한 사진도.

도 5a는 도 4에 도시된 미세돌기를 보다 확대하여 도시한 사진도.

도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 엠보싱 가공에 의해 형성된 미세돌기를 확대하여 도시한 사진도.

도 6은 도 본 발명에 따른 방수기판이 물을 차단하고 물질파의 통과를 허용하는 것을 보여주는 도면.

도 7 및 도 8은 레이저빔을 이용한 방수기판 제조방법을 설명하기 위한 도면 들.

도 9 및 도 10은 도금을 이용한 방수기판 제조방법을 설명하기 위한 도면들.

도 11 내지 도 13은 식각을 이용한 방수기판 제조방법을 설명하기 위한 도면들.

도 14는 사출에 의한 방수기판 제조방법을 설명하기 위한 도면.

도 15 내지 도 18은 스탬프에 의한 가압성형을 이용한 방수기판 제조방법을 설명하는 도면들.

도 19는 실크스크린을 이용한 방수기판 제조방법을 설명하는 도면.

도 20은 캐스팅에 의한 방수기판 제조방법을 설명하는 도면.

도 21 내지 도 24는 본 발명에 따른 방수기판의 여러 다양한 형태를 예시적으로 보여주는 도면들.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1: 방수기판 10: 미세구멍

20: 미세돌기 140: 레이저 발진기

B: 레이저빔 S: 기판재

M: 액상의 기판재료

본 발명은 방수기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물 등의 액체를 차단하고, 음파, 기체, 빛 등의 물질파는 통과시킬 수 있는 방수기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

물을 차단하고 공기 등을 통과시킬 수 있는 소재로는 방수천이 널리 알려져 있다. 이러한 방수천은 방수 처리된 실을 이용하여 원단형태로 제조되며, 방수가 필요한 천막, 우산, 장갑, 모자, 신발 등의 의류 분야에 한정적으로 이용되고 있다.

최근, 정보기술(IT; Information Technology), 특히, 이동통신 기술의 급속한 발전에 따라 방수기술을 정보화 기기, 특히 이동통신 기기에 적용하려는 시도가 있어 왔으며, 그 대표적인 예로는 모바일 단말기의 수중 방수에 대한 연구를 들 수 있다.

기존 방수천은 수압이 존재하는 수중에서의 방수가 어려워 모바일 단말기 등에 적용하기가 힘들며, 이에 따라, 종래에는 방수가 요구되는 부분을 고무 또는 실리콘 소재의 실링으로 방수시키는 기술이 제안되어진 바 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술은 방수의 신뢰성이 떨어지고 또한 물의 차단과 함께 음향 등의 물질파도 함께 차단하게 되어 모바일 단말기의 스피커폰 또는 마이크폰 등에는 그 적용이 불가능하다는 한계를 가지고 있었다.

이에 따라, 본 발명자는 모바일 단말기의 수중 방수에 특히 적합하고 또한 여러 산업분야의 방수에 널리 이용될 수 있는 방수기판을 개발하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 마이크로미터 크기의 미세구멍을 통해 물 등의 액 체는 차단하고 기체, 음파, 빛 등의 물질파의 통과는 허용하는 방수기판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 마이크로미터 크기의 미세구멍을 통해 물 등의 액체는 차단하고 기체, 음파, 빛 등의 물질파의 통과는 허용하되, 로투스 효과(lotus effect)에 의해 물 등의 액체를 보다 신뢰성 있게 차단할 수 있는 방수기판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 마이크로미터 크기의 미세구멍이 형성된 방수기판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 방수기판은 양면을 관통하는 마이크로미터 크기의 포어사이즈(pore size)를 갖는 미세구멍을 구비하되, 적어도 상기 미세구멍의 주변 일부가 소수성 재질로 이루어져, 상기 미세구멍을 통한 물의 통과를 막고 빛, 기체, 음향 등 물질파만의 통과를 허용한다.

여기에서, 상기 미세구멍은 마이크로미터 크기의 포어사이즈를 갖되, 바람직하게는, 1~100㎛, 보다 더 바람직하게는 50㎛ 전후의 크기를 갖는다. 방수기판의 미세구멍 크기가 1㎛ 미만인 경우에는 음향, 빛, 기체 등의 물질파 통과효율이 현저하게 떨어지고 또한 미세구멍 형성을 위한 가공성이 현저하게 떨어진다. 또한, 방수기판의 미세구멍 크기가 100㎛을 초과하는 경우, 물이 쉽게 통과할 수 있으므로 방수기능이 떨어진다.

그리고, 상기 방수기판은 그 전체가 물에 대한 접촉각이 90도 이상인 소수성 재질로 이루어지는 것이 바람직하지만, 대안적으로, 상기 방수기판은 물에 대한 접촉각이 90도 미만인 기판 본체 상에 물에 대한 접촉각이 90도 이상인 소수성 재질이 적어도 부분적으로 코팅되어 이루어질 수도 있다.

특히, 본 발명에 따른 방수기판은 자체 양면 중 적어도 한 면에서 상기 미세구멍의 주변에 미세돌기가 형성되어, 그 미세돌기에 의한 로투스 효과에 의해 보다 신뢰성 있는 방수가 가능하다. 이 때, 상기 미세돌기는 수 내지 수십 나노미터로 미세한 것이 바람직하지만, 나노미터 또는 마이크로미터 크기의 미세돌기 형성 그 자체만으로도 방수기판의 소수성 향상, 보다 구체적으로는 방수기판의 초발수성에 기여할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 방수기판은 자체 형성된 미세구멍이 복수개로 정렬 형성되어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따라, 상기한 방수기판은 마이크로미터 두께의 기판재를 준비하고, 상기 기판재에 레이저빔을 조사하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 형성하고, 상기 레이저빔의 조사과정에서 생기는 버어(burr)가 나노크기의 미세돌기를 이루도록 하여 제조되어질 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 마이크로미터 두께의 기판재를 준비하고, 상기 기판재에 레이저빔을 조사하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 형성하고, 표면에 나노홈이 형성된 스탬프 또는 롤러로 상기 미세구멍 주변을 엠보싱 가공하여, 상기 엠보싱 가공에 따른 미세돌기를 상기 미세구멍 주변에 형성시켜 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 도체 영역과 부도체 영역으로 이루어진 판형의 도금틀을 준비하고, 상기 도금틀 상에서 금속도금을 행하여, 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 마이크로미터 두께의 금속 기판재를 형성시킨 후, 상기 금속박판을 상기 도금틀로부터 분리하여 제조되어질 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 감광성 기판재를 미리 준비하고, 상기 기판재의 일면 위로 포토마스크를 배치한 후, 상기 기판재의 노출 부분에 상기 기판재에 반응하는 빔을 조사하고, 상기 빔이 조사된 부분을 식각하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 상기 기판재에 형성시켜 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 기판재를 미리 준비하고, 상기 기판재의 일면에 감광막을 형성하는 한편 그 감광막 위로는 포토마스크를 배치하고, 상기 감광막의 노출된 부분에 빔을 조사한 후 그 조사된 부분을 식각하고, 감광막이 식각된 부분에 상응하는 상기 기판재의 일부분을 식각하여, 그 식각된 부분을 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍으로 형성시켜 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 기판재를 미리 준비하고, 상기 기판재의 양면에 각각 감광막을 형성하는 한편 그 감광막 각각의 위로는 포토마스크를 각각 배치하고, 상기 감광막 각각의 노출된 부분을 빔을 조사한 후 그 조사된 부분을 식각하고, 감광막이 식각된 각 부분에 상응하는 상기 기판재의 양면 일부분을 서로 연통하도록 식각하여, 그 식각된 부분을 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍으로 형성시켜 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 분말 또는 알갱이 형태의 기판재료를 소 정 온도로 용융하고, 상기 용융된 기판재료를 마이크로 몰드 내로 사출 성형하고, 상기 마이크로 몰드 내에서 성형되어 1~ 100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 상기 마이크로 몰드로부터 분리하여 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 필름형태의 기판재를 준비하고, 상기 기판재를 고온의 스탬프로 가압 성형하여, 1~ 100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖도록 가압성형하여 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 필름형태의 기판재를 준비하고 상기 기판재를 표면에 미세요철이 형성되어 있는 롤러로 고온 가압성형하여, 1~ 100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖도록 가압성형하여 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 액상의 기판재료를 받침대 상에 위치시킨 후, 상기 액상의 기판재료를 스탬프로 가압하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖도록 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 액상의 광경화성 기판재료를 받침대 상에 위치시킨 후, 상기 기판재료를 스탬프로 가압하여, 1~100 ㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 성형하고, 성형된 방수기판에 빛을 조사하여 경화시킴으로써 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은 받침대 위에 미세돌기 또는 실크스크린을 올린 후, 그 위에 액상인 기판재료를 도포하여 이를 경화시킴으로써 1~100 ㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판으로 성형 제조될 수 있다.

대안적으로, 본 발명의 방수기판은, 액상의 기판재료를 주형에 부은 후 이를 경화시켜 1~100 ㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판으로 성형 제조될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 상세하게 설명된다.

도 1의 (a)는 방수기판의 평면도이고, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시된 방수기판을 I-I를 따라 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판(1)은 수십 ㎛, 보다 바람직하게는 50㎛ 전후의 두께(t)로 이루어진 채, 자체에 1~100㎛, 바람직하게는 수십 ㎛, 보다 더 바람직하게는, 50㎛ 전후의 크기의 포어사이즈(pore size; d)를 갖는 미세구멍을 갖는다. 이 미세구멍(10)은 방수기판(1)의 양면을 관통하여 형성되며, 음향 등의 물질파의 통과를 허용한다.

본 실시예에서, 상기한 방수기판(1)은 물에 대한 접촉각이 90도 이상인 소수성 재질로 이루어져 있다, 따라서, 상기 방수기판(1)은 자체 표면의 소수성과 자체 미세구멍(10)의 마이크로미터 크기에 의해 물 등의 액체가 미세구멍(10)을 통과하는 것을 막는다.

도 2는 본 실시예에 따른 방수기판(1)의 물질파 투과성 및 방수성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a) 및 (b)와 같이, 본 실시예의 방수기판(1)은 미세구멍(10)을 통해 물 또는 물방울 등이 통과하는 것을 차단하며, 이는 소수성을 갖는 방수기판(1) 표면이 미세구멍(10)을 통과하는 물을 밀어내는 작용을 함으로써 가능하다. 그리고, 도 2의 (c) 내지 도 2의 (e)와 같이, 본 실시예의 방수기판(1)은 미 세구멍(10)을 통해 기체, 빛 또는 전자기파, 그리고 음파 등의 물질파가 통과되는 것을 허용한다. 따라서, 상기한 방수기판(1)은 기체, 빛 또는 전자기파, 그리고 음파 등의 물질파를 선택적으로 통과시키되 물 등의 액체 유입을 차단해야하는 여러 산업분야의 여러 장치에 바람직하게 이용될 수 있다.

도 3은 친수성 재질의 기판 본체(2)와 그 기판 본체(2)에 코팅된 소수성 코팅층(3)으로 이루어진 본 발명의 다른 실시예에 따른 방수기판(1)을 예시한다. 이러한 방수기판(1)은 적어도 미세구멍(10) 부근, 특히 미세구멍(10) 주변 및 미세구멍(10)의 내측면에 코팅층(3)이 형성되는데, 위와 같은 방수기판(1)을 형성하기 위한 가장 바람직한 방법으로는 미리 수 내지 수십 ㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 친수성의 기판본체(2)에 형성시키고 그 기판본체(2)의 전체 표면에 대해 소수성 재질의 코팅층(3)을 코팅하는 방법이 있다.

도 4 그리고 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 제조된 방수기판의 여러 예를 보여주는 사진도들로서, 도 4는 방수기판에 형성된 10㎛ 직경의 미세구멍과 그 주변에 형성된 나노크기의 미세돌기를 보이기 위한 사진도이고, 도 5a는 도 4의 미세돌기를 보다 고배율로 확대하여 나타낸 사진도이며, 도 5b는 엠보싱 가공 등에 의해 형성된 다른 형태의 미세돌기를 확대하여 나타낸 사진도이다.

도 4 내지 도 5b에 도시된 것과 같은 미세돌기를 갖는 방수기판은 로투스 효과(lotus effect)에 의해 물방울 등에 보다 강한 소수성, 즉, 물에 대한 접촉각이 150도 이상인 초발수성(super-hydrophobic)을 보이며, 이는 미세구멍 주위에 형성된 소수성의 미세돌기가 방수기판과 액체 사이의 접촉 면적을 크게 감소시켜 줌으 로써 구현된다.

전술한 로투스 효과는 독일의 식물학자 빌헬름 바틀롯(Wilhelm Barthlott)이 연잎 위로 물방울이 떨어질 때 연잎 위에서 물방울이 그대로 유지되는 현상을 최초로 설명함으로써 밝혀진 것으로서, 빌헬름 바틀롯에 의해 발명되고 출원된 WO 9604123호, WO 0058415호, WO 0058410호 등에는 로투스 효과를 이용한 표면 자정방법 등이 개시되어 있다.

한편, 미세구멍 및 그 미세구멍 주변의 미세돌기를 갖는 본 발명에 따른 방수기판은 도 6의 (a) 및 (b)와 같이 미세돌기(20)가 물과 방수기판(1)과의 접촉면적을 극소화시킴으로써 미세구멍(10)을 통한 물의 통과를 보다 엄격하게 차단하는 한편 미세구멍(10)을 통한 음향 등의 통과는 바람직하게 허용하여 준다.

위와 같이 미세돌기(20)를 갖는 방수기판(1)은 여러 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 이하에서는 상기 방수기판(1)을 제조하는 여러 실시예들을 설명하고자 한다.

<레이저빔 가공에 의한 방수기판 제조 1>

도 7은 레이저빔 가공을 이용한 본 발명의 방수기판의 제조방법을 도시한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이 방수기판 제조방법은 한 쌍의 이송롤(110)에 감겨져 가공베드(120) 위로 연속 이송되는 필름형의 기판재(S) 상에 레이저빔(B)을 조사하여 그 기판재(S)에 대략 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍(10; 도 6 참조)을 형성시킨다.

상기 레이저빔(B)은 가공베드(120) 위쪽에 설치된 레이저 발진기(140)로부터 조사되며, 레이저 발진기(140)에서 조사된 하나 또는 그 이상의 레이저빔(B)은 기판재(S)의 일부를 태워 미세구멍(10)을 형성시킴과 함께 그 미세구멍(10) 주위로 미세 크기, 바람직하게는 나노미터 크기의 버(burr; 도 4 및 도 5a 참조)를 형성하게 된다. 이 버는 기판재(S)의 일부가 태워짐으로써 별도 추가 가공 없이 생기는 것이며 도 4 및 도 5a에 도시된 것과 같은 미세돌기를 이루게 된다.

이 때, 상기한 기판재는 미리 일정한 길이로 재단된 채 전술한 한 쌍의 이송롤 대신 통상의 컨베이어에 올려진 채 이송될 수 있으며, 기판재의 정확한 이송을 위해 컨베이어가 기판재를 고정한 채 이송하는 것을 고려할 수 있다. 그리고, 레이저빔 가공시 생길 수 있는 가공오차를 줄이기 위해, 진공척 또는 누름척으로 기판재를 고정한 후 기판재에 대한 레이저빔 가공을 행할 수 있다. 더 나아가, 미세구멍 주위로 보다 깔끔한 레이저빔 가공면을 얻기 위해 기판재에 대한 가열 또는 냉각시스템을 설치할 수 있고, 또한 기판재 주위로 질소 또는 아르곤 분위기와 같은 불활성 분위기를 조성하는 것도 고려될 수 있으며, 가공되는 기판재의 형상 인식을 위해 기판재의 가공위치 주변에 형상 인식용 비전시스템을 설치할 수 있으며, 가공 전, 가공 중 또는 가공 후의 기판재 또는 방수기판을 실시간으로 검사하기 위한 확대현미경을 기판재의 가공위치 전후에 설치할 수 있다.

<레이저빔 가공에 의한 방수기판 제조 2>

도 8은 미세구멍 형성을 위한 레이저빔 가공과 미세구멍 주위의 부가적인 미세돌기 형성을 위한 엠보싱 가공을 동시에 수행하는 본 발명의 방수기판 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 한 쌍의 이송롤(110)에 의해 이송되는 기판재(S)에 대해 레이저빔 가공과 엠보싱 가공을 연속적으로 행한다. 즉, 레이저 발진기(140)로부터 조사된 레이저빔(B)으로 기판재(S)에 미세구멍을 뚫고 미세구멍이 뚫린 기판재(S)를 이송시켜 스탬프 형태의 엠보싱 시스템(150) 또는 롤러 형태의 엠보싱 시스템(160)으로써 미세구멍 주위에 부가적이고 인위적인 미세돌기를 추가로 형성시킨다. 이 때, 상기 미세돌기는 앞서 설명한 버(burr) 형태의 미세돌기에 부가되어 형성되는 것으로서, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 제조자가 미세돌기의 형상 및 크기를 결정할 수 있도록 해준다.

상기한 스탬프 형태의 엠보싱 시스템(150)과 롤러 형태의 엠보싱 시스템(160)은 레이저빔 가공에 의한 방수기판 제조방법 외에 이하에서 설명되는 다양한 형태의 방수기판 제조방법에 선택적으로 이용되어 방수기판 제조시 미세구멍 주위로 도 5b에 도시된 것과 같은 미세돌기를 선택적으로 형성시키는 것을 가능케 한다.

<도금에 의한 방수기판 제조 1>

도 9는 도금에 의해 방수기판을 제조하는 본 발명의 방수기판 제조방법을 보여준다. 본 실시예의 방수기판 제조방법은, 도 9의 (a)와 같이 도체 영역(A)과 부도체 영역(B)으로 이루어진 판형의 도금틀(200)을 준비하고, 도 9의 (b)와 같이 상기 도금틀(200) 상에서 금속도금을 행하고, 도 9의 (c)와 같이 금속도금으로 얻어진 방수기판(1)을 도금틀(200)로부터 분리하는 공정으로 이루어진다.

상기 도금틀(200)은 상부면이 도체 영역(A)과 부도체 영역(B)으로 형성되며, 이러한 도체 영역(A)과 부도체 영역(B)은 도체판, 바람직하게는 금속판(210) 위에 다수의 돌기를 갖는 다수의 부도체(220)가 서로에 대해 이격된 채 부착되어 형성된다.

도 9의 (b)와 같이, 상기 도금틀(200) 위에 도금, 바람직하게는 전해도금을 수행하며, 부도체 영역(B)의 사이 사이에 존재하는 도체 영역(A)에서 금속이 성장하여 도금층(P)을 형성하며, 이 도금층(P)에는 부도체 영역(B)에 의해 도금되지 않는 부분이 존재하게 된다. 또한, 상기한 도금층(P)은 부도체 영역(B)의 일부를 향해 확장되어지는데, 이 때, 부도체 영역(B)에 존재하는 돌기들에 의해 상기 도금층(P)에는 미세돌기(20)가 형성된다.

그 후, 도 9의 (c)와 같이, 도금틀(200)로부터 도금층을 분리하면, 도금되지 않은 부분이 미세구멍(10)으로 형성되고 그 미세구멍(10) 주위로 미세돌기(20)가 형성된 하나의 방수기판(1)이 형성된다.

이 때, 미세구멍(10)의 크기는 부도체 영역(B)의 크기 및 도금 시간에 의해 제조자가 대략적으로 결정할 수 있으며, 미세돌기(20)의 크기 및 형상은 부도체 영역(B)의 돌기의 형상 및 크기에 의해 정해진다.

위와 같이 얻어진 방수기판(1)은 자체의 재질이 친수성인 경우 소수성 재질로서 그 표면이 코팅되어져서 최종적으로 제조된다.

<도금에 의한 방수기판 제조 2>

도 10은 상감기법을 이용하여 도금틀을 제조하고 그 도금틀 위에서 도금을 행하여 방수기판을 제조하는 방법을 보여준다.

이 방수기판 제조방법은 도금틀(200)의 형성을 위해 도체판(210)의 상부면에 도 10의 (a)와 같은 홈(212)을 형성한 후 그 홈(212)에 부도체(220)를 채워 넣는 공정을 거친다. 보다, 구체적으로는, 도체판(210)에 형성된 홈(212)에 부도체의 용융 폴리머를 채우고 이 용융 폴리머를 경화시켜 도 10의 (b)와 같은 도금틀(200)을 형성한다. 그 후, 도 10의 (c)와 같이 도금층(P)을 형성하고 이 도금층(P)을 도금틀(200)로부터 분리하면 도 10의 (d)에 도시된 것과 같은 방수기판(1)을 얻을 수 있다.

위와 같이, 상감기법으로 제조된 도금틀(200)은 부도체 영역(B)과 도체 영역(A)이 동일평면을 이루게 되어 도체와 부도체간 결합이 보다 견고하고 또한 도체판으로부터 부도체를 떼어내기가 매우 용이하다. 더 나아가, 위와 같은 도금틀(200)은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 또는 식각 공정을 통해 표면이 재생되어 방수기판(1)의 제조에 다시 사용되어질 수 있어 재활용성이 뛰어나다.

위에서 상기 도체판(210)은 반드시 금속재질일 필요는 없으며 폴리머, 유리, 고무, 세라믹, 실리콘, PCB, 플라스틱과 같은 각종 부도체 위에 전도성 물질이 코팅 형성된 구조일 수도 있다.

그리고, 전술한 방수기판(1)을 이루는 도금 재료로는 구리, 니켈, 철, SUS(스테인레스 합금), 알루미늄과 금속합금 등의 다양한 금속 재료가 이용될 수 있다.

<식각에 의한 방수기판 제조 1>

도 11은 식각을 이용하여 방수기판을 제조하는 방법의 다른 일예를 보여준다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 감광성 기판재(S), 즉 극초단파빔에 반응하는 감광성 폴리머 기판 또는 감광성 유리 기판에 극초단파빔을 조사하고 그 극초단파빔이 조사되어 성질이 변화된 부분을 식각하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍(10)을 형성시킴으로써 방수기판(1)을 제조한다.

보다 구체적으로, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 감광성 기판재(S)의 일면 위로 이후 형성될 미세구멍(10)에 상응하는 구멍을 갖는 포토마스크(P)를 배치시키고, 포토마스크(P)의 구멍을 통해 UV선, 전자빔, X-선과 같은 극초단파빔을 감광성 기판재(S)에 조사한다. 극초단파빔에 반응한 감광성 기판재(S)의 일부분은 그 성질이 변화되어 식각제(etchant)에 의해 쉽게 식각되며, 그 식각된 부분이 방수기판의 미세구멍(10)을 형성하게 된다.

<식각에 의한 방수기판 제조 2>

도 12는 식각을 이용하여 방수기판을 제조하는 방법의 다른 일예를 보여준다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 소정 두께의 기판재(S)를 미리 준비하고, 그 기판재(S) 위에 식각마스크(T), 감광막(C)을 적층하고, 그 위에 포토마스크(P)를 배치시킨 후, 포토마스크(P)의 구멍을 통해 감광막(C) 및 식각마스크(T)에 극초단파빔을 조사하고, 극초단파빔이 조사되어 성질이 변화된 감광막(C) 및 식각마스크(T) 일부를 식각하고, 그 후, 감광막(C) 및 식각마스크(T)의 식각에 의해 형성된 패턴을 통해 기판재(S)를 건식 또는 습식 식각하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍(10)을 기판재에 형성시킴으로써 방수기판(1)을 제 조한다.

이 때, 상기 기판재(S)는 앞선 실시예와 달리 감광성 기판재일 필요가 없다.

그리고, 본 실시예에서는 식각마스크(T)가 사용되었으나, 식각마스크(T) 없이 감광막(C)의 패터닝만으로도 방수기판(1) 제조를 위한 기판재(S)의 식각이 가능하다.

<식각에 의한 방수기판 제조 3>

도 13은 식각을 이용하여 방수기판을 제조하는 방법의 또 다른 일예를 보여준다.

본 실시예의 방수기판 제조방법은 기판재(S)의 양면에서 패터닝 공정 및 식각 공정이 수행되어 이를 통해 상하 연통하는 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍(10)을 기판재(S)에 형성시킴으로써 방수기판(1)을 제조한다.

이를 위해, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 기판재(S)의 양면에 각각 감광막(C)을 바르고, 그 감광막(C) 위로 포토마스크(P)를 배치한 후, 극초단파빔을 양면에 각각 조사하고, 극초단파빔에 반응한 감광막(C)의 노출부분을 식각하여 기판재(S)의 양면을 패터닝하고, 그 후, 그 패터닝에 따라 기판재(S)의 양면에 대해 동시에 식각 가공을 하여 상하 연통하는 미세구멍(10)을 기판재(S)에 형성시킨다.

위와 같은 기판재(S)의 양면 식각을 통한 방수기판 제조방법은 미세구멍(10)의 단면 형상을 다양한 형태로 변화시킬 수 있으며, 이러한 미세구멍(10)의 단면 형상 변화는 방수기판(1)의 소수성 향상에 기여할 수 있다.

<사출에 의한 방수기판 제조>

도 14는 사출방식으로 본 발명의 방수기판을 제조하는 일예를 보여준다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 필렛형의 기판재료(F), 보다 바람직하게는 필렛형의 폴리머를 가열스크류(310)를 이용하여 용융 급송하고, 용융 급송된 기판재료를 마이크로 몰드(320) 내에서 사출성형하여 다수의 미세구멍이 형성된 방수기판을 제조한다. 이 때, 마이크로 몰드는 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 박판시트의 형상을 성형할 수 있도록 설계된다. 그리고, 상기 마이크로 몰드(320) 내에는 성형된 방수기판을 마이크로 몰드로부터 쉽게 분리하기 위한 이형제가 코팅되는 것이 바람직하다.

<가압성형에 의한 방수기판 제조 1>

도 15는 필름형태의 기판재(S)를 가압성형하여 방수기판을 제조하는 방법을 예시한다.

도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 필름형태의 기판재(S), 보다 바람직하게는, 폴리머 소재의 필름형 기판재(S)가 한 쌍의 이송롤(410)에 의해 받침대(420) 위에서 이송되고, 그 받침대(420) 위에서 정지된 필름형 기판재(S)를 향해 고온의 스탬프(430)를 고압으로 하강시켜 그 스탬프(430)에 의해 필름형 기판재(S)에 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 형성시킴으로써 방수기판을 제조한다.

이 때, 상기 스탬프는 자체 가압면(432)이 미세 요철구조로 형성된 채 기판재(S)의 성형이 가능한 고온으로 유지되며, 상기 요철구조에 의해 기판재(S)에는 다수의 미세구멍이 형성된다.

도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 상하운동을 하는 스탬프(430) 대신에 롤러 (440)의 회전에 의해 필름형 기판재(S)에 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 형성시킴으로써 방수기판을 제조한다. 이 때, 롤러의 표면(442)에는 미세요철이 형성되어 있어, 기판재(S)에는 다수의 미세구멍이 형성된다.

<가압성형에 의한 방수기판 제조 2>

도 16은 액상의 기판재료(M)를 가압성형하여 방수기판을 제조하는 방법을 예시한다.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 열가소성 수지로 이루어진 융융 기판재료 또는 액상의 기판재료(M)를 받침대(520) 위에 올려놓고 그 위로 스탬프(530)를 하강하여 그 스탬프(530)의 고압 하강력에 의해 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 성형 제조한다.

<가압성형에 의한 방수기판 제조 3>

도 17은 액상의 광경화성 수지로 된 기판재료(M)를 가압성형하여 방수기판을 제조하는 방법을 예시한다.

도 17에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 빛에 반응하여 경화되는 액상의 광경화성 기판재료(M)를 받침대(620) 위에 올려놓고 스탬프(630)를 이용하여 방수기판을 성형하며, 받침대(620) 주변, 특히 받침대(620) 저부에 설치된 광원(640)을 이용하여 광경화성 기판재료를 경화시키는 빛을 성형 중 또는 성형 후의 광경화성 기판재료에 조사하여 방수기판을 성형 경화시킨다.

도 18에는 전술한 방수기판의 가압성형에 특히 적합한 구조의 스탬프(730)가 도시되어 있다. 이 스탬프(730)는 방수기판에 대한 가압면(732) 소정의 곡률반경을 갖도록 형성되어 액상의 기판재료(M)가 받침대(720) 상에서 원활하게 퍼지면서 성형될 수 있도록 해준다.

<실크스크린 등에 의한 방수기판 제조>

도 19는 실크스크린 등을 이용하여 방수기판을 제조하는 방법을 예시한다.

도 19에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방수기판 제조방법은 다수의 망목을 갖는 그물형의 실크스크린(810)을 받침대(820) 위에 올린 후, 실크스크린(810)이 위치된 받침대(820) 상에 액상의 기판재료(M), 특히, 용융 폴리머를 도포하고, 그 액상의 기판재료(M)를 탄성의 밀대(830)로써 망목 내에 채운 후 그 기판재료(M)를 열처리 또는 광조사를 통해 고화시킴으로써 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍(10)을 갖는 방수기판(1)을 성형하고, 그 방수기판(1)을 실크스크린(810)이 놓여진 받침대(820)로부터 분리함으로써 본 발명의 방수기판을 제조한다. 이 때, 성형된 방수기판(1)을 받침대(820) 및 실크스크린(810)으로부터 용이하게 떼어낼 수 있도록 받침대 표면 및/또는 실크스크린에는 이형제가 코팅되는 것이 바람직하다.

이 때, 본 실시예에서는, 받침대(820) 위에 실크스크린(810)을 올려 방수기판 성형을 위한 하나의 형틀을 형성하는 것으로 설명되었지만, 받침대 위에 다수의 미세돌기를 고착시켜 그 미세돌기가 고착된 받침대가 하나의 형틀을 이루게 할 수도 있다. 그리고, 액상의 기판재료를 형틀 내로 빈틈없이 채우기 위한 다이코팅 공정도 본 발명에 적용될 수 있다.

<캐스팅 방식의 방수기판 제조>

도 20은 캐스팅, 즉 주조 방식으로 본 발명의 방수기판을 제조하는 방법을 예시한다.

도 20에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 방수기판 제조방법은 수십 마이크로미터 깊이로 형성되고 수십 마이크로미터의 돌기들을 갖는 주형(920)을 이용하여 방수기판을 성형하며, 이를 위해, 액상의 기판재료(M)를 주형(920) 내에 채워 넣은 후 이를 열처리 또는 광조사 등을 통해 고화시킨 후, 성형된 방수기판을 주형(920)으로부터 분리하여 미세구멍(10)이 형성된 방수기판(1)을 제조한다.

<방수기능 향상을 위한 방수기판의 여러 변형예>

도 21은 복수개의 미세구멍(10)이 일정한 배열로 정렬된 여러 방수기판(1)을 도시한다.

도 22에 도시된 미세구멍(10)은 도 21에서 보여진 원형, 사각형, 정육각형 모양의 미세구멍(10) 형상 외에도 삼각형, 타원형, 기어모양, 별모양 등 다양한 형상을 가질 수 있음을 보여준다.

또한, 본 발명에 따른 방수기판(1)은 방수기능의 향상을 위해 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이 다양한 단면형상을 가질 수 있다. 그리고, 본 발명의 방수기판(1)은 미세구멍(10) 주변에 도 24에 도시된 것과 같은 다양한 형상의 미세돌기를 또한 포함할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 방수기판의 재료로는 PMMA(Polymethyl methacrylate), PC(Poly Carbonate), PVDF(Poly Vinylidene Fluoride), PDMS(PolydimethylSiloxane), COC(Cyclic Olefin Copolymer). SU-8(감광저항제), PR(포토레지스트 코팅제), 테프론, 나일론, 폴르에스테르, 폴리비닐, Kapton, 실리 콘 고무 등을 포함한 각종 폴리머와 유리, 석영, 실리콘, 세라믹 등을 포함한 각종 무기재료, 구리, 니켈, 철, 스테인레스 합금(SUS), 알루미늄, 마그네슘 등을 포함한 각종 금속 및 합금, 그 외, 종이, 스티로폼을 포함한 상온에서 고체형상을 이루는 각종 재료가 사용될 수 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명에서 제안된 방수기판은 물 등의 액체 또는 액체방울의 유입을 차단하고 기체, 빛, 음파, 전자파 등의 물질파는 선택적으로 통과시키는 기능을 할 수 있으며, 방수가스센서와 같이 방수기능이 필요한 각종 센서류, 휴대폰, PDA, 디지털카메라, 이어폰, MP3, 마이크, 전화기, 컴퓨터, 노트북 등 다양한 전자제품에 들어가는 방수스피커, 방수마이크, 방수배터리, 방수케이스 등은 물론이고, 방수의복, 방수헬멧, 방수무전기, 방수전파/음파송수신장치, 방수포장지 등 각종 산업분야에서 널리 응용되어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방수기판은 마이크로미터 크기의 미세구멍과 그 주변의 미세돌기를 갖되, 미세돌기가 로투스 효과에 의해 보다 신뢰성 있는 방수를 가능케 하며, 또한, 미세돌기가 로투스 효과에 의한 자정 능력을 가지므로 물, 액체 또는 기타 오염물에 의한 오염에 자유롭다는 이점을 또한 갖는다.

Claims (19)

1. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판으로서,

   양면을 관통하는 마이크로미터 크기의 포어사이즈(pore size)를 갖는 미세구멍을 구비하며,

   적어도 상기 미세구멍 부근의 표면 일부가 소수성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방수기판.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 방수기판 전체가 물에 대한 접촉각이 90도 이상인 소수성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 방수기판
3. 청구항 1에 있어서, 상기 방수기판은 물에 대한 접촉각이 90도 미만인 기판 본체 상에 물에 대한 접촉각이 90도 이상인 소수성 재질이 적어도 부분적으로 코팅되어 이루어진 것임을 특징으로 하는 방수기판.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 양면 중 적어도 한 면에서 상기 미세구멍의 주변에는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 방수기판.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 미세구멍이 복수개로 정렬 형성된 것임을 특징으로 하는 방수기판.
6. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

   마이크로미터 두께의 기판재를 준비하고,

   상기 기판재에 레이저빔을 조사하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 형성하고,

   상기 레이저빔의 조사과정에서 생기는 버어(burr)가 나노크기의 미세돌기를 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
7. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

   마이크로미터 두께의 기판재를 준비하고,

   상기 기판재에 레이저빔을 조사하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 형성하고,

   상기 미세구멍 주변을 엠보싱 가공하여, 상기 엠보싱 가공에 따른 미세돌기를 상기 미세구멍 주변에 형성시키는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
8. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

   도체 영역과 부도체 영역으로 이루어진 판형의 도금틀을 준비하고,

   상기 도금틀 상에서 금속도금을 행하여, 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 마이크로미터 두께의 금속 기판재를 형성시킨 후,

   상기 금속박판을 상기 도금틀로부터 분리하여 상기 방수기판을 제조하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 부도체 영역에 복수의 미세돌기를 미리 형성하여, 상기 금속도금 과정에서 상기 금속박판의 미세구멍 주위로 상기 부도체의 미세돌기에 상응하는 다른 미세돌기가 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 도체 영역과 상기 부도체 영역이 동일 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
11. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    감광성 기판재를 미리 준비하고,

    상기 기판재의 일면 위로 포토마스크를 배치한 후, 상기 기판재의 노출 부분에 상기 기판재에 반응하는 빔을 조사하고,

    상기 빔이 조사된 부분을 식각하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 상기 기판재에 형성시키는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
12. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    기판재를 미리 준비하고,

    상기 기판재의 일면에 감광막을 형성하는 한편 그 감광막 위로는 포토마스크를 배치하고,

    상기 감광막의 노출된 부분에 빔을 조사한 후 그 조사된 부분을 식각하고,

    감광막이 식각된 부분에 상응하는 상기 기판재의 일부분을 식각하여, 그 식각된 부분을 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
13. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    기판재를 미리 준비하고,

    상기 기판재의 양면에 각각 감광막을 형성하는 한편 그 감광막 각각의 위로는 포토마스크를 각각 배치하고,

    상기 감광막 각각의 노출된 부분을 빔을 조사한 후 그 조사된 부분을 식각하고,

    감광막이 식각된 각 부분에 상응하는 상기 기판재의 양면 일부분을 서로 연통하도록 식각하여, 그 식각된 부분을 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍으로 형성시키는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
14. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    분말 또는 알갱이 형태의 기판재료를 소정 온도로 용융하고,

    상기 용융된 기판재료를 마이크로 몰드 내로 사출성형하고,

    상기 마이크로 몰드 내에서 성형되어 1~ 100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 상기 마이크로 몰드로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
15. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    필름형태의 기판재료를 준비하고,

    상기 기판재료를 고온의 스탬프 또는 롤러로 가압성형하여, 1~ 100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 가압성형하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
16. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    액상의 기판재료를 받침대 상에 위치시킨 후,

    상기 액상의 기판재료를 스탬프로 가압하여 1~100㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 성형하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
17. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    액상의 광경화성 기판재료를 받침대 상에 위치시킨 후,

    상기 기판재료를 스탬프로 가압하여, 1~100 ㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 성형하고,

    성형된 방수기판에 빛을 조사하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
18. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    받침대 위에 미세돌기 또는 실크스크린을 올린 후,

    그 위에 액상이 기판재료를 발라 이를 경화시킴으로써 1~100 ㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 성형하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.
19. 물의 통과를 막고 물질파의 통과를 허용하는 방수기판의 제조방법으로서,

    액상의 기판재료를 마이크로몰드에 부은 후 이를 경화시켜 1~100 ㎛ 포어사이즈의 미세구멍을 갖는 방수기판을 성형하는 것을 특징으로 하는 방수기판 제조방법.

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