KR100730435B1 - 정전기를 이용하는 전처리 수단을 구비한 코팅 장치 - Google Patents

Abstract

스퍼터링 방식 등의 진공 성막법을 이용하여 필름에 금속층을 코팅하는데 있어서, 필름 표면의 이물질을 제거하는 전처리 수단이 개선된 코팅 장치가 제공된다.

본 발명의 코팅 장치는, 드럼의 외주면을 따라 이동하는 필름의 표면을 코팅하기 위한 코팅장치에 있어서, 드럼으로 필름을 연속적으로 공급하는 필름 공급수단과 코팅된 필름을 권취하는 필름 권취수단과, 드럼의 외주면을 따라 이동하는 필름의 표면에 금속층을 코팅하는 필름 코팅수단과, 필름 공급수단과 드럼의 필름 도입구 사이에 설치된 정전기 전처리 수단을 포함한다.

코터, 코팅장치, 정전기, 전처리

Description

정전기를 이용하는 전처리 수단을 구비한 코팅 장치{Coating apparatus including pretreatment means using static electricity}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 코팅 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

100..드럼 200..필름 공급수단 300..필름 권취수단

400..필름 코팅수단 510..정전기 부재 10..필름

본 발명은 코팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코팅과정 전에 정전기를 이용하여 필름 표면의 이물질을 제거하는 코팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속 박막을 제조하기 위해서 사용되는 스퍼터링 장치는 챔버 내에 전극의 역할을 하는 캐소드와 캐소드 위에 코팅하고자 하는 박막의 재료인 금속 타겟과 박막이 증착되는 기판으로 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 따라 필름의 일면에 금속층을 코팅하기 위한 코팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 코팅 장치는 금속 타겟(4)과 금속층이 증착되는 필름(6)과 필름(6)의 이송수단인 가이드 롤러(3), 언와인더 롤러(1), 및 리와인더 롤러(5), 필름(6)의 표면을 활성화 처리하는 전처리 수단(2)을 포함한다.

상기 코팅 장치의 동작을 설명하면, 박막의 재료로 구성된 여러 개의 금속 타겟(4)이 부착된 챔버 내부를 진공 펌프를 이용하여 감압하고 불활성 가스를 일정량 주입하면서, 금속 타겟(4)의 캐소드에 전원을 공급하면 불활성 가스는 플라즈마 방전되고 플라즈마 내의 양이온은 음전위로 대전된 금속 타겟(4) 측으로 가속되어 충돌한다. 이에 따라 금속 타겟(4)이 양이온과의 충돌로 금속 분자가 튀어나와 필름(6) 표면에 증착되어 금속층을 이룬다.

즉, 활성화 전처리 수단(2)은, 질소 또는, 산소와 아르곤 가스가 혼합된 기체에 전압을 인가하여 플라즈마를 생성한 후 플라즈마 내로 필름(6)을 통과시켜 필름(6) 표면을 활성화 처리한다.

이때, 필름(6)의 표면이 이물질로 오염되어 있으면 금속층의 품질이 떨어지므로, 종래에는 활성화 전처리 수단(2)을 이용하여 금속층의 코팅 과정이 진행되기 전에 필름(6) 표면의 이물질을 제거하는 전처리 과정을 수행하였다.

그러나 플라즈마 또는 이온발생 가속장치를 이용한 전처리 방식은 필름으로 가속되는 양이온이 필름 표면과 충돌 되기는 하지만, 충돌 운동량이 작아 필름 표면에 부착된 미세한 이물질을 제거하는 데는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 정전기를 이용하여 필름 표면의 이물질을 제거함으로써, 필름상에 균일하게 금속층을 형성할 수 있는 코팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 코팅 장치는, 필름 표면에 부착된 이물질을 정전기를 이용하여 제거함으로써 필름상에 금속층을 균일하게 형성한다.

즉, 본 발명에 따른 코팅 장치는, 드럼의 외주면을 따라 이동하는 필름의 표면을 코팅하기 위한 코팅장치에 있어서, 드럼으로 필름을 연속적으로 공급하는 필름 공급수단과 코팅된 필름을 권취하는 필름 권취수단과, 드럼의 외주면을 따라 이동하는 필름의 표면에 금속층을 코팅하는 필름 코팅수단과, 필름 공급수단과 드럼의 필름 도입구 사이에 설치된 정전기 전처리 수단을 포함한다.

바람직하게, 상기 정전기 전처리 수단의 전단 또는 후단에 설치된 활성화 전처리 수단을 더 포함한다.

바람직하게, 상기 정전기 전처리 수단은 폴리카보네이트 재질 또는 탄소 섬유 재질의 대전체를 구비한다.

바람직하게, 플라즈마 또는 이온발생 가속장치를 이용하여 상기 필름으로부터 이물질을 제거하는 활성화 전처리 수단을 더 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코팅 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 코팅 장치는, 드럼(100)과, 필름(10)을 풀어내어 드럼(100)으로 공급하는 필름 공급수단(200) 및 상기 필름(10)을 감아내는 필름 권취수단(300)과, 드럼(100)의 외곽에 설치되는 필름 코팅수단(400) 및 필름(10) 표면의 이물질 제거를 위한 전처리 수단(500)인 정전기 전처리수단(510)을 포함한다.

드럼(100)은, 코팅 대상물인 필름(10)을 외주 면을 따라 이송시키며 코팅 과정에서 발생되는 열을 냉각시킨다.

필름 공급수단(200) 및 필름 권취수단(300)은 필름(10)이 드럼(100)으로 유입되는 도입부와 코팅된 필름(10)이 드럼으로부터 유출되는 도출부에 각각 설치되어, 연속적으로 필름(10)을 이송시킨다.

상기 필름 공급수단(200)으로부터 인출된 필름(10)은 드럼(100)에 도달하기 전에 전처리 과정을 거치게 되는데, 본 발명에 따른 코팅 장치는 개선된 전처리 수단(500)으로서 정전기를 이용한 정전기 전처리 수단(510)을 구비한다. 부가적으로, 플라즈마 방전을 이용한 활성화 전처리 수단(520)을 더 구비할 수 있다.

정전기 전처리 수단(510)은, 정전기를 발생시켜 필름(10) 표면에 부착된 비교적 큰 사이즈의 이물질을 제거하는 것으로 필름 공급수단(200)으로부터 드럼(100)으로 이송되는 필름(10)의 양면에 필름(10)과 소정의 간격으로 이격되도록 설치된다.

정전기 전처리 수단(510)은 정전기 발생 전극(미도시)과 상기 전극에 의해 대전 되는 정전기 부재(미도시)를 구비한다. 정전기 부재로는 폴리카보네이트 재질 또는 탄소 섬유 재질의 봉을 이용한다. 그러나 본 발명에 있어서 정전기 부재의 형태가 봉 형상에 한정되는 것은 아니며, 전극에 의해 대전되는 재질로서 그 형태는 다양하게 변화될 수 있음은 물론이다.

활성화 전처리 수단(520)은, 플라즈마 방전 또는 이온발생 가속장치로 필름(10)을 통과시켜 필름(10) 표면의 활성화 및 오염 물질을 제거한다.

활성화 전처리 수단(520)은, 정전기 전처리 수단(510)과 드럼(100) 사이에 설치되어 정전기 전처리 수단(510)에서 전처리 된 필름(10)이 드럼(100)으로 유입 되기 전 필름(10) 표면의 오염 물질을 제거함과 동시에 필름(10) 표면을 활성화 한다. 본 발명에서 정전기 전처리 수단(510) 및 활성화 전처리 수단(520)은 각각 정전기 및 이온 등을 사용하는 것으로서 그 배치가 정전기 전처리 수단(510)에서 먼저 이물질 제거가 이루어지도록 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 정전기 전처리 수단(510) 및 활성화 전처리 수단(520)의 배치는 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.

필름 코팅수단(400)은, 드럼(100)의 외주 면을 따라 이동하는 필름(10)과 소정의 간격을 두고 대향되도록 설치된다. 바람직하게, 필름 코팅수단(400)은 필름(10)상에 형성될 금속에 부합하는 금속 타겟으로 이루어지고, 필름(10)의 이동 경로를 따라 여러 개가 이격되어 설치된다. 이러한 필름 코팅수단(400)에는 음전위가 인가된다.

부가적으로, 본 발명에 따른 코팅 장치는 필름 공급수단(200) 및 필름 권취수단(300)의 구동력에 의해 이송되는 필름(10)의 이동 경로 상에 가이드 롤러(600)가 배치되어 필름(10)의 이송을 원활하게 한다.

다음으로, 상기한 구성의 코팅 장치의 작동을 설명한다.

먼저, 진공 펌프(미도시) 등을 이용하여 코팅 장치 내의 압력을 5E-6 Torr 까지 감압시킨다. 이러한 상태에서 필름 공급수단(200)로부터 필름(10)을 인출하여 필름(10)을 드럼(100)으로 공급한다. 가이드 롤러(600)에 의해 이송되는 필름(10)은 드럼(100)에 도달하기 전에 전처리 수단(500), 즉 정전기 전처리 수단(510) 및 활성화 전처리 수단(520)을 통과하고, 이때 필름(10) 표면의 이물질을 제거하는 전 처리 과정이 수행된다.

구체적으로, 정전기 전처리 수단(510)의 전극(미도시)을 정전기 부재(미도시)에 가까이 위치시키면, 폴리카보네이트 또는 탄소 섬유 재질의 봉이 대전 되어 정전기가 발생한다. 이때, 정전기 부재에서 발생하는 정전기는 정전기 전처리 수단(510)을 통과하는 필름(10) 표면에 부착된 비교적 큰 사이즈의 이물질을 제거한다.

정전기 전처리 수단(510)에서 일차적으로 이물질이 제거된 필름(10)은 연속적으로 가이드 롤러(600)에 의해 이송되고, 이어서 활성화 전처리 수단(520)을 통과한다. 이때, 활성화 전처리의 한 수단인 플라즈마 전처리 수단(520)의 챔버 내로 질소, 산소 또는 아르곤 등의 가스를 주입시켜 챔버내 압력을 9E-2 ~ 5E-3 Torr 만들고, 플라즈마 처리를 하여 필름(10) 표면의 미세한 이물질을 제거한다.

정전기 전처리 수단(510) 및 활성화 전처리 수단(520)을 통과하여 먼지가 제거된 필름(10)은 드럼(100)의 외주 면을 따라 이동하면서 그 일면에 금속층이 증착된다. 여기서, 필름(10) 표면에 금속층을 증착시키는 방법으로 스퍼터링 방식을 이용한다. 즉, 스퍼터링 챔버내 압력을 1~5E-3Torr까지 감압한 상태에서 필름 코팅수단(400)인 금속 타겟의 캐소드에 고압의 전원을 인가한다. 이 상태에서, 챔버내로 아르곤 가스를 공급하면 아르곤 가스가 플라즈마 방전된다. 그 결과, 아르곤 이온(Ar⁺)이 음전위로 대전된 금속 타겟(400)으로 가속되어 충돌한다. 그러면, 금속 타겟(400)으로 부터 금속 입자들이 방출된다. 이때, 드럼(100)에는 양전위가 인가되고 있으므로 방출된 금속 입자는 드럼(100) 측으로 가속되다가 필름(10) 표면에 증 착된다. 이러한 필름(10)의 증착 과정에서 발생되는 열은 드럼(100)에 의해 냉각된다.

마지막으로 표면에 금속층이 증착된 필름(10)은 가이드 롤러(600)에 의해 이송되어 필름 권취수단(300)에 감긴다.

한편, 본 발명의 보다 구체적인 실시예 및 비교예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있다. 단지, 다음의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.

본 실시예는 및 비교예에서는 기본적인 공정 조건인 챔버 내부의 베이스 압력을 청정도 1000class 미만이 되도록 하고, 폭이 300mm, 길이가 100m인 PET(poly ethyleneterephtalate) 필름상에 구리를 1500Å 증착하였다.

[실시예]

정전기를 이용하는 정전기 전처리 수단이 장착된 코팅 장치를 사용하여, 정전기를 발생시켜 필름 표면의 이물질을 제거한 후, 폭이 300mm, 길이가 100m인 PET 필름상에 구리를 1500Å의 두께로 증착하였다.

[비교예]

정전기를 이용하는 정전기 전처리 수단이 장착되지 않은 코팅 장치를 사용하여, 필름 표면의 이물질을 제거하는 전처리 과정 없이, 폭이 300mm, 길이가 100m인 PET 필름상에 구리를 1500Å의 두께로 증착하였다.

상술한 실시예 및 비교예에 따라 제조된 코팅된 필름에서 길이가 20m, 40m인 부분을 가로 및 세로의 길이가 각각 300mm, 1m인 직사각형 형태의 샘플을 채취하여 각 샘플들의 핀 홀(pinhole)을 관찰하고, 그 결과를 표 1에 도시하였다.

샘플	A1	A2	B1	B2
관찰된 핀 홀 수	52	56	77	80

여기서, 샘플 A1 및 A2는 실시예에서 제조된 필름의 길이 20m, 40m인 부분에서 채취된 샘플이고, 샘플 B1 및 B2는 비교예에서 제조된 필름의 길이 20m, 40m인 부분에서 채취된 샘플이다.

표 1을 참조하면, 실시예에 따라 제조된 필름에서 채취된 샘플에서는 핀 홀의 개수가 각각 52, 56개이고, 비교예에 따라 제조된 필름에서 채취된 샘플에서는 핀 홀의 개수가 각각 77, 80개가 관찰되었다.

따라서, 실시예에 따라 제조된 필름, 즉 정전기를 발생시켜 필름 표면의 먼지를 제거한 뒤 그 표면에 구리층을 증착한 샘플에서는 구리층 증착 후에 관찰된 핀 홀의 수가 비교예에 따라 제조된 샘플, 즉 정전기를 이용하는 전처리 과정 없이 필름상에 구리층을 증착한 것보다 약 30% 정도 감소한 효과를 볼 수 있었다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면, 필름에 금속층을 형성하기 전에 필름 표면의 이물질을 정전기를 발생시켜 제거함으로써, 핀 홀 및 돌출부 발생이 감소하고 따라서 필름 표면에 균일한 금속층을 증착할 수 있다.

또한, 정전기 처리 수단은 비교적 간단하게 장착할 수 있으므로 기존의 코팅 장치에 용이하게 적용할 수 있다.

Claims (3)

1. 드럼의 외주면을 따라 이동하는 필름의 표면을 코팅하기 위한 코팅장치에 있어서,

   상기 드럼으로 필름을 연속적으로 공급하는 필름 공급수단과 코팅된 필름을 권취하는 필름 권취수단;

   상기 드럼의 외주면을 따라 이동하는 필름의 표면에 금속층을 코팅하는 필름 코팅 수단; 및

   상기 필름 공급수단과 드럼의 필름 도입구 사이에서 상기 필름의 양면으로부터 이격되게 설치되되, 정전기 발생 전극에 의해 대전되는 폴리카보네이트 재질 또는 탄소 섬유 재질의 대전체를 구비하여 상기 필름 표면에 부착된 이물질을 제거할 수 있는 정전기를 발생시키는 정전기 전처리 수단;을 포함하는 코팅 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정전기 전처리 수단의 전단 또는 후단에 설치된 활성화 전처리 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
3. 삭제

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