KR100900827B1

KR100900827B1 - 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법

Info

Publication number: KR100900827B1
Application number: KR1020080126733A
Authority: KR
Inventors: 이복하
Original assignee: (주)휴먼테크
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2009-06-04

Abstract

본 발명은 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법에 관한 것으로, 비전도성 인쇄 도금용 잉크를 이용하여 다양한 재질의 성형부품에 따라 조성비율을 조절해 제조하여 다양한 재질로 이루어진 성형부품의 표면에 인쇄 후 성형부품의 재질에 따라 건조조건을 조절하여 성형부품과의 밀착력을 증대하고 완벽한 패턴을 형성하며, 상기 잉크를 이용하면 육가 크롬 에칭, 중화, 촉매, 화학니켈공정을 제거하고 무전해 동도금이 가능하고, 무전해 동도금, 전해 동도금, 전해니켈도금, 초음파탕세, 탈수 및 건조 과정을 통해서 무선통신기기 안테나가 요구하는 신뢰성, 저항값, RF특성, 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

안테나, 구리분말, 인쇄도금

Description

인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법{Manufacturing method of wireless appliance communication antenna using ink}

본 발명은 비전도성 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구리분말이 포함된 비전도성 인쇄 도금용 잉크를 PC, PE, ABS, PCABS, PET, PI, LCP, 나일론 재질 등의 다양한 재질의 성형부품에 따라 조성비율을 조절해 제조하여 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 방법으로 표면에 인쇄 후 패턴이 인쇄된 성형부품의 재질에 따라 건조조건을 조절하여 성형부품과의 밀착력을 증대할 수 있으며, PC, PE, ABS, PCABS, PET, PI, LCP, 나일론 재질 등의 성형부품에 인쇄 도금용 잉크를 이용하여 육가크롬 에칭, 중화, 촉매, 화학니켈공정을 제거하고 무전해 동도금을 실시하여 도금제조공정의 효율성과 생산성을 높였으며, 무전해 동도금, 전해 동도금, 전해 니켈 도금을 하여 신뢰성, 저항값, RF특성, 내구성을 향상시킬 수 있는 무선통신기기 안테나 제조방법에 관한 것이다.

무선 통신기기 안테나는 최근 기술의 빠른 신장으로 소형화와 멀티 밴드화가 급속히 진행되고 있으며, 그 사용목적과 동작원리에 따라 다양한 방식으로 안테나 가 제조되고 있다.

현재 무선통신기기 안테나를 제조하는 방식은 원하는 형상의 패턴을 금속편에 성형한 후에 열융착하는 SUS 융착방식과 안테나 몸체를 성형한 후 성형된 안테나 몸체에 도금을 하는 이중사출방식과 레이저를 이용하여 부품의 3차원 표면에 도체 회로를 새기는 Laser Direct Structuring(이하 LDS) 방식이 있다.

이와 같이 사용되는 제조방식 중 SUS 융착방식은 휴대폰이 소형화 디자인화되면서 안테나 공간과 패턴에 대한 설계제약을 받으며, 이중사출방식은 패턴수정시 금형도 수정하여 개발대응이 느리며 세밀하고 복잡한 패턴은 불량률이 높아서 생산성과 효율성이 낮다. 또한, LDS방식은 Laser 공정 후 도금공정의 불량률이 상대적으로 높고, 원재료의 소재 단가가 높으며 설비투자대비 생산성이 떨어진다.

이에 대한 대안으로 나온 것이 Printing Direct Structuring(이하 PDS) 일명 인쇄도금방식을 통한 무선통신기기 안테나 제조방식인데 다양한 설계패턴에 대한 양산대응이 뛰어나며, 표면적을 넓고 효율적으로 사용할 수 있어 회로 특성값을 높일 수 있으며, 가격경쟁력도 뛰어난 장점이 있다.

이러한 인쇄도금방식은 전도성 잉크와 화학잉크를 사용함에 따라 공정이 하기와 같이 달라지는데, 화학잉크의 공정은 인쇄 후 육가크롬에칭, 중화, 촉매 단계를 거쳐 성형부품에 화학니켈이나 화학 동도금을 한다.

또한, 전도성 잉크를 이용할 경우에는 잉크 자체의 인쇄만으로도 무선통신기기가 요구하는 전기적 특성을 만족시킨다.

그러나 인쇄도금 제조방식으로 무선통신기기 안테나를 제조할 경우 다양한 재질에서도 외관상 완벽한 패턴을 형성하여야 하며, 무선통신기기가 요구하는 신뢰성, 저항값, RF특성, 내구성을 만족시키는 인쇄도금방법이 요구되는데, 상기 화학잉크의 경우 다수의 공정, 다시 말해, 인체에 유해한 성분인 육가 크롬을 이용하는 에칭 후 중화, 촉매 단계를 거쳐야만 성형부품에 화학니켈이나 화학동도금이 가능하여 도금공정의 효율성이 떨어지며 특히, PC, PE, ABS, PCABS, PET, PI, LCP, 나일론 등 다양한 재질로 전기적 균일성을 만족시키는 무선통신기기를 생산하기 위해서는 적합한 화학잉크제조와 이를 이용한 세부적 도금공정이 필요한 문제점이 있었다.

또한, 전도성 잉크를 이용하여 인쇄도금방식으로 무선통신기기 안테나를 제조하는 방법은 무선통신기기가 요구하는 전기적 특성은 만족시키나 제조단가가 높아서 제품가격 경쟁력이 떨어지며 PC, PE, ABS, PCABS, PET, PI, LCP, 나일론 등 다양한 재질의 무선통신기기 안테나의 신뢰성 내구성을 만족시키는 인쇄도금방법이 요구되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법은 구리분말 165 ∼ 265중량부에 대하여 가소제인 트리부틸아세테이트 5 ∼ 8중량부와, 조색제 2 ∼ 3중량부, 용제 375 ∼ 625중량부, 수지 150 ∼ 250중량부를 혼합하여 자켓온도 25 ∼ 30℃로 50 ∼ 60분 동안 교반한 후, 30 ∼ 45℃로 110 ∼ 130분 동안 용해하여 구리분말 표면을 수지가 에워쌀 수 있도록 교반한 후 거름망으로 걸러 제조한 비전도성 인쇄도금용 잉크를 이용하여 다양한 재질의 성형부품 표면에 사용자가 원하는 형상으로 패턴을 인쇄하는 패턴부 인쇄단계와; 상기 패턴부가 인쇄된 성형부품을 60 ∼ 200℃의 온도에서 20 ∼ 120분 동안 건조하여 패턴부를 건조하는 건조단계와; 수산화칼륨 56%를 55 ∼ 60℃의 온도로 유지한 수용액에 상기 건조단계를 거친 성형부품을 삽입하여 성형부품의 패턴부 표면을 알칼리 탈지하여 흡착된 먼지나 유분과 같은 이물질과 산화피막 제거 작업 및 잉크에 혼합된 수지 표면의 요철화와 더불어 구리분말을 에워싸고 있는 수지를 에칭시키고 수세하는 알칼리 탈지단계와; 상기 알칼리 탈지단계를 거친 성형부품에 형성된 패턴부에 황산구리 2 ∼ 3g/L, 호르마린 3 ∼ 5g/L, 수산화나트륨 7 ∼ 8g/L, EDTA(Ethylene Diamin Tera Acetic Acid) 10 ∼ 15g/L에 촉진제인 2.2-비피래딜 0.1g/L을 첨가한 수용액에서 4 ∼ 8㎛ 두께로 무전해동을 도금하고 수세하는 무전해 동도금단계와; 상기 무전해 동도금단계에서 성형부품의 패턴부에 도금된 무전해동 표면에 황산구리(CuSO₄) 180 ∼ 220g, 황산(H₂SO₄) 50 ∼ 70g, 광택제를 혼합한 수용액을 이용하여 4 ∼ 15㎛ 두께로 전해동(3)을 도금하고 수세하는 전해 동도금단계와; 상기 전해 동도금단계에서 도금한 전해동 표면에 황산니켈 300 ∼ 400g/L, 염화니켈 30 ∼ 50g/L, 붕산 30 ∼ 50g/L를 혼합한 수용액을 이용하여 45 ∼ 50℃의 온도를 유지한 상태에서 3 ∼ 5분 동안 전해니켈을 도금한 후 수세하는 전해 니켈 도금단계와; 상기 전해니켈 도금단계 이후에 이온 처리한 물로 초음파 탕세하는 초음파 탕세단계와; 상기 초음파 탕세단계를 거친 패턴부에 무전해동, 전해동, 전해니켈이 도금된 성형부품을 탈수 후 55℃의 온도로 15 ∼ 25분 동안 강제 건조하여 습기를 제거하는 탈수 및 건조단계;로 이루어진 것 특징으로 한다.

본 발명의 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법은 패턴부 인쇄단계에서 잉크에 혼합하는 용제는 시클로헥사논 145 ∼ 155중량부, 부틸카비톨 145 ∼ 155중량부, 에틸셀루솔브아세테이트 50 ∼ 200중량부, 메틸에틸케톤 15 ∼ 100중량부, 메틸이소부틸케톤 10 ∼ 25중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법은 패턴부 인쇄단계에서 잉크에 혼합하는 수지는 폴리에스터 30 ∼ 100중량부, 폴리이미드 30 ∼ 100중량부, 에폭시중합체 5 ∼ 125중량부, 폴리비닐 5 ∼ 125중량부, 아크릴 스틸렌 5 ∼ 50중량부, 부타티엔 5 ∼ 50중량부를 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법은 건조단계 후 다양한 재질의 성형부품에 인쇄된 패턴부의 두께가 0.5 ∼ 2㎛ 범위내에 형성되도록 성형부품의 재질에 따라 건조조건을 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법은 패턴부 인쇄단계에서 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 방식을 통해 인쇄하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 무선통신기기 안테나 제조방법의 무전해 동도금단계는 바렐도금장치를 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법은 구리분말이 포함된 인쇄도금용 잉크를 이용하여 다양한 재질의 성형부품에 따라 조성비율을 조절해 제조하여 다양한 재질로 이루어진 성형부품의 표면에 인쇄 후 성형부품의 종류에 따라 건조조건을 조절하여 성형부품과의 밀착력을 증대시켜 완벽한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

아울러, 비전도성 인쇄도금용 잉크를 통해서 전도성 잉크에 비해 가격이 저렴하면서, 화학잉크의 육가크롬 에칭, 중화, 촉매, 화학니켈공정을 제거하여 공정의 단순화 및 유해물질의 비사용으로 인한 작업환경개선과 더불어 무전해 동도금 및 전해 동도금, 전해 니켈도금을 하여 무선통신기기가 요구하는 신뢰성, 저항값, RF특성, 내구성을 향상시킬 수 있는 유용한 발명이다.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 구리분말(C) 165∼ 265중량부에 대하여 가소제인 트리부틸아세테이트 5 ∼ 8중량부와, 조색제 2 ∼ 3중량부, 용제 375 ∼ 625중량부, 수지(A) 150 ∼ 250중량부를 혼합하여 자켓온도 25 ∼ 30℃로 50 ∼ 60분 동안 교반한 후, 30 ∼ 45℃로 110 ∼ 130분 동안 용해하여 구리분말(C) 표면을 수지(A)가 에워쌀 수 있도록 교반한 후 거름망으로 걸러서 잉크를 제조하되, 각각의 성분을 성형부품(1)의 재질에 따라 조절하여 제조하도록 한다.

여기서, 상기 잉크를 제조할 때에 이용하는 구리분말(C)의 입자크기는 2.0 ∼ 3.0㎛인 것을 사용한다.

또한, 상기 잉크에 혼합하는 용제는 시클로헥사논 145 ∼ 155 중량부, 부틸카비톨 145 ∼ 155중량부, 에틸셀루솔브아세테이트 50 ∼ 200중량부, 메틸에틸케톤 15 ∼ 100중량부, 메틸이소부틸케톤 10 ∼ 25중량부를 혼합한 것을 이용하고, 상기 잉크에 혼합하는 수지(A)는 폴리에스터 30 ∼ 100중량부, 폴리이미드 30 ∼ 100중량부, 에폭시중합체 5 ∼ 125중량부, 폴리비닐 5 ∼ 125중량부, 아크릴 스틸렌 5 ∼ 50중량부, 부타티엔 5 ∼ 50중량부를 혼합한 것을 이용하도록 한다.

상기와 같이 제조된 인쇄 도금용 잉크는 가격이 비싼 구리분말(C)의 비율을 상대적으로 적게 혼합하고, 성형부품(1)의 재질에 따라 수지(A) 각각의 성분비를 조절하여 이용함으로써, 제조단가를 낮추면서 밀착력을 향상시키고 완벽한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

도 1은 잉크를 제조한 후 6000 배율로 확대하여 도시한 것으로, 상기 사진에서 보는 바와 같이 약 3㎛의 입자크기로 이루어진 구리분말(C)의 표면을 수지(A)가 에워싸고 있음을 알 수 있다.

그런 후, 도 2에서와 같이 성형부품(1)의 표면에 사용자가 원하는 형상의 패턴으로 패턴부(P)를 형성한다.(S10)

여기서, 상기 패턴부(P)의 인쇄는 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 를 이용할 수 있다.

한편, 상기와 같이 성형부품(1) 표면에 패턴부(P)를 형성한 후에는 다양한 재질로 이루어진 성형부품(1) 표면에 패턴부(1)가 0.5 ∼ 2㎛ 깊이로 침투될 수 있도록 성형부품(1)의 종류에 따라 60 ∼ 200℃의 온도에서 20 ∼ 120분 범위 내에서 건조를 한다.(S20)

상기 건조단계(S20)를 거친 성형부품(1)을 수산화칼륨(KOH) 56%를 55 ∼ 60℃의 온도로 유지시킨 수용액에 담가 성형부품(1)의 패턴부(P) 표면에 흡착되어 있는 먼지나 유분과 같은 이물질과 산화 피막을 제거하고, 패턴부(P)의 수지 요철화 및 구리분말(C) 표면을 에워싸고 있는 수지를 에칭시켜 구리분말(C) 표면이 드러날 수 있도록 한 후 수세한다.(S30)

도 3은 알칼리 탈지단계(S30)를 거친 후 패턴부(P)를 6000배 확대하여 도시한 사진이고, 도 4는 알칼리 탈지단계(S30)를 도시한 도면으로 도 1에서의 수지(A)가 요철 형상의 단층을 형성하고 있으며, 상기 구리분말(C)을 에워싸고 있던 수지(A)의 조직의 일부도 벗겨지면서 단층이 형성됨을 알 수 있다.

이는, 수산화칼륨(KOH)의 강한 부식성에 의해 탈지 및 수지(A)가 일부 부식되면서 발생하는 현상이다.

상기와 같이 알칼리 탈지단계(S30)를 거친 성형부품(1)의 패턴부(P)의 표면에도 4에서와 같이 무전해 동도금을 통해 무전해동(2)을 형성하고 수세를 한다.(S40)

상기 무전해 동도금단계(S40)는 황산구리 2 ∼ 3g/L, 호르마린 3 ∼ 5g/L, 수산화나트륨 7 ∼ 8g/L, EDTA(Ethylene Diamin Tera Acetic Acid) 10 ∼ 15g/L에 촉진제인 2.2-비피래딜 0.1g/L을 첨가한 수용액을 이용하여 4 ∼ 8㎛의 두께로 무전해동(2)을 도금하며, 이때에 상기 무전해 동도금단계(S40)는 도면에는 도시되지 않았지만 바렐장치를 이용하도록 한다.

여기서, 상기 무전해 동도금단계(S40)에서 무전해동(2)은 전 단계인 알칼리 탈지단계(S30)에서 구리(C) 분말 표면이 드러난 부분을 기점으로 하여 요철형상으로 에칭된 수지(A)에 들러붙음으로써 상기와 같이 4 ∼ 8㎛ 두께로 무전해동(2)이 도금되어 전도성을 띄게 되며, 4 ∼ 8㎛ 두께로 도금하면 전기적 특성값이 SUS융착방식 등 다른 무선통신기기제조방식보다 우수해진다.

즉, 비전도성 인쇄도금용 잉크를 통해 성형부품(1)의 표면에 사용자가 원하는 형상의 패턴으로 패턴부(P)를 형성하면 육가크롬 에칭, 중화, 촉매, 화학니켈공정을 제거하고 무전해 동도금이 가능하고, 무전해 동도금, 전해 동도금, 전해니켈도금을 용이하게 함으로써 무선통신기기 안테나가 요구하는 신뢰성, 저항값, RF특성, 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

그런 후, 상기 무전해동(2) 표면에 황산구리(CuSO₄) 180 ∼ 220g, 황산(H₂SO₄) 50 ∼ 70g, 광택제를 혼합한 수용액을 이용하여 4 ∼ 15㎛의 두께로 전해동(3)을 도금하고 표면을 수세한다.(S50)

상기 전해 동도금단계(S50)는 (+)전극에 구리를 형성한 후 전해동(3)을 통해 무전해동(2) 표면에 전해동(3)을 형성하는 것으로 전기적 특성을 향상시키기 위한 것이다.

여기서, 상기 광택제는 표면에 광택을 내어 평탄화로 인한 전기특성 값의 향상 및 신뢰성 향상을 위해 이용하는 것으로 일반적인 고속광택제를 이용함이 바람직하다.

그런 후, 상기 전해 동도금단계(S50)에서 도금한 구리(3) 표면에 황산니켈 300 ∼ 400g/L, 염화니켈 30 ∼ 50g/L, 붕산 30 ∼ 50g/L를 혼합한 수용액을 이용하여 45 ∼ 50℃의 온도를 유지한 상태에서 3 ∼ 5분 동안 전해니켈(4)을 도금한 후 수세(S60)하고, 이온 처리한 물로 초음파 탕세(S70)를 한 후, 탈수과정을 거쳐 성형부품(1)의 종류에 따라 55℃의 온도로 15 ∼ 25분 동안 강제로 건조하여 습기를 제거(S80)하여 본 발명의 과정을 완료하게 된다.

[표 1]은 PC 재질의 성형부품(1)을 이용하여 본 발명과 근접한 인쇄도금방식의 A사, B사, C사 제품을 대상으로 총 8가지의 실험을 5회 반복한 결과이다.

상기 실험한 내용을 살펴보면, MEK 러빙 테스트는 하중 600g의 고무로 200회씩 문지르고 매 100회 0.5ml의 MEK를 넣는 시험을 5회 실시하였다.

X-CUTTING테스트는 1mm X-CUTTING 후 특수테이프로 5회 탈부착 실험을 하였다. 침전테스트는 온도 80℃, 습도 80%의 조건에서 열탕에 3시간 방치 후 X-CUTTING을 5회 실시하였다.

테이프 밀착테스트는 특수 테이프로 5회 탈부착하였다.

내마모성 테스트는 하중 170g의 내 마모측정기로 인쇄 면을 전면과 측면에 250회 문지르는 테스트를 5회 실시하였다.

고온 고습 테스트는 온도 80℃, 습도 80%의 조건에서 96시간 방치하는 테스트를 5회 실시하였다.

염수분무 테스트는 NaCL 5%, 온도 35℃인 염수에 48시간 방치하는 테스트를 5회 실시하였다.

열 충격 테스트는 -40℃ 30분, 80℃ 30분을 1 사이클로 해서 총 10 사이클 방치하는 테스트를 5회 실시하였다.

상기 [표 1]의 결과를 보면 A사의 경우 본 발명과 함께 테스트 항목에서 대부분 양호한 결과를 얻었으며, B사와 C사의 경우에는 전반적으로 시험데이터가 좋지 못함을 알 수 있다.

여기서, 상기 A사는 전도성 잉크를 이용한 인쇄도금방식으로 무선통신기기용 안테나를 제조하는데 잉크제조단가가 높음을 감안하였을 때에 본 발명과의 차이는 더욱 극명함을 알 수 있다.

또한, B사와 C사의 경우 화학잉크를 이용하여 인쇄도금방식을 적용하여 무선통신기기를 제조하는데 상기 [표 1]에서와 같이 각각의 테스트에서 본 발명과 비교하였을 때에 시험데이터가 좋지 않음을 알 수 있다.

즉, 본 발명은 상기 테스트 결과에서 알 수 있듯이 비전도성 인쇄도금용 잉크를 이용하여 무선통신기기를 제조하였을 때 타사보다 도장시험과 환경시험에서 우수하며 제품경쟁력도 뛰어남을 알 수 있는 것이다.

다음은 상기와 같이 PC, PE, ABS, PCABS, PET, PI, LCP, 나일론 재질 등의 성형부품에 따라 조성비율을 조절해 제조한 인쇄도금용 잉크를 이용해 인쇄도금방식으로 무선통신기기 안테나를 제조하는 방법이다.

[실시 예1]

PC(Poly Carbonate), PE(Poly Ethylene)로 이루어진 성형부품(1)의 표면에 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 인쇄하기 위해서, 구리분말(C) 170중량부에 대하여, 가소제인 트리부틸아세테이트 5중량부, 조색제 2중량부, 용제 375중량부(시클로헥사논 150중량부, 부틸카비톨 150중량부, 에틸셀루솔브아세테이트 50중량부, 메틸에틸케톤 15중량부, 메틸이소부틸케톤 10중량부), 수지 150중량부(아크릴 스틸렌 5중량부, 폴리에스터 100중량부, 폴리이미드 30중량부, 에폭시중합체 5중량부, 폴리비닐 5중량부, 부타티엔 5중량부 - 폴리에스터의 비율을 높임)를 자켓온도 25 ∼ 30℃로 50 ∼ 60분 동안 교반한 후, 30 ∼ 45℃로 110 ∼ 130분 동안 용해하여 구리분말(C) 표면을 수지(A)가 에워쌀 수 있도록 교반한 후 거름망으로 걸러 잉크를 제조하고, 상기 잉크를 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 방식을 통해 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 성형부품(1)의 표면에 인쇄한다.(S10)

그런 후, 100 ∼ 120℃의 온도에서 30 ∼ 90분 동안 건조하도록 하되, 더욱 바람직하게는 100℃ 온도에서 60분 동안 건조하는 것이 좋다.(S20)

[표 2]는 PC, PE로 이루어진 성형부품(1)의 패턴부(P)를 건조시간 및 건조온도를 조절하였을 때에 인쇄두께 및 밀착력 실험치를 측정한 결과이다. 인쇄두께는 X-Ray Compact를 이용하여 측정하였으며, 밀착력 실험치는 스크래치시험법을 사용하여 정량적인 측정치를 계량화하여 기록하였다.

상기 [표 2]에서와 같이 건조시간 및 건조온도에 따라 인쇄두께 및 밀착력이 달라짐을 알 수 있으며, 건조시간 60분, 건조온도 100℃일 때에 인쇄두께 및 밀착력이 우수하고 완전한 패턴을 형성함을 알 수 있다.

한편, 상기와 같이 건조단계(S30) 이후 수산화칼륨 56%를 55 ∼ 60℃의 온도로 유지한 수용액에 성형부품(1)을 삽입하여 성형부품(1)의 패턴부(P) 표면을 알칼리 탈지하여 패턴부(P) 표면에 흡착된 먼지나 유분과 같은 이물질, 산화 피막을 제거하고, 패턴부(P)의 수지(A) 표면의 요철화와 더불어 구리분말(C)을 에워싸고 있는 수지(A)를 에칭시키는 알칼리 탈지(S30)를 한다.

그런 후, 상기 알칼리 탈지단계를 거친 성형부품(1)에 형성된 패턴부(P)에 황산구리 2 ∼ 3g/L, 호르마린 3 ∼ 5g/L, 수산화나트륨 7 ∼ 8g/L, EDTA(Ethylene Diamin Tera Acetic Acid) 10 ∼ 15g/L에 촉진제인 2.2-비피래딜 0.1g/L을 첨가한 수용액에서 4 ∼ 8㎛ 두께로 무전해동(2)을 도금하고 수세를 하는 무전해 동도금단 계(S40)를 행한다. 상기 무전해 동도금단계에서 탈지단계를 통해 구리입자를 둘러싸는 수지를 에칭하여 구리입자가 드러난 상태에서 무전해동을 올려서 부품표면의 회로패턴이 도금되어 전도성을 띄게 한다. 상세히 설명하면 알칼리탈지를 통해 비전도성 인쇄도금용 잉크의 구리입자를 에워싸는 수지를 에칭시켜 구리입자가 표면에 드러나면 무전해동단계에서 패턴 표면에 드러난 구리입자와 무전해동(2)이 결합하여 4 ∼ 8㎛ 두께로 도금되면서 완전한 전도성을 띄게 하고 전기적 특성을 향상시킨다.

상기 무전해 동도금단계에서 성형부품의 패턴부(P)에 도금된 무전해동(2) 표면에 황산구리(CuSO₄) 180 ∼ 220g, 황산(H₂SO₄) 50 ∼ 70g, 일반적인 광택제를 혼합한 수용액을 이용하여 (+)전극을 구리로 하여 4 ∼ 15㎛ 두께로 전해동(3)도금하고 수세하는 전해 동도금단계(S50)와; 상기 전해 동도금단계(S50)에서 도금한 전해동(3) 표면에 황산니켈 300 ∼ 400g/L, 염화니켈 30 ∼ 50g/L, 붕산 30 ∼ 50g/L를 혼합한 수용액을 45 ∼ 50℃의 온도를 유지한 상태에서 3 ∼ 5분 동안 전해니켈(4) 도금하고 수세하는 전해니켈 도금단계(S60)와; 상기 전해니켈 도금단계 이후에 이온 처리한 물로 초음파 탕세하는 초음파 탕세단계(S70)와; 상기 초음파 탕세단계를 거친 패턴부(P)에 무전해동(2), 전해동(3), 전해니켈(4)이 도금된 성형부품(1)을 탈수 후 55℃의 온도로 15 ∼ 25분 동안 강제 건조 후 습기를 제거하는 탈수 및 건조단계(S80)를 거쳐 제품을 완성한다.

[실시 예2]

PCABS, ABS로 이루어진 성형부품(1)의 표면에 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 인쇄하기 위해서, 구리분말(C) 265중량부와, 상기 구리분말(C)의 전체 중량에 대하여, 가소제인 트리부틸아세테이트 8중량부, 조색제 3중량부, 용제 625중량부(시클로헥사논 150중량부, 부틸카비톨 150중량부, 에틸셀루솔브아세테이트 200중량부, 메틸에틸케톤 100중량부, 메틸이소부틸케톤 25중량부), 수지 250중량부(아크릴 스틸렌 50중량부, 폴리에스터 100중량부, 폴리이미드 40중량부, 에폭시중합체 5중량부, 폴리비닐 5중량부, 부타티엔 50중량부 - 폴리에스터의 비율을 높임)를 자켓온도 25 ∼ 30℃로 50 ∼ 60분 동안 교반한 후, 30 ∼ 45℃로 110 ∼ 130분 동안 용해하여 구리분말(C) 표면을 수지(A)가 에워쌀 수 있도록 교반한 후 거름망으로 걸러 잉크를 제조하고, 상기 잉크를 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 방식을 통해 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 성형부품(1)의 표면에 인쇄한다.(S10)

그런 후, 60 ∼ 70℃의 온도에서 20 ∼ 30분 동안 건조하도록 하되, 더욱 바람직하게는 70℃의 온도에서 30분 동안 건조하는 것이 좋다(S20)

[표 3]은 PCABS, ABS로 이루어진 성형부품(1)의 패턴부(P)를 건조시간 및 건조온도를 조절하였을 때에 인쇄두께 및 밀착력 실험치를 측정한 결과이다. 인쇄두께는 X-Ray Compact를 이용하여 측정하였으며, 밀착력 실험치는 스크래치시험법을 사용하여 정량적인 측정치를 계량화하여 기록하였다.

상기 [표 3]에서와 같이 건조시간 및 건조온도에 따라 인쇄두께 및 밀착력이 달라짐을 알 수 있으며, 특히, 건조시간 30분, 건조온도 70℃일 때에 인쇄두께 및 밀착력이 우수하고 완전한 패턴을 형성함을 알 수 있다.

이하, 알칼리 탈지단계(S30), 무전해 동도금단계(S40), 전해 동도금단계(S50), 전해니켈 도금단계(S60), 초음파 탕세단계(S70), 탈수 및 건조단계(S80)는 실시 예1과 동일하게 행하게 된다.

[실시 예3]

PET, PI로 이루어진 성형부품(1)의 표면에 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 인쇄하기 위해서, 구리분말(C) 220중량부와, 상기 구리분말(C)의 전체 중량에 대하여, 가소제인 트리부틸아세테이트 6.5중량부, 조색제 2.5중량부, 용제 500중량부(시클로헥사논 150중량부, 부틸카비톨 150중량부, 에틸셀루솔브아세테이트 150중량부, 메틸에틸케톤 30중량부, 메틸이소부틸케톤 20중량부), 수지 200중량부(아크릴 스틸렌 5중량부, 폴리에스터 30중량부, 폴리이미드 30중량부, 에폭시중합체 5중량부, 폴리비닐 125중량부, 부타티엔 5중량부 - 폴리비닐의 비율을 높임)를 자켓온도 25 ∼ 30℃로 50 ∼ 60분 동안 교반한 후, 30 ∼ 45℃로 110 ∼ 130분 동안 용해하여 구리분말(C) 표면을 수지(A)가 에워쌀 수 있도록 교반한 후 거름망으로 걸러 잉크를 제조하고, 상기 잉크를 상기 잉크를 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 방식을 통해 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 성형부품(1)의 표면에 인쇄한다.(S10)

그런 후, 80 ∼ 100℃의 온도에서 30 ∼ 120분 동안 건조하도록 하되, 더욱 바람직하게는 100℃의 온도에서 60분 동안 건조하는 것이 좋다(S20)

[표 4]는 PET, PI로 이루어진 성형부품(1)의 패턴부(P)를 건조시간 및 건조온도를 조절하였을 때에 인쇄두께 및 밀착력 실험치를 측정한 결과이다. 인쇄두께는 X-Ray Compact를 이용하여 측정하였으며, 밀착력 실험치는 스크래치시험법을 사용하여 정량적인 측정치를 계량화하여 기록하였다.

상기 [표 4]에서와 같이 건조시간 및 건조온도에 따라 인쇄두께 및 밀착력이 달라짐을 알 수 있으며, 특히, 건조시간 60분, 건조온도 100℃일 때에 인쇄두께 및 밀착력이 우수하고 완전한 패턴을 형성함을 알 수 있다.

[실시 예4]

나일론으로 이루어진 성형부품(1)의 표면에 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 인쇄하기 위해서, 구리분말(C) 165중량부와 가소제인 트리부틸아세테이트 5중량부, 조색제 2중량부, 용제 375중량부(시클로헥사논 150중량부, 부틸카비톨 150중량부, 에틸셀루솔브아세테이트 50중량부, 메틸에틸케톤 15중량부, 메틸이소부틸케톤 10중량부), 수지 150중량부(아크릴 스틸렌 5중량부, 폴리에스터 30중량부, 폴리이미드 100중량부, 에폭시중합체 5중량부, 폴리비닐 5중량부, 부타티엔 5중량부- 폴리이미드의 비율을 높임)를 자켓온도 25 ∼ 30℃로 50 ∼ 60분 동안 교반한 후, 30 ∼ 45℃로 110 ∼ 130분 동안 용해하여 구리분말(C) 표면을 수지(A)가 에워쌀 수 있도록 교반한 후 거름망으로 걸러 잉크를 제조하고, 상기 잉크를 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 방식을 통해 사용자가 원하는 형상의 패턴부(P)를 성형부품(1)의 표면에 인쇄한다.(S10)

그런 후, 100 ∼ 110℃의 온도에서 50 ∼ 60분 동안 건조하도록 하되, 더욱 바람직하게는 105℃의 온도에서 50분 동안 건조하는 것이 좋다(S20)

[표 5]는 나일론으로 이루어진 성형부품(1)의 패턴부(P)를 건조시간 및 건조 온도를 조절하였을 때에 인쇄두께 및 밀착력 실험치를 측정한 결과이다. 인쇄두께는 X-Ray Compact를 이용하여 측정하였으며, 밀착력 실험치는 스크래치시험법을 사용하여 정량적인 측정치를 계량화하여 기록하였다.

상기 [표 5]에서와 같이 건조시간 및 건조온도에 따라 인쇄두께 및 밀착력이 달라짐을 알 수 있으며, 특히, 건조시간 50분, 건조온도 105℃일 때에 인쇄두께 및 밀착력이 우수하고 완전한 패턴을 형성함을 알 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 대해 기술한 것이지만, 본 발명은 상기 실시 예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은, 본 발명이 속하는 기술분야의 기술자에게 있어서 당연한 것임을 명시한다.

도 1은 잉크를 제조한 후 확대하여 촬영한 사진.

도 2는 본 발명에 따른 성형부품에 패턴을 형성한 상태를 도시한 상태도.

도 3은 알칼리 탈지 후 패턴부를 확대하여 촬영한 사진

도 4는 본 발명에 따른 알칼리 탈지 후를 도시한 상태도.

도 5는 본 발명에 따른 무선통신기기 안테나를 도시한 측면도.

도 6은 본 발명의 흐름도.

◈도면 주요 부분에 대한 부호의 설명◈

A : 수지 C : 구리분말

P : 패턴부 1 : 성형부품

2 : 무전해동 3 : 전해동

4 : 전해니켈 50 : 무선통신기기 안테나

Claims

구리분말(C) 165 ∼ 265중량부에 대하여 가소제인 트리부틸아세테이트 5 ∼ 8중량부와, 조색제 2 ∼ 3중량부, 용제 375 ∼ 625중량부, 수지(A) 150 ∼ 250중량부를 혼합하여 자켓온도 25 ∼ 30℃로 50 ∼ 60분 동안 교반한 후, 30 ∼ 45℃로 110 ∼ 130분 동안 용해하여 구리분말(C) 표면을 수지(A)가 에워쌀 수 있도록 교반한 후 거름망으로 걸러 제조한 비전도성 인쇄도금용 잉크를 이용하여 다양한 재질의 성형부품 표면에 사용자가 원하는 형상으로 패턴을 인쇄하는 패턴부 인쇄단계(S10);

상기 패턴부(P)가 인쇄된 성형부품(1)을 60 ∼ 200℃의 온도에서 20 ∼ 120분 동안 건조하여 패턴부(P)를 건조하는 건조단계(S20);

수산화칼륨 56%를 55 ∼ 60℃의 온도로 유지한 수용액에 상기 건조단계(S20)를 거친 성형부품(1)을 삽입하여 성형부품(1)의 패턴부(P) 표면을 알칼리 탈지하여 흡착된 먼지나 유분과 같은 이물질과 산화피막 제거 작업 및 잉크에 혼합된 수지(A) 표면의 요철화와 더불어 구리분말(C)을 에워싸고 있는 수지(A)를 에칭시키고 수세하는 알칼리 탈지단계(S30);

상기 알칼리 탈지단계를 거친 성형부품(1)에 형성된 패턴부(P)에 황산구리 2 ∼ 3g/L, 호르마린 3 ∼ 5g/L, 수산화나트륨 7 ∼ 8g/L, EDTA(Ethylene Diamin Tera Acetic Acid) 10 ∼ 15g/L에 촉진제인 2.2-비피래딜 0.1g/L을 첨가한 수용액에서 4 ∼ 8㎛ 두께로 무전해동(2)을 도금하고 수세하는 무전해 동도금단계(S40);

상기 무전해 동도금단계에서 성형부품의 패턴부(P)에 도금된 무전해동(2) 표면에 황산구리(CuSO₄) 180 ∼ 220g, 황산(H₂SO₄) 50 ∼ 70g, 광택제를 혼합한 수용액을 이용하여 4 ∼ 15㎛ 두께로 전해동(3)을 도금하고 수세하는 전해 동도금단계(S50);

상기 전해 동도금단계(S50)에서 도금한 전해동(3) 표면에 황산니켈 300 ∼ 400g/L, 염화니켈 30 ∼ 50g/L, 붕산 30 ∼ 50g/L를 혼합한 수용액을 이용하여 45 ∼ 50℃의 온도를 유지한 상태에서 3 ∼ 5분 동안 전해니켈(4)을 도금한 후 수세하는 전해 니켈 도금단계(S60);

상기 전해니켈 도금단계 이후에 이온 처리한 물로 초음파 탕세하는 초음파 탕세단계(S70);

상기 초음파 탕세단계를 거친 패턴부(P)에 무전해동, 전해동, 전해니켈이 도금된 성형부품을 탈수 후 55℃의 온도로 15 ∼ 25분 동안 강제 건조하여 습기를 제거하는 탈수 및 건조단계(S80);로 이루어진 것에 특징이 있는 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴부 인쇄단계(S10)에서 잉크에 혼합하는 용제는 시클로헥사논 145 ∼ 155중량부, 부틸카비톨 145 ∼ 155중량부, 에틸셀루솔브아세테이트 50 ∼ 200중량부, 메틸에틸케톤 15 ∼ 100중량부, 메틸이소부틸케톤 10 ∼ 25중량부를 혼합하여 이루어진 것에 특징이 있는 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴부 인쇄단계(S10)에서 잉크에 혼합하는 수지(A)는 폴리에스터 30 ∼ 100중량부, 폴리이미드 30 ∼ 100중량부, 에폭시중합체 5 ∼ 125중량부, 폴리비닐 5 ∼ 125중량부, 아크릴 스틸렌 5 ∼ 50중량부, 부타티엔 5 ∼ 50중량부를 혼합하여 이루어진 것에 특징이 있는 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 건조단계(S20) 후 다양한 재질의 성형부품(1)에 인쇄된 패턴부(P)의 침투두께가 0.5 ∼ 2㎛ 범위내에 형성되도록 성형부품(1)의 재질에 따라 건조 조건을 조절하는 것에 특징이 있는 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴부 인쇄단계(S10)에서 패드인쇄, 실크 스크린인쇄, 그라비아인쇄 중 어느 하나의 인쇄 방식을 통해 인쇄하는 것에 특징이 있는 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 무전해 동도금단계(S40)는 바렐도금장치를 이용하는 것에 특징이 있는 인쇄 도금용 잉크를 이용한 무선통신기기 안테나 제조방법.