KR100973352B1 - 열융착테이프를 이용한 전자기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 소재에 사용할 수 있으며 높은 접착 신뢰성을 제공할 수 있고, 주파수, 특히 고주파에 의하여 용융 접착이 가능한 열융착테이프를 이용한 전자기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 융착테이프의 열융착성 접착층이 도전성 호일에 구비되어 있어, 고주파 인가시 상기 도전체의 가열에 의하여 접착층이 용융되어 접착력을 제공하게 되어 전자기기의 제1 및 제2 부품, 특히 윈도우와 프레임이 강하고 용이하고 접합된다.
본 발명에 따른 전자기기는 상호 접합이 필요한 제1 및 제2 부품; 및 상기 제1부품과 접하는 제1접착층, 상기 제1접착층과 접하는 알루미늄 호일(foil), 그리고 상기 알루미늄 호일 및 제2부품과 접하는 제2접착층으로 이루어진 열융착테이프;를 포함하여 이루어지며, 고주파를 인가하여 상기 알루미늄 호일을 가열하여 상기 열융착테이프의 제1 및 제2 접착층을 용융시켜 제1부품과 제2부품을 접합하여 제조된다.

Description

열융착테이프를 이용한 전자기기{ELECTRONIC EQUIPMENT USING HOT MELT TAPE}

본 발명은 다양한 소재에 사용할 수 있으며 높은 접착 신뢰성을 제공할 수 있고, 주파수, 특히 고주파에 의하여 용융 접착이 가능한 열융착테이프를 이용한 전자기기에 관한 것으로,

보다 상세하게는 융착테이프의 열융착성 접착층이 도전체, 구체적으로는 도전성 호일, 보다 구체적으로는 알루미늄 호일(foil)에 구비되어 있어, 고주파 인가시 상기 도전체의 가열에 의하여 접착층이 용융되어 접착력을 제공하게 되어 전자기기의 제1 및 제2 부품, 특히 윈도우와 프레임이 강하고 용이하고 접합된다.

접착 테이프는 다양한 산업 분야에서 물품의 포장, 접합, 표면 보호, 마스킹 등의 용도로 널리 이용되고 있다. 일반적으로 접착 테이프는 목적하는 성능을 구현하기 위해 접착제 및 기재 필름을 포함하여 구성된다.

이러한 접착 테이프의 종류로는 감압 접착 테이프, 열융착 테이프 등이 있다.

감압 접착 테이프는 가장 일반적으로 사용되는 접착 테이프이며 공개된 감압 접착 테이프는 하기에서 설명한다.

한국공개특허 제1995-0703036호에서는 n-부틸 아크릴레이트, 메타크릴산 및 하이드록시에틸 아크릴레이트의 공중합체와 같은 건조시에 알칼리 분산성을 띠는 감압 접착성 라텍스, n-부틸 아크릴레이트계 공중합체 라텍스와 같은 조건시에 알칼리 비분산성을 띠는 감압접착성 라텍스 및 임의로 하나 이상의 점착 부여제를 포함하고, 건조시에 수불용성 및 접착성 라텍스 조성물, 이로부터 감압 접착성 라벨을 제조하는 방법 및 당해 조성물의 용도에 관하여 개시하고 있다.

한국공개특허 제2005-0044290호에서는 공중합체 및 이소시아네이트 화합물을 실질적인 양의 할로겐 화합물 없이 포함하는 감압성 접착제 조성물이며, 상기 공중합체가 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 유기 용매의 존재 하에서, Α-피넨, 리모넨 및 테르피놀렌으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 연쇄 이동제를 사용하여, 카복실기를 갖는 라디칼 중합성 단량체를 필수적으로 함유하는 라디칼 중합성 단량체들을 공중합시킴으로써 제조된 것인 감압성 접착제 조성물 및 감압성 접착 시트를 개시하고 있다.

한국공개특허 제2008-0113427호에서는 난연성 열전도성 무기 화합물 및 팽창된 흑연 분말을, 고무, 엘라스토머 및 수지에서 선택되는 하나 이상의 재료를 주로 함유하는 접착제 및/또는 점착제 조성물에 첨가하여 수득되는 열전도성 감압 접착제 조성물 및 열전도성 감압 접착성 시트상 성형체에 관하여 개시하고 있다.

접착 테이프의 한 종류로서 열융착 테이프는 상기 감압 접착 테이프가 사용되기 어려운 금속 소재의 물질에 주로 사용되며, 경화제 또는 자외성 경화제를 포함하여 구성된다.

이러한 경화제를 포함하는 열융착 테이프에 관하여 공개된 종래의 기술에 대해 하기에서 설명한다.

한국등록특허 제430626호에서는 실리콘 수지로 이형처리된 폴리에스테르 필름 상에 이미다졸 화합물과 에폭시 화합물의 반응생성물을 열가소성 수지로 마이크로 캡슐화시킨 경화제를 10～50 중량% 함유하는 에폭시 접착제 필름용 용액을 필름상으로 코팅함을 특징으로 하는 열융착 에폭시 필름 및 이의 제조방법에 관하여 개시하고 있다.

상술한 감압 접착 테이프는 물질의 접착에 있어서 가장 일반적으로 사용되는 접착 테이프이다. 최근 디스플레이의 슬림화 및 넓은 디스플레이 화면을 구현하기 위해서는 좁은 접착면에 대해서도 높은 접착 신뢰성이 요구되나, 종래의 감압 접착 테이프는 접착력의 한계로 이러한 조건을 충족할 수 없다는 문제점이 있다. 또한 종래의 경화제를 포함하는 열융착 테이프는 높은 접착 신뢰성을 제공할 수 있는 장점이 있으나 피착재들의 일부 또는 모두가 금속인 경우에만 사용할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 다양한 소재 및 분야에 사용될 수 있는데, 일례로 휴대전화 등과 같은 전자기기에서 디스플레이 보호를 위한 윈도우가 장착되는 사출 프레임의 플렌지가 좁고 열전도도가 낮아 기존 열융착테이프를 사용할 수 없는 경우에도 열융착테이프를 도입하여 충분한 결합력을 제공할 수 있으며, 작업성이 우수하고 양산성이 높은 열융착테이프를 이용하여 전자기기의 제1 및 제2 부품, 특히 윈도우와 프레임을 강하고 용이하고 접합하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 도전체, 구체적으로는 도전성 호일, 보다 구체적으로는 알루미늄 호일(foil)의 일면 또는 양면에 배열된 열융착성 접착층의 일부 또는 모두에 이형지롤 도입하여 생산성, 운반성, 보관성, 접합 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 열융착테이프를 이용한 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 접합대상체의 접합부위 형상, 한정하여 전자기기의 접합부위 형상, 보다 한정하여 휴대전화의 프레임 접합부위 형상에 맞게 중공부를 형성한 열융착테이프를 이용한 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열융착테이프를 이용한 전자기기는

상호 접합이 필요한 제1 및 제2 부품; 및

상기 제1부품과 접하는 제1접착층,

상기 제1접착층과 접하는 알루미늄 호일(foil), 그리고

상기 알루미늄 호일 및 제2부품과 접하는 제2접착층으로 이루어진 열융착테이프;

을 포함하여 이루어지며,

고주파를 인가하여 상기 알루미늄 호일을 가열하여 상기 열융착테이프의 제1 및 제2 접착층을 용융시켜 제1부품과 제2부품을 접합하여 제조된다.

또 본 발명에 따른 열융착테이프를 이용한 전자기기에서

상기 열융착테이프의 제1 또는 제2 접착층, 또는 이들 모두에는 이형지가 부착되어 있고,

상기 제1부품은 사출 프레임이고, 상기 제2부품은 윈도우이며,

상기 알루미늄 호일 및 상기 접착층에는 중공부가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 열융착테이프 및 그 제조방법은 다양한 소재 및 분야에 사용될 수 있는데, 일례로 휴대전화 등과 같은 전자기기에서 디스플레이 보호를 위한 윈도우가 장착되는 사출 프레임의 플렌지가 좁고 열전도도가 낮아 기존 열융착테이프를 사용할 수 없는 경우에도 열융착테이프를 도입하여 충분한 결합력을 제공할 수 있으며, 작업성이 우수하고 양산성이 높고, 또 도전성 알루미늄 호일(foil)의 일면 또는 양면에 배열된 열융착성 접착층의 일부 또는 모두에 이형지롤 도입하여 생산성, 운반성, 보관성, 접합 작업성을 향상시킬 수 있고, 나아가 접합대상체의 접합부위 형상, 한정하여 전자기기의 접합부위 형상, 보다 한정하여 휴대전화의 프레임 접합부위 형상에 맞게 중공부를 형성하여 작업성을 높일 수 있어, 전자기기의 제1 및 제2 부품, 특히 윈도우와 프레임을 강하고 용이하고 접합하는 기술을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열융착테이프에 대한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 열융착테이프에 제조방법에 대한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 인서트 사출 휴대전화 프레임의 접합을 위한 열융착테이프에 대한 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 휴대전화의 프레임과 윈도우의 접합과 관련된 도면.
도 5는 본 발명에 따른 인서트 사출 휴대전화 프레임과 윈도우의 접합과 관련된 도면.
도 6은 본 발명에 따른 열융착테이프를 이용한 전자기기를 위한 접합장치의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 접합장치를 이용한 접합공정과 관련된 개략도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하고, 또 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 특허청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

도 1([a]는 결합단면도, [b]는 이형지와 테이프의 분해사시도, [c]는 결합사시도)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열융착테이프(T)는 중심의 도전성 알루미늄 호일(foil)(T3)을 배열하고, 그 양면에 열융착성 접착층(T1)(T2)을 배열한 구조를 갖는다. 그러나 필요에 따라 상기 알루미늄 호일의 일면에만 접착층을 도입한 구현예를 배제하지 않는다.

본 발명에서 상기 도전성 알루미늄 호일(foil)은 주파수, 특히 고주파 인가시 유도전류(플레밍의 왼손법칙 및 패러데이 전자 유도의 원리)에 의하여 발열(줄의 법칙)되는 것으로, 가격경쟁력, 생산성, 적용성 및 발열 효율 등을 고려할 때 알루미늄 호일인 것이 바람직하고, 고순도의 알루미늄을 사용하거나, 의도적으로 다른 성분이 함유되거나 자연적으로 불순물이 함유된 알루미늄을 사용할 수 있다. 그러나 대안적으로 구리, 철, SUS 재질 등의 금속이나, 도전성 물질(입상 또는 분상물)을 혼합하여 제조한 시트, 특히 합성수지 시트로 대체될 수 있다.

전자기기, 특히 휴대전화에서 프레임과 디스플레이 보호 윈도우의 접합에 사용되는 경우 이러한 도전성 호일(foil), 특히 알루미늄 호일의 두께는 6 내지 340 ㎛인 것이 바람직한데,

그 두께가 6 ㎛ 미만인 것을 사용하는 경우 고주파의 인가시 가열 정도의 조절이 어려워 탄화 또는 연소의 문제를 발생시킬 수 있고, 또 양면에 도포된 열융착성 접착층에 대해 적절한 열조절을 할 수 없는 문제점이 있으며,

또 그 두께가 340 ㎛ 초과인 것을 사용하는 경우 열융착 테이프로 제품화하였을 때 발열을 위해 소모되는 에너지량이 불필요하게 증가하고 변형이 어려워 작업성이 떨어지고, 제품의 중량이 늘어나 관리가 어려워지는데, 그 두께가 340㎛ 초과하는 경우에는 사실상 알루미늄 호일 또는 박판이라고 보기 어렵고 판형이 되어 롤 형태로 생산하기도 어렵다.

한편, 본 발명에 따른 열융착테이프(T)에는 상기 알루미늄 호일(T3)의 일면 또는 양면 각각에 열융착성 접착층(T1)(T2)이 부착되어 있다.

상기 열융착성 접착층(T1)(T2)은 알루미늄 호일(T3)에 형성되며 고주파 인가시 용융되어 피접착 물질, 즉 접합대상체가 상호 접착될 수 있게 하는 역할을 한다.

본 명세서에서 열융착성 접착층과 관련하여 '용융'이라는 표현은 접착층을 구성하는 수지가 물성변화를 거쳐 접착성을 제공하여 접합대상체(또는 피착재)에 부착된 후 일정한 접착력을 제공하는 일련의 과정을 대표하여 표현한 것으로,

가열, 가소 또는 경화 개념 등을 포함하는 포괄적 용어이며,

사전적 또는 관행적인 어의에 과도하게 천착하여 본 발명의 보호범위를 제한하는 방향으로 해석되어서는 안된다.

본 발명이서 이러한 접착층은 예를 들어, 페놀과 부타디엔 아크릴로니트릴 고무(NBR)의 혼합물로 제조될 수 있으며, 그 외 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

상기 열융착성 접착층(T1)(T2)은 상기 혼합물을 열융착 방법을 사용하여 알루미늄 호일(T3)의 양면에 부착될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

전자기기, 특히 휴대전화에서 프레임과 디스플레이 보호 윈도우의 접합에 사용되는 경우 상기 열융착성 접착층의 두께는 일례로 10 내지 300 ㎛인 것이 바람직한데, 상기 열융착성 접착층 두께가 10 ㎛ 미만으로 형성되는 경우 높은 접착 신뢰성을 제공할 수 없으며, 상기 열융착성 접착층 두께가 300 ㎛를 초과하여 형성되는 경우 고주파 인가시 발생되는 열에 의한 부분용융이 일어나 접착이 완전히 수행되지 않으며, 상기 열융착성 접착층 두께가 300 ㎛를 초과하는 경우 가공성 및 작업성이 나빠지고, 저효율성과 고비용상이라는 문제점이 발생될 수 있다. 그러나 상기 열융착성 접착층의 두께는 그 소재와 접합대상체의 종류에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 열융착테이프(T)의 제조방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

아래의 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 특히 접착층 및 알루미늄 호일의 특정 두께는 하나의 예시일 뿐이다.

부타디엔 아크릴로니트릴 고무(NBR)를 적절한 혼합을 위하여 적당한 크기로, 예를 들어 1입방센티 미만의 크기로 절단하고, 이후 페놀과 배합하여 용융(기타 용제 활용가능)하여 혼합하였다.

이와 같이 혼합된 페놀 및 부타디엔 아크릴로니트릴 고무의 혼합물을 열을 이용하여 분사하는 토출구(T Die)를 사용하여 이동하는 이형지 위에 얇게 도포하였다. 상기 이형지 상에 상기 혼합물을 도포한 후 상온에서 건조하여 20 ㎛ 두께로 열융착성 접착층을 형성하였다.

대안적으로 접착층의 양산성을 고려하여 통상적인 코터(coater)를 활용할 수 있는데, 이형지를 코터의 나이프(knife)로 연속적으로 통과시키면서 이형지에 접착층을 도포하고, 이어 오븐을 통과하면서 건조하여 접착층을 형성할 수 있다.

이후 상기 이형지 위에 도포된 열융착성 접착층을 알루미늄 호일 양면에 합지하기 위해서는 다음의 방법을 사용하였다.

즉, 드럼형태의 금속 로울러를 80 내지 130℃ 이하로 가열하였다. 가열한 로울러와 압착을 위한 추가 로울러 사이로 18 ㎛ 두께의 알루미늄 호일과 상기 이형지 위에 도포된 열융착성 접착층을 맞대고 통과시켜 열과 압력에 의해 두 재질이 녹아 붙게 하였다.

필요에 따라서 접착층과 알루미늄 호일의 합지는 생산성 및 안전성을 고려하여 가열과정 없이 압력만을 가하여 이루어질 수 있다.

상기 알루미늄 호일 일면에 상기 이형지 위에 도포된 열융착성 접착층을 부착한 후, 상기 제품의 반대면에 이형지 위에 도포된 열융착성 접착층을 상술한 방식으로 추가 도포하여 양쪽에 열융착성 접착층이 도포된 본 발명에 따른 열융착 테이프를 제조하였다.

나아가 도 2를 참조하여 대량 생산에 알맞은 열융착테이프(T)의 제조방법을 보다 포괄적으로 설명하면 다음과 같다.

두 롤러(R1)(R2) 사이를 통과시켜 가압(또는 가열을 병행하면서)하여 도전성 알루미늄 호일(foil)(T3)과 상기 알루미늄 호일의 일면 또는 양면에 배열된 열융착성 접착층(T1)(T2)을 접합한다.

또 양산성을 높이기 위하여 각각 알루미늄 호일(foil)(T3) 및 접착층(T1)(T2)이 시트 형태로 권취된 별도의 공급롤러(Rc)(Ra)(Rb)를 준비하고, 이를 풀면서(unwinding) 연속 공급하여 두 롤러를 통과시켜면서 가압하여 상호 합지하는데,

필요에 따라 상기 두 롤러는 히팅롤러(R1)와 가압롤러(R2)로 이루어진 것이어서 가압과 함께 열을 가하여 함께 합지한 다음, 다시 권취롤러(R3)에 말아 양산할 수 있다.

또 필요에 따라 알루미늄 호일의 일면에 제1접착층을 부착하고, 다시 시차를 두고 알루미늄 호일의 타면에 제2접착층을 부착하는 형태로 제조될 수 있으며, 또 이형지 역시 공급롤러로부터 공급하여 제1 또는 제2 접착층, 또는 이들 모두에 부착하여 생산할 수 있다.

아울러 열융착테이프가 특정 형상의 접합대상체에 대량으로 소요되는 경우에는 그 접합대상체의 접합부위 형상에 맞게 프레스 펀칭하거나 사출 제조할 수 있으며,

이러한 공정은 알루미늄 호일(foil)(T3) 및 접착층(T1)(T2)이 부착된 상태에서 이루어지거나,

알루미늄 호일 또는 접착층 부재, 또는 이들 모두를 미리 가공하여 후공정으로 가열 가압 접합할 수 있다.

도 1 [b] 및 [c]에 도시된 열융착테이프(T)는 알루미늄 호일(T3) 및 접착층(T1)(T2)이 상호 접합되어 있고, 접합대상체의 접합부위 형상, 한정하여 전자기기의 접합부위 형상, 보다 한정하여 휴대전화의 프레임 접합부위 형상에 맞게 중공부(Ta)를 가지며, 제2접착층(T2)에 이형지(T4)가 결합되어 있으며, 작업성을 위하여 상기 이형지(T4)에는 파지를 위한 통공(T4a), 특히 지그 삽입을 위한 통공(T4a)이 형성되어 있다.

상기 이형지(T4)는 도 2와 관련하여 앞서 설명한 열융착테이프의 제조방법에서 알루미늄 호일과의 합지 전에 접착층을 생산하는 과정에서 사용된 이형지를 그대로 활용하거나,

필요에 따라 최초 접착층 제조시의 이형지는 제거하고, 접착층에 추후 부착한 다른 별도의 이형지, 특히 투광성 이형지일 수 있다.

상기 이형지(T4)는 열융착성 접착층의 일부 또는 모두에 부착될 수 있으며, 기본적으로 이형지(T4)는 열융착성 접착층(T1)(T2)을 보호하는 역할을 하며, 접합대상체를 위한 고주파 가열 접착공정에서 미리 박리된 후 사용한다. 본 발명에서 이형지는 상업적으로 구입가능한 것을 용도에 맞게 구입하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 고주파를 이용한 열융착테이프의 전체 두께는 전자기기, 특히 휴대전화에서 프레임과 디스플레이 보호 윈도우의 접합에 사용되는 경우 이형지의 두께를 제외하고 26 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 열융착테이프(T)를 이용하여 접합대상체, 특정하여서는 전자기기, 보다 특정하여서는 휴대전화의 접합공정에 사용될 수 있는데,

도 4, 도 6 및 도 7에는 휴대전화(E)를 위한 사출 프레임(E1)과 디스플레이(E3)(도 3의 하부 확대된 원 내 참조) 보호를 위한 윈도우(E2)의 접합을 위한 공정과 접합장치(B)가 도시되어 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 이를 위하여 본 발명에 따른 열융착테이프(T)는 사출 프레임(E1)의 접합부위, 즉 접착면과 동일한 형태로 가공한 후 사용할 수 있는데, 가공된(중공부(Ta)를 갖는) 열융착테이프(T)를 디스플레이에서 화면 보호용 사출 프레임(E1)이 접착될 부분, 즉 접합부위인 플렌지(E1a)에 배치하고 고주파를 인가함으로써 접착 공정을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 열융착테이프(T)는 종래의 경화제 또는 자외선 경화제를 포함하는 열융착테이프와 달리 접착 공정에서 고주파를 인가하여 알루미늄 호일(T3)에 열을 발생시켜 열융착성 접착층(T1)(T2)을 용융시킴으로서 접착공정에 사용된다.

본 발명의 고주파를 이용한 열융착테이프를 사용하는 접착 공정은 10 내지 1000 kHz 범위의 고주파를 인가하여 수행될 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 본 발명은 필요에 따라서 또는 본 발명의 보호범위를 회피할 목적으로 다양한 주파수 대역을 적용하는 경우에도 보호범위가 미치는 것으로 해석되어야 한다.

이러한 본 발명에 따른 열융착테이프를 이용한 접합방법 및 이를 위한 접합장치를 도 6 및 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이하의 설명은 전자기기, 특히 휴대전화와 관련하여 설명하겠으나, 본 발명은 다양한 접합대상체에 적용될 수 있다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 접합장치(B)는 고주파발생기기(B1)와 가압기기(B2)로 이루어지며,

상기 고주파발생기기(B1)는 고주파발생 코일(B1a)(또는 워크코일)을 포함하며, 이 코일은 접합부위, 즉 프레임(E1)의 플렌지(E1a) 형상과 유사한 형상을 갖는다.

또 상기 가압기기(B2)는 하부에 전자기기, 특히 휴대전화(E)의 프레임(E1)이 안치되는 지지틀(B2c)와, 이 지지틀에 위치한 프레임(E1)과 윈도우(E2)를 가압할 수 있는 가압판(B2a)을 구비하고 있으며, 상기 가압판은 공압, 유압 또는 모터 등에 의하여 기계적으로 작동되는 플런져(B2b)와 연결되어 있다. 상기 가압판의 크기 및 형상은 적어도 두 접합대상체의 접합부위와 같아야 하는데, 제조편리성 등을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.

아울러 상기 지지틀(B2c) 하부에는 수평계 및 승하강 수단(스크류나 유압 또는 공압 실린더 등) 등으로 구성된 수동수단이나, 수평 센서 및 승하강 수단(전동 플런져 등) 등으로 구성된 자동수단으로 이루어진 수평조절수단(B2d)이 구비될 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 접합장치(B)는 고주파발생기기(B1), 가압판(B2a) 및 전자기기(E)의 일부 또는 모두의 강제 냉각을 위한 냉각수단(공냉 또는 수냉 방식 등)할 수 있다.

도 6에는 고주파발생기기(B1)를 위한 냉각수단(B3)으로 수조(B3a), 냉각수 순환펌프(B3b)와 순환파이프(B3c)가 구비되어 있다. 또 상기 가압기기(B2)의 지지틀(B2c) 하부쪽으로도 순환파이프(B3c)가 연장되어 지지틀 위에 안치된 프레임의 냉각이 가능하도록 되어 있으며, 순환파이프 상에 구비된 펌프(B3b) 또는 솔레노이드밸브(B3d), 또는 이들 모두의 on/off에 제어에 의하여 고주파 인가에 의한 접착층 용융 접합 후에 냉각수가 순환되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 열융착테이프(T)의 접착층(T1)(T2)을 위한 열융착수지는 일반적으로 열과 압력에 의해 접착력이 발생되는 수지이고, 화학적인 변화 없이 열에 의해 녹아 접착력이 발생하는 열가소성 수지계통의 열융착수지와, 열을 가했을 때 수지 중에 포함되어 있는 경화제의 작용으로 경화하여 접착력이 발생되는 열경화성 수지가 있는데,

전자기기, 특히 휴대전화의 제품특성을 고려하여 열경화성수지를 사용하거나 열가소성수지(상대적으로 저온 융착이 가능하여 피착재의 손상 문제가 적다)를 선택할 수 있다.

대략적인 접합과정을 설명하면, 먼저 고주파발생기기(B1)로부터 발생된 고주파가 코일(B1a)을 거쳐 열융착테이프(T)의 도전성 알루미늄 호일(T3)에 전달되면 유도 전류(플레밍의 왼손법칙 및 패러데이 전자 유도의 원리)에 의하여 알루미늄 호일이 발열(줄의 법칙)되고, 이 열이 접착층(T1)(T2)을 녹여 접합대상체, 즉 휴대전화(E)의 제1부품인 프레임(E1)의 플렌지(E1a)와 제2부품인 윈도우(E2)의 외곽 부분을 접합하게 된다. 이때 가압기기(B2)의 가압 상태는 접합 초기부터 접착층의 용융과정을 거쳐, 다시 일정 시간 더 유지되어 접착 수지가 경화되어 안정될 시간을 보장하는 것이 바람직하다.

이러한 접합공정을 보다 세분화하여 살펴보면, 도 1 [b] 및 도 6에 도시된 바와 같이, 열융착테이프(T)는 중공부(Ta)를 갖고, 제2접착층(T2)에는 지그(J, 도 7 및 도 6 참조) 고정을 위하여 통공(T4a)이 형성된 이형지(T4), 특히 육안에 의한 접합위치 확인을 위한 투광성 이형지가 결합되어 있다.

이러한 열융착테이프(T)를 가압기기(B2)의 지지틀(B2c)(지그(J) 구비) 위에 안치된 제1부품인 프레임(E1)의 플렌지(E1a)에 안착시키고, 플런져(B2b)를 하강시켜 가압판(B2a)으로 가압하여 열융착테이프(T)의 제1접착층(T1)이 프레임(E1)의 플렌지(E1a)에 밀착되도록 한 상태에서, 고주파를 인가하여 상기 제1부품인 프레임(E1a)이 상기 제1접착층(T1)과 상호 접합되도록 하는 제1접합단계를 거친다.

이어 가압기기(B2)의 가압판(B2a)을 들어 올리고 이형지(T4)를 제거한 다음, 프레임(E1)의 플렌지(E1a)에 제2부품인 윈도우(E2)를 안착시켜 윈도우의 테두리가 제2접착층(T2)과 접촉하도록 한 상태에서

다시 가압판(B2a)을 하강시켜 윈도우(E2)의 테두리가 제2접착층(T2)에 밀착되도록 한 상태에서 다시 고주파를 인가하여 제2부품인 윈도우와 제2접착층을 상호 접합하는 제2접합단계를 거친다.

이러한 제1 및 제2 접합단계로 이루어지는 본 발명에 따른 열융착테이프를 이용한 전자기기의 접합방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 제1접합단계는 본 발명에 따른 열융착테이프의 제2접착층(T2)에는 이형지(T4)를 남겨 놓은 채(제1접착층에 이형지가 부착된 형태(미도시됨)라면 작업 전에 이 이형지를 미리 제거하여야 한다)

이형지가 없는 제1접착층(T2)을 먼저 피착재(특히 전자기기, 즉 휴대전화의 사출 프레임의 플렌지)에 부착하는 작업이다.

이러한 제1접합단계의 목적은 열융착테이프를 정확하게 고정시키고 이형지를 제거하기 위한 것으로, 이 때 발현되는 접착력은 최종 제2접합단계의 접착력에 비해 낮은 수준이어서 이형지를 제거할 때 피착재인 프레임(E1)와 열융착테이프(T)가 상호 분리되지 않을 정도이면 충분하다.

또 제2접착층(T2)에 이형지(T4)를 남겨 놓는 이유는 양쪽 이형지를 모두 제거하게 되면 중공부(Ta)를 갖는 열융착테이프(T)(얇은 띠 형태이다)만이 남는데 이렇게 되면 접합과정에서 원형상 그대로 유지가 어려워 불량이 발생되기 쉽기 때문이다.

제1접합단계는 전자기기(E)인 휴대전화의 제1부품인 프레임(E1)의 옵셋(offset)된 플렌지(E1a)에 이형지(T4)가 제거되지 않는 열융착테이프(T)를 올려놓고 가압기기(B2)의 가압판(B2a)로 눌러 압력을 가한 상태에서

고주파발생기기(B1)을 작동시켜 워크코일(B1a)에 고주파를 흘리면, 워크코일에 흘린 고주파는 저자기파를 발생시켜,

그 전자기파가 열융착테이프(T)에 있는 금속층, 즉 도전성 알루미늄 호일(T3)에 유도되어 전류를 일으킨다.

이 유도된 전류는 금속 재질(주로 표면위주)에 저항을 일으켜 발열을 시키게 되는데, 발열된 도전성 알루미늄 호일(T3)이 접착층을 이루는 열융착수지를 녹여 끈적임이 있는 상태로 만들게 된다.

이때 열융착테이프(T)의 본연의 접착력이 발현되고, 고주파 공급을 중단하면 발열이 중단되고, 발열이 중단되면 잔열(남아있는 열)을 피착재인 프레임(E1)과 나눠가지면서 냉각이 된다(필요에 따라서는 생산성을 높이기 위해 별도의 냉각장치가 필요할 수도 있다).

이렇게 냉각되는 수초 동안 가압기기(B2)의 가압판(B2a)은 눌려진 상태로 유지하고, 충분한 냉각이 이루어진 시점에서 가압판을 상승시킨다.

이후 제1접합단계를 마치면 이형지(T4)를 쉽게 벗겨낼 수 있다. 이는 제1접착층(T10과 프레임(E!)의 접착력이 제2접착층(T2)과 이형지(T4)의 접착력 보다 크기 때문이며, 이는 이형지 고유의 특성이다.

다음으로 제2접합단계는 최종적으로 접합대상체를 상호 접합하는 과정으로,

제1접합단계에서 보다 고주파발생기기(B1)의 출력을 높이거나 가열시간을 늘이는 등의 방식으로 진행되고, 열경화성 수지로 접착층을 형성하는 경우 약 160℃에서 경화하는 경화제를 활성화하게 된다.

그 구체적인 제2접합단계는 두 번째 피착재인 윈도우(E2)(아크릴 또는 강화유리 사용)를 이형지(T4)가 제거된 열융착테이프(T)의 제2접착층(T2)과 접촉하도록 한 상태에서,

가압기기(B2)를 작동시켜 가압판(B2a)으로 가압하고,

이후 고주파발생기기(B1)를 작동시켜 워크코일(B1a)에 고주파를 흘려 열융착테이프(T)의 도전성 알루미늄 호일(T3)을 발열시킨다.

일정 시간 후 고주파 공급을 중단하면 열융착테이프의 알루미늄 호일(T3)에서 발생한 열은 양쪽 피착재(E1)(E2)로 일부 흡수되면서 냉각되고, 충분히 냉각된 후 가압판의 누른 상태를 해제한다.

이 경우에도 필요에 따라서는 생산성을 높이기 위해 별도의 냉각장치가 필요할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 열융착테이프를 이용하는 경우 전자기기, 특히 휴대전화 등의 디스플레이 화면 보호 프레임과 같은 좁은 접촉면에 대해서도 높은 접착 신뢰성을 제공하여 우수한 접착력을 나타낼 수 있음을 실험을 통하여 알 수 있었다. 점착력 측정(Dynamic Sheat Test)과정에서 전단 접착력 기준으로 일반적으로 테이프라고 알려진 감압성 점착테이프(Pressure Sensitive Adhesive)가 5~10kgf/㎠인 반면 본 발명에 따른 고주파를 이용한 열융착테이프의 경우 전단 접착력은 안정적으로 50kgf/㎠ 정도를 나타내었다. 또 ESD 문제가 없고, 터치패드 특성을 갖는 윈도우에도 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

또 본 발명에 따른 열융착테이프 및 이를 이용한 전자기기의 접합방법에 따라 제조된 전자기기는 기본적으로 상호 접합이 필요한 제1 및 제2 부품과, 이 제1 및 제2 부품 사이에 배열되는 열융착테이프를 포함하며,

상기 열융착테이프는 상기 제1부품과 접하는 제1접착층, 상기 제1접착층과 접하는 알루미늄 호일(foil), 그리고 상기 알루미늄 호일 및 제2부품과 접하는 제2접착층으로 이루어진다.

또 앞서 설명한 접합장치 및 접합방법에 따라 제조되므로, 고주파를 인가하여 상기 알루미늄 호일을 가열하여 상기 열융착테이프의 제1 및 제2 접착층을 용융시켜 제1부품과 제2부품을 접합하게 된다.

이를 전자기기 중 휴대전화에 적용하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 휴대전화(E)의 제1부품인 프레임(E1)의 플렌지(E1a)와 열융착테이프(T)의 제1접착층(T1)과 접합되어 있고, 디스플레이(E3)를 보호하기 위한 제2부품인 윈도우(E2)는 열융착테이프(T)의 제2접착층(T2)과 접하고 있으며,

두 접착층(T1)(T2) 사이에는 고주파에 의하여 가열되는 도전성 호일, 특히 알루미늄 호일(T3)이 위치하고 있다. 도 4의 하부 확대된 원 내에서, 미설명 참조부호 'E4'는 디스플레이(E3) 보호를 위한 완충패드(E4)이다.

최근의 모바일 기기는 경박단소화 경향에 발맞추면서도 보다 큰 디스플레이를 제공하여 활용성을 높이고, 디자인적인 측면에서도 테두리를 거의 제거한 보더리스(borderless) 디스플레이를 제공하고자하는 필요성이 커지고 있어서,

프레임(E1)은 가능한 작게 하면서도 디스플레이(E3)는 커지고, 이에 따라 디스플레이 보호를 위한 윈도우(E2)를 프레임의 플렌지(E1a)에 장착할 경우 베젤(bezel) 역할을 하는 플렌지의 폭은 아주 협소하게 되므로(narrow bezel), 보다 강력한 접착력을 제공하는 테이프의 필요성이 증대되고 있는데, 본 발명에 따른 기술은 이러한 경향에 부합하는 최적의 접착력을 제공할 수 있는 것이다.

무엇보다도 기존 열융착테이프에 열을 가하여 접착층을 용융시키기 위해서는 두 접합대상체 중 적어도 하나에는 접합부위에 열전도도가 높은 부재, 특히 금속부재가 구비되어 있어야 하는데,

양산성을 높이고, 제조단가는 낮추며, 경량화를 이루기 위하여 단순히 합성수지로만 제품을 제조하는 경향이 증가되는 현실에서는

기존의 단순 열융착 테이프는 이러한 순(純) 합성수지 제품에 적용할 수 없으나,

본 발명에 따른, 도전성 알루미늄 호일(T3)을 구비한 열융착테이프(T)는 이러한 문제가 없다.

한편 본 발명에 따른 고주파 접합방법 및 접합장치는 전자기기 중 인서트 사출 프레임에도 적용될 수 있다.

전자기기, 특히 휴대전화의 인서트사출 프레임은 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 플렌지(E1a) 부분이 도전체(C)(특히 SUS 재질)로 되어 있고, 그 외 본체 부분이 합성수지(예: PC 재질)로 되어 있다.

이러한 프레임에 대하여 역시 윈도우를 부착하는 경우 본 발명에 따른 고주파발생기기(B1)를 이용한 접합장치(B)를 활용하는 것이 바람직하다.

특히 단순히 접착제를 활용하여 두 부품을 접합하는 경우에는 접착제 특유의 흐름성으로 인한 문제로 인하여 불량률을 낮추기 위해서는 작업자의 높은 숙련도를 요하는 것이어서 인건비나 교육비용이 부담이 되기 쉽다.

또 앞서 언급한 바와 같이, 전자기기의 경박단소화 필요성과 대면적의 디스플레이 도입 요구의 상충문제를 해결하기 위하여 접합되는 두 부품의 중첩면적이 협소해지는 경향에 대처하면서도 충분한 접착력을 보장하여야 하고,

휴대전화(E)의 윈도우의 경우에는 프레임(E1)의 플렌지(E1a) 외에 완충패드(E4)까지 숨겨야 하므로 투광성(특히 투명) 윈도우는 테두리에 인쇄부(E2a)를 도입하여 플렌지(E1a)와 패드(E4)를 숨겨야 하는데, 접착수단으로 인하여 이러한 인쇄부에 손상이 발생되어서는 안 된다.

또 접착수단으로 기존 열융착 테이프를 활용하는 경우 접착용 수지의 용융을 위한 가열과정에서 인서트 사출된 프레임의 금속부위와 합성수지 본체의 접면 부분의 결합상태에 문제가 발생될 수 있는데,

이러한 모든 문제에 대하여 기존 접착수단인 감압성 양면 점착테이프(Pressure Sensitive Adhesive), 접착제(bond), 열융착 테이프를 이용하는 방식은 모두 단점을 갖고 있다.

이를 해결하고자 본 발명에서는 앞서 언급한 고주파 접합방법과 그 접합장치를 활용할 수 있다.

그 방법은 상호 접합이 필요한 제1 및 제2 부품, 즉 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같은 인서트 사출 프레임(E1)과 윈도우(E2)를

도 3에 도시된, 양면에 제1 및 제2 접착층(T1)(T2)을 구비한 열융착테이프(T')를 이용하여 접합하는 것이다. 도 3에서, 두 접착층(T1)(T2) 사이에는 기재층(T3a)이 구비되는데, 이 기재층은 부직포 또는 기타 직물, 또는 다양한 합성수지 등으로 이루어질 수 있다. 그러나 이러한 기재층 없이 앞서 설명한 바와 같이, 코터 또는 T-다이를 통하여 생산한 단일 접착층으로 구성된 열융착테이프를 채용하여도 무방하다.

상기 제1부품 또는 상기 제2부품, 또는 이들 모두는 상기 제1접착층 또는 상기 제2접착층과의 접촉부위에 도전체가 구비되어 있어야 하는데, 도시된 휴대전화용 프레임(E1)의 경우에는 내측 플렌지(E1a)가 금속, 특허 SUS 재질로 되어 있다.

도 3([a]는 결합단면도, [b]는 이형지와 테이프의 분해사시도, [c]는 결합사시도), 도 5, 도 6 및 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 그 구체적인 접합방법은 다음과 같다.

열융착테이프(T')는 역시 플렌지(E1a)의 형상에 맞게 중공부(Ta)를 갖고, 제2접착층(T2)에는 지그 고정을 위하여 통공(T4a)이 형성된 이형지(T4), 특히 육안에 의한 접합위치 확인을 위한 투광성 이형지가 결합되어 있다.

이러한 열융착테이프(T')를 가압기기(B2)의 지지틀(B2c) 위에 안치된 제1부품인 프레임(E1)의 플렌지(E1a)에 안착시키고, 플런져(B2b)를 하강시켜 가압판(B2a)으로 가압하여 열융착테이프(T')의 제1접착층(T1)이 프레임(E1)의 플렌지(E1a)에 밀착되도록 한 상태에서, 고주파를 인가하여 상기 도전체(C)로 이루어진 프레임(E1a)이 상기 제1접착층(T1)과 상호 접합되도록 하는 제1접합단계를 거친다.

이어 가압기기(B2)의 가압판(B2a)을 들어 올리고 이형지(T4)를 제거한 다음, 프레임(E1)의 플렌지(E1a)에 제2부품인 윈도우(E2)를 안착시켜 윈도우의 테두리인 인쇄부(E2a)가 제2접착층(T2)과 접촉하도록 한 상태에서

다시 가압판(B2a)을 하강시켜 윈도우(E2)의 테두리가 제2접착층(T2)에 밀착되도록 한 상태에서 다시 고주파를 인가하여 제2부품인 윈도우와 제2접착층을 상호 접합하는 제2접합단계를 거친다.

이러한 과정을 통하여 단순 가열에 의한 열융착수지 용융과정에서의 인쇄부의 손상문제, 액상 접착제를 사용하는 경우의 제품 불량 문제, 두 부품의 좁은 중첩 접합 부위로 인한 문제, 낮은 접착력 문제를 모두 일거에 해결할 수 있다.

이상의 설명에서 열융착수지의 종류, 이형지 및 이형제의 구체적인 종류, 고주파발생기기의 구체 사양 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.

또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 접합대상체(또는 피착재), 열융착테이프의 형상, 가압기기 등과 관련하여 제한적으로 도시된 바를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

T: 열융착 테이프 Ta: 중공부
T1: 제1접착층 T2: 제2접착층
T3: 알루미늄 호일 T4: 이형지
R1,R2: 롤러 E: 전자기기
E1,E2: 부품 E1a: 플렌지
E3: 디스플레이 E4: 완충패드
B: 접합장치 B1: 고주파발생기기
B2: 가압기기 B2a; 가압판
B3: 냉각수단

Claims (4)

1. 상호 접합이 필요한 제1 및 제2 부품; 및
   상기 제1부품과 접하는 제1접착층,
   상기 제1접착층과 접하는 알루미늄 호일(foil), 그리고
   상기 알루미늄 호일 및 제2부품과 접하는 제2접착층으로 이루어진 열융착테이프;
   을 포함하여 이루어지며,
   
   상기 알루미늄 호일 및 상기 제1 및 제2 접착층에는 중공부가 구비되어 있고,
   고주파를 인가하여 상기 알루미늄 호일을 가열하여 상기 열융착테이프의 제1 및 제2 접착층을 용융시켜 제1부품과 제2부품을 접합하여 제조되는 열융착테이프를 이용한 전자기기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열융착테이프의 제1 또는 제2 접착층, 또는 이들 모두에는 이형지가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 열융착테이프를 이용한 전자기기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제1부품은 사출 프레임이고, 상기 제2부품은 윈도우인 것을 특징으로 하는 열융착테이프를 이용한 전자기기.
4. 삭제

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