KR101295730B1 - Transferable multi-layed metal pattern and method for manufacturing metal pattern therefor - Google Patents
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Abstract
전사용 금속 패턴 및 이에 적합한 금속 패턴 제조 방법이 개시된다.
금속 패턴 제조 방법은 제1전주도금에 의해 제1의 내부응력(인장 혹은 압축응력)을 가지는 제1금속층을 형성하는 과정; 및 제2전주도금에 의해 제1의 금속층의 상부에 형성되며 상기 제1의 내부응력과는 다른 제2의 조밀도를 가지는 제2금속층을 형성하는 과정;을 포함하며, 여기서, 상기 제1금속층과 제2금속층의 두께를 제어함에 의해 금속 패턴의 응력을 제어하는 것을 특징으로 한다.Disclosed are a metal pattern for transfer and a method of manufacturing a metal pattern suitable therefor.
The method of manufacturing a metal pattern includes forming a first metal layer having a first internal stress (tensile or compressive stress) by first electroplating; And forming a second metal layer formed on the first metal layer by the second electroplating and having a second density different from the first internal stress, wherein the first metal layer And controlling the stress of the metal pattern by controlling the thickness of the second metal layer.
Description
본 발명은 전주도금에 의해 금속 패턴을 형성하는 방법 및 이를 통한 제품에 관한 것으로 전사를 용이하게 하는 제1 전주도금층과 응력을 제어하는 제2 전주도금층으로 구성되어 있는 전사용 금속 패턴 및 이에 적합한 금속 패턴 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for forming a metal pattern by electroplating, and a product through the same, a transfer metal pattern comprising a first electroplating layer for facilitating transfer and a second electroplating layer for controlling stress, and a metal suitable therefor. It relates to a pattern manufacturing method.
여기서, 제2 전주도금층은 공정상 전주도금의 박리가 필요 없는 기능층이며, 구성상 응력제어에 유리한 일반도금이 추가로 구비되는 다층 구조를 가질 수 있다. Here, the second electroplating layer is a functional layer that does not require peeling of the electroplating in the process, and may have a multi-layered structure in which general plating, which is advantageous for stress control in construction, is further provided.
일반적인 전해도금 및 무전해도금과 달리, 특수도금 중의 하나인 전주도금 공정은 그 목표하는 기능이 도금층 자체가 도금전 기재층과 박리되어, 독립적으로 제품으로 사용하기 때문에 제조 공정에서 기재층과의 박리 기능이 필수적이라 할 수 있다. 또한, 박리가 불가능할 경우에는 전주도금불량으로 판정하며, 이러한 박리 특성을 확보하는 것이 매우 중요한 공정제어 기술이기도 하다.Unlike the general electroplating and electroless plating, the electroplating process, one of the special platings, has a target function to peel off from the base layer in the manufacturing process because the plating layer itself is peeled off from the base layer before plating and used independently as a product. Function is essential. In addition, when peeling is impossible, it is judged as a poor electroplating, and securing such peeling characteristics is also a very important process control technique.
박리특성에 영향을 주는 매우 중요한 전주도금 인자가 도금층내의 잔류응력이며, 내부응력이라 표현되기도 한다. 내부응력은 주로 인장 혹은 압축응력으로 분류되며, 도 1과 같이, 각 도금의 특성 및 도금조건에 따라 응력조건이 결정되는 것으로 알려져 있다. A very important electroplating factor that affects the peeling characteristics is the residual stress in the plating layer, which is sometimes referred to as internal stress. The internal stress is mainly classified into tensile or compressive stress, and as shown in FIG. 1, it is known that stress conditions are determined according to the characteristics and plating conditions of each plating.
또한, 도금특성 및 도금조건을 적절히 조절할 경우, 내부응력이 없는 응력제로 영역이 가능한 것으로 알려져 있으나, 실제로 완벽한 무응력 상태의 제어는 쉽지 않으며, 주로 응력범위를 가지고 관리하며, 제품 특성에 문제가 없는 수준에서 관리하고 있는 것이 현실이다. In addition, if the plating characteristics and plating conditions are properly adjusted, it is known that a region can be made of a stress agent without internal stress, but in reality, it is not easy to control a perfect non-stress state, and it is mainly managed with a stress range, and there is no problem in product characteristics. The reality is that it is managed at the level.
표 1은 전주도금층 내부응력 분포에 따른 박리특성 변화표이다. 표 1에 나타난 바와 같이, 기본적으로 전주도금 공정에서 특히, 박리공정의 측면에서 내부응력을 고려한다면, 전주도금층의 내부응력은 압축응력 보다는 인장응력이 좀 더 유리한 것으로 알려져 있다. 이러한 특성은 전주도금의 대상물 표면의 요철 정도에 따라 이에 대한 효과가 극명하게 나타날 수 있는데, 표면요철이 매우 심한 경우(패턴 종횡비 大)에는 무응력보다는 약간의 인장응력이 있는 쪽이 박리가 쉽게 일어날 수 있다. Table 1 is a peeling characteristic change table according to the internal stress distribution of the electroplating layer. As shown in Table 1, basically considering the internal stress in the electroplating process, in particular in terms of the peeling process, the internal stress of the electroplating layer is known to have a more favorable tensile stress than the compressive stress. Such characteristics may be obvious depending on the degree of irregularities on the surface of the object of the electroplating. If the surface irregularities are very severe (large pattern aspect ratio), the peeling may be more easily caused by a slight tensile stress than the non-stress. Can be.
그러나 박리후 전주물에 내부응력이 잔류하고 있는 것은 전주물을 제품화 하는데 제약을 갖게 되는 문제점이 있으며, 이러한 문제로 인하여 인장응력이 박리공정에 유리함에도 불구하고, 기본적으로는 무응력을 유지하기 위하여 공정시간이나, 비용을 감수하고 제품을 생산하고 있는 실정이다. However, the internal stress remaining in the castings after peeling has a problem in that the castings are commercialized, and although the tensile stress is advantageous to the peeling process due to these problems, it is basically to maintain no stress. It is a situation that a product is produced at a cost of processing time or cost.
또한, 이러한 응력문제는 제품의 두께가 두꺼워질수록 초기 전주조건을 그대로 유지하여 전주도금층을 형성할 경우, 전주도금이 진행됨에 따라 내부응력이 단위 전주도금층 마다 중첩되는 효과로 인하여 응력의 정도가 제품상에 심하게 나타나게 되는 문제가 발생하게 된다.In addition, such a stress problem is that when the thickness of the product becomes thicker, if the initial pole condition is maintained as it is to form the electroplating layer, as the electroplating proceeds, the internal stress overlaps with each unit electroplating layer. Problems that appear severely on the screen occur.
따라서 두께가 두꺼운 제품의 경우에는 이러한 응력제어의 문제가 매우 중요하나, 생산성 확보와 제품의 품질을 유지하기가 매우 어려운 것이 사실이다.Therefore, in the case of thick products, the problem of stress control is very important, but it is true that it is very difficult to secure productivity and maintain product quality.
한편, 최근 들어 이동단말기를 이용한 상거래를 위한 M-commerce(Mobile commerce)의 개발이 주목되면서 금속 패턴이 전사된 폴리머 필름을 가지는 전자결제용 NFC 안테나(Near Field Communication antenna, 이하 안테나)에 대한 개발이 역시 주목되고 있다. Meanwhile, in recent years, as the development of M-commerce (Mobile commerce) for commerce using a mobile terminal has been focused, development of an NFC antenna (Near Field Communication antenna) having a polymer film transferred with a metal pattern has been developed. It is also attracting attention.
이동단말기(mobile phone) 수용 공간의 제약으로 인하여 안테나 분야에서도 기본적인 요구인 안테나 감도의 향상과 함께 안테나 성능을 유지하면서도 안테나의 두께 및 외형적 치수를 줄이고자 하는 요구가 최근 중요한 이슈로 부각되고 있다. 전주도금기술은 이러한 요구에 부응할 수 있는 대단히 유효한 기술이다.Due to the limitation of mobile phone accommodation space, the demand for reducing antenna thickness and external dimensions while maintaining antenna performance as well as improving antenna sensitivity, which is a basic requirement in the antenna field, has recently emerged as an important issue. The electroplating technology is a very effective technology to meet these demands.
도 2는 종래의 NFC 안테나의 구조를 도시한다.2 shows a structure of a conventional NFC antenna.
도 2를 참조하면, 종래의 NFC 안테나는 구리 재질의 금속 패턴을 구비한다. 금속 패턴은 전주 도금에 의해 형성된다. Referring to FIG. 2, the conventional NFC antenna includes a metal pattern made of copper. The metal pattern is formed by electroplating.
안테나(10)는 일반적으로 전파를 수신하기 위한 금속 패턴(12), 금속 패턴(12)의 일단으로부터 연장되는 제1인출부(14), 금속 패턴(12)의 타단으로부터 연장되는 제2인출부(16) 그리고 외부 회로와의 접촉을 제공하는 외부 접속 단자(18, 20)를 포함한다. 안테나(10)는 적어도 1회의 권(turn)수를 형성하여야 한다는 특성상, 제2인출부(16)는 금속 패턴(12)과 적어도 한차례 꼬이도록 층간 배선되어 있다.The
전주도금기술을 이용한 안테나 제조에 있어서 핵심기술들 중의 하나는 양산성에 영향을 미치는 응력제어이다. One of the key technologies in antenna manufacturing using electroplating technology is stress control that affects mass productivity.
도 3은 종래의 전주 도금을 이용한 안테나 제조 방법을 도시한다.3 illustrates a conventional antenna manufacturing method using electroplating.
먼저, 마스터가 준비된다. (s202) 마스터 상에는 제조하고자 하는 안테나 형상에 상응하는 형상의 도금 패턴이 형성되어져 있다. 평탄한 표면을 가지는 SUS 재질의 금속 표면에서 도금 패턴을 제외한 부분을 식각하여 부도체를 충진하고 그 표면을 평탄하게 처리하여 마스터를 형성한다.First, the master is ready. On the master, a plating pattern having a shape corresponding to the shape of the antenna to be manufactured is formed. A portion of the metal surface of the SUS material having a flat surface, except for the plating pattern, is etched to fill the insulator, and the surface is treated to form a master.
준비된 마스터의 표면을 탈지 및 수세 처리한다.(s204)The surface of the prepared master is degreased and washed with water (s204).
마스터 표면에 전주도금을 시행하여 안테나를 이루는 금속 패턴을 형성한다. (s206)Electroplating is applied to the master surface to form a metal pattern constituting the antenna. (s206)
전해액 중에서 음극과 양극을 대향시켜 통전시키면 양극쪽에서는 전해용출이 일어나지만 음극쪽에서는 금속 이온이 방전하여 전착현상을 일으킨다. 전주 도금(electroforming)은 이와 같은 전착 현상을 이용하여 원형과 반대되는 형상의 제품을 만드는 기술이다.When the anode and the cathode are energized facing each other in the electrolyte, electrolytic elution occurs at the anode side, but metal ions discharge at the cathode side, causing electrodeposition. Electroforming is a technique of making a product having a shape opposite to a circle by using this electrodeposition phenomenon.
즉, 마스터(master, 모형) 상에 필요로 하는 형상 및 두께로 금속을 전착시킨 후, 이 전착층을 마스터로부터 분리시켜서 원하는 복제물을 얻게 된다. 전기 도금(electroplating)은 모형과 전착층의 밀착성이 요구되지만 전주도금은 밀착성이 중요하지 않게 된다.In other words, after electrodeposition of the metal to the shape and thickness required on the master (model), the electrodeposition layer is separated from the master to obtain a desired replica. Electroplating requires adhesion between the master and the electrodeposition layer, but electroplating becomes insignificant.
전주 도금에 의해 얻어지는 금속 구조물은 화학적으로 안정되어 있기 때문에 우수한 외형과 전기적 특성을 보인다.Metal structures obtained by electroplating are chemically stable and thus exhibit excellent appearance and electrical properties.
전사용 필름을 준비한다.(s208) 전사용 필름은 필름 표면에 접착제를 도포하여 형성된다. A transfer film is prepared. (S208) The transfer film is formed by applying an adhesive to the film surface.
전사용 필름을 다층 금속 패턴이 형성된 마스터에 합지시킨다.(s210) The transfer film is laminated on the master on which the multilayer metal pattern is formed.
다층 금속 패턴을 필름에 전사한다.(s212) 합지시킨 전사용 필름을 마스터로부터 떼어내어 다층 금속 패턴을 전사용 필름에 전사시킨다.The multilayer metal pattern is transferred to a film. (S212) The laminated transfer film is removed from the master, and the multilayer metal pattern is transferred to the transfer film.
다층 금속 패턴이 전사된 전사용 필름에 커버 필름을 합지시켜 안테나를 형성한다.(s214)The cover film is laminated on the transfer film to which the multilayer metal pattern has been transferred to form an antenna (s214).
도 3에 도시된 바와 같은 전주도금기술을 이용한 안테나 제조에 있어서 양산성에 영향을 미치는 응력제어가 주요 과제이다. 양산성에 영향을 미치는 응력으로서는 압축 응력과 인장 응력이 있다.In the manufacture of the antenna using the electroplating technology as shown in FIG. Stresses affecting mass productivity include compressive stress and tensile stress.
도 4는 전주도금에 의한 금속 패턴에 있어서 압축 응력과 인장 응력에 의한 영향을 도식적으로 도시한다.4 schematically shows the influence of compressive and tensile stresses on the metal pattern by electroplating.
도 4의 좌측 (a)도면은 마스터 상에 형성되는 금속 패턴이 볼록한 형상을 가지는 경우를 도시하며, 이러한 현상은 인장 응력에 비해 압축 응력이 클 경우에 발생한다. 이는 금속 패턴과 마스터와의 결합력이 바람직하지 않게 증가되고 전사시 전사용 필름과의 접촉 면적이 적어지게 되는 결과를 초래하여, 이에 의해 전사가 제대로 이루어지지 않게 된다.The left (a) of FIG. 4 shows a case where the metal pattern formed on the master has a convex shape, and this phenomenon occurs when the compressive stress is larger than the tensile stress. This results in an undesirably increased binding force between the metal pattern and the master and less contact area with the transfer film during transfer, whereby transfer is not performed properly.
한편, 도 4의 우측 (b)도면은 마스터 상에 형성되는 금속 패턴이 오목한 형상을 가지는 경우를 도시하며, 이러한 현상은 인장 응력에 비해 압축 응력이 작을 경우에 발생한다. 이는 금속 패턴과 마스터의 결합력이 바람직하지 않게 감소되고 전사시 금속 패턴이 전사용 필름에 제대로 전사되지 못하거나 전사된 이후에 접착력을 유지하지 못하고 전사용 필름으로부터 떨어져 나오게 되는 결과를 초래한다.On the other hand, the right (b) of Figure 4 shows a case where the metal pattern formed on the master has a concave shape, this phenomenon occurs when the compressive stress is smaller than the tensile stress. This results in an undesirably reduced binding force between the metal pattern and the master, and during transfer, the metal pattern is not properly transferred to the transfer film or is separated from the transfer film without maintaining adhesive force after being transferred.
이와 같이, 금속 패턴의 응력이 제대로 조절되지 못할 경우에는 양산성에 치명적인 영향을 주게 된다.As such, when the stress of the metal pattern is not properly controlled, it has a fatal effect on mass productivity.
전주 도금 과정(s206)에서는 도금의 물성을 조정함에 의해 박리의 용이성 등을 조절하도록 하고 있지만, 공정 변수의 경시적 변화를 고려할 때 매우 어려운 작업이 될 수 밖에 없다.In the electroplating process (s206), the ease of peeling or the like is controlled by adjusting the physical properties of the plating, but it is a very difficult task in view of the change in process variables over time.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하지 위하여 안출된 것으로서 전주도금을 이용한 제조되는 금속 패턴에 있어서 양산성을 확보할 수 있는 전사용 금속 패턴을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to provide a transfer metal pattern that can secure mass productivity in a metal pattern manufactured by electroplating.
본 발명의 다른 목적은 금속 패턴의 응력을 용이하게 제어할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method which can easily control the stress of the metal pattern.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전사용 금속 패턴은Transfer metal pattern according to the present invention for achieving the above object is
전주도금에 의해 형성되는 금속 패턴에 있어서,In the metal pattern formed by electroplating,
제1의 내부응력(인장 혹은 압축응력)을 가지는 제1금속층; 및A first metal layer having a first internal stress (tensile or compressive stress); And
상기 제1금속층의 상부에 형성되며 상기 제1의 내부응력과는 다른 제2의 내부응력(압축 혹은 인장응력)을 가지는 제2금속층;A second metal layer formed on the first metal layer and having a second internal stress (compression or tensile stress) different from the first internal stress;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.
여기서, 상기 금속 패턴은 전주도금을 이용한 제품에 적용되는 것이며, 특히, 안테나에 적용되는 경우에는,Here, the metal pattern is applied to the product using the electroplating, in particular, when applied to the antenna,
상기 제1금속층은 황산동으로 형성되는 것이며,The first metal layer is formed of copper sulfate,
상기 제2금속층은 피로 인산동으로 형성되는 것임을 특징으로 한다..
The second metal layer is characterized in that formed of copper pyrophosphate.
상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속 패턴 제조 방법은Metal pattern manufacturing method according to the present invention for achieving the above another object
전주도금에 의해 금속 패턴을 형성하는 방법에 있어서,In the method of forming a metal pattern by electroplating,
제1전주도금에 의해 제1의 내부응력(인장 혹은 압축응력)을 가지는 제1금속층을 형성하는 과정; 및Forming a first metal layer having a first internal stress (tensile or compressive stress) by first electroplating; And
제2전주도금에 의해 제1의 금속층의 상부에 형성되며 상기 제1의 내부응력과는 다른 제2의 내부응력(압축 또는 인장응력)을 가지는 제2금속층을 형성하는 과정;Forming a second metal layer formed on the first metal layer by the second electroplating and having a second internal stress (compression or tensile stress) different from the first internal stress;
을 포함하며,/ RTI >
여기서, 상기 제1금속층과 제2금속층의 두께를 제어함에 의해 금속 패턴의 응력을 제어하는 것을 특징으로 한다.Here, the stress of the metal pattern is controlled by controlling the thicknesses of the first metal layer and the second metal layer.
여기서, 안테나의 경우 상기 제1금속층은 황산동으로 형성되는 것이며,In the case of the antenna, the first metal layer is formed of copper sulfate,
상기 제2금속층은 피로 인산동으로 형성되는 것임을 특징으로 한다.The second metal layer is characterized in that formed of copper pyrophosphate.
본 발명은 각 층이 서로 다른 내부응력을 가지는 다층 금속 패턴 및 이러한 다층 금속 패턴에 있어서의 효과적인 응력 제어 기술을 개사한다.The present invention outlines a multilayer metal pattern in which each layer has a different internal stress and an effective stress control technique in such a multilayer metal pattern.
다층 도금은 단층도금 개발에 비하여 공정이 추가된다는 단점에도 불구하고, 양산성 확보를 위한 응력제어라는 중요한 문제들을 각각의 도금층들이 기능을 분담하여 해결할 수 있기 때문에 각 공정의 유효범위가 확대되어, 양산수율 향상에 도움이 될 수 있다는 장점이 있다.In spite of the disadvantage that multi-layer plating adds process compared to single layer plating development, the effective range of each process is expanded because each plating layer can solve the important problem of stress control for mass production by sharing function. The advantage is that it can help to improve yield.
도 1은 종래의 니켈전주도금 조건에 따른 내부응력 변화 그래프를 도시한다.
도 2는 종래의 NFC 안테나의 구조를 도시한다.
도 3은 종래의 전주 도금을 이용한 안테나 제조 방법을 도시한다.
도 4는 전주도금에 의한 금속 패턴에 있어서 압축 응력과 인장 응력에 한 영향을 도식적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 전사용 금속 패턴에 있어서 응력을 제어하는 방법을 도식적으로 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 전사용 금속 패턴의 단면 구조를 도시하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전사용 금속 패턴의 단면을 도시한 것으로서, 3층 구조의 다층 금속 패턴의 단면을 광학 현미경으로 촬영하여 얻어진 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 금속 패턴의 단면을 도시한 것으로서, FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope; 전계방출 주사현미경)으로 촬영하여 얻어진 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 금속 패턴 제조 방법을 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 금속 패턴 제조 방법의 다른 실시예를 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전사용 금속 패턴의 단면을 도시한 것으로서, 4층 구조의 다층 금속 패턴의 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope; 주사전자현미경)으로 촬영하여 얻어진 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전사용 금속 패턴의 단면을 도시한 것으로서, 4층 구조의 다층 금속 패턴의 단면에서 각 성분의 분포를 분석한 결과이다.Figure 1 shows a graph of the internal stress change according to the conventional nickel electroplating conditions.
2 shows a structure of a conventional NFC antenna.
3 illustrates a conventional antenna manufacturing method using electroplating.
4 schematically shows the influence on compressive and tensile stresses in the metal pattern by electroplating.
5 diagrammatically shows a method of controlling stress in a transfer metal pattern according to the present invention.
6 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a transfer metal pattern according to the present invention.
7 illustrates a cross section of a transfer metal pattern according to an embodiment of the present invention, which is obtained by photographing a cross section of a multilayer metal pattern having a three-layer structure with an optical microscope.
8 is a cross-sectional view of a metal pattern according to an embodiment of the present invention, which is obtained by photographing with a field emission scanning microscope (FE-SEM).
9 illustrates a metal pattern manufacturing method according to the present invention.
10 shows another embodiment of a metal pattern manufacturing method according to the present invention.
11 is a cross-sectional view of a transfer metal pattern according to an embodiment of the present invention, which is obtained by photographing a cross-section of a multi-layered metal pattern having a four-layer structure with a scanning electron microscope (SEM).
12 is a cross-sectional view of a transfer metal pattern according to an embodiment of the present invention, and is a result of analyzing the distribution of each component in the cross-section of the multi-layered metal pattern of the four-layer structure.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 전사용 금속 패턴에 있어서 응력을 제어하는 방법을 도식적으로 도시한다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 패턴은 다층 구조를 가지며 각 금속층들이 서로 다른 응력 특성을 가지도록 함으로써 종합적으로 바람직한 응력 조절이 달성되도록 하는 것이다. 구체적으로, 단층 구조의 금속 패턴에 있어서는 압축 응력 및 인장 응력의 균형점을 맞추기가 어렵지만, 압축 응력 혹은 인장 응력을 가지도록 하는 것은 용이하다.5 diagrammatically shows a method of controlling stress in a transfer metal pattern according to the present invention. Referring to FIG. 5, the metal pattern according to the present invention has a multi-layered structure so that each of the metal layers may have different stress characteristics, thereby achieving overall desired stress control. Specifically, in the single-layered metal pattern, it is difficult to balance the compressive stress and the tensile stress, but it is easy to have the compressive stress or the tensile stress.
이를 이용하여 본 발명의 다층 구조의 금속 패턴은 압축 응력을 가지는 금속층과 인장 응력을 가지는 금속층을 조합시킴으로써 금속 패턴의 응력을 조절하도록 하는 것이다.The metal pattern of the multi-layered structure of the present invention by using this to adjust the stress of the metal pattern by combining the metal layer having a compressive stress and the metal layer having a tensile stress.
금속 패턴의 응력 특성은 금속조직의 결정립 크기에 의해 결정되는 것이 관찰된다. 구체적으로 동일한 금속에 있어서도 결정립 크기가 클 수록 인장 응력이 우세하고 결정립 크기가 작을수록 압축 응력이 우세한 것이 관찰되고 있다.It is observed that the stress characteristics of the metal pattern are determined by the grain size of the metal structure. Specifically, even in the same metal, it is observed that the larger the grain size, the higher the tensile stress, and the smaller the grain size, the higher the compressive stress.
본 발명은 이를 이용하여 다층 도금에 의해 금속 패턴을 형성하면서 각 금속층의 결정립 크기를 선택적으로 적용함에 의해 전체적인 응력을 조절하게 하는 것이다. 그러나 경우에 따라서는 결정립 크기에 큰 차이가 없더라도, 무응력 조건을 중심으로 전주도금층에 미세하게 인장 혹은 압축응력이 내부응력으로 발생하는 경우가 많기 때문에 본 발명의 내용이 반드시 결정립 크기의 차이에 국한되어 설명되는 것은 아니다.The present invention is to use this to control the overall stress by selectively applying the grain size of each metal layer while forming a metal pattern by multi-layer plating. However, in some cases, even though there is no significant difference in grain size, the contents of the present invention are necessarily limited to the difference in grain size because fine tensile or compressive stresses are often generated as internal stress in the electroplated layer mainly on the stress-free condition. It is not to be described.
도 6은 본 발명에 따른 전사용 금속 패턴의 단면 구조를 도시하는 모식도이다.6 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a transfer metal pattern according to the present invention.
도 6을 참조하면, 종래에 있어서 단층 구조로 금속 패턴을 제조하는 것임에 비해 본 발명은 다층 구조의 금속 패턴을 제조하는 것임을 알 수 있다.Referring to Figure 6, it can be seen that the present invention is to manufacture a metal pattern of a multi-layer structure, compared to the conventional manufacturing a metal pattern of a single layer structure.
도 6에 도시된 것에 있어서 상부 금속층으로서 압축 응력이 우세한 것이고 하부 금속층이 인장 응력이 우세하도록 하는 것이지만 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 6, the compressive stress predominates as the upper metal layer and the lower metal layer predominates in the tensile stress, but the present invention is not limited thereto.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전사용 금속 패턴의 단면을 도시한 것으로서, 3층 구조의 다층 금속 패턴의 단면을 광학 현미경으로 촬영하여 얻어진 것이다.7 illustrates a cross section of a transfer metal pattern according to an embodiment of the present invention, which is obtained by photographing a cross section of a multilayer metal pattern having a three-layer structure with an optical microscope.
도 7을 참조하면, 최상위의 니켈, 피로인산동, 황산동, 피로인산동이 명확하게 층구조를 이루고 있는 것을 볼 수 있다. 이들 중에서 니켈층은 보호층으로서 형성된 것이다.Referring to FIG. 7, it can be seen that nickel, copper pyrophosphate, copper sulfate, and copper pyrophosphate at the top have a clear layer structure. Among them, the nickel layer is formed as a protective layer.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 금속 패턴의 단면을 도시한 것으로서, FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope; 전계방출 주사현미경)으로 촬영하여 얻어진 것이다.8 is a cross-sectional view of a metal pattern according to an embodiment of the present invention, which is obtained by photographing with a field emission scanning microscope (FE-SEM).
도 8을 참조하면, 최상위층의 피로인산동과 중간층의 황산동 사이에서 결정립 크기의 차이가 있는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that there is a difference in grain size between copper pyrophosphate in the uppermost layer and copper sulfate in the middle layer.
그러나 공정상에서 초기에 피로인산동을 진행하기에는 현실적으로 문제가 있는데, 이는 전주도금을 실시하는 마스터가 절연층과 도전층의 이중의 재질로 형성되어 있어서, 피로인산동을 초기에 진행할 경우, 피로인산동이 갖고 있는 특성으로 인하여 절연층 사이로 침투하는 현상이 발생하며 이는 마스터 수명에 좋지 않은 영향을 주는 것으로 관찰되었다. 따라서 이러한 현상을 억제하기 위하여는 황산동을 초기 도금의 조건으로 선택하는 것이 바람직하다.However, there is a problem in the process of proceeding with pyrophosphoric acid copper in the early stage of the process, because the master for electroplating is made of double material of insulating layer and conductive layer. Due to this property, penetration into the insulating layer occurs, which has been observed to adversely affect the master life. Therefore, in order to suppress this phenomenon, it is preferable to select copper sulfate as a condition of initial plating.
도 9는 본 발명에 따른 금속 패턴 제조 방법을 도시한다.9 illustrates a metal pattern manufacturing method according to the present invention.
도 9를 참조하면, 먼저 전주도금을 위한 마스터가 준비된다.(s802) 마스터 상에는 제조하고자 하는 안테나 형상에 상응하는 형상의 도금 패턴이 형성되어져 있다. 평탄한 표면을 가지는 SUS 재질의 금속 표면에서 도금 패턴을 제외한 부분을 식각하여 부도체를 충진하고 그 표면을 평탄하게 처리하여 마스터를 형성한다. 준비된 마스터의 표면을 탈지 및 수세 처리한다.Referring to FIG. 9, first, a master for electroplating is prepared. (S802) A plating pattern having a shape corresponding to the shape of the antenna to be manufactured is formed on the master. A portion of the metal surface of the SUS material having a flat surface, except for the plating pattern, is etched to fill the insulator, and the surface is treated to form a master. The surface of the prepared master is degreased and washed with water.
마스터 표면에 1차 전주도금을 시행하여 하부 금속층을 형성한다. (s804)A primary electroplating is applied to the master surface to form the lower metal layer. (s804)
하부 금속층의 상부에 2차 전주도금을 시행하여 상부 금속층을 형성한다.(s806)Second upper electroplating is performed on the lower metal layer to form the upper metal layer (s806).
여기서, 하부 금속층 및 상부 금속층의 두께(t1_1, t1_2)는 사용되는 금속의 종류 및 원하는 응력 상태에 따라 조절될 수 있다. 각 금속층의 두께(t1_1, t1_2)는 도금 시간의 차이에 의해 조절될 수 있다.Here, the thicknesses t1_1 and t1_2 of the lower metal layer and the upper metal layer may be adjusted according to the type of metal used and the desired stress state. The thicknesses t1_1 and t1_2 of each metal layer may be adjusted by the difference in plating time.
NFC 안테나의 경우 하부 금속층으로서 황산동이 사용되고 상부 금속층 즉, 전파 수신면에 접하는 금속층으로서 피로 인산동이 사용될 수 있다.In the case of the NFC antenna, copper sulfate may be used as the lower metal layer, and pyrophosphate copper may be used as the upper metal layer, that is, the metal layer in contact with the radio wave receiving surface.
도 10은 본 발명에 따른 금속 패턴 제조 방법의 다른 실시예를 도시한다.10 shows another embodiment of a metal pattern manufacturing method according to the present invention.
도 10을 참조하면, 먼저 전주도금을 위한 마스터가 준비된다.(s902) Referring to FIG. 10, first, a master for electroplating is prepared. (S902)
준비된 마스터의 표면을 탈지 및 수세 처리한다.(s904)The surface of the prepared master is degreased and washed with water (s904).
마스터 표면에 1차 전주도금을 시행하여 최하부 금속층을 형성한다. (s906)A first electroplating is applied to the master surface to form the bottom metal layer. (s906)
하부 금속층의 상부에 2차 전주도금을 시행하여 가운데 금속층을 형성한다.(s908)Secondary electroplating is performed on the lower metal layer to form a middle metal layer. (S908)
가운데 금속층의 상부에 3차 전주도금을 시행하여 상부 금속층을 형성한다.(s910)The upper metal layer is formed by performing a third electroplating on the top of the middle metal layer. (S910)
여기서, 각 금속층의 두께(t2_1, t2_2, t2_3)는 사용되는 금속의 종류 및 원하는 응력 상태에 따라 조절될 수 있다. 각 금속층의 두께(t2_1, t2_2, t2_3)는 도금 시간의 차이에 의해 조절될 수 있다.Here, the thicknesses t2_1, t2_2, and t2_3 of each metal layer may be adjusted according to the type of metal used and a desired stress state. The thicknesses t2_1, t2_2, and t2_3 of each metal layer may be adjusted by the difference in plating time.
NFC 안테나의 경우 최하부 금속층으로서 피로 인산동이 사용되고, 가운데 금속층으로서 황산동이 사용되고 상부 금속층 즉, 전파 수신면에 접하는 금속층으로서 피로 인산동이 사용될 수 있다.In the case of the NFC antenna, copper phosphate may be used as the bottom metal layer, copper sulfate may be used as the middle metal layer, and fatigue phosphate copper may be used as the upper metal layer, that is, the metal layer in contact with the radio wave receiving surface.
전주도금기술을 이용한 안테나 제조에 있어서 핵심기술은 안테나의 특성을 좌우할 수 있는 안테나 형상제어 및 표면특성 확보이며, 양산성에 영향을 미치는 응력제어가 주요 과제이다. 이러한 문제의 해결은 많은 부분 도금공정의 정밀한 제어를 통하여 해결될 수 있는데, 단일 도금공정에서 안테나의 여러 가지 특성을 만족하여야 하기 때문에 대량 생산시 양산수율 확보가 쉽지 않을 것으로 예상된다.The core technology in antenna manufacturing using electroplating technology is antenna shape control and surface property which can influence the characteristics of the antenna, and stress control affecting mass production is the main problem. The solution of this problem can be solved through precise control of many partial plating processes, and it is expected that mass production yield will not be easily secured in mass production because various characteristics of the antenna must be satisfied in a single plating process.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명은 다층도금 기술을 개시하였다. 다층도금은 단층도금 개발에 비하여 공정이 추가된다는 단점에도 불구하고, 양산성 확보를 위한 응력제어라는 중요한 문제들을 각각의 도금층들이 기능을 분담하여 해결할 수 있기 때문에 각 공정의 유효범위가 확대되어, 양산수율 향상에 도움이 될 수 있다는 장점이 있다. In order to solve these problems, the present invention discloses a multilayer plating technique. In spite of the disadvantage that multi-layer plating adds process compared to single-layer plating development, the effective range of each process is expanded because each plating layer can solve the important problem of stress control for mass production by sharing the function. The advantage is that it can help to improve yield.
도 11은 본 발명에 따른 금속 패턴 제조 방법의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 11을 참조하면, 최하부 제 1층에 일반적으로 인장특성을 갖는 고연성 니켈도금층을 구비하여 전주도금시 박리특성을 확보하였으며, 제1층의 상부에 연속하여 압축응력의 특성을 갖는 피로인산동 제2 도금층을 형성하여 전체 전주도금층의 응력을 평형상태로 조정하였다. 이후 인장(광택니켈 도금층)과 압축(피로인산동 도금층)의 특성을 갖는 도금층을 추가로 제3, 제4 도금층으로 형성시켜 두꺼운 전주도금층을 형성하면서도 응력이 제어된 제품을 제작하였다.11 shows another embodiment of a method of manufacturing a metal pattern according to the present invention. Referring to FIG. 11, the lowermost first layer was provided with a high ductile nickel plated layer having tensile properties in general, thereby securing peeling properties during electroplating, and fatigue phosphorus copper having a compressive stress characteristic continuously on top of the first layer. The 2nd plating layer was formed and the stress of the whole electroplating layer was adjusted to equilibrium. Thereafter, a plating layer having characteristics of tensile (gloss nickel plating layer) and compression (pyrophosphate copper plating layer) was further formed as the third and fourth plating layers to form a thick electroplating layer, thereby producing a product under stress control.
도 12는 도 11에 도시한 본 발명에 따른 금속 패턴 제조 방법의 실시예를 성분분석을 통한 맵핑을 진행하여 각 성분의 위치분포를 분석한 결과의 도시이다. FIG. 12 is a diagram illustrating a result of analyzing a position distribution of each component by performing mapping through component analysis of an embodiment of the metal pattern manufacturing method according to the present invention shown in FIG. 11.
도 12를 참조하면, 내부응력의 제어를 위하여 니켈과 동을 각각 배치시켜 구비한 4층의 도금층을 관찰 할 수 있다.Referring to FIG. 12, it is possible to observe four plating layers each having nickel and copper disposed to control internal stress.
응력제어가 가능한 전주도금층을 구비하기 위한 다층도금은 전주도금층을 이용하여 일정두께 이상이 형성되는 제품의 제조에 있어서 기존 단층도금에서 유발되는 각각의 문제점들을 다층도금에서 각각의 전주도금층들이 기능적으로 분담하여 형성됨으로써, 양산성 및 양산수율 향상에 효과적이며, 이는 각종 전주도금 제품과 안테나 등에 적용될 수 있다.In the multi-layer plating to provide stress-controlled electroplating layer, each electroplating layer functionally shares the problems caused by existing single layer plating in the manufacture of products in which a certain thickness or more is formed by using the electroplating layer. It is effective to improve mass productivity and yield, which can be applied to various pre-plated products and antennas.
s802...마스터 준비과정 s804...하부 금속층 형성과정
s806...상부 금속층 형성과정s802 Master preparation s804 Under metal layer formation
s806 ... the formation of the upper metal layer
Claims (5)
제1의 내부응력(인장 혹은 압축응력)을 가지는 제1금속층; 및
상기 제1금속층의 상부에 형성되며 상기 제1의 내부응력과는 다른 제2의 내부응력(압축 혹은 인장응력)을 가지는 제2금속층;을 포함하며,
상기 제1금속층 및 상기 제2금속층들이 서로 다른 응력 특성을 가지도록 함으로써 상기 금속 패턴의 응력 조절이 달성되도록 하는 것을 특징으로 하는 전사용 금속 패턴.In the metal pattern formed by electroplating,
A first metal layer having a first internal stress (tensile or compressive stress); And
And a second metal layer formed on the first metal layer and having a second internal stress (compression or tensile stress) different from the first internal stress.
And the first metal layer and the second metal layer have different stress characteristics so that stress control of the metal pattern is achieved.
상기 제1금속층은 황산동으로 형성되는 것이며,
상기 제2금속층은 피로 인산동으로 형성되는 것임을 특징으로 하는 전사용 금속 패턴.The method of claim 1, wherein the metal pattern is applied to the antenna,
The first metal layer is formed of copper sulfate,
The second metal layer is a transfer metal pattern, characterized in that formed with copper phosphate.
제1전주도금에 의해 제1의 내부응력(인장 또는 압축응력)을 가지는 제1금속층을 형성하는 과정; 및
제2전주도금에 의해 제1의 금속층의 상부에 형성되며 상기 제1의 내부응력과는 다른 제2의 내부응력(압축 또는 인장응력)을 가지는 제2금속층을 형성하는 과정;
을 포함하며,
여기서, 상기 제1금속층과 제2금속층의 두께를 제어함에 의해 금속 패턴의 응력을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속 패턴 제조 방법.In the method of forming a metal pattern by electroplating,
Forming a first metal layer having a first internal stress (tensile or compressive stress) by first electroplating; And
Forming a second metal layer formed on the first metal layer by the second electroplating and having a second internal stress (compression or tensile stress) different from the first internal stress;
/ RTI >
Here, the method of manufacturing a metal pattern, characterized in that to control the stress of the metal pattern by controlling the thickness of the first metal layer and the second metal layer.
상기 제1금속층은 황산동으로 형성되는 것이며,
상기 제2금속층은 피로 인산동으로 형성되는 것임을 특징으로 하는 금속 패턴 제조 방법.The method of claim 3,
The first metal layer is formed of copper sulfate,
The second metal layer is a metal pattern manufacturing method, characterized in that formed with copper phosphate.
전주도금에 의해 제2의 내부응력(압축 또는 인장응력)을 가지는 제3금속층을 형성하는 과정을 더 포함하며,
상기 제1금속층 및 제2금속층을 상기 제3금속층의 상부에 순차로 형성하는 것을 특징로 하는 금속 패턴 제조 방법.
The method of claim 3,
The method may further include forming a third metal layer having a second internal stress (compression or tensile stress) by electroplating.
And forming the first metal layer and the second metal layer sequentially on the third metal layer.
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