KR101306224B1 - 고속성막장치 및 이를 이용한 성막방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속성막장치 및 이를 이용한 고속성막방법에 관한 것으로서, 상세하게는 ⅰ) 진공펌프가 설치된 챔버, ⅱ) 상기 챔버 내에 장착된 피코팅물에 음의 DC 전압 또는 Pulsed DC 전압을 인가하는 전압인가장치, ⅲ) 금속 이온을 형성시키기 위한 아크 캐소드, ⅳ) 상기 아크 캐소드 전방에 설치된 셔터, ⅴ) 피코팅물 표면을 세정하기 위한 AEGD용 보조 애노드, ⅵ) 증착물질을 용해증발시키는 증발가열장치, ⅶ) 상기 증발가열장치에 선재 또는 판재의 증착물질을 연속적으로 공급하는 증착물질 공급장치, 및 ⅷ) 피코팅물에 입사되는 이온의 에너지를 조절하기 위하여, 피코팅물에 인가되는 전압을 조절하는 전압조절장치를 포함하는 고속성막장치와 이를 이용한 고속성막방법에 대한 것이다. 본 발명에 의하면, 성막속도는 기존의 진공증착로와 동일하게 유지하면서도 밀착력이 현저하게 개선되어 양극산화, 착색, 봉공처리 등의 후속 공정후에도 박막의 떨어짐 현상을 개선시킬 수 있다.

Description

고속성막장치 및 이를 이용한 성막방법{High Speed Film Forming Apparatus, And Film Forming Method Using The Same}

본 발명은 고속성막장치 및 이를 이용한 고속성막방법에 관한 것으로서, 상세하게는 ⅰ) 진공펌프가 설치된 챔버, ⅱ) 상기 챔버 내에 장착된 피코팅물에 음의 DC 전압 또는 Pulsed DC 전압을 인가하는 전압인가장치, ⅲ) 금속 이온을 형성시키기 위한 아크 캐소드, ⅳ) 상기 아크 캐소드 전방에 설치된 셔터, ⅴ) 피코팅물 표면을 세정하기 위한 AEGD용 보조 애노드, ⅵ) 증착물질을 용해증발시키는 증발가열장치, ⅶ) 상기 증발가열장치에 선재 또는 판재의 증착물질을 연속적으로 공급하는 증착물질 공급장치, 및 ⅷ) 피코팅물에 입사되는 이온의 에너지를 조절하기 위하여, 피코팅물에 인가되는 전압을 조절하는 전압조절장치를 포함하는 고속성막장치와 이를 이용한 고속성막방법에 대한 것이다. 본 발명에 의하면, 성막속도는 기존의 진공증착로와 동일하게 유지하면서도 밀착력이 현저하게 개선되어 양극산화, 착색, 봉공처리 등의 후속 공정후에도 박막의 떨어짐 현상을 개선시킬 수 있다.

휴대폰은 몸에 지니고 다니는 물건이므로 될 수 있는 한 가볍게 제조되는 것이 중요하며, 따라서 휴대폰을 구성하는 중요한 부품 중의 하나인 케이스는 부피가 가장 큰 부품에 해당하므로 최종 조립된 휴대폰을 가볍게 하기 위하여는 비중이 낮은 물질로 제조되어야 유리하다.

통상적으로 휴대폰 케이스는 비중이 낮으면서도 어느 정도의 강도를 갖고 또한 제조에 사용하기에도 용이한 플라스틱, 마그네슘, 또는 알루미늄이 주로 사용되나, 플라스틱 케이스는 플라스틱 사출 방법으로 제조되며 재료의 강도가 약하여 표면이 잘 긁히는 단점이 있으며, 금속소재 중 마그네슘 합금(비중 1.74)은 알루미늄(비중 2.7)에 비해서 밀도가 낮아 경량성 부분에서 가장 적합한 소재로 각광을 받았지만 외관표면처리가 힘들어 상업적으로 적용이 제한되고 있다.

상기 마그네슘 합금 또는 알루미늄 합금 등의 휴대폰 외장재를 성형하는 방법으로는 복잡한 형상의 특성에 의해서 다이캐스팅기술이 가장 일반적으로 사용되고 있으며, 다이캐스팅에 의하여 복잡한 형상을 성형한 후에는 색상, 내식성, 내마모성, 내구성 등을 충족시키기 위하여 일반적으로 도금 또는 도장을 통해서 외관을 가공하고 있으나, 상기 표면 처리 기술은 상업적으로 다양한 외관색상을 구현하는데 어려움이 있다.

한편, 일반적인 알루미늄 합금 등의 소재는 상기 표면처리 기술 이외에 양극산화피막처리(anodizing) 기술을 적용할 수 있지만 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 알루미늄 합금의 표면은 다이캐스팅 후 표면의 불균일로 인해서 균일하고 미려한 색상의 표면처리가 어려워 흑색 이외에는 상기 양극산화 피막처리 기술이 널리 적용되지 못하고 있다.

즉, 다이캐스팅 합금 표면에 구성원소인 Si의 노출에 의한 화학적 불균일과 응고현상에 따른 결정조직의 불균일, 가압시 유입된 공기에 의한 기공 등의 물리적 불균일 등이 발생하며, 이러한 점은 다이캐스팅 합금 표면에 양극산화 피막처리 기술을 이용한 발색 처리를 어렵게 만든다.

다이캐스팅 방법 대신에 알루미늄 합금 판재를 사용한 프레스 성형방법을 이용하는 경우, 상기 표면 불균일 발생을 피할 수 있어 양극산화 피막처리 기술 및 후속 발색 처리를 적용해서 다양하고 균일한 색상의 구현은 가능하나, 이러한 방법은 휴대폰 외장재의 복잡한 형상을 충족시키는데 한계가 있다. 또한, 표면 불균일을 피하기 위하여 다이캐스팅 성분을 조절하는 방법도 시도되고 있지만 강도가 저하되어 소형물에는 어느 정도 적용되지만 대형물에는 적용이 불가능하다.

상기와 같은 일련의 문제점들을 해결하고 다이캐스팅 표면에 다양한 색상을 구현하기 위하여, 티타늄 케이스 표면에 알루미늄 층을 코팅한 다음 열처리하여 티타늄과 알루미늄의 접착력을 높인 후, 표면의 알루미늄에 대한 양극산화 피막처리를 수행하여 표면 강도를 높이고 또한 다양한 색상을 구현할 수 있게 하였으나, 단수한 열처리로 접착력을 높이는 것은 한계가 있어 이후 양극산화 피막층이 쉽게 소재에서 떨어지는 문제가 있다.

또한, 등록특허 제10-1016278호에는 실리콘이 10-14중량% 포함된 다이캐스팅용 알루미늄합금으로 된 외장재 표면을 연마하는 단계, 상기 외장재의 표면에 알루미늄막을 1-30㎛의 두께로 진공 증착하는 단계, 상기 진공 증착된 알루미늄 막에 5-50㎛의 두께로 양극산화 피막처리하는 단계, 상기 양극산화 피막에 착색 및 봉공처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대폰 외장재용 다이캐스팅 소재의 표면처리방법을 개시하였으나, 알루미늄 막을 단순히 진공 증착하는 것만으로는 이후 형성되는 양극산화 피막층의 밀착력이 부족하여 상용화에 문제가 있다.

따라서 다이캐스팅 재료에 양극산화를 상업적으로 적용하기 위해서는 고속으로 밀착력 우수하게 알루미늄 막을 코팅할 수 있는 성막 장치와 성막방법의 개발이 필요하다.

한편, 성막방법은 그게 나누어 습식도금과 건식도금으로 나눌 수 있는데 현재까지 상용화된 알루미늄의 습식도금법은 알려져 있지 않다. 건식도금은 물리증기증착(Physical Vapor Deposition 이하 PVD라 칭함)과 화학증기증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)로 나뉘는데 CVD는 공정 온도가 통상적으로 500℃ 이상의 고온이기 때문에 융점이 아주 높은 일부 재질을 제외하고는 소재의 변형 등의 문제가 있어 적절한 성막방법이 될 수 없다.

PVD를 세분화하면 진공증착법(evaporation), 스퍼터링법(sputtering) 그리고 이온플레이팅법(ion plating)으로 크게 분류되며 이하 상세히 살펴본다.

먼저, 진공증착법은 물질을 용해 증발시켜 피처리물에 퇴적시키는 방식으로서, 증착 물질의 증발 방식에는 저항 가열, 전자빔 가열, 이온빔 가열, 레이저 가열, 고주파 유도 가열 등이 있으며, 저항 가열 및 전자빔 가열의 방식이 주로 잘 사용되고 있다.

상기 저항 가열 방식의 경우, 저항 가열에 사용되는 가열체 재료는 증착 물질의 증발 온도보다도 높은 융점을 갖고, 증착 물질과 반응하지 않고, 증착 물질 의 증발온도에서 안정되도록 증기압, 해리압이 낮은 물질이 필요하다. 일반적으로 Mo, Ta, W 등의 금속을 선상 또는 보트상으로 가공한 것, 그래파이트, 알루미나, 베릴리움, 토륨, 질화보론을 루프상으로 가공한 것, Mo, Ta, W 등으로 가열하는 것 등이 사용되고 있다. 가열체의 종류, 형상은 증착 물질의 특성과 막의 제작 목적에 따라 선택하며, 특히 그 형상은 증발 분포에 영향을 미친다.

상기 전자빔 가열 방식의 경우, 증착 물질을 양극으로 하고, 음극 필라멘트에서 수천 볼트로 가속된 전자를 집중전극을 통하여 증착 물질에 충돌시켜 증착 물질을 국부적으로 가열하여 증발시킨다. 필라멘트를 증발 물질에서의 오염으로부터 보호하고, 가열에 따라 증착 물질에서 방출되는 가스의 방전을 방지하며, 필라멘트 자체의 증발을 막기 위하여 빔의 편향 각도가 270°인 전기 편향형이 많다.

그러나, 상기에서 설명한 진공증착 방법들은 고속성막의 면에서는 가장 우수한 방법이지만 밀착력이 너무 낮아서 포장재 표면의 알루미늄 성막에 사용하기에는 문제점이 있다.

한편, 스퍼터링법은 금속판에 아르곤 등의 불활성 원소를 부딪쳐서 금속 분자를 쫓아낸 후 표면에 막을 부착하는 기술이라 할 수 있다. 진공이 유지된 챔버 내에서 스퍼터링 기체로 불활성 물질인 아르곤(Ar)가스를 흘려주면서 타겟 물질에 직류 전원을 인가하면(㎠당 1W정도), 증착하고자 하는 기판과 타켓 사이에 플라즈마가 발생한다. 이러한 플라즈마 내에서는 고출력 직류전류계에 의해 Ar가스 기체가 양이온으로 이온화된다. Ar 양이온은 직류전류계에 의해서 음극으로 가속되어 Target표면에 충돌하게 된다. 이렇게 충돌시킨 target 물질은 원자가 완전 탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다.

이처럼 이온이 물질의 원자간 결합에너지보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우 이 ion 충격에 의해 물질의 격자 간 원자가 다른 위치로 밀리게 되는데 이때 원자의 표면 탈출이 발생하게 된다. 이러한 현상을 물리학에서는 “스퍼터링”이라고 말한다. 스퍼터링은 진공증착 보다는 박막의 밀착성이 우수한 기술이지만 가장 성막속도가 낮은 기술로 고속성막을 형성하기에 문제가 있다.

한편, 이온 플레이팅법은 진공챔버 내에 아르곤 등의 가스를 주입하여 진공 상태에서 플라즈마를 일으켜, 증착물질과 가스를 이온화하여 증착될 물체에 높은 에너지를 가지고 증착하게 하는 일종의 진공증착법이다.

그러나, 진공증착에서는 증착물질에서 증발한 분자(원자)가 곧바로 표면에 날아와 퇴적하는데 그치는 반면, 이온 플레이팅의 경우 증발분자들이 증착될 판재의 표면에 날아와서 높은 에너지로 퇴적한 입자를 격렬하게 휘젓기 때문에 진공증착보다 훨씬 치밀하고 단단한 막을 형성한다.

즉, 금속이나 합금, 무기화합물 등의 이온이나 가스의 이온을 도금표면에 증착시키는 방법으로 진공증착과 유사하지만 기판으로 이동하는 과정에 가스형태의 글로우 방전을 거치면서 기화된 원자를 이온화시킨다.

증발된 입자가 고에너지를 가지고 도금이 되므로 도금속도도 크고 밀착도 좋으며 뒷면에도 도금이 된다. 일반적으로 이온플레이팅에 의해 형성된 막은 종래의 진공증착이나 습식도금에 비하여 밀착력이 50～100배 뛰어나며, 방전에 의한 활성화 효과로 균일한 화합물 막을 쉽게 얻을 수 있다.

그러나, 상기 아크이온 플레이팅법은 성막 속도도 고속이고 밀착력도 우수하여 알루미늄 성막방법으로 가장 적합한 방식이지만 알루미늄의 막 두께가 수십 마이크로미터인 경우에는 알루미늄 특유의 조대 입자의 과다 발생으로 인하여 알루미늄막이 거의 샌딩면 수준이 되기 때문에, 후속 공정인 양극산화 및 착색, 봉공 처리 결과 미려한 색상의 구현이 어려웠다.

조대입자 문제를 해결하기 위하여 필터드아크 방식을 채택할 수도 있으나, 이는 성막속도가 현저하게 낮아지고 가격이 높은 필터드아크 캐소드를 다 수개 장착해야한다는 문제점이 있다.

한편 산업계에 널리 사용되고 있는 진공증착장비 중에 롤투롤(Roll to Roll)로 과자봉지, 전자제품 패킹 비닐 등에 알루미늄을 진공증착하는 장비가 있다. TiB2-BN세라믹 보트 저항가열 혹은 세라믹도가니 유도가열 방식으로 알루미늄을 용해 증발시키고 연속적으로 알루미늄 선재 혹은 판재를 공정중 계속 공급하는 형태로 수천미터 길이의 필름에 수십에서 수백 nm 두께로 알루미늄 막을 1시간 이상 연속 증착시키는 장비이다. 그러나, 상기 방법은 두께가 얇고 박막의 밀착력이 떨어져 밀착력이 중요하지 않은 용도에만 사용될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 고속성막의 장점을 가지는 롤투롤 방식을 아크이온 플레이팅법에 채용하여 피처리물 표면에 알루미늄막을 고속으로 밀착력 우수하게 코팅할 수 있는 성막 장치 및 이를 이용한 성막방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, ⅰ) 진공펌프가 설치된 챔버, ⅱ) 상기 챔버 내에 장착된 피코팅물에 음의 DC 전압 또는 Pulsed DC 전압을 인가하는 전압인가장치, ⅲ) 금속 이온을 형성시키기 위한 아크 캐소드, ⅳ) 상기 아크 캐소드 전방에 설치된 셔터, ⅴ) 피코팅물 표면을 세정하기 위한 AEGD(arc enhanced glow discharge)용 보조 애노드, ⅵ) 증착물질을 용해증발시키는 증발가열장치, ⅶ) 상기 증발가열장치에 선재 또는 판재의 증착물질을 연속적으로 공급하는 증착물질 공급장치, 및 ⅷ) 피코팅물에 입사되는 이온의 에너지를 조절하기 위하여, 피코팅물에 인가되는 전압을 조절하는 전압조절장치를 포함하는 고속성막장치를 제공한다.

여기서, 상기 증착물질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 크롬, 지르코늄 또는 이들의 혼합물이고, 상기 증발가열장치는 세라믹보트 저항가열 방식 또는 세라믹도가니 유도가열 방식인 것이 바람직하다.

한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 상기 고속성막장치를 이용한 고속성막방법으로서, ⅰ) 상기 증발가열장치에 선재 또는 판재의 증착물질을 계속적으로 공급하면서 상기 증착물질을 용해 증발시키는 단계, ⅱ) 셔터가 닫힌 상태에서 알콘 가스를 투입하여 보조 애노드 주위에 이온화된 아르곤 분위기를 형성한 후, 상기 피코팅물에 전압을 인가하여 상기 아르곤 이온으로 피코팅물 표면을 세정하는 단계, ⅲ) 상기 아크 캐소드의 셔터를 개방하여, 상기 피코팅물 표면에 증착물질로 이루어진 금속이온을 충돌시키는 단계, 및 ⅳ) 상기 피코팅물에 인가되는 전압을 낮추어 피코팅물 표면에 증착물질로 이루어진 박막을 형성하는 단계를 포함하는 고속성막방법을 제공한다.

상기 박막 증착시, 반응성 가스로 산소 혹은 질소 또는 이들의 혼합가스를 투입하면 밀착력이 우수한 화학양론 조성비 미만의 알루미늄의 산화물, 질화물, 산질화물 층을 형성할 수 있다.

본 발명은 피처리물 표면에 알루미늄막을 고속으로 밀착력 우수하게 코팅할 수 있어, 후속 공정인 양극산화 피막처리 기술과의 조합에 의하여 다이캐스팅 합금 외장재에 다양하고 미려하면서도 균일한 색상의 구현이 가능하여 외장재의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 구리에도 적용가능하므로 습식 구리도금도 대체가능하다.

도 1 - 본 발명의 고속성막장치의 구성도

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명의 고속성막장치는 도 1에 도시된 바와 같이, ⅰ) 진공펌프가 설치된 챔버, ⅱ) 상기 챔버 내에 장착된 피코팅물에 음의 DC 전압 또는 Pulsed DC 전압을 인가하는 전압인가장치, ⅲ) 금속 이온을 형성시키기 위한 아크 캐소드, ⅳ) 상기 아크 캐소드 전방에 설치된 셔터, ⅴ) 피코팅물 표면을 세정하기 위한 AEGD(arc enhanced glow discharge)용 보조 애노드, ⅵ) 증착물질을 용해증발시키는 증발가열장치, ⅶ) 상기 증발가열장치에 선재 또는 판재의 증착물질을 연속적으로 공급하는 증착물질 공급장치, 및 ⅷ) 피코팅물에 입사되는 이온의 에너지를 조절하기 위하여, 피코팅물에 인가되는 전압을 조절하는 전압조절장치를 포함하는 구성을 가진다.

여기서, 상기 증착물질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 크롬, 지르코늄 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있고, 상기 증발가열장치는 세라믹보트 저항가열 방식 또는 세라믹도가니 유도가열 방식이 사용될 수 있다.

한편, 상기 고속성막장치를 이용한 본 발명의 고속성막방법은 ⅰ) 상기 증발가열장치에 선재 또는 판재의 증착물질을 계속적으로 공급하면서 상기 증착물질을 용해 증발시키는 단계, ⅱ) 셔터가 닫힌 상태에서 알콘 가스를 투입하여 보조 애노드 주위에 이온화된 아르곤 분위기를 형성한 후, 상기 피코팅물에 전압을 인가하여 상기 아르곤 이온으로 피코팅물 표면을 세정하는 단계, ⅲ) 상기 아크 캐소드의 셔터를 개방하여, 상기 피코팅물 표면에 증착물질로 이루어진 금속이온을 충돌시키는 단계, 및 ⅳ) 상기 피코팅물에 인가되는 전압을 낮추어 피코팅물 표면에 증착물질로 이루어진 박막을 형성하는 단계로 구성된다.

상기 박막 증착시, 반응성 가스로 아르곤 가스 이외에 산소 혹은 질소 또는 이들의 혼합가스를 투입하면 밀착력이 우수한 화학양론 조성비 미만의 알루미늄의 산화물, 질화물, 산질화물 층을 형성할 수도 있다.

본 발명은 고속성막의 장점을 가지는 롤투롤 방식을 아크이온 플레이팅법에 채용하여 피처리물 표면에 알루미늄막을 고속으로 밀착력 우수하게 코팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 보조 애노드를 이용한 AEGD(Arc Enhanced Glow Discharge) 방식을 이용하여 아르곤가스를 이온화시키고 피처리물에 음의 DC전압 혹은 Pulsed DC 전압을 인가하여 이온화된 아르곤가스이온을 잡아당겨 충돌시킴에 의하여 피처리물 표면의 불순물 및 산화물을 제거하여 이후 박막의 밀착력을 증대시킬 수 있다.

AEGD 공정 후에는 캐소드 전면의 셔터를 개방시켜 금속이온충돌을 행할 수 있는데, 이때 금속 이온 충돌시 인가되는 전압은 보통 수백 볼트 이상이며 금속 이온충돌시에는 인가전압이 크기 때문에 증착은 이루어지지 않고 오히려 깍여 나가게 되며, 이후 인가전압을 낮추면 증착이 이루어지면서 초기금속 밀착층이 형성된다.

즉, 알루미늄 기화증발장치 상부에 위치한 보조 애노드에 방전이 이루어지면서 용해증발된 알루미늄이 이온화되고 피처리물에 적절한 전압이 인가되면 이온화된 알루미늄이 피처리물에 가속 증착이 되는 것이다.

본 발명에 따르면, 성막속도는 기존의 진공증착로와 동일하게 유지하면서도 밀착력이 현저하게 개선되어 양극산화, 착색, 봉공처리 등의 후속 공정후에도 박막의 떨어짐 현상을 개선시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 고속성막장치 및 이를 이용한 성막방법에 대한 일 실시예를 살펴본다. 그러나, 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.

[실시예 1] 고속성막장치의 준비

도 1에 표시한 바와 같이 진공챔버에는 진공펌프, 히터가 설치되어 진공로 내부를 진공배기하고 100℃이상으로 가열시킨다. 피코팅물은 진공챔버와 절연된 공자전지그에 설치되었고 공자전 지그는 절연된 모터에 연결되어 공자전 회전이 이루어지고 바이어스전원에 연결되어 음의 DC전압 혹은 Pulsed Dc 전압이 인가된다.

아크캐소드가 설치되고 캐소드 전방에는 회전식 셔터가 설치된다. 아크를 유지하기 위한 아크전원장치가 챔버와 캐소드간에 설치되고 AEGD용 별도의 보조애노드가 증발가열장치 상부에 역시 챔버와 절연되어 설치된다. 또한, AEGD용 전원장치가 챔버와 보조 애노드간에 연결되며 증발가열장치의 전원이 연결된다.

증발가열장치는 TiB2-BN 세라믹 보트 저항가열 방식 혹은 세라믹도가니 유도가열 방식으로 알루미늄을 용해 증발시키는 방식을 채택하였으며, 두꺼운 막을 성막하기 위하여 연속적으로 알루미늄 선재 혹은 판재를 공정 중 계속 공급하는 공급장치가 설치되고 이의 구동장치가 부착된다.

아르곤가스 혹은 반응성가스를 공급하기 위한 MFC15가 가스별로 설치되어 공정중 소정의 양을 공급한다.

[실시예 2] 고속성막장치를 이용한 고속성막 형성

다이캐스팅된 ADC12종 합금과 마그네슘합금 표면을 버핑에 의하여 연마한 후, 유기용제와 초음파세척 장치를 이용하여 소재의 표면을 세척한다. 진공로에 소재를 장착한 후 아르곤가스 이온충돌 또는 금속 이온충돌을 실시한다.

셔터가 닫힌 상태에서 아르곤가스를 소량 투입하고 아크를 발생시킨다. 약 100A의 아크가 유지되면서 AEGD 보조 애노드에 수십 A의 전류가 흐르면 보조애노드 주위가 이온화된 아르곤분위기가 된다.

이때 피처리물에 음의 DC전압, Pulsed DC전압을 수백볼트로 십여분 인가하면서 표면을 세정함에 의하여 소재의 표면 불순물 및 산화막이 제거되어 이 후 형성되는 층의 밀착력이 증대된다.

상기 AEGD공정에서 셔터를 개방하면 금속이온충돌이 가능하다. 인가전압이 수백볼트에서는 증착이 이루어지 않고 리스퍼터링이 이루어져 모재를 보다 용이하게 세정할 수 있지만 모재의 열변형 등의 염려가 있으므로 인가전압과 시간 등에 유의해야 한다.

금속 이온충돌보다 인가전압을 낮추면 증착이 이루어지며, 이렇게 형성된 아크이온플레이팅 박막은 밀착력이 매우 우수하다. 아크에 사용되는 타켓 물질은 이후 증착에 사용되는 물질과 동일하게 알루미늄을 사용해도 좋고 알루미늄합금도 가능하다. 아울러 일반적으로 아크이온플레이팅에 많이 사용되는 티타늄, 크롬, 지르코늄도 가능하면 이들 물질 2가지 이상의 화합물, 혼합물도 가능하다. 알루미늄 합금 금속막을 코팅하는 것도 가능하며 밀착력이 우수한 화학양론조성비 미만의 알루미늄의 산화물,질화물, 산질화물을 형성하는 것도 가능하다.

박막을 형성되는 과정을 간단히 살펴보면, 적당한 아르곤가스 분위기에서 증발가열 장치에서 용해증발되는 알루미늄 혹은 알루미늄합금이 별도 설치된 보조애노드를 통과하면서 이온화되고, 피처리물에 적절한 음의 DC전압 혹은 Pulsed DC전압을 수십-수백볼트 인가하여 밀착력이 우수한 금속막이 코팅된다.

이 때 반응성 가스로 산소 혹은 질소 또는 이들의 혼합가스를 투입하면 금속막보다 강도가 우수한 화학양론 조성비 미만의 알루미늄의 산화물, 질화물, 산질화물이 형성될 수 있으며, 요구되는 색상에 따라서 1~30㎛로 형성시킬 수 있다.

이렇게 제작한 박막은 후속공정을 통하여 다양하고 미려한 색상이 제작가능하다. 양극산화 처리는 통상의 황산, 수산, 크롬산 등 또는 이들의 혼합산 어느 것이나 사용할 수 있으며 요구되는 색상에 따라서 5~30㎛로 형성시킬 수 있다.

양극산화피막은 다공질층으로 형성되며, 이때 형성된 다공질층에 유기물착색, 무기물착색, 전해착색 등 염료착색 법으로 염료 등을 착색처리하고 최종적으로 수화봉공, 금속성 봉공, 유기물 봉공, 저온 봉공 등의 방법으로 기공을 막아주는 봉공 처리를 함으로써, 흑색, 적색, 골드, 녹색, 청색, 핑크색 등의 미려하고 다양한 색상이 만들어지게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 진공 챔버 내에 장착된 다이캐스팅 피코팅물에 음 또는 Pulsed DC 전압을 인가하는 전압인가장치, 상기 피코팅물에 인가되는 전압을 조절하는 전압조절장치, 전방에 셔터가 설치된 아크 캐소드, AEGD(arc enhanced glow discharge) 용 보조 애노드, 증착물질을 용해증발시키는 증발가열장치 및 상기 증발가열장치에 선재 또는 판재의 증착물질을 연속으로 공급하는 증착물질 공급장치를 이용한 고속성막방법으로서,
   ⅰ) 상기 증착물질 연속공급장치를 통하여 연속으로 공급되는 선재 또는 판재의 증착물질을 상기 증발가열장치에서 용해 증발시키는 단계,
   ⅱ) 셔터가 닫힌 상태에서 아르곤 가스를 투입하여 보조 애노드 주위에 이온화된 아르곤 분위기를 형성한 후, 상기 피코팅물에 전압을 인가하여 상기 아르곤 이온으로 피코팅물 표면을 세정하는 단계,
   ⅲ) 상기 아크 캐소드의 셔터를 개방하고 아크를 동작시켜 발생된 이온 및 전자를 통하여 상기 피코팅물 표면에 상기 용해 증발된 증착물질로 이루어진 금속이온을 충돌시키는 단계, 및
   ⅳ) 상기 피코팅물에 인가되는 전압을 낮추어 피코팅물 표면에 증착물질로 이루어진 박막을 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 피코팅물은 상기 진공 챔버와 절연된 공자전 지그에 설치되어 공자전 회전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 고속성막방법.
5. 제4항에 있어서,
   박막 증착시, 반응성 가스로 산소 혹은 질소 또는 이들의 혼합가스를 투입하면 화학양론 조성비 미만의 알루미늄의 산화물, 질화물, 산질화물 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고속성막방법.

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