KR101429279B1

KR101429279B1 - 금속 다층 필름 구조 및 이를 이용한 반사경, 차량 램프 및 장식품

Info

Publication number: KR101429279B1
Application number: KR1020070081844A
Authority: KR
Inventors: 요시오 스즈키; 아키라 스즈키
Original assignee: 스탄레 덴끼 가부시키가이샤
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2014-08-11
Also published as: JP2008045168A; JP5259938B2; US20080038581A1; EP1889941B1; EP1889941A2; CN101125474A; EP1889941A3; US7919192B2; KR20080015376A

Abstract

본 발명은 수지 기판상에 교대로 형성된 제1 금속 필름과 제2 금속 필름을 포함한 두 가지 유형의 금속 필름을 구비한 금속 다층 필름 구조에 관한 것이다. 제1 금속 필름은 0.7 nm와 20 nm 사이의 필름 두께를 가진 알루미늄계 재료로 구성된다. 제2 금속 필름은 1 nm 내지 20 nm의 필름 두께를 가진, 스테인리스 스틸계 재료, 니켈계 재료, 코발트계 재료, 티타늄계 재료, 및 크롬계 재료로 구성된 군(group)에서 선택된 하나로 구성된다. 이 금속 다층 필름 구조는 스퍼터링 방법을 통해 제조될 수 있다. 금속 다층 필름 구조는 차량 램프용 익스텐션 반사경(extension reflector)에 적합하다.

Description

금속 다층 필름 구조 및 이를 이용한 반사경, 차량 램프 및 장식품{METAL MULTI-LAYERED FILM STRUCTURE AND REFLECTOR, VEHICULAR LAMP AND DECORATIVE ITEM USING THE SAME}

본 발명은 금속 다층 필름 구조 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 더 자세히 말해서 스퍼터링(sputtering)에 의해 수지 기판상에 형성된 금속 다층 필름 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한 금속 다층 필름 구조를 가진 차량용 익스텐션 반사경(extension reflector)에 관한 것이다.

도 5에 차량 램프의 기본 구조가 도시되어 있다. 렌즈 커버(50)와 램프체(51)는 광원 전구(53)와 광원 전구(53) 주변에 위치한 반사경(54)을 수용하는 램프 챔버(52)를 형성한다. 광원 전구(53)로부터 반사경(54)을 향해 나온 빛(L)은 반사경(54)에서 반사되고, 렌즈 커버(50)를 통해 램프 전방으로 나온다.

주간에 광원이 소등된 상태에서 상기와 같이 구성된 차량 램프를 전방에서 보면, 반사경(54)과 램프체(51) 사이에 형성된 갭(gap)(55)의 배후에 위치한 램프체(51)가 렌즈 커버(50)와 갭을 통해 보인다. 이 사실이 램프로서의 외관을 심하게 훼손한다.

특히, 램프 챔버 내에 결합된 광원 전구와 반사경을 각각 포함하는 복수의 램프체를 구비하는 차량 램프가 있다. 이러한 경우, 반사경과 램프체 사이에 형성된 갭, 및 추가적으로 인접한 반사경들 사이에 형성된 갭을 통해 배후에 위치한 램프체가 보인다. 이 사실이 외관을 더 훼손시킨다.

이러한 문제의 발생을 막기 위해, 광학 시스템과 비교적 관련이 적은 영역에 있는 램프 챔버(52) 내에 익스텐션 반사경(56)이 배치된다. 익스텐션 반사경(56)은 외관을 향상시키기 위해, 배후에 위치한 램프체(51)를 덮는다. 더불어서, 이것은 관찰자가 외부의 빛을 받는 익스텐션 반사경(56)을 가시적으로 식별하게 함으로써, 인상을 남기는 세련된 외관 디자인을 만들어낸다.

익스텐션 반사경(56)의 일반적인 구조의 예가 도 5에 확대도로 도시되어 있다. 이것은 수지 기판(60)을 포함하는데, 이 위에는 수지 기판의 거친 표면을 매끄럽게 하기 위한 아크릴계 수지 등으로 구성된 하부 코트(coat)(61)가 도포되고 건조/경화된다. 하부 코트 위에는, 램프에 향상된 이미지를 제공하고 램프의 외관 디자인을 세련되게 하며 색채적으로 차별화시키는 컬러 코트(62)가 도포되고 건조/경화된다. 또한 컬러 코트 위에는, 보호용 상부 코트(63)가 도포되고 건조/경화되어 다층 필름 구조를 완성한다.

수지 기판 상에 다층 필름을 형성하는 또 다른 예가 도 6에 도시되어 있다. 필름은 ABS 수지(70)를 포함하는데, 이 위에는 폴리에스테르 우레탄계 기저 코트(71)가 도포되고 건조된다. 기저 코트 위에는, SiO₂(세라믹) 필름과 Cu 필름을 스퍼터링으로써 교대로 또는 동시에 형성함으로써 금속 다층 필름(72)이 형성된다. 또한 금속 다층 필름 위에는, 아크릴 우레탄계 상부 코트(73)가 도포되고 건조되어 이 방법으로 뛰어난 다층 필름을 완성한다(예를 들어, 특허 문서 1: JP-A 62-89859 참조)

도 5의 확대도에 도시된 다층 필름 구조는 하부 코트, 컬러 코트, 및 보호 필름 코트(상부 코트)에 대해 적어도 세 개의 코팅 단계를 필요로 한다. 또한 각 코팅 단계에서는 코팅 후 건조/경화 시간도 필요하다. 따라서 이것은 다층 필름이 형성될 때까지 시간과 노력을 필요로 하여, 저조한 생산 효율성과 관련된 문제를 야기한다.

코팅을 통한 필름의 형성은 다층 필름 구조가 약 20㎛ 이상의 총 필름 두께를 갖게 하는데, 이에 따라 재료 비용을 증가시키고, 생산 비용을 높인다.

코팅과 건조/경화를 포함한 일련의 코팅 단계의 반복은 단계 중에 코팅된 표면에 대한 오물의 부착 정도를 증가시키고, 양품률(yield)을 저하시킬 수도 있다.

유기 용제가 코팅 용제로 사용된다. 그러나 환경의 관점뿐만 아니라 작업자의 건강의 관점에서도 유기 용제의 사용을 자제하는 것이 바람직하다.

반면, 도 6에 도시된 다층 필름 구조에서는, 기저 코트와 상부 코트가 코팅에 의해 형성되고, SiO₂ 필름과 Cu 필름으로 구성된 금속 다층 필름 구조는 스퍼터링에 의해 형성된다. 따라서 다층 필름을 형성하는 단계에서 코팅 시설 및 스퍼터링 시설과 같이 상이한 유형의 시설을 필요로 하는데, 이는 생산 시설에 투자되는 비용을 증가시킨다. 또한 상이한 유형의 시설 간의 취급은 생산 효율성과 양품률을 저하시키고, 생산 비용을 높이는 요소가 된다.

특허 문서 1에 기술된 SiO₂ 필름과 Cu 필름은 모두 약 50 nm의 단일 층 두께를 가지는데, 스퍼터링에 의해 형성된 필름 두께보다 두껍고, 따라서 필름 형성 시간이 늘어나게 한다. 따라서 필름 층 수의 증가는 필름 층을 위한 시간을 늘어나게 만들고, 생산 효율성을 점점 더 저하시킨다.

본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하여 수지 기판 상의 금속 다층 필름 구조와 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 즉 우수한 양품률로써 단기간에 안전한 작업 환경 하에서 낮은 재료 비용으로 내구성이 우수한 금속 다층 필름 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 금속 다층 필름 구조에 맞추어져 있고, 수지 기판 상에 교대로 형성된 제1 금속 필름과 제2 금속 필름을 포함하는 두 가지 유형의 금속 필름을 구비하는데, 제1 금속 필름은 0.7 nm에서 20 nm 범위의 필름 두께를 가진 알루미늄계 재료로 구성되고, 제2 금속 필름은 1 nm에서 20 nm 범위의 필름 두께의, 스테인리스 스틸계 재료, 니켈계 재료, 코발트계 재료, 티타늄계 재료, 및 크롬계 재료로 구성된 군(group)에서 선택된 하나로 구성된다.

금속 다층 필름 구조는 2층 이상 100층 이하의 금속 필름으로 구성된 구조를 포함한다. 바람직하게는 금속 다층 필름 구조는 20-100 nm의 총 두께를 갖는다. 필름이 반사경과 같이 곡면을 가진 물품 위에 형성되는 경우에는 두께가 부분적으로 100 nm를 초과할 수 있다.

본 발명은 또한 금속 다층 필름 구조를 제조하는 방법에 맞추어져 있으며, 적어도 하나의 수지 기판을 기판 홀더의 외부 표면에 부착하기 위한, 용기 내에 회전가능하도록 지지된 기판 홀더(holder)와 용기 내에 고정되도록 배열된 복수의 캐 소드(cathode)를 포함한 스퍼터링 장치를 제공하는 단계; 복수의 캐소드에 금속 타겟(target)을 부착하는 단계; 용기 내의 주위에 불활성 가스를 제공하는 단계; 및 두 유형의 금속 타겟을 스퍼터링하여 수지 기판 상에 순차적으로 교대로 금속 필름을 형성하면서 중심축 둘레로 수지 기판이 부착된 기판 홀더를 회전시키는 단계를 포함한다.

상기 방법에서, 불활성 가스는 아르곤 가스인데, 한 측면에서, 금속 타겟 중 하나는 알루미늄계 재료로 구성되고, 다른 금속 타겟은 스테인리스 스틸계 재료, 니켈계 재료, 코발트계 재료, 티타늄계 재료, 및 크롬계 재료로 구성된 군에서 선택된 하나로 구성된다.

또한 본 발명은 상기의 금속 다층 필름 구조, 즉 상기의 제조 방법을 통해 형성된 금속 다층 필름 구조를 가진 차량 램프용 익스텐션 반사경에 맞추어져 있다.

본 발명은 스퍼터링만으로 수지 기판상에 금속 다층 필름을 형성하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 생산 시설에 투자되는 비용이 축소될 수 있고, 상이한 유형의 시설 간의 취급 시 발생하는 생산 효율성과 양품률의 저하를 피할 수 있다. 따라서 생산 비용이 크게 감소할 수 있다.

본 발명의 방법은 필름 형성 단계에 코팅 단계를 포함하지 않고, 모든 단계는 진공 용기에서 수행된다. 따라서 코팅 작업과 이에 수반하는 건조/경화 시간이 필요하지 않다. 그래서 생산 효율성을 향상시키고, 먼지 및 오물과 같은 부유 물질로부터의 영향을 차단하며, 신뢰성 있는 다층 필름을 형성하는 것이 가능하다. 또 한 어떠한 용제도 사용하지 않음으로써 작업자의 건강을 해치지 않는 작업 환경을 보장할 수 있다.

본 발명의 금속 다층 필름 구조는 각 금속에 대해 20 nm 이하 정도로 얇은 단일 층 필름 두께를 갖는다. 따라서 층 수가 증가하더라도 약 20-100 nm의 총 필름 두께를 유지할 수 있는데, 이는 코팅된 필름 두께보다 훨씬 더 얇은 것이다. 이에 따라 재료 비용을 감소시키는 효과와 필름 형성 시간을 단축시키는 효과를 향상시키는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 금속 다층 필름 구조의 제조 방법에서 사용된 필름 형성 장치의 개략도이다. 필름 형성 장치(1)는 배치(batch)형 DC 마그네트론(magnetron) 스퍼터링 장치를 사용한다. 장치는 진공 용기(2), 및 여기에 단단히 지지된 두 개의 캐소드(3, 3)를 포함한다. 상이한 유형의 금속 타겟(4)은 각각 캐소드에 부착된다. 기판 홀더(5)는 금속 타겟(4, 4)에 대향하여 회전가능하도록 지지된다. 위에 형성되는 필름을 받는 수지 기판(6, 6)은 기판 홀더에 부착된다. 도 1에서 캐소드와 금속 타겟은, 비록 예를 들어 넷 또는 여섯 개와 같이 두 개 이상이 제공될 수 있지만, 각각 두 개가 제공되어 있다. 도 1에서 수지 기판은, 비록 한 개 또는 세 개 또는 그 이상이 제공될 수 있지만, 두 개가 제공되어 있다.

특정 압력으로 감압시키기 위해 진공 용기(2) 내부로부터 공기가 배출된 다음, 불활성 가스가 진공 용기 안으로 주입되어 불활성 가스가 그 내부를 대체한다.

이 후, 불활성 가스의 이온에 의해 스퍼터링된, 금속 타겟(4)으로부터 방출된 금속 원자들은 회전하는 기판 홀더(5)에 부착된 수지 기판(6, 6) 상에 교대로 층을 이루어 금속 다층 필름을 형성한다. 이 필름은 수지 기판(6)상에 교대로 형성된 두 가지 유형의 금속층으로 구성된다.

두 가지 유형의 금속 타겟 중 제1 금속은 알루미늄계 재료이다. 알루미늄계 재료는 고순도의 알루미늄이거나 90 % 이상의 알루미늄을 함유한 알루미늄 합금일 수 있다. 제2 금속은 스테인리스 스틸계 재료이다. 전형적인 예는 18 %의 크롬과 8 %의 니켈을 철 속에 함유한 SUS 304이다. 또한 SUS 304L, SUS 303, SUS 316L 및 SUS 300 시리즈 오스테나이트(austenite)계 재료, SUS 430을 함유한 페라이트(ferrite)계 재료, 및 SUS 410을 함유한 마르텐사이트(martensite)계 재료가 타겟이 된다. 제2 금속도 스테인리스 스틸계 재료 대신 니켈계 합금(예를 들어, 인코넬(inconel: 니켈을 베이스로 하는 합금으로, 스페셜 메탈즈 사(Special Metals Corporation (구 인코사(International Nickel Co. ltd)))의 등록 상표)과 하스텔로이(hastelloy: 니켈을 베이스로하고, 몰리브덴이나 크롬을 다수 첨가한 합금으로, 미국의 헤인즈사(Hynes International, Inc.)의 등록 상표)과 같은 고내열성 합금, 코발트계 합금(예를 들어, 스텔라이트(stellite: 코발트, 크롬, 텅스텐을 주체로한 합금)), 티타늄계 합금, 및 크롬계 합금을 포함할 수 있다.

본 발명의 금속 다층 필름 구조에서의 알루미늄계 재료는 0.7-20 nm, 더바람직하게는 0.7-10 nm의 단일 층 필름 두께를 갖는다. 0.7 nm 보다 얇은 필름 두께는, 내열성 테스트 시 셰이딩(shading) 또는 균열이 발생할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 20 nm 보다 두꺼운 필름 두께는, 드롭된(dropped) 부분이 내알칼리성 테스트 시 백색으로 변하거나 사라질 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 스테인리스 스틸계 재료, 니켈계 재료, 코발트계 재료, 티타늄계 재료, 및 크롬계 재료로 구성된 군에서 선택된 하나로 구성된 층은 1-20 nm, 더 바람직하게는 1-10 nm의 단일 층 필름 두께를 갖는다.1 nm 보다 얇은 필름 두께는, 드롭된 부분이 내알칼리성 테스트 시 백색으로 변하거나 사라질 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 20 nm 보다 두꺼운 필름 두께는, 내열성 테스트 시 셰이딩 또는 균열이 발생할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 따른 금속 다층 필름은, 바람직하게는 2-100 층, 더 바람직하게는 6-20 층으로 된 필름을 포함한다. 100 층 이상의 필름은 응력을 발생시키는데, 뒤틀림과 관련된 문제를 일으킬 수 있다. 수지 기판에 인접한 표면 내 금속은 제1 금속이거나 제2 금속일 수 있다. 바람직하게는 제1 금속이다. 수지 기판에는, 필요한 경우 다층 필름의 형성 전에 하부 코팅이 이루어질 수 있다.

바람직하게는 다층 필름은 20-100 nm의 두께를 갖는다. 익스텐션 반사경과 같은 곡면을 가진 물품 상에 필름이 형성되는 경우 부분적으로 100 nm의 두께를 초과할 수 있다.

이제 도 2-4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명한다(동일한 부분은 동일한 도면 부호로 나타냄). 하기에 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 특정 예들이고, 이에 따라 기술상 바람직한 다양한 제한이 주어진다. 그러나 본 발명의 범위는, 하기의 설명에서 본 발명을 제한하기 위해 특별한 언급이 주어지지 않으면 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 하기의 예 1-4는, 제1 금속으로서 알루미늄계 재료를 사용하고, 제2 금속으로서 스테인리스 스틸을 사용하는 예들을 도시한다. 제2 금속으로서 스테인리스 스틸 대신 니켈계 재료, 코발트계 재료, 티타늄계 재료, 또는 크롬계 재료가 사용될 수도 있다. 이와 같은 경우 예 1-4에서와 유 사하게 필름이 형성될 수 있는 것이 쉽게 이해된다.

예 1

도 2A-D는 본 발명의 금속 다층 필름 구조를 형성하는 단계를 도시한다. 필름 형성 단계는 도 2A, B, C, D에 도시된 순서대로 진행하고 반복된다. 진공 용기(미도시)는 중심축 둘레로 회전가능하도록 지지된 기판 홀더(5)와 기판 홀더로부터 바깥쪽으로 위치된 두 개의 정지 캐소드(3a, 3b)를 수용한다. 알루미늄 타겟(4a)은 캐소드(3a)에 부착되는 반면, 스테인리스 스틸(SUS 304) 타겟(4b)은 캐소드(3b)에 부착된다. 두 개의 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 기판(6a, 6b)은 회전가능하도록 지지된 기판 홀더(5)에 부착된다.

진공 용기는 4 × 10^-3 Pa까지 비워진 다음, 아르곤(Ar) 가스가 550 ccm의 유량(flow rate)으로 주입되어 진공 용기 내에 Ar 환경을 형성한다.

도 2A는 PBT 기판(6a) 상의 Al 필름의 형성 상태를 도시한다. PBT 기판(6a, 6b)이 부착된 기판 홀더(5)가 회전하면서 PBT 기판(6a)의 한쪽 단부(6a1)가 알루미늄 타겟(4a)의 한쪽 단부(4a1)에 대향하는 위치에 도달하면, 알루미늄 타겟(4a)으로부터 정전기 방전이 시작된다. 기판 홀더(5)가 정전기 방전 초기에 회전하기 시작한 후 PBT 기판(6a)의 다른 단부(6a2)가 알루미늄 타겟(4a)의 다른 단부(4a2)에 대향하는 위치에 도달할 때까지의 시간 동안, 알루미늄(Al) 필름(7)이 PBT 기판(6a) 위에 형성된다.

도 2B는 PBT 기판(6a) 상의 Al 필름 위의 스테인리스 필름의 형성 상태와 PBT 기판(6b) 상의 Al 필름의 형성 상태를 동시에 도시한다. 기판 홀더(5)가 회전하면서 PBT 기판(6a)의 한 쪽 단부(6a1)가 스테인리스 스틸 타겟(4b)의 한쪽 단부(4b1)에 대향하는 위치에 도달하면, 스테인리스 스틸 타겟(4b)으로부터의 정전기 방전이 시작된다. 정전기 방전이 시작될 때 기판 홀더(5)가 회전하기 시작한 후 PBT 기판(6a)의 다른 단부(6a2)가 스테인리스 스틸 타겟(4b)의 다른 단부(4b2)에 대향하는 위치에 도달할 때까지의 시간 동안, PBT 기판(6a) 상에 형성된 알루미늄(Al) 필름(7) 위에 스테인리스 스틸(SUS) 필름(8)이 추가적으로 형성된다. 동시에, 알루미늄 타겟(4a)으로부터의 정전기 방전에 의해 Al 필름(7)이 PBT 기판(6b) 상에 형성된다.

도 2C에서, 기판 홀더(5)가 회전하면서 PBT 기판(6a)이 알루미늄 타겟(4a)에 대향하는 위치를 지나가고, PBT 기판(6b)이 스테인리스 스틸 타겟(4b)에 대향하는 위치를 지나갈 때, PBT 기판(6a) 상에 Al 필름(7)이 형성되고, PBT 기판(6b) 상에 Al 필름(8)이 형성된다.

도 2D에서 기판 홀더(5)가 회전하면서 PBT 기판(6a)이 스테인리스 스틸 타겟(4b)에 대향하는 위치를 지나가고, PBT 기판(6b)이 알루미늄 타겟(4a)에 대향하는 위치를 지나가면, SUS 필름(8)은 PBT 기판(6a) 상에, 그리고 Al 필름(8)은 PBT 기판(6b) 상에 형성된다.

도 2D에서 작업이 완료되면, 4층의 다층 필름이 PBT 기판(6a) 위에 형성되는데, PBT 기판(6a)으로부터 순차적으로 Al 필름(7), SUS 필름(8), Al 필름(7), 및 SUS 필름(8)을 포함한다. 또한 3층의 다층 필름이 PBT 기판(6b) 상에 형성되는데, PBT 기판(6b)으로부터 순차적으로 Al 필름(7), SUS 필름(8), 및 Al 필름(7)을 포함한다.

상기 작업은, Al 필름과 SUS 필름을 모두 5층으로 교대로 형성함으로써, 회전하는 기판 홀더(5)에 부착된 각각의 PBT 기판(6a, 6b) 상에 10층의 다층 필름을 형성하도록 반복된다.

필름 형성 단계에서, 기판 홀더(5)의 회전 수는 분당 30 회전이고, 타겟(4a, 4b)으로부터의 방전 시간은 약 10초이다. 이 시간 동안 타겟에 공급되는 방전 전력은 DC 20 kW이다.

PBT 기판(6a, 6b) 상에 형성되는 다층 필름은 알루미늄 필름에 대해 1.4 nm, 그리고 스테인리스 필름에 대해 3.4 nm의 단일 층 두께를 갖는다. 전체 다층 필름은 24 nm의 필름 두께를 갖는다.

예 2

기판 홀더(5)의 회전 수는 분당 30 회전으로 설정되고, 타겟(4a, 4b)으로부터의 방전 시간은 약 20초로 설정된다. 이 시간 동안, Al 필름과 SUS 필름은 각각 10층으로 교대로 형성되어 20층의 다층 필름을 형성한다. 타겟에 공급되는 방전 전력은 DC 10 kW로 설정된다. 그 밖에 진공 용기 내에 주입되는 Ar 가스의 유량과 타겟 재료는 예 1과 동일하게 결정된다.

PBT 기판에 형성된 다층 필름은 알루미늄 필름에 대해 0.7 nm, 그리고 스테 인리스 필름에 대해 1.7 nm의 단일 층 두께를 갖는다. 전체 다층 필름은 24 nm의 필름 두께를 갖는다.

예 3

기판 홀더(5)의 회전 수는 분당 15 회전으로 설정되고, 타겟(4a, 4b)으로부터의 방전 시간은 약 12초로 설정된다. 이 시간 동안, Al 필름과 SUS 필름은 각각 3층으로 교대로 형성되어 6층의 다층 필름을 형성한다. 타겟에 공급되는 방전 전력은 DC 20 kW로 설정된다. 그 밖에 진공 용기 내에 주입되는 Ar 가스의 유량과 타겟 재료는 예 1과 동일하게 결정된다.

PBT 기판에 형성된 다층 필름은 알루미늄 필름에 대해 2.8 nm, 그리고 스테인리스 필름에 대해 6.8 nm의 단일 층 두께를 갖는다. 전체 다층 필름은 28.8 nm의 필름 두께를 갖는다.

예 4

기판 홀더(5)의 회전 수는 분당 15 회전으로 설정되고, 타겟(4a, 4b)으로부터의 방전 시간은 약 40초로 설정된다. 이 시간 동안, Al 필름과 SUS 필름은 각각 10층으로 교대로 형성되어 20층의 다층 필름을 형성한다. 알루미늄 타겟에 공급되는 방전 전력은 DC 20 kW로 설정되고, 스테인리스 스틸 타겟에 공급되는 방전 전력은 DC 10 kW로 설정된다. 그 밖에 진공 용기 내에 주입되는 Ar 가스의 유량과 타겟 재료는 예 1과 동일하게 결정된다.

PBT 기판에 형성된 다층 필름은 알루미늄 필름에 대해 2.8 nm, 그리고 스테인리스 필름에 대해 3.4 nm의 단일 층 두께를 갖는다. 전체 다층 필름은 62 nm의 필름 두께를 갖는다.

본 발명의 금속 다층 필름 구조는 상기 예에서와 같은 배치 방법과 더불어서 하기의 방법으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 두 가지 유형의 금속 타겟을 사용하여 수지 기판상에 다층으로 교대로 필름을 형성할 수 있는 경우 인라인(in-line), 턴백(turn back), 클러스터(cluster) 및 다른 방법들이 사용될 수 있다. 기판 홀더를 수평하게 회전시켜서 단단히 설치된 두 유형의 금속 타겟으로 스퍼터링을 달성하는 그러한 시스템이 사용될 수도 있지만, 상기 예에서는 실린더형 기판 홀더의 사용이 예시되어 있다. 이와 달리, 두 유형의 금속 타겟이 진공 용기 내에 단단히 설치되어 수지 기판 홀더가 타겟 둘레를 회전하도록 할 수 있다.

비교 예 1-4

비교 예 1로서 PBT 기판 상에 단일 층 알루미늄 필름(필름 두께: 50 nm)을; 비교 예 2로서 PBT 기판 상에 단일 층 스테인리스 스틸(SUS 304) 필름(필름 두께: 50 nm)을; 비교 예 3으로서 PBT 기판 상에 단일 층 크롬 필름(필름 두께: 50 nm)을; 비교 예 4로서 PBT 기판 상에 단일 층 티타늄 필름(필름 두께: 50 nm)을 제작하기 위해 스퍼터링이 적용된다.

표 1은 예 1-4에서 얻은 다층 금속 필름과 비교 예 1-4에서 얻은 단일 층 금속 필름에 대한 내열성 테스트, 방습(moisture proof) 테스트, 열 사이클(thermal cycle) 테스트, 및 내알칼리성 테스트에서 나온 테스트 결과를 도시한다. 테스트 조건 및 테스트 결과에 대한 판단 조건은 하기와 같다.

(1) 내열성 테스트

테스트 조건: 160 ℃의 온도에서 24 시간 동안 방치

판단 조건 (표면 조건):

◎ 표시 - 금속 광택; ○ 표시 - 약간의 음영

△ 표시 - 황색 음영; × 표시 - 음영/ 균열

(2) 방습 테스트

테스트 조건: 50 ℃의 온도와 98%의 습도에서 240 시간 동안 방치

판단 조건 (표면 조건):

◎ 표시 - 금속 광택; △ 표시 - 백색 반점;

× 표시 - 전체 백색

(3) 열 사이클 테스트

테스트 조건: 정상 온도 → (-40 ℃)의 온도 → 80 ℃의 온도와 98%,

8시간 동안 한 사이클에서 변하고, 80 시간 동안 10 사이클을 실행

판단 조건 (표면 조건):

◎ 표시 - 금속 광택; △ 표시 - 황색 음영;

× 표시 - 균열

(4) 내알칼리성 테스트

테스트 조건: 10분 동안 1 % 칼륨 수화물 용액에 담근 다음, 물로 씻어냄

판단 조건 (표면 조건):

◎ 표시 - 금속 광택; ○ 표시 - 드롭 부분에서의 약간의 음영

△ 표시 - 드롭 부분에서의 백색; × 표시 - 드롭 부분에서의 백색/ 소멸

표 1

분류	NO.	테스트 결과
분류	NO.	열 저항	방습	열 사이클	내알칼리성
예	1	◎	◎	◎	◎
	2	○	◎	◎	◎
	3	◎	◎	◎	◎
	4	◎	◎	◎	○
비교 예	1	◎	×	△	×
	2	×	◎	◎	◎
	3	×	◎	◎	◎
	4	×	◎	◎	◎

표 1에서 본 발명의 예 1-4가 비교 예 1-4에 대해, 특히 열 저항에서 크게 향상된 성능을 갖는 것을 볼 수 있다.

도 3은 예 1과 비교 예 2, 3, 4에서 얻은 금속 필름의 분광 반사율(spectroreflectance)을 설명하는 그래프를 도시한다. 예 1은 전체 가시광 영역에서 변하지 않는 반사율을 보인다. 따라서 금속 필름 관찰 시 금속 색조의 농도를 가진 특정 색조를 얻는 것이 가능하다. 이와 대조적으로, 단일 스테인리스 스틸 필름으로 구성된 비교 예 2, 단일 크롬 필름으로 구성된 비교 예 3, 단일 티타늄 필름으로 구성된 비교 예 4는 가시광 영역 내의 단파장 영역에서 낮아진 반사율을 갖 는다. 이에 따라, 단파장 영역에서 컬러 광을 보상하는 황색광이 강조되고 디자인을 훼손한다.

도 4는, 예 1과 비교 예 2, 3, 및 4에서 얻어진 금속 필름이 160 ℃의 온도에서 24시간 동안 방치되는 내열성 테스트 후, 금속 현미경을 통해 찍은 금속 필름으로 형성된 표면의 사진을 도시한다. 도 4A는 비교 예 2의 마이크로 사진을 도시하고, 도 4B는 비교 예 3, 도 4C는 비교 예 4, 그리고 도 4D는 예 1의 마이크로 사진을 도시한다. 각각 단일 금속 필름으로 구성된 비교 예 2-4의 필름이 형성된 표면에서 균열이 발견된다. 이와 대조적으로 예 1의 금속 다층 필름 구조에서는 균열의 거의 발견되지 않는다. 이에 따라, 금속 다층 필름 구조가 고품질의 필름 형성을 달성하는 것을 가능하게 하는 것을 알 수 있다.

본 발명의 금속 다층 필름 구조는 차량 램프용의 반사경과 익스텐션 반사경, 일반 조명기용의 반사경, 일반 장식품, 기계 장치의 장식용, 소음 방지용 등에 응용가능한 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명에서 사용된 필름 형성 장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 금속 다층 필름 구조의 제조 공정 단계를 도시한다.

도 3은 예 1과 비교 예 2, 3, 4의 분광 반사율을 설명하는 그래프를 도시한다.

도 4는 열 저항 테스트 후 예와 비교 예의 금속 현미경 사진을 도시한다.

도 5는 선행 기술의 차량 램프의 단면도이다.

도 6은 선행 기술의 다층 금속 필름의 구조를 도시한다.

Claims

수지 기판상에 제1 금속 필름과 제2 금속 필름을 구비한 금속 다층 필름 구조로서,

상기 제1 금속 필름은, 0.7 nm 내지 20 nm 범위의 필름 두께를 가진 알루미늄계 재료로 구성되는 금속 필름이고,

상기 제2 금속 필름은, 1 nm 내지 20 nm 범위의 필름 두께를 가진, 스테인리스 스틸계 재료, 니켈계 재료, 코발트계 재료 또는 크롬계 재료 중 어느 하나로 구성되는 금속 필름이고,

상기 제1 금속 필름 및 상기 제2 금속 필름은, 상기 금속 다층 필름 구조가 6층 이상, 20층 이하의 금속 필름이 되도록, 반복성을 갖는 교호 적층 상태로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 다층 필름 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 금속 필름은 상기 수지 기판 측에 가장 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 금속 다층 필름 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 제2 금속 필름은 상기 수지 기판 측에 가장 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 금속 다층 필름 구조.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 금속 다층 필름 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 램프용 익스텐션 반사경(extension reflector).
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 금속 다층 필름 구조를 가진 차량 램프.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 금속 다층 필름 구조를 가진 조명기의 반사경.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 금속 다층 필름 구조를 가진 조명기.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 금속 다층 필름 구조를 가진 장식품.