KR101471097B1

KR101471097B1 - 마그네슘 합금 기판 제조방법

Info

Publication number: KR101471097B1
Application number: KR1020130082409A
Authority: KR
Inventors: 윤주식
Original assignee: 주식회사 위스코하이텍
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2014-12-09

Abstract

본 발명은 OLED 등과 같은 플렉시블(Flexible) 디스플레이용 제품에 적용되는 박형의 마그네슘 합금 기판의 제조방법에 관한 것으로, 다수 배열된 마그네슘 합금 모재의 피연마면과 수평 또는 직교되게 선단부와 이격시켜 주고, 상기 선단부의 상부에 병렬 배치시킨 다수 개의 연마노즐부에 균등한 간격으로 배치시킨 다수 개의 연마노즐을 통해 연마액을 하향 분사시켜, 상기 모재의 두께를 0.01 내지 0.4mm로 연마한 기재층을 형성시켜 주는 단계; 상기 기재층을 부동태 용액에 침적시킨 다음 꺼내어 부동태 용액막을 형성시켜 주는 단계; 상기 부동태 용액막이 형성된 기재층의 양쪽 면에 대해 대기압 플라즈마처리 또는 열처리로 부동태층을 형성시켜 주는 단계; 상기 부동태층 위에 기재층의 보호를 위해 필름 보호층을 형성시켜 주는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

Description

마그네슘 합금 기판 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF MAGNESIUM ALLOY SUBSTRATE}

본 발명은 오엘이디(OLED ; Organic Light Emitting Diodes) 등과 같은 플렉시블(Flexible) 디스플레이용 제품에 적용되는 박형의 마그네슘 합금 기판의 제조에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 마그네슘 합금으로 구비된 모재를 소정의 두께로 연마한 박형의 기재층을 부동태(不動態) 용액에 침적시킨 다음 꺼내어 부동태 용액막을 형성시켜 준 후 이를 대기압 플라즈마처리 또는 열처리 과정를 통해서 부동태층의 형성에 이어 필름(Film)을 기반으로 하는 필름 보호층을 형성시켜 줌으로써, 상기 마그네슘 합금 기판으로 하여금 내식성을 비롯한 유연성을 향상시켜 줄 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

근래 들어, 스마트폰(Smart Phone) 등과 같은 디스플레이용 제품의 발전과 함께 휴대가 편리한 플렉시블 디스플레이(Flexible Display)에 대한 관심이 고조되고 있다.

상기 플렉시블 디스플레이는 주로 오엘이디(이하 "OLED"라 한다.)가 채용되고, 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계발광 현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 유기물질로 이를 유기발광다이오드 또는 유기이엘(EL)이라고도 한다.

이와 같은 OLED의 주요 컬러구현 방식으로 3색(Red, Green, Blue) 독립화소 방식, 색변환 방식(CCM), 컬러필터 방식 등이 있고, 사용하는 발광재료에 포함된 유기물질의 양에 따라 저분자 OLED와 고분자 OLED로 구분된다.

또한, OLED는 그 구동방식에 따라 수동형 구동방식(Ppassive Matrix ; PM)과 능동형 구동방식(Active Matrix; AM)으로 구분되며, 이는 낮은 전압에서 구동이 가능하고 얇은 박형으로 만들 수 있는 장점과 함께 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 갖고 있어 일반 엘시디(LCD ; Liquid Crystal Display )와는 달리 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않으며, 화면에 잔상이 남지 않는 등의 우수한 특징을 가지고 있다.

이러한 OLED는 제조공정의 단순화로 인하여 유리한 가격 경쟁력을 가지고 있기 때문에 현재는 휴대전화나 카오디오, 디지털카메라 등과 같은 소형기기의 디스플레이 제품에 주로 사용되고 있으나, 향후에는 디스플레이 제품의 대형화 추세에 맞추어 그 크기도 다양하게 개발될 전망이다.

뿐만 아니라, 현재 OLED의 기판 재질로는 주로 딱딱한 유리를 사용하고 있으나, 이는 유연성이 없어서 박형의 필름으로 대체 사용하면 구부려서 휴대가 용이한 디스플레이 제품이나 장치 등을 만들 수 있기 때문에 이에 대응하여 플라스틱 필름이나, 유리, 금속재질 등을 기반으로 하는 다양한 플렉시블 기판의 개발이 요구되고 있고, 이에 따라 각종 전자제품 등에 장착되는 유리기판이나 금속기판, 합성수지 필름 등을 모재(母材)로 한 기판의 두께를 연마액을 사용하여 박형으로 얇게 가공처리하는 연마(이를 "에칭(Etching)"이라고도 한다.) 기술이 무엇보다 중요시 되고 있는 실정이다.

한편, 상기 금속재질을 기반으로 하는 마그네슘 합금 기판은 경량이면서 전자파 차폐의 우수성 및 방열성 등이 우수하여 컴퓨터를 비롯한 각종 전자제품, 카메라, 핸드폰뿐만 아니라 자동차 등 다양한 분야에 걸쳐 많이 사용되고 있다.

하지만, 이와 같은 마그네슘 합금 기판을 실용화하기 위해서는 필히 별도의 표면처리를 하여야만 각종 내장부품 및 외장부품 등에 내구성을 확보할 수 있다.

이와 같은 마그네슘 합금의 일반적인 표면처리로는 6가 크롬을 함유하는 크롬산염 화성처리액에 마그네슘합금을 침적시키는 화성처리방법이 널리 시용되어 왔으나, 중금속인 6가 크롬은 인체에 치명적일 뿐만 아니라 심각한 환경오염 문제를 유발하게 된다는 문제점이 있어서 작업환경 및 폐수처리 등에 대한 엄격한 규제가 따르고 있는 실정이다.

또한, 상기한 종래의 크롬산염 화성처리를 대체하기 위한 비크롬산염 화성처리법으로서는 인산 마그네슘에 지르코늄, 티탄, 또는 아연 등의 금속을 첨가하는 인산염 처리방법이 제안되었으나, 이는 처리시간이 많이 소요되는 공정으로 인해 실용성 결여와 충분한 내식성, 방청성 및 도막 밀착성을 부여할 수 없다는 한계성이 제기되고 있다.

한편, 한국공개특허 제2002-0077150호(2002년 10월 11일)로 공개된 '마그네슘합금용 화성처리액, 표면처리방법 및 마그네슘합금 기재'(이를 '문헌1'이라 한다.)가 이미 널리 알려져 있다.

상기 언급된 문헌1에 대해 살펴보면, 마그네슘 합금에 도장 밀착성, 내식성 및 녹 방지성을 부여하기 위한 수단으로 인산이온 및 과망간산 이온을 함유하고, pH가 1.5 내지 7인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금용 화성처리액과 표면처리방법을 제안하고 있다.

하지만, 이와 같은 종래의 방법으로는 화성처리액이 강산성 처리 조건인 pH 2.0 내지 4.0 범위로 선호되어야 하기 때문에 예컨데, 화성처리액의 pH가 7을 초과하면 과망간산 이온의 산화력 저하로 인해 피막 석출량이 극단적으로 적어지게 되어, 피막의 재현 신뢰도가 떨어지기 때문에 충분한 내식성과 도막 밀착성을 얻을 수 없는 문제점을 가지고 있는 실정이다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 마그네슘 합금으로 구비된 모재를 연마액을 사용하여 소정의 두께로 연마한 박형의 기재층을 부동태(不動態) 용액에 침적시킨 다음 꺼내어 부동태 용액막을 형성시켜 준 후 이를 대기압 플라즈마처리 또는 열처리 과정를 통해서 부동태층의 형성에 이어 필름을 기반으로 하는 필름 보호층을 형성시켜 줌으로써, 완성된 마그네슘 합금 기판으로 하여금 내식성을 비롯한 유연성을 향상시켜, OLED와 같은 플렉시블(Flexible)한 디스플레이용 제품이나 장치 등에 적용할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금을 모재로 구비된 박형의 기재층을 부동태 용액에 침적시켜 부동태 용액막을 형성시켜 주기 때문에 이로 인해 대기압 플라즈마처리 또는 열처리 과정을 통해서 형성되는 부동태층의 공정처리 시간을 더욱 단축시켜 줄 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금을 모재로 구비된 박형의 기재층에 대한 표면처리를 위해 6가 크롬 등과 중금속을 사용하지 않음으로써, 환경오염의 방지를 위한 작업환경이나 폐수처리 등의 설비 투자를 줄여 줄 수 있도록 함에 또 다른 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 해결하기 위한 구성수단 및 제조과정으로는 다수 배열된 마그네슘 합금 모재의 피연마면과 수평 또는 직교되게 선단부와 이격시켜 주고, 상기 선단부의 상부에 병렬 배치시킨 다수 개의 연마노즐부에 균등한 간격으로 배치시킨 다수 개의 연마노즐을 통해 연마액을 하향 분사시켜, 상기 모재의 두께를 0.01 내지 0.4mm로 연마한 기재층을 형성시켜 주는 단계가 구비된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 기재층을 부동태 용액에 침적시킨 다음 꺼내어 부동태 용액막을 형성시켜 주는 단계가 구비된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 부동태 용액막이 형성된 기재층의 양쪽 면에 대해 대기압 플라즈마처리 또는 열처리로 부동태층을 형성시켜 주는 단계가 구비된 것을 그 특징으로 한다.

그리고, 상기 부동태층 위에 기재층의 보호를 위해 필름 보호층을 형성시켜 주는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 해결하고자 하는 과제에 대한 구성수단 및 과정들은 첨부한 도면에 나타난 다양한 일실시사례들의 상세한 설명을 통해서 보다 더 명백하여 질 것이다.

이와 같이 본 발명은 마그네슘 합금으로 구비된 모재의 선단부 상부에 상기 선단부와 이격간격을 두고 피연마면과 수평 또는 직교되어 배치된 연마노즐을 통해서 연마액을 한층 더 골고루 균등하게 분사하여 박형의 기재층을 형성시켜 주기 때문에 상기 피연마면에 대한 연마 두께를 균일하게 시켜 주는 품질향상 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금으로 구비된 모재를 연마액을 사용하여 소정의 두께로 연마한 박형의 기재층에 대해 부동태층을 한 후 그 위에 필름을 기반으로 하는 필름 보호층을 형성시켜 주기 때문에 OLED와 같은 플렉시블(Flexible)한 디스플레이용 제품이나 장치, 전자기기 등에 기판으로 적용시에 내식성을 비롯하여 유연성을 더욱 향상시켜 주는 또 다른 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금을 모재로 구비된 박형의 기재층에 대해 부동태 용액에 침적시킨 다음 꺼내어 대기압 플라즈마처리 또는 열처리 과정을 통해서 부동태층을 형성시켜 주기 때문에 표면처리에 소요되는 공정처리 시간을 매우 단축시켜 주는 또 다른 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 마그네슘 합금을 모재로 구비된 박형의 기재층에 대한 표면처리를 위해 중금속을 사용하지 않기 때문에 환경오염의 방지를 위한 작업환경이나 폐수처리 등의 설비투자를 한층 더 줄여 주는 또 다른 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 플렉시블한 마그네슘 합금 기판의 제조를 위한 연마장치를 개략적으로 나타낸 제1실시사례 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 플렉시블한 마그네슘 합금 기판의 제조를 위한 연마장치를 개략적으로 나타낸 제2실시사례 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1 및 도 2에 있어서, 연마노즐을 통해서 모재의 피연마면에 연마액이 분사되는 상태를 상세하게 나타낸 일실시사례 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 플렉시블한 마그네슘 합금 기판이 제조되는 상태를 개략적으로 나타낸 일실시사례 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 플렉시블한 마그네슘 합금 기판을 제조하기 위한 과정을 나타낸 일실시사례 플로우차트이다.

본 발명의 구체적인 실시사례를 설명함에 있어서, 본 발명의 도면에 의해 도시되어 있고, 이에 따른 구성수단과 동작들은 적어도 하나의 일실시 사례로써 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심적인 구성수단 및 일실시 사례들이 제한받지는 않아야 할 것이다.

참고할 사항으로, 본 발명에서 설명되는 각 도면들에 부호를 표기함에 있어서 동일한 구성요소는 비록 다른 도면에 표기되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여하였음에 특히 유의하여야 할 것이고, 이하 첨부된 도 1 내지 도 5에 나타낸 도면들을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 유연성이 요구되는 박형(薄型)의 오엘이디(OLED ; Organic Light Emitting Diodes)나 엘이디(LED) 등과 같은 플렉시블(Flexible) 디스플레이용 제품이나 장치, 각종 전자기기 등에 적용되는 유리재질, 합성수지, 금속재질 등을 소재로 한 기판 등(이하 "기판(Substrate)"이라고 한다.)의 두께를 얇게 가공처리하기 위해 스프레이(Spray)법으로 피연마면(101, 102)을 에칭(Etching)(이를 "연마"라고도 한다.)시켜 주는 것을 그 특징으로 한다.

특히, 본 발명은 상기 언급된 바와 같은 기판 중에서 마그네슘 합금으로 구비된 모재(母材)(100a)를 기반으로 하는 기판(100b)인 것을 그 특징으로 하되, 기재층(100)으로 사용하고자 소정의 두께로 연마를 하기 위해 0.4 내지 0.6mm 범위의 모재(100a)를 사용하는 것이 바람직하나, 이는 연마시에 요구되는 모재(100a)의 화학적, 물리적인 특성 등에 따라 그 두께가 0.2 내지 1.2mm 범위의 좀 더 얇거나 두꺼운 것도 포함될 수 있다.

더불어, 본 발명에 따른 기재층(100)으로 사용되는 모재(100a)의 두께(t1)는 첨부된 도 4에 나타낸 바와 같이 0.04 내지 0.08mm 범위로 연마가 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하나, 이 또한 연마시에 요구되는 모재(100a)의 화학적, 물리적인 특성을 비롯하여 마그네슘 합금 기판(100b)을 사용하는 목적이나 용도 등에 따라 그 두께(t1)를 0.01 내지 0.4mm 범위로 좀 더 얇거나 두껍게 연마한 것도 사용할 수 있다.

하지만, 본 발명에 있어서 기판(100b)으로 사용되는 마그네슘 합금은 우수한 비강도성(비중 대비 강도)을 비롯하여 내연성, 높은 열전도도 및 열확산성, 경량성, 진동 흡수성, 전자파 차폐성, 각종 제품이나 장치 등 소재의 박막화 추세에 따른 필름 대체성, 주조 및 가공성, 재활용성 등 소재로서의 우수한 특징을 가지고 있으나, 반면에 높은 산화성과 낮은 내식성 때문에 본 발명에서와 같이 필수적으로 표면처리를 해주어야만 한다.

이와 같이 본 발명은 마그네슘 합금으로 구비된 모재(100a)를 소정의 두께(t1)로 연마하여 구비된 박형의 기재(基材)층(100)(이를 "베이스(Base)층"이라고도 한다.)을 부동태(不動態) 용액에 침적시킨 다음 꺼내어 부동태 용액막(110)을 형성시켜 후 이를 대기압 플라즈마(Plasma)처리 또는 열처리를 통해서 양쪽 면에 부동태층(120)의 형성에 이어 필름(Film)을 기반으로 필름 보호층(130)을 형성시켜, 내식성을 비롯한 유연성을 향상시켜 줄 수 있도록 한 것을 그 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따른 마그네슘 합금을 모재(100a)로 만들어진 기판(100b)의 신뢰성 테스트 조건으로는 온도 60℃, 습도 90%에서 240시간 동안 실시되는 항온 항습 테스트를 비롯하여, 온도 -40℃의 30분에서 80℃의 30분 동안까지 100사이클(Cycle)에 걸쳐 실시되는 냉온 열충격 테스트, 그리고 염수 5%에서 120시간 동안 실시되는 내염수 테스트에서 변형이나 변질이 없어야 하기 때문에 무엇보다 마그네슘 합금 기판에 대한 표면처리 기술이 중요시 되고 있는 실정이다.

먼저, 본 발명에 따른 과제를 해결하기 위한 구성수단 및 그 일실시사례에 따른 제조과정에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

첨부된 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 마그네슘 합금으로 구비된 크기가 동일한 모재(100a)를 일정한 간격으로 다수 배열하고, 상기 모재(100a)의 피연마면(101, 102)과 수평 또는 직교되게 선단부(103)와 일정한 이격(離隔)간격(D1)을 두고 이격시켜 준 상태에서 상기 선단부(103)의 상부에 병렬 배치시킨 다수 개의 연마노즐부(221)에 균등한 간격으로 배치시킨 다수 개의 연마노즐(Etching Nozzle)(223)을 통해 스프레이(Spray)법으로 연마액(231)을 하향 분사시켜, 상기 모재(100a)의 두께(t1)를 앞에서 언급된 바와 같이 0.01 내지 0.4mm로 연마한 기재층(100)을 형성시켜 주는 단계(S201)가 구비된다.

이때, 상기 모재(100a)는 마그네슘(Mg)에 Al, Cu, Ti, Ni, Si, Cr, Mn, Zn, Zr, Fe, Ca, Li, Be 중에서 적어도 어느 하나 이상 선택된 마그네슘 합금인 것을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 모재(100a)를 연마하기 전에 충분한 탈지 및 세척공정을 거쳐서 피연마면(101, 102)의 표면에 이물질을 깨끗하게 제거시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

더불어, 본 발명에 있어서 마그네슘 합금으로 구비된 모재(100a)의 피연마면(101, 102)을 연마시켜 주기 위해 사용되는 연마액(231)은 농도 1.5 내지 10%의 질산용액을 연마노즐(223)을 통해서 분사시켜 주게 된다.

한편, 상기 연마노즐(223)은 첨부된 도 3에 나타낸 바와 같이 선단부(103) 상부에 분사되는 연마액(231)이 선단부(103)를 충분하게 덮어줄 수 있도록 입자확산영역(104)이 형성되게 상기 선단부(103)와 적절한 이격간격(D1)을 두고 바타입(Bar Type)의 연마노즐부(221)에 배치시킨 구성으로 된다.

예컨데, 상기 연마노즐(223)은 선단부(103)와 너무 가깝지 않게 적어도 50mm 이상의 이격간격(D1)을 두고 설치하여 줌으로써, 이로 인해 피연마면(101, 102)에 연마액(231)의 미세 입자가 한층 더 골고루 균등하게 분사가 이루어지는 작용을 하게 된다.

또한, 상기 연마노즐부(221)에 배치된 연마노즐(223) 중에서 다수 배열된 모재(100a)의 양쪽으로 가장 바깥쪽에 위치한 연마노즐(223)은 피연마면(101, 102)의 중심(Y1)을 기준하여 경사각(K11)을 15 내지 45도 범위로 하향 경사시켜 설치하는 것이 바람직하나, 더 나아가서 피연마면(101, 102)의 면적이나 세로 폭 등을 고려하여 10 내지 60도의 범위로 좀 더 작거나 큰 경사각(K11)으로 하향 경사시켜 설치하여 줌으로써, 이 또한 피연마면(101, 102)에 대해 연마액(231)의 입자를 골고루 균등하게 분사시켜 주는 작용을 하게 된다.

이때, 다수 배열된 모재(100a)의 양쪽으로 가장 바깥쪽에 위치한 연마노즐(223)은 피연마면(101, 102)을 기준하여 너무 가깝지 않게 적어도 50mm 이상의 이격간격(D2)을 두고 설치하여, 이로 인해 피연마면(101, 102)에 연마액(231)의 미세 입자가 한층 더 골고루 균등하게 분사가 이루어지도록 하는 것이 바람직할 것이다.

더불어, 본 발명은 첨부된 도 3에 나타낸 바와 같이 연마노즐부(221)에 배치된 연마노즐(223)을 통해서 피연마면(101, 102)에 대해 분사되는 연마액(231)의 분사각(K1)은 모재(100a)의 선단부(103) 상부에서 하향으로 30 내지 90도 범위로 조절하는 것이 바람직하나, 더 나아가서 피연마면(101, 102)의 면적이나 세로 폭 등을 고려하여 20 내지 120도의 범위로 좀 더 작거나 큰 분사각(K1)으로 연마노즐(223)을 조절하는 것이 피연마면(101, 102)에 대해 연마액(231)을 골고루 균등하게 분사시켜 주는데 더 유리한 연마작용을 하게 된다.

따라서, 본 발명은 연마노즐(223)을 설치하는 경사각(K11) 및 분사각(K1)에 의해 선단부(103) 상부에도 분사되는 연마액(231)의 입자가 골고루 뿌려지는 입자확산영역(104)이 형성되게 하여, 피연마면(101, 102)을 비롯한 모재(100a)의 전체 부위에 균등한 연마작용이 이루어지도록 하는 것이 바람직할 것이다.

다시 말해서, 상기 선단부(103)의 상부에 설치되는 연마노즐(223)에 대해 적어도 어느 하나의 경사각(K11)이나 분사각(K1) 또는 두 개 모두를 조절하여 줌으로써, 이로 인해 분사되는 연마액(231)의 입자가 확산되는 입자확산영역(104)을 형성시켜 주게 된다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 피연마면(101, 102)을 지면과 수직상태로 유지시켜 주게 되면, 이때 피연마면(101, 102)에 분사되는 연마액(231)이 하부로 흘러내리는 운동에너지를 가장 크게 할 수 있기 때문에 이로 인해 연마액(231)에 포함된 반응 생성물을 피연마면(101, 102)으로부터 신속하게 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 있어서 첨부된 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 연마노즐부(221)를 모재(100a)의 피연마면(101, 102)과 수평으로 배치시켜 주게 되면, 연마노즐부(221)를 피연마면(101, 102)의 사이에 상하로 이동 가능하기 때문에 피연마면(101, 102)의 면적이나 세로 폭 등이 클 경우의 연마에 더욱 유리할 것이다.

이때, 상기 연마노즐부(221)와 연마노즐(223)은 다수 배열된 모재(100a)의 피연마면(101, 102) 사이에 각각 위치하도록 설치시켜 주는 구성으로 된다.

반면에, 첨부된 도 2에 나타낸 바와 같이 피연마면(101, 102)의 면적이나 세로 폭 등이 작은 경우에는 상기 연마노즐부(221)를 모재(100a)의 피연마면(101, 102)과 서로 직교로 배치시켜 설비투자를 줄일 수 있는 장점이 있다.

물론, 이때 상기 연마노즐부(221)에 배치된 연마노즐(223)이 다수 배열된 모재(100a)의 피연마면(101, 102) 사이에 각각 위치하도록 설치시켜 분사가 이루어지도록 한 구성을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 첨부된 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 다수 배열된 모재(100a)는 랙(Rack)(200)에 일정 수량으로 적재되어 별도의 구동수단(도시 생략함.)에 의해 가이드레일(Guide Rail)(도시 생략함.)을 따라 화살표 (가)방향으로 이송되면서 연속적인 연마가 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

아울러, 상기 랙(200)에 적재된 모재(100a)의 피연마면(101, 102)이 연마노즐부(221)를 통과하는 이송속도는 0.5 내지 6.0m/분 범위로 조절하여 주되, 이때 상기 이송속도를 0.5m/분 이하로 너무 짧게 할 조절할 경우에는 피연마면(101, 102)에 대한 연마가 제대로 이루어지지 않을 우려가 있고, 반면에 상기 이송속도를 6.0m/분 이상으로 너무 길게 조절할 경우에는 연마액(231)의 과다분사로 인해 피연마면(101, 102)이 너무 얇게 연마되어 훼손될 우려가 있음으로 유의하여야 할 것이다.

또한, 본 발명은 연마노즐부(221)에 배치된 연마노즐(223) 하나를 통해서 피연마면(101, 102)에 분사되는 연마액(231)의 분사량은 0.02 내지 4.0리터/분 범위로 연마액 제어밸브 등과 같은 별도의 제어수단(도시 생략함.)을 통해서 적절하게 조절하여, 이로 인해 상기 피연마면(101, 102)의 연마 두께를 균일하게 시켜 주는 작용을 하게 된다.

예컨데, 상기 분사량을 0.02리터/분 이하로 너무 적게 할 경우에는 상기 피연마면(101, 102)에 대한 연마가 제대로 이루어지지 않을 우려가 있고, 반면에 상기 분사량을 4.0리터/분 이상으로 너무 많게 할 경우에는 오히려 상기 피연마면(101, 102)이 너무 얇게 연마되어 훼손될 우려가 있음에 유의하여야 할 것이다.

또한, 본 발명은 연마노즐부(221)에 배치된 연마노즐(223) 하나를 통해서 피연마면(101, 102)에 분사되는 연마액(231)의 분사압력은 0.1 내지 3.0Kgf/㎠ 범위로 에어생성부(이를 "콤프레셔"라고도 한다.), 연마액 제어밸브 등과 같은 별도의 제어수단(도시 생략함.)을 통해서 적절하게 조절시켜, 이로 인해 연마액(231)의 단위 시간당(1분) 분사량 조절이 가능할 뿐만 아니라, 상기 피연마면(101, 102)의 연마 두께를 균일하게 시켜 주는 작용을 하게 된다.

이때, 상기 분사압력을 0.1Kgf/㎠ 이하로 조절할 경우에는 낮은 분사압력에 의해 피연마면(101, 102)에 연마액(231)의 단위 시간당(1분) 분사량(리터)이 너무 적게 되어, 상기 피연마면(101, 102)에 대한 연마가 제대로 이루어지지 않을 우려가 있고, 반면에 상기 분사압력을 3.0Kgf/㎠ 이상으로 조절할 경우에는 높은 분사압력에 의해 피연마면(101, 102)에 연마액(231)의 단위 시간당(1분) 분사량(리터)이 너무 많게 되어, 오히려 상기 피연마면(101, 102)이 너무 얇게 연마되거나 찢어져서 훼손될 우려가 있음에 유의하여야 할 것이다.

이와 같이 본 발명은 상기 연마공정이 이루어진 모재(100a)의 피연마면(101, 102)에 대해 이물질을 제거하는 세정공정을 거쳐서 건조를 시켜 주게 되는데, 이때 바람을 이용한 상온건조를 비롯하여 20 내지 60℃ 범위에서 적외선 건조, 열풍건조, 초음파건조 중에서 어느 하나로 건조시켜 주는 공정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직할 것이다.

다음은 모재(100a)를 소정의 두께(t1) 즉, 0.01 내지 0.4mm로 연마한 박형의 기재층(100)을 용액조(도시 생략함.)에 채워진 부동태(不動態) 용액에 상온에서 침적시킨 다음 꺼내어 부동태 용액막(110)을 형성시켜 주는 단계(S202)가 구비된다.

이때, 상기 기재층(100)을 용액조에 침적시켜 주기 전에 충분한 탈지 및 세척공정을 거쳐서 기재층(100) 다시 말해서, 연마가 이루어진 모재(100a)의 피연마면(101, 102)의 표면에 이물질을 깨끗하게 제거시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

예컨데, 상기 기재층(100) 표면에 이물질이 묻어있을 경우에는 표면장력으로 인해 부동태 용액이 전체적으로 균일하게 형성되지 않기 때문에 결국 부동태층(120)의 형성에 나쁜 영향을 미치게 될 수 있는 것이다.

더불어, 본 발명에 있어서 상기 부동태 용액은 부동태층(120) 즉, 산화마그네슘(MgO) 피막 형성시 마그네슘 합금과의 친화력이 양호한 에탄올(Ethanol), 메탄올(Methanol), 이소프로필알코올(Isopropyl Alcohol), 부틸알코올(Butyl Alcohol), 옥틸알코올(Octyl alcohol) 중에서 선택된 어느 하나 또는 두 가지 이상 혼합하여 조성된 알코올계 물질인 것을 그 특징으로 한다.

또 다른 방법으로는 상기 부동태 용액의 pH가 6.0 이상의 비휘발성 물질인 증류수를 사용함으로써, 앞에서 언급된 알코올계 물질을 사용할 경우에 비해 후공정인 대기압 플라즈마처리 또는 열처리를 위한 작업준비 공정시간을 좀 더 여유 있게 설정할 수 있는 장점이 있다.

이어서, 상기 부동태 용액막(110)이 형성된 기재층(100)의 양쪽 면에 대해 대기압 플라즈마(Plasma)처리(이를 "상압 플라즈마"라고도 한다.)를 하거나, 또는 열처리로 부동태(不動態)층(120)을 형성시켜 주는 단계(S203)가 구비된다.

본 발명에 있어서 상기 부동태층(120)은 기재층(100)의 표면에 산화마그네슘(MgO) 피막을 형성하여 내식성 향상을 비롯한 메탈(Metal) 질감성을 향상시켜 주는 특징과 함께 필름 보호층(130)의 형성시에 필름의 흡착력을 더욱 상승시켜 주고, 더 나아가서는 기재층(100)의 표면에 더욱 균일하고 안정된 필름 보호층(130)이 형성될 수 있도록 한다.

따라서, 상기 부동태층(120)은 모재(100a)의 화학적, 물리적인 특성이나 부동태 용액의 특성을 고려하여 필름 보호층(130) 두께의 0.005 내지 0.02배에 해당하는 0.1 내지 2.0㎛의 두께로 형성시켜 주는 것을 그 특징으로 한다.

앞서 언급된 상기 부동태층(120)을 형성시켜 주기 위한 방법 중에 포함된 대기압 플라즈마처리는 대기압 하에서 발생된 플라즈마를 마그네슘 합금 모재(100a)를 기반으로 하는 기재층(100)의 표면에 형성된 부동태 용액과 접촉시켜 부동태층(120)을 증착시켜 주는 작용을 하게 된다.

상기 언급된 플라즈마를 이용한 표면처리의 일실시 사례로는 저온 저압 상태의 플라즈마를 이용하는 방법을 들 수 있는데, 이와 같은 저온 저압 플라즈마를 이용한 표면처리방법은 저온 저압의 진공조 내에서 플라즈마를 발생시키고, 이때 발생된 플라즈마를 기판의 표면과 접촉시켜 상기 기판에 대한 표면을 처리하는 것이다.

하지만, 이러한 저온 저압 상태의 플라즈마를 이용하는 표면처리방법은 우수한 표면처리 효과는 있으나 저압을 유지하기 위해 진공장치가 필요하게 되고, 연속적인 공정에 적용하기 곤란하기 때문에 본 발명에서와 같은 대기압 상태에서 수행되는 대기압 플라즈마처리가 널리 이용되고 있는 실정이다.

한편, 상기 부동태층(120)을 형성시켜 주기 위한 또 다른 방법으로는 상기 부동태 용액막(110)이 형성된 기재층(100)의 양쪽 면에 대해 50 내지 150℃에서 1 내지 30분 범위에서 열처리로 0.1 내지 2.0㎛의 부동태(不動態)층(120)을 형성시켜 주는 단계(S203)를 구비하는 것도 포함될 수 있다.

이때, 상기 열처리 온도가 50℃ 미만일 경우에는 부동태 용액의 기화가 용이하게 이루어지지 않아 부동태층(120)의 증착율이 낮아질 우려가 있고, 반면에 열처리 온도가 150℃를 초과할 경우에는 손실되는 부동태 용액이 많아지기 때문에 앞에서 언급된 50 내지 150℃ 범위에서 적절한 온도의 조절이 바람직할 것이다.

다시 말해서, 상기 열처리로 기재층(100)에 대한 표면처리를 수행하는 열처리 시간은 부동태 용액에 따라 달라질 수 있으나, 열처리 시간이 1분 미만일 경우에는 부동태층(120)이 불완전하게 증착될 우려가 있고, 반면에 열처리 시간이 30분을 초과할 경우에는 부동태층(120)의 형성을 위한 공정시간이 불필요하게 길어져서 낭비요인으로 작용할 수 있기 때문에 이 또한 앞에서 언급한 1 내지 30분 범위에서 적절하게 조절하는 것이 바람직할 것이다.

이어서, 상기 부동태층(120) 위에 기재층(100)의 보호를 위해 필름(Film)을 기반으로 하는 필름 보호층(130)을 형성시켜 주는 단계(S204)를 포함하여 구비된 것을 그 특징으로 한다.

먼저, 상기 필름(Film)을 기반으로 하는 필름 보호층(130)은 마그네슘 합금을 모재(100a)로 하는 기판(100b)에 대한 내식성 등을 향상시켜 주기 위한 것으로 이는 폴리에테르술폰(PES ; Polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(PAR ; Polyacrylate), 폴리에테르이미드(PEI ; Polyetherimide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN ; Polyethyelenen napthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET ; Polyethyelene Terepthalate), 폴리페닐렌설파이드(PPS ; Polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(Polyallylate), 폴리이미드(PI ; Polyimide), 폴리아미드(PA ; Polyamide), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스트리아세테이트(Cellulose Triacetate), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP ; Cellulose Acetate Propionate), 폴리아릴렌에테르술폰(PAES ; Poly(arylene ether sulfone), 폴리스티렌(PS ; Polystyrene), 폴리에틸렌(PE ; Polyethylene), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA ; Polymethyl methacrylate), 폴리프로필렌(PP ; Polypropylene), 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리텐, 합성수지, 실리콘(Silicone)수지, 불소수지, 에폭시수지, 우레탄(Urethane)수지, 아크릴(Acrylic)수지, 아미노수지, 폴리에스테르수지, 페놀수지 등에 의한 다양한 성질의 필름(예컨데, 내식성을 비롯한 밀착성, 내약품성, 내후성 및 충격 흡수성 등)이나 투명, 불투명을 비롯한 다양한 색상을 가진 필름으로 기판(100b)의 용도나 목적에 부합하도록 형성(또는 "부착"이라고도 한다.)하여 주는 것이 바람직할 것이다.

더불어, 상기 필름 보호층(130)의 두께는 0.04 내지 0.06mm가 바람직하나 모재(100a)의 화학적, 물리적인 특성을 비롯하여 사용하는 목적이나 용도 등에 따라 그 두께를 0.02 내지 0.1mm로 좀 더 얇거나 두껍게 형성시켜, 기재층(100)의 외피 즉, 표면에 대한 내후성을 향상시켜 줌과 함께 부식을 방지하여 주도록 하는 것이 바람직할 것이다.

이때, 상기 필름 보호층(130)의 안쪽 면에는 점착수단(131)이 도포처리되어 부동태층(120)과의 흡착성을 향상시켜 주는 작용을 하게 된다.

여기서, 상기 필름 보호층(130) 형성에 포함된 점착수단(131)은 디스플레이용 제품이나 장치, 각종 전자기기 등에서 발생하는 고온에서 사용하여도 박리가 잘되지 않도록 내열성 및 고점착성의 특징을 가지고 있어야 하며, 특히 내열성, 내한성, 내약품성, 내전압성 및 우수한 절연성을 구비한 물질이 바람직할 것이다.

이에 따라 상기 점착수단(131)은 고점착성을 가진 실리콘(Silicone)계 점착제 또는 아크릴(Acrylic)계 점착제, 우레탄(Urethane)계 점착제, 합성수지계 점착제, 불소수지계 점착제, 에폭시계 점착제, 페트(PET ; Polyethylene Terephthalate) 점착제 중에서 선택된 어느 하나를 도포처리나, 또는 두 가지 이상을 조성하여 필름 보호층(130)을 견고하게 흡착시켜 주는 구성으로 된다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 필름 보호층(130)이 형성된 어느 한쪽 면에는 첨부된 도 4에 나타낸 바와 같이 점착성(粘着性)을 가진 접착층(140)을 형성시킨 후(S205), 상기 접착층(140) 위에 앞에서 언급된 바와 같은 OLED나 LED 등과 같은 플렉시블 디스플레이용 제품이나 장치 또는 각종 전자기기 등의 기판부재(300)를 부착시켜 주는 단계(S206)를 더 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이때, 상기 접착층(140)은 플렉시블 디스플레이용 제품이나 장치 또는 각종 전자기기 등에서 발생하는 고온에서 사용하여도 박리시에 잔사가 없는 내열성을 가진 특징 외에 내한성, 내약품성, 내전압성 및 우수한 절연성뿐만 아니라, 기판부재(300)가 쉽게 떨어지지 않도록 고점착성을 가지고 있는 것이 중요하다.

이에 따라 상기 접착층(140)은 고점착성을 가진 실리콘(Silicone)계 점착제 또는 아크릴(Acrylic)계 점착제, 우레탄(Urethane)계 점착제, 합성수지계 점착제, 불소수지계 점착제, 에폭시(Epoxy)계 점착제, 페트(PET ; Polyethylene Terephthalate)계 점착제 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상 조성한 것을 도포한 후 기판부재(300)를 견고하게 부착시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

또 다른 방법으로 상기 접착층(140)은 고점착성을 가진 양면테이프(Tape)가 바람직하고, 이는 200 내지 250℃ 범위의 내열성을 가진 폴리아미드(Polyimide)계 양면테이프를 비롯하여 폴리이미드계 양면테이프, 실리콘계 양면테이프, 불소수지계 양면테이프, 에폭시(Epoxy)계 양면테이프, 우레탄(Urethane)계 양면테이프, 페트(PET ; Polyethylene Terephthalate)계 양면테이프, 아크릴계 양면테이프, 합성수지계 양면테이프 외에 -269 내지 400℃ 범위의 광범위한 내열성을 가진 폴리아미드 양면 실리콘(Silicone) 접착테이프 등에 의해 기판부재(300)를 견고하게 부착시켜 주는 구성으로 된다.

이때, 상기 접착층(140)에 대한 두께는 0.04 내지 0.08mm가 바람직하나, 기판부재(200)의 부피나 크기, 열적인 특성 등에 따라 그 두께를 0.02 내지 0.2mm로 좀 더 얇거나 두껍게 형성 준 다음 기판부재(300)가 떨어지지 않도록 견고하게 부착시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

한편, 상기 접착층(140)을 형성시켜 주지 않은 또 다른 필름 보호층(130)의 어느 한쪽 면에는 가공이나 제조가 완료된 본 발명의 마그네슘 합금 기판(100b)에 대한 이송시에 표면이 훼손되는 것을 방지하여 주기 위한 보호수단으로 저점착성의 테이프(Tape)(도시 생략함.)를 부착시켜 주는 것이 바람직할 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위에서 다양한 변경과 수정 등이 가능함을 자명하게 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 언급된 바와 같은 다양한 실시사례들에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구 범위에 의하여 정해져야 함이 바람직할 것이다.

100 : 기재층
100a : 모재
100b : 기판
101, 102 : 피연마면
103 : 선단부
104 : 입자확산영역
110 : 부동태 용액막
120 : 부동태층
130 : 필름 보호층
131 : 점착수단
140 : 접착층
200 : 랙(Rack)
221 : 연마노즐(Etching Nozzle)부
223 : 연마노즐
231 : 연마액
300 : 기판부재

Claims

다수 배열된 마그네슘 합금 모재(100a)가 랙(200)에 적재되어 가이드레일을 따라 이송시켜 주고, 상기 모재(100a)의 피연마면(101, 102)과 수평 또는 직교되게 선단부(103)와 이격시켜 준 상태에서 상기 선단부(103)의 상부에 병렬 배치시킨 다수 개의 연마노즐부(221)에 균등한 간격으로 배치시킨 다수 개의 연마노즐(223)을 통해 연마액(231)을 상기 모재(100a)에 하향 분사하여 두께(t1)를 0.01 내지 0.4mm로 연마한 기재층(100)을 형성시켜 주는 단계(S201);
상기 기재층(100)을 알코올계의 부동태 용액에 침적시킨 다음 꺼내어 부동태 용액막(110)을 형성시켜 주는 단계(S202);
상기 부동태 용액막(110)이 형성된 기재층(100)의 양쪽 면에 대해 대기압 플라즈마처리 또는 열처리로 부동태층(120)을 형성시켜 주는 단계(S203);
상기 부동태층(120) 위에는 기재층(100)의 보호를 위해 점착수단(131)에 의해 부착되는 필름 보호층(130)을 형성시켜 주는 단계(S204)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.
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제1항에 있어서, 상기 연마노즐(223) 하나에 대한 연마액(231)의 분사량은 0.02 내지 4.0리터/분 범위인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 연마노즐(223) 하나에 대한 연마액(231)의 분사압력은 0.1 내지 3.0Kgf/㎠ 범위인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.
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제1항에 있어서, 상기 필름 보호층(130)은 일면에 점착수단(131)이 도포된 두께 0.02 내지 0.1mm의 필름인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.
제15항에 있어서, 상기 필름 보호층(130)은 폴리에테르술폰(PES), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이드(PET), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리아릴레이트(Polyallylate), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 셀룰로오스트리아세테이트(Cellulose Triacetate), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP), 폴리아릴렌에테르술폰(PAES), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(PE), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리텐, 합성수지, 불소수지, 아미노수지, 폴리에스테르수지, 페놀수지 중에서 선택된 어느 하나의 필름인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 부동태층(120)의 두께는 필름 보호층(130) 두께의 0.005 내지 0.02배 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 필름 보호층(130)이 형성된 어느 한쪽 면에는 점착성을 가진 접착층(140)을 형성시킨 후(S205), 상기 접착층(140) 위에 기판부재(300)를 부착시켜 주는 단계(S206)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.
삭제
제19항에 있어서, 상기 접착층(140)은 두께가 0.02 내지 0.2mm이고, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 실리콘계, 불소수지계, 에폭시계, 우레탄계, 페트(PET)계, 아크릴계, 합성수지계 중에서 선택된 어느 하나의 양면테이프인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금 기판 제조방법.