KR101557276B1

KR101557276B1 - 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법

Info

Publication number: KR101557276B1
Application number: KR1020140103322A
Authority: KR
Inventors: 홍명철; 정창봉
Original assignee: 칠성산업 주식회사
Priority date: 2014-08-11
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2015-10-07

Abstract

본 발명은 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통신단말기의 내부 구조물 표면에 안테나 패턴을 도금하기 위해서 팔라듐 이온을 구조물 표면의 패턴에 부착시키고, 액상의 환원제를 이용하여 팔라듐 이온을 금속 팔라듐으로 전환시킴으로서 팔라듐의 도금이 이루어지도록 하는 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 사출성형품의 표면에 흡착된 팔라듐에서 주석이나 기타 물질을 제거하기 위한 공정이 필요없어지며, 무전해도금을 이용하여 PC 합성수지로 성형된 모바일기기에 밀착력이 높고 균일한 두께를 갖는 도금막을 형성할 수 있어서 제조공정이 간단해지면서 제조비용은 절감되는 효과가 있다.

Description

통신단말기의 안테나 및 그 제작방법{ANTENNA FOR MOBILE DEVICE AND THE MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통신단말기의 내부 구조물 표면에 안테나 패턴을 도금하기 위해서 팔라듐 이온을 구조물 표면의 패턴에 부착시키고, 액상의 환원제를 이용하여 팔라듐 이온을 금속 팔라듐으로 전환시킴으로서 팔라듐의 도금이 이루어지도록 하는 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 송수신기기 혹은 휴대폰의 외부로 돌출된 안테나를 구비한 스마트폰과 같은 모바일기기는 그 디자인의 다양화와 슬림화가 어려워 안테나를 모바일기기 하우징 내부에 인쇄회로기판과 연결시켜 놓아 외부에 돌출부가 없으면서 안테나 특성을 유지하도록 설계한다.

이러한 인테나는 모바일기기의 디자인을 다양하게 설계할 수 있을 뿐만 아니라 모바일기기의 두께를 줄여 슬림화할 수 있는 장점을 제공한다.

플라스틱 기판이나 구조물 표면에 금속패턴의 안테나를 형성하기 위해서는 사출성형품에 회로패턴을 레이저로 가공하여 안테나를 제조하므로 LDS(Laser Direct Structuring)라고 하며, 개발 내지 제조과정에서 시간을 절감할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 최신 기술의 하나이다. 즉, 도금의 씨앗(seed)인 금속 성분이 원재료(Resin)에 혼입되어 있어 이중사출법에 따른 공정과 비교하면 에칭공정, 중화공정, 활성공정 등이 생략되어 제조 시간을 절감할 수 있다는 장점을 갖는다.

도 1은 종래기술에 따른 안테나 제작방법의 과정을 나타낸 순서도이다.

종래기술의 안테나 제작방법을 살펴보면, 합성수지로 성형된 모바일기기의 케이스 또는 하우징 피도금물의 표면에 레이저를 조사하여 안테나부를 형성하면서 미세한 요철을 생성하는 레이저활성단계(S10)와; 상기 안테나부의 표면에 형성된 요철의 크기가 증가되도록 산성의 에칭용액을 이용하여 에칭하는 에칭단계(S40)와; 상기 피도금물을 촉매흡착용액에 침적하여 상기 안테나부에 무전해도금이 가능토록 상기 요철 내부에 촉매금속화합물을 흡착시키는 제1촉매흡착단계(S50)와; 상기 피도금물을 산성의 촉매활성용액에 침적하고 산화환원반응을 이용하여 상기 안테나부에 흡착된 촉매금속화합물을 촉매금속으로 변환하는 촉매활성단계(S60)와; 상기 피도금물을 알카리성 제1부분에칭용액에 침적하여 상기 주변부에 흡착된 촉매금속을 제거하는 제1부분에칭단계(S70)와; 상기 피도금물을 제2촉매흡착용액에 침적하여 상기 안테나부에 촉매금속을 흡착시켜 보충하는 제2촉매흡착단계(S80)와; 상기 피도금물을 제2부분에칭용액에 침적하여 상기 제2촉매흡착단계(S80)에서 상기 주변부에 흡착된 촉매금속을 제거하면서 상기 안테나부 표면의 거칠기(roughness)가 감소되도록 에칭하는 제2부분에칭단계(S90)와; 상기 안테나부의 표면에 흡착된 촉매금속을 시드(seed)로서 이용하여 제1니켈-붕소(Ni-B)합금막을 무전해 도금하는 제1니켈도금단계(S100)로 구성된다.

그러나 기존공정에서는 제1촉매흡착단계에서 레이저 패턴에 흡착되는 물질이 금속 팔라듐이다. 일반적으로 사용되는 콜로이드 형태의 금속 팔라듐은 입자가 커서 일정시간이 지나면 액속에 가라앉는다. 그리고 금속 팔라듐과 결합한 주석(Sn2+)가 사출성형품 표면 전체에 흡착되기 때문에 이를 제거하기 위한 추가공정이 필요하다. 이로 인해 생산원가와 제조시간이 길어지는 문제점이 있었다.

KR

10-1250932

B1

KR

10-1282183

B1

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 사출성형품 표면의 레이저 패턴에 흡착시키는 팔라듐을 금속이 아닌 이온 형태로 변환함으로써 패턴 표면의 불안정한 전하 상태의 조직에 흡착되도록 하여 주석의 제거 공정이 없어도 패턴 형성이 완료될 수 있도록 하는 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 합성수지의 표면에 레이저로 형성된 안테나 패턴(102)에 이온 팔라듐을 흡착시켜 도금막을 형성하도록 하는 안테나 제작방법으로서, 피도금물(100)의 표면에 레이저를 조사하여 요철 형태의 안테나 패턴(102)을 형성하는 제1단계와; 상기 피도금물(100)의 표면에 흡착된 유지분이나 이물질, 분진가루를 초음파 세척 및 탈지공정으로 제거하는 제2단계와; 안테나부에 형성된 패턴(102)의 크기가 커지도록 산성의 에칭용액에 상기 피도금물(100)을 담그는 제3단계와; 상기 피도금물(100)의 표면에 형성된 패턴(102)에 상기 이온 팔라듐을 흡착시키기 위해 상기 피도금물(100)을 1차 촉매흡착용액에 담그는 제4단계와; 상기 제4단계에서 상기 패턴(102)에 흡착된 상기 이온 팔라듐을 금속 팔라듐으로 환원시키기 위해 상기 피도금물(100)을 액상환원제에 담그는 제5단계와; 상기 피도금물(100)을 부분에칭용액에 담가서 주변부에 흡착된 금속 팔라듐을 1차로 제거하는 제6단계와; 상기 안테나부의 표면에 무전해도금 방식으로 니켈-붕소 합금막을 도금하는 제7단계와; 상기 니켈-붕소 합금막 위에 화학동 도금막을 형성하는 제8단계와; 상기 화학동 도금막 위에 금속 팔라듐을 흡착시켜 금속 팔라듐 도금막을 형성하는 제9단계와; 상기 금속 팔라듐 도금막 위에 니켈-인 도금막을 형성하는 제10단계;를 포함한다.

제3단계에서 사용되는 산성의 에칭용액은 황산 10 내지 15%와 물 85 내지 90%의 비율로 조성된 혼합액으로서, 온도는 50 내지 60℃인 것을 특징으로 한다.

상기 제3단계 공정 후, 상기 제3단계에서 발생한 산화막을 제거하고, 상기 이온 팔라듐의 흡착을 원활하게 하기 위한 습윤성을 부여하기 위해 상기 피도금물(100)을 촉매활성용액에 담그는 제3-1단계;를 추가로 포함하며, 상기 촉매활성용액은 95% 농도의 황산 1 내지 2%와 물 98 내지 99%의 혼합액인 것을 특징으로 한다.

제5단계에서 사용되는 1차 촉매흡착용액은 물 984.8g/L와 황산팔라듐 4.8g/L로 조성된 황산팔라듐 용액 52/L, 붕산 5g/L, 98%의 수산화나트륨(NaOH) 5g/L로 조성된 혼합액인 것을 특징으로 한다.

제6단계에서 사용되는 액상환원제는 물 994.25g/L, 디메틸아민보란(dimethylamineborane; DMAB) 0.75/L, 붕산 5g/L를 포함하는 혼합액인 것을 특징으로 한다.

제7단계에서 사용되는 부분에칭용액은 물 910 내지 950g/L와 불화암모늄 50 내지 90g/L로 조성된 불화암모늄용액 83 내지 90%, 90%의 황산 10 내지 17%로 이루어지는 혼합액으로서, 온도는 40 내지 70℃인 것을 특징으로 한다.

상기 제7단계 공정 후, 상기 피도금물(100)을 2차 촉매흡착용액에 담가서 상기 안테나부에 형성된 패턴(102)에 금속 팔라듐을 보충하는 제7-1단계;를 추가로 포함하며, 상기 2차 촉매흡착용액은 물 999.6 내지 999.9g/L와 염화팔라듐(PdCl2) 0.1 내지 0.4g/L로 조성된 염화팔라듐용액 70 내지 90%, 98%의 염산 10 내지 30%로 조성된 혼합액인 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에 따른 본 발명은 전술한 제작방법으로 만들어진 통신단말기의 안테나인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 사출성형품의 표면에 흡착된 팔라듐에서 주석이나 기타 물질을 제거하기 위한 공정이 필요없어지며, 무전해도금을 이용하여 PC 합성수지로 성형된 모바일기기에 밀착력이 높고 균일한 두께를 갖는 도금막을 형성할 수 있어서 제조공정이 간단해지면서 제조비용은 절감되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 안테나 제작방법의 과정을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 제작방법의 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 피도금물의 표면에 레이저 패턴을 형성하는 상태를 나타낸 개념도.
도 4는 레이저 패턴에 이온 팔라듐을 흡착시키는 상태를 나타낸 개념도.
도 5는 이온 팔라듐을 환원시켜 금속 팔라듐으로 변환시키는 상태를 나타낸 개념도.
도 6은 도금이 완성된 상태에서의 안테나의 적층 구조를 나타낸 단면도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "통신단말기의 안테나 및 그 제작방법"을 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 제작방법의 과정을 나타낸 순서도이며, 도 3은 피도금물의 표면에 레이저 패턴을 형성하는 상태를 나타낸 개념도, 도 4는 레이저 패턴에 이온 팔라듐을 흡착시키는 상태를 나타낸 개념도, 도 5는 이온 팔라듐을 환원시켜 금속 팔라듐으로 변환시키는 상태를 나타낸 개념도, 도 6은 도금이 완성된 상태에서의 안테나의 적층 구조를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 제작방법에서 피도금물(100)의 표면에 패턴(102)을 형성하거나 표면에 부착된 이물질을 제거하는 방법, 팔라듐이 흡착된 표면에 니켈이나 동을 이용하여 도금층을 형성하는 방법 등은 종래기술에서와 동일하므로 간략하게 설명하거나 구체적인 내용은 생략한다.

먼저 합성수지로 된 피도금물(100)의 표면에 레이저를 조사하여 요철 형태의 안테나 패턴(102)을 형성한다.(S202) 종래기술에서와 같이 안테나 패턴(102)이 형성된 영역을 안테나부라고 하고, 패턴(102)이 형성되지 않은 영역을 주변부라고 정의한다. 본 발명의 합성수지는 주로 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene)나 PC(Polycarbonate)를 사출성형하여 제작되는 모바일 기기의 케이스 또는 하우징의 재료로 사용된다.

합성수지의 표면을 레이저로 가공하면 표면에는 불안정한 전하 상태의 조직이 형성된다. 이 조직에는 음이온이 흡착될 수 있으며, 이온 팔라듐이 패턴(102)에 흡착되는 힘을 발생시킨다.

패턴 형성에 사용되는 레이저는 종래기술에서와 같이 다이오드 레이저, 자외선 레이저, 엑시머 레이저 등의 사용될 수 있다.

패턴(102)이 형성되면, 피도금물(100)의 표면에 흡착된 유지분이나 이물질, 패턴 가공 과정에서 발생한 분진가루 등을 제거하기 위해서 초음파 세척 및 탈지 공정을 거친다.(S204) 이 공정에는 이물질의 효과적인 제거를 위해 수세세척과 건조 공정이 포함될 수 있다.

이물질 제거가 끝나면 별도의 탈지용액에 피도금물(100)을 일정 시간동안 담그면서 표면의 파편이나 기름성분을 제거하는 중화 과정을 거친다.(S206)

다음으로 안테나부에 형성된 패턴(102)의 크기가 커지도록 산성의 에칭용액에 피도금물(100)을 담근다.(S208) 일정 시간동안 피도금물(100)을 산성용액에 담그면 결합력이 약화된 안테나부 표면이 탈락되면서 에칭이 이루어진다. 레이저 패턴(102)이 형성되지 않은 주변부는 에칭이 이루어지지 않는다. 패턴에칭에 사용되는 용액은 황산 10 내지 15%와 물 85 내지 90%의 비율로 조성된 혼합액이며, 온도는 50 내지 60℃가 되도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로 에칭단계에서 발생한 산화막을 제거하고, 팔라듐의 흡착을 원활하게 하기 위한 습윤성을 부여하기 위한 촉매활성화 공정을 거친다.(S210)

촉매활성화 공정에는 촉매활성용액이 사용되는데, 촉매활성용액은 95% 농도의 황산 1 내지 2%와 물 98 내지 99%의 혼합액을 사용한다.

여기까지의 공정은 종래기술에서와 거의 유사하며, 각각의 세척이나 탈지, 중화, 활성화 단계에서 사용하는 방식이나 용액은 종래기술에 사용되는 방식이나 용액과 유사하다.

다음으로 습윤성이 부여된 패턴(102)에 음전하인 팔라듐 이온(Pd^-)을 1차로 흡착시킨다.(S212) 안테나의 표면은 레이저로 가공되었기 때문에 불안정한 전하상태의 조직을 가지며, 도 4와 같이 음전하를 띤 팔라듐 이온은 패턴(102)의 내부에 흡착된다.

1차 촉매흡착단계에서 사용되는 1차 촉매흡착용액은 물 984.8g/L와 황산팔라듐 4.8g/L로 조성된 황산팔라듐 용액 52㎖/L, 붕산 5g/L, 98%의 수산화나트륨(NaOH) 5g/L로 조성된 혼합액이다. 촉매흡착용액에 피도금물(100)을 담그면 이온 팔라듐이 패턴(102)의 내부에 정전기력에 의해 흡착된다. 특히 패턴(102)이 형성되지 않은 부분에는 전하조직이 존재하지 않아서 패턴(102) 내부에만 이온 팔라듐 도금을 할 수 있다.

이온 팔라듐의 흡착이 이루어지면 금속으로 전환하기 위한 공정이 진행되는데, 피도금물(100)의 표면에 흡착된 이온 팔라듐을 환원시키기 위해서 액상환원제에 피도금물(100)을 일정 시간동안 담근다.(S214)

액상환원제의 종류는 여러 가지가 있지만 본 발명에서는 디메틸아민보란(dimethylamineborane; DMAB)을 사용한다. 본 발명의 액상환원제는 물 994.25g/L와 디메틸아민보란 0.75㎖/L, 붕산 5g/L를 포함한다.

도 5와 같이, 액상환원제(Reducer agent)를 제공하여 흡착된 금속이온 소스로부터 이온 팔라듐을 환원시켜 표면에 금속 팔라듐이 증착되도록 한다. 금속 팔라듐 환원단계에서는 무전해증착, 즉 외부전원이 인가되지 아니하고 액상환원제의 산화반응에 의해 생성된 전자를 흡착 이온 팔라듐이 받아들여 금속으로 환원되는 반응에 의해 금속 팔라듐이 표면에 증착된다.

금속 환원이 완료되면 주변부에 흡착된 촉매금속(팔라듐)을 제거하는 1차 주변부 에칭공정을 거친다.(S216) 이를 위해 부분에칭용액이 사용되는데, 부분에칭용액은 물 910 내지 950g/L와 불화암모늄 50 내지 90g/L로 조성된 불화암모늄용액 83 내지 90%와, 90%의 황산 10 내지 17%로 이루어지는 혼합액이다. 그리고 부분에칭용액은 40 내지 70℃가 되도록 하는 것이 바람직하다.

다음으로 피도금물(100)을 2차 촉매흡착용액에 담가서 안테나부에 형성된 패턴(102)에 촉매금속(팔라듐)을 보충하는 2차 촉매흡착 공정을 거친다.(S218)

2차 촉매흡착용액은 물 999.6 내지 999.9g/L와 염화팔라듐(PdCl₂) 0.1 내지 0.4g/L로 조성된 염화팔라듐용액 70 내지 90%와, 98%의 염산 10 내지 30%로 조성된 혼합액이다. 이 과정을 통해 패턴(102)에 금속 팔라듐을 추가로 흡착시킨다.

다음으로 주변부에 흡착된 금속 팔라듐을 제거하기 위해 피도금물(100)을 2차 주변부 에칭 공정을 거친다.(S220) 2차 주변부 에칭에서는 1차에서 사용한 것과 동일한 조성의 부분에칭용액을 사용한다. 2차 주변부 에칭을 거치면서 안테나부 표면의 평활화가 유지된다.

다음으로 안테나부에 도금 밀착력을 증대시키기 위해 무전해도금 방식으로 안테나부 니켈-붕소 도금 공정을 진행한다.(S222) 공정이 끝나면 피도금물(100)의 표면에 니켈-붕소 합금막이 도금된다.

다음으로 안테나부에 전기적 특성을 높이기 위한 화학동 도금 공정을 진행한다.(S224)

그리고 화학동 도금막 위에 3차 촉매흡착 공정을 통해 금속 팔라듐을 흡착시킨다.(S226) 금속 팔라듐 도금막은 동막과 니켈-인 도금막 사이의 밀착력을 증대시키는 역할을 한다.

마지막으로 금속 팔라듐 도금막 위에 니켈-인 무전해도금 공정을 진행하여 니켈-인 도금막이 형성되도록 한다.(S228) 니켈-인 도금막은 안테나부의 내열성과 내마모성, 내오염성을 증대시킨다.

이상과 같은 공정을 거쳐서 도 6에 도시된 것과 같은 적층구조를 갖는 금속 팔라듐이 패턴(102) 내부에 흡착된 모바일 기기용 안테나를 제작할 수 있다.

이상 설명한 공정 중에서 산화막 제거 및 촉매활성화 공정, 2차 촉매흡착 공정, 2차 주변부 에칭 공정 등은 제품의 종류 및 회로패턴의 종류에 따라 생략할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 피도금물 102 : 패턴

Claims

합성수지의 표면에 레이저로 형성된 안테나 패턴(102)에 이온 팔라듐을 흡착시켜 도금막을 형성하도록 하는 안테나 제작방법으로서,
피도금물(100)의 표면에 레이저를 조사하여 요철 형태의 안테나 패턴(102)을 형성하는 제1단계와;
상기 피도금물(100)의 표면에 흡착된 유지분이나 이물질, 분진가루를 초음파 세척 및 탈지공정으로 제거하는 제2단계와;
안테나부에 형성된 패턴(102)의 크기가 커지도록 산성의 에칭용액에 상기 피도금물(100)을 담근 후, 상기 이온 팔라듐의 흡착을 원활하게 하기 위한 습윤성을 부여하기 위해 상기 피도금물(100)을 95% 농도의 황산 1 내지 2%와 물 98 내지 99%의 혼합액으로 이루어진 촉매활성용액에 담그는 제3단계와;
상기 피도금물(100)의 표면에 형성된 패턴(102)에 상기 이온 팔라듐을 흡착시키기 위해 상기 피도금물(100)을 1차 촉매흡착용액에 담그는 제4단계와;
상기 제4단계에서 상기 패턴(102)에 흡착된 상기 이온 팔라듐을 금속 팔라듐으로 환원시키기 위해 상기 피도금물(100)을 액상환원제에 담그는 제5단계와;
상기 피도금물(100)을 부분에칭용액에 담가서 주변부에 흡착된 금속 팔라듐을 1차로 제거하는 제6단계와;
상기 안테나부의 표면에 무전해도금 방식으로 니켈-붕소 합금막을 도금하는 제7단계와;
상기 니켈-붕소 합금막 위에 화학동 도금막을 형성하는 제8단계와;
상기 화학동 도금막 위에 금속 팔라듐을 흡착시켜 금속 팔라듐 도금막을 형성하는 제9단계와;
상기 금속 팔라듐 도금막 위에 니켈-인 도금막을 형성하는 제10단계;를 포함하는, 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법.
제1항에 있어서,
제3단계에서 사용되는 산성의 에칭용액은 황산 10 내지 15%와 물 85 내지 90%의 비율로 조성된 혼합액으로서, 온도는 50 내지 60℃인 것을 특징으로 하는, 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법.
삭제
제1항에 있어서,
제5단계에서 사용되는 1차 촉매흡착용액은 물 984.8g/L와 황산팔라듐 4.8g/L로 조성된 황산팔라듐 용액 52/L, 붕산 5g/L, 98%의 수산화나트륨(NaOH) 5g/L로 조성된 혼합액인 것을 특징으로 하는, 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법.
제1항에 있어서,
제6단계에서 사용되는 액상환원제는 물 994.25g/L, 디메틸아민보란(dimethylamineborane; DMAB) 0.75/L, 붕산 5g/L를 포함하는 혼합액인 것을 특징으로 하는, 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법.
제1항에 있어서,
제7단계에서 사용되는 부분에칭용액은 물 910 내지 950g/L와 불화암모늄 50 내지 90g/L로 조성된 불화암모늄용액 83 내지 90%, 90%의 황산 10 내지 17%로 이루어지는 혼합액으로서, 온도는 40 내지 70℃인 것을 특징으로 하는, 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법.
제1항에 있어서,
상기 제7단계 공정 후, 상기 피도금물(100)을 2차 촉매흡착용액에 담가서 상기 안테나부에 형성된 패턴(102)에 금속 팔라듐을 보충하는 제7-1단계;를 추가로 포함하며,
상기 2차 촉매흡착용액은 물 999.6 내지 999.9g/L와 염화팔라듐(PdCl2) 0.1 내지 0.4g/L로 조성된 염화팔라듐용액 70 내지 90%, 98%의 염산 10 내지 30%로 조성된 혼합액인 것을 특징으로 하는, 통신단말기의 안테나 및 그 제작방법.
제1항, 제2항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제작방법으로 만들어진 통신단말기의 안테나.