KR101847287B1 - 진공 증착에 의한 도전성 박막시트 제조방법 및 이를 포함하는 도전성 박막 시트 - Google Patents

진공 증착에 의한 도전성 박막시트 제조방법 및 이를 포함하는 도전성 박막 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 진공증착에 의한 도전성 박막 시트의 제조방법에 의하면 도전성 섬유의 도금을 진공 스퍼터링(sputtering) 장치를 이용한 단일 라인 방식으로 제조하여 공정의 단순화로 작업 시간 축소 및 불량율 발생을 감소시키고, 폐수 등으로 발생되는 수질 환경을 개선할 수 있는 도전성 박막 시트 및 이를 포함하는 도전성 박막 시트를 제조할 수 있다.

Description

진공 증착에 의한 도전성 박막시트 제조방법 및 이를 포함하는 도전성 박막 시트{Method of manufacturing Conductive thin sheet using Vapor desposition and Conductive thin sheet thereof}
본 발명은 진공 증착에 의한 도전성 박막시트 제조방법 및 이에 의해 제조된 도전성 박막 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 증착 공정을 통해 공정 효율성의 향상 및 환경 친화적인 도전성 박막 시트의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 도전성 박막 시트에 관한 것이다.
일반적으로 전자파는 정전기 방전에 의하여 발생하는 노이즈(Noise)현상을 통칭하여 말하는데, 각종 전자기기의 내부 회로에서 발생되며 공중을 통하여 외부로 방사되거나 전원선 등을 통하여 전도된다. 이러한 전자파는 주변의 부품 또는 기기에 노이즈와 오작동을 일으킬 뿐만 아니라 인체에도 해로운 영향을 주는 것으로 알려져 있다.
최근 전자기기의 경박 단소화, 디지탈화로 인하여 회로가 복잡해지면서 전자파 발생 가능성이 급격히 증가하고 선진 각국은 물론 국내에서도 전자파의 규제가 강화되고 있다.
전자, 전기 회로 부품, 기기 등의 발생원으로부터의 전자파의 차폐재, 혹은 불특정의 발생원으로부터의 전자파로부터 기기나 인체를 보호하기 위한 목적으로 여러 가지의 재료가 사용되고 있다. 예컨대, 금속을 망상 등으로 가공하여 이용하는 방법, 금속 선을 가공하여 이용하는 방법, 금속 분말을 함유하는 수지, 도료 등을 도포하는 방법, 도금하는 방법, 금속 분말을 함유하는 수지, 고무 등을 시트 상, 선 상으로 가공한 재료를 이용하는 방법, 섬유 등에 금속박을 감아 붙인 재료를 이용하는 방법, 섬유 등에 도금을 실시한 재료를 이용하는 방법 등이 있다. 특히 차폐재를 시트상으로 할 경우, 가공, 조립, 세공 등이 편리하기 때문에 널리 이용되고 있다.
종래에는 도전성 스폰지를 전기전도성 고분자 수지액에 단순히 함침시켜 짜낸 후 건조하는 방식으로 전자파 차폐용 스폰지 쿠션재를 제조하기도 하였는데, 이 경우에는 쿠션재 표면의 기공들을 커버할 수 없을 뿐만 아니라 쿠션재 자체가 단단해져 탄성(쿠션성)이 저하되는 단점이 있다. 또한, 상하통전을 위해 다공성 스폰지를 일정한 모양으로 타공한 후 타공된 홀(hole) 및 표면에 도전성 재료(예컨대, 도전성 카본블랙, 그래파이트, 금, 은, 구리, 니켈 또는 알루미늄 미세분말)를 충진 및 코팅하는 경우(한국 공개특허공보 제2003-0069247 등 참조)에는 공정이 많아지고 제품 단가가 높아지는 문제점이 있다.
또한, 이러한 차폐재로서의 시트의 제조 공정은 전 공정이 하나의 라인으로 이루어지는 전처리 공정(One-path line)과 무전해 구리 공정을 기준으로 분리되어 있는 완제품 공정(Two-path line)으로 분리되어 제조되는 방식이 일반적으로 이용되고 있다.
그러나, 이러한 제조 과정은 많은 필요설비에 대한 수요 면적이 크고 폐수 등의 발생량이 많다는 단점과 길고 복잡한 공정 진행으로 인하여 비교적 얇은 도금 피착재의 경우 낮은 인장강도에 의해 도금 라인 주행시 주름, 스크래치, 미도금 등의 많은 불량이 발생된다.
따라서, 공정 과정의 단순화 및 친 환경적 공정에 의한 전도성 소재 및 전자파 차폐용 도전성 테이프의 기재로 사용되는 도전성 박막 시트의 제조 방법이 필요하다.
한국공개특허 2003-0069247호 (공개일: 2003.08.27)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 진공 스퍼터링(sputtering) 장치를 이용한 도금 공정을 이용하여 공정 효율성이 향상된 도전성 박막 시트 제조 방법 및 이로부터 제조된 도전성 박막 시트를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정 과정의 축소로 인하여 폐수 및 폐가스 등의 환경 오염 발생을 최소화하고 환경친화적인 진공 증착에 의한 도전성 박막시트 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재를 준비하는 1단계; 상기 모재의 일면 또는 양면에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제 1 금속을 도금하여 제 1 도금층을 형성하는 2단계; 및 상기 제 1 도금층의 상부에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제 2 금속을 도금하여 제 2 도금층을 형성하는 3단계;를 포함하여 이루어진 도전성 박막시트의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예로, 상기 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재는 폴리에티렌(PE), 폴리올레핀(PO), 폴리비닐덴플로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리알킬아크릴레이트, 폴리알킬메타아크릴레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 박막필름, 직포 또는 부직포일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로, 상기 모재는 60℃ ~ 100℃에서 열압착(hot pressure) 공정을 수행하여 제조한 것으로서, 부직포의 경우 두께가 3 내지 10㎛이며 제직 원단의 경우 10 ~ 20㎛ 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로, 상기 제 1 금속층은 구리(Cu)를 포함하고, 제 2 금속층은 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로, 상기 제 1 금속층의 각 단면 두께는 2000 ~ 4000 Å 이고, 제 2 금속층의 각 단면 두께는 50 ~ 200 Å일 수 있다.
또한, 상기 제 1 금속층과 제 2 금속층이 완료된 이후에 도선정 박막시트의 수평 저항은 0.01 ~ 0.08Ω/sqm 이고, 수직 저항은 0.001 ~ 0.01Ω/sqm 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로, 상기 스퍼터링은, 구리(Cu)와 니켈 (Ni)이 배치된 진공 챔버(chamber) 내에 비활성 기체를 8cc/min 주입하고, 진공도 1Ⅹ10-3 ~ 1Ⅹ10-7 Torr 를 유지하며 전압을 인가시켜 형성되는 방법일 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예로, 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재를 준비하는 1단계; 상기 모재의 일면에 고분자 필름을 라미네이팅 하는 제 2 단계; 상기 고분자 필름이 라미네이팅 되어 있는 일면에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제1 금속을 도금하여 제 1도금층을 형성하는 3단계; 상기 모재의 타면에 고분자 필름을 라미네이팅 하는 제 4 단계; 상기 제1 도금층 상부에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제2 금속을 도금하여 제2 도금층을 형성하는 5단계; 및 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층에 각각 무전해 도금(Electroless Plating)을 수행하는 제 6 단계;를 포함하는 진공 증착에 의한 도전성 박막시트의 제조 방법을 제공한다.
바람직하게 상기 고분자 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate)일 수 있다.
또, 본 발명은 상기 도전성 박막시트 제조 방법에 의해 제조된 도전성 박막시트 및 이를 포함하는 도전성 박막 테이프를 제공한다.
본 발명의 진공 증착에 의한 도전성 박막 시트의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 도전성 박막 시트에 의하면, 진공 스퍼터링 장치를 통한 도금 공정을 이용하여 공정의 단순화로 작업 시간 축소 및 불량율 발생을 감소시키고, 폐수 등으로 발생되는 수질 환경을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공 스퍼터링 장치의 모식도이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
상술한 바와 같이, 종래에는 도전성 차폐재의 제조 과정이 복잡하고 길며, 롤-롤 업다운 방식으로 피착재가 공정 진행을 하기 때문에 공정 조성액의 불균일로 인한 불량 및 롤과 롤 사이의 주름, 미도금 또는 스크래치 등의 불량이 야기되었다. 더욱이, 전처리 공정과 완제품 공정이 분리되어 진행되는 공정에서는 상호 속도가 다르기 때문에 두 공정 중에서 반응성이 낮은 공정의 반응속도의 의해 전체 공정 속도가 결정되는 어려움이 있었다.
이에 본 발명에서는 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재를 준비하는 1단계, 상기 모재의 일면 또는 양면에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제 1 금속을 도금하여 제 1 도금층을 형성하는 2단계 및 상기 제 1 도금층의 상부에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제 2 금속을 도금하여 제 2 도금층을 형성하는 3단계를 포함하여 이루어진 도전성 박막시트의 제조 방법을 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
이를 통해 공정 단순화 및 친환경적인 공정에 의해 전자파 차폐용 도전성 테이프의 기재로 사용되는 도전성 박막 시트를 제조할 수 있도록 실현하여 전술한 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명은 또한, 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재를 준비하는 1단계; 상기 모재의 일면에 고분자 필름을 라미네이팅 하는 제 2 단계; 상기 고분자 필름이 라미네이팅 되어 있는 일면에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제1 금속을 도금하여 제 1도금층을 형성하는 3단계; 상기 모재의 타면에 고분자 필름을 라미네이팅 하는 제 4 단계; 상기 제1 도금층 상부에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 제2 금속을 도금하여 제2 도금층을 형성하는 5단계; 및 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층에 각각 무전해 도금(Electroless Plating)을 수행하는 제 6 단계;를 포함하는 진공 증착에 의한 도전성 박막시트의 제조 방법을 추가로 제공한다.
본 발명에 따르면, 바람직하게는 상기 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재는 폴리에티렌(PE), 폴리올레핀(PO), 폴리비닐덴플로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리알킬아크릴레이트, 폴리알킬메타아크릴레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 박막필름, 직포 또는 부직포를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 롤투롤 진공 스퍼터링 장치의 챔버 상에서 전압인가에 따른 플라즈마 상태로 내부 온도가 대략 60 ~ 100℃에서 열 충격에 의한 수축 및 변형이 쉽게 일어나지 않는 재료로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)일 수 있다.
상기 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 제직원단으로서는 filament가 5 ~ 9d(Denier) 이하로 제직된 재료로서 위사와 경사를 교차하는 방식에 의해 제직된 것으로서 가성소다에서 일정 시간 감량이 되고 세척이 된 재료이며 열압착 공정(시레 가공)을 실시 한 후 10~20㎛이하의 제직 원단이 사용될 수 있다.
또, 바람직하게 상기 고분자 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate)일 수 있다.
바람직하게, 상기 모재를 60℃ ~ 100℃에서 열압착하는 공정은 상기 1단계 및 상기 3단계 이후에 각각 시행될 수 있다. 경우에 따라, 상기 제 2단계 및 제 3 단계의 도금 공정 후에 열에 의한 두께 팽창이 발행할 수 있으므로, 상기 열압착 공정은 상기 제 3 단계 이후에만 수행될 수 있다.
여기서, 상기 부직포는 3 내지 10㎛이하의 부직포 중량 4 ~ 15g/㎡, 밀도 0.42 ~ 0.73g/㎤, 인장 강도는 수직 방향 2.5 ~ 5.4N/15㎜ 및 수평 방향 0.5 ~ 3.3N/15㎜의 재료로 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 부직포는 5 ~ 9㎛이하의 부직포 중량 7 ~ 12g/㎡, 밀도 0.50 ~ 0.73g/㎤ 인장 강도는 수직 방향 2.0 ~ 5.4N/15㎜ 및 수평 방향 0.5 ~ 3.3N/15㎜의 재료로 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 부직포는 6 ~ 7㎛이하의 부직포 중량 6 ~ 8g/㎡, 밀도 0.60 ~ 0.73g/㎤ 인장 강도는 수직 방향 2 ~ 3.0N/15㎜ 및 수평 방향 1.4 ~ 1.9N/15㎜의 재료로 사용될 수 있다. 이때, 상기 부직포 중량이 4g/㎡ 이하이고 밀도가 0.42 g/㎤ 이하일 경우에 부직포 재료의 기계적 특성상 인장강도가 수직 방향으로 2.5N/15㎜, 수평 방향으로 0.5N/15㎜이하일 가능성이 크며, 낮은 인장 강도를 가진 재료는 롤투롤 공정 적용시 쉽게 찢어지거나 파손 될 수 있으며, 공정에서 찢어지거나 파손이 되었을 경우 양품 회수율이 떨어져 전량 불량 처리 확률이 높은 문제점이 있다.
또한, 부직포 중량 15g/㎡ 이상, 밀도가 0.73 g/㎤ 이상일 경우에는 부직포 재료의 기계적 특성상 인장강도가 수직 방향으로 5.4N/15㎜, 수평 방향으로 3.3N/15㎜이상 일 가능성이 크며, 높은 인장 강도는 롤투롤 공정에 적합하나 재료의 두께가 12㎛이상으로서 필요이상의 원가상승 및 제품 적용시에 효율성이 떨어질 수 있으므로, 상기의 범위가 좋다.
본 발명에 따르면, 상기 2 단계 및 제 3 단계에서 상기 스퍼터링(sputtering) 은 온도 60 ~ 100℃의 환경에서 1 ~ 3m/min 의 속도로 수행되는 DC스퍼터링일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 상기 제2 단계의 스퍼터링은, 진공 쳄버내에 60(W) Ⅹ 1200(L) Ⅹ 6(t), 순도 2~5N 사이즈의 구리(Cu)와 Ni 타겟(Target)이 배치된 진공 챔버(chamber) 내에 비활성 기체를 5~10cc/min주입하고, 진공도 1Ⅹ10-3 ~ 1Ⅹ10-7 Torr 압력을 유지한 상태로 6~8W 전력을 인가시켜 연속적으로 구리와 니켈이 순차적으로 적층하는 방법일 수 있다. 바람직하게는 상기 진공 쳄버내에 60(W) Ⅹ 1200(L) Ⅹ 6(t), 순도 3~4N 사이즈의 구리(Cu)와 Ni 타겟(Target)이 배치된 진공 챔버(chamber) 내에 비활성 기체를 7~8cc/min주입하고, 진공도 1Ⅹ10-2 ~ 1Ⅹ10-5 Torr 압력을 유지한 상태로 7~8W 전력을 인가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제 1 금속층은 구리(Cu)이고 제 2 금속층은 니켈(Ni)일 수 있다.
여기서, 제 1 금속층은 전기 전도도를 향상시키기 위한 목적으로 사용되며, 구리는 은(Ag) 다음으로 전기 전도도가 좋은 재료이다. 하지만 동박 자체를 사용했을 때 1㎛이하의 박막을 제조하기 어렵고, 재료의 비중이 높아 무게가 무겁고 유연성이 떨어져 곡면이 있는 부위에 적용하기가 힘든 단점이 있다. 이에, 상기 제 1 금속층은 유기 소재에 전기 전도도가 우수하고 상대적으로 가격이 저렴한 구리(Cu) 재료를 이용하여 건식 도금 방식인 스퍼터링법이 사용될 수 있다.
또, 상기 제 2금속층은 제 1금속층인 구리(Cu)를 보호하기 위한 목적으로, 제품의 부식으로 인한 특성이 변화되는 것을 보호하기 위한 목적으로 니켈(Ni)이 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제 1 금속층의 단면 두께는 2000 ~ 4000 Å 이고, 제 2 금속층의 단면 두께는 50 ~ 200 Å 일 수 있고, 바람직하게는 상기 제 1 금속층의 단면 두께는 3000 ~ 4000 Å이고, 상기 제 2 금속층의 단면 두께는 55 ~ 150 Å일 수 있다.
제 1 금속층의 단면 두께가 3000 Å 이하인 경우에는 수평저항 및 수직 저항이 일반적으로 규정하는 저항치 보다 높아 바람직하지 않고, 제 1 금속층의 단면 두께가 4000 Å 이상인 경우에도 수평저항 및 수직저항이 높지만 필요 이상의 품질 스펙으로 공정 시간 및 재료의 소모로 인한 원가 상승의 요인이 될 수 있으므로 바람직하지 않다.
또, 제 2 금속층의 단면 두께가 50 Å 이하일 경우에는 증착 수평이 불균일하여 제 1 도금층인 Cu막의 내산화성이 약해질 가능성이 있으며 제 2 금속층의 단면 두께가 200 Å 이상일 경우에는 필요 이상으로 두꺼워져 공정 시간 및 재료의 낭비로 인한 제조 원가 상승의 원인이 될 수 있다.
전술한 제 1 금속층 및 제 2 금속층의 두께에 따라 발생될 수 있는 문제점들을 회피하도록, 상기 도전성 박막시트의 수평 저항은 0.01 ~ 0.08Ω/sqm 이고, 수직 저항은 0.001 ~ 0.01Ω/sqm 일 수 있다. 바람직하게, 상기 도전성 박막시트의 수평 저항은 0.03 ~ 0.08Ω/sqm 이고, 수직 저항은 0.003 ~ 0.01Ω/sqm 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 도전성 박막시트의 수평 저항은 0.04 ~ 0.07Ω/sqm 이고, 수직 저항은 0.005 ~ 0.01Ω/sqm 일 수 있다.
이하에서 본 발명에 따른 도전성 박막 시트의 제조과정을 설명하면, 본 발명에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 롤투롤 진공 스퍼터링 장치(100)의 진공 챔버(110) 내에는 불활성 기체인 아르곤(Ar)이 5~10cc/min 주입되어 있고, 하기 반응식(1)에 나타난 바와 같이, 음극(Cathode)의 일면에 1Ⅹ10-4 ~ 1Ⅹ10-9 내지 1Ⅹ10-2 ~ 1Ⅹ10-8 Torr 전압을 가하면 상기 음극으로부터 방출된 전자(e-) 들이 상기 챔버(110) 내의 존재하는 아르곤(Ar) 기체 원자와 충돌하여 아르곤(Ar)을 이온화시킨다.
Ar + e- (primary) -> Ar+ + e- (primary) + e- (secondary)--------(1),
이에 따라, 아르곤(Ar)이 천이되어 전자를 방출함으로써, 에너지가 방출되며 전기방전(glow discharge)이 발생되어 이온과 전자가 공존하는 플라즈마(plasma) 상태가 된다. 상기 플라즈마 내의 아르곤 이온(Ar+)은 큰 전위차에 의해 상기 음극(Cathode) 쪽으로 가속화되어 구리(Cu) target의 수평과 충돌하게 되고 중성의 구리(Cu) target 원자들이 이탈되어 피착재에 구리(Cu) 박막을 형성한다.
동일한 원리로, 니켈(Ni) target의 수평에 아르곤(Ar) 기체 원자가 충돌하고 니켈(Ni) 원자들이 방출되어 구리(Cu) 박막 위에 니켈(Ni) 박막층을 형상하여 도전층을 형성시킨다. 마찬가지로, 상기 음극의 타면에도 전술한 원리로 Cu 박막과 Ni 박막을 형성시켜 도전성 박막시트를 제조한다.
구체적으로, 도 1을 참고하여 설명하면, 롤투롤 진공 스퍼터링 장치(100)를 통해 도전성 박막시트가 형성되는 과정을 설명하면, PET 부직포가 챔버(110) 내에 위치하는 언와인더(130)로부터 소정의 속도로 공급되면, 온도조절기가 부착된 상태로 회전 가능하게 장착되어 있는 디포지션 드럼(120)을 중심으로 좌측에 위치한 구리 타겟(A)의 구리 박막 공정과 니켈 타겟(B)의 니켈 박막 공정이 연속적으로 수행된다. 이로 인하여, PET 부직포의 양면에 구리 박막과 니켈 박막이 차례로 형성되면서 상기 PET 부직포가 리와인더(140)로 최종 회수된다.
본 발명은 또한, 상기 도전성 박막시트의 제조 방법에 의해 제조된 도전성 박막시트 및 상기 도전성 박막시트를 포함하는 도전성 박막 테이프를 제공한다.
바람직하게는 상기 도전성 박막 테이프의 수직저항은 0.08~0.12Ω/sqm. 일 수 있으며, 상기 도전성 박막 테이프는, 고형분 함량 35 ~ 55 중량%의 아크릴 점착제를 3 ~ 25 중량%의 니켈(Ni) 분말과 교반 후, 실리콘 처리가 되어 있는 필름 이형지에 도포하여 100 ~ 130℃에서 100 ~ 230초 동안 경화시킨 후에 상기 도전성 박막시트의 일면 또는 양면에 합지하여 제조할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 도전성 박막 테이프의 수직저항은 0.9~0.10Ω/sqm. 일 수 있으며, 상기 도전성 박막 테이프는, 고형분 함량 40 ~ 50 중량%의 아크릴 점착제를 10 ~ 15 중량%의 니켈(Ni) 분말과 교반 후, 실리콘 처리가 되어 있는 필름 이형지에 도포하여 110 ~ 120℃에서 180 ~ 200초 동안 경화시킨 후에 상기 도전성 박막시트의 일면 또는 양면에 합지하여 제조할 수 있다.
이러한 도전성 박막 테이프는 5 ~ 20㎛ 범위내의 얇은 소재에 도전성 금속 박막을 코팅하여 유연성과 점착성 및 전기 전도성이 있는 재료로서 굴곡이 있는 부위의 전기적 연결이나 IC회로의 전자파 차폐 그리고 디스플레이 액정 패널 부위에서 발생하는 정전기가 방전될 때 배선이 단락되거나 박막 트렌지스터의 소자 등에 문제가 생길 수 있는 부위에 부착이 되어 정전기의 고전압을 접지하는 그라운드 목적으로 사용이 될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
< 실시예1 - 도전성 박막 시트의 제조>
우선, 두께 7㎛로서, 중량 5.5g/㎡, 밀도 0.73g /㎤ 인장 강도는 수직 방향 2.6N/15㎜ 및 수평 방향 1.8N/15㎜의 크기를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 부직포 제품명 P-0055(일본제지 製) 준비하였다.
이후, 진공 쳄버내에 타겟 사이즈 60(W) X 1200(L) X 6(t), 순도 4N, 구리(Cu) 타겟 5장과 동일한 사이즈의 Ni 타겟(Target) 2장이 배치된 진공 챔버(chamber) 내에 비활성 기체를 8cc/min주입하고, 진공도 1Ⅹ10-5 Torr 압력을 유지하며 7W 전력을 인가시켜 2m/min의 주행 속도로 구리와 니켈이 순차적으로 적층되도록 하였다. 그 다음, 반대면에도 동일한 속도인 2m/min의 속도로 구리와 니켈을 순차적으로 적층하여 최종 회수 하였다.
그리고, 제조된 전도성 박막 시트의 저항을 측정한 후 고형분 함량 45 중량%의 아크릴 점착제를 15 중량%의 니켈(Ni) 분말과 교반 후, 실리콘 처리가 되어 있는 필름 이형지에 도포하여 120℃에서 190초 동안 경화시킨 후에 상기 도전성 박막시트의 일면 또는 양면에 합지하여 48시간 이상 숙성 처리한 후 테이프의 수직 및 수평 저항을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
< 실시예2 >
하기 표 1에 조건으로 주행속도를 1.7m/min으로 한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
< 실시예3 >
하기 표 1의 조건으로 주행속도를 1.5m/min으로 한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
< 실시예4 >
하기 표 1의 조건으로 주행속도를 1.2m/min으로 한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
< 실시예5 >
하기 표 1의 조건으로 주행속도를 1.0m/min으로 한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
< 실시예6 - 도전성 박막 시트의 제조2 >
우선, 두께 7㎛로서, 중량 5.5g/㎡, 밀도 0.73g /㎤ 인장 강도는 수직 방향 2.6N/15㎜ 및 수평 방향 1.8N/15㎜의 크기를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 부직포 제품명 P-0055(일본제지 製) 준비하였다.
그 다음, 일면에 실리콘 코팅이 되어 있는 두께 75㎛ PET필름을 온도 70 ~ 90℃, 속도 3m/min으로 통과 시킨 후 압착롤에 부직포와 PET필름을 합지한다.
이후, 진공 쳄버내에 타겟 사이즈 60(W) X 1200(L) X 6(t), 순도 4N, 구리(Cu) 타겟 5장이 배치된 진공 챔버(chamber) 내에 비활성 기체를 8cc/min주입하고, 진공도 1Ⅹ10-3 ~ 1Ⅹ10-7 Torr 압력을 유지하며 6~8W 전력을 인가시켜 5m/min의 주행 속도로 구리를 약 500Å증착 한 다음, 타면에도 동일하게 PET 필름을 동일한 조건으로 부착하고 이전에 부착된 PET필름을 제거한 후, 속도 5m/min의 속도로 구리를 500Å증착하였다.
그 다음, 상기 PET 필름을 제거하고 구리이온 3.0 ~ 3.5g/L, 가성소다 8 ~ 10g/L, 포르말린 4.0 ~ 4.5g/L, EDTP(ethylenediaminetetrapropionic acid)를 포함하는 유산동 도금액에 온도 45 ~ 47℃에서 약 5분간 침지하여 구리 3500Å을 도금하고 수세하고 연속적으로 황산 니켈, 구연산 소다를 포함하는 수용액에 암모니아수를 첨가하여 pH를 9 ~ 10으로 조절하고, 온도 35 ~ 40℃에서 니켈을 약 150Å도금 하였다.
최종적으로, 제조된 전도성 박막 시트의 저항을 측정한 후 고형분 함량 35 ~ 55 중량%의 아크릴 점착제를 3 ~ 25 중량%의 니켈(Ni) 분말과 교반 후, 실리콘 처리가 되어 있는 필름 이형지에 도포하여 100 ~ 130℃에서 100 ~ 230초 동안 경화시킨 후에 상기 도전성 박막시트의 일면 또는 양면에 합지하여 48시간 이상 숙성 처리한 후 테이프의 수직 및 수평 저항을 측정하였다.
< 비교예1 >
구리(Cu) 타겟을 3장, 니켈(Ni) 타겟을 4장으로 변경하고 주행속도를 2.0m/min로 한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
< 비교예2 >
구리(Cu) 타겟을 3장, 니켈(Ni) 타겟을 4장으로 변경하고 주행속도를 1.5m/min로 한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
< 비교예3 >
구리(Cu) 타겟을 3장, 니켈(Ni) 타겟을 4장으로 변경하고 주행속도를 1.0m/min로 한 점을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
< 실험예 >
1. PET 부직포의 구리(Cu) 박막의 수평저항 및 수직저항 측정.
폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 부직포 (Weight : 7.5g/㎡, Thickness 11㎛, 밀도 0.67g/㎤, 인장강도 길이 방향 : 5.4N/15㎜, 폭 방향 : 2.5N/15㎜)의 소재에 증착을 실시하고 반대면도 동일한 두께로 증착을 하여 구리 증착 두께에 대한 수평 저항 및 수직 저항을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 측정 방법은 MIL-G-83528B에 의거하여 측정하였으며, 측정장치로는 3540mΩ Hi-Tester (HIOKI Co. Japan)를 사용하였다.
항목 단위 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6
주행속도 m/min 2 1.7 1.5 1.2 1 6
두께 구리 Å 2000 2400 3000 3400 4100 4000
니켈 50 57 60 80 100 150
전도성 박막 재료 수평저항 Ω/sqm. 0.12 0.09 0.065 0.05 0.04 0.04
수직저항 0.003 0.004 0.003 0.004 0.004 0.004
전도성 테이프 수평저항 Ω/sqm 0.5 0.35 0.28 0.24 0.2 0.2
수직저항 0.2 0.15 0.07 0.06 0.05 0.05
항목 단위 비교예1 비교예2 비교예3
두께 구리 Å 1250 1650 2450
니켈 70 140 200
전도성 박막 재료 수평저항 Ω/sqm. 0.2 0.15 0.08
수직저항 0.008 0.008 0.005
전도성
테이프 		수평저항 Ω/sqm 0.8 0.7 0.32
수직저항 0.3 0.2 0.07
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 전도성 테이프의 제 1도금층인 구리 박막의 두께가 단면 3000 ~ 4000Å 의 범위가 가장 적당하며 4000Å이상일 경우 필요 이상의 스펙으로 제조 원가 상승의 원인이 될 수 있다.
2. PET 부직포의 니켈( Ni ) 박막의 항온 항습 및 염수 분무를 측정.
폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 부직포 (Weight: 7.5g/㎡, Thickness 11㎛, 밀도 0.67g/㎤, 인장강도 길이 방향: 5.4N/15㎜, 폭 방향: 2.5N/15㎜) 소재에 증착을 실시하였다.
우선, 구리(Cu) 도막과 마찬가지로, 수평저항 측정 방법은 MIL-G-83528B에 의거하여 측정하였으며, 측정장치로는 3540mΩ Hi-Tester (HIOKI Co. Japan)를 사용하였다.
또, 내산화성을 항온 항습시험으로 판단하였으며, 항온항습기 (고려엔지니어링, Model: KR-1005C)을 사용하여 85℃ 85%의 분위기가 유지 되는 챔버 내에서 48시간 동안 유지한 후 시험 전후의 수평 저항 측정하였고, 저항의 변화가 없는 Ni의 두께 범위를 선정하였다. 염수 분무 시험은 KS D9502 규격에 의거하여 염농도 5±0.5%인 염수 분무 용액을 만든 후 35℃ 약 0.098Mpa (0.７~１.８kg/㎠)의 염수액 분사 압력을 48시간 동안 유지 하면서 시험 전 후의 수평 저항을 측정하였다.
니켈(Ni) 도막의 주 목적이 구리(Cu)의 산화 방지 목적이기 때문에 항온 항습 시험 및 염수 분무 시험을 실시 하였으며 시험 전 후 의 저항치를 하기 표 2 에 각각 비교하여 나타내었다.
No 항목 시험전후 측정 Data Avr'g
#1 #2 #3 #4 #5
실시예 실시예 1 시험전(Ω) 0.5 0.51 0.48 0.52 0.45 0.492
시험후(Ω) 0.59 0.58 0.58 0.55 0.58 0.576
실시예 2 시험전(Ω) 0.35 0.31 0.35 0.32 0.37 0.34
시험후(Ω) 0.32 0.37 0.32 0.35 0.37 0.346
실시예 3 시험전(Ω) 0.28 0.26 0.25 0.27 0.26 0.264
시험후(Ω) 0.27 0.28 0.26 0.25 0.27 0.266
실시예 4 시험전(Ω) 0.24 0.22 0.25 0.24 0.23 0.236
시험후(Ω) 0.25 0.25 0.26 0.21 0.23 0.24
실시예 5 시험전(Ω) 0.2 0.19 0.18 0.21 0.2 0.196
시험후(Ω) 0.19 0.21 0.21 0.2 0.19 0.2
실시예 6 시험전(Ω) 0.2 0.19 0.18 0.21 0.2 0.196
시험후(Ω) 0.19 0.21 0.21 0.2 0.19 0.2
비교예 비교예 1 시험전(Ω) 0.32 0.31 0.32 0.35 0.32 0.324
시험후(Ω) 0.31 0.32 0.32 0.31 0.32 0.316
비교예 2 시험전(Ω) 0.71 0.72 0.7 0.72 0.72 0.714
시험후(Ω) 0.72 0.71 0.71 0.71 0.72 0.714
비교예 3 시험전(Ω) 0.82 0.81 0.82 0.82 0.81 0.816
시험후(Ω) 0.81 0.82 0.81 0.81 0.82 0.814
상기 표 2의 항온 항습시험 측정에서, 니켈 박막의 두께 50Å이하에서는 시험 전후의 저항차가 존재하지만 55 ~ 200Å의 범위 내에서는 시험 전후의 변화가 거의 없는 것을 알 수 가 있다. 따라서 니켈 박막의 두께는 55~150Å의 범위가 가장 효율적인 범위인 것을 확인할 수 있으며, 상기 이상의 범위에서는 제조 원가 상승의 원인이 될 수 있으므로 바람직하지 않음을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예 및 실험예에 의해 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 롤투롤 진공 스퍼터링 장치
110: 챔버
120: 드럼
130: 언와인더
140: 리와인더
A: 구리 타겟
B: 니켈 타겟

Claims (9)

  1. 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재를 준비하는 1단계;
    상기 모재의 일면 또는 양면에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 구리(Cu)를 도금하여 단면 두께가 3000 ~ 3400 Å인 제1도금층을 형성하는 2단계; 및
    상기 제1도금층 상부에, 스퍼터링(Sputtering)을 통한 도금방식으로 니켈(Ni)을 도금하여 단면 두께가 60 ~ 80 Å인 제2도금층을 형성하는 3단계; 를 포함하고,
    상기 스퍼터링은 구리(Cu)와 니켈(Ni)이 배치된 진공 챔버(chamber) 내에 비활성 기체를 7 ~ 8cc/min 주입하여 1Ⅹ10-3 ~ 1Ⅹ10-5 Torr 압력하에서, 7 ~ 8W의 전력을 인가시켜 1.2 ~ 1.5m/min의 주행 속도로 수행하는 것을 특징으로 하는 진공 증착에 의한 도전성 박막시트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재는 폴리에티렌(PE), 폴리올레핀(PO), 폴리비닐덴플로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리알킬아크릴레이트, 폴리알킬메타아크릴레이트, 폴리아미드 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 박막필름, 직포 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 도전성 박막시트의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 모재는 60℃ ~ 100℃에서 열압착(hot pressure welding) 공정을 수행하여 제조한 것으로서, 상기 모재가 부직포인 경우에는 단면의 두께가 3 내지 10㎛이고 제직 원단의 경우에는 단면의 두께가 10 내지 20㎛ 인 것을 특징으로 하는 도전성 박막시트의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 비도전성 부직포 또는 직포로 구성된 모재;
    상기 모재의 일면 또는 양면에, 구리(Cu)를 도금하여 형성된 제1도금층; 및
    상기 제1도금층 상부에, 니켈(Ni)을 도금하여 형성된 제2도금층; 을 포함하고,
    상기 제1도금층은 단면 두께가 3000 ~ 3400 Å, 상기 제2도금층은 단면 두께가 60 ~ 80 Å인 것을 특징으로 하는 도전성 박막시트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 도전성 박막시트의 수평 저항은 0.01 ~ 0.08Ω/sqm 이고, 수직 저항은 0.001 ~ 0.01Ω/sqm 인 것을 특징으로 하는 도전성 박막시트.
KR1020160116535A 2016-09-09 2016-09-09 진공 증착에 의한 도전성 박막시트 제조방법 및 이를 포함하는 도전성 박막 시트 KR101847287B1 (ko)

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