KR102096299B1 - 광소결을 이용한 무전해 도금 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 광소결을 이용한 무전해 도금 전처리 방법을 제공한다. 더욱 상세하게는 금속 산화물 전구체를 포함한 용매 내에 피도금체를 넣어 상기 피도금체에 상기 금속산화물전구체를 함침 시키는 단계, 상기 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체를 광소결하여 상기 피도금체에 상기 금속산화물을 고착시키는 단계, 상기 금속산화물이 고착된 피도금체 상에 촉매를 코팅하여 촉매 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 촉매 코팅층 상에 무전해 도금하여 금속 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법에 관한 것이다.

Description

광소결을 이용한 무전해 도금 방법{Electroless plating method using light sintering}

본 발명은 광소결을 이용한 무전해 도금 전처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에칭이 어려운 소재에 용액내 금속산화물 전구체를 함침, 금속산화물 고착 및 촉매를 흡착 하여 금속 도금층을 형성하는 과정을 통해 에칭이 어려운 소재에 도금하고, 도금 피막의 밀착성을 향상시키는 이점을 제공하는 기술에 관한 것이다.

PCB, 반도체 배선, 전자부품, 자동차 부품, 비전도체 금속화 공정을 위한 도금 등 다양한 부품의 표면처리가 연구되고 널리 사용된다.

따라서, 부도체인 플라스틱이나 세라믹 소재에 도금이 가능한 무전해 도금을 실시하기 위해서는 환원제의 산화 반응을 개시시키기 위해 모재 표면의 촉매화 처리가 반드시 필요하다. 종래의 촉매화 처리방법은 Sn-Pd 콜로이드 타입 촉매를 흡착시켜 Sn²⁺을 제거하는 1단계 방법과 Sn²⁺를 흡착시킨 후 Pd 핵을 석출시키는 2단계 방법을 사용하고 있으며, 두 가지 방법 모두 촉매의 균일한 흡착과 도금피막의 밀착성 향상을 위해 소재의 표면을 조화시키는 에칭공정이 필요하다. 그러나 실리콘 고무와 같이 내화학성이 우수한 고분자 물질은 산에 의한 에칭이 이루어지지 않아 도금이 어려운 문제가 있다.

대한민국 등록특허 KR 10-1623664

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광소결을 이용한 무전해 도금 전처리 방법을 제공하는 것이다.

보다 구체적으로는 에칭이 어려운 소재를 도금하기 위해 광소결 방법을 사용하여 표면처리 하고 촉매 코팅층을 형성하여 촉매 코팅층 상에 무전해 도금하는 방법을 제공하려는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 무전해 도금방법을 제공한다. 이러한 무전해 도금 방법은 금속 산화물 전구체를 포함한 용매 내에 피도금체를 넣어 상기 피도금체에 상기 금속산화물전구체를 함침 시키는 단계, 상기 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체를 광소결하여 상기 피도금체에 상기 금속산화물을 고착시키는 단계, 상기 금속산화물이 고착된 피도금체 상에 촉매를 코팅하여 촉매 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 촉매 코팅층 상에 무전해 도금하여 금속 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로할 수 있다.

또한, 상기 피도금체는 부도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부도체는 플라스틱, ABS소재 또는 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용매는 알코올 또는 증류수를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속산화물 전구체는 티타늄이소프로폭사이드(Titanium isopropoxide)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속산화물은 TiO₂를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광소결하여 금속산화물을 고착시키는 단계는 피도금체 표면에 친수성을 부여하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광소결은 200nm내지 1000nm의 파장대역을 포함하는 광이 연속으로 조사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광소결은 10ms 내지20ms 에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 촉매는 팔라듐(Pd)촉매를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 무전해 도금체를 제공한다. 이러한 무전해 도금체는 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체, 상기 금속산화물 전구체가 합침된 피도금체 상에 형성된 광소결층, 상기 광소결층 상에 형성된 촉매 코팅층 및 상기 촉매 코팅층 상에 형성된 금속 도금층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 에칭이 어렵고 내화학성이 우수한 고분자 물질 소재에도 도금을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 무전해 도금을 통해 도금 피막의 밀착성을 향상 시키는 이점을 제공한다.

또한, 본 발명의 무전해 도금방법은 휴대폰, 자동차, 전자기기 부품 또는 산업용품 부품 등 다양하게 적용되어 기존보다 경량화된 제품을 생산을 가능하게 하는 기술을 제공한다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 무전해 도금 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 광소결을 통해 무전해 도금 전처리 공정을 나타낸 사진 및 모식도이다.
도 3은 광소결 방법을 이용해 무전해 도금한 물질의 단층을 나타낸 모식도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 무전해 도금 방법을 나타낸 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무전해 도금 방법은 금속 산화물 전구체를 포함한 용매 내에 피도금체를 넣어 상기 피도금체에 상기 금속산화물 전구체를 함침 시키는 단계(S100), 상기 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체를 광소결하여 상기 피도금체에 상기 금속산화물을 고착시키는 단계(S200), 상기 금속산화물이 고착된 피도금체 상에 촉매를 코팅하여 촉매 코팅층을 형성하는 단계(S300) 및 상기 촉매 코팅층 상에 무전해 도금하여 금속 도금층을 형성하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

먼저, 금속 산화물 전구체를 포함한 용매 내에 피도금체를 넣어 상기 피도금체에 상기 금속산화물 전구체를 함침 시킨다(S100).

상기 피도금체는 부도체를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

예를 들어, 상기 부도체는 플라스틱, ABS소재 또는 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 용매는 알코올 또는 증류수를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

예를 들어, 상기 금속산화물 전구체는 티타늄이소프로폭사이드(Titanium isopropoxide)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 금속산화물 전구체가 티타늄이소프로폭사이드(Titanium isopropoxide) 이면, 에탄올 용매에 포함되어 타타늄 알콕사이드를 형성할 수 있다.

그 다음에, 상기 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체를 광소결하여 상기 피도금체에 상기 금속산화물을 고착시킨다(S200).

상기 금속산화물은 TiO₂를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 광소결하여 금속산화물을 고착시키는 단계는 피도금체 표면에 친수성을 부여하는 것을 특징으로 할 수 있다.

예를 들어, 상기 Ti알콕사이드를 포함한 알코올 용매는 피도금체 표면에 금속산화물 전구체 티타늄이소프로폭사이드를 함침시키고, 피도금체를 광소결함으로써 국부적인 고에너지로 금속산화물TiO₂ 입자가 표면에 고착된다 고착된 TiO₂ 입자는 표면에 요철과 함께 친수성을 부여하여 촉매의 흡착이 용이할 수 있는 환경을 만들 수 있다.

또한, 상기 광소결은 200nm내지 1000nm의 파장대역을 포함하는 광이 연속으로 조사되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 광소결 파장대역이 200nm 초과 또는 1000nm미만이면 원하는 소결을 할 수 없고 본 발명의 광소결은 제논램프를 사용하여 실시될 수 있다.

또한, 상기 광소결은 10ms초 내지 20ms초 에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 광소결 수행시간이 10ms 미만이면 모재에 금속산화물을 고착시킬 수 없고, 20ms 초과하면 모재가 손상 될 수 있다.

그 다음에, 상기 금속산화물이 고착된 피도금체 상에 촉매를 코팅하여 촉매 코팅층을 형성한다(S300).

상기 촉매는 팔라듐(Pd)촉매를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

예를 들어, 광소결을 통해 TiO₂입자가 고착되어 친수성을 부여함으로 촉매의 흡착이 용이한 환경이 만들어지면 콜로이드 타입의 Sn-Pd촉매가 흡착되어 무전해 도금을 가능하게 하는 환경이 조성될 수 있다.

그 다음에, 상기 촉매 코팅층 상에 무전해 도금하여 금속 도금층을 형성하는 단계(S400)

예를 들어, 상기 촉매 코팅층 상에 구리를 포함한 무전해 도금액을 도포하여 47℃ 온도에서 무전해 도금을 실시하여 구리 도금층을 형성 할 수 있다.

또한, 상기 금속 도금층은 Cu 또는 Ni을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 서술된 무전해 도금 방법으로 제조된 무전해 도금체의 구조는 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체, 상기 금속산화물 전구체가 합침된 피도금체 상에 형성된 광소결층, 상기 광소결층 상에 형성된 촉매 코팅층 및 상기 촉매 코팅층 상에 형성된 금속 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하여 제공될 수 있다.

상기 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체는 부도체인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 광소결층은 TiO₂를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 촉매 코팅층은 Pd를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 도금층은 Cu 또는 Ni을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 무전해 도금체는 에칭이 어렵고 내화학성이 우수한 고분자물질 상에 광소결을 통하여 표면을 개질하여 무전해 도금을 실시하면, 도금 피막의 밀착성이 종래보다 높게하여 도금층이 형성된 것으로, 휴대폰, 자동차, 전자기기 부품 또는 산업용품 부품 등 다양하게 적용되어 기존보다 경량화된 제품 생산을 가능하게 할 수 있다.

제조예

1) Titanium isoproposid 15ml와 에탄올 85ml을 혼합하여 용매를 준비했다.

2) 실리콘고무 부도체를 용매에 담근 후 900nm파장영역에서 15 ms간 광소결 했다.

3) 광소결한 후 팔라듐(pd) 촉매를 25℃에서 3분간 함침하여 흡착시켰다.

4) 팔라듐 촉매 코팅층 상에 구리를 무전해 도금 하여 무전해 도금체를 얻었다.

도 2는 광소결을 통해 무전해 도금 전처리 공정을 나타낸 사진 및 모식도이다.

도 2를 참조하면, 도 2(a)는 Titanium isopropoxide와 에탄올(Ethanol)을 혼합하여 제조된 용매내에 실리콘 고무가 담긴 것을 나타낸 모식도이다.

도 2(b)는 실리콘 고무를 광소결하여 표면에 함침 되어 있던 금속산화물 전구체가 금속산화물 TiO₂ 입자로 고착되는 것을 나타낸 모식도이다.

또한, 도 2(b)의 사진은 광소결 전(前), 광소결 후(後)를 나타낸 사진이다.

광소결 전 투명한 실리콘 고무가 광소결 후 흰색 TiO₂입자가 고착되어 표면이 코팅되는 것을 확인할 수 있다.

도 2(c)는 Pd촉매를 활성화 하여 Pd촉매를 코팅하는 것을 나타낸 모식도이다.

도 2(d)는 촉매가 코팅된 실리콘 고무에 무전해 도금이 가능한 환경이 형성되어 Cu를 도금하는 것을 나타낸 모식도이고, Cu도금을 확인할 수 있는 도금샘플 사진이다.

도 2에 따라서 본 발명은 에칭이 어려운 소재에 광소결을 통해 도금 피막의 밀착성을 향상시키고 무전해 도금을 가능하게 하는 것을 제공한다.

도 3은 광소결 방법을 이용해 무전해 도금한 물질의 단층을 나타낸 모식도이다.

도 3을 참조하면, 상기 상술된 본 발명의 무전해 도금 방법으로 제조된 무전해 도금체의 단층을 나타낸다 실리콘 고무 상에 티타늄알콕사이드 용매로 실리콘 고무 표면에 함침되고 광소결을 통해 친수성TiO₂가 실리콘고무 표면에 고착된 TiO₂광소결층이 형성되고, 광소결층 상에 친수성환경이 조성되어 전체적으로 콜로이드 타입의 Pd촉매가 흡착된다. 또한, 무전해 도금이 가능한 환경이 만들어져 Pd촉매 코팅층 상에 Cu도금층이 형성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 에칭이 어렵고 내화학성이 우수한 고분자 물질 소재에도 도금을 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 무전해 도금을 통해 도금 피막의 밀착성을 향상 시키는 이점을 제공한다.

또한, 본 발명의 무전해 도금방법은 휴대폰, 자동차, 전자기기 부품 또는 산업용품 부품 등 다양하게 적용되어 기존보다 경량화된 제품을 생산을 가능하게 하는 기술을 제공한다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

1. 금속 산화물 전구체를 포함한 용매 내에 피도금체를 넣어 상기 피도금체에 상기 금속산화물 전구체를 함침 시키는 단계;
   상기 금속산화물 전구체가 함침된 피도금체를 광소결하여 상기 피도금체에 상기 금속산화물을 고착시키는 단계;
   상기 금속산화물이 고착된 피도금체 상에 촉매를 코팅하여 촉매 코팅층을 형성하는 단계; 및
   상기 촉매 코팅층 상에 무전해 도금하여 금속 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 광소결하여 금속산화물을 고착시키는 단계에서, 상기 금속산화물이 입자 형태로 상기 피도금체 표면에 고착되어 요철과 함께 친수성을 부여하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 피도금체는 부도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 부도체는 플라스틱, ABS소재 또는 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 용매는 알코올 또는 증류수를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 금속산화물 전구체는 티타늄이소프로폭사이드(Titanium isopropoxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 금속산화물은 TiO₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 광소결은 200nm내지 1000nm의 파장대역을 포함하는 광이 연속으로 조사되는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 광소결은 10ms 내지 20ms 에서 수행되는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 팔라듐(Pd)촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금 방법.
11. 제1항의 무전해 도금 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 무전해 도금체.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

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