KR102147102B1 - 전자파 차폐 필름의 제조 방법 - Google Patents
전자파 차폐 필름의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법으로서, 금속나노플레이트가 분산된 용매를 포함하는 금속나노플레이트 용액을 제조하는 단계; 및 기판 상에 금속나노플레이트 용액을 코팅하는 단계; 를 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 새로운 전자파 차폐 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
전자제품의 소형화와 정보통신기기의 발전으로 일상생활 중 전자파로 인한 공해가 점점 증가해가고 있다. 이러한 전자파는 주변기기의 오작동 혹은 시스템 오류를 야기시키며 인체에 질병을 유발시킬 수 있어 직접적인 피해를 주고 있고 이로 인해 전자파 차폐 기술의 개발은 매우 중요해지고 있다.
따라서, 전자제품의 부착되어 전자파를 차폐하는 전자파 차폐필름에 대한 수요가 증대되고 있으며, 이러한 전자파 차폐 필름의 전자파 차폐 능력은 전자파 차폐의 효율로 표현될 수 있으며, 구체적으로 전자기파의 내부흡수, 전자기파의 표면반사, 다반사를 통한 손실들의 합으로 표현될 수 있다.
한편, 기존의 전자파 차폐필름은 주로 도금 공정을 통해 전도성 물질인 금속재를 포함하는 전도성 막을 포함하도록 제조되는데, 이러한 경우 전자파 차폐 필름의 가공성이 저하되며, 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 발생하였다.
따라서, 기존 금속재의 대체재로서 전자파 차폐 필름에 사용되기 위한 다양한 물질에 대해 연구되고 있으며, 또한 이들을 이용한 공정 조건에 대해서도 연구가 진행되고 있다.
Faisal Shahzad et al. Mater.Sci, 353 (6304), 1137-1140 (2016).
Mohammed H.Al-Saleh et al. Composites. 40. 92-97(2011).
Bin Shen, Wentao Zhai and Wenge Zheng, Adv.Funct.Mater. 24, 4542-4548 (2014)
본 발명의 구현예들에서는 금속나노플레이트를 이용한 용액공정을 통해 전자파 차폐 필름을 제조하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은 금속나노플레이트가 분산된 용매를 포함하는 금속나노플레이트 용액을 제조하는 단계; 및 기판 상에 상기 금속나노플레이트 용액을 코팅하는 단계; 를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트 용액은 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 80 중량부의 상기 금속나노플레이트를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 코팅공정 수행시 상기 금속나노플레이트 용액 1ml씩 2 내지 10회 코팅할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 열처리 공정을 수행하는 단계를 통해 금속나노플레이트가 단련되고, 상기 열처리 공정은 100 내지 250℃의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 환원 공정을 수행하는 단계를 통해 금속나노플레이트가 단련되고, 상기 환원 공정은 화학적 환원 공정 혹은 광학적 환원 공정일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 전자파 차폐층은 50nm 내지 500μm 범위의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐 필름의 또 다른 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은 금속나노플레이트에 열처리 공정을 수행하는 단계; 상기 열처리 공정 이후, 열처리된 금속나노플레이트, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 금속나노플레이트 용액을 제조하는 단계; 상기 금속나노플레이트 용액에 음파 처리를 하여 예비 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체를 생성하는 단계; 및 상기 예비 고분자-수지 금속나노플레이트 복합체에 건조 공정을 수행하여 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체를 포함하는 전자파 차폐층을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트 용액은 상기 용매 100 중량부에 대하여 상기 고분자 수지 0.01 내지 80 중량부 및 금속나노플레이트 0.01 내지 80 중량부를 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 열처리 공정을 통해 금속나노플레이트가 단련되고, 상기 열처리공정은 100 내지 250℃의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 건조 공정은15 내지 30℃의 온도조건하에서 수행되는 제1 건조 공정; 및 40 내지 60℃의 온도 조건 하에서 수행되는 제2 건조 공정을 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 전자파 차폐층을 제조 후, 상기 전자판 차폐층 상에 표면보호층을 더 형성할 수 있다.
본 발명의 전자파 차폐 필름의 제조 방법에 따르면, 금속나노플레이트를 포함하는 전자파 차폐 필름을 제조할 수 있다. 상기 금속나노플레이트는 금속재와 동일 내지 유사한 물성을 가지면서도 전도성 잉크소재보다 편평비가 큰 구조적 특징 때문에 높은 전자파 차폐 성능을 가져, 이를 포함하도록 제조된 전자파 차폐 필름의 경우 기존의 전자파 차폐 필름과 비교하여 현저히 향상된 전자파 차폐 효율을 보일 수 있다. 이에 따라, 기존의 금속재를 사용한 전자파 차폐 필름보다 더 얇은 두께를 가지면서도 더 가벼운 전자파 차폐 필름을 제조할 수 있다.
아울러, 본 발명의 전자파 차폐 필름의 제조 방법에서는 용액 공정을 통해 전자파 차폐 필름을 제조하는데, 상기 용액 공정을 이용하여 전자파 차폐 필름을 제조하는 경우 단순한 공정으로 전자파 차폐 필름을 제조할 수 있는 바 전자파 차폐필름의 가격경쟁력이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 제조 방법에서 사용되는 금속나노플레이트는 다양한 종류의 용매, 고분자 등에 용이하게 분산되므로 공정의 적용분야가 다양해질 수 있고, 공정 효율성이 증대될 수 있다.
도 1은 실시예 1 내지 11에 따라 제조된 차폐필름의 제조 단계를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 실시예 12 혹은 13에 따라 제조된 차폐필름의 제조 단계를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예에서 사용된 구리나노플레이트의 광학현미경 사진들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 사용된 구리나노플레이트의 SEM 사진이다.
도 5a 및 5b는 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 광학현미경 사진이다.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 SEM사진이다.
도 7a 및 7b는 실시예1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 단면을 찍은 SEM 사진이다.
도 8a 및 8b는 각각 실시예 12및 13에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 광학현미경 사진이다.
도 9는 실시예 12에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 단면을 찍은 SEM 사진이다.
도 10은 비교예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 11은 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 2내지 5에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 13은 실시예 3, 5, 6 및 7에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 14는 실시예 8 내지 11에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 15는 실시예 12및 13에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 구현예에 포함된 구리나노플레이트를 후방산란전자회절 분석한 결과를 도시한다.
도 17은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 금속 나노플레이트의 로딩량을 달리하여 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 광학 사진을 도시한다.
도 18은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 금속나노플레이트가 적층된 커버리지를 나타내는 SEM 사진이다.
도 19a 및 19b는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 PI 필름 상에 형성된 구리 나노플레이트의 판상 적층 구조를 나타내는 SEM 사진이다.
도 20a 내지 20g는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 금속 나노플레이트의 로딩량을 달리할 때 판상 적층 구조를 나타내는 SEM 사진이다.
도 21은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 판상 적층 구조를 나타내는 X-ray 이미지이다.
도 22는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 단위면적당 금속 나노플레이트의 로딩량에 따른 면저항 및 EMI SE를 나타내는 그래프이다.
도 23은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 단위면적당 금속 나노플레이트의 로딩량에 따른 전도도를 나타내는 그래프이다.
도 24는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 단위면적당 금속 나노플레이트의 로딩량에 따른 EMI SE를 나타내는 그래프이다.
도 25는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름과 열증착되 구리 단일 박막의 EMI SE를 비교하는 그래프이다.
도 26은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름을 종래의 용액 기판 전자파 차폐 필름들과 SSE 값을 비교하는 그래프이다.
도 27은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름과 구리 단일 박막의 열전도도를 측정한 열화상카메라 사진을 나타낸다.
도 28은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름과 구리를 열증착하여 코팅한 필름의 열전도도를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 12 혹은 13에 따라 제조된 차폐필름의 제조 단계를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예에서 사용된 구리나노플레이트의 광학현미경 사진들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 사용된 구리나노플레이트의 SEM 사진이다.
도 5a 및 5b는 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 광학현미경 사진이다.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 SEM사진이다.
도 7a 및 7b는 실시예1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 단면을 찍은 SEM 사진이다.
도 8a 및 8b는 각각 실시예 12및 13에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 광학현미경 사진이다.
도 9는 실시예 12에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 단면을 찍은 SEM 사진이다.
도 10은 비교예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 11은 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 2내지 5에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 13은 실시예 3, 5, 6 및 7에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 14는 실시예 8 내지 11에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 15는 실시예 12및 13에 따라 제조된 전자파 차폐필름의 차폐성능을 나타내는 그래프이다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 구현예에 포함된 구리나노플레이트를 후방산란전자회절 분석한 결과를 도시한다.
도 17은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 금속 나노플레이트의 로딩량을 달리하여 제조된 전자파 차폐필름의 표면을 찍은 광학 사진을 도시한다.
도 18은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 금속나노플레이트가 적층된 커버리지를 나타내는 SEM 사진이다.
도 19a 및 19b는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 PI 필름 상에 형성된 구리 나노플레이트의 판상 적층 구조를 나타내는 SEM 사진이다.
도 20a 내지 20g는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 금속 나노플레이트의 로딩량을 달리할 때 판상 적층 구조를 나타내는 SEM 사진이다.
도 21은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 판상 적층 구조를 나타내는 X-ray 이미지이다.
도 22는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 단위면적당 금속 나노플레이트의 로딩량에 따른 면저항 및 EMI SE를 나타내는 그래프이다.
도 23은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 단위면적당 금속 나노플레이트의 로딩량에 따른 전도도를 나타내는 그래프이다.
도 24는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 단위면적당 금속 나노플레이트의 로딩량에 따른 EMI SE를 나타내는 그래프이다.
도 25는 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름과 열증착되 구리 단일 박막의 EMI SE를 비교하는 그래프이다.
도 26은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름을 종래의 용액 기판 전자파 차폐 필름들과 SSE 값을 비교하는 그래프이다.
도 27은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름과 구리 단일 박막의 열전도도를 측정한 열화상카메라 사진을 나타낸다.
도 28은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름과 구리를 열증착하여 코팅한 필름의 열전도도를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들은 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 구현예에서, "금속나노플레이트”란 이차원 판상구조를 갖는 금속소재로서 1μm 이상의 직경 및 1nm 이상의 두께를 갖는 금속 소재를 의미한다.
본 발명의 구현예에서, "판상 적층 구조”２차원의 판상형 나노 재료가 층상으로 적층된 구조를 의미하며，적층 구조에서 일 층의 일부는 인접한 다른 층의 일부와 직접 접촉하는 것일 수 있다．
본 발명의 구현예에서, "공극”이란 판상 적층 구조에서 그 주변이 ２차원 나노재료로 둘러싸인 빈 공간（ｖｏｉｄ）를 의미한다．
전자파 차폐 필름의 제조방법
본 발명의 구현예들에서는 금속나노플레이트를 포함하는 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐 필름이 제공된다. 상기 전자파 차폐 필름은 금속나노플레이트를 이용한 코팅 공정 혹은 금속나노플레이트를 포함하는 복합체 형성 공정을 통해 제조될 수 있다.
이하에서는 먼저 금속나노플레이트를 이용한 코팅 공정을 통한 금속나노플레이트의 제조 방법에 관하여 설명한다. 금속나노플레이트를 이용한 코팅 공정을 통한 전자파 차폐 필름의 제조 방법에 따르면, 순차적으로 적층된 기판, 전자파 차폐층 및 표면 보호층을 포함하는 전자파 차폐필름을 제조할 수 있다.
도 1은 금속나노플레이트를 이용한 코팅 공정(분무 공정)을 통한 전자파 차폐필름의 제조 방법을 개략적으로 나타낸다. 이하, 도 1을 참고로 상기 제조 방법을 자세히 살펴본다.
먼저, 금속나노플레이트가 분산된 용매를 포함하는 금속나노플레이트 용액을 제조한다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트는 2차원의 판상 구조를 갖는 금속 소재라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구리, 은, 백금, 금 등의 귀금속 또는 전이금속을 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 금속나노플레이트는 2μm 이상 범위의 직경을 가질 수 있다. 예컨대, 2 내지 99μm 범위 내의 직경을 가질 수 있다. 금속나노플레이트의 직경이 커질수록 더욱 좋은 차폐효과를 가질 수 있으나 과도하게 커지면 금속플레이트의 편평비가 낮아지며 판상구조의 이점이 사라지게 될 수 있으므로 2 내지 99μm 범위 내의 직경을 갖는 금속나노플레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 금속 나노플레이트는 수열 합성된 것일 수 있다. 특히, 상기 수열 합성 과정에서 금속 성장제를 사용할 수 있는데, 금속 성장제는 금속 전구체가 금속 나노플레이트로 성장시 면 방향으로 성장할 수 있도록 보조하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 금속 플레이트 표면에서 면 방향으로 축적되는 결합에너지로 인하여 환원환경에 강하게 영향을 줄 수 있다. 예시적인 구현예에서, 상기 금속 성장제는 플루오르 화합물, 염소 화합물, 브롬 화합물 및 요오드 화합물 및 아스타틴(At) 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 금속 성장제는 PbI2, KI, ICl, BrI, ICl3, ICl, HBr 및 KBr로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트의 두께는 그 값이 커지면 커질수록 좋으나, 1 내지 99nm의 두께를 갖는 금속나노플레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 두께 범위를 벗어나는 경우 판상구조의 이점이 사라져 전자파 차폐효율이 저하될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속나노플레이트는 1~ 1000nm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 구체적으로 10~500nm의 두께를 가질 수 있다. 두께가 500nm 이상일 경우에는 플레이트 형상이 아닌 금속나노플레이트가 2차원의 판상 구조가 아닌 입자형상을 갖도록 제조될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속은 다결정 또는 단결정의 금속일 수 있다. 한편, 단결정 금속의 경우, 면심입방구조(FCC)를 갖는 것이면 제한 없이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 금속나노플레이트는 단결정 금속나노플레이트 또는 다결정 금속나노플레이트 일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속은 구리, 은, 백금, 금, 또는 전이금속을 포함할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 금속 나노플레이트는 구리 나노플레이트일 수 있다. 특히, 상기 구리 나노플레이트는 (111) 결정면으로 배향된 것일 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 용매는 에탄올(C2H6O), 메탄올(CH3OH), 염화메틸렌(C2H2Cl2), 테트라히드로푸란(C4H8O), 헥산(C6H14), 클로로포름(CHCl3), 아이소프로판올(C3H8O)등으로 이루어진 유기용매 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함 할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 용매는 클로로포름일 수 있다.
한편, 상기 금속나노플레이트 용액은 상기 용매 100 중량부를 기준으로 상기 금속나노플레이트 0.01 중량부 내지 80 중량부를 포함할 수 있다. 상기 금속나노플레이트 용액 0.01 내지 80 중량부의 금속 나노플레이트를 포함하여야 추후 후술되는 코팅공정에 용이하게 적용가능하기 때문이다.
상기 금속나노플레이트 용액이 0.01 중량부 미만으로 금속나노플레이트를 포함하도록 제조되는 경우 공정 시간이 과도하게 증가할 수 있으며, 80 중량부를 초과하여 금속나노플레이트를 포함하는 경우 금속나노플레이트의 양이 불필요하게 많아져 분무장애가 발생 할 수 있다.
이후, 기판 상에 상기 금속나노플레이트 용액을 코팅한다.
일 구현예에서, 상기 코팅은 분무공정, 스핀코팅, 바코팅, 그리비아 코팅, 및 딥(dip) 코팅 중 하나 이상의 방법에 의하여 수행될 수 있으며, 잉크 형태 또는 분말 소재를 코팅할 수 있는 공정이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속나노플레이트 용액을 이용한 액적 코팅공정, 예컨대 분무공정(스프레이 공정)을 통해 기판 상에 금속나노플레이트 용액을 코팅할 수 있다. 특히 분무공정을 통해 코팅하는 경우 공정이 간편할 뿐만 아니라, 다양한 용매 조건 등에 사용가능할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 코팅하는 단계는 상기 기판 상에 금속나노플레이트를 0.2 mg/cm2 이상의 로딩량으로 코팅하는 것일 수 있다. 예를 들어, 0.3 mg/cm2 이상, 0.4 mg/cm2 이상, 0.5 mg/cm2 이상, 0.6 mg/cm2 이상, 0.7 mg/cm2 이상, 0.8 mg/cm2 이상, 0.9 mg/cm2 이상, 1.0 mg/cm2 이상, 1.4 mg/cm2 이상, 1.8 mg/cm2 이상, 2.0 mg/cm2 이상, 3.0 mg/cm2 이상, 4.0 mg/cm2 이상, 5.0 mg/cm2 이상, 6.0 mg/cm2 이상, 7.0 mg/cm2 이상, 8.0 mg/cm2 이상, 10 mg/cm2 이상, 20 mg/cm2 이상, 30 mg/cm2 이상, 40 mg/cm2 이상, 50 mg/cm2 이상, 60 mg/cm2 이상, 70 mg/cm2 이상, 80 mg/cm2 이상, 또는 90 mg/cm2 이상의 로딩량으로 코팅하는 것일 수 있고, 예를 들어 0.2 - 100 mg/cm2 범위로, 바람직하게 0.2 - 8.0 mg/cm2 범위의 로딩량으로 코팅하는 것일 수 있다. 금속나노플레이트의 로딩량이 0.2 mg/cm2 미만인 경우, 판상 적층 구조의 공극률이 낮아 충분한 전자파 차폐 특성 및 방열 특성을 갖지 못할 수 있고, 금속나노플레이트의 로딩량이 100 mg/cm2 초과인 경우, 로딩량 대비 전자파 차폐 효과의 증가량이 미비할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속나노플레이트의 로딩량이 증가함에 따라서 금속나노플레이트가 지그재그로 쌓이면서 판상 적층 구조가 형성될 수 있으며, 또한 금속 나노플레이트의 로딩량이 증가함에 따라서 적층 구조의 공극 비율이 증가할 수 있다. 또한 판상 적층 구조가 형성됨에 따라서 전자파 차폐층의 표면이 거칠어질 수 있고 이에 따라서 표면 광택이 감소될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 기판은 고분자 소재의 기판이면 제한없이 적용될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 상기 기판은 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 에폭시 수지, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드 및 폴리메타크릴산메틸으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 기판은 10 내지 200μm의 두께를 가질 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 코팅공정은 상온 및 상압 조건 하에서 기판에 50 내지 80℃ 범위의 온도를 가하며 수행될 수 있다. 예컨대, 상기 코팅 공정은 15~25℃의 온도 및 약 1atm의 압력 조건 하에서 수행될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 코팅공정 수행시 금속나노플레이트 용액 1ml 씩 2 내지 10회 분무하여 기판 상에 상기 금속나노플레이트 용액을 코팅할 수 있다. 2회 미만의 경우, 두께가 얇고 빈 공간이 발생하여 차폐효율이 급격히 떨어질 수 있으며, 10회를 초과하여 수행되는 경우 전자파 차폐층의 전자파 차폐효율이 전자파 차폐층의 두께에 비례하여 증가하지 않으므로 경제적인 측면 등에 입각해 판단하였을 때 바람직하지 않다.
이후, 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 열처리 공정 혹은 환원 공정을 수행하여 전자파 차폐층을 제조한다. 상기 열처리 공정 혹은 환원 공정을 통해 금속나노플레이트를 단련시킬 수 있으며 용매를 증발시킬 수 있다.
예시적인 구현예에서, 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 열처리 공정을 수행하여 전자파 차폐층을 제조할 수 있는데 이때 상기 열처리 공정은 100℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 100℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우 금속나노플레이트가 단련되기 어려우며, 250℃을 초과하는 경우 금속나노플레이트에 손상을 입혀 전자파 차폐층의 차폐효율이 저하될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 열처리공정은 30분 내지 1 시간동안 수행될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 단련 공정은 퍼니스(funace) 상기 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판을 투입한 후 퍼니스에 특정 온도 범위의 열을 가하여 수행될 수 있다. 이 경우 전자파 차폐필름의 차폐 효율이 보다 증대될 수 있다.
한편, 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 환원 공정을 수행하여 전자파 차폐층을 제조할 수도 있는데, 이때 환원 공정으로서, 화학적 환원 공정 혹은 광학적 환원 공정을 수행할 수 있다. 화학적 환원 공정을 수행되는 경우, 히드라진(Hydrazine), NaBH4와 같은 환원제를 이용할 수 있으며, 광학적 환원 공정은 UV, 할로겐램프, 레이저 조사 등을 통해 수행될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 전자파 차폐층의 두께는 두꺼울수록 바람직하나, 전자파 차폐층의 두께 범위가 일정 범위를 초과하는 경우 전자파 차폐 효율이 전자파 차폐층의 두께에 정비례하게 증가되지 않으므로 50nm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 500μm초과하는 경우 전자파 차폐층의 두께 증가에 따른 전자파 차폐효율의 증가를 기대하기 어려울 수 있으며, 50nm 미만인 경우 얇은 두께로 인한 차폐효율감소 문제점이 생길 수 있다.
이어서, 상기 전자파 차폐층 상에 표면보호층을 형성하여 전자파 차폐 필름을 제조한다 구체적으로, 전자파 차폐층 상에 표면 보호층을 스핀코팅 공정, 캐스팅 공정 등을 통해 코팅하여 전자파 차폐 필름을 제조할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 표면 보호층은 금속 부식을 일으키지 않는 고분자 소재라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 전도성 고분자 또는 반도체성 고분자를 포함할 수 있다. 예시적 구현예에서, 상기 표면 보호층은 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹의 고분자에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 표면 보호층은 형성된 판상 적층 구조의 내구성을 향상시킬 수 있다.
일 구현예에서, 상기 표면 보호층은 에폭시 수지인 SU-8을 포함하도록 제조될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 표면 보호층은 2 내지 40μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 40μm초과시 전자파 차폐 효율이 저하될 수 있으며, 2μm미만인 경우 전자파 차폐층의 표면 보호 효과를 기대하기 어려울 수 있다.
한편, 상기 표면 보호층 형성 후 경화를 위해 추가 열처리 공정을 수행할 수 있으며, 구체적으로 열 조사 공정과 자외선 조사 공정을 반복수행하여 추가 열처리 공정을 수행할 수 있다.
이에 따라, 상기 제조 방법을 통해 순차적으로 적층된 기판, 전자파 차폐층 및 표면 보호층을 포함하는 전자파 차폐 필름이 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예예서는 금속나노플레이트를 포함하는 복합체 형성 공정을 통해 전자파 차폐 필름을 제조하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법에 따르면, 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐 필름이 제조될 수 있다.
도 2는 상기 전자파 차폐필름의 제조 방법의 제조 단계를 개략적으로 나타내는 순서도 이다. 이하, 도 2를 참고로 상기 제조 방법을 자세히 살펴본다.
먼저, 금속나노플레이트에 열처리 공정을 수행한다. 상기 열처리 공정을 통해 금속나노플레이트를 단련시킬 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 열처리 공정은 100 내지 250℃ 퍼니스에서 30분 내지 2 시간동안 온도에서 수행될 수 있다. 100℃를 초과하는 온도 조건이어야 금속나노플레이트를 단련시킬 수 있으며, 250℃을 초과하는 경우 금속나노플레이트에 손상을 입혀 차폐효율을 저하시키는 문제점이 생길 수 있다.
일 구현예에서, 상기 열처리 공정 수행시 상기 금속나노플레이트를 퍼니스에 위치시킨 후, 퍼니스에 150 내지 250℃ 범위의 열을 가하여 수행될 수 있다.
이후, 상기 열처리된 금속나노플레이트, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 금속나노플레이트 용액을 제조한다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트로서는 2차원의 판상 구조를 갖는 금속 소재가 사용될 수 있으며, 예컨대, 구리, 은, 백금, 금 등의 귀금속 소재 또는 전이금속을 포함하는 금속나노플레이트를 사용할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 고분자 수지는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 에폭시 수지, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드 및 폴리메타크릴산메틸으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 고분자 수지는 폴리스테린일 수 있다.
한편, 상기 용매는 에탄올(C2H6O), 메탄올(CH3OH), 염화메틸렌(C2H2Cl2), 테트라히드로푸란(C4H8O), 헥산(C6H14), 클로로포름(CHCl3), 아이소프로판올(C3H8O)등으로 이루어진 유기용매 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함 할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 금속나노플레이트 용액은 상기 용매 100 중량부를 기준으로 상기 고분자 수지 0.1 중량부 내지 80 중량부를 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 추후 후술되는 복합체의 형성이 어려울 수 있으며, 80 중량부를 초과하도록 포함하는 경우 전자파 차폐층의 차폐효율이 저하될 수 있다.
한편, 상기 금속나노플레이트 용액은 상기 용매 100 중량부를 기준으로 상기 금속나노플레이트 0.01 중량부 내지 80 중량부를 포함할 수 있다. 상기 금속나노플레이트가 0.01 중량부 미만으로 포함되는 경우 전자파 차폐 필름의 차폐효율이 저하될 수 있으며 80 중량부를 초과하도록 포함하는 경우 금속나노플레이트 투입에 따른 전자파차폐효율의 효율 증대를 기대하기 어렵다.
이후, 금속나노플레이트 용액에 음파 처리를 하여 예비 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체를 생성한다.
예시적인 구현예에서, 상기 음파 공정은 10 내지 30분간 수행될 수 있다. 이에 따라, 고분자 수지 및 금속나노플레이트가 서로 결합된 예비 금속나노플레이트 복합체가 제조될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 예비 고분자-수지 금속나노플레이트 복합체는 필름 형태로 제조될 수 있으며, 40 내지 550μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 예비 고분자-수지 금속나노플레이트 복합체의 두께가 40 μm미만인 경우 전자파 차폐효율 향상을 기대하기 어려우며, 550μm을 초과하는 경우 전자파차폐효율의 효율 증대를 기대하기 어렵다.
이후, 상기 예비 고분자-수지 금속나노플레이트 복합체에 건조 공정을 수행하여 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체를 제조한다.
먼저, 상기 건조 공정은 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체가 포함된 용액의 금속나노플레이트 용액의 용매 등을 증발시키는 제1 건조 공정(상온 증발공정) 및 보다 더 완벽히 용매를 증발시키기 위한 제2 건조 공정(진공 건조 공정)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 건조 공정은 용매를 휘발시키는 공정으로서 15 내지 30℃ 의 온도 조건 하에서 1 내지 20 시간 동안 수행될 수 있다.
한편, 상기 제2 건조 공정은 보다 더 완벽히 용매를 증발시키기 위한 공정으로서, 40℃ 내지 60℃ 의 온도 조건 하에서 1 내지 20 범위의 시간 동안 수행될 수 있다.
이후, 선택적으로 상기 전자파 차폐층 상에 표면보호층을 더 형성할 수 있다. 구체적으로, 전자파 차폐층 상에 표면 보호층을 스핀코팅 공정, 캐스팅 공정 등을 통해 코팅하여 전자파 차폐 필름을 제조할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 상기 표면 보호층은 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹의 고분자에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상기 표면 보호층 형성 후 경화를 위해 추가 열처리 공정을 수행할 수 있으며, 구체적으로 열 조사 공정과 자외선 조사 공정을 반복수행하여 추가 열처리 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 금속나노플레이트를 활용하여 용액공정을 통해 전자파 차폐 필름을 제조하는 바, 단순한 공정을 통해 전자파 차폐필름을 제조할 수 있다. 아울러, 본 발명의 전자파 차폐 필름의 제조 방법에서는 금속 나노 플레이트를 사용하고 있는데, 상기 금속나노플레이트는, 다양한 종류의 용매 및 고분자 등에 분산가능하여 공정 효율성이 증대될 수 있다.
전자파 차폐 필름
본 발명의 일 구현예는, 기판; 및 상기 기판 상에 코팅된 전자파 차폐층;을 포함하며, 상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함하는, 전자파 차폐 필름을 제공한다.
또한 본 발명의 일 구현예는, 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체를 포함하는 전자파 차폐층을 포함하며, 상기 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체는 상기 고분자 수지 매트릭스 및 상기 고분자 수지 매트릭스 내에 분산된 금속나노플레이트를 포함하는, 전자파 차폐 필름을 제공한다.
일 구현예에서, 상기 금속 나노플레이트의 금속은 다결정 또는 단결정의 금속일 수 있다. 한편 단결정 금속의 경우, 면심입방구조(FCC)를 가질 수 있다. 따라서, 상기 금속나노플레이트는 단결정 금속나노플레이트 또는 다결정 금속나노플레이트 일 수 있다. 예를 들어, 상기 다결정 금속나노플레이트는 두께와 엣지 길이의 차이가 큰 2차원의 금속 판상형 소재일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속 나노플레이트 판상면이 (111) 결정면을 가질 수 있다. 이러한 (111) 결정면을 갖는 금속 나노 재료를 차폐 필름에 채용하는 것은 종전의 전자파 차폐 필름에서는 사용되지 않는 구성에 해당한다.
도 16a는 구리 나노플레이트를 후방산란전자회절 분석한 결과를 도시하는데, 구리 나노플레이트 전체가 파란색으로 나타나며 이로부터 본 발명의 일 구현예에 사용되는 구리 나노플레이트가 (111) 면의 단결정을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한 도 16b에서는 복수의 구리 나노플레이트 모두가 (111) 면의 단결정을 갖는 것을 확인할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속은 구리, 은, 백금, 금, 또는 전이금속을 포함할 수 있다.
상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함할 수 있으며, 이러한 구조를 통하여 특유의 전자파 차폐 특성 및/또는 방열 특성을 나타낼 수 있다.
도 18은 본 발명에 따른 전자파 차폐 필름에서 금속 나노플레이트가 적층된 커버리지를 나타내는 SEM 사진이다. 도 18을 보면, 판상의 금속 나노플레이트가 평면으로 배치된 것을 확인할 수 있다. 또한 금속 나노플레이트들 사이의 공간은 판상 적층 구조에서 공극으로 형성될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 판상 적층 구조는 공극을 포함하고, 상기 공극은 하나 이상의 금속나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어 형성될 수 있다. 이러한 공극은 다른 형태의 나노 재료, 예컨대 나노와이어, 나노입자 등을 채용하여 얻을 수 없는 구조에 해당한다. 구체적으로, 금속 나노플레이트는 주변의 다른 금속 나노플레이트와 면 접촉을 할 수 있어서, 선 접촉 또는 점 접촉을 하는 나노와이어 또는 나노입자와 전기 전도 특성을 달리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 구현예에 따른 판상 적층 구조는 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다.
도 19a는 도 18의 판상으로 배열된 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 도시하며, 복수의 금속 나노플레이트들이 얽혀서 적층된 구조를 확인할 수 있다. 이렇게 형성된 판상 적층 구조는 도 19b의 단면도에서 더욱 자세히 확인할 수 있다. 도 19b를 보면, 금속 나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어서 다수의 공극을 형성하는 것을 확인할 수 있다. 이렇게 형성된 판상 적층 구조는 다량의 공극을 포함하는데 이로 인하여 전자파의 다중 반사(multiple reflection)이 효과적으로 일어나고 따라서 전자파 차폐 성능을 극대화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 구현예에 따른 판상 적층 구조는 동일한 양의 금속 나노플레이트 로딩량을 가질 때 특유의 구조로 인하여 우수한 전자파 차폐 효과를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전자파 차폐층은 판상 적층 구조를 갖는 복수의 도메인을 포함하며, 인접한 판상 적층 구조의 도메인은 서로 평행하지 않게 배향되어 상기 판상 적층 구조의 도메인들 사이에 공극을 형성할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전자파 차폐층은 복수의 판상 적층 구조를 포함하며, 인접한 판상 적층 구조들 사이에 공극을 형성할 수 있다.
한편, 상기 금속나노플레이트의 로딩량이 증가함에 따라서 금속나노플레이트가 지그재그로 쌓이면서 판상 적층 구조가 형성될 수 있으며, 금속 나노플레이트의 로딩량이 증가함에 따라서 적층 구조의 공극 비율이 증가할 수 있다.
예를 들어， 상기 공극은 판상 적층 구조를 갖는 복수의 도메인들 간의 접촉 구조에 따라 달라질 수 있으며， 예컨대 로딩되는 금속 나노플레이트의 로딩량에 따라서 달라질 수 있다． 예를 들어， 금속 나노플레이트의 로딩량에 따라서 판상 적층 구조의 도메인들 사이의 배향 각도가 달라질 수 있다． 상기 각도가 커질수록 형성되는 공극이 커질 수 있으며， 이에 따라서 전자파의 다중 반사(multiple reflection)이 효과적으로 일어날 수 있고 전자파 차폐 성능을 극대화시킬 수 있다．
일 구현예에서, 상기 판상 적층 구조는 20 ％ 이상의 공극률, 예를 들어 30% 이상의 공극률, 40% 이상의 공극률, 50% 이상의 공극률, 또는 60% 이상의 공극률을 가질 수 있다. 상기 판상 적층 구조의 공극률이 20% 이상인 경우 전자파의 다중 반사가 효과적으로 일어날 수 있고 우수한 전자파 차폐 성능을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속나노플레이트는 0.2 - 100 mg/cm2 의 로딩량으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 0.3 mg/cm2 이상, 0.4 mg/cm2 이상, 0.5 mg/cm2 이상, 0.6 mg/cm2 이상, 0.7 mg/cm2 이상, 0.8 mg/cm2 이상, 0.9 mg/cm2 이상, 1.0 mg/cm2 이상, 1.4 mg/cm2 이상, 1.8 mg/cm2 이상, 2.0 mg/cm2 이상, 3.0 mg/cm2 이상, 4.0 mg/cm2 이상, 5.0 mg/cm2 이상, 6.0 mg/cm2 이상, 7.0 mg/cm2 이상, 8.0 mg/cm2 이상, 10 mg/cm2 이상, 20 mg/cm2 이상, 30 mg/cm2 이상, 40 mg/cm2 이상, 50 mg/cm2 이상, 60 mg/cm2 이상, 70 mg/cm2 이상, 80 mg/cm2 이상, 또는 90 mg/cm2 이상의 로딩량으로 적층될 수 있고, 예를 들어, 0.2 - 8.0 mg/cm2 범위의 로딩량으로 적층될 수 있다. 금속나노플레이트의 로딩량이 0.2 mg/cm2 미만인 경우, 판상 적층 구조의 공극률이 낮아 충분한 전자파 차폐 특성 및 방열 특성을 갖지 못할 수 있고, 금속나노플레이트의 로딩량이 100 mg/cm2 초과인 경우, 로딩량 대비 전자파 차폐 효과의 증가량이 미비할 수 있다.
도 17은 금속 나노플레이트의 로딩량을 달리할 때의 제조된 전자파 차폐 필름의 표면 광학 사진을 도시하는데, 금속 나노플레이트의 로딩량이 증가할수록 전자파 차폐 필름의 표면 거칠기가 증가하여 표면 광택이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 금속 나노플레이트의 로딩량이 증가함에 따라서 적층 구조의 공극 비율이 증가할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속나노플레이트이 적층되는 로딩량에 따라서 판상 적층 구조가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 판상 적층 구조의 공극률이 달라질 수 있다. 구체적으로 도 20a 내지 20g를 참조하면, 금속 나노플레이트의 로딩량이 0.08 mg/cm2 인 경우에(도 20a), 금속 나노플레이트는 판상으로 적층되지만 공극이 거의 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다. 이러한 특성은 금속 나노플레이트의 로딩량이 0.16 mg/cm2 (도 20b)인 경우에도 크게 다르지 않다. 금속 나노플레이트의 로딩량이 0.2 mg/cm2 이상으로 가면서 공극이 형성되기 시작하는데, 로딩량이 각각 0.24 mg/cm2 (도 20c), 0.3 mg/cm2 (도 20d), 0.9 mg/cm2 (도 20e), 1.8 mg/cm2 (도 20f), 7.2 mg/cm2 (도 20g)로 증가함에 따라서 판상 적층구조에서 공극이 다량 형성되는 것을 확인할 수 있다. 특히 로딩량이 7.2 mg/cm2 (도 20g)인 경우에 판상 적층 구조는 하나 이상의 판상 적층 구조의 도메인(domain)을 가지며, 인접한 판상 적층 구조의 도메인은 도메인과 금속 나노플레이트가 배열된 방향을 달리하는 것을 확인할 수 있다. 이로 인하여 판상 적층 구조의 도메인들 사이에 큰 공극이 형성될 수 있으며, 이러한 구조를 통하여 특유의 전자파 차폐 특성 및/또는 방열 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 판상 적층 구조는 X-ray 이미지(도 21)를 통하여도 확인할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속나노플레이트는 50% 이상의 커버리지로, 예를 들어 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상의 커버리지로 적층될 수 있다. 전자파 차폐 필름의 전도도를 확보하기 위하여 일정 이상의 커버리지가 요구되며, 50% 이상의 커버리지에서 우수한 전도도를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전자파 차폐층은 50nm 내지 500μm 범위의 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어 2-50 μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 500μm 초과하는 경우 전자파 차폐층의 두께 증가에 따른 전자파 차폐효율의 증가를 기대하기 어려울 수 있으며, 50nm 미만인 경우 얇은 두께로 인한 차폐효율감소 문제점이 생길 수 있다.
일 구현예에서, 상기 기판은 고분자 소재의 기판이면 제한없이 적용될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 상기 기판은 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 에폭시 수지, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드 및 폴리메타크릴산메틸으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 표면 보호층은 금속 부식을 일으키지 않는 고분자 소재라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 전도성 고분자 또는 반도체성 고분자를 포함할 수 있다. 예시적 구현예에서, 상기 표면 보호층은 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리스티렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹의 고분자에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 표면 보호층은 형성된 판상 적층 구조의 내구성을 향상시킬 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전자파 차폐층은 금속 나노 입자 또는 금속 나노 와이어를 더 포함할 수 있다. 금속 나노 입자 또는 금속 나노 와이어를 더 포함하는 경우，금속 나노플레이트와 주변의 다른 금속 나노플레이트와의 면 접촉 외에도 이들과 금속 나노 입자 또는 금속 나노 와이어와의 선 접촉 또는 점 접촉이 추가적으로 적용될 수 있고， 이에 따라서 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 전자파 차폐 필름은 방열 특성을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 전자파 차폐 필름에 포함되는 금속나노플레이트는 기존의 금속재와 비교하여 동일 내지 우수한 전자파 차폐 효울을 보이는 바, 이를 이용하여 제조된 상기 전자파 차폐필름은 25 내지 55dB 범위의 우수한 전자파 차폐효율을 가질 수 있다
또한, 상기 전자파 차폐 필름은 기존의 전자파 차폐 필름과 비교하여 얇은 두께를 갖고 가볍게 제조될 수 있으며, 예컨대, 2cm2면적 기준 10 내지 50mg범위의 무게와 4 내지 550μm 범위의 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 점차 소형화가 요구되는 모바일 전자 기기 등과 같은 전자 제품뿐만 아니라, 대형 전자제품 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.
나노 전극
일 구현예에서, 본 발명의 구현예에 따른 전자파 차폐 필름을 포함하는, 나노 전극을 제공한다. 특히, 금속 나노플레이트는 높은 종횡비를 가지며, 이에 면 방향으로 우수한 전기 전도도를 가질 수 있는데, 여기에 더하여 상기 전자파 차폐 필름이 갖는 판상 적층 구조는 금속 나노플레이트가 주변의 다른 금속 나노플레이트와 면 접촉을 하는 구조를 가질 수 있으며，이로 인하여 선 접촉 또는 점 접촉을 하는 나노와이어 또는 나노입자와 전기 전도 특성을 달리할 수 있으며, 이는 '2D Single-Crystalline Copper Nanoplates as a Conductive Filler for Electronic Ink Applications, Small 2018, 14, 1703312'에서도 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 구현예에 따른 판상 적층 구조로 인하여 상기 나노 전극은 우수한 전기 전도도 및 허용 전류값을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 나노 전극은 패턴화된 전극이고, 상기 패턴화는 기판 상에 금속 나노플레이트를 코팅하여 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어， 코팅공정을 통하여 기판 상에 상기 금속나노플레이트 용액을 코팅하여 패턴화된 전극을 형성하는 것일 수 있다． 특히, 분무공정을 통해 코팅하는 경우 공정이 간편할 뿐만 아니라, 다양한 용매 조건 등에 사용 가능한 장점이 있다.
일 구현예에서, 상기 나노 전극은 금속나노플레이트 용액을 전도성 잉크로서 코팅하여 패턴화될 수 있으며, 상기 전도성 잉크는 우수한 용액 가공성을 가질 수 있다.
상기 나노 전극은 전술한 전자파 차폐 필름과 실질적으로 중복되는 구성을 포함할 수 있고, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
일 구현예에서, 상기 나노 전극은 전자파 차폐층;을 포함하며, 상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 판상 적층 구조는 공극을 포함하고, 상기 공극은 하나 이상의 금속나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 전자파 차폐층은 복수의 판상 적층 구조를 포함하며, 인접한 판상 적층 구조들 사이에 공극을 형성할 수 있다.
이러한 공극은 다른 형태의 나노 재료, 예컨대 나노와이어, 나노입자 등을 채용하여 얻을 수 없는 구조에 해당한다. 구체적으로, 금속 나노플레이트는 주변의 다른 금속 나노플레이트와 면 접촉을 할 수 있어서, 선 접촉 또는 점 접촉을 하는 나노와이어 또는 나노입자와 전기 전도 특성을 달리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 구현예에 따른 판상 적층 구조는 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다.
특히, 판상 적층 구조를 포함하는 경우 동일 밀도 대비 순수 금속 전극보다 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다. 구체적으로, 순수 구리 전극은 약 8.96 g/cm3으로의 밀도를 가지나 순수 구리 전극에 비하여 약 1/3 수준의 밀도를 갖는 본 발명에 따른 차폐 필름은 동일 로딩량에서는 더욱 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다. 이와 같이 적층 구조를 만들 수 있는 나노 재료들 중에서는 가장 우수한 전기 전도도 값을 가질 수 있으며, 특히 기존의 적층 구조를 갖는 나노 제료인 Mxene보다 우수한 전기 전도도를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속나노플레이트는 0.2 - 100 mg/cm2 의 로딩량으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 0.3 mg/cm2 이상, 0.4 mg/cm2 이상, 0.5 mg/cm2 이상, 0.6 mg/cm2 이상, 0.7 mg/cm2 이상, 0.8 mg/cm2 이상, 0.9 mg/cm2 이상, 1.0 mg/cm2 이상, 1.4 mg/cm2 이상, 1.8 mg/cm2 이상, 2.0 mg/cm2 이상, 3.0 mg/cm2 이상, 4.0 mg/cm2 이상, 5.0 mg/cm2 이상, 6.0 mg/cm2 이상, 7.0 mg/cm2 이상, 8.0 mg/cm2 이상, 10 mg/cm2 이상, 20 mg/cm2 이상, 30 mg/cm2 이상, 40 mg/cm2 이상, 50 mg/cm2 이상, 60 mg/cm2 이상, 70 mg/cm2 이상, 80 mg/cm2 이상, 또는 90 mg/cm2 이상의 로딩량으로 적층될 수 있고, 예를 들어, 0.2 - 8.0 mg/cm2 범위의 로딩량으로 적층될 수 있다. 금속나노플레이트의 로딩량이 0.2 mg/cm2 미만인 경우, 판상 적층 구조의 공극률이 낮아 나노 전극의 밀도 대비 충분한 전기 전도 특성을 갖지 못할 수 있고, 금속나노플레이트의 로딩량이 100 mg/cm2 초과인 경우, 로딩량 대비 전기 전도도의 증가량이 미비할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속나노플레이트는 50% 이상의 커버리지로, 예를 들어 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상의 커버리지로 적층될 수 있다. 상기 나노 전극의 전도도를 확보하기 위하여 일정 이상의 커버리지가 요구되며, 50% 이상의 커버리지에서 우수한 전도도를 가질 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
[비교예 1]
0.2g의 구리나노플레이트(도 3a 내지 및 도 4)가 분산된 클로로폼 60ml의 혼합용액을 준비한 후, 100μm 두께의 폴리이미드 필름을 2cm x 2cm 크기로 제단한 하였다. 이후, 60℃의 핫플레이트 상에 폴리이미드 필름을 위치시킨 후, 폴리이미드 필름의 상면 상에 구리나노플레이트가 분산된 혼합용액을 한 회에 1ml씩 스프레이를 총 10회 스프레이 코팅하여 전자파 차폐층을 제조하였다. 이후, 전자파 차폐층에 표면보호층(SU-8)을 500rpm/5s-2000rpm/30s의 조건 하에 코팅한 후 95℃ 핫플레이트에서 3분30초간 열처리, 자외선 처리 3분, 95℃ 핫플레이트 4분 30초 열처리를 하면서 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐필름을 제조하였다.
[실시예 1]
0.2g의 구리나노플레이트(도 3a 내지 및 도 4)가 분산된 클로로폼 60ml의 혼합용액을 준비한 후, 100μm 두께의 폴리이미드 필름을 2cm x 2cm 크기로 제단한 하였다. 이후, 60℃의 핫플레이트 상에 폴리이미드 필름을 위치시킨 후, 폴리이미드 필름의 상면 상에 구리나노플레이트가 분산된 혼합용액을 한 회에 1ml씩 스프레이를 총 10회를 분무한 후. 아르곤/수소가 95:5의 비율로 흐르는 250℃의 퍼니스에서 한시간동안 열처리를 하여 전자파 차폐층을 제조하였다. 이후, 전자파 차폐층에 표면보호층(SU-8)을 500rpm/5s-2000rpm/30s의 조건 하에 코팅한 후 95℃ 핫플레이트에서 3분30초간 열처리, 자외선 처리 3분, 95℃ 핫플레이트 4분 30초 열처리를 하면서 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐필름을 제조하였다.
[실시예 2 - 5]
구리나노플레이트 스프레이 코팅 과정을 각 회당 1ml 씩 2회, 4회, 6회 및 8회 시행했다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 진행하여 실시예 2 내지 5에 따른 전자파 차폐필름을 제조하였다(실시예 2: 2회, 실시예 3: 4회, 실시예 4: 6회, 실시예 5: 8회).
[실시예 6]
구리나노플레이트 스프레이 코팅과 SU-8 코팅과정 사이에 아르곤과 수소가 95:5의 비율로 흐르는 200℃의 퍼니스에서 한시간동안 열처리를 하였다는 점을 제외하고는 실시예 3과 동일한 공정을 수행하여, 전자파 차폐필름을 제조하였다.
[실시예 7]
구리나노플레이트 스프레이 코팅과 SU-8 코팅과정 사이에 아르곤과 수소가 95:5의 비율로 흐르는 200℃의 퍼니스에서 한시간동안 열처리를 하였다는 점을 제외하고는 실시예 5와 동일한 공정을 수행하여, 전자파 차폐필름을 제조하였다.
[실시예 8 - 11]
구리나노플레이트 스프레이 코팅과 SU-8 코팅과정 사이에 퍼니스 에서의 열처리 공정대신 UNIVERSAL LASEL SYSTEMS XLS10MWH의 10.6μm-75W 레이저를 사용 각 7.5W, 15W, 22.5W 및 30W 파워와 0.025m/s의 속도로 레이저 처리를 하여 광학적 환원 공정을 수행하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 전자파 차폐필름을 제조하였다(실시예 8: 7.5W, 실시예 9: 15W, 실시예 10: 22.5W 및 실시예 11: 30W).
[실시예 12]
구리나노플레이트를 아르곤과 수소가 95:5의 비율로 흐르는 200℃ 퍼니스에서 한 시간 동안 열처리하여 단련시켰다. 이후, 상기 열처리된 구리나노플레이트 0.1g와 0.456g의 폴리스티렌을 45ml의 클로로폼에 투입 후 15분간 음파처리를 하여 혼합한 후, 지름 9cm의 샬레에 부어 상온에서 12시간동안 증발을 시켜 폴리스테린-구리나노플레이트 복합체를 제조하였다. 이어서, 12시간이 지난 후 50℃ 진공오븐에서 1시간 동안 진공건조를 시켜 폴리스테린-구리나노플레이트 복합체를 포함하는 구리나노플레이트 차폐필름을 제조하였다.
[실시예 13]
열처리 수행시 200℃ 퍼니스 대신, 250℃ 퍼니스에서 열처리 공정을 수행하였다는 점을 제외하고는 실시예 12와 동일한 공정을 수행하여 구리나노플레이트 차폐필름을 제조하였다.
[실시예 14 - 20]
구리 나노플레이트 스프레이 코팅 과정에서 구리 나노플레이트의 면적당 로딩량을 각각 0.08 mg/cm2 (실시예 14), 0.16 mg/cm2 (실시예 15), 0.24 mg/cm2 (실시예 16), 0.3 mg/cm2 (실시예 17), 0.9 mg/cm2 (실시예 18), 1.8 mg/cm2 (실시예 19), 7.2 mg/cm2 (실시예 20)으로 한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 진행하여 실시예 14 내지 20에 따른 전자파 차폐필름을 제조하였다.
실험예 1: 표면 특성 확인
실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐 필름의 표면 특성을 분석하기 위해 광학현미경으로 표면을 분석하고 도 5a 내지 7b에 나타내었다. 도 5a와 5b는 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐 필름의 광학현미경 사진이며 도 6은 이의 SEM 사진이다. 한편, 도 7a 및 7b는 실시예 1에 따라 제조된 전자파 차폐 필름의 단면을 촬영한 사진이다. 도 5a 내지 7b을 보면, 전자파 차폐 필름 내에서 구리 나노플레이트가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 12에 따라 제조된 전자파 차폐 필름의 표면 특성을 분석하기 위해 광학현미경으로 표면을 분석하고 도 8a 내지 9에 나타내었다. 도 8a 및 8b는 실시예 12에 따라 제조된 전자파 차폐 필름의 광학현미경 사진이고, 도 9는 이의 SEM 사진이다. 도 8a 내지 9를 보면, 폴리스테린-구리나노플레이트의 복합체를 형성하여 제조된 전자파 차폐 필름의 경우에도 구리 나노플레이트가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2
1) 비교예 1 및 실시예 1에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율 계산하기 위하여, Electro-metrics사의 em-2108을 사용하여 전자파 차폐 필름 유무에 따른 전력값(P1 과 P2 )을 측정한 후, 하기 수학식 1으로 전자파 차폐 효율을 계산하였다.
[수학식 1]
SE(Shielding Effect)= 10log P1/P2
(상기 수학식 1에서 P1 는 전자파 차폐필름이 존재할 때의 전력값을 나타내고, P2는 전자파 차폐필름이 존재하지않을 때의 전력값을 나타낸다.) 그리고 그 결과를 각각 도 10 및 11에 나타내었다(도 10: 비교예 1(CuNPLs), 도 11: 실시예 1(A-CuNPLs)).
도 10 및 11을 살펴보면, 구리나노플레이트를 포함하는 용액을 코팅한 후, 열처리 공정을 수행하는 경우(실시예 1)에 있어서 전자파 차폐 효율이 현저히 증대됨을 확인할 수 있었다.
2) 실시예 2 내지 5에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율을 상기와 같은 방법으로 측정 및 계산하여 그 결과를 도 12에 나타내었다.
도 12를 살펴보면, 스프레이의 횟수에 따라 차폐효율이 변화됨을 확인할 수 있었으며, 스프레이 횟수가 증가할수록 전자파 차폐효율이 증대됨을 확인할 수 있었다. 또한, 스프레이 횟수가 2회를 초과하는 경우 전자파 차폐효율이 현저히 증대되는 것을 확인할 수 있었다.
3) 실시예 3, 5, 6 및 7에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율을 실험예 2-1과 같은 방법으로 측정한 후, 도 13에 나타내었다(실시예 3: 250-4cycle, 실시예 5: 250-8cycle, 실시예 6: 200-4cyle, 실시예 7: 200-8cycle).
도 13을 살펴보면, 열처리 온도 및 스프레이의 횟수에 따라 차폐효율이 변화됨을 확인할 수 있었으며, 열처리 온도가 높아질수록 스프레이 횟수가 증가할수록 차폐효율이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3
실시예 8 내지 11에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율을 실험예 2와 동일한 방법으로 측정 및 계산한 후, 도 14에 나타내었다.
도 14를 살펴보면, 레이저 파워에 따라 차폐효율이 변화됨을 확인할 수 있었으며 레이저 파워가 7.5W인 경우 전자파 차폐 효율이 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
실험예 4
실시예 12 및 13에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율을 실험예 2와 동일한 방법으로 측정한 후, 도 15에 나타내었다(실시예 12:CuNPLs/PS200, 실시예 13:CuNPLs/PS250).
도 15를 살펴보면, 열처리 온도에 따라 차폐효율이 변화됨을 확인할 수 있었으며 열처리 온도가 250℃인 경우 가장 차폐 효율이 우수함을 확인할 수 있었다.
실험예 5: 금속 나노플레이트 로딩량에 따른 전기적 특성 분석
실시예 14 내지 20에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율을 실험예 2와 동일한 방법으로 측정 및 계산한 후, 도 22 및 도 24에 나타내었다.
도 22를 보면, 단위면적(cm2) 당 로딩되는 구리 나노플레이트의 중량에 따라서 저항이 급격히 감소하고 EMI Shielding effectiveness는 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 24를 보면, 실시예 14 내지 20에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율이 주파수 대역의 변화에도 유지되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 14 내지 20에 따라 제조된 구리 나노플레이트 차폐필름의 전기 전도도를 측정하였으며, 도 23에 나타내었다.
도 23을 보면, 실시예들은 순수 구리 필름의 경우보다 전도도에서 상대적으로 낮은 값을 갖는 것을 확인할 수 있었으며(구리: 5.96 Х105S/cm)), 이러한 값은 실시예들은 판상 적층 구조를 갖기 때문으로 보인다(순수 구리 필름은 판상 적층 구조를 갖지 않아 밀도가 약 8.96 g/cm3으로 큰 값을 가짐). 따라서, 순수 구리 필름에 비하여 약 1/3 수준의 밀도를 갖는 본 발명에 따른 차폐 필름은 동일 로딩량에서는 더욱 우수한 전기 전도도를 가질 것으로 예상된다.
이와 같이 적층 구조를 만들 수 있는 나노 필러 재료들 중에서는 가장 우수한 전기 전도도 값을 가진다. 특히, Mxene는 실시예의 차폐 필름의 전기 전도도보다 작은 약 4600 S/cm 의 전기 전도도를 갖는 점에서 본 발명에 따른 차폐 필름은 우수한 차폐 효율과 전기 전도도를 동시에 갖는 것을 확인할 수 있다.
실험예 6: 금속 나노플레이트 로딩량에 따른 EMI 차폐 특성 분석
실시예 14 내지 20에 따라 제조된 구리나노플레이트 차폐필름의 전자파 차폐효율을 동일 함량의 구리를 로딩한 구리 열증착 박막, 구리 포일과 전자파 차폐효율을을 비교하였다. 여기서, 구리 열증착 박막은 thermal evaporator를 이용하여 기판에 증착된 박막을 사용하였고, 구리 포일은 압연 방법으로 제조된 것을 사용하였다. 실험예 2와 동일한 방법으로 측정 및 계산한 후, 도 25 및 도 26에에 나타내었다.
도 25를 보면, 본 발명의 실시예에 따른 차폐 필름은 동일한 금속 로딩량에서 현저히 우수한 EMI SE 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히, 로딩량에 따른 EMI SE 특성의 증가량이 구리 열증착 박막보다 크며 이에 1mg/cm2 이상부터는 현저히 우수한 EMI SE를 갖는 것을 확인할 수 있으며, 최데 10 dB 이상의 차이를 가질 것으로 예상된다. 또한, 구리 포일과 비교할 때, 비슷한 수준의 EMI SE 효과를 나타내는데 현저히 적은 구리 로딩량을 필요로 하는 것을 확인할 수 있다.
이러한 효과는 본 발명의 실시예가 판상 적층 구조의 구조적 특징을 가지며, 이로 인하여 전자파의 다중 반사(multiple reflection)을 만들 수 있고, 따라서 기존의 열 증착 방법으로 제조하는 단일 박막보다 동일 로딩량에서 현저히 우수한 EMI SE 특성을 보이기 때문으로 파악된다.
실험예 7: 방열 특성 분석
폴리 이미드 기판이 아닌 유리 섬유를 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 진행하여 시편(실시예 21)을 제조하였고, 유리 섬유에 구리 열증착한 시편(실시예 22)를 제조하여 제조된 시편의 Joule heating과 열 화상 카메라를 이용하여 열 전도도를 측정하였다.
도 27을 보면, 각 시편에 전류를 흘려 줄 열에 의하여 발생한 온도 분포를 확인할 수 있다.
도 28을 보면, 코팅된 유리 섬유의 표면 거칠기 차이에 따라 온도 분포의 매끄러움 정도 차이가 존재할 뿐 그 외에는 큰 차이를 보이지 않은 것을 확인할 수 있다.
이러한 결과들로부터, 실시예 21과 22이 비슷한 정도의 열 전도도를 갖는 것을 확인할 수 있으며 따라서 본 발명의 차폐 필름이 양호한 방열 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
앞에서 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
Claims (33)
- 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법으로서,
금속나노플레이트가 분산된 용매를 포함하는 금속나노플레이트 용액을 제조하는 단계; 및
기판 상에 상기 금속나노플레이트 용액을 코팅하는 단계; 를 포함하며,
상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함하고, 상기 판상 적층 구조는 공극을 포함하고, 상기 공극은 하나 이상의 금속나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어 형성되는 것인, 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속나노플레이트 용액은 상기 용매 100 중량부에 대하여 상기 금속나노플레이트 0.01 중량부 내지 80 중량부를 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 열처리 공정 혹은 환원 공정을 수행하여 전자파 차폐층을 제조하는 단계;를 더 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제조 방법은 상기 전자파 차폐층 상에 표면보호층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 코팅하는 단계는 상기 기판 상에 금속 나노플레이트를 0.2 - 100 mg/cm2 의 로딩량으로 코팅하는 것인 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 코팅공정 수행시 상기 금속나노플레이트 용액 1ml씩 2 내지 10회 코팅하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 열처리 공정을 수행하는 단계를 통해 금속나노플레이트가 단련되고,
상기 열처리 공정은 100 내지 250℃의 온도 조건 하에서 수행되는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제7항에 있어서,
상기 금속나노플레이트 용액이 코팅된 기판 상에 환원 공정을 수행하는 단계를 통해 금속나노플레이트가 단련되고,
상기 환원 공정은 화학적 환원 공정 혹은 광학적 환원 공정인 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전자파 차폐층은 50 nm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 전자파 차폐층을 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법으로서,
금속나노플레이트에 열처리 공정을 수행하는 단계;
상기 열처리 공정 이후, 열처리된 금속나노플레이트, 고분자 수지 및 용매를 포함하는 금속나노플레이트 용액을 제조하는 단계;
상기 금속나노플레이트 용액에 음파 처리를 하여 예비 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체를 생성하는 단계; 및
상기 예비 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체에 건조 공정을 수행하여 고분자 수지-금속나노플레이트 복합체를 포함하는 전자파 차폐층을 제조하는 단계; 를 포함하며,
상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함하고, 상기 판상 적층 구조는 공극을 포함하고, 상기 공극은 하나 이상의 금속나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어 형성되는 것인, 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 금속나노플레이트 용액에서, 상기 용매 100 중량부에 대하여 상기 고분자 수지 0.01 내지 80 중량부 및 금속나노플레이트 0.01 내지 80 중량부를 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 열처리 공정을 통해 금속나노플레이트가 단련되고, 상기 열처리 공정은 100 내지 250℃의 온도 조건 하에서 수행되는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
상기 건조 공정은,
15 내지 30℃의 온도조건하에서 수행되는 제1 건조 공정; 및
40 내지 60℃의 온도 조건 하에서 수행되는 제2 건조 공정을 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 제10항에 있어서,
전자파 차폐층 제조 후, 상기 전자파 차폐층 상에 표면보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 전자파 차폐 필름의 제조 방법. - 기판; 및
상기 기판 상에 코팅된 전자파 차폐층;을 포함하며,
상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함하며,
상기 판상 적층 구조는 공극을 포함하고, 상기 공극은 하나 이상의 금속나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어 형성되는 것인, 전자파 차폐 필름. - 고분자 수지-금속 나노플레이트 복합체를 포함하는 전자파 차폐층을 포함하며,
상기 고분자 수지-금속 나노플레이트 복합체는 상기 고분자 수지 매트릭스 및 상기 고분자 수지 매트릭스 내에 분산된 금속나노플레이트를 포함하며,
상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함하며,
상기 판상 적층 구조는 공극을 포함하고, 상기 공극은 하나 이상의 금속나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어 형성되는 것인, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 금속 나노플레이트의 금속은 면심입방구조(FCC)를 갖는, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 금속 나노플레이트 판상면이 (111) 결정면을 갖는, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 금속은 구리, 은, 백금, 금, 또는 전이금속을 포함하는, 전자파 차폐 필름. - 삭제
- 제15항에 있어서,
상기 전자파 차폐층은 복수의 판상 적층 구조를 포함하며, 인접한 판상 적층 구조들 사이에 공극을 형성하는, 전자파 차폐 필름. - 제15항에 있어서,
상기 판상 적층 구조는 20% 이상의 공극률을 갖는, 전자파 차폐 필름. - 제15항에 있어서,
상기 금속나노플레이트는 0.2 - 100 mg/cm2 의 로딩량으로 적층된, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 금속나노플레이트는 95% 이상의 커버리지로 적층된, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 전자파 차폐층은 50nm 내지 500μm 범위의 두께를 갖는, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 전자파 차폐층은 금속 나노 입자 또는 금속 나노 와이어를 더 포함하는, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 전자파 차폐 필름은 방열 특성을 갖는, 전자파 차폐 필름. - 제15항 또는 제16항에 따른 전자파 차폐 필름을 포함하는, 나노 전극으로서,
상기 나노 전극은 전자파 차폐층;을 포함하며, 상기 전자파 차폐층은 복수의 금속 나노플레이트가 적층된 판상 적층 구조를 포함하고,
상기 판상 적층 구조는 공극을 포함하고, 상기 공극은 하나 이상의 금속나노플레이트가 서로 엇갈려 적층되어 형성되는 것인, 나노 전극. - 제28항에 있어서,
상기 나노 전극은 패턴화된 전극이고, 상기 패턴화는 기판 상에 금속 나노플레이트를 분무하여 형성되는 것인, 나노 전극. - 삭제
- 삭제
- 제28항에 있어서,
상기 나노 전극은 0.2 - 100 mg/cm2 의 로딩량으로 적층된, 나노 전극. - 제28항에 있어서,
상기 금속나노플레이트는 95% 이상의 커버리지로 적층된, 나노 전극.
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