KR102239219B1 - 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법 및 그에 따라서 제조된 인테나 하우징 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금방법 및 그에 따라서 제조된 인테나 하우징에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속판재의 표면에 도금을 방지하는 전처리공정을 갖고 인테나 하우징에 인서트 사출하여, 상기 인테나 하우징을 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금공정에 적용함으로서 제작공정 및 기간을 단축시킬 수 있으며, 제작비용을 절감시킬 수 있도록 발명한 것이다.
본 발명의 구성은, 금속판을 타발하여 금속판재(10)를 성형하는 금속판재 성형공정(S100)과;
상기 금속판재(10)를 열가소성 수지에 인서트 성형하여 인테나 하우징(30)을 성형하는 인서트 사출공정(S300)과;
상기 인테나 하우징(30)의 표면을 레이저 가공한 다음 무전해 도금하는 엘디에스 또는 엘엠에이 공정(S400)에 있어서,
상기 금속판재 성형공정(S100)과 인서트 사출공정(S300) 사이에 금속판재(10)의 표면을 전해연마하는 전해연마 공정(S220)과;
상기 전해연마된 금속판재(10)의 표면에 피막을 형성시키는 표면처리 공정(S230)과;
상기 피막이 형성된 금속판재(10)를 건조시키는 건조 공정(S240)이 포함된 전처리 공정(S200)이 더 포함되어 이루어진다.

Description

금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법 및 그에 따라서 제조된 인테나 하우징 {An electroless electroless plating method and an intenna housing manufactured by the method of the present invention}

본 발명은 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금방법 및 그에 따라서 제조된 인테나 하우징에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속판재의 표면에 도금을 방지하는 전처리공정을 갖고 인테나 하우징에 인서트 사출하여, 상기 인테나 하우징을 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금공정에 적용함으로서 제작공정 및 기간을 단축시킬 수 있으며, 제작비용을 절감시킬 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 송수신기기 혹은 휴대폰의 외부로 돌출된 안테나를 구비한 스마트폰과 같은 모바일기기는 그 디자인의 다양화와 슬림화가 어렵다.

따라서, 안테나를 모바일기기의 하우징 내부에 인쇄회로기판과 연결시켜 놓아 외부에 돌출부가 없으면서 안테나 특성을 유지하도록 설계된 것을 안테나 중에서도 인테나(Intenna)라고 한다.

이러한 인테나는 모바일기기의 디자인을 다양하게 설계할 수 있게 할 뿐만 아니라 모바일기기의 두께를 줄여 슬림화 할 수 있는 장점을 제공한다.

인테나는 크게 두, 세 가지의 방법으로 제조하고 있으며 제조방법은 다음과 같다.

하나의 방법은 모바일기기 설계에 따라 하우징과 인쇄회로기판이 배치되며 인테나 내장 공간이 정해지고 이에 대응한 플라스틱 사출금형을 제작하여 사출성형된 베이스에 인테나 회로 패턴에 대응한 프레스 금형을 제작하여 동박판이나 스테인레스 박판 등으로 타발하고 절곡하여 베이스에 끼운 다음, 열융착으로 고정시켜 인테나의 기능을 부가하는 방법으로 현재에도 사용되고 있다.

다른 하나의 방법은 이중사출공정으로 인테나 내장 공간의 형태에 따라 설계된 베이스에 회로패턴을 설계한 후 베이스 사출금형과 회로패턴 사출금형을 연계하여 제작하고 이중사출기를 이용하여 베이스와 회로패턴의 사출재료를 각기 다른 성분의 플라스틱 재료로 이중 사출함으로써, 베이스에 회로패턴을 형성하며, 이중사출품의 회로패턴 부위에만 무전해 도금을 실시하여 인테나를 제조한다.

상기 이중사출공정은 금형 제작기간에 시간과 비용이 많이 소요되며 금형 개발 등에 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.

또 다른 방법은 플라스틱 원재료에 도금이 될 수 있도록 활성제인 금속성분 및 충진제를 혼입하여 사용하는 레이저(laser) 방식이다.

상기 방식은 사출성형품인 열가소성 수지(폴리카보네이트 : PolyCarbonate)에 레이저를 이용해 원하는 패턴으로 구리, 니켈 등을 도금하여 전기적 특성을 구현해 인테나를 제조하므로 엘디에스 LDS(Laser Direct Structuring)공정이라고 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.

또, 엘디에스 공정은 레이저와 전용 프로그램을 통해 원하는 위치에 미세한 패턴을 도안할 수 있기 때문에 , 안테나를 소형화할 수 있고 안테나의 설계가 자유롭다는 장점이 있다.

또, 전용 프로그램을 이용하기 때문에 안테나 패턴을 손쉽게 수정할 수 있다는 정점도 있어, 상기 LDS 안테나는 스마트폰과 같이 무선 통신 기능을 구비하는 소형의 전자 장치에 적용되고 있다.

그리고, 다른 방법으로 엘디에스 공정에서 전용으로 사용해야 하는 열가소성 수지의 한계를 보완한 엘엠에이 LMA(Laser Manufacturing Antenna)공정이 있는데, 이는 기존 엘디에스 공정과 같이 사출 성형품인 열가소성 수지에 레이저를 이용해 가공을 한 다음에 구리, 니켈 등을 도금하여 전기적 특성을 구현시켜 안테나를 제조하는 방법은 동일하나, 도금의 씨앗(seed)인 금속 성분이 포함된 전용 원재료(Resin)가 아닌 일반적인 열가소성 수지(폴리카보네이트 : PolyCarbonate)를 사용하여 구리, 니켈 등을 도금하여 전기적 특성을 구현하는 안테나 공정이다.

상기 방식은 도금의 씨앗(seed)의 역할을 할 수 있도록 레이저 가공 후 구리 니켈 도금 공정 전에 전처리 공정을 통해 일반적인 열가소성 수지에 도금이 될 수 있도록 하는 공정으로써, 이에 따라 엘디에스 공정 보다 원재료비를 절감할 수 있고 도금방식의 원재료 적용 범위를 넓게 할 수 있는 장점을 갖고 있다.

그러나, 단말기 디자인이 점차 복잡 다양해지면서 더욱 슬림화가 요구되고 있어 인테나 하우징(예로서, 기구물 또는 carrier 등을 포함)에 스피커 그릴(speaker grill) 또는 울림통용 메탈(metal) 등을 함께 적용시켜 인서트 사출하는 경우에 상기 엘디에스 또는 엘엠에이 공정에서의 무전해 도금과정에서 상기 스피커 그릴 또는 메탈의 표면에도 도금처리 됨으로써 상기 도금을 제거하는 별도의 공정이 요구되는 문제점이 있었다.

또는, 상기 인서트 사출된 인테나 하우징의 스피커 그릴 또는 메탈의 표면에 도금방지를 위한 별도의 공정(일 예로 필름부착)과 무전해 도금 이후에 상기 도금방지 공정에 사용된 필름을 제거하는 공정이 재차 요구되어 제작공정의 증가와 함께 제작비용이 증가되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

[특허문헌 1]. 대한민국 등록특허공보 제10-1724071호. 단일단계 전처리 과정을 갖는 엘디에스(LDS) 무전해 도금 방법 및 이에 의한 인테나 (등록일자 2017년 03월 31일)

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인서트 사출 이전의 금속판재에 도금방지 전처리 공정을 적용하여, 기존의 엘디에스 또는 엘엠에이 공정을 활용함으로써, 작업공정 및 작업시간을 단축시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 도금방지 처리된 금속판재를 인서트 사출하여 인테나 하우징(예로서, 기구물 또는 carrier 등을 포함)을 형성함으로써, 모바일기기를 더욱 슬림화할 수 있으면서 공간을 확보하여 제품 경쟁력을 증대시키도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전처리 공정의 자동화가 가능하여 생산량 및 생산수율을 증대시킬 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

금속판을 타발하여 금속판재(10)를 성형하는 금속판재 성형공정(S100)과;

상기 금속판재(10)를 열가소성 수지에 인서트 성형하여 인테나 하우징(30)을 성형하는 인서트 사출공정(S300)과;

상기 인테나 하우징(30)의 표면을 레이저 가공한 다음 무전해 도금하는 엘디에스 또는 엘엠에이 공정(S400)에 있어서,

상기 금속판재 성형공정(S100)과 인서트 사출공정(S300) 사이에 금속판재(10)의 표면을 전해연마하는 전해연마 공정(S220)과;

상기 전해연마된 금속판재(10)의 표면에 피막을 형성시키는 표면처리 공정(S230)과;

상기 피막이 형성된 금속판재(10)를 건조시키는 건조 공정(S240)이 포함된 전처리 공정(S200)이 더 포함되어 이루어진다.

그리고, 상기 전해연마 공정(S220)은 금속판재(10)의 표면을 연마하여 산화막 제거 및 부동태화를 하기 위해 60 내지 80℃의 온도를 갖는 인산액에 150초 내지 200초의 시간동안 8V 내지 15V의 전기를 흘려 침지되게 구성한다.

또, 상기 인산액은 인산 75% 내지 90%가 포함된 원액으로 구성된다.

또, 상기 표면처리 공정(S230)은, 연마된 금속판재(10)의 표면에 피막을 형성하기 위해 30 내지 60℃의 온도를 갖는 표면처리액에 250초 내지 350초의 시간동안 침적시키고, 상기 건조 공정(S240)은, 표면처리된 금속판재(10)를 120 내지 180℃의 온도에서 500초 내지 700초의 시간 동안 열풍 건조시켜 피막제를 경화 및 건조시키도록 구성한다.

또한, 상기 피막제(20)는 폴리에틸렌글리콜 올레일 에테르(Polyethyleneglycol Monooleyl Ether) 10 내지 50 중량부와, 테트라플루오르화 티타늄(Titanium Tetrafluoride) 1 내지 10 중량부와, 페닐이미다졸 (Phenylimidazole) 1 내지 15 중량부를 포함해 이를 혼합시켜 구성되며, 금속판재(10)의 표면에 10 내지 50 ㎚의 두께를 갖고 피막미세층이 형성되게 한다.

그리고, 본 발명은 상기 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금방법법에 따라서 제조되는 인테나 하우징도 제공한다.

이러한 본 발명에 의하면, 타발 성형된 금속판재에 피막층을 형성시킨 다음 열가소성 수지로 인서트 사출한 인테나 하우징을 엘디에스 또는 엘엠에이 공정에 제공함으로서, 무전해 도금 공정에도 상기 금속판재의 도금을 방지할 수 있어, 모바일기기를 더욱 슬림화할 수 있으면서 스피커그릴 또는 울림통 메탈의 공간 확보가 용이하여 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있다.

또, 인테나 하우징에 포함된 금속판재를 전처리 함으로서 기존의 엘디에스 또는 엘엠에이 공정을 활용 가능해 작업공정 및 작업시간을 단축시키고 인건비용을 절감시킬 수 있다.

그리고, 전처리 공정의 자동화가 가능하여 생산량 및 생산수율을 향상시켜 시장 경쟁력을 증대시킬 수 있는 효과 등도 있다.

도 1은 본 발명인 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금방법에 대한 순서도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명인 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금방법에 따라서 제조된 인테나 하우징의 상태도.

본 발명인 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금방법 및 그에 따라서 제조된 인테나 하우징은, 금속판재의 표면에 도금을 방지하는 전처리공정을 갖고 인테나 하우징에 인서트 사출하여, 상기 인테나 하우징을 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금공정에 적용함으로서 제작공정 및 기간을 단축시킬 수 있으며, 제작비용을 절감시킬 수 있도록 발명한 것이다.

이하 본 발명에 따른 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 또는 엘엠에이 무전해 도금방법 및 그에 따라서 제조된 인테나 하우징의 제조과정을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 인테나 하우징(30)은 열가소성 수지(폴리카보네이트 : PolyCarbonate)로 형성되어, 표면에 레이저를 이용해 원하는 패턴을 성형한 다음 구리 및 니켈 등을 도금하여 전기적 특성을 갖도록 하는 엘디에스 LDS(Laser Direct Structuring) 및 상기 엘디에스와 동일한 공정을 갖고 있으나 일반적인 원재료(Resin)에 레이저를 이용해 패턴을 형성한 다음 전처리 공정을 통해 구리 및 니켓 등을 도금하여 전기적 특성을 갖도록 하는 엘엠에이 LMA(Laser Manufacturing Antenna) 공정에 대해서는 이미 공지(公知)된 일반적인 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은, 인테나 하우징(30)의 스피커 그릴(speaker grill) 또는 울림통용 메탈(metal) 등에 적용되는 금속판재(10)의 표면에 피막제(20)가 형성되게 전처리 공정(S200)을 추가함으로써, 상기 금속판재(10)를 열가소성 수지와 함께 인서트 사출시켜 엘디에스 또는 엘엠에이 공정에 제공하여도 상기 외부에 노출된 금속판재(10)의 표면 및 도금이 이루어지면 안되는 특정부위에 도금층이 형성되지 않도록 한다.

이를 위해 본 발명은, 도 1 및 도 2a에서와 같이 금속판을 타발하여 인테나 하우징(30)에 제공되도록 금속판재(10)의 형상을 성형하는 금속판재 성형공정(S100)이 제공된다.

상기 금속판재(10)의 형상에 대해서는 인테나 하우징(30)의 형상 또는 스피커 그릴, 울림통용 메탈 등의 형상에 따라 다양한 형상을 갖게 변형하는 것이 가능함을 밝혀둔다.

상기 금속판재(10)를 성형한 이후에는 상기 금속판재(10)의 표면에 피막제(20)를 형성하기 위한 전처리 공정(S200)이 제공되는데, 상기 전처리 공정(S200)은 크게 금속판재(10)의 표면을 전해연마하는 전해연마 공정(S220)과, 상기 전해연마된 금속판재(10)의 표면에 피막을 형성시키는 표면처리 공정(S230)과, 상기 피막이 형성된 금속판재(10)를 건조시키는 건조 공정(S240)을 포함해 이루어진다.

이를 보다 상세히 설명하면, 전해연마 공정(S220)은, 금속판재(10)의 표면을 연마하여 산화막을 제거 및 부동태화를 하기 위해 60 내지 80℃의 온도를 갖는 인산액에 150초 내지 200초의 시간동안 8V 내지 15V의 전기를 흘려 침지되게 하여, 표면을 미세하게 부식시켜 연마되도록 한 것으로, 상기 인산액은 공지(公知)된 액체 중에서도 산화막 제거 및 부동태화가 가능한 친환경적인 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 인산액은 침지액의 전체 중량에서 인산 75% 내지 90%가 포함된 원액으로 구성하는 것이 바람직하다.

또, 상기 표면처리 공정(S230)은, 연마된 금속판재(10)의 표면에 피막을 형성하기 위해 30 내지 60℃의 온도를 갖는 표면처리액에 250초 내지 350초의 시간동안 침적(沈積)시켜, 금속판재(10)의 표면에 피막 미세층이 형성되도록 함으로써, 전술(前述)된 엘디에스 또는 엘엠에이 공정에서의 무전해 도금층이 형성되지 않도록 한다.

이를 위해, 상기 피막제(20)는 폴리에틸렌글리콜 올레일 에테르(Polyethyleneglycol Monooleyl Ether) 10 내지 50 중량부와, 테트라플루오르화 티타늄(Titanium Tetrafluoride) 1 내지 10 중량부와, 페닐이미다졸 (Phenylimidazole) 1 내지 15 중량부를 포함해 이를 혼합시켜 구성되며, 금속판재(10)의 표면에 피막 미세층이 10 내지 50 ㎚의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

또, 상기 금속판재(10)의 표면에 피막 미세층을 형성되어 도금을 방지하는 것과 함께 부식을 방지하는 것도 가능하게 된다.

또한, 상기 금속판재(10)의 피막 미세층은 얇고 투명한 색상을 갖고 형성되어, 표면처리 확인을 위해 시약에 의한 변색으로 확인 가능함과 아울러 상기 피막제(20)에 컬러색상을 더 첨가하여 금속판재(10)의 표면에 컬러를 갖고 피막 미세층을 형성시켜 육안 확인이 가능하도록 하는 것도 본 발명에 포함된다.

건조 공정(S240)은, 상기 피막제(20)에 의해 표면처리된 금속판재(10)를 120 내지 180℃의 온도에서 500초 내지 700초의 시간 동안 열풍 건조시켜 피막제를 경화 및 건조시킨다.

그리고, 상기와 같이 전처리 공정(S200)이 적용된 금속판재(10)는, 도 2b에서와 같이 열가소성 수지에 인서트 성형하여 인테나 하우징(30)을 성형하고, 도 2c에서와 같이 인테나 하우징(30)의 표면을 레이저 가공한 다음 도 2d 및 도 2e에서와 같이 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 카본계열 등의 금속재질로 무전해 도금하는 엘디에스 또는 엘엠에이 공정(S400)을 진행하여 도금층(40)을 형성하고, 상기 인테나 하우징(30)을 검수하여 출하하도록 한다.

여기에서, 금속판재 성형공정(S100)으로 성형된 금속판재(10)의 전처리 공정(S200)은 릴 투 릴(reel to reel)방식의 공지(公知)된 이송장치를 사용해 자동화가 가능하도록 이송시켜 인서트 사출공정(S300)으로 제공하는 것도 본 발명에 포함된다.

이상에서와 같이 상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10. 금속판재 20. 피막제
30. 인테나 하우징 40. 도금층
S100. 금속판재 성형공정 S200. 전처리 공정
S220. 전해연마 공정
S230. 표면처리 공정 S240. 건조 공정
S300. 인서트 사출공정 S400. 엘디에스 또는 엘엠에이 공정

Claims (7)

1. 금속판을 타발하여 금속판재(10)를 성형하는 금속판재 성형공정(S100)과;
   상기 금속판재(10)를 열가소성 수지에 인서트 성형하여 인테나 하우징(30)을 성형하는 인서트 사출공정(S300)과;
   상기 인테나 하우징(30)의 표면을 레이저 가공한 다음 무전해 도금하는 엘디에스공정(S400)에 있어서,
   상기 금속판재 성형공정(S100)과 인서트 사출공정(S300) 사이에 금속판재(10)의 표면을 전해연마하는 전해연마 공정(S220)과;
   상기 전해연마된 금속판재(10)의 표면에 피막을 형성시키는 표면처리 공정(S230)과;
   상기 피막이 형성된 금속판재(10)를 건조시키는 건조 공정(S240)이 포함된 전처리 공정(S200)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   전해연마 공정(S220)은 금속판재(10)의 표면을 연마하여 산화막 제거 및 부동태화를 하기 위해 60 내지 80℃의 온도를 갖는 인산액에 150초 내지 200초의 시간동안 8V 내지 15V의 전기를 흘려 침지되게 구성한 것을 특징으로 하는 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   인산액은 인산 75% 내지 90%가 포함된 원액으로 구성된 것을 특징으로 하는 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   표면처리 공정(S230)은, 연마된 금속판재(10)의 표면에 피막을 형성하기 위해 30 내지 60℃의 온도를 갖는 표면처리액에 250초 내지 350초의 시간동안 침적시켜 구성하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   건조 공정(S240)은, 표면처리된 금속판재(10)를 120 내지 180℃의 온도에서 500초 내지 700초의 시간 동안 열풍 건조시켜 피막제를 경화 및 건조시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   피막제(20)는 폴리에틸렌글리콜 올레일 에테르(Polyethyleneglycol Monooleyl Ether) 10 내지 50 중량부와, 테트라플루오르화 티타늄(Titanium Tetrafluoride) 1 내지 10 중량부와, 페닐이미다졸 (Phenylimidazole) 1 내지 15 중량부를 포함해 이를 혼합시켜 구성되며, 금속판재(10)의 표면에 10 내지 50 ㎚의 두께를 갖고 피막미세층이 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 전처리공정을 갖는 엘디에스 무전해 도금방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 방법에 따라서 제조된 것을 특징으로 하는 인테나 하우징.
   
   

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