KR102279568B1

KR102279568B1 - 도금방지 금속판재의 표면처리방법

Info

Publication number: KR102279568B1
Application number: KR1020200176520A
Authority: KR
Inventors: 송일선
Original assignee: 모아테크(주)
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-07-21

Abstract

본 발명은 도금방지 금속판재의 표면처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LDS(Laser Direct Structuring) 모듈에 조립되는 금속판재의 표면을 전해연마 및 폴리머 코팅 처리하여 LDS 모듈의 도금공정에서 도금이 되지 않도록 하는 도금방지 금속판재의 표면처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 도금방지 금속판재의 표면처리방법은, 금속스트립에 복수의 금속판재를 형성하는 가공단계; 상기 금속스트립을 공급보빈에 권취시키는 준비단계; 상기 공급보빈으로부터 금속스트립을 인출시키고, 상기 금속스트립을 복수의 1차 처리수조로 차례로 통과시켜 상기 금속판재를 표면처리하는 1차 표면처리단계; 상기 금속판재의 표면처리 후 상기 금속스트립을 금속보빈에 권취시키는 권취단계; 상기 금속보빈을 복수의 2차 처리수조에 차례로 침지시켜 상기 금속판재를 표면처리하는 2차 표면처리단계; 상기 금속스트립을 상기 금속보빈으로부터 인출시켜 회수보빈에 권취시키는 회수단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

도금방지 금속판재의 표면처리방법{Surface treated method for anti-plating metal plate}

본 발명은 도금방지 금속판재의 표면처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LDS(Laser Direct Structuring) 모듈에 조립되는 금속판재의 표면을 전해연마 및 폴리머 코팅 처리하여 LDS 모듈의 도금공정에서 도금이 되지 않도록 하는 도금방지 금속판재의 표면처리방법에 관한 것이다.

과거 외부로 안테나가 돌출된 형태의 송수신기나 모바일기기는 그 디자인을 다양화하고 슬림화하는데 어려움이 있었다.

이에 따라 근래에는 안테나를 모바일기기의 내부에 인쇄회로기판과 연결시켜 놓음으로써 외부로 돌출되는 부분이 없으면서 안테나의 특성을 유지할 수 있도록 설계된 인테나(Intenna) 기술이 적용되고 있다.

이러한 인테나 기술은 모바일기기의 디자인을 다양하게 설계할 수 있게 할 뿐만 아니라 모바일기기의 두께를 줄여 슬림화할 수 있는 장점이 있다.

인테나는 다음의 몇가지 방법으로 제조할 수 있다.

인테나 제조방법 중 하나로, 사출성형되는 인테나 베이스와 인테나 회로 패턴으로서 동박판을 별도록 제작한 후, 상기 베이스에 동박판을 열융착함으로써 인테나를 제조할 수 있다.

또는, 베이스가 되는 사출품과 회로패턴이 형성되는 사출품을 이중사출하여 제조할 수 있다. 이러한 이중사출공정은 금형의 개발 및 제작에 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다.

또 다른 방법으로, 사출성형품인 열가소성 수지(폴리카보네이트 : PolyCarbonate)에 레이저를 이용하여 원하는 패턴으로 구리, 니켈 등을 도금하여 전기적 특성을 구현함으로써 인테나를 제조할 수 있는 LDS(Laser Direct Structuring) 공정이 있다.

LDS공정은 이중사출법과 비교하여 에칭공정, 중화공정, 활성공정 등이 생략되어 제조시간을 절감할 수 있는 장점이 있다. 또한, LDS공정은 레이저와 전용 프로그램을 통해 원하는 위치에 미세한 패턴을 도안할 수 있기 때문에, 안테나를 소형화할 수 있고 안테나의 설계가 자유로운 장점이 있다. 또한, LDS공정은 전용 프로그램을 이용함으로써 안테나 패턴을 손쉽게 수정할 수 있는 장점이 있기 때문에 스마트폰과 같은 무선통신기능을 구비하는 소형의 전자장치를 제작하는데 많이 적용되고 있다.

또한, 인테나 제조방법으로서 LDS공정에서 전용으로 사용해야 하는 열가소성 수지의 한계를 보완한 LMA(Laser Manufacturing Antenna)공정이 있다. LMA공정은 전술한 LDS공정과 동일하게 사출성형품인 열가소성 수지에 레이저를 이용하여 가공한 후, 구리, 니켈 등을 도금하여 전기적 특성을 구현하여 안테나를 제조하지만, 도금의 씨앗(seed)인 금속성분이 포함된 전용 원재료(Resin)가 아닌 일반적인 열가소성 수지(폴리카보네이트)를 사용하여 구리, 니켈 등을 도금하는 것에 차이가 있다.

LMA공정을 이용한 인테나 제조방법은 LDS공정보다 원재료비를 절감할 수 있고, 도금방식의 원재료(Resin) 적용범위를 넓게 할 수 있는 장점이 있다.

그러나 단말기 디자인이 점차 복잡해지고 다양해지면서 더욱 슬림화가 요구되기 때문에 인테나 하우징(기구물 또는 Carrier 포함)에 스피커 그릴(speaker grill) 또는 울림통용 메탈(metal) 등을 함께 적용시켜 인서트 사출하는 경우에 LDS공정 또는 LMA공정에서의 무전해 도금과정에서 스피커 그릴 또는 메탈의 표면에도 도금처리가 됨으로써 상기 도금을 제거하기 위한 별도의 공정이 요구되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도금방지 처리된 금속판재를 인서트 사출하여 인테나 하우징을 형성하는 방법이 제시되었으며, 도금방지 처리된 금속판재와 함께 인테나 하우징을 형성함으로써 인테나 제작과정 및 작업시간을 단축시킬 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1724071호(2017.04.18.)

본 발명은 인테나 제작에 필요한 금속판재를 도금방지 처리함에 있어서 도금방지 공정의 자동화가 가능하여 생산량 및 생산수율을 증대시킬 수 있는 도금방지 금속판재의 표면처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 도금방지 금속판재의 표면처리방법은, 금속스트립에 복수의 금속판재를 형성하는 가공단계; 상기 금속스트립을 공급보빈에 권취시키는 준비단계; 상기 공급보빈으로부터 금속스트립을 인출시키고, 상기 금속스트립을 복수의 1차 처리수조로 차례로 통과시켜 상기 금속판재를 표면처리하는 1차 표면처리단계; 상기 금속판재의 표면처리 후 상기 금속스트립을 금속보빈에 권취시키는 권취단계; 상기 금속보빈을 복수의 2차 처리수조에 차례로 침지시켜 상기 금속판재를 표면처리하는 2차 표면처리단계; 상기 금속스트립을 상기 금속보빈으로부터 인출시켜 회수보빈에 권취시키는 회수단계를 포함한다.

상기 1차 표면처리단계는 초음파탈지단계, 전해탈지단계, 1차 수세단계, 전해연마단계 및 2차 수세단계가 차례로 이루어지고, 상기 전해연마단계는 80~90℃ 온도의 전해액 내에서 상기 금속판재에 9~10V의 전압을 인가하여 상기 금속판재의 표면에 산화크롬피막층을 생성한다.

상기 2차 표면처리단계는 상기 금속보빈을 20~40% 농도의 질산용액에 15~25분 동안 침지시키는 질산부동태단계를 포함한다.

상기 2차 표면처리단계는 질산부동태단계, 3차 수세단계, 폴리머코팅단계, 건조단계가 차례로 이루어지고, 상기 폴리머코팅단계는 상기 금속보빈을 55~65℃의 코팅액에 90~150초 동안 침지시켜 상기 금속판재 표면에 코팅피막을 생성한다.

상기 금속스트립 표면에는 등간격으로 이격돌기가 돌출형성된다.

상기 금속스트립 및 금속판재의 재질은 스테인리스 스틸(stainless steel)이고, 상기 공급보빈 및 회수보빈의 재질은 합성수지이며, 상기 금속보빈의 재질은 타이타늄(Ti) 또는 SUS이다.

본 발명의 도금방지 금속판재의 표면처리방법은 인테나 제작에 필요한 금속판재를 도금방지 처리함에 있어서 도금방지 공정의 자동화가 가능하여 생산량 및 생산수율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 표면처리된 도금방지 금속판재를 인서트 사출하여 인테나 하우징을 형성함으로써, 모바일 기기를 더욱 슬림화할 수 있으면서 공간을 확보하여 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도금방지 금속판재의 표면처리방법을 순서대로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도금방지 금속판재가 형성되어 있는 금속스트립을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도금방지 금속판재의 표면처리방법 중 1차 표면처리단계, 권취단계를 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도금방지 금속판재의 표면처리방법 중 2차 표면처리단계를 설명하기 위한 질산부동태단계를 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 금속판재가 조립된 LDS 모듈을 나타낸 도면.

본 발명의 실시예에 따른 도금방지 금속판재(M)의 표면처리방법은 도 1에 도시된 바와 같이 가공단계, 준비단계, 1차 표면처리단계, 권취단계, 2차 표면처리단계 및 회수단계로 진행된다.

가공단계는 도 2에 도시된 바와 같이 금속스트립(S)에 복수의 금속판재(M)를 형성한다. 본 발명의 실시예에서 금속스트립(S) 및 금속스트립(S)에 형성되는 금속판재(M)는 스테인리스 스틸(stainless steel) 소재로 제작된다. 이러한 금속판재(M)는 최종 제품에 필요한 다양한 형태로 제작될 수 있다. 그리고 금속판재(M)가 형성되는 금속스트립(S) 표면에는 등간격으로 복수의 이격돌기(미도시)가 돌출형성될 수 있다. 이격돌기는 금속스트립(S)이 보빈에 감겨 서로 겹쳐질 때 금속스트립(S)이 서로 밀착되지 않도록 함으로써 금속스트립(S)과 금속스트립(S) 사이에 공간이 형성되도록 한다. 즉 금속스트립(S)에 형성되는 금속판재(M)와 금속판재(M) 사이에 공간이 형성되도록 한다.

준비단계는 금속스트립(S)을 공급보빈(10)에 권취시킨다.

1차 표면처리단계는 공급보빈(10)을 로딩장비(미도시)에 배치하고, 로딩장비에 의해 공급보빈(10)이 회전하면서 공급보빈(10)으로부터 금속스트립(S)이 인출된다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 공급보빈(10)으로부터 인출되는 금속스트립(S)은 복수의 1차 처리수조를 차례로 통과하게 된다.

구체적으로 1차 표면처리단계는 초음파탈지단계, 전해탈지단계, 1차 수세단계, 전해연마단계, 2차 수세단계 및 탕세단계로 이루어진다.

초음파탈지단계는 금속스트립(S)이 탈지액이 수용되어 있는 초음파탈지조(21)를 통과한다. 이때, 탈지액의 온도는 50~60℃로 유지되고, 금속스트립(S)이 초음파탈지조(21)를 통과함으로써 금속판재(M) 표면의 오일 및 기타 이물질이 제거된다.

전해탈지단계는 초음파탈지조(21)를 통과한 금속스트립(S)이 탈지액이 수용되어 있는 초음파탈지조(21)를 통과한다. 이때, 탈지액의 온도는 50~60℃로 유지되고, 초음파탈지조(21)를 통과하는 금속판재(M)에 5V의 전압이 인가됨으로써, 금속판재(M) 표면에 제거되지 않고 남아있는 오일 및 기타 이물질이 제거된다.

1차 수세단계는 전해탈지조(22)를 통과한 금속스트립(S)이 세척수가 수용되어 있는 1차 세척수조(23)를 통과한다. 1차 수세단계에서는 초음파탈지조(21) 및 전해탈지조(22)를 통과하면서 금속판재(M) 표면에 묻은 탈지액을 제거하여 다음 단계의 오염을 방지한다.

전해연마단계는 1차 세척수조(23)를 통과한 금속스트립(S)이 전해액이 수용되어 있는 전해연마조(24)를 통과한다. 이때, 전해액의 온도는 80~90℃로 유지되고, 금속판재(M)에 9~10V의 전압을 인가하여 금속판재(M)의 표면에 산화크롬피막층을 생성한다. 이와 같이 금속판재(M)의 표면에 산화크롬피막층을 생성함으로써 금속판재(M)를 부동태화한다. 즉 도금공정에서 금속판재(M)가 도금되지 않도록 한다.

2차 수세단계는 전해연마조(24)를 통과한 금속스트립(S)이 세척수가 수용되어 있는 2차 세척수조(25)를 통과한다. 2차 수세단계에서는 금속판재(M)에 묻은 전해액을 제거하고, 금속판재(M)를 세척한다.

탕세단계는 2차 세척수조(25)를 통과한 금속스트립(S)이 탕세조(26)를 통과함으로써 금속판재(M) 표면의 유분 등의 오염물질을 제거한다.

상술한 바와 같이, 1차 표면처리단계는 로딩장비에 의해 공급보빈(10)에 권취되어 있는 금속스트립(S)이 초음파탈지조(21), 전해탈지조(22), 1차 세척수조(23), 전해연마조(24), 2차 세척수조(25) 및 탕세조(26)를 차례로 통과함으로써 1차 표면처리가 실시된다.

권취단계는 탕세조(26)를 통과한 후 1차 표면처리가 완료된 금속스트립(S)을 금속보빈(30)에 권취시킨다. 금속보빈(30)은 언로딩장비(미도시)에 배치되며, 권취단계에서 언로딩장비에 의해 금속보빈(30)이 회전하면서 금속보빈(30)에 금속스트립(S)이 권취된다. 이때, 전술한 바와 같이 금속스트립(S) 표면에 이격돌기가 형성됨으로써, 금속보빈(30)에 권취되어 겹쳐진 금속스트립(S)과 금속스트립(S) 사이에 공간이 형성된다. 이에 따라 금속스트립(S)과 함께 금속보빈(30)에 권취되는 금속판재(M)가 서로 밀착되지 않는다. 금속스트립(S)이 권취되는 금속보빈(30)은 타이타늄(Ti) 소재로 제작된다. 타이타늄은 가볍고 단단하며 내식성이 강하다. 또한, 금속보빈(30)은 SUS 소재로 제작될 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 준비단계, 1차 표면처리단계, 권취단계는 금속스트립(S)에 복수의 금속판재(M)를 형성한 후, 금속스트립(S)이 공급보빈(10)으로부터 인출되어 금속보빈(30)으로 권취되는 동안, 공급보빈(10)과 금속보빈(30) 사이에서 금속스트립(S)에 형성되어 있는 금속판재(M)의 1차 표면처리단계가 이루어지도록 함으로써, 금속판재(M)의 1차 표면처리를 위한 공정의 자동화가 이루어질 수 있다.

즉 본 발명은 보빈을 적용하여 금속판재(M)가 형성되어 있는 금속스트립(S)이 보빈에 권취되도록 함으로써, 보빈의 회전동작에 의해 금속판재(M)가 형성되어 있는 금속스트립(S)을 공급보빈(10) 또는 금속보빈(30)에 쉽게 감기거나 풀리도록 할 수 있기 때문에 공정의 자동화가 용이하다. 또한, 본 발명은 공급보빈(10)과 금속보빈(30)을 회전시켜 금속스트립(S)이 인출 및 권취됨으로써 금속스트립(S)에 형성되어 있는 다량의 금속판재(M)를 빠르게 표면처리할 수 있다.

반면, 일반적인 표면처리대상 제품의 표면처리 공정의 경우, 특정 지그에 복수의 표면처리대상 제품을 하나하나 고정시켜야 하고, 이러한 지그를 각 공정에 따라 이동시키면서 표면처리작업이 이루어지기 때문에, 자동화가 어렵고, 작업시간이 증가하며, 표면처리속도 및 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

2차 표면처리단계는 금속보빈(30)을 복수의 2차 처리수조에 차례로 침지시켜 금속판재(M)를 표면처리한다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 2차 표면처리단계에서는 금속스트립(S)이 권취되어 있는 상태로 금속보빈(30) 전체를 2차 처리수조에 침지시킨다. 이러한 이유로 금속스트립(S) 표면에 이격돌기를 형성하여 금속판재(M)와 금속판재(M)가 서로 밀착되지 않도록 함으로써, 금속스트립(S)이 권취되어 있는 금속보빈(30) 전체를 2차 처리수조에 침지시킬 때 금속판재(M) 표면 전체의 표면처리가 균일하게 이루어지도록 하였다. 그리고 금속보빈(30)은 타이타늄(Ti) 소재로 제작되어 내식성이 강하기 때문에 2차 표면처리단계에서 금속스트립(S)과 함께 2차 처리수조에 침지시킬 수 있다.

구체적으로 2차 표면처리단계는 질산부동태단계, 3차 수세단계, 폴리머코팅단계, 건조단계 및 검사단계로 이루어진다. 먼저, 작업자가 금속보빈(30)을 언로딩장비에서 분리한 후 이동레일(미도시)에 금속보빈(30)을 걸어 둔다. 이후, 금속보빈(30)은 이동레일을 따라 이동하고, 각 단계에서 승강장치(미도시)에 의해 상하로 이동할 수 있다.

질산부동태단계는 20~40% 농도의 질산용액이 수용되어 있는 질산조(41)에 금속보빈(30)을 15~25분 동안 침지시킨다. 금속판재(M)는 전해연마단계에서 부동태화 처리된 후 질산부동태단계에서 부동태화가 강화된다.

3차 수세단계는 세척수가 수용되어 있는 3차 세척수조(42)에 금속보빈(30)을 침지시킴으로써, 금속판재(M) 표면에 묻어 있는 질산용액을 제거하여 다음 단계의 오염을 방지한다.

폴리머코팅단계는 55~65℃의 코팅액이 수용되어 있는 코팅조(43)에 금속보빈(30)을 90~150초 동안 침지시켜 금속판재(M) 표면에 코팅피막을 생성한다.

건조단계는 금속보빈(30)을 건조장치(미도시)에 넣고 금속판재(M) 표면에 형성된 코팅피막을 경화시킨다. 이때, 건조장치의 설정온도는 130℃이고, 10분간 코팅피막을 경화시킨다.

검사단계는 금속판재(M) 표면의 상태를 검사한다.

회수단계는 금속보빈(30)과 회수보빈을 리와인딩장치(미도시)에 배치시키고, 금속보빈(30)으로부터 금속스트립(S)을 인출시켜 회수보빈에 권취시킨다. 상술한 바와 같이 표면처리가 완료된 금속판재(M)는 회수보빈에 권취된 상태로 출하된다.

한편, 회수보빈은 공급보빈(10)과 동일하다. 이러한 공급보빈(10)과 회수보빈은 합성수지 소재로 제작되며, 가볍고 운반이 용이하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 권취단계, 2차 표면처리단계 및 회수단계는 복수의 금속판재(M)를 고정 및 이동시키는 수단으로 보빈을 적용함으로써, 와인딩 작업으로 복수의 금속판재(M)를 쉽고 빠르게 이도이 및 회수할 수 있다. 또한, 이렇게 금속판재(M)가 형성되어 있는 금속스트립(S)이 금속보빈(30)에 권취되어 있는 상태로 각 처리단계로 이동하면서 금속판재(M)의 표면처리가 이루어짐으로써, 복수의 처리대상 제품을 개별적으로 이동시키거나 고정시킬 필요 없이 빠르게 표면처리단계를 진행할 수 있고, 전체 부피를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 도금방지 금속판재의 표면처리방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

S : 금속스트립,
M : 금속판재,
10 : 공급보빈,
21 : 초음파탈지조,
22 : 전해탈지조,
23 : 1차 세척수조,
24 : 전해연마조,
25 : 2차 세척수조,
26 : 탕세조,
30 : 금속보빈,
41 : 질산조,
42 : 3차 세척수조,
43 : 코팅조,

Claims

금속스트립에 복수의 금속판재를 형성하는 가공단계;
상기 금속스트립을 공급보빈에 권취시키는 준비단계;
상기 공급보빈으로부터 금속스트립을 인출시키고, 상기 금속스트립을 복수의 1차 처리수조로 차례로 통과시켜 상기 금속판재를 표면처리하는 1차 표면처리단계;
상기 금속판재의 표면처리 후 상기 금속스트립을 금속보빈에 권취시키는 권취단계;
상기 금속보빈을 복수의 2차 처리수조에 차례로 침지시켜 상기 금속판재를 표면처리하는 2차 표면처리단계;
상기 금속스트립을 상기 금속보빈으로부터 인출시켜 회수보빈에 권취시키는 회수단계를 포함하며,
상기 1차 표면처리단계는 초음파탈지단계, 전해탈지단계, 1차 수세단계, 전해연마단계 및 2차 수세단계가 차례로 이루어지고,
상기 2차 표면처리단계는 질산부동태단계, 3차 수세단계, 폴리머코팅단계, 건조단계가 차례로 이루어지며,
상기 2차 표면처리단계에서는 상기 금속스트립이 권취되어 있는 상태의 금속보빈 전체를 상기 2차 처리수조에 차례로 침지시켜 상기 금속스트립에 형성되어 있는 복수의 상기 금속판재를 동시에 표면처리하고,
상기 금속스트립 표면에는 등간격으로 이격돌기가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 도금방지 금속판재의 표면처리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전해연마단계는 80~90℃ 온도의 전해액 내에서 상기 금속판재에 9~10V의 전압을 인가하여 상기 금속판재의 표면에 산화크롬피막층을 생성하는 것을 특징으로 하는 도금방지 금속판재의 표면처리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 2차 표면처리단계는 상기 금속보빈을 20~40% 농도의 질산용액에 15~25분 동안 침지시키는 질산부동태단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금방지 금속판재의 표면처리방법.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리머코팅단계는 상기 금속보빈을 55~65℃의 코팅액에 90~150초 동안 침지시켜 상기 금속판재 표면에 코팅피막을 생성하는 것을 특징으로 하는 도금방지 금속판재의 표면처리방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 금속스트립 및 금속판재는 스테인리스 스틸(stainless steel)이고, 상기 공급보빈 및 회수보빈은 합성수지이며, 상기 금속보빈은 타이타늄(Ti) 또는 SUS인 것을 특징으로 하는 도금방지 금속판재의 표면처리방법.