KR102526184B1 - 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 마스크 제작 없이도 간단한 공정을 통하여 부도체 소재 혹은 곡면과 같은 다양한 형상의 표면에도 손쉽게 원하는 모양으로 선택적 도금이 가능하게 함으로써 생산효율 및 공정시간을 단축시킨 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판{Selective plating method of substrate using laser etching of metal oxide-based catalyst coating layer, and substrate selectively plated using the same}

본 발명은 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 산화물 기반 촉매 코팅층을 형성한 후 레이저 식각하여 선택적 영역에만 무전해 도금이 가능하도록 하는 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적으로 도금된 기판에 관한 것이다.

휴대용 모바일 기기 및 자동차 전자부품 등의 소형화, 직접화에 따라 모재 표면의 원하는 부분에만 선택적으로 금속을 코팅, 증착하는 기술의 수요가 증가하고 있다.

종래에는 이러한 금속을 선택적으로 정밀하게 증착하기 위하여 PVD(Physical Vapor Deposition, 물리기상증착법) 및 CVD(Chemical Vapor Deposition, 화학기상증착법)을 이용한 진공 증착 방법이 활용되었다. 그러나, 이는 진공 증착 장치 등을 요하며 대량 생산으로 적용 시에는 생산 효율 및 공정의 유연성에 한계가 있었다.

또한, 선택적 증착을 위해서는 별도의 마스크가 필요하며, 곡면과 같은 다양한 형상의 표면에 적용하기에는 어려움이 있었다.

대한민국 등록특허 제1091649호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 금속 산화물 기반 금속 촉매 코팅과 레이저 식각 공정을 결합한 복합 공정을 통하여 종래의 진공 증착법을 이용하지 않고도 간단한 공정을 통한 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 별도의 마스크 제작 없이도 원하는 모양으로 선택적 도금이 가능하게 함으로써 생산효율 및 공정시간을 단축시킨 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종래의 도금 방식이 곡면과 같은 형상의 표면에는 적용하기 어려운 문제점을 해결하고 다양한 부도체 소재 혹은 곡면과 같은 다양한 형상의 표면에도 손쉽게 선택적 도금이 가능한 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공하는 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 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판의 선택적 도금방법은, 금속 산화물 기반 촉매 코팅액을 기판의 표면에 코팅하여 코팅층을 형성하는 촉매 코팅층 형성 단계; 상기 촉매 코팅층이 형성된 기판을 열경화함으로써 상기 촉매 코팅층 표면에 산화피막을 형성하여 촉매 입자 표면 노출을 방지하는 촉매 코팅층 산화피막 형성 단계; 상기 산화피막이 형성된 기판에 도금을 원하는 목표 도금 영역에만 선택적으로 레이저를 조사하여 산화피막을 식각함으로써, 상기 목표 도금 영역의 촉매 입자만 표면 노출시키는 산화피막 선택적 식각 단계; 및 상기 목표 도금 영역의 산화피막이 식각된 기판에 무전해 도금을 실시하여 상기 목표 도금 영역의 표면 노출된 촉매 입자 상에만 선택적으로 금속 도금층이 형성되도록 하는 무전해 금속 도금층 형성 단계;를 포함할 수 있다.

상기 촉매 코팅층 형성 단계는, 금속 산화물 기반 코팅액을 준비하는 금속 산화물 기반 코팅액 준비 단계; 및 상기 금속 산화물 기반 코팅액에서 금속 촉매 입자를 핵성장시켜 촉매 입자가 분산된 촉매 코팅액을 제조하는 금속 산화물 기반 촉매 코팅액 제조 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 금속 산화물은, Fe, Cu, Ni, Zn, Ti, Sb, An, Bi 및 Co로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 촉매는, Pt, Au, Ag, Pd, Rh 및 Ir으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 금속 도금층은, Cu, Ni, Ag 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 촉매 코팅층 형성 단계는, 상기 금속 산화물 기반 촉매 코팅액에 표면 성질이 다른 이종 재료간 결합력을 높이기 위한 커플링제를 첨가하는 커플링제 첨가 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 커플링제는, 실란 커플링제, 지르코니아 커플링제 및 타이터네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 선택적 도금된 기판을 제공한다.

상기 선택적 도금된 기판은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 선택적 도금방법을 이용하여 선택적 도금된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속 산화물 기반 금속 촉매 코팅과 레이저 식각 공정을 결합한 복합 공정을 통하여 종래의 진공 증착법을 이용하지 않고도 간단한 공정을 통한 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 마스크 제작 없이도 원하는 모양으로 선택적 도금이 가능하게 함으로써 생산효율 및 공정시간을 단축시킨 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 도금 방식이 곡면과 같은 형상의 표면에는 적용하기 어려운 문제점을 해결하고 다양한 부도체 소재 혹은 곡면과 같은 다양한 형상의 표면에도 손쉽게 선택적 도금이 가능한 기판의 선택적 도금방법 및 이를 이용하여 선택적 도금된 기판을 제공할 수 있다.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 선택적 도금방법을 간략하게 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 선택적 도금방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 도금된 기판을 나타낸 사진이다.

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.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 선택적 도금방법을 간략하게 나타낸 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 선택적 도금방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 선택적 도금방법은, 금속 산화물 기반 촉매 코팅액을 기판의 표면에 코팅하여 코팅층을 형성하는 촉매 코팅층 형성 단계(S100); 상기 촉매 코팅층이 형성된 기판을 열경화함으로써 상기 촉매 코팅층 표면에 산화피막을 형성하여 촉매 입자 표면 노출을 방지하는 촉매 코팅층 산화피막 형성 단계(S200); 상기 산화피막이 형성된 기판에 도금을 원하는 목표 도금 영역에만 선택적으로 레이저를 조사하여 산화피막을 식각함으로써, 상기 목표 도금 영역의 촉매 입자만 표면 노출시키는 산화피막 선택적 식각 단계(S300); 및 상기 목표 도금 영역의 산화피막이 식각된 기판에 무전해 도금을 실시하여 상기 목표 도금 영역의 표면 노출된 촉매 입자 상에만 선택적으로 금속 도금층이 형성되도록 하는 무전해 금속 도금층 형성 단계(S400);을 포함할 수 있다.

상기 촉매 코팅층 형성 단계(S100)는, 금속 산화물 기반 코팅액을 준비하는 금속 산화물 기반 코팅액 준비 단계; 및 상기 금속 산화물 기반 코팅액에서 금속 촉매 입자를 핵성장시켜 촉매 입자가 분산된 촉매 코팅액을 제조하는 금속 산화물 기반 촉매 코팅액 제조 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 금속 산화물 기반 코팅액 내에서 무전해 도금의 금속 촉매 입자를 핵성장 시킴으로써, 안정적으로 촉매 입자가 분산된 촉매 코팅액을 제조할 수 있다.

상기 금속 산화물은, Fe, Cu, Ni, Zn, Ti, Sb, An, Bi 및 Co로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 촉매는, Pt, Au, Ag, Pd, Rh 및 Ir으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 촉매 코팅층 형성 단계(S100)는, 상기 금속 산화물 기반 촉매 코팅액에 표면 성질이 다른 이종 재료간 결합력을 높이기 위한 커플링제를 첨가하는 커플링제 첨가 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 커플링제를 첨가함으로써, 부도체 등 이종 재료의 기판상에도 결합이 잘 되도록 결합력을 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 커플링제는, 실란 커플링제, 지르코니아 커플링제 및 타이터네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기 촉매 코팅층 산화피막 형성 단계(S200)는, 열경화를 통해 축합반응을 유도함으로써, 상기 코팅층의 밀착성을 향상시킬 뿐 아니라 코팅 표면에 산화피막을 형성하여 촉매 입자의 표면 노출을 억제시킬 수 있다.

그 다음, 상기 산화피막 선택적 식각 단계(S300)에서 도금을 원하는 부분만을 선택적으로 레이저 조사하여 국부적으로 상기 산화피막을 식각함으로써 상기 촉매 입자를 노출시킨다.

상기와 같이 촉매 입자가 표면 노출되어, 상기 무전해 금속 도금층 형성 단계(S400)에서 상기 촉매 입자 상에 금속 이온이 무전해 도금됨으로써 금속 도금층이 형성될 수 있다.

상기 금속 도금층은, Cu, Ni, Ag 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기와 같은 구성의 특징으로 인하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 마스크 제작 없이도 간단한 공정을 통하여 부도체 소재 혹은 곡면과 같은 다양한 형상의 표면에도 손쉽게 원하는 모양으로 선택적 도금이 가능하게 함으로써 생산효율 및 공정시간을 단축시킨 기판의 선택적 도금방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 도금된 기판을 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 도금된 기판은, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 선택적 도금방법을 이용하여 선택적 도금된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

상기와 같은 구성의 특징으로 인하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다양한 부도체 소재와 곡면과 같은 다양한 형상의 표면에도 손쉽게 선택적 도금이 가능하여 휴대용 모바일 기기와 자동차의 전자부품에 적용되어 생산효율과 공정시간이 단축된 제품을 생산할 수 있는 선택적 도금된 기판을 공할 수 있다.

이하에서는 제조예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 하지만 본 발명이 하기 제조예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.

<제조예 1>

본 발명의 일 실시예에 따라 선택적 도금된 기판을 제조하였다.

상기 선택적 도금된 기판은, 하기와 같은 공정 과정으로 제조되었다.

① 코팅용액 제조: 에탄올 용매에 증류수와 질산을 혼합하여 교반하면서 silane를 첨가하여 가수분해반응을 유도함으로서 sol을 합성한다. Pd 입자가 환원되어 포함된 코팅용액을 제조한다.

② 기판 전처리 및 코팅: 플라스틱 기판을 플라즈마 처리한 후 상기 코팅용액으로 플라스틱 기판의 한 면에 코팅을 실시한 후 180도에서 1시간 건조 한다.

③ 레이저 식각: 도금을 원하는 부분만 레이저를 조사시켜 코팅표면에 Pd 입자를 노출 시킨다.

④ 도금: 무전해 니켈 도금액에 64℃에서 10분간 도금을 실시하여 선택적으로 도금된 기판을 제조한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 선택적 도금된 기판을 나타낸 사진이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 도금된 기판은, 도금을 원하는 부분에 선택적으로 레이저 식각을 함으로써 기판의 선택적 영역에만 무전해 도금이 가능한 것을 확인할 수 있다.

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 (8)

1. 금속 산화물 기반 촉매 코팅액을 기판의 표면에 코팅하여 코팅층을 형성하는 촉매 코팅층 형성 단계;
   상기 촉매 코팅층이 형성된 기판을 열경화함으로써 상기 촉매 코팅층 표면에 산화피막을 형성하여 촉매 입자 표면 노출을 방지하는 촉매 코팅층 산화피막 형성 단계;
   상기 산화피막이 형성된 기판에 도금을 원하는 목표 도금 영역에만 선택적으로 레이저를 조사하여 산화피막을 식각함으로써, 상기 목표 도금 영역의 촉매 입자만 표면 노출시키는 산화피막 선택적 식각 단계; 및
   상기 목표 도금 영역의 산화피막이 식각된 기판에 무전해 도금을 실시하여 상기 목표 도금 영역의 표면 노출된 촉매 입자 상에만 선택적으로 금속 도금층이 형성되도록 하는 무전해 금속 도금층 형성 단계;를 포함하고,
   상기 금속 산화물은, Fe, Cu, Ni, Zn, Ti, Sb, An, Bi 및 Co로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 촉매는, Pt, Au, Ag, Pd, Rh 및 Ir으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 금속 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 촉매 코팅층 형성 단계는, 상기 금속 산화물 기반 촉매 코팅액에 표면 성질이 다른 이종 재료간 결합력을 높이기 위한 커플링제를 첨가하는 커플링제 첨가 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 촉매 코팅층 형성 단계는, 금속 산화물 기반 코팅액을 준비하는 금속 산화물 기반 코팅액 준비 단계; 및 상기 금속 산화물 기반 코팅액에서 금속 촉매 입자를 핵성장시켜 촉매 입자가 분산된 촉매 코팅액을 제조하는 금속 산화물 기반 촉매 코팅액 제조 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 금속 도금층은, Cu, Ni, Ag 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 커플링제는, 실란 커플링제, 지르코니아 커플링제 및 타이터네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법.
   
8. 제1항에 따른 금속 산화물 기반 촉매 코팅층의 레이저 식각을 활용한 기판의 선택적 도금방법에 따라 도금된 것을 특징으로 하는 기판.
   

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