KR102553956B1 - 무전해 도금층을 구비한 인공위성 안테나 및 그 제조 방법 - Google Patents

무전해 도금층을 구비한 인공위성 안테나 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

인공위성 안테나 및 그 제조 방법을 제공한다. 인공위성 안테나의 제조 방법은, i) PEEK(폴리에테르에테르케톤, Polyether Ether Ketone)를 포함하는 인공위성 안테나용 모재를 제공하는 단계, ii) 모재를 열처리하여 모재의 표면에 결정 영역 및 비결정 영역을 형성하는 단계, 및 iii) 모재를 무전해 도금하여 모재 위에 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

무전해 도금층을 구비한 인공위성 안테나 및 그 제조 방법 {SATELLITE ANTENNA HAVING NON-ELECTROLYTIC PLATING LAYER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 인공위성 안테나 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 무전해 도금층을 구비한 인공위성 안테나 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인공위성에 탑재되는 안테나는 정지 궤도에서 비행하는 인공위성이 지상의 기지국과 정보를 송수신하도록 하는 중요한 역할을 한다. 특히, 인공위성 안테나는 가혹한 우주 환경에서도 영구적으로 사용될 수 있어야 한다. 이를 위해 인공위성 안테나는 우수한 내구성을 가질 필요가 있다.
즉, 우주에서는 안테나의 기능뿐만 아니라 그 내구성과 신뢰성도 고려해야 한다. 따라서 안테나의 설계 단계에서 그 환경 조건에 대한 고려가 필요하다. 예를 들면, 우주 환경에서의 -150℃ 내지 150℃에서의 진공의 비전도성 열특성과 관련된 고온 변화, 특히 카메라 렌즈, 이온화, 베타선, 감마선, 및 X선 등의 우주 방사선, 태양 복사, 원자 산소 산화 또는 낮은 지구 궤도의 대기 효과로 인한 침식 등의 가혹환 환경에 대한 고려가 필요하다.
미국공개특허 제2012-0285835호
무전해 도금층을 구비한 인공위성 안테나를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 인공위성 안테나의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 안테나의 제조 방법은, i) PEEK(폴리에테르에테르케톤, Polyether Ether Ketone)를 포함하는 인공위성 안테나용 모재를 제공하는 단계, ii) 모재를 열처리하여 모재의 표면에 결정 영역 및 비결정 영역을 형성하는 단계, 및 iii) 모재를 무전해 도금하여 모재 위에 도전층을 형성하는 단계를 포함한다.
인공위성 안테나용 모재를 제공하는 단계에서, 모재를 3D 프린팅에 의해 제조할 수 있다. 모재를 열처리하는 단계에서, 모재를 210℃ 내지 270℃로 가열할 수 있다. 좀더 바람직하게는, 모재를 230℃로 가열할 수 있다. 모재의 가열 시간은 10분 내지 60분일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 모재의 가열 시간은 20분 내지 30분일 수 있다.
모재의 표면 중 결정 영역은 20.1% 내지 24.4%이고, 나머지는 비결정 영역일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 결정 영역은 모재의 표면 중 23.1% 내지 24.2%일 수 있다. 모재를 열처리하는 단계에서, 모재의 가열 속도는 5℃/s 내지 10℃/s일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 모재의 가열 속도는 10℃/s일 수 있다. 도전층을 형성하는 단계에서, Pd 촉매를 이용해 도전층을 형성하고, 도전층은 구리를 포함할 수 있다. 도전층은 니켈 및 은을 더 포함하고, 구리는 잔부일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 안테나는, i) PEEK를 포함하는 모재, 및 ii) 모재 위에 위치한 무전해 도금층을 포함한다. 모재의 표면은, i) 20.1% 내지 24.4%의 결정 영역, 및 ii) 나머지 비결정 영역을 포함한다. 좀더 바람직하게는, 결정 영역은 모재의 표면 중 23.1wt% 내지 24.2wt%일 수 있다. 인공위성 안테나는 원뿔형의 혼 안테나일 수 있다. 무전해 도금층은 구리를 포함할 수 있다. 무전해 도금층은 니켈 및 은을 더 포함하고, 상기 구리는 잔부일 수 있다.
무전해 도금층을 열처리하여 그 결정화도를 제어할 수 있다. 그 결과, 무전해 도금에 따른 에칭의 불균일성을 개선하면서 균일한 두께를 가진 도금층을 제조할 수 있다. 또한, 무전해 도금층의 박리를 방지하면서 그 접착 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 안테나가 포함된 인공위성의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 안테나의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 인공위성 안테나용 모재의 열처리 공정의 개략적인 개념도이다.
도 5는 도 2의 인공위성 안테나용 모재의 열처리 공정에 따른 인공위성 안테나의 모재 표면의 개략적인 도면이다.
도 6은 도 2의 인공위성 안테나용 모재의 무전해 도금 공정의 개략적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 실험예 1 내지 실험예 5에 따른 도금 접착 강도의 실험 과정을 나타내는 사진들이다.
도 8은 본 발명의 실험예 6 내지 실험예 10에 따른 도금 접착 강도 실험 과정을 나타내는 사진들이다.
도 9는 본 발명의 실험예 6 내지 실험예 10에 따른 도금접착강도의 개략적인 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실험예 6 내지 실험예 10에 따라 도금 부착 강도 실험 후의 모재 사진들이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 안테나(10)가 포함된 인공위성(100)의 개략적인 도면이다. 도 1의 확대원에는 인공위성 안테나(10)를 확대하여 나타낸다. 도 1의 인공위성 안테나의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 1의 인공위성 안테나를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 인공위성(100)은 인공위성 안테나(10), 본체(20) 및 태양전지판(30)를 포함한다. 이외에, 인공위성(100)은 다른 부품들을 더 포함할 수 있다. 인공위성(100)은 그 본체(20)에 구동 전력을 공급하는 태양전지판(30)을 포함한다. 인공위성(100)은 지상의 기지국과 전파 신호를 송수신하기 위한 인공위성 안테나(10)를 포함한다. 인공위성 안테나(10)는 관측자료를 송신하거나 원격측정명령을 수신한다.
도 1의 확대원에 도시한 바와 같이, 인공위성 안테나(10)는 원뿔형의 혼 안테나로 제조될 수 있다. 혼 안테나는 파이프 형태의 도파관 종단 개구(aperture)의 면적을 확장하여 지향도(이득)를 증가시킨다. 혼 안테나는 간단한 구조를 가지고, 광대역 특성을 가지므로, 표준 이득 안테나 또는 반사경 안테나 피드 등으로 널리 사용된다.
인공위성 안테나(10)는 그 구조의 복잡성을 고려하여 3D 프린팅 등으로 제조할 수 있다. 특히, 인공위성 안테나(10)의 모재는 우주의 가혹한 환경을 고려하여 PEEK(폴리에테르에테르케톤, Polyether Ether Ketone)로 제조한다. PEEK는 고성능 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로서, 고성능 전선 절연용으로 개발된 결정성 내열 수지이다. PEEK는 우수한 내열성, 강인성, 내염성, 내약품성을 가진다. 따라서 가혹한 우주 환경에서 사용하기에 적합하다.
한편, 인공위성 안테나(10)는 전파 송수신을 위해 그 표면을 도전성 소재로 코팅해야 한다. 그러나 PEEK는 높은 저항값을 가진 절연체이므로, 전해 도금에 의한 코팅이 불가능하다. 따라서 무전해 도금에 의한 PEEK 코팅이 필요하다. 그러나 PEEK의 결정화도에 따라 무전해 도금액이 잘 침투하지 않으므로 이를 조절할 필요가 있다. 이하에서는 이에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 안테나의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 인공위성 안테나의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시한 바와 같이, 인공위성 안테나의 제조 방법은, 인공위성 안테나용 모재를 제공하는 단계(S10), 인공위성 안테나용 모재를 열처리하는 단계(S20), 그리고 인공위성 안테나용 모재를 무전해 도금하여 모재 위에 도전층을 형성하는 단계(S20)를 포함한다. 이외에, 인공위성 안테나의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
먼저, 인공위성 안테나용 모재를 제공하는 단계(S10)에서는 인공위성 안테나의 본체를 제공한다. 본체는 전술한 PEEK 등의 소재를 3D 프린팅에 의해 적층하여 제조할 수 있다. 3D 프린팅은 FDM(fused deposition modeling, 융합 증착 모델링)을 통해 실시할 수 있다. 이외에도, 사출 또는 주조 등의 공정으로 모재를 제조할 수 있다. 한편, 3D 프린팅으로 모재를 제조하는 경우, 소재를 적층한 후 챔버 온도를 낮추어 급냉시키므로, 그 결정화도의 조절이 어렵다. 결정화도가 잘 제어되지 않는 경우, 후속 공정에서 이들을 화학적으로 결합시켜 그 강도를 향상시키기 위한 열처리가 필요할 수 있다. 이러한 열처리 공정은 단계(S10)에서 소재의 3D 프린팅 후에 바로 진행하고 단계(S20)에서 다시 열처리하거나 이를 통합하여 단계(S20)에서 한번에 진행할 수도 있다. 열처리 공정을 통합하여 진행하는 경우, 인공위성 안테나의 제조 공정을 단순화하여 그 제조 비용을 절감할 수 있다.
다음으로, 단계(S20)에서는 인공위성 안테나용 모재를 열처리한다. 이러한 모재를 열처리 과정을 도 3 및 도 4를 통하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 3은 도 1의 인공위성 안테나의 열처리 공정의 개략적인 개념을 나타낸다. 도 3의 인공위성 안테나의 열처리 개념은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 인공위성 안테나의 열처리 개념을 다른 형태로도 변형할 수 있다.
모재의 결정질을 제어하여 도금 에칭 공정을 정밀하게 제어할 수 있다. 이 경우, 무전해 도금층의 결합력과 도금 접착 강도간의 상관 관계를 최소화할 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서는 모재 표면의 결정 영역의 양을 적절히 조절한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 인공위성 안테나용 모재는 가혹한 우주 환경에서의 내구성 확보를 위해 수지 소재로 제조되므로, 무전해 도금을 통해 도전성 소재로 모재를 코팅할 필요가 있다. 그러나 도 3의 상부에 도시한 바와 같이, 모재를 냉각시켜 비결정질을 결정질로 변태시키는 경우, 무전해 도금액이 모재에 흡착되기 어려워지면서 불균질한 무전해 도금층이 얻어진다. 즉, 모재의 용융 상태에서 출발해 결정화 온도를 지나 260℃까지 모재를 냉각하는 경우, 비결정이 결정으로 바뀌면서 무전해 도금층이 불균일해진다.
이와는 반대로, 도 3의 하부에 도시한 바와 같이, 비결정 상태에서 출발해 가열을 통해 비결정질을 결정질로 변화시키는 경우, 결정질이 증가하면서 무전해 도금층이 균일해진다. 이 경우, 168℃에서 출발해 결정화 온도를 지나 용융 상태까지 모재를 가열한 후에 모재를 냉각시켜서 무전해 도금에 의해 우수한 신호 송수신이 가능한 인공위성 안테나를 제조할 수 있다.
모재의 가열에 따라 점차 결정 영역이 증가한다. 이는 도 3의 XRD 피크에서도 확인할 수 있다. 이러한 방법을 통해 후속 공정인 무전해 도금을 좀더 효율적으로 진행할 수 있다. 이와 같이, 후속 공정에서 균일하게 도금할 수 있을 정도로 모재를 가열한다. 이하에서는 도 4를 참조하여 인공위성 안테나의 열처리 공정을 좀더 구체적으로 설명한다.
도 4는 도 1의 인공위성 안테나 모재의 열처리 공정의 그래프를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 인공위성 안테나 모재의 열처리 공정의 그래프는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 인공위성 안테나 모재의 열처리 공정을 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 인공위성 안테나 모재를 가열하는 경우, I 영역에서는 비결정 상태, II 영역에서는 냉각 결정(cold crystal) 상태, 그리고 III 영역에서는 용융 상태로 점차 변화한다. I 영역은 유리 천이 온도를 포함하고, II 영역에서는 상변태로 인해 열유속이 증가한다. 또한, III 영역에서는 용융되면서 열유속이 감소한다.
도 4의 인공위성 안테나 모재의 열처리시, 모재를 210℃ 내지 270℃로 가열할 수 있다. 모재의 가열 온도가 너무 낮은 경우, 모재의 결정질 영역과 비결정질 영역의 비를 원하는 수준으로 얻기 어렵다. 또한, 모재의 가열 온도가 너무 높은 경우, 모재가 열화되고 에너지 소모량이 커진다. 따라서 모재의 가열 온도를 전술한 범위로 조절한다. 좀더 바람직하게는, 모재를 230℃로 가열할 수 있다.
한편, 모재의 가열 속도는 5℃/s 내지 10℃/s일 수 있다. 모재의 가열 속도가 너무 낮은 경우, 가열 시간이 오래 걸린다. 또한, 모재의 가열 속도가 너무 큰 경우, 급격한 열응력으로 인해 모재가 변형된다. 따라서 모재의 가열 속도를 전술한 범위로 조절한다. 좀더 바람직하게는, 모재의 가열 속도는 10℃/s일 수 있다. 전술한 가열 공정을 통해 제조한 인공위성 안테나의 모재를 도 5를 통해 상세하게 설명한다.
모재의 가열 시간은 10분 내지 60분일 수 있다. 모재의 가열 시간이 너무 긴 경우, 에너지 소모량이 많다. 또한, 모재의 가열 시간이 너무 짧은 경우, 모재의 결정질 영역과 비결정질 영역의 비를 원하는 수준으로 얻기 어렵다. 따라서 모재의 가열 시간을 전술한 범위로 조절한다. 좀더 바람직하게는, 모재의 가열 시간은 20분 내지 30분일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성 안테나의 모재 표면을 개략적으로 나타낸다. 도 5의 모재의 표면 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 5의 모재 표면 구조를 다르게 변형할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 모재의 표면은 결정 영역 및 비결정 영역을 포함한다. 도금을 위한 적정 최대 및 상대 최대 결정 영역은 면적을 기준으로 20.1% 내지 24.4%일 수 있다. 그 나머지는 비결정 영역으로 이루어진다. 여기서의 비율은 단면적 비율을 의미한다. 결정 영역은 그 열처리 공정의 한계상 너무 크게 100% 가깝게 조절하기 어렵다. 또한, 결정 영역이 작은 경우, 후속 공정에서 무전해 코팅을 효율적으로 진행할 수 없다. 따라서 결정 영역을 전술한 범위로 조절한다. 좀더 바람직하게는, 모재의 표면 중 결정 영역은 23.1wt% 내지 24.2wt%일 수 있다.
반결정성(semi-crystal) PEEK를 모재로 사용하는 경우, 결정 영역과 비결정 영역이 공존한다. 따라서 열처리 공정을 통해 결정 영역과 비결정 영역을 적절한 비율로 제어하여 후속 공정에서 무전해 도금이 균일하게 이루어지도록 한다.
다시 도 2로 되돌아가면, 단계(S30)에서는 인공위성 안테나용 모재를 무전해 도금하여 모재 위에 도전층을 형성한다. 이를 도 6을 통하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 6은 도 2의 인공위성 안테나용 모재의 무전해 도금 공정을 개략적으로 나타낸다. 도 6의 무전해 도금 공정은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 6의 무전해 도금 공정을 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 무전해 도금 용기(C)에 인공위성 안테나용 모재(10')를 침지한다. 무전해 도금 용기(C)에는 NaOH 용액내에 구리 이온(Cu2+), EDTA(ethylene-diamine-tetraacetic acid, 에틸렌 다이아민 테트라 아세트산), 포름알데히드 및 Pd 촉매 등이 존재한다. 환원 도금법에 의해 인공위성 안테나용 모재(10')의 표면에 구리를 석출시키면서 도금한다. Pd 촉매는 상대적으로 저항에 덜 영향을 받으므로, 무전해 도금에 사용하기에 적합하다.
한편, NaOH 용액내에 구리 이온(Cu2+) 이외에 니켈 이온(Ni2+) 또는 은 이온(Ag+)이 더 존재할 수 있다. 니켈 이온(Ni2+)과 은 이온(Ag+)은 후속 공정에서 구리 이온(Cu2+)과 함께 도금층을 형성할 수 있다.
인공위성 안테나용 모재(10')를 NaOH 용액에 침지하기 전에 전처리 공정으로서 인공위성 안테나용 모재(10') 표면을 세척하고 그 표면을 양전하로 활성화한다. 계면활성화제 등을 사용하여 이러한 전처리 작업을 수행할 수 있다.
Pd는 촉매로서 기능하며, NaOH 용액의 pH를 상승시키면 포름알데히드에 강력한 환원 작용이 일어나 전자가 발생한다. 전자는 구리 이온과 결합하고, 구리 이온이 Pd 촉매 위에 석출되어 인공위성 안테나용 모재(10')가 구리로 무전해 도금된다. 또는, 니켈과 은을 소량 포함하고 잔부를 구리로 무전해 도금할 수 있다. 예를 들면, 니켈과 은은 각각 무전해 도금층의 1wt% 내지 2wt% 포함될 수 있다. 이러한 무전해 도금 공정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
가열온도 실험
PEEK 와이어를 (주)스트라타시스의 3D 프린터의 소재로 이용해 인공위성 안테나용 모재를 제조하였다. 이 모재를 230℃에서 30분 동안 어닐링하여 일정한 강도를 가지도록 하였다. 냉각시킨 모재를 특정 온도까지 특정 열유속으로 재가열하였다. 재가열한 모재를 100 질량부의 NaOH 용액, 구리, EDTA(ethylene-diamine-tetraacetic acid, 에틸렌 다이아민 테트라 아세트산), 포름알데히드 및 Pd를 포함하는 무전해 도금액에 침지하여 무전해 도금하였다. 무전해 도금의 상세한 내용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
실험예 1
모재를 190℃까지 10℃의 열유속으로 60분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예와 동일하였다.
실험예 2
모재를 210℃까지 10℃의 열유속으로 60분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예 3
모재를 230℃까지 10℃의 열유속으로 60분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예 4
모재를 250℃까지 10℃의 열유속으로 60분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예 5
모재를 270℃까지 10℃의 열유속으로 60분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
가열온도 실험 결과
전술한 실험예 1 내지 실험예 5에 따라 제조한 모재의 결정 영역 및 비결정 영역 분율을 분석하였다. 즉, 가우시안 모델(Gaussian Model)을 활용하여 (110), (111), (200), (211)의 총 4개의 결정면에서 결정 영역 비율을 측정하였다. 그리고 모재를 무전해 도금하여 도금 부착 강도를 90도 접착강도 시험기로 실험하였다.
도 7은 본 발명의 실험예 1 내지 실험예 5에 따른 도금 접착 강도의 실험 과정을 나타내는 사진들이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 테스트 전의 무전해 도금한 모재에 접착제가 도포된 유연 접착 필름을 붙인 후 이를 90도로 떼어내는 테스트를 통해 도금 접착 강도를 계산하였다. 즉, 테스트 후에 떨어져 나간 무전해 도금층의 면적에 따른 도금 접착 강도를 계산할 수 있다.
아래의 표 1에 전술한 실험예 1 내지 실험예 5의 실험 결과를 나타낸다. 표 1에 기재한 바와 같이, 가열온도가 210℃ 미만인 경우, 결정 영역의 비율이 낮아 도금 접착 강도에 미치는 영향이 미미한 것으로 나타났다. 한편, 가열온도가 230℃인 경우, 결정 영역 비율이 높으면서도 도금접착강도가 가장 우수한 것으로 나타났다. 한편, 가열온도가 너무 높은 경우, 상대 결정화도가 시간 대비 빠르게 증가하여 미세한 결정화도 제어가 어렵다.
실험예 가열온도 열유속 가열시간 결정 영역 비율 도금접착강도
실험예 1 190℃ 10℃/min 60min 0.91% 0.05N
실험예 2 210℃ 10℃/min 60min 21.70% 0.66N
실험예 3 230℃ 10℃/min 60min 23.93% 2.2N
실험예 4 250℃ 10℃/min 60min 26.23% 0.74N
실험예 5 270℃ 10℃/min 60min 26.86% 1.12N
전술한 바와 같이, 가열온도가 230℃인 경우에 결정 영역 비율이 가장 높으면서 도금접착강도가 가장 우수한 것으로 나타났으므로, 가열온도를 230℃로 고정하고, 가열시간을 달리하여 실험하였다.
가열시간 실험
실험예 6
모재를 230℃까지 10℃의 열유속으로 5분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예 7
모재를 230℃까지 10℃의 열유속으로 10분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예 8
모재를 230℃까지 10℃의 열유속으로 20분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예 9
모재를 230℃까지 10℃의 열유속으로 30분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
실험예 10
모재를 230℃까지 10℃의 열유속으로 60분 동안 가열하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
가열시간 실험결과
전술한 실험예 1과 동일한 방법으로 결정 영역 비율 및 도금 접착 강도를 측정하였다. 도금 부착 강도는 90도 접착강도 시험기로 실험하였다.
도 8은 본 발명의 실험예 6 내지 실험예 10에 따른 도금 접착 강도 실험 과정을 나타내는 사진들이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 90도로 무전해 도금층을 박리시켜 무전해 도금층이 어느 정도 박리되는지 여부를 관찰하였다. 이러한 실험에 따른 무전해 도금층의 도금접착강도를 아래의 표 2에 나타낸다. 도 8에서 실험예 8 및 실험예 9에서 무전해 도금층의 박리가 비교적 적게 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 가열온도 열유속 가열시간 결정 영역 비율 도금접착강도
실험예 6 230℃ 10℃/min 5min 0.3% 1.89N
실험예 7 230℃ 10℃/min 10min 20.1% 2.46N
실험예 8 230℃ 10℃/min 20min 23.1% 3.74N
실험예 9 230℃ 10℃/min 30min 24.2% 3.98N
실험예 10 230℃ 10℃/min 60min 24.4% 2.21N
도 9는 본 발명의 실험예 6 내지 실험예 10에 따른 도금접착강도의 그래프를 개략적으로 나타낸다. 도 9에 도시한 바와 같이, 모재의 가열시간이 길어질수록 도금접착강도는 점차 증가하였다. 그러나 가열시간이 30분을 초과하면 도금접착강도는 저하되는 것으로 나타났다.
표 2에 기재한 바와 같이, 가열시간이 10분 이상이 되면서 결정 영역 비율이 크게 증가하다가 가열시간이 20분이 되면서 결정 영역 비율이 일정해지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도금 접착 강도는 가열시간이 20분 내지 30분이 경우, 무전해 도금층의 도금접착강도가 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다.
도 10은 본 발명의 실험예 6 내지 실험예 10에 따라 도금 부착 강도 실험 후의 모재 사진들을 나타낸다.
도 10에 도시한 바와 같이, 실험예 8 및 실험예 9의 사진에서 모재로부터 박리된 무전해 도금층의 양이 매우 적은 것이 육안으로 확인되었다. 즉, 원으로 표시한 무전해 도금층의 박리 면적에 있어서 실험예 8 및 실험예 9가 실험예 6, 실험예 7 및 실험예 10에 비해 적은 것을 확인할 수 있었다. 전술한 실험예 3의 실험 결과를 바탕으로 230℃의 가열 온도를 기준으로 실험예 8 및 실험예 9에서 우수한 도금 접착 강도가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
100. 인공위성
10. 인공위성 안테나
10'. 인공위성 안테나 모재
20. 본체
30. 태양전지판
MB. 금속욕
C. 무전해 도금 용기

Claims (17)

  1. PEEK(폴리에테르에테르케톤, Polyether Ether Ketone)를 포함하는 인공위성 안테나용 모재를 3D 프린팅에 의해 제조하여 제공하는 단계,
    상기 모재를 열처리하여 상기 모재의 표면에 결정 영역 및 비결정 영역을 형성하는 단계, 및
    상기 모재를 무전해 도금하여 상기 모재 위에 도전층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 모재를 열처리하는 단계에서, 상기 모재를 230℃로 10℃/s의 가열속도로 가열하고, 상기 모재의 가열 시간은 20분 내지 30분이며,
    상기 결정 영역 및 비결정 영역을 형성하는 단계에서, 상기 모재의 표면 중 상기 결정 영역은 23.1% 내지 24.2%이고, 나머지는 비결정 영역인 인공위성 안테나의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에서,
    상기 도전층을 형성하는 단계에서, Pd 촉매를 이용해 상기 도전층을 형성하고, 상기 도전층은 구리를 포함하는 인공위성 안테나의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 도전층은 니켈 및 은을 더 포함하고, 상기 구리는 잔부인 인공위성 안테나의 제조 방법.
  13. 제1항에 따른 인공위성 안테나의 제조 방법에 따라 제조한 인공위성 안테나로서,
    상기 PEEK를 포함하는 상기 모재, 및
    상기 모재 위에 위치한 무전해 도금층
    을 포함하는 인공위성 안테나.
  14. 삭제
  15. 제13항에서,
    상기 인공위성 안테나는 원뿔형의 혼 안테나인 인공위성 안테나.
  16. 제13항에서,
    상기 무전해 도금층은 구리를 포함하는 인공위성 안테나.
  17. 제16항에서,
    상기 무전해 도금층은 니켈 및 은을 더 포함하고, 상기 구리는 잔부인 인공위성 안테나.
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