KR102597064B1 - 전자파 차폐재 및 그 제조방법 - Google Patents

전자파 차폐재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자파 차폐재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 모재와 상기 모재의 표면에 코팅되는 Zn-NiCr 차폐층을 포함하고 있으며, 외부로부터 유입되는 전자기파를 차단하여 전장부품의 오작동을 방지하고 전장부품에서 발생하는 전자기파가 외부로 방출되는 것을 차단하여 인체 유해성을 최소화할 수 있다.

Description

전자파 차폐재 및 그 제조방법{ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING MATERIAL AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 전자파 차폐재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 내·외부에서 발생하는 전자파를 차단하여 차량용 전장부품의 이상작동을 방지할 수 있는 전자파 차폐재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전자파 차폐는 전자부품 내부에서 발생하는 노이즈가 외부로 방사되는 것을 방지하거나, 태양광 또는 행인의 전자자기에서 유입되는 전자기파 노이즈를 차단하는 것을 의미한다.
특히, 외부 전자파에 민감한 전자부품은 오작동을 방지하기 위하여 전자기파 차폐가 이루어져야 하며, 이를 위해 다양한 전자기파 차폐기술이 개발되어 있다.
또한, 자동차 산업이 첨단화되면서 자동차 내부에 설치되는 전장부품의 개수가 늘어나고 있으나, 운전자 및 행인 등의 안전사고로 이어질 수 있는 전장부품의 오작동을 방지할 수 있는 전자파 차단기술의 연구개발은 아직 부족한 상황이다.
이러한 전장부품으로는 자동차 컨트롤러나 자동차 모터의 하우징, 수소차 공기조절 밸브(Air Control Valve, ACV) 등이 있다.
현재 전자파를 차폐가능하도록 국내외 차량 제조사에서 하우징 내부에 철이나 알루미늄과 같은 금속 와이어, 탄소나노튜브 또는 피치와 같은 탄소계 재료 등을 포함하여 차량 내·외부에서 발생하는 전자파를 차단하는 기술을 개발하였으나. 전체적인 하우징의 중량이 증가하고 부식방지 등의 가공이 필요한 단점이 있다.
또한, 고분자 매트릭스 내에 전도성 필러재를 분산하여 전자기파 차단이 가능한 복합재를 제조하는 경우, 상기 필러재를 고분자 매트릭스에 균일하게 분산하기 어렵고 상기 필러재에 의하여 복합재의 강도가 증가하므로 추후 가공하기가 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-1321511호
본 발명은 상기한 바와 같은 전자파 차폐재의 무게가 무겁고 제조가 어려운 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 무게가 경량화되면서 다른 재료와의 상용성이 우수한 전자파 차폐재 및 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전자파 차폐재는, 모재와, 상기 모재의 표면에 코팅되는 차폐층을 포함한다.
상기 차폐층은, 아연(Zn), 니켈(Ni), 크롬(Cr)으로 구성되는 군에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 차폐층은, 전체 원자 대비 53원자% 이상 63원자% 이하의 아연을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 차폐층은, 전체 원자 대비 37원자% 이상 47원자% 이하의 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈과 상기 크롬의 원자비는 1:1가 되도록 구성될 수 있다.
상기 차폐층의 두께는 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하가 되도록 구성될 수 있다.
상기 차폐층은 0.5GHz의 전자기파 파장에서 40dB/㎛ 이상 55dB/㎛ 이하의 전자파 차폐를 나타낼 수 있다.
또한, 모재의 표면에 전자파를 차폐하는 차폐층을 적층하고자 본 발명에 의한 전자파 차폐재의 제조방법은, 상기 모재를 반응챔버의 내부에 거치시키는 모재거치단계와, 상기 모재의 외주면에 차폐층을 적층하는 차폐층 형성단계를 포함한다.
상기 차폐층 형성단계는 아연을 포함하는 제1 타겟으로부터 상기 모재를 향하여 물질을 스퍼터링하는 제1 금속적층단계와, 니켈 및 크롬을 포함하는 제2 타겟으로부터 상기 모재를 향하여 물질을 스퍼터링하는 제2 금속적층단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 타겟은, 니켈과 크롬의 원자비가 1:1이 되도록 구성될 수 있다.
상기 차폐층은, 전체 원자 대비 53원자% 이상 63원자% 이하의 아연을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 차폐층은, 전체 원자 대비 37원자% 이상 47원자% 이하의 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈과 상기 크롬의 원자비는 1:1일 수 있다.
상기 제1 금속적층단계에서는, 상기 제1 타겟에 240W 이상 250W 이하의 전력이 인가될 수 있다.
상기 제2 금속적층단계에서는, 상기 제2 타겟에 160W 이상 190W 이하의 전력이 인가될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자파 차폐재 및 그 제조방법에 의하면, 전장부품에서 외부로 방사되거나 외부로부터 유입되는 전자기파를 차단하면서도 전체적으로 무게가 경량화되고 다양한 재료에 적용가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 전자파 차폐재에서 전도성 재질의 필러재가 고분자 매트릭스에 분산된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자파 차폐재의 단면을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자파 차폐재의 단면을 전자주사현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자파 차폐재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1에는 종래의 전자파 차폐재에서 전도성 재질의 필러가 고분자 매트릭스에 분산된 상태를 나타낸 개략도가 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 전자파 차폐재에는 폴리에틸렌(PP), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC)와 같은 고분자 매트릭스(1)의 내부에 금속 나노와이어(Metal Nanowire), 카본 블랙(Carbon Black), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)와 같은 필러재(2)가 충진된다.
그러나 고분자 매트릭스(1)의 내부에 필러재(2)를 균일하게 분산하기 어려우며, 필러재(2)가 고분자 매트릭스(1)에 향상되는 경우 고분자 매트릭스(1)의 가공성이 떨어지는 문제점이 있다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자파 차폐재의 단면을 도시한 개략도가 개시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자파 차폐재의 단면을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이 개시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐재는, 모재(10)와, 상기 모재(10)의 표면에 코팅되는 차폐층(20)을 포함한다.
상기 차폐층(20)은, 아연(Zn), 니켈(Ni), 크롬(Cr)으로 구성되는 군에서 적어도 하나 이상을 포함하며, 가장 바람직하게는 경량이면서 차폐성이 우수한 아연, 니켈 및 크롬을 모두 포함하는 Zn-NiCr를 상기 차폐층(20)으로 사용할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 모재(10)의 내부를 향하여 외부로부터 전자기파가 유입되거나, 상기 모재(10)의 내부에서 전자파가 외부로 나가는 것을 방지하기 위하여 상기 모재(10)의 일측면에 차폐층(20)이 코팅되어 다층구조의 전자파 차폐재가 제공된다.
상기 모재(10)는 제1 실시예 상에서 평면으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 자동차 전장부품의 형성에 대응하여 곡면과 같이 다양한 형태로 형성되는 것을 모두 포함할 수 있다.
상기 모재(10)의 재질은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP). 폴리카보네이트(PC)와 같은 플라스틱이거나 유리. 알루미나, 제올라이트와 같은 세라믹 또는 이의 복합재료를 사용할 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
이 때. 상기 차폐층(20)은 물리적 증착법을 사용하여 형성할 수 있으며, 바람직하게는 물리기상증착법(PVD, Physical Vapor Deposition)을 활용할 수 있다.
상기 물리기상증착법은 아크 이온플레이팅(AIP, Arc Ion Plating), 스퍼터링(Sputtering), 레이저를 이용한 레이저증발법(PLD, Pulsed Laser Deposition) 아크 등 다양한 방법으로 사용하여 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 마그네트론 스퍼터링을 활용하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 종래에 알려진 물리기상증착법을 활용하여 상기 차폐층(20)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예와 같이 마그네트론 스퍼터링을 이용한 PVD 장비를 통하여 아연 타켓에 스퍼터링 전압이 인가되어 스퍼터된 아연 원자가 상기 모재(10) 상에 증착된다.
상기 아연 원자가 상기 모재(10) 상에 증착된 후, 상기 마그네트론 스퍼터링을 이용한 PVD 장비를 통하여 니켈-크롬 타켓에 스퍼터링 전압이 인가되어 스퍼터된 니켈 원자와 크롬 원자가 상기 모재(10) 상에 증착되어 Zn-NiCr 차폐층(20)이 형성된다.
상기 니켈-크롬 타켓은 니켈과 크롬이 1:1원자비로 구성되어 있다.
상기 차폐층(20)은, 전체 원자 대비 53원자% 이상 63원자% 이하의 아연을 포함한다.
상기 차폐층(20)에서 전체 원자 대비 53원자% 미만의 아연을 포함하는 경우, 상기 차폐층(20)의 차폐성능이 감소하여 외부로부터 입사되는 전자기파를 충분히 차단할 수 없으므로 내부 전장부품의 오작동을 유발할 수 있다.
또한, 상기 차폐층(20)에서 전체 원자 대비 63원자%의 아연을 포함하는 경우, 상기 차폐층(20)의 차폐성능은 향상되나 외부 요소에 의한 내식성이 감소하므로 장기적인 차폐 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 차폐층(20)은, 전체 원자 대비 37원자% 이상 47원자% 이하의 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈과 상기 크롬의 원자비는 1:1이다.
상기 차폐층(20)에서 전체 원자 대비 37원자% 미만의 니켈 및 크롬을 포함하는 경우 부식전위가 감소하여, 외부 환경에서 부식되는 경향이 증가하고 장기적인 전자파 차폐특성이 감소가 발생한다.
또한, 전체 원자 대비 47원자%의 니켈 및 크롬을 초과하여 포함하는 경우 부식전위가 증가하여 내식성은 향상되나 외부로부터 전자파를 차폐하는 능력이 감소한다.
상기 차폐층(20)은, 두께가 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하로 외부로부터 전자기파를 차폐하면서 경량화를 유지할 수 있는 최적 범위의 두께로 형성된다.
상기 차폐층(20)의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우, 외부로부터 유입되는 전자기파 또는 내부에서 외부로 이동하는 전자기파의 감쇠량이 감소하여 내부 전장부품이 오작동을 일으킬 수 있다.
또한, 상기 차폐층(20)의 두께가 5㎛를 초과하는 경우, 전자기파를 차단하는 추가적인 효과가 미미하고, 상기 차폐층(20)의 형성에 소요되는 코팅시간이 증가하고 취성(Brittle)인 주상조직 구조(Columnar Structure)가 형성되면서 층 내 잔류응력이 증대된다.
상기 차폐층(20)은, 0.5GHz에서 40dB/㎛ 이상 55dB/㎛ 이하의 전자파 차폐를 나타낸다.
과학기술정보통신부고시 제2019-4호로 규정된 전자파흡수율(SAR)기준에서는 100㎑ ~ 10㎓ 범위에서 일반인은 전신 0.08W/kg, 머리-몸통 1.6W/kg, 사지 4W/kg 이하의 전파를 받도록 정해져 있으며, 범위 내에서 임의의 값인 0.5GHz에서 측정하였다.
상기 차폐층(20)이 0.5GHz에서 40dB/㎛ 미만의 차폐성능을 보이는 경우, 전자파 차폐재 내부에 존재하는 전장부품의 오작동을 유발할 수 있으며, 전장부품에서 발산되는 전자기파가 충분히 감쇠되지 않아 일반인의 건강에 악영향을 줄 수 있다.
또한, 상기 차폐층(20)이 0.5GHz에서 55dB/㎛를 초과하는 성능을 보이는 경우, 추가적인 전자파 차단효과가 미미하고, 전자파 차폐재에 소모되는 재료량이 증가하여 경제성이 하락한다.
이하 도 4를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자파 차폐재의 제조방법을 단계별로 설명한다.
도 4를 참조하면, 모재(10)의 표면에 차폐재(20)를 적층하기 위하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자파 차폐재의 제조방법은, 상기 모재(10)를 반응챔버의 내부에 거치시키는 모재거치단계(S10)와, 상기 모재(10)의 외주면에 차폐층(20)을 적층하는 차폐층 형성단계(S50)를 포함한다.
상기 모재거치단계(S10)에서는 마그네트론 스퍼터링을 이용한 PVD 장비의 반응챔버 내부에 모재(10)를 거치시키며, 상기 모재(10)를 거치시키기 위한 치구(도면 미기재)를 사용하여 거치시킬 수 있다.
상세하게는, 자석이 구비된 치구를 이용하여 금속 소재로 형성된 상기 모재(10)에 자기장에 의한 인력을 작용시켜 상기 모재(10)를 고정시킬 수 있다.
상기 차폐층 형성단계(S50)는, 아연을 포함하는 제1 타겟으로부터 상기 모재(10)를 향하여 물질을 스퍼터링하는 제1 금속적층단계(S51)와, 니켈 및 크롬을 포함하는 제2 타겟으로부터 상기 모재(10)를 향하여 물질을 스퍼터링하는 제2 금속적층단계(S52)를 포함한다.
상기 제2 타겟은, 니켈과 크롬의 원자비가 1:1이다.
상기 차폐층(20)은, 전체 원자 대비 53원자% 이상 63원자% 이하의 아연을 포함한다.
상기 차폐층(20)에서 전체 원자 대비 53원자% 미만의 아연을 포함하는 경우, 상기 차폐층(20)의 차폐성능이 감소하여 외부로부터 입사되는 전자기파를 충분히 차단할 수 없으므로 내부 전장부품의 오작동을 유발할 수 있다.
또한, 상기 차폐층(20)에서 전체 원자 대비 63원자%의 아연을 초과하여 포함하는 경우, 상기 차폐층(20)의 차폐성능은 향상되나 외부 요소에 의한 내식성이 감소하므로 장기적인 차폐 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 차폐층(20)은, 전체 원자 대비 37원자% 이상 47원자% 이하의 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈과 상기 크롬의 원자비는 1:1이다.
상기 차폐층(20)에서 전체 원자 대비 37원자% 미만의 니켈 및 크롬을 포함하는 경우 부식전위가 감소하여, 외부 환경에서 부식되는 경향이 증가하고 장기적인 전자파 차폐특성이 감소가 발생한다.
또한, 전체 원자 대비 47원자%의 니켈 및 크롬을 초과하여 포함하는 경우 부식전위가 증가하여 내식성은 향상되나 외부로부터 전자파를 차폐하는 능력이 감소한다.
상기 제1 금속적층단계(S51)에서는 상기 제1 타겟에 240W 이상 250W 이하의 전력이 인가된다.
상기 제1 타겟에 인가되는 전력량이 240W 미만인 경우, 상기 제1 타겟으로부터 스퍼터되는 아연량이 감소하여, 상기 차폐재(20)의 외부로부터 유입되는 전자파의 차단량이 감소된다.
상기 제1 타겟에 인가되는 전력량이 250W를 초과하는 경우. 상기 제1 타겟으로부터 스퍼터되는 아연량이 증가하여 상기 차폐재(20)의 전자파 차폐능력은 증가하나 내식성이 약화된다.
또한, 상기 제2 금속적층단계(S52)에서는 상기 제2 타겟에 160W 이상 190W 이하의 전력이 인가된다.
상기 제2 타겟에 인가되는 전력량이 160W 미만인 경우, 상기 제2 타겟으로부터 스퍼터되는 니켈과 크롬량이 감소하여, 상기 차폐재(20)의 내부식성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 제2 타겟에 인가되는 전력량이 190W를 초과하는 경우. 상기 제2 타겟으로부터 스퍼터되는 니켈과 크롬량이 증가하여 상기 차폐재(20)의 내식성은 증가하나, 외부로부터 유입되는 전자파의 차단량이 감소된다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자파 차폐재의 제조방법은, 상기 모재거치단계(S10) 후, 상기 모재(10)가 상기 반응챔버의 내부에 배치된 상태에서 상기 반응챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 유지하는 진공형성단계(S20)와, 상기 반응챔버의 내부로 Ar 가스를 주입하고 챔버의 온도를 상승시켜 Ar 이온이 생성되는 플라즈마 상태를 형성하는 플라즈마 형성단계(S30) 및 상기 Ar 이온을 상기 모재(10)의 표면에 충돌시켜 상기 모재(10)의 표면을 세정하는 세정 단계(S40)를 더 포함한다.
상기 진공 형성단계(S20)에서는 반응챔버 내부에 상기 모재(10)가 거치된 치구를 배치하고, 반응챔버의 내부 분위기를 진공 상태로 형성 및 유지한다.
다음으로 상기 플라즈마 형성단계(S30)에서는 공정 가스로서 Ar 가스를 공급하고, 항온장치를 이용하여 온도를 상승시켜 상기 반응챔버의 내부에 Ar 이온이 형성된 플라즈마 상태를 형성한다.
이후 상기 세정 단계(S40)에서는 바이어스 전극에 바이어스 전압을 인가하고, Ar 이온이 상기 모재(10)의 표면에 충돌하도록 가속하여, 모재(10) 표면을 세정할 수 있다.
이는, 상기 모재(10) 표면에 자연적으로 형성되는 산화층 및 불순물을 제거하기 위한 에칭 과정을 우선적으로 수행하여, 전자파 차폐층(20)와 모재(10) 사이에 접착력을 높이기 위함이다.
또한, 이 경우에 바이어스 전압은 200V 이상 400V 이하의 범위로 유지할 수 있다. 바이어스 전압이 200V 미만이면 Ar 이온의 가속 전압이 떨어져서 차폐재의 경도가 낮아지고, 바이어스 전압이 400V를 초과하면 격자 배열이 불규칙해져 차폐재의 밀착성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 전자파 차폐재의 제조방법이 적용되어 제조된 실시예 간의 물성 평가비교 결과를 설명하도록 한다.
실시예
먼저, 평면 플레이트형의 모재(10)를 스퍼터링 장비의 반응챔버 내부에 거치하고, 상기 반응챔버의 내부가 진공인 상태에서 Ar가스를 이용하여 플라즈마 상태를 만들고, 챔버의 내부를 80℃로 가열하여 SUS440C 스테인레스 철 소재로 된 모재의 표면을 활성화시킨 후, Ar이온이 표면에 충돌하도록 300V의 바이어스 전압을 가하여 모재(10) 표면을 세정하였다.
상기 모재(10)의 표면을 세정한 후, 마그네트론 스퍼터링으로 아연을 포함하는 제1 타겟에 소정의 출력을 인가하여 상기 모재(10)를 향하여 아연을 포함하는 금속 원자를 스퍼터링하는 제1 금속적층단계(S51)를 수행하였다.
상기 제1 금속적층단계(S51)가 수행된 후, 마그네트론 스퍼터링으로 니켈 및 크롬(니켈과 크롬의 원자비는 1:1)을 포함하는 제2 타겟에 소정의 전력을 인가하여 상기 모재(10)를 향하여 니켈 및 크롬을 포함하는 금속 원자를 스퍼터링하는 제2 금속적층단계(S52)를 수행하여 실시예 1 내지 실시예 7을 제조하였다.
상기 제1 타겟과 상기 제2 타겟에 플라즈마를 형성하고 가속하기 위하여 인가되는 전력과, 차폐층(20)의 구성비(Zn-NiCr)의 조성은 표 1과 같다.
구분 인가 전력(W) 원자비
제1 타겟 제2 타겟 Zn-NiCr
실시예1 250 200 52:48
실시예2 240 190 53:47
실시예3 250 210 56:44
실시예4 240 240 59:41
실시예5 250 170 61:39
실시예6 240 160 63:37
실시예7 250 160 64:36
차폐성능 평가
먼저 차폐층(20)의 면저항을 평가하기 위하여 사점 저항기(four point probe)를 사용하여 측정하였다.
일반적으로 면저항은 시료에 일정한 전압을 가한 후에 시료에 흐르는 전류를 측정함으로써 알 수 있는데, 면저항은 인가 전압(V)과 시료의 길이(L)에 비례하고, 시료에 흐르는 전류(I)와 시료의 폭(W)에 반비례하며 상세한 측정방법은 공지기술을 참조할 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
이후, 상기 차폐층의 차폐성능을 평가하기 위하여 국제무선장해특별위원회(CISPR, International Special Committee on Radio Interference)에서 제정한 자동차 협대역 방사 국제규격(CISPR 25)에 따라 0.5GHz에서 실시예 1 내지 실시예 7에 따른 차폐층(20)의 차폐성능을 비교하였다.
내식성 평가
또한, 차폐층(20)의 내식성을 평가하기 위하여 정전위/정전류 장치(AMETEK PARSTAT 4000A)를 이용하여 부식 전위와 부식 전류밀도를 평가하였다.
상세하게는 기준전극으로 AgCl/KCl 전극을 사용하였고, 상대전극으로 Pt를 사용하여, 3.5질량% 염화나트륨 용액에서 1mV/s의 주사속도로 -0.8V 내지 0.4V의 범위에서 측정하였다.
구분 차폐성능
(350nm 두께)		 내식성 평가
비저항
(Ω/sq.)		 차폐효과
(dB)		 부식전위 Ecorr
(V vs Ag/AgCl)		 부식전류밀도 Icorr
(V vs Ag/AgCl)
실시예1 2.7 37 -0.383 0.59
실시예2 1.6 42 -0.395 0.63
실시예3 1.1 46 -0.408 4.77
실시예4 0.8 49 -0.412 9.52
실시예5 0.7 50 -0.437 11.31
실시예6 0.65 51 -0.472 14.28
실시예7 0.6 52 -0.481 14.93
상기 표 2에 따르면 차폐성능 평가결과, 차폐층(20) 내 아연 비율이 증가할수록 비저항이 2.7Ω/sq.(실시예 1)에서 0.6Ω/sq.(실시예 7)로 감소하고 차폐성능은 37dB(실시예 1)에서 52dB(실시예 7)로 증가하는 것을 확인할 수 있다.
또한, 내식성 평가결과, 차폐층(20) 내 아연 비율이 증가할수록 기준 전위(Ag/AgCl)과 대비하여 부식전위는 -0.383V(실시예 1)에서 -0.481V(실시예 7)로 감소하고, 부식 전류밀도는 0.59μA(실시예 1)에서 14.93μA(실시예 7)로 증가하는 것을 확인할 수 있다.
결과적으로 아연 52질량% 이상 64질량% 이하이고, 니켈-크롬 36질량% 이상 48질량%(니켈과 크롬의 질량비는 1:1)를 포함하는 차폐층(20)에서 충분한 차폐성능을 가지면서도, 내식성이 향상되는 효과가 있음을 확인하였다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 매트릭스
2 : 필러재
10 : 모재
20 : 차폐층
S10 : 모재거치단계
S20 : 진공형성단계
S30 : 플라즈마 형성단계
S40 : 세정단계
S50 : 차폐층 형성단계

Claims (12)

  1. 모재; 및
    상기 모재의 표면에 코팅되는 차폐층;
    을 포함하고,
    상기 차폐층은,
    아연(Zn), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr)으로 구성되는 군에서 적어도 하나 이상을 포함하고,
    상기 차폐층은,
    아연, 니켈 및 크롬을 모두 포함하고,
    상기 차폐층은,
    전체 원자 대비 53원자% 이상 63원자% 이하의 아연을 포함하고,
    상기 차폐층은,
    부식 전위가 증가하여 내부식성이 향상되도록 전체 원자 대비 37원자% 이상 47원자% 이하의 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈과 상기 크롬의 원자비는 1:1인 전자파 차폐재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 차폐층은,
    두께가 0.1㎛ 이상 5㎛ 이하인 전자파 차폐재.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차폐층은,
    0.5GHz에서 40dB/㎛ 이상 55dB/㎛ 이하의 전자파 차폐를 나타내는 전자파 차폐재.
  6. 모재의 표면에 전자파를 차폐하는 차폐층을 적층하는 방법으로서,
    상기 모재를 반응챔버의 내부에 거치시키는 모재거치단계; 및
    상기 모재의 외주면에 차폐층을 적층하는 차폐층 형성단계;
    를 포함하고,
    상기 차폐층은,
    아연, 니켈 및 크롬을 모두 포함하고,
    상기 차폐층은,
    전체 원자 대비 53원자% 이상 63원자% 이하의 아연을 포함하고,
    상기 차폐층은,
    부식 전위가 증가하여 내부식성이 향상되도록 전체 원자 대비 37원자% 이상 47원자% 이하의 니켈 및 크롬을 포함하고, 상기 니켈과 상기 크롬의 원자비는 1:1인 전자파 차폐재의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 차폐층 형성단계는,
    아연을 포함하는 제1 타겟으로부터 상기 모재를 향하여 물질을 스퍼터링하는 제1 금속적층단계; 및
    니켈 및 크롬을 포함하는 제2 타겟으로부터 상기 모재를 향하여 물질을 스퍼터링하는 제2 금속적층단계;
    를 포함하는 전자파 차폐재의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 타겟은,
    니켈과 크롬의 원자비가 1:1인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐재의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 금속적층단계에서는,
    상기 제1 타겟에 240W 이상 250W 이하의 전력이 인가되는 전자파 차폐재의 제조방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 금속적층단계에서는,
    상기 제2 타겟에 160W 이상 190W 이하의 전력이 인가되는 전자파 차폐재의 제조방법.
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