KR19980052010A - 전자파 차폐필름 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

브라운관 등에서 발생하는 전자파를 효율적으로 차폐할 수 있는 차폐필름 및 그 제조방법에 대해 개시한다. 본 발명의 차폐필름은 전도성 필름 및 그 위에 적층된 강자성층 및 연자성층을 구비하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 차폐필름 제조방법은 직류 마그네트론 스퍼터링 장치 내의 애노드 상에 금속필름을 롤-투-롤(roll to roll)로 장착하는 단계; 및 상기 스퍼터링 장치의 플라즈마 발생부에 플라즈마 터널을 설치하여 박막증착을 위해 공급되는 상기 금속필름 상으로 플라즈마를 유도함으로써 상기 금속필름의 사전 표면세정과 활성화를 이루는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 브라운관 등에서 발생하는 전장파를 차폐함과 동시에 일반 보안경으로는 차폐하기 어려운 저 임피던스 특성의 자장파를 차폐할 수 있을 뿐 아니라, 이러한 성능을 가지는 차폐필름을 용이하게 제조할 수 있다.

Description

전자파 차폐필름 및 그 제조방법

본 발명은 전자파의 차폐필름에 관한 것으로, 특히 TV 등의 브라운관에서 발생하는 전자파의 차폐필름에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 전자파 차폐필름의 제조방법에 관한 것으로, 특히 롤-투-롤 (roll to roll)방식의 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하여 전자파의 차폐필름을 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다.

최근 반도체 기술의 진보에 따라 고속 마이크로 프로세서 및 대용량 메모리의 입수가 가능하게 되어 가전기기, 산업기기, 의료기기 등의 분야에서 기기의 소형화, 경량화, 다기능화, 및 고 신뢰성화를 목적으로 하는 디지털화가 급속히 진행되고 있으며, 이들은 적은 구동에너지로 동작될 수 있게 되었다. 그러한 반면에, 이들 기기는 인위적 제어가 어려운 자연현상을 원인으로 하는 미소한 전자파 장해에도 민감하게 반응하여 오동작을 일으키는 경우가 있기 때문에, 많은 전기 전자장치가 사회 각 분야에 보급되어 전자파 밀집도가 증가하고 전자파 환경이 열악하게 되어감에 따라, 열악한 전자파 환경에 설치된 기기가 원래의 목표대로 동작하지 않아 사회에 혼란을 일으키거나 인체에 장해를 줄 위험성이 증가하고 있다. 즉, 이러한 기기는 경우에 따라 노이즈의 발생원이 되기도 하고, 다른 발생원으로부터 피해자가 되기도 한다. 이러한 전자파 장해(eletromagnetic interference, EMI) 문제를 줄이기 위해서는, 우선 장해 발생원이 존재하는 경우의 전자기적 환경 내에서도 장치가 의도된 동작을 할 수 있도록 내성을 강화시켜 주거나, 장해 발생원으로부터의 전자파 유출이나 기기로의 유입을 차단하여야 한다.

일반적으로 직선전류에 의한 전자계에서는 전계의 영향이 커지게 되고 높은 임피던스의 값을 가지게 되는 반면, 환선 전류에 의한 전자계에서는 자계의 영향이 커지게 되고 저 임피던스의 값을 가지게 된다. 따라서, 장해 발생원이 근접한 경우의 정전유도 또는 전자유도 현상에 의해 발생하는 방사전자계, 유도전자계, 및 정전자계를 모두 포함한 전계와 자계를 동시에 효율적으로 차폐할 수 있는 차폐장치의 개발이 요구된다.

특히, TV 또는 모니터의 브라운관에는 주파수 60Hz의 강한 자계, 전자를 가속시키기 위해 그리드에 인가되는 수 천 볼트의 고압으로 인해 발생하는 강한 전계, 15∼30KHz의 전자파, 및 미량의 X선 등의 유해 전계 및 전자파가 복합적으로 동시에 발생한다.

종래에는 이러한 유해 전계 및 전자파를 차폐하기 위해 TV 또는 모니터의 전면에 보안경을 설치하는 방법을 채용하였다. 그러나, 상기 유해 전계 및 전자파 중에서, 전장파는 발산성을 가지기 때문에 보안경으로도 어느 정도의 차폐가 가능하지만, 저 임피던스 특성의 자장파는 회전성을 가지기 때문에 보안경에 의해 차폐되지 않을 뿐 아니라 일반 도전성 물질은 투과해 버리는 문제점이 있다.

본 발명은, TV 또는 모니터 등의 브라운관에서 발생하는 전장파를 차폐함과 동시에 일반 보안경으로는 차폐하기 어려운 저 임피던스 특성의 자장파를 차폐할 수 있는 전자파 차폐필름을 제공하고, 또한 상기 성능을 가지는 차폐필름을 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 직류 마그네트론 롤 투 롤 스퍼터링 장치의 개략적인 단면도이다.

본 발명의 전자파 차폐필름은, 브라운관으로부터 방출되는 전자파를 차폐하는 차폐필름에 있어서, 전도성 필름 및 그 위에 적층된 강자성층 및 연자성층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 전도성 필름의 기판은 구리 박판, 알루미늄 박판, 및 스테인레스 박판으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 강자성층의 재료는 퍼멀로이(permalloy), 슈퍼퍼멀로이 (superpermalloy), 및 μ-메탈로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하며, 상기 연자성층의 재료는 Fe-Si, Fe-Ni, 및 Co-Cr으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.

여기서, 기판으로 전도성 필름을 이용한 것은 고 임피던스계의 전장파를 효과적으로 차폐하는 동시에, 저 임피던스의 자장파 역시 1차적으로 차폐하기 위함이다.

또한, 저 임피던스의 자장파의 흡수율은 투자율에 비례하며, 특히 연자기적 특성을 가질 때 최대의 흡수가 일어나는 성질을 이용하여, 전자파 차폐필름이 전도성 필름 및 그 위에 적층된 강자성층 및 연자성층을 구비하도록 한다.

투자율이 크며 가장 뛰어난 자성체 물질 중의 하나인 퍼멀로이만을 적용할 경우 연자성 특성이 약하기 때문에 전자파의 차폐에 큰 효과를 발휘할 수 없다. 따라서, 투자율이 큰 물질인 퍼멀로이, 슈퍼퍼멀로이, 및 μ-메탈로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 강자성층의 재료로 하고, Fe-Si, Fe-Ni, 및 Co-Cr으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 연자성층의 재료로 함으로써 전장파뿐만 아니라 저 임피던스의 자장파도 효율적으로 차폐할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자파 차폐필름의 제조방법은, 직류 마그네트론 스퍼터링 장치 내의 애노드 상에 금속필름을 롤-투-롤(roll to roll)로 장착하는 단계; 및 상기 스퍼터링 장치의 플라즈마 발생부에 플라즈마 터널을 설치하여 박막증착을 위해 공급되는 상기 금속필름 상으로 플라즈마를 유도함으로써 상기 금속필름의 사전 표면세정과 활성화를 이루는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

보통 플라즈마 응용 코팅기술에는 스퍼터링법, 이온-플레이팅(ion-plating)법, 플라즈마 응용 화학기상증착법(PECVD) 등이 있으나, 사용목적에 따라 적정한 장비를 선택하여 사용해야 한다. 상기 기술 중 스퍼터링법은 금속박막, 산화박막, 질화박막 등을 코팅시킬 수 있는 장치이므로 전자부품, 반도체부품, 광학부품 등의 제조에 용이하게 사용되고 있다.

본 발명의 전자파 차폐필름의 제조방법에는, 직류 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하되 차폐필름을 롤-투-롤(roll to roll)로 장착하도록 하여 대량, 고속으로 박막을 형성할 수 있도록 한다. 또한, 스퍼터링 장치의 공통 구성부분인 진공용기부, 플라즈마 발생부, 제어부 중에서 플라즈마 발생부에 터널을 설치하여 차폐필름의 표면을 증착공정 전에 사전세정과 활성화를 시킴으로써 차폐박막의 고품질화를 달성할 수 있도록 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 전자파 차폐필름의 제조방법에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 직류 마그네트론 롤 투 롤 스퍼터링 장치의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 스퍼터링 장치의 진공챔버(10) 내부에는 직류전원(20)의 양극과 음극에 각각 접속되는 애노드(30) 전극 및 캐소드(40) 전극이 대향하고 있다. 이온화된 Ar 플라즈마가 가속된 상태로 스퍼터링 타아게트(50)에 충돌하면 운동량의 교환에 의해 스퍼터된 타아게트 물질이 이온 플럭스(60)의 형태로 튀어나와 애노드(30) 전극 방향으로 움직이게 된다. 본 발명의 실시예에서는, 스퍼터링 타아게트(50) 물질로 Fe-10중량%Si와 퍼멀로이(Fe:Ni = 81:19)를 이용하였다.

또한, 애노드(30) 전극 상에 구리 금속필름(70)이 롤 투 롤(roll to roll) 형태로 위치하도록 한다. 일측의 롤(72)은 박막증착 공정 전의 구리 금속필름을 공급하고, 타측의 롤(74)은 박막증착이 완료된 구리 금속필름을 되감는 역할을 하기 때문에, 신속하게 박막을 증착시킬 수 있다.

한편, 일측의 롤(72)에서 공급되는, 증착공정 전의 구리 금속필름 상에는 플라즈마 터널(80)을 통하여 Ar 플라즈마가 유도되도록 하여, 증착공정 전의 사전 표면세정 및 활성화가 가능하도록 하였다. 플라즈마 터널(80)에 유도되는 Ar 플라즈마의 형성은 13.56MHz의 RF(Radio Frequency) 전원 공급장치에 의해 이루어지도록 하였다.

진공챔버(10) 내의 진공상태는 초기 진공도 2×10^-6Torr, Ar 진공도 2×10^-3Torr∼ 4×10^-4Torr으로 조절하였으며, 구리 금속필름(70)과 스퍼터링 타아게트(50) 사이의 간격은 6㎝, 플라즈마 전력은 7W/㎝²로 조절하였다.

도 1에서 설명되지 않은 참조번호 중 90은 접지실드(ground shield)를, 100은 페라이트(ferrite)를, 110은 냉각라인을 각각 나타낸다.

이하, 상기 공정 조건에서 두께 0.1㎜, 폭 20㎝의 롤 형태의 구리박판을 구리 금속필름(70)으로 사용하여 차폐박막을 형성한 경우의 물성 분석결과에 대해 기술한다.

자성체의 각 층 두께 따른 연성과 투자율의 특성을 조사하기 위해 각 박막의 두께에 따른 M-H 루프(hysteresis curve)를 조사하면, 퍼멀로이의 두께에는 연성의 변화가 나타나지 않았지만 Fe-Si의 두께는 얇을수록 연성이 크게 증가됨을 관측할 수 있었다. 또한, 투자율의 변화도 연성의 변화와 마찬가지로, 퍼멀로이의 두께에는 변화가 나타나지 않았지만 Fe-Si의 두께가 얇을수록 투자율이 증가함을 관측할 수 있었다. 이 관측결과에 기초하여 본 발명에서는 차폐박막의 다층구조는, 구리 금속필름 상에 퍼멀로이를 500㎚로 두껍게 형성하고, 그 위에 Fe-Si를 100㎚로 얇게 형성하는 방식으로 하여 총 두께 3㎛가 되도록 하였다. 퍼멀로이층을 두껍게 형성한 이유는 저 임피던스 자장파의 경우 대부분 흡수에 의해 차폐가 되기 때문에 두께에 비례한 차폐가 일어나기 때문이다. 여기서, Fe-Si 막을 더 얇게 하지는 않는데, 그 이유는 브라운관 등의 넥(neck) 부분에 차폐박막을 피복할 경우 고열로 인한 각 층간의 확산이 문제점으로 발생하기 때문이다.

상기 실시예에 의해 형성된 차폐필름을 20인치 칼라 텔레비전의 내부 브라운관의 넥 부분에 피복한 후, 전자파 방사 측정장비로 차폐율을 측정한 결과 저 임피던스 자장파에 대해 91%의 차폐효과를, 고 임피던스의 전장파에 대해서 99.9%의 차폐효과를 나타내었다.

이상 상기 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 이루어질 수 있음은 명백하다.

본 발명에 의하면, TV 또는 모니터 등의 브라운관에서 발생하는 전장파를 차폐함과 동시에 일반 보안경으로는 차폐하기 어려운 저 임피던스 특성의 자장파를 차폐할 수 있는 전자파 차폐필름이 제공되고, 또한 상기 성능을 가지는 차폐필름을 용이하게 제조하는 방법을 제공되므로 전자파 장애를 쉽게 극복할 수 있다.

본 발명의 목적은 브라운관 등에서 발생하는 전자파를 효율적으로 차폐할 수 있는 차폐필름 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

Claims (5)

1. 브라운관 등으로부터 방출되는 전자파를 차폐하는 차폐필름에 있어서, 전도성 필름 및 그 위에 적층된 강자성층 및 연자성층을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 전도성 필름의 기판은 구리 박판, 알루미늄 박판, 및 스테인레스 박판으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 강자성층의 재료는 퍼멀로이(permalloy), 슈퍼퍼멀로이 (superpermalloy), 및 μ-메탈로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 연자성층의 재료는 Fe-Si, Fe-Ni, 및 Co-Cr으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필름.
5. 브라운관 등으로부터 방출되는 전자파를 차폐하는 차폐필름의 제조방법에 있어서, 직류 마그네트론 스퍼터링 장치 내의 애노드 상에 금속필름을 롤-투-롤(roll to roll)로 장착하는 단계; 및 상기 스퍼터링 장치의 플라즈마 발생부에 플라즈마 터널을 설치하여 박막증착을 위해 공급되는 상기 금속필름 상으로 플라즈마를 유도함으로써 상기 금속필름의 사전 표면세정과 활성화를 이루는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐필름의 제조방법.