KR19990069603A

KR19990069603A - 배럴을 이용한 전자파 차폐용 다층 금속박막 제조장치.

Info

Publication number: KR19990069603A
Application number: KR1019980003980A
Authority: KR
Inventors: 이윤복
Original assignee: 이윤복; 대명 주식회사
Priority date: 1998-02-11
Filing date: 1998-02-11
Publication date: 1999-09-06

Abstract

본 발명은 전자파 차폐용 금속박막 제조 방법중 진공증착 또는 스퍼터링 기술을 이용하여 비전도체인 플라스틱 모재 위에 전도성 금속박막을 저온공정에서 우수한 밀착력을 띠게하는 배럴형 피복장치에 관한 것으로, 종래에는 많은 진공면적을 필요하므로 막대한 장치 비용이 소요된다는 점과 넓은 설치장소가 필요하게 되는 많은 문제점이 있었으나, 본 발명은 모재 이송부를 원통형(Barrel Type)으로 변경하여 구조를 개선함으로써, 진공용기의 부피를 줄임에 따라 장치비용이 대폭적으로 절감되고, 동시에 진공에 소요되는 시간이 절감되므로 작업능률이 향상될 뿐만 아니라 운전비용 또한 절감되며, 모재의 코팅속도를 다양하게 조절할 수 있으므로, 효과적으로 코팅을 할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

Description

배럴을 이용한 전자파 차폐용 다층 금속박막 제조 장치.

본 발명은 전자파 차폐용 금속박막 제조 방법중 진공증착 또는 스퍼터링 기술을 이용하여 비전도체인 플라스틱 모재 위에 전도성 금속박막을 저온공정에서 우수한 밀착력을 띠게하는 배럴형 피복장치에 관한 것이다.

종래의 전자파 차폐박막 제조방법은 습식도금법과 전도성 페인트를 피복시키는 방법, 그리고 연속 진공증착기술을 이용하는 방법이 주로 사용되어 왔다.

그러나, 상기 습식도금법과 전도성 페인트 피복법은 환경오염 문제와 높은 생산단가 및 품질문제로 인해 점차 감소되어 가고 있는 추세이며, 이러한 추세속에서 연속 스퍼터 링법의 활용이 급격히 증대되고 있는 실정이다.

이러한 스퍼터링 기술은 이온화된 기체의 타겟표면 충돌현상에 의해 증착물질을 직접 기화시키는 것으로서, 불활성 기체의 이온화 작용은 비평형 방전영역(Abnormal Glow Discharge)에서 이루어지며 이온화된 기체는 전기장의 영향에 의해 음극표면을 가격하게 된다.

따라서, 상기 스퍼터링법에서는 타겟을 음극으로 사용하고 있으며, 진공용기 또는 모재를 양극으로 사용하고 있다.

상기 스퍼터링법으로 전자파 차폐에 필용한 금속박막을 피복시킬 경우에, 예를들어 구리를 약 1.5㎛이상의 두께로 피복시키려면 일반적인 스퍼터링 조건(0.1∼0.6 W/cm²의 플라즈마 전력, 10^-3torr범위의 진공도)에서 약 5분 이상을 코팅시켜 주어야 한다.

이때 발생되는 열에 의해 플라스틱 표면은 약 섭씨 100∼180도로 가열되어지며, 이는 대부분의 플라스틱 모재를 변형시킬 수 있는 온도인 것이다.

최근들어 이러한 문제점을 해결할 수 있는 스퍼터링 장치가 개발되고 있으며 그 중 가장 대표적인 것이 연속 평면형 스퍼터링 장치이다.

도 4는 종래의 수평형 스퍼터링 장치의 개략도이다.

도시한 바와 같이, 진공용기(24) 상부에 스퍼터 타겟(Sputter target)(1)(2)(3)이 설치되며, 상기 스퍼터 타겟(1)(2)(3)에는 고전압 전원장치(4)(5)(6)가 연결되어 있고, 상기 스퍼터 타겟(1)(2)(3)의 하부에 형성되는 플라스틱 모재(9)를 탑재한 이송대차(8)와, 상기 이송대차(8)를 이송시키는 시편이송부(7)로 구성되어 있다.

상기 수평형 스퍼터링장치를 이용하여 플라스틱 모재(9)에 전자파 차폐용 금속박막을 피복시킬 경우에 스퍼터 타겟(1)(2)(3)에는 플라즈마를 발생시키고 진공도를 10^-3torr 범위로 유지시킨 상태에서 플라즈마의 전력 밀도를 0.1∼0.6 W/cm²로 조절하면 금속박막이 형성되기 시작하며, 이때 플라스틱 모재(9)의 열 충격을 최소화하기 위해 시편이송부(7)를 1∼6 m/min의 속도로 왕복 운동시켜준다.

그러나, 상기 수평형 스퍼터링장치는 생산용의 경우 1m*1m의 면적을 저온공정으로 코팅처리 하기위해 적어도 1.5m*4m 넓이의 진공면적이 필요하므로 막대한 장치 비용이 소요된다는 점과 넓은 설치장소가 필요하게 되는 많은 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 플라즈마 응용 코팅기술인 스퍼터링법과 전자빔 응용 진공코팅법을 이용하되 원통형 배럴형태(Barrel Type)를 활용하여 전자파 차폐용 금속박막을 용이하게 형성시킬 수 있는 스퍼터링 및 전자빔 진공증착 장치의 제공을 그 목적으로 한다.

상기한 목적은 배럴내부 증착형 스퍼터링장치와 배럴외부 증착형 스퍼터링장치, 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착 장치로 이루어진 본 발명의 구성에 의해 달성될 수 있는 바, 이하에 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배럴내부 증착형 스퍼터링장치의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 배럴외부 증착형 스퍼터링 장치의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착장치의 개략도.

도 4는 종래의 수평형 스퍼터링 장치의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

[도 1,2,3]

10,10',11,11',12,12',13. 스퍼터 타겟

14,15,16,17. 고전압 전원장치(High Voltage Power Supply)

18. 모재 19. 배럴 20. 구동부

21. 전자빔 발생장치 22. 이온빔 발생장치

23. 진공용기

[도 4]

1,2,3. 스퍼터 타겟 4,5,6. 고전압 전원장치

7. 시편이송부 8. 이송대차 9. 모재

24. 진공용기

도 1은 본 발명에 따른 배럴내부 증착형 스퍼터링장치의 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 배럴외부 증착형 스퍼터링 장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착장치의 개략도이다.

본 발명은 배럴내부 증착형 스퍼터링 장치와 배럴외부 증착형 스퍼터링 장치 및 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착장치로 이루어져 있는데, 먼저 상기 배럴내부 증착형 스퍼터링장치는 플라스틱 모재(18)가 내주면에 부착되는 원통형 배럴(19)과, 상기 배럴(19)을 회전운동시킬 수 있는 구동부(20)와, 상기 배럴(19)내부에 일정한 간격을 두고 설치되는 다수개의 스퍼터 타겟과, 상기 스퍼터 타겟(10)(11)(12)(13)에 플라즈마 발생을 위한 전압을 공급하는 고전압 전원장치(14)(15)(16)(17)(High Voltage Power Supply)로 구성되어 있다.

상기 배럴외부 증착형 스퍼터링 장치는 플라스틱 모재(18)가 외주면에 부착되는 배럴(19)과, 상기 배럴(19)을 회전운동시킬 수 있는 구동부(20)와, 상기 배럴(19)의 외주면 방향으로 향하도록 진공용기(23)에 설치되는 다수개의 스퍼터 타겟(10')(11')(12')과, 상기 스퍼터 타겟(10')(11')(12')에 플라즈마 발생을 위한 전압을 공급하는 고전압 전원장치(14)(15)(16)(17)로 구성되어있다.

도시한 실시예에서는 상기 스퍼터 타겟이 4개가 설치되어 있는 것이며, 모재(18)의 코팅조건에 따라 설치갯수를 증감할 수 있는 것이다.

상기 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착장치는 플라스틱 모재(18)들이 부착되어 있는 원통형 배럴(19)과, 상기 배럴(19)의 내부에 설치되고 피도금 물질을 증발시키는 전자빔 발생장치(21)와, 상기 배럴(19)의 내부에 설치되고 모재(18)의 표면 전처리를 위한 이온빔 발생장치(22)와, 상기 배럴(19)을 회전운동시킬 수 있는 구동부(20)로 구성되어 있다.

상기 배럴내부 및 배럴외부 증착형 스퍼터링 장치, 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착장치에 있어서, 상기 구동부(20)는 상기 진공용기(23)의 앞문 중심부에 고정되는 축을 중심으로 회전하여 상기 배럴(19)에 동력을 전달하는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명의 제조장치를 이용한 제조방법과 작용을 실시예와 함께 상세히 설명한다.

본 발명은 플라즈마 응용 코팅기술인 스퍼터링법과 전자빔 응용 진공코팅법을 이용한 것으로 원통형 모양의 배럴(19)장치를 활용하여 전자파 차폐용 금속박막을 매우 용이하게 형성시킬 수 있는 장치 발명에 관한 것이며, 도시한 실시예에서 사용된 배럴내부 증착형 스퍼터링 장치 및 전자빔 증착장치는 1.5m(지름) × 1m(길이) 크기의 배럴(19) 내부에 균일 금속 코팅이 가능한 장치로써, 상기 균일 코팅이라 함은 배럴(19)의 중심부와 양끝단의 코팅두께 편차가 ±10% 이내임을 의미하는 것이다.

작업환경에 대해 설명하면, 상기 장치들의 초기 진공도는 세 경우 모두 2×10^-5torr 이상이며, 상기 스퍼터링 장치의 경우 스퍼터 타겟에 공급되는 전원의 플라즈마 전력밀도는 0.5W/㎝²이하이고, 작업 진공도는 10^-3~ 10^-4torr 범위이다. 상기 스퍼터링 장치의 경우 스퍼터 타겟과 배럴(19)과의 최단거리는 5~50cm가 되도록 조절되며, 상기 배럴(19)의 회전 속도는 분당 1~800 회전까지 조절된다.

상기 배럴내부 증착형 스퍼터링 장치로 플라스틱 모재(18)위에 구리와 스테인레스강의 2층 전자파 차폐 박막을 형성시키는 공정을 기술하면 다음과 같다.

먼저, 스퍼터 타겟(10)(11)(12)(13)중 구리 증착용 타겟과 스테인레스강 증착용 타겟을 구분하여 5~10mm 두께의 구리판과 스테인레스강판을 부착시킨다.

이때 코팅 두께에 따라 스퍼터 타겟(10)(11)(12)(13)을 2개는 구리용으로, 나머지 2개는 스테인레스용으로 사용할 수도 있는등 여러 조합이 가능한 것이다.

상기한 과정에서 스퍼터 타겟(10)(11)(12)(13)의 준비가 끝나면 배럴(19)의 내부에 플라스틱 모재(18)를 장착한 후 10^-5torr이상의 진공도를 만들어 준다.

초기진공도가 2×10^-5torr이상이 되면, 알곤(Ar)가스를 유입시켜 플라즈마 발생이 가능한 10^-3~10^-4torr의 진공상태를 유지되는 상태에서 구리증착용 스퍼터 타겟(10)(11)(12)(13)에 전원을 공급하여 모재(18)위에 구리를 증착시킨다.

이때 배럴(19)은 적당한 회전속도를 유지해 주며 균일 코팅이 되도록 플라즈마 전류 밀도와 작업진공도를 미세하게 조절해 준다.

상기 과정에 의해 구리증착이 완료되면 구리증착용 타겟에 공급하였던 전원을 차단하고 스테인레스강 증착용 스퍼터 타겟(10)(11)(12)(13)에 전원을 공급하며 플라즈마를 발생시켜 스테인레스강을 증착시킨다.

상기한 바와같은 작업을 수행하면 플라즈마를 발생시켜 스테인레스강 박막을 단계적으로 피복시킬 수 있으며 경우에 따라서는 3층 또는 4층막도 용이하게 형성시킬 수 있다.

상기 배럴외부 증착용 스퍼터링 장치의 경우도 배럴(19)내부형 증착 스퍼터링 공정과 동일하며, 다만 플라스틱 모재(18)를 배럴(19)의 외주면에 장착시키고 스퍼터 타겟(10')(11')(12')을 진공용기(23)에 설치한다는 것이 다를 뿐이다.

반면, 배럴내부 증착용 전자빔 진공증착 장치는 앞의 두 경우와 공정에 차이가 있다.

상기 배럴외부 증착형 스퍼터링 장치의 경우에 상기 배럴내부 증착형 스퍼터링 장치보다 증착된 박막의 밀착력이 매우 약한 것이 사실이므로, 박막층의 밀착력을 증대시킬 수 있는 공정이 도입되지 않을 경우 산업적으로 활용 가능한 전자파 차폐용 금속박막을 형성시킬 수 없는 것이다.

본 발명은 상기한 바와같은 문제점을 보완하기 위해 이온빔을 발생시킬 수 있는 장치를 장착한 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착 장치를 발명하였다.

상기 배럴내부 증착형 전자빔 진공증착장치를 이용하여 전자파 차폐용 금속박막을 형성시키기 위해서는 먼저 배럴(19)의 내부에 플라스틱 모재(18)를 장착한 후 10^-5torr이상의 진공도를 만들어 준다.

초기진공도가 10^-5torr이상이 되면, 알곤(Ar)가스를 이온빔 발생장치(22)를 통해 유입시켜 주고 플라스틱 모재(18)에 150~200eV의 이온에너지를 갖는 알곤이온들을 조사시킨다.

상기 전처리 공정은 플라스틱 모재(18) 표면에 존재하고 있던 오염물질(수분, 이산화탄소, 흡착산소, 질소등)을 제거시키는 작용과 모재(18)표면을 활성화시키는 작용을 하여 모재(18)와 금속박막의 밀착력을 증대시켜 주는 역할을 한다.

5분에서 10분동안의 전처리공정이 끝나면 전자빔을 구리에 조사시켜 구리를 증착시키고 다시 스테인레스강에 조사시켜 모재(18)위에 적당한 두께로 증착시킨다.

상기 전처리공정 및 증착공정에 있어서, 플라스틱 모재(18)가 부착되는 배럴(19)은 구동부(20)에 의해 회전속도가 조절되며 이와같은 작업을 수행하면 플라스틱 모재(18)위에 구리와 스테인레스강 박막을 단계적으로 피복시킬 수 있고, 필요에 따라 3층 또는 4층막도 용이하게 형성시킬 수 있다.

본 발명은 전자파 차폐용 다층 금속박막을 제조하기 위하여 수평형 연속 스퍼터링 장치를 활용하던 것을 모재 이송부를 원통형으로 변경하여 구조를 개선함으로써, 진공용기의 부피를 줄임에 따라 장치비용이 대폭적으로 절감되고, 동시에 진공에 소요되는 시간이 절감되므로 작업능률이 향상될 뿐만 아니라 운전비용 또한 절감되며, 모재의 코팅속도를 다양하게 조절할 수 있으므로, 효과적으로 코팅을 할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

Claims

진공용기내에 설치되는 스퍼터 타겟과, 고전압 전원장치, 모재 이송부로 이루어진 전자파 차페용 금속박막을 형성시키기 위한 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 모재 이송부는 원통형의 배럴(19)로 이루어지되, 상기 배럴(19)의 구동부(20)는 상기 진공용기(23)의 앞문 중심부에 고정되는 축을 중심으로 회전하여 상기 배럴(19)에 동력을 전달하는 구조이고, 상기 스퍼터 타겟은 상기 배럴(19)의 내부에 일정한 간격을 두고 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 배럴을 이용한 전자파 차폐용 다층 금속박막 제조 장치.
제 1항에 있어서, 상기 배럴(19)은 외주면에 플라스틱 모재(18)가 부착되고, 상기 스퍼터 타겟은 상기 진공용기(23)에 설치되는 것을 특징으로 하는 배럴을 이용한 전자파 차폐용 다층 금속박막 제조 장치.
진공용기내에 설치되는 전자빔 발생장치와, 이온빔 발생장치와, 모재 이송부로 이루어진 전자파 차페용 금속박막을 형성시키기 위한 전자빔 증착장치에 있어서, 상기 모재 이송부는 원통형의 배럴(19)로 이루어지되, 상기 배럴(19)의 구동부(20)는 상기 진공용기(23)의 앞문 중심부에 고정되는 축을 중심으로 회전하여 상기 배럴(19)에 동력을 전달하는 구조이고, 상기 전자빔 발생장치(21) 및 이온빔 발생장치(22)는 상기 배럴의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 배럴을 이용한 전자파 차폐용 다층 금속박막 제조 장치.