KR20050081485A

KR20050081485A - 전자파 차폐용 다층피막형성장치

Info

Publication number: KR20050081485A
Application number: KR1020040009738A
Authority: KR
Inventors: 김기주
Original assignee: 주식회사 이산바이오텍
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-19

Abstract

본 발명은 단일 챔버 내에서 이베퍼레이션 및 스퍼터링 작업을 순차적으로 실시하여 플라스틱 모재에 균일한 두께의 금속 피막을 형성할 수 있고 동시에 작업시간을 크게 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러, 장치의 부피를 줄일 수 있어 설비 제작에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 전자파 차폐용 다층피막형성장치에 관한 것이다.

상기 본 발명은 적어도 2이상의 진공펌프와 연통 결합되고 일측에 구동부를 구비한 원통형 챔버와, 상기 챔버의 내측 중앙에 챔버의 길이방향으로 배치된 코팅처리부와, 상기 코팅처리부에 의해 다수의 플라스틱 모재에 균일한 다층피막이 형성될 수 있도록 상기 코팅처리부가 내측에 삽입되는 상태로 상기 챔버 내에서 상기 구동부에 의해 회전 가능하게 장/탈착 가능하도록 배치되는 배럴로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전자파 차폐용 다층피막형성장치{Multi Coating System for Electromagnetic Interference}

본 발명은 전자파 차폐(Electromagnetic Interference)용 다층피막형성장치에 관한 것으로, 특히 단일 챔버 내에서 이베퍼레이션 및 스퍼터링 작업을 순차적으로 실시하여 플라스틱 모재에 균일한 두께의 금속 피막을 형성할 수 있고 동시에 작업시간을 크게 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러, 장치의 부피를 줄일 수 있어 좁은 면적에서도 설치가 용이하고 설비 제작에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 전자파 차폐용 다층피막형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱에 금속피막을 형성하는 방법으로는 습식 도금방법인 무전해 도금법에 의해 금속을 피복시켜 왔으나, 이에 사용되는 인체에 유해한 화학물질로 환경오염을 일으키는 문제가 있었다.

이에 따라 이러한 문제점을 해결하기 위해 요즘에는 주로 이베퍼레이션(evaporation)방법 또는 스퍼터링(sputtering)방법을 이용하고 있다.

이러한 이베퍼레이션법은 플라스틱 모재에 형성되는 피막의 두께를 수십 나노미터까지 정밀하게 조절할 수 있으며 특히 간단한 마스크를 통해 부분적인 코팅이 가능한 장점이 있는 반면에 플라스틱 모재와 금속피막 간의 결합력이 약하기 때문에 피막이 쉽게 박리되는 문제가 있었다.

한편, 스퍼터링법은 플라스틱 모재에 금속피막을 형성시킬 경우에 일반적인 스퍼터링 조건에서 약 5분 이상을 스퍼터링 타겟에 고전압을 전가하게 되는데 이때 발생하는 고온에 의해 플라스틱 모재가 변형될 수 있는 문제점이 있었다.

종래에는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 실용공개 제2003-37240호에 개제된 바와 같이 이베퍼레이션과 스퍼터링을 함께 할 수 있는 수평형 피막성형장치를 사용하였으나, 이 경우에는 각 공정별로 이에 대응하는 각각의 진공챔버가 필요하게 되며 이에 따라 장치의 막대한 설치비용이 소요되는 것은 물론 장치를 설치하기 위한 넓은 설치장소를 확보해야 하므로 설치가 용이하지 못한 문제점이 있었다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 단일 챔버 내에서 이베퍼레이션 및 스퍼터링 작업을 순차적으로 실시하여 플라스틱 모재에 균일한 두께의 금속 피막을 형성할 수 있고 동시에 작업시간을 크게 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있으며 아울러, 장치의 부피를 줄일 수 있어 설치장소를 확보하기 용이하고 설비 제작에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 전자파 차폐용 다층피막형성장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 적어도 2이상의 진공펌프와 연통 결합되고 일측에 구동부를 구비한 원통형 챔버와, 상기 챔버의 내측 중앙에 챔버의 길이방향으로 배치되는 코팅처리부와, 상기 코팅처리부에 의해 다수의 플라스틱 모재에 균일한 다층피막이 형성될 수 있도록 상기 코팅처리부가 내측에 삽입되는 상태로 상기 챔버 내에서 상기 구동부에 의해 회전 가능하게 장/탈착 가능하도록 배치되는 배럴로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 다층피막형성장치를 제공한다.

이 경우, 상기 코팅처리부는 피막형성의 전처리작업으로 플라스틱 모재의 표면을 활성화시켜 피막과의 밀착력을 향상시키기 위한 이온빔발생부와, 전처리작업 후 전자파 차폐물질을 플라스틱 모재에 진공증착시켜 제1 피막을 형성하기 위한 이베퍼레이션부와, 상기 제1 피막에 내부식성을 부여하기 위한 제2 피막을 형성하기 위한 스퍼터링부가 일체로 형성되며, 각각 서로 다른 방향으로 위치 설정된다.

또한 상기 배럴은 코팅처리부의 길이에 대응하는 길이로 이루어지며, 내주면에는 다수의 플라스틱 모재가 코팅 형성 면이 코어처리부를 향하도록 결합된다.

더욱이 상기 배럴은 다수의 플라스틱 모재에 형성되는 피막의 두께 편차를 줄이기 위해 20∼40회/min.으로 회전 구동되는 것이 바람직하다.

또한 상기 코팅처리부에 의해 피막 형성 시 플라스틱 모재가 고온에 의해 형상이 변형되는 것을 방지토록 코팅처리부와 플라스틱 모재간의 간격은 10- 15㎝로 설정하는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 본 발명에 있어서는 다층피막형성을 위해 종래에는 다수의 진공챔버를 필요로 한 선형구조로 이루어진 부피가 큰 장치를 사용한데 반하여, 단일챔버를 통해 다층피막을 형성할 수 있어 장치의 부피를 크게 줄일 수 있고, 이에 따른 제작비용을 절감시킬 수 있으며, 더욱이 서로 다른 공정을 단일챔버 내에서 행함에 따라 작업의 간소화 및 다층 피막처리시간을 단축시킬 수 있어 생산성을 크게 증대시킬 수 있다.

또한 플라스틱 모재에 피막을 균일하게 형성할 수 있고, 피막의 두께를 자유롭게 조절할 수 있어 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

(실시예)

첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치를 나타내는 개략 정단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치의 코팅처리부를 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치의 코팅처리부를 나타내는 저면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치는 도 1에 도시된 바와 같이 진공펌프(1, 3)에 의해 진공 분위기를 유지할 수 있도록 상기 진공펌프(1, 3)가 각각 양측에 연통된 원통형으로 이루어진 챔버(10)를 구비하고 있으며, 상기 챔버(10)는 내측에 플라스틱 모재에 피막을 형성시키기 위한 코팅처리부(20)가 형성되어 있다.

이 경우 상기 코팅처리부(20)는 일단이 챔버(10) 중앙에 고정되고 동시에 상기 챔버(10)의 길이방향으로 연장 형성된 반원통형 하우징(21)과, 하우징(21)의 원주면 일측에 배치된 이온빔발생부(23)와, 하우징(21)의 원주면 타측에 배치된 스퍼터링부(25) 및 상기 하우징(21) 상부에 결합된 이베퍼레이션(evaporation)부(27)로 이루어져 있다.

즉, 상기 코팅처리부(20)는 플라스틱 모재에 피막이 형성될 표면에 대하여 플라즈마 에칭처리를 하기 위한 상기 이온빔발생부(23)와, 순차적으로 다층 피막을 형성시키기 위한 이베퍼레이션부(27) 및 스퍼터링부(25)를 일체로 구비함에 따라 서로 다른 공정의 피막 형성작업을 단일의 챔버(10) 내에서 행할 수 있다.

이 경우, 상기 이온빔발생부(23)는 도 3과 같이 하기 설명되는 배럴(30)의 길이에 대응하는 길이로 형성되며, 더욱이 후면에 마그네틱(23a)을 배치하여 이온빔발생부(23)에서 주사되는 이온빔이 아르곤 가스와 충돌하여 발생하는 플라즈마 내의 이온의 수를 증대시켜 플라스틱 모재의 피막 형성 면에 대한 에칭효율을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 이베퍼레이션부(27)는 플라스틱 모재에 증착시킬 전자파 차폐물질 예를 들면, 고순도의 구리소재(28)를 담고 있으며 구리의 융점보다 높은 몰리브덴 또는 티타늄으로 이루어진 포터(27a)가 형성되고, 상기 포터(27a)의 양단을 파지하는 한쌍의 홀더(27b, 27c)가 형성되어 있으며, 상기 한쌍의 홀더(27b, 27c) 중 어느 하나는 고전압전원장치(27d)와 연결되어 있다.

더욱이 상기 스퍼터링부(25)는 하우징(21) 외측에 부착된 내부식성을 갖는 소정 면적으로 이루어진 다수의 스테인레스 소재(25a)와 상기 스테인레스 소재(25a)에 고온의 전압을 인가하여 플라스틱 모재에 피막을 형성하기 위한 고전압전원장치(25b)로 이루어진다.

도 4는 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치의 지그를 나타내는 사시도이다.

한편, 상기 챔버(10)에 장/탈착 가능한 배럴(30)의 내주면에는 도 4와 같이 플라스틱 모재(5)가 각각 대응 삽입되는 다수의 지그(31)가 순차적으로 장착되어 있으며, 이때 상기 지그(31)는 플라스틱 모재에 부분 피막형성이 가능하도록 마스크(mask) 기능을 구비하고 있다.

이때 상기 다수의 플라스틱 모재(5)는 피막이 형성될 면이 코팅처리부(20)를 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 배럴(30)은 챔버(10)에 연결된 통상의 구동부(도시하지 않음)를 통해 챔버 내(10)에서 일정 속도로 회전구동 가능하게 배치되며, 이 때 상기 배럴(30)의 분당 회전수(rpm)는 20∼40회/min으로 설정하는 것이 바람직하며, 만약 회전수가 20회/min 이하면 형상된 피막이 너무 두터워 밀착성을 저하시키고, 40회/min 이상이면 요구하는 일정한 두께의 코팅 층을 형성하기 어렵다.

이와 같은 상기 구동부는 물론이고 이온빔발생장치(23), 스퍼터링부(25) 및 이베퍼레이션부(27)의 작동순서 및 작동시간 등은 미리 프로그래밍된 데이터를 갖는 통상의 컨트롤러에 의해 제어된다.

또한 상기 배럴(30)에 지지되는 다수의 플라스틱 모재(5)와 상기 코팅처리부(20)의 이베퍼레이션부(27) 및 스퍼터링부(25) 간의 간격은 10∼20㎝로 설정되는 것이 바람직하며, 만약 상기 간격이 10㎝ 이하일 경우 피막형성 작업 중 발생하는 고온에 의해 플라스틱 모재(5)가 변형되기 쉽고, 20㎝ 이상일 경우에는 피막이 적정치 이하의 두께로 이루어지는 등 제품의 품질을 저하시키게 된다.

따라서 상기 배럴(30)은 플라스틱 모재(5)와 상기 코팅처리부(20)의 이베퍼레이션부(27) 및 스퍼터링부(25) 간의 간격을 고려하여 이에 대응하는 지름으로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전자파 차폐용 다층피막형성장치의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 다수의 플라스틱 모재(5)를 각각 지그(31)에 삽입한 후, 다수의 지그를 배럴(30)에 장착하되 상기 다수의 플라스틱 모재(5)의 피막 형성 면이 배럴(30)의 내측을 향하도록 삽입시킨 뒤 상기 배럴(30)을 챔버(10) 내측에 장착한다.

그 후, 한쌍의 진공펌프(1, 3)를 작동시켜 상기 챔버(10) 내의 진공압력을 10^-6∼10^-7Torr로 설정한 후, 아르곤가스를 챔버(10) 내로 주입한다.

이 경우, 상기 한쌍의 진공펌프(1, 3)를 동시에 작동시킴에 따라 상기 챔버(10) 내부가 상기 진공압력까지의 진공상태를 유지하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있으므로 이에 따른 진공효율을 높일 수 있다.

대략 30분 정도 진행되는 전처리공정은 탈개스(out-gassing)를 처리를 통해 다수의 플라스틱 모재(5)의 피막 형성 면에 부착된 이 물질을 제거하고 동시에 플라스틱 모재(5)의 표면을 활성화시켜 플라스틱 모재(5)와 형성될 피막 물질과의 밀착력을 향상시킨다.

이어서 아르곤 가스가 주입되면 전처리공정으로 구동부(도시하지 않음)를 통해 배럴(30)을 20∼40회/min. 회전 구동시키면서 동시에 이온빔발생부(21)를 작동시켜 이온빔을 아르곤 가스에 주사하여 플라즈마 반응을 일으킨다.

상기 공정을 마친 후, 진공압력을 10^-6∼10^-7Torr하에서 약 10분 정도 상기 챔버 내에 배치된 이베퍼레이션부(27)를 통해 배럴(30)에 의해 지속적으로 회전하고 있는 다수의 플라스틱 모재(5)에 전자파 차폐 물질인 구리 피막을 형성한다.

이어서 다수의 플라스틱 모재(5)에 상기 구리 피막형성이 완료되면 약 2분∼10분정도 스퍼터링부(25)를 작동시켜 상기 구리 피막 위에 내부식성을 갖는 스테인레스 피막을 형성한다.

이때 형성되는 상기 구리 및 스테인레스 피막은 상기 배럴(30)의 회전수를 제어함에 따라 그 두께를 용도에 적합한 두께를 선택적으로 형성할 수 있으며, 더욱이 상기 배럴(30)이 회전함에 따라 다수의 플라스틱 모재(5)에는 균일한 피막을 형성시킬 수 있다.

상기한 본 발명에 있어서는 다층피막형성을 위해 종래에는 다수의 진공챔버를 필요로 한 선형구조로 이루어진 부피가 큰 장치를 사용한데 반하여, 단일챔버를 통해 다층피막을 형성할 수 있어 장치의 부피를 크게 줄일 수 있고, 이에 따른 제작비용을 절감시킬 수 있으며, 더욱이 서로 다른 공정을 단일챔버 내에서 행함에 따라 작업의 간소화 및 다층 피막처리시간을 단축시킬 수 있어 생산성을 크게 증대시킬 수 있다.

또한 플라스틱 모재에 피막을 균일하게 형성할 수 있고, 피막의 두께를 자유롭게 조절할 수 있어 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치를 나타내는 개략 정단면도,

도 2는 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치의 코팅처리부를 나타내는 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 전자파 차폐용 다층피막형성장치의 코팅처리부를 나타내는 저면도,

*도면내 주요 부분에 대한 부호설명*

1, 3: 진공펌프 5: 플라스틱 모재

10: 챔버 11: 구동부

20: 코팅처리부 21: 하우징

23: 이온빔발생부 23a: 마그네틱

25: 스퍼터링부 25a: 스테인레스 소재

25b, 27d: 고전압전원장치 27: 이베퍼레이션부

27a: 포터 27b, 27c: 홀더

28: 구리소재 30: 배럴

31: 지그

Claims

적어도 2이상의 진공펌프와 연통 결합되고 일측에 구동부를 구비한 원통형 챔버와,

상기 챔버의 내측 중앙에 챔버의 길이방향으로 배치되며 코팅처리부와,

상기 코팅처리부에 의해 다수의 플라스틱 모재에 균일한 다층피막이 형성될 수 있도록 상기 코팅처리부가 내측에 삽입되는 상태로 상기 챔버 내에서 상기 구동부에 의해 회전 가능하게 장/탈착 가능하도록 배치되는 배럴로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 다층피막형성장치.
제1항에 있어서, 상기 코팅처리부는 피막형성의 전처리작업으로 플라스틱 모재의 표면을 활성화시켜 피막과의 밀착력을 향상시키기 위한 이온빔발생부와, 전처리작업 후 전자파 차폐물질을 플라스틱 모재에 진공증착시켜 제1 피막을 형성하기 위한 이베퍼레이션부와, 상기 제1 피막에 내부식성을 부여하기 위한 제2 피막을 형성하기 위한 스퍼터링부가 일체로 형성되며, 각각 서로 다른 방향으로 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 다층피막형성장치.
제1항에 있어서, 상기 배럴은 코팅처리부의 길이에 대응하는 길이로 이루어지며, 내주면에는 다수의 플라스틱 모재가 코팅 형성 면이 코어처리부를 향하도록 결합된 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 다층피막형성장치.
제1항에 있어서, 상기 배럴은 다수의 플라스틱 모재에 형성되는 피막의 두께 편차를 줄이기 위해 20∼40회/min.로 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 다층피막형성장치.
제1항에 있어서, 상기 코팅처리부에 의해 피막 형성 시 플라스틱 모재가 고온에 의해 형상이 변형되는 것을 방지토록 코팅처리부와 플라스틱 모재간의 간격은 10∼20 ㎝로 설정되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐용 다층피막형성장치.