KR20080006069A

KR20080006069A - 절약형 도전재

Info

Publication number: KR20080006069A
Application number: KR1020060064745A
Authority: KR
Inventors: 이형곤
Original assignee: 이형곤
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-16

Abstract

본 발명은 절약형 도전재에 관한 것으로서 구체적으로는 쉬트의 좌우방향은 물론 상하방향까지도 전기전도성을 갖는 도전재, 특별히 충격흡수성과 유연성 및 상하방향으로 향상된 고전도율을 갖도록 개선된 절약형 도전재에 관한 것이다.

이를 위해 폴리머 기재로 만들어지며 한 층 이상의 구조를 갖는 쉬트(sheet)형 기재(substrate)와, 상기 쉬트형 기재의 지정된 위치에 형성되고 적어도 상기 기재의 상/하면을 관통하는 천공홀(또는 커팅 슬릿-cutting slit ; 이하 천공홀로 통일하여 칭함)과, 상기 기재의 상/하면에 각각 형성된 상표면도전재(층)과 하표면도전재(층), 그리고 상기 천공홀을 통하여 상기 상/하표면도전재(층)을 전기적으로 서로 접속해주는 연결도전(재)층을 포함하여 이루어지는 상하좌우 (x,y,z 축) 모든 방향으로 통전기능을 갖는 도전재에 있어서, 상기 도전재(층)은 적어도 물리적증착 박막을 포함하는 (1)두 종류 이상의 물성(physical property) 재료(이하 제1도전재-X, 제2도전재-Y 로 칭함) 로 형성된 것이며, 도전재 X 또는 Y를 포함하여 형성된 (각 도전재(층)들에 있어서 해당 재료로 이루어진)각층의 면저항은 RSx > RCx 인 동시에 RSy < RCy 인 관계식이 성립되는 구조를 특징으로 하는 절약형 도전재가 제공된다.

또한 상기 기재의 상/하표면 중 적어도 한 면에 제2기재를 추가로 더 포함하며, 상기 제2기재는 적어도 한 표면에 물리적 증착방법에 의하여 (상기 표면도전층의 요소로서) 증착박막이 형성된 것을 사용함으로써 도전재의 생산성과 품질을 크 게 향상시킬 수 있는 절약형 도전재도 함께 제공한다.

상하방향 도전재, 전자파차폐, 물리적 증착(physical vapor deposition)

Description

절약형 도전재 {saving conductive sheet}

도1은 천공홀의 단면이 장구형으로 형성된 기재의 단면도

도2는 천공홀의 단면이 (직)사각으로 형성된 기재의 단면도

도3은 도전재를 제외한 기재가 두층 이상으로 구성될 수 있음을 설명한 예의 단면도

도4는 제1, 2 도전재를 모두 사용하여 표면도전층과 연결도전재(층)을 형성한 예의 단면도

CL1H ; 표면도전층 중에서 제1도전재로 형성된 층의 두께 CL1V ; 연결도전재층 중에서 제1도전재로 형성된 층의 두께

CL2H ; 표면도전층 중에서 제2도전재로 형성된 층의 두께 CL2V ; 연결도전재층 중에서 제2도전재로 형성된 층의 두께

도5, 6, 7, 8은 제1, 2 도전재 중 어느 한 층의 두께가 0인 경우(즉 생략된 경우)의 단면도

도9는 도8의 제1도전재 위에 제2 또는 제3 도전재로 보강 보호 코팅층을 형성한 예의 단면도

도10은 제2기재의 지정된 장소에 형성된 천공홀 내측면과 제2기재의 양표면을 도전재로써 코팅하여 각각 연결도전층과 상/하표면도전층을 형성하여 상하좌우(x,y,z 축방향) 모든 방향으로 통전되는 쉬트형 도전재를 (금속 호일을 대체하는)제1도전재(층)로서 사용하는 절약형 도전재

1;쉬트형 폴리머 기재(한 층 이상으로 구성되며 발포층<도면생략>을 포함한 것일 수 있다) 2;제2의 쉬트형 폴리머 기재 3;기재의 지정된 장소에 형성된 장구형 단면의 천공홀(또는 커팅슬릿-cutting slit 이하 천공홀로 통일하여 칭함) 5;사각 단면의 천공홀 7;도전재(층)에 형성된 천공홀 9;제2 쉬트형 기재에 형성된 천공홀 11;폴리머 쉬트형 기재에 형성된 천공홀 15;제1도전재(층) 17,19, 233;연결도전재(층) 형성된 후 남는 천공홀 21;제2도전재(층)

100;제1도전재(층) 101;제3도전재(층) 103;보강(보호)층 229; 홀을 남기지 않고 형성된 연결도전층 231; 홀을 남기며 형성된 연결도전층 235; 제2기재에 형성된 천공홀

237; 금속호일(foil)

본 발명은 전자부품 또는 재료로 사용되는 절약형도전재에 관한 것이다. 근래의 전자 제품들은 경박단소화라는 추세에 따라 작은 공간 안에 여러가지 부품들이 집적되어 있는 경우가 대부분이다. 특히 고주파 발진 회로가 있는 경우와 고주파 신호 처리 도선이 배치되어 있는 경우 전자기파의 흡수 차폐가 필수적인 관건이 되고 있다. 예를 들어 휴대폰이나 평판표시장치의 경우 전자부품 간의 고주파 간섭을 예방하여야 하며 외부로의 방출 또한 철저히 방지되어야 할 것이다.

이러한 과업을 달성하기 위해 흔히 공지 기술에 의한 전자기파 흡수제, 또는 전자기파 차폐재가 개발되어 사용되고 있으며, 이러한 부품의 가장 흔한 형태로서 전도성 직물과 이를 이용한 전자파 가스켓들이 다수 시판 사용되고 있는 실태이다.

그러나 상기 전도성 직물과 이를 이용한 전자파 가스켓들은 그 제조방법이 복잡하고 제품의 형상에 있어서 극히 제한적이라는 한계와 그 생산단가가 고가라는 문제를 안고 있을 뿐만 아니라 매우 얇은 형상의 가스켓이나 미세한 형상의 제품으로 만들기가 매우 곤란한 것이 사실이다.

이러한 문제 중의 일부, 즉 단가문제를 해결하기 위하여 스텐리 알(Stanley R)에게 부여된 미국특허 6,541,698 에서는 매우 미세한 돌출기를 무수히 갖고 있는 얇은 필름의 어느 한 면 위에 건식증착법에 의한 박막을 형성하고, 이 필름을 이용하여 공지 기술에 의한 전자파 가스켓을 제조함으로써 도전성직물에 의한 제품보다 생산비를 낮추는 방안을 제시하고 있다. 그러나 이것은 필름의 단면에 물리적 증착(pvd) 방법으로 단순한 코팅을 실시한 것으로서 필름 단면의 상하방향으로는 전혀 통전되지 않는 것이므로 2차원적인 도전성만 부여하는 것이라서 생산단가는 저렴하지만 제조의 용이성 또는 제품의 다양성에서는 여전히 한계를 갖고 있다.

특별히 공지 기술에 의한 도전성직물(부직포)을 이용하여 제조되는 가스켓의 경우 특정한 형상으로 제조하기 위해서 많은 공정과 생산기계들을 필요로 한다. 이를 해 결하기 위해 상하좌우 모든 방향으로 통전이 가능하며 일정한 두께를 갖는 도전재료들과 이를 원하는 형상으로 간단히 절단하여 사용하는 방법을 제안하고 있다. 이를 실현한 발명으로 들 수 있는 대한민국특허 10-0471194 에서는 스펀지 재료를 무전해 도금방법으로 금속층을 부여하고 이를 상하좌우 방향으로 통전이 가능한 도전성 쉬트로 제시하고 있다. 그러나 이 제품의 경우 무엇보다 심각한 공해를 일으키는 도금공정이 개입되고 있으며 더욱이 제품의 탄성저하 및 매우 복잡하고 낮은 생산성이 커다란 문제가 되고 있다.

또 다른 발명으로는 대한민국특허 10-0478830 에서는 발포수지 쉬트에 다수의 홀을 만든 후 이것을 전도성 수지로 코팅하고 건조시키는 방법으로 상하로 통전이 가능한 도전성 쉬트를 만드는 방법을 제시하고 있으나 이는 전도성 수지의 높은 가격을 비롯하여 에너지 효율성 등 제품 단가의 문제가 남아 있어서 이 제품의 대중화를 가로 막는 문제의 요소로 작용하고 있다.

이외에도 여러가지 발명과 제안이 있으나 상기한 선행기술들의 문제를 해결한 구성은 아직 없는 실태이다. 따라서 여전히 공해문제가 발생하지 않으며, 생산 단가가 저렴하고, 유연성과 탄성이 보장되고, 신뢰성이 향상된 상하좌우 통전기능을 갖는 도전재의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이를 해결하기 위해서 유연성 쉬트에 다수의 천공 홀(hole) 또는 커팅슬릿( cutting slit; 이하 홀로 통일하여 칭함)을 형성한 합성수지 쉬트를 준비하고, 상 기 쉬트의 상/하(아래/위) 표면과 상기 천공 홀의 측면에 각 각 상/하 표면도전층과 연결도전층을 물리적 증착방법으로 균일하게 코팅하여 상기 홀의 측면에 고르게 코팅된 연결도전층으로 하여금 상기 상/하 표면에 코팅된 표면도전층들을 전기적으로 연결하여 상/하 표면도전층이 전기적으로 연결된; 상하좌우 모든 방향으로 통전 기능을 갖는 도전재와 그 코팅 방법이 제안될 수 있다.

그러나 이러한 제품 역시 기본적으로 심대한 문제를 갖고 있다. 즉 물리적 증착방법의 한계로 인하여 발생되는 몇가지 현상들이 그것인데, 그 중에서 가장 중대한 문제는 물리적 증착방법의 가장 큰 문제라 할 수 있는 불량한 스텝커버리지(step coverage) 현상이다. 물리적 증착은, 무전해 도금이나 디핑(deeping)방법에 의한 수지코팅과는 달리, 코팅 소스(coating source)와 마주 보고 있는 면 쪽에는 두껍게 코팅이 잘 되지만 마주 보고 있지 않은 측면이나 뒷면 쪽에는 코팅이 이루어지기 어렵다. 이러한 문제 중에서 뒷면 쪽의 코팅은 그 상당하는 뒷면 쪽에 코팅 소스를 추가로 배치함으로써 해결할 수 있다. 그러나 폭(또는 직경)이 좁고 깊은 천공 홀의 내측면에 코팅하는 방법은 여전히 커다란 문제의 장벽으로 남아 있다. 이렇듯 코팅 소스와 마주보는 면과 측면에 각 각 물리적으로 증착(코팅)되는 박막의 두께 비율을 스텝커버리지라 한다. 상기 두께 비율이 100%에 가까울수록 '스텝커버리지가 좋다'라고 표현하기도 한다. 스텝커버리지를 향상시켜 주기 위해서는 (물리적 증착 방법의 형태를 막론하고) 물리적 증착을 수행하는 진공 챔버(chamber) 내의 진공도를 (대기압에 가깝게) 낮추어 그 내부에 존재하는 기체와 증기(vapor)들의 평균자유행정(mean free path)을 짧게 만들어 주거나 또는 피코팅기재(substrate) 자체에 바이어스 전압(bias voltage)을 인가해 주는 것이 그 필수 조건이다. 그러나 상기 피코팅기재는 연속적으로 공급되는 부도체일 경우가 대부분이다. 따라서 바이어스 전압 인가방법은 실현이 불가능함으로 제외하고, 평균자유행정을 짧게 만들어 주는 방법을 이용하여야 한다. 그러나 본 발명자가 실시한 반복된 실험 결과의 면밀한 분석과 공지의 연구 보고서들을 통하여 다음과 같은 결함들을 발견하게 되었다. 즉 이 방법 역시 좁고 깊은 천공 홀의 내측 면을 균일하게 코팅할 수는 있으나, 다음에 기술되는 여러가지 질적인 문제들로 인해 커다란 장벽에 부딪히게 된다는 것이다. 상기와 같이 평균자유행정을 줄여주는 방법으로 코팅할 경우 코팅소스로부터 출발한 증착물질은 일정한 거리(path)를 비행하는 동안 다른 기체(혹은 증기)들과 부딪히는 횟수가 많아지게 된다. 즉 다른 물질들과 혼합되거나 활성분자들과 화합될 가능성이 늘어남으로 그 순도에 적지 않은 악영향을 주게 된다. 상기한 화합의 형태는 주로 산화 혹은 질화의 형태가 된다. 이는 금속 박막층 중에 금속 산화물 또는 금속 질화물을 불순물로 포함하게 하는 결과를 초래하게 된다. 즉 금속도전층의 전기전도도(conductivity)의 저하를 일으킨다. 여기에 더하여 상기 불순물(주로 유전체)의 혼입 결과로 박막은 좀더 유전체의 특성을 따라가며 강도가 저하되고 깨지기 쉬운(brittle) 특성을 나타낸다. 또한 증착물질이 다른 기체들과 부딪히는 동안 운동에너지를 상당량 손실하게 되어 물리적 증착 박막이 피코팅기재 위에 코팅되는 접착력과 박막 밀도는 당연히 저하될 수밖에 없다. 즉 깨지기 쉬울 뿐 아니라 피코팅 기재로부터 탈착이 일어나거나 박막 자체가 그 연속성을 잃어 단락현상을 보이는 등 전도재로서의 치명적인 결함을 갖게 된 다. 게다가 증착물질이 다른 분자들과 부딪히는 횟수가 늘어날수록 산란(scattering)되는 량이 늘어나기 때문에 피코팅기재 위에 코팅되지 않고 진공챔버의 내벽에 부착되는 물질들이 많아져 고가의 증착물질을 허비하게 되며 이에 따라 당연히 코팅속도는 저하되고 생산비용은 증가한다. 상기한 바와 같이 일반적인 방법, 즉 평균자유행정을 줄여주는 방법에 의해 스텝커버리지를 향상시키고자 한다면 당면한 문제해결에 큰 도움이 되지 못한다는 결론을 얻었다.

본 발명의 목적은 상기한 모든 문제점들을 완벽하게 해결하고 신뢰성이 높은 도전재를 제공하기 위한 것이다. 즉 생산성을 높여서 제품단가를 대폭적으로 낮출 수 있으며, 높은 전기전도도를 부여하고, 내구성과 신뢰성을 향상시킨 절약형도전재와 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내구성과 내마모성이 향상된 도전재와 전자기파를 흡수하고 차단하며 원적외선을 흡수 또는 방출하는 기능을 함께 보유하는 절약형도전재를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기 절약형도전재의 기재와 도전층에 있어서 본 발명을 실현하기 위해 특별히 제안된 고유 구성을 통하여 상기한 선행 기술들의 모든 문제와 불합리한 점들을 모두 해결하도록 하였다.

이를 위해 본 발명의 첫 번째 양태로서 폴리머 기재로 만들어지며 한 층 이상의 구조를 갖는 쉬트(sheet)형 기재(substrate)와, 적어도 상기 쉬트형 기재의 지정된 위치에 형성되고 적어도 상기 기재의 상/하면을 관통하는 천공홀(또는 커팅 슬릿-cutting slit ; 이하 천공홀로 통일하여 칭함)과, 상기 기재의 상/하면에 각각 형성된 상표면도전재(층)과 하표면도전재(층), 그리고 상기 천공홀을 통하여 상기 상/하표면도전재(층)을 전기적으로 서로 접속해주는 연결도전(재)층을 포함하여 이루어지는 상하좌우 (x,y,z 축) 모든 방향으로 통전기능을 갖는 도전재에 있어서, 상기 도전재(층)은 적어도 물리적증착 박막을 포함하는 두 종류 이상의 물성(physical property) 재료(이하 제1도전재-X, 제2도전재-Y 로 칭함)로 형성된 것이며, 도전재 X 또는 Y를 포함하여 형성된 (각 도전재(층)들에 있어서 해당 재료로 이루어진)각층의 면저항은 RSx > RCx 인 동시에 RSy < RCy 인 구성을 특징으로 하는 절약형 도전재가 제공된다.

여기서 X는 전도성수지, 무전해도금막, 전해도금막 그리고 그 중의 하나 이상의 재료를 포함하여 구성되는 복합도전막 중에서 선택된 것이며 Y는 증착박막, 금속호일(foil), 금속호일의 대체필름, 그리고 그 중의 하나 이상의 재료를 포함하여 구성되는 복합도전막 중에서 선택된 것이다. RSx 는 도전재(층) X로 형성된 표면도전층의 면저항, RCx 는 도전재(층) X로 형성된 연결도전층의 면저항, RSy 는 도전재(층) Y로 형성된 표면도전층의 면저항, RCy 는 도전재(층) Y로 형성된 연결도전층의 면저항이다. RCy 는 무한대(즉 연결도전재(층)중에 제2도전재(층)Y가 포함되지 않음)일 수 있으며, RSx는 클수록(즉 표면도전재(층)중 X의 두께는 얇을수록) 바람직하다. 상기에서 두 종류 이상의 물성 재료는 두 종 이상의 다른 물질 또는 동일물질로 이루어지되 다른 물성을 갖는 재료일 수 있다. RSx > RCx 인 동시에 RSy < RCy 인 구성을 지향하는 이유는 비교적 생산단가가 경제적인 증착박막이나 (그리고) 금속호일(또는 금속호일 대체필름)을 그 표면도전재(층)에 포함시켜 경제성이 있는 절약형도전재를 제공하기 위함이다. 여기서 RSx > RCx 의 조건을 지향하는 이유는 비교적 생산단가가 고가인 도전재(층) X로 표면도전재(층)을 형성할 때에 넓은 면적에 코팅하는 단가를 절감하기 위한 것이며, 이 경우에는 흔히 형성단가가 상대적으로 좀 더 낮은 도전재(층) Y로써 표면도전재층을 보완하여 도전재(층)X의 전기전도도를 보강하는 것이 바람직할 것이다. 동시에 RSy < RCy 인 조건을 지향하는 이유는 비교적 넓은 표면에는 용이하게 형성할 수 있으며 좁은 틈사이에 형성하기가 곤란한 증착박막 또는 금속포일재(또는 금속포일 대체필름)로는 주로 표면도전재(층)을 형성하기 때문이다. 상기 천공홀은 적어도 상기 쉬트형 기재의 상/하면을 관통하며 표면도전재(층)이 필름(film)이거나 호일(foil)로 된 도전재(층)일 때에는 (이 것들도 필요에 따라서) 함께 관통할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서 상기 천공홀과 천공홀 주변에 존재하는 (연결)도전재(층) (중 적어도 일부분)은 상기 표면도전재(층) 중에 포함된 증착박막층의 적어도 내측면(기재 쪽 면)과 (전기적으로) 접촉된 구조임을 특징으로 하는 절약형 도전재가 제공된다. 이러한 구조의 도전재는 연결도전재(층)가 외부로 노출된 면적이 크기 때문에 증착박막층을 형성하는 방법으로서 증발증착법(evaporation)에 의한 증착박막으로도 두께 방향으로 전도성이 매우 우수한 절약형 도전재를 제조할 수 있기 때문에 스퍼터링(sputtering)증착법에 비하여 더 높은 생산성을 제공할 수 있는 구조인 것이다.

이와 같은 도전재 및 그 제조 방법으로서 상기 박막층을 상기 (연결)도전재(층) 위에 직접 증착하는 방법 외에 상기 기재의 천공홀을 위주로 하는 부위에 (연결)도전재(층)를 형성한 후 뒤이어 금속호일 또는(그리고) 한 면 이상에 도전물질로 증착되어 두께 방향으로 도전성을 갖는 폴리머 필름을 부착하는 방법도 선택될 수 있다. 이러한 구조로 제조할 경우 진공증착 공정의 생산성이 크게 향상되기 때문에 매우 경제적인 방법이 될 수 있을 것이다. 즉 쿠션재의 두께보다 훨씬 더 얇은 필름 위에 증착하기 때문에 진공증착 챔버에 1회에 장입할 수 있는 량이 쿠션재를 직접 장입할 때에 비하여 크게 증대되기 때문이다.

충격흡수력이 더욱 뛰어난 형태의 도전재를 제공하기 위해 본 발명의 또 다른 양태로서 상기에서 쉬트형 기재는 적어도 한 층 이상의 폴리머 발포층을 포함하는 구조임을 특징으로 하는 절약형 도전재가 제공된다.

이와 같이 발포층을 포함하는 기재를 사용하고 전도성 수지 또는 증착박막으로 표면도전층의 일부분을 형성할 경우, 전도성수지의 소비량을 줄이기 위하여 또는 증착과정 중에 상기 발포층으로부터 방출되는 아웃개싱(outgassing) 량(quantity)을 줄이기 위해 본 발명의 또 다른 양태로서 상기 발포층과 표면도전층 사이에 폴리머 수지필름을 합지하거나, 프라이머층을 도포한 구성임을 특징으로 하는 절약형도전재가 제공될 수 있다.

상기에서 연결도전재(층)을 전도성 수지로 형성할 경우 그 소모량을 줄이고 증착박막으로 형성할 경우에는 스텝커버리지(step coverage)를 향상시키기 위하여 본 발명의 또 다른 양태로서 상기 기재의 천공홀 주변에서는 상기 기재의 두께가 부분적으로 기재의 평균두께보다 5nm 이상 더 얇게 형성된 것임을 특징으로 하는 절약형도전재가 제공된다. 여기서 두께 차이가 5nm 이하일 경우에는 전도성수지가 절약되긴 할지라도 경제적인 의미를 찾을 수 없을 것이다.

상기에서 도전재(층)은 건식도금방법에 의한 박막, 무전해(또는 전해) 도금에 의한 도금박막, 전도성 수지코팅층, 금속호일(foil- 또는 박판), 어느 한 면에 표면도전재로 코팅된 폴리머 필름, 상/하 양면에 표면도전재로 코팅되고 상/하표면도전층을 연결하는 연결도전층이 형성된 폴리머 필름, 그리고 그 혼합재(층) 및 다층박막(multi-layers) 중에서 선택된 것들을 사용할 수 있으며, 도전특성을 갖는 것이면 어느 것이라도 좋으며, 특정하여 제한할 필요는 없다. 또한 제1,2,3 도전재로 표현된 것이라도 같은 재질로 구성된 형태일 수도 있다.

기재 준비와 천공홀 형성의 일예;

폴리에스터 필름(폭500mm) 위에 폴리우레탄 발포층이 형성된 쉬트를 준비하여 피치 지정된 장소에 공지의 방법으로 다수의 천공홀을 형성하여 기재를 준비한다. 여기서 천공홀형성은 한 층 이상의 도전재(층)을 기재와 합지한 후에 도전재(층)과 상기 기재를 함께 천공할 수도 있다. 이의 선택은 생산성 또는 제품의 성능이나 단가를 고려하여 결정된다.

이 때에 천공홀의 직경은 0.05~2mm 인 것이 바람직하며 목적에 따라서는 슬릿 형태로 커팅된 천공부를 형성할 수도 있다. 상기 천공홀 또는 천공부의 피치는 흔히 0.2mm이상 3mm이하로 제작하게 되지만 (가깝고 촘촘히 수가 많을수록 바람직할 것 이나) 사용목적과 기재의 형태안정성 그리고 금형제작 공정을 고려하여 제한 없이 적정치를 결정한다.

도전재 형성의 일예;

먼저 도전재는 두 종류 이상의 것으로 하되 X는 전도성수지, 무전해도금막, 전해도금막 그리고 그 중의 하나 이상의 재료를 포함하여 구성되는 복합도전막 중에서 선택된 것이며 Y는 증착박막 또는(그리고) 금속호일(foil 또는 금속호일의 대체필름)로써 형성한다. 도전재(층) X,, Y 이외에 제3, 제4 도전재가 함께 포함될 수 있으며, 그 수도 제한할 필요는 없다.

금속호일 대체 필름의 예; 위에서 상기 금속호일은 보다 유연성과 탄성 및 기계적물성이 뛰어난 재료로 대체할 수도 있다. 이를 위한 도전재는 얇은 유연성 폴리머 필름(2)에 상기 천공홀 형성 방법을 이용하여 다수의 천공홀(235)을 형성한 후 상기 천공홀의 내측면과 상기 폴리머 필름의 적어도 한 면에 증착박막층(101)을 형성함으로써 표면(의 x, y 축) 방향으로의 도전은 물론 두께(z 축) 방향으로의 도전성을 함께 갖도록 함으로써 이루어질 수 있다.

발포층 표면의 거칠기와 아웃개싱(out gassing rate)이 개선된 기재의 일예;

상기 기재 준비과정을 통해 준비된 기재 중에 폴리우레탄 발포층이 겉 표면으로 드러난 쪽의 폴리우레탄 발포층 위에 프라이머 코팅층을 형성하는 방법 또는 얇은 필 름으로 합지하는 방법을 이용하여 발포층의 표면 거칠기와 아웃개싱 특성을 개선할 수 있다.

(실시예 1)

상기에서의 기재 준비과정과 천공홀 형성과정을 통해 두께 50미크론 폴리에스터 필름 위에 0.4mm 두께로 폴리우레탄 발포층이 형성된 기재에 공지 기술을 이용하여 0.7mm 직경의 천공홀을 피치 1.2mm로 형성한다.

상기 천공홀의 내측면을 위주로 한 연결도전층(21)과 표면도전층을 공지의 코팅기술을 이용하여 전도성수지로 코팅한다. 이 때에 상기 천공홀은 전도성수지로 완전히 매워지거나 혹은 내측면에만 코팅될 수도 있다. 이 과정을 마친 후에 상기 전도성수지로 코팅된 기재를 진공 증착용기에 장입하여 상/하 양표면에 증착박막을 형성한다. 상기 증착박막(100)은 전도성 물질이면 어느 것이든 제한 받지 않고 사용할 수 있으나 금속물질로는 주로 금, 은, 동, 니켈, 주석, 인듐 그리고 그 합금 및 복합 화합물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 결과적으로 도 8과 같은 류의 절약형도전재가 얻어진다.

(실시예 2)

상기 실시예 1에서 증착박막(100)의 보호(또는 보강)을 위해 상기 증착박막 위에 니켈, 금 또는 그 합금으로 보호(증착)코팅층을 형성하여 내구성, 신뢰성이 향상된 절약형도전재를 제조하였다. 여기서 상기 보호코팅층(103)으로는 증착층 이외에 전도성수지를 이용하여 형성할 수도 있으며 목적에 따라서 표면 반사율이 적은 것으 로 하는 것이 바람직 한 경우도 있다. 결과적으로 도 9와 같은 류의 절약형 도전재가 얻어진다.

(실시예 3)

상기 실시예 2에서 양면의 증착박막층 대신에 한 면에는 상기 금속호일(101)과 다른 한 면에는 금속호일을 대체한(x, y, z 축 방향으로 모두 도전되는) 폴리머 필름을 표면도전재(층)으로 포함하여 생산성이 더욱 향상된 절약형도전재를 실현하였다. 여기서 상기 천공홀은 기재의 한 면에 제2도전재로서 금속호일을 합지한 후에 금속호일과 기재를 함께 천공하여 형성할 수도 있다.

상기 도전재의 기재는 그 두께가 mm 단위인 것이 대부분이다. 상기 물리적 증착 공정을 효율적으로 수행하기 위하여 상기 기재는 웹(web)형태로 감겨져 진공용기 안에 장입하여 상기 진공용기 내부를 진공분위기로 만든 후 물리적 증착공정을 실행하게 된다. (여기서 물리적 증착공정과 긴 기재를 웹형태로 감은 후 이것을 진공용기 안에서 증착하는 진공웹코팅 공정은 공지 기술에 의해 잘 알려져 있고, 흔히 사용되는 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.) 그런데 이러한 준비과정의 시간이 매우 길어서 한 배치(batch) 당 장입할 수 있는 기재의 길이는 곧 생산성과 직결된다. 여기서 상기 기재의 두께가 얇은 것일 수록 한정된 공간에 좀 더 많이 감기어진 기재를 투입할 수 있는 것이다. 그러나 상기 기재는 충격흡수와 탄성 등을 고려하여 그 두께의 선택 영역은 매우 제한적이다. 따라서 상기 절약형도전재의 기재를 적어도 두개의 겹으로 구성하고 그 중 한 겹은 가능한 한 얇은(따라서 훨씬 더 긴 길이로 많이 감기어진- 결과적으로 한 배치에 더 긴 길이의 필름에 증착할 수 있는) 합성수지 필름을 투입하여 이것의 표면에 일단 물리적 증착 공정을 수행한 후에 상기의 결과로 얻어진 '증착박막이 형성된 합성수지필름'을 상기 기재의 적어도 한면에 접합하는 방법으로써 상기 기재에 직접 물리적 증착박막을 형성한 것과 동일한 결과를 실현할 수 있으며 이 방법은 단가절감에 크게 기여할 수 있을 것이다. 여기서 상기 합성수지필름으로 형성된 제2기재(2)는 구지 쉬트형기재(1)보다 얇아야 한다는 제한을 둘 필요는 없다. 단지 절약형도전재의 기재가 둘 이상의 층으로 나누어진다는 것만으로도 물리적 증착 공정을 실행하는 단계에서의 생산성을 향상시킬 수 있으므로 충분한 가치가 있는 것이다. 이를 실현하기 위해 본 발명의 또 다른 양태로서 상기 절약형도전재는 상기 기재의 상/하표면 중 적어도 한 면에 제2기재(2)를 추가로 더 포함하여 구성된 것이며, 상기 제2기재는 적어도 한 표면에 물리적 증착방법에 의하여 (상기 표면도전층의 요소로서) 증착박막이 형성되어 있는 것임을 특징으로 하는 절약형도전재가 제공된다. 여기서 상기 기재(1)와 제2기재(2) 사이에는 반델발스(van der waals)력 이상의 접합력이 작용하는 것이 바람직하다. 제2기재는 시간적으로 제1기재보다 늦게 투입되는 기재 혹은 보조의 기재라는 의미가 아니며 단순히 기재를 두층 이상으로 구분하여 나눌 수 있을 때에 그 두층을 구분하는 단어로 사용될 뿐이다.

본 발명의 절약형도전재를 보다 다양한 기능을 갖는 제품으로 만들기 위하여 다음과 같은 양태의 도전재들이 제공된다.

즉 상기에서 상기 기재는 전자기파 흡수재, 열전도체, 원적외선 복사체 중에서 선 택된 한 가지 이상을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 절약형도전재가 제공된다. 또한 상기에서 (도전성)점착층이 한 면 이상에 추가로 부가된 구조를 특징으로 하는 절약형도전재가 제공된다. 이러한 구조는 상기 도전재를 특정 필요 장소에 좀 더 용이하게 적용할 수 있도록 도와 줄 것이다.

본 발명의 절약형도전재는 면상발열체로 사용될 수도 있다. 이러한 양태로서 상기 도전재는 면발열체로 사용하기 위하여 상기 연결도전층 재료로 사용되는 제 1도전재(층) X의 비저항이 상기 표면도전층 재료로 사용되는 제 2도전재(층) Y의 비저항에 비하여 적어도 2배 이상인 것을 사용하면 가능하다.

또한 본 발명의 절약형도전재가 면상발열체로 사용될 경우 전류의 흐름으로 인해 당연히 발생되는 자기장을 서로 상쇄시켜 방지한 구조로 사용하기 위하여 상기 절약형도전재는 (면발열체의 자기장 상쇄목적으로) 상기 도전재를 2장 이상 적층하여 겹쳐진 구조로 하여 제공할 수도 있다. 자기장 상쇄목적일 경우에는 상기 적층된 도전재의 단면에 존재하는 짝수층의 상기 연결도전층에 흐르는 전류방향이 서로 균형을 이루며 반대 방향으로 흐르게 배선하여 사용하여야 상기 자기장 방지목적을 실현할 수 있을 것이다. 본 발명의 명세서나 도면에 포함된 양태들은 그 실시 예를 제시한 것으로서 이 외에도 본 발명의 기술적 사상을 토대로 하여 다양한 양태의 절약형도전재가 제공될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 절약형도전재는 전자기파 차폐 필름, 막, 쉬트 또는 가스켓 이나 쿠션재로 사용될 수 있으며 상하좌우 전방향으로의 도전기능을 필요로하는 전자제품의 재료로 또는 (자기장 발생이 방지된) 면상발열체로 사용될 수 있을 것이며, 보다 저렴하고 경제적인 방법으로 보다 다양한 기능을 갖으며 신뢰성이 향상된 절약형도전재를 제공하여 고가의 도전성발포재나 도전성직물 및 도전성부직포 특별히 면상 발열체를 대체할 수 있을 것이다.

Claims

폴리머 기재로 만들어지며 한 층 이상의 구조를 갖는 쉬트(sheet)형 기재(substrate)와, 적어도 상기 쉬트형 기재의 지정된 위치에 형성되고 적어도 상기 기재의 상/하면을 관통하는 천공홀(또는 커팅 슬릿-cutting slit ; 이하 천공홀로 통일하여 칭함)과, 상기 기재의 상/하면에 각각 형성된 상표면도전재(층)과 하표면도전재(층), 그리고 상기 천공홀을 통하여 상기 상/하표면도전재(층)을 전기적으로 서로 접속해주는 연결도전(재)층을 포함하여 이루어지는 상하좌우 (x,y,z 축) 모든 방향으로 통전기능을 갖는 도전재에 있어서, 상기 도전재(층)은 적어도 물리적증착 박막을 포함하는 두 종류 이상의 물성(physical property) 재료(이하 제1도전재-X,, 제2도전재-Y 로 칭함)로 형성된 것이며, 도전재 X 또는 Y를 포함하여 형성된 (각 도전재(층)들에 있어서 해당 재료로 이루어진)각층의 면저항은 RSx > RCx 인 동시에 RSy < RCy 인 구성을 특징으로 하는 절약형도전재
제 1항에서 상기 천공홀과 천공홀 주변에 존재하는 (연결)도전재(층) (중 적어도 일부분)은 제1도전재 X를 포함하며 상기 표면도전재(층) 중에 포함된 제2도전재(층) Y의 적어도 내측면(기재 쪽 면)과 (전기적으로) 접촉된 구조임을 특징으로 하는 절약형 도전재
제 1항에서 상기 쉬트형 기재는 적어도 한 층 이상의 폴리머 발포층을 포함 하는 구조임을 특징으로 하는 절약형 도전재
제 1항에서 상기 기재의 적어도 어느 한 면에 있어서 상기 발포층과 표면도전층 사이에 폴리머 수지 필름을 합지하거나, 프라이머층을 도포한 구성임을 특징으로 하는 절약형도전재
제 1항에서 상기 기재의 천공홀 주변에서는 상기 기재의 두께가 부분적으로 기재의 평균두께보다 5nm 이상 더 얇게 형성된 것임을 특징으로 하는 절약형도전재
제 1항에서 상기 기재는 전자기파 흡수재, 열전도체, 원적외선 복사체 중에서 선택된 한 가지 이상을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 절약형도전재
제 1항에서 (도전성)점착층이 한 면 이상에 추가로 부가된 구조를 특징으로 하는 절약형도전재
제 1항에서 상기 도전재는 면발열체로 사용하기 위하여 상기 연결도전층 재료로 사용되는 제 1도전재(층) X의 비저항이 상기 표면도전층 재료로 사용되는 제 2도전재(층) Y의 비저항에 비하여 적어도 2배 이상인 것을 특징으로 하는 절약형도전재
제 1항에서 상기 절약형도전재는 (면발열체의 자기장 상쇄목적으로) 상기 도전재를 2장 이상 적층하여 겹쳐진 구조임을 특징으로 하는 절약형도전재