KR20080011260A

KR20080011260A - 휴대폰 키패드나 또는 피씨비용 상압 플라즈마 전처리 장치

Info

Publication number: KR20080011260A
Application number: KR1020060071814A
Authority: KR
Inventors: 김동규; 최진문
Original assignee: 주식회사 이넥트론
Priority date: 2006-07-29
Filing date: 2006-07-29
Publication date: 2008-02-01

Abstract

본 발명은 공업용 부품으로 사용되는 ABS수지나 또는 PCB의 습식도금진행시 탈지, 에칭, 중화처리 등 전처리 과정을 기존의 화학약품을 사용하지 않고 상압 플라즈마 처리를 이용하여 표면전처리 하는 공정시스템이다. 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치는 전처리를 위한 재료를 이송시키기 위해 순환되는 이송부와, 이송부에 부착되어 재료를 담는 전도성의 표면처리장치부와, 이송부의 사이에 설치되는 플라즈마발생부와, 플라즈마발생부에 전원을 공급해 주는 파워서플라이부와, 플라즈마 전처리에 의해 발생된 오존을 흡입배출시키는 가스집진유니트를 포함한다.

Description

휴대폰 키패드나 또는 피씨비용 상압 플라즈마 전처리 장치{Pre-treatment device using plasma}

도 1은 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이고,

도 2는 도 1의 평면도를 개략적으로 나타낸 도면이며, 그리고

도 3은 도 1의 측면도를 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 상압 플라즈마 처리 장치 110 : 메인프레임

120 : 이송부 130 : 동력전달부

140 : 표면처리장치부 150 : 플라즈마발생부

151 : 상전극 152 : 하전극

153 : 하전극업다운부 160 : 커버

170 : 파워서플라이부 171 : 상전극파워

172 : 하전극파워 175 : 파워콘트롤부

180 : 가스집진유니트 190 : 콘트롤박스

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 화학전처리 공정을 탈피하여 플라즈마 처리를 이용한 청정 표면 전처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 플라스틱이나 PCB 등의 표면에 금속을 코팅할 때 가장 문제가 되는 것은 소재와 코팅된 금속 재료와의 접착력이다.

현재 ABS수지를 대표로 하는 플라스틱 재료는 종래 화학적인 에칭만으로 실용적으로 충분한 도금막의 밀착성을 얻을 수 있는 점으로 가전, 자동차 분야는 물론, 반도체, 휴대폰 등 매우 다양한 영역에서 사용되고 있다.

ABS수지 이외의 도금용수지로서 내열성에서 ABS보다 우수한 폴리프로필렌을 비롯하여 나일론, 폴리사불화에틸렌, 에폭시, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 폴리염화비닐, 폴리아세탈, 폴리에칠렌, 폴리페닐렌옥사이드, 아크릴 등 수많은 플라스틱 소재가 용도에 따라 도금용 소재로 사용되고 있다.

플라스틱 재료는 보도체가 대부분이어서 전기적 방법으로 비금속 재료 표면에 금속을 코팅할 수 있다. 그러므로 플라스틱 표면에 금속코팅을 위해서는 습식도금인 경우, 무전해 도금방법을 이용하는 것이 일반적이다.

또한 금속재료를 진공챔버에서 sputtering, evaporation, 화학기상증착법 등과 같이 진공 배기상태에서 물리적 화학적인 방법으로 코팅하는 방법과, 화학적 방법으로 용액중의 금속이온을 촉매를 사용하여 환원시켜 코팅하는 방법으로 무전해 즉, 비전해 도금을 구분할 수 있다.

진공챔버에서 금속재료를 sputtering하여 비금속재료에 코팅하는 방법은 진공장비와 플라즈마 발생장치와 같은 고가장비가 필요하며 코팅하고자 하는 재료의 크기가 진공챔버의 크기에 의하여 제한되고, 진공배기가 필요하기 때문에 운전비용과 유지보수비가 크고 제품코팅처리 속도가 화학적 처리방법에 비하여 늦다는 단점 때문에 생산성이 낮고 생산비가 높다는 단점이 있다.

부도체 표면에 무전해도금과 전기도금과정을 통하여 금속을 코팅하는 방법은 초기 시설투자비가 많이 들지 않고 코팅속도가 빠르며, 생산서면에서 탁월한 경쟁력을 가지고 있으나 오염물질 배출이라는 환경문제가 있고 오염된 폐수를 처리하는 정화처리비용이 사후에 많이 들어갈 수 있다는 결정적인 문제가 있다.

뿐만 아니라 화학적 금속도금을 위해서는 도금을 원활히 하기 위하여 여러 단계의 화학적 전처리 과정을 거쳐야 하며, 이 과정에서 특히 CrO₃, HCL, H₂SO₄, HF 등 고농도의 폐수가 배출되는 공정이 필수적이게 되어 에칭(etching)과 같은 전처리 과정에서 수질오염의 심각한 문제를 야기한다는 단점이 있다.

sputtering 방법 혹은 화학적 무전해 도금방법의 공통적 문제점은 원재료의 표면과 금속코팅재료의 접착력이 약하다는 것이다.

이것을 해결하기 위하여 sputtering 방법에서는 금속재료를 코팅하기 전에 코팅하고자 하는 재료의 표면을 처리하여 금속과 원재료간의 접착력을 증가시키는 방법과 Ti, Cr 등의 접착력이 좋은 금속층을 버퍼층(buffer layer)으로 사용한다.

화학적 무전해 도금에서는 화학적으로 금속을 재료에 코팅하기 전에 표면에 에칭처리하여 금속과 재료간의 접착력을 증가시킨다. 따라서 비금속 재료의 표면에 금속을 코팅하고자 하고 그 접착력이 내구성을 갖도록 하기 위해서는 반드시 금속을 코팅하기 전에 원재료의 표면을 개질처리할 필요가 있게 되는 것이다.

비교적 저렴하고 방법이 간단하여 생산 단가를 낮출 수 있고 공정시간을 단축시킬 수 있어 현재 이 표면 전처리 과정으로 가장 선호되고 있는 방법은 화학적으로 표면을 에칭하여 처리하는 공정이다.

그러나 화학적 표면 전처리 공정 또한 단기적으로는 생산 단가를 낮출 수 있는 것으로 보이나 장기적으로는 폐수발생에 의한 수질 악화에 따른 문제와 환경정화하고 하는 부가적 공정이 필요하다는 것 때문에 생산 단가가 실질적으로 고가가 될 가능성이 충분히 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 플라스틱으로 대별되는 비금속 재료와 일반 금속 재료의 금속코팅을 위하여 기존의 화학적 전처리 단계의 생산단가와 경쟁력이 있도록 구성시키면서 기존의 화학적 전처리 과정에서 크게 지적되었던 폐수발생을 극소화시키기 위해 전처리 단계를 플라즈마를 이용하여 표면개질 처리하도록 하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

플라스틱이나 또는 PCB 등과 같은 비금속 표면에 금속 코팅을 위한 전처리 공정 장치에 있어서,

전처리를 위한 재료를 이송시키기 위해 순환되는 이송부;

이송부에 부착되어 재료를 담는 전도성의 표면처리장치부;

이송부의 사이에 설치되는 플라즈마발생부;

플라즈마발생부에 전원을 공급해 주는 파워서플라이부; 및

플라즈마 전처리에 의해 발생된 오존을 흡입배출시키는 가스집진유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 키패드용 상압 플라즈마 전처리 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대폰 키패드나 또는 PCB용 상압 플라즈마 처리 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치를 위에서 바라본 개략도이며, 그리고 도 3은 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치를 측면에서 바라본 개략도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 상압 플라즈마 전처리 장치(100) 이송부(120)와, 표면처리장치부(140)와, 플라즈마발생부(150)와, 파워서플라이부(170)를 포함한다.

먼저, 이송부(120)는 본체 역할을 하는 메인프레임(110)내에 설치되는 것으로, 일측으로 재료를 올리는 로딩부(125a)가 구비되고, 타측으로 재료를 배출시키는 언로딩부(125b)가 구비된다. 이러한 이송부(120)는 두개의 롤러(121a, 121b)에 의해 컨베이어벨트(122)가 감기어 순환된다. 이때, 컨베이어벨트(122)는 순환시키기 위한 동력전달부(130)가 구비된다.

동력전달부(130)는 모터(131)와, 체인(132)으로 구성되어 어느 하나의 롤러(121a, 121b)에 체인(132)이 결속되어 롤러(121a, 121b)를 회전시킨다.

표면처리장치부(140)는 전처리 될 재료가 안치되는 것으로, 컨베이어벨트(122)의 상부면상에 다수개가 부착된다. 이때, 표면처리장치부(140)는 전도성을 갖는 동판이 사용된다.

다음으로, 플라즈마발생부(150)는 이송부(120)의 양 롤러(121a, 121b)의 사이에 설치되는 것으로, 상전극(151)과 하전극(152)으로 구성된다.

우선, 상전극(151)은 표면처리장치부(140)의 상부면상에 설치되는 것으로, 표면처리장치부(140)와 일정한 간격을 두고 배치된다. 이때, 상전극(151)은 전처리 될 재료의 성질에 따라 상전극(151)의 높이를 조절할 수 있다.

그리고 하전극(152)은 표면처리장치부(140)의 하부측에 설치되는 것으로, 하전극(152)을 승하강시키는 하전극업다운부(153)에 장착된다. 따라서 하전극(152)은 하전극업다운(153)부가 승강하여 하전극(152)이 표면처리장치부(140)의 동판에 접속되면서 플라즈마가 발생되고 하전극업다운부(153)가 하강하면 플라즈마의 발생이 멈추게 된다.

다음으로, 파워서플라이부(170)는 플라즈마발생부(150)의 에너지원인 교류전원을 공급하는 것으로, 상전극파워(171)와, 하전극파워(172)로 구성된다. 이때, 파워컨트롤부(175)를 두어 여러 개의 상전극(171)에 정해진 순서로 전원을 공급하도록 구성 된다.

한편, 플라즈마발생부(150)에는 커버(160)가 설치된다. 이 커버(160)는 플라즈마가 발생될 때에 하강하여 플라즈마가 외부로 노출되지 않도록 해준다.

그리고 플라즈마가 발생되어 전처리 되는 과정에서 다량의 오존이 발생되는데, 이처럼 발생는 오존을 처리할 수단이 마련되어야 한다. 따라서 도면에서 보는 바와 같이 가스집진유니트(180)가 메인프레임(110)의 하부에 설치되어 발생되는 오존을 모두 집진하며, 집진된 오존을 안전한 장소로 배출시킨다.

또한, 전술한 이송부(120), 플라즈마발생부(150), 파워서플라이부(170) 및 가스집진유니트(180)를 모두 통제할 수 있는 컨트롤박스(190)가 별도로 더 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치(100)는 진공을 사용하지 않는다. 이와 같이 진공을 사용하지 않음으로서 고가의 초기 시설 투자비가 필요 없고 유지관리가 수월하다는 장점이 있다.

참고로, 기존의 플라즈마 표면 처리 방법은 고가의 진공장비를 사용해야 하고 유지관리가 상대적으로 복작하며 장비의 운전비용이 상대적으로 비싸다는 문제가 있다. 또한 특수가스를 사용함으로서 부대적인 시설과 비용이 필요하고 플라즈마를 발생시키기 위한 전원이 레이디오 프리퀀시(Radio frequency, RF) 또는 마이크로웨이브(microwave)를 주로 사용함으로 그 부대비용이 크다는 단점이 있었다.

그러나 본 발명의 상압 플라즈마 처리 장치(100)는 주파수가 수 kHz인 로우 프리퀀시(Low Frequency, LF)의 파워서플라이부(170)를 사용하고 이에 관계된 장치가 모두 국내에서 생산, 조달 가능함으로 국산화가 쉽고, 가격이 저렴한 장점이 있다.

한편, 상용화되고 있는 기존의 변압기(transformer)는 규소 강판을 적층한 것이 주를 이루고 있으나 단점으로 에너지 손실이 크고 부피가 커진다는 단점이 있다. 그러나 본 발명의 파워서플라이부(170)는 특수 소재를 이용하여 에너지효율을 증가시키고 부피를 감소시키는 결과를 얻었다.

즉, 본 발명의 파워서플라이부(170)는 마그네틱 에너지 스토링(magnetic energy storing) 방법을 이용하여 원하는 형태의 출력을 얻을 수 있으며 특수 소재를 사용함으로서 부담하게 될 비용 증가는 크지 않으며 국내에서 생산, 조달 가능한 재료를 사용한다.

또한, 대기압 또는 낮은 진공의 플라즈마를 발생시키는 장치의 경우, 전극 수명이 매우 제한적이어서 공정중단, 운전중단에 의한 연속고정의 작업 시간이 짧은 단점이 있다.

그러나 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치(100)는 그 제한적 수명을 길게 연장시킴으로서 운전중단에 따른 생산 효율감소를 방지할 수 있게 하며 수명이 연장됨으로서 생산단가 또한 감소시킬 수 있도록 하고 처리 결과의 재현성과 신뢰성을 높을 수 있게 한다.

따라서 본 장비를 통하여 플라스틱(ABS 등) 소재에 대한 도금공정시 에칭공정을 생략할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치(100)는 친환경 공정기술로 전처리 단계에서의 오염원 배출을 최대한 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 상압 플라즈마 처리 장치를 이용하면 기존에 사용하던 화학적 전처리 과정의 기본적인 4단계 및 3단 수세의 공정이 생략이 된다. 이것은 고정단축 및 생산성을 향상시킨다.

또한, 종래에 사용하던 화학적 전처리보다 우수한 밀착력과 코팅층을 형성할 수 있으며 화학물질을 사용하지 않기 때문에 친환경 전처리 기술이 된다. 시스템 장치의 기본구성이 용이하며 처리시간이 짧아 생산성을 효과적으로 관리 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

플라스틱이나 PCB 등의 금속 또는 비금속 표면에 금속 코팅을 위한 전처리 공정 장치에 있어서,

전처리를 위한 재료를 이송시키기 위해 순환되는 이송부;

상기 이송부에 부착되어 재료를 담는 전도성의 표면처리장치부;

상기 이송부의 사이에 설치되는 플라즈마발생부;

상기 플라즈마발생부에 전원을 공급해 주는 파워서플라이부; 및

플라즈마 전처리에 의해 발생된 오존을 흡입배출시키는 가스집진유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대폰 키패드용 상압 플라즈마 전처리 장치.