KR20110017828A

KR20110017828A - 비전도 금속 코팅 방법

Info

Publication number: KR20110017828A
Application number: KR1020100077504A
Authority: KR
Inventors: 유인태; 권정안
Original assignee: (주)위너테크
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2011-02-22

Abstract

본 발명은 스퍼터링 방식으로 플라스틱 모재에 비전도막 금속을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트, 마그네슘, 글래스파이버, 폴리카보네이트, ABS 등의 성분으로 제작된 모재에 금속감을 주면서 동시에 좋은 내마모성, 내약품성 및 내오염성을 가지는 비전도 금속 코팅 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비전도 금속 코팅 방법은 규소 박막층과 주석 합금 박막층 2중으로 비전도 금속 증착층을 형성함으로써, 규소 박막층과 주석 합금 박막층의 두께 조절로만 다양한 금속감을 표현할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 비전도 금속 코팅 방법은 모재에 형성되는 규소 박막층과 주석 합금 박막층의 두께를 조절하여 비전도 특성을 가짐으로써, 규소 박막층의 두께를 주석 합금 박막층의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성하여 높은 비전도 특성과 동시에 금속감 재질을 표현할 수 있다.

Description

비전도 금속 코팅 방법{Method for coating non-conductive film}

본 발명은 스퍼터링 방식으로 플라스틱 모재에 비전도막 금속을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트, 마그네슘, 글래스파이버, 폴리카보네이트, ABS 등의 성분으로 제작된 모재에 금속감을 주면서 동시에 좋은 내마모성, 내약품성 및 내오염성을 가지는 비전도 금속 코팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 단말기 또는 전자제품의 케이스로는 투명한 아크릴(acryl)이나 폴리카보네이트(PC) 등이 사용되며, 화려한 외관 디자인 효과를 나타내기 위해 니켈(Ni) 또는 크롬(Cr) 등의 금속 박막을 코팅함으로써 금속 느낌의 실버 색상을 표현하였다.

그러나 특히 이동통신 단말기의 케이스에 상기와 같은 전도성 물질인 금속 박막을 사용할 경우 무선 신호에 영향을 끼쳐 통화 중 끊김 현상을 발생시키는 주요 원인이 된다는 사실이 밝혀졌다. 또한 품질검사규격 중의 하나인 정전기(Electro Static Discharge:ESD) 테스트에서도 금속 박막이 폭발하는 현상이 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 주석(Sn) 또는 주석(Sn)-인듐(In) 박막을 이용한 비전도 코팅 방법이 휴대폰 케이스 또는 버튼류에 사용되고 있는데, 이 경우 비전도 박막 코팅층의 손상 방지를 위해 별도의 UV 코팅이나 색상을 표현하기 위한 도료층을 별도로 코팅하는 방식으로 진행되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 비전도 박막 코팅체의 코팅층 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 일반적인 비전도 박막 코팅체는 각종 전자제품의 케이스와 같이 투명한 재질의 코팅 대상물(10)에 금속 재질 느낌의 메탈 코팅층이 코팅되는 방식으로 형성되는데, 메탈 코팅층은 전술한 바와 같이 비전도성을 갖는 주석 합금 박막층(20)이 주로 이용된다. 이러한 주석 합금 박막층(20)은 코팅 대상물(100)의 외부 노출 표면에 코팅되며, 따라서, 주석 합금 박막층(20)을 보호할 수 있도록 그 외부에는 별도의 UV 코팅층(40)이 코팅된다. 이때, 특정 색상을 표현하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 주석 합금 박막층(20)과 UV 코팅층(40) 사이에 특정 색상의 도료를 코팅하는 방식으로 도료층(30)이 형성된다.

이러한 구조에 따라 종래 기술에 의한 일반적인 비전도 박막 코팅체는 주석 합금 박막층(20)을 보호하기 위해 별도의 UV 코팅층(40)을 형성해야 할 뿐만 아니라 색상을 표현하기 위해서 별도의 도료층(30)을 형성해야 하므로, 그 작업 공정이 복잡하고 제작 시간이 오래 걸리며 제작 비용이 증가하는 등의 문제가 있었다. 또한, 색상을 표현하기 위해 별도의 도료를 이용하여 도료층(30)을 형성하기 때문에, 도료 사용시 도료에 의해 환경 유해 물질(폐도료, 폐활성탄 등)이 발생되어 환경 오염을 유발함과 동시에 인체에도 유해하여 작업자의 건강 또한 심각하게 위협한다는 문제가 있었다.

본 발명은 위에서 언급한 종래 비전도 금속 코팅 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 양질의 금속감을 표현하면서도 비전도 특성이 좋은 비전도 금속 코팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 별도의 도료층없이도 간단한 공정으로 모재에 금속감을 표현할 수 있는 비전도 금속 코팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 금속 박막층을 규소 박막층과 주석합금 박막층으로 형성하여 다양한 금속감을 표현하면서 동시에 양질의 비전도성 특성을 가지는 비전도 금속 코팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 금속 박막층의 상면에 프라이머 층을 형성하여 상도 UV 코팅층의 접착력을 향상시킴으로써, 내마모성이 우소한 비전도 금속 코팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비전도 금속 코팅 방법은 모재의 상면에 UV 경화성 도료를 도포하여 모재의 상면에 하도 UV 코팅층을 형성하는 단계와, 하도 UV 코팅층의 상면에 비전도 금속 증착층을 형성하는 단계와, 비전도 금속 증착층의 상면에 프라이머층을 형성하는 단계와, 프라이머층 상면에 UV 경화성 도료를 도포하여 프라이머층의 상면에 상도 UV 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며,

비전도 금속 증착층을 형성하는 단계는 스퍼터링 공정을 통해 하도 UV 코팅층의 상면에 형성되는 규소 박막층을 형성하는 단계와, 스퍼터링 공정을 통해 규소 박막층의 상면에 주석합금 박막층을 형성하는 단계를 포함한다.

여기서 규소 박막층의 두께는 400Å 이하이며, 주석합금 박막층의 두께는 100Å 내지 400Å이다. 한편, 하도 UV 코팅층의 두께는 8㎛ 내지 20㎛이며, 프라이머층의 두께는 5㎛ 내지 15㎛이며, 상도 UV 코팅층의 두께는 15㎛ 내지 25㎛이다.

바람직하게, 주석합금 박막층은 주석, 알루미늄 및 인듐 타겟 금속을 이용하여 스퍼터링 공정으로 형성되며, 주석합금 박막층은 주석 100% 중량에 알루미늄 1% 내지 5% 중량, 인듐 1% 내지 50 % 중량의 혼합비로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 비전도 금속 코팅 방법은 종래 비전도 금속 코팅 방법과 비교하여 다음과 같은 다양한 효과들을 가진다.

첫째, 본 발명에 따른 비전도 금속 코팅 방법은 규소 박막층과 주석 합금 박막층 2중으로 비전도 금속 증착층을 형성함으로써, 규소 박막층과 주석 합금 박막층의 두께 조절로만 다양한 금속감을 표현할 수 있다.

둘째, 본 발명에 따른 비전도 금속 코팅 방법은 모재에 형성되는 규소 박막층과 주석 합금 박막층의 두께를 조절하여 비전도 특성을 가짐으로써, 규소 박막층의 두께를 주석 합금 박막층의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성하여 높은 비전도 특성과 동시에 금속감 재질을 표현할 수 있다.

셋째, 본 발명에 따른 비전도 금속 코팅 방법은 규소 박막층의 두께와 주석 합금 박막층의 두께로 다양한 금속감 재질을 표현함으로써, 별도의 도료층이 필요없으며 환경 오염도 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 비전도 박막 코팅체의 코팅층 구조를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전도 금속 코팅 방법으로 형성된 비전도 금속 코팅층을 도시하고 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비전도 금속 코팅 방법으로 형성된 비전도 금속 코팅층을 도시하고 있다.

도 2를 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 비전도 금속 코팅 방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 모재(110)의 상면에 UV 경화성 도료를 도포하여 하도 UV 코팅층(120)을 형성한다. 하도 UV 코팅층(120)을 형성하기 위하여 UV 경화성 도료를 모재(110)의 상면에 8㎛ 내지 20㎛의 두께로 도포하고, UV 경화성 도포가 도포된 모재(110)를 열풍 건조실에서 건조한다. UV 경화성 도포가 건조된 후 UV 램프를 1시간 내지 3시간 동안 조사하여 하도 UV 코팅층(120)을 형성한다.

여기서 모재는 폴리카보네이트 재질, 폴리카보네이트와 글래스파이버의 합성 재질, 아크릴 재질, ABS 수지 등이며 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다양한 재질의 모재가 사용된다.

하도 UV 코팅층(120)의 상면에 스퍼터링 방식으로 비전도 금속 증착층(130)을 형성한다. 비전도 금속 증착층(130)은 하도 UV 코팅층(120)의 상면에 형성되는 규소 박막층(131)과 규소 박막층(131)의 상면에 형성되는 주석합금 박막층(133)으로 이루어진다. 여기서 규소 박막층(131)은 주석합금 박막층(133)과 함께 모재(110)에 금속감을 표현하는 도료의 역활을 수행하는데, 규소 박막층(131)과 주석합금 박막층(133)의 상대적인 두께 비율로 다양한 금속감을 표현한다. 한편, 규소 박막층(131)은 반도체 성질을 가지는 반면 주석합금 박막층(133) 도전성을 가지므로, 요구되는 비전도성에 따라 규소 박막층(131)의 두께와 주석합금 박막층(133)의 두께를 상대적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 높은 비전도성을 요구하는 경우 규소 박막층(131)의 두께를 주석합금 박막층(133)의 두께보다 상대적으로 두껍게 형성하며, 낮은 비전도성을 요구하는 경우 규소 박막층(131)의 두께를 주석합금 박막층(133)의 두께보다 상대적으로 얇게 형성한다.

바람직하게, 규소 박막층의 두께는 400Å 이하이며, 주석합금 박막층의 두께는 100Å 내지 400Å으로 형성된다. 규소 박막층의 두께가 400Å 이상인 경우 금속감의 재질이 잘 표현되지 않으며 주석합금 박막층의 두께가 400Å 이상인 경우 전도성의 성질을 나타낸다. 한편, 주석합금 박막층의 두께가 100Å 이하인 경우 금속감의 재질이 잘 표현되지 않는다.

규소 박막층(131)과 주석합금 박막층(133)은 스퍼터링 공정을 통해 형성되는데, 스퍼터링 공정을 통한 규소 박막층(131)과 주석합금 박막층(133)의 형성 과정을 보다 구체적으로 살펴본다. 먼저 규소 박막층(131)은 스퍼터 챔버에 아르곤 비활성 가스를 300sccm로 주입한 후, 1×10^-3Torr내지 5×10^-3Torr의 공정 압력을 유지하면서 플라즈마를 형성한다. 순도 99이상의 규소 타켓에 8KW 내지 12KW를 인가하며, 10분 내지 12분 동안 모재를 바벨(증착 기수)을 이용하여 58Hz의 속도로 회전시키며 형성한다.

한편, 주석합금 박막층(133)은 주석, 알루미늄 및 인듐 타겟 금속을 이용하여 스퍼터링 공정으로 형성되는데, 주석합금 박막층(133)은 주석 100% 중량에 알루미늄 1% 내지 5% 중량, 인듐 1% 내지 50 % 중량의 혼합비로 형성된다. 주석합금 박막층(133)은 스퍼터 챔버에 아르곤 비활성 가스 300sccm, 질소 반응가스 30sccm 내지 80sccm , 산소 반응가스 10sccm 내지 30sccm을 주입한 후, 1×10^-3Torr내지 5×10^-3Torr의 공정 압력을 유지하면서 플라즈마를 형성한다. 주석, 알루미늄, 인듐의 타켓금속에 4KW 내지 6KW를 인가하며, 1분 내지 2분 동안 모재를 바벨을 이용하여 58Hz의 속도로 회전시켜 형성한다.

비전도 금속 증착층(130)이 형성된 후, 비전도 금속 증착층(130)의 상면에 프라이머 층(140)을 형성하고, 프라이머 층(140)의 상면에 상도 UV 코팅층(150)을 형성한다. 상도 UV 코팅층(150)의 형성 과정은 외부와 접촉하는 상태이므로 상도 UV 코팅층(150)의 두께를 하도 UV 코팅층(120)보다 두껍게 형성한다는 점 이외에는 앞서 설명한 하도 UV 코팅층(120)의 형성 과정과 동일하므로 이하 자세한 설명은 생략한다.

프라이머 층(140)과 상도 UV 코팅층(150)은 비전도 금속 증착층(130)을 보호하는 역활을 하는데, 비전도 금속 증착층(130)의 상면에 직접 상도 UV 코팅층(150)을 형성하는 대신 프라이머 층(140)을 매개함으로써 상도 UV 코팅층(150)과 비전도 금속 증착층(130)의 접착력을 더욱 향상시켜 주며, 비전도 금속 증착층(130)의 내마모성 및 내오염성을 증대시킨다. 또한 프라이머 층(140)을 주석합금 박막층(133)의 상면에 형성하여 비전도 성질을 향상시킬 수 있다.

바람직하게, 프라이머 층(140)의 두께는 5㎛ 내지 15㎛이며, 상도 UV 코팅층(150)의 두께는 15㎛ 내지 25㎛ 이다. 프라이머 층(140)의 두께를 5㎛이하로 하는 경우 투명성은 양호해지나 접착력이 떨어지며, 15㎛보다 두꺼울 경우 접착력은 우수하나 투명성이 저하되어 바람직하지 않다. 바람직하게, 프라이머 층(140)은 아크릴계 폴리머 재질인 것을 특징으로 한다.

110: 모재 120: 하도 UV 코팅층
131: 규소 박막층 133: 주석합금 박막층
130: 비전도 금속 증착층 140: 프라이머 층
150: 상도 UV 코팅층

Claims

모재의 상면에 UV 경화성 도료를 도포하여 상기 모재의 상면에 하도 UV 코팅층을 형성하는 단계; ;
상기 UV 하도 코팅층의 상면에 비전도 금속 증착층을 형성하는 단계;
상기 비전도 금속 증착층의 상면에 프라이머층을 형성하는 단계; 및
상기 프라이머층 상면에 UV 경화성 도료를 도포하여 상기 프라이머층의 상면에 상도 UV 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 비전도 금속 증착층을 형성하는 단계는
스퍼터링 공정을 통해 상기 UV 하도 코팅층의 상면에 형성되는 규소 박막층을 형성하는 단계와, 스퍼터링 공정을 통해 상기 규소 박막층의 상면에 주석합금 박막층을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 비전도 금속 코팅 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 규소 박막층의 두께는 400Å 이하이며,
상기 주석합금 박막층의 두께는 100Å 내지 400Å인 것을 특징으로 하는 비전도 금속 코팅 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 하도 UV 코팅층의 두께는 8㎛ 내지 20㎛이며,
상기 프라이머층의 두께는 5㎛ 내지 15㎛이며,
상기 상도 UV 코팅층의 두께는 15㎛ 내지 25㎛인 것을 특징으로 하는 비전도 금속 코팅 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 주석합금 박막층은 주석, 알루미늄 및 인듐 타겟 금속을 이용하여 스퍼터링 공정으로 형성되며,
상기 주석합금 박막층은 주석 100% 중량에 알루미늄 1% 내지 5% 중량, 인듐 1% 내지 50 % 중량의 혼합비로 형성되는 것을 특징으로 하는 비전도 금속 코팅 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 규소 박막층은 스퍼터 챔버에 아르곤 비활성 가스를 300sccm로 주입한 후, 1×10^-3Torr내지 5×10^-3Torr의 공정 압력을 유지하면서 플라즈마를 형성하며 규소 타켓금속에 8KW 내지 12KW를 인가하여 58Hz의 속도로 회전하는 상기 모재에 증착 형성되며,
상기 주석합금 박막층은 스퍼터 챔버에 아르곤 비활성 가스 300sccm, 질소 반응가스 30sccm 내지 80sccm , 산소 반응가스 10sccm 내지 30sccm을 주입한 후, 1×10^-3Torr내지 5×10^-3Torr의 공정 압력을 유지하면서 플라즈마를 형성하며 주석합금 타켓금속에 4KW 내지 6KW를 인가하여 58Hz의 속도로 회전하는 상기 모재에 증착 형성되는 것을 특징으로 하는 비전도 금속 코팅 방법.