KR20110121534A - 기판코팅과 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판코팅과 그것을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 기판(a substrate)에 형성되는 제1층과; 제1층의 조성물은 실리콘-리치-카본(silicon-rich-carbon)을 포함하고 실리콘량은 카본량 보다 동일하거나 더 크고, 상기 제1층에 형성되는 제2층; 및 제2층의 조성물은 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)을 포함한다.
본 발명에 의한 기판코팅은 세척이 용이하고 마모(wearing) 기능이 월등하며 부드러운 표면을 제공하며 표면 벗겨짐을 방지하도록 보다 나은 점착기능을 갖는다.

Description

기판코팅과 형성방법{SUBSTRATE COATING AND METHOD OF FORMING THE SAME}
본 발명은 기판코팅에 관한 것으로 보다 구체적으로는 세척하기 용이한(easy-to-clean) 기판코팅에 관한 것이다.
전자제품은 현대생활에서 반드시 필요하다. 새롭게 변화되는 다양한 기능 외에 전자제품의 외관은 전자제품을 구매하거나 선택할 때 소비자들에게 매우 중요한 요소가 되고 있다.
일반적인 가정용 전자제품의 하우징은 메탈하우징(a metal housing), 미러표면(a mirror surface), 피아노 베이킹 바니시(a piano baking varnish) 및 그와 같은 것이 될 수 있다. 전자제품의 하우징이 무엇이든 하우징에 지문이 묻게 되면 외관에 불가피하게 영향이 미친다. 그러므로 세척하기 용이한(easy-to-clean) 기판코팅을 제공하는 것이 필요하며, 지문은 하우징에 쉽게 남겨지지 않고 용이하게 제거될 수 있다.
세척하기 용이한(easy-to-clean) 기판코팅의 주요 조성물은 하이드로포빅(hydrophobic)과 올레오포빅(oleophobic)의 높은 분자량 유기조성물(high-molecular-weight organic compounds)이고, 세척하기 용이한(easy-to-clean) 코팅을 형성하는 방법에는 종래기술에 의한 두 가지 방법이 있다. 하나는 솔-겔 방법(a sol-gel method)이고 다른 하나는 화학증착방법(Chemical Vapor Deposition (CVD))이다.
코팅은 좀 두께가 있기 때문에 상기 솔-겔 방법은 스플래싱(splashing)을 또는 소킹공정(soaking process)을 이용하여야 하고 큰 면적(예: 1m2)을 커버링(covering)하는 제조공정에는 적합하지 않다. 또한 작은 면적(예: 0.1m*0.1m)을 커버링하는 제조공정에서도 에지부분에서 흐름자국(tear stain)을 일으키기도 한다.
상기 CVD에 의해 형성되는 상기 코팅은 점착(adhesion)이 좋지 않고 코팅의 화학적 조성물에 의해 제한된다. 예를 들어 높은 분자량의 유기 조성물은 휘발 동안에 용이하게 분해되기 때문에 상기 CVD에 적절하지 않다. 또한 상기 CVD의 이용은 화학조성물의 분포에 있어서 단일하지 않은 결과를 가져온다.
따라서 큰 면적을 커버링하는 제조공정, 다양한 기판 및 많은 화학적 조성물에 적합한 세척하기 용이한(easy-to-clean) 코팅을 시급히 필요로 한다.
본 발명의 목적은 기판코팅(a substrate coating)을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기판코팅을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 기판코팅은, 기판(a substrate)에 형성되는 제1층과; 제1층의 조성물은 실리콘-리치-카본(silicon-rich-carbon)을 포함하고 실리콘량은 카본량 보다 동일하거나 더 크고, 상기 제1층에 형성되는 제2층; 및 제2층의 조성물은 다이아몬드-유사-카본을 도프한 플루오린(at least fluorine doped diamond-like-carbon)을 포함한다.
본 발명에 의한 코팅을 형성하는 방법은, 기판(a substrate)에 제1층을 형성하는 단계와; 제1층의 조성물은 적어도 실리콘-리치-카본(at least silicon-rich-carbon)을 포함하고, 실리콘량은 카본량 보다 동일하거나 크고, 제1층에 제2층을 형성하는 단계와; 제2층의 조성물은 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)을 포함한다.
본 발명에 의한 상기 제1층과 제2층은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정에 의해 상기 기판에 형성된다.
본 발명에서 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)은 용이하게 세척할 수 있는 기능을 가지며, 경화성(a hard), 스크래치 저항(scratch-resistant) 및 부드러운 표면(smooth surface)을 제공한다. 상기 실리콘-리치-카본(at least silicon-rich-carbon)은 제2층과 상기 기판 사이에 스트레스 매치 인터페이스(a stress matched interface)로 제공될 수 있다. 상기 실리콘과 카본의 비율은 기판의 성질에 따라 조정되고, 표면 벗김을 방지하도록 보다 나은 점착을 가능하게 한다. 또한 본 발명에 이용된 PECVD는 일정한 두께를 갖는 얇고 밝은 투과 코팅을 가능하게 할 수 있다.
본 발명에 의한 기판코팅은 세척이 용이하고 마모(wearing) 기능이 월등하며 부드러운 표면을 제공하며 표면 벗겨짐을 방지하도록 보다 나은 점착기능을 갖는다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 기판코팅을 도시한 것이고,
도2는 본 발명에 의한 기판코팅이 이용될 때 좌측에 좌측 지문을 도시한 것이고, 기판코팅이 이용되지 않았을 때 우측에 우측 지문을 도시한 것이고,
도3은 닦은 후에 도2에 도시된 기판의 상태를 도시한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 기판코팅을 도시한 것이다. 기판(2)에서 층(4)은 실리콘-리치-카본(silicon-rich-carbon)을 포함하고 실리콘량은 카본량과 같거나 크다. 상기 층(4) 상부의 층(6)은 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)을 포함한다.
상기 실리콘-리치-카본(silicon-rich-carbon)은 상기 기판(2)과 층(6) 사이에서 스트레스 매치 인터페이스(a stress matched interface)을 제공하고 상기 층(6)은 스트레스 때문에 쉽게 깨지지 않는다. 상기 기판(2)의 다른 재료에 따라 층(4)에서 실리콘과 카본 비율은 스트레스 매칭을 달성하도록 조정되어야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 층(4)과 상기 층(6)은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정에 의해 상기 기판(2)에 연속적으로 형성된다. 상기 PECVD는 종래기술이기 때문에 구체적인 실시예는 기재하지 않는다.
본 발명에서 상기 PECVD를 이용하여 상기 코팅의 두께는 보다 정확하게 제어될 수 있고, 바람직한 표면의 매끄러움(smooth)이, 면적이 큰 면적(예: 1m*1m)이던 작은 면적(예: 0.01m*0.01m)이던 달성될 수 있다.
상기 PECVD는 단일 두께를 갖는 보다 얇은 코팅(100nm 보다 작은 코팅)을 형성할 수 있기 때문에, 본 발명에 의한 코팅은 광 투과적이어서, 모바일 폰 및 노트북 컴퓨터 등의 광범위한 전자제품에 적용될 수 있다.
또한 상기 PECVD를 이용하여 층(4)에서 실리콘과 카본의 비율은 층(6)에서의 플로오린과 카본의 비율이 용이하게 제어될 수 있다. 또한 종래기술에 의한 CVD와 비교하여 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)에 플루오린(fluorine)을 도프하는 것이 어려운 반면에 PECVD를 이용하면 조성물의 분해가 상업적 어플리케이션(commercial applications)에서도 용이하게 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 PECVD 방법에 의한 상기 실리콘-리치-카본(silicon-rich-carbon)과 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)을 적층하는 공정에서, 실리콘-리치-카본(at least silicon-rich-carbon)과 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)의 조성물을 보다 정확하게 제어하도록 반응쳄버에 도입되기 전에 산소(oxygen gas), 질소(nitrogen gas), 아르곤(argon gas), 또는 헬륨(helium gas)이 도입되고 반응가스(예: 실리콘, 카본 및/ 플루오린 함유 가스)와 혼합된다. 바람직한 실시예에서 가동압력(the operating pressure)이 약 0.1 Torr 로 유지되고, 상기 적층률(a deposition rate)은 약 1n/m 내지 500nm/min 이다.
상기 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)을 적층하는 공정에서 PECVD 장치의 바이어스 전압이 조정될 수 있고 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)의 높은 함량을 얻을 수 있으며, 보다 나은 스크래치 저항력을 달성할 수 있다. 바람직한 올레오포빅(oleophobic)과 하이드로포빅(hydrophobic) 효과가 플루오린 함량의 미세조정을 통해 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 기판의 재료는 유리(glass), 강철(stainless steel), 마그네슘 합금(magnesium alloy), 세라믹(ceramic), 알루미늄(aluminum) 또는 알루미늄 합금이 될 수 있다. 상기 층(4)에서 실리콘과 카본의 비율은 약 1:1 내지 20:1 이다. 그리고 상기 기판의 재료가 유리일 때 층(4)에서 실리콘과 카본의 비율은 3:1 내지 15:1 이다. 그리고 상기 기판의 재료가 강철일 때 층(4)에서 실리콘과 카본의 비율은 1:1 내지 3:1 이다. 그리고 상기 기판의 재료가 마그네슘 합금일 때 층(4)에서 실리콘과 카본의 비율은 2:1 내지 10:1 이다. 그리고 상기 기판의 재료가 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 때 층(4)에서 실리콘과 카본의 비율은 3:1 내지 15:1 이다. 그리고 상기 기판의 재료가 세라믹일 때 층(4)에서 실리콘과 카본의 비율은 3:1 내지 15:1 이다.
도2는 본 발명에 의한 기판코팅이 이용될 때 좌측에 좌측 지문을 도시한 것이고, 기판코팅이 이용되지 않았을 때 우측에 우측 지문을 도시한 것이고, 도3은 닦은 후에 도2에 도시된 기판의 상태를 도시한 것이다.
도2와 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 기판코팅이 이용될 때 쉽게 남겨지지 않고 남겨지더라도 닦아서 완전하게 제거될 수 있다. 대조적으로 상기 기판코팅이 이용되지 않았을 때 지문은 쉽게 남겨지고 닦은 후에도 손자국이 여전히 남는다.

시혐
결과
세척 시험(지문 제거시험) 닦은 후에 제거

마찰 시험(ISO 2409와 DIN53151에 의거)		 상기 코팅은 40,000 회 문지른 후에 벗겨지지 않음
점착 시험(ISO 2409에 따라 단면절단) 0 절단
고열 시험(IEC60068-2+14 & 세척 시험에 의거) 통과
방습열 시험(IEC68-2+30 & 세척 시험에 의거) 통과
스크래치 시험(ISO1518) 상기 코팅은 10-12회 동안 스크래치된 후에.제1 가시적인 스크래치가 관찰됨.
위와 같은 관점에서 본 발명에서 상기 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)은 세척하기 용이한(easy-to-clean) 기능을 달성할 수 있고 경화성 표면, 마모저항(wear resistant) 및 부드러운 표면을 제공한다.
상기 실리콘-리치-카본(silicon-rich-carbon)은 제2층과 다양한 기판 사이에 스트레스 매칭을 조정할 수 있고 코팅이 벗겨짐을 방지하도록 보다 나은 점착을 갖도록 한다. 또한 본 발명에서 이용되는 상기 PECVD는 매우 얇고(100nm 보다 작은) 단일 두께를 갖는 투광 코팅을 생성할 수 있다. 또한 PECVD를 이용하여 조성물의 분해가 용이하게 제어될 수 있다. 그러므로 본 발명은 양질의 기판코팅을 제공하고 코팅을 형성하는 방법이 상업적 어플리케이션에 적합하다.
참고로 본 발명의 구체적인 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

Claims (18)

  1. 기판(a substrate)에 형성되는 제1층과;
    제1층의 조성물은 실리콘-리치-카본(silicon-rich-carbon)을 포함하고 실리콘량은 카본량 보다 동일하거나 더 크고,
    상기 제1층에 형성되는 제2층; 및
    제2층의 조성물은 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  2. 제1항에 있어서,
    제1층에서 실리콘과 카본의 비율은 약 1:1 및 20:1 사이인 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 제2층과 상기 기판 사이에 스트레스 매치 인터페이스(a stress matched interface)로 제공되는 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)에서 플로오린과 카본의 비율은 약 1:0.5 내지 1:100 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)에서 플로오린과 카본의 비율은 약 1:10 내지 1:80 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1층과 제2층은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정에 의해 상기 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1층의 두께와 제2층의 두께는 각각 100nm 보다 작은 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리(glass), 강철(stainless steel), 마그네슘 합금(magnesium alloy), 세라믹(ceramic), 알루미늄(aluminum) 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판코팅(a substrate coating).
  9. 코팅을 형성하는 방법에 있어서,
    기판(a substrate)에 제1층을 형성하는 단계와;
    제1층의 조성물은 적어도 실리콘-리치-카본(at least silicon-rich-carbon)을 포함하고, 실리콘량은 카본량 보다 동일하거나 크고,
    제1층에 제2층을 형성하는 단계와;
    제2층의 조성물은 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1층에서 실리콘과 카본의 비율은 약 1:1 및 20:1 사이인 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1층은 제2층과 상기 기판 사이에 스트레스 매치 인터페이스(a stress matched interface)로 제공되는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)에서 플로오린과 카본의 비율은 약 1:0.5 내지 1:100 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 다이아몬드-유사-카본(diamond-like-carbon)을 도프한 플루오린(fluorine)에서 플로오린과 카본의 비율은 약 1:10 내지 1:80 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제1층과 제2층은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정에 의해 상기 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기판은 유리(glass), 강철(stainless steel), 마그네슘 합금(magnesium alloy), 세라믹(ceramic), 알루미늄(aluminum) 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    가동압력은 0.1 Torr 이고, 상기 적층률(a deposition rate)은 약 1n/m 내지 500nm/min 인 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    PECVD 장치의 바이어스 전압을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    반응가스와 혼합하기 위한 산소(oxygen gas), 질소(nitrogen gas), 아르곤(argon gas) 또는 헬륨(helium gas)를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅을 형성하는 방법.
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