KR20140124918A

KR20140124918A - 레이저 직접 구조화 공정용 조성물

Info

Publication number: KR20140124918A
Application number: KR20130035959A
Authority: KR
Inventors: 김한주; 손정철
Original assignee: 김한주
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2014-10-28
Also published as: WO2014163242A1; JP2016519717A

Abstract

본 발명에서는, 수지 성형체의 색상 재현력을 저하시키지 않고, 수지 성형체 성형과정에서 결정수를 방출하지 않으면서도, 레이저 전자기파 방사선에 의한 핵 생성제의 핵 생성 반응을 효과적으로 발생시킬 수 있는 개선된 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물을 제공한다. 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물의 일 구현예는, 열가소성 고분자; 착색제; 구리 하이드록사이드 포스페이트(copper hydroxide phosphates); 및 투명 무기 충전제;를 포함한다.

Description

레이저 직접 구조화 공정용 조성물 {Composition for laser direct structuring process}

본 발명은 수지 표면에 대한 금속층 도금에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 레이저 직접 구조화 공정(laser direct structuring process)용 조성물에 관한 것이다.

수지 성형체 표면의 적어도 일부에 금속층을 도금하기 위하여, 레이저 직접 구조화 공정이 사용될 수 있다. 레이저 직접 구조화 공정은, 도금 단계 이전에 수행되는 공정으로서, 수지 성형체 표면의 도금 대상 영역에 레이저를 조사함으로써, 수지 성형체 표면의 도금 대상 영역을 개질하여 도금에 적합한 성질을 갖도록 하는 공정을 의미한다. 이를 위하여, 수지 성형체는, 레이저에 의하여 금속 핵을 형성할 수 있는 "레이저 직접 구조화용 핵 생성제(이하 간단히 '핵 생성제'라 함)"를 함유하여야 한다. 수지 성형체에 함유된 핵 생성제는, 레이저를 받으면, 분해되면서 금속 핵을 생성한다. 또한, 레이저가 조사된 도금 대상 영역은 표면 거칠기를 갖게 된다. 이러한 금속 핵 및 표면 거칠기의 존재로 인하여, 레이저로 개질된 도금 대상 영역은 도금에 적합하게 된다.

레이저 직접 구조화 공정을 사용하면, 수지 성형체의 3차원 형상 위에 전기/전자 회로를 빠르고 경제적으로 형성할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 레이저 직접 구조화 공정은, 휴대용 전자기기의 안테나, RFID 안테나, 등의 제조에 활용될 수 있다.

레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물은, 레이저 직접 구조화 공정에 의하여 그 표면이 상기와 같이 개질될 수 있는 수지 성형체를 제조하기 위한 조성물을 지칭한다. 그에 따라, 레이저 직접 구조화 공정용 조성물은 핵 생성제를 함유한다.

종래의 레이저 직접 구조화 공정용 조성물의 핵 생성제로서는, 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물(등록특허 10-0716486, 공개특허 10-2010-0055474); 구리 크롬 옥사이드 스피넬과 같은 중금속 복합 산화물 스피넬(공개특허 10-2011-0009684); 구리 하이드록사이드 포스페이트, 인산구리, 황산구리 또는 티오시안산제1구리와 같은 구리 염(공개특허 10-2011-0009684, 공개특허 10-2011-0018319);등이 알려져 있다.

그러나, 스피넬 구조의 구리 크롬 산화물은 흑색 안료로도 사용될 만큼 그 색상이 매우 검다. 따라서, 스피넬 구조의 구리 크롬 산화물은 수지 성형체에 대하여 요구되는 색상이 검은색 또는 회색일 경우에만 적용이 가능하다. 수지 성형체에 대하여 흑색 및 회색 외의 다양한 색상이 요구되는 경우, 스피넬 구조의 구리 크롬 산화물을 핵 생성제로서 적용하면, 원하는 색상의 수지 성형체를 얻는 것이 매우 어렵다.

인산 구리 화합물은 대체적으로 옅은 녹색 또는 청색 계열의 색상을 갖는다. 그에 따라, 수지 성형체에 대하여 녹색 또는 청색 계열의 색상이 요구되는 경우에는, 인산 구리 화합물을 핵 생성제로서 적용하는 것을 고려해볼 수 있다. 그러나, 인산 구리 화합물(예를 들어, Cu₂P₂O₇·H₂O, 4CuO·P₂O₅·H₂O, 등)은, 수지 성형체 성형 과정의 온도 및 압력 하에서, 결정수를 방출할 수 있다. 방출된 결정수는, 조성물 중의 수지 또는 첨가제와 같은 다른 성분과 반응하거나, 성형 후에도 수지 성형체 내에 잔류할 수 있다. 그에 따라, 수지 성형체의 물성이 저하되거나, 수지 성형체의 색상 또는 표면 상태가 저하될 수 있다. 특히, 이러한 문제점은, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등과 같은 수분에 민감한 고분자가 조성물에 포함된 경우 더욱 심각하게 발생할 수 있다.

구리 하이드록사이드 포스페이트 화합물은 인산 구리와 수산화 구리가 결합되어 있는 화합물이다. 구리 하이드록사이드 포스페이트는 결정수 대신에 수산화 구리를 함유하고 있어서, 수지 성형체 성형과정에서도, 수분을 방출하지 않는다. 또한, 구리 하이드록사이드 포스페이트는 매우 옅은 녹색의 색상을 갖는다. 그에 따라, 구리 하이드록사이드 포스페이트는 수지 성형체에 함유되는 착색제의 색상 재현력을 저하시키지 않으며, 그에 따라, 원하는 색상의 수지 성형체를 얻는 것이 매우 용이해진다.

그러나, 수지 성형체에 원하는 색상을 부여하기 위하여 수지 성형체에 함유되는 안료 및 염료와 같은 착색제는 입사된 광선을 반사하거나 흡수하여 색상을 나타낸다. LDS 공정시 수지 성형체에 조사되는 레이저 전자기파 방사선 역시 착색제에 의해 반사되거나 흡수된다. 그에 따라, 착색제의 존재하에서는, 수지 성형체 내부로 레이저 전자기파 방사선이 전달되는 깊이가 줄어들게 되고, 결국, 레이저 전자기파 방사선에 의한 핵 생성제(예를 들어, 구리 하이드록사이드 포스페이트)의 반응 효율이 현저히 저하될 수 있다.

본 발명에서는, 수지 성형체의 색상 재현력을 저하시키지 않고, 수지 성형체 성형과정에서 결정수를 방출하지 않으면서도, 레이저 전자기파 방사선에 의한 핵 생성제의 핵 생성 반응을 효과적으로 발생시킬 수 있는 개선된 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물의 일 구현예는,

열가소성 고분자;

착색제;

구리 하이드록사이드 포스페이트(copper hydroxide phosphates); 및

투명 무기 충전제;를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체의 일 구현예는, 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물로부터 제조된 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체이다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 도체부를 갖는 수지 구조물의 일 구현예는,

본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체; 및

상기 수지 성형체의 표면의 적어도 일부에 부착되어 있는 금속층;을 포함한다.

구리 하이드록사이드 포스페이트는 핵 생성제의 역할을 한다. 즉, LDS 공정시 수지 성형체에 조사되는 레이저 전자기파 방사선에 의하여, 구리 하이드록사이드 포스페이트는 금속 핵을 형성하고, 이 금속 핵은, 이어지는 도금 단계에서, 수지 성형체 표면에 대한 금속 층의 정착을 촉진한다.

구리 하이드록사이드 포스페이트는 인산 구리와 수산화 구리가 결합되어 있는 화합물이다. 구리 하이드록사이드 포스페이트는 결정수 대신에 수산화 구리를 함유하고 있어서, 수지 성형체 성형과정에서도, 수분을 방출하지 않는다.

또한, 구리 하이드록사이드 포스페이트는 매우 옅은 녹색의 색상을 갖는다. 그에 따라, 구리 하이드록사이드 포스페이트는 수지 성형체에 함유되는 착색제의 색상 재현력을 저하시키지 않으며, 그에 따라, 원하는 색상의 수지 성형체를 얻는 것이 매우 용이해진다.

투명 무기 충전제는, 레이저 직접 구조화 공정 수행시, 레이저 전자기파 방사선을 수지 성형체 내부로 침투시키는 역할을 할 수 있다. 수지 성형체에 원하는 색상을 부여하기 위하여 수지 성형체에 함유되는 안료 및 염료와 같은 착색제는 입사된 광선을 반사하거나 흡수하여 색상을 나타낸다. LDS 공정시 수지 성형체에 조사되는 레이저 전자기파 방사선 역시 착색제에 의해 반사되거나 흡수된다. 그에 따라, 착색제의 존재하에서는, 수지 성형체 내부로 레이저 전자기파 방사선이 전달되는 깊이가 줄어들게 되고, 결국, 레이저 전자기파 방사선에 의한 핵 생성제(즉, 구리 하이드록사이드 포스페이트)의 반응 효율이 저하될 수 있다. 그러나, 투명 무기 충전제가 레이저 전자기파 방사선을 수지 성형체 내부로 침투시키는 역할을 함에 따라, 본 발명의 조성물로 성형된 수지 성형체에 있어서는, 착색제의 존재에도 불구하고, 레이저 전자기파 방사선에 의한 핵 생성제(즉, 구리 하이드록사이드 포스페이트)의 반응 효율이 현저하게 상승될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물의 일 구현예를 더욱 상세히 설명한다. 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물의 일 구현예는, 열가소성 고분자; 착색제; 구리 하이드록사이드 포스페이트(copper hydroxide phosphates); 및 투명 무기 충전제;를 포함한다.

열가소성 수지는 조성물의 매트릭스 역할을 한다. 즉, 열가소성 수지 매트릭스 중에 착색제, 구리 하이드록사이드 포스페이트 및 투명 무기 충전제가 분산되어 있다. 열가소성 수지는, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지, 폴리(아릴렌 에테르), LCP(liquid crystal polymer) 수지, 또는 이들의 블렌드일 수 있다. 바람직한 예를 들면, 열가소성 수지는, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 또는 이들의 혼합물일 수 있는데, 이들 수지는 레이져 가공시 발생하는 열을 잘 견딜 수 있다.

착색제는, 예를 들면, 안료 또는 염료일 수 있다. 안료는, 예를 들면, 무기 안료 또는 유기 안료일 수 있다. 무기 안료로서는, 예를 들면, 산화아연, 이산화티타늄, 산화철 등과 같은 금속 산화물 또는 복합 금속 산화물; 황화아연 등과 같은 술피드; 알루미네이트; 나트륨 술포실리케이트; 술페이트; 크로메이트; 카본 블랙; 아연 페라이트; 울트라마린 블루; 피그먼트 브라운 24; 피그먼트 레드 101; 피그먼트 옐로우 119; 등이 사용될 수 있다. 유기 안료로서는, 예를 들면, 아조, 디아조, 퀴나크리돈, 페릴렌, 나프탈렌 테트라카르복실산, 플라반트론, 이소인돌린온, 테트라클로로이소인돌론, 안트라퀴논, 안탄트론, 디옥사진, 프탈로시아닌, 아조 레이크(lake), 피그먼트 블루 60, 피그먼트 레드 122, 피그먼트 레드 149, 피그먼트 레드 177, 피그먼트 레드 179, 피그먼트 레드 202, 피그먼트 바이올렛 29, 피그먼트 블루 15, 피그먼트 그린 7, 피그먼트 옐로우 147, 피그먼트 옐로우 150, 등이 사용될 수 있다. 또는, 안료로서 이러한 안료 중 2종 이상을 포함하는 혼합물이 사용될 수도 있다. 염료로서는, 예를 들면, 쿠마린 460(청색), 쿠마린 6(녹색), 나일 레드, 란타나이드 복합체, 탄화수소 및 치환된 탄화수소 염료, 폴리시클릭 방향족 탄화수소, 신틸레이션 염료(바람직하게는 옥사졸 및옥사디아졸), 아릴- 또는 헤테로아릴-치환된 폴리(2-8 올레핀), 카르보시아닌 염료, 프탈로시아닌 염료, 옥사진 염료, 카르보스티릴 염료, 포르피린 염료, 아크리딘 염료, 안트라퀴논 염료, 아릴메탄 염료, 아조 염료, 디아조늄 염료, 니트로 염료, 퀴논 이민 염료, 테트라졸륨 염료, 티아졸 염료, 페릴렌 염료, 페린온 염료, 비스-벤즈옥사졸릴티오펜(BBOT), 크산텐 염료, 형광 염료(예를 들어, 근적외선 파장에서 흡수하고 가시선 파장에서 방출하는 반스톡스(anti-stokes) 전이 염료 등), 발광 염료(예를 들어, 5-아미노-9-디에틸이미노벤조 페녹사조늄 퍼클로레이트), 7-아미노-4-메틸카르보스티릴, 7-아미노-4-메틸쿠마린, 3-(2'-벤즈이미다졸릴)-7-N,N-디에틸아미노쿠마린, 3-(2'-벤조티아졸릴)-7-디에틸아미노쿠마린; 2-(4-비페닐릴)-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 2-(4-비페닐)-6-페닐벤즈옥사졸-1,3; 2,5-비스-(4-비페닐릴)-1,3,4-옥사디아졸; 2,5-비스-(4-비페닐릴)-옥사졸; 4,4'-비스-(2-부틸옥틸옥시)-p-쿼터페닐; p-비스(o-메틸스티릴)-벤젠; 5,9-디아미노벤조(a)페녹사조늄 퍼클로레이트; 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란; 1,1'-디에틸-2,2'-카르보시아나이드 요오다이드; 3,3'-디에틸-4,4',5,5'-디벤조티아트리카르보시아나이드 요오다이드; 7-디에틸아미노-4-메틸쿠마린; 7-디에틸아미노-4-트리플루오로메틸쿠마린; 2,2'-디메틸-p-쿼터페닐; 2,2-디메틸-p-테르페닐; 7-에틸아미노-6-메틸-4-트리플루오로메틸쿠마린; 7-에틸아미노-4-트리플루오로메틸쿠마린; 나일 레드; 로다민 700; 옥사진 750; 로다민 800; IR 125; IR 144; IR 140; IR 132; IR26; IR5; 디페닐헥사트리엔; 디페닐부타디엔; 테트라페닐부타디엔; 나프탈렌; 안트라센; 9,10-디페닐안트라센; 피렌; 크리센; 루브렌; 코로넨; 페난트렌 등이 사용될 수 있다. 또는 염료로서, 이러한 염료 중 2종 이상을 포함하는 혼합물이 사용될 수도 있다.

착색제의 사용량은, 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부일 수 있다. 착색제의 사용량이 너무 작으면, 색상균일도의 저하가 발생할 수 있다. 착색제의 사용량이 너무 크면, 수지물성의 저하와 레이저 가공성의 저하가 발생할 수 있다.

구리 하이드록사이드 포스페이트는, 예를 들면, Cu₃(PO₄)₂·2Cu(OH)₂, Cu₃(PO₄)₂·Cu(OH)₂, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

구리 하이드록사이드 포스페이트의 사용량이 너무 작으면, 레이저와의 반응이 충분이 일어나지 않아 후공정에서, 예를 들면 도금불량 등과 같은 문제점이 발생할 수 있다. 구리 하이드록사이드 포스페이트의 사용량이 너무 크면, 수지물성의 저하가 발생할 수 있다. 구리 하이드록사이드 포스페이트의 사용량은, 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부일 수 있다.

투명 무기 충전제는, 예를 들면, 유리 섬유, 유리 비드, 유리 버블, 유리 박편, 석영 입자, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 투명 무기 충전제의 평균입자크기는, 예를 들면, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있다. 투명 무기 충전제가 유리 섬유인 경우, 그 평균직경은, 예를 들면, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛일 수 있고, 그 평균길이는, 예를 들면, 약 1 mm 내지 약 10 mm 일수 있다.

투명 무기 충전제의 사용량이 너무 작으면, 레이저 직접 구조화 공정 수행시, 레이저 전자기파 방사선이 수지 성형체 내부로 잘 침투되지 못하여, 구리 하이드록사이드 포스페이트와 레이저와의 반응이 충분이 일어나지 않는다. 투명 무기 충전제의 사용량이 너무 크면, 수지물성의 저하가 발생할 수 있다. 투명 무기 충전제의 사용량은, 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 중량부 내지 약 50 중량부일 수 있다.

레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물의 또 다른 구현예는, 예를 들어, 열 안정제, 가공 안정제, 항산화제, 광 안정제, 가소제, 대전방지제, 이형제, UV 흡수제, 윤활제, 발포제, 유동 촉진제, 난연제 및 불투명 무기 충전제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

열 안정제로서는, 예를 들면, 유기 포스파이트(예를 들어, 트리페닐 포스파이트, 트리스-(2,6-디메틸페닐)포스파이트, 트리스-(혼합된 모노- 및 디-노닐페닐)포스파이트 등); 포스포네이트(예를 들어, 디메틸벤젠 포스포네이트 등); 포스페이트(예를 들어, 트리메틸 포스페이트 등); 등이 사용될 수 있다. 또는, 열 안정제로서, 이러한 열 안정제 중 2종 이상을 포함하는 혼합물이 사용될 수도 있다. 열 안정제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 1 중량부일 수 있다.

항산화제로서는, 예를 들면, 유기 포스파이트(예를 들어, 트리스(노닐 페닐)포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트, 디스테아릴 펜타에리트리톨 디포스파이트 등); 알킬화 모노페놀 또는 폴리페놀; 폴리페놀과 디엔의 알킬화 반응 생성물(예를 들어, 테트라키스[메틸렌(3,5-디-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)]메탄 등); 파라크레졸 또는 디시클로펜타디엔의 부틸화 반응 생성물; 알킬화 히드로퀴논; 히드록시화 티오디페닐 에테르; 알킬리덴-비스페놀; 벤질 화합물; 베타-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산과 1가 또는 다가 알코올과의 에스테르; 베타-(5-tert-부틸-4-히드록시-3-메틸페닐)프로피온산과 1가 또는 다가 알코올과의 에스테르; 티오알킬 또는 티오아릴 화합물의 에스테르(예를 들어, 디스테아릴티오프로피오네이트, 디라우릴티오프로피오네이트, 디트리데실티오디프로피오네이트, 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리트리틸-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등); 베타-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산 등의 아미드; 등이 사용될 수 있다. 또는 항산화제로서는, 이러한 항산화제 중 2종 이상을 포함하는 혼합물이 사용될 수도 있다. 항산화제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 1 중량부일 수 있다.

광 안정제로서는, 예를 들면, 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-5-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 광 안정제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 1 중량부일 수 있다.

가소제로서는, 예를 들면, 디옥틸-4,5-에폭시-헥사히드로프탈레이트, 트리스-(옥톡시카르보닐에틸)이소시아누레이트, 트리스테아린, 에폭시화 대두유, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 가소제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 1 중량부일 수 있다.

대전방지제로서는, 예를 들면, 글리세롤 모노스테아레이트, 나트륨 스테아릴 설포네이트, 나트륨 도데실벤젠설포네이트, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 카본블랙, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 대전방지제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부일 수 있다.

이형제로서는, 예를 들면, 금속 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트, 밀납, 몬탄 왁스, 파라핀 왁스, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 이형제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부일 수 있다.

UV 흡수제로서는, 예를 들면, 히드록시벤조페논; 히드록시벤조트리아졸; 히드록시벤조트리아진; 시아노아크릴레이트; 옥사닐리드; 벤조옥사진온; 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페놀(CYASORB^TM 5411); 2-히드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논(CYASORB^TM 531); 2-[4,6-비스(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)페놀(CYASORB^TM 1164); 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온)(CYASORB^TM UV-3638); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판(UVINUL^TM 3030); 2,2'-(1,4-페닐렌)비스(4H-3,1-벤즈옥사진-4-온); 1,3-비스[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]-2,2-비스[[(2-시아노-3,3-디페닐아크릴로일)옥시]메틸]프로판; 나노 크기 무기 물질(예를 들어, 산화티타늄, 산화세륨 및 산화아연(입자 크기가 모두 100 나노미터 미만임) 등), 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. UV 흡수제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 1 중량부일 수 있다.

윤활제로서는, 예를 들면, 지방산 에스테르(예를 들어, 알킬 스테아릴 에스테르, 예를 들면 메틸 스테아레이트 등); 메틸 스테아레이트와 친수성 및 소수성 계면 활성제, 예컨대 폴리에틸렌 글리콜 중합체, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 및 이들의 공중합체의 혼합물(예를 들어, 적당한 용매 중의 메틸 스테아레이트와 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜 공중합체); 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 윤활제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.1 내지 약 10 중량부일 수 있다.

발포제로서는, 예를 들면, 비등점이 낮은 할로탄화수소 및 이산화탄소를 발생하는 발포제; 실온에서 고체이고 그 분해 온도보다 높은 온도로 가열할 경우 질소, 이산화탄소, 암모니아 기체와 같은 기체를 발생하는 발포제, 예를 들면 아조디카본아미드, 아조디카본아미드의 금속 염, 4,4'-옥시비스(벤젠설포닐히드라지드), 중탄산나트륨, 탄산암모늄 등, 또는 이러한 발포제 중 1종 이상을 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다. 발포제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 10 중량부일 수 있다.

유동 촉진제로서는, 예를 들면, 저분자량 탄화수소 수지가 사용될 수 있다. 저분자량 탄화수소 수지는 석유 C5 내지 C9 공급원료로부터 유도된 것들로서, 이들은 석유 크래킹으로부터 얻은 불포화 C5 내지 C9 단량체로부터 유도된다. 그 예로는, 올레핀, 예컨대 펜텐, 헥센, 헵텐 등; 디올레핀, 예컨대 펜타디엔, 헥사디엔 등; 시클릭 올레핀과 디올레핀, 예컨대 시클로펜탄, 시클로펜타디엔, 시클로헥센, 시클로헥사디엔, 메틸 시클로펜타디엔 등; 시클릭 디올레핀 디엔, 예컨대 디시클로펜타디엔, 메틸 시클로펜타디엔 이합체 등; 및 방향족 탄화수소, 예컨대 비닐톨루엔, 인덴, 메틸리덴 등일 수 있다. 또한, 저분자량 탄화수소 수지는 부분적으로 또는 완전히 수소첨가된 것일 수 있다. 유동 촉진제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.01 내지 약 10 중량부일 수 있다.

불투명 무기 충전제는, 예를 들면, 추가의 충격 강도를 부여하거나 및/또는 열가소성 조성물의 최종 선택된 특성에 근거할 수 있는 추가의 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 불투명 무기 충전제는, 예를 들면, TiO2; 섬유, 예컨대 석면, 탄소 섬유 등; 실리케이트 및 실리카 분말, 예컨대 알루미늄 실리케이트(뮬라이트), 합성 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 발연 실리카, 결정질 실리카 그래파이트, 천연 실리카 샌드 등; 붕소 분말, 예컨대 질화붕소 분말, 보론 실리케이트 분말 등; 알루미나; 산화마그네슘(마그네시아); 황산칼슘(무수물, 이수화물 또는 삼수화물 형태); 탄산칼슘, 예컨대 쵸크, 석회석, 대리석, 합성 침전 탄산칼슘 등; 탈크, 예를 들면 섬유상, 모듈식, 침상, 층상 탈크 등; 규회석; 표면 처리된 규회석; 실리케이트 구형체, 세노스피어(cenosphere), 알루미노실리케이트(아모스피어) 등; 고령토, 예컨대 경질 고령토, 연질 고령토, 하소된 고령토, 중합제 매트릭스 수지와의 상용성을 도모하기 위하여 관련 분야에 공지된 각종 코팅을 포함하는 고령토 등; 단결정 섬유 또는 "휘스커(whisker)", 예컨대 실리콘 카바이드, 알루미나, 보론 카바이드, 철, 니켈, 구리 등; 설파이드, 예컨대 황화몰리브덴, 황화아연 등; 바륨 화합물, 예컨대 바륨 티타네이트, 바륨 페라이트, 황산바륨, 중섬광석 등; 금속 및 금속 산화물, 예컨대 입자상 또는 섬유상의 알루미늄, 청동, 아연, 구리 및 니켈 등; 박편형 충전제, 예컨대 실리콘 카바이드 박편, 알루미늄 디보라이드 박편, 알루미늄 박편, 스틸 박편 등; 섬유상 충전제, 예컨대 무기 단섬유, 예를 들면 1종 이상의 알루미늄 실리케이트, 산화알루미늄, 산화마그네슘 및 황산칼슘 반수화물 등; 및 추가의 충전제 및 보강제, 예컨대 운모, 점토, 장석, 연진, 필라이트, 석영, 규암, 진주암, 트리폴리, 규조토, 카본 블랙 등, 또는 이러한 충전제 또는 보강제 중 1종 이상을 포함하는 혼합물을 들 수 있다. 충전제 및 보강제를 실란으로 표면 코팅 처리하여 접착력 및 중합체 매트릭스 수지와의 분산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 보강 충전제는 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트 섬유 형태로 제공될 수 있다. 불투명 무기 충전제의 사용량은, 예를 들면, 열 가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 내지 약 50 중량부일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물의 구현예들은, 열가소성 수지를 형성하기 위한 성분들을 블렌딩하는 공지의 다양한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 공개특허 10-2011-0018319에 개시된 다음과 같은 방법이 사용될 수 있다. 먼저, 성분들을 먼저 고속 혼합기에서 배합한다. 다른 저전단 방법으로 이러한 배합 단계를 수행할 수 있으며, 그러한 방법의 예서는 수동 혼합을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이어서, 배합물을 호퍼를 통해서 이축 압출기의 네크부(throat) 내로 공급한다. 또한, 1종 이상의 성분을 사이드 충전기를 통해서 네크부 및/또는 하류에서 압출기 내로 직접 공급함으로써 조성물 내로 혼입시킬 수도 있다. 압출기는 일반적으로 조성물을 유동시키는데 필요한 온도보다 높은 온도에서 작동시킨다. 압출물을 즉시 수조에서 급냉시키고 펠릿을 성형한다. 압출물을 절단할 경우에 제조된 펠릿은 필요에 따라 길이가 1/4 인치 이하일 수 있다. 이러한 과정을 통하여, 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물을 펠릿의 형태로 얻을 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체의 일 구현예를 상세하게 설명한다. 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체의 일 구현예는, 열가소성 고분자; 착색제; 구리 하이드록사이드 포스페이트(copper hydroxide phosphates); 및 투명 무기 충전제;를 포함한다.

레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체의 다른 구현예는, 예를 들어, 열 안정제, 가공 안정제, 항산화제, 광 안정제, 가소제, 대전방지제, 이형제, UV 흡수제, 윤활제, 발포제, 유동 촉진제, 난연제 및 불투명 무기 충전제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체의 구현예들은, 예를 들어, 본 발명의 일 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물을 사용하는 압출 성형, 사출 성형, 등의 공정을 통하여 제조될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 "도체부를 갖는 수지 구조물"을 상세하게 설명한다. 도체부를 갖는 수지 구조물의 일 구현예는,

열가소성 고분자, 착색제, 구리 하이드록사이드 포스페이트 및 투명 무기 충전제를 포함하는, 본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체; 및

상기 금속층은, 예를 들면, Cu, Ni, Au, Ag, 이들의 합금, 또는 이들의 적층체일 수 있다. 상기 금속층의 두께는, 예를 들면, 약 6 내지 약 18 ㎛일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 "도체부를 갖는 수지 구조물"은, 예를 들면, 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.

먼저, 본 발명의 다른 측면에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체의 표면의 일부에 레이저 전자기파 방사선을 조사하여, 상기 표면의 일부를 개질한다. 개질된 상기 표면의 일부에는, 구리 하이드록사이드 포스페이트로부터 유래하는 구리 금속 핵이 형성되어 있다. 이때, 레이저 전자기파 방사선의 매질은, 예를 들면, YAG(yttrium aluminum garnet), YVO4(yttrium orthovanadate), YB(ytterbium), CO₂, 등이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선의 파장은, 예를 들면, 532 nm, 1064 nm, 1090 nm, 9.3 ㎛, 10.6 ㎛, 등이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선으로 가공시 3차원 형상을 인식하여 가공하는 알고리즘(예를 들어, 3차원 형상의 부품을 3D 인식 프로그램으로 인식하여 높이별 10 단계로 분리하여 레이저의 가공 높이를 제어하는 방식)이 사용될 수 있다. 레이저 전자기파 방사선으로 가공시에 도금의 밀착성을 높이기 위하여 해칭 형상을 일정 피치(0.02 mm ~ 0.1 mm)가 있는 정방형 격자 배열로 라인 가공할 수 있다. 레이저 전자기파 방사선으로 가공면(도금면)과 비가공면의 도금 균일성을 위한 외곽 라인 가공을 추가적으로 실시할 수 있다. 레이저 전자기파 방사선의 출력치는, 예를 들면, 약 2 W 내지 약 30 W일 수 있다.

그 다음, 개질된 표면을 갖는 상기 수지 성형체의 표면을 도금한다. 이때, 레이저 전자기파 방사선으로 개질된 상기 수지 성형체의 표면의 일부에만 금속층이 정착된다. 도금은, 예를 들면, 무전해 도금, 등의 방식으로 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 "도체부를 갖는 수지 구조물"은, 예를 들면, 휴대용 전자기기용 안테나, RFID용 안테나, 자동차용 전장품류, 백색 가전 제품류. NFC안테나, 케이블 대체 부품, 반도체 IC 복합 부품, 등으로 사용될 수 있다.

<실시예>

실시예 1

실시예 1에서는 수지 구조체로서, 하기 표 1과 같은 조성을 갖는 수지 조성물을 사용하여 사출성형한 수지 성형체(스마트폰 안테나 베이스)를 사용하였다.

성분	중량부
폴리 카보네이트 (300-10, LG화학)	78 중량부
구리 하이드록사이드 포스페이트 (Cu₃(PO₄)₂·2Cu(OH)₂)	5 중량부
투명 무기 충전제 (유리섬유)	15중량부
착색제 (티타늄 옥사이드)	2 중량부

이러한 수지 구조체의 표면의 도금대상영역(안테나 패턴)에 레이저를 조사하여, 도금대상영역 전체를 일정한 깊이로 깍아 내었다. 레이저 공정 조건은 하기 표 2와 같았다.

항목	조건
레이저 매질	YVO4
레이저 파장	1064 nm
레이저 출력	5 W
레이저 이동 속도	2000 mm/min

그 다음, 이렇게 처리된 수지 구조체에 대하여 도금 공정을 수행하였다. 먼저, 수지 구조체를 초음파로 전처리하여, 수지 구조체 표면의 먼지 및 기포를 제거하였다. 초음파 처리 공정 조건은 하기 표 3과 같다.

항목	조건
초음파 매질	탈이온수 95 중량부 + 트리에탈놀아민 5 중량부
초음파 매질 온도	30 ℃
초음파 처리 시간	2 분

그 다음, 수지 구조체를 촉매 부여용 처리액에 담그어서, 촉매 부여 공정을 수행하였다. 촉매 부여 공정의 조건은 하기 표 4와 같다.

항목		조건
촉매 부여용 처리액 제조 조성	탈이온수	1 리터
	염화팔라듐	90 mg
	무수 염산	8 ml
촉매 부여용 처리액 온도		25 ℃
담근 시간		3 분

그 다음, 수지 구조체를 무전해 동 스트라이크용 도금액에 담그어서, 구리층을 형성하였다. 구리층 형성 공정의 조건은 하기 표 5와 같다.

항목		조건
무전해 동 스트라이크용 수계 도금액 제조 조성	탈이온수	1 리터
	동 건욕/보충제	95 ml
	알칼리 보충제	80 ml
	착화제	40 ml
	안정제	3 ml
	포름알데히드	5 ml
동 건욕/보충제 제조 조성	황산구리	8 중량부
	폴리에틸렌글리콜 (PEG 20000)	1 중량부
	안정제	0.02 중량부
	탈이온수	90 중량부
알칼리 보충제 제조 조성	수산화나트륨	50 중량부
	안정제	0.02 중량부
	탈이온수	50 중량부
착화제	에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA)	20 중량부
	안정제	0.02 중량부
	탈이온수	75 중량부
안정제	포타슘셀레노시아네이트	5 중량부
	수산화나트륨	10 중량부
	탈이온수	85 중량부
도금액 온도		50 ℃
도금 속도 및 시간		0.6 ㎛/10min, 200 분

이렇게 제조된 "도체부를 갖는 수지 구조물"을 탈이온수로 수세한 후, X자 커팅 시험법으로 도금 상태를 관찰하였다 (X자 커팅 시험법 : 도금층에 2 mm 간격의 격자형 배열의 선들을 따라 커팅선을 긋는다. 그 위에 접착 테이프를 붙인 후, 접착 테이프를 수직 방향으로 들어낸다. 접착 테이프에 달라 붙어서 도금층 조각이 전혀 벗겨져 나오지 않으면 합격이다). 이로부터, 비교적 높은 착색제 함량에도 불구하고, 수지 구조체(스마트폰 안테나 베이스) 표면의 도금 대상 영역(안테나 패턴)에 구리층이 견고하게 도금되었음을 확인할 수 있었다.

Claims

열가소성 고분자;
착색제;
구리 하이드록사이드 포스페이트(copper hydroxide phosphates); 및
투명 무기 충전제;를 포함하는
레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 고분자는 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 수지, 폴리(아릴렌 에테르), LCP(liquid crystal polymer) 수지, 또는 이들의 블렌드인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 착색제의 함량은, 상기 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 0.1 중량부 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 구리 하이드록사이드 포스페이트는, Cu₃(PO₄)₂·2Cu(OH)₂, Cu₃(PO₄)₂·Cu(OH)₂, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 구리 하이드록사이드 포스페이트의 함량은, 상기 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 1 중량부 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 무기 충전제는, 유리 섬유, 유리 비드, 유리 버블, 유리 박편, 석영 입자, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 무기 충전제의 평균입자크기는 10 ㎛ 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 무기 충전제의 함량은, 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 하여, 1 중량부 내지 50 중량부인 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
제 1 항에 있어서, 열 안정제, 가공 안정제, 항산화제, 광 안정제, 가소제, 대전방지제, 이형제, UV 흡수제, 윤활제, 발포제, 유동 촉진제, 난연제 및 불투명 무기 충전제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물.
레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체로서, 제 1 항 내지 제 9 항에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물로부터 제조된 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체.
도체부를 갖는 수지 구조물로서,
제 10 항에 따른 레이저 직접 구조화 공정용 수지 성형체; 및
상기 수지 성형체의 표면의 적어도 일부에 부착되어 있는 금속층;을 포함하는,
도체부를 갖는 수지 구조물.
제 11 항에 있어서, 상기 금속층은 Cu, Ni, Au, Ag, 이들의 합금, 또는 이들의 적층체인 것을 특징으로 하는 도체부를 갖는 수지 구조물.