KR20160110662A - 도전성 쿠션볼 및 이를 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법 - Google Patents

도전성 쿠션볼 및 이를 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전성 쿠션볼 및 이를 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법에 관한 것으로서, 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피로 이루어지며, 도전성을 유지할 수 있도록 외피에 금속층이 코팅된 도전성 쿠션볼과, 금속층이 코팅된 도전성 쿠션볼을 수지층에 충진함으로써, 제품 적용 후 사용 중에도 미세 분진을 발생시키지 않으며 쿠션 기능 및 전기 도전성을 유지할 수 있는 도전성 쿠션 시트를 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피로 이루어진 쿠션볼을 마련하는 단계; (b) 도전성을 유지할 수 있도록, 상기 쿠션볼의 외피에 금속층을 코팅하여 도전성 쿠션볼을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계를 통해 금속층이 코팅된 적어도 하나 이상의 도전성 쿠션볼을 수지층에 충진함으로써 도전성 쿠션 시트를 형성하는 단계; 를 포함한다.

Description

도전성 쿠션볼 및 이를 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법{CONDUCTIVE CUSHION BALL AND METHOD FOR MANUFACTURING CONDUCTIVE CUSHION SHEET USING THE SAME}
본 발명은 도전성 쿠션볼 및 이를 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속층이 코팅된 도전성 쿠션볼 및 미세 분진 등에 의한 적용 제품의 불량 유발을 방지할 수 있는 도전성 쿠션 시트 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 LCD, PDP, 유기 EL 등의 전자 패키징에서 회로의 초미세 간극화 및 접속밀도의 증가에 따라 좁은 간격을 가지는, 많은 수의 전극을 한 번에 접속시킬 필요성이 증가하고 있다.
특히, 액정디스플레이(LCD)의 패키징에서는 다중 접속회로라인(FPC: flexible printed circuit)과 유리 디스플레이(glass display)와의 기계적, 전기적 접속용으로 도전성 접착제(conductive adhesive)가 이용되고 있다.
도전성 접착제는 크게 등방성 도전 접착제(isotropic conductive adhesive)와 이방성 도전필름(ACF, anisotropic conductive film) 등의 형태가 있으며, 기본적으로 단분산 도전 미립자(도전볼)가 열경화성 또는 열가소성의 절연성 수지에 분산되어 있는 형태를 가진다.
한편, 종래 쿠션 기능 및 전도성을 가지게 하기 위하여, 스펀지 제품에 도금을 하는 등의 다양한 재질에 별도의 도금 처리를 수행해왔다.
그러나, 박막화되는 최종 제품 적용을 위해 기본층을 일정한 모양으로 잘라내는 과정이 제작되어야 하는 바 얇은 두께의 제작에 어려움이 있었으며, 제품 적용 후 사용 중에는 미세 분진 발생에 의해 제품의 전기회로에 불량을 유발하는 등의 문제점이 있었다.
또한, 이러한 분진 문제의 해결을 위해 다양한 방법이 시도되고 있으나, 표면 도금된 부분이 외부로 노출되는 등의 한계가 있었다.
그리고, 기존 구형에 금속층을 형성하는 경우에도 실리카 계열의 성분이 적용됨으로써 쿠션 성능을 발휘할 수 없으며, 현재 쿠션 성능이 없는 금속 대체의 전도성 물질이 사용되고 있는 실정이다.
한국공개특허 제10-2000-0060106호.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피로 이루어지며, 도전성을 유지할 수 있도록 외피에 금속층이 코팅된 도전성 쿠션볼을 제공함에 있다.
그리고 본 발명의 제 2 목적은, 금속층이 코팅된 도전성 쿠션볼을 수지층에 충진함으로써, 제품 적용 후 사용 중에도 미세 분진을 발생시키지 않으며 쿠션 기능 및 전기 도전성을 유지할 수 있는 도전성 쿠션 시트를 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 도전성 쿠션볼에 관한 것으로서, 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피로 이루어지며, 도전성을 유지할 수 있도록 상기 외피에 금속층이 코팅된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 금속층은, 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 텅스텐(W), 금(Au) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 도전성 쿠션볼을 이용한 도전셩 쿠션 시트 제조 방법에 관한 것으로서, (a) 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피로 이루어진 쿠션볼을 마련하는 단계; (b) 도전성을 유지할 수 있도록, 상기 쿠션볼의 외피에 금속층을 코팅하여 도전성 쿠션볼을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계를 통해 금속층이 코팅된 적어도 하나 이상의 도전성 쿠션볼을 수지층에 충진함으로써 도전성 쿠션 시트를 형성하는 단계; 를 포함한다.
또한 상기 금속층은, 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 텅스텐(W), 금(Au) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (b) 단계에서, 상기 쿠션볼의 외피에 무전해 도금을 이용하여 금속층을 도금하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (c) 단계에서, 상기 도전성 쿠션볼의 함량을 수지 함량과 대비하여 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 (c) 단계에서, 다수의 도전성 쿠션볼 간의 밀착도 및 도전성 쿠션볼의 크기에 따라, 수지 함량을 조절하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 수지층은, 아크릴, 실리콘, 우레탄, 에폭시, PE, 천연 또는 합성 고무계로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 쿠션 기능을 가지는 폴리머 표면에 금속층을 형성한 후 수지층에 충진시킴으로써, 제품 적용 후 사용 중 미세 분진에 의한 타 전기회로의 불량을 유발시키지 않으며 쿠션 기능 및 전기 도전성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 쿠션 기능 및 도전성을 가지는 제품으로 구현하기 위하여 제품 제조 과정 중 기본층을 일정한 모양으로 절단하는 종래와 같은 공정이 필요치 않으며, 금속층 코팅 방식을 이용함으로써 박막화 제품 적용에 용이한 효과도 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 도전성 쿠션볼에 관한 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 도전성 쿠션 시트 제조 방법에 관한 전체 흐름도.
도 3 는 본 발명에 따른 수지층에 충진된 도전성 쿠션볼을 보이는 일예시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 수지층에 충진된 도전성 쿠션볼을 실제도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 도전성 쿠션볼 및 이를 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법에 관하여 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 도전성 쿠션볼(100)에 관한 단면도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 도전성 쿠션볼(100)은 볼 형태로서, 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피(110)로 이루어지며, 도전성을 유지할 수 있도록 외피(110)에 금속층(120)이 코팅된다.
이러한 폴리머 재질의 외피(110)는 도전성 최종 제품의 두께를 감안하여 전체적으로 0.01mm 내지 0.03mm 지름을 가지도록 형성될 수 있다.
함유된 기체는 도전성 쿠션볼(100)의 구형의 형태가 유지되도록 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가지게 하는 것으로, 이를 통해 도전성 쿠션볼(100)이 지속적인 충격 방지 물성이 유지되도록 한다.
여기서, 기체가 아닌 물질이 함유될 수도 있으나, 얇은 박막의 제품에서 쿠션 성능을 발휘하기 위해서는 복원율이 뛰어난 기체를 이용하도록 한다. 이는 제품의 경량화 측면에서도 매우 뛰어나다.
본 실시예에서, 함유되는 기체는 모든 기체가 사용될 수 있으나, 유출에 의한 폭발 등의 위험이 발생할 수 있어, 안정성 측면에서 질소(N2)가 바람직하다.
또한, 금속층(120)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 텅스텐(W), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 등의 전기 흐름성이 좋은 금속 재료를 이용하며, 금속층(120)의 두께는 전기 흐름성을 감안하여 5nm의 이상을 유지해야 한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 도전성 쿠션볼(100)을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법에 관하여 도 2 내지 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 도전성 쿠션볼(100)을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법에 관한 전체 흐름도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 수지층(210)에 충진된 도전성 쿠션볼(100)을 보이는 일예시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 수지층(210)에 충진된 도전성 쿠션볼(100)을 실제도이다.
[S10] 쿠션볼(10) 마련.
외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피(110)로 이루어진 쿠션볼(10)을 마련한다.
앞서 상술한 바와 같이, 함유된 기체는 질소(N2)를 포함한 다양한 기체일 수 있으며, 최종 제품의 두께를 감안하여 전체적으로 0.01mm 내지 0.03mm 지름을 가지도록 형성될 수 있다.
참고로, 이때의 쿠션볼(10) 제작 방법은 다음과 같다.
1. 폴리머 재질의 외피(110)가 유리전이온도(Tg)에 다다르게되어 물러지게 되도록, 기체가 유입된 폴리머를 일정 온도(고온)에 방치한다. 이에 따라, 폴리머 재질의 외피(110)가 팽창하게 된다.
2. 폴리머 재질의 외피(110)가 버틸수 있는 임계점 이하에서 냉각시킴으로써 폴리머 재질의 외피(110)가 경화되도록 한다. 이에 따라, 외피(110)층은 얇아지고 함유된 기체층 부피가 커지게 된다.
한편, 열을 가하더라도 팽창되지 않는 소재의 표면에 금속층을 코팅하는 경우, 열에 의해 금속층이 갈라지고 금속간의 간격이 발생되게 되어, 전기의 흐름이 차단됨으로써 도전성 용도로 사용할 수 없게 된다.
이에, 본 발명에서는 도전성을 유지할 수 있도록 열에 의해 팽창되는 폴리머 재질을 이용하며 아래와 같이 금속층을 코팅하도록 한다.
[S20] 쿠션볼(10)에 금속층 코팅.
도전성을 유지할 수 있도록, 마련된 쿠션볼(10)의 외피(110)에 금속층(120)을 코팅함으로써 도전성 쿠션볼(100)을 형성한다.
여기서, 쿠션볼(10)의 외피(110)에 무전해 도금을 이용하여 금속층을 도금한다. 즉, 외피(110) 표면에 촉매를 침적시키고, 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 텅스텐(W), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 등의 금속을 단층 또는 이종의 다층으로 무전해 도금함으로써, 금속층(120)을 코팅하도록 한다.
앞서 상술한 바와 같이, 금속층(120)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 텅스텐(W), 금(Au) 및 알루미늄(Al) 등의 전기 흐름성이 좋은 금속 재료를 이용하며, 금속층(120)의 두께는 전기 흐름성을 감안하여 5nm의 이상을 유지해야 한다.
이때, 금속층(120)이 코팅된 도전성 쿠션볼(100)은 도 3 에 도시된 바와 같이 단일 또는 여러 가지 크기일 수 있다.
[S30] 수지층(210)에 혼합.
도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 금속층(120)이 코팅된 다수의 도전성 쿠션볼(100)을 수지층(210)에 충진함으로써 도전성 쿠션 시트(200)를 형성한다.
이때, 투입되는 도전성 쿠션볼(100)의 함량은, 수지 함량과 대비하여 조절된다. 구체적으로, 형성된 도전성 쿠션 시트(200)에서, 다수의 도전성 쿠션볼(100)의 전체 부피는 상하 및 좌우방향으로의 전기 흐름성을 유지하기 위하여, 수지 함량 대비 30% 이상이 되도록 한다.
또한, 다수의 도전성 쿠션볼(100) 간의 밀착도 및 도전성 쿠션볼(100)의 크기에 따라 수지 함량을 조절할 수도 있다.
한편, 혼합되는 수지층(210)은 아크릴, 실리콘, 우레탄, 에폭시, PE, 천연 또는 합성 고무계 등의 소프트한 폴리머 수지를 이용하며, 필요에 따라 점착 성능을 가지는 아크릴, 실리콘, 우레탄, 에폭시, 천연 또는 합성 고무계 등을 이용함으로써 점착성을 부여할 수 있다. 이러한 점착성을 가지는 수지의 경우, 별도의 공정을 추가하지 않고 상하 양면에 점착 성능을 부여할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10: 쿠션볼 100: 도전성 쿠션볼
110: 외피 120: 금속층
200: 도전성 쿠션 시트 210: 수지층

Claims (8)

  1. 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피로 이루어지며, 도전성을 유지할 수 있도록 상기 외피에 금속층이 코팅된 것을 특징으로 하는 도전성 쿠션볼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층은,
    구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 텅스텐(W), 금(Au) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도전성 쿠션볼.
  3. (a) 외부의 압력에 복원되는 탄성력을 가질 수 있도록 내부에 기체를 함유하고 있는 폴리머 재질의 외피로 이루어진 쿠션볼을 마련하는 단계;
    (b) 도전성을 유지할 수 있도록, 상기 쿠션볼의 외피에 금속층을 코팅하여 도전성 쿠션볼을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 (b) 단계를 통해 금속층이 코팅된 적어도 하나 이상의 도전성 쿠션볼을 수지층에 충진함으로써 도전성 쿠션 시트를 형성하는 단계; 를 포함하는 도전성 쿠션볼을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속층은,
    구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 텅스텐(W), 금(Au) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도전성 쿠션볼을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 쿠션볼의 외피에 무전해 도금을 이용하여 금속층을 도금하는 것을 특징으로 하는 도전성 쿠션볼을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 도전성 쿠션볼의 함량을 수지 함량과 대비하여 조절하는 것을 특징으로 하는 도전성 쿠션볼을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    다수의 도전성 쿠션볼 간의 밀착도 및 도전성 쿠션볼의 크기에 따라, 수지 함량을 조절하는 것을 특징으로 하는 도전성 쿠션볼을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 수지층은,
    아크릴, 실리콘, 우레탄, 에폭시, PE, 천연 또는 합성 고무계로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도전성 쿠션볼을 이용한 도전성 쿠션 시트 제조 방법.
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