KR20170065455A - 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 상온 진공 분사 코팅 기술을 이용하여 다양한 재질의 기판 위에 알루미늄 박막을 형성할 수 있고, 기판의 한계를 넘어 알루미늄 박막의 본래 특성을 구현할 수 있는 알루미늄 박막의 형성 방법 및 알루미늄 박막을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 이송 가스 공급부로부터 이송 가스를 공급받고, 분말 공급부로부터 알루미늄 분말을 공급받아, 상기 알루미늄 분말을 에어로졸 상태로 이송하는 단계; 및 상기 에어로졸 상태로 이송된 알루미늄 분말을 공정 챔버 내의 기재에 충돌 및 파쇄시켜, 상기 기재에 알루미늄 박막을 형성하는 단계로 이루어진 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막을 개시한다.
이를 위해 본 발명은 이송 가스 공급부로부터 이송 가스를 공급받고, 분말 공급부로부터 알루미늄 분말을 공급받아, 상기 알루미늄 분말을 에어로졸 상태로 이송하는 단계; 및 상기 에어로졸 상태로 이송된 알루미늄 분말을 공정 챔버 내의 기재에 충돌 및 파쇄시켜, 상기 기재에 알루미늄 박막을 형성하는 단계로 이루어진 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막을 개시한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막에 관한 것이다.
현재 용사 코팅 공정이 상업적으로 널리 이용되고 있다. 이러한 용사 코팅 공정의 가장 큰 특징은 매우 높은 열 에너지를 이용하여 고융점의 세라믹 또는 금속 소재를 급속한 상전이를 통해 기재에 분사 코팅하는 공법으로, 작업 공정의 조건 최적화 시 수 ㎛ 내지 수 mm까지 코팅이 가능하며, 분사 공정 중 여러 가지 기자재를 통해 3차원 형상의 코팅도 가능하다. 이러한 우수한 특성을 바탕으로 내화학적, 내마모성 코팅 분야에서 높은 신뢰성이 있으며, 우주 항공, 반도체, 기계 선박 등의 다양한 분야에서 널리 적용되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상온 진공 분사 코팅 기술을 이용하여 다양한 재질의 기판 위에 알루미늄 박막을 형성할 수 있고, 기판의 한계를 뛰어 넘어 알루미늄 박막의 본래 특성을 구현할 수 있는 알루미늄 박막의 형성 방법 및 알루미늄 박막을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예는 이송 가스 공급부로부터 이송 가스를 공급받고, 분말 공급부로부터 알루미늄 분말을 공급받아, 상기 알루미늄 분말을 에어로졸 상태로 이송하는 단계; 및 상기 에어로졸 상태로 이송된 알루미늄 분말을 공정 챔버 내의 기재에 100 ~ 500m/s의 속도로 충돌 및 파쇄시켜, 상기 기재에 알루미늄 박막을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 박막의 형성 방법을 제공한다.
상기 알루미늄 분말의 입경은 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛일 수 있다.
상기 알루미늄 박막의 두께는 0.1 내지 100 ㎛로 형성될 수 있다.
상기 기재는 글래스 기판, 폴리머 기판, 세라믹 기판 또는 금속 기판일 수 있다.
상기 알루미늄 박막의 형성 단계 이후에, 상기 알루미늄 박막의 표면에 아노다이징에 의해 알루미늄 산화 피막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 아노다이징에 의해 상기 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 하거나, 또는 상기 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 할 수 있다.
상기 알루미늄 산화 피막을 형성하는 단계 이후에, 상기 알루미늄 산화 피막에 페인트를 페인팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 박막의 형성 단계 이후에, 상기 알루미늄 박막을 폴리싱(polishing) 또는 비드 블라스트(bead blast) 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 알루미늄 박막은 상호간 이격된 회로패턴의 형태로 형성되고, 상기 상호간 이격된 회로패턴 사이에 도전성 접착제에 의해 발광 다이오드가 전기적으로 접속될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 이송 가스 공급부로부터 이송 가스를 공급받고, 분말 공급부로부터 알루미늄 분말을 공급받아, 상기 알루미늄 분말을 에어로졸 상태로 이송하는 단계; 상기 에어로졸 상태로 이송된 알루미늄 분말을 공정 챔버 내의 기재에 100 ~ 500m/s의 속도로 충돌 및 파쇄시켜, 상기 기재에 알루미늄 박막을 형성하는 단계; 및 상기 알루미늄 박막의 표면에 아노다이징에 의해 알루미늄 산화 피막을 형성하는 단계를 포함하는 알루미늄 박막의 형성 방법을 제공한다. 상기 아노다이징에 의해 상기 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 하거나, 또는 상기 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 위에 기재된 어느 한 방법으로 형성된 알루미늄 박막을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기재; 상기 기재의 표면에 상온 진공 분사 코팅 기술에 의해 형성된 알루미늄 박막; 및 상기 알루미늄 박막에 아노다이징에 의해 형성된 알루미늄 산화 피막을 포함하는 알루미늄 박막을 제공한다. 상기 알루미늄 박막의 두께는 0.1 내지 100 ㎛일 수 있다. 상기 기재는 글래스 기판, 폴리머 기판, 세라믹 기판 또는 금속 기판일 수 있다. 상기 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이거나, 또는 상기 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 상온 진공 분사 코팅 기술을 이용하여 다양한 재질의 기판 위에 알루미늄 박막을 형성할 수 있고, 기판의 한계를 넘어 알루미늄 박막의 본래 특성을 구현할 수 있는 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 기판 위에서 알루미늄 박막을 선택적으로 형성할 수 있어 회로 패턴의 형성이 가능한 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막 형성을 위한 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 각각 알루미늄 기판 및 글래스 기판 위에 형성되고, 부분적으로 아노다이징된 상태를 도시한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 알루미늄 기판 위에 형성되고, 부분적으로 아노다이징된 상태를 도시한 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 회로패턴 형태로 글래스 기판 위에 형성되고 발광 다이오드가 연결된 후 전원의 인가전 및 인가후 상태를 도시한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 각각 알루미늄 기판 및 글래스 기판 위에 형성되고, 부분적으로 아노다이징된 상태를 도시한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 알루미늄 기판 위에 형성되고, 부분적으로 아노다이징된 상태를 도시한 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 회로패턴 형태로 글래스 기판 위에 형성되고 발광 다이오드가 연결된 후 전원의 인가전 및 인가후 상태를 도시한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막 형성을 위한 장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 박막 형성 장치(200)는 이송 가스 공급부(210), 알루미늄 분말(Al powder)을 보관 및 공급하는 분말 공급부(220), 분말 공급부(220)로부터 알루미늄 분말을 이송 가스를 이용하여 에어로졸(aerosol) 상태로 고속으로 이송하는 이송관(222), 이송관(222)으로부터의 알루미늄 분말을 기재(231)에 코팅/적층 또는 분사/스프레잉하는 노즐(232), 노즐(232)로부터의 알루미늄 분말이 기재(231)의 표면에 충돌 및 파쇄되도록 함으로써, 일정 두께(예를 들면, 0.1 내지 100 ㎛)의 알루미늄 박막이 형성되도록 하는 공정 챔버(230)를 포함한다. 여기서, 에어로졸이란 이송 가스 내에 입경 범위가 대략 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛인 알루미늄 분말이 분산된 것을 의미한다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하여, 본 발명에 따른 알루미늄 박막 형성 방법을 설명한다.
이송 가스 공급부(210)에 저장된 이송 가스는 산소, 헬륨, 질소, 아르곤, 이산화탄소, 수소 및 그 등가물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 또는 2종의 혼합물일 수 있지만, 본 발명에서 이송 가스의 종류가 한정되지 않는다. 이송 가스는 이송 가스 공급부(210)로부터 파이프(211)를 통해 분말 공급부(220)로 직접 공급되며, 유량 조절기(250)에 의해 그 유량 및 압력이 조절될 수 있다.
분말 공급부(220)는 다량의 알루미늄 분말을 보관 및 공급하는데, 이러한 알루미늄 분말은 상술한 이송 가스 공급부(210)의 이송 가스에 의해 에어로졸 상태로 되어 이송관(222) 및 노즐(232)을 통해 공정 챔버(230)에 구비된 기재(232)에 공급된다.
공정 챔버(230)는 알루미늄 박막 형성 중에 진공 상태를 유지하며, 이를 위해 진공 유닛(240)이 연결될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 공정 챔버(230)의 압력은 대략 1 파스칼 ~ 800 파스칼이고, 고속 이송관(222)에 의해 이송되는 알루미늄 분말의 압력은 대략 500 파스칼 ~ 2000 파스칼일 수 있다. 다만, 어떠한 경우에도, 공정 챔버(230)의 압력에 비해 고속 이송관(222)의 압력이 높아야 한다.
더불어, 공정 챔버(230)의 내부 온도 범위는 대략 0 ℃ ~ 30 ℃로 유지되며, 따라서 별도로 공정 챔버(230)의 내부 온도를 증가시키거나 감소시키기 위한 부재가 없어도 좋다. 즉, 이송 가스 또는/및 기재가 별도로 가열되지 않고, 0 ℃ ~ 30 ℃의 온도로 유지될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 기판(예를 들면, 세라믹, 글래스, 폴리머, 금속 및 이의 등가물)에 알루미늄 박막의 형성 시, 기판이 열적으로 충격을 받지 않게 된다.
그러나, 경우에 따라 알루미늄 박막의 증착 효율 및 치밀도 향상을 위해, 이송 가스 또는/및 기판이 대략 30 ℃ ~ 1000 ℃의 온도로 가열될 수도 있다. 즉, 별도의 도시되지 않은 히터에 의해 이송 가스 공급부(210) 내의 이송 가스가 가열되거나, 또는 별도의 도시되지 않은 히터에 의해 공정 챔버(230) 내의 기판(231)이 가열될 수 있다. 이러한 이송 가스 또는/및 기판의 가열에 의해 알루미늄 박막 형성 시 알루미늄 분말에 가해지는 스트레스가 감소함으로써, 기공률이 작고 치밀한 알루미늄 박막이 얻어진다.
그러나, 본 발명에서 이러한 온도 범위를 한정하는 것은 아니며, 알루미늄 박막이 형성될 기판의 특성에 따라 이송 가스, 기판 및/또는 공정 챔버의 내부 온도 범위는 0 ℃ ~ 1000 ℃ 사이에서 조정될 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이 글래스 기판, 폴리머 기판 등에 알루미늄 박막을 코팅하기 위해서는 대략 0 ℃ ~ 30 ℃의 공정 온도가 제공될 수 있고, 금속 기판을 코팅하기 위해서는 대략 0 ℃ ~ 1000 ℃의 공정 온도가 제공될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 공정 챔버(230)와 고속 이송관(222)(또는 이송 가스 공급부(210) 또는 분말 공급부(220)) 사이의 압력 차이는 대략 1.5배 ~ 2000배 일 수 있다. 압력 차이가 대략 1.5배보다 작을 경우 알루미늄 분말의 고속 이송이 어려울 수 있고, 압력 차이가 대략 2000배보다 클 경우 알루미늄 분말에 의해 오히려 기재의 표면이 과도하게 에칭될 수 있다.
이러한 공정 챔버(230)와 이송관(222)의 압력 차이에 따라, 분말 공급부(220)로부터의 알루미늄 분말은 이송관(222)을 통해 분사하는 동시에, 고속으로 공정 챔버(230)에 전달된다.
또한, 공정 챔버(230) 내에는 이송관(222)에 연결된 노즐(232)이 구비되어,대략 100 ~ 500m/s의 속도로 알루미늄 분말을 기판(231)에 충돌시킨다. 즉, 노즐(232)을 통한 알루미늄 분말은 이송 중 얻은 운동 에너지와 고속 충돌 시 발생하는 충돌 에너지에 의해 파쇄 및/또는 분쇄되면서 기판(231)의 표면에 일정 두께의 알루미늄 박막을 형성하게 된다.
여기서, 알루미늄 박막을 이루는 알루미늄 박막의 입자 입경(입도) 분석은 주사전자현미경[Scanning Electron Microscope, 예를 들면, SNE-4500M 분석 장비]으로 수행하였다. 좀 더 구체적으로, 금속 입자의 입경 분석 방법을 설명하면, 우선 박막(코팅층 또는 성막)을 갖는 분석 시편을 절단하여 단면을 얻고, 이러한 단면을 연마하였다. 이어서, 알루미늄 박막을 주사전자현미경으로 촬영하고, 촬영된 영상을 영상 처리 소프트웨어로 처리함으로써, 금속 입자의 입경을 분석하였다. 또한, 본 발명에서, 예를 들면, 대략 110 ㎛2의 알루미늄 박막 단면적을 촬영하여, 금속 입자의 입경을 분석하였다.
한편, 본 발명에서 이용된 알루미늄 분말로서, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 1000 내지 7000 시리즈가 이용될 수 있다. 즉, 순 Al으로서, 내식성이 좋고, 광의 반사성, 열의 도전성이 뛰어나며, 강도는 낮지만 용접 및 성형 가공이 쉬운 1000 시리즈, Cu 를 주첨가 성분으로 한 것에 Mg 등을 함유한 열처리 합금이며, 열처리에 따라 강도가 높으며, 항공기재로서 이용되는 2000 시리즈, Mn을 주첨가 성분으로 한 냉각 가공에 의해 각종 성질을 갖는 비열처리 합금으로서, 순 Al 에 비해 강도는 약간 높고, 용접성, 내식성, 성형 가공성 등도 좋은 3000 시리즈, Si 를 주첨가 성분으로 한 비열처리 합금이며, 용접 재료로서 이용될 수 있는 4000 시리즈, Mg을 주첨가 성분으로 한 강도가 높은 비열처리 합금으로서, 용접성이 양호하고 해수 분위기에서도 내식성이 좋은 5000 시리즈, Mg 와 Si을 주첨가 성분으로 한 열처리 합금으로서, 용접성, 내식성이 양호하며 형재 및 관 등 구조물에 널리 이용되고 있는 6000 시리즈, Zn을 주첨가 성분으로 하지만, 여기에 Mg을 첨가한 고강도 열처리 합금인 7000 시리즈가 알루미늄 분말로서 이용될 수 있다. 이밖에도 다양한 알루미늄 시리즈가 이용될 수 있는데, 이를 표 1 및 표 2에 기재하였다. 표 1 및 표 2에 의하면, 명칭 및 화학성분이 정리되어 있다.
한편, 금속 박막을 형성하기 위한 금속 분말/입자는 상술한 알루미늄 이외에도 갈륨, 인듐, 주석, 탈륨, 납, 비스무트와 같은 전이후금속, 스칸듐, 타이타늄, 바나듐, 크로뮴, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 이트륨, 지르코늄, 나이오븀, 몰리브데늄, 테크네륨, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 카듀뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금과 같은 전이금속을 포함할 수 있다. 이밖에도, 알루미늄 분말 또는 금속 입자는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프랑슘과 같은 알칼리 금속, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐과 같은 알칼리 토금속, 붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨, 폴로늄과 같은 준금속, 탄소, 인, 황, 셀레늄과 같은 비금속을 포함할 수도 있다. 더욱이, 본 발명은 알루미늄 분말 또는 알루미늄 입자로서 상술한 원소의 1종 또는 2종의 혼합물이 이용될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 각각 알루미늄 기판 및 글래스 기판 위에 형성되고, 부분적으로 아노다이징된 상태를 도시한 사진이다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 알루미늄 기판 위에 본 발명에 따른 방법에 따라 대략 10 ㎛의 두께를 갖는 알루미늄 박막이 형성되었고, 이어서, 아노다이징 방법에 따라 알루미늄 박막의 일부 영역(대략 절반 영역)에 일정 두께의 알루미늄 산화 피막이 형성되었다.
여기서, 아노다이징 방법은 알루미늄 박막을 전해액에 담가 양극으로 하여 전기 화학적 방법으로 알루미늄 박막의 표면에 알루미늄 산화 피막(Al2O3)이 형성되도록 하는 방법이다. 즉, 알루미늄 박막을 전해액에서 양극으로 하고 통전하면, 양극에서 발생하는 산소에 의해 알루미늄 박막의 표면이 산화되어 알루미늄 산화 피막을 형성하게 된다. 이러한 알루미늄 산화 피막은 단단하고, 내식성이 크며 극히 작은 유공성, 섬유상을 갖게 된다. 특히 이와 같이 생성된 알루미늄 산화 피막은 알루미늄 박막보다 강도, 내구성 및 내스크래치성이 높을 수 있다. 더불어, 이러한 알루미늄 산화 피막에는 페인트 등에 의해 원하는 색상이 형성될 수 있다. 또한, 이러한 아노다이징 방법에 의해 형성된 알루미늄 산화 피막에 도장이 수행되면, 색상에 대한 밀착력이 우수하여 색상을 더욱 선명하게 표현할 수 있게 된다. 이는 알루미늄 기판에 단단히 밀착된 알루미늄 박막(양극 박막)에 페인트가 발라지면 표면이 화학적으로 활성화 상태가 되어 미세한 입자 속에 스며들기 때문에 아름답고 선명한 색상이 구현 가능하기 때문이다.
또한, 상술한 통상의 아노다이징 방법 이외에 알루미늄 박막에 하드 아노다이징 및/또는 소프트 아노다이징이 수행될 수도 있다.
여기서, 하드 아노다이징은 알루미늄 박막의 표면상에 전기화학적 전해(Electrolytic) 방법을 이용하여 알루미늄 산화 피막을 형성시켜 알루미늄 박막의 표면 경도, 내식성, 내마모성, 전기적, 절연성 등 기능적인 특성을 극대화할 수 있는 방법이다. 또한 소프트 아노다이징은 보존성과 장식성을 향상시키기 위한 것으로, 하드 알루미늄 산화 피막은 피막층의 두께가 두껍고 경도가 높은 반면, 소프트 알루미늄 산화 피막은 두께가 얇고 경도가 낮으며 하드 피막에 비해 연성을 갖고 있다. 따라서, 소프트 피막은 피막 처리 후 각종 염료에 의한 색상 처리가 가능하므로 장식성이 매우 뛰어나 알루미늄 박막을 소재로 사용하여 가공된 제품의 품질 고급화에 사용될 수 있다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 글래스 기판 위에 본 발명에 따른 방법에 따라 대략 15 ㎛의 두께를 갖는 알루미늄 박막이 형성되었고, 이어서, 아노다이징 방법에 따라 일부 영역에 일정 두께의 알루미늄 산화 피막이 형성되었다. 여기서, 아노다이징 방법 및 도장 방법은 상술한 바와 동일하다.
비록 본 발명에서 알루미늄 박막의 표면 처리 또는 후처리 공정으로서 아노다이징 방법이 설명되었으나, 본 발명은 이로서 한정되지 않으며, 폴리싱(polishing), 비드 블래스트(bead blast) 등의 처리 공정도 수행될 수 있다. 즉, 색상 조절, 내절연, 표면 경도 조절을 위해 아노다이징이 상술한 방법으로 수행될 수 있고, 더욱이 금속적 광택 및 제품의 고급화 이미지 부여를 위해 폴리싱, 비드 블래스트 등이 수행될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에서는 기판의 소재(금속, 글래스, 폴리머, 세라믹 등등)와 무관하게 금속적 특성 및 후처리 공정 특성에 의해, 색상이 임의로 조정될 수 있고, 높은 강도, 내구성 및 내스크래치성 뿐만 아니라 높은 절연성의 부여도 가능한 알루미늄 박막을 제공하게 된다.
더욱이, 상술한 아노다이징은 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 하거나, 또는 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 박막이 순전히 강도, 내구성 및 내스크래치성을 향상시키기 위한 것이라면, 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막이 될 때까지 아노다이징 공정이 수행될 수 있고, 알루미늄 박막이 회로 패턴용이라면 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 아노다이징 공정이 수행될 수 있다. 더불어, 상술한 아노다이징은 전류를 기재를 통해 전류를 공급해주워야 하므로, 금속이나 기타 도전성 재료가 바람직하지만, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 알루미늄 기판 위에 형성되고, 부분적으로 아노다이징된 상태를 도시한 사진이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 알루미늄 박막이 알루미늄 기판 위에 일정 두께로 형성되고, 이후 아노다이이징에 의해 알루미늄 박막 및 알루미늄 기판의 일부 영역(대략 절반 영역)에 알루미늄 산화 피막이 형성될 수 있다.
여기서, 동일한 조건에서 알루미늄 산화 피막이 형성된다고 해도, 알루미늄 박막과 알루미늄 기판 위에서 각각의 색상이 상이할 수 있다. 이는 알루미늄 박막과 알루미늄 기판 사이의 치밀도 및/또는 거칠기 차이로 인한 것으로 판단된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막이 회로패턴 형태로 글래스 기판 위에 형성되고 발광 다이오드가 연결된 후 전원의 인가전 및 인가후 상태를 도시한 사진이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상호간 이격된 2개의 알루미늄 박막이 회로패턴 형태로 글래스 기판에 형성될 수 있다. 또한, 2개의 알루미늄 박막 사이에는 발광다이오드가 도전성 접착제(예를 들면, 솔더, 은충진 에폭시 등등)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 2개의 알루미늄 박막에 배터리가 전기적으로 연결되면, 알루미늄 박막을 통해 발광다이오드에 전류가 흐름으로써 발광다이오드가 발광된다.
이와 같이 하여, 본 발명에서는 선택된 영역에만 알루미늄 박막이 형성되도록 하고, 또한 알루미늄 박막에는 전기 전자 소자가 전기적으로 접속되어 동작함으로써, 본 발명은 글래스 기판이나 폴리머 기판 위에 원하는 형태의 회로패턴의 형성이 가능하다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
210; 이송 가스 공급부
220; 분말 공급부
230; 진공 챔버 231; 기판
240; 진공 유닛
230; 진공 챔버 231; 기판
240; 진공 유닛
Claims (16)
- 이송 가스 공급부로부터 이송 가스를 공급받고, 분말 공급부로부터 알루미늄 분말을 공급받아, 상기 알루미늄 분말을 에어로졸 상태로 이송하는 단계; 및
상기 에어로졸 상태로 이송된 알루미늄 분말을 공정 챔버 내의 기재에 100 ~ 500m/s의 속도로 충돌 및 파쇄시켜, 상기 기재에 알루미늄 박막을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 분말의 입경은 0.1 ㎛ ~ 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 박막의 두께는 0.1 내지 100 ㎛로 형성됨을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기재는 글래스 기판, 폴리머 기판, 세라믹 기판 또는 금속 기판인 것을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 박막의 형성 단계 이후에, 상기 알루미늄 박막의 표면에 아노다이징에 의해 알루미늄 산화 피막을 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 아노다이징에 의해 상기 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 하거나, 또는 상기 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 함을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 알루미늄 산화 피막을 형성하는 단계 이후에, 상기 알루미늄 산화 피막에 페인트를 페인팅하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 박막의 형성 단계 이후에, 상기 알루미늄 박막을 폴리싱(polishing) 또는 비드 블라스트(bead blast) 처리하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 알루미늄 박막은 상호간 이격된 회로패턴의 형태로 형성되고,
상기 상호간 이격된 회로패턴 사이에 도전성 접착제에 의해 발광 다이오드가 전기적으로 접속됨을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 이송 가스 공급부로부터 이송 가스를 공급받고, 분말 공급부로부터 알루미늄 분말을 공급받아, 상기 알루미늄 분말을 에어로졸 상태로 이송하는 단계;
상기 에어로졸 상태로 이송된 알루미늄 분말을 공정 챔버 내의 기재에 100 ~ 500m/s의 속도로 충돌 및 파쇄시켜, 상기 기재에 알루미늄 박막을 형성하는 단계; 및
상기 알루미늄 박막의 표면에 아노다이징에 의해 알루미늄 산화 피막을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 아노다이징에 의해 상기 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 하거나, 또는 상기 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막이 되도록 함을 특징으로 하는 알루미늄 박막의 형성 방법. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 형성된 알루미늄 박막.
- 기재;
상기 기재의 표면에 상온 진공 분사 코팅 기술에 의해 형성된 알루미늄 박막; 및
상기 알루미늄 박막에 아노다이징에 의해 형성된 알루미늄 산화 피막을 포함함을 특징으로 하는 알루미늄 박막. - 제 13 항에 있어서,
상기 알루미늄 박막의 두께는 0.1 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 박막. - 제 13 항에 있어서,
상기 기재는 글래스 기판, 폴리머 기판, 세라믹 기판 또는 금속 기판인 것을 특징으로 하는 알루미늄 박막. - 제 13 항에 있어서,
상기 알루미늄 박막의 일부 두께가 알루미늄 산화 피막이거나, 또는 상기 알루미늄 박막의 전체 두께가 알루미늄 산화 피막인 것을 특징으로 하는 알루미늄 박막.
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| PCT/KR2016/014122 WO2017095189A1 (ko) | 2015-12-02 | 2016-12-02 | 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막 |
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|---|---|---|---|
| KR20150170648 | 2015-12-02 | ||
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| KR1020160163371A KR20170065455A (ko) | 2015-12-02 | 2016-12-02 | 알루미늄 박막의 형성 방법 및 이에 따른 알루미늄 박막 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20170065455A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018208173A1 (de) | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Mando Corporation | Vorrichtung und verfahren zur einparksteuerung |
-
2016
- 2016-12-02 KR KR1020160163371A patent/KR20170065455A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
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