KR20170092072A - 금속 적층체 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
높은 반사율을 가질 뿐만 아니라 최상층의 금속층이 나머지 층(들)로부터 쉽게 박리되지 않는 금속 적층체 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 금속 적층체는 비전도성 고분자 기재, 상기 비전도성 고분자 기재 상의 제1 타이코트층, 상기 제1 타이코트층 상의 제1 금속층, 상기 제1 금속층 상의 제2 타이코트층, 및 상기 제2 타이코트층 상의 제2 금속층을 포함한다.
Description
본 발명은 금속 적층체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 전자기기, 조명기기 등에서 반사판, 방열판, 및/또는 기판으로 이용될 수 있는 금속 적층체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
다양한 기술분야(예를 들어, 전자기기, 조명기기 등)에서 반사판 및 방열판이 폭넓게 이용되고 있다. 상기 반사판 및 방열판은 소정 제품의 반사율 및 방열성을 높이기 위하여 상기 제품에 그 자체로서 부착되거나, 소정 제품의 기판으로 이용될 수도 있다.
통상의 반사판, 방열판, 및 기판은 높은 반사율을 갖는 금속층을 최상층으로서 포함하는 금속 적층체 구조를 갖는데, 상기 최상층의 반사율이 만족할만한 수준이 되지 못했을뿐만 아니라, 상기 최상층이 나머지 층(들)로부터 쉽게 박리되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 금속 적층체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 높은 반사율을 가질 뿐만 아니라 최상층의 금속층이 나머지 층(들)로부터 쉽게 박리되지 않는 금속 적층체을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 높은 반사율을 가질 뿐만 아니라 최상층의 금속층이 나머지 층(들)로부터 쉽게 박리되지 않는 금속 적층체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점들 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 비전도성 고분자 기재, 상기 비전도성 고분자 기재 상의 제1 타이코트층, 상기 제1 타이코트층 상의 제1 금속층, 상기 제1 금속층 상의 제2 타이코트층, 및 상기 제2 타이코트층 상의 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 적층체가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 비전도성 고분자 기재를 준비하는 단계, 상기 비전도성 고분자 기재 상에 제1 타이코트층을 형성하는 단계, 상기 제1 타이코트층 상에 제1 금속층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속층 상에 제2 타이코트층을 형성하는 단계, 및 상기 제2 타이코트층 상에 제2 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 연성동박적층필름의 제조방법이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명에 의하면, 높은 반사율을 갖는 금속 적층체가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 금속 적층체의 최상층인 제2 금속층이 나머지 층들로부터 박리되는 것이 방지될 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 의하면, 반사판/방열판 자체는 물론이고 이것이 적용된 최종 제품의 내구성이 향상될 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이고,
도 2a 내지 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 단면도이고,
도 2a 내지 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 연성동박적층필름의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 적층체(100)의 단면도이다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 금속 적층체(100)은 비전도성 폴리머 기재(110), 상기 비전도성 폴리머 기재(110) 상의 제1 타이코트층(120), 상기 제1 타이코트층(120) 상의 제1 금속층(130), 상기 제1 금속층(130) 상의 제2 타이코트층(140), 및 상기 제2 타이코트층(140) 상의 제2 금속층(150)을 포함한다.
상기 비전도성 고분자 기재(110)는 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 시클로-올레핀 폴리머(COP), 또는 액정 폴리머(LCP)를 포함할 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재(110)는 10 내지 40 ㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이 범위로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 낮은 조도를 갖는 비전도성 고분자 기재(110) 상에 다수의 금속층들이 순착적으로 형성되기 때문에, 금속 적층체(100)의 최상층인 제2 금속층(150)도 낮은 조도를 갖고, 결과적으로, 본 발명의 금속 적층체(100)는 높은 반사율을 가질 수 있다.
상기 제1 타이코트층(120)은 상이한 물질로 이루어진 비전도성 폴리머 기재(110)와 제1 금속층(130) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 이들 사이에 개재된 것으로서, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 타이코트층(120)은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, Ni-Mo-Fe 합금 등과 같은 니켈 합금일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 타이코트층(120)은 5 내지 30 nm의 두께를 가질 수 있으나, 이 범위로 한정되는 것은 아니다.
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 제1 금속층(130)은, 상기 제1 타이코트층(120) 상의 구리 씨드층(131) 및 상기 구리 씨드층(131) 상의 금속 메인층(132)을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 구리 씨드층(131)은 50 내지 150 nm의 두께를 갖고, 상기 메인 금속층(132)은 1 내지 12 ㎛, 바람직하게는 5 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 7 내지 9 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 금속 메인층(132)은 전해도금법에 의해 증착된 구리층이거나, 구리 호일(Cu foil)이거나, 알루미늄 호일(Al foil)일 수 있다.
상기 제2 타이코트층(140)은 상기 금속 메인층(132)과 제2 금속층(150) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 이들 사이에 개재된 것으로서, 7 내지 50 nm의 두께를 가질 수 있으며, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 타이코트층(140)은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, Ni-Mo-Fe 합금 등과 같은 니켈 합금일 수 있다.
본 발명의 금속 적층체(100)의 반사율 및 방열성을 결정하는 가장 중요한 요소인 상기 제2 금속층(150)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 크롬(Cr)으로 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 2a 내지 도 2f를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 적층체(100)의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 2a에 예시된 바와 같이, 비전도성 고분자 기재(110)를 준비한다.
상기 비전도성 고분자 기재(110)는 10 내지 40 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 시클로-올레핀 폴리머(COP), 또는 액정 폴리머(LCP)로 형성될 수 있다.
상기 비전도성 고분자 기재(110)의 수분 및 잔류 가스를 제거하기 위한 건조단계가, 상압 하에서 롤투롤(roll to roll) 열처리를 통해 수행되거나 진공 분위기에서 적외선(IR) 히터를 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 비전도성 고분자 기재(110)의 표면 상에 있을 수도 있는 오염물질을 제거하고 표면 개질을 통해 후속 공정에서 형성될 제 타이코트층(120)과의 접착력을 향상시키기 위하여, 상기 비전도성 고분자 기재(110)는 플라즈마로 처리될 수 있다. 예를 들어, 1.5 내지 6 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 또는 산소/질소 분위기 하에서 15 내지 30 W/cm2의 전력밀도의 RF 전압에 의해 생성된 플라즈마로 상기 비전도성 고분자 기재(110)의 표면을 처리할 수 있다.
이어서, 도 2b에 예시된 바와 같이, 상기 비전도성 고분자 기재(110) 상에 제1 타이코트층(120)을 형성한다.
상기 제1 타이코트층(120)은 DC 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정을 통해 15 내지 30 nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 타이코트층(120)은 상기 비전도성 고분자 기재(110)와 후속 공정에서 형성될 제1 금속층(130)의 접착력을 높이기 위한 것으로서, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 타이코트층(120)은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, Ni-Mo-Fe 합금 등과 같은 니켈 합금이다.
상기 DC 스퍼터링 장치의 전력밀도 조절을 통해 상기 제1 타이코트층(120)의 밀도가 조절될 수 있으며, 챔버의 진공도를 조절함으로써 제1 타이코트층(120)의 산소 함량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 0.5 내지 1 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 분위기 하에서 3 내지 12 W/ cm2의 DC 전압 전력밀도로 상기 제1 타이코트층(120)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제1 타이코트층(120) 형성을 위한 타겟(target)과 상기 비전도성 고분자 기재(100) 사이의 거리는 5 내지 12 cm로 유지될 수 있다.
이어서, 상기 제1 타이코트층(120) 상에 제1 금속층(130)을 형성한다.
상기 제1 금속층(130) 형성 단계는, 도 2c에 예시된 바와 같이 상기 제1 타이코트층(120) 상에 구리 씨드층(131)을 형성하는 단계 및 도 2d에 예시된 바와 같이 상기 구리 씨드층(131) 상에 금속 메인층(132)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구리 씨드층(131)은 DC 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정을 통해 50 내지 150 nm의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 메인 금속층(132)은 상기 구리 씨드층(131) 상에 구리를 전해도금함으로써 형성되거나, 구리 호일 또는 알루미늄 호일을 상기 구리 씨드층(131) 상에 라미네이팅함으로써 형성될 수 있다.
상기 메인 금속층(132)은 1 내지 12 ㎛, 바람직하게는 5 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 7 내지 9 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
이어서, 도 2e에 예시된 바와 같이, 상기 메인 금속층(132) 상에 제2 타이코트층(140)을 형성한다.
상기 제2 타이코트층(120)은 DC 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정을 통해 7 내지 50 nm의 두께로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제2 타이코트층(140)은 상기 금속 메인층(132)과 후속 공정에서 형성될 제2 금속층(150) 사이의 접착력을 높이기 위한 것으로서, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 타이코트층(140)은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, Ni-Mo-Fe 합금 등과 같은 니켈 합금이다.
상기 DC 스퍼터링 장치의 전력밀도 조절을 통해 상기 제2 타이코트층(140)의 밀도가 조절될 수 있으며, 챔버의 진공도를 조절함으로써 제2 타이코트층(120)의 산소 함량이 조절될 수 있다. 예를 들어, 0.5 내지 1 Pa의 불활성 가스(예를 들어, Ar) 분위기 하에서 3 내지 12 W/ cm2의 DC 전압 전력밀도로 상기 제2 타이코트층(140)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 제2 타이코트층(140) 형성을 위한 타겟(target)과 상기 금속 메인층(132) 사이의 거리는 5 내지 12 cm로 유지될 수 있다.
이어서, 상기 제2 타이코트층(140) 상에 제2 금속층(150)을 형성한다.
상기 제2 금속층(150)은 진공성막법, 예를 들어, 증발법(evaporation), 스퍼터링(sputtering), 또는 화학기상증착법(CVD)을 통해 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 크롬(Cr) 등으로 형성될 수 있다. 상기 제2 금속층(150)의 두께는 필요한 반사율에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 제조방법은 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 통해 제조될 수 있다.
이하에서는, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예들로 제한되지 않는다.
실시예
1-8 및
비교예
1-6
스퍼터링 공정을 통해 20 nm 두께의 NiCr 층(제1 타이코트층)을 폴리이미드 필름 상에 형성하였다. 이어서, 스퍼터링 공정을 통해 60 nm 두께의 구리 씨드층을 형성한 후, 황산구리, 황산, 및 염소이온을 포함하는 통상의 도금액을 이용하여 전기도금을 실시하여 상기 구리 씨드층 상에 8㎛의 두께를 갖는 금속 메인층을 형성함으로써 제1 금속층을 상기 제1 타이코트층 상에 형성하였다. 이어서, 표 1에 나타난 바와 같이 제2 타이코트층 및 제2 금속층을 스퍼터링 공정 및 CVD 공정을 통해 상기 제1 금속층 상에 순차적으로 각각 형성함으로써 금속 적층체를 완성하였다.
| 제2 타이코트층 | 제2 금속층 | |||
| 물질 | 두께 (nm) | 물질 | 두께 (nm) | |
| 실시예 1 | NiMoNb | 7 | Ag | 50 |
| 실시예 2 | NiMoNb | 20 | Al | 50 |
| 실시예 3 | NiMoNb | 10 | Ag | 80 |
| 실시예 4 | NiMoNb | 20 | Al | 80 |
| 실시예 5 | NiCr | 10 | Ag | 50 |
| 실시예 6 | NiCr | 20 | Al | 50 |
| 실시예 7 | NiCr | 10 | Ag | 80 |
| 실시예 8 | NiCr | 20 | Al | 80 |
| 비교예 1 | None | Ag | 50 | |
| 비교예 2 | None | Al | 50 | |
| 비교예 3 | NiMoNb | 5 | Ag | 80 |
| 비교예 4 | NiMoNb | 3 | Ag | 80 |
| 비교예 5 | NiCr | 5 | Ag | 80 |
| 비교예 6 | NiCr | 3 | Ag | 80 |
위 실시예들 및 비교예들에 의해 제조된 금속 적층체들에 대하여, 상온 및 고온에서의 밀착력을 아래의 방법에 의해 각각 구하였고, 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
* 밀착력 측정
각 금속 적층체에 대하여, 상온에서의 밀착력과 고온 처리(Reflow 2회, 250℃ × 30 min) 후의 밀착력을 ASTM D 3002 규격에 따라 Cross Cut Test 방법에 의해 각각 측정하였다. 구체적으로, 커팅 수단을 이용하여 10mm × 10mm 영역을 100×100 조각들로 분할한 후(이때, 제2 금속층 전체는 물론이고 금속 메인층의 일부가 절단될 정도의 깊이로 커팅이 수행됨), 폭 25mm의 테이프(3M 600)를 상기 조각들에 붙였다 뜯어내었다. 이어서, 상기 테이프를 뜯어낸 후에 샘플에 남아있는 제2 금속층 조각들의 개수를 확인하였다.
| 밀착력 (조각) | |||
| 상온 | 고온 | ||
| 실시예 1 | 100 | 100 | |
| 실시예 2 | 100 | 100 | |
| 실시예 3 | 100 | 100 | |
| 실시예 4 | 100 | 100 | |
| 실시예 5 | 100 | 100 | |
| 실시예 6 | 100 | 100 | |
| 실시예 7 | 100 | 100 | |
| 실시예 8 | 100 | 100 | |
| 비교예 1 | 100 | 0 | |
| 비교예 2 | 100 | 0 | |
| 비교예 3 | 100 | 82 | |
| 비교예 4 | 100 | 36 | |
| 비교예 5 | 100 | 55 | |
| 비교예 6 | 100 | 61 | |
위 표 2으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1-8의 경우, Cross Cut Test 후 90개 이상의 제2 금속층 조각들이 박리되지 않고 남을 정도로 우수한 밀착력을 나타내었다. 이에 반해, 제2 타이코트층을 형성하지 않는 경우들(비교예 1 및 2)은 물론이고, 제2 타이코트층의 두께가 5mm 미만인 경우들(비교예 3 내지 6)에서도, Cross Cut Test 후 90개 이하의 제2 금속층 조각들만 남을 정도로 밀착력이 낮음을 알 수 있다.
100: 금속 적층체
110: 비전도성 고분자 기재
120: 제1 타이코트층 130: 제1 금속층
131: 구리 씨드층 132: 금속 메인층
140: 제2 타이코트층 150: 제2 금속층
120: 제1 타이코트층 130: 제1 금속층
131: 구리 씨드층 132: 금속 메인층
140: 제2 타이코트층 150: 제2 금속층
Claims (10)
- 비전도성 고분자 기재;
상기 비전도성 고분자 기재 상의 제1 타이코트층;
상기 제1 타이코트층 상의 제1 금속층;
상기 제1 금속층 상의 제2 타이코트층; 및
상기 제2 타이코트층 상의 제2 금속층
을 포함하는 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 타이코트층은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, 또는 Ni-Mo-Fe 합금인 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 제1 금속층은,
상기 제1 타이코트층 상의 구리 씨드층; 및
상기 구리 씨드층 상의 금속 메인층을 포함하는 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 금속 메인층은 구리 또는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 제2 타이코트층은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 나이오븀(Nb), 철(Fe), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함하고, 7 내지 50 nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 제2 타이코트층은 7 내지 50 nm의 두께를 갖는 니켈 합금인 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 제6항에 있어서,
상기 니켈 합금은 Ni-Cr 합금, Ni-Mo 합금, Ni-Mo-Nb 합금, Ni-Mo-Co 합금, 또는 Ni-Mo-Fe 합금인 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 제1항에 있어서,
상기 제2 금속층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 크롬(Cr)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
금속 적층체. - 비전도성 고분자 기재를 준비하는 단계;
상기 비전도성 고분자 기재 상에 제1 타이코트층을 형성하는 단계;
상기 제1 타이코트층 상에 제1 금속층을 형성하는 단계;
상기 제1 금속층 상에 제2 타이코트층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 타이코트층 상에 제2 금속층을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
금속 적층체 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 제2 타이코트층은 스퍼터링 공정을 통해 7 내지 50 nm의 두께를 갖도록 형성되고,
상기 제2 금속층은 증발법, 스퍼터링 공정, 또는 화학기상증착법을 통해 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 크롬(Cr)으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
금속 적층체 제조방법.
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