KR20210036727A

KR20210036727A - 이종 소재 접합체 및 이를 이용한 제조방법

Info

Publication number: KR20210036727A
Application number: KR1020190119121A
Authority: KR
Inventors: 정진미; 정유진; 손부원; 박정호
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-04-05

Abstract

본 발명은 이종 소재 접합체 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 금속층의 표면에 코팅층을 형성하고 상기 금속층의 표면에 레이저를 조사하여 에칭 홈을 형성하고, 특정한 종횡비인 무기 필러를 포함하는 수지층을 접합하여 접착력을 향상시킨 이종 소재 접합체 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.

Description

이종 소재 접합체 및 이를 이용한 제조방법{DIFFERENT MATERIAL JOINT BODY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 이종 소재 접합체 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속과 수지와 같은 이종 재료(소재) 간의 접합은, 각 재료 고유의 물리적 화학적 특성과 표면 상태가 다르기 때문에, 용이하지 않은 경우가 대부분이다. 이와 같은 이종 재료 간 접합을 위해 시도될 수 있는 기술은, 크게 접착제를 이용한 결합, 기계적 조임, 용접(welding) 및 인서트 사출 등으로 분류할 수 있다. 이 중, 접착제 또는 접착 필름을 이용한 방법은, 사용 방법이 간단하다는 장점이 있어 전자 제품에서 이종 소재 간 접합에 사용되는 대표적이면서도 고전적인 방식으로서 가장 많이 사용되고 있다.

접착 필름을 이용하는 경우, 접착 필름을 크기에 맞게 절단한 후 금속-플라스틱 사이에 위치시킨 후, 지그(jig)를 이용하여 열과 압력을 가하며 누르고 일정 시간 냉각시킴으로써, 접착제가 경화되어 결합력이 생성되는 원리를 이용한다. 또한, 기계적 조임은 나사나 리벳과 같은 기계적 체결 도구를 이용하여 수행되는데, 이러한 공정에서 이종 소재 접합에 효과적이도록 일반적인 기계적 접합 공정에서 약간 변형 응용된 셀프-피어싱 리벳(self-piercing rivet), 클린칭(clinching)과 같은 공정이 도입되고 있다. 접착제 및 기계적 조임 공정은 비교적 쉬운 접근으로 이종소재 접합을 가능하게 하나, 이종 소재간에 다른 물질이 삽입되거나, 접합부가 외관에 그대로 드러나는 공정이어서, 최근 두 모재 간의 순수한 접합을 위해 새로운 기술들이 제안이 되고 있다.

이종 소재 간 접합을 위한 기술이 다양하게 존재하지만, 접착 필름법의 경우, 접착제를 도포하는 공정에 비해 상대적으로 높은 열과 압력을 이용하는 공정이 요구되며, 고온 및 고습도 환경 하에서는 수분에 의한 열화 속도가 증가하여, 접합부의 강도 손실이 증가할 수 있다는 단점이 있다.

또한, 이종 소재 접합에 접착제를 사용하는 경우, 접합 온도가 상온이거나 접착 필름법 적용 시 사용되는 온도에 비하여 낮기 때문에 열에 의한 접합부의 변질이 일어나지 않고, 접합부의 높은 강성과 기밀성을 동시에 얻을 수 있는 장점이 있으나, 접착제와 모재 표면 사이에 발생하는 젖음 현상은 접착강도에 큰 영향을 미치기 때문에, 접착제 접합은 금속이나 플라스틱 표면에 적절한 표면처리를 통해 접착제와 모재(母材) 표면 사이의 젖음성을 향상시키는 공정이 필수로 수행되어야 하며, 이를 위해 모재의 표면 에너지를 증가시키거나 접착제의 표면장력을 감소시켜야 하는 번거로움도 있다.

나사나 리벳(rivet)과 같은 기계적 체결 도구를 이용하는 방식 또한 고전적인 방법으로서, 기계적 체결 도구는 일반적으로 무겁고, 사용에 필요한 비용이 크며, 이는 관련 기술의 경량화 추세에 부합하지 못하는 문제점이 있다.

종래의 이종 소재 접합방법은 상기 언급한 바와 같은 문제점을 가지고 있으므로, 상기 문제점을 해결하면서도, 비교적 간략한 공정을 통하여 이종 소재간의 접합력을 향상시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 금속층의 표면에 코팅층을 형성하고 상기 금속층의 표면에 레이저를 조사하여 에칭 홈을 형성하고, 특정한 종횡비인 무기 필러를 포함하는 수지층을 접합하여 접착력을 향상시킨 이종 소재 접합체 및 이를 이용한 제조방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예는 금속층; 및 상기 금속층의 일면 상에 접하여 구비되는 수지층;을 포함하고, 상기 금속층은 2 이상의 에칭 홈 및 상기 에칭 홈에 인접하여 상기 금속층 표면에 구비된 2 이상의 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부는 상기 금속층 표면에 대하여 예각을 이루며 구비되고, 상기 수지층은 상기 에칭 홈의 내부, 상기 금속층 표면 및 상기 돌출부 사이에 채워져 상기 금속층에 고정된 것이며, 상기 수지층은 폴리프로필렌 수지를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 종횡비가 200 : 1 내지 4000 : 1인 무기 필러;를 포함하는 것인 이종 소재 접합체를 제공한다.

본 발명의 다른 일 실시예는 제1 레이저를 금속층의 표면에 조사하여, 금속층 표면에 에칭 홈 및 돌출부를 형성하는 금속층 에칭 단계; 및 상기 에칭된 금속층의 일면 상에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계;를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 금속층 표면에 대하여 예각을 이루며 구비되며, 상기 수지층은 상기 에칭 홈의 내부, 상기 금속층 표면 및 상기 돌출부 사이에 채워져 상기 금속층에 고정된 것이고, 상기 수지층은 폴리프로필렌 수지를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 종횡비가 200 : 1 내지 4000 : 1인 무기 필러;를 포함하는 것인 이종 소재 접합체의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예인 이종 소재 접합체에 따르면, 금속층과 수지층 사이의 접착력을 향상시켜, 공기가 통하지 않는 기밀성(氣密性)과 물(water)이 통하지 않는 수밀성(水密性)을 구현시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예인 이종 소재 접합체의 제조 방법에 따르면, 이종 소재 접합 공정을 최소화하여 운영 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속층의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 단면을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 단면을 확대촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 제조방법에 대한 개략순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 앞면과 뒷면을 촬영한 사진이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1 내지 6의 광투과율을 나타낸 그래프이다.

본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층은 철(Fe), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 등의 순수 금속은 물론, 스테인리스 스틸(STS)과 같은 합금(alloy, 合金)을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상술한 것으로부터 금속층을 선택함으로써, 열 전도율이 우수하여 레이저 조사에 의한 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층의 형태는 평면, 곡면을 포함하는 원통형 및 다면체일 수 있으나, 레이저 에칭이 가능하고, 수지와의 접합이 원활하게 이루어질 수 있는 형태라면 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지층은 상기 폴리프로필렌 수지를 포함하는 고분자 매트릭스 내에 상기 무기 필러가 분산되어 있는 것일 수 있다.

상기 이종 소재 접합체는 상기 무기 필러가 상기 고분자 매트릭스 내에 적절하게 분산되어 상기 이종 소재 접합체의 결정화도를 높여, 우수한 기계적 강성 및 내충격성을 가질 수 있다. 나아가, 상기 이종 소재 접합체는 얇은 두께에서도 우수한 기계적 물성을 구현할 수 있어, 다양한 제품에의 응용이 가능한 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기 필러의 종횡비는 200 : 1 내지 4000 : 1이다. 상술한 범위 내에서 상기 무기 필러의 종횡비를 조절함으로써, 레이저 용접시에 발생될 수 있는 에너지의 분산 또는 반사를 최소화하여, 레이저 조사에 의하여 상기 수지층의 적정한 용융풀(melt pool) 형성이 가능할 수 있다.

종횡비가 200 : 1 미만인 경우, 금속과의 물성(강도 및 열팽창 계수 등)을 매칭시키기 어려우며, 종횡비가 4000 : 1을 초과하는 무기 필러의 경우, 레이저 조사 시 수지층 내에서 레이저가 산란되어 금속층과의 계면에 도달하는 레이저 빔의 면적이 넓어지는 결과가 나타날 수 있다. 이와 같은 결과는 레이저 용접의 강도를 저하시키는 원인이 될 수 있으며, 이는 상기 수지층이 제품의 구성으로 사용되는 경우 상기 제품의 신뢰성 저하의 원인이 될 수 있다.

또한, 상기 무기 필러의 종횡비가 상기 범위로 조절됨으로써, 상기 수지층의 기계적 강성을 향상시킬 수 있으며, 상기 고분자 매트릭스 내에서 고르게 분산되어, 상기 수지층의 고른 물성을 구현할 수 있다.

본 발명에 있어서, 무기 필러의 종횡비는 무기 필러의 평균 폭(평균 직경)에 대한 평균 길이, 즉 "평균 길이/평균 폭"의 값일 수 있다.

또한, 상기 무기 필러는 유리섬유(glass fiber) 및 탄소섬유(carbon fiber)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층은 2 이상의 에칭(etching) 홈(groove)을 포함할 수 있고, 상기 에칭 홈에 인접하여 상기 금속층 표면에 구비된 2 이상의 돌출부(burr)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 상기 에칭 홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 돌출부는 상기 금속층의 표면에 구비될 수 있고, 상기 에칭 홈에 인접하여 구비될 수 있으며, 상기 에칭 홈으로부터 멀어지는 방향으로 돌출된 것일 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 상기 에칭 홈의 진행 방향에 따라 연속적으로 이어지거나, 일부 불연속적으로 이어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 상기 에칭 홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비되고, 상기 금속층은 2 이상의 에칭 홈을 포함하므로, 하나의 에칭 홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비된 돌출부와, 상기 하나의 에칭 홈과 인접한 다른 하나의 에칭 홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비된 돌출부가 마주보는 형태로 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층의 일부는 상기 금속층의 표면에서 상기 에칭 홈의 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 용융되어 상기 돌출부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌출부를 구비한 금속층을 제외한 나머지 일부는 상기 에칭 홈이 형성된 상기 금속층 내부에서 상기 에칭홈의 중심축을 향하여 용융될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 상기 금속층 표면에 대하여 예각을 이루며 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 에칭 홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비된 상기 돌출부와 상기 금속층의 표면이 이루는 각도가 예각일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지층은 상기 에칭 홈의 내부, 상기 금속층 표면 및 상기 돌출부 사이에 채워져 상기 금속층에 고정된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 수지층은 상기 에칭 홈의 내부 및 상기 돌출부로 이루어진 울타리 내에 채워져 상기 금속층에 고정된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층과 상기 수지층의 접합력은 5 MPa 이상, 7 MPa 이상, 10 MPa 이상, 15 Mpa 이상 또는 20 MPa 이상일 수 있으며, 상기 금속층과 상기 수지층의 접합력은 상기 수지층의 종류에 따라 상이할 수 있다.

본 명세서에서, 상기 금속층과 상기 수지층의 접합력은, 상기 수지층의 상기 금속층에 대한 인장강도 및/또는 전단강도를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 에칭 홈의 진행 방향과 다른 하나의 에칭 홈의 진행 방향은 평행할 수 있다. 또한, 상기 하나의 에칭 홈의 진행 방향과 다른 하나의 에칭 홈의 진행 방향은 직각으로 또는 비직각으로 교차할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층의 표면에서 수지층이 접하지 않는 면은 코팅층으로 코팅된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 수지층이 상기 금속층과 직접 접하는 면을 제외한 나머지 표면이 코팅층에 의하여 코팅됨으로써, 이종 소재 접합체의 내부식성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅층은 도장에 의하여 형성된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 코팅층이 도장에 의하여 형성되는 경우, 이종 소재 접합체의 제조 공정을 간소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속층의 측단면도이다. 상기 금속층 표면에 마이크로미터(㎛) 단위의 에칭 홈(10)이 구비되는 동시에, 돌출부(20a, 20b)가 상기 에칭 홈에 인접하여, 상기 에칭 홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비될 수 있다.

나아가, 도 1에 따르면, 상기 금속층의 표면에, 상기 돌출부가 상기 금속층의 표면으로부터 밀려 나오는 형태로 구비될 수 있고, 상기 돌출부는 상기 에칭 홈으로부터 멀어지도록 돌출되는 형태로 구비될 수 있다. 나아가, 도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속층에 구비된 하나의 에칭 홈(10)에 인접한 돌출부 가운데 하나(20b)와, 다른 하나의 에칭 홈에 인접한 돌출부 가운데 하나(20c)가 연속적으로 또는 불연속적으로 이어져 마주보는 형태를 하며, 다른 에칭 홈의 진행 방향에 따라 구비되고, 마주보는 한 쌍의 돌출부(도시되지 않음)가 20b 및 20c로 표시되는 돌출부와 각각 연결되어, 내부에 공간(30)이 만들어지는 울타리가 구비될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 단면을 촬영한 사진이다. 도 2에 따르면, 금속층에 에칭 홈이 형성되고 내부에 형성된 공간에 수지층의 일부가 용융되어 들어가 고정되어 있는 것을 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 단면을 확대촬영한 사진이다. 도 3에 따르면, 금속층과, 수지층이 에칭 홈에 의하여 고정되어 있으며, 코팅층에는 에칭 홈이 형성되지 않고 단지 수지층이 용융되어 접합되어 있는 것을 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독 중합체; 에틸렌-프로필렌 공중합체; 프로필렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀계 단량체의 공중합체; 및 폴리프로필렌과 에틸렌-프로필렌 고무의 블록 공중합체 중 적어도 1종을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 에틸렌 반복단위의 함량이 3 중량% 이상 10 중량% 이하일 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 상대적으로 적은 함량의 에틸렌 반복단위를 포함하여, 폴리프로필렌 수지의 결정성을 높이고, 상기 수지층의 강성 및 내충격성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 매트릭스는 상기 폴리프로필렌 수지를 40 중량% 이상 90 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지의 함량이 상기 범위 내인 경우, 무기 필러의 농도를 적절하게 유지하여 상기 수지층으로 형성된 제품의 외관이 무기 필러에 의하여 변형되는 것을 방지할 수 있으며, 무기 필러에 의한 기계적 물성 향상을 효과적으로 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리프로필렌 수지의 중량평균분자량은 50,000 g/mol 이상 500,000 g/mol 이하일 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 내인 경우, 상기 수지층의 가공성 저하를 최소화하며, 기계적 물성을 크게 높일 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 매트릭스는 열가소성 엘라스토머를 더 포함할 수 있다. 상기 열가소성 엘라스토머는 상기 수지층의 내충격성 및 내열성을 부여할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열가소성 엘라스토머는 에틸렌과 탄소수 4 내지 30의 α-올레핀의 블록 공중합체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소수 4 내지 30의 α-올레핀은 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센 및 1-아이코센 중 적어도 1종의 α-올레핀 화합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에틸렌과 탄소수 4 내지 30의 α-올레핀의 블록 공중합체의 에틸렌과 α-올레핀의 몰비는 6:4 내지 7:3일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에틸렌과 탄소수 4 내지 30의 α-올레핀의 블록 공중합체는 에틸렌-1-옥텐 블록 공중합체(ethylene-1-oxtene block copolymer) 및 에틸렌-1-부텐 블록 공중합체(ethylene-1-butene block copolymer) 중 적어도 1종을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열가소성 엘라스토머의 중량평균분자량은 50,000 g/mol 이상 180,000 g/mol 이하일 수 있다. 상기 열가소성 엘라스토머는 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로 인하여, 우수한 치수 안정성 및 높은 내충격성을 가지므로, 상기 고분자 매트릭스에 포함되는 폴리프로필렌 수지의 부족한 물성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열가소성 엘라스토머의 밀도는 0.8 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 이하, 구체적으로 0.86 g/㎤ 이상 0.87 g/㎤ 이하일 수 있다. 상기 열가소성 엘라스토머는 상기 범위 내의 밀도를 가짐으로 인하여, 상기 이종 소재 접합체의 경량화를 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열가소성 엘라스토머의 함량은 상기 수지층 100 중량부에 대하여 5 중량부 이상 30 중량부 이하일 수 있다. 상기 열가소성 엘라스토머의 함량이 상기 범위 내인 경우, 상기 수지층의 내충격성 및 치수안정성을 향상시킴과 동시에, 상기 이종 소재 접합체를 이용한 레이저 용접 시 용접 효율의 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지층의 980 ㎚ 파장에서의 광투과율은 10 % 이상 50 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 수지층의 980 ㎚ 파장에서의 광투과율은 15 % 이상 40 % 이하, 20 % 이상 35 % 이하, 또는 21 % 이상 30 % 이하, 또는 22 % 이상 29% 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 수지층의 980 ㎚ 파장에서의 광투과율은 25 % 이상인 것이 바람직하다.

상기 수지층의 광투과율은 레이저 투과율과 동일한 의미일 수 있다. 나아가, 상기 수지층의 광투과율이 상기 범위 내인 경우, 상기 수지층을 이용한 레이저 용접 시, 레이저광을 금속층으로 효과적으로 전달할 수 있으며, 이에 따라 효과적으로 용융풀을 형성하여 높은 접합력의 구현이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이종 소재 접합체의 우수한 강성과 내충격성으로 인하여 제품을 구성하는 재료로 사용될 수 있다. 구체적으로, 인스트루먼트 패널, 천정, 도어, 좌석, 트렁크실 등의 자동자 내장재의 재료일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 이종 소재 접합체는 다양한 전자 기기의 부품, 하우징 등의 재료로 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 무기필러의 함량은 상기 수지층 100 중량부에 대하여 15 중량부 이상 45 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 무기필러의 함량은 17 중량부 이상 40 중량부 이하, 19 중량부 이상 35 중량부 이하, 21 중량부 이상 30 중량부 이하 또는 22 중량부 이상 29 중량부 이하, 23 중량부 이상 28 중량부 이하일 수 있다. 상술한 범위 내에서 상기 무기필러의 함량을 조절함으로써, 상기 수지층의 광투과율을 조절하고 이를 통하여 수지층과 금속층의 접합력을 향상시켜 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예는, 제1 레이저를 금속층의 표면에 조사하여, 금속층 표면에 에칭 홈 및 돌출부를 형성하는 금속층 에칭 단계; 및 상기 에칭된 금속층의 일면 상에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계;를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 금속층 표면에 대하여 예각을 이루며 구비되며, 상기 수지층은 상기 에칭 홈의 내부, 상기 금속층 표면 및 상기 돌출부 사이에 채워져 상기 금속층에 고정된 것이고, 상기 수지층은 폴리프로필렌 수지를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 종횡비가 200 : 1 내지 4000 : 1인 무기 필러;를 포함하는 것인 이종 소재 접합체의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 이종 소재 접합 공정을 간소화하여 운영 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기가 통하지 않는 기밀성(氣密性)과 물(water)이 통하지 않는 수밀성(水密性)의 구현이 가능한 이종 소재 접합체의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층의 표면에 조사되는 상기 제1 레이저는 상기 금속층의 표면에 조사됨으로써, 상기 금속의 표면층에 특정한 무늬의 패턴을 형성시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저가 상기 금속층의 표면에 조사됨으로써, 상기 제1 레이저의 진행 방향에 따라 에칭 홈이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 레이저의 진행 방향과 상기 에칭 홈의 진행 방향이 일치할 수 있다.

또한, 상기 금속층의 표면에 2 이상의 제1 레이저가 조사될 수 있으며, 상기 2 이상의 제1 레이저는 진행 방향은 교차할 수 있다. 구체적으로, 상기 하나의 제1 레이저의 진행 방향과, 상기 다른 하나의 제1 레이저의 진행 방향은 교차할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하나의 제1 레이저 및 상기 다른 하나의 제1 레이저의 조사를 통하여, 상기 금속층의 표면을 격자 구조로 에칭하는 경우, 상기 에칭된 금속층의 표면으로부터 밀려 나오는 돌출부(burr)가 에칭 홈에 인접하여 상기 금속층의 표면에, 상기 에칭 홈으로부터 멀어지도록 돌출되어 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저 조사에 따라 상기 돌출부는 연속적으로 이어지거나, 일부 불연속적으로 이어질 수 있다.

구체적으로, 상기 하나의 에칭 홈에 인접하는 돌출부 가운데 하나와, 다른 하나의 에칭 홈에 인접한 돌출부 가운데 하나가 연속적으로 이어져 마주보는 형태를 하며, 다른 제1 레이저 진행 방향에 따라 형성되고, 마주보는 한 쌍의 돌출부가 다른 돌출부와 각각 연결되어, 내부에 공간이 구비된 울타리가 형성될 수 있다.

한편, 상기 하나의 제1 레이저의 진행 방향 및 상기 다른 하나의 제1 레이저의 진행 방향이 직교하는 경우, 상기 하나의 제1 레이저의 진행 방향의 단면 형상과 상기 다른 하나의 제1 레이저의 진행 방향의 단면 형상은 매우 유사할 수 있지만, 상기 하나의 제1 레이저의 진행 방향 및 상기 다른 하나의 제1 레이저의 진행 방향이 비직교하는 경우, 상기 하나의 제1 레이저의 진행 방향의 단면 형상과 상기 다른 하나의 제1 레이저의 진행 방향의 단면 형상은 상이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층, 수지층, 에칭 홈, 돌출부에 대한 설명은 전술한 바와 같다.

본 발명의 일 실시예 에 따르면, 상기 금속층 에칭 단계; 전에 금속층 표면을 코팅층으로 코팅하는 코팅 단계를 더 포함하고, 상기 금속층 에칭 단계;의 상기 제1 레이저 조사에 의하여 상기 코팅층 일부가 제거되는 것일 수 있다. 상기 금속층의 표면을 코팅층으로 코팅함으로써, 금속층의 내부식성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 금속층 표면에 코팅된 후 제1 레이저를 조사하여 상기 코팅층을 제거하여 금속층의 표면이 외부로 노출될 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 코팅층의 일부를 제거하고, 상기 코팅층이 제거된 부분에 수지층이 접합됨으로써, 금속층의 내부식성을 향상시키는 동시에 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 파장은 1064 nm 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 출력은 20 W 이상 200 W 이하, 20 W 이상 100 W 이하, 20 W 이상 50 W 이하, 또는 20 W 이상 40 W 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 반복수는 30 kHz 이상 600 kHz 이하, 30 kHz 이상 200 kHz, 40 kHz 이상 600 kHz 이하, 또는 40 kHz 이상 200 kHz 이하일 수 있다.

본 명세서에서, 상기 제1 레이저의 반복수는 펄스레이저의 초당 진동수를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 주사 속도는 100 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하, 100 mm/s 이상 400 mm/s 이하, 200 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하, 200 mm/s 이상 400 mm/s 이하, 200 mm/s 이상 450 mm/s 이하, 300 mm/s 이상 400 mm/s 이하, 또는 300 mm/s 이상 450 mm/s 이하일 수 있다.

본 명세서에서 펄스레이저의 주사 속도는, 조사되는 레이저의 일 지점에서 타 지점까지 이동하는 속도를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 조사 횟수는 1회 이상 10회 이하, 1회 이상 8회 이하, 1회 이상 4회 이하, 2회 이상 10회 이하, 2회 이상 8회 이하, 2회 이상 4회 이하, 또는 4회 이상 8회 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 펄스 폭은 15 ns 이상 220 ns 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 스폿 크기는 15 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 또는 35 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다.

본 명세서에서, 스폿 크기(spot size, 또는 beam size)는, 상기 펄스레이저의 초점의 일측 말단에서 타측 말단까지의 최대 거리를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 첨두 출력은 1.5 kW 이상 6 kW 이하, 1.5 kW 이상 3.4 kW 이하, 1.9 kW 이상 6 kW 이하, 또는 1.9 kW 이상 3.4 kW 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 펄스 에너지는 0.1 mJ 이상 2 mJ 이하, 0.1 mJ 이상 1 mJ 이하, 0.5 mJ 이상 2 mJ 이하, 또는 0.5 mJ 이상 1 mJ 이하일 수 있다.

상기 제1 레이저의 조사 조건에서, 다양한 형상의 에칭 홈을 구현할 수 있으며, 이에 따라 상기 금속층과 상기 수지층의 접합력을 증대시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 레이저의 에너지 조건은 에칭 홈의 벽과 에칭 홈 입구에서 증발된 재료의 재응축이 가능하고, 상기 금속층에서 돌출되는 돌출부를 상대적으로 거칠게 형성시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 금속층의 상기 수지층과의 접합이 가능한 면적 및 앵커링 구조(anchoring structure) 형성이 가능하게 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저는 상기 에칭 홈의 깊이 방향으로 조사될 수 있으며, 상기 제1 레이저의 조사에 따라 상기 금속층의 일부는 상기 금속층의 표면에서 상기 에칭 홈의 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 용융되어 상기 돌출부를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저의 조사에 따라 돌출부를 구비한 부분을 제외한 상기 금속층의 나머지 일부는 상기 에칭 홈이 형성된 상기 금속층 내부에서 상기 에칭 홈의 중심축을 향하여 용융될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 좁은 입구 폭을 갖는 에칭 홈을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 레이저의 조사에 따라 상기 금속층의 용융이 빠르게 진행될 수 있고, 이후 상기 제1 레이저 초점이 이동하면서 상기 용융된 금속층이 냉각될 수 있으며, 상기 용융된 금속층이 에칭 홈에 인접한 부분에서부터 냉각됨에 따라 중간 폭 대비 상대적으로 좁은 입구 폭을 가지는 에칭 홈을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층 및 상기 수지층에 대한 설명은 전술한 바와 같다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지층 형성 단계;는 상기 에칭된 금속층의 표면, 상기 에칭 홈 및 상기 돌출부 각각에 수지를 공급하여 수행되는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 에칭된 금속층의 표면, 상기 에칭 홈 및 상기 돌출부에 수지가 공급됨으로써, 금속층과 수지층의 접합력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지층 형성 단계;는 상기 표면이 에칭된 금속층의 일면 상에 상기 수지층이 구비된 이종 소재 적층체를 준비하고, 상기 이종 소재 적층체에 제2 레이저를 조사하여 수행되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 레이저 조사에 의하여 상기 금속층의 표면에 에칭 홈 및 돌출부에 의한 울타리 내부 공간이 형성되고, 상기 금속층의 표면에 수지층을 구비한 이종 소재 적층체에 제2 레이저를 조사하고, 상기 수지층을 용융시켜 상기 수지층이 상기 금속층에 접합되도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 제조방법에 대한 개략순서도이다. 상기 도 4에 따르면, 금속층을 준비하고 금속층의 표면을 코팅층으로 코팅한다, 이후 상기 코팅층으로 코팅된 금속층의 표면 일부에 제1 레이저를 조사하여 상기 금속층에 에칭 홈을 형성한다. 그후 외부로 노출된 금속층에 수지층을 구비하고 상기 수지층과 금속층에 제2 레이저를 조사하여 상기 수지층과 금속층을 접합한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저는 상기 수지층에서 상기 금속층 방향으로 조사될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저는 상기 수지층에 접하는 상기 금속층의 표면에 초점을 맞추어 조사될 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저는 상기 수지층을 투과하여 조사될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저는 상기 수지층에서 상기 금속층 방향으로, 상기 수지층에 접하는 상기 금속층의 표면에 초점을 맞추어, 상기 수지층을 투과하여 조사되는 것일 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 레이저의 에너지가 상기 금속층에 흡수되고, 상기 흡수된 제2 레이저의 에너지는 열로 전환되어, 상기 금속층의 표면에 인접한 수지층이 용융되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저는 상기 금속층에서 상기 수지층 방향으로 조사될 수 있다.

또한, 상기 제2 레이저는 상기 수지층에 접하는 상기 금속층의 표면의 타측 표면에 초점을 맞추어 조사될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저는 상기 금속층에서 상기 수지층 방향으로, 상기 수지층에 접하는 상기 금속층의 표면에 초점을 맞추어 조사되는 것일 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 레이저의 에너지가 상기 금속층에 흡수되고, 상기 흡수된 제2 레이저의 에너지는 열로 전환되어, 상기 금속층의 표면에 인접한 플라스틱 수지가 용융되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저에 의해 상기 수지층이 용융되고, 상기 용융된 수지층은 상기 금속층의 표면, 상기 에칭 홈 및 상기 돌출부에 사이에 채워져 상기 수지층이 상기 금속층에 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저의 파장은 근적외선 영역의 파장일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 레이저의 파장은, 808 nm, 830 nm, 880 nm, 915 nm, 940 nm, 915 nm 및 1064 nm 로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 파장일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저의 출력은 50 W 이상 2,000 W 이하일 수 있으며, 레이저의 스폿 크기와 레이저가 조사되는 소재의 종류에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저의 스폿 크기는 100 ㎛ 이상 5,000 ㎛ 이하일 수 있으며, 레이저가 조사되는 소재의 종류에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저의 주사속도는 10 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하일 수 있으며, 레이저가 조사되는 소재의 종류에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 레이저의 조사 횟수는 1회 이상 50회 이하일 수 있으며, 레이저가 조사되는 소재의 종류에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속층과 상기 수지층의 접합력은 전술한 바와 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합 방법을 이용하게 되면, 상기 금속층과 상기 수지층 계면의 수지층이 용융되면서, 상기 수지층이 상기 금속층 표면은 물론, 에칭 된 금속층의 에칭 홈(groove) 및 상기 에칭 홈에 따라 형성된 울타리 형태의 돌출부(burr) 내부 공간에도 유입됨으로써, 더욱 단단한 엥커링(anchoring) 효과가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기존의 이종 소재 접합 방법과 달리 화학 유해물질에 의한 환경 오염이나 양산공정 관리가 어려운 등의 문제점이 발생할 우려가 없고, 또한, 공정 단계를 최소화하여 운영 효율을 향상시킬 수 있으며, 기밀성 및 수밀성의 구현이 가능한 이종 소재 접합체를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 소재 접합체의 앞면과 뒷면을 촬영한 사진이다. 상기 도 5에 따르면, 제2 레이저를 조사하여 금속층과 수지층을 접합하는 경우에도 수지층에는 용접비드가 발생하지 않으며, 금속층에는 용접백비드가 발생하지 않을 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

실시예 1

제1 레이저로 하기 표 1 과 같은 조건이고, 파장이 1064nm인 펄스 레이저를 1.5 T 두께의 금속층인 알루미늄 기판의 표면에 조사하여 에칭하였다.

레이저 조건	펄스 폭 (ns)	스폿 크기 (㎛)	출력 (W)	반복수 (kHz)	주사속도 (mm/s)	첨두 출력 (kW)	에너지 밀도 (kJ/cm²)	조사 횟수 (회)
실시예 1	220	35	30	40	200	3.2	73	1

이후 폴리프로필렌 수지로 에틸렌 반복단위의 함량이 7 중량%이고, 230 ℃ 온도 및 2.16 kg의 하중에서 측정된 용융지수가 90 g/10min 인 에틸렌-프로필렌 공중합체 75.2 중량부; 열가소성 엘라스토머로 190 ℃의 온도 및 2.16 kg의 하중에서 측정된 용융지수가 1.75 g/10min 인 에틸렌-1-부텐 블록 공중합체(ethylene-1-butane block copolymer) 10 중량부; 및 무기필러로 종횡비가 1000 : 1 내지 1500 : 1인 유리 섬유(LGF) 30 중량부를 혼합하였다. 나아가, 상기 혼합물을 이축 압출기를 사용하여, 200 ℃ 내지 240 ℃에서 압출하여 1.5 ㎜ 두께의 수지층을 제조하였다.

계속해서, 상기와 같이 에칭 홈이 형성된 알루미늄 기판과 3.2 T 두께의 수지층을 대면시킨 후, 알루미늄 기판이 상부를 향하게 한 상태에서, 915 nm의 파장에서 350 W 출력으로 660 ㎛의 스폿 크기를 가지는 제2 레이저를 알루미늄 기판에 조사하였으며, 이 때, 레이저를 20 mm/s의 주사속도로 5회 반복 주사하여 수지층를 용융시킴으로써, 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 무기필러로 종횡비가 1000 : 1 내지 1500 : 1인 유리 섬유(LGF) 20 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 무기필러를 첨가하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 1에서 무기필러로 종횡비가 1000 : 1 내지 1500 : 1인 유리 섬유(LGF) 10 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 4

상기 실시예 1에서 무기필러로 판상형의 탈크 10 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 5

상기 실시예 1에서 무기필러로 판상형의 탈크 30 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 6

상기 실시예 1에서 무기필러로 종횡비가 20 : 1 내지 50 : 1인 유리 섬유(SGF) 30 중량부를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

실험예 1( 광투과율 측정)

실시예 1 및 비교예 1 내지 6의 이종 소재 접합체를 제조하는 과정에서 제조된 수지층을 UV-Vis-NIR(자외선-가시광-근적외선) spectrometer(Solid spec)를 이용하여 시료의 파장별 투과도를 측정하였다. 이 때, 투과율은 사용하고자 하는 레이저 파장의 출력 값에 대해 시편을 투과한 레이저의 출력을 측정해서 그 비율로 산정할 수 있으며, 이와 같은 방법으로 980 ㎚에서의 광투과율을 측정할 수 있다.

	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
광투과율(%)	26	35	75	62	40	22	29

도 6은 실시예 1 및 비교예 1 내지 6의 광투과율을 나타낸 그래프이다. 상기 도 6과 표 2와 같이 실시예 1은 약 25% 내외의 적정한 투과율을 가지는 것을 확인하였다. 상기 광투과율을 가져 제2 레이저가 수지층을 통과하여 금속층을 에너지를 전달함과 동시에 수지층에 에너지를 전달하여 상기 수지층이 용융되어 수지층과 금속층의 접합력을 향상시킬 수 있다.

이에 비하여 비교예 1 내지 6의 광투과율은 22% 이하이거나 29 % 이상에 해당하므로 수지층 또는 금속층 중 어느 한층에만 과도하게 에너지를 전달하여 상기 수지층이 적절하게 용융되지 않아 수지층과 금속층의 접합력을 저하시킬 수 있다.

실험예 2(인장 강도 및 접합 강도 측정)

상기 이종 소재 접합체의 접합력은 UTM 인장기(INSTRON 5969)를 사용하여, 10 mm/min 의 인장속도로 전단을 가하였을 때의 분리 또는 파단이 일어나는 강도로 측정하였다. 최종 접합 강도는 상기 측정된 인장 강도 값을 접합된 면적으로 나누어 계산하였다.

실험예 3(충격 강도 측정)

ASTM D256 방법에 의거하여 경질플라스틱용 아이조드 충격시험기(IZOD측정, TOYOSEIKI사)로 충격 강도를 측정하였다.

상기 이종 소재 접합체에서 금속층과 수지층이 접합된 부분을 64 mm x 12.5 mm x 6.36 mm로 절단하여 시편을 제작하였으며, 노칭설비(Notching Machine)를 이용해 25.4mm의 노치(Notch)를 형성한 후 충격 강도를 측정하였다.

실험예 4(굴곡탄성률의 측정)

ASTM D790에 준하여, 상기 이종 소재 접합체에서 금속층과 수지층이 접합된 부분을 절단하여 두께 6.4 ㎜인 시편을 제조하고, 상기 시편의 중심에 힘을 가하여 10 ㎜/min의 속도로 굴곡탄성률을 측정하였다.

	인장 강도(MPa) (50mm/min)	굴곡탄성률(MPa) (10mm/min)	충격 강도(MPa) (10mm/min)
실시예 1	110	5,500	20
비교예 6	90	5,000	10

상기 표 3는 실시예 1과 비교예 6의 인장강도, 굴곡탄성률 및 충격 강도를 비교한 표이다. 상기 표 3과 같이 실시예 1은 종횡비가 종횡비가 1000 : 1 내지 1500 : 1인 유리섬유(LGF)를 포함하는 수지층을 이용함으로써, 종횡비가 종횡비가 20 : 1 내지 50 : 1인 유리섬유(SGF)를 이용하는 비교예 6에 비하여 인장강도는 약 20% 및 굴곡탄성률은 약 10% 향상되었으며, 충격 강도는 100% 증가된 것을 확인하였다.

	접합강도(MPa)
실시예 1	27
비교예 5	11
비교예 6	21

상기 표 4는 실시예 1, 비교예 5 및 비교예 6의 접합강도를 비교한 것이다. 상기 표 4에 따르면, 실시예 1은 종횡비가 1000 : 1 내지 1500 : 1인 유리섬유(LGF)를 포함하는 수지층을 이용함으로써, 접합강도가 판상형의 탈크를 무기필러로 사용한 비교예 5에 비하여 100% 이상이 증가한 것을 확인하였다. 나아가, 무기필러로 종횡비가 20 : 1 내지 50 : 1인 유리섬유(SGF)를 사용한 비교예 6은 실시예 1에 비하여 접합강도가 저하됨을 확인하였다.

10: 에칭 홈
20: 돌출부
30: 공간
40: 제1 레이저
50: 제2 레이저
60: 액체 또는 기체
100: 금속층
200: 수지층
210: 무기필러
300: 코팅층

Claims

금속층; 및 상기 금속층의 일면 상에 접하여 구비되는 수지층;을 포함하고,
상기 금속층은 2 이상의 에칭 홈 및 상기 에칭 홈에 인접하여 상기 금속층 표면에 구비된 2 이상의 돌출부를 포함하며,
상기 돌출부는 상기 금속층 표면에 대하여 예각을 이루며 구비되고,
상기 수지층은 상기 에칭 홈의 내부, 상기 금속층 표면 및 상기 돌출부 사이에 채워져 상기 금속층에 고정된 것이며,
상기 수지층은 폴리프로필렌 수지를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 종횡비가 200 : 1 내지 4000 : 1인 무기 필러;를 포함하는 것인 이종 소재 접합체.
청구항 1에 있어서,
상기 금속층의 표면에서 상기 수지층이 접하지 않는 면은 코팅층으로 코팅된 것인 이종 소재 접합체.
청구항 1에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지는 프로필렌 단독 중합체; 에틸렌-프로필렌 공중합체; 프로필렌과 탄소수 4 내지 10의 올레핀계 단량체의 공중합체; 및 폴리프로필렌과 에틸렌-프로필렌 고무의 블록 공중합체 중 적어도 1종을 포함하는 것인 이종 소재 접합체.
청구항 1에 있어서,
상기 고분자 매트릭스는 열가소성 엘라스토머를 더 포함하는 것인 이종 소재 접합체.
청구항 4에 있어서,
상기 열가소성 엘라스토머는 에틸렌과 탄소수 4 내지 30의 α-올레핀의 블록 공중합체를 포함하는 것이며,
상기 에틸렌과 탄소수 4 내지 30의 α-올레핀의 블록 공중합체의 에틸렌과 α-올레핀의 몰비는 6:4 내지 7:3인 것인 이종 소재 접합체.
청구항 1에 있어서,
상기 무기필러의 함량은 상기 수지층 100 중량부에 대하여 15 중량부 이상 45 중량부 이하인 것인 이종 소재 접합체.
제1 레이저를 금속층의 표면에 조사하여, 금속층 표면에 에칭 홈 및 돌출부를 형성하는 금속층 에칭 단계; 및
상기 에칭된 금속층의 일면 상에 수지층을 형성하는 수지층 형성 단계;를 포함하고,
상기 돌출부는 상기 금속층 표면에 대하여 예각을 이루며 구비되며,
상기 수지층은 상기 에칭 홈의 내부, 상기 금속층 표면 및 상기 돌출부 사이에 채워져 상기 금속층에 고정된 것이고,
상기 수지층은 폴리프로필렌 수지를 포함하는 고분자 매트릭스; 및 종횡비가 200 : 1 내지 4000 : 1인 무기 필러;를 포함하는 것인 이종 소재 접합체의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 금속층 에칭 단계; 전에 금속층 표면을 코팅층으로 코팅하는 코팅 단계를 더 포함하고,
상기 금속층 에칭 단계;의 상기 제1 레이저 조사에 의하여 상기 코팅층 일부가 제거되는 것인 이종 소재 접합체의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 레이저는 파장이 1064 nm 인 펄스 레이저이며,
상기 제1 레이저는 20 W 이상 200 W 이하의 출력, 30 kHz 이상 600 kHz 이하의 반복수, 100 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하의 주사 속도, 1 회 이상 10 회 이하의 조사 횟수, 15 ns 이상 220 ns 이하의 펄스 폭, 15 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하의 스폿 크기, 1.5 kW 이상 6 kW 이하의 첨두출력, 및 0.1 mJ 이상 2 mJ 이하의 펄스 에너지로 조사되는 것인 이종 소재 접합체의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 수지층 형성 단계;는 상기 에칭된 금속층의 표면, 상기 에칭 홈 및 상기 돌출부 각각에 수지를 공급하여 수행되는 것인 이종 소재 접합체의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 수지층 형성 단계;는 상기 에칭된 금속층의 일면 상에 상기 수지층이 구비된 이종 소재 적층체를 준비하고, 상기 이종 소재 적층체에 제2 레이저를 조사하여 수행되는 것이고,
상기 제2 레이저는 근적외선 영역의 파장, 50 W 이상 2,000 W 이하의 출력, 100 ㎛ 이상 5,000 ㎛ 이하의 스폿 크기, 10 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하의 주사속도 및 1 회 이상 50 회 이하의 조사 횟수로 조사되는 것인 이종 소재 접합체의 제조방법.