KR20230021125A - 보호 코팅 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20230021125A
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지안 종
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지앙수 페이보레드 나노테크놀로지 컴퍼니., 리미티드
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Abstract

본원에는 제1 코팅을 포함하는 보호 코팅이 개시되어 있으며, 상기 제1 코팅은 기재가 플라즈마와 접촉할 때 플라즈마 중합 증착에 의해 기재의 표면 상에 형성된다. 플라즈마는 단량체 A 및 단량체 B의 플라즈마를 포함하고, 여기서 단량체 A는 화학식 (I)의 규소 구조 단위 및 화학식 (II) 또는 화학식 (III)의 적어도 하나의 아미도 구조 단위를 둘 다 포함하고; 단량체 B는 말단 카르복실 구조 단위를 포함한다. 추가로, 본원에는 보호 코팅의 제조 방법이 개시되어 있으며, 상기 방법은 기재를 제공하는 단계, 단량체 A 및 단량체 B를 포함하는 단량체를 기화한 후, 이를 플라즈마 반응기에 도입하고, 플라즈마 방전을 수행하고, 플라즈마 중합에 의해 기재의 표면 상에 제1 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 추가로, 본원에는 장치로서, 그 표면의 적어도 일부에 보호 코팅이 제공되는 것인 장치가 개시되어 있다.

Description

보호 코팅 및 그 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 6월 9일에 출원된 "보호 코팅 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 중국 특허 출원 번호 202010519596.1 및 2020년 6월 9일에 출원된 "보호 코팅 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 중국 특허 출원 번호 202010520210.9에 대해 우선권 주장한 것이며, 상기 특허 출원들의 내용은 그들의 전문이 본원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 개시내용은 플라즈마 화학 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 플라즈마 중합 보호 코팅 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 중합체 코팅은 상이한 재료의 표면을 효과적으로 보호할 수 있다. 예를 들어, 전자 및 전기 부품, 금속 및 기타 제품은 수증기, 액체의 침식으로 인해 쉽게 부식되고 단락된다. 중합체 보호 코팅은 액체의 침식을 방지할 수 있으므로 전자 제품, 금속 제품 및 기타 제품의 습기(damp)나 수중에서의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 종래에는, 기상 증착 방법이 기재(substrate)의 표면 상에 중합체 보호 코팅을 제조하기 위한 주류 방법이며, 경제적이고 실용적이며 조작이 용이하다. 특히, 플라즈마 화학 기상 증착은 플라즈마를 사용하여 반응 단량체 가스를 활성화하여 기재의 표면에 증착시킨다. 플라즈마 화학 기상 증착 공정은 다양한 기재에 적용 가능하며, 낮은 코팅 제조 온도에서 균일한 중합체 보호 코팅을 증착시키고, 그 보호 코팅은 작은 응력 하에 얇은 코팅 두께를 가지며, 기재 표면에 거의 손상을 부여하지 않고, 기재 성능에 거의 영향을 미치지 않는다. 중합체 보호 코팅의 플라즈마 제조에서, 플루오르카본 수지 보호 코팅은 일반적으로 기재 표면 상에 단량체로서 불화 화합물에 의해 제조된다. 이러한 플루오로카본 수지 보호 코팅의 경우, 코팅과 기재 사이의 접착력이 불량한 문제가 있다. 보호 코팅의 표면이 외부 마찰을 받을 때, 그 표면은 흠집(scuffed)이 생기기 쉽고 따라서 그의 보호 기능을 상실하게 된다. 따라서, 보호 코팅과 기재 사이의 접착력을 향상시켜 보호 코팅이 기재의 표면에 견고하게 부착되도록 하여 보호 코팅의 내마모성을 향상시키는 방법은 보호 코팅의 최적화 및 향상을 위한 중요한 방향 중 하나이다.
보호 코팅과 기재 사이의 불량한 접착력 및 불량한 내마모성 문제를 해결하기 위해, 본 개시내용의 특정 실시양태는 다음에 예시된 바와 같이 보호 코팅 및 그 제조 방법을 제공한다:
보호 코팅은 기재가 플라즈마와 접촉할 때 플라즈마 중합 증착에 의해 기재의 표면 상에 형성된 제1 코팅을 포함하고, 플라즈마는 단량체 A의 플라즈마 및 단량체 B의 플라즈마를 포함하고, 여기서 단량체 A는 하기 화학식 (I)의 규소 구조 단위 및 하기 화학식 (II) 또는 화학식 (III)의 적어도 하나의 아민기 구조 단위를 포함하고, 단량체 B는 말단 카르복실기 구조 단위를 포함한다:
Figure pct00001
.
선택적으로, 단량체 A의 구조는 하기 화학식 (IV)로 표시된다:
Figure pct00002
상기 식에서, X는 연결 결합, 산소 원자 또는 카르보닐이고, R1은 C1-C10 하이드로카르빌렌 또는 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌렌이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌, C1-C10 하이드로카르빌옥시, 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌옥시, C1-C10 탄화수소 아실옥시, 및 할로겐-치환된 C1-C10 탄화수소 아실옥시로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
선택적으로, X는 연결 결합이고, R1은 C1-C10 알킬렌이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-C10 하이드로카르빌옥시이다.
선택적으로, R1은 에틸리덴, 프로필리덴 또는 부틸리덴이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시이다.
선택적으로, 단량체 B의 구조는 하기 화학식 (V)로 표시된다:
Figure pct00003
상기 식에서, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 및 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌로 이루어지는 군으로부터 선택되고, Y는 연결 결합, C1-C10 하이드로카르빌렌 또는 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌렌이다.
선택적으로, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자 및 메틸로 이루어지는 군으로부터 선택되고, Y는 연결 결합이다.
선택적으로, R5 및 R6은 수소 원자이고, R7은 수소 원자 또는 메틸이다.
선택적으로, 기재는 전자 또는 전기 부품, 또는 금속이다.
선택적으로, 아민기 구조 단위로 계산된 단량체 A 대 말단 카르복실기 구조 단위로 계산된 단량체 B의 몰비는 10:0.1 내지 1:10의 범위이다.
선택적으로, 아민기 구조 단위로 계산된 단량체 A 대 말단 카르복실기 구조 단위로 계산된 단량체 B의 몰비가 10:0.5 내지 1:5의 범위이다.
선택적으로, 플라즈마는 또한 단량체 C의 플라즈마를 포함하고, 단량체 C는 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 단량체 A와 단량체 B의 합 대 단량체 C의 몰비는 1:20 내지 20:1의 범위이다.
선택적으로, 단량체 A와 단량체 B의 합 대 단량체 C의 몰 비는 1:5 내지 5:1의 범위이다.
선택적으로, 보호 코팅은 제1 코팅 상에 제2 코팅을 추가로 포함하고, 제2 코팅은 플라즈마 중합 코팅의 하나 이상의 층을 포함하고, 제2 코팅의 각 층의 단량체는 각각 독립적으로 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
선택적으로, 제2 코팅은 플라즈마 중합 코팅의 2개 이상의 층을 포함하고, 여기서 플라즈마 중합 코팅의 외부 층의 단량체의 불소 원자 함량은 플라즈마 중합 코팅의 내부 층의 단량체의 불소 원자 함량보다 더 높다.
선택적으로, 플루오로하이드로카본은 플루오로알칸, 플루오로알켄 및 플루오로알킨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 플루오로아크릴레이트의 구조는 하기 화학식 (VI)로 표시된다:
Figure pct00004
상기 식에서, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 및 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌로 이루어지는 군으로부터 선택되고, x는 0 내지 2 범위의 정수이고, y는 1에서 20 범위의 정수이다.
선택적으로, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자 및 메틸로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
선택적으로, 보호 코팅의 두께는 1 nm 내지 1000 nm의 범위이다.
상기 언급된 보호 코팅의 제조 방법은 기재를 제공하는 단계; 및 단량체 A 및 단량체 B를 포함하는 단량체를 기화하고 상기 단량체를 플라즈마 반응기에 도입하고, 플라즈마 방전을 수행하고, 플라즈마 중합에 의해 기재의 표면 상에 제1 코팅을 형성하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 단량체 A 및 단량체 B는 기화 전에 혼합된다.
선택적으로, 제조 방법은 단량체 A 및 단량체 B의 플라즈마 중합에 의해 형성된 제1 코팅 상에 플라즈마 중합에 의해 제2 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
선택적으로, 플라즈마는 펄스 플라즈마이다.
선택적으로, 펄스 플라즈마는 펄스 고 주파수 전압 방전을 인가함으로써 생성되고, 여기서 펄스 전력은 2 W 내지 500 W의 범위이고, 펄스 주파수는 10 Hz 내지 50 kHz의 범위이고, 펄스 듀티 사이클(pulse duty cycle)은 0.1% 내지 80%의 범위이고, 플라즈마 방전 지속 시간은 100초 내지 20000초의 범위이다.
장치는 그 표면의 적어도 일부에 상기 언급된 보호 코팅을 포함한다.
본 개시내용의 구체적인 실시양태의 보호 코팅은 기재에 대한 강한 접착력 및 탁월한 내마모성을 갖는다.
본 개시내용의 구체적인 실시양태의 보호 코팅은 기재가 플라즈마와 접촉할 때 플라즈마 중합 증착에 의해 기재의 표면 상에 형성된 제1 코팅을 포함하고, 플라즈마는 단량체 A의 플라즈마 및 단량체 B의 플라즈마를 포함하고, 여기서 단량체 A는 하기 화학식 (I)의 규소 구조 단위 및 하기 화학식 (II) 또는 화학식 (III)의 적어도 하나의 아민기 구조 단위를 포함하고, 단량체 B는 말단 카르복실기 구조 단위를 포함한다:
Figure pct00005
.
본 개시내용의 구체적인 실시양태의 보호 코팅은 기재의 표면 상에 화학식 (I)의 규소 구조 단위 및 화학식 (II)의 2차 아민 구조 단위 또는 화학식 (III)의 1차 아민 구조 단위를 포함하는 단량체 A와 말단 카르복실기 구조를 포함하는 단량체 B를 플라즈마 중합함으로써 제조된다. 보호 코팅은 기재에 대한 접착력이 강하고 내마모성이 탁월하다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 단량체 A의 구조는 하기 화학식 (IV)로 표시된다:
Figure pct00006
상기 식에서, X는 연결 결합, 산소 원자 또는 카르보닐이고, R1은 C1-C10 하이드로카르빌렌 또는 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌렌이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌, C1-C10 하이드로카르빌옥시, 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌옥시, C1-C10 탄화수소 아실옥시, 및 할로겐-치환된 C1-C10 탄화수소 아실옥시로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌렌은 포화 알킬렌, 예컨대 메틸렌, 에틸리덴, 프로필리덴, 부틸리덴, 펜틸리덴, 헥실리덴 등이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌렌은 불포화 알케닐렌, 불포화 알키닐렌 또는 불포화 아릴렌 하이드로카르빌이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌은 포화 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌은 불포화 알케닐, 알키닐 또는 방향족 하이드로카르빌이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌옥시는 포화 알콕시, 예컨대 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜틸옥시, 헥속시 등이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌옥시는 불포화 알케닐옥시, 불포화 알키닐옥시, 또는 불포화 아릴옥시이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 탄화수소 아실옥시는 포화 알킬 아실옥시, 예컨대 포르밀옥시, 아세톡시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 발레릴옥시, 헥사노일옥시 등이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 탄화수소 아실옥시는 불포화 알케노일옥시, 알키노일옥시 또는 방향족 아실옥시이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, X는 연결 결합이고, R1은 C1-C10 알킬렌, 특히 에틸리덴, 프로필리덴 또는 부틸리덴이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립으로 C1-C10 하이드로카르빌옥시, 특히 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시이다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 단량체 B의 구조는 하기 화학식 (V)로 표시된다:
Figure pct00007
상기 식에서, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 및 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌로 이루어지는 군으로부터 선택되고, Y는 연결 결합, C1-C10 하이드로카르빌렌 또는 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌렌이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌렌은 포화 알킬렌, 예컨대 메틸렌, 에틸리덴, 프로필리덴, 부틸리덴, 펜틸리덴, 헥실리덴 등이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌렌은 불포화 알케닐렌, 불포화 알키닐렌 또는 불포화 아릴렌 하이드로카르빌이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌은 포화 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌은 불포화 알케닐, 알키닐 또는 방향족 하이드로카르빌이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자 및 메틸로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 특히 R5 및 R6은 수소 원자이고, R7은 수소 원자 또는 메틸이고, Y는 연결 결합이다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 기재는 전자 또는 전기 부품, 예컨대 휴대폰, 오디오 장비, 휴대용 컴퓨터, 인쇄 회로 기판(PCB), 인쇄 회로 기판 어레이(PCBA), 트랜지스터, 레지스터 또는 반도체 칩 등이다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 기재는 다양한 기재, 예컨대 플라스틱, 직물, 유리 또는 금속 등이다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 기재는 그 표면 상에 전처리된 기재를 포함할 수 있으며, 표면 전처리는 열, 산소 또는 플라즈마에 의한 표면 세정 처리 및 코팅될 표면에 대한 기타 처리를 포함한다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 아민기 구조 단위로 계산된 단량체 A 대 말단 카르복실기 구조 단위로 계산된 단량체 B의 몰비는 10:0.1 내지 1:10의 범위이다. 또한, 아민기 구조 단위로 계산된 단량체 A 대 말단 카르복실기 구조 단위로 계산된 단량체 B의 몰비는 10:0.5 내지 1:5의 범위, 예컨대 10:0.5, 10:1, 10:2, 10:3, 10:4, 10:5, 10:10, 5:10 등이다. 아민기 구조 단위로 계산된 단량체 A는 단량체 A의 몰량이 단량체 A에 포함된 화학식 (II) 및 화학식 (III)의 아민기 구조 단위의 몰량으로 계산됨을 의미하고, 말단 카르복실기 구조 단위로 계산된 단량체 B는 단량체 B의 몰량이 단량체 B에 포함된 말단 카르복실기 구조 단위의 몰량으로 계산됨을 의미한다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 보호 코팅은 기재가 단량체 A 및 단량체 B의 플라즈마와 접촉할 때 플라즈마 중합에 의해 기재의 표면 상에 형성되는 제1 코팅이다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 보호 코팅은 기재가 단량체 A, 단량체 B 및 기타 단량체의 플라즈마와 접촉할 때 형성된다. 예를 들어, 플라즈마는 또한 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 단량체 C의 플라즈마를 포함한다. 코팅은 기재의 표면 상에 화학식 (I)의 규소 구조 단위 및 화학식 (II)의 2차 아민 구조 단위 또는 화학식 (III)의 1차 아민 구조 단위를 포함하는 단량체 A, 말단 카르복실기 구조를 포함하는 단량체 B 및 플루오로카본 단량체 C를 플라즈마 중합함으로써 형성된다. 단량체 A의 활성 작용기로서 작용하는 규소 구조 단위, 2차 아민 또는 1차 아민 구조 단위와 단량체 B의 활성 작용기로서 작용하는 말단 카르복실기 구조 단위의 협력으로 인하여, 단량체 A, 단량체 B 및 단량체 C는 기재에 견고하게 접착되고 탁월한 내마모성을 갖는 3차원 메쉬 플라즈마 중합 코팅을 형성할 수 있다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 플루오로하이드로카본의 구체적인 예로서, 플루오로알칸, 플루오로알켄 및 플루오로알킨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상이 포함된다. 플루오로알칸은 테트라플루오로메탄, 헥사플루오로에탄, 옥타플루오로프로판 또는 데카플루오로부탄 등을 포함한다. 플루오로알켄은 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 옥타플루오로부텐, 데카플루오로펜텐 또는 1H,1H,2H-퍼플루오로-1-도데센 등을 포함한다. 플루오로알킨은 디플루오로아세틸렌, 테트라플루오로프로핀 또는 헥사플루오로부틴 등을 포함한다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 특히 단량체 C는 하기 화학식 (VI)로 표시되는 플루오로아크릴레이트인 것이 바람직하다:
Figure pct00008
.
화학식 (VI)에서, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 및 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌로 이루어지는 군으로부터 선택되고, x는 0, 1 또는 2의 정수이고, y는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 또는 20이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌은 포화 알킬, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실 등이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하이드로카르빌은 불포화 알케닐, 알키닐 또는 방향족 하이드로카르빌이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자 및 메틸로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 단량체 A와 단량체 B의 합 대 단량체 C의 몰비는 1:20 내지 20:1의 범위이다. 특히, 보호 성능과 내마모성을 둘 모두 고려하면, 단량체 A와 단량체 B의 합 대 단량체 C의 몰비는 1:5 내지 5:1의 범위이고, 더 나아가 1:0.5 내지 1:3.5의 범위이다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 보호 코팅은 제1 코팅 상에 제2 코팅을 추가로 포함한다. 제2 코팅은 플라즈마 중합 코팅의 하나 이상의 층을 포함하고, 제2 코팅의 각 층의 단량체는 각각 독립적으로 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상이다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 보호 코팅은 또한 단량체 A와 단량체 B의 플라즈마 중합에 의해 형성된 제1 코팅 상에 형성된 2층, 3층 또는 4층과 같은 2층 이상의 플라즈마 중합 제2 코팅을 포함한다. 2층 이상의 플라즈마 중합 제2 코팅 각각의 단량체는 각각 독립적으로 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상이다. 플라즈마 중합 코팅의 외부 층의 단량체의 불소 원자 함량은 플라즈마 중합 코팅의 내부 층의 불소 원자 함량보다 더 높다. 이러한 방식으로, 강한 접착력과 내마모성의 소수성 보호 코팅을 형성하는 것이 더 유리하다. 불소 원자 함량은 단량체의 원자의 총량에서 불소 원자의 양의 비율을 지칭한다. 구체적으로는, 예를 들면, 2-(퍼플루오로프로필)에틸 아크릴레이트의 플라즈마 중합 제2 코팅과 2-퍼플루오로옥틸 아크릴레이트의 플라즈마 중합 제2 코팅은 단량체 A 및 단량체 B의 플라즈마 중합에 의해 형성된 제1 코팅 상에 연속적으로 형성된다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 또는 플루오로실란은 상기 기재된 것들이다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 보호 코팅은 플라즈마 중합에 의해 형성되며, 코팅의 두께는 나노스케일이다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 보호 코팅의 두께는 1 nm 내지 1000 nm의 범위이다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 상기 언급된 보호 코팅의 제조 방법이 제공되며, 이는 단량체 A 및 단량체 B를 포함하는 단량체를 기화하고 상기 단량체를 플라즈마 반응기에 도입하고, 플라즈마 방전을 수행하고, 플라즈마 중합에 의해 기재의 표면 상에 제1 코팅을 형성하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 단량체는 또한 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 단량체 C를 포함한다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 단량체 A, 단량체 B 및 단량체 C는 각각 기화한 후, 플라즈마 반응기로 도입된다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 단량체 A 및 단량체 B는 기화 전에 혼합되는데, 이는 단량체 A의 아민기와 단량체 B의 카르복실 사이의 반응을 유리하게 하고 보다 나은 보호 성능을 갖는 보호 코팅을 형성하게 한다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 제조 방법은 또한 단량체 A와 단량체 B의 플라즈마 중합에 의해 형성된 제1 코팅 상에 플라즈마 중합에 의해 제2 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 제2 코팅은 플라즈마 중합 코팅의 하나 이상의 층을 포함한다. 제2 코팅의 각 층의 단량체는 각각 독립적으로 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상이다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 단량체 A, 단량체 B, 단량체 C, 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 또는 플루오로실란 및 기재에 대한 관련 설명을 상기에 제시되어 있다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 플라즈마 중합은 연속 플라즈마를 사용한다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 보다 나은 내마모성을 얻기 위해, 플라즈마 중합은 펄스 플라즈마를 사용한다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 하기 펄스 플라즈마 중합 공정이 수행된다: 반응 챔버에 기재를 배치하고, 챔버를 1 mTorr 내지 100 Torr까지 진공화하고, 가열에 의해 반응 단량체를 증기 형태로 챔버에 도입하고, 불활성 가스 헬륨을 도입하고, 전원을 켜서 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 상에 화학 기상 증착을 결과로 유도한다. 챔버 내의 온도는 20℃ 내지 60℃의 범위로 조절되며, 단량체 기화 온도는 70℃ 내지 150℃의 범위이며, 기화는 진공 조건 하에 발생한다. 단량체의 유량은 10 μL/분 내지 1000 μL/분, 특히 100 μL/분 내지 200 μL/분의 범위이다. 플라즈마 방전 모드는 무선 주파수 펄스 방전이며, 전력은 2 W 내지 500 W, 특히 50 W 내지 200 W의 범위이다. 펄스 주파수는 10 Hz 내지 50 kHz, 특히 50 Hz 내지 500 Hz의 범위이다. 펄스 듀티 사이클은 0.1% 내지 80%, 특히 0.1% 내지 1%의 범위이다. 플라즈마 방전 지속 시간은 100초 내지 20000초, 특히 500초 내지 5000초의 범위이다. 본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 플라즈마 방전 모드는 무선 주파수 방전, 마이크로파 방전, 중간 주파수 방전, 또는 전기 스파크 방전 등을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일부 구체적인 실시양태에 의해 장치가 또한 제공된다. 장치의 표면의 적어도 일부는 상기 언급된 보호 코팅 중 임의의 것을 갖는다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 상기 언급된 보호 코팅만이 장치의 표면의 일부 또는 전부에 증착된다. 일부 구체적인 실시양태에 따르면, 상기 언급된 보호 코팅 및 기타 코팅은 장치의 표면의 일부 또는 전부에 증착된다.
본 개시내용은 하기 구체적인 실시양태에서 추가로 설명된다.
실시양태 1-1
솔루션 1
회로 기판(1), 회로 기판(2), 회로 기판(3)을 포함하는 3개의 회로 기판을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 지속적으로 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 펄스 방전을 턴온(turned on)하여 플라즈마를 생성하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 15%였고, 펄스 주파수는 500 Hz였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란의 단량체와 메타크릴산의 단량체를 10:1의 몰비로 혼합한 다음, 85℃의 온도에서 기화하여 플라즈마 화학 기상 중합 증착용 챔버에 도입하였다. 단량체의 유량은 150 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 1800초였다. 이어서, 2-(퍼플루오로프로필) 에틸 아크릴레이트의 단량체를 90℃의 기화 온도에서 도입하였다. 펄스 방전 전력은 33 W로 조정하였고, 펄스 듀티 사이클은 15%였고, 펄스 주파수는 500 Hz였고, 단량체의 유량은 180 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 3600초였다. 이어서, 80℃의 기화 온도에서 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트의 단량체를 도입하였다. 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 0.3%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였고, 단량체의 유량은 110 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 1000초였다. 방전 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시켰다. 챔버를 열고, 회로 기판을 꺼냈다.
솔루션 2
회로 기핀(1'), 회로 기판(2') 및 회로 기판(3')을 포함하는 3개의 회로 기판을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 지속적으로 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 펄스 방전을 턴온하여 플라즈마를 생성하였다. 2-(퍼플루오로프로필) 에틸 아크릴레이트의 단량체를 90℃의 기화 온도에서 도입하였고, 전력은 33 W였고, 펄스 듀티 사이클은 15%였고, 펄스 주파수는 500 Hz였고, 단량체의 유량은 180 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 3600초였다. 이어서, 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트의 단량체를 80℃의 기화 온도에서 도입하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 0.3%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였고, 단량체의 유량은 110 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 1000초였다. 방전 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 챔버를 열고, 회로 기판을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 회로 기판은 내마모성 테스터에 의해 내마모성에 대해 시험되었고, 마찰재는 먼지가 없는 천(dust-free cloth)이었고, 인가 하중은 100 g이었고, 회전 속도는 50 r/분이었고, 마찰은 50회 수행하였다. 마찰 후, 물 침지 검증(water soaking verification)을 수행하였다. 물 침지 검증 과정은 다음과 같았다: 1. 전원 공급장치는 회로 기판에 5 V 전압을 제공하였다; 2. 회로 기판을 물에 침지시켰다; 3. 전류를 컴퓨터로 감지하였다; 4. 고장 시간(failure time) (전류 > 0.6 mA)을 기록하거나 시험 시간이 13분에 도달하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00009
마찰 후, 솔루션 1의 회로 기판에 12분 이하 동안 수중에서 전력 공급되었을 때 전류가 감지되지 않은 반면, 솔루션 2의 회로 기판을 물에 침지시켰을 때 큰 전류를 발생시켰는데, 이는 솔루션 1의 코팅이 솔루션 2의 코팅보다 보다 나은 내마모성을 가짐을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
실시양태 1-2
솔루션 1
알루미늄 합금판을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 지속적으로 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 펄스 방전을 턴온하여 플라즈마를 생성하였고, 전력은 200 W였고, 펄스 듀티 사이클은 25%였고, 펄스 주파수는 700 Hz였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란의 단량체와 메타크릴산의 단량체를 3:1의 몰비로 혼합한 다음, 85℃의 온도에서 기화하여 플라즈마 화학 기상 중합 증착용 챔버에 도입하였다. 단량체의 유량은 180 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 1800초였다. 이어서, 2-(퍼플루오로프로필) 에틸 아크릴레이트의 단량체를 80℃의 기화 온도에서 도입하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 0.3%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였고, 단량체의 유량은 110 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 3600초였다. 방전 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 챔버를 열고, 알루미늄 합금판을 꺼냈다.
솔루션 2
알루미늄 합금판을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 지속적으로 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 펄스 방전을 턴온하여 플라즈마를 생성하였다. 2-(퍼플루오로프로필) 에틸 아크릴레이트의 단량체를 80℃의 기화 온도에서 도입하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 0.3%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였고, 단량체의 유량은 110 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 5400초였다. 방전 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 챔버를 열고, 알루미늄 합금판을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 알루미늄 합금판은 내마모성에 대해 시험되었고, 마찰재는 스틸 울(steel wool)이었고, 인가 하중은 1 kg이었고, 회전 속도는 60 r/분이었고, 물 접촉각(water contact angle)은 물 접촉각이 100° 미만이 될 때까지 마찰 500회마다 기록하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00010
솔루션 1의 알루미늄 합금판을 회전시켜 3000회 문지른 후에, 물 접촉각은 여전히 100°인 반면, 솔루션 2의 알루미늄 합금판을 회전시켜 1000회 문지르면 물 접촉각이 100° 미만인데, 이는 솔루션 1의 코팅이 보다 나은 내마모성을 가짐을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
실시양태 1-3
솔루션 1
휴대폰 스크린을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 지속적으로 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 펄스 방전을 턴온하여 플라즈마를 생성하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 10%였고, 펄스 주파수는 300 Hz였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란의 단량체와 메타크릴산의 단량체를 1:1의 몰비로 혼합하고, 85℃의 온도에서 기화하여 플라즈마 화학 기상 중합 증착용 챔버에 도입하였다. 단량체의 유량은 180 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 1800초였다. 이어서, (2H-퍼플루오로부틸)-2-아크릴레이트의 단량체를 85℃의 기화 온도에서 도입하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 0.3%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였고, 단량체의 유량은 110 μL/분이였고, 반응 지속 시간은 3600초였다. 방전 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 챔버를 열고, 휴대폰 스크린을 꺼냈다.
솔루션 2
휴대폰 스크린을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 지속적으로 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 펄스 방전을 턴온하여 플라즈마를 생성하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 0.3%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였다. (2H-퍼플루오로부틸)-2-아크릴레이트의 단량체를 85℃의 온도에서 기화하여 플라즈마 화학 기상 증착용 챔버에 도입하였으며, 단량체의 유량은 180 μL/분이었고, 반응 지속 시간은 5400초였다. 방전 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 챔버를 열고, 휴대폰 스크린을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 휴대폰 스크린은 내마모성에 대해 시험되었고, 마찰재는 먼지가 없는 천이었고, 인가 하중은 500 g이었고, 회전 속도는 60 r/분이었고, 물 접촉각은 물 접촉각이 100° 미만이 될 때까지 마찰 500회마다 기록하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00011
솔루션 1의 휴대폰 스크린을 회전시켜 2000회 문지른 후에, 물 접촉각은 여전히 100°인 반면, 솔루션 2의 휴대폰 스크린을 회전시켜 1000회 문지르면 물 접촉각이 100° 미만이었는데, 이는 솔루션 1의 코팅이 보다 나은 내마모성을 가짐을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
실시양태 1-4
2개의 휴대폰 보호 쉘을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 다른 조건은 실시양태 3과 일치하였다.
휴대폰 보호 쉘의 내마모성에 대해 시험되었고, 마찰재는 이레이저(eraser)였고, 인가 하중은 500 g이었고, 회전 속도는 60 r/분이었고, 물 접촉각은 물 접촉각이 100° 미만이 될 때까지 마찰 500회마다 기록하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00012
솔루션 1의 휴대폰 보호 쉘을 회전시켜 2000회 문지른 후에, 물 접촉각은 여전히 101°인 반면, 솔루션 2의 휴대폰 보호 쉘을 회전시켜 1500회 문지르면 물 접촉각이 100° 미만이었는데, 이는 솔루션 1의 코팅이 보다 나은 내마모성을 가짐을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
실시양태 2-1
솔루션 1
회로 기판(1), 회로 기판(2) 및 회로 기판(3)을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 8 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 200 W였고, 펄스 듀티 사이클은 25%였고, 펄스 주파수는 500 Hz였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란과 메타크릴산을 혼합하고 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란 대 메타크릴산 대 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트의 몰비는 10:1:33이었고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 7200초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 회로 기판을 꺼냈다.
솔루션 2
회로 기판(1'), 회로 기판(2') 및 회로 기판(3')을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 8 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 200 W였고, 펄스 듀티 사이클은 25%였고, 펄스 주파수는 500 Hz였다. 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트의 단량체를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 7200초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 회로 기판을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 회로 기판은 내마모성 테스터에 의해 내마모성에 대해 시험되었고, 마찰재는 먼지가 없는 천이었고, 인가 하중은 100 g이었고, 회전 속도는 50 r/분이었고, 마찰은 50회 수행하였다. 마찰 후, 물 침지 검증을 수행하였다. 물 침지 검증 과정은 다음과 같았다: 1. 전원 공급장치는 회로 기판에 전압을 제공하였다; 2. 회로 기판을 물에 침지시켰다; 3. 전류를 컴퓨터로 감지하였다; 4. 고장 시간(전류 > 0.6 mA)을 기록하거나 시험 시간이 13분에 도달하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00013
마찰 후, 솔루션 1의 수중에서 전력 공급된 회로 기판의 고장 시간이 솔루션 2의 고장 시간보다 훨씬 길었는데, 이는 솔루션 1의 코팅이 솔루션 2의 코팅보다 보다 나은 내마모성을 가짐을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
실시양태 2-2
솔루션 1
플렉서블 기판 샘플을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 25 W였고, 펄스 듀티 사이클은 35%였고, 펄스 주파수는 700 Hz였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란과 메타크릴산을 혼합하고 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄올 아크릴레이트를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란 대 메타크릴산 대 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄올 아크릴레이트의 몰비는 10:2:20이었고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 4300초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 플렉서블 기판 샘플을 꺼냈다.
솔루션 2
플렉서블 기판 샘플을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 5 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 25 W였고, 펄스 듀티 사이클은 35%였고, 펄스 주파수는 700 Hz였다. 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄올 아크릴레이트의 단량체를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 4300초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 플렉서블 기판 샘플을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 플렉서블 기판 샘플을 동일한 방식으로 100회 구부렸다. 솔루션 1의 샘플의 굽은 부분의 표면의 코팅에는 뚜렷한 변화가 없었고, 굽은 부분의 표면은 굽지 않은 부분의 표면과 일치하였다. 솔루션 2의 샘플의 표면의 코팅이 벗겨졌다.
실시양태 2-3
솔루션 1
FPC(플렉서블 인쇄 회로 기판) 샘플 1, FPC 샘플 2 및 FPC 샘플 3을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 6 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 45 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 35%였고, 펄스 주파수는 300 Hz였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란과 메타크릴산을 혼합하고 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란 대 메타크릴산 대 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트의 몰비는 10:2:36이었고, 유량은 200 μL/분이었고, 코팅 시간은 7200초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, FPC 샘플을 꺼냈다.
솔루션 2
FPC 샘플 1', FPC 샘플 2' 및 FPC 샘플 3'를 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 6 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 45 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 180 W였고, 펄스 듀티 사이클은 35%였고, 펄스 주파수는 300 Hz였다. 2-퍼플루오로옥틸 에틸 아크릴레이트의 단량체를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 7200초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, FPC 샘플을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 FPC 샘플을 동일한 방식으로 10회 구부린 다음, 시험을 위해 물에 침지시켰다. 물 침지 시험 방법은 실시양태 1과 동일하였다. 시험 조건은 다음과 같았다: 고장 시간(전류는 20 μA 초과였음)을 기록하거나 시험 시간이 30분에 도달하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00014
여러 번 구부린 후, 솔루션 1의 FPC 샘플의 전류는 수중에서 전력 공급된 후 30분 동안 20 μA에 도달하지 않은 반면, 솔루션 2의 FPC 샘플의 전류는 수중에서 전력 공급된 후 15분 이내에 20 μA에 도달했음을 알 수 있다. 이는 솔루션 1의 코팅이 솔루션 2의 코팅보다 보다 나은 내굴곡성을 가짐을 나타낸다.
실시양태 2-4
솔루션 1
타입-C 수형 및 암형 커넥터(1), 타입-C 수형 및 암형 커넥터(2) 및 타입-C 수형 및 암형 커넥터(3)를 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 8 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 200 W였고, 펄스 듀티 사이클은 25%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란과 메타크릴산을 혼합하고 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄올 아크릴레이트를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란 대 아크릴산 대 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄올 아크릴레이트의 몰비는 10:2:36이었고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 2000초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 타입-C 수형 및 암형 커넥터 샘플을 꺼냈다.
솔루션 2
타입-C 수형 및 암형 커넥터 1', 타입-C 수형 및 암형 커넥터 2' 및 타입-C 수형 및 암형 커넥터 3'를 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 8 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 200 W였고, 펄스 듀티 사이클은 25%였고, 펄스 주파수는 50 Hz였다. 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄올 아크릴레이트의 단량체를 기화하여 220 μL/분의 유량으로 플라즈마 챔버에 도입하였고, 코팅 시간은 2000초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 타입-C 수형 및 암형 커넥터 샘플을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 타입-C 수형 및 암형 커넥터는 50회 동안 플러그를 꽂았다가 뽑아 냄으로써 시험하였다. 시험 후, 시험을 위해 전원 공급장치를 턴온하였다. 고장 시간(0.1 A 초과의 전류)을 기록하거나 시험시간이 1시간에 도달할 때 시험을 중지하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00015
마찰 후, 솔루션 1의 타입-C 수형 및 암형 커넥터의 전류는 수중에서 전력 공급된 후 1시간 동안 0.1 A에 도달하지 않은 반면, 솔루션 2의 타입-C 수형 및 암형 커넥터의 전류는 수중에서 전원을 공급받은 후 48분 이내에 0.1 A에 도달했음을 알 수 있다. 이는 솔루션 1의 코팅이 솔루션 2의 코팅보다 보다 나은 내마모성을 가짐을 나타낸다.
실시양태 2-5
솔루션 1
회로 기판(1), 회로 기판(2) 및 회로 기판(3)을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 8 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 200 W였고, 펄스 듀티 사이클은 15%였고, 펄스 주파수는 500 Hz였다. 3-아미노프로필트리에톡시실란, 메타크릴산 및 2-(퍼플루오로부틸) 에틸 아크릴레이트를 각각 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였다. 3-아미노프로필트리메톡시실란 대 메타크릴산 대 2-(퍼플루오로부틸) 에틸 아크릴레이트의 몰비는 1:1:2였고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 7200초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 회로 기판을 꺼냈다.
솔루션 2
회로 기판(1)', 회로 기판(2') 및 회로 기판(3')을 플라즈마 챔버에 위치시키고, 챔버를 8 mTorr까지 진공화하고, 헬륨 가스를 40 sccm의 유량으로 도입하였다. 플라즈마 방전을 턴온하였고, 전력은 200 W였고, 펄스 듀티 사이클은 15%였고, 펄스 주파수는 500 Hz였다. 2-(퍼플루오로부틸) 에틸 아크릴레이트의 단량체를 기화하여 플라즈마 챔버에 도입하였고, 유량은 220 μL/분이었고, 코팅 시간은 7200초였다. 코팅 후, 압축 공기를 도입하여 챔버를 상압으로 복원시키고, 회로 기판을 꺼냈다.
솔루션 1 및 솔루션 2의 회로 기판은 내마모성 테스터에 의해 내마모성에 대해 시험되었고, 마찰재는 먼지가 없는 천이었고, 인가 하중은 100 g이었고, 회전 속도는 50 r/분이었고, 마찰은 50회 수행하였다. 마찰 후, 물 침지 검증을 수행하였다. 물 침지 검증 과정은 다음과 같았다: 1. 전원 공급장치는 회로 기판에 전압을 제공하였다; 2. 회로 기판을 물에 침지시켰다; 3. 전류를 컴퓨터로 감지하였다; 4. 고장 시간(전류 > 0.6 mA)을 기록하거나 시험 시간이 13분에 도달하였다.
시험 결과는 다음과 같다:
Figure pct00016
마찰 후 솔루션 1의 수중에서 전력 공급된 회로 기판의 고장 시간이 솔루션 2의 고장 시간보다 훨씬 더 길었는데, 이는 솔루션 1의 코팅이 솔루션 2의 코팅보다 보다 나은 내마모성을 가짐을 나타낸다는 것을 알 수 있다.
본 개시내용이 상기에 개시되었으나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 개시내용의 사상 및 범위로부터 벗어나는 일 없이 그 실시양태들을 수정 및 변경할 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 보호범위는 청구범위에 정의된 범위에 따른다.

Claims (25)

  1. 보호 코팅으로서, 기재가 플라즈마와 접촉할 때 플라즈마 중합 증착에 의해 기재의 표면 상에 형성된 제1 코팅을 포함하고, 플라즈마가 단량체 A의 플라즈마 및 단량체 B의 플라즈마를 포함하고, 단량체 A가 하기 화학식 (I)의 규소 구조 단위 및 하기 화학식 (II) 또는 화학식 (III)의 적어도 하나의 아민기 구조 단위를 포함하고, 단량체 B가 말단 카르복실기 구조 단위를 포함하는 것인 보호 코팅:
    Figure pct00017
    .
  2. 제1항에 있어서, 단량체 A의 구조가 하기 화학식 (IV)로 표시되는 것인 보호 코팅:
    Figure pct00018

    상기 식에서, X는 연결 결합, 산소 원자 또는 카르보닐이고, R1은 C1-C10 하이드로카르빌렌 또는 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌렌이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌, C1-C10 하이드로카르빌옥시, 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌옥시, C1-C10 탄화수소 아실옥시, 및 할로겐-치환된 C1-C10 탄화수소 아실옥시로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
  3. 제2항에 있어서, X는 연결 결합이고, R1은 C1-C10 알킬렌이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C1-C10 하이드로카르빌옥시인 보호 코팅.
  4. 제3항에 있어서, R1은 에틸리덴, 프로필리덴 또는 부틸리덴이고, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 메톡시, 에톡시 및 프로폭시로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 보호 코팅.
  5. 제1항에 있어서, 단량체 B의 구조가 하기 화학식 (V)로 표시되는 것인 보호 코팅:
    Figure pct00019

    상기 식에서, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 및 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌로 이루어지는 군으로부터 선택되고, Y는 연결 결합, C1-C10 하이드로카르빌렌 또는 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌렌이다.
  6. 제5항에 있어서, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자 및 메틸로 이루어지는 군으로부터 선택되고, Y는 연결 결합인 보호 코팅.
  7. 제6항에 있어서, R5 및 R6은 수소 원자이고, R7은 수소 원자 또는 메틸인 보호 코팅.
  8. 제1항에 있어서, 기재가 전자 또는 전기 부품, 또는 금속인 보호 코팅.
  9. 제1항에 있어서, 아민기 구조 단위로 계산된 단량체 A 대 말단 카르복실기 구조 단위로 계산된 단량체 B의 몰비가 10:0.1 내지 1:10의 범위인 보호 코팅.
  10. 제1항에 있어서, 아민기 구조 단위로 계산된 단량체 A 대 말단 카르복실기 구조 단위로 계산된 단량체 B의 몰비가 10:0.5 내지 1:5의 범위인 보호 코팅.
  11. 제1항에 있어서, 플라즈마가 또한 단량체 C의 플라즈마를 포함하고, 단량체 C가 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 보호 코팅.
  12. 제11항에 있어서, 단량체 A와 단량체 B의 합 대 단량체 C의 몰비가 1:20 내지 20:1의 범위인 보호 코팅.
  13. 제12항에 있어서, 단량체 A와 단량체 B의 합 대 단량체 C의 몰 비가 1:5 내지 5:1의 범위인 보호 코팅.
  14. 제1항에 있어서, 제1 코팅 상에 제2 코팅을 추가로 포함하고, 제2 코팅이 플라즈마 중합 코팅의 하나 이상의 층을 포함하고, 제2 코팅의 각 층의 단량체가 각각 독립적으로 플루오로하이드로카본, 플루오로아크릴레이트 및 플루오로실란으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상인 보호 코팅.
  15. 제14항에 있어서, 제2 코팅이 플라즈마 중합 코팅의 2개 이상의 층을 포함하고, 플라즈마 중합 코팅의 외부 층의 단량체의 불소 원자 함량이 플라즈마 중합 코팅의 내부 층의 단량체의 불소 원자 함량보다 더 높은 것인 보호 코팅.
  16. 제11항 또는 제14항에 있어서, 플루오로하이드로카본이 플루오로알칸, 플루오로알켄 및 플루오로알킨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 보호 코팅.
  17. 제11항 또는 제14항에 있어서, 플루오로아크릴레이트의 구조가 하기 화학식 (VI)로 표시되는 것인 보호 코팅:
    Figure pct00020

    상기 식에서, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, C1-C10 하이드로카르빌, 및 할로겐-치환된 C1-C10 하이드로카르빌로 이루어지는 군으로부터 선택되고, x는 0 내지 2의 범위의 정수이고, y는 1 내지 20의 범위의 정수이다.
  18. 제17항에 있어서, R8, R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소 원자 및 메틸로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 보호 코팅.
  19. 제1항에 있어서, 보호 코팅의 두께가 1 nm 내지 1000 nm의 범위인 보호 코팅.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 보호 코팅의 제조 방법으로서,
    기재를 제공하는 단계; 및
    단량체 A 및 단량체 B를 포함하는 단량체를 기화하고 상기 단량체를 플라즈마 반응기에 도입하고, 플라즈마 방전을 수행하고, 플라즈마 중합에 의해 기재의 표면 상에 제1 코팅을 형성하는 단계
    를 포함하는 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 단량체 A 및 단량체 B가 기화 전에 혼합되는 것인 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서, 플라즈마 중합에 의해 제1 코팅 상에 제2 코팅을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  23. 제20항에 있어서, 플라즈마가 펄스 플라즈마인 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 펄스 플라즈마가 펄스 고 주파수 전압 방전을 인가함으로써 생성되고, 여기서 펄스 전력이 2 W 내지 500 W의 범위이고, 펄스 주파수가 10 Hz 내지 50 kHz의 범위이고, 펄스 듀티 사이클(pulse duty cycle)이 0.1% 내지 80%의 범위이고, 플라즈마 방전 지속 시간이 100초 내지 20000초의 범위인 제조 방법.
  25. 장치로서, 그 표면의 적어도 일부에 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 보호 코팅을 포함하는 장치.
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