KR20230087829A

KR20230087829A - 무선통신 부품용 커버 및 그것의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230087829A
Application number: KR1020210176413A
Authority: KR
Inventors: 하재환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-06-19

Abstract

본 발명은 투명 PC(Polycarbonate) 층 및 상기 PC 층 상에 증착되는 복수 개의 증착층을 포함하고, 복수 개의 상기 증착층은, Ge(게르마늄) 증착층 및 상기 Ge 증착층의 양면에 증착되는 Al₂O₃ 증착층을 포함하는 무선통신 부품용 커버로서, 본 발명에 의하면, 게르마늄의 내수 강건화를 구현할 수 있으며, 공정을 보다 단순화 가능하다.

Description

무선통신 부품용 커버 및 그것의 제조 방법{COVER FOR A WIRELESS COMMUNICATION COMPONENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 자동차에 구비되는 무선통신 부품을 위한 커버와 그것의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 산업에서는 부품의 내외장재 고급화를 위해서 가죽, 우드, 금속 등 리얼 소재들을 활발하게 적용해오고 있다. 최근 과학 기술의 발전으로 인해 자동차 부품의 첨단화가 본격적으로 진행되면서, 무선통신 부품들이 많이 늘어나고 있다.

그러나, 이러한 무선통신 부품의 외관 고급감을 표현하기 위해 도금이나 증착을 이용한 금속 표면처리를 진행할 경우, 금속 성분에 의해 송신 및 수신용 전자기파가 통과하지 못해 부품의 성능 확보가 어렵다. 이에, 무선 통신 부품의 표면처리에는 분명한 한계점이 존재하는 상황이다.

예로 자동차 아웃도어 핸들의 경우, 주로 플라스틱 복합체에 크롬 도금 표면처리를 활용하여 외관을 처리한다. 그러나 스마트 개폐시스템 구현을 위해 NFC(Near field communication) 안테나, 정전용량 센서 등이 아웃도어 핸들 내에 포함되면서 기존 금속을 이용한 고급화 표면처리가 운전자의 스마트폰 또는 스마트키와 차량 간의 통신을 방해하여 적용에 제약 조건이 발생하고 있다.

또한, SCC(Smart Cruise Control)를 위한 전방 레이더 커버는76.5GHz의 레이더 방사에 방해가 없어야 하므로, 금속 성분으로 표면처리가 불가하다.

따라서, 주석, 인듐 등의 아일랜드 증착 형상을 가지는 표면처리가 통신 부품에 사용되고 있기는 하나, 높은 가격과 부품 단위에서 부착성, 산화, 변색, 박리 등 다양한 신뢰성 문제가 동반되어, 외부 환경에 노출되는 실부품에 적용하는 것에 한계가 있는 상황이다.

금속과 전파 송수신 부품의 표면처리를 위해 주로 사용되는 Ge (게르마늄)의 경우, 금속과 비슷한 색깔을 나타내지만, 세라믹 구조로 인해 전자기파 송수신에 영향성이 없어, 다양한 통신 목적의 부품의 표면처리 방법으로 적용되고 있다.

그러나, 게르마늄은 수분에 의한 산화로 인해, 푸른색의 변색이 동반되어, 부품 단위에 적용하기 위해서는 이를 강건화할 수 있는 별도의 구조물이 필요하다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1887753호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 게르마늄의 내수 강건화를 구현할 수 있으며, 공정을 보다 단순화 가능한 무선통신 부품용 커버 및 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 무선통신 부품용 커버는, 투명 PC(Polycarbonate) 층 및 상기 PC 층 상에 증착되는 복수 개의 증착층을 포함하고, 복수 개의 상기 증착층은, Ge(게르마늄) 증착층 및 상기 Ge 증착층의 양면에 증착되는 Al₂O₃ 증착층을 포함한다.

그리고, 상기 Ge 증착층의 양측 계면에는 게르마늄산염(Germanate)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 Ge 증착층 및 상기 Al₂O₃ 증착층은 E-beam(전자빔 증착)에 의해 증착된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 Ge 증착층의 상면에 증착된 Al₂O₃ 증착층의 상면에 증착되는 ZnS(Zinc Sulfide) 증착층을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 PC 층 상에 프라이머(primer)가 도포되고, 상기 프라이머와 상기 Ge 증착층의 하면에 증착된 Al₂O₃ 증착층 간에 유전체 다층 박막의 광학다층막이 증착된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 ZnS 층 상에 형성되는 Cr 산화물층 및 상기 Cr 산화물층 상에 형성되는 블랙 ASA(Acrylic styrene acrylonitrile) 층을 더 포함할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 무선통신 부품용 커버는, 투명 PC(Polycarbonate) 층 및 상기 PC 층 상에 증착되는 복수 개의 증착층을 포함하고, 복수 개의 상기 증착층은, Ge(게르마늄) 증착층, 상기 Ge 증착층의 양면에 증착되는 Al₂O₃ 증착층 및 상기 Ge 증착층의 상면에 증착된 Al₂O₃ 증착층의 상면에 증착되는 ZnS(Zinc Sulfide) 증착층을 포함한다.

그리고, 상기 Ge 증착층, 상기 Al₂O₃ 증착층 및 상기 ZnS 증착층은 E-beam(전자빔 증착)에 의해 증착된 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 무선통신 부품용 커버 제조 방법은, 투명 PC(Polycarbonate) 층 상에 프라이머(primer)를 도포하고, 상기 프라이머 상에 유전체 다층 박막의 광학다층막을 증착하는 단계, 상기 광학다층막 상에 Al₂O₃ 증착층을 형성하는 단계, 상기 Al₂O₃ 증착층 상에 Ge(게르마늄) 증착층을 형성하는 단계 및 상기 Ge 증착층 상에 Al₂O₃ 증착층을 형성하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 Ge 증착층, 상기 Ge 증착층의 양면에 형성되는 상기 Al₂O₃ 증착층 및 상기 ZnS 증착층은 E-beam(전자빔 증착)에 의해 증착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 ZnS 층 상에 형성되는 Cr 산화물층을 형성하는 단계 및 상기 Cr 산화물층 상에 형성되는 블랙 ASA(Acrylic styrene acrylonitrile) 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 무선통신 부품용 커버 및 그 제조 방법에 의하면, 단일화 공정 가능한 신규 증착 구조로 인해 내수 강건화 및 원가절감이 가능하게 한다.

도 1은 무선통신 부품용 커버의 일 예이다.
도 2는 본 발명에 의한 무선통신 부품용 커버를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 글리폭산 증착층이 없는 커버의 SEM(scanning electron microscope) 이미지이다.
도 5 및 도 6은 글리폭산 증착층이 없는 커버의 SEM(scanning electron microscope) 이미지이다.
도 7 및 도 8은 Ge 계면의 불규칙 상태에 대한 이미지이다.
도 9 및 도 10은 증착층에 대한 레이저 에칭 에너지의 투과 및 흡수 결과이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 커버의 SEM(scanning electron microscope) 이미지이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 1은 무선통신 부품용 커버의 일 예이고, 도 2는 본 발명에 의한 무선통신 부품용 커버를 개략적으로 도시한 것이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 무선통신 부품용 커버 및 그 제조 방법을 설명하기로 한다.

금속과 전파 송수신 부품의 표면처리를 위해 주로 사용되는 Ge(게르마늄)의 경우, 금속과 비슷한 색깔을 나타내지만, 세라믹 구조로 인해 전자기파 송수신에 영향성이 없어, 다양한 통신 목적의 부품의 표면처리 방법으로 적용되고 있다.

그러나, 게르마늄은 수분에 의한 산화로 인해 푸른색의 변색이 동반된다.

또한, 도 3 및 이를 확대한 도 4에 도시된 바와 같이 레이저 에칭에 의한 프라이머(primer) 상단에 손상이 많이 발생하며, 이는 Ge 증착층까지 에너지 전달이 많아져서 Ge 경계면에 불규칙한 추가 손상이 발생되게 한다.

이를 방지하기 위해 도 1과 같은 코팅층을 형성한 커버가 제시될 수 있다.

1차 사출에 의한 투명 PC(Polycarbonate) 층(C)에 프라이머(P)가 도포되고, 광학다층막(O)을 증착한다.

그리고, Ge의 내수 성능을 위해 글리폭산(11)을 증착시킨 후 Ge 증착층(12)을 형성한다. Ge 증착층(12) 상에 특정 파장을 고려하여 Cr 산화물층(13)이 형성되고, 선택적으로 블랙 ASA(Acrylic styrene acrylonitrile) 층(B)을 2차 사출에 의해 형성시킬 수 있다.

이와 같이 글리폭산 증착층을 형성시키는 경우에는 도 5 및 이를 확대한 도 6에서 참조되는 바와 같이 레이저 에칭 에너지 흡수층(buffer층)으로 인해 하단 프라이머 손상을 방지할 수 있고, Ge 계면이 양호하여 표면적이 적어진다.

즉, 레이저 에칭에 에너지 흡수로 인해 프라이머 상단에 손상이 적어지며, 이는 Ge 증착층까지 에너지 전달이 적어져서 Ge 경계면을 양호하게 한다.

그러나, 글리폭산은 플라즈마 화학 기상 증착법(PECVD, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의해 증착시킴으로써 공정이 이원화된다.

즉, E-beam(전자빔 증착), PECVD, E-beam으로 별도 고정을 요하게 되어 공정 비용이 상승하게 된다.

본 발명은 도 2와 같이 E-beam 단일 공정에 의해 공정을 단일화하면서도 Ge 증착층의 산화를 방지하여 부품 내수 강건화가 가능하게 한다. 기존에는 도 1 과 같이 E-beam 공정 후 PECVD 진행 후 다시 E-beam 공정을 진행하여야 했으나, 본 발명은 E-beam 단일 공정이 가능해진다.

본 발명의 무선통신 부품용 커버는 1차 사출로 제조하는 투명 PC 층(C)에 프라이머(P)가 도포되고, 광학다층막(O)을 E-beam 증착한다.

광학다층막(O)은 투과율과 난반사 등을 고려한 유전체 다층 박막 코팅층이다.

그리고, 글리폭산을 적용하지 않고 Ge의 내수 성능을 위해 Al₂O₃(121)-Ge(110)-Al₂O₃(122)의 샌드위치 증착층을 E-beam 에 의해 형성한다.

그런 다음, ZnS(Zinc Sulphide) 증착층(130)을 E-beam 에 의해 형성한다.

ZnS 증착층(130) 상에 특정 파장을 고려하여 Cr 산화물층(13)이 형성될 수 있으며, 선택적으로 블랙 ASA(Acrylic styrene acrylonitrile) 층(B)을 2차 사출에 의해 형성시킬 수 있다.

본 발명에서 Al₂O₃ 증착층(121, 122)을 형성하는 이유는 Ge 과의 부착성 향상으로 인한 계면 개선 효과를 위함이다.

반도체 물질인 Ge은 높은 유동성(mobility)로 인해, 기존 Si 기반 반도체보다 성능이 좋다. 그러나, 결정 구조 내 결점이 많아 모재와의 Interface 불량 문제가 있으며, 이로 인한 산화에 취약하다.

그러나, Al₂O₃-Ge 적용 시, 게르마늄산염(Germanate)이 형성되어 Ge의 불규칙한 계면을 보호하여 계면 불량 해소가 가능하게 되며, 본 발명은 이에 착안하여 Ge 증착층(110) 양면에 Al₂O₃증착층을 형성하여 Ge의 내수 강건화를 도모하는 것이다.

다음, 본 발명에서 ZnS 증착층(130)을 형성하는 이유는 도 7 및 이를 확대한 도 8에서와 같은 Ge 증착층(110)의 불규칙 파괴를 방지하기 위한 것이다.

이는 레이저 에칭 에너지에 의한 근접 증착층 파괴에 의해 Ge 계면이 불규칙 파괴되고 산화를 가속화시키는 것이다.

이에 E-beam 공정 가능한 증착 물질에 대한 UV-vis spectrum 분석 결과 도 9 및 도 10을 참조하면, 레이저 파장 영역에서 ZnS가 글리폭산보다 에너지 흡수율이 높음을 알 수 있다. [ZnS > 글리폭산 > Al2O3 > 초발수 > SiO2]

ZnS band gap Energy는 3.91 eV로 이론적으로 약 320 nm 영역에서 흡수가 발생하고(E = hc/λ), 레이저 에칭 에너지 흡수 효율이 높아 Ge-증착층 간 박리 방지 효과가 있는 것이다.

도 12 및 이를 확대한 도 13은 본 발명의 실시예에 의한 단변 분석 결과이다.

실제 레이저 패터닝을 진행한 본 발명 코팅 구조의 SEM 분석 및 FIB-TEM 분석 진행 결과, 상층부 ZnS 층에 의한 레이저 에칭 에너지 흡수로, 증착층 단면 손상 적음을 알 수 있고, 글리폭산 증착층 대체 역할이 가능함을 알 수 있다.

본 발명 커버의 내수성 평가를 위해 시험품을 수돗물 중에 침적시킨 후 꺼내어 air blower 에 의해 표면의 수분을 제거한 후, 상온에서 1시간 방치 후 40±2℃를 유지하여 도막의 표면 상태를 조사하고, 즉시 부착성 시험을 실시하였다.

요구 조건은 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하 등이 없고, 도막 부착성 M-1.0 ~ M-2.5 이내일 것, 색차 (ΔE*): 3.0 이하일 것, Gray Scale: 3급 이상일 것이다.

부착성 평가는 시험품을 수평면 상에 두고, 도막면 위에 컷팅 가이드를 놓고, 컷팅 나이프를 이용 도막면을 관통하여 소지에 닿도록 30도 각도로 긋는다. 이 과정을 반복하여 도막면에 2mm 간격의 바둑판 눈목 100개를 만든다.

형성된 바둑판 눈목 위에 규정된 셀로판 점착 테이프를 완전히 밀착시킨 후, 5분 이내에 테이프의 한쪽 끝을 잡고 약 90도 방향으로 0.5초 이내에 떼어낸 후, 상태를 확인하여 등급을 결정한다.

시험품은 Al2O3(121) 25nm 또는 45nm, Ge(110) 30nm, Al2O3(122) 25nm 또는 45nm로 하고, ZnS(130) 20nm, Cr2O3(140) 10nm로 제작하여 내수성 평가 결과, 30일 이상 요구 조건을 만족하여 내수 강건화가 개선되었음을 확인할 수 있었다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 무선통신 부품용 커버에 의하면, 무선통신 부품의 레이더 방사에 방해가 없고 부품 표면에 고급감을 구현하면서도, 내수 강건화가 개선되고 Ge 계면의 불규칙 파괴를 방지할 수 있다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

C : PC 층
P : 프라이머
O : 광학다층막
110 : Ge 증착층
121, 122 : Al2O3 증착층
130 : ZnS 증착층
140 : Cr 산화물층
B : 블랙 ASA 층

Claims

투명 PC(Polycarbonate) 층; 및
상기 PC 층 상에 증착되는 복수 개의 증착층을 포함하고,
복수 개의 상기 증착층은,
Ge(게르마늄) 증착층; 및
상기 Ge 증착층의 양면에 증착되는 Al₂O₃ 증착층을 포함하는,
무선통신 부품용 커버.
청구항 1에 있어서,
상기 Ge 증착층의 양측 계면에는 게르마늄산염(Germanate)이 형성되는 것을 특징으로 하는,
무선통신 부품용 커버.
청구항 1에 있어서,
상기 Ge 증착층 및 상기 Al₂O₃ 증착층은 E-beam(전자빔 증착)에 의해 증착된 것을 특징으로 하는,
무선통신 부품용 커버.
청구항 3에 있어서,
상기 Ge 증착층의 상면에 증착된 Al₂O₃ 증착층의 상면에 증착되는 ZnS(Zinc Sulfide) 증착층을 더 포함하는,
무선통신 부품용 커버.
청구항 1에 있어서,
상기 PC 층 상에 프라이머(primer)가 도포되고, 상기 프라이머와 상기 Ge 증착층의 하면에 증착된 Al₂O₃ 증착층 간에 유전체 다층 박막의 광학다층막이 증착된 것을 특징으로 하는,
무선통신 부품용 커버.
청구항 5에 있어서,
상기 ZnS 층 상에 형성되는 Cr 산화물층; 및
상기 Cr 산화물층 상에 형성되는 블랙 ASA(Acrylic styrene acrylonitrile) 층을 더 포함하는,
무선통신 부품용 커버.
투명 PC(Polycarbonate) 층; 및
상기 PC 층 상에 증착되는 복수 개의 증착층을 포함하고,
복수 개의 상기 증착층은,
Ge(게르마늄) 증착층;
상기 Ge 증착층의 양면에 증착되는 Al₂O₃ 증착층; 및
상기 Ge 증착층의 상면에 증착된 Al₂O₃ 증착층의 상면에 증착되는 ZnS(Zinc Sulfide) 증착층을 포함하는,
을 포함하는,
무선통신 부품용 커버.
청구항 7에 있어서,
상기 Ge 증착층, 상기 Al₂O₃ 증착층 및 상기 ZnS 증착층은 E-beam(전자빔 증착)에 의해 증착된 것을 특징으로 하는,
무선통신 부품용 커버.
투명 PC(Polycarbonate) 층 상에 프라이머(primer)를 도포하고, 상기 프라이머 상에 유전체 다층 박막의 광학다층막을 증착하는 단계;
상기 광학다층막 상에 Al₂O₃ 증착층을 형성하는 단계;
상기 Al₂O₃ 증착층 상에 Ge(게르마늄) 증착층을 형성하는 단계; 및
상기 Ge 증착층 상에 Al₂O₃ 증착층을 형성하는 단계를 포함하는,
무선통신 부품용 커버 제조 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 Ge 증착층, 상기 Ge 증착층의 양면에 형성되는 상기 Al₂O₃ 증착층 및 상기 ZnS 증착층은 E-beam(전자빔 증착)에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는,
무선통신 부품용 커버 제조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 ZnS 층 상에 형성되는 Cr 산화물층을 형성하는 단계; 및
상기 Cr 산화물층 상에 형성되는 블랙 ASA(Acrylic styrene acrylonitrile) 층을 형성하는 단계를 더 포함하는,
무선통신 부품용 커버 제조 방법.