KR20230123902A - 투명 안테나 기판 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 안테나 - Google Patents

투명 안테나 기판 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 안테나 Download PDF

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KR20230123902A
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Abstract

본 발명은 베이스 유리 기판의 접착력을 향상시킴으로써 베이스 유리 기판 표면에 형성된 금속 패턴이 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 베이스 유리 기판과 시드층 간의 밀착력을 향상시킴으로써 열변형 되지 않고 대전력 신호 출력이 가능한 미세 선폭을 가진 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성할 수 있다.

Description

투명 안테나 기판 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 안테나{TRANSPARENT ANTENNA SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD AND TRANSPARENT ANTENNA MANUFACTURED THEREFROM}
본 발명은 투명 안테나 기판 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세 선폭을 가진 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하여 대전력 신호 출력이 가능하고, 베이스 유리 기판의 접착력이 향상된 투명 안테나 기판 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 안테나에 관한 것이다.
안테나는 무선통신을 위한 필수적인 구성이다. 모바일 장치 및 차량에 적용되는 통신 기술이 발전하고, IoT(internet on things) 기술이 발전함에 따라 안테나 성능에 대한 요구도 증가하고 있다. 특히, 디스플레이, 윈도우 등에 안테나를 적용하는 기술이 시도되고 있다. 이를 위하여, 안테나는 투명으로 구현될 필요가 있다.
일반적으로, 은(Ag) 나노 와이어를 글래스 기판 상에 코팅하는 방법으로 투명 안테나가 구현될 수 있다. 이때, 안테나의 성능을 높이기 위하여 은(Ag) 나노와이어의 농도 및 두께를 높여야 하지만, 은(Ag) 나노와이어의 농도 및 두께가 높아지면 안테나의 투과도가 낮아지는 문제가 있다.
또는, 은(Ag) 합금을 필름 상에 스퍼터링 기법으로 증착한 후, 은(Ag) 합금을 패터닝하는 방법으로 투명 안테나가 구현될 수도 있다. 이때, 스퍼터링 기법을 이용하여 소정 두께 이상으로 은(Ag) 합금을 증착시키기 위하여 많은 시간이 소요될 수 있으며, 패터닝에 의하여 다량의 은(Ag) 합금이 소실될 수 있으므로 비용 측면에서 효율적이지 않은 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 베이스 유리 기판의 접착력을 향상시킴으로써 베이스 유리 기판 표면에 형성된 금속 패턴이 박리되는 현상을 방지하기 위한 것이다.
또한, 대전류로 구동하더라도 안테나의 베이스 기판이 열변형 되지 않아 대전력 신호 출력이 가능한 투명 안테나 제조방법 및 이로부터 제조된 투명 안테나를 제공하기 위한 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면처리 공정을 수행하여 접착력이 향상된 제1 표면을 형성하는 단계; 상기 제1 표면 상에 제1 금속을 스퍼터링하여 접착층을 형성하는 단계; 상기 접착층 상에 무전해 도금 또는 스퍼터링을 통해 구리(Cu) 시드층을 형성하는 단계; 상기 시드층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트층을 노광시키는 단계; 노광된 상기 포토레지스트층을 현상하고, 상기 포토레지스트층의 노광되지 않은 부분을 제거하는 단계; 제거된 상기 노광되지 않은 부분에 구리(Cu) 금속을 도금한 후, 상기 포토레지스트층의 나머지 부분을 박리하여 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 시드층 및 상기 접착층 중 상기 메탈 메쉬 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 있는 부분을 에칭으로 제거하는 단계;를 포함하는 투명 안테나 기판 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 표면처리 공정은 화학적 에칭 공정, 물리적 표면처리 공정 및 화학적 표면처리 공정 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학적 에칭 공정은 에칭 용액을 스프레이 분사 또는 스크린 프린팅을 함으로써 상기 베이스 유리 기판의 일 표면을 균일하게 식각하여 표면조도를 형성함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학적 에칭 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 8 ~ 15 중량%의 불화암모늄(Ammonium Fluoride, NH4F) 에칭 용액을 스프레이 분사 방식 또는 스크린 프링팅 방식으로 인쇄하여 균일하게 표면조도를 생성함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 스프레이 분사는 탑-스프레이 방식 내지 사이드-스프레이 방식 중 적어도 하나의 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 스크린 프린팅 방식은 상기 에칭 용액을 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 균일하게 인쇄하여 표면조도를 생성함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학적 에칭 공정은, 상기 에칭 용액을 사용한 이후에 불산(Hydro Fluoric Acid, HF)을 포함하는 부식제를 사용한 습식 부식 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 물리적 표면처리 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면을 물리적으로 에칭하는 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 물리적 표면처리 공정은 정면기를 사용하여 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 요철을 형성함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학적 표면처리 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 실란 커플링제를 도포한 이후 건조를 수행하는 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 실란 커플링제의 도포는 실크 스크린 인쇄 공법 내지 스프레이 코팅 공법으로 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 실란 커플링제는 아민 그룹을 포함하는 실란 커플링제일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제1 표면의 평균 표면조도는 0.1 ~ 0.5㎛를 만족할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 표면처리 공정은 화학적 에칭 공정인 경우, 상기 제1 표면을 형성하는 단계 이후 및 상기 구리(Cu) 시드층을 형성하는 단계 이전에, 상기 제1 표면 상에 제1 금속을 스퍼터링하여 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 메탈 메쉬 안테나 패턴은 12 ~ 100㎛ 두께의 구리(Cu) 도선으로 이루어진 격자 패턴일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 투명 안테나를 감싸는 형태로 오버코트층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상술한 어느 하나의 제조방법으로부터 제조된 투명 안테나를 제공한다.
본 발명은 베이스 유리 기판의 접착력을 향상시킴으로써 베이스 유리 기판 표면에 형성된 금속 패턴이 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 베이스 유리 기판과 시드층 간의 밀착력을 향상시킴으로써 열변형 되지 않고 대전력 신호 출력이 가능한 미세 선폭을 가진 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나 기판 제조방법의 기술흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베이스 유리 기판의 제1 표면의 화학적 에칭 공정 후 거칠기를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베이스 유리 기판의 제1 표면의 물리적 표면처리 공정 후 거칠기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나의 메탈 메쉬 안테나 패턴을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나의 메탈 메쉬 안테나 패턴을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나 기판 제조방법의 기술흐름도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하기 이전 공정 단계에서의 투명 안테나 기판을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 상술한 바와 같이 미세 선폭을 가진 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하여 대전력 신호 출력이 가능하도록 하기 위해서는 금속 패턴의 박리 현상 및 열변형을 방지하는 것이 필요하다.
이에 본 발명은 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면처리 공정을 수행하여 접착력이 향상된 제1 표면을 형성하는 단계; 상기 제1 표면 상에 제1 금속을 스퍼터링하여 접착층을 형성하는 단계; 상기 접착층 상에 무전해 도금 또는 스퍼터링을 통해 구리(Cu) 시드층을 형성하는 단계; 상기 시드층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트층을 노광시키는 단계; 노광된 상기 포토레지스트층을 현상하고, 상기 포토레지스트층의 노광되지 않은 부분을 제거하는 단계; 제거된 상기 노광되지 않은 부분에 구리(Cu) 금속을 도금한 이후 상기 포토레지스트층의 나머지 부분을 박리하여 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 시드층 및 상기 접착층 중 상기 메탈 메쉬 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 있는 부분을 에칭으로 제거하는 단계;를 포함하는 투명 안테나 기판 제조방법을 제공하여 상술한 한계점의 해결책을 모색하였다.
이에 따라, 본 발명은 베이스 유리 기판의 접착력을 향상시킴으로써 베이스 유리 기판 표면에 형성된 금속 패턴이 박리되는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 베이스 유리 기판과 시드층 간의 밀착력을 향상시킴으로써 열변형 되지 않고 대전력 신호 출력이 가능한 미세 선폭을 가진 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나 제조방법의 기술흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명은 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면처리 공정을 수행하여 접착력이 향상된 제1 표면을 형성하는 단계(S10), 상기 제1 표면 상에 제1 금속을 스퍼터링하여 접착층을 형성하는 단계(S20), 상기 접착층 제1 표면 상에 무전해 도금 또는 스퍼터링을 통해 구리(Cu) 시드층을 형성하는 단계(S30), 시드층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계(S40), 포토레지스트층을 노광시키는 단계(S50), 노광된 포토레지스트층을 현상하고, 포토레지스트층의 노광되지 않은 부분을 제거하는 단계(S60), 제거된 노광되지 않은 부분에 구리(Cu) 금속을 도금한 이후 포토레지스트층의 나머지 부분을 박리하여 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하는 단계(S70) 및 시드층 및 접착층 중 메탈 메쉬 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 있는 부분을 에칭으로 제거하는 단계(S80)를 포함한다.
먼저, 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면처리 공정을 수행하여 접착력이 향상된 제1 표면을 형성하는 단계(S10)에서는 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면처리 공정을 수행하여 접착력을 향상시킬 수 있다.
베이스 유리 기판의 유리 재질은 소다라임(Sodalime, 소다석회 유리) 유리 또는 보로실리케이트(Borosilicate, 붕규산 유리)를 사용함이 바람직하며, 화학 강화 또는 열 강화를 통해 강성이 확보된 유리를 사용할 수 있다. 양쪽 면 중 물리적 표면처리 공정이 수행되어 제1 표면이 형성되는 쪽의 표면에 대해서 세척이 수행됨이 바람직하다.
또한, 바람직하게는 유전율이 낮은 유리 기판을 사용할 수 있다. 안테나의 유전 물질로 사용되는 베이스 유리 기판의 유전율이 낮을수록 안테나의 성능이 향상될 수 있다.
통상적으로, 유리를 베이스 기판으로 사용하는 경우에 나타나는 전형적인 문제점은, 배선용 금속이 베이스 유리 기판 상에 단단히 접착되기가 힘들다는 것이다. 이에 본 발명은 표면처리 공정을 통해 베이스 유리 기판의 접착력이 향상되도록 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 표면처리 공정은 화학적 에칭 공정, 물리적 표면처리 공정 및 화학적 표면처리 공정 중 어느 하나일 수 있다.
화학적 에칭 공정 및 물리적 표면처리 공정은 베이스 유리 기판의 일 표면에 거칠기를 부여함으로써 베이스 유리 기판의 표면조도(Ra)가 향상되도록 하여, 베이스 유리 기판의 표면적을 증가시켜 접착력 내지 밀착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학적 에칭 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 8 ~ 15 중량%의 불화암모늄(Ammonium Fluoride, NH4F) 에칭 용액을 스프레이 분사 방식 또는 스크린 프링팅 방식으로 인쇄하여 균일하게 표면조도를 생성함으로써 수행될 수 있다.
구체적으로, 스프레이 분사 방식에 의한 화학적 에칭 공정은 에칭 용액을 스프레이 분사함으로써 상기 베이스 유리 기판의 일 표면을 균일하게 식각하여 미세한 표면조도를 형성함으로써 수행될 수 있다. 즉, 에칭 용액이 스프레이 분사 방식에 의하여 베이스 유리 기판의 일 표면에 균일하게 분사됨으로써, 베이스 유리 기판의 일 표면을 식각하여 거칠기가 부여되어 표면조도가 향상될 수 있는 것이다.
스프레이 분사는 스프레이 분사 노즐의 방향에 따라 탑-스프레이(Top spray) 방식 내지 사이드-스프레이(Side spray) 방식 중 적어도 하나의 방식으로 수행될 수 있다. 둘 중 하나의 방식으로 수행될 수도 있고, 두가지 방식이 모두 수행될 수도 있다.
또한, 스크린 프린팅 방식을 이용하여 마스크를 사용하여, 상기 에칭 용액을 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 고르게 인쇄하고, 이를 통해 베이스 유리 기판의 일 표면을 식각하여 미세한 표면조도를 형성할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학적 에칭 공정은 에칭 용액을 이용하여 베이스 유리 기판의 일 표면에 요철 구조를 형성한 이후, 부식제를 이용하여 상기 요철 구조를 부드럽게 만드는 습식 부식 공정을 추가로 수행하는 2단계 공정일 수 있다.
구체적으로, 에칭 용액을 이용하여 베이스 유리 기판의 표면에 요철 구조를 형성하는 경우, 요철 구조의 거칠기로 인하여 유리의 조도 균일성이 떨어지고, 이후 공정에서 접착층 형성 시 제품의 밀착력을 저하시키는 한계점이 있었다. 이에 부식제를 이용하여 습식 부식 공정을 추가로 더 수행하여 식각을 수행함으로써 베이스 유리 기판의 표면 거칠기를 균일하게 생성할 수 있도록 한 것이다.
이 때, 상기 부식제로 불산(Hydro Fluoric Acid, HF)을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 에칭 용액은 8 ~ 15 중량%의 불화암모늄(Ammonium Fluoride, NH4F) 에칭 용액을 사용함이 바람직하다. 만일 에칭 용액의 농도가 상기 범위 미만인 경우에는 필요로 하는 깊이의 조도를 생성할 수 없고, 만일 에칭 용액의 농도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 과 에칭되어 접착층 및 시드층 형성 시 도금 또는 스퍼터링 공정에서 더 많은 공정 시간을 소요된다. 이에 따라 생산 수율과 제조 비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베이스 유리 기판의 제1 표면의 화학적 에칭 공정 후 거칠기를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 화학적 에칭 공정을 수행함으로써 베이스 유리 기판의 일 표면에 거칠기가 부여됨으로써 표면조도가 향상된 제1 표면이 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 물리적 표면처리 공정은 베이스 유리 기판의 일 표면을 물리적으로 에칭하는 방식으로 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 물리적 표면처리 공정은 정면기를 사용하여 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 요철을 형성함으로써 수행될 수 있다. 정면기(scrubber)는 기계적인 브러쉬를 이용하여 베이스 유리 기판을 정면할 수 있는 기계이다. 본 발명은 정면기를 이용하여 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면 요철을 부여하여 표면적이 증가되도록 함으로써, 베이스 유리 기판(10)의 접착력 내지 밀착력을 증가시켜 도금 및 증착 등으로 형성된 금속 패턴이나 기판 상에 실장된 LED 등의 소자가 박리되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베이스 유리 기판의 제1 표면의 물리적 표면처리 공정 후 거칠기를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 물리적 표면처리 공정을 수행함으로써 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면 요철이 형성되어 표면조도가 향상된 제1 표면을 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 화학적 표면처리 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 실란 커플링제를 도포하여 접착력을 향상시키는 방식으로 수행될 수 있다.
실란 커플링제는 아민 그룹을 포함하는 실란 커플링제를 사용할 수 있다. 바람직하게는 아민 그룹을 포함하는, 에폭시계 실란 커플링제, 우레탄기를 포함하는 실란 커플링제 등을 사용할 수 있다.
구체적으로, 실란 커플링제의 도포는 실란 커플링제 도포 후 건조를 실시하는 공정으로 수행된다. 실란 커플링제의 도포는 실크 스크린 인쇄 공법 내지 스프레이 코팅 공법으로 수행될 수 있다.
실크 스크린 인쇄 공법은 10 ~ 20um 두께로 인쇄 후 약 130 ~ 150
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온도에서 20 ~ 40분 동안 오븐기에서 건조하는 방식으로 수행될 수 있다.
분사방식을 적용한 스프레이 코팅 공법은 제품 위에 우레탄 계열 실란 커플링제를 1 ~ 5㎛의 두께로 분사한 후 열처리를 수행하는 공정으로 수행될 수 있다. 이 때, 상기 열처리는 고온환경의 장비에서 레일(rail)을 통과하도록 하여 건조하는 방식으로 수행될 수 있다.
이와 같이 실란 커플링제를 도포하여 접착력을 향상시키는 경우, 생산 공정 간소화가 가능하여 공정 비용이 적게 발생되고 공정 중 투명도 확인이 가능한 장점이 있다.
본 발명은 상기의 물질들을 이용하여 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면 요철을 형성하여 베이스 유리 기판의 일 표면의 표면적이 증가되도록 함으로써, 베이스 유리 기판의 접착력 내지 밀착력을 증가시켜 도금 및 증착 등으로 형성된 금속 패턴이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 베이스 유리 기판의 제1 표면의 평균 표면조도는 0.1 ~ 0.5㎛를 만족할 수 있다.
만일 제1 표면의 표면조도가 상기 범위 미만인 경우에는 베이스 유리 기판의 접착력 내지 밀착력이 저하되어 시드층, 배선층과의 접착력이 떨어질 뿐만 아니라, 도금 및 증착 등으로 형성된 금속 패턴이 박리되는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 만일 제1 표면의 표면조도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 이후 도금 또는 스퍼터 공정에서 발생한 조도표면의 균일도를 맞추는데 비용과 시간이 증가하는 문제가 발생할 수 있다.
경우에 따라, 제1 표면을 형성하는 단계(S10) 이후 베이스 유리 기판을 세척하는 단계를 더 수행할 수도 있다. 이를 통해 베이스 유리 기판 상에 분산된 에칭 용액을 제거하여 이후 수행되는 증착, 스퍼터링, 도금 등의 공정이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
다음으로, 제1 표면 상에 제1 금속을 스퍼터링하여 접착층을 형성하는 단계(S20)를 통해 금속 패턴과 베이스 기판 간의 접착력을 향상시키는 별도의 접착층을 형성한다.
통상적으로 유리를 베이스 기판으로 사용하는 경우에 나타나는 전형적인 문제점은, 안테나용 금속 패턴이 베이스 기판상에 단단히 접착되기 어렵다는 점이다. 이에 본 발명은 베이스 유리 기판과 금속 패턴 간의 접착력을 향상시키기 위하여, 금속 패턴과 베이스 기판 간의 접착력을 향상시키는 별도의 접착층을 형성하도록 하였다.
이 때, 제1 금속은, 구리 배선과의 접착성이 좋은 금속으로 해당 기술분야에서 통상적으로 사용 가능한 것들이 될 수 있다. 예를 들어, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 은(Ag), 구리(Cu) 및 니켈(Ni), 니크롬(Nichrome) 및 파라듐(Pd)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 될 수 있다. 경우에 따라 접착층에 형성되는 금속층의 두께 증가와 접착력 향상을 위해 복수의 금속으로 복수의 증착 작업을 할 수도 있다.
다음으로, 제1 표면 상에 무전해 도금 또는 스퍼터링을 통해 구리(Cu) 시드층을 형성하는 단계(S30)에서는 상기 제1 표면 상에 무전해 도금 또는 스퍼터링을 통해 구리(Cu) 시드층이 형성된다.
시드층은 베이스 유리 기판의 제1 표면 상에 형성되고 금속 전극의 저항을 낮추기 위해 다음 도금 공정에서 구리 배선을 추가 형성할 때, 구리가 효과적으로 도금될 수 있도록 해주는 시드(Seed)의 기능을 한다. 또한, 시드층은 제1 표면과 견고하게 결합하며, 시드층과 동일한 재질의 구리가 도금 공정에서 사용되도록 함으로써 시드층의 구리와도 단단하게 결합할 수 있다.
시드층을 형성하는 금속으로는 구리(Cu)를 사용한다. 이 경우 은(Ag) 등의 다른 금속을 사용하는 경우보다 도금, 에칭 등의 공정(wet 공정)을 통한 금속 전극 형성이 유리한 장점이 있다. 특히, 시드층에 형성된 구리 위에 구리 도금을 수행하면, 다른 금속 재질에 비하여 보다 용이하게 구리 도선의 두께를 증가시킬 수 있고, 이에 따라 구리 도선의 저항을 낮추는 것이 보다 용이한 효과가 있다.
다음으로, 시드층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계(S40)에서는 시드층 위에 포토레지스트층이 형성된다.
포토레지스트층은 포토레지스트액을 도포하여 형성할 수도 있고, 드라이필름 포토레지스트(DFR: Dry Film Photoresist)를 시드층 위에 라미네이션하여 형성할 수도 있다. 그 밖에 감광을 통하여 회로 패턴을 형성할 수 있는 포토레지스트라면 다양한 종래기술이 널리 적용될 수 있다.
다음으로, 포토레지스트층을 노광시키는 단계(S50)에서는 포토레지스트층을 자외선(UV)에 노광시키게 된다. 이 때, 포토마스크의 UV 차단 부분 아래에 있는 포토레지스트는 노광되지 않은 채로 남아 있게 된다. UV가 조사되는 영역에서 포토레지스트층은 자외선(UV)에 노광된다.
다음으로, 노광된 포토레지스트층을 현상하고, 포토레지스트층의 노광되지 않은 부분을 제거하는 단계(S60)에서는 노광된 포토레지스트층에 대한 현상 및 포토레지스트층의 노광되지 않은 부분에 대한 제거가 이루어진다.
현상 후, UV 차단 부분 아래에 있어서 UV에 노광되지 않은 포토레지스트층 수세 등에 의하여 씻겨 나가고, UV에 노광되었던 포토레지스트층 영역만이 남겨진다.
다음으로, 제거된 상기 노광되지 않은 부분에 구리(Cu) 금속을 도금한 이후 상기 포토레지스트층의 나머지 부분을 박리하여 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하는 단계(S70)에서는 노광되지 않은 포토레지스트층이 제거된 부분에 구리(Cu) 금속을 도금함으로써 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하게 된다.
포토레지스트층을 박리한 목적은, 금속 재질로 이루어진 시드층이 에칭액에 노출될 수 있도록 하기 위해서이다. 포토레지스트를 박리할 수 있는 박리액이라면 어떠한 것이라도 널리 사용될 수 있다.
메탈 메쉬 안테나 패턴은 전도성을 제공하고, 투명 전극으로 적용가능한 전도성 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메탈 메쉬 패턴들은, 예를 들어, 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 백금(Pt), 또는 이들의 합금; 및 그래핀, 탄소나노튜브, 탄소나노리본, 탄소나노와이어, 탄소섬유 및 카본블랙 등의 탄소계 물질; 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 메탈 메쉬 패턴들은 구리(Cu)로 이루어질 수 있다.
노광되지 않은 포토레지스트층이 제거된 부분에는 구리(Cu) 시드층이 노출되어 있다. 금속 도금의 특성상, 노출된 구리(Cu) 시드층에 시드층과 동일한 금속인 구리(Cu) 금속을 도금하게 되면, 스퍼터링으로 금속층을 성장시키는 것보다 한층 용이하게 두꺼운 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한, 시드층의 금속과 메탈 메쉬 안테나 패턴의 금속이 동일하므로, 도금 후의 시드층과 안테나 패턴은 일체화된 배선을 형성할 수 있다. 결과적으로, 안테나 패턴이 시드층과 결합한 제1 표면을 통하여 베이스 유리 기판에 견고하게 결합할 수 있게 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나의 메탈 메쉬 안테나 패턴을 나타낸다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 제1방향으로 연장되는 복수의 제1메탈 라인들(410) 및 제2방향으로 연장되는 복수의 제2메탈 라인들(420)을 포함할 수 있다. 복수의 제1메탈 라인들(410) 각각과 복수의 제2메탈 라인들(420) 각각은 교차하고, 이들 교차 영역이 메탈 메쉬 안테나 패턴의 형상을 이룰 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 송수신 대상이 되는 신호의 주파수 대역, 적용 분야 등에 따라 크기 및 형상이 달라질 수 있다. 특히, 본 발명의 일실시예에 따른 메탈 메쉬 안테나 패턴은 대전력 신호 출력을 위해 미세 선폭으로 구현될 수 있고, 원형, 타원형, 곡선형 또는 다각형의 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 직사각형의 격자 형상을 가질 수 있다. 또한, 대안적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 마름모의 격자 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 12 ~ 100㎛ 두께의 구리(Cu) 도선으로 이루어진 격자 패턴일 수 있다. 보다 바람직하게는, 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 18 ~ 35㎛ 두께의 구리(Cu) 도선으로 이루어진 격자 패턴일 수 있다. 또한, 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)의 선폭은 12 ~ 140㎛임이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20 ~ 50㎛일 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)을 형성하는 구리(Cu) 도선은 하기의 관계식 1을 만족할 수 있다.
[관계식 1]
(LWCu : 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)을 형성하는 구리(Cu)의 선폭, TCu : 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)을 형성하는 구리(Cu) 도선의 두께)
보다 바람직하게는, 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)을 형성하는 구리(Cu) 도선은의 선폭 및 두께는 를 만족할 수 있다.
이 경우 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 미세 선폭으로 형성됨으로써 투명 안테나의 구현이 가능하고, 이와 동시에 대전력 신호 출력이 가능한 장점이 있다.
다음으로, 시드층 및 접착층 중 메탈 메쉬 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 있는 부분을 에칭으로 제거하는 단계(S80)에서는 시드층 중 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)이 형성되지 않은 영역에 있는 부분이 제거된다.
"시드층 중 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)이 형성되지 않은 영역에 있는 부분"이라 함은, 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)을 형성하는 단계(S70)에서 박리된 포토레지스트층으로 가려져 있던 부분을 의미한다.
이러한 단계들을 거쳐 최종적으로 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)이 형성되지 않은 영역에 있는 시드층이 모두 제거되면, 베이스 유리 기판 상에서 전류가 흐를 수 있는 영역은 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)만이 남게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명은 에칭으로 제거하는 단계(S80) 후에, 투명 안테나를 감싸는 형태로 오버코트층을 형성하는 단계(S90)를 더 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나 제조방법의 기술흐름도이다. 도 6을 참조하면, 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면처리 공정을 수행하여 접착력이 향상된 제1 표면을 형성하는 단계(S10), 제1 표면 상에 제1 금속을 스퍼터링하여 접착층을 형성하는 단계(S20), 접착층 상에 무전해 도금 또는 스퍼터링을 통해 구리(Cu) 시드층을 형성하는 단계(S30), 시드층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계(S40), 포토레지스트층을 노광시키는 단계(S50), 노광된 포토레지스트층을 현상하고, 포토레지스트층의 노광되지 않은 부분을 제거하는 단계(S60), 제거된 노광되지 않은 부분에 구리(Cu) 금속을 도금한 이후 포토레지스트층의 나머지 부분을 박리하여 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하는 단계(S70), 시드층 및 접착층 중 메탈 메쉬 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 있는 부분을 에칭으로 제거하는 단계(S80) 및 투명 안테나를 감싸는 형태로 오버코트층을 형성하는 단계(S90)를 포함한다.
오버코트층을 형성하는 단계(S90)에서는 투명안테나를 감싸는 형태로 오버코트층을 형성할 수 있다.
표면 조도를 생성하기 위해 베이스 유리 기판에 화학적 에칭공정, 물리적 표면처리 공정, 화학적 표면처리 공정중 어느 하나를 실시하는 경우 베이스 유리 표면에 조도가 생성되어 메탈 메쉬 안테나 패턴이 없는 영역의 투과율이 저하될 수 있다. 또한 생성된 안테나 패턴이 물리적 내지 화학적 손상을 입게 될 수 있다. 이에 본 발명은 오버코트층을 추가로 형성하여 투과율을 높이면서도, 방수성, 방진성, 방습성 등의 특성이 만족될 수 있도록 하였다.
오버코트층은 액상 코팅, 필름 코팅 내지 열가소성 수지 코팅 중 어느 하나의 코팅 방법으로 형성될 수 있다.
오버코트층은 스프레이나 디스펜서를 이용하여 적정 두께 범위로 도포가 가능하다. 또한, 오버코트층이 열가소성 수지로 이루어지는 경우, 열과 압력을 인가하여 열가소성 수지가 용융되어 베이스 기판에 부착될 수 있다.
나아가, 본 발명은 상술한 투명 안테나 기판 제조방법 중 어느 하나의 방법으로부터 제조된 투명 안테나를 제공한다.
이와 관련하여, 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하기 이전 공정 단계에서의 투명 안테나 기판을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 본 발명은 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하기 이전에는 유리 재질의 베이스 유리 기판(10), 베이스 유리 기판의 제1 표면 상에 형성된 접착층(20), 구리(Cu)로 형성된 시드층(30)을 포함할 수 있다. 이후, 상술한 바와 같이 단계 S40 ~ S80의 공정 순서에 따라 구리(Cu) 시드층(30)을 에칭함으로써 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하게 되는 것이다.
이와 관련하여, 도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 투명 안테나를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 투명 안테나는 투명 전극을 활용한 안테나로서, 유리 재질의 베이스 유리 기판(10), 베이스 유리 기판의 제1 표면 상에 형성된 접착층(20), 메탈 메쉬 안테나 패턴(40), 오버코트층(50)을 포함한다. 이 때, 상술한 바와 같이 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)은 구리(Cu) 시드층(30)을 에칭하여 형성되는 것이다.
또한, 절연부 및 그라운드부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 안테나부는 상기 절연부를 사이에 두고 대응되는 형상 및 구조를 가진 그라운드부와 대칭적으로 형성될 수 있다.
절연부는 안테나부와 접촉되어, 그라운드부와 안테나부를 절연시킬 수 있으며, 안테나부와 그라운드부를 접착시킬 수 있는 효과가 있다. 그라운드부는 투명 안테나의 접지를 제공할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 안테나부는 메탈 메쉬 안테나 패턴(40)을 포함할 수 있다. 이와 대응하도록 그라운드는 메탈 메쉬 그라운드 패턴을 포함할 수 있다.
결국, 본 발명은 대전력 신호 출력이 가능한 미세 선폭의 메탈 메쉬 안테나 패턴을 포함하는 투명 안테나를 제공할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 투명 안테나는 시각적으로 실질적으로 투명하도록 구현되어 다양한 곳에 유용하게 활용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 베이스 유리 기판의 일 표면에 표면처리 공정을 수행하여 접착력이 향상된 제1 표면을 형성하는 단계;
    상기 제1 표면 상에 제1 금속을 스퍼터링하여 접착층을 형성하는 단계;
    상기 접착층 상에 무전해 도금 또는 스퍼터링을 통해 구리(Cu) 시드층을 형성하는 단계;
    상기 시드층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 노광시키는 단계;
    노광된 상기 포토레지스트층을 현상하고, 상기 포토레지스트층의 노광되지 않은 부분을 제거하는 단계;
    제거된 상기 노광되지 않은 부분에 구리(Cu) 금속을 도금한 후, 상기 포토레지스트층의 나머지 부분을 박리하여 메탈 메쉬 안테나 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 시드층 및 상기 접착층 중 상기 메탈 메쉬 안테나 패턴이 형성되지 않은 영역에 있는 부분을 에칭으로 제거하는 단계;를 포함하는 투명 안테나 기판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면처리 공정은 화학적 에칭 공정, 물리적 표면처리 공정 및 화학적 표면처리 공정 중 어느 하나인, 투명 안테나 기판 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화학적 에칭 공정은 에칭 용액을 스프레이 분사 또는 스크린 프린팅을 함으로써 상기 베이스 유리 기판의 일 표면을 균일하게 식각하여 표면조도를 형성함으로써 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 화학적 에칭 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 8 ~ 15 중량%의 불화암모늄(Ammonium Fluoride, NH4F) 에칭 용액을 스프레이 분사 방식 또는 스크린 프링팅 방식으로 인쇄하여 균일하게 표면조도를 생성함으로써 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스프레이 분사는 탑-스프레이 방식 내지 사이드-스프레이 방식 중 적어도 하나의 방식으로 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 스크린 프린팅 방식은 상기 에칭 용액을 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 균일하게 인쇄하여 표면조도를 생성함으로써 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 화학적 에칭 공정은, 상기 에칭 용액을 사용한 이후에 불산(Hydro Fluoric Acid, HF)을 포함하는 부식제를 사용한 습식 부식 공정을 더 포함하는, 투명 안테나 제조방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 물리적 표면처리 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면을 물리적으로 에칭하는 방식으로 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 물리적 표면처리 공정은 정면기를 사용하여 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 요철을 형성함으로써 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 화학적 표면처리 공정은 상기 베이스 유리 기판의 일 표면에 실란 커플링제를 도포한 이후 건조를 수행하는 방식으로 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실란 커플링제의 도포는 실크 스크린 인쇄 공법 내지 스프레이 코팅 공법으로 수행되는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 실란 커플링제는 아민 그룹을 포함하는 실란 커플링제인, 투명 안테나 기판 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표면의 평균 표면조도는 0.1 ~ 0.5㎛를 만족하는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 니크롬(Nichrome)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 금속인, 투명 안테나 기판 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 메탈 메쉬 안테나 패턴은 12 ~ 100㎛ 두께의 구리(Cu) 도선으로 이루어진 격자 패턴인, 투명 안테나 기판 제조방법.
  16. 제1항에 있어서,
    투명 안테나를 감싸는 형태로 오버코트층을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 투명 안테나 기판 제조방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 제조방법으로부터 제조된 투명 안테나.
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