KR20240080235A - 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법 - Google Patents

2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법 Download PDF

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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명의 일실시예는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조 단가를 낮출 수 있고, 다양한 소재에 용액 형태로 코팅할 수 있어 입체형상 기판에 적용할 수 있고, 입체형상의 방열판 등으로 사용되는 금속판 위에 절연성을 유지하면서 회로를 형성하기 위해 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법을 제공한다.

Description

2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법 {Coating composition for laser direct structuring process, laser direct structuring method and laser direct structured molding}
본 발명은 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조 단가를 낮출 수 있고, 다양한 소재에 용액 형태로 코팅할 수 있어 입체형상 기판에 적용할 수 있고, 입체형상의 방열판 등으로 사용되는 금속판 위에 절연성을 유지하면서 회로를 형성하기 위해 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법에 관한 것이다.
레이저 직접 구조화 공정은, 도금 단계 이전에 수행되는 공정으로서, 수지 성형체 표면의 도금 대상 영역에 레이저를 조사함으로써, 수지 성형체 표면의 도금 대상 영역을 개질하여 도금에 적합한 성질을 갖도록 하는 공정을 의미한다. 이를 위하여, 수지 성형체는, 레이저에 의하여 금속 핵을 형성할 수 있는 "레이저 직접 구조화용 핵생성제(이하 간단히 '핵 생성제'라 함)"를 함유하여야 한다. 수지 성형체에 함유된 핵 생성제는, 레이저를 받으면, 분해되면서 금속 핵을 생성한다. 또한, 레이저가 조사된 도금 대상 영역은 표면 거칠기를 갖게 된다. 이러한 금속 핵 및 표면 거칠기의 존재로 인하여, 레이저로 개질된 도금 대상 영역은 도금에 적합하게 된다.
레이저 직접 구조화 공정을 사용하면, 수지 성형체의 3차원 형상 위에 전기/전자 회로를 빠르고 경제적으로 형성할 수 있다. 레이저 직접 구조화 공정용 수지 조성물은, 레이저 직접 구조화 공정에 의하여 그 표면이 상기와 같이 개질될 수 있는 수지 성형체를 제조하기 위한 조성물을 지칭한다. 그에 따라, 레이저 직접 구조화 공정용 조성물은 핵생성제를 함유한다
종래 기술로 한국 공개특허 제10-2021-0129298호에서는 팔라듐 화합물, 알칼리 화합물, 이온성 유기화합물 및 물을 포함하는 수지 도금용 1액형 전처리 조성물 및 이를 이용한 수지 도금방법을 제공한다. 그러나 상기 종래 기술은 고가의 팔라듐(Palladium, Pd) 촉매를 코팅용액의 조성물로 사용하여 제조 단가가 높은 문제점이 있다.
또한 유연인쇄회로 기판(FPCB)이나 Metal PCB를 금속 방열판(Heat sink)에 별도로 부착하는 방식으로, 방열특성이 저하되고 디자인의 자유도에 한계가 있을 뿐만 아니라 복잡한 PCB 공정과 조립공수가 많이 들어가는 문제가 있다.
또한 입체회로 부품은 주로 사출 성형된 범용 플라스틱 위에 레이저직접구조화(LDS, Laser Direct Structuring) 또는 레이저제조안테나(LMA, Laser Manufacturing Antenna) 기술로 스마트폰 안테나 등에 적용되고 있으며 플라스틱이므로 고방열 특성에 한계가 있으며, 고방열을 위하여 입체형상의 방열판 등으로 사용되는 금속판 위에 절연성을 유지하면서 회로를 형성하는 기술은 전무한 상황이다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 고가의 Pd(Palladium)촉매를 코팅용액의 조성물로 사용하지 않아 제조 단가를 낮출 수 있고, 촉매가 포함된 용액을 '코팅 방식'으로 진행하여 금속, 세라믹 등의 다양한 소재의 입체 형상의 기판에 적용이 가능하고, 입체형상의 방열판 등으로 사용되는 금속판 위에 절연성을 유지하면서 회로를 형성하기 위해 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물, 레이저 직접 구조화 방법, 레이저 직접 구조화된 성형품, 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 및 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법을 발명하였다.
한국 공개특허 제10-2021-0129298호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 용액 1 및 용액 2를 포함하고, 상기 용액 1은 에폭시 수지, 산화아연 및 용매를 포함하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 코팅액 조성물을 레이저 직접 구조화용 베이스 구조체에 코팅하는 단계를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 코팅액 조성물을 포함하는 레이저 직접 구조화된 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기판; 상기 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅된 코팅층; 및 상기 코팅층의 깊이 방향으로 일부에 임베드된 금속층;을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅하는 코팅 단계; 상기 코팅층 상의 목적하는 부분에 레이져를 조사하여 상기 목적하는 부분을 활성화시킨 부분에 금속을 도금하여 금속층을 형성하는 단계;을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 용액 1 및 용액 2를 포함하고, 상기 용액 1은 에폭시 수지, 산화아연 및 용매를 포함하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물의 용액 1은 음이온을 지닌 리간드와 결합한 금속 양이온 배위화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 음이온은 아세틸아세토네이트 이온, 트리플루오로아세틸아세토네이트 이온, 헥사플루오로아세틸아세토네이트 이온, 트리플루오로메탄설포네이트 이온, 2-에틸헥사노에이트 이온, 아세테이트 이온, tert-부틸아세토아세테이트 이온, 사이클로헥산부티레이트 이온, 포스페이트 이온 및 하이드록사이드 포스페이트 이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속 양이온은 구리 이온, 철 이온, 알루미늄 이온, 바나듐 이온, 망간 이온, 코발트 이온, 루테늄 이온, 아연 이온, 이리듐 이온, 로듐 이온, 갈륨 이온, 인듐 이온, 주석 이온, 이트륨 이온, 니켈 이온, 크로뮴 이온, 지르코늄 이온, 마그네슘 이온, 칼슘 이온 및 네오디뮴 이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물의 용액 1은 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 극성 작용기는 -OH, -NH2, -COOH 및 -CO-NH-R(여기서 R은 H 및 탄소수 1 내지 4개로 이루이진 알킬기임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 탄소물질은 탄소나노튜브, 그래핀 및 그라파이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용매는 알코올, 아세톤, 사이클로헥사논, 아세토페논, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 디메틸설페이트, 2-에톡시에틸 아세테이트, N,N-디메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 몰포린, 디메틸설폭사이드 및 m-크레졸로 이루어진 군에서 선택된 하난 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물은 이산화규소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물은 표면장력 강하제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물은 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액2는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는 디아민인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는 아민기 사이에 이중 결합을 하나 이상 가지고 있는 고리, 방향족 고리 및 사이클로 알케인 고리로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 디아민인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물의 용액 1은 상기 조성물 100 중량부 대비 에폭시 수지 30~60 중량부 및 용매 20~60 중량부를 포함하고, 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 산화아연 2~60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질 1~3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 음이온을 지닌 리간드와 결합한 금속 양이온 배위화합물 10~15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 이산화규소 0.5~10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물 0.5~8 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액 2는 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 경화제 10~60 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액 2는 상기 조성물 100 중량부 대비 표면장력 강하제 0.01~0.2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일실시예는 상기 코팅액 조성물을 레이저 직접 구조화용 베이스 구조체에 코팅하는 단계를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일실시예는 상기 코팅액 조성물을 포함하는 레이저 직접 구조화된 성형품을 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일실시예는 기판; 상기 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅된 코팅층; 및 상기 코팅층의 깊이 방향으로 일부에 임베드된 금속층;을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판은 방열판인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기판은 금속인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일실시예는 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅하는 코팅 단계; 상기 코팅층 상의 목적하는 부분에 레이져를 조사하여 상기 목적하는 부분을 활성화시킨 부분에 금속을 도금하여 금속층을 형성하는 단계;을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 도금은 무전해 도금인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물을 구현하여 고가의 Pd(Palladium)촉매를 코팅용액의 조성물로 사용하지 않아 제조 단가를 낮출 수 있고, 촉매가 포함된 용액을 '코팅 방식'으로 진행하여 금속, 세라믹 등의 다양한 소재의 입체 형상의 기판에 적용이 가능하고, 입체형상의 방열판 등으로 사용되는 금속판 위에 절연성을 유지하면서 회로를 형성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 직접 구조화 공정을 나타내는 개념도를 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 방열층 등의 금속소재와 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 코팅층 간의 결합 원리를 나타내는 개념도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물을 사용한 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품의 모식도를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 실시예 1의 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시예 2의 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품을 나타내는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
전술한 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 용액 1 및 용액 2를 포함하고, 상기 용액 1은 에폭시 수지, 산화아연 및 용매를 포함하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물을 제공한다.
상기 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물을 용액 1 및 용액 2를 포함하는 2액형으로 구성함으로써 코팅대상물에 코팅 전에 조성물이 경화되는 것을 막을 수 있다.
상기 에폭시 수지는 열경화성 수지로서 상기 조성물의 기재로 작용하며, 상기 조성물에 상기 에폭시 수지를 포함함으로써, LDS에 의한 미세 가공 시의 도금 부착 특성을 향상시키고, 또 회로를 형성할 때에 배선폭 및 배선 간격을 조절할 수 있으며, 경화성, 보존성, 내열성, 내습성, 및 내약품성을 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시 수지로서, 1분자 내에 에폭시기를 2개 이상 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 전반을 이용할 수 있고, 그 분자량이나 분자 구조는 한정되지 않는다.
상기 에폭시 수지는, 예를 들면 바이페닐형 에폭시 수지; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 테트라메틸비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 스틸벤형 에폭시 수지; 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트라이페놀메테인형 에폭시 수지, 알킬 변성 트라이페놀메테인형 에폭시 수지 등으로 예시되는 트리스페놀형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지; 페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 페닐렌 골격을 갖는 나프톨아랄킬형 에폭시 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 나프톨아랄킬형 에폭시 수지 등의 페놀아랄킬형 에폭시 수지; 다이하이드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 다이하이드록시나프탈렌의 2량체를 글리시딜에터화하여 얻어지는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지; 트라이글리시딜아이소사이아누레이트, 모노알릴다이글리시딜아이소사이아누레이트 등의 트라이아진핵 함유 에폭시 수지; 다이사이클로펜타다이엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 유교(有橋) 환상 탄화 수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상을 포함할 수 있다.
또한 상기 열경화성 수지인 에폭시 수지를 포함하는 조성물을 경화하여 얻어지는 성형체의 휨 억제나, 충전성, 내열성, 내습성 등의 모든 특성의 밸런스를 향상시키는 관점에서, 이들 중, 노볼락형 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지, 및 페놀아랄킬형 에폭시 수지를 바람직하게 이용할 수 있다. 또, 동일한 관점에서, 에폭시 수지는, 바람직하게는 오쏘크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지 및 트라이페닐메테인형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고, 보다 바람직하게는 오쏘크레졸 노볼락형 에폭시 수지 및 바이페닐렌 골격을 갖는 페놀아랄킬형 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 산화아연은 무전해 도금을 유도하는 촉매 역할뿐만 아니라 레이저를 흡수하는 레이저 흡수제 역할도 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물의 용액 1은 음이온을 지닌 리간드와 결합한 금속 양이온 배위화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 배위화합물의 금속 양이온은 레이저에 의해 화학 결합이 분해되어 향후 도금시 시드로 작용하라는 금속핵으로 변환될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 음이온은 아세틸아세토네이트 이온, 트리플루오로아세틸아세토네이트 이온, 헥사플루오로아세틸아세토네이트 이온, 트리플루오로메탄설포네이트 이온, 2-에틸헥사노에이트 이온, 아세테이트 이온, tert-부틸아세토아세테이트 이온, 사이클로헥산부티레이트 이온, 포스페이트 이온 및 하이드록사이드 포스페이트 이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속 양이온은 구리 이온, 철 이온, 알루미늄 이온, 바나듐 이온, 망간 이온, 코발트 이온, 루테늄 이온, 아연 이온, 이리듐 이온, 로듐 이온, 갈륨 이온, 인듐 이온, 주석 이온, 이트륨 이온, 니켈 이온, 크로뮴 이온, 지르코늄 이온, 마그네슘 이온, 칼슘 이온 및 네오디뮴 이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물의 용액 1은 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 극성 작용기가 도입된 탄소물질는 상기 산화아연의 역할을 보조하는 촉매로 레이저의 에너지를 흡수할 수 있는 레이저 흡수제, 상기 흡수된 에너지를 열에너지로 방출할 수 있는 발열제의 역할을 할 수 있다.
상기 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질은 상기 조성물에서 구성 성분들을 분산시킬 수 분산제, 레이저의 에너지를 흡수할 수 있는 레이저 흡수제, 상기 흡수된 에너지를 열에너지로 방출할 수 있는 발열제의 역할을 할 수 있다. 상기 탄소물질은 레이저 에너지에 대해 흡수 효과가 있을 뿐만 아니라 광에너지를 열 에너지로 전환시켜 열 에너지를 생성할 수 있다. 상기 극성 작용기가 도입됨으로써 상기 조성물에서 극성을 가지는 에폭시 수지, 경화제, 산화아연 등의 구성 성분들을 용매에서 분산시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 극성 작용기는 -OH, -NH2, -COOH 및 -CO-NH-R(여기서 R은 H 및 탄소수 1 내지 4개로 이루이진 알킬기임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 바람직하게는 -OH일 수 있다. 작용기가 -OH 인 경우 분자 내에 산소분자를 포함하는 구성 성분들을 다른 작용기보다 잘 분산시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 탄소물질은 탄소나노튜브, 그래핀 및 그라파이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 바람직하게는 탄소나노튜브일 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 레이저 에너지에 대해 강렬한 흡수 효과가 있을 뿐만 아니라 광에너지를 열 에너지로 신속히 전환시켜 열 에너지를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용매는 알코올, 아세톤, 사이클로헥사논, 아세토페논, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 디메틸설페이트, 2-에톡시에틸 아세테이트, N,N-디메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 몰포린, 디메틸설폭사이드, 및 m-크레졸로 이루어진 군에서 선택된 하난 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 용매는 극성 용매가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 알코올일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물은 이산화규소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 이산화규소를 더 포함함으로써 도금되는 금속층 및 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 코팅층 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물은 표면장력 강하제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 조성물은 표면장력 강하제를 더 포함함으로써 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물의 분사시 코팅성을 개선시킬 수 있다. 상기 표면장력 강하제는 폴리디메틸실록산일 수 있으며 바람직하게는 폴리에테르로 개질된 폴리디메틸실록산일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물은 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 실란 화합물은 상기 조성물이 코팅되는 구조체와 접착을 강하게 할 수 있다. 예를 들면 γ글리시독시프로필트라이에톡시실레인, γ글리시독시프로필트라이메 톡시실레인, γ글리시독시프로필메틸다이메톡시실레인, β에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실레인 등을 들 수 있고, 바람직하게는 γ글리시독시프로필메틸다이메톡시실레인일 수 있다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 방열층 등의 금속소재와 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 코팅층 간의 결합 원리를 나타내는 개념도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물이 이산화규소로 구성되는 유리섬유(glass fiber, GF) 및 금속 방열판 표면에 존재하는 하이드록시기(-OH)와 화학결합을 이루거나 수소결합(hydrogen bonding)을 이루고 코팅층내 에폭시기와도 화학결합을 이루며, 유리섬유는 코팅층과 도금층 간의 물리적인 고정(anchoring)을 이룰 수 있으므로 결과적으로 금속 방열판과 코팅층 간의 접착력뿐만 아니라 코팅층과 도금층 간의 접착력도 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 용액2는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 용액 2에 경화제를 포함함으로써 상기 조성물을 목적 구조체에 코팅 후 경화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는 디아민인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 경화제로 디아민을 사용하는 경우, 상기 조성물을 목적 구조체에 코팅 후 열에 의해 에폭시 수지를 가교결합하여 경화시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 경화제는 아민기 사이에 이중 결합을 하나 이상 가지고 있는 고리, 방향족 고리 및 사이클로 알케인 고리로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 디아민인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 아민기 사이에 이중 결합을 하나 이상 가지고 있는 고리, 방향족 고리 및 사이클로 알케인 고리로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 디아민을 사용하는 경우, 경화제와 혼합한 시점부터 경화되지 않고 공정 가능한 시간을 지연시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 조성물의 용액 1은 상기 조성물 100 중량부 대비 에폭시 수지 30~60 중량부 및 용매 20~60 중량부를 포함하고, 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 산화아연 2~60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 에폭시 수지의 함량이 상기 조성물 100 중량부 대비 30 중량부보다 작으면 코팅이 균일하지 않을 수 있으며, 60 중량부보다 크면 비용 측면에서 비효율적이며 경화 강도를 조절하기 어려울 수 있다. 상기 산화아연의 함량이 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 2 중량부보다 작으면 상기 조성물의 분산이 목표치보다 작게 이루어질 수 있고 무전해 도금층 형성이 목표치보다 작게 이루어질 수 있으며 레이저 흡수가 목표치보다 작게 이루어질 수 있으며, 60 중량부보다 크면 코팅시 균일한 코팅이 되지 않을 수 있으며 비용 측면에서 비효율적일 수 있다. 상기 산화아연의 함량은 바람직하게 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 산화아연 2~50 중량부, 2~40 중량부, 2~30 중량부, 2~25 중량부, 3~60 중량부, 3~50 중량부, 3~40 중량부, 3~30 중량부 또는 3~25 중량부일 수 있다.
상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질 1~3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질의 함량이 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 1 중량부보다 작으면 상기 조성물의 분산이 목표치보다 작게 이루어질 수 있으며 레이저 흡수가 목표치보다 작게 이루어질 수 있으며, 3 중량부보다 크면 비용 측면에서 비효율적일 수 있다.
상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 음이온을 지닌 리간드와 결합한 금속 양이온 배위화합물 10~15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 이산화규소 0.5~10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 이산화규소의 함량이 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 0.5중량부보다 작은 경우는 도금되는 금속층 및 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 코팅층 간의 접착력이 저하될 수 있으며, 10중량부보다 큰 경우는 균일한 코팅층의 형성이 어려울 수 있으며 비용 면에서 비효율적일 수 있다.
상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물 0.5~10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물의 함량이 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 0.5중량부보다 작은 경우는 도금되는 금속층 및 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 코팅층 간의 접착력을 낮아질 수 있으며, 도금되는 금속층 및 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 코팅층 간의 접착력을 낮아질 수 있으며, 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 코팅층 및 이산화규소 간의 접착력이 낮아질 수 있으며, 10중량부보다 큰 경우는 균일한 코팅층의 형성이 어려울 수 있으며 비용 면에서 비효율적일 수 있다.
상기 용액 2는 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 경화제 10~60 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 경화제의 함량이 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 10 중량부보다 작으면 상기 조성물의 경화가 목표치보다 작게 이루어질 수 있으며, 60 중량부보다 크면 경화가 강하게 이루어져 코팅에 크랙이 발생할 수 있으며, 비용 측면에서 비효율적일 수 있다.
상기 용액 2는 상기 조성물 100 중량부 대비 표면장력 강하제 0.01~0.2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 표면장력 강하제의 함량이 상기 조성물 100 중량부 대비 0.01중량부보다 작은 경우는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물의 분사시 코팅성이 저하될 수 있으며, 0.2중량부보다 큰 경우는 비용 면에서 비효율적일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일실시예는 상기 코팅액 조성물을 레이저 직접 구조화용 베이스 구조체에 코팅하는 단계를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 직접 구조화 공정을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면 상기 코팅액 조성물은 액상으로 구조체에 코팅할 수 있어 사용량의 관점에 있어 사출성형에 필요한 용량보다 줄일 수 있는 장점이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 일실시예는 상기 코팅액 조성물을 포함하고 레이저 직접 구조화된 성형품을 제공한다. 상기 성형품은 전기전자 부품일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일실시예는 기판; 상기 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅된 코팅층; 및 상기 코팅층의 깊이 방향으로 일부에 임베드된 금속층;을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품을 제공한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물을 사용한 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품의 모식도를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면 LDS 코팅층은 기존 PCB접착방식(접착층+PCB자체 보드층)에 비해 현저히 두께가 얇으므로 열전도율이 증가하여 방열성능이 향상될 수 있다.
상기 코팅층의 깊이 방향으로 일부에 임베드된 금속층을 구비함으로써 다양한 입체형상의 기판에 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 기판은 방열판인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 기판은 금속인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일실시예는 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅하는 코팅 단계; 상기 코팅층 상의 목적하는 부분에 레이져를 조사하여 상기 목적하는 부분을 활성화시킨 부분에 금속을 도금하여 금속층을 형성하는 단계;을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법을 제공한다.
상기 도금은 무전해 도금인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 범위를 제한하는 것은 아니다.
재료 입수.
YDF-170 에폭시는 국도화학에서 구매하였고 벤질알코올(benzyl alcohol, BnOH), 산화아연(zinc oxide, ZnO), 아세틸아세톤산 구리(copper acetylacetonate, Cu(acac)2), m-페닐렌디아민(m-phenylenediamine, m-PDA) 및 (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란((3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane, GPTMS)는 씨그마알드리치에서 구매하였으며 아세톤은 ㈜대정화금에서 구입하였고 하이드록시기 도입된 다중벽 탄소나노튜브 (Hydroxyl functionalized multi-walled carbon nanotube, MWCNT-OH)는 ㈜알앤디코리아를 통해 구매하였으며 이산화규소 유리섬유(glass fiber, GF, 평균 섬유길이 50 μm)는 (주)모션파이브를 통해 구매하였고 표면장력 강하제(BYK-333)는 BYK를 통해 구매하였다.
실시예 1.
2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 중 용액 1은 기지재 YDF-170에폭시 100g, 아세톤 20g, 산화아연 20g 및 하이드록시기 도입된 다중벽 탄소나노튜브 1.8g으로 구성하고 혼합하여 600 rpm 30분간 교반 후 초음파 분산기로 1시간에서 2시간동안 분산시켜 완성한다. 초음파 진행에 필요 시 냉각 및 교반을 추가로 동시에 실시한다. 분산성을 더 좋게 하기 위해서 필요 시 교반과 초음파 분산을 교대로 추가적으로 실시한다. 용액 2는 pot life를 늘이기 위해 방향족 디아민인 m-PDA 경화제 20g과 아세톤 40g으로 구성되며 코팅성을 개선하기 위해 표면장력 강하제 BYK-333을 용액 1과 용액 2의 전체중량 대비 0.05%인 0.1g추가할 수 있고, 점도조절을 위해 아세톤을 더 추가할 수 있다. 코팅은 용액1과 용액2를 혼합한 후 기판의 형상과 코팅 두께에 따라 바코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 닥터블레이드 코팅, 스프레이 코팅 중에 적절한 코팅법을 선정하여 실시한다. 코팅 후 대기 중 80℃ 온도에서 2시간 진행 후 150℃ 2시간에서 4시간 동안 총 2단계로 열처리하여 에폭시 경화반응을 유도한다. 그 다음 동도금을 위한 촉매를 활성화하기 위해 Fiber 레이저(1064 nm 파장) 혹은 Green 레이저(532 nm 파장) 혹은 자외선 레이저(355 nm 파장) 공정을 진행하고 최종적으로 레이저에 조사된 영역만 선택적으로 구리와 니켈 무전해 도금을 차례로 진행하여 패턴회로를 형성시킨다. 실시예 1로 진행한 시편의 사진을 도 4에 나타내었다.
실시예 2.
2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 중 용액 1은 기지재 YDF-170에폭시 100g, 아세톤 20g, 산화아연 3.6g, 하이드록시기 도입된 다중벽 탄소나노튜브 1.8g 및 아세틸아세톤산 구리 12g으로 구성하고 혼합하여 600 rpm 30분간 교반 후 초음파 분산기로 1시간에서 2시간동안 분산시켜 완성한다. 초음파 진행에 필요 시 냉각 및 교반을 추가로 동시에 실시한다. 분산성을 더 좋게 하기 위해서 필요 시 교반과 초음파 분산을 교대로 추가적으로 실시한다. 용액 2는 pot life를 늘이기 위해 방향족 디아민인 m-PDA 경화제 20g과 아세톤 40g으로 구성되며 코팅성을 개선하기 위해 표면장력 강하제 BYK-333을 용액 1과 용액 2의 전체중량 대비 0.05%인 0.1g추가할 수 있고, 점도조절을 위해 아세톤을 더 추가할 수 있다. 코팅은 용액1과 용액2를 혼합한 후 기판의 형상과 코팅 두께에 따라 바코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 닥터블레이드 코팅, 스프레이 코팅 중에 적절한 코팅법을 선정하여 실시한다. 코팅 후 대기 중 80℃ 온도에서 2시간 진행 후 150℃ 2시간에서 4시간 동안 총 2단계로 열처리하여 에폭시 경화반응을 유도한다. 코팅을 두껍게 형성할 필요가 있는 경우 2~3회로 나눠서 코팅을 진행할 수 있다. 예를 들어 3회 코팅을 진행할 경우 1차 코팅 후 80℃ 온도 1~2시간, 2차 코팅 후 80℃ 온도 1~2시간, 3차 코팅 후 80℃ 온도 1~2시간 열처리를 각각 진행하고, 마지막으로 150℃ 2~4시간 동안 열처리를 실시한다. 동도금을 위한 촉매를 활성화하기 위해 Fiber 레이저(1064 nm 파장) 혹은 Green 레이저(532 nm 파장) 혹은 자외선 레이저(355 nm 파장) 공정을 진행하고 최종적으로 레이저에 조사된 영역만 선택적으로 구리와 니켈 무전해 도금을 차례로 진행하여 패턴회로를 형성시킨다. 실시예 2로 진행한 시편(3회 스프레이 코팅)의 사진을 도 5에 나타내었다.
상기 실시예 1 및 실시예 2에 대한 성분의 조성비를 하기 표 1에 나타내었다. 표 1의 함량(%)은 에폭시 수지 100 중량부 대비 기준이다.
NNo. 용액 1 용액 2
YDF-170 Epoxy (g) Acetone (g) MWCNT-OH (g) ZnO (g) Cu(acac)2 (g) m-PDA(경화제, g) Acetone (g)
#1 100 20 1.8% 1.8 3.6% 3.6 0% 0 20% 20 40
#2 100 20 1.8% 1.8 20% 20 12.0% 12.0 20% 20 40
실시예 3.
2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 중 용액 1은 기지재 YDF-170에폭시 5g, 아세톤 2g, 산화아연 0.18g, 하이드록시기 도입된 다중벽 탄소나노튜브 0.09g, 아세틸아세톤산 구리 0.6g 및 유리섬유 0.15g으로 구성하고 혼합하여 600 rpm 30분간 교반 후 초음파 분산기로 1시간에서 2시간동안 분산시켜 완성한다. 초음파 진행에 필요 시 냉각 및 교반을 추가로 동시에 실시한다. 분산성을 더 좋게 하기 위해서 필요 시 교반과 초음파 분산을 교대로 추가적으로 실시한다. 용액 2는 pot life를 늘이기 위해 방향족 디아민인 m-PDA 경화제 1g과 아세톤 1g으로 구성되며 점도조절을 위해 아세톤을 더 추가할 수 있다. 코팅은 용액1과 용액2를 혼합한 후 기판의 형상과 코팅 두께에 따라 바코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 닥터블레이드 코팅, 스프레이 코팅 중에 적절한 코팅법을 선정하여 실시한다. 코팅 후 대기 중 80℃ 온도에서 2시간 진행 후 150℃ 2시간에서 4시간 동안 총 2단계로 열처리하여 에폭시 경화반응을 유도한다. 그 다음 동도금을 위한 촉매를 활성화하기 위해 Fiber 레이저(1064 nm 파장) 혹은 Green 레이저(532 nm 파장) 혹은 자외선 레이저(355 nm 파장) 공정을 진행하고 최종적으로 무전해 동도금을 진행하여 레이저에 조사된 영역만 선택적으로 구리 도금 패턴회로를 형성시킨다.
실시예 4.
2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 중 용액 1은 기지재 YDF-170에폭시 5g, 아세톤 2g, 산화아연 0.18g, 하이드록시기 도입된 다중벽 탄소나노튜브 0.09g, 아세틸아세톤산 구리 0.6g, 유리섬유 0.05g 및 GPTMS 0.1g으로 구성하고 혼합하여 600 rpm 30분간 교반 후 초음파 분산기로 1시간에서 2시간동안 분산시켜 완성한다. 초음파 진행에 필요 시 냉각 및 교반을 추가로 동시에 실시한다. 분산성을 더 좋게 하기 위해서 필요 시 교반과 초음파 분산을 교대로 추가적으로 실시한다. 용액 2는 pot life를 늘이기 위해 방향족 디아민인 m-PDA 경화제 1g과 아세톤 1g으로 구성되며 점도조절을 위해 아세톤을 더 추가할 수 있다. 코팅은 용액1과 용액2를 혼합한 후 기판의 형상과 코팅 두께에 따라 바코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 닥터블레이드 코팅, 스프레이 코팅 중에 적절한 코팅법을 선정하여 실시한다. 코팅 후 대기 중 80℃ 온도에서 2시간 진행 후 150℃ 2시간에서 4시간 동안 총 2단계로 열처리하여 에폭시 경화반응을 유도한다. 그 다음 동도금을 위한 촉매를 활성화하기 위해 Fiber 레이저(1064 nm 파장) 혹은 Green 레이저(532 nm 파장) 혹은 자외선 레이저(355 nm 파장) 공정을 진행하고 최종적으로 무전해 동도금을 진행하여 레이저에 조사된 영역만 선택적으로 구리 도금 패턴회로를 형성시킨다.
실시예 5.
2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 중 용액 1은 기지재 YDF-170에폭시 5g, 아세톤 2g, 산화아연 0.18g, 하이드록시기 도입된 다중벽 탄소나노튜브 0.09g, 아세틸아세톤산 구리 0.6g, 유리섬유 0.15g 및 GPTMS 0.1g으로 구성하고 혼합하여 600 rpm 30분간 교반 후 초음파 분산기로 1시간에서 2시간동안 분산시켜 완성한다. 초음파 진행에 필요 시 냉각 및 교반을 추가로 동시에 실시한다. 분산성을 더 좋게 하기 위해서 필요 시 교반과 초음파 분산을 교대로 추가적으로 실시한다. 용액 2는 pot life를 늘이기 위해 방향족 디아민인 m-PDA 경화제 1g과 아세톤 1g으로 구성되며 점도조절을 위해 아세톤을 더 추가할 수 있다. 코팅은 용액1과 용액2를 혼합한 후 기판의 형상과 코팅 두께에 따라 바코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 닥터블레이드 코팅, 스프레이 코팅 중에 적절한 코팅법을 선정하여 실시한다. 코팅 후 대기 중 80℃ 온도에서 2시간 진행 후 150℃ 2시간에서 4시간 동안 총 2단계로 열처리하여 에폭시 경화반응을 유도한다. 그 다음 동도금을 위한 촉매를 활성화하기 위해 Fiber 레이저(1064 nm 파장) 혹은 Green 레이저(532 nm 파장) 혹은 자외선 레이저(355 nm 파장) 공정을 진행하고 최종적으로 무전해 동도금을 진행하여 레이저에 조사된 영역만 선택적으로 구리 도금 패턴회로를 형성시킨다.
실시예 6.
2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물 중 용액 1은 기지재 YDF-170에폭시 5g, 아세톤 2g, 산화아연 0.18g, 하이드록시기 도입된 다중벽 탄소나노튜브 0.09g, 아세틸아세톤산 구리 0.6g, 유리섬유 0.25g 및 GPTMS 0.1g으로 구성하고 혼합하여 600 rpm 30분간 교반 후 초음파 분산기로 1시간에서 2시간동안 분산시켜 완성한다. 초음파 진행에 필요 시 냉각 및 교반을 추가로 동시에 실시한다. 분산성을 더 좋게 하기 위해서 필요 시 교반과 초음파 분산을 교대로 추가적으로 실시한다. 용액 2는 pot life를 늘이기 위해 방향족 디아민인 m-PDA 경화제 1g과 아세톤 1g으로 구성되며 점도조절을 위해 아세톤을 더 추가할 수 있다. 코팅은 용액1과 용액2를 혼합한 후 기판의 형상과 코팅 두께에 따라 바코팅, 스핀코팅, 딥코팅, 닥터블레이드 코팅, 스프레이 코팅 중에 적절한 코팅법을 선정하여 실시한다. 코팅 후 대기 중 80℃ 온도에서 2시간 진행 후 150℃ 2시간에서 4시간 동안 총 2단계로 열처리하여 에폭시 경화반응을 유도한다. 그 다음 동도금을 위한 촉매를 활성화하기 위해 Fiber 레이저(1064 nm 파장) 혹은 Green 레이저(532 nm 파장) 혹은 자외선 레이저(355 nm 파장) 공정을 진행하고 최종적으로 무전해 동도금을 진행하여 레이저에 조사된 영역만 선택적으로 구리 도금 패턴회로를 형성시킨다.
상기 실시예 3 내지 실시예 6에 대한 성분의 조성비를 하기 표 2에 나타내었다. 표 2의 함량(%)은 에폭시 수지 100 중량부 대비 기준이다.
NNo. 용액 1 용액 2
YDF-170 Epoxy (g) Acetone (g) MWCNT-OH (g) ZnO (g) Cu(acac)2 (g) GF (g) GPTMS (g) m-PDA(경화제, g) Acetone (g)
#3 5 2 1.80% 0.9 3.6% 0.18 12.0% 0.600 3.0% 0.15 0.0% 0.00 20.0% 1 1
#4 5 2 1.80% 0.9 3.6% 0.18 12.0% 0.600 1.0% 0.05 2.0% 0.10 20.0% 1 1
#5 5 2 1.80% 0.9 3.6% 0.18 12.0% 0.600 3.0% 0.15 2.0% 0.10 20.0% 1 1
#6 5 2 1.80% 0.9 3.6% 0.18 12.0% 0.600 5.0% 0.25 2.0% 0.10 20.0% 1 1
이하 본 발명의 실시예 따른 도면에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실시예 1의 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면 아세틸아세톤산 구리를 포함하지 않고 산화아연만으로 구성하여도 무전해 구리 및 니켈 도금층이 잘 형성되었음을 알 수 있으며, 이는 산화아연이 무전해 촉매의 역할도 할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 아세틸아세톤산 구리에 비해 상대적으로 저렴한 산화아연으로 구성하면 제조단가를 낮출 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시예 2의 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면 산화아연과 아세톤아세톤산 구리를 동시에 함유하는 실시예로 무전해 구리 및 니켈 도금층이 잘 형성되었으며, 코팅층을 두껍게 형성하기 위해 스프레이 코팅을 총 3회에 걸쳐 진행하였고 그에 따라 표면에 오렌지필이 강하게 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (28)

  1. 용액 1 및 용액 2를 포함하고,
    상기 용액 1은 에폭시 수지, 산화아연 및 용매를 포함하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물의 용액 1은 음이온을 지닌 리간드와 결합한 금속 양이온 배위화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 음이온은 아세틸아세토네이트 이온, 트리플루오로아세틸아세토네이트 이온, 헥사플루오로아세틸아세토네이트 이온, 트리플루오로메탄설포네이트 이온, 2-에틸헥사노에이트 이온, 아세테이트 이온, tert-부틸아세토아세테이트 이온, 사이클로헥산부티레이트 이온, 포스페이트 이온 및 하이드록사이드 포스페이트 이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 양이온은 구리 이온, 철 이온, 알루미늄 이온, 바나듐 이온, 망간 이온, 코발트 이온, 루테늄 이온, 아연 이온, 이리듐 이온, 로듐 이온, 갈륨 이온, 인듐 이온, 주석 이온, 이트륨 이온, 니켈 이온, 크로뮴 이온, 지르코늄 이온, 마그네슘 이온, 칼슘 이온 및 네오디뮴 이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물의 용액 1은 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 극성 작용기는 -OH, -NH2, -COOH 및 -CO-NH-R(여기서 R은 H 및 탄소수 1 내지 4개로 이루이진 알킬기임)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 탄소물질은 탄소나노튜브, 그래핀 및 그라파이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 알코올, 아세톤, 사이클로헥사논, 아세토페논, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 디메틸설페이트, 2-에톡시에틸 아세테이트, N,N-디메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 몰포린, 디메틸설폭사이드 및 m-크레졸로 이루어진 군에서 선택된 하난 이상인 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은 이산화규소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은 표면장력 강하제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액2는 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 경화제는 디아민인 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 경화제는 아민기 사이에 이중 결합을 하나 이상 가지고 있는 고리, 방향족 고리 및 사이클로 알케인 고리로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는 디아민인 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물의 용액 1은 상기 조성물 100 중량부 대비 에폭시 수지 30~60 중량부 및 용매 20~60 중량부를 포함하고, 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 산화아연 2~60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 표면에 극성 작용기가 도입된 탄소물질 1~3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 음이온을 지닌 리간드와 결합한 금속 양이온 배위화합물 10~15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 이산화규소 0.5~10 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액 1은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 실란 화합물 0.5~8 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액 2는 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 경화제 10~60 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 용액 2는 상기 조성물 100 중량부 대비 표면장력 강하제 0.01~0.2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 레이저 직접 구조화 코팅액 조성물.
  22. 제1항의 코팅액 조성물을 레이저 직접 구조화용 베이스 구조체에 코팅하는 단계를 포함하는 레이저 직접 구조화 방법.
  23. 제1항의 코팅액 조성물을 포함하는 레이저 직접 구조화된 성형품.
  24. 기판;
    상기 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅된 코팅층; 및
    상기 코팅층의 깊이 방향으로 일부에 임베드된 금속층;
    을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 기판은 방열판인 것을 특징으로 하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 기판은 금속인 것을 특징으로 하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품.
  27. 기판 상에 제1항의 코팅액 조성물을 코팅하는 코팅 단계;
    상기 코팅층 상의 목적하는 부분에 레이져를 조사하여 상기 목적하는 부분을 활성화시킨 부분에 금속을 도금하여 금속층을 형성하는 단계;
    을 포함하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 도금은 무전해 도금인 것을 특징으로 하는 기판 일체형 레이저 직접 구조화된 성형품 제조방법.

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