WO2011031106A2

WO2011031106A2 - 자성체 복합 구조물 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도체 패턴 구조물 및 그 형성방법

Info

Publication number: WO2011031106A2
Application number: PCT/KR2010/006207
Authority: WO
Inventors: 유병훈; 성원모; 박상훈
Original assignee: 주식회사 이엠따블유
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2011-03-17
Also published as: KR20110028158A; KR101138895B1; WO2011031106A3

Abstract

자성체 복합 구조물 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도체 패턴 구조물 및 그 형성방법이 개시된다. 본 발명의 실시형태에 따른 전도체 패턴 구조물은, 비도전성 물질과 자성체 물질을 융합하여 자성체 복합 구조물을 형성하고, 자성체 복합 구조물에 물리적 가공을 통해 트랙을 형성한 후, 트랙에 도금 공정을 통해 전도체 패턴을 형성한다.

Description

자성체 복합 구조물 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도체 패턴 구조물 및 그 형성방법

본 발명의 실시형태들은 전도체 패턴을 형성하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 기판, 안테나와 같은 구조물에 전도체 패턴을 형성하는 방법으로 도금 기술이 널리 이용되고 있다. 도금은 도전성 액으로 이루어진 도금액에 도금을 형성할 구조물을 담지시켜 상호 간의 반응에 의해 전도체 패턴을 형성하는 방법이다. 상기 구조물 상에 도금에 의해 전도체 패턴을 형성하면, 이후 2차, 3차 도금을 수행하여 다양한 층을 형성할 수 있다.

그러나 도금 기술을 이용하여 구조물 상에 전도체 패턴을 형성하려면, 전도체 패턴을 형성하기 위한 부분만을 도금액과 반응시켜야 하는 어려움이 있다.

이를 위해, 전도체 패턴 형성 부위에만 도금이 가능한 물질이 외부로 나오도록 하고, 그 이외의 부분은 도금이 되지 않는 물질로 덮는 이중 사출 방법 및 전도체 패턴 형성 부위를 제외한 부분에 마스크를 형성하여 도금액이 침투하지 못하도록 하는 마스킹 방법 등이 제안되었다.

그러나, 이중 사출 방법은 사출 조건이 까다롭고, 금형 수정의 어려움이 있으며, 마스킹 방법은 구조물 상에 마스크를 형성하고, 마스크를 통해 전도체 패턴을 형성한 후, 마스크를 제거해야 하는 등 과정이 복잡하고 번거로운 문제점이 있다.

따라서, 구조물 상에 전도체 패턴을 형성하고자 하는 부위에만 전도체 패턴을 간편하고 용이하게 형성할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 실시형태들은 비도전성 물질과 자성체 물질을 융합하여 자성체 복합 구조물을 형성하고 물리적 가공을 통해 트랙을 형성한 후 트랙에 전도체 패턴을 형성함으로써, 원하는 부위에만 전도체 패턴을 용이하게 형성하고자 한다.

본 발명의 실시형태들에 의한 다른 기술적 해결 과제는 하기의 설명에 의해 이해될 수 있으며, 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 자성체 복합 구조물의 제조방법은, (A) 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계에 투입하여 복합체를 형성하는 단계; 및 (B) 상기 복합체를 사출 성형하여 자성체 복합 구조물을 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 (A) 단계는, (A-1) 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계에 투입하는 단계; (A-2) 상기 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합시킨 후, 상기 비도전성 물질의 녹는점까지 가열하여 융합물을 형성하는 단계; 및 (A-3) 상기 융합물을 건조시킨 후, 소정 크기로 분쇄하여 복합체를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도체 패턴 형성 방법은, (A) 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계에 투입하여 복합체를 형성하는 단계; 및 (B) 상기 복합체를 사출 성형하여 자성체 복합 구조물을 형성하는 단계; (C) 상기 자성체 복합 구조물에 물리적 가공을 통해 소정 깊이의 트랙을 형성하는 단계; 및 (D) 도금 공정을 수행하여 상기 트랙이 형성된 부위에 전도체 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도체 패턴 구조물은, 비도전성 물질과 자성체 물질을 융합하여 형성한 자성체 복합 구조물; 상기 자성체 복합 구조물에 소정 깊이로 형성된 트랙; 및 상기 트랙에 형성된 전도체 패턴을 포함한다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 기계적, 열적 특성이 우수하나 그 표면에 도금을 형성할 수 없는 비도전성 물질에 자성체를 혼합함으로써, 비도전성 물질에 전도체 패턴을 용이하게 형성할 수 있으며, 원하는 부위에만 전도체 패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한, 자성체와의 혼합을 통해 투자율을 통한 부가적인 전기적 특성을 이용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도체 패턴 형성 방법을 나타낸 순서도.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도체 패턴 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 자성체 복합 구조물에 트랙을 형성한 상태를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 실시형태에 다른 자성체 복합 구조물에 전도체 패턴을 형성한 상태를 나타낸 도면.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 자성체 복합 구조물 및 그 제조방법과 이를 이용한 전도체 패턴 구조물 및 그 형성방법의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시형태에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 실시형태는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 발명의 기능 구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 발명의 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시형태는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도체 패턴 형성 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전도체 패턴 형성 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계(예를 들어, 스크류 인젝션 몰딩 기계)에 투입하여 복합체를 형성한다(S 100).

상기 비도전성 물질은 도금이 형성되지 않는 물질로, 상기 비도전성 물질로는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 등을 예로 사용할 수 있다.

상기 자성체 물질은 페라이트, 자성 금속 및 비정질 자성 재료로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 자성체 물질은 Fe을 기본으로 포함하며, Fe 이외에 Ni, Mn, Co, Mg, Zn, Ba, 및 Sr 등으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 더 포함하는 자성 산화물로 이루어 질 수 있다. 그러나 상기 자성체 물질은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 물질을 사용할 수 있다.

구체적으로, 펠릿(Pellet) 상태의 비도전성 물질과 분말 상태의 자성체 물질을 스크류 인젝션 몰딩 기계에 투입한다. 상기 스크류 인젝션 몰딩 기계에 투입된 비도전성 물질 및 자성체 물질은 스크류에 의해 서로 혼합된다.

그리고 상기 스크류 인젝션 몰딩 기계는 상기 비도전성 물질의 녹는점까지 열을 가하여 융합물을 형성한다. 그 후, 상기 융합물을 건조시킨 후, 일정 크기로 분쇄하여 펠릿(Pellet) 형태의 복합체를 형성한다.

다음으로, 상기 복합체를 사출 성형하여 원하는 형태의 자성체 복합 구조물(예를 들어, 기판 또는 안테나 캐리어 등)을 형성한다(S 110). 여기서, 상기 자성체 복합 구조물은 전도체 패턴을 형성하는데 베이스가 되는 물질을 말한다. 상기 사출 성형 공정은 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

그 후, 상기 자성체 복합 구조물의 전도체 패턴을 형성할 부위에 물리적(또는 기계적) 공정을 통해 트랙(Track)을 형성한다(S 120).

예를 들어, 상기 자성체 복합 구조물의 전도체 패턴을 형성할 부위에 엔드 밀(End Mill) 가공을 수행하여 소정 깊이의 트랙을 형성한다. 이때, 상기 트랙의 폭과 깊이 등은 상기 자성체 복합 구조물에 형성할 전도체 패턴에 따라 달라지게 된다. 여기서, 상기 트랙은 엔드 밀 공정 이외의 다른 다양한 물리적 또는 기계적 공정을 통해 형성할 수 있다.

상기 자성체 복합 구조물에 상기 트랙을 형성하면, 비도전성 물질과 자성체 물질의 혼합으로 이루어진 자성체 복합 구조물 중 자성체 물질이 외부로 노출되고, 노출된 자성체 물질이 도금액과 반응하여 상기 트랙이 형성된 부위에만 도금이 형성되게 된다.

구체적으로, 상기 자성체 복합 구조물은 비도전성 물질과 자성체 물질의 혼합 물질로 이루어지나, 상기 자성체 물질이 상기 비도전성 물질보다 비중이 크기 때문에, 상기 자성체 복합 구조물의 표면은 대부분 비도전성 물질이 차지하게 된다.

즉, 상기 자성체 물질의 비중은 일반적으로 5 ~ 5.5에 해당하나, 상기 비도전성 물질(특히, 고분자 물질)의 비중은 일반적으로 1.1 ~ 2.0에 해당한다. 따라서, 상기 스크류 인젝션 몰딩 기계를 통해 형성된 복합체는 자성체 물질을 비도전성 물질이 둘러싼 형태가 된다.

이러한 복합체는 사출 성형 시 고속의 압력에 의해 금형에 투입되는데, 이때 비도전성 물질은 금형과 접촉하여 급히 식게 되므로 자성체 복합 구조물의 표면에 존재할 확률이 높고, 자성체 물질은 비도전성 물질보다 비중이 커서 상대적으로 이동 속도가 느리므로 자성체 복합 구조물의 표면보다는 자성체 복합 구조물의 내부에 존재할 확률이 높게 된다.

또한, 상기 비도전성 물질은 유동성을 가진 반면 상기 자성체 물질은 유동성이 없어, 상기 사출 성형 공정을 통해 자성체 복합 구조물을 형성할 때 상기 비도전성 물질이 상기 자성체 물질을 둘러싸는 형태로 형성되게 된다. 따라서, 상기 자성체 복합 구조물의 표면에는 주로 비도전성 물질이 존재하게 되고, 자성체 물질은 상기 자성체 복합 구조물의 내부에 존재하게 된다.

이와 같이 주로 비도전성 물질이 자성체 복합 구조물의 표면에 존재하는 상태에서는 비도전성 물질이 도금액과 반응하지 않아 도금이 형성되지 않는 반면에, 상기 자성체 복합 구조물에 소정 깊이의 트랙을 형성하여 상기 자성체 물질을 외부로 노출시키면, 외부로 노출된 자성체 물질이 도금액과 반응하여 트랙이 형성된 부위에만 전도체 패턴을 형성시킬 수 있게 된다.

다음으로, 상기 자성체 복합 구조물의 트랙이 형성된 부위에 도금 공정을 수행하여 전도체 패턴을 형성한다(S 130). 이때, 상기 전도체 패턴은 무전해 도금 공정을 통해 형성한다.

예를 들어, 상기 자성체 복합 구조물의 트랙이 형성된 부위에 팔라듐(Pd)을 이용한 표면 활성화 처리를 한 후, 상기 자성체 복합 구조물을 도금액에 담지하여 구리(Cu) 도금을 수행한다.

이 경우, 도금액 내의 구리가 상기 트랙을 통해 노출된 자성체 물질과 반응하여 트랙 부위에만 전도체 패턴을 형성할 수 있게 된다. 그 후, 니켈(Ni)이나 금(Au) 도금을 수행하여 다양한 도금층을 더 형성할 수 있다.

따라서, 기계적, 열적 특성이 우수하나 그 표면에 도금을 형성할 수 없는 비도전성 물질에 자성체를 혼합함으로써, 비도전성 물질에 전도체 패턴을 용이하게 형성할 수 있으며, 원하는 부위에만 전도체 패턴을 형성할 수 있게 된다. 또한, 자성체와의 혼합을 통해 투자율을 통한 부가적인 전기적 특성을 이용할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 자성체 복합 구조물에 트랙을 형성한 상태를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태로 비전도성 물질과 자성체 물질을 혼합하여 형성한 자성체 복합 구조물(100)에 링 형상의 트랙(110)을 형성하였다. 상기 트랙(110)은 엔드 밀 공정을 통해 형성하였다.

상기 엔드 밀 공정과 같은 물리적 가공을 통해 상기 자성체 복합 구조물(100)을 소정 깊이 제거하여 상기 트랙(110)을 형성하면, 상기 자성체 복합 구조물(100) 내부의 자성체 물질이 상기 트랙(110)을 통해 외부로 노출되게 된다.

이 경우, 도금을 위해 별도의 에칭 공정을 수행할 필요가 없으므로, 전도체 패턴을 형성하는 과정을 간단하게 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 다른 자성체 복합 구조물에 전도체 패턴을 형성한 상태를 나타낸 도면이다.

여기서, 도 4a는 자성체 물질의 체적비를 20%로 형성한 경우를 나타내었고, 도 4b는 자성체 물질의 체적비를 35%로 형성한 경우를 나타내었다. 여기서, 체적비는 자성체 복합 구조물의 전체 체적에서 자성체 물질이 차지하는 체적의 비율을 말한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 링 형상의 트랙(110) 부위에 도금 공정을 수행하여 전도체 패턴(150)을 형성한다. 상기 자성체 복합 구조물(100)의 표면은 주로 비도전성 물질이 차지하므로, 도금 공정을 수행하는 경우 상기 트랙(110) 부위에만 전도체 패턴(150)을 형성할 수 있게 된다.

이와 같이 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합하여 자성체 복합 구조물(100)을 형성하고, 전도체 패턴을 형성할 부위에 물리적 가공을 통해 트랙(110)을 형성함으로써, 도금 공정을 통해 원하는 부위에만 전도체 패턴(150)을 용이하게 형성할 수 있게 된다.

한편, 자성체 물질의 체적비를 20%로 형성한 경우(도 3a)와 자성체 물질의 체적비를 35%로 형성한 경우(도 3b)를 비교해보면, 자성체 물질의 체적비를 35%로 형성한 경우가 전도체 패턴(150)이 보다 잘 형성된 것을 볼 수 있다.

자성체 물질의 체적비를 20%로 형성한 경우에는 전체적으로 도금이 제대로 형성되지 않았음을 볼 수 있는 반면에, 자성체 물질의 체적비를 35%로 형성한 경우에는 전체적으로 도금이 잘 형성되었음을 볼 수 있다. 다만, 부분적으로 도금 번짐 현상이 관찰되었다.

이러한 자성체 물질의 체적비는 자성체 복합 구조물(100)의 투자율 요구 정도, 전도체 패턴(150)의 전도성 요구 정도 등 다양한 요소들을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시형태에 따른 전도체 패턴 구조물은 다양한 산업 분야에 적용할 수 있으며, 예를 들어 내장형 안테나에 방사체 패턴을 형성하는 경우 본 발명의 실시형태에 따르면 그 제조 공정을 보다 간소화시킬 수 있게 된다.

이상에서 대표적인 실시형태를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시형태에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시형태에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

(A) 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계에 투입하여 복합체를 형성하는 단계; 및

(B) 상기 복합체를 사출 성형하여 자성체 복합 구조물을 형성하는 단계;를 포함하는 자성체 복합 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 (A) 단계는,

(A-1) 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계에 투입하는 단계;

(A-2) 상기 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합시킨 후, 상기 비도전성 물질의 녹는점까지 가열하여 융합물을 형성하는 단계; 및

(A-3) 상기 융합물을 건조시킨 후, 소정 크기로 분쇄하여 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 자성체 복합 구조물 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 비도전성 물질은,

열경화성 수지 또는 열가소성 수지인, 자성체 복합 구조물 제조 방법.
(A) 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계에 투입하여 복합체를 형성하는 단계; 및

(B) 상기 복합체를 사출 성형하여 자성체 복합 구조물을 형성하는 단계;

(C) 상기 자성체 복합 구조물에 물리적 가공을 통해 소정 깊이의 트랙을 형성하는 단계; 및

(D) 도금 공정을 수행하여 상기 트랙이 형성된 부위에 전도체 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 전도체 패턴 형성 방법.
제4항에 있어서,

상기 (A) 단계는,

(A-1) 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합 기계에 투입하는 단계;

(A-2) 상기 비도전성 물질과 자성체 물질을 혼합시킨 후, 상기 비도전성 물질의 녹는점까지 가열하여 융합물을 형성하는 단계; 및

(A-3) 상기 융합물을 건조시킨 후, 소정 크기로 분쇄하여 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 전도체 패턴 형성 방법.
제4항에 있어서,

상기 비도전성 물질은,

열경화성 수지 또는 열가소성 수지인, 전도체 패턴 형성 방법.
제4항에 있어서,

상기 (C) 단계는,

상기 자성체 복합 구조물에 엔드 밀(End Mill) 가공을 수행하여 상기 트랙을 형성하는, 전도체 패턴 형성 방법.
비도전성 물질과 자성체 물질을 융합하여 형성한 자성체 복합 구조물;

상기 자성체 복합 구조물에 소정 깊이로 형성된 트랙; 및

상기 트랙에 형성된 전도체 패턴을 포함하는, 전도체 패턴 구조물.
제8항에 있어서,

상기 트랙은 물리적 가공을 통해 형성되는, 전도체 패턴 구조물.
제8항에 있어서,

상기 전도체 패턴은 도금 공정을 통해 형성되는, 전도체 패턴 구조물.