WO2020067672A1 - 이종 소재 접합체의 제조방법 및 이종 소재 접합체 - Google Patents

Abstract

[요약] 본 발명은 다층 수지간의 접합과 수지와 금속 간의 접합을 용이하게 구현할 수 있는 이종 소재 접합체의 제조방법 및 이종 소재 접합체를 제공한다.

Description

이종 소재 접합체의 제조방법 및 이종 소재 접합체

본 명세서는 2018년 9월 28일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2018-0115903호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다.

본 발명은 이종 소재 접합체의 제조방법 및 이종 소재 접합체에 관한 것이다.

일반적으로 금속과 수지와 같은 이종 소재 간의 접합은, 각 소재 고유의 물리적, 화학적 특성과 표면 상태가 다르기 때문에, 용이하지 않은 경우가 대부분이다. 이와 같은 이종 소재 사이의 접합을 위하여 시도될 수 있는 기술은 접착제를 이용한 결합, 기계적 조임, 용접(welding), 인서트 사출 등으로 분류할 수 있다. 이 중에서도, 접착제를 이용하는 방법은 사용 방법이 간단하다는 장점이 있으므로, 전자 제품에서 이종 소재 간 접합 시 사용되는 대표적이면서도 고전적인 방식으로 가장 많이 사용되고 있다.

접착제를 이용하거나, 기계적 조임을 사용하는 공정은 비교적 쉬운 방식으로 이종 소재 접합을 가능하게 하나, 접합부가 외관에 그대로 드러나는 문제점이 발생하였다.

또한, 최근에는 수지-수지-금속으로 구성되는 이종 접합 소재의 개발이 진행되고, 이러한 이종 접합 소재의 경우, 수지간의 접합, 수지와 금속 간의 접합을 각각 이루어져야 되므로, 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 증가되는 문제가 있었다.

이에, 비교적 간단한 공정을 사용하면서도, 다층 수지간의 접합과 수지와 금속 간의 접합을 용이하게 구현할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

한국 등록특허공보: KR10-1499665호

본 발명은 다층 수지간의 접합과 수지와 금속 간의 접합을 용이하게 구현할 수 있는 이종 소재 접합체의 제조방법 및 이종 소재 접합체를 제공한다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시상태는, 일면 상에 2 이상의 에칭홈, 상기 에칭홈에 인접하여 구비된 돌출부를 포함하는 금속 기재를 준비하는 단계; 상기 금속 기재의 일면 상에 제1 수지층 및 제2 수지층을 순차적으로 적층하여, 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 제2 수지층의 표면 상에 레이저를 조사하는 단계;를 포함하고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하이고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 상기 제2 수지층의 광투과율보다 작은 이종 소재 접합체의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시상태는, 일면 상에 2 이상의 에칭홈, 상기 에칭홈에 인접하여 구비된 돌출부를 포함하는 금속 기재; 및 상기 금속 기재의 일면 상에 순차적으로 적층되는 제1 수지층 및 제2 수지층;을 포함하고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하이고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 상기 제2 수지층의 광투과율보다 작은 이종 소재 접합체를 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 제조방법은, 수지층 간의 접합, 및 수지층과 금속 기재 간의 접합을 간단한 방법을 통해 동시에 형성할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 상기 이종 소재 접합체는 금속 기재와 제1 수지층 간의 접합력, 및 제1 수지층과 제2 수지층 간의 접합력이 우수할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따라 에칭된 금속 기재의 표면의 평면도(A) 및 상기 금속 기재를 주사형전자현미경(SEM)으로 관찰한 모습(B)이다.

도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 금속 기재의 측단면도를 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4a는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 4b는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 이송 소재 접합체를 촬영한 사진이다.

도 5a는 비교예 1에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 5b는 비교예 2에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 5c는 비교예 3에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 5d는 비교예 4에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이다.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에 있어서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본 명세서에 있어서, 어떤 구성요소가 어떤 부분에 "구비"된다고 할때, 이는 특별하거나 제한된 방법을 통하여 형성된 것이 아니라, 어떤 부분 상에 위치하거나 마련되는 것을 의미할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본 명세서에 있어서, 해당 부재의 두께는 해당 부재의 측면의 주사 전자 현미경(SEM; Scanning Electron Microscope S-4800, HITACHI 社) 이미지에서 대응되는 축척과 비교하여 측정되거나, 두께 게이지(gauge)를 이용하여 측정되는 것일 수 있다.

본 명세서에 있어서, 부재의 “광투과율”은 부재에 입사되는 광량에 대한 부재를 투과한 광량의 비율을 의미할 수 있고, “광반사율”은 부재에 입사되는 광량에 대한 부재에서 반사된 광량의 비율을 의미할 수 있고, “광흡수율”은 부재에 입사되는 광량에 대한 부재를 흡수한 광량의 비율을 의미할 수 있으며, 부재의 광투과율은 부재의 광흡수율(%)과 광반사율(%)을 100%에서 뺀 값을 의미할 수 있다. 또한, 부재의 광투과율, 광반사율, 및 광흡수율은 Shimadzu 社의 Spolid 3700 장비를 이용하여 측정된 특정 파장에서의 값일 수 있다.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시상태는, 일면 상에 2 이상의 에칭홈, 상기 에칭홈에 인접하여 구비된 돌출부를 포함하는 금속 기재를 준비하는 단계; 상기 금속 기재의 일면 상에 제1 수지층 및 제2 수지층을 순차적으로 적층하여, 적층체를 제조하는 단계; 및 상기 제2 수지층의 표면 상에 레이저를 조사하는 단계;를 포함하고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하이고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 상기 제2 수지층의 광투과율보다 작은 이종 소재 접합체의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 제조방법은, 수지층 간의 접합, 및 수지층과 금속 기재 간의 접합을 간단한 방법을 통해 동시에 형성할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 기재로서 통상의 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 레이저 조사에 의한 패턴 형성이 용이하고, 적절한 광흡수율을 보유하는 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 기재로서, 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 등의 순수 금속, 스테인리스 스틸(STS)과 같은 합금(alloy) 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 기재의 형태는, 레이저 조사에 의한 에칭이 가능하고, 수지와의 접합이 원활하게 이루어질 수 있는 형태라면 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 기재는 평면, 곡면을 포함하는 원통형 및 다면체 등의 형태를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 기재의 일면 상에 레이저(이하, 제1 레이저)를 조사하여, 2 이상의 에칭홈, 상기 에칭홈에 인접하여 구비된 돌출부를 포함하는 금속 기재를 준비할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저는 파장이 1064 nm인 펄스 레이저일 수 있다. 또한, 상기 제1 레이저의 출력은 20 W 이상 200 W 이하일 수 있고, 구체적으로 20 W 이상 100 W 이하, 20 W 이상 50 W 이하, 또는 20 W 이상 40 W 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저의 반복수는 30 kHz 이상 600 kHz 이하일 수 있고, 구체적으로 30 kHz 이상 200 kHz, 40 kHz 이상 600 kHz 이하, 또는 40 kHz 이상 200 kHz 이하일 수 있다.

본 명세서에서, 상기 제1 레이저의 반복수는 펄스레이저의 초당 진동수를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저의 주사 속도는 100 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하일 수 있고, 구체적으로 100 mm/s 이상 400 mm/s 이하, 200 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하, 200 mm/s 이상 400 mm/s 이하, 200 mm/s 이상 450 mm/s 이하, 300 mm/s 이상 400 mm/s 이하, 또는 300 mm/s 이상 450 mm/s 이하일 수 있다.

본 명세서에서 펄스레이저의 주사 속도는, 조사되는 레이저의 일 지점에서 타 지점까지 이동하는 속도를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저의 조사 횟수는 1회 이상 10회 이하일 수 있고, 구체적으로 1회 이상 8회 이하, 1회 이상 4회 이하, 2회 이상 10회 이하, 2회 이상 8회 이하, 2회 이상 4회 이하, 또는 4회 이상 8회 이하일 수 있다. 또한, 상기 제1 레이저의 펄스 폭은 15 ns 이상 220 ns 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저의 스폿 크기는 15 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있고, 구체적으로 25 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 또는 35 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다.

본 명세서에서, 스폿 크기(spot size, 또는 beam size)는, 상기 펄스레이저의 초점의 일측 말단에서 타측 말단까지의 최대 거리를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저의 첨두 출력은 1.5 kW 이상 6 kW 이하일 수 있고, 구체적으로 1.5 kW 이상 3.4 kW 이하, 1.9 kW 이상 6 kW 이하, 또는 1.9 kW 이상 3.4 kW 이하일 수 있다. 또한, 상기 제1 레이저의 펄스 에너지는 0.1 mJ 이상 2 mJ 이하일 수 있고, 구체적으로 0.1 mJ 이상 1 mJ 이하, 0.5 mJ 이상 2 mJ 이하, 또는 0.5 mJ 이상 1 mJ 이하일 수 있다.

상기 제1 레이저의 조사 조건을 전술한 바와 같이 조절함으로써, 상기 에칭홈 깊이, 상기 에칭홈 입구 폭, 상기 에칭홈 중간 폭, 상기 돌출부의 길이, 상기 돌출부의 높이 및 상기 돌출부와 상기 금속 기재의 표면이 이루는 각도 범위를 후술하는 바와 같이 제어할 수 있다. 이를 통해, 상기 금속 기재와 상기 제1 수지층의 접합력을 증대시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저의 에너지 조건은 에칭홈의 벽과 에칭홈 입구에서 증발된 재료의 재응축이 가능하고, 상기 금속 기재에서 돌출되는 돌출부를 상대적으로 거칠게 형성시킬 수 있다. 이를 통해, 상기 금속 기재와 상기 제1 수지층과의 접합이 가능한 면적 및 앵커링 구조(anchoring structure)가 용이하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저는 상기 에칭홈의 깊이 방향으로 조사될 수 있으며, 상기 제1 레이저의 조사에 따라 상기 금속 기재의 일부는 상기 금속 기재의 표면에서 상기 에칭홈의 중심축으로부터 멀어지는 방향으로 용융되어 상기 돌출부를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제1 레이저의 조사에 따라 돌출부를 구비한 부분을 제외한 상기 금속 기재의 나머지 일부는 상기 에칭홈이 형성된 상기 금속 기재 내부에서 상기 에칭홈의 중심축을 향하여 용융될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 좁은 입구 폭을 갖는 에칭홈을 형성할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 레이저의 조사에 따라 상기 금속 기재의 용융이 빠르게 진행될 수 있고, 이후 상기 제1 레이저 초점이 이동하면서 상기 용융된 금속 기재가 냉각될 수 있으며, 상기 용융된 금속 기재가 에칭홈에 인접한 부분에서부터 냉각됨에 따라 중간 폭 대비 상대적으로 좁은 입구 폭을 가지는 에칭홈을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저가 상기 금속 기재의 일면에 조사되는 과정에서, 상기 제1 레이저의 진행 방향에 따라 상기 금속 기재의 일면 상에 에칭홈이 형성될 수 있다. 즉, 제1 레이저의 진행 방향과 상기 에칭홈의 진행 방향이 일치할 수 있다.

또한, 상기 금속 기재의 일면 상에 2 이상의 제1 레이저가 조사될 수 있으며, 상기 2 이상의 제1 레이저의 진행 방향은 교차할 수 있다. 구체적으로, 상기 하나의 제1 레이저의 진행 방향과, 상기 다른 하나의 제1 레이저의 진행 방향은 교차할 수 있다. 상기 하나의 제1 레이저 및 상기 다른 하나의 제1 레이저의 조사를 통하여, 상기 금속 기재의 일면을 격자 구조로 에칭하는 경우, 상기 에칭된 금속 기재의 표면으로부터 밀려 나오는 돌출부(burr)가 에칭홈에 인접하여 상기 금속 기재의 일면 상에, 상기 에칭홈으로부터 멀어지도록 돌출되어 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 조사에 의하여, 상기 금속 기재 일면에 마이크로미터(㎛) 크기의 에칭홈이 형성되는 동시에, 돌출부가 상기 에칭홈에 인접하여, 상기 에칭홈으로부터 멀어지는 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 에칭홈은 상기 제1 레이저의 진행 방향에 따라 형성될 수 있으므로, 상기 하나의 제1 레이저의 진행 방향에 따라 형성된 에칭홈 및 상기 다른 하나의 제1 레이저의 진행 방향에 따라 형성된 에칭홈 각각에 인접하는 돌출부가 연속적으로 이어져 마주보는 형태를 하여, 최종적으로는 4 개의 면으로 이루어지고 그 내부에 공간이 구비된 울타리 형태가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 하나의 에칭홈에 인접하는 돌출부 가운데 하나와, 다른 하나의 에칭홈에 인접한 돌출부 가운데 하나가 연속적으로 이어져 마주보는 형태를 하며, 다른 제1 레이저 진행 방향에 따라 형성되고, 마주보는 한 쌍의 돌출부가 다른 돌출부와 각각 연결되어, 내부에 공간이 구비된 울타리 형태가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 하나의 에칭홈의 진행 방향과 다른 하나의 에칭홈의 진행 방향은 평행할 수 있다. 또한, 상기 하나의 에칭홈의 진행 방향과 다른 하나의 에칭홈의 진행 방향은 직각으로 또는 비직각으로 교차할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따라 에칭된 금속 기재의 표면의 평면도(A) 및 상기 금속 기재를 주사형전자현미경(SEM)으로 관찰한 모습(B)이다.

도 1을 참고하면, 상기 하나의 에칭홈(10)의 진행 방향(X)과 다른 하나의 에칭홈(10)의 진행 방향(Y)이 직각으로 교차하는 경우, 상기 에칭홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비되는 상기 돌출부(20)가 상기 에칭홈(10)의 진행 방향(X 및 Y)에 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 구비되는 것을 확인할 수 있고, 상기 돌출부(20)에 따라 둘러싸이는 표면 영역(30)이 정사각 또는 직사각 형태로 구비될 수 있다.

또한, 도 1을 참고하면, 상기 금속 기재의 표면은 격자 구조의 형태를 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 격자 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 에칭홈(10)의 진행 방향(X)과, 다른 하나의 에칭홈(10)의 진행 방향(Y)이 교차(구체적으로, 직교)함으로써, 상기 에칭홈(10)에 의하여 형성된 구조일 수 있다.

이와 같이, 상기 하나의 에칭홈 및 다른 하나의 에칭홈에 의해 금속 기재의 일면 상에 격자 구조로 패턴이 형성됨에 따라, 상기 금속 기재의 일면의 광반사율을 적절한 수준으로 조절할 수 있다. 이를 통해, 상기 금속 기재의 일면과 상기 제1 수지층 간의 접합이 보다 용이하게 형성될 수 있고, 그 접합력이 우수할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 금속 기재의 측단면도를 나타낸 것이다.

도 2를 참고하면, 상기 금속 기재 표면에 마이크로미터(㎛)단위의 에칭홈(10)이 구비되는 동시에, 돌출부(20a, 20b)가 상기 에칭홈에 인접하여, 상기 에칭홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비될 수 있다. 또한, 도 2를 참고하면, 상기 금속 기재의 표면에, 상기 돌출부가 상기 금속 기재의 표면으로부터 밀려 나오는 형태로 구비될 수 있고, 상기 돌출부는 상기 에칭홈으로부터 멀어지도록 돌출되는 형태로 구비될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 따르면, 상기 하나의 에칭홈(10)에 인접하여 상기 금속 기재 표면에 구비된 돌출부(20b)와 상기 다른 하나의 에칭홈에 인접하여 상기 금속 기재 표면에 구비된 돌출부(20c)가 연속적으로 또는 불연속적으로 이어져 마주보는 형태를 하여, 최종적으로는 4 개의 면으로 이루어지고, 그 내부에 공간(30)이 형성된 울타리 형태가 구비될 수 있다.

나아가, 도 2에 따르면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 금속 기재에 구비된 하나의 에칭홈(10)에 인접한 돌출부 가운데 하나(20b)와, 다른 하나의 에칭홈에 인접한 돌출부 가운데 하나(20c)가 연속적으로 또는 불연속적으로 이어져 마주보는 형태를 하며, 다른 에칭홈의 진행 방향에 따라 구비되고, 마주보는 한 쌍의 돌출부(도시되지 않음)가 20b 및 20c로 표시되는 돌출부와 각각 연결되어, 내부에 표면 영역(30)이 형성된 울타리 형태가 구비될 수 있다.

또한, 하나의 에칭홈의 진행 방향 및 다른 하나의 에칭홈의 진행 방향이 직교하는 경우, 상기 하나의 에칭홈의 진행 방향의 단면 형상과 상기 다른 에칭홈의 진행 방향의 단면 형상은 매우 유사할 수 있지만, 상기 하나의 에칭홈의 진행 방향 및 상기 다른 하나의 에칭홈의 진행 방향이 비직교 교차하는 경우에는, 상기 하나의 에칭홈의 진행 방향의 단면 형상과 상기 다른 에칭홈의 진행 방향의 단면 형상은 상이할 수도 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 돌출부는 상기 금속 기재 일면에 대하여 예각을 이루며 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 에칭홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비된 상기 돌출부와 상기 금속 기재의 일면이 이루는 각도가 예각일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 돌출부가 상기 금속 기재의 일면에 대하여 이루는 각도는 30 ° 이상 80 ° 이하, 30 ° 이상 70 ° 이하, 35 ° 이상 80 ° 이하, 35 ° 이상 70 ° 이하, 35 ° 이상 60 ° 이하, 40 ° 이상 70 ° 이하, 또는 40 ° 이상 60 ° 이하일 수 있다. 상기 돌출부가 상기 금속 기재의 일면에 대하여 이루는 각도를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 금속 기재 일면의 광반사율을 효과적으로 낮출 수 있고, 이를 통해 상기 금속 기재의 일면과 상기 제1 수지층의 접합을 보다 용이하게 수행할 수 있다.

본 명세서에서 상기 돌출부와 상기 금속 기재의 일면이 이루는 각도는 상기 에칭홈으로부터 멀어지는 방향으로 구비된 상기 돌출부와 상기 금속 기재의 일면이 이루는 각도를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에칭홈 입구 폭에 대한 상기 에칭홈 깊이의 비는 1:3 내지 1:14, 또는 1:3 내지 1:13 일 수 있다. 상기 범위에서 상기 제1 수지층이 상기 에칭홈의 내부에 충분히 채워질 수 있게 되어, 상기 금속 기재와 상기 제1 수지층의 접합력이 향상될 수 있다.

본 명세서에서, 상기 에칭홈 입구 폭은, 상기 에칭홈이 형성된 상기 금속 기재 표면의 연장선 상의 상기 에칭홈의 폭을 의미하는 것일 수 있다.

본 명세서에서, 상기 에칭홈 깊이는, 상기 하나의 에칭홈의 최저 지점에서, 상기 금속 기재의 연장선과 상기 하나의 에칭홈의 중심축의 교점까지의 최대 거리를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에칭홈 입구 폭은 10 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하, 또는 10 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 에칭홈의 깊이는 50 ㎛ 이상 250 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이상 240 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이상 250 ㎛ 이하 또는 60 ㎛ 이상 240 ㎛ 이하일 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에칭홈의 중간 폭은 15 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하, 또는 20 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하일 수 있고, 상기 에칭홈 입구 폭에 대한 상기 에칭홈 중간 폭의 비는 1:1.3 내지 1:3 일 수 있다. 상기 범위에서 상기 수지층이 상기 에칭홈에 충분히 채워질 수 있고, 이에 따라 상기 금속 기재와 상기 제1 수지층의 접합력이 향상될 수 있다.

본 명세서에서, 상기 에칭홈 중간 폭은, 상기 에칭홈의 깊이의 절반이 되는 지점의 상기 에칭홈 사이의 최대 거리를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에칭홈의 입구 폭, 중간 폭, 및 깊이를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 금속 기재와 상기 제1 수지층의 접합력을 효과적으로 향상시킬 수 있도록, 상기 금속 기재 일면의 광반사율을 적절한 범위로 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 돌출부의 일측 말단에서 타측 말단까지의 길이는 25 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하, 35 ㎛ 이상 70 ㎛ 이하, 또는 35 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 돌출부의 높이는 30 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 90 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이상 90 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이상 90 ㎛ 이하, 또는 50 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하일 수 있다.

상기 돌출부의 길이와 상기 돌출부의 높이의 범위에서, 상기 제1 수지층이 충분히 공급되어 상기 금속 기재에 충분한 접합력으로 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 에칭홈의 중심축 사이의 거리는 50㎛ 이상 1,000㎛ 이하, 50㎛ 이상 800㎛ 이하, 80㎛ 이상 1,000㎛ 이하, 80㎛ 이상 800㎛ 이하, 80㎛ 이상 500㎛ 이하, 100㎛ 이상 500㎛ 이하, 80㎛ 이상 250㎛ 이하 또는 100㎛ 이상 250㎛ 이하일 수 있다.

상기 범위에서 마주하는 돌출부가 병합되는 현상을 방지함으로써, 상기 수지층이 공급되지 못하는 빈 공간 구조의 형성을 방지할 수 있고, 상기 에칭홈 및 돌출부에 의하여 형성되는 구조물과 상기 수지층 간의 접합 면적이 상대적으로 증가하여, 충분한 결합력을 형성할 수 있다.

본 명세서에서, 상기 에칭홈의 중심축 사이의 거리는, 상기 에칭홈의 깊이가 최대가 되는 하나의 에칭홈의 말단으로부터 다른 하나의 에칭홈의 말단까지의 거리를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 기재와 상기 제1 수지층 사이의 접합력은, 상기 돌출부의 높이가 높을수록, 에칭홈 간의 간격이 좁을수록 강해질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 기재의 일면 상에 제1 레이저를 조사하여 에칭홈 및 돌출부를 형성하여 금속 기재의 일면을 개질시키는 방법 이외에, 상기 금속 기재의 일면을 샌드블라스트(sandblast) 처리, 및/또는 화학적 부식 처리 등의 방법을 이용하여, 상기 금속 기재의 일면을 개질시킬 수 있다. 상기 금속 기재의 일면을 개질시켜, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대한 상기 금속 기재 일면의 광반사율을 10 % 이상 30 % 이하로 조절할 수 있다. 이를 통해, 보다 용이하게 상기 이종 소재 접합체를 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 기재의 일면 상에 제1 수지층 및 제2 수지층을 순차적으로 적층하여 적층체를 제조하고, 상기 제2 수지층의 표면 상에 레이저(이하, 제2 레이저)를 조사함으로써, 제1 수지층과 금속 기재가 접합되고, 제1 수지층과 제2 수지층이 접합된 이종 소재 접합체를 제조할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이 때, 도 3에는 금속 기재의 일면 상에 구비된 에칭홈과 돌출부를 생략 도시하였다.

도 3을 참고하면, 금속 기재(100)의 일면 상에 제1 수지층(210)이 구비되고, 상기 제1 수지층(210)의 일면 상에 제2 수지층(220)이 구비된 적층체에 대하여, 상기 제2 레이저(Laser)를 제2 수지층(220)으로부터 금속 기재(100) 방향으로 조사하여, 이종 소재 접합체를 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 수지층으로부터 금속 기재 방향으로 제2 레이저를 조사하는 경우, 상기 제2 레이저는 제2 수지층 및 제1 수지층을 투과하여, 상기 금속 기재의 일면 상에 도달할 수 있다. 상기 제2 레이저가 제2 수지층으로부터 금속 기재의 일면에 도달하는 과정에서, 제2 수지층과 제1 수지층이 상기 제2 레이저로부터 흡수한 열 에너지, 상기 금속 기재의 일면으로부터 반사되어 제1 수지층이 재흡수한 열 에너지, 및 금속 기재의 일면으로부터 전달된 열 에너지에 의하여, 상기 제1 수지층과 제2 수지층이 융착되어 접합될 수 있다. 또한, 제1 수지층이 용융되어 금속 기재 일면 상에 형성된 에칭홈의 내부를 채우며 금속 기재와 제1 수지층이 접합될 수 있다. 구체적으로, 제1 수지층이 용융됨에 따라. 상기 금속 기재의 표면, 상기 에칭홈 및 상기 울타리 형태의 돌출부 내부 공간에 공급됨으로써, 금속 기재와 제1 수지층 간, 즉 이종(異種) 소재 간의 접합이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하이고, 상기 제1 수지층의 광투과율은 상기 제2 수지층의 광투과율보다 작을 수 있다. 이를 통해, 상기 제2 레이저는 상기 제1 수지층 및 제2 수지층을 투과하여 금속 기재의 일면 상에 효과적으로 도달할 수 있고, 상기 제2 레이저가 금속 기재의 일면 상에 도달하는 과정에서 발생되는 열 에너지를 통해, 금속 기재와 제1 수지층간의 접합, 및 제1 수지층과 제2 수지층 간의 접합이 동시에 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 25 % 이상 65 % 이하, 30 % 이상 60 % 이하, 또는 35 % 이상 65 % 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 수지층의 광투과율은 915 nm 파장을 가지는 광에 대한 것일 수 있다.

상기 제1 수지층의 광투과율을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 제2 레이저는 상기 금속 기재의 일면 상에 용이하게 도달할 수 있고, 상기 금속 기재의 일면 상에 제2 레이저가 도달되는 과정에서 상기 제1 수지층은 열 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 수지층과 제2 수지층 간, 및 제1 수지층과 금속 기재 간의 접합이 동시에 효과적으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광흡수율은 20 % 이상 50 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광흡수율은 25 % 이상 45 % 이하, 또는 30 % 이상 40 % 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 수지층의 광흡수율은 915 nm 파장을 가지는 광에 대한 것일 수 있다.

상기 제1 수지층의 광흡수율을 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 금속 기재의 일면 상에 제2 레이저가 도달되는 과정에서 상기 제1 수지층은 상기 제2 레이저로부터 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있고, 상기 금속 기재의 일면으로부터 반사되는 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 수지층과 제2 수지층간의 접합 및 상기 제1 수지층과 금속 기재 일면 간의 접합이 효과적으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 제1 수지층은 광투과재 및 광흡수재의 역할을 동시에 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 금속 기재 일면의 광반사율은 50 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 금속 기재 일면의 광반사율은 10 % 이상 50 % 이하, 15 % 이상 45 % 이하, 20 % 이상 35 % 이하, 12.5 % 이상 27.5 % 이하, 15 % 이상 25 % 이하, 또는 17 % 이상 23 % 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속 기재 일면의 광반사율은 915 nm 파장을 가지는 광에 대한 것일 수 있다.

상기 금속 기재 일면의 광반사율이 전술한 범위 내인 경우, 상기 금속 기재의 일면에 도달한 제2 레이저를 적절한 정도로 상기 제1 수지층에 반사시켜 제1 수지층에 열 에너지를 전달함과 동시에, 제2 레이저의 에너지가 상기 금속 기재의 일면에 흡수되어 전환된 열(heat)을 통해 계면(상기 금속 기재의 일면과 제1 수지층이 맞닿아 있는 면)의 제1 수지층을 효과적으로 용융시킬 수 있다. 이를 통해, 금속 기재 일면과의 계면에 위치한 제1 수지층 부분이 효과적으로 용융될 수 있으며, 용융된 수지가 상기 금속 기재의 표면, 상기 에칭홈 및 상기 울타리 형태의 돌출부 내부 공간에 용이하게 공급될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제2 수지층의 광투과율은 50 % 이상 80 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제2 수지층의 광투과율은 55 % 이상 75 % 이하, 65 % 이상 78 % 이하, 67.5 % 이상 75 % 이하, 또는 70 % 이상 73 % 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제2 수지층의 광투과율은 915 nm 파장을 가지는 광에 대한 것일 수 있다.

상기 제2 수지층의 광투과율이 전술한 범위 내인 경우, 상기 제2 레이저로부터 유래되는 에너지가 상기 제2 수지층에 집중되어 제1 수지층 및 금속 기재에 에너지가 충분히 전달되지 않는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 수지층의 두께는 0.1 mm 이상 5 mm 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 수지층의 두께는 0.5 mm 이상 4.5 mm 이하, 1.0 mm 이상 4.0 mm 이하, 1.5 mm 이상 4.5 mm 이하, 2 mm 이상 4 mm 이하, 또는 3 mm 이상 3.5 mm 이하일 수 있다. 상기 제1 수지층의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 제1 수지층과 제2 수지층간의 접합 및 제1 수지층과 금속 기재 일면의 접합 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 수지층의 두께가 전술한 범위 내인 경우, 상기 제1 수지층 자체는 상기 이종 소재 접합체의 구조체로 활용될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 수지층은 전술한 광투과율, 광흡수율을 만족하는 것이라면, 당업계에서 사용되는 수지층을 제한없이 채택할 수 있다. 또한, 상기 제2 수지층은 전술한 광투과율을 만족하는 것이라면, 당업계에서 사용되는 수지층을 제한없이 채택할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 수지층 및 제2 수지층 각각은 폴리프로필렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 및 보강재 함유 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 그 종류가 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 보강재는 유리섬유(glass fiber), 탈크(talc) 및 탄소섬유(carbon fiber) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 보강재의 종류를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저(제2 레이저)는 50 W 이상 2,000 W 이하의 출력의 다이오드 레이저일 수 있다. 상기 다이오드 레이저는 순방향 반도체 접합을 능동 매질로 사용하여 발생되는 레이저를 의미할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 레이저의 파장은 근적외선 영역의 파장일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 레이저의 파장은, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장일 수 있고, 구체적으로 915 nm일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 레이저의 출력은 50 W 이상 2,000 W 이하일 수 있으며, 레이저의 스폿 크기, 제1 수지층 및 제2 수지층의 소재에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저(제2 레이저)는 100 ㎛ 이상 5,000 ㎛ 이하의 스폿 크기, 10 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하의 조사 속도, 및 3 회 이하의 조사 횟수로 조사될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 레이저의 스폿 크기는 200 ㎛ 이상 4,500 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이상 3,500 ㎛ 이하, 750 ㎛ 이상 2,000 ㎛ 이하, 또는 1,000 ㎛ 이상 1,500 ㎛ 이하일 수 있으며, 제1 수지층 및 제2 수지층의 소재에 따라 적절히 조절될 수 있다. 또한, 상기 제2 레이저의 주사속도는 50 mm/s 이상 800 mm/s 이하, 70 mm/s 이상 500 mm/s 이하, 또는 100 mm/s 이상 250 mm/s 이하일 수 있으며, 제1 수지층 및 제2 수지층의 소재에 따라 적절히 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 레이저의 조사 횟수는 3 회 이하, 구체적으로 2 회 이하일 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 제조방법은, 적은 수의 제2 레이저 조사 횟수에도 금속 기재와 제1 수지층, 제1 수지층과 제2 수지층 간의 접합을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 제조방법은, 기존의 이종 소재 접합 방법과 달리 화학 유해물질에 의한 환경 오염이나 양산공정 관리가 어려운 등의 문제점이 발생할 우려가 없다. 또한, 공정 단계를 최소화하여 이종 소재 접합체의 제조 효율을 향상시킬 수 있고, 제조 비용을 효과적으로 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시상태는, 일면 상에 2 이상의 에칭홈, 상기 에칭홈에 인접하여 구비된 돌출부를 포함하는 금속 기재; 및 상기 금속 기재의 일면 상에 순차적으로 적층되는 제1 수지층 및 제2 수지층;을 포함하고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하이고, 800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 상기 제2 수지층의 광투과율보다 작은 이종 소재 접합체를 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 상기 이종 소재 접합체는 금속 기재와 제1 수지층 간의 접합력, 및 제1 수지층과 제2 수지층 간의 접합력이 우수할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체는 상기 이종 소재 접합체의 제조방법에 의해 제조된 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 금속 기재, 제1 수지층 및 제2 수지층 각각은 전술한 이종 소재 접합체의 제조방법에서의 금속 기재, 제1 수지층 및 제2 수지층와 동일한 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 수지층은 상기 에칭홈의 내부, 상기 금속 기재의 표면과 돌출부 사이에 채워져 상기 금속 기재에 접합될 수 있다. 구체적으로, 금속 기재의 일면과 접하고 있는 제1 수지층의 용융된 부분이 상기 금속 기재의 표면, 상기 에칭홈 및 상기 울타리 형태의 돌출부 내부 공간에 공급되어 채워짐에 따라, 상기 제1 수지층과 상기 금소 기재 일면이 접합될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 수지층과 제2 수지층은 융착되어 접합된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 수지층에 발생된 열 에너지에 의하여, 상기 제1 수지층과 제2 수지층 간의 계면이 용융되고 융착됨에 따라 접합이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 수지층의 두께는 0.1 mm 이상 5 mm 이하일 수 있다. 종래의 이종 소재 접합체의 경우, 수지층과 금속 기재를 접합하기 위하여, 점착제나 접착제 등을 사용하였다. 이 때, 상기 점착제나 접착제는 나노 미터의 두께 내지 마이크로 미터의 두께를 가지는 것으로서, 수지층과 금속 기재를 접합하는 역할을 수행할 뿐, 이종 소재 접합체의 구조를 이루는 것은 아니었다. 반면, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이종 소재 접합체의 제1 수지층은 전술한 두께를 가짐에 따라, 제2 수지층과 금속 기재을 접합하는 역할을 수행함과 동시에, 이종 소재 접합체의 구조를 이룰 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속 기재의 두께는 0.1 mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 제2 수지층의 두께는 0.1 mm 이상 5 mm 이하일 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

실시예 1

금속 기재의 준비

하기 표 1 과 같은 조건의 2 종류의 펄스 레이저를 1.5 mm 두께의 스틸(steel) 기판의 표면에 서로 직교하도록 이중 조사하여 격자 구조가 되도록 에칭하였다. 레이저 조사를 통해, 에칭홈과, 에칭 시 발생되는 돌출부가 상기 에칭홈의 주변부를 따라 서로 연결되어, 내부에 공간을 만드는 울타리의 형태로 형성되었다.

	펄스 폭(ns)	스폿크기(㎛)	출력(W)	반복수(kHz)	주사속도(mm/s)	첨두 출력(kW)	에너지 밀도(kJ/cm 2)	조사 횟수(회)
실시예 1	220	35	30	40	200	3.2	73	1

이와 같이 형성된 에칭홈의 깊이, 에칭홈의 입구 폭, 및 에칭홈의 중간 폭을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2 에 나타내었다. 구체적으로, 상기 에칭홈의 깊이, 입구 폭, 중간 폭, 돌출부의 깊이 및 돌출부의 높이를 측정하기 위하여, 에칭된 알루미늄 기판을 계면부의 수직방향으로 절단하고, 이를 연마(polishing)하여 시편을 제조하였다. 또한, 각 시편 당 10 개 내지 20 개의 홈에서의 각 형상들(에칭홈의 깊이, 에칭홈의 입구 폭, 에칭홈의 중간 폭, 돌출부의 길이 및 돌출부의 높이)의 측정 값의 평균 값을 계산하여 하기 표 2에 나타내었다.

	에칭 홈 깊이(㎛)	에칭 홈 입구 폭(㎛)	에칭 홈중간 폭(㎛)	돌출부의 길이(㎛)	돌출부의높이(㎛)
실시예 1	80	12	25	45	35

이 때, 상기 준비된 에칭홈 및 돌출부가 구비된 스틸 기판의 표면은, 915 nm 파장에서의 광반사율이 약 21 %이었다.

이종 소재 접합체의 제조

제1 수지층으로, 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 59 %, 광흡수율이 약 30 %이고, 두께가 약 1.6 mm이고 글래스 파이버(glass fiber)가 약 30 중량% 첨가된 호모폴리프로필렌 수지층을 준비하였다. 또한, 제2 수지층으로, 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 72 %, 두께가 약 3.2 mm인 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 수지(CB5230) 기재를 준비하였다.

이후, 준비된 스틸 기판과 제1 수지층, 제2 수지층을 각각 가로 20 mm, 세로 60 mm 크기로 재단한 후, 상기 에칭된 스틸 기판 표면 상에 제1 수지층과 제2 수지층이 1 cm 길이로 중첩되도록 고정하였다. 이를 통해, 스틸 기판, 제1 수지층, 제2 수지층이 순차적으로 구비된 적층체를 준비하였다. 이후, 제2 수지층에서 스틸 기판 방향으로, 915 nm 파장, 스폿 사이즈 3 mm, 출력 450 W의 다이오드 레이저를 40 mm/s 의 조사 속도로 2회 반복 조사(적층체의 폭 방향)하여 이종 소재 접합체를 제조하였다.

실시예 2

제1 수지층으로, 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 35 %, 광흡수율이 약 50 %이고, 두께가 약 3.2 mm이고 글래스 파이버(glass fiber)가 약 30 중량% 첨가된 호모폴리프로필렌 수지층을 준비한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 1

레이저 조사를 통해 에칭홈 및 돌출부가 구비되지 않은 스틸 기판(915 nm 파장에서의 광반사율이 약 52 %)을 준비하고, 제1 수지층으로서 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 35 %, 광흡수율이 약 50 %이고, 두께가 약 1.6 mm이고 글래스 파이버(glass fiber)가 약 30 중량% 첨가된 호모폴리프로필렌 수지층을 준비한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 2

스틸 기판 대신 915 nm 파장에서의 광반사율이 약 5 %인 레이저 흡수용 수지를 준비한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 3

제1 수지층으로서 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 72 %, 광흡수율이 약 15 %이고, 두께가 약 1.6 mm인 호모폴리프로필렌 수지층을 준비하고, 제2 수지층으로서 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 35 %, 두께가 약 3.2 mm이고 글래스 파이버(glass fiber)가 약 30 중량% 첨가된 호모폴리프로필렌 수지층을 준비한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

비교예 4

제1 수지층으로서 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 80 %, 광흡수율이 약 10 %이고, 두께가 약 3.2 mm인 호모폴리프로필렌 수지층을 준비하고, 제2 수지층으로서 915 nm 파장에서의 광투과율이 약 72 %, 두께가 약 1.6 mm인 호모폴리프로필렌 기재를 준비한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이종 소재 접합체를 제조하였다.

도 4a는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 4b는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 이송 소재 접합체를 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 4a의 (1)은 실시예 1에서 제조된 이종 소재 접합체의 측면을 촬영한 사진이고, (2)는 실시예 1에서 제조된 이종 소재 접합체의 상면을 촬영한 사진이다.

도 4a 및 도 4b를 참고하면, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 이종 소재 접합체의 제조 방법은, 금속 기재와 제1 수지층 간의 접합, 제1 수지층과 제2 수지층 간의 접합을 동시에 효과적으로 접합할 수 있음을 확인하였다. 또한, 도 4a의 (1)을 참고하면, 레이저가 조사된 제2 수지층의 표면이 손상되지 않는 것을 확인하였다.

도 5a는 비교예 1에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 5b는 비교예 2에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 5c는 비교예 3에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이고, 도 5d는 비교예 4에서 제조된 이종 소재 접합체를 촬영한 사진이다. 구체적으로, 도 5c의 (1)은 비교예 3에서 제조된 이종 소재 접합체의 측면을 촬영한 사진이고, (2)는 비교예 3에서 제조된 이종 소재 접합체의 상면을 촬영한 사진이다.

도 5a를 참고하면, 금속 기재의 표면에 엥커홈 및 돌출부를 형성하지 않은 경우 비교예 1의 경우, 제1 수지층과 제2 수지층의 접합은 이루어지나, 금속 기재와 제1 수지층 간의 접합이 형성되지 않음을 확인하였다. 또한, 도 5b를 참고하면, 표면 광반사율이 약 5 %인 레이저 흡수용 수지를 기재로 사용한 비교예 2의 경우, 금속 기재와 제1 수지층 간의 접합은 이루어졌으나, 기재로부터 제1 수지층으로 반사로 전달되는 에너지가 충분하지 않아, 제1 수지층과 제2 수지층의 접합이 형성되지 않는 것을 확인하였다.

또한, 도 5c의 (1)을 참고하면, 제1 수지층의 광투과율과 광흡수율, 제2 수지층의 광투과율이 본 발명에서의 범위에서 벗어나고, 제2 수지층의 광투과율이 제1 수지층의 광투과율보다 낮은 비교예 3의 경우, 조사되는 레이저의 대부분의 에너지가 제2 수지층에 집중되고, 제2 수지층을 투과하여 제1 수지층 및 금속 기재에 충분하게 전달되지 않아, 금속 기재와 제1 수지층 간의 접합, 및 제1 수지층과 제2 수지층 간의 접합이 형성되지 않음을 확인하였다. 또한, 도 5c의 (2)을 참고하면, 레이저의 대부분의 에너지가 제2 수지층에 집중되어, 제2 수지층의 표면이 손상되는 것을 확인하였다.

또한, 도 5d를 참고하면, 제1 수지층의 광투과율이 70 %를 초과하고, 제2 수지층의 광투과율이 72 %인 비교예 4의 경우, 금속 기재에 레이저가 충분히 도달하여 금속 기재와 제1 수지층 간의 접합은 형성되나, 제1 수지층의 광투과율이 높아 에너지를 충분히 흡수하지 못하여, 제1 수지층과 제2 수지층 간의 접합이 형성되지 않는 것을 확인하였다.

실험예 1

상기 실시예 1 및 실시예 2와 비교예 1 내지 4에서 제조된 이종 소재 접합체의 양 말단을 (Zwick社, 모델명: Z020)기기에 고정하고, 이를 이용하여 50 mm/min의 속도로 전단인장력을 측정하여 접합강도를 측정하였다.

상기 실험예 1에 따라 전단인장력를 통하여 접합강도를 측정한 결과, 실시예 1은 23MPa의 접합강도를 갖고, 실시예 2는 22MPa의 접합강도를 갖는 것을 확인하였다. 나아가, 실시예 1 및 실시예 2의 전단인장력을 측정하는 과정에서 금속과 플라스틱 계면이 파단되고, 제 1수지층과 제 2수지층 사이의 분리는 일어나지 않았다.

이에 비하여, 비교예 1 및 비교예 3은 이종 소재 접합체 제조과정에서 스틸 기판과 제 1수지층 간의 접합이 형성되지 않으며, 비교예 2는 흡수용 수지와 제 1수지층 간의 접합이 발생하였으나 제 1수지층과 제 2수지층 간의 접합은 발생되지 않았다. 또한, 비교예 4는 스틸 기판과 제 1수지층만 접합이 이루어지고, 제 1수지층과 제 2수지층 간의 접합은 일어나지 않아, 상기 비교예 1 내지 비교예 4인 이종 소재 접합체의 접합강도를 측정할 수 없었다.

[부호의 설명]

10: 에칭홈

20, 20a, 20b, 20c, 20d: 돌출부

30: 표면 영역

100: 금속 기재

210: 제1 수지층

220: 제2 수지층

300: 레이저 흡수용 수지

Claims (10)

1. 일면 상에 2 이상의 에칭홈, 상기 에칭홈에 인접하여 구비된 돌출부를 포함하는 금속 기재를 준비하는 단계;

   상기 금속 기재의 일면 상에 제1 수지층 및 제2 수지층을 순차적으로 적층하여, 적층체를 제조하는 단계; 및

   상기 제2 수지층의 표면 상에 레이저를 조사하는 단계;를 포함하고,

   800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하이고,

   800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 상기 제2 수지층의 광투과율보다 작은 이종 소재 접합체의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광흡수율은 20 % 이상 50 % 이하인 이종 소재 접합체의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 금속 기재 일면의 광반사율은 50 % 이하인 이종 소재 접합체의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제2 수지층의 광투과율은 50 % 이상 80 % 이하인 이종 소재 접합체의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 수지층의 두께는 0.1 mm 이상 5 mm 이하인 이종 소재 접합체의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 레이저는 50 W 이상 2,000 W 이하의 출력의 다이오드 레이저인 이종 소재 접합체의 제조방법.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 레이저는 100 ㎛ 이상 5,000 ㎛ 이하의 스폿 크기, 10 mm/s 이상 1,000 mm/s 이하의 조사 속도, 및 3 회 이하의 조사 횟수로 조사되는 이종 소재 접합체의 제조방법.
8. 일면 상에 2 이상의 에칭홈, 상기 에칭홈에 인접하여 구비된 돌출부를 포함하는 금속 기재; 및

   상기 금속 기재의 일면 상에 순차적으로 적층되는 제1 수지층 및 제2 수지층;을 포함하고,

   800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 20 % 이상 70 % 이하이고,

   800 nm 이상 1100 nm 이하 중 어느 하나의 파장에 대하여, 상기 제1 수지층의 광투과율은 상기 제2 수지층의 광투과율보다 작은 이종 소재 접합체.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 제1 수지층은 상기 에칭홈의 내부, 상기 금속 기재의 표면과 돌출부 사이에 채워져 상기 금속 기재에 접합된 이종 소재 접합체.
10. 청구항 8에 있어서,

    상기 제1 수지층의 두께는 0.1 mm 이상 5 mm 이하인 이종 소재 접합체.

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