WO2020145423A1 - 모바일 디바이스의 케이스 및 이의 코팅방법 - Google Patents

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WO2020145423A1
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case frame
mobile device
metal
coating layer
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PCT/KR2019/000284
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유승균
백숙은
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주식회사 아이엠기술
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Definitions

  • the present invention relates to a case of a mobile device and a coating method thereof, and more particularly, as a case of a mobile phone and a communication device, a mobile device having light, high strength, and improved electromagnetic shielding ability It relates to a case and a coating method thereof.
  • a plastic housing typified by polycarbonate (refer to the right figure in FIG. 1) has been frequently used.
  • a housing of a smartphone made of high-strength aluminum (see the left figure in FIG. 1) is widely used to fix a display of 5 inches or more.
  • such an aluminum housing such as a smart phone case has a problem in that productivity is very low and production price is high because it is manufactured by cutting one by one using a CNC processing machine.
  • the metal housing represented by such aluminum is manufactured by processing aluminum ingots by lathe milling and a CNC device. Most mobile phone makers manufacture and use these metal housings from external contractors.
  • the largest mobile phone maker in Korea has built a manufacturing plant in Vietnam, and it is known that it takes about 40 minutes to produce one metal housing. In particular, it is necessary to install a large number of processing equipment or to secure a large number of subcontractors to manufacture a large number of housings.
  • the electromagnetic wave shielding coating method of a conventional electronic device vacuum metal deposition (Vacuum Metalizing) for depositing a metal on a coated object in a vacuum
  • conductive paint coating method for spraying a liquid containing a metal powder onto the coated object
  • Paint Spray Electroless Plating
  • a coating material is plated inside a plating bath.
  • the conductive paint coating method is mainly used by domestic manufacturers, and it is known that some foreign companies such as Nokia use electroless plating method using polymer alloy as a material.
  • the vacuum metal deposition method is a method that was frequently used in the early stages of the production of mobile phones, and is rarely used at present because of its low productivity, high price, and problems with adhesion to materials.
  • Plating method is used.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is provided on the inside and outside of a mobile phone and a communication device, and has the advantages of plastic and metal, and is a case of a mobile device having light, high strength, improved electromagnetic shielding ability, and a unique color. And to provide a coating method thereof.
  • an embodiment of the present invention provides a substrate and a case of a mobile device that accommodates or wraps an electronic device provided on the substrate.
  • the case of the mobile device is made of a polymer material containing a resin, a case frame having a cover portion for receiving or covering the substrate, and a protruding portion extending sideways of the electronic element from the cover portion; And a metal coating layer formed of metal on the surface of the case frame including the protrusions to improve electromagnetic wave shielding ability.
  • the metal coating layer contains any one of copper, silver, nickel, chromium, cobalt, and compounds thereof, and may have a thickness of 5 to 100 ⁇ m.
  • the case may include an antenna protection area around the antenna of the mobile device, and an antenna protection area in which the metal coating layer is omitted for smooth transmission and reception of radio waves.
  • another embodiment of the present invention provides a method for coating a case of a mobile device that accommodates or wraps a substrate and an electronic device provided on the substrate.
  • a case frame made of a polymer material containing a resin, and having a cover portion for accommodating or covering the substrate and a protruding portion extending laterally from the cover portion to the electronic device to provide.
  • the case frame is thermally dried to remove cleaning agents and moisture from the surface of the case frame.
  • the surface of the heat-dried case frame is subjected to low-temperature plasma treatment to introduce a polar functional group to enable plating of the surface of the case frame.
  • the surface of the low-temperature plasma-treated case frame is subjected to catalytic treatment and activation treatment for subsequent processes.
  • a metal coating layer is formed on the surface of the case frame by electroless plating.
  • the adhesion improving process for improving the adhesion between the case frame and the metal coating layer You can do more.
  • a mobile phone and a communication device it is provided on the inside and the outside of a mobile phone and a communication device, and has the advantages of plastic and metal, and is a case of a mobile device having a light, high strength, and improved electromagnetic shielding ability and a unique color And coating methods thereof.
  • FIG. 1 is a view showing a case of a mobile device manufactured by injecting plastic and a mobile device case CNC-processed aluminum.
  • FIG. 2 is a view showing a case of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a case of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of coating a case of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 are diagrams showing case counterparts used to measure electromagnetic wave shielding ability.
  • 7(a) and 7(b) are views for explaining a method for measuring electromagnetic wave shielding ability.
  • FIG. 1 is a view showing a case of a mobile device manufactured by injecting plastic and a mobile device case CNC-processed aluminum.
  • Aluminum has limitations in micromachining because it is limited by the shape and size of the machining tool during CNC machining. However, since plastics are injection molded in a semi-melted state, it is possible to mold even minute parts that are not possible with CNC machining.
  • FIG. 2 is a view showing a case 100 of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a view for explaining a case 100 of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • the case 100 of the mobile device may mean both a protective case used as an outer portion of a mobile device such as a smartphone and a tablet PC, and a housing surrounding and protecting the internal parts.
  • the case 100 (hereinafter, the case) of the mobile device may accommodate or wrap the substrate 210 and the electronic device 230 provided on the substrate.
  • the case 100 may be combined with the display of the mobile device with the substrate 210 interposed therebetween.
  • the case 100 may include a case frame 110 and a metal coating layer 130 coated on the case frame 110.
  • the case frame 110 may be made of a polymer material containing resin.
  • the case frame 110 may have a cover portion 111 that accommodates or covers the substrate 210 and a protruding portion 113 extending sideways of the electronic device 230 from the cover portion 111.
  • the protrusion 113 may be positioned around the electronic device 230 requiring electromagnetic shielding as illustrated in FIG. 3, surround the electronic device 230, or may be in close contact with the electronic device 230.
  • the protrusion 113 is formed integrally with the case frame 110, or after the formation of the case frame 110, the processing method of attaching the protrusion 113 to the case frame 110 or deforming the case frame 110 It may be formed by.
  • the metal coating layer 130 may be formed by coating a metal on the surface of the case frame 110 including the protrusions 113.
  • the metal coating layer 130 may contain any one of copper, silver, nickel, chromium, cobalt, and compounds thereof, and may have a thickness of 5-100 ⁇ m.
  • the metal coating layer 130 may be formed on most surfaces except for the entire surface or a part of the case 100.
  • the case 100 includes a case frame 110 made of a polymer material such as resin, and thus may have various advantages of the polymer material.
  • Polymer materials including polymers are mainly composed of organic molecules synthesized into long chains.
  • the high molecular weight and molecular bonding of these polymers creates unique properties. These unique properties include toughness, elasticity, low density, high melting point and low melting point, forming ability, electrical resistance and many other properties that vary from a very wide range.
  • the molding ability of the polymer material is very good, and since the formation of the metal coating layer 130 can be performed in large quantities at one time, compared to the method of producing aluminum cases one by one by processing the aluminum block by CNC method, superior productivity Can have
  • the case 100 has a significantly improved stiffness due to the metal coating layer 130, excellent durability, and particularly, electromagnetic wave shielding ability is significantly improved.
  • the metal coating layer 130 has a unique metal color, various designs can be selected.
  • metal coating layers 130 may be formed to be stacked to improve electromagnetic wave shielding ability and mechanical properties.
  • Table 1 shows the results of comparing the effects of various electromagnetic shielding methods.
  • the method using electroless plating since the method using electroless plating has the largest electromagnetic shielding effect, it is possible to shield electromagnetic waves with a thin coating thickness.
  • the thickness of the coating layer required for electromagnetic shielding is 2 to 2.5 microns in electroless plating, and 50 to 75 microns in the case of conductive coatings.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of coating a case 100 of a mobile device according to an embodiment of the present invention.
  • the case 100 of the mobile device that accommodates or wraps the substrate 210 and the electronic device 230 provided on the substrate 210
  • it is made of a polymer material containing a resin to accommodate the substrate 210
  • It provides a case frame 110 having a cover portion 111 to cover or cover, and a protruding portion 113 extending from the cover portion 111 to the side of the electronic device 230 (S10).
  • the case frame 110 may be thermally dried to perform a heat drying process to remove the cleaning agent and moisture on the surface of the case frame 110 (S20).
  • the surface of the case frame 110 that is heat-dried is subjected to a low temperature plasma treatment to introduce a polar functional group to enable plating of the surface of the case frame 110 (S30).
  • the surface of the low-temperature plasma-treated case frame 110 may be subjected to catalytic treatment and activation treatment for subsequent processes (S40).
  • a metal coating layer 130 is formed by plating metal on the surface of the case frame 110 by an electroless plating method (S50).
  • the case frame 110 is provided (S10).
  • the case frame 110 may be a frame having a shape combined with a display of a mobile device as shown in FIGS. 2 and 3(a).
  • the case frame 110 may be made of a polymer material including resin or polymer.
  • the case frame 110 may have a cover portion 111 that accommodates or covers the mobile device substrate 210 and a protruding portion 113 extending laterally from the cover portion 111 to the electronic device 230.
  • the case frame 110 may be formed by injecting resin or plastic, stamping it on a mold, or 3D printing.
  • the protrusion 113 is formed integrally with the case frame 110, or after the formation of the case frame 110, the processing method of attaching the protrusion 113 to the case frame 110 or deforming the case frame 110 It may be formed by.
  • inspection and washing can be carried out.
  • the contaminants such as fingerprints, dust, and organic substances can be visually inspected and ultrasonic cleaning can be performed using an ultrasonic cleaner.
  • heat drying may be performed (S20).
  • the cleaning agent on the surface of the case frame 110 is removed by hot air in the oven, and moisture absorbed in the cleaning process is removed, thereby preventing a process pressure drop in the post process due to moisture and gas.
  • the surface of the case frame 110 may be subjected to low temperature plasma treatment to introduce a polar functional group (S30).
  • a hydrophilic functional group is introduced on the surface of the case frame 110 by a low-temperature plasma to change to a structure capable of plating.
  • the contact angle of H 2 O on the surface of the case frame 110 is greatly reduced, and preferably, the contact angle between 10-50° is maintained, thereby plating the metal to be followed.
  • the effectiveness of the process can be improved.
  • a polar functional group may be generated on the surface, but it must be considered that the processing cost is high because it must be operated under a high vacuum. Therefore, the use of a cold plasma operated in a low vacuum, especially near 10 Torr, can generate polar functional groups on the surface at a much lower cost.
  • the generation of the polar functional group can be confirmed immediately by measuring the contact angle of H 2 O on the surface of the treated case frame 110 or irradiating a hydroxy group or a carbonyl group with an infrared absorption spectroscopy.
  • the degree of functional group generation can be appropriately adjusted to the type of metal to be plated or the required film thickness.
  • Polymeric materials commonly referred to as plastics, are materials with strong hydrophobicity, although they differ according to the constituent elements of the monomer.
  • a metal thin film can be prepared by an electroless plating method using a reducing agent.
  • the case frame 110 to be processed using low temperature plasma
  • the temperature of the glass transition point (Tg) or less preferably, the plasma treatment is performed in a state in which the temperature in the vacuum chamber is 50°C or less.
  • plasma by mixing one or two or more selected from the group consisting of low concentrations of air, acetone, water, acetaldehyde, formalin, acrylic acid, oxygen, nitrogen, argon and hydrogen.
  • the case frame 110 to which the application is applied is PEEK, PPS polyphenylene sulfide, PTFE fluorine resin, PI polyimide, epoxy resin, and these materials
  • PEEK PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE fluorine resin PTFE fluorine resin
  • PI polyimide PI polyimide
  • epoxy resin epoxy resin
  • the polarized case frame (110) After generating a hydrophilic functional group on the surface of the case frame 110 using a low-temperature plasma or ion implantation method containing a reactive gas, the polarized case frame (110)
  • the basic principle is to adsorb a noble metal catalyst metal on the surface and to deposit a metal with a reducing agent without flowing electricity in a state in which metal ions to be plated are concentrated.
  • catalytic treatment and activation treatment may be performed (S40).
  • the case frame 110 plasma-treated in a mixed solution of a catalytic additive eg, palladium chloride (PdCl 2 ) 0.1 to 100 g/l
  • stannous chloride (SnCl 2 ) for 0.1 to 100 g/l is deposited for 5 minutes.
  • an activation process may be performed.
  • the catalyzed case frame 110 is washed three times after 3 minutes of activation treatment at a temperature of 15-50°C in a 50-60% hydrochloric acid solution.
  • the electroless plating method heating is performed for activation of the reducing agent, but since the polymer material is difficult to heat, a catalyst can be used as described above.
  • the palladium ion is easily reduced to a metal state by a reducing agent, and has an advantage of providing activated hydrogen required for reduction of thin film-forming materials such as copper. Sn added so that palladium ions are well exposed is removed by washing with a weak acid solution (hydrochloric acid solution described above).
  • the case frame 110 after introducing a hydrophilic functional group to the surface of the case frame 110 by low temperature plasma treatment, and after immersing the case frame 110 in a catalyst, after washing with hydrochloric acid, the case frame with a detergent or ultrasonic cleaner A process of cleaning 110 may be further included. By adding this process, the hydrophilic functional group introduced on the surface of the case frame 110 can be trimmed, whereby the effect of metal film plating in a subsequent process can be further improved.
  • the metal coating layer 130 may be formed by an electroless plating method (S50).
  • the activated case frame 110 is immersed in an electroless copper plating solution containing copper sulfate, formalin, caustic soda, EDTA, sodium bicarbonate, etc. for 60 minutes, plated, and then washed three times.
  • a metal coating layer 130 made of copper may be formed on the surface of the case frame 110.
  • the case frame 110 may be metal coated with both the cover portion 111 and the protrusion portion 113.
  • the metal coating layer 130 to be plated may be a copper film, a nickel film, a chromium film or a film of a precious metal such as gold or silver, or an alloy or composite film of such a metal.
  • the metal coating layer 130 may not be formed in the protection region 150.
  • the metal coating layer 130 may have superior electromagnetic shielding properties than light metals such as aluminum.
  • an adhesion improvement process may be performed (S60).
  • a process of heating for 5 minutes to 200 minutes at a temperature below the softening point of the polymer material that is the material of the case frame 110 may be further performed.
  • adhesion between the case frame 110 and the metal coating layer 130 may be improved.
  • the case 100 having the case frame 110 coated with the metal coating layer 130 according to this embodiment contributes to reducing mass while improving mechanical performance. That is, it provides high strength compared to the weight ratio. Therefore, it is very strong against external shock compared to the weight ratio. In addition, as described above, the electromagnetic wave shielding ability can be significantly improved.
  • the metal coating layer 130 is used with the necessary functions, or, depending on the needs of additional functions, secondary plating, tertiary plating, or the like is possible.
  • a wet electric plating solution may be used so that a metal layer suitable for the purpose of use is plated on the outermost surface of the case frame 110.
  • the outermost surface layer may be plated with a high-density, high-corrosion-resistant metal such as nickel or chromium, or may be formed with a metal plating solution of a specially formulated color.
  • the case 100 of the mobile device obtained by the above-described process is a metal coating layer 130, and a copper layer with a thickness of about 8 microns or more may be formed in a dense structure.
  • 5 and 6 are diagrams showing case counterparts used to measure electromagnetic wave shielding ability.
  • 7(a) and 7(b) are views for explaining a method for measuring electromagnetic wave shielding ability.
  • the electromagnetic wave shielding ability in the measurement laboratory was immediately determined for the case (upper figure) of the experimental example in which the metal coating layer 130 was formed on the surface of the case frame 110 formed of plastic.
  • the reference value was first measured.
  • the distance of the end point of the antenna was measured as shown in FIG. 7(a) with a transmit-receive antenna based on a height of 1.1 m while maintaining a distance of at least 30 cm from the ground and the bottom surface to determine a reference value.
  • the ⁇ monopole antenna module used as an RF signal generator is a 5V battery-operated module with built-in VCO & PLL and amplifier, and the antenna length is set to 75mm to measure the reference value without a case or housing.
  • an aluminum housing, a plastic housing, and a metal coating layer 130 are formed, respectively, in a case corresponding to the case 100 of the case ⁇ A monopole receiving antenna was placed, a receiving antenna was installed at a predetermined location outside, and the shielding effect was tested.
  • Electromagnetic shielding effect according to material material Aluminum alloy plastic Plastic + Cu plating Plastic + Ag plating Electromagnetic shielding ability (-dB) -66 0 -85 -100 importance 2.7 1.34 1.39 1.40 Weight (g) 1,871 930 961 975 Recipe Die casting ejaculation Injection + plating Injection + plating
  • the case of the mobile device according to this embodiment is about half the weight compared to the aluminum housing, but the electromagnetic shielding performance is improved by about 1.3 times (85/66) to 1.5 times (100/66). .
  • the weight is almost similar to that of the plastic housing, when the electromagnetic shielding ability of the plastic housing is set to 0, it can be seen that the case of this embodiment has improved electromagnetic shielding ability of about 85 to 100.
  • the strength increase by the metal coating layer was tested to obtain the results shown in Table 3 below.
  • the strength of the case of the mobile device can be significantly increased by coating the low-strength plastic with a high-strength metal alloy.
  • the strength can be further increased by increasing the hardness of the metal alloy to be coated or increasing the thickness of the metal coating layer.
  • the case surrounding the inside and the outside of the product of the mobile phone and the communication device with plastic, and coating the conductive high-strength metal it is possible to manufacture a case having the lightness of the metal, the shielding ability of electromagnetic waves and a unique color .
  • the injection molding process and the metal plating process it is possible to significantly reduce the manufacturing cost compared to the existing aluminum housing, as well as to reduce the weight and thickness of the housing and significantly improve the electromagnetic shielding characteristics.

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판과 상기 기판에 구비된 전자소자를 수용하거나 감싸는 모바일 디바이스의 케이스를 제공한다. 모바일 디바이스의 케이스는 수지를 포함하는 고분자소재로 이루어져서 상기 기판을 수용하거나 커버하는 커버부와, 상기 커버부로부터 상기 전자소자의 옆으로 연장된 돌출부를 가지는 케이스 프레임; 그리고 상기 돌출부를 포함한 상기 케이스 프레임의 표면에 금속으로 형성되어 전자파 차폐능을 향상시키는 금속코팅층;을 포함한다.

Description

모바일 디바이스의 케이스 및 이의 코팅방법
본 발명은 모바일 디바이스의 케이스 및 이의 코팅방법{CASE OF MOBILE DEVICE AND COATING METHOD THEREOF}에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 휴대폰 및 통신기기 등의 케이스로서, 가볍고 고강도이고 향상된 전자파 차폐능을 가지는 모바일 디바이스의 케이스 및 이의 코팅방법에 관한 것이다.
최근 모바일 디바이스 기기는 다양한 기능의 탑재되고, 성능이 높아짐에 따라서 이를 표시하기위한 디스플레이의 사이즈가 커져가고 있다.
특히 휴대전화, 게임기기, 정보통신처리장치등 소비자의 다양한 요구기능을 처리하고 표시하기 위하여 고성능 고해상도의 디스플레이가 장착되는 것은 선두 기업들 뿐만 아니라 대부분의 기기제작사들의 추세로 자리를 잡고 있다.
스마트폰의 디스플레이를 고정하고, 부품들을 둘러싸는 케이스로 기능하는 스마트폰의 하우징은 과거에는 폴리카보네이트로 대표되는 플라스틱 하우징(도 1에서 우측 그림 참조)이 많이 사용되었다. 그러나, 근래에는 5인치 이상의 디스플레이를 고정하기 위하여 고강도 알루미늄으로 제작된 스마트폰의 하우징(도 1에서 좌측 그림 참조)이 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 스마트폰 케이스와 같은 알루미늄 하우징은 CNC 가공기기를 사용하여 1개씩 절삭가공을 하여 제작하기 때문에 생산성이 매우 낮고, 생산 가격이 높아지는 문제점이 있다.
그러나 이러한 단점에도 불구하고 선진 휴대폰 전화기 제작사가 알루미늄 하우징을 지속적으로 제조 및 출시하고 있어서, 소비자에게 알루미늄 하우징은 고급라는 인식을 주고 있다. 반면 플라스틱으로 만들어진 휴대폰 하우징은 저급인 것으로 인식되어, 널리 사용되고 있지 못하고 있다.
그러나 이러한 알루미늄이 대표하는 금속제 하우징은 알루미늄괴를 선반밀링 및 CNC 장치로 가공하여 제작되고 있다. 대부분의 휴대폰 제작회사는 이러한 금속제 하우징을 외부의 외주 전문업체로부터 제작하여 납품을 받아 사용하고 있다.
국내의 최대 휴대폰 제작업체는 베트남에 제작 공장을 구축하였으며, 금속제 하우징1개의 제작에 약 40분의 시간이 걸리는 것으로 알려져 있다. 특히, 많은 수량의 하우징을 제작하기 위하여 많은 수의 가공장치를 설치하거나, 많은 외주업체를 확보하는 것을 필수로 하고 있다.
더욱이, 선진업체는 신제품 제작시 발표하기 수개월 전부터 수만대의 CNC가공장치를 확보하여 매우 많은 수량의 하우징을 미리 제작해야 하는 부담을 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 금속제 하우징은 생산성이 낮다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 전자기기의 전자파 차폐 코팅법으로는, 진공중에서 금속을 피코팅물에 증착시키는 진공 금속증착법 (Vacuum Metalizing), 금속분말이 함유된 액을 피코팅물에 분사하는 전도성 페인트 도장법(Conductive Paint Spray), 도금욕 내부에 피코팅물을 넣고 도금하는 무전해도금법(Electroless Plating) 등의 3종류의 방법이 있다. 현재 국내 제조업체에서는 전도성 페인트 도장법이 주로 사되고 있으며, 노키아(Nokia) 등의 외국계 회사에서는 소재로 폴리머 알로이를 사용한 무전해도금법이 일부 사용되는 것으로 알려져 있다.
이 중 진공 금속증착법은 휴대 전화기의 생산초기에 많이 사용되었던 방법으로, 생산성이 낮고, 가격이 높으며, 소재와의 밀착성 등에 문제가 있는 관계로 현재는 거의 사용되고 있지 않으며, 주로 전도성 페인트 도장법 및 무전해도금법이 사용되고 있다.
현재 국내 많은 업체에서는 은 또는 구리의 전도성 페인트를 사용하고 있으며, 이는 주로 미국에서 수입하여 사용하고 있다. 이 방법은 소재의 재질에 영향을 덜 받으며, 양호한 밀착력을 나타내나, 은 전도성 페인트의 경우 유기용제가 사용되기 때문에 건조시 공해물질이 배출되며, 가격이 높다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휴대폰 및 통신기기 등의 내부 및 외부에 구비되며, 플라스틱의 장점과 금속의 장점을 함께 가져서, 가볍고 고강도이고 향상된 전자파 차폐능을 가지고 특유의 색상을 가지는 모바일 디바이스의 케이스 및 이의 코팅방법을 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 기판과 상기 기판에 구비된 전자소자를 수용하거나 감싸는 모바일 디바이스의 케이스를 제공한다. 모바일 디바이스의 케이스는 수지를 포함하는 고분자소재로 이루어지고, 상기 기판을 수용하거나 커버하는 커버부와, 상기 커버부로부터 상기 전자소자의 옆으로 연장된 돌출부를 가지는 케이스 프레임; 그리고 상기 돌출부를 포함한 상기 케이스 프레임의 표면에 금속으로 형성되어 전자파 차폐능을 향상시키는 금속코팅층;을 포함한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속코팅층은 구리, 은, 니켈, 크롬, 코발트, 및 이들의 화합물중 어느 하나를 함유하며, 두께가 5 - 100㎛일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 케이스는 상기 모바일 디바이스의 안테나의 주변의 안테나 보호영역으로서, 전파의 송수신 원활을 위해 상기 금속코팅층이 생략된 안테나 보호영역;을 구비할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 기판과 상기 기판에 구비된 전자소자를 수용하거나 감싸는 모바일 디바이스의 케이스의 코팅방법을 제공한다. 모바일 디바이스의 케이스의 코팅방법에서, 먼저, 수지를 포함하는 고분자소재로 이루어지고, 상기 기판을 수용하거나 커버하는 커버부와, 상기 커버부로부터 상기 전자소자의 옆으로 연장된 돌출부를 가지는 케이스 프레임을 제공한다. 이후, 상기 케이스 프레임을 열건조하여 상기 케이스 프레임의 표면의 세척제 및 수분을 제거한다. 다음으로, 열건조된 케이스 프레임의 표면을 저온 플라즈마처리하여 상기 케이스 프레임의 표면을 도금이 가능하도록 극성 관능기를 도입한다. 계속해서, 저온 플라즈마처리된 케이스 프레임의 표면을 후속공정을 위한 촉매처리 및 활성화처리를 한다. 이후, 무전해도금법으로 상기 케이스 프레임의 표면에 금속코팅층을 형성한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 금속코팅층을 형성한 이후, 상기 고분자소재의 연화점 이하 온도로 5분∼200분간 가열하여 가스를 제거함으로써, 상기 케이스 프레임과 상기 금속코팅층 간의 접착력을 향상시키는 접착력 향상공정을 더 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 휴대폰 및 통신기기 등의 내부 및 외부에 구비되며, 플라스틱의 장점과 금속의 장점을 함께 가져서, 가볍고 고강도이고 향상된 전자파 차폐능을 가지고 특유의 색상을 가지는 모바일 디바이스의 케이스 및 이의 코팅방법을 제공할 수 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.
도1은 알루미늄을 CNC가공한 모바일 디바이스 케이스와 플라스틱을 사출하여 제조한 모바일 디바이스의 케이스를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 디바이스의 케이스를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 디바이스의 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 디바이스의 케이스의 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
도 5 및 도 6은 전자파 차폐능 측정에 사용된 케이스 대응품들을 나타내는 도면들이다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 전자파 차폐능을 측정하기 위한 방법을 설명하는 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.
도1은 알루미늄을 CNC가공한 모바일 디바이스 케이스와 플라스틱을 사출하여 제조한 모바일 디바이스의 케이스를 나타내는 도면이다.
알루미늄은 CNC가공시 가공공구의 형상 및 크기에 제약을 받으므로 미세가공에 한계가 있다. 그러나 플라스틱은 반용융 상태로 사출성형을 하므로 CNC 가공으로는 불가능한 미세한 부분까지 성형이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 디바이스의 케이스(100)를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 디바이스의 케이스(100)를 설명하기 위한 도면이다.
모바일 디바이스의 케이스(100)는 스마트폰, 테블릿PC 등 모바일 디바이스의 외곽으로 사용되는 보호 케이스와, 내부 부품을 감싸서 보호하는 하우징을 모두 의미할 수 있다.
모바일 디바이스의 케이스(100)(이하, 케이스)는 기판(210)과 상기 기판에 구비된 전자소자(230)를 수용하거나 감쌀 수 있다. 이 경우, 케이스(100)는 기판(210)을 사이에 두고 모바일 디바이스의 디스플레이와 결합될 수 있다.
케이스(100)는 케이스 프레임(110) 및 케이스 프레임(110)에 코팅된 금속코팅층(130)을 포함할 수 있다.
케이스 프레임(110)은 수지를 포함하는 고분자소재로 이루어질 수 있다. 케이스 프레임(110)은 기판(210)을 수용하거나 커버하는 커버부(111)와, 커버부(111)로부터 전자소자(230)의 옆으로 연장된 돌출부(113)를 가질 수 있다.
돌출부(113)는 전자파 차폐가 요구되는 전자소자(230)의 주변에 도 3에 예시된 바와 같이 위치하거나, 전자소자(230)를 둘러싸거나, 전자소자(230)와 밀착될 수도 있다. 돌출부(113)는 케이스 프레임(110)과 일체로 형성되거나, 케이스 프레임(110)의 형성이후, 돌출부(113)를 추가로 케이스 프레임(110)에 붙이거나, 케이스 프레임(110)을 변형하는 가공법에 의해 형성될 수도 있다.
금속코팅층(130)은 돌출부(113)를 포함한 케이스 프레임(110)의 표면에 금속이 코팅되어 형성될 수 있다. 금속코팅층(130)은 구리, 은, 니켈, 크롬, 코발트, 및 이들의 화합물중 어느 하나를 함유할 수 있으며, 그 두께가 5 - 100㎛일 수 있다.
금속코팅층(130)은 케이스(100)의 전체 표면 또는 일부 영역을 제외한 대부분의 표면에 형성될 수 있다.
케이스(100)는 수지와 같은 고분자소재로된 케이스 프레임(110)을 포함하므로, 고분자소재의 다양한 장점을 가질 수 있다.
폴리머를 포함하는 고분자소재는 주로 긴 사슬로 합성되는 유기분자로 구성된다. 이러한 폴리머의 고분자량 및 분자결합은 고유한 특성을 발생시킨다. 이러한 고유한 특성은 인성, 탄력성, 저밀도, 고융점 및 저융점, 성형능력, 전기저항 및 매우 다양한 범위에서 다양한 많은 다른 특성을 포함한다.
특히, 고분자소재의 성형능력은 매우 우수하고, 금속코팅층(130) 형성은 다량으로 한번에 수행될 수 있으므로, 알루미늄 블록을 CNC 방식으로 가공하여 알루미늄 케이스를 1개씩 생산하는 방법에 비하여, 월등한 생산성을 가질 수 있다.
또한, 케이스(100)는 금속코팅층(130)으로 인해 강성이 현저히 향상되며 내구성이 우수하고, 특히, 전자파 차폐능이 현저히 향상된다. 또한, 금속코팅층(130)은 고유한 금속의 색상을 띄므로, 디자인적으로도 다양한 선택이 가능하게 한다.
또한, 필요한 경우, 서로 다른 종류의 금속코팅층(130)을 적층되도록 형성하여, 전자파 차폐능, 기계적 물성의 개선 등을 할 수 있다.
표 1은 각종 전자파 차폐공법의 효과를 비교한 결과를 나타낸다.
전자파 차폐 공법의 효과비교
코팅기술 코팅소재 차폐효과(dB) 접점충전 요철부균일성 두께차폐효과 두께균일성 내식성내구성 밀착성
무전해도금 CuNi 80-110 ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ○
진공도금 Al 60-80 △ △ △ △ ○ △
전도성페인트코팅 Ni 40-60 × △ △ △ ○ ○
Cu 50-70 △ △ △ △ △ ○
Ag 70-80 △ △ △ △ △ ○
◎ : 매우양호 ○ ; 양호 △ ; 사용가능 ×; 사용불가
상기 표1을 참조하면, 무전해도금을 사용하는 방법이 가장 전자파 차폐 효과가 크므로 얇은 코팅 두께로 전자파 차폐가 가능해진다. 통상 전자파 차폐에 요구되는 코팅층의 두께는 무전해도금에서는 2~2.5미크론이며, 전도성 도료의 경우는 50~75미크론이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 디바이스의 케이스(100)의 코팅방법을 나타내는 순서도이다.
기판(210)과 기판(210)에 구비된 전자소자(230)를 수용하거나 감싸는 모바일 디바이스의 케이스(100)의 코팅방법에 있어서, 먼저, 수지를 포함하는 고분자소재로 이루어져서 기판(210)을 수용하거나 커버하는 커버부(111)와, 커버부(111)로부터 전자소자(230)의 옆으로 연장된 돌출부(113)를 가지는 케이스 프레임(110)을 제공한다(S10).
다음으로, 케이스 프레임(110)을 열건조하여 케이스 프레임(110)의 표면의 세척제 및 수분을 제거하는 열건조 공정을 수행할 수 있다(S20).
이후, 열건조된 케이스 프레임(110)의 표면을 저온 플라즈마처리하여 케이스 프레임(110)의 표면을 도금이 가능하도록 극성 관능기를 도입한다(S30).
다음으로, 저온 플라즈마처리된 케이스 프레임(110)의 표면을 후속공정을 위한 촉매처리 및 활성화처리를 수행할 수 있다(S40).
다음으로, 무전해도금법으로 케이스 프레임(110)의 표면에 금속을 도금하여 금속코팅층(130)을 형성한다(S50).
금속코팅층(130)을 형성한 이후, 고분자소재의 연화점 이하 온도로 5분∼200분간 가열하여 가스를 제거함으로써, 고분자소재와 금속코팅층(130) 간의 접착력을 향상시키는 접착력 향상공정을 더 수행할 수 있다(S60).
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 각 과정을 더 상세히 설명한다.
모바일 디바이스의 케이스(100)의 코팅방법에서, 먼저, 케이스 프레임(110)을 제공한다(S10). 케이스 프레임(110)은 도 2 및 도 3(a)에 제시된 바와 같은 모바일 디바이스의 디스플레이와 결합되는 형상을 가지는 프레임일 수 있다.
케이스 프레임(110)은 수지 또는 폴리머를 포함하는 고분자소재로 이루어질 수 있다. 케이스 프레임(110)은 모바일 디바이스 기판(210)을 수용하거나 커버하는 커버부(111)와, 상기 커버부(111)로부터 상기 전자소자(230)의 옆으로 연장된 돌출부(113)를 가질 수 있다. 케이스 프레임(110)은 수지나 플라스틱을 사출하거나 틀에 찍어내거나, 3D프린팅 등으로 형성될 수 있다.
돌출부(113)는 케이스 프레임(110)과 일체로 형성되거나, 케이스 프레임(110)의 형성이후, 돌출부(113)를 추가로 케이스 프레임(110)에 붙이거나, 케이스 프레임(110)을 변형하는 가공법에 의해 형성될 수도 있다.
다음으로, 검사 및 세척을 실시할 수 있다. 예를 들어, 케이스 프레임(110)의 외형불량을 검사한 후 지문, 먼지, 유기물 등의 오염물을 육안으로 검사하고, 초음파 세정기를 사용하여 초음파 세척을 실시할 수 있다.
다음으로, 열건조를 실시할 수 있다(S20). 예들 들어, 오븐속에서 열풍에 의하여 케이스 프레임(110)의 표면의 세척제를 제거하며, 세척공정에서 흡수된 수분을 제거하여, 수분 및 가스로 인한 후공정의 공정압력 저하를 방지할 수 있다.
열건조 공정 이후, 계속해서, 케이스 프레임(110)의 표면을 저온 플라즈마처리하여 극성관능기를 도입할 수 있다(S30). 예를 들어, 진공챔버에 케이스 프레임(110)을 넣은 후 저온 플라즈마에 의하여 케이스 프레임(110)의 표면에 친수성 관능기를 도입하여 도금이 가능한 구조로 변화시킨다.
이러한, 저온 플라즈마처리 공정을 통해, 케이스 프레임(110)의 표면의 H2O에 대한 접촉각은 크게 작아지며, 바람직하게는 10-50° 사이의 상기 접촉각이 유지되며, 이로 인해 후속될 금속의 도금 공정의 효과가 향상될 수 있다.
산소 등의 반응성 가스 중에서 수소 등의 이온 비임으로 고분자 재료를 처리하여도 표면에 극성관능기를 생성시킬 수 있으나, 고도의 진공 하에서 조작하여야 하므로 처리비이 비싸다는 점을 고려하여야 한다. 따라서, 특히 10 Torr 근처의 낮은 진 공하에서 조작되는 저온 플라즈마(cold plasma)를 이용하면 훨씬 저렴한 비용으로 표면에 극성관능기를 발생시킬 수 있다.
아세톤이나 초산 등 산소가 있어 표면에 극성기를 발현시킬 수 있는 물질을 플라즈마로 활성화시켜 PE나 PP 등 고분자 물질과 반응시키면 표면에 C=O 나 O-H 등 극성관능기가 생성된다. 극성관능기의 생성은 처리한 케이스 프레임(110) 표면에서 H2O의 접촉각을 측정하거나 적외선 흡수 분광기로 히드록시기나 카르보닐기를 조사하여 바로 확인할 수 있다. 또한 처리시간과 플라즈마 발생장치의 조작조건을 조절하여, 도금할 금속 종류나 요구되는 피막 두께에 적절하게 관능기 발생 정도를 조절할 수 있다
플라스틱으로 통칭되는 고분자 물질은 단량체의 구성원소에 따라 차이가 있긴 하지만, 대체로 소수성이 강한 재료이다. 기계부품으로 많이 사용되는 PEEK, PPS, 폴리카보네이트, 불화수지(teflon, PTFE), 에폭시 수지 등은 모두 소수성이다.
이러한 고분자 물질은 전기를 통하지 않고 매우 안정하여 쉽게 산화 환원되지 않으므로 전기도금이나 화학적 환원방법인 일반적인 무전해 도금방법으로 케이스 프레임(110) 표면에 금속박막을 형성시킬 수 없다. 그러나, 고분자 물질 표면에 금속이온을 축적시킬 수 있는 관능기가 많으면 환원제를 이용하는 무전해 도금법으로 금속박막을 제조할 수 있다.
예를 들어, 케이스 프레임(110)의 표면에 후술될 금속코팅층(130)을 형성하기 위한 케이스 프레임(110)의 표면처리를 위한 플라즈마처리공정에 있어서, 저온 플라즈마를 사용하여 처리하는 케이스 프레임(110)의 온도가 유리전이점(Tg) 이하가 되도록 하며, 바람직하게는 진공조 내의 온도가 50℃ 이하가 되는 상태에서 플라즈마처리가 이루어지도록 한다.
또한, 저농도의 공기, 아세톤, 물, 아세트 알데히드, 포르말린, 아크릴산, 산소, 질소, 아르곤 및 수소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합하여 플라즈마를 발생시키는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 저온 플라즈마처리 후 무전해도금법의 적용에 있어서, 그 적용 대상이 되는 케이스 프레임(110)은 PEEK, PPS폴리페닐렌 설파이즈, PTFE불소수지, PI폴리이미드, 에폭시수지 및 이러한 소재와 예: 카본파이버, 글라스파이버, 알루미나 등의 유기물 또는 무기물 간의 혼합물을 사용할 수 있으며, 사용되는 귀금속촉매는 팔라듐인 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서의 도금방법에 있어서, 반응성 가스를 함유하는 저온 플라즈마 또는 이온주입의 방법을 사용하여 케이스 프레임(110)의 표면에 친수성 관능기를 발생시킨 후, 극성을 띈 케이스 프레임(110) 표면에 귀금속 촉매금속을 흡착시키고, 도금하려는 금속 이온을 농축시킨 상태에서 전기를 흘리지 아니하고 환원제로 금속을 석출시켜 금속피막을 제조하게 되는 것을 기본원리로 한다.
다음으로, 저온 플라즈마처리 이후, 촉매처리 및 활성화처리를 수행할 수 있다(S40). 예를 들어, 촉매부여액(예: 염화팔라듐(PdCl2) 0.1∼100g/ℓ)와 염화제일주석(SnCl2)이 0.1∼100g/ℓ 혼합액속에 플라즈마처리된 케이스 프레임(110)을 5분간 침적시킨다. 이후, 활성화 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 촉매처리된 케이스 프레임(110)을 50-60%의 염산 용액에서15∼50℃의 온도로 3분간 활성화 처리후 3회 수세 한다.
무전해도금법에서는 환원제의 활성화를 위해 가열하지만, 고분자 물질은 가열하기 곤란하므로, 전술한 바와 같이 촉매를 사용할 수 있다. 팔라듐 이온은 환원제에 의해 쉽게 금속 상태로 환원되어 구리 등 박막형성 물질의 환원에 필요한 활성화된 수소를 제공한다는 장점이 있다. 팔라듐 이온이 잘 노출되도록 첨가한 Sn을 약한 산성액(전술한 염산용액)으로 세척하여 제거한다.
더욱 바람직하게는, 저온 플라즈마처리에 의한 케이스 프레임(110)의 표면에 친수성 관능기를 도입하고, 케이스 프레임(110)을 촉매에 침지시킨 후, 염산으로 수세하는 과정 이후, 세정제나 초음파 세척기로 케이스 프레임(110)을 세정하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이러한 과정을 추가함으로써 케이스 프레임(110)의 표면에 도입된 친수성 관능기를 정돈되게 할 수 있고, 이로 인해 후속 공정에서의 금속피막 도금의 효과가 더 향상될 수 있다.
계속해서, 무전해도금법으로 금속코팅층(130)을 형성할 수 있다(S50).
예를 들어, 구리도금의 경우, 활성화 처리된 케이스 프레임(110)을 황산동, 포르말린, 가성소다, EDTA, 중탄산소다등이 혼합된 무전해 동도금액에 60분간 침적하여 도금을 실시한 후, 3회 수세하여, 케이스 프레임(110)의 표면에 구리로된 금속코팅층(130)을 형성할 수 있다.
또는, 20∼150㎖/ℓ의 황산 혹은 염산이 함유된 수용액에서 15∼40℃의 온도로 1∼15분간 케이스 프레임(110)을 침지시킨 후, 무전해 도금을 실시하는 것도 가능하다.
케이스 프레임(110)은 도 3에 예시된 바와 같이, 커버부(111)와 돌출부(113)가 모두 금속코팅될 수 있다. 도금되는 금속코팅층(130)은 구리피막, 니켈피막, 크롬피막 또는 금, 은 등의 귀금속 등의 피막이나, 이러한 금속의 합금 또는 복합재료 피막일 수 있다.
한편, 금속코팅층(130)이 모바일 디바이스의 안테나의 전파의 송수신에 영향을 주는 것을 방지하기 위해, 케이스 프레임(110) 중 안테나 주변의 일정 영역을 안테나 보호영역(150; 도 2참조)으로 하여, 보호영역(150)에는 금속코팅층(130)을 형성하지 않을 수 있다.
이러한 금속코팅층(130)은 전자파 차폐성이 알루미늄 등의 경금속보다 우수한 특성을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 금속코팅층(130)을 도금하는 공정 이후, 접착력 향상 공정이 수행될 수 있다(S60).
예를 들어, 케이스 프레임(110)의 재료인 고분자소재의 연화점 이하 온도로 5분∼200분간 가열하는 공정이 더 수행될 수 있다. 이러한 공정에 의해, 케이스 프레임(110)과 금속코팅층(130) 간의 접착력이 향상될 수 있다.
이러한 본 실시예에 따른 금속코팅층(130)으로 피복된 케이스 프레임(110)을 가지는 케이스(100)는 기계적 성능을 향상시키면서 질량을 줄이는데 기여한다. 즉 무게비율에 비하여 높은 강도를 제공한다. 따라서, 무게 비율에 비하여 외부 충격에 매우 강하다. 또한, 전술한 바와 같이, 전자파 차폐능이 현저히 향상될 수 있다.
한편, 소재의 물성은 최외측에 도금되는 금속의 종류 및 물성에 크게 영향을 받으므로 목적에 따라서 물성이 상이한 금속 또는 금속을 포함하는 합금이나 금속복합재를 형성할 수 있다. 즉, 금속코팅층(130)만으로 필요한 기능을 가지고 사용되거나, 추가적인 기능의 필요에 따라, 2차도금, 3차도금 등이 가능하다. 이러한, 2차도금 및 3차도금 등 후속하는 도금공정에서는 습식 전기 도금액을 사용하여, 사용목적에 적합한 금속층이 케이스 프레임(110)의 가장 외측 표면에 도금되도록 할 수 있다.
예를 들어, 전술된 금속코팅층(130) 위에 추가하여 가장 바깥 표면층으로서 니켈 또는 크롬 등의 고밀도 고내식성 금속으로 도금하거나, 특별히 조성된 색상의 금속 도금액으로 바깥 표면층을 형성할 수도 있다.
이와 같은 공정에 의하여 얻은 모바일 디바이스의 케이스(100)는 금속코팅층(130)으로서 약 8미크론 이상의 두께로 구리층이 치밀한 구조로 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6은 전자파 차폐능 측정에 사용된 케이스 대응품들을 나타내는 도면들이다. 도 7(a) 및 도 7(b)는 전자파 차폐능을 측정하기 위한 방법을 설명하는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 플라스틱으로 형성된 케이스 프레임(110)의 표면에 금속코팅층(130)을 형성한 실험예의 케이스(상측 그림)에 대해 측정실험실(하측 그림)에서 전자파 차폐능을 즉정하였다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 알루미늄 하우징(상측 사진) 및 플라스틱 하우징(하측 사진)을 비교대상으로 하여 측정하였다.
전자파 차폐능 측정에 있어서, 도 7(a)에 예시된 바와 같이, 먼저 기준값을 측정하였다.
안테나 끝 지점의 거리를 그라운드와 바닥면으로부터 최소 30cm 이상을 유지한 상태로 1.1m 높이를 기준하여 송-수신 안테나로 도 7(a)와 같이 측정하여 기준값 (Reference)을 정하였다.
RF 신호 발생기로 사용된 λ모노폴 안테나 모듈은 5V 배터리로 동작하는 모듈로 VCO & PLL 및 앰프가 내장된 지그이며 안테나 길이는 75mm로 설정하여 케이스나 하우징이 없는 상태에서 기준값을 측정하였다.
이후, 차폐효과를 측정하기 위해 도 7(b)에 예시된 바와 같이, 차폐박스로서, 알루미늄 하우징, 플라스틱 하우징 및 금속코팅층(130)이 형성된 본 실시예의 케이스(100)에 대응하는 케이스 내에 각각 λ모노폴 수신 안테나를 배치하고, 외부의 미리 설정된 위치에 수신 안테나를 설치하고 차폐효과를 시험하였다.
시험결과 아래 표2와 같은 결과를 얻었다.
재질에 따른 전자파 차폐효과
재질 알루미늄합금 플라스틱 플라스틱+Cu도금 플라스틱+Ag도금
전자파 차폐능 (-dB) -66 0 -85 -100
비중 2.7 1.34 1.39 1.40
무게 (g) 1,871 930 961 975
제조법 다이케스팅 사출 사출+도금 사출+도금
표2를 참조하면, 본 실시예에 따른 모바일 디바이스의 케이스가 알루미늄 하우징에 비해 무게는 절반 정도이지만 전자파 차폐능은 약 1.3배(85/66)~1.5배 (100/66) 향상된 것을 알 수 있다. 또한, 플라스틱 하우징에 비하면 무게는 거의 비슷하지만, 플라스틱 하우징의 전자파 차폐능을 0으로 둘 때, 본 실시예에의 케이스는 85 내지 100 정도의 전자파 차폐능이 향상된 것을 알 수 있다. 또한, 금속코팅층에 의한 강도 증가를 테스트하여 아래의 표3과 같은 결과를 얻었다.
금속코팅층에 의한 강도 증가
경도(Hv) 인장강도 (N/mm2) 비고
500 1,700 합금의 비중 :Ni-P 7.9Ni-B 8.6Cr합금 7.5
600 2,150
700 2,500
800 2,900
900 3,300
비교를 위해, 3D 프린팅된 ABS소재(ABS 비중 : 1.05)의 인장강도 테스트 결과를 보면 아래 표4와 같다.
3D 프린팅된 ABS소재 인장강도 테스트
두께 인장강도
최대점응력 (N/mm2) 파단점 응력 (N/mm2)
2mm 24.0175 23.0561
3mm 30.2571 29.0415
4mm 29.6829 25.9814
5mm 27.1333 26.7841
상기 표3 및 표4를 참조하면, 강도가 낮은 플라스틱에 강도가 높은 금속합금을 코팅함으로써 모바일 디바이스의 케이스의 강도를 현저히 증가시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 코팅되는 금속합금의 경도를 높게 하거나, 금속코팅층의 두께를 증가시키면 강도는 더욱 높아질 수 있음을 알 수 있다.
본 실시예에 의하면 휴대폰 및 통신기기 제품의 내부와 외부를 감싸는 케이스를 플라스틱으로 성형 후, 전도성 고강도 금속을 코팅함으로서 가벼우면서도 금속의 강도와 전자파 차폐능 및 독특한 색상을 가지는 케이스를 제작 할 수 있게 된다. 즉, 사출성형 공정과 금속도금 공정의 적용에 의하여 기존의 알루미늄제 하우징에 비하여 제작 비용을 크게 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 하우징의 무게와 두께 감소 및 전자파 차폐 특성을 크게 향상시킬 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.
상기 발명의 실시를 위한 최선의 형태에 함께 기재하였다.

Claims (5)

  1. 기판과 상기 기판에 구비된 전자소자를 수용하거나 감싸는 모바일 디바이스의 케이스에 있어서,
    수지를 포함하는 고분자소재로 이루어져 상기 기판을 수용하거나 커버하는 커버부와, 상기 커버부로부터 상기 전자소자의 옆으로 연장된 돌출부를 가지는 케이스 프레임; 그리고
    상기 돌출부를 포함한 상기 케이스 프레임의 표면에 금속으로 형성되어 전자파 차폐능을 향상시키는 금속코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스의 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속코팅층은 구리, 은, 니켈, 크롬, 코발트, 및 이들의 화합물중 어느 하나를 함유하며, 두께가 5 - 100㎛인 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스의 케이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 모바일 디바이스의 안테나의 주변의 안테나 보호영역으로서, 전파의 송수신 원활을 위해 상기 금속코팅층이 생략된 안테나 보호영역;을 구비하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스의 케이스.
  4. 기판과 상기 기판에 구비된 전자소자를 수용하거나 감싸는 모바일 디바이스의 케이스의 코팅방법에 있어서,
    수지를 포함하는 고분자소재로 이루어지고, 상기 기판을 수용하거나 커버하는 커버부와, 상기 커버부로부터 상기 전자소자의 옆으로 연장된 돌출부를 가지는 케이스 프레임을 제공하는 단계;
    상기 케이스 프레임을 열건조하여 상기 케이스 프레임의 표면의 세척제 및 수분을 제거하는 연건조 단계;
    열건조된 케이스 프레임의 표면을 저온 플라즈마처리하여 상기 케이스 프레임의 표면을 도금이 가능하도록 극성 관능기를 도입하는 저온 플라즈마처리 단계;
    저온 플라즈마처리된 케이스 프레임의 표면을 후속공정을 위한 촉매처리 및 활성화 처리하는 단계; 그리고
    무전해도금법으로 상기 케이스 프레임의 표면에 금속층을 형성하는 금속코팅층 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스의 케이스의 코팅방법.
  5. 제4항에 있어서,
    금속코팅층을 형성하는 단계 이후, 상기 고분자소재의 연화점 이하 온도로 5분∼200분간 가열하여 가스를 제거함으로써, 상기 케이스 프레임과 상기 금속코팅층 간의 접착력을 향상시키는 접착력 향상단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 디바이스의 케이스의 코팅방법.
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