WO2022260488A1 - 매트한 표면을 가지는 하우징을 가지는 전자 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents
매트한 표면을 가지는 하우징을 가지는 전자 장치 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
매트한 표면을 가지는 하우징을 가지는 전자 장치 및 이의 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 하우징을 포함하는 전자 장치로서, 상기 하우징은, 알루미늄 합금을 포함하는 모재, 상기 모재 표면 상에서 서로 인접하여 형성된 복수의 피트(pit), 및 상기 모재 표면의 결정립계 부위가 상기 표면 상으로 돌출되어 형성되는 결정립계 돌출부를 포함할 수 있다. 전자 장치용 하우징의 제조 방법은, 알루미늄 합금을 포함하는 모재를 염소염화 이온을 함유하는 에칭 용액에 침적하여 상기 모재를 식각함으로써 상기 모재의 표면에 요철을 발생시키는 에칭 단계 및 상기 에칭 단계를 완료한 상기 모재를 양극 산화 용액에 침적시키고, 상기 모재를 양극으로 하여 전류를 인가함으로써 상기 모재 표면에 양극 산화 층을 형성시키는 양극 산화 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 매트한 표면을 가지는 하우징을 가지는 전자 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대용 전자 장치의 하우징은 금속, 유리, 플라스틱 또는 이들의 조합을 재질로 가질 수 있다. 이 중에서, 금속 재질은 높은 강도와 충격인성을 가지므로 휴대용 전자 장치의 하우징으로 널리 쓰이고 있다. 금속은 부식에 취약한 특성이 있어, 일반적으로 금속의 표면에는 산화피막을 형성시킬 수 있다. 금속은 빛을 반사하는 성질을 가지므로 표면처리에 의해 표면의 질감을 조정할 필요성이 있다.
휴대용 전자 장치의 하우징의 표면 질감은 광택(luster)의 정도에 따라 유광(glossy) 내지 매트(matte) 한 것으로 나누어질 수 있다. 하우징의 질감 및 광택 특성은 표면의 요철에 따라 조절될 수 있다. 하우징의 표면에 요철을 부여하기 위하여, 하우징의 표면을 물리적인 방법으로 거칠게 하거나, 화학적으로 식각하여 표면을 거칠게 하는 방법이 존재한다.
물리적 조면화를 통해 생성되는 표면의 미세한 요철은 조면화 이후의 화학연마 및 양극 산화 공정에서 화학작용에 의해 용해되므로, 광택이 되살아날 수 있다. 따라서 미세한 요철에 의한 매트한 질감을 얻는 데 한계가 있다. 또한, 화학적 조면화를 실시하는 경우, 부식성 화학물질이 양극 산화된 표면의 틈새에 침투하여 산화 피막을 손상시키거나, 산화 피막과 금속 모재 사이를 부식시켜 산화 피막을 금속 모재로부터 박리시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 낮은 광택과 부드러운 질감을 가지고, 산화 피막의 내구성이 향상된 표면을 가지는 하우징을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 상술한 특성을 가지는 하우징을 포함하는 전자 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 하우징을 포함하는 전자 장치로서, 상기 하우징은, 알루미늄 합금을 포함하는 모재,
상기 모재 표면 상에서 서로 인접하여 형성된 복수의 피트(pit), 및 상기 모재 표면의 결정립계 부위가 상기 표면 상으로 돌출되어 형성되는 결정립계 돌출부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하우징은 상기 모재 표면 상에 형성된 양극 산화 층을 포함하고, 상기 양극 산화 층의 표면은 상기 모재 표면 상의 상기 피트 및 상기 결정립계 돌출부에 의해 형성되는 요철 형상에 상응하는 요철 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 양극 산화 층은 상기 하우징의 기하학적 면에 대하여 수직한 방향으로 정렬된 기공(pore)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 양극 산화 층은 상기 기공의 내부에 흡착된 염료를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 양극 산화 층은 상기 기공의 일단부를 봉공하는 밀봉 영역을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 모재의 상기 알루미늄 합금은 80 중량% 이상의 알루미늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피트의 크기는 0. 1 내지 3 마이크로미터일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 결정립계 돌출부의 높이는 3 마이크로미터 이하일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 하우징은 Ra 3마이크로미터 이하의 조도 및 10GU 이하의 광택을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치용 하우징의 제조 방법은, 알루미늄 합금을 포함하는 모재를 염화 이온을 함유하는 에칭 용액에 침적하여 상기 모재를 식각함으로써 상기 모재 표면에 요철을 발생시키는 에칭 단계, 및
상기 에칭 단계를 완료한 상기 모재를 양극 산화 용액에 침적시키고, 상기 모재를 양극으로 하여 전류를 인가함으로써 상기 모재 표면에 양극 산화 층을 형성시키는 양극 산화 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 에칭 단계는 상기 에칭 용액의 염화 이온이 상기 모재에 대해 피팅 부식을 일으킴으로써 상기 모재 표면에 서로 인접된 피트를 형성시키는 단계 및 상기 피팅 부식이 상기 모재 표면의 결정립계를 결정립 내부에 비해 느리게 부식시킴으로써 상기 모재 표면에 결정립계 돌출부를 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 에칭 용액은 염산 또는 염화염(chloride salt)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 에칭 용액은 염화 이온을 10 중량% 이하로 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 에칭 용액은 인산 및 유기산을 더 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 에칭 용액은 상기 인산을 30 내지 50 중량%, 상기 유기산을 10 내지 30 중량% 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 에칭 단계는 섭씨 20 내지 100도의 온도 범위에서 10초 내지 120초간 수행될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 양극 산화 단계는, 상기 양극 산화 층에 상기 모재의 수직 방향으로 정렬된 복수의 기공(pore)이 형성되는 단계를 포함하고, 전자 장치용 하우징의 제조 방법은 상기 양극 산화 단계 이후에 상기 전자 장치용 하우징을 봉공 용액에 침적시켜 상기 양극 산화 층의 상기 기공을 봉공하는 봉공 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 양극 산화 용액은 염료를 포함하고, 상기 양극 산화 단계는 상기 양극 산화 층에 형성된 상기 기공에 상기 염료가 흡착되는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 에칭 단계 이후 및 상기 양극 산화 단계 이전에, 상기 에칭 단계에서 생성된 상기 모재 표면의 요철의 첨단부를 화학 연마하는 단계 또는 상기 에칭 단계에서 상기 모재 표면에 생성된 스머트(smut)를 제거하는 디스머팅 단계 중 적어도 하나를 포함하는 연마 및 세척 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 에칭 단계 이전에, 상기 모재에 대하여 세라믹, 모래, 다이아몬드, 금속 또는 폴리머 비드(bead)를 분사하여 상기 모재 표면을 조면화(roughening)시키는 블라스팅 단계를 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 모재의 표면에 에칭에 의해 형성된 피트 및 결정립계 돌출부가 형성됨으로써 낮은 광택 및 부드러운 표면질감을 나타내는 외관을 가지는 전자 장치의 하우징이 제공될 수 있다.
또한, 에칭 단계에 의해 피트 및 결정립계 돌출부가 형성된 상태의 모재 표면에 양극 산화 층을 형성시킴으로써, 에칭 용액에 의한 양극 산화 층의 손상 및 박리가 방지감소되고 양극 산화 층의 내구성이 향상되는 전자 장치용 하우징의 제조 방법이 제공될 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전자 장치의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 하우징의 표면을 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전자 장치의 하우징의 제조 방법을 나타내는 순서도흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하우징의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭 단계를 완료한 하우징의 표면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭 단계를 완료한 하우징의 표면에 형성된 피트를 확대하여 촬영한 것다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 및 세정세척 단계를 완료한 하우징의 표면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 산화 단계를 완료한 하우징의 표면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 산화 단계를 완료한 하우징 표면의 결정립계 돌출부에 대한 단면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 하우징의 표면을 촬영한 사진이다.
도 7b는 비교예에 의한 하우징의 표면을 촬영한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이들 도면들에 있어서, 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 된다.
도면의 부재들의 참조 부호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부재를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수로 기재되어 있다 하더라도, 문맥상 단수를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이란 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커(240) 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커(240)는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커(240)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커(240) 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전자 장치(101)의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치의 외관은 하우징(210) 및 커버 글래스(220)를 포함할 수 있다.
커버 글래스(220)는 전자 장치의 정면에 위치한 디스플레이 패널(230)을 충격, 스크래치, 고온 또는 자외선과 같은 외부 요인으로부터 보호할 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 장치는 정면에 위치한 센서류(250) 및 스피커(240)를 포함할 수 있고, 커버 글래스(220)는 센서류(250) 및 스피커(240) 중 적어도 하나가 노출되기 위한 개구부를 가질 수 있다. 일부 실시예에서 커버 글래스(220)는 유리 또는 강화유리 재질일 수 있으며, 다른 실시예에서 커버 글래스(220)는 PMMA, 폴리카보네이트 또는 투명 폴리이미드와 같은 투명 합성수지 재질일 수 있다.
하우징(210)은 전자 장치의 내부 구성품을 보호하기 위한 외부 커버로서, 전자 장치의 전면의 일부 및 전자 장치의 측면을 커버할 수 있다. 일부 실시예에서, 전자 장치는 힌지(미도시)에 의해 접절 및 펼침 가능하도록 구성된 폴더블(foldable) 전자 장치일 수 있다. 폴더블 전자 장치는 힌지를 중심으로 서로 회동가능하게 결합된 제 1 본체부(201a) 및 제 2 본체부(201b)를 포함하고, 제 1 및 제 2 본체부(201b)의 외부면은 각각 제 1 하우징(210a) 및 제 2 하우징(210b)에 의해 커버될 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징(210)은 힌지 커버(210c)를 포함할 수 있다. 힌지 커버(210c)는 전자 장치의 접절 시에 외부로 노출되는 힌지를 보호할 수 있다.
하우징(210)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 금속 재질은 가공성과 내구성이 우수한 장점이 있다. 하우징(210)은 금속 재질의 부식 및 마모를 방지하감소시키고 색상을 부여하기 위한 양극 산화(anodizing) 층을 포함할 수 있다. 금속 재질은 바람직하게는예를들어 알루미늄 합금일 수 있다.
하우징(210)은 금속 재질의 반사 및 광택에 의한 외관 상의 질감(texture)을 조절하기 위하여 조절된 표면 프로파일(surface profile)을 가질 수 있다. 예컨대, 하우징(210)은 매트한 질감을 얻기 위하여 표면의 조도 및 요철 형상이 조절될 수 있다. 하우징(210)의 표면 프로파일의 상세한 구성 및 표면 프로파일의 형성 방법에 관해서는 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 하우징(210)의 표면을 나타내는 모식도이다.
도 3의 일점쇄선은 표면의 요철 형상을 표시하기 위한 선이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 하우징(210)은 금속 모재(310), 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)(pit), 결정립계 돌출부(330) 및 양극 산화 층(340)을 포함할 수 있다.
모재(310)는 바람직하게는예를들어예컨대 알루미늄 합금일을 포함할 수 있다. 알루미늄 합금은 물리적 성질을 향상시키기 위하여 다양한 합금원소를 포함할 수 있다. 알루미늄의 합금원소는 예컨대 구리, 마그네슘 망간, 크롬, 실리콘 및 아연 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술한 합금원소는 화학적 에칭 시에 모재(310)의 표면에 후술하는 표면 프로파일을 형성하도록 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 알루미늄 합금의 알루미늄 함량은 80 중량% 이상일 수 있다.
피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)는 모재(310)의 표면 상에 형성된 구덩이(pit) 형태의 요철 형상일 수 있다. 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)의 지름은 0.1 내지 3㎛일 수 있다. 예를 들어, 약 1㎛일 수 있다. 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)는 모재(310)의 표면 상에 서로 인접하여 복수 개 형성됨으로써, 모재(310)의 표면에 대해 일정한 조도를 가지는 표면 프로파일(surface profile)을 부여할 수 있다.
결정립계 돌출부(330)는 모재(310) 표면의 결정립계(grain boundary)를 따라 모재(310) 표면의 평균 높이 보다 돌출된 부위일 수 있다. 결정립계는 모재(310)의 금속 재질이 용융 상태에서 서로 다른 배향(alignment)을 가지고 성장하면서 형성되는 복수의 결정립(crystal grain) 간의 경계면이다. 알루미늄 합금에 있어서, 결정립의 크기는 일반적으로 10 내지 100㎛일 수 있으며, 결정립들은 서로 인접하여 있으므로, 결정립계 돌출부(330)는 모재(310)의 표면에 형성된 지름 10 내지 100㎛의 복수의 폐곡선들을 따라 모재(310) 표면의 높이 방향으로 돌출된 요철 형상일 수 있다. 결정립계 돌출부(330)의 돌출 높이는 0.1 내지 3㎛일 수 있다. 결정립계 돌출부(330)는 모재(310)의 표면에 추가적인 요철을 발생시킴으로써 모재(310) 표면의 조도를 조정할 수 있다.
물질의 조도(roughness)는 물체의 기하학적 표면에 대한 실제 표면의 수직 방향 편차로 정의될 수 있다. 조도는 기준 길이 내에서 표면 높이의 평균선을 기준으로 하여 표면 프로파일 곡선의 절대값의 산술평균값(arithmetic mean, Ra)을 구하거나, 기준 길이 내에서 표면 높이의 평균선으로부터 가장 높은 5개의 봉우리 높이 및 가장 깊은 5개의 골 깊이를 산술평균한 값(ten-point mean roughness, Rz)을 구함으로써 정량화될 수 있다. 본 발명의 하우징(210)은 Ra 0.1 내지 3㎛의 조도를 가짐으로써, 부드러운 질감 및 낮은 광택을 가지는 매트한 표면을 가질 수 있다. 조도가 지나치게 높은 경우에는 표면의 질감이 거칠어지므로, 외관 및 촉감에 있어서 나쁜 사용자 경험을 제공하게 된다. 반대로, 조도가 지나치게 낮은 경우에는 빛이 정반사를 일으켜 광택(gloss)이 나타나게 되어, 매트한 질감을 나타낼 수 없게 된다.
물질의 광택(gloss)은 광원으로부터 물질의 표면에 입사된 빛이 일정한 패턴을 이루면서 반사됨으로써 나타날 수 있다. 예컨대, 정반사는 물질의 표면이 평활한 경우에, 일정한 각도로 입사되는 모든 빛들이 입사각과 실질적으로 동일한 각도로 평행하게 반사됨으로써 나타날 수 있으며, 이러한 정반사를 일으키는 표면은 높은 광택을 나타낼 수 있다. 이와 달리, 난반사는 물질의 표면이 복수의 요철을 포함하는 일정한 거칠기(roughness)를 갖고 있을 때, 일정한 각도로 입사된 빛이 요철에 의해 복수의 방향으로 불규칙적으로 반사됨으로써 나타날 수 있으며, 이러한 난반사를 일으키는 표면은 낮은 광택을 가지는 매트(matte)한 표면 질감(texture)을 나타낼 수 있다.
ASTM D523, ISO 2813 및 ISO 5190과 같은 규격 하에서, 표준화된 광원으로부터 일정한 입사각(예컨대 60도)으로 입사된 빛의 양을 입사각과 동일한 반사각으로 반사되는 빛의 양과 대비함으로써 정반사 광택(specular gloss)이 측정될 수 있다. 상기와 같은 광택값은 측정된 값을 표준 시편의 측정값에 과 대비하여 나타낸 무차원수인 GU(Gloss Unit)로 나타낼 수 있다. 표준 시편은 예컨대 굴절률 1.567을 가지고 정반사를 일으킬 수 있도록 약 0.1nm의 조도로 연마된 블랙 글래스(black glass), 바륨 크라운 글래스(barium crown glass) 또는 석영(quartz)일 수 있다. 표준 시편의 정반사 광택(specular gloss)을 100 GU로 정의된다. 본 발명의 하우징(210)은 모재(310)의 표면에 형성된 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d) 및 결정립계 돌출부(330)에 의해 Ra 0.1 내지 3㎛의 조도값을 가짐으로써, 60도 입사각으로 측정시 10 GU 이하의 광택도를 가질 수 있다.
양극 산화 층(340)은 모재(310)의 표면 상에서 양극 산화(anodizing)에 의해 생성된 산화물 층일 수 있다. 예컨대, 금속 모재(310)가 알루미늄 합금인 경우에, 양극 산화 층(340)은 결정성 또는 비정질 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다. 양극 산화 층(340)은 모재(310)의 부식 및 마모로부터 모재(310)를 보호할 수 있다.
양극 산화 층(340)의 두께는 하우징(210)의 전체 면적에 있어서 실질적으로 일정할 수 있다. 양극 산화 층(340)의 두께가 일정할 경우, 양극 산화 층(340)의 표면은 모재(310)의 표면의 요철 형상에 상응하는 요철 형상(도 3에서 일점 쇄선으로 표시됨.)을 가질 수 있으므로, 양극 산화 층(340)의 표면은 모재(310)의 표면과 실질적으로 동일한 조도 및 광택 특성을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 양극 산화 층(340)은 하우징모재(3210)의 기하학적 면에 대해 수직한 방향으로 형성된 기공(341)(pore)을 포함할 수 있다. 기공(341)은 모재(310)의 표면의 요철 형상 면에과 무관하게 하우징(210)의 기하학적인 면에 대해 수직한 방향(예컨대 도 3의 z축 방향)으로 정렬되어 서로 인접하게 형성될 수 있다. 하우징(210)의 '기하학적 면'이라는 용어는 모재(310) 표면의 미세 요철을 제외하여 기하학적으로 이상화(idealized) 면, 또는 모재 표면의 미세 요철의 높이를 평균화한 높이의 면을 의미할 수 있다. 일부 실시예에서, 기공(341)의 상단부, 즉 양극 산화 층(340)의 표면 방향의 단부는 개방되어 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 기공(341)의 상단부는 밀봉 영역(342)에 의해 봉공(sealing) 처리될 수 있다. 양극 산화 층(340)의 기공(341)이 밀봉 영역(342)에 의해 봉공됨으로써 양극 산화 층(340)의 기공(341)을 통한 부식 성분의 침투에 의한 양극 산화 층(340)의 손상이 방지감소되고, 하우징(210)의 내식성이 향상될 수 있다. 일부 실시예에서, 밀봉 영역(342)은 수화 베마이트(boehmite, AlO(OH))를 포함할 수 있다.
기공(341)은 하우징(210)에 입사된 빛을 내부 전반사에 의해 추가적으로 확산할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 기공(341) 내부에는 염료(미도시)가 흡착될 수 있다. 염료는 입사된 빛 중에서 특정한 파장의 빛을 선택적으로 반사시킴으로써 하우징(210)에 색상(hue)을 부여할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전자 장치의 하우징(210)의 제조 방법을 나타내는 순서도흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하우징(210)의 제조 과정을 나타내는 모식도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전자 장치의 하우징(210)의 제조 방법은 에칭 단계(S403), 연마 및 세척 단계(S404), 양극 산화 단계(S405) 및 후처리 단계를 포함할 수 있다.
에칭 단계(S403)는 금속 모재(310)를 에칭 용액에 침지하여 부식시킴으로써, 모재(310)의 표면에 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d) 및 결정립계 돌출부(330)를 형성시키는 단계일 수 있다. 에칭 용액은 염화 이온(Cl-)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭 용액은 염화 이온을 제공하기 위하여 염산(HCl) 및/또는 염화염(예컨대 염화나트륨)을 포함할 수 있다.
염화이온은 모재(310)의 금속을 산화반응에 의해 부식시켜 크기 0.1 내지 3㎛인 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)를 발생시키는 공식(pitting corrosion)을 일으킬 수 있다. 예컨대, 모재(310)가 알루미늄 합금인 경우에, 아래의 화학식 1과 같은 반응이 일어날 수 있다.
[화학식 1]
2Al+6Cl- →2AlCl3 + 6e-
염화이온에 의한 알루미늄의 공식은 염화이온이 자연 산화 피막을 침투하여일정침투하여 일정 지점을 국소적으로 부식시켜 알루미늄 모재(310)가 노출됨으로써 시작될 수 있다. 알루미늄 합금에는 알루미늄 모재(310) 및 합금원소로 이루어진 석출물이 존재하며, 석출물은 갈바닉 쌍의 음극으로 작용하고 알루미늄은 양극으로 작용함으로써 갈바닉 부식이 발생, 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)를 발생 및 확대시킬 수 있다.
갈바닉 부식은 음극 및 양극의 전위차가 클수록 심하게 발생할 수 있다. 알루미늄 합금의 주요 합금원소인 아연, 구리, 실리콘, 망간과 같은 원소들은 알루미늄에 비해 표준 환원 전위가 높으므로, 알루미늄 결정 격자 내에 합금원소가 적게 함유될수록 갈바닉 부식은 심하게 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 염화 이온에 의한 알루미늄 합금의 공식 현상이 나타나기 위해 모재의 알루미늄 함량은 80 중량% 이상일 수 있다.
일부 실시예에서, 모재(310)의 갈바닉 부식은 결정립계(grain boundary)보다 결정립 내부에서 더 빠르게 일어날 수 있다. 이에 따라, 모재(310)는 결정립계가 돌출되고 결정립 내부가 함몰되는 표면 프로파일을 가질 수 있다.
복수의 원소를 포함하는 합금에서, 합금 원소의 첨가는 합금의 융점을 낮출 수 있다. 이러한 합금의 다원계 상태도(multi component phase diagram)에서는 합금 원소의 농도가 증가할수록 고체 상(solid phase)의 경계선(solidus line)이 낮은 온도에 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 합금이 용융 상태로부터 응고하는 과정에서, 액체 상 속에서 성장하는 금속 결정들은 핵 생성 초기에는 합금 원소의 농도가 낮았다가 성장 과정을 거치면서 합금 원소의 농도가 높아질 수 있다.
또한, 복수의 원소를 포함하는 합금에서, 고체 상의 합금 원소 고용도(solid solubility) 보다는 액체 상(liquid phase)의 합금 원소 용해도가 더 높을 수 있다. 이러한 합금이 용융 상태로부터 응고하는 과정에서, 합금 원소는 액체 상에 농축될 수 있다. 따라서 금속 결정의 성장이 진행될수록 잔여한 액체 상의 합금 원소 농도는 높아질 수 있다.
상술한 열역학적 구동력(driving force)으로 인해, 응고가 완료된 합금의 결정립은 중심부에서는 합금 원소의 농도가 낮고, 결정립계에 가까운 부위에서는 합금 원소의 농도가 높을 수 있다. 이와 같은 현상은 결정립계 편석(grain boundary segregation) 또는 코어링(coring)이라고 일컬어질 수 있다. 상술한 코어링으로 인하여, 합금 원소가 적게 형성된 결정립 내부가 결정립계에 비해 빠르게 부식되고, 따라서 모재(310)의 표면에 결정립계 돌출부(330)가 형성될 수 있다. 알루미늄 합금에서 상술한 코어링 현상은 알루미늄 함량이 80 중량% 이상인 경우에 발생할 수 있다.
일부 실시예에서, 에칭 용액은 염화 이온을 10 중량% 이하로 함유할 수 있다. 염화 이온의 농도가 10%를 초과하는 경우, 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)의 부식 속도가 지나치게 높아, 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)가 상호 연결되어 모재(310) 표면의 요철이 화학적으로 마모되어 평활한 표면이 나타나며, 따라서 하우징(210)의 매트한 질감을 저해하는 광택이 나타날 수 있다. 에칭 단계(S403)는 섭씨 20도 내지 100도의 온도 범위에서 10초 내지 120초 동안 모재(310)를 에칭 용액에 침적함으로써 수행될 수 있다. 온도가 20도 미만 또는 반응 시간이 10초 미만인 경우에는 충분한 피팅 부식이 일어나지 않으며, 온도가 100도를 초과하거나 반응 시간이 120초를 초과하는 경우에는 과도한 에칭에 의해 모재(310) 표면이 평활화될 수 있다.
일부 실시예에서, 에칭 용액은 인산 및 유기산을 포함할 수 있다. 인산은 알루미늄 표면이 대기 중의 산소와 접하여 형성한 자연 산화 피막을 제거할 수 있으며, 유기산은 에칭 과정 중에서 산도(pH)를 유지하기 위한 버퍼로서 사용될 수 있다. 또한, 유기산은 알루미늄과 에칭 용액 간의 계면 에너지를 낮추어, 알루미늄 표면의 에칭 용액에 대한 젖음(wetting)을 향상시킬 수 있다. 에칭 용액은 인산을 30 내지 50 중량%, 유기산을 10 내지 30중량% 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유기산은 또는 옥살산, 아세트산, 시트르산, 갈릭산, 술폰산, 또는 이와 유사한 카르복시기 및/또는 술포기(sulfo group)를 포함하는 산을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 에칭 용액은 갈릭산(gallic acid)을 포함할 수 있다. 갈릭산은 유기갈릭산은 염소염화 이온과 혼합하여 알루미늄의 식각에 사용되는 경우에, 알루미늄 표면에 흡착(adsorption)됨으로써 갈바닉 부식을 일으키는 전류 밀도를 낮출 수 있으며, 따라서 에칭이 이루어지는 속도를 미세 조정할 수 있다.
연마 및 세척 단계(S404)는 에칭 단계(S403)에서 형성된 표면의 이물질을 세척하고, 모재(310) 표면의 요철을 다듬는 단계일 수 있다.
일부 실시예에서, 연마 및 세척 단계(S404)는 에칭 단계(S403)가 완료된 모재(310)를 화학 연마 용액에 침지함으로써, 피팅 부식에 의해 발생된 모재(310) 표면의 날카로운 부위를 제거하여 질감을 부드럽게 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 화학 연마 용액은 인산, 황산 또는 질산 중 적어도 하나의 혼합 용액일 수 있다. 화학 연마의 정도는 목표로 하는 표면질감 및 광택의 정도에 따라 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 화학 연마는 상온 또는 섭씨 100도 이하의 온도에서 10 내지 120초 동안 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 연마 및 세척 단계(S404)는 모재(310)의 표면을 디스머팅(desmutting) 하는 단계를 포함할 수 있다. 에칭 과정에서 알루미늄 합금의 표면에는 기체상 수소, 금속간 화합물 및 금속의 수산화물을 포함하는 다양한 반응생성물이 부착될 수 있다. 알루미늄 표면의 반응생성물은 스머트(smut)라고 일컬어진다. 디스머팅은 에칭이 완료된 모재(310)를 디스머팅 용액에 침지함으로써 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스머팅 용액은 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 크롬산염, 인산 및 불화염(fluoride)을 포함할 수 있다. 화학 연마 및 디스머팅에 사용되는 용액은 공통될 수 있으며, 일부 실시예에서, 디스머팅과 화학 연마는 동시에 실시될 수 있다.
양극 산화 단계(S405)는 연마 및 세척 단계(S404)가 완료된 모재(310)를 양극(anode)으로 하여, 양극 산화 용액에 침적한 상태에서 전류를 흘려 줌으로써 모재(310)의 표면에 양극 산화 층(340)을 형성(아노다이징(anodizing)하는 단계일 수 있다. 본 발명에 따른 외장 커버(210)의 제조 방법에 따르면, 양극 산화 단계(S405)가 에칭 단계(S403) 이후에 수행됨으로써, 양극 산화 층(340)의 표면을 조면화(roughening)하기 위하여 에칭 용액을 가할 경우 양극 산화 층(340)에 발생될 수 있는 손상 및 박리 현상이 방지감소될 수 있고, 따라서 양극 산화 층(340)의 내구성이 향상될 수 있다.
양극 산화에 의해 생성되는 양극 산화 층(340)은 모재(310) 표면의 요철에도 불구하고 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 따라서 양극 산화 층(340)의 표면은 모재(310) 표면의 요철 형상과 상응하는 요철 형상을 가질 수 있으며, 양극 산화 처리가 완료된 최종 제품의 외관 또한 모재(310) 표면과 실질적으로 동일한 Ra 0.1 내지 3㎛의 조도를 가짐으로써, 낮은 광택 및 매트하고 부드러운 질감을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 양극 산화 용액은 황산, 옥살산, 크롬산 또는 이들의 혼합물과 같은 산성 용액일 수 있다. 다른 실시예에서, 양극 산화 용액은 수산화나트륨, 인산나트륨, 암모니아 불화물과 같은 염기성 용액일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 양극 산화 용액은 붕산 포름아미드와 같은 비수계(non-aqueous) 용액일 수 있다.
양극 산화 단계(S405)에서, 양극 산화 층(340)에는 기공(341)(pore)이 형성될 수 있다. 알루미늄 합금의 경우에 기공(341)은 양극 산화 용액에 의해 알루미늄 산화물이 국부적으로 용해되고, 용해된 지점에 전기장이 집중됨으로써 알루미늄 산화물의 용해가 가속화되는 FAD(field assisted dissolution) 현상에 의해 모재(310)의 면 방향에 대해 수직 방향으로 성장할 수 있다.
양극 산화는 섭씨 5도 내지 25도, 전압 5 내지 25V의 조건에서 10분 내지 120분간 통전함으로써 수행될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 본 발명의 목적 달성을 위해 금속 재료의 양극 산화에 관한 다양한 공지 기술이 참조될 수 있다.
일부 실시예에서, 양극 산화 용액은 염료를 포함할 수 있으며, 양극 산화 단계(S405)는 양극 산화 층(340)에 형성된 기공(341)(pore)에 염료를 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 양극 산화 단계(S405) 이후에, 양극 산화 층(340)의 기공(341)을 밀봉하는 봉공 단계(S406)가 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 봉공 단계(S406)는 양극 산화 층(340)에 대하여 고온의 DI water(deionized water) 또는 수증기를 가함으로써 산화물을 수산화물로 전환하고, 수산화물로 전환시의 부피 팽창에 의해 기공(341)이 폐쇄됨으로써 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 봉공 단계(S406)는 중크롬산염 밀봉, 규산나트륨 밀봉, 아세테이트 밀봉, 과망간산칼륨 밀봉 또는 폴리머 밀봉과 같은 공지의 밀봉 공정을 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 밀봉 방법은 하우징(210)의 용도 및 요구되는 내구성에 따라 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 에칭 단계(S403) 이전에, 블라스팅 단계(S402S403)가 수행될 수 있다. 블라스팅 단계(S402S403)는, 모재(310)의 표면 상에 비드(bead)를 분사하여 모재(310)의 표면에 물리적으로 요철을 발생시키는 단계일 수 있다. 비드(bead)는 세라믹, 모래, 다이아몬드, 스테일레스금속(예: 스테인레스 스틸), 유리, 또는 경질 폴리머와 같은 고경도의 소재를 포함할 수 있다. 블라스팅 단계(S402S403)에 의해 발생되는 요철은 에칭에 의해 발생되는 요철에 비해 높은 조도를 가질 수 있다. 블라스팅에 의한 요철 및 에칭에 의한 요철을 조합함으로써 에칭 만으로 요철을 발생시키는 경우에 비해 더 거친 질감을 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 에칭 단계(S403) 이전에, 연마 단계(S401)가 수행될 수 있다. 에칭 단계(S403) 이전에 수행되는 연마 단계(S401)는, 건식 및/또는 습식 연마 수단을 통해 모재(310)의 표면을 물리적 및/또는 화학적으로 래핑(lapping)하는 공정일 수 있다. 연마 단계(S401)는 모재(310)의 표면에 요철을 형성하기 전에, 먼저 사전에 존재하는 요철을 제거함으로써 원하는 수준의 조도를 얻을 수 있다. 또한, 하우징(210)의 기본 형상을 제작하기 위해 모재(310)를 밀링 및/또는 프레스에 의해 가공하는 과정에서 형성되는 버(burr)와 같은 결함을 제거하는 공정일 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭 단계(S403)를 완료한 하우징(210)의 표면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭 단계(S403)를 완료한 하우징(210)의 표면에 형성된 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)를 확대하여 촬영한 것이다.
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 연마 및 세정세척 단계를 완료한 하우징(210)의 표면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 산화 단계(S405)를 완료한 하우징(210)의 표면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 산화 단계(S405)를 완료한 하우징(210) 표면의 결정립계 돌출부(330)에 대한 단면을 전자 현미경으로 촬영한 것이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭 단계(S403)를 완료한 상태에서, 하우징(210)의 표면은 염화 이온의 피팅 부식에 의한 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d) 및 결정립계 돌출부(330)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 도 6b를 참조하면, 하우징(210)의 표면은 약 1마이크로미터의 크기를 가지는 미세한 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d)가 조밀하게 밀집되어 있음을 알 수 있다.
도 6c를 참조하면, 연마 및 세정세척 단계를 완료한 상태에서, 하우징(210)의 표면은 연마 및 세정세척 단계 이전에 비해 부드러운 질감을 갖게 됨을 알 수 있다. 이는 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d) 및 결정립계 돌출부(330)의 날카로운 첨단부가 화학 연마 용액에 의해 마모되어 라운딩 됨에 의한 것일 수 있다. 또한, 에칭에 의한 표면 요철들은 첨단부를 제외하면 연마 및 세정세척 단계에도 불구하고 잔존하고 있음을 알 수 있다.
도 6d를 참조하면, 양극 산화 단계(S405)가 완료된 하우징(210)의 양극 산화 층(340)의 표면은, 모재(310)의 표면에 형성된 피트(320)(320a, 320b, 320c, 320d) 및 결정립계 돌출부(330)의 요철 형상에 상응하는 요철 형상을 가짐을 알 수 있다. 도 6e를 참조하면, 이는 양극 산화 단계(S405)가 모재(310) 표면의 요철 형상과 무관하게 전체적으로 일정한 두께를 가지는 양극 산화 층(340)을 형성하기 때문임을 알 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 하우징(210)의 표면을 촬영한 사진이다.
도 7b는 비교예에 의한 하우징(210)의 표면을 촬영한 사진이다.
비교예의 하우징(210)은 알루미늄 합금 모재(310)의 표면을 본 발명의 하우징(210)와유사한와과 유사한 조도를 가지도록 블라스팅에 의해 요철을 발생시킨 뒤, 표면을 디스머팅(desmutting)하고 양극 산화 층(340)을 형성시킴으로써 제조하였다.
도 6a를 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 하우징(210)은 표면이 Ra 0.1 내지 3㎛의 미세한 요철을 가짐으로써 매트(matt)한 무광의 광택 특성을 가지면서도 부드러운 질감을 나타냄을 알 수 있다. 이와 대비하여 비교예의 하우징(210)은 블라스팅에 의해 발생된 요철이 디스머팅 과정에서 평활화되어, 상당한 정도의 광택을 가지므로, 매트하지 않고 오렌지 필(orange peel)에 더 가까운 표면 질감을 가짐을 알 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 문서에 개시된 실시예들은 본 문서에 개시된 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 문서에 개시된 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 문서에 개시된 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (15)
- 하우징을 포함하는 전자 장치로서,상기 하우징은,알루미늄 합금을 포함하는 모재;상기 모재 표면 상에서 서로 인접하여 형성된 복수의 피트(pit); 및상기 모재 표면의 결정립계 부위가 상기 표면 상으로 돌출되어 형성되는 결정립계 돌출부를 포함하는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 하우징은 상기 모재 표면 상에 형성된 양극 산화 층을 포함하고,상기 양극 산화 층의 표면은 상기 모재 표면 상의 상기 피트 및 상기 결정립계 돌출부에 의해 형성되는 요철 형상에 상응하는 요철 형상을 가지는 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 피트의 크기는 0.1 내지 3 마이크로미터인 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 결정립계 돌출부의 높이는 3 마이크로미터 이하인 전자 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 하우징은 Ra 3마이크로미터 이하의 조도 및 10GU 이하의 광택을 가지는 전자 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 양극 산화 층은 상기 하우징의 기하학적 면에 대하여 수직한 방향으로 정렬된 기공(pore)을 포함하는 전자 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 모재의 상기 알루미늄 합금은 80 중량% 이상의 알루미늄을 포함하는 전자 장치.
- 전자 장치용 하우징의 제조 방법으로서,알루미늄 합금을 포함하는 모재를 염화 이온을 함유하는 에칭 용액에 침적하여 상기 모재를 식각함으로써 상기 모재 표면에 요철을 발생시키는 에칭 단계; 및상기 에칭 단계를 완료한 상기 모재를 양극 산화 용액에 침적시키고, 상기 모재를 양극으로 하여 전류를 인가함으로써 상기 모재 표면에 양극 산화 층을 형성시키는 양극 산화 단계를 포함하는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 에칭 단계는 상기 에칭 용액의 염화 이온이 상기 모재에 대해 피팅 부식을 일으킴으로써 상기 모재 표면에 서로 인접된 피트를 형성시키는 단계 및상기 피팅 부식이 상기 모재 표면의 결정립계를 결정립 내부에 비해 느리게 부식시킴으로써 상기 모재 표면에 결정립계 돌출부를 형성시키는 단계를 포함하는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 에칭 용액은 염산 또는 염화염(chloride salt)을 포함하는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 에칭 용액은 염화 이온을 10 중량% 이하로 포함하는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 에칭 용액은 인산 및 유기산을 더 포함하는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 에칭 용액은 상기 인산을 30 내지 50 중량%, 상기 유기산을 10 내지 30 중량% 포함하는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 에칭 단계는 섭씨 20 내지 100도의 온도 범위에서 10초 내지 120초간 수행되는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 양극 산화 단계는,상기 양극 산화 층에 상기 모재의 수직 방향으로 정렬된 복수의 기공(pore)이 형성되는 단계를 포함하고,상기 양극 산화 단계 이후에,상기 전자 장치용 하우징을 봉공 용액에 침적시켜 상기 양극 산화 층의 상기 기공을 봉공하는 봉공 단계를 더 포함하는 전자 장치용 하우징의 제조 방법.
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