KR20010087664A

KR20010087664A - 전자파 차폐막 코팅방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20010087664A
Application number: KR1020000011539A
Authority: KR
Inventors: 김도곤; 이응직; 김동원; 이원종; 이연승
Original assignee: 손명호; 주식회사 선익
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-03-08
Publication date: 2001-09-21
Also published as: JP2001267789A; CN1312398A; US6406601B1; CN1224733C

Abstract

본 발명은 전자파 차폐막 코칭방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 피코팅물(2)에 O₂플라즈마 에칭을 실시한 다음 차폐막을 코팅하여 도전성 금속 코팅간의 밀착력을 증대시킴과 아울러 양질의 코팅막을 제조하고, 대구경 챔버(1)의 내측에 회전가능하게 설치되는 회전지그(3)에 대량의 피코팅물(2)을 설치한 상태에서 코팅작업을 실시할 수 있도록 하여 대량생산 및 균일한 코팅막의 제조가 가능하다.

Description

전자파 차폐막 코팅방법 및 그 장치{conductive metal coating method and apparatus thereof}

본 발명은 전자파 차폐막 코팅방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 피코팅물에 O₂플라즈마 에칭을 실시한 다음 차폐막을 코팅하여 도전성 금속 코팅층간의 밀착력을 증대시킴과 아울러 양질의 코팅막을 제조하고, 대구경 챔버의 내측에 회전가능하게 설치되는 지그에 대량의 피코팅물을 설치한 상태에서 코팅작업을 실시할 수 있도록 하여 대량생산 및 균일한 코팅막의 제조가 가능한 전자파 차폐막 코팅방법 및 그 장치에 관한 것이다.

전자파의 이용은 현대문명 생활의 전기, 전자, 통신, 컴퓨터 의료분야에서 활발하게 개발되고 있을 뿐 아니라 응용범위가 극대화되고 있다. 또한 최근에는 반도체 개발의 진보에 따라 가전기기, 산업기기, 의료기기 분야에서 기기의 소형과, 경량화, 다기능화, 고신뢰성을 목적으로 디지털화가 급속히 추진되고 있으며, 이러한 디지털 기계의 증가로 여러 가지 형태의 노이즈가 발생하여 전자파 방해를 일으키는 원인 즉, VDT(Video display terminal)증후군 및 Na⁺, Ka⁺이온흐름의 교란에 의한 호르몬 분비이상, 암유발 등의 원인이 되고 있으며, 항공기 등 첨단전자장비의 장비 오동작과 같은 기기 상호간 및 인체에 영향을 미치므로 전자파 공해의 문제를 시급히 해결할 필요가 있다.

이러한 유해 전자파를 차폐하기 위한 방법 중 가장 많이 실시하고 있는 방법은 차폐 금속 용액을 스프레이로 피코팅물에 분사하여 코팅하는 스프레이 방식과, 도금조의 내부에 피코팅물을 넣고 무전해도금을 실시하는 무전해 도금방식이 알려지고 있는데, 이와 같은 방법들은 여러가지 문제점을 가지고 있는 것이었다.

첫 번째로 상기 스프레이 방식과 무전해도금으로 전자파 차폐막을 형성시키는 경우에는 대기중에서 작업공정이 이루어지고, 기술수준이 열악하여 피코팅물에 코팅되는 차폐막의 밀착력이 상당히 낮으며, 그럼에도 불구하고 코팅되는 차폐막의 코팅두께 및 코팅입자들의 농도가 불균일하게 코팅되어 차폐효과를 향상시키는 데 한계가 있는 문제점이 있었다.

두 번째로 작업의 대부분이 수작업으로 이루어져서 대량작업을 재연성 있게 실시하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.

세 번째로 작업자가 스프레이 작업시 안전사고의 위험이 있을 뿐 아니라 무전해도금시 사용되는 공업용수에 의한 폐수처리 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 주 목적은 상기와 같은 여러 문제점을 갖지 않는 전자파 차폐막 코팅방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 차폐막의 밀착력을 향상시킴과 아울러 균일하게 코팅될 수 있도록 하는데 적합한 전자파 차폐막 코팅방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 대량작업을 재연성 있게 실시할 수 있는 전자파 차폐막 코팅장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 안전사고의 위험이 없을 뿐만 아니라, 건식공정으로 실시하여 무공해 작업이 가능한 전자파 차폐막 코팅장치를 제공함에 있다.

도1은 본 발명의 전자파 차폐막 코팅장치의 구성을 보인 횡단면도.

도2는 본 발명 전자파 차폐막 코팅장치에서 도어를 제거한 상태의 정면도,

도3은 본 발명 전자파 차폐막 코팅장치에서 회전지그가 인출된 상태의 단면도,

도4는 본 발명 전자파 차폐막 코팅장치에서 회전지그가 인입된 상태의 단면도,

도5는 도4의 A-A'를 절취하여 보인 단면도,

도6은 도4의 B-B'를 절취하여 보인 단면도,

도7은 본 발명에 따른 회전지그의 구성을 보인 정면도,

도8은 도7의 C-C'를 절취하여 보인 단면도,

도9는 도8의 D부를 상세히 보인 확대도,

도10은 본 발명에 따른 타겟의 구조를 보인 단면도,

도11은 O₂플라즈마 에칭장치의 구조를 개략적으로 보인 단면도,

도12는 폴리카보네이트의 AFM 특성.

도13은 폴리카보네이트의 XPS 스펙트럼

도14는 전자파 차폐막의 단면도,

도15는 구리막의 주사 현미경 사진.

도16는 종래와 본 발명에 따른 전자파 차폐막의 구조를 비교한 사진.

도17은 종래와 본 발명에 따른 전자파 차폐막의 EDS 성분 분석.

도18은 종래와 본 발명에 따른 전자파 차폐막의 밀착력 테스트 후의 비교사진.

도19는 종래와 본 발명에 따른 전자파 차폐막의 ASTM의 전자파 차폐효과.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 챔버 2 : 피코팅물

3 : 회전지그 4 : 지그회전수단

5 : 지그이동수단 6 : 타겟

7 : 콘트롤라 8 : 지그 이송대

9, 9',44, 44' ; 레일 14 : 도어

21, 21' : 고정판 22 : 고정대

23 : 클램핑수단 24 : 가동클램프

25 : 볼트 26 : 조임나사

27 : 지그측 돌기 31 : 모터

31a : 모터축 32 : 구동기어

33 : 지지롤러 34 : 종동기어

35 : 구동측돌기 41, 41' : 지그받침대

42, 42' : 지지대 43, 54 : 롤러

53 : 막대자석 55 : 냉각수 순환홀

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 다수개의 피코팅물을 원통상의 회전지그에 설치하여 회전시키는 상태에서 스퍼터링에 의해 차폐막을 피코팅물에 코팅하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅방법이 제공된다.

또한, 피코팅물의 코팅면을 O₂플라즈마로 에칭한 다음, 그 에칭된 다수개의 피코팅물을 원통상의 지그에 설치하여 회전시키는 상태에서 스퍼터링에 의하여 차폐막을 피코팅물에 코팅하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅방법이 제공된다.

또한, 전면에 도어가 설치되어 있고, 양측에 수개의 펌프가 연결설치되어 있는 원통형의 공정 챔버와; 그 챔버의 내측에 설치되어 다수개의 피코팅물을 장착하기 위한 원통형상의 회전지그와; 그 회전지그의 후방에 설치되어 회전지그를 일정속도로 회전시키기 위한 지그회전수단과; 상기 회전지그의 하측에 설치되어 회전지그에 피코팅물을 착탈시 챔버에서 회전지그를 꺼내거나 넣기 위한 지그이동수단과; 상기 회전지그의 내외측에 배치되며 캐소드가 되는 타겟들과; 상기 챔버의 일측에 설치되어 장치의 동작을 콘트롤하기 위한 콘트롤러를 구비하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치가 제공된다.

이하, 상기와 같은 본 발명 전자파 차폐막 코팅장치의 실시예를 도면을 참고로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도10에 도시된 바와 같이, 본 발명 전자파 차폐막 코팅장치는 원통형 챔버(1)와, 그 챔버(1)의 내측에 설치되어 다수개의 피코팅물(2)을 장착함과 아울러 전기적으로 양극이 되는 원통상의 회전지그(3)와, 그 회전지그(3)의 후방에 설치되어 회전지그(3)를 일정속도로 회전시키기 위한 지그회전수단94)과, 상기 회전지그(3)의 하측에 설치되어 회전지그(3)를 챔버(1)의 내측으로 넣거나 꺼내기 위한 지그이동수단(5)과, 상기 챔버(1)의 내부에 배치되며 전기적으로 음극이 되는 수개의 타겟(6:6a,6b)들과, 상기 챔버(1)의 일측에 설치되어 전원을 공급함과 아울러 장치의 동작을 콘트롤하기 위한 콘트롤러(7) 및 상기 챔버(1)의 외측에 설치되며 회전지그(3)를 얹어 놓기 위한 지그이송대(8)로 구성되어 있다.

상기 챔버(1)의 일측에는 2개의 디퓨젼 펌프(11)(11')가 배기라인(12)으로 연결 설치되어 있고, 타측에는 1개의 크라이오 펌프(13)가 배기라인(12')으로 연결되어 있으며, 전면에는 뷰포트(14a)가 구비된 도어(14)가 개폐가능케 설치되어 있고, 후단부에는 돌출되도록 외부보호관(15)이 설치되어 있으며, 그 외부보호관(15)의 내부에는 챔버(1)의 내측으로 일정부분 돌출됨과 아울러 챔버(1)의 내측으로 들어오는 전원선(16)과 냉각수라인(16') 및 가스라인(16")들이 보호되도록 내부보호관(17)이 설치되어 있고, 그 챔버(1) 내측에 위치하는 내부보호관(17)에는 하측으로 타겟받침대(18)가 연결 설치되어 있다.

상기 회전지그(3)는 원형링형상이며 일정간격을 두고 배치되는 한쌍의 고정판(21)(21')과, 그 고정판(21)(21')들의 사이에 방사형으로 고정되는 다수개의 고정대(22)와, 그 고정대(22)의 외측에 위치되며 피코팅물(2)을 고정시키기 위한 클램핑수단(23)으로 구성되어 있다.

상기 클램핑수단(23)은 상기 고정대(22)의 외측에 배치되는 가동클램프(24)와, 상기 고정대(22)와 가동클램프(24)에 관통되도록 일정간격으로 설치되는 볼트(25)와, 그 볼트(25)에 결합되어 가동클램프(24)를 조이거나 풀기 위한 조임나사(26)로 구성되어 있다.

상기 회전지그수단(4)은 상기 챔버(1)의 후면외측에 설치되는 모터(31)와, 그 모터(31)의 모터축(31a)에 연결됨과 아울러 챔버(1)의 내측에 회전가능케 배치되는 구동기어(32)와, 그 구동기어(32)에 기어결합됨과 아울러 내주면이 지지롤러(33)들에 지지되어 있는 도우넛형상의 종동기어(34)로 구성되어 있다.

상기 종동기어(34)의 일정부분에는 구동측돌기(35)가 설치되어 있고, 상기 회전지그(3)의 고정판(21')에는 상기 종동기어(34)가 회전시 구동측돌기(35)에 걸리도록 지그측돌기(26)가 설치되어 있다.

상기 지그이동수단(5)은 상기 회전지그(3)의 하측에 일정간격을 두고 설치되는 한쌍의 반원형 지그받침대(41)(41')와, 그 받침대(41)(41')들이 연결되도록 양측에 설치되는 한쌍의 지지대(42)(42')와, 상기 지지대(42)(42')에 일정간격을 두고 설치되는 수개의 롤러(43) 및 상기 챔버(1)에 내부 양측에 배치되어 상기 롤러(43)들이 전,후방향으로 롤링될 수 있도록 되어 있는 한쌍의 레일(44)(44')로 구성되어 있다.

상기 받침대(41)(41')들의 상면에는 각각 일정깊이의 이탈방지홈(41a)(41a')이 형성되어 있고, 그 이탈방지홈(41a)(41a')의 내측에는 베어링(45)들이 위치되어 있으며, 상기 회전지그(3)의 고정판(21)(21') 외주면에 형성된 안내돌기(21a)(21a')가 상기 이탈방지홈(41a)(41a')에 삽입되어 있어서, 회전시 지그이동수단(5)에서 회전지그(3)가 이탈하지 않게 되어 있다.

상기 챔버(1)의 내측 상부와 상기 타겟받침대(18)에는 챔버(1)에 절연체(미도시)로 절연되도록 일정거리를 두고 각각 2개씩 구리 타겟(6a)과 스테인레스 타겟(6b)이 설치되어 있고, 그 챔버(1)의 내측 상부에 설치된 타겟(6a)(6b)들은 챔버(1)의 내부 중앙을 향하도록 배치되고, 타겟받침대(18)에 설치된 타겟(6a)(6b)들은 챔버(1)의 내주면을 향하도록 배치되어 있다.

상기 타겟(6: 6a,6b)들의 후면에는 자력을 발생시키기 위한 다수개의 막대자석(53)들이 배열되어 있고, 상기 타겟(6: 6a,6b)과 막대자석(53)들을 고정시키기 위한 홀더(54)에는 냉각수순환홀(55)이 형성되어 있으며, 상기 홀더(54)의 외측에는 다수개의 가스분사홀(미도시)들이 형성되어 있는 가스라인(56)이 설치되어 있다.

상기 냉각수순환홀(55)은 내부보호관(17)으로 인입되어 있는 냉각수라인(16')에 연결되어 있어서, 냉각수가 타겟(6: 6a,6b)들을 냉각하면서 순환할 수 있도록 되어 있다.

상기 지그이송대(8)는 회전지그(3)를 챔버(1) 밖으로 꺼낼때 회전지그(3)를 받치기 위한 보조기구로서 양측에 한쌍의 레일(9)(9')이 구비되어 있어서, 상기 회전지그(3)에 설치되는 롤러(43)들이 롤링할 수 있도록 되어 있다.

도면중 미설명 부호 60은 챔버(1)를 받치고 있는 챔버받침대이다.

상기와 같은 전자파 차폐막 코팅장치를 이용하여 코팅을 실시하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

코팅을 실시하는 피코팅물(2)은 플라스틱 사출품인 폴리카보네이트로서 요즈음 많이 사용되는 휴대폰 케이스이다.

1. 사출품 검사 및 초음파 세정단계

피코팅물의 전처리단계로서 코팅에 영향을 줄 수 있는 사출품성형시 발생되는 이형제, 지문, 먼지 및 유기물 등의 오염물질을 육안으로 검사하고, 초음파세정기에서 초음파세척을 실시한다.

2. 오븐열풍건조단계

초음파세정단계를 거친 피코팅물을 오븐에 넣고, 사출품이 열에 의하여 손상되지 않는 범위내에서 피코팅물의 표면에 발생될 수 있는 가스를 충분히 제거하여 양산작업시 발생될 수 있는 가스로 인한 초기 공정압력저하를 줄임으로서 공정시간을 절약시키고 채산성을 높여주기 위하여 실시한다.

3. 플라즈마 에칭단계

에칭장치의 챔버 내측에 피코팅물을 넣고, 챔버의 내부를 30~60 Torr의 진공도를 유지하면서 100~150W의 전압을 인가하여, 20~50 sccm 정도의 산소가스(O₂)를 10~30분 주입하면서 플라즈마 에칭을 실시한다.

4. 피코팅물 로딩단계

상기와 같이 에칭작업이 완료된 피코팅물(2)들을 본 발명에 따른 상기 전자파 차폐막 코팅장치에 장착하는 단계로서, 챔버(1)의 도어(14)를 열고, 챔버(1)의 내측에서 지그받침대(41)(41')와 회전지그(3)를 잡아 당겨서 지그받침대(41)(41')와 회전지그(3)를 지그이송대(8)의 위에 위치하도록 한다.

그런 다음, 회전지그(3)에 설치된 조임나사(26)들을 풀고, 가동클램프(24)가 느슨하게 된 상태에서 가동클램프(24)와 고정대(22)의 사이에 피코팅물(2)의 일측을 끼우고 타측은 인접한 다른 가동클램프(24)와 고정대(22)의 사이에 끼운 상태에서 조임나사(26)를 조여서 피코팅물(2)들을 고정하는 방법으로 원통형의 회전지그(3)에 2열로 다수개 설치하되, 코팅면이 서로 외측을 향하도록 배치한다.

그런 다음, 피 코팅물(2)들이 장착된 회전지그(3)를 밀어서 챔버(1)의 내측으로 넣게 되는데, 이때 회전지그(3)는 지지대(42)(42')에 설치된 롤러(43)들이 레일(44)(44')을 타고 롤링되면서 이동하는 것에 의하여 지그받침대(41)(41')와 함께 챔버(1)의 내측으로 들어가고, 열려 있던 도어(14)는 다시 닫히게 된다.

5. 구리막 코팅단계

상기와 같이 피코팅물(2)들을 챔버(1)의 내측으로 로딩한 다음에는 디퓨전 펌프(11)(11')로 펌핑하여 챔버(1)의 내측 진공도가 10^-5mbar가 유지되도록 하고, 가스라인(56)을 통하여 챔버(1)의 내측에 아르곤 가스(Ar gas)를 10~20 sccm 정도로 주입한다. 그리고, 모터(31)를 회전시켜서 종동기어(34)에 형성된 구동측 돌기(35)에 회전지그(3)의 고정판(21')에 형성된 지그측 돌기(26)가 걸려서 회전지그(3)가 같이 회전되도록 한다. 이와 같이 피코팅물(2)들이 장착된 회전지그(3)가회전되는 상태에서 콘트롤러(7)에서 구리 타겟(6a)에 300~600V, 5~10A의 디시(DC) 전압을 인가시켜서 5~10초 구리 타겟(6a)을 프리 스퍼터링(Free sputtering)한 다 음, 진공도를 10^-2~ 10^-4mbar 정도가 유지되도록 조정한 상태에서 일정시간 플라즈마에 의한 스퍼터링으로 피코팅물(2)에 구리막을 코팅한다.

6. 스테인레스막 코팅단계

상기와 같이 설정된 시간동안 구리막 코팅작업을 실시한 다음에는 스테인레스 타겟(6b)에 400~700V, 5~10A의 디시(DC) 전압을 인가시키고, 챔버(1)의 내측에 아르곤 가스(Ar gas)를 20~50 sccm 정도로 주입하면서 플라즈마에 의한 스퍼터링으로 구리막의 외측에 스테인레스 막을 코팅한다. 이와 같이 코팅되는 스테인레스 막은 구리막이 산화되거나 마모되는 것을 방지하는 보호막의 역활을 한다.

도11은 상기와 같은 코팅작업시에 사용되는 플라즈마 에칭장치의 일예를 보인 것으로 챔버(71)의 내측에 피코팅물(2)을 장착하기 위한 홀더(73)가 설치되어 있고, 그 홀더(73)를 감싸도록 대면 그라운딩 전극(74)이 설치되어 있으며, 덮개(75)에 설치된 가스주입구(76)를 통해 O₂가스를 챔버(71)의 내측으로 주입하면서 홀더(73)에 장착된 RF 전극(77)에 전원을 인가하여 O₂플라즈마에 의해 피코팅물(2)의 표면이 균일하게 에칭되어 도전성 코팅물들의 밀착력이 증진된다.

상기와 같이 피코팅물(2)들을 플라즈마 에칭장치에서 에칭하는 경우에 피코팅물(휴대폰 케이스로 사용되는 플라스틱 사출품인 폴리카보네이트)과 도전성 코팅물인 구리막의 밀착력이 증진되는 이유를 알아보면 다음과 같다.

도 12는 피코팅물인 폴리카보네이트의 에칭전 표면(12-1)과 에칭후의 표면상태(12-2)의 AFM(Atomic Force Microscopy, 원자간력 전자현미경)특성을 비교하여 보인 사진으로, O₂플라즈마 에칭처리를 함으로써 피코팅물의 표면에 흡착된 오염물질들이 제거되어 구리막의 코팅시 구리막 코팅물과의 흡착율을 높여주게 된다.

즉, 사진에서 보듯이 에칭을 실시하는 경우에 균일한 미세표면거칠기가 증가함으로써, 표면에너지가 증가할 뿐만 아니라 코팅물과 접하는 면적이 증가하여 구리막의 코팅시 구리 코팅물을 앵커시키는 효과가 있다.

도13은 피코팅물인 폴리카보네이트의 에칭을 실시하지 않는 상태(상측 그래프)와 에칭을 실시한 경우(하측 그래프)의 표면결합 에너지를 비교할 수 있는 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy, X-선 광전자 분석기) 스펙트럼을 비교한 사진으로, O₂플라즈마 에칭처리를 하는 경우에 산소의 원자량은 원래의 피코팅물에 비해 약2배정도 증가하게 되며, 피코팅물인 폴리카보네이트의 결합형태인 C-O-C 결합이 줄어 들고 C=O 결합이 증가하여 구리막을 코팅하는 경우에 이들의 효과에 의해 얇은 층의 구리-산소-탄소 복합체박막 및 구리산화막들이 피코팅물과 코팅물 사이의 계면에 형성되어 계면반응을 촉진시킴으로서 밀착력을 증진시킨다.

도14는 폴리카보네이트에 에칭을 실시한 다음 코팅물을 코팅한 상태의 단면상태를 보인 것으로, 폴리카보네이트의 표면 상태가 변하여 구리-산소-탄소 복합체 및 구리산화막들이 계면에 형성되어 이들에 의하여 밀착력이 증진되고, 도전성이 우수하여 전자파 차폐특성이 우수한 구리막의 상면에 구리막과 밀착력이 우수한 스테인레스 막을 코팅함으로써, 수 마이크로 이하의 두께로 코팅됨에도 불구하고 코팅막들의 밀착력이 우수할 뿐만 아니라, 전자파 차폐특성도 우수하게 나타난다.

도15는 폴리카보네이트 재질의 피코팅물에 에칭을 실시하지 않는 경우(15-1)와 에칭을 실시한 경우(15-2)의 시편을 준비하고, 그 시편에 구리막을 코팅한 다음 스카치 테이프 (3M 매직테이프)를 이용하여 밀착력 테스트를 수행한 주사현미경사진을 보인 것으로, 에칭처리를 하지 않은 피코팅물에 코팅된 구리막은 스카치 테이프에 의하여 쉽게 박리됨을 알 수 있고, 에칭처리를 한 다음 코팅된 구리막은 밀착력이 우수함을 확인할 수 있고, 100。C 끓는 물에서 2시간 동안 열을 가한 후에도 스카치 테이프에 의하여 박리되지 않은 우수한 밀착력을 나타내었다.

도16은 종래의 스프레이 방식에 의하여 전자파 차폐막을 형성한 경우와 본 발명의 전자파 차폐장치와 방법으로 전자파 차폐막을 형성한 경우의 구조를 비교하여 보인 주사현미경 사진으로, 16-1은 종래의 방법으로 제조된 전자파 차폐막의 표면사진으로서, 코팅층 표면에 코팅된 입자가 조대하고, 치밀하지 못하며, 거칠기가 클 뿐만 아니라 피 코팅물이 코팅층의 외부로 많은 부분이 노출되어 있는 반면에, 16-2와 같이 본 발명에 의하여 제조된 전자파 차폐막은 표면 코팅입자가 미세하고, 치밀하며, 표면평탄화가 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 16-3의 사진에서 보는 바와 같이 종래의 방법으로 제조된 전자파 차폐막의 단면은 형상이 치밀하지 못하고, 코팅입자와 입자 사이가 분리되어 있으며, 피코팅물과 코팅층 사이가 떨어져 있어서 밀착력이 떨어지는 것을 알 수 있고, 40 마이크로 정도의 코팅층 두께로 두껍게 코팅되어 있는 반면에, 16-4와 같이 본 발명에 의하여 제조된 전자파 차폐막은 단면구조에서는 종래의 전자파 차폐막과 비교하여 볼 때 코팅층이 치밀하고, 표면균일도 및 피코팅물과 코팅층사이가 밀착되어 밀착력이 우수할 뿐만 아니라, 1.3 마이크로 정도로 얇게 코팅되어 있음을 알 수 있었다.

도17은 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer, 에너지 분산 X-선 검출기)로 종래 전자파 차폐막과 본 발명의 전자파 차폐막의 성분분석을 한 것으로서, 17-1에서 보듯이 종래의 방법으로 제조된 전자파 차폐막의 주성분은 구리와 은으로 이루어진 것을 알 수 있었고, 코팅층이 치밀하지 못하며 불균일하여 노출된 피코팅물 성분과 스프레이 코팅시 발생되는 불순물 성분인 탄소와 산소가 존재함을 알 수 있다.

그러나, 17-2에서와 같이 본 발명의 장치 및 방법에 의하여 제조된 전자파 차폐막에서는 구리 및 스테인레스를 이루는 성분들이 존재함을 할 수 있고, 코팅층이 치밀하며 균일하여 노출된 피코팅물 성분이나 불순물이 존재하지 않음을 알 수 있다.

도18은 종래의 방법으로 제조된 전자파 차폐막과 본 발명의 장치 및 방법으로 제조된 전자파 차폐막을 테이프 처리한 다음, 각각을 주사현미경 사진으로 촬영한 것으로, 18-1의 사진에서 보듯이 종래 전자파 차폐막의 표면사진은 코팅표면이 테이프에 붙어서 박리됨을 알 수 있고, 18-2의 사진에서 보듯이 본 발명의 장치와 방법으로 제조된 전자파 차폐막의 표면은 테이프 처리를 한 전상태와 같은 표면형상으로 되어 있어서, 본 발명에 따른 전자파 차폐막이 종래의 전자파 차폐막보다밀착력이 우수함을 알 수 있다.

도 19는 종래 스프레이 방식에 의해 제조된 전자파 차폐막과 본 발명에 의한 장치와 방법으로 제조된 전자파 차폐막의 ASTM(American Society of Testing and Material)의 전자파 차폐효과를 비교한 것으로, 종래 전자파 차폐막의 전자파 차폐효과는 40 마이크로의 코팅층 두께에서 43~33 dB로 나타나고, 본 발명에 따른 장치와 방법으로 제조된 전자파 차폐막은 1.3 마이크로 코팅층 두께에서 70~62 dB로 나타났다. 따라서, 차폐효과는 종래 방법으로 제조된 전자파 차폐막 보다 본 발명으로 제조된 전자파 차폐막이 차폐효과가 우수함을 알 수 있다.

상기와 같은 기술을 이용함으로써, 플라스틱(피코팅물)/금속(코팅물), 세라믹(피코팅물)/금속(코팅물) 뿐만 아니라, 마이크로 전자부품에도 폭넓게 응용될 수 있으며, 상기의 공정들이 독립된 공간내에서 플라즈마 기술 및 스퍼터링 기술을 이용한 건식코팅이므로 환경오염공정을 사용하는 무전해 도금이나 스프레이 코팅과는 차별화되는 무공해공정으로 환경친화산업에 적합하다.

또한, 스퍼터링 및 지그회전효과에 의하며 구리막 및 스테이레스 막을 치밀하게 제조하므로, 종래의 차폐막에서 문제되었던 피코팅물의 가장자리에서의 불균일코팅 및 치밀하지 못한 코팅에 의하여 차폐효과가 떨어지는 문제점을 해결할 수 있었으며, 대면적의 스퍼터 캐소드, 균일하게 배치된 가스홀, 타겟과 피코팅물의 근접배치 및 지그회전에 의하여 코팅층의 두께 및 저항인자의 균일도를 ±2% 이내로 유지할 수 있으며, 코팅층의 두께를 조절하여 도전성 코팅막의 저항을 미세하게 조절할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의하여 제조된 전자파 차폐막은 구리막과 스테인레스 막으로 된 2중 코팅막의 도전성 금속막을 사용함으로써, 저주파범위에서 우수한 전자파 차폐특성을 나타내는 구리코팅막과 고주파범위에서 우수한 전자파 차폐특성을 나타내는 스테인레스 코팅막을 복합시킨 형태가 되어 넓은 주파수 범위에서 안정되고 우수한 전자파 차폐효과를 얻을 수 있다.

양산성을 극대화하기 위한 구체적인 수치를 들어 설명하면, 챔버는 직경이 1200mm, 길이 1500mm인 대형챔버로 구성하고, 회전지그는 직경이 약 700mm, 길이 약 1300mm로서 회전가능하게 구성하는 것이 바람직하다. 이와같은 크기는 동 공법에서 피코팅물이 최대로 장착될 수 있는 크기이며, 도전성 및 부도체 재질과 크기 및 형상에 구애받지 않고, 대량의 피코팅물 장착이 가능하며, 대형고속펌핑장치를 사용함으로써 잔류가스 펌핑시간을 단축시킬 수 있고, 장치내에 존재하는 표면 이물질 및 사출이형제등이 에칭처리에 의하여 제거되기 때문에 최적의 코팅조건이 만들어 진다.

그리고, 타겟들의 이면에 강력한 자석들이 설치되어 있어서, 타겟에서 스퍼터된 원자가 방전가스의 원자에 산란되어 제품에 도달되는 스퍼터링 수율을 향상시킬 수 있고, 타겟에 부하되는 자장이 피코팅물에 평형으로 가깝게 배열되게 하여 이온화된 원자들이 피코팅물에 도달하는 시간단축이 가능하며, 넓은 영역의 증착이 가능하기 때문에 종래의 차폐막형성 방법들에서 발생되는 막형성속도의 저하의 단점을 보완하고, 이온화율 증진으로 인한 고속막형성으로 양산시간단축에 따른 대량제품생산을 가능하게 하였다.]

또한 타겟의 후면에 냉각수가 순환되도록 하여, 과열에 의하여 자석이 변형되거나 노화되는 것을 방지하게 되어, 자석의 수명을 향상시키게 된다.

재연성측면에서 본 발명에 따른 전자파 차폐막 코팅장치는 전공정이 완전자동화시스템으로 구성되므로 전력, 가스의 양 등의 조절이 가능하고, 지그회전속도의 조절이 가능하므로 재연성이 우수하며, 경제성 측면에서는 회전지그가 10회전시 25mm 길이의 In-Line 스퍼터 시스템과 동일한 성막속도를 가지므로, 25mm 길이의 In-Line 스퍼터 시스템의 제작시와 비교하면 제작비가 훨씬 적게 소요된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전자파 차폐막 코팅방법과 장치에 의하여 종래보다 피코팅물과 코팅물간의 접착력이 우수하고, 코팅층이 치밀하며, 코팅층의 두께 및 성분이 균일한 전자파 차폐막의 제조가 가능하고, 피코팅물의 형상에 관계없이 균일한 코팅이 가능할 뿐만 아니라, 코팅층내에 불순물이 전혀 존재하지 않게 된다. 또한, 상기와 같이 제조된 전자파 차폐막은 구리막과 스테인레스막의 이중금속막으로 구성되어 넓은 주파수 범위에서 안정되고 우수한 전자파 차폐효과를 얻을 수 있으며, 스테인레스 막이 보호막으로 작용하여 표면손상이 방지된다.

Claims

다수개의 피코팅물을 원통상의 회전지그에 설치하여 회전시키는 상태에서 스퍼터링에 의해 차폐막을 피코팅물에 코팅하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅방법.
피코팅물의 코팅면을 O₂플라즈마로 에칭한 다음,

그 에칭된 다수개의 피코팅물을 원통상의 지그에 설치하여 회전시키는 상태에서 스퍼터링에 의하여 차폐막을 피코팅물에 코팅하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅방법.
전면에 도어가 설치되어 있고, 양측에 수개의 펌프가 연결설치되어 있는 원통형의 공정 챔버와;

그 챔버의 내측에 설치되어 다수개의 피코팅물을 장착하기 위한 원통형상의 회전지그와;

그 회전지그의 후방에 설치되어 회전지그를 일정속도로 회전시키기 위한 지그회전수단과;

상기 회전지그의 하측에 설치되어 회전지그에 피코팅물을 착탈시 챔버에서 회전지그를 꺼내거나 넣기 위한 지그이동수단과;

상기 회전지그의 내외측에 배치되며 캐소드가 되는 타겟들과;

상기 챔버의 일측에 설치되어 장치의 동작을 콘트롤하기 위한 콘트롤러를 구비하여서 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.
제3항에 있어서,

상기 회전지그는 원형링 형상이며 일정간격을 두고 배치되는 한쌍의 고정판과, 그 고정판들의 사이에 방사형으로 고정되는 다수개의 고정대와, 그 고정대의 외측에 위치되며 피코팅물을 고정하기 위한 클램핑수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.
제4항에 있어서,

상기 클램핑 수단은 상기 고정대의 외측에 배치되는 가동클램프와, 상기 고정대와 가동클램프에 관통되도록 일정간격으로 설치되는 볼트와, 그 볼트에 결합되어 가동클램프를 조이거나 풀기위한 조임나사로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.
제3항에 있어서,

상기 지그회전수단은 상기 챔버의 후면외측에 설치되는 모터와, 그 모터의 모터축에 연결됨과 아울러 챔버의 내측에 회전가능하게 배치되는 구동기어와, 그 구동기어에 기어결합됨과 아울러 내주면이 지지롤러들에 지지되어 있는 도우넛형상의 종동기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.
제6항에 있어서,

상기 종동기어의 일정부분에는 구동측 돌기가 설치되어 있고, 상기 회전기어의 고정판에는 상기 종동기어가 회전시 구동측돌기에 걸리도록 지그측 돌기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.
제3항에 있어서,

상기 지그이동수단은 상기 회전지그의 하측에 일정간격을 두고 설치되는 한쌍의 반원형 지그받침대와, 그 지그받침대들이 연결되도록 양측에 설치되는 한쌍의 지지대와, 그 지지대에 일정간격으로 두고 설치되는 수개의 롤러 및 상기 챔버의 내부 양측에 배치되어 상기 롤러들이 전, 후방으로 롤링될 수 있도록 되어 있는 한쌍의 레일로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.
제3항에 있어서,

상기 타겟들의 후면에는 자력을 발생시키기 위한 다수개의 막대자석들이 배열되어 있고, 상기 타겟과 막대자석들을 고정시키기 위한 홀더에는 냉각수순환홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.
제3항에 있어서,

상기 챔버의 외측에는 회전지그를 받치기 위한 한쌍의 레일이 구비된 지그이송대가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐막 코팅장치.