KR100802986B1 - Technique of metal thin film deposition on the polymer based materials - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리머 모재 상의 금속박막 증착방법에 관한 것으로서, 금속박막을 증착하기 이전에 수 ~ 수백 keV의 에너지를 갖는 고 선속 금속이온 조사(high flux metal ion irradiation)를 통한 폴리머 모재의 표면 세정(surface cleaning), 이온빔의 에너지 전달에 의한 상기 모재의 표면 개질(surface modification), 금속이온주입에 의한 계면 원자간 친화력 활성층 형성 등의 효과와 연속 일괄 증착공정을 통해 금속박막을 형성함으로써, 증착된 금속박막간의 계면 접착력(interface adhesion)의 향상은 물론, 별도의 화학세정 전처리 공정을 수행하지 않아도 되므로 공정 단순화를 도모할 수 있는 폴리머 모재 상의 금속박막 증착방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of depositing a metal thin film on a polymer base material, wherein the surface of the polymer base material is cleaned by high flux metal ion irradiation having an energy of several to several hundred keV prior to depositing the metal thin film. cleaning), surface modification of the base material by energy transfer of ion beam, formation of interfacial affinity active layer by metal ion injection, and the like, and forming a metal thin film through a continuous batch deposition process, thereby depositing a metal thin film The present invention relates to a method of depositing a metal thin film on a polymer base material that can simplify the process because it does not need to perform a separate chemical cleaning pretreatment process as well as improving interface adhesion between the liver.
폴리머 모재, 금속박막 증착방법, 표면 세정, 표면 개질, 고 선속 이온원, 계면 접착성 Polymer base material, metal thin film deposition method, surface cleaning, surface modification, high flux ion source, interfacial adhesion
Description
도 1은 본 발명에 따른 금속박막 증착기술에 이용되는 금속이온 조사장치를 나타내는 개략도,1 is a schematic view showing a metal ion irradiation apparatus used in the metal thin film deposition technique according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 금속박막 증착공정을 나타내는 공정도,2 is a process chart showing a metal thin film deposition process according to the present invention;
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 폴리머 모재 상의 금속박막 증착방법을 통한 박막 시료의 접착력 시험 결과를 나타내는 사진,3 and 4 are photographs showing the adhesion test results of the thin film sample through the metal thin film deposition method on the polymer base material according to the present invention,
도 5는 종래의 금속박막 증착공정을 나타내는 공정도,5 is a process chart showing a conventional metal thin film deposition process,
도 6은 종래의 금속박막 증착방법을 통한 박막 시료의 접착력 시험 결과를 나타내는 사진이다. Figure 6 is a photograph showing the adhesion test results of a thin film sample through a conventional metal thin film deposition method.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 고 선속 금속이온원 11 : 절연 지지대10 high speed
12 : 고 진공 챔버 13 : 회전 드럼12
14 : 구동모터 15,16 : 금속박막 증착원14:
20 : 이온원 전원공급장치 21 : 고전압 발생장치20: ion source power supply 21: high voltage generator
본 발명은 폴리머 모재 상의 금속박막 증착방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속박막을 증착하기 이전에 수 ~ 수백 keV의 에너지를 갖는 고 선속 이온 조사(high flux ion irradiation)공정을 실시함으로써, 증착된 금속박막간의 계면 접착력(interface adhesion)을 향상시킬 수 있는 폴리머 모재 상의 금속박막 증착방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of depositing a metal thin film on a polymer matrix, and more particularly, by performing a high flux ion irradiation process having an energy of several to several hundred keV prior to depositing a metal thin film. The present invention relates to a method of depositing a metal thin film on a polymer base material capable of improving interface adhesion between metal thin films.
일반적으로, 이동 단말기에 주로 사용되고 있는 폴리카보네이트를 비롯한 폴리머 기판 위에 금속박막을 형성할 경우, 접착력(adhesion)이 매우 나쁘며, 도 5에 도시된 바와 같이, 필수적으로 화학세정 전처리 공정(UV 재경화, 표면 전처리 등)이 필요로 하기 때문에 심각한 환경 오염은 물론, 작업종사자의 인체 오염으로 인해 선진국을 비롯한 국내에서도 규제가 강화되고 있다. In general, when a metal thin film is formed on a polymer substrate including polycarbonate, which is mainly used in a mobile terminal, the adhesion is very bad, and as shown in FIG. 5, a chemical cleaning pretreatment process (UV recuring, Due to the need for surface pretreatment, regulations are tightening in Korea and other developed countries due to serious environmental pollution as well as human contamination of workers.
선진국의 경우, 발암성, 유독성, 유독성 가스혼입에 대한 VOC(Volatile Organic Compound) 관련규제가 시행중이며, EU(유럽연합)은 WEEE(Waste Electrical and Electronic Equipment)/ROHS (Restriction of Hazardous Substance), 중국은 CCC(China Compulsory Certification) 지침에 따라 2006년 7월1일 부로 유독 유해물질에 대한 규제를 시행할 예정이다. In developed countries, VOC (Volatile Organic Compound) regulations are in force for carcinogenic, toxic and toxic gas incorporation, while the EU (Waste Electrical and Electronic Equipment) / ROHS (Restriction of Hazardous Substance), China The Agency will implement regulations on hazardous substances as of July 1, 2006, in accordance with the China Compulsory Certification (CCC) guidelines.
이는 전기/전자기기에 사용되는 유해물질의 사용제한에 관한 각국의 법률 격차를 없애고, 인류의 건강보호와 WEEE의 환경부하의 삭감(친환경인 회수) 처분에 기여하기 위함이다. This aims to bridge the national legal gap on the restrictions on the use of hazardous substances used in electrical and electronic equipment, and to contribute to the protection of human health and the reduction of environmental loads in the WEEE.
따라서, 습식, 건식 도금에 사용되는 6대 유해물질(6가 크롬, 카드륨, 수은, 납, PBB(폴리브롬화비페닐), PBDE(폴리브로미네이티드디페닐에테르))의 사용이 규제될 예정이므로 환경 친화적인 청정 공정에 대한 개발이 매우 절실하다.Therefore, the use of six hazardous substances (hexavalent chromium, cadmium, mercury, lead, PBB (polybrominated biphenyl), PBDE (polybrominated diphenyl ether) used for wet and dry plating will be regulated. Therefore, the development of environmentally friendly clean process is very urgent.
한편, 금속박막과 기판과의 접착력을 개선하기 위한 종래의 방법으로는 다음과 같은 몇 가지가 있다. On the other hand, there are several conventional methods for improving the adhesion between the metal thin film and the substrate.
먼저, 건식공정으로는 불활성 가스(inert gas)를 이용한 이온 에칭(ion etching) 전처리 또는 동시 증착에 의한 방법이 있으며, 습식공정으로는 유기물을 이용하여 계면 활성층(active layer)을 형성시킴으로써, 계면과 모재 간의 계면 접착성을 향상시키거나, 또는 산세 표면처리(surface acid treatment)를 통한 모재 계면에서의 화학적 라디칼 기능(functionalized radical)을 형성하는 방법 등이 있다. First, there is a method of ion etching pretreatment or simultaneous deposition using an inert gas as a dry process, and in the wet process, an active layer is formed using an organic material to form an interface and There is a method of improving the interfacial adhesion between the base metals or forming functional radicals at the base metal interface through surface acid treatment.
또 다른 방법으로는 수 ~ 수백 keV의 에너지를 갖는 가스이온을 기판에 조사함으로써 기판 표면의 거칠기를 증가시켜 접착면적을 증가시키거나, 반응성 가스를 이용하여 화학 작용기를 기판 표면에 생성시킴으로써 금속박막과의 화학반응을 유도하거나 또는 보조 가스 이온층의 에너지를 이용하여 밀도가 높은 박막을 제조함으로써 접착력을 향상시키는 방법 등을 들 수 있다. Another method is to increase the surface area of the substrate by irradiating gas ions having energy of several to several hundred keV to the substrate to increase the adhesion area, or to generate a chemical functional group on the surface of the substrate by using a reactive gas. And a method of improving adhesion by inducing a chemical reaction or by preparing a thin film having a high density using energy of an auxiliary gas ion layer.
이들 외에도, 이온선 혼합법 등을 사용하거나, 접착력 개선을 위한 Ti, Cr 등의 완충층(buffer-adhesion promoter)을 금속박막과 모재 사이에 형성시킴으로써, 금속박막과 모재 사이의 접착력을 향상시키는 방법들이 있다. In addition to these methods, methods of improving adhesion between the metal thin film and the base material by using an ion ray mixing method or by forming a buffer-adhesion promoter such as Ti or Cr to improve adhesion between the metal thin film and the base material are provided. have.
상기와 같이, 폴리카보네이트 위에 금속을 증착하기 위한 종래의 물리적 증착방법은 만족할 만한 접착력 구현이 불가능하며, 습식공정의 경우에 프라이머(primer; 유기도료) 전처리 과정을 통하여서만 금속 증착이 가능한 문제점이 있다. As described above, the conventional physical vapor deposition method for depositing a metal on a polycarbonate is not possible to achieve a satisfactory adhesive strength, there is a problem that the metal deposition is possible only through the primer (primer (organic paint) pretreatment process in the case of a wet process). .
또한, 폴리머의 기계적, 화학적 특성을 향상시키기 위하여 수십 % 이상의 첨가제 또는 강화제를 모재에 넣은 경우, 화학적 세정이 어려운 실정이며, 화학적 표면개질층을 형성하지 않고서는 금속박막 형성이 불가능한 문제점이 있다. In addition, in order to improve the mechanical and chemical properties of the polymer when the additive or reinforcing agent of more than 10% in the base material, the situation is difficult to chemical cleaning, there is a problem that it is impossible to form a metal thin film without forming a chemical surface modification layer.
아울러, FRP(fiber reinforced plastic), UV도료층에서도 금속박막의 형성이 어려운 문제점이 있다. In addition, it is difficult to form a metal thin film in the fiber reinforced plastic (FRP), UV coating layer.
한편, 진공 증착, 전자빔 증착 등의 박막 증착을 하기 이전에 금속이온 조사를 통해 태양전지나 액정 패널에 이용되는 TFT(Thin Film Transistor)에 결정성을 지닌 폴리크리스탈층을 저온에서 형성시키는 기술이 일본공개특허 평5-311392호에 개시되어 있는 바, 상기 기술은 특히, 비교적 저온인 에피택시(epitaxy) 온도 정도의 저온 프로세스만으로 TFT 기판 표면에 양질의 결정성 박막을 형성하는 것으로서, 기판의 온도를 고온으로 하지 않고 300℃ 이하의 저온에서 양질의 결정성 핵을 형성하게 된다.Meanwhile, prior to thin film deposition such as vacuum deposition and electron beam deposition, a technique for forming a polycrystalline layer having crystallinity in TFT (Thin Film Transistor) used in solar cells or liquid crystal panels through metal ion irradiation is disclosed in Japan. As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-311392, the above-mentioned technique particularly forms a high quality crystalline thin film on the surface of a TFT substrate only by a low temperature process of about a relatively low temperature of epitaxial temperature, thereby increasing the temperature of the substrate. A good quality crystalline nucleus is formed at a low temperature of 300 deg.
그런데, 이와 같은 기술은 300℃ 이하에서 폴리크리스탈층을 형성하여야만 하는데 이는 고온 프로세스에 의해 박막 구성 원자가 기판 중에 확산되는 것을 피하지 못하고, 샤프한 계면이 요구되는 경우나 초박막 등을 제작하는 경우에는 문제가 발생하게 된다. However, such a technique must form a polycrystal layer at 300 ° C. or lower, which does not avoid the diffusion of thin film constituent atoms into the substrate by a high temperature process, and has a problem when a sharp interface is required or when an ultra thin film is manufactured. Will occur.
또한, 이때 사용하는 금속이온 조사장치는 팁전극 이온원과, 기판에 손상을 주지 않는 낮은 에너지의 이온 조사를 위한 감속기, 집속렌즈, 이온변별기, 자장형 질량 분석기 등 여러가지 장치를 사용하므로 상기의 공정을 수행하는데 상당한 비용이 드는 문제점이 있다. In addition, the metal ion irradiation apparatus used at this time uses a variety of devices, such as a tip electrode ion source, a reducer, a focusing lens, an ion discriminator, a magnetic mass spectrometer for irradiating low energy ions that do not damage the substrate. There is a problem that it is quite expensive to carry out the process.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 금속박막을 증착하기 이전에 수 ~ 수백 keV의 빔 에너지를 갖는 동시에 고전압을 인가시키는 고 선속 금속이온 조사(high flux metal ion irradiation)를 통한 폴리머 모재의 표면 세정(surface cleaning), 이온빔의 에너지 전달에 의한 상기 모재의 표면 개질(surface modification), 금속이온주입에 의한 계면 원자간 친화력 활성층 형성 등의 효과와 연속 일괄 증착공정을 통해 금속박막을 형성함으로써, 증착된 금속박막간의 계면 접착력(interface adhesion)의 향상은 물론, 별도의 화학세정 전처리 공정을 수행하지 않아도 되므로 공정 단순화를 도모할 수 있는 폴리머 모재 상의 금속박막 증착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, high flux metal ion irradiation to apply a high voltage at the same time having a beam energy of several to several hundred keV before depositing the metal thin film (high flux metal ion irradiation) Surface cleaning of the polymer matrix through the surface of the polymer, surface modification of the substrate by the energy transfer of the ion beam, the formation of an interfacial affinity active layer by the metal ion implantation and metal through the continuous batch deposition process By forming a thin film, it is possible to improve the interface adhesion between the deposited metal thin films and to provide a method of depositing a metal thin film on a polymer base material which can simplify the process because it does not need to perform a separate chemical cleaning pretreatment process. There is a purpose.
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the features of the present invention for achieving the above object are as follows.
본 발명에 따른 금속박막 증착 방법은, 수 ~ 수백 keV의 빔 에너지를 갖는 동시에, 고전압이 인가되는 고 선속 금속이온원으로부터 생성된 금속이온을 폴리머 모재에 조사하여 그 폴리머 모재의 표면을 세정하는 제1단계;The metal thin film deposition method according to the present invention has a beam energy of several to several hundred keV and at the same time irradiates metal ions generated from a high flux metal ion source to which a high voltage is applied to the polymer base material to clean the surface of the polymer base material. Stage 1;
상기 금속이온과 상기 폴리머 모재의 폴리머 원자간의 탄성 산란을 통한 폴리머 표면의 탄소화 효과에 의하여 상기 폴리머 모재의 표면을 개질하는 제2단계; A second step of modifying the surface of the polymer base material by a carbonization effect of the polymer surface through elastic scattering between the metal ions and the polymer atoms of the polymer base material;
상기 금속이온의 연속적인 조사를 통해 상기 개질된 폴리머 모재의 표면에 금속이온 주입층을 형성하는 제3단계; A third step of forming a metal ion implantation layer on the surface of the modified polymer base material through continuous irradiation of the metal ions;
상기 금속이온 주입층 위에 금속박막을 증착하는 제4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. And a fourth step of depositing a metal thin film on the metal ion implanted layer.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 금속박막 증착 기술에 이용되는 금속이온 조사장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 금속박막 증착 공정을 나타내는 공정도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 금속박막 증착 방법을 통한 박막 시료의 접착력 시험 결과를 나타내는 사진이다. 1 is a schematic view showing a metal ion irradiation apparatus used in the metal thin film deposition technique according to the present invention, FIG. 2 is a process diagram showing a metal thin film deposition process according to the present invention, and FIG. 3 and FIG. It is a photograph showing the adhesion test results of the thin film sample through the metal thin film deposition method according to.
도 1에 나타낸 바와 같이, 금속박막 증착 기술에 이용되는 본 발명에 따른 금속이온 조사장치는 고 진공 챔버(12) 상부에 이온원 전원공급장치(20)로부터 전원이 인가되는 고 선속 금속이온원(10)이 장착되어 있으며, 고 선속 금속이온원(10)은 수 ~ 수백 keV의 고전압 전기 절연을 위해 절연 지지대(11) 위에 위치하게 된다. As shown in FIG. 1, the metal ion irradiating apparatus according to the present invention used in the metal thin film deposition technique includes a high flux metal ion source in which power is supplied from the ion source
상기 금속이온원(10)에서 금속이온 인출시 진공도는 5 ×10-6 Torr이하로 금속이온을 인출하며, 10 ~ 100keV 내외의 에너지를 지닌 금속이온을 이온선량 1 ×1015/cm2 ~ 1 ×1018/cm2 영역에서 조사하며, 상온(常溫)에서 조사하게 된다. When the metal ion is withdrawn from the
이때 초기 진공도는 1 ×10-6 Torr 미만이며, 원하지 않는 불순물의 혼입 방지 및 수 ~ 수십 kV의 전기절연을 유지하기 위하여 금속이온 인출시 진공도는 5 ×10-6 Torr 이하에서 하게 된다. At this time, the initial vacuum degree is less than 1 × 10 -6 Torr, the vacuum degree at the time of withdrawal of metal ions is 5 × 10 -6 Torr or less in order to prevent the mixing of unwanted impurities and to maintain electrical insulation of several tens of kV.
금속이온을 최적으로 조사시키는데 필요한 조사 선량은 금속이온의 종류, 에너지 및 모재의 성질 등에 의존하게 되는 바, 상기 금속이온 조사 선량이 상기한 범위를 벗어나게 되면 원하지 않았던 조사/주입된 금속이온의 에칭과 폴리머 모재의 변형(transformation), 탄화(carbonization), 휨(warpage), 수축(shrinkage), 크랙(cracking) 등이 발생하게 되고, 폴리머 표면에서의 이완 또는 박리(exfoliation) 현상 등이 발생하게 된다. Irradiation dose required for optimal irradiation of metal ions depends on the type of metal ion, energy, and the properties of the base metal. Transformation, carbonization, warpage, shrinkage, cracking, and the like of the polymer base material occur, and relaxation or exfoliation on the polymer surface occurs.
여기서, 사용하는 금속이온원의 선속이 고 선속인 이온원을 사용하는 것은 처리시간 단축에 효과적이기 때문이다. This is because the use of an ion source having a high linear flux of a metal ion source is effective for shortening the treatment time.
상기 고 선속 금속이온원(10)에서 발생하는 수 ~ 수백 keV의 금속이온을 폴리머 모재의 표면에 조사/주입을 수행하기 위하여 그 고 선속 금속이온원(10)에는 고전압 발생장치(21)가 연결된다. A
또한, 균일한 금속이온의 조사/주입 및 금속박막 증착이 가능하도록 폴리머 모재 부착용 회전 드럼(13)이 회전 드럼용 구동모터(14)에 의해 회전되도록 설치되어 있으며, 상기 고 진공 챔버(12) 내에 금속박막 증착원(15,16)이 부착되어 있다.In addition, the rotating
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 금속이온 조사장치를 전술한 종래 기술의 금속이온 조사장치와 비교하여 보면, 종래의 금속이온 조사장치는 금속이온 추출 및 수송을 위하여 인출 전극, 집속 렌즈, 가속단, 자장형 질량 분석기, 중성입자 제거를 위한 디플렉터(deflector) 및 빔 스캐너(beam scanner) 등으로 구성되는 고가의 장치로서, 비용 측면에서 불리하다. Comparing the metal ion irradiating apparatus according to the present invention configured as described above with the metal ion irradiating apparatus of the prior art described above, the conventional metal ion irradiating apparatus, the extraction electrode, focusing lens, acceleration stage, An expensive device composed of a magnetic mass spectrometer, a deflector for removing neutral particles, a beam scanner, and the like, which is disadvantageous in terms of cost.
상기와 같이 구성되는 종래 금속이온 조사장치는 또한, 대면적 처리를 위해 빔 스캐너를 사용하고 있으나, 본 발명에서는 단일 이온원 전원공급장치(20)를 이용하여 동시에 여러 개의 금속 이온원이 작동되도록 되어 있어 대면적 처리가 용이하다. The conventional metal ion irradiation apparatus configured as described above also uses a beam scanner for large area processing, but in the present invention, a plurality of metal ion sources are operated at the same time by using a single ion
더욱이, 본 발명에 따른 금속이온 조사장치는 균일한 에너지의 고순도 이온을 추출, 수송하기에 필요한 종래의 가속기와 같은 장치의 구현없이, 단지 고 선속 금속이온원(10)에서 인출과 동시에, 이온의 조사/주입이 바로 수행되며, 더불어 연속적 후행 공정으로 고진공 챔버(12) 내에서 금속박막 증착원(15,16)을 이용하여 대면적 증착이 가능하도록 되어 있다. Moreover, the metal ion irradiating apparatus according to the present invention is only withdrawn from the high flux
그리고, 본 발명에 따른 금속이온 조사장치는 종래의 금속이온 조사장치의 표적함에 해당되는 고 진공 챔버(12) 내에 회전 드럼(13)이 설치되어 있는 바, 상기 회전 드럼(13)은 고 선속 금속이온원(10)의 이온빔에 의한 모재의 가열 효과에 따른 모재의 손상 방지 및 균일한 대면적 증착 처리가 가능하도록 설치되어 있다. In addition, the metal ion irradiation apparatus according to the present invention is provided with a rotating
또한, 상기 금속박막 외에 필요시 산화물, 질화물(SiO2, TiN, SiO, Al2O3, 등) 등이 증착 가능하도록 되어 있다. In addition to the metal thin film, oxides, nitrides (SiO 2 , TiN, SiO, Al 2 O 3 , etc.) and the like may be deposited if necessary.
상기 고 선속 금속이온원(10)에서 발생된 수 ~ 수백 keV의 에너지를 갖는 금속이온은 폴리카보네이트를 포함하는 이동 단말기용 폴리머 모재에 도달하여 초기에는 이온의 스퍼터링 효과에 의해 폴리머 모재에 흡착되어 있는 유기물 등을 제거하는 표면세정 공정을 갖게 된다. The metal ions having energy of several to several hundred keV generated from the high flux
이때, 상기 폴리머는 폴리카보네이트, PA(poly amide), ABS(acrylonitrile butadiene styrene), PMMA(poly methyl methacrylate), PI(polyimide), PS(poly styrene), MPPO(modifide polyphenylene oxide), POM(poly oxy methylene), 및 PE(poly ethylene), UV 도료, 수십 % 이상의 첨가제 또는 강화제로 이루어진 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나로 이루어져 있다. In this case, the polymer is polycarbonate, PA (poly amide), ABS (acrylonitrile butadiene styrene), PMMA (poly methyl methacrylate), PI (polyimide), PS (poly styrene), MPPO (modifide polyphenylene oxide), POM (poly oxy methylene), and PE (poly ethylene), UV paint, any one selected from the group consisting of a mixture consisting of dozens or more of additives or reinforcing agents.
상기 폴리머 모재의 표면이 세정된 후, 수 ~ 수백 keV 금속이온의 이온 조사 공정에 의해 금속이온의 에너지가 폴리머 모재에 전달되는 과정에서, 금속이온과 폴리머 원자 간의 탄성 산란에 의해 폴리머 체인(chain)이 끊어져 폴리머 모재의 표면이 탄소화되어 표면개질이 이루어지게 된다. After the surface of the polymer base material is cleaned, in the process of transferring energy of the metal ions to the polymer base material by an ion irradiation process of several to several hundred keV metal ions, a polymer chain is formed by elastic scattering between the metal ions and the polymer atoms. This breaks the surface of the polymer base material to carbonize the surface modification.
이와 같이 표면개질이 이루어진 폴리머 모재에 금속이온 조사량이 점차 증가함에 따라 금속이온 주입층이 형성되고, 상기 폴리머 모재의 표면에 금속이온 주입층이 형성되고 난 다음에는 연속적인 스퍼터링 증착 또는 열 증착 공정 중, 선택된 어느 하나 또는 융합된 공정을 통하여 금속박막을 형성하게 된다. As the metal ion implantation layer is gradually increased on the surface-modified polymer base material, a metal ion implantation layer is formed, and after the metal ion implantation layer is formed on the surface of the polymer base material, a continuous sputtering deposition or thermal deposition process is performed. The metal thin film is formed through any one or a fused process.
이와 같이, 금속이온 조사/주입 처리 후 금속박막을 증착 하게 되면, 이온조사에 의한 폴리머 모재 표면의 세정 효과 및 표면개질 효과, 이온 주입된 금속원자와 금속박막 원자 간의 친화력 또는 결합력에 의해 계면 접착력이 강화된다.As described above, when the metal thin film is deposited after the metal ion irradiation / injection treatment, the interfacial adhesion is improved by the cleaning effect and the surface modification effect of the surface of the polymer base material by ion irradiation, and the affinity or bonding force between the ion-implanted metal atoms and the metal thin film atoms. Is strengthened.
또한, 고 에너지 금속이온원과 스퍼터링과 같은 금속박막 증착원 등이 융합된 장비를 사용함으로써, 진공을 깨지 않는 일괄처리 청정 공정을 사용하게 되므로 본 발명에 따른 금속박막 증착방법은, 종래의 복합 다단공정의 공정개선 효과 및 금속박막 증착 연계성 기술을 이용한 공정 단순화가 가능하다.In addition, by using a device in which a high energy metal ion source and a metal thin film deposition source such as sputtering are fused, a batch cleaning process that does not break a vacuum is used, and thus the metal thin film deposition method according to the present invention is a conventional multi-stage method. It is possible to simplify the process by using the process improvement effect of the process and the metal thin film deposition linkage technology.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 금속박막 증착방법에 따른 공정은, 도 5의 종래 기술에 따른 공정과 비교하여, 종래의 금속박막의 접착력 개선을 위한 별도의 전처리 공정(UV 재경화, 세척, 표면 전처리 공정 등)을 행하지 않고도 단 한번의 공정으로 접착력이 개선된 금속박막을 형성시킬 수 있다. Thus, as shown in Figure 2, the process according to the metal thin film deposition method of the present invention, compared to the process according to the prior art of Figure 5, a separate pre-treatment process for improving the adhesion of the conventional metal thin film (UV re- mirroring It is possible to form a metal thin film having improved adhesion in a single process without performing a sintering, washing or surface pretreatment process.
이에 본 발명에 따른 고 선속 이온원(high flux ion source)을 이용한 금속이온조사/주입 기술에 의한 폴리머 표면 세정 후 형성된 금속박막 특성결과를, 종래의 습식공정 등에 의해 제작된 금속박막 특성결과와 비교하여 보았다. Accordingly, the results of the metal thin film formed after cleaning the polymer surface by the metal ion irradiation / injection technique using the high flux ion source according to the present invention are compared with those of the conventional metal thin film produced by the wet process. I saw it.
하기의 표 1은 내염, 내산, 내열탕 시험 평가 결과로서, 종래 기술에 비하여 모든 항목에서 양호한 결과를 보이게 된다. Table 1 below shows the results of the salt, acid and hot water test evaluations, and shows good results in all items compared to the prior art.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by Examples.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
본 발명에 따른 바람직한 실시예인 도 3은 UV 도료층 위에 금속박막을 증착한 후 그 위에 보호층으로 UV 도료층을 입힌 박막 시료를 나타내는 사진이고, 도 4는 UV 도료층 없이 폴리카보네이트 위에 바로 금속박막을 증착한 후 그 위에 보호층으로 UV 도료층을 입힌 박막 시료를 나타내는 사진으로서, 금속박막을 증착하기 전에 금속이온원을 조사하는 공정을 더 포함하게 된다.Figure 3 is a preferred embodiment according to the present invention is a photograph showing a thin film sample coated with a UV paint layer as a protective layer on the deposited metal thin film on the UV paint layer, Figure 4 is a metal thin film directly on the polycarbonate without the UV paint layer After the deposition is a photograph showing a thin film sample coated with a UV coating layer as a protective layer thereon, and further comprising the step of irradiating a metal ion source before depositing a metal thin film.
반면에, 비교예인 도 6은 UV 도료층 위에 금속박막을 증착한 후 그 위에 보호층으로 UV 도료층을 입힌 박막 시료를 나타낸다. On the other hand, Figure 6, a comparative example shows a thin film sample coated with a UV paint layer as a protective layer on a metal thin film deposited on the UV paint layer thereon.
여기서, 첨부된 도 3 및 도 6의 하도 UV처리는 금속박막의 평탄도를 향상시키기 위한 것이다. Here, the undercoat UV treatment of FIGS. 3 and 6 is to improve the flatness of the metal thin film.
이때, 상기 박막 시료의 접착력 시험은 1㎠ 면적에 1㎜ 간격으로 가로 세로 선을 그은 박막 시료에서 실시 가능토록 되어 있는 바, 상기와 같은 접착력 시험 결과에서 보듯이 도 6의 금속박막을 비롯한 UV 도료층이 벗겨져 있음을 알 수 있다. At this time, the adhesion test of the thin film sample is to be carried out in the thin film sample drawn horizontally and vertical lines at an interval of 1 mm in an area of 1 cm 2, as shown in the results of the adhesion test as described above, UV paint including the metal thin film of FIG. 6. It can be seen that the layer is peeled off.
따라서, 본 발명은 금속박막을 증착하기 이전에 고 선속 이온 조사를 통한 계면 원자간의 친화력 향상을 통해 증착된 금속박막간에 계면 접착력이 현저히 개선됨을 알 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 전처리 공정을 수행하지 않아도 되므로 공정을 단축시킬 수 있다. Therefore, the present invention not only improves the interfacial adhesion between the deposited metal thin films by improving the affinity between interfacial atoms through high flux ion irradiation before depositing the metal thin films, and does not require a separate pretreatment process. Therefore, the process can be shortened.
한편, 본 발명은 이동 단말기의 금속박막 및 산화물/질화물 등을 이용한 내, 외장 증착을 비롯하여, 전자기파 투과 깊이를 고려한 안테나 내장형 이동 단말기의 금속박막을 이용한 외장 증착 등과 같이 다양한 활용이 가능하다. On the other hand, the present invention can be utilized for various applications, such as internal and external deposition using a metal thin film and oxide / nitride of the mobile terminal, as well as an external deposition using a metal thin film of an antenna embedded mobile terminal considering the electromagnetic wave penetration depth.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머 모재 상의 금속박막 증착방법에 의하면, 금속박막을 증착하기 이전에 수 ~ 수백 keV의 에너지를 갖는 고 선속 이온 조사(high flux ion irradiation)공정을 실시함으로써, 증착된 금속박막간의 계면 접착력(interface adhesion)을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the method of depositing a metal thin film on a polymer base material according to the present invention, by depositing a high flux ion irradiation process having an energy of several to several hundred keV prior to depositing the metal thin film, Interface adhesion between the thin metal films can be improved.
또한, 별도의 전처리 공정을 수행하지 않아도 되므로 공정을 단축시킬 수 있음은 물론, 상기 고 선속 이온조사를 실시하는 금속이온 조사장치의 구성이 간단하여 저가로 구성할 수 있는 효과가 있다. In addition, since it is not necessary to perform a separate pretreatment process, the process can be shortened, and the structure of the metal ion irradiating apparatus for performing the high flux ion irradiation is simple, and thus, the low cost can be configured.
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