KR102031916B1

KR102031916B1 - 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법

Info

Publication number: KR102031916B1
Application number: KR1020180004463A
Authority: KR
Inventors: 김동현; 이성준
Original assignee: (주)엠에스씨
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-10-14
Also published as: KR20190086215A

Abstract

본 발명은 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물의 미세패턴 상에 금속화를 위한 도금 방법에 관련되며, 그 방법에 있어서 미세패턴 및 사출물의 소재 상에 이물질을 제거하는 탈지공정; 레이저 가공에서 발생한 사출물의 소재 상에 금속 잔유물과 금속 석출을 방지하는 디스머트(Desmut)공정; 레이저 가공에서 사출물의 소재 상에 도출된 금속의 분진을 제거하는 에칭공정; 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 금속층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정; 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 니켈금속층을 입히기 위한 니켈도금공정; 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 구리도금층을 입히기 위한 구리도금공정; 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 표면에 니켈층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정; 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 산화 방지를 위한 니켈도금공정; 및 방청과 건조공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 기존의 레이저 직접 성형(LDS) 도금 공정의 개선 및 추가 공정을 개입시켜 패턴 이외의 사출 성형물 상에 도금의 촉매가 될 수 있는 금속 잔유물과 석출됨을 방지하여 미세회로의 불량률을 절감하고, 유해물질인 무수크롬산을 사용하지 않고도 미세 패턴 형성이 가능하면서 기존 LDS 도금 공정 대비 생산성 향상과 도금 번짐 현상이 적어 도금층의 밀착력을 확보하는 동시에 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법{Micro circuit plating method on laser direct molding injection molding for automotive parts}

본 발명은 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물의 미세회로 구현에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 레이저 직접 성형(LDS) 도금 공정의 개선 및 추가 공정을 개입시켜 소재 및 미세 패턴의 분진을 제거하여 미세회로의 불량률을 절감하고, 기존 LDS 도금 공정 대비 도금층의 밀착력과 생산성을 확보하는 동시에 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법에 관한 것이다.

최근에는, 각종 전기, 전자기기의 경량화와 소형화로 인하여 부품 소재로 PC(폴리카보네이트, polycarbonate), PPS(폴리페닐렌 술파이드, polyphenylene sulfide), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PC/ABS (polycarbonate/Acrylonitrile Butadiene Styrene), PA (폴리아미드, polyamide), LCP(Liquid Crystal Polymer ), PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트, Polybutylene Terephthalate ), PPE(폴리페닐렌 에테르, Polyphenylene ether), PEI(폴리에테르 이미드, Polyether lmide), PEEK(폴리 에테르 에테르 케톤, Poly ether ether ketone) 등 합성수지가 널리 이용되고 있다. 상기 합성수지는 재질의 중량이 가볍고, 사출성형으로 제품의 형상화가 용이한 장점이 있으며, 생산비용 측면에서 금속보다 저렴한 장점이 있으나, 전기 전도가 필요한 부품의 경우에는 부도체인 합성수지로 제조하기 곤란한 단점이 있다.

따라서 합성수지의 표면을 가공하여 전기 전도가 가능하도록 금속층을 형성하는 다양한 도금방법이 개발되고 있다. 상기 종래의 합성수지 표면에 금속층을 형성하는 도금방법은 유기용제를 이용하여 합성수지 피도금물의 표면을 에칭하는 단계, 촉매금속을 흡착하는 단계와 무전해도금하는 단계를 포함하는 방법이 있다. 또, 다른 방법으로는 중금속이 혼합된 합성수지 피도금물의 표면을 레이저로 에칭하여 혼합된 중금속 성분을 노출시키는 단계, 노출된 중금속 성분을 시드(seed)로 이용하여 무전해 도금을 하는 단계로 이루어진 방법이 있다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허공보 제10-1282183호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제10-1507964호(선행문헌 2) 등을 참조할 수 있다.

선행문헌 1은 엘디에스 무전해 도금 방법에 있어서, 플라스틱을 포함하는 소재를 사출 성형하는 (가)단계와 사출 성형된 상기 소재에 레이저로 회로 패턴을 가공하는 (나)단계와 레이저로 가공된 회로 패턴에 무전해 도금을 하는 (다)단계를 포함하며, 상기 (가)단계가 완료된 이후에 사출 성형과정에서 상기 소재에 긁힘 등이 발생된 영역을 전처리하는 제1 전처리 단계와 상기 (나)단계에서 상기 회로 패턴 가공 과정에서 발생한 분진 등을 제거하는 제2 전처리 단계를 제안한다.

선행문헌 2는 합성수지 피도금체를 이용한 무전해 동도금에 의한 무선기기용 안테나의 제조방법에 있어서, 비도전성 합성수지 피도금체에 레이저 가공 공정(LDS)을 실시하기 전에 상기 피도금체의 표면에 투명 유기막을 코팅함으로써, 상기 피도금체의 미리 정해진 패턴 및 상기 패턴 상부의 투명 유기막을 제거하여 안테나 회로부를 형성하는 상기 레이저 가공 공정을 실시한 피도금체에 팔라듐 촉매를 실시할 때, 레이저에 의해서 제거되지 않은 피도금체 표면에 노출되는 유기금속 또는 실리콘 성분이 상기 팔라듐 촉매와 반응하는 것을 차단하는 것을 제안한다.

그러나 상기한 선행문헌들에 의하면 100um이하의 미세회로 패턴에서는 도금층의 번짐 불량으로 인한 미세회로 구현이 어렵고, 패턴금속과 피도금체와의 밀착 불량으로 인한 신뢰성 저하는 물론 초기 도금속도 저하로 인한 생산성 저하 및 비용이 상승되는 문제점을 지니고 있다.

한국 등록특허공보 제10-1282183호 "두 단계 전처리 과정을 갖는 엘디에스(LDS) 무전해 도금 방법 및 이에 의한 인테나"(등록일자: 2013. 06. 28.) 한국 등록특허공보 제10-1507964호 "무선기기용 안테나의 제조방법"(등록일자: 2015. 03. 26.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 근본적으로 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 기존의 레이저 직접 성형(LDS) 도금 공정의 개선 및 추가 공정을 개입시켜 패턴 이외의 사출 성형물 상에 도금의 촉매가 될 수 있는 금속 잔유물과 석출됨을 방지하여 미세회로의 불량률을 절감하고, 유해물질인 무수크롬산을 사용하지 않고도 미세 패턴 형성이 가능하면서 기존 LDS 도금 공정 대비 생산성 향상과 도금 번짐 현상이 적어 도금층의 밀착력을 확보하는 동시에 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법을 제공하려는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차 부품용 레이저 직접 성형 플라스틱 사출성형물 혹은 금속 성형물의 미세패턴 상에 금속화를 위한 도금 방법에 있어서: 미세패턴 및 사출물의 소재 상에 이물질을 제거하기 위해 수산화나트륨(NaOH) 혹은 수산화칼륨(KOH) 60∼100g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 50∼60℃에서 1∼10분간 침지 후 수세하여 이루어지는 탈지공정; 레이저 가공에서 발생한 사출물의 소재 상에 금속 잔유물과 금속 석출을 방지하기 위해 과황산나트륨 10~50g/L, 인산 20~100g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 40∼60℃에서 5∼20분간 침지 후 수세하여 이루어지는 디스머트(Desmut)공정; 레이저 가공에서 사출물의 소재 상에 도출된 금속의 분진을 제거하기 위해 황산(H2SO4) 및 과산화수소(H2O2)를 각 10~50ml/L을 함유하는 수용액을 사용하여 20~40℃에서 1~10분간 침지 후 수세하여 이루어지는 에칭공정; 상기 에칭공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 금속층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정; 상기 팔라듐 촉매 부여공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 니켈금속층을 입히기 위해 니켈염 1~10g/L, 착화제인 구연산염 20~100g/L, 환원제인 차아인산나트륨 5~50g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 50~90℃에서 10~60분간 침지 후 수세하여 이루어지는 니켈도금공정; 상기 니켈도금공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 구리도금층을 입히기 위한 구리도금공정; 상기 구리도금공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 표면에 니켈층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정;상기 팔라듐 촉매 부여공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 산화 방지를 위한 니켈도금공정; 및 방청과 건조공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명에 따르면, 상기 팔라듐 촉매 부여공정은 염산(HCl) 혹은 황산(H2SO4) 50~200ml/L와 염화팔라듐 0.1~10g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 20~40℃에서 1~10분간 침지 후 수세하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명에 따르면, 상기 구리도금공정은 구리염 1~10g/L, 착화제인 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 10~100g/L, 환원제인 포름알데하이드 5~30ml/L 및 수산화나트륨 5~30g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 25~60℃에서 10~240분간 침지 후 수세하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법은 기존의 레이저 직접 성형(LDS) 도금 공정의 개선 및 추가 공정을 개입시켜 패턴 이외의 사출 성형물 상에 도금의 촉매가 될 수 있는 금속 잔유물과 석출됨을 방지하여 미세회로의 불량률을 절감하고, 유해물질인 무수크롬산을 사용하지 않고도 미세 패턴 형성이 가능하면서 기존 LDS 도금 공정 대비 생산성 향상과 도금 번짐 현상이 적어 도금층의 밀착력을 확보하는 동시에 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 제조방법을 순차적으로 나타내는 플로 차트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물의 미세패턴 상에 금속화를 위한 도금 방법에 관하여 제안한다. 사출물을 자동차 부품, 전자부품 등의 플라스틱 사출성형물 혹은 금속 성형물을 대상으로 하지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 이러한 미세패턴 상에 금속화를 위한 도금 방법은 나노사이즈의 금속을 함유하는 도료를 사용하여 플라스틱 사출성형물 혹은 금속 성형물에 도장처리를 하고 레이저로 미세패턴을 구현하는 전처리 단계이다.

본 발명에 따르면 미세패턴 및 사출물의 소재 상에 이물질을 제거하는 탈지공정을 진행한다. 탈지공정은 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물의 패턴 및 소재상의 이물질을 제거하는 공정으로, 이러한 탈지공정은 수산화나트륨(NaOH) 혹은 수산화칼륨(KOH) 60∼100g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 50∼60℃에서 1∼10분간 침지 후 수세를 실시하는 바, 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물의 패턴 및 소재상의 표면에 이물질, 즉 유지분, 먼지 또는 다른 불순물이 흡착되어 있는 경우 미도금, 도금 얼룩, 밀착 불량 등의 문제가 발생하기 쉬우므로 유기 용제 또는 알카리제의 탈지액을 사용하여 제거하는 공정을 수행한다.

본 발명에 따르면 레이저 가공에서 발생한 사출물의 소재 상에 금속 잔유물과 금속 석출을 방지하는 디스머트(Desmut)공정을 진행한다. 디스머트(Desmut)공정은 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물이 레이저 가공에서 발생한 소재 상의 분진을 제거하는 공정으로, 이러한 디스머트공정은 과황산나트륨 10~50g/L, 인산 20~100g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 40∼60℃에서 5∼20분간 침지 후 수세를 실시하는 바, 디스머트공정을 탈지 공정과 에칭공정 사이에 개입시켜 패턴 이외의 사출성형물 혹은 금속성형물 상에 도금의 촉매가 될 수 있는 금속 잔유물을 제거하면서 금속이 석출되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면 레이저 가공에서 사출물의 소재 상에 도출된 금속의 분진을 제거하는 에칭공정을 진행한다. 에칭공정은 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물 상의 분진을 제거하는 공정으로, 이러한 에칭공정은 황산(H2SO4) 및 과산화수소(H2O2)를 각 10~50ml/L을 함유하는 수용액을 사용하여 20~40℃에서 1~10분간 침지 후 수세를 실시하여 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물이 레이저 가공에서 발생한 소재 상의 분진을 제거한다.

본 발명에 따르면 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 금속층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정을 진행한다. 팔라듐 촉매 부여공정은 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물 상의 미세패턴에 금속층을 형성하는 공정으로, 이러한 팔라듐 촉매 부여공정은 염산(HCl) 혹은 황산(H2SO4) 50~200ml/L와 염화팔라듐 0.1~10g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 20~40℃에서 1~10분간 침지 후 수세를 실시하여 금속층을 형성한다.

본 발명에 따르면 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 니켈금속층을 입히기 위한 니켈도금공정을 진행한다. 니켈도금공정은 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물 상의 미세패턴에 니켈금속층을 입히기 위한 공정으로, 이러한 니켈도금공정은 니켈염 1~10g/L, 착화제인 구연산염 20~100g/L, 환원제인 차아인산나트륨 5~50g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 50~90℃에서 10~60분간 침지 후 수세를 실시하여 사출성형물과 금속 도금 패턴 간의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따르면 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 구리도금층을 입히기 위한 구리도금공정을 진행한다. 구리도금공정은 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물 상의 미세패턴에 구리도금층을 입히기 위한 공정으로, 이러한 구리도금공정은 구리염 1~10g/L, 착화제인 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 10~100g/L, 환원제인 포름알데하이드 5~30ml/L 및 수산화나트륨 5~30g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 25~60℃에서 10~240분간 침지 후 수세를 실시하여 구리금속층을 형성한다.

본 발명에 따르면 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 표면에 니켈층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정을 진행한다. 팔라듐 촉매 부여공정은 앞선 공정과 동일하게 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물 상의 미세패턴에 형성된 구리도금층의 표면에 니켈층을 형성하는 공정으로, 이러한 팔라듐 촉매 부여공정은 염산(HCl) 혹은 황산(H2SO4) 50~200ml/L와 염화팔라듐 0.1~10g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 20~40℃에서 1~10분간 침지 후 수세를 실시하여 구리도금층의 표면에 니켈층을 형성한다.

본 발명에 따르면 상기 공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 산화 방지를 위한 니켈도금공정을 진행한다. 니켈도금공정은 앞선 공정과 동일하게 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물 상의 미세패턴에 형성된 구리도금층에 산화를 방지하는 위한 공정으로, 이러한 니켈도금공정은 니켈염 1~10g/L, 착화제인 구연산염 20~100g/L, 환원제인 차아인산나트륨 5~50g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 50~90℃에서 10~60분간 침지 후 수세를 실시하여 구리도금층에 산화를 방지한다.

마지막으로 본 발명에 따르면 방청과 건조공정을 진행한다. 방청공정은 부식의 초기 단계인 녹 발생을 방지하기 위한 사출물, 즉 플라스틱 사출성형물 혹은 금속성형물 상의 미세패턴에 형성된 도금층들에 코팅을 실시하고, 이후에 건조공정은 온도 50∼120℃에서 30초∼5분간 실시하는 열풍 건조와, 상기와 유사한 조건으로 실시하는 드럼식 건조 중에서 택하여 실시한다.

이와 같이, 본 발명은 기존의 레이저 직접 성형(LDS) 도금 공정의 개선 및 추가 공정을 개입시켜 패턴 이외의 사출 성형물 상에 도금의 촉매가 될 수 있는 금속 잔유물과 석출됨을 방지하여 미세회로의 불량률을 절감하고, 유해물질인 무수크롬산을 사용하지 않고도 미세 패턴 형성이 가능하면서 기존 LDS 도금 공정 대비 생산성 향상과 도금 번짐 현상이 적어 도금층의 밀착력을 확보하는 동시에 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims

자동차 부품용 레이저 직접 성형 플라스틱 사출성형물 혹은 금속 성형물의 미세패턴 상에 금속화를 위한 도금 방법에 있어서:
미세패턴 및 사출물의 소재 상에 이물질을 제거하기 위해 수산화나트륨(NaOH) 혹은 수산화칼륨(KOH) 60∼100g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 50∼60℃에서 1∼10분간 침지 후 수세하여 이루어지는 탈지공정;
레이저 가공에서 발생한 사출물의 소재 상에 금속 잔유물과 금속 석출을 방지하기 위해 과황산나트륨 10~50g/L, 인산 20~100g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 40∼60℃에서 5∼20분간 침지 후 수세하여 이루어지는 디스머트(Desmut)공정;
레이저 가공에서 사출물의 소재 상에 도출된 금속의 분진을 제거하기 위해 황산(H2SO4) 및 과산화수소(H2O2)를 각 10~50ml/L을 함유하는 수용액을 사용하여 20~40℃에서 1~10분간 침지 후 수세하여 이루어지는 에칭공정;
상기 에칭공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 금속층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정;
상기 팔라듐 촉매 부여공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 니켈금속층을 입히기 위해 니켈염 1~10g/L, 착화제인 구연산염 20~100g/L, 환원제인 차아인산나트륨 5~50g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 50~90℃에서 10~60분간 침지 후 수세하여 이루어지는 니켈도금공정;
상기 니켈도금공정의 사출물 소재를 대상으로 미세패턴에 구리도금층을 입히기 위한 구리도금공정;
상기 구리도금공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 표면에 니켈층을 형성하기 위한 팔라듐 촉매 부여공정;
상기 팔라듐 촉매 부여공정의 사출물 소재를 대상으로 구리도금층의 산화 방지를 위한 니켈도금공정; 및
방청과 건조공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 팔라듐 촉매 부여공정은 염산(HCl) 혹은 황산(H2SO4) 50~200ml/L와 염화팔라듐 0.1~10g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 20~40℃에서 1~10분간 침지 후 수세하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 구리도금공정은 구리염 1~10g/L, 착화제인 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 10~100g/L, 환원제인 포름알데하이드 5~30ml/L 및 수산화나트륨 5~30g/L을 함유하는 수용액을 사용하여 25~60℃에서 10~240분간 침지 후 수세하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 부품용 레이저 직접 성형 사출물상의 미세 회로 도금방법.