KR20160085670A - 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 및 이의 제조방법 - Google Patents

휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고투과성, 고내식성, 고 레벨링, 고강도, 고내구성을 가짐과 동시에 실제 금속 그대로의 질감을 나타낼 수 있는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법은, 소정의 형상을 갖는 금속 몸체의 표면을 가공하는 표면가공 단계와, 상기 금속 몸체의 표면에 유색 또는 무색의 투명/반투명 색상층을 형성하는 제1코팅 단계 및 상기 색상층의 표면에 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하는 보호층을 투명 또는 반투명하게 형성하는 제2코팅 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재는, 소정의 형상을 갖는 금속 몸체와, 상기 금속 몸체 표면에 구비되는 유색 또는 무색의 투명/반투명 색상층 및 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하고 상기 색상층 표면에 투명 또는 반투명하게 구비되는 보호층을 포함한다.

Description

휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 및 이의 제조방법{THE METAL EXTERIOR CASE FOR MOBILE DEVICE HAVING HIGH DURABILITY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 고투과성, 고내식성, 고 레벨링, 고강도, 고내구성을 가짐과 동시에 실제 금속 그대로의 질감을 나타낼 수 있는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 핸드폰, 테블릿 컴퓨터와 같은 휴대 단말기가 급속도로 보급됨에 따라 휴대 단말기의 무게, 두께, 강성 등이 이슈가 되고 있다.
불과 몇년전 까지만해도 휴대 단말기에는 플라스틱 외장재가 적용되는 것이 일반적이었지만, 최근에는 핸드폰, 테블릿 컴퓨터 등이 점차적으로 소형화됨에 따라 뒤틀림, 충격 등에 견딜 수 있는 높은 강성을 가진 금속 재질의 외장재로 대체되고 있는 실정이다.
금속 외장재의 표면은 외부에 노출될 경우 부식 및 스크레치가 쉽게 발생되기 때문에 별도의 보호막을 코팅하여 내구성을 향상시키는 것이 일반적이며, 이러한 기술은 종래의 "휴대폰 케이스의 금속 세라믹막 코팅방법(공개특허 10-2010-0003614)"에 구체적으로 공지되어 있다.
하지만, 종래의 휴대폰 케이스의 금속 세라믹막 코팅방법과 같이 도장공법을 이용하여 보호막을 형성하는 경우 보호막의 두께가 수십 ~ 수백 ㎛의 두께를 가지기 때문에 황변, 오렌지 필(Orange Peel), 레벨링 부족, 투과도 감소, 금속질감 저하와 같은 현상이 발생되는 문제점이 있으며, 특히 금속 외장재를 둘러싸고 있는 보호막에 의해 금속 질감이 아닌 플라스틱 질감이 나타나는 문제점이 있다.
한국공개특허 10-2010-0003614 (2010. 01. 11)
본 발명의 실시예는, 고투과성, 고내식성, 고 레벨링, 고강도, 고내구성을 가짐과 동시에 실제 금속 그대로의 질감을 나타낼 수 있는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법은, 소정의 형상을 갖는 금속 몸체의 표면을 가공하는 표면가공 단계와, 상기 금속 몸체의 표면에 유색 또는 무색의 투명/반투명 색상층을 형성하는 제1코팅 단계 및 상기 색상층의 표면에 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하는 보호층을 투명 또는 반투명하게 형성하는 제2코팅 단계를 포함한다.
상기 표면가공 단계와 제1코팅 단계 사이에는 표면장식 단계를 실시하여 상기 금속 몸체의 표면에 표면장식부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 표면장식 단계는, 샌더(Sander) 가공, 헤어라인(Hairline) 가공, 패터닝(Patterning) 가공 중 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 색상층은 도금, 도장, 전착, PVD 공법 중 하나 이상을 실시하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 보호층은 Physical vapor deposition(PVD) 공법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 10㎛ 미만으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 2㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 몸체는 알루미늄, 마그네슘, 아연 중 하나 이상을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재는, 소정의 형상을 갖는 금속 몸체와, 상기 금속 몸체 표면에 구비되는 유색 또는 무색의 투명/반투명 색상층 및 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하고 상기 색상층 표면에 투명 또는 반투명하게 구비되는 보호층을 포함한다.
상기 금속 몸체 표면에 형성되는 표면장식부를 포함한다.
상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 10㎛ 미만인 것을 특징으로 한다.
상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 2㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보호층은 고경도, 고내구성, 고내식성, 고투과성, 고내염수성, 고레벨링을 가지고 라이프타임이 매우 긴 장점이 있다.
또한, 금속 특유의 광택 및 질감을 매우 자연스럽게 나타내어 금속 외장재의 미적 효과를 극대화하며, 금속 몸체에 표면장식부를 형성하고 다양한 색상을 가진 색상층을 구비함으로써 단순한 금속 질감이 아닌 고급스럽고 세련된 느낌의 금속 질감을 구현할 수 있다.
이 뿐만 아니라, 보호층의 두께를 1㎛ 이상, 10㎛ 미만으로 형성함으로써 응력발생 및 크랙이 발생하는 것을 방지하고, 금속 질감이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재의 구성을 나타낸 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하며, 배경기술 및 이미 설명한 구성의 도면번호는 특별한 언급이 없다면 동일하게 적용된다.
이하에서 설명되는 본 발명의 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 및 이의 제조방법에 관한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예로서, 그 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현할 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 각 구성에 대한 형상 및 크기 등은 대표적인 실시예를 나타낸 것일 뿐 고정된 것이 아니며, 동일한 효과를 구현할 수 있다면 다양하게 변경 가능하다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법은, 표면가공 단계(S100), 표면장식 단계(S200), 제1코팅 단계(S300), 및 제2코팅 단계(S400)를 포함한다.
휴대 단말기에 적용되는 금속 몸체(10)는 전기 주조, 다이캐스팅 공법, 금속 가공 등을 통해 제조되며, 알루미늄, 마그네슘, 아연 중 하나 이상을 포함한다. 이렇게 제조된 금속 몸체(10)의 표면에는 미세한 이물질, 결함, 기공 등이 존재하므로 후술하는 제1코팅 단계(S300) 및 정밀한 제품 형상을 위해 프레스, CNC, 버핑(Buffing)과 같은 표면가공 단계(S100)를 선택적으로 실시하는 것이 바람직하다.
최근 판매되는 휴대 단말기의 경우 시각적인 디자인이 매우 중요한 요소이기 때문에 단순히 금속 질감을 표현하는 것 만으로는 상품성이 상대적으로 떨어지게 된다.
따라서, 표면장식 단계(S200)를 통해 금속 몸체(10)의 표면에 표면장식부(20)를 형성하는 것이 바람직하며, 이러한 표면장식 단계(S200)는 샌더(Sander) 가공, 헤어라인(Hairline) 가공, 패터닝(Patterning) 가공 중 하나 이상을 실시한다.
샌더(Sander) 가공은, 금속 몸체(10)에 모래를 고압으로 분사하여 미세한 요철부를 형성하는 가공법으로서 단순히 광택만 가지던 기존의 금속 외장재를 탈피하여 불투명한 느낌의 질감을 구현할 수 있고, 보다 세련된 느낌의 질감을 형성할 수 있다
헤어라라인(Hairline) 가공은, 금속 몸체(10)에 수많은 미세한 선을 섬세하게 형성하는 것으로, 미려한 표면 질감을 구현할 수 있으며, 스크래치와 같은 손상을 가리는 효과도 있다. 이러한 헤어라인 가공은, 브러쉬, 사포, 수세미 등을 이용해 실시할 수 있다.
패터닝(Patterning) 가공은, 금속 몸체(10)에 레이저 등을 이용하여 소정의 무늬, 형상, 그림, 글자 등을 새기는 것으로, 제품이 나타내고자 하는 특징에 따라 다양한 패터닝이 가능하다.
표면장식 단계(S200)가 완료된 금속 몸체(10)는 표면결함 제거 및 다양한 색상을 부여하기 위해 유색 또는 무색의 색상층(30)을 형성한다. 이때, 색상층(30)이 불투명하게 되면 금속 몸체(10)에 형성된 표면장식부(20)가 외부에서 보이지 않을 뿐만 아니라 금속질감이 사라지고 플라스틱 질감이 나타나게 되므로, 색상층(30)은 투명 또는 반투명하게 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 색상층(30)은 제품의 특징에 따라 도금, 도장, 전착, PVD 공법 중 하나 이상을 실시하여 형성하며, 색상이 단조로운 금속 몸체(10)의 단점을 보완하게 된다.
색상층(30)을 형성할 때 PVD 공법을 적용하는 경우 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/크롬(Cr) 산화물 또는 질화물, 질산화물 중 하나 이상을 포함하도록 형성함으로써 다양한 색상을 구현하는 것이 가능하다.
제1코팅 단계(S300)가 완료된 후에는 색상층(30)을 보호함과 동시에 금속 몸체(10)의 금속질감을 자연스럽게 나타내고, 색상층(30)의 색상 및 표면장식부(20)의 장식을 자연스럽게 나타낼 수 있도록 제2코팅 단계(S400)를 실시하여 투명 또는 반투명한 보호층(40)을 형성한다.
이러한 보호층(40)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 각각의 재료는 높은 경도 및 내지문 특성, 고내구성, 고내식성, 고내염수성, 고투과성, 고레벨링 등과 같은 특성을 가지고 있어 금속 고유의 광택 및 질감을 매우 자연스럽게 나타낼 뿐만 아니라, 라이프타임이 매우 긴 장점이 있다.
이러한 보호층(40)은 형성된 막과 금속 몸체(10) 사이의 밀착력이 높고, 단시간에 작업이 가능한 Physical vapor deposition(PVD) 공법을 이용하여 형성할 수 있다.
보호층(40)의 두께가 10㎛ 이상으로 형성되면 응력이 발생되어 보호층(40)에 크랙이 발생되고 금속 특유의 광택이 저하되는 문제점이 발생되며, 10㎛ 이상 형성하기 위해 매우 많은 시간이 소요되어 생산성이 떨어지게 된다.
또한, 보호층(40)의 두께가 1㎛ 미만으로 형성될 경우에는 내구성 및 신뢰성이 저하되어 라이프타임이 짧아지는 문제점이 생긴다.
보호층(40)의 두께가 2㎛ 초과, 10㎛ 미만일 경우에도 높은 내구성을 얻을 수 있지만, 보호층(40)에 발생되는 응력에 의해 금속 몸체(10)와 보호층(40) 사이의 밀착력이 다소 저하하는 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 보호층(40)의 두께는 1㎛ 이상, 10㎛ 미만으로 형성하는 것이 바람직하되, 보다 높은 내구성을 얻기 위해서는 1㎛ 이상, 2㎛ 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재는, 알루미늄, 마그네슘, 아연 중 하나 이상을 포함하는 금속 몸체(10)와, 금속 몸체(10) 표면에 형성되는 표면장식부(20)와, 유색 또는 무색의 투명/반투명 색상층(30) 및 색상층(30) 표면에 투명 또는 반투명하게 형성되는 보호층(40)을 포함한다.
금속 몸체(10)는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재의 기판 역할을 하며, 금속 그 자체만으로는 시각적인 요소가 부족하여 상품성이 떨어지기 때문에 샌더(Sander) 가공, 헤어라인(Hairline) 가공, 패터닝(Patterning) 가공 중 하나 이상을 실시하여 금속 몸체(10)의 표면에 표면장식부(20)를 형성하는 것이 바람직하다.
샌더 가공에 의해 형성되는 표면장식부(20)는 미세한 요철부가 다량 형성되고, 헤어라인 가공에 의해 형성되는 표면장식부(20)는 다량의 미세한 선이 섬세하게 형성되며, 패터닝 가공에 의해 형성되는 표면장식부(20)는 소정의 무늬, 형상, 그림, 글자 등이 형성된다.
금속 몸체(10)의 표면에는 금속 몸체(10)의 결함제거 및 표면을 개선하고 금속의 질감과 함께 다양한 색상을 나타낼 수 있도록 색상층(30)을 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 색상층(30)은 도금, 도장, 전착, PVD 공법 중 하나 이상을 실시하여 형성할 수 있으며, 제품의 특징에 따라 다양한 색상을 부여하되, 금속 질감이 나타날 수 있도록 투명도를 적절히 조절하여 투명/반투명하게 형성하는 것이 바람직하다.
색상층(30)의 표면에는 금속 몸체(10) 및 색상층(30)을 외부로부터 보호함과 동시에 금속 질감을 자연스럽게 나타내는 보호층(40)이 형성된다.
이러한 보호층(40)은 높은 경도 및 내지문 특성, 고내구성, 고내식성, 고내염수성, 고투과성, 고레벨링을 가져야 하므로 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 이렇게 형성된 보호층(40)은 금속 특유의 광택 및 질감을 매우 자연스럽게 나타낼 뿐만 아니라 라이프타임 또한 매우 긴 장점이 있다.
이때, 보호층(40)의 두께는 보호층(40)의 내구성 및 금속의 질감을 결정하는데 매우 중요한 요소로 작용하기 때문에 PVD 공법을 이용하여 보호층(40)의 두께를 정밀하게 제어하는 것이 바람직하다.
이렇게 형성된 보호층(40)의 두께가 10㎛ 이상이 되면, 보호층(40)에 응력이 발생되어 크랙이 발생되고 금속 특유의 광택이 저하되는 문제점이 발생된다.
또한, 보호층(40)의 두께가 1㎛ 미만일 경우에는 내구성 및 신뢰성이 저하되어 라이프타임이 짧아지는 문제점이 생긴다.
보호층(40)의 두께가 2㎛ 초과, 10㎛ 미만일 경우에도 높은 내구성을 얻을 수 있지만, 보호층(40)에 발생되는 응력에 의해 금속 몸체(10)와 보호층(40) 사이의 밀착력이 다소 저하하는 현상이 발생될 수 있다.
따라서, 보호층(40)의 두께는 1㎛ 이상, 10㎛ 미만인 것이 바람직하되, 보다 높은 내구성을 얻기 위해서는 1㎛ 이상, 2㎛ 이하인 것이 것이 바람직하다.
S100 : 표면가공 단계 S200 : 표면장식 단계
S300 : 제1코팅 단계 S400 : 제2코팅 단계
10 : 금속 몸체 20 : 표면장식부
30 : 색상층 40 : 보호층

Claims (12)

  1. 소정의 형상을 갖는 금속 몸체의 표면을 가공하는 표면가공 단계;
    상기 금속 몸체의 표면에 유색 또는 무색의 투명/반투명 색상층을 형성하는 제1코팅 단계; 및
    상기 색상층의 표면에 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하는 보호층을 투명 또는 반투명하게 형성하는 제2코팅 단계를 포함하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면가공 단계와 제1코팅 단계 사이에는 표면장식 단계를 실시하여 상기 금속 몸체의 표면에 표면장식부를 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 표면장식 단계는, 샌더(Sander) 가공, 헤어라인(Hairline) 가공, 패터닝(Patterning) 가공 중 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 색상층은 도금, 도장, 전착, PVD 공법 중 하나 이상을 실시하여 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층은 Physical vapor deposition(PVD) 공법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 10㎛ 미만으로 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 2㎛ 이하로 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 몸체는 알루미늄, 마그네슘, 아연 중 하나 이상을 포함하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재 제조방법.
  9. 소정의 형상을 갖는 금속 몸체;
    상기 금속 몸체 표면에 구비되는 유색 또는 무색의 투명/반투명 색상층; 및
    실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 질산화물 중 하나 이상을 포함하고 상기 색상층 표면에 투명 또는 반투명하게 구비되는 보호층을 포함하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 몸체 표면에 형성되는 표면장식부를 포함하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 10㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 1㎛ 이상, 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 고내구성 금속 외장재.
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