KR20170012960A - 전자파 차폐 박막 및 그 형성방법 - Google Patents

전자파 차폐 박막 및 그 형성방법 Download PDF

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박은수
박진만
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Abstract

전자파 차폐 박막을 개시한다. 개시된 전자파 차페 박막은 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상인 금속으로 이루어지며, 비정질상을 포함하는 금속층으로 이루어진다.

Description

전자파 차폐 박막 및 그 형성방법{ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELD THIN FILM AND METHOD OF FORMING THE SAME}
본 발명은 전자파 차폐 박막 및 그 형성방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 초탄성 특성을 갖는 전자파 차폐 박막 및 그 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자파 차폐 기술은 크게 두 가지 부분에서 적용되는데, 그 첫 번째는 기기에서 발생하는 전자파가 사용자에게 미치는 영향에 대한 차단이다. 최근 전자, 통신기기의 사용이 급격히 늘어남에 따라 전자파의 폐해에 대한 우려와 관심이 높아지고 전자파가 인체에 부정적인 영향을 미치는 연구결과가 속속 발표되면서 사용자의 건강보호를 위하여 다양한 전자파 차폐기술의 개발이 진행되고 있다. 두 번째로, 기기의 보호를 위해서도 전자파 차폐 구조가 요구된다. 일반적인 전자기기는 인쇄회로기판에 복수개의 칩이 장착된 메인 보드를 구비하는데, 상기 메인 보드의 전자회로는 전자파 간섭(EMI: Electro Magnetic Interference)이나 무선 주파수 간섭 (RFI: Radio Frequency Interference)에 민감하다. 따라서 이러한 간섭을 차단하고, 회로부품을 보호하기 위한 차폐구조가 활용되고 있으며, 전자파 차폐성능을 보유한 다양한 구조들이 각 칩들의 위치에 구비되어 방출하는 전자파 또는 무선 주파수에 의한 간섭을 차단함으로써 그와 같은 간섭에 의해 발생할 수 있는 기기의 오작동이나 부품 훼손을 방지한다. 전자파 차폐의 기본원리는 전압이 걸리는 부품에서 발생하는 유도전파인 저임피던스 자계파를 전자파 차폐소재를 통해 반사 또는 흡수시키는 것으로, 해당 전자파 차폐 물질은 전기적 도전 특성을 나타내어야 한다.
종래의 전자파 차폐구조는 소재적 측면에서 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 가장 널리 사용되고 있는 것은 금속 재료로 이루어진 쉴드캔이다. 쉴드캔은 각 부품들을 전체적으로 감싸도록 장착하여 부품들 간, 또는 기기 내외부 간의 전자기파 영향을 차단한다. 주로 SUS 등으로 이루어져 있으므로 표면에서 전자파를 반사시키고 유전율이 높아 전자기장을 뛰어난 수준으로 차단할 수 있다. 쉴드캔은 주로 스테인레이스강 등의 결정질 합금소재로 구현되어 전자파 차폐 성능을 나타낸다. 전자기기의 박형화 및 소형화시도에 따라 쉴드캔의 두께 및 크기 역시 줄이고자 하는 시도가 진행되고 있으나 재료 자체의 탄성 한계가 약 0.02% 수준이므로 박형화 또는 소형화된 구조체로 제조하는 경우 사용에 의해 소성 변형이 발생하여 제품의 불량 및 수명 저하가 발생할 수 있다. 더 나아가 본 재료가 플렉서블 전자기기에 적용될 경우 기기의 변형 범위에서 쉴드캔이 소성변형된다. 한편, 재료의 불충분한 탄성 특성은 전자기기의 제조 및 조립 시에도 불량 발생을 야기할 수 있다. 즉, 프레스 방식에 의해 쉴드캔을 동일한 모양으로 반복하여 대량생산하는 과정에서 재료의 탄성 한계를 넘는 변형이 일어나기 쉽고, 이러한 쉴드캔은 내부소자와 접촉이 이루어져 기기 고장을 유발하거나, 전자기파가 차폐되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
다른 종류의 전자파 차폐재는 고분자 매트릭스에 도전성을 갖는 금속 분말, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 전도성 재료를 충전한 고탄성 복합소재이다. 이러한 고탄성 복합소재는 전자기기의 소형화 및 박형화 요구에 부응하고, 플렉서블 전자기기에 적용 가능하도록 유연성과 전자파 차폐 성질을 동시에 구비한다. 고탄성 복합소재에 유연성을 부여하기 위해 고분자 등의 재료와 복합화를 진행하면, 순수 금속 재료 대비 유연성이 부족해지며, 제조 과정 역시 기존의 금속재료의 성형이나 가공에 비해 복잡하다는 문제점이 있다. 아울러 차폐특성을 나타내기 위해 전도성 재료를 균일하게 분포하도록 하는 분산 기술에 대한 개선이 요구된다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 초탄성이며 고강도의 특성을 가지는 합금으로 이루어지는 전자파 차폐 박막을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상이며, 비정질상을 포함하는 금속층인 전자파 차폐 박막을 제공한다.
상기 금속층은 Ni, Hf, Cu, Zr, Co, Fe, Al 및 Ti을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함할 수 있다.
상기 비정질상의 부피분율은 50% 이상일 수 있다.
상기 금속층은 두께가 30nm 이상일 수 있다.
상기 금속층은 두께가 50nm 이상일 수 있다.
상기 금속층은 두께가 100nm 이상일 수 있다.
상기 금속층의 일면에 배치되는 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 절연층은 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있다.
상기 절연층은 상기 금속층이 접하는 면의 반대 면에 접착제가 도포될 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 전자파 차폐 박막을 포함하는 전자기기를 제공함으로써 그 목적을 달성할 수 있다.
또한, 본 발명은 비정질 형성능을 가지는 합금을 용융시키는 단계; 용융된 합금을 멜트 스피닝하여 금속판재를 형성하는 단계; 및 절연필름을 열간성형을 통하여 상기 금속판재에 부착하는 단계; 를 포함하며, 상기 금속판재는 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상이며, 비정질상을 포함하는 전자파 차폐 박막의 형성방법을 제공함으로써 그 목적을 달성할 수 있다.
상기 비정질 형성능을 가지는 합금은 Zr65Al11Cu24, Zr62Cu23Fe5Al11 및 Fe76B18Si6 로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물로 이루어질 수 있다.
상기 절연필름은 폴리이미드일 수 있다.
또한, 본 발명은 결정립의 크기가 5㎛ 이하인 결정질 합금타겟이 구비된 챔버 내에 피처리체를 장입하는 단계; 상기 챔버에 잔존하는 O2의 분압을 0.02 Pa 이하로 설정하는 단계; Ar, Ne 및 He 중 어느 하나를 상기 챔버 내로 제공하는 단계; 및 상기 결정질 합금타겟을 스퍼터링하여 상기 피처리체의 적어도 일면 상에 전자파 차폐 박막을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 전자파 차폐 박막은 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상이며, 비정질상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막의 형성방법을 제공함으로써 그 목적으로 달성할 수 있다.
상기 Ar, Ne 및 He 중 어느 하나의 분압이 0.2 Pa 이하로 설정될 수 있다.
상기 결정질 합금타겟의 결정립의 크기가 10㎚ 이상일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막을 이루는 재료의 탄성한계와 강도를 일반적인 재료의 탄성한계와 강도와 비교하는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막의 두께 및 전자파 감쇄율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막 형성공정의 일부를 수행하기 위한 멜트 스피닝 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3에서 도시한 멜트 스피닝 장치에 의해 형성된 금속판재를 이용하여 전자파 차폐 박막을 열간 성형에 의해 형성하는 공정의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막 형성공정을 수행하기 위한 스퍼터링 장치를 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 5에서 도시한 스퍼터링 장치에 의해 전자파 차폐 박막을 형성하는 공정의 순서를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 있어서의 전자파 차폐 박막은 초탄성 및 고강도의 특성을 가지는 것으로서, 구체적으로 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상이며, 비정질상을 포함하는 금속층을 포함하는 박막을 지칭한다. 상기 금속층은 Ni, Hf, Cu, Zr, Co, Fe, Al 및 Ti 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속원소를 포함할 수 있다. 전자파 차폐 박막은 전자기기의 내부에 배치되는 전자부품의 주위를 감싸도록 배치됨으로써 전자부품으로부터 발생하는 전자파를 일정수준의 범위에서 차단할 수 있다. 이때 전자파 차폐 박막의 두께에 따라 전자파를 차폐하는 성능이 달라질 수 있다.
본 명세서 및 청구범위의 비정질 합금이란 결정립의 크기 1nm이하이며 결정의 특징적인 격자 주기성이 없는 고체이다. 또한, 비정질 합금은 결정질 합금의 특성인 장거리 질서를 가지지 않지만, 화학 결합의 성질 때문에 원자 길이 규모에서 약간의 단거리 질서를 가질 수 있다. 여기서, 질서 및 무질서라는 용어는 다입자계에서 어떤 대칭 또는 상관관계의 존재 또는 부재를 나타내는 개념으로 사용되었고, 장거리 질서 및 단거리 질서라는 용어는 물질에서의 질서를 길이 규모에 기초해서 구별하는 개념으로 사용되었다. 비정질 합금과 결정질 합금은 X선 회절 및 투과전자현미경과 같은 구조 특성화 기술에 의해 결정되는 격자 주기성에 따라 구별될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐 박막은 멜트 스피닝(melt spinning)또는 스퍼터링(sputtering)을 통해 형성될 수 있다.
스퍼터링을 통한 증착과정에 의해 전자파 차폐 박막을 형성하는 경우 결정질 합금타겟을 이용할 수 있다. 결정질 합금타겟은 비정질 형성능(glass forming ability)을 가지는 3원소 이상으로 이루어진 합금일 수 있다. 여기서 비정질 형성능이란 특정조성의 합금이 어느 정도의 냉각속도까지 용이하게 비정질화가 될 수 있는지를 나타내는 상대적인 척도를 의미하다. 일반적으로 주조를 통해 비정질 합금을 형성하기 위해서는 일정 수준 이상의 높은 냉각속도가 필요하며, 응고속도가 상대적으로 느린 주조방법(예를 들어 구리금형주조법)으로 사용할 경우 비정질 형성 조성범위가 줄어들게 되는 반면, 회전하는 구리 롤에 용융합금을 떨어뜨려 리본이나 선재로 응고시키는 멜트 스피닝과 같은 급속응고법은 104~106K/sec 이상의 극대화된 냉각속도를 얻을 수 있어서 비정질을 형성할 수 있는 조성범위가 확대되게 된다. 따라서 특정조성이 얼마 정도의 비정질 형성능을 갖고 있는지에 대한 평가는 일반적으로 주어진 급속냉각공정의 냉각속도에 따라 상대적인 값을 나타내는 특징을 가진다. 이러한 비정질 형성능은 합금조성과 냉각속도에 의존적이며, 일반적으로 냉각속도는 주조 두께에 역 비례 [(냉각속도)∝(주조두께)-2〕 하기 때문에 주조시 비정질을 얻을 수 있는 주조재의 임계두께를 평가함으로써 비정질 형성능을 상대적으로 정량화 할 수 있다. 예를 들어, 구리 금형주조법에 의할 시, 비정질구조를 얻을 수 있는 주조재의 임계주조두께(봉상인 경우에는 지름)로 표시할 수 있다. 다른 예로서 멜트 스피닝에 의해 리본 형성시, 비정질이 형성되는 리본의 임계두께로 표시할 수 있다. 따라서 본 명세서 및 특허청구범위에 있어서 비정질 형성능을 가지는 합금의 의미는 상기 합금의 용탕을 104~106K/sec 범위의 냉각속도로 주조시 20 내지 100㎛ 범위에 주조두께(봉상인 경우에는 지름이 5mm 이상)로 비정질 리본을 얻을 수 있는 합금을 의미한다.
결정질 합금타겟은 일 실시형태로서 Zr계 타겟일 수 있다. 이러한 합금은 Zr, Al 및 Cu의 3원계 합금(Zr-Al-Cu 합금)이거나 Zr, Al, Ni로 이루어진 3원계 합금 (Zr-Al-Ni 합금)일 수 있다. 혹은 Zr, Al, Cu 및 Ni로 이루어진 4원계 합금(Zr-Al-Cu-Ni 합금)일 수 있다. 이하 상술한 3원계 및 4원계 합금계를 Zr-Al-X 합금(여기서 X는 Cu 및 Ni 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소 를 의미함)으로 표시한다. 이때 상기 Zr, Al, X의 총합을 100원자%로 하는 경우에, 상기 Al이 5 내지 20원자%, 상기 X(즉, Cu 및 Ni 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 합)이 15 내지 40원자%, 상기 Zr이 잔부를 가지는 조성범위를 가질 수 있다. 다른 예로서, 상술한 Zr-Al-X 합금에 Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti, Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소가 더 포함된 합금일 수 있으며, 이를 Zr-Al-X-Y 합금(여기서 Y는 Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti, Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 원소를 의미함)으로 표시한다. 이때 상기 Zr, Al, X, Y의 총합을 100원자%로 하는 경우에, 상기 Al이 5 이상 20원자% 미만, 상기 X(즉, Cu 및 Ni의 합)가 15 내지 40원자%, 상기 Y(즉 Cr, Mo, Si, Nb, Co, Sn, In, Bi, Zn, V, Hf, Ag, Ti, Fe 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 합)가 8원자% 이하(0초과, 상기 Zr이 잔부로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 결정질 합금타겟은 Zr65Al11Cu24, Zr65Al10Ni10Cu15 이나 Zr62Cu23Fe5Al10 으로 구성될 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않으며 결정질 합금타겟은 Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5, Zr44Ti11Cu10Ni10Be25, Zr35Ti30Cu8 . 25Be26 .75, Fe76B18Si6, Fe61Mn10Cr4Mo14Er1C15B6, Fe63Cr4Nb7B26, Al85Ni5Co2Y8, Ce60Al20Ni10Cu10, Cu60Zr20Hf20Ti10, Pt57 . 5Cu14 . 7Ni5 .3P22.5, Mg65Cu25Y10, Au49Ag5.5Pd2.3Cu26.9Si16.3, Pd43Ni10Cu27P20 및 Ti40Zr26Be28Fe6 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나의 화합물로 이루어질 수 있다.
한편, 전자파 차폐 박막의 제조에 이용되는 결정질 합금타겟은 상술한 비정질 형성능(glass forming ability)을 가지는 3 이상의 금속원소로 이루어진 비정질 합금 또는 나노 결정질 합금을 적절하게 가열함으로써 구현할 수 있다. 여기서 비정질 합금은 실질적으로 특정한 결정구조를 가지지 않으며 X-선 회절패턴이 특정한 브래그각도에서 뚜렷한 결정 피크(sharp peak)를 보이지 않고 넓은 각도 범위에서 브로드 피크(broad peak)가 관찰될 수 있다. 가열과정에서 비정질 합금은 결정화 및 결정립 성장이 연속적으로 일어나면서 결정질 합금이 될 수 있다. 나노 결정질 합금의 경우에는 가열과정에서 결정립 성장을 통해 결정질 합금이 될 수 있다. 이때 비정질 합금 또는 나노 결정질 합금의 가열은 그 비정질 합금 또는 나노 결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 이루어진다.
본 명세서 및 특허청구범위에 있어서 결정화 개시온도란 비정질 상태에 있던 합금이 결정화가 시작되는 온도로서 특정한 합금조성에 따라 고유의 값을 갖는다.따라서 나노 결정질 합금의 결정화 개시온도는 상기 나노 결정질 합금과 동일한 조성을 가지는 비정질 합금이 결정화되기 시작한 온도로 정의될 수 있다. 결정질 합금타겟은 동일조성의 비정질 합금에 비해 매우 우수한 열적 안정성을 가진다. 즉, 비정질 합금의 경우 열적 불안정성으로 인해 외부에서 전달된 열에너지에 의해 국부적으로 부분 결정화가 일어나면서 나노 결정질이 국부적으로 형성된다. 이러한 국부적인 결정화는 비정질 합금의 구조완화 현상에 의해 취약해지며 파괴인성이 감소하게 된다. 따라서 스퍼터링 도중에 타겟이 파괴되는 현상이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.
그러나 본 발명에서 타겟으로 사용되는 결정질 합금은 비정질 합금 또는 나노 결정질 합금으로부터 결정화 또는 결정립 성장을 통해 그 결정립 크기가 제어되며, 이러한 합금은 외부에서 열이 가해지더라도 미세조직의 큰 변화를 보이지 않으며, 따라서 종래의 비정질 합금 또는 나노 결정질 합금이 가지는 열적, 기계적 불안전성에 기인한 파괴가 나타나지 않는다. 스퍼터링 타겟의 경우 공정 중에 플라즈마로부터 가속되는 이온이 계속 충돌하게 되며, 이로 인해 스퍼터링 타겟은 공정 중에 필연적으로 온도가 상승하게 된다. 스퍼터링 타겟이 비정질 합금으로 이루어진 경우, 스퍼터링 과정 중에 온도상승에 따른 타겟 표면에서의 국부적 결정화가 진행될 수 있으며, 이러한 국부적 결정화는 타겟의 취성을 증가시켜 스퍼터링 공정 중에 타겟이 쉽게 파괴되는 결과를 초래할 수 있다. 반면, 본 발명에서 타겟으로 사용되는 결정질 합금은 열처리에 의해 제어된 특정한 크기범위를 가지는 결정립이 균일하게 분포하는 미세조직을 가지므로 열적/기계적 안정성이 크게 향상되어 스퍼터링 중에 발생되는 타겟의 온도상승에도 국부적인 조직의 변화가 나타나지 않으며, 상술한 것과 같은 기계적 불안정성이 나타나지 않는다. 따라서 본 발명의 결정질 합금타겟의 경우에는 스퍼터링을 이용하여 비정질 및 나노질화물 복합박막을 안정적으로 형성하는데 이용될 수 있다.
이하에서는 결정질 합금을 이용하여 스퍼터링용 합금타겟을 제조하는 방법에 대해 예시적으로 설명한다.
본 발명의 결정질 합금으로 이루어진 스퍼터링용 합금은 상술한 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 실제 사용되는 스퍼터링 타겟과 유사한 크기 및 형상으로 주조하여 형성된 것일 수 있으며, 이렇게 주조된 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 열처리 즉, 어닐링(annealing)을 통해 결정화 내지는 결정립을 성장시킴으로써 결정질 합금타겟을 제조할 수 있다.
또 다른 방법으로는 상술한 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 복수개로 준비하고, 이러한 복수개의 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 열가압하여 서로 결합시킴으로써 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다. 상기 열가압을 수행하는 동안 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 소성변형이 일어날 수 있다. 이때 상기 어닐링처리 또는 열가압은 비정질 합금 또는 나노결정질 합금의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 수행된다. 결정화 개시온도는 특정 조성을 가지는 합금이 비정질 상태에서 결정질 상태로 상천이가 시작되는 온도로서 정의된다.
복수개로 준비되는 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 예를 들어, 비정질 합금분말 또는 나노결정질 합금분말로 제조될 수 있다. 이러한 합금분말들의 응집체를 소결금형에서 가압소결하여 결합시킴으로써 실제 타겟과 근사한 형상과 크기로 제조할 수 있다. 이 경우 가압소결은 상기 합금분말이 가지는 조성에서의 비정질 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 수행된다. 가열하는 과정 중에 비정질 합금분말의 응집체 또는 나노결정질 합금분말의 응집체는 서로 확산에 의해 결합되면서 결정화 및/또는 결정립성장이 일어나게 된다. 이때 결정화 또는 결정립성장 과정에서 결정립의 크기가 특정한 범위를 갖게 되도록 시간 및/또는 온도 등이 제어된다. 따라서 최종적으로 결정화 또는 결정립 성장된 합금은 상기 합금의 결정립 크기가 10㎚ 이상 5㎛ 이하, 예를 들어 0.1㎛ 내지 5㎛ 범위, 엄격하게는 0.1㎛ 내지 1㎛ 범위, 더욱 엄격하게는 0.1㎛ 내지 0.5㎛ 범위, 더욱 더 엄격하게는 0.3 ㎛ 내지 0.5㎛의 범위를 가질 수 있다. 이때 상기 비정질 합금분말 또는 나노결정질 합금분말은 어토마이징법(automizing)에 의해 제조된 것일 수 있다. 구체적으로 비정질 형성능을 가지는 전술한 상기 원소들이 용해된 용탕을 준비하고 상기 용탕을 분출시키면서 아르곤 가스 등과 같은 불활성 가스를 상기 분출된 용탕에 분무함으로써 상기 용탕을 급냉시켜 합금분말을 형성하게 된다.
다른 예로서 복수개로 준비되는 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 비정질 합금리본 또는 나노결정질 합금리본 일 수 있다. 이러한 리본들을 복수개로 적층한 후 합금리본이 가지는 조성에서의 결정화 개시온도 이상 용융온도 미만의 온도범위에서 열가압 함으로써 타겟을 형성할 수 있다. 이 경우 가압처리 과정 중에 비정질 합금리본 적층체 또는 나노결정질 합금리본 적층체는 리본간의 상호확산에 의한 결합이 진행되면서 결정화 및/또는 결정립성장이 일어나게 된다. 한편 이러한 과정에서 적층된 합금리본 간의 적층계면은 상호확산에 의해 소멸될 수 있다. 이때 상기 비정질 합금리본 또는 나노결정질 합금리본은 멜트 스피닝(melt spinning)과 같은 급속응고법(rapid solidification process)에 의해 제조된 것일 수 있다. 구체적으로 비정질 형성능을 가지는 전술한 상기 원소들이 용해된 용탕을 준비하고 상기 용탕을 고속으로 회전하는 롤 표면에 투입하여 급속응고시킴으로써 리본형상의 비정질 합금 또는 나노결정질 합금을 제조할 수 있다.
또 다른 예로서, 복수개로 준비되는 비정질 합금 또는 나노결정질 합금은 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재일 수 있다. 이때 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재는 봉상 또는 판상을 가질 수 있다. 이 경우 열가압처리 과정 중에 복수의 비정질 합금주조재가 적층된 적층체 또는 나노결정질 합금주조재가 적층된 적층체는 개별 합금주조재간의 상호확산에 의한 결합이 진행되면서, 결정화 및/또는 결정립성장이 일어나게 된다. 이때 합금주조재간의 계면은 상호확산에 의해 소멸될 수 있다. 이때 상기 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재는 높은 냉각능을 갖는 구리 등과 같은 금형에 상기 금형 내부와 외부와의 압력차를 이용하여 상기 금형의 내부에 상기 용탕을 주입하는 흡입법 또는 가압법을 이용하여 제조된 것일 수 있다. 예를 들어 구리 금형주조법에 의할 시 비정질 형성능을 가지는 전술한 상기 원소가 용해된 용탕을 준비하고, 상기 용탕을 가압 또는 흡입시켜 노즐을 통해 고속으로 구리 금형에 주입하여 급속응고시킴으로써 일정형상의 비정질 합금주조재 또는 나노결정질 합금주조재를 제조할 수 있다. 합금리본 혹은 합금주조재의 경우에도 합금분말에서와 마찬가지로 최종적으로 결정화된 합금은 상기 합금의 결정립 크기가 위에서 기술한 범위가 되도록 조절된다.
한편, 멜트 스피닝에 의해 전자파 차폐 박막을 형성하는 경우 상술한 결정질 합금타겟을 구성하는 합금을 용융하여 박막을 제조할 수 있다. 결정질 합금타겟은 예를 들면, Zr65Al11Cu24, Zr65Al10Ni10Cu15, Zr62Cu23Fe5Al10, Zr41 . 2Ti13 . 8Cu12 . 5Ni10Be22 .5, Zr44Ti11Cu10Ni10Be25, Zr35Ti30Cu8 . 25Be26 .75, Fe76B18Si6, Fe61Mn10Cr4Mo14Er1C15B6, Fe63Cr4Nb7B26, Al85Ni5Co2Y8, Ce60Al20Ni10Cu10, Cu60Zr20Hf20Ti10, Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5, Mg65Cu25Y10, Au49Ag5 . 5Pd2 . 3Cu26 . 9Si16 .3, Pd43Ni10Cu27P20 및 Ti40Zr26Be28Fe6 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물일 수 있다. 결정질 합금타겟을 고열로 가열하여 용융시킨 후 그 용탕을 회전하는 디스크 표면에 불휘발성 기체 압력에 의해 분사함으로써 박막을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예들을 따르는 전자파 차폐 박막은 금속의 질화물상과 하나 이상의 금속상이 서로 혼합되어 있는 구조를 가지는 박막을 지칭할 수 있다. 이때 상기 금속의 질화물상은 질화물의 구성원소로서 Zr 및 Al을 포함할 수 있으며, 상기 금속상은 Cu 및 Ni 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때 상기 전자파 차폐 박막은 Zr 질화물의 결정구조를 나타내며, Al을 포함한 다른 금속원소들은 질화물의 형태로 Zr 질화물에 고용될 수 있다. 이때 Zr 질화물은 ZrN을 포함한다. 예를 들어 Al의 경우 ZrN의 결정격자를 이루는 Zr의 자리의 일부를 치환함으로써 ZrN 내에 고용될 수 있다. 이 경우 Zr 및 Al을 포함하는 질화물은 ZrN과 AlN의 고용체를 의미할 수 있다. 전자파 차폐 박막에서 금속의 질화물상인 ZrN은 나노수준의 결정립으로 이루어진 나노결정질 구조를 가질 수 있다. 한편, 상기 금속상은 질화물을 구성하는 금속원소에 비해 질화물 형성능력이 더 낮은 금속원소를 포함할 수 있다. 전자파 차폐 박막에서 금속의 질화물상은 나노수준의 결정립으로 이루어진 나노결정질 구조를 가지는 반면에, 금속상은 이러한 나노 결정립계에 미량 분포될 수 있다. 예를 들어 금속상은 수개의 원자 단위로 분포하며 특별한 결정구조를 이루지 못한 형태로 존재할 수 있다. 다만, 이러한 금속상은 특정 영역에 집중적으로 분포하는 것이 아니라 박막 전체에 균일하게 분포하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막을 이루는 재료의 탄성한계(elastic limit)와 강도(strength)를 일반적인 재료의 탄성한계와 강도와 비교하는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막을 이루는 재료는 그래프상에서 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상인 범위에 점재한다. 전자파 차폐 박막은 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상인 범위 이외의 범위에 점재된 재료를 사용하여 제조될 수도 있지만 비효율적이다. 최근에 플렉서블한 전자기기들이 등장하면서 일정수준 이상으로 휘어진 후 소성변형 없이 원상태로 회복할 수 있는 전자파 차페 박막이 요구되며, 기술발전에 따라 플렉서블한 전자기기의 휘어지는 곡률반경이 점점 작아지게 되었다. 이에 따라 전자파 차폐 박막으로 사용되는 재료에 대해 높은 수준의 탄성한계가 요구된다. 또한, 전자파 차폐 박막을 플렉서블한 전자기기에 설치하는 조립 공정 시 뒤틀림이 방지되어 양산성을 높일 수 있고 외부충격에도 견딜 수 있는 강도가 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막은 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상인 범위의 금속층으로 이루어지도록 제조된다. 이 경우 표 1에서와 같이 일정수준의 유연성, 강성 및 내스크래치성을 만족할 수 있다. 이러한 전자파 차폐 박막의 재료을 예시하면 Zr65Al11 Cu24, Zr62Cu23Fe5Al11 및 Fe76B18Si6 등이다. 도 1에 도시된 폴리머(polymer)는 탄성한계는 우수하나 강도가 매우 낮으므로 전자기기에 형성될 수 있는 전자파 차폐 박막으로는 적절하지 못하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막을 이루는 재료에 대해 표 1을 참조하여 상세히 설명한다. 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막을 이루는 재료와 일반적인 재료를 유연성, 강성 및 내스크래치성에 대해 비교한 결과를 나타낸다.
Figure pat00001
표 1에서 유연성은 전자파 차폐 박막을 포함하는 전자기기 예를 들면, 전자기기의 밴딩(bending)에 따른 전자파 차폐 박막의 크랙(crack)여부로 판단하였다. 구체적으로, 전자기기를 곡률반경 2R에서 100,000회의 밴딩하였을 때 전자기기에 형성된 전자파 차폐 박막에 크랙이 발생하지 않는 경우를 Ｏ(양호), 전자기기를 곡률반경 2R에서 100,000회의 밴딩을 하면 전자기기에 형성된 전자파 차폐 박막에 크랙이 발생하지만 전자기기를 곡률반경 5R에서 100,000회의 밴딩하였을 때 전자기기에 형성된 전자파 차폐 박막에 크랙이 발생하지 않는 경우를 △(문제 있음), 전자기기를 곡률반경 5R에서 100,000회의 밴딩하였을 때 전자기기에 형성된 전자파 차폐 박막에 크랙이 발생하는 경우를 ×(불량)으로 판단하였다.
표 1에서 강성은 ASTM(American Society for Testing Materials, 미국재료시험협회) 압축시험에 따른 전자파 차폐 박막의 압축강도의 크기로 판단하였다. 구체적으로, 전자파 차폐 박막의 압축강도가 1,000MPa 이상인 경우를 Ｏ(양호), 전자파 차폐 박막의 압축강도가 500MPa 이상 1,000MPa 미만인 경우를 △(문제 있음), 전자파 차폐 박막의 압축강도가 500MPa 미만인 경우를 ×(불량)으로 판단하였다.
또한, 표 1에서 내스크레치성은 전자파 차폐 박막의 연필경도의 크기로 판단하였다. 경도(단단함)란 물질의 단단함, 부드러움의 정도를 가리키는 양으로 재료의 소성변형에 대한 저항의 크기로 정의할 수 있다. 따라서, 경도는 일반적으로 시료에 그 물질보다 단단한 다른 물체로 밀어 누르거나 또는 긁을 때에 나타나는 저항으로 측정한다. 경도는 각각의 시험법에 의해 정해지는 공업량으로써 재료 고유의 물리량이 아니다. 경도를 측정하기 위한 방법은 압입 경도, 반발 경도, 긁기 경도로 나눌 수 있다. 여기서 연필경도는 긁기 경도로서 물질의 단단함을 연필심의 단단함과 비교하여 측정된 값을 말한다. 연필은 경도에 따라 9H, 8H, 7H, 6H, 5H, 4H, 3H, 2H, H로 구분한다. H 앞에 기재된 숫자가 클수록 경도가 높다.
내스크레치성은 구체적으로, 전자파 차폐 박막의 연필경도가 9H 이상인 경우를 Ｏ(양호), 전자파 차폐 박막의 연필경도가 5H 이상 9H 미만인 경우를 △(문제있음), 전자파 차폐 박막의 연필경도가 5H 미만인 경우를 ×(불량)으로 판단하였다.
표 1에서 밝혀진 바와 같이 예시된 전자파 차폐 박막을 이루는 재료 즉, Zr65Al11 Cu24, Zr62Cu23Fe5Al11 및 Fe76B18Si6 는 모두 우수한 유연성, 강성 및 내스크래치성을 얻을 수 있었다. 한편, 상술한 재료로 이루어지는 전자파 차폐 박막은 비정질상의 부피분율이 50% 이상일 수 있으며, 나아가 90% 이상일 수 있으며, 100% 일 수도 있다. 상술한 재료가 비정질상의 부피분율이 커질수록 높은 탄성한계와 강도를 보일 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막의 전자파 차단 성능에 대해 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 박막의 두께(thickness) 및 전자파 감쇄율(Attenuation)과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 전자파 차폐 박막은 두께가 증가함에 따라 전자파를 차단하는 성능이 향상됨을 알 수 있다. 전자파 차폐 박막의 두께가 0nm을 초과하여 대략 140nm 이하인 구간에서 전자파 감쇄율이 급격하게 증가하며, 전자파 차폐 박막의 두께가 140nm을 초과하는 구간에서는 전자파 감쇄율의 증가 폭이 매우 작음을 알 수 있다.
이하, 전자파 차폐 박막의 두께에 따른 전자파 감쇄율에 대하여 표 2를 참조하여 상세히 설명한다. 표 2는 전자파 차폐 박막의 두께의 변화에 따른 전자파 감쇄율의 변화를 나타낸다.
Figure pat00002
표 2를 참조하면, 전자파 차폐 박막은 두께가 30nm인 경우에 전자파 감쇄율이 -10.4dB(Point 1)이며, 두께가 50nm인 경우에 전자파 감쇄율이 -30.5dB(Point 2)이며, 두께가 100nm인 경우에 전자파 감쇄율이 -69.1dB(Point 3)이며, 두께가 140nm인 경우에 전자파 감쇄율이 -85.0dB(Point 4)이다.
따라서, 전자파 차단 박막은 두께가 0nm 이상 140nm 미만인 구간에서 전자파 감쇄율이 급격하게 증가함을 알 수 있다. 또한, 전자파 차폐 박막의 두께가 200nm, 250nm 및 5000nm인 경우에 전자파 감쇄율이 각각 -88.5dB(Point 5), -92.7dB(Point 6) 및 -99.4dB(Point 7)으로서 전자파 차폐 박막은 두께가 140nm를 넘어서 증가하는 경우 그에 따른 전자파 감쇄율의 증가 폭이 매우 작음을 알 수 있다.
일반적으로, 전자파 차단 박막은 전자파 감쇄율이 -10dB 이상이면 전자파가 투과할 수 있는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 표 1을 참조하면, 전자파 차폐 박막은 두께가 30nm인 경우에 전자파 차단 특성을 보인다고 할 수 있다.
한편, 전자파 차단 박막은 전자파 감쇄율이 대략 -30dB인 경우 전자파 차단 특성이 양호한 것으로 볼 수 있으며, 전자파 감쇄율이 대략 -70dB인 경우 전자파 차단 특성이 우수한 것을 볼 수 있다. 따라서 표 1을 참조하면, 전자파 차폐 박막은 두께가 50nm인 경우 전자파 차단 특성이 양호한 것으로 볼 수 있으며, 두께가 100nm인 경우 전자파 차단 특성이 우수한 것으로 볼 수 있다.
이하, 전자파 차폐 박막 형성방법의 일 실시형태에 대해, 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐 박막 형성공정의 일부를 수행하기 위한 멜트 스피닝 장치(10)를 나타내는 개략도이며, 도 4는 도 3에서 도시한 멜트 스피닝 장치(10)에 의해 형성된 금속판재를 이용하여 전자파 차폐 박막을 열간 성형에 의해 형성하는 공정의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 멜트 스피닝 장치(10)는 용광로(furnace, 11) 및 용광로(11)의 하측에 배치되는 고속회전 디스크(19)로 이루질 수 있다. 용광로(11)는 화살표 방향(R)으로 고속 회전하는 디스크(19)의 외주면(19a)에 용융된 합금(13)을 분사할 수 있도록 하측에 노즐(15)이 설치될 수 있다. 용광로(11)는 노즐(15)을 통하여 용융된 합금(13)을 화살표 방향(P)으로 압력을 가해 고속으로 회전하는 디스크(19)의 외주면(19a)에 분사한다. 분사된 용융된 합금(13)은 디스크(19)의 회전력에 의해 디스크(19)의 접선방향(T)을 따라 디스크(19)의 외주면(19a)으로부터 분리되어 금속판재(17)로 형성될 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여 열간 성형 공정을 상세히 설명한다.
도 4를 참조하면 우선, 비정질 형성능을 가지는 합금을 용융시킨다(S410). 비정질 형성능을 가지는 합금은 예를 들면, Zr65Al11 Cu24, Zr62Cu23Fe5Al11 및 Fe76B18Si6 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 Zr65Al11Cu24, Zr65Al10Ni10Cu15, Zr62Cu23Fe5Al10, Zr41 . 2Ti13 . 8Cu12 . 5Ni10Be22 .5, Zr44Ti11Cu10Ni10Be25, Zr35Ti30Cu8 . 25Be26 .75, Fe76B18Si6, Fe61Mn10Cr4Mo14Er1C15B6, Fe63Cr4Nb7B26, Al85Ni5Co2Y8, Ce60Al20Ni10Cu10, Cu60Zr20Hf20Ti10, Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5, Mg65Cu25Y10, Au49Ag5 . 5Pd2 . 3Cu26 . 9Si16 .3, Pd43Ni10Cu27P20 및 Ti40Zr26Be28Fe6 등을 포함한 다양한 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물로 이루어지는 합금일 수 있다. 이러한 비정질 형성능을 가지는 합금을 용광로에서 예를 들면, 아크 용해법 등을 사용하여 용융시킨다.
이후, 용융된 합금을 멜트 스피닝하여 금속판재를 형성할 수 있다(S420). 구체적으로, 용광로에서 용융된 합금을 소정의 회전 속도로 회전하는 디스크 표면 위에 불휘발성 기체의 압력을 이용하여 분사한다. 여기서 소정의 회전 속도는 대략 700 내지 900 rpm 일 수 있으며, 용융된 합금을 분사시킬 때 디스크와 분출 방향이 이루는 각도는 약 60° 내지 약 80°일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 분사된 용융 합금은 디스크의 회전력에 의해 디스크의 접선방향을 따라 디스크의 외주면으로부터 분리되어 금속판재로 형성될 수 있다. 이때, 고속으로 회전하는 디스크는 저온으로 냉각된 상태에 있으므로, 디스크의 외주면에 분사된 용융된 합금은 대략 104~106K/sec 이상의 극대화된 냉각속도로 냉각될 수 있다. 이에 따라, 비정질을 형성할 수 있는 조성범위가 확대되게 될 수 있다. 또한, 디스크의 회전속도을 조절함에 따라 금속판재의 두께을 원하는 정도로 조절할 수 있다.
이후, 성형에 의해 금속판재에 부착할 수 있다(S430). 구체적으로, 절연필름과 금속판재를 열간성형기에 서로 마주보도록 장착한다. 이후 서로 접착될 수 있도록 압력을 가한 상태에서 고온의 열을 가한다. 금속판재와 절연필름은 이러한 과정에 의해 서로 접착되어 전자기기에 설치할 수 있는 전자파 차폐 박막이 된다.
이때, 절연필름은 폴리이미드 필름(polyimide film, PI film)일 수 있다. 폴리이미드 필름은 영상 400도 이상의 고온이나 영하 269도의 저온을 견디는 필름으로 얇고 굴곡성이 뛰어난 첨단 고기능성 산업용 소재다. 내화학성, 내마모성도 강해 열악한 환경에서 안정적인 성능 유지가 필요한 분야에 널리 쓰인다. 초기에는 항공우주 분야 재료로 개발, 사용됐으나 현재는 산업용 기기와 연성회로기판(FPCB), 전기 전자부품 등 광범위한 분야에 사용되고 있다. 최근 전 세계적으로 정보기술(IT) 기기의 성능이 다양해지고 두께가 얇아지면서 발열 문제를 해결하기 위해 방열 시트용 PI 필름의 수요가 늘어나고 있다.
이하, 전자파 차폐 박막 형성방법의 다른 실시형태에 대해, 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 차폐 박막 형성공정을 수행하기 위한 스퍼터링 장치를 나타내는 개략도이며, 도 6은 도 5에서 도시한 스퍼터링 장치에 의해 전자파 차폐 박막을 형성하는 공정의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 스퍼터링 장치는 진공펌프(25)가 작동하는 챔버내에서 전원공급장치(26)에 의해 전원을 공급받는 스퍼터링 건(gun, 24)에 의해 음의 전압이 인가된 타겟(23)에 Ar, He, Ne 등을 고속으로 충돌시키고, 이때 결정질 합금타겟(23)으로부터 이탈되는 원자를 피처리체 홀더(21)상의 피처리체(22)에 공급하도록 구성된다. 이에 따라, 피처리체(22)의 표면에 박막을 형성할 수 있다. 이하, 도 6을 참조하여 스퍼터링 고정에 대해 상세히 설명한다.
도 6을 참조하면, 우선 결정립의 크기가 10nm 이상 5㎛ 이하인 결정질 합금타겟이 구비된 챔버 내에 피처리체를 장입한다(S610). 타겟으로 사용되는 결정질 합금은 비정질 형성능을 가지는 합금으로써 예를 들면, Zr65Al11 Cu24, Zr62Cu23Fe5Al11 및 Fe76B18Si6 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 Zr65Al11Cu24, Zr65Al10Ni10Cu15, Zr62Cu23Fe5Al10, Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5, Zr44Ti11Cu10Ni10Be25, Zr35Ti30Cu8 . 25Be26 .75, Fe76B18Si6, Fe61Mn10Cr4Mo14Er1C15B6, Fe63Cr4Nb7B26, Al85Ni5Co2Y8, Ce60Al20Ni10Cu10, Cu60Zr20Hf20Ti10, Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5, Mg65Cu25Y10, Au49Ag5 . 5Pd2 . 3Cu26 . 9Si16 .3, Pd43Ni10Cu27P20 및 Ti40Zr26Be28Fe6 등을 포함한 다양한 화합물 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물로 이루어지는 합금일 수 있다.
타겟으로 사용되는 결정질 합금의 결정립의 크기는 5㎛ 이하로 형성될 수 있다. 타겟의 결정립의 크기가 5㎛보다 크게 형성되는 경우 피처리체에 증착되는 박막의 조성이 균일하지 않을 수 있다. 조성이 균일하지 않은 박막은 탄성한계 및 강도가 현저히 낮아질 수 있으므로 결정립의 크기는 조절될 필요가 있다.
한편, 타겟으로 사용되는 결정질 합금의 결정립의 크기는 10nm 이상으로 형성될 수 있다. 타겟의 결정립의 크기가 10nm 이하로 형성되는 경우 스퍼터링 공정이 진행되는 동안 타겟의 국부적인 가열에 의해 결정립이 성장하게 되어 타겟의 파괴로 이어질 수 있다.
챔버내에 타겟의 장입이 완료되면, 챔버에 잔존하는 O2의 분압을 0.02 Pa 이하로 설정한다(S620). 이러한 공정은 다시 말하면, 챔버의 내부공간을 진공상태에 가깝게 형성하는 공정이다. 챔버의 내부공간을 진공상태로 형성하는 공정을 수행하는 경우, 잔존하는 공기의 구성성분인 O2의 분압이 0.02 Pa 보다 큰 경우 스퍼터 입자는 O2와 반응하여 피처리체에 결정화되어 증착된다. 한편, 잔존하는 공기의 또 다른 구성성분인 N2의 분압은 조절될 필요는 없다. O2와 반응하여 증착된 박막은 요구되는 탄성한계를 갖지 못한다. 따라서, O2와 반응하여 증착된 박막이 플렉서블한 전자기기에 형성되는 경우 전자기기의 반복되는 변형에 의해 소성변형 되거나 쉽게 파단될 수 있다.
O2의 분압이 조절되면, Ar, Ne 및 He 중 어느 하나를 0.2 Pa 이하의 분압으로 설정되도록 챔버 내에 제공한다(S630). Ar, Ne 및 He을 각각 포함하는 가스 용기는 챔버에 연결된다. 가스용기는 MFC(Mass Flow Cont roller)가 설치되어 챔버내에 제공되는 가스의 분압을 조절할 수 있다. 이 경우 MFC는 가스의 질량을 기준으로 유량을 계산할 수 있다. 각각의 가스를 구성하는 원소는 고유질량이 다르므로 각각의 가스에 맞추어서 설정되는 MFC를 각각의 용기마다 별도로 설치할 수 있다. 상술한 바와 같이 MFC를 각각의 용기마다 별도로 설치하는 경우가 아니라면 질량수치를 보정하여 사용할 수 있다.
이후, 상기 결정질 합금타겟을 스퍼터링하여 상기 피처리체의 적어도 일면 상에 박막을 형성한다(S640). 이때, 피처리체는 폴리이미드일 수 있다. 스퍼터링 공정을 이용하면 피처리체인 폴리이미드에 박막을 보다 얇게 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 신뢰성과 양산성이 향상된 전자파 차폐구조체를 제공할 수 있다. 상기 차폐구조체는 우수한 탄성 특성과 강도를 나타내므로 플렉서블한 전자기기에 형성되어 전차파를 차단할 수 있으며 폴리이미드를 절연층으로 사용함에 따라 방열특성까지 함께 기대할 수 있다.
또한, 전자기기에 형성되도록 조립하는 과정에서 뒤틀림이 방지되어 양산성 향상을 꾀할 수 있고, 외부 충격에 대해서도 탁월한 효능을 나타내어 제품의 신뢰성 역시 증대될 수 있다. 따라서, 기존의 전자파 차폐구조체의 대체에 그치지 않고, 향후 플렉시블 전자기기에 적용되어 시장을 선도할 수 있을 것으로 기대된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
10: 멜트 스피닝 장치 11: 용광로
13: 용융 합금 15: 노즐
17: 금속판재 19: 디스크
19a: 디스크의 외주면 20: 스퍼터링 장치
21: 피처리체 홀더 22: 피처리체
23: 결정질 합금타겟 24: 스퍼터링 건
25: 진공펌프 26: 전원공급장치

Claims (17)

  1. 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상이며, 비정질상을 포함하는 금속층인 전자파 차폐 박막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 Ni, Hf, Cu, Zr, Co, Fe, Al 및 Ti 중에서 선택되는 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비정질상의 부피분율은 50% 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 금속층은 두께가 30nm 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 금속층은 두께가 50nm 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 금속층은 두께가 100nm 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속층의 일면에 배치되는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 절연층은 폴리이미드(polyimide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 금속층이 접하는 면의 반대 면에 접착제가 도포되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 전자파 차폐 박막을 포함하는 전자기기.
  11. 비정질 형성능을 가지는 합금을 용융시키는 단계;
    용융된 합금을 멜트 스피닝하여 금속판재를 형성하는 단계; 및
    절연필름을 열간성형을 통하여 상기 금속판재에 부착하는 단계; 를 포함하며,
    상기 금속판재는 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상이며, 비정질상을 포함하는 전자파 차폐 박막의 형성방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비정질 형성능을 가지는 합금은 Zr65Al11 Cu24, Zr62Cu23Fe5Al11 및 Fe76B18Si6 중에서 선택되는 적어도 하나의 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막 형성방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 절연필름은 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막 형성방법.
  14. 결정립의 크기가 5㎛ 이하인 결정질 합금타겟이 구비된 챔버 내에 피처리체를 장입하는 단계;
    상기 챔버에 잔존하는 O2의 분압을 0.02 Pa 이하로 설정하는 단계;
    Ar, Ne 및 He 중 어느 하나를 상기 챔버 내로 제공하는 단계; 및
    상기 결정질 합금타겟을 스퍼터링하여 상기 피처리체의 적어도 일면 상에 전자파 차폐 박막을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 전자파 차폐 박막은 탄성한계가 1.0% 이상이고 강도가 1000MPa 이상이며, 비정질상을 포함하는 금속층인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막의 형성방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 Ar, Ne 및 He 중 어느 하나의 분압이 0.2 Pa 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막의 형성방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 결정질 합금타겟은 결정립의 크기가 10㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막의 형성방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 피처리체는 폴리이미드(polyimide)인 것을 특징으로 하는 전자파 차폐 박막의 제조방법.
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