KR101365211B1 - 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법 - Google Patents

롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤 공정에 적용할 수 있는 복제 금형을 저렴한 비용으로 제작하는 방안에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법은 설정된 길이를 갖는 단위 소자 마스터 금형을 제작하는 단계, 레진을 이용하여 상기 단위 소자 마스터 금형으로부터 기판상에서 단위 소자 복제 몰드를 제작하는 단계, 상기 단위 소자 복제 몰드를 UV 레진이 도포되어 있는 기판을 압착한 후 하여 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 단계, 제작한 상기 UV 레진 복제 몰드에 전주도금을 위한 시드 전극을 형성하는 단계, 상기 전주 도금 공정을 통해 롤 지그에 감을 수 있는 복제 금형을 제작하는 단계를 포함한다.

Description

롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법{Method for copy mold manufacture}
본 발명은 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤 공정에 적용할 수 있는 복제 금형을 저렴한 비용으로 제작하는 방안에 관한 것이다.
최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 대두되고 있다. 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 일렉트로-루미네센스(Electro-Luminescence : EL) 표시 장치 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치는 증착(코팅) 공정, 노광 공정, 현상 공정 및 식각 공정 등을 포함하는 마스크 공정에 의해 형성되는 다수의 박막으로 이루어진다. 그러나, 마스크 공정은 제조 공정이 복잡하여 제조 단가를 상승시키는 문제점이 있다. 이에 따라, 최근에는 롤 몰드를 이용한 임프린팅 공정을 통해 박막을 형성할 수 있는 연구가 진행되고 있다.
한국공개특허 제2012-0066154호(발명의 명칭: 롤 몰드 및 그 제조 방법)은 마스터 기판 상에 홈 패턴과 돌출 패턴을 가지는 몰드 표면층을 박형 유리로 형성하는 단계와; 상기 몰드 표면층의 돌출 패턴의 상부면과 접촉하도록 보호 필름을 부착하는 단계와; 상기 보호 필름이 부착된 몰드 표면층을 반전시켜 스테이지 상에 안착하는 단계와; 상기 스테이지 상부에 정렬된 베이스 롤러 상에 접착 수지층을 형성하는 단계와; 상기 접착 수지층이 형성된 상기 베이스 롤러를 상기 몰드 표면층 상에서 회전시켜 상기 접착 수지층을 통해 상기 몰드 표면층을 상기 베이스 롤러 상에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 한국공개특허 제2012-0019241호(발명의 명칭: 박막 패턴의 제조 방법)은 기판 상에 감광성 수지층을 형성하는 단계와; 상기 기판 상부에 돌출 형태의 차광 패턴과 홈 형태의 노광 패턴을 가지는 마스크형 롤 몰드를 마련하는 단계와; 상기 마스크형 롤 몰드가 상기 기판 상에서 회전함과 동시에 상기 감광성 수지층을 선택적으로 노광하는 단계와; 상기 감광성 수지층을 선택적으로 현상하여 감광성 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하지만 종래의 롤 공정을 위한 롤 제작은 별도의 가공 기술을 필요로 하며, 이를 위해서는 정밀한 금형 제작이 요구된다. 또한 대면적의 롤을 제작하는 경우 가공 시간과 가공 비용의 증가된다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 대면적의 롤을 제작하는 경우에도 가공 시간이나 가공비용이 증가되지 않는 롤 공정을 위한 복제 몰드를 제작하는 방안을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법은 설정된 길이를 갖는 단위 소자 마스터 금형을 제작하는 단계, 레진을 이용하여 상기 단위 소자 마스터 금형으로부터 기판상에서 단위 소자 복제 몰드를 제작하는 단계, 상기 단위 소자 복제 몰드를 UV 레진이 도포되어 있는 기판을 압착한 후 하여 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 단계, 제작한 상기 UV 레진 복제 몰드에 전주도금을 위한 시드 전극을 형성하는 단계, 상기 전주 도금 공정을 통해 롤 지그에 감을 수 있는 복제 금형을 제작하는 단계를 포함한다.
기존 롤금형 제작의 경우 레이저 가공 또는 정밀 기계가공을 통해 제작이 되며 이는 많은 시간과 비싼 제작 비용을 필요로 한다. 반면 본 발명에서 제안하는 롤 금형 제작 방법은 단위 소자만 평면 금형으로 제작하고 이를 임프린팅 복제 기술을 이용하여 어레이 복제 필름으로 제작하여 롤에 감을 수 있는 롤 금형을 제작하는 특징을 갖고 있다. 이를 통해 롤 금형 가공비용의 증가 및 제작의 어려움과 같은 단점을 극복할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 롤 외경을 가공한 후 어레이 형태를 갖는 복제 박판 금형을 롤에 체결함으로써 그 연결부를 최소화하는 특징을 가지며, 이는 기판 필름 소재의 소모를 최소화하여 제작 비용 절감의 효과를 갖는다.
도 1은 정밀 형상 가공 및 반도체 공정을 통한 단위소자 마스터 금형을 제작하는 단계를 도시하고 있다.
도 2는 고분자 레진을 이용하여 단위 소자 마스터 금형으로부터 단위 소자 복제 몰드를 제작하는 단계를 도시하고 있다.
도 3은 단위소자 복제 몰드가 제작된 기판의 반대면에 UV 마스킹 층을 제작하는 단계를 도시하고 있다.
도 4는 다른 기판상에 UV 레진을 도포하고 도 3에서 제작된 단위소자 복제 몰드를 사용하여 UV 레진을 압착하는 단계를 도시하고 있다.
도 5는 UV 레진을 경화하여 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 단계를 도시하고 있다.
도 6은 도 5에서 제작된 복제 몰드를 정밀 이송하여 위치를 정렬하고 다시 도 4 내지 도 5의 과정을 반복하여 제작하는 단계를 도시하고 있다.
도 7은 단위소자 복제 몰드의 반복 UV 경화 공정인 도 5 내지 도 6을 통해 형성된 복제 몰드를 제작하는 단계를 도시하고 있다.
도 8은 도 7단계에서 제작된 UV 복제 몰드에 전주도금을 위한 시드 전극을 형성하는 단계를 도시하고 있다.
도 9는 전주도금 공정을 통해 롤에 감을 수 있는 복제 금형을 제작하는 단계를 도시하고 있다.
도 10은 제작된 복제 금형을 폴리싱하여 롤금형을 평탄화하는 단계 및 이를 이형하는 단계를 도시하고 있다.
도 11은 제작된 롤 금형을 롤 지그에 장착하는 단계를 도시하고 있다.
도 12는 롤 지그를 가열, 가압 및 구동하여 임프린팅 공정을 수행하는 단계를 도시하고 있다.
도 13은 본 발명에서 제안된 롤 금형을 사용하여 제작된 제품을 도시하고 이다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 정밀 형상 가공 및 반도체 공정을 통한 단위소자 마스터 금형을 제작하는 단계를 도시하고 있다. 단위 소자 마스터 금형(101)은 정밀 금형 가공에 의해 제작되는 것이 바람직하나, 미세 패턴 형성을 위해서는 반도체 공정을 통한 실리콘 금형으로 제작하는 것도 가능하다. 단위 소자 마스터 금형(101)은 최종 제작될 제품의 역상이 되도록 제작한다.
도 2는 고분자 레진을 이용하여 단위 소자 마스터 금형으로부터 단위 소자 복제 몰드를 제작하는 단계를 도시하고 있다. 고분자 레진(201)은 UV 투과도가 좋은 레진을 적용하는 것이 바람직하며, 일예로 투명 실리콘, 아크릴 계열 및 다양한 투명 고분자 레진이 적용될 수 있다. 물론 열경화 고분자 레진 또는 UV 경화형 고분자 레진을 적용하여 단위소자 복제 몰드를 제작할 수 있다. 이때 복제 기판(202)은 사용하는 고분자 레진의 종류에 따라 달리 사용될 수 있다. 일 예로, 실리콘 레진의 경우 PET 계열 기판을 적용하고, UV 레진의 경우 폴리카보네이트 계열 기판을 적용하는 것이 바람직하다. 다양한 종류의 복제 기판을 적용하기 위해서는 복제 기판에 프라이머 코팅과 같은 코딩층을 형성함으로써 다양한 종류의 고분자 레진을 사용할 수 있다.
도 3은 단위소자 복제 몰드가 제작된 기판의 반대면에 UV 마스킹 층을 제작하는 단계를 도시하고 있다. 본 발명에서는 단위소자 복제 몰드(201)를 사용하여 다수의 어레이 복제 몰드를 제작하는 것을 특징으로 한다. 이 때 복제 몰드 형상을 사용하여 다시 UV 레진 복제 몰드를 제작할 경우, 이미 복제 몰드 형상이 생성된 곳에 UV 레진이 다시 충진되어 경화됨으로써 생산된 복제 몰드 형상(패턴)이 제거되는 것을 방지하는 것이 필요하다. 이를 위해 본 발명은 UV 마스킹 층을 제작하는 공정을 필요로 한다. UV 마스킹 층은 단위소자 복제 몰드(201)가 형성된 기판의 반대면에 형성되는 것이 바람직하다. 이때 정렬을 위한 마커를 활용하여 복제 몰드의 패턴 영역 위치와 최적화 된 마스킹 영역 층 생성이 가능하다. 마스킹 층은 정밀한 패턴 및 영역 설정을 필요로 하는 경우 반도체 노광 패턴 형성 기술이나 에칭 기술을 활용하여 금속 UV 마스킹 층을 형성하는 것이 바람직하다. 정밀한 마스킹 영역 설정이 필요하지 않은 경우 UV 마스킹 필름 라미네이팅 후 필름 컷팅기를 활용하여 제작할 수도 있다.
도 4는 다른 기판상에 UV 레진을 도포하고 도 3에서 제작된 단위소자 복제 몰드를 사용하여 UV 레진을 압착하는 단계를 도시하고 있다. 다른 복제 기판(403)에 UV레진(402)을 도포하고 단위소자 복제 몰드(401)를 압착하여 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 준비 공정을 수행한다. 다른 복제 기판(403)은 사용하는 UV 레진에 따라 달리 사용될 수 있다. 일반적으로 UV 레진의 경우 폴리카보네이트 계열 기판을 적용하는 것이 바람직하다. 다양한 종류의 복제 기판을 적용하기 위해서는 복제 기판에 프라이머 코팅과 같은 코딩층을 형성함으로써 다양한 종류의 고분자 레진을 사용할 수 있다. 또한, UV 복제 몰드(402)가 단위소자 복제 몰드(401)와 이형이 잘되도록 표면처리를 하는 것이 바람직하다.
도 5는 UV 레진을 경화하여 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 단계를 도시하고 있다. UV 레진이 경화될 수 있도록 UV 에너지를 조사하여 UV 레진 복제 몰드(501) 제작을 완료한다.
도 6은 도 5에서 제작된 복제 몰드를 정밀 이송하여 위치를 정렬하고 다시 도 4 내지 도 5의 과정을 반복하여 제작하는 단계를 도시하고 있다. 도 5에서 형성한 UV 마스킹 영역과 UV 레진 복제 몰드를 반복 제작하기 위한 이송량을 최적화하여 반복 UV 레진 복제 몰드를 제작함으로써 다수의 복제 몰드간의 간격을 최소화하고 이미 형성된 패턴에 UV 레진이 재충진되어 경화되는 문제를 해결할 수 있다.
도 7은 단위소자 복제 몰드의 반복 UV 경화 공정인 도 5 내지 도 6을 통해 형성된 복제 몰드를 제작하는 단계를 도시하고 있다. 최종 제작된 UV 복제 몰드를 세정하여 복제 롤 금형을 제작하기 위한 준비 공정을 수행한다.
도 8은 도 7단계에서 제작된 UV 복제 몰드에 전주도금을 위한 시드 전극을 형성하는 단계를 도시하고 있다. 즉, 도 8은 단위소자 금형으로부터 복제된 롤 금형 제작을 위한 UV 복제 몰드에 전주도금을 위한 시드 전극층(801)을 형성한다. 시드 전극층은 Ti/Cu를 증착하는 것이 바람직하며 스퍼터링 공정을 수행함으로써 완료된다.
도 9는 전주도금 공정을 통해 롤에 감을 수 있는 복제 금형을 제작하는 단계를 도시하고 있다. 도 8에서 형성한 시드 전극 층을 전극으로 전주도금(901) 공정을 수행한다. 전주 도금은 Ni 도금을 수행하는 것이 바람직하다. 또한 UV 복제 몰드 형상의 깊이가 깊을수록 두꺼운 도금 층 형성을 필요로 한다.
도 10은 제작된 복제 금형을 폴리싱하여 롤금형을 평탄화하는 단계 및 이를 이형하는 단계를 도시하고 있다. UV 복제 몰드 형상의 깊이가 깊을수록 최종 도금층의 두께 편차가 크게 되며 이를 평탄화하기 위한 폴리싱 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 롤금형 몰드를 사용하여 임프린팅 공정 수행시 기판과의 이형이 잘되도록 이형 표면처리 공정을 수행할 수도 있다.
도 11은 제작된 롤금형을 롤지그에 장착하는 단계를 도시하고 있다. 다수의 단위소자 금형의 복제 형상을 갖는 롤 금형(1102)을 도 1 내지 도 10을 통해 제작하고 이를 롤 지그(1101)에 장착한다. 롤 금형은 롤 지그에 맞게 장착될 수 있도록 가공/절단이 되도록 한다.
도 12는 롤 지그를 가열, 가압 및 구동하여 임프린팅 공정을 수행하는 단계를 도시하고 있다. 롤 금형이 장착된 롤 지그와 가이드 롤(1202)을 임프린팅 기판(1201)의 상/하부에서 가열 가압 및 구동하여 임프린팅 공정을 수행한다. 본 발명에서 제작된 롤 금형을 적용한 UV 임프린팅의 경우는 기판에 UV레진을 도포하고 롤지그로 패턴을 형성함과 동시에 UV를 조사함으로써 원하는 형상을 제작하는 공정을 수행할 수도 있다.
도 13은 본 발명에서 제안된 롤 금형을 사용하여 제작된 제품을 도시하고 이다. 본 발명에서 제안된 복제 롤 금형을 사용하여 롤 공정을 통해 서멀 임프린팅(Thermal Imprinting)과 UV 임프린팅(UV Imprinting) 공정 수행을 통해 제품(1301) 제작이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
101: 마스터 금형 201: 고분자 레진
202: 복제 기판 301: UV 마스킹 층
401: 고분자 복제 몰드 402: UV 레진
801: 시드 전극층

Claims (5)

  1. 설정된 길이를 갖는 단위 소자 마스터 금형을 제작하는 단계;
    레진을 이용하여 상기 단위 소자 마스터 금형으로부터 기판상에서 단위 소자 복제 몰드를 제작하는 단계;
    상기 단위 소자 복제 몰드를 UV 레진이 도포되어 있는 기판을 압착한 후 하여 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 단계;
    제작한 상기 UV 레진 복제 몰드에 전주도금을 위한 시드 전극을 형성하는 단계;
    상기 전주 도금 공정을 통해 롤 지그에 감을 수 있는 복제 금형을 제작하는 단계를 포함하며,
    상기 복제 금형을 제작하는 단계 이후에,
    제작된 상기 복제 금형을 상기 UV 레진 복제 몰드로부터 이형시키는 단계;
    상기 복제 금형을 롤 지그에 장착하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 복제 금형을 제작하는 단계는,
    롤 지그에 감을 수 있도록 상기 복제 금형을 폴리싱하여 평탄화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 단계는,
    상기 단위 소자 복제 몰드를 일정 간격으로 UV 레진이 도포되어 있는 기판을 압착하여 연속적으로 UV 레진 복제 몰드를 제작하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 단위 소자 복제 몰드를 제작하는 단계 이후에,
    상기 단위 소자 복제 몰드가 제작된 기판의 반대편에 UV 마스킹 층을 제작하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 롤 공정을 위한 복제 몰드 제작 방법.
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