KR101682556B1 - 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속체의 표면에 마이크로 스케일 또는 나노 스케일의 미세한 주름 패턴을 일체화하여 제작할 수 있는 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법은, (S1) 기판에 광경화성 수지를 도포하는 단계; (S2) 상기 광경화성 수지의 표면을 경화시키면서 광경화성 수지에 두께 방향으로 광중합이 발생하게 하고, 수축시켜 양각된 미세 주름 패턴을 형성하는 단계; (S3) 상기 기판의 양각된 미세 주름 패턴 위에 광투과성 수지를 도포하는 단계; (S4) 상기 광투과성 수지를 경화시키는 단계; (S5) 상기 광투과성 수지를 기판에서 분리하여 일면에 음각된 마스터 주름 패턴이 형성된 베이스몰드를 얻는 단계; (S6) 베이스몰드의 마스터 주름 패턴 표면에 금속박막을 코팅하는 단계; (S7) 상기 베이스몰드를 금속체의 표면과 일정 거리 이격되게 설치하고, 베이스몰드와 금속체를 전해질 용액이 수용된 도금욕조에 침지하여 전기도금을 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 금속체의 표면에 마이크로 스케일의 미세한 주름 패턴을 형성하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일면에 마이크로 스케일 또는 나노 스케일의 미세한 주름 패턴이 형성되어 있는 수지 재질의 베이스몰드를 이용하여 전기 도금 방식으로 금속체의 표면에 마이크로 스케일 또는 나노 스케일의 미세한 주름 패턴을 형성하는 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법에 관한 것이다.
물체의 표면에 형성되는 표면 주름은 표면적을 증대시키는 작용을 하여 열전달 효율을 향상시키는 작용을 하거나, 넓어진 표면적을 이용하여 반응을 촉진시키는 작용, 초소수성 작용 등 다양한 작용을 한다.
이에 최근 들어 표면의 주름 구조에 대하여 최근 관심이 증대되고 있으며, 물체의 표면에 마이크로 스케일의 주름 구조를 제작하고 응용하는 기술에 대하여 여러 연구가 진행되어 왔다.
기존에 물체의 표면에 주름 구조를 형성하는 방법으로는 탄력성이 있는 수지 재질의 기판의 표면을 플라즈마 또는 UV 오존 처리하여 주름을 원하는 형상으로 제작하거나, 웨이퍼 상에 스핀 코팅한 광경화성 레진을 불완전 경화시킨 후 고온의 플레이트에서 급속 가열하여 표면 주름을 생성시키는 방법 등이 있다.
그러나 이러한 종래의 미세 주름 패턴 생성 방법으로 제작된 폴리머 주름이나 얇은 금속막으로 된 주름은 오랫동안 지속될 수 없고, 기계적 강성이 약하여 국방관련 제품을 비롯한 다양한 제품에 적용하기가 어려운 문제가 있으며, 또한 주름제작 공정이 폴리머 소재에 국한되어 있고, 대면적화가 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 금속체의 표면에 마이크로 스케일 또는 나노 스케일의 미세한 주름 패턴을 일체화하여 제작할 수 있는 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금속체의 표면에 마이크로 스케일 또는 나노 스케일의 미세 주름 패턴을 형성하는 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법에 있어서,
(S1) 기판에 광경화성 수지를 도포하는 단계;
(S2) 상기 광경화성 수지의 표면을 경화시키면서 광경화성 수지에 두께 방향으로 광중합이 발생하게 하고, 수축시켜 양각된 미세 주름 패턴을 형성하는 단계;
(S3) 상기 기판의 양각된 미세 주름 패턴 위에 광투과성 수지를 도포하는 단계;
(S4) 상기 광투과성 수지를 경화시키는 단계;
(S5) 상기 광투과성 수지를 기판에서 분리하여 일면에 음각된 마스터 주름 패턴이 형성된 베이스몰드를 얻는 단계;
(S6) 베이스몰드의 마스터 주름 패턴 표면에 금속박막을 코팅하는 단계;
(S7) 상기 베이스몰드를 금속체의 표면과 일정 거리 이격되게 설치하고, 베이스몰드와 금속체를 전해질 용액이 수용된 도금욕조에 침지하여 전기도금을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 베이스몰드에 원하는 마스터 주름 패턴을 형성하고, 베이스몰드를 이용하여 전기도금 공정으로 평판 또는 곡면판 형태의 금속체의 표면에 상기 마스터 주름 패턴과 역상으로 미세 주름 패턴을 일체로 형성할 수 있다.
따라서, 금속체의 표면에 신속하고 용이하게 미세 주름 패턴을 형성할 수 있고, 형성된 미세 주름 패턴은 금속체의 표면에 지속적으로 부착되어 원하는 기능을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법 중 베이스몰드를 제작하는 과정을 설명한 도면이다.
도 2는 도 1에서 제작된 베이스몰드를 이용하여 금속체의 표면에 미세 주름 패턴을 형성하는 과정을 설명한 도면이다.
도 3은 도 1에서 베이스몰드를 제조하는 과정 중 시간이 경과함에 따라 광경화성 수지에 형성되는 미세 주름 패턴의 형태를 나타낸 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 표면 주름 제조용 스탬프를 제조하는 방법 의 다른 실시예를 설명하는 단면도이다.
도 5는 베이스몰드의 표면에 형성된 마스터 주름 패턴의 일례를 나타낸 현미경 사진이다.
도 6은 도 5의 베이스몰드의 마스터 주름 패턴을 이용하여 금속체의 표면에 미세 주름 패턴을 형성한 예를 나타낸 현미경 사진이다.
도 7은 곡면형의 금속체 표면에 미세 주름 패턴을 형성한 예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에서 제작된 베이스몰드를 이용하여 금속체의 표면에 미세 주름 패턴을 형성하는 과정을 설명한 도면이다.
도 3은 도 1에서 베이스몰드를 제조하는 과정 중 시간이 경과함에 따라 광경화성 수지에 형성되는 미세 주름 패턴의 형태를 나타낸 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 마이크로 표면 주름 제조용 스탬프를 제조하는 방법 의 다른 실시예를 설명하는 단면도이다.
도 5는 베이스몰드의 표면에 형성된 마스터 주름 패턴의 일례를 나타낸 현미경 사진이다.
도 6은 도 5의 베이스몰드의 마스터 주름 패턴을 이용하여 금속체의 표면에 미세 주름 패턴을 형성한 예를 나타낸 현미경 사진이다.
도 7은 곡면형의 금속체 표면에 미세 주름 패턴을 형성한 예를 나타낸 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법은 금속체에 형성하고자 하는 미세 주름 패턴에 역상인 음각의 마스터 주름 패턴을 수지 재질의 베이스몰드의 표면에 형성하고, 상기 베이스몰드를 이용하여 전기도금 방식으로 금속체의 표면에 미세 주름 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법 중 베이스몰드를 제작하는 과정을 설명한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법 중 베이스몰드를 이용하여 금속체의 표면에 미세 주름 패턴을 형성하는 과정을 설명한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법은,
(S1) 기판에 광경화성 수지를 도포하는 단계;
(S2) 상기 광경화성 수지의 표면을 경화시키면서 광경화성 수지에 두께 방향으로 광중합이 발생하게 하고, 수축시켜 양각된 미세 주름 패턴을 형성하는 단계;
(S3) 상기 기판의 양각된 미세 주름 패턴 위에 광투과성 수지를 도포하는 단계;
(S4) 상기 광투과성 수지를 경화시키는 단계;
(S5) 상기 광투과성 수지를 기판에서 분리하여 일면에 음각된 마스터 주름 패턴이 형성된 베이스몰드를 얻는 단계;
(S6) 스퍼터링(sputtering) 방식으로 베이스몰드의 마스터 주름 패턴 표면에 금속박막을 코팅하는 단계;
(S7) 상기 베이스몰드를 금속체의 표면과 일정 거리 이격되게 설치하고, 베이스몰드와 금속체를 전해질 용액이 수용된 도금욕조에 침지하여 전기도금을 수행하는 단계;
를 포함한다.
각각의 단계에서 이루어지는 과정을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1에 도시된 것과 같이, 기판(10)의 상부면에 몰드(11)를 형성하고, 몰드(11)의 캐비티 내에 마스터 주름 패턴을 형성하기 위한 광경화성 수지를 도포한다(단계 S1). 이 때 상기 광경화성 수지로는 자외선(UV)에 의해 경화되는 광경화성 에폭시 수지(예를 들어 상품명 NOA 68T)를 사용할 수 있으며, 브러쉬를 이용하여 설정된 두께로 얇게 수지를 도포한다.
이와 같이 기판(10) 상에 광경화성 수지(12)가 소정의 두께로 도포된 후, 약하게 짧은 시간 동안 광경화성 수지(12)에 자외선을 조사하면 광경화성 수지(12)의 표면은 경화되고 표면에서부터 두께 방향으로 광경화성 수지의 내부에 약한 광중합(polymerization)이 발생하게 된다. 이 상태에서 열 경화(thermal curing) 또는 건조 공정을 수행하면 광경화성 수지에 생긴 재료 gradient에 의해서 표면에 양각된 미세 주름 패턴(12a)이 형성된다(단계 S2). 도 3은 시간이 경과함에 따라 상기 광경화성 수지에 형성되는 미세 주름 패턴의 형태를 나타낸 것이다. 상기 수지의 광중합층이 수축되면서 형성되는 미세 주름 패턴(12a)은 점(dot), 짧은 줄무늬(short line), 불규칙한 줄무늬(irregular line) 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같이 기판(10) 상에 미세 주름 패턴(12a)이 양각으로 형성되면, 기판(10)의 상부면에 광투과성 수지인 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane) 수지를 공급한다(단계 S3).
이어서 설정 시간 동안(예를 들어 3시간 동안) PDMS 수지에 열을 가하면 PDMS 수지가 경화된다(단계 S4). 그리고, 경화된 PDMS 수지를 기판(10)에서 분리하면 상기 미세 주름 패턴(12a)과 대응하는 역상의 마스터 주름 패턴(2)이 하부면에 음각된 베이스몰드(1)가 얻어진다(단계 S5). 전술한 것처럼 상기 베이스몰드(1)의 마스터 주름 패턴(2)은 금속체(20)의 표면에 형성될 미세 주름 패턴(22)과 역상을 갖게 된다. 도 5는 베이스몰드(1)의 표면에 형성된 마스터 주름 패턴(2)의 일례를 나타낸 현미경 사진이다.
상기 베이스몰드(1)의 마스터 주름 패턴(2)은 상기 S2 단계에서 조사되는 자외선의 광량이나 열량, 조사 시간 등에 따라 달라질 수 있는데, 상기 S1 단계에서 기판(10) 상에 도포되는 광경화성 수지의 두께를 달리하여 미세 주름 패턴을 형성하면 두께 별로 다른 미세 주름 패턴을 형성할 수 있다.
예를 들어 도 4에 도시한 것과 같이, 상기 S1 단계에서 기판(10)의 상부면에 높이가 다른 복수개의 홈(11a)이 형성되어 있는 몰드(11)를 안착하고, 상기 몰드(11)의 홈 내측에 광경화성 수지(12)를 도포하여 각각의 홈에 형성되는 광경화성 수지의 두께를 다르게 형성한 다음, 광경화성 수지(12)에 자외선을 조사하고 열 경화 또는 건조 공정을 수행하여 미세 주름 패턴을 형성하면, 각각의 두께 영역 별로 다른 패턴의 미세 주름 패턴(12a)이 형성된다.
도 1에 도시한 과정을 통해 베이스몰드(1)가 만들어지면, 도 2에 도시된 것과 같이 상기 베이스몰드(1)를 진공챔버(vacuum chamber) 내에 투입하고, 스퍼터링(sputtering) 공정을 수행하여 베이스몰드(1)의 마스터 주름 패턴(2)의 표면을 금속으로 코팅한다(단계 S6).
이어서, 상기 베이스몰드(1)를 이용하여 금속체(20)의 표면에 전기도금을 수행한다(단계 S7).
상기 전기도금 단계(단계 S7)는, 베이스몰드(1)를 금속체(20)의 표면과 일정 거리 이격되게 설치하고 전도성 재료, 예를 들어 전도성 테이프(31)로 연결한 다음, 베이스몰드(1)와 금속체(20)를 전해질 용액이 수용된 도금욕조(30)에 침지하고, 상기 금속체(20)를 전원공급장치(34)의 음극에 전기적으로 연결한다.
그리고 산화될 금속 재료(33)를 상기 도금욕조(30)에 침지하고 전원공급장치(34)의 양극에 전기적으로 연결한다. 이 때 상기 산화될 금속 재료(33)는 전도성 재질의 바스켓(32)에 수용된 상태로 전해질 용액 속에 침지되고, 상기 바스켓(32)은 전원공급장치(34)의 양극에 전기적으로 연결된다.
이 상태에서 전원공급장치(34)를 통해 전기를 인가하면, 도금욕조(30) 내에서 전기 도금이 수행되어 베이스몰드(1)와 금속체(20)의 표면 사이에 도금층(21)이 도금되고, 도금된 도금층(21)에는 베이스몰드(1)의 마스터 주름 패턴(2)과 역상인 미세 주름 패턴(22)이 형성된다. 도 6은 베이스몰드(1)의 마스터 주름 패턴(2)을 이용하여 금속체(20)의 표면에 미세 주름 패턴(22)을 형성한 예를 나타낸 현미경 사진이다.
이와 같이 전기도금 공정을 통해 금속체(20)의 표면에 미세 주름 패턴(22)을 가진 도금층(21)을 일체로 형성함으로써 금속체(20) 표면에 미세 주름 패턴(22)을 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 전기도금 공정에서는 구리(Cu)로 된 금속체(20)에 니켈(Ni)을 도금하는 것을 예로 들었으며, 이 때 전해질 용액으로는 황산니켈(NiSO4)을 사용할 수 있다.
이러한 전기도금 공정을 통해 미세 주름 패턴(22)을 갖는 도금층(21)을 형성할 수 있는 금속체(20)는 도 2에 도시한 것과 같이 전체가 평판으로 이루어질 수도 있지만, 도 7에 도시한 것과 같이 전기도금 공정을 통해 전체 또는 일부분이 곡면으로 이루어진 금속체(20)의 곡면에 미세 주름 패턴(22)을 형성할 수도 있을 것이다.
상기 베이스몰드(1)는 반복적으로 재사용이 가능하며, 1회의 전기도금 공정을 통해 금속체(20)의 표면에 국부적으로 또는 전체적으로 미세 주름 패턴(22)을 형성하는데 사용될 수 있다.
한편 전술한 실시예에서는 베이스몰드(1)의 마스터 주름 패턴(2)에 스퍼터링 방식으로 씨드레이어(seed layer)를 형성한 후, 바로 평판형 또는 곡면형 금속체(20)에 베이스몰드(1)를 부착하여 전기도금을 실시하였으나, 이와 다르게 베이스몰드(1)의 마스터 주름 패턴(2)에 스퍼터링 방식으로 씨드레이어(seed layer)를 형성한 후, 베이스몰드(1)를 전기도금하여 베이스몰드(1)의 표면에 금속층을 일정 두께로 형성하고, 그 이후에 베이스몰드(1)를 금속체(20)에 부착하여 전기도금을 수행할 수도 있다.
이 경우 금속체(20)의 표면에 더욱 안정적으로 미세 주름 패턴(22)을 수행할 수 있는 것으로 확인되었다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1 : 베이스몰드 2 : 마스터 주름 패턴
10 : 기판 11 : 몰드
11a : 홈 12 : 광경화성 수지
12a : 미세 주름 패턴 20 : 금속체
21 : 도금층 22 : 미세 주름 패턴(마이크로 표면 주름)
30 : 도금욕조 31 : 전도성 테이프
32 : 바스켓 33 : 산화될 금속 재료
34 : 전원공급장치
10 : 기판 11 : 몰드
11a : 홈 12 : 광경화성 수지
12a : 미세 주름 패턴 20 : 금속체
21 : 도금층 22 : 미세 주름 패턴(마이크로 표면 주름)
30 : 도금욕조 31 : 전도성 테이프
32 : 바스켓 33 : 산화될 금속 재료
34 : 전원공급장치
Claims (10)
- 금속체의 표면에 마이크로 스케일 또는 나노 스케일의 미세 주름 패턴을 형성하는 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법에 있어서,
(S1) 기판에 광경화성 수지를 도포하는 단계;
(S2) 상기 기판 상의 광경화성 수지에 자외선을 조사하여 광경화성 수지의 표면을 경화시키면서 광경화성 수지에 두께 방향으로 광중합이 발생하게 하고, 광중합이 발생한 광경화성 수지에 열을 가하거나 상온 건조하여 광경화성 수지를 수축시켜 양각된 미세 주름 패턴을 형성하는 단계;
(S3) 상기 기판의 양각된 미세 주름 패턴 위에 광투과성 수지를 도포하는 단계;
(S4) 상기 광투과성 수지를 경화시키는 단계;
(S5) 상기 광투과성 수지를 기판에서 분리하여 일면에 음각된 마스터 주름 패턴이 형성된 베이스몰드를 얻는 단계;
(S6) 베이스몰드의 마스터 주름 패턴 표면에 금속박막을 코팅하는 단계;
(S7) 상기 베이스몰드를 금속체의 표면과 일정 거리 이격되게 설치하고, 베이스몰드와 금속체를 전해질 용액이 수용된 도금욕조에 침지하여 전기도금을 수행하는 단계;
를 포함하고,
상기 (S1) 단계에서는 상기 기판의 상부면에 높이가 다른 복수개의 홈이 형성되어 있는 몰드가 안착되고, 상기 몰드의 홈 내측에 광경화성 수지가 도포되어 각각의 홈에 형성되는 광경화성 수지의 두께가 다르게 형성되어, 상기 (S2) 단계를 수행한 후에 상기 몰드의 홈에 대응하는 영역 별로 다른 미세 주름 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 (S1) 단계에서는 브러쉬를 이용하여 설정된 두께로 광경화성 수지를 도포하는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 (S6) 단계에서는 스퍼터링(sputtering) 방식으로 베이스몰드의 마스터 주름 패턴 표면에 금속박막을 코팅하는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (S7) 단계는,
(S7-1) 베이스몰드를 금속체의 표면과 일정 거리 이격되게 설치하고 전도성 재료로 연결하는 단계;
(S7-2) 베이스몰드와 금속체를 전해질 용액이 수용된 도금욕조에 침지하고, 상기 금속체를 전원공급장치의 음극에 전기적으로 연결하는 단계;
(S7-3) 산화될 금속 재료를 상기 도금욕조에 침지하고 전원공급장치의 양극에 전기적으로 연결하는 단계;
(S7-4) 상기 금속체와 산화될 금속 재료에 전기를 인가하여 전기도금을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법. - 제6항에 있어서, 상기 (S7-3) 단계에서는 산화될 금속 재료를 전도성 재질의 바스켓에 수용하고, 상기 바스켓을 전원공급장치의 양극에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (S3) ~(S5) 단계에서는 광투과성 수지로서 폴리디메틸실록산(PDMS : polydimethylsiloxane) 수지를 사용하여 베이스몰드를 제작하는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (S7) 단계에서 사용되는 금속체는 곡면을 포함하며, 전기도금 이후에 상기 금속체의 곡면에 미세 주름 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (S6) 단계와 (S7) 단계 사이에 베이스몰드를 전기도금하여 베이스몰드의 표면에 금속층을 일정 두께로 형성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 마이크로 표면 주름 제조 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020160013592A KR101682556B1 (ko) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020160013592A KR101682556B1 (ko) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101682556B1 true KR101682556B1 (ko) | 2016-12-05 |
Family
ID=57576156
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| KR1020160013592A KR101682556B1 (ko) | 2016-02-03 | 2016-02-03 | 금속체의 마이크로 표면 주름 제조 방법 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR101682556B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022270711A1 (ko) * | 2021-06-22 | 2022-12-29 | 삼성전자 주식회사 | 하우징을 포함하는 전자 장치 |
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- 2016-02-03 KR KR1020160013592A patent/KR101682556B1/ko active IP Right Grant
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