KR101748868B1 - 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법 - Google Patents

미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 도금 탱크 내부로 공급된 전해액이 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 흘러가도록 함과 동시에 양극 전극판과 마스터 사이 간격을 전해액 유동 방향을 따라 더 작아지도록 함으로써, 전해액의 상승 유동시 상부 측에서 전해액에 대한 속도 상승 효과가 발휘되고, 이는 중력 등에 의한 전해액의 상승 속도 저하를 방지하여 전체적으로 균일한 전해액 유동 속도를 유지하게 하고, 이에 따라 마스터에 형성된 도금층의 성분 비율을 전체 영역에서 모두 균일하게 형성할 수 있어 우수한 품질의 미세 금속 마스크를 제조할 수 있는 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법을 제공한다.

Description

미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법{Manufacturing Apparatus and Method of Fine Metal Mask}
본 발명은 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법으로서, 보다 상세하게는 우수한 품질의 미세 금속 마스크를 제조할 수 있는 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 OLED(Organic Light Emitting Diode: 유기 발광 다이오드) 디스플레이 장치는 형광성 또는 인광성 유기 화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 표시 장치로서, N×M개의 유기 발광셀들을 구동하여 영상을 표현할 수 있도록 되어 있다.
이러한 유기 발광셀은 애노드(ITO), 유기박막, 캐소드(metal)의 구조로 되어 있다. 유기 박막은 전자와 정공의 균형을 좋게 하여 발광 효율을 향상시키기 위해 발광층(emitting layer, EML), 전자 수송 층(electron transport layer, ETL) 및 정공수송층(hole transport layer, HTL)을 포함한 다층 구조로 이루어지고, 또한 별도의 전자 주입층(electron injecting layer, EIL)과 정공 주입층(hole injecting layer, HIL)층을 포함할 수 있다.
이러한 유기 전계 발광 소자에 있어 풀칼라화를 구현하기 위해서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광층을 각각 패터닝해야 하는데, 이러한 발광층을 패터닝하기 위해 미세 금속 마스크(FMM: Fine Metal Mask)가 이용된다. 미세 금속 마스크는 주로 열팽창 등을 고려하여 인바(Invar: 강철과 니켈의 합금)가 사용된다.
미세 금속 마스크 제작을 위한 인바 합금(36%Ni-64%Fe) 또는 수퍼 인바 합금(32%Ni-63%Fe-5%Co)의 대표적인 생산 방식은 냉간압연 방식이 이용되고 있으나, 냉간압연 방식으로 두께 50μm 이하의 박판을 얻기 위해서는 다단의 압연 공정이 필요하므로, 공정이 길고 복잡하여 제조 단가가 높은 단점이 있다. 또한, 냉간 압연 방식으로 생산되는 50μm 이하의 압연 인바 박판은 그 폭이 500mm 이하로 제한되어 대면적 공정 재료로의 적용에 많은 어려움이 있다.
이러한 문제들로 인해 20μm 이하의 두께를 요구하는 OLED 디스플레이 장치의 제조 단가 상승과 대면적 OLED 디스플레이 장치 제조의 공정 수율 저하로 단가 상승이 야기되어 디스플레이 기술 개발에 어려움이 발생되고 있다.
따라서, 최근에는 일면에 마스크 패턴이 형성된 마스터를 이용하여 전주도금 방식으로 미세 금속 마스크를 제조하는 제조 장치가 개발되고 있다.
이러한 전주도금 방식을 이용한 일반적인 미세 금속 마스크 제조 장치는 도금 탱크 내부 공간에 양극 전극판과 마스터를 서로 평행한 상태로 대향되게 배치하고, 양극 전극판과 마스터에 각각 양극 전원과 음극 전원을 연결하며, 도금 탱크 내부 공간에 전해액을 공급하여 마스터 일면에 도금층이 형성되도록 하는 방식으로 구성된다. 이후 도금층을 마스터로부터 분리하여 후처리한 후 미세 금속 마스크를 최종적으로 제조 완료한다. 이때, 도금층에는 마스터의 일면에 형성된 마스크 패턴이 전사되어 남아있게 된다.
이러한 미세 금속 마스크 제조 장치는 도금 탱크 내부 공간에서 하부 공간으로 전해액이 공급되어 상부 공간으로 계속해서 차오르며 오버플로우되는 방식으로 전해액이 충진되는데, 이러한 전해액 충진 과정에서 중력 등의 영향에 의해 상부 공간에 위치한 전해액의 운동 에너지가 하부 공간에 위치하는 전해액의 운동 에너지보다 현저히 낮아 마스터의 일면에 형성되는 도금층에 대해 상부 영역과 하부 영역의 성분 비율(Ni-Fe 비율 또는 Ni-Fe-Co 비율)이 균일하지 못하게 되는 문제가 발생한다.
이와 같이 종래 기술에 따른 일반적인 미세 금속 마스크 제조 장치는 전해액의 운동 에너지 차이로 인해 도금층의 전체 영역에서 그 성분 비율이 균일하게 형성되지 못하므로, 영역에 따라 열팽창계수가 서로 달라 제품의 품질이 저하되는 문제가 있다.
국내공개특허 제10-2014-0005464호
본 발명의 기술적 과제는 도금 탱크 내부로 공급된 전해액이 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 흘러가도록 함과 동시에 양극 전극판과 마스터 사이 간격을 전해액 유동 방향을 따라 더 작아지도록 함으로써, 전해액의 상승 유동시 상부 측에서 전해액에 대한 속도 상승 효과가 발휘되고, 이는 중력 등에 의한 전해액의 상승 속도 저하를 방지하여 전체적으로 균일한 전해액 유동 속도를 유지하게 하고, 이에 따라 마스터에 형성된 도금층의 성분 비율을 전체 영역에서 모두 균일하게 형성할 수 있어 우수한 품질의 미세 금속 마스크를 제조할 수 있는 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 기술적 과제는, 도금 탱크의 하부 공간에 전해액의 유동 상태를 안정화시킬 수 있는 버퍼 챔버를 형성함으로써, 전해액이 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 유동하는 과정에서 더욱 안정적인 유동 상태를 유지할 수 있어 도금층의 성분 비율 및 특성을 더욱 균일하게 유지시킬 수 있는 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 기술적 과제는, 양극 전극판과 마스터의 경사 각도를 조절할 수 있는 각도 조절 장치를 구비함으로써, 전해액의 유동 속도 또는 도금층의 성분 비율 등을 고려하여 양극 전극판 및 마스터의 경사 각도를 사용자의 필요에 따라 용이하게 조절할 수 있어 더욱 편리하게 사용할 수 있는 미세 금속 마스크 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 전주도금 방식을 이용한 미세 금속 마스크 제조 장치에 있어서, 내부 공간에 전해액이 충진될 수 있도록 형성되는 도금 탱크; 상기 도금 탱크 내부에 배치되어 양극 전원을 공급받는 양극 전극판; 일면에 도금층이 형성되도록 상기 도금 탱크 내부에서 상기 양극 전극판과 대향되는 위치에 배치되어 음극 전원을 공급받고, 도금층이 형성되는 일면에는 마스크 패턴이 형성되는 마스터; 및 상기 도금 탱크의 하부 공간으로부터 전해액이 충진되도록 상기 도금 탱크에 전해액을 공급하는 전해액 공급 유닛을 포함하고, 상기 도금 탱크는 상기 전해액 공급 유닛을 통해 공급되는 전해액이 상기 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 유입되도록 형성되고, 상기 양극 전극판과 마스터는 상부로 갈수록 서로 근접하는 방향으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치를 제공한다.
이때, 상기 도금 탱크에는 내부 공간에 상기 양극 전극판과 마스터가 배치되며 전해액이 공급 충진되는 도금 챔버와, 상기 도금 챔버로부터 오버플로우되는 전해액이 저장되는 오버플로우 챔버가 분리 형성될 수 있다.
또한, 상기 오버플로우 챔버에는 내부에 저장된 전해액을 배출할 수 있도록 배출 포트가 형성될 수 있다.
또한, 상기 도금 챔버의 하부에는 상기 전해액 공급 유닛으로부터 공급되는 전해액이 유동 안정화된 상태에서 상기 도금 챔버로 유입되도록 별도의 버퍼 챔버가 상기 도금 챔버와 연통되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 양극 전극판과 상기 마스터가 이루는 사이 각도는 7°내지 15°로 설정될 수 있다.
또한, 상기 도금 탱크에는 상기 양극 전극판과 상기 마스터의 경사 각도를 조절할 수 있도록 각도 조절 장치가 구비될 수 있다.
또한, 상기 각도 조절 장치는 상기 양극 전극판 및 마스터의 상단부가 별도의 상단 지지부에 의해 지지된 상태에서, 상기 양극 전극판 및 마스터의 하단부를 서로 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시켜 경사 각도를 조절하도록 작동할 수 있다.
또한, 상기 각도 조절 장치는 직선 왕복 이동 가능하게 장착되며 일측에는 상기 양극 전극판 또는 마스터의 하단부가 삽입 지지되도록 삽입 걸림부가 형성되는 가동 로드; 및 상기 가동 로드를 직선 이동시키는 가동 로드 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 도금 탱크에는 내부로 공급되는 전해액의 유량을 측정할 수 있는 유량계가 장착되고, 상기 유량계의 측정값은 별도의 제어부로 인가되고, 상기 각도 조절 장치는 상기 유량계의 측정값에 따라 작동 상태가 조절되도록 상기 제어부에 의해 동작 제어될 수 있다.
또한, 상기 도금 탱크에는 상기 전해액 공급 유닛에 의해 상기 도금 탱크 내부로 공급되는 전해액이 상기 양극 전극판과 상기 마스터 사이 공간으로 유입되도록 가이드하는 가이드 플레이트가 장착되고, 상기 가이드 플레이트는 상기 각도 조절 장치와 연동하여 상기 양극 전극판 및 마스터의 경사 각도에 따라 배치 각도가 조절되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 도금 탱크 내부에는 상기 마스터를 진공 흡착할 수 있는 별도의 마스터 플레이트가 장착되고, 상기 마스터는 상기 양극 전극판에 대향되는 면의 반대면이 상기 마스터 플레이트에 진공 흡착되어 지지될 수 있다.
한편, 본 발명은, 일면에 마스크 패턴이 형성된 마스터를 이용하여 전주도금 방식으로 미세 금속 마스크를 제조하는 제조 방법에 있어서, 도금 탱크 내부에 양극 전극판과 상기 마스터를 서로 대향되게 배치하는 단계; 상기 양극 전극판 및 마스터에 각각 양극 전원 및 음극 전원을 공급하는 단계; 및 상기 도금 탱크 내부의 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 전해액을 공급 충진하며 상기 마스터의 일면에 도금층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 양극 전극판과 상기 마스터는 상호 대향면의 이격 거리가 상기 전해액의 충진 방향을 따라 점점 근접해지도록 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 도금 탱크 내부로 공급된 전해액이 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 흘러가도록 함과 동시에 양극 전극판과 마스터 사이 간격을 전해액 유동 방향을 따라 더 작아지도록 함으로써, 전해액의 상승 유동시 상부 측에서 전해액에 대한 속도 상승 효과가 발휘되고, 이는 중력 등에 의한 전해액의 상승 속도 저하를 방지하여 전체적으로 균일한 전해액 유동 속도를 유지하게 하고, 이에 따라 마스터에 형성된 도금층의 성분 비율을 전체 영역에서 모두 균일하게 형성할 수 있어 우수한 품질의 미세 금속 마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도금 탱크의 하부 공간에 전해액의 유동 상태를 안정화시킬 수 있는 버퍼 챔버를 형성함으로써, 전해액이 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 유동하는 과정에서 더욱 안정적인 유동 상태를 유지할 수 있어 도금층의 성분 비율 및 특성을 더욱 균일하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 양극 전극판과 마스터의 경사 각도를 조절할 수 있는 각도 조절 장치를 구비함으로써, 전해액의 유동 속도 또는 도금층의 성분 비율 등을 고려하여 양극 전극판 및 마스터의 경사 각도를 사용자의 필요에 따라 용이하게 조절할 수 있어 더욱 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 도금 탱크 내부에 전해액을 균일한 속도로 충진하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 마스터 플레이트에 대한 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 각도 조절 장치에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 도금 탱크 내부에 전해액을 균일한 속도로 충진하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 마스터 플레이트에 대한 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치는 일면에 마스크 패턴이 형성된 마스터를 이용하여 전주도금 방식으로 미세 금속 마스크를 제조하는 장치로서, 전해액이 충진되는 도금 탱크(100)와, 도금 탱크(100) 내부에 배치되어 각각 양극 전원 및 음극 전원을 공급받는 양극 전극판(200) 및 마스터(300)와, 도금 탱크(100)에 전해액(T)을 공급하는 전해액 공급 유닛(500)을 포함하여 구성된다.
도금 탱크(100)는 내부 공간에 전해액이 충진될 수 있도록 형성되는데, 내부 공간은 도금 챔버(110)와 오버플로우 챔버(120)로 분리 형성될 수 있다. 도금 챔버(110)는 전해액 공급 유닛(500)으로부터 공급되는 전해액(T)이 충진되는 공간으로, 내부에 양극 전극판(200)과 마스터(300)가 배치된다. 오버플로우 챔버(120)는 도금 챔버(110)에 충진 완료되어 도금 챔버(110)의 상부 공간에서 오버플로우되는 전해액(T)이 저장되도록 도금 챔버(110)의 외부 공간을 감싸는 형태로 형성된다. 오버플로우 챔버(120)에는 내부에 저장된 전해액(T)을 외부 배출할 수 있도록 배출 포트(121)가 형성된다.
또한, 도금 챔버(110)의 하부에는 전해액 공급 유닛(500)으로부터 공급되는 전해액(T)이 임시 저장된 이후 도금 챔버(110)로 유입되도록 별도의 버퍼 챔버(130)가 도금 챔버(110)와 연통되게 형성된다. 버퍼 챔버(130)는 도금 챔버(110)에 비해 상대적으로 더 큰 내부 면적을 갖도록 형성되며, 전해액 공급 유닛(500)을 통해 공급된 전해액(T)의 난류 또는 와류와 같은 불안정한 유동 상태가 모두 안정화된 상태에서 전해액(T)이 도금 챔버(110)로 유입되도록 충분한 수용 용량을 갖도록 형성된다.
양극 전극판(200)은 도금 탱크(100)의 내부, 좀더 구체적으로는 도금 챔버(110) 내부에 배치되어 양극 전원을 공급받는다. 마스터(300)는 양극 전극판(200)에 대응되는 것으로 도금 챔버(110)의 내부에 배치되어 음극 전원을 공급받고 음극 전극판으로 기능한다. 이때, 마스터(300)는 일면에 도금층(M)이 형성되도록 도금 챔버(110) 내부에서 양극 전극판(200)과 대향되는 위치에 배치된다.
이러한 마스터(300)는 음극 전원을 공급받아 음극 전극판으로 기능하게 되므로, 양극 전극판(200)과 마스터(300)에 각각 양극 전원 및 음극 전원이 공급됨과 동시에 전해액이 도금 챔버(110)에 충진되면, 음극 전극판으로 기능하는 마스터(300)의 표면에 도금층(M)이 형성된다. 이는 전해액에 함유된 이온 입자들이 음극 전극판인 마스터(300) 표면에서 도금층을 이루는 일반적인 도금 원리에 따른 것으로, 이러한 도금 원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.
마스터(300)는 양극 전극판(200)과 대향하는 일면에 도금층(M)이 형성되고, 반대면은 후술하는 마스터 플레이트(400)에 의해 외부 노출이 차단되므로, 도금층(M)이 형성되지 않는다. 마스터(300)의 일면에는 도금층(M)에 전사시킬 수 있도록 마스크 패턴(310)이 형성된다.
여기서, 양극 전극판(200)은 니켈이 적용되고, 마스터(300)는 스테인리스 스틸로 적용될 수 있다. 전해액은 상용화된 니켈 썰파메이트 도금용액[니켈이온농도(70~100g/L), 붕산농도(20~40g/L), 염화니켈농도(3~5g/L)로 구성됨]이나, 또는 니켈 와츠 용액[니켈이온농도(70~90g/L), 붕산농도(20~40g/L), 염화니켈농도(50~70g/L)로 구성됨]이 사용될 수 있지만 이에 한정되지 않고 사용자의 필요에 따라 다양한 종류가 사용될 수 있다.
전해액 공급 유닛(500)은 도금 탱크(100)의 하부 공간으로부터 전해액(T)이 충진되도록 도금 탱크(100)에 전해액(T)을 공급하는데, 전해액을 저장하는 별도의 전해액 저장 탱크(700)로부터 전해액을 펌핑하여 도금 탱크(100)에 공급하는 정량 공급 펌프 등을 포함하여 구성될 수 있다.
전해액 공급 유닛(500)에 의해 공급된 전해액(T)은 전술한 바와 같이 도금 탱크(100)의 하부 공간에 공급되는데, 이를 위해 도금 탱크(100)의 도금 챔버(110) 하부에 위치하는 버퍼 챔버(130)에는 전해액 유입 포트(131)가 형성되고, 전해액 공급 유닛(500)은 전해액 유입 포트(131)를 통해 도금 탱크(100)에 전해액을 공급한다. 따라서, 전해액 공급 유닛(500)에 의해 공급된 전해액(T)은 먼저, 버퍼 챔버(130)로 유입되어 저장되고, 이 공간에서 일정 시간 동안 임시 저장되며 유동 안정화되고, 유동 안정화된 상태로 도금 챔버(110)로 유입된다.
한편, 도금 탱크(100)는 전해액 공급 유닛(500)을 통해 하부 공간으로 공급되는 전해액이 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간으로 유입되도록 형성되고, 양극 전극판(200)과 마스터(300)는 상부로 갈수록 서로 근접하는 방향으로 경사지게 배치된다.
이러한 구조에 따라 도금 탱크(100)로 공급되는 전해액(T)은 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간으로 유입되어 상부측으로 차오르게 되는데, 이 과정에서 양극 전극판(200)과 마스터(300)의 사이 간격이 상부로 갈수록 작아지기 때문에, 상부측으로 갈수록 전해액의 속도를 향상시키는 효과를 발생시킨다. 따라서, 종래 기술에서 설명한 바와 같이 중력 등의 영향으로 인해 전해액의 상부측 운동 에너지가 하부측 운동 에너지보다 작아지는 현상을 방지할 수 있고, 이로 인해 마스터(300) 일면에 형성되는 도금층(M)의 성분 비율이 상하부 전체 영역에서 모두 균일하게 나타난다.
좀더 자세히 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에서는 도금 챔버(110) 내부에 배치된 양극 전극판(200)과 마스터(300)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상부로 갈수록 서로 근접하는 방향으로 경사지게 배치되며, 전해액 공급 유닛(500)을 통해 공급되는 전해액(T)은 버퍼 챔버(130)를 거쳐 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간으로 유입되어 상승 유동 흐름을 나타낸다.
이때, 양극 전극판(200)과 마스터(300)가 서로 평행하게 수직 방향으로 배치되어 있다면, 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간으로 유입되어 상승 유동하는 전해액은 종래 기술에서 설명한 바와 같이 중력 등의 영향에 의해 상부측에서의 속도가 상대적으로 늦어지게 된다. 이와 같이 전해액의 상승 속도가 늦어지게 되면, 마스터(300) 표면에 형성되는 도금층(M)의 성분 비율이 달라지게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치는 이러한 전해액의 상승 유동 속도의 저하를 방지하도록 전해액(T)의 유동 방향을 따라 유동 단면적을 감소시키는 형태로 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간이 점점 작아지게 구성된다. 이를 위해 양극 전극판(200)과 마스터(300)가 상부로 갈수록 서로 근접하는 방향으로 경사지게 배치된다.
즉, 양극 전극판(200)과 마스터(300)의 사이 간격이 d1에서 d2로 감소함으로써, 그 사이를 유동하는 전해액의 유동 단면적이 감소하게 되고, 이에 따라 상부측으로 갈수록 전해액의 유동 속도를 상승시키는 효과가 발휘되며, 이는 중력 등에 의해 상부측으로 갈수록 전해액의 상승 속도가 늦어지는 것을 보완하게 되고, 이에 따라 양극 전극판(200)과 마스터(300)의 경사 각도를 적절하게 조절함으로써, 전해액의 상승 속도를 상하 모든 구간에서 항상 일정하게 유지시킬 수 있다. 이와 같이 전해액의 상승 속도를 모든 구간에서 일정하게 유지시키면, 마스터(300)의 일면에 형성되는 도금층(M)의 성분 비율이 항상 일정하게 나타날 수 있고, 이에 따라 제품의 품질이 향상된다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따라 도금 챔버(110)의 하부에 버퍼 챔버(130)가 형성되고, 전해액(T)이 버퍼 챔버(130)에 유입되어 유동 안정화된 상태로 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간으로 유입됨으로써, 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간에서 전해액의 유동이 더욱 안정화되므로, 도금층(M)의 성분 비율 및 특성이 더욱 균일하게 나타난다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극 전극판(200)과 마스터(300)가 이루는 사이 각도(θ)는 약 7°내지 15°로 설정될 수 있다.
이상에서는 양극 전극판(200)과 마스터(300)가 상부측으로 갈수록 서로 근접하는 방향으로 경사지게 배치되는 구성을 중심으로 설명하였으나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 도금 챔버(110)의 양측 격벽 또한 상부측으로 갈수록 서로 근접하는 방향으로 경사지게 배치되는 것이 바람직하며, 양극 전극판(200)과 마스터(300)는 각각 도금 챔버(110)의 양측 격벽과 평행하게 배치될 수 있다. 이러한 구조를 통해서도 전해액의 유동이 도금 챔버(110)의 상부 측으로 갈수록 더 증가하는 마찬가지 효과가 발휘되며, 이러한 효과가 더욱 강화됨과 동시에 안정적으로 이루어질 수 있다.
한편, 전해액의 흐름을 좀더 살펴보면, 전해액(T)은 버퍼 챔버(130)로부터 도금 챔버(110)의 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간을 따라 상승 유동하게 되고, 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간의 상단에서는 오버플로우되어 도금 챔버(110)의 외부에 형성된 오버플로우 챔버(120)에 저장된다. 오버플로우 챔버(120)에 저장된 전해액은 배출 포트(121)를 통해 외부로 배출되며, 배출 포트(121)에는 전해액의 배출 및 저장을 위해 배출 포트(121)를 선택적으로 개폐할 수 있는 개폐 밸브(CV)가 장착될 수 있다.
배출 포트(121)를 통해 배출된 전해액은 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 전해액 저장 탱크(700)에 유입되고, 전해액 저장 탱크(700)에서 이물질 분리 등의 재처리 과정을 거쳐 다시 전해액 공급 유닛(500)을 통해 도금 탱크(100)로 공급되는 순환 과정을 거치도록 구성될 수 있다.
배출 포트(121)에는 이러한 순환 흐름 구성 이외에도 외부 배출을 위한 배출 흐름 구성 또한 연결되는데, 배출 포트(121)에 연결 라인을 통해 별도의 배출 펌프(800)가 연결되어 배출 포트(121)를 통해 배출되는 액체를 외부로 배출시킬 수도 있다. 이는 도금 탱크(100) 내부의 청소 작업 등 전해액 순환이 아닌 세척수 등의 순환 흐름의 경우 배출 포트(121) 및 배출 펌프(800)를 통해 세척수 등이 외부로 배출되도록 하기 위함이다. 이때, 배출 포트(121)로부터 배출 펌프(800)에 연결되는 연결 라인 및 배출 포트(121)로부터 전해액 저장 탱크(700)에 연결되는 연결 라인에는 각각 개폐 밸브(CV)가 장착되고, 이는 선택적으로 개폐되어 배출 포트(121)를 통해 배출된 액체의 흐름이 전해액 저장 탱크(700) 또는 배출 펌프(800)로 선택될 수 있다.
한편, 도금 탱크(100) 내부에는 마스터(300)를 진공 흡착하여 지지할 수 있는 별도의 마스터 플레이트(400)가 장착되며, 마스터(300)는 양극 전극판(200)에 대향되는 면, 즉, 도금층(M)이 형성되는 면(마스크 패턴(310)이 형성되는 면)의 반대면이 마스터 플레이트(400)에 진공 흡착되어 지지되도록 구성된다.
마스터 플레이트(400)는 일면에 진공 흡착홀(420)이 노출되게 형성되고, 내부에는 진공 흡착 유로(430)가 형성되며, 진공 흡착 유로(430)는 별도의 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 이러한 구조에 따라 진공 펌프의 진공압이 진공 흡착 유로(430) 및 진공 흡착홀(420)에 전달되어 마스터(300)를 마스터 플레이트(400)의 일면에 진공 흡착할 수 있다. 이때, 진공 흡착홀(420)이 형성된 마스터 플레이트(400)의 일면에는 마스터(300)에 음극 전원을 연결할 수 있는 전극 접점 단자(410)가 형성될 수 있다. 따라서, 마스터(300)는 마스터 플레이트(400)에 진공 흡착된 상태에서 전극 접점 단자(410)에 접촉하여 음극 전원에 연결될 수 있다.
이때, 마스터(300)는 전술한 바와 같이 스테인리스 스틸 재질로 형성될 수 있는데, 마스터 플레이트(400)는 비전도성 재질인 합성 수지 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 마스터(300)는 양극 전극판(200)에 대향되는 면의 반대면이 마스터 플레이트(400)에 진공 흡착되어 외부 노출이 차단되므로, 전해액에 노출되지 않고, 이에 따라 마스터(300)의 양극 전극판(200)에 대향되는 면의 반대면에는 도금층이 형성되지 않아 이를 다시 재사용할 수 있다. 즉, 마스터(300)를 단순히 전해액에 담그면, 도금 과정에서 마스터(300)의 양면에 도금층이 모두 형성되어 1회 도금 과정을 거치게 되면, 마스터(300)를 폐기해야 하는데, 본 발명에서는 마스터(300)의 일면이 마스터 플레이트(400)에 의해 보호되어 도금층이 형성되지 않아 1회 도금 과정을 거친 이후에도 다시 도금 과정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 금속 마스크 제조 장치의 각도 조절 장치에 대한 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도금 탱크(100)에는 양극 전극판(200)과 마스터(300)의 경사 각도를 조절할 수 있도록 각도 조절 장치(600)가 장착된다.
이러한 각도 조절 장치(600)는 도 4에 도시된 바와 같이 양극 전극판(200) 및 마스터(300)의 상단부가 별도의 상단 지지부(140)에 의해 지지된 상태에서, 양극 전극판(200) 및 마스터(300)의 하단부를 서로 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시켜 경사 각도를 조절하도록 작동한다.
예를 들면, 각도 조절 장치(600)는, 직선 왕복 이동 가능하게 장착되며 일측에는 양극 전극판(200) 또는 마스터(300)의 하단부가 삽입 지지되도록 삽입 걸림부(611)가 형성되는 가동 로드(610)와, 가동 로드(610)를 직선 이동시키는 가동 로드 구동부(620)를 포함하여 구성된다. 이때, 가동 로드 구동부(620)는 공압 또는 유압 실린더가 적용되거나 또는 전기 모터 등이 적용될 수도 있으며, 이외에도 다양한 구동 장치가 적용될 수 있다.
이때, 도금 탱크(100)에는 내부로 공급되는 전해액(T)의 유량을 측정할 수 있는 유량계(160)가 장착되고, 각도 조절 장치(600)는 유량계(160)의 측정값에 따라 그 작동 상태가 조절되도록 별도의 제어부(미도시)에 의해 동작 제어될 수 있다. 즉, 유량계(160)에 의해 측정된 전해액의 유량 측정값이 실시간으로 제어부로 인가되고, 제어부는 실시간으로 인가받은 유량 측정값이 증가 추세이면, 예를 들어 양극 전극판(200)과 마스터(300)가 이루는 사이 각도가 더 작은 각도(θ')를 이루도록 각도 조절 장치(600)를 실시간으로 동작 제어할 수 있다. 물론, 그 반대 경우도 마찬가지로 실시간으로 동작 제어할 수 있다.
한편, 도금 탱크(100)에는 전해액 공급 유닛(500)에 의해 도금 탱크(100) 내부로 공급되는 전해액(T)이 양극 전극판(200)과 마스터(300) 사이 공간으로 유입되도록 가이드하는 가이드 플레이트(150)가 장착될 수 있다.
이러한 가이드 플레이트(150)는 특정 배치 상태로 고정 장착될 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 양극 전극판(200)과 마스터(300)의 경사 각도 조절에 따라 이에 연동하여 그 배치 각도가 조절되도록 장착될 수도 있다. 이를 위해 가이드 플레이트(150)는 일단이 각도 조절 장치(600), 좀더 구체적으로는 가동 로드(610)에 연결될 수 있고, 이에 따라 가동 로드(610)의 이동과 함께 그 배치 상태가 조절될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
100: 도금 탱크 110: 도금 챔버
120: 오버플로우 챔버 130: 버퍼 챔버
140: 상단 지지부 150: 가이드 플레이트
160: 유량계 200: 양극 전극판
300: 마스터 400: 마스터 플레이트
500: 전해액 공급 유닛 600: 각도 조절 장치

Claims (12)

  1. 전주도금 방식을 이용한 미세 금속 마스크 제조 장치에 있어서,
    내부 공간에 전해액이 충진될 수 있도록 형성되는 도금 탱크;
    상기 도금 탱크 내부에 배치되어 양극 전원을 공급받는 양극 전극판;
    일면에 도금층이 형성되도록 상기 도금 탱크 내부에서 상기 양극 전극판과 대향되는 위치에 배치되어 음극 전원을 공급받고, 도금층이 형성되는 일면에는 마스크 패턴이 형성되는 마스터; 및
    상기 도금 탱크의 하부 공간으로부터 전해액이 충진되도록 상기 도금 탱크에 전해액을 공급하는 전해액 공급 유닛;
    을 포함하고, 상기 도금 탱크는 상기 전해액 공급 유닛을 통해 공급되는 전해액이 상기 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 유입되도록 형성되고, 상기 양극 전극판과 마스터는 상부로 갈수록 서로 근접하는 방향으로 경사지게 배치되며,
    상기 도금 탱크에는 상기 양극 전극판과 상기 마스터의 경사 각도를 조절할 수 있도록 각도 조절 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금 탱크에는
    내부 공간에 상기 양극 전극판과 마스터가 배치되며 전해액이 공급 충진되는 도금 챔버와, 상기 도금 챔버로부터 오버플로우되는 전해액이 저장되는 오버플로우 챔버가 분리 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오버플로우 챔버에는 내부에 저장된 전해액을 배출할 수 있도록 배출 포트가 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전해액 공급 유닛으로부터 공급되는 전해액이 유동 안정화된 상태에서 도금 챔버로 유입되도록 형성된 별도의 버퍼 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 전극판과 상기 마스터가 이루는 사이 각도는 7°내지 15°로 설정되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도 조절 장치는
    상기 양극 전극판 및 마스터의 상단부가 별도의 상단 지지부에 의해 지지된 상태에서, 상기 양극 전극판 및 마스터의 하단부를 서로 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시켜 경사 각도를 조절하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각도 조절 장치는
    직선 왕복 이동 가능하게 장착되며 일측에는 상기 양극 전극판 또는 마스터의 하단부가 삽입 지지되도록 삽입 걸림부가 형성되는 가동 로드; 및
    상기 가동 로드를 직선 이동시키는 가동 로드 구동부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금 탱크에는 내부로 공급되는 전해액의 유량을 측정할 수 있는 유량계가 장착되고, 상기 유량계의 측정값은 별도의 제어부로 인가되고, 상기 각도 조절 장치는 상기 유량계의 측정값에 따라 작동 상태가 조절되도록 상기 제어부에 의해 동작 제어되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금 탱크에는 상기 전해액 공급 유닛에 의해 상기 도금 탱크 내부로 공급되는 전해액이 상기 양극 전극판과 상기 마스터 사이 공간으로 유입되도록 가이드하는 가이드 플레이트가 장착되고,
    상기 가이드 플레이트는 상기 각도 조절 장치와 연동하여 상기 양극 전극판 및 마스터의 경사 각도에 따라 배치 각도가 조절되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도금 탱크 내부에는 상기 마스터를 진공 흡착할 수 있는 별도의 마스터 플레이트가 장착되고, 상기 마스터는 상기 양극 전극판에 대향되는 면의 반대면이 상기 마스터 플레이트에 진공 흡착되어 지지되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 장치.
  12. 일면에 마스크 패턴이 형성된 마스터를 이용하여 전주도금 방식으로 미세 금속 마스크를 제조하는 제조 방법에 있어서,
    도금 탱크 내부에 양극 전극판과 상기 마스터를 서로 대향되게 배치하는 단계;
    상기 양극 전극판 및 마스터에 각각 양극 전원 및 음극 전원을 공급하는 단계;
    상기 도금 탱크 내부의 양극 전극판과 마스터 사이 공간으로 전해액을 공급 충진하며 상기 마스터의 일면에 도금층을 형성하는 단계; 및
    상기 양극 전극판과 상기 마스터를 상호 대향면의 이격 거리가 상기 전해액의 충진 방향을 따라 점점 근접해지도록 경사지게 조절하고, 상기 도금 탱크 내부로 공급되는 전해액의 공급 유량에 따라 상기 양극 전극판과 상기 마스터의 경사 각도를 조절하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조 방법.
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