KR101889523B1 - 샌드블라스팅에 의한 절삭 방법 - Google Patents

Abstract

판상 가공물 상에 레지스트를 형성시키고, 상기 가공물에 연마재를 투사하여, 상기 가공물 중 레지스트가 형성되지 않은 부분을 절단함에 의해서 가공물 절단 및/또는 상기 가공물 내 관통공 형성이 이루어지는 샌드블라스팅에 의한 절삭 방법으로, 상기 전면과 후면 간에 대칭을 이루도록 잉크젯 프린팅에 의해서 상기 가공물의 전면과 후면에 미리 정해진 패턴으로 상기 레지스트를 형성하는 단계, 및 상기 가공물의 전면과 후면 각각에 대해서 상기 연마재를 투사해서, 상기 전면으로부터의 절단부와 상기 후면으로부터의 절단부가 상기 가공물 두께의 대략 중간 위치에서 통하게 하는 단계를 포함하는 절삭 방법.

Description

샌드블라스팅에 의한 절삭 방법{CUTTING METHOD BY SANDBLASTING}

본 발명의 샌드블라스팅에 의한 절삭 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 판상 가공물로부터 일부분들을 절단해 내고, 판상 가공물 상에 관통공을 형성하는 데 적합한 샌드블라스팅에 의한 절삭 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 용어 관통 “구멍”은 “그루브”를 가리키기도 함을 유의해야 한다.

일반적으로 하기의 가공 종류가 절삭(cutting)에 의해서 수행된다:

모바일 폰의 디스플레이 스크린에 사용된 덮개 유리 절삭 (다이싱), 액정 크리스탈 디스플레이 스크린 기타 등등에 탑재된 터치스크린용 박막 유리 절단, 기타 유리, 세라믹, 금속, 실리콘 웨이퍼, 기타 등등과 같은 판상 가공물로부터 일부분을 잘라냄, 및 그러한 가공물 상에 구멍 또는 그루브(groove) 형성.

이러한 절삭의 예로는 고속 회전하는 그라인딩 휠을 이용하고 나서 마무리 가공, 카바이드 드릴이나 다이아몬드 드릴 등을 이용한 구멍 형성으로 수행되는 절삭 또는 구멍 형성이 있다.

하지만, 이들 가공 방법은 상대적으로 큰 면적을 가지는 가공 대상면을 가공하기에는 적합하지 않다. 따라서, 생산성을 개선하기 위해서, 상대적으로 큰 면적에 대한 가공에 적합한 샌드블라스팅(Sandblasting)에 의한 가공 또한 수행된다.

상술한 바와 같이 샌드블라스팅에 의해서 상기 언급한 다이싱, 구멍 형성 등등이 이루어지는 경우에는, 샌드블라스팅 전에 가공물 표면에 절삭이 이루어지지 않는 부위 (이후 “비절삭 부위”라고 함)에 형성된 패턴을 가져서 상기 비절삭 부위를 보호하는, “레지스트(Resist)”라고 불리는 샌드블라스트-저항성 보호 필름(Sandblast-resistant protective film)이 있다.

가공될 가공물의 수가 적은 경우에서는, 비절삭 부위 상에 상기 레지스트가 형성됨으로써 공정이 수행되고, 절단이 이루어지게 될 부위에 해당하는 열린 구멍이나 그루브를 가지는, 금속 플레이트, 세라믹 플레이트, 유리 플레이트, 레진 필름 기타 등등으로 된 레지스트가 각각의 가공물 표면에 고정되거나 결합될 수도 있다. 하지만, 모바일 폰, 기타 등등을 위해 다수의 덮개 유리가 가공되어야 하는 상술한 경우에는, 광민감성 레진을 이용한 리소그래피(lithography)에 의해서 레지스트 (포토레지스트)를 각각의 가공물 상에 형성시킨다.

하지만, 상술한 리소그래피에 의한 레지스트 형성은 하기 단계들을 통해서 달성된다:

가공물의 전면 전체를 광민감성 레진 필름으로 라미네이팅하는 것과 같은 작업에 의해서 광민감성 레진을 가공물의 전면 전체에 부착시키는 단계; 노출 패턴에 해당하는 개구부가 형성되는 포토마스크를 상기 광민감성 레진에 위치시키는 단계; 그런 다음, 상기 광민감성 레진에 자외선 조사 장치 등의 광 조사 장치를 이용해서 광을 조사하여, 상기 광민감성 레진을 절삭이 일어나지 않는 부위에 경화시키는 단계; 상기 가공물을 세척 탱크에 담그는 것 등의 작업에 의해서 상기 광민감성 레진의 경화되지 않는 부위를 제거하는 단계; 및 이후 건조기를 이용해서 상기 가공물을 건조시키는 단계.

상술한 바와 같이, 리소그래피에 의한 레지스트 형성에서, 광민감성 레진을 가공물 전체에 부착시키고, 그런 다음 노출 안된 부위를 세척수로 세척하고, 상기 세척수와 함께 버린다. 이에 따라, 레지스트로서 사용되지 않고 버려지는 광민감성 레진의 사용량이 크다. 따라서, 리소그래피에 의한 상술한 레지스트 형성은 자원 활용 면에서 효율적이지 않고, 경제적이지 않다.

또한, 상술한 방법에 의한 레지스트 형성에는 포토마스크, 가공물 전체 표면을 광에 노출시키기 위한 다량의 광 조사 장치 설치, 상기 노광 후 불필요한 레진 제거 목적 세척, 상기 세척 후 건조 단계, 기타 등등이 요구된다. 따라서, 샌드블라스트-저항성 레지스트를 얻기 위해서 다수의 단계들이 필요하다. 또한, 이 단계들을 실현시키기 위한 장비를 준비하는 것 또한 필요한데, 예를 들면 포토마스크, 광원, 세척 탱크, 및 건조기를 설치하기 위한 장치 등이 필요하고, 이들을 설치하기 위한 넓은 설치 장소를 확보할 필요가 있다. 이에, 초기 투자가 많이 요구된다.

포토리소그래피에 의한 포토레지스트 형성에 있어서 이러한 문제점들을 해결하기 위해서, 포토리소그래피를 이용하지 않고 레지스트를 형성하는 한 가지 방법이 제안되었는데, 잉크젯 프린트에 의한 비절삭 부위 패턴에 따라서 알칼리-용해성 경화성 레진을 함유하는 잉크를 가공물 표면에 처리하고, 경화시켜서 샌드블라스트-저항성 레지스트를 형성시키는 것이다 (일본 특허공개번호 제2008-265224).

상술한 ‘265224에서 설명된 방법에서는, 알칼리-용해성 경화성 레진을 함유하는 잉크를 잉크젯 프린트에 의해서 가공물 상의 필요한 부위에 가한다. 따라서, 잉여 레진이 레지스트 형성에 사용되지 않는다. 또한, 포토마스크 설치, 노출 안된 잉여 레진 제거 목적 세척, 및 상기 세척 후 건조가 필요하지 않다. 그 결과, 샌드블라스트-저항성 레지스트를 얻기 위한 단계의 개수가 상당히 줄어들 수 있으며, 포토마스크 및 세척 탱크를 설치하기 위한 장치가 단계 수 감소에 따라서 불필요해지게 된다. 또한, 광 조사 장치 기타 등등 또한 최소화될 수 있다. 이에, 초기 투자 등이 낮게 될 수 있는 이점을 획득할 수 있다.

하지만, 상기 가공물 상의 절삭이 끝날 때까지, 연마재가 고속으로 가공물과 충돌할 때에도, 샌드블라스트-저항성 레지스트는 가공물의 표면에 잔류하고, 상기 가공물의 표면을 연마재에 의한 절삭으로부터 보호할 만큼 충분한 강도를 가질 필요가 있다.

또한, 그런 샌드블라스트 저항을 얻기 위해서, 상술한 ‘265224에 설명된 발명은 샌드블라스트-저항성 레지스트를 얻기 위해 사용하는 잉크의 물성 기타 등등을 한정하였다. 구체적으로, 그 발명은 예를 들어, 미리 정해진 범위의 무게-평균 분자량을 갖는 알칼리-용해성 경화성 레진을 사용한다 (일본 특허공개번호 2008-265224, 식별항목 [0023]). 더욱이, 샌드블라스트 저항을 얻기 위해서, 두꺼운 레지스트 필름이 요구된다. 필요한 두께의 레지스트 필름이 한 차례 적용으로 얻어질 수 없는 경우에는, 잉크를 복수 회 적용한다 (상기에서와 같이 ‘265224, [0023]). 이것 등으로 인해서, 레지스트 형성에 오랜 시간이 소요된다.

상기 ‘265224에서 설명한 방법 및 리소그래피에 의해 레지스트를 형성시키는 경우에서 일반적으로 생기는 하기 문제를 유의해야 한다:

샌드블라스팅에 의해서 절삭이나 구멍 형성 등의 가공이 이루어지는 경우에서, 도 3a에서 보여지는 것처럼 비록 레지스트로 커버되지 않은 부위 전체가 가공 초기 단계에서 골고루 잘리지만, 절단 구멍의 모양은 절단 깊이가 커지면서 중앙부가 가장 깊은 쐐기 모양으로 서서히 변하게 된다 (도 3B); 연마재 투사가 더 가해져서 상기 절단 깊이가 커지게 됨에 따라, 상기 절단 구멍 속으로 들어간 연마재가 상기 절단 구멍의 바닥부에서 돌아서 상기 절단 구멍의 측면을 타고 나오면서, 상기 절단 구멍의 밖으로 나오게 되고, 구멍이 상기 레지스트 밑의 부위에 도달하는 정도로 상기 구멍의 직경을 커지게 할 수도 있다; 상기 절단 깊이가 더 커져서 가공물의 두께를 뚫을 때까지 상기 절단이 지속되면, 상기 가공물의 두께는 상기 절단 구멍의 바닥부 중앙에서 뚫리기 때문에, 상기 절단 구멍의 측면은 도 3D에 보여지듯이 상기 가공물의 전면과 후면에 대해 기울어진 형태를 갖고, 이에 따라 마무리 가공이 요구된다.

또한, 도 3a 내지 3d를 참조하여 설명한 바와 같이, 높은 정확도로 미세한 관통공을 형성하는 것이 어렵다.

또한, 그러한 블라스팅에 의한 절삭에 있어서, 가공 시간을 줄임으로써 가공성을 개선하는 것 또한 편의성을 제공한다.

이에 따라, 본 발명은 상술한 선행 기술의 단점들을 극복하고자 만들어졌으며, 본 발명의 목적은 레지스트가 잉크젯 프린팅에 의해 형성되어, 레지스트 잉크 사용량 감소, 설비 단순화 등, 상술한 ‘265224 발명의 장점들을 보유하고, 상술한 ‘265224에서 설명한 평균 분자량 등, 사용할 레진의 물성 조건들이 완화되거나, 레지스트의 필름 두께가 줄어든 경우에서조차 필요한 샌드블라스트 저항이 얻어질 수 있는, 샌드블라스팅을 이용한 절삭 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 샌드블라스팅에 의해 절단이 일어나는 경우, 즉, 절단 구멍이 레지스트로 덮힌 부위 아래로 뻗는 정도까지 절단 구멍의 폭 증가 및 상기 절단 구멍의 측벽의 기울어짐으로 인한 예리한 상태에서 발생하는 상기 문제점들을 예방하거나 완화시키는 것에 의해서 미세한 구멍 또는 슬릿(slit)이 정확하게 형성될 수 있고, 상기 절단 후에 절단 구멍의 측면을 평평한 상태로 폴리싱(polishing)하는 등의 상술한 마무리 가공 작업을 감소시킬 수 있는, 샌드블라스팅을 이용한 절삭 방법을 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 가공물 관통 절단 및/또는 가공물에 관통공 형성이 판상 가공물 상의 레지스트 형성 및 상기 가공물에 연마재를 투사하여 레지스트가 형성되지 않은 가공물 부위를 절단함에 의해서 이루어지는 본 발명의 샌드블라스팅에 의한 절삭 방법은 하기 단계들을 포함하는 것에 특징이 있다:

상기 가공물의 전면 및 후면 상에, 상기 전면과 후면 간 대칭되게 잉크젯 프린팅에 의해서 상기 레지스트를 지정된 패턴으로 형성하는 단계,

및

상기 연마재를 상기 가공물의 전면 및 후면 각각에 투사하여, 상기 가공물 두께 중 대략 중간 지점에 상기 후면 측의 절단부와 통하는 상기 전면 측의 절단부를 형성하는 단계.

상기 절삭 방법에서, 상기 가공물은 투명한 평판일 수도 있으며,

상기 레지스트를 형성하는 단계는 하기 단계들을 포함할 수도 있다:

상기 레지스트가 상기 가공물의 전면 상에 형성된 후에, 상기 가공물의 후면으로부터 상기 전면 상에 형성된 레지스트의 이미지를 찍는 단계, 및

상기 찍은 이미지로부터 상기 전면 상에 형성된 레지스트의 위치 좌표를 발견하는 단계, 및 상기 발견한 위치 좌표에 따라서 상기 가공물의 후면 상에 레지스트를 형성하는 단계.

또한 상기 절삭 단계에서, 상기 가공물의 전면에 연마재를 투사하는 것과, 상기 가공물의 후면에 연마재를 투사하는 것은 동시에 수행될 수도 있으며, 또는,

상기 절삭 단계는 상기 가공물의 전면과 후면 중 어느 하나에 연마재를 투사해서, 상기 가공물 두께 방향으로 대략 중간 위치에서 절단하고 나서, 다른 면에 연마재를 투사하는 것에 의해서 수행될 수도 있다.

상기 절삭 방법은 상기 절삭 단계 후에 세척 등에 의해서 상기 가공물에 부착된 레지스트를 제거하는 단계를 더욱 포함할 수도 있다. 세척에 의해서 상기 레지스트를 제거하는 경우에, 운반(draying) 단계가 수행될 수도 있다.

상술한 본 발명의 구조에 의해서, 본 발명의 절삭 방법은 한 면에만 절단이 이루어지는 경우에 비해서, 레지스트가 연마재와의 충돌에 노출, 즉 레지스트 손상되는 시간을 절반 이상 줄이는 것이 가능해지는데, 절단이 가공물의 전면과 후면 모두에서부터 이루어지기 때문이다.

그 결과, 상기 레지스트의 샌드블라스트 저항이 상대적으로 개선된다. 이에 따라, 레지스트 재료로 사용 가능한 레진의 범위가 확대될 수 있다. 또한, 상술한 ‘265224에 설명된 레진에서와 동등한 샌드블라스트 저항을 갖는 경우에 있어서, 상기 레지스트의 두께는 상당히 감소할 수 있다. 결과적으로, 복수회에 걸쳐서 상기 레지스트를 동일한 위치에 정확하게 형성시키는 것과 같은 복잡한 작업이 생략될 수 있으며, 또는 코팅 단계의 수가 줄어들 수 있다.

또한, 절단이 한 면에 이루어지는 경우, 가공물의 절삭 기타 등등이 도 3b 내지 3d에서 보여지는 바와 같은 방법에 의해서 연마재와의 충돌을 이용해서 달성될 때, 절단 구멍의 측면이 극단적으로 기울어지게 되고, 그런 후에, 마무리 가공 기타 등등이 필요해진다.

더욱이, 비슷한 이유로, 레지스트 패턴에 상응하는 정확한 선형 절단을 형성하는 것이 어렵고, 소망하는 사이즈를 얻기 위한 긁는 작업이 필요하다. 관통공이나 슬릿(slit)이 형성되는 경우에 있어서, 작은 사이즈로 된 관통공과 작은 폭으로 된 슬릿을 고도의 정확성으로 형성시키는 것이 어렵다.

이와 반대로, 본 발명의 방법에 의하면, 절단이 양면에서 형성되기 때문에, 절단 구멍에 형성된 측면이 전면과 후면에 대해서 거의 직각을 이룬다. 이에 따라, 이후 수행되어야 할 마무리 가공 작업 기타 등등이 감소할 수 있으며, 가공 여유(machining allowance) t (도 2d 참조)가 줄어들 수 있다. 이로 인해 절삭 수율을 개선시킬 수 있게 되고, 관통공이 형성될 때, 작은 직경을 갖는 관통공 또는 작은 폭을 갖는 슬릿을 샌드블라스팅으로 정확하게 형성시킬 수 있다.

특히, 상기 가공물이 딱딱하고, 부러지기 쉬운 재료, 예를 들어 유리, 세라믹, 또는 세라믹 웨이퍼로 이루어진 경우에서는, 한 면에 연마재를 투사해서 관통공을 형성시키려고 시도하면, 조각날 확률(occurrence of chipping)이 높아진다. 이는 높은 불량율로 이어진다. 하지만, 본 발명에서와 같이 연마재가 양면에 투사되는 경우에서는, 상기 조각날 확률이 상당히 줄어들 수 있다.

가공물의 전면 상에 레지스트를 형성하는 위치와, 가공물의 후면 상에 레지스트를 형성하는 위치는, 투명한 플레이트를 상기 가공물로서 사용하고, 상기 전면 상에 형성된 레지스트의 이미지를 CCD 카메라 등으로 촬영하고, 상기 촬영된 이미지에서 발견된 좌표에 따라서 상기 후면 상에 레지스트를 형성시킴으로써 높은 정확도를 가지고 서로 일치할 수 있다.

아울러, 상기 절단 단계에서 연마재를 투사하는 것이 가공물의 전면과 후면에 대해 동시에 수행되는 경우, 가공 시간이 더욱 단축될 수 있다.

상기 절단 단계에서 연마재를 투사하는 것은 가공물의 전면과 후면에 대해 동시에 수행될 필요가 있는 것은 아님을 주의해야 하며, 개별적으로 수행될 수도 있다. 이 경우에, 한 면에 대해 연마재 투사를 완료한 후에, 상기 가공물을 뒤집어서, 연마재를 다른 면에 대해 투사한다. 이에 따라, 가공물의 한 면에 대해 연마재를 투사시키는 가공에 사용되는 공지된 블라스팅 장치 또한 아무런 변형 없이 사용 가능하다.

본 발명의 목적들 및 이점들은 다음에 첨부하는 도면들과 연계하여 제공되는 바람직한 실시예들에 대한 하기 상세한 설명에 의해 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 가공 방법에 대한 전체 흐름을 보여주는 개략도이다;
도 2a 내지 2d는 본 발명의 방법에 의해서 가공물에 형성된 절단 구멍을 형성하는 상태들을 보여주는 개략도로서, 도 2a는 전면으로부터 절단 구멍을 형성하는 초기 단계를 보여주며, 도 2b는 전면으로부터 절단 구멍의 깊이가 가공물 두께의 대략 중간 위치에 도달한 상태를 보여주며, 도 2c는 후면으로부터 절단 구멍을 형성하는 초기 단계를 보여주며, 도 2d는 후면으로부터 형성된 절단 구멍이 전면으로부터 형성된 절단 구멍과 통하게 되어, 관통공을 형성한 상태를 보여주고 있다.
도 3a 내지 3d는 연마재를 가공물의 한 면에 대해서만 투사함으로써 가공물 내에 형성된 절단 구멍 형성의 상태들을 보여주는 개략도로서, 도 3a는 연마재 투사의 초기 단계를 보여주며, 도 3b는 절단 구멍이 깊어져서, 쐐기 모양을 갖게 된 상태를 보여주며, 도 3c는 연마재에 의해서 절단이 가속된 상태를 보여주며, 도 3d는 관통공이 형성된 상태를 보여준다.
도 4는 하나의 예에서 가공에 이용되는 테스트 패턴을 설명하기 위한 도시이다 (도면 내 값들은 사이즈 (mm)를 표시함).

이하, 본 발명의 일 실시예가 첨부 도면들을 참조하면서 하기에 설명될 것이다.

(전체 구성)

도 1에서 보여지는 것처럼, 본 발명의 샌드블라스팅에 의한 절삭 방법은 판상 가공물의 앞과 뒤에 샌드블라스트-저항성 레지스트를 형성하기 위한 “레지스트 형성 단계”, 및 상기 레지스트 형성 후에 상기 가공물의 전면과 후면에 대해 연마재를 투사하기 위한 “샌드블라스팅 단계”를 포함한다. 또한, 도 1에 보이는 일 실시예에서, 상기 절삭 방법은 상기 샌드블라스팅 후에 상기 샌드블라스트-저항성 레지스트를 상기 가공물로부터 제거하고, 상기 가공물에 부착하는 연마재를 제거하기 위한 “세척 단계”, 및 상기 세척 후에 상기 가공물을 건조시키기 위한 “건조 단계”를 포함한다.

(가공물)

본 발명의 절삭 방법에 의해 가공할 가공물은 단지 플레이트 모양을 가질 필요가 있으며, 그것의 소재 기타 등등은 특별히 제한적이지 않다. 유리, 세라믹, 금속, 실리콘 웨이퍼, 및 레진 소재 등 다양한 종류의 재료를 사용 가능하다.

더욱이, 가공할 가공물의 크기, 두께, 및 기타 등등 또한 특별히 제한적이지 않다. 다양한 크기와 두께를 갖는 가공물을 가공할 수 있다.

하지만, 이후 설명되는 것처럼, 가공물의 전면과 후면 상에 레지스트 잉크를 침적시키는 위치가 이미지 식별 기술에 의해서 매우 정확하게 서로 일치하는 경우에서, 유리판이나 아크릴판 등의 투명한 판을 가공물로서 사용한다.

이 경우 용어 “투명한”은 한 면에 형성된 레지스트의 형성 위치를 CCD 카메라 등으로 다른 면으로부터 식별 가능하다는 것을 의미한다. 이 조건이 충족되는 한, “반투명한” 역시 본 발명에서의 “투명한”으로 고려된다.

(레지스트 형성 단계)

상기 언급한 가공물은 상기 레지스트 형성 단계에서 레지스트 잉크를 프린트하는 과정을 겪는다.

상기 레지스트 잉크를 프린트하기 전에, 상기 가공물 표면 탈지 및 오염 제거 및 기타 필요한 사전가공을 수행해서, 상기 레지스트의 부착을 개선하고 다른 이유들을 충족시킨다.

상기 레지스트 잉크로 사용할 잉크는 프린트 시점에 잉크젯 헤드를 갖는 프린트에서 사용할 수 있기에 충분한 흐름성을 가지고, 빛이나 열에 노출되거나, 건조되는 등에 의해서 상기 가공물 표면에 경화되고 고정되어서, 샌드블라스트 저항을 발휘하는 한 어떤 잉크라도 좋다. 상기 잉크는 자외선 경화성 또는 열경화성 레진을 함유하는 잉크일 수도 있고, 또는 용매 휘발에 의해 건조되어서, 상기 가공물 표면에 부착하는 잉크일 수도 있다. 우레탄, 에폭시, 아크릴, 또는 비닐 염화물 레진을 함유하는 잉크를 사용할 수 있다.

미리 정해진 패턴으로 상기 가공물 표면에 상기 레지스트 잉크를 침적시키는 것은 잉크젯 프린터에 의해 수행한다. 이 잉크젯 프린터의 작동은 중앙 처리 장치에 의해 제어한다. 잉크 도트들은 침적할 가공물 상의 미리 정해진 좌표들에 분출되어서, 미리 세팅된 레지스트 패턴에 따라서 그 위에 침적된다. 이들 잉크 도트들은 이 잉크젯 프린터에 제공된 자외선 조사 장치로 자외선을 조사함에 의해서 경화되고, 열원에 의해 가열되거나, 기타 동작들에 의해서, 상기 가공물 상에 고정된다. 이에 따라, 미리 정해진 레지스트 패턴을 이러한 도트 세트에 의해 형성시킬 수 있다.

이런 잉크젯 프린터는 압전 헤드 및 열적 헤드로부터 선택되는 임의의 헤드 종류를 사용해서 잉크젯을 수행할 수도 있다. 본 실시예에서는, 고속으로 소망하는 패턴으로 상기 레지스트 잉크를 침적시킬 수 있는, 압전 복수-노즐 잉크젯 프린터가 사용된다.

상기 언급한 잉크젯 프린터에 의한 레지스트 잉크를 프린트하는 것에는 상기 가공물의 전면에 프린트하는 것과, 상기 가공물의 후면에 프린트하는 것이 포함된다.

본 발명에서 가공물의 상기 “전면”과 “후면”은 판상 가공물에 제공된 두 개의 평평한 표면을 구분하기 위해서 편의상 사용되고, 상기 가공물의 두 개의 평평한 표면 중에서 “하나” 및 “다른 것”을 대략 의미하기 위해서 사용됨을 유의해야 한다.

따라서, 비록 본 발명에서 절삭할 가공물의 앞과 뒤는 기능과 표면 마감 상태의 차이에 기초하여 구분 가능하지만, 이러한 앞과 뒤의 구분이 반드시 본 명세서에 쓰여진 “전면”과 “후면”에 적용될 필요는 없다.

가공물의 전면 상에 상기 레지스트 잉크를 프린트하는 것과, 상기 가공물의 후면 상에 상기 레지스트 잉크를 프린트하는 것은 동시에 수행될 수도 있고, 또는 상기 프린트 중 하나가 먼저 수행되고, 다른 하나가 이어질 수도 있다.

상기 전면과 후면 상에 프린트가 상술한 것처럼 동시에 수행되지 않는 경우에서는, 하기 공정이 적용될 수도 있다:

먼저, 상기 레지스트 잉크를 상기 전면에 침적시킨다; 그런 다음, 상기 레지스트 잉크를 상기 후면에 침적시킨다; 그리고 그 후에, 상기 전면과 후면 상의 잉크를 경화시켜서 고정시킨다. 이와 달리, 상기 레지스트 잉크를 침적시키고 상기 전면에 고정시킨 후에, 상기 레지스트 잉크를 상기 후면에 침적시키고 고정시킬 수도 있다.

앞에서 설명한 바와 같이, 가공할 가공물이 유리판이나 아크릴판과 같이 투명한 것인 경우에는, 하기 공정이 적용될 수도 있다:

상기 레지스트 잉크를 프린트하는 것이 공지된 이미지 식별 기술을 이용해서 상기 전면 상에 수행된다; 그런 다음, 상기 전면에 프린트된 레지스트 잉크의 프린트 위치의 이미지를 예를 들면 CCD 카메라 기타 등등을 가지고 상기 후면으로부터 촬영한다; 상기 가공물의 전면 상의 레지스트 잉크의 프린트 위치 좌표들이 이 이미지 촬영으로 획득한 이미지 데이터로부터 발견된다; 그리고, 이 좌표들에 따라서, 상기 후면 상의 프린트 위치가 정해지거나, 미리 정해진 프린트 위치가 보정되어, 상기 전면 상에 프린트된 레지스트 잉크의 프린트 위치 및 상기 후면 상에 프린트되어야 할 레지스트 잉크의 프린트 위치와 매우 정확하게 서로 일치하게 된다.

프린트에 있어서, 예를 들면 소망하는 필름 두께를 얻기 위해 필요한 레지스트 잉크 침적이 단일 프린트 동작으로 얻어질 수 없는 경우에서는 프린트 잉크가 상기 전면과 후면 각각에 복수회 가해질 수도 있음을 유의해야 한다.

이 경우에, 또한, 앞에서 설명한 것처럼, 하기 공정이 적용될 수도 있다:

최종 프린트된 레지스트의 이미지를 CCD 카메라 등으로 찍어서, 이미지 식별 기술을 이용해서 좌표들을 발견하고, 이렇게 얻어진 데이터에 따라서 복수회에 걸쳐서 최종 프린트된 상기 레지스트에 잉크를 정확하게 가한다.

형성되어야 할 레지스트의 필름 두께의 경우, 필요한 샌드블라스트 저항은 가공물의 가공 깊이와, 샌드블라스팅을 위한 가공 조건 (사용할 연마재의 소재 및 입자크기, 분사 압력, 분사 속도, 기타)에 따라 달라진다. 따라서, 상기 레지스트의 필름 두께는 이 조건들 간의 상대적 관계에 따라서 결정된다. 상기 레지스트의 일반적인 필름 두께는 예를 들어, 약 5μm 내지 150 μm이다.

상기 레지스트 잉크에 함유된 레진 요소가 자외선 경화형 레진인 경우에서는, 상기 레지스트 잉크의 경화는 상기 레지스트 잉크를 LED, 금속-할로겐화물 램프, 또는 고압 수은 램프 등의 광원으로부터의 자외선으로 조사함으로써 수행된다. 열경화성 레진의 경우에는, 상기 레지스트 잉크가 가열에 의해 경화된다. 용매 휘발 기타 등등에 의해 건조됨으로써 경화되는 레진의 경우에는, 상기 레지스트 잉크가 열경화성 레진에서처럼 가열에 의해 경화되거나, 가열되지 않고 건조에 필요한 정해진 시간 동안 내버려두는 것에 의해 경화된다. 이와 같이, 샌드블라스트-저항성 레지스트는 가공물의 전면과 후면 각각 위에 형성된다.

(샌드블라스팅 단계)

상술한 상기 가공물의 전면과 후면에 레지스트 형성을 완료한 후에, 샌드블라스팅을 이 가공물 상에 수행한다.

가공물에 대해 연마재를 투사하기 위한 방법에 있어서, 하기와 같이 다양한 종류의 방법을 적용할 수 있다: 압축 공기 등 압축 가스와 함께 연마재를 분사하는 분사법; 회전 임펠러에 충돌에 의해 연마재를 투사하는 투사법; 및 원심분리력으로 연마재를 투사하는 투사법. 본 실시예에서는, 연마재를 압축 가스와 함께 분사시키는 분사법이 사용되는데, 가공 조건들이 상대적으로 쉽게 조절 가능하기 때문이다.

상술한 바와 같이, 압축 공기 등의 압축 가스와 함께 연마재를 분사하기 위한 블라스팅 장치 구조에 대해서는, 직압식 및 석션식 등의 다양한 유형의 방법이 있다. 이 유형들 중 어느 것이라도 사용 가능하다.

또한, 사용할 연마재에 있어서는, 가공물의 재료, 상기 가공물에 수행할 가공의 정도, 및 기타 조건들에 따라서, 재료, 입자 크기, 형상, 기타 등등 블라스팅에 사용되는 것으로 알려진 다양한 종류의 연마재로부터 선택 가능하다.

가공물에 대한 연마재의 투사에 대해서는, 전면과 후면 중 하나에 연마재를 먼저 투사하고 나서 다른 쪽에 투사할 수도 있다. 이와 달리, 연마재를 전면과 후면 모두에 대해 동시에 투사할 수도 있다.

어떠한 경우에도, 전면과 후면에 대한 블라스팅 조건들을 표준화한다. 이에, 전면에서 생긴 절단과 후면에서 생긴 절단이, 절삭이나 관통공 형성을 수행할 가공물의 두께 방향으로 대략 중간 위치에서 서로 만나게 된다.

(효과 등)

도 3a 내지 3d를 참조하여 설명한 것처럼, 상기 레지스트를 판상 가공물의 한 면에만 형성시키고, 이 면에 대해서 연마재를 투사해서 상기 가공물의 두께가 뚫릴 때까지 절삭하는 경우에는, 상기 레지스트로 덮인 부위를 절단하지 않고, 도 3a에서처럼 초기 절단 단계에서 레지스트 없는 부위를 상기 연마재가 대략 균일하게 절단한다.

절단이 진행되면서, 상기 전면과 후면이 관통하게 되면, 5도 3d에서 보이는 것처럼, 형성된 절단 구멍은 쐐기 모양으로 형성되고 그 바닥부의 중심에서 후면에 도달하는 관통공이 된다. 따라서, 매우 기울어진 측벽이 상기 관통공 내에 형성된다. 상기 측벽이 상기 전면과 후면에 대해서 직각 면이 되게 하기 위해서, 마무리 가공이 수행되어서, 이 부위를 다듬고 제거할 필요가 있다.

이와 상반되게, 상기 레지스트가 가공물의 전면과 후면 모두에 제공되고, 본 발명에서처럼 전면과 후면 모두에 대해 연마재를 투사하는 경우에는, 절단 초기 단계에 절단은 상기 레지스트가 라미네이트되지 않은 부위에서 개시하고, 도 2a에서 보이는 것처럼, 상기 레지스트의 저면부에서 약 15 내지 20도 기울어진 대략 선형 오목한 모양이 얻어진다. 그 후 절단이 더욱 진행되면서, 상기 연마재가 상기 저면부와 절단 구멍의 측면 주위 및/또는 거기서부터 튀어오르고, 절단 진행으로 인해 노즐로부터의 연마재를 방해하게 된다. 이에, 상기 노즐로부터의 연마재의 속도가 줄어들게 된다. 더욱이, 이런 방해 상황은 오목부의 깊이가 커지면서 더욱 확대된다. 따라서, 중심부 가공량은 주변부의 가공량보다 크고, 결과적으로 폭 방향의 가공 효능은 줄어든다. 이에, 상기 절단부는 쐐기 모양이거나 V-형상이다.

이런 식으로, 한 면에 대한 연마재 투사(도면에서 보이는 예시에서 전면)로 인한 상기 절단 구멍의 깊이가 상기 가공물 두께의 대략 절반에 도달하는 상태에서, 절단이 다른 면(도면에서 보이는 예시에서 후면)(도 2c)에서 시작되고, 상기 전면에서부터 형성된 상기 절단 구멍을 만나게 된다 (도 2d). 이에 따라, 상기 절단 구멍의 측벽이 마모되는 것을 막을 수 있고, 상기 절단 구멍의 직경이 상기 레지스트에 의해 보호되는 부위를 넘어서 커지는 것을 막을 수 있다. 또한, 절단은 상기 레지스트의 프린트된 모양에 상응하여 매우 정확하게 형성될 수 있다. 나아가, 상기 가공물의 두께가 상대적으로 작은 경우에는, 예를 들면, 도 2a에서 보이는 전면 상의 절단 구멍과, 도 2c에서 보이는 후면 상의 절단 구멍이 서로 통하게 되기 때문에, 상기 절단 구멍의 측벽은 상기 전면과 후면과 거의 직각을 형성한다. 또한, 상기 가공물의 두께가 상대적으로 큰 경우이더라도, 약간 각진 부위가 관통공 형성 후에 상기 두께 방향으로 중간 위치에 형성되더라도, 대략 수직인 절단부가 형성된다.

또한, 가공 시간 또한 단축될 수 있다.

본 발명의 상기에서 설명한 것처럼, 절단이 가공물의 전면과 후면 모두로부터 형성되기 때문에, 각각의 레지스트가 연마재와의 충돌에 노출되는 시간의 길이는 절단이 한 면에서부터 형성되는 경우와 비교할 때 반 이상 줄어들 수 있다. 따라서, 형성된 레지스트 재료의 필름 두께는 작게 만들어질 수 있으며, 여기에서 사용한 재료보다 작은 강도를 갖는 재료 또한 선택되어서 사용 가능하다.

또한, 상기에서 설명한 것처럼, 절단이 가공물의 전면과 후면 모두로부터 형성되는 경우에는, 절단이 한 면에서부터만 형성되는 경우에 비해서 조각날 확률이 상당히 줄어들 수 있다.

실시예

본 발명의 방법에 따른 절삭의 하나의 예시를 하기에 설명하기로 한다.

(가공물)

유리판 90 mm(길이) × 90 mm(폭) × 0.7 mm(두께).

(가공 내용)

상술한 유리판을 도 4에서 보이는 테스트 패턴으로 가공하였다. 또한, 0.8 mm(폭) × 10 mm(길이)의 관통 슬릿 및 직경 0.8 mm의 관통공을 유사한 유리판에 형성시켰다.

(레지스트 형성)

(1) 레지스트 잉크

레지스트 잉크로서, Mimaki Engineering Co., Ltd.에서 제조한 "UVink F-200" 을 사용하였다. 이 레지스트 잉크의 조성이 표 1에 보여진다.

[표 1]

레지스트 잉크의 조성

성분 함량 (%)

테트라하이드로퍼푸릴 아크릴레이트 10-30

이소옥틸 아크릴레이트 10-25

이소보닐 아크릴레이트 10-25

변형된 아민 아크릴레이트 올리고머 5-20

지방족 우레탄 아크릴레이트 10-20

1,6-헥산디올 디아크릴레이트 1-10

벤조페논 1-10

디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀 옥사이드 1-10

아크릴 에스테르 1-5

(2) 레지스트 형성 방법

프린트 장치로, 열전사(Drop-on-Demand) 압연 헤드(1200 × 1200 dpi)가 채용된 방식 잉크젯 헤드를 가진 잉크젯 프린터를 사용하였다.

석션 컵 형태로 된 석션 장치를 사용하여 제자리에 고정시킨 가공물의 전면 위에, 상술한 레지스트 잉크를 분사하고, 비절삭 부위에 침적시키고 나서, 상기 잉크젯 프린터에 포함된 UV 조사장치로 UV를 조사함으로써 경화시키고 상기 가공물 위에 고정시켰다.

상기 전면 상에 레지스트를 형성한 후에, 상기 가공물을 뒤집어서 유사하게 진공 석션에 의해 제자리에 고정시키고, 상기 전면 상에 제공된 레지스트의 형성 위치에 대한 이미지를 상기 프린터에 달린 CCD 카메라로 후면으로부터 찍었다. 나아가, 상기 전면 상의 레지스트 형성 위치를 상기 찍힌 이미지에 기초하여 좌표들로서 인식하였고, 상기 후면 상에 형성할 레지스트의 위치가 상기 전면 상에 형성된 레지스트 위치로부터 바뀌지 않도록, 상기 레지스트 잉크를 미리 정해진 패턴으로 상기 후면 상에 침적시켰으며, UV 조사에 의해 경화시켜서 고정시켰다.

(3) 샌드블라스팅

샌드블라스팅 장치로서, Manufacturing , Ltd.에서 제조한 "Pneuma-Blaster SGK-2"를 사용하였다. 실리콘 카바이드계 연마재 (Fuji Manufacturing Co., Ltd. 제조 "Fujirandom" #320 (평균 입자크기 20 μm))를 분사압력 0.4 MPa과 분사거리 150 mm로 분사하였다. 이때, 용어 “분사거리”는 분사 노즐과 가공물의 전면 간의 거리를 의미한다.

상기 연마재를 분사함에 있어서, 상기 전면에 대한 분사에 의해 절단 깊이가 가공물 판 두께인, 0.7 mm 의 1/2 (0.35 mm)에 이르면, 가공물을 뒤집었고, 연마재를 후면에 대해 분사하였다. 이에 따라, 후면에서부터의 절단 부위를 전면에서부터의 절단 부위와 가공물 두께의 대략 중간 위치에서 통하게 하였으며, 가공물이 뚫렸다.

(4) 레지스트의 제거

상술한 바와 같이 가공한 가공물을 40°C의 온수에 담가서, 레지스트 물질을 제거하고 나서, 건조시켰다.

(논의)

본 발명의 상술한 절삭 방법에서는, 작업 시간이 절단이 전면으로부터만 블라스팅에 의해서 이루어지는 경우에 비해서 매우 단축될 수 있다.

더욱이, 절단이 전면으로부터만 블라스팅에 의해서 이루어지는 경우에는, 절삭 이후에 가공물의 측면 부위가 도 3d를 참조하여 설명되듯이 기울어진 모양을 가지게 되므로, 마무리 가공으로 이 측면 부위가 평평해지거나 수직이 될 때까지 이 부위를 긁어 낼 필요가 생긴다. 하지만, 본 발명의 방법에 의해서 가공을 수행하는 경우에는, 그러한 경사가 발생하지 않으며, 대략 평평한 형태가 얻어지고, 마무리 가공 작업이 매우 감소될 수 있는 것이 분명하다.

또한, 본 발명의 방법으로 가공한 가공물에서는 조각 발생이 관찰되지 않았다. 또한, 조각 발생이, 가공물의 한 면에 대해 블라스트가 수행되는 경우에 비해서 상당히 감소되었음이 확인되었다.

이와 같이 첨부된 최광의 청구항들은 특정한 구조를 가진 기계를 지향하지 않는 대신, 상기 상기 최광의 청구항들은 이러한 획기적인 발명의 정수 또는 본질을 보호하고자 한다. 본 발명은 완전히 새롭고 유용하다. 더욱이, 본 발명이 만들어진 시점을 기준으로 종래 기술 관점에서 당 업계에서 통상의 기술을 가진 자들에게 자명하지 않다.

또한, 본 발명의 획기적인 특성으로 볼 때, 선도적인 발명임이 명백하다. 이와 같이 첨부된 청구항들은 법률적 관점에서 본 발명의 본질을 보호할 수 있도록 매우 확대 해석되어야 할 것이다.

따라서 상술한 목적들, 및 본 명세서로부터 명백해진 사실들은 효과적으로 달성될 것이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기 구성에 있어서 특정 변형들이 가능하기 때문에 본 명세서나 첨부한 도면들에 나타난 사실들 모두는 단지 이해를 돕기 위한 것이지 어떤 제한을 위한 것이 아닌 것으로 해석되어야 할 것이다.

첨부한 청구항들은 또한 여기에 설명된 본 발명의 일반적이고 특정적인 특성 모두와, 문언적 의미에서 함축적으로 해석 가능한 모든 서술을 포함하기 위한 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 투명한 판상 가공물 상에 레지스트를 형성시키고, 상기 가공물에 연마재를 투사하여, 상기 가공물 중 레지스트가 형성되지 않은 부분을 절단함에 의해서 가공물 절단 및/또는 상기 가공물 내 관통공 형성이 이루어지는 샌드블라스팅에 의한 절삭 방법으로,
   상기 가공물의 전면에 상기 레지스트를 형성하는 단계 그리고 상기 가공물의 전면에 상기 레지스트를 형성한 후에, 상기 전면에 형성된 레지스트의 이미지를 상기 가공물의 후면으로부터 촬영하는 단계, 그리고 상기 전면에 형성된 레지스트의 위치 좌표를 상기 촬영한 이미지로부터 발견하고, 상기 전면과 후면 간에 대칭을 이루도록 잉크젯 프린팅에 의해서 상기 발견한 위치 좌표에 따라서 상기 가공물의 후면에 상기 레지스트를 형성하는 단계; 및
   상기 가공물의 전면과 후면 각각에 대해서 상기 연마재를 투사해서, 상기 전면으로부터의 절단부와 상기 후면으로부터의 절단부가 상기 가공물 두께의 중간 위치에서 통하게 하는 단계;를 포함하는 절삭 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절단하는 단계에서, 상기 가공물의 전면에 대해 연마재를 투사하는 것과, 상기 가공물의 후면에 대해 연마재를 투사하는 것이 동시에 수행되는, 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 절단하는 단계는, 상기 가공물의 전면과 후면 중 어느 하나에 대해 연마재를 투사하고 상기 가공물 두께 방향으로 중간 위치에서 절단하고 나서, 다른 면에 대해 상기 연마재를 투사하는 것으로 수행되는, 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 절단하는 단계 후에 상기 가공물에 부착된 레지스트를 제거하는 단계를 더욱 포함하는, 방법.
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