KR102264788B1 - 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치 - Google Patents

미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치 Download PDF

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김재범
한덕기
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Abstract

본 발명은 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 금속 마스크의 식각과정에서 대면공 또는 소면공에 충전되는 식각 방지층의 상면에 부착되어 식각 방지층을 보호하기 위한 보호 필름을 박리하는 장치로서, 미세 금속 마스크가 컨베이어 상에서 일방향으로 이송되고, 그와 동시에 보호 필름이 반대방향으로 이송되면서 보호 필름이 식각 보호층으로부터 박리되기 시작되면서 상기 박리된 보호 필름은 동력 수단에 의하여 견인되며, 상기 보호 필름의 박리와 동시에 박리된 보호 필름이 미세 금속 마스크의 진행방향과 반대방향으로 진행하도록 안내하는 제1롤러; 및 상기 제1롤러를 경유하여 진행되는 보호 필름이 계속하여 박리되도록 보호 필름의 진행방향을 전환하며, 보호 필름의 양면에 각각 접촉되도록 서로 인접하여 구동됨으로써 상기 보호 필름을 견인하는 제2롤러와 제3롤러;를 포함하고, 상기 제1롤러의 직경은 적어도 제2롤러 보다 작으며, 상기 제2롤러는 제3롤러보다 컨베이어 바닥면과 더 인접하고, 제1롤러의 외주부 중 컨베이어 바닥면으로부터 가장 먼 지점과 컨베이어 바닥면의 수직방향으로의 간격은, 제2롤러의 외주부 중 컨베이어 바닥면으로부터 가장 가까운 지점과 컨베이어 바닥면의 수직방향으로의 간격이 더 좁은 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치를 제공한다.

Description

미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치{Peeling device of protective film for processing fine metal mask}
본 발명은 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 금속 마스크 제조시 식각 방지층의 보호를 위하여 식각 방지층상에 부착되는 보호필름을 식각 방지층으로부터 박리하는데 있어서 보호필름과 함께 식각 방지층이 탈락되면서 박리되지 않도록 함으로써 식각 방지층의 보호가 유지된 상태에서 보호필름만 효과적으로 박리할 수 있도록 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치를 제공한다.
디스플레이 패널상에 RGB 방식의 AMOLED 화소를 생성하기 위하여 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask, FMM)를 사용하며, 미세 금속 마스크에 형성된 패턴에 따라 디스플레이 패널상에 화소를 구현하는데, 미세 금속 마스크는 이러한 화소의 구현을 위한 발광층을 증착하는데 있어서 반드시 필요한 핵심 부품이다.
최근들어서 가상현실(Virtual Reality, VR)이나 증강현실(Augmented Reality, AR)용 기기로 스마트폰의 사용례가 증가하면서, 요구되는 해상도가 높아지고 있으며, 예를 들어 800PPI(Pixel per inch) 이상의 해상도에 대한 수요가 증가하고 있다.
디스플레이의 해상도 증가에 대한 요구는 미세 금속 마스크의 정밀도에 대한 요구에 상응하며, 따라서 미세 금속 마스크 제작을 위한 공정개선은 매우 중요하다.
미세 금속 마스크 제작을 위한 공정은 습식 식각 방식, 전주도금 방식, 건식 식각 방식 등이 존재한다. 습식 식각 방식은 인바(Invar) 합금 또는 수퍼 인바(Super Invar) 합금을 압연하여 두게를 줄여 박막화한 금속시트 상에 식각 물질을 도포하거나 분사하여 홀(Hole)을 형성하는 방식이다. 전주도금 방식은 기판에 포토레시트스로 패터닝한 후 Ni-Fe 용액에 함침하여 전기주조를 거쳐 포토레지스트를 제거하여 제조하는 방식이다. 건식 식각 방식은 전주도금을 통해 생성한 인바(Invar) 합금 재질의 시트에 레이저 장비를 이용하여 홀(Hole)을 형성하는 방식이다.
이 중 습식 식각 방식은 식각 용액을 사용하는데, 금속시트의 일면을 먼저 식각하여 대면공 또는 소면공을 형성한 후, 반대면을 식각하여 소면공 또는 대면공을 형성하는데, 먼저 식각하여 형성된 대면공 또는 소면공에는 식각 방지층을 도포함으로써, 후속 식각 공정에서 소면공 또는 대면공을 형성할 때, 먼저 식각하여 형성된 대면공 또는 소면공이 함께 식각되지 않도록 하는 것은 매우 중요하다.
이와 같은 식각 방지층을 형성할 때, 액상의 식각 방지층이 대면공 또는 소면공 내에서 상기 대면공 또는 소면공을 빈틈없이 충전된 상태에서 고화될 수 있도록 상기 식각 방지층상에 보호필름을 부착한다.
이러한 보호필름은 식각 방지층이 고화가 완료된 이후 및 식각 방지층이 형성된 면의 반대면에 대한 식각이 개시되기 이전에 박리되어야 하는데, 이는 보호필름이 부착된 상태로 식각이 수행되면 식각 공정이 수행된 이후에 식각 방지층을 제거할 때 공정상 어려움이 존재하기 때문이다.
보호필름의 제거시 고화된 식각 방지층은 국부적으로 보호필름에 강하게 고착되며, 이 경우 보호필름의 박리과정에서 식각 방지층이 국부적으로 보호필름과 함께 탈락하는 경우가 존재한다. 이와 같이 식각 방지층이 국부적으로 훼손된 상태에서 식각이 이루어지는 경우, 식각 방지층이 훼손된 영역을 통해 식각이 진행되는 면의 반대면도 식각이 이루어질 가능성이 존재하며, 고해상도의 디스플레이를 지향하여 정밀하게 제작되어야 하는 미세 금속 마스크의 특성상 작은 규모의 공정 오류의 경우에도 해당 미세 금속 마스크를 사용하지 못하고 폐기하여야 하는 문제점이 존재한다.
대한민국공개특허 제10-2014-0114147호 대한민국등록특허 제10-2128396호
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 식각 방지층의 보호를 위하여 부착되는 보호필름을 식각 방지층의 훼손없이 원활하게 박리할 수 있도록 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 미세 금속 마스크의 식각과정에서 대면공 또는 소면공에 충전되는 식각 방지층의 상면에 부착되어 식각 방지층을 보호하기 위한 보호 필름을 박리하는 장치로서, 미세 금속 마스크가 컨베이어 상에서 일방향으로 이송되고, 그와 동시에 보호 필름이 반대방향으로 이송되면서 보호 필름이 식각 보호층으로부터 박리되기 시작되면서 상기 박리된 보호 필름은 동력 수단에 의하여 견인되며, 상기 보호 필름의 박리와 동시에 박리된 보호 필름이 미세 금속 마스크의 진행방향과 반대방향으로 진행하도록 안내하는 제1롤러; 및 상기 제1롤러를 경유하여 진행되는 보호 필름이 계속하여 박리되도록 보호 필름의 진행방향을 전환하며, 보호 필름의 양면에 각각 접촉되도록 서로 인접하여 구동됨으로써 상기 보호 필름을 견인하는 제2롤러와 제3롤러;를 포함하고, 상기 제2롤러는 제3롤러보다 컨베이어 바닥면과 더 인접하고, 제1롤러의 외주부 중 컨베이어 바닥면으로부터 가장 먼 지점과 컨베이어 바닥면의 수직방향으로의 간격은, 제2롤러의 외주부 중 컨베이어 바닥면으로부터 가장 가까운 지점과 컨베이어 바닥면의 수직방향으로의 간격이 더 좁거나 서로 동일한 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치를 제공한다.
상기 식각 보호층과 보호 필름이 박리되기 시작하는 지점에는 가열수단이 더 마련되는 것이 바람직하다.
상기 가열 수단은 히터 또는 고온 송풍기인 것이 바람직하다.
상기 제1롤러의 직경은 0mm 초과 100mm 이하인 것이 바람직하다.
상기 제1롤러의 직경은 10mm 초과 100mm 이하인 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 식각 방지층의 보호를 위하여 부착되는 보호필름을 식각 방지층의 훼손없이 원활하게 박리할 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 미세 금속 마스크의 제작을 위한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 제1롤러 및 제2롤러의 관계를 설명하기 위한 도 2의 부분확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 박리를 원활하게 하기 위한 가열수단을 컨베이어 주변에 적용한 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명이 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 컨베이어에 대한 제2롤러의 간격에 따라서 실시예와 비교예로 구분하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명이 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 제1롤러의 크기에 따라서 실시예와 비교예로 구분하여 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 미세 금속 마스크의 제작을 위한 공정도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치의 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 제1롤러 및 제2롤러의 관계를 설명하기 위한 도 2의 부분확대도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 박리를 원활하게 하기 위한 가열수단을 컨베이어 주변에 적용한 것을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명이 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 컨베이어에 대한 제2롤러의 간격에 따라서 실시예와 비교예로 구분하여 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명이 일 실시예에 의한 보호필름 박리장치에서 제1롤러의 크기에 따라서 실시예와 비교예로 구분하여 나타낸 도면이다.
도 1에서 도시된 바와 같이 본 발명은 미세 금속 마스크(100)를 제작하는 과정에서 일 부분을 차지하는 식각 방지층(150) 및 보호필름(170) 형성 프로세스와 관련된다. 도 1에 도시된 미세 금속 마스크(100)의 제조과정은 본 발명에 의한 부분을 제외하고는 대체로 공지기술을 이루고 있으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 액상의 식각 방지층(150)의 형성 후 식각 방지층(150)을 고화시키는 과정에서 식각 방지층(150)의 고화를 돕고 외력에 의한 손상을 예방하기 위하여 식각 방지층(150)상에 부착되는 보호필름(170)을 식각 방지층(150)의 손상없이 박리하기 위한 장치에 관한 것이다. 즉, 도 1의 과정 중 식각 방지층(150)과 여기에 부착되는 보호필름(170)과 관련되는 발명이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 보호필름(170) 박리장치는 금속시트(110)의 일면이 식각된 후 여기에 식각 방지층(150)이 도포되고, 식각 방지층(150)상에 보호필름(170)이 부착된 상태에서 컨베이어에서 이송되는 가공전 미세 금속 마스크(100)와, 상기 미세 금속 마스크(100)으로부터 박리된 보호필름(170)을 견인하기 위한 제1롤러(200), 제2롤러(310), 제3롤러(330)의 배치상태를 나타낸 것이다. 특히, 본 발명은 제1롤러(200)의 크기와 제1롤러(200)로부터 제2 및 제3롤러(330)로 이송되는 박리된 보호필름(170)의 이동 경로 등이 특징이라고 할 수 있다.
본 발명의 보호필름(170) 박리장치는 먼저, 제1롤러(200) 중 원지점와 컨베이어 바닥면(또는 보호필름(170))까지의 길이(D1)에 비하여 제2롤러(310) 중 근지점과 컨베이어 바닥면(또는 보호필름(170))까지의 길이(D2)가 더 짧은 경우가 유리하다. 이 경우, 컨베이어상에서 미세 금속 마스크(100)의 진행방향과 거의 180도의 반대방향으로 박리된 보호필름(170)이 이송되도록 할 수 있으며, 180도 미만 즉, 예를 들어 90도로 박리되는 경우에 비하여 식각 방지층(150)이 함께 탈락되는 경우를 예방할 수 있게 된다. 이는 실험적으로 확인된 것으로서, 본 발명을 도출하게 된 동기가 되었다.
여기서, 원지점은 제1롤러(200) 또는 제2롤러(310)의 외주면 중 컨베이어 바닥면(또는 보호필름(170))까지의 길이가 가장 긴 지점이며, 근지점은 제1롤러(200) 또는 제2롤러(310)의 외주면 중 컨베이어 바닥면(또는 보호필름(170))까지의 길이가 가장 짧은 지점으로 정의될 수 있다. 즉, 롤러에서 원지점부터 근지점까지 거리는 해당 롤러의 지름이 된다.
또한, D1은 도시된 바와 같이 D1'과 D1"으로 구분된다. D1'은 제1롤러(200)의 근지점으로부터 컨베이어 바닥면(또는 보호필름(170))까지의 길이이고, D1"은 제1롤러(200)의 지름이다. 즉, D2<D1(=D1'+D1")이 된다. 이 경우라야 보호필름(170)이 식각 방지층(150)으로부터 원활하게 박리될 수 있다.
도 3은 도 2의 부분 확대도로서, 이와 같은 제1롤러(200)와 제2롤러(310)의 컨베이어 바닥면(또는 보호필름(170))에 대한 위치관계를 보다 자세히 파악할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 보호필름(170) 박리장치에서 보호필름(170)의 박리를 보다 원활하게 수행하기 위하여 구성된 가열수단(190)이다. 식각 방지층(150)은 고분자 물질로서, 다소간의 열을 가하면 고화된 상태의 식각 방지층(150)이 어느 정도는 연화될 수 있다. 이 경우에는 보호필름(170)과 식각 방지층(150)의 계면 결합력이 다소 느슨해지는 효과가 발생될 수 있으며, 따라서 박리가 보다 부드럽게 이루어질 수 있다. 가열수단(190)은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예시적으로 가열히터, 고온송풍기 등을 들 수 있다. 가열온도는 100℃ 전후가 바람직하다.
도 5는 제1롤러(200)에 대한 제2롤러(310)의 상대적인 위치에 따른 박리효과를 설명하기 위한 것이다. 제1롤러(200)의 위치는 고정되어 있고, 제2롤러(310)의 위치가 변화되고 있다. 특히 제2롤러(310)의 근위점에서부터 컨베이어 바닥면(또는 보호필름(170))까지의 길이가 변화되고 있는데, (a)와 같이 D2의 길이가 D1의 길이보다 긴 경우, 보호필름(170)의 박리를 위한 힘이 그림과 같이 작용한다. 즉, 컨베이어 면(박리되기 전의 보호필름(170) 면)과 보호필름(170)이 박리되어 이송되는 방향이 이루는 각도만큼 힘이 분산되며, 이 경우 실험적으로 식각 방지층(150)이 보호필름(170)에 함께 묻어나는 경우가 더 많았음을 확인하였다. 즉, 보호필름(170)으로부터 멀어지는 하방향으로의 작용력이 클수록 보호필름(170) 반대방향으로의 견인력이 줄어들면서 식각 방지층(150)의 탈락의 위험성이 커지는 것이다. 다만, 보호필름(170)에 가까워지는 상방향으로 작용하는 작용력이 큰 경우에는 일정 범위에서 보호필름(170) 반대방향으로의 견인력이 줄어듦에도 불구하고 식각 방지층(150)이 보호필름(170)으로부터 탈락되는 위험이 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
(b)와 같이 D1과 D2의 길이가 동일한 경우, (a) 보다는 보호필름(170)에 식각 보호층이 묻어나는 양이 현저히 줄어들었으며, 이는 (c)와 비슷한 결과라고 할 수 있다.
도 6은 제1롤러(200)의 크기에 따른 박리효과를 설명하기 위한 것이다. 제1롤러(200)의 크기는 작을수록 좋으며, 클수록 도 5의 (a)와 같은 효과가 발생되므로, 바람직하지 않다. 본 발명에서는 제1롤러(200)의 크기를 100mm 이하의 크기를 갖는 것이 바람직한 것으로 실험적으로 확인하였으며, 이 경우에 보호필름(170)의 컨베이어상에서의 이동방향에 반대되는 방향으로 작용하는 힘의 비중이 가장 크기 때문인 것으로 판단된다.
즉, 보호필름(170)으로부터 하방으로 멀어지는 방향으로 작용하는 힘이 작을수록 보호필름(170)의 박리가 원활하게 이루어질 수 있다. 이는 전술한 보호필름(170)으로부터 멀어지는 하방향으로의 작용력이 커지는 것과 동일한 이유이기 때문인 것으로 판단된다. 즉, 제1롤러(200)의 크기가 커지면 보호필름(170)의 회수방향으로 전환되기까지의 구간 길이가 길어지며, 해당 구간에서는 보호필름(170)으로부터 멀어지는 하방향으로의 작용력이 우세하기 때문이다. 그러므로, 제1롤러의 크기가 100mm 이하가 되도록 하는 것은 수치적 임계점이라고 할 수 있으며, 이 때 바람직한 박리특성을 나타낸다고 할 수 있다.
상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 미세 금속 마스크 110 : 금속시트
130 : 포토레지스트 150 : 식각 방지층
170 : 보호필름 190 : 가열수단
200 : 제1롤러 310 : 제2롤러
330 : 제3롤러 400 : 회수롤러

Claims (5)

  1. 미세 금속 마스크의 식각과정에서 대면공 또는 소면공에 충전되는 식각 방지층의 상면에 부착되어 식각 방지층을 보호하기 위한 보호 필름을 박리하는 장치로서,
    미세 금속 마스크가 컨베이어 상에서 일방향으로 이송되고, 그와 동시에 보호 필름이 반대방향으로 이송되면서 보호 필름이 식각 보호층으로부터 박리되기 시작되면서 상기 박리된 보호 필름은 동력 수단에 의하여 견인되며,
    상기 보호 필름의 박리와 동시에 박리된 보호 필름이 미세 금속 마스크의 진행방향과 반대방향으로 진행하도록 안내하는 제1롤러; 및
    상기 제1롤러를 경유하여 진행되는 보호 필름이 계속하여 박리되도록 보호 필름의 진행방향을 전환하며, 보호 필름의 양면에 각각 접촉되도록 서로 인접하여 구동됨으로써 상기 보호 필름을 견인하는 제2롤러와 제3롤러;
    를 포함하고,
    상기 제2롤러는 제3롤러보다 컨베이어 바닥면과 더 인접하고,
    제1롤러의 외주부 중 컨베이어 바닥면으로부터 가장 먼 지점과 컨베이어 바닥면의 수직방향으로의 간격은, 제2롤러의 외주부 중 컨베이어 바닥면으로부터 가장 가까운 지점과 컨베이어 바닥면의 수직방향으로의 간격이 더 좁거나 서로 동일한 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식각 보호층과 보호 필름이 박리되기 시작하는 지점에는 가열수단이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열 수단은 히터 또는 고온 송풍기인 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1롤러의 직경은 0mm 초과 100mm 이하인 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1롤러의 직경은 10mm 초과 100mm 이하인 것을 특징으로 하는 미세 금속 마스크 제조용 보호필름의 박리장치.
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