KR102546230B1 - 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은, 가공 대상을 샌드블라스팅을 이용해 에칭하는 방법에 있어서, 상기 가공 대상의 일측 표면에서 식각 영역을 제외한 나머지 부분에 드라이필름이 형성되도록하는 에칭 전공정 단계 및 상기 가공대상의 일측 표면에 형성된 상기 식각 영역을 에칭소재로 직접 타격하도록 에칭 노즐에서 상기 에칭소재가 분사되는 샌드블라스팅 에칭 단계;를 포함한다.
본 발명의 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은 디스플레이에 쓰이는 가공대상 제품에 홀을 정교하게 형성시킬 수 있다.

Description

샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법{ETCHING METHOD USING SANDBLASTING}

본 발명은 샌드블라스팅(Sandblasting)을 이용한 에칭 방법으로, 보다 구제적으로는 샌드블라스팅 공법을 활용하여 소재 표면에 홀을 가공하기 위한 에칭 방법에 관한 것이다.

샌드블라스팅은 주물 등 금속제품의 표면을 깨끗하게 마무리 손질을 하기 위해 모래를 압축공기로 뿜어대는 공법이다. 이 공법은 기존에 디스플레이 등 제품의 표면처리용으로 사용되었으며, 디스플레이 제품에 미세한 패턴을 형성시킬 때에도 사용되었다.

그러나 최근에는 디스플레이 가공에서 스마트폰 향 비중이 커짐에 따라 스마트폰용 홈 버튼이나 카메라 렌즈 부분 등과 같이 디스플레이에 홀 가공 빈도수가 증가하였다. 따라서 얇은 디스플레이 등의 제품에 홀을 가공하는 공법이 필요하게 되었다. 기존에는 에칭용액을 이용한 습식 에칭이 활용되었으나 원하지 않는 부분까지 식각이 되거나 언더컷 등이 발생해서 정교한 에칭이 불가한 문제가 있었다.

그에 따라 기존에는 제품의 표면처리나 패턴 형성 등에만 사용하던 샌드블라스팅 공법을 홀 가공에서도 사용함으로써 정교한 에칭을 가능하게 하는 공법 개발이 필요하게 되었다.

KR 10-2009-0120806 A

본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 샌드블라스팅을 이용하여 디스플레이 등에 미세한 홀을 가공할 수 있는 에칭 방법을 개발하는 것을 목저으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은, 가공 대상을 샌드블라스팅을 이용해 에칭하는 방법에 있어서, 상기 가공 대상의 일측 표면에서 식각 영역을 제외한 나머지 부분에 드라이필름이 형성되도록하는 에칭 전공정 단계 및 상기 가공대상의 일측 표면에 형성된 상기 식각 영역을 에칭소재로 직접 타격하도록 에칭 노즐에서 상기 에칭소재가 분사되는 샌드블라스팅 에칭 단계;를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법에서, 상기 에칭 전공정 단계는, 가공대상의 표면을 세척하는 전처리 단계, 상기 가공대상의 일측 표면에 상기 드라이필름을 코팅하는 라미네이팅 단계 ,광원을 조사하여 상기 드라이필름에 패턴을 구현하는 노광 단계, 현상액을 이용해 상기 드라이필름의 일정부분 제거하여 상기 가공대상의 일측 표면에 상기 패턴이 상기 드라이필름로 구현됨으로써, 상기 가공대상의 일측 표면 중 식각 영역이 외부로 드러나게 하는, 현상 단계, 상기 가공대상 타측 표면에 보호테이프를 부착하는 보호테이프 부착 단계 및 상기 가공대상의 일측 표면이 외부로 개방되도록 상기 가공대상을 지그 구조체에 안착시키는 지그 안착 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은, 상기 지그와 상기 가공대상을 분리하는 지그 분리 단계 및 상기 가공대상에 부착된 상기 드라이필름을 제거하는 박리 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법에서, 상기 샌드블라스팅 에칭 단계는, 상기 가공대상을 가공 진행방향으로 이동시키는 단계, 상기 가공 진행방향과 수직하는 방향으로 상기 가공대상 양끝단을 왕복하는 상기 에칭 노즐이 준비되는 단계 및 상기 에칭 노즐에서 분사되는 상기 에칭소재가 상기 가공대상의 상기 식각 영역을 직접 타격하는 마모 식각 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법에서, 상기 마모 식각 단계에서는 상기 가공대상에 홀이 형성되는 단계이며, 상기 가공대상은 탄소섬유강화재이고, 상기 에칭소재는 화이트 알루미나 입자로 이루어지며, 상기 가공대상(10)의 두께가 0.15mm로 형성될 때, 상기 화이트 알루미나 입자의 크기는 0.029 내지 0.037 mm로 형성되고, 상기 에칭 노즐의 분사 압력은 3 내지 6 bar일 수 있다.

본 발명의 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은 디스플레이에 쓰이는 가공대상 제품에 홀을 정교하게 형성시킬 수 있다.

또한, 강도가 강한 가공대상 제품도 본 발명의 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법을 통해 정교한 홀을 형성시키는 것이 가능하다.

또한, 금속 이외의 소재를 가공할 때에는 본 발명의 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법을 활용할 수 있다.

도 1 내지 도 10은 본 발명의 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법이 진행되는 공정을 나타낸다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 본 발명은 특정 실시예에 대해 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예들의 다양한 변경(Modification), 균등물(Equivalent) 및/또는 대체물(Alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(Configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(Suitable for)", "~하는 능력을 가지는(Having the capacity to)", "~하도록 설계된(Designed to)", "~하도록 변경된(Adapted to)", "~하도록 만들어진(Made to)", 또는 "~를 할 수 있는(Capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 "특별히 설계된(Specifically designed to)"것 만을 반드시 의미하지는 않는다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 발명의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석해야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

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.

본 명세서에서 설명하는 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은 가공 대상(10)을 샌드블라스팅을 이용해 에칭하는 방법에 있어서, 상기 가공 대상(10)의 일측 표면에서 식각 영역(11)을 제외한 나머지 부분에 드라이필름(20)이 형성되도록하는 에칭 전공정 단계 및 상기 가공대상(10)의 일측 표면에 형성된 상기 식각 영역(11)을 에칭소재(31)로 직접 타격하도록 에칭 노즐(30)에서 상기 에칭소재(31)가 분사되는 샌드블라스팅 에칭 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은, 에칭 전공정 단계와 샌드블라스팅 에칭 단계를 포함한다. 에칭 전공정 단계는 도 1 내지 도 6에서 나타내고 있다. 본 발명의 에칭 전공정 단계는 가공 대상(10)의 일측 표면에서 식각 영역(11)을 제외한 나머지 부분에 드라이필름(20)이 형성되도록 한다. 따라서 에칭 전공정 단계는, 에칭 단계에서 샌드블라스팅 공정을 활용해 식각 영역(11)만을 식각하기 위한 준비를 하는 것이다. 여기서 가공 대상(10)은 디스플레이로 활용될 수 있는 소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어 유리, 강화유리, 탄소섬유강화재, 터치스크린용 강화 유리, 고강도 금속 합금, 세라믹, 암석, 유리 복합물 등이 될 수 있다. 여기서 드라이필름(20)은 필름화된 감광성 레지스터로서 주로 가공 대상(10)에 식각을 해야하는 부분에 대한 패턴을 그리기 위해 사용된다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅 에칭 단계는 가공대상(10)의 일측 표면에 형성된 식각 영역(11)을 에칭 노즐(30)에서 분사되는 에칭 소재(31)로 직접 타격하면서 가공대상(10)을 식각한다. 도 7을 보면, 가공대상(10)의 일측면에서 식각 영역(11)을 제외한 부분에는 드라이필름(20)이 형성되어 있기 때문에, 에칭소재(31)로 가공대상(10)을 타격할 때 식각 영역(11)만의 식각이 가능해진다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅 에칭 단계에서 상기 에칭 전공정 단계는, 가공대상(10)의 표면을 세척하는 전처리 단계, 상기 가공대상(10)의 일측 표면에 상기 드라이필름(20)을 코팅하는 라미네이팅 단계, 광원을 조사하여 상기 드라이필름(20)에 패턴을 구현하는 노광 단계, 현상액(P)을 이용해 상기 드라이필름(20)의 일정부분 제거하여 상기 가공대상(10)의 일측 표면에 상기 패턴이 상기 드라이필름(20)로 구현됨으로써, 상기 가공대상(10)의 일측 표면 중 식각 영역(11)이 외부로 드러나게 하는, 현상 단계, 상기 가공대상(10) 타측 표면에 보호테이프(40)를 부착하는 보호테이프 부착 단계 및 상기 가공대상(10)의 일측 표면이 외부로 개방되도록 상기 가공대상(10)을 지그(50)에 안착시키는 지그 안착 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 에칭 전공정 단계는 전처리 단계, 라미네이팅 단계, 노광 단계, 현상 단계, 부착 단계 및 지그 안착 단계를 포함할 수 있다.

도 1을 보면, 본 발명의 전처리 단계는 가공대상(10)의 표면을 세척하는 공정으로 가공대상(10)의 표면에 묻어있는 이물질이나 오일 등을 제거하는 공정이다. 세척을 위해, 노즐에서 세척 용액이 가공대상(10)을 향해 분사될 수 있다. 노즐의 압력은 1kgf/㎠ ~ 5kgf/㎠의 사이이다. 노즐이 가공 대상(10)을 향해 위아래로 세척 용액을 분사할 때, 가공 대상(10)은 횡방향으로 컨베이어 등에 의해 이동될 수 있으며, 컨베이어의 속도는 2m/s~3m/s로 이송을 한다. 본 발명의 전처리 단계를 세분화할 경우, 최초에는 알칼리 용액을 가공대상(10)의 표면에 분사한 다음 물로 세척을 한다. 다시 약염산으로 세정을 마친 후 물로 다시 세척을 한다. 그 다음 가공대상(10)의 표면에 있는 물기를 건조기 설비에 진입시켜 소재에 묻어 있는 물을 건조시킨다.

도 2를 보면, 본 발명의 라미네이팅 단계는 전처리 공정 이후 가공 대상(10)의 일측 표면에 드라이필름(20)을 코팅하는 단계이다. 샌드블라스팅 에칭 공정은 노즐에서 강한 압력으로 토출되는 에칭 소재(31)가 가공대상(10)을 전체적으로 타격하므로, 드라이필름(20)을 가공대상(10)에 코팅하지 않으면 가공대상(10)의 일측면이 전체적으로 식각되므로 반드시 드라이필름(20)을 코팅하는 공정이 필요하다. 에칭 소재(31)가 가공대상(10)을 타격할 때, 드라이필름(20)이 벗겨지는 현상이 발생할 수 있기 때문에 샌딩블라스트 전용 드라이필름(20)을 사용하는 것이 바람직하다. 일정 수준의 압력, 온도, 가공대상(10)의 이동속도를 세팅하여 롤러를 통해 가공대상(10) 표면에 드라이필름(20)을 코팅시킨다. 코팅 시 가공대상(10)과 드라이필름(20) 사이에는 이물 및 빈 공간 등이 없어야 한다. 빈공간이 있을 경우 이물 등의 침투로 인해 샌딩블라스트 공정시 불량 발생 원인이 될 수 있다. 따라서 가공대상(10)과 드라이필름(20 사이의 완벽한 밀착을 위해 가공대상(10)에 맞는 라미네이팅 세팅 조건이 필요하다. 드라이필름(20)은 광에 의해 패턴이 형성될 수 있기 때문에, 노광공정에서 식각영역(11)과 비식각영역을 구분짓는 패턴을 광을 통해 드라이필름(20)에 표시하게 된다.

도 3을 보면, 본 발명의 노광 단계는 광원을 조사하여 드라이필름(20)에 패턴을 구현하는 단계이다. 광원과 가공 대상(10) 사이에는 일정 패턴으로 빛(L)을 통과시키는 마스크(M)가 배치될 수 있으며, 따라서 가공 대상(10) 표면의 드라이필름(20)에는 마스크에 형성된 패턴대로 패턴이 구현된다.

도 4를 보면, 본 발명의 현상 단계는 현상액(P)을 이용해 드라이필름(20)의 일정부분을 제거하여 식각 영역(11)이 외부로 드러나게 한다. 드라이필름(20) 중 패턴이 형성된 노광된 부분은 광경화되고, 노광되지 않은 부분은 광경화가 되지 않아, 광경화되지 않은 부분이 현상액(P)에 용해되면서 식각 영역(11)이 외부로 드러나게 된다. 패턴이 없거나 드라이필름(20)이 없는 부분은 현상액(P)과 반응을 하지 않아 드라이필름(20)이나 소재가 부식되거나 변형이 되지 않으며, 원하는 식각 영역(11)만 현상을 할 수 있다.

도 5를 보면, 본 발명의 보호테이프 부착 단계는 가공대상(10) 타측 표면에 보호테이프(40)를 부착한다. 현상 단계 이후에 가공대상(10)에서 드라이필름(20)이 형성된 면의 반대면인 가공대상(10) 타측 표면에 보호테이프(40)를 부착한다. 샌드블라스팅 에칭 공정시에는 분사되는 에칭소재(31)에 의해 가공대상(10)이 타격되기 때문에, 가공대상(10) 자체가 분리가 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 가공대상(10) 자체의 분리를 막고, 가공대상(10)을 지지하고자 가공대상(10) 타측 표면에 접착력이 있는 보호테이프(40)를 부착할 수 있다. 보호테이프(40)의 접착력은 140 g/㎠ 내지 160 g/㎠로 형성될 수 있다. 140g/㎠보다 작게 되면 에칭소재(31)가 가공대상(10)을 타격하는 힘을 버티지 못할 수 있으며, 160g/㎠보다 크게 되면 에칭 완료 후 가공대상(10)에서 보호테이프(40)를 떼어낼 대 가공대상(10)에 손상을 가할 수 있기 때문이다. 가장 바람직하게는 보호테이프(40)의 접착력이 150g/㎠로 형성될 수 있다. 보호테이프(40)의 두께는 0.2mm로 형성될 수 있다.

도 6을 보면, 본 발명의 지그 안착 단계는 가공대상(10)의 일측 표면이 외부로 개방되면서 지그(50)에 안착시키는 단계이다. 즉, 지그 안착 단계는 에칭 공정 전 샌드블라스팅 공정 장치 내부에서 이송될 수 있는 지그(50)에 보호테이프(40)가 부착된 가공대상(10)을 안착시키는 단계이다. 지그 안착 단계는 스펀지 부착 단계, 아크릴 지그 부착 단계 및 고정테이프 부착 단계를 포함한다. 스펀지 부착 단계에서, 스펀지(51)는 보호테이프(40) 하면에 배치될 수 있는데, 샌드블라스팅 단계에서 에칭소재(31)가 가공대상(10)을 타격하여 가공대상(10)이 눌림으로써 발생하는 눌림불량을 방지하기 위해 스펀지(51)가 부착된다. 아크릴 지그(52)는 스펀지(51) 하면에 배치될 수 있는데, 샌드블라스팅 단계에서 에칭 노즐(30)로부터 토출되는 에칭소재(31) 압력에 의해 가공대상(10)이 이탈되는 것을 방지하기 위하여 아크릴 지그(52)가 형성된다. 고정테이프 부착 단계는 가공대상(10), 보호테이프(40), 스펀지(51) 및 아크릴 지그(52)가 적층된 적층체의 측면에 고정테이프(53)를 부착함으로써, 적층체를 단단히 고정을 한다. 고정테이프(53)는 절연 테이프로 구성될 수 있으며, 가공대상(10)와 고정테이프(53) 사이는 완전 밀착하여 에칭소재(31)나 이물질이 가공대상(10) 및 적층체에 침투하지 않도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은, 상기 지그구조체(50)와 상기 가공대상(10)을 분리하는 지그 분리 단계 및 상기 가공대상(10)에 부착된 상기 드라이필름(20)을 제거하는 박리 단계를 더 포함할 수 있다.

도 8 및 도 9을 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법은 지그 분리 단계 및 박리 단계를 더 포함할 수 있다. 샌드블라스팅 에칭 단계가 끝나면, 가공대상(10)에 부착된 스펀지(51), 아크릴 지그(52), 고정테이프(53) 및 보호테이트(40)를 제거한다. 이에 따라 마지막 박리 단계로 들어가는 가공대상(10)에는 드라이필름(20)만이 부착된 상태로 형성된다. 특히 보호테이프(40) 제거시 가공대상(10) 표면에 변형이나 제품의 외관에 상처가 나지 않도록 주의해야 한다. 도 9의 박리 공정을 보면, 노즐에서 박리 용액(S)이 분사됨으로써 가공대상(10)에 부착된 드라이필름(20)을 제거한다. 박리 용액은 강알칼리성의 가성 소다를 사용할 수 있다. 드라이필름(20)의 찌거기가 남지 않도록 완전한 제거가 필요하다. 박리 단계가 완료되면 최초의 가공대상(10)에서 원하는 부분만 식각된 완성 제품을 얻을 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법에서, 상기 샌드블라스팅 에칭 단계는, 상기 가공대상(10)을 가공 진행방향으로 이동시키는 단계, 상기 가공 진행방향과 수직하는 방향으로 상기 가공대상(10) 양끝단을 왕복하는 상기 에칭 노즐(30)이 준비되는 단계 및 상기 에칭 노즐(30)에서 분사되는 상기 에칭소재(31)가 상기 가공대상(10)의 상기 식각 영역(11)을 직접 타격하는 마모 식각 단계를 포함할 수 있다.

도 7의 샌드블라스팅 에칭 단계를 자세히 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅 에칭 단계는 가공대상(10)을 이동시키고, 에칭 노즐(30)도 왕복 운동을 하며, 에칭 노즐(30)에서 에칭소재(31)를 분사하여 식각 영역(11)을 타격하는 것으로 나누어 설명할 수 있다.

가공대상(10)이 안착된 지그 구조체(50)는 가공 진행방향으로 매우 천천히 이동한다. 이때 복수의 에칭 노즐(30)은 가공 진행방향과 수직한 방향으로 가공대상(10)의 양끝단을 왕복하는 운동을 한다. 이때 왕복하는 에칭 노즐(30)에서 토출되는 에칭소재(31)가 식각 영역(11)을 직접 타격함으로써 가공대상(10)이 식각된다. 복수의 에칭 노즐(30)의 숫자는 고정된 숫자는 아니고 제조하고자 하는 가공대상(10)과 가공 시간에 따라 달라질 수 있다. 복수의 에칭 노즐(30)은 묶음 형태로 형성되어 서로 같이 왕복 운동을 함으로써, 에칭 단계에서 사용되는 에칭소재(31)의 양을 더 늘릴 수 있다. 에칭소재(31)의 물질은 제한되지 않으나, 가장 바람직하게는 화이트 알루미나 입자들로 형성될 수 있다.

마모 식각 단계에서 에칭소재(31)가 가공대상(10)을 마모시킬 때 발생하는 분진은 집진기를 통해 배출할 수 있다. 또한, 마모 식각 단계에서 사용된 에칭소재(31)를 회수장치를 활용하여 재수집하고, 불순물을 제거하여 에칭 단계에 재사용할 수 있다. 다만, 재사용되는 에칭소재(31)는 그 크기가 균일하지 않기 때문에, 재사용의 횟수가 제한된다.

본 발명의 일실시예에 따른 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법에서, 상기 마모 식각 단계에서는 상기 가공대상(10)에 홀이 형성되는 단계이며, 상기 가공대상(10)은 탄소섬유강화재이고, 상기 에칭소재(31)는 화이트 알루미나 입자로 이루어지며, 가공대상(10)의 두께가 0.15mm로 형성될 때, 상기 화이트 알루미나 입자의 크기는 0.029 내지 0.037 mm로 형성되고, 상기 에칭 노즐(30)의 분사 압력은 3 내지 6 bar일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 마모 식각 단계는 가공대상(10)에서의 식각 영역(11)에 홀을 형성시키기 위한 공정 단계이다. 이때 가공대상(10)은 탄소섬유강화재(CFRP)일 수 있다. 일반적인 탄소섬유강화재의 특성을 살펴보면, 비강도는 철강의 6배, 비탄성률은 철강의 3배 등으로 형성되어 있으며, 피로특성, 내마찰 및 마모성이 뛰어난 것을 알려져 있다. 따라서 가공대상(10)을 원할하게 에칭시키기 위해서는, 가공대상(10)이 탄소섬유강화재일 때의 에칭 단계에서의 구체적 조건을 확정지어야 한다.

먼저 에칭 노즐(30)의 분사 압력은 3 내지 6 bar일 수 있으나, 이하의 실시예들 마다 다르게 선택될 수 있다. 아래 표 1에서 나타내는 바와 같이 샌드블라스팅 에칭 단계에서 하나의 가공 대상(10)이 에칭 과정을 겪는 가공 시간은 10분으로 형성될 수 있다. 생산성 향상과 완성 제품의 퀄리티를 생각해서 조절된 가공 시간이다.

	가공대상 소재	가공대상 두께	에칭소재	에칭소재 크기	에칭노즐 압력
실시예1	탄소섬유강화재	0.15mm	화이트 알루미나	0.029~0.037mm	5 bar
실시예2	탄소섬유강화재	0,13mm	화이트 알루미나	0.017~0.029mm	6 bar
실시예3	탄소섬유강화재	0.17mm	화이트 알루미나	0.037~0.045mm	4 bar

실시예1을 보면, 가장 바람직하게는, 가공대상(10)의 두께가 0.15mm일 때, 에칭 노즐(30)의 압력은 5 bar 로 형성되고, 에칭소재(31)의 크기는 0.029~0.037mm로 형성될 수 있다. 여기서 에칭소재(31)의 크기는 화이트 알루미나 입자의 지름이 될 수 있다. 에칭소재(31)의 크기가 0.029mm보다 작게 형성되면, 에칭소재(31)가 식각영역(11)을 타격할 때 가공대상(10) 두께 대비 식각 효율이 떨어지게 되고, 0.037mm보다 크게 형성되면, 가공대상(10)의 두께 대비하여 큰 크기의 에칭소재(31)를 사용하기 때문에 식각된 면이 불균일하거나 예측하지 못한 식각 형태가 발생할 수 있어 완제품의 불량률을 높힐 수 있기 때문에, 실시예 1에서 에칭소재(31)의 크기는 0.029~0.037mm로 형성될 수 있다.

실시예2를 보면, 가장 바람직하게는 가공대상(10)의 두께가 0.13mm일 때, 에칭 노즐(30)의 압력은 6bar로 형성되고, 에칭소재(31)의 크기는 0.017~0.029mm로 형성될 수 있다. 가공대상(10)의 두께가 작아질수록, 식각영역(11)에 대한 식각을 정밀하고 예민하게 해야하므로 에칭소재(31)의 크기를 작게 형성시키되, 가공시간 10분을 맞추기 위해 에칭 노즐(30)의 압력을 증가시킴으로써 식각 속도를 실시예1과 동일하게 형성시킬 수 있다. 에칭소재(31)의 크기가 0.017mm보다 작게 형성되면, 에칭소재(31)가 식각영역(11)을 타격할 때 가공대상(10) 두께 대비 식각 효율이 떨어지게 되고, 0.029mm보다 크게 형성되면, 가공대상(10)의 두께 대비하여 큰 크기의 에칭소재(31)를 사용하기 때문에 식각된 면이 불균일하거나 예측하지 못한 식각 형태가 발생할 수 있어 완제품의 불량률을 높힐 수 있기 때문에, 실시예 2에서 에칭소재(31)의 크기는 0.017~0.029mm로 형성될 수 있다.

실시예3를 보면, 가장 바람직하게는 가공대상(10)의 두께가 0.17mm일 때, 에칭 노즐(30)의 압력은 4bar로 형성되고, 에칭소재(31)의 크기는 0.037~0.045mm로 형성될 수 있다. 가공대상(10)의 두께가 커질수록 가공시간을 10분에 맞추기 위해 에칭소재(31)의 크기를 보다 크게 형성시킬 수 있으며, 에칭소재(31)의 크기가 커짐에 따라 발생할 수 있는 식각면의 불균일 또는 예측 불가한 식각 발생을 줄이기 위해 에칭 노즐(30)의 압력을 4bar로 줄일 수 있다. 에칭소재(31)의 크기가 0.037mm보다 작게 형성되면, 에칭소재(31)가 식각영역(11)을 타격할 때 가공대상(10) 두께 대비 식각 효율이 떨어지게 되고, 0.045mm보다 크게 형성되면, 가공대상(10)의 두께 대비하여 큰 크기의 에칭소재(31)를 사용하기 때문에 식각된 면이 불균일하거나 예측하지 못한 식각 형태가 발생할 수 있어 완제품의 불량률을 높힐 수 있기 때문에, 실시예 3에서 에칭소재(31)의 크기는 0.037~0.045mm로 형성될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

P : 현상액
M : 마스크
10 : 가공 대상
11 : 식각 영역
20 : 드라이필름
30 : 에칭 노즐
31 : 에칭소재
40 : 보호테이프
50 : 지그 구조체
51 : 스펀지
52 : 아크릴 지그
53 : 고정테이프

Claims (5)

1. 가공 대상을 샌드블라스팅을 이용해 에칭하는 방법에 있어서,
   상기 가공 대상의 일측 표면에서 식각 영역을 제외한 나머지 부분에 드라이필름이 형성되도록하는 에칭 전공정 단계; 및
   상기 가공대상의 일측 표면에 형성된 상기 식각 영역을 에칭소재로 직접 타격하도록 에칭 노즐에서 상기 에칭소재가 분사되는 샌드블라스팅 에칭 단계;를 포함하고,
   상기 에칭 전공정 단계는,
   가공대상의 표면을 세척하는 전처리 단계;
   상기 가공대상의 일측 표면에 드라이필름을 코팅하는 라미네이팅 단계;
   광원을 조사하여 상기 드라이필름에 패턴을 구현하는 노광 단계;
   현상액을 이용해 상기 드라이필름의 일정부분 제거하여 상기 가공대상의 일측 표면에 상기 패턴이 상기 드라이필름으로 구현됨으로써, 상기 가공대상의 일측 표면 중 식각 영역이 외부로 드러나게 하는, 현상 단계;
   상기 가공대상 타측 표면에 보호테이프를 부착하는 보호테이프 부착 단계; 및
   상기 가공대상의 일측 표면이 외부로 개방되도록 상기 가공대상을 스펀지, 아크릴 지그 및 고정테이프를 포함하는 지그 구조체에 안착시키는 지그 안착 단계;를 포함하고,
   상기 지그 안착 단계는,
   상기 보호테이프 하면에 상기 스펀지를 배치시킴으로써 상기 에칭소재에 의해 상기 가공대상이 눌리는 것을 방지하는 스펀지 부착 단계;
   상기 스펀지 하면에 상기 아크릴 지그를 배치시킴으로써 상기 에칭소재의 압력에 의해 상기 가공대상이 이탈되는 것을 방지하는 아크릴 지그 부착 단계; 및
   상기 가공대상, 상기 보호테이프, 상기 스펀지 및 상기 아크릴 지그가 적층된 적층체의 측면에 상기 고정테이프를 부착함으로써 상기 에칭소재가 상기 가공대상 및 상기 적층체에 침투하지 못하게 하는 고정테이프 부착 단계;를 포함하는, 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 보호테이프의 접착력은 140 g/㎠ 내지 160 g/㎠로 형성되는, 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 지그와 상기 가공대상을 분리하는 지그 분리 단계; 및
   상기 가공대상에 부착된 상기 드라이필름을 제거하는 박리 단계;를 더 포함하는, 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 샌드블라스팅 에칭 단계는,
   상기 가공대상을 가공 진행방향으로 이동시키는 단계;
   상기 가공 진행방향과 수직하는 방향으로 상기 가공대상 양끝단을 왕복하는 상기 에칭 노즐이 준비되는 단계; 및
   상기 에칭 노즐에서 분사되는 상기 에칭소재가 상기 가공대상의 상기 식각 영역을 직접 타격하는 마모 식각 단계;를 포함하는, 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 가공대상은 탄소섬유강화재이고, 상기 에칭소재는 화이트 알루미나 입자로 이루어지며, 상기 가공대상(10)의 두께가 0.15mm로 형성될 때,
   상기 화이트 알루미나 입자의 크기는 0.029 내지 0.037 mm로 형성되고,
   상기 에칭 노즐의 분사 압력은 3 내지 6 bar인, 샌드블라스팅을 이용한 에칭 방법.
   

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