KR102636953B1 - 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 전기화학 전착에 의한 적층법(S-ECAM, Slective-ElectroChemical Additive Manufacturing)을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극과, 상기 전극의 제조방법과, 상기 전극의 제조장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극, 이의 제조방법 및 이의 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 전기화학 전착에 의한 적층법(S-ECAM, Slective-ElectroChemical Additive Manufacturing)을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극과, 상기 전극의 제조방법과, 상기 전극의 제조장치에 관한 것이다.
3D 프린팅 기술은 3차원 설계 데이터를 기반으로 고분자 재료, 플라스틱 또는 금속분말 등의 소재를 적층하는 적층법(additive manufacturing)을 사용함으로써, 실물 모형, 프로토타입(proto type), 툴(tool) 및 부품 등을 형상화하는 기술이다.
3D 프린팅 방식으로는 사용되는 원료의 특성에 따라 액체 기반의 방식과 파우더 기반의 방식이 주로 사용되는데, 액체 기반의 방식은 액체 상태의 폴리머 합성수지를 이용하여 물체의 모양을 따라 한 층씩 적층한 후 적층된 구조물을 광경화시키는 과정을 거치는 방식이며, 파우더 기반 방식은 파우더 형태로 만들어진 금속 원료를 녹이거나 소결하는 과정을 거치는 방식이다.
이중 원료로서 고분자 또는 플라스틱 등을 이용하는 3D 프린터는 액체 기반 방식으로 구현가능하여 널리 사용되고 있는 반면, 금속 원료의 경우에는 액체 기반 방식으로 구현이 어렵고 주로 파우더 기반 방식으로만 구현 가능하다는 점에서, 높은 소재가격, 복잡한 가공방법, 높은 소결 온도, 폭발 위험성 등의 이유로 플라스틱 원료를 이용한 3D 프틴터와 달리 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 위와 같은 문제를 해결하기 위한 종래기술로서, 선택적 전기화학 전착에 의한 적층법(S-ECAM, Slective-ElectroChemical Additive Manufacturing)을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층하는 방식으로 금속의 3차원 프린팅을 구현하는 3차원 프린팅 장치가 개시된 바 있다.
예를 들어, 상기 3차원 프린팅 장치는 전극을 양극으로 하고, 기판을 음극으로 각각의 마주보는 면과 면 사이에 적정 간격을 형성하여 전해액에 담그고 전류를 인가하면 기판 위에 전극의 이동 경로에 따라 적층이 이루어짐으로써 금속의 3차원 프린팅이 구현될 수 있다.
본 발명은 전기화학 전착에 의한 적층법(ECAM, ElectroChemical Additive Manufacturing)을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극과, 상기 전극을 제조하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극을 제조할 수 있는 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극은, 유리관; 상기 유리관을 관통하는 금속와이어; 및 상기 금속와이어가 돌출된 상태로 상기 유리관의 상부를 실링하는 실링부;를 포함하고, 상기 유리관의 하부는 실링되고, 상기 실링된 유리관의 하부 밑면의 중심부에는 상기 금속와이어의 밑면이 상기 유리관의 하부 밑면과 평평한 상태로 노출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극은, 상기 금속와이어는 상기 금속와이어의 밑면을 이루는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 실링부 외측으로 돌출되는 구리와이어를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극은, 상기 유리관의 밑면 실링은 상기 유리관의 하부에 열을 가하여 형성되고, 상기 실링부는 상기 유리관의 상부를 실리콘으로 도포하여 형성될 수 있다.
한편, 상기 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법은, 유리관에 금속와이어를 삽입 관통시키는 금속와이어 삽입 관통 단계; 상기 유리관의 하부에 열을 가하여 상기 유리관의 하부를 실링하는 유리관 하부 실링 단계; 상기 실링된 유리관의 하부를 연마하여 상기 금속와이어의 밑면이 상기 유리관의 밑면과 평평한 상태로 노출되도록 하는 연마 단계; 및 상기 유리관의 상부에 실리콘을 도포하여 상기 금속와이어가 돌출된 상태로 상기 유리관의 상부를 실링하는 유리관 상부 실링 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법은, 상기 금속와이어는 상기 금속와이어의 밑면을 이루어 상기 평평한 유리관의 밑면에 노출되는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 유리관의 상부로 돌출되는 구리와이어를 포함하고, 상기 제조방법은 상기 백금와이어와 상기 구리와이어를 연결하는 금속와이어 형성 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극은, 열경화성 수지로 이루어지는 몸체와, 상기 몸체의 중심부를 관통한 상태로 인서트 몰딩되는(insert-molding) 금속와이어를 포함하고, 상기 몸체의 밑면의 중심부에는 상기 금속와이어의 밑면이 상기 몸체의 밑면과 평평한 상태로 노출되고, 상기 금속와이어의 상부는 상기 몸체의 상부 외측으로 돌출될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극은, 상기 금속와이어는 상기 평평한 몸체의 밑면의 중심부에 노출되는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 몸체 상부 외측으로 돌출되는 구리와이어를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극은, 상기 몸체의 하부는 테이퍼(taper) 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법은, 중공홀을 가지는 금형을 준비하는 금형 준비단계; 상기 중공홀에 금속와이어를 삽입 관통시키는 금속와이어 삽입 관통 단계; 상기 금속와이어를 상기 중공홀의 중심부에 정렬하여 고정하는 금속와이어 고정 단계; 상기 중공홀에 열경화성 수지를 주입하여 경화시켜 상기 금속와이어가 상기 중공홀을 관통한 상태로 인서트 몰딩된 상기 전극의 몸체를 형성하는 인서트 몰딩 단계; 상기 금속와이어가 관통한 채로 인서트 몰딩된 상기 몸체를 상기 금형으로부터 분리하는 금형 분리 단계; 및 상기 금속와이어가 관통한 채로 인서트 몰딩된 상기 몸체의 밑면을 연마하여 상기 금속와이어의 밑면을 상기 몸체의 밑면과 평평하게 하는 연마 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법은, 상기 금속와이어가 인서트 몰딩된 몸체의 하부를 테이퍼 형상으로 가공하는 가공 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법은, 상기 금속와이어는 상기 금속와이어의 밑면을 이루어 상기 몸체의 밑면 중심부에 노출되는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 몸체의 상부로 돌출되는 구리와이어를 포함하고, 상기 제조방법은 상기 백금와이어와 상기 구리와이어를 연결하는 금속와이어 형성 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법은, 상기 금형은 유리관이고, 상기 금형 분리 단계는 상기 유리관을 파손시켜 제거하는 단계일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치는, 전해액을 수용하는 터브; 상기 터브에 수용된 전해액에 침지된 상태로 놓여지는 기판; 상기 전극이 고정되는 전극홀더; 상기 기판과 상기 전극에 전원을 인가하는 전원공급부; 상기 전극홀더의 움직임을 조절하는 구동부; 및 상기 구동부와 상기 전원공급부를 제어하여 상기 기판 상에 상기 전해액에 포함된 금속이온을 선택적으로 전착시켜 적층하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시 예에 따른 전극과 상기 전극의 제조방법에 의하면, 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극을 쉽게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극과 상기 전극의 제조방법에 의하면, 별도로 실링할 필요가 없으며, 내구성을 향상시킬 수 있으며, 작업자의 숙련도와 무관하게 동일하고 일정한 전극을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극과 상기 전극의 제조장치에 의하면,금속와이어가 중심부에 정렬된 전극을 쉽게 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 3은 도 2에 따른 전극의 밑면을 나타내는 도면이고,
도 4는 도 2에 따른 전극의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 6은 도 5에 따른 전극의 밑면을 나타내는 도면이고,
도 7은 도 5에 따른 전극의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 8은 도 5에 따른 전극을 제조하는 장치를 개략적으로 나타내는 수직단면도이고,
도 9는 다른 실시 예에 따른 제2수평지지부의 수평단면도이고,
도 10은 도 9에 따른 제2수평지지부를 좌측에서 우측으로 바라본 상태의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 3은 도 2에 따른 전극의 밑면을 나타내는 도면이고,
도 4는 도 2에 따른 전극의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 6은 도 5에 따른 전극의 밑면을 나타내는 도면이고,
도 7은 도 5에 따른 전극의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 8은 도 5에 따른 전극을 제조하는 장치를 개략적으로 나타내는 수직단면도이고,
도 9는 다른 실시 예에 따른 제2수평지지부의 수평단면도이고,
도 10은 도 9에 따른 제2수평지지부를 좌측에서 우측으로 바라본 상태의 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극과, 상기 전극의 제조방법고, 상기 전극을 제조하는 장치를 설명한다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형 또는 과장될 수 있으며, 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.
한편, 각 실시예는 독립적으로 실시되거나 함께 실시될 수 있으며, 발명의 목적에 부합하게 일부 구성요소는 제외될 수 있다.
또한, '상부', '하부', '상측', '하측', '일측', '타측', '상면', '밑면', '상방', '하방' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있으나, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지 않고, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 3차원 프린팅 장치(10)는 전해액(11)을 수용하는 터브(tub)(12)와, 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지된 상태로 놓여지는 기판(13)과, 전극(20)이 고정되는 전극홀더(14)와, 상기 기판(13)과 상기 전극(20)에 전원을 인가하는 전원공급부(15)와, 상기 전극홀더(14)의 움직임을 조절하는 구동부(16)와, 상기 구동부(16)와 상기 전원공급부(15)를 제어하여 상기 기판(13) 상에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온을 선택적으로 전착시켜 적층하는 제어부(17)를 포함할 수 있다.
상기 기판(13)과 상기 전극(20)의 밑면은 서로 마주한 상태로 소정간격 이격되어 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지될 수 있다.
예를 들어, 상기 기판(13)은 상기 터브(12) 내에 놓여진 상태에서 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지될 수 있으며, 상기 전극(20)은 상기 구동부(16)의 동작에 의한 상기 전극홀더(14)의 움직임에 의해 상기 전극(20)의 밑면이 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지되어 상기 기판(13)과 소정간격 이격된 상태로 마주할 수 있다.
그리고, 상기 기판(13)과 상기 전극(20)의 밑면이 소정간격 이격되어 마주한 상태로 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지된 상태에서, 상기 제어부(17)는 상기 전원공급부(15)를 제어하여 상기 전극(20)을 (+), 상기 기판(13)을 (-)로 하여 상기 기판(13)과 상기 전극(20)에 전원을 인가하면, 상기 기판(13) 상에는 상기 전극(20)의 밑면이 마주하는 영역(18)에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온이 전착(electrochemical deposition)됨에 따라 적층될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(17)는 상기 구동부(16)와 상기 전원공급부(15)를 제어하여 상기 기판(13) 상에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온을 선택적으로 전착시켜 적층할 수 있다.
상기 구동부(16)는 상기 전극홀더(14)의 움직임을 조절하기 위한 구성으로서, 상기 전극홀더(14)를 수평, 수직방향으로 구동가능하도록 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 구동부(16)는 상기 전극홀더(14)를 수평이동시켜 상기 기판(13) 상에 금속이온이 적층되는 위치를 선택할 수 있도록 하며, 소정높이 적층 후 예를 들어, 기 설정된 1 레이어 적층이 완료 후에는 상기 전극홀더(14)를 수직방향으로 대략 상기 1 레이어 적층된 높이만큼 이동시켜 상기 기판(13)과 상기 전극(20)의 밑면 사이의 간격을 조절할 수 있다.
즉, 상기 구동부(16)는 상기 전극홀더(14)를 구동하여 상기 전극(20)의 밑면과 상기 기판(13) 사이의 갭을 포함하는 3차원 변위를 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 전극의 밑면을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극(20)은 유리관(21)과, 상기 유리관(21)을 관통하는 금속와이어(22)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리관(21)의 하부는 실링될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리관(21)의 하부 실링은 열을 가하는 방법에 의해 형성될 수 있다.
또한, 도 3에서 보이는 바와 같이, 상기 실링된 유리관(21)의 밑면(23)의 중심부에는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 유리관(21)의 밑면(23)과 평평한 상태로 노출될 수 있다. 예를 들어, 상기 실링된 유리관(21)의 하부를 사포 등으로 연마하는 방법에 의해 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 유리관(21)의 밑면(23)과 평평한 상태로 노출되도록 할 수 있다.
상기 기판(13)과 상기 전극(20)에 전원이 인가되어 전기화학 전착이 발생하는 경우에는 기포가 생성되는데, 이러한 기포는 안정적인 전기화학 전착을 방해하여 적층 품질을 저해하는 원인이 되기 때문에, 적층 품질을 향상시키기 위해서는 상기 생성되는 기포가 원활하게 제거되도록 할 필요가 있다.
그러나, 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 유리관(21)의 밑면(23)보다 안쪽으로 들어가 소정의 공간이 형성되거나 상기 유리관(21)의 밑면(23)보다 돌출되면, 상기 생성되는 기포는 상기 공간에 머물게 되거나 상기 돌출된 금속와이어(22) 부위에 달라붙게 되면서 상기 생성되는 기포가 원활하게 제거될 수 없다.
따라서, 적층 품질을 향상시키기 위해서는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 유리관(21)의 밑면(23)과 평평한 상태로 노출되도록 함이 바람직하다.
그러면, 도 1에서 보이는 바와 같이, 상기 전극(20)의 하부가 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지되면, 상기 금속와이어(22)는 상기 유리관(21)에 의해 둘러싸인 상태에서 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)만이 상기 전해액(11)에 노출될 수 있다.
따라서, 상기 전극(20)의 하부가 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지된 상태에서 상기 전원공급부(15)를 통해 상기 금속와이어(22)로 전원을 인가하면, 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)과 마주하는 상기 기판(13) 상의 영역에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온이 전착되어 적층이 이루어질 수 있으며, 이때 상기 유리관(21)은 상기 금속와이어(22)를 둘러싸고 있는 절연막의 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 유리관(21)의 상부는 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지되지는 않지만, 전해액, 물, 먼지 등의 이물질이 상기 금속와이어(22)를 수용하고 있는 유리관(21)의 내부(25)로 유입되는 것을 방지할 필요가 있으며, 상기 금속와이어(22)는 전원 인가가 가능하도록 외부로 돌출될 필요가 있다.
이를 위해, 상기 전극(20)은 상기 금속와이어(22)가 돌출된 상태로 상기 유리관(21)의 상부를 실링하는 실링부(26)를 포함할 수 있다.
상기 실링부(26)는 상기 금속와이어(22)가 상기 유리관(21) 상부로 돌출된 상태에서 실리콘을 도포함에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속와이어(22)는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)을 이루어 상기 평평한 유리관(21)의 밑면(23)의 중심부에 노출되는 백금와이어(27)와, 상기 백금와이어(27)에 연결되며 상기 실링부(26) 외측으로 돌출되는 구리와이어(28)를 포함할 수 있으며, 상기 백금와이어(27)와 상기 구리와이어(28)는 납땜(29)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
일반적으로 금속을 전해액에 침지시킨 상태에서 전원을 인가하면, 상기 금속은 갈바닉(Galvanic) 부식 반응에 의해 침식이 발생하기 때문에, 상기 전해액(11)에 노출된 상태로 전원이 인가되는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)은 금속 중 갈바닉 부식 반응성이 적은 백금(Pt) 또는 티타늄(Ti)으로 이루어지도록 할 필요가 있는데, 백금이 티타늄보다 전기 전도성이 우수하므로, 상기 백금이 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)을 이루도록 함이 바람직하다.
또한, 상기 백금은 비싼 금속재이기 때문에, 상기 전극(20)의 전체 원가를 낮추기 위해서는, 상기 금속와이어(22)의 밑면(24) 외의 부분은 전기 전도성이 우수하고 비교적 저렴한 구리와이어(28)를 사용함이 바람직하다.
이때, 상기 금속와이어(22)는 밑면이 백금코팅된 구리와이어(28)로 사용하는 것도 가능하지만, 일반적으로 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치(10)에 사용되는 전극(20)의 지름 크기는 매우 작게 형성하여야 하기 때문에 상기 밑면이 백금코팅된 구리와이어(28)를 제조하기가 어려우며, 오히려 제조비용이 더 증가하는 문제가 있다.
따라서, 본 실시 예에서와 같이, 상기 금속와이어(22)의 하부는 백금와이어(27)를 사용하여 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)은 상기 백금와이어(27)가 이루도록 하고, 상기 실링부(26) 외측으로 돌출되는 상기 금속와이어(22)의 상부는 구리와이어(28)를 사용하고, 상기 백금와이어(27)와 상기 구리와이어(28)를 납땜(29)하여 전기적으로 연결하는 것이 바람직하다.
도 4는 도 2에 따른 전극의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 상기 전극(20)의 제조방법(S20)은 유리관(21)에 금속와이어(22)를 삽입 관통시키는 금속와이어 삽입 관통 단계(S21)와, 상기 유리관(21)의 하부에 열을 가하여 상기 유리관(21)의 하부를 실링하는 유리관 하부 실링 단계(S22)와, 상기 실링된 유리관(21)의 하부 밑면(23)을 연마하여 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 유리관(21)의 밑면(23)과 평평한 상태로 노출되도록 하는 연마 단계(S23)와, 상기 유리관(21)의 상부에 실리콘을 도포하여 상기 금속와이어(22)가 돌출된 상태로 상기 유리관(21)의 상부를 실링하는 유리관 상부 실링 단계(S24)를 포함할 수 있다.
도면에는 상기 연마 단계(S23) 이후에 상기 유리관 상부 실링 단계(S24)가 행해지는 것이 도시되지만, 상기 유리관 상부 실링 단계(S24)는 상기 금속와이어 삽입 관통 단계(S21) 이후에 행해지는 것으로, 상기 유리관 하부 실링 단계(S22)와 상기 연마 단계(S23) 이전에 행해질 수도 있으며, 본 발명은 이에 한정하지 않는다.
한편, 상기 금속와이어(22)는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)을 이루어 상기 평평한 유리관(21)의 밑면(23)에 노출되는 백금와이어(27)와, 상기 백금와이어(27)에 연결되며 상기 유리관(21)의 상부로 돌출되는 구리와이어(28)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
이를 위해, 상기 제조방법(S20)은 상기 백금와이어(27)와 상기 구리와이어(28)를 납땜(29)에 의해 연결하는 금속와이어 형성 단계(S25)를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 전극(20)과 제조방법(S20)에 의하면, 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치(10)에 사용되는 전극(20)을 쉽게 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5에 따른 전극의 밑면을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 따른 전극(30)은 열경화성 수지로 이루어지는 몸체(33)와, 상기 몸체(33)의 중심부를 관통한 상태로 인서트 몰딩되는(insert-molding) 금속와이어(22)를 포함할 수 있다.
또한, 도 6에서 보이는 바와 같이, 상기 몸체(33)의 밑면(34)의 중심부에는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 몸체(33)의 밑면(34)과 평평한 상태로 노출될 수 있다.
예를 들어, 상기 몸체(33)의 밑면(34)을 사포 등으로 연마하는 방법에 의해 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 몸체(33)의 밑면(34)과 평평한 상태로 노출되도록 할 수 있다.
상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 유리관(21)의 밑면(23)과 평평한 상태로 노출되도록 하는 것은 전기화학 전착에 의한 적층 품질을 향상시키기 위한 것임은 전술한 바와 같다.
또한, 상기 금속와이어(22)의 상부는 상기 몸체(33)의 상부 외측으로 돌출될 수 있다.
그러면, 도 1에서 보이는 바와 같이, 상기 전극(20)의 하부가 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지되면, 상기 금속와이어(22)는 상기 몸체(33)에 의해 둘러싸인 상태에서 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)만이 상기 전해액(11)에 노출될 수 있으며, 상기 몸체(33)의 상부 외측으로 돌출된 상기 금속와이어(22)의 상부를 통해 상기 금속와이어(22)에 전원을 인가할 수 있다.
따라서, 상기 전극(20)의 하부가 상기 터브(12)에 수용된 전해액(11)에 침지된 상태에서 상기 전원공급부(15)를 통해 상기 금속와이어(22)로 전원을 인가하면, 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)과 마주하는 상기 기판(13) 상의 영역에 상기 전해액(11)에 포함된 금속이온이 전착되어 적층이 이루어질 수 있으며, 이때 상기 몸체(33)는 상기 금속와이어(22)를 둘러싸고 있는 절연막의 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 몸체(33)의 하부(35)는 테이퍼(taper) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체(33)의 하부(35)는 보링가공에 의해 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 상기 몸체(33)의 하부(35)가 테이퍼 형상을 가지면, 전착시 발생하는 기포 등이 상기 몸체(33)의 하부(35)에 흡착되어 전착(electrochemical deposition)을 방해하는 것을 방지하여 전착 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 금속와이어(22)는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)을 이루어 상기 몸체(33)의 밑면(34)에 노출되는 백금와이어(27)와, 상기 백금와이어(27)에 연결되며 상기 몸체(33)의 상부로 돌출되는 구리와이어(28)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 7은 도 5에 따른 전극의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 상기 전극(30)의 제조방법(S30)은 중공홀을 가지는 금형을 준비하는 금형 준비 단계(S31)와, 상기 중공홀에 금속와이어(22)를 삽입 관통시키는 금속와이어 삽입 관통 단계(S32)와, 상기 금속와이어(22)를 상기 중공홀의 중심부에 정렬하여 고정하는 금속와이어 고정 단계(S33)와, 상기 중공홀에 열경화성 수지를 주입하여 경화시켜 상기 금속와이어(22)가 상기 중공홀을 관통한 상태로 인서트 몰딩된 상기 전극(30)의 몸체(33)를 형성하는 인서트 몰딩 단계(S34)와, 상기 금속와이어(22)가 관통한 채로 인서트 몰딩된 상기 몸체(33)를 상기 금형으로부터 분리하는 금형 분리 단계(S35)와, 상기 금속와이어(22)가 관통한 채로 인서트 몰딩된 상기 몸체(33)의 밑면(34)을 연마하여 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)을 상기 몸체(33)의 밑면(34)과 평평하게 하는 연마 단계(S36)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제조방법(S30)은 상기 금속와이어(22)가 인서트 몰딩된 몸체(33)의 하부를 테이퍼 형상으로 가공하는 가공 단계(S37)를 더 포함할 수 있다.
상기 금형은 유리관이 사용될 수 있으며, 상기 금형 분리 단계(S35)는 상기 유리관을 파손시켜 제거하는 단계일 수 있다.
한편, 상기 금속와이어(22)는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)을 이루어 상기 몸체(33)의 밑면(34)에 노출되는 백금와이어(27)와, 상기 백금와이어(27)에 연결되며 상기 몸체(33)의 상부로 돌출되는 구리와이어(28)를 포함할 수 있으며, 상기 제조방법(S30)은 상기 백금와이어(27)와 상기 구리와이어(28)를 납땜(29)에 의해 연결하는 금속와이어 형성 단계를 더 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 전극(30)과 제조방법(S30)에 의하면, 전술한 실시 예에 따른 전극(20)과 제조방법(S20)과 비교하여, 상기 몸체(33)의 상부와 하부를 별도로 실링할 필요가 없으며, 내구성을 향상시킬 수 있으며, 작업자의 숙련도와 무관하게 동일하고 일정한 전극을 제조할 수 있다.
도 8은 도 5에 따른 전극을 제조하는 장치를 개략적으로 나타내는 수직단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전극 제조장치(100)는 베이스(102)와, 상기 베이스(102) 일측에 수직하게 구비되는 수직지지부(104)와, 상기 수직지지부(104)의 일측으로 수평으로 연장되는 제1수평지지부(110)와, 상기 수직지지부(104)의 일측으로 수평으로 연장되되 상기 제1수평지지부(110) 상부에 위치하는 제2수평지지부(120)와, 상기 제1수평지지부(110)에 구비되는 금형지지부(130)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금형지지부(130)에는 중공홀(133)을 가지는 금형(134)이 안착되는 금형안착부(135)가 마련되며, 상기 금형안착부(135)의 하부에는 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 금속와이어(22)의 하단이 삽입되는 삽입홀(137)이 형성될 수 있다.
상기 금형(135)의 중공홀(133)은 열경화성 수지가 주입되어 경화되는 공간으로서, 상기 중공홀(133)의 크기는 제조하고자 하는 전극(30)의 몸체(33) 크기를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1수평지지부(110)에는 상기 금형지지부(130)가 안착하는 안착부(114)가 마련되고, 상기 금형지지부(130)는 상기 안착부(114)에 탈착가능하게 구비될 수 있다.
또한, 상기 금형지지부(130)는 상기 금형(134)이 상기 금형안착부(135)에 억지끼움되도록 탄성재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 금형지지부(130)는 고무재질로 이루어질 수 있다.
그러면, 상기 금형안착부(135)가 상기 금형(134)의 크기에 따라 마련된 복수의 금형지지부(130)를 준비하고, 상기 복수의 금형지지부(130) 중 어느 하나를 상기 안착부(114)에 탈착시킴으로써, 다양한 크기의 전극(30) 제조가 가능해질 수 있다.
또한, 상기 제조장치(100)는 상기 제2수평지지부(120)에 구비되어 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 금속와이어(22)의 상단을 고정하는 제1고정부(125)를 포함할 수 있다.
그러면, 상기 금속와이어(22)는 상단이 상기 제1고정부(125)에 고정됨으로써 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 상태를 유지할 수 있다.
상기 제1고정부(125)는 상기 금속와이어(22)의 상단을 고정하는 다양한 형태로 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1고정부(125)는 상기 금속와이어(22)의 상단을 클램핑하는 클램프 형태로 구비될 수도 있으며, 상기 금속와이어(22)의 상단을 부착하여 고정하는 테이프, 접착제 등의 형태로 구비될 수도 있으며, 본 발명은 상기 제1고정부(125)의 구체적인 구성에 의해 한정하지 않는다.
또한, 상기 제조장치(100)는 상기 제2수평지지부(120) 상부에 위치하여 상기 금형안착부(135)에 안착된 금형(134)의 중공홀(133)로 열경화성 수지를 주입하는 열경화성 수지 공급부(103)를 포함할 수 있다.
상기 열경화성 수지는 에폭시(epoxy) 수지가 사용될 수 있다.
또한, 상기 금형(134)은 유리관이 사용될 수 있다.
한편, 상기 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치(10)에 있어서, 전착이 이루어지는 영역은 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 마주하고 있는 기판(13)상의 영역이기 때문에, 정밀한 3차원 금속 프린팅을 위해서는 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)을 상기 몸체(33)의 밑면(34) 중심부에 위치시킬 필요가 있다.
따라서, 상기 전극(30)을 제조하는 경우, 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 상기 전극(30)의 몸체(33) 밑면(34) 중심부에 위치되도록 하는 것이 중요하다.
이를 위해, 상기 삽입홀(137)은 상기 중공홀(133)의 중심부에 위치할 수 있다. 그러면, 상기 금속와이어(22)를 상기 전극(30)의 밑면(33)에 해당하는 상기 중공홀(133)의 밑면 중심부에 정렬시킬 수 있다.
또한, 상기 금속와이어(22)를 상기 중공홀(133)의 밑면 중심부에 정렬시킨 상태로 고정되도록 할 필요가 있다.
상기 금속와이어(22)가 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 상태에서 열경화성 수지가 상기 중공홀(133)로 주입되는데, 이때 주입되는 열경화성 수지에 의해 상기 금속와이어(22)가 움직여져 상기 중공홀(133)의 중심부 정렬이 틀어질 수 있기 때문이다.
이를 위해, 상기 삽입홀(137)은 상기 금속와이어(22)의 하단이 억지끼움될 수 있도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 삽입홀(137)은 고무 등의 탄성재질로 이루어지고, 상기 삽입홀(137)의 크기는 상기 금속와이어(22)의 크기와 동일한 크기를 가지도록 형성될 수 있다.
또는, 상기 삽입홀(137)의 크기는 상기 금속와이어(22)의 크기보다 오차범위 내에서의 범위 크기만큼 크게 형성될 수 있다. 그러면, 상기 금속와이어(22)를 쉽게 상기 삽입홀(137)에 끼울 수 있으며, 상기 삽입홀(137)에 끼워진 금속와이어(22)가 움직이게 되더라도 상기 오차범위 내에서 움직일 수 있게 된다.
또한, 상기 제2수평지지부(120)에는 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 금속와이어(22)의 상부를 지지하며, 상기 중공홀(133)의 중심부의 수직평면상에 위치하는 제1지지면(123)이 구비될 수 있다.
그러면, 상기 금속와이어(22)는 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 상태에서,하단은 상기 삽입홀(137)에 끼워지고, 상단은 상기 제1고정부(125)에 고정되고, 상기 금속와이어(22)의 상부는 상기 제1지지면(123)에 지지됨에 따라, 상기 중공홀(133)의 중심부에 정렬된 상태로 고정될 수 있다.
또한, 상기 제조장치(100)는 상기 수직지지부(104)의 일측으로부터 수평으로 연장되되, 상기 제1수평지지부(110)의 하부에 위치하는 제3수평지지부(140)를 포함할 수 있다.
상기 제3수평지지부(140)에는 상기 삽입홀(137)에 삽입 관통된 금속와이어(22)의 하부를 지지하며, 상기 중공홀(133)의 중심부의 수직평면상에 위치하는 제2지지면(142)이 구비될 수 있다.
그러면,상기 금속와이어(22)는 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 상태에서,하단은 상기 삽입홀(137)에 끼워져 관통되고, 상단은 상기 제1고정부(125)에 고정되고, 상기 금속와이어(22)의 상부는 상기 제1지지면(123)에 지지되고, 상기 삽입홀(137)에 삽입 관통된 상기 금속와이어(22)의 하부는 상기 제2지지면(142)에 지지됨에 따라, 상기 중공홀(133)의 중심부에 정렬된 상태로 고정될 수 있다.
한편, 상기 금속와이어(22)는 상기 중공홀(133)의 하부로 돌출되어 상기 삽입홀(137)에 삽입되는 백금와이어(27)와, 상기 백금와이어(27)의 상부에 연결되어 상기 제1지지면(123)에 지지되는 제1구리와이어(281)와, 상기 백금와이어(27)의 하부에 연결되어 상기 제2지지면(142)에 지지되는 제2구리와이어(283)를 포함할 수 있다.
이는 상기 백금와이어(27)의 밑면이 상기 전극(30)의 몸체(33) 밑면(34) 중심부에 노출되도록 함과 동시에, 제조원가를 감소시키기 위한 것으로서, 이에 대한 상세한 설명은 상술한 바와 같다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 제2수평지지부의 수평단면도이고, 도 10은 도 9에 따른 제2수평지지부를 좌측에서 우측으로 바라본 상태의 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 제2수평지지부(120)의 제1지지면(123)에는 상기 금속와이어(22)의 상부 예를 들어, 상기 제1구리와이어(281)가 끼워지는 제1수직홈부(127)가 형성될 수 있다.
상기 제1수직홈부(127)는 상기 중공홀(133)의 중심부 상에 수직방향으로 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1수직홈부(127)는 상기 제1수직홈부(127)의 중앙이 상기 중공홀(133)의 중심선(132) 상에 위치하도록 수직방향으로 길게 형성될 수 있다.
그러면, 상기 금속와이어(22)는 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 상태에서,하단은 상기 삽입홀(137)에 끼워지고, 상단은 상기 제1고정부(125)에 고정되고, 상기 금속와이어(22)의 상부는 상기 제1수직홈부(127)에 끼워지게 됨에 따라, 상기 중공홀(133)의 중심부에 정렬된 상태로 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 상기 금속와이어(22)는 상기 중공홀(133)의 하부로 돌출되어 상기 삽입홀(137)에 삽입되는 백금와이어(27)와, 상기 백금와이어(27)의 상부에 연결되어 상기 제1수직홈부(127)에 끼워지는 제1구리와이어(281)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
한편, 도면에는 도시되지 않지만, 상기 제3수평지지부(140)의 상기 제2지지면(142)에는, 상기 제2수평지지부(120)의 상기 제1지지면(123)과 마찬가지로, 상기 금속와이어(22)의 하부 예를 들어, 상기 제2구리와이어(283)가 끼워지는 제2수직홈부가 형성될 수 있다.
상기 제1수직홈부(127)와 마찬가지로, 상기 제2수직홈부는 상기 중공홀(133)의 중심부 상에 수직방향으로 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2수직홈부는 상기 제2수직홈부의 중앙이 상기 중공홀(133)의 중심선(132) 상에 위치하도록 수직방향으로 길게 형성될 수 있다.
그러면, 상기 금속와이어(22)는 상기 중공홀(133)에 삽입 관통된 상태에서,하단은 상기 삽입홀(137)에 끼워져 관통되고, 상단은 상기 제1고정부(125)에 고정되고, 상기 금속와이어(22)의 상부는 상기 제1수직홈부(127)에 끼워지고, 상기 삽입홀(137)에 삽입 관통된 상기 금속와이어(22)의 하부는 상기 제2수직홈부에 끼워지게 됨에 따라, 상기 중공홀(133)의 중심부에 정렬된 상태로 보다 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 상기 금속와이어(22)는 상기 중공홀(133)의 하부로 돌출되어 상기 삽입홀(137)에 삽입되는 백금와이어(27)와, 상기 백금와이어(27)의 상부에 연결되어 상기 제1수직홈부(127)에 끼워지는 제1구리와이어(281)와, 상기 백금와이어(27)의 하부에 연결되어 상기 제2수직홈부에 끼워지는 제2구리와이어(283)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
상기와 같은 구성을 가지는 전극 제조장치(100)에 의하면, 상기 전극(30)의 몸체(33) 밑면(34) 중심부에 상기 금속와이어(22)의 밑면(24)이 위치하도록 쉽게 제조할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극과, 상기 전극의 제조방법과, 상기 전극의 제조장치에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
10 : 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치
20, 30 : 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극
100 : 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조장치
20, 30 : 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극
100 : 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조장치
Claims (14)
- 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극에 있어서,
유리관;
상기 유리관을 관통하는 금속와이어; 및
상기 금속와이어가 돌출된 상태로 상기 유리관의 상부를 실링하는 실링부;를 포함하고,
상기 유리관의 하부는 실링되고,
상기 실링된 유리관의 하부 밑면의 중심부에는 상기 금속와이어의 밑면이 상기 유리관의 하부 밑면과 평평한 상태로 노출되는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속와이어는 상기 금속와이어의 밑면을 이루는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 실링부 외측으로 돌출되는 구리와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극. - 제 1 항에 있어서,
상기 유리관의 하부 실링은 상기 유리관의 하부에 열을 가하여 형성되고,
상기 실링부는 상기 유리관의 상부를 실리콘으로 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 전극을 이용한 3차원 프린팅 장치에 있어서,
전해액을 수용하는 터브;
상기 터브에 수용된 전해액에 침지된 상태로 놓여지는 기판;
상기 전극이 고정되는 전극홀더;
상기 기판과 상기 전극에 전원을 인가하는 전원공급부;
상기 전극홀더의 움직임을 조절하는 구동부; 및
상기 구동부와 상기 전원공급부를 제어하여 상기 기판 상에 상기 전해액에 포함된 금속이온을 선택적으로 전착시켜 적층하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치. - 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법에 있어서,
유리관에 금속와이어를 삽입 관통시키는 금속와이어 삽입 관통 단계;
상기 유리관의 하부에 열을 가하여 상기 유리관의 하부를 실링하는 유리관 하부 실링 단계;
상기 실링된 유리관의 하부를 연마하여 상기 금속와이어의 밑면이 상기 유리관의 밑면과 평평한 상태로 노출되도록 하는 연마 단계; 및
상기 유리관의 상부에 실리콘을 도포하여 상기 금속와이어가 돌출된 상태로 상기 유리관의 상부를 실링하는 유리관 상부 실링 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 금속와이어는 상기 금속와이어의 밑면을 이루어 상기 평평한 유리관의 밑면에 노출되는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 유리관의 상부로 돌출되는 구리와이어를 포함하고,
상기 제조방법은 상기 백금와이어와 상기 구리와이어를 연결하는 금속와이어 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조방법. - 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극에 있어서,
열경화성 수지로 이루어지는 몸체와, 상기 몸체의 중심부를 관통한 상태로 인서트 몰딩되는(insert-molding) 금속와이어를 포함하고,
상기 몸체의 밑면의 중심부에는 상기 금속와이어의 밑면이 상기 몸체의 밑면과 평평한 상태로 노출되고,
상기 금속와이어의 상부는 상기 몸체의 상부 외측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극. - 제 7 항에 있어서,
상기 금속와이어는 상기 몸체의 밑면의 중심부에 노출되는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 몸체 상부 외측으로 돌출되는 구리와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극. - 제 7 항에 있어서,
상기 몸체의 하부는 테이퍼(taper) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극. - 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 전극을 이용한 3차원 프린팅 장치에 있어서,
전해액을 수용하는 터브;
상기 터브에 수용된 전해액에 침지된 상태로 놓여지는 기판;
상기 전극이 고정되는 전극홀더;
상기 기판과 상기 전극에 전원을 인가하는 전원공급부;
상기 전극홀더의 움직임을 조절하는 구동부; 및
상기 구동부와 상기 전원공급부를 제어하여 상기 기판 상에 상기 전해액에 포함된 금속이온을 선택적으로 전착시켜 적층하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치. - 전기화학 전착에 의한 적층법을 이용하여 기판에 금속원료를 선택적으로 적층시킬 수 있는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치에 사용되는 전극의 제조방법에 있어서,
중공홀을 가지는 금형을 준비하는 금형 준비단계;
상기 중공홀에 금속와이어를 삽입 관통시키는 금속와이어 삽입 관통 단계;
상기 금속와이어를 상기 중공홀의 중심부에 정렬하여 고정하는 금속와이어 고정 단계;
상기 중공홀에 열경화성 수지를 주입하여 경화시켜 상기 금속와이어가 상기 중공홀을 관통한 상태로 인서트 몰딩된 상기 전극의 몸체를 형성하는 인서트 몰딩 단계;
상기 금속와이어가 관통한 채로 인서트 몰딩된 상기 몸체를 상기 금형으로부터 분리하는 금형 분리 단계; 및
상기 금속와이어가 관통한 채로 인서트 몰딩된 상기 몸체의 밑면을 연마하여 상기 금속와이어의 밑면을 상기 몸체의 밑면과 평평하게 하는 연마 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 전극 제조방법은 상기 금속와이어가 인서트 몰딩된 몸체의 하부를 테이퍼 형상으로 가공하는 가공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 금속와이어는 상기 금속와이어의 밑면을 이루어 상기 몸체의 밑면 중심부에 노출되는 백금와이어와, 상기 백금와이어에 연결되며 상기 몸체의 상부로 돌출되는 구리와이어를 포함하고,
상기 제조방법은 상기 백금와이어와 상기 구리와이어를 연결하는 금속와이어 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 금형은 유리관이고, 상기 금형 분리 단계는 상기 유리관을 파손시켜 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 선택적 전기화학 전착을 이용한 3차원 프린팅 장치용 전극 제조방법.
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