KR20000024962A - Method for manufacturing mold of fine pattern - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(이하, PDP라 함)의 격벽을 형성시키기 위한 미세패턴 형성용 금형의 제작방법에 관한 것으로서, 특히 레코드판의 형(型), 플라스틱 금형에 널리 채용되는 전주(Electroformiing, 전기주조법)를 이용하여 금형을 제작하는 미세패턴 형성용 금형 제작방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a fine pattern forming die for forming a partition of a plasma display panel (hereinafter referred to as a PDP). In particular, electroformiing, which is widely employed in molds and plastic molds of record plates, The present invention relates to a metal mold making method for forming a micro pattern using an electro casting method.
도 1은 종래 기술에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법이 도시된 구성도이다.1 is a block diagram showing a method for manufacturing a mold for forming a fine pattern according to the prior art.
도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 1 describes a method for manufacturing a mold for forming a micropattern according to the prior art as follows.
먼저, 황동이나 동으로 된 금속재(1)에 셰이핑(Shapping) 가공을 수행하여 상기 금속재(1)의 하면에 PDP의 격벽 모양과 반대되는 모양의 요철(1')을 형성시킨다. 이때, 상기 금속재(1)의 재질로 철을 이용하면 금형(10)의 강도가 증가되어 금형(10)으로서의 효용가치가 커지겠지만, 현재의 기술로는 철의 셰이핑 가공이 불가능하므로 금형(10)의 강도가 약한 단점이 있더라도 황동이나 동을 사용할 수밖에 없다.First, a shaping process is performed on a metal material 1 made of brass or copper to form an unevenness 1 ′ having a shape opposite to that of a partition wall of a PDP on a bottom surface of the metal material 1. At this time, when the iron is used as the material of the metal material 1, the strength of the mold 10 is increased and the utility value as the mold 10 is increased, but since the shaping processing of iron is impossible with the current technology, the mold 10 Even if the strength of the weakness is weak, you have to use brass or copper.
이후, 상기 금속재(1)에 무전해 니켈-인 도금을 실시하여 금속재(1)의 하면에 1∼3㎛ 두께의 니켈-인 도금층(5)을 형성시킨다. 이때, 상기 니켈-인 도금층(5)은 92%의 니켈과, 8%의 인으로 구성되어 있으며, 그 하면에는 상기 금속재(1)의 하면에 형성된 요철(1')과 동일한 모양의 요철(5')이 형성되어 있다. 또한, 상기한 무전해 니켈-인 도금은 얇은 두께의 도금층을 형성시키는데 장시간이 걸리기 때문에 상기 니켈-인 도금층(5)의 두께가 한정될 수밖에 없다.Thereafter, electroless nickel-phosphorus plating is performed on the metal material 1 to form a nickel-phosphorus plating layer 5 having a thickness of 1 to 3 μm on the lower surface of the metal material 1. At this time, the nickel-phosphorus plating layer 5 is composed of 92% of nickel and 8% of phosphorus, and the lower surface of the nickel-phosphorus plating layer 5 has the same concave-convex shape 5 as the concave-convex portion 1 'formed on the lower surface of the metal material 1. ') Is formed. In addition, since the electroless nickel-phosphorus plating takes a long time to form a thin layer of plating, the thickness of the nickel-phosphorus plating layer 5 is inevitably limited.
상기와 같이 황동이나 동으로된 금속재(1)에 셰이핑 가공을 수행하여 소정 형태의 요철(1')을 형성시킨 후, 상기 요철(1')이 형성된 면 위에 소정 두께의 니켈-인 도금층(5)을 형성시킴으로써 1개의 금형(10)이 완성된다.After the shaping process is performed on the metallic material 1 made of brass or copper as described above to form the irregularities 1 'of a predetermined shape, the nickel-phosphorus plating layer 5 having a predetermined thickness on the surface on which the irregularities 1' are formed. ), One mold 10 is completed.
그러나, 상기와 같은 종래의 미세패턴 형성용 금형 제작방법은 금형(10)의 재질이 황동이나 동이기 때문에 그 표면경도가 저하되어 미세패턴, 즉 PDP의 격벽을 형성시키기 위한 요철이 쉽게 파손되거나 변형되는 문제점이 있었다.However, in the conventional method for manufacturing a mold for forming a micro pattern as described above, since the material of the mold 10 is brass or copper, the surface hardness thereof is lowered, so that the irregularities for forming the micropattern, that is, the partition of the PDP, are easily broken or deformed. There was a problem.
부연하면, 황동이나 동은 열변형이 아주 심하기 때문에 니켈-인 도금층(5)의 니켈 경도를 증가시키기 위한 열처리가 불가능함은 물론 PDP의 격벽 형성 중 열변형이 발생될 우려가 큰 문제점이 있었다.In other words, since brass and copper have very severe thermal deformation, heat treatment for increasing the nickel hardness of the nickel-phosphorus plating layer 5 is not possible, and thermal deformation during the formation of the partition wall of the PDP has a great problem.
또한, 종래 기술에 의해 제작된 금형(10)은 장시간 사용으로 금형(10)의 마모가 심하여 그 수명이 짧고, 상기 금형(10)에 형성된 니켈-인 도금층(5)의 두께가 1∼3㎛로 아주 얇기 때문에 자주 재도금하여 사용해야 하는 문제점이 있었다.In addition, the mold 10 manufactured according to the prior art has a long life and abrasion of the mold 10 is short, and its life is short, and the thickness of the nickel-phosphorus plating layer 5 formed on the mold 10 is 1 to 3 µm. Because it is very thin, there was a problem that often re-plated to use.
또한, 종래의 미세패턴 형성용 금형 제작방법은 금형(10)의 수명이 다하면 그때마다 금형(10) 자체를 다시 가공하여 사용해야 하기 때문에 금형(10) 간의 가공오차가 커지고 금형(10)의 양산에 적용하기가 불가능한 문제점이 있었다.In addition, in the conventional method for manufacturing a mold for forming a fine pattern, when the life of the mold 10 expires, the mold 10 itself needs to be processed and used again each time, thereby increasing the processing error between the molds 10 and increasing the mass production of the mold 10. There was a problem that was impossible to apply.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, PDP의 격벽을 성형시키기 위한 금형을 제작하는데 전주를 이용함으로써 상기 금형의 재질에 니켈을 적용할 수 있게 되어 금형의 경도가 증가되고, 이로 인해 금형의 파손 및 열변형이 방지됨은 물론 그 수명이 연장되도록 하는 미세패턴 형성용 금형 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to apply nickel to the material of the mold by using a pole to manufacture a mold for forming the partition of the PDP, thereby increasing the hardness of the mold, The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a mold for forming a micropattern, in which the breakage and thermal deformation of the mold are prevented and the life thereof is extended.
도 1은 종래 기술에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법이 도시된 구성도,1 is a block diagram showing a method for manufacturing a mold for forming a fine pattern according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법이 도시된 구성도,2 is a block diagram showing a method for manufacturing a mold for forming a micropattern according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법이 도시된 플로우챠트이다.3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a mold for fine pattern formation according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
50 : 금형 50' : 요철50: mold 50 ': irregularities
51 : 마스터 금형 53 : 산화막51: master mold 53: oxide film
55 : 니켈-인 도금층 57 : 니켈 도금층55 nickel-phosphorus plating layer 57 nickel plating layer
59 : 도금층 61 : 지지플레이트59 plating layer 61 support plate
63 : 접착제63: adhesive
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법의 특징은, 미세패턴과 같은 모양의 요철이 상면에 형성된 마스터 금형을 제작하는 제 1 과정과, 상기 마스터 금형 위에 소정 두께의 도금층을 형성시킨 후 상기 도금층을 마스터 금형으로부터 분리시켜 미세패턴과 반대되는 모양의 요철이 하면에 형성된 도금층을 제작하는 제 2 과정과, 상기 도금층과 도금층을 지지할 지지플레이트를 접합하여 금형을 완성시키는 제 3 과정으로 이루어진 것이다.A feature of the method for manufacturing a micropattern forming mold according to the present invention for achieving the above object is a first process of manufacturing a master mold formed on the upper surface of the concave-convex shape, such as a fine pattern, and of a predetermined thickness on the master mold After forming the plating layer to separate the plating layer from the master mold to form a plating layer formed on the lower surface of the concave-convex shape opposite to the fine pattern, and to join the plate to support the plating layer and the plating layer to complete the mold It is a third process.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 제 1 과정과 제 2 과정 사이에는 마스터 금형과 도금층의 분리가 용이하도록 상기 마스터 금형을 부동태 처리하여 마스터 금형의 상면에 산화막을 형성시키는 과정이 더 포함되는데 있다.In addition, an additional feature of the present invention further includes a process of forming an oxide film on an upper surface of the master mold by passivating the master mold to facilitate separation of the master mold and the plating layer between the first process and the second process. have.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 제 2 과정은 마스터 금형에 무전해 니켈-인 도금을 실시하여 상기 마스터 금형의 상면에 제 1 두께의 니켈-인 도금층을 형성시키는 제 1 단계와, 상기 마스터 금형으로부터 미세패턴과 반대되는 모양의 요철이 하면에 형성된 니켈-인 도금층을 분리시키는 제 2 단계와, 상기 니켈-인 도금층에 전기 니켈 도금을 실시하여 제 2 두께의 니켈 도금층을 형성시킴으로써 니켈-인 도금층과 니켈 도금층으로 이루어진 도금층을 완성하는 제 3 단계로 이루어지는데 있다.Further, an additional feature of the present invention is that the second process is a first step of forming an electroless nickel-phosphorus plating on the master mold to form a nickel-phosphorus plating layer of a first thickness on the upper surface of the master mold; A second step of separating the nickel-phosphorus plating layer formed on the lower surface of the unevenness of the shape opposite to the fine pattern from the master mold; and electroplating nickel on the nickel-phosphorus plating layer to form a nickel plating layer having a second thickness. It consists of a 3rd step of completing the plating layer which consists of a phosphorus plating layer and a nickel plating layer.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 제 2 과정과 제 3 과정 사이에는 도금층의 상면을 평평하고 매끄럽게 표면가공하는 과정이 더 포함되는데 있다.In addition, an additional feature of the present invention further includes a step of flatly and smoothly surface-processing the upper surface of the plating layer between the second process and the third process.
또한, 본 발명의 부가적인 특징은, 상기 제 3 과정은 도금층과 지지플레이트를 접착제를 이용하여 접합시키는 제 1 단계와, 상기 도금층 및 지지플레이트를 소정의 온도에서 열처리하여 도금층의 경도를 증가시키는 제 2 단계로 이루어지는데 있다.Further, an additional feature of the present invention is that the third process is a first step of bonding the plating layer and the support plate using an adhesive, and the heat treatment of the plating layer and the support plate at a predetermined temperature to increase the hardness of the plating layer. There are two stages.
상기와 같이 구성된 본 발명은 니켈에 의하여 금형의 경도가 증가되므로 금형의 파손 및 열변형이 방지됨은 물론 그 수명이 연장되고, 마스터 금형을 여러번 재사용할 수 있으므로 금형 간의 가공오차가 감소됨은 물론 금형의 양산이 가능하게 되는 이점이 있다.According to the present invention configured as described above, since the hardness of the mold is increased by nickel, the mold is prevented from being damaged and thermally deformed, as well as its life is extended, and the master mold can be reused many times, thereby reducing processing errors between molds. There is an advantage that mass production is possible.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법이 도시된 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법이 도시된 플로우챠트이다.2 is a block diagram illustrating a method for manufacturing a mold for forming a micropattern according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a mold for forming a micropattern according to the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 2 and 3 will be described in the mold manufacturing method for forming a micropattern according to the present invention.
먼저, S10에서 플라스틱이나, 황동, 동, 스테인레스 등의 재질로 이루어진 마스터 금형(51)을 제작한다. 이때, 상기 마스터 금형(51)의 상면에는 PDP의 격벽 모양의 요철(51')이 형성되어 있다.First, in S10 to produce a master mold 51 made of a material such as plastic, brass, copper, stainless steel. At this time, the barrier rib-shaped unevenness 51 'of the PDP is formed on the upper surface of the master mold 51.
이후, S20에서 상기 마스터 금형(51)을 부동태 처리하여 마스터 금형(51)의 상면에 산화막(53)을 형성시킨다. 이러한 부동태 처리는 상기 마스터 금형(51)이 화학적 또는 전기 화학적으로 용해 또는 반응하는 것을 정지시키기 위한 것이며, 상기한 산화막(53)을 형성시키기 위해 크롬산을 이용하는 것이 일반적이다.Thereafter, the master mold 51 is passivated to form an oxide film 53 on the upper surface of the master mold 51. This passivation treatment is for stopping the dissolution or reaction of the master mold 51 chemically or electrochemically, and it is common to use chromic acid to form the oxide film 53 described above.
이후, S30에서 상기 마스터 금형(51)에 무전해 니켈-인 도금을 실시하여 상기 S20을 통해 산화막(53)이 형성된 마스터 금형(51) 위에 5∼20㎛ 두께의 니켈-인 도금층(55)을 형성시킨다.Thereafter, electroless nickel-phosphorus plating is performed on the master mold 51 in S30 to form a nickel-phosphorus plating layer 55 having a thickness of 5 to 20 μm on the master mold 51 on which the oxide film 53 is formed through S20. To form.
이후, S40에서 상기 마스터 금형(51)으로부터 니켈-인 도금층(55)을 분리한다. 이때, 상기 마스터 금형(51)과 니켈-인 도금층(55)의 분리는 상기 산화막(53)에 의하여 훨씬 용이하게 이루어지며, 상기 마스터 금형(51)으로부터 분리된 니켈-인 도금층(55)의 하면에는 마스터 금형(51)의 상면에 형성된 요철(51')과 반대되는 모양의 요철(55')이 형성되게 된다. 즉, 상기 니켈-인 도금층(55)의 하면에는 PDP의 격벽 모양과 반대되는 모양의 요철(55')이 형성된다.Thereafter, the nickel-phosphorus plating layer 55 is separated from the master mold 51 in S40. At this time, the separation of the master mold 51 and the nickel-phosphorus plating layer 55 is made easier by the oxide film 53, and the lower surface of the nickel-phosphorus plating layer 55 separated from the master mold 51. The concave-convex 55 'having a shape opposite to the concave-convex 51' formed on the upper surface of the master die 51 is formed. That is, the unevenness 55 'having the shape opposite to the partition shape of the PDP is formed on the bottom surface of the nickel-phosphorus plating layer 55.
이후, S50에서 상기 니켈-인 도금층(55)에 전기 니켈 도금을 실시하여 상기 니켈-인 도금층(55)의 상면에 소정 두께의 니켈 도금층(57)을 형성시킨다.Thereafter, the nickel-phosphorus plating layer 55 is electro-nickel-plated in S50 to form a nickel plating layer 57 having a predetermined thickness on the upper surface of the nickel-phosphorus plating layer 55.
이때, 상기 S50에서 무전해 니켈-인 도금을 실시하지 않고 전기 니켈 도금을 실시하는 이유는, 무전해 니켈-인 도금이 장시간 동안 얇은 두께의 니켈-인 도금층(55)을 형성시키는데 반해 전기 니켈 도금은 단시간 동안 두꺼운 두께의 니켈 도금층(57)을 형성시킬 수 있어 금형(50)의 제작시간이 현저히 단축되기 때문이다.In this case, the reason why electro-nickel plating is performed without electroless nickel-phosphorus plating in S50 is that electroless nickel-phosphorus plating forms a thin nickel-phosphorus plating layer 55 for a long time. This is because the nickel plating layer 57 having a thick thickness can be formed for a short time, so that the production time of the mold 50 is significantly shortened.
이후, S60에서 상기 니켈 도금층(57)에 표면가공을 실시하여 니켈 도금층(57)의 상면을 평평하고 매끄럽게 함으로써 상기 니켈 도금층(57)과 니켈-인 도금층(55)으로 이루어진 도금층(59)을 만든다.Subsequently, surface treatment is performed on the nickel plating layer 57 in S60 to flatten and smooth the top surface of the nickel plating layer 57 to form a plating layer 59 including the nickel plating layer 57 and the nickel-phosphorus plating layer 55. .
이후, S70에서 상기 도금층(59)과 도금층(59)을 지지할 지지플레이트(61)를 실리콘 타입의 접착제(63)를 이용하여 접합시킨 후, S80에서 상기 도금층(59)을 이루는 니켈의 경도를 증가시키기 위해 상기 도금층(59) 및 지지플레이트(61)를 400℃의 온도에서 1시간 동안 열처리한다. 이때, 상기한 니켈의 경도는 약 2배 정도 증가하게 된다.Subsequently, after bonding the support plate 61 to support the plating layer 59 and the plating layer 59 in S70 using a silicone type adhesive 63, the hardness of nickel forming the plating layer 59 in S80 is determined. In order to increase the plating layer 59 and the support plate 61 is heat-treated for 1 hour at a temperature of 400 ℃. At this time, the hardness of the nickel is increased by about 2 times.
상기와 같이 니켈-인 도금층(55)과 니켈 도금층(57)으로 이루어진 도금층(59)과 지지플레이트(61)를 접합시킨 후 열처리까지 수행함으로써 하면에 PDP의 격벽 모양과 반대되는 모양의 요철(50')이 형성된 금형(50)이 완성된다.As described above, by bonding the plating layer 59 made of the nickel-phosphorus plating layer 55 and the nickel plating layer 57 and the support plate 61 to heat treatment, the concave-convex shape 50 as opposed to the partition shape of the PDP is formed on the bottom surface. The mold 50 in which ') is formed is completed.
상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법은 마스터 금형(51)을 약 10번 정도 재사용하여 도금층(59)을 형성시킬 수 있으므로 금형(50) 간의 가공오차가 작고 금형(50)의 양산이 가능하게 되는 이점이 있다.In the method for manufacturing a micropattern forming mold according to the present invention, which is constructed and operated as described above, the plating layer 59 may be formed by reusing the master mold 51 about 10 times, so that processing errors between the molds 50 are small and the molds are reduced. There is an advantage that mass production of (50) becomes possible.
또한, 본 발명은 도금층(59)과 지지플레이트(61)의 접합 후 상기 도금층(59)의 니켈 경도를 증가시키기 위한 열처리가 가능하게 되므로 금형(50)의 표면경도가 증가됨은 물론 미세패턴, 즉 PDP의 격벽 형성 중 금형(50)의 열변형이 제거되어 금형(50)의 파손 및 변형이 감소되고 금형(50)의 수명이 연장되는 이점이 있다.In addition, since the heat treatment is possible to increase the nickel hardness of the plating layer 59 after the bonding of the plating layer 59 and the support plate 61, the surface hardness of the mold 50 is increased, as well as a fine pattern, that is, Thermal deformation of the mold 50 is removed during the formation of the barrier rib of the PDP, thereby reducing damage and deformation of the mold 50 and extending the life of the mold 50.
또한, 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 금형 제작방법은 마스터 금형(51)만 다른 형태로 교체하면 동일한 설비를 이용하여 다양한 형태의 금형(50)을 제작할 수 있으므로 설비의 효율성이 뛰어나고 금형(50)의 제작가격이 절감되는 이점이 있다.In addition, the method for manufacturing a mold for forming a micropattern according to the present invention can manufacture various molds 50 using the same equipment by replacing only the master mold 51 with a different form, so that the equipment efficiency is excellent and the mold 50 can be manufactured. There is an advantage in reducing the production price of the.
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