KR20060036182A - Method for making metal mesh for field emission display - Google Patents
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Abstract
전계방출소자용 메탈 메시의 제조방법이 개시된다. 금속전극 위에 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트를 설계된 패턴에 따라 노광 및 현상하며, 패터닝된 포토레지스트 사이에 도금체를 이용하여 전주를 실시한 후, 포토레지스트를 제거하고 금속전극으로부터 전주된 도금체를 분리한다. 압연으로 인한 금속박판의 두께 제한과 에칭한계로 인한 메시 선폭 제한을 극복할 수 있다.Disclosed is a method of manufacturing a metal mesh for a field emission device. Applying photoresist on the metal electrode, exposing and developing the photoresist according to the designed pattern, carrying out electroplating using the plating material between the patterned photoresist, removing the photoresist and removing the plating material transferred from the metal electrode. Separate. It is possible to overcome the limitation of the thickness of the metal sheet due to the rolling and the mesh line width limitation due to the etching limit.
FED, 전주, 선폭, 니켈, 열팽창계수, 이온농도, 전류밀도, 메시FED, pole, line width, nickel, coefficient of thermal expansion, ion concentration, current density, mesh
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 보여주는 공정도이다.1 is a process chart showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 2는 여러 샘플들을 대상으로 하는 TMA 측정결과를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing TMA measurement results for several samples.
본 발명은 전계방출소자용 메탈 메시의 제조방법에 관한 것으로, 특히 전주법을 이용하여 메탈 메시를 제작함으로써 압연으로 인한 소재의 두께 제한과 에칭한계로 인한 메시 선폭 제한을 극복한 전계방출소자용 메탈 메시의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a metal mesh for a field emission device, in particular a metal mesh for a field emission device that overcomes the thickness limitation of the material due to the rolling and the mesh line width limitation due to the etching limit by manufacturing the metal mesh using the pole casting method It relates to a method for producing a mesh.
일반적으로, 전계방출소자(Field Emission Display; FED)에서 메탈 메시(metal mesh)는 방출되는 전자를 집속하는 역할을 한다.In general, in a field emission display (FED), a metal mesh serves to focus emitted electrons.
이러한 메탈 메시를 제조하기 위하여 종래에는 주로 포토 에칭방법이 적용되어 왔다.In order to manufacture such a metal mesh, conventionally, a photo etching method has been mainly applied.
종래의 메탈 마스크의 제조방법을 구체적으로 살펴보면, 압연방식으로 금속 박판을 제조하고 여기에 포토레지스트를 코팅한 후 UV 노광 및 현상을 거쳐 패터닝을 하고 습식 에칭을 통하여 메탈 메시를 제조하였다.Looking at the manufacturing method of a conventional metal mask in detail, by manufacturing a metal thin plate by a rolling method and coating a photoresist on it, and then patterned through UV exposure and development, a metal mesh was manufactured by wet etching.
그러나, 이러한 종래의 포토 에칭방법으로 메탈 메시를 제조하는 경우 여러 가지의 문제점이 발생하였다.However, when manufacturing the metal mesh by the conventional photo etching method, various problems have occurred.
먼저, 압연의 한계로 인하여 금속박판 두께가, 예를 들어, 50㎛ 정도로 제한되기 때문에 결과적으로 제작 가능한 메탈 메시의 두께도 한계를 갖는다는 문제점이 있다.First, since the thickness of the metal thin plate is limited, for example, about 50 μm due to the limitation of rolling, there is a problem that the thickness of the metal mesh that can be produced as a result also has a limitation.
또한, 메탈 메시의 선폭은 습식 에칭의 한계 내에서 구현 가능하므로, 습식 에칭에 의할 경우 선폭에 한계가 있다는 문제점이 있다.In addition, since the line width of the metal mesh can be implemented within the limits of the wet etching, there is a problem in that the line width is limited by the wet etching.
한편, 메탈 메시가 설치되는 FED의 구조를 보면, 메탈 메시 - 절연체 - 도전성 전극(에미터 전극) - 기판의 구성을 가지며, 진공패키징 공정시 기판의 온도가 상승함에 따라 메탈 메시와 절연체는 각각의 열팽창계수에 따라 팽창한다. 따라서, 메탈 메시와 절연체의 열팽창계수가 다를 경우, 메탈 메시가 박리되는 현상이 발생한다. On the other hand, in the structure of the FED where the metal mesh is installed, it has a structure of metal mesh-insulator-conductive electrode (emitter electrode)-substrate, and as the temperature of the substrate increases during the vacuum packaging process, the metal mesh and the insulator are respectively It expands according to the coefficient of thermal expansion. Therefore, when the thermal expansion coefficients of the metal mesh and the insulator are different, the metal mesh may be peeled off.
따라서, 본 발명의 목적은 압연으로 인한 금속박판의 두께 제한과 에칭한계로 인한 메시 선폭 제한을 극복한 전계방출소자용 메탈 메시의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a metal mesh for a field emission device that overcomes the thickness limitation of a metal thin plate due to rolling and the mesh line width limitation due to an etching limit.
본 발명의 다른 목적은 메탈 메시를 적용하여 FED를 진공 패키징할 때 갈라짐이나 들뜸이 생기지 않는 메탈 메시를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a metal mesh that does not cause cracking or lifting when vacuum packaging the FED by applying the metal mesh.
본 발명의 다른 목적과 특징들은 이하에 서술되는 바람직한 실시예를 통하여 명확하게 이해될 것이다.Other objects and features of the present invention will be clearly understood through the preferred embodiments described below.
본 발명에 따르면, 금속전극 위에 포토레지스트를 도포하는 단계; 포토레지스트를 설계된 패턴에 따라 노광 및 현상하는 단계; 패터닝된 포토레지스트 사이에 도금체를 이용하여 전주를 실시하는 단계; 포토레지스트를 제거하고, 금속전극으로부터 전주된 도금체를 분리하는 단계를 포함하는 전계방출소자용 메탈 메시의 제조방법이 개시된다.According to the invention, the step of applying a photoresist on the metal electrode; Exposing and developing the photoresist in accordance with the designed pattern; Performing electroforming using a plated body between the patterned photoresists; Disclosed is a method of manufacturing a metal mesh for a field emission device comprising removing a photoresist and separating a plated electroplated material from a metal electrode.
이러한 구성에 의하면, 메탈 메시에 있어서 압연으로 인한 금속박판의 두께 제한과 에칭한계로 인한 메시 선폭 제한을 극복할 수 있다.According to this configuration, it is possible to overcome the mesh line width limitation due to the thickness limitation and the etching limit of the metal thin plate due to the rolling in the metal mesh.
바람직하게, 도금체로 철-니켈 합금을 이용할 수 있으며, 이 경우 전주 실시 단계에서 전착조건 중 전류밀도 및 철과 니켈의 이온 농도비를 조절하여 도금체의 열팽창계수를 제어할 수 있다.Preferably, an iron-nickel alloy may be used as the plated body, and in this case, the thermal expansion coefficient of the plated body may be controlled by adjusting the current density and the ion concentration ratio of iron and nickel during the electrodeposition condition.
이러한 구성에 의하면, 메탈 메시와 접촉하는 대상과 유사한 열팽창계수를 갖도록 할 수 있어 열팽창계수의 차이로 인한 메탈 메시의 박리현상을 방지할 수 있다. According to this configuration, it is possible to have a thermal expansion coefficient similar to the object in contact with the metal mesh to prevent the peeling phenomenon of the metal mesh due to the difference in the thermal expansion coefficient.
바람직하게, 철-니켈 합금의 전주 실시 단계에서 전착조건이 전류밀도 160mA/㎠이고 철과 니켈의 이온 농도비는 1:5일 수 있다.Preferably, the electrodeposition condition in the step of carrying out the iron-nickel alloy is a current density of 160mA / ㎠ and the ion concentration ratio of iron and nickel may be 1: 5.
이러한 구성에 의하면, 메탈 메시는 글래스나 세라믹과 유사한 열팽창계수를 가질 수 있다.According to this configuration, the metal mesh can have a coefficient of thermal expansion similar to that of glass or ceramic.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 보여주는 공정도이다.1 is a process chart showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 1(a)을 참조하면, 금속전극(10), 예를 들어, 스테인레스 스틸 전극 위에 포토레지스트(20)를 도포한다.Referring to FIG. 1A, a
이어 도 1(b)과 같이, 포토레지스트(20)를 설계된 패턴에 따라 패터닝하고 UV광(100)으로 노광 및 현상한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the
이와 같은 상태에서 도 1(c)과 같이 패터닝된 포토레지스트(20) 사이에 철-니켈 합금으로 전주를 실시하여 도금체(30)를 형성한다.In such a state, the plating body 30 is formed by iron-nickel alloy between the patterned
후술하는 메탈 메시를 구성하는 도금체(30)가 이와 같이 전주법를 이용하여 형성됨으로써, 도금체(30)의 폭과 높이를 포토레지스트(20)를 이용하여 조절할 수 있다.Since the plated body 30 constituting the metal mesh to be described later is formed using the electroforming method as described above, the width and the height of the plated body 30 can be adjusted using the
따라서, 종래와 같이 압연으로 인한 금속박판의 두께 제한이나 에칭한계로 인한 메시 선폭 제한을 극복할 수 있다.Therefore, it is possible to overcome the mesh line width limitation due to the thickness limitation or etching limit of the metal thin plate due to the conventional roll.
전주(galvanoplastic)는 전기도금을 이용해서 원래의 형상과 동일한 모양의 것을 복제하는 방법을 말한다. Galvanoplastic refers to a method of replicating a shape identical to the original shape by using electroplating.
따라서, 금속전극(10)의 표면과 포토레지스트(20) 사이의 간격으로 이루어지는 공간에 금속재료를 전기적으로 도금하여 도금체(30)를 형성한다.Therefore, the plating material 30 is formed by electrically plating a metal material in a space formed between the surface of the
상기한 바와 같이, FED용 메탈 메시는 하부기판인 글래스와 동일한 열팽창계수를 가져야 하는데, 본 발명에서는 이를 위해 철-니켈 합금을 이용한다.As described above, the metal mesh for FED should have the same coefficient of thermal expansion as glass, which is the lower substrate, and the present invention uses an iron-nickel alloy for this purpose.
그러나, 철-니켈 합금 전주의 경우 두 금속간의 조성 제어가 어렵다. 즉, 전극전위의 입장에서는 니켈이온이 철이온에 비해 환원이 더 잘되어야 하지만, 철-니켈의 경우는 이와 반대의 이상합금 석출현상이 일어난다. 또한, 철의 전착이 상대적으로 많아지게 되면, 두 금속간의 격자구조 차이로 인하여 내부응력이 증가하게 되고 막질이 나빠진다.However, it is difficult to control the composition between two metals in the case of iron-nickel alloy poles. That is, from the standpoint of the electrode potential, nickel ions should be reduced better than iron ions, but iron-nickel has the opposite ideal alloy precipitation phenomenon. In addition, when the electrodeposition of iron becomes relatively large, the internal stress increases due to the lattice structure difference between the two metals and the film quality worsens.
본 발명에서는 조성비의 제어변수로 두 금속의 이온 농도비와 전류밀도로 정하여 다양한 샘플을 만들어 TMA를 측정하였다.In the present invention, TMA was measured by making various samples by setting the ion concentration ratio and the current density of two metals as control variables of the composition ratio.
[표 1]은 철과 니켈의 이온 농도비와 전류밀도에 따른 샘플들을 보여준다. 또한, 도 2는 [표 1]의 샘플들을 대상으로 하는 TMA 측정결과를 보여주는 그래프이다.Table 1 shows the samples according to the ion concentration ratio and the current density of iron and nickel. In addition, Figure 2 is a graph showing the TMA measurement results for the samples of [Table 1].
도 2에 도시된 바와 같이, 전착조건이 전류밀도 160mA/㎠이고, 철과 니켈의 이온 농도비가 1:5인 Sample-1의 조성이 글래스 또는 세라믹과 가장 유사한 열팽창계수(8 X 10-6℃)를 보여주고 있다.As shown in FIG. 2, the electrodeposition condition is 160 mA /
따라서, FED에서 메탈 메시의 하부에 글래스나 세라믹 절연체를 적용하는 경우, 진공 패키징시 열팽창계수의 차이로 인한 메탈 메시의 박리를 방지할 수 있다.Therefore, when glass or ceramic insulator is applied to the lower part of the metal mesh in the FED, peeling of the metal mesh due to the difference in thermal expansion coefficient during vacuum packaging can be prevented.
이어 도 1(d)과 같이 도금체(30)를 금속전극(10)으로부터 분리하여 메탈 메시(40)를 완성한다. Subsequently, the plating body 30 is separated from the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 국한되어서는 안되며, 이하에 서술되는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above embodiments, but should be determined by the claims described below.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 전주법를 이용함으로서 압연으로 인한 금속박판의 두께 제한과 에칭한계로 인한 메시 선폭 제한을 극복할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to overcome the limitation of the thickness of the metal thin plate due to the rolling and the limitation of the mesh line width due to the etching limit.
또한, 메탈 메시의 조성을 글래스와 유사한 열팽창계수를 갖도록 구성함으로써 FED를 진공 패키징할 때 메탈 메시가 글래스로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the composition of the metal mesh may have a coefficient of thermal expansion similar to that of glass to prevent the metal mesh from peeling from the glass when the FED is vacuum packaged.
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