KR20060054858A - 전주에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법과 그에 의한요철박막 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전주(electro-forming)에 의하여 표면에 요철이 형성된 박막을 제조하는 제조방법과 그 제조방법에 의하여 제작된 표면 요철 박막에 관한 것으로서, 그 주요 구성은 전주(electro-forming)에 의하여 표면에 요철이 형성된 박막을 제조하는 제조방법에 있어서, 전도부와 절연부가 형성된 전주평판에 전주(electro-forming)을 실시하여, 상기 전도부에서 전주금속이 형성되는 전도부 박막 형성단계와; 상기 전도부 박막이 수직방향 및 수평방향으로 점차적으로 전파되기 시작하여 상기 수평방향의 성장에 의하여 상기 절연부의 표면 상부로 전주금속이 전파되어 절연부 박막이 형성되어지기 시작하는 절연부 박막 형성단계와; 상기 절연부 박막형성이 점차 진행되어 상기 절연부의 모든 표면에 전주금속의 전파가 완성된 절연부 메움단계;로 구성되어 박막의 상부면에 요철이 형성이 되어지도록 하는 것을 특징으로 하며, 위와 같은 구성에 의하여 수미크론의 두께에 불과한 박막의 한 면 또는 양 면에 요철을 형성시키되, 요철의 형상과 크기 및 피치와 두께 등을 용이하게 제어하면서 형성을 할 수가 있다.

전주(electro-forming), 전주평판, 요철박막, 전도부, 절연부

Description

전주에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법과 그에 의한 요철박막{METHOD FOR MANUFACTURING THE THIN FILM BY ElECTRO-FORMING}

도 1은 연속 전주에 의하여 형성되어진 박막이 롤상태로 감기어져 있는 상태도이다.

도 2는 본 발명에 의하여 제작되어진 박막의 단면도이다.

도 3은 전주평판에 전도부와 절연부가 형성된 전주평판의 단면도이다.

도 4는 도 3의 전주평판에 전착층이 형성되는 초기 상태도이다.

도 5는 전착층이 성장하는 중간의 상태도이다.

도 6은 전착층이 성장한 최종 상태도이다.

도 7은 도 6의 오목부가 형성된 박막을 전주평판로부터 분리한 상태도이다.

도 8은 절연부를 새겨넣은 전주평판의 단면도이다.

도 9는 도 8의 전주평판에 전착층이 형성되는 초기 상태도이다.

도 10는 전착층이 성장하는 중간의 상태도이다.

도 11은 전착층이 성장한 최종 상태도이다.

도 12은 도 11의 오목부가 형성된 박막을 전주평판로부터 분리한 상태도이다.

도 13은 본 발명에서의 전주평판의 실시예이다.

도 14는 전착층이 성장하는 중간의 상태도이다.

도 15는 상기 도 14의 전착층의 상부를 이종 금속으로 전착시킨 실시예이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 전주평판 2 ; 절연부

3 ; 전착층 5 ; 박막

6, 7 ; 오목부

본 발명은 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법과 그에 의한 요철박막에 관한 것으로서, 특히 수미크론의 두께에 불과한 박막의 한 면 또는 양 면에 요철을 형성시키되, 요철의 형상과 크기 및 피치와 두께 등을 용이하게 제어하면서 형성을 할 수가 있는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법과 그에 의한 요철박막에 관한 것이다.

종래에는 박막에 요철을 형성을 하고자 하는 경우에는 프레스와 같은 기계적 방법으로 박막에 물리적인 변형을 가함으로서 요철을 형성할 수가 있었다.

그러나 이러한 물리적 요철은 그 크기나 형상을 정확히 제어 하는 것이 불가능한 현실이다. 본 발명은 이러한 물리적 변형에 의한 요철을 형성하지 않고 또한 어떠한 외력에 의한 변형을 주지 않고 박막 자체에 미세한 요철을 줄 수가 있는 방법을 택하며, 또한 보다 생산적이며 정확한 형상의 요철을 가지는 미세 박막을 어 려움없이 형성을 할 수가 있게 한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 두께가 수 미크론 또는 수십 미크론에 불과한 박막에 어떠한 외력을 가하지 않고 정확하며 정교한 요철을 박막표면에 형성하도록 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 두께가 수 미크론 또는 수십 미크론에 불과한 박막에 어떠한 외력을 가하지 않고 정확하며 정교한 요철을 박막표면에 형성하도록 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막을 제공함에 있다.

본 발명은 전주(electro-forming)에 의하여 표면에 요철이 형성된 박막을 제조하는 제조방법과 그 제조방법에 의하여 제작된 표면 요철 박막에 대한 것이다.

전주(electro-forming)이란 전주욕조 내에 양극과 음극을 구비하며, 양극에는 용해되어지는 모재금속이 연결되며, 음극에는 전주(electro-forming)하고자 하는 전주평판이 연결이 된다. 전류에 의하여 상기의 용해되어진 금속이온이 전도부로 이동하여 전주평판의 전도부의 표면에 석출되어지게 되는 것이 전주(electro -forming)이다.

본 발명은 전주(electro-forming)에 의하여 전주평판의 전도부 표면에 금속이온을 석출시켜서 형성된 박막에 요철이 형성되도록 하는 요철박막을 제조하는 제조방법과 그 제조방법에 의하여 제작된 표면 요철 박막에 대한 것이다.

본 발명은 전류가 통하는 전도부와 전류가 통하지 않는 절연부로 구성이 되는 전주평판에 전주(electro-forming)을 실시하며, 용해되어진 이온상의 금속은 전주(electro-forming)의 진행에 따라서, 상기 전도부에서 전주금속으로 석출되어 박막으로 형성되기 시작한다. 본 발명에서는 이 단계를 전도부 박막 형성단계라 칭한다.

상기 전도부에 전주(electro-forming)가 더욱 더 진행됨에 따라 상기의 전도부에는 얇게 형성되어진 박막이 수직방향 및 수평방향으로 점차적으로 성장전파된다. 상기 수직방향의 성장에 의하여 전도부의 박막은 두께가 점차 두꺼워지게 되며, 상기 수평방향의 성장에 의하여 전도부의 박막은 절연부의 가장자리로부터 점차적으로 절연부의 중심을 향하여 침투를 하여 들어가게 된다. 이와 같이 절연부 상부로 전주금속이 전파되어 절연부에도 박막이 형성되어지기 시작하는 단계를 본 발명에서는 절연부 박막 형성단계라 칭한다.

상기의 절연부 박막형성이 점차 진행됨에 따라 상기 절연부의 상부의 모든 표면이 전주금속에 의하여 덮여지게 되는데 이 단계를 본 발명에서는 절연부 메움단계라 칭한다.

본 발명은 전도부 박막 형성단계와 절연부 박막 형성단계와 절연부 메움단계를 거쳐서 박막의 상부 표면에 요철이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 상기 표면 요철 박막이 2종류 이상의 이종 금속층으로 구성되게 할 수도 있다. 이 경우에는 절연부 박막 형성단계와 절연부 메움단계 사이의 과정 중에 전주욕조 속의 용해 전주금속을 다른 종류의 금속으로 바꾸어서 박막을 2 종류 이상의 이종금속 층으로 형성되도록 하는 것이다. 본 발명에서 박막의 상부층은 요철의 형상으로 구성하되, 박막의 하부층은 평면 또는 원하는 형태의 형상을 부가할 수가 있다.

박막의 하층부를 평면으로 하고자 하는 경우에는 절연부를 전주평판의 내부에 함몰시키어 절연부의 표면과 전도부 표면이 이루는 평면이 동일 평면상에 존재하도록 구성하면 하면 된다. 또한 박막의 하층부에 특정한 형상을 주고자 하는 경우에는 절연부를 전주평판의 전도부 표면보다 돌출되도록 구성을 하면 된다. 본 발명에서의 절연부가 탄성과 이형성을 가지는 물질로 구성되는 것이 바람직하며, 절연부로 PE 또는 실리콘 또는 감광재 또는 세라믹 등의 다양한 절연물질로 구성을 할 수가 있다. 본 발명에 대하여 이하에서 도면을 참고로 설명한다.

도 1은 연속전주에 의하여 형성되어진 박막이 롤 상태로 감기어져 있는 상태도이다. 이때 박막은 수 미크론에서 수백 미크론 사이의 두께를 형성할 수가 있다. 그러나 이러한 연속전주에 의하여 형성한 종래의 박막의 단면 형상은 요철이 없이 평활한 모양을 가진다.

도 2는 본 발명에 의하여 제작되어진 박막의 단면도이다. 본 발명에서 박막의 두께는 수 미크론에서 수백 미크론 사이의 박막이 가능하며, 이 이상의 두께에 대하여서도 본 발명을 적용을 할 수가 있음은 물론이다. 종래의 박막이 평활한 단면을 가지는 데 비하여 본 발명의 박막의 단면은 요철을 가지는 것이 특징이다.

이때 요철의 가지는 박막의 두께 t와 피치 p는 절연부의 크기와 피치 등을 조절하여 조절이 가능하다. 요철을 가지는 박막은 상기 요철에 의하여 그 표면적을 넓게 할 수가 있으므로 2차 전지의 박막 등 표면적을 넓게 한 박막분야에서 산업 상에 넓은 이용가능성을 가지고 있다.

도 3에서 도 7은 본 발명의 실시예이다.

도 3은 전도부와 절연부가 형성된 전주평판의 단면도이다. 전주평판은 스테인레스 평판 등 다양한 금속 소재를 선택할 수가 있다. 절연부의 소재는 폴리에틸렌, 실리콘, 세라믹, 감광재 등 다양한 형태의 재료가 사용이 되어질 수가 있다. 대개 절연부는 작은 도트상으로 감광법 또는 인쇄법 또는 에칭법에 의하여 형성이 되어지는 것이 일반적이다. 본 발명에서 절연부의 형상은 사각형 또는 하나캄형으로 절연부의 형상을 구현할 수가 있음은 물론이다.

도 4는 도 3의 전주평판에 전착층이 형성되는 초기 상태도이다. 즉 전주평판(1)의 전도부에 전착층(3)이 형성되기 시작할 때의 모습이다. 초기에는 전착층은 절연부에는 형성이 되지 않고 우선적으로 전도부에 형성이 된다.

도 5는 전착층이 성장하는 중간의 상태도이다. 전주의 진행에 따라서, 전착층(3)은 성장을 하며, 이에 따라서 절연부(2)의 상층 가장자리부에서부터 전착층이 침식하여 들어가기 시작한다. 이 때, 전착층의 두께 t와 전착층의 넓이 d도 동시에 커지게 된다.

도 6은 전착층이 성장한 최종 상태도이다. 본 발명에서는 전착층이(3)이 더욱 성장하여 절연부의 상부를 모두 메우게 되면 전착층의 성장을 종료시킨다. 이때 전착층의 표면 상태를 관찰하게 되면, 절연부의 중심에는 오목하게 패여진 부분이 생기게 된다. 이 패여진 오목부의 형상, 깊이, 폭 등은 모두 절연부의 형상과 크기 등의 상태에 의하여 얼마든지 조정이 가능하다.

도 7은 도 6의 오목부가 형성된 박막을 전주평판으로부터 분리한 상태도이다. 박막(5)의 상부에는 전착층의 성장에 따라서 오목부(7)가 형성된다. 그리고 박막의 하부에는 절연부의 형상에 따른 또다른 형태의 오목부(6)가 남게 된다.

도 8에서 도 11은 본 발명의 또다른 실시예이다.

도 8은 절연부를 새겨넣은 전주평판의 단면도이다. 전주평판은 스테인레스 평판 등 다양한 전기가 흐를 수 있는 금속 소재를 선택할 수가 있다. 절연부의 소재는 폴리에틸렌, 실리콘, 세라믹, 감광재 등 다양한 형태의 재료가 사용이 되어질 수가 있다. 함몰되어 새겨넣어진 절연부는 상기의 전주평판 금속에 에칭 또는 기계적인 방법 등 다양한 방법을 통하여 홈부를 형성하며 상기 홈부에 절연성 물질을 충진함으로써 절연부를 형성을 한다.

도 9는 도 8의 전주평판에 전착층이 형성되는 초기 상태도이다. 전주평판(8)의 전도부에 전착층(10)이 형성되기 시작할 때의 모습이다. 전착층은 절연부에는 형성이 되지 않는다.

도 10는 전착층이 성장하는 중간의 상태도이다. 전착층(10)은 성장을 함에 따라서 절연부(9)의 상층을 가장자리부에서부터 덮어나가기 시작한다. 전착층의 두께와 넓이는 전착층의 성장에 따라서 동시에 커지게 된다.

도 11은 전착층이 성장한 최종 상태도이다. 전착층이(10)이 더욱 성장하여 절연부의 상부를 모두 메우게 되면 전착층의 성장을 종료시킨다. 이때 전착층의 표면 상태를 관찰하게 되면, 절연부의 중심에는 오목하게 패여진 부분이 생기게 된 다. 패여진 오목부의 형상, 깊이, 폭등은 모두 절연부의 형상과 크기 등의 상태에 의하여 얼마든지 조정이 가능하다.

도 12는 도 11의 오목부가 형성된 박막을 전주평판으로부터 분리한 상태도이다. 박막(11)의 상부에는 전착층의 성장에 따른 오목부(12)가 형성되며 하부에는 평면부(13)가 남게 된다.

본 발명에서는 절연부의 형상에 의하여 박막의 하부의 형상을 변화를 줄 수가 있으며, 박막의 상부의 형상과 오목부의 높이 등은 절연부의 형상, 크기, 높이, 간격 등에 의하여 필요한 대로 조절을 할 수가 있는 특징이 있다. 물론 전착층이 성장하여 절연부의 상부를 모두 메우고 나서도 전주를 계속 진행하게 되면 박막의 두께는 더욱 두터워 지며, 이 경우에는 어느 한계까지는 요철을 유지할 수가 있음은 물론이다. 즉 본 발명에서는 박막의 두께를 증가시키기 위하여서는 전착층의 성장을 종료시키는 시간을 임의로 조절이 가능하다.

도 13은 본 발명에서의 전주평판의 실시예이다. 절연부(2)의 형상이 원형이며, 전극베이스(1)에 절연부를 새겨 넣은 형태이다. 절연부의 피치는 박막의 상부의 요홈의 피치와 박막의 두께 등을 고려하여 결정한다. 물론 절연부의 형상을 사각형 또는 하니 컴형으로 다양한 형태를 취 할 수가 있음은 물론이다.

도 14와 도15는 요철박막을 2종류 이상의 이종 금속층으로 구성하는 실시예이다.

도 14는 전착층이 성장하는 중간의 상태도이다. 전착층(16)의 성장 중간쯤에서 전착층의 성장을 중지시킨다. 먼저 강도가 있는 금속을 전착시킨 다음 그 상 부에는 전기적 특성이나 원하는 특성에 적합한 금속의 전착층을 형성시킬 수가 있다. 제작과정에서 이종 금속층의 상부와 하부의 구성 금속은 임의로 선택을 할 수가 있음은 물론이다.

도 15는 상기 도 14의 전착층의 상부를 이종 금속으로 전착시킨 실시예이다. 도 14에서 전착층의 성장을 중간에서 중지한 후, 전주욕조의 용해금속을 다른 용해금속으로 변화시키며, 그 후, 전착층을 계속하여 이종금속의 전착층(17)을 성장시킨다. 이때 이종금속의 증착시기는 필요에 따라 다양하게 변화시킬 수가 있으며, 이러한 변화에 따라서 요철이 형성된 박막의 단면 형상도 다양하게 얻을 수가 있게 된다. 이 것은 각각의 이종 금속의 성질을 잘 이용하면 더욱 유용한 박막을 얻을 수가 있는 장점이 있다. 즉 강도를 위하여서는 철과 니켈의 합금 쪽이 좋으며, 전도성을 향상시키기 위하여서는 금 또는 은 또는 구리 등을 사용할 수가 있게 한다.

본 발명을 통하여 요철이 형성된 박막을 용이하게 제조할 수가 있게 된다. 수미크론 두께의 박막에 표면적을 증대하도록 요철을 형성하는 것이 일반적인 기계가공의 방법으로는 불가능 하다. 그러나 본 발명을 통하여 용이하게 요철이 형성된 박막을 제조할 수가 있다.

요철의 효과는 표면의 표면적을 넓게 하여 열전달, 또는 화학적 반응을 신속하게 이행할 수가 있다. 이차 전지 등에서는 박막을 많이 이용하고 있으나 이 경우 요철이 형성된 박막을 사용함으로써 보다 증대되어진 효율을 기대할 수가 있다.

Claims (8)

1. 전주(electro-forming)에 의하여 표면에 요철이 형성된 박막을 제조하는 제조방법에 있어서, 전도부와 절연부가 형성된 전주평판에 전주(electro-forming)을 실시하여, 상기 전도부에서 전주금속이 형성되는 전도부 박막 형성단계와;

   상기 전도부 박막이 수직방향 및 수평방향으로 점차적으로 전파되기 시작하여 상기 수평방향의 성장에 의하여 상기 절연부의 표면 상부로 전주금속이 전파되어 절연부 박막이 형성되어지기 시작하는 절연부 박막 형성단계와;

   상기 절연부 박막형성이 점차 진행되어 상기 절연부의 모든 표면에 전주금속의 전파가 완성된 절연부 메움단계;로 구성되어 박막의 상부면에 요철이 형성이 되어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 절연부 박막 형성단계와 절연부 메움단계 사이 과정 중에 전주욕조 속의 용해 전주금속을 바꾸어서 2 종류 이상의 이종 금속층으로 박막이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전주평판의 내부에 절연부가 함몰되어 있을 뿐만 아니라 상기 절연부의 표면은 상기 전도부 표면이 이루는 평면과 동일평면상 에 존재하도록 구성이 되는 것을 특징으로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전주평판에 형성된 절연부의 표면은 상기 전도부 표면이 이루는 평면보다 돌출되도록 구성이 되는 것을 특징으로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 절연부가 탄성과 이형성을 가지는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 절연부는 폴리에틸렌을 주성분으로 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 절연부는 실리콘을 주성분으로 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면요철 형성 박막의 제조방법.
8. 제 1항에서 제 7항의 어느 한 항의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으 로 하는 전주(electro-forming)에 의한 표면 요철 형성 박막.

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