KR20060081990A - 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를제작하는 방법 및 그 방법에 의하여 제작되어진 초정밀금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법과 그 방법에 의하여 제작되어진 초정밀금형에 관한 것이다.

본 발명은 전도체인 기초전극베이스와 상기 기초전극베이스에 비전도체인 기초절연부로 구성되는 기초마스타를 구성하되, 상기 기초절연부는 타겟폭보다 큰 사이즈로 설정되는 것을 특징으로 하는 기초마스타를 제조하는 제1 공정과; 상기 기초마스타에 전주가공을 실시하여, 상기 기초전극베이스의 노출 표면부에 석출금속층을 형성하는 제2 공정과; 상기 석출금속층의 수평성장을 통하여, 석출금속층이 상기 기초절연부의 노출되어진 상부 표면을 점차적으로 줄여나가는 제3 공정과; 상기 기초절연부의 노출되어진 표면폭이 타겟폭(b)으로 줄어 들게 되었을때 전주가공을 즉시 중지하여 제1차전주가공물을 구성하는 제4 공정과; 상기 제1차전주가공물에 보강부를 형성하는 제5 공정을 거쳐서 성장형 초정밀금형을 제작하는 것을 특징으로 한다.

기초전극베이스, 기초절연부, 제1차전주가공물, 초정밀금형, 격벽홈부

Description

전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법 및 그 방법에 의하여 제작되어진 초정밀금형{Master of Electro-forming}

도 1은 격벽의 예시도이다.

도 2는 도 1의 단면도이다.

도 3은 전도체인 기초전극베이스에 원하는 형태와 크기로 구성된 기초절연부가 형성된 기초마스타에 대한 설명도이다.

도 4는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용하여 정밀치수의 제1차전주가공물을 제작하는 방법의 설명도이다.

도 5는 성장형 초정밀금형을 제작 공정을 설명하는 설명도이다.

도 6은 성장형 초정밀금형에 의한 성형가공물을 구성하는 실시예이다.

도 7은 성장형 초정밀금형에 의한 챔버형 성형가공물의 예시도이다.

도 8은 연마형 초정밀금형을 제작하는 공정을 설명하는 설명도이다.

도 9는 격벽만으로 구성되는 구조물을 제작하는 설명도이다.

도 10은 연마형 초정밀금형에 의한 격벽의 예시도이다.

도 11은 연마형 초정밀금형에 의한 챔버를 제작하는 것을 설명하는 설명도이이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

4; 격벽 5; 공간부

6; 기초전극베이스 7; 기초절연부

8; 석출금속층 10; 제1차전주가공물

11; 지지체 12; 보강부

14; 격벽

본 발명은 반도체와 전자 장치등에 많이 사용이 되어지는 격벽 또는 격벽을 가지는 챔버를 제작하기 위하여 사용이 되어지는 초정밀금형과 그 금형에 의한 격벽을 가지는 성형가공물에 대한 것이다.

격벽은 영상장치 등에서 다양한 형태와 용도로 사용이 되어질 수가 있다.

이러한 격벽은 또는 격벽을 가지는 챔버는 산업이 발달할 수록 더욱 미세한 크기의 격벽으로 발전하여 간다. 미세 격벽일수록 더욱 정밀한 치수관리가 요구되어진다.

본 발명은 이러한 정밀한 격벽을 원하는 형상 및 원하는 크기로 극히 용이하게 그리고 낮은 코스트로 만들수 있도록 하는 초정밀금형를 제작하는 방법을 개시한다.

종래에는 격벽을 형성하기 위하여서는 주로 에칭법을 이용하여 왔다. 종래의 에칭법은 금속박막에 감광재를 도포하며, 그후 필름에 의하여 상기 감광재에 감광부를 형성한 하고, 그 후 에칭용액에 침지하여 에칭가공법을 통하여 격벽을 형성한다.

일반적으로 크기가 수십 미크론 이상의 크기에 대하여서는 종래의 에칭 방법에 의해서도 손쉽게 가공을 할 수가 있었다.

그러나 격벽에서 금속부와 금속부 사이의 간격이 수 미크론의 크기로 관리 되어야만 하는 경우에는 종래의 에칭법에는 한계를 가진다. 즉 종래의 에칭법에 의한 격벽의 제작은 금속의 부식에 의한 방법을 채택함으로 인하여 그 정밀도의 한계를 가질 수밖에 없었다.

그 이유는 에칭을 행하게 되면, 가공되어지는 소재가 수직뿐만 아니라 측면도 동시에 부식을 당하게 된다. 이로 인하여 에칭가공법은 가공을 할 수가 있는 피치의 한계를 분명히 가지게 된다.

격벽을 만드는 또다른 방법으로는 초정밀금형에 의한 가공법이 있다. 그러나 종래의 방법에 의한 초정밀금형은 제작이 어려우며 극히 미세한 크기의 격벽을 형성하기란 쉬운 일이 아니다.

특히 넓은 면적에 걸친 미세 격벽 또는 챔버를 형성한 초정밀금형을 가공한다는 것은 많은 노력과 높은 코스트가 요구되어진다.

본 발명의 초정밀금형를 제작하는 방법은 종래의 초정밀금형를 제작하는 방법과 큰 차이가 있다.

이러한 차이는 본 발명의 초정밀금형의 격벽홈부의 폭을 초정밀한 크기로 구 성 할 수가 있게 한다.

본 발명의 초정밀금형 제작방법은 격벽홈부의 폭이 수미크론에 불과한 초정밀금형를 제작을 용이하게 할 수가 있게 하며, 또한 가공되어지는 초정밀금형의 크기를 대형화 시킬 수가 있는 큰 특징이 있다.

종래의 방법으로는 격벽홈부가 크기가 수미크론에 불과한 정밀금형을 제작하기란 용이한 일이 아니었다. 그러나 본 발명에 의하면 초정밀한 극미세 격벽홈부를 형성한 초정밀금형를 용이하게 제작 할 수가 있게 된다.

본 발명에서는 상기의 종래의 초정밀금형이 가지는 문제점들을 해결하기 위한 발명이다. 즉 본 발명에서는 초정밀한 치수로 제작이 된 격벽홈부를 가지는 초정밀금형을 용이하게 제작하는 방법을 개시한다.

본 발명을 통하여 수미크론 크기의 격벽홈부를 가지는 초정밀금형의 제작이 가능하다.

본 발명은 전주가공물의 수직 및 수평성장에 이용하여 초정밀한 초정밀금형를 제작하는 것에 특징이 있다. 본 발명에서 제1차전주가공물을 형성할 때, 석출금속층의 수직성장은 초정밀금형의 높이를 결정하며, 석출금속층의 수평성장은 초정밀금형의 격벽홈부의 크기를 결정한다.

본 발명에서는 타겟폭이 형성된 전주가공물을 얻기 위하여 기초절연부의 크기 및 형상, 전주욕조의 용해금속 상태, 전주욕조 상태, 전주가공 시간, 전류의 세 기, 교반의 상태 등을 적절히 그리고 정밀하게 제어하여 전주가공물의 타겟폭을 수미크론의 크기까지 극히 용이하게 제작 할 수가 있게 한다.

본 발명은 전주가공물의 균일성장 현상을 이용하여 정밀치수의 초정밀금형을 제작하는 방법과 그 방법에 의하여 제작이 되는 초정밀금형에 대한 것이다.

본 발명은 전주가공물의 균일성장 현상을 이용하여 정밀치수의 초정밀금형를 제작 할 수가 있도록 한다.

본 발명에서 전주가공물의 균일성장 현상이란 전도체인 기초전극베이스에 기초절연부가 형성된 기초마스타에 전주가공을 실시할 때, 전주가공에 대한 모든 요소가 균일한 환경으로 구비되었을 때에, 전주가공물이 정확히 그리고 균일한 상태로 성장을 하는 현상을 의미한다.

이것은 기초마스타에 구성이 되어진 기초절연부의 크기 및 형상과 상태, 기초전극베이스의 상태, 전주가공 욕조 내의 상태, 전류의 균일공급 상태, 교반상태 등 모든 상태가 이상적으로 구비되었을 경우에 대한 것임은 물론이다.

본 발명은 전도체인 기초전극베이스와 상기 기초전극베이스에 비전도체인 기초절연부로 구성되는 기초마스타를 구성하되, 상기 기초절연부는 타겟폭보다 큰 사이즈로 설정되는 것을 특징으로 하는 기초마스타를 제조하는 제1 공정과; 상기 기초마스타에 전주가공을 실시하여, 상기 기초전극베이스의 표면부에 석출금속층을 형성하는 제2 공정과; 상기 석출금속층의 수평성장을 통하여 상기 기초절연부의 노 출되어진 상부 표면을 점차적으로 줄여나가는 제3 공정과; 상기 기초절연부의 노출되어진 표면폭이 타겟폭(b)으로 줄어 들게 되었을때 전주가공을 즉시 중지하여 제1차전주가공물을 구성하는 제4 공정과; 상기 제1차전주가공물에 보강부를 형성하는 제5 공정을 거쳐서, 성장형 초정밀금형을 제작하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기의 성장형 초절밀금형의 곡면부를 평면연마하는 공정을 더욱 포함하여 연마형 초정밀 금형을 만들 수도 있다.

또한 본 발명은 상기의 초정밀금형에 성형소재를 성형시키는 것에 의하여 제작이 되어지는 격벽을 가지는 성형가공물을 포함한다.

본 발명에 있어서 기초절연부는 다양한 형태로 제작이 가능하다. 그 실시예로서 전류가 통하는 기초전극베이스에 감광재를 도포하여 감광층을 형성한 후, 상기 감광층에 필름을 통하여 원하는 패턴이 형성된 노광부를 구성해 기초절연부를 실현시킬 수도 있으며, 또는 기초전극베이스에 절연물질을 도포하고 그 절연물질을 기계가공 또는 이온 빔 또는 레이저 가공 등을 통하여 기초절연부를 구성할 수도 있다.

물론 기초절연부의 폭은 타겟폭보다 큰 사이즈로 설정을 하되, 상기 타겟폭의 사이즈는 전주가공에 대한 모든 환경과 가공조건을 정밀히 계산하여 설정이 되어진다.

본 발명에서의 기초절연부는 가공하고자 하는 초정밀금형의 격벽홈부의 크기인 타겟폭보다 비례적으로 크게 설정이 되어진다.

기초절연부의 형상은 초정밀금형의 패턴형상으로 구성이 되며 통상적으로 가 로줄 또는 세로줄의 패턴인 것이 많으며, 경우에 따라서는 가로줄 및 세로줄로 구성되는 격자형 패턴인 것이 또한 많다.

본 발명에서 사용이 되어지는 초정밀금형은 격벽을 성형하기 위한 격벽홈부를 가지는 것을 특징으로 한다. 상기 초정밀금형의 격벽홈부에 의하여 성형물에는 격벽이 구성이 되어진다.

종래에는 초정밀금형의 격벽홈부를 가공함에 있어서, 감광재를 사용하여 노광 후 에칭을 하여 격벽부를 구성하거나 레이저 가공으로 격벽홈부를 가공하여 왔다.

이것은 일반적으로 초정밀금형에서 격벽홈부의 크기가 수십 미크론 이상의 크기에 있어서는 종래의 방법에 의해서도 손쉬운 제작이 되어져 왔다.

그러나 격벽홈부의 크기가 수 미크론에 불과한 경우에는 종래의 노광법 또는 레이저 가공법은 가공의 한계를 가진다. 특히 대형 면적에 걸쳐서 격벽홈부를 형성하고자 할 때에는, 그 가공에 소요되는 시간과 격벽부의 정밀가공에 한계성으로 인하여 경제성과 실용성을 맞출 수가 없다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점들을 해결하고 극미세한 격벽홈부를 대면적에 걸쳐서 용이하게 제작할 수가 있는 기술을 제공한다. 본 발명은 기초절연부의 크기와 형상, 전주용해금속 상태, 전주욕조 상태, 전주가공 시간, 전류상태, 교반상태 등을 적절히 그리고 정밀하게 제어함에 의하여 수미크론의 격벽홈부를 용이하게 형성을 할 수가 있다.

이하에서 도면을 바탕으로 본 발명을 상세히 설명하겠다.

도 1은 격벽의 예시도이다.

격벽이 격자형상으로 형성되어져 있다. 본 예시도의 격벽은 가로 및 세로선이 극히 미세한 간격으로 형성이 되어져 있을 뿐만 아니라 가로 및 세로선의 폭은 수십미크론의 크기에 불과하다.

가로선 및 세로선에 의하여 형성된 격자패턴은 무수한 사각형의 공간부(3)를 형성한다.

도 2는 도 1의 단면도이다.

본 예시도에서 가로선 및 세로선은 극히 미세한 격벽(4)으로 구성이 된다. 격벽과 격벽사이는 공간부(5)가 된다. 종래에 이러한 격벽을 제작하기 위하여서는 금속박막을 에칭하여 제작한다. 금속박막층의 두께가 수백미크론 정도이며, 금속패턴의 피치는 수백미크론, 그리고 금속패턴의 금속폭의 크기는 수십미크론으로 구성이 된다.

그러나 이러한 형태의 격벽을 대형사이즈로 에칭하기 위하여서는 고가의 에칭장비를 사용이 되어 액칭액의 정확한 분사와 정밀한 시스템 관리 등이 요구되며, 제작시 높은 불량률이 동반이 되며, 제작 코스트가 높다.

본 예시도의 격벽의 경우 넓은 면적으로 균일성과 정확한 치수가 필요로 되어지는 경우에는 그 제작이 용이하지는 않다.

본 발명의 초정밀금형에 의하여 제작이 되어지는 격벽은 크기와 형상에 있어서 종래의 에칭법에서 불가능 한것을 가능하게 할 뿐만 아니라, 에칭법에 비하여 현격히 제조원가를 절약할 수가 있는 장점이 있다. 또한 불량률을 에칭법에 비하여 대폭 줄일 수가 있는 큰 장점이 있다.

도 3은 전도체인 기초전극베이스에 원하는 형태와 크기로 구성된 기초절연부가 형성된 기초마스타에 대한 설명도이다.

전기적 도체인 평판인 기초전극베이스(6)에 폭이 a, 피치가 p인 기초절연부(7)를 구성한 기초 마스타의 단면도를 표시한 것이다. 기초절연부는 전주가공물의 타겟폭을 감안하여 적정 크기로 설계되어진다.

본 발명에서 정확히 원하는 크기의 격벽홈부가 형성된 초정밀금형에 있어서 그 격벽홈부의 폭을 타겟폭이라 정의한다.

기초절연부의 폭은 타겟폭보다 큰 사이즈로 설정을 하되, 상기 타겟폭의 사이즈는 전주가공의 환경과 가공조건을 고려하여 정밀히 계산하여 설정이 되어진다.

기초절연부는 목표로 하는 초정밀금형의 격벽홈부의 형태와 비례하는 크기로 구성이 된다. 기초절연부는 가로선 또는 세로선의 형태로 또는 가로선과 세로선이 동시에 구성된 격자형태로 구성이 될 수가 있으며, 그 뿐 아니라 기초절연부는 다양한 형태의 곡선 패턴으로 구성이 가능함은 물론이다.

이러한 기초절연부(7)는 다양한 방법으로 제작이 된다. 기초전극베이스(6) 상에 감광재를 사용하여 감광층을 형성하며, 상기 감광층에 노광을 하여 구성이 되어진 노광층으로 기초절연부를 구성을 할 수도 있으며, 또다른 방법으로는 기초전극베이스(6)에 절연층을 형성한 후, 상기 절연층을 레이저 또는 기계가공 등에 의하여 기초절연부를 구성할 수도 있다.

도 4는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용하여 정밀치수의 제1차전주가공물 을 제작하는 방법의 설명도이다.

제1차전주가공물을 구성하기 위하여서는 본 발명의 기초마스타에 전주가공을 시작한다. 전주가공의 초기시간에는 기초전극베이스(6)의 기초절연부(7)가 존재하지 않는 노출된 표면부분에만 전주가공 욕조에 용해되어져 있는 용해금속이 석출하기 시작한다.

상기 용해금속은 곧 석출금속층(8)으로 형성이 된다. 이때, 상기 기초전극베이스의 기초절연부를 제외한 모든 표면에서는 전주금속층이 구성이 된다.

상기 구성되어지는 석출금속층(8)의 두께는 점차 증가하게 되는데, 상기 석출금속층의 두께가 상기 기초절연부(7)의 높이만큼 성장하기 이전에는 상기 기초절연부(7)의 상부에는 용해금속이 석출되어 지지 않는다.

따라서 이 경우에는 석출금속층은 수직방향으로 성장하는 수직성장만 하게 된다.

전주가공이 계속 진행이 되어져, 상기 석출금속층(8)의 두께가 상기 기초절연부(7)의 높이만큼 되면, 상기 석출금속층은 수직성장뿐만아니라 수평방향으로 성장하는 수평성장도 함께 시작하게 된다.

이러한 수평성장에 의하여 석출금속층은 상기 기초절연부(7)의 상부를 덮어 들어가기 시작하게 된다. 이때 수평성장은 기초절연부의 가장자리부터 침투하기 시작하여 상기 기초절연부의 중앙을 향하여 점차적으로 침투해 들어가는 형상을 하게 된다.

이러한 수평성장은 전주환경이 균일한 상태에서는, 정확히 균일한 모습으로 성장을 하게 되며, 균일한 형태로 석출금속층이 기초절연부를 침투하여 들어 가게 된다.

석출금속층의 수직성장은 석출금속층(9)의 높이를 증가시키게 되다. 석출금속층(9)의 수평성장은 형성되고 있는 전주가공물의 금속폭을 점차 넓게 만든다. 전주가공물의 금속폭이 점차 넓어 진다는 것은 기초절연부의 노출부가 점차 작아진다는 것을 의미하며, 또한 이것은 형성되고 있는 전주가공물의 금속부와 금속부 사이의 공간 간격이 점차 줄어든다는 것을 의미한다.

본 발명에서는 타겟폭을 초정밀금형의 격벽홈부의 폭의 크기로 정의한다.

또한 본 발명에서는 기초절연부의 상부표면에서 석출금속층이 수평성장 할 때, 상기 수평성장 되는 전주가공물의 금속부와 금속부의 사이 공간 간격이 타겟폭으로 된 전주가공물을 제1차전주가공물(10)로 정의한다.

전주가공에 있어서, 전주욕조 내의 용해금속의 균질성과, 전류밀도의 균질성과, 교반의 균질성 등 전주가공의 모든 균질성이 확보되어진 상태에서는 전주가공물은 대단히 일정한 속도로 또한 일정한 비율로 균질하게 성장을 하게 되는데, 본 발명은 전주가공의 이러한 성질을 이용한 것이다.

기초마스타 위에서 전주가공이 점차 진행이 되어짐에 따라서 노출되어진 기초절연부의 폭은 점차적으로 줄어들게 된다. 그리고 기초절연부의 폭이 줄어 들다가 마침내 타겟폭(t)의 크기까지 줄어 들게 되었을 때, 즉 전주가공물의 금속부와 금속부의 사이 공간 간격폭이 타겟폭(t)이 되었을 때, 즉시 전주가공을 즉시 멈춘다.

이상의 과정 즉 전도체인 기초전극베이스에 기초절연부가 형성된 기초마스타에 전주가공을 실시하여 전주가공물을 수평성장 및 수직성장을 시키며, 상기 수평성장의 결과로 상기 전주가공물의 금속부와 금속부의 공간간격이 타겟폭이 되었을 때 전주가공을 중단하여 제1차전주가공물(10)을 만든다.

이때 남아있는 기초절연부의 폭은 타겟폭(t)이 된다. 이때의 제1차전주가공물(10)의 높이를 타겟높이로 정의한다.

본 발명에서 전도체인 기초전극베이스와 상기 기초전극베이스에 비전도체인 기초절연부로 구성되는 기초마스타를 구성하되, 상기 기초절연부는 타겟폭보다 큰 사이즈로 설정되는 것을 특징으로 하는 기초마스타를 제조하는 제1 공정이라 하며,

상기 기초마스타에 전주가공을 실시하여, 상기 기초전극베이스의 노출 표면부에 석출금속층을 형성하는 공정을 제2 공정이라 하며,

상기 석출금속층의 수평성장을 통하여, 석출금속층이 상기 기초절연부의 노출되어진 상부 표면을 점차적으로 줄여나가는 공정을 제3 공정이라 하며,

상기 기초절연부의 노출되어진 표면폭이 타겟폭(t)으로 줄어 들게 되었을때 전주가공을 즉시 중지하여 제1차전주가공물을 구성하는 공정을 제4 공정이라 한다.

도 5는 성장형 초정밀금형을 제작 공정을 설명하는 설명도이다.

제1차전주가공물이은 하부에 넓은 면적의 기초절연부(7)가 형성이 되어 있으므로 인하여 기초전극베이스(6)에 강하게 결합이 되어 있지 못한 상태이다. 따라서 제1차전주가공물에 힘을 가하더라도 견딜 수 있는 구조를 만들기 위하여 보강부를 구성하여야 한다. 제1차전주가공물에 보강부를 구성하는 공정을 제5 공정이라 칭한 다.

제5 공정에서 보강부는 다양한 방법으로 구성을 할 수가 있다. 그 실시예로서는 먼저 제1차전주가공물의 표면에 지지체(11)를 성형하여 제1차전주가공물을 견고하게 지지해주도록 한다. 상기 지지체는 액상의 수지를 상기 제1차전주가공물의 상부에 주입하고, 주입되어진 수지를 경화시켜서 만들수도 있다. 또는 상기 제1차전주가공물에 재차 전주가공을 실시하여 지지체를 만들수도 있다.

지지체(11)를 제1차전주가공물(10)에 형성한 이후에, 상기 제1차전주가공물의 하부에 있는 기초절연부와 기초전극베이스를 제거한다.

기초전연부와 기초전극베이스가 제거가 되어진 상태에서, 제1차전주가공물의 하부에 전주가공을 실시하여 보강부(12)를 형성한다. 상기 보강부는 제1차전주가공물과 같은 금속으로 전주가공을 하여 적당한 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

보강부가 형성된 후, 보강부를 가지는 제1차전주가공물의 상부에 존재하는 지지체(11)를 제거한다.

이상의 제5 공정을 통하여 만들어진 보강부를 가지는 제1차전주가공물을 본 발명에서는 성장형 초정밀금형이라 칭한다. 성장형 초정밀금형은 격벽홈부(14)이 형성되며, 상기 격벽홈부의 폭은 타겟폭(t)으로 되어진다.

도 6은 성장형 초정밀금형에 의한 성형가공물을 구성하는 실시예이다.

보강부를 가지는 성장형 초정밀금형의 상부에 성형소재를 주입하여 경화시킨 후, 상기 경화되어진 성형물을 상기 성장형 초정밀금형으로부터 탈형시키게 되면, 격벽(14)이 형성된 성형가공물(15)이 제작이 된다. 격벽의 폭은 타겟폭(t)이 됨은 물론이다. 이와같이 성장형 초정밀금형에 의한 성형가공물은 챔버로 구성이 되며, 상기 챔버는 하부의 베이스면에 격벽들에 의하여 공간부가 구분되어지는 형태의 구성물이 된다. 물론 상기의 성장형 초정밀금형의 상부에 전주가공을 실시하여 성형가공물을 얻을 수 있음도 물론이다.

도 7은 성장형 초정밀금형에 의한 챔버형 성형가공물의 예시도이다.

도 8은 연마형 초정밀금형을 제작하는 공정을 설명하는 설명도이다.

도 6에서와 같이 성장형 초정밀금형에 의한 성형가공물은 챔버로 구성이 되며, 상기 챔버는 하부의 베이스면에 격벽들에 의하여 공간부가 구분되어지는 형태의 구성물이 된다. 이때, 제품에 따라서는 챔버의 하부 베이스면이 없는 격벽만으로 구성이 되어진 구성물을 얻고자 할 때에는 본 발명에서의 연마형 초정밀금형(18)이 필요하게 된다.

본 발명에서 연마형 초정밀금형이란 성장형 초정밀금형의 상부를 평면으로 연마를 한 것으로 정의한다. 성장형 초정밀금형의 상부를 연마하여 연마평면(16)을 얻는다.

도 9은 격벽만으로 구성되는 구조물을 제작하는 설명도이다.

연마형 초정밀금형(18)의 상부에 성형소재를 주입하여 경화시킨 후, 상기 경화되어진 성형물을 상기 연마형 초정밀금형으로부터 탈형시키게 되면, 격벽(19)만으로 형성된 성형가공물이 제작이 된다.

도 10은 연마형 초정밀금형에 의한 격벽의 예시도이다.

도 11는 연마형 초정밀금형에 의한 챔버를 제작하는 것을 설명하는 설명도이 이다.

연마형 초정밀금형(18)의 상부에 성형소재를 주입하되 초정밀금형의 격벽홈부뿐만아니라 금형의 상부의 전면을 성형소재로 도포한 후, 이를 경화시키며, 상기 경화되어진 성형물을 상기 성장형 초정밀금형으로부터 탈형시키게 되면, 챔버가 구성이 되는데, 상기 챔버는 하부에 베이스면이 구성이 되며, 격벽들에 의하여 공간부가 구분되어지는 형태의 성형가공물(21)이 얻어진다.

본 발명에서 제1차전주가공물은 금형으로서 표면은 강하며 내부는 질긴 성질이 요구될 때가 있다. 이때에는 제1차전주가공물은 형성초기에는 경도가 약하게 전주가공하며 형성후기에는 경도가 강하게 전주가공을 실시하면 된다.

이러한 방법으로 제작된 제1차전주가공물은 금형으로서의 잘 깨어지지 않게 하며 또한 동시에 금형의 표면경도를 강화시킬 수가 있다.

본 발명의 초정밀금형를 만드는 제조방법에 의하여 초정밀금형를 제작을 하면, 종래의 초정밀금형로서는 제작이 불가능하였던 정도의 정밀하고 미세한 격벽홈부를 형성을 할 수가 있는 것이 특징이다.

즉 본 발명의 초정밀금형는 종래의 전주가공을 이용한 초정밀금형에 비하여 격벽홈부의 크기를 원하는 만큼 초정밀하게 제어가 가능하다는 특징이 있다. 본 발명은 격벽홈부의 폭을 1미크론 또는 2미크론 단위까지도 가공이 가능하다. 이러한 점에서 본 발명은 대단히 획기적인 발명이다.

본 발명의 초정밀금형은 종래의 초정밀금형에 비하여 초정밀금형의 타겟폭을 초정밀한 크기를 구성을 할 수가 있는 이유는 본 발명의 제조공정상의 특징에 기인 한다.

크기가 수미크론에 불과한 격벽을 가지는 구조물을 성형하고자 하는 경우에는, 수미크론의 타겟폭의 격벽홈부를 가지는 초정밀금형의 제작이 관건인데, 본 발명은 이를 용이하게 해결 할 수가 있게 하였다.

수미크론의 크기일지라도 격벽홈부가 극히 제한되어진 면적을 갖는 경우에는 종래의 초정밀금형의 경우에도 가능하기는 하였다. 그러나 넓은 면적에 걸친 격벽홈부를 정밀하게 만들어야 한다면 그것은 불가능한 일이었다.

비용과 효율면뿐만 아니라 제작 기술에서 해결하기가 어려운 문제였다.

본 발명은 기초절연부를 타겟폭보다 크게 설정을 한 후, 전주가공물의 수평성장현상을 이용하여 타겟폭 기초절연부의 크기를 줄여가면서 궁극적으로 기초절연부의 폭을 타겟폭으로 만드는 기술이다.

즉 본 발명에서는 기초절연부를 타겟폭보다 크게 제작을 하되, 전주가공에 필요한 모든 요소들을 정밀하게 분석하고 계산하여 기초절연부의 폭을 설계한다.

본 발명과 같이 타겟폭을 얻기위하여 석출금속층의 수평성장을 제어하는 방법을 통하여 초정밀금형를 만들게 되면, 타겟폭이 아무리 미세하며 작다고 할지라도 제작이 가능하다.

본 발명은 이들을 실험을 통하여 정립한 것이다. 그 결과 정밀금형의 격벽홈부의 폭을 1미크론 또는 2미크론 단위까지도 가공이 가능하였다.

실제적인 본 발명의 실험치는 대략 다음과 같다. 기초전주베이스를 동판으로 제작하였으며, 상기 동판에 감광재를 도포한 후, 상기 감광재에 그래픽을 한 필름 을 통하여 노광시켜서 기초절연부의 폭이 50미크론의 크기가 되도록 작업을 하였다. 타겟폭은 2미크론으로 설정하였다. 기초절연부의 피치는 300미크론의 크기로 제작을 하였다.

그 후, 구리 전주 욕조에서, 3 볼트의 전압을 가하여, 전주가공 시간은 95분, 96분, 97분, 98분, 99분, 100분, 101분, 102분, 103분, 104분, 105분 동안 각각의 전주가공을 통하여 전주가공을 실시하였다.

구리로 형성이 되어지는 제1차전주가공물은 시간이 105분이 경과하였을 때, 전주가공물의 금속폭은 288미크론으로 성장을 하였다. 이 경우 타겟폭인 2미크론의 제1차전주가공물을 얻을 수가 있었다.

그후 보강부를 형성하여 격벽홈부의 폭이 2미크론인 성장형 초정밀금형를 제작하였다.

본 발명은 이러한 정교한 크기의 초정밀금형를 대면적에 걸쳐서 큰 사이즈로 제작을 할 수가 있다는 큰 장점이 있다.

일반적인 초정밀 가공은 나노사이즈까지 가공자체는 가능하다. 그러나 효율적이며 경제적으로 대면적의 제품을 가공한다는 것을 불가능한 일이다. 이러한 점에서 본 발명은 대단히 획기적인 발명이다.

본 발명을 통하여 제작이 되어지는 제1차전주가공물의 정밀도와 수치에 있어서 극도로 미세화 시킬 수가 있는 점에 큰 특징이 있다. 또한 본 발명은 종래에 에칭법이나 종래의 전주가공에서 얻을 수가 없었던 대면적의 격벽을 경제적으로 가공을 할 수가 있는 큰 특징이 있다.

본 발명의 초정밀금형를 사용하여 격벽을 양산할 수가 있다. 격벽이란 금속으로 이루어 격벽으로서 그 형태는 다양하게 구성이 된다.

격벽은 가로줄 또는 세로줄로 구성이 될 수가 있으며, 또한 가로줄 및 세로줄로 구성되는 격자형으로 구성이 될 수가 있다. 또한 격벽은 다양한 형태의 곡선에 의하여 특정한 형상으로 구성이 될 수가 있다.

본 발명에 의한 초정밀금형 제작방법을 사용하게 되면 격벽홈부의 크기가 수미크론 정도로 극히 미세한 초정밀금형를 용이하게 제작할 수 있다.

종래의 에칭기술이나 종래의 정밀금형의 제작방법으로는 이와 같이 초정밀한 형태의 격벽홈부를 만들 수가 없었다.

설혹 조그만 사이즈의 초정밀금형는 비용을 들인다면 정밀한 제작이 가능하나, 대면적에 대하여 균일하고 초정밀한 격벽홈부를 제작한다는 것은 여간 어려운 문제가 아니었다.

그러나 본 발명을 통하여 이러한 것을 해결 할 수가 있게 되었다.

즉, 본 발명의 초정밀금형의 제작방법을 이용하면 사이즈가 대형이며, 타겟폭이 미세한 초정밀금형을 용이하게 제작이 가능할뿐만아니라, 본 발명은 초정밀금형을 대면적에 대하여 극히 용이하게 생산을 할수가 있게한다.

본 발명은 전주가공에 의하여 금속이 성장이 되어질 때, 균일한 전주가공의 환경하에서는 석출금속은 균일한 속도 및 균일한 상태로 성장한다는 성질을 이용한 것이다.

이러한 균일한 속도 및 균일한 상태의 전주금속을 얻기 위하여서는 균일한 용해금속 상태, 균일한 정류기 상태, 균일 교반의 균일성 등의 다양한 조건을 맞추어져야만 한다. 이와같은 균일조건에서는 전주가공의 가공시간을 제어함에 의하여 타겟폭을 용이하게 조절하여 얻을 수가 있다.

이와 같이 본 발명은 전주가공의 시간만 제어하더라도 극히 효율적으로 초정밀 격벽홈부를 가지는 초정밀금형를 제작할 수가 있게 한다.

Claims (9)

1. 전주가공을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법에 있어서,

   전도체인 기초전극베이스와 상기 기초전극베이스에 비전도체인 기초절연부로 구성되는 기초마스타를 구성하되, 상기 기초절연부는 타겟폭보다 큰 사이즈로 설정되는 것을 특징으로 하는 기초마스타를 제조하는 제1 공정과;

   상기 기초마스타에 전주가공을 실시하여, 상기 기초전극베이스의 노출 표면부에 석출금속층을 형성하는 제2 공정과;

   상기 석출금속층의 수평성장을 통하여, 석출금속층이 상기 기초절연부의 노출되어진 상부 표면을 점차적으로 줄여나가는 제3 공정과;

   상기 기초절연부의 노출되어진 표면폭이 타겟폭(b)으로 줄어 들게 되었을때 전주가공을 즉시 중지하여 제1차전주가공물을 구성하는 제4 공정과;

   상기 제1차전주가공물에 보강부를 형성하는 제5 공정을 거쳐서 성장형 초정밀금형을 제작하는 것을 특징으로 하는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 성장형 초정밀금형의 곡면부를 평면연마하는 공정을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기초절연부는 기초전극베이스에 감광재를 도포한 후, 감광재를 노광시키는 과정을 통하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기초절연부는 기초전극베이스에 절연물질을 도포한 후 기계가공 또는 레이저 가공을 통하여 구성하는 것을 특징으로 하는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기초절연부는 가로줄 또는 세로줄의 패턴인 것을 특징으로 하는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기초절연부는 가로줄 및 세로줄로 구성되는 격자형 패턴인 것을 특징으로 하는 전주가공물의 균일성장 현상을 이용한 초정밀금형를 제작하는 방법.
7. 제 1항에서 제 6 항의 어느 한 항의 초정밀금형을 제작하는 방법에 의하여 제작된 초정밀금형.
8. 전도체인 기초전극베이스와 상기 기초전극베이스에 비전도체인 기초절연부로 구성되는 기초마스타를 구성하되, 상기 기초절연부는 타겟폭보다 큰 사이즈로 설정되는 것을 특징으로 하는 기초마스타를 제조하는 제1 공정과;

   상기 기초마스타에 전주가공을 실시하여, 상기 기초전극베이스의 노출 표면부에 석출금속층을 형성하는 제2 공정과;

   상기 석출금속층의 수평성장을 통하여, 석출금속층이 상기 기초절연부의 노출되어진 상부 표면을 점차적으로 줄여나가는 제3 공정과;

   상기 기초절연부의 노출되어진 표면폭이 타겟폭(b)으로 줄어 들게 되었을때 전주가공을 즉시 중지하여 제1차전주가공물을 구성하는 제4 공정과;

   상기 제1차전주가공물에 보강부를 형성하는 제5 공정을 거쳐서 제작한 성장형 초정밀금형에 성형소재를 성형시키는 것에 의하여 제작이 되어지는 것을 특징으로 하는 격벽을 가지는 성형가공물.
9. 제 8 항에 있어서, 성장형 초절밀금형의 곡면부를 평면연마하는 공정을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 격벽을 가지는 성형가공물.

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