KR20060088585A

KR20060088585A - 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치 및 그방법

Info

Publication number: KR20060088585A
Application number: KR1020050009350A
Authority: KR
Inventors: 이은상; 천영재
Original assignee: 주식회사 엠비스텐실즈; 이은상
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-07
Also published as: KR100683983B1

Abstract

본 발명은 디스플레이 장치의 핵심 부품인 새도우 마스크 및 전자부품인 기판에 대한 전기분해 디버링 장치로서, 레이저 가공을 한 수~수십 마이크로의 미세구멍에 대해 전기분해를 통해 버를 제거하는 장치이다. 이러한 장치는 0.01~0.2mm 두께의 인버(invar) 합금 박판 및 스테인레스 박판 소재에 대해 레이저로 30~300㎛ 크기의 원형, 사각형, 스트립퍼(stripe) 형태로 가공한 후, 가공면 뒷면에 발생하는 버를 단시간에 효율적으로 디버링할 수 있도록 전기분해 장치를 구성한 것이다.

전기분해, 전해액, 디버링, 새도우 마스크.

Description

새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치 및 그 방법{device and method electrolytic deburring of thin plate material for a shadow mask}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치의 구성을 보이고 있는 도면.

도 2는 도 1에서 도시하고 있는 디버링 장치의 측면을 나타낸 도면.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전해 디버링 과정을 보이고 있는 도면.

본 발명은 디스플레이 장치의 핵심 부품인 새도우 마스크 및 전자부품인 기판에 대한 전기분해 디버링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 가공을 한 수~수십 마이크로의 미세구멍에 대해 전기분해를 통해 버를 제거하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 스테인레스 소재 또는 합금 소재의 레이저 가공 및 전단 가공 후 발생하는 버(burr)를 제거하는 방법으로는 브러쉬를 사용하여 버를 제 거하던지 또는 초음파 세척법을 이용하여 버를 제거한다.

상기 브러쉬를 이용하는 방법은 얇은 박판 소재인 새도우 마스크 및 기판에 손상을 줄 수 있으며, 초음파 세척법을 이용하는 방법은 버의 제거율이 현저하게 떨어지는 단점이 있었다.

따라서 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 박판에 손상을 주지 않으면서 효과적으로 버를 제거할 수 있는 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 새도우 마스크 및 전자 부품인 기판에 대한 스캐닝 방식으로 전극을 이동시키면서 전기분해 디버링을 하여 가공 능률을 향상시키고, 박판 소재 전체에 대해 효과적인 전기분해 디버링을 할 수 있도록 하는 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다. 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.

우선 본 발명에서는 0.01~0.2mm 두께의 인바(Invar) 합금 박판 및 스테인레스 박판 소재에 대해 레이저로 30~300㎛ 크기의 원형, 사각형, 스트립퍼(stripe) 형태로 가공을 한 후, 가공면 뒷면에 발생하는 버(burr)를 단시간에 효율적으로 디버링할 수 있도록 하는 전기분해 디버링 장치 및 그 방법을 제시하고자 한다.

즉, 본 발명의 디버링 장치는 전극이 상/하, 좌/우로 이동을 하면서 전기분해 디버링을 수행하고, 공작물은 전용 척킹 시스템에 의해 고정되며, 전극의 자동 이송을 위한 컨트롤러와 센서가 전극의 이동과 제어를 담당한다. 폭 40mm의 구리전극은 우측에서 좌측으로 느린 속도로 이동하면서 전기분해 디버링을 수행하며, 또한 전해액은 전해액조와 전해액 탱크를 순환하며 효율적인 전기분해 디버링을 가능하게 한다.

또한 본 발명에서는 새도우 마스트 및 박판 소재의 기판에 대한 레이저 가공 후 전기분해 디버링을 위해서 최적의 가공 피라미터를 선정하고, 전기분해 디버링 공정을 위한 스테인레스 소재 또는 합금 소재의 최적 전기분해 조건을 선정한다. 그리고 각종 소재 및 박판의 특성에 따른 전류 특성을 고려하여 최적 가공 조건을 선정한다. 이때 전해액은 인산, 황산, 정제수 등의 혼합용액의 전기분해 연마액을 선정하여 지속적인 필터링을 통하여 재순환 사용이 가능하게 함으로서 새도우 마스크 및 박판 소재 기판의 고능률 초정밀 연마를 가능하게 한다.

한편 전극의 형태와 이송에 있어서, 가공변수는 전극의 이동 속도, 전극의 크기, 두께, 재질이 있고, 상기 공정에서 공작물은 척킹 시스템으로 고정되어 있고 전극의 좌우 이동에 의해서 가공이 이루어진다. 전극의 이동 속도가 중요하게 고려 되어지는 가공 변수가 된다.

그리고 전기분해 디버링 공정에서 가공변수는 전류밀도 및 특성, 전해가공 시간, 공작물과 전극간의 거리, 전해액 특성, 전가공 표면 거칠기 등이 있으며, 이 중에서 전해액과 전류밀도의 영향이 가장 크다.

전술한 전기분해 디버링 공정에 있어서, 전해액의 조성은 인산 : 황산 : 증류수(Distilled Water) = 5 : 3 : 2의 비율로 혼합되며, 전해액의 온도는 60~70℃이고, 전류밀도(Current Density)는 0.2~1.0A/㎠의 전류밀도이며, 가공 시간(속도)은 전기분해 디버링용 전극이 좌우 이동하면서 가공을 하는데 약 1cm/sec이며, 공작물(스테인레스 박판 소재)과 전극간의 거리는 약 2mm 정도이다.

따라서 위와같은 디버링 장치는 새도우 마스크 부품 소재 및 전자 기판의 버를 제거하고 박판 품질을 향상시킬 수 있도록 하고, 표면정도 향상과 오염물 제거 효과 및 산화막 형성으로 극도의 내식성 향상을 가능하게 한다. 또한 인바 합금소재 박판 또는 스테인레스 합금 소재의 전기분해 프로세스를 적용한 연마장치에 관한 것으로 고효율의 전해연마액을 적용하여 낮은 전류밀도 환경에서도 전해작용을 활성화시켜 단시간 내에 고능률 경면을 달성시키면서 내부식성을 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 의거 상세히 설명하겠는 바, 상기 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1 및 도 2는 미세 레이저 가공 후 버(burr)의 효과적인 제거를 위한 전해 디버링 장치의 구성을 보이고 있는 도면이다. 상기 도 1,2를 참조하면, 배기덕트(10)는 황산, 인산을 포함하는 전해액에서 전해연마시 발생하는 가스를 빼내주는 덕트이며, 스테인레스 스틸 재질에 부식을 막기 위한 섬유강화 플라스틱(FRP) 코팅 처리를 하였다. 상하용 이송유니트(12)는 알루미늄 및 스테인레스 스틸로 제작되고, 상기 이송유니트(12)의 이송바(12a)에는 전해연마전극(40)이 부착되며, 상기 전해연마전극(40)을 상/하 방향으로 이동시키는 역할을 한다. 이때 상기 전해연마전극(40)의 이동거리는 최대 800mm가 바람직하다.

클램프 지그(14)는 전해연마를 할 공작물(44)을 클램프(16)에 고정시키기 위한 장치이고, 육각렌지로 조일 수 있는 나사들로 조합되어 있다. 상기 클램프(16)는 부식에 강하고 전기 전도도가 낮은 티타늄 소재를 사용하여 제작되며, 공작물(44)을 일정한 위치를 유지시켜 주는 역할을 한다.

전해액 탱크(18)는 스테인레스 스틸 재질에 부식을 막기 위하여 FRP 코팅을 하였으며, 원활한 전해액의 순환을 위해 아래쪽에 설치하여 전해액을 순환시킨다. 캐스터(20)는 이동시의 편의를 위해 바퀴를 달았으며 고정시에는 나사를 조여주면 움직이지 않도록 하는 구조이다.

전기 컨트롤장치(22)는 본 발명에서 전해연마를 수행할 때 필요한 부분만 필요한 시간만큼 가공이 될 수 있도록 해주는 컨트롤 장치이다. 기본적으로는 평행이송쪽으로 세단계, 수직이송쪽으로 세단계가 수행될 수 있으며, 추가적인 센서의 부착과 컨트롤 장치 프로그램의 변환으로 유연하게 변화시킬 수 있다. 정류기(24)는 전해연마시 필요한 전류를 공급해 주는 전원공급장치이다. 일반 직류전원과 펄스 전원을 사용할 수 있고, 최대 100A까지 전원공급이 가능한 대용량 공급장치이다.

이송기어드 모터(26)는 정격용량 25W의 모터로서 전술한 상하용 이송유니트(12)에 설치되어 전해연마전극(40)의 좌/우 이동 및 상/하 이동시 기어의 변환에 따라 속도를 조절해준다. 커버용 자바라(28)는 수직이동 및 센서장치의 부식을 막기 위해 플라스틱 주름 재질로 형성되어 전술한 상하용 이송유니트(12)에 씌워진다.

상하용 직선베어링(30)과 좌우용 직선베어링(32)은 경질 도금한 베어링 유닛이 사용되며, 상기 상하용 이송유니트(12)에 설치되어 요구하는 이송정밀도를 구현한다.

전해액 필터(34)는 전해액 탱크(18)와 연결되어 전해액에 섞여있는 1㎛ 내지 10㎛ 크기의 불순물을 걸러내는 필터이고, 화학펌프(36)는 상기 전해액 탱크(18)의 전해액을 위쪽 가공을 위한 전해액조(38)로 올리기 위한 펌프이다.

전해액조(38)는 실제 가공을 위한 공작물(44)과 전해연마전극(40)이 위치하고 전해액이 공급되는 탱크이며, 상기 전해액 탱크(18)에서 화학펌프(36)에 의해 전해액이 공급되어 전해연마 공정을 수행하게 된다.

전해연마전극(40)은 전해연마를 위해 99%이상의 구리재질을 사용하여 제작한 전용 전극이며, 전극의 크기나 모양은 가공하고자 하는 제품에 따라 달라질 수 있다. 확인창(42)은 상기 전해액조(38)에 설치되어 전해연마 공정 및 전극 이송이 제대로 이루어지는지 육안으로 확인할 수 있도록 하며, 통상 PVC 재질을 사용하여 전 해액에 대한 부식을 방지하고 두께는 약 10mm로 하여 내구성을 높인다.

이하 본 발명에 따른 미세 레이저 가공 후 버(burr)의 효과적인 제거를 위한 전해 디버링 방법을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.

우선 도 3a,b에 도시한 바와 같이, 전해액조(38) 내에 공작물(레이저 홀 및 패턴 가공을 한 박판소재)(44)을 척깅하고, 그 뒤쪽에 전해연마전극(40)을 위치시킨 다음, 자동 프로그램에 의해서 상기 전해연마전극(40)이 상/하, 우/좌로 이동을 하면서 공작물(44)의 원하는 부분을 전해 디버링을 한다. 이때 상기 공작물(44)과 전해연마전극(40) 사이의 거리는 2mm 정도가 바람직하며, 또한 외부로부터 공급되는 전원은 전해 디버링시에만 전원이 스위칭 '온'되어진다.

또한 상기 전해 디버링은 전해액 중에 공작물(44)을 (+)극에, 전기 저항이 작은 동(銅)으로 된 전해연마전극(40)을 (-)극에 연결하고 전류를 통할 때 공작물(44)의 돌출부위, 즉 버(burr)를 용해시켜 매끈하고 광택이 있는 면으로 만든다.

이것은 가공 중에 발생하는 점성이 높은 산화막이 표면의 미소한 골(또는 홈)부를 덮이 그 부분의 용해를 방해하고, 전류밀도가 집중하는 산(또는 돌출)부의 선택적 용해에 의해 전해연마가 이루어지는 것으로 보다 평활한 면을 얻을 수 있는 금속 연마법이다.

전해디버링은 상기 도 3b와 같이 특정한 전해액 중에서 공작물(44)을 양극으로 하고 음극을 전해연마전극(40) 면에 가까이 하여(즉, 2mm), 양극에서 이온을 용출시켜 상기 돌출부의 선택적 용해를 유발하는 가공법이다.

전기화학적 디버링을 이용하는 목적은 평활화, 광택화, 내식성 등의 우수한 면을 얻는 것과 효과적인 버(burr)의 탈락을 기대할 수 있다. 또 전해연마 시에는 금속표면에 얇은 산화막인 부동태 피막이 형성되어 부식저항성을 크게 증가시키는 효과를 볼 수 있다. 뿐만 아니라 원하는 만큼의 디버링을 제어할 수 있어서 가공 능력이 유연하며, 자동 시스템을 구축하므로서 본 가공공정을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 이동하는 전극을 통해 효과적인 전기분해 디버링 가공이 이루어지는 장치이며, 이는 최종제품의 품질 향상과 가공 능률성 확보, 그리고 대량생산을 효율적으로 수행할 수 있게 한다.

또한 본 발명은 전기분해 디버링의 최적의 전기분해 가공 파라미터를 선정하여 새도우 마스크 및 박판 소재에 대해 레이저 가공 후의 버(burr)를 효과적으로 제거하므로서 고품질의 초정밀 새도우 마스크 및 박판 소재의 기판을 획득할 수 있는 상승적인 효과가 있다.

Claims

새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치에 있어서,

전해연마를 위해 99%이상의 구리재질로 제작된 전해연마전극(40)이 설치되며, 상기 전해연마전극(40)을 좌/우 이동 및 상/하 이동시 기어의 변환에 따라 속 도를 조절하는 이송기어드 모터(26)가 설치된 상하용 이송유니트(12)와;

전해액이 담겨지고, 상기 전해액의 순환을 위하여 상기 디버링 장치의 아래쪽에 설치되는 전해액 탱크(18)와;

상기 전해액 탱크(18)와 연결되어 상기 전해액에 섞여있는 1㎛ 내지 10㎛ 크기의 불순물을 걸러내는 전해액 필터(34) 및 상기 전해액 탱크(18)의 전해액을 위쪽 가공을 위한 전해액조(38)로 이송시키는 화학펌프(36)와;

실제 가공을 위한 공작물(44)과 상기 전해연마전극(40)이 위치하며, 상기 전해액 탱크(18)에서 화학펌프(36)에 의해 전해액이 공급되어 전해연마 공정이 진행되는 전해액조(38)로 구성됨을 특징으로 하는 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치.
제1항에 있어서,

상기 전해액 탱크(18)와 전해액조(38)는 섬유강화 플라스틱으로 코팅 처리됨을 특징으로 하는 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 장치.
새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 방법에 있어서,

전기분해 디버링을 요구하는 박판의 미세 형상에 대해 그 크기와 위치에 따라 전극을 결정하고, 상하 또는 좌우로 이동시키면서 디버링을 수행한 다음, 좌측 에서 시작하여 전기분해 디버링 후 전류를 끊어주고 좌측으로 이동한 후 다시 전기분해 디버링 하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 방법.
제3항에 있어서,

크기가 큰 박판 소재의 전체면에 대한 전기분해 디버링 방식으로 전극의 상하 높이는 박판 소재의 길이, 전극의 폭은 40mm로 채택하여 전극이 스캐닝 방식으로 좌에서 우로 이동하면서 디버링하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 방법.
제3항에 있어서,

전해액의 조성은 인산:황산:증류수=5:3:2의 비율로 혼합되며, 전해액의 온도는 60~70℃이고, 0.2~1.0A/㎠의 전류밀도를 최적의 전기분해 디버링 조건으로 설정함을 특징으로 하는 새도우 마스크용 박판소재의 전기분해 디버링 방법.