KR20100028302A - 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법과 그 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판을 제작하기 위한 메탈 마스크에 관한 것이다. 특히, 표면실장기술의 납량 조절을 위한 필름적층기술을 이용할 때, 패턴이 그 탄성에 의해 흔들리며 적확한 위치를 찾지 못하고, 얇은 금속막의 특성상 휘어지거나 구부러지는 현상을 방지하기 위해 메탈 마스크 자체를 지그에 일체된 상태로 제작하기 위한 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법과 그 마스크에 관한 것이다.
지그프레임, 경사면, 금속막, 유리판, 금속판, 노광부, 공간부

Description

지그 일체형 메탈 마스크 제조방법과 그 마스크{The mask and product method of metal mask}
본 발명은 인쇄회로기판을 제작하기 위한 메탈 마스크에 관한 것이다. 특히, 표면실장기술의 납량 조절을 위한 필름적층기술을 이용할 때, 패턴이 그 탄성에 의해 흔들리며 적확한 위치를 찾지 못하고, 얇은 금속막의 특성상 휘어지거나 구부러지는 현상을 방지하기 위해 메탈 마스크 자체를 지그에 일체된 상태로 제작하기 위한 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법과 그 마스크에 관한 것이다.
일반적으로 PCB 기판 상에 IC 등의 초소형 실장부품을 납땜하는 작업은 기술의 발전에 따라 예비가열, 납땜, 냉각선정, 건조공정까지 컨베이어벨트로 자동적으로 행하는 자동납땜장치에 의하여 행하여지며, 이러한 공정을 표면실장기술이라고 한다. 그런데 이러한 일반적인 표면실장 방법은 패드와 레지스터가 구성된 인쇄회로기판 위의 패드 형상에 맞추어 패드용 개구부(=공간부)들이 형성되어 있는 메탈마스크를 올려 놓고, 메탈마스크의 개구부(=공간부)를 통해 솔더크림(Solder Cream)이라 하는 땜납을 적절한 온도를 가하면서 밀어 넣는다.
이렇게 하여 패드가 기판 위에 부착된 후, 각각의 패드 위에는 IC 및 기타 전자 부품의 리드들을 배열하고 오븐에 넣어 열을 가열하면서 납땜을 한다. 이때, 리드와 패드를 납땜하기 위해서는 땜납의 용융 온도 이상의 열을 가하게 된다. 상기 메탈 마스크는 솔더를 도포하는 금속판을 의미하는 것으로, 상기와 같이 이 메탈 마스크의 역할은 기판 위에 일정량의 솔더크림을 정확한 위치에 정량 도포하기 위한 것이다.
그럼 도시된 도 1과 함께 종래 이러한 메탈 마스크를 제조하는 방법을 설명한다. 도시된 도 1에서처럼, 먼저 유리판(1)과 같은 플레이트 상의 구성물의 상부에 진공증착이나 전기도금의 방식으로 얇은 금속막(2)을 입히게 된다. 그리고 그 상부로 감광제(Photo resiste; 3)를 도포한 후, 빛을 쏘이게 된다. 이때 빛에 쏘인 부분은 애칭 과정과 함께 부식되어 사라져 공간부(4)가 되며, 빛에 쏘이지 않는 노광부(5)는 패턴의 형태가 남아 있게 되는 것이다. 물론 그 후 본 발명의 이 메탈 마스크(6)는 인쇄회로기판의 상부로 올려져 상기 공간부에 솔더크림을 충진시키고 납땜하게 되는데, 이때 종래의 메탈 마스크는 많은 문제가 있었다.
즉, 얇은 미크론 범위의 박막 형태의 메탈 마스크(6)는 이동하는 과정에서 흐느적 거리며, 그 탄성이 작용하여 정확한 위치를 확보하기 힘들다. 그리고 조그마한 힘이 가해지게 되면, 구겨지거나 끊어지는 경우도 발생되어 많은 문제점이 있었다.
본 발명은 인쇄회로기판을 제작하기 위한 메탈 마스크에 있어서, 표면실장기술의 납량 조절을 위한 필름적층기술을 이용할 때, 패턴이 그 탄성에 의해 흔들리며 적확한 위치를 찾지 못하고, 얇은 금속막의 특성상 휘어지거나 구부러지는 현상을 방지하기 위해 메탈 마스크 자체를 지그에 일체된 상태로 제작하기 위한 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법과 그 마스크를 제공하고자 한다.
본 발명 지그 일체형 메탈마스크 제조방법은, 제 1 단계: 플레이트 상의 유리판(10)의 상부 내 측면에 경사면(21)을 가진 4각의 지그프레임(20)을 올려놓는 단계; 제 2 단계: 상기 진공증착의 방식으로 상기 유리판(10)과 지그프레임(20)의 상부 및 경사면(21)에 금속막(30)을 형성시키는 단계; 제 3 단계: 상기 금속막(30)의 상부에 패턴이 새겨진 감광제(Photo resiste; 40)를 밀착시키는 단계; 제 4 단계: 빛에 노출시키고, 애칭 과정을 수행하여 패턴을 새긴 노광부(41)만을 남기고 부식시켜 제거하는 단계; 제 5 단계: 최 하단의 유리판(10)을 제거하여 패턴이 완성된 메탈 마스크(50)를 완성하는 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법은, 제 1 단계: 플레이트 상의 금속판(110) 상부 내 측면에 경사면을 가진 4각의 금속 지그프레임(120)을 올려놓는 단계; 제 2 단계: 상기 금속판(110)과 지그프레임(120)의 상부에 이형재(미도시)를 도포한 후, 전기도금의 방식으로 상기 금속판(110)과 금속 지그프레임(120)의 상부 및 경사면에 금속막(130)을 도금 형성시키는 단계; 제 3 단계: 상기 금속막(130)의 상부에 패턴이 새겨진 감광제(Photo resiste; 140)를 밀착시키는 단계; 제 4 단계: 빛에 노출시키고, 애칭 과정을 수행하여 패턴을 새긴 노광부(141)만을 남기고 부식시켜 제거하는 단계; 제 5 단계: 최 하단의 금속판(110)을 제거하여 패턴이 완성된 메탈 마스크(150)를 완성하는 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법에 따라, 상기 지그프레임(20, 120)은, 합성수지, 목재 및 금속으로 제작된다.
본 발명 지그 일체형 메탈 마스크는, 상기 4각의 형태로 형성되고, 내측면이 경사진 경사면(21, 121)을 가진 지그프레임(20, 120)과; 상기 지그프레임(20, 120)의 상부와 경사면(21, 121)의 상부로 패턴을 가진 노광부(41, 141)로 이루어진 금속막(30, 130)이 형성된; 전술된 모든 제조방법으로 제조된다.
본 발명에 따르면, 지그 자체에 마스크가 결합된 상태이기에 두께가 미크론 범위의 얇은 마스크를 들어낼 때에도 무리가 없고, 흔들리거나 텐션의 작용으로 얇은 금속막 마스크가 뒤틀릴 우려가 없다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판의 성형시 지그 자체를 그대로 떠서 마 스크를 기판에 부착시킬 수 있어서 취급이 용이하며, 그에 따라 제작이 용이하고, 대량생산이 가능한 장점이 있다.
본 발명은 3가지 실시 형태를 가지고 있다. 즉, 하나는 지그 일체형 메탈 마스크를 제조하는 방법을 말하는데 진공증착의 방식으로 제조하는 방법을 말하며, 둘도 지그 일체형 메탈 마스크를 제조하는 방법을 말하되 진공증착이 아닌 전기 도금의 방식으로 제조하는 방법을 말한다. 마지막으로 세번째의 경우는 상기와 같은 진공증착과 전기도금의 방식으로 제작된 지그 일체형 메탈 마스크를 말한다. 따라서 본 발명을 도시된 도면을 통해 설명하되, 상기 순서에 따라 차례로 설명한다.
1. 진공증착을 이용한 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법
[제 1 단계]
본 발명은 도시된 도 2에서처럼, 플레이트 상의 유리판(10)의 상부 내 측면에 경사면(21)을 가진 4각의 지그프레임(20)을 올려놓는 단계를 거친다. 본 발명은 진공증착의 방식이기에 특별한 전기 도금의 방식이 사용되지 않는다. 따라서 본 발명에서는 상기 플레이트 형태의 유리판(10)을 준비하고, 그 상부로 지그프레임(20)을 올려놓는 것이다. 이 지그프레임(20)은 4각의 형태로 창문틀과 같이 중심부가 빈 외부 프레임만을 가진 형태이며, 특이한 점은 증착을 용이하게 하기 위해서 프 레임 내측면이 경사면(21)을 가진다는 것이다. 결국 본 발명에서는 상기 유리판(10)의 상부에 경사면(21)을 가진 4각의 지그프레임(20)을 올려놓고 다음의 단계를 준비한다.
한편 본 발명에서는 상기 지그프레임(20, 120)을 합성수지, 목재 및 금속으로 제작할 수 있다. 그 재질은 중요치 않는 것이다.
[제 2 단계]
다음으로 본 발명은, 상기 진공증착의 방식으로 상기 유리판(10)과 지그프레임(20)의 상부 및 경사면(21)에 금속막(30)을 형성시키는 단계를 거친다. 즉, 진공증착의 방식으로 상기 유리판(10)과 지그에 전면적인 금속막(30)을 입히는 것이다. 이때 중요한 점은 상기 유리판(10)의 상면은 물론 지그의 상면과 지그의 측면에 형성된 경사면(21)에도 진공증착의 방식으로 유리판(10)에 형성되는 금속막(30)과 동일한 재질의 막으로 일체형의 금속막(30)을 형성한다는 것이다. 이때 사용되는 금속은 구리, 니켈, 크롬 등의 금속이 다양하게 사용가능하다.
[제 3 단계]
다음으로 본 발명은 상기 금속막(30)의 상부에 패턴이 새겨진 감광제(Photo resiste; 40)를 밀착시키는 단계를 거친다. 즉, 금속막(30)의 상부로 빛을 쏘이면 화학적인 변화를 통해서 금속막(30)을 부식시키는 감광제(40)를 도포하는 것이다. 물론 이때 패턴을 형성시켜 부식되지 않는 노광부(41)를 형성시키고, 부식되는 공간부(44)를 형성시키는 방식으로 밀착시킨다. 이러한 패턴은 이미 생산될 인쇄회로기판의 형태와 실장될 IC 등의 전자기기에 맞추어 도시된다.
[제 4 단계]
다음으로 본 발명은 빛에 노출시키고, 애칭 과정을 수행하여 패턴을 새긴 노광부(41)만을 남기고 부식시켜 제거하는 단계를 거친다. 이후 상기 빛에 쐬여서 부식이 된 금속막(30)을 애칭공정을 통해서 깨끗이 걷어낸다. 그러면 패턴이 형성된 공간부(44)와 금속막(30)으로 남는 노광부(41)로 이루어진 마스크가 형성되는 것이다.
[제 5 단계]
다음으로 본 발명은 상기 최 하단의 유리판(10)을 제거하여 패턴이 완성된 메탈 마스크(50)를 완성하는 단계를 거친다. 즉, 최초 지그프레임(20)을 올려놓았던 유리판(10)을 제거하는 것이다. 따라서 본 발명은 지그가 일체로 형성되어 안전하게 솔더크림을 충진시키고 납땜을 할 때, 보다 안전하게 이동시킬 수 있다. 지그프레임(20) 자체를 들어올려 마스크와 함께 이동시킬 수 있기에 얇은 박막 형태의 마스크가 흔들릴 우려가 적은 것이다.
다음으로 본 발명은 상기 메탈 마스크(50)를 또 다른 방식인 전기도금의 방 식으로 제작하는 방법에도 특징이 있다.
2. 전기도금을 이용한 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법
[제 1 단계]
플레이트 상의 금속판(110) 상부 내 측면에 경사면(121)을 가진 4각의 금속 지그프레임(120)을 올려놓는 단계를 거친다. 즉, 도 3과 같이, 전술된 제 1 실시예와 동일하지만, 플레이트 상의 금속판(110)을 사용한다는 점에서 차이가 있는 것이다. 이는 전기 도금시 전류를 통하게 유지해야만 하기에 반드시 필수적인 과정이다.
[제 2 단계]
다음으로 본 발명은, 상기 금속판(110)과 지그프레임(120)의 상부에 이형재(미도시)를 도포한 후, 전기도금의 방식으로 상기 금속판(110)과 금속 지그프레임(120)의 상부 및 경사면에 금속막(130)을 도금 형성시키는 단계를 거친다. 금속판(110)의 상부에 이형재를 도포하되 이 이형제의 경우도 전류가 통하는 물질이 더욱 유리하다. 이때 중요한 것은 이형재를 금속판(110) 상부뿐만이 아니고 상기 지그프레임(120)의 경사면(121)과 상부면에도 도포해도 무방하다. 물론 반드시 필요하지는 않다. 이때 이형재(미도시)를 도포하는 이유는 후 공정에서 상기 지그프레임(120)을 그 금속막(130)과 함께 금속판(110)에서 떼어낼 때 그 공정이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
[제 3 단계]
다음으로 본 발명은, 상기 금속막(130)의 상부에 패턴이 새겨진 감광제(Photo resiste; 140)를 밀착시키는 단계를 거친다. 즉, 금속막(130)의 상부로 빛을 쏘이면 화학적인 변화를 통해서 금속막(130)을 부식시키는 감광제(140)를 도포하는 것이다. 물론 이때 패턴을 형성시켜 부식되지 않는 노광부(141)를 형성시키고, 부식되는 공간부(144)를 형성시키는 방식으로 밀착시킨다. 이러한 패턴은 이미 생산될 인쇄회로기판의 형태와 실장될 IC 등의 전자기기에 맞추어 도시된다.
[제 4 단계]
다음으로 본 발명은 빛에 노출시키고, 애칭 과정을 수행하여 패턴을 새긴 노광부(141)만을 남기고 부식시켜 제거하는 단계를 거친다. 이후 상기 빛에 쐬여서 부식이 된 금속막(130)을 애칭공정을 통해서 깨끗이 걷어낸다. 그러면 패턴이 형성된 공간부(144)와 금속막(130)으로 남는 노광부(141)로 이루어진 마스크가 형성되는 것이다.
[제 5 단계]
다음으로 본 발명은, 최 하단의 금속판(110)을 제거하여 패턴이 완성된 메탈 마스크(150)를 완성하는 단계를 거친다. 즉, 최초 지그프레임(120)을 올려놓았던 금속판(110)을 제거하는 것이다. 따라서 본 발명은 지그가 일체로 형성되어 안전하게 솔더크림을 충진시키고 납땜을 할 때, 보다 안전하게 이동시킬 수 있다. 지그프레임(120) 자체를 들어올려 마스크와 함께 이동시킬 수 있기에 얇은 박막 형태의 마스크가 흔들릴 우려가 적은 것이다.
3. 진공증착과 전기도금을 이용하여 제작한 지그 일체형 메탈 마스크
본 발명은 도시된 도 2, 3에서처럼, 상기 4각의 형태로 형성되고, 내측면이 경사진 경사면(21, 121)을 가진 지그프레임(20, 120)가 있고, 상기 지그프레임(20, 120)의 상부와 경사면(21, 121)의 상부로 패턴을 가진 노광부(41, 141)로 이루어진 금속막(30, 130)이 형성된다. 물론 이러한 메탈 마스크(50, 150)는 전술된 청구항 1 내지 3항의 제조방법으로 제조된다. 즉, 전술된 모든 형태의 제조방법을 모두 활용하여 제작된 메탈 마스크(50, 150)는 본 발명의 청구 내용인 것이다.
도 1은 종래 인쇄회로기판의 마스크를 제작하는 방식을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 지그 일체형 회로기판 메탈 마스크를 진공증착 방식으로 제작하는 과정을 전체적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 지그 일체형 회로기판 메탈 마스크를 전주가공법 방식으로 제작하는 과정을 전체적으로 도시한 도면이다.
<도시된 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>
10; 유리판 20, 120; 지그프레임
21, 121; 경사면 30, 130; 금속막
40, 140; 감광제 41, 141; 노광부
50, 150; 메탈 마스크

Claims (4)

  1. 메탈마스크 제조방법에 있어서,
    제 1 단계: 플레이트 상의 유리판(10)의 상부 내 측면에 경사면(21)을 가진 4각의 지그프레임(20)을 올려놓는 단계;
    제 2 단계: 상기 진공증착의 방식으로 상기 유리판(10)과 지그프레임(20)의 상부 및 경사면(21)에 금속막(30)을 형성시키는 단계;
    제 3 단계: 상기 금속막(30)의 상부에 패턴이 새겨진 감광제(Photo resiste; 40)를 밀착시키는 단계;
    제 4 단계: 빛에 노출시키고, 애칭 과정을 수행하여 패턴을 새긴 노광부(41)만을 남기고 부식시켜 제거하는 단계;
    제 5 단계: 최 하단의 유리판(10)을 제거하여 패턴이 완성된 메탈 마스크(50)를 완성하는 단계;를 포함하여 구성되어 지그가 일체로 형성되어 안전하게 취급할 수 있는 마스크를 제작하는 것을 특징으로 하는 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법.
  2. 메탈마스크 제조방법에 있어서,
    제 1 단계: 플레이트 상의 금속판(110) 상부 내 측면에 경사면(121)을 가진 4각의 금속 지그프레임(120)을 올려놓는 단계;
    제 2 단계: 상기 금속판(110)과 지그프레임(120)의 상부에 이형재(미도시)를 도포한 후, 전기도금의 방식으로 상기 금속판(110)과 금속 지그프레임(120)의 상부 및 경사면에 금속막(130)을 도금 형성시키는 단계;
    제 3 단계: 상기 금속막(130)의 상부에 패턴이 새겨진 감광제(Photo resiste; 140)를 밀착시키는 단계;
    제 4 단계: 빛에 노출시키고, 애칭 과정을 수행하여 패턴을 새긴 노광부(141)만을 남기고 부식시켜 제거하는 단계;
    제 5 단계: 최 하단의 금속판(110)을 제거하여 패턴이 완성된 메탈 마스크(150)를 완성하는 단계;를 포함하여 구성되어 지그가 일체로 형성되어 안전하게 취급할 수 있는 마스크를 제작하는 것을 특징으로 하는 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 지그프레임(20, 120)은,
    합성수지, 목재 및 금속으로 제작되는 것을 특징으로 하는 지그 일체형 메탈 마스크 제조방법.
  4. 메탈 마스크에 있어서,
    상기 4각의 형태로 형성되고, 내측면이 경사진 경사면(21, 121)을 가진 지그프레임(20, 120)과;
    상기 지그프레임(20, 120)의 상부와 경사면(21, 121)의 상부로 패턴을 가진 노광부(41, 141)로 이루어진 금속막(30, 130)이 형성된;
    전술된 청구항 1 내지 3항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 지그 일체형 메탈 마스크.
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