KR20100066843A - 스프링의 제조 방법 및 이를 이용한 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스프링의 제조 방법은, ⅰ) 일정 크기로 절단된 금속 원판을 준비하는 제1 단계와, ⅱ) 상기 금속 원판의 양면에 감광성 포토레지스트를 코팅하는 제2 단계와, ⅲ) 상기 감광성 포토레지스트가 코팅된 상기 금속 원판에 대하여 포토 마스크를 진공 밀착하고, 그 금속 원판으로 UV를 조사하여 소정 형상의 스프링 패턴부를 형성하는 제3 단계와, ⅳ) 상기 스프링 패턴부를 제외한 비 패턴부의 상기 감광성 포토레지스트를 제거하는 제4 단계와, ⅴ) 상기 비 패턴부를 식각액으로서 식각하는 제5 단계를 포함한다.

휴대 단말기, 스프링, 포토 에칭

Description

스프링의 제조 방법 및 이를 이용한 스프링 {SPRING MANUFACTURING METHOD AND SPRING OF THE SAME}

본 발명의 예시적인 실시예는 스프링의 제조 방법 및 이를 이용한 스프링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대 단말기의 슬라이드식 힌지장치에 적용되는 스프링의 제조 방법 및 이를 이용한 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 고정된 위치가 아닌 장소에서 이동 중에 무선으로 방송 및 통신 등의 서비스를 이용하기 위해서는 휴대폰과 PDA, 노트북, DMB폰 등의 휴대 단말기가 많이 사용된다.

상기 휴대 단말기는 정보화 산업의 발달에 따른 생활의 편의성을 누리기 위해 없어서는 안 될 중요한 필수품 중의 한가지로 자리 잡고 있으며, 특히 휴대폰의 경우에는 초, 중, 고등학생과 노인 등에 이르기까지 널리 보급되어 있는 실정이다.

상기와 같은 휴대 단말기에 있어서는 덮개를 개폐시키는데 다양한 방식을 적용하게 되는데, 이를 크게 나누면 힌지 방식, 슬라이드 방식 및 스윙 방식으로 구분할 수 있다.

이 중에서, 슬라이드 방식으로 덮개를 개폐하는 휴대 단말기는 사용이 편리 하고 고장이 적으며, 세련된 디자인을 갖게 되는 등의 여러 가지 장점 때문에 최근 들어 가장 많이 적용되는 방식 중의 하나이다.

상기 슬라이드 방식으로 덮개를 개폐하는 휴대 단말기의 기본 구조는, 키패드 등이 설치된 본체로부터 디스플레이부가 설치된 덮개를 상하로 슬라이딩시키는 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 덮개의 상하 슬라이딩은 힌지장치를 통하여 구현되는데, 이러한 슬라이드식 힌지장치는 각 제조 업자를 중심으로 다양한 구조로서 제작되고 있다.

종래 기술의 일 예에 따른 휴대 단말기의 슬라이드식 힌지장치는 본체에 고정되는 가이드부재와, 덮개에 고정되며 가이드부재에 슬라이딩 가능하게 조립되는 이동부재와, 그 이동부재와 가이드부재에 양쪽 끝 부분이 회전 가능하게 결합되는 스프링을 기본적으로 구비하고 있다.

따라서 종래 기술에서는 휴대 단말기의 덮개가 열리거나 닫힌 상태에서, 이동부재가 가이드부재에 대하여 일정 구간 슬라이딩 될 때까지 사용자가 덮개에 힘을 가하면, 그 이동부재와 가이드부재의 상대적인 이동으로서 스프링을 압축 또는 인장시킨다.

이에, 상기 스프링의 탄성 복원력이 이동부재와 가이드부재에 제공되고, 이에 따라 나머지 구간에서는 스프링의 탄성 복원력에 의해 덮개의 개폐에 따른 이동부재의 슬라이딩 운동이 자동으로 이루어진다.

한편, 종래 기술에 따른 휴대 단말기용 슬라이드식 힌지장치에 있어, 스프링은 원형의 단면 및 소정 폭과 두께를 지닌 띠 형상의 토오션(torsion) 타입과 웨이 브(wave) 타입으로 구분할 수 있다.

이 경우, 원형의 단면을 지닌 스프링은 코일링 및 밴딩 공정을 거치며 형성되고, 띠 형상의 스프링은 금속판의 밴딩 공정을 통하여 이루어진다.

그런데, 종래 기술에서는 원형의 단면을 지닌 스프링을 상기에서와 같은 슬라이드식 힌지장치에 적용할 경우, 그 원형의 직경에 의해서 전체 장치의 두께가 상대적으로 두꺼워진다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 종래 기술에서는 띠 형상의 스프링을 슬라이드식 힌지장치에 채용할 경우, 전체 장치의 두께를 얇게 구현할 수 있다는 장점은 있지만, 그 스프링을 제조하기가 복잡하고, 정확한 치수로서 가공하기가 쉽지 않다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 포토 에칭(photo etching) 공정을 통해 띠 형상의 스프링을 제조할 수 있도록 하는 스프링의 제조 방법 및 이를 이용한 스프링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스프링의 제조 방법은, ⅰ) 일정 크기로 절단된 금속 원판을 준비하는 제1 단계와, ⅱ) 상기 금속 원판의 양면에 감광성 포토레지스트를 코팅하는 제2 단계와, ⅲ) 상기 감광성 포토레지스트가 코팅된 상기 금속 원판에 대하여 포토 마스크를 진공 밀착하고, 그 금속 원판으로 UV를 조사하여 소정 형상의 스프링 패턴부를 형성하는 제3 단계와, ⅳ) 상기 스프링 패턴부를 제외한 비 패턴부의 상기 감광성 포토레지스트를 제거하는 제4 단계와, ⅴ) 상기 비 패턴부를 식각액으로서 식각하는 제5 단계를 포함한다.

상기 스프링의 제조 방법은, 상기 제1 단계 다음으로 상기 금속 원판을 클리닝할 수 있다.

상기 스프링의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 원판은 구리 합금, 니켈 합금, 및 스테인레스 강(SUS)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로서 이루어질 수 있다.

상기 스프링의 제조 방법은, 상기 제5 단계에서 상기 식각액으로 염화제이철(FeCl₃)를 사용할 수 있다.

상기 스프링의 제조 방법은, 상기 제5 단계 다음으로 상기 스프링 패턴부의 상기 감광성 포토레지스트를 제거하여 그 스프링 패턴부에 상응하는 스프링을 완성하고, 상기 스프링을 세정할 수 있다.

상기 스프링의 제조 방법은, 상기 스프링을 세정한 후 그 스프링을 열처리 할 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스프링은, 상기 제1 내지 제5 단계의 제조 방법에 의해 소정 폭과 두께의 단면을 지니며 제조된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 기계적으로 금속판을 밴딩하여 스프링을 제작하는 종래 기술과 달리, 포토 에칭(photo etching)을 통하여 띠 형상의 스프링을 제조할 수 있으므로, 제품별 검사 기준서에 따른 정확한 치수의 가공이 가능하고, 대량 생산이 더욱 용이해진다는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예가 적용되는 스프링의 예를 도시한 평면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예가 적용되는 스프링(100)은 소정 폭과 두께를 지니며 띠 형상으로 이루어진 토오션 타입(도 1의 (a) 참조)과, 웨이브 타입(도 1의 (b) 참조)을 예로 들 수 있다.

여기서, 상기 스프링(100)은 휴대폰과 같은 휴대 단말기에 있어, 덮개를 본체에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩시키기 위한 슬라이드식 힌지장치에 적용될 수 있다.

그러나, 본 발명의 예시적인 실시예는 상기 스프링(100)이 일반적인 휴대폰과 같은 휴대 단말기의 슬라이드식 힌지장치에만 적용되는 것에 특별히 한정되지 않고, PDA폰, DMB폰 등과 같은 이동통신 단말기의 슬라이드식 힌지장치에 적용될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스프링의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스프링의 제조 방법은 금속 원판의 준비 단계(S10)와, 포토레지스트 코팅 단계(S20)와, 노광 단계(S30)와, 현상 단계(S40)와, 식각 단계(S50)를 포함하며, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 이를 단계 별로 설명하면 다음과 같다.

상기 S10 단계는 도 3a에서와 같이, 코일(coil) 또는 쉬트(sheet) 상태의 금속판 원자재에서 일정 크기로 절단된 금속 원판(11)을 준비한다.

상기 금속 원판(11)은 구리 합금(copper alloy), 니켈 합금(nickel alloy), 또는 스테인레스 강(SUS)으로 이루어지는데, 본 실시예에서는 스테인레스 강(SUS)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 금속판 원자재는 불림, 풀림, 담금질 등과 같은 일반적인 열처리가 이루어진 상태의 원자재를 의미한다.

그리고, 상기 S10 단계에서는 알칼리 표면 처리 약품으로 금속 원판(11)의 표면에 전착된 유지 성분 및 이물질을 클리닝 하는 전처리 공정이 이루어진다.

그리고, 상기 전처리 공정에서는 금속 원판(11)의 탈지, 수세, 산세, 수세, 건조, 반출의 서브 공정을 더욱 수행하게 된다.

상기 S20 단계는 도 3b에서와 같이, 금속 원판(11)의 양면에 감광성 포토레지스트(21: Photo Resist)를 코팅한다.

여기서, 상기 감광성 포토레지스트(21)는 금속 원판(11)의 상하면에 밀착 코팅될 수 있는 드라이 필름(dry film)으로서 이루어진다.

상기 S30 단계는 도 3c에서와 같이, 감광성 포토레지스트(21)가 코팅된 금속 원판(11)을 노광하는 노광(exposing) 단계로서, 우선 상기 금속 원판(11)에 대하여 포토 마스크(31)를 진공 밀착한다.

이 상태에서, 상기 금속 원판(11)으로 UV를 조사하여 소정 형상 즉, 도 1에서와 같은 스프링의 형태에 상응하는 스프링 패턴부(33)를 형성한다.

이 경우, 상기 UV의 노광량은 감광성 포토레지스트(21)의 종류 및 결과물(스프링)의 치수에 따라 결정되므로, 그 노광량을 어느 특정한 값으로 특별히 한정하 지 않는다.

상기 S40 단계에서는 도 3d에서와 같이, 스프링 패턴부(33)를 제외한 비 패턴부(41)의 감광성 포토레지스트(21)를 제거하는 현상(developing) 공정이 이루어진다.

그러면, 상기 금속 원판(11)의 양면에는 스프링 패턴부(33)에 상응하는 감광성 포토레지스트(21)만 남게 된다.

그런 다음, S50 단계에서는 도 3e에서와 같이, 비 패턴부(41)를 식각액으로서 식각(etching)하여 스프링 패턴부(33)를 제외한 금속 원판(11)의 일 부분을 부식시킴으로써 그 비 패턴부(33)를 제거한다.

여기서, 상기 식각액으로는 염화제이철(FeCl₃)을 사용하는 것이 바람직한데, 그 식각액의 농도 및 온도 조건은 금속 원판(11)의 소재 종류에 따라 결정되므로, 본 실시예에서 어느 특정한 값으로 한정하지 않는다.

상기한 과정들을 거친 이후의 과정은 후처리 공정으로서, 도 3e에서와 같은 상기 스프링 패턴부(33)의 감광성 포토레지스트(21)를 제거하여 도 3f에서와 같이 그 스프링 패턴부(33)에 상응하는 스프링(100)을 완성한다.

그런 다음, 상기 스프링(100)을 세정한 후, 일정한 온도로 열처리한 상태에서, 그 스프링(100)의 치수 및 검사를 실시하게 되면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스프링(100)의 제조가 완료된다.

이 경우, 상기 스프링(100)의 열처리 공정은 그 스프링(100)에 잔류하는 응 력을 제거하기 위해 뜨임 공정이 이루어지는 바, 일 예로서 상기 스프링(100)이 스테인레스 강(SUS)으로 이루어진 경우, 이 과정에서는 그 스프링(100)을 150~440도의 온도 범위에서 15분~2시간 정도 열처리하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 스프링(100)은 상술한 바와 같은 일련의 포토 에칭(photo etching) 과정을 통하여 소정 폭과 두께를 지니며 띠 형상으로 이루어지고, 도 1에서와 같은 토오션 타입 또는 웨이브 타입으로서 제조된다.

이로써 본 실시예에서는 기계적으로 금속판을 밴딩하여 스프링을 제작하는 종래 기술과 달리, 포토 에칭(photo etching)을 통하여 띠 형상의 스프링을 제조할 수 있으므로, 제품별 검사 기준서에 따른 정확한 치수의 가공이 가능하고, 대량 생산이 더욱 용이해진다는 잇점이 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예가 적용되는 스프링의 예를 도시한 평면 구성도이다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스프링의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

도 3a 내지 도 3f는 도 2의 각 단계별 공정을 개략적으로 나타내 보인 단면 구성도이다.

Claims (7)

1. ⅰ) 일정 크기로 절단된 금속 원판을 준비하는 제1 단계;

   ⅱ) 상기 금속 원판의 양면에 감광성 포토레지스트를 코팅하는 제2 단계;

   ⅲ) 상기 감광성 포토레지스트가 코팅된 상기 금속 원판에 대하여 포토 마스크를 진공 밀착하고, 그 금속 원판으로 UV를 조사하여 소정 형상의 스프링 패턴부를 형성하는 제3 단계;

   ⅳ) 상기 스프링 패턴부를 제외한 비 패턴부의 상기 감광성 포토레지스트를 제거하는 제4 단계; 및

   ⅴ) 상기 비 패턴부를 식각액으로서 식각하는 제5 단계

   를 포함하는 스프링의 제조 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 제1 단계 다음으로,

   상기 금속 원판을 클리닝 하는 스프링의 제조 방법.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 금속 원판은 구리 합금, 니켈 합금, 및 스테인레스 강(SUS)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 소재로서 이루어지는 스프링의 제조 방법.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 제5 단계에서,

   상기 식각액으로 염화제이철(FeCl₃)를 사용하는 스프링의 제조 방법.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 제5 단계 다음으로,

   상기 스프링 패턴부의 상기 감광성 포토레지스트를 제거하여 그 스프링 패턴부에 상응하는 스프링을 완성하고, 상기 스프링을 세정하는 스프링의 제조 방법.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 스프링을 세정한 후, 그 스프링을 열처리 하는 스프링의 제조 방법.
7. 청구항 제1 항 내지 제6 항의 제조 방법에 의해 소정 폭과 두께의 단면을 지니며 제조되는 스프링.

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