KR20120078262A - 그라비아 롤 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 그라비아 롤은, 베이스 롤; 상기 베이스 롤에 형성되고, 표면에 다수의 홈이 형성된 구리도금층; 및 상기 구리도금층에 형성되는 다이아몬드 라이크 카본층을 포함한다.

Description

그라비아 롤 및 이의 제조 방법{GRAVURE ROLL AND MANUFACTURING THE SAME}

본 기재는 그라비아 롤 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

디스플레이, 모바일 등의 전기 전자 제품을 제조하기 위하여 직접 패턴 인쇄 장치에 대한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다. 인쇄 장치에서는 닥터 유닛을 이용하여 그라비아 롤의 패턴 홈에 페이스트를 충진한 후, 이 페이스트를 기판에 전사하여 소정 패턴을 인쇄한다.

이러한 인쇄 장치에서 사용되는 그라비아 롤에 표면강화피복층인 크롬층이 형성되는데, 이러한 크롬층은 독성이 있어 환경 오염을 유발한다. 이를 막기 위해 크롬층 대신 다이아몬드 라이크 카본(diamond like carbon, DLC)층을 형성하는데, 이 경우에도 다이아몬드 라이크 카본층의 접착력을 높이기 위해 별도의 금속층 등이 필요하다는 문제가 있다.

실시예는 별도의 금속층 없이도 다이아몬드 라이크 카본층을 형성할 수 있는 그라비아 롤 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.

실시예에 따른 그라비아 롤은, 베이스 롤; 상기 베이스 롤에 형성되고, 표면에 다수의 홈이 형성된 구리도금층; 및 상기 구리도금층에 형성되는 다이아몬드 라이크 카본층을 포함한다.

실시예에 따른 그라비아 롤 제조 방법은, 베이스 롤을 준비하는 단계; 상기 베이스 롤에 구리도금층을 형성하는 단계; 상기 구리도금층에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계; 상기 구리도금층에 다이아몬드 라이크 카본층을 형성하는 단계를 포함한다.

실시예에 따른 그라비아 롤에서는, 다이아몬드 라이크 카본이 직접 형성되기 때문에 독성이 없고 공해 발생 염려가 적다. 또한, 별도의 금속층을 생략할 수 있어 두께를 줄이고 제조 공정 및 제조 비용을 줄일 수 있다.

한편, 실시예에 따른 그라비아 롤 제조 방법에서는, 상술한 형태의 그라비아 롤을 제조할 수 있다.

도 1은 인쇄 장치에 대한 개략적인 사시도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 그라비아 롤의 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 그라비아 롤의 단면도이다.
도 4는 도 3의 A를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 실시예에 따른 그라비아 롤의 제조 방법의 단계들을 도시한 단면도들이다.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1을 참조하여 인쇄 장치에 대해 설명한다. 도 1은 인쇄 장치에 대한 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 페이스트(110)를 수용하는 홈(500)을 포함하는 그라비아 롤(100)과, 이 그라비아 롤(100)에 접한 상태로 위치하여 홈(500)에 페이스트(110)를 충진하는 닥터 유닛(200)을 포함한다. 그리고 인쇄 장치는 그라비아 롤(100)의 홈(500)에 충진된 페이스트(110)를 전사 받아 기판(400)에 전사하는 블랭킷 롤(300)을 포함할 수 있다.

즉, 이러한 인쇄 장치에서는, 닥터 유닛(200)이 그라비아 롤(100)에 페이스트(110)를 충진하고, 충진된 페이스트(110)가 블랭킷 롤(300)에 옮겨지고, 블랭킷 롤(300)에서 기판(400)으로 페이스트(110)를 전사하여 패턴(410)을 인쇄할 수 있다.

이하 도 2를 참조하여, 이러한 인쇄 장치를 구성하는 그라비아 롤(100)에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 제1 실시예에 따른 그라비아 롤의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 그라비아 롤(101)은, 베이스 롤(10), 이 베이스 롤(10)에 형성되고 홈(20a)이 형성된 구리도금층(20), 이 구리도금층(20)에 형성되는 다이아몬드 라이크 카본층(diamond like carbon, DLC)(30)을 포함한다.

베이스 롤(10)은 일례로 원기둥 형상을 가져 회전 가능하게 구비될 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 베이스 롤(10)이 판 형상을 가져 회전하지 않는 평판형일 수 있다. 이러한 베이스 롤(10)은 반복적인 인쇄 공정에서 손상되지 않고 사용할 수 있는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 베이스 롤(10)은 금속으로 형성될 수 있다.

이러한 베이스 롤(10)에 구리 도금 처리를 통해 구리도금층(20)이 형성될 수 있다. 구리도금층(20)의 표면에는 다수의 홈(20a)이 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 이 홈(20a)에는 추후에 페이스트(도 1의 참조부호 110, 이하 동일)가 충진 되어 인쇄 공정을 실시하게 된다. 이러한 구리도금층(20)의 두께가 50 um 내지 200 um 일 수 있다.

이어서, 구리도금층(20)에 다이아몬드 라이크 카본층(30)을 형성한다. 다이아몬드 라이크 카본이란, 다이아몬드 경도 바로 아래 등급에 해당될 정도로 단단한, 일종의 유사 다이아몬드다. 다이아몬드와 유사한 강도를 가지면서도 가격 면에서 유리하기 때문에 다양한 분야에서 활용되고 있다.

다이아몬드 라이크 카본층(30)은 인쇄 공정 시 유리하게 작용한다. 인쇄 공정 시, 그라비아 롤의 홈(20a)에 페이스트(110)를 충진할 때 닥터 유닛(도 1의 참조부호 200, 이하 동일)이 그라비아 롤(101)의 표면에 접하여 이동하게 된다. 이 때, 닥터 유닛(200)과 그라비아 롤(101)의 접촉 횟수가 증가하면서 그라비아 롤(101) 표면이 손상되어 수명이 단축된다는 문제점이 있다. 따라서, 강도가 높은 다이아몬드 라이크 카본층(30)을 통해 그라비아 롤(101) 표면도 강화하고, 공해 발생 염려가 있는 크롬층을 대체할 수 있어 공해 발생을 방지시킬 수 있다.

또한, 구리도금층(20)과 다이아몬드 라이크 카본층(30) 사이에 별도의 금속층이나 탄화금속 경사층 등을 형성하지 않고, 다이아몬드 라이크 카본층(30)을 구리도금층(20)에 직접 접촉하여 형성하므로 그라비아 롤(101)의 두께를 줄일 수 있다. 또한, 그라비아 롤(101)의 제조 공정 및 제조 비용을 줄일 수 있다.

이러한 다이아몬드 라이크 카본층(30)의 두께가 0.1 um 내지 3 um 으로 형성될 수 있다. 다이아몬드 라이크 카본층(30)의 두께가 0.1 um 보다 얇으면 표면강화 역할을 잘 하지 못하게 되고, 두께가 3 um 보다 두꺼우면 내부 응력 때문에 들뜨게 된다.

다이아몬드 라이크 카본의 마찰계수는 0.1 내지 0.2 로 매우 낮기 때문에, 그라비아 롤의 표면에 오염 물질이나 인쇄 공정으로 인한 페이스트 등이 묻었을 때 이를 쉽게 제거할 수 있다.

이하 도 3 및 도 4를 참조하여 제2 실시예에 따른 그라비아 롤을 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 서로 다른 부분에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 제2 실시예에 따른 그라비아 롤의 단면도이고, 도 4는 도 3의 A를 확대하여 도시한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 그라비아 롤(102)에서는, 베이스 롤(10)에 형성되는 구리도금층(20)의 표면에 요철(20b)이 형성된다. 이러한 요철(20b)은 구리도금층(20)과 직접 접촉하여 형성되는 다이아몬드 라이크 카본층(30)과의 접촉력을 높여준다. 즉, 미세한 요철이 구리도금층(20)과 다이아몬드 라이크 카본층(30)과의 마찰을 발생시켜 별도의 금속층 없이도 접촉할 수 있게 해준다. 이러한 요철(20b)의 표면 거칠기는 10 nm 내지 100 nm 이고, 바람직하게는 10 nm 내지 45 nm 가 될 수 있다. 표면 거칠기가 10 nm 이하로 형성될 경우, 구리도금층(20)과 다이아몬드 라이크 카본층(30)과의 접착력이 떨어질 수 있고, 100 nm 이상이 되어 너무 커지면 인쇄 공정 시 의도하지 않은 패턴이 형성될 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 실시예에 따른 그라비아 롤 제조 방법을 설명한다.

도 5 내지 도 9는 실시예에 따른 그라비아 롤의 제조 방법의 단계들을 도시한 단면도들이다.

먼저 도 5에 도시한 바와 같이, 그라비아 롤에 적용될 수 있는 베이스 롤(10)을 준비한다.

이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 베이스 롤(10)에 구리를 도금 처리하여 구리도금층(20)을 형성한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 이러한 구리도금층(20)에 적어도 하나 이상의 홈(20a)을 형성한다. 홈(20a)은 에칭법이나 전자조각법 등의 공지의 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 에칭법은 판동면에 감광액을 도포해서 직접 인화한 후 에칭하여 홈(20a)을 형성하는 방법이고, 전자조각법은 디지털 신호법에 의해 다이아몬드 조각침을 기계적으로 작동시켜 구리도금층(20) 표면에 홈(20a)을 형성하는 방법이다.

이어서, 도 8에 도시한 바와 같이 구리도금층(20)의 표면에 요철(20b)을 형성할 수 있다. 그러나 요철(20b)을 형성하는 단계를 생략하여 제1 실시예에 따른 그라비아 롤(도 2의 참조부호 101, 이하 동일)과 같이 요철(20b)이 없는 구리도금층(20)을 형성할 수 있다. 이러한 요철(20b)은 미세한 표면 거칠기를 위해 플라즈마 에칭법으로 형성할 수 있다. 플라즈마 에칭법은 라디칼에 의한 표면 확산에 의해 화학적으로 이루어 지거나, 전극을 이용한 이온의 충격에 의하여 물리적으로 이루어지는 에칭법을 말한다. 이러한 플라즈마 에칭법은 좀더 미세하고 섬세한 에칭이 요구될 때 사용되는 에칭법이다.

이어서, 도 9에 도시한 바와 같이 구리도금층(20)에 다이아몬드 라이크 카본(30)층을 형성한다. 다이아몬드 라이크 카본층(30)은 스퍼터링(sputtering)법, 진공증착법(일렉트론빔법), 이온플레이팅(ion plating)법, 분자선 에피탁시(epitaxy)법, 레이저 어블레이션(laser abliation)법, 이온 어시스트 증착(ion assisted deposition)법, 플라즈마 화학기상증착(plasma chemical vapor deposition)법 등의 공지의 방법으로 형성할 수 있으나, 스퍼터링법이 바람직하다.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 베이스 롤
20: 구리도금층
20a: 홈
20b: 요철
30: 다이아몬드 라이크 카본층

Claims (11)

1. 베이스 롤;
   상기 베이스 롤에 형성되고, 표면에 다수의 홈이 형성된 구리도금층; 및
   상기 구리도금층에 형성되는 다이아몬드 라이크 카본(diamond like carbon, DLC)층을 포함하는 그라비아 롤.
2. 제1항에 있어서,
   상기 다이아몬드 라이크 카본층이 상기 구리도금층에 직접 접촉되는 그라비아 롤.
3. 제1항에 있어서,
   상기 구리도금층의 표면에 요철이 형성된 그라비아 롤.
4. 제3항에 있어서,
   상기 구리도금층의 표면의 표면 거칠기는 10 nm 내지 100 nm 인 그라비아 롤.
5. 제1항에 있어서,
   상기 다이아몬드 라이크 카본층의 두께가 0.1 um 내지 3 um 인 그라비아 롤.
6. 베이스 롤을 준비하는 단계;
   상기 베이스 롤에 구리도금층을 형성하는 단계;
   상기 구리도금층에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계; 및
   상기 구리도금층에 다이아몬드 라이크 카본층을 형성하는 단계를 포함하는 그라비아 롤 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 다이아몬드 라이크 카본층은 상기 구리도금층에 직접 접촉하여 형성되는 그라비아 롤 제조 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 구리도금층에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계와 상기 구리도금층에 다이아몬드 라이크 카본층을 형성하는 단계 사이에, 상기 구리도금층의 표면에 요철을 형성하는 단계를 포함하는 그라비아 롤 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 구리도금층의 표면에 요철을 형성하는 단계는, 플라즈마 에칭을 이용하는 그라비아 롤 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 요철을 형성하는 단계에서 상기 구리도금층의 표면의 표면 거칠기를 10 nm 내지 100 nm 로 형성하는 그라비아 롤 제조 방법.
11. 제6항에 있어서,
    상기 다이아몬드 라이크 카본을 형성하는 단계는, 스퍼터링법을 이용하는 그라비아 롤 제조 방법.

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