KR20120131808A - 그라비아 인쇄 제판 롤 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그라비아 인쇄 제판 롤 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤은 그라비아 인쇄 패턴이 형성된 베이스층; 베이스층의 강도 강화를 위해 상기 베이스층에 도포되는 강화 코팅층;을 포함하고, 상기 강화 코팅층은, 베이스층에 습식 도금 방식으로 형성되는 제1 강화층 및 외부면을 이루는 제2 강화층 및 상기 제1 강화층과 제2 강화층 사이에 배치되며, 상기 제1 강화층 표면에 접착력을 제공하는 제1 접착층 및 상기 제1 접착층과 제2 강화층 사이에 접착력을 제공하는 제2 접착층을 포함할 수 있다.

Description

그라비아 인쇄 제판 롤 및 그 제조 방법{Gravure Printing Engraving Roll and Manufacturing Method thereof}
본 발명은 그라비아 인쇄 제판 롤 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 내마모성 및 내구성이 강화된 그라비아 인쇄 제판 롤 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
그라비아 인쇄는 원통 형태의 금속롤 표면에 음각으로 인쇄 패턴을 형성하고 그 패턴에 잉크를 주입한 후 롤 형태로 감겨 있는 연속된 종이 형태의 인쇄 대상물의 표면에 패턴을 전사하는 방법이다. 그라비아 인쇄의 경우 속도가 기존 판형 인쇄에 비하여 월등히 빠르고 인쇄 품질이 우수하여 사진, 포장재, 직물 인쇄분야에서 폭넓게 사용되어 왔다. 최근 그라비아 인쇄는 그 뛰어난 생산성에 힘입어 기존 적용 분야를 뛰어넘어 IT, 전자산업 분야까지 다양한 분야로 확대 적용되고 있다.
이 때, 그라비아 인쇄용 금속롤(동판롤)은 잉크 또는 페이스트, 잉여 잉크 또는 잉여 페이스트 제거용 금속 블레이드 또는 종이 형태의 인쇄 대상물과 지속적으로 접촉하여 마찰이 발생한다. 마찰에 의하여 금속롤의 형상이 훼손되는 경우 다양한 인쇄 불량이 발생할 수 있다.
최근, IT 전자 산업 분야에서 세라믹 혹은 메탈 파우더와 같은 전기/전자적인 기능을 수행하는 물질이 함유된 잉크 또는 페이스트를 사용하여 그라비아 인쇄를 할 수 있다. 메탈 혹은 세라믹 잉크 혹은 페이스트는 기존 발색 혹은 코팅용 그라비아 잉크 대비 고체 성분의 함량이 월등히 높고 마모성이 훨씬 더 강하기 때문에 그라비아 인쇄 적용 시 인쇄 시스템의 수명과 인쇄품질의 관리가 매우 어렵다.
따라서, 마모성이 강한 메탈/세라믹 잉크/페이스트 시스템을 그라비아 인쇄에 적용하기 위해서는 그라비아 인쇄 시스템의 마찰 에너지를 가장 많이 받는 그라비아 인쇄 제판 롤의 내 마모성의 향상이 매우 중요하다.
본 발명의 목적은 경도 및 내마모성을 확보할 수 있는 그라비아 인쇄 제판 롤 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 경도 및 내마모성이 확보된 그라비아 인쇄 제판 롤을 사용하여 적층형 세라믹 캐패시터를 제조하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤은 그라비아 인쇄 패턴이 형성된 베이스층; 베이스층의 강도 강화를 위해 상기 베이스층에 도포되는 강화 코팅층;을 포함하고, 상기 강화 코팅층은, 베이스층에 습식 도금 방식으로 형성되는 제1 강화층, 강화 코팅층의 외부면을 이루는 제2 강화층, 상기 제1 강화층과 제2 강화층 사이에 배치되며, 상기 제1 강화층 표면에 접착력을 제공하는 제1 접착층 및 상기 제1 접착층과 제2 강화층 사이에 접착력을 제공하는 제2 접착층을 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층은 상기 제1 강화층의 표면을 균일하게 할 수 있다.
상기 제2 접착층의 격자상수는 상기 제1 접착층의 격자상수와 제2 강화층의 격자상수 사이의 값을 가질 수 있다.
상기 베이스층은 Cu을 포함하는 도금층일 수 있다.
상기 제1 강화층은 Cr을 포함하는 습식 도금층일 수 있다.
상기 제2 강화층은 다이아몬드상 카본(DLC; Diamond Like Carbon)막으로 형성될 수 있다.
상기 제2 강화층은 Si을 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 형성될 수 있다.
상기 제2 강화층의 다이아몬드상 카본(DLC)에 대한 Si의 원자분율이 2 내지 15%일 수 있다.
상기 제1 접착층은 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속층일 수 있다.
상기 제2 접착층은 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 질화금속층일 수 있다.
상기 제1 강화층의 두께는 0.1 내지 10μm일 수 있다.
상기 제2 강화층의 두께는 0.2 내지 2μm일 수 있다.
상기 제1 접착층의 두께는 0.1 내지 5μm일 수 있다.
상기 제2 접착층의 두께는 0.1 내지 1μm일 수 있다.
상기 인쇄 패턴은 적층 세라믹 캐패시터(MLCC; Multi-Layered Ceramic Capacitor)용 내부 전극 인쇄 패턴일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법은 베이스층에 그라비아 인쇄용 패턴을 형성하는 단계; 베이스층 위에 제1 강화층을 습식 도금 방식으로 형성하는 단계; 제1 강화층 위에 상기 제1 강화층의 표면에 접착력을 제공하는 제1 접착층을 형성하는 단계; 제1 접착층에 제2 강화층과의 접착력을 제공하기 위해 제2 접착층을 형성하는 단계; 및 제2 접착층 위에 제2 강화층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층은 상기 제1 강화층의 표면을 균일하게 할 수 있다.
상기 제2 접착층의 격자상수는 상기 제1 접착층의 격자상수와 제2 강화층의 격자상수 사이의 값을 가질 수 있다.
상기 베이스층은 Cu 도금 공정으로 형성될 수 있다.
상기 제1 강화층은 Cr 습식 도금 공정으로 형성될 수 있다.
상기 제2 강화층은 다이아몬드상 카본(DLC)막 증착 공정으로 형성될 수 있다.
상기 제1 강화층은 0.1 내지 10μm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제2 강화층은 0.2 내지 2μm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제1 접착층은 0.1 내지 5μm의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제2 접착층은 0.1 내지 1μm의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적층 세라믹 캐패시터 제조 방법은 복수개의 유전체층을 마련하는 단계; 및 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤을 내부 전극 페이스트에 침지하여 상기 복수개의 유전체층에 내부 전극 패턴을 인쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 경도가 높은 인쇄 패턴을 갖는 그라비아 인쇄 제판 롤을 제공할 수 있다. 그에 따라 내마모성 및 내구성이 우수한 그라비아 인쇄 제판 롤을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 그라비아 인쇄 제판 롤의 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있기 때문에, 마찰이 많이 가해지는 적층 세라믹 캐패시터를 제조하는 데에도 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 그라비아 인쇄 제판 롤의 내마모성을 향상시켜 인쇄 과정에서 그라비아 인쇄 제판 롤을 자주 교환해야 하는 부담을 덜 수 있고, 인쇄 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤의 개략 단면도 및 부분 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤의 강화 코팅층의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤의 베이스층의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤의 강화 코팅층의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤을 사용하여 적층형 칩 캐패시터의 내부 전극을 인쇄하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 칩 커패시터용 그라비아 인쇄 제판 롤을 나타내는 사시도 및 부분 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤(1)의 개략 단면도 및 부분 확대도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤(1)은 인쇄 패턴이 형성된 베이스층(20) 및 상기 베이스층(20)의 강도 강화를 위해 상기 베이스층(20)에 도포되는 강화 코팅층(100)을 포함한다.
상기 베이스층(20)에는 인쇄하고자 하는 인쇄 패턴이 형성된다. 인쇄 패턴 내부에 인쇄 매체가 담기도록 그라비아 인쇄 제판 롤(1)이 잉크 또는 페이스트에 침지된 후, 그라비아 인쇄 제판 롤(1)이 인쇄 대상물과 접촉하고 회전하여 인쇄가 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 베이스층(20)의 표면은 그라비아 인쇄용 닥터 블레이드(미도시)와 접촉할 수 있으며, 닥터 블레이드와의 접촉에 따라 잉여 인쇄 매체를 제거할 수 있다.
상기 베이스층(20)은 그라비아 인쇄 과정에서 인쇄 대상물 또는 닥터 블레이드 등과 같은 구성에 의하여 지속적으로 접촉하여 마찰이 빈번히 일어나 쉽게 마모될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 인쇄 제판 롤의 롤러 프레임(10) 표면에 형성된 상기 베이스층(20) 위에 강화 코팅층(100)을 코팅하여 인쇄 패턴의 내구성과 내마모성을 향상시킬 수 있다.
도 1의 하부는 인쇄 패턴의 부분 확대도로서, 강화 코팅층(100)의 구조를 나타낸다.
상기 강화 코팅층(100)은 제1 강화층(110), 제1 접착층(130), 제2 접착층(150) 및 제2 강화층(170)을 포함할 수 있다.
상기 제1 강화층(110)은 상기 강화 코팅층(100) 내에 형성되며, 상기 베이스층(20)에 습식 도금 방식으로 도포되어 형성될 수 있다. 상기 제2 강화층(170)은 상기 강화 코팅층의 외부면을 이루도록 최외부에 형성될 수 있다.
상기 제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150)은 상기 제1 강화층(110) 및 상기 제2 강화층(170) 사이에 형성된다. 그리고, 상기 제1 접착층(130)은 제1 강화층(110) 표면을 덮도록 형성되어 제1 강화층(110) 표면에 접착력을 제공하는 역할을 한다. 상기 제2 접착층(150)은 제2 강화층(170)의 제1 강화층(110)과 마주보는 면을 덮도록 형성되어 제2 강화층(110)에 접착력을 제공하는 역할을 한다.
상기 롤러 프레임(10)은 그라비아 인쇄 제판 롤의 롤러를 구성하는 프레임이다. 이후에 형성되는 베이스층(20) 등을 지지하는 역할을 한다. 이에 제한되는 것은 아니나 Fe을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
상기 롤러 프레임(10) 위에 원하는 인쇄 패턴을 형성하기 위하여 베이스층(20)을 형성한다. 그리고, 베이스층(20)에 에칭 등의 방법으로 원하는 형상의 인쇄 패턴을 형성한다.
상기 베이스층(20)은 상기 롤러 프레임(10) 위에 도금하는 방식으로 형성된다. 이에 제한되는 것은 아니나 베이스층(20)과 롤러 프레임(10) 간의 접착력을 확보하기 위하여 상기 베이스층(20) 위에 니켈 스트라이크 도금을 한 뒤 베이스층(20)의 도금이 이루어질 수 있다.
원하는 형상의 인쇄 패턴을 형성하기 위하여, 상기 베이스층(20)에 레지스트를 형성하고 경화 및 에칭할 수 있다. 그에 따라, 원하는 인쇄 패턴이 형성된 베이스층(20)을 형성할 수 있다.
상기 베이스층(20)은 에칭 등과 같은 공정에 의하여 원하는 형상의 인쇄 패턴을 형성하기가 용이한 물질로 이루어질 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 Cu를 포함하는 물질로 이루어진 도금층으로 이루어질 수 있다. 특히, Cu 도금층의 경우 에칭 공정을 통하여 미세한 크기의 정밀한 인쇄 패턴을 구현할 수 있다.
그러나, 상기 베이스층(20)으로 Cu 도금층을 사용하는 경우 경도가 약하기 때문에 쉽게 마모되거나 손상되게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 베이스층(20) 위에 강화 코팅층(100)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스층(20)의 두께(a)는 50 내지 200㎛일 수 있다. 50㎛ 미만인 경우 원하는 크기의 인쇄 패턴을 형성할 수 없고, 200㎛를 초과하는 경우 베이스층(20)의 두께가 지나치게 두꺼워져 그라비아 인쇄 롤의 기계적 강도가 약해질 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이스층(20)에 강화 코팅층(100)이 형성되기 때문에 베이스층(20)의 강도가 강화된다. 그에 따라 베이스층(20)에 형성된 인쇄 패턴의 내구성 및 내마모성이 우수해질 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 강화 코팅층(100)은 2개의 강화층을 포함할 수 있다. 상기 베이스층(20)에 인접한 제1 강화층(110)은 베이스층(20)의 강도를 강화시킬 수 있고, 외부면에 형성되는 제2 강화층(170)은 외부에 대한 마찰에 대한 내구성 및 내마모성을 확보할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 베이스층(20)의 강도를 강화시키면서 외부 마찰에 대한 내마모성을 확보할 수 있다. 따라서, 베이스층(20)에 형성된 인쇄 패턴의 강도가 강화되면서 내마모성이 확보되어 반복적인 인쇄 공정에서도 인쇄 정밀도가 보장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강화 코팅층(100)의 부분 확대도이다. 상기 강화 코팅층(100)은 베이스층(20) 위에 순차적으로 적층된 제1 강화층(110), 제1 접착층(130), 제2 접착층(150) 및 제2 강화층(170)을 포함한다.
상기 제1 강화층(110)은 상기 베이스층(20) 위에 습식 도금방식으로 형성될 수 있다. 베이스층(20)이 Cu를 포함하는 도금층으로 형성되는 경우 쉽게 산화될 수 있다. 상기 제1 강화층(110)은 상기와 같은 베이스층(20) 위에 형성되어 베이스층(20)의 강도를 강화시킬 뿐만 아니라 내산화성을 확보할 수 있다.
상기 제1 강화층(110)으로 Cu에 대한 친화성이 높으면서 내산화성 및 내구성이 강한 물질을 사용할 수 있다. 상기 제1 강화층(110)으로 베이스층(20)에 대하여 접착력 및 밀착력을 확보하면서 내구성을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 상기 제1 강화층(110)은 W, Si, Ti, Zr 및 Cr으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 특히, Cu에 대한 친화성이 높고 경도가 높은 Cr으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 강화층(110)은 습식 도금 방식으로 형성될 수 있다. 베이스층(20)에 대한 접착력 및 밀착력을 높이기 위하여 습식 도금 방식으로 상기 베이스층(20) 위에 형성될 수 있다.
상기 제1 강화층(110)의 두께는(b1)는 0.1㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 0.1㎛ 미만인 경우 베이스층(20)의 강도를 확보할 수 없고, 10㎛를 초과하는 경우 습식 도금 특성상 제1 강화층(110) 표면에 크랙이 발생할 수 있다.
상기 제2 강화층(170)은 상기 강화 코팅층(100)에서 외부면으로 노출되도록 최외부에 형성될 수 있다. 상기 제2 강화층(170)은 인쇄 매체 또는 닥터 블레이드와 직접 접촉하도록 형성되며 외부의 물리적 스트레스를 직접 받는 층에 해당한다.
따라서, 제2 강화층(170)은 제1 강화층(110)보다 내구성 및 내마모성이 우수한 물질이 사용될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 상기 제2 강화층(170)은 다이아몬드상 카본(DLC; Diamond Like Carbon)막으로 구성될 수 있다. 또한 제2 강화층(170)의 막 강도를 최대화하고 막 내부 응력을 해소하기 위하여 Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 구성될 수 있다.
다이아몬드상 카본(DLC)막은 카본(Carbon)의 증착에 의하여 형성된 막으로서, 다이아몬드와 매우 유사한 성질을 갖는 막이다. 다이아몬드상 카본(DLC)막은 구조적으로 다이아몬드 결정과는 다르지만, 내산화성이 우수하며 경도가 높고 표면이 매끄러운 특성을 가진다. 또한, 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 구성된 층은 저 마찰계수를 갖기 때문에 마찰에 대한 내마모성이 강화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 강화층(170)으로 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 형성될 수 있다. 인쇄 패턴의 표면의 경도가 높아지고 표면이 매끄러워지게 된다. 그에 따라 인쇄 매체 또는 닥터 블레이드에 대한 마찰에도 쉽게 마모되지 않는 인쇄 패턴을 형성할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 강화층은 Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 구성될 수 있다. Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막은 막 결정 내의 탄소-수소 결합에서 sp2 결합과 sp3 결합의 비율이 7:3으로 sp2 결합이 비교적 많은 구조이다. 그에 따라 수소가 5 내지 30% 포함되어 있는 구조이다. 다이아몬드상 카본(DLC)막은 결정 내의 수소 함량이 많아질수록 경도가 감소하고, 수소 함량이 작아질수록 경도가 증가하게 된다.
Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막을 증착하여 막을 형성하는 경우, 다이아몬드상 카본(DLC)막에 포함된 수소 자리에 Si가 도핑되어 수소 비율이 감소할 수 있다. 따라서, 수소 비율이 감소하게 되고 다이아몬드상 카본(DLC)막의 경도가 더욱 증가하게 된다.
뿐만 아니라, 탄소와 수소 결합에 Si가 도핑됨으로써, 제2 강화층(170)의 영률(Young's modulus)이 증가할 수 있다. 그에 따라 박막 내부의 응력이 감소하여 보다 경도가 높고 안정적인 층을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 강화층(170)은 Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 강화층(170)에서 다이아몬드상 카본(DLC) 에 대한 Si의 원자분율은 2 내지 15%일 수 있다. 2% 미만인 경우 경도가 약화될 수 있고, 15%를 초과하는 경우 Si 단독으로 존재할 확률이 높아 부분적으로 경도가 약한 부분이 생성될 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 강화층(170)의 두께(b4)는 0.2㎛ 내지 2㎛일 수 있다. 0.2㎛ 미만인 경우 그라비아 인쇄 제판 롤의 내구성 및 내마모성을 확보하기 어렵고, 2㎛를 초과하는 경우 제2 강화층(170) 내부의 내부 응력이 높아져 제2 강화층(170)의 박리 현상이 일어날 수 있기 때문이다. 또한, 2㎛를 초과하는 경우 증착 시간의 증가로 단가가 상승하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 강화층(110, 170)을 포함하는 강화 코팅층(100)이 상기 베이스층(20) 위에 형성되기 때문에 베이스층(20)에 형성된 인쇄 패턴의 경도가 높아질 수 있고 내마모성이 확보될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 인쇄 패턴의 내구성 및 내마모성이 증가하기 때문에 세라믹 또는 금속을 포함하는 고체 함량이 많은 인쇄 매체일지라도 그라비아 인쇄 제판 롤에 적용될 수 있다.
세라믹 또는 금속을 포함하는 인쇄 매체의 경우 마모성이 커서 그라비아 인쇄 적용시 인쇄 패턴이 쉽게 마모되는 특성 때문에 인쇄 정밀도가 떨어지게 되고 자주 그라비아 인쇄 제판 롤 또는 닥터 블레이드를 바꾸어주어야 한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 강화 코팅층(100)이 인쇄 패턴에 형성되기 때문에 그라비아 인쇄 제판 롤의 내마모성이 향상될 수 있다. 그에 따라 그라비아 인쇄 제판 롤을 자주 바꾸어 주어야 하는 부담을 덜 수 있다.
또한, 최외부에 형성되는 제2 강화층(170)은 저 마찰계수를 갖는 매끄럽고 단단한 층으로 형성되기 때문에 고체를 많이 포함하는 인쇄 매체를 사용하더라도 인쇄 매체가 인쇄 패턴으로부터 쉽게 떨어져 나갈 수 있다. 따라서, 인쇄 매체가 보다 용이하게 인쇄 대상물에 전사되어 박층의 패턴을 인쇄하는 데에 적용될 수 있다.
그에 따라, 적층 세라믹 캐패시터(MLCC)와 같은 박층화 및 소형화가 요구되는 부품에 그라비아 인쇄가 적용될 수 있다. 특히, 적층 세라믹 캐패시터의 내부 전극 패턴을 인쇄하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤이 적용될 수 있다. 그에 따라 적층 세라믹 캐패시터의 박층의 내부 전극 패턴을 보다 얇고 빠르게 인쇄할 수 있다.
상기 제1 강화층(110)은 Cr을 포함하는 금속으로 이루어질 수 있고, 제2 강화층은 다이아몬드상 카본(DLC)막, 즉 카본을 기반으로 하는 물질로 이루어진다. 따라서, 서로 다른 성질의 물질로 제1 및 제2 강화층이 형성되기 때문에 제1 강화층 및 제2 강화층은 친화력이 낮아 쉽게 베이스층(20)으로부터 분리될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 제1 및 제2 강화층 사이의 접착력 및 밀착력을 확보하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 강화층(110)의 표면을 덮도록 제1 접착층(130)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 강화층(170)에서 제1 강화층(110)과 마주보는 면을 덮도록 제2 접착층(150)이 형성될 수 있다.
상기 제1 접착층(130)은 상기 제1 강화층(110)에 대한 친화성이 우수한 금속이 사용되어, 상기 제2 강화층(170)에 대한 제1 강화층(110)의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 강화층(110)은 습식 도금 방식으로 베이스층(20)에 형성되기 때문에 그 표면에 크랙이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 제1 접착층(130)은 크랙이 형성된 상기 제1 강화층(110)의 표면을 균일하게 하는 역할을 하기 위하여 제1 강화층(110)과 동일하거나 유사한 물질로 이루어질 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니나, 상기 제1 접착층(130)은 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속층으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 접착층(130)의 두께(b2)는 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 0.1㎛ 미만인 경우 그라비아 인쇄 제판 롤이 회전시 충격 등에 의하여 막이 쉽게 파손될 수 있기 때문이다. 또한, 5㎛를 초과하는 경우 베이스층(20)에 형성된 패턴의 정밀도가 훼손될 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 접착층(150)은 제1 접착층(130) 위에 형성될 수 있다. 제2 접착층(150)은 제2 강화층과 제1 접착층(130)의 접착력을 강화할 수 있으며 그에 따라 제1 강화층(110)과 제2 강화층(170) 사이의 접착 강도를 더욱 강화시킬 수 있다.
코팅층과 같은 박막을 형성함에 있어서 서로 인접한 층의 격자 상수(lattice constant)에 영향을 받는다. 스퍼터링이나 화학 증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition)으로 박막을 형성할 때에 원자들이 한 층씩 정밀하게 쌓여 박막을 형성한다.
여기서 인접한 층의 격자 상수가 다른 소재를 사용하여 박막을 형성하는 경우, 적층되는 층의 원자간의 간격과 박막 층을 구성하는 원자간의 간격이 달라져 박막이 적층되지 않고 박막을 구성하는 원자들이 서로 엉키려고 한다. 즉, 층간 접착력이 떨어지고 박막층 내부 응력이 증가하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 강화층(110)에서 제2 강화층(170) 사이의 격자 상수의 차이는 다음 표와 같다.
코팅층 제1 강화층 제1 접착층 제2 접착층 제2 강화층
구성 크롬 습식 도금층 크롬층 질화크롬층 DLC층
격자상수(A) 3.0 2.9 3.1 3.5
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 강화층(110)과 제2 강화층(170)은 각각 격자 상수가 3.0과 3.5이다. 제1 및 제2 강화층은 격자 상수 값의 차이가 0.5만큼 존재하기 때문에 서로 간의 접착력이 떨어지게 된다. 즉, 제1 접착층 위에 바로 제2 강화층을 형성하는 경우 제2 강화층은 제1 접착층에 쉽게 붙지 않고 제2 강화층을 구성하는 입자끼리 서로 엉키게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 접착층과 제2 강화층 사이의 격자상수 차이를 보완할 수 있는 제2 접착층을 형성한다. 상기 제2 접착층의 격자 상수 값은 제1 접착층과 제2 강화층의 격자상수의 사이의 값을 갖게 된다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 강화층(110)에 표면의 접착력을 높일 수 있다. 제1 강화층은 습식 도금층이기 때문에 도금크랙으로 알려진 미세한 균열이 형성될 수 있다. 따라서, 제1 접착층은 제1 강화층의 표면을 균일하게 할 수 있다. 그에 따라 다른 층과의 접합 면적을 증가시켜 제1 접착층에 걸쳐 균일한 접착력을 확보하여 층간 접착력을 높일 수 있다.
그러나, 제1 접착층(130)의 격자 상수 값은 제1 강화층보다 작은 값을 가지므로 제2 강화층과의 격자 상수 차이가 더욱 커지게 된다. 그에 따라 제1 접착층(130)과 제2 강화층의 접착력의 크기는 떨어지게 된다. 따라서, 제1 강화층 표면의 균일도를 확보하여 균일한 접착력을 강화하였을지라도 접착력의 크기가 약해질 수 있다. 즉 제1 강화층의 표면에 걸쳐 균일한 접착력이 형성될지라도 접착력의 크기 자체가 작아져 제1 강화층과 제2 강화층은 쉽게 떨어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 접착층을 제1 접착층과 제2 강화층 사이에 형성하고, 제2 접착층은 제1 접착층과 제2 강화층의 격자 상수 차를 보완하는 역할을 한다. 즉, 제2 접착층의 격자상수 값은 제1 접착층의 격자상수 값과 제2 강화층의 격자상수 값의 가운데 값을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 접착층(150)은 3.1의 격자상수 값을 가질 수 있으며, 그에 따라 제1 접착층(130)과의 격자상수 차이를 0.2로 낮추고, 제2 강화층(170)과의 격자상수 차이를 0.4로 낮출 수 있다.
즉, 제1 접착층과 제2 강화층이 직접 접착하는 경우 층간 격자상수 차는 0.6이었으나, 제2 접착층이 되어 제1 접착층은 격자상수 차이가 0.2, 제2 강화층은 0.4인 층을 매개로 접합하여 서로 간의 접착력의 크기를 크게 할 수 있다. 결과적으로 접착력을 강화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 접착층(130)으로 제1 강화층에 접착력을 제공하면서 제1 강화층의 표면을 균일하게 하여 층간 접착력이 균일하게 할 수 있고, 제2 접착층(150)으로 제1 접착층(130)과 제2 강화층(170) 사이의 접착력의 크기를 크게 할 수 있다. 그에 따라 제1 강화층(130)과 제2 강화층(170) 사이의 균일하고 강한 접착력을 확보할 수 있다.
또한, 제2 접착층은 접착력을 높일 수 있을 뿐만 아니라 강화 코팅층(100)의 내부 응력을 분산시킴과 동시에 기계적 강도를 보강할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 상기 제2 접착층(150)은 제2 강화층과의 친화력을 높이고 기계적 강도를 확보하기 위하여 질화금속층으로 제2 접착층을 형성할 수 있다. 또한 이에 제한되는 것은 아니나 제2 접착층(150) 제1 강화층과의 친화력을 높이기 위하여 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 질화 금속층으로 구성될 수 있다.
상기 제2 접착층(150)의 두께(b3)는 0.1 내지 1㎛일 수 있다. 0.1㎛ 미만인 경우 충분한 제2 접착층(150)이 형성되지 않아 제1 접착층과 제2 강화층간의 접착력을 향상시키기 어렵다. 1㎛ 초과인 경우 과다한 질화물의 형성으로 제2 강화층과의 접합이 이루어지지 않아 박리 현상이 초래될 수 있기 때문이다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤의 제조 방법을 알아보자.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤의 베이스층(20)에 인쇄용 패턴을 형성하는 단계를 나타내는 공정흐름도이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 그라비아 인쇄 제판 롤에 인쇄하고자하는 인쇄 패턴을 형성하기 위하여 롤 프레임(10) 위에 베이스층(20)을 형성한다.
상기 롤 프레임(10)은 롤러를 구성하는 프레임으로 인쇄 패턴을 지속적으로 회전시켜 인쇄 패턴을 인쇄 대상물에 전사시키는 역할을 한다. 이에 제한되는 것은 아니나 Fe을 포함하는 강성의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 롤 프레임(10) 위에 베이스층(20)을 형성할 수 있다. 상기 베이스층(20)은 Cu를 포함하는 도금층으로 형성될 수 있다. 상기 롤 프레임(10)을 황산 구리 및 황산이 포함된 수용액을 포함하는 도금 욕조에 담근 후 전류를 인가하여 전해 도금 방식으로 형성될 수 있다. 또는, 니켈 스트라이크(strike) 도금으로 1차 도금 후 황산 구리 용액으로 2차 도금하는 무전해 도금 방식으로 베이스층(20)을 형성할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 베이스층(20)에 인쇄 패턴을 형성할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 레이저를 이용하여 베이스층(20)에 원하는 형상의 인쇄 패턴을 형성할 수 있고, 레지스트를 형성하여 원하는 인쇄 패턴이 형성되도록 에칭하는 방법 등을 사용할 수도 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 원하는 형상의 인쇄 패턴이 형성된 베이스층(20) 위에 강화 코팅층(100)을 형성할 수 있다. 그에 따라 인쇄 패턴은 강화 코팅층(100)으로 코팅되어 경도가 높고, 내구성 및 내마모성을 갖는 인쇄 패턴이 형성될 수 있다.
상기 베이스층(20)은 에칭 등과 같은 공정에 의하여 원하는 형상의 인쇄 패턴을 형성하기가 용이한 물질로 이루어질 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 Cu를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 경도가 낮은 Cu 도금층을 베이스층(20)으로 사용할 수 있으며, 이 경우 에칭 공정을 통하여 미세한 크기의 패턴을 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 베이스층(20)의 두께(a)는 50 내지 200㎛일 수 있다. 50㎛ 미만인 경우 너무 얇기 때문에 원하는 크기 및 형상의 인쇄 패턴을 형성할 수 없고, 200㎛ 초과인 경우 경도가 낮은 베이스층(20)의 두께가 지나치게 두꺼워져 그라비아 인쇄 제판 롤의 기계적 강도가 약해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 베이스층(20) 자체는 경도가 낮은 물질로 이루어질 수 있지만, 강화 코팅층(100)을 인쇄 패턴이 형성된 베이스층(20) 위에 형성하기 때문에 인쇄 패턴의 내구성 및 내마모성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 강화 코팅층(100)을 형성하는 방법을 더욱 상세하게 나타내는 공정 흐름도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 인쇄 패턴이 형성된 베이스층(20)에 가장 먼저 제1 강화층(110)이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 강화층(110)은 습식도금 방식으로 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 제1 강화층(110)의 습식 도금은 무수크롬산과 황산의 혼합 수용액을 도금액으로 하는 전해 도금방식으로 수행될 수 있다. 습식 도금 방식으로 형성되기 때문에 별도의 접착층이 없더라도 우수한 접착력을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 강화층(110)을 형성한 후에 표면의 평탄도 향상을 위하여 추가적으로 표면 연마를 할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 Ar 이온에 의한 연마 및 세정이 이루어질 수 있다. 이러한 연마 및 세정 공정을 통하여 상기 베이스층(20) 표면에 형성될 수 있는 오염물을 제거할 수 있고, 상기 베이스층(20) 및 제1 강화층(110)을 구성하는 분자를 여기 상태로 만들어 이후 다른 층의 증착을 용이하게 할 수 있다.
상기 제1 강화층(110)은 상기 베이스층(20)을 덮도록 습식 도금 방식으로 형성된다. 상기 제1 강화층(110)은 상기 베이스층(20)의 강도를 강화시킬 수 있다. 또한, 제1 강화층(110)은 내산화성이 우수한 금속을 사용하여 Cu와 같은 산화도가 높은 금속을 사용한 베이스층(20)을 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 강화층(110)은 Cu에 대한 친화성이 높으면서 내산화성 및 내구성이 강한 물질을 사용할 수 있다. 상기 제1 강화층(110)으로 베이스층(20)에 대하여 접착력 및 밀착력을 확보하면서 내구성을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 상기 제1 강화층(110)으로 W, Si, Ti, Zr 및 Cr으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 특히 Cu에 대한 친화성이 높은 Cr 도금층으로 제1 강화층(110)을 형성할 수 있다.
상기 제1 강화층(110)의 두께는 0.1 내지 10㎛일 수 있다. 0.1㎛ 미만인 경우 베이스층(20)의 강도를 확보하기에 충분하지 않고, 10㎛를 초과하는 경우 습식 도금층의 특성상 제1 강화층 표면에 도금 크랙을 유도할 수 있다.
도 4의 (b)를 참조하면, 상기 제1 강화층(110) 위에 제1 접착층(130)층을 형성할 수 있다.
상기 제1 접착층(130)은 제1 강화층(110)의 표면을 균일하게 하는 역할을 한다. 습식 도금으로 형성된 크랙에 의하여 불균일해진 제1 강화층(110)의 표면을 균일하게 할 수 있다. 그에 따라 제2 강화층과 제1 강화층 사이에 균일한 접착력이 형성될 수 있게 한다. 상기 제1 접착층(130)은 상기 제1 강화층(110)과 제2 강화층 사이의 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 제1 접착층(130)은 스퍼터링 방법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 분자선 에피탁시 법(MBE; molecular beam epitaxy), 레이저 어블레이션 법, 이온어시스트성막법, 플라즈마 화학 증착법 등의 공지된 다양한 박막 형성 방법으로 형성될 수 있다.
상기 제1 접착층(130)은 상기 제1 강화층(110)에 대한 친화성이 우수한 금속이 사용될 수 있으며 제1 강화층(110)과 동일하거나 유사한 물질이 사용될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 제1 접착층(130)은 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 금속층으로 구성될 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 베이스층을 Cr 도금층으로 형성하는 경우, 베이스층과의 친화력을 높이기 위해서 제1 접착층으로 Cr 스퍼터층을 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제1 접착층(130)의 두께는 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 0.1㎛ 미만인 경우 제1 강화층(110)의 표면을 충분히 균일하게 할 수 없고 그라비아 인쇄 제판 롤러 사용시 충격 등에 의하여 막이 쉽게 파손될 수 있기 때문이다. 5㎛를 초과하는 경우 베이스층(20)에 형성된 패턴의 정밀도를 훼손시킬 수 있기 때문이다.
도 4의 (c)를 참조하면, 상기 제1 접착층(130) 위에 제2 접착층(150)을 형성할 수 있다. 상기 제2 접착층(150)은 제2 강화층(170)과 제1 접착층(130)의 접착력을 강화시킬 수 있다.
제1 접착층(130)은 제1 강화층(110)의 표면을 매끄럽게 하여 균일한 접착력을 확보할 수 있지만, 제2 강화층(170)과의 격자 상수 차이에 의해 접착력의 강도가 떨어지기 때문에 접착력이 약해질 수 있다. 제1 강화층(110) 및 제1 접착층(130)은 제2 강화층(170)과 서로 다른 구조를 갖는 물질이 사용되어 서로 간의 접착력이 떨어지게 된다. 그에 따라 충분한 접착력을 확보하기 어려워진다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 접착층(150)으로 제1 접착층(130)의 격자 상수와 제2 강화층(170)의 격자 상수 사이의 격자 상수를 갖는 물질이 사용될 수 있다. 그에 따라, 제1 접착층(130)과 제2 강화층(170) 사이에 제2 접착층(150)을 형성하여 격자 상수 차이를 보완할 수 있다. 그에 따라, 제1 접착층(130)과 제2 강화층(170) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다. 결과적으로 제1 강화층(110)과 제2 강화층(170) 사이의 접착면에서 제1 접착층(130)에 의해서 균일한 크기의 접착력이 고르게 형성될 수 있으며, 제2 접착층(150)에 의하여 접착력의 크기가 향상될 수 있다.
상기 제2 접착층(150)은 스퍼터링 방법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법, 분자선 에피탁시 법, 레이저 어블레이션 법, 이온어시스트성막법, 플라즈마 화학 증착법 등의 공지된 다양한 박막 형성 방법으로 형성될 수 있다.
상기 제2 접착층(150)으로 질화금속층을 사용하는 경우 접착력을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 강화 코팅층(100) 내부 응력을 분산시킴과 동시에 기계적 강도를 보강할 수 있다. 질화금속층의 경우 일반적인 탄화금속층에 비하여 기계적 강도가 높기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제2 접착층(150)은 제2 강화층과 친화력을 높이고 충분한 기계적 강도를 확보하기 위하여 질화 금속층으로 형성될 수 있다. 또한, 이에 제한되는 것은 아니나 제2 접착층은 상기 제1 접착층 및 제1 강화층과의 친화력을 높이기 위하여 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 질화 금속층으로 구성될 수 있다.
상기 제2 접착층(150)의 두께는 0.1㎛ 내지 1㎛일 수 있다. 0.1㎛ 미만인 경우 충분한 제2 접착층(150)이 형성되지 않아 제1 접착층과 제2 강화층 사이의 접착력을 확보하기 어렵다. 1㎛를 초과하는 경우 과도한 질화물의 형성으로 제2 강화층의 접합이 이루어지지 않아 박리 현상이 초래될 수 있기 때문이다.
도 4의 (d)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제2 접착층(150) 위에 제2 강화층(170)을 형성할 수 있다.
상기 제2 강화층(170)은 강화 코팅층(100)의 외부면으로 노출되도록 최외부에 형성될 수 있다. 상기 제2 강화층(170)은 인쇄 매체 및 또는 닥터 블레이드와 직접 접촉하도록 형성되며 외부의 물리적 스트레스를 직접 받는 층에 해당한다.
따라서, 상기 제2 강화층(170)은 제1 강화층(110) 보다 경도가 높은 물질이 사용될 수 있으며, 내마모성 및 내구성이 더 우수한 물질을 사용할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나 상기 제2 강화층(170)은 다이아몬드상 카본(DLC; Diamond Like Carbon)막으로 구성될 수 있다. 또한 상기 제2 강화층(110)의 막 강도를 최대화하고, 막 내부 응력을 감소시키기 위하여 Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 구성될 수 있다.
다이아몬드상 카본(DLC)막은 카본(carbon)의 증착에 의하여 형성된 층으로서, 다이아몬드와 매우 유사한 성질을 갖는 층이다. 다이아몬드상 카본(DLC)막은 구조적으로 다이아몬드 결정과 다르지만, 내산화성 및 내화학성이 우수하며 경도가 높고 매끄러운 특성을 갖는다. 즉 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 구성된 층은 저 마찰계수를 갖기 때문에 지속적인 마찰에 대한 충분한 내마모성 및 내구성을 가질 수 있다.
또한, Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 제2 강화층을 구성하는 경우 그 강도를 더욱 강화할 수 있다. 다이아몬드상 카본(DLC)막은 결정 내에 수소 함량이 많아질수록 경도가 감소하게 되는데, Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막의 경우 수소 자리에 Si가 도핑되어 수소 함량이 적어지게 되기 때문이다. 따라서, 수소 비율이 감소하게 되고 다이아몬드상 카본(DLC)막의 경도가 더욱 증가하게 된다.
또한, 탄소와 수소 결합에 Si가 도핑됨으로서 제2 강화층(170)의 영률이 증가할 수 있다. 그에 따라 강화 코팅층(100) 내부의 응력이 감소하여 보다 경도가 높고 안정적인 층을 형성할 수 있다.
Si를 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막의 경우 마찰계수가 낮아지기 때문에 그라비아 인쇄 제판 롤 사용시 인쇄 대상물에 소착 및 융착을 줄여 제품 생산시의 불량률을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 제2 강화층(170)은 스퍼터링법, 진공증착법, 이온플레이팅법, 분자선 에피탁시법, 레이저 어블레이션법, 이온어시스트성막법, 플라즈마 화학 증착법 및 이온빔 증착법으로 구성된 군 중에서 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 강화층을 이온빔 증착법으로 형성하기 위하여 제1 강화층(110), 제1 접착층(130) 및 제2 접착층(150)이 형성된 그라비아 인쇄 제판 롤을 반응 챔버에 장착한다. 상기 반응 챔버 내부는 진공 상태로 유지되며, 이온빔 증착 장치에 카본을 공급하기 위한 증착원이 되는 가스가 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 증착원으로서 탄화수소(CxHy)계열의 가스를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 CH4, C2H2, C6H6 또는 C4H10이 사용될 수 있다.
또한, Si을 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막을 형성하기 위해서 이에 제한되는 것은 아니나 증착원으로 상기와 같은 탄화수소계열의 가스와 실레인 가스(SiH4)를 함께 넣을 수 있다.
증착원을 반응 챔버에 공급하고 이온건에 전원을 인가한다. 이온건에 전원이 인가됨에 따라 증착원들은 플라즈마 상태로 여기되어 제2 접착층(150)의 표면에 제2 강화층(170)으로 증착되게 된다. 이온빔 증착을 통해 미세한 크기의 인쇄 패턴에 고르게 제2 강화층(170)을 증착 할 수 있다. 상기 제2 접착층(150)에 코팅되는 이온들의 에너지를 제어하고 축적되는 전하를 방전시키기 위해 공급되는 전원의 주파수와 전압을 조절할 수 있다. 그리고, 전원이 인가되는 시간을 조절하여 제2 접착층(150)의 두께를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제2 강화층(170)의 두께는 0.2 내지 2㎛일 수 있다. 0.2㎛ 미만인 경우 그라비아 인쇄 제판 롤의 내마모성과 내구성이 현저히 떨어질 수 있고, 2㎛ 초과인 경우 코팅 물질의 높은 내부 응력으로 인하여 박리 현상이 나타날 수 있기 때문이다. 또한, 코팅 공정 시간의 증가로 생산 단가가 증가할 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 강화층(110)과 제2 강화층(170)으로 구성된 강화 코팅층(100)이 인쇄 패턴에 형성되기 때문에, 내구성 및 내마모성이 우수한 인쇄 패턴을 갖는 그라비아 인쇄 제판 롤을 구현할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤은 세라믹 또는 금속 파우더를 인쇄 매체로 사용하는 전자 부품에도 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 그라비아 인쇄 제판 롤을 사용하여 적층형 세라믹 캐패시터의 내부 전극을 인쇄하는 것을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 세라믹 캐패시터의 내부 전극을 인쇄하기 위하여 복수개의 유전체층을 마련할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 복수개의 유전체층은 캐리어 필름(550) 형태로 제공될 수 있다. 내부 전극(551)을 인쇄 한 후에 칩 사이즈에 따라 절단될 수 있다.
그리고, 강화 코팅층(100)이 형성된 그라비아 인쇄 제판 롤(230)을 내부 전극 페이스트에 침지하여 상기 복수개의 유전체층에 내부 전극 패턴을 인쇄할 수 있다.
적층 세라믹 캐패시터용 그라비아 인쇄 장치는 압동롤(520)과 인쇄 제판 롤(230)을 포함한다. 그리고 캐리어 필름(550)을 가이드 하는 2개의 가이드롤(560)을 포함한다. 압동롤(520)은 캐리어 필름(550)을 사이에 두고 인쇄 제판 롤(230) 함께 돌아가면서, 인쇄 제판 롤(230)의 인쇄 패턴(270)에 담겨진 인쇄 매체가 캐리어 필름(550)으로 전사되어 내부 전극 패턴(551)을 인쇄한다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 세라믹 캐패시터용 그라비아 인쇄 제판 롤(230)은 복수개의 인쇄 패턴(270)이 형성된다.
인쇄 패턴(270)의 A-A' 방향 단면을 나타내는 도 6의 (b)를 참조하면, 롤 프레임(315) 위에 베이스층(320)이 형성되고, 상기 베이스층(320)에는 내부 전극 패턴을 인쇄하기 위한 인쇄 패턴이 형성되게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 인쇄 패턴이 형성된 베이스층(320)에는 강화 코팅층(400)이 형성된다.
따라서, 세라믹 또는 금속을 그라비아 인쇄 매체로 사용하는 경우 인쇄 매체에 고체 함량이 높기 때문에 인쇄 패턴에 가해지는 마찰이 커지게 된다. 그에 따라서 인쇄 패턴은 쉽게 마모되고 그라비아 인쇄 제판 롤 또는 닥터블레이드를 자주 바꾸어주어야 하는 부담이 생긴다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 세라믹 또는 금속을 포함하는 내부 전극 패턴을 인쇄하더라도 강화 코팅층(400)이 형성되고, 특히 강화 코팅층의 최외부의 제2 강화층의 경우 저 마찰계수를 갖고 매끄러운 층으로 형성된다.
따라서, 쉽게 마모되지 않는 인쇄 패턴을 형성할 수 있어 그라비아 인쇄 제판 롤 또는 닥터블레이드를 자주 바꾸어주어야 하는 부담을 덜 수 있다. 그리고, 인쇄 매체가 인쇄 패턴에 부착되는 현상을 감소시킬 수 있어 보다 얇은 두께를 갖는 내부 전극 패턴을 인쇄할 수 있다. 뿐만 아니라, 인쇄 패턴이 쉽게 마모 및 손상되지 않기 때문에 내부 전극 패턴과 같은 미세 패턴을 인쇄할 경우 인쇄 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이하, 실시예들은 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예는 예시적으로 나타낸 것이므로 한정적으로 해석되어서는 안된다는 것은 말할 것도 없다.
[실시예 1]
본 발명의 일 실시예에 따라 베이스층으로 Cu 도금층을 형성하고, 제1 강화층으로 Cr 습식 도금층을 형성하였다. 상기 Cr 습식 도금층 위에 제1 접착층으로 Cr 스퍼터층을 형성하고, 제1 접착층 위에 질화 크롬층을 스퍼터 방식으로 제2 접착층을 형성하였다.
제2 접착층 표면에 제2 강화층을 형성하기 위하여 표면에 형성된 산화막 또는 오염 물질을 제거하기 위하여 아르곤 이온(Ar+)을 사용하여 그라비아 인쇄 제판 롤을 세정하였다. 이온 건에 700 내지 3000 V의 전압이 인가시켜 10 내지 1000분간 세정하였다.
이온건 증착 장치에 탄화수소계열 가스를 공급하기 위하여 C2H2를 공급하였다. 이온건에 700 내지 3000V의 전원을 인가하여 가스공급부를 통하여 C2H2를 공급하여 주었다. 그에 따라, 이온건에 전원을 인가하여 이온빔 증착법에 의해 카본 플라즈마를 발생시켰다.
코팅되는 이온들의 에너지를 제어하고 축적되는 전하를 방전시기키 위해서 1 내지 350kHz의 주파수와 -60 내지 -600V 인가하면서 다이아몬드상 카본 박막을 형성하였다. 다양한 두께를 구현하기 위하여 공정 시간을 조절하였다. 10 내지 300분 동안 전압을 인가하여 제2 접착층 표면에 다이아몬드상 카본 박막으로 구성된 0.2 내지 2㎛의 제2 강화층을 형성할 수 있었다.
[실시예 2]
본 발명의 그라비아 인쇄 제판 롤의 접착 강도 및 내구성을 확인하기 위하여, 제1 강화층인 습식 도금층이 없는 비교예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤과 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤의 접착 강도 및 내구성을 비교하여 보았다.
비교예로, 베이스층으로 Cu 도금층을 형성하고, 코팅층으로 Cr 스퍼터층을 상기 Cu 도금층 위에 직접 형성하고, 상기 Cr 스퍼터층 위에 질화 크롬층을 스퍼터링 방식으로 형성하여 접착층을 형성하고, 다이아몬드상 카본(DLC)층을 형성하였다.
본 발명의 일 실시예로, 실시예 1에서와 같은 방법으로 Cu 도금층으로 베이스층을 형성하였다. 그리고 강화 코팅층으로 베이스층 위에 제1 강화층으로 Cr 습식 도금층을 형성하고 상기 Cr 습식 도금층 위에 제1 접착층으로 Cr 스퍼터층을 형성하며, 제1 접착층 위에 질화 크롬층을 스퍼터 방식으로 제2 접착층을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 제2 접착층 위에 다이아몬드상 카본(DLC)층을 형성하여 제2 강화층을 마련하였다.
그리고, 본 발명의 비교예와 본 발명의 일 실시예의 접착 강도 및 마모성을 비교하기 위하여 강철구로 0.1에서 10N까지 지속적으로 힘의 크기를 크게 하면서 0.2mm/min의 속도로 10mm를 긁었다. 그리고 표면에 코팅층이 일어나는 시점을 확인하여 보았다.
비교예에 따르면 4N에서부터 코팅층이 일어나기 시작하고, 코팅층이 훼손되는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 강화 코팅층을 형성한 경우 6N에서부터 코팅층이 일어나고 훼손되기 시작하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 습식 도금 방식으로 형성된 제1 강화층을 형성하고, 제1 강화층 표면에 접착력을 제공하면서 표면을 균일하게 하고 제1 강화층과 제2 강화층을 접착시키는 제1 접착층을 형성하고, 제1 접착층과 제2 강화층을 접착시키는 제2 접착층을 형성한 뒤, 제2 강화층을 형성하여 그라비아 인쇄 제판 롤의 표면 강도 및 내구성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (26)

  1. 그라비아 인쇄 패턴이 형성된 베이스층;
    상기 베이스층의 강도 강화를 위해 상기 베이스층에 도포되는 강화 코팅층;을 포함하고,
    상기 강화 코팅층은,
    상기 베이스층에 습식 도금 방식으로 형성되는 제1 강화층, 강화 코팅층의 외부면을 이루는 제2 강화층, 상기 제1 강화층과 제2 강화층 사이에 배치되며, 상기 제1 강화층 표면에 접착력을 제공하는 제1 접착층 및 상기 제1 접착층과 제2 강화층 사이에 접착력을 제공하는 제2 접착층
    을 포함하는 그라비아 인쇄 제판 롤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 상기 제1 강화층의 표면을 균일하게 하는 그라비아 인쇄 제판 롤.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 접착층의 격자상수는 상기 제1 접착층의 격자상수와 상기 제2 강화층의 격자상수 사이의 값을 갖는 그라비아 인쇄 제판 롤.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층은 Cu을 포함하는 도금층인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 강화층은 Cr을 포함하는 습식 도금층인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 강화층은 다이아몬드상 카본(DLC; Diamond Like Carbon)막으로 형성된 그라비아 인쇄 제판 롤.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 강화층은 Si을 포함하는 다이아몬드상 카본(DLC)막으로 형성된 그라비아 인쇄 제판 롤.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 강화층의 다이아몬드상 카본(DLC)에 대한 Si의 원자분율이 2 내지 15%인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 금속층인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 접착층은 W, Ti, Cr, Zr 및 Mo로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 질화금속층인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 강화층의 두께는 0.1 내지 10μm인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 강화층의 두께는 0.2 내지 2μm인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층의 두께는 0.1 내지 5μm인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 접착층의 두께는 0.1 내지 1μm인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 패턴은 적층 세라믹 캐패시터(MLCC; Multi-Layered Ceramic Capacitor)용 내부 전극 인쇄 패턴인 그라비아 인쇄 제판 롤.
  16. 베이스층에 그라비아 인쇄용 패턴을 형성하는 단계;
    상기 베이스층 위에 제1 강화층을 습식 도금 방식으로 형성하는 단계;
    상기 제1 강화층 위에 상기 제1 강화층의 표면에 접착력을 제공하는 제1 접착층을 형성하는 단계;
    상기 제1 접착층에 제2 강화층과의 접착력을 제공하기 위해 제2 접착층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 접착층 위에 제2 강화층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 상기 제1 강화층의 표면을 균일하게 하는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 접착층의 격자상수는 상기 제1 접착층의 격자상수와 상기 제2 강화층의 격자상수 사이의 값을 갖는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 베이스층은 Cu 도금 공정으로 형성되는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제1 강화층은 Cr 습식 도금 공정으로 형성되는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 제2 강화층은 다이아몬드상 카본(DLC)막 증착 공정으로 형성되는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 제1 강화층은 0.1 내지 10μm의 두께로 형성되는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 제2 강화층은 0.2 내지 2μm의 두께로 형성되는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 0.1 내지 5μm의 두께로 형성되는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 제2 접착층은 0.1 내지 1μm의 두께로 형성되는 그라비아 인쇄 제판 롤 제조 방법.
  26. 복수개의 유전체층을 마련하는 단계; 및
    제1항에 따른 그라비아 인쇄 제판 롤을 내부 전극 페이스트에 침지하여 상기 복수개의 유전체층에 내부 전극 패턴을 인쇄하는 단계;
    를 포함하는 적층 세라믹 캐패시터 제조 방법.
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