KR20150033233A - Cylindrical mold, apparatus and method for processing cylindrical mole - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원통 금형, 원통 금형 처리 장치 및 원통 금형 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경면 처리 등의 제조 과정에서 회전축이 정밀하게 정합되어 원통도가 향상되는 원통 금형, 원통 금형 처리 장치 및 원통 금형 처리 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical mold, a cylindrical mold processing apparatus and a cylindrical mold processing method, and more particularly, to a cylindrical mold, a cylindrical mold processing apparatus, And a mold processing method.
일반적으로 반도체나 디스플레이 분야에서 미소 패턴을 형성하기 위하여 리소그래피(lithography) 공정이 주로 사용되고 있다. 그러나, 이러한 리소그래피 공정은 나노미터 단위의 패터닝을 실현하는데에는 그 한계가 있어 초미세 패턴을 형성하는데에는 부적합할 뿐 아니라, 노광, 현상 식각 등을 반복하는 복잡한 과정을 거쳐야 하므로 기판 회전율이 떨어질 뿐 아니라 공정 중 화학오염물이 대량 발생하므로 환경적인 측면에도 단점을 가지고 있다. In general, a lithography process is mainly used to form a minute pattern in a semiconductor or a display field. However, such a lithography process has a limitation in realizing patterning in the nanometer scale, and is not suitable for forming an ultrafine pattern. In addition, since the complicated process of repeating exposure and development etching is required, It also has disadvantages in terms of environment because of the large amount of chemical pollutants generated during the process.
최근에는 임프린트(imprint) 기술이 기존의 리소그래피 공정을 대체할 수 있는 기술로 주목 받고 있다. 임프린트 기술은 기판에 도장을 찍듯 미세 패턴이 형성된 금형을 기재에 압착하는 단순한 방식을 통해 패터닝을 수행하는 기술로서 저비용으로 패턴을 전사할 수 있을 뿐 아니라 양산화에 적합하여 향후 리소그래피 공정을 대체할 것으로 기대되고 있다. 이 중 롤 임프린트(roll imprint) 방식은 원통 금형을 이용하여 기재에 패턴을 전사하는 기술로서 마스터 롤에 이음매가 없어 대면적 적용시 패턴의 균일도 확보가 용이하여 특히 대형 기판에 패턴을 전사하는데 적합하기 때문에 최근 디스플레이 산업 분야에서 많이 응용되고 있다.In recent years, imprint technology has attracted attention as a substitute for existing lithography processes. Imprint technology is a technology that performs patterning through a simple method of pressing a mold with a fine pattern formed on a substrate to a substrate. It can transfer a pattern at low cost and is suitable for mass production, and is expected to replace lithography process in the future . Among them, the roll imprint method is a technique of transferring a pattern onto a base material by using a cylindrical mold. Since there is no joint in the master roll, it is easy to ensure uniformity of patterns when a large area is applied. Therefore, it is widely applied in the field of display industry in recent years.
그러나, 롤 임프린트 공정이 가지는 이러한 장점에도 불구하고 공정에 필수적인 원통 금형의 제작이 어려워 상용화에 걸림돌로 작용하고 있는 실정이다. 특히, 원통 금형으로 나노 단위의 초정밀 패터닝을 구현하기 위해서는 원통 금형의 표면 경면 처리가 요구되는데, 원하는 표면 조도를 얻으려면 공정의 난이도가 매우 높아질 뿐 아니라 제조 단가가 상승하여 문제가 되고 있다.
However, in spite of these advantages of the roll imprinting process, it is difficult to make a cylindrical mold, which is indispensable for the process, and it is a problem in commercialization. Particularly, in order to realize ultra-precise patterning of a nano unit with a cylindrical metal mold, it is required to mirror-surface the surface of a cylindrical metal mold. However, in order to obtain a desired surface roughness, not only the degree of difficulty of the process increases, but also the manufacturing cost is increased.
본 발명의 일 과제는 높은 표면 조도로 경면 처리되는 원통 금형, 이러한 원통 금형을 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a cylindrical mold which is mirror-finished with high surface roughness, and an apparatus and a method for manufacturing such a cylindrical mold.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims .
본 발명의 일 양상에 따르면, 내부에 중공 홀이 형성된 원통 형상으로 제공되고, 양측 단부에 외주면으로부터 중심축을 향하여 내측으로 연장되는 경사면이 형성되는 원통 금형을 처리하는 원통 금형 처리 장치로서, 상기 경사면에 상보적인 원뿔 형상으로 제공되고, 상기 중공 홀에 삽입되어 상기 원통 금형의 중심축과 그 회전축이 일치하도록 상기 원통 금형과 결합되고, 상기 원통 금형을 회전시키는 회전부; 및 상기 원통 금형의 외주면과 접촉한 상태에서 상기 원통 금형의 길이 방향을 따라 이동하는 연마부;를 포함하는 원통 금형 처리 장치가 제공될 수 있다. According to one aspect of the present invention, there is provided a cylindrical metal mold processing apparatus provided with a cylindrical hole having a hollow hole therein and having sloped surfaces extending inward from the outer circumferential surface toward the central axis at both side end portions, A rotating part provided in a complementary conical shape and coupled to the cylindrical metal so that the center axis of the cylindrical metal is coincident with the rotation axis of the cylindrical metal mold; And a polishing unit moving along the longitudinal direction of the cylindrical metal in a state of being in contact with the outer circumferential surface of the cylindrical metal mold.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 내부에 중공 홀이 형성된 원통 형상으로 제공되고, 양측 단부에 외주면으로터 중심축을 향하여 내측으로 연장되는 경사면이 형성되는 원통 금형을 처리하는 원통 금형 처리 방법으로서, 상기 경사면에 상보적인 원뿔 형상으로 제공되는 회전 헤드가 상기 중공 홀에 삽입되어 상기 원통 금형의 중심축과 그 회전축이 일치하도록 상기 원통 금형과 결합되는 단계; 상기 회전 헤드가 상기 원통 금형을 회전시키는 단계; 및 연마 패드가 상기 회전하는 원통 금형의 외주면에 접촉하여 상기 원통 금형의 외주면을 연마하는 단계;를 포함하는 원통 금형 처리 방법이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a cylindrical mold processing method for processing a cylindrical mold provided in a cylindrical shape having a hollow hole formed therein and provided with sloped surfaces extending inward toward the central axis on the outer peripheral surface at both side ends, A rotary head provided in a complementary conical shape is inserted into the hollow hole to be coupled with the cylindrical mold so that the central axis of the cylindrical metal and the rotation axis thereof coincide with each other; Rotating the cylindrical mold by the rotating head; And polishing the outer circumferential surface of the cylindrical metal by bringing the polishing pad into contact with the outer circumferential surface of the rotating cylindrical metal.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 그 내부에 전체 길이보다 짧은 중공 홀이 형성된 원통 금형으로서, 상기 원통 금형의 전체 지름인 외경을 따라 형성되는 외주면; 상기 중공 홀의 지름인 내경을 따라 형성되는 내주면; 및 그 양측 단부에 상기 외주면으로부터 상기 원통 금형의 내측 방향으로 상기 내주면까지 연장되되, 그 경사각이 상기 원통 금형의 중심축을 향해 연장되는 경사면;을 포함하는 원통 금형이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a cylindrical metal mold having a hollow hole having a length shorter than the entire length, the outer circumferential surface being formed along an outer diameter of the entire diameter of the cylindrical metal mold; An inner circumferential surface formed along an inner diameter which is a diameter of the hollow hole; And an inclined surface extending from the outer circumferential surface to the inner circumferential surface in the inner direction of the cylindrical metal mold at both side end portions thereof, the inclined surface of which extends toward the central axis of the cylindrical metal mold.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that the solution of the problem of the present invention is not limited to the above-mentioned solutions, and the solutions which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.
본 발명에 의하면, 표면 조도가 개선된 원통 금형을 비교적 단순한 표면 처리 공정으로 생산할 수 있다. According to the present invention, a cylindrical mold with improved surface roughness can be produced by a relatively simple surface treatment process.
또 본 발명에 의하면, 표면 처리 공정에서 원통 금형의 회전축을 조정하는 과정이 생략됨으로써 공정에 소요되는 시간과 비용이 절감될 수 있다. According to the present invention, since the process of adjusting the rotation axis of the cylindrical metal mold is omitted in the surface treatment process, the time and cost required for the process can be reduced.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and the effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the present specification and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 금형의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 금형의 측면도이다.
도 3 및 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 장치에 관한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 장치의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 장치의 결합부에 관한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법의 전체 순서도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에서 도금 공정에 관한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에서 표면 처리 공정 중 랩핑 공정의 공정 조건에 관한 표이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에서 표면 처리 공정 중 폴리싱 공정의 공정 조건에 관한 표이다.1 is a perspective view of a cylindrical mold according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of a cylindrical mold according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are side views of a cylindrical mold processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a top view of a cylindrical mold processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view of a coupling portion of a cylindrical die processing apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG.
7 is an overall flowchart of a cylindrical mold processing method according to another embodiment of the present invention.
8 and 9 are views showing a plating process in a cylindrical mold processing method according to another embodiment of the present invention.
10 is a table of process conditions of a lapping process during a surface treatment process in a method of treating a cylindrical metal mold according to another embodiment of the present invention.
11 is a table of process conditions of a polishing process during a surface treatment process in a cylindrical metal mold processing method according to another embodiment of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the present invention and not to limit the scope of the invention. Should be interpreted to include modifications or variations that do not depart from the spirit of the invention.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.Although the terms used in the present invention have been selected in consideration of the functions of the present invention, they are generally used in general terms. However, the present invention is not limited to the intention of the person skilled in the art to which the present invention belongs . However, if a specific term is defined as an arbitrary meaning, the meaning of the term will be described separately. Accordingly, the terms used herein should be interpreted based on the actual meaning of the term rather than on the name of the term, and on the content throughout the description.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The drawings attached hereto are intended to illustrate the present invention easily, and the shapes shown in the drawings may be exaggerated and displayed as necessary in order to facilitate understanding of the present invention, and thus the present invention is not limited to the drawings.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of known configurations or functions related to the present invention will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be obscured.
본 발명의 일 양상에 따르면, 내부에 중공 홀이 형성된 원통 형상으로 제공되고, 양측 단부에 외주면으로부터 중심축을 향하여 내측으로 연장되는 경사면이 형성되는 원통 금형을 처리하는 원통 금형 처리 장치로서, 상기 경사면에 상보적인 원뿔 형상으로 제공되고, 상기 중공 홀에 삽입되어 상기 원통 금형의 중심축과 그 회전축이 일치하도록 상기 원통 금형과 결합되고, 상기 원통 금형을 회전시키는 회전부; 및 상기 원통 금형의 외주면과 접촉한 상태에서 상기 원통 금형의 길이 방향을 따라 이동하는 연마부;를 포함하는 원통 금형 처리 장치가 제공될 수 있다. According to one aspect of the present invention, there is provided a cylindrical metal mold processing apparatus provided with a cylindrical hole having a hollow hole therein and having sloped surfaces extending inward from the outer circumferential surface toward the central axis at both side end portions, A rotating part provided in a complementary conical shape and coupled to the cylindrical metal so that the center axis of the cylindrical metal is coincident with the rotation axis of the cylindrical metal mold; And a polishing unit moving along the longitudinal direction of the cylindrical metal in a state of being in contact with the outer circumferential surface of the cylindrical metal mold.
또 상기 회전부는, 상기 원뿔 형상으로 제공되는 회전 헤드, 상기 회전 헤드에 연결되는 샤프트 및 회전력을 발생시켜 상기 샤프트를 통해 상기 회전 헤드를 회전시키거나 또는 상기 샤프트를 왕복 운동시켜 상기 회전 헤드를 상기 중공 홀에 삽입시키는 구동기를 포함할 수 있다. The rotary unit may include a rotary head provided in the shape of a cone, a shaft connected to the rotary head, and a rotary shaft for rotating the rotary head through the shaft or reciprocating the shaft, And a driver which is inserted into the hole.
또 상기 회전 헤드에는, 상기 원뿔 형상의 표면에 음압을 발생시켜 상기 원통 금형의 경사면과 상기 회전 헤드를 고정 결합시키는 흡입 홀이 제공될 수 있다. The rotary head may be provided with a suction hole for generating a negative pressure on the surface of the conical shape to fixedly connect the inclined surface of the cylindrical metal and the rotary head.
또 상기 회전 헤드는, 상기 원통 금형의 일측 단부와 결합되고, 상기 원통 금형 처리 장치는, 상기 원뿔 형상으로 제공되어, 상기 원통 금형의 타측 단부와 결합되는 고정 헤드를 더 포함할 수 있다. The rotary head may be coupled to one end of the cylindrical metal mold, and the cylindrical metal mold processing apparatus may further include a fixed head provided in the conical shape and coupled with the other end of the cylindrical metal mold.
또 상기 회전 헤드는, 상기 원통 금형의 양측 단부에 각각 결합되도록 두 개가 제공될 수 있다. In addition, the rotary head may be provided to be coupled to both side ends of the cylindrical metal mold, respectively.
또 상기 연마부는, 상기 원통 금형과 이격된 위치에 상기 원통 금형의 길이 방향에 따라 연장되는 레일, 상기 레일에 설치되어 상기 레일을 따라 이동하는 보디, 상기 보디로부터 상기 원통 금형을 향하여 움직이는 피스톤 및 상기 피스톤의 움직임에 따라 상기 원통 금형의 외주면에 접촉하는 연마 패드를 포함할 수 있다.The polishing unit may include a rail extending in a longitudinal direction of the cylindrical metal at a position spaced apart from the cylindrical metal mold, a body installed on the rail and moving along the rail, a piston moving from the body toward the cylindrical mold, And a polishing pad contacting the outer circumferential surface of the cylindrical mold according to the movement of the piston.
또 상기 연마 패드는, 알루미나 랩핑 필름 또는 다이아몬드 서스펜션을 포함할 수 있다. The polishing pad may also include an alumina lapping film or a diamond suspension.
또 상기 원통 금형의 외주면에 공작액을 분사하는 분사 노즐;을 더 포함할 수 있다. And a spray nozzle for spraying a workpiece onto an outer circumferential surface of the cylindrical metal mold.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 내부에 중공 홀이 형성된 원통 형상으로 제공되고, 양측 단부에 외주면으로터 중심축을 향하여 내측으로 연장되는 경사면이 형성되는 원통 금형을 처리하는 원통 금형 처리 방법으로서, 상기 경사면에 상보적인 원뿔 형상으로 제공되는 회전 헤드가 상기 중공 홀에 삽입되어 상기 원통 금형의 중심축과 그 회전축이 일치하도록 상기 원통 금형과 결합되는 단계; 상기 회전 헤드가 상기 원통 금형을 회전시키는 단계; 및 연마 패드가 상기 회전하는 원통 금형의 외주면에 접촉하여 상기 원통 금형의 외주면을 연마하는 단계;를 포함하는 원통 금형 처리 방법이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a cylindrical mold processing method for processing a cylindrical mold provided in a cylindrical shape having a hollow hole formed therein and provided with sloped surfaces extending inward toward the central axis on the outer peripheral surface at both side ends, A rotary head provided in a complementary conical shape is inserted into the hollow hole to be coupled with the cylindrical mold so that the central axis of the cylindrical metal and the rotation axis thereof coincide with each other; Rotating the cylindrical mold by the rotating head; And polishing the outer circumferential surface of the cylindrical metal by bringing the polishing pad into contact with the outer circumferential surface of the rotating cylindrical metal.
또 상기 회전 헤드의 표면에 형성된 흡입 홀이 음압을 발생시켜 상기 회전 헤드와 상기 원통 금형의 경사면이 고정 결합되는 단계;를 더 포함할 수 있다. And a suction hole formed on a surface of the rotary head generates a negative pressure so that the rotary head and the inclined surface of the cylindrical metal are fixedly coupled to each other.
또 상기 원통 금형의 외주면 전체가 연마되도록 상기 연마 패드가 상기 원통 금형의 길이 방향에 따라 왕복하는 단계;를 더 포함할 수 있다. The polishing pad may be reciprocated in the longitudinal direction of the cylindrical mold so that the entire outer circumferential surface of the cylindrical mold is polished.
또 상기 원통 금형의 외주면에 공작액을 분사하는 단계;를 더 포함할 수 있다. And spraying a workpiece onto an outer circumferential surface of the cylindrical metal mold.
또 상기 원통 금형을 도금액이 수용되는 도금 수조에 담궈 상기 원통 금형의 표면을 도금 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다. And a step of plating the surface of the cylindrical metal mold by immersing the cylindrical metal mold in a plating water tank containing the plating liquid.
또 상기 도금 처리하는 단계는, 상기 원통 금형을 상기 도금 수조의 하부에 제공되고, 상기 원뿔 형태를 가지는 지지대 상에 안착시키는 단계 및 상기 지지대가 회전 운동 및 승강 운동 중 적어도 하나에 따라 상기 원통 금형을 움직이는 단계;를 포함할 수 있다. The plating step may include the steps of: placing the cylindrical metal mold on a support provided at a lower portion of the plating water tank and having a conical shape; and supporting the cylindrical metal mold according to at least one of a rotational motion and an elevating motion, A moving step.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 그 내부에 전체 길이보다 짧은 중공 홀이 형성된 원통 금형으로서, 상기 원통 금형의 전체 지름인 외경을 따라 형성되는 외주면; 상기 중공 홀의 지름인 내경을 따라 형성되는 내주면; 및 그 양측 단부에 상기 외주면으로부터 상기 원통 금형의 내측 방향으로 상기 내주면까지 연장되되, 그 경사각이 상기 원통 금형의 중심축을 향해 연장되는 경사면;을 포함하는 원통 금형이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a cylindrical metal mold having a hollow hole having a length shorter than the entire length, the outer circumferential surface being formed along an outer diameter of the entire diameter of the cylindrical metal mold; An inner circumferential surface formed along an inner diameter which is a diameter of the hollow hole; And an inclined surface extending from the outer circumferential surface to the inner circumferential surface in the inner direction of the cylindrical metal mold at both side end portions thereof, the inclined surface of which extends toward the central axis of the cylindrical metal mold.
또 상기 원통 금형은, 그 재질이 알루미늄 및 알루미늄 합금 중 어느 하나일 수 있다.
The cylindrical metal mold may be made of aluminum or aluminum alloy.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 금형(100)에 관하여 설명한다.Hereinafter, a
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 금형(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 금형(100)의 측면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a
본 발명에서 원통 금형(100)은 반도체나 디스플레이 등의 기판에 롤 임프린트 방식으로 패턴을 전사하는데 이용되는 마스터 롤(master roll)로 이용될 수 있다. 구체적으로 원통 금형(100)은 후술하는 원통 금형 처리 방법에 의해 도금 공정과 표면 처리 공정을 거친 뒤 그 표면에 전사하고자 하는 패턴이 형성되어 마스터 롤로서 이용될 수 있게 된다.In the present invention, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 원통 금형(100)은 그 형상이 원통 형상일 수 있다. 여기서, 원통 금형(100)은 외경 약 100~300mm, 길이 약 300~1200mm의 규격을 가질 수 있다. 1 and 2, the
또 원통 금형(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 그 내부가 중공 홀(140)이 형성될 수 있다. 중공 홀(140)은 그 길이가 원통 금형(100) 전체의 길이보다 짧은 원통일 수 있다. 이러한 중공 홀(140)이 형성됨에 따라 원통 금형(100)은 원통 금형(100)의 전체 지름에 해당하는 외경을 따라 형성되는 외주면(110), 중공 홀(140)의 지름인 내경을 따라 형성되는 내주면(120)을 가질 수 있다. 또 원통 금형(100)의 단부에서는 외주면(110)으로부터 내주면(120)을 향해 원통 금형(100)의 길이 방향에 대하여 원통 금형(100)의 내부를 향하여 경사지게 연장되는 경사면(130)을 가질 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, the
여기서, 원통 금형(100)의 전체 지름인 외경과 중공 홀(140)의 지름인 내경은 서로 동심원 형태를 취할 수 있으며, 이에 따라 경사면(130)이 연장되는 방향은 원통 금형(100)의 중심축을 향한 방향이 될 수 있다. 이러한 경사면(130)의 형태에 따라 후술하는 회전 헤드(1360)가 원통 금형(100)의 중공 홀(140)에 삽입되어 원통 금형(100)과 결합하는 과정에서 회전 헤드(1360)의 회전축과 원통 금형(100)의 중심축이 서로 일치하게 될 수 있다. Here, the outer diameter, which is the total diameter of the
한편, 원통 금형(100)의 재질로는 금속 재질이 이용될 수 있다. 예를 들어, 원통 금형(100)은 알루미늄(Al) 또는 그 합금 재질로 제공될 수 있다. 특히, 원통 금형(100)의 재질로는 알루미늄 합금인 Al 70 계열(예를 들어, Al 7075°)이 이용될 수 있는데, Al 7075°는 가볍고, 비강도가 높으며, 비자정 재료이기 때문에 제조나 마스터 롤러 이용하는데 장점을 가진다. 또 Al 7075°는 그 표면의 경면 처리가 비교적 수월한 장점이 있다. 이외에도 알루미늄 합금으로는 AL 6061-0, AL 6061-T4, AL 6061-T6, AL 7050-0, AL 7050-T6이 사용될 수 있다. On the other hand, as the material of the
이상에서는 원통 금형(100)에 관하여 설명하였는데, 원통 금형(100)의 형태, 규격 및 재질이 반드시 상술한 예로 한정되는 것은 아니다.
Although the
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 장치(1000)에 관하여 설명한다.Hereinafter, a cylindrical
본 발명에서 원통 금형 처리 장치(1000)는 표면 처리 공정을 통해 상술한 원통 금형(100)의 표면을 경면 처리할 수 있다. 경면 처리되어 표면 조도가 개선된 원통 금형(100)은 롤 임프린트에 이용되는 마스터 롤로 사용될 수 있다.In the present invention, the cylindrical
도 3 및 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 장치(1000)에 관한 측면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 장치(1000)의 상면도이다.FIGS. 3 and 4 are side views of a cylindrical
도 3 내지 도 5를 참조하면, 원통 금형 처리 장치(1000)는 몸체(1100), 지지부(1200), 회전부(1300), 고정부(1400) 및 연마부(1500)를 포함할 수 있다. 3 to 5, a cylindrical
몸체(1100)는 원통 금형 처리 장치(1000)의 프레임을 이룬다. 원통 금형 처리 장치(1000)의 다른 구성은 몸체(1100)에 설치될 수 있다. The
지지부(1200)는 원통 금형(100)을 지지할 수 있다. 지지부(1200)는 이송기(1220) 및 지지대(1240)를 포함할 수 있다. The supporting
원통 금형(100)은 외부로부터 이송되어 지지대(1240)에 로딩될 수 있다. 지지대(1240)는 원통 금형(100)을 안정적으로 지지하도록 그 상면이 원통 금형(100)의 외주면(110)과 상보적인 형태, 즉 반구형으로 제공될 수 있다.The
이송기(1220)는 원통 금형(100)을 준비 위치와 정위치 간에 이송할 수 있다. 외부로부터 이송되어 온 원통 금형(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 지지대(1240)에 안착되어 준비 위치에 놓이게 된다. 이송기(1220)는 준비 위치의 원통 금형(100)을 표면 처리 공정을 위한 정위치로 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 이송기(1220)는 지지대(1240)를 상승시켜 도 4에 도시된 바와 같이 원통 금형(100)을 준비 위치로부터 정위치로 옮긴다. 정위치에 놓인 원통 금형(100)이 회전 헤드(1360)와 고정 헤드(1420)에 결합되면 이송기(1220)는 표면 처리 공정이 원활히 수행되도록 하강한다. 원통 금형(100)에 대한 표면 처리 공정이 완료되면 이송기(1220)는 다시 지지대(1240)를 상승시켜 원통 금형(100)이 지지대(1240)에 안착되도록 할 수 있다. The
회전부(1300)는 원통 금형(100)을 회전시킬 수 있다. 원통 금형(100)은 후술할 연마부(1500)에 접촉된 상태에서 회전함에 따라 표면 처리될 수 있다. 회전부(1300)는 구동기(1320), 샤프트(1340) 및 회전 헤드(1360)를 포함할 수 있다. 구동기(1320)는 샤프트(1340)를 직선 이동시키거나 또는 샤프트(1340)를 회전시킬 수 있다. 샤프트(1340)는 구동기(1320)로부터 받은 구동력에 의해 직선 운동하여 회전 헤드(1360)를 원통 금형(100)의 중공 홀(140)로 삽입시켜 회전 헤드(1360)가 원통 금형(100)과 결합되도록 하거나 또는 구동력에 의해 회전하여 회전 헤드(1360)를 회전시킬 수 있다. The
회전 헤드(1360)는 원통 금형(100)의 중공 홀(140)에 삽입되어 원통 금형(100)과 결합될 수 있다. 또 회전 헤드(1360)는 원통 금형(100)과 결합된 상태에서 샤프트(1340)를 통해 회전력을 받아 원통 금형(100)을 회전시킬 수 있다. The
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 장치(1000)의 결합부에 관한 도면이다.FIG. 6 is a view of a coupling portion of a cylindrical
도 6을 참조하면, 회전 헤드(1360)는 원통 금형(100)과 마주하는 면이 원뿔 형태로 제공될 수 있다. 원뿔 형태의 중심축은 회전 헤드(1360)의 회전축과 일치한다. 또 회전 헤드(1360)의 원뿔 형태는 원통 금형(100)의 경사면(130)과 상보적인 형태를 취하게 된다. 이에 따라 회전 헤드(1360)가 샤프트(1340)에 의해 원통 금형(100) 방향으로 이동하면 회전 헤드(1360)가 중공 홀(140)에 삽입되면서 원통 금형(100)의 경사면(130)과 회전 헤드(1360)의 원뿔 형태의 경사면(130)이 서로 접촉하여 원통 금형(100)과 회전 헤드(1360)가 결합되며, 이때 회전 헤드(1360)의 회전축과 원통 금형(100)의 중심축은 정확하게 일치하게 된다. 이에 따라 회전 헤드(1360)가 회전하면 원통 금형(100)이 정확히 그 중심축으로 회전하게 될 수 있다. 이러한 과정은 별도의 캘리브레이션 과정이 필요없이 이루어질 수 있으므로, 공정이 간단하며 공정 시간이 단축될 수 있다. Referring to FIG. 6, the rotating
또 회전부(1300)는 흡입 홀(1370)과 진공 펌프(1380)를 더 포함할 수 있다. 흡입 홀(1370)은 도 6에 도시된 바와 같이 회전 헤드(1360)의 원뿔 표면에 적어도 하나 이상 마련될 수 있다. 진공 펌프(1380)는 흡입 홀(1370)에 음압을 가할 수 있다. 이러한 음압에 의해 원뿔 표면과 원통 금형(100)의 경사면(130)이 서로 흡착되어 결합될 수 있으며, 회전 헤드(1360)의 회전력이 원통 금형(100)에 안정적으로 전달될 수 있다. The
고정부(1400)는 원통 금형(100)이 처리되는 동안 원통 금형(100)을 정위치에 고정시킬 수 있다. 고정부(1400)는 고정 헤드(1420)로 구성될 수 있다. 고정 헤드(1420)는 회전 헤드(1360)와 동일 또는 유사한 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라 고정 헤드(1420) 역시 원통 금형(100)의 중공 홀(140)에 삽입되는 형태로 원통 금형(100)에 결합될 수 있으며, 고정 헤드(1420)의 중심축과 원통 금형(100)의 중심축이 정확히 일치될 수 있다. The fixing
한편, 도 3 및 도 4에는 고정부(1400)가 단순히 고정된 형태의 고정 헤드(1420)로 구성되는 것으로 도시하였으나, 고정부(1400)는 이와 달리 회전부(1300)와 유사한 형태로 제공될 수도 있다. 예를 들면, 고정부(1400)는 고정 헤드(1420)를 직선 운동 및/또는 회전 운동시킬 수 있는 회전부(1300)의 샤프트(1340) 또는 구동기(1320)와 유사한 형태의 구성을 더 가질 수 있다. 또 마찬가지로 고정부(1400)는 흡입 홀(1370)과 진공 펌프(1380)를 더 구비할 수도 있다. 3 and 4, the fixing
연마부(1500)는 회전부(1300)에 의해 회전되는 원통 금형(100)의 표면을 연마할 수 있다. The
연마부(1500)는 원통 금형(100)의 표면을 연마 처리할 수 있다. 연마부(1500)는 연마기(1520)와 레일(1540)을 포함할 수 있다. 레일(1540)은 원통 금형(100)과 이격되어 원통 금형(100)의 길이 방향과 평행하게 연장되는 형태를 취할 수 있다. 연마기(1520)는 레일(1540) 상에 설치될 수 있다. 구체적으로 연마기(1520)는 연마기 바디(1522), 피스톤(1524) 및 연마 헤드(1526)를 포함할 수 있다. 바디(1522)는 레일(1540)에 설치되어 레일(1540)을 따라 원통 금형(100)의 길이 방향으로 이동할 수 있다. 피스톤(1524)은 바디(1522)로부터 연장되어 원통 금형(100) 방향으로 이동(예를 들어, 승강 이동)할 수 있다. 연마 헤드(1526)는 피스톤(1524)의 단부에 설치되며, 피스톤(1524)의 이동에 따라 원통 금형(100)과 이격되거나 접촉할 수 있다. 연마 헤드(1526)의 원통 금형(100)과 마주하는 면(예를 들면, 하면)에는 연마면(1526a)이 형성될 수 있다. 연마면(1526a)은 피스톤(1524)의 이동에 따라 원통 금형(100)의 외주면(110)에 접촉할 수 있다. 또 피스톤(1524)은 연마가 원활히 이루어지도록 원통 금형(100)의 외주면(110)에 접촉한 연마면(1526a)에 적절한 압력이 가압되도록 할 수 있다. The
한편, 본 발명에서 표면 처리 공정은 래핍 공정과 폴리싱 공정으로 이루어질 수 있는데, 이때 연마면(1526a)은 이에 적합한 연마 패드로 제공될 수 있다. 연마 패드의 일 예로는 알루미나 랩핑 필름이나 다이아몬드 서스펜션이 있다. 구체적으로 알루미나 랩핑 필름은 입도 크기가 1㎛~30㎛ 규격을 가질 수 있다. 또 다이아몬드 서스펜션은 입도 크기가 0.05㎛~3㎛ 규격을 가질 수 있다.
Meanwhile, in the present invention, the surface treatment process may be performed by a lapping process and a polishing process, wherein the polishing
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에 관하여 설명한다.Hereinafter, a cylindrical mold processing method according to another embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에 관해서는 상술한 원통 금형 처리 장치(1000)를 이용하여 상술한 원통 금형(100)을 처리하는 것으로 설명한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것에 불과하므로 본 발명에서 원통 금형 처리 방법이 상술한 원통 금형(100)이나 원통 금형 처리 장치(1000)로 인하여 한정되는 것은 아니다.The cylindrical mold processing method according to an embodiment of the present invention will be described by using the cylindrical
또한, 원통 금형 처리 방법에서 후술되는 각 단계들이 모두 필수적인 것은 아니므로 원통 금형 처리 방법은 후술되는 단계들 중 일부를 생략하고 수행될 수 있으며, 또 후술되는 각 단계들이 반드시 설명된 순서대로만 수행되어야 하는 것도 아니므로 먼저 설명된 단계가 나중에 수행되거나 반대로 나중에 설명된 단계가 먼저 수행되는 것도 가능하며 일부 단계가 동시에 진행되는 것도 가능하다.
In addition, since each step described later in the cylindrical mold processing method is not essential, the cylindrical mold processing method can be performed by omitting some of the steps described below, and each of the steps described below must be performed only in the order described It is also possible that the steps described earlier may be performed later or vice versa, and some of the steps may be performed simultaneously.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법의 전체 순서도이다.7 is an overall flowchart of a cylindrical mold processing method according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법은 원통 금형(100)을 도금하는 단계(S110), 원통 금형(100)을 표면 처리하는 단계(S120), 원통 금형(100)을 세정하는 단계(S130) 및 원통 금형(100)을 건조시키는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.
Referring to FIG. 7, a method of processing a cylindrical metal mold according to another embodiment of the present invention includes a step S110 of plating a
도금 공정에서는 원통 금형(100)을 도금할 수 있다(S110). 도금 공정에서는 원통 금형(100)의 표면에 도금층을 형성할 수 있다. 여기서, 도금층은 니켈 도금층일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 또는 그 합금 재질의 원통 금형(100)은 인(P) 함유량이 8~12%인 니켈(Ni)층으로 도금될 수 있다. In the plating process, the
도 8 내지 도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에서 도금 공정에 관한 도면이다. 도 8 및 도 9에는 원통 금형(100)을 도금 처리하기 위한 도금 수조(2000)가 도시되어 있다. 8 to 9 are views showing a plating process in a cylindrical mold processing method according to another embodiment of the present invention. 8 and 9 show a
일 예에 따르면, 도금 수조(2000)는 도 8에 도시된 바와 같이 몸체(2100), 유입구(2120), 배출구(2140), 걸개(2200) 및 스티어(stir)부(2300a)를 포함할 수 있다. 몸체(2100)는 수조 형태로 제공되며, 몸체(2100)의 내부에는 도금액이 수용될 수 있다. 유입구(2120)는 몸체(2100)의 일측에 설치될 수 있으며, 도금액 저장소(R)와 파이프 라인 및 밸브를 통해 연결될 수 있다. 밸브가 열리면 파이프 라인을 통해 도금액 저장소(R)로부터 유입구(2120)를 통해 몸체(2100) 내부에 도금액이 유입될 수 있다. 배출구(2140)는 몸체(2100)의 측벽 하부 또는 하면에 설치될 수 있으며, 파이프 라인과 밸브를 통해 외부로 연결될 수 있다. 밸브가 열리면 파이프 라인과 밸브를 통해 몸체(2100) 내부의 용액이 외부로 배출될 수 있다. 이때 배출되는 도금액은 불순물을 포함하고 있으므로 도금액을 재생하는 장치로 연결될 수 있다. 또 환경 오염을 방지하기 위하여 배출되는 용액은 따로 모아 처리될 수도 있을 것이다.According to one example, the
걸개(2200)에는 원통 금형(100)이 걸릴 수 있다. 걸개(2200)는 원통 금형(100)이 몸체(2100)에 수용된 도금액에 잠기도록 원통 금형(100)을 지지할 수 있다. 스티어부(2300a)는 도금 수조(2000) 내의 도금액을 휘저어 줄 수 있다. 이에 따라 원통 금형(100)의 도금이 보다 신속하게 이루어질 수 있다. 또 도금액이 휘저어짐에 따라 원통 금형(100)의 외주면(110)에 도금액이 보다 고르게 도포될 수 있다. The
다른 예에 따르면, 도금 수조(2000)는 도 9에 도시된 바와 같이 도 8의 도금 수조(2000)와 달리 걸개(2200)와 스티어부(2300a) 대신 모션부(2300b)를 가질 수 있다. 구체적으로 모션부(2300b)는 모션 모터(2320b), 모션축(2340b)과 모션 헤드(2360b)를 포함할 수 있다. 모션부(2300b)의 구성은 원통 금형 처리 장치(1000)의 회전부(1300)와 동일 또는 유사하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 모션 헤드(2360b)는 원뿔 형태로서 원통 금형(100)의 중공 홀(140)에 삽입되는 형태로 원통 금형(100)을 도금 수조(2000) 내에서 지지할 수 있다. 또 모션 모터(2320b)는 구동력을 발생시켜 모션축(2340b)을 회전 및/또는 승강시킬 수 있으며, 이에 따라 모션 헤드(2360b)에 안착된 원통 금형(100)은 수조 내에서 상하로 이동하거나 또는 회전할 수 있다. 이에 따라 원통 금형(100)에 도금액이 신속하게 도금되거나 또는 고르게 도포될 수 있다. According to another example, the
도금 공정에서는 상술한 도금 수조(2000)에 도금액을 제공하고, 도금액에 원통 금형(100)이 담기도록 한 뒤, 스티어부(2300a) 또는 모션부(2300b)로 도금액을 젓거나 원통 금형(100)을 승강/회전시켜 원통 금형(100)을 도금시킬 수 있다. 예를 들어, 도금액으로 상술한 니켈 도금액을 사용하여 원통 금형(100)의 외주면(110)을 무전해 니켈 도금 처리할 수 있다. 또 도금이 종료되면, 도금액을 배출하거나 또는 원통 금형(100)을 수조로부터 꺼내서 원통 금형(100)을 열처리할 수 있다. 도금 및 열처리가 완료된 원통 금형(100)은 표면 경도가 900~950Hv가 될 수 있다. In the plating process, the plating liquid is supplied to the
물론, 원통 금형(100)의 도금이 반드시 니켈 도금으로 한정되는 것은 아니며 표면 경도 역시 원하는 수치로 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
Of course, it is needless to say that the plating of the
도금이 완료되면 원통 금형(100)을 표면 처리할 수 있다(S120).When the plating is completed, the
표면 처리 공정은 상술한 원통 금형 처리 장치(1000)를 이용하여 수행될 수 있다. 먼저 외부로부터 원통 금형(100)이 원통 금형 처리 장치(1000)로 이송된다. 이송된 원통 금형(100)은 지지대(1240)에 안착되어 준비 위치에 놓일 수 있다. 이송기(1220)가 지지대(1240)를 이동시켜 원통 금형(100)이 정위치로 이동하도록 할 수 있다. 원통 금형(100)이 정위치에 놓이면 회전 헤드(1360)가 이동하여 원통 금형(100)의 일단에 결합될 수 있다. 원통 금형(100)의 타단은 고정부(1400)의 고정 헤드(1420)에 고정되게 될 수 있다. 이때 고정부(1400)는 고정되어 있고 회전 헤드(1360)가 이동함에 따라 원통 금형(100)이 이동되어 고정 헤드(1420)가 중공 홀(140)로 삽입될 수 있다. 또는 이와 달리 고정부(1400)가 고정 헤드(1420)를 직접 이동시켜 원통 금형(100)의 중공 홀(140) 내로 삽입시킬 수 있다. 정위치에서 회전 헤드(1360)와 고정 헤드(1420)가 원통 금형(100)에 결합되면, 이송기(1220)는 지지대(1240)를 준비 위치로 이동시킬 수 있다. The surface treatment process can be performed using the above-described cylindrical
진공 펌프(1380)가 음압을 발생시키고, 흡입홀에 음압이 가해져 원통 금형(100)의 경사면(130)과 회전 헤드(1360)의 원뿔면이 서로 고정된다. 이 상태에서 회전 헤드(1360)의 회전축, 고정 헤드(1420)의 중심축 그리고 원통 금형(100)의 중심축은 모두 일치한다. 이제 구동기(1320)가 회전력을 발생시키고 이는 샤프트(1340)를 통해 회전 헤드(1360)로 전달되며, 이로 인해 원통 금형(100)이 회전하게 된다. 한편, 고정부(1400)가 회전부(1300)와 유사한 구성으로 제공되어 고정 헤드(1420)가 회전 헤드(1360)와 마찬가지로 회전하여 원통 금형(100)이 회전부(1300) 측 일단에서만 회전력을 받는 대신 회전부(1300)와 고정부(1400)의 양단에서 회전력을 받아 회전하는 것도 가능하다.The negative pressure is generated by the
연마부(1500)는 바디(1522)로부터 피스톤(1524)이 연장되어 연마 헤드(1526)가 원통 금형(100)의 외주면(110)과 미리 정해진 압력으로 접촉하도록 한다. 이에 따라 연마면(1526a)이 원통 금형(100)의 외주면(110)을 연마할 수 있다. 이때 연마기(1520)는 원통 금형(100)의 길이 방향으로 이동하면서 원통 금형(100)의 전체 외주면(110)이 모두 균일 연마되도록 할 수 있다. The
원통 금형(100)의 외주면(110)이 충분히 연마되면 연마 헤드(1526)가 원통 금형(100)으로부터 이격되고, 회전부(1300)가 회전을 멈춘다. 다음으로 지지대(1240)가 정위치로 이송되고, 회전 헤드(1360)와 고정 헤드(1420)가 원통 금형(100)으로부터 이격되며, 이에 따라 원통 금형(100)이 지지대(1240)에 안착된다. When the outer
이러한 표면 처리 공정은 연마 패드를 교체해 가면 반복적으로 이루어질 수 있다. 처음에는 입도가 큰 연마 패드를 이용하여 거칠게 표면 처리를 먼저 수행하고, 점차적으로 입도가 작은 연마 패드를 이용하여 표면을 조밀하게 처리하여 최종적으로 원통 금형(100)을 경면 처리할 수 있다.
This surface treatment process can be repeatedly performed by changing the polishing pad. The surface of the
전체적으로 이러한 표면 처리 공정은 러프하게 표면을 처리하는 랩핑 공정(S122)과 랩핑 공정에 이어 보다 표면을 조밀하게 처리하는 폴리싱 공정(S124)으로 구성될 수 있다. Overall, this surface treatment process may consist of a lapping process S122 to roughly process the surface and a polishing process S124 to process the surface more densely following the lapping process.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에서 표면 처리 공정 중 랩핑 공정의 공정 조건에 관한 표이다. 10 is a table of process conditions of a lapping process during a surface treatment process in a method of treating a cylindrical metal mold according to another embodiment of the present invention.
랩핑 공정은 도 10에 도시된 공정 조건에 따라 수행될 수 있다. 또 래핑 공정은 상술한 표면 처리 공정을 반복적으로 수 차례 반복함에 따라 수행될 수 있다. 구체적으로 알루미늄 또는 그 합금으로 제공되는 원통 금형(100)에 대해서 연마 패드로 입도 크기가 1㎛~30㎛ 규격을 가지는 알루미나 랩핑 필름 수 종류(예를 들어, 5~7 종류)을 사용하여 그 입도 크기가 큰 순으로부터 작은 순으로 차례로 반복할 수 있다. 보다 구체적으로 30㎛, 15㎛, 9㎛, 5㎛, 3㎛, 1㎛의 입도 크기를 가지는 랩핑 필름이 사용될 수 있으며, 이때 연마 헤드(1526)와 외주면(110)의 접촉 압력은 0.22MPa로 제어될 수 있다. 이때 연마기(1520)의 이송 속도는 90m/min~140m/min일 수 있다. 한편, 원통 금형(100)의 회전 속도는 100rpm~300rpm일 수 있다. 한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 이송기(1220)에는 분사 노즐(미도시)이 더 설치될 수 있다. 분사노즐은 순수(DI water), 이소프로필알코올(IPA: Iso-Propyl Alcohol)과 윤활제가 조합된 공작액을 원통 금형(100)의 표면에 분사할 수 있다. 공작액의 비율은 순수:IPA:윤활제가 각각 5:4:1일 수 있으며, 그 비율은 적절히 가감될 수 있다. 또 분사노즐의 분사 속도는 20ml/min 가량일 수 있다. 이러한 랩핑 공정에 의해 연마되는 원통 금형(100)의 표면 두께는 50㎛ 이하로 제한될 수 있다. The lapping process may be performed according to the process conditions shown in Fig. The lapping process may be performed by repeating the above-described surface treatment process repeatedly several times. Specifically, a plurality of alumina lapping films (for example, 5 to 7 types) having a size of 1 to 30 탆 in particle size can be used as a polishing pad for the
랩핑이 종료되면 이어 폴리싱 공정을 수행할 수 있다. 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통 금형 처리 방법에서 표면 처리 공정 중 폴리싱 공정의 공정 조건에 관한 표이다. After the lapping is completed, the subsequent polishing process can be performed. 11 is a table of process conditions of a polishing process during a surface treatment process in a cylindrical metal mold processing method according to another embodiment of the present invention.
폴리싱 공정은 도 11에 도시된 공정 조건에 따라 수행될 수 있다. 폴리싱 공정 역시 랩핑 공정처럼 수 차례 반복 수행될 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 공정은 입도 크기가 0.05㎛~3㎛ 규격을 가지는 다이아몬드 서스펜션으로 제공되는 수 종류(예를 들어, 3~5종류)의 연마 패드를 이용하여 그 입도 크기가 큰 순으로부터 작은 순으로 차례대로 수행될 수 있다. 각 공정은 약 25~35분 간 실시될 수 있다. 이때 연마기(1520)의 이송 속도는 랩핑 공정과 유사한 약 140m/min, 원통 금형(100)의 회전 속도는 약 100rpm~300rpm을 유지할 수 있다. 한편, 다이아몬드 서스펜션의 입도 크기는 3㎛, 1㎛, 0.5㎛, 0.05㎛가 차례로 사용될 수 있으며, 각 공정에서 다이아몬드 서스펜션의 투여량은 약 10ml/min일 수 있다. 또 연마 두께의 깊이는 10㎛로 제한될 수 있다. The polishing process may be performed according to the process conditions shown in FIG. The polishing process can also be repeated several times like a lapping process. For example, the polishing process may be performed by using polishing pads of several kinds (for example, three to five types) provided with a diamond suspension having a particle size of 0.05 탆 to 3 탆, . ≪ / RTI > Each process can be run for about 25-35 minutes. At this time, the feeding speed of the polishing
이러한 랩핑 및 폴리싱을 거친 알루미늄 원통 금형(100)은 예를 들면, 최종적으로 그 외주면(110)의 표면 조도가 2㎚~3㎚로 될 수 있다. 이때 원통도는 평균 15㎛이하, 직진도는 평균 10㎛이하로 조절될 수 있다. For example, the surface roughness of the outer
이와 같이 랩핑과 폴리싱을 거쳐 적절한 표면 조도와 경도를 가지는 원통 금형(100)은 그 표면에 나노 단위의 패터닝에 따라 미세 패턴이 정밀하게 형성될 수 있어 나노 롤 임프린트 공정에서 마스터 롤로 이용될 수 있다. 다만, 이상에서 설명한 것은 본 발명의 예시에 불과하므로 연마 패드의 종류나 공정 시간, 반복 회수, 원통 금형(100)의 표면 경도, 표면 조도 등과 같은 원통 금형(100)의 특성 등이 상술한 예로 한정되는 것은 아니다.The
원통 금형(100)의 표면 처리가 종료되면, 원통 금형(100)을 세정할 수 있다(S130). 세정은 IPA나 순수를 통해 원통 금형(100)의 표면에 잔류하는 찌꺼기를 제거함으로써 이루어질 수 있으며, 세정이 종료되면, 원통 금형(100)을 자연 건조 또는 가열 건조 시킬 수 있다(S140).
When the surface treatment of the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments of the present invention described above can be implemented separately or in combination.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
100: 원통 금형 110: 외주면
120: 내주면 130: 경사면
140: 중공 홀
1000: 원통 금형 처리 장치 1100: 몸체
1200: 지지부 1220: 이송기
1240: 지지대 1300: 회전부
1320: 구동기 1340: 샤프트
1360: 회전 헤드 1370: 흡입 홀
1380: 진공 펌프 1400: 고정부
1420: 고정 헤드 1500: 연마부
1520: 연마기 1522: 바디
1524: 피스톤 1526: 연마 헤드
1526a: 연마면 1540: 레일
2000: 도금 수조 2100: 몸체
2120: 유입구 2140: 배출구
2200: 걸개 2300a: 스티어부
2320a: 스티어 모터 2340a: 스티어축
2360a: 프로펠러 2300b: 모션부
2320b: 모션 모터 2340b: 모션축
2360b: 모션 헤드
R: 도금액 저장소
100: cylindrical mold 110: outer peripheral surface
120: inner peripheral surface 130: inclined surface
140: hollow hole
1000: cylindrical die processing apparatus 1100: body
1200: Support part 1220: Feeder
1240: Support member 1300:
1320: driver 1340: shaft
1360: rotating head 1370: suction hole
1380: Vacuum pump 1400:
1420: Fixing head 1500: Polishing part
1520: Grinding machine 1522: Body
1524: piston 1526: polishing head
1526a: Polishing surface 1540: Rail
2000: plating bath 2100: body
2120: Inlet port 2140: Outlet port
2200: latch 2300a:
2320a:
2360a:
2320b:
2360b: Motion Head
R: plating solution reservoir
Claims (16)
상기 경사면에 상보적인 원뿔 형상으로 제공되고, 상기 중공 홀에 삽입되어 상기 원통 금형의 중심축과 그 회전축이 일치하도록 상기 원통 금형과 결합되고, 상기 원통 금형을 회전시키는 회전부; 및
상기 원통 금형의 외주면과 접촉한 상태에서 상기 원통 금형의 길이 방향을 따라 이동하는 연마부;를 포함하는
원통 금형 처리 장치.
1. A cylindrical die processing apparatus for processing a cylindrical die provided in a cylindrical shape having an inner hollow hole formed therein and having sloped surfaces extending inward from an outer peripheral surface toward a central axis at both side end portions,
A rotation part provided in a conical shape complementary to the inclined surface, coupled to the cylindrical mold so as to be aligned with the central axis of the cylindrical mold and inserted into the hollow hole, and to rotate the cylindrical mold; And
And a polishing unit moving along the longitudinal direction of the cylindrical metal in a state of being in contact with the outer circumferential surface of the cylindrical metal mold
Cylindrical mold processing device.
상기 회전부는, 상기 원뿔 형상으로 제공되는 회전 헤드, 상기 회전 헤드에 연결되는 샤프트 및 회전력을 발생시켜 상기 샤프트를 통해 상기 회전 헤드를 회전시키거나 또는 상기 샤프트를 왕복 운동시켜 상기 회전 헤드를 상기 중공 홀에 삽입시키는 구동기를 포함하는
원통 금형 처리 장치.
The method according to claim 1,
The rotary unit may include a rotary head provided in the shape of a cone, a shaft connected to the rotary head, and a rotary shaft for rotating the rotary head through the shaft or reciprocating the shaft, And a driver
Cylindrical mold processing device.
상기 회전 헤드에는, 상기 원뿔 형상의 표면에 음압을 발생시켜 상기 원통 금형의 경사면과 상기 회전 헤드를 고정 결합시키는 흡입 홀이 제공되는
원통 금형 처리 장치.
3. The method of claim 2,
The rotary head is provided with a suction hole for generating a negative pressure on the surface of the conical shape to fixedly engage the inclined surface of the cylindrical metal with the rotary head
Cylindrical mold processing device.
상기 회전 헤드는, 상기 원통 금형의 일측 단부와 결합되고,
상기 원통 금형 처리 장치는, 상기 원뿔 형상으로 제공되어, 상기 원통 금형의 타측 단부와 결합되는 고정 헤드를 더 포함하는
원통 금형 처리 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the rotary head is engaged with one end of the cylindrical metal mold,
The cylindrical metal mold processing apparatus further includes a fixed head provided in the conical shape and coupled with the other end of the cylindrical metal mold
Cylindrical mold processing device.
상기 회전 헤드는, 상기 원통 금형의 양측 단부에 각각 결합되도록 두 개가 제공되는
원통 금형 처리 장치.
3. The method of claim 2,
The rotary head is provided with two pieces to be respectively coupled to both side ends of the cylindrical metal mold
Cylindrical mold processing device.
상기 연마부는,
상기 원통 금형과 이격된 위치에 상기 원통 금형의 길이 방향에 따라 연장되는 레일, 상기 레일에 설치되어 상기 레일을 따라 이동하는 보디, 상기 보디로부터 상기 원통 금형을 향하여 움직이는 피스톤 및 상기 피스톤의 움직임에 따라 상기 원통 금형의 외주면에 접촉하는 연마 패드를 포함하는
원통 금형 처리 장치.
The method according to claim 1,
The polishing unit includes:
A cylinder extending in a longitudinal direction of the cylindrical mold at a position spaced apart from the cylindrical mold, a body installed on the rail and moving along the rail, a piston moving from the body toward the cylindrical mold, And a polishing pad contacting the outer peripheral surface of the cylindrical metal mold
Cylindrical mold processing device.
상기 연마 패드는, 알루미나 랩핑 필름 또는 다이아몬드 서스펜션을 포함하는
원통 금형 처리 장치.
The method according to claim 6,
The polishing pad may comprise an alumina lapping film or a diamond suspension,
Cylindrical mold processing device.
상기 원통 금형의 외주면에 공작액을 분사하는 분사 노즐;을 더 포함하는
원통 금형 처리 장치.
The method according to claim 1,
And a spray nozzle for spraying a workpiece onto an outer peripheral surface of the cylindrical metal mold
Cylindrical mold processing device.
상기 경사면에 상보적인 원뿔 형상으로 제공되는 회전 헤드가 상기 중공 홀에 삽입되어 상기 원통 금형의 중심축과 그 회전축이 일치하도록 상기 원통 금형과 결합되는 단계;
상기 회전 헤드가 상기 원통 금형을 회전시키는 단계; 및
연마 패드가 상기 회전하는 원통 금형의 외주면에 접촉하여 상기 원통 금형의 외주면을 연마하는 단계;를 포함하는
원통 금형 처리 방법.
There is provided a cylindrical mold processing method for processing a cylindrical mold which is provided in a cylindrical shape with a hollow hole formed therein and has slant surfaces extending inward toward the central axis on the outer peripheral surface at both side end portions,
A rotary head provided in a conical shape complementary to the inclined surface is inserted into the hollow hole to be coupled with the cylindrical mold so that the central axis of the cylindrical metal and the rotation axis thereof coincide with each other;
Rotating the cylindrical mold by the rotating head; And
Polishing the outer circumferential surface of the cylindrical metal by bringing the polishing pad into contact with the outer circumferential surface of the rotating cylindrical metal;
Method of treating a cylindrical mold.
상기 회전 헤드의 표면에 형성된 흡입 홀이 음압을 발생시켜 상기 회전 헤드와 상기 원통 금형의 경사면이 고정 결합되는 단계;를 더 포함하는
원통 금형 처리 방법.
10. The method of claim 9,
And a suction hole formed on a surface of the rotary head generates a negative pressure so that the rotary head and the inclined surface of the cylindrical metal are fixedly coupled to each other
Method of treating a cylindrical mold.
상기 원통 금형의 외주면 전체가 연마되도록 상기 연마 패드가 상기 원통 금형의 길이 방향에 따라 왕복하는 단계;를 더 포함하는
원통 금형 처리 방법.
10. The method of claim 9,
And reciprocating the polishing pad in the longitudinal direction of the cylindrical mold so that the entire circumferential surface of the cylindrical mold is polished
Method of treating a cylindrical mold.
상기 원통 금형의 외주면에 공작액을 분사하는 단계;를 더 포함하는
원통 금형 처리 방법.
10. The method of claim 9,
And spraying a workpiece onto an outer circumferential surface of the cylindrical mold
Method of treating a cylindrical mold.
상기 원통 금형을 도금액이 수용되는 도금 수조에 담궈 상기 원통 금형의 표면을 도금 처리하는 단계;를 더 포함하는
원통 금형 처리 방법.
10. The method of claim 9,
And a step of plating the surface of the cylindrical metal mold by immersing the cylindrical metal mold in a plating water tank containing the plating liquid
Method of treating a cylindrical mold.
상기 도금 처리하는 단계는, 상기 원통 금형을 상기 도금 수조의 하부에 제공되고, 상기 원뿔 형태를 가지는 지지대 상에 안착시키는 단계 및 상기 지지대가 회전 운동 및 승강 운동 중 적어도 하나에 따라 상기 원통 금형을 움직이는 단계;를 포함하는
원통 금형 처리 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the plating step comprises the steps of: placing the cylindrical metal mold on a support provided at a lower portion of the plating water tank and having a conical shape; and moving the cylindrical metal mold according to at least one of a rotational motion and an elevating motion Comprising:
Method of treating a cylindrical mold.
상기 원통 금형의 전체 지름인 외경을 따라 형성되는 외주면;
상기 중공 홀의 지름인 내경을 따라 형성되는 내주면; 및
그 양측 단부에 상기 외주면으로부터 상기 원통 금형의 내측 방향으로 상기 내주면까지 연장되되, 그 경사각이 상기 원통 금형의 중심축을 향해 연장되는 경사면;을 포함하는
원통 금형.
And a hollow hole having a length shorter than the entire length formed therein,
An outer circumferential surface formed along an outer diameter of the whole diameter of the cylindrical metal mold;
An inner circumferential surface formed along an inner diameter which is a diameter of the hollow hole; And
And an inclined surface extending from the outer circumferential surface to the inner circumferential surface in the inner direction of the cylindrical metal mold at both side ends thereof and extending at an inclination angle toward the central axis of the cylindrical metal mold
Cylindrical mold.
상기 원통 금형은, 그 재질이 알루미늄 및 알루미늄 합금 중 어느 하나인
원통 금형.
16. The method of claim 15,
The cylindrical metal mold may be made of any one of aluminum and an aluminum alloy
Cylindrical mold.
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