KR20180123786A - 수직성장 전주가공물과 그 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직성장을 가능케 하는 전주금형의 가공압법과 그 방법으로 만들어진 제품에 대한 것이다. 본 발명의 전주금형은 돌출부와 공간부를 갖는다. 상기 공간부에는 비도전성 물질로 충진 또는 코팅을 한다. 상기 충진 또는 코팅된 공간부의 형상은 포물선 형태를 갖는다. 상기 포물선 형태의 구성목적은 도금용액이 내부에 갇히어 정체영역을 형성하게 하기 위함이다.
공간부에 비도전성 물질을 충진 또는 코팅하고 정체영역이 발생하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전주금형을 통하여 전주가공을 실행하면, 전주가공물은 수평성장은 거의 하지 않고, 수직성장이 되게 하는 것을 특징으로 한다.
전주가공물이 수직성장이 됨에 따라 정체영역도 상부로 함께 상승하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직성장 전주가공물과 그 제작 방법{Method of inducing vertical groth in electroforming}

본 발명은 전주가공을 사용하여 만드는 수직성장 전주가공물과 그 제작 방법대한 것이다. 본 발명은 특히 전주가공물이 폭방향으로 성장하는 것에 비하여 상대적으로 높이방향으로 성장을 하도록 하는 가공방법이 특징이다. 이같이 폭방향에 비하여 상대적으로 높이방향으로 성장이 두드러진 것을 본 발명에서는 수직성장이라 칭한다.

도금되는 전주가공물은 전주금형에 의하여 도금용액 안에서 성장한다. 본 발명은 수직성장이 가능하도록 하는 전주금형과 상기 전주금형을 통하여 수직 성장된 전주가공물을 포함한다. 이들을 만드는 가공방법과 그 방법으로 이루어진 결과물을 포함한다. 특히 그 결과물이 메쉬 또는 필터 인 것도 포함한다.

종래의 전주가공물은 도금용액 속에 도전체를 넣고, 상기 도전체에 전기를 부가하면 도금이온이 이동하여 도전체에 전주가공물이 형성되는 것이 일반적이다.

전주가공물은 다양한 형태의 금형을 사용하여 원하는 형상으로 전주가공물을 만들며, 상기 제작된 전주가공물은 도전체 금형으로부터 분리시켜 목적물을 제작하게 된다.

일반적으로 도전체 금형에 전주가공을 실행하게 되면, 전주 가공물은 폭방향, 높이방향으로 동시 성장을 하게 된다. 이러한 도금의 성장을 인위적으로 제어를 한다는 것은 용이한 일이 아니다. 그러나 본 발명에서는 폭방향의 성장은 억제하고 높이방향의 성장을 촉진하는 것이 특징이다.

본 발명은 특히 개구도가 크고, 선폭이 작은 망체에서 강도를 증가시키기 위하여 두께를 증가시키고자 하는 경우에 필요로 하는 대단히 중요한 기술이다.

일반적으로 도전체 금형에 전주가공을 실행하게 되면, 전주 가공물은 폭방향, 높이방향으로 동시 성장을 하게 된다.

전주가공물의 특징에 따라 폭방향의 성장을 억제를 하고, 높이 방향의 성장을 촉진시키고자 하는 것을 본 발명의 해결과제로 한다. 본 별명은 특히 메쉬, 필터, 회로 등의 극히 미세한 금속 구조물에 용이하게 적용된다. 본 발명은 전주도금을 활용하여 가공을 하되, 도금방향에서 폭 방향으로의 성장은 작게 하며, 높이 방향으로의 성장은 극대화하여 가공결과물의 두께가 있도록 만드는 것이다.

이러한 공법을 극히 미세한 회로, 극히 미세한 메쉬 또는 필터 등과 같은 전주가공물의 경우에 용이하게 적용이 된다. 일반적으로 도금물의 크기가 정밀하며, 제어하고자 하는 크기가 수 마이크로미터의 경우에는 도금물의 성장을 제어한다는 것이 용이하지가 않다.

많은 경우, 에칭을 통하여 제품을 생산한다. 그러나 에칭으로 제품을 만들고자 할 때는 에칭하는 모재두께에 의하여 많은 제약을 받게 된다.

극히 미세한 회로, 극히 미세한 메쉬 등과 같이 제품을 얻고자 할 때, 종래에는 주로 에칭으로 가공을 하였다. 그러나 에칭공법으로 제품을 만들면 에칭되는 방향을 인위적으로 제어를 할 수가 없기 때문에 가공의 한계를 갖게 된다.

미세회로에 있어서, 가공되는 모재의 두께가 두껍고, 가공하고자 하는 회로의 선폭이 가늘며, 또한 회로의 피치가 작을 경우에는 에칭의 공법으로 제작이 불가하다. 에칭은 수직방향으로 에칭이 진행됨과 동시에 폭방향으로도 동시에 에칭이 진행되기 때문이다.

물론 일반적인 전주가공에서도 동일한 문제가 발생한다. 전주금형으로부터 도금이 시작이 되면, 도금은 높이방향으로 성장도 되지만 폭방향으로의 성장도 하게 된다.

본 발명을 미세회로의 제작에 적용할 경우, 가공되는 회로의 두께가 두껍고, 가공하고자 하는 회로의 선폭이 가늘며, 또한 회로의 피치가 작을 경우에도 제작이 가능하다. 이는 본 발명의 기술을 적용하면 이러한 미세회로도 용이하게 제작이 된다. 미세회로를 제작하는 전주금형으로부터 성장되는 전주가공물을 폭방향의 성장은 제어하고, 높이 방향으로만 성장이 하도록 하면 얻어질 수가 있다.

본 발명을 사용하면 극히 미세한 회로의 형성과 극히 미세한 구조물을 만드는 멤스 기술에 용이하게 적용된다. 본 발명에서 극히 미세하다고 칭하는 것은 일반적으로 수백 마이크로미터 이하, 수십 마이크로미터 이하, 수 마이크로미터 이하의 크기를 지칭하는 것으로 한다.

그러나 전주가공물의 형상에 따라서 수백 마이크로미터 이상의 가공물에도 적용이 가능함은 물론이다.

본 발명은 전주가공물에 접하는 도금용액이 수직방향으로는 원활하게 공급이 되나, 수평방향으로는 공급이 제한되도록 하는 기술이다.

본 발명에서, 전주도금은 높이 방향으로 성장은 제어를 하지 않으나, 폭방향으로의 성장은 제어를 한다. 이러한 폭방향으로의 성장을 제어하는 요인을 성장제어 벽이라고 본 발명에서는 정의한다.

본 발명에서는 높이 방향으로의 도금이 성장됨과 함께 성장제어 벽이 동일한 높이 만큼 성장을 하는 것이 특징이다. 따라서 도금은 높이 방향으로 성장을 하지만 성장제어 벽으로 인하여 폭방향으로는 성장이 제어된다. 성장제어 벽도 도금물의 성장에 따라서 계속적으로 성장되어지게 되는 것이 본 발명의 특징이다.

본 발명에서 고여지는 도금용액이 성장제어 벽의 역할을 감당한다.

본 발명의 전주금형은 최초에 성장되는 전주가공물의 성장방향 제어가 결정적인 역할을 한다. 본 발명의 전주금형에서는 전주가공물의 성장방향 제어를 위하여 포물선 형상으로 이루어지는 비도전성, 실리콘 충진재가 사용된다.

전주가공물의 성장방향 제어를 위하여 포물선 형상으로 이루어지는 비도전성, 실리콘 충진재는 성장되는 전주가공물의 수직방향으로 성장하게 하고, 폭방향의 성장은 억제하는 역할을 한다. 이를 통하여 본 발명의 수직성장 전주가공물이 제작된다.

도 1은 메쉬의 평면도이다.
도 2는 본 발명이 전주금형에 대한 설명도이다.
도 3은 전주금형의 공간부에 포물선 형태로 비도전성 물질이 충진된 것을 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 전주금형으로 도금을 시행하는 초기의 형상을 설명하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 전주금형에 대한 도금용액의 유동성을 나타내는 설명도이다.
도 6, 도 7은 전주금형에 도금이 시작되면 정체역역에는 도금이 형성되지 않게 수직성장을 이루는 것을 설명하는 설명도이다.
도 8은 수직도금(11)이 진행됨과 동시에 정체영역(12)도 동시에 수직으로 높아지는 중간 과정을 설명하는 설명도이다.
도 9는 수직성장을 설명한다.
도 10은 본 발명의 수직성장 전주금형에서 성장된 전주가공물을 탈형시킨 제품의 단면도이다.
도 11은 일반적인 전주금형에서의 전주가공물의 성장상태를 설명하는 설명도이다.
도 12는 본 발명의 전주금형에 의한 수직성장한 전주가공물의 설명도이다.
도 13은 본 발명의 수직성장 전주금형에 대한 실시예이다.
도 14는 공간부에 형성된 충진물의 경사각에 대한 설명이다.
도 15는 같은 포물선을 가진 전주금형에서도 포물선의 깊이에 따라서 수직성장의 유무가 결정되는 것을 설명하는 설명도이다.

본 발명은 수직성장을 유도하는 전주가공물의 가공 방법과 그에 의한 전주가공물 및 전주금형에 대한 것이다. 본 발명의 가장 대표적인 전주가공물에는 메쉬를 들 수가 있다. 물론 메쉬뿐만 아니라 극히 미세한 미세회로와 멤스 가공기술을 포함한다. 본 발명에서의 전주가공물은 선폭과 높이가 주로 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터에 해당하는 것이 일반적이다. 본 발명에 사용되는 전주금형은 도전체 금형으로서 돌출부와 공간부로 구성된다. 공간부에는 비도전성 물질로 충진하며; 상기 비도전성 물질은 포물선 형상으로 충진되도록 한다.

본 발명의 전주금형을 사용하면 성장되는 전주가공물은 거의 수직으로 성장하는 것이 특징이다. 본 발명에서 비도전성 물질은 탄성체가 이상적이며 더욱 구체적으로는 실리콘을 주재료로 사용한다.

본 발명의 가장 대표적인 제품은 메쉬이다. 도전체로 구성되는 메쉬 금형에는 돌출부와 공간부를 구성된다. 상기 도전체 금형의 공간부에는 포물선 형상으로 비도전성 물질을 충진하고; 상기 도전체 금형에 전주가공을 실행하여 수직 성장되는 전주가공물을 형성하고; 상기 전주가공물을 상기 도전체 금형으로부터 탈형시켜 메쉬를 만든다.

이하에서는 도면을 바탕으로 자세히 설명한다.

도 1은 메쉬의 평면도이다. 메쉬는 인쇄나 필터 등의 제품으로 널리 사용되며 그 활용되는 용도는 다양하다. 이러한 메쉬는 4각, 6각(하니컴) 등의 다양한 형태로 제작이 된다. 종래에는 가는 금속선을 직조하여 메쉬를 제작하거나 에칭하여 제작을 하기도 하였다. 일반적으로 정밀 메쉬는 선폭이 가늘고 공간부가 크게 형성되는 것이 바람직하며, 메쉬의 두께는 두꺼워야 내구성을 가질 수가 있다. 본 발명에서는 이러한 메쉬를 기준으로 설명하는 실제 적용은 메쉬 뿐만 아니라 미세 형상의 전주가공물에 대하여 적용이 될 수가 있다. 본 발명에서는 주로 선폭과 두께가 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 정도의 정밀한 전주가공물을 대상으로 한다.

도 2는 본 발명이 전주금형에 대한 설명도이다.

수직성장을 하도록 하는 전주금형을 본 발명의 대상으로 한다. 본 발명에서 수직성장이란 정확히 수직으로 성장하는 것만을 의미하지 아니하며, 측면 방향으로 전주가공물의 성장은 작고, 높이 방향으로 전주가공물의 성장이 큰 것을 본 발명에서는 수직성장이라 정의한다.

본 발명에서의 전주금형은 수직성장이 가능하도록 하는 전주금형을 의미한다. 평판의 형상으로 되는 도전체 전주금형의 기판(4)에는 돌출부(2)가 형성된다. 돌출부는 물론 도전체이며 주로 상기 기판과 한살로 성장이 되는 것이 일반적이다. 상기 돌출불 사이 사이에는 공간부(3)가 형성된다. 상기 돌출부의 꼭지점은 균질한 평면부 또는 균질한 선의 형상으로 이루어진다. 상기 돌출부의 상부보다 하부가 두껍게 되면 구조적으로 안정성과 내구성이 개선된다.

도 3은 전주금형의 공간부에 포물선 형태로 비도전성 물질이 충진된 것을 설명하는 설명도이다. 공간부에 충진되는 물질은 비도전성 물질이다. 비도전성 물질을 코팅을 할 수도 있다. 본 발명에서는 탄성을 갖는 비도전성 물질은 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 탄성을 갖지 않는 비도전성 물질로 코팅 또는 충진하면, 전주가공이 진행될 때, 금속이온의 결합으로 인하여 비도전성 물질이 깨어지게 되어 금형의 내구성이 문제가 된다.

가장 대표적인 비전도성 탄성물질은 실리콘 소재라 할 수가 있다.

상기 공간부에 비도전성 물질을 충진하되 충진되는 형상은 포물선 형상으로 한다. 포물선 형상이라는 용어는 반드시 포물선만을 의미하는 것은 아니다. 대략적으로 포물선의 형상을 구성한다는 의미이다.

본 발명에선 돌출부의 상부에는 도금이 실시될 수가 있도록 비도전성 물질이 도포되지 않도록 한다. 돌출부의 측면부에는 도금이 되지 못하도록 비도전성 물질을 도포한다. 다양한 방법으로 돌출부의 측면부를 비도전성 물질로 도포를 할 수가 있다. 그 중에서 가장 대표적인 실시예를 포물선 형상으로 충진시키는 것을 들 수가 있다. 가장 중요한 요소는 도 3에서 보는 바와 같이, 돌출부의 상부의 끝부분에는 비도전성 물질의 두께가 ZERO에 가까와야 한다는 것이다.

도 4는 본 발명의 전주금형으로 도금을 시행하는 초기의 형상을 설명하는 설명도이다. 도금욕조에 본 발명의 전주금형을 넣게 되면 도금용액(7)이 본 발명의 전주금형을 에워싸게 된다.

본 발명에서는 도금욕조 내에서 도금용액은 전주금형에 대하여 유동을 하도록 한다. 이를 위하여 도금욕조 내에서 전주금형을 움직이게 할 수가 있다. 다른 방법으로는 전주금형은 정지하고 도금용액을 유동시킬 수가 있다.

도 5는 본 발명의 전주금형에 대한 도금용액의 유동성을 나타내는 설명도이다. 도금욕조 내에서 전주금형을 움직이면, 전주금형의 돌출부 부근의 도금용액은 유동을 하게 된다. 그러나 본 발명의 전주금형에서 포물선 형상에 위치되는 도금용액은 유동이 없이 정체하게 된다. 포물선 형상의 공간부에 있는 도금용액은 갇혀 있게 되어 흐름이 거의 정지된 상태 또는 흐름이 활발하지 않은 제한된 상태가 된다.

본 발명에서는 이 같은 도금용액이 정체되거나 흐름이 제한된 상태의 영역을 정체영역(8)이라고 정의한다.

본 발명에서는 돌출부와 돌출부의 간격이 극히 미소하며, 돌출부의 높이가 높은 경우, 공간부를 포물선 형상으로 도전성 물질로 충진하면 도금용액은 포물선에 갇혀서 움직임이 적을 수밖에 없다. 즉 정체영역이 된다.

도 6에서 도 9까지는 전주금형에 정체영역이 형성될 경우, 수직도금이 진행되는 것을 설명하는 설명도이다.

도 6, 도 7은 전주금형에 도금이 시작되면 정체역역에는 도금이 형성되지 않게 수직성장을 이루는 것을 설명하는 설명도이다. 돌출부의 측면방향으로는 금속의 성장이 이루어 지지 않고, 돌출부의 수직방향으로는 금속의 성장이 일어난다. 이를 수직성장이라 정의한다. 수직방향으로는 도금용액의 유동이 원활하므로 수직도금(9)이 진행되나, 수평방향으로는 도금이 진행되지 않는다. 수직도금에 의하여 금속성장부가 상부로 성장하면, 정체영역(10)도 상부로 높아지게 된다.

도 8은 수직도금(11)이 진행됨과 동시에 정체영역(12)도 동시에 수직으로 높아지는 중간 과정을 설명하는 설명도이다. 수직도금이 진행되면, 비전도성 물질로 충진이 되지 않더라도 정체영역이 생기므로 인하여 수평방향으로의 도금성장은 조금밖에 일어나지 않게 된다. 즉, 수직성장된 도금체가 정체영역을 높이는 구실을 하게되며, 정체영역에서는 새로운 도금용액이 공급되지 못하게 되므로 수평방향의 성장을 조금밖에 할 수가 없게 되는 것이다.

도 9는 수직성장을 설명한다. 수직도금(12)의 높이가 제품의 높이만큼 되고, 수직성장이 이루어지는 측면에는 정체영역(14)의 높이도 제품의 높임만큼 되는 것을 설명한다. 본 발명의 수직성장이 이루어지는 전주금형은 돌출부와 공간부의 크가가 작은 경우에 성립된다. 수직성장을 유도하게 하는 환경은, 돌출부와 공간부의 크기가 미세할수록 유리한다. 그리고 공간부의 깊이가 깊을수록 유리하다. 또한 공간부의 폭이 작을수록 유리하다. 수직성장을 유도하는 본 발명의 경우를 제외하고, 일반적으로는 돌출부의 옆에 있는 공간부에 도금용액의 유동이 존재하게 된다.

도 10은 본 발명의 수직성장 전주금형에서 성장된 전주가공물을 탈형시킨 제품의 단면도이다. 전주가공을 시작할 때, 전주금형에 이형층을 형성한다. 이러한 이형층의 이형효과로 탈형이 용이하게 진행된다. 전주가공이 진행되게 되면, 위쪽으로 갈 수록 측면성장도 점차 증가된다. 수직성장 전주금형을 사용하면, 측면성장이 상당히 억제되나, 완전히 없다는 것은 아니다.

본 발명에서의 수직성장의 의미는 전주가공이 진행됨에 따라, 수직방향의 성장이 크고, 수평방향의 성장이 작다는 것을 의미하며, 측면방향 즉 수평방향의 성장이 없다는 것은 아니다. 또한 전주가공물의 성장이 직선상으로 성장을 하지 않는다. 금속용액의 흐름속도, 금속용액의 성분, 돌출부의 크기, 공간부의 크기, 공간부에 충진된 비도전체의 깊이, 공간부에 충진된 비도전체의 형상과 성분에 따라서 다양한 결과가 나타난다.

본 발명은 이런 저런 환경과 조건에도 불구하고, 전주가공이 수평성장의 크기는 작고 수직성장의 크기가 커서, 그 결과물을 제품으로 활용할 수가 있게 하는 기술이다.

수직 성장된 전주가공물의 단면도를 보면, 엄밀하게는 제품의 높이 방향으로 전주가공물이 올라갈수록 폭방향의 성장은 크게 된다. 경우에 따라서는 금속용액의 유동속도와 기타 다른 요인에 의하여 폭방향으로 마이너스 성장을 하는 경우도 발생할 수가 있다. 그러나 본 발명에서의 수직성장법을 사용하면 폭방향의 성장을 많이 억제하고 수직방향의 성장을 이룰 수 있는 효과가 있다.

도 11은 일반적인 전주금형에서의 전주가공물의 성장상태를 설명하는 설명도이다. 공간부를 충진하는 비도전체(17)가 수평으로 충진된 상태에서는 전주가공물(16)은 수평 및 수직으로 동시성장을 하게된다.

도 12는 본 발명의 전주금형에 의한 수직성장한 전주가공물의 설명도이다. 공간부에 충진된 비도전체의 형상에 따라, 돌출부의 폭과 공간부의 폭에 따라, 포물선의 깊이에 따라 즉 정체영역에서의 도금용액의 유동성의 여부에 따라, 도금용액의 유동속도에 따라, 다양한 형태로 전주가공물(18)이 얻어진다. 그러나 이러한 실시예 (A),(B),(C),(D)이외의 다양한 형태가 가능하며, 본 발명에서는 이들 모두를 수직성장한 전주가공물이라 정의한다. (D)의 전주가공물은 전주가공물이 처음 성장을 시작할 때, 비전도성 물질을 따라 하부 및 측부방향으로도 전주가공이 동시에 진행된 것을 의미한다. 본 발명에서는 이를 하부성장부(19)라 정의한다.

본 발명에 의한 전주가공물은 상기 하부성장부를 갖는 경우가 많다. 그러나 이러한 하부성장부를 가능한 억제할 수가 있도록 충진물의 형상, 도금용액의 속도, 공간부의 폭, 포물선의 깊이 등을 변경한다.

대부분의 경우 정체영역을 만들기 위하여 비도전성 물질을 공간부에 코팅하거나 충진을 시킨다. 비도전성 물질을 충진하는 경우 포물선 형태로 충진을 시키는 것이 가장 용이하다. 일반적으로 이러한 금형을 통하여 전주가공을 시작하면, 성장된 전주가공물(18)은 수직성장을 위주로 하여 수평성장과 하부성장이 조금씩 동반되는 것은 물론이다.

도 13은 본 발명의 수직성장 전주금형에 대한 실시예이다. 도전체 기판에 돌출부와 공간부가 형성되며, 상기 공간부에 비도전성 물질이 충진된다. 비도전성 물질은 실리콘을 대표적인 물질로 하며, 불소수지 등의 다른 물질도 사용이 가능하다.

충진된 비도전성 물질의 형상은 가장 대표적인 것이 포물선 형상이며, 포물선의 깊이가 깊을수록 수직성장의 효과는 탁월하다.

본 발명에서는 충진되는 비전도체 물질이 반드시 포물선 형상으로 충진을 하여야만 하는 것은 아니다. 그러므로 본 발명에서 포물선 형상으로 구성을 하다는 용어는 반드시 포물선의 형태만을 의미하는 경우도 있고, 포물선을 포함한 다른 형태를 대표하여 표현하는 경우도 동시에 의미를 한다고 정의한다.

도 (A)는 포물선 형상(22)으로 공간부(21)가 충진된 것을 나타낸다. 포물선의 깊이가 깊을수록 수직성장의 효과는 탁월하다. 돌출부(20)는 전체에 있어서 같은 높이, 같은 형상을 유지할수록 균일한 성장을 할 수가 있다.

그러나 도 (B). (C)와 같이 도포되는 도전성 물질의 형상이 반드시 포물선으로만 이루어져야 하는 것은 아니다. 공간부의 전체벽에 도전체가 노출이 되지 않도록 도포하는 것(24,26)이 중요하다. 그리고 이같이 도포된 공간부의 깊이가 깊을수록 효과가 탁월하다.

도 (C)에서와 같이 공간부에 형성된 비도전체가 돌출부로부터 시작되는 경계부는 급격하게 경사각(25)을 형성을 할 수도 있다.

도 (C)에서와 같이 공간부에 형성된 비도전체가 돌출부로부터 바로 경사각을 형성하는 것이 아니라, 돌출부에서와 같은 평면으로 비도전체를 유지하는 중간부(23)를 존재하게 하며, 상기 중간부의 끝에서 급격하게 경사각을 형성시킬 수도 있다. 즉 비도전성 물질을 충진하는 기법에 따라서 중간부(23)가 생길 수도 있다.

도 14는 공간부에 형성된 충진물의 경사각에 대한 설명이다. 돌출부와 돌출부 사이에 형성되는 공간부에 비도전성 물질을 충진함에 있어서, 경사각은 중요한 역할을 한다. 경사각이 너무 완만하면, 전도체인 돌출부를 중심으로 전주가공이 시작되면서 점차 측면으로 전주가공물이 성장을 진행하게 된다. 또한 경사각이 너무 완만하면 도금용액의 유동이 비도전성 물질이 충진되어진 공간부에서도 활발하게 진행이 되게 된다. 이러한 요인들은 전주가공물의 수직성장과 함께 수평성장도 동시에 진행하게 하는 요인이 된다.

본 발명에서는 공간부를 충진할 때, 돌출부와 돌출부 사이의 공간부의 중앙지점이 가장 깊은 공간부 영역이 된다. 이 중앙 지점의 깊이가 깊을수록 수직성장에 도움이 된다. 즉 포물선의 깊이가 깊으면 깊을수록 수직성장에 도움이 되는 것을 의미한다. 이 말은 곧 정체영역이 확실하게 성립하는 것을 의미한다.

도 (A)는 돌출부에서 바로 급격한 경사면을 나타내며, 도 (B)는 중간부를 거쳐서 급격한 경사면을 이룸을 설명한다.

도 15는 같은 포물선을 가진 전주금형에서도 포물선의 깊이에 따라서 수직성장의 유무가 결정되는 것을 설명하는 설명도이다. (A)의 경우는 포물선(29)의 깊이가 얕아서 도금용액이 공간부에서 유동이 되는 형상이며, 수평성장도 발생 되는 것을 의미한다. (B)의 경우에는 포물선(30)의 깊이가 깊어서 도금용액이 공간부에서 유동하지 않게 되며, 이로 인하여 수평성장이 억제되는 것을 설명한다.

(C)의 경우에는 꼭 포물선의 형상이 아닌 임의형상(31)이라 하더라도 정체영역이 발생되면 수직성장이 생기지 않는 것을 설명하며, 비도전성 물질의 충진 또는 코팅도 본 발명에 속한다. 코팅의 경우에는 임의형상으로 볼 수가 있다. 이러한 것도 본 발명에서는 포물선 형태란 용어로 포함시킨다.

도 16은 돌출부의 높이, 돌출부와 이웃하는 돌출부와의 간격에 의한 수직상승에 대한 것을 설명하는 설명도이다. 공간부에 비도전체로 돌출부의 벽면에만 코팅을 한다고 가정을 하면, 돌출부의 측면에는 전주도금이 실행이 되어지지 않는다. 그러나 이러한 경우에도 공간부에는 정체영역이 생길 수도 있고, 생기지 않을 수도 있다. 본 발명은 공간부에 정체영역이 생기게 되어 수평성장이 일어나지 않도록 하는 것이 목적이다. 돌출부와 돌출부와의 간격(b)이 미세하고, 돌출부의 높이(h)가 높다면 용이하게 정체영역이 형성된다. 본 발명에서 미세하다는 것은 수 마이크로미터를 의미한다. 극히 좁은 간격에서 도금용액이 갇혀서 유동이 없게 되기 때문이다. 간격 (b)와 높이 (h)는 일의적으로 수치를 정의할 수가 없다. 도금용액의 흐름속도도 관련이 되며, 많은 상대적인 관련요소가 있어서 일의적으로 표현이 될 수는 없다. 그러나 본 발명은 공간부에 비도전성 물질을 충진 또는 코팅하고 정체영역이 발생하는 것을 특징으로 한다. 전주가공물은 수평성장은 거의 하지 않고, 수직성장이 되게 하는 것을 특징으로 한다. 전주가공물이 수직성장이 됨에 따라 정체영역도 상부로 함께 상승하는 것을 특징으로 한다.

도 17은 하부성장부의 제거공정에 대한 설명도이다. 본 발명의 전주금형에 전주가공을 실시하여 얻어진 수직성장 전주가공물의 하부성장부는 필요시 후가공을 하여 제거한다. 이러한 하부성장부의 제거를 통하여 그 표면을 평탄하게 하거나 매끄럽게 하는 후가공을 진행한다.

하부성장부를 제거하기 위한 가공 공정은 다양하다. 가장 대표적인 방법으로는 전해공정을 사용하거나, 에칭공정을 사용하거나, 기계적 연마공정을 사용한다.

상기 하부성장부를 제거하면, 전주가공물이 매쉬 또는 필터의 경우에 개구도가 훨씬 개선되는 효과를 낼 수가 있다. 왜냐하면 하부성장을 하면 측면성장도 동시에 이루어 져서 메쉬, 필터의 개구도를 많이 좁아지기 때문이다.

하부성장부는 뾰쪽한 형상으로 돌출된 모습이므로 이 부분에 전기가 집중되므로 에칭 또는 전해가 용이하게 진행된다.

도 (A)는 본 발명의 전주금형(33)을 통하여 수직성장된 전주가공물(32)를 제작한다. 도 (B)는 전주금형에서 하부성장부(34)를 갖는 전주가공물을 탈형한다.

도 (C)는 전주가공물(36)의 하부성장부 평면과 반대의 평면에 차단판(35)를 위치시킨다. 도 (D)는 에칭공정 또는 전해공정을 실행하여 예리한 단부를 갖는 하부성장부를 제거하여 큰 개구 전주가공물(38)을 제작한다. 물론 기계적인 연마를 통하여 제거할 수도 있다. 그 후에 자판판(37)를 제거한다.

도 (E)는 큰 개구 전주가공물(39)를 얻게되는 것을 나타낸다. 전주가공물이 메쉬 또는 필터 또는 그물망 형상의 제품일 경우에는 개구도를 크게 개선시킬 수가 있게 된다.

도 18은 금속으로 된 얇은 망체와 도전체 판을 적층한 상태를 설명하는 설명도이다.

이는 금속으로 된 얇은 판상의 망 구조물의 두께를 증가시키는 방법을 설명한다. 본 발명에서 금속으로 된 얇은 망체는 다양한 형태로 구성 가능하다. 망체 또는 망 구조물이란 일반적으로 메쉬, 필터 등과 같은 형태를 가진다. 이들은 대부분 내부에 공간이 형성된 셀들이 서로 연결된 구조이며, 상기 셀들은 상호 간에 전기적으로 연결 가능한 형태로 구성되는 것이 일반적이다.

판상의 망 구조물에서 셀을 구성하는 금속 선 폭은 가늘게 하며, 개구도를 좋게하기 위하여 공간부는 크게 하는 것이 필요한 경우가 많다. 이런 경우 제품의 강도를 증가시키기 위하여 망 구조물의 두께를 증가시킬 필요성이 제기된다.

즉 망 구조물 또는 망 체의 선 폭을 가늘게 하며, 망 구조물의 두께를 증가시키는 것이 필요하다. 이를 위하여 본 발명에서는 2단계의 공정을 제시한다.

먼저, 얇은 두께를 가지는 망 구조물을 형성한다. 이 단계에서 본 발명에서 제시한 수직성장 전주금형을 사용할 수가 있다. 또 다른 형태로는 얇은 금속 박박에 에칭가공을 통하여 구멍을 형성하여 망 구조물을 만들 수가 있다.

이상과 같이 얇은 두께를 가지는 망 구조물을 만든 후에는 선 폭의 증가를 최대로 억제를 하고 두께의 증가를 위한 가공작업을 실시한다. 선 폭의 증가는 최소화하고 두께의 증가를 시키기 위한 공법을 수직성장공법이라 정의한다.

이를 위하여, 도 (A)와 같이 금속으로 된 얇은 판상의 망 구조물(40)과 도전체 판(41)을 적층한다. 그리고 망 구조물 또는 망 체와 도전 체 판은 전기적으로 통전이 되도록 연결을 한다.

도 (B)는 망구조물의 단면을 설명하는 설명도이다. 망구조물의 단면(42)을 보면, 선 폭이 작고 개구부가 넓게 구성된 것이 일반적이다. 그리고 망 체의 두께는 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터가 일반적이다.

망 체의 선 폭 역시 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터의 것이 일반적이다.

도 19는 얇은 판 상의 망 구조물과 도전체 판을 적층한 도금체에 전주가공을 실행하는 것을 설명하는 설명도이다.

금속으로 된 얇은 판상의 망 구조물(44)과 도전체 판(45)을 적층하여 구성하되, 상기 망 구조물과 상기 도전체 판은 전기적으로 연결하여 도금체를 이루게 한다. 상기 도금체를 전주욕조에 넣어 도금을 실행한다. 도금 실행 후, 상기 금속으로된 얇은 판상의 망 구조물을 도전체 판에서 분리한다.

도금이 진행되는 동안 금속이온은 상기 도금체를 향하여 이동을 한다. 특히 도전체 판(45)의 면적이 넓기 때문에 금속이온의 대부분은 도전체 판에 도금되어 진다.

이동되는 금속이온의 일부가 망구조물의 상부와 하부에 도금이 이루어진다. 상기 망구조물의 측면부에도 소량의 도금이 이루어지지만 주로 상기 망구조물의 상부와 하부에 도금이 이루어지게 된다. 본 발명에서는 이를 또 다른 형태의 수직성장이라 칭한다.

도 20는 전주가공을 마친 도금체에 대한 설명도이다.

일정시간 도금체에 도금을 진행한 후, 욕조에서 꺼내어 보면, 망구조물(46)의 상부와 하부에 도금층이 두텁게 형성된 것을 알 수가 있다. 또한 도전체 판(49)의 상부에도 도금층이 형성된 것을 알 수가 있다. 상기 도전체 판의 측면과 하부에는 도금이 진행되지 않도록 절연막을 형성한다.

도 21은 수직성장된 망 구조물에 대한 설명도이다. 도금체에서 망구조물(51)을 분리한다. 상기 망구조물은 상부와 하부에는 도금층(50)이 두텁게 형성되나, 측면에는 상대적으로 적은 량의 도금이 형성된다. 이것은 메쉬 또는 필터에서 개구도를 줄이지 않고 두께를 증가시키는 수직성장 공법이라 할 수가 있다.

상기의 망 구조물은 수직성장 전주금형을 통하여 성장시킨 전주가공물이거나, 얇은 금속박판에 에칭을 통하여 형성할 수가 있다.

본 발명은, 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 여러 가지 치환 변형이 가능하므로, 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에만 한정되는 것은 아니다.

2: 돌출부
3: 공간부
4: 기판

Claims (17)

1. 전주금형을 사용하여 수직 성장시킨 전주가공물의 제작방법에 있어서,
   도전체 금형에는 돌출부와 공간부를 구성하고; 상기 공간부에는 비도전성 물질로 충진 또는 코팅을 하며; 상기 비도전성 물질은 포물선 형상으로 충진시켜 수직성장 전주금형을 제작하며;
   상기 수직성장 전주금형에 전주가공을 실행하여 전주가공물을 수직으로 성장시키고, 상기 수직 성장된 전주가공물을 상기 수직성장 전주금형으로부터 탈형하는 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물의 제작방법.
2. 제 1항에 있어서, 비도전성 물질은 탄성체이며, 상기 탄성체는 공간부에서 정체영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 수직 성장 전주가공물의 제작방법.
3. 제 1항에 있어서, 수직 성장한 전주가공물은 하부성장부를 갖는 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물의 제작방법.
4. 제 1항에 있어서, 비도전성 물질은 실리콘인 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물의 제작방법.
5. 제 3항에 있어서, 하부성장부를 전해공정 또는 에칭공정 또는 연마공정으로 제거하는 것을 특징으로 전주금형을 사용하여 수직 성장시킨 전주가공물의 제작방법.
6. 전주금형을 사용하여 수직 성장시킨 전주가공물의 제작방법에 있어서,
   도전체 금형에는 돌출부와 공간부를 구성하고; 상기 공간부에는 비도전성 물질로 충진 또는 코팅을 하며; 상기 비도전성 물질은 포물선 형상으로 충진시켜 수직성장 전주금형을 제작하며;
   상기 수직성장 전주금형에 전주가공을 실행하여 전주가공물을 수직으로 성장시키고, 상기 수직 성장된 전주가공물을 상기 수직성장 전주금형으로부터 탈형한 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물.
7. 제 6항에 있어서, 비도전성 물질은 탄성체이며, 상기 탄성체는 공간부에서 정체영역을 형성하는 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물.
8. 제 6항에 있어서, 수직 성장한 전주가공물은 하부성장부를 갖는 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물.
9. 제 6항에 있어서, 비도전성 물질은 실리콘인 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물.
10. 제 6항에 있어서, 하부성장부를 전해공정 또는 에칭공정 또는 연마공정으로 제거하는 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물.
11. 제 6항에 있어서, 전주가공물의 형상이 사각 또는 육각 또는 원형인 것을 특징으로 수직 성장 전주가공물.
12. 금속으로 된 얇은 망체와 도전체 판을 적층하여 구성하되, 상기 망체와 상기 도전체 판은 전기적으로 연결하여 하나의 도금체를 이루며;
    상기 도금체를 전주욕조에 넣어 도금을 실행하며;
    도금 실행 후, 상기 금속으로 된 얇은 망체를 도전체 판에서 분리하는 것을 특징으로 하는 수직성장 전주가공방법.
13. 제 12항에 있어서, 금속으로 된 얇은 망체는 수직성장 전주금형을 통하여 성장시킨 전주가공물인 것을 특징으로 하는 수직성장 전주가공방법.
14. 제 12항에 있어서, 금속으로 된 얇은 망체는 얇은 금속박판에 에칭을 통하여 망을 형성한 것을 특징으로 하는 수직성장 전주가공방법.
15. 금속으로 된 얇은 망체와 도전체 판을 적층하여 도금체를 형성하며, 상기 망체와 상기 도전체 판은 전기적으로 연결하여 하나의 도금체를 이루며;
    상기 도금체를 전주욕조에 넣어 도금을 실행하며;
    도금 실행 후, 상기 금속으로된 얇은 망체를 도전체 판에서 분리한 것을 특징으로 하는 수직성장 전주가공물.
16. 제 12항에 있어서, 금속으로 된 얇은 망체는 수직성장 전주금형을 통하여 성장시킨 전주가공물인 것을 특징으로 하는 수직성장 전주가공물.
17. 제 12항에 있어서, 금속으로 된 얇은 망체는 얇은 금속박판에 에칭을 통하여 망 구조물을 형성한 것을 특징으로 하는 수직성장 전주가공물.
    
    
    
    

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