KR20190001713A - Method of inducing vertical groth in electroforming - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전주가공을 하는 기술에 대한 발명이다. The present invention relates to a technique for performing electroforming.
특히 전주가공물이 수직성장을 하도록 하는 기술이다. In particular, it is a technology that allows the workpiece to be vertically grown.
본 발명에서 도금되는 전주가공물은 도금용액 안에서 전주금형에 의하여 성장한다. 본 발명은 수직성장이 가능하도록 하는 전주금형과 상기 전주금형을 통하여 수직 성장된 전주가공물을 포함한다. In the present invention, the electroformed workpiece to be plated is grown by the electroforming die in the plating solution. The present invention includes an electroforming die capable of vertical growth and a electroformed workpiece vertically grown through the electroforming die.
또한 전주금형 및 수직 성장된 전주가공물을 만드는 가공방법을 포함한다.It also includes processing methods for making electroforming molds and vertically grown electroforming workpieces.
수직성장된 전주가공물의 가장 대표적인 것은 메쉬, 필터 등을 들 수가 있다.Mesh, filter and the like are the most representative examples of vertically grown electroforming workpieces.
본 발명의 수직성장 마스터를 사용하면 전주가공물은 주로 높이 방향(수직방향)으로 성장을 하며, 폭방향(수평방향)의 성장은 제약된다.When the vertical growth master of the present invention is used, the pole workpiece mainly grows in the height direction (vertical direction), and growth in the width direction (horizontal direction) is restricted.
이같이 폭 방향에 비하여 상대적으로 높이방향으로 성장이 두드러진 것을 본 발명에서는 수직성장이라 정의한다. In the present invention, vertical growth is defined as the growth in the height direction relative to the width direction.
도금되는 전주가공물은 전주금형에 의하여 도금용액 안에서 성장한다. The electroplated workpiece is grown in the plating solution by the electroforming die.
본 발명에서, 도금 시에 도금되는 금속이 수직성장이 가능하도록 하는 전주금형을 수직성장 마스타라 칭하며, 상기 수직성장 마스타를 통하여 수직 성장된 것을 수직성장 전주가공물이라 칭한다.In the present invention, the electroforming die that allows the plated metal to grow vertically during plating is referred to as a vertical growth master, and the vertically grown master through the vertical growth master is referred to as a vertical growth electroforming workpiece.
본 발명은 수직성장 마스터와 수직성장 전주가공물 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical growth master and a vertically growing electrothermal workpiece and a manufacturing method thereof.
수직성장 전주가공물이 메쉬, 필터, 미세회로 등이 될 수가 있다. The vertically grown electroconductive workpiece can be a mesh, a filter, or a microcircuit.
종래의 전주가공물은 도금용액 속에 도전체로 이루어진 전주금형을 넣고, 상기 도전체 전주금형에 전기를 부가하면 도금이온이 이동하여 상기 금형에 전주가공물이 도금된다. In a conventional electroconductive workpiece, an electroforming die made of a conductor is placed in a plating solution, and when electric power is applied to the electroplating electroforming die, plating ions move and the electroforming workpiece is plated on the die.
원하는 형상과 두께로 전주가공물이 만들어지면 상기 전주가공물을 도전체 금형으로 부터 분리시켜 목적물을 제작한다. When the electroformed workpiece is made of the desired shape and thickness, the electroformed workpiece is separated from the conductive mold to produce the object.
일반적으로 도전체 금형에 전주가공을 실행하게 되면, 전주 가공물은 폭방향, 높이방향으로 동시 성장을 하게 된다. Generally, when electroforming is performed on a conductive metal mold, the electroformed workpiece simultaneously grows in the width direction and the height direction.
이러한 도금의 성장방향을 인위적으로 제어를 한다는 것은 용이한 일이 아니다. It is not easy to artificially control the growth direction of such plating.
본 발명에서는 도금물이 높이방향의 성장은 활발히 진행되게 하나, 폭방향의 성장은 억제하는 것이 특징이다. In the present invention, the plating material is actively grown in the height direction, but growth in the width direction is suppressed.
메쉬의 경우, 개구도를 크게 하려면 작은 선폭을 구성하여야 한다. 선폭이 작은 상태에서 메쉬의 지지력을 크게 하기 위하여서는 두께를 증가시켜야 한다.In the case of a mesh, a small line width is required to increase the aperture. In order to increase the supporting force of the mesh in a small line width, the thickness must be increased.
본 발명은 선폭의 증가는 최소화하며, 두께의 증가는 최대화시키고자 전주가공물의 생산에 접합한 기술이다.The present invention is a technique that minimizes an increase in line width and is bonded to the production of a poles workpiece to maximize an increase in thickness.
일반적으로 도전체 전주금형에 전주가공을 실행하게 되면, 전주 가공물은 폭방향, 높이방향으로 동시 성장을 하게 된다. Generally, when electroforming is carried out on the conductive electroforming die, the electroforming workpiece simultaneously grows in the width direction and the height direction.
전주가공물의 특징에 따라 성장을 제어할 수가 있도록 하는 것을 본 발명의 해결과제로 한다. It is an object of the present invention to enable growth to be controlled in accordance with the characteristics of a preform workpiece.
본 별명은 특히 성장된 도금물을 두껍게 만들 수가 있도록 한다. This alias makes it particularly possible to thicken the grown plating.
폭 방향으로의 성장은 작게 하며, 높이 방향으로의 성장은 극대화하여 가공결과물의 두께를 두껍게 만드는 것이다. The growth in the width direction is made small, and the growth in the height direction is maximized to thicken the resultant product.
이러한 공법을 사용하면, 극히 미세한 회로, 극히 미세한 메쉬 등과 같이 전주가공물을 용이하게 생산할 수가 있게 된다. By using such a method, it is possible to easily produce a polished work such as an extremely fine circuit, an extremely fine mesh, and the like.
일반적으로 도금물의 크기가 정밀하며 수 마이크로미터의 크기가 경우에는 도금물의 성장을 제어할 수가 너무나 어렵다. Generally, it is too difficult to control the growth of the plating when the size of the plating is precise and the size is several micrometers.
따라서 이런 경우 대부분은 에칭을 통하여 제품을 생산한다. 에칭으로 제품을 만들고자 할 때는 에칭하는 모재의 두께가 제품의 두께가 된다. Therefore, most of these cases produce products through etching. When making a product by etching, the thickness of the base material to be etched becomes the thickness of the product.
그러나 제품의 크기가 미세한 수치를 가지면서 두꺼운 제품을 에칭하는 경우에는 에칭 특성에 의하여 원하는 형상과 크기를 제작하는 것에 한계를 가진다.However, when a thick product is etched while the size of the product is small, there is a limitation in manufacturing a desired shape and size by etching characteristics.
그러나 본 발명의 공법을 활용하면, 종래의 에칭공법에 의해 제작이 불가능 하였던 제품의 생산도 가능케 된다.However, by utilizing the method of the present invention, it is possible to produce a product which was impossible to manufacture by the conventional etching method.
감광재를 통하여 격벽을 형성한 뒤, 상기 격벽 안에 전주가공을 실시하여 원하는 형상을 만드는 전주가공의 방법과도 본 발명은 구별된다. The present invention is also distinguished from a method of electropolishing by forming a partition through a light-sensitive material and then forming a desired shape by subjecting the partition wall to electrification.
감광재를 사용한 전주가공법은 매 제품의 생산마다 노광과 현상의 공정을 거쳐서 제품을 제작한다. In the electroforming process using a photosensitive material, a product is manufactured through the steps of exposure and development for each production of each product.
그러나 수직성장 마스타를 사용하는 본 발명은 격벽을 형성하지 않고, 제품을 만드는 특징이 있다. However, the present invention using vertical growth masters has the feature of making products without forming partition walls.
본 발명의 수직성장 마스타를 도금욕조에 넣고 전기를 통하게 하여 도금을 실행한다. 그리고 일정시간이 경과한 후, 원하는 두께의 도금층이 형성되면 상기 수직성장 마스타로부터 상기 도금층을 이탈한다. The vertical growth master of the present invention is placed in a plating bath, and electricity is applied to perform plating. After a predetermined time has elapsed, if a plating layer having a desired thickness is formed, the plating layer is separated from the vertical growth master.
이탈된 도금층이 원하는 제품이 된다. The separated plated layer becomes the desired product.
제품을 이탈시킨 수직성장 마스타에 도금욕조에서 다시 전기를 통하게 하면 도금층이 새로 성장하게 된다. 원하는 두께로 도금층이 성장하면 상기 도금층을 다시 이탈시켜 새로운 제품을 얻는다.When the vertical growth masters detached from the product are turned on again in the plating bath, the plating layer is newly grown. When the plating layer grows to a desired thickness, the plating layer is removed again to obtain a new product.
이같이 본 발명의 수직성장 마스타를 사용하면, 격벽을 만들기 위하여 감광재를 사용하여 노광, 현상을 하는 공정이 일체 필요 없게 된다.Thus, when the vertical growth master of the present invention is used, there is no need to perform any process of exposing and developing using the photosensitive material in order to form the barrier ribs.
본 발명의 수직성장 마스타는 생산성이 탁월하며, 생산원가가 저렴하다.The vertical growth master of the present invention is excellent in productivity and low in production cost.
극히 미세한 회로, 극히 미세한 메쉬 등과 같이 제품을 얻고자 할 때, 종래에는 주로 에칭으로 가공을 하였다. In order to obtain a product such as an extremely fine circuit, an extremely fine mesh and the like, conventionally, etching was mainly performed.
그러나 에칭공법으로 제품을 만들면 에칭되는 방향을 인위적으로 제어를 할 수가 없다. However, it is impossible to artificially control the etching direction when a product is manufactured by an etching method.
미세회로에 있어서, 가공되는 모재의 두께가 두껍고, 가공하고자 하는 회로의 선폭이 가늘며, 또한 회로의 피치가 작을 경우에는 에칭의 공법으로 제작이 불가하다. In a microcircuit, when the thickness of the base material to be processed is thick, the line width of the circuit to be processed is small, and the pitch of the circuit is small, etching can not be performed.
에칭은 수직방향으로 에칭이 진행됨과 동시에 폭 방향으로도 동시에 에칭이 진행된다. The etching progresses in the vertical direction and the etching proceeds simultaneously in the width direction.
물론 일반적인 전주가공에서도 동일한 문제가 발생한다. Of course, the same problem also occurs in general electric pole machining.
전주금형으로부터 도금이 시작이 되면, 도금은 높이방향으로 성장도 되지만 폭 방향으로의 성장도 하게 된다. When the plating starts from the electroforming mold, the plating can grow in the height direction but also grow in the width direction.
본 발명을 미세회로의 제작에 적용할 경우, 가공되는 회로의 두께가 두껍고, 가공하고자 하는 회로의 선폭이 가늘며, 또한 회로의 피치가 작을 경우에도 제작이 가능하다. When the present invention is applied to fabrication of a microcircuit, fabrication is possible even when the thickness of the circuit to be processed is thick, the line width of the circuit to be processed is small, and the pitch of the circuit is small.
이는 본 발명의 기술을 적용하면 이러한 미세회로도 용이하게 제작이 된다. Such a microcircuit can be easily manufactured by applying the technique of the present invention.
미세회로를 제작하는 본 발명의 수직성장 마스타로부터 성장되는 전주가공물은 폭 방향의 성장은 제어되고, 높이 방향으로는 활발한 성장이 일어난 제품을 얻을 수가 있다.In the case of a preprocessed workpiece grown from the vertical growth master of the present invention for manufacturing a microcircuit, the growth in the width direction is controlled, and the product in which the growth is actively progressed in the height direction can be obtained.
본 발명은 극히 미세한 회로의 형성과 극히 미세한 구조물을 만드는 멤스 기술에 적용된다. The present invention is applied to MEMS technology which makes extremely fine circuit formation and extremely fine structures.
본 발명에서 극히 미세하다고 칭하는 것은 일반적으로 수백 마이크로미터 이하, 수십 마이크로미터 이하, 수 마이크로미터의 크기를 지칭하는 것으로 한다. What is referred to as extremely fine in the present invention is generally referred to as a size of several hundred micrometers or less, several tens of micrometers or less, and a size of several micrometers.
그러나 전주가공물의 형상에 따라서 수백 마이크로미터 이상의 가공물에도 적용이 가능함은 물론이다. However, it goes without saying that the present invention can be applied to a workpiece of several hundreds of micrometers or more depending on the shape of the electric pole workpiece.
본 발명은 전주가공물의 성장을 위하여 제공되는 금속이온이 수직방향으로는 원활하게 공급이 되나, 수평방향으로는 공급이 원활하지 못하도록 제한하는 기술이다. The present invention is a technology for restricting supply of metal ions provided for the growth of electrostatic workpieces smoothly in the vertical direction but not smoothly in the horizontal direction.
본 발명은 전주도금에서 도금되는 도금층의 성장방향이 높이 방향으로 원활하게 성장하도록 하나, 폭 방향으로의 성장은 제어를 하도록 하는 것이다. In the present invention, the growth direction of the plating layer plated in the electroplated plating is smoothly grown in the height direction, but the growth in the width direction is controlled.
이러한 폭 방향으로의 성장을 제어하는 요인으로는 후술되는 정체영역의 존재에 의하여 발생하게 된다. 정체영역은 폭방향의 성장을 제어하는 기능을 한다.This growth in the width direction is caused by the presence of the stagnation region described later. The stagnation region functions to control the growth in the width direction.
본 발명에서 높이 방향으로의 도금이 성장됨과 함께 정체영역도 함께 높이 방향으로 성장한다.In the present invention, the plating in the height direction is grown, and the stagnation region also grows in the height direction.
따라서 도금은 높이 방향으로 성장을 하지만 정체영역도 함께 높이 방향으로 성장함에 의하여 폭 방향으로는 성장제어는 계속 유지가 된다. Therefore, the plating grows in the height direction, but the growth region also grows in the height direction, so that the growth control is maintained in the width direction.
정체영역도 도금물의 성장에 따라서 계속적으로 성장되는 것이 본 발명의 특징이다.It is a feature of the present invention that the stagnant region is continuously grown in accordance with the growth of the plating material.
본 발명에서 정체영역을 형성하기 위하여, 수직성장 마스타 금형의 공간부에는 비도전성 물질이 코팅 또는 충진 또는 도포가 된다. In order to form the stagnation region in the present invention, a non-conductive material is coated, filled or applied to the space portion of the vertically grown master mold.
비도전성 물질을 충진할 때, 공간부 전체가 비도전성 물질로 충진되는 것이 아니다. 공간부의 벽면과 저면을 따라서 비도전성 물질이 얇게 충진되는 것이 바람직하다. 가장 대표적인 충진형태로는 포물선 형태를 들 수 있다.When the non-conductive material is filled, the entire space portion is not filled with the non-conductive material. It is preferable that the non-conductive material is filled thinly along the wall surface and the bottom surface of the space portion. The most typical filling type is a parabolic shape.
수직성장을 가능하게 하는 전주금형을 본 발명에서는 수직성장 마스타라 칭한다. The electroforming die capable of vertical growth is referred to as a vertical growth master in the present invention.
도 1은 메쉬의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 전주금형(수직성장 마스터)에 대한 설명도이다.
도 3은 전주금형의 공간부에 포물선 형태로 비도전성 물질이 충진된 것을 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 전주금형으로 도금을 시행하는 초기 형상을 설명하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 전주금형에 대한 도금용액의 유동성을 설명하는 설명도이다.
도 6, 도 7은 전주금형에 도금이 시작되면 정체역역에는 도금이 형성되지 않은 상태로 수직성장을 이루는 것을 설명하는 설명도이다.
도 8은 수직도금(11)이 진행됨과 동시에 정체영역(12)도 동시에 수직으로 높아지는 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 포물선의 깊이에 따라 수직성장의 유무가 결정되는 것을 설명하는 설명도이다.
도 16은 돌출부의 높이, 이웃하는 돌출부와의 간격에 따른 수직성장의 내용을 설명하는 설명도이다. 1 is a plan view of a mesh.
Fig. 2 is an explanatory view of the electroforming die (vertical growth master) of the present invention.
3 is an explanatory view for explaining that a space of the electroforming die is filled with a non-conductive material in a parabolic shape.
Fig. 4 is an explanatory view for explaining an initial shape for performing plating with the electroforming die of the present invention. Fig.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the fluidity of the plating solution for the electroforming die of the present invention. FIG.
Figs. 6 and 7 are explanatory diagrams illustrating that vertical growth is performed in a state where plating is not formed in the static region when plating is started in the electroforming mold.
8 is an explanatory view for explaining the process of vertically increasing the
Figure 9 illustrates vertical growth.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a product obtained by demoulding a polished workpiece grown in a vertical growth electroforming die of the present invention.
11 is an explanatory view for explaining a growth state of a polished workpiece in a general electroforming die.
12 is an explanatory view of a vertically-grown electroforming workpiece by the electroforming die of the present invention.
13 is an embodiment of the vertical growth electroforming die of the present invention.
14 is an explanatory view of the inclination angle of the filling material formed in the space portion.
Fig. 15 is an explanatory view for explaining whether vertical growth is determined depending on the depth of a parabola. Fig.
16 is an explanatory view for explaining the contents of the vertical growth according to the height of the protrusions and the distance between adjacent protrusions.
본 발명은 수직성장을 유도하는 수직성장 마스터의 제작방법과 수직성장 전주가공물의 제작방법에 대한 것이다. 물론 본 방명의 수직성장 마스터 수직성장 전주가공물도 포함한다. The present invention relates to a method of manufacturing a vertical growth master for inducing vertical growth and a method of manufacturing a vertical growth electric workpiece. Of course, this project also includes vertically grown master vertical growth preforms.
본 발명의 가장 대표적인 전주가공물에는 메쉬, 필터 등을 들 수가 있다. The most typical prismatic workpiece of the present invention includes a mesh, a filter, and the like.
물론 메쉬 뿐만 아니라 극히 미세한 미세회로와 멤스 기술을 포함한다. Of course, it includes not only meshing but also microscopic microcircuits and MEMS technology.
본 발명에서의 전주가공물은 선폭과 높이가 주로 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터에 해당하는 것이 일반적이다. The electroconductive workpieces of the present invention generally have a line width and a height generally ranging from several micrometers to tens of micrometers.
본 발명에 사용되는 수직성장 마스타는 도전체 금형으로 이루어진다. The vertical growth master used in the present invention is made of a conductive metal mold.
수직성장 마스타의 상부표면은 돌출부와 공간부로 구성된다. The upper surface of the vertical growth master consists of a projection and a space.
상기 공간부에는 비도전성 물질로 충진하거나 도포하거나 코팅하거나 증착시킨다. The space portion is filled with, coated with, or coated with a non-conductive material.
본 발명의 수직성장 마스타를 사용하면 성장되는 전주가공물은 거의 수직으로 성장하는 것이 특징이다. When the vertical growth master of the present invention is used, the growth of the electrophoresis workpiece is characterized by almost vertical growth.
본 발명에서 비도전성 물질은 탄성체가 이상적이며 더욱 구체적으로는 실리콘을 주재료로 사용한다. In the present invention, the non-conductive material is an elastic material, and more specifically, silicon is used as a main material.
본 발명의 전주금형을 사용하면 성장되는 전주가공물은 거의 수직으로 성장하는 것이 특징이다. 이하에서는 도면을 바탕으로 자세히 설명한다.When the electroforming die of the present invention is used, the electroformed workpiece to be grown grows almost vertically. Hereinafter, a detailed description will be given based on the drawings.
도 1은 메쉬의 평면도이다. 메쉬는 인쇄를 하는 공정에서 중요하게 사용된다. 메쉬는 필터로도 널리 사용되며 그 활용되는 용도는 다양하다. 이러한 메쉬는 4각, 6각(하니컴) 등의 다양한 형태로 제작이 된다. 1 is a plan view of a mesh. Mesh is important in the process of printing. Mesh is widely used as a filter, and its application is various. These meshes can be made in various shapes such as quadrilateral and hexagonal (honeycomb).
종래에는 가는 금속선을 자로 세로 방향으로 직조하여 메쉬를 제작하였다.In the past, a thin metal wire was woven in a longitudinal direction of a sphere to produce a mesh.
물론 에칭하여 메쉬를 제작하기도 하였다. 일반적으로 정밀 메쉬는 선폭이 가늘고 공간부가 크게 형성된다. 선폭이 가는 경우에는 내구성을 위하여서는 메쉬의 두께는 두꺼워야 한다. Of course, the mesh was also made by etching. Generally, the fine mesh has a narrow line width and a large space portion. If the line width is small, the thickness of the mesh should be thick for durability.
본 발명에서는 메쉬를 기준으로 설명하지만 실제 적용은 메쉬 뿐만 아니라 미세 형상의 전주가공물에 대해서도 적용된다.In the present invention, mesh is used as a reference, but the actual application is applied not only to meshes but also to fine workpieces.
본 발명에서는 주로 선 폭과 두께가 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터 정도의 정밀한 전주가공물을 대상으로 한다. In the present invention, precise workpieces with a line width and thickness of several micrometers to tens of micrometers are mainly used.
도 2는 본 발명이 전주금형에 대한 설명도이다. Fig. 2 is an explanatory view of the electroforming die according to the present invention.
수직성장을 하도록 하는 전주금형을 본 발명의 대상의 하나로 한다. The electroforming die for vertical growth is one of the objects of the present invention.
본 발명에서 수직성장이란 정확히 수직으로 성장하는 것만을 의미하지 않는다.In the present invention, vertical growth does not mean that the growth is exactly vertical.
측면 방향으로 전주가공물의 성장은 작고, 높이 방향으로 전주가공물의 성장이 큰 것을 본 발명에서는 수직성장이라 정의한다.In the present invention, vertical growth is defined as a phenomenon in which the growth of a polished workpiece in a lateral direction is small and the growth of a polished workpiece in a height direction is large.
본 발명에서의 전주금형은 수직성장이 가능하도록 하는 전주금형을 의미하며 이를 수직성장 마스타라 칭한다.The electroforming die in the present invention means a electroforming die capable of vertical growth and is referred to as a vertical growth master.
수직성장 마스타는 주로 기판이 평판으로 이루어진다. The vertical growth master is mainly composed of a flat plate.
물론 반드시 평판만으로 구성된다는 것으로 한정되지 않는다. 휘어진 형태의 평판도 가능하며, 다른 형태로 기판형상이 구성이 될 수가 있음도 물론이다. Of course, the present invention is not limited to a flat plate. It is also possible that a bent flat plate can be used, and the substrate shape can be configured in other forms.
수직성장 마스타는 통전이 가능한 기판(4)으로 구성된다. The vertical growth master is constituted by a
상기 기판의 상부에는 무수한 미세한 돌출부(2)들이 형성된다. Numerous minute protrusions 2 are formed on the substrate.
상기 돌출부는 기판과 일체로 되어 통전이 가능한 도전체로 구성되는 것이 일반적이다. The protruding portion is generally composed of a conductor which is integrated with the substrate and is capable of conducting electricity.
돌출부는 상기 기판과 한 몸으로 도금성장 된 것이 일반적이다. The protrusions are generally plated and grown with the substrate.
상기 돌출부와 이웃하는 돌출부의 사이사이에는 공간부(3)가 형성된다. A space portion (3) is formed between the projecting portion and the adjacent projecting portion.
돌출부의 폭은, 크기는 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터로 구성되는 것이 일반적이다. The width of the protrusions is generally comprised of several micrometers to tens of micrometers in size.
돌출부의 높이는, 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터로 구성되는 것이 일반적이다. The height of the protrusion is generally from several micrometers to tens of micrometers.
돌출부와 이웃하는 돌출부와의 간격은, 돌출부 폭보다 상대적으로 큰 것이 일반적이다. 돌출부의 간격 역시 수 마이크로미터에서 수십 마이크로미터로 구성되는 것이 일반적이다.The distance between the protruding portion and the adjacent protruding portion is generally larger than the width of the protruding portion. The spacing of the protrusions is also typically comprised of several micrometers to tens of micrometers.
일반적으로 돌출부는, 밑이 넓고 위가 좁은 테이퍼 진 형상을 갖는다. Generally, the projecting portion has a tapered shape with a broad base and a narrow stomach.
돌출부의 하부가 넓고 돌출부의 상부가 좁은 테이퍼 진 형상이 필요한 이유는 금형을 만드는 과정에서 이 형태가 필요하기 때문이다. 또한 이러한 형상은 비도전성 물질을 코팅할 때 편리하다.The reason for the need for a tapered shape in which the bottom of the protrusion is wide and the top of the protrusion is narrow is that the mold is required in the process of making the mold. This shape is also convenient when coating non-conductive materials.
본 발명의 수직성장 마스타를 제작하는 가장 일반적인 공법으로는 감광재를 사용하는 방법이 있다. 도전성 기판에 감광층을 형성하고, 상기 감광층에 노광 및 현상과정을 통하여 기본적인 돌출부의 형상을 가공한다.The most common method for fabricating the vertical growth master of the present invention is to use a photosensitive material. A photosensitive layer is formed on a conductive substrate, and the basic shape of the protruding portion is processed through exposure and development processes on the photosensitive layer.
노광된 감광재가 돌출부를 형성하고 있다. 상기 돌출부의 하부는 넓고 돌출부의 상부는 좁은 테이퍼 진 형상이다. The exposed photosensitive material forms a protrusion. The lower portion of the protrusion is wide and the upper portion of the protrusion is narrow and tapered.
상기 노광 및 현상을 통하여 기판에 밑이 넓고 위가 좁은 테이퍼 진 형상의 돌출부가 형성된다. Through the exposure and development, a protruding portion having a tapered shape with a narrow base and a narrow bottom is formed on the substrate.
물론 돌출부와 돌출부 사이에 저절로 형성된 것이 공간부이다.Of course, the space portion is formed between the protruding portion and the protruding portion by itself.
돌출부와 공간부가 형성된 기판에 통전을 위하여 금속을 스파터링한다.Sputtering the metal for energizing the substrate with the protrusions and spaces.
상기 스파터링에 의하여 통전구조가 형성된 기판에 두텁게 도금층을 형성한다. A thick plating layer is formed on the substrate having the energizing structure by sputtering.
상기 두텁게 도금층이 형성된 것을 탈형하면 1차 수직성장 마스타가 제작된다.When the thick plating layer is formed, a first vertical growth master is produced.
상기 1차 수직성장 마스타에 이형층을 형성하고 다시 두텁게 도금층을 형성한다. A release layer is formed on the first vertical growth master and a thick plating layer is formed again.
이를 탈형하면 2차 수직성장 마스타가 된다.This will result in a second vertical growth master.
이 같이 탈형을 위하여 반드시 테이퍼 진 형상의 돌출부가 요구되어 진다.In order to perform such a demolding, a tapered protrusion is required.
수직 성장 마스타를 탈형할 때, 탈형이 용이한 형태가 테이퍼 진 형상이다.Vertical growth When the master is demolded, the shape that tends to be demoulded is tapered.
만약 돌출부의 형상이 테어퍼 지지 않고 수직한 형태라면 탈형의 과정에서 탈형이 되지 않는 문제가 발생하게 된다.If the shape of the protrusion is vertical without supporting the teeer, there is a problem that the demoulding can not be performed in the process of demoulding.
본 발명에서 수직성장 마스타를 감광재를 통하여 형성하는 방법도 있지만, 다른 가공법으로도 제작 가능함은 물론이다. In the present invention, there is a method of forming a vertical growth master through a photosensitive material, but it is needless to say that it can be manufactured by other processing methods.
레이저 가공도 하나의 방법이다. Laser processing is also one method.
그러나 레이저 가공방법은 많은 비용이 든다. 레이저로 가공을 할 경우에는 돌출부의 벽면이 경사지지 않고 수직이 되어도 가능하다. However, laser processing methods are costly. In the case of laser processing, the wall surface of the projection can be vertical without being inclined.
수직벽면이라 하더라도 비도전성 물질을 충진시킬 수가 있게 된다.The non-conductive material can be filled even if it is a vertical wall surface.
본 발명에서 돌출부의 상부평면은 평면부 또는 선(LINE)의 형상으로 이루어진다. In the present invention, the upper plane of the protrusion is formed in the shape of a plane portion or a line.
도 3은 전주금형의 공간부에 비도전성 물질을 코팅, 충진, 도포하는 것을 설명하는 설명도이다. Fig. 3 is an explanatory diagram for explaining coating, filling, and applying a non-conductive material to the space portion of the electroforming die.
공간부에 충진된 물질은 비도전성 물질이다. 비도전성 물질을 얇게 공간부의 측면과 저면에 코팅을 할 수도 있다. 본 발명에서는 비도전성 물질은 탄성을 갖는 것이 바람직하다. The material filled in space is non-conductive. The non-conductive material may be thinly coated on the side and bottom of the space portion. In the present invention, the non-conductive material preferably has elasticity.
상기 공간부에 비도전성 물질을 충진하되, 충진하는 경우에는 비도전성 물질의 형상은 포물선 형상이 된다. When the space is filled with the non-conductive material, the shape of the non-conductive material becomes parabolic.
공간부에 비도전성 물질을 채우는 방법으로는 충진하거나 도포하거나 코팅하는 등의 다양한 방법이 있다. 비도전성 물질은 탄성을 갖는 것일 수도 있고, 탄성을 가지지 않는 것을 수도 있다. 본 발명에서는 탄성을 갖는 비도전성 물질로 구성하는 것이 내구성 측면에서 더욱 바람직하다. As a method of filling non-conductive material in the space portion, there are various methods such as filling, coating or coating. The non-conductive material may be elastic or non-elastic. In the present invention, the non-conductive material having elasticity is more preferable in terms of durability.
탄성을 갖지 않는 비도전성 물질로 코팅 또는 충진하면, 전주가공이 진행될 때, 금속이온의 충격으로 인하여 비도전성 물질이 깨어지는 문제가 야기되어 금형의 내구성이 문제가 된다. When coated or filled with a non-conductive material having no elasticity, the non-conductive material breaks due to the impact of the metal ions when the electroforming process is performed, thereby causing durability of the mold.
본 발명에서 사용되는 가장 대표적인 비도전성 탄성물질은 실리콘을 주소재로 하는 것을 들 수가 있다. The most typical non-conductive elastic material used in the present invention is a silicon-based material.
상기 공간부의 측면과 저면에는 비도전성 물질을 충진 또는 도포 또는 코팅한다. Non-conductive materials are filled, coated or coated on the side surfaces and the bottom surface of the space portion.
사용되는 비도전성 물질의 종류는 다양하다. The types of non-conductive materials used vary.
채워진 비도전성 물질의 형상 역시 다양하다. The shape of the filled non-conductive material also varies.
비도전성 물질을 충진시킬 때, 가장 쉽게 형성되는 형태가 포물선 형태이다. When filling non-conductive materials, the easiest form to form is parabolic.
본 발명에서는 포물선 형상이라는 용어는 반드시 포물선만을 의미하는 것은 아니다. 대략적으로 포물선의 형상을 구성한다는 의미이다.In the present invention, the term " parabolic shape " It means roughly forming the shape of a parabola.
비도전성 물질을 얇게 코팅할 경우에는 공간부에 형성되는 비도전성 물질은 주로 균일한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. When the non-conductive material is coated thinly, it is preferable that the non-conductive material formed in the space portion is mainly formed in a uniform thickness.
코팅을 하는 방법에는 다양한 방법이 있으나, 가장 대표적인 것으로는 진공증착을 들 수가 있다.There are various methods for coating, but most notably, vacuum deposition.
본 발명에서, 돌출부의 상부 평면에는 도금이 실시될 수가 있도록 비도전성 물질이 존재하지 않도록 한다. In the present invention, the non-conductive material is not present in the upper plane of the protrusion so that plating can be performed.
진공증착 방법을 사용할 경우에는 돌출부의 상부 표면에도 비도전성 물질이 증착되어 진다. 이 경우에는 나중에 돌출부의 상부 평면을 연마하여 표면을 노출시키는 공정을 추가하도록 한다.When a vacuum deposition method is used, a non-conductive material is also deposited on the upper surface of the protrusion. In this case, the upper surface of the projecting portion is later polished to expose the surface.
본 발명에서 공간부는 측면과 하부면으로 구성된다. In the present invention, the space portion is composed of a side surface and a bottom surface.
상기 공간부의 측면과 하부면에는 도금이 진행되지 못하도록 하는 비도전성 물질을 코팅하거나 충진하거나 도포하거나 증착한다. A non-conductive material for preventing the plating from proceeding is coated, filled, coated, or deposited on the side surfaces and the lower surface of the space portion.
돌출부와 공간부의 전체에 대하여 비도전성 물질을 충진, 도포, 코팅 한 다음, 돌출부의 상부표면은 연마작업을 통하여 노출 시키는 방법이 있다.There is a method in which a non-conductive material is filled, coated and coated on the whole of the protruding portion and the space portion, and then the upper surface of the protruding portion is exposed through a polishing operation.
묽은 액상의 비도전성 물질로 충진하는 방법을 택하였을 경우, 충진되는 비도전성 물질의 형상은 주로 포물선 형상(5)이 된다. When a method of filling with a dilute liquid non-conductive material is adopted, the shape of the non-conductive material to be filled is mainly a parabolic shape (5).
포물선 형상을 이룰 때, 돌출부 상부평면의 코너부분에는 비도전성 물질의 두께가 얇게 하는 것이 바람직하다.When forming the parabolic shape, it is preferable that the thickness of the non-conductive material is made thin at the corner portion of the upper surface of the projection.
도 4는 본 발명의 수직성장 마스타로 도금을 시행하는 초기의 형상을 설명하는 설명도이다. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an initial shape for performing plating with the vertical growth master of the present invention. FIG.
도금욕조에 본 발명의 전주금형을 넣게 되면 도금용액(7)이 본 발명의 전주금형의 표면을 에워싸게 된다. When the electroforming die of the present invention is placed in the plating bath, the
설명의 편의를 위하여, 예시된 수직성장 마스타는 포물형 형상인 것을 한다.For convenience of illustration, the illustrated vertical growth master is a parabolic shape.
효율적인 도금을 위하여, 도금용액은 전주금형에 대하여 활발하게 유동하도록 한다. For efficient plating, the plating solution is made to flow actively with respect to the electroforming die.
이를 위하여 도금욕조 내에서 전주금형을 회전하거나 좌우로 움직이게 한다.To this end, the electroforming die is rotated or moved left and right in the plating bath.
도 5는 본 발명의 전주금형에 대한 도금용액의 유동성을 나타내는 설명도이다. 도금욕조 내에서 전주금형을 움직이면, 돌출부의 상부표면 부근에 있는 도금용액은 활발한 유동을 하게 된다. 5 is an explanatory diagram showing the fluidity of the plating solution for the electroforming die of the present invention. When the electroforming die is moved in the plating bath, the plating solution in the vicinity of the upper surface of the projection becomes active.
그러나 전주금형의 포물선 형상 안에 위치되는 도금용액은 거의 유동이 없이 정체된다. However, the plating solution located in the parabolic shape of the electroforming die is stagnated with almost no flow.
도금용액은 포물선 형상 내부에 갖혀서 흐름이 거의 정지된 상태 또는 흐름이 활발하지 않은 상태가 된다. The plating solution is trapped inside the parabolic shape so that the flow is almost stopped or the flow is inactive.
본 발명에서는 이 같은 도금용액의 흐름이 거의 정지된 상태 또는 흐름이 활발하지 않은 영역을 정체영역(8)이라고 정의한다.In the present invention, a region where the flow of the plating solution is almost stopped or the flow is not active is defined as a
정체영역에서는 새로운 금속이온의 공급이 활발하게 이루어지지 않게 된다. The supply of new metal ions is not actively performed in the stagnation region.
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.In the present invention, when the gap between the protruding portion and the protruding portion is very small and the height of the protruding portion is high, if the space portion is filled with the conductive material in a parabolic shape, the plating solution is trapped in the parabolic curve, That is, it becomes a stagnation region.
도 6에서 도 9까지는 수직성장 마스타 전주금형에 정체영역이 형성될 경우, 수직도금이 진행되는 것을 설명하는 설명도이다. FIGS. 6 to 9 are explanatory diagrams illustrating that vertical plating proceeds when a stagnation region is formed in the vertical growth master electroforming die.
도 6, 도 7은 전주금형에 도금이 시작되면 정체역역에는 도금형성이 활발하지 않게 되며, 도금은 돌출부의 상부표면에서 수직방향으로만 성장을 이루는 것을 설명하는 설명도이다. FIGS. 6 and 7 are explanatory diagrams illustrating that when the electroplating die begins to be plated, plating formation is not active in the static region, and that the plating grows only in the vertical direction on the upper surface of the projecting portion.
수직성장이란 도금이 진행되는 돌출부의 상부표면에서, 돌출부의 상부방향으로는 도금이 활발하게 진행되나, 수평방향 즉 측면방향으로는 금속 성장이 활발하게 이루어 지지 않는 것으로 정의한다.Vertical growth is defined as plating on the upper surface of the protrusion on which plating is progressing, in the upward direction of the protrusion, but metal growth in the horizontal direction or lateral direction is not actively performed.
즉, 수직성장이란 돌출부의 상부 표면에서 수직방향으로는 금속성장이 활발하게 진행되지만, 수평방향으로는 금속성장이 활발하게 진행되지 않는다. That is, vertical growth means that metal growth progresses in the vertical direction on the upper surface of the protruding portion, but metal growth does not actively progress in the horizontal direction.
본 발명에서는 이를 수직성장이라 정의한다. In the present invention, this is defined as vertical growth.
물론 수평방향으로의 성장이 전혀 없다는 것은 의미하지 않는다. Of course, it does not mean that there is no growth in the horizontal direction at all.
수직성장이란 돌출부의 상부표면에서의 금속성장이 수직성장에 비하여 상대적으로 수평성장이 활발하지 않다는 것을 의미한다.Vertical growth means that the metal growth on the upper surface of the protrusions is not more active than the vertical growth.
수직성장의 이유로는 돌출부 상부표면에서 수직방향으로는 도금용액의 유동이 원활하므로 수직도금(9)이 진행되나, 수평방향으로는 새로운 도금용액이 공급되지 못하여 도금이 진행되지 않기 때문이다. The reason for the vertical growth is that the
수직도금에 의하여 금속이 상부로 성장하면, 이에 연동하여 정체영역(10)도 상부로 자동으로 높아지게 된다. When the metal is grown to the upper part by the vertical plating, the
도 8은 수직도금(11)이 진행됨과 동시에 정체영역(12)도 동시에 수직으로 높아지는 중간 과정을 설명하는 설명도이다. 수직도금이 진행되면, 성장된 수직도금체에 의하여 정체영역은 자동적으로 상부로 높아지게 된다. 즉, 수직성장된 도금체가 정체영역을 높이는 구실을 하게 된다. 8 is an explanatory view for explaining an intermediate process in which the
정체영역에서는 새로운 도금용액의 공급이 활발하게 진행되지 못함으로 인하여 수평방향의 성장은 활발하게 이루어지지 않게 된다. In the stagnation region, the growth of the horizontal direction is not actively performed because the supply of new plating solution is not actively performed.
도 9는 수직성장을 설명하는 설명도이다. FIG. 9 is an explanatory view for explaining vertical growth. FIG.
수직성장 마스타에 의하여 도금이 수직 성장된다. The vertical growth of the plating by the vertical growth master.
수직성장의 높이가 원하는 높이가 되면 도금층의 성장을 중지시킨다. 수직층(13)의 높이가 제품의 높이만큼 되면 도금을 중지시킨다. When the height of vertical growth reaches a desired height, growth of the plating layer is stopped. When the height of the
이때 정체영역(14)의 높이도 제품의 높임만큼 된다. At this time, the height of the
수직성장 마스타는 돌출부와 공간부의 크기가 작을수록 적용이 용이하다.Vertical growth masters are easier to apply as the size of protrusions and spaces is smaller.
수직성장이 유도되는 환경은, 돌출부와 공간부의 크기가 미세할수록 유리한 것이다. The environment in which the vertical growth is induced is advantageous as the sizes of the protrusions and the spaces become finer.
특히 공간부의 깊이가 깊을수록, 그리고 공간부의 폭이 작을수록 유리해 진다. 공간부의 깊이가 깊고 공간부의 폭이 작을수록 도금용액의 유동이 제한되어 정체영역의 형성이 유리하기 때문이다.In particular, the deeper the depth of the space and the smaller the width of the space, the better. This is because the depth of the space portion is deeper and the width of the space portion is smaller, so that the flow of the plating solution is limited and the formation of the stagnation region is advantageous.
공간부의 깊이가 얇고, 공간부의 폭이 큰 상태가 되면, 도금용액의 유동이 활발하게 일어나므로 수평방향으로의 금속성장도 활발히 진행되게 된다.When the depth of the space portion is thin and the width of the space portion is large, the flow of the plating solution actively occurs, so that the metal growth in the horizontal direction actively progresses.
도 10은 본 발명의 수직성장 전주금형에서 성장된 전주가공물을 탈형시킨 제품의 단면도이다. 물론 이것은 전주가공물이 수직방향으로만 성장된 것으로 표현되었다. 따라서 이것은 극히 이론적으로 모습으로 표현된 형상이다. FIG. 10 is a cross-sectional view of a product obtained by demoulding a polished workpiece grown in a vertical growth electroforming die of the present invention. This, of course, was expressed as the pole artifact was grown only in the vertical direction. Therefore, this is an extremely theoretical shape.
전주가공을 시작할 때, 가장 먼저 전주금형에 이형층을 형성한다. At the beginning of the electroforming process, the mold release layer is first formed on the electroforming die.
이러한 이형층의 형성으로 인하여 제품의 탈형이 용이하게 된다. Due to the formation of the release layer, the product can be easily demoulded.
수직성장 마스타라 할지라도 전주가공이 진행되게 되면, 여러 가지 상황적 요인에 의하여 측면성장도 조금씩 있게 마련이다. Even if the vertical growth masters are processed, the lateral growth will also be slight due to various situation factors.
수직성장 마스타를 사용하면, 측면성장이 상당히 억제된다. 수평성장이 완전히 없다는 것은 아니다.Using vertical growth masters significantly inhibits lateral growth. Horizontal growth is not entirely absent.
본 발명에서의 수직성장의 의미는 전주가공이 진행됨에 따라, 수직방향의 성장이 크고, 수평방향의 성장이 작다는 것을 의미하며, 측면방향 즉 수평방향의 성장이 전혀 없다는 것은 아니다. The vertical growth in the present invention means that the growth in the vertical direction is large and the growth in the horizontal direction is small as the electrophotographic processing proceeds, and it does not mean that there is no growth in the lateral direction, that is, in the horizontal direction at all.
아무리 수직성장 마스타라 할지라도, 전주가공물의 성장이 수직방향으로만 직선으로 성장할 수는 없는 것이다. Regardless of vertical growth, the growth of CNC workpieces can not grow linearly in a vertical direction.
여러 가지 상황적 요인들, 즉 금속용액의 흐름 속도, 금속용액의 성분, 돌출부의 형상과 크기, 공간부의 형상과 크기, 공간부에 형성된 비도전체의 깊이와 형상, 비전도체의 성분에 따라서 다양한 결과가 나타난다. Various contingent factors such as the flow rate of the metal solution, the composition of the metal solution, the shape and size of the protrusion, the shape and size of the space, the depth and shape of the nonconductor formed in the space, .
본 발명의 수직성장 마스타를 사용하면, 이런저런 환경과 조건에도 불구하고, 전주가공물의 수직성장은 활발하고 수평성장은 억제된 결과물을 제품으로 활용할 수가 있게 하는 기술이다.The use of the vertical growth master of the present invention is a technique that enables the vertical growth of electrostatic workpieces to be active and the horizontal growth to be suppressed as products even in such circumstances and conditions.
수직성장 마스타를 사용한다 하더라도, 수직 성장된 전주가공물의 단면도를 보면, 전주가공물이 성장함에 따라서 수평방향의 성장도 부분적으로 있게 된다. Even if a vertical growth master is used, the cross section of a vertically grown electrophotographic workpiece will partially grow in the horizontal direction as the electrophoresis workpiece grows.
이는 금속용액의 유동속도, 비도전성 물질의 종류와 형상 등의 여러 요인에 영향을 받는다는 것을 알 수가 있다.It can be seen that this is influenced by various factors such as flow rate of metal solution, kind and shape of non-conductive material.
도 11은 일반적인 전주가공에서의 전주가공물의 성장상태를 설명하는 설명도이다. 이것은 돌출부와 돌출부 사이에 공간부가 메워진 상태로 공간부 자체가 없는 상태이다. Fig. 11 is an explanatory view for explaining a growth state of a polished workpiece in general electric pole machining. Fig. This is a state in which there is no space part itself with the space part buried between the protruding part and the protruding part.
즉, 공간부를 비도전성 물질(17)로 완전히 충진되어, 공간부가 완전히 막혀진 상태이다. That is, the space portion is completely filled with the
이러한 경우 전주가공 마스타를 사용하여 도금을 실행하면, 전주가공물(16)은 수평 및 수직으로 동시에 성장을 하게 된다. 수직방향으로의 성장이 일정수준에 이르게 되면 옆에 있던 도금체와 맞닿게 되는 것이다.In this case, when plating is performed using the electroforming master, the
도 12는 본 발명의 전주금형에 의한 수직성장한 전주가공물의 설명도이다. 공간부에 충진된 비도전체의 형상에 따라, 돌출부의 폭과 공간부의 폭에 따라, 공간부의 깊이에 따라 수직성장된 전주가공물의 형상이 달라진다. 12 is an explanatory view of a vertically-grown electroforming workpiece by the electroforming die of the present invention. Depending on the shape of the non-conductive layer filled in the space portion, the shape of the vertically grown electro-conductive workpiece varies depending on the depth of the space portion according to the width of the projection portion and the width of the space portion.
정체영역에서의 도금용액의 유동성의 여부에 따라, 도금용액의 유동속도에 따라, 다양한 형태의 전주가공물(18)이 얻어진다. Depending on the flowability of the plating solution in the stagnation region, various types of
실시예 (A),(B),(C),(D)이외에도 다양한 형태가 가능하다.Various forms other than the embodiments (A), (B), (C) and (D) are possible.
본 발명에서는 이들 모두를 수직성장한 전주가공물이라 볼 수가 있다.In the present invention, all of them can be regarded as a vertically grown electroforming workpiece.
(D), (F)의 전주가공물은, 전주가공물이 성장을 시작할 때, 비도전성물질의 형상에 의하여 하부방향과 수평방향으로도 전주가공이 동시에 진행된 것을 의미한다. 본 발명에서는 이를 하부성장부(19)라 정의한다. (D) and (F) means that the electroforming process is simultaneously proceeded in the downward direction and the horizontal direction by the shape of the non-conductive material when the electroconductive workpiece begins to grow. In the present invention, it is defined as a
수직성장 마스타에 의하여 전주가공을 실행할 때, 구성된 비도전성물질의 형태에 따라서 전주가공물이 하부성장부를 갖는 경우가 있다.When the electrophotographic process is performed by the vertical growth master, the electrophotographic workpiece may have a lower growth portion depending on the type of the non-conductive material.
이러한 하부성장부를 제거하기 위하여, 충진되거나 도포되거나 코팅되는 비도전성물질의 형상을 개선하며, 노출되는 돌출부의 상부표면을 개선하면 된다. 추가적으로 도금용액의 속도, 공간부의 폭, 공간부의 깊이 등을 변경한다.In order to eliminate such undergrowth, it is necessary to improve the shape of the non-conductive material to be filled, coated or coated, and to improve the upper surface of the exposed projection. In addition, the speed of the plating solution, the width of the space portion, the depth of the space portion, and the like are changed.
정체영역을 만들기 위하여 비도전성 물질을 공간부에 코팅하거나 도포하거나 충진을 시킨다. A non-conductive material is coated, applied or filled in the space portion to create a stagnation region.
비도전성 물질을 충진하는 경우 포물선 형태로 충진을 시키는 것이 가장 용이하다. It is easiest to fill in a parabolic form when filling non-conductive materials.
도 13은 본 발명의 수직성장 전주금형에 대한 실시예이다. 도전체 기판에 돌출부와 공간부가 형성되며, 상기 공간부에 비도전성 물질이 충진 또는 코팅 또는 도포된다. 비도전성 물질은 다양한 소재가 선택될 수가 있다. 비도전성 물질은 한 종류로만 구성되지 않고 다층으로 구성을 할 수도 있다. 13 is an embodiment of the vertical growth electroforming die of the present invention. A protruding portion and a space portion are formed on the conductor substrate, and a non-conductive material is filled, coated or applied to the space portion. Non-conductive materials can be selected from a variety of materials. Non-conductive materials are not limited to one kind but may be composed of multiple layers.
비도전성 물질이 공간부의 측면과 저면에 견고하게 결합이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 돌출부에 의하여 형성되는 공간부의 측면과 저면에 미세한 요철을 형성하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 플라즈마 가공을 하는 방법이 있다. 플라즈마 가공을 한 뒤, 비도전성 물질을 증착하게 되면 증착된 물질이 견고하게 접착이 된다.It is preferable that the non-conductive material is firmly coupled to the side surface and the bottom surface of the space portion. For this purpose, it is preferable to form fine irregularities on the side surface and the bottom surface of the space portion formed by the projecting portion. For this, there is a method of plasma processing. After the plasma processing, non-conductive material is deposited, and the deposited material is firmly adhered.
비도전성 물질은 탄성이 있는 것이 바람직하며 가장 대표적인 실시예로는 실리콘을 주성분으로 하는 물질을 들 수가 있다. The non-conductive material is preferably elastic, and the most representative example is a material containing silicon as a main component.
비도전성 물질의 또 다른 대표적인 물질은 불소 수지 등을 들 수가 있다. 의 다른 물질도 사용 가능하다. Another representative material of the non-conductive material is a fluororesin. Other materials of the < / RTI >
충진된 비도전성 물질의 형상은 가장 대표적인 것이 포물선 형상이며, 포물선의 깊이가 깊을수록 수직성장의 효과는 탁월하다. The most typical shape of the filled non-conductive material is a parabolic shape, and the deeper the depth of the parabola, the greater the effect of vertical growth.
증착으로 비도전성 물질을 코팅하면, 비도전성 물질이 얇은 막의 형태로 균일한 두께로 돌출부와 공간부를 균일하게 코팅할 수가 있게 된다. 코팅 후 돌출부의 상부표면은 연마하여 증착된 비도전성 물질을 제거한다.When the non-conductive material is coated by the deposition, the non-conductive material can uniformly coat the protruding portion and the space portion with a uniform thickness in the form of a thin film. The upper surface of the protrusion after coating is polished to remove the deposited non-conductive material.
본 발명에서는 비도전성 물질을 충진할 경우, 충진되는 비도전성 물질이 반드시 포물선 형상으로 충진되는 것은 아니다. In the present invention, when a non-conductive material is filled, the non-conductive material to be filled is not always filled in a parabolic shape.
본 발명에서 비도전성 물질이 포물선 형상으로 구성을 된다고 할 때, 반드시 포물선의 형태만을 의미하는 것이 아니라 포물선을 포함하는 형태라고 정의한다.In the present invention, when a non-conductive material is constituted in a parabolic shape, it is defined as a form including a parabola, not necessarily a parabolic shape.
도 (A)는 포물선 형상(22)으로 공간부(21)가 충진된 것을 나타낸다. 포물선의 깊이가 깊을수록 수직성장의 효과는 탁월하다. 돌출부(20)의 표면은 균일한 평면으로 구성되며, 전체적으로 같은 높이, 같은 형상을 유지할수록 균일한 성장을 할 수가 있다. Figure (A) shows that the
도 (B). (C)와 같이 도전성 물질의 형상이 포물선으로만 이루어져야 하는 것은 아니다. 이러한 경우는 대부분 코팅 또는 도포법에 의하여 공간부의 벽면과 하부면에 비도전성물질이 균일하게 도포 또는 코팅(24)된다. 도포 또는 코팅된 공간부의 깊이가 깊을수록 수직성장의 효과가 탁월하다. (B). (C), the shape of the conductive material does not necessarily have to be formed only by a parabola. In this case, the non-conductive material is uniformly applied or coated (24) on the wall surface and the lower surface of the space by coating or coating method. The deeper the depth of the coated or coated space, the greater the effect of vertical growth.
도 (B)에서는 돌출부의 상부표면의 최외곽(23)부에는 도포 또는 코팅되는 비도전성물질이 돌출부의 상부표면과 동일한 높이로 일정한 두께로 존재하는 경우이다.In FIG. 5 (B), the
도 (C)에서는 돌출부의 상부표면의 최외곽(25)부에는 도포 또는 코팅되는 비도전성물질의 두께가 거의 없는 것을 나타낸다. 즉 공간부에 형성된 비도전체가 상부표면의 최외곽(25)부에서 급격하게 경사각을 형성하는 것을 설명한다.In FIG. 5C, the
도 (D)는 돌출부의 형상이 테이퍼 진 형상이다. 돌출부가 테이퍼 진 형상을 갖는 수직성장 마스타의 공간부에는 충진, 코팅, 도포 등의 방법으로 비도전성물질을 충진한다. Diagram (D) shows the shape of the protrusion tapered. The space portion of the vertical growth master having the tapered shape of the projecting portion is filled with the non-conductive material by filling, coating, coating or the like.
물론 충진에 의하여 포물선 형상으로 구성을 할 수도 있다.Of course, a parabolic shape can be formed by filling.
도포 또는 코팅에 의하여 균일한 두께로 비전도성을 막을 형성시킬 수가 있다. 막의 두께는 비도전성물질이 형성한 막에 의하여 공간부의 측면과 저면에 도금층이 형성되지 않도록 하는 두께가 필요로 된다. It is possible to form a nonconductive film with a uniform thickness by coating or coating. The thickness of the film is required to be such that the plating layer is not formed on the side and bottom of the space by the film formed by the non-conductive material.
이를 위하여 비도전성 물질은 얇게 코팅하는 것이 바람직하다. 증착에 의하여 균일 코팅하는 것이 이상적이라 하겠다. 이 경우 돌출부의 형상이 수직한 경우보다 테이퍼 진 형상이 공간부의 측면에도 증착이 용이하게 될 수가 있다. For this purpose, a non-conductive material is preferably coated thinly. It is ideal to uniformly coat by vapor deposition. In this case, the tapered shape can be more easily deposited on the side surface of the space than when the shape of the protrusion is vertical.
도 (E)는 다층으로 비도전성물질이 구성된 경우의 실시예이다. 예를 들면, 공간부의 측면과 저면에 먼저 불소 수지를 코팅하며, 상기 불소 수지 코팅층 위에 다시 실리콘으로 코팅을 한다. 물론 다양한 소재를 사용하여 다층 코팅이 가능하다. 바람직하게는 코팅층의 가장 바깥면에는 탄력성이 있는 소재로 하는 것이 좋다. 이는 금속이온이 도금되면서 생기는 충격에 내구성을 높여줄 수가 있기 때문이다.Figure (E) shows an embodiment in which a non-conductive material is composed of multiple layers. For example, fluorocarbon resin is first coated on the side surface and the bottom surface of the space portion, and then coated with silicon again on the fluorocarbon resin coating layer. Of course, multi-layer coating is possible using various materials. Preferably, the outermost surface of the coating layer is made of a material having elasticity. This is because the metal ions can enhance the durability of the impact caused by plating.
균일한 두께로 비도전성물질이 코팅되면 수직성장이 더욱 정확히 일어남을 알 수가 있다.It can be seen that vertical growth occurs more accurately when a non-conductive material is coated with a uniform thickness.
도 (E)는 공간부의 측면과 저면에 미세한 요철을 무수히 형성하여 비도전성 물질을 견고히 결합시키는 것을 설명한다. 플라스마 가공을 통하여 수직성장 마스타의 표면에 미세한 요철부를 형성한다. 그 후, 비도전성 물질을 코팅, 도포, 충진을 하게 되면 상기 비도전성 물질의 결합이 더욱 견고하게 된다.Figure (E) illustrates the formation of numerous fine irregularities on the side and bottom surfaces of the space portion to firmly bond the non-conductive material. Plasma processing forms fine irregularities on the surface of the vertical growth master. When the non-conductive material is coated, applied, or filled, the non-conductive material becomes more rigid.
도 14는 공간부에 형성된 충진물의 경사각에 대한 설명이다. 14 is an explanatory view of the inclination angle of the filling material formed in the space portion.
도 (A), 도 (B)는 모두 급격한 경사면을 이룸을 설명한다. FIGS. (A) and (B) all illustrate a steep slope.
돌출부와 돌출부 사이에 형성되는 공간부에 비도전성 물질을 충진함에 있어서, 경사각은 중요한 역할을 한다. 경사각이 너무 완만하면, 돌출부의 상부평면에서 전주가공이 시작되면서 측면으로 전주가공물이 성장하게 된다. The inclination angle plays an important role in filling non-conductive material in the space portion formed between the protruding portion and the protruding portion. If the inclination angle is too gentle, the electrophotographic process starts in the upper plane of the protrusion, and the electrophoresis workpiece grows laterally.
경사각이 너무 완만하면 비도전성 물질이 충진 된 공간부에서도 도금용액의 유동이 활발하게 진행된다. If the inclination angle is too gentle, the flow of the plating solution proceeds actively in the space portion filled with the non-conductive material.
이러한 요인들은 수직성장과 함께 수평성장도 동시에 진행되게 하는 요인이 된다. These factors contribute to the simultaneous growth of vertical growth and horizontal growth.
본 발명에서는 공간부를 충진할 때, 돌출부와 돌출부 사이의 공간부의 중앙지점에서 가장 깊은 공간부가 형성된다. 이 중앙 지점이 깊을수록 수직성장에 도움된다. 즉 포물선의 깊이가 깊으면 깊을수록 수직성장에 도움되는 것을 의미한다. In the present invention, when filling the space portion, the deepest space portion is formed at the center point of the space portion between the projection portion and the projection. The deeper the central point, the more the vertical growth will be achieved. That is, the deeper the depth of the parabola, the more helpful it is for vertical growth.
이 말은 중앙 지점이 깊을수록 정체영역이 확실하게 성립하는 것을 의미한다. This means that the deeper the central point, the more surely the stagnation area is established.
도 15는 포물선의 깊이에 따라서 수직성장의 유무가 결정되는 것을 설명하는 설명도이다. (A)의 경우는 포물선(29)의 깊이가 너무 얕아서 도금용액이 공간부에서 유동이 되는 형상이다. 수평성장도 발생 되는 것을 의미한다. Fig. 15 is an explanatory view for explaining whether vertical growth is determined depending on the depth of a parabola. (A), the depth of the
(B)의 경우에는 포물선(30)의 깊이가 깊어서 도금용액이 공간부에서 유동하지 않게 된다. 이로 인하여 수평성장이 억제되는 것을 설명한다.(B), the depth of the
(C)의 경우에는 공간부의 형상이 포물선의 형상이 아닌 임의형상(31)이라 하더라도 정체영역이 발생 되면, 수직성장이 생기지 않는 것을 설명한다.(C), vertical growth does not occur when a stagnation region is generated even if the shape of the space portion is an
본 발명에서는 이러한 임의 형상도 넓은 의미에서 포물선 형태란 용어에 포함 시킨다.In the present invention, such arbitrary shape is also included in the term parabolic shape in a broad sense.
도 16은 돌출부의 높이, 이웃하는 돌출부와의 간격에 따른 수직성장의 내용을 설명하는 설명도이다. 16 is an explanatory view for explaining the contents of the vertical growth according to the height of the protrusions and the distance between adjacent protrusions.
공간부의 측면과 공간부의 저면에 비도전성 물질로 코팅하면 공간부의 측면과 저면에는 전주도금이 실행이 되지 않는다. When the side surface of the space portion and the bottom surface of the space portion are coated with a non-conductive material, electroplating is not performed on the side surface and the bottom surface of the space portion.
본 발명에서 사용되는 비도전성 물질에는 다양한 종류가 있다. 액상으로 도포하거나 충진 또는 코팅을 할 때는 그 소재로 실리콘, 불소 수지, 에폭시 수지 등의 다양한 액상 수지가 사용될 수가 있다. There are various kinds of non-conductive materials used in the present invention. Various liquid resins such as silicon, fluorine resin, and epoxy resin can be used as the material for applying, filling or coating liquid phase.
또한 건식으로 증착을 할 때도 다양한 소재가 사용된다. Various materials are also used for dry deposition.
비도전성 물질을 코팅, 증착, 도포를 행할 때, 다양한 소재를 사용하여 복수의 층을 만들 수가 있다. When a non-conductive material is coated, deposited, or applied, a plurality of layers can be formed using various materials.
예를 들면 2개의 층으로 형성할 경우에는 실리콘 층 위에 불소 수지 층을 형성하거나, 불소 수지 층위에 실리콘 층을 형성할 수가 있다.For example, when two layers are formed, a fluororesin layer may be formed on the silicon layer or a silicon layer may be formed on the fluororesin layer.
공간부의 표면에는 다수의 미세한 요철이 있으면, 비도전성물질을 코팅 또는 증착 또는 도포 또는 충진할 경우에 공간부의 표면에 결합력이 증대되어 진다. 따라서 표면에 수많은 요철을 형성하는 것이 바람직하다. When there are many fine irregularities on the surface of the space portion, the bonding force is increased on the surface of the space portion when the non-conductive material is coated, vaporized, applied, or filled. Therefore, it is preferable to form numerous irregularities on the surface.
대표적인 방법으로는 플라즈마 표면처리를 할 수가 있다. 복수의 층으로 형성할 때도, 아래의 층의 표면에는 다시 플라즈마 처리를 하여 결합력을 증가시킬 수가 있다.Plasma surface treatment can be performed by a typical method. Even when a plurality of layers are formed, the surface of the lower layer can be subjected to plasma treatment again to increase the bonding force.
도금 시에 금속이온은 도금될 물체로 이동을 하게 된다. 장시간에 걸쳐서 수많은 금속이온의 충돌은 비도전성물질에 반복적인 타격을 가하게 된다. During plating, the metal ions move to the object to be plated. Over a long period of time, a collision of numerous metal ions will cause repetitive blows on non-conductive materials.
이로 인하여 비도전성 물질은 균열하게 되어 반복적으로 생산을 하는 데 장애를 맞이하게 된다. 이를 해결하기 위하여 탄성이 있는 비도전성물질을 사용한다. As a result, the non-conductive material is cracked and obstructs the repeated production. To solve this problem, an elastic non-conductive material is used.
예를 들면 실리콘과 같은 탄성이 있는 비도전성 물질은 금속이온의 충돌에도 강한 저항력을 지닐 수가 있게 된다. For example, a non-conductive material having elasticity such as silicon can have a strong resistance against the collision of metal ions.
이같이 비도전성 물질로 코팅, 충진, 도포, 증착된 공간부에는 도금액의 유동이 거의 없는 정체영역이 생길 수도 있고, 생기지 않을 수도 있다. In the space portion coated, filled, coated, or deposited with the non-conductive material in this way, a stagnant region with little flow of the plating liquid may or may not occur.
본 발명의 수직성장 마스타에서, 공간부에서는 도금이 형성되지 못하며, 동시에 정체영역이 발생하도록 한다. 이 두 가지의 조건이 충족되면, 수직성장 마스타의 조건이 구비된다고 하겠다. In the vertical growth master of the present invention, plating is not formed in the space portion, and at the same time, a stagnation region is generated. If both of these conditions are satisfied, then the condition of the vertical growth master is satisfied.
정체영역에 대하여 설명하겠다. 돌출부와 이웃하는 돌출부와의 간격(b)이 미세하고, 돌출부의 높이(h)가 상대적으로 높다면 도금액의 유동이 거의 일어나지 않는다. 즉 정체영역이 형성된다. I will explain the congestion area. If the distance b between the protruding portion and the neighboring protruding portion is small and the height h of the protruding portion is relatively high, the flow of the plating liquid hardly occurs. A stagnation region is formed.
본 발명에서 돌출부와의 간격(b)이 미세하다는 것은 수 마이크로미터를 의미한다. 미세한 간격이 되어야만 도금용액이 갇혀서 유동을 하지 않기 때문이다. In the present invention, the fineness (b) between the projecting portion and the projecting portion means several micrometers. This is because the plating solution is trapped and does not flow until a fine gap is formed.
간격 (b)와 높이 (h)는 획일적인 수치로 정의할 수가 없다. The interval (b) and height (h) can not be defined as uniform values.
도금용액의 흐름 속도, 비도전성물질의 종류와 형상과 같은 다른 관련요소가 영향을 미치므로 획일적으로 수치를 표현할 수 없다. The flow rate of the plating solution, and other related factors such as the type and shape of the non-conductive material, can not be expressed uniformly.
본 발명의 수직성장 마스타는 공간부에 비도전성 물질을 충진 또는 코팅 또는 도포한다. 상기 비도전성 물질로 인하여 공간부에는 도금이 형성되지 못한다.The vertical growth master of the present invention fills, coating, or applies a non-conductive material to a space portion. Plating is not formed in the space due to the non-conductive material.
동시에 구조적인 요인에 의하여 도금액의 정체영역이 발생 되는 것이 특징이다.At the same time, the stagnation area of the plating liquid is generated due to structural factors.
이로 인하여 전주가공물은 수평성장은 거의 하지 않고, 수직성장이 된다.As a result, the horizontal workpiece is hardly horizontal and vertical workpiece is grown.
전주가공물이 수직성장이 됨에 따라, 자동적으로 정체영역도 상부로 함께 상승하는 것이 특징이다. As the electrophotographic workpiece is vertically grown, the stagnation area also automatically rises to the top.
통전되는 도전체의 상부면에는 금속이온에 의하여 계속으로 도금층이 성장하므로 정체영역도 계속 상부방향으로 성장하게 되는 것이다.The plated layer is continuously grown on the upper surface of the conductive body to be energized by the metal ions, so that the stagnation region continues to grow in the upward direction.
본 발명에서의 전주도금은 니켈 코발트와 같은 합금으로 성장을 시킬 수가 있다. 또한 도금을 진행하면서 도금욕조의 종류를 달리하면서 다른 이종금속 층을 여러 층으로 형성을 할 수도 있다.The electroplating in the present invention can be grown with an alloy such as nickel cobalt. Further, while the plating process is being performed, the different kinds of metal layers may be formed in different layers while the kinds of the plating baths are different.
도금을 마친 후, 후 가공으로 전주가공물 전체를 은 또는 금 또는 백금과 같은 귀금속으로 도금을 실행하여 전기적 특성과 물리적 특성을 개선하거나 아름다운 미감을 줄 수도 있다.After finishing the plating, the entire electroforming workpiece may be plated with a noble metal such as silver or gold or platinum by post-processing to improve the electrical characteristics and physical properties, or to give a beautiful aesthetic.
이러한 방법으로 생산된 전주가공물의 제품특성을 개선하여 의료용 필터, 미세 먼지 제거용 필터, 화장품 제작에 사용되는 필터 등에 적용을 할 수가 있다.It is possible to apply the present invention to a medical filter, a filter for removing fine dust, a filter used in cosmetics, and the like by improving the product characteristics of electrophoresis products produced by such a method.
본 발명의 수직성장 전주가공물은 메쉬, 필터, 마스크, 정밀회로, 전자파 차폐용 메쉬, 자동차의 투명 발열선, 터치패널, 투명전극 등의 용도로 사용될 수가 있다.The vertically grown electroconductive workpiece of the present invention can be used for a mesh, a filter, a mask, a precision circuit, a mesh for shielding electromagnetic waves, a transparent heating wire of an automobile, a touch panel, and a transparent electrode.
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.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. But is not limited thereto.
2: 돌출부
3: 공간부
4: 기판
5: 포물선 형상
7: 도금용액
8: 정체영역
17: 비도전성 물질
18: 전주가공물
40: 얇은 망체
41: 도전체 판
51: 망구조물2:
3: space part
4: substrate
5: Parabolic shape
7: plating solution
8: congestion area
17: Non-conductive material
18: Electrode workpiece
40: thin strand
41: conductor plate
51: Network structure
Claims (10)
수직성장 마스타를 도전체 기판으로 제작하며;
상기 도전체 기판의 상부는 돌출부와 공간부를 구성하고;
상기 공간부의 측면과 공간부의 저면에는 비도전성 물질로 충진 또는 코팅 또는 도포하는 것을 특징으로 하는 수직성장 마스터의 제작방법.A method of manufacturing a vertical growth master for inducing vertical growth,
Fabricating a vertical growth master with a conductive substrate;
The upper portion of the conductor substrate constituting a protruding portion and a space portion;
Wherein the side surface of the space portion and the bottom surface of the space portion are filled, coated or coated with a non-conductive material.
수직성장 마스타를 도전체 기판으로 제작하며;
상기 도전체 기판의 상부는 돌출부와 공간부를 구성하고;
상기 공간부의 측면과 공간부의 저면에는 비도전성 물질로 충진 또는 코팅 또는 도포하는 것을 특징으로 하는 수직성장 마스터.In a vertical growth master inducing vertical growth,
Fabricating a vertical growth master with a conductive substrate;
The upper portion of the conductor substrate constituting a protruding portion and a space portion;
Wherein the side surface of the space portion and the bottom surface of the space portion are filled, coated or coated with a non-conductive material.
7. The vertical growth master of claim 6, wherein the non-conductive material comprises silicon.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170081670A KR20190001713A (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Method of inducing vertical groth in electroforming |
| PCT/KR2018/007261 WO2019004717A1 (en) | 2017-06-27 | 2018-06-27 | Vertical growth master used for electroforming, and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170081670A KR20190001713A (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Method of inducing vertical groth in electroforming |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170081670A KR20190001713A (en) | 2017-06-27 | 2017-06-28 | Method of inducing vertical groth in electroforming |
Country Status (1)
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2017
- 2017-06-28 KR KR1020170081670A patent/KR20190001713A/en not_active Application Discontinuation
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