KR20190083249A - 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 마이크로 메쉬 시트 - Google Patents

마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 마이크로 메쉬 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 메쉬가 각인된 전도성 기판을 음극형 회전드럼에 장착시켜 전해액에 침지 시, 음극형 회전드럼이 일정한 속도로 회전함과 동시에 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 정밀한 마이크로 구조의 니켈 메쉬 시트를 제조하는 것을 특징으로 하는 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트에 관한 것으로, 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금두께와 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 균일하게 도금되고, 또한, 간단한 방법에 의해 제조가 가능하여 불량률이 낮고 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 마이크로 메쉬 시트{A nickel electroforming method for producing a micro-mesh sheet and a nickel micro-mesh sheet produced by the method}
본 발명은 마이크로 메쉬가 각인된 전도성 기판을 음극형 회전드럼에 장착시켜 전해액에 침지시, 음극형 회전드럼이 일정한 속도로 회전함과 동시에 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 정밀한 마이크로 구조의 니켈 마이크로 메쉬 시트를 제조함으로써, 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금 두께와 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 정교하게 도금되고, 또한, 간단한 방법에 의해 제조가 가능하여 불량률이 낮고 생산성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 부품으로 메쉬 시트이거나 또는 인쇄용 스크린과 같이 정밀한 마이크로 크기의 개구와 선폭이 균일한 메쉬 구조를 요구하는 메쉬 시트들의 경우에는 기계적 가공을 제작하기에는 한계가 있으므로 주로 전주도금 공법에 의해 제조한다.
전주도금(Electroforming)은 전기도금의 원리를 이용해 전도성 기판(substrate)에 도금을 한 뒤, 전도성 기판으로부터 도금층을 분리해서 부품을 제조 복제하는 금속 성형 공정의 하나로서 정밀 부품을 성형하기 위하여 전도성 기판(substrate) 위에 포토-리소그래피(Photo-lithography) 공정을 이용하여 성형하고자 하는 모양의 반대 모양을 포토레지스트(Photo Resist)로 형성한 다음, 여기에 도금한 후 포토레지스트를 제거하고 도금층을 박리하여 정밀 부품을 제작하는 방법이다. 이러한 전주도금 기술은 포토-리소그래피(Photo-lithography) 기술과 결합하여 여러 분야에서 응용될 수 있는, 제반 산업 분야의 고부가가치를 창출해 낼 수 있는 기술로 각광을 받을 수가 있다.
따라서, 근래 각광받는 기술인 전주도금(Electroforming)에 대한 기술들이 다양하게 개발되어 특허출원 되고 있다.
특허문헌 1은 니켈 전주도금법을 이용한 금속마스크 제작방법 및 이를 이용한 금속 마스크에 관한 발명으로 도 1에 도시된 바와 같이, 액상 감광막 도포(S510), 노광 및 현상(S520), 베이킹(S530), Ni 전주 도금층 형성(S540), Ni 합금층 형성(S550) 및 금속 마스크 분리 및 감광막 제거(S560)의 공정을 거쳐 금속 마스크를 제조함으로써, 기존의 방식으로는 구현하기 어려운 0.33 mm 피치 이하의 높은 정밀도를 가지며 동시에 표면을 강화시켜 신뢰성 향상 및 제품 수명 연장이 가능한 효과가 있다.
그리고 특허문헌 2는 전주 도금용 기판 및 이를 이용한 전주 도금 방법에 관한 발명으로 도 2에 도시된 바와 같이, 평면 형태 또는 미세 패턴이 형성된 전도성 기판(1) 표면에 기상화학증착법 또는 액상법을 이용하여 그래핀층(2)을 형성하고, 그래핀층(2) 위에 제작하고자 하는 금속막(3)을 전기화학적 방법을 이용하여 기판 위에 형성하고, 형성시킨 금속막은 기판 표면의 그래핀에 의해 쉽게 기판으로부터 분리가 가능한 효과가 있다.
또한, 특허문헌 3은 전주도금을 이용한 전자파 차폐재의 제조방법 및 이에 의한 전자파 차폐재에 관한 발명으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 전주도금 금형 제조(S10), 메쉬층 형성(S20), 고분자 필름에 접착제 도포(S30), 고분자 필름을 메쉬층에 부착 및 경화(S40), 전주도금금형 분리(S50) 및 흑화층 형성(S60)의 공정을 거쳐 전자파 차폐재를 제조함으로써, 에칭공정의 생략으로 전체 공정이 단축되어 생산 경제성을 확보할 수 있으며, 전주도금금형의 형상을 조절함으로써 메쉬층의 전도성을 유지하는 한도에서 메쉬층의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
그러나 상기 특허문헌 1 내지 3에 따른 전주도금방법은 제조공정이 간단하여 생산성이 높지만 상기의 방법들은 정밀성이 요구되는 마이크로 크기의 메쉬 시트의 제조 시에는 마이크로 크기의 메쉬로 형성된 전주도금 기판에 전해액이 균일하게 도금되지 아니하여 마이크로 크기의 메쉬 시트 두께가 불균일하고, 메쉬 시트 내의 마이크로 개구(開口)의 크기가 불균일하게 도금되어 불량률의 발생이 높은 문제점이 발생할 우려가 있다.
특허문헌 1 : 국내 공개특허공보 제10-2005-0120170호(2005년 12월 22일 공개) 니켈 전주도금법을 이용한 금속마스크 제작방법 및 이를이용한 금속 마스크 특허문헌 2 : 국내 공개특허공보 제10-2016-0055604호(2016년 05월 18일 공개) 전주 도금용 기판 및 이를 이용한 전주 도금 방법 특허문헌 3 : 국내 공개특허공보 제10-2006-0104532호(2006년 10월 09일 공개) 전주도금을 이용한 전자파 차폐재의 제조방법 및 이에 의한전자파 차폐재
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로, 마이크로 메쉬가 각인된 전도성 기판을 음극형 회전드럼에 장착시켜 전해액에 침지시켜 정밀한 마이크로 구조의 니켈 메쉬 시트를 제조함으로써, 간단한 방법에 의해 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트의 제조가 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 제공하는 것을 과제로 한다.
특히 본 발명은 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판을 장착시킨 음극형 회전드럼을 전해액에 침지시켜 음극형 회전드럼의 회전과 동시에 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 정밀한 마이크로 구조의 니켈 전주도금 메쉬 시트를 제조함으로써, 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금두께와 마이크로 크기의 개구와 선폭이 균일하게 도금되어 불량률이 낮고 생산성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 제공하는 것을 다른 과제로 한다.
따라서, 본 발명은 종래의 니켈 전주도금 방법은 회전드럼을 전해액 내에 침지시켜 회전 운동만을 함으로써, 회전드럼에 장착시킨 전주도금 기판에 도금되는 전해액이 회전드럼의 회전 방향을 따라 미세한 흐름의 결들이 형성되어 불균일한 니켈 전주도금이 형성될 우려가 있는 문제점을 해결할 수 있었다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 전주도금 기판에 마이크로 메쉬를 음각 또는 양각으로 각인하는 마이크로 메쉬 각인 단계(S100)와; 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 금형에 포토레지스트를 도포하고 포토 마스크를 올려 노광한 후 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판을 제작하는 기판 제작 단계(S200)와; 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판을 음극형 회전드럼에 장착하는 기판 장착 단계(S300)와; 음극형 회전드럼을 전해액에 침지시켜 마이크로 메쉬 각인 전주도금 기판에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 니켈 전주도금 단계(S400)와; 음극형 회전드럼을 전해액으로부터 탈거시키는 탈거 단계(S500)와; 전주 도금된 마이크로 메쉬 시트가 형성된 전주도금 기판을 음극형 회전드럼으로부터 분리하는 기판 분리 단계(S600) 및 전주도금 기판으로부터 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 분리하는 마이크로 메쉬 시트 분리 단계(S700);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
그리고 상기 니켈 전주도금 단계(S400)는, 음극형 회전드럼을 전해액에 침지시키는 침지 단계(S410) 및 전해액에 침지시킨 음극형 회전드럼이 일정한 속도로 회전함과 동시에 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 니켈 전주도금 단계(S420)를 반복하여 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판은 전도성 입자를 혼합시킨 전도성 고분자로서 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지 중에서 선택하고, 상기 전해조의 전해액 조성은 증류수 1L 당, 슬파민산니켈(Ni(SO3 NH2)2, 4H2O) 300~500g/L, 염화니켈(NiCl2, 6H2O) 10~25g/L, 붕산(H3BO3) 10~40g/L 및 1차 광택제 1~20g/L, 2차 광택제 1~15g/L, 피트방지제 1∼5g/L, 탈지조의 탈지액의 조성은 100g/L인 것을 특징을 한다.
특히 도금 후 탈지는 기존의 중크롬산소다는 탈지시 제품의 손상이 있어 본 발명에서는 탈지액을 선정하여 사용하였다.
전주도금의 조건으로는 PH 3.0∼5.0, 도금조 온도를 50∼60℃, 음극전류 밀도를 1～5(A/dm2), 전압 2∼6V, 교반은 공기교반, 음극형 회전드럼의 속도는 10∼100rpm, 도금시간 30∼80분인 것을 특징을 한다.
한편, 본 발명은 상기의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 제공하는 것을 과제의 해결 다른 수단으로 한다.
본 발명에 따른 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법에 의하면, 마이크로 메쉬가 각인된 전도성 기판을 음극형 회전드럼에 장착시켜 전해액에 침지시, 음극형 회전드럼이 일정한 속도로 회전함과 동시에 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 정밀한 마이크로 구조의 니켈 마이크로 메쉬 시트를 제조함으로써, 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금두께와 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 균일하게 도금되고, 또한, 간단한 방법에 의해 제조가 가능하여 불량률이 낮고 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 본 발명에 따른 Ni 전주도금법을 이용한 금속마스크 제작 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 종래의 전주 도금용 기판을 제작하는 과정을 나타낸 측면도.
도 3은 종래의 전주도금방법에 의해 전자파 차폐재의 제조방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 장치를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법을 나타낸 공정블록도.
도 6은 도 5의 니켈 전주도금 단계(S500)를 구체적으로 나타낸 공정블록도.
도 7은 본 발명에 따른 니켈 전주도금방법에 사용하는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트 형성 전주도금 기판을 찍은 사진.
도 8은 도 7의 마이크로 메쉬 시트 형성 전주도금 기판에 니켈 전주도금이 된 상태를 찍은 사진.
도 9는 마이크로 메쉬 시트 형성 전주도금 기판으로부터 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 분리시킨 상태를 찍은 사진.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 실시 예 1 및 2에 의해 제조한 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 확대하여 찍은 사진.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 실시 예 1 및 2와 대비되는 비교 예 1 및 2에 의해 제조한 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 확대하여 찍은 사진.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 상세한 설명에서 일반적인 니켈 전주도금 기술분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 또는 생략하였다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금 장치(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전해조(20)와, 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판을 장착하기 위한 한 쌍의 장착대가 구비된 음극형 회전드럼(30)과, 상기 음극형 회전드럼(30)을 회전시킴과 동시에 일정한 간격의 범위 내에서 좌우 방향으로 작동시키기 위한 샤프트(50)로 이루어진 구조이다.
그리고 상기 음극형 회전드럼(30)은 한 쌍의 치차가 구비된 샤프트(50)의 회전 운동에 의해 음극형 회전드럼(30)의 양 측에 구비된 한 쌍의 치차에 전달되어 음극형 회전드럼(30)이 회전을 하게 되며, 또한 니켈 전주도금 장치(10)의 양 측에 구비된 리프트(40)의 상하 운동에 의해 음극형 회전드럼(30)이 전해조(20)의 전해액에 침지되거나 또는 전해액으로부터 탈거되는 작동을 하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 니켈 전주도금방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 전주도금 금형에 마이크로 메쉬를 음각 또는 양각으로 각인하는 마이크로 메쉬 각인 단계(S100)와; 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 금형에 포토레지스트를 도포하고 포토 마스크를 올려 노광한 후 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판을 제작하는 기판 제작 단계(S200); 를 거쳐 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판이 제작된다.
본 발명에서 마이크로 메쉬 시트 각인 단계(S100)는 전주도금 금형에 제조하고자 하는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트와 동일한 선폭과 개구(開口) 크기로 음각 또는 양각으로 각인하는 단계이다.
본 단계에서는 전주도금 기판의 전도성 기판상에 임프린트 또는 리소그래피 등의 방법을 이용하여 1 내지 100㎛ 범위의 마이크로 개구크기 패턴을 형성시킴으로써, 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 제조할 수 있다.
기판 제작 단계(S200)는 전주도금 기판의 마이크로 메쉬 시트가 각인 상면에 전도성 고분자를 도포하여 포토마스크를 올려 노광한 후 도 7에 도시된 바와 같은 전주도금 기판(100)을 제작하는 단계이다.
본 단계에서 사용하는 전도성 고분자는 전도성 입자를 혼합시킨 전도성 고분자로서 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지 중에서 선택되며, 상기 고분자 수지는 전도성 입자인 구리, 은, 알루미늄, 탄소마이크로튜브, 탄소 중에서 1종 이상을 선택하여 혼합한 것을 사용한다.
상기 전도성 고분자는 합성수지 100g에 대하여 전도성 입자를 80~100g을 혼합하는 것이 바람직하다. 전도성 입자의 혼합량이 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 고분자는 수지의 전도성이 제대로 발현되지 않을 우려가 있고, 전도성 입자의 혼합량이 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 합성수지와 전도성 입자가 균일하게 혼합되지 않을 우려가 있다.
한편, 상기의 과정을 거쳐 제작한 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판을 음극형 회전드럼에 장착하는 기판 장착 단계(S300)와; 음극형 회전드럼을 전해액에 침지시켜 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 니켈 전주도금 단계(S400)와; 음극형 회전드럼을 전해액으로부터 탈거시키는 탈거 단계(S500)와; 전주 도금된 마이크로 메쉬 시트가 형성된 전주도금 기판을 음극형 회전드럼으로부터 분리하는 기판 분리 단계(S600) 및; 전주도금 기판으로부터 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 분리하는 마이크로 메쉬 시트 분리 단계(S700);를 거쳐 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트가 제조되어진다.
기판 장착 단계(S300)는 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판을 음극형 회전드럼에 장착하는 단계로서, 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판을 음극형 회전드럼의 원 주변에 밀착될 수 있도록 원호형으로 부드럽게 굽혀 음극형 회전드럼에 구비된 한 쌍의 장착대를 이용하여 장착시킨다.
니켈 전주도금 단계(S400)는 음극형 회전드럼을 전해액에 침지시켜 도 8에 도시된 바와 같이 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판(100)에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 단계이다.
상기 니켈 전주도금 단계(S400)는 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 음극형 회전드럼을 전해액에 침지시키는 침지 단계(S410) 및; 전해액에 침지시킨 음극형 회전드럼이 일정한 속도로 회전함과 동시에 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 니켈 전주도금 단계(S420);를 포함하되, 상기 침지 단계(S410) 및 니켈 전주도금 단계(S420)를 반복하여 실시하는 것을 특징으로 한다.
침지 단계(S410)는 음극형 회전드럼을 전해액에 침지시키는 단계로서, 음극형 회전드럼 직경의 1/4 내지 1/3이 전해액 내에 침지된다. 음극형 회전드럼이 전해조 내에 침지되는 깊이가 상기에서 한정한 범위 미만이 될 경우에는 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판에 형성시키는 니켈 전주도금의 효율이 낮아질 우려가 있고, 음극형 회전드럼이 전해조 내에 침지되는 깊이가 상기에서 한정한 범위를 초과할 경우에는 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판에 형성시키는 니켈 전주도금의 두께가 불균일해질 우려가 있다.
니켈 전주도금 단계(S420)는 전해액에 침지시킨 음극형 회전드럼의 회전과 함께 상하 및 좌우 방향으로 요동되도록 작동시키면서 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 단계로서, 상기에서와 같은 회전드럼의 동작에 따라 간단한 방법에 의해 마이크로 구조의 메쉬 시트의 두께가 균일하고, 메쉬 시트의 마이크로 마이크로 개구(開口)와 선폭이 정교하게 도금되어질 수 있다.
이때, 음극형 회전드럼의 회전속도는 5~100 rpm, 좌우 방향의 이동 속도는 10~50 cm/s인 것이 바람직하며, 상기의 범위 내에서 전주도금 기판에 니켈의 전주도금 작업을 할 경우 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금두께와 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 균일하게 도금되며, 상기에서 한정한 범위를 벗어날 경우에는 마이크로 메쉬 시트의 두께가 불균일하거나 또는 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 불균일하게 도금되어질 수 있다.
본 단계에서는 전해조 내의 양극 바스켓에 담겨있는 니켈이 전해액에서 전리되어 음극형 회전드럼에 장착된 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판에 니켈이 전주도금되면서 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트가 형성된다.
이에 반해, 종래의 니켈 전주도금방법은 회전드럼을 전해액 내에 침지시켜 회전 운동만을 함으로써, 회전드럼에 장착시킨 전주도금 기판에 도금되는 전해액이 회전드럼의 회전 방향을 따라 미세한 흐름의 결들이 형성되어 불균일한 니켈 전주도금이 형성될 우려가 있다.
본 발명에서 사용하는 전해조의 전해액 조성은 증류수 1L 당, 슬파민산니켈(Ni(SO3 NH2)2, 4H2O) 300~500g/L, 염화니켈(NiCl2, 6H2O) 10~25g/L, 붕산(H3BO3) 10~40g/L 및 1차 광택제 1~20g/L, 2차 광택제 1~15g/L, 피트방지제 1∼5g/L, 탈지조의 탈지액의 조성은 100g/L인 것을 특징을 한다.
특히 도금 후 탈지는 기존의 중크롬산소다는 탈지시 제품의 손상이 있어 본 발명에서는 탈지액을 선정하는 것으로 특징을 한다.
전주도금의 조건으로는 PH 3.0∼5.0, 도금조 온도를 50∼60℃, 음극전류 밀도를 1～5(A/dm2), 전압 2∼6V, 교반은 공기교반, 음극형 회전드럼의 속도는 10∼100rpm, 도금시간 30∼80분인 것으로 특징을 한다.
설파민산니켈은 전주 도금욕으로, 설파민산욕에 부동태의 방지와 고전류 작업을 위하여 염화니켈 또는 브롬화물 이온을 이용하여 양극의 니켈의 용해를 촉진하는 작용을 한다. 증류수 1L 당 설파민산니켈의 혼합량이 상기에서 한정한 혼합량의 범위를 벗어날 경우에는 양극의 니켈의 용해가 저하할 우려가 있다.
염화니켈은 전해액의 전기 전도도를 향상시켜 양극의 니켈 용해를 촉진시키고, 밀착성, 평활성이 향상되어 전류밀도가 넓어지는 작용을 한다. 증류수 1L 당 염화니켈의 혼합량이 상기에서 한정한 혼합량의 범위 미만일 경우에는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트의 광택이 저하할 우려가 있고, 상기에서 한정한 혼합량의 범위를 초과할 경우에는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트의 피막을 경화시킬 우려가 있다.
붕산은 pH의 완충제 작용을 하며, 광택범위 확대, 평활성, 내부 응력 감소, 균일 전착성 향상, 검게 타는 현상을 감소시키는 작용을 한다. 증류수 1L 당 붕산의 혼합량이 상기에서 한정한 혼합량의 범위 미만일 경우에는 도금 색이 뿌옇지고 pH 변동이 심할 우려가 있으며, 상기에서 한정한 혼합량의 범위를 초과할 경우에는 양극의 니켈이 용해하는 것을 저하시킬 우려가 있다.
1차 광택제는 2차 광택제 보호와 소지가 가지고 있는 광택을 유지하고 내부 응력으로 강한 도금을 좀더 유연성 있는 도금 작업이 진행되도록 하는 작용을 한다. 1차 광택제가 상기에서 한정한 혼합량의 범위 미만일 경우에는 도금이 취약해지고 내부응력이 커질 우려가 있고, 상기에서 한정한 혼합량의 범위를 초과할 경우에는 별문제가 없다.
2차 광택제는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트에 좋은 광택을 부여하는 작용을 한다. 2차 광택제의 혼합량이 상기에서 한정한 혼합량의 범위 미만일 경우에는 광택효과가 저하될 우려가 있고, 상기에서 한정한 혼합량의 범위를 초과할 경우에는 저전류밀도부의 피복력이 저하되며, 핏트가 발생할 우려가 있다.
1차 광택제는 1.3.6-나프탈렌, 사카린, 슬폰산소다 또는 슬폰아미드 중에서 선택하는 것이 바람직하며, 2차 광택제는 젤라틴, 부텐디올, 쿠마린 또는 포르말린 중에서 1종 또는 그 이상을 선택 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 니켈 전주도금의 조건은 상기에서 한정한 조건이 바람직하지만. 제조하고자 하는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트의 규격에 따라 상기 니켈 전주도금의 조건은 적절히 조정되어 질 수 있다.
상기 니켈 전주도금은 상기의 조건 내에서 니켈 전주도금 작업을 할 경우 간단한 방법에 의해 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금두께와 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 균일하게 도금되고 광택이 양호한 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트가 제조된다.
참고로, 니켈 전주도금의 조건은 상기에서 한정한 범위 내에서 니켈 전주도금 작업을 하는 것이 바람직하지만, 제조하고자 하는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트의 규격에 따라 상기에서 한정한 범위를 벗어날 수도 있다.
탈거 단계(S500)는 음극형 회전드럼을 전해액으로부터 탈거시키는 단계로서, 니켈 전주도금 단계(S420)에서 니켈 전주도금에 의해 원하고자 하는 마이크로 메쉬 시트가 형성될 때까지 상기 침지 단계(S410) 및 니켈 전주도금 단계(S420)를 45~55분간에 걸쳐 반복하여 실시한다.
기판 분리 단계(S600)는 전주 도금된 마이크로 메쉬 시트가 형성된 전주도금 기판을 음극형 회전드럼으로부터 분리하는 단계로서, 통상적인 니켈 전조도금방법과 동일한 공정이다.
마이크로 메쉬 시트 분리 단계(S700)는 전주도금 기판으로부터 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 분리하는 단계로서, 도 8에 도시된 바와 같이 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판(100) 상에 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 도 9에 도시된 바와 같이 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판(100)으로부터 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트(P)을 분리시키는 단계로서, 통상적인 니켈 전조도금방법과 동일한 공정이다.
상기에서 설명드린 바와 같은 방법에 의해 제조된 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트는 본 발명에 따른 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법에 의해 간단한 방법으로 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금두께와 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 균일하게 도금되는 효과가 있다.
이하 실시 예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 단, 본 발명의 범위가 이들 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
(실시 예 1)
메쉬의 개구(開口) 크기가 55 ±10 ㎛, 선폭이 15±5㎛인 두께 16±1㎛ 의 니켈 마이크로 메쉬시트를 제작하기 위하여 상기 전해조의 전해액 조성은 슬파민산니켈(Ni(SO3 NH2)2, 4H2O) 500g/L, 염화니켈(NiCl2, 6H2O) 10g/L, 붕산(H3BO3) 40g/L 및 1차 광택제(GL-5000, 신풍금속) 1g/L, 2차 광택제(NI-BASIC, 신풍금속) 1g/L, 피트방지제(WA-1, 신풍금속) 1g/L, 탈지조의 탈지액(일본 NIKKA NONTAK사) 100g/L으로 조성하였다.
전주도금의 조건으로는 PH 3.0, 도금조 온도를 50℃, 음극전류 밀도를 1(A/dm2), 전압 2V, 교반은 공기교반, 음극형 회전드럼의 속도는 10rpm, 도금시간 30분의 조건에서 실시하였다.
상기 전주도금 기판을 음극형 회전드럼에 밀착할 수 있도록 원호형으로 굽힌 다음 음극형 회전드럼에 구비된 한 쌍의 장착대를 이용하여 전주도금 기판을 장착시킨 후, 음극형 회전드럼의 직경의 1/3이 전해조 내에 잠기도록 침지시키면서 음극형 회전드럼을 10rpm의 속도로 회전함과 동시에 상하 방향 및 좌우 방향의 이동 속도는 10cm/s가 되도록 30분간 작동시킨 다음 음극형 회전드럼으로부터 전주도금 기판을 분리시킨 다음 전주도금 기판에 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트를 분리시켜 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트(도 10 참조)를 제조하였다.
(실시 예 2)
메쉬의 개구(開口) 크기가 55 ±10 ㎛, 선폭이 15±5㎛인 두께 16±1㎛ 의 니켈 마이크로 메쉬시트를 제작하기 위하여 상기 전해조의 전해액 조성은 슬파민산니켈(Ni(SO3 NH2)2, 4H2O) 300g/L, 염화니켈(NiCl2, 6H2O) 25g/L, 붕산(H3BO3) 10g/L 및 1차 광택제(GL-5000, 신풍금속) 20g/L, 2차 광택제(NI-BASIC, 신풍금속) 15g/L, 피트방지제(WA-1, 신풍금속) 5g/L, 탈지조의 탈지액(일본 NIKKA NONTAK사) 100g/L으로 조성하였다.
전주도금의 조건으로는 PH 5, 도금조 온도를 60℃, 음극전류 밀도를 5(A/dm2), 전압 6V, 교반은 공기교반, 음극형 회전드럼의 속도는 100rpm, 도금시간 80분의 조건에서 실시하였다.
상기 전주도금 기판을 음극형 회전드럼에 밀착할 수 있도록 원호형으로 굽힌 다음 음극형 회전드럼에 구비된 한 쌍의 장착대를 이용하여 전주도금 기판을 장착시킨 후, 음극형 회전드럼의 직경의 1/4이 전해조 내에 잠기도록 침지시키면서 음극형 회전드럼을 100rpm의 속도로 회전함과 동시에 상하 방향 및 좌우 방향의 이동 속도는 50 cm/s가 되도록 80분간 작동시킨 다음 음극형 회전드럼으로부터 전주도금 기판을 분리시킨 다음 전주도금 기판에 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트를 분리시켜 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트(도 11 참조)을 제조하였다.
(비교 예 1)
실시 예 1과 동일하게 제작한 전주도금 기판을 사용하여 실시 예 1과 동일한 방법에 의해 음극형 회전드럼의 직경의 1/3이 전해조 내에 잠기도록 침지시키면서 음극형 회전드럼을 10 rpm의 속도로 45분간 회전시킨 다음 음극형 회전드럼으로부터 전주도금 기판을 분리시킨 다음 전주도금 기판에 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트를 분리시켜 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트(도 12 참조)을 제조하였다.
본 비교 예 1에서 사용한 전해액은 상기 실시 예 1에서 사용한 전해액과 동일한 전해액을 사용하고, 실시 예 1과 동일한 조건으로 니켈 전주도금을 실시하였다.
(비교 예 2)
실시 예 2와 동일하게 제작한 전주도금 기판을 사용하여 실시 예 2와 동일한 방법에 의해 음극형 회전드럼의 직경의 1/4이 전해조 내에 잠기도록 침지시키면서 음극형 회전드럼을 100 rpm의 속도로 55분간 회전시킨 다음 음극형 회전드럼으로부터 전주도금 기판을 분리시킨 다음 전주도금 기판에 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트를 분리시켜 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트(도 13 참조)을 제조하였다.
본 비교 예 2에서 사용한 전해액은 상기 실시 예 2에서 사용한 전해액과 동일한 전해액을 사용하고, 실시 예 2와 동일한 조건으로 니켈 전주도금을 실시하였다.
상기 실시 예 1, 2 및 비교 예 1, 2의 방법에 따라 제조한 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트를 TEM을 사용하여 사진을 찍은 결과 본 발명의 바람직한 실시 예 1, 2에 따른 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트는 도 10 및 도 11(a 사진 배율 : 100배, b 사진 배율 : 500배)에 도시된 바와 같이 마이크로 목 구조가 균일한 허니콤 구조인데 반해, 비교 예 1, 2에 따른 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트는 도 12 및 도 13(a 사진 배율 : 200배, b 사진 배율 : 500배)에 도시된 바와 같이 마이크로 목 구조가 불균일한 허니콤 구조인 것을 확인할 수 있었다.
이는 실시 예 1, 2에 따른 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트는 니켈 전주도금시 음극형 회전드럼이 일정한 속도로 회전함과 동시에 상하 방향 및 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 정밀한 마이크로 구조의 니켈 메쉬 시트를 제조함으로써, 간단한 방법에 의해 니켈 마이크로 메쉬 시트의 균일한 도금두께와 마이크로 크기의 개구(開口)와 선폭이 균일하게 도금되는 것으로 추정되는데 반해, 비교 예 1, 2에 따른 니켈 전주도금된 마이크로 메쉬 시트는 음극형 회전드럼이 회전 동작만을 함에 따라 회전드럼의 회전 방향을 따라 미세한 흐름의 결들이 형성되어 불균일한 크기의 개구(開口)와 선폭이 형성된 것으로 추정된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법 및 이 방법에 의해 제조된 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
P : 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트
100 : 마이크로 메쉬 시트 각인 전주도금 기판
10 : 니켈 전주도금 장치 20 : 전해조
30 : 음극형 회전드럼 40 : 리프트
50 : 샤프트

Claims (5)

  1. 전주도금 금형에 마이크로 메쉬를 음각 또는 양각으로 각인하는 마이크로 메쉬 각인 단계(S100)와;
    마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 금형에 전도성 고분자를 도포하여 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판을 제작하는 기판 제작 단계(S200)와;
    마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판을 음극형 회전드럼에 장착하는 기판 장착 단계(S300)와;
    음극형 회전드럼을 전해액에 침지시켜 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 니켈 전주도금 단계(S400)와;
    음극형 회전드럼을 전해액으로부터 탈거시키는 탈거 단계(S500)와;
    전주 도금된 마이크로 메쉬 시트가 형성된 전주도금 기판을 음극형 회전드럼으로부터 분리하는 기판 분리 단계(S600) 및;
    전주도금 기판으로부터 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 분리하는 마이크로 메쉬 시트 분리 단계(S700);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 니켈 전주도금 단계(S400)는,
    음극형 회전드럼을 전해액에 침지시키는 침지 단계(S410) 및;
    전해액에 침지시킨 음극형 회전드럼이 일정한 속도로 회전함과 동시에 좌우 방향으로 일정간격의 범위 내에서 반복적으로 이동되도록 작동시키면서 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판에 니켈을 전주도금하여 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트를 형성시키는 니켈 전주도금 단계(S420);를 포함하되,
    상기 침지 단계(S410) 및 니켈 전주도금 단계(S420)를 반복하여 실시하는 것을 특징으로 하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 메쉬가 각인된 전주도금 기판은 전도성 입자를 혼합시킨 전도성 고분자로서 페놀 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지 중에서 선택하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전해액은 증류수 1L 당, 슬파민산니켈(Ni(SO3 NH2)2, 4H2O) 300~500g/L, 염화니켈(NiCl2, 6H2O) 10~25g/L, 붕산(H3BO3) 10~40g/L 및 1차 광택제 1~20g/L, 2차 광택제 1~15g/L, 피트방지제 1∼5g/L, 탈지조의 탈지액의 조성은 100g/L인 것을 특징으로 하는 마이크로 메쉬 시트를 제조하기 위한 니켈 전주도금방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 니켈 전주도금 마이크로 메쉬 시트.
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