KR101404435B1 - Low-temperature coating method for resin master pattern and injection mold making method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수지 원본용 저온코팅 방법 및 그를 이용한 사출 몰드 제작 방법에 관한 것으로, 본 발명의 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법은, 수지 원본을 제작하는 단계; 저온 분위기에서 상기 수지 원본의 표면에 ZnO 박막을 형성하는 단계; 상기 ZnO 박막이 형성된 상기 수지 원본을 이용하여 수지 몰드를 제작하는 단계; 상기 수지 몰드를 경화시키는 단계; 및 상기 수지 몰드에서 상기 수지 원본을 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 저온 분위기에서 원자층 증착을 이용하여 수지 원본의 표면에 ZnO 박막을 균일하게 코팅하므로 수지 원본과 몰드 간의 상호 확산결합을 방지하여 수지 원본의 용이한 이형을 통해 수지 원본의 음각이 정밀하게 구현된 몰드를 제작 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a low-temperature coating method for a resin original and an injection mold making method using the same, and the manufacturing method of an injection mold using a low-temperature coating for a resin original of the present invention comprises: Forming a ZnO thin film on the surface of the original of the resin in a low-temperature atmosphere; Fabricating a resin mold using the original resin on which the ZnO thin film is formed; Curing the resin mold; And removing the resin original from the resin mold.
According to the present invention, since the ZnO thin film is uniformly coated on the surface of the resin original by atomic layer deposition in a low-temperature atmosphere, the mutual diffusion bonding between the original resin and the mold is prevented, It is possible to produce a mold that is precisely realized.
Description
본 발명은 수지 원본용 저온코팅 방법 및 그를 이용한 사출 몰드 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수지 원본과 몰드 간의 상호 반응 등을 방지하기 위해 상기 수지 원본의 표면에 저온 원자층 증착(ALD) 공정을 통해 ZnO 박막을 형성하는 수지 원본용 저온코팅 방법 및 그를 이용한 사출 몰드 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a low-temperature coating method for a resin original and an injection mold making method using the same, and more particularly to a low-temperature atomic layer deposition (ALD) process for preventing the mutual reaction between a resin original and a mold And a method for manufacturing an injection mold using the same.
일반적으로 귀금속을 주조에 의해 생산하기 위해서는 주로 탈납주조(lost Wax Casting; jewelry casting) 방법을 이용하고 있다.In general, to produce precious metals by casting, mainly lost casting (lost casting) method (jewelry casting) is used.
기존 전통적인 귀금속 주조공정은 광경화 수지 원본을 석고플라스크를 이용하여 응고시키고, 수지 원본 부를 설정 온도에서 설정 시간 동안 대기 중에서 유지시켜 유기물로 구성된 수지부만 선택적으로 열분해 시킨 후, 빈 공간에 귀금속을 주조하여 최종 금속마스터패턴을 제작하며, 추후 이를 이용하여 왁스로 패턴을 대량 생산하고 트리형으로 대량으로 연결하여 대량으로 복수개의 제품을 생산하는 방법이 있었다. 또한, 다른 방법으로는 광경화 수지 원본을 직접 마스터 패턴으로 채용하고 상온에서 경화되는 실리콘계 레진을 이용하여 직접 고형틀을 만든 후 내부의 수지 원본을 제거한 다음 공간에 귀금속 주조에 흔히 쓰는 왁스패턴을 복수로 제작하여 최종적으로 이를 기존의 전통적인 석고플라스크-주조 공정을 이용한 최종 (귀)금속 제품들을 다수 제작하는 방법이 있었다.Conventional traditional precious metal casting process involves coagulating the original photocurable resin using a gypsum flask and keeping the original part of the resin in the atmosphere for a preset time at the set temperature, selectively pyrolyzing only the resin part made of organic material and then casting precious metal To produce a final metal master pattern. Thereafter, a pattern is mass-produced with wax, and a large number of patterns are connected in a tree form to produce a plurality of products in a large amount. Another method is to directly use the original photocurable resin as a master pattern, to make a direct mold by using a silicone resin which is cured at room temperature, to remove the original resin, and then to use a wax pattern commonly used in precious metal casting And finally manufacturing a number of final (ear) metal products using the conventional gypsum flask-casting process.
이러한 귀금속 제조 방법 이외에 장식품 제조를 위한 사출몰드 및 몰드의 제조 방법과 관련된 기술이 공개특허 제10-2012-0011469호 및 공개특허 제10-2009-0093971호에 제안된 바 있다.In addition to the above-mentioned noble metal manufacturing method, techniques relating to an injection mold and a manufacturing method of a mold for manufacturing ornaments have been proposed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-2012-0011469 and 10-2009-0093971.
이하에서 종래기술로서 공개특허 제10-2012-0011469호 및 공개특허 제10-2009-0093971호에 개시된 사출 몰드 및 수지 성형용 몰드의 구조를 간략히 설명한다.Hereinafter, the structure of the injection mold and the resin molding mold disclosed in the prior arts 10-2012-0011469 and 10-2009-0093971 will be briefly described.
도 1은 공개특허 제10-2012-0011469호(이하 '종래기술 1'이라 함)의 고무 사출몰드 예시도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1에서 고무 사출몰드(20)는 사출부(21) 측 내벽에 성형되는 고무몰드(10)의 테두리에 클램핑 플랜지(11)가 성형되게 요입된 플랜지 성형홈(22)을 형성하며, 상기 고무 사출몰드(20)의 상면 내측 테두리에는 고무몰드(10)가 균일한 두께로 제조되게 사출부에서 경화과정에 넘쳐흐른 고무수지를 유입되게 하는 넘침유도홈(24)을 형성하며, 상기 왁스사출 고정몰드(30)는 고무몰드 수용부(31)에는 수용되는 고무몰드(10)의 클램핑 플랜지(11)의 하부를 지지하는 플랜지 지지부(32)를 내측으로 돌출 형성하되 상기 플랜지 지지부(32)는 고무몰드(10)의 팽창이 용이하게 클램핑 플랜지(11)의 외측 일부만을 지지하도록 내측에 단이 지게 요입된 지지부 팽창홈(32a)을 형성하고, 상기 고무몰드 수용부(31)에 수용된 고무몰드(10)의 클램핑 플랜지(11) 상부를 지지할 수 있게 플랜지 지지링(40)을 구비하되, 상기 플랜지 지지링(40)은 클램핑 플랜지(11)의 외측 일부만을 지지할 수 있도록 하부 내측에 단이 지게 요입된 지지링 팽창홈(40a)을 형성한 것을 특징으로 한다.1 is an illustration of an example of a rubber injection mold of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0011469 (hereinafter referred to as "Prior Art 1"). 1, the
그러나 종래기술 1에 의한 고무 사출몰드(20)는 복잡한 장식원본을 사출하기 위한 몰드의 제작과 왁스사출물의 분리가 난해한 문제점이 있었다.However, the
도 2는 공개특허 제10-2009-0093971호(이하 '종래기술 2'라 한다)의 수지 성형용 몰드의 확대 단면 도해도이다. 종래기술 2의 수지 성형용 몰드는, 몰드(10), 상기 몰드(10)의 내측에 형성되는 의장층(16), 및 상기 몰드(10)의 내측면에 의장층(16)을 형성하기 위한 통기성 개재층(22)을 포함하는, 수지 성형용 몰드의 제조 방법으로서, 상기 몰드(10)에 통기용 관통공(18)을 형성하는 단계, 상기 의장층(16)을 표면에 요철 형상이 형성된 수지로 형성하는 단계, 상기 통기성 개재층(22)을 통하여, 상기 의장층(16)의 내측면과 상기 의장층(16)의 통기용 관통공(18) 및 상기 몰드(10)의 통기용 관통공(18)과 연통되도록, 상기 몰드(10)의 내측면에 의장층(16)을 연속적으로 설치하는 단계, 및 상기 의장층(16)에 통기용 관통공(18)을 형성하는 단계를 포함한다.Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of a mold for resin molding of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2009-0093971 (hereinafter referred to as "
그러나 종래기술 2에 의한 수지 성형용 몰드는 몰드의 구조가 복잡하여 가공에 따른 시간 및 비용이 상승하는 문제점이 있었다.However, the mold for resin molding according to the
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 종래의 귀금속 제조를 위해 기존의 3D 데이터를 이용하여 자동으로 정밀하게 제작하는 광경화수지형 쾌속조형시스템은 이를 통해 제작된 광경화수지 원형(마스터패턴)이 왁스패턴을 제작하는 공정에서 수지원형과 수지몰드가 계면에서 상호반응하여 인베스트먼드 주조(investment casting/ lost wax)를 통한 금속복제품의 제작이 난해한 문제점이 있었다.In addition, although not shown in the drawings, a photocurable resin type rapid prototyping system for automatically and precisely manufacturing conventional noble metal using conventional 3D data has been developed in which a photocurable resin circular pattern (master pattern) There is a problem in that it is difficult to produce a metal reproduced product through investment casting / lost wax because the resin prototype and the resin mold react with each other at the interface in the manufacturing process.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저온 분위기에서 원자층 증착을 이용하여 수지 원본의 표면에 ZnO 박막을 균일하게 코팅하므로 수지 원본과 몰드 간의 상호 확산결합을 방지하여 수지 원본의 용이한 이형을 통해 수지 원본의 음각이 정밀하게 구현된 몰드를 제작 가능한 수지 원본용 저온코팅 방법 및 그를 이용한 사출 몰드 제작 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to prevent the mutual diffusion bonding between a resin original and a mold by uniformly coating a ZnO thin film on the surface of a resin original using an atomic layer deposition in a low- The present invention also provides a low-temperature coating method for a resin original capable of fabricating a mold in which an engraved original of a resin original is precisely realized through an easy release of a resin original, and a method of manufacturing an injection mold using the same.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 수지 원본을 제작하는 단계; 저온 분위기에서 상기 수지 원본의 표면에 ZnO 박막을 형성하는 단계; 상기 ZnO 박막이 형성된 상기 수지 원본을 이용하여 몰드를 제작하는 단계; 상기 몰드를 경화시키는 단계; 및 상기 몰드에서 상기 수지 원본을 제거하는 단계를 포함하는 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법을 통해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, Forming a ZnO thin film on the surface of the original of the resin in a low-temperature atmosphere; Fabricating a mold using the resin original formed with the ZnO thin film; Curing the mold; And removing the resin original from the mold. The present invention also provides an injection mold manufacturing method using a low-temperature coating for a resin original.
또한, 상기 수지 원본 제작 단계에서의 상기 수지 원본은 광경화성 수지, 유기물 구성 수지 및 왁스 중 어느 하나로 제작될 수 있다.In addition, the original of the resin in the resin original manufacturing step may be made of any one of a photocurable resin, an organic constituent resin and wax.
또한, 상기 ZnO 박막 형성 단계는 30∼200℃ 범위에서 실시할 수 있다.The ZnO thin film forming step may be performed at a temperature in the range of 30 to 200 ° C.
또한, 상기 ZnO 박막 형성 단계는 상기 수지 원본과 상기 몰드 간의 상호확산을 방지하는 확산 방지층의 코팅을 위해 원자층 증착기(ALD)에 의해 수행될 수 있다.In addition, the ZnO thin film forming step may be performed by an atomic layer deposition (ALD) for coating the diffusion preventing layer to prevent mutual diffusion between the original resin and the mold.
또한, 상기 ZnO 박막 형성 단계에 의한 상기 확산 방지층은 무전해도금을 통하여 산화가 방지되는 백금족, 금, 은을 포함하는 귀금속 도금 방법으로 수행될 수 있다.In addition, the diffusion preventing layer formed by the ZnO thin film forming step may be performed by a noble metal plating method including preventing platinum group, gold, and silver from being oxidized through electroless plating.
또한, 상기 ZnO 박막 형성 단계에 의한 상기 확산 방지층은 저온에서 구현 가능한 ZnO, TiO2, SiO2, RuO2, TiN을 포함하는 산화물과 질화물 및 Ru, Pt, Pd, Au을 포함하는 귀금속 층 중 어느 하나로 구현될 수 있다.The diffusion preventing layer formed by the ZnO thin film forming step may be any one of oxide and nitride including ZnO, TiO 2 , SiO 2 , RuO 2 and TiN and a noble metal layer including Ru, Pt, Pd and Au, Can be implemented.
또한, 본 발명은 대상체의 표면에 ZnO 박막을 형성하는 코팅 방법에 있어서, 상기 대상체가 구비된 챔버(chamber) 내부에 Zn 소스를 주입시켜 상기 대상체의 표면과 반응시키는 단계; 상기 대상체가 구비된 상기 챔버 내부에 N2 가스를 주입시켜 제1 퍼지를 실시하는 단계; 상기 제1 퍼지를 실시한 상기 대상체의 표면을 상기 챔버에 H2O 소스를 주입시켜 반응시키는 단계; 및 상기 챔버 내부에 N2 가스를 주입시켜 제2 퍼지를 실시하는 단계를 포함하며, 상기 단계들을 거친 원자층 증착(ALD)에 의해 확산 방지층인 ZnO 박막이 형성되는 수지 원본용 저온코팅 방법을 통해 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a coating method for forming a ZnO thin film on a surface of a target object, the method comprising: injecting a Zn source into a chamber provided with the target object to react with the surface of the target object; Performing a first purge by injecting N 2 gas into the chamber provided with the object; Injecting a H 2 O source into the chamber and reacting the surface of the object subjected to the first purge; And performing a second purging by injecting N 2 gas into the chamber, wherein the ZnO thin film as the diffusion preventing layer is formed by atomic layer deposition (ALD) through the above steps .
또한, 상기 ZnO 박막의 코팅시 사용되는 전구체는 아연디에틸(DEZn)이고, 반응기체는 H2O인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the precursors used during the coating of the ZnO thin film is diethyl zinc (DEZn), the reaction gas may be characterized in that the H 2 O.
또한, 상기 Zn 소스와 상기 대상체의 표면과의 반응 단계 및 상기 H2O 소스와 상기 대상체의 표면과의 반응 단계에서 반응 물질의 주입은 0.01~0.2sec 동안 수행되고, 상기 제1, 2 퍼지 단계에서 반응 물질의 주입은 5~15sec 동안 수행되며, 상기 대상체의 온도는 극저온 30∼200℃에서 수행될 수 있다.In addition, in the step of reacting the Zn source with the surface of the object and the reaction between the H 2 O source and the surface of the object, the injection of the reactant is performed for 0.01 to 0.2 sec. The injection of the reaction material is performed for 5 to 15 seconds, and the temperature of the object can be performed at a cryogenic temperature of 30 to 200 ° C.
본 발명에 의하면, 저온 분위기에서 원자층 증착을 이용하여 수지 원본의 표면에 ZnO 박막을 균일하게 코팅하므로 수지 원본과 몰드 간의 상호 확산결합을 방지하여 수지 원본의 용이한 이형을 통해 수지 원본의 음각이 정밀하게 구현된 몰드를 제작 가능한 효과가 있다.According to the present invention, since the ZnO thin film is uniformly coated on the surface of the resin original by atomic layer deposition in a low-temperature atmosphere, the mutual diffusion bonding between the original resin and the mold is prevented, It is possible to produce a mold that is precisely realized.
도 1은 종래기술 1에 의한 고무 사출몰드의 예시도이다.
도 2는 종래기술 2에 의한 수지 성형용 몰드의 확대 단면 도해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법이 도시된 블럭도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 일 실시예에 의한 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법 중 수지 원본용 저온코팅 방법인 ZnO 박막 형성 단계가 도시된 블럭도 및 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an illustration of a rubber injection mold according to Prior Art 1. FIG.
Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of a mold for resin molding according to
3 is a block diagram illustrating an injection mold manufacturing method using a low temperature coating for a resin original according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 and 5 are a block diagram and a schematic view showing a step of forming a ZnO thin film, which is a low temperature coating method for a resin original in an injection mold making method using a low temperature coating for a resin original according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims are intended to mean that the inventive concept of the present invention is in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain its invention in the best way Should be interpreted as a concept.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부"라는 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise. Also, the term " part "in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
이하 도면을 참고하여 본 발명에 의한 수지 원본용 저온코팅 방법 및 그를 이용한 사출 몰드 제작 방법의 실시예의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a low-temperature coating method for a resin original according to the present invention and an injection molding method using the same will be described in detail with reference to the drawings.
도 3에는 본 발명에 의한 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법이 블럭도로 도시되어 있고, 도 4 및 도 5에는 본 발명에 의한 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법 중 수지 원본용 저온코팅 방법인 ZnO 박막 형성 단계가 블럭도 및 개략도로 도시되어 있다.
3 is a block diagram showing a method of manufacturing an injection mold using a low-temperature coating for a resin original according to the present invention. FIGS. 4 and 5 illustrate a method of manufacturing an injection mold using a low- A ZnO thin film forming step which is a low temperature coating method is shown in a block diagram and a schematic view.
이들 도면에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법은 수지 원본 제작 단계(S100), 확산 방지층 형성 단계(S110), 몰드 제작 단계(S120), 몰드 경화 단계(S130) 및 수지 원본 제거 단계(S140)를 포함한다.According to these drawings, an injection mold manufacturing method using a low temperature coating for a resin original according to an embodiment of the present invention includes a resin original manufacturing step (S100), a diffusion preventing layer forming step (S110), a mold making step (S120) Step S130 and a resin original removal step S140.
여기서, 본 발명에 의한 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법은 귀금속 장신구 주조제품을 위한 고무 몰드의 제작이나, 랩온어칩(Lab-on-a-chip: 랩칩)과 같은 바이오분야의 10㎛ 급 필터모듈을 제작할 때 수지 원본의 제조와 이를 이용한 몰드의 제작 그리고 정밀 기계 부품과 자동차 부품 등 정밀부품의 시제품 제작 시의 수지 마스터패턴의 제작과 복제에 적용 가능하다.Here, the injection mold manufacturing method using the low-temperature coating for resin original according to the present invention can be applied to the production of a rubber mold for a precious metal ornamental casting product, ㎛ filter module, it can be applied to the production of resin master, the production of mold using it, and the production and duplication of resin master pattern in the production of prototype of precision parts such as precision machine parts and automobile parts.
수지 원본 제작 단계(S100)는 성형 대상체와 대응되는 형상으로 수지 원본을 제작하는 단계이다. 여기서, 상기 수지 원본 제작 단계(S100)의 수지 원본은 광경화성 수지, 유기물 구성 수지 및 왁스 중 어느 하나로 제작되며, 본 실시예에서의 수지 원본은 우레탄 아크릴계의 광경화성 수지로 제작됨을 예시한다.The resin original manufacturing step (S100) is a step of manufacturing a resin original in a shape corresponding to the molding object. Here, it is exemplified that the resin original in the resin original manufacturing step (S100) is made of a photo-curable resin, an organic constituting resin and wax, and the original resin in this embodiment is made of a photo-curable resin of urethane acrylic system.
즉, 상기 수지 원본 제작 단계(S100)는 우레탄-아크릴레이드 모노머와 광개시제+레진이 혼합된 후 광조형 쾌속조형기(도면에 미도시)를 이용하여 제작된 선폭 10㎛ 이상의 요철 굴곡을 가진 수지 원본(조형품)의 형상을 제작하는 단계인 것이다.That is, the resin original manufacturing step (S100) is a resin original having a concavo-convex curvature of 10 mu m or more having a line width of not less than 10 mu m produced by mixing a urethane-acrylate monomer, a photoinitiator and a resin and then using an optical shaping rapid prototyping machine Molding product) is produced.
확산 방지층 형성 단계(S110)는 30∼200℃ 범위의 저온 분위기에서 수지 원본과 몰드 간의 상호확산을 방지하면서, 상기 몰드에서 수지 원본의 분리를 용이하게 하기 위해 상기 수지 원본의 표면 전체에 균일한 두께의 ZnO 세라믹 박막인 확산 방지층을 코팅하는 단계이다. The diffusion preventing layer forming step S110 is a step of forming a diffusion preventing layer on the entire surface of the resin original in order to facilitate the separation of the resin original from the mold while preventing mutual diffusion between the original and the mold in a low- Of the ZnO ceramic thin film.
여기서, 확산 방지층 형성 단계(S110)는 원자층 증착기에 의해 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)을 수행하여 수지 원본용 저온코팅 방법을 구현하는 것이다.Here, the diffusion preventing layer forming step (S110) is to implement atomic layer deposition (ALD) by an atomic layer evaporator to implement a low temperature coating method for a resin original.
즉, 상기 확산 방지층 형성 단계(S110)는 광경화성 수지 원본의 형상이 계면에서 반응하지 않고 그대로 전사되도록 광경화 수지 원본의 전체 표면에 균일하면서 성형체의 치수에 영향은 주지 않도록 1㎛ 이하의 확산 방지층을 형성시키는 것이 바람직하다.That is, the diffusion preventing layer forming step (S110) is a step of forming the diffusion preventive layer uniformly on the entire surface of the photocured resin original so that the original shape of the photocurable resin does not react at the interface, .
그리고 확산 방지층 형성 단계(S110)에 의한 확산 방지층은 무전해 도금을 통하여 산화가 방지되는 백금족, 금, 은 등을 포함하는 귀금속 도금 방법으로 수행된다. 특히, 상기 확산 방지층은 저온에서 구현 가능한 ZnO(산화아연), TiO2(산화 티탄), SiO2(산화 실리콘), RuO2(산화 루테늄), TiN(질화 티탄) 등을 포함하는 산화물과 질화물 및 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au) 등을 포함하는 귀금속 층 중 어느 하나를 적용 가능하다.The diffusion preventing layer formed by the diffusion preventing layer forming step (S110) is performed by a noble metal plating method including oxidation of platinum group metals, gold, silver, etc. through electroless plating. Particularly, the diffusion preventing layer is made of an oxide including a ZnO (zinc oxide), TiO 2 (titanium oxide), SiO 2 (silicon oxide), RuO 2 (ruthenium oxide), TiN (titanium nitride) A noble metal layer including Ru, Pt, Pd, Au and the like can be applied.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 수지 원본용 저온코팅 방법인 확산 방지층 형성 단계(S110)는 하기와 같이 세분화 단계로 구성된다. Meanwhile, as shown in FIGS. 4 and 5, the diffusion preventing layer forming step (S110), which is a low temperature coating method for a resin original, is composed of subdividing steps as described below.
즉, 상기 확산 방지층 형성 단계(S110)는 대상체 준비 단계, Zn 소스와 대상체의 표면과의 반응 단계(S112), 제1 퍼지 단계(S114), H2O 소스와 대상체의 표면과의 반응 단계(S116) 및 제2 퍼지 단계(S118)를 포함하며, 상기 단계(S112, S114, S116, S118)의 수행시 1 사이클(cycle)로 한다.That is, the diffusion preventing layer forming step (S110) includes a reaction step (S112) between the Zn source and the surface of the object, a first purge step (S114), a reaction step between the H 2 O source and the surface of the object (S116) and a second purge step (S118), and one cycle is performed in the execution of the steps S112, S114, S116, and S118.
다시 말해, ZnO 박막의 증착은 원자층 증착 장치(ALD)에서 수행하는 것으로, Zn 소스, H2O 소스 및 질소(N2) 가스를 시분할로 주입하여 소스 간의 기상반응을 제거하고 표면에서 제한된 반응을 유도함으로써, 기상반응으로 인한 입자의 발생이 억제되며, 소스 양과는 무관하게 원자층 단위로 증착되는 것이다.In other words, the deposition of the ZnO thin film is performed in an atomic layer deposition apparatus (ALD), in which a Zn source, an H 2 O source and a nitrogen (N 2 ) gas are injected in a time division manner to remove a gas phase reaction between sources, , The generation of particles due to the gas phase reaction is suppressed and the deposition is performed in atomic layer units regardless of the amount of the source.
Zn 소스와 대상체의 표면과의 반응 단계(S112)는 대상체인 수지 원본을 준비하는 단계[도 5(a)] 수행 후에 상기 대상체가 들어있는 챔버(chamber) 내부에 ZnO 박막의 코팅시 사용되는 전구체인 아연디에틸(Diethylzinc, DEZn)을 사용한 5~15℃ 범위의 온도를 유지하고 있는 Zn 소스를 주입시켜 기판(대상체)의 표면과 반응시키는 단계[도 5(b)]이다.The step (S112) of reacting the Zn source with the surface of the object is a step of preparing a resin original as a target (FIG. 5 (a)), a precursor used in coating the ZnO thin film in a chamber containing the object, (Fig. 5 (b)) by injecting a Zn source maintained at a temperature in the range of 5 to 15 占 폚 using diethylzinc (DEZn), which is a substrate, to react with the surface of the substrate (object).
제1 퍼지 단계(S114)는 챔버 내부에 고순도 N2 가스를 주입시켜 제1 퍼지를 실시함에 따라 상기 챔버 내부에 반응 후 잔류하는 Zn 소스를 제거하는 단계[도 5(c)]이다. 즉, 상기 제1 퍼지 단계(S114)는 추후에 주입되는 H2O와 반응하여 박막의 순도를 저하시키는 것을 방지하기 위해 수행하는 것이다.A first purge step (S114) is a step in Fig. 5 (c)] to remove the Zn source remaining after the reaction within the chamber, as by injection of a high purity N 2 gas inside the chamber, subjected to the first purge. That is, the first purge step (S114) is performed to prevent the purity of the thin film from being lowered by reacting with H 2 O injected at a later time.
H2O 소스와 대상체의 표면과의 반응 단계(S116)는 제1 퍼지를 실시한 대상체의 표면을 상기 챔버 내부에 5~15℃ 범위의 온도를 유지하고 있는 H2O 소스를 주입하여 반응시키는 단계[도 5(d)]이다.The step of reacting the H 2 O source with the surface of the object (S116) comprises injecting an H 2 O source maintaining the temperature of the chamber in the range of 5 to 15 ° C to the surface of the object subjected to the first purge (Fig. 5 (d)).
제2 퍼지 단계(S118)는 상기 챔버 내부에 고순도 N2 가스를 주입시켜 제2 퍼지를 실시함에 따라 상기 챔버 반응 후 잔류하는 H2O 소스를 제거하는 단계[도 5(e)]이다.The second purging step S118 is a step of removing the remaining H 2 O source after the chamber reaction by performing a second purge by injecting high purity N 2 gas into the chamber (FIG. 5 (e)).
한편, 기화된 전구체와 반응 기체의 안정적인 유입을 위해 챔버가 Zn용과 H2O용으로 각각 구비되는 경우, 상기 챔버를 연결하는 이송로는 각각 50~150℃를 유지하는 것이 바람직하며, 상기 챔버 내부의 초기 압력은 1.0×10-1torr 내지 2.0×10-1torr 범위이다.On the other hand, when the chambers are provided for Zn and H 2 O to stably flow the vaporized precursor and the reactive gas, the transfer paths connecting the chambers are preferably maintained at 50 to 150 ° C., Is in the range of 1.0 x 10 -1 torr to 2.0 x 10 -1 torr.
여기서, 상기 Zn 소스와 상기 대상체의 표면과의 반응 단계(S112), 그리고 상기 H2O 소스와 상기 대상체의 표면과의 반응 단계(S116)는 0.01~0.2sec 동안 수행되고, 상기 제1, 2 퍼지 단계(S114, S118)는 5~15sec 동안 수행되고, 상기 대상체의 온도는 극저온 30∼200℃에서 수행되며, 1 사이클인 상기 4개의 단계(S112, S114, S116, S118)를 300~500 사이클로 진행하여 수지 원본의 표면에 25~35㎚의 ZnO 박막을 형성한다.Here, the step (S112) of reacting the Zn source with the surface of the object and the step (S116) of reacting the H 2 O source with the surface of the object are performed for 0.01 to 0.2 sec. The purge steps S114 and S118 are performed for 5 to 15 seconds and the temperature of the target object is performed at a cryogenic temperature of 30 to 200 DEG C and the four steps S112, S114, S116, and S118, which are one cycle, To form a 25 to 35 nm ZnO thin film on the surface of the original of the resin.
특히, 본 발명에서와 같이 수지 원본의 표면에 ZnO 박막을 형성하는 경우 하기와 같은 이점이 있다. 즉, 일반적인 중합체 간의 확산방지를 위해서 결정질의 얇은 밴드 격차가 큰 산화물 및 질화물의 사용이 바람직하며, 특히 Ⅱ-Ⅵ 족 화합물 반도체인 ZnO는 상온에서 넓은 에너지(3.37 eV)의 직접밴드갭(direct energy band gap)과 60meV의 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지므로 대표적인 세라믹 박막의 하나이다. 또한, 높은 투명도(transparency)를 가지므로 몰드(수지 몰드) 표면의 색상에 영향을 주지않고, 원자층 증착으로 수지의 물성에 영향을 주지않는 120℃ 이하에서 쉽게 균일(conformal)한 증착이 가능함을 실험을 통해 알 수 있었다. 특히, 몰드 표면과의 안정한 적합성도 우수함을 알 수 있다.Particularly, when the ZnO thin film is formed on the surface of the original of the resin as in the present invention, the following advantages can be obtained. In particular, ZnO, which is a II-VI compound semiconductor, has a direct energy (3.37 eV) energy at room temperature and a high energy band gap band gap and a large exciton binding energy of 60 meV, which is one of representative ceramic thin films. In addition, since it has a high transparency, it can be easily conformally deposited at a temperature below 120 ° C. which does not affect the color of the surface of the mold (resin mold) and does not affect the physical properties of the resin by atomic layer deposition . Particularly, it can be seen that the compatibility with the mold surface is also excellent.
예를 들어, TiO2(산화 티탄) 등 다른 확산방지 기능을 하는 세라믹 소재들은 원자층 증착으로 코팅하기 위해 200℃ 이상의 높은 온도를 요구하지만, ZnO는 극저온에서 증착이 가능한 이점이 있다.For example, other diffusion-inhibiting ceramic materials, such as TiO 2 , require a high temperature above 200 ° C for coating with atomic layer deposition, but ZnO has the advantage of being able to deposit at cryogenic temperatures.
이때, 바람직한 컨포멀(시료표면 전체에 고루 증착) 증착 효과는 전체 실험온도 범위에서 가능하였으나 70℃ 이상에서는 모두 결정질의 ZnO가 얻어지고 미만에서는 비정질로 증착됨을 확인하였다. 따라서, 상기 조건으로 증착하는 방안은 모두 가능하나 좀 더 바람직한 결정질 ZnO 성막을 위해서는 70~200도 범위의 온도에서 효과적인 ZnO 결정질 박막 증착이 가능함을 실험을 통해 알 수 있다.At this time, the deposition of the desired conformal (uniform deposition over the entire surface of the sample) was possible within the entire experimental temperature range, but crystalline ZnO was obtained at all temperatures above 70 ° C., and amorphous deposition was observed at less than 70 ° C. Therefore, it is possible to deposit ZnO crystalline thin films at a temperature in the range of 70 to 200 ° C. for more preferable crystalline ZnO film deposition.
몰드 제작 단계(S120)는 도 3에 도시된 바와 같이 ZnO 박막이 표면에 형성된 수지 원본을 이용하여 수지 몰드를 제작하는 단계로, 상온에서 경화되는 액상 몰드용 고무 또는 열경화용 몰드용 고무 등을 사용하여 광경화 수지 원형의 음각 고무 몰드를 제작하는 단계이다.The mold making step S120 is a step of fabricating a resin mold using a resin original having a ZnO thin film formed on the surface thereof as shown in FIG. 3, using a rubber for a liquid mold or a rubber for a thermosetting mold which is cured at room temperature Thereby forming an intaglio-shaped rubber mold of a photocurable resin circular shape.
몰드 경화 단계(S130)는 주형용 고무 수지 등으로 제작된 몰드를 수지 원본이 손상되지 않는 온도, 압력으로 경화시키는 단계이고, 수지 원본 제거 단계(S140)는 몰드에서 수지 원본을 제거하는 단계이다.The mold curing step S130 is a step of curing the mold made of a rubber resin for molding or the like to a temperature and a pressure at which the original of the resin is not damaged, and the resin original removing step S140 is a step of removing the resin original from the mold.
한편, 상기 몰드 경화 단계(S130) 수행 후에 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출물 성형하기 위해 방법은 도면에는 도시하지 않았지만 몰드의 음각에 주조용 왁스를 사출하여 광경화 수지 원형과 동일한 패턴을 다수 제작하는 단계와, 석고 플라스크와 왁스(wax) 공정을 이용하여 은(925) 등으로 광경화 수지 원형과 동일한 은금속 조형품을 완성하는 단계가 포함될 수 있다. 즉, 본 발명의 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출물을 성형하기 위해 방법은 앞선 사출 몰드 제작 방법에서와 같이 수지 원본 제작 단계(S100), 확산 방지층 형성 단계(S110), 몰드 제작 단계(S120), 몰드 경화 단계(S130) 및 수지 원본 제거 단계(S140) 수행 후에 몰드의 음각에 주조용 왁스를 사출하는 단계 및 광경화 수지 원형과 동일한 은금속 조형품을 완성하는 단계를 더 수행하는 것이다. 이렇게 본 발명은 상술한 단계들을 통해 몰드를 이용하여 수지 원본과 동일한 형상을 갖는 금속제품 또는 왁스패턴 등을 포함한 수지제품의 대량 생산이 가능하다.
In the meantime, although not shown in the drawing, a method for molding an injection molded article using a low-temperature coating for a resin original after the mold curing step (S130) is carried out by casting a casting wax to the engraved mold, (925) using a gypsum flask and a wax process to complete the same silver metal molding as the photocurable resin prototype. That is, the method for molding an injection molded article using a low temperature coating for a resin original of the present invention includes a resin original manufacturing step (S100), a diffusion preventing layer forming step (S110), a mold making step (S120) The step of injecting the casting wax into the engraved mold of the mold after completion of the mold hardening step (S130) and the resin original removing step (S140) and the step of completing the same silver metal molding product as the photocurable resin prototype. Thus, the present invention can mass-produce resin products including metal products, wax patterns, and the like having the same shape as the original resin by using the mold through the above-described steps.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, 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 by the appended claims. This is possible.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the appended claims, as well as the appended claims.
Claims (9)
30∼200℃ 범위의 저온 분위기에서 상기 수지 원본의 표면에 확산 방지층을 형성하는 단계;
상기 확산 방지층이 형성된 상기 수지 원본을 이용하여 수지 몰드를 제작하는 단계;
상기 수지 몰드를 경화시키는 단계; 및
상기 수지 몰드에서 상기 수지 원본을 제거하는 단계를 포함하며,
상기 확산 방지층 형성 단계는,
상기 수지 원본의 형상이 계면에서 반응하지 않고 그대로 전사되도록 하기 위해 상기 수지 원본과 상기 몰드 간의 상호확산을 방지하면서, 상기 몰드에서 수지 원본의 분리를 용이하게 하기 위해 수행되는 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법.
Forming a resin original in a shape corresponding to a molding object;
Forming a diffusion preventing layer on the surface of the original of the resin in a low temperature atmosphere in a range of 30 to 200 캜;
Fabricating a resin mold using the resin original having the diffusion preventing layer formed thereon;
Curing the resin mold; And
Removing the resin original from the resin mold,
The diffusion preventing layer forming step may include:
A low-temperature coating for a resin original used for facilitating the separation of a resin original in the mold while preventing mutual diffusion between the original and the mold so that the original shape of the original is transferred without being reacted at the interface How to make an injection mold.
상기 수지 원본 제작 단계에서의 상기 수지 원본은 광경화성 수지, 유기물 구성 수지 및 왁스 중 어느 하나로 제작되는 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the original of the resin in the resin original manufacturing step is made of a photocurable resin, an organic constituent resin, and a wax.
상기 확산 방지층 형성 단계는 원자층 증착기에 의해 수행되는 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the diffusion preventing layer forming step is performed by an atomic layer evaporator.
상기 확산 방지층은 무전해도금을 통하여 산화가 방지되는 백금족, 금, 은을 포함하는 귀금속 도금 방법으로 수행되는 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the diffusion preventing layer is formed by plating a noble metal containing platinum group, gold, and silver, which is prevented from being oxidized through electroless plating, using a low temperature coating for a resin original.
상기 확산 방지층은 저온에서 구현 가능한 ZnO, TiO2, SiO2, RuO2, TiN을 포함하는 산화물과 질화물 및 Ru, Pt, Pd, Au을 포함하는 귀금속 층 중 어느 하나인 수지 원본용 저온코팅을 이용한 사출 몰드 제작 방법.
5. The method of claim 4,
The diffusion preventing layer may be formed of an oxide and a nitride containing ZnO, TiO 2 , SiO 2 , RuO 2 , and TiN and a noble metal layer containing Ru, Pt, Pd, and Au, Mold making method.
상기 대상체가 구비된 챔버(chamber) 내부에 Zn 소스를 주입시켜 상기 대상체의 표면과 반응시키는 단계;
상기 대상체가 구비된 상기 챔버 내부에 N2 가스를 주입시켜 챔버 반응 후 잔류하는 Zn 소스를 제거하도록 하며, 후에 주입되는 H2O와 반응하여 박막의 순도를 저하시키는 것을 방지하기 위해 제1 퍼지를 실시하는 단계;
상기 제1 퍼지를 실시한 상기 대상체의 표면을 상기 챔버에 H2O 소스를 주입시켜 반응시키는 단계; 및
상기 챔버 내부에 N2 가스를 주입시켜 챔버 반응 후 잔류하는 H2O 소스를 제거하도록 제2 퍼지를 실시하는 단계를 포함하며,
상기 Zn 소스, H2O 소스 및 질소(N2) 가스를 시분할로 주입하여 소스 간의 기상반응을 제거하고 표면에서 제한된 반응을 유도함으로써, 기상반응으로 인한 입자의 발생이 억제되되,
상기 단계들을 거친 원자층 증착(ALD)에 의해 확산 방지층인 ZnO 박막이 성형 대상체와 대응되는 형상으로 형성된 수지 원본의 표면에 형성되는 수지 원본용 저온코팅 방법.
A coating method for forming a ZnO thin film on a surface of a target,
Injecting a Zn source into a chamber provided with the object to react with the surface of the object;
In order to prevent the Zn source remaining after the chamber reaction by injecting N 2 gas into the chamber provided with the object and to prevent the purity of the thin film from being lowered by reacting with the injected H 2 O, ;
Injecting a H 2 O source into the chamber and reacting the surface of the object subjected to the first purge; And
Performing a second purge to remove residual H 2 O source after chamber reaction by injecting N 2 gas into the chamber,
By injecting the Zn source, the H 2 O source and the nitrogen (N 2 ) gas in a time division manner, the gas phase reaction between the sources is removed, and the limited reaction is induced at the surface,
Wherein a ZnO thin film as a diffusion preventing layer is formed on a surface of a resin original formed in a shape corresponding to a molding object by atomic layer deposition (ALD) through the above steps.
상기 ZnO 박막의 코팅시 사용되는 전구체는 아연디에틸(DEZn)이고, 반응기체는 H2O인 수지 원본용 저온코팅 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the precursor used for coating the ZnO thin film is zinc diethyl (DEZn), and the reactive gas is H 2 O.
상기 Zn 소스와 상기 대상체의 표면과의 반응 단계 및 상기 H2O 소스와 상기 대상체의 표면과의 반응 단계에서 반응 물질의 주입은 0.01~0.2sec 동안 수행되고, 상기 제1, 2 퍼지 단계에서 반응 물질의 주입은 5~15sec 동안 수행되며, 상기 대상체의 온도는 극저온 30∼200℃에서 수행되는 수지 원본용 저온코팅 방법.8. The method of claim 7,
In the step of reacting the Zn source with the surface of the object and the step of reacting the H 2 O source with the surface of the object, the injection of the reactant is performed for 0.01 to 0.2 sec. In the first and second purge steps, Wherein the injection of the material is performed for 5 to 15 seconds, and the temperature of the object is performed at a cryogenic temperature of 30 to 200 DEG C.
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