KR101425721B1 - 박판금속가공품의 제조방법, 이에 따라 제조되는 박판금속가공품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모서리가 완만하도록 화학연마 공정을 이용하여 박판금속가공품을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 박판금속가공품에 관한 것으로, 박판금속가공품은 상부면과 하부면에 의해 소정의 두께가 제공되고, 화학연마에 의해 제공되는 적어도 하나의 연마면을 포함하며, 상기 연마면은 상부면을 수평 연장한 면과 제1 각도(θ1)로 하향 경사지는 제1면과, 하부면을 수평 연장한 면과 제2 각도(θ2)로 상향 경사지는 제2면과, 상기 제1면과 제2면의 모서리를 연결하는 제3면을 포함하되, 상기 제1면 및 제2면의 모서리가 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
Description
본 발명은 박판금속 가공 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모서리가 완만하도록 화학연마 공정을 이용하여 박판금속가공품을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 박판금속가공품에 관한 것이다.
일반적으로, 1 mm이하의 철니켈 합금 및 구리 합금으로 된 금속박판을 이용한 정밀 가공품이 반도체 전자부품 및 디스플레이용 부품인 리드프레임, 메탈 마스크(metal mask), 메탈인캡(metal encap) 등 다양한 용도로 개발 및 상용화되고 있다.
이러한 박판금속 가공품을 제조하는 공법은 프레스, 레이저 커팅, 워터 젯 스크라이빙(water jet scribing), 그리고 와이어 방전 커팅(wire cut electrical discharge machining) 등 여러 공법이 있지만, 이러한 제조 공법을 통해서 제작된 박판금속은 모서리에 버(Burr)가 발생한다. 이러한 버(Burr)가 발생하지 않도록 에칭 공법을 이용한 절단 공정을 도입한 박판금속 가공품의 제조방법이 개발되었다.
하지만, 에칭 공법에 의해서 형성된 모서리는 도 1에 도시된 바와 같이 모서리 끝 부분이 날카로운 형상(X)을 갖고 있어, 모서리 부분으로 지나는 회로에 손상을 줄 수 있다. 예를 들어, 에칭 공법에 의해 제조된 메탈인캡의 날카로운 모서리가 모서리 측면을 지나는 회로에 물리적인 손상을 주어 OLED TV 모듈의 전기적인 신뢰성 불량을 야기하는 문제가 발생한다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 대면적 메탈인캡을 제조하는 방법에서 날카로운 형상의 모서리에 의한 OLED TV 모듈의 측면 회로 손상을 방지할 수 있도록, 모서리의 날카로운 형상을 완만하도록 화학연마 공정을 이용하여 박판금속가공품을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 박판금속가공품을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 베이스 기판의 양면 중 적어도 일면에 포토레지스트를 코팅하는 코팅공정; 상기 코팅된 포토레지스트 상에 패턴이 구현된 포토마스크를 배치하여 노광하는 노광공정; 상기 포토마스크를 현상하여 상기 코팅된 포토레지스트에 패턴을 형성하는 현상공정; 상기 패턴의 형성으로 노출된 베이스 기판 면에 에칭을 수행하여 베이스 기판을 패턴에 따라 절단하는 에칭공정; 및 절단된 베이스 기판의 모서리를 화학연마하는 화학연마 공정;을 포함하는 박판금속가공품의 제조방법을 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 형태는, 베이스 기판 상에 레지스트를 코팅하는 코팅공정; 코팅된 레지스트에 레이저 빔을 이용해 패턴을 형성하는 레이저패터닝공정; 형성된 패턴에 의해 노출된 베이스 기판 면에 에칭을 수행하여 베이스 기판을 패턴에 따라 절단하는 에칭공정; 및 절단된 베이스 기판의 모서리를 화학연마하는 화학연마 공정;을 포함하는 박판금속가공품의 제조방법을 포함할 수 있다.
이때, 상기 화학연마 공정은, 상기 절단된 베이스 기판의 모서리를 연마액에 침지하는 것에 의해 이루어지거나, 상기 절단된 베이스 기판의 모서리에 연마액을 분사하는 것에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 상기 연마액의 온도가 20℃ 이상 50℃ 이하이며, 연마 시간은 10초 이상 120초 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연마액은 과산화수소, 황산, 염산, 질산 및 일수소 이불화 암모늄 중 적어도 하나 이상을 포함하는 수용액이거나, 과산화수소와 황산, 염산, 질산 및 일수소 이불화 암모늄 중 적어도 하나 이상을 포함하는 수용액일 수 있으며,상기 과산화수소는 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 상기 황산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 상기 염산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 상기 질산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 상기 일수소 이불화 암모늄은 연마액 전체에 대하여 0.1~5중량%인 것을 특징으로 한다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 상기 박판금속가공품의 제조방법에 의해 제조될 수 있으며, 상부면과 하부면에 의해 소정의 두께가 제공되고, 화학연마에 의해 제공되는 적어도 하나의 연마면을 포함하며, 상기 연마면은 상부면을 수평 연장한 면과 제1 각도(θ1)로 하향 경사지는 제1면과, 하부면을 수평 연장한 면과 제2 각도(θ2)로 상향 경사지는 제2면과, 상기 제1면과 제2면의 모서리를 연결하는 제3면을 포함하되, 상기 제1면 및 제2면의 모서리가 곡률을 갖도록 형성되는 박판금속가공품을 포함할 수 있다.
이때, 상기 연마면의 제3면은 내측 방향으로 함입되어 형성된 적어도 하나의 오목부를 갖도록 형성될 수 있으며, 또한, 상기 연마면의 제1면 및 제2면의 각 모서리가 완만하도록 형성된 볼록부를 갖도록 형성될 수 있으며, 또한, 상기 연마면은 상기 제1면과 접하는 제1 볼록부, 상기 제2면과 접하는 제2 볼록부 및 상기 제1 볼록부와 제2 볼록부를 연결하는 오목부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1면과 접하는 제1 볼록부의 곡률 반경은 상기 제2면과 접하는 제2 볼록부의 곡률 반경보다 클 수 있으며, 상기 제1면과 접하는 제1 볼록부 및 상기 제2면과 접하는 제2 볼록부는 내측 또는 외측 방향으로 서로 어긋나게 형성되거나, 동일한 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 연마면의 제1면 및 제2면과 접하는 각 모서리에 대한 x축 상의 수직거리(D)는 2.9㎛ 이상 21㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있으며, 또한, 상기 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 1° 이상 10° 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있으며, 또한, 상기 연마면의 제1면과 접하는 모서리의 곡률 반경(R1)은 6.6㎛ 이상 19.6㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있으며, 또한, 상기 연마면의 제2면과 접하는 모서리의 곡률 반경(R2)은 4.9㎛ 이상 11.6㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 제19항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 박판금속가공품 상에 유기EL소자를 형성한 OLED TV 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 화학연마 공정을 통해 완만한 형상의 모서리를 갖는 박판금속가공품을 제조할 수 있다. 이를 통해 OLED TV 모듈의 측면 회로 손상을 방지하고 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 화학연마 공정을 통해 날카로운 형상의 모서리를 완만하도록 함으로써 측면 접착력을 향상시켜 라미네이트 특성을 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 OLED TV 모듈의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 화학연마 공정시 공정 조건을 다르게 하여 모서리의 형상을 다양화할 수 있어 다양한 고객의 요구를 만족시킬 수 있다.
도 1은 종래의 박판금속가공품의 제조방법에 따라 제조된 박판금속가공품의 모서리 형상의 확대이미지를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 제조공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정에서 화학연마 공정 전, 후에 따른 박판금속가공품의 모서리 형상의 확대이미지를 나타낸 예시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 4에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 제조공정도이다.
도 6은 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 제조공정도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 단면 모양을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 단면 모양에 대한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 제조공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정에서 화학연마 공정 전, 후에 따른 박판금속가공품의 모서리 형상의 확대이미지를 나타낸 예시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 4에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 제조공정도이다.
도 6은 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 제조공정도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 단면 모양을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 단면 모양에 대한 예시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 그리고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 제조공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 제조공정은, 전처리 공정(P1), 코팅 공정(P2), 패턴 공정(P3), 에칭 공정(P4) 및 화학연마 공정(P5)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 제조 공정은, 먼저, 박판금속가공품의 원재료가 되는 베이스 기판에 대한 전처리 공정을 수행한다(P1). 베이스 기판에 대한 전처리 공정은 일반적으로 원자재 표면에 있는 이물질 및 유기물을 제거하고 추후 코팅 공정시 접착력을 높이기 위한 표면 조도를 형성하는 공정이다.
이를 위해 본 발명에 따른 전처리 공정은 순수를 이용한 수세과정과, 산성물질을 이용한 산처리 공정, 그리고 산처리 공정 이후에 알카리 용매를 투입하는 중화공정 및 재차 수세공정, 건조 공정 등의 세부공정으로 구현될 수 있다. 산성물질은 다양한 산성물질을 적용할 수 있음은 물론이며, 본 발명에서의 일 실시예로서는 0.01~0.1노르말 농도의 질산용액을 사용할 수 있으며, 중화공정에 적용되는 알카리용액은 1~5% KOH 또는 NaOH 용액을 적용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 전처리가 된 베이스 기판의 일면 또는 양면에 레지스트 층을 코팅하는 공정이 수행된다(P2). 여기서, 레지스트 층은 이후 진행할 패턴 공정에 따라 달라질 수 있는데, 포토레지스트를 포함하는 다양한 열 또는 광 경화성 레진이 적용될 수 있으며, 나아가 드라이필름레지스트(DFR)를 적용할 수 있다. 예를 들어, 패턴 공정이 레이저를 이용한 패터닝을 수행하게 될 경우, 포토리소그래피 공정에 적용되는 양성감광물질 또는 음성감광물질 등의 특성에 한계를 두지 않고 범용적으로 레진을 적용할 수 있게 된다. 일반적으로 사용되는 포토 레지스트를 적용하는 것을 일예로 들면, 액상 포토레지스트를 딥핑 및 롤을 이용하여 도포하거나, 드라이필름 포토레지스트의 경우 라미네이팅 방식으로 열 압착하여 베이스기판의 표면에 레지스트층을 구현할 수도 있다.
이어서, 베이스 기판의 일면 또는 양면에 형성된 레지스트층에 패턴을 형성하는 공정이 수행된다(P3). 여기서, 패턴 공정은 레이저를 이용한 레이저 패터닝 공정 또는 포토리소그래피(Photolithography)를 이용한 패터닝 공정일 수 있다. 상기 패턴 공정에 대한 상세한 설명은 하기 도 4 내지 도 7에서 설명하도록 한다.
패터닝 공정 이후에, 패터닝된 레지스트층을 에칭 마스크로 하여 에칭액을 분사하여 베이스 기판을 에칭하는 공정이 수행된다(P4). 이로써 단면이 관통홀 구조의 패턴이 형성된 베이스 기판을 형성하게 된다.
여기서, 에칭 공정은 베이스 기판의 일면 또는 양면에 대한 에칭을 수행할 수 있으며, 양면 에칭의 경우, 2 단계 에칭으로 수행할 수도 있다. 2단계 에칭은 베이스 기판의 양면에 에칭 영역이 서로 다르게 형성되도록 할 수 있다. 이때, 에칭된 베이스 기판의 에칭면의 모서리는 날카로운 형상을 가질 수 있다.
그리고, 에칭액은 다양한 에칭액을 적용할 수 있음은 물론이나, 본 일 실시예서는 염화철(FeCl2)로 금속박판을 에칭하여 통공을 형성하도록 구현할 수 있다.
이어서, 베이스 기판의 에칭면 모서리를 연마하는 화학연마 공정이 수행된다(P5). 화학연마 공정은 연마액에 베이스 기판의 에칭면 모서리를 담그거나 연마액을 베이스 기판의 에칭면 모서리에 분사하는 것에 의해 날카롭게 튀어나온 부분을 용해시켜 편편하고 매끄러운 표면을 얻을 수 있다. 즉, 화학연마 공정을 통해 날카로운 형상의 모서리를 완만하도록 형성할 수 있다.
이때, 연마액은 과산화수소, 황산, 염산, 질산 및 일수소 이불화 암모늄 중 적어도 하나 이상을 포함하는 수용액일 수 있으며, 또한, 과산화수소와 황산, 염산, 질산 및 일수소 이불화 암모늄 중 적어도 하나 이상을 포함하는 수용액일 수 있다. 여기서, 과산화수소는 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 황산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 염산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 질산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 일수소 이불화 암모늄은 연마액 전체에 대하여 0.1~5중량%일 수 있다.
그리고, 화학연마 공정시, 연마액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 이하이며, 연마 시간은 10초 이상 120초 이하일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 박판금속가공품의 제조공정에 따르면, 화학연마 공정을 통해 완만한 형상의 모서리를 갖는 박판금속가공품을 제조할 수 있고, 이로써 측면 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 측면에 부착되는 회로의 손상을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정에서 화학연마 공정 전, 후에 따른 박판금속가공품의 모서리 형상의 확대이미지를 나타낸 예시도로, (a)는 화학연마 공정 전의 박판금속가공품의 모서리, (b)는 화학연마 공정 후의 박판금속가공품의 모서리를 각각 나타낸다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 에칭 고정에 의해 형성된 날카로운 형상(X)의 모서리가 화학연마 공정을 통해 완만한 형상(Y)으로 연마된 것을 알 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 순서도이며, 도 5는 도 4에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 제조공정도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 제조공정은 베이스 기판 표면의 이물질을 제거하는 전처리 공정과, 베이스 기판상에 레지스트를 코팅하는 코팅공정과, 상기 코팅된 레지스트에 레이저 빔을 이용해 직접 패턴을 형성하는 레이저패턴 공정과, 패턴의 형성으로 노출된 베이스 기판 면에 에칭을 수행하는 에칭공정과, 에칭공정에 의해 형성된 모서리를 연마하는 화학연마 공정을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 제조공정은 우선, 박판금속가공품의 원재료가 되는 베이스기판(110)에 대한 전처리 공정을 수행한다(P 10). 상기 베이스기판(110)에 대한 전처리 공정은 일반적으로 원자재 표면에 있는 이물질 및 유기물을 제거하고 추후 레지스트의 접착력을 높이기 위한 표면조도를 형성하는 공정이다.
이를 위해 본 발명에 따른 전처리 공정은 순수를 이용한 수세과정과, 산성물질을 이용한 산처리 공정, 그리고 산처리 공정 이후에 알카리 용매를 투입하는 중화공정 및 재차 수세공정, 건조 공정 등의 세부공정으로 구현될 수 있다. 산성물질은 다양한 산성물질을 적용할 수 있음은 물론이며, 본 발명에서의 일 실시예로서는 0.01~0.1노르말 농도의 질산용액을 사용할 수 있으며, 중화공정에 적용되는 알카리용액은 1~5% KOH 또는 NaOH 용액을 적용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 전처리가 수행된 베이스기판(110)의 일면 또는 양면에 레지스트 층(120)을 형성하는 공정이 수행된다(P 20). 상기 레지스트 층은 포토레지스트를 포함하는 다양한 열 또는 광 경화성 레진이 적용될 수 있으며, 나아가 드라이필름레지스트(DFR)를 적용할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 레이저를 이용한 패터닝을 수행하게 되는바, 포토리소그래피 공정에 적용되는 양성감광물질 또는 음성감광물질 등의 특성에 한계를 두지 않고 범용적으로 레진을 적용할 수 있게 된다. 일반적으로 사용되는 포토레지스트를 적용하는 것을 일예로 들면, 액상 포토레지스트를 딥핑 및 롤을 이용하여 도포하거나, 드라이필름 포토레지스트의 경우 라미네이팅 방식으로 열 압착하여 베이스기판의 표면에 레지스트층을 구현할 수도 있다.
이어서, 베이스기판(110)의 일면 또는 양면에 형성된 레지스트층(120)에 패턴을 형성하는 레이저를 이용한 레이저패턴 공정이 수행된다(P 30).
레이저패턴 공정이란, 레지스트(120) 표면을 레이저 빔(L)의 열을 이용하여 직접 제거하는 방식으로 원하는 부분의 레지스트 영역(121)을 제거하여 패터닝을 구현할 수 있다. 본 공정에서 적용되는 레이저는 특정한 종류의 레이저에 한정되는 것은 아니며, CO2 레이저, 엑시머레이저 등 다양한 레이저를 적용할 수 있다. 적용되는 레이저빔은 파장 350nm 또는 10640nm, 강도 10~100W의 레이저를 적용할 수 있다. 본 파장의 범위를 벗어나는 영역의 레이저빔은 레지스트를 제거할 수 없게 되거나, 베이스기판 표면에 영향을 미치게 된다.
상술한 레이저패턴 공정 이후에, 레이저로 선택적 영역이 제거된 레지스트층(121)을 에칭 마스크로 하여 에칭액(E1)을 분사하여 베이스 기판(110)을 에칭함으로써, 관통홀 구조의 패턴이 형성된 베이스기판(111)을 형성하게 된다(P 40). 상기 에칭액(E1)은 다양한 에칭액을 적용할 수 있음은 물론이나, 본 일 실시예서는 염화철(FeCl2)로 금속박판을 에칭하여 통공을 형성하도록 구현할 수 있다.
그리고, 본 에칭 공정은 베이스 기판의 일면 또는 양면에 대한 에칭을 수행할 수 있으며, 양면 에칭의 경우, 2 단계 에칭으로 수행할 수도 있다. 2단계 에칭은 베이스 기판의 양면에 에칭 영역이 서로 다르게 형성되도록 할 수 있다.
이때, 에칭된 베이스 기판의 에칭면의 모서리는 날카로운 형상을 가질 수 있다. 그리고, 에칭된 베이스 기판의 에칭면은 베이스 기판의 상부면과 하부면에 접하는 모서리를 연결하되 라운드지게 형성될 수 있으며, 이때 내측으로 함입되어 형성될 수 있다. 또한, 베이스 기판의 상부면 및 하부면과 각각 접하는 에칭면의 상측 단부 및 하측 단부는 내측 또는 외측 방향으로 서로 어긋나게 형성되거나, 동일한 위치에 형성될 수 있다.
한편, 에칭 공정 전에 상기 레이저 패터닝 공정으로 노출되는 베이스 기판의 표면에 대한 전처리 에칭(Pre etching)이 수행될 수 있다. 본 전처리 에칭은 레이저로 제거되어 노출되는 베이스 기판의 표면에 제거되지 않고 잔존하는 산화피막 및 감광막을 완전히 제거함과 동시에 노출되는 베이스 기판의 영역의 표면적을 넓게 하여 추후, 염화철 등의 에칭액으로 베이스 기판을 에칭하여 통공을 형성할 때 균일한 통공을 형성하기 위함이다.
에칭공정 이후에, 패턴 형성을 위해 잔존하는 레지스트 층을 특정 용매(E 2)를 적용한 박리액, 세정액을 이용해 박리 및 세정하는 공정이 수행될 수 있다(P 50).
이어서, 베이스 기판의 에칭면 모서리를 연마하는 화학연마 공정이 수행된다(P 60). 화학연마 공정은 연마액에 베이스 기판의 에칭면 모서리를 담그거나 연마액을 베이스 기판의 에칭면 모서리에 분사하는 것에 의해 모서리의 날카롭게 튀어나온 부분을 용해시켜 편편하고 매끄러운 표면을 얻을 수 있다. 즉, 본 화학연마 공정을 통해 날카로운 형상의 모서리를 완만하도록 형성할 수 있다.
이때, 연마액은 과산화수소, 황산, 염산, 질산 및 일수소 이불화 암모늄 중 적어도 하나 이상을 포함하는 수용액일 수 있으며, 과산화수소는 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 황산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 염산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 질산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 일수소 이불화 암모늄은 연마액 전체에 대하여 0.1~5중량%일 수 있다.
그리고, 본 화학연마 공정시, 연마액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 이하이며, 연마 시간은 10초 이상 120초 이하일 수 있다.
또한, 본 화학연마 공정에서 화학연마 강도가 클수록, 즉 연마 시간이 길어지거나, 또는 연마액의 농도가 클수록 모서리의 곡률 반경은 커지며 각 모서리 간 x축 상의 수직거리가 짧아질 수 있다.
화학연마 공정 이후에, 베이스 기판에 잔존하는 연마액을 세정액을 이용해 세정한 후 건조하는 공정이 수행될 수 있다(P 60).
상술한 바와 같이, 본 발명의 박판금속가공품의 제조공정에 따르면, 화학연마 공정을 통해 완만한 형상의 모서리를 갖도록 박판금속가공품을 제조할 수 있고, 이로써 측면 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 측면에 부착되는 회로의 손상을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 순서도이며, 도 7은 도 6에 도시된 박판금속가공품의 제조공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 제조공정도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 제조공정은, 베이스 기판 표면의 이물질을 제거하는 전처리 공정과, 베이스 기판의 양면 중 적어도 일면에 포토레지스트를 코팅하는 PR코팅공정과, 상기 코팅된 포토레지스트 상에 패턴이 구현된 포토마스크를 배치하여 노광하는 UV노광공정과, 상기 포토마스크를 현상하여 상기 코팅된 포토레지스트에 패턴을 형성하는 현상공정과, 패턴의 형성으로 노출된 베이스 기판 면에 에칭을 수행하는 에칭공정과, 에칭공정에 의해 형성된 모서리를 완만하도록 연마하는 화학연마 공정을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 제조공정은 우선, 박판금속가공품의 원재료가 되는 베이스기판(210)에 대한 전처리 공정을 수행한다(P 100). 상기 베이스기판(210)에 대한 전처리 공정은 일반적으로 원자재 표면에 있는 이물질 및 유기물을 제거하고 추후 레지스트의 접착력을 높이기 위한 표면조도를 형성하는 공정이다.
이를 위해 본 발명에 따른 전처리 공정은 순수를 이용한 수세과정과, 산성물질을 이용한 산처리 공정, 그리고 산처리 공정 이후에 알카리 용매를 투입하는 중화공정 및 재차 수세공정, 건조 공정 등의 세부공정으로 구현될 수 있다. 산성물질은 다양한 산성물질을 적용할 수 있음은 물론이며, 본 발명에서의 일 실시예로서는 0.01~0.1노르말 농도의 질산용액을 사용할 수 있으며, 중화공정에 적용되는 알카리용액은 1~5% KOH 또는 NaOH 용액을 적용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이후 전처리가 수행된 베이스기판(210)의 일면 또는 양면에 포토레지스트(220)를 코팅하는 공정이 수행된다(P 200). 포토레지스트는 다양한 열 또는 광 경화성 레진이 적용될 수 있으며, 포토레지스트의 코팅 공정은 예를 들어, 액상 포토레지스트를 딥핑 및 롤을 이용하여 도포하여 베이스기판의 표면에 포토레지스트층을 구현할 수 있다.
이후에, 다양한 패턴이 구현되는 포토마스크(M)를 베이스 기판(210)의 상부에 배치하고, UV 등의 노광기를 이용하여 노광하는 공정이 수행된다(P 300).
노광공정이 수행된 이후에는 포토레지스트(221)는 그 특성에 따라 달라지기는 하지만 일반적으로 노광에 노출되는지 여부에 따라 패턴 형상이 결정되며, 이후 현상 공정을 거쳐서 베이스기판(210)의 표면을 노출시키게 된다(P 400).
그런 다음, 선택적 영역이 제거된 포토레지스트(220)를 에칭 마스크로 하여 에칭액(E1)을 분사하여 베이스 기판(210)을 에칭함으로써, 관통 패턴 등의 패턴이 구현되는 박판금속가공품(211)을 구현하게 된다(P 500). 상기 에칭액(E1)은 다양한 에칭액을 적용할 수 있음은 물론이나, 본 일 실시예서는 염화철(FeCl2)로 금속박판을 에칭하여 통공을 형성하도록 구현할 수 있다. 한편, 본 에칭 공정은 에칭액을 이용한 습식 에칭 공정 방식을 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 건식 에칭 방식을 이용할 수도 있다.
그리고, 본 에칭 공정은 베이스 기판의 일면 또는 양면에 대한 에칭을 수행할 수 있으며, 양면 에칭의 경우, 2 단계 에칭으로 수행할 수도 있다. 2단계 에칭은 베이스 기판의 양면에 에칭 영역이 서로 다르게 형성되도록 할 수 있다.
이때, 에칭된 베이스 기판의 에칭면의 모서리는 날카로운 형상을 가질 수 있다. 그리고, 에칭된 베이스 기판의 에칭면은 베이스 기판의 상부면과 하부면에 접하는 모서리를 연결하되 라운드지게 형성될 수 있으며, 이때 내측으로 함입되어 형성될 수 있다. 또한, 베이스 기판의 상부면 및 하부면과 각각 접하는 에칭면의 상측 단부 및 하측 단부는 내측 또는 외측 방향으로 서로 어긋나게 형성되거나, 동일한 위치에 형성될 수 있다.
한편, 에칭 공정 전에 패터닝 공정으로 노출되는 베이스 기판의 표면에 대한 전처리 에칭(Pre etching)이 수행될 수 있다. 전처리 에칭은 패터닝되어 노출되는 베이스 기판의 표면에 제거되지 않고 잔존하는 산화피막 및 감광막을 완전히 제거함과 동시에 노출되는 베이스 기판의 영역의 표면적을 넓게 하여 추후, 염화철 등의 에칭액으로 베이스 기판을 에칭하여 통공을 형성할 때 균일한 통공을 형성하기 위함이다.
에칭공정 이후에, 패턴 형성을 위해 잔존하는 레지스트 층을 특정 용매(E 2)를 적용한 박리액, 세정액을 이용해 박리 및 세정하는 공정이 수행될 수 있다(P 600).
이어서, 베이스 기판의 에칭면 모서리를 연마하는 화학연마 공정이 수행된다(P 700). 화학연마 공정은 연마액에 베이스 기판의 에칭면 모서리를 담그거나 연마액을 베이스 기판의 에칭면 모서리에 분사하는 것에 의해 모서리의 날카롭게 튀어나온 부분을 용해시켜 편편하고 매끄러운 표면을 얻을 수 있다. 즉, 본 화학연마 공정을 통해 날카로운 형상의 모서리를 완만하도록 형성할 수 있다.
이때, 연마액은 과산화수소, 황산, 염산, 질산 및 일수소 이불화 암모늄 중 적어도 하나 이상을 포함하는 수용액일 수 있으며, 과산화수소는 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 황산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 염산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 질산은 연마액 전체에 대하여 1~20중량%이며, 일수소 이불화 암모늄은 연마액 전체에 대하여 0.1~5중량%일 수 있다.
그리고, 본 화학연마 공정시, 연마액의 온도는 20℃ 이상 50℃ 이하이며, 연마 시간은 10초 이상 120초 이하일 수 있다.
화학연마 공정 이후에, 베이스 기판(211)에 잔존하는 연마액을 세정액을 이용해 세정한 후 건조하는 공정이 수행될 수 있다(P 800).
상술한 바와 같이, 본 발명의 박판금속가공품의 제조공정에 따르면, 화학연마 공정을 통해 완만한 형상의 모서리를 갖도록 박판금속가공품을 제조할 수 있고, 이로써 측면 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 측면에 부착되는 회로의 손상을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 단면 모양을 설명하기 위한 예시도로, (a)는 제조된 박판금속가공품을 개략적으로 나타낸 사시도이며, (b)는 화학연마를 수행한 경우의 박판금속가공품의 단면 모양을 나타낸 단면도이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 박판금속가공품(211)은 상부면(211-1)과 하부면(211-2)에 의해 소정의 두께(T)가 제공되고, 화학연마에 의해 제공되는 적어도 하나의 연마면(211-3)을 포함할 수 있다. 여기서, 박판금속가공품의 길이 방향을 x축 방향, 두께 방향을 y축 방향이라고 하고, x축 방향에 대해 일측을 내측 방향, x축 방향에 대해 타측을 외측 방향이라고 한다.
또한, 본 발명에 따른 박판금속가공품(211)의 연마면(211-3)은 상부면(211-1)과 접하는 모서리와 하부면(211-2)과 접하는 모서리가 완만한 곡률을 갖는 형상일 수 있다.
또한, 상부면(211-1)과 접하는 모서리와 하부면(211-2)과 접하는 모서리를 연결하는 면이 내측 방향으로 함입되어 형성될 수 있다.
또한, 상부면(211-1)과 접하는 모서리와 하부면(211-2)과 접하는 모서리가 박판금속기판의 길이방향인 x축 상에서 서로 내측 또는 외측 방향으로 서로 어긋나게 형성되거나, 동일한 위치에 형성될 수 있다.
한편, 도 8의 (b)를 참조하면, 박판금속가공품(211)은 상부면(211-1), 하부면(211-2) 및 연마면(211-3)을 두께 방향(T)으로 절단한 가상의 단면에 의해 각각 제공되는 상측선(1), 하측선(2) 및 연마선(3)을 갖는다.
상기 연마선(3)은 상측선(1)과 접하면서 제1각도로 하향 경사지는 제1면(3-1)과, 하측선(2)과 접하면서 제2각도로 상향 경사지는 제2면(3-2)과, 제1면(3-1)과 제2면(3-2)의 각 모서리를 연결하는 제3면(3-3)을 포함할 수 있으며, 제1면(3-1)과 제2면(3-2)의 각 모서리(3-4, 3-5)는 완만한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 제3면(3-3)은 내측 방향으로 함입되도록 라운드지게 형성될 수 있다.
본 박판금속가공품(211)은 두께 방향(T)으로 절단한 가상의 단면의 연마선(3)에서 양 모서리에 대한 x축 상의 수직거리를 D라고 하고, 상측선(1)의 수평 연장한 선과 제1면(3-1)이 만나 이루는 제1각도를 θ1라고 하고, 하측선(2)의 수평 연장한 선과 제2면(3-2)이 이루는 제2각도를 θ2라고 하고, 제1면(3-1)의 모서리의 곡률 반경을 R1이라 하고, 제2면(3-2)의 모서리의 곡률 반경을 R2라고 한다.
이때, 수직거리(D)는 2.9㎛ 이상 21.0㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있으며, 제1각도(θ1) 및 제2각도(θ2)는 1° 이상 10° 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있다.
또한, 곡률 반경 R1은 6.6㎛ 이상 19.6㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있으며, 곡률 반경 R2은 4.9㎛ 이상 11.6㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 가질 수 있다. 여기서, 곡률 반경 R1은 곡률 반경 R2 보다 큰 값을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 박판금속가공품의 단면 모양에 대한 예시도이며, (a)는 에칭공정에 의해 절단된 박판금속가공품의 모서리 형상을, (b) 내지 (e)는 제조된 박판금속가공품의 모서리 형상의 확대이미지를 각각 나타낸다. 여기서, 화학연마 강도는 (b)에서 (e)로 갈수록 크게 적용된 것이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 박판금속가공품의 두께 T가 100㎛ 이면, 수직거리 D는 27.008㎛, 상부면과 에칭면이 만나는 모서리의 내각은 81.253°, 하부면과 에칭면이 만나는 모서리의 내각은 48.336°을 갖도록 에칭공정에 의해 절단됨을 알 수 있다.
한편, 도 9의 (b)를 참조하면, 에칭공정에 의해 절단된 박판금속가공품에 대한 화학연마 공정이 PT1 시간 동안 수행될 경우, 박판금속가공품의 두께 T가 100㎛ 이면, 수직거리 D는 16.239㎛, 상부면과 연마면이 만나 이루는 제1각도 θ1은 2.862°, 하부면과 연마면이 만나 이루는 제2각도 θ2는 1.347°, 상부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R1은 6.675㎛, 하부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R2는 4.983㎛을 갖도록 제조됨을 알 수 있다.
한편, 도 9의 (c)를 참조하면, (b)의 경우와 다른 공정 조건은 동일하며 박판금속가공품에 대한 화학연마 공정이 PT2 시간 동안 수행될 경우, 박판금속가공품의 두께 T가 100㎛ 이면, 수직거리 D는 13.513㎛, 상부면과 연마면이 만나 이루는 제1각도 θ1은 2.950°, 하부면과 연마면이 만나 이루는 제2각도 θ2는 2.380°, 상부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R1은 10.072㎛, 하부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R2는 5.096㎛을 갖도록 제조됨을 알 수 있다. 이때, 화학연마 시간은 PT2 > PT1 이다.
한편, 도 9의 (d)를 참조하면, (b)의 경우와 다른 공정 조건은 동일하며 박판금속가공품에 대한 화학연마 공정이 PT3 시간 동안 수행될 경우, 박판금속가공품의 두께 T가 100㎛ 이면, 수직거리 D는 9.174㎛, 상부면과 연마면이 만나 이루는 제1각도 θ1은 6.115°, 하부면과 연마면이 만나 이루는 제2각도 θ2는 9.211°, 상부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R1은 12.417㎛, 하부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R2는 10.858㎛을 갖도록 제조됨을 알 수 있다. 이때, 화학연마 시간은 PT3 > PT2 > PT1 이다.
한편, 도 9의 (e)를 참조하면, (b)의 경우와 다른 공정 조건은 동일하며 박판금속가공품에 대한 화학연마 공정이 PT4 시간 동안 수행될 경우, 박판금속가공품의 두께 T가 100㎛ 이면, 수직거리 D는 5.714㎛, 상부면과 연마면이 만나 이루는 제1각도 θ1은 9.090°, 하부면과 연마면이 만나 이루는 제2각도 θ2는 7.646°, 상부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R1은 12.478㎛, 하부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R2는 11.676㎛을 갖도록 제조됨을 알 수 있다. 이때, 화학연마 시간은 PT4 > PT3 > PT2 > PT1 이다.
이와 같이 본 박판금속가공품은 화학연마 강도가 커질수록, 예를 들어, 화학연마 시간이 길어지거나, 화학연마액의 농도가 증가할수록, 수직거리 D는 작아지고, 제1각도 θ1 및 제2각도 θ2는 커지며, 모서리의 곡률 반경 R1 및 R2는 커짐을 알 수 있다.
또한, 본 박판금속가공품은 화학연마 강도가 커질수록 수직거리 D가 작아지므로 양 모서리를 연결하는 면이 평활해짐을 알 수 있다.
또한, 본 박판금속가공품은 상부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R1이 하부면과 연마면이 만나는 모서리의 곡률 반경 R2보다 큼을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
110, 210. 베이스 기판
111, 211. 패턴이 형성된 베이스 기판(박판금속가공품)
120, 레지스트층 121. 레이저 패터닝된 레지스트층
220. 포토레지스트층 221. 패터닝된 레지스트층
111, 211. 패턴이 형성된 베이스 기판(박판금속가공품)
120, 레지스트층 121. 레이저 패터닝된 레지스트층
220. 포토레지스트층 221. 패터닝된 레지스트층
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- 상부면과 하부면에 의해 소정의 두께가 제공되고,
화학연마에 의해 제공되는 적어도 하나의 연마면을 포함하며,
상기 연마면은 상부면을 수평 연장한 면과 제1 각도(θ1)로 하향 경사지는 제1면과, 하부면을 수평 연장한 면과 제2 각도(θ2)로 상향 경사지는 제2면과, 상기 제1면과 제2면의 모서리를 연결하는 제3면을 포함하되, 상기 제1면 및 제2면의 모서리가 곡률을 갖도록 형성되고,
상기 연마면의 제3면은 내측 방향으로 함입되어 형성된 적어도 하나의 오목부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 삭제
- 제19항에 있어서,
상기 연마면의 제1면 및 제2면의 각 모서리가 완만하도록 형성된 볼록부를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제21항에 있어서,
상기 연마면은 상기 제1면과 접하는 제1 볼록부, 상기 제2면과 접하는 제2 볼록부 및 상기 제1 볼록부와 제2 볼록부를 연결하는 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제22항에 있어서,
상기 제1면과 접하는 제1 볼록부의 곡률 반경은 상기 제2면과 접하는 제2 볼록부의 곡률 반경보다 큰 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제22항에 있어서,
상기 제1면과 접하는 제1 볼록부 및 상기 제2면과 접하는 제2 볼록부는 길이방향의 x축 좌표상에 있어서 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제22항에 있어서,
상기 제1면과 접하는 제1 볼록부 및 상기 제2면과 접하는 제2 볼록부는 길이방향의 x축 좌표상에 있어서 동일한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제19항에 있어서,
상기 연마면의 제1면 및 제2면과 접하는 각 모서리의 길이방향의 x축 좌표상의 위치 간 수직거리(D)는 2.9㎛ 이상 21㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제19항에 있어서,
상기 제1 각도(θ1) 및 제2 각도(θ2)는 1° 이상 10° 이하의 범위를 만족하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제19항에 있어서,
상기 연마면의 제1면과 접하는 모서리의 곡률 반경(R1)은 6.6㎛ 이상 19.6㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제19항에 있어서,
상기 연마면의 제2면과 접하는 모서리의 곡률 반경(R2)은 4.9㎛ 이상 11.6㎛ 이하의 범위를 만족하는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 박판금속가공품. - 제19항 및 제21항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 박판금속가공품 상에 유기EL소자를 형성한 OLED TV 모듈.
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