JP2014129592A - 電解メッキ遮蔽板及びこれを有する電解メッキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキ偏差を改善することができる電解メッキ遮蔽板及びこれを有する電解メッキ装置を提供する。
【解決手段】電解メッキ遮蔽板は、多数のベース通孔が形成されるベース遮蔽パネルと、ベース遮蔽パネルの両側面に設けられてベース通孔の開放程度を調節する電流量調節部材と、を含む。また、電解メッキ装置は、治具と基板２０が固定されるカソード１０と、カソードに固定された基板にメッキ液を噴射するノズルパイプ３０と、ノズルパイプが嵌合される嵌合孔が形成され、嵌合孔の両側にアノード挿入部が形成されるアノードケースと、アノード挿入部に嵌合されるアノード５０と、アノード挿入部に密着して設けられた隔膜と、アノードとカソードとの間に配置され、複数のベース通孔が形成されるベース遮蔽パネルと、ベース遮蔽パネルの両側面に設けられてベース通孔の開放程度を調節する電流量調節部材と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、電解メッキ遮蔽板及びこれを有する電解メッキ装置に関し、より詳細には、メッキ偏差を改善することができる電解メッキ遮蔽板及びこれを有する電解メッキ装置に関する。

通常、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）やフリップチップでは、配線が形成された半導体チップの表面の予め設定された部分（電極）に、金、銅、半田、またはニッケル、さらにこれらを多層に積層した突起状の接続電極を形成し、この電極を介してパッケージの電極やＴＡＢ電極と電気的に接続することが広く行われている。

この電極形成方法としては、電気メッキ法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法という様々な方法が挙げられるが、半導体チップのＩ／Ｏ数の増加、ピッチの微細化に伴い、微細化が可能であり、性能が比較的安定している電気メッキ法が多く用いられている。

電気メッキ法によると、高純度の金属膜（メッキ膜）が容易に得られ、また、金属膜の成膜速度が比較的速いだけでなく、金属膜の厚さの制御も比較的容易に行うことができる。

また、半導体ウェーハ上に金属膜を形成する際に、高密度実装、高性能化及び高収率が求められるため、膜厚の面内均一性も厳しく要求されている。

電気メッキによると、メッキ液の金属イオン供給速度分布や電位分布を均一にすることで、膜厚の面内均一性に優れた金属膜が得られると期待されている。

いわゆるディップ方式を用いたメッキ装置として、内部にメッキ液を有するメッキ槽を有しており、メッキ槽の内部に、基板ホルダーに周縁部を水密的に密封して維持した基板（被メッキ体）とアノードホルダーに維持したアノードを互いに対向させて垂直に配置し、アノードと基板との間に位置するように中央に孔が形成された誘電体からなる調整板（レギュレーションプレート）を配置し、また調整板と基板との間にメッキ液を撹拌するパドルが配置されたものが知られている。

従来、電解メッキ装置は、メッキ槽内にメッキ液を収容し、アノード、基板及び調整板をメッキ液中に浸漬させるとともに、導線を介してアノードをメッキ電源の陽極に、基板をカソードの陰極にそれぞれ接続し、アノードと基板との間に予め設定されたメッキ電圧を印加することにより、基板の表面に金属が析出されて金属膜（メッキ膜）が形成される。

また、メッキ時に調整板と基板との間に配置されたパドルによりメッキ液を撹拌することで、十分な量のイオンを基板に均一に供給して、より均一な膜厚の金属膜を形成している。

しかし、従来の電解メッキ装置は、基板にメッキ層を形成する過程でメッキ層の厚さが遮蔽板によって大きく影響を受けるが、遮蔽板が基板の上端及び下端だけ遮蔽するように構成されており、メッキ層の厚さを均一に形成することができないという問題点がある。

すなわち、従来の遮蔽板は、基板の両端部分に集中する電流のみを遮蔽するように構成されており、基板の上端及び下端、そして中央部位のメッキ厚さにおいて偏差が生じるため、メッキ品質が低下することは言うまでもなく、基板に微細回路パターンを実現することに困難がある。

韓国公開特許第２００９‐５８４６６号公報

本発明は、前記のような問題点を勘案して導き出されたものであり、遮蔽板の構造を改善することで遮蔽板によるメッキ不良を最小化することができる電解メッキ遮蔽板及びこれを有する電解メッキ装置を提供することを目的とする。

このような目的を効果的に果たすために本発明は、アノードとカソードとの間に配置されて電流均一度を提供する電解メッキ遮蔽板であって、多数のベース通孔が形成されるベース遮蔽パネルと、前記ベース遮蔽パネルの両側面に設けられて前記ベース通孔の開放程度を調節する電流量調節部材と、を含むことができる。

前記ベース遮蔽パネルは、多数のベース通孔が縦方向に群をなし、前記縦列群がそれぞれ離隔した状態で配列されることができる。

前記ベース通孔は５〜１５ｍｍの直径を有することができ、前記電流量調節部材は、ベース遮蔽パネルに密着する少なくとも二つの遮蔽板で構成されることができる。

この際、前記電流量調節部材は、ベース遮蔽パネルの上部に移動可能に密着する上部遮蔽板と、前記ベース遮蔽パネルの下部に移動可能に密着する下部遮蔽板と、前記上部遮蔽板と下部遮蔽板との間に移動可能に配置された中間遮蔽板と、で構成されることができる。

前記各遮蔽板の各密着部位に傾斜面が形成されることができ、前記各遮蔽板は、多数の通孔が集結した縦列群を形成するように穿孔され、前記通孔が前記ベース通孔と同一の大きさ及び配列を有するように構成されることができる。

そして、前記上部遮蔽板と下部遮蔽板はベース遮蔽パネルの一面に密着し、中間遮蔽板は前記ベース遮蔽パネルの反対面に密着することができる。

また、本発明の電解メッキ装置は、治具と基板が固定されるカソードと、前記カソードに固定された基板にメッキ液を噴射するノズルパイプと、前記ノズルパイプが嵌合される嵌合孔が形成され、前記嵌合孔の両側にアノード挿入部が形成されるアノードケースと、前記アノードケースのアノード挿入部に嵌合されるアノードと、前記アノード挿入部に密着して設けられて前記アノードで発生する水素ガスを遮断する隔膜と、前記アノードとカソードとの間に配置される多数のベース通孔が形成されるベース遮蔽パネルと、前記ベース遮蔽パネルの両側面に設けられて前記ベース通孔の開放程度を調節する電流量調節部材と、を含むことができる。

前記アノード挿入部には、挿入されたアノードの前面が露出するように開口部が形成されることができ、前記開口部は、アノード挿入部の長さ方向に沿って連続して形成される多数個の通孔であることができる。

また、前記開口部は、アノード挿入部の長さ方向に沿って形成される通孔で構成されることができ、前記アノードケースは上部が開口され、開口された上部を介してアノードで発生するガスが排出されるように構成されることができる。

前記隔膜には、アノードで発生する電流が通過するように微細通孔が形成されることができ、前記隔膜は隔膜固定ブロックを介して前記アノード挿入部と密着するように構成されることができる。

前記隔膜固定ブロックの中央部位に貫通孔が形成されることができ、前記隔膜は、アノード挿入部にそれぞれ密着するように分割構成されることができる。

本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板及びこれを有する電解メッキ装置は、遮蔽板の構造を改善して遮蔽板によるメッキ不良を最小化することで製品性を増大することができるという効果がある。

本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板が設けられた状態を示す例示図である。 本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板を示す正面例示図である。 本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板を分割図示した例示図である。 本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板を分割図示した例示図である。 本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板を分割図示した例示図である。 本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板を分割図示した例示図である。 本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板が結合した状態を示す側面例示図である。 本発明の実施形態による電解メッキ装置の構成要素のうちアノードとノズルパイプの配置状態を示す分解斜眼図である。 図５が結合した状態を示す部分断面図である。 図５が結合した後に電解メッキ装置に並列配置された状態を示す例示図である。 本発明の実施形態によるアノードとカソードの極間距離縮小によりメッキされた状態を示すシミュレーション結果図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明すると、次のとおりである。

図１は本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板が設けられた状態を示す例示図であり、図２は本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板を示す正面例示図であり、図３ａ、図３ｂ、図３ｃ及び図３ｄは本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板を分割図示した例示図であり、図４は本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板が結合した状態を示す側面図である。

図示されたように、本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板２００が、アノード５０とカソード１０との間に配置されて電流均一度を提供することで、基板２０の表面に均一なメッキ層を得ることができる。

このような本発明の遮蔽板２００は、多数のベース通孔１１２が形成されたベース遮蔽パネル１１０と、ベース遮蔽パネル１１０の両側面に密着して設けられてベース通孔１１２の開放程度に応じて電流量を調節する電流量調節部材１３０と、を含む。

ベース遮蔽パネル１１０は、多数のベース通孔１１２が密集した群を形成して、縦方向に沿って穿孔される。前記群は、ベース遮蔽パネル１１０において複数個が形成されることができ、それぞれの群は、それぞれ離隔した状態で形成される。

ベース遮蔽パネル１１０は、メッキ槽８０内に浸漬されるものであるため、メッキ液と反応しない合成樹脂が好ましく用いられることができる。

また、ベース通孔１１２は、５〜１５ｍｍの直径を有することができるが、設定された範疇内で１０ｍｍ程度の直径で穿孔されることが好ましい。

また、ベース遮蔽パネル１１０の上部と下部にはベース通孔１１２が形成されない。これはベース遮蔽パネル１１０を電解メッキ装置に設置及び固定するための余裕空間である。

このように構成されたベース遮蔽パネル１１０の両側面には電流量調節部材１３０が設けられてベース通孔１１２の開放程度を調節する。

電流量調節部材１３０は、ベース遮蔽パネル１１０の一面に密着して設けられる上部遮蔽板１３２と、下部遮蔽板１３４と、反対面に密着して設けられる中間遮蔽板１３６と、で構成されることができる。

上部遮蔽板１３２にはベース遮蔽パネル１１０のベース通孔１１２と同一直径を有する上部通孔１３２ａが穿孔されている。上部通孔１３２ａはベース通孔１１２と同一の配列を有する。

また、上部遮蔽板１３２の先端には所定角度で傾斜して切断された傾斜面１３２ｂが形成されている。傾斜面１３２ｂは、上部遮蔽板１３２の一端部から他端部まで所定角度で傾斜して構成されることができる。

このような上部遮蔽板１３２は、ベース遮蔽パネル１１０の上部に配置され、左右移動可能に設けられる。

また、ベース遮蔽パネル１１０の下部には下部遮蔽板１３４が密着して設けられることができる。下部遮蔽板１３４には、ベース遮蔽パネルのベース通孔１１２と同一直径を有する下部通孔１３４ａが穿孔されている。この際、下部通孔１３４ａはベース通孔１１２と同一の配列を有する。

このような下部遮蔽板１３４は、ベース遮蔽パネル１１０と密着した状態で左右移動可能に設けられ、上面に所定角度で傾斜して切断された傾斜面１３４ｂが形成されている。

また、ベース遮蔽パネル１１０の反対面には、上部遮蔽板１３２と下部遮蔽板１３４との間に移動可能に中間遮蔽板１３６が設けられる。

中間遮蔽板１３６には、上部遮蔽板１３２と下部遮蔽板１３４に形成された通孔と同一の直径及び配列を有する中間通孔１３６ａが形成されている。

また、中間遮蔽板１３６の上端と下端には、上部遮蔽板１３２と下部遮蔽板１３４と同一の角度で切断された形態の傾斜面１３６ｂがそれぞれ形成されている。

ここで、本発明の電流量調節部材１３０は、上部遮蔽板１３２と、下部遮蔽板１３４と、中間遮蔽板１３６と、で構成されると説明したが、図面には図示していないが、設計者の意図によってベース遮蔽パネル１１０に少なくとも二つの遮蔽板が密着するように構成することもできる。

すなわち、ベース遮蔽パネル１１０に上部と下部からなる遮蔽板を互いに密着した状態で左右移動によってベース通孔１１２の電流量が調節されるように構成することもできる。

このように構成された本発明の電解メッキ遮蔽板２００は、基板２０の表面にメッキ層を形成する過程でメッキ厚さ偏差が発生すると、メッキ厚さ偏差が発生した部位に該当する遮蔽板を移動させて電流の流れを所定部分遮断するか開放することで、電流が全体的に均一に流れるようにすることができる。

すなわち、メッキ層の厚さが、例えば、上部側が下部側又は中間側より厚い場合には、遮蔽板によってアノード５０とカソード１０との間の電流の流れがよく遮断された状態になる。

この際、下部側又は中間側のメッキ厚さと均一なメッキ層が形成されるように上部遮蔽板１３２を移動させて上部通孔１３２ａとベース通孔１１２の連通サイズを拡張すれば良い。

換言すれば、上部通孔１３２ａとベース通孔１１２の拡張した連通サイズにより上部側の電流の流れがよりスムーズに流れることができ、メッキ厚さを中間側又は下部側と均一に合わせることができる。

このように遮蔽板を調節すると、基板２０の上部と下部のメッキ層を均一に合わせることができる。

一方、本発明の遮蔽板１３２、１３４、１３６の各通孔の間には電解メッキ装置のノズルパイプ３０が嵌合されて基板２０の表面と隣接して位置した状態でメッキを行うことができる。

本発明の電解メッキ装置１００は、上述した遮蔽板の構造を改善する際に、ノズルパイプ３０を遮蔽板の各群の間に配置させることでノズルパイプ３０と基板２０との間隔が縮小されてメッキ偏差をより効果的に改善することができる。

図面を参照して説明すると、図５は本発明の実施形態による電解メッキ装置の構成要素のうちアノードとノズルパイプの配置状態を示す分解斜視図であり、図６は図５が結合した状態を示す部分断面図であり、図７は図５が結合した後に電解メッキ装置に並列配置された状態を示す例示図であり、図８は本発明の実施形態によるアノードとカソードの極間距離縮小を介してメッキされた状態を示すシミュレーション結果図である。より具体的には、複数の極間距離１７０ｍｍ、８５ｍｍ及び２５５ｍｍでアノードとカソードとを配置した電解メッキ装置の構成をそれぞれ示す図と、各極間距離１７０ｍｍ、８５ｍｍ及び２５５ｍｍにおいて形成された電解の様子をそれぞれ示す図と、各極間距離１７０ｍｍ、８５ｍｍ及び２５５ｍｍにおける基板の端部からの距離と膜厚との関係を示すグラフである。

図示されたように、本発明の実施形態による電解メッキ装置１００は、メッキ槽８０内に浸漬された基板２０と、治具（不図示）が固定されたカソード１０と、カソード１０に固定された基板２０の表面にメッキ液を噴射するノズルパイプ３０と、ノズルパイプ３０が嵌合され、アノード挿入部４４が構成されたアノードケース４０と、アノード挿入部４４に嵌合されるアノード５０と、アノード挿入部４４に密着して設けられる隔膜６０と、を含むことができる。

カソード１０は負の電圧の印加を受けてメッキ反応を起こすものであり、基板２０と治具が設けられている。基板２０と治具はカソード１０の両側にそれぞれ設けられることができる。すなわち、基板２０と治具は、カソード１０を中心として両側に設けられることができ、カソード１０の設置数量に応じてそれぞれ対応して設けられることができる。

カソード１０と所定距離離隔した位置には、カソード１０とアノード５０との極間距離を最小化するとともに、基板２０の表面に均一なメッキ分布が形成されるように、ノズルパイプ３０及びアノード５０が設けられることができる。

ノズルパイプ３０は、多数のノズル３２がパイプ３４に所定間隔離隔した状態で連結されたものであり、パイプ３４の先端は遮断されており、反対側はメッキ液がパイプ３４に供給されるように開口している。

このようなノズルパイプ３０は、遮蔽板の各群の間にノズルの先端が露出するように配置され、アノードケース４０に嵌合された状態でメッキ液を基板２０に向かって噴射する。

アノードケース４０には、ノズルパイプ３０が結合される嵌合孔４２と、嵌合孔４２の両側にアノード挿入部４４と、が形成されている。

嵌合孔４２は、ノズル３２のみが嵌合されるように、ノズル３２の外径と対応する大きさで穿孔されるか、ノズルパイプ３０全体が嵌合される大きさに形成されることができる。

嵌合孔４２の両側に形成されたアノード挿入部４４は上部が開口されたボックス型に構成されることができ、前面に開口部４４ａが形成されることができる。

開口部４４ａはアノード挿入部４４の長さ方向に沿って所定間隔離隔した状態で連続して穿孔された多数の通孔で構成されることができる。

また、開口部４４ａはアノード挿入部４４の長さ方向に沿って穿孔された通孔で構成されることができる。

開口部４４ａの形状は、アノード挿入部４４に結合されるアノード５０の大きさと形状またはアノード挿入部４４の設計事項に応じて選択的に異なり得る。

また、アノード挿入部４４には、正の電圧の印加を受けてメッキ反応を起こすアノード５０が挿入される。アノード５０はアノード挿入部４４の開口された上部を介して嵌合される。

また、アノード挿入部４４の前面には、アノード５０とカソード１０との間の化学反応によって発生する水素ガスを遮断するための隔膜６０が密着して設けられる。

隔膜６０には、水素ガスは遮断し、アノード５０で発生する電流の流れを遮断しない微細通孔６２が形成されることができる。隔膜６０はその厚さが薄い素材で製造されることができ、それぞれのアノード挿入部４４に密着するようにそれぞれ分割構成されることができる。

このような隔膜６０は、隔膜固定ブロック７０を介してアノード挿入部４４の前面に密着することができる。隔膜固定ブロック７０は、中央部位に貫通孔７２が形成されており、アノード５０の電流の流れを干渉しない。

このように構成された本発明の実施形態による電解メッキ装置の作用について説明すると次のとおりである。

カソード１０に設けられた基板２０の表面に電解メッキが施される場合にはメッキ液がノズルパイプのノズル３２を介して噴射され始める。

この際、アノード５０とカソード１０は電源の供給を受けてメッキ槽８０内で化学応反応する。化学反応時にアノード５０は電解メッキ液との反応によりアノード５０の表面で水素ガスを発生する。

このように発生した水素ガスは、隔膜６０を介して基板２０が位置した方向に移動することなく、アノード挿入部４４の開口された上部を介して排出される。

また、カソード１０と化学反応するアノード５０の電流は微細通孔６２が形成された隔膜を通過してカソード１０と電気的に反応する。

したがって、本発明の電解メッキ装置１００は、メッキ液を噴射するノズルパイプ３０の位置が基板２０の表面と密接な距離を維持するようにするとともに、アノード５０とカソード１０との間の極間距離は最小化することができる。

これにより、アノード５０とカソード１０はスムーズな電流の流れを有することができ、これにより基板２０の表面に均一なメッキ層を形成することができる。

以上、本発明の実施形態による電解メッキ遮蔽板及びこれを有する電解メッキ装置について説明したが本発明はこれに限定されず、当業者であればその応用と変形が可能であることは言うまでもない。

１０ カソード
２０ 基板
３０ ノズルパイプ
３２ ノズル
３４ パイプ
４０ アノードケース
４２ 嵌合孔
４４ アノード挿入部
４４ａ 開口部
５０ アノード
６０ 隔膜
６２ 微細通孔
７０ 隔膜固定ブロック
７２ 貫通孔
８０ メッキ槽
１００ 電解メッキ装置
１１０ ベース遮蔽パネル
１１２ ベース通孔
１３０ 電流量調節部材
１３２ 上部遮蔽板
１３２ａ 上部通孔
１３２ｂ 傾斜面
１３４ 下部遮蔽板
１３４ａ 下部通孔
１３４ｂ 傾斜面
１３６ 中間遮蔽板
１３６ａ 中間通孔
１３６ｂ 傾斜面
２００ 遮蔽板

Claims (17)

1. アノードとカソードとの間に配置されて電流均一度を提供する電解メッキ遮蔽板であって、
   複数のベース通孔が形成されるベース遮蔽パネルと、
   前記ベース遮蔽パネルの両側面に設けられて前記複数のベース通孔の開放程度を調節する電流量調節部材と、を含む、電解メッキ遮蔽板。
2. 前記ベース遮蔽パネルは、前記複数のベース通孔が縦方向に配列された群をなし、前記縦方向に配列された群がそれぞれ離隔した状態で配列される、請求項１に記載の電解メッキ遮蔽板。
3. 前記複数のベース通孔はそれぞれ５〜１５ｍｍの直径を有する、請求項１又は２に記載の電解メッキ遮蔽板。
4. 前記電流量調節部材は、前記ベース遮蔽パネルに密着する少なくとも二つの遮蔽板で構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電解メッキ遮蔽板。
5. 前記電流量調節部材は、前記ベース遮蔽パネルの上部に移動可能に密着する上部遮蔽板と、前記ベース遮蔽パネルの下部に移動可能に密着する下部遮蔽板と、前記上部遮蔽板と前記下部遮蔽板との間に移動可能に配置された中間遮蔽板と、で構成される、請求項１に記載の電解メッキ遮蔽板。
6. 前記上部遮蔽板、前記中間遮蔽板及び前記下部遮蔽板の各密着部位に傾斜面が形成される、請求項５に記載の電解メッキ遮蔽板。
7. 前記上部遮蔽板、前記中間遮蔽板及び前記下部遮蔽板は、複数の通孔が縦列群を形成するように穿孔され、前記複数の通孔のそれぞれが前記複数のベース通孔のそれぞれと同一の大きさ及び配列を有する、請求項５又は６に記載の電解メッキ遮蔽板。
8. 前記上部遮蔽板と前記下部遮蔽板はベース遮蔽パネルの一面に密着し、中間遮蔽板は前記ベース遮蔽パネルの反対面に密着する、請求項５から７のいずれか一項に記載の電解メッキ遮蔽板。
9. 治具と基板が固定されるカソードと、
   前記カソードに固定された基板にメッキ液を噴射するノズルパイプと、
   前記ノズルパイプが嵌合される嵌合孔が形成され、前記嵌合孔の両側にアノード挿入部が形成されるアノードケースと、
   前記アノードケースのアノード挿入部に嵌合されるアノードと、
   前記アノード挿入部に密着して設けられて前記アノードで発生する水素ガスを遮断する隔膜と、
   前記アノードとカソードとの間に配置される多数のベース通孔が形成されるベース遮蔽パネルと、
   前記ベース遮蔽パネルの両側面に設けられて前記ベース通孔の開放程度を調節する電流量調節部材と、を含む、電解メッキ装置。
10. 前記アノード挿入部には、挿入されたアノードの前面が露出するように開口部が形成される、請求項９に記載の電解メッキ装置。
11. 前記開口部は、前記アノード挿入部の長さ方向に沿って連続して形成される多数個の通孔である、請求項１０に記載の電解メッキ装置。
12. 前記開口部は、前記アノード挿入部の長さ方向に沿って形成される通孔である、請求項１０に記載の電解メッキ装置。
13. 前記アノードケースは上部が開口され、開口された前記上部を介して前記アノードで発生するガスが排出されるように構成される、請求項９から１２のいずれか一項に記載の電解メッキ装置。
14. 前記隔膜には、前記アノードで発生する電流が通過するように微細通孔が形成される、請求項９から１３のいずれか一項に記載の電解メッキ装置。
15. 前記隔膜は隔膜固定ブロックを介して前記アノード挿入部と密着する、請求項９から１４のいずれか一項に記載の電解メッキ装置。
16. 前記隔膜固定ブロックの中央部位に貫通孔が形成される、請求項１５に記載の電解メッキ装置。
17. 前記隔膜は、前記アノード挿入部にそれぞれ密着するように分割構成される、請求項９から１６のいずれか一項に記載の電解メッキ装置。