KR100293238B1 - 기질 도금장치용 랙 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기질 회로필름의 도금과정 등에서 기질을 도금셀내에 고정 및 전기접속시키는 기질 도금장치용 랙을 개시한다.
본 발명은 도금셀의 내부에 분리 가능하게 결합되며, 기질의 일측면을 접촉 지지하는 베이스 플레이트와, 이 베이스 플레이트상에 위치된 기질이 도금용액에 노출되도록 창을 구비하여 기질의 타측면 가장자리를 접촉 지지하는 그리퍼로 구성된다. 그리퍼의 기질 접촉면에는 음전위가 인가되는 구리 도전막이 형성된다. 그리고 베이스 플레이트와 그리퍼의 상호 대응하는 네 코너부에는 양자를 상호 접촉 고정시키는 복수쌍의 영구자석이 각각 매립된다. 기질과 접속되는 그리퍼의 접점부만 제외하고 베이스 플레이트와 그리퍼의 전표면은 내화학성 절연물로 피복된다.
따라서 본 발명은, 기질의 탈·부착을 용이하면서도 신속하게 수행할 수 있게 된다. 또한 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 제작비용을 절감할 수 있음은 물론 도금용액의 흐름 방해도 최소화 할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 반도체 기질(semiconductor substrate) 상에 회로패턴을 형성하는데 사용되는 전기 도금장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 도금셀(plating cell) 내에 기질을 위치고정시킴과 동시에 전기적인 접촉을 유지시키기 위한 랙(rack)에 관한 것이다.
예컨대, 기질 회로필름(substrate circuit film)은 폴리이미드 필름의 한쪽면에 반도체 칩들의 본딩 패드(bonding pad)와 대응되도록 구리박막 전도회로가 형성된 것으로, 통상의 리드프레임(lead frame)을 대체하여 반도체칩과 인쇄회로기판 같은 전기, 전자 장치를 전기적으로 연결해주는 유연하면서도 경박단소(輕薄短小)한 새로운 매개수단이다. 이러한 기질 회로필름은 폴리이미드 필름을 지지체로 하여 그 한쪽면에 구리박막이 입혀진 필름을 기질로 사용하며, 구리박막 위에 포토레지스트(photoresist)를 도포한 뒤 노광, 현상, 에칭, 포토레지스트 박리 그리고 니켈 및 금을 도금함으로써 제조된다.
도 1에는 이와 같은 기질 회로필름 제조시에 금속층을 형성하는데 사용되는 일반적인 전기 도금장치를 개략적으로 도시하였다. 이것은 공급관(1a)을 통해 도금셀(1)의 작업챔버(2) 하부로 주입된 도금용액(8)이 수평으로 설치된 분산판(5)의 관통구멍(5a)들을 통해 균일하게 분산되어 수직방향으로 나란하게 설치된 양극(6)과 음극(7)을 지나게 되며, 오버플로우판(4)에 의해 도금셀(1)의 순환챔버(3)로 유입된 뒤 배수관(1b)을 통해 배출된다. 이때 양극(6)과 대향되도록 음극(7)상에 고정된 반도체 기질(9)의 표면에는 양극(6)과 음극(7)간에 형성되는 전기장(electric field)에 의해 도금용액(8)이 부착됨으로써 도금이 이루어지게 된다.
한편 이와 같은 도금장치에 있어서, 효율적인 도금진행을 위해서는 미세 두께를 갖는 유연한 기질(9)을 도금셀(1)내에 간편하게 고정할 수 있으면서 안정된 전기 접촉을 달성하는 것이 매우 중요하다. 이를 위한 종래의 한 방법으로 미국 특허번호 제5,078,852호에는 판상의 바디에 도금될 웨이퍼가 안착되는 홈을 형성하고, 이 홈을 감싸도록 금속의 에지 링(edge ring)을 스크류로 고정하고 있다. 그리고 에지 링에 하방으로 탄성 바이어스(elastic bias)되는 복수의 캠 어셈블리(cam assembly)를 원주방향으로 배치하여, 그 선단의 캠에 의해 웨이퍼의 상면을 탄성적으로 눌러줌으로써 웨이퍼를 고정시킴과 동시에 전기접촉시키는 도금랙이 제안되어 있다.
그러나 이러한 종래의 도금랙은 구조가 복잡하여 제작이 어려우면서 제작비용 상승을 야기할 뿐만 아니라 기질을 탈·부착할 때 각 캠 어셈블리의 캠을 일일이 상방으로 당겨서 웨이퍼의 외측 및 내측으로 회전시켜야 하므로 기질의 탈·부착 작업이 번잡하고, 비교적 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다. 또한 캠 어셈블리가 바디의 외측으로 군데 군데 돌출되므로 도금작업시 기질 표면에서 도금용액의 흐름을 방해하여 도금에 악영향을 끼칠 우려도 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 안정된 전기접촉을 보장하면서 기질을 신속하고 용이하게 탈·부착할 수 있는 기질 도금장치용 랙을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 간단한 구조로 제작이 용이하면서 제작비용을 절감할 수 있는 기질 도금장치용 랙을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 도금용액의 흐름 방해를 최소화 할 수 있는 기질 도금장치용 랙을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 반도체 기질 도금장치를 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 기질 도금장치용 랙을 보인 분리 사시도,
도 3은 그 결합상태 사시도,
도 4는 도 2의 그리퍼를 보인 배면도,
도 5는 기질을 보인 정면도,
도 6a 및 도 6b는 도 3의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도,
도 7은 도 2의 자석을 보인 단면도이다.
《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》
11 : 베이스 플레이트 12 : 그리퍼
15 : (베이스플레이트의) 러그 16 : (그리퍼의) 창
18 : (그리퍼의) 도전막 19, 20 : 영구자석쌍
23 : (영구자석의) 니켈 도금층 24 : (영구자석의) 내화학성 절연물층
25 : (그리퍼의) 내화학성 절연물층 26 : (그리퍼의) 접점부
30 : (도금될) 기질 32 : (기질의) 접점부
이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 기질 도금장치용 랙은, 도금셀의 내부에 분리 가능하게 결합되며, 기질의 일측면을 접촉 지지하는 베이스 플레이트(base plate); 이 베이스 플레이트상에 위치된 기질이 도금용액에 노출되도록 창을 구비하여 기질의 타측면 가장자리를 접촉 지지하며, 기질과 접촉되는 면에 음전위가 인가되는 도전성 박막을 갖는 그리퍼(gripper); 베이스 플레이트와 그리퍼의 상호 대응하는 위치에 각각 매립되어 양자를 상호 접촉 고정시키는 자력수단:을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 자력수단이, 영구자석쌍 또는 영구자석과 금속성 자성체쌍으로 구성하여 기질의 네 코너부에 각각 설치함으로써 기질의 신속정확한 세팅을 가능케 한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 기질과 접속되는 접점부만 제외하고 그리퍼의 전표면을 내화학성 절연물로 피복하여 산화를 방지한다.
이에 따라 본 발명은, 기질을 베이스 플레이트상에 위치시킨 뒤 그 위에 그리퍼를 가볍게 위치시키는 간단한 동작만으로 그리퍼가 기질을 개재하여 베이스 플레이트에 견고하게 부착됨과 동시에 기질에 전기접속이 이루어지게 되므로, 기질의 탈·부착을 종래에 비해 훨씬 용이하면서도 신속하게 수행할 수 있게 된다. 또한 구조가 간단하여 제작이 용이하고, 제작비용을 절감할 수 있음은 물론 그리퍼가 얇은 두께의 액자 모양으로 구성되는 바, 도금용액의 흐름 방해도 최소화 할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3에서, 본 발명에 따른 기질 도금장치용 랙(10)은 도금될 기질(30)을 양자의 사이에 개재하여 자력(磁力)에 의해 상호 부착됨으로써 기질(30)을 고정 및 전기접속 시키는 베이스 플레이트(11)와 그리퍼(12)로 구성된다. 이러한 본 발명 랙(10)은 전기분해에 의한 화학작용이 일어나는 도금셀내에 투입되는 것인 바, 그 베이스 플레이트(11)와 그리퍼(12)는 바람직하기로 내화학성이 우수한 폴리프로필렌(PP)으로 구성된다.
베이스 플레이트(11)는 기질(30)의 크기에 대응하는 크기로 구성되어 기질(30)의 한쪽면을 접촉 지지하는 기질 지지부(13)를 가지며, 이 기질 지지부(13)의 상단에 도금셀에 대한 장착 및 탈착을 위한 손잡이부(14)가 일체로 연장 형성된다. 손잡이부(14)에는 용이한 파지를 위해 손가락이 삽입되는 가이드슬롯(guide slot:14a)이 수평방향으로 길게 형성되고, 그 양 측단에는 도금셀내에 설치된 지지블록(40)의 채널(41)에 끼워져 걸리는 러그(15)가 각각 돌출 형성된다.
그리퍼(12)는 기질(30)의 크기에 대응하는 크기로 구성되는데, 베이스 플레이트(11)에 위치된 기질(30)의 도금면이 도금용액에 노출될 수 있도록 창(16)이 형성된 액자형상으로 구성되어 기질(30)의 다른쪽 면 가장자리만을 접촉 지지하게 된다. 바람직하기로 이러한 그리퍼(12)의 상단에도 손잡이부(17)가 일체로 연장 형성되고, 이 손잡이부(17)에는 베이스 플레이트(11)의 가이드슬롯(14a)에 대응하는 가이드슬롯(17a)이 형성된다. 그리고 그리퍼(12)의 기질 접촉면에는 도 4에 도시한 바와 같이 기질(30)의 전기접속을 위한 구리 도전막(18)이 적층 형성되며, 이 도전막(18)은 외부 전원과 접속되어 음전위가 인가된다.
그리고 베이스 플레이트(11)와 그리퍼(12)에는 양자를 부착 고정시키기 위해 서로 다른 극성(N극 또는 S극)을 갖는 영구자석(19)(20)쌍이 상호 대응하는 위치에 각각 매립 설치된다. 여기서, 베이스 플레이트(11)와 그리퍼(12)를 소정이상의 자력으로 상호 부착해줄 수만 있으면 되므로, 별도로 도시하지는 않았으나 영구자석(19)(20)쌍 대신 영구자석과 금속성 자성체쌍으로 구성하여도 무방하다. 영구자석(19)(20)의 매립은 베이스 플레이트(11)와 그리퍼(12)의 성형시 영구자석(19)(20)들을 일체로 매립하여 성형할 수도 있고, 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(11)와 그리퍼(12)에 장착홈(21)(22)을 각각 형성한 뒤, 이 장착홈(21)(22)들에 해당 극성의 영구자석(19)(20)을 삽입하여 고정할 수도 있다.
이러한 영구자석(19)(20)은 기질(30)의 가장자리 전체에 대응하도록 구성할 수도 있으나, 이 경우 부착력은 매우 우수한 반면 탈착이 어려울 뿐만 아니라 그리퍼(12)가 베이스 플레이트(11)에 대해 그 본래의 부착위치를 벗어나 부착될 수도 있다. 이에 따라 도시된 바와 같이 기질(30)의 네 코너부에 대응하여 각각 한쌍씩 설치하는 것이 바람직하며, 이 경우 그리퍼(12)가 그 본래의 부착위치를 어느 정도 벗어나더라도 영구자석(19)(20)의 자력에 의해 그리퍼(12)가 제위치에 정확히 부착되게 된다.
한편 본 발명의 영구자석(19)(20)은 바람직하기로 철성분을 갖는 통상의 영구자석에 비해 강력한 자력을 갖는 네오디움(neodium) 재료로 구성되는데, 이는 고온에 약하고 대기에의 노출에도 쉽게 산화되는 단점을 갖는다. 이에 따라 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명의 영구자석(19)(20)은 그 표면에 니켈 도금층(23)과 내화학성 절연물층(24)이 순차적으로 피복된 구성을 갖는다. 본 발명자의 실험에 의하면, 본 발명에 사용되는 영구자석(19)(20)의 성능저하 온도가 약 80℃ 이상으로 측정되었는 바, 기질 회로필름 제조의 최고온도가 60℃ 정도이므로 도금작업시 전혀 문제가 없다. 여기서, 본 발명 영구자석(19)(20)은 강한 자력이 요구되기 때문에 네오디움 재료로 구성하고 있는 바, 네오디움 대신 이에 상응하는 자력을 갖는 다른 재료로 구성될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명 랙(10)의 그리퍼(12)는 기질(30)과의 전기접속을 위한 도전막(18)을 가지는 바, 도 6에 도시한 바와 같이 그리퍼(12)는 바람직하기로 내화학성 절연물층(25)에 의해 피복된다. 이때 기질(30)과 접속되는 그리퍼(12)의 접점부(26)는 피복으로부터 제외되어 도전막(18)이 노출되는데, 기질(30)과의 보다 안정된 접속과 고정을 위해 그리퍼(12)의 접점부(26)는 그 영구자석(20)과 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 그리퍼(12)에 접촉하는 기질(30)의 표면에도 도 5에 도시한 바와 같이 그리퍼(12)의 각 접점부(26)에 대응하여 그 구리박막(31)이 노출되는 네 개의 접점부(32)가 형성된다.
그리퍼(18)를 피복하는 내화학성 절연물층(25)은 그 두께가 아주 미세하므로 전술한 구성만으로도 그리퍼(18)와 기질(30)의 접점부(26)(31)들이 안정되게 접속될 수 있으나, 보다 확실한 접속을 위해 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(11)의 그리퍼(12) 대향면에 기질(30)의 접점부(32)를 적절히 돌출시키는 복수의 돌기(27)가 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 돌기(27)들은 베이스 플레이트(11)의 각 영구자석(19)에 대응하는 위치, 즉 그리퍼(12)의 각 접점부(26)들과 대향하도록 형성된다. 돌기(27)의 높이는 그리퍼(18)의 내화학성 절연물층(25) 등의 두께를 감안하여 랙(10)에 고정시 기질(30)의 접점부(31)가 그리퍼(12)의 접점부(26)와 접촉할 수 있을 정도로 설정되며, 그 지름은 기질(30)의 변형을 감안하여 접점부(26)(31)의 지름보다 작게 설정된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 랙(10)에 의해 도금될 기질(30)을 전기접속을 유지하면서 도금셀내에 위치고정시키는 방법은 다음과 같다.
도 2 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 먼저 베이스 플레이트(11)의 기질 지지부(13) 위에 도금될 기질(30)을 안착시킨 뒤, 안착된 기질(30) 위에 그리퍼(12)를 가볍게 위치시킨다. 그러면 베이스 플레이트(11)와 그리퍼(12)에 각각 매립된 영구자석(19)(20)쌍들의 인력(引力)에 의해 그리퍼(12)가 기질(30)을 개재하여 베이스 플레이트(11)에 부착 고정된다. 이때 본 발명 영구자석(19)(20)은 기질(30)의 네 코너부에 대응하여 각각 설치되어 있으므로, 그리퍼(12)가 베이스 플레이트(11)에 대한 정확한 부착위치에서 다소 벗어나게 위치되더라도 영구자석(19)(20)쌍들의 인력에 의해 제위치에 정확히 부착되게 된다. 특히 본 발명 영구자석(19)(20)은 자력이 강력한 네오디움으로 구성되어 있어 베이스 플레이트(11)에 대한 그리퍼(12)의 정위치 부착능력이 더욱 향상된다.
이와 같이 기질(30)이 고정되면, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(11)의 돌기(27)들에 의해 기질(30)의 접점부(31)가 볼록하게 변형되어 돌출되며, 이에 따라 그리퍼(12)의 접점부(26)와 기질(30)의 접점부(32)가 상호 대향하여 양자의 구리 도전막(18)(31)들이 상호 접촉함으로써 기질(30)에 전기접속이 이루어지게 된다. 이때 그리퍼(12)의 접점부(26)가 영구자석(19)(20)쌍과 대응하는 위치에 구성되어 있으므로 기질(30)의 구리박막(31)과 그리퍼(12)의 도전막(18)이 완벽하게 접속되어 전류흐름을 안정되게 유지시킬 수 있게 된다.
다음, 도 3에 도시한 바와 같이 기질(30)이 부착 고정된 랙(10)을 도금셀내에 설치된 지지블록(40)의 채널(41)에 끼워줌으로써 기질(30)을 전기접속을 유지하면서 도금셀내에 위치고정시키게 된다.
한편 도금이 완료된 기질(30)의 탈착은 전술한 부착의 역순으로 진행된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 도금장치용 랙에 의하면, 기질을 베이스 플레이트상에 위치시킨 뒤 그 위에 그리퍼를 가볍게 위치시키는 간단한 동작만으로 기질을 베이스 플레이트에 견고하게 부착시킬 수 있음과 동시에 기질에 대한 안정된 전기접속이 유지된다. 따라서 종래에 비해 기질의 탈·부착이 용이하며, 탈·부착 작업도 신속하게 수행할 수 있게 된다.
또한 종래에 비해 구조가 매우 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 그 제작비용도 절감할 수 있으며, 특히 기질을 고정하면서 전기접속을 유지시키는 그리퍼가 얇은 두께의 액자 모양으로 구성되는 바, 도금용액의 흐름 방해도 최소화되어 그에 따른 도금의 질 향상도 도모할 수 있게 된다.
Claims (8)
- 기질 회로필름의 도금과정 등에서 도금셀의 내부에 기질을 위치고정시킴과 동시에 전기접촉을 유지시키기 위한 랙으로서,도금셀의 내부에 분리 가능하게 결합되며, 기질의 일측면을 접촉 지지하는 베이스 플레이트;상기 베이스 플레이트상에 위치된 기질이 도금용액에 노출되도록 창을 구비하여 기질의 타측면 가장자리를 접촉 지지하며, 상기 기질과 접촉되는 면에 음전위가 인가되는 도전성 박막을 갖는 그리퍼;상기 베이스 플레이트와 그리퍼의 상호 대응하는 위치에 각각 매립되어 양자를 상호 접촉 고정시키는 자력수단:을 구비하는 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
- 제 1 항에 있어서, 상기 그리퍼가 내화학성 절연물층으로 피복되되, 상기 기질과 접속되는 접점부는 노출되는 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
- 제 2 항에 있어서, 상기 자력수단이 상기 접점부와 대응하는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
- 제 3 항에 있어서, 상기 베이스 플레이트에 상기 그리퍼의 접점부와 대향하도록 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 자력수단이 상기 기질의 네 코너부에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자력수단이, 영구자석쌍으로 구성된 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
- 제 1 항에 있어서, 상기 자력수단이, 영구자석과 금속성 자성체쌍으로 구성된 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 영구자석은 네오디움으로 구성되고, 니켈과 내화학성 절연물이 순차 피복된 것을 특징으로 하는 기질 도금장치용 랙.
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Patent Citations (3)
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