KR100394911B1

KR100394911B1 - 도전성 박막 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR100394911B1
Application number: KR10-2001-0016420A
Authority: KR
Inventors: 박선순; 김영도
Original assignee: 주식회사 다원시스
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2003-08-19
Also published as: KR20020076520A

Abstract

본 발명은 도전성 박막의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조장치는 내부에 도전성 분말(14)를 가지고 있고 하부에 이 도전성 분말(14)이 통과할 수 있는 정도의 구멍들을 가진 금속망(13)을 구비한 분말공급장치(12)와, 이 분말공급장치(12)의 하부에 설치된 롤러(15)와, 이 롤러(15) 내부에 설치된 전극(11)과, 이 금속망(13)과 전극(11)에 전기를 공급하기 위한 전원공급장치(18)와, 이 롤러(15)에서 분리된 금속 박막(16)을 감기 위한 권취롤러(17)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 이용하면 유독성의 전해물질을 사용하지 않으면서, 박막이 롤러에서 잘 벗겨지며 박막을 감는 과정에서 잘 파열되지 않는 금속성 박막을 제조하는 것이 가능해진다.

Description

도전성 박막 제조장치 및 제조방법 {Manufacturing Apparatus and Method for Conductive Thin Film}

전자기기의 초소형화 추세에 따라 집적회로가 초박형 동판에 직접 본딩되는 공정이 증가하고, 특히 이동통신용 단말기와 같은 초소형 전자기기에서는 회로기판이 내부에 초박형 동판을 가진 유연성(flexible) 회로기판을 사용해야 하는 경우가 증대되고 있다.

그런데, 이러한 초박형 동판은 그 두께가 10um 내지 수십 um이기 때문에, 표면이 고르고 두께가 균일하여 인장력 및 도전성이 균일하도록 해야 한다.

이러한 초박형 동판을 제작하기 위하여 종래기술인 전해 도금법에서는 도 1에서와 같이 전해조(2)의 내부에 전해액(3)과 동판(1)을 넣고, 이 전해액(3)에 구리(동) 이온이 녹아들게 하여 이 전해액(3)을 펌프(4)를 통해, 전원공급장치(10)에 의해 양극(+)로 도전된 가이드(5)로 통과하게 하고, 롤러(7) 내부에 있고 전원공급장치(10)에 의해 음(1)전극으로 대전된 전극(6)에 이 구리이온이 끌려가서 롤러(7)의 표면에 부착되게 한 후, 회전하는 롤러(7)에서 나오는 동판(8)을 권취롤러(9)로 감아 박막동판을 형성하는 구조로 되어 있다.

그러나, 이러한 종래기술에 따른 전해도금법에서는 동박막이 롤러(7)의 표면에 접착력을 가지고 부착되어 있기 때문에 권취롤러(9)에서 잡아당기는 힘에 의해 박막이 찢어지기 쉽고, 이 전해액이 인간이나 환경에 치명적인 물질이므로 작업자나 환경에 극히 유해하다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유해한 전해액을 사용하지 않으며 롤라에 부착력이 낮아 잘벗겨지는 도전성(구리포함) 박막을 제조하는 장치와 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래기술인 전해도금법의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 도전성 박막 제조장치의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 도전성 박막 제조장치의 다른 실시예.

도 4은 본 발명에 따른 도전성 박막 제조장치의 또 다른 실시예.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 전극 12 : 분말공급장치

13 : 금속망 14 : 금속 분말

15 : 롤러 16 : 금속 박막

17 : 권취롤러 18 : 전원공급장치

이하에서는 도 2, 3, 4를 통해 이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 도전성 박막의 제조장치를 구체적으로 설명하도록 한다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 장치를 자세히 설명하면, 먼저 금속망(13)에 전원공급장치(18)의 음(-)극을 가하고 전극(11)에는 전원공급장치(18)의 양(+)극을 가한다. 그리고 전원공급장치(18)에서는 바이어스 전압에 해당하는 고전압 직류와 분말의 금속망(13)에서 빠져 나오도록 하는 고전압 펄스전압이 중첩된 형태의 전압이 나오도록 한다. 또한, 전력전자 회로를 사용하여 바이어스 전압으로 사용되는 거의 리플이 없는 고전압 직류를 얻는 것이 어려울 경우가 많기 때문에, 고전압 펄스 전압보다는 리플 전압이 휠씬 적은 전압을 사용해도 무방하다. 왜냐하면, 이 적은 리플 전압에 의한 전계는 고전압 펄스 전압에 의한 전계보다는 휠씬 적어 그 영향이 적기 때문이다.

이렇게 하면, 도전성 분말(14)에는 음(-)전하로 대전되고 전극(11)에는 양(+)전하가 대전되어 고압 펄스 전압이 인가되는 기간에는 음(-)전하로 대전된 도전성 분말(14)이 양(+)전하로 대전된 전극(11)쪽으로 금속망(13)의 구멍을 빠져 나와 가속되게 된다. 이렇게 가속된 금속성 분말(14)은 롤러(15)의 표면에 부착되기 시작한다.

이제, 롤러(15)에서 금속성 박막이 벗겨지기가 용이하도록 하는, 본 발명의 장치에 인가되는 전계의 세기에 대하여 설명하도록 한다.

처음에 금속성 분말(14)이 롤러(15)의 표면에 부착되기 시작하는 시기에서는 금속망(13)과 전극(11) 사이의 전계를 약하게 하면, 대전된 금속성 분말(14)의 속도가 약하여 롤러(15)에 약하게 부착되게 된다. 이제 서서히 전계의 강도를 높이면 금속성 분말(14)의 속도가 증가하여 이미 롤러(15)에 부착된 금속성 분말(14)에 가속되어 점점 강하게 충돌함으로써 열역학적으로 가속 용융 증착하기 시작한다. 이에 따라 롤러(15)에 부착된 금속성 분말(14)이 단단히 결합된다. 즉 전계의 세기를 순차적으로 증가시키면 처음에는 롤러(15)에 부착력이 약하도록 금속성 박막이 형성되다가 이후에는 점차적으로 용융 증착된 금속성 박막이 형성된다. 마지막으로 증가된 강한 전계상태로 유지하면 일정한 속도로 박막을 성장시키게 된다. 이상과 같이 하면 롤러(15)에서 잘 벗겨지고 감기를 위해 권취롤러(17)가 잡아 당기는 경우에도 잘 파열되지 않는 금속성 박막이 형성되게 된다.

이제, 이렇게 전계의 세기가 처음에는 약하다가 순차적으로 증가되고 마침내는 증가된 상태로 일정한 전계가 되도록 할 수 있는 본 발명의 장치에 대하여 살펴보도록 한다.

일반적으로 전계의 세기는 두 전극 사이의 거리의 제곱에 반비례한다. 본 발명에서 이러한 거리에 해당하는 것은 바로 전극(11)과 금속망(13)사이의 거리이다.그런데, 롤러(15)의 반경이 동일하기 때문에 금속망(13)의 각 지점에서의 전계의 세기는 바로 금속망(13)의 각 지점과 롤러(15) 사이의 최단거리에 해당한다.

금속망(13)의 모양이 도 2와 같이 평탄하고 좌우 대칭이도록 할 경우 이러한 거리는 금속망(13)의 좌측 끝단에서 가장 큰 거리의 상태로 시작하여 점차 거리가 단축되어 금속망(13)의 중앙에서 가장 가까운 거리의 상태를 거쳐, 점차 거리가 크게 되어 마침내 금속망(13)의 우측 끝단에서는 가장 크게 된다. 그러나 전계 특성은 위에서 언급한 바와 같이 금속막의 각 지점에 대하여 시간적으로 점차 증가하다가 포화되는 전계 특성을 가지도록 해야 한다. 따라서, 도 2와 같은 대칭형의 금속망(13)을 사용하는 경우 요구되는 전계 특성을 만족하기 위해서는 전원공급장치(18)에서 인가되는 고전압 펄스의 높이가 세밀하게 조정되야 한다. 즉 펄스의 높이가 시간적으로 특정한 커브(점차 증가하는 곡선)를 가져야 한다. 그러나, 고전압을 다루는 전력전자 분야에서 이렇게 전압 펄스의 높이가 시간적으로 특정한 곡선을 가지는 장치를 만들거나 사용하는 것은 높은 비용을 초래한다.

그러므로, 일정한 펄스의 높이를 가지는 펄스를 발생시키는 전원공급장치(18)를 사용하는 것이 가능한 금속망(13)을 고안하는 것이 필요하다. 이제, 이러한 목적을 달성할 수 있는 금속망(13)의 형상을 도 3, 4를 참고로 하여 설명하고자 하다.

도 3에서는 금속망(13)이 롤러(15)의 좌측에서 중앙부근까지만 있도록 한다. 이 경우에는 금속망(13)하부의 롤러(15) 표면의 전계가 좌측에서 중앙 부위로 갈수록 점차 증가하다가 중앙 부위에서는 거의 일정하게 되어 요구되는 전계 특성을 만족하게 된다. 그러나, 포화되어 일정한 고전계 수준을 유지해야 하는 영역(중앙부분)이 짧아 충분한 적층이 어려운 경우가 있을 수 있다.

이러한 도 3에서의 문제점을 해결하기 위해 도 4에서는 포화되어 일정한 고전계 수준을 유지하는 영역을 연장시키는 방법으로써, 금속망(13)을 중앙부분부터는 롤러(15)를 따라 아래로 휘도록 만들고 금속분말(14)이 금속망(13)의 좌측 끝단까지 항상 채워지도록 충분히 공급하는 방법을 사용한다. 이렇게 하면, 시간적으로 일정한 높이를 가지는 펄스에 의해서도 위에서 언급한 요구 전계특성을 만족시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 원리와 개념이 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 점에 유의해야 한다.

예를들면, 본 발명의 도 2, 3, 4에서는 분말공급장치(12)가 수평 방향으로 설치되어 있으나, 필요에 따라 수평 방향에 대하여 약간 기울어진 방향으로 설치해도 된다.

Claims

도전성 분말(14)를 가지고 있고, 하부에 상기 도전성 분말(14)이 통과할 수 있을 정도의 구멍들을 가진 금속망(13)을 구비한 분말공급장치(12)와,

상기 분말공급장치(12)의 하부에 설치된 롤러(15)와,

상기 롤러(15) 내부에 설치된 전극(11)과,

상기 분말공급장치(12)의 도전성 분말(14)이 상기 금속망(13)을 통과하여 상기 롤러(15)에 부착되도록, 순차적으로 증가하다가 증가된 상태로 일정하게 되는 전계를 공급하기 위하여, 상기 금속망(13)과 전극(11)에 전기를 공급하기 위한 전원공급장치(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 금속망(13)은 표면이 평탄하고, 상기 롤러(15)의 수직축에 대하여 좌우 대칭형(도 2)이며, 상기 전원공급장치(18)는 바이어스 전압과 펄스전압이 중첩된 형태의 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 금속망(13)은 표면이 평탄하고, 상기 롤러(15)의 수직축을 중심으로 회전 방향과 반대되는 방향에서 수직축 부근까지만 존재하는 비대칭형(도 3)이며, 상기 전원공급장치(18)는 바이어스 전압과 펄스전압이 중첩된 형태의 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 금속망(13)은 상기 롤러(15)의 수직축을 중심으로 회전 방향과 반대되는 방향에서 수직축 부근까지는 평탄하고, 회전방향 쪽으로는 상기 롤러(15)와 동심원을 그리도록 존재하는 비대칭형(도 4)이며, 상기 전원공급장치(18)는 바이어스 전압과 펄스전압이 중첩된 형태의 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 제조장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러(15)에서 금속 박막을 분리하여 감기 위한 권취롤러(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 제조장치.
도전성 분말(14)를 가지고 있고, 하부에 상기 도전성 분말(14)이 통과할 수 있을 정도의 구멍을 가진 금속망(13)을 구비하며, 제1전극으로 대전된 분말공급장치(12)에서 상기 도전성 분말(14)를 분사하는 단계;

상기 분말공급장치(12)의 하부에 설치되고 내부에 제2전극으로 대전되는 롤러(14)의 표면에 상기 분사된 도전성 분말(14)를 용융 증착시키는 단계;

상기 두 전극사이에 순차적으로 증가하다가 증가된 상태로 일정하게 되는 전계를 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 박막 제조 방법.