KR100660086B1

KR100660086B1 - 전해 도금을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100660086B1
Application number: KR1020047005787A
Authority: KR
Inventors: 켐펜하인반
Original assignee: 비아시스템즈 그룹, 인코포레이티드
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2006-12-20
Also published as: CN1571865A; CN1962956A; EP1438446A2; CN100523305C; EP1438446B1; EP1438446A4; US6818115B2; WO2003033770A2; HK1136011A1; KR20040058210A; ES2449076T3; AU2002349972B2; JP2005506447A; US20030196904A1; CN101570873A; CN101570873B; WO2003033770A3

Abstract

본 발명은 전해 도금조, 상기 도금조 내에 인쇄회로 기판을 위치시키는 수단, 및 인쇄회로 기판의 각각의 면에 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 수단을 구비한 전해 도금 시스템을 포함한다. 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 바람직한 수단은 인쇄회로 기판 하부에 벤튜리 형상의 칸막이(25) 및 정렬된 칸막이(24)를 구비한 플로팅 쉴드(20)를 포함하며, 상기 플로팅 쉴드 하부의 복수의 이덕터(22)를 작동시킨다. 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 수단은 플로팅 쉴드와 그의 칸막이를, 이덕터에 대해, 횡방향으로 왕복 이동시키는 수송 메커니즘 또는 이덕터를 이동시키는 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 상기 도금 공정은, 진동기 및 진동 에너지가 도금 시스템의 고정된 부위에 의해 흡수되지 않도록 하는 스프링 장착 시스템을 이용함으로써 더욱 개선될 수 있다.

전해 도금, 인쇄회로 기판, 플로팅 쉴드, 비아, 진동 에너지, 층류, 이덕터, 벤튜리

Description

전해 도금을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ELECTROLYTIC PLATING}

본 발명은 전해 도금을 위한 시스템 및 전해 도금 방법에 관한 것이다.

기존의 인쇄회로 기판 및 향후의 고기술 제품에 있어서, 보이드(void; 무도금 부위)를 도금하는 문제 및 불량한 도금 분포의 문제는 종횡비(aspect ratio)의 증가로 인해 더욱 어려운 문제가 되고 있다. 인쇄회로 기판은 계속 두꺼워지고 홀(hole)은 더욱 작아지고 있다. 인쇄회로 기판에서 도금 보이드가 검출되면 그 기판은 개방 회로 때문에 불량 처리된다.

또한, 불량한 도금 분포는 "도그본(dogbone)" 효과를 야기할 수 있으며, 심지어는, (마이크로) 비아홀(via hole) 내부에 요구되는 최소 두께를 얻을 수 없다는 사실 때문에 기판의 불량 처리를 초래할 수 있다.

전해 도금에 관한 본 발명은 이러한 문제를 극복하거나 최소화하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 플라이트 바(flight bar)의 자유 이동부(free movable part) 상에 진동기(vibrator)가 장착된 전해 도금 시스템을 제공한다. 진동기는 라인의 중량 부(massive part)(강체부(rigid part)) 중의 하나에는 장착되지 않는다. 종래의 시스템에서는 진동기가 장착된 중량부에 의한 에너지 흡수를 통해 진동 에너지의 상당한 손실이 일어난다. 본 발명의 장착 방식에 의하면 모든 에너지가 도금 라인에 있는 인쇄회로 기판을 향해 전달될 수 있다. 이에 더하여, 종래의 시스템에 비해 에너지가 더욱 균일하게 전달된다.

진동 에너지가 제품에 전달되는 본 발명의 방식이 더욱 효율적이므로 도금 보이드가 현격히 감소된다.

본 발명은 또한 인쇄회로 기판의 홀을 통한 전해질의 유동(flow)을 개선함으로써, 스루홀(through hole) 및 블라인드 비아의 내부를 도금시키는 균일 전착성(throwing power)을 향상시킨다. 본 발명의 개선된 유동은 인쇄회로 기판을 따라 층류(laminar flow)를 증가시킴으로써 달성된다.

인쇄회로 기판을 따라 형성되는 층류는 패널의 일 측면에서 증가되어 스루홀 내에 감압을 형성한다. 이러한 감압으로 인해 전해질은 홀을 통해 패널의 다른 측면으로부터 흡입되어 보다 양호한 도금 분포를 형성한다. 배스(bath)의 운동에 의해, 층류는 패널의 일 측면에서 다른 측면으로 이동된다. 그에 따라, 감압도 역시 일 측면에서 다른 측면으로 이동되고, 이 때 전해질이 반대 방향에 있는 홀을 통해 흡입된다.

유동의 증가는, 첫째로, 특수 설계된 플로팅 쉴드(floating shield) 하부에 위치하는 이덕터(eductor) 시스템에 의해 발생된다. 얻어지는 이덕터 시스템은 벤튜리(venturi)처럼 작동하므로, 이덕터를 통해 펌핑되는 전해질의 체적은 이덕터를 빠져나갈 때 5배로 증가된다. 둘째로, 플로팅 쉴드의 특수한 설계 때문에 플로팅 쉴드 자체가 또한 벤튜리를 형성한다. 이러한 플로팅 쉴드를 빠져나가는 전해질은 표준 도금 설계에 비해 훨씬 고도의 양호한 층류를 갖는다.

도 1은 본 발명의 전해 도금 장치를 예시하는 도면이다.

도 2(A) 및 2(B)는 제조 라인의 부분적인 단부 도면이다.

도 3(A) 내지 3(E)는 본 발명의 층류 패턴을 예시하는 도면이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 전해 도금 장치는 상부 로드(rod)(13)에 설치된 진동기(11)를 포함한다. 상부 로드(13)는 생산 라인의 v-새들(v-saddle)을 지지하는 데 사용되는 강성 로드(14)에 스프링 시스템(12)과 함께 장착된다. 스프링 시스템(12)은 상기 장치의 강체부에 의해 진동 에너지가 흡수되는 것을 방지한다.

상부 로드(13)는 진동기(11)로부터 진동 에너지를 운반하여 하부 로드(15)에 전달하기 위한 균질한 진동 에너지를 생성한다. 인쇄회로 기판이 고정되어 있는 클램프(16)는 하부 로드(15)에 연결되고, 가요성(flexible) 전류 공급 접속부(17)는 하부 로드(15)에 연결되어 있다.

도 1, 도 2(A) 및 2(B)에 예시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은 벤튜리 유동 효과가 증대되는 특수 플로팅 쉴드(20)를 포함한다. 배스로부터 추가의 전해질을 흡입하도록 전해질은 파이프(21)를 통해 이덕터(22)로 공급된다.

도 2(A), 2(B) 및 도 3(A)∼3(B)에 예시된 바와 같이, 플로팅 쉴드(20)의 칸막이(23) 형상은 이덕터(22)의 벤튜리 효과를 높이도록 되어 있다. 칸막이(24)는 인쇄회로 기판 바로 밑에 위치하여 쉴드(20)의 위치에 따라 기판의 어느 일 측면으로 유동을 유도하는 작용을 한다. 칸막이(23)는 또한 인쇄회로 기판(31)을 따라 개선된 층류(26)를 형성하는 것을 보조한다.

층류(26)는, 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 저압 영역의 형성(즉, 베르누이 효과)을 일으켜 인쇄회로 기판(31)의 스루홀을 통해 증가된 전해질의 유동(33)을 흡입한다. 도 2(B)에 도시한 바와 같이, 플로팅 쉴드(20)가 수송 운동에 의해 이덕터(22)에 상대적으로 운동하면, 층류는 칸막이(23, 24)에 의해 인쇄회로 기판의 반대측으로 유도되고, 거기에서 유속이 증가되어 스루홀을 통해 상기 반대 방향으로 전해질의 유동(32)을 야기한다.

도 3(A)∼3(E)는 수송 메커니즘이 쉴드와 쉴드의 칸막이를 이동시킴으로써 층류 및 스루홀 유동이 이덕터(22)의 좌측(도 3(A)-3(B))로부터 중간(도 3(C))으로, 다시 우측(도 3(D)-3(E))으로 바뀌는 것을 나타낸다.

특정한 실시예를 참고하여 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형을 이룰 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 전해 도금조, 상기 도금조 내에 인쇄회로 기판을 위치시키는 수단, 및 인쇄회로 기판의 각각의 면에 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 수단을 구비한 임의의 전해 도금 시스템을 포함한다. 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 바람직한 수단은 벤튜리 형상의 칸막이 및 인쇄회로 기판 하부에 정렬된 칸막이를 구비한 플로팅 쉴드, 그리고 상기 플로팅 쉴드 하부의 복수의 이덕터를 포함한다. 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 수단은 플로팅 쉴드와 그의 칸막이를, 이덕터에 대해, 횡방향으로 왕복 이동시키는 수송 메커니즘(transport mechanism) 또는 이덕터를 이동시키는 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다.

상기 도금 공정은, 진동기 및 진동 에너지가 도금 시스템의 고정된 부위에 의해 흡수되지 않도록 하는 스프링 장착 시스템을 이용함으로써 더욱 개선될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 인쇄회로 기판의 비아 및 스루홀을 도금하기 위한 전해 도금 시스템으로서, 전해질조, 상기 전해질조 상부의 하측 로드, 상기 하측 로드에 부착된 가요성 전류 공급 접속부, 상기 하측 로드에 부착된 적어도 하나의 인쇄회로 기판 클램프, 상기 인쇄회로 기판과 접촉하는 v-새들을 구비하고, 또한 벤튜리 형상의 칸막이를 포함하는 플로팅 쉴드, 상기 플로팅 쉴드 하부의 전해질조의 하측 부분에 설치되어 인쇄회로 기판을 가로질러 전해질의 층류를 발생시키는 적어도 하나의 이덕터, 및 상기 인쇄회로 기판의 일 측면으로부터 다른 측면으로 상기 층류를 교대시키는 수단을 포함한다. 이 시스템은 또한 하측 로드를 지지하는 상측 로드, 상측 로드 상에 설치되는 진동기, 및 상측 로드를 강성 구조물에 장착하기 위한 스프링 시스템을 추가로 포함할 수 있다. 플로팅 쉴드는 전해질의 유동을 인쇄회로 기판의 측면 중 어느 일 측면으로 유도하기 위해 인쇄회로 기판 바로 밑에 설치되는 칸막이를 추가로 포함할 수 있고, 상기 층류를 교대시키는 수단은 상기 쉴드 및 상기 쉴드의 칸막이를, 이덕터에 대해, 일 측면에서 다른 측면으로 이동시키는 수송 메커니즘에 의해 제공될 수 있다.

본 발명은 또한, 하측 지지 로드로 인쇄회로 기판을 지지하는 도금 라인, 상기 하측 로드를 지지하는 상측 지지 로드, 상기 상측 로드 상에 설치되는 진동기 및 상기 상측 로드를 강성 구조물에 장착하기 위한 스프링 시스템을 포함하는 인쇄회로 기판용 전해 도금 시스템과 같이 진동 에너지의 개선에 한정될 수 있다.

본 발명을 실시하는 방법은 인쇄회로 기판의 비아 및 스루홀을 도금하기 위한 전해 도금 방법으로서, 인쇄회로 기판을 전해질조 내에 위치시키는 단계 및 인쇄회로 기판의 양측면에 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 단계를 포함하는 전해 도금 방법을 포함한다. 전해질의 층류를 교대로 발생시키는 상기 단계는 인쇄회로 기판 하부에 벤튜리 형상의 칸막이 및 정렬된 칸막이를 구비한 플로팅 쉴드를 위치시키는 단계, 및 상기 플로팅 쉴드 하부의 복수의 이덕터를 동작시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 플로팅 쉴드와 그의 칸막이를, 이덕터에 대해, 일 측면에서 다른 측면으로 이동시키도록 수송 메커니즘을 이동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 진동 에너지가 고정 지지체에 의해 흡수되는 것을 방지하기 위한 스프링 장착 시스템을 이용하여 상기 수송 메커니즘 상에 진동기를 장착함으로써 전해질조 내에서 인쇄회로 기판에 진동 에너지를 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

인쇄회로 기판 내의 비아 및 스루홀을 도금하기 위한 또 다른 전해 도금 방법은, 전해질조를 제공하는 단계, 상기 전해질조 상부에 하측 로드를 위치시키는 단계, 가요성 접속부를 통해 상기 하측 로드에 전류를 공급하는 단계, 적어도 하나의 인쇄회로 기판을 상기 하측 로드에 클램프로 고정시키는 단계, 상기 인쇄회로 기판과 접촉하는 v-새들을 구비하며 추가로 상기 인쇄회로 기판 하부에 벤튜리 형상의 칸막이를 위치시키는 플로팅 쉴드 내에 상기 인쇄회로 기판을 수송하는 단계, 상기 플로팅 쉴드 하부에 상기 전해질조의 하측 부분 내에 위치한 적어도 하나의 이덕터를 이용하여 인쇄회로 기판을 가로질러 전해질의 층류를 발생시키는 단계, 및 상기 인쇄회로 기판의 일 측면에서 다른 측면으로 상기 층류를 교대시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 하측 로드를 상측 로드로 지지하는 단계, 상기 상측 로드에 진동 에너지를 공급하는 단계, 및 스프링 시스템을 이용하여 상기 진동 에너지를 고정 구조물로부터 분리시키는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 또한 전해질의 유동을 상기 인쇄회로 기판의 어느 일 측면으로 유도하기 위해 상기 인쇄회로 기판 바로 밑에 칸막이를 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 층류를 교대시키기 위해, 수송 메커니즘을 이동시킴으로써 상기 플로팅 쉴드 및 그의 칸막이를, 상기 이덕터에 대해, 일 측면에서 다른 측면으로 이동시키는 공정을 이용할 수 있다.

본 발명의 인쇄회로 기판에 대한 또 다른 전해 도금 방법은, 도금 라인의 하측 지지 로드로 인쇄회로 기판을 지지하는 단계, 상측 로드로 상기 하측 로드를 지지하는 단계, 상기 상측 로드에 진동 에너지를 공급하는 단계, 및 스프링 시스템을 구비한 강성 구조물에 상기 상측 로드를 장착하는 단계를 포함한다.

이상과 같이 제시된 실시예에 대해 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 여러 가지 변형 및 개선이 이루어질 수 있으며, 본 발명은 오직 첨부된 청구의 범위에 의해서 한정됨을 이해할 것이다.

Claims

인쇄회로 기판의 비아(via) 및 스루홀(through hole)을 도금하기 위한 전해 도금 장치로서,

전해 도금조;

상기 전해 도금조 내에 상기 인쇄회로 기판을 위치시키는 수단; 및

전해질의 층류(laminar flow)를, 상기 인쇄회로 기판의 각각의 면에, 교대로(alternately) 발생시키는 수단을 포함하는 전해 도금 장치.
제1항에 있어서,

전해질의 층류를 교대로 발생시키는 상기 수단은, 상기 인쇄회로 기판 하부에 벤튜리(venturi) 형상의 칸막이(partition)와 정렬된 칸막이를 가진 플로팅 쉴드(floating shield) 및 상기 플로팅 쉴드 아래에 복수개의 이덕터(eductor)를 더 포함하고,

전해질은 상기 이덕터로 공급되고, 상기 벤튜리 형상의 칸막이는 상기 이덕터의 벤튜리 효과를 강화하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.
제2항에 있어서,

전해질의 층류를 교대로 발생시키는 상기 수단은, 상기 플로팅 쉴드 및 상기 플로팅 쉴드의 칸막이를, 상기 이덕터에 대해, 횡방향으로 왕복 이동시키는 수송 메커니즘(transport mechanism)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.
제1항에 있어서,

상기 전해 도금조 내에 상기 인쇄회로 기판을 위치시키는 상기 수단은, 진동기(vibrator), 및 진동 에너지가 상기 도금 장치의 고정부에 의해 흡수되는 것을 방지하기 위한 스프링-장착 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.
인쇄회로 기판의 비아 및 스루홀을 도금하기 위한 전해 도금 장치로서,

전해질조;

상기 전해질조 상부의 하측 로드;

상기 하측 로드에 부착된 가요성(flexible) 전류 공급 접속부;

상기 하측 로드에 부착된 적어도 하나의 인쇄회로 기판 클램프;

상기 인쇄회로 기판과 접촉하는 v-새들을 구비하고, 또한 벤튜리 형상의 칸막이를 포함하는 플로팅 쉴드;

상기 플로팅 쉴드 하부의 상기 전해질조의 하측 부분에 설치되어 상기 인쇄회로 기판을 가로질러 전해질의 층류를 발생시키기 위한 적어도 하나의 이덕터; 및

상기 인쇄회로 기판의 일 면으로부터 다른 면으로 상기 층류를 교대시키는 수단을 포함하는 전해 도금 장치.
제5항에 있어서,

상기 하측 로드를 지지하는 상측 로드;

상기 상측 로드 상에 설치되는 진동기; 및

상기 상측 로드를 강성 구조물(rigid structure)에 장착하기 위한 스프링 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.
제5항에 있어서,

상기 플로팅 쉴드는 전해질의 흐름을 상기 인쇄회로 기판의 양면(either side)으로 유도하기 위해 상기 인쇄회로 기판 바로 밑에 설치되는 칸막이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.
제7항에 있어서,

상기 층류를 교대시키는 상기 수단은 상기 쉴드 및 상기 쉴드의 칸막이를, 상기 이덕터에 대해, 횡방향으로 왕복 이동시키는 수송 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 장치.
인쇄회로 기판용 전해 도금 장치로서,

하측 지지 로드로 상기 인쇄회로 기판을 지지하는 도금 라인;

상기 하측 로드를 지지하는 상측 지지 로드;

상기 상측 로드 상에 설치되는 진동기; 및

상기 상측 로드를 강성 구조물에 장착하기 위한 스프링 시스템

을 포함하는 전해 도금 장치.
인쇄회로 기판 내의 비아 및 스루홀을 도금하기 위한 전해 도금 방법으로서,

상기 인쇄회로 기판을 전해질조 내에 위치시키는 단계; 및

전해질의 층류를, 상기 인쇄회로 기판의 각각의 면에, 교대로 발생시키는 단계를 포함하는 전해 도금 방법.
제10항에 있어서,

전해질의 층류를 교대로 발생시키는 단계는,

벤튜리 형상의 칸막이 및 정렬된 칸막이를 구비한 플로팅 쉴드를 상기 인쇄회로 기판 하부에 위치시키는 단계, 및

상기 플로팅 쉴드 아래에서 복수개의 이덕터를 동작시키는 단계를 더 포함하고,

전해질은 상기 이덕터로 공급되고, 벤튜리 형상의 상기 칸막이는 상기 이덕터의 벤튜리 효과를 강화하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.
제11항에 있어서,

전해질의 층류를 교대로 발생시키는 단계는,

상기 플로팅 쉴드와 그의 칸막이를, 상기 이덕터에 대해, 왕복으로 이동시키도록 수송 메커니즘을 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.
제12항에 있어서,

진동 에너지가 고정 지지체에 의해 흡수되는 것을 방지하기 위한 스프링 장착 시스템을 사용하는 상기 수송 메커니즘 상에 진동기를 장착함에 의해 상기 전해질조 내의 상기 인쇄회로 기판에 진동 에너지를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.
인쇄회로 기판 내의 비아 및 스루홀을 도금하기 위한 전해 도금 방법으로서,

전해질조를 제공하는 단계;

상기 전해질조 상부에 하측 로드를 위치시키는 단계;

가요성 접속부로 상기 하측 로드에 전류를 공급하는 단계;

적어도 하나의 인쇄회로 기판을 상기 하측 로드에 클램프로 고정시키는 단계;

상기 인쇄회로 기판과 접촉하는 v-새들을 구비하며 추가로 상기 인쇄회로 기판 하부에 벤튜리 형상의 칸막이를 위치시키는 플로팅 쉴드 내에 상기 인쇄회로 기판을 수송하는 단계;

상기 플로팅 쉴드 아래에 상기 전해질조의 하측 부분에 위치한 적어도 하나의 이덕터를 이용하여 인쇄회로 기판을 가로질러 전해질의 층류를 발생시키는 단계; 및

상기 인쇄회로 기판의 일 측면에서 다른 측면으로 상기 층류를 교대시키는 단계

를 포함하는 전해 도금 방법.
제14항에 있어서,

상기 하측 로드를 상측 로드로 지지하는 단계;

상기 상측 로드에 진동 에너지를 공급하는 단계; 및

스프링 시스템을 이용하여 상기 진동 에너지를 고정 구조물로부터 분리시키는 단계

를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.
제14항에 있어서,

전해질의 흐름을 상기 인쇄회로 기판의 양 면으로 유도하기 위해 상기 인쇄회로 기판 바로 밑에 칸막이를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.
제16항에 있어서,

상기 층류를 교대시키기 위해, 수송 메커니즘을 이동시킴으로써 상기 플로팅 쉴드 및 그의 칸막이를, 상기 이덕터에 대해, 왕복 이동시키는 것을 특징으로 하는 전해 도금 방법.
인쇄회로 기판에 대한 전해 도금 방법으로서,

도금 라인의 하측 지지 로드로 상기 인쇄회로 기판을 지지하는 단계;

상측 로드로 상기 하측 로드를 지지하는 단계;

상기 상측 로드에 진동 에너지를 공급하는 단계; 및

스프링 시스템을 이용하여 강성 구조물에 상기 상측 로드를 장착하는 단계

를 포함하는 전해 도금 방법.