KR100748790B1 - 도금 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도금 장치는, 도금액이 수용되는 도금조와, 도금조 내에 일부가 침지되고 그 외주면을 따라 피도금재가 접촉되어 연속적으로 이송되며, 외주면에 소정 간격 이격되어 반복적으로 설치되고 피도금재에 마련된 체결공에 삽입됨과 동시에 음전위가 인가되는 통전 부재를 구비한 드럼과, 도금조의 도입부 측에 드럼과 소정 간격 이격되어 배치되고, 통전 부재와 체결되어 피도금재를 고정하는 고정 부재를 결합시키는 너트 체결 수단과, 도금조의 도출부 측에 드럼과 소정 간격 이격되어 배치되고, 통전 부재로부터 고정 부재를 분리하는 너트 해체 수단과, 드럼에 대향 되도록 소정 간격 이격되어 설치된 양극재를 포함한다.

도금, 도금 장치, 통전, 전류밀도

Description

도금 장치 및 방법{Apparatus for metal coating and Method thereof}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 일부를 확대한 측단면 부분확대도.

도 4는 본 발명의 실시예에 사용되는 피도금재의 형상을 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

100..도금조 200..드럼 300..양극재

410..통전 부재 420..고정 부재 500..통전롤

본 발명은 도금 장치 및 이를 이용한 도금 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피도금재에 음전위를 인가하는 통전 수단을 개선시켜 도금시 전류밀도를 증가시키는 도금 장치 및 이를 이용한 도금 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 피도금재에 금속층을 형성하기 위한 도금 장치는, 기본적으로 도금액을 수용하는 일정 형태의 도금조(11)와, 도금조(11) 내에 구비된 드럼(20)과 이와 대향되도록 설치된 양극(30)과, 도금될 대상인 피도금재(1)를 도금조(11)로 공급하는 권출롤러(50)와, 도금이 완료된 피도금재(1)를 권취하는 권취롤러(55)와, 상기 피도금재(1)에 음전위를 인가하는 통전롤(60)을 포함한다.

상기 도금 장치에서, 통전롤(60)과 접촉되는 피도금재(1)의 표면에는 금속 시드층이 존재하므로 피도금재(1)는 음전위로 대전 되고, 양극(30)에는 양전위가 대전된다. 따라서, 양극(30)과 피도금재(1) 사이에서 도금액(1)의 전기 분해가 유발되며, 그 결과 도금액에 포함된 금속 이온이 음전위로 대전된 피도금재(1)의 표면에 전착 되어 도금이 행해진다.

한편, 도금 장치를 이용한 도금 과정에서 생산성은 투입된 전류 밀도에 비례한다. 따라서 종래에는 전류 밀도를 높이기 위해 전해 도금시 드럼의 회전 및 도금액의 순환으로 도금액을 교반시키고, 도금조의 도입부 및 도출부 양측 모두에 통전롤을 설치하여 전류밀도를 증대시키는 방법을 사용하였다.

그러나 상기와 같은 구조를 가진 종래의 도금 장치는, 통전롤과 양극재 사이의 전위차를 증대시켜 전류밀도를 증가시키면 통전롤과 피도금재가 접하는 부위에 서 발열이 심하고, 특히 통전롤과 도금조 사이의 구간에서는 피도금재가 공기 중에 노출되어 있어 피도금재의 표면 전류 밀도가 과도할 경우 피도금재 상에 전착된 금속 시드층에서 주울열이 과도하게 발생하여 금속 시드층이 산화되거나 수지층이 끊어지는 현상이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 통전 수단을 개량하여 한계 전류 밀도를 증가시킬 수 있는 도금 장치 및 이를 이용한 도금 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 도금 장치는, 도금액이 수용되는 도금조와, 도금조 내에 일부가 침지되고 그 외주면을 따라 피도금재가 접촉되어 연속적으로 이송되며, 외주면에 소정 간격 이격되어 반복적으로 설치되고 피도금재에 마련된 체결공에 삽입됨과 동시에 음전위가 인가되는 통전 부재를 구비한 드럼과, 도금조의 도입부 측에 드럼과 소정 간격 이격되어 배치되고, 통전 부재와 체결되어 피도금재를 고정하는 고정 부재를 결합시키는 너트 체결 수단과, 도금조의 도출부 측에 드럼과 소정 간격 이격되어 배치되고, 통전 부재로부터 고정 부재를 분리하는 너트 해체 수단과, 드럼에 대향 되도록 소정 간격 이격되어 설치된 양극재를 포함한다.

바람직하게, 상기 통전 부재는 볼트이고, 상기 고정 부재는 너트로 이루어진다.

또한, 피도금재가 도금조로 공급되는 도입부 측에 배치되어 상기 피도금재에 체결공을 생성하는 펀치를 구비한다.

한편, 본 발명에 따른 도금 방법은, 피도금재가 연속적으로 통과될 수 있도록 회전하고, 외주면에 소정 간격으로 이격되어 마련된 통전 부재가 있는 드럼이 구비된 도금조를 준비하고, 상기 도금조의 도입부 측에 상기 통전 부재에 고정 부재를 체결하는 너트 체결수단을 배치하고, 상기 도금조의 도출부 측에 상기 통전 부재로부터 상기 고정 부재를 분리하는 너트 해체수단을 배치하는 단계와, 상기 도금조 내에 도금액을 충전하고 상기 드럼으로부터 소정 간격 이격된 거리에 양극재를 설치하는 단계와, 상기 도금조에 마련된 양극재 및 통전 부재에 각각 양전위 및 음전위를 인가하는 단계와, 권출롤러로부터 공급되는 피도금재에 체결공을 형성하고, 상기 피도금재를 상기 도금조로 유입시키는 단계와, 상기 피도금재에 마련된 체결공을 통해 통전 부재와 고정 부재를 상호 결합시키고, 도금액에 피도금재를 유입시켜 표면에 금속층을 전착시키는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 도금 장치는, 도금액(110)이 수용되는 도금조(100), 상기 도금조 내에 일부 침지되는 원통형의 드럼(200)과, 도금액(110)에 침지되고 상기 드럼(200)에 대향하도록 배치된 양극재(300)를 포함한다.

도금조(100)는, 전해 도금 방식으로 피도금재(10) 상에 금속층을 형성하기 위한 도금액(110)이 수용되는 곳으로, 도금액 공급장치(미도시)와 연결되어 연속적으로 도금액(110)을 보충받는다. 또한, 도금조(100)는 원통형 도금 방식에 적합하도록 그 상부면이 개구된 형태이다.

드럼(200)은, 도금조(100) 내에 부분적으로 침지된 상태에서 회전 가능하도록 설치된다. 드럼(200)의 회전은 도금조(100) 내에 수용된 도금액(110)을 교반시켜 전류밀도를 증가시킨다. 바람직하게 드럼(200)의 외주면은 도금액(110)과 반응하지 않는 수지 또는 세라믹 재질로 이루어진다. 또한, 피도금재(10)는 드럼(200)의 외주면에 접촉되어 이송된다.

드럼(200)의 외주면에는 둘레 방향을 따라 일정한 간격을 두고 통전 부재(410)가 구비된다. 바람직하게, 상기 통전 부재(410)의 나열은 드럼(200)의 전면과 후면으로부터 소정 거리 이격된 지점의 둘레 부분에 한 쌍으로 구비된다.

또한, 피도금재(10)를 드럼(200)으로 공급하는 권출롤러(600a)와 드럼(200) 사이에는 펀칭 수단(440)이 구비된다. 권출롤러(600a)에서 인출되는 피도금재(10)는 펀칭 수단(440)을 통과하고, 펀칭 수단(440)을 통과한 피도금재(10)에는 도 4에 도시된 바와 같이 양측에 나란히 배열된 체결공(11)이 형성된다. 이러한 피도금재(10)는 이송 경로를 따라 접지면을 갖는 제 1가이드 롤러(500a) 및 제 2가이드 롤러(500b)를 통해 드럼(200)으로 순차적으로 이송된다. 여기서, 피도금재(10)가 드럼(200)으로 유입될 때 상기 체결공(11)으로 드럼(200)에 구비된 통전 부재(410)가 삽입된 후, 피도금재(10)는 드럼(200) 표면에 밀착된다.

너트 체결 수단(430a)은, 피도금재(10)가 드럼(200)의 외주면에 밀착되는 지점에 상기 드럼(200)과 소정의 간격을 갖고 이격되어 구비된다. 상기 체결 수단(430a)은, 피도금재(10)가 도금액(110) 내로 유입되기 직전에 통전 부재(410)에 고정 부재(420)를 체결하여 피도금재(10)를 고정시킨다. 따라서, 도금이 진행되는 동안 피도금재(10)가 통전 부재(410)로부터 이탈되는 것이 방지된다.

도금된 피도금재(10)가 유출되는 도출부 측에는 너트 해체 수단(430b)이 구비된다. 너트 해체 수단(430b)은 통전 부재(410)로부터 고정 부재(420)를 분리함과 동시에 고정 부재(420)를 수거한다.

권취 롤러(600b)는 서로 다른 피도금재(10)의 이송 경로와 드럼(200)의 회전 방향에 의해 피도금재(10)의 체결공(11)으로부터 통전 부재(410)가 분리된 피도금재(10)를 권취한다.

바람직하게, 권출 롤러(600a)및 권취 롤러(600b)는 도금액(110)과 반응하지 않는 재질, 예컨대 부도체로 이루어진다.

도 3은 도 2의 A부분에 대한 확대 단면도이다.

도 3을 참조하면, 통전 부재(410) 및 고정 부재(420)는 피도금재(10)를 사이에 두고 상호 결합되어 있다. 또한, 드럼(200)에 고정된 통전 부재(410)는 체결공(11)을 통해 피도금재(10)와 결합되어 있다.

상기 고정 부재(420)는 상기 통전 부재(410)의 스크류 형상에 상응하는 요홈이 형성된 체결부(421)와 이 체결부(421)가 견고하게 수납되는 하우징(422)으로 구성된다.

상기 통전 부재(410)에는 드럼(200) 내부를 통해 인입된 전기 배선(210)을 통해 음전위가 인가된다. 바람직하게, 음전위로 대전된 통전 부재(410)와 전기적으로 연결되도록 고정 부재(420)의 체결부(421)는 금속 재질로 이루어진다. 또한, 고정 부재(420)의 하우징(422)은 부도체로 이루어진다. 고정 부재(420)의 하우징(422)이 금속 재질로 이루어질 경우, 도금액(110) 내의 금속 이온이 고정 부재(420)의 외표면에 전착되어 도금 효율을 저하시키기 때문이다.

고정 부재(420)와 피도금재(10)가 접촉되는 너트(420)의 하단 접지면에는 오-링(O-ring)(450)이 구비된다. 오-링(450)은 고정 부재(420)가 체결되는 과정에서 피도금재(10)에 가해지는 힘을 완충시키는 작용과 도금액(110)의 침투를 방지하는 작용을 한다.

다시 도 2를 참조하면, 양극재(300)는 도금액(110) 내에 완전히 침지되도록 드럼(200)의 하단에 설치된다. 즉, 드럼(200)의 외주면을 따라 연속적으로 이송되는 피도금재(10)와 소정의 간격을 사이에 두고 대향 되도록 설치된다. 또한, 양극 재(300)는 드럼(200)의 외주면과 닮은꼴인 아크형 형태인 것이 바람직하다.

양극재(300)는 도금액(110)과 반응하지 않도록 납 등의 불용성 재료로 이루어지거나 도금될 금속에 부합하는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 동박판을 제조할 경우 동(Cu)을 사용할 수 있고, 니켈 박판을 제조할 경우 니켈(Ni)을 사용할 수 있다. 또한, 도 2에 도시되지는 않았으나, 상기 양극재(300)에는 소정의 전원 공급 장치인 정류기(미도시)가 연결되어 양전위가 인가된다.

도금조(100)의 도입부 측에는 피도금재(10)를 도금조(100)로 연속적으로 공급하는 권출롤러(600a)가, 도금조(100)의 도출부 측에는 도금이 완료된 피도금재(10)를 권취하는 권취롤러(600b)가 구비된다. 또한, 상기 드럼(200)과 권출롤러(600a) 및 권취롤러(600b) 사이에는 피도금재(10)의 이송을 원할하게 하는 가이드 롤러(500a 500b)가 구비된다. 여기서, 권출롤러(600a), 권취롤러(600b) 및 가이드 롤러(500a 500b)는 도금액(110)과 반응하지 않는 재질, 예컨대 부도체로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로, 상술한 구성에 따른 도금 장치를 이용한 도금 방법을 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 외주면에 통전 부재(410)가 구비된 드럼(200)이 도금액(110)에 부분적으로 침지되어 있는 도금조(100)를 준비한다. 그리고, 상기 도금조(100)의 도입부 및 도출부 측에 고정 부재(420)를 통전 부재(410)에 체결하는 너트 체결 수단(430a)과 통전 부재(410)로부터 고정 부재(420)를 분리하는 너트 해체 수단(430b)을 각각 배치한다. 이어서, 피도금재(10)의 통과 경로 상에는 제 1가이드 롤러 (500a) 및 제 2가이드 롤러(500b)을 설치하고, 상기 도금조(100) 내부에는 드럼(200)으로부터 소정 거리 이격된 위치에 양극재(300)를 설치한다.

그리고 나서, 상기 양극재(300)와 통전 부재(410)에 각각 양전위 및 음전위를 인가한다.

다음으로, 권출롤러(600a)로부터 도금조(100)로 공급되는 피도금재(10)에 펀칭 수단(440)을 이용하여 체결공(11)을 형성한다. 이어서, 피도금재(10)를 가이드 롤러(500a, 500b)와 접지면을 갖도록 순차적으로 이송시키면서 드럼(200)으로 유입시킨다.

드럼(200)의 외주면을 따라 이송되는 피도금재(10)의 체결공(11)에는 드럼(200)의 외주면에 마련된 통전 부재(410)가 삽입되고, 피도금재(10)가 도금액(110) 내에 유입되기 직전에, 너트 체결 수단(430a)을 통해 통전 부재(410)와 고정 부재(420)가 상호 결합된다. 그러면 양전위로 대전된 양극재(300)와 음전위로 대전된 피도금재(10) 사이에서 전해 반응이 유발되고 도금액(110)에 포함된 금속 이온이 피도금재(10)의 표면에 석출되어 전착된다.

마지막으로, 도금이 완료되면 너트 해체 수단(430b)을 통해 통전 부재(410)로부터 고정 부재(420)를 분리한다. 그러면 서로 다른 피도금재(10)의 이송 경로와 드럼의 회전 경로에 의해 피도금재(10)의 체결공(11)으로부터 통전 부재(410)의 결합이 해체된다. 이러한 피도금재(10)는 권취롤러(600b)에 연속적으로 감기면서 도금 과정이 완료된다.

이하, 본 발명의 보다 구체적인 실시예와 비교예를 통해 본 발명의 효과를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예와 비교예에 한정되는 것은 아니며 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있다. 단지, 다음의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.

본 실시예 및 비교예에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 5㎝ 간격의 홀이 양측에 배열된 Pl필름을 사용한다.

[실시예 1]

두께가 38㎛인 Pl 필름의 표면을 건식 처리한 후 스퍼터링 방식으로 2000Å의 금속 시드층을 형성한다. 그리고 전해 도금 방식으로 8㎛의 금속 전도층을 형성한다. 이때, 통전롤과, Pl필름 상에 마련된 홀을 매개로 통전용 볼트와 너트가 상호 결합되는 통전용 체결부재를 이용하여 금속 시드층이 형성된 Pl필름을 음전위로 대전시킨다.

[비교예 1]

두께가 38㎛인 Pl 필름의 표면을 건식 처리한 후 스퍼터링 방식으로 2000Å의 금속 시드층을 형성한다. 그리고 전해 도금 방식으로 8㎛의 금속 전도층을 형성한다. 이때, 통전롤을 이용하여 금속 시드층이 형성된 Pl필름을 음전위로 대전시킨다.

[비교예 2]

두께가 38㎛인 Pl 필름의 표면을 건식 처리한 후 스퍼터링 방식으로 2000Å의 금속 시드층을 형성한다. 그리고 전해 도금 방식으로 8㎛의 금속 전도층을 형성 한다. 이때, Pl필름 상에 마련된 홀을 매개로 통전용 볼트와 너트가 상호 결합되는 통전용 체결부재를 이용하여 금속 시드층이 형성된 Pl필름을 음전위로 대전시킨다.

상술한 실시예 및 비교예에 따라 도금을 진행할 때 전류를 증가시키면서, Pl필름에 손상을 주지 않고 안정적으로 도금할 수 있는 한계 전류 값을 측정하여 그에 따른 평균 전류 밀도 및 도금 속도를 표 1에 도시하였다.

	한계 전류	평균 전류밀도	도금 속도
실시예 1	2200 A	42 A/d㎡	1.22 m/min
비교예 1	1100 A	18 A/d㎡	0.61 m/min
비교예 2	1440 A	24 A/d㎡	0.80 m/min

표 1을 참조하면, 실시예 1의 경우 비교예 1 및 비교예 2에 비해 현저히 많은 양의 전류를 인가해도 안정적으로 도금이 가능함을 알 수 있다. 또한, 2200A의 전류를 인가하면 평균 전류밀도가 42A/d㎡로 높고, 이에 따라 도금 속도도 1.22m/min로 빠르게 나타났다. 따라서 실시예 1과 같은 조건으로 도금할 경우 도금 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 도금이 진행되는 피도금재에 연속적으로 음전위를 인가할 수 있는 개선된 통전 수단을 구비함으로써, 한계 전류 밀도를 증가시켜 도금재의 생산성을 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 도금액이 수용되는 도금조;

   상기 도금조 내에 일부가 침지되고, 그 외주면을 따라 피도금재가 접촉되어 연속적으로 이송되며, 상기 외주면에 이격되어 반복적으로 구비되고 상기 피도금재에 마련된 체결공에 삽입됨과 동시에 음전위가 인가되는 통전 부재를 구비한 드럼;

   상기 도금조의 도입부 측에 드럼과 이격되어 배치되고, 상기 통전 부재와 체결되어 상기 피도금재를 고정하는 고정 부재를 결합시키는 너트 체결 수단과, 상기 도금조의 도출부 측에 드럼과 이격되어 배치되고, 상기 통전 부재로부터 고정 부재를 분리하는 너트 해체 수단; 및

   상기 도금조 내에 침지되고, 상기 드럼에 대향 되도록 이격되어 설치된 양극재;를 포함하는 도금 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 통전 부재는 볼트이고, 상기 고정 부재는 너트인 것을 특징으로 하는 도금 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 피도금재가 도금조로 공급되는 도입부 측에 배치되어 피도금재에 체결 공을 생성하는 펀치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
4. 피도금재가 연속적으로 통과될 수 있도록 회전하고, 그 외주면에 이격되어 마련된 통전 부재가 있는 드럼이 구비된 도금조를 준비하고, 상기 도금조의 도입부측에 상기 통전 부재와 고정 부재를 결합하는 너트 체결 수단을 배치하고, 상기 도금조의 도출부측에 상기 통전 부재로부터 상기 고정 부재를 분리하는 너트 해체 수단을 배치하는 단계;

   상기 도금조 내에 도금액을 충전하고 피도금재의 통과 경로 상에 접지면을 가지고 회전하는 가이드 롤러와, 상기 드럼에서 이격된 거리에 양극재를 설치하는 단계;

   상기 도금조에 마련된 양극재 및 통전 부재에 각각 양전위 및 음전위를 인가하는 단계;

   권출롤러로부터 공급되는 피도금재에 체결공을 형성하고, 상기 피도금재를 상기 도금조로 유입시키는 단계; 및

   상기 피도금재에 마련된 체결공을 통해 통전 부재와 고정 부재를 상호 결합시키고, 도금액에 피도금재를 유입시켜 표면에 금속층을 전착시키는 단계;를 포함하는 도금 방법.

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