KR100805362B1 - 부분 도금방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분 도금방법 및 그 장치에 관한 것으로, 기존의 부분 도금방법인 절연물질을 피도물의 비도금면에 부착시켜 사용하지 않고, 역으로 비절연물질을 비도금면에 부착하고, 도금되는 전체면적을 넓게 하여 피도물의 도금 품질을 높일 수 있게 된다. 이와 같은 방법을 위해 피도물을 감싸는 쫄대와, 쫄대를 피도물에 밀착시키는 도금틀을 추가로 구비하게 된다. 이러한 쫄대 및 도금틀은 모두 금속과 같은 비절연물질로 제작된다. 그리고 쫄대는 전류의 왜곡을 방지하기 위해 피도물과 동일한 두께로 제작되고, 도금면에 균일한 전류를 공급하기 위해 모든 쫄대들은 동일한 폭을 갖도록 제작된다. 또한, 도금틀을 도금로내에 담그는데 사용되는 행거는 도금틀이 가로방향으로 놓이도록 상부판 및 하부판을 상하로 수평하게 구성하고, 상부판에는 도금중에 발생되는 가스의 배출을 원활하게 하기 위해 다수의 관통공을 타공한다.

Description

부분 도금방법 및 그 장치{The partial plating device and thereof method}

본 발명은 부분 도금방법 및 이의 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 반도체 소자를 찍어내기 위한 금형의 상면을 균일하게 도금하여 불량을 최소화할 수 있고, 원하지 않는 부분에 대해서는 일체의 도금이 되지 않도록 할 수 있는 정밀한 도금방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자와 같은 경우 일정한 형상으로 제조하기 위해 도 1에서 보는 바와 같이 한쌍의 금형(1)에 서로 대응되는 성형홈(2)을 형성하여 반복적으로 찍어내게 된다.

이와 같이 반복되는 작업에 의해 한쌍의 금형(1)이 서로 맞닿는 부분이나 성형홈(2)부분에 스크래치가 생기거나 닳게 되어 정밀도를 요하는 반도체 소자(3)의 불량을 초래하였다.

따라서 이와 같은 금형의 대응되는 접촉면을 강화시키기 위해 크롬(Cr)도금을 부분적으로 실시하게 되었다.

크롬도금은 전기도금법과 무전해도금법으로 크게 분류되는데, 먼저, 전기도금법은 전기분해의 원리를 이용하여 피도물 금속의 표면에 원하는 금속을 얇은 층 으로 입히는 것으로, 피도물을 음극으로 원하는 금속이온의 도금조 용액을 양극으로 하여 전압을 인가함으로써 원하는 금속이온을 피도물의 표면에 환원석출시켜 도금한다.

그리고 무전해도금법은 전압을 인가하지 않고 피도물을 원하는 금속이온의 도금조 용액에 침적시켜 피도물의 표면에 환원석출 시키는 방법으로서, 상기 도금조 용액의 활성화 에너지를 증대시키기 위하여 온도를 높이거나, 금속이온 입자의 충돌 횟수를 높이거나, 교반 또는 압력 등을 조절하여 원하는 금속의 특성과 양호한 밀착성을 갖는 피막을 얻을 수 있다.

종래의 전기도금 및 무전해도금을 위한 피도물의 부분 도금방법으로는 사람이 직접 피도물에 절연테이프를 밀착시켜서 원하지 않는 부분에 도금이 이루어지지 않도록 하는 수작업에 의존해 왔다.

즉, 도 2에서 보는 바와 같이 금형(1)의 사방면에 절연테이프(10)를 부착시켜 도금한후, 절연테이프를 박리하여 사용하였다.

또는, 테이프 대신에 페인트와 같은 칠을 하여 도금한 후에 박피하여 사용하였다.

이러한 수작업에 의한 도금방법은 작업속도가 느려 대량생산에 한계가 있고, 피도물에 테이프를 밀착시 정밀도가 떨어져 원하지 않는 특정부분까지 도금이 되어 버리는 문제점이 발생되며 연속작업이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

즉, 절연테이프 부근에서 전기흐름의 왜곡이 발생하여 절연테이프 경계 부근의 도금 두께가 균일하지 않게 되는 문제점이 있다.

그리고 점착 테이프의 경우 테이프의 경계 부근에서 완벽한 접착도를 유지하기 어려워 경계 부근의 도금선이 구불구불하게 나오는 경우가 발생하게 된다.

특히, 테이프를 이용할 경우 작업자의 숙련도나, 당일의 기후 등에 따라 테이프의 접착성질이 달라질 수 밖에 없어 정밀도와 균일한 품질관리가 필요한 반도체 장비의 부분 도금에는 한계가 있게 된다.

예를 들어 원하지 않는 부분에 도금이 되어 버리게 되면, 하나의 금형만 사용하게 되는 경우에는 큰 한계가 없겠지만, 수십개의 금형을 연속해서 쌓아놓고 사용하는 경우에는 연속되는 오차에 의해 최종 오차의 범위가 누적되어 성형물이 차이가 날 수 있게 된다. 특히, 반도체 소자와 같은 경우에는 수~수십㎛의 오차가 발생하게 된다면 막대한 불량이라고 볼 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 3에서 보는 바와 같이 금형의 표면에는 성형물을 찍어내기 위한 다수의 성형홈이 형성되게 되는데, 이러한 성형홈 등과 같은 단차에 의해서 전류의 밀도가 불균일하게 적용될 수가 있다.

즉, 금형에 적용되는 전류의 밀도는 도 3의 그래프에서 보는 바와 같이 절연물에서부터 금형의 가운데로 진행될수록 전류의 밀도가 작아지게 된다. 이와 같이 전류의 밀도가 큰폭으로 감소하게 되면, 금형의 표면에 적용되는 도금이 균일하게 적용되지 못하게 되는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비도금면에 절연물질로 커버하는 기존 방식을 탈피하여, 비도금면 전체를 전자의 이동통로로 활용하면서 금형의 크기 변화에 탄력적으로 대응할 수 있는 도금틀내에 피도물을 장착함으로써, 원하지 않는 부분에 대한 도금처리를 방지할 수 있고, 도금면에 대한 균일한 도금을 처리할 수 있는 부분 도금방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은,

피도물의 일부만을 도금하기 위한 부분 도금방법에 있어서,

피도물의 도금을 원하지 않는 부분에는 금속과 같은 비절연물질로 제작되면서 피도물과 동일한 두께를 가지며 동일한 폭을 갖는 쫄대를 밀착시켜 도금틀내에 고정시킨 후, 도금로내에 담가 도금하는 부분 도금방법을 제공한다.

또는, 본 발명은,

피도물의 일부만을 도금하기 위해 피도물을 행거에 올려 행거를 도금로에 담가 도금하는 부분 도금장치에 있어서,

피도물의 도금을 원하지 않는 부분에 밀착되게 배치되는 금속과 같은 비절연물질로 제작되는 쫄대와, 쫄대들의 사방을 조여주도록 다수의 체결볼트를 갖는 금속과 같은 비절연물질로 제작되는 도금틀을 구비하여 도금틀을 행거에 올려 도금하되, 쫄대들은 피도물의 두께과 동일한 두께를 가지며, 각각의 쫄대들은 모두 동일 한 폭으로 제작되는 부분 도금장치를 제공한다.

이때, 도금틀의 테두리에는 체결볼트들이 체결되는 가이드 돌출 형성되며, 가이드의 돌출높이는 피도물의 두께와 동일하게 형성됨이 바람직하다.

그리고 행거는 도금틀이 올려지는 음극을 공급하는 하부판과 양극을 공급하는 상부판으로 구성된 통상의 것으로서, 상부판에는 다수의 관통공이 타공되어 도금중에 발생되는 가스의 배출을 원활히 할 수 있게 된다.

본 발명은 수년간의 시행착오를 거쳐 독자 개발한 것으로, 반도체 금형에 적용되는 1~3㎛의 도금을 균일한 품질로 생산해 낼 수 있는 방법 및 설비이다.

특히 본 발명은 정밀 금형이 전체 도금될 때 발생할 수 있는 열팽창으로 인한 변형과 공차의 확대를 막기 위한 부분 정밀도금을 위한 것으로 일반적으로 사용되는 테이핑 방식에 비해 균일한 도금과 안정적인 품질을 보장 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부분 도금방법 및 그 장치에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 도금지그를 나타낸 사시도이며, 그리고 도 5는 본 발명에 따른 도금지그를 나타낸 분해사시도이다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 도금지그(100)는 금속과 같은 비절연물질로 제작되는 도금틀(110) 및 쫄대(120)를 포함한다.

도금틀(110)은 방형으로 형성되면서 그 테두리에는 상측으로 돌출된 가이 드(111)가 형성된다. 즉, 도금틀(110)은 내부에 피도물(A)을 수용하도록 된 것이다. 이때, 도금틀(110)의 사방면상에 형성된 가이드(111)에는 각각 하나 이상의 체결공(112)이 형성되고, 이 체결공(112)으로 체결볼트(113)가 체결되어 도금틀(110)내에 수용된 피도물(A)을 고정시키게 된다.

한편, 도금틀(110)내에 수용되는 피도물(A)의 사방면상에는 체결볼트(113)와 직접 닿지 않도록 쫄대(120)가 배치된다.

쫄대(120)는 기존의 절연테이프와 같은 역할을 수행하는 것으로, 피도물(A)의 두께가 동일한 두께를 갖는다. 이때, 쫄대(120)의 두께를 피도물(A)의 두께와 일치시키는 이유는 전기도금에 의해 피도물(A)이 도금될때에 쫄대(120)와 피도물(A)간에 단차가 발생되지 않도록 하여 전류의 밀도가 불규칙하게 되지 않도록 함에 있다.

그리고 모든 쫄대(120)의 폭은 동일한 사이즈로 맞추는 것이 바람직하다. 즉, 쫄대(120)의 단면을 관찰해보면, 쫄대(120)의 두께(t2)는 피도물(A)의 두께(t1)와 일치시키고, 쫄대(120)의 폭(b)은 모두 일치시킨다. 이와 같이 쫄대(120)의 폭(b)을 일치시키는 이유는 피도물(A)을 중심으로 사방으로 배치된 쫄대(120)의 폭길이가 상이하게 되면, 전도차이 등에 의해 전류의 밀도가 불균일하게 되기 때문이다.

따라서 쫄대(120)의 두께(t2)는 피도물(A)의 두께(t1)에 일치시키고, 모든 쫄대(120)의 폭길이(b)는 일치시키며, 각각의 쫄대(120)의 길이는 같지 않아도 무방하다.

또한, 피도물(A)에 더욱 균일한 전류를 공급하기 위해 도금틀(110)의 가이드(111)의 두께도 피도물(A)의 두께(t1)과 일치시킴이 더욱 바람직할 것이다.

이와 같이 형성된 쫄대(120)는 피도물(A)의 사방면을 감싼 후, 도금틀(110)의 체결볼트(113)들이 진입하면서 밀착되게 조여주어 피도물(A)을 고정시키게 된다. 이때, 도금틀(110)은 피도물(A)보다 상당히 크게 제작하고, 체결볼트(113)를 길게 제작하여 사용함으로써, 피도물(A)의 사이즈에 관계없이 각종 사이즈의 피도물(A)을 수용할 수 있게 된다.

이렇게 준비된 도금틀(110)은 도금을 위한 로에 담겨지면서 도금작업이 수행된다.

도 6은 본 발명에 따른 행거를 나타낸 사시도이며, 그리고 도 7은 본 발명에 따른 행거에 도금틀을 올려 도금로에 넣어 도금하는 모습을 보인 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참고하면, 도금로(300)는 도금을 위한 전해액이 담겨진 것으로, 도금로(300)의 상부로는 음극(-) 및 양극(+)이 공급되는 통전용 부스바(310, 320)가 배치된다.

또한, 도금로(300)에 피도물을 담갔다 뺄 수 있도록 행거(200)가 준비된다.

행거(200)는 하부판(210), 상부판(220), 지지대(230), 음극공급걸이대(212), 양극공급걸이대(222)로 구성된다.

하부판(210)은 피도물을 올려놓을 수 있는 것으로, 피도물로 음극전원을 공급하기 위해 금속으로 제작되면서 상부면상은 통전되도록 노출시키고, 나머지 부분들은 절연물질로 도포된다.

상부판(220)은 하부판(210)과 소정의 간격으로 이격 배치되는 것으로, 양극전류를 공급받아 피도물측으로 전류를 집중시키기 위한 것이다. 이러한 상부판(220)은 하부판(210)과 마찬가지로 금속으로 제작되면서 하부면상은 통전되도록 노출시키고, 나머지 부분들은 절연물질로 도포된다. 그리고 상부판(220)은 다수의 관통공(223)들이 타공된다. 이러한 관통공(223)들은 하부판(210)에 올려진 피도물의 도금과정에서 발생되는 가스를 원활히 배출시키기 위한 것이다.

지지대(211)는 하부판(210)의 꼭지점부근에서 상측으로 연장되는 것으로, 하부판(210)과 통전되도록 일체로 형성되면서 외부면상에는 절연물질로 도포된다. 이때, 지지대(211)의 상부측에는 상부판(220)이 절연와이어(230) 등으로 묶여져 고정된다.

음극공급걸이대(212)는 지지대(211)에서 상측으로 연장되는 것으로, 음극을 공급받아 지지대(211)를 통해 하부판(210)으로 공급해 주는 역할을 한다. 이때, 음극공급걸이대(212)의 상단부는 음극부스바(310)에 걸려질 수 있도록 구부러진 형상을 갖는다. 그리고 음극공급걸이대(212) 및 지지대(211)는 전류의 공급을 좋게하기 위해 동으로 제작됨이 바람직하다. 또한, 음극공급걸이대(212)는 음극부스바(310)와 맞닿는 구부러진 부분을 제외한 나머지 부분은 절연물질로 도포된다.

양극공급걸이대(222)는 상부판(220)에서 상측으로 연장되는 것으로, 상부판(220)과 통전되도록 일체로 형성되며, 상단부는 양극부스바(320)에 걸려지도록 구부러진 형상을 갖는다. 그리고 음극공급걸이대(212)와 마찬가지로 양극부스바(320)와 맞닿는 구부러진 부분을 제외한 나머지 부분에는 절연물질로 도포된다. 또한, 양극공급걸이대(222)는 전류의 공급을 좋게하기 위해 동으로 제작됨이 바람직하다.

하기에는 전술한 바와 같이 형성된 부분 도금장치를 이용하여 부분 도금을 수행하는 과정 및 방법에 대해 간략하게 설명한다.

먼저, 도금을 위한 피도물(A)을 도금틀(100)에 장착시킨다.

피도물(A)이 장착된 도금틀(100)을 행거(200)의 하부판(210)위에 올려 놓는다.

도금틀(100)이 올려진 행거(200)를 들고 도금로(300)에 담그되, 음극공급걸이대(212)와 양극공급걸이대(222)를 각각의 부스바(310, 320)에 올바르게 건다.

행거(200)가 걸려진 후, 전원을 공급한다.

전원이 공급되면, 전해액속에서 전류가 방사되는 부분이 상부판(220)의 하부면과 하부판(210)의 상부면이므로, 그 사이에 배치된 도금틀(100)에 집중적으로 전류가 가해지게 된다. 이때, 피도물(A)에서 도금이 형성되면서 집중되는 전류에 의해 가스가 발생하게 되는데, 이 가스들은 상부로 올라가게 된다. 이러한 가스들이 상부판(220)에 부딪혀 간섭받지 않도록 상부판(220)에는 다수의 관통공(223)이 형성되어 있어 원활한 배출을 도모할 수 있다.

일정시간이 흐른 뒤, 행거(200)를 꺼내어 하부판(210)에 올려진 도금틀(100)을 꺼낸다.

다시 도금틀(100)의 체결볼트(113)를 풀어 피도물(A)을 배출시킨다.

이와 같이 수행되는 장치에 의해서 최종적으로 배출되는 피도물(A)은 상부면 에는 도금이 되고, 나머지 부분에는 도금되지 않게 된다.

또한, 도금의 품질이 향상된다.

즉, 최초에 도금되는 면적은 피도물(A)뿐만 아니라 피도물(A)의 사방에 배치된 쫄대(120) 및 도금틀(110)에 까지 도금이 가해지게 되는데, 이 넓은 도금범위중에서 가운데 부분의 피도물(A)만 사용하게 되므로, 도금 정밀도가 더욱 향상되게 된다.

도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면, 도 8은 본 발명에 따른 도금방법으로 도금된 도금틀 및 도금틀에 적용된 전류의 밀도를 나타낸 그래프이다.

도 8에서 보는 바와 같이 도금틀(110)과 쫄대(120)와 피도물(A)간의 전도성을 최적의 상태로 맞추었다 하더라도 가운데로 향할수록 전류의 세기가 감소되는 것이 당연하다. 그러나 본 발명에 따른 도금장치에서는 그 넓은 범위 중에서 가운데에 해당되는 (S)구간만을 선택하여 사용하게 되는 것이다. 즉, (S)구간은 그래프에서 보는 바와 같이 그 구간의 편차가 작아 균일한 도금을 얻을 수 있게 된다. 또한, 다른 부분들에는 도금이 되거나, 또는 도금 불량이 발생하여도 상관 없으므로 최적의 상태에 놓인 가운데 부분 피도물(A)만 얻을 수 있게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 도금이 필요한 일예를 보이기 위해 반도체 소자와 같은 성형품을 찍어내는 금형을 도시한 사시도이고,

도 2는 도 1의 금형에 부분 도금을 위해 비도금면에 테이프를 부착시킨 모습을 보인 도면이고,

도 3은 도 2와 같은 종래의 부분 도금방법으로 수행된 피도물과 이 피도물에 적용된 전류의 밀도를 보인 그래프이며,

도 4는 본 발명에 따른 도금지그를 나타낸 사시도이고,

도 5는 도 4의 도금지그를 분해하여 나타낸 사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 도금용 행거를 나타낸 사시도이고,

도 7은 본 발명에 따른 도금용 행거 및 도금틀을 이용하여 도금로내에서 도금을 수행하는 모습을 보인 도면이고,

도 8은 본 발명에 따른 부분 도금방법으로 수행된 도금지그와 이 도금지그에 적용된 전류의 밀도를 보인 그래프이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 피도물(A)의 일부만을 도금하기 위해 상기 피도물(A)을 행거(200)에 올려 상기 행거(200)를 도금로(300)에 담가 도금하는 부분 도금장치에 있어서,

   상기 피도물(A)의 도금을 원하지 않는 부분에 밀착되게 배치되는 금속과 같은 비절연물질로 제작되는 쫄대(120)와, 상기 쫄대(120)들의 사방을 조여주도록 다수의 체결볼트(113)를 갖는 금속과 같은 비절연물질로 제작되는 도금틀(110)을 구비하여 상기 도금틀(110)을 상기 행거(200)에 올려 도금하되, 상기 쫄대(120)들은 상기 피도물(A)의 두께(t1)과 동일한 두께(t2)를 가지며, 각각의 쫄대(120)들은 모두 동일한 폭(b)으로 제작됨을 특징으로 하는 부분 도금장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 도금틀(110)의 테두리에는 상기 체결볼트(113)들이 체결되는 가이드(111)가 돌출 형성되며, 상기 가이드(111)의 돌출높이는 상기 피도물(A)의 두께(t1)과 동일하게 형성됨을 특징으로 하는 부분 도금장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 행거(200)는 상기 도금틀(110)이 올려지는 음극을 공급하는 하부판(210)과 양극을 공급하는 상부판(220)으로 구성된 통상의 것으로서, 상기 상부판(220)에는 다수의 관통공(223)이 타공됨을 특징으로 하는 부분 도금장치.

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