KR100813353B1 - 광폭 방향의 중량편차 저감을 위한 금속박막 제박기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금속박막 제박기를 개시한다. 본 발명에 따른 금속박막 제박기는, 전착 금속의 양이온이 포함된 도금액이 수용되어 있는 도금조; 상기 도금조에 일부가 침지되어 회전하는 음극드럼; 상기 음극드럼과 소정 거리 이격되고 음극드럼의 하방에 좌우 대칭으로 설치된 제1 및 제2애노드; 및 상기 제1 및 제2애노드 사이의 간극에 설치되어 음극드럼과 제1 및 제2애노드 사이로 도금액을 분사하는 도금액 분사수단;을 포함하되, 상기 도금액 분사수단의 양측에 도금전류 흐름을 방해하는 절연 재질의 도금방지 판을 설치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 광폭방향의 중량편차를 최소화할 수 있으며, 도금액 분사 수단의 상부에서 도금전류를 일정하게 하기 위한 노즐 설계의 노력을 줄일 수 있고, 도금액 분사 수단 근처의 애노드 마모로 인한 설비의 유지보수 비용을 절감할 수 있고, 중량편차 보정판을 제박기에 별도로 설치하지 않아도 되는 장점이 있다.

Description

광폭 방향의 중량편차 저감을 위한 금속박막 제박기{Electrolyzing machine for manufacturing metal foil capable of reducing transverse deviation of weight}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 전해동박 제조용 제박기의 구성을 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 도금액 분사 수단의 상부 평면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속박막 제박기의 구성을 도시한 단면도이다.

본 발명은 전기도금 방식으로 금속 박막을 제조하는 제박기에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 광폭 방향으로 중량편차를 저감시킬 수 있는 금속박막 제박기 에 관한 것이다.

일반적으로, 전해동박은 전기ㆍ전자 산업분야에서 사용되는 PCB(Printed Circuit Board:인쇄회로기판)의 기초재료로서 널리 사용되는 것으로써, 슬림형 노트북 컴퓨터, 개인휴대단말기(PDA), 전자북, MP3 플레이어, 차세대 휴대폰, 초박형 평판 디스플레이 등의 소형 제품을 중심으로 그 수요가 급속히 증대되고 있다.

최근에는 전기ㆍ전자 기기류의 경박단소(輕薄短小)화가 가속화되고 있으며, 이에 따라 그 기기에 내장되는 회로도 미세화되는 추세이다. 따라서, PCB에 형성되는 회로도 점점 초 박판화되고 있다. 이에 따라 전해동박도 초박형화 되어 전해동박의 두께 및 밀도의 품질 즉, 중량 품질에 대한 중요도가 더욱 커지고 있다.

이러한 전해동박은 음극드럼 및 상기 음극드럼에 대해 소정 간격을 갖고 전해조 내에 설치되는 애노드 전극을 포함하는 구조의 제박기에 의해 제조된다. 이러한 제조는 회전하는 음극드럼 및 애노드 전극에 전류를 인가하면, 음극드럼과 애노드 전극 사이에는 전기화학반응이 발생되어 동박이 음극드럼의 표면에 전착 및 박리된다. 그리고, 박리된 동박은 보빈에 권취됨으로써, 권취 드럼 형태의 제품으로 제조된다.

그런데, 음극드럼과 애노드 전극 사이의 전류 밀도가 광폭방향으로 불균일할 경우, 제조되는 전해동박은 광폭 방향으로 고르지 못한 중량의 편차가 생기고, 이러한 전해동박의 중량편차는 PCB 제조의 불량으로 이어져 PCB의 제조수율을 현저히 저하시키는 요인으로 작용한다.

도 1은 전해동박 제조를 위한 종래의 제박기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 종래의 제박기 구비된 도금액 분사수단의 상부 평면도이다.

도면을 참조하면, 종래의 제박기는 도금액이 수용되는 도금조(10); 도금조(10)에 일부분이 침지되어 회전하는 음극드럼(20); 상기 음극드럼(20)의 하부에 설치된 제1 및 제2애노드 전극(30, 40); 제1 및 제2애노드 전극(30, 40) 사이의 간극에 구비되어 음극드럼(20)과 제1 및 제2애노드 전극(30, 40) 사이로 도금액을 지속적으로 분사하는 도금액 분사수단(50); 및 음극드럼(20)으로부터 박리 완료된 전해동박(80)을 권취하는 보빈(90);을 포함한다.

상기 도금액 분사수단(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장된 제1 및 제2분사노즐(120, 130)을 구비한다. 제1분사노즐(120)은 음극 드럼(20)과 제1애노드(30) 사이의 틈(도 1의 A)으로 도금액을 지속적으로 분사하고, 제2분사노즐(130)은 음극 드럼(20)과 제2애노드(40) 사이의 틈(도 1의 B)으로 도금액을 지속적으로 분사한다.

그런데, 제1 및 제2분사노즐(120, 130)의 주변(-θ 부터 +θ까지)은 도금액 분사수단(50)과 인접해 있으므로 도금액의 유량 분포가 폭 방향으로 일정치 않으므로 전류 밀도 또한 폭 방향으로 균일하지 않게 된다. 따라서, 제1 및 제2분사노즐(120, 130) 상부 근처에서는 음극드럼(20)의 광폭 방향(즉, Z축 방향)으로 전해동박 전착량의 중량 편차가 유발된다. 또한, 제1 및 제2분사노즐(120, 130) 주변은 도금액의 농도가 다른 영역에 비해 상대적으로 높으므로 도금 전류가 많이 흐르게 되어 애노드의 수명을 단축시키고, 그 결과 음극드럼(20)의 광폭 방향에서 전해동박의 중량 편차가 더욱 가속된다. 따라서, 이러한 광폭방향에서의 중량편차를 해소하기 위한 방안이 지속적으로 강구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전기도금 방식을 이용한 금속박막의 제조시 광폭방향에서 유발되는 중량편차를 최소화하고 도금액 분사수단 근처에 위치한 애노드의 수명을 증대시킬 수 있는 금속박막 제박기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금속박막 제박기는, 전착 금속의 양이온이 포함된 도금액이 수용되어 있는 도금조; 상기 도금조에 일부가 침지되어 회전하는 음극드럼; 상기 음극드럼과 소정 거리 이격되고 음극드럼의 하방에 좌우 대칭으로 설치된 제1 및 제2애노드; 상기 제1 및 제2애노드 사이의 간극에 설치되어 음극드럼과 제1 및 제2애노드 사이로 도금액을 분사하는 도금액 분사수단; 및 상기 도금액 분사수단의 양측에 설치되어 도금액 분사수단 근방의 도금전류흐름을 방해하는 절연 재질의 도금방지 판;을 포함한다.

바람직하게, 상기 도금방지 판은 음극드럼의 중심축과 도금액 분사수단의 중심축을 연결한 평면을 기준으로 도금액의 유동이 광폭방향으로 불균일한 구간인 -θ지점부터 +θ지점까지의 구간에서 도금전류의 흐름을 방해한다.

바람직하게, 본 발명의 금속박막 제박기는 상기 제1 및 제2애노드를 음극 드럼의 중심축을 기준으로 회전시키는 기계적 메카니즘을 더 포함한다. 이러한 경우, 상기 기계적 메카니즘은 제1 및 제2애노드를 회전시켜 제1애노드의 우측 끝단을 + θ 지점에, 제2애노드의 좌측 끝단을 -θ 지점에 위치시킨다.

예를 들어, 상기 기계적 메카니즘은, 상기 제1 및 제2애노드의 외주면에 설치된 톱니 레일; 상기 톱니 레일에 맞물려 회전하는 기어; 및 상기 기어에 회전력을 제공하는 전동기;를 포함한다.

바람직하게, 상기 제1 및 제2애노드와 면한 도금방지 판의 끝단과 제1 및 제2애노드는 간극이 개재된 상태로 중첩된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의기와 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속박막 제박기의 구성을 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 금속박막 제박기는 도금액이 수용되는 도금조(10); 도금조(10)에 일부분이 침지되어 회전하는 음극드럼(20); 상기 음극드 럼(20)의 하부에 설치된 제1 및 제2애노드 전극(30, 40); 제1 및 제2애노드 전극(30, 40) 사이의 간극에 구비되어 음극드럼(20)과 제1 및 제2애노드 전극(30, 40) 사이로 도금액을 지속적으로 분사하는 도금액 분사수단(50); 및 음극드럼(20)으로부터 박리 완료된 금속박막(80)을 권취하는 보빈(90);을 포함한다.

상기 음극드럼(20)에는 음전위가 인가된다. 그리고, 그 재질은 티타늄인 것이 바람직하다. 상기 제1 및 제2애노드(30, 40)에는 양전위가 인가된다. 그리고, 그 재질은 티타늄 모재에 산화 이리듐이 코팅되어 있는 것이 바람직하다.

상기 음극드럼(20)과 제1 및 제2애노드(30, 40)에 전위가 인가되면, 음극드럼(20)과 제1 및 제2애노드(30, 40) 사이에서 도금전류가 흐르게 되어 도금액에 포함된 금속이온이 음극드럼(20)의 표면에서 전해 석출된다.

한편, 본 실시예에 따른 제박기는, 음극 드럼(20)의 중심 축을 기준으로 -θ 지점부터 +θ 지점까지는 제1 및 제2애노드(30, 40)가 존재하지 않는다. 그 대신, Z 방향을 따라 도금액 분사 노즐(50)의 양측에 도금방지 판(140)이 구비된다. 바람직하게, 도금방지 판(140)은 절연재질, 예컨대 PVC로 이루어진다.

상기 도금방지 판(140)은 도금액 유량의 폭방향 분포가 일정하지 않은 -θ지점부터 +θ지점에서 도금전류가 흐르는 것을 방해한다. 이에 따라, 광폭방향의 중량편차가 유발되는 지점에서 금속의 전착이 방해된다. 나아가, 도금방지 판(140)은 도금액 분사 노즐(50)로부터 분사된 도금액이 도금전류가 흐르는 구역인 제1 및 제2애노드(30, 40)와 음극 드럼(20) 사이로 집중 공급되게 하고, 도금전류가 흐르지 않는 영역(즉, 애노드 바깥쪽)으로 도금액이 누수되는 것을 방지한다.

나아가, 제1 및 제2애노드(30, 40)는 음극 드럼(20)의 중심축을 기준으로 원주 운동을 할 수 있도록 기계적 메카니즘과 결합된다. 이러한 기계적 메카니즘은 제1 및 제2애노드(30, 40)와 각각 결합된 기어(150)와 이 기어(150)를 구동시키는 모터(160) 및 컨트롤러(170)를 포함한다.

상기 제1 및 제2애노드(30, 40)의 외주면에는 상기 기어(150)와 맞물릴 수 있는 톱니 레일이 구비되고, 기계적 메카니즘으로부터 전달되는 힘에 의해 원주 운동을 할 수 있도록 제1 및 제2애노드(30, 40)는 음극 드럼(20)의 중심축(미도시)과 대략 일치하는 회전 샤프트에 장착된다.

상기 기계적 메카니즘은 제1애노드(30)의 오른쪽 끝단과 제2애노드(40)의 왼쪽 끝단을 각각 +θ 지점과 -θ 지점에 정확하게 정렬시키는데 이용된다. 이를 위해, 도금방지 판(140)과 제1 및 제2애노드 전극(30, 40) 사이에는 예컨대 1mm 정도의 간극이 존재하는 것이 바람직하다. 그러면, 기계적 메카니즘에 의해 제1 및 제2애노드(30, 40)가 회전할 때, 도금방지판(140)과 제1 및 제2애노드(30, 40) 사이에서 기계적 마모가 유발되는 것을 방지할 수 있다.

여기서, +θ 지점과 -θ 지점은 전기도금에 의한 금속박막 제조시 광폭 방향의 중량편차가 최소화될 수 있는 애노드의 최적화된 위치이다. 이 위치는 제박기 운용자의 경험적 방법에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 본 발명자의 실험에 의하면, 상기 θ 값은 10도 내지 15도인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 도금액의 분사로 인해 도금전류의 밀도가 균일하지 않은 도금액 분사수단(50)의 주변에는 애노드 대신 절연재질의 도금방지 판(140)이 설치 된다. 그리고, 전기도금 공정을 진행하는 과정에서 기계적 메카니즘을 이용하여 광폭 방향의 중량편차가 가장 작게 유발되는 지점으로 애노드의 위치를 최적화시킬 수 있다. 따라서, 제박기를 이용한 금속박막의 제조시 도금액 분사수단(50)의 근처에서 유발되는 광폭 방향의 중량편차를 최소화할 수 있다.

이상과 같이, 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, 도금 전류가 광폭방향으로 일정한 영역에서만 금속의 전착을 유발함으로써 광폭방향의 중량편차를 최소화할 수 있으며, 도금액 분사 수단의 상부에서 도금전류를 일정하게 하기 위한 노즐 설계의 노력을 줄일 수 있고, 애노드의 수명을 연장시켜 설비의 유지보수 비용을 절감할 수 있고, 광폭방향의 중량편차를 줄이기 위해 중량판을 설치하는 등의 번거로움을 해소할 수 있다.

Claims (6)

1. 전착 금속의 양이온이 포함된 도금액이 수용되어 있는 도금조;

   상기 도금조에 일부가 침지되어 회전하는 음극드럼;

   도금액 유량의 폭방향(상기 음극 드럼의 회전 축과 평행함) 분포가 일정하지 않은 구간만큼 상호 이격되고 음극드럼의 하방에 좌우 대칭으로 설치된 제1 및 제2애노드;

   상기 제1 및 제2애노드 사이의 간극에 설치되어 음극드럼과 제1 및 제2애노드 사이로 도금액을 분사하는 도금액 분사수단; 및

   상기 도금액 분사수단의 양측에서, 상기 제1 및 제2애노드와 상기 도금액 분사수단 사이의 이격구간을 덮도록 설치되어 도금액 분사수단 근방의 도금전류흐름을 방해하는 절연 재질의 도금방지 판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금속박막 제박기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도금방지 판은 음극드럼의 중심축과 도금액 분사수단의 중심축을 연결한 평면을 기준으로 -θ지점부터 +θ지점까지 도금액 유량의 폭방향 분포가 일정하지 않는 구간에서 도금전류의 흐름을 방해하는 것을 특징으로 하는 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금속박막 제박기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2애노드를 음극 드럼의 중심축을 기준으로 회전시키는 기계적 메카니즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금 속박막 제박기.
4. 제3항에 있어서, 상기 기계적 메카니즘은,

   상기 제1 및 제2애노드의 외주면에 설치된 톱니 레일;

   상기 톱니 레일에 맞물려 회전하는 기어; 및

   상기 기어에 회전력을 제공하는 전동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금속박막 제박기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 기계적 메카니즘은 제1 및 제2애노드를 회전시켜 제1애노드의 우측 끝단을 +θ 지점에, 제2애노드의 좌측 끝단을 -θ 지점에 위치시키는 것을 특징으로 하는 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금속박막 제박기.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2애노드와 면한 도금방지 판의 끝단과 제1 및 제2애노드는 간극이 개재된 상태로 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 광폭방향의 중량편차 보정을 위한 금속박막 제박기.

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