KR100877605B1 - Ｐｃｂ용 전해도금장치 - Google Patents

Abstract

PCB에 구현된 회로 패턴에 얇은 도금막을 입히기 위한 PCB용 전해도금장치를 제공한다. 상기 전해도금장치는 전해액이 수용된 복수의 도금조와, 상기 전해액에 그 일부가 침지되는 형태로 각각의 도금조 내부에 회전가능하게 장착된 전극드럼과, 피 도금체인 PCB가 전해액이 수용된 상기 복수의 도금조 및 전극드럼을 순차 경유하도록 안내하는 비금속재질의 기판이송부 및 도금조 및 이 도금조와 인접한 다른 도금조 사이에 배치되어 상기 기판이송부의 이동방향을 전환하는 방향전환 로울러를 포함하는 구성으로 이루어져, 연속적인 도금공정이 수행될 수 있는 이점을 가진다.

PCB, 전해도금, 전극드럼, 음극봉, 도금조

Description

ＰＣＢ용 전해도금장치{The electroplating device for Printed Circuit Board}

본 발명은 전해도금장치에 관한 것으로, 특히 전자회로기판(Printed Circuit Board, 이하 간단히 'PCB'라 한다)의 회로 패턴에 얇은 도금막을 입히기 위한 PCB용 전해도금장치에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰 등과 같은 소형 경량화한 전자 제품에서는 내부에 많은 회로를 필요로 하지만 고밀도 회로를 내장하여 적은 크기에서도 많은 성능을 갖도록 하였음은 이미 잘 알려진 사실이다.

전자 제품에 내장되는 고밀도 회로는 박판형 PCB(Printed Circuit Board)에 회로의 패턴을 형성하고, 상기 패턴에 소자를 표면 실장형으로 설치하여 필요한 기능을 수행할 수 있도록 하였다.

박판형 PCB에 패턴을 형성함에 있어서는 도전성이 높은 전해액이 수용된 도금조에 담궈 전기도금의 방식으로 동막을 형성한 다음 필요한 부분만 남기는 에 칭(etching)이나 식각 공정을 통해 회로 패턴을 형성하였다.

이러한 도금공정을 수행하는 종래의 PCB용 전해도금장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 전해액이 수용된 도금조(1)와, 도금조(1) 중앙에 위치하고 외부 정류기(11)의 음극단자(11a)와 연결되는 음극봉(9) 및 도금조(1) 좌우측에 위치하고 상기 정류기(11)의 양극단자(11b)와 연결되는 복수의 양극봉(3)을 포함한다.

상기 음극봉(9)에는 피 도금체인 PCB(10)가 연결되고, PCB(10)는 도금조(1)에 수용된 전해액에 침지된다. 그리고 양극봉(3)에는 다수의 동볼(8) 또는 동괴를 수용한 바스켓(7)이 전기적으로 연결된다. 이 상태에서 정류기(11)의 양쪽 단자(11a,11b)에 전원을 인가하면, 양극에서 발생된 동이온이 전해액을 통해 음극의 피 도금체인 PCB(10) 표면에 얇게 증착됨으로써 도금이 수행되는 것이다.

이러한 전해도금장치에 의해 수행되는 도금은 위와 같이 PCB 표면에 동막을 입히는 과정뿐 아니라, 동막을 형성한 다음 에칭(etching)이나 식각 공정을 통해 회로 패턴으로 구현된 동 표면의 부식 방지를 위한 추가적인 도금을 수행함에 있어서도 동일하게 적용된다.

상기한 종래 전해도금장치를 이용하여 복수의 PCB를 한꺼번에 도금처리하기 위해서는 각각의 PCB에 구현된 회로 패턴이 전기적으로 서로 연결되어 있어야만 한다. 이를 위해 종래에는 리드(lead)를 이용해 단위 PCB에 구현된 회로 패턴을 상호 전기적으로 연결하였으며, 상기 리드는 후공정인 PCB를 재단하는 과정에서 제거된다.

하지만 이러한 방식은 복수의 PCB를 전기적으로 임시 연결하기 위한 매개로 서 위와 같이 리드가 반드시 요구되므로 제품의 생산 단가가 높고, 리드를 제거하는 별도의 추가공정이 요구되는 관계로 공정 추가로 인한 양산성 저하 및 불량율 상승 등의 문제가 지적된다.

또한 종래 방식은 연속적인 도금작업이 불가능하고 1회 전해도금을 통해 도금될 수 있는 PCB의 수량 역시 한정되어 있는 관계로 대량 생산에 적합하지 못하다는 단점 또한 지적된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출 한 것으로, 복수의 PCB를 전기적으로 연결하는 리드 없이도 도금이 가능하며, 수량에 관계 없이 연속적인 도금이 가능하여 제품 양산성을 보다 향상시킬 수 있는 PCB용 전해도금 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전해액이 수용된 복수의 도금조와, 상기 전해액에 그 일부가 침지되는 형태로 각각의 도금조 내부에 회전가능하게 장착된 전극드럼과, 피 도금체인 PCB가 전해액이 수용된 상기 복수의 도금조 및 전극드럼을 순차 경유하도록 안내하는 비금속재질의 기판이송부 및, 도금조와 다른 도금조 사이에 배치되어 상기 기판이송부의 방향을 전환하는 방향전환 로울러를 포함하며, 상기 전극드럼은, 회전축을 가진 구동드럼과, 상기 구동드럼 외면에 원주방향을 따라 등간격 배치된 복수의 음극봉과, 상기 구동드럼에 음극봉이 분리/조립될 수 있게 연결시켜주는 원판형 드럼판으로 이루어진 PCB용 전해도금장치를 제공한다.

상기 도금조 내부에는 도금조를 경유하는 상기 기판이송부를 하부에서 지지하면서 그 이동을 견인하는 견인 로울러가 설치될 수 있다.

상기 기판이송부는 PCB가 안착 고정되는 복수의 단위패널들이 상호 굴절가능 하게 결합되어 이루어지고, 각각의 단위패널들은 그 양단부 볼록부와 요홈부가 각각 형성되어 하나의 단위패널의 볼록부를 이와 인접한 다른 단위패널의 요홈부에 삽입하여 조립하는 것으로 조립방향으로 연속된 기판이송부가 구현된다.

상기 단위패널은 PCB 정렬 및 고정을 위한 위아래로 관통된 장착구멍을 가진다. 이때 상기 장착구멍의 좌우폭은 이에 장착되는 상기 PCB의 좌우폭과 비교해 적어도 같거나 작게 형성함이 바람직하다. 이처럼 장착구멍의 크기를 PCB의 크기와 비교해 같거나 작은 경우에, 상기 장착구멍에 PCB가 억지끼움 형태로 고정되어 별도의 클램핑 수단 없이도 단위패널 상에 PCB를 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 음극봉은 미세한 요철 패턴의 접지면을 최외면에 가지도록 구성함이 바람직하다. 이 경우, 음극봉과 피 도금체인 PCB에 형성된 미세한 패턴 회로의 접촉 불량이 방지되어 양호한 도금층을 얻을 수 있다.

상기 음극봉은 전기 전도성이 우수한 티타늄을 소재로 함이 바람직하며, 음극봉 표면에는 이리듐, 백금, 크롬 중 선택된 어느 하나의 금속을 얇게 코팅처리 하여 전기 전도성을 향상시키는 것이 좋다.

종래 일반적인 도금방식과는 달리 복수의 PCB를 전기적으로 연결하는 리드 없이도 도금이 가능하다. 이에 따라, 리드 생략에 따른 원가 절감을 기대할 수 있고, 리드를 제거하는 별도의 추가공정이 요구되지 않는 관계로 공정 추가로 인한 양산성 저하 및 불량율 상승 등의 문제가 해소될 수 있다.

또한, 기판이송부를 통한 이송타입으로 피 도금체인 PCB에 대한 연속적인 도금이 가능하다. 따라서, 도금처리되는 피 도금체의 수량에 제한이 없어 제품의 양산성을 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 대량생산에 매우 적합한 장점을 가진다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 PCB용 전해도금장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 개략 구성도이며, 도 3는 도 2에 따른 본 발명의 요부 사시도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 PCB용 전해도금장치는 전해액이 수용된 복수의 도금조(10) 및 상기 전해액에 그 일부가 침지되는 형태로 각각의 도금조(10) 내부에 회전가능하게 장착된 전극드럼(20)을 포함한다. 피 도금체인 PCB(30)는 비금속재질의 기판이송부(40)에 의해 상기 도금조(10)로 안내되고, 상기 기판이송부(40)는 도금조(10)와 다른 도금조(10) 사이에 배치된 방향전환 로울러(50)를 통해 위에서 아래 또는 아래에서 위로 방향이 전환된다. 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 살펴본다.

도금조(10)는 양호한 도금성 확보를 위해 도 2에서와 같이 여러개가 직렬배치되어 다단에 걸친 도금이 수행될 수 있도록 구성된다. 각각의 도금조(10)에는 외부 정류기(미도시)의 양극단자와 연결되는 양극봉(미도시)이 마련되고, 양극봉에는 피 도금체인 PCB에 증착되는 반응금속 예컨대, 구리, 주석, 은, 팔라듐, 니켈 등을 수용한 바스켓(미도시)이 전기적으로 연결된다. 상기 바스켓은 전해액에 침지되어 있으며, 따라서 상기 양극봉에 전류를 인가하면 상기 반응금속이 전기적 반응에 의해 산화되어 이온상태로 전해액 포함된다.

전극드럼(20)은 상기 양극봉에 대응하는 복수의 음극봉(24)을 가진다. 상기 음극봉(24)은 전극드럼(20) 외면에 적당한 간격으로 배치되어 있으며 상기 전극드럼(20)의 회전에 의해 도금조(10) 측으로 안내된 복수의 PCB(30)와 순차적으로 통전 가능하게 접한다. 따라서 상기 양극봉과 음극봉(24)에 각각 전원이 인가되면 양극에서 발생된 반응금속 이온이 전해액을 통해 음극과 접촉한 피 도금체인 PCB(30) 회로 패턴 표면에 얇게 증착됨으로써 도금이 수행된다.

상기 전극드럼(20)은 구체적으로 도 4 내지 도 5에서와 같이, 회전축(220)을 가진 구동드럼(22)과, 상기 구동드럼(22) 외면에 원주방향을 따라 적당한 간격으로 배치된 복수의 음극봉(24)을 포함한다. 음극봉(24)은 상기 구동드럼(22) 양측부를 감싸는 원판형 드럼판(26a,26b)에 분리/조립이 가능하게 결합되고, 원판형 드럼판(26a,26b)은 상기 음극봉(24) 양측 단부와 전기적으로 접촉하는 전도체 예컨대, 동판(265)을 그 내부에 수용한다. 또한 동판(265)은 상기 회전축(220)을 통해 인입되는 외부전원선(L)과 통전가능하게 연결된다. 따라서 상기 외부전원선(L)을 통해 인가된 (-) 전원은 동판(260)을 통해 각각의 음극봉(24)으로 전달될 수 있다.

상기 원판형 드럼판(26)에 음극봉(24)이 조립됨에 있어서는, 예로서 도 4 내지 도 5에서와 같이, 마주하는 한 쌍의 원판형 드럼판 중 어느 한 원판형 드럼판(26a)의 마주보는 면에 적당한 간격으로 홈(260a)을, 다른 원판형 드럼판(26b)에 는 상기 홈(260a)과 대응되는 간격으로 구멍(260b)을 형성하고, 음극봉(24) 한 쪽 측면에는 음극봉(242) 조립시 상기 구멍(260b)과 일직선 상에 일치되는 체결홈(242)을 형성한다.

이 경우, 음극봉(24) 한 쪽 끝을 상기 원판형 드럼판(26a)의 홈(260a)에 먼저 끼우고 다른 한 쪽 끝은 그에 형성된 체결홈(242)이 다른 원판형 드럼판(26b)의 상기 구멍(260b)과 일치되게 위치시킨 상태에서 상기 구멍과 홀을 동시에 관통하는 체결부재(B) 예컨대, 볼트를 이용하면 음극봉(24)을 원판형 드럼판(26a,26b)에 간단하게 결합시킬 수 있다. 상기 음극봉(24)과 이와 인접한 다른 음극봉(24)은 처리 대상물인 PCB(30)의 폭을 고려하여 연속된 도금이 수행될 수 있을 정도의 간격을 유지하도록 구성함이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 음극봉(24) 외면에는 미세한 요철 패턴(240)의 접지면 형성될 수도 있다(도 4 부분 확대도 참조). 상기 요철 패턴(240)은 수십 마이크론에서 수 밀리미터의 폭을 가진 단위 요철이 음극봉(24) 외면의 원주방향을 따라 연속된 패턴을 가지는 구조일 수 있다. 이 경우에, 최근 고기능화와 고집적화에 따른 미세한 회로 패턴에 대응할 수 있어서 도금시 음극봉(24)과 PCB(30)에 형성된 미세 회로 패턴과의 접촉 불량에 따른 도금불량을 해소할 수 있다.

상기 음극봉(24)은 전기 전도성이 우수한 티타늄을 소재로 함이 바람직하며, 이러한 음극봉(24) 표면에는 이리듐, 백금, 크롬 중 선택된 어느 하나의 금속을 얇게 코팅처리 하여 전기 전도성을 향상시키는 것이 좋다.

기판이송부(40)에는 전처리 공정을 거치면서 미세한 회로 패턴이 구현된 PCB(30)가 적재된다. 적재된 PCB(30)는 이 기판이송부(40)를 통해 직렬배치된 복수의 도금조(10)를 경유하고, 도금조를 경유하는 과정에서 연속적으로 도금이 실시된다. 이러한 기판이송부(40)는 비금속 재질의 단위패널(42)들이 상호 굴절가능하게 결합된 구성으로 이루어지고, 따라서 방향전환 로울러(50) 및 상기 전극드럼(20)의 곡률에 대응하여 굴절될 수 있다.

구체적으로, 도 6에서와 같이 상기 단위패널(42)은 볼록부(420) 및 이 볼록부(420)와 결합하는 요홈부(424)를 양측에 가진다. 따라서 하나의 단위패널(42)의 볼록부(420)를 이와 인접한 다른 단위패널(42)의 요홈부(424)에 삽입하여 조립할 수 있고, 따라서 조립방향으로 연속된 기판이송부(40)가 구현될 수 있다.

각각의 단위패널(42)은 PCB 정렬 및 고정을 위해 위아래로 관통된 장착구멍(426)을 가진다. 상기 장착구멍(426)의 좌우폭(d1,d2)은 이에 장착되는 상기 PCB(30)의 좌우폭(d3,d4)과 비교해 적어도 같거나 작게 형성함이 바람직하다. 이처럼 장착구멍(426)의 크기를 PCB(30)의 크기와 비교해 같거나 작게 하는 경우, 상기 장착구멍(426)에 PCB(30)가 억지끼움 형태로 고정될 수 있어서 별도의 클램핑 수단 없이도 단위패널(42) 상에 PCB(30)를 견고히 고정시킬 수 있다.

미설명 부호 60은 도금조(10) 내부에서 상기 전극드럼(20)과 소정거리 이격되어 상기 도금조(10)를 경유하는 기판이송부(40)를 하부에서 지지하면서 그 이동을 견인하는 견인 로울러를 가르킨다.

다음은 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 PCB용 전해도금장치를 통해 수행되는 PCB에 대한 도금과정을 본 발명의 동작과 연계하여 설명 한다.

도 7은 본 발명의 작동 상태도로서, 앞서 참조된 도 2와 연계하여 본 발명의 작동을 설명한다.

도 2 및 도 7을 참조하면, 전처리 공정을 거치면서 미세한 회로 패턴이 구현된 PCB(30)는 기판이송부(40)의 단위패널(42) 상에 하나씩 적재된다. 상기 기판이송부(40)는 방향전환 로울러(50)와 도금조(10)에 설치된 전극드럼(20), 그리고 다시 방향전환 로울러(50)를 포함하는 단위 도금공정을 여러번 경유하도록 배치되어 있으며, 미도시된 복수의 구동 로울러와 상기 방향전환 로울러(50)의 회전에 의해 일방향으로 진행한다.

기판이송부(40)의 이동으로 피 도금체인 PCB(30)는 직렬배치된 여러개의 도금조(10)를 차례로 경유하고, 도금조(10)를 경유하는 과정에서 그 회로 패턴에 대한 다단에 걸친 정밀 도금이 수행된다.

도금조(10)를 통한 PCB(30)에 대한 도금은 하나의 단위패널(42) 상에 놓인 하나의 PCB(30)가 전극드럼(20)의 음극봉(24)과 전기적으로 접촉하는 것으로부터 수행된다.

즉, 기판이송부(40)를 통해 도금조(10)로 안내된 피 도금체인 PCB(30)는 전해액이 수용된 도금조(10)를 경유하는 과정에서 일방향으로 회전하는 전극드럼(20)의 음극봉(24)과 국부적으로 접촉하여 통전가능한 상태가 되고, 이 상태에서 미도시된 양극봉과 상기 음극봉에 각각 (+)(-) 전원이 인가되면, 양극에서의 산화반응에 의한 반응금속의 이온이 전해액을 통해 음극봉과 접촉한 상기 PCB(30) 회로 패 턴 표면에 얇게 증착됨으로써 도금이 수행되는 것이다.

상기한 본 발명의 실시예에 따르면, 피 도금체인 PCB(30)는 기판이송부(40)를 통해 도금조(10)에 계속적으로 공급되고, 도금조(10)에 제공된 피 도금체는 도금조(10) 수용된 전해액 및 전극드럼(20)과의 전기적 접촉을 통한 전해도금에 의해 도금이 연속적으로 수행된다. 즉, 종래 전해도금장치와 같이 1회 전해도금 과정을 통해 도금처리될 수 있는 피 도금체의 수량에 제한이 없다.

또한, 기판이송부(40)에 적재된 PCB(30)들은 도금조(10)를 거치면서 회전하는 전극드럼(20)의 음극봉(24)과 순서대로 접촉하여 통전 가능한 상태가 되고, 그 상태에서 외부로부터 인가된 전원에 의하여 차례대로 전해도금이 실시된다. 즉, 종래와 같이 복수의 PCB들을 전기적으로 연결하기 위한 리드 없이도 복수의 PCB에 대한 전해도금이 수행될 수 있다. 결과적으로, 리드 생략에 따른 원가 절감 및 공정의 단순화를 기대할 수 있다.

이상에서 본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 종래 PCB 전해도금장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 PCB용 전해도금장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 개략 구성도.

도 3는 도 2에 따른 본 발명의 요부 사시도.

도 4는 도 2 내지 도 3에 나타난 전극드럼의 구체적인 구성을 보여주는 사시도.

도 5는 도 4에 나타난 전극드럼의 일 실시예에 따른 내부구성을 나타내는 단면도.

도 6은 도 2 내지 도 3에 나타난 기판이송부의 분해 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 작동 상태도.

<도면의 주요부위에 대한 부호 설명>

10...도금조 20...전극드럼

22...구동드럼 24...음극봉

26...드럼판 30...PCB

40...기판이송부 42...단위패널

50...방향전환 로울러 60...견인 로울러

240...요철 패턴 420...볼록부

424...요홈부 426...장착구멍

Claims (8)

1. 전해액이 수용된 도금조;

   상기 전해액에 그 일부가 침지되는 형태로 각각의 도금조 내부에 회전가능하게 장착된 전극드럼;

   피 도금체인 PCB가 전해액이 수용된 상기 도금조 및 전극드럼을 순차 경유하도록 안내하는 비금속재질의 기판이송부; 및

   도금조 및 이 도금조와 인접한 다른 도금조 사이에 배치되어 상기 기판이송부의 이동방향을 전환하는 방향전환 로울러;를 포함하며,

   상기 전극드럼은,

   회전축을 가진 구동드럼과,

   상기 구동드럼 외면에 원주방향을 따라 등간격으로 배치된 음극봉과,

   상기 구동드럼에 음극봉이 분리/조립될 수 있게 연결시켜주는 원판형 드럼판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 PCB용 전해도금장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도금조 내부에 설치되어 도금조를 경유하는 상기 기판이송부를 하부에서 지지하면서 그 이동을 견인하는 견인 로울러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCB용 전해도금장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판이송부는 PCB가 안착 고정되는 단위패널들이 상호 굴절가능하게 결합되어 이루어진 벨트체인 것을 특징으로 하는 PCB용 전해도금장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   각각의 단위패널 양단부에는 볼록부와 요홈부가 각각 형성되어, 하나의 단위패널의 볼록부를 이와 인접한 다른 단위패널의 요홈부에 삽입하여 조립하는 것으로 조립방향으로 연속된 기판이송부가 구현되는 것을 특징으로 하는 PCB용 전해도금장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   각각의 단위패널은 PCB 정렬 및 고정을 위한 위아래로 관통된 장착구멍을 가지며, 상기 장착구멍의 좌우폭은 이에 장착되는 상기 PCB의 좌우폭과 비교해 적어도 같거나 작게 형성되어 상기 장착구멍에 PCB가 억지끼움 형태로 고정되는 것을 특징으로 PCB용 전해도금장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 음극봉은 요철 패턴의 접지면을 최외면에 가지는 것을 특징으로 하는 PCB용 전해도금장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 음극봉은 티타늄을 소재로하여 된 것을 특징으로 하는 PCB용 전해도금장치.
8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 음극봉 표면에는 이리듐, 백금, 크롬 중 선택된 어느 하나의 금속이 코팅처리 된 것을 특징으로 하는 PCB용 전해도금장치.

Images