KR100948957B1

KR100948957B1 - 바렐 도금장치 및 이를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법.

Info

Publication number: KR100948957B1
Application number: KR1020090040162A
Authority: KR
Inventors: 이상헌; 김경흠
Original assignee: 덕산하이메탈(주)
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-03-23

Abstract

바렐 도금장치 및 이를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법이 개시되어 있다. 바렐 도금장치는 회전 바렐, 음 전극봉, 회전 분산코일을 포함하는 구성을 갖는다. 회전 바렐은 바렐 도금조에 침지되고 피도금 미립자와 더미입자를 수용하는 공간을 갖는다. 음 전극봉은 회전 바렐의 중심에 삽입되고, 음의 전력이 인가된다. 회전 분산코일은 피도금 미립자와 더미입자를 분산시키기 위해 회전 바렐 내에 구비되며, 제1 방향으로 권취된 제1 회전코일과 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 권취된 제2 회전코일을 포함하는 구성을 갖는다. 상술한 구성을 갖는 바렐 도금장치는 금속 및 도금액의 낭비가 없어 보다 빠른 시간 내에 균일한 조성 및 두께를 갖는 도금층이 형성된 전도성 미립자를 제조할 수 있다.

Description

바렐 도금장치 및 이를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법.{Barrel plating apparatus and method of preparing a conductive microsphere having a plating layer using the same}

본 발명은 바렐 도금장치 및 이를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 합금 조성이 균일한 도금층을 수득할 수 있는 바렐 도금장치 및 이를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법에 관한 것이다.

전도성 미립자는 일반적으로 금속의 분말을 이용하여 제조하였으나, 전자기기의 경박 단소화 경향에 따라 최근에는 비금속 미립자에 금속을 도금하는 방법으로 제조되고 있다.

비금속 미립자에 금속을 도금하는 방법에는 무전해 도금방법 및 무전해 도금과 전기도금을 순차적으로 수행하는 방법이 있다. 무전해 도금방법으로만 금속을 도금할 경우 매우 균일한 금속 도금층을 얻을 수 있다. 그러나, 도금 속도가 느려 10 마이크로미터 이상의 두꺼운 금속 도금층을 얻기 위해서는 많은 시간이 요구되는 문제점이 있다. 따라서 일반적으로 비금속 미립자를 도금하기 위해서는 무전해 도금으로 1 내지 4 마이크로미터 두께의 기본 금속층을 형성한 후 전기도금방법으로 10 마이크로미터 이상의 두꺼운 금속 도금층을 형성한다. 이러한 도금 방법이 일본공개특허 제2007-0044718호, 일본공개특허 제2007-081141호, 한국공개특허 제2007-7001429호, 한국공개특허 제2007-0053981호, 일본공개특허 (평)11-172495호, 한국공개특허 제2004-0019089호 등에 개시되어 있다.

일반적인 바렐 전기도금은 다각형의 통상적인 바렐를 이용하여 바렐 내부에 피도금체와 음극 리드선을 넣고 도금액속에 침지한 다음 바렐을 회전함으로써 피도금체를 도금하는 방식이다. 이와 같은 통상적인 바렐 도금 방식은 피도금체의 크기가 5,000 마이크로미터 이하에서 사용하는 방법이지만 그것은 금속과 같이 비중이 큰 입자의 경우이고, 비금속 입자와 같이 비중이 낮은 피도금체에 금속을 도금할 경우는 더미(dummy)라고 불리는 금속 볼을 피도금체와 같이 혼합한 후 도금을 하는 방법이 있다.

이런 더미의 사용은 전기도금 중 피도금체간의 응집을 억제하는 효과도 있지만, 음극과 피도금체를 전기적으로 연결하는 역할도 수행한다. 따라서 일반적으로는 금속 볼을 많이 사용하고 있으며, 더미로서 사용한 금속 볼은 전기 도금시 피도금 입자와 같은 두께로 금속층이 도금된다. 따라서 실제 도금에서는 피도금 입자에 요구되는 도금액 속의 금속 이온과, 양극으로 사용되는 금속량 보다 많은 양이 필요하게 된다.

일부에서는 더미 입자에 도금된 금속을 회수하는 방법을 사용하고 있으나, 이것은 제조 경비 절감에 커다란 도움을 주진 못하고 있다. 또한, 크기가 작은 미립자를 전기 도금할 경우 그 표면적이 전해 도금액량에 비해 매우 커지는 현상이 발생하여 합금 전기도금의 경우는 합금 조성의 일부가 소모되어 없어지고 심한 경 우는 도금층의 두께 방향으로 농도가 제로인 경우도 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 한국공개특허 제2004-0019089호에서는 도금액 내의 특정 합금조성의 양을 계속 보충해 주는 방법을 제시하였다. 그러나 이 방법에 따르면 피도금 입자의 크기와 상관없이 바렐의 메쉬(mesh) 크기가 100 마이크로미터 이하일 경우 도금액의 표면장력에 의한 바렐 내부로 바렐 외부의 도금액이 순환되지 않아 합금도금의 균일한 조성을 형성하는 방법으로는 적절하지 않는 문제점이 있다.

또한 한국공개특허 제2007-0053981호 에서는 바렐의 일부를 절단하여 바렐 외부의 도금액이 공급되는 방식을 사용하였는데, 바렐 외부 도금액이 바렐 내부로 들어가기 용이하나 바렐의 회전이 매우 느릴 뿐만 아니라 피도금체의 뭉침을 방지하기 위해서는 도금속도를 매우 느리게 해야 하는 문제점이 있다.

상술한 바렐 도금방법의 문제점을 해결하기 위해 일본공개특허(평)11-172495호에서는 새로운 개념의 도금장치가 제안되었다. 이는 회전하는 도금 장치에서 피 도금 입자가 회전력에 의해 중심에서 밖으로 이동되는 특성을 이용하는 것으로 100 마이크로미터 플라스틱 입자뿐만 아니라 수 마이크로 입자까지 도금된다고 기재되어 있다. 이 장치의 특징은 고속 회전과 멈춤 그리고 다시 반대로 고속회전 그리고 멈춤을 반복적으로 하는 것이다. 그러나 이 장치는 수 마이크로 입자까지 도금하기 위해서 회전수가 1500 rpm 이상 되어야 하고, 대량의 도전입자 제조에 있어서는 도금 챔버의 크기가 커야 하는데 챔버(chamber)가 커지면 회전력과 멈춤에 의한 가속 및 감속 그리고 회전력에 의해 그 힘을 이기지 못해 파손이 일어나고, 회전과 멈춤, 역회전의 반복으로 실제 도금시간이 길어지는 문제점과 장치의 제작비용이 기하급수적으로 증가하는 문제가 있어 현실적으로 사용하기 힘든 부분이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존 바렐 도금 공정에 비해 피도금 미립자간의 뭉침이 없고 도금액 및 양극 금속의 낭비를 방지하기 위해 회전 바렐 내부에 회전 분산코일이 구비된 바렐 도금장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 회전 바렐 내부에 구비된 회전 분산코일을 회전시켜 피도금 미립자간의 뭉침이 없고, 도금액 및 양극 금속의 낭비 없이 도금층을 형성할 수 있는 전도성 미립자 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 바렐 도금장치는 회전 바렐, 음 전극봉, 회전 분산코일을 포함하는 구성을 갖는다. 상기 회전 바렐은 바렐 도금조에 침지되고 피도금 미립자와 더미입자를 수용하는 공간을 갖는다. 음 전극봉은 상기 회전 지지부에 지지되는 회전 바렐의 중심에 삽입되며, 돌출된 전극을 포함하며 음의 전력을 인가받는다. 상기 회전 분산코일은 상기 도금 공정시 피도금 미립자와 더미의 분산시키기 위해 회전 바렐 내에 구비되며, 제1 방향으로 권취된 제1 회전코일과 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 권취된 제2 회전코일을 포함하는 구성을 갖는다. 상술한 구성을 갖는 바렐 도금장치는 금속 및 도금액의 낭비 없어 보다 빠른 시간 내에 균일한 조성 및 두께를 갖는 도금층이 형성된 전도성 미립자를 제조할 수 있다.

상기 바렐 도금장치의 일 실시예로서, 상기 회전 바렐과 상기 회전 분산코일 은 회전력을 제공하는 구동수단에 의해 각각 회전될 수 있다.

상기 바렐 도금장치의 일 실시예로서, 상기 회전 바렐과 상기 회전 분산코일은 서로 동일한 방향 또는 서로 다른 방향으로 회전될 수 있다.

상기 바렐 도금장치의 일 실시예로서, 상기 회전 바렐은 도금액을 제공받아 상기 회전 바렐 내부로 도금액을 유입/순환시키는 도금액 유입구가 형성될 수 있다.

상기 바렐 도금장치의 일 실시예로서, 도금 공정시 상기 도금조에 수용된 도금액과 음 전극봉에 전류 제공하는 전원 컨트롤러를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 전도성 미립자 제조방법을 수행하기 위해서는 먼저 피도금 미립자와 더미입자가 수용된 회전 바렐을 도금액(전해액)에 침지한다. 상기 회전 바렐 및 상기 회전 바렐 내에 구비된 회전 분산코일 각각 회전시켜 상기 피도금 미립자를 서로 분산시킨다. 상기 회전 바렐 내부로 도금액을 제공한다. 회전 분산코일에 의해 분산되는 피도금 미립자의 표면에 도금층을 형성한다. 그 결과 상기 미립자는 균일한 조성 및 두께를 도금층이 형성된 전도성 미립자로 형성된다.

상기 바렐 도금장치를 이용한 미립자 도금방법에 있어서, 상기 도금층 형성시 회전 바렐과 회전 분산코일은 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다.

미립자 도금에 있어서, 상기 회전 분산코일은 제1 방향으로 권취된 제1 회전코일 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 권취된 제2 회전코일을 포함하며 상기 제1 및 제2 코일은 상기 회전 바렐 보다 빠른 속도로 회전될 수 있다.

본 발명에 따른 바렐 전기도금 장치는 회전바렐 내부에 회전 분산코일을 구비함으로서 일반적인 바렐 도금방법에 비해 피도금 미립자간의 뭉침이 발생하지 않을 뿐만 아니라 짧은 시간을 도금 작업을 완료할 수 있다. 또한, 도금액 및 양극 금속의 낭비가 적고 피도금체에 도금되는 합금의 조성과 그 두께가 균일한 도금층을 미립자의 표면에 형성할 수 있다. 따라서 상술한 바렐 전기도금 장치를 사용하면 기존 바렐 도금방법에 비해 효과적이면서 우수한 특성을 전도성 미립자를 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 바렐 도금장치 및 이를 이용한 전도성 미립자 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 설계 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 실시예는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

바렐 도금장치

도 1은 발명의 일 실시예에 따른 바렐 도금장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 바렐 도금장치의 회전 바렐 및 회전 분산코일을 구체적으로 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 바렐 도금장치(200)는 회전 바렐(120), 회전 바렐의 회전을 지지하는 회전 지지부(130), 회전 바렐 중심부에 삽 입된 음 전극봉(140), 회전 바렐 내에 구비된 회전 분산코일(150), 전원 컨트롤러(160), 구동수단(170)을 포함한다.

회전 바렐(120)은 도금액이 채워지는 바렐 도금조(미도시)에 침지되고 피도금 미립자와 더미입자를 수용하는 공간을 갖는 회전식 바렐 용기이다. 본 실시예의 회전 바렐(120)로 메쉬 회전식 바렐이 사용될 수 있다.

일 실시예로서, 회전 바렐(120)은 바렐 도금장치(200)의 하우징(110)에 체결된 회전 지지부(130)에 지지되며, 구동수단(170)으로부터 힘을 전달하는 제1 기어의 회전으로 인해 회전될 수 있는 구조를 갖는다. 상기 제1 기어(122)는 회전 바렐(120)의 측면 자체로 구성될 수 있고, 회전 바렐(120)의 일 측면에 체결된 구조를 가질 수 있다.

일 실시예로서, 상기 회전 바렐(120)은 음 전극봉(140)이 삽입되는 제1 중심부와 마주하는 제2 중심부에 도금액 유입구(126)가 형성되어 있다. 도금액 유입구(126)는 도금액 제공라인(128)과 체결되어 상기 도금액 제공라인으로부터 제공받은 도금액을 상기 회전 바렐 내부로 유입 및 순환되도록 한다.

회전 지지부(130)는 회전 바렐(120)의 회전을 지지하는 동시에 회전 분산 코일의 회전을 각각 지지하는 구조를 갖는다. 구체적으로 도면에 개시하지 않았지만, 상기 회전 지지부(130)는 회전 분산코일(150)과 연결된 회전부재(135)의 회전을 지지하는 제1 회전 지지부(130a)와, 회전 바렐(120)의 회전을 지지하는 제2 회전 지지부(130b)를 포함한다.

음 전극봉(140)은 회전 바렐(120)의 중심에 체결된 회전 지지부재의 관통공(미도시)을 통해 회전 바렐(120) 내부로 삽입되는 구조를 갖고, 복수 개의 도출된 전극으로 이루어진 구조를 갖는다. 음 전극봉(140)은 전원 컨트롤러(160)에서 전기적으로 연결된 음 전극이 연결되며 음의 전류를 인가받는다. 일 예로서, 상기 음 전극봉은 회전 바렐(120) 또는 회전 분사코일과 함께 회전될 수 있다. 상기 음 전극봉(140)의 경우 전기 전도성이 우수한 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.

회전 분산코일(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 도금 공정시 수용된 피도금 미립자와 더미입자를 균일하게 분산시키기 위해 회전 바렐(120) 내에 구비되며, 제1 회전 코일(150a)과 제2 회전 코일(150b)을 포함한다. 구체적으로 회전 분산코일(150)은 제1 방향으로 권취된 제1 회전코일(150a)과 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 권취된 제2 회전코일(150b)을 포함한다.

일 예로서, 회전 분산코일(150)은 회전 바렐(120) 내부에서 회전 가능하도록 구비된 회전부재(135)에 연결된 구조를 가질 수 있다. 따라서 상기 회전부재(135)가 제2 회전 지지부(130b)에 지지되어 제2 기어(124)에 의해 회전될 경우 상기 회전 분산코일(150)은 회전 바렐(120)과 각각 회전될 수 있다. 또한, 회전 분산코일(150)과 회전 바렐(120)은 서로 동일한 방향 또는 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다.

본 실시예의 회전 분산코일(150)은 구동수단(170)으로 구동 에너지를 전달받은 제2 기어(124) 및 제2 기어(124)에 연결된 회전부재(135)가 회전함으로서 함께 회전될 수 있다. 이때, 상기 제1 회전코일(150a)과 제2 회전코일(150b)은 코일의 권취 방향이 서로 반대 관계로 회전부재(135)에 부착되어 있으므로, 제2 기어(124)에 연결된 회전 부재(135)가 회전할 때 제1 회전코일(150a)과 제2 회전코일(150b)은 바렐 내부에서 상기 권취 방향에 따라 서로 다른 회전 방향으로 회전 에너지를 갖게 된다. 그 결과, 회전 바렐(120) 내부에 수용된 피도금 미립자와 더미입자는 도금 공정시 피도금 미립자의 응집 발생 없이 보다 균일하게 분산될 수 있다.

전원 컨트롤러(160)는 음 전극봉과 양의 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 회전 바렐(120) 내에 수용된 미세입자를 도금하는 공정을 수행할 경우 회전 바렐(120)에 삽입된 음 전극봉에 음의 전류를 인가하고, 회전 분산코일(150) 또는 도금액에 침지되는 양전극(미도시)에 전류를 인가할 수 있다.

구동수단(170)은 적어도 하나의 전기모터를 포함하며, 상기 제1 기어(122)를 통해 회전 지지부(130)에 지지되는 회전 바렐(120)을 회전시키는 에너지를 제공하는 구동원으로서 적어도 하나 이상의 제1 구동기어를 통해 제1 기어(122)를 회전시키기 위한 회전력을 제공한다.

또한, 구동수단(170)은 회전 분산코일(150)을 회전시키기 위한 에너지를 제공하는 구동원으로서 제1 구동기어와 다른 크기를 갖는 제2 구동기어, 컨베이어 벨트 또는 체인을 통해 제2 기어(124)를 회전시키는 회전력을 제공한다. 본 실시예에서 구동수단(170)에 의해 구동되는 회전 바렐(120)과 회전 분산코일(150)의 회전속도는 서로 다른 것이 바람직하고, 회전 바렐(120) 보다 회전 분산코일(150)의 회전 속도가 보다 빠른 것이 보다 바람직하다.

상술한 바와 같이 회전 바렐 내에서 회전되는 회전 분산코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치는 기존 바렐 도금장치에 비해 미립자의 도금시간을 현저히 감소시킬 수 있는 동시에 균일한 조성 및 두께를 갖는 도금층을 형성할 수 있다. 또한, 미립자의 도금 공정시 사용되는 도금액의 낭비를 방지할 수 있어 전도성 미립자의 제조단가를 감소시킬 수 있다.

바렐 도금 장치를 이용한 미립자 도금방법

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바렐 도금장치를 이용한 미립자의 도금방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.

도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 구조를 갖는 바렐 도금장치의 회전 바렐 내부에 피도금 미립자와 더미입자를 도입시킨다.(단계 S110).

상기 S110 단계에서 상기 회전 바렐 내부에 도입되는 피도금 미립자의 예로서는 금속 미립자, 유/무기 복합재 미립자, 유기수지 미립자, 무기 미립자, 금속/무기 복합재 미립자 등을 들 수 있다.

일 예로서, 상기 금속 미립자로 구리, 철, 주석, 알루미늄, 은, 금, 니켈 또는 이들을 합금으로 이루어진 미립자를 사용할 수 있다. 상기 유기수지 미립자로 에폭시계, 멜라민-포름알데히드계, 벤조구아나민-포름알데히드계, 폴리디비닐벤젠, 폴리디비닐에테르, 올리고 또는 폴리디아크릴레이트, 알킬렌비스아크릴아미드 수지와 같은 열경화성 수지를 기초로 하는 미립자, 또는 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 나일론, 폴리아세탈 수지와 같은 열가소성 수지를 포함하는 미립자, 천연고무와 합성고무와 같은 탄성체 미립자등을 사용할 수 있다. 상술한 유기수지 미립자의 경우 현탁, 유화, seed, 분산중합법 등과 같은 합성방법을 제도된 것을 사용할 수 있다.

유/무기 복합재 미립자는 유기수지 내에 무기입자를 분산시킨 복합 미립자이다. 예를 들어 에폭시계 , 멜라민-포름알데히드계, 벤조구아나민-포름알데히드계, 폴리디비닐벤젠, 폴리디비닐에테르, 올리고 또는 폴리디아크릴레이트, 알킬렌비스 아크릴아미드 수지와 같은 열경화성 수지에 실리카, 알루미나, 클레이(clay), 지르코니아, 실리콘나이트라이드등과 같은 자연, 인공 산화물 또는 질화물 등의 무기입자를 단일 또는 혼합으로 분산 시킨 미립자, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 나일론, 폴리아세탈 수지와 같은 열가소성 수지에 실리카, 알루미나, 클레이(clay), 지르코니아, 실리콘나이트라이드 등과 같은 자연, 인공 산화물 또는 질화물 등의 무기입자를 단일 또는 혼합으로 분산 시킨 미립자, 고무와 합성고무와 같은 수지에 실리카, 알루미나, 클레이(clay), 지르코니아, 실리콘나이트라이드 등과 같은 자연, 인공 산화물 또는 질화물 등의 무기입자를 단일 또는 혼합으로 분산 시킨 미립자 등을 들 수 있다.

상기 금속/무기 복합재 미립자는 금속 내에 무기입자를 분산시키거나 무기입자에 금속입자를 분산시킨 복합미립자로서, 예를 들어 구리, 알루미늄, 주석, 금, 은, 니켈 등의 금속 또는 이들의 합금에 실리카, 알루미나, 클레이(clay), 지르코니아, 실리콘나이트라이드 등과 같은 자연, 인공 산화물 또는 질화물 등의 무기입자를 단일 또는 혼합으로 분산 시킨 미립자, 또는 실리카, 알루미나, 클레이(clay), 지르코니아, 실리콘나이트라이드 등과 같은 자연, 인공 산화물 또는 질화물 등의 무기물에 구리, 알루미늄, 주석, 금, 은, 니켈 등의 금속 또는 이들의 합금을 분산시킨 미립자 등을 들 수 있다.

회전 바렐 내부에 도입되는 더미 입자의 예로서는 실리카, 알루미나, 지르코니아, 실리콘나이트라이드 등의 산화 또는 질화 무기입자, 구리, 알루미늄, 주석, 철, SUS 등의 금속 또는 이들 합금 등의 입자를 사용할 수 있다. 본 실시예에 서 더미입자는 피도금 미립자보다 큰 크기를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 피도금 미립자와 더미입자가 수용된 회전 바렐을 도금조 내에 위치시킨다.(단계 S120)

상기 S120 단계에서 도금조는 도금액이 채워진 상태이고, 상기 회전 바렐이 도금조 내에 위치됨으로 상기 회전 바렐은 도금액에 침지될 수 있다.

이어서, 상기 회전 바렐 내에 수용된 피도금 미립자를 분산시키기 위해 회전 바렐과 그 내부에 구비된 회전 분산코일을 회전시킨다.(단계 S130).

상기 S130 단계에서 회전되는 회전 분산코일은 도 1에 도시된 바와 같이 수용된 피도금 미립자와 더미 입자를 균일하게 분산시키기 위해 회전 바렐 내에 회전되며, 제1 방향으로 권취된 제1 회전코일과 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 권취된 제2 회전코일을 포함한다. 상기 회전 분산코일의 회전으로 인해 바렐 내부의 피도금 입자와 더미 입자는 물리적인 힘이 가해져 서로 분산될 수 있다. 상기 회전 바렐 또한 구동수단에 의해 회전될 수 있다. 본 실시예에서 회전 분산코일이 상기 회전 바렐보다 약 1.5 내지 3.0배 빠르게 회전되고, 바람직하게는 약 2배 빠르게 회전될 수 있다.

이어서, 상기 피도금 미립자가 수용된 회전 바렐 내부로 도금액을 제공한다.(단계 S140)

상기 S140 단계에서 회전 바렐 내부로 제공되는 도금액은 피도금 미립자를 도금하는 공정시 도금조에 수용된 도금액에서 금속이온이 부족해져 피도금 미립자의 표면에 도금층이 형성되는 속도 및 그 두께가 감소되는 것을 방지하기 위해 제공되는 것이다. 일 예로서, 상기 회전 바렐 내부로 공급되는 도금액은 분당 0.5 내지 1.5L로 펌핑(pumping)되어 제공될 수 있다. 다른 예로서, 상기 S130 단계 및 S140 단계는 동시에 수행될 수 있다.

이어서, 전기 도금공정을 수행하여 회전 분산코일에 의해 분산되는 피도금 미립자의 표면에 도금층을 형성한다.(단계 S150)

상기 S150 단계에서 상기 피도금 미립자의 표면에 도금층을 형성하기 위해 음의 전극봉과 도금액에 전류가 인가된다. 이때, 음의 전극봉에는 음의 전력이 인가되고, 도금액에는 양의 전력이 인가됨으로서 미립자 표면에는 도금액에 침지된 양극의 금속이 석출되어 금속층이 형성될 수 있다.

이와 같이 회전 분산코일이 포함된 바렐 도금장치를 이용하여 미립자의 도금을 수행할 경우 피도금 미립자 간의 뭉침이 발생하지 않아 빠른 시간에 도금 작업을 완료할 수 있을 뿐만 아니라 도금액 및 양극 금속의 낭비를 방지할 수 있다. 더욱이 합금의 조성과 그 두께가 균일한 도금층을 미립자의 표면에 형성할 수 있다.

이하, 도금층이 형성된 전도성 미립자를 아래에 개시된 실시예 및 비교예에 따라 제조한 후 이를 평가함으로서 본 발명의 효율성을 설명하기로 한다.

<실시예1>

스타이렌과 디비닐벤젠을 중합시킨 유기수지 미립자에 무전해 니켈과 전해 구리도금을 이용하였다. 이때, 상기 미립자의 평균 입자크기는 200 마이크로미터이었다. 이어서, 도 1에 도시된 바렐 도금장치에 상기 구리 도금된 미립자 160g와 더미입자(SUS 볼(직경 2mm) 950g와 SUS 볼(직경 5mm) 1600g)를 함께 투입한 후 무연 땜납(주석/은)도금 공정을 수행하여 도금층을 갖는 전도성 미립자를 제조하였다. 이때, 상기 도금 공정시 정량 펌프를 이용하여 바렐 내부로 도금액을 분당 1L로 펌핑(pumping)하였고, 도금 전류밀도를 0.35A/dm², 회전바렐의 회전 속도를 12 rpm, 분산 회전코일의 회전 속도를 24 rpm 설정하여 3시간 동안 전기도금을 실시하였다.

<실시예 2>

실시예1 과 동일조건에서 전기도금을 수행하되, 실시예 1에서 사용된 더미입자 대신에 SUS 볼(직경 5mm) 1600g와 지르코니아 볼(직경 2mm) 400g를 더미입자로 사용하여 전기도금을 실시하여 도금층을 갖는 전도성 미립자를 제조하였다.

< 실시예 3>

실시예1 과 동일조건에서 전기도금을 수행하되, 실시예 1에서 사용된 더미입자 대신에 지르코니아 볼(직경 2mm 400g, 직경 5mm 1,000g)SUS 볼(직경 5mm)을 더미입자로 사용하여 전기도금을 실시하여 전도성 미립자를 제조하였다.

< 비교예 1>

실시예1 과 동일조건에서 전기도금을 수행하되, 분산 회전코일이 존재하지 하지 않고, 외부로부터 도금액의 주입되지 않는 일반적인 바렐 전기도금 장치를 사용하여 도금층을 갖는 전도성 미립자를 제조하였다.

< 비교예 2>

상기 비교예 1과 동일한 조건으로 전기도금을 수행하되, 전류밀도를 0.1A/dm²로 변경하여 도금층을 갖는 전도성 미립자를 제조하였다.

도금층을 갖는 전도성 미립자 물성평가

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 방법으로 제조된 도금층을 갖는 전도성 미립자를 광학현미경과 전자현미경 및 EDX를 이용하여 도전 미립자의 응집 여부 및 무연 땜납의 두께를 측정하였고, Ag 함량을 측정 하였다. 그리고 사용된 금속의 양을 측정하기 위해 양극의 금속 무게 변화를 측정하였다. 그 결과가 하기 표 1개 개시되어 있다.

표 1의 결과에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 3에서 제조된 도금층을 갖는 전도성 미립자의 경우 비교예에서 제조된 전도성 미립자와 달리 평균크기가 약 252um이고, 입자의 응집이 발생하지 않았으며, Ag 함량 평균이 약 2.99wt%이고, 표준편차가(standard deviation)가 약 0.29로 매우 균일한 합금조성을 가짐을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 본 발명에서 개시된 바렐 도금장치를 이용하여 도금층을 갖는 전도성 미립자를 제조할 경우 응집의 발생 없이 균일한 두께 및 합금조성을 갖는 전도성 미립자를 제조할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 바렐 전기도금 장치는 회전바렐 내부에 회전 분산코일을 구비함으로서 일반적인 바렐 도금방법에 비해 피도금 미립자간의 뭉침이 발생하지 않을 뿐만 아니라 짧은 시간을 도금 작업을 완료할 수 있어 전기 도금산업에 널리 이용될 수 있다. 또한, 도금액 및 양극 금속의 낭비가 적고 피도금체에 도금되는 합금의 조성과 그 두께가 균일한 도금층을 미립자의 표면에 형성할 수 있어 전기도금 공정의 제조비용 감소 및 도금공정을 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 발명의 일 실시예에 따른 바렐 도금장치를 개략적으로 나타내는 다면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 바렐 도금장치의 회전 바렐 및 회전 분산코일을 구체적으로 나타내는 사시도이다.

Claims

바렐 도금조에 침지되고 피도금 미립자와 더미입자를 수용하는 공간을 갖는 회전 바렐;

회전 지지부에 지지되는 상기 회전 바렐의 중심에 삽입되며, 돌출부를 갖는 음 전극봉; 및

양의 전류가 인가되는 상기 바렐 도금조 내 도금액에 침지된 양극 금속; 및

도금 공정시 상기 공간에 수용된 상기 피도금 미립자와 더미입자를 분산시키기 위해 상기 회전 바렐 내에 구비되고, 제1 방향으로 권취된 제1 회전코일과 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 권취된 제2 회전코일로 이루어지며, 상기 제1 회전코일 및 상기 제2 회전코일은 상기 회전 바렐 보다 빠른 속도로 회전하는 회전 분산코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치.
제 1항에 있어서, 상기 회전 바렐과 상기 회전 분산코일은 회전력을 제공하는 구동수단에 의해 각각 회전되는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치.
제 1항에 있어서, 상기 회전 바렐의 회전 방향에 대하여 상기 제1 회전코일 및 상기 제2 회전코일로 이루어진 상기 회전 분산코일의 회전 방향은 서로 동일한 방향 또는 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치.
제 1항에 있어서, 상기 회전 바렐은 상기 도금액을 제공받아 상기 회전 바렐 내부로 상기 도금액을 유입시키는 도금액 유입구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치.
제 1항에 있어서, 도금 공정시 상기 도금액과 상기 음 전극봉에 전류를 제공하는 전원 컨트롤러가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치.
피도금 미립자와 더미입자가 수용된 회전 바렐을 도금액에 침지하는 단계;

상기 회전 바렐 및 상기 회전 바렐 내에 구비된 제1 방향으로 권취된 제1 회전코일 및 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 권취된 제2 회전코일로 이루어지는 회전 분산코일을 상기 제1 회전코일 및 상기 제2 회전 바렐이 상기 회전 바렐보다 빠른 속도로 회전하도록 회전시켜 상기 피도금 미립자와 상기 더미입자를 서로 분산시키는 단계;

상기 회전 바렐 내부로 상기 도금액을 제공하는 단계; 및

회전 분산코일에 의해 분산되는 상기 피도금 미립자의 표면에 도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법.
제 6항에 있어서, 상기 도금층 형성시 상기 회전 바렐과 상기 회전 분산코일은 서로 다른 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법.
삭제
제 6항에 있어서, 상기 더미입자는 전도성 입자, 비도전성 입자 또는 이들의 혼합 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바렐 도금장치를 이용한 도금층을 갖는 전도성 미립자 제조방법.