KR101120048B1 - 전자화학적 처리 장치용 전기 공급장치 - Google Patents

Abstract

전기화학적 처리 장치에서 피처리 물질(1)을 위한 전기 공급 장치의 전기 공급부(2,3)가 금속 증착으로부터 보호받기 위해서는, 상기 피처리 물질과의 접촉을 위해 접촉수단(12)에서 시작하여 특정 길이에 걸쳐 적어도 하나의 전기 공급부(2,3)를 에워싸는 적어도 하나의 전기절연 외피(7,8)가 제공되어, 상기 전기 공급부(2,3)가 피처리 물질(1)의 전기화학적 처리중에 상기 특정 길이까지 전기 공급부(2,3)가 액침될 때 상기 전기 공급부의 블랭크 부분 표면에 0.04mm 이상의 금속 증착층이 형성되지 않아야 한다.

전기 공급 장치, 전해질, 아연도금, 부식, 직류 전원, 접촉수단

Description

전자화학적 처리 장치용 전기 공급장치{ELECTRICAL SUPPLY UNIT IN A DEVICE FOR THE ELECTROCHEMICAL TREATMENT THEREOF}

본 발명은 특히 아연도금 또는 에칭 시스템의 전기화학적 처리 장치에서 처리해야 할 물질을 위한 전기 공급장치에 관한 것이다.

도전층(아연도금)에 전해질을 인가하기 위해, 피처리 물질(material to be treated)은 전기 공급부 및 체결 수단을 통해 직류 전원의 음극(negative pole)에 연결되고, 대향전극인 애노드(anode)는 상기 직류 전원의 양극(positive pole)에 전기적으로 전도되어 연결된다. 상기 애노드 및 피처리 물질은 피인가 물질의 양이온을 포함하고 있는 전해질속에 놓여 있다. 상기 애노드와 피처리 물질 사이에 형성된 전기장으로 인해, 이들 양이온은 피처리 물질로 이동하여 이 피처리 물질에 증착된다.

이들 극성은 전해 부식(electrolytic etching) 과정에서 서로 대응하여 반전되고, 이때 피처리 물질은 직류 전원의 양극에 전기적으로 연결된다.

상기 피처리 물질의 단부상에는 접촉수단으로서 통상의 단자클립, 집게(tongs) 또는 클램프(clamps)의 형태로 설계됨으로써, 전기 공급부가 상기 피처리 물질을 유지시킬 수 있다. 이러한 접촉 수단을 포함하는 적어도 하나 이상의 전체 전기 공급부의 내부는 전기 도전물질로 구성되고, 실제로 발생하는 강전류(heavy current)가 최소의 전력 손실 및 가열상태로 상기 피처리 물질에 전달되도록 크기가 정해진다. 이 전기 공급부는 사용되는 도전물질에 따라 정확한 크기가 결정되고, 예컨대 도전 물질이 불량인 경우엔 더욱 큰 도전 단면적이 요구된다.

상기 전기 공급부는 그 표면상에서 가능한 한 많은 부분이 전기 절연되어야 금속이 피처리 물질에 증착되는 아연도금 과정 중에, 많은 양의 금속이 전기 공급부상에 증착되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 후속되는 탈금속화 과정(demetallising)에서 전기 공급부로부터 금속을 제거하여, 금속의 축적으로 인해 전기 공급부의 접촉수단에서부터 피처리 물질로 전류가 전달되는 것이 방해되지 않도록 해야 한다. 그러나 실제로, 피처리 물질의 표면 금속양에 비교하여 전기 공급부의 블랭크 부분(blank parts)의 표면에 2배 내지 10배 정도의 금속이 증착된다. 그 이유는 직류 전원에서 피처리 물질에 이르는 가상 저항회로에서 전기 공급부가 직류 전원에 가깝게 배치되고, 이에 따라 고전위가 되어 전기력선 집중현상의 발생으로 금속 증착량이 커지기 때문이다.

이러한 블랭크 전기 공급부는 소위 피처리 물질과 관련하여 로버 캐소드(robber cathode)의 역할을 수행한다. 특히, 전기 공급부에 바로 인접하여 상기 전기 공급부 표면에 불필요하게 증착된 금속으로 인해 상기 피처리 물질상의 금속층 두께는 감소하고, 이에 따라 균일한 층을 갖는 것이 중요한 인쇄 회로 기판이 코팅에서, 후속 부식과정에서 사용될 수 없는 불량 기판이 만들어진다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 아연도금 공정 중에 금속이 증착되지 않도록 피처리 물질과 전기 접촉하는데 사용되는 접촉수단의 접촉영역을 제외하고 전해질과 접촉할 수 있는 전기 공급부의 모든 표면을 전기적으로 절연시키는 과정은 공지되어 있다.

이러한 절연은 일반적으로 높은 화학적 안정성, 높은 열적 안정성 및 높은 내마모성을 갖는 특수 플라스틱에 의해 제공된다. 이 특수 플라스틱 절연층은 액침(immersion) 및 분사(spraying) 방법에 의해 피복되고 이 절연층에 대해 후속하여 절연층 경화공정이 이루어진다. 만약, 상기 접촉수단의 접촉영역이 상기한 액침 및 분사공정 중에 절연되었다면, 경화공정 후에 연삭(grinding) 또는 밀링(milling)과정에 의해 기계적으로 표면을 벗기는 것이 필요하다. 만약, 보다 많은 요건이 요구됨으로써 높은 절연강도를 위해 더욱 두꺼운 절연층이 피복되려면, 각 경우에 후속 경화과정을 포함하는 상기 액침 또는 분사공정을 반복하는 것이 필요하다.

이렇게 피복된 절연층이 상기 전기 공급부에 잘 부착되기 위해서는, 상기 전기 공급부는 피복 공정 전에 철저하게 세척해야 하고, 연삭 또는 모래 분사법에 의해 별도의 처리과정을 거칠 수 있다.

정교한 공정 및 Halar^TM과 같은 고품질의 특수 플라스틱을 이용함에도 불구하고, 이러한 절연층은 특히 자동 피복장치가 아연도금 장치용으로 사용될 때 모서리가 날카로운 피처리 물질에 의해 반복적으로 손상되고, 이러한 손상된 지점에 금속이 증착된다. 얼마 지나지 않아, 이 금속은 저렴한 전해 탈금속화 공정(electrolytic demetallising)에 의해서는 더 이상 제거될 수 없는데, 그 이유는 이러한 방법으로는 모든 증착된 금속이 용해되기 전에 비교적 작은 손상 영역의 도전 연결부가 종종 파손되기 때문이다. 이 경우, 해당 전기 공급부는 해체되어 화학적으로 탈금속화 과정을 거쳐야 하며 이러한 과정이 너무 짧은 간격으로 수행되어야 한다면, 이 전기 공급부는 새것으로 교체되어야 할 것이다. 만약, 상기 전기 공급부의 재질로서 고가의 금속이 사용되었다면, 비전도 플라스틱 절연층을 용융, 버닝 오프(burning off) 또는 기계적 처리공정에 의해 제거하고, 금속표면을 재처리하여 전기 공급부를 플라스틱 절연층으로 재피복하는 정교한 처리공정이 요구되며, 이들 모든 작업공정은 정교하고 비용이 많이 든다.

상기 전기 공급부의 예는 도 8에 도시되어 있다. 상부 전기 공급부(2) 및 하부 전기 공급부(3)는 접촉 요소(12)에서 각각 종료된다. 예컨대, 상기 하부 전기 공급부(3)는 전해조(electrolyte bath) 내부에서 순환하는 체인(chain) 또는 톱니 벨트(toothed belt)에 고정되고, 대응 구동으로 인해 도면 평면으로부터 내부로 또는 그 외부로 이동한다. 상기 상부 전기 공급부(2)는 화살표로 표시된 바와 같이 수직방향으로 이동가능하고 압축 스프링에 의해 하향 압축되는 방식으로 장착된다. 이들 전기 공급부(2,3)는 클램프를 구성하는데, 상부 전기 공급부(2)는 클램프 상부를 구성하고 하부 전기 공급부(3)는 클램프 하부를 구성한다. 피처리 물질(1)은 상기 두 개의 접촉 요소(12) 사이에서 고정될 수 있다.

상기 금속 상부 전기 공급부(2)상의 스러스트 블록(thrust block)(도시 생략)을 이용하고 상부 전기 공급부상의 경사면에 의해 형성된 클램프는 아연도금 영역에 들어갈 때 폐쇄되었다가 이 아연도금 영역을 벗어날 때 재개방될 수 있다. 이 클램프가 폐쇄되면, 상기 클램프는 상기 피처리 물질(1)과 결합하여 전원의 대응 전극과 전기접속을 한다. 상기 아연도금 영역을 벗어날 때, 상기 전기 공급부는 재개방되고 피처리 물질(1)은 롤러 경로를 따라 다시 이동된다.

상기 금속 상부 및 하부 전기 공급부(2,3)가 아연도금되어 로버 캐소드의 역할을 수행하는 것을 방지하기 위해서, 이들 상하부 전기 공급부(2, 3 )는 적어도 아연도금 욕조의 액체 수위(21) 위까지 전술한 얇은 플라스틱 절연층을 형성한다. 이 절연층은 접촉 요소(12)의 양면까지 확장된다.

대체적인 해결방안이 DE 197 35 352 C1에 공지되어 있다. 이 경우, 블랭크 도전물질로 이루어진 전기 공급부가 플라스틱 절연층 없이 사용된다. 전기 공급부상에서 금속의 과도한 증착을 방지하기 위해, 전기 공급부가 사용되는 전체 아연도금 셀을 따라 확장 배치되는 마스크들을 제공한다. 이 경우, 이들 마스크는 상기 아연도금 셀의 하우징 또는 애노드에 견고하게 고정된다. 상기 마스크는 적어도 이들 표면상에 전기 절연물질로 이루어지고, 전해질속에 포함된 이온, 특히 금속 이온이 아연도금 중에 전기 공급부로 미세 이동가능하도록 배치되는데 그 이유는 이들 금속 이온이 전기 절연 마스크를 통과할 수 없어 이 마스크를 통해 전류가 전혀 흐르지 않기 때문이다. 이들 이온은 그 대신 최소한의 저항 경로를 형성하고, 이 경우, 의도된 경로가 피처리 물질까지 형성된다. 여기서, 상기 마스크에 의한 전해질속에서 전기력선의 스크리닝을 참조한다.

이 경우, 마스크 내의 간극은 장치 설계를 위한 피처리 물질의 최대 두께가 마스크 접촉없이 간극을 통과하도록 배열된다.

만약, 상기 최대 두께 이하의 두께를 갖는 이 피처리 물질이 시스템에서 처리되면, 상기 피처리 물질과 마스크간의 간극이 커진다. 따라서, 많은 양의 이온이 상기 접촉 요소로 이동할 수 있고, 마스크에도 불구하고 공정 당 약 0.1mm이상 두께의 비교적 두꺼운 금속층이 상기 간극 근방의 전기 공급부 표면에 증착될 수 있다. 이들 금속층은 다음번 공정을 거치기 전에 이용가능한 시간에 더 이상 전술한 바와 같은 후속 전해 탈금속화 공정에 의해 제거될 수 없다.

동작 중에 상기 접촉요소 표면 또는 그 내부에 있는 불필요한 금속층은 약 0.04mm의 두께를 갖는 인쇄 회로 기판의 구리 도금을 위한 수평 아연도금 시스템에서 용이하게 제거될 수 있다. 상기한 시스템 구성에 따라 불필요한 금속층이 약 0.05 내지 0.1mm의 층두께 이상이 되면, 상기 금속층이 상기 접촉 요소의 모든 지점으로부터 더 이상 상기 금속층이 신뢰성있게 제거될 수 없다. 이들 금속층은 후속 공정 중에 축적되고 동작중지 시에 정교하게 제거되어야 한다. 공정 당 0.1mm 이상의 층두께를 가질 경우, 제조시 간섭이 예상된다.

상기 실시예의 또 다른 단점은 도 8에 도시된 전기 공급부와 같이, 마스크들이 전기 공급부의 결합 이동과 함께 이동될 수 없다는 점이다.

WO99/29931은 용유 아연도금(dip galvanizing)에 의해 아연도금될 인쇄 회로 기판과 같은 대상물을 해제가능하게 유지(holding)하기 위한 크램프형의 홀딩 장치를 개시하고 있다. 이 홀딩 장치는 제 1 바아(bar), 제 2 바아 및 상기 제 1 및 제 2 바아의 하부 단부 영역에서 인쇄 회로 기판과 접촉하여 이 기판을 고정체결(clamping)하기 위한 상호 대향 접촉핀을 포함한다. 상기 접촉핀의 축방향으로 탄 성 변형가능한 슬리브가 예컨대, 풀무(bellow)의 형태로 상기 접촉핀 각각에 고정되고, 느슨한 상태에서 상기 접촉핀의 접촉영역을 지나 연장한다. 상기 클램프가 인쇄 회로 기판을 유지할 때, 상기 슬리브의 자유 단부들은 상기 인쇄 회로 기판의 표면에 팽팽하게 놓이고 상기 접촉 영역이 아연도금 욕조와 접촉하는 것을 방지하여 금속층이 상기 접촉영역 표면에 증착되는 것이 방지할 수 있다.

DE 42 11 253 A1은 아연도금 처리될 가공물이 전해질을 통해 수평방향으로 이동되는 아연도금 장치를 개시하고 있다. 이 경우, 상기 가공물이 통과하는 캐소드 접촉부는 회전가능한 접촉 휠(rotatable contacting wheels)에 의해 이루어지고, 이때 절연 물질로 이루어진 커버는 접촉 휠의 단부측에 피복되어 불필요한 금속층이 상기 단부측 표면에 증착되는 것을 방지할 수 있다.

DE 100 43 815 C2 역시 아연도금 장치를 개시하고 있다. 이 경우, 스트립 형상의 접촉 요소에 의해 피처리 물질과의 접촉이 이루어진다. 예컨대, 부분적으로 가황된 전기절연 물질이 사용되어 상기 접촉 요소와 접촉 스트립의 불필요한 금속화를 방지할 수 있다.

DE 100 65 643 C2는 피처리 물질과의 접촉하기 위한 접촉 스트립을 사용하는데, 이 접촉 스트립은 실질적인 접촉영역을 제외하고 접촉 스트립을 전체적으로 덮고 있는 접촉 절연부를 포함한다.

WO 03/071009 A1은 전기 접촉 스트립이 전기 절연축 내부에 설치되고, 불필요한 금속화를 방지하기 위해 상기 접촉 스트립을 보호하는 전기 절연축을 가진 또 다른 아연도금 장치를 개시하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 금속 증착을 방지하기 위해 가능한 한 효과적으로 전기 공급부가 보호되고 제조가 용이하고 유지가 간단하고 그 유지비용이 저렴한, 전기화학적 처리 장치에서 처리해야 할 피처리 물질을 위한 전기 공급장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적은 특허청구의 범위의 청구항 1에 따른 전기 공급장치에 의해 달성된다. 이 청구항 1에 따른 종속항들은 본 발명의 바람직하거나 유리한 전형적인 실시예를 한정하고 있다.

본 발명에 따르면, 적어도 부분적으로 블랭크 도전물질로 이루어진 적어도 하나의 전기 공급부, 상기 적어도 하나의 전기 공급부의 일단부에 제공되는 피처리물질과 전기 접촉하기 위한 접촉 수단을 구비한 전기 공급 장치가 제공되고, 상기 전기 공급 장치는 상기 접촉 수단에서 시작하여 특정 길이에 걸쳐 상기 적어도 하나의 전기 공급부를 에워싸며 상기 전기 공급부가 전기화학적 처리공정 중에 액체속에 액침될 때 상기 도전 물질 표면에 0.04mm 이상의 금속 증착층이 형성되지 않도록 하는 적어도 하나의 제거가능한 전기 절연 외피를 포함한다.

이것은 금속 이온들이 전해질속에서 매우 천천히 이동한다는 사실에 근거한다. 따라서, 금속 이온들은 고성능의 아연도금 욕조에서의 강한 전해질 흐름에 의해 피처리 물질로 일정하게 이동될 필요가 있다. 만약 그렇지 않으면, 이 금속 이온들이 전해질속에서 고갈상태가 되어 금속 증착이 발생하지 않거나 최소의 금속 증착만이 발생할 것이다. 대신에, 전류가 캐소드에서 수소를 형성할 것이다.

이것은 아연도금 공정중에 전기 공급부의 금속 피복을 방지하기 위해 확실한 밀폐 봉인이 엄격하게 요구되지 않음을 의미하며, 금속 이온들이 블랭크 물질(blank material)로 역이동하는 것을 방지하는 것이 필요할 뿐이다.

환언하면, 본 발명에 따른 전기 공급 장치는 금속 이온들이 블랭크 도전물질로 역이동하는 것을 방지하기 위해 전기 공급부 주위 형상에 맞는 실질적인 외피를 이용한다.

이들 외피는 상기 전기 공급부로부터 별도로 준비되거나, 나사 또는 클립과 같은 체결 수단(fastening means)에 의해 상기 전기 공급부에 체결될 수도 있다. 이렇게 함으로써 간단하게 제조할 수 있고, 손상된 외피를 용이하게 교체할 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 외피는 0.2 내지 8 mm의 벽 두께를 갖는 플라스틱을 사출성형, 제조 몰드의 딥 드로잉(deep drawing), 자동 몰드 절단 또는 선택 레이저 소결(selective laser sintering) 처리하여 제조되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 적어도 하나의 외피는 밀봉부(seal) 또는 맞물림 부분(interlocking sections)에 의해 상호 연결되는 다수의 부분으로 형성될 수도 있다. 상기 외피는 이온들이 전해질을 통해 역이동하는 것을 충분히 막을 수 있어, 0.04 mm 이상의 두께를 갖는 불필요하고 문제가 되는 금속층의 증착을 방지한다. 특히, 이러한 외피는 기계적으로 응력을 받지 않는 부분도 절연 피복층이 구비되어 상기 적어도 하나의 전기 공급부의 기계적 응력부를 위해 사용될 수도 있다. 또한, 상기 전기 공급 장치는 상호 이동가능하고 그에 따라 피처리 물질을 유지하기 위한 클램프로서 사용될 수 있는 두 개의 강성의 및/또는 L-형상의 전기 공급부를 포함하는 것이 바람직하며, 이를 위해 스프링 기구가 제공될 수도 있다.

이 경우, 이들 금속은 종래에 아연도금 방법에서 사용되는 화학물질에 대해 안정성이 있기 때문에 상기 전기 공급부 자체는 티타늄 또는 스테인레스 스틸로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 적절한 전해질에서는 구리와 같은 전도성이 강한 물질이 상기 전기 공급부의 재질로서 사용될 수 있다. 상기 전기 공급부에서 상기 외피까지의 거리는 0.1 내지 4 mm가 바람직함으로써, 가능한 한 적은 양의 전해질이 상기 전기 공급부와 외피 사이에 축적될 수 있다.

본 발명에 따른 전기 공급 장치의 시험에서는, 피처리 물질의 근방에 추가 플라스틱 밀봉부를 사용하지 않고 블랭크 도전 물질 표면에 금속층의 증착이 평균 약 0.005 mm의 두께로, 즉 0.04 mm의 한계치 보다 훨씬 낮은 두께로 이루어졌음을 보여주었다. 본 명세서의 도입부에서 기술된 로버 캐소드 효과로 인해, 피처리 물질 표면상에서는 금속층의 감소가 확인되지 않았다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 두 개의 외피부(shell part)을 구비한 본 발명에 따른 전기 공급 장치를 도시한 것이다.

도 2는 90도 회전한 상태에서 바라본 도 1의 전기 공급 장치를 도시한 것이다.

도 3a 내지 도 3c는 도 1의 A 부분의 도 1 및 도 2의 한쪽 외피부의 양호한 실시예를 도시한 것으로서, 각각 전방, 측방 및 상방에서 바라본 도면이다.

도 4a 내지 도 4c는 도 3a 내지 도 3과 동일한 도면에서 도 1의 또 다른 한쪽 외피부의 양호한 실시예를 도시한 것이다.

도 5a 내지 도 5d는 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a의 외피부들을 상호 조합하여 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 전기 공급 장치가 사용될 수 있는 수직 작동 아연도금 시스템의 제품 지지부의 상세도이다.

도 7은 도 6에 도시된 기다란 전기 공급부 위에 있는 본 발명에 따른 전기 공급 장치의 확대도이다.

도 8은 종래기술에 따른 전기 공급 장치를 도시한 것이다.

도 1은 본 명세서의 도입부에서 설명된 도 8과 동일한 도면에 본 발명에 따른 전기 공급 장치의 실시예를 도시한 것이다. 도면 참조부호는 상호 대응하는 구성요소를 나타내기 위해 동일하게 사용되었다. 피처리 물질(1)이 유지되고, 상부 전기 공급부 또는 클램프 상부(2)와 하부 전기 공급부 또는 클램프 하부(3)로 형성되는 클램프에 의해 상기 피처리 물질과 전기 접촉이 이루어지는데, 상기 클램프 상부(2) 및 클램프 하부(3)는 각각 전도성이 양호한 블랭크 물질(blank material)로 구성된다. 스프링 가이드(11)가 장착되어 보어 내부에서 수직방향으로 이동가능 한 가이드 블록(4)이 상기 클램프 상부(2)에 견고하게 고정된다. 상기 클램프 하부(3)는 상기 스프링 가이드(11)가 고정 결합되는 체결 스프링 블록(5)을 구비한다. 상기 두개의 블록(4,5) 사이에는, 상기 스프링 가이드(11) 표면상에 스프링이 배치되어 상기 클램프 하부(3)에 대해서 상기 클램프 상부(2)를 누른다. 상기 클램프 상부(2) 및 클램프 하부(3)의 전방 단부에는 접촉 수단 또는 접촉 요소(12)가 도전 방식으로 상기 클램프 상부 및 하부에 각각 전도가능하게 연결된다. 상기 피처리 물질(1)은 이들 접촉 요소들(12)사이에 맞물리고, 전류가 상기 클램프 상부(2)와 상기 클램프 하부(3)로부터 상기 피처리 물질(1)로 전달될 수 있다. 상기 피처리 물질(1)의 맞물림은 이 물질을 이동시키기 위해 사용될 수도 있다.

상기 접촉 요소(12)에서 시작하여 클램프 하부(3)로부터 작은 간격을 두고 이 클램프 하부(3)를 에워싸는 외피부(8)는 상기 클램프 하부(3)에 고정 체결된다. 이 경우, 상기 외피부(8)는 적어도 전기화학적 처리 장치에서 전해질의 수위(21)의 위까지 연장되도록 설계된다. 상기 외피부(8)는 외피부(8) 표면상에 형성되어 상기 클램프 하부(3)의 내측 가장자리 뒤에 걸리는 플라스틱 나사 또는 클립(10)에 의해 상기 클램프 하부(3)에 고정 체결될 수도 있다. 상기 외피부(8)는 상기 클램프 하부(3)를 에워싸고 있는 전해질로부터 클램프 하부(3)의 외측으로 금속이온이 역이동하는 것을 방지해주고, 본 명세서의 도입에서 설명된 바와 같이, 이것으로 인해 동시에 애노드(도시생략)와 피처리 물질 또는 전기 공급부 사이에 형성되는 전기력선이 스크리닝된다. 본 실시예에서, 상기 외피(8)는 상기 클램프 하부와 마주보는 측면상에서 개방된다. 그러나, 원칙적으로는 상기 클램프 하부(3)를 전체적으로 에워싸고 있는 폐쇄형 설계를 고려할 수도 있다.

이와 유사한 방식으로, 외피(7)는 상기 클램프 상부(2)에 고정 체결되고, 적 어도 외측에서, 즉 상기 클램프 하부(3)와 마주보는 측에서 클램프 상부(2)를 단단히 지탱함으로써, 상기 외피(7)와 클램프 상부(2) 사이에 전해질이 축적되는 것을 가능한 한 최소화할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 외피부(7)는 플라스틱 나사(9)에 의해 상기 클램프 상부에 고정 체결된다. 만약, 상기 외피가 충분히 단단하게 지탱되면, 단일 플라스틱 나사(9)에 의한 고정 체결로도 충분하다.

상기 외피(8)와 같이 외피(7)는 상기 클램프 상부(3)와 마주보는 영역에서 개방되어 있다.

상기 클램프 상부(2) 및 상기 클램프 하부(3)에 의해 형성된 클램프가 개방 및 폐쇄될 때, 상기 외피부(7,8)의 접촉 지점에 형성되는 활주면들(22)은 서로에 대해 확실하게 활주함으로써, 양호한 전기 절연, 금속 이온들이 역이동하는 것을 방지하는 액체 밀봉은 물론, 전기력선의 양호한 스크리닝이 보장된다. 상기 외피부(7,8)가 만나는 수평부는 폐쇄면(23)으로서 형성된다. 필요한 경우, 이들 폐쇄면(23)은 전방부, 즉 피처리 물질(1)이 유지되고 이 피처리 물질이 접촉되어 상기피처리 물질(1)의 양호한 고정체결 및 피처리 물질과의 접촉을 허용할 수 있는 영역에 홈이 형성되어 있다. 상기 클램프가 폐쇄상태에 있을 때, 상기 외피부(7,8)의 요홈면은 상기 피처리 물질(1)에 가까이 있지만, 이 피처리 물질과 접촉하지 않음으로써, 비교적 양호한 밀봉이 달성된다. 만약 필요한 경우, 남아있는 작은 간극은 하기와 같이 연성 플라스틱 시일(soft plastic seal)에 의해 폐쇄될 수도 있으며, 피처리 물질과 마주하는 외피부(7,8)의 다른 표면에도 마찬가지로 적용되어 중간 공간을 폐쇄할 수 있다.

따라서, 상기 외피부(7,8)는 상기 접촉요소(12)에서 시작하여 전기 공급부(2,3)를 에워싸고 있는 외피를 형성함으로써, 금속 이온들이 상기 외피 외부에 있는 전해질로부터 역이동되는 것을 실질적으로 방지할 수 있다.

도 2는 도 1을 좌측으로 90도 수평 회전하여 바라본 전기 공급 장치를 도시한 것으로서, 상기 클램프 상부(2)와 상기 클램프 하부(3)에 의해 형성되는 클램프역시 폐쇄 상태에 있게 되고 상기 피처리 물질(1), 예컨대 인쇄 회로 기판을 유지하고 있다. 이때, 피처리 물질(1)은 상기 클램프 상부(2)와 클램프 하부(3)사이의 접촉 요소(12) 및 양호한 전기접속을 갖는 압축 스프링(6)에 의해 맞물림 결합된다. 도 2에는 상기 외피부(7,8)중 적어도 하나에 전술한 바와 같이 전방 단부에 요홈이 형성되어 피처리 물질(1)이 확실하게 고정유지될 수 있다. 상기 외피(7,8)는 상기 클램프 상부 및 하부(2,3)에 고정 체결되기 때문에, 개방 및 폐쇄시에 클램프 상부 및 하부(2, 3)와 함께 이동한다. 따라서, 약 0.05 내지 0.3mm인, 피처리 물질에서부터 요홈 표면까지의 짧은 거리는 상기 피처리 물질(1)의 두께와 상관없이 항상 동일하다.

전술한 바와 같이, 상기 활주면(22) 및 폐쇄면(23)은 양호한 밀봉을 위해 가능한 한 함께 근접하게 위치시킨다. 밀봉을 향상시킬 수 있는 방법에 대해 이하에서 설명하기로 한다.

이와 관련하여, 도 3은 외피부(7)의 구성을 도시한 것이고, 도 4는 외피부(8)의 구성을 도시한 것이며, 도 5는 이러한 방식으로 구성되는 외피부(7,8)의 상호작용을 도시한 것이다. 도 3a, 4a 및 5a는 도 2의 A 부분을 도 2에 표현된 관찰 방향, 즉 도 2의 도면 평면속으로 도시한 것이다. 도 3b, 4b 및 5b는 해당 측면도이고, 도 3c, 4c 및 5c는 각 해당 도 3a의 선 B-B'을 따라 절취한 단면도이다. 도면에서 표현된 바와 같이, 예컨대 외피(7)는 장부구멍(18)을 구비하고, 외피(8)는 장부(19)(tenon)를 구비한다. 물론, 이들 구성은 뒤바뀔 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 외피(8)의 장부(19)는 상기 외피(7)의 장부구멍(18)과 맞물림 결합한다. 이러한 상호 맞물림 결합은 활주면(22)근방에서 지속적으로 이루어진다. 만약, 이러한 구성이 폐쇄면(23)을 위해 사용되면, 상기 장부(19) 및 장부구멍(18)은 상기 클램프가 폐쇄될 때에는 상호 삽입결합하고 개방될 때에는 다시 분리되게 이동한다. 상기 외피(7,8)간의 향상된 밀봉은 상기한 구성에 의해 달성된다. 따라서, 실질적으로는 전해질이 상기 클램프 상부(2) 또는 클램프 하부(3)에 도달할 수 없게 된다.

이러한 구성은 접촉 요소(12) 바로 근처에서는 가능하지 않은데, 그 이유는 피처리 물질(1)이 여기서 맞물림 결합하기 때문이다. 예컨대, 밀봉은 도 5d에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 외피(7) 및 외피(8)은 플라스틱 밀봉부(20)가 맞물림 결합되고, 피팅결합 또는 접착성있게 접합되는 장부구멍(18)을 갖는다. 상기 클램프가 폐쇄되면, 상기 플라스틱 밀봉 밀봉부(20)은 피처리 물질(1)에 대해 압축하고 그에 따라 상기 영역에서 접촉면을 차단하되, 피처리 물질(1)과의 전기접촉 기능은 실질적으로 저하되지 않는다. 연성 플라스틱, 연성 고무 또는 발포성 물질이 상기한 밀봉을 위해 적합하다. 전해질속에 존재하는 화학물질에 대해 안정성을 보장하는데 주의를 기울여야 한다.

대체예로서 최적의 밀봉 또는 스크리닝을 보장하는 평편하거나 둥근 밀봉부가 외피(7,8)의 접촉영역에 제공된다.

클램프를 폐쇄하는 공정은 이 클램프가 이미 전해질속에 액침될 때까지 수행되지 않는다. 따라서, 외피의 내부는 전해질로 충전된다. 전기력선의 비교적 양호한 스크리닝 및 밀봉으로 인해, 결과적으로 금속 이온들의 이동이 감소함으로써 전기화학적으로 용이하게 제거될 수 있는 금속층이 최소한으로 증착된다.

원칙적으로, 외피(7,8)에 의해 형성되는 외피는 피처리 물질(1)의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)시에 상기 외피의 손상이 예상되는 영역에만 제공될 수도 있다. 통상의 플라스틱층은 손상이 전혀 일어날 수 없는 다른 영역에 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 대해 이하에서 설명될 것이다.

도 6은 소위 수직 디핑 배스 아연도금 시스템(vertical dipping-bath galvanising systems)에서 처리할 편평한 피처리 물질(1)을 아연도금 하는데 사용되는 제품 지지 레일(product support rail)(17) 및 기다란 프레임 로드(15)를 구비한 제품 지지부에 대한 상세도이다. 상기 프레임 로드(15)는 도전 물질로 이루어지고 전체 면에 적어도 전해조의 수위(21) 이상으로 연장하는 절연층을 구비하고 있다.

각각의 프레임 로드(15)는 금속 프레임 로드(15)에 전도성이 양호하게 연결되는 단자 스프링(14)을 구비한다. 도 7a는 도 6의 점선원형으로 된 C 부분의 상세 확대도이다. 도시된 바와 같이, 단자 스프링(14)은 상기 프레임 로드(15)에 나사결 합되고 용접 또는 리벳팅 결합되는 장방형의 금속판으로 구성된다. 두 개의 스프링 요소(14)는 정확히 프레임 로드(15)상에서 상호 대향하도록 고정 체결되고 그 가장자리(16)에서 피처리 물질(1)과 맞물림 결합할 수 있다. 본 실시예에서, 상기 제품 지지 레일(17), 프레임 로드(15) 및 단자 프스링(14)은 피처리 물질(1)에 대해 전기 공급부를 형성한다. 종래에, 이들 단자 스프링(14)은 플라스틱 피복부 및 단자 위치의 작은 영역에 있는 전류전달을 위한 잔류 블랭크를 구비한다. 이렇게 함으로써, 본 명세서의 도입부에서 설명된 단점이 발생한다.

도 7C는 도 7A의 선 D-D'을 따라 절취한 프레임 로드의 단면도이다. 본 발명에 따르면, 외피(7,8)는 적어도 상기 단자 스프링(14)에 인접하게 배치된다. 상기 외피(7,8)는 도 3에 도시된 바와 같이 상호 밀봉처리됨은 물론, 피처리 물질(1)로부터 밀봉처리된다.

본 실시예에서는, 따라서 상기 단자 스프링의 접촉점은 도 1 내지 도 5의 실시예의 접촉 요소(12)에 대응하고, 단자 스프링(14)들 중 나머지는 전기 공급부(2,3)에 대응한다.

상기 프레임 로드(15)는 통상 600mm을 초과하는 길이를 갖기 때문에, 상기 외피부(7,8)를 다수의 편으로 그리고 전술한 방식으로 결합부를 구성하도록 만드는 것이 유리하다. 이 외피부(7,8)의 고정 체결은 비도전 물질로 이루어진 나사(9)를 이용하여 수행될 수도 있다.

물론, 본 발명의 적용은 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되지 않는다. 특히 다양한 형상 및 타입의 전기 공급부가 본 발명에 따른 방식으로 금속증착으로부 터 보호될 수 있다.

지금까지 본 발명은 아연도금 장치의 예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 명세서의 도입부에서 기재된 부식과 같은 다른 전기화학적 처리 방식용으로 본 발명에 따른 전기 공급 장치를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 전기공급장치는 특히 아연도금 또는 에칭 시스템의 전

기화학적 처리장치에서 처리하여야 할 물질에 매우 바람직하게 적용가능하다. 그러

나, 본 발명에 따른 전기공급장치는 본 출원의 우선범위에 한정되지 않으며 다양한

실시예의 형태로 사용될 수 있음은 물론이다.

Claims (22)

1. 전기화학적 처리장치에서 처리해야 할 피처리 물질(1)을 위한 전기 공급 장치로서, 적어도 부분적으로 블랭크 도전물질로 이루어진 적어도 하나의 전기 공급부(2,3;14), 및 상기 적어도 하나의 전기 공급부(2,3;14)의 일단부에 제공되는 피처리 물질(1)과 전기 접촉하기 위한 접촉 수단(12;14)을 구비한 전기 공급 장치에 있어서,

   상기 전기 공급 장치는 상기 접촉 수단(12;14)에서 시작하는 특정 길이에 걸쳐 상기 적어도 하나의 전기 공급부(2,3;14)를 에워싸서 상기 전기 공급부(2,3;14)가 상기 피처리 물질(1)의 전기화학적 처리공정 중에 액체속에 상기 특정 길이까지 액침될 때 상기 도전 물질의 비어있는 블랭크 부분 표면에 0.04mm 이상의 금속 증착층이 형성되지 않도록 하는 적어도 하나의 제거가능한 전기 절연 외피(7,8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외피를 상기 적어도 하나의 전기 공급부(2,3;14)에 체결하기 위한 체결 수단(9,10)이 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외피(7,8)는 0.2 내지 5mm의 벽 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 전기 공급부(2,3)로부터 상기 외피(7,8) 까지의 거리는 0.1 내지 4 mm인 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외피(7,8)는 사출성형, 제조 몰드의 딥 드로잉, 자동 몰드 절단 또는 선택 레이저 소결에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외피(7,8)는 플라스틱 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외피(7,8)는 적어도 두 개의 부분(7,8)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 두 부분(7,8) 사이에는 밀봉부에 의해 연결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 적어도 두 부분(7,8) 사이에는 상기 적어도 두 부분의 상호 결합부에 의해 연결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외피(7,8)는 적어도 하나의 전기 공급부(2,3;14)의 기계적 응력부를 에워싸고 있는 한편, 상기 적어도 하나의 전기 공급부(2,3;14)의 기계적 비응력부는 절연 피복부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 공급부(2,3)는 L형상으로 설계되는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 외피(7,8)와 피처리 물질(1)사이에 형성된 중간공간을 밀봉 폐쇄하기 위해 상기 접촉 수단(12)에 의해 접촉이 이루어지는 밀봉부(20)는 상기 접촉수단(12)이 상기 적어도 하나의 전기 공급부에 연결되는 부분에서 상기 적어도 하나의 외피(7,8)에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 공급부(2,3)는 제 1 접촉수단(12)을 구비한 제 1 전기 공급부(2) 및 제 2 접촉수단(12)을 구비한 제 2 전기 공급부(3)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 전기 공급부는 서로에 대해 이동가능하고 상기 피처리 물질(1)은 상기 제 1 및 제 2 접촉수단(12)사이에서 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 제 1 전기 공급부(2) 및 제 2 전기 공급부(3)는 스프링 기구(4,5,6,11)에 의해 서로에 대해 이동가능한 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 공급부(2,3;14)는 티타늄, 스테인레스 스틸 또는 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 공급 장치.
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