KR101563229B1 - 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치 - Google Patents

인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)의 습식 에칭 공정에서 기판 위에 고여 수막을 형성하는 퍼들링(Puddling) 현상을 고압의 진공으로 흡입하여 제거하는 흡입 롤러 장치에 관한 것으로, 일정량의 에칭액이 담긴 저장탱크; 외주연에 복수의 통공이 관통 형성되고 복수의 상부 이송롤러와 하부 이송롤러 사이에서 이송되는 인쇄회로기판 표면에 접촉되어 회전하는 휠과, 상기 휠 내부에 양단부가 베어링으로 지지되고 하단부에 복수의 흡입공이 형성된 흡입바가 일체 결합된 흡입 롤러; 동력발생부재에서 발생된 회전력을 상기 흡입 롤러의 휠에 전달하는 동력전달부재; 상기 저장탱크로부터 에칭액을 이송펌프로 가압하여 분사노즐로 송수하는 이송관; 상기 저장탱크로부터 에칭액을 순환펌프로 가압하여 순환 송수하는 순환관; 상기 순환관에 결합되어 순환펌프의 가압력으로 진공을 형성하는 벤투리관이 포함된 이젝터, 및 상기 이젝터에 연결되어 진공압을 형성하여 흡입 롤러로부터 흡입된 에칭액을 송수하는 흡입관을 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 인쇄회로기판 표면과 접촉되고 상부 이송롤러와 하부 이송롤러와 함께 회전하는 흡입 롤러의 휠과 흡입바 사이에 형성되는 모세관 현상으로 진공손실을 최소화하고, 고압의 진공을 형성하는 부스터의 적용으로 인쇄회로기판 표면에 형성되는 퍼들링 현상을 균일하게 제거하여 균일도를 개선할 수 있으며, 인쇄회로기판의 흡입바에 걸림 문제를 해소하여 인라인화된 인쇄회로기판 제조 장비에서 기판 손실 및 가동률 저하 등의 문제를 보완하고 흡입 롤러 장치의 설치에 따른 공간 확보가 용이함과 더불어 에칭액 흐름의 방해에 따른 품질저하의 원인도 제거한 것이다.

Description

인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치{Extraction Roller Apparatus for Removing Puddling on Board in Wet Etching Process of Printed Circuit Board}
본 발명은 인쇄회로기판(PCB)의 습식 에칭 공정에서 기판 위에 잔류하는 수막을 제거하는 흡입 롤러 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위에 고여 수막을 형성하는 퍼들링(Puddling) 현상을 고압의 진공으로 흡입하여 제거하는 흡입 롤러 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인쇄회로기판(PCB)의 제조를 위하여 많은 단위 공정을 거쳐야 한다. 특히 인쇄회로기판의 제조 공정의 하나로 습식 에칭 공정에서 인쇄회로기판의 균일도(Uniformity)를 방해하는 가장 큰 요소는 기판 표면에 발생하는 퍼들링(Puddling) 현상이다. 퍼들링은 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 에칭액 등이 기판 표면 중앙부에 수막을 형성하게 되어 에칭 속도 및 생성되는 회로의 단면형상에 차이를 일으켜 미세회로 생성의 방해요인으로 작용한다.
따라서 인쇄회로기판 표면에 형성된 퍼들링을 제거하기 위하여 이젝터(Ejector)를 이용하여 수막을 흡입하는 장치가 적용되었다.
종래기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0853387호의 기판 제조 공정상의 공정액 흡입장치는 다단계의 과정을 거쳐 기판(PCB)을 제조하는 공정상 사용된 공정액을 흡입하여 제거하기 위한 장치에 있어서, 상기 각 과정상에 사용되는 공정액이 저장된 저장 탱크와, 상기 저장 탱크내의 공정액을 일측에 연결된 이송펌프에 의해 상기 기판이 위치된 곳으로 분사/유입 시키는 이송관과, 일단부가 상기 저장 탱크의 일측과 연통되고, 타단부가 상기 저장 탱크의 타측과 연통되며, 일측에 연결된 순환펌프에 의해 상기 저장 탱크 내의 공정액을 순환시키는 순환관과, 상기 순환관의 일부분으로, 병목부가 형성된 벤츄리관이 구비되어 상기 벤츄리관을 통과하는 공정액의 유속에 따른 압력차에 의해 흡입력을 발생시키는 흡입부와, 상기 흡입부의 벤츄리관 병목부에 일단부가 연통되고, 타단부에 다수개의 흡입공이 형성된 흡입기가 연결되며, 상기 흡입기는 상기 기판과 근접하게 위치되도록 형성된 흡입관으로 구성되어, 상기 벤츄리관에서 발생된 흡입력에 의해 흡입기는 기판에 사용된 공정액을 흡입하도록 이루어지는 것이 개시되어 있다. 특히 상기 흡입기는 하부에 다수개의 흡입공과, 상부에 다수개의 통공이 형성된 관 형상의 석션바와, 하부에 상기 석션바가 결합될 수 있는 크기의 고정홈과, 상부에 상기 고정홈까지 관통되고 흡입관이 연결되는 관통공이 형성된 흡입바와, 상기 흡입공이 형성된 석션바 부분이 하부로 돌출되도록, 상기 석션바와 흡입바가 고정되는 흡입기 바디와, 상기 흡입기 바디의 일측으로 상기 석션바가 기판의 일면과 간격을 가지고 위치될 수 있도록 형성된 지지롤을 포함하여 구성되는 것이다.
종래기술에 따르면, 수평 이동되는 컨베이어 위에 고정 설치된 흡입바는 컨베이어에서 이송되는 인쇄회로기판과 최소 4~5mm 간격을 유지하고 있어 흡입바의 진공 손실이 많고 진공도의 차이가 발생하여 불균일하게 흡입하는 문제가 발생한다.
더욱이 컨베이어에서 이송되는 인쇄회로기판이 흡입기의 휠 사이에 고정된 흡입바에 걸림 등의 간섭을 일으켜 인라인(Inline), 예컨대, 대략 20~30m 이내로 설치된 인쇄회로기판 제조 장비에서 기판의 손실과 가동률 저하 등의 문제를 일으킨다. 또한, 흡입바 전후에 걸림방지용 휠이 설치되어 있어 흡입기의 공간 확보 문제와 더불어 공정액의 흐름 방해로 품질저하의 원인이 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0853387호(2008.08.21.)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 컨베이어에서 이송하는 인쇄회로기판의 표면에 접촉하여 회전하는 흡입롤러를 설치하여 인쇄회로기판 표면에 형성된 퍼들링을 제거하기 위한 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 흡입롤러가 인쇄회로기판 표면과 접촉 및 이송기능을 병행하면서 퍼들링을 흡입하여 진공손실을 최소화함과 더불어 인쇄회로기판과의 간섭을 없애기 위한 것이 다른 목적이다.
또한, 본 발명은 이젝터와 연결된 순환관에 부스터를 설치하여 흡입롤러를 통한 진공도 향상시키기 위한 것이 또 다른 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치에 있어서, 일정량의 에칭액이 담긴 저장탱크; 외주연에 복수의 통공이 관통 형성되고 복수의 상부 이송롤러와 하부 이송롤러 사이에서 이송되는 인쇄회로기판 표면에 접촉되어 회전하는 휠과, 상기 휠 내부에 양단부가 베어링으로 지지되고 하단부에 복수의 흡입공이 형성된 흡입바가 일체 결합된 흡입 롤러; 동력발생부재에서 발생된 회전력을 상기 흡입 롤러의 휠에 전달하는 동력전달부재; 상기 저장탱크로부터 에칭액을 이송펌프로 가압하여 분사노즐로 송수하는 이송관; 상기 저장탱크로부터 에칭액을 순환펌프로 가압하여 순환 송수하는 순환관; 상기 순환관에 결합되어 순환펌프의 가압력으로 진공을 형성하는 벤투리관이 포함된 이젝터, 및 상기 이젝터에 연결되어 진공압을 형성하여 흡입 롤러로부터 흡입된 에칭액을 송수하는 흡입관을 포함하여 이루어진 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치를 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 동력전달부재는 구동축에 결합된 구동기어에 제1롤러가이드에 축 지지된 제1기어축 일측에 결합된 헬리컬기어가 치합되고, 제1기어축 타측에 결합된 구동스퍼기어가 제1롤러가이드에 축 지지된 제2기어축 일측에 결합된 종동스퍼기어와 치합되며, 제2기어축에 휠 일측이 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 흡입바 일측에 제2롤러가이드로 축 지지된 연결관 일측이 결합되고, 연결관 타측에 흡입관이 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 순환펌프와 이젝터 사이의 순환관에 부스터가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 저장탱크에 연결된 이송관과 순환관에 필터가 각각 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 휠은 인쇄회로기판의 진행방향에 대하여 순방향 또는 역방향으로 회전될 수 있다.
본 발명에 따르면, 인쇄회로기판 표면과 접촉되고 상부 이송롤러와 하부 이송롤러와 함께 회전하는 흡입 롤러의 휠과 흡입바 사이의 간격에서 형성되는 모세관 현상으로 흡입바가 기판에 접촉하는 것과 동일한 효과를 구현하여 진공손실을 최소화하고 균일하게 흡입할 수 있는 조건을 제공하고, 순환관에 부스터를 설치하여 동일 진공용 펌프와 대비하여 고진공도를 형성함으로써 인쇄회로기판 표면에 형성되는 더 많은 퍼들링 현상을 제거할 수 있어 인쇄회로기판의 균일도 개선으로 미세회로 생성이 가능하며, 또한, 컨베이어에서 이송되는 인쇄회로기판이 흡입기의 휠 사이에 고정된 흡입바에 걸림 문제를 해소하여 인라인(Inline)화된 인쇄회로기판 장비에 기판 손실 및 가동율 저하 등의 문제를 보완하고 흡입바 전후 휠이 차지하는 공간 문제 및 에칭액의 흐름 방해에 따른 품질저하의 원인도 제거한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치에서 휠과 흡입바를 나타낸 단면도이다.
이하 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에서, 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 인쇄회로기판(1)은 복수의 상부 이송롤러(2)와 하부 이송롤러(3)의 회전에 의하여 이송된다. 상부 이송롤러(2) 위에는 일정 간격으로 복수의 상부 분사노즐(14)이 아래를 향하여 설치된다. 상부 분사노즐(14)은 에칭액을 저장하는 저장탱크(10)와 연결된 제2이송관(12)과 연결된다. 제2이송관(12)에는 제2이송펌프(P2)가 설치되어 저장탱크(10)의 에칭액을 가압 펌핑하여 상부 분사노즐(14)로 송수한다. 그리고 제2이송관(12)에는 에칭액의 송수여부와 송수량을 제어할 수 있는 제1개폐밸브(18)가 설치된다.
또한, 하부 이송롤러(3) 아래에는 일정 간격으로 복수의 분사노즐(15)이 위를 향하여 설치된다. 하부 분사노즐(15)은 에칭액을 저장하는 저장탱크(10)와 연결된 제1이송관(11)과 연결된다. 제1이송관(11)에는 제1이송펌프(P1)가 설치되어 저장탱크(10)의 에칭액을 가압 펌핑하여 하부 분사노즐(15)로 송수한다. 그리고 제1이송관(11)에는 에칭액의 송수여부와 송수량을 제어할 수 있는 제2개폐밸브(19)가 설치된다.
저장탱크(10)에는 에칭액을 순환시키는 순환관(13)이 설치된다. 순환관(13)에는 에칭액을 가압 펌핑하여 순환시키는 순환펌프(P3)가 설치된다. 그리고 순환관(13)에는 순환펌프(P3)의 가압력으로 진공을 형성하는 벤투리관(21)이 포함된 이젝터(20)가 설치된다. 더욱이 순환펌프(P3)와 이젝터(20) 사이의 순환관(13)에는 부스터(25)가 설치된다. 부스터(25)는 순환관(13) 내부 압력을 승압시켜 유속을 높임으로써 비중이 높은 에칭액, 예를 들어, 비중 1.4 이상의 에칭액을 이젝터(20)의 오리피스를 통과시켜 원하는 진공도를 얻을 수 있도록 하는 고압의 진공도를 생성할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 저장탱크(10)로 연결된 제1이송관(11), 제2이송관(12) 및 순환관(13) 입구에는 각각 필터(16)가 결합되어 이물질의 배출을 방지한다.
이젝터(20)의 벤투리관(21)에 흡입관(17)이 연결되고, 흡입관(17)은 흡입 롤러(30)에 연결된다. 흡입 롤러(30)는 순환관(13)을 통해 순환되는 에칭액이 벤투리관(21)을 거치면서 발생되는 진공압으로 인쇄회로기판(1) 표면에 형성되는 수막을 흡입하여 퍼들링을 제거하는 것이다.
도 2 및 도 3에서, 흡입 롤러(30)는 원통 형상의 휠(31) 내부에 원통 형상의 흡입바(35)가 삽입된 구조이다. 휠(31)은 외주연에 복수의 관통공(32)이 관통 형성되고 복수의 상부 이송롤러(2)와 하부 이송롤러(3) 사이에서 이송되는 인쇄회로기판(1) 표면에 접촉되어 회전하는 것이다. 관통공(32)은 휠(31) 외주연에 일정 직경으로 일정 간격 및 주기로 형성되는 것이 좋지만, 에칭액의 흡입효율을 위하여 다양한 직경과 간격으로 형성될 수 있다. 흡입바(35)는 휠(31) 내부에 양단부가 슬립부싱(Slip Bushing) 기능을 도모하는 베어링(37)으로 지지되고 하단부에 복수의 흡입공(36)이 형성되어 있다. 흡입바(35)는 회전하는 휠(31)과의 베어링(37)으로 고정 결합된다. 흡입공(36)은 흡입바(35) 하단부에 일정 직경으로 일정 간격 및 주기로 형성되는 것이 좋지만, 에칭액의 흡입효율을 위하여 다양한 직경과 간격으로 형성될 수 있다.
동력전달부재는 모터 등의 동력발생부재에서 발생된 회전력을 흡입 롤러(30)의 휠(31)에 전달하여 휠(31)이 일정 방향 및 주기로 회전하도록 하는 것이다. 휠(31)은 인쇄회로기판(1)의 진행방향에 대하여 순방향 또는 역방향으로 회전될 수 있다.
동력전달부재는 브래킷(40)에 축 지지된 동력발생부재의 구동축(42)에 결합된 구동기어(43)에 제1롤러가이드(41)에 축 지지된 제1기어축(44) 일측에 결합된 헬리컬기어(45)가 치합된다. 그리고 제1기어축(44) 타측에는 구동스퍼기어(46)가 결합되어 제1롤러가이드(41)에 축 지지된 제2기어축(47) 일측에 결합된 종동스퍼기어(48)와 치합된다. 또한, 제2기어축(47)에는 휠(31) 일측이 결합된다. 더욱이 휠(31) 내측에 베어링(37)으로 결합된 흡입바(35) 일측에는 제2롤러가이드(49)로 축 지지된 연결관(50) 일측이 결합되고, 연결관(50) 타측에는 흡입관(17)이 연결된다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 습식 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 장치의 작용을 설명한다.
먼저, 복수의 상부 이송롤러(2)와 하부 이송롤러(3) 사이에 인쇄회로기판(1)이 이송되는 동안 제1이송관(11)과 제2이송관(12)을 통해 각각 제1이송펌프(P1)와 제2이송펌프(P2)에서 가압 펌핑된 에칭액이 저장탱크(10)로부터 상부 분사노즐(14)과 하부 분사노즐(15)을 통해 분사되어 인쇄회로기판(1)의 해당하는 습식 공정이 이루어진다. 이때, 인쇄회로기판(1)에 분사된 에칭액은 인쇄회로기판(1) 표면에 수막이 형성되는 퍼들링 현상이 발생한다. 따라서 인쇄회로기판(1) 표면에 형성된 수막을 제거해야 한다.
인쇄회로기판(1) 표면에 형성되는 수막을 제거하기 위하여 순환펌프(P3)를 기동시켜 저장탱크(10)의 에칭액이 순환관(13)을 통해 가압 펌핑되어 이젝터(20)의 벤투리관(21)에 진공이 형성된다. 이를 다시 부스터(25)에서 고압의 진공이 형성되도록 한다. 벤투리관(21)에 연결된 흡입관(17)에는 고압의 진공이 형성되고 이 진공압은 흡입관(17)을 거쳐 흡입바(35)에 전달된다.
한편, 인쇄회로기판(1)은 회전하는 휠(31)과 접촉되면서 이송되는 동안 인쇄회로기판(1)의 표면에 형성된 수막이 휠(31)의 관통공(32)에 흡입된다. 이때, 흡입바(35)는 인쇄회로기판(1)과 일정 간격, 예컨대, 대략 0.5mm 내외로 이격되어 있지만 휠(31)과 흡입바(35) 사이의 모세관 현상에 의하여 갭(Gap)이 없는 효과가 발휘된다. 따라서 흡입바(35)는 흡입관(17)을 통해 형성된 고진공압으로 관통공(32)을 통해 흡입된 에칭액을 흡입공(36)을 통해 흡입하게 되어 진공압의 유실이 거의 발생되지 않는다. 흡입바(35)의 흡입공(36)을 통해 흡입된 에칭액은 흡입관(17)을 통해 이젝터(20)를 거쳐 순환관(13)으로 흡입되어 저장탱크(10)로 빨려 들어가게 된다.
또한, 동력전달부재에서 전달된 동력으로 휠(31)이 회전하므로 이송되는 인쇄회로기판(1)과의 간섭은 발생되지 않는다.
이로부터 본 발명의 인쇄회로기판의 습식 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 장치는 고진공도 및 균일 흡입구조로 인쇄회로기판의 균일도 개선과 설치공간의 확보가 용이하고 인쇄회로기판의 습식 공정에서 인쇄회로기판의 불량률이나 망실을 최소화한 장점이 있다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1: 인쇄회로기판(PCB) 2, 3: 이송롤러 10: 저장탱크 11, 12: 이송관 13: 순환관 14, 15: 분사노즐 16: 필터 17: 흡입관 18, 19: 개폐밸브 20: 이젝터 21: 벤투리관 25: 부스터 30: 흡입 롤러 31: 휠 32: 관통공 35: 흡입바 36: 흡입공 37: 베어링 40: 브래킷 41, 49: 롤러가이드 42: 구동축 43: 구동기어 44, 47: 기어축 45: 헬리컬기어 46: 구동스퍼기어 48: 종동스퍼기어 50: 연결관 P1, P2: 이송펌프 P3: 순환펌프

Claims (6)

  1. 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치에 있어서,
    일정량의 에칭액이 담긴 저장탱크;
    외주연에 복수의 통공이 관통 형성되고 복수의 상부 이송롤러와 하부 이송롤러 사이에서 이송되는 인쇄회로기판 표면에 접촉되어 회전하는 휠과, 상기 휠 내부에 양단부가 베어링으로 지지되고 하단부에 복수의 흡입공이 형성된 흡입바가 일체 결합된 흡입 롤러;
    동력발생부재에서 발생된 회전력을 상기 흡입 롤러의 휠에 전달하는 동력전달부재;
    상기 저장탱크로부터 에칭액을 이송펌프로 가압하여 분사노즐로 송수하는 이송관;
    상기 저장탱크로부터 에칭액을 순환펌프로 가압하여 순환 송수하는 순환관;
    상기 순환관에 결합되어 순환펌프의 가압력으로 진공을 형성하는 벤투리관이 포함된 이젝터;
    상기 순환펌프와 이젝터 사이의 순환관에 설치된 부스터, 및
    상기 이젝터에 연결되어 진공압을 형성하여 흡입 롤러로부터 흡입된 에칭액을 송수하는 흡입관을 포함하여 이루어진 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 동력전달부재는 구동축에 결합된 구동기어에 제1롤러가이드에 축 지지된 제1기어축 일측에 결합된 헬리컬기어가 치합되고, 제1기어축 타측에 결합된 구동스퍼기어가 제1롤러가이드에 축 지지된 제2기어축 일측에 결합된 종동스퍼기어와 치합되며, 제2기어축에 휠 일측이 결합된 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 흡입바 일측에 제2롤러가이드로 축 지지된 연결관 일측이 결합되고, 연결관 타측에 흡입관이 연결된 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 저장탱크에 연결된 이송관과 순환관에 필터가 각각 설치된 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 휠은 인쇄회로기판의 진행방향에 대하여 순방향 또는 역방향으로 회전되는 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치.
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