KR101664540B1 - 전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부분적으로 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극을 사용하여 피도금 대상의 표면과 상기 전극의 접촉 면적을 최소화시킬 수 있다. 이를 통해 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역에 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉되어 코팅됨으로써 생성되는 다중 코어부를 가지는 금속 복합체의 생성을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 갈바닉 부식이 발생하기 전에 피도금 대상의 표면을 이종의 금속으로 코팅할 수 있으므로, 생성된 코어-쉘 구조의 금속 복합체의 신뢰성, 품질 및 안정성 등을 향상시킬 수 있다. 게다가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피도금 대상에 특정되지 않고, 상기 피도금 대상의 표면에 다양한 종류의 이종의 금속을 코팅할 수 있다.

Description

전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치{Electrolytic plating electrode and plating apparatus comprising thereof}

본 발명은 전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치에 관한 것이다.

본 발명은 전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치에 관한 것으로, 상기 전극 및 이를 포함하는 장치는 금속 분말의 표면을 이종의 금속으로 코팅하여 최종적으로 코어-쉘(core-shell) 구조를 가지는 금속 복합체를 합성하기 위해 사용된다.

상기의 코어-쉘 구조를 가지는 금속 복합체 또는 상기 금속 복합체로 형성된 금속 분말 소재는 전자 패키징, 태양 전지 또는 모바일 전자 기기 등에 쓰이는 전도성 페이스트 뿐만 아니라, 전자 기기로부터 발생되는 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐용 페이스트와 같이 다양한 분야에 적용될 수 있다.

현재 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 금속 복합체의 가격 경쟁력 뿐만 아니라 금속 복합체의 신뢰성, 품질 및 안정성 등을 향상시키기 위한 기술 개발의 지속적인 요구가 이어져 오고 있다.

일반적으로 코어-쉘 구조를 가지는 금속 복합체를 합성하는 방법으로는 무전해 도금(electroless plating) 또는 갈바닉 치환 반응(galvanic displacement reaction) 등이 있다.

무전해 도금이란 치환 도금, 접촉 도금, 비촉매 화학도금 또는 촉매 화학도금을 의미하는 용어지만, 통상적으로 전기에너지를 공급받지 않고, 금속염 수용액 중의 금속 이온을 환원제의 환원력에 의해 자기 촉매적으로 환원시켜 피도금 대상의 표면 상에 금속을 석출시키는 촉매 화학도금을 의미한다. 상기 무전해 도금에 의한 코어-쉘 복합체의 제조는 이종의 금속이 각각 코어부와 쉘부를 형성하기 위해 반응 조건을 까다롭게 설정해야 된다는 문제가 있으며, 다양한 환원제 및 착염제 등을 사용해야 되기 때문에 폐수 처리 및 비용적인 문제가 있다.

갈바닉 치환 반응은 두 금속 사이의 전위차에 의해 발생되는 자발적 반응으로, 도금하려는 금속과 용액 중에 이온 상태로 존재하는 이종의 금속 사이의 전위차가 발생하는 경우, 이러한 전위차에 의해 도금하려는 금속은 이온 상태로 용액 중에 용해되고, 용액 중에 이온 상태로 존재하는 이종의 금속은 도금하려는 금속의 표면에서 환원됨으로써 코팅되는 반응이다.

상기 무전해 도금과 갈바닉 치환 반응은 동일한 조건 하에서 동시에 일어날 수 있는 서로 경쟁적인 반응이다. 따라서, 금속 분말의 코팅층에 해당하는 쉘부의 두께를 두껍게 가져가거나, 반응 scale 내에서 적당한 반응 조건을 찾지 못할 경우, 복합체 내부에 공극(pore)이 발생할 가능성이 상당히 높다는 단점이 존재한다(도 1). 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 공극이 존재하는 코어-쉘 구조를 가지는 복합체가 전자 재료로서 사용될 경우, 블리스터(blister), 전도도 저하 및 용제 흡수 등과 같은 불량을 초래할 수 있다.

상기와 같은 무전해 도금 및 갈바닉 치환 반응의 문제점을 해결하기 위하여 전해 도금이 제안되고 있으나, 통상적인 전해 도금 장치를 사용할 경우, 복수의 금속 분말이 개별적으로 코팅되는 것이 아니라 복수의 금속 분말이 높은 확률로 동시에 코팅됨으로써 응집되게 된다.

이렇게 응집된 복합체는 하나의 코어부를 가지는 대신 마치 땅콩 열매처럼 2개 이상의 다중 코어부를 가지게 되는데, 응집된 복합체 내부에 공극이 형성될 가능성이 높으며, 이에 따른 블리스터, 전도도 저하 및 용제 흡수 등과 같은 불량을 수반할 수 있다.

종래 기술로는 한국공개특허공보 제1998-079372호 및 한국공개특허공보 제2004-0072704호가 있으나, 상기 문헌들에서는 일반적은 도금 처리 방법 및 이를 이용한 도금 처리 장치만을 개시하고 있을 뿐 상기와 같은 기술적 이슈를 해결하기 위한 획기적인 방안을 소개하고 있지 않다.

오랜 기간 동안 본 발명자들은 종래 알려진 다양한 방법을 통해 생성된 코어-쉘 구조의 금속 복합체의 신뢰성, 품질 및 안정성 등을 향상시키기 위한 도금 방법 및 도금용 전극 개발에 매진하였으며, 그 결과 코어-쉘 구조의 금속 복합체의 신뢰성, 품질 및 안정성 등을 향상시킬 수 있는 도금 방법과 상기 도금 방법에 사용될 수 있는 도금용 전극을 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 코어-쉘 구조의 금속 복합체의 신뢰성, 품질 및 안정성 등을 향상시킬 수 있는 도금 방법에 사용되기 위한 도금용 전극을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코어-쉘 구조의 금속 복합체의 신뢰성, 품질 및 안정성 등을 향상시킬 수 있는 도금용 전극을 포함하는 도금 장치를 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위해,

본 발명의 일 측면에 따르면, 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 형성된 비전도성 패턴을 포함하며, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면과 피도금 대상이 접촉하여 상기 피도금 대상의 표면 도금을 수행하는 전해 도금용 전극이 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면으로 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉하지 않을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면의 망목 크기는 상기 피도금 대상의 직경의 0.5 ~ 2 배일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전도성 물질은 전기 전도성 금속일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전기 전도성 금속은 Ag, Au, Al, Ni, Cu 및 Pt로부터 선택되는 적어도 하나인 전해 도금용 전극.

일 실시예에 있어서, 상기 전도성 물질은 시트, 와이어, 디스크, 로드(rod) 및 포일(foil)로부터 선택되는 적어도 하나의 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴은 메쉬, 줄무늬, 나선형 및 구형 중 선택되는 적어도 하나의 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴은 양각 패턴일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴은 비전도성 금속 산화물, 메틸펜텐폴리머, 폴리아마이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소필렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리스타이렌, 폴리설폰, 폴리바이닐클로라이드 및 폴리바이닐인덴클로라이드로부터 선택되는 적어도 하나의 물질에 의한 코팅으로 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전도성 물질의 표면 상에, 상기 비전도성 패턴이 형성된 비전도성 영역의 총 면적과 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역의 총 면적의 비율이 20 : 80 내지 95 : 5일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 표면 상에 음각 영역이 구비된 상기 전도성 물질의 음각 영역으로 비전도성 물질이 충진되어 비전도성 패턴이 형성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 피도금 대상은 금속 분말일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 반응조; 상기 반응조 내에 배치된 상기 전해 도금용 전극; 및 상기 전해 도금용 전극에 전압을 인가하는 전원 공급부;를 포함하는 전해 도금 장치가 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 반응조는 교반부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 반응조는 원통형 배럴이며, 상기 전해 도금용 전극은 상기 원통형 배럴의 반응조의 내주면 둘레를 따라 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부분적으로 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극을 사용하여 피도금 대상의 표면과 상기 전극의 접촉 면적을 최소화시킬 수 있다. 이를 통해 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역에 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉되어 코팅됨으로써 생성되는 다중 코어부를 가지는 금속 복합체의 생성을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 갈바닉 부식이 발생하기 전에 피도금 대상의 표면을 이종의 금속으로 코팅할 수 있으므로, 생성된 코어-쉘 구조의 금속 복합체의 신뢰성, 품질 및 안정성 등을 향상시킬 수 있다.

게다가, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피도금 대상에 특정되지 않고, 상기 피도금 대상의 표면에 다양한 종류의 이종의 금속을 코팅할 수 있다.

도 1은 무전해 도금 또는 갈바닉 치환 반응으로 제조된 코어-쉘 구조의 금속 복합체 내부에 공극이 형성되는 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 무전해 도금 또는 갈바닉 치환 반응으로 제조된 코어-쉘 구조의 금속 복합체의 SEM 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 도금용 전극의 단면도를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 도금 장치를 나타낸 것이다.

본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 도금용 전극 및 이를 포함하는 전해 도금 장치를 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기에 설명하는 바에 따라 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 형성된 비전도성 패턴을 포함하며, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면과 피도금 대상이 접촉하여 상기 피도금 대상의 표면 도금을 수행하는 전해 도금용 전극이 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면으로 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉하지 않을 수 있다. 피도금 대상은 전도성 영역과 직접적으로 접촉함으로써 표면에 도금액 중에 포함된 이종 금속의 이온이 환원되어 쉘(shell)부인 코팅층을 형성하게 된다.

이 때, 상기 전도성 물질의 표면에는 비전도성 패턴이 부분적으로 형성되어 있어, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은, 즉 상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 전도성 물질의 표면은 일종의 망목(mesh 또는 opening)의 형태로 노출될 수 있다. 또한, 상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 상기 전도성 물질의 망목(mesh 또는 opening) 형태의 표면은 항상 음각으로 형성될 필요는 없다.

본원 전체에 걸쳐 설명되는 바와 같이, 망목(mesh 또는 opening)은 상기 전도성 물질의 표면 상에 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 영역; 또는 상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 영역; 또는 상기 비전도성 패턴 사이로 노출된 상기 전도성 물질의 표면; 또는 전도성 영역;등 다양하게 표현될 수 있으나, 모두 동일한 의미로서 사용될 것이다. 이는 첨부된 도면을 통해 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 전도성 물질의 망목(mesh 또는 opening) 형태로 노출된 표면과 피도금 대상이 접촉함으로써 상기 피도금 대상의 표면에 코팅층이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 망목(mesh 또는 opening) 형태로 노출된 전도성 물질의 표면으로 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉하는 것이 아니라 각각의 피도금 대상이 개별적으로 접촉하도록 상기 망목(mesh 또는 opening)의 크기가 제한된다.

즉, 복수의 피도금 대상이 동시에 전도성 영역과 접촉할 경우, 이는 복수의 피도금 대상이 동시에 코팅됨에 따른 복합체의 응집을 유발하게 되며, 결국 다중 코어부를 가지는 금속 복합체가 생성될 수 있다. 이러한 다중 코어부를 가지는 금속 복합체는 그 구조 및 형상이 불규칙적일 수 밖에 없으므로, 균일한 물성을 가지는 금속 복합체를 얻을 수 없으며, 이에 따라 금속 복합체의 우수한 신뢰성, 품질 및 안정성을 확보할 수 없다.

따라서, 본 발명은 부분적으로 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극을 사용하여 피도금 대상의 표면과 상기 전도성 물질로 이루어진 전극의 접촉 면적을 최소화시키는 것을 그 목적으로 하며, 이는 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면으로 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉하지 않도록 하기 위해 비전도성 패턴의 크기를 조절함으로써 달성될 수 있다.

결국, 상기 비전도성 패턴의 크기는 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면인 전도성 영역의 바람직한 크기를 결정하기 위해 조절될 수 있다. 이를 통해, 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역으로 하나의 피도금 대상이 접촉하여 코팅되도록 유도할 수 있는 바, 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉되어 코팅됨으로써 생성되는 다중 코어부를 가지는 금속 복합체의 생성을 억제할 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 전도성 물질의 표면에는 비전도성 패턴이 부분적으로 형성되어 있어, 상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 전도성 물질의 표면은 일종의 망목(mesh 또는 opening)의 형태로 노출될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면의 망목(mesh 또는 opening) 크기는 상기 피도금 대상의 직경의 0.5 ~ 2 배일 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 코어-쉘 복합체를 형성하기 위해 사용되는 피도금 대상(코어부)의 크기는 바람직하게는 마이크로 단위이나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면인 전도성 영역, 즉 망목 크기(mesh size 또는 opening size) 역시 바람직하게는 마이크로 단위이나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 사용되는 피도금 대상의 직경의 0.5 ~ 2 배, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 배일 수 있다.

즉, 코어-쉘 복합체를 형성하기 위해 사용되는 피도금 대상의 크기에 따라 비전도성 패턴의 크기 및/또는 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면인 전도성 영역의 망목(mesh 또는 opening) 크기가 달라질 수 있으나, 그 크기는 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역으로 하나의 피도금 대상만이 접촉하여 코팅되도록 유도할 수 있는 정도인 것이 바람직하다.

일 실시예에 있어서, 상기 전도성 물질은 전기 전도성 금속, 예를 들어, Ag, Au, Al, Ni, Cu 및 Pt로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 시트, 와이어, 디스크, 로드(rod) 및 포일(foil)로부터 선택되는 적어도 하나의 형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

따라서, 상기 전도성 물질의 종류 및 형상은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 도금용 전극의 사용 용도 및 조건에 따라 자유로이 조절 및 변경이 가능하므로, 피도금 대상에 특정되지 않고, 상기 피도금 대상의 표면에 다양한 종류의 이종의 금속을 코팅할 수 있다는 장점이 있다.

여기서, 상기 피도금 대상 역시 물질의 종류 및 형상은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 도금용 전극의 사용 용도 및 조건에 따라 자유로이 조절 및 변경이 가능하다. 특히, 피도금 대상의 형상은 분말, 시트, 와이어, 디스크, 로드 및 포일로부터 비제한적으로 선택될 수 있으나, 바람직하게는 구형의 분말 형태일 수 있다.

일반적으로 전해 도금용 전극은 전해 도금 장치의 반응조 내에 배치되며, 전원 공급부에 의해 일정한 크기를 갖는 전압을 상기 전극에 인가하게 되며, 전압이 인가됨에 따라 상기 전극에 일정한 전류를 흐르게 된다.

다만, 본 발명은 상기 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴, 즉 절연 패턴이 형성되는 것을 특징으로 함으로써 상기 전원 공급부에 의해 일정한 크기를 갖는 전압이 상기 전도성 물질에 인가되어 흐르는 전류는 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면, 즉 전도성 영역에 접촉하는 피도금 대상에 제한적으로 제공될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 비전도성 패턴은 메쉬, 줄무늬, 나선형 및 구형 중 선택되는 적어도 하나의 형상을 가질 수 있으나, 상기 비전도성 패턴 역시 전해 도금용 전극의 사용 용도 및 조건에 따라 자유로이 조절 및 변경이 가능하다. 또한, 상기 비전도성 패턴은 비전도성 물질 및/또는 절연 물질, 예를 들어, 비전도성 금속 산화물, 메틸펜텐폴리머, 폴리아마이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소필렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리스타이렌, 폴리설폰, 폴리바이닐클로라이드 및 폴리바이닐인덴클로라이드로부터 선택되는 적어도 하나의 물질에 의한 코팅으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극을 나타낸 도 3을 참조하면, 상기 도금용 전극은 와이어 형상의 전도성 물질(301)의 표면 상에 비전도성 패턴(302)이 코팅되어 있으며, 이에 따라 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면, 즉 전도성 영역(303)은 구형으로 형성될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 도금용 전극은 와이어 형상의 전도성 물질(401)의 표면 상에 비전도성 패턴(403)이 메쉬(그물) 형태로 코팅되어 있으며, 이에 따라 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역(402)은 사각형으로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 전도성 영역은 일반적으로 도금액의 원활한 소통을 위하여 전해 도금용 전극에 구비되는 "전도성 통공" 과는 구별되는 개념으로, 상기 전도성 영역을 통해 도금액이 통과하는 것이 아니라, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면을 의미한다.

즉, 피도금 대상은 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면인 전도성 영역과 직접적으로 접촉함으로써, 상기 피도금 대상의 표면에 도금액 중에 포함된 이종 금속의 이온이 환원되어 쉘(shell)부를 형성하게 된다.

예를 들어, 상기 피도금 대상이 금속 분말인 경우, 상기 금속 분말의 표면에 도금액 중에 포함된 이종 금속의 이온이 환원되어 쉘을 형성하게 되는 바, 코어-쉘(core-shell) 구조의 복합체를 형성할 수 있다.

또한, 상기 전도성 물질의 표면 상에 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역, 보다 자세하게는 비전도성 패턴 사이로 노출된 상기 전도성 물질의 일 부분(303 또는 402)의 망목 크기(mesh size 또는 opening size)는 피도금 대상의 크기에 의해 결정되며, 하나의 망목(mesh 또는 opening)에 복수의 피도금 대상이 동시에 접촉하는 것을 방지할 수 있는 정도의 크기인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 망목 크기는 피도금 대상인 금속 분말의 직경의 0.5 ~ 2 배인 것이 바람직하다. 예를 들어, 피도금 대상인 금속 분말의 직경이 20 μm라 할 때, 상기 비전도성 패턴 사이로 노출된 상기 전도성 물질의 일 부분의 망목 크기는 10 ~ 40 μm, 바람직하게는 10 ~ 30 μm일 수 있다.

본 발명은 상기 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴, 즉 절연 패턴이 형성되는 것을 특징으로 함으로써 상기 전원 공급부에 의해 일정한 크기를 갖는 전압이 상기 전도성 물질에 인가되어 흐르는 전류는 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역에 접촉하는 피도금 대상, 바람직하게는 마이크로 단위의 금속 분말에 제한적으로 제공될 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면 상기 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴을 형성함으로써 상기 전도성 영역과 상기 마이크로 단위의 금속 분말의 접촉을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 복수의 금속 분말이 동시에 코팅되어 생성되는 다중 코어 금속 복합체의 생성을 억제할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전도성 물질의 표면 상에, 비전도성 패턴이 형성된 비전도성 영역의 총 면적과 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역의 총 면적의 비율은 20 : 80 내지 95 : 5일 수 있다.

본 발명은 상기 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴을 형성함으로써 상기 전도성 영역과 상기 마이크로 단위의 금속 분말의 접촉을 최소화하는 것을 목적으로 하나, 상기 전도성 영역의 비율이 5 % 미만인 경우, 피도금 대상의 표면 상에서의 코팅 효율이 급격히 감소되므로 코어-쉘 복합체를 제조하기에 적합하지 않다. 반면, 상기 전도성 영역의 비율이 80 %를 초과할 경우, 복수의 금속 분말이 동시에 코팅될 확률이 증가하기 때문에 전도성 물질 상에 비전도성 패턴을 부분적으로 형성한 의미가 퇴색될 수 밖에 없다.

전술한 바와 같이, 상기 전도성 물질의 표면에는 비전도성 패턴이 부분적으로 형성되어 있어, 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은, 즉 상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 전도성 물질의 표면은 일종의 망목(mesh 또는 opening)의 형태로 노출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해 도금용 전극의 단면도를 나타낸 도 5를 참조하면, 상기 전도성 물질(502)의 표면 상에 부분적으로 형성된 비전도성 패턴(501)은 양각 패턴일 수 있다. 양각의 비전도성 패턴(501)에 의해 형성된 음각 영역의 하부에는 전도성 물질이 노출되어 있으며, 상기 노출된 전도성 물질과 피도금 대상이 접촉하게 된다.

도 5에서 상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 상기 전도성 물질(502)의 노출된 표면은 평면으로 도시되어 있으나, 볼록 또는 오목한 표면으로도 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전해 도금용 전극의 단면도를 나타낸 도 6을 참조하면, 상기 전도성 물질(602)의 표면 상에 부분적으로 형성된 비전도성 패턴(601)은 양각 패턴일 수 있다. 양각의 비전도성 패턴(601)에 의해 형성된 음각 영역의 하부에는 전도성 물질이 노출되어 있으며, 상기 노출된 전도성 물질과 피도금 대상이 접촉하게 된다.

다만, 도 6에 따른 전해 도금용 전극은 도 5에 따른 전해 도금용 전극과 달리, 상기 전도성 물질(602) 자체가 표면 상에 음각 영역을 구비하고 있으며, 상기 음각 영역으로 비전도성 물질이 충진되어 형성되는 비전도성 패턴(601)은 상기 전도성 물질(602)의 양각 영역보다 높게 형성될 수 있다.

도 6에서 상기 비전도성 패턴에 의해 가리워지지 않은 상기 전도성 물질(602)의 노출된 표면은 평면 뿐만 아니라 볼록 또는 오목한 표면으로도 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전해 도금용 전극의 단면도를 나타낸 도 7을 참조하면, 표면 상에 음각 영역이 구비된 상기 전도성 물질(702)의 음각 영역으로 비전도성 물질이 충진되어 형성되는 비전도성 패턴(701)은 상기 전도성 물질의 일 부분 또는 양각 영역(703)의 높이와 동일하게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 전도성 물질의 양각 영역(703)이 외부로 노출되어 피도금 대상과 접촉하게 된다. 여기서, 상기 전도성 물질의 일 부분 또는 양각 영역(703)은 오목한 표면으로도 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전해 도금용 전극의 단면도를 나타낸 도 8을 참조하면, 표면 상에 음각 영역이 구비된 상기 전도성 물질(802)의 음각 영역으로 비전도성 물질이 충진되어 형성되는 비전도성 패턴(801)은 상기 전도성 물질의 일 부분 또는 양각 영역(803)의 높이와 동일하게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 전도성 물질의 양각 영역(803)이 외부로 노출되어 피도금 대상과 접촉하게 된다. 다만, 도 7과는 달리 상기 전도성 물질의 일 부분 또는 양각 영역(803)은 볼록한 표면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 반응조(901); 상기 반응조 내에 배치된 전해 도금용 전극(902); 및 상기 전해 도금용 전극에 전압을 인가하는 전원 공급부;를 포함하는 전해 도금 장치가 제공될 수 있다. 여기서, 상기 전해 도금용 전극(902)은 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 비전도성 패턴이 형성됨으로써 상기 전도성 물질의 일 부분(903)만을 노출시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전해 도금 장치를 나타낸 도 9를 참조하면, 상기 반응조(901)는 교반부(904)를 더 포함할 수 있다. 상기 교반부(904)는 피도금 대상 및 도금액을 혼합하기 위한 수단으로서 제공된다.

일 실시예에 있어서, 상기 반응조(901)는 원통형 배럴일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 전해 도금 장치를 구성하기에 적합한, 예를 들어, 구형 등과 같은 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전해 도금용 전극은 상기 원통형 배럴의 반응조의 내주면 둘레를 따라 배치될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 교반부(904)에 추가적으로 상기 전해 도금용 전극이 구비될 수 있다. 따라서, 상기 교반부는 피도금 대상 및 도금액을 혼합하기 위한 수단 뿐만 아니라 전해 도금용 전극으로서 제공될 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (15)

1. 전도성 물질의 표면 상에 부분적으로 형성된 비전도성 패턴을 포함하는 전해 도금용 전극으로서,
   상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면과 금속 분말이 접촉하여 상기 금속 분말의 표면 도금을 수행하여 금속 분말의 표면이 이종의 금속으로 코팅된 코어-쉘 구조의 복합체를 생성하며,
   상기 전도성 금속 물질의 노출 표면에 복수의 금속 분말이 동시에 접촉하지 않으며,
   상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 상기 전도성 물질의 노출 표면의 망목 크기는 상기 금속 분말의 직경의 0.5 ~ 2 배인, 전해 도금용 전극.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 물질은 전기 전도성 금속인 전해 도금용 전극.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 전기 전도성 금속은 Ag, Au, Al, Ni, Cu 및 Pt로부터 선택되는 적어도 하나인 전해 도금용 전극.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 물질은 시트, 와이어, 디스크, 로드(rod) 및 포일(foil)로부터 선택되는 적어도 하나의 형상을 가지는 전해 도금용 전극.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 비전도성 패턴은 메쉬, 줄무늬, 나선형 및 구형 중 선택되는 적어도 하나의 형상을 가지는 전해 도금용 전극.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 비전도성 패턴은 양각 패턴인 전해 도금용 전극.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 비전도성 패턴은 비전도성 금속 산화물, 메틸펜텐폴리머, 폴리아마이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아이소필렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리스타이렌, 폴리설폰, 폴리바이닐클로라이드 및 폴리바이닐인덴클로라이드로부터 선택되는 적어도 하나의 물질에 의한 코팅으로 형성된 전해 도금용 전극.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 물질의 표면 상에,
   상기 비전도성 패턴이 형성된 비전도성 영역의 총 면적과 상기 비전도성 패턴이 형성되지 않은 전도성 영역의 총 면적의 비율이 20 : 80 내지 95 : 5인 전해 도금용 전극.
   
9. 제1항에 있어서,
   표면 상에 음각 영역이 구비된 상기 전도성 물질의 음각 영역으로 비전도성 물질이 충진되어 비전도성 패턴이 형성된 전해 도금용 전극.
   
10. 반응조;
    상기 반응조 내에 배치된 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전해 도금용 전극; 및
    상기 전해 도금용 전극에 전압을 인가하는 전원 공급부;
    를 포함하는 전해 도금 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 반응조는 교반부를 더 포함하는 전해 도금 장치.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 반응조는 원통형 배럴이며,
    상기 전해 도금용 전극은 상기 원통형 배럴의 반응조의 내주면 둘레를 따라 배치된 전해 도금 장치.
    
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