KR101818182B1 - 초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법 - Google Patents

초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도금 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 소자와 같은 정밀부품을 사출하기 위한 금형의 내면을 균일하게 도금하여 금형의 수명 연장과 사출물의 불량률을 감소시킴과 아울러 원치않는 부분에 도금되지 않도록 할 수 있는 초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 피도금물(A)의 상부를 도금하기 위해 상기 피도금물(A)을 행거에 올려 상기 행거를 도금로에 담궈 도금하는 부분 도금 장치로서, 메인홈이 형성된 마그네틱 패널(110)과; 상기 마그네틱 패널의 메인홈에 복수개가 삽입되어 상기 피도금물(A)이 안착되도록 수평면을 형성하는 마그네틱 모듈(120)과; 상기 마그네틱 모듈(120)에 안착된 상기 피도금물(A)의 측면을 둘러싸도록 배치되어 자력에 의해 고정되는 가림용 지그(130);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법{APPARATUS FOR PARTIALLY PLATING MOLD PRECISELY AND METHOD FOR PLATING MOLD USING THIS}
본 발명은 도금 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 소자와 같은 정밀부품을 사출하기 위한 금형의 내면을 균일하게 도금하여 금형의 수명 연장과 사출물의 불량률을 감소시킴과 아울러 원치않는 부분에 도금되지 않도록 할 수 있는 초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자와 같은 경우 일정한 형상으로 제조하기 위해 도 1에서 보는 바와 같이 한쌍의 금형(1)에 서로 대응되는 성형홈(2)을 형성하여 반복적으로 찍어내게 된다. 이와 같이 반복되는 작업에 의해 한쌍의 금형(1)이 서로 맞닿은 부분이나 성형홈(2)부분에 스크래치가 생기거나 닳게 되어 정밀도를 요하는 반도체 소자(3)의 불량을 초래하였다.
따라서 이와 같은 금형의 대응되는 접촉면을 강화시키기 위해 크롬(Cr)도금을 부분적으로 실시하게 되었다. 크롬도금은 전기도금법과 무전해도금법으로 크게 분류되는데, 먼저, 전기도금법은 전기분해의 원리를 이용하여 피도금물 금속의 표면에 원하는 금속을 얇은 층으로 입히는 것으로, 피도금물의 표면을 음극으로 원하는 금속이온의 도금조용액을 양극으로 하여 전압을 인가함으로써 원하는 금속이온을 피도금물의 표면에 환원석출시켜 도금한다. 그리고 무전해도금법은 전압을 인가하지 않고 피도금물을 원하는 금속이온의 도금조 용액에 침적시켜 피도금물의 표면에 환원석출 시키는 방법으로서, 상기 도금조 용액의 활성화 에너지를 증대시키기 위하여 온도를 높이거나, 금속이온 입자의 충돌 횟수를 높이거나, 교반 또는 압력 등을 조절하여 원하는 금속의 특성과 양호한 밀착성을 갖는 피막을 얻을 수 있다. 종래의 전기도금 및 무전해도금을 위한 피도금물의 부분 도금방법으로는 사람이 직접 피도금물에 절연테이프를 밀착시켜서 원하지 않는 부분에 도금이 이루어지지 않도록 하는 수작업에 의존해 왔다.
일례로 금형의 사방면에 절연테이프를 부착시켜 도금한 후, 절연테이프를 박리하여 사용하였다. 또는, 테이프 대신에 페인트와 같은 칠을 하여 도금한 후에 박피하여 사용하였다. 이러한 수작업에 의한 도금방법은 작업속도가 느려 대량생산에 한계가 있고, 피도금물에 테이프를 밀착시 정밀도가 떨어져 원하지 않는 특정부분까지 도금이 되어 버리는 문제점이 발생 되며 연속작업이 불가능하게 되는 문제점이 있었다. 즉, 절연테이프 부근에서 전기 흐름의 왜곡이 발생하여 절연테이프 경계 부근의 도금 두께가 균일하지 않게 되는 문제점이 있다. 그리고 점착 테이프의 경우 테이프의 경계 부근에서 완벽한 접착도를 유지하기 어려워 경계 부근의 도금선이 구불구불하게 나오는 경우가 발생하게 된다. 특히, 테이프를 이용할 경우 작업자의 숙련도나, 당일의 기후 등에 따라 테이프의 접착 성질이 달라질 수밖에 없어 정밀도와 균일한 품질관리가 필요한 반도체 장비의 부분 도금에는 한계가 있게 된다.
예를 들어 원하지 않는 부분에 도금이 되면, 하나의 금형만 사용하게 되는 경우에는 큰 한계가 없겠지만, 수십 개의 금형을 연속해서 쌓아놓고 사용하는 경우에는 연속되는 오차에 의해 최종 오차의 범위가 누적되어 성형물이 차이가 날 수 있게 된다. 특히, 반도체 소자와 같은 경우에는 수~수십um의 오차가 발생하게 된다면 막대한 불량이라고 볼 수 있기 때문에, 본 출원인은 도 2와 같이 마그네틱 패널(10)상에 피도금물(A)를 위치시킨 후 피도금물(A) 측면을 지그로 둘러싸는 장치에 대해 개시한 바 있으나, 마그네틱 패널(10) 상면의 평탄성이 가공과정에서 정밀하게 확보되지 않아 도금 두께 또한 오차가 발생되는 문제점을 확인하였으며, 이에 따라 성형물의 품질 보증을 위해 금형 도금에 대한 기술 공정 및 장비 개발에 대한 필요성을 인지하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0805362호 대한민국 공개특허공보 제10-2015-56223호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소형 정밀부품을 사출하기 위한 금형의 내면을 균일하게 도금하여 양질의 금형 생산 및 수명 연장을 가능하게 하고 사출 시 성형물의 불량률을 감소시킴과 아울러 원하는 부분에만 도금할 수 있는 초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 피도금물의 상부를 도금하기 위해 상기 피도금물을 행거에 올려 상기 행거를 도금로에 담궈 도금하는 부분 도금 장치로서, 메인홈이 형성된 마그네틱 패널과; 상기 마그네틱 패널의 메인홈에 복수개가 삽입되어 상기 피도금물이 안착되도록 수평면을 형성하는 마그네틱 모듈과; 상기 마그네틱 모듈에 안착된 상기 피도금물의 측면을 둘러싸도록 배치되어 자력에 의해 고정되는 가림용 지그;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 마그네틱 패널의 메인홈 및 마그네틱 모듈간에는 전도성 탄성체가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 마그네틱 모듈은 T 형상의 단면을 갖고 그 수직면에는 끝부분이 뾰족한 침형상의 방전전극이 구비되며 상기 방전전극은 상호간에 수평방향으로 대향 배치되는 것을 특징으로 한다.
추가로 상기 마그네틱 모듈의 노출된 측면에 형성된 관통홀에 끼움되는 분기핀과 복수개의 상기 분기핀이 연결된 메인 스틱으로 이루어진 모듈 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 모듈 고정부의 메인 스틱은 전도체가 절연물로 둘러싸인 구조를 갖고, 분기핀은 상기 마그네틱 모듈에 전원을 공급하기 위한 전극으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 모듈 고정부의 분기핀은 관통홀과 나란히 상기 마그네틱 패널에 형성되는 통공에도 끼움 가능한 것을 특징으로 한다.
한편으로, 본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치를 사용한 도금 방법은 상기 마그네틱 패널에 복수개의 상기 마그네틱 모듈을 설치하는 단계와; 상기 마그네틱 모듈상에 상기 피도금물을 배치하는 단계와; 상기 피도금물의 측면을 둘러싸도록 가림용 지그를 배치하는 단계와; 상기 마그네틱 패널 및 마그네틱 모듈에 자력을 부여하는 단계와; 상기 마그네틱 패널에 고정된 상기 피도금물을 행거에 올린 후 도금로에 담궈 도금하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법은 자력에 의해 부분 도금을 원활하게 수행할 수 있는 기본 원리에 더하여, 더욱 정밀한 도금을 위해 피도금체와 마그네틱 모듈간의 접촉면이 가급적 평탄한 상태가 유지되도록 하여 균일한 도금이 가능하게 함으로써 양질의 성형물 생산을 가능하게 한다.
도 1은 반도체 소자와 같은 성형물을 제조하기 위한 금형을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래 부분 도금 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치의 일부를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치의 일부를 도시한 확대 사시도.
이하, 본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치 및 이를 사용한 도금 방법을 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치는 피도금물(A)의 상부를 도금하기 위해 피도금물(A)을 행거에 올려 상기 행거를 도금로에 담궈 도금하는 부분 도금 장치로서, 기본적으로 전원을 공급받아 자력 발생이 가능한 마그네틱 패널(110)과, 마그네틱 패널(110)에 배치되는 복수개의 마그네틱 모듈(120)과, 마그네틱 모듈(120)에 안착된 피도금물(A) 측면을 둘러싸는 가림용 지그(130)를 포함하여 구성된다.
상기 마그네틱 패널(110)은 본 출원인의 등록특허 특허문헌 1에 개시된 행거에서 받침대 부분에 올려져 도금로에 담궈지는 것으로 이하 상세히 기술되는 마그네틱 모듈(120)과 마찬가지로 전자석과 같은 전기적 자성체로 기능하는데, 이와 같은 전자석 원리에 따른 자성체 구조는 당업자에게 공지된 사항임에 따라 구체적인 언급은 생략하기로 하며, 마그네틱 패널(110)에 형성된 메인홈에 복수개의 마그네틱 모듈(120)이 삽입되어 전기적인 자력이 발생될 때 피도금체(A), 가림용 지그(130) 및 마그네틱 모듈(120)이 마그네틱 패널(110)에 함께 일체로 고정되도록 한다.
상기 마그네틱 모듈(120)은 마그네틱 패널(110)의 메인홈에 복수개가 삽입됨과 아울러 피도금물(A)이 수평하게 안착되도록 가공지며, 이와 같이 세분화된 전자석 가공품 형태로 마그네틱 모듈(120)을 구비하는 이유는 다음과 같다.
일반적으로 상기 마그네틱 패널(110)과 같이 넓은 금속패널의 상면 전체를 수십 nm 내지 수 ㎛ 단위의 오차범위 내에서 평탄하게 가공하는 하는 것은 매우 어렵고 비효율적인 것이며, 이로 인해 예를 들어 마그네틱 패널(110)에 직접 피도금물(A)을 고정시키는 경우 마그네틱 패널(110)과 피도금물(A)간의 간격 오차에 따라 도금 두께 또한 차이가 발생될 수 있고 심지어 해당 간격에서 아크 방전이 발생됨으로 인해 피도금물(A)의 손상 또한 일어날 수 있기 때문에 오차가 클수록 피도금물(A)의 도금 상태와 외형에 큰 영향을 주게 된다.
따라서 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 상기 마그네틱 모듈(120)과 같이 마그네틱 패널(110)보다 평면 가공이 용이한 형태의 구성요소를 사용하여 피도금물(A)과 마그네틱 모듈(120)간의 오차 간격을 최소화할 수 있고, 이로 인해 피도금물(A)에 양호한 도금이 이루어짐과 동시에 아크 방전으로 인한 금형 손상 또한 방지할 수 있게 된다.
상기 가림용 지그(130)는 마그네틱 모듈(120)에 안착된 피도금물(A)의 측면을 둘러싸도록 배치되어 자력에 의해 고정되는 것으로 도면에서와 같이 각각이 육면체 형상을 갖되 피도금물(A)의 균일한 도금을 위해 가급적이면 피도금물(A)과 동일한 높이를 같는 것이 바람직하며, 마그네틱 모듈(120)과 마찬가지로 마그네틱 패널(110)에 비해 부피가 상당히 작기 때문에 피도금물(A)의 측면과 정교하게 밀착되도록 평면 가공이 용이하다.
도 4 및 도 5를 참조로 하면, 상기 마그네틱 패널(110)의 메인홈 및 마그네틱 모듈간(120)에 판스프링과 같은 전도성 탄성체(140)를 배치시켜 혹시나 마그네틱 모듈(120)과 피도물(A)간의 자력에 의한 고정력이 부족할 시에 전도성 탄성체(140)가 이를 보완해 줄 수 있으며 도면에서와 같이 전도성 탄성체(140) 상면이 가급적 넓은 구조를 갖도록 하여 마그네틱 패널(110)이 그 위에 배치되어 평탄성을 유지하는데 지장이 없도록 하는 것이 바람직할 것이다.
참고로 상기 마그네틱 패널(110)에서 발생되는 자력은 전도성 탄성체(140)를 거쳐 마그네틱 모듈(120)까지 전달될 정도의 크기를 갖는다.
여기서 상기 마그네틱 모듈(120)은 T 형상의 단면을 갖고 그 수직면에는 끝부분이 뾰족한 침형상의 방전전극(121)이 구비되며 방전전극(121)은 상호간에 수평방향으로 대향 배치되는 구조를 갖도록 할 수 있는데, 여기서 방전전극(121)은 자력발생을 위해 마그네틱 패널(110) 및 마그네틱 모듈(120)에 전압이 가해질 시에 마그네틱 모듈(120)과 피도금물(A)간에 미세한 간격이 있어서 아크가 발생될 경우를 대비하여 의도적으로 방전전극(121)으로 이러한 아크발생이 유도되도록 하기 위한 것이다.
참고로 상기 방전전극(121)이 뾰족하도록 하는 이유는 방전 전압을 유도하기 위한 것으로 마그네틱 모듈(120)과 피도금물(A)의 간격(예:40 ㎛)이 마주보는 한쌍의 방전전극(121) 간격(예:40 ㎛)보다 작아서 거리상으로 피도금물(A)에 아크 방전이 발생되기 쉬울지라도 침 형상을 갖는 방전전극이 구조적으로 방전 발생에 더 유리하기 때문에 직접적으로 피도금물(A)이 아크와 접촉되는 확률을 감소시킬 수 있게 된다.
추가적으로 상기 마그네틱 패널(10)에 마그네틱 모듈(120)이 설치된 상태에서 마그네틱 모듈(120)의 노출된 측면에 관통홀(122)이 형성되도록 한 상태에서 이 관통홀(122)에 끼움되는 분기핀(151)과 복수개의 분기핀(151)이 연결된 메인 스틱(152)으로 이루어진 모듈 고정부(150)가 사용될 수 있으며, 이러한 모듈 고정부(150)의 활용에 따른 예는 다음에 따른다.
첫째로, 단순하게는 개별적으로 분할되어 있는 상기 마그네틱 모듈(120)이 모듈 고정부(150)에 의해 상호간에 이탈되지 않도록 하는 용도로 사용될 수 있다.
둘째로, 상기 모듈 고정부(150)의 메인 스틱(152)은 전도체가 절연물로 둘러싸인 구조를 갖고 분기핀(151)은 마그네틱 모듈(120)에 전원을 공급하기 위한 전극으로 사용되도록 함으로써 자력 발생 시 필요한 전원공급을 위한 전력선 역할을 수행할 수 있고, 이 때 자력 또는 전도성 탄성체(140)에 의해 마그네틱 모듈(120)이 수직방향으로 움직이는데 방해되지 않도록 메인 스틱(152)이 전선 및 이를 둘러싸는 플렉시블한 피복물로 이루어져 제작될 수도 있을 것이다.
셋째로, 상기 마그네틱 모듈(120)에 형성된 관통홀(122)과 나란히 배치되도록 마그네틱 패널(110)에도 통공(111)을 형성하고, 이 통공(111)에도 모듈 고정부(150)의 분기핀(151)이 끼움 가능하도록 하여 마그네틱 패널(110) 및 마그네틱 모듈(120)을 분리되지 않도록 하여 보관성의 편의성을 도모할 수도 있다.
넷째로, 상기 마그네틱 패널(110)이 전자석으로 기능하도록 통공(111)을 통해 전원을 공급하는 상황도 고려될 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 상기 마그네틱 패널(110) 및 마그네틱 모듈(120)이 모듈 고정부(150)에 의해 전원을 공급받을 경우 전자석으로 작동하기 위한 코일과 같은 공지된 구성요소에 분기핀(151)이 접속되어야 하는 것은 당연할 것이다.
또한 상기 모듈 고정부(150)가 단순히 마그네틱 패널(110) 또는 복수개의 마그네틱 모듈(120)을 고정시키기 위한 용도로 사용될 시에는 마그네틱 모듈(120)이 수직 방향으로 움직일 수 있는 점을 고려하여 관통홀(122)이나 통공(111)의 크기가 고려되어야 할 것이다.
한편으로 본 발명에 따른 초정밀 부분 도금 장치를 사용한 도금 방법은 상기 마그네틱 패널(110)에 복수개의 마그네틱 모듈(120)을 설치하는 단계와, 마그네틱 모듈(120)상에 피도금물(A)을 배치하는 단계와, 피도금물(A)의 측면을 둘러싸도록 가림용 지그(130)를 배치하는 단계와, 마그네틱 패널(110) 및 마그네틱 모듈(120)에 자력을 부여하는 단계와, 마그네틱 패널(110)에 고정된 피도금물(A)을 행거에 올린 후 도금로에 담궈 도금하는 단계로 이루어진다.
기술된 본 발명의 도금방법에 따르면, 자력을 활용해 별도의 작업공정 없이 짧은 시간에 피도금물(A)의 일측면만 노출시켜 도금하는 과정을 단축시킬 수 있음과 아울러 피도금물(A)에 평탄하게 가공하기 수월한 마그네틱 모듈(130) 및 가림용 지그(130)를 밀착시킬 수 있음에 따라 양호한 도금 품질을 보장 받을 수 있다.

Claims (7)

  1. 피도금물(A)의 상부를 도금하기 위해 상기 피도금물(A)을 행거에 올려 상기 행거를 도금로에 담궈 도금하는 부분 도금 장치에 있어서,
    메인홈이 형성된 마그네틱 패널(110)과;
    상기 마그네틱 패널의 메인홈에 복수개가 삽입되어 상기 피도금물(A)이 안착되도록 수평면을 형성하는 마그네틱 모듈(120)과;
    상기 마그네틱 모듈(120)에 안착된 상기 피도금물(A)의 측면을 둘러싸도록 배치되어 자력에 의해 고정되는 가림용 지그(130);를 포함하여 이루어지되,
    상기 마그네틱 패널(110)의 메인홈 및 마그네틱 모듈간(120)에는 전도성 탄성체(140)가 배치되고,
    상기 마그네틱 모듈(120)은 T 형상의 단면을 갖고 그 수직면에는 끝부분이 뾰족한 침형상의 방전전극(121)이 구비되며 상기 방전전극(121)은 상호간에 수평방향으로 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 초정밀 부분 도금 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그네틱 모듈(120)의 노출된 측면에 형성된 관통홀(122)에 끼움되는 분기핀(151)과 복수개의 상기 분기핀(151)이 연결된 메인 스틱(152)으로 이루어진 모듈 고정부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초정밀 부분 도금 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 모듈 고정부(150)의 메인 스틱(152)은 전도체가 절연물로 둘러싸인 구조를 갖고, 분기핀(151)은 상기 마그네틱 모듈(120)에 전원을 공급하기 위한 전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 초정밀 부분 도금 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 모듈 고정부(150)의 분기핀(151)은 관통홀(122)과 나란히 상기 마그네틱 패널(110)에 형성되는 통공(111)에도 끼움 가능한 것을 특징으로 하는 초정밀 부분 도금 장치.
  7. 청구항 1, 청구항 4 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 초정밀 부분 도금 장치를 사용한 도금 방법에 있어서,
    상기 마그네틱 패널(110)에 복수개의 상기 마그네틱 모듈(120)을 설치하는 단계와;
    상기 마그네틱 모듈(120)상에 상기 피도금물(A)을 배치하는 단계와;
    상기 피도금물(A)의 측면을 둘러싸도록 가림용 지그(130)를 배치하는 단계와;
    상기 마그네틱 패널(110) 및 마그네틱 모듈(120)에 자력을 부여하는 단계와;
    상기 마그네틱 패널(110)에 고정된 상기 피도금물(A)을 행거에 올린 후 도금로에 담궈 도금하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초정밀 부분 도금 장치를 사용한 도금 방법.
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JP2001006457A (ja) 1999-06-21 2001-01-12 Jsr Corp 異方導電性シート製造用金型及びその製造方法
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