KR101841024B1 - 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템 - Google Patents

인쇄회로기판 습식 에칭 시스템 Download PDF

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Abstract

인쇄회로기판 습식 에칭 시스템이 개시된다. 본 발명의 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템은, 에칭액이 저장되는 에칭액 저장탱크; 상기 에칭액 저장탱크에 저장된 에칭액과 압축공기를 이송중인 인쇄회로기판의 상하면에 동시 분사하는 복수의 이류체 노즐;을 포함하되, 상기 복수의 이류체 노즐은 각각, 외관을 형성하며 일단에 노즐 팁이 연결되는 노즐 하우징; 상기 노즐 하우징 내에 마련되며 상기 에칭액의 공급경로를 형성하는 에칭액 유로; 및 상기 노즐 하우징 내에 마련되되 상기 에칭액 유로와는 전체 영역에 걸쳐 일정 이상 이격되어 서로 분리된 상태로 형성되며 상기 노즐 하우징 내에서 상기 에칭액과 상기 압축공기가 서로 혼합하지 않도록 상기 압축공기의 공급경로를 형성하는 적어도 하나의 압축공기 유로;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 노즐 하우징 내부에 압축공기 유로와 에칭액 유로가 서로 혼합되지 않도록 마련됨으로써 에칭액과 압축공기의 분사량 개별 제어가 가능하게 되고 개별 제어에 따른 공기와 에칭액의 소모량을 개선할 수 있다.

Description

인쇄회로기판 습식 에칭 시스템{WET ETCHING SYSTEM FOR PRINTED CIRCUIT BOARD}
본 발명은, 에칭 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이류체 분사 노즐을 개선하여 에칭액과 압축공기의 분사량 개별 제어가 가능하도록 함으로써 개별 제어에 따른 공기와 에칭액의 소모량을 개선할 수 있으며, 이류체 노즐로 공급되는 공기를 일정 온도 이상으로 가열함으로써 에칭속도를 한층 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있고 ETCH FACTOR와 UNIFORMITY를 개선할 수 있는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템에 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.
종래에는 일류체 노즐을 사용하여 인쇄회로기판 서브트랙티브 에칭 공정(PCB subtractive etching process)을 진행할 때 퍼들링 제거를 위해 이젝터와 흡입기구를 적용하였으나 ETCH FACTOR와 UNIFORMITY 개선 및 향상에 한계가 있었다.
이를 보완하기 위해 이류체 노즐을 적용한 기술이 적용되어 사용되고 있으나 종래 PCB 에칭 시스템에서 적용된 이류체 노즐은 에칭액과 공기가 노즐 내부에서 혼합되는 구조로 이루어져 공기유량 변화에 따라 에칭액 분사유량도 변경되어 공기와 에칭액의 개별적인 분사량 제어가 힘든 문제가 있었다. 부연하자면, 공기와 에칭액 혼합물의 분사유량 변화에 따라 혼합물의 분사각도, 타력강도(충격량), 분사 입자 사이즈 등이 변하게 되는데, 종래의 이류체 노즐로는 공기와 에칭액의 유량 개별 제어가 힘들어 최적화된 공기와 에칭액 혼합물의 분사 정도를 제어하기 힘든 문제가 있다. 또한, 종래에는 에칭액과 공기가 이류체 노즐 내부에서 혼합되어 외부로 분사되는 구조이므로 노즐 내부에서 에칭액이 공기 공급 유로 측으로 역류하는 문제가 발생할 수 있으며 이 경우 더더욱 공기와 에칭액 혼합물의 최적화된 분사 작업을 실시할 수 없는 문제가 발생한다.
대한민국 등록특허공보 제10-0853387호(2008.08.21.)
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노즐 내부에서 에칭액과 압축공기가 서로 혼합되지 않도록 이류체 분사 노즐을 개선함으로써 에칭액과 압축공기의 분사량 개별 제어가 가능하게 되고 개별 제어에 따른 공기와 에칭액의 소모량을 개선할 수 있는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이류체 노즐 내부에서 에칭액이 공기 공급 유로 측으로 역류할 가능성을 차단함으로써 한층 정확한 에칭액과 압축공기 혼합물의 분사 유량 및 분사 압력을 설정하여 에칭 신뢰성을 향상시킬 수 있는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 이류체 노즐로 공급되는 공기를 일정 온도 이상으로 가열함으로써 에칭속도를 한층 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있고 ETCH FACTOR와 UNIFORMITY를 개선할 수 있는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 에칭액이 저장되는 에칭액 저장탱크; 상기 에칭액 저장탱크에 저장된 에칭액과 압축공기를 이송중인 인쇄회로기판의 상하면에 동시 분사하는 복수의 이류체 노즐; 및 동력발생부에 의해 회전하며, 외주연에 복수의 통공이 관통 형성되고 복수의 상부 이송롤러와 하부 이송롤러 사이에서 이송되는 상기 인쇄회로기판 표면에 접촉되어 회전하는 휠과, 상기 휠 내부에 양단부가 베어링으로 지지되고 하단부에 복수의 흡입공이 형성된 흡입바가 일체 결합되어 습식 에칭 공정에서 발생하는 상기 인쇄회로기판 상의 퍼들링을 제거하는 복수의 흡입 롤러;를 포함하되, 상기 복수의 이류체 노즐은 각각, 외관을 형성하며 일단에 노즐 팁이 연결되는 노즐 하우징; 상기 노즐 하우징 내에 마련되며 상기 에칭액의 공급경로를 형성하는 에칭액 유로; 및 상기 노즐 하우징 내에 마련되되 상기 에칭액 유로와는 전체 영역에 걸쳐 일정 이상 이격되어 서로 분리된 상태로 형성되며 상기 노즐 하우징 내에서 상기 에칭액과 상기 압축공기가 서로 혼합하지 않도록 상기 압축공기의 공급경로를 형성하는 적어도 하나의 압축공기 유로;를 포함하는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템을 제공한다.
상기 압축공기와 상기 에칭액의 공급유량은 상기 압축공기 100 기준으로 상기 에칭액 2 내지 7인 것이 바람직하다.
상기 압축공기를 상기 복수의 이류체 노즐로 각각 공급하기 위한 압축공기 공급유닛을 포함하며, 상기 압축공기 공급유닛은, 압축공기가 저장되는 압축공기 저장탱크; 및 상기 압축공기 저장탱크와 상기 복수의 이류체 노즐을 연결하는 배관 상에 마련되어 상기 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하는 가열부;를 포함할 수 있다.
상기 가열부는 상기 압축공기를 40도 내지 55도의 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
상기 에칭액 저장탱크, 상기 복수의 이류체 노즐, 및 상기 복수의 흡입 롤러가 설치되는 내부 공간을 갖는 챔버; 및 상기 챔버 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액을 다시 상기 에칭액 저장탱크로 피드백하는 에칭액 피드백부;를 더 포함할 수 있다.
상기 에칭액 피드백부는, 상기 챔버와 상기 에칭액 저장탱크 사이를 연결하는 피드백 배관 상에 마련되어 상기 챔버 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액을 흡입하여 상기 에칭액 저장탱크로 공급하는 피드백 펌프; 및 상기 챔버와 상기 에칭액 저장탱크 사이를 연결하는 상기 피드백 배관 상에 마련되며 상기 피드백 펌프를 통해 이송중인 기체 상태의 에칭액을 응축하는 응축기;를 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템에 의하면, 노즐 하우징 내부에 압축공기 유로와 에칭액 유로가 서로 혼합되지 않도록 마련됨으로써 에칭액과 압축공기의 분사량 개별 제어가 가능하게 되고 개별 제어에 따른 공기와 에칭액의 소모량을 개선할 수 있다.
또한, 이류체 노즐 내부에서 에칭액이 공기 공급 유로 측으로 역류할 가능성을 차단함으로써 한층 정확한 에칭액과 압축공기 혼합물의 분사 유량 및 분사 압력을 설정하여 에칭 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 압축공기를 가열부를 통해 일정 온도 이상으로 가열하여 이류체 노즐 측으로 공급함으로써, 에칭속도를 한층 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있고 ETCH FACTOR와 UNIFORMITY를 개선할 수 있다.
또한, 에칭액 피드백부를 통해 챔버 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액 입자를 에칭액 저장탱크 측으로 다시 피드백함으로써 에칭액의 낭비를 최소화하고 챔버 내 오염 발생 또한 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 압축공기 가열부를 추가 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러의 휠과 흡입바를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템의 이류체 노즐을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템은, 이류체 분사 노즐을 개선하여 에칭액과 압축공기의 분사량 개별 제어가 가능하도록 함으로써 개별 제어에 따른 공기와 에칭액의 소모량을 개선할 수 있으며, 이류체 노즐로 공급되는 공기를 일정 온도 이상으로 가열함으로써 에칭속도를 한층 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있고 ETCH FACTOR와 UNIFORMITY를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 압축공기 가열부를 추가 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러 장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 롤러의 휠과 흡입바를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템의 이류체 노즐을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템은, 에칭액이 저장되는 에칭액 저장탱크(100)와, 에칭액 저장탱크(100)에 저장된 에칭액과 압축공기를 이송중인 인쇄회로기판(200)의 상하면에 동시 분사하는 복수의 이류체 노즐(300)과, 습식 에칭 공정에서 발생하는 인쇄회로기판(200) 상의 퍼들링을 제거하는 복수의 흡입 롤러(400)를 포함한다.
도면에 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판의 습식 에칭 공정에서 인쇄회로기판(200)은 복수의 상부 이송롤러(610)와 하부 이송롤러(620)의 회전에 의하여 이송될 수 있다. 상부 이송롤러(610) 위에는 일정 간격으로 복수의 상부 이류체 노즐(310)이 아래를 향하여 설치된다. 상부 이류체 노즐(310)은 에칭액을 저장하는 에칭액 저장탱크(100)와 배관을 통해 연결되어 인쇄회로기판(200)의 상부에 후술하는 공기와 더불어 에칭액을 분사시키게 된다. 상부 이류체 노즐(310)과 에칭액 저장탱크(100)를 연결하는 연결하는 배관에는 에칭액을 가압 펌핑하여 상부 이류체 노즐(310)로 공급하기 위한 펌프와, 에칭액의 송수 여부와 송수량을 제어할 수 있는 제1 개폐밸브(630)가 설치된다.
또한, 하부 이송롤러(620) 아래에는 일정 간격으로 복수의 하부 이류체 노즐(320)이 상측을 향해 설치된다. 마찬가지로 하부 이류체 노즐(320)은 에칭액을 저장하는 에칭액 저장탱크(100)와 배관을 통해 연결되어 인쇄회로기판(200)의 하부에 후술하는 공기와 더불어 에칭액을 분사시키게 된다. 하부 이류체 노즐(320)과 에칭액 저장탱크(100)를 연결하는 연결하는 배관에는 에칭액을 가압 펌핑하여 복수의 하부 이류체 노즐(320)로 공급하기 위한 펌프와, 에칭액의 송수 여부와 송수량을 제어할 수 있는 제2 개폐밸브(640)가 설치된다.
본 발명에서, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 에칭액 저장탱크(100)에는 에칭액을 순환시키는 순환관(110)이 설치된다. 순환관(110)에는 에칭액을 가압 펌핑하여 순환시키는 순환펌프(120)가 설치된다. 그리고 순환관(110)에는 순환펌프(120)의 가압력으로 진공을 형성할 수 있는 벤츄리관(미도시) 등이 포함된 이젝터(130)가 설치된다. 순환펌프(120)와 이젝터(130) 사이의 순환관(110)에는 진공도를 높이기 위해 부스터(미도시)가 추가 설치될 수 있다. 부스터(미도시)는 순환관(110) 내부 압력을 승압시켜 유속을 높임으로써 비중이 높은 에칭액, 예를 들어, 비중 1.4 이상의 에칭액을 이젝터(130)의 오리피스를 통과시켜 원하는 진공도를 얻을 수 있도록 하는 고압의 진공도를 생성할 수 있도록 하는 것이다.
이젝터(130)의 벤투리관(미도시)에 흡입관(140)이 연결되고, 흡입관(140)은 복수의 흡입 롤러(400)에 연결된다. 흡입 롤러(400)는 순환관(110)을 통해 순환되는 에칭액이 이젝터(130)의 벤츄리관(미도시)을 거치면서 발생되는 진공압으로 인쇄회로기판(200) 표면에 형성되는 수막을 흡입하여 퍼들링을 제거하는 것이다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 흡입 롤러(400)는 원통 형상의 휠(410) 내부에 원통 형상의 흡입바(420)가 삽입된 구조이다. 휠(410)은 외주연에 복수의 관통공(430)이 관통 형성되고 복수의 상부 이송롤러(610)와 하부 이송롤러(620) 사이에서 이송되는 인쇄회로기판(200) 표면에 접촉되어 회전하는 것이다. 관통공(430)은 휠(410) 외주연에 일정 직경으로 일정 간격 및 주기로 형성되는 것이 좋지만, 에칭액의 흡입효율을 위하여 다양한 직경과 간격으로 형성될 수 있다. 흡입바(420)는 휠(410) 내부에 양단부가 슬립부싱(Slip Bushing) 기능을 도모하는 베어링(440)으로 지지되고 하단부에 복수의 흡입공(450)이 형성되어 있다. 흡입바(420)는 회전하는 휠(410)과의 베어링(440)으로 고정 결합된다. 흡입공(450)은 흡입바(420) 하단부에 일정 직경으로 일정 간격 및 주기로 형성되는 것이 좋지만, 에칭액의 흡입효율을 위하여 다양한 직경과 간격으로 형성될 수 있다.
동력전달부재(미도시)는 모터 등의 동력발생부(미도시)에서 발생된 회전력을 흡입 롤러(400)의 휠(410)에 전달하여 휠(410)이 일정 방향 및 주기로 회전하도록 하는 것이다. 휠(410)은 인쇄회로기판(200)의 진행방향에 대하여 순방향 또는 역방향으로 회전될 수 있다.
이하, 인쇄회로기판의 습식 공정에서 기판 위의 퍼들링 제거를 위한 흡입 장치의 작용을 설명한다.
먼저, 복수의 상부 이송롤러(610)와 하부 이송롤러(620) 사이에 인쇄회로기판(200)이 이송되는 동안 펌프를 통해 가압 펌핑된 에칭액이 에칭액 저장탱크(100)로부터 상부 이류체 노즐(310)과 하부 이류체 노즐(320)을 통해 분사되어 인쇄회로기판(200)의 해당하는 습식 공정이 이루어진다. 이때, 인쇄회로기판(200)에 분사된 에칭액은 인쇄회로기판(200) 표면에 수막이 형성되는 퍼들링 현상이 발생한다. 따라서 인쇄회로기판(200) 표면에 형성된 수막을 제거해야 한다.
인쇄회로기판(200) 표면에 형성되는 수막을 제거하기 위하여 순환펌프(120)를 기동시켜 에칭액 저장탱크(100)의 에칭액이 순환관(110)을 통해 가압 펌핑되어 이젝터(130)의 벤츄리관(미도시)에 진공이 형성된다. 이를 다시 부스터(미도시)에서 고압의 진공이 형성되도록 한다. 이젝터(130)와 흡입 롤러(400) 사이를 연결하는 흡입관(140)에는 고압의 진공이 형성되고 이 진공압은 흡입관(140)을 거쳐 흡입바(420)에 전달된다.
한편, 인쇄회로기판(200)은 회전하는 휠(410)과 접촉되면서 이송되는 동안 인쇄회로기판(200)의 표면에 형성된 수막이 휠(410)의 관통공(430)에 흡입된다. 이때, 흡입바(420)는 인쇄회로기판(200)과 일정 간격, 예컨대, 대략 0.5mm 내외로 이격되어 있지만 휠(410)과 흡입바(420) 사이의 모세관 현상에 의하여 갭(Gap)이 없는 효과가 발휘된다. 따라서 흡입바(420)는 흡입관(140)을 통해 형성된 고진공압으로 관통공(430)을 통해 흡입된 에칭액을 흡입공(450)을 통해 흡입하게 되어 진공압의 유실이 거의 발생되지 않는다. 흡입바(420)의 흡입공(450)을 통해 흡입된 에칭액은 흡입관(140)을 통해 이젝터(130)를 거쳐 순환관(110)으로 흡입되어 에칭액 저장탱크(100)로 빨려 들어가게 된다. 또한, 동력전달부재(미도시)에서 전달된 동력으로 휠(410)이 회전하므로 이송되는 인쇄회로기판(200)과의 간섭은 발생되지 않는다.
이로부터 본 발명은, 고진공도 및 균일 흡입구조로 인쇄회로기판의 균일도 개선과 설치공간의 확보가 용이하고 인쇄회로기판의 습식 공정에서 인쇄회로기판의 불량률이나 망실을 최소화한 장점이 있다.
다음, 복수의 이류체 노즐(300)에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
먼저, 이류체 노즐(300)은 에칭액의 공급 유량을 적게 해도 압축공기의 공급을 통해 일정 이상의 타력을 제공할 수 있으며 이로 인해 기판상에 발생하는 퍼들링이 적게 된다. 동일한 타력이라도 퍼들링이 적으므로 기판이 받는 수직 에칭력의 증대로 ETCH FACTOR와 UNIFORMITY가 개선될 수 있다.
본 발명에서, 도 1, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상부 이류체 노즐(310)과 하부 이류체 노즐(320)은 각각, 외관을 형성하며 일단에 노즐 팁(330)이 연결되는 노즐 하우징(340)과, 노즐 하우징(340) 내에 마련되며 에칭액의 공급경로를 형성하는 에칭액 유로(350)와, 노즐 하우징(340) 내에 마련되되 에칭액 유로(350)와는 전체 영역에 걸쳐 일정 이상 이격되어 서로 분리된 상태로 형성되며 노즐 하우징(340) 내에서 에칭액과 압축공기가 서로 혼합하지 않도록 압축공기의 공급경로를 형성하는 적어도 하나의 압축공기 유로(360)를 포함한다. 여기서, 노즐 하우징(340)과 노즐 팁(330)은 서로 분리 가능하도록 결합될 수 있다.
에칭액 유로(350)는 에칭액 저장탱크(100)로부터 펌프 가압을 통해 공급된 에칭액이 분사되는 경로를 제공하고, 압축공기 유로(360)는 후술하는 압축공기 공급배관(370)을 통해 공급된 압축공기가 분사되는 경로를 제공하게 된다. 본 발명은, 외부에 노출되는 노즐 팁(330) 부분에서는 에칭액과 압축공기가 서로 혼합될지라도 노즐 하우징(340) 내에서는 에칭액과 압축공기가 서로 혼합되지 않는 실질적인 외부혼합구조의 이류체 노즐을 적용함으로써 압축공기와 에칭액 분사유량의 개별적인 제어가 훨씬 용이하게 된다. 구체적으로, 압축공기와 에칭액 분사유량의 개별 제어에 따라 에칭액의 소모량을 개선할 수 있는 이점이 있다. 덧붙이자면 압축공기와 에칭액의 분사유량을 개별적으로 제어하기 힘든 경우, 실질적으로 에칭액과 압축공기의 혼합물에 포함된 에칭액의 분사유량을 조절하기 힘들게 되며 이 경우 공급되는 에칭액 중 일부는 낭비가 될 수 있는 문제가 있다. 그러나, 본 발명은 압축공기와 에칭액의 개별 제어를 통해 전술한 바와 같이 에칭액의 낭비를 최소화할 수 있다. 여기서 에칭액의 낭비라 함은 에칭액의 공급유량을 최소화하면서도 압축공기로 인해 충분한 타력을 발생하기 위해 추가적으로 공급되는 에칭액의 공급유량을 감소한다는 의미를 포함한다.
또한, 본 발명은 에칭액 유로(350)와 압축공기 유로(360)가 서로 분리됨으로써 노즐 하우징(340) 내부에서 에칭액이 압축공기 유로(360) 측으로 역류하는 현상이 발생하는 것을 방지하여 한층 정확한 에칭액 분사 유량 및 분사 압력을 설정할 수 있다.
본 발명에서, 압축공기와 에칭액의 공급유량은 압축공기 100 기준으로 에칭액 2 내지 7인 것이 바람직하다. 즉, 압축공기와 에칭액의 공급유량에서, 압축공기와 에칭액의 부피비가 93~98 : 2~7인 것이 바람직하다.
아래 [표 1]에는 본 발명에 적용되는 이류체 노즐의 성능 데이터가 나타나 있다.
표 1을 보면, 압축공기 공급유량 대비하여 에칭액 공급유량이 증가할수록 에칭액과 압축공기 혼합물의 분사각도가 점차 증가하는 것을 확인할 수 있고, 인쇄회로기판(200)에 대한 충격량도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실질적으로 에칭 작업을 위해 기판상에 분사되는 입자 사이즈도 점차 증가하는 것을 확인할 수 있다. 본 발명에서는 압축공기 공급유량 100 기준으로 에칭액 공급유량을 2 내지 7 범위로 적용할 경우, 에칭액의 공급유량을 더욱 최소화하면서도 압축공기로 인해 충분한 타력을 발생할 수 있고 퍼들링을 제거할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
즉, 압축공기 공급유량 100 기준으로 에칭액 공급유량을 2 미만으로 적용하는 경우 스프레이 각도와 Drop size(분사 입자), Impact(기판에 대한 충격량)이 점차 작아져서 적정 수치 범위를 벗어나므로 에칭 작업 효율이 감소하는 단점이 발생하고, 반대로 에칭액 공급유량을 7 초과로 적용하는 경우 스프레이 각도와 Drop size(분사 입자), Impact(기판에 대한 충격량)이 점차 증가하여 적정 수치 범위를 벗어나므로 이 또한 에칭 작업 효율이 감소할 뿐만 아니라 에칭액의 재료 낭비가 발생하는 단점이 발생한다.
Figure 112017065297203-pat00001
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명은, 압축공기를 복수의 이류체 노즐(300)로 각각 공급하기 위한 압축공기 공급유닛(700)을 포함한다.
이러한 압축공기 공급유닛(700)은, 압축공기가 저장되는 압축공기 저장탱크(710)와, 압축공기 저장탱크(710)와 복수의 이류체 노즐(300)을 연결하는 배관 상에 마련되어 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하는 가열부(720)와, 상기 배관 상에 마련되어 압축공기의 공급유량 조절, 공급압 조절, 이물질 필터링 등을 수행하는 압력계(미도시), 유량센서(미도시), 유량조절 솔레노이드밸브(미도시), 필터(미도시), 레귤레이터(미도시) 등을 포함한다.
본 발명에서, 가열부(720)는 이류체 노즐(300)로 공급되는 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하여 공급하기 위한 것으로서, 이러한 가열을 통해 공기 중 산소를 활성화시켜 에칭액을 재생시키는 산화제 역할을 더욱 극대화할 수 있게 된다. 덧붙이자면, 가열된 공기에 포함된 활성화된 산소가 에칭액의 산화작용을 도와 에칭속도가 대략 2배 이상 증가하는 효과가 발생하게 된다.
공기를 가열하여 활성화시킴으로써 에칭액 약품을 재생시키는 산화제 역할을 극대화하는 원리에 대해 간략하게 설명한다.
먼저, 염화동 부식액의 반응에서, 제2 동 이온(Cu2 +)이 기판 상에 적층된 금속 동(Cu)과 반응을 일으킨다. 이어서, 금속 동은 제2 동 이온에 의해 산화되어 제1 동 이온(Cu+)이 되어 금속에서 분리되어 나오고 제2 동 이온은 환원되어 제1 동 이온이 되고 2개의 제1 동 이온은 주변의 염소 이온(Cl-)과 결합하여 염화 제1 동 염(CuCl)이 되어 확산 용해된다. 다음, 용해되어 있는 착염된 제1 동은 산화제를 가하면 다시 제2 동 이온이 될 수 있으며 산화제로는 일반적으로 과산화수소를 사용할 수 있다. 본 발명은, 이류체 노즐(300)로 공급되는 공기를 가열하여 공기 중 포함된 활성화된 산소가 에칭액의 산화작용을 도와 에칭속도를 증가시키게 된다.
본 발명에서, 가열부(720)는 배관을 감싸도록 마련되거나 배관과 배관 사이에 마련되어 통과하는 공기를 가열하는 방식 등으로 이루어질 수 있으나, 공기를 일정 이상 가열할 수 있다면 그 설치 방식이나 구조는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에서, 가열부(720)는 압축공기를 40℃ 내지 55℃의 온도로 가열하는 것이 바람직하다.
에칭 공정 온도가 대략 50℃ 정도에서 진행되는데, 압축공기의 가열 온도가 40℃ 미만인 경우 전체적인 에칭 작업 속도가 크게 감소하는 문제가 발생하게 되고, 압축공기의 가열 온도가 55℃를 초과하는 경우 에칭 작업 속도는 증가할 수 있으나 etch factor와 uniformity가 하락하거나 나빠지는 단점이 발생하게 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명은, 복수의 이류체 노즐(300), 및 복수의 흡입 롤러(400)가 설치되는 내부 공간을 갖는 챔버(800)와, 챔버(800) 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액 입자를 다시 에칭액 저장탱크(100)로 피드백하는 에칭액 피드백부(900)를 더 포함한다.
챔버(800) 내에서 인쇄회로기판(200) 상에 퍼들링으로 인해 잔재하는 에칭액은 전술한 바와 같이 흡입 롤러(400)를 통해 다시 에칭액 저장탱크(100)로 저장되지만 챔버(800) 내 온도 상승으로 인해 챔버(800) 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액 입자는 흡입 롤러(400)를 통해 제거하기 힘든 문제가 발생한다.
본 발명은, 에칭액 피드백부(900)를 통해 챔버(800) 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액 입자를 효율적으로 수집하여 에칭액 저장탱크(100)로 피드백함으로써 재료의 낭비를 최소화하고 챔버(800) 내 오염 발생 또한 감소할 수 있게 된다.
이러한 에칭액 피드백부(900)는, 챔버(800)와 에칭액 저장탱크(100) 사이를 연결하는 피드백 배관(910) 상에 마련되어 챔버(800) 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액을 흡입하여 에칭액 저장탱크(100)로 공급하는 피드백 펌프(920)와, 챔버(800)와 에칭액 저장탱크(100) 사이를 연결하는 피드백 배관(910) 상에 마련되며 피드백 펌프(920)를 통해 이송중인 기체 상태의 에칭액을 응축하는 응축기(930)를 포함할 수 있다.
응축기(930)는 챔버(800) 주변에 설치된 열교환기 유닛(미도시)에 마련되어 피드백 펌프(920)를 통해 피드백 배관(910)으로 흡입된 기체상태의 에칭액을 응축하여 액체 상태로 상변화시키며, 액체 상태의 에칭액은 피드백 펌프(920)의 흡입압을 통해 에칭액 저장탱크(100)로 재공급될 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 에칭액 저장탱크 110: 순환관
130: 이젝터 200: 인쇄회로기판
300: 이류체 노즐 330: 노즐 팁
340: 노즐 하우징 350: 에칭액 유로
360: 압축공기 유로 400: 흡입 롤러
410: 휠 420: 흡입바
430: 관통공 450: 흡입공
610: 상부 이송롤러 620: 하부 이송롤러
700: 압축공기 공급유닛 710: 압축공기 저장탱크
720: 가열부 800: 챔버
900: 에칭액 피드백부 910: 피드백 배관
920: 피드백 펌프 930: 응축기

Claims (6)

  1. 에칭액이 저장되는 에칭액 저장탱크;
    상기 에칭액 저장탱크에 저장된 에칭액과 압축공기를 이송중인 인쇄회로기판의 상하면에 동시 분사하는 복수의 이류체 노즐;
    동력발생부에 의해 회전하며, 외주연에 복수의 통공이 관통 형성되고 복수의 상부 이송롤러와 하부 이송롤러 사이에서 이송되는 상기 인쇄회로기판 표면에 접촉되어 회전하는 휠과, 상기 휠 내부에 양단부가 베어링으로 지지되고 하단부에 복수의 흡입공이 형성된 흡입바가 일체 결합되어 습식 에칭 공정에서 발생하는 상기 인쇄회로기판 상의 퍼들링을 제거하는 복수의 흡입 롤러;
    상기 복수의 이류체 노즐, 및 상기 복수의 흡입 롤러가 설치되는 내부 공간을 갖는 챔버; 및
    상기 챔버 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액을 다시 상기 에칭액 저장탱크로 피드백하는 에칭액 피드백부;를 포함하고,
    상기 복수의 이류체 노즐은 각각,
    외관을 형성하며 일단에 노즐 팁이 연결되는 노즐 하우징;
    상기 노즐 하우징 내에 마련되며 상기 에칭액의 공급경로를 형성하는 에칭액 유로; 및
    상기 노즐 하우징 내에 마련되되 상기 에칭액 유로와는 전체 영역에 걸쳐 일정 이상 이격되어 서로 분리된 상태로 형성되며 상기 노즐 하우징 내에서 상기 에칭액과 상기 압축공기가 서로 혼합하지 않도록 상기 압축공기의 공급경로를 형성하는 적어도 하나의 압축공기 유로;를 포함하며,
    상기 에칭액 피드백부는,
    상기 챔버와 상기 에칭액 저장탱크 사이를 연결하는 피드백 배관 상에 마련되어 상기 챔버 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액을 흡입하여 상기 에칭액 저장탱크로 공급하는 피드백 펌프; 및
    상기 챔버와 상기 에칭액 저장탱크 사이를 연결하는 상기 피드백 배관 상에 마련되며 상기 피드백 펌프를 통해 상기 피드백 배관을 따라 이송중인 기체 상태의 에칭액을 응축하는 응축기;를 포함하며,
    상기 챔버 내에서 상기 인쇄회로기판상에 퍼들링으로 잔재하는 에칭액은 상기 흡입 롤러를 통해 상기 에칭액 저장탱크로 저장되고, 상기 챔버 내에 기체 상태로 존재하는 에칭액은 상기 에칭액 피드백부를 통해 상기 에칭액 저장탱크로 저장되는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축공기를 상기 복수의 이류체 노즐로 각각 공급하기 위한 압축공기 공급유닛을 포함하며,
    상기 압축공기 공급유닛은,
    압축공기가 저장되는 압축공기 저장탱크; 및
    상기 압축공기 저장탱크와 상기 복수의 이류체 노즐을 연결하는 배관 상에 마련되어 상기 압축공기를 일정 온도 이상으로 가열하는 가열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열부는 상기 압축공기를 40℃ 내지 55℃의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 습식 에칭 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
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JP4702920B2 (ja) * 2002-11-12 2011-06-15 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理方法および基板処理装置
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