KR102047093B1 - 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도금장치에서 인쇄회로기판을 파지하기 위한 지그를 새롭게 제안함으로써 기존에 클램프로 파지함에 따른 각종 문제를 해결하여 도금편차를 최소화하고 고품질의 제품을 수득할 수 있도록 하는 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치에 관한 것이다. 그 구성은; 사각틀 형상의 전면케이스와, 상기 전면케이스에 포개진 상태에서 그 사이에 기판을 안착시킬 수 있는 기판안착부를 제공하는 것으로서 사각틀 형상의 후면케이스로 구성되는 케이스; 상기 전면케이스와 후면케이스가 포개져 면접촉된 상태로 고정되어 기판의 가장자리를 고정시키기 위한 케이스고정수단; 상기 전면케이스와 후면케이스 사이에 개입되는 외측실링; 상기 전면케이스와 후면케이스의 사이에 개입되는 내측실링; 상기 외측실링과 내측실링 사이에 설치되는 띠형상의 접점전극; 상기 케이스 상부에 설치되는 것으로서, 상기 접점전극에 전기를 공급하기 위한 커넥터를 포함하되; 상기 접점전극과 기판의 전기적 접촉은 상기 외측실링과 내측실링 사이의 공간에서 이루어지도록 함으로써 상기 접점전극과 기판의 접촉부가 도금액에 노출되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치{Apparatus For Jig For Preventing Electronic Coating Deviation Of PCB}

본 발명은 인쇄회로기판의 도금장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 도금장치에서 인쇄회로기판을 파지하기 위한 지그를 새롭게 제안함으로써 기존에 클램프로 파지함에 따른 각종 문제를 해결하여 도금편차를 최소화하고 고품질의 제품을 수득할 수 있도록 하는 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치에 관한 것이다.

본 발명은 판형상의 반도체회로 패턴이 형성된 인쇄회로기판에 도금을 시행하기 위한 장치를 개시한다. 반도체회로가 형성(patterning)된 얇은 인쇄회로기판(이하, '기판'이라 한다)을 효율적으로 도금할 수 있는 장비로서 캐리어 형식의 도금설비가 있다. 이는 기판을 수직으로 세운 상태에서 도금액이 담겨진 도금조 내에 수직으로 침지후 꺼내어 후속공정으로 배출하는 구성을 가진다. 기판은 도금조 내에서 전기화학적 반응으로 그의 표면에 동도금이 이루어지도록 하는 것이다. 기판은 예를 들어 면적이 400 X 500mm이고 두께가 0.1mm 이하가 되기도 하며 하나의 기판에는 반도체 회로 패턴이 수십에서 수백 개까지 반복적으로 형성되어 있을 수 있다.

기판의 전체 면적을 따라 발생되는 도금편차는 도금설비의 성능을 가늠하게 하는 것으로서 생산성 내지 수득률과 직결된다. 그러므로 도금편차를 최소화하며 기판 전체 면적에 대하여 도금두께가 고르게 형성되도록 세심한 주의가 필요하게 된다.

본 발명의 도금설비에서 인쇄회로기판에 직접 연결되는 전극은 환원전극인 캐소드(cathode)이며, 도금조에는 기판과 나란하게 전극판(애노드판)이 설치되는데 이에 연결되는 전극은 산화전극인 애노드(anode)이다. 종래의 도금장치에서는 지그를 이용하여 기판을 파지한 상태에서 도금조에 투입하는 방식을 가진다.

지그는 상하로 복수 개의 클램프가 설치되어 있어 기판의 상단 및 하단을 파지하도록 하고 있다. 이와 같은 종래의 도금장치에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

기본적으로 기판과 함께 기판을 파지하고 있는 지그가 도금액에 침지된다. 그러므로 도금시 기판과 함께 도금액에 잠기게 되는 접점부위, 즉 클램프와 기판의 전기적 접촉부위에도 도금이 이루어질 수밖에 없었다. 이러한 현상이 누적되는 경우 클램프와 기판이 서로 결착되어 쉽게 떨어지지 않게 되는 문제가 생기기도 하였다. 이러한 문제를 방지하기 위하여 접점부에 도금이 누적되지 않도록 지그 및 클램프를 주기적으로 박리해주어야 했다.

또한 클램프의 접점 부위에서 발생하는 저항과 제품 내의 불균일한 전류 분배에 의하여 접점부와 인접한 영역에 도금이 집중되는(두껍게 도금이 이루어지는) 현상이 발생하고, 이는 제품 전체의 도금편차에 영향을 미쳐 제품의 품질을 저하시키는 요인이 되었다. 기판의 패턴이 미세화되는 추세에서 도금편차는 점차 민감한 품질관리의 대상이 되었다.

이러한 문제에 대하여 비를 피하기 위해 기판을 전극판으로부터 오는 전류로부터 가리기 위한 차폐수단이 사용되어 왔다. 국내 실용신안등록출원 제20-2005-0011322호는 인쇄회로기판용 마스크 구조를 제안하고 있으며, 이에 대한 개선사항으로서 국내특허출원 제10-2006-0055363호는 "도금설비의 가변형 인쇄회로기판 마스크 구조"가 제안된 바 있다. 이는 도금할 인쇄회로기판의 규격에 맞추어 마스크 부분을 적절하게 가변하여 사용할 수 있게 하는 것이다.

그리고 이들이 가지는 문제는 국내 특허출원 제10-2008-00097233호의 "도금설비의 인쇄회로기판용 차폐케이스"를 제안하고 있다. 그러나 이러한 종래기술은 나름대로의 개선에 기여하고 있지만 접점부의 문제에 대한 해결책은 아니다.

대한민국 특허출원 제10-2013-0034991호 대한민국 특허출원 제10-2011-0007174호 대한민국 특허출원 제10-2006-0055363호 대한민국 특허출원 제10-2008-00097233호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은 전류의 불균일한 공급에 의한 도금두께의 불균일, 즉 도금편차를 제거할 수 있는 인쇄회로기판 도금설비를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 구체적인 목적은, 기존에 차폐방식에서 탈피하여 애노드에 공급되는 전류를 전류공급 패턴에 따라 조절 공급함으로써 기판의 도금편차를 줄이는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 사각틀 형상의 전면케이스와, 상기 전면케이스에 포개진 상태에서 그 사이에 기판을 안착시킬 수 있는 기판안착부를 제공하는 것으로서 사각틀 형상의 후면케이스로 구성되는 케이스;

상기 전면케이스와 후면케이스가 포개져 면접촉된 상태로 고정되어 기판의 가장자리를 고정시키기 위한 케이스고정수단;

상기 전면케이스와 후면케이스 사이에 개입되는 외측실링;

상기 전면케이스와 후면케이스의 사이에 개입되는 내측실링;

상기 외측실링과 내측실링 사이에 설치되는 띠형상의 접점전극;

상기 케이스 상부에 설치되는 것으로서, 상기 접점전극에 전기를 공급하기 위한 커넥터;를 포함하되;

상기 접점전극과 기판의 전기적 접촉은 상기 외측실링과 내측실링 사이의 공간에서 이루어지도록 함으로써 상기 접점전극과 기판의 접촉부가 도금액에 노출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 케이스고정수단은 판재를 디귿(ㄷ)자 형태로 절곡한 것으로서 한쪽은 전면케이스에 다른 쪽은 후면케이스에 밀착되는 복수 개의 클립부재일 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 접점전극은 상기 케이스에 고정되는 기다란 띠형상의 고정띠와, 타측은 상기 고정부의 일측에서 톱니형태 또는 파형으로 돌출되어 상기 인쇄회로기판 가장자리에 탄성적으로 밀착되는 다수의 가압편으로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 접점전극은 직사각형으로 된 상기 인쇄회로기판의 4변 가장자리를 따라 전체적으로 설치됨으로써; 상기 인쇄회로기판의 4변 모두를 통해 전기가 공급되도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기판과 전극과의 전기적 접점부위에 도금액이 닿지 않게끔 되어 있게 된다. 즉, 접점부위에 도금이 전혀 이루어지지 않도록 하는 것이다. 이에 의하면 접점부위에 도금이 이루어지거나 그 근처에서 비정상적으로 도금두께가 두꺼워지는 문제가 없게 된다.

그리고 본 발명에 의하면, 띠형상의 접점전극에 의하여 기판의 사면 가장자리를 따라 고르게 전류가 공급되므로 도금편차를 크게 개선시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치의 사용상태 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치의 접점전극의 사시도이다.
도 5는 도 2 A-A선을 따라 취한 개략적 분해 단면도이고, 도 6은 그의 결합단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치의 개략 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치의 개략 사시도이다.
도 9는 도 8의 실시예에 의한 지그장치의 단면구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 6을 먼저 참조하여 기본적인 실시예를 설명하겠으며 이후 도 7 내지 도 9를 참조하여 다른 실시예를 설명한다.

케이스(1)는 사각틀 형상의 전면케이스(3)와, 상기 전면케이스(1)에 포개진 상태에서 그 사이에 기판(100)을 안착시킬 수 있는 기판안착부를 제공하는 것으로서 사각틀 형상의 후면케이스(5)로 구성된다. 케이스(1)는 액자 형태를 갖고 있으며 상부에는 손으로 들거나 장비로 이송시키기 위한 잡이부(7)가 마련될 수 있다. 그리고 어떠한 방법으로 도금을 하는가에 따라 다양한 부가물품이 케이스(1)에 연결될 수 있다. 수직이동식으로 도금을 하는 경우라면 케이스 상단에 바(bar) 또는 행거장치가 설치될 수 있을 것이다.

케이스고정수단은 전면케이스(3)와 후면케이스(5)가 포개져 면접촉된 상태로 고정되도록 하기 위한 수단이다. 기판(100)이 전면케이스(3)와 후면케이스(5) 사이에 개입된 상태에서 고정된다면 기판(100)은 케이스 내부에서 액자의 사진 내지 창문틀의 유리창과 유사한 방식으로 고정되는 것이다. 기판(100)은 패턴이 형성된 도금부위(101)와 핸들링 등을 고려한 비도금부위(102)로 구분될 수 있다 좀 더 구체적으로, 케이스(1)에 물려 있는 기판(100)에 있어서, 케이스(1)의 외부로 드러난 부분은 도금부위(101)가 되고, 케이스(1)에 고정되어 가려진 된 부분은 도금액과 차폐되어 도금이 이루어지지 않는 비도금부위(102)가 된다. 물론 실제 제품화되는 부분, 즉 패턴은 도금부위(101)에 형성된다.

외측실링(9)이 전면케이스(3)와 후면케이스(5) 사이에 개입된다. 이를 위해 전면케이스(3)와 후면케이스(5)에는 외측실링안착홈(11)이 마련될 수 있다. 내측실링(11)이 전면케이스(3)와 후면케이스(4)의 사이에 개입된다. 이를 위해 전면케이스(3)와 후면케이스(5)에는 내측실링안착홈(13)이 마련될 수 있다. 외측실링(9)과 내측실링(13) 사이에는 소정의 수밀구간(S, 도 5 참조)이 있으며, 이에 의하면 케이스(1)가 고정된 상태에서 도금액에 침지되더라고 이 외측실링(9)과 내측실링(13) 사이의 수밀구간(S) 사이로는 도금액이 침투할 수 없게 되어 있다.

도시된 바에 의하면 외측실링(9)과 내측실링(13)은 전면케이스(3)와 후면케이스(5) 모두에 설치되고 있지만 필요에 따라서는 어느 한쪽에만 설치될 수도 있다.

그리고 각 실링(9,13)은 단면이 원형으로 도시되어 있지만 필요에 따라 반구형, 다각형 등 다양하게 안출될 수 있다. 또한 실링의 설치 방식도 다양하게 변경될 수 있다. 실링의 소재는 절연소재로서 도금액에 대한 내화확성이 있는 것이어야 한다.

접점전극(17)이 외측실링(9)과 내측실링(13) 사이의 공간에 설치된다. 접점전극(17)은 기판(100)의 일변에만 설치될 수도 있으나, 바람직하게는 직사각형으로 된 기판의 4변 가장자리에 모두 설치되도록 하는 것이 도금편차를 개선하기 위해 더 바람직하다.

즉 기판(100)과 전극을 도금액으로부터 차폐시키는 것에 의하여 접점부위에 도금이 이루어지는 것을 방지할 수 있으며, 띠형상의 접점전극(17)을 이용하여 기판 4변을 통해 고르게 전기가 공급될 수 있도록 하는 것에 의해 도금편차를 줄일 수 있는 것이다.

접점전극(17)은 상기 케이스(1)에 고정되는 기다란 띠형상의 고정띠(19)와, 타측은 상기 고정띠(19)의 일측에서 파형 또는 톱니 형태로 돌출된 다수의 가압편(21)으로 구성될 수 있다. 가압편(21)은 유(U)자형 돌기로 되어 있으며, 폭(W)은 2 ~3mm 일수 있다. 가압편(21)은 일측으로 고정띠(19)에 대하여 일측으로 휘어진 상태로 되어 있는데, 이는 기판(100)의 가장자리 부분을 탄성적으로 밀착 지지할 수 있도록 하기 위함이다.

가압편(21)의 끝(21a)은 엣지 부분이 기판(100)을 손상시키지 않기 위하여 기판(100)에 대하여 반대방향으로 컬링이 되어 있을 수 있다. 즉 가압편(21)의 볼록한 면이 기판(100)에 닿도록 설치된다.

접점전극(17)에 전기를 공급하기 위한 커넥터(23)가 케이스(1) 상부에 설치된다. 커넥터(23)는 단자 역할을 위한 것이며 케이스(1) 상부 양측에 각각 마련될 수 있다. 커넥터(1)는 볼트로써 전면케이스(3) 또는 후면케이스(5)에 고정되며 소정의 도선(미도시됨)을 통해 접점전극에 전기적으로 연결된다.

상기 접점전극(17)과 기판(100)의 전기적 접촉은 외측실링(9)과 내측실링(11) 사이의 기밀구간(S) 사이에서 이루어지도록 함으로써 접점전극(17)과 기판(100)의 접촉부가 도금액에 노출되지 않도록 할 수 있게 된다. 그러므로 종래에서와 같이 전기적 접촉부위에 비정상적으로 도금이 이루어지는 것을 방지할 수 있는 것이다.

접점전극(17)은 4개의 직선형 띠가 직사각 형태로 배치된 다음 통전 가능하게 볼트 등으로 연결되어 있다. 그러나 일체형으로 구성될 수도 있음은 물론이다. 가압편(17)의 개수나 형태도 다양하게 변화될 수 있다.

한편 접점전극(17)의 안정적인 고정을 위하여 가이드바(24)가 고정띠(19)의 상면에 덧대여질 수 있다. 가이드바(24)는 보통 부스바라고 하여 강성을 지닌 동(銅)으로 되어 있을 수 있다.

접점전극(17)이 4각의 띠 형태로 설치되어 기판(100)의 4변 가장자리 전체를 따라 전기적으로 접촉하게 되므로 기판의 가장자리를 따라서 고르게 전기가 공급되게 되므로 어느 한 모서리에 도금이 편중되는 현상이 없어지게 되는 것이다.

각 도면에는 기판을 양면도금할 수 있는 형태의 케이스(1)가 도시되었으나, 도 5 내지 도 6의 접점전극은 일면도금만 할 수 있는 것처럼 도시되었다. 이는 이해의 편의를 위한 것이다. 그리고 각 도면은 개념설명을 목적에 둔 것으로서 실제 제품과는 다소 차이가 있을 것이다.

상기 케이스고정수단은 판재를 디귿(ㄷ)자 형태로 절곡한 것으로서 앞판(27)은 전면케이스에 뒷판(29)은 후면케이스에 밀착되는 복수 개의 클립부재(25)일 수 있다. 앞판과 뒷판의 끝단(27a,29a)끼울 때 쉽게 끼울 수 있도록 케이스의 외측을 향해 절곡되어 있다. 케이스(1)의 측면 내지 앞뒷면에는 클립부재(25)를 정확한 위치에 편리하게 결합시킬 수 있도록 클립부재안착부(33)가 얕은 홈 형태로 마련되어 있다. 클립부재(25)는 기계적으로 또는 수작업으로 결합 또는 분리될 수 있다.

케이스고정수단은 복수 개의 자석이 될 수도 있다. 자석은 전자석이 될 수도 있다. 자석은 전면케이스(3)와 후면케이스(5) 모두에 설치될 수도 있고, 어느 한쪽에는 자석을, 다른 한쪽에는 내부식성 처리가 된 철판을 설치할 수도 있다.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예는 케이스(1')에 관한 것으로서 전면케이스(3)와 후면케이스(5)의 결합방식에 관한 것이다.

도 7은 전면케이스(3)가 후면케이스(5)에 설치된 힌지부(35)의 축(X)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 마치 여닫이문을 열고 닫는 방식으로 전면케이스(3)를 열고 그 내부에 기판(100)을 끼워놓고 전면케이스(3)를 닫아 고정시키는 방식이다. 전면케이스(3)를 고정하는 방식도 다양하게 안출될 수 있다. 빗장을 채우듯 핀을 이용하는 방식이 있을 수도 있고, 도시된 것처럼 곳곳에 자석(37)을 설치하여 자력으로써 고정시키는 방식이 있을 수 있다. 외측실링(9)와 내측실링(13)의 위치 및 기능은 전술한 바와 같다.

이하, 도 8 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 본 실시예 역시 케이스의 결합방식에 관한 것으로서 액자 형태로 되어 있는 케이스(1")에 관한 것이다. 후면케이스(5)에는 전면케이스 안착부(39)가 마련되어 있다. 전면케이스는 기판(100)을 개입시킨 상태에서 전면케이스 안착부(39)에 끼워져 고정될 수 있다. 후면케이스의 전면케이스 안착부를 따라 복수 개의 잠금구(41)가 힌지핀(43)을 축으로 회전 가능하게 설치된다. 기판(100)과 전면케이스(3)을 안착시킨 후 이 잠금구(41)를 일점쇄선으로 도시된 것처럼 각각 회전시킴으로써 전면케이스(3)를 가압하여 고정시킬 수 있게 되어 있다. 도시되지는 않았지만 잠금구(41)는 탄성적으로 기판(100) 및 전면케이스(3)를 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.

이처럼 다양한 방식으로 전면케이스(3)와 후면케이스(5)의 결합방식을 선택할 수 있다. 기판의 상황이나 작업환경 등을 고려하여 어느 방식을 선택할지 결정하면 될 것이다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위의 실시예는 임의로 조합되어 실시될 수 있으며 어떠한 조합이든지 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1 : 케이스 3 : 전면케이스
5 : 후면케이스 7 : 잡이부
9 : 외측실링 11 : 외측실링안착홈
13 : 내측실링 15 : 내측실링안착홈
17 : 접점전극 19 : 고정띠
21 : 가압편 23 : 커넥터
24 : 가이드바 25 : 클립부재
27 : 앞판 29 : 뒷판
31 : 측판 33 : 클립부재안착부
35 : 힌지부 37 : 자석
39 : 전면케이스 안착부 41 : 잠금구
43 : 힌지핀 100 : 기판

Claims (4)

1. 사각틀 형상의 전면케이스와, 상기 전면케이스에 포개진 상태에서 그 사이에 기판을 안착시킬 수 있는 기판안착부를 제공하는 것으로서 사각틀 형상의 후면케이스로 구성되는 케이스;
   상기 전면케이스와 후면케이스가 포개져 면접촉된 상태로 고정되어 기판의 가장자리를 고정시키기 위한 케이스고정수단;
   상기 전면케이스와 후면케이스 사이에 개입되는 외측실링;
   상기 전면케이스와 후면케이스의 사이에 개입되는 내측실링;
   상기 외측실링과 내측실링 사이에 설치되는 띠형상의 접점전극;
   상기 케이스 상부에 설치되는 것으로서, 상기 접점전극에 전기를 공급하기 위한 커넥터;를 포함하되;
   상기 접점전극과 기판의 전기적 접촉은 상기 외측실링과 내측실링 사이의 공간에서 이루어지도록 함으로써 상기 접점전극과 기판의 접촉부가 도금액에 노출되지 않도록 하고,
   상기 접점전극은 상기 케이스에 고정되는 기다란 띠형상의 고정띠와; 상기 고정띠의 일측에서 톱니형태 또는 파형으로 돌출되어 상기 인쇄회로기판 가장자리에 탄성적으로 밀착되는 다수의 가압편으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 케이스고정수단은 판재를 디귿(ㄷ)자 형태로 절곡한 것으로서 한쪽은 전면케이스에 다른 쪽은 후면케이스에 밀착되는 복수 개의 클립부재인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 접점전극은 직사각형으로 된 상기 기판의 4변 가장자리를 따라 전체적으로 설치됨으로써;
   상기 기판의 4변 전체를 통해 전기가 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 도금편차 개선을 위한 지그장치

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