KR102306782B1 - 기판 개별 전류량 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 개별 전류량 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 다수개의 기판에 통전되는 전류량을 개별적으로 제어하여 도금품질을 향상시킬 수 있는 기판 개별 전류량 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 기판 개별 전류량 제어 시스템은, 상호 이격되어 배치된 다수개의 기판이 이송되는 일방향으로 배치된 다수개의 애노드와; 기판을 파지하여 일방향으로 이송시키는 지그와; 다수개의 상기 애노드에 인가되는 전류를 개별 독립적으로 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지되, 상기 애노드의 폭은 상기 기판의 폭보다 작게 형성되어, 하나의 기판에 다수개의 애노드가 직면하게 배치되고, 상기 제어부는 다수개의 애노드 중 상기 기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드에 전류를 독립적으로 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 개별 전류량 제어 시스템 { CURRENT CONTROL SYSTEM OF ELECTRIC PLANTING SUBSTRATE }

본 발명은 기판 개별 전류량 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 다수개의 기판에 통전되는 전류량을 개별적으로 제어하여 도금품질을 향상시킬 수 있는 기판 개별 전류량 제어 시스템에 관한 것이다.

기판 상에 금속막을 패터닝 하기 위해서는 증착 방법에 비해 전기 이동도에 대한 내성이 우수하고 제조비용이 더 저렴한 전기도금방법이 선호된다.

종래에 전기도금의 원리는 국내공개특허공보 제 2010-0034318호(2010년 4월 1일 공개)에 기재된 바와 같이, 전해액이 수용된 도금조 내에 양극(anode)을 형성하는 구리판과 음극(cathode)을 형성하는 기판을 침지시킴으로써, 구리판에서 분리된 구리 이온(Cu2+)이 기판으로 이동하여 금속막이 형성된다.

이러한 전기도금방법에 관한 일반적인 예로서, 워크 행거를 이용한 전기 도금 방법은 도금하고자 하는 대상을 위크 행거에 장착하여 수직 또는 수평 레일에 장착되어 기동하면서 도금조 안에 담겨져 있는 도금액에 침전시킨 후, 도금 대상을 음극으로 하고 도금하려고 하는 금속 또는 불용해성 금속을 양극으로 한다.

이후, 정류기를 통해 전극에 전류를 인가하면, 도금액이 전기분해되면서 도금액 속에 포함된 금속 이온이 분리되면서 음극인 도금 대상의 표면에 부착되며, 어느 정도 시간이 지나면 얇은 금속막을 형성하면서 도금되는 원리를 채택한 것이다.

이러한 전기도금방법은 향후 인쇄회로기판의 박막화 추세에 따라, 금속막의 두께를 균일하게 형성하기 위한 전류 밀도, 도금 두께의 산포 등을 제어하는 것이 필요로 되고 있다.

구체적으로, 종래에 이슈화되고 있는 균일 전착성(Throwing Power) 방법을 예로 들 수 있다.

이러한 균일 전착성 방법은 한 대의 정류기에 다수의 음극 행거(cathode hangar)가 연결되고, 음극 행거에 클램프가 몇 개의 가지로 나누어져 집게 행태로 기판을 잡아 전류가 흐르는 형태이다.

종래에는 피도물인 기판의 크기, 종류 등이 변경되면서 기판에 인가되는 전류값이 변경되어야 하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 선행 기판과 새로운 후행 기판 사이에 많은 수의 더미기판을 삽입하거나 빈 공간으로 설정하여 이동시키도록 하였다.

이로 인해, 기판의 도금이 이루어지지 않은 구간이 크게 발생되어, 생산성이 저하되는 등의 문제가 있었다.

등록특허 10-1859395 공개특허 10-2013-0071861

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판이 크기 또는 종류 등이 변경되어 투입될 경우 그 사이에 투입되는 더미기판 등의 투입을 최소화하여 생산성이 저하되는 것을 방지하고, 전류량을 개별 제어하여 도금품질을 향상시킬 수 있는 기판 개별 전류량 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기판 개별 전류량 제어 시스템은,
상호 이격되어 배치된 다수개의 기판이 이송되는 일방향으로 배치된 다수개의 애노드와;
기판을 파지하여 일방향으로 이송시키는 지그와;
다수개의 상기 애노드에 인가되는 전류를 개별 독립적으로 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지되,
상기 애노드의 폭은 상기 기판의 폭보다 작게 형성되어, 하나의 기판에 적어도 3개 이상의 애노드가 대면하게 배치되고,
상기 제어부는 다수개의 애노드 중 상기 기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드에 전류를 독립적으로 인가하고,
어느 하나의 기판이 이동할 때, 상기 제어부는 각각의 개별 기판과 대면하게 되는 다수개의 애노드에 인가되는 전류를 미리 설정된 전류량으로 변경하여 인가하며,
기판의 이동시 상기 미리 설정된 전류량이 인가되는 애노드는, 기판의 이동 방향을 따라 기판의 이동 속도 또는 이동 거리와 동일하게 다른 애노드로 변경되며,
상기 애노드는, 기판의 투입방향으로부터 배출방향으로 순차적으로 배치되는 제1애노드, 제2애노드, 제3애노드, 제4애노드를 포함하여 이루어지고,
상기 기판이 상기 제1애노드 내지 제3애노드와 대면하고 있는 상태에서, 상기 기판이 일방향으로 이동하여 상기 제2애노드 내지 제4애노드와 대면하게 되면,
상기 제어부는,
상기 기판의 이동 전 상기 제1애노드에 인가되었던 전류값을 상기 제2애노드에 동일하게 인가하고, 상기 기판의 이동 전 상기 제2애노드에 인가되었던 전류값을 상기 제3애노드에 동일하게 인가하고, 상기 기판의 이동 전 상기 제3애노드에 인가되었던 전류값을 상기 제4애노드에 동일하게 인가하며,
하나의 기판이 중심애노드, 좌측애노드, 우측애노드와 대면하고 있는 경우,
하나의 기판을 기준으로 양측방향에 배치된 좌측애노드와 우측애노드에 인가되는 전류는, 중심부에 배치된 중심애노드에 인가되는 전류보다 항상 낮게 인가되는 것을 특징으로 한다.

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상기 지그에 장착된 기판의 통전량을 측정하는 센서;를 더 포함하여 이루어지고, 상기 제어부는 상기 센서에서 측정된 통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해 이동중인 상기 기판과 대면하고 있는 상기 애노드에 인가되는 전류를 제어한다.

상기 센서는, 제1기판의 제1통전량을 측정하는 제1센서와, 제2기판의 제2통전량을 측정하는 제2센서를 포함하여 이루어지되, 상기 제어부는, 상기 제1센서에서 측정된 제1통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해, 이동중인 상기 제1기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드에 인가되는 전류를 제어하고, 상기 제2센서에서 측정된 제2통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해, 이동중인 상기 제2기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드에 인가되는 전류를 제어하며, 상기 제1기판이 대면하고 있는 애노드에 인가되는 전류와, 상기 제2기판이 대면하고 있는 애노드에 인가되는 전류는 서로 개별적이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 기판 개별 전류량 제어 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 기판의 이동시 기판과 대면하는 애노드에 인가되는 전류를 기판의 이동과 동일하게 변경하기 때문에, 상기 기판에 인가되는 전류를 항상 미리 설정된 전류로 일정하게 인가할 수 있어, 상기 기판에 균일한 두께의 도금층이 형성되도록 할 수 있다.

또한, 기판이 크기 또는 종류 등이 변경되어 투입될 경우, 이동하는 기판에 대응되게 각각의 애노드에 인가되는 전류를 실시간으로 변경하기 때문에, 기판이 변경될 경우에도 그 사이에 투입되는 더미기판 등의 투입을 최소화하여 불필요한 공정 및 시간의 낭비를 줄일 수 있고, 서로 다른 종류의 기판 연결구간을 최소화시켜, 생산성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 따른 도금 라인을 간략하게 도시한 평면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 개별 전류량 제어 시스템이 적용된 도금 라인을 간략하게 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 개별 전류량 제어 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지그의 구조도.

본 발명의 기판 개별 전류량 제어 시스템은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 애노드(10)와, 지그(20)와, 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다.

상기 애노드(10)는 상호 이격되어 배치된 다수개의 기판(25)이 이송되는 일방향으로 다수개가 일렬로 배치되어 있다.

즉, 상기 기판(25)은 다수개가 상호 이격되어 일방향으로 이송되고, 상기 애노드(10)는 상기 기판(25)과 같은 일방향으로 다수개가 배치되어 있으며, 상기 기판(25)과 상기 애노드(10)는 상기 기판(25)의 이송방향과 직교되는 방향으로 이격되어 배치되어 있다.

1개의 상기 애노드(10)의 폭은 1개의 상기 기판(25)의 폭보다 작게 형성되어, 하나의 기판(25)에 폭이 작은 다수개의 애노드(10)가 직면하게 배치된다.

상기 지그(20)는 상기 기판(25)을 파지하여 일방향으로 이송시킨다.

상기 기판(25)을 파지하는 상기 지그(20)의 형상 및 상기 지그(20)를 일방향으로 이송시키는 구조 등은 종래의 공지된 구조를 이용하면 충분하기 때문에, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 제어부는 다수개의 상기 애노드(10)에 인가되는 전류를 개별 독립적으로 제어한다.

상기 제어부는 다수개의 애노드(10) 중 상기 기판(25)과 대면하고 있는 다수개의 애노드(10)에 전류를 독립적으로 인가한다.

어느 하나의 상기 기판(25)이 이동할 때, 상기 제어부는 상기 기판(25)과 대면하게 되는 다수개의 애노드(10)에 인가되는 전류를 미리 설정된 전류량으로 변경하여 인가한다.

기판의 이동시 상기 미리 설정된 전류량이 인가되는 애노드(10)는, 기판(25)의 이동 방향을 따라 기판(25)의 이동 속도 또는 이동 거리와 동일하게 다른 애노드(10)로 변경된다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 애노드(10)가 상호 이격되어 배치된 제1애노드(11)부터 제5애노드(15)로 이루어지고, 하나의 기판(25)이 4개의 애노드(10)와 대면하고 있는 경우, 처음에 기판(25)은 제1애노드(11), 제2애노드(12), 제3애노드(13) 및 제4애노드(14)와 대면하여, 상기 제어부는 상기 제1애노드(11), 제2애노드(12), 제3애노드(13) 및 제4애노드(14)에 미리 설정된 전류량을 인가한다.

도 3의 상부에 도시된 그림에서, 맨 좌측에 배치된 기판(25)에 대면하는 제1애노드(11)에는 11, 제2애노드(12)에는 12, 제3애노드(13)에는 12, 제4애노드(14)에는 11의 전류가 인가되어, 전류적산값은 총 46이 된다.

도 3의 하부에 도시된 그림과 같이, 상기 기판(25)이 우측으로 일부 이동하여 제2애노드(12), 제3애노드(13), 제4애노드(14) 및 제5애노드(15)와 대면하게 되면, 상기 제어부는 전류를 인가하여야 하는 애노드(10)를 상기 제2애노드(12), 제3애노드(13), 제4애노드(14) 및 제5애노드(15)로 변경하여 각각의 애노드(10)에 미리 설정된 전류량을 인가한다.

이때, 기판(25)과 대면하는 제2애노드(12)에는 11, 제3애노드(13)에는 12, 제4애노드(14)에는 12, 제5애노드(15)에는 11의 전류가 인가되어, 전류적산값은 총 46이 된다.

위와 같이 기판(25)이 이동할 때, 해당 기판(25)과 대면하게 되는 각각 애노드(10)에 인가되는 전류값을 일정값이 되도록 변경함으로서, 해당 기판(25)은 항상 동일한 전류값을 인가받게 된다.

이러한 과정을 통해 상기 기판(25)이 이동할 때, 상기 제어부는 전류를 인가하여야 하는 애노드(10)를 변경하면서, 상기 기판(25)과 대면하고 있는 애노드(10)에 미리 설정된 전류량을 인가하게 된다.

그리고, 하나의 기판(25)이 중심애노드, 좌측애노드, 우측애노드와 대면하고 있는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 상기 기판(25)을 기준으로 양측방향에 배치된 좌측애노드와 우측애노드에 인가되는 전류는, 중심부에 배치된 중심애노드에 인가되는 전류보다 항상 낮게 인가되도록 한다.

일반적으로, 기판(25)의 도금시 기판(25)의 중심부보다 양측에서 도금층의 두께가 더 두껍게 형성되는데, 본 발명에서는 기판(25)의 양측에 배치된 좌측애노드와 우측애노드에 인가되는 전류를 기판(25)의 중심부에 배치된 중심애노드에 인가되는 전류보다 항상 낮게 인가함으로서, 상기 기판(25)의 양측의 도금층의 두께가 중심부보다 두꺼워지는 것을 방지할 수 있다.

위와 같이 본 발명은 기판(25)의 이동시 기판(25)과 이동속도 또는 이동거리와 동일하게 전류가 인가되는 애노드(10)를 변경하여, 상기 기판(25)에 인가되는 전류를 항상 미리 설정된 전류로 일정하게 인가할 수 있어, 상기 기판(25)에 균일한 두께의 도금층이 형성되도록 할 수 있다.

또한, 기판(25)이 크기 또는 종류 등이 변경되어 투입될 경우, 이동하는 기판(25)에 대응되게 각각의 애노드(10)에 인가되는 전류를 상술한 바와 같이 실시간으로 변경하기 때문에, 기판(25)이 변경될 경우에도 그 사이에 투입되는 더미기판(26) 등의 투입을 최소화하여 불필요한 공정 및 시간의 낭비를 줄일 수 있고, 서로 다른 종류의 기판(25) 연결구간을 최소화시킬 수 있어, 생산성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지그(20)에 장착된 기판(25)의 통전량을 측정하는 센서(30)를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.

상기 제어부는 상기 센서(30)에서 측정된 기판(25)의 통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해 이동중인 상기 기판(25)과 대면하고 있는 상기 애노드(10)에 인가되는 전류를 제어하도록 한다.

보다 구체적으로, 상기 센서(30)는, 제1지그에 결합된 제1기판의 제1통전량을 측정하는 제1센서와, 제2지그에 결합된 제2기판의 제2통전량을 측정하는 제2센서를 포함하여 이루어진다.

상기 제어부는, 상기 제1센서에서 측정된 제1통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해 이동중인 상기 제1기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드(10)에 인가되는 전류를 제어하고, 상기 제2센서에서 측정된 제2통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해 이동중인 상기 제2기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드(10)에 인가되는 전류를 제어한다.

이때, 상기 제1기판이 대면하고 있는 애노드(10)에 인가되는 전류와, 상기 제2기판이 대면하고 있는 애노드(10)에 인가되는 전류는, 서로 개별적으로 제어되어 인가되도록 한다.

즉, 상기 제1센서에서 측정된 제1통전량과 상기 제2센서에서 측정된 제2통전량이 지그(20)의 자체저항 등에 의해 차이가 있을 수 있는데, 본 발명에서는 도금 과정중에 제1통전량과 제2통전량이 항상 동일하도록 상기 제1기판과 대면하는 애노드(10)에 인가되는 전류와 상기 제2기판과 대면하는 애노드(10)에 인가되는 전류를 개별적으로 제어하여 인가한다.

예를 들어, 상기 제1센서에 측정된 제1통전량이 10이고, 상기 제2센서에 측정된 제2통전량이 12인 경우, 상기 제어부는 상기 제1통전량과 제2통전량이 그 평균값인 11이 되도록 하기 위해, 상기 제1기판과 대면하는 애노드(10)에 인가되는 전류를 지속적으로 개별 제어하고, 상기 제2기판과 대면하는 애노드(10)에 인가되는 전류를 지속적으로 개별 제어한다.

위와 같은 과정에 의해, 각각의 지그(20)의 내부저항이 다르더라도, 상기 기판(25)에 인가되는 전류를 항상 일정하게 유지시켜, 상기 기판(25)에 균일한 두께의 도금층이 형성되도록 할 수 있다.

본 발명인 기판 개별 전류량 제어 시스템은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 애노드, 11 : 제1애노드, 12 : 제2애노드, 13 : 제3애노드, 14 : 제4애노드, 15 : 제5애노드,
20 : 지그, 25 : 기판, 26 : 더미기판,
30 : 센서,

Claims (6)

1. 상호 이격되어 배치된 다수개의 기판이 이송되는 일방향으로 배치된 다수개의 애노드와;
   기판을 파지하여 일방향으로 이송시키는 지그와;
   다수개의 상기 애노드에 인가되는 전류를 개별 독립적으로 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지되,
   상기 애노드의 폭은 상기 기판의 폭보다 작게 형성되어, 하나의 기판에 적어도 3개 이상의 애노드가 대면하게 배치되고,
   상기 제어부는 다수개의 애노드 중 상기 기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드에 전류를 독립적으로 인가하고,
   어느 하나의 기판이 이동할 때, 상기 제어부는 각각의 개별 기판과 대면하게 되는 다수개의 애노드에 인가되는 전류를 미리 설정된 전류량으로 변경하여 인가하며,
   기판의 이동시 상기 미리 설정된 전류량이 인가되는 애노드는, 기판의 이동 방향을 따라 기판의 이동 속도 또는 이동 거리와 동일하게 다른 애노드로 변경되며,
   상기 애노드는, 기판의 투입방향으로부터 배출방향으로 순차적으로 배치되는 제1애노드, 제2애노드, 제3애노드, 제4애노드를 포함하여 이루어지고,
   상기 기판이 상기 제1애노드 내지 제3애노드와 대면하고 있는 상태에서, 상기 기판이 일방향으로 이동하여 상기 제2애노드 내지 제4애노드와 대면하게 되면,
   상기 제어부는,
   상기 기판의 이동 전 상기 제1애노드에 인가되었던 전류값을 상기 제2애노드에 동일하게 인가하고, 상기 기판의 이동 전 상기 제2애노드에 인가되었던 전류값을 상기 제3애노드에 동일하게 인가하고, 상기 기판의 이동 전 상기 제3애노드에 인가되었던 전류값을 상기 제4애노드에 동일하게 인가하며,
   하나의 기판이 중심애노드, 좌측애노드, 우측애노드와 대면하고 있는 경우,
   하나의 기판을 기준으로 양측방향에 배치된 좌측애노드와 우측애노드에 인가되는 전류는, 중심부에 배치된 중심애노드에 인가되는 전류보다 항상 낮게 인가되는 것을 특징으로 하는 기판 개별 전류량 제어 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항1에 있어서,
   상기 지그에 장착된 기판의 통전량을 측정하는 센서;를 더 포함하여 이루어지고,
   상기 제어부는 상기 센서에서 측정된 통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해 이동중인 상기 기판과 대면하고 있는 상기 애노드에 인가되는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 개별 전류량 제어 시스템.
6. 청구항5에 있어서,
   상기 센서는, 제1기판의 제1통전량을 측정하는 제1센서와, 제2기판의 제2통전량을 측정하는 제2센서를 포함하여 이루어지되,
   상기 제어부는,
   상기 제1센서에서 측정된 제1통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해, 이동중인 상기 제1기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드에 인가되는 전류를 제어하고,
   상기 제2센서에서 측정된 제2통전량이 일정하게 유지되도록 하기 위해, 이동중인 상기 제2기판과 대면하고 있는 다수개의 애노드에 인가되는 전류를 제어하며,
   상기 제1기판이 대면하고 있는 애노드에 인가되는 전류와, 상기 제2기판이 대면하고 있는 애노드에 인가되는 전류는 서로 개별적인 것을 특징으로 하는 기판 개별 전류량 제어 시스템.
   
   
   
   
   

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