KR20010091034A - 도금 장치 - Google Patents
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Abstract
하나의 반송 레일로 연속해서 복수 조합의 도금막을 형성하는 것이 요구되고 있다. 이 요구에 부응하기 위해서 간편한 땜납 도금 장치를 제공한다.
이 도금 장치는 도금액 구성이 다른 도금액이 수용된 도금 욕조를 복수 갖는 도금 욕조 이동 수단을 적어도 2열은 갖고 있다. 또, 이 도금 욕조 이동 수단에는 빈 도금 욕조, 및 물 세정용 욕조를 갖고 있다. 그리고, 이들 도금 욕조는 도전 부재(21)에 형성하는 도금막에 대응하여 선택된다. 이에 따라, 하나의 반송 레일로 연속해서 도전 부재(21)에 복수 조합의 도금막을 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 도금 장치에 관한 것으로, 도금 욕조를 이동 가능하게 하여 복수 조합의 금속 재료의 도금막을 단층 또는 적어도 2층 이상 형성하는 도금 장치에 관한 것이다.
Cu 단체, Cu 합금 또는 Fe-Ni 합금과 같은 도전 부재의 표면을 Sn 단체 또는 Sn 합금의 도금층으로 피복한 리드재는 Cu 단체 또는 Cu 합금이 구비되어 있는 우수한 도전성과 기계적 강도를 갖는다. 게다가, 이 리드재는 Sn 단체 또는 Sn 합금이 구비되어 있는 내식성과 양호한 납땜성도 함께 갖는 고성능 도체이다. 이에 따라, 이들은 각종 단자, 커넥터, 리드와 같은 전기ㆍ전자 기기 분야와 전력 케이블 분야 등에서 많이 사용되고 있다.
또한, 반도체 칩을 회로 기판에 탑재하는 경우에는 반도체 칩의 외측 리드부에 Sn 합금을 사용한 용융 도금이나 전기 도금을 행함으로써, 해당 외측 리드부의 납땜성을 향상시키게 하는 일이 행해지고 있다. 이러한 Sn 합금의 대표예는 땜납(Sn-Pb 합금)이며, 납땜성, 내식성 등이 양호하므로 커넥터나 리드 프레임 등의 전기ㆍ전자 공업용 부품의 공업용 도금으로서 널리 이용되고 있다.
도3은 도2에 도시한 반도체 리드 프레임의 A-A 단면의 리드재의 기본 구성을도시한 단면도이다. 예를 들어, 도전 부재(21)는 Cu, Cu를 주성분으로 한 Cu계 합금 또는 Fe-Ni를 주성분으로 한 Fe-Ni계 합금으로 구성되어 있다. 그리고, 이들 도전 부재(21)의 표면에는 다른 금속 재료의 2층 도금막이 실시되어 있다. 예를 들어, Sn의 제1 도금막(22)과 Sn-Bi의 제2 도금막(23)이 이 순서로 형성되어 있다. 여기서, 제1 도금막(22)의 두께를 t1, 제2 도금막(23)의 두께를 t2라고 했을 때, t1은 약 3 내지 15 ㎛, t2는 약 1 내지 5 ㎛, t2/t1은 약 0.1 내지 0.5로 설정하면, 비용, 납땜성 및 내열성, 그리고 땜납의 접합 강도와 알루미늄선 등과의 용접부의 용접 강도면에서 모두 양호한 특성이 있으며, 리드재로서의 성능 향상을 얻을 수 있어서 적합하다는 사실이 알려져 있다.
도4는 자동 도금 장치 전체의 레이아웃이다. 우선, 알칼리 전해 세정 욕조(31)에 있어서, 도전 부재(21)의 표면에 있어서의 땜납 도금 피막의 밀착성이나 납땜성을 저해하는 유지 등의 유기성 오염 물질을 제거한다. 다음에, 물 세정용 욕조(32)에 있어서 세정된 후, 화학 엣칭 욕조(33)에 있어서 화학 엣칭 처리(기본적으로는 산화-환원 반응을 이용한 처리)를 행하여, 입계나 개재물 등의 존재에 의해 불균일한 표면으로 되어 있는 도전 부재(21)의 표면을 균일화한다.
다음에, 물 세정용 욕조(34)에 있어서 세정된 후, 산 활성화 욕조(35)에 있어서 물 세정용 욕조(34)에서 부착된 산화막을 제거한다. 다음에, 물 세정용 욕조(36)에 있어서 세정된 후, 땜납 도금 장치(37)에 있어서 도금이 실시된다. 땜납 도금액은 강산성이므로, 도금 후의 표면은 산성으로 되어 있다. 이러한 표면에서는 시간의 경과와 함께 피막이 변색되고 납땜성이 열화한다. 이에 따라, 물 세정용 욕조(38), 및 중화 처리 욕조(39)에 있어서 도금 표면에 잔류하는 산을 중화하여 흡착되어 있는 유기물을 제거한다. 그 후, 물 세정용 욕조(40), 더운 물 세정용 욕조(41)에서 세정되고, 건조 장치(42)에 있어서 도금된 도전 부재(21)를 건조시킨다.
도5는 도4에 도시한 전체 도금 장치에 있어서의 화학 엣칭 욕조(33)의 B-B 방향에 있어서의 단면도이다.
이 화학 엣칭 욕조(33)에 있어서의 작용은 상기한 바와 같다. 여기서는 이 도금 장치에 있어서의 구조에 대하여 설명한다. 이 도금 장치에서는 가로 이송식 푸셔(331)와 반송 레일(332)은 모두 상하 방향으로 가동할 수 있게 되어 있다. 그리고, 이들 가동 범위의 상한 위치 및 하한 위치가 결정되어 있고, 그 사이를 반복해서 움직이고 있다. 현수용 훅(333)은 작업 목적에 따라서 알맞은 간격으로 반송 레일(332)에 걸려진다. 통상은 인접한 욕조의 중심 사이의 거리이다. 그리고, 도금되는 도전 부재(21)를 현수하고 있는 도금 보조 랙(334)은 이 현수용 훅(333)에 걸려지고, 이 도금 장치에 장착된다. 다음에, 가로 이송식 푸셔(331)에 대하여 기술한다. 가로 이송식 푸셔(331) 사이의 거리는 기본적으로는 인접한 욕조의 중심 사이의 거리와 대략 동일하다. 그리고, 이 가로 이송식 푸셔(331)는 하나 짜리 아암에 설치되어 있고, 작업 방향으로 현수용 훅(333)을 1 스팬 이송시키면 그 만큼 복귀하게 되어 있다. 그리고, 이 가로 이송식 푸셔(331)는 상한 위치에서 1 스팬 이송하고, 하한 위치에서 그 만큼 복귀하게 되어 있다. 또, 반송 레일(332)은 상하 방향으로는 움직이지만 진행 방향으로는 움직이지 않는다. 이 작업의 반복에 의해서 이 도금 장치는 기능하고 있다.
상기한 이 도금 장치에서는 도금전 처리 라인을 1개 및 땜납 도금 라인을 1개 갖고 있었다. 예를 들어, 도전 부재(21)에 제1 도금막(22)인 Sn 도금막, 제2 도금막(23)인 Sn-Bi 도금막을 형성하는 경우와, 도전 부재(21)에 제1 도금막(22)인 Sn 도금막, 제2 도금막(23)인 Sn-Ag 도금막을 형성하는 경우가 있다. 이 경우, 제1 도금막(22)은 양 쪽 모두 동일한 Sn 도금액을 사용할 수 있지만, 제2 도금막(23)은 사용하는 도금액이 다르다. 이로 인해, 도전 부재(21)에 전자의 도금막을 형성하는 것을 종료한 후, 한 번 도금 장치를 정지시키고 후자용의 도금액으로 욕조 내의 도금액을 교환하고 나서 다음 도전 부재(21)에 도금막을 형성하고 있었다.
상기한 바와 같이, 이 땜납 도금 장치에서는 도금전 처리 라인을 1개 및 땜납 도금 라인을 1개 갖고 있었다. 이로 인해, 도전 부재(21)에 복수 조합의 도금막을 형성하는 경우, 도금막의 조합이 변경될 때 연속해서 작업을 행하지 못하는 과제가 발생했다. 환언하면, 이 도금 장치에서는 준비된 도금액에 도금 가능한 도전 부재(21)를 차례로 침지하여, 동일한 도금막 조합의 도금막을 연속해서 형성할 수는 있었다. 그러나, 도금되는 도전 부재(21)의 사용 용도에 따라서 도전 부재(21)에 복수 조합의 도금막을 연속해서 형성할 수가 없었다. 즉, 땜납 도금 라인에 대하여, 도금액의 교환에 필요 이상의 시간과 수고를 들이는 문제가 있었다.
그리고, 상기한 사항에 부가하여 땜납 도금 라인을 관리하는 것에 관해서도 많은 수고를 들이고 있었다. 예를 들어, 하나의 도금 욕조 내에서 일정 도금액을 사용한 후에, 도금액 구성이 다른 다른 도금액을 사용하는 경우가 있다. 이 때, 확실하게 전자의 도금액을 제거하지 않으면 후자의 도금액의 액체 구성이 변해 버린다. 또한, 사용하는 도금액 구성이 다르면, 그 도금 욕조에서 사용되는 양극도 달라지게 되어 교환해야 한다. 즉, 도금액 관리 또는 도금 욕조 관리 등 보수면에 관해서도 많은 수고를 들이는 문제가 있었다.
도1은 본 발명의 도금 장치에 이용하는 도금 라인을 설명하는 도면.
도2는 본 발명 및 종래의 도금을 실시하는 반도체 칩을 설명하는 도면.
도3은 본 발명 및 종래의 2층 도금막으로 이루어지는 도2에 도시한 반도체 리드 프레임의 A-A 방향으로부터 본 단면을 설명하는 도면.
도4는 본 발명 및 종래의 자동 도금 장치 전체의 레이아웃을 설명하는 도면.
도5는 본 발명 및 종래의 화학 엣칭 욕조의 B-B 방향으로부터 본 단면을 설명하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
21 : 도전 부재
22 : 제1 도금막
23 : 제2 도금막
32, 34, 36, 38, 40 : 물 세정용 욕조
33 : 화학 엣칭 욕조
37 : 땜납 도금 장치
42 : 건조 장치
371 : 예비 침지 욕조
372, 373 : 제1 도금 욕조
374, 375, 376 : 제2 도금 욕조
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 도금 라인에 슬라이드 기구를 설치하고, 이에 의해서 하나의 반송 레일로 도전 부재(21)에 연속해서 복수 조합의 단층 또는 2층 이상의 도금막을 형성할 수 있는 점에 특징을 갖는다.
도1은 본 발명인 도금 장치를 실시하기 위한 슬라이드 기능을 갖고, 제1 열에 2개의 제1 도금 욕조를, 그리고 제2 열에는 3개의 제2 도금 욕조를 갖는 땜납 도금 라인의 레이아웃이다. 또, 도4에 도시한 전체 도금 장치의 땜납 도금 장치(37)에 해당한다.
도1에 있어서, 이 도금 장치는 예비 침지 욕조(371), 제1 도금 욕조(372, 373), 제2 도금 욕조(374, 375, 376), 물 세정용 욕조(377)가 있다. 또, 각각의 도금 욕조에는 오버 플로우 욕조(378, 379, 380, 381, 382)가 설치되어 있다. 이들 욕조의 기능은 불용성 불순물 등을 도금 욕조 내의 수류를 이용하여 욕조 내로취입한다. 그리고, 이들 욕조 내로 취입된 도금액을 여과하고, 그 여과된 도금액을 도금 욕조(372, 373, 374, 375, 376) 내로 송입하는 것이다.
본 발명에서는 땜납 도금 라인에 있어서, 하나의 반송 레일로 도금 가능한 도전 부재(21)에 연속해서 복수 조합의 도금막을 사용 용도에 따라서 형성할 수 있는 점에 특징을 갖는다.
구체적으로 말하면, 이 땜납 도금 라인의 구조도 상기한 도5와 동일하다. 예를 들어, 이 도1의 땜납 도금 라인에서는 도금 욕조(373)에는 Sn 도금액이 수용되고, 도금 욕조(375)에는 Sn-Ag 도금액이 수용되고, 도금 욕조(376)에는 Sn-Bi 도금액이 수용되며, 도금 욕조(372, 374)는 비어 있다. 그리고, 이들 도금 욕조는 도금된 도전 부재(21)의 사용 용도에 따라서 필요한 도금 욕조가 선택되어 반송 레일의 하부로 이동하고, 도전 부재(21)에 도금막을 형성한다. 그 결과, 도전 부재(21)에 Sn의 단층 도금막이 형성되거나, 또는 1층째가 Sn이고 2층째가 Sn-Ag 또는 Sn-Bi인 도금막 등이 형성된다. 또, 리드재의 구조는 도3과 동일하여 부호를 공통으로 했다.
첫째로, 도전 부재(21)에 Sn 단층의 제1 도금막(22)만을 형성하는 경우에 대하여 기술한다. 여기서는 상기한 바와 같이 Sn 도금액이 수용된 제1 도금 욕조(373)와 빈 도금 욕조(374)가 선택된다. 상기한 도금전 처리 라인에서 처리된 도전 부재(21)는 예비 침지 욕조(371)에서 표면의 수산막의 제거를 행하지만, 그 동안에 제1 도금 욕조(373)는 반송 레일의 하부로 이동한다. 그리고, 여기서 Sn 도금막이 형성되고 있는 동안에 제2 도금 욕조(374)는 반송 레일의 하부로 이동한다. Sn 도금막이 형성된 도전 부재(21)는 제2 도금 욕조(374)로 이동하는데, 이 도금 욕조에는 도금액이 들어있지 않으므로, 도금막은 형성되지 않는다. 다음에, 물 세정용 욕조(377)에서 도금된 도전 부재(21)를 세정한다. 그 결과, 도전 부재(21)에 Sn의 단층 도금막만이 형성된다.
여기서, 도1의 도금 장치에서는 2열째의 도금 욕조 이동 수단에 빈 도금 욕조를 갖고 있으므로, 상기한 바와 같이 도전 부재(21)에 Sn 단층의 도금막이 형성되었다. 그러나, 다음과 같은 경우도 있다. 그것은 2열째의 도금 욕조 이동 수단이 반송 레일의 하부에 도금 욕조를 배치하지 않는 경우이며, 또한 반송 레일의 하부에 물 세정용 욕조를 선택하는 경우이다. 전자의 경우는 반송 레일의 하부에 도금액이 존재하지 않아 도전 부재(21)에 도금막이 형성되지 않는다. 후자의 경우는 도금된 도전 부재(21)의 표면을 순수에 의해 세정만을 행하는 것이므로, 도금막은 형성되지 않는다.
둘째로, 도전 부재(21)에 2층의 제1 도금막(22) 및 제2 도금막(23)을 형성하는 경우에 대하여 기술한다. 도전 부재(21)에 도금막을 형성하는 공정은 상기한 내용과 동일하다. 그러나, 이번에는 제2 도금 욕조(375 또는 376)가 선택되고, 도전 부재(21)에 Sn-Ag 또는 Sn-Bi의 제2 도금막(23)이 형성된다. 그 결과, 도전 부재(21)는 Sn과 Sn-Ag 또는 Sn과 Sn-Bi의 2층 도금막이 형성된다.
여기서, 도1의 도금 장치에서는 제1 도금 욕조의 도금액의 금속 재료는 Sn이고, 제2 도금 욕조의 도금액의 금속 재료는 Sn-Ag 또는 Sn-Bi이다. 그리고, 이들 금속과 이를 용해시키는 용제를 제외한 용액이 동일한 액체 구성이므로, 도전부재(21)에 연속해서 도금막을 형성할 수 있다. 그러나, 액체 구성이 다른 도금액으로 도전 부재(21)에 도금막을 형성하는 경우도 있다. 이 때, 2열째의 도금 욕조 이동 수단에 세정용의 물 세정용 욕조를 구비함으로써, 그 욕조에서 도전 부재(21)의 표면을 세정할 수 있으므로, 도금액의 액체 구성에 관계없이 하나의 반송 레일로 연속해서 복수 조합의 도금막을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 도금액 구성이 다른 복수의 도금액이 수용된 도금 욕조를 미리 준비한다. 그리고, 이들 도금 욕조를 사용 용도에 따라서 선택하여 사용할 수 있다. 그 결과, 하나의 반송 레일로 연속해서 복수 조합의 도금막을 형성할 수 있다.
즉, 상기한 도금전 처리 라인과 마찬가지로 연속해서 하나의 반송 레일로 복수 조합의 도금막을 도전 부재(21)에 형성할 수 있다. 이에 따라, 도금막의 조합에 따라서 도금 장치를 일시 정지시키고 욕조 내의 도금액을 교환할 필요가 없어진다. 그 결과, 작업 시간을 대폭 단축시킬 수 있고, 또한 도금액을 교환하는 수고를 줄일 수 있다. 또, 동일한 욕조에서의 도금액의 교환을 행할 때, 각각의 도금액끼리가 혼입되지 않게 되어 도금액의 관리 및 도금 욕조, 도금용 설비 등의 보수에 있어서의 수고도 대폭 저감할 수 있다.
그 밖에도, 하나의 반송 레일로 연속해서 복수 조합의 도금막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 도금 욕조로는 빈 도금 욕조를 선택하고 제2 및 제3 도금 욕조에서 도금막을 형성하는 방법과, 제1 및 제2 도금 욕조로는 빈 도금 욕조를 선택하고 제3 도금 욕조만으로 단층의 도금막을 형성하는 방법 등이 있다. 또, 인접한 도금 라인에 동일 조성의 도금액이 수용된 도금 욕조를 갖고, 이들 욕조를 연속해서 선택함으로써 도전 부재(21)에 두꺼운 도금막을 형성할 수 있다.
어떠한 경우에 있어서도, 상기한 바와 같이 본 발명인 슬라이드 기능을 이용함으로써, 하나의 반송 레일로 연속해서 복수 조합의 도금막을 형성하는 것이 가능하다.
상기한 바와 같이, 땜납 도금의 경우를 예로 들어 설명해 왔지만, 이 도금 장치는 땜납 도금에 한하지 않고 이용할 수 있다. 예를 들어, Sn 도금, Cu 도금, Ni 도금 등이 있다. 이들 경우에도, 이 도금 장치를 사용하여 하나의 반송 레일로 연속해서 도전 부재(21)에 복수 조합의 도금막을 형성할 수 있다.
이상의 설명으로 명확해지는 바와 같이, 본 발명의 도금 장치에는 다음과 같은 효과가 얻어진다.
그것은 이 도금 장치는 땜납 도금 라인에 의해 슬라이드 기능을 구비함으로써, 하나의 반송 레일로 연속해서 단층 또는 복수 조합의 도금막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 도전 부재에 형성하는 도금막이 변경될 때마다 도금액을 교환하는 일이 없어지고, 도금 장치를 일시 정지시키는 일이 없다. 이로써, 하나의 반송 레일로 연속해서 도전 부재에 복수 조합의 도금막을 형성할 수 있고, 또한 도금액을 교환하는 수고를 줄일 수 있다. 그리고, 동일한 욕조에서의 도금액의 교환을 행할 때, 각각의 도금액끼리가 혼입되지 않게 되어 도금액의 관리 및 도금 욕조, 도금용 설비 등의 보수에 있어서의 수고도 대폭 저감할 수 있다.
Claims (5)
- 도금전 처리 라인과 도금 라인을 갖는 도금 장치에 있어서,상기 도금전 처리 라인에서 처리된 도전 부재에, 도금액 구성이 다른 복수의 도금 욕조를 갖는 도금 욕조 이동 수단을 슬라이드시켜 하나 이상의 도금막을 형성하는 상기 도금 라인을 구성하는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
- 제1항에 있어서, 복수열의 상기 도금 욕조 이동 수단을 갖고, 상기 도금 욕조 이동 수단을 각각 슬라이드시켜 상기 도전 부재에 연속해서 복수 조합의 도금막을 형성하는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도금 욕조 이동 수단의 복수의 도금 욕조 중에 빈 도금 욕조 또는 물 세정용 욕조를 갖는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 도금 욕조 이동 수단은 반송 레일의 하부에 도금 욕조를 배치하지 않을 수 있는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도금 욕조 이동 수단은 인접한 상기 도금 욕조 이동 수단에 동일한 액체 조성의 도금액을 수용하고, 동일 도금막 조성의 도금막을 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
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