KR20030039020A - 전해동박 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해동박 제조장치에 관한 것으로서, 드럼수단의 축방향을 따라 소정의 길이로 형성하면서 다수의 배출부가 구비된 분배파이프를 내측으로 설치하여 이중 파이프형태가 되는 급액파이프로 급액수단을 형성하고, 분배파이프의 일측 입구부에 전해액공급파이프를 연결하며, 분배파이프는 전해액공급파이프가 연결된 일측 입구부에서부터 타측 방향으로 그 반지름의 길이가 짧아지도록 형성하여, 분배파이프의 단면적을 일정하게 감소시켜서 분배파이프에서 배출되는 전해액의 유량을 일정하게 제어할 수 있게 되고, 배출시의 와류 발생이 감소되므로 노즐부에서 전해액이 일정하고 균일한 분사가 가능하게 되어 전착되는 전해동박의 두께 편차를 최소화시켜 일정하고 균일한 두께의 전해동박을 얻게 되는 전해동박 제조장치에 관한 것이다.

Description

전해동박 제조장치{Electrolytic Copper foil manufacturing apparatus}

본 발명은 전해동박 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 배출부가 구비된 분배파이프를 급액파이프의 내측으로 설치하여 이중 파이프형태로 급액수단을 형성하고, 분배파이프 반지름의 길이가 일측으로 갈수록 짧아지도록 형성하여, 배출되는 전해액의 유량이 일정하게 제어되고, 전해액의 와류 발생도 감소되어 전착되는 전해동박의 두께 편차를 최소화시켜 일정하고 균일한 두께의 전해동박을 얻을 수 있는 전해동박 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 전해동(electrolytic copper)은 전해정련(電解精練)법 즉, 산성황산구리 수용액을 전기분해하여 모판에 구리를 석출시켜 얻는 것으로 이 전기정동법(電氣精銅法)으로 얻어진 구리는 모판 위에 일정 두께로 흡착되므로 고순도의 동박을 생산할 수 있다.

특히, 이와 같은 전해동박은 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)의 표면에 부착하여 회로를 이루게 하는데 널리 사용되는 것으로 최근 슬림형 노트북 컴퓨터, 개인휴대단말기(PDA), E북, MP3플레이어, 차세대 휴대폰 등의 소형제품을 중심으로 초박형 동박의 수요가 급속히 증대되고 있어서 동박의 두께 품질에 대한 중요성이 더욱 커지고 있다.

도 1은 전해동박 제조에 사용하는 일반적인 전해동박 제조장치를 나타낸 구성도로서, 내측 표면에 양극부(anode)(11)를 형성한 전해조(10)와, 상기 전해조(10)의 내에 위치하며 축(21)을 중심으로 회전하도록 형성한 드럼수단(20)과, 상기 드럼수단(20)과 평행한 회전축(26)을 구비하여 생성되는 전해동박을 드럼수단(20)에서 분리하여 권취하는 권취드럼(25)과, 상기 전해조(10)의 일측에 설치하여 전해조(10)의 내측으로 전해액을 공급하는 급액수단(30)으로 이루어짐을 나타내었다.

도 2는 종래 전해동박 제조장치에 설치된 급액수단을 나타낸 구성도로서, 급액수단(30)은 드럼수단(20)의 축(21)방향을 따라 소정의 길이로 형성하며, 내부에는 다수의 분배홀(31a)을 형성한 분배판(31)을 설치하고, 상측에는 전해액을 분사하는 노즐부(32)를 다수로 형성하며, 하측에는 전해액공급파이프(43)가 연결되어 있는 것이다.

또한 도 3과 도 4는 도2에 나타낸 종래 급액수단의 정단면도 및 측단면도이고, 도 5는 종래 급액수단의 내측에 설치된 분배판을 나타낸 구성도이다.

상기와 같이 구성된 전해동박 제조장치는 본 발명의 도면에는 도시하지 않은전해액저장탱크로부터 전해액공급파이프(33)을 통해 급액수단(30)으로 전해액을 공급하면 급액수단(30)에서는 노즐부(32)에서 황산구리 수용액인 전해액이 분사되고, 이때 전해조(10)의 내측 표면에 형성한 양극부(anode)(11)는 양극(+)으로 드럼수단(20)은 음극(-)으로 전류가 통전되도록 하면, 황산구리 수용액에서 구리가 음극(-)인 드럼수단(20)에 소정의 두께로 전착되고, 전착된 전해동박(1)은 드럼수단(20)에서 분리하여 상기 드럼수단(20) 평행한 회전축(26)으로 회전되는 권취드럼(25)으로 권취하게 된다.

이때, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이 종래에는 전해액이 급액수단(30)의 하측에서 공급되어 공간부를 거쳐 내측에 설치된 분배판(31)의 분배홀(31a)을 통과하면서 급액수단(30) 길이방향에 대해서 균일한 압력으로 유동하도록 분배되며, 계속 유동하여 노즐부(32)에서 드럼수단(20)을 향해 분사되는 것이다.

그러나, 상기 분배홀(31a)이 형성된 곳과 없는 곳에서 드럼수단(20)의 축방향으로 유동이 불연속적이므로 유동의 편차가 발생하여 노즐부에서 분사되는 전해액의 유량이 편차를 갖는 문제점이 있었다.

또한, 분배판을 통과한 후 유동하는 공간에서 와류가 발생하여 분사 압력을 변화시켜서 전해액의 분사에 영향을 끼치게 되어 드럼수단의 표면에 형성되는 동박의 품질에 악영향을 주는 문제점이 있었다.

한편, 전해액의 유동에 영향을 받지 않고 분사압력을 유지시키기 위해서는 대용량의 급액펌프가 요구되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 동박이 전착되는 드럼수단의 축방향으로 유속과 압력이 균일하게 되도록 황산구리 수용액을 공급하여 전착되는 동박의 두께 편차를 최소화시켜서 균일한 두께로 형성되는 고품질의 동박을 생산할 수 있는 전해동박 제조장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 전해동박 제조장치를 나타낸 구성도이다.

도 2는 종래 전해동박 제조장치에 설치된 급액수단을 나타낸 구성도이다.

도 3은 도2에 나타낸 급액수단의 정단면도이다.

도 4는 도2에 나타낸 급액수단의 측단면도이다.

도 5는 종래 급액수단의 내측에 설치된 분배판을 나타낸 구성도이다.

도 6은 본 발명의 전해동박 제조장치에 설치한 급액파이프의 실시예를 나타낸 구성도이다.

도 7은 본 발명의 전해동박 제조장치에 설치한 급액파이프의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.

도 8은 도6에 나타낸 급액파이프의 정단면도이다.

도 9는 도6에 나타낸 급액파이프의 측단면도이다.

도 10은 본 발명의 분배파이프의 반지름 형상을 설명하기 위한 파라볼릭 함수의 그래프이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 전해동박 10 : 전해조

11 : 전해조 20 : 드럼수단

21 : 축 25 : 권취드럼

26 : 회전축 30 : 급액수단

33 : 전해액공급파이프 40 : 급액파이프

41 : 노즐부50 : 분배파이프

51 : 배출부 52 : 입구부

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 내측 표면에 양극부를 형성한 전해조와, 상기 전해조의 내에 위치하며 축을 중심으로 회전하도록 형성한 드럼수단과, 상기 드럼수단과 평행한 회전축을 구비하여 생성되는 전해동박을 드럼수단에서 분리하여 권취하는 권취드럼과, 상기 전해조의 내측으로 전해액을 공급하는 급액수단으로 이루어진 전해동박 제조장치에 있어서, 상기 급액수단을 드럼수단의 축방향을 따라 소정의 길이로 형성하면서 다수의 배출부가 구비된 분배파이프를 내측으로 설치한 이중 파이프형태인 급액파이프로 형성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 분배파이프의 일측인 입구부에 전해액공급파이프를 연결하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐부와 배출부를 원형홀 또는 슬릿형태로 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분배파이프는 전해액공급파이프가 연결된 일측 입구부에서부터 타측 방향으로 그 파이프 반지름의 길이가 짧아지도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 분배파이프의 반지름(r)은 식에 따라 형성하는 것을 특징으로 한다. 상기 식에서 r은 분배파이프 반지름이고, r₀은 분배파이프 최대반지름이며, x는 입구부로부터의 거리이고, L은 급액파이프 길이이다.

위와 같이 이루어진 본 발명은 전해액이 전해액공급파이프를 통해 급액파이프의 내측에 설치된 분배파이프 일측의 입구부로 직접 공급되고, 상기 분배파이프는 전해액공급파이프가 연결된 일측 입구부에서부터 타측 방향으로 그 파이프 반지름의 길이가 짧아져서 드럼수단의 축방향을 따라 다수로 형성된 분배파이프의 배출부에서 균일한 압력으로 배출된다.

특히 배출부가 하향으로 개구되어 있어서 전해액이 하향으로 배출된 후 분배파이프와 급액파이프 사이의 공간을 따라 유동하여 급액파이프의 상부에 형성된 노즐부를 통해 분사되는데, 이때 전해액은 와류가 감소되고 노즐부에서 분사되는 유량이 균일하게 되어, 드럼수단에 전해동박이 균일하게 전착되고, 전착된 전해동박은 드럼수단에서 분리하여 권취드럼으로 권취하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 6은 본 발명의 전해동박 제조장치에 설치한 급액파이프의 실시예를 나타낸 구성도로서, 전해동박 제조장치가 내측 표면에 양극부(11)를 형성한 전해조(10)와, 상기 전해조(10)의 내에 위치하며 축(21)을 중심으로 회전하도록 형성한 드럼수단(20)과, 상기 드럼수단(20)과 평행한 회전축(26)을 구비하여 생성되는 전해동박을 드럼수단(20)에서 분리하여 권취하는 권취드럼(25)과, 상기 전해조(10)의 내측으로 전해액을 공급하는 급액수단으로 이루어지는 것은 종래와 동일하다.

그러나, 상기 급액수단은 드럼수단(20)의 축방향을 따라 소정의 길이로 형성하면서, 다수의 배출부(51)를 구비한 분배파이프(50)가 내측으로 설치된 이중 파이프형태인 급액파이프(40)로 형성한다.

상기 급액파이프(40)의 상측에는 상기 드럼수단(20)을 향해 전해액을 분사하는 노즐부(41)를 다수로 형성한다.

특히, 도 6은 상기 노즐부(41)와 배출부(51)를 원형홀의 형태로 형성한 본 발명의 실시예를 도시한 것이다. 이와 같이 상기 노즐부(41)와 배출부(51)가 원형홀 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 도 7에 본 발명의 전해동박 제조장치에 설치한 급액파이프의 다른 실시예를 나타낸 구성도에 도시한 바와 같이 노즐부(41)와 배출부(51)를 슬릿홀 형태로 형성하는 것도 가능하다. 뿐만 아니라 도면에는 도시하지 않았지만 필요에 따라서 노즐부(41)와 배출부(51)의 형태를 각각 원형홀과 슬릿홀 중에서 선택적으로 사용하여 서로 다른 형태로 형성하여 실시할 수도 있다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 분배파이프(50)의 일측인 입구부(52)에 전해액공급파이프(33)를 연결하여 도면에는 도시하지 않은 전해액저장탱크로부터 전해액을 공급받는다. 즉, 전해액이 급액파이프(40) 내측의 분배파이프(50)로 직접 공급된다.

도 9는 도6에 나타낸 급액파이프(40)의 측단면도로, 상기 급액파이프(40)의 내측에 설치된 분배파이프(50)의 배출부(51)이 하향으로 개구하도록 형성하여, 전해액이 상기 배출부(51)에서 배출된 후 분배파이프(50)와 급액파이프(40) 사이의 공간을 따라 상측으로 유동하여 급액파이프(40) 상부에 형성된 노즐부(41)을 통해 분사하게 된다.

도 10은 본 발명의 분배파이프(50)의 반지름 형상을 설명하기 위한 파라볼릭 함수의 그래프로서, 상기 분배파이프(50)는 전해액공급파이프(33)가 연결된 일측 입구부(52)에서부터 타측 방향으로 그 파이프 반지름의 길이가 짧아지도록 형성한다.

상기 분배파이프(50)의 반지름은 식에 따라 형성하는데, r은 분배파이프 반지름이고, r₀은 분배파이프 최대반지름이며, x는 입구부로부터의 거리이고, L은 급액파이프 길이이다.

즉, 본 발명의 전해동박 제조장치로 전해동박을 제조하게 되면, 전해액이 전해액공급파이프(33)를 통해 급액파이프(40)의 내측에 설치된 분배파이프(50) 일측의 입구부(52)로 직접 공급된다.

상기 분배파이프(50)는 전해액공급파이프(33)가 연결된 일측 입구부(52)에서부터 타측 방향으로 그 파이프 반지름의 길이가 식의 값에 따라 짧아져서 드럼수단(20)의 축방향을 따라 다수로 형성된 분배파이프(50)의배출부(51)에서 균일한 압력으로 배출된다.

즉, 분배파이프(50)로 유입된 전해액은 계속되는 전해액의 공급으로 가압되어 분배파이프(50)의 내부에서 분배파이프(50)와 급액파이프(40) 사이의 공간으로 배출되는데 분배파이프(50)의 직경이 일정할 경우 분배파이프(50) 내부의 전해액이 외부로 계속 배출되므로 유량이 감소하여 축방향으로 멀어질수록 유량과 압력이 점차적으로 감소하게 된다.

특히, 배출압력은 속도제곱의 차이에 반비례하여 증가하므로(베르누이의 법칙) 분배파이프(50) 내부의 압력이 축방향으로 입구부(52)에서 가장 작고, 입구부(52)의 반대측인 타측에서 가장 크게된다. 이는 분배파이프(50) 하측의 배출부(51)에서 배출되는 전해액도 입구부(52)에서 가장 유량이 적고, 타측에서가 가장 많게 되고 이는 전해동박 형성에 있어서 두께의 편차로 직결되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 분배파이프(50)의 단면적이 축방향으로 감소하도록 하되, 축방향 거리에 반비례하여 감소하도록 한 것이다.

즉, 분배파이프(50) 입구부(52)로 유입된 전해액이 배출부(51)을 통과하여 흘러나가면서 분배파이프(50) 내부의 유량은 축방향으로 감소하고, 분배파이프(50)의 단면적도 정해진 비율에 따라 감소하므로 유속이 제어되어 증가되므로 내부압력도 축방향으로 일정하게 제어할 수 있게 되어 배출되는 유량을 축방향으로 동일하게 설정할 수 있게 된다. 따라서, 분배파이프(50)에서 배출되는 전해액의 유량이 동일하게 되면 노즐부(41)을 통해 분사되는 전해액도 축방향에 따라 편차가 없게 된다.

또한, 분배판을 사용하지 않으며, 전해액이 하향으로 개구된 배출부(51)에서 배출된 후 분배파이프(50)와 급액파이프(40) 사이의 공간을 따라 유동하여 와류가 발생하지 않게 되므로 노즐부(41)에서 일정한 분사가 가능하게 된다. 이때, 압력 손실이 감소되므로 전해액 공급에 필요한 구동펌프도 작은 출력의 펌프를 사용할 수 있게 된다.

따라서, 전해동박이 균일한 두께로 드럼수단에 전착되므로 균일한 두께의 전해동박을 얻게 된다.

급액파이프의 상부에 형성된 노즐부를 통해 분사된다. 이때 전해액은 와류가 감소되고 노즐부에서 분사되는 유량이 균일하게 된다. 따라서, 드럼수단에 전해동박이 균일하게 전착된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 분배판을 사용하지 않으며, 분배파이프의 단면적을 일정하게 감소시켜서 분배파이프에서 배출되는 전해액의 유량을 일정하게 제어할 수 있게 되고, 하향으로 개구된 배출부에서 배출된 후 분배파이프와 급액파이프 사이의 공간을 따라 전해액의 와류 발생이 감소되므로 노즐부에서 전해액이 일정하고 균일한 분사가 가능하게 되어 전해동박이 균일한 두께로 드럼수단에 전착되므로 원하는 일정하고 균일한 두께의 전해동박을 얻게 되는 이점이 있다.

또한, 압력 손실이 감소되므로 전해액 공급에 필요한 구동 펌프도 작은 출력의 펌프를 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 내측 표면에 양극부를 형성한 전해조와, 상기 전해조의 내에 위치하며 축을 중심으로 회전하도록 형성한 드럼수단과, 상기 드럼수단과 평행한 회전축을 구비하여 생성되는 전해동박을 드럼수단에서 분리하여 권취하는 권취드럼과, 상기 전해조의 내측으로 전해액을 공급하는 급액수단으로 이루어진 전해동박 제조장치에 있어서,

   상기 급액수단을 드럼수단의 축방향을 따라 소정의 길이로 형성하면서, 다수의 배출부가 구비된 분배파이프를 내측으로 설치하여 이중 파이프형태가 되는 급액파이프로 형성하는 것을 특징으로 하는 전해동박 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분배파이프의 일측인 입구부에 전해액공급파이프를 연결하는 것을 특징으로 하는 전해동박 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 급액파이프의 노즐부를 원형홀 또는 슬릿홀의 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 전해동박 제조장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 분배파이프의 배출부를 원형홀 또는 슬릿홀의 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 전해동박 제조장치.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 분배파이프의 배출부를 하향으로 개구하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전해동박 제조장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 분배파이프는 전해액공급파이프가 연결된 일측 입구부에서부터 타측 방향으로 그 분배파이프 반지름의 길이가 짧아지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전해동박 제조장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 분배파이프의 반지름(r)은 식에 따라 형성하는 것을 특징으로 하는 전해동박 제조장치.

   (상기 식에서 r은 분배파이프 반지름이고, r₀은 분배파이프 최대반지름이며, x는 입구부로부터의 거리이고, L은 급액파이프 길이이다.)