KR20060041635A

KR20060041635A - 전극 카트리지 및 도금내부응력 측정시스템

Info

Publication number: KR20060041635A
Application number: KR1020050009925A
Authority: KR
Inventors: 와타루 야마모토; 가츠노리 아키야마; 후미오 하라다; 유타카 츠루
Original assignee: 가부시키가이샤 야마모토메키시켄키
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-05-12
Also published as: EP1561844B1; TWI287631B; EP1561844A2; US7682493B2; JP4074592B2; DE602005019802D1; TW200535405A; CN1651884A; KR101148216B1; US20050189220A1; CN1308664C; JP2005221269A; EP1561844A3; HK1076860A1

Abstract

본 발명은 변형 게이지를 이용한 도금피막의 내부응력의 측정을 정확하고 용이하게 행할 수 있는 전극 카트리지 및 도금내부응력 측정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 도금이 실시되는 피도금부(CP)의 배면에 상기 변형 게이지가 부착된 음극판(C)을 도금액 내에 지지하는 음극판 지지부(11)와, 상기 음극판(C)으로부터 소정 간격을 둔 위치에, 그 음극판(C)과 대향시켜서, 양극판(A)을 도금액 내에 지지하는 양극판 지지부(12)와, 상기 음극판(C)과 상기 양극판(A) 사이에 배치되는 차폐판(13)과, 도금액 내에서 상기 양극판(A)의 주위 및 하단을 포위하는 양극판 포위부(14)로 이루어진 전극카트리지(10)를 구성한다. 그리고, 상기 차폐판(13)에는, 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 소정형상의 관통공(13a)을 형성하고, 상기 양극판 포위부(14)에는, 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 소정 형상의 개구부(14a)를 형성한다.

Description

전극 카트리지 및 도금내부응력 측정시스템{Electrode cartridge and a system for measuring an internal stress for a film of plating}

도 1은 본 실시예에 따른 도금내부응력 측정시스템을 나타낸 사시도이다.

도 2는 음극판 및 양극판이 설치된 전극 카트리지와 도금조를 나타낸 사시도이다.

도 3은 전극 카트리지를 나타낸 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 측면도, (d)는 배면도, (e)는 저면도이다.

도 4는 도 3의 (a)에 나타낸 화살표(A, B, C) 방향에서 본 전극 카트리지의 단면도로서, (a)는 A-A단면도, (b)는 B-B단면도, (c)는 C-C단면도이다.

도 5는 도 4의 (c)에 나타낸 화살표(D) 방향에서 전극 카트리지의 일부를 잘라내어 나타낸 사시도이다.

도 6은 음극판의 피도금부와, 차폐판의 관통공과, 양극판 포위부의 개구부와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 종래의 나선도금 응력계를 나타낸 사시도이다.

도 8은 변형 게이지를 이용한 종래의 도금내부 응력장치의 도금조 내의 전압분포를 나타낸 수평 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 전극 카트리지

11 음극판 지지부

12 양극판 지지부

13 차폐판

13a 관통공

14 양극판 포위부

14a 개구부

15 기포 공급부

15a 튜브 부착부

15b 통기로

15c 분출공

16 연결부

20 도금조

30 계측기

40 노트북형 퍼스널 컴퓨터

100 도금내부응력 측정시스템

A 양극판

C 음극판

HG 변형 게이지

본 발명은, 변형 게이지를 이용한 도금피막의 내부응력측정에 사용하는 전극 카트리지 및 이 전극 카트리지를 구비한 도금내부응력 측정시스템에 관한 것이다.

현재, 일상사회의 여러가지 방면에 있어서, 금속의 표면에 도금이 행해지고 있다. 그리고, 도금물의 미세화에 따라, 도금피막의 박막화나, 여러가지의 기능성에 대한 요구는 매우 높아지고 있다. 특히, 반도체의 분야에서는, 나노(n)레벨에서 도금의 두께나 폭을 제어하는 것이 요구되고 있다.

최량의 도금피막을 항상 얻기 위해서는, 도금액 조성, 전류 밀도, 교반속도, 도금액 온도 등의 전착(電着)조건을 최적으로 하는 것이 필요하게 된다. 그러나, 통상의 도금방법에서는, 이들 조건이 최적인 상태에서 시작해도 도금을 행하여 가는 중에 서서히 도금액의 조성이 변화하고, 도금피막의 특성이 변화해 버리는 경우가 있다. 따라서, 도금피막의 특성이 변화하지 않도록 하기 위해서는, 도금욕의 상태를 항상 파악하여, 각종 조건을 조정할 필요가 있다. 이 도금욕의 상태를 알기 위한 방법으로서, 도금피막의 내부응력(이하,「도금내부응력」이라고 적절히 약칭한다)을 측정하는 방법이 있다. 그리고, 종래, 도금피막의 내부응력 측정장치로서는, 나선응력계를 이용하는 것이 있었다. 이하, 나선응력계를 이용한 도금내부응력 측정장치(이하,「나선도금 응력계」라고 적절히 약칭한다)에 대해서 설명한다.

나선도금 응력계(50)는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 나선형상으로 형성한 시험편(51)을 고정용 클램프(53, 54)에 의해 지지축(52)과 회전축(57)에 고정한 것이 다. 시험편(51)은 그 내측면(배면)이 불소 수지로 코팅되어 있고, 외측면(표면)에만 도금피막이 형성되어 있다. 지지축(52)은 중공부를 갖는 통형상의 부재이고, 그 하단부에 연결된 고정용 클램프(53)에 의해 시험편(51)의 상단부를 지지하고 있다. 회전축(57)은 가늘고 긴 막대형상의 부재이고, 지지축(52)의 중공부를 관통함과 아울러, 회전 가능하게 설치되어 있다. 회전축(57)의 상단부는 트랜스듀서(56)의 바늘에 연결되어 있고, 회전축(57)의 하단부는 고정용 클램프(54)에 연결되어 있다. 이에 의해, 고정용 클램프(54)를 통해 시험편(51)의 비틀림이 회전축(57)으로 전해지면, 트랜스듀서(56)의 바늘이 회전하게 되어 있다.

그리고, 이 나선도금 응력계(50)를 도금액이 넣어진 수조에 넣고, 양극판(55)과의 사이에서 전원(미도시)에 의해 전류를 흘려 보내면, 시험편(51)의 표면측이 도금되므로, 시험편(51)에 도금내부응력이 발생하여 회전축(57)을 회전시킨다. 이 회전을 트랜스듀서(56)에 의해 비틀림각도(α)로 변환하여, 도금내부응력을 측정하는 것이다. 이 때의 도금내부응력(σ)은 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.

σ= (2k/pt)·(α/d)

단, k : 나선 정수(mm·N/deg)

p : 나선의 피치(mm)

t : 나선판의 두께(mm)

α: 비틀림각(deg)

d : 도금의 두께(mm)

이러한 나선도금 응력계(50)는, 비교적 높은 정밀도로 도금내부응력을 측정할 수 있지만, 트랜스듀서(56)의 눈금을 육안으로 판독할 필요가 있기 때문에 미세한 응력을 측정하기 어려웠다. 또한, 나선도금 응력계(50)는 실시간으로 도금내부응력의 변화를 관찰할 수 있지만, 시간마다 눈금을 판독해야 하고, 작업이 번잡하였다. 또, 트랜스듀서(56)의 눈금을 육안으로 판독하기 때문에 측정자에 의해 다소의 오차가 발생하여 버린다는 문제가 있었다.

또한, 나선도금 응력계(50)는 트랜스듀서(56)의 눈금을 육안으로 판독하여 계측하기 때문에, 육안으로 판독 가능한 정도로 트랜스듀서(56)의 바늘이 움직일 필요가 있다. 트랜스듀서(56)의 바늘은 시험편(51)의 강성이 작을수록 많이 회전하기 때문에, 시험편(51)의 두께가 작을수록 작은 응력을 계측할 수 있다. 그런데, 시험편(51)이 변형되면, 도금피막의 내부응력은 응력개방되어 작아져 버리기 때문에, 시험편(51)의 강성을 작게 하면(시험편(51)을 얇게 하면), 도금내부응력을 정확하게 계측할 수 없어진다는 문제가 있었다. 즉, 나선도금 응력계(50)에서는, 도금피막의 내부응력의 계측 정밀도에 한계가 있었다.

한편, 변형 게이지(strain gage)의 원리를 이용하여 도금내부응력을 측정하는 방법이 연구 되어 있고, 이에 대해서는, 츠루 유타카(津留豊) 외 저, 동바탕전극(銅素地電極) 상에 전석(電析)한 니켈막의 평균내부응력 측정시스템의 개발,「전기화학 및 공업물리화학」, 전기화학회, 1992년 9월, 제60권, 제9호, p.780-784에 기재되어 있다.

이 방법은, 바탕금속의 변형에 따르는 전기저항의 변화로부터 그 바탕금속의 변형을 계측하는 변형 게이지를 음극판의 배면에 붙임으로써, 도금피막의 내부응력에 의한 음극판의 변형(미세 변형)을 측정하고, 이 변형으로부터 도금내부응력을 계산하는 것이다.

도 8은 변형 게이지를 이용한 종래의 도금내부응력 계측장치의 도금조 내의 전압 분포를 나타낸 수평 단면도이다. 종래의 도금내부응력 측정장치(60)는, 도금액이 저장된 도금조(61)와, 이 도금조(61)의 내부에 소정의 간격을 두고 서로 대향하도록 설치된 음극판(C)과 양극판(A), 이 음극판(C)과 양극판(A)의 사이에 배치되고, 소정의 크기의 관통공(62a)을 갖는 차폐판(62)으로 이루어진다. 또한, 음극판(C)의 피도금부의 배면에는 변형 게이지(HG)가 부착되어 있다.

이 장치를 이용하여 도금내부응력을 정확하게 측정하기 위해서는, 피도금물인 음극판(C)에 형성되는 도금피막의 두께를 균일하게 할 필요가 있다. 그 때문에, 종래의 도금내부응력 측정장치(60)에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 양극판(A)와 음극판(C)의 사이에 소정의 크기의 관통공(62a)을 형성한 차폐판(62)을 설치함과 아울러, 음극판(C)과 차폐판(62)의 간격 및 차폐판(62)과 양극판(A)의 간격을 적절하게 조절함으로써, 음극판(C)을 따라 평행한 등전위선이 얻어지도록 한다. 이에 의해, 도금조 내의 전압 분포를 조정하고, 균일한 두께의 도금피막을 형성하도록 한다.

또, 참고로, 본 출원인이 과거에 출원한 도금내부응력 측정장치가 일본 공개특허 제2000-002598호 공보(단락 번호0010∼0017, 도 1)에 공개되어 있다.

그러나, 균일한 막두께의 도금피막을 얻기 위해서는, (1) 음극판(C)과 차폐판(62)과 양극판(A)의 간격, (2) 상기 관통공(62a)의 폭과 음극판(C)의 폭의 비율, (3) 상기 관통공(62a)과 음극판(C)의 피도금부의 높이 방향의 위치 관계 등을 정확하게 조절할 필요가 있다. 그러나, 이 조절을 수작업으로 행하면, 매우 시간이 많이 걸리거나, 조절이 잘 되지 않아 균일한 막두께의 도금피막이 얻어지지 않는 경우가 있다. 특히, 막두께가 매우 얇은 도금피막의 내부응력을 측정하는 경우 등에, 이러한 문제가 현저하였다.

또, 상기 (1) 내지 (3)의 간격이나 폭을 정확하게 조절한다고 해도, 도금을 계속하고 있는 동안, 양극판(A)이 용해하여 양극판(A)의 폭이 변화하면, 등전위선이 변화하여 음극판(C)과 평행하지 않게 되는 경우가 있다. 그 때문에, 균일한 두께의 도금피막이 얻어지지 않고, 정확한 도금내부응력을 계측할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 도금피막을 형성하기 위해 두 전극(C, A)에 전원을 접속하여 통전하면, 음극판의 표면에 수소 이온(H⁺)이 모이고, 도금피막의 표면에 피트(홈부)가 형성된다. 이러한 피트가 대량으로 발생하면, 도금피막의 내부응력을 정확하게 측정할수 없게 되어 버린다. 다라서, 도금피막의 표면에 모이는 수소 이온을 제거하는 수단이 필요하게 된다. 수소이온을 제거하는 방법으로서는, 음극판(C)에 진동을 주는 방법이나, 음극판(C)에 기포를 닿게 하여 수소 이온을 날려 버리는 방법이 있다. 그러나, 진동을 주는 방법에서는, 변형 게이지의 계측값에 영향(잡음)을 끼쳐 버린다. 또 기포를 닿게 하는 방법에서는, 기포를 닿게 하는 위치가 변화함으로써 도금피막의 상태가 변화해 버리는 경우가 있다. 그 때문에, 음극판(C)과 기포의 분출공의 위치관계를 수작업으로 조절하면, 그 위치관계가 미묘하게 어긋남으로써 도금피막의 재현성을 보장할 수 없고, 도금내부응력의 측정 정밀도가 떨어져 버린다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이들 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 변형 게이지를 이용한 도금피막의 내부응력의 측정을 정확하고 용이하게 행할 수 있는 전극 카트리지, 및 이 전극 카트리지를 이용한 도금피막의 내부응력 측정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 전극 카트리지는, 변형 게이지를 이용한 도금피막의 내부응력측정에 사용하는 전극 카트리지로서, 도금이 실시되는 피도금부의 배면에 상기 변형 게이지가 부착된 음극판을 도금액 내에 지지하는 음극판 지지부와, 상기 음극판으로부터 소정 간격을 둔 위치에, 그 음극판과 대향시켜 양극판을 도금액 내에 지지하는 양극판 지지부와, 상기 음극판과 상기 양극판의 사이에 배치되는 차폐판과, 도금액 내에서 상기 양극판의 주위 및 하단을 포위하는 양극판 포위부로 이루어지고, 상기 차폐판에는, 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 그 피도금부의 형상을 소정의 배율로 축소한 형상의 관통공이 형성되며, 상기 양극판 포위부에는, 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 그 피도금부의 형상을 소정의 배율로 확대한 형상의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 전극 카트리지에 의하면, 그 전극 카트리지는, 음극판을 도금액 내에 지지하는 음극판 지지부와, 상기 음극판으로부터 소정 간격을 둔 위치에 그 음극판과 대향시켜 양극판을 도금액 내에 지지하는 양극판 지지부와, 상기 음극판과 상기 양극판의 사이에 배치되는 차폐판을 구비하고, 상기 차폐판에는, 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 그 피도금부의 형상을 소정의 배율로 축소한 형상의 관통공이 형성됨으로써, 그 전극 카트리지에 음극판과 양극판을 세트하면, 음극판과 양극판과 관통공의 배치나 간격을 미조정하지 않아도 양자는 서로 대향하는 위치에 소정의 간격 및 소정의 크기로 배치된다. 그 때문에, 음극판과 양극판의 배치나 간격을 미세조정하는 작업이 필요없어져서, 도금피막의 응력측정을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 상기 전극 카트리지는 도금액 내에서 상기 양극판의 주위 및 하단을 포위하는 양극판 포위부를 구비하고, 상기 양극판 포위부에는 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 그 피도금부의 형상을 소정의 배율로 확대한 형상의 개구부가 형성되어 있으므로, 양극판(A)이 용해하여 그 폭이 변화하여도 소정의 크기로 개구된 양극판 포위부의 개구부의 폭(크기)은 변화하지 않기 때문에, 도금액 내의 전압 분포는, 음극판 부근에서 음극판과 항상 평행하게 된다. 다시 말하면, 양극판의 용해에 영향을 받지 않고, 균일한 막두께의 도금피막을 형성할 수 있다. 그 때문에, 도금피막의 내부응력을 정확하고 용이하게 계측할 수 있다. 이 때, 양극판이 용해하여 그 폭이 작아졌을 때에도, 양극판 포위부에 형성된 개구부의 폭 가득히 양극판이 면하여 나오도록 양극판의 폭은 개구부의 폭보다도 큰 것이 바람직하다.

또, 상기 전극 카트리지의 차폐판의 관통공의 폭 및 높이는, 피도금부의 폭 및 높이의 0.4배∼0.8배로 하는 것이 바람직하다. 또한, 양극판 포위부의 개구부의 폭 및 높이는 피도금부의 폭 및 높이의 1.1배∼1.3배로 하는 것이 바람직하다. 관통공 및 개구부의 폭 및 높이를 이러한 크기로 하면, 피도금부의 에지부분의 막두께가 다른 부분에 비해 두꺼워지는 것을 양호하게 방지할 수 있다.

청구항 2에 따른 전극 카트리지는 청구항 1에 기재된 전극 카트리지에 있어서, 상기 음극판 지지부로부터 상기 음극판의 하단과 대향하는 위치를 향해 연장되며 상기 음극판의 하단과 대향하는 위치에서 기포를 분출시키는 기포 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 전극 카트리지에 의하면, 그 전극 카트리지는, 상기 음극판 지지부로부터 상기 음극판의 하단과 대향하는 위치를 향해 연장되며 상기 음극판의 하단과 대향하는 위치에서 기포를 분출시키는 기포 공급부를 더 구비함으로써, 음극판과 기포의 분출위치를 조절할 필요가 없고, 음극판에 기포를 항상 동일한 상태에서 닿게 할 수 있다. 따라서, 위치조절시간을 단축하면서 피트의 형성을 방지함과 아울러, 도금피막의 재현성의 보장이 가능해지고, 도금피막의 내부응력을 정확하고 용이하게 측정할 수 있다.

청구항 3에 따른 도금내부응력 측정시스템은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 전극 카트리지와, 이 전극 카트리지에 의해 도금액 내에 지지되는 상기 음극판 및 상기 양극판과, 도금액이 저장되고, 상기 전극 카트리지가 설치되는 도금조와, 상기 음극판과 상기 양극판에 접속되는 전원장치와, 상기 음극판에 부착된 변 형 게이지에 접속되는 계측기와, 상기 계측기의 계측값, 상기 음극판의 특성값 및 도금피막의 특성값에 기초하여, 그 도금피막의 내부응력을 계산하는 계산기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 도금내부응력 측정시스템에 의하면, 상기 전극 카트리지를 구비함으로써, 그 전극 카트리지에 전극을 세트하는 것만으로, 번잡한 전극이나 차폐판의 위치결정작업을 행하지 않고, 균일한 막두께의 도금피막을 형성시키고, 정확한 도금내부응력을 용이하게 측정하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 도금내부응력 측정시스템은, 상기 음극판에 부착된 변형게이지에 접속되는 계측기와, 상기 계측기의 계측값, 상기 음극판의 특성값 및 도금피막의 특성값에 기초하여 그 도금피막의 내부응력을 계산하는 계산기를 구비함으로써, 눈금을 육안으로 판독하는 나선도금 응력계(50)에 비해, 미세한 응력의 변화를 계측하는 것이 가능해진다. 또, 변형 게이지의 계측값은 전기 신호로서 계측기에 입력되는 것이므로, 응력의 변화를 전자 데이터로서 취득 가능하다. 또, 측정자에 의해 판독오차가 생기는 경우도 없다. 그 때문에, 도금내부응력의 측정이 정확하고 용이해진다.

또, 상기 전원장치로서는, 직류전원 외에, 펄스전원, 교류전원 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 계산기는, 예를 들어 수학식 2에 기초하여 도금피막의 내부응력을 계산할 수 있다. 계산기로서는, 일반적인 퍼스널 컴퓨터 등을 이용할 수 있다.

σ= Et²δ/{3(1-ν)dl²}

여기서, σ: 도금피막의 내부응력

l : 음극판의 피도금부의 길이

t : 음극판의 두께

E : 음극판의 영률

ν: 음극판의 포아송비

δ: 음극판의 변형량

d : 도금피막의 막두께

(실시예)

이하, 본 발명을 실시하기 위한 실시예에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 참조하는 도면에서, 동일한 요소에는 동일한 번호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다.

<도금내부응력 측정시스템의 구성>

도 1은 본 실시예에 따른 도금내부응력 측정시스템을 나타낸 사시도이다. 도금내부응력 측정시스템(100)은 도 1에 나타낸 바와 같이, 음극판(C)과 양극판(A)이 설치된 전극 카트리지(10)와, 도금액을 저장하는 도금조(20)와, 음극판(C)에 부착된 변형 게이지(HG)와 접속되는 계측기(30)와, 계측기(30)의 계측값에 기초하여 도금내부응력을 계산하는 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)로 구성되어 있다. 본 실시예에서, 계측기(30)는 도금에 필요한 전력을 공급하기 위한 직류전원을 구비하고 있 는 것으로 한다.

전극 카트리지(10)는, 음극판(C)과 양극판(A)을 도금액 내에 지지하는 것이다. 전극 카트리지(10)는 후술하는 도금조(20)의 저장부(22)에 저장된 도금액 내로 침지된다. 이에 의해, 전극 카트리지(10)에 지지된 음극판(C) 및 양극판(A)의 하단부는 도금액 내로 침지되게 된다. 이 때, 전극 카트리지(10)는 그 전극 카트리지(10)의 측부로부터 연장되어 나온 걸림부에 의해, 후술하는 도금조(20)의 저장부(22)의 상단부(22a)에 걸린다. 따라서, 음극판(C) 및 양극판(A)은 그 상단부가 도금액으로부터 돌출한 상태로 지지되게 된다. 전극 카트리지(10)의 구조에 대해서는, 도 2를 참조하여 후에 상세하게 설명한다.

전극 카트리지(10)에 설치되는 음극판(C) 및 양극판(A)의 상단부에는, 계측기(30)에 구비된 직류 전원으로부터 연장되는 전원 케이블(E)이 접속되어, 전류를 공급할 수 있게 되어 있다. 또한, 음극판(C)에는 변형 게이지(HG)가 부착되어 있고(도 2 참조), 그 변형 게이지(HG)는 계측기(30)에 접속되어 있다. 음극판(C) 및 양극판(A)의 구조에 대해서는, 도 2를 참조하여 후에 상세하게 설명한다.

도금조(20)는 도금액을 저장하기 위한 수조이고, 이 도금조(20)에 상기 전극카트리지(10)가 설치된다. 도금조(20)는 베이스(21)와, 도금액을 저장하기 위한 저장부(22)로 구성되어 있다. 베이스(21)는 저장부(22)를 지지하기 위한 부분이다. 저장부(22)는 상부가 개구된 4각통형상의 부재이고, 저장부(22)의 중공부(22b)에는 도금액(도시 생략)이 저장되어 있다.

전극 카트리지(10) 및 도금조(20)는, 도금액에 의해 쉽게 부식되지 않는 아 크릴, 폴리프로필렌, 불소 수지 등의 합성수지계의 재료 또는 글래스 등으로 형성하는 것이 바람직하다.

계측기(30)는, 음극판(C)에 부착된 변형 게이지(HG)(도 2 참조)의 전기저항의 변화(전압신호의 변화)로부터 음극판(C)의 변형을 계측하는 기기이다. 계측기(30)는 예를 들면, 변형 게이지(HG)를 그 일부에 편입시킨 등가회로(휘트스톤 브리지; Wheatstone Bridge)를 구비하고 있어, 변형 게이지(HG)의 전기저항의 변화로부터, 음극판(C)의 변형을 계측 가능하게 되어 있다. 또한, 계측기(30)는 계측한 변형을, 접속 케이블(K)을 통해 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)에 송신 가능하게 되어 있다.

계측기(30)는 직류전원을 구비하여, 음극판(C)과 양극판(A)의 사이에 전류를 공급 가능하게 되어 있다. 통전된 전류의 값이나 통전 시간 등은 접속 케이블(K)을 통해 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)에 송신되어, 도금피막의 막두께의 계산 등에 사용된다. 도금피막의 막두께가 소정의 막두께가 되도록, 미리 전류값과 통전 시간을 정해 두고, 그 값에 따라서 계측기(30)의 직류전원을 가동시키도록 할 수도 있다. 이러한 경우에는, 전류값 및 통전 시간을 송신하지 않고, 미리 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)에 입력해 두어도 된다.

노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)는 계측기(30)에 의해 계측된 음극판(C)의 변형으로부터, 도금피막의 내부응력을 계산하는 것이다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)와 계측기(30)는 접속 케이블(K)에 의해 접속되어 있고, 계측기(30)에서 계측한 데이터를 수신 가능하게 되어 있다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)는, 변형 게이지(HG)의 계측값(변형), 음극판(C)(피도금부(CP))의 특성값(두께, 길이, 영률, 포아송비 등) 및 도금피막의 특성값(막두께 등)으로부터, 상기한 수학식 2에 의해 도금피막의 내부응력을 계산하도록 되어 있다. 계산된 도금피막의 내부응력 σ는, 예를 들어 그래프 등의 형식으로 디스플레이에 표시된다. 이에 의해, 측정자는 도금피막의 내부응력을 파악할 수 있다. 이 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)가 특허청구범위에 기재된 「계산기」에 상당한다.

노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)에서, 계측기(30)에서 계측한 음극판(C)의 변형(ε)으로부터 변형량(δ)을 계산하는 방법으로서는, 실험에 의해 변형과 변형량의 관계를 미리 구해 두고, 이것에 기초하여 계산하는 방법이 있다.

<전극 카트리지의 구조>

이어서, 도 2∼도 6을 참조하여 전극 카트리지(10)의 구조에 대해서 설명한다. 도 2는 음극판 및 양극판이 설치된 전극 카트리지와 도금조를 나타낸 사시도이다. 도 3은 전극 카트리지를 나타낸 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 측면도, (d)는 배면도, (e)는 저면도이다. 도 4는 도 3의 (a)에 나타낸 화살표(A, B, C) 방향에 있어서의 전극 카트리지의 단면도로서, (a)는 A-A단면도, (b)는 B-B단면도, (c)는 C-C단면도이다. 도 5는 도 4의 (c)에 나타낸 화살표(D) 방향으로 전극 카트리지의 일부를 잘라내어 나타낸 사시도이다. 도 6은 음극판의 피도금부와, 차폐판의 관통공과, 양극판 포위부의 개구부와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

전극 카트리지(10)는 도 2∼도 6에 나타낸 바와 같이, 음극판 지지부(11), 양극판 지지부(12), 차폐판(13), 양극판 포위부(14)(도 5), 기포 공급부(15), 이들 각 부재를 연결하는 연결부(16)로 구성되어 있다.

음극판 지지부(11)는 음극판 지지부 본체(11a), 걸림부(11b, 11c), 음극판 삽입부(11d), 고정나사(11e)로 구성되어 있다. 음극판 지지부(11)는 음극판 삽입부(11d)에 삽입되는 음극판(C)을 도금액 내에 지지하는 역할을 한다.

음극판 지지부 본체(11a)는 직육면체 형상의 부재이고, 폭방향의 양단부에 걸림부(11b, 11c)가 돌출 설치되어 있다. 걸림부(11b, 11c)는 전극 카트리지(10)를 도금조(20)에 침지했을 때, 저장부(22)의 상단부(22a)에 접촉하여 전극 카트리지(10)(음극판 지지부 본체(11a))를 걸도록 되어 있다.

또한, 음극판 지지부 본체(11a)의 긴쪽 방향의 중앙부에는 음극판(C)을 삽입하기 위한 음극판 삽입부(11d)가 상하 방향으로 관통하여 형성되어 있다(도 4의 (a) 참조). 또, 음극판 지지부 본체(11a)의 두께방향의 측면에, 음극판 삽입부(11d)에 대응하는 위치에는, 삽입된 음극판(C)의 상하 방향의 위치를 조절·고정하기 위한 고정나사(11e)가 설치되어 있다.

따라서, 음극판 지지부(11)는 음극판 삽입부(11d)에 음극판(C)을 삽입하고, 고정나사(11e)에 의해 고정한 상태로, 걸림부(11b, 11c)를 도금조(20)의 상단부(22a)에 접촉시킴으로써, 음극판 지지부 본체(11a)를 도금조(20)의 저장부(22)의 중공부(22b)상에 걸어둘 수 있게 되어 있다. 그리고, 음극판(C)은 그 하단부가 도금액 내에 침지되고 상단부가 도금액으로부터 돌출된 상태로, 음극판 지지부 본체(11a)에 의해 지지되게 된다.

여기서, 음극판 지지부(11)에 지지되는 음극판(C)에 대해서 설명한다.

음극판(C)은 도전 재료에 의해 가늘고 긴 판형상(띠형상)으로 형성된 전극이고, 피도금물이 되는 것이다. 음극판(C)의 일단측에는 도금피막을 석출시키기 위한 피도금부(CP)가 형성되어 있다. 피도금부(CP)는 예를 들어 음극판(C)의 표면 중 피도금부(CP)라고 하는 부분 이외의 부분에 절연 도료를 도포하는 것 등에 의해 형성된다. 또, 이 피도금부(CP)의 배면에는 음극판(C)의 변형을 계측하기 위한 변형 게이지(HG)가 부착되어 있다. 음극판(C)은 피도금부(CP)가 형성된 일단측을 아래쪽으로 향하여 전극 카트리지(10)의 음극판 삽입부(11d)에 설치된다. 또한, 음극판(C)은 고정나사(11e)에 의해 피도금부(CP)의 상하 방향의 위치를 후술하는 차폐판(13)의 관통공(13a)과 대향하는 위치가 되도록 조절되어 설치된다. 또, 음극판(C)의 상단부에 돌기를 마련하여, 상하 방향의 위치 조절을 불필요하도록 구성해도 된다. 이러한 돌기는 그 돌기와 음극판 지지부 본체(11a)의 상면이 접촉했을 때, 피도금부(CP)의 중심이 후술하는 차폐판(13)의 관통공(13a)의 중심 및 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)의 중심과 같은 높이가 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 음극판(C)의 타단측에는 계측기(30)에 구비된 직류전원으로부터 연장되는 전원 케이블(E)이 접속된다.

또, 음극판(C)의 두께(t)는, 특별히 제한은 없지만, 0.6mm정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 피도금부(CP)의 길이(l)는 특별히 제한은 없지만, 25mm정도로 하는 것이 바람직하다. 또, 음극판(C)의 영률(E) 및 포아송비(ν)는 음극판(C)의 재료가 되는 금속의 제조로트마다 정해지는 값이고, 시험에 의해 구하거나, 그 로 트에 부속하는 시험 성적표 등으로부터 취득 가능하다.

양극판 지지부(12)는 양극판 지지부 본체(12a), 걸림부(12b, 12c), 양극판 삽입부(12d)로 구성되어 있다. 양극판 지지부(12)는 양극판 삽입부(12d)에 삽입된 양극판(A)을 도금액 내에 지지하는 것이다. 양극판 지지부(12)는 고정나사(11e)에 대응하는 것이 아닌 것 이외에는 상기한 음극판 지지부(11)와 대략 동일한 구조를 나타낸다.

양극판 지지부 본체(12a)는 직육면체 형상의 부재이고, 연결부(16(16a, 16b))(도 3의 (a) 참조)에 의해 음극판 지지부 본체(11a)와 소정간격을 두고 연결(고정)되어 있다. 음극판 지지부 본체(11a)와 양극판 지지부 본체(12a)의 간격은, 도금피막이 균일한 두께가 되는 간격으로 설정되어 있다. 양극판 지지부 본체(12a)의 긴쪽 방향의 양단부에는 도금조(20)의 상단부(22a)에 걸리는 걸림부(12b, 12c)가 돌출 설치되어 있다. 또한, 양극판 지지부 본체(12a)에는 음극판 삽입부(11d)와 대향하는 위치에 양극판 삽입부(12d)가 상하 방향으로 관통하여 형성되어 있고, 양극판(A)을 삽입하면 음극판 삽입부(1ld)에 삽입된 음극판(C)과 대향하도록 되어 있다.

여기서 양극판 지지부(12)에 지지되는 양극판(A)에 대하여 설명한다.

양극판(A)은 도전 재료로 형성된 가늘고 긴 판형상의 전극이고, 통상적으로는 도금액에 용융되어 있는 물질과 같은 재료로 형성된 것(예를 들어 니켈도금이면 니켈소재의 것)이 사용된다. 단, 양극판(A)의 재질이 불용성인 경우는, 도금액과 다른 재질인 것이어도 된다. 양극판(A)은 양극판 삽입부(12d)의 하부에 형성되는 양극판 포위부(14)(도 5 참조)의 저면에 접촉하여 상하방향으로 지지된다.

차폐판(13)은 음극판(C)과 양극판(A)의 사이에 설치되는 판형상의 부재이고, 음극판(C)의 피도금부(CP)와 상사(相似)형상의 관통공(13a)이 소정위치에 형성되어 있다(도 4의 (b) 참조). 차폐판(13)은 이러한 관통공(13a)에 의해 도금액 내의 전압 분포를 음극판(C)과 평행하게 조절하는 역할을 하는 것이다. 차폐판(13)은 음극판 지지부 본체(11a)의 하면의 긴쪽 방향의 양단부로부터 아래쪽으로 향하여 연장되는 연결부(16c, 16d)의 측면에 연결되어 있다. 또한, 연결부(16c, 16d)의 하단부끼리는 연결부(16g)에 의해 연결되어 있다. 또, 차폐판(13)의 상하방향의 길이는 음극판 지지부 본체(11a)의 하면으로부터 연결부(16g)의 상면까지의 길이와 동등하게 형성되어 있다. 이에 의해, 연결부(16c, 16d, 16g) 및 음극판 지지부 본체(11a)에 의해 둘러싸인 공간은, 양극판(A)측에서 차폐판(13)에 의해 관통공(13a)을 제외하고 차폐되게 된다. 또, 도금액의 액면이 차폐판(13)의 상단보다도 낮은 위치가 되는 경우에, 차폐판(13)의 상단은 음극판 지지부 본체(11a)의 하면과 접해 있지 않아도 된다.

양극판 포위부(14)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 양극판(A)의 주위 및 하단을 포위하는 바닥이 있는 통형상의 부재이고, 양극판 지지부 본체(12a)의 하면으로부터 연장되어 나오도록 형성되어 있다. 양극판 포위부(14)의 중공부(14b)는 양극판 지지부 본체(12a)에 형성된 양극판 삽입부(12d)와 연통하고 있고, 양극판 삽입부(12d)의 상부 개구로부터 삽입한 양극판(A)을 내포 가능하게 되어 있다. 또, 양극판 포위부(14)는 음극판(C)쪽의 측면에, 음극판(C)의 피도금부(CP)와 상사형상(본 실시예에서는 직육면체 형상)이고 중공부(14b)와 연통하는 개구부(14a)를 구비한다. 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)는 차폐판(13)의 관통공(13a)과 대향하는 위치(도면의 중심이 같은 위치)에 형성되어 있다.

여기서, 음극판(C)의 피도금부(CP)와, 차폐판(13)의 관통공(13a)과, 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)와의 관계에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 음극판(C)의 피도금부(CP)와, 차폐판(13)의 관통공(13a)과, 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)를 중첩하여 나타낸 전극 카트리지의 정면도이다.

음극판(C)의 피도금부(CP)와, 차폐판(13)의 관통공(13a)과, 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 전극 카트리지(10)의 정면에서 보면, 도면의 중심의 위치를 같게 하여 서로 중첩된다.

차폐판(13)의 관통공(13a)은 피도금부(CP)의 형상을 소정의 배율로 축소한 상사형상을 이루고 있다. 또, 관통공(13a)의 폭 및 높이는 피도금부(CP)의 폭 및 높이의 0.4배∼0.8배 정도인 것이 바람직하다. 예를 들어, 축소율을 0.7배라고 가정하면, 관통공(13a)의 폭 및 높이는,

a₂ = O.7×a₁

b₂ = O.7×b₁

가 된다. 단, a₁은 피도금부(CP)의 종방향의 길이(높이), b₁은 피도금부(CP)의 횡방향의 길이(폭), a₂는 관통공(13a)의 종방향의 길이(높이), b₂는 관통공(13a)의 횡방향의 길이(폭)이다(도 6 참조).

양극판 포위부(14)의 개구부(14a)는 피도금부(CP)의 형상을 소정의 배율로 확대한 상사형상을 나타내고 있다. 개구부(14a)의 면적은 피도금부(CP)의 폭 및 높이의 1.1배∼1.3배 정도인 것이 바람직하다. 예를 들어, 축소율을 1.2배라고 가정하면, 개구부(14a)의 폭 및 높이는,

a₃ = 1.2×a₁

b₃ = 1.2×b₁

가 된다. 단, a₃은 개구부(14a)의 종방향의 길이(높이), b₃은 개구부(14a)의 횡방향의 길이(폭)이다(도 6 참조).

이러한 배치 및 비율로, 음극판(C)의 피도금부(CP)와, 차폐판(13)의 관통공(13a)과, 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)를 미리 배치 및 형성함으로써, 전극 카트리지(10)에 음극판(C)을 세트하는 것만으로, 이들이 적절한 위치관계가 되고, 균일한 막두께의 도금피막을 용이하게 얻는 것이 가능해진다.

기포 공급부(15)는 음극판(C)의 하단과 대향하는 위치에서 기포를 분출시키기 위한 것이고, 도 4의 (a), (c)에 나타낸 바와 같이, 튜브부착부(15a), 통기로(15b), 분출공(15c)으로 이루어진다.

튜브 부착부(15a)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 부재이고, 음극판 지지부 본체(11a)의 상면에 돌출 설치되어 있다. 이 튜브 부착부(15a)에는 공기 펌프로부터의 튜브(모두 도시생략)를 접속 가능하게 되어 있다. 통기로(15b)는공기 펌프로부터 공급된 공기를 음극판(C)의 하단까지 송기하기 위한 통로이고, 튜브 부 착부(15a)의 중공부부터 음극판 지지부 본체(11a) 및 연결부(16c)의 내부를 통과하여, 음극판(C)의 하단과 대향하는 연결부(16g)의 내부까지 형성되어 있다. 또한, 분출공(15c)은 음극판(C)의 하단과 대향하는 연결부(16g)의 상면과 통기로(15b)를 연통(관통)하여 형성되어 있고, 음극판(C)을 향해 기포를 분출 가능하게 되어 있다.

분출공(15c)으로부터 분출되는 기포를 피도금부(CP)에 접촉시키면, 도금피막의 표면에 모이는 수소이온이 그 기포에 의해 연행된다. 따라서, 피트발생의 원인이 되는 수소 이온이 도금피막의 표면에 모이는 일이 없어지고, 피트의 발생을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 분출공(15c)의 위치가 고정되어 있기 때문에, 음극판(C)과 분출공(15c)의 위치관계가 바뀌어 버리는 일이 없다. 그 때문에, 도금피막의 재현성이 향상된다.

연결부(16)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 음극판 지지부(11)와 양극판 지지부(12), 음극판 지지부(11)와 차폐판(13), 및 양극판 지지부(12)와 차폐판(13)을 소정의 위치나 간격으로 연결·고정하기 위한 부재이다. 부재끼리의 고정방법은, 고정에 사용하는 접착제나 재료가 도금액으로 녹아 나오지 않는 한, 접착식, 끼워 넣기 식, 나사식 등 어떠한 방법이어도 좋다.

연결부(16a, 16b)는 음극판 지지부(11)와 양극판 지지부(12)를 소정 간격을 두고 연결하는 부재이다. 이에 의해, 음극판(C)과 양극판(A)의 간격이 적절하게 설정되게 된다. 본 실시예에서는, 음극판 지지부(11)와 양극판 지지부(12)를 별도로 형성했지만, 이들을 일체적으로 형성하는 경우에는, 그 연결부(16a, 16b)는 생략할 수 있다. 이러한 경우에는 음극판 삽입부(11d)와 양극판 삽입부(12d)를 형성하는 위치를 조정함으로써 음극판(C)과 양극판(A)의 간격을 적절하게 조절한다.

연결부(16c, 16d)는 차폐판(13)을 지지하기 위해서, 음극판 지지부 본체(11a)의 하면의 장변방향의 양단부로부터 아래쪽으로 향하여 연장하는 부재이다. 연결부(16c, 16d)의 하단끼리는 연결부(16g)에 의해 연결되어 있다. 본 실시예에서는 이러한 연결부(16c, 16g)의 내부에 기포 공급부(15)의 통기로(15b)와 분출공(15c)이 형성되어 있다. 그 때문에, 기포를 공급하기 위한 부재를 별도로 구비할 필요가 없고, 전극 카트리지(10)의 구조가 간소해지고, 제조가 용이하게 된다.

연결부(16e, 16f)는 양극판 지지부 본체(12a)의 하면의 장변방향의 양단부로부터 아래쪽으로 향해 연장되는 부재이다. 또한, 연결부(16h, 16i)는 연결부(16c, 16d)의 하단과 연결부(16f, 16e)의 하단을 연결하는 부재이다. 이에 의해, 연결부(16c, 16d)에 부착된 차폐판(13)이 한층 더 견고하게 지지되게 된다. 연결부(16e, l6f)의 하단과 양극판 포위부(14)의 하단은 연결되어 있지 않고, 연결부(16e, 16f)와 양극판 포위부(14)의 사이에는 하단부가 개방된 슬릿이 각각 형성되어 있다. 이 슬릿을 이용하여 양극판 포위부(14)에 애노우드백(도시생략)을 장착함으로써, 양극판(A)에서 발생하는 양극슬라임(slime)이 도금피막에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

<전극 카트리지의 사용 방법>

다음에, 전극 카트리지(10)의 사용 방법에 대해서, 도 2∼도 6을 적절히 참조하여 설명한다.

처음에, 피도금부(CP)의 배면에 변형 게이지(HG)가 부착된 음극판(C)을 전극 카트리지(10)의 음극판 삽입부(11d)에 삽입한다. 이 때, 음극판(C)은 피도금부(CP)가 형성된 쪽의 단부를 아래쪽으로 향하게 하고, 또한, 피도금부(CP)를 양극판(A)쪽으로 향하게 하여 삽입한다. 또, 피도금부(CP)의 중심이 차폐판(13)의 관통공(13a) 및 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)의 중심과 일치하도록, 고정나사(11e)에 의해 상하 방향의 위치를 조절하여 고정한다.

다음에, 양극판(A)을 양극판 지지부(12)의 양극판 삽입부(12d)에 삽입한다. 삽입된 양극판(A)은 양극판 삽입부(12d)의 하부에 연속하도록 형성된 양극판 포위부(14)의 중공부(14b)에 삽입되고, 중공부(14b)의 저면에 접촉하여 지지된다.

이에 의해, 음극판(C)과 양극판(A)은 서로 대항하는 위치에 소정의 간격을 두고 설치되게 된다. 또한, 음극판(C)의 피도금부(CP)와, 차폐판(13)의 관통공(13a)과, 양극판 포위부(14)의 개구부(14a)는 소정의 위치 관계로 설치되게 된다. 따라서, 음극판(C)과 양극판(A)의 간격이나 대향 위치의 조절이 불필요하게 되고, 도금피막의 내부응력의 측정이 용이하게 된다.

도금액의 온도와 음극판(C)의 온도의 차가 큰 경우에는, 계측을 개시하기 전에 음극판(C)의 온도를 도금액의 온도에 가깝게 해 두는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도금액이 저장된 도금조(20) 안에, 물을 저장한 시험관 등을 사용하여 예열조를 형성해 두고, 이 예열조 안에 사전에 음극판(C)을 넣어 둠으로써 도금액의 온도와 음극판(C)의 온도를 가깝게 할 수 있다. 이에 의해, 온도 변화에 의한 음극판(C)의 변형 영향을 적게 하고, 도금피막의 형성에 의한 음극판(C)의 변형(변형)만 을 정확하게 계측할 수 있다. 또한, 도금조(20) 안에 예열조를 설치함으로써, 특별한 장치를 사용하지 않고 음극판(C)의 온도를 도금액의 온도로 용이하게 가깝게 할 수 있다.

다음에, 음극판(C)과 양극판(A)이 설치된 전극 카트리지(10)를 도금조(20)에 저장된 도금액 내로 침지시킨다. 이 때, 저장부(22)의 상단부(22a)와 전극 카트리지(10)의 걸림부(11b, 11c, 12b, 12c)를 접촉시킴으로써, 전극 카트리지(10)의 하방만을 도금액 내로 침지시키고, 전극 카트리지(10)의 상방은 음극판(C) 및 양극판(A)의 상단부에 직류 전원으로부터의 전원 케이블(E)를 접속할 수 있도록, 도금액에 침지되지 않도록 한다.

<도금내부응력 측정시스템의 사용방법>

이어서, 도금내부응력 측정시스템(100)의 사용방법에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다.

처음에, 도금조(20) 안에 설치된 전극 카트리지(10)의 음극판(C) 및 양극판(A)의 상단부에 직류전원(계측기(30))으로부터의 전원 케이블(E)을 접속한다. 이에 의해, 양전극 C, A사이에 통전 가능해진다.

다음에, 음극판(C)에 부착된 변형 게이지(HG)를 계측기(30)에 접속한다. 이에 의해, 음극판(C)의 변형이 계측 가능해진다.

또한, 전극 카트리지(10)의 상면에 돌출 설치된 기포 공급부(15)의 튜브 부착부(15a)에 공기 펌프로부터의 튜브(도시생략)를 접속하고, 음극판(C)의 하단과 대향하는 위치에 설치된 분출공(15c)으로부터, 수소이온을 제거하기 위한 기포를 분출시킨다. 이에 의해, 피트의 형성을 방지할 수 있다.

그리고, 계측기(30)를 조작하여 음극판(C)과 양극판(A)을 통전시킴과 아울러, 음극판(C)의 변형의 계측을 개시한다. 계측된 데이터는 접속 케이블(K)을 통해 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)에 송신된다.

또, 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)는 계측기(30)의 계측값과, 미리 입력되어 있는 도금액의 특성값과, 음극판(C)의 특성값에 기초하여, 상기 수학식 2에 의해 도금피막의 내부응력을 계산한다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 도금내부응력 측정시스템(100)에 의하면, 변형 게이지(HG)에 의해 도금피막의 내부응력을 정확하고 용이하게 계측하는 것이 가능해진다. 또한, 나선도금 응력계(50)와 같이 육안으로 눈금을 판독할 필요가 없기 때문에 판독 오차가 발생하는 일이 없다. 또, 변형 게이지(HG)는 미세한 변형을 계측하는 것이 가능하기 때문에, 계측 정밀도가 현저하게 향상된다. 그 때문에, 높은 정밀도가 요구되는 나노 테크놀로지 분야 등에 있어서, 요구 품질을 만족시킬 수 있는 도금을 형성하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절한 변경이 가능하다.

예를 들어, 본 실시예에 따른 전극 카트리지(10)는 복수의 연결부(16)를 구비하여 구성했지만, 차폐판(13)을 견고하게 지지 가능하면, 연결부(16e, 16f, 16h, 16i)는 없어도 된다.

또한, 본 실시예에 따른 전극 카트리지(10)는 도금조(20)의 상단부(22a)와 접촉하는 걸림부(11b, 11c, 12b, 12c)를 구비하여 구성했지만, 음극판(C) 및 양극판(A)의 상단부를 도금액으로부터 돌출시켜 지지할 수 있으면, 그 걸림부(11b, 11c, 12b, 12c)를 구비하지 않아도 된다.

또, 본 실시예에 따른 전극 카트리지(10)는 양극판 포위부(14)의 단면 형상을 사각형 형상으로 했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 개구부(14a)의 크기나 위치 관계가 적절한 한, 원형, 타원형, 다각형 등 어떠한 형상이어도 된다.

또한, 본 실시예에 따른 도금내부응력 측정시스템(100)은 계측기(30)에 직류 전원을 구비하는 구성으로 했지만, 계측기(30)와 직류전원을 각각 별도로 구성해도 되는 것은 말할 필요도 없다.

또, 본 실시예에 따른 도금내부응력 측정시스템(100)은 계측기(30)에 의해 계측한 음극판(C)의 변형(ε)을 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)에 송신하는 것으로 했지만, 전기저항의 변화값 △R을 송신하여 노트북형 퍼스널 컴퓨터(40)에서 변형(ε)을 계산하도록 해도 되고, 계측기(30)에서 변형(ε)으로부터 변형량(δ)을 계산하여 그 변형량(δ)을 송신하도록 해도 된다.

또한, 본 실시예에 따른 도금내부응력 측정시스템(100)은 계산기(40)에서, 상기 수학식 2에 의해 도금피막의 내부응력을 계산하는 것으로 했지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 변형(변형량)으로부터 응력을 구하는 식이면 어떠한 식이어도 된다.

또, 본 발명에 따른 전극 카트리지의 본래적인 사용형태는 아니지만, 전극 카트리지(10)는, 무전해 도금을 행하는 경우에 있어서 무전해 도금의 도금액 내에 음극판(C)만을 지지하기 위해 사용할 수도 있다.

이러한 전극 카트리지 및 도금피막의 내부응력 측정시스템에 의하면, 변형 게이지를 이용한 도금피막의 내부응력의 측정을 정확하고 용이하게 할 수 있다. 따라서, 이러한 측정결과에 기초하여 도금조건을 조절함으로써, 항상 최량의 도금피막을 얻을 수 있다.

또한, 변형 게이지는 음극판(C)의 매우 미세한 변형을 계측할 수 있기 때문에, 나노 테크놀로지에 사용하는 레벨의 두께로 형성된 도금피막의 내부응력을 정확하고 용이하게 측정하는 것이 가능해진다.

Claims

변형 게이지를 이용한 도금피막의 내부응력측정에 사용하는 전극 카트리지 로서,

도금이 실시되는 피도금부의 배면에 상기 변형 게이지가 부착된 음극판을 도금액 내에 지지하는 음극판 지지부와,

상기 음극판으로부터 소정 간격을 둔 위치에, 그 음극판과 대향시켜 양극판을 도금액 내에 지지하는 양극판 지지부와,

상기 음극판과 상기 양극판의 사이에 배치되는 차폐판과,

도금액 내에서 상기 양극판의 주위 및 하단을 포위하는 양극판 포위부를 구비하여 이루어지고,

상기 차폐판에는, 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 그 피도금부의 형상을 소정의 배율로 축소한 형상의 관통공이 형성되며,

상기 양극판 포위부에는, 상기 음극판의 피도금부와 대향하는 위치에 그 피도금부의 형상을 소정의 배율로 확대한 형상의 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 카트리지.
제 1항에 있어서,

상기 음극판 지지부로부터 상기 음극판의 하단과 대향하는 위치를 향해 연장되며, 상기 음극판의 하단과 대향하는 위치에서 기포를 분출시키는 기포 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 카트리지.
제 1항 또는 제 2항에 기재된 전극 카트리지와,

이 전극 카트리지에 의해 도금액 내에 지지되는 상기 음극판 및 상기 양극판과,

도금액이 저장되고, 상기 전극 카트리지가 설치되는 도금조와,

상기 음극판과 상기 양극판에 접속되는 전원장치와,

상기 음극판에 부착된 변형 게이지에 접속되는 계측기와,

상기 계측기의 계측값, 상기 음극판의 특성값 및 도금피막의 특성값에 기초하여, 그 도금피막의 내부응력을 계산하는 계산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 도금내부응력 측정시스템.