KR20070077900A - Apparatus for perpendicular type metal coating and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to.
도 1은 종래 기술에 따른 수직 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing the configuration of a vertical plating apparatus according to the prior art.
도 2a는 본 발명에 따른 수직 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 평면도.Figure 2a is a plan view schematically showing the configuration of a vertical plating apparatus according to the present invention.
도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 절개 단면도. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 2A;
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>
100..도금조 110..도금액100. Plating
200..통전 수조 210..순수 220..통전롤200 ..
310..권출부 320..권취부 400..통로310 .. winding
본 발명은 수직 도금 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시트형 기질 상에 금속층을 전기도금 하는데 사용되는 수직 도금 장치 및 이를 이용한 수직 도금 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical plating apparatus, and more particularly, to a vertical plating apparatus used for electroplating a metal layer on a sheet-like substrate and a vertical plating method using the same.
도 1은 종래 기술에 따른 수직 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a vertical plating apparatus according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래의 수직 도금 장치는 도금액이 수용되고 피도금재(40)가 상기 도금액에 침적된 상태에서 연속적으로 통과될 수 있도록 입구와 출구가 마련된 도금조(10)와, 상기 도금조(10) 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재(40)와 소정 거리 이격되어 설치되는 양극재(미도시)와, 도금조(10)의 입구측과 출구측에 구비되어 피도금재(40)에 음전위를 인가함과 동시에 피도금재(40)를 공정 진행 방향으로 이송시키는 통전롤(30)을 구비한다.Referring to FIG. 1, a conventional vertical plating apparatus includes a plating
상기 피도금재(40)의 표면은 통전롤(30)에 의해 음전위로 대전되므로, 도금액 내에 포함된 금속 이온이 전기화학적 반응에 의해 피도금재(40)의 표면에 전착됨으로써 금속의 도금이 연속적으로 이루어지게 된다. Since the surface of the plated
한편, 수직 도금 장치를 이용한 연속 도금 과정에서 생산성은 투입된 전류밀도에 비례한다. 따라서, 생산성 향상을 위해서는 고전류밀도 상태에서 도금이 이루어지는 것이 바람직하다. 전류 밀도를 높이기 위한 일환으로, 음전위가 인가되는 통전롤을 도금조의 전후에만 배치하지 않고 도금액 내에도 배치시키는 방법이 사용되고 있다. 하지만, 도금액 내에 통전롤을 설치하면, 통전롤의 표면에서도 금속이석출되며, 그 결과 피도금재의 표면에 스크래치 유발 및 통전롤 수명 저하를 유발 하는 문제가 발생된다.On the other hand, productivity in the continuous plating process using the vertical plating apparatus is proportional to the injected current density. Therefore, in order to improve productivity, it is preferable that plating is performed in a high current density state. As part of increasing the current density, a method of arranging a current-carrying roll to which a negative potential is applied is also arranged in the plating liquid instead of just before and after the plating bath. However, when the current transfer roll is provided in the plating solution, metal is also deposited on the surface of the current pass roll, and as a result, a problem of causing scratches and reduced current roll life on the surface of the plated material occurs.
위와 같은 문제를 해결하기 위해, 도금액 내에 통전롤을 배치하고 통전롤의 주변에 차폐판을 설치하여 금속의 석출을 방지하거나, 피도금재가 주로 접촉되는 통전롤의 중앙부를 절연체로 덮는 방식이 제안되었다.(일본 공개특허 제 2004-204349)In order to solve the above problems, a method has been proposed in which a current-carrying roll is disposed in a plating solution and a shielding plate is installed around the current-rolling roll to prevent metal precipitation or to cover the central portion of the current-rolling roll to which the plated material is mainly in contact with an insulator. (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-204349)
그러나 차폐판으로는 전기장의 분포를 완전히 막을 수 없으므로 통전롤의 표면에 금속이 석출되는 문제를 완전히 막을 수 없고, 차폐판의 중앙부를 절연체로 덮게 되면 표면전류 밀도를 상승시키는데 제약이 있을 뿐만 아니라, 전류 분포의 균일성이 저하된다는 한계가 여전히 있다. However, the shielding plate cannot completely prevent the distribution of the electric field, so it is not possible to completely prevent the problem of metal deposition on the surface of the current-carrying roll, and if the center portion of the shielding plate is covered with an insulator, there is a limitation in increasing the surface current density. There is still a limit that the uniformity of the current distribution is lowered.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 통전롤의 표면에 금속이 석출되는 것을 원천적으로 차단하면서도 전류밀도 증대에 의해 도금 효율을 높일 수 있는 수직 도금 장치 및 수직 도금 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a vertical plating apparatus and a vertical plating method that can increase the plating efficiency by increasing the current density while blocking the deposition of metal on the surface of the current transfer roll. The purpose is.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 도금 장치는, 도금액이 수용되고 시트 형상의 피도금재가 상기 도금액을 통해 연속적으로 통과될 수 있도록 입구와 출구가 마련된 복수의 도금조와, 순수(純水)가 수용되고 상기 도금조 사이에 설치되어 피도금재가 상기 순수를 통해 연속적으로 통과될 수 있도록 입구와 출구가 마련된 복수의 통전 수조와, 상기 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재와 소정 거리 이격된 위치에 배치된 양극재와, 통전 수조 내에서 피도금재에 음전위를 인가함과 동시에 피도금재를 공정 진행 방향으로 이송시키는 통전롤을 포함한다.The vertical plating apparatus according to the present invention for achieving the above object is a plurality of plating bath provided with an inlet and an outlet so that the plating liquid is accommodated and the sheet-like plated material can be continuously passed through the plating liquid, And a plurality of energizing tanks provided with inlets and outlets so that water is accommodated and installed between the plating tanks so that the material to be plated can be continuously passed through the pure water. A cathode material disposed at a distance from each other, and an energization roll for transferring the plated material in the process progress direction while applying a negative potential to the plated material in the current flow tank.
또한, 수직 도금 장치의 통전 수조 및 도금조 사이에는 별도의 연결관이 개재되어 통전 수조에서 도금조로 또는 도금조에서 통전 수조로 연통되는 통로가 마련되고, 이러한 통로에는 통전 수조 내의 순수와 도금조 내의 도금액을 차단하는 차단롤이 구비된다.In addition, a separate connection pipe is interposed between the energizing tank and the plating tank of the vertical plating apparatus to provide a passage communicating from the energizing tank to the plating tank or from the plating bath to the energizing tank. A blocking roll for blocking the plating liquid is provided.
한편, 본 발명에 따른 수직 도금 장치를 이용한 수직 도금 방법은, 피도금재가 통과될 수 있는 도입구와 도출구가 구비된 복수의 도금조 및 통전 수조를 준비하는 단계와, 상기 도금조 사이에 통전 수조를 배치하고, 도금조 측으로부터 통전 수조 측으로 유체 유동을 방지하며 피도금재의 이송을 가이드하는 차단롤을 구비한 연결부재를 매개로 상기 배치된 도금조와 통전 수조를 긴밀하게 결합시켜 도금셀을 구성하는 단계와, 상기 도금조에 도금액을 충전하고 피도금재의 통과 경로로부터 소정 거리 이격된 위치에 양극재를 설치하는 단계와, 상기 통전 수조에 순수(純水)를 충전하고 피도금재의 통과 경로 상에 접지면을 가지고 회전하는 통전롤을 설치하는 단계와, 상기 도금조에 설치된 양극재와 상기 통전 수조에 설치된 통전롤에 각각 양전위 및 음전위를 인가하는 단계와, 피도금재를 상기 도금셀을 통해 유입시켜 표면에 금속층을 전착시키는 단계를 포함한다.On the other hand, the vertical plating method using the vertical plating apparatus according to the present invention comprises the steps of preparing a plurality of plating tanks and a current-carrying tank having an inlet and an outlet through which the plated material can pass, and an energizing water tank between the plating tanks. To form a plating cell by tightly coupling the plated bath and the energized water tank through a connecting member having a blocking roll to prevent fluid flow from the plating bath side to the current tank side and guiding the transfer of the plated material. And filling a plating solution in the plating bath and installing a cathode material at a position spaced a predetermined distance from the passage of the plated material, and filling pure water in the energizing tank and grounding the passage of the plated material. Installing a current-carrying roll that rotates with a surface; and positive and negative electrodes, respectively, on the positive electrode material installed in the plating bath and the current roll installed in the current bath Applying an electric potential, and flowing a plated material through the plating cell to deposit a metal layer on the surface.
바람직하게, 도금조에 충전된 도금액의 도금액면 높이는 통전 수조에 충전된 순수의 수면 높이보다 낮게 조절한다.Preferably, the plating liquid surface height of the plating liquid filled in the plating tank is adjusted to be lower than the surface height of the pure water filled in the energizing water tank.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 2a 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 절개 단면도이다.FIG. 2A is a plan view schematically illustrating the configuration of a vertical plating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 2A.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 수직 도금 장치는, 도금조(100), 도금조(100)와 일체형으로 설치된 통전 수조(200), 도금조(100) 내에 배치된 양극재(500)와 통전 수조(200) 내에 배치된 통전롤(210) 및 피도금재(100를 일정 속도로 권취 및 이송시키는 권출부(310)와 권취부(320)를 포함한다.Referring to FIGS. 2A and 2B, the vertical plating apparatus of the present invention includes a
도금조(100)는, 전해 도금 방식으로 피도금재(10) 상에 금속층을 형성하기 위한 도금액(110)이 수용되는 곳으로, 대개 장방향 단면 형상을 가진다. 도금조(100)는 피도금재(10)의 이동방향에 따라 배치되며, 도금액 공급장치(미도시)와 연결되어 연속적으로 도금액(110)을 보충받는다. The
바람직하게, 상기 도금조(100)는 복수개 배치되어 피도금재(10)가 그 내부를 여러 차례에 걸쳐 통과한다. 그러면, 도금조(100)의 개수에 따라 생산성을 조절할 수 있다. 또한, 도금조(100)에는 피도금재(10)가 도입되는 도입구(미도시)와 금속 이온이 전착된 피도금재(10)가 도출되는 도출구(미도시)를 구비한다. 여기서, 상기한 도입구 및 도출구는 피도금재(10)의 형상에 대응되는 구조, 예컨대 슬릿상 구조를 갖는 것이 바람직하다.Preferably, the
통전 수조(200)는, 도금조(100) 사이에 교번하여 배치된다. 그리고, 그 내부에는 순수(220)가 수용되고 상기 도금조(100)와 동일하게 피도금재(10)의 이동방향을 따라 배치된다. 아울러, 통전 수조(200)는 피도금재(10)가 도입되는 도입구(미도시)와 금속 이온이 전착된 피도금재(10)가 도출되는 도출구(미도시)를 구비한다.The
한편, 도금조(100) 및 통전 수조(200) 사이에는 별도의 연결관이 개재되어 피도금재(10)가 도금조(100) 및 통전 수조(200)의 경계를 외기와 밀폐된 상태에서 통과할 수 있도록 통로(400)가 마련된다. 그리고 상기 통로(400)에는 도금조(100)에 수용된 도금액(110)과 통전 수조(200) 내에 수용된 순수(220)가 서로 혼합되지 않도록 하기 위해 절연체로 이루어진 차단롤(410)이 설치된다. 차단롤(410)은 도금조(100) 및 통전 수조(200)에 면한 방향에 각각 설치되며, 차단롤(410)과 통로(400) 사이에는 소정 간격의 간극이 마련된다. Meanwhile, a separate connection pipe is interposed between the plating
바람직하게, 통전 수조(200) 내에 수용되는 순수의 수면(220h) 높이는 상기 도금조(100) 내에 수용되는 도금액(110)의 도금액수면(110h) 높이보다 높게 조절한다. 그러면, 수면(220h)과 도금액면(110h)의 높이 차로 인한 압력 차이가 발생한 다. 이에 따라 차단롤(410)과 통로(400) 사이에 마련된 간극을 통하여 통전 수조(200)로부터 도금조(100)로 순수가 지속적으로 유입되며, 도금액(110)이 통전 수조(200) 내로 유입되는 것을 방지해 통전롤(210)에 금속이 전착되는 것을 방지할 수 있다. Preferably, the height of the
한편, 통전 수조(200) 내부에는 통전롤(210)이 구비된다. 통전롤(210)은 도금될 피도금재(10)와 접촉되어 통전 수조(200)를 통과하는 피도금재(10)를 지지한다. 또한, 통전롤(210)에는 음전위가 인가된다. 따라서 통전롤(210)과 접촉되어 통전 수조(200) 내부를 통과하는 피도금재(10)의 표면은 음전위로 대전된다. On the other hand, the
도금조(100)의 내부에는 음전위로 대전된 피도금재(10)와 소정의 간격을 사이에 두고 대향되도록 양극재(500)가 설치된다. The
상기한 구성에 따르면, 음전위가 인가되는 통전롤(210)이 도금조(100) 내에 배치 되지 않고 도금조(100)와 분리된 통전 수조(200)의 순수(220) 내에 침지됨에 따라 통전롤(210) 내에 금속이온이 전착되는 것을 방지할 수 있다.According to the above configuration, the
또한, 도금조(100) 내에 수용된 도금액(110)의 용매인 물은 도금 과정 중에 증발되는데 통전 수조(200) 내에 수용된 순수(220)가 도금조(100) 내로 자연스럽게 유입됨으로써 도금액(110)의 용매가 자동적으로 충전된다.In addition, water, which is a solvent of the
그리고, 통전 수조(200) 내에서 발생하는 통전롤(210)과 순수(220) 사이의 전기화학 반응에 의해 수소가 발생하고 이러한 수소는 피도금재(10)의 표면을 세정하는 기능을 하며, 피도금재(10)가 공기 중에 노출되지 않아 피도금재(10)의 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있다.Then, hydrogen is generated by an electrochemical reaction between the energizing
다음으로, 본 발명에 따른 수직 도금 장치를 이용한 도금 방법을 설명하기로 한다.Next, the plating method using the vertical plating apparatus according to the present invention will be described.
먼저, 도금조(100)와 통전 수조(200)가 일체형으로 연결된 도금셀을 준비하고, 상기 도금조(100) 내부에는 도금액(110)을, 상기 통전 수조(200)의 내부에는 순수(220)를 채운다. 이 때, 도금액(110)의 수위를 순수(220)의 수위보다 높게 조절한다.First, a plating cell in which the
이어서, 도금조(100)에 마련된 양극재(500)와 통전 수조(200)에 마련된 통전롤(210)에 각각 양전위 및 음전위를 인가하고, 피도금재(10)를 가장 좌측의 통전 수조(200)로 유입시킨다. 이때, 피도금재(10)는 통전롤(210)과 접촉되어 음전위로 대전되며, 음극인 통전롤(210) 및 피도금재(10) 사이에서는 순수의 전기분해가 유발된다. 이에 따라, 피도금재(10)의 표면이 수소에 의해 세정되는 효과가 발생된다.Subsequently, a positive potential and a negative potential are applied to the
다음으로, 통전 수조(200)를 통과한 피도금재(10)는 통로(400)를 지나 도금조(100)로 유입된다. 그러면 양전위로 대전된 양극재(500)와, 음전위로 대전된 피도금재(10) 사이에서 전해 반응이 유발되어 도금액(110)에 포함된 금속 이온이 피도금재(10)의 표면에 석출되어 전착된다.Next, the to-
예를 들어, 도금액(110)으로 황산구리 수용액을 사용할 경우, 도금조(100) 내부를 피도금재(10)가 통과하는 동안 도금조(100) 내에서 발생하는 전기화학 반응식은 하기 화학식 1과 같다. For example, when the copper sulfate aqueous solution is used as the
H2O ↔ H+ + OH- H 2 O ↔ H + + OH -
(-)극 ; Cu2+ + 2e- → CuNegative pole; Cu 2+ + 2e - → Cu
(+)극 ; 2H2O → O2 + 4H+ + 4e- (+) Pole; 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e -
상기와 같은 금속의 전착은 피도금재(10)가 도금조(100)를 통과할 때마다 반복적으로 이루어진다. 그리고, 통전롤의 숫자를 적절하게 조절하여 피도금재의 표면 전류 밀도를 필요에 따라 증가시킬 수 있다. 이 때, 표면 전류 밀도가 증가되면, 전착된 금속층에서 주울열이 발생되지만, 피도금재가 통전 수로를 통과하면서 순수에 의해 냉각되므로 주울열에 의해 피도금재가 과도하게 과열되는 문제를 해결 하여 전류밀도를 증가시킬 수 있다. Electrodeposition of the metal as described above is repeated every time the plated
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
본 발명에 따르면, 통전과 도금 과정을 분리된 공간 내에서 이루어지도록 함으로써 통전롤에 금속이 석출되는 것을 원천적으로 방지할 수 있고, 통전롤과 피도 금재 사이의 저항으로 인해 발생하는 열을 냉각시킬 수 있어 피도금재 표면에 금속층을 형성하는 도금 생산성을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent the precipitation of the metal on the current roll by performing the current and plating process in a separate space, and to cool the heat generated due to the resistance between the current roll and the plated material The plating productivity can be increased by forming a metal layer on the surface of the plated material.
또한, 도금이 진행되는 과정에서 피도금재가 공기 중에 노출되지 않으므로 피도금재의 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있으며, 통전 수조 내에서 물이 전기 분해됨에 따라 발생하는 수소에 의해 피도금재의 표면이 세정되므로 도금 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, the plating material is not exposed to the air during the plating process, so that the surface of the plating material can be prevented from being oxidized, and the surface of the plating material is cleaned by hydrogen generated as the water is electrolyzed in the energized water tank. Therefore, the plating quality can be further improved.
Claims (9)
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- 2006-01-25 KR KR1020060007744A patent/KR100748792B1/en not_active IP Right Cessation
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