KR20080019530A - 전착 드럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핫 스팟의 발생을 억제하여 고품질의 금속박을 높은 생산성으로 제조할 수 있는 전착 드럼을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전착 드럼은 내부 드럼과 상기 내부 드럼의 외주에 배치된 원통 형상의 외부 표피를 구비한 전착 드럼에 있어서, 상기 내부 드럼과 상기 외부 표피와의 사이에 형성된 홈부에, 상기 내부 드럼 및 상기 외부 표피보다 큰 열팽창율을 갖고, 융점이 150℃ 이하의 도전성 저용융 합금이 충전되어 이루어진다.

Description

전착 드럼{electrodeposition drum}

도 1은 전해 동박 제조 장비의 정면도이다.

도 2는 전착 드럼 구조를 도시한 일부 파단 정면도이다.

도 3은 종래 구조의 전착 드럼에 생긴 문제점을 설명하기 위한 내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞추어진 접합 계면을 도시한 단면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예로서, 내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞추어진 접합 계면을 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞추어진 접합 계면을 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예로서, 내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞추어진 접합 계면을 도시한 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 내부 드럼

2: 외부 표피

3: 저용융 합금

4: 홈부(溝部)

5: 선재권회용 홈부

6: 아연 도금 강선

본 발명은, 전착에 의해 동박(銅箔), 철박, 니켈박, 스테인레스박 등의 금속박을 제조할 시에 이용되는 전착 드럼에 관한 것이다.

오늘날, 전해 금속박으로서는, 특히 인쇄 회로용 동박이 다량으로 이용되고 있으며, 그 제조에 있어서는 도 2에 그의 일부 파단 정면도가 도시되어 있는, 회전 음극식 전착 드럼을 장비한 전해 동박 제조 장비가 사용되고 있으며, 그의 대표예를 도 1에 도시한다.

도 1에 있어서, 회전 음극식 전착 드럼(a)가 전해조(e)에 회전축(b)를 베어링(c, d)에 의해 회전 가능하게 지지하여 배치되고, 전착 드럼의 아래 측 일부는 전해액(f)중에 침지되고, 음극으로 되는 전착 드럼(a)의 전착면에 대면하여 전해액(f)중에 양극(g)이 설치되어 있다. 그리고, 전착 드럼(a)과 양극(g)에는 직류 전원(h)이 접속되어 있다. 전착 드럼(a) 및 양극(g)에 전기가 통하고, 전착 드럼(a)을 회전시키면, 전해액(f)에 침지 되어있는 시간에 전착 드럼(a)의 전착면에 동박이 석출하고, 소정 두께의 금속막으로 된 후 전착면부터 동박을 벗겨 권취 드럼에 권취하는 것에 의해서 연속적으로 제조되어 진다.

도 2에 도시된 종래 구조의 전착 드럼(a)에 있어서, 외부 표피(2)가 탄소 강 제, 스테인레스 강제 또는 동 합금제 내부 드럼(1)의 외주면에 가열 끼워 맞춤(shrinkage fit; 燒嵌)하여 일체화되어 있으며, 전류는 외부 표피(2)에서 그에 면접한 내부 드럼(1)을 통해 흐른다.

이와 같은 종래 구조의 외부 표피와 내부 드럼의 가열 끼워 맞추어진 접합부는, 가열 끼워 맞춤시의 고온 가열이나 통전시에 전해액 중과 바깥 공기 중으로 되풀이되는 가온과 냉각에 의해, 가열 끼워 맞추어진 외부 표피 내주면과 내부 드럼 외주면과의 접촉 상황이 불균일하게되는 것은 피할 수 없고, 도 3에 도시한 바와 같이, 접합 계면에 틈새 R이 생긴다. 이 때문에 접촉 상황이 불균일하게되어 소위 통전이 고르지 못한 현상이 생기며, 전착물인 금속박(m)의 두께의 불균일, 이상 석출이 발생하며, 더욱 국부과열에 의한 변색, 소위 핫 스팟(hot spot)이 발생한다.

이와 같은 종래 구조의 전착 드럼의 가열 끼워 맞춤 접합부에 있어서의 문제점을 개선하기 위해, 여러가지가 제안되어왔다. 예를 들면, 내부 드럼 표면에 홈부를 형성하는 등에 의해 외부 표피와 내부 드럼과의 접촉면적을 감소시키고, 접촉면압을 증가시키는 것에 의해, 통전 효율을 향상시키는 기술이 제안되어있다(예를 들면, 특허출원공고 소 58-24507호 공보 (JP-S58-24507B)를 참조). 그러나 이러한 기술에 의해 통전 상황의 불균일은 어느 정도 개선될 수 있지만, 핫 스팟의 억제 효과는 충분하다고 말할 수 없고, 또한 접촉면적이 적기 때문에 통전 손실이 커서 대전류를 통할 수 없기 때문에, 핫 스팟을 더욱 억제하고 통전 효율을 높이는 것에 의한 생산성 향상을 추구하고 있는 것이 실정이다.

본 발명은 이러한 배경 기술에 비추어 개발된 것으로서, 핫 스팟의 발생을 억제하여 고품질의 금속박을 높은 생산성으로 제조할 수 있는 전착 드럼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 내부 드럼에 복수의 홈부를 형성하고, 상기 홈부에 내부 드럼 및 외부 표피보다 큰 열팽창율을 갖는 양(良)도전성의 저용융 합금을 충전하는 것에 의해, 상기 과제가 해결되는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하는 것에 이르렀다.

즉, 본 발명에 의해, 내부 드럼과 상기 내부 드럼의 외주에 배치된 원통 형상의 외부 표피를 구비하는 전착 드럼에 있어서, 상기 내부 드럼과 상기 외부 표피와의 사이에 형성되는 홈부에, 상기 내부 드럼 및 상기 외부 표피 보다 큰 열팽창율을 갖고, 융점이 150℃ 이하의 도전성 저용융 합금이 충전되어 이루어지는 전착 드럼이 제공된다.

내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞추어진 접합 계면에 틈새가 없고, 전면 접착에 의해 일체화된 전착 드럼을 얻기 위해서, 본 발명에 따른 전착 드럼은, 상술한 바와 같이, 내부 드럼의 외주면에 복수의 홈부를 형성하고, 상기 홈부에 내부 드럼 및 외부 표피보다 큰 열팽창율을 가지며, 도전성이며 융점이 150℃ 이하의 저용융 합금을 충전하고, 이 저용융 합금이 충전된 내부 드럼의 외면상으로부터 외부 표피를 가열 끼워 맞춤하여 이루어진다. 내부 드럼에 홈부가 형성되고, 내부 드럼과 외부 표피의 접촉면적이 감소하는 것에 의해 접촉면압이 커지게 됨으로써 밀 착한 접촉 상태가 얻어지고, 한편, 홈부에 충전된 내부 드럼 및 외부 표피 보다도 열팽창율이 크고, 도전성이며 융점이 150℃ 이하의 저용융 합금이 통전시의 고온 상태에 있어서 접착재로 기능하는 것에 의해 밀착성을 높이고, 이에 의해 원통면 전면에서 완전하게 밀착한 가열 끼워 맞춤 접합 계면이 얻어진다.

본 발명에 있어서, 내부 드럼에 형성된 홈부에 용융 충전되는 저용융 합금에 있어서의 융점 150℃는 내부 드럼 및 외부 표피의 융점에 비해 꽤 낮다. 이러한 충전 재료는 열팽창율이 내부 드럼 및 외부 표피보다도 크고, 또한 양도전율인 것이 필요하지만, 융점이 150℃ 이하에 있는 것을 조건으로 조성, 열팽창율, 및 도전율은 본 발명의 목적을 달성할 수 있도록 적절하게 설정하는 것이 가능하다. 충전 재료로서는, 예를 들면, 비스무스(Bi), 납(Pb), 주석(Sn), 인듐(In) 등이 바람직하게 이용된다. 본 발명에 있어서, 저용융 합금은 내식성에 우수한 것이 바람직하다. 저용융 합금 충전용의 홈부의 형상·크기에 대해서도 마찬가지로 적절하게 설정할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 저용융 합금이 충전되는 홈부는, 후술하는 실시예 6에 나타낸 바와 같이, 내부 드럼의 외주면 상에 형성된 홈부에 한정되는 것은 아니고, 외부 표피와 내부 드럼과의 사이에 형성된 간격을 더욱 포함하는 것이다.

저용융 합금의 충전 방법으로서는, 상기 저용융 합금을 가열 용융하고 이것을 홈부에 흘려 넣는 것에 의해 행해질 수 있다.

본 발명의 전착 드럼에 있어서, 내부 드럼 및 외부 표피은 통상 이용되는 소재가 이용된다. 구체적으로는, 내부 드럼의 소재에 있어서는, 연강, 구리, 스테인레스강 등이 사용되고, 필요에 따라 동 도금, 은 도금 등이 실시되어 있어도 좋고, 외부 표피의 소재에 있어서는, 티탄, 탄탈, 니오븀, 지르코늄 또는 이들의 합금, 또는 스테인레스 강 또는 이것에 크롬 도금한 것 등이 사용된다.

이하, 실시예를 들어, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

(실시예1)

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전착 드럼(a)의 내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞춤 접합 계면을 도시하였다. 여기서, 전착 드럼(a)는 연탄소강제(軟炭鋼製) 내부 드럼(1)과, 그의 외주면에 두께 t=4.5mm의 티탄제 외부 표피(2)가 가열 끼워 맞추어져 이루어진다. 연탄소강제 내부 드럼(1)의 외주면에는 그의 둘레 방향에 홈부(4)가 복수 형성되어 있어, 상기 홈부(4)에는 저용융 합금(3)이 충전되어 있다. 이러한 전착 드럼(a)의 제조에 있어서는 연탄소강제 내부 드럼(1)의 선삭 가공된 외주면에, 폭 w=3mm, 깊이h=3mm의 홈부(4)가, 내부 드럼(1)의 둘레 방향으로 선삭 가공에 의해 복수 형성된다. 그리고, 상기 홈부(4)에 가열 용융된 저용융 합금(3)을 충전한 후, 표면을 기계 가공에 의해 평활화하고, 이어서, 가열된 외부 표피(2)를 이것에 가열 끼워 맞춤으로써 제조된다.

저용융 합금(3)으로서는, 비스무스(Bi) 50 질량%, 납(Pb) 30 질량%, 주석(Sn) 20 질량%의 조성을 갖는 합금을 사용한다. 이 합금(3)은, 열챙창율은 연탄소강제 내부 드럼(1) 및 티탄제 외부 표피(2) 보다도 높고, 융점은 90 ~ 95℃이며, 내식성이 우수하다.

이러한 전착 드럼(a)을 이용한 경우, 내부 드럼과, 외부 표피와의 접촉 부분 중 접촉압이 충분히 높지 않은 약한 부분에 통전시의 발열에 의해 용융된 도전성 저용융 합금이 이동한 결과, 저용융 합금이 내부 드럼과 외부 표피와의 접촉 계면 전체에 걸친 접착재로서 기능하여 전면 접촉 상태가 실현된다.

이 전착 드럼(a)을 이용한 금속박을 제조한 결과, 핫 스팟 등의 통전 얼룩에 의한 폐해가 억제되어 균일한 두께를 갖는 고품질의 금속박을, 대전류를 통전시키는 것에 의해 높은 제조 속도로 제조하는 것이 가능했다.

(실시예2)

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전착 드럼(a)의 내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞춤 접합 계면을 도시하고 있다. 여기서, 전착 드럼(a)은 실시예1의 전착 드럼(a)에 대응하고, 홈부(4)의 단면 형상이 원모양으로 되도록 선삭 가공되고 있으며, 그의 폭 w=3mm, 깊이 h=2mm로 하였다. 또한, 충전물의 저용융 합금(3)으로서는 Bi 50 질량%, Pb 20 질량%, Sn 10 질량%, In 20 질량%의 조성을 갖는 합금을 사용하였다. 이 합금(3)의 열팽창율은 연탄소강제 내부 드럼(1) 및 티탄제 외부 표피(2)보다도 크고, 융점은 56~61℃이고, 내식성도 우수하다.

본 실시예에 있어서도, 실시예1과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

(실시예3)

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전착 드럼(a)의 내부 드럼과 외부 표피의 가열 끼워 맞춤 접합 계면을 도시하고 있다. 전착 드럼(a)에 있어서, 연탄소 강제 내부 드럼(1)에는, 그의 외주면에 선재권회용 홈부(5)가 선폭 w=3.5mm, 깊이 h=2.5mm 미만이 되도록 나선모양으로 선삭 형성되고, 아연 도금 강선(6)(직경π=2.5mm)이 상기 선재권회용 홈부(5) 중에서 내부 드럼(1)의 외주면을 나선 모양으로 권취하고 있다. 그래서, 전착 드럼(a)에서는, 이 상태의 내부 드럼(1)과 티탄제 외부 표피(2)을 끼워 맞춘 경우에 형성되는 간격부를 본 발명에 있어서의 홈부(4)로 하여, 상기 홈부(4)에 저용융 합금(3)이 용융 충전되어 있다.

저용융 합금(3)으로서는, 비스무스 50 질량%, 납 20 질량%, 주석 20 질량%, 인듐 10 질량%의 성분을 갖는 합금을 사용하였다. 이 합금(3)은, 열팽창율은 연탄소강제 내부 드럼(1) 및 외부 표피(2)보다도 높고, 융점은 58~63℃이며, 내식성도 우수하다.

이러한 전착 드럼(a)를 이용한 경우, 아연 도금 강선(6)과 스킨 아우터(2)와의 접촉압이 약한 부분에 통전시의 발열에 의해 용융된 도전성 저용융 합금이 이동한 결과, 실시예 1 및 2와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

본 발명에 의해 제공된 전착 드럼은, 그의 가열 끼워 맞추어진 접합부의 접합 상황이 원통면 전면에 완전히 밀착되어 있는 결과, 전류 분포의 균일화에 의해 핫 스팟 등의 통전 얼룩에 의한 폐해의 발생을 억제하면서, 통전 효율·전체의 통전량의 향상에 의한 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능하다.

Claims (2)

1. 내부 드럼과 상기 내부 드럼의 외주에 배치된 원통 형상 외부 표피를 구비하는 전착 내부 드럼에 있어서,

   상기 내부 드럼과 상기 외부 표피와의 사이에 형성되는 홈부에, 상기 내부 드럼 및 상기 외부 표피 보다 큰 열팽창율을 갖고, 융점이 150℃ 이하의 도전성저용융 합금이 충전되어 이루어지는 전착 드럼.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도전성 저용융 합금이 비스무스, 납, 주석 및 인듐으로부터 선택되는 2종 이상의 합금인 전착 드럼.

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