KR20090049957A - 도금장치 - Google Patents

Abstract

도금장치가 개시된다. 복수의 기판을 일괄적으로 도금하는 장치에 있어서, 복수의 기판이 투입되는 도금조와, 복수의 기판에 각각 대향하도록 결합되는 애노드(anode)와, 인접한 애노드로부터 유리된 금속이온의 도달을 방지하도록 복수의 기판을 격리하는 분할판을 포함하는 도금장치는, 애노드로부터 유리된 금속이온이 인접한 애노드에 대향하는 기판으로 도달되는 것을 방지하여 균일한 도금두께를 얻음으로써 도금의 신뢰성을 향상하고, 고품질의 도금제품을 생산할 수 있다.

전해, 도금, 애노드, 캐소드, 애노드 가이드, 분할판

Description

도금장치{Plating apparatus}

본 발명은 도금장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 전해도금 시 균일한 도금 두께를 얻을 수 있는 도금장치에 관한 것이다.

전해도금은 금속성의 장식이나 표면의 보호에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 전자부품, 인쇄회로기판, 반도체 소자의 회로 형성 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.

전해도금은 도금하고자 하는 피도금체를 도금액 속에 투입하여, 피도금체를 캐소드(cathode)로 하고, 전착(電着)하고자 하는 금속을 애노드(anode)로 하여 전기를 통전하여 원하는 금속이온을 피도금체의 표면에 석출되도록 함으로써 도금막을 형성하게 된다. 피도금체가 전도성을 갖는 경우에는 피도금체를 직접 캐소드로 하여 도금이 가능하나, 회로기판과 같이 절연재로 이루어진 경우에는 절연재에 무전해 화학도금으로 전해도금의 전극이 되는 시드층을 형성하여, 이를 전극으로 전해도금을 수행하여 도금막을 형성하게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 도금장치를 나타낸 평면도이며, 도 2는 종래기술에 따른 도금장치의 사용상태도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수의 기판(108)을 일괄적으로 도금조(102)에 투입하여 복수의 기판(108)에 도금을 수행하고자 하는 경우 복수의 기판(108)이 고정되는 지그(106)(zig)를 도금조(102)의 중앙에 배치하고, 각 기판(108)의 양면 각각에 대향하여 애노드(104)가 배치되어 기판(108)의 양면을 도금한다. 이 경우 기판(108)의 도금면에 전착하고자 하는 금속이 애노드(104)가 되고, 기판(108)이 캐소드가 된다. 기판(108)이 전도성의 금속으로 이루어진 경우에는 직접 캐소드로 이용하게 되나, 절연성의 기판(108)의 경우에는 미리 기판(108)의 도금면에 전해도금의 전극이 되는 전도성의 시드층을 형성하여 두고, 이를 캐소드로 이용한다.

그러나, 종래 기술에 따른 도금장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 기판(108)을 일괄적으로 도금조(102)에 투입하여 다량의 기판(108)을 동시에 도금하는 경우 애노드(104)에서 유리된 금속이온(110)이 인접한 애노드(104)에 대향하는 기판(108)에 전착되어 설계 시의 도금두께와 다른 두께를 갖는 도금편차가 발생하는 문제점이 있다. 특히, 기판(108)의 단부에서는 도금전류의 집중이 생기기 쉬워 애노드(104)에 유리된 금속이온(110)이 인접한 애노드(104)에 대향하는 기판(108)의 단부에 집중적으로 전착되어 도금편차가 크게 발생하여 균일한 도금두께를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

이러한 도금편차는 회로기판에서 전기적 특성을 악화시키거나, 솔더 볼(solder ball) 등이 분리되는 등 고질적인 불량을 유발하고, 특히, 최근의 전자 부품의 소형화, 고집화됨에 따라 회로기판에서 미세회로를 요구하는데, 이러한 도금편차로 인해 정밀한 회로기판의 제작이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 복수의 기판을 일괄적으로 도금하는 경우 애노드로부터 유리된 금속이온이 인접한 애노드에 대향하는 기판으로 도달되는 것을 방지하여 균일한 도금두께를 얻을 수 있는 도금장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 기판을 일괄적으로 도금하는 장치에 있어서, 복수의 기판이 투입되는 도금조와, 복수의 기판에 각각 대향하도록 결합되는 애노드(anode)와, 인접한 애노드로부터 유리된 금속이온의 도달을 방지하도록 복수의 기판을 격리하는 분할판을 포함하는 도금장치가 제공된다.

한편, 애노드와, 애노드와 대향하는 기판 사이에 개재되며, 기판과 대향하는 면에 개구부가 형성되는 차폐판을 더 포함할 수 있다. 또한, 애노드로부터 유리된 금속이온을 대향하는 기판으로 유도하는 애노드 가이드(anode guide)를 더 포함할 수 있다.

애노드 가이드는, 애노드가 수용되며, 애노드의 일면이 대향하는 기판을 향하도록 서로 이격되는 한 쌍의 가이드판을 포함할 수 있다.

애노드는, 도금금속이 투입되는 애노드 바스켓을 포함할 수 있다.

도금금속은 구리, 니켈, 주석, 은, 백금, 금 및 아연으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

분할판은, 절연물질로 이루어질 수 있다.

애노드는, 기판의 양면 각각에 대향하도록 위치할 수 있다.

복수의 기판은, 각 기판의 일변이 선형으로 배열되어 투입될 수 있으며, 이 경우 분할판은, 인접하는 기판의 사이에 상기 배열과 수직으로 개재될 수 있다.

애노드로부터 유리된 금속이온이 인접한 애노드에 대향하는 기판으로 도달되는 것을 방지하여 균일한 도금두께를 얻음으로써 도금의 신뢰성을 향상하고, 고품질의 도금제품을 생산할 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생 략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 도금장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금장치를 나타낸 평면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금장치의 사용상태도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 도금조(12), 애노드 바스켓(14), 도금금속(16), 애노드(18), 금속이온(19), 분할판(20), 개구부(22), 차폐판(24), 지그(26), 기판(28)이 도시되어 있다.

본 실시예에 따른 도금장치는, 복수의 기판(28)이 투입되는 도금조(12)와, 복수의 기판(28)에 각각 대향하도록 결합되는 애노드(18)(anode)와, 인접한 애노드(18)로부터 유리된 금속이온(19)의 도달을 방지하도록 복수의 기판(28)을 격리하는 분할판(20)을 구성요소로 하여, 복수의 기판(28)을 일괄적으로 도금하는 경우 애노드(18)로부터 유리된 금속이온(19)이 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)으로 도달되는 것을 방지하여 복수의 기판(28)이 균일한 도금두께를 얻을 수 있다.

도금조(12)는 도금에 필요한 도금액이 수용되며, 복수의 기판(28)이 동시에 투입가능한 크기를 갖는다. 여기서, 기판(28)은 이라 함은, 회로가 형성되는 절연체뿐만 아니라, 기타 아연도금이 이루어지는 강판, 실리콘 웨이퍼 등 판 형태의 피도금체를 의미한다.

도금조(12)에는 도금액을 분사하는 노즐(미도시)을 구비될 수 있으며, 노즐에서 분사되는 도금액에 의해 도금액이 교반되어 정체되지 않도록 할 수 있다. 또한, 도금액이 도금조(12)을 오버플로우(overflow)되도록 하거나, 석션(suction)을 통해 유출되어 재순환되도록 할 수 있다.

애노드(18)는 복수의 기판(28)에 각각 대향하도록 결합되어 애노드(18)의 도금금속(16)에서 유리된 금속이온(19)이 용이하게 캐소드가 되는 기판(28)에 전착되도록 한다. 애노드(18)는 애노드 바스켓(14)(anode basket)과 애노드 바스켓(14)에 투입되는 도금금속(16)으로 이루어질 수 있다. 애노드 바스켓(14)은 다공성의 그물형태로 되어 있어 도금금속(16)에 유리된 금속이온(19)이 용이하게 유출되도록 한다. 도금금속(16)은 볼(ball)형태 제작되어 애노드 바스켓(14)에 투입될 수 있다. 도금금속(16)은 기판(28)에 전착(電着)하고자 하는 금속으로서, 도금금속(16)으로 순금속뿐만 아니라 합금도 가능하다. 도금금속(16)은 구리, 니켈, 주석, 은, 백금, 금 및 아연으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 구리, 니켈, 주석, 은, 백금, 금 및 아연 각각을 도금금속(16)으로 하여 도금하는 것도 가능하고, 이들의 합금을 도금금속(16)으로 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 구리(Cu)로 기판(28)에 회로를 형성하고자 하는 경우 구리 볼(ball)을 도금금속(16)으로 사용할 수 있다. 이외에 강판에 아연을 도금하고자 하는 경우 아연이 도금금속(16)으로 이용될 수 있다. 또한, 구리와 아연인 합금인 황동을 도금금속(16)으로 할 수 있다.

한편, 기판(28)의 양면을 하나의 도금조(12)에서 동시에 도금하고자 하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 애노드(18)는 기판(28)의 양면 각각에 대향하여 위치할 수 있다.

애노드(18)와 캐소드를 정류기(rectifier)에 연결하고 전기를 통전하면 도금금속(16)이 전기분해되면서, 애노드(18)의 도금금속(16)의 금속이온(19)이 도금액으로 유리되고, 전자는 정류기를 통해 캐소드로 이동하게 된다. 도금액에 유리된 금속이온(19)은 다시 캐소드인 기판(28) 표면에서 이동된 전자와 결합되면서 도금이 이루어진다.

분할판(20)은 인접한 애노드(18)로부터 유리된 금속이온(19)의 도달을 방지하도록 복수의 기판(28)을 각각 격리한다. 복수의 기판(28) 각각은 그에 대향하는 애노드(18)와 대응하고 있고, 각 기판(28)에 대응하는 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)을 대향하는 기판(28)에 석출되도록 하면 설계 시의 균일한 도금두께를 얻을 수 있다. 그러나, 대응하는 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19) 이외에 인접한 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)이 기판(28)에 도달하는 경우 설계 시의 금속이온(19)보다 많은 금속이온(19)이 인접한 기판(28)에 도달되어 도금두께에 편차가 발생할 수 있다. 특히, 기판(28)의 단부에서는 도금전류의 집중이 생기기 쉬워 애노드(18)에 유리된 금속이온(19)이 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)의 단부에 집중적으로 전착되어 도금편차가 크게 발생하여 균일한 도금두께를 얻을 수 없다. 따라서, 본 실시예에서는 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)이 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)에 도달되는 것을 방지하기 위해 각 기판(28)을 격리하는 분할판(20)을 둔다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각 기판(28)의 일변이 선형으로 배열된 복수의 기판(28)이 도금조(12)에 투입된 경우 분할판(20)은 인접하는 기판(28)의 사이에 배열과 수직으로 개재되도록 할 수 있다. 여기서, 수직으로 개재된다고 함은 기하학적으로 기판(28)의 배열과 분할판(20)이 수직을 이루는 것뿐만 아니라, 제조오차를 고려하여 실질적으로 기판(28)의 배열과 분할판(20)이 수직을 이루고 있음을 의미한다.

분할판(20)은 각 기판(28)을 독립적으로 완전히 격리하거나, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 기판(28) 간에 도금액의 이동이 가능하도록 도금조(12)의 양벽면에서 일정 거리 이격되어 설치할 수 있다. 즉, 복수의 기판(28)을 각각 격리한다는 의미는 각 기판(28)을 독립적으로 완전히 격리하거나, 도금조(12) 내의 도금액이 유동이 가능하도록 각 기판(28)의 도금처리영역을 구획하는 것을 의미한다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 도금조(12) 내의 도금액의 유동이 가능하도록 분할판(20)을 설치하는 경우, "인접한 애노드(18)로부터 유리된 금속이온(19)의 도달을 방지한다"고 하는 의미는 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)이 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)에 전혀 도달하지 않도록 한다는 의미는 아니다. 즉, 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)이 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)의 도금두께의 도금편차가 발생하지 않을 정도로 인접한 애노드(18)의 금속이온(19)의 도달을 방지함을 의미한다. 각 기판(28)을 완전히 독립적으로 격리하여 도금을 수행하지 않는 이상, 금속이온(19)은 도금액에 유리되어 확산되므로 금속이온(19)의 도달을 완전히 배제할 수는 없을 것이다.

본 실시예에서는 도금조(12) 내의 도금액의 유동이 가능하도록 도금조(12)의 양벽면에서 일정 거리 이격되어 분할판(20)을 설치하였다. 도 5는 분할판(20)을 설치한 경우 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)이 기판(28)에 전착되는 모습을 도시하고 있다. 도 5를 참조하면, 각 애노드(18)에서 유리된 대부분의 금속이온(19)이 분할판(20)에 의해 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)에 도달되지 않고, 각 애노드(18)에 대향하는 기판(28)에 유효하게 도달되어 기판(28)의 도금두께가 균일하게 형성됨을 알 수 있다.

분할판(20)은 절연물질로 이루어질 수 있다. 분할판(20)이 전도성의 금속재질로 이루어진 경우 전기의 통전으로 인해 도금에 영향을 줄 수 있으므로, 분할판(20)은 전기 전도성이 없는 절연물질을 사용할 수 있다.

차폐판(24)은 애노드(18)와, 애노드(18)와 대향하는 기판(28) 사이에 개재되며, 기판(28)과 대향하는 면에 개구부(22)가 형성된다. 상술한 바와 같이, 기판(28)의 단부에서는 도금전류의 집중이 생기기 쉬워 애노드(18)에 유리된 금속이온(19)이 기판(28)의 단부에 집중적으로 전착되어 도금편차가 크게 발생하여 균일 한 도금두께를 얻을 수 없다. 따라서, 개구부(22)가 형성된 차폐판(24)을 애노드(18)와 그에 대향하는 기판(28) 사이에 설치하여, 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)이 기판(28)의 단부에 집중되는 것을 완화하여 도금두께를 균일화할 수 있다. 즉, 애노드(18)에서 유리된 금속이온(19)이 개구부(22)를 통해 캐소드인 기판(28)에 도달하게 되므로 개구부(22)의 크기를 조절하여 기판(28)의 단부에 집중적으로 금속이온(19)을 도달하는 것을 완화하여 균일한 도금두께를 얻을 수 있다.

지그(26)(zig)는 제조 상 기판(28) 운반의 편리성을 고려하여 복수의 기판(28)이 안치되어 복수의 기판(28)을 용이하게 운반할 수 있도록 한다. 지그(26)가 전도성의 물질로 이루어지고, 기판(28)과 전기적으로 연결되어 있으면 지그(26)에 음극을 접속하여 이를 캐소드로 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금장치를 나타낸 평면도이다. 도 6을 참조하면, 도금조(12), 애노드(18), 분할판(20), 개구부(22), 차폐판(24), 기판(28), 애노드 가이드(30)이 도시되어 있다.

본 실시예는 애노드(18)로부터 유리된 금속이온을 그에 대향하는 기판(28)에 유도함으로써 애노드(18)에서 유리된 금속이온 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)에 도달하는 것을 최소화하여 도금두께를 균일화하는데 그 특징이 있다.

본 실시예를 설명함에 있어, 상술한 일 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 그 설명을 생략하기로 하며, 일 실시예와 다른 구성요소를 중심으로 설명한다.

애노드 가이드(30)는 애노드(18)로부터 유리된 금속이온이 그에 대향하는 기판(28)에 유도되도록 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 애노드(18)에서 유리되는 금속이온은 전해질에 노출된 애노드(18)의 각 면에서 유출되므로 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)의 도금두께에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 애노드(18)에서 유리된 금속이온이 그에 대향하는 기판(28)으로 유도되도록 애노드 가이드(30)를 설치하여 도금두께를 균일화할 수 있다.

본 실시예에서 애노드 가이드(30)는 애노드(18)가 수용되며, 애노드(18)의 일면이 대향하는 기판(28)을 향하도록 서로 이격되는 한 쌍의 가이드판을 포함한다.

서로 이격된 한 쌍의 가이드판 사이에 애노드(18)를 수용하고, 애노드(18)의 일면이 대향하는 기판(28)을 향하도록 하여 애노드(18)의 측면과 일면에서 유리된 금속이온이 모두 대향하는 기판(28)을 향하여 유도되도록 한다. 이와 같이, 애노드(18)에서 유리된 금속이온이 인접한 애노드(18)에 대향하는 기판(28)에 유도되는 것을 최소화하여 기판(28)의 도금두께를 균일화하도록 하였다.

애노드 가이드(30)의 형태는 본 실시예에 한정되지 않으며, 일면이 개방된 박스형의 애노드 가이드(30), 양면이 개방된 통형의 애노드 가이드(30) 등 애노드(18)에서 유리된 금속이온을 대향하는 기판(28)으로 유도할 수 있는 다양한 형태의 애노드 가이드(30)가 이용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 도금장치를 나타낸 평면도.

도 2는 종래기술에 따른 도금장치의 사용상태도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금장치를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금장치를 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금장치의 사용상태도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금장치를 나타낸 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 도금조 18 : 애노드

20 : 분할판 24 : 차폐판

30 : 애노드 가이드

Claims (9)

1. 복수의 기판을 일괄적으로 도금하는 장치에 있어서,

   상기 복수의 기판이 투입되는 도금조와;

   상기 복수의 기판에 각각 대향하도록 결합되는 애노드(anode); 및

   인접한 상기 애노드로부터 유리된 금속이온의 도달을 방지하도록 상기 복수의 기판을 격리하는 분할판을 포함하는 도금장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 애노드와, 상기 애노드와 대향하는 상기 기판 사이에 개재되며, 상기 기판과 대향하는 면에 개구부가 형성되는 차폐판을 더 포함하는 도금장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 애노드로부터 유리된 금속이온을 대향하는 상기 기판으로 유도하는 애노드 가이드(anode guide)를 더 포함하는 도금장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 애노드 가이드는,

   상기 애노드가 수용되며, 상기 애노드의 일면이 대향하는 기판을 향하도록 서로 이격되는 한 쌍의 가이드판을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 애노드는,

   도금금속이 투입되는 애노드 바스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 도금금속은 구리, 니켈, 주석, 은, 백금, 금 및 아연으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 분할판은,

   절연물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도금장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 애노드는,

   상기 기판의 양면 각각에 대향하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 도금장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 기판은,

   각 기판의 일변이 선형으로 배열되어 투입되며,

   상기 분할판은,

   인접하는 상기 기판의 사이에 상기 배열과 수직으로 개재되는 것을 특징으로 하는 도금장치.

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