KR20140023156A - 전기 도금 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20140023156A KR1020120090189A KR20120090189A KR20140023156A KR 20140023156 A KR20140023156 A KR 20140023156A KR 1020120090189 A KR1020120090189 A KR 1020120090189A KR 20120090189 A KR20120090189 A KR 20120090189A KR 20140023156 A KR20140023156 A KR 20140023156A
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Abstract

본 발명은 전기 도금 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기 도금 장치는 전기도금용 전해액이 채워지는 도금조; 상기 전해액에 침잠되며, 전원을 공급받아 도금 대상 물체의 도금면의 산화층 제거 및 도금면에 전기도금을 수행하는 양극 및 음극 전극; 상기 양극 및 음극 전극의 연결 라인에 병렬로 접속되며, 두 전극 간에 전압 펄스를 공급하여 상기 도금 대상 물체의 도금면의 산화층을 제거하는 커패시터; 상기 양극 및 음극 전극에 각각 연결되며, 상기 커패시터의 충전 또는 상기 도금 대상 물체의 도금을 위해 직류 전원을 공급하는 직류 전원공급장치; 상기 직류 전원공급장치와 상기 커패시터 사이의 전원공급라인 상에 병렬로 접속되며, 상기 커패시터의 충전 및 방전, 전기도금 시 전류밀도를 조절하기 위한 가변저항; 및 상기 직류 전원공급장치와 상기 양극 및 음극 전극을 연결하는 회로 라인 상에 설치되며, 상기 도금 대상 물체의 산화층 제거 또는 전기도금을 위해 온/오프(ON/OFF) 동작하는 복수의 스위치;를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전기도금에 있어서의 비용 및 시간적 손실을 줄일 수 있고, 환경오염이나 인체에 악영향을 미치지 않는 친환경적인 전기 도금 장치의 제공이 가능하다.

Description

전기 도금 장치 및 방법{Apparatus and method for electroplating}
본 발명은 전기 도금 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 도금장치 내에서 도금면의 산화막의 제거와 전기도금이 모두 이루어질 수 있는 전기 도금 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도금이란 피전해물의 표면에 금속 또는 합금의 얇은 막을 입히는 처리를 의미하는 것으로서, 장식적인 미화(美化), 방식(防蝕), 내마모성 향상, 접촉 저항의 개선 등의 다양한 분야에 이용되고 있다.
이러한 도금은 그 방법이나 목적에 따라 다양하게 구분될 수 있지만, 오늘날에는, 특히, 전기도금이 중요한 위치에 있으며, 흔히 도금이라 하면 전기도금을 의미하는 경우가 대부분이다.
여기서, 전기도금의 원리를 간단히 설명해 보기로 한다. 전기도금은 도금하고자 하는 대상(피전해물)을 캐소드 전극(음극)으로 하고, 전착(電着)시키고자 하는 금속(도금용 금속)을 애노드 전극(양극)으로 하여, 전착시키고자 하는 금속 이온을 함유한 전해액 속에 상기 피전해물과 상기 도금용 금속을 넣고, 두 전극을 통전(通電)하여 전리시킴으로써 상기 금속이온이 피전해물의 표면에 금속이온을 침적시키는 현상을 이용하는 것이다.
이상과 같은 전기도금은 전처리 과정으로서 피도금체면에 얇게(약 10nm이하로) 덮여 있는 자연산화막(native oxide)의 제거가 필요하다. 전기도금 중 일정한 전류밀도의 유지 및 균일한 도금 두께를 얻기 위해서는 도금되는 면에 존재하는 산화막의 제거가 필수적이다.
종래의 전기 도금 방식의 경우 산화층 제거를 위해 기계적 식각을 이용하거나, 도금 대상 물체를 불산(HF) 용액에 담가서 산화층을 제거하는 등 화학적 제거과정을 별도로 거쳐야 한다. 또한 이 도금 전처리 과정에 사용되는 각종 화학물질은 인체에 매우 유독한 물질들이다. 따라서 전기도금에 있어서 비용 및 시간적 손실을 줄일 수 있고 친환경적인 전처리 과정이 요구된다.
한국 공개특허공보 공개번호 10-2008-0046372 미국 특허 제7,507,320호
본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 별도의 전처리 과정없이 도금조의 전해액에 도금 대상의 금속이 담긴 상태에서 바로 도금면에 존재하는 자연 산화층을 제거할 수 있고, 산화층 제거 후, 바로 도금 공정을 수행할 수 있는 전기 도금 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기 도금 장치는,
전기도금용 전해액이 채워지는 도금조;
상기 전해액에 침잠되며, 전원을 공급받아 도금 대상 물체의 도금면의 산화층 제거 및 도금면에 전기도금을 수행하는 양극 및 음극 전극;
상기 양극 및 음극 전극의 연결 라인에 병렬로 접속되며, 두 전극 간에 전압 펄스를 공급하여 상기 도금 대상 물체의 도금면의 산화층을 제거하는 커패시터;
상기 양극 및 음극 전극에 각각 연결되며, 상기 커패시터의 충전 또는 상기 도금 대상 물체의 도금을 위해 직류 전원을 공급하는 직류 전원공급장치;
상기 직류 전원공급장치와 상기 커패시터 사이의 전원공급라인 상에 병렬로 접속되며, 상기 커패시터의 충전 및 방전, 전기도금 시 전류밀도를 조절하기 위한 가변저항; 및
상기 직류 전원공급장치와 상기 양극 및 음극 전극을 연결하는 회로 라인 상에 설치되며, 상기 도금 대상 물체의 산화층 제거 또는 전기도금을 위해 온/오프(ON/OFF) 동작하는 복수의 스위치;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 바람직하게는 상기 양극 및 음극 전극과 상기 커패시터 사이의 회로 라인 상에 두 전극 간에 공급되는 전압 펄스를 기록하기 위한 오실로스코프가 더 설치된다.
또한, 상기 복수의 스위치는 상기 직류 전원공급장치의 양극 단자와 상기 가변저항 사이의 회로 라인 상에 설치되는 제1 스위치와; 상기 커패시터의 음극 단자와 상기 가변저항의 일측 단부와의 공통 접속점(N) 사이의 회로 라인 상에 설치되는 제2 스위치; 및 상기 커패시터의 음극 단자와 상기 가변저항의 일측 단부와의 공통 접속점(N)과 상기 음극 전극을 연결하는 회로 라인 상에 설치되는 제3 스위치를 포함하여 구성된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기 도금 방법은,
양극 및 음극 전극, 커패시터, 직류 전원공급장치, 가변저항, 상기 커패시터의 충전 및 도금 대상 물체의 도금에 관여하는 제1 스위치, 상기 커패시터의 충/방전 및 상기 도금 대상 물체의 산화층 제거에 관여하는 제2 스위치 및 상기 도금 대상 물체의 산화층 제거 및 도금에 관여하는 제3 스위치를 포함하는 전기 도금 장치에 의한 전기 도금 방법으로서,
a) 상기 제3 스위치를 오프(OFF)시키고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온(ON)시켜 상기 직류 전원공급장치로부터 상기 커패시터에 전하를 충전하는 단계;
b) 상기 커패시터의 충전이 완료되면, 상기 제1 스위치를 오프시키고, 상기 제2 및 제3 스위치를 온 시켜 상기 커패시터에 축적되어 있던 전하를 방전시키는 단계;
c) 상기 커패시터를 지속적으로 방전시킴으로써 상기 음극 전극으로서의 상기 도금 대상 물체의 도금면에 열폭주 현상을 일으켜 도금면으로부터 산화층을 제거하는 단계; 및
d) 상기 산화층의 제거 후, 상기 제2 스위치를 오프시키고, 상기 제1 및 제3 스위치를 온 시켜, 상기 음극 전극으로서의 상기 도금 대상 물체의 도금면을 전기도금하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 바람직하게는 상기 단계 a) 및 b)에서의 커패시터의 충전 및 방전과, 상기 단계 d)에서의 전기도금 시, 상기 가변저항에 의해 저항을 가변시킴으로써 상기 커패시터의 충전 및 방전, 전기도금 시의 전류밀도를 조절한다.
또한, 바람직하게는 상기 단계 b)에서의 상기 커패시터의 방전 시, 상기 양극 및 음극 전극 간에 공급되는 전압 펄스를 오실로스코프를 이용하여 기록한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 전기도금에 있어서의 비용 및 시간적 손실을 줄일 수 있고, 환경오염이나 인체에 악영향을 미치지 않는 친환경적인 전기 도금 장치의 제공이 가능하다.
도 1은 종래 전기 도금 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 도금 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 도금 방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 전기 도금 장치와 일반 전기 도금 장치를 이용하여 강판에 구리(Cu) 도금을 수행한 결과를 보여주는 도면.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하기에 앞서, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 종래 전기 도금 방식에 대해 먼저 살펴보기로 한다.
도 1은 종래 전기 도금 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 전기 도금 장치는 전해액(electrolyte)이 채워져 있는 도금조(10), 도금조(10) 내의 전해액에 침잠되는 양극 전극(11) 및 음극 전극(12), 두 전극(11)(12)에 전원을 공급하는 직류 전원공급장치(DC supply)(14), 그리고 직류 전원공급장치(DC supply)(14)로부터 양극 전극(11) 및 음극 전극(12) 측으로 전원 공급을 단속하는 스위치(13)로 구성되어 있다. 여기서, 도금이 될 금속이 음극으로 이용된다. 설명을 돕기 위해 도금하고자 하는 임의의 금속을 M이라고 하겠다.
두 전극(11)(12)을 금속 M 이온을 함유하고 있는 전해액에 담근 후 두 전극 (11)(12)을 직류 전원공급장치(14)와 연결하면, 양극 전극(11)에서는 산화반응이 일어나 M+와 전자(e-)가 만들어진다. M+는 전해용액에 녹게 되고 전자(e-)는 전선을 타고 음극 전극(12)으로 이동하게 된다.
음극 전극(12)(음극판)에서는 모여있던 전자들이 전해용액 속의 M+와 만나 환원반응이 일어나게 되어 고체의 금속 M이 만들어져 음극 전극(12)(음극판)에 붙게 된다. 반응이 더 지속되면 음극 전극(12)(음극판)의 표면 전체가 금속으로 덮이게 되고 전기도금이 완성된다.
이상과 같은 일련의 전기 도금과 관련하여 아래의 항목들은 도금층의 기계적, 물리적, 화학적 및 전기적 성질에 크게 영향을 주게 되는 것으로서, 전기도금의 주요 평가항목이 된다.
1) 전체 도금면에 걸친 균일한 도금 두께
2) 전체 도금면에 걸친 균일한 도금 밀도 및 도금 조직
3) 도금층과 도금면의 강한 밀착력
그러므로, 도금을 수행하기 전에 전처리 작업으로서 전해액과 도금면의 접촉을 방해할 수 있는 각종 이물질을 제거해야 한다. 전기도금에서는 특히 일정한 전류밀도의 유지가 중요한데 이를 위해서는 금속면에 존재하는 자연산화막(native oxide)이 제거되어야 한다. 금속체의 경우 대기중에서는 표면에 필연적으로 자연산화막이 발생하므로 전기도금 전에 자연 산화막의 제거는 필수적이다.
종래의 전기 도금 방식의 경우 산화층 제거를 위해 기계적 식각을 이용하거나, 도금 대상 물체를 불산(HF) 용액에 담가서 산화층을 제거하는 등 화학적 제거과정을 별도로 거쳐야 한다. 또한 이 도금 전처리 과정에 사용되는 각종 화학물질은 인체에 매우 유독한 물질들이다. 따라서 전기도금에 있어서 비용 및 시간적 손실을 줄일 수 있고 친환경적인 전처리 과정이 요구된다.
본 발명의 이상과 같은 종래 전기 도금 방식에 있어서의 문제점들을 개선하기 위하여 도출된 것으로서, 별도의 전처리 과정없이 도금조의 전해액에 도금 대상의 금속이 담긴 상태에서 바로 도금면에 존재하는 자연 산화층을 제거할 수 있고, 산화층 제거 후, 바로 도금 공정을 수행할 수 있는 전기 도금 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 도금 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 도금 장치는 도금조(110), 양극 및 음극 전극(121)(122), 커패시터(130), 직류 전원공급장치(140), 가변저항(150), 복수의 스위치(161∼163)를 포함하여 구성된다.
상기 도금조(110)에는 전기도금용 전해액이 채워진다. 이때, 전해액으로는 황산구리(CuSO4)·5H2O, 황산(H2SO4) 등을 소정의 농도로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 양극 및 음극 전극(121)(122)은 상기 전해액에 침잠되며, 상기 직류 전원공급장치(140)로부터 전원을 공급받아 도금 대상 물체(음극 전극(122)으로 이용되며, 이하 음극 전극(122)과 동일한 참조 번호를 부여함)의 도금면의 산화층 제거 및 도금면에 전기도금을 수행한다.
상기 커패시터(130)는 상기 양극 및 음극 전극(121)(122)의 연결 라인에 병렬로 접속되며, 두 전극(121)(122) 간에 전압 펄스를 공급하여 상기 도금 대상 물체(122)의 도금면의 산화층을 제거한다.
상기 직류 전원공급장치(140)는 상기 양극 및 음극 전극(121)(122)에 각각 연결되며, 상기 커패시터(130)의 충전 또는 상기 도금 대상 물체(122)의 도금을 위해 직류 전원을 공급한다. 여기서, 이와 같은 직류 전원공급장치(140)로는 2차 전지인 배터리가 사용될 수 있다.
상기 가변저항(150)은 상기 직류 전원공급장치(140)와 상기 커패시터(130) 사이의 전원공급라인 상에 병렬로 접속되며, 상기 커패시터(130)의 충전 및 방전, 전기도금 시 전류밀도를 조절한다. 여기서, 이와 같은 가변저항(150)으로는 포텐셔미터(potentiometer)가 사용될 수 있다.
상기 복수의 스위치(161∼163)는 상기 직류 전원공급장치(140)와 상기 양극 및 음극 전극(121)(122)을 연결하는 회로 라인 상에 설치되며, 상기 도금 대상 물체(122)의 산화층 제거 또는 전기도금을 위해 온/오프(ON/OFF) 동작한다.
여기서, 바람직하게는 상기 양극 및 음극 전극(121)(122)과 상기 커패시터 (130) 사이의 회로 라인 상에 두 전극(121)(122) 간에 공급되는 전압 펄스를 기록하기 위한 오실로스코프(170)가 더 설치된다.
또한, 상기 복수의 스위치(161∼163)는 상기 직류 전원공급장치(140)의 양극(+) 단자와 상기 가변저항(150) 사이의 회로 라인 상에 설치되는 제1 스위치 (161)와; 상기 커패시터(130)의 음극 단자와 상기 가변저항(150)의 일측 단부와의 공통 접속점(N) 사이의 회로 라인 상에 설치되는 제2 스위치(162); 및 상기 커패시터(130)의 음극 단자와 상기 가변저항(150)의 일측 단부와의 공통 접속점(N)과 상기 음극 전극(122)을 연결하는 회로 라인 상에 설치되는 제3 스위치(163)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1 스위치(161)는 상기 커패시터(130)의 충전 및 도금 대상 물체(122)(전술한 바와 같이 도금 대상 물체를 음극으로 사용함)의 도금에 관여하고, 상기 제2 스위치(162)는 상기 커패시터(130))의 충/방전 및 상기 도금 대상 물체(122)의 산화층 제거에 관여하며, 상기 제3 스위치(163)는 상기 도금 대상 물체 (122)의 산화층 제거 및 도금에 관여한다.
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전기 도금 장치에 의한 전기 도금 방법에 대하여 설명해 보기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 도금 방법의 실행 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 도금 방법은, 전술한 바와 같은 양극 및 음극 전극(121)(122), 커패시터(130), 직류 전원공급장치(140), 가변저항(150), 상기 커패시터(130)의 충전 및 도금 대상 물체(음극 전극)(122)의 도금에 관여하는 제1 스위치(161), 상기 커패시터(130)의 충/방전 및 상기 도금 대상 물체(122)의 산화층 제거에 관여하는 제2 스위치(162) 및 상기 도금 대상 물체(122)의 산화층 제거 및 도금에 관여하는 제3 스위치(163)를 포함하는 전기 도금 장치에 의한 전기 도금 방법으로서, 먼저 상기 제3 스위치(163)를 오프(OFF)시키고, 상기 제1 스위치 (161) 및 상기 제2 스위치(162)를 온(ON)시켜 상기 직류 전원공급장치(140)로부터 상기 커패시터(130)에 전하를 충전한다(단계 S301). 즉, 제3 스위치(163)를 오프시키고(열고), 제1 및 제2 스위치(161)(162)를 온(ON) 시킴(닫음)으로써 전극들 (121)(122)을 회로와 분리시키고, 직류전원 공급장치(DC supply)(140)로부터 커패시터(130)에 전하를 충전한다.
이렇게 하여 상기 커패시터(130)의 충전이 완료되면, 상기 제1 스위치(161)를 오프시키고, 상기 제2 및 제3 스위치(162)(163)를 온 시켜 상기 커패시터(130)에 축적되어 있던 전하를 방전시킨다(단계 S302).
이상과 같이 상기 커패시터(130)를 지속적으로 방전시킴으로써 상기 음극 전극으로서의 상기 도금 대상 물체(122)의 도금면에 열폭주 현상을 일으켜 도금면으로부터 산화층을 제거한다(단계 S303).
즉, 제1 스위치(161)를 오프시키고(열고), 제2 및 제3 스위치(162)(163)를 온 시킴(닫음)으로써, 두 전극(121)(122)이 잠긴 전해액을 통해 커패시터(130)가 순간적으로 방전됨에 따라 음극 전극(도금 대상 물체)(122)의 전자밀도가 높아지게 된다. 이때, 두 전극(121)(122) 간 일시적 전압 펄스(voltage pulse)는 회로에 연결된 오실로스코프(oscilloscope)(170)에 의해 기록된다. 이와 같이 오실로스코프 (170)에 의해 일시적 전압 펄스(voltage pulse)를 기록함으로써 전기 도금 작업자는 두 전극(121)(122) 간에 인가되는 전압 펄스의 크기를 확인할 수 있고, 필요에 따라 가변저항(150)을 조정하여 두 전극(121)(122) 간에 인가되는 전류의 밀도를 조정함으로써 음극 전극(도금 대상 물체)(122)의 도금면 상의 산화층의 제거를 원활히 수행할 수 있게 된다.
한편, 커패시터(130)가 지속적으로 방전됨에 따라 더욱더 많은 양의 전자가 음극 전극(도금 대상 물체)(122)으로 방출되어 음극 전극(도금 대상 물체)(122)의 전자밀도가 매우 높아지게 된다. 여기서, 음극 전극(도금 대상 물체)(122)의 도금면 상의 수 나노미터 두께의 산화층이 고-전류밀도로 인해 극도로 가열되고, 전도체와는 달리 이러한 유전층(산화층)에서의 온도 상승은 전류의 증가를 야기하게 되며, 이것은 또 다시 온도 상승의 원인이 되는 연쇄 반응을 일으키게 된다. 이를 열폭주 현상(thermal runaway) 이라 한다. 이러한 열폭주 현상은 금속면에 결합되어 있는 산소 이온(O2 -)의 운동에너지를 급격히 증가시키고 활성화 에너지를 낮추게 된다. 이때 산화층으로 투입된 전자와 산소 이온(O2 -)의 결합으로 산소 분자(O2)는 금속면에서 분리되어 대기중으로 방출된다. 이러한 과정에 의해 음극 전극(도금 대상 물체)(122)의 도금면 상의 산화층이 제거되는 것이다.
이상에 의해 산화층이 제거된 후, 상기 제2 스위치(162)를 오프시키고(열고), 상기 제1 및 제3 스위치(161)(163)를 온 시켜(닫아), 상기 음극 전극으로서의 상기 도금 대상 물체(122)의 도금면을 전기도금한다(단계 S304).
여기서, 이상과 같은 일련의 과정에 있어서, 상기 단계 S301 및 S302에서의 커패시터(130)의 충전 및 방전과, 상기 단계 S304에서의 전기도금 시, 상기 가변저항(150)에 의해 저항을 가변시킴으로써 상기 커패시터(130)의 충전 및 방전, 전기도금 시의 전류밀도를 조절한다. 이는 충전 및 방전이 원활하게 수행되도록 하는 한편 도금이 균일하게 이루어지도록 하기 위한 것이다.
또한, 바람직하게는 상기 단계 S302에서의 상기 커패시터(130)의 방전 시, 상기 양극 및 음극 전극(121)(122) 간에 공급되는 전압 펄스를 오실로스코프를 이용하여 기록한다. 이는 전술한 바와 같이, 오실로스코프(170)에 의해 일시적 전압 펄스(voltage pulse)를 기록함으로써 전기 도금 작업자는 두 전극(121)(122) 간에 인가되는 전압 펄스의 크기를 확인할 수 있도록 하고, 그를 바탕으로 필요에 따라 가변저항(150)을 조정하여 두 전극(121)(122) 간에 인가되는 전류의 밀도를 조정하도록 함으로써, 궁극적으로 음극 전극(도금 대상 물체)(122)의 도금면 상의 산화층의 제거를 원활히 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 전기 도금 장치와 일반 전기 도금 장치를 이용하여 강판에 구리(Cu) 도금을 수행한 결과를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, (a)는 본 발명의 전기 도금 장치를 이용하여 도금 전에 전해액 내에서 산화층을 제거한 후 도금한 경우이고, (b)는 도금 전에 산화층 제거 과정을 거치지 않고 일반 전기 도금 장치를 이용하여 도금한 경우이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도금 전에 산화층 제거 과정을 거치지 않고 일반 전기 도금 장치로 도금을 하였을 경우((b)의 경우), 거의 도금이 되지 않은 것을 알 수 있다. 반면에, 본 발명의 전기 도금 장치를 이용하여 도금 전에 전해액 내에서 산화층을 제거한 후 도금한 경우((a)의 경우), 강판 전면에 걸쳐 구리(Cu) 도금이 균일하게 잘 이루어진 것을 알 수 있다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전기 도금 장치 및 방법은 별도의 전처리 과정 없이 커패시터와 복수의 스위치의 조작에 의해 도금조의 전해액에 도금 대상의 금속이 담긴 상태에서 바로 도금면에 존재하는 자연 산화층을 제거하고, 산화층 제거 후, 바로 도금 공정을 수행함으로써 다음과 같은 장점 내지는 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 전기 도금 전에 전처리 과정으로서 요구되는 표면 산화층의 제거가 별도의 처리 장치 없이 도금 장치 내에서 바로 수행될 수 있다.
둘째, 표면 산화층의 제거 시 기존에 사용되었던 유독한 화학물질을 전혀 사용하진 않으므로, 보다 친환경적인 전기 도금이 가능하다.
셋째, 별도의 처리 장치 없이 도금 장치 내에서 바로 표면 산화층의 제거가 수행되므로, 전기 도금에 있어서의 전처리 비용을 절감할 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10,110...도금조 11,121...양극 전극
12,122...음극 전극 13...스위치
130...커패시터 14, 140...직류 전원공급장치
150...가변저항 161...제1 스위치
162...제2 스위치 163...제3 스위치
170...오실로스코프

Claims (6)

  1. 전기도금용 전해액이 채워지는 도금조;
    상기 전해액에 침잠되며, 전원을 공급받아 도금 대상 물체의 도금면의 산화층 제거 및 도금면에 전기도금을 수행하는 양극 및 음극 전극;
    상기 양극 및 음극 전극의 연결 라인에 병렬로 접속되며, 두 전극 간에 전압 펄스를 공급하여 상기 도금 대상 물체의 도금면의 산화층을 제거하는 커패시터;
    상기 양극 및 음극 전극에 각각 연결되며, 상기 커패시터의 충전 또는 상기 도금 대상 물체의 도금을 위해 직류 전원을 공급하는 직류 전원공급장치;
    상기 직류 전원공급장치와 상기 커패시터 사이의 전원공급라인 상에 병렬로 접속되며, 상기 커패시터의 충전 및 방전, 전기도금 시 전류밀도를 조절하기 위한 가변저항; 및
    상기 직류 전원공급장치와 상기 양극 및 음극 전극을 연결하는 회로 라인 상에 설치되며, 상기 도금 대상 물체의 산화층 제거 또는 전기도금을 위해 온/오프(ON/OFF) 동작하는 복수의 스위치;를 포함하는 전기 도금 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 및 음극 전극과 상기 커패시터 사이의 회로 라인 상에 두 전극 간에 공급되는 전압 펄스를 기록하기 위한 오실로스코프가 더 설치된 전기 도금 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 스위치는,
    상기 직류 전원공급장치의 양극 단자와 상기 가변저항 사이의 회로 라인 상에 설치되는 제1 스위치;
    상기 커패시터의 음극 단자와 상기 가변저항의 일측 단부와의 공통 접속점(N) 사이의 회로 라인 상에 설치되는 제2 스위치; 및
    상기 커패시터의 음극 단자와 상기 가변저항의 일측 단부와의 공통 접속점(N)과 상기 음극 전극을 연결하는 회로 라인 상에 설치되는 제3 스위치를 포함하여 구성된 전기 도금 장치.
  4. 양극 및 음극 전극, 커패시터, 직류 전원공급장치, 가변저항, 상기 커패시터의 충전 및 도금 대상 물체의 도금에 관여하는 제1 스위치, 상기 커패시터의 충/방전 및 상기 도금 대상 물체의 산화층 제거에 관여하는 제2 스위치 및 상기 도금 대상 물체의 산화층 제거 및 도금에 관여하는 제3 스위치를 포함하는 전기 도금 장치에 의한 전기 도금 방법으로서,
    a) 상기 제3 스위치를 오프(OFF)시키고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 온(ON)시켜 상기 직류 전원공급장치로부터 상기 커패시터에 전하를 충전하는 단계;
    b) 상기 커패시터의 충전이 완료되면, 상기 제1 스위치를 오프시키고, 상기 제2 및 제3 스위치를 온 시켜 상기 커패시터에 축적되어 있던 전하를 방전시키는 단계;
    c) 상기 커패시터를 지속적으로 방전시킴으로써 상기 음극 전극으로서의 상기 도금 대상 물체의 도금면에 열폭주 현상을 일으켜 도금면으로부터 산화층을 제거하는 단계; 및
    d) 상기 산화층의 제거 후, 상기 제2 스위치를 오프시키고, 상기 제1 및 제3 스위치를 온 시켜, 상기 음극 전극으로서의 상기 도금 대상 물체의 도금면을 전기도금하는 단계를 포함하는 전기 도금 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계 a) 및 b)에서의 커패시터의 충전 및 방전과, 상기 단계 d)에서의 전기도금 시, 상기 가변저항에 의해 저항을 가변시킴으로써 상기 커패시터의 충전 및 방전, 전기도금 시의 전류밀도를 조절하는 전기 도금 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 단계 b)에서의 상기 커패시터의 방전 시, 상기 양극 및 음극 전극 간에 공급되는 전압 펄스를 오실로스코프를 이용하여 기록하는 전기 도금 방법.
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