KR20190036619A

KR20190036619A - 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법

Info

Publication number: KR20190036619A
Application number: KR1020170125736A
Authority: KR
Inventors: 선인경
Original assignee: (주)포인텍
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-04-05
Also published as: KR102045821B1

Abstract

본 발명은 전기도금라인에서 전류의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 기판에 인가되는 전류를 제어하여 기판의 도금 두께를 균일하게 할 수 있는 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법에 관한 것이다.

Description

전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법 { CURRENT CONTROL METHOD OF ELECTRIC PLANTING LINE }

종래에 인쇄회로기판의 금속 배선을 형성하기 위해서, 기판 상에 금속막을 패터닝(patterning)하여 배선을 형성하게 된다.

이때, 기판의 전면에 형성되는 금속막은 알루미늄 또는 구리를 이용하여 형성된다. 여기서, 구리의 경우 녹는점이 높아서 전기 이동도에 대한 큰 저항력을 가질 수 있으며, 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비저항이 낮아 신호 전달 속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있기 때문에 구리 금속막을 주로 사용한다.

금속막을 형성하는 방법으로는 물리적인 충돌을 이용하는 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD)과 화학반응을 이용하는 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 나누어진다.

PVD는 스퍼터링(sputtering) 등이 있고, CVD는 열을 이용한 열 화학기상증착법(thermal CVD)과 플라즈마를 이용한 플라즈마 화학기상증착법(plasma enhanced CVD, PECVD) 등이 있다.

그러나, 기판 상에 금속막을 패터닝 하기 위해서는 증착 방법에 비해 전기 이동도에 대한 내성이 우수하고 제조비용이 더 저렴한 전기도금방법이 선호된다.

종래에 전기도금의 원리는 국내공개특허공보 제 2010-0034318호(2010년 4월 1일 공개)에 기재된 바와 같이, 전해액이 수용된 도금조 내에 양극(anode)를 형성하는 구리판과 음극(cathode)을 형성하는 기판을 침지시킴으로써, 구리판에서 분리된 구리 이온(Cu2+)이 기판으로 이동하여 금속막이 형성된다.

이러한 전기도금방법에 관한 일반적인 예로서, 워크 행거를 이용한 전기 도금 방법은 도금하고자 하는 대상을 워크 행거에 장착하여 수직 또는 수평 레일에 장착되어 기동하면서 도금조 안에 담겨져 있는 도금액에 침전시킨 후, 도금 대상을 음극으로 하고 도금하려고 하는 금속 또는 불용해성 금속을 양극으로 한다.

이후, 정류기를 통해 전극에 전류를 인가하면, 도금액이 전기분해되면서 도금액 속에 포함된 금속 이온이 분리되면서 음극인 도금 대상의 표면에 부착되며, 어느 정도 시간이 지나면 얇은 금속막을 형성하면서 도금되는 원리를 채택한 것이다.

이러한 전기도금방법은 향후 인쇄회로기판의 박막화 추세에 따라, 금속막의 두께를 균일하게 형성하기 위한 전류 밀도, 도금 두께의 산포 등을 제어하는 것이 필요로 되고 있다.

구체적으로, 종래에 이슈화되고 있는 균일 전착성(Throwing Power) 방법을 예로 들 수 있다.

이러한 균일 전착성 방법은 한 대의 정류기에 다수의 음극 행거(cathode hangar)가 연결되고, 음극 행거에 클램프가 몇 개의 가지로 나누어져 집게 행태로 기판을 잡아 전류가 흐르는 형태이다.

그러나, 이러한 균일 전착성 방법은 기판에 구리 금속막을 균일하게 형성하기 어렵다는 문제점이 있다.

즉, 기판의 도금 면적이 대면적이고 행거에서의 전류 기동이 달라지며, 클램프 오염, 클램프 집계의 강도 차이 등에 의해 기판에 도금 전류의 산포가 발생한다.

이러한 도금 전류의 차이에 의해 기판의 전류 밀도가 달라져 도금 두께의 산포가 불균일하게 된다.

이에 따라, 인쇄회로기판의 구리 금속막이 전체적으로 불균일한 도금 두께의 산포를 가지므로, 표면 품질이 저하되어 인쇄회로기판의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 공개특허 제10-2013-0071861호 등에는, 전기도금과정에서 센서를 이용하여 클램프에 인가되는 전류에 관한 정보를 실시간으로 검출하고 이를 실시간으로 수신하여 디스플레이함으로써, 도금 불량을 예방하고 도금막 두께 산포의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 기술이 나타나 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술은 도금완료된 기판의 양호 또는 불량을 검출하거나, 불량인 지그 및 클램프를 확인하는 정도에 불과할 뿐, 이를 적극적이고 능동적으로 제어하여 기판에 불량이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 없는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0071861호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 지그 및 기판에 인가되는 전류값을 측정하고 각 기판에서 측정된 전류값이 미리 설정된 기준전류값과 동일하게 되도록 능동적으로 제어하여, 다수개의 기판에 동일한 전류값이 인가되고 이를 통해 전류밀도를 균일하게 하여 기판의 도금두께를 균일하게 할 수 있는 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법은, 도금조 내부에 다수개의 양극판과 기판이 이격되어 배치되고, 하나의 정류기에 다수개의 양극판이 연결되며, 상기 도금조의 상부에 행거가 설치되고 상기 행거에 지그가 장착되며 상기 지그에 상기 기판이 결합되어 배치되는 전기도금장치에 있어서, 상기 양극판을 통해 상기 기판에 인가되어야 하는 기준전류값을 설정하는 단계와; 상기 기준전류값과 하나의 정류기에 연결된 양극판의 갯수를 곱한 만큼의 합산전류값을 상기 정류기에 인가하는 단계; 상기 정류기에 인가된 합산전류값을 양극판의 갯수로 나누어 동일한 전류값을 각각의 양극판에 공급하는 단계와; 상기 양극판으로부터 공급되어 도금액을 통해 각 기판에 인가되는 실제전류값을 측정하는 단계와; 다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값과 상기 기준전류값을 비교하는 단계와; 각 지그에 장착된 가변저항을 이용하여 상기 기판에 인가되는 실제전류값을 조절하는 단계;를 포함하여 이루어지되, 다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값이 상기 기준전류값보다 작으면 그 차이값에 양극판의 갯수를 곱한 만큼의 추가값을 상기 합산전류값에 더하여 새로운 합산전류값을 산출하고 이를 상기 정류기에 인가하며, 다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값이 상기 기준전류값보다 크거나 같으면, 각 기판에서 측정되는 실제전류값이 상기 기준전류값과 동일하게 되도록 상기 가변저항을 조절하는 것을 특징으로 한다.

각 기판에 인가되어 측정되는 실제전류값은 무선통신을 통해 외부의 제어기기로 무선전송되고, 상기 제어기기에서 실제전류값과 기준전류값을 비교 판단한 후 상기 정류기 및 가변저항을 제어한다.

각각의 지그에 장착된 전류센서를 이용하여 각 지그에 결합된 각 기판에 인가되는 실제전류값을 측정한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

지그 및 기판에 인가되는 전류값을 측정하고 각 기판에서 측정된 전류값이 미리 설정된 기준전류값과 동일하게 되도록 능동적으로 제어함으로써, 다수개의 기판에 동일한 전류값이 인가되고 이를 통해 전류밀도를 균일하게 하여, 최종적으로 기판의 도금두께를 균일하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판에 인가되는 전류의 제어방법의 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판에 인가되는 전류의 제어방법이 구현되는 장치의 개략적인 구성도.

본 발명의 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 도금조 내부에 다수개의 양극판(20)과 기판(31,32,33)이 이격되어 배치되고, 하나의 정류기(10)에 다수개의 양극판(20)이 연결되며, 상기 도금조의 상부에 행거가 설치되고 상기 행거에 지그가 장착되며 상기 지그에 상기 기판이 결합되어 배치되는 종래의 일반적인 전기도금장치에 적용된다.

본 발명의 제어방법은, 먼저 상기 양극판(20)을 통해 상기 기판에 인가되어야 하는 기준전류값을 설정한다(S1).

이는 별도로 구비된 제어기기(70) 등을 통해 상기 기판에 인가되어야 하는 전류값을 설정하여 이를 기준전류값을 정하게 된다.

상기 기준전류값의 설정이 이루어지면 상기 제어기기(70)는 양극판(20)에 연결된 상기 정류기(10)에 전원을 인가한다.

이때, 상기 제어기기(70)는 상기 기준전류값과 하나의 정류기(10)에 연결된 양극판(20)의 갯수를 곱한 만큼의 합산전류값을 상기 정류기(10)에 인가하도록 한다(S2).

그 후 상기 정류기(10)에 인가된 합산전류값은 양극판(20)의 갯수로 나뉘어 동일한 전류값이 각각의 양극판(20)에 공급된다(S3).

상기 양극판(20)에 전류가 인가되면, 인가된 전류는 상기 양극판(20)으로부터 도금액을 통해 상기 기판에 인가되게 되고, 이때 각 기판에 인가되는 실제전류값을 측정한다(S4).

상기 실제전류값의 측정은 상기 행거 또는 지그에 장착되는 종래의 공지된 전류센서(50)를 이용하여 측정할 수 있다.

상기 지그와 기판은 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 상기 전류센서(50)가 상기 지그에 인가되는 전류값을 측정함으로써 상기 기판에 인가되는 실제전류값을 측정하는 것이 된다.

즉, 상기 기판에 인가되는 실제전류값을 상기 지그에 인가되는 실제전류값과 동일하다.

각 기판에 인가되어 상기 전류센서(50)에 의해 측정되는 실제전류값은 상기 행거 등에 장착된 통신모듈(60) 등을 통해 외부에 위치한 상기 제어기기(70)에 무선전송된다.

그러면, 제어기기(70)는 상기 통신모듈(60)을 통해 전송된 실제전류값과 기준전류값을 비교 판단한다.

보다 구체적으로 상기 제어기기(70)는 전송된 다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값과 상기 기준전류값을 비교한다(S5).

다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값이 상기 기준전류값보다 작으면 그 차이값에 양극판(20)의 갯수를 곱한 만큼의 추가값을 산출하고(S6), 이렇게 산출된 상기 추가값을 상기 합산전류값에 더하여 새로운 합산전류값을 산출한다(S7).

그 후 상기 제어기기(70)는 새롭게 산출된 합산전류값을 상기 정류기(10)에 인가하여 각각의 양극판(20)에 변경된 전류값이 인가되도록 한다.

그리고, 다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값이 상기 기준전류값보다 크거나 같으면, 각 기판에서 측정되는 실제전류값이 상기 기준전류값과 동일하게 되도록 각각의 지그에 장착된 가변저항(40)을 상기 제어기기(70)가 조절한다(S8).

위와 같이 상기 제어기기(70)가 각각의 지그에 장착되어 있는 가변저항(40)을 조절하게 되면, 각 기판에 인가되는 실제전류값이 변경되고, 이를 통해 상기 기판에 인가되는 실제전류값이 상기 기준전류값과 동일하게 되도록 할 수 있다.

한편, 상기 전류센서(50)에서 측정한 각 기판에 인가된 실제전류값이 미리 설정된 허용범위를 벗어난 경우에는, 상기 지그가 불량이라고 판단하여 이를 관리자에게 알리도록 한다.

위와 같은 본 발명을 보다 쉽게 설명하기 위해, 이하에서는 전류값을 숫자로 기재하여 일 예를 설명한다.

기준전류값이 5A이고, 하나의 정류기(10)에 3개의 양극판(20)이 연결되어 있는 경우, 합산전류값은 15A가 된다.

그러면 상기 제어기기(70)는 합산전류값 15A를 상기 정류기(10)에 인가하고, 상기 정류기(10)는 합산전류값을 양극판(20)의 갯수로 나눈 5A의 전류를 각각의 양극판(20)에 인가하다.

양극판(20)에 인가된 전류는 도금액을 통해 기판에 전달되고, 상기 전류센서(50)에는 상기 기판 및 지그에 인가되는 실제전류값을 측정한다.

상기 기판 및 지그에 인가되어 측정되는 전류값은, 기판을 파지하는 클램프의 오염, 클램프의 파지강도의 차이 등에 의해 기판에 도금 전류의 산포가 발생하여, 동일하게 측정되지 않고 약간의 차이가 발생할 수 있다.

예를 들어, 제1기판(31)에서는 4A, 제2기판(32)에서는 5A, 제3기판(33)에서는 5A의 전류가 각각 측정된 경우, 실제전류값 중 가장 낮은값은 제1기판(31)의 4A이다.

실제전류값 중 가장 낮은값인 4A와 기준전류값 5A를 비교하면 상기 실제전류값 중 가장 낮은값이 기준전류값보다 작다고 판단되며, 이때에는 상기 실제전류값 중 가장 낮은값과 기준전류값의 차이값을 산출한다.

위 예에서 상기 차이값은 1A이고, 상기 차이값에 양극판(20)의 갯수를 곱하게 되면 3A가 되며 이는 곧 상기 추가값이 된다.

즉 상기 추가값은 3A가 된다.

상기 추가값의 산출이 이루어지면 상기 제어기기(70)는 기존의 합산전류값 15A에 추가값 3A를 합산하여, 새로운 합산전류값 18A를 산출한다.

즉, 이제부터 합산전류값은 18A로 변경되게 된다.

위와 같이 상기 합산전류값이 18A로 변경되게 되면, 상기 제어기기(70)는 다시 상기 정류기(10)에 18A의 합산전류값을 인가하고, 상기 정류기(10)에서는 6A의 전류를 3개의 양극판(20)에 각각 인가한다.

각 양극판(20)에 인가되는 전류를 처음보다 1A의 전류를 상승시켜 인가하였기 때문에, 상기 제1기판(31)에서는 5A, 제2기판(32)에서는 6A, 제3기판(33)에서는 6A의 전류가 각각 측정되게 된다.

상기 기판에서 측정된 실제전류값 중 가장 낮은값은 제1기판(31)의 5A이다.

실제전류값 중 가장 낮은값인 5A와 기준전류값 5A를 비교하면 동일하기 때문에, 이때 상기 제어기기(70)는 나머지 기판에서 측정되는 실제전류값이 상기 기준전류값 5A와 동일하게 되도록 상기 가변저항(40)의 제어하도록 한다.

위 예에서, 제2기판(32) 및 제3기판(33)에서는 6A의 전류가 측정되어 있기 때문에, 상기 제어기기(70)는 상기 제2기판(32) 및 제3기판(33)에 연결된 각각의 가변저항(40)을 증가시켜 상기 제2기판(32) 및 제3기판(33)에서 측정되는 실제전류값이 기준전류값인 5A가 되도록 조절한다.

위와 같은 본 발명의 제어방법을 통해 다수개의 상기 기판에는 동일한 전류값이 인가되고 이를 통해 각 기판의 전류밀도를 균일하게 하여, 상기 기판에 균일한 두께의 도금층이 형성되도록 할 수 있다.

본 발명인 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 정류기, 20 : 양극판,
31 : 제1기판, 32 : 제2기판, 33 : 제3기판,
40 : 가변저항, 50 : 전류센서, 60 : 통신모듈, 70 : 제어기기.

Claims

도금조 내부에 다수개의 양극판과 기판이 이격되어 배치되고, 하나의 정류기에 다수개의 양극판이 연결되며, 상기 도금조의 상부에 행거가 설치되고 상기 행거에 지그가 장착되며 상기 지그에 상기 기판이 결합되어 배치되는 전기도금장치에 있어서,
상기 양극판을 통해 상기 기판에 인가되어야 하는 기준전류값을 설정하는 단계와;
상기 기준전류값과 하나의 정류기에 연결된 양극판의 갯수를 곱한 만큼의 합산전류값을 상기 정류기에 인가하는 단계;
상기 정류기에 인가된 합산전류값을 양극판의 갯수로 나누어 동일한 전류값을 각각의 양극판에 공급하는 단계와;
상기 양극판으로부터 공급되어 도금액을 통해 각 기판에 인가되는 실제전류값을 측정하는 단계와;
다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값과 상기 기준전류값을 비교하는 단계와;
각 지그에 장착된 가변저항을 이용하여 상기 기판에 인가되는 실제전류값을 조절하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값이 상기 기준전류값보다 작으면 그 차이값에 양극판의 갯수를 곱한 만큼의 추가값을 상기 합산전류값에 더하여 새로운 합산전류값을 산출하고 이를 상기 정류기에 인가하며,
다수개의 실제전류값 중 가장 낮은값이 상기 기준전류값보다 크거나 같으면, 각 기판에서 측정되는 실제전류값이 상기 기준전류값과 동일하게 되도록 상기 가변저항을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법.
청구항1에 있어서,
각 기판에 인가되어 측정되는 실제전류값은 무선통신을 통해 외부의 제어기기로 무선전송되고,
상기 제어기기에서 실제전류값과 기준전류값을 비교 판단한 후 상기 정류기 및 가변저항을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법.
청구항1에 있어서,
청구항1에 있어서,
각각의 지그에 장착된 전류센서를 이용하여 각 지그에 결합된 각 기판에 인가되는 실제전류값을 측정하는 것을 특징으로 하는 전기도금라인의 무선행거에 장착된 기판에 인가되는 전류의 제어방법.