KR20200025253A - 금속판재의 부분 금도금 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속판재의 부분 금도금 방법 및 장치에 관한 것으로서,
박형의 금속판재를 롤에 권취될 수 있게 길게 가공하여 금속판재를 권취 롤로 와인딩하는 롤 투 롤 방식으로 금속판재를 피딩시키되 이때 금속판재가 회전하는 원통형 툴에 밀착되어 안내되면서 원통형 툴에 원주 방향으로 일정간격 배치된 금도금액 분사노즐을 통해 도금액(순도99이상의 순금함유량이 68%이상인 청화금카리움 (KAu(CN)2)을 금속판재에 분사되게 하여 금속판재의 원하는 부위에 도금액을 입힌 후 피딩되면서 경화되게 하여 부분 금도금이 이루어지게 한다. 이러한 부분 금도금은 금속판재의 일측면에 부분 도금을 행하는 것이고, 양면에 부분 금도금을 행하려면 상기 부분 금도금된 금속판재가 피딩되는 공정 라인 내에 상기 부분 금도 금된 금속판재의 반대측에 상술한 원통형 툴과 같은 원통형 툴을 배치하여 금속판재가 피딩되면서 부분 금도금 을 행하여 금속판재의 양면에 부분 금도금을 행할 수 있으며, 또한 금속판재의 한쪽 면에 상술한 원통형 툴을 두 개 이상 설치하여 분할하여 부분 도금을 행하여 분사노즐에 의해 폭 조절된 일렬의 띠도금을 행할 수 있다.

Description

금속판재의 부분 금도금 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF GOLD PLATING METAL PART}

본 발명은 금속판재의 부분 금도금 방법 및 장치에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 고가의 금속을 부분 도금, 즉 원하는 일정한 국부적 영역에 원하는 모양의 패턴으로 전기도금 방법으로 부분 금도금을 자동화 하여 연속적으로 행하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

개인휴대단말기의 인테나(내장안테나) 및 회로패턴의 컨넥터 부분 등 전기가 접촉되는 부위에 전도성이 우수 한 금속인 금(Gold)을 도금하여 접촉저항을 극소화할 수 있게 함으로써 전기신호의 손실이나 신호대잡음비(S/N 비) 등을 없애도록 하는 등의 기술로서 상용화되고 있다.

일반적으로 금을 도금하려면 재료비로서 상당히 고가의 비용이 소요되므로 필요한 부위만 극소적,부분적으로 얇게 도금하는 이른바 부분 도금을 하는 기술이 필요하다.

종래에는 상술한 부분 도금 방법으로서 금을 금속판재에 도금하기 위해 평탄한 금속판재에 마스크테이프를 사용하여 전기도금하는 방식이나 감광성수지를 마스크로 사용하여 노광 현상하고 에칭하여 패턴을 형성하는 것 을 이용하는 포토리소그래피 공정의 방법이 주로 사용되었다. 상술한 포토리소그래피 공정을 사용하는 종래기술로서 대한민국 특허등록 제10-0993815호를 예로 들 수 있다.

상술한 종래의 부분 금도금 방식은 마스크테이프를 사용하여 도금이 불필요한 부분을 가리워 줘야하는 별도 의 공정이 필요하고 도금후에 마스크테이프를 떼어내는 공정이 필요하므로, 공정 작업의 수고가 있고 많은 양의 마스크테이프가 폐기 소모품으로서 필요하게 되는 단점이 있다. 또 상술한 포토리소그래피 공정으로 부분 금 도금을 행할 경우에도 수많은 공정과 공정설비 및 비용이 많아지게 되는 단점이 있다.

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 롤투롤 전기도금 방법으로 자동화하여 연속적으로 부분 도금을 신속 및 정확하게 행할 수 있는 기술을 제공하려는데 그 목적을 두고 있다. 아울러 본 발명은 한 번의 전기도금 공정에 의해서 부분 도금을 양면에 동시에 행할 수 있는 기술을 제공하려는데 목적을 두고 있다. 또 한, 본 발명은 부분 도금의 방법으로 필요한 폭만큼의 띠형상으로 자동화하여 전기 도금할 수 있는 기술을 제 공하려는데 목적을 두고 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 롤투롤 방식으로 전기도금을 행하는 것으로서, 박형의 금속판재를 롤 에 권취될 수 있게 길게 가공하여 금속판재를 권취 롤로 와인딩하는 방식으로 금속판재를 피딩시키되 이때 금속 판재가 회전되는 원통형 툴에 안내되면서 원통형 툴에 원주 방향으로 일정간격 배치된 금도금액 분사노즐을 통 해 도금액(순도99이상의 순금함유량이 68%이상인 청화금카리움(KAu(CN)2)을 금속판재에 분사되게 하여 금속판재 의 원하는 부위에 도금액을 입힌 후 피딩되면서 경화되게 하여 부분 금도금이 이루어지게 하는 단계로서 행해 진다.

상술한 본 발명은 금속판재의 일측면에 부분 도금을 행하는 것이고, 만약 양면에 부분도금을 행하려면 상기 부분 도금된 금속판재의 반대측에도 상술한 원통형 툴과 같은 원통형 툴을 배치하여 금속판재가 피딩되면서 부분도금을 행함으로써 금속판재의 양면에 부분 도금을 행할 수 있게 한다. 또한, 두 개의 원통형 툴을 이 용하여 금속판재의 한쪽면에 부분 도금을 행하되 하나의 원통형 툴에서 부분 도금을 행하고 이어서 부분 도금된 간격과 간격 사이의 여백 공간에 다른 원통형 툴에서 부분 도금을 행하여 연이어진 띠형상의 도금이 되도록 한다. 상기 원통형 툴에 금속판재가 밀착되도록 하기위해서는 가이드 롤러가 필요하다.

이렇게 원하는 사이즈만큼의 부분 금도금된 금속판재는 원하는 사이즈로 절단되어 접촉부위 단자나 인테나등으로서 제공될 수 있는 것이다.

상기 원통형 툴은 도금액 원료를 공급받아 저장하도록 내부공간이 있고 도금액 분사노즐로 연통된다. 도금액 의 분사를 위해 압력을 제공받아야 하는데 이를 위해 도금액의 분사압력을 제공하는 펌프가 원통형 툴마다 필요 하다. 또한 도금액 분사의 단속을 행할 수 있게 하기 위해 밸브가 마련된다.

또한 원통형 툴이 일정한 속도로 회전되게 하는 수단이 필요한데 이러한 수단은 속도제어가 가능한 구동모터에 의해 구현된다.

또, 상기 금속판재가 원통형 툴의 원주면에 맞닿아 지나면서 일정 간격 배치된 도금액 분사노즐을 통해 도금 액이 입혀지는 과정에서 그 간격 치수의 오차를 막기 위해 원통형 툴의 원주면 가장자리 테두리를 따라 돌기를 형성하고 원통형 툴로 피딩되는 금속판재에도 상기 돌기와 치합되는 구멍이 형성되어 도금 간격을 위한 피딩속 도가 권치릴의 와인딩 속도변화에 영향을 받지 않도록 하는 정확성이 기해지도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 일측에 금속판재를 롤에 감아 고정하고 타측에 권취 롤로 금속판재를 와인딩하면서 롤 투 롤 공정 처리하는 방법으로서, 금속판재를 피딩시키는 과정에서 원통형 툴에 의해 미리 정해진 원 하는 위치에 부분 금도금을 행할 수 있게 되고, 이에 따라 부분 금도금시에 본 발명과 같은 자동화 도금 공 정으로 인해 연속적인 부분 금도금으로 종전에 비해 막대한 양의 대량 생산이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 종전의 부분 도금시와 같이 많은 공정 인원이나 공정 소모품들(마스크테이프 또는 포토공정 재료 등)이 불필요하게 되어 부분도금에 필요한 소요비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다. 이러한 본 발명의 효과 는 현대사회의 산업분야에서 상당히 많은 수요가 있는 개인휴대단말기나 정밀전자전기제품의 회로기판이나 인테 나 및 단자를 생산하는데 활용되어 IT분야의 산업발전에 일조할 수 있을 뿐 아니라 다양한 분야의 적용하여 산 업기술 발전에 기여할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 방법 및 장치의 기술의 주요 부분을 설명하기 위해 보인 사시도,
도 2는 본 발명에 의해 금속판재의 양측면에 부분 금도금을 행하기 위한 구조를 보인 사시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서 띠도금을 하기 위한 방법을 보인 장치 배치 구조를 보인 사시도,
도 4는 도 1, 도 2 및 도 3의 본 발명의 장치 중 원통형 툴의 분사노즐 및 도금액 수용 상태를 보인 일부 단면 도,
도 5는 본 발명의 장치 및 방법을 일련적으로 설명하기 위해 롤 투 롤 설비로서 구현시킨 전체적 구성을 보인 측면도이다.

도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 금속판재의 금도금 장치는, 일정 폭으로 가공된 박형의 금속판재 (15)를 권취하고 이를 공급하는 공급 롤(B1); 상기 공급 롤에서 공급되는 금속판재를 안내하는 다수의 가이드롤 러(R); 상기 가이드롤러(R)에 의해 상기 금속판재가 밀착되는 원주면을 갖도록 원통형상으로 이루어지고 상기 원주상 측면에 일정 간격으로 부분 도금하고자 하는 모양과 동일한 모양으로 토출구가 형성되어 금용액을 금 속판재에 공급하는 분사노즐(11)을 가지며 내부로 금도금액(32)이 수용되는 수용공간을 구비하는 원통형 툴 (10); 상기 원통형 툴의 수용공간에 배관 연결되어 금도금액(32)이 상기 분사노즐로 토출되도록 분사압력을 발 생시키는 펌프(14); 상기 펌프(14)의 압력을 단속하는 단속밸브(12); 상기 원통형 툴의 분사노즐에서 토출된 금 도금액이 전착되어 부분 도금되어진 금속판재를 공급받아 권취하도록 회전구동되는 권취 롤(B2)로 구성된다. 상기 금도금액에는 (+)전원이 인가되고, 원통형 툴에는 (-)전원이 인가되도록 전기적 구성을 한다.

이를 위해 도 4를 참조하면, 연이어져 공급되는 금속판재에 (-)전원을 외부에서 인가시키고, 지시부호 (+)로 표시된 원통 형 툴의 하부몸체는 전기가 흐르는 도전체로 구성하여 도 1의 도면부호 18인 지지체로부터 금도금액으로 (+)전 원이 인가되게 하고, 분사노즐(11)이 있는 원통형 툴의 금속판재가 닿은 부분은 전기가 흐르지 않는 비도전체로 구성한다.

도 4를 참조하면 분사노즐(11)의 노즐구멍 내벽은 금도금액(32)이 수용된 내부 수용공간 측에서 분사노즐(1 1)의 외측으로 갈수록 폭이 좁아지게 함이 금속판재(15)로의 토출압력을 크게 하는데 유리하다. 이는 금도금액 의 점도 등을 고려한 것이기도 하다. 금도금액의 성분에 대해서는 후술하기로 한다.

도 2를 참조하면, 도 1과 같은 종류의 롤투롤 전기도금 방식으로 하여, 상기 원통형 툴(10)의 후단에 인라인 공정에서 같은 방식으로 부분 금도금을 행하는 제2의 원통형 툴을 설치하되, 상기 원통형 툴에 의해 일측면에 부분 도금된 금속판재의 반대측면에 부분 도금을 행하도록 상기 제2의 원통형 툴을 금속판재의 반대측면에 밀착하도록 배치하여 구성한 것이 특징이다.

또, 도 3을 참조하면, 도 1및 도 2와 같은 종류의 롤투롤 전기도금 방식으로 하여, 상기 원통형 툴(10)의 후 단에 인라인 공정에서 같은 방식으로 부분 금도금을 행하는 제2의 원통형 툴을 설치하되, 상기 원통형 툴에 의해 일측면에 부분 도금된 금속판재의 남은 여백에 부분 금도금을 행하여 일렬의 띠형상으로 금도금이 되 도록 분사노즐의 위치를 조정한 제2의 원통형 툴을 설치하여서 구성한다.

도면부호 42는 일차 부분 금도금된 도금패턴이고 42'는 제2의 원통형 툴을 이용하여 2차 부분 도금을 행하여 일렬로 연이어져 도금된 도금패턴이다.

본 실시예의 기술적 사상은 부분도금을 2회 분할 또는 그 이상의 분할방식 도금을 행하여 일렬의 띠모양 의 도금패턴(42')이 나오도록 부분 도금을 행하는 기술의 범주까지 포함한다. 이러한 부분도금하는 장치의 구성에 의해 폭이 조정된 일렬의 띠도금 패턴(42)을 얻을 수 있다.

또한, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 금속판재가 상기 원통형 툴의 원주면에 맞닿아 지나면서 일정 간격 배치된 도금액 분사노즐(11)을 통해 도금액이 입혀지는 과정에서 그 간격 치수의 오차를 막기 위해 원통형 툴 (10,10')의 원주면 가장자리 테두리를 따라 치차용 피딩 돌기(102)를 형성하고 원통형 툴(10,10')로 피딩되는 금속판재(15)에 상기 피딩 돌기(102)와 삽입 합치되는 피딩 구멍(152)이 형성되어 부분도금 간격을 위한 금속 판재(15)의 피딩속도가 상기 권치롤의 와인딩 속도에 따라 정확히 조정되도록 구성된다.

비록 도 1 내지 도 3의 도면으로 구체적으로 도시하지는 않았으나, 원통형 툴(10,10')의 상부 중앙에 구비된 배관과 원통형 툴과의 회전결합이 이루어지게 하는 부분은 타 기술분야에서 흔히 사용되는 다양한 구조들 중에 서 차용하여 구현할 수 있을 것이다.

예를 들어 방수베아링이나 부시나 오링을 매개로 배관과 원통형 툴(10) 이 입구를 결합하는 방법을 고려할 수도 있고 또는 배관을 회전가능한 커플링으로 연결하여 사용하는 방법을 채 택하는 것도 고려할 수 있다.

상술한 바와같이 구성된 본 발명은 다음과 같은 금속판재의 부분 금도금 방법을 구현한다.

도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와같이, 롤 투 롤(Roll To Roll) 전기도금 방식으로 공급 및 롤에 권취할 수 있도록 박형의 두께 및 원하는 폭으로 절단 가공한 금속판재(15)를 롤에 권취한 상태로 공급받는 단계;

상기 롤 에 권취된 금속판재(15)를 가이드수단을 통해 피딩시키면서 원주방향에 일정간격의 위치로 원하는 도금모양에 맞게 토출구 모양이 형성된 분사노즐(11)을 갖는 원통형 툴(10)에 금속판재의 일측면이 밀착되게 한 상태에서 상기 원통형 툴(10)을 금속판재(15)의 피딩속도에 맞추어 회전시키면서 금도금액을 상기 분사노즐(11)을 통해 분사하여 전착되게 하는 방법으로 금속판재(15)에 원하는 일정간격의 위치마다 부분 금도금을 행하는 단계로 행해진다.

여기에서, 상기 원통형 툴(10)은 유저측이 원하는 부분도금의 간격에 따라 분사노즐(11) 간격을 맞춘 원통형 툴을 이용하는 것으로서 부분도금의 간격을 변화시킬 경우 분사노즐(11) 간격이 다른 원통형 툴 을 교체하여 사용하며, 상기 원통형 툴(10)은 그 내부에 금도금액을 수용하여 분사노즐(11)로 토출하도록 연통 되는 수용공간을 가지되 펌프(14) 압력에 의해 금도금액의 분사압력을 받으며, 밸브(12)에 의해 분사노즐(11)로 의 분사압력을 단속하도록 하여 부분 금도금을 행한다.

이때, 상기 금도금액은 순도 99이상의 금이 68 중량부 이상으로 함유된 청화금카리움(KAu(CN)2 인 것을 사용 한다. 분사노즐의 토출 부분에 전착은 전기량이나 금도금액의 성분에 의해 금도금이 얇게 전착되어 코팅되기 때문에 피딩되는 진행과정에서 가이드롤러 등에 의해서 영향을 받지 않으므로 금도금 패턴 모양을 그대로 유지 하면서 진행되는 것이 가능하고, 부분 도금이 가능한 것은 금속판재에는 (-)전원이 인가되고 원통형 툴의 원 주면은 절연되고 금도금액에 (+)전원이 인가되는 전기도금 방식에 의한 것이다. 도금 두께는 도금액의 전해 정 도, 전원의 전류량 정도에 따라 제어될 수 있는 것이다. 전류량은 전압의 세기로서 조정한다. 원하는 금도금 패턴의 모양에 따라 그에 대응하는 분사노즐(11)을 갖는 원통형 툴(10)을 사용하며, 이는 원통형 툴(10)을 배관 및 모터 사이에서 분리하고 조립하는 방법으로 구현하면 될 것이다.

본 발명은 상술한 구성에 있어서, 도 2에 도시된 바와같이, 상기 원통형 툴(10)에 의해 부분 금도금된 금 속판재(15)의 반대측면에 상기 원통형 툴(10)과 별도로 제2의 원통형 툴(10')을 설치하여 금속판재의 반대측면 을 상기 제2의 원통형 툴(10')을 밀착되게 하여 금도금액을 분사하여 상기 금속판재(15)의 양측면에 부분 금 도금을 행하되 상기 제2의 원통형 툴(10')에 형성된 분사노즐의 모양 및 간격은 상기 원통형 툴(10)과 같거나 다르게 형성한 것을 사용하여 금속판재의 양측면에 부분 도금된 모양 및 간격을 제어할 수 있다.

아울러, 도 3과 같이 분사노즐의 모양을 길게 하여 절반씩 혹은 절반 이상씩 금속판재의 한쪽 면에 부분 도금을 행하 여 폭 크기가 제어된 일렬의 띠모양의 금도금을 행할 수 있다.

이러한 방식의 도금은 도 5에서 보인 바와같이 롤투롤 전기도금 방식으로 연속 공정으로 자동화하여 생산할 수 있으므로 생산성이 우수하다.

도1 내지 도 3의 도면에서 도면부호 15a는 절단선으로서 권취롤에 권취된 상태에서 공급하여 유저측에서 필요에 따라 절단하여 각종 기자재나 부품으로 사용할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 본 발명은 도전성이 우수한 금도금으로서 한정했으나, 은도금의 경우에도 일반금속보다 도 전성이 높은 동종의 유사한 귀금속이므로 청화금카리움에 국한한 청구항 이외의 다른 청구항 및 상세한 설명의 내용에서는 균등의 범주 내에 귀속된다 할 것이다.

10, 10' - 원통형 툴 11,11' - 분사노즐 12,12'- 밸브 14,14' - 펌프
15 - 금속판재 15a - 절단선 18 - 지지체 20- 가이드롤러
B1,B2 - 공급 롤,권취 롤 G-가이드롤러
32 - 금도금액 42,42'- 도금패턴
102,102'- 피딩 돌기 152 - 피딩 구멍

Claims (6)

1. 롤 투 롤(Roll To Roll) 방식으로 공급 및 롤에 권취할 수 있도록 박형의 두께 및 원하는 폭으로 절단 가공한 금속판재(15)를 롤에 권취한 상태로 공급받는 단계;
   상기 롤에 권취된 금속판재(15)를 가이드수단을 통해 피딩시키면서 원주방향에 일정간격의 위치로 원하는 도금 모양에 맞게 토출구모양이 형성된 분사노즐(11)을 갖는 원통형 툴(10)에 금속판재의 일측면이 밀착되게 한 상태 에서 상기 원통형 툴(10)을 금속판재의 피딩속도에 맞추어 회전시키면서 금도금액을 상기 분사노즐을 통해 분사 하여 전기도금되게 하는 방법으로 금속판재에 원하는 일정간격의 위치마다 부분 금도금을 행하는 단계; 로 이 루어지되,
   상기 원통형 툴(10)은 유저측이 원하는 부분 도금 패턴(42)의 간격에 따라 분사노즐 간격을 맞춘 원통형 툴을 이용하는 것으로서 부분 금도금 패턴(42)의 간격을 변화시킬 경우 분사노즐(11) 간격이 다른 원통형 툴을 교 체하여 사용하며, 상기 원통형 툴(10)은 그 내부에 금도금액을 수용하여 분사노즐(11)로 토출하도록 연통되는 수용공간을 가지되 펌프(14) 압력에 의해 금도금액의 분사압력을 받도록 하여 부분 금도금을 행하도록 된 것 을 특징으로 하는 금속판재의 부분 금도금 방법.
   
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 금도금액은 순도 99이상의 금이 68 중량부 이상으로 함유된 청화금카리움(KAu(CN)2 인것을 사용한 것을 특징으로 하는 금속판재의 부분 금도금 방법.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 부분 금도금된 금속판재의 반대측면에 상기 원통형 툴(10)과 별개로 제2의 원통형 툴(10')을 설치하여 금속판재의 반대측면을 상기 제2의 원통형 툴(10')을 밀착되게 하여 금도금액 을 분사하여 상기 금속판재의 양측면에 부분 도금을 행하되 상기 제2의 원통형 툴(10')에 형성된 분사노즐 (11')의 모양 및 간격은 상기 원통형 툴(10)과 같거나 다르게 형성한 것을 사용하여 금속판재(11)의 양측면에 부분 도금된 도금패턴(42,42')의 모양 및 간격을 제어하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 부분 금도금 방 법.
   
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 부분 금도금된 금속판재의 같은 측면에 상기 원통형 툴(10)과 별개로 원통형 툴(10')을 하나 이상 더 설치하여 상기 다수의 원통형 툴을 이용하여 도금을 행하되, 부분 도금을 선 행하는 하나의 원통형 툴(10)에서 먼저 부분 도금을 행하고 이어서 부분 도금된 도금패턴(42) 사이의 공간 에 다른 원통형 툴(10')에서 부분 도금을 행하여 연이어진 띠형상의 도금이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 부분 금도금 방법.
   
5. 롤투롤 전기도금을 행하는 장치로서, 일정 폭으로 가공된 박형의 금속판재(15)를 권취하고 이를 공급하는 공 급 롤(B1); 상기 공급 롤에서 공급되는 금속판재를 안내하는 다수의 가이드롤러(R); 상기 가이드롤러(R)에 의해 상기 금속판재가 밀착되는 원주면을 갖도록 원통형상으로 이루어지고 상기 원주상 측면에 일정 간격으로 부분 도금하고자 하는 모양과 동일한 모양으로 토출구가 형성되어 금용액을 금속판재에 공급하는 분사노즐(11)을 가 지며 내부로 금도금액(32)이 수용되는 수용공간을 구비하는 원통형 툴(10); 상기 원통형 툴을 피딩속도에 상응 하는 속도로 회전시키는 모터(18); 상기 원통형 툴의 수용공간에 배관 연결되어 금도금액(32)이 상기 분사노즐로 토출되도록 분사압력을 발생시키는 펌프(14); 상기 펌프(14)의 압력을 단속하는 단속밸브(12); 상기 원통형 툴의 분사노즐에서 토출된 금도금액이 전착되어 도금패턴(42)이 부분 도금되어진 금속판재를 공급받아 권취하 는 권취롤(B2);로 구성된 것을 특징으로 하는 금속판재의 부분 금도금 장치.
   
6. 제 5항에 있어서, 상기 원통형 툴(10)의 후단에 인라인 공정 내에서 같은 방식으로 부분 금도금을 행하도 록 제2의 원통형 툴(10')을 설치하되, 상기 원통형 툴(10)에 의해 일측면에 부분 도금된 금속판재(11)의 반대 측면에 부분 도금을 행하도록 상기 제2의 원통형 툴(10')을 금속판재(11)의 반대측면에 밀착되도록 배치하여 구성한 것을 특징으로 하는 금속판재의 부분 금도금 장치.
   

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