KR20200114777A - 전기도금용 피도금체 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기도금용 피도금체 지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피도금체의 전착 영역에 전류가 고르게 공급될 수 있도록 함으로써 피도금체에 도금막 형성이 균일하게 이루어질 수 있도록 하여 양질의 도금이 이루어질 있도록 한 전기도금용 피도금체 지그에 관한 것이다.
이를 위해, 피도금체에 도금체의 전해질를 전착시키기 위해 상기 피도금체를 고정시킨 상태로 전해용액에 침지(浸漬)되는 피도금체 지그에 있어서, 피도금체의 양측에 각각 밀착되어 고정시키는 한 쌍으로 제공되되 피도금체에 전해질 전착이 이루어질 수 있도록 피도금체의 양면을 각각 노출시키는 전착공이 형성된 고정프레임;상기 전착공을 가로질러 각각의 고정프레임에 설치되며, 한 쌍의 고정프레임 사이에 개재된 피도금체의 양면에 밀착된 도전바;상기 고정프레임에 설치되며, 도전바로 전원을 공급하는 전기연결부:를 포함하는 전기도금용 피도금체 지그를 제공한다.

Description

전기도금용 피도금체 지그{A jig for electroplating}

본 발명은 피도금체 지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 균일한 도금막을 형성시키기 위한 전기도금용 피도금체 지그에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 또는 기판 상에 동(銅)을 이용한 도금 피막을 형성시켜 회로 패턴을 형성하는데, 통상의 회로패턴 형성은 실리콘 웨이퍼 또는 실리콘 기판 표면에 시드층으로서의 얇은 도전 피막을 형성하고, 도전 피막에 전극을 연결하여 전기도금(electroplating)을 실시하여 도금층을 형성한 후, 에칭 등의 공정에 의해 이루어진다.

이러한 전기도금 방식은 전기분해의 원리를 이용하는데, 이는 피도금체를 음극에, 도금체를 양극에 배치하고, 이러한 음극과 양극을 모두 도금체의 이온을 함유하는 전해액 속에 담군 상태에서, 두 전극에 전류를 흘려보내어 피도금체에 도금체를 입혀 도금막을 형성하는 방법이다.

이때, 피도금체가 전도성(傳導性)을 갖는 경우에는 피도금체를 직접 캐소드로 하여 도금이 가능하나, 회로기판과 같이 절연재로 이루어진 경우에는 절연재에 무전해 화학도금으로 전해도금의 전극이 되는 시드층을 형성하고, 이를 전극으로 전해도금을 수행하여 도금막을 형성하게 된다.

상기한 전기도금을 수행하기 위한 종래의 전기도금장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 피도금체인 기판(1)에 도금을 수행하기 위하여 기판(1)의 둘레를 감싸는 링(ring) 형태의 지그(2)가 제공되고, 지그(2)에는 기판(1)으로의 전류 공급을 위한 전원연결선(3)이 설치된다.

이때, 기판(1)의 도금면에 전착(電着)되는 도금체는 애노드가 되고, 피도금체인 기판(1)은 캐소드가 된다.

이후, 도금조 내에 도금액을 수용하여, 애노드(미도시), 기판(1)이 고정된 지그(2)를 도금액에 침지시키고, 동시에 도선을 거쳐 애노드를 도금 전원의 양극에, 전원연결선(3)을 캐소드의 음극에 각각 접속하고, 애노드와 기판(1) 사이에 기설정된 도금 전압을 인가함으로써, 기판(1)의 표면에 도금체 금속이 석출되면서 금속막(도금막)이 형성된다.

이때, 도금막은 전기 도금시 기판(1) 상에 인가되는 전압을 조정하여 회로 패턴의 두께를 조정할 수 있으며, 기판(1) 상에서 전류 밀도를 균일하게 제어하여야만 균일한 두께의 도금층을 얻을 수 있다.

하지만, 종래의 전기 도금용 지그(2)는 기판(1)으로의 전원 공급을 기판(1)의 가장자리에만 편중시킴에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(1)의 가장자리에만 도금막이 과하게 형성되는 문제가 있다.

즉, 기판(1)의 가장자리에만 전류가 밀집되므로 도금 편차가 발생하여 균일한 도금 두께를 얻을 수 없는 문제점이 있는 것이다.

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

대한민국 공개특허 제10-2007-0081978호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 피도금체로의 전원 공급이 미치지 못하는 지그의 사각(死角)의 영역에 피도금체에 대응되는 도전체를 구성하여 피도금체 전착영역으로의 전원공급이 고르게 이루어질 수 있도록 함으로써 피도금체에 도금막이 균일하게 형성될 수 있도록 한 전기도금용 피도금체 지그를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 피도금체에 도금체의 전해질를 전착시키기 위해 상기 피도금체를 고정시킨 상태로 전해용액에 침지(浸漬)되는 피도금체 지그에 있어서, 피도금체의 양측에 각각 밀착되어 고정시키는 한 쌍으로 제공되되 피도금체에 전해질 전착이 이루어질 수 있도록 피도금체의 양면을 각각 노출시키는 전착공이 형성된 고정프레임;상기 한 쌍의 고정프레임 중 어느 하나의 전착공 또는 양 전착공 각각을 가로질러 고정프레임에 설치되며, 한 쌍의 고정프레임 사이에 개재된 피도금체의 일면 또는 양면에 밀착된 도전바;상기 고정프레임에 설치되며, 도전바로 전원을 공급하는 전기연결부:를 포함하는 전기도금용 피도금체 지그를 제공한다.

이때, 상기 도전바는 양 전착공 각각에 형성되어, 피도금체를 사이에 두고 피도금체의 양면에 밀착되고, 양면에 밀착된 도전바는 서로 엇갈리게 배열된 것이 바람직하다.

또한, 상기 피도금체에 접촉된 부위를 제외한 부위는 절연 코팅된 것이 바람직하다.

또한, 상기 피도금체는 전착공의 형태에 대응되며, 피도금체는 도전바의 밀착에 의해서만 고정된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전기도금용 피도금체 지그는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 전착을 위한 전원이 전달되는 도전수단이 피도금체의 전착 영역 전체에 대응되게 설치됨으로써, 피도금체의 전착 영역 전체에 전원 공급이 고르게 전달될 수 있다.

이에 따라, 피도금체에 도금막의 두께가 균일하게 형성될 수 있으므로, 양질의 도금이 이루어질 수 있는 효과가 있다.

특히, 기판 등의 평판 뿐만아니라, 평판에 비해 비표면적이 넓은 금속메시(mesh), 익스팬디드 메탈(expanded metal sheet), 금속폼(foam)에도 전류의 분배가 고르게 이루어질 수 있으므로, 다공성 피도금체의 도금 품질도 높일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 한 쌍의 지그 사이에 피도금체의 두께에 대응되는 두께를 갖는 스페이서가 개재됨으로써, 한 쌍의 지그가 맞체결시 가해지는 가압력을 완충시킬 수 있는 효과가 있다.

이에 따라, 피도금체에 전달되는 체결압력이 감쇄됨으로써, 피도금체 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 지그 전체 영역 중, 피도금체에 접촉되어 있는 부위를 제외한 부위에 절연 재질을 코팅시킴으로써, 불필요한 부위에 도금이 이루어지는 것을 방지하였다.

이에 따라, 도금 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기도금용 피도금체 지그 정면 및 측면을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 종래 기술에 따른 전기도금용 피도금체 지그를 통해 도금된 피도금체의 도금막 상태를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기도금용 피도금체 지그를 나타낸 분해사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기도금용 피도금체 지그에 고정될 수 있는 피도금체의 다양한 예를 나타낸 이미지
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기도금용 피도금체 지그를 나타낸 사시도
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기도금용 피도금체 지그를 나타낸 단면도
도 7은 도 6의 "A"부를 확대하여 나타낸 도면.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기도금용 피도금체 지그에 대하여 설명하도록 한다.

전기도금용 피도금체 지그는 피도금체에 전류 분배가 고르게 이루어질 수 있도록 함으로써, 피도금체에 전해질의 균일한 전착을 통해 피도금체의 도금막 품질을 높일 수 있도록 하였다.

전기도금용 피도금체 지그는 도 3에 도시된 바와 같이, 고정프레임(100)과, 도전바(200)와, 전기연결부(300)와, 스페이서(400)를 포함한다.

고정프레임(100)은 피도금체(C)를 전해용액에 침지시키기 위한 고정수단으로써, 한 쌍으로 제공되며 도전(導電)성 재질로 제공된다.

고정프레임(100)이 한 쌍으로 제공됨에 따라, 피도금체(C)는 한 쌍의 고정프레임(100) 사이에 개재된다.

상기 고정프레임(100)은 원형으로 형성됨이 바람직하며, 전해용액이 고정프레임(100) 사이에 개재된 피도금체(C)에 묻을 수 있도록, 상기 고정프레임(100)에는 관통된 전착공(110)이 형성된다.

즉, 전착공(110)을 통해 노출된 피도금체(C) 표면에 전해질 전착이 이루어지면서 도금막이 형성되는 것이다.

상기 전착공(110)의 형태도 원형으로 형성됨이 바람직하다.

이때, 고정프레임(100) 및 전착공(110)의 형태가 원형으로 한정되는 것은 아니지만, 피도금체(C)의 형태에 대응되는 형태로 제공됨이 바람직하다.

또한, 전착공(110)의 직경은 피도금체(C)의 직경에 대응되거나 피도금체(C)의 직경보다 클 수 있으며, 전착공(110)의 직경은 피도금체(C)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

전착공(110)의 직경이 피도금체(C)의 직경에 대응되거나 큰 경우라면, 피도금체(C)는 고정프레임(100) 사이에서 후술하는 도전바(200)의 밀착에 의해 고정되고, 전착공(110)의 직경이 피도금체(C)의 직경에 비해 작은 경우라면, 피도금체(C)의 가장자리는 고정프레임(100)의 밀착에 의해 고정된다.

본 명세서에서는 피도금체(C)의 직경이 전착공(110)의 직경에 대응되는 크기를 예로하여 설명하기로 한다.

한편, 피도금체(C)는 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼와 같은 원형의 평판으로 제공될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 다공성 메쉬로 제공될 수도 있다.

특히, 피도금체(C)가 다공성 메쉬로 제공되더라도, 도금 품질이 저하되는 일없이 양질의 도금이 이루어질 수 있다.

다음으로, 도전바(200)는 전기연결부(300)로부터 공급된 전원을 전착공(110) 영역까지 고르게 전달하는 역할을 하며, 각 고정프레임(100)의 전착공(110) 사이를 가로지르도록 설치된다.

즉, 피도금체(C)로의 전원공급은 고정프레임(100)을 통해 이루어지는데, 도전바(200)가 전착공(110) 영역에 대응되게 설치됨으로써, 피도금체(C)의 전착영역 전체에 전원 공급이 고르게 분배될 수 있는 것이다.

이때, 도전바(200)는 고정프레임(100) 각각에 형성된 양 전착공(110)에 모두 설치될 수도 있으며, 양 전착공(110) 중 어느 하나의 전착공(110)에만 설치될 수도 있다.

본 명세서에서는 설명의 편의상, 양 전착공(110) 모두에 도전바(200)가 설치된 것을 예로하여 설명하기로 하며, 어느 하나의 전착공(110)에만 도전바(200)가 설치된 경우라도 본 발명이 기대할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도전바(200) 역시 전류가 통하는 도전성 재질로 이루어지며, 전착공(110) 상에서 등간격으로 배열된 직선의 바(bar)로 제공된다.

상기 도전바(200)는 각각의 고정프레임(100)에 설치됨으로써, 고정프레임(100)이 서로 대향되었을 때 도전바(200) 역시 서로 대향되는데 이때, 대향된 도전바(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 서로 엇갈리게 배열되도록 설치됨이 바람직하다.

이는 전착공(110)을 통해 노출된 피도금체(C)의 노출면적을 최대화하여, 도금 효율성을 높이 위함이다.

한편, 각 도전바(200)의 폭은 피도금체(C) 두께의 20배 미만임이 바람직하다.

왜냐하면, 도전바(200)의 폭이 피도금체(C) 두께의 20배 이상이 되면, 도전바(200)가 피도금체(C)의 도금면을 과도하게 가리므로, 피도금체(C)의 도금 면적이 줄기 때문에 원하는 도금 품질을 기대하기 어렵기 때문이다.

가장 바람직하게는, 도전바(200)의 폭은 피도금체(C) 두께의 10배 미만임이 더욱 바람직하다.

또한, 도전바(200)간 간격은 피도금체(C) 두께의 5배 이상 200배 이하임이 바람직하며, 도전바(200)간 간격은 피도금체(C) 두께의 5배 이상 100배 이하임이 더욱 바람직하다.

왜냐하면, 도전바(200)간 간격이 피도금체(C) 두께의 5배 미만일 경우, 도전바(200)의 개수는 늘어나는 대신 피도금체(C)의 도금 면적이 줄어들고, 도전바(200)간 간격이 피도금체(C) 두께의 200배를 초과할 경우, 도전바(200)의 개수가 줄어 피도금체(C)에 고른 전류를 공급할 수 없어 균일한 도금막을 형성할 수 없기 때문이다.

또한, 고정프레임(100) 및 도전바(200)의 두께는 0.5mm이상이거나, 피도금체(C) 두께 이상임이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 고정프레임(100) 및 도전바(200)의 두께는 1mm이상, 20mm이하이어야 한다.

왜냐하면, 고정프레임(100) 및 도전바(200)의 두께가 0.5mm미만일 경우, 피도금체(C)를 고정하는데 필요한 충분한 기계적 강도를 갖기 어려우며, 고정프레임(100) 및 도전바(200)의 두께가 20mm를 초과할 경우 지그 전체의 두께가 과도하게 두꺼워짐에 따라 도금 과정에서, 전해용액과 전기장의 원활한 공급 및 형성이 이루어지기 어렵기 때문이다.

한편, 피도금체(C)와 접촉되지 않는 구성들의 표면은 절연 코팅됨이 바람직하다.

이는 피도금체(C) 표면을 제외한 부위에 전해질 전착이 불필요하게 발생하지 않도록 하기 위함이다.

이에 따라, 고정프레임(100) 뿐만아니라, 도전바(200) 중에서도, 도 7에 도시된 바와 같이 피도금체(C)에 접촉되지 않는 면은 절연 코팅하여 도전바(200)에 도금막이 형성되는 불필요한 과정을 방지할 수 있다.

이때, 절연 코팅은 폴리머 코팅으로 제공됨이 바람직하다.

다음으로, 전기연결부(300)는 외부 전원을 고정프레임(100) 및 도전바(200)에 공급하는 역할을 하며, 각 고정프레임(100)의 일측에 설치된다.

즉, 전기연결부(300)에 전원이 공급되면, 고정프레임(100) 및 도전바(200)에 전류 공급이 이루어짐에 따라 지그 전체에 고르게 전류가 공급될 수 있는 것이다.

다음으로, 스페이서(400)는 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 고정프레임(100) 사이에 개재되어 피도금체(C) 두께로 인해 발생하는 고정프레임(100) 사이의 간격을 보상하는 역할을 한다.

이와 같이 스페이서(400)가 고정프레임(100) 사이에 개재됨에 따라, 한 쌍의 고정프레임(100)을 고정시킬 때 발생하는 압력이 피도금체(C)로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있다.

즉, 한 쌍의 고정프레임(100)은 서로 마주한 상태에서, 볼트와 너트 또는 나사못 등의 고정수단(미도시)을 통해 고정되는데, 고정프레임(100) 사이에 간격이 발생할 경우 고정수단이 고정프레임(100)을 고정시키는 과정에서 가압력이 더욱 세게 발생하여 피도금체(C)에 영향을 줄 수 있는바, 스페이서(400)로 하여금 한 쌍의 고정프레임(100) 사이 간격을 보상함으로써 고정수단의 압력을 감쇄시킬 수 있도록 한 것이다.

상기 스페이서(400)의 재질은 한정되지 않으며, 도전성이 아니어도 무방하다.

또한, 상기 스페이서(400)는 고정프레임(100)의 형태에 대응되는 링(ring)형태임이 바람직하다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 전기도금용 피도금체 지그의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.

한 쌍의 고정프레임(100) 중 어느 고정프레임(100)의 도전바(200) 위에 피도금체(C)를 위치시킨다.

다음으로, 스페이서(400)를 상기 어느 고정프레임(100) 위에 안착시킨다.

이때, 스페이서(400)의 두께는 도전바 위에 위치한 피도금체의 높이에 대응된다.

다음으로, 다른 고정프레임(100)을 피도금체(C) 위에 덮어씌운다.

이때, 다른 고정프레임(100)은 스페이서(400)에 밀착되고, 다른 고정프레임(100)의 도전바(200)는 피도금체(C)에 밀착된다.

이에 따라, 피도금체(C)의 양면은 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 도전바(200)가 밀착되되, 피도금체(C)를 기준으로 양측의 도전바(200)는 서로 엇갈리게 배치된 상태로 피도금체(C)의 양면에 밀착된다.

다음으로, 도시되지는 않았지만 고정수단을 이용하여 한 쌍의 고정프레임(100)을 서로 결합시킨다.

이때, 고정수단의 가압력은 스페이서(400)에 의해 과도하게 발생하지 않으므로, 피도금체(C)에 손상을 주는 일은 발생하지 않는다.

이때, 상기 고정수단 역시 폴리머 코팅하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 한 쌍의 고정프레임(100)이 서로 결합됨에 따라, 도전바(200)는 피도금체(C)의 양면에 밀착된 상태가 된다.

다음으로, 도금체에는 양극(+극)을 연결하고, 지그의 전기연결부(300)에는 음극(-극)을 연결시킨다.

다음으로, 상기와 같이 피도금체(C)가 고정된 지그와 도금체를 전해용액에 침전시킨다.

다음으로, 도금체 및 지그의 전기연결부(300)에 전원을 공급하면, 도금체의 전해질이 피도금체(C)에 석출되면서 전착이 이루어진다.

이때, 전원은 고정프레임(100) 및 도전바(200)를 통해 피도금체(C) 전반에 걸쳐 고르게 분배됨으로써 도금체의 전해질은 피도금체에 균일한 두께를 형성하면서 전착될 수 있다.

또한, 피도금체(C)의 접촉 부위를 제외한 부위에는 절연 코팅되어 있으므로, 피도금체(C)만으로의 전착 효율성을 높일 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전기도금용 피도금체 지그는 피도금체의 도금 영역 전체에 걸쳐 전원이 고르게 공급될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 피도금체의 도금막 두께가 일측에 편중없이 균일하게 형성됨으로써, 양질의 전기도금이 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 고정프레임 110 : 전착공
200 : 도전바 300 : 전기연결부
400 : 스페이서 C : 피도금체

Claims (4)

1. 피도금체에 도금체의 전해질를 전착시키기 위해 상기 피도금체를 고정시킨 상태로 전해용액에 침지(浸漬)되는 피도금체 지그에 있어서,
   피도금체의 양측에 각각 밀착되어 고정시키는 한 쌍으로 제공되되 피도금체에 전해질 전착이 이루어질 수 있도록 피도금체의 양면을 각각 노출시키는 전착공이 형성된 고정프레임;
   상기 한 쌍의 고정프레임 중 어느 하나의 전착공 또는 양 전착공 각각을 가로질러 고정프레임에 설치되며, 한 쌍의 고정프레임 사이에 개재된 피도금체의 일면 또는 양면에 밀착된 도전바;
   상기 고정프레임에 설치되며, 도전바로 전원을 공급하는 전기연결부:를 포함하는 전기도금용 피도금체 지그.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도전바는 양 전착공 각각에 형성되어, 피도금체를 사이에 두고 피도금체의 양면에 밀착되고,
   양면에 밀착된 도전바는 서로 엇갈리게 배열된 것을 특징으로 하는 전기도금용 피도금체 지그.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 피도금체에 접촉된 부위를 제외한 부위는 절연 코팅된 것을 특징으로 하는 전기도금용 피도금체 지그.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 피도금체는 전착공의 형태에 대응되며, 피도금체는 도전바의 밀착에 의해서만 고정된 것을 특징으로 하는 전기도금용 피도금체 지그.
   
   
   
   

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