KR20210053001A - 전해 동박의 전착 장치 및 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해액에 양의 전압을 인가하는 양극, 양극과 이격되게 배치되며, 전해액에 음의 전압을 인가하는 음극, 및 양극과 음극의 사이에 배치되며, 양극과 음극의 사이를 적어도 일부 차폐시키는 절연부를 포함하여, 음극의 중심축 방향으로 일정한 두께의 동박을 전착시킬 수 있다.

Description

전해 동박의 전착 장치 및 제조 장치{Electrodepositioning and Manufacturing Apparatus for Electrolytic Copper Foil}

본 발명은 전해 동박의 전착 장치 및 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음극의 중심축 방향으로 일정한 두께의 동박을 전착할 수 있는 전해 동박의 전착 장치 및 제조 장치에 관한 것이다.

동박(銅箔)은 이차전지용 음극, 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB) 등 다양한 제품을 제조하는데 이용되고 있다. 이러한 동박은 양극과 음극 사이에 전해액을 공급한 뒤 전류를 흐르게 하는 전기도금(電氣鍍金) 방식을 통해 제조된다. 이와 같이 전기도금 방식을 통해 동박을 제조함에 있어서, 전해동박 제조장치가 이용된다. 또한, 전해동박 제조장치는 동박 전착(電着)에 이용되는 설비로, 전해동박 전착장치를 구비할 수 있다.

전해액을 공급하는 전해액 공급부가 양극 및 음극의 사이에 전해액을 공급하고, 전원 공급부가 양극 및 음극에 각 양의 전원 및 음의 전원을 인가한다. 이때, 양극과 음극이 서로 통전되면서 전기도금 작업을 수행한다. 이 경우, 전해액에 용해된 동(銅) 이온이 음극에서 환원(還元)됨에 따라, 음극은 동박을 전착시킨다. 음극은 회전축을 중심으로 회전하면서, 동박의 전착작업 및 권출(捲出)작업을 연속적으로 수행한다.

여기서, 음극은 소정 길이의 회전축을 폭으로 가진다. 양극도 이에 대응하는 소정 길이를 가진다. 음극과 양극이 전원 공급부로부터 전원을 인가 받으나, 음극 및 양극 각각의 폭 등의 구조에 의해 음극의 회전축 방향으로 전착되는 동박의 두께가 상이한 문제가 있다.

본 발명의 일 실시 예는, 음극의 중심축 방향으로 일정한 두께의 동박을 전착할 수 있는 전해 동박의 전착 장치 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 전착 장치는, 전해액에 양의 전압을 인가하는 양극, 양극과 이격되게 배치되며, 전해액에 음의 전압을 인가하는 음극, 및 양극과 음극의 사이에 배치되며, 양극과 음극의 사이를 적어도 일부 차폐시키는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 양극은 그 내주면에 배치된 레일홈을 가지며, 절연부는 레일홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 절연부는, 양극의 내주면에 배치되며, 레일홈을 가지는 프레임판, 및 프레임판의 레일홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 절연 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 레일홈은 음극의 회전축을 기준으로 원주 방향을 따라 소정 폭으로 연장된 것을 특징으로 한다.

또한, 레일홈은 음극의 회전축을 따라 복수 개로 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 음극은 회전축을 따라 연장된 드럼 형상을 가지며, 양극은 음극의 외주면에 대응하는 내주면을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 프레임판은 절연 부재의 위치 확인용 눈금을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 절연부는 절연 부재에 연결된 위치 보정용 손잡이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 프레임판의 적어도 일부는 양극의 최상단으로부터 원주 방향을 따라 돌출된 것을 특징으로 한다.

또한, 위치 보정용 손잡이는 프레임판의 최상단과 양극의 최상단의 사이에 배치된 것을 특징으로 한다.

또한, 절연부는 Polycarbonate(PC), Polyethylene Terephthalate(PET), Polyimid(PI) 중에서 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 제조 장치는 전해 동박의 전착 장치와, 전해 동박의 전착 장치에 의해 전착된 동박을 권취하는 권취부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 음극의 중심축 방향으로 일정한 두께의 동박을 전착시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 전착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 절연부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 절연부의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 절연부의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 전착 장치에 따른 동박의 두께를 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 2에 도시된 절연부의 또 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 전해 동박의 전착 장치(10)를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 전착 장치(10)를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 절연부(300)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 절연부(300)의 평면도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 전착 장치(10)는 음극(200)의 중심축(a) 방향을 따른 소정의 폭 전체에서 균일한 동박을 전착시키기 위해 양극(100), 음극(200) 및 절연부를 포함한다.

양극(100)은 중심축(a)을 중심으로 호 형상으로 연장된다. 양극(100)은 중심축(a)을 사이에 두고 서로 마주보는 한 쌍으로 배치된다. 양극(100)은 전원공급부(미도시)에 의해 양의 전원에 연결된다. 음극(200)은 양극(100)의 상부로 이격되어 배치된다. 음극(200)은 중심축(a) 방향으로 소정의 폭과 중심축(a)에 수직한 단면 상 소정의 직경을 가진다. 즉, 음극(200)은 드럼 형상을 가질 수 있다.

전해액 공급부(500)는 양극(100)과 음극(200)의 사이로 전해액을 공급한다. 전해액은 황산구리용액을 포함한다. 양극(100)은 전해액에 양의 전압을 인가하고, 음극(200)은 전해액에 음의 전압을 인가한다. 따라서, 구리 양이온은 음극(200)의 외주면에 석출된다. 이때, 음극(200)이 중심축(a)을 기준으로 회전하므로, 음극(200)의 외주면으로부터 동박(11)이 추출될 수 있다.

절연부(300)는 양극(100)과 음극(200)의 사이에 배치되며, 양극(100)과 음극(200)의 사이를 적어도 일부 차폐시킨다. 절연부(300)는 양극(100)과 음극(200)의 마주보는 면을 적어도 일부 차폐시켜, 차폐된 구간에서 구리의 전착을 차단할 수 있다. 절연부(300)는 음극(200) 및 양극(100)의 곡률에 대응하는 곡면(내주면 및 외주면)을 가진다. 절연부(300)는 단면상 양극(100)의 최상단에서 음극(200)의 회전방향과 반대 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 절연부(300)는 원주 방향으로 연장된다. 절연부(300)의 연장 정도에 따라 음극(200)의 회전 시 구리의 전착량이 조절될 수 있다. 일 실시 예로, 절연부(300) 즉, 절연 부재(310)는 Polycarbonate(PC), Polyethylene Terephthalate(PET), Polyimid(PI) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

일 실시 예로, 절연부(300)는 절연 부재(310)를 포함한다. 또한, 절연부(300)는 프레임판(330)을 더 포함할 수 있다. 절연부(300)가 절연 부재(310)와 프레임판(330)을 모두 포함하는 실시 예는 도 1 내지 3을 참조하여 설명한다. 한편, 절연부(300)가 절연 부재(310)만 포함하는 실시 예는 도 6에서 후술한다.

도 1 내지 3을 참조하면, 절연부(300)는 절연 부재(310)를 포함한다. 또한,프레임판(330)은 레일홈(H)을 가진다. 레일홈(H)은 프레임판(330)의 내주면에 배치된다. 절연부(300), 즉 절연 부재(310)는 레일홈(H)에 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 레일홈(H)은 음극(200)의 회전축(a)을 기준으로 원주 방향을 따라 연장된다. 따라서, 절연부(300)는 소정 곡률 반경(R)을 가질 수 있다. 또한, 레일홈(H)은 음극(200)의 회전축(a) 방향으로 소정 폭을 가진다. 한편, 레일홈(H)은 음극(200)의 회전축(a)을 따라 복수 개로 배치된다. 복수의 레일홈(H)에 대응하여 복수의 절연 부재(310)가 배치된다. 구체적으로 복수의 절연 부재(310)는 복수의 레일홈(H)에서 원주방향으로 슬라이딩될 수 있다.

복수의 절연 부재(310) 중 일부는 중심축(a)을 기준으로 시계 방향으로 소정 각도 슬라이딩되어 위치할 수 있다. 또한, 복수의 절연 부재(310) 중 일부는 반시계 방향으로 소정 각도 슬라이딩 되어 위치할 수 있다. 뿐만 아니라, 복수의 절연 부재(310) 중 일부는 레일홈(H) 전체에 동일한 길이로 삽입되어 위치할 수도 있다. 또한 복수의 절연 부재(310) 중 일부는 레일홈(H)에 배치되지 않을 수 있다. 일 실시 예로, 절연 부재(310)가 시계 방향으로 회전되어 음극(200)과 양극(100)의 사이를 차폐할수록 동박의 전착량을 감소시킬 수 있다. 복수의 절연 부재(310)의 레일홈(H)내에서의 위치는 음극(200)의 외주면에 전착되는 동박량에 따라 결정된다. 이에 의해, 중심축(a)을 따라 음극(200)의 외주면에 전착된 동박량을 일정하게 조절할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시된 절연부(300)의 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 절연부(300)는 위치 보정용 손잡이(350)를 가진다. 또한, 프레임판(330)은 위치 확인용 눈금을 가질 수 있다. 위치 보정용 손잡이(350)는 절연 부재(310)의 위치를 미세 조정 및 용이 조정할 수 있게 한다. 위치 보정용 손잡이(350)는 절연 부재(310)로부터 프레임판(330)의 하면을 향하여 연장될 수 있다. 이때, 위치 보정용 손잡이(350)는 프레임판(330)을 관통할 수 있다. 이를 위해, 프레임판(330)은 원주방향으로 연장된 슬릿(미도시)을 가질 수 있다. 슬릿은 복수의 절연 부재(310)에 대응하여 복수 개로 배치될 수 있다.

한편, 프레임판(330)의 적어도 일부는 양극(100)의 최상단(T2)으로부터 원주 방향을 따라 돌출되게 배치될 수 있다. 따라서, 절연 부재(310)의 적어도 일부가 슬라이딩되어 양극(100)의 최상단(T2)으로부터 돌출되어 위치될 수 있다. 이에 의해, 음극(200)의 외주면에 전착되는 동박의 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 양극(100)의 최상단(T2)을 기준으로 절연 부재(310)의 최상단의 위치를 조정하여 동박의 두께를 조절할 수 있다. 예컨대, 절연 부재(310)의 최상단이 양극(100)의 최상단(T2)가 동일 위치일 때, 동박의 전착량이 최소로 조절될 수 있다. 또한, 절연 부재(310)의 최상단이 양극(100)의 최상단(T2)로부터 상부로 멀어질수록 동박의 전착량이 증대될 수 있다. 한편, 프레임판(330)의 적어도 일부가 양극(100)의 최상단(T2)으로부터 원주 방향을 따라 돌출되게 배치됨에 따라, 프레임(300)의 측면 등으로 노출된 눈금의 확인이 용이하다. 여기서, 위치 보정용 손잡이(350)는 관통홀(P)을 가질 수 있다. 관통홀(P)은 프레임판(330)의 눈금을 노출시킨다. 따라서, 위치 보정용 손잡이(350)로 절연 부재(310)의 위치를 조정하면서, 관통홀(P)에 의해 절연 부재(310)의 위치를 확인할 수 있다.

한편, 프레임판(330)은 양극(100)과 동일한 조성을 가진다. 즉, 프레임판(330)은 양극(100)과 동일한 재질로 제조될 수 있다. 이에 의해, 프레임판(330)이 양극(100)의 내주면에 설치되도, 음극(200)의 외주면에 동박이 전착되는데 영향을 미치지 않는다. 또한 도시되지 않았지만, 프레임판(330)은 메쉬(mesh) 또는 그릴(grill) 형상의 면을 가진다. 즉, 음극(200)을 향하는 프레임판(330)의 면은 메쉬 또는 그릴 형상을 가진다. 이에 의해, 전해액에 포함된 구리의 이온화 반응을 야기하여, 동박이 음극(200)의 외주면에 전착될 수 있다.

또한, 위치 보정용 손잡이(350)는 프레임판(330)의 최상단(T1)과 양극(100)의 최상단(T2)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 절연 부재(310)가 시계 방향으로 슬라이딩되더라도, 양극(310)의 최상단(T2)에 의해 위치가 제한될 수 있다. 이에 의해, 절연 부재(310)의 기준 위치를 확인할 수 있다. 또한, 절연 부재(310)가 과도하게 시계 방향으로 슬라이딩 되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 프레임판(330)의 눈금이 양극(310)의 최상단(T2)의 상부로 노출되므로, 절연 부재(310)의 위치 확인이 용이하다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 전착 장치(10)에 따른 동박의 두께를 나타낸 그래프이다.

도 5를 참조하면, 복수의 절연 부재(310) 각각은 시계 방향 또는 반시계 방향으로 슬라이딩되어 위치될 수 있다. 예컨대, 절연부(300) 또는 절연 부재(310)가 배치되지 않는 경우, 음극(200)의 폭방향(a)거리에 따른 동박 전착량이 도 5의 중간 그래프와 같을 수 있다. 따라서, 폭방향(a)거리 중 특정 위치에서 동박 전착량이 필요한 두께를 유지하는 경우, 그 위치에 절연 부재(310)가 배치되지 않는다. 또한, 폭방향(a)거리 중 특정 위치에서 동박 전착량이 필요한 두께를 초과하는 경우, 절연 부재(310)가 시계 방향으로 슬라이딩되어 음극(200)과 양극(100)의 사이를 차폐시킨다. 반대로, 동박 전착량이 필요한 두께 미만인 경우, 절연 부재(310)는 반시계 방향으로 슬라이딩 된다. 이에 의해, 음극(200)의 폭방향(a) 거리 전체에서 전착된 동박의 두께가 일정하게 유지될 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 절연부(300)의 또 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 양극(100)은 음극(200)을 바라보는 내주면(S)에 배치된 레일홈(H)을 가질 수 있다. 절연 부재(310)는 양극(100)에 배치된 레일홈(H)에 슬라이딩 가능하게 삽입될 수 있다. 즉, 별도의 프레임판(330)이 배치되지 않을 수 있다. 이 경우, 양극(100)과 절연 부재(310)는 중심축(a)을 기준으로 소정의 곡률 반경(R)을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 제조 장치는 지금까지 상술한 전해 동박의 전착 장치(10)를 포함한다. 또한, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 제조 장치는 전해 동박의 전착 장치(10)에 의해 전착된 동박을 권취하는 권취부(400)를 더 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전해 동박의 제조 장치는 음극(200)과 양극(100)의 사이에 전해액을 공급하는 전해액 공급부(500)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 음극(200)의 폭방향(a)거리 전체에서 일정한 두께의 동박을 제조할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10 : 전해 동박의 전착 장치
11 : 동박
100 : 양극
200 : 음극
300 : 절연부
310 : 절연 부재
330 : 프레임판
350 : 위치 보정용 손잡이
400 : 권취부
500 : 전해액 공급부
a : 회전축
T1/T2 : 프레임판의 최상단/양극의 최상단
P : 관통홀
H : 레일홈

Claims (10)

1. 전해액에 양의 전압을 인가하는 양극;
   양극과 이격되게 배치되며, 전해액에 음의 전압을 인가하는 음극; 및
   양극과 음극의 사이에 배치되며, 양극과 음극의 사이를 적어도 일부 차폐시키는 절연부를 포함하는 전해 동박의 전착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   양극은 그 내주면에 배치된 레일홈을 가지며,
   절연부는 레일홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 절연 부재를 포함하는 전해 동박의 전착 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   절연부는,
   양극의 내주면에 배치되며, 레일홈을 가지는 프레임판; 및
   프레임판의 레일홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 절연 부재를 포함하는 전해 동박의 전착 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   레일홈은 음극의 회전축을 기준으로 원주 방향을 따라 소정 폭으로 연장된 전해 동박의 전착 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   레일홈은 음극의 회전축을 따라 복수 개로 배치된 전해 동박의 전착 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   프레임판은 절연 부재의 위치 확인용 눈금을 가지는 전해 동박의 전착 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   절연부는 절연 부재에 연결된 위치 보정용 손잡이를 더 포함하는 전해 동박의 전착 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   프레임판의 적어도 일부는 양극의 최상단으로부터 원주 방향을 따라 돌출된전해 동박의 전착 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   위치 보정용 손잡이는 프레임판의 최상단과 양극의 최상단의 사이에 배치된 전해 동박의 전착 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    절연부는 Polycarbonate(PC), Polyethylene Terephthalate(PET), Polyimid(PI) 중에서 어느 하나를 포함하는 전해 동박의 전착 장치.

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