KR20220149188A - 전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법 - Google Patents

전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 도금 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 수평하게 배치한 상태에서 기판 일면에 애노드를 수평 방향으로 이동시키면서 전류를 인가하여 도금을 수행하는 수평 이동식 전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전기 도금 장치는, 도금조와; 상기 도금조 내부에 수평 배치된 기판의 양단에 접속되는 캐소드와; 상기 기판의 상측에 배치되고 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되는 애노드와; 상기 애노드의 좌우 양측에 각각 구비되어 상기 애노드와 함께 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 애노드의 수평 이동 방향에 따라 선택적으로 도금액을 분사 또는 흡입하도록 구성된 제1노즐 및 제2노즐을 포함한다.

Description

전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법{Electroplating device and electroplating method using the same}
본 발명은 전기 도금 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 수평하게 배치한 상태에서 기판 일면에 애노드를 수평 방향으로 이동시키면서 전류를 인가하여 도금을 수행하는 수평 이동식 전기 도금 장치 및 이를 이용한 전기 도금 방법에 관한 것이다.
최근 5G, AI 등 첨단기술의 구현에 대응할 수 있는 PCB 및 디스플레이 부품 제작에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 이와 더불어 OLED(유기발광다이오드) 디스플레이 시장의 급성장으로 OLED 증착용 마스크(FMM, Fine Metal Mask)에 대한 기술 경쟁이 심화되고 있다. 이와 같은 PCB 제작을 위해서는 기판 표면에 다양한 금속 회로 패턴을 형성하여야 하는바, 이러한 회로 패턴 형성시 전기 도금 방법이 활용된다. 또한, OLED 증착용 마스크(FMM)의 제작 방법은 식각(etching), 전주도금(electro forming) 및 레이저 패터닝(laser patterning)과 같이 3가지 방법으로 구분되는데, 기술구현성, 생산성, 비용 등을 감안할때 가장 합리적이고 현실적인 제작 방법으로 전주도금 방식이 선호되고 있다.
이러한 PCB 또는 FMM 제조를 위한 전기 도금 방법으로는 주로 도금조 내부에 기판을 수평으로 배치하여 도금액에 침지하고, 기판의 좌우 양측에는 캐소드를 연결하고 기판의 상측에는 애노드를 배치하되, 애노드를 수평 방향으로 이동시키면서 기판 표면에 도금을 수행하는 수평식 전기 도금 방법이 주로 사용된다. 이러한 수평식 전기 도금 방법에서는 애노드 좌우 양측에 도금조에 충진된 도금액 이외에 새로운 도금액을 추가로 분사 공급할 수 있도록 노즐이 형성되는데, 이와 같은 노즐로부터 도금액이 추가로 공급되므로 애노드 하측에 금속 이온이 증가하여 도금이 보다 원활하게 수행될 수 있다. 하지만, 애노드의 좌우 양측 노즐에서 동시에 도금액이 분사되는 경우 분사압에 의해 와류가 형성되거나 기포가 발생하여 오히려 도금 품질에 악영향을 미치는 문제가 빈번하게 발생하였다.
대한민국 등록특허 10-1880599 대한민국 공개특허 10-2020-0082718
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 수평식 전기 도금 장치 및 방법의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 노즐로부터 도금액의 분사 공급으로 인한 와류 형성 및 기포 발생을 방지함으로써 원활한 도금 공정의 수행이 가능하고 도금 품질을 향상시킬 수 있는 전기 도금 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전기 도금 장치는, 도금조와; 상기 도금조 내부에 수평 배치된 기판의 양단에 접속되는 캐소드와; 상기 기판의 상측에 배치되고 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되는 애노드와; 상기 애노드의 좌우 양측에 각각 구비되어 상기 애노드와 함께 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 애노드의 수평 이동 방향에 따라 선택적으로 도금액을 분사 또는 흡입하도록 구성된 제1노즐 및 제2노즐을 포함한다.
여기서, 상기 제1노즐과 제2노즐의 분사 또는 흡입은 서로 교호적으로 작용하되, 상기 제1노즐과 제2노즐 중 상기 애노드의 수평 이동 방향측에 위치된 노즐은 도금액을 분사 공급하고, 그 반대편에 위치된 노즐은 도금액을 흡입 배출하도록 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1노즐 및 제2노즐은 상기 애노드의 하측 좌우측면을 차폐하도록 상하 방향으로 승강 가능하게 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 바람직한 실시예에 따른 도금 장치는, 도금조와; 상기 도금조 내부에 수평 배치된 기판의 양단에 접속되는 캐소드와; 상기 기판의 상측에 배치되고 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되는 애노드와; 상기 애노드의 좌우 양측에 각각 구비되어 상기 애노드와 함께 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 애노드의 하측 좌우측면을 차폐하도록 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되는 제1노즐 및 제2노즐을 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 전기 도금 장치를 이용한 도금 방법은, 기판이 도금조 내부에 수평으로 배치되는 단계와; 상기 기판 양측에 캐소드가 접속되는 단계와; 애노드와, 상기 애노드의 좌우 양측에 배치되는 제1노즐 및 제2노즐이 기판 상측에 배치되는 단계와; 상기 캐소드 및 애노드에 전류가 인가되는 단계와; 상기 애노드와 제1노즐 및 제2노즐이 수평 방향으로 이동되는 단계와; 상기 제1노즐 및 제2노즐이 상기 애노드의 수평 이동 방향에 따라 교호적으로 분사 또는 흡입 작동되는 단계와; 상기 제1노즐 및 제2노즐이 하강되는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1노즐 및 제2노즐의 교호적인 분사 또는 흡입 작동 단계에서는 상기 제1노즐과 제2노즐 중 상기 애노드의 수평 이동 방향측에 위치된 노즐은 도금액을 분사 공급하고, 그 반대편에 위치된 노즐은 도금액을 흡입 배출하도록 구성된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 애노드의 좌우 양측에 배치되는 노즐 중 애노드의 이동 방향에 배치된 노즐에서는 도금액의 분사 공급이 수행되고, 그 반대측에 배치된 노즐에서는 도금에 활용된 도금액을 흡입 배출됨과 아울러 좌우 양측 노즐이 하강하여 그 자체로서 차폐 작용을 수행함으로써 애노드 하측에 도금액을 집중시켜 금속 이온 농도를 풍부하게 유지시킴으로서 원활한 도금이 수행될 수 있을 뿐만 아니라 와류 형성 및 기포 발생을 방지함으로써 도금 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
도 1 은 본 발명에 따른 전기 도금 장치의 정단면도,
도 2 는 본 발명에 따른 수평 이동시 전기 도금 장치의 제1노즐과 제2노즐의 도금액 공급 및 흡입 작용을 위한 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 전기 도금 장치의 바람직한 제1 작동 실시예의 모식도,
도 4 는 본 발명에 따른 전기 도금 장치의 바람직한 제2 작동 실시예의 모식도,
도 5 는 본 발명에 따른 전기 도금 장치의 제어 계통도,
도 6 은 본 발명에 따른 전기 도금 장치에 의한 도금 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 전기 도금 장치와 이를 이용한 도금 방법의 구성 및 작용을 첨부된 도면과 바람직한 실시예를 참조로 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 도금 장치는, 도금조(10), 도금액공급부(20), 캐소드(30), 클램프(32), 애노드(40), 구동부(80), 제1노즐(60), 제2노즐(70), 전원공급부(90) 및 제어부(100)를 포함한다.
도금조(10)는 내부에 도금액이 충진되는 함체로서, 대체로 상부가 개구된 육면체 형상으로 구성된다.
도금액공급부(20)는 상기 도금조(10)의 내부에 도금액을 공급하는 부분으로 외부에 구비된 도금액 저장탱크(미도시)와 연결되고 상기 도금조(10)의 하부에 배치되는 파이프와 분사노들로 구성된다. 이러한 구성을 통하여, 상기 도금액공급부(20)는 기판(1)의 하부에서 도금조(10)의 내부에 도금액을 공급한다. 상기 도금액공급부(20)는 도금조(10)의 하부 뿐만 아니라 다양한 위치에서 도금조(10)의 내부에 도금액을 공급하도록 구성될 수도 있다.
캐소드(30)는 도금조(10)의 좌우 양측 가장자리에 각각 배치되며 외부에 별도 구비된 전원공급부(90)의 음극과 연결되며, 클램프(32)에 의해 기판(1)과 접속된다. 상기 클램프(32)는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 캐소드(30)의 단부에 구비되어 도금조(10) 내부에 수평 방향으로 배치되는 기판(1)의 좌우 양측 가장자리를 파지하여 기판(1)이 유동되지 않도록 고정한다. 상기 클램프(32)는 도체로 구성되어 상기 캐소드(30)와 기판(1)을 연결함에 따라 캐소드(30)로 인가된 전류가 기판(1)과 후술하는 애노드(40)로 흐를 수 있도록 매개한다.
애노드(40)는 직육면체 막대 형상으로 구성되고, 상기 기판(1)의 상부에 소정 간격으로 이격되며, 외부에 별도 구비된 전원공급부(90)의 양극과 연결된다. 상기 애노드(40)는 다양한 형상으로 형성될 수 있는데, 본 실시예에서 도시된 바와 같이 단면이 이동방향으로 배치된 폭이 상하방향으로 배치된 높이보다 작은 직사각형 형상으로 형성된다. 즉, 상기 애노드(40)는 가로방향 길이가 세로방향 길이보다 짧은 직육면체 형상으로 구성된다. 상기 애노드(40)는 불용성일수도, 가용성일수도 있으며 불용성과 가용성 재료가 혼합된 것으로 구성될 수도 있다.
상기 애노드(40)의 좌우 양측에는 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 구비된다. 상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)은 애노드(40)의 수평 이동 방향에 따라 새로운 도금액을 기판(1) 상에 분사 공급하거나 기 분사 공급되어 도금에 사용된 도금액을 흡입하여 배출하도록 구성된다. 이때, 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70)은 분사 및 흡입 작용을 선택적으로 수행하되 서로 반대, 즉, 교호(交互)적으로 작용하도록 구성된다. 예컨대, 제1노즐(60)이 도금액을 분사 공급하도록 작용하면 제2노즐(70)은 도금액을 흡입 배출하도록 작용하고, 제2노즐(70)이 도금액을 분사 공급하도록 작용하면 제1노즐(60)은 도금액을 흡입 배출하도록 작용한다. 도금조(10) 내에는 도금액공급부(20)를 통하여 도금액이 공급되어 채워져 있기는 하지만, 도금이 수행되는 기판(1)과 애노드(40) 사이에는 계속적인 산화-환원 반응에 의하여 도금액 내의 금속 이온이 점차 감소하게 되므로 원활한 도금을 위해서는 금속 이온이 비교적 풍부한 새로운 도금액을 지속적으로 공급해줄 필요가 있다. 또한, 공급된 새로운 도금액은 다시 도금에 사용되어 금속 이온이 감소하게 되므로 이와 같이 기 사용된 도금액은 외부로 배출해 주는 것이 바람직하다. 그리고, 분사되어 도금에 사용된 도금액은 기판(1)과 애노드(40) 사이에서 기포를 형성하거나 와류를 형성함에 따라 도금에 방해가 될 수 있으므로 역시 외부로 배출해 주는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 제1노즐(60)과 제2노즐(70) 중 어느 하나에서 새로운 도금액을 분사 공급하고 다른 하나에서는 기 분사되어 사용된 도금액을 흡입 배출함에 따라, 애노드(40)와 기판(1) 사이에 새로운 도금액이 집중되도록 하고 기포 또는 와류의 발생을 방지함으로써 도금이 원활하게 수행될 수 있다.
도 2 에는 이러한 제1노즐(60)과 제2노즐(70)의 도금액 분사 공급과 흡입 배출을 선택적으로 수행하기 위한 예시적인 구성도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 도금 장치는 별도의 도금액공급탱크(200)와 도금액회수탱크(300)를 구비할 수 있으며, 상기 도금액공급탱크(200)는 각각 별개의 배관으로 제1노즐(60)과 제2노즐(70)에 연결되고, 제1노즐(60)과 도금액공급탱크(200) 사이에는 제1공급펌프(62)가 구비되고, 제2노즐(70)과 도금액공급탱크(200) 사이에는 제2공급펌프(72)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 도금액회수탱크(300)는 각각 별개의 배관으로 제1노즐(60)과 제2노즐(70)에 연결되고, 제1노즐(60)과 도금액회수탱크(300) 사이에는 제1회수펌프가 구비되며, 제2노즐(70)과 도금액회수탱크(300) 사이에는 제2회수펌프가 구비될 수 있다. 상기 제1공급펌프(62)와 제1흡입펌프(64)는 제어부(100)에 의해 선택적으로 작동되고, 제2공급펌프(72)와 제2흡입펌프(74)도 상기 제어부(100)에 의해 선택적으로 작동되되, 제1노즐(60)과 제2노들에서의 작용이 서로 반대가 되도록 상기 제어부(100)는 제1노즐(60) 측의 제1공급펌프(62)를 작동하면 이와 동시에 제2노즐(70) 측의 제2흡입펌프(74)가 작동하도록 제어하고, 제2노즐(70) 측의 제2공급펌프(72)를 작동하면 이와 동시에 제1노즐(60) 측의 제1흡입펌프(64)가 작동하도록 제어한다. 본 실시예에서는 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70)에 공급펌프와 흡입펌프가 각각 구비된 것을 예로 들어 설명하였으나, 각각 1개씩의 공급펌프와 흡입펌프를 구비하고, 상기 공급펌프와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70) 사이, 그리고 상기 흡입펌프와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70) 사이를 삼방밸브 등으로 연결하여 제1노즐(60)과 제2노즐(70)에서의 도금액 분사 공급 및 흡입 배출이 선택적으로 수행될 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 애노드(40), 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)은 구동부(80)에 의해 수직 및 수평 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 상기 구동부(80)는 수평구동부(82), 수직구동부(84) 및 노즐구동부(86)를 포함한다.
수평구동부(82)는 상기 애노드(40), 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 수평방향으로 이동시키는 부분이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 수평구동부(82)는 도금조(10)의 상측에 수평 방향으로 가로질러 형성되며 하측에 결합된 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 기판(1)의 상측에 일정 간격을 유지한채 수평 방향으로 이동시킨다. 상기 수평구동부(82)는 서보모터와 볼스크류 또는 리니어 모터 등 모터의 회전력을 수평 운동으로 변환하는 모든 구동수단이 포함될 수 있다.
수직구동부(84)는 상기 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 수직 방향으로 이동시키는 것으로, 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 하단부와 기판(1)의 상부면 사이의 간극을 조절한다. 예시적으로 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 수직구동부(84)는 수평구동부(82)와 결합된 메인브라켓(50)의 하부에 결합된 제1브라켓(51) 하부에 고정 결합되는 실린더로 구성될 수도 있고, 기타 볼스크류 등 상하 직선 운동을 가능하게 하는 모든 구동수단이 포함될 수 있다. 도시된 바와 같이 수직구동부(84)의 측에는 제2브라켓(52)이 결합되고, 상기 제2브라켓(52)의 하측에 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 결합되어 수직구동부(84)의 작동에 따라 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 승강될 수 있다.
노즐구동부(86)는 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70)을 상하 수직 방향으로 이동시키는 부분이다. 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70) 사이에는 애노드(40)가 구비되는데, 제1노즐(60) 또는 또는 제2노즐(70)에서 분사 공급되는 도금액이 애노드(40)의 하측에 집중되어야만 도금이 원활하게 수행되어 도금 두께가 두꺼워지고 품질이 좋아진다. 그리고, 분사된 도금액이 외측으로 퍼지면서 와류를 일으키게 되는데, 이러한 와류로 인하여 애노드(40) 하측에 공급되는 도금액이 집중되지 못하고 퍼지게 되어 원활한 도금이 수행되지 못할 뿐만 아니라 와류로 인한 기포 발생 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 노즐 외측에 별도의 차폐판을 형성하는 기술들이 제안되었으나, 이러한 차폐판의 구성으로 인하여 장치의 구조가 복잡해지고 제작 단가가 상승하는 문제점이 존재하였다. 이에, 본 발명에서는 별도의 차폐판을 구비하지 않으면서도 도금액을 애노드(40) 하측에 집중시킴과 아울러 분사된 도금액의 와류로 인한 영향을 최소화하기 위하여 제1노즐(60) 및 제2노즐(70) 자체가 차폐판의 역할을 수행하도록 상기 제1노즐(60) 및 제2노들이 상하로 승강 이동 가능하게 구성하였다. 이를 위해, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70)의 상측에 각각 실린더 또는 볼스크류 등으로 구성되는 노즐구동부(86)를 구비하여 제1노즐(60)과 제2노즐(70)이 각각 승강 이동 가능하게 구성된다. 그리고, 상기 노즐구동부(86)는 상기한 제2브라켓(52)에 고정 결합되어 수직구동부(84)에 의해 승강 이동 가능하게 구성된다. 본 실시예에서는 제1노즐(60)과 제2노즐(70)에 각각 노즐구동부(86)가 구비되는 것을 예로들어 설명하였으나, 하나의 노즐구동부(86)로 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 동시에 승강되도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70)의 분사 및 흡입 작동 여부의 선택은 상기 애노드(40)의 수평 이동 방향에 따라 결정된다. 도 3 에는 애노드(40)의 수평 이동 방향에 따른 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 분사 및 흡입 작동 실시예가 도시된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)은 기판(1)으로부터 소정의 간극(d)을 두고 이격된 상태로 수평방향으로 이동되면서 애노드(40)와 기판(1) 사이에 흐르는 전류에 의해 기판(1) 표면에 금속이 석출되어 도금이 이루어진다. 이때, 도 3 의 (a)에 도시된 바와 같이, 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 좌측 방향으로 이동하는 경우에는 좌측에 배치된 노즐, 즉 제1노즐(60)에서 도금액이 분사 공급되고 우측에 배치된 노즐, 즉 제2노즐(70)에서는 도금액의 흡입 배출 작동이 수행된다. 이는 애노드(40)가 좌측으로 이동하므로 이동 방향에서 애노드(40)의 앞에 위치된 제1노즐(60)에서 도금액이 분사되어야 애노드(40) 하측으로 도금액이 원활하게 공급될 수 있고, 사용된 도금액은 자연스럽게 그 뒤에 위치된 제2노즐(70)에서 흡입 배출될 수 있도록 하기 위함이다. 마찬가지로, 도 3 의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 우측으로 이동하는 하는 경우에는, 애노드(40)의 우측에 배치된 제2노즐(70)에서 도금액의 분사 공급 작동이 수행되고, 애노드(40)의 좌측에 배치된 제1노즐(60)에서 도금액의 흡입 배출 작동이 수행된다.
한편, 도 4 에는 상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 차폐판으로 작용할 수 있도록 상하 방향으로 승강 작동되는 실시예가 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 애노드(40)는 기판(1)으로부터 소정의 간극(d)을 두고 이격된 상태로 수평방향으로 이동되면서 애노드(40)와 기판(1) 사이에 흐르는 전류에 의해 기판(1) 표면에 금속이 석출되어 도금이 이루어진다. 이때, 도 4 의 (a)에 도시된 바와 같이, 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 좌측 방향으로 이동하는 경우에는 좌측에 배치된 노즐, 즉 제1노즐(60)에서 도금액이 분사 공급되고 우측에 배치된 노즐, 즉 제2노즐(70)에서는 도금액의 흡입 배출 작동이 수행된다. 또한, 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70)은 하측으로 더욱 하강하여 애노드(40)와 기판(1) 간의 간극(d) 보다 더 작은 간극(d')을 갖도록 위치된다. 이에 따라, 애노드(40)의 하측 좌우측면을 제1노즐(60)과 제2노즐(70)이 차폐하게 된다. 이러한 차폐로 인하여 애노드(40)의 하측에는 제1노즐(60)로부터 분사된 도금액이 집중될 뿐만 아니라 제1노즐(60)의 외측에서 형성되는 와류가 제1노즐(60)에 의해 차폐되어 애노드(40)의 하측에 영향을 주지 못하게되므로 도금이 원활하게 수행될 수 있다. 한편, 제2노즐(70)은 애노드(40)의 하측에서 도그에 사용된 도금액이 외부로 흘러나가는 것을 막고 바로 흡입하여 배출함으로써 도금조(10) 내 전체 도금액이 희석되는 것을 방지할 수 있다. 도 4 의 (b)에는 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 우측으로 수평 이동하는 경우를 나타낸 것으로, 이 경우 우측의 제2노즐(70)에서는 도금액이 분사되고 좌측의 제1노즐(60)에서는 도금액이 흡입되며, 마찬가지로 제1노즐(60)과 제2노즐(70)이 하강하여 애노드(40) 하측 좌우측면을 차폐한다. 한편, 이러한 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 승하강 높이는 후술하는 바와 같이 제어부(100)에 의해 조절되는바. 이러한 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 높이는 도금층의 두께와 도금 효율에 영향을 미치므로, 요구되는 도금층의 두께 등 미리 입력된 조건에 따라 제어부(100)에 의해 미리 설정된 높이로 자동 조절된다. 으로 이동하므로 이동 방향에서 애노드(40)의 앞에 위치된 제1노즐(60)에서 도금액이 분사되어야 애노드(40) 하측으로 도금액이 원활하게 공급될 수 있고, 사용된 도금액은 자연스럽게 그 뒤에 위치된 제2노즐(70)에서 흡입 배출될 수 있도록 하기 위함이다. 마찬가지로, 도 3 의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 우측으로 이동하는 하는 경우에는, 애노드(40)의 우측에 배치된 제2노즐(70)에서 도금액의 분사 공급 작동이 수행되고, 애노드(40)의 좌측에 배치된 제1노즐(60)에서 도금액의 흡입 배출 작동이 수행된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기 도금 장치의 전체 작동은 제어부(100)에 의해 제어된다. 도 5 에는 본 발명에 따른 전기 도금 장치의 제어 계통도가 블럭도로 도시된다. 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 전원제어모듈(110), 구동제어모듈(120) 및 저장모듈(140)을 포함한다.
전원제어모듈(110)은 전원공급부(90)로부터 캐소드(30) 및 애노드(40)로 전원의 공급 및 차단을 스위칭하는 모듈이다. 위에서 설명한 바와 같이, 캐소드(30)는 전원공급부(90)의 음극과 연결되고, 애노드(40)는 전원공급부(90)의 양극과 연결되며, 전원제어모듈(110)은 전원공급부(90)의 음극과 양극 사이의 스위치 온오프를 통하여 캐소드(30) 및 애노드(40)로의 전원 공급 및 차단을 제어한다.
구동제어모듈(120)은 상기한 수평구동부(82), 수직구동부(84) 및 노즐구동부(86)를 제어하는 부분이다. 먼저, 상기 구동제어모듈(120)은 미리 저장된 도금 패턴을 기초로 수직구동부(84)를 제어하여 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 수평 방향으로 이동시킨다. 이동 속도 및 방향은 미리 저장된 도금 패턴에 따라 적절히 결정되며, 수직구동부(84)를 구성하는 서보모터 등 구동모터의 회전수 및 회전 방향의 제어에 따라 결정된다. 또한, 상기 구동제어모듈(120)은 수직구동부(84)를 제어하여 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 수직 방향으로 이동시켜 기판(1)과 애노드(40) 사이의 간극을 조절한다. 이러한 간극은 미리 저장된 도금 두께, 도금 패턴 등 도금 조건에 따라 적절히 조절될 수 있다. 그리고, 상기 구동제어모듈(120)은 노즐구동부(86)를 제어하여 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 수직 방향으로 승강 이동시킨다. 도금 작업이 시작되면 상기 구동제어모듈(120)은 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 하측으로 이동시켜 애노드(40) 하측 좌우측면을 차폐하고, 도금 작업이 완료되면 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 상측으로 이동시켜 본래 위치로 복귀시킨다. 상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)과 기판(1) 사이의 간극 또한 미리 저장된 도금 조건에 따라 적절히 조절될 수 있다.
노즐제어모듈(130)은 상술한 바와 같은 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 선택적 작동을 제어한다. 구체적으로, 상기 노즐제어모듈(130)은 수평구동부(82)에 의해 이동되는 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 이동 방향을 감지하고, 제1노즐(60) 및 제2노즐(70) 중 감지된 이동 방향측에 위치된 노즐이 도금액을 분사 공급하도록 제어하며, 그 반대편에 위치된 노즐이 도금액을 흡입 배출하도록 제어한다. 이에 따라, 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 이동 방향이 변경됨에 따라 제1노즐(60)과 제2노즐(70)의 작동 또한 변경된다. 여기서, 이동 방향은 수평구동부(82)를 구성하는 구동모터의 회전 방향 신호 또는 제어부(100)의 수평구동부(82) 제어 신호 등에 의해 감지될 수 있다.
저장모듈(140)은 위에서 설명한 도금 패턴, 도금 두께, 기판(1)과 애노드(40) 사이의 간극, 기판(1)과 노즐 사이의 간격 등 다양한 도금 조건이 미리 저장되는 부분이다.
도 6 에는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전기 도금 장치를 이용한 전기 도금 방법의 순서도가 도시된다. 도시된 바와 같이, 도금을 위해 기판(1)이 도금조(10) 내부에 수평으로 배치(S1)되고, 기판(1) 양측에 캐소드(30)가 접속(S2)된다. 위에서 설명한 바와 같이, 상기 기판(1)은 좌우 양측에서 클램프(32)에 의해 파지되어 수평 배치되며, 필요에 따라 기판(1)을 하부에서 지지하거나 수평 이동시키기 위한 스테이션 또는 다수의 롤러를 구비할 수도 있다. 그리고, 상기 클램프(32)는 캐소드(30)와 연결되어 기판(1) 양측이 클램프(32)에 의해 캐소드(30)와 접속된다. 상기 캐소드(30)는 위에서 설명한 바와 같이 전원공급부(90)의 음극과 연결되어 있다.
그 다음, 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 기판(1) 상측에 배치(S3)된다. 위에서 언급한 바와 같이, 상기 애노드(40)는 기판(1)과 미리 정해진 일정 간극을 두고 이격 배치된다. 그리고, 제1노즐(60) 및 제2노즐(70) 또한 애노드(40)와 같은 높이로 배치된다. 여기서, 상기 애노드(40)는 전원공급부(90)의 양극과 연결되어 있다.
그 다음, 상기 캐소드(30) 및 애노드(40)에 전류가 인가(S4)된다. 이와 같이 전류를 인가하면 기판(1)과 애노드(40) 사이에서 산화환원 반응이 일어나 기판(1) 상에 금속이 석출되어 도금이 수행된다.
도금이 시작되면, 미리 저장된 도금 조건에 따라 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 수평으로 이동(S5)된다. 그리고, 상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 하강(S6)되어 애노드(40)의 좌우측면이 차폐된다. 상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 하강 높이, 즉 기판(1)과 노즐 사이의 간극은 미리 정해진 도금 조건에 따라 결정될 수 있다. 그리고, 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)은 상기 애노드(40)의 수평 이동 방향에 따라 교호적으로 분사 또는 흡입 작동이 수행된다.
상기한 바와 같은 순서로 기판(1) 전체에 미리 정해진 패턴 형태로 도금이 수행되고, 도금이 완료되면 전체 작동이 정지되고 기판(1)이 도금조(10)로부터 인출되어 외부로 반출된다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
1: 기판 10 : 도금조
20 : 도금액공급부 30 : 캐소드
32 : 클램프 40 : 애노드
50 : 메인브라켓 51 : 제1브라켓
52 : 제2브라켓 60 : 제1노즐
62 : 제1공급펌프 64 : 제1흡입펌프
70 : 제2노즐 72 : 제2공급펌프
74 : 제2흡입펌프 80 : 구동부
82 : 수평구동부 84 : 수직구동부
86 : 노즐구동부 90 : 전원공급부
100 : 제어부 110 : 전원제어모듈
120 : 구동제어모듈 130 : 노즐제어모듈
140 : 저장모듈 200 : 도금액공급탱크
300 : 도금액회수탱크

Claims (7)

  1. 도금조(10)와;
    상기 도금조(10) 내부에 수평 배치된 기판(1)의 양단에 접속되는 캐소드(30)와;
    상기 기판(1)의 상측에 배치되고 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되는 애노드(40)와;
    상기 애노드(40)의 좌우 양측에 각각 구비되어 상기 애노드(40)와 함께 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 애노드(40)의 수평 이동 방향에 따라 선택적으로 도금액을 분사 또는 흡입하도록 구성된 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 포함하는 전기 도금 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70)의 분사 또는 흡입은 서로 교호적으로 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70) 중 상기 애노드(40)의 수평 이동 방향측에 위치된 노즐은 도금액을 분사 공급하고, 그 반대편에 위치된 노즐은 도금액을 흡입 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)은 상기 애노드(40)의 하측 좌우측면을 차폐하도록 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
  5. 도금조(10)와;
    상기 도금조(10) 내부에 수평 배치된 기판(1)의 양단에 접속되는 캐소드(30)와;
    상기 기판(1)의 상측에 배치되고 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되는 애노드(40)와;
    상기 애노드(40)의 좌우 양측에 각각 구비되어 상기 애노드(40)와 함께 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되며, 상기 애노드(40)의 하측 좌우측면을 차폐하도록 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되는 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)을 포함하는 전기 도금 장치.
  6. 기판(1)이 도금조(10) 내부에 수평으로 배치되는 단계와;
    상기 기판(1) 양측에 캐소드(30)가 접속되는 단계와;
    애노드(40)와, 상기 애노드(40)의 좌우 양측에 배치되는 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 기판(1) 상측에 배치되는 단계와;
    상기 캐소드(30) 및 애노드(40)에 전류가 인가되는 단계와;
    상기 애노드(40)와 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 수평 방향으로 이동되는 단계와;
    상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 상기 애노드(40)의 수평 이동 방향에 따라 교호적으로 분사 또는 흡입 작동되는 단계와;
    상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)이 하강되는 단계를 포함하는 전기 도금 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1노즐(60) 및 제2노즐(70)의 교호적인 분사 또는 흡입 작동 단계에서는 상기 제1노즐(60)과 제2노즐(70) 중 상기 애노드(40)의 수평 이동 방향측에 위치된 노즐은 도금액을 분사 공급하고, 그 반대편에 위치된 노즐은 도금액을 흡입 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
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