WO2013073872A1 - 고속 금속박 제조용 수평 전주 장치 및 제조방법 - Google Patents

고속 금속박 제조용 수평 전주 장치 및 제조방법 Download PDF

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WO2013073872A1
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electrolyte
mother plate
metal foil
base plate
electrode
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김홍준
김진유
이재곤
최재훈
김성줄
최석환
조운관
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/04—Wires; Strips; Foils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00—Electroforming
    • C25D1/20—Separation of the formed objects from the electrodes with no destruction of said electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing method and apparatus for producing a metal foil at high speed, and more particularly, to a manufacturing method capable of continuously manufacturing a metal foil by using electorforming and a manufacturing apparatus used for producing the metal foil.
  • copper foil is manufactured by a rolling method for producing a thin film by rolling using a slab manufactured through steelmaking, steelmaking, and continuous casting, or a rolling method using a drum cell. This method is mainly used.
  • a metal foil having a thickness of several mm is produced by reheating a slab and performing a hot rolling, and a thin sheet produced by such hot rolling is formed by additional cold rolling.
  • Ultra-thin thickness of 100 micrometers or less can be manufactured.
  • a method of manufacturing a metal thin plate by such a method is disclosed in US Pat. No. 4,948,434.
  • the manufacturing process is complicated, which causes a lot of energy and time in the process. Difficult to maintain, thickness variation occurs, surface roughness is not constant, and problems such as edge cracks are generated, resulting in high production cost and difficulty in producing a wide metal foil. There was this.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-0064747 and Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0099972 propose a method for manufacturing a metal sheet using the electroforming method and an apparatus for manufacturing a metal sheet using the electroforming method.
  • the method of manufacturing the metal foil by the electroforming method has an advantage of simplifying the process since the metal foil can be produced through a simple process.
  • the patent documents propose a metal foil production method using a drum cell.
  • the metal foil is manufactured by the electroforming method using such a drum cell, it is important to manage the surface of the drum in order to produce a thin film having a uniform thickness and a constant surface roughness. There is a problem and it is difficult to continuously manage the drum surface.
  • the area of the drum surface immersed in the electrolyte determines the electrodeposition rate, so the production speed is limited according to the size of the drum used in the pole, and the cost of providing a huge drum is expensive. Has the disadvantage of following the limitation of replacement.
  • the electrolyte flow rate in order to increase the production rate, the electrolyte flow rate must be increased between the positive electrode and the negative electrode, but since the shape between the positive electrode and the negative electrode has a curvature, the electrolyte flow rate gradually decreases.
  • the present invention is to provide a method and apparatus that can improve the productivity of the metal foil by applying a horizontal cell to produce the metal foil by the electroforming method.
  • a metal foil manufacturing method and apparatus using an electroforming method which can improve the productivity and reduce the manufacturing cost by forming an electrodeposition layer on the upper and lower surfaces of the mother plate at the same time supplying the electrolyte solution at high speed To provide.
  • the present invention relates to a horizontal pole apparatus, wherein the horizontal pole apparatus includes: a mother plate feeding means for continuously horizontally feeding a flexible and conductive mother plate provided as a cathode electrode in one direction; Conductor for supplying current to the mother plate while transferring the mother plate in contact with the widthwise edge portion of the mother plate, an anode electrode spaced apart from one side or both sides of the mother plate, a horizontal passage formed by the mother plate and the anode electrode A horizontal cell including an electrolyte supply device supplying an electrolyte solution containing ions, and a current supply device supplying current to the conductor roll and the anode electrode for electrolytic deposition of metal ions on one or both surfaces of the mother plate; And peeling means for separating the metal foil electrodeposited on one or both surfaces of the mother plate from the conductive mother plate.
  • a mother plate feeding means for continuously horizontally feeding a flexible and conductive mother plate provided as a cathode electrode in one direction
  • Conductor for supplying current to the mother plate while transferring
  • the electrolyte supply apparatus may include an electrolyte supply nozzle supplying an electrolyte solution to one or both surfaces of the mother plate, and the electrolyte supply nozzle may supply the electrolyte solution in the same direction, opposite directions, or both directions of the traveling direction of the mother plate.
  • a plurality of horizontal cells may be installed in series along the mother plate traveling direction.
  • the apparatus may further include heat treatment means for heat-treating the metal foil electrodeposited on the mother plate by induction heating, atmosphere heating, or direct heating.
  • the peeling means may be a plurality of rollers to impart a shear stress difference between the conductive mother plate and the metal foil.
  • the horizontal cell may be provided with an edge mask to prevent electrolytic precipitation of metal ions at the edge of the width direction of the mother plate.
  • the anode electrode may have a structure in which the thickness decreases from the center portion to the edge with respect to the width direction of the mother plate.
  • the anode electrode may use a divided electrode divided into a plurality of in the width direction of the mother plate, the split electrode may have a different electrode size for each electrode.
  • the split electrodes are preferably supplied with a different size of current for each electrode.
  • the anode electrode may use a split electrode divided into a plurality of directions in the advancing direction of the mother plate, and the split electrode may have a different electrode size for each electrode.
  • the split electrodes may be supplied with a current having a different magnitude for each electrode.
  • the electrolyte supply nozzle may be inclined or curved to supply the electrolyte in the direction in which the electrolyte flows.
  • the electrolyte supply pipe may be separated at least the end portion to supply the electrolyte solution in the forward and reverse directions with respect to the moving direction of the conductive mother plate, the end portion preferably has a De Laval nozzle cross section.
  • the present invention relates to a metal foil manufacturing method, provided with a cathode electrode, the electrolyte supply step of supplying an electrolyte solution containing a metal ion on the surface of the flexible and conductive mother plate horizontally supplied in one direction; An electrodeposition step in which metal ions of the electrolyte are electrolytically deposited on one or both surfaces of the mother plate by the action of an anode electrode and the mother plate spaced apart from one or both sides of the mother plate to form an electrodeposition layer on the mother plate; And a peeling step of peeling the electrodeposited layer from the mother plate.
  • the said mother board is formed with the oxide film in one surface or both surfaces.
  • the method of the present invention may further comprise the step of heat-treating the peeled metal foil at 300 ⁇ 600 °C.
  • the electrolyte may be supplied in the same direction and in the opposite direction to the moving direction of the mother plate through a horizontal passage formed by the mother plate and the anode electrode.
  • the electrolytes supplied to both sides of the mother plate may be different from each other.
  • the method of the present invention may further include a second electrolyte supply step and a second electrodeposition step before the peeling step, the electrolyte solution supplied in the second electrolyte solution supply step may be different from the electrolyte solution of the electrolyte supply step.
  • the metal foil of a multilayered structure can be obtained.
  • a metal foil can be manufactured at high speed.
  • the present invention it is possible to control the thickness of the metal foil through a continuous process, or to produce a metal foil of a multi-layer structure.
  • the present invention while supplying the electrolyte at high speed structurally prevents the vibration of the mother plate to uniformize the flow field of the electrolyte can lead to stable electrolytic precipitation, and even composition, uniform surface And it is possible to produce a metal foil of excellent quality having a uniform thickness.
  • the horizontal pole apparatus By the horizontal pole apparatus according to the embodiment of the present invention, it is possible to produce a metal foil having a uniform composition, a uniform surface and a uniform thickness in the width direction at high speed.
  • the horizontal pole device according to an embodiment of the present invention, it is possible to structurally prevent the non-uniform current density formed in the width direction to obtain a metal foil of excellent quality, and at the same time improve the productivity.
  • the current density can also be controlled in the advancing direction of the mother plate, so that an overall electrodeposition layer can be formed.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of a metal foil manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the configuration of a metal foil manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view illustrating an anode electrode according to an embodiment of the present invention, which is divided into the width of the mother plate and schematically illustrates an example of a split electrode having a reduced thickness in the edge direction at the center.
  • FIG. 4 is a view schematically showing an anode electrode divided in the advancing direction of the mother plate according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a horizontal cell having an inclined electrolyte supply nozzle in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view of a horizontal cell having a curved electrolyte supply nozzle in accordance with another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a cross-sectional shape of the DeLaval nozzle formed at the end of the electrolyte supply pipe according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a horizontal pole apparatus in which a plurality of horizontal cells are arranged in series according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a horizontal pole device including a horizontal cell having an anode electrode provided with an electrode having a reduced electrode thickness from the center to the edge in the width direction of the base plate of FIG. 3, and a drum type pole device including a conventional drum cell.
  • Example 10 is a view schematically showing the electrolyte supply nozzle end structure used in Example 2, (a) shows a vertical nozzle, (b) and (c) is a curved nozzle according to a more preferred embodiment of the present invention Indicates.
  • FIG. 11 is a view showing a streamline of an electrolyte flow field when an electrolyte is supplied in a laminar flow through each electrolyte supply nozzle of FIG. 10 according to Example 2.
  • FIG. 11 is a view showing a streamline of an electrolyte flow field when an electrolyte is supplied in a laminar flow through each electrolyte supply nozzle of FIG. 10 according to Example 2.
  • FIG. 12 is a view showing a streamline of an electrolyte flow field when the electrolyte is supplied in turbulent flow through each electrolyte supply pipe of FIG. 10 according to Example 2.
  • FIG. 12 is a view showing a streamline of an electrolyte flow field when the electrolyte is supplied in turbulent flow through each electrolyte supply pipe of FIG. 10 according to Example 2.
  • the present invention provides a horizontal cell pole apparatus and a method of obtaining a metal foil by electrodepositing a metal on a base plate supplied horizontally to the pole apparatus.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic device diagrams each showing an example of a horizontal pole apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the horizontal pole apparatus 100 of the present invention includes a mother plate feeding device 10, a horizontal cell 30, an electrolyte supply device and a metal foil separator.
  • the mother plate 11 is supplied into the pole cell 30 by the mother plate supply device 10.
  • the base plate 11 may be supplied intermittently, as well as the base plate 11 of a constant size may be supplied continuously.
  • the base plate 11 is not necessarily limited to this, it is possible to supply the base plate 11 wound in the coil form into the horizontal cell 30, furthermore, such a base plate When all 11 are supplied, the other base plate 11 wound in the form of a coil can be continuously supplied after the previously supplied base plate 11.
  • each terminal joined can also be processed to a suitable shape.
  • the electrodeposition layer electrodeposited on the base plate 11 is transferred to the surface roughness of the base plate 11 as it is, the base plate 11 may have a constant surface roughness as necessary.
  • Such constant surface roughness can be provided by polishing the surface of the base plate 11. Therefore, it is possible to include polishing means for imparting appropriate surface roughness to the base plate 11. In this way, when the roughness is applied to the surface of the base plate 11, the metal foil 50 obtained by electrodeposition has the same surface roughness as that of the base plate even with respect to the metal foil 50 obtained by transferring the surface roughness formed on the base plate 11 as it is. It can be given.
  • any suitable mechanical, chemical or mechanical chemical polishing means known in the art can be applied.
  • mechanical polishing such as polishing, chemical polishing, such as etching, mechanical chemical polishing, such as the CMP method mainly used in a semiconductor process, etc. are mentioned.
  • the quality of the metal foil 50 tends to be largely influenced by the surface roughness.
  • the electrodeposition layer electrodeposited on the base plate 11 transfers the surface roughness of the base plate 11, but at the site where the surface roughness of the obtained metal foil 50 is poor, an electrical short occurs, causing the surface roughness of the base plate 11 to be removed. It may damage, and may cause the unevenness and surface defect of an electrodeposition layer.
  • the surface roughness with respect to the base plate 11 can be appropriately adjusted depending on the use of the metal foil 50 obtained, and is not particularly limited, but, for example, when used as a substrate material of the display device
  • the surface of the base plate 11 can be polished so that the surface roughness of 40 nm or less is normally used when using it for the use of the substrate material of 4 nm or less of a solar cell.
  • the horizontal pole device 100 of the present invention may include a pre-washing device.
  • the cleaning of the surface of the base plate 11 may use an acid solution such as diluted hydrochloric acid or sulfuric acid and water.
  • a drying device may be further included to dry the washed base plate 11. Drying may be performed by adding air at high pressure or by applying a hot gas, or may be performed by heating the base plate 11.
  • the base plate 11 that can be used in forming the metal foil 50 by the electroforming of the present invention can be used without particular limitation as long as it is flexible and has conductivity.
  • stainless steel, titanium, or the like can be applied.
  • the present invention is to obtain the metal foil 50, when the metal foil 50 formed by electrodeposition on the base plate 11 has a rigid bond with the base plate 11, the metal foil 50 is the base plate 11 Since it is not easy to isolate
  • the horizontal pole apparatus 100 is separated from the base plate 11 supply device 10 and includes a horizontal cell 30 for electrodepositing metal on the base plate 11.
  • the mother plate 11 is supplied into the pole cell 30 continuously and in a constant direction.
  • the 'electrode cell 30' is a unit cell in which an electrolyte is supplied onto the mother plate 11 so that metal ions are electrodeposited on the surface of the mother plate 11 by an electrolytic precipitation reaction to form an electrodeposition layer of metal.
  • Constant direction means that after the mother plate 11 is supplied into the pole cell 30, the direction of movement of the mother plate 11 does not change until it exits at least the horizontal cell 30. It means.
  • the moving direction of the base plate 11 may be referred to as 'horizontal direction' or simply 'horizontal' in some cases, and further, the base plate 11 advances the electroplating cell 30 in the horizontal direction, and thus the electrolyte solution.
  • the pole cell 30 is also referred to as a 'horizontal cell 30' in order to show that the metal ions therein are electrolytically deposited on the base plate 11.
  • the horizontal cells 30 are spaced apart from the substrate rolls 31 and 31 ′, which serve to transfer the mother plate 11 and the cathode power, and the mother plate 11 at regular intervals, A current supply for supplying a current having a (-) charge and a (+) charge to the anode electrode 32, the conductor rolls 31 and 31 ', and the anode electrode 32 disposed on one or both sides of 11), respectively.
  • Apparatus 33 and electrolyte supply device for receiving an electrolyte for the electrolytic reaction.
  • the conductor rolls 31 and 31 ' function as a conveying means for transferring the mother plate 11 into the horizontal cell 30 and discharging it from the horizontal cell 30, and at the same time, the mother plate 11 and the current supply device.
  • an electrolytic precipitation reaction is performed such that metal ions are deposited on the base plate 11 by an electrolytic reaction between the anode electrode 32 and the base plate 11.
  • the base plate 11 since the base plate 11 uses a flexible conductive base plate 11, a slump phenomenon may occur due to its own weight when passing through the horizontal cell 30, in which case the base plate 11 is used. Since the distance between the anode electrode 32 and the change may cause a current density difference, the metal foil 50 having a uniform thickness may not be obtained. Therefore, in order to prevent the base plate 11 from sagging, the rotational speeds of the inlet-side conductor roll 31 and the outlet-side conductor roll 31 'can be varied. That is, the rotational speed of the outlet conductor roll 31 'is higher than the rotational speed of the inlet conductor roll 31 to prevent sagging due to the weight of the mother plate 11.
  • the anode electrode 32 is spaced apart from the base plate 11 passing through the horizontal cell 30 at regular intervals.
  • the anode electrode 32 and the mother plate 11 is spaced apart from each other to provide a flow path through which an electrolyte is supplied and distributed therebetween.
  • the electrolyte supplied on the base plate 11 should be supplied in a uniform amount with respect to the width direction of the base plate 11 to achieve uniform current density, and furthermore, to obtain a metal foil 50 having a uniform thickness. have.
  • the electrolyte when the electrolyte is supplied from the electrolyte supply pipe 35 onto the mother plate 11, the electrolyte may be concentrated at the edge portion of the mother plate 11 in the width direction, thereby failing to form a uniform current density in the width direction. In this case, a non-uniform metal foil 50 in the width direction may be obtained, which may lead to product defects. Therefore, it is preferable to have a uniform current density in the width direction of the base plate 11. For this purpose, by forming a mask or the like in the edge region, it is possible to suppress the formation of an electrodeposition layer having a non-uniform thickness due to the overcurrent density.
  • the anode electrode 32 may use an electrode having a structure in which the thickness of the electrode decreases from the center portion to the edge direction with respect to the width direction of the base plate 11.
  • the thickness of the anode electrode 32 is configured to decrease toward the edge as described above, the gap with the base plate 11 functioning as the cathode increases as the edge direction increases, thereby offsetting an increase in current density due to concentration of the electrolyte. Therefore, the amount of electrodeposition electrodeposited on the base plate 11 can be controlled.
  • the thickness of the electrode continuously decreases from the center to the edge with respect to the width direction of the base plate 11, but has a curvature anode electrode 32a (curvature anode electrode 32a). May be). At this time, the curvature anode electrode 32a does not have to have a constant curvature as a whole.
  • the concentration of the electrolyte is concentrated at the edges so that the current density can be eliminated, so that the metal precipitates between the base plate 11 as the cathode electrode and the anode electrode. And the composition can be kept uniform, and therefore, surface defects of the metal foil 50 generated due to the nonuniformity of the current density in the width direction can be prevented.
  • a divided anode electrode 32a (also referred to simply as a "width direction divided anode electrode") may be used in which the anode electrode 32 is divided into a plurality of in the width direction.
  • the division electrodes may have the same division widths or may be different from each other. In this case, sizes of all divided electrodes are not to be different from each other, and only some electrodes may be differently set as necessary.
  • FIG. 2 an anode electrode divided in the width direction while having a curvature is illustrated as an example, but is not limited thereto.
  • the anode electrode may have only a curvature and may be an electrode divided in the width direction without having a curvature.
  • the current supplied to each of the divided anode electrodes 32a can be individually controlled, so that more accurate current density can be achieved. That is, by controlling the magnitude of the current supplied from the current supply device 33 to the divided anode electrode 32a individually according to the electrodeposition amount in the width direction, the electrodeposition amount of the metal electrolytically deposited on the mother plate 11 is determined. It can adjust uniformly with respect to the width direction of, and the metal foil 50 which has a uniform thickness can be obtained.
  • the anode electrode 32 of the present invention may be a divided anode electrode 32b (also referred to simply as a 'mold plate traveling direction divided anode electrode') divided in the longitudinal direction, that is, the traveling direction of the mother plate 11,
  • the anode electrode 32a whose thickness varies in the width direction may be the mother plate traveling direction split anode electrode 32b.
  • the mother plate traveling direction split anode electrode 32b may be configured to have different sizes of the divided electrodes, and may supply different amounts of current for each split electrode. have.
  • the initially electrodeposited metal component acts as an electrodeposition nucleus for subsequent electrodeposition, and can continuously and stably obtain rapid electrodeposition performance while passing through the horizontal cell 30. Further, even when the electrolyte is supplied at a high speed, the phenomenon that the electrodeposition layer is peeled off and dropped off can be suppressed.
  • the electrodeposition speed is influenced by the relative speed between the electrolyte and the moving speed of the mother plate (11). That is, in the present invention, the electrolyte may be supplied to flow in the same direction or in the opposite direction to the traveling direction of the base plate 11, or may be supplied to flow in both directions. At this time, in the region in which the electrolyte is supplied in the reverse direction to the traveling direction of the base plate 11, the contact time of the electrolyte solution with the base plate 11 is relatively short, so that electrodeposition performance may decrease, as described above. According to this, the anode electrode 32 is divided into a divided electrode, and a current amount is set differently for each of the divided electrodes and supplied.
  • the contact time between the mother plate 11 and the electrolyte is relatively long, so that a faster electrodeposition rate can be obtained, but due to the decrease in the concentration of metal ions in the electrolyte, Compared with the previous electrodeposition amount, the electrodeposition amount may be lowered. Therefore, the electrode electrode 32 is divided according to the advancing direction of the base plate 11, and the electrodeposition speed can be improved by supplying a different amount of current for each divided electrode.
  • the anode electrode 32 is configured to reduce the thickness of the electrode from the center portion to the edge direction with respect to the width direction of the base plate 11 as needed, and furthermore to implement the widthwise divided electrode and the longitudinal split electrode at the same time It may be.
  • the current density can be individually controlled in the plurality of regions of the anode electrode 32, so that the metal foil 50 having a more uniform thickness can be obtained.
  • an electrolytic reaction occurs by electrolytic precipitation of metal ions in the electrolytic solution on the base plate 11 by the action of the base plate 11 serving as the cathode electrode, and when the electrolyte solution is supplied at a high speed, the mother plate ( 11) It is possible to increase the electrodeposition rate of metal ions to the surface.
  • the shape of the mother plate provided as the cathode has a curvature in the drum shape, so that the flow path of the electrolyte also forms a curvature, which causes a decrease in the electrodeposition speed due to the gradually slowing the flow rate of the electrolyte. Moreover, there exists a problem that the thickness of the metal foil obtained becomes nonuniform.
  • the horizontal cell 30 has a flow path formed horizontally, so that the electrolyte can be supplied at high speed without a phenomenon that the flow rate of the electrolyte is reduced, thereby electrodeposition of metal ions. You can increase the speed.
  • the supply rate of the electrolyte may be supplied at a maximum of 5,000 by Reynolds number (Re), and the relative speed may be appropriately increased or decreased depending on the progress speed of the mother plate 11.
  • the electrolyte may be supplied at a flow rate of laminar flow (flow of fluid supplied in a straight line without shaking the water, having straightness), and after forming a stable electrodeposition reaction, high-speed turbulence (water stem) Can be supplied at a flow rate of the fluid).
  • the electrodeposition layer may come off and electrodeposition may fail. If the electrodeposition layer grows to several micro levels, the adhesion may be improved by the stress generated in the electrodeposition layer, thereby enabling the use of a high speed flow field. It is. On the other hand, it is preferable to set the fluid supply velocity region to be limited when using a high velocity flow field below the flow velocity beyond the surface tension between the electrodeposition layer and the base plate (11).
  • the electrolyte is supplied at a flow rate that exceeds the surface tension between the electrodeposition layer and the base plate 11
  • the shear stress between the flow field and the electrodeposition layer due to the supply of the electrolyte exceeds the surface tension between the electrodeposition layer and the base plate 11. It may cause peeling of the electrodeposition layer.
  • the current supply device 33 supplies (-) current and (+) current to the conductive rolls 31 and 31 'and the anode electrode 32, respectively. As applicable to the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
  • the electrolytic solution may be supplied to one side of the base plate 11 supplied into the horizontal cell 30 to electrolytically deposit metal only on one side of the base plate 11 to obtain the metal foil 50.
  • the production speed of the metal foil 50 can be increased by electrolytically depositing metal on both sides of the mother plate 11 by supplying the electrolyte solution to both surfaces of 11).
  • the electrolyte is supplied to one or both sides of the base plate 11 through the electrolyte supply nozzle 37, and to the base plate 11 and the anode electrode 32.
  • the metal ions are deposited on the surface of the substrate 11 by electrolytic deposition by the substrate 11 and the anode 32 serving as the cathode electrode, thereby forming an electrodeposition layer.
  • the electrolyte supply device includes an electrolyte storage tank 40 for storing and containing the electrolyte solution and an electrolyte supply nozzle 37 for supplying the electrolyte solution to the surface of the base plate 11, and the electrolyte solution stored in the electrolyte storage tank 40 It is moved to the electrolyte supply nozzle 37 through the electrolyte supply pipe 35 and is supplied on the mother plate 11 in the horizontal cell 30.
  • the electrolyte supply nozzle 37 may be installed to supply the electrolyte to only one surface of the mother plate 11, or may be installed on both sides of the electrolyte supply to both surfaces of the mother plate 11.
  • the electrolyte supply nozzle 37 supplies the electrolyte at high speed through the horizontal passage formed by the mother plate 11 and the anode electrode 32. At this time, the electrolyte may flow in the same direction or in the opposite direction to the traveling direction of the base plate 11, as well as the same direction (forward direction) as the traveling direction of the base plate 11 around the electrolyte supply nozzle 37 and The electrolyte may be supplied such that the electrolyte flows in the opposite direction (reverse direction).
  • the effect of electrodepositing substantially twice can be obtained. That is, the electrolyte supplied in the opposite direction can obtain the effect of primary electrodeposition, in which a relatively small amount of short time for the electrolyte to contact the mother plate 11 is electrodeposited due to the difference in relative speed with the mother plate 11, and the same.
  • the supply in the direction it is possible to obtain the effect of the secondary electrodeposition, in which the electrolytic solution contacts the mother plate 11 for a longer time and is electrodeposited in a relatively larger amount than the primary electrodeposition.
  • the electrolyte supply pipe 35 of the present invention may be divided so as to be supplied in the forward and reverse directions with respect to the traveling direction of the base plate 11.
  • the electrolyte supply pipe 35 of the present invention may be divided so as to be supplied in the forward and reverse directions with respect to the traveling direction of the base plate 11.
  • the electrolyte supply pipe 35 is preferably an inclined electrolyte supply nozzle 37a having a distal end inclined in the forward and reverse directions with respect to the traveling direction of the base plate 11. More preferably, as shown in FIG. 6, the electrolyte supply pipe 35 is bent in the forward and reverse directions with respect to the advancing direction of the base plate 11 so as to supply the electrolyte solution between the base plate 11 and the anode electrode 32.
  • a curved electrolyte supply nozzle 37b can be formed.
  • the metal foil 50 which has a uniform composition, a uniform surface, and a uniform thickness can be obtained by this.
  • the vibration of the base plate 11 may be generated due to the pressure difference supplied from the upper and lower portions of the base plate 11, causing uneven electrodeposition.
  • Such a problem can be further suppressed by forming the electrolyte supply nozzle 37b and supplying the electrolyte in the horizontal direction.
  • the electrolyte supply pipe 35 may be provided with a dispenser 38 at the end thereof.
  • the dispenser 38 may uniformly distribute the electrolyte solution supplied to the surface of the base plate 11 through the electrolyte supply pipe 35 in the width direction of the base plate 11. Even if the electrolyte is supplied to the flow path of the electrolyte formed by the anode electrode 32 and the mother plate 11 through the electrolyte supply pipe 35, the flow rates of the electrolyte supplied in the width direction of the mother plate 11 and the electrolyte supplied to the center part are different. And the flow rate difference. In this case, it may be difficult to ensure uniformity of the electrodeposition layer due to the difference in current density at the edge and the center of the base plate 11, and thus the electrolyte may be uniformly supplied to the entire base plate 11 through the dispenser 38. .
  • the dispenser 38 preferably has a cross-sectional shape, such as a DeLaval nozzle, as shown in FIG. Since the dispenser 38 has the shape of a DeLaval nozzle, the electrolyte supplied through the electrolyte supply pipe 35 can be uniformly supplied in the width direction of the mother plate 11 and without decreasing the flow length of the electrolyte.
  • the dispenser 38 may be provided at the end of the bent electrolyte supply nozzle 37b formed at the end of the electrolyte supply pipe 35 in the embodiment.
  • the electrolyte supply nozzle 37a, the curved electrolyte supply nozzle 37b, the dispenser 38, or a combination thereof inclined at the end of the electrolyte supply pipe 35 All or part of the effect can be achieved. Furthermore, when the electrolyte is supplied vertically, uneven electrodeposition that may occur up to the point where the unstable flow field of the electrolyte is stabilized can be further suppressed, and the thickness of the finally obtained metal foil 50 can be made more uniform.
  • the electrolyte supply pipe 35 of the present invention may include a honeycomb 36 therein.
  • a honeycomb 36 By including such a honeycomb 36, the electrolyte supplied to the surface of the mother plate 11 through the electrolyte supply pipe 35 can be induced to form a laminar flow.
  • vortices of the electrolyte may be formed on the surface of the base plate 11, thereby minimizing the phenomenon of unstable flow field.
  • vibration of the mother plate 11 generated when the electrolyte collides with the surface of the mother plate 11 can be suppressed, so that an effect of suppressing uneven electrodeposition can also be obtained.
  • the electrodeposition process through the horizontal cell 30 may be continuously performed a plurality of times by installing a plurality of horizontal cells 30 and 130 in series as shown in FIG. 8.
  • the electrodeposition process through the horizontal cells 30 and 130 is performed a plurality of times, the electrodeposition is performed in each of the horizontal cells 30 and 130, thereby increasing the thickness of the metal foil 50. Therefore, the thickness of the metal foil 50 can be controlled as needed, and even if the mother plate 11 is supplied at a higher speed, the metal foil 50 having a desired thickness can be obtained, thereby improving productivity.
  • the first horizontal cell 30 and the second horizontal cell 130 are installed, the metal is electrodeposited on the base plate 11 in the first horizontal cell 30, and in the second horizontal cell 130.
  • the metal foil 50 is formed by supplying the same electrolyte solution as the first horizontal cell 30 and further electrodepositing the electrodeposition layer on the electrodeposition layer 15 on which the electrodeposition layer is formed to form the mother plate 15 'having the desired electrodeposition layer. Can be obtained.
  • different electrolyte solutions may be supplied and electrodeposited for each of the horizontal cells 30 and 130, thereby obtaining a metal foil 50 having a plurality of layers, thereby providing various functions to the metal foil 50.
  • the first electrode cell 15 is disposed on the base plate 11 by installing the first horizontal cell 30 and the second horizontal cell 130, and supplying the first electrolyte solution from the first horizontal cell 30.
  • the second electrodeposition layer 15 ′ may be electrodeposited on the first electrodeposition layer by supplying a second electrolyte solution different from the first horizontal cell 30 to the second horizontal cell 30.
  • the metal ion contained in the electrolyte is not particularly limited as long as it can be poled, and examples thereof include Cu, Fe, Ni, Zn, Cr, Co, Ag, Pd, Al, Sn, or an alloy thereof.
  • the electrolyte storage tank 40 includes an electrolyte heater 41 for heating the electrolyte, an electrolyte filter 42 for removing impurities such as sludge contained in the electrolyte, and an electrolyte pump for supplying the electrolyte to the horizontal cell 30. (43) and the like can be further included.
  • the electrolyte used for electrodeposition can be recovered to the electrolyte storage tank 40 as needed.
  • the electrolyte collection pipe 45 may be provided.
  • the recovered electrolyte solution will be lowered to the concentration required for electrodeposition of the metal ion concentration in the electrolyte storage tank 40 because the metal ions are consumed in electrodeposition, it can be adjusted to a predetermined concentration by replenishing the metal ions as appropriate.
  • the base plate 11 in which the electrodeposition layer is formed as described above is discharged from the horizontal cell 30 through the outlet-side conductor roll 31 '.
  • emitted from the horizontal cell 30 can obtain the metal foil 50 by isolate
  • the metal foil 50 electrodeposited on one side or both sides of the base plate 11 can be separated at the same time or given a time difference.
  • the metal foil 50 and the mother foil winding device 55 and the mother plate winding device 72 may be included.
  • it can be wound up to a cylindrical winder.
  • the winding amount of each of the winding device (55, 72) it can be wound in an appropriate amount, cut and wound to another winding machine.
  • the cutting may include a metal foil cutting device 54 and the mother plate cutting device 71 as needed, in the case of the base plate 11 is more preferably cut at the adhesive site.
  • the horizontal pole device 100 is discharged from the horizontal cell 30 as needed before or after separating the metal foil 50 or after the metal foil 50 as necessary after separation
  • a processing device can be installed.
  • Examples of such a post-treatment apparatus include a post-cleaning apparatus 52, a drying apparatus (not shown), a heat treatment apparatus 53, and the like.
  • the electrolytic solution may remain on the surface of the metal foil 50 electrodeposited on the mother plate 11, it is preferable to wash the surface of the metal foil 50.
  • it may be provided with a post-cleaning device 52 for removing the electrolyte and foreign matter that may be present on the surface of the metal foil 50 using an acidic solution and water.
  • a flexible brush or the like may be used to effectively remove the residual electrolyte. Such washing may be performed in a state in which an electrodeposition layer is formed by electrodeposition of metal on the base plate 11, but may be washed after separating the metal foil 50 from the base plate 11.
  • the metal foil 50 may be dried.
  • the metal foil 50 formed by the electric pole has a nanostructure, and may be appropriately heat-treated to secure a target microstructure with respect to the obtained metal foil 50.
  • the metal foil 50 formed by the electric pole has a variety of work process temperatures depending on the intended use. For example, in the case of the metal foil 50 such as Fe, abnormal grain growth occurs at 300 to 600 ° C., so that the nanoparticles of the metal foil 50 are formed. Structural microstructures can lead to changes in microstructured tissue. The change in the microstructure due to the growth of the abnormal crystal grains may cause a defect in the product during the process of manufacturing the target product by applying the metal foil 50. For example, when an electronic circuit or the like is formed in the metal foil 50, it may cause peeling or disconnection of the circuit during a high temperature process.
  • the metal foil 50 obtained in the temperature range causing abnormal grain growth is used, the metal foil 50 is heat-treated in advance and changed into a microstructure of the microstructure in advance so that the microstructure changes during the process. It is desirable to prevent.
  • a heat treatment apparatus 53 may be included as necessary.
  • the heat treatment as described above may vary depending on the target microstructure, but is not particularly limited, but heat treatment is preferably performed at a temperature of 300 to 600 ° C.
  • an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon, and the heat treatment method may be induction heating, direct heating, or contact heating.
  • anode electrode horizontal anode electrode
  • a curvature anode electrode but not a split electrode
  • the equipment was used to simulate the conditions of supplying an electrolyte solution between the mother plate and the anode electrode.
  • the current density distribution in the width direction of the mother plate was measured and shown in FIG. 9.
  • the position is the position in the width direction of the base plate with respect to the electrolyte supply pipe, and shows the result for the half width of the base plate.
  • the current density at the edge 500mm point tends to decrease by 35% compared to the current density of the horizontal anode electrode, and it can be seen that the interval showing the uniform distribution is increased.
  • FIGS. 11 and 12 Streamlines of the electrolyte flow field according to the simulation are shown in FIGS. 11 and 12, respectively.
  • the electrolyte solution is 0.15 m when the electrolyte supply pipe having the structure of FIG. After the flow, the flow field was stabilized, whereas in the case of using the bent electrolyte supply nozzle as shown in FIG. 10 (b), the flow field was stabilized after about 0.05 m as shown in FIG. 12 (b). In the case of using the curved electrolyte supply nozzle as shown in (c), it can be seen that the flow field is stabilized while the electrolyte flows about 0.05 m as shown in FIG. 12 (c).
  • the use of a spray nozzle having a curvature according to the embodiment of the present invention can quickly stabilize the flow field as compared with the case of having a vertical electrolyte supply pipe structure. It can be seen that, furthermore, it can be expected that the area for obtaining uniform electrodeposition also increases.

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Abstract

본 발명은 전주에 의한 금속박의 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 캐소드 전극으로 제공되는 가요성이고 전도성인 모판을 일 방향으로 연속적으로 수평 공급하는 모판 공급수단; 상기 모판의 폭 방향 에지부와 접촉하여 모판을 이송시키면서 모판에 전류를 공급하는 컨덕트롤, 상기 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 설치된 애노드 전극, 상기 모판과 상기 애노드 전극이 형성하는 수평 통로로 금속이온을 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 장치, 및 상기 모판의 일면 또는 양면에 금속이온의 전해 석출을 위해 상기 컨덕트 롤 및 상기 애노드 전극에 전류를 공급하는 전류공급장치를 포함하는 수평 셀; 및 상기 모판의 일면 또는 양면에 전착된 금속박을 상기 전도성 모판으로부터 분리하는 박리수단을 포함하는 수평 전주장치를 제공한다.

Description

고속 금속박 제조용 수평 전주 장치 및 제조방법
본 발명은 고속으로 금속박을 제조하기 위한 제조방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 전주법(electorforming)을 이용하여 금속박을 연속적으로 제조할 수 있는 제조방법과 그 금속박 제조에 사용되는 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 금속박의 제조 방법으로는, 제선, 제강 및 연속 주조를 통하여 제작된 슬라브(slab)를 이용하여 압연함으로써 박막을 제조하는 압연법 또는 드럼 셀(drum cell)을 이용한 전주법을 통해 동박을 제조하는 방법이 주로 사용되고 있다.
가장 보편화된 방법인 압연법을 이용한 박판의 제조는 슬라브를 재가열하여 열간압연을 행함으로써 수 mm 수준의 두께를 갖는 금속박을 제조하고, 이와 같은 열간압연에 의해서 생산된 박판을 추가적인 냉간 압연에 의하여 두께 100㎛ 이하의 극박을 제조할 수 있다. 이와 같은 방법에 의해 금속 박판을 제조하는 방법에 대하여는 미국특허 제4948434호에 개시되어 있다. 상기 특허문헌에 따르면, 극박을 제조하기 위해서는 여러 차례의 냉간압연과 소둔공정을 거쳐야 하는데, 이 방법에서는 제조공정이 복잡하고, 이로 인해 공정에 많은 에너지와 시간이 소요되는 문제가 있으며, 일정한 형상을 유지하기가 곤란하며, 또, 두께 편차가 발생하고, 표면 거칠기가 일정하지 않음은 물론, 에지 크랙(edge crack)이 생성되는 등의 문제가 발생하여, 제조 원가가 높고, 광폭의 금속박 제조에 어려움이 있었다.
최근, 동박을 제조하기 위하여 전주법을 이용하여 금속박을 제조하는 방법 및 장치에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 한국특허공개공보 제1999-0064747호 및 한국특허공개공보 제2004-0099972호에 전주법을 이용한 금속박판 제조방법과 전주법을 이용한 금속박판 제조를 위한 장치가 제안되어 있다. 이와 같이 전주법에 의해 금속박을 제조하는 방법은 단순한 공정을 거쳐 금속박을 생산할 수 있어 공정을 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 특허문헌들에서는 드럼 셀을 이용한 금속박 제조 방법을 제시하고 있다. 이와 같은 드럼 셀을 이용하여 전주법에 의해 금속박을 제조하는 경우, 균일한 두께를 가지며, 일정한 표면 거칠기를 갖는 박막을 제조하기 위해서는 드럼 표면의 관리가 중요한데, 이를 위해서는 전체 공정의 운전을 중단시켜야 하는 문제가 있어 연속적으로 드럼 표면의 관리가 어렵다.
또, 박막 생산과 관련하여, 전해액에 침지되는 드럼 표면의 면적이 전착 속도를 결정하므로 전주에 사용되는 드럼의 크기에 따라 생산 속도가 제한되며, 거대한 드럼의 제공에 많은 비용이 소요되며, 따라서 드럼의 교체에 한계가 따르는 단점을 갖는다. 또한 생산 속도를 증가시키기 위하여서는 양극과 음극 사이에 전해액 유동속도를 증가시켜야 하지만 양극과 음극 사이의 형상이 곡률로 구성되어 있어 전해액 유동속도가 점차적으로 감소하는 한계점을 가지고 있다.
본 발명은 수평 셀을 적용하여 전주법에 의해 금속 박을 제조함으로써 금속 박의 생산성을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 고속으로 전해액을 공급함과 동시에 모판의 상면 및 하면에 동시에 전착층을 형성함으로써 생산성을 향상시키고, 제조 비용을 절감할 수 있는 전주법을 이용한 금속박 제조 방법과 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 전착 가능한 모든 금속재료를 연속적인 공정에 의해 금속박을 제조할 수 있는 전주법을 이용한 금속박 제조방법과 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 양극과 음극 사이에 형성되는 전류 밀도를 균일화함으로써 균일한 조성, 균일한 표면 및 균일한 두께를 가지는 금속박을 제조할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 고속으로 공급되는 전해액의 유동장을 안정화시키면서 와류 형성을 방지하여 전착면적을 극대화시킴으로써 생산성 향상을 도모할 수 있는 수평 전주장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 수평 전주 장치에 관한 것으로서, 상기 수평 전주장치는 캐소드 전극으로 제공되는 가요성이고 전도성인 모판을 일 방향으로 연속적으로 수평 공급하는 모판 공급수단; 상기 모판의 폭 방향 에지부와 접촉하여 모판을 이송시키면서 모판에 전류를 공급하는 컨덕트롤, 상기 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 설치된 애노드 전극, 상기 모판과 상기 애노드 전극이 형성하는 수평 통로로 금속이온을 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 장치, 및 상기 모판의 일면 또는 양면에 금속이온의 전해 석출을 위해 상기 컨덕트 롤 및 상기 애노드 전극에 전류를 공급하는 전류공급장치를 포함하는 수평 셀; 및 상기 모판의 일면 또는 양면에 전착된 금속박을 상기 전도성 모판으로부터 분리하는 박리수단을 포함한다.
상기 전해액 공급장치는 상기 모판의 일면 또는 양면에 전해액을 공급하는 전해액 공급 노즐을 포함하되, 상기 전해액 공급 노즐은 모판의 진행방향과 동일한 방향, 반대방향 또는 양 방향으로 전해액을 공급할 수 있다.
상기 수평 셀은 모판 진행방향을 따라 직렬로 복수 개 설치될 수 있다.
또한, 상기 모판 상에 전착된 금속박을 유도 가열, 분위기 가열 또는 직접 가열에 의해 열처리하는 열처리 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 박리수단은 전도성 모판과 금속박의 전단응력 차를 부여하는 다수의 롤러일 수 있다.
상기 수평 셀은 모판의 폭 방향 가장자리에 금속 이온의 전해석출을 방지하는 에지 마스크가 설치될 수 있다.
또한, 상기 애노드 전극은 상기 모판의 폭 방향에 대하여 중심부에서 가장자리를 향해 두께가 감소하는 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다.
상기 애노드 전극은 모판의 폭 방향으로 복수로 분할된 분할전극을 사용할 수 있으며, 상기 분할전극은 각 전극별로 전극의 크기가 상이할 수 있다. 또한, 상기 분할전극은 각 전극별로 상이한 크기의 전류가 공급되는 것이 바람직하다.
상기 애노드 전극은 모판의 진행 방향으로 복수로 분할된 분할전극을 사용할 수 있으며, 상기 분할전극은 각 전극별로 전극의 크기가 상이할 수 있다. 또한, 상기 분할전극은 각 전극별로 상이한 크기의 전류가 공급되는 것일 수 있다.
한편, 상기 전해액 공급 노즐은 전해액이 유동하는 방향으로 전해액을 공급하도록 경사지거나 굴곡되어 있을 수 있다. 이때, 상기 전해액 공급관은 전도성 모판의 이동방향에 대하여 순방향 및 역방향으로 전해액을 공급하도록 적어도 말단부가 분리되어 있을 수 있으며, 상기 말단부는 드라발(de Laval) 노즐 형상의 단면을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 금속박 제조방법에 관한 것으로서, 캐소드 전극으로 제공되며, 일 방향으로 수평 공급되는 가요성이고 전도성인 모판의 표면에 금속이온을 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 단계; 상기 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 설치된 애노드 전극과 상기 모판의 작용에 의해 상기 전해액의 금속 이온이 상기 모판의 일면 또는 양면에 전해 석출되어 상기 모판 상에 전착층이 형성되는 전착단계; 및 상기 전착층을 상기 모판으로부터 박리하는 박리단계를 포함한다.
상기 모판은 일면 또는 양면에 산화 피막이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 상기 박리된 금속박을 300~600℃에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전해액은 모판과 애노드 전극에 의해 형성되는 수평 통로를 통하여 모판의 이동방향과 동일한 방향 및 반대방향으로 공급될 수 있다.
상기 모판의 양면에 공급되는 전해액은 서로 상이한 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 박리단계 전에 제2 전해액 공급단계 및 제2 전착단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 전해액 공급단계에서 공급되는 전해액은 전해액 공급단계의 전해액과 상이할 수 있다. 이에 의해 다층 구조의 금속박을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 고속으로 금속박을 제조할 수 있다.
또, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상하면에 표면 거칠기가 우수하고 균일한 조성과 두께를 가지는 금속박을 고속으로 생산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 연속 공정을 통해 금속박의 두께를 조절할 수 있으며, 또는 다층 구조의 금속박을 생산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 이종의 금속 박을 동시에 생산할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 전해액을 고속으로 공급하면서도 모판의 진동을 구조적으로 방지하여 전해액의 유동장을 균일화할 수 있어 안정적인 전해석출을 유도할 수 있으며, 나아가 균일한 조성, 균일한 표면 및 균일한 두께를 가지는 우수한 품질의 금속박을 생산할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 전해 석출반응이 일어나는 면적을 확대할 수 있어 금속박의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전주장치에 의해, 폭 방향으로 균일한 조성, 균일한 표면 및 균일한 두께를 가지는 금속박을 고속으로 생산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전주장치에 의해, 폭 방향으로 형성되는 불균일 전류 밀도를 구조적으로 방지할 수 있어 우수한 품질의 금속박을 얻을 수 있으며, 동시에 생산성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 모판의 진행 방향으로도 전류밀도를 제어할 수 있어, 전체적으로 균일한 전착층 형성을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 금속박 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 금속박 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 애노드 전극을 나타내는 것으로서, 모판 폭 방향으로 분할되고, 중심부에서 가장자리 방향으로 두께가 감소하는 분할전극의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따라 모판 진행방향으로 분할되어 있는 애노드 전극을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따라 경사진 전해액 공급 노즐을 갖는 수평 셀을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 구현예에 따라 굴곡진 전해액 공급 노즐을 갖는 수평 셀을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따라 전해액 공급관 말단에 형성되는 드라발 노즐의 단면 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따라 복수의 수평 셀이 직렬로 배치된 수평 전주장치의 일예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 3의 모판의 폭 방향으로 중심부에서 가장자리를 향해 전극 두께가 감소하는 애노드 전극이 설치된 수평 셀을 포함하는 수평 전주장치와 종래의 드럼 셀을 포함하는 드럼형 전주장치를 사용하였을 때의 전류밀도 분포 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 2에서 사용된 전해액 공급 노즐 말단 구조를 개략적으로 나타낸 도면으로서, (a)는 수직 노즐을 나타내며, (b) 및 (c)는 본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따른 굴곡진 노즐을 나타낸다.
도 11은 실시예 2에 따라 도 10의 각 전해액 공급 노즐을 통해 층류 유동으로 전해액을 공급하였을 때의 전해액 유동장의 유선을 나타내는 도면이다.
도 12는 실시예 2에 따라 도 10의 각 전해액 공급관을 통해 난류 유동으로 전해액을 공급하였을 때의 전해액 유동장의 유선을 나타내는 도면이다.
[부호의 설명]
10: 모판 공급장치 11: 모판
15, 15': 전착층이 형성된 모판
30, 130: 수평 셀
31, 31', 131, 131': 컨덕트 롤 32, 132: 애노드 전극
32a: 모판 폭 방향 분할 애노드 전극
32b: 모판 진행 방향 분할 애노드 전극
33, 133: 전류 공급 장치 35, 135: 전해액 공급관
36: 허니콤
37, 137: 전해액 공급 노즐 37a: 경사진 전해액 공급 노즐
37b: 굴곡진 전해액 공급 노즐 38: 디스펜서
40, 140: 전해액 저장조 41: 전해액 가열기
42: 전해액 여과기 43: 전해액 펌프
45, 145: 전해액 회수관
50: 금속박 51: 박리 롤
52: 후 세척장치 53: 열처리 장치
54: 금속박 절단 장치 55: 금속박 권취 장치
71: 모판 절단 장치 72: 모판 권취 장치
100, 1100: 수평 전주장치
본 발명은 수평 셀 전주장치 및 전주 장치에 대하여 수평으로 공급되는 모판 상에 금속을 전착함으로써 금속박을 얻는 방법을 제공한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명의 일 견지에 따른 수평 전주장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전주장치의 일례를 나타내는 개략적인 장치도이다.
본 발명의 수평 전주장치(100)는 모판 공급장치(10), 수평 셀(30), 전해액 공급장치 및 금속박 분리장치를 포함한다.
상기 모판 공급장치(10)에 의해 전주 셀(30) 내로 모판(11)이 공급된다. 상기 모판(11)은 일정한 크기의 모판(11)이 단속적으로 공급될 수 있음은 물론, 연속적으로 공급될 수 있다. 이때, 모판(11)의 연속적 공급을 위해 상기 모판(11)은, 반드시 이에 한정하는 것은 아니지만, 코일 형태로 권취되어 있는 모판(11)을 수평 셀(30) 내로 공급할 수 있으며, 나아가, 이러한 모판(11)이 모두 공급되는 경우에는 코일 형태로 권취되어 있는 다른 모판(11)을 앞서 공급된 모판(11)에 이어서 연속적으로 공급될 수 있다.
이때, 필요에 따라서는 앞선 모판(11)의 후단과 뒤따르는 모판(11)의 선단을 용접 등과 같은 소정의 접합수단에 의해 접합하여 연속적으로 상기 수평 셀(30) 내로 공급될 수 있다. 나아가, 용이하게 접합하기 위해 접합되는 각각의 말단을 적당한 형상으로 가공할 수도 있다.
나아가, 모판(11)에 전착되는 전착층은 모판(11)의 표면 거칠기를 그대로 전사하므로, 필요에 따라 상기 모판(11)은 일정한 표면 거칠기를 갖는 것일 수 있다. 이와 같은 일정한 표면 거칠기는 모판(11)의 표면을 연마함으로써 부여할 수 있다. 따라서, 모판(11)에 적절한 표면 거칠기를 부여하기 위한 연마수단을 포함할 수 있다. 이와 같이 모판(11)의 표면에 거칠기를 부여하는 경우, 전착에 의해 얻어지는 금속박(50)은 모판(11)에 형성된 표면 거칠기가 그대로 전사되어 얻어지는 금속박(50)에 대하여도 모판과 동등한 표면 거칠기를 부여할 수 있다.
상기 모판(11)의 표면에 표면 거칠기를 부여하기 위해서는 특별히 한정하지 않으며, 본 기술분야에서 알려져 있는 적절한 기계적, 화학적 또는 기계 화학적 연마수단을 적용할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱과 같은 기계적 연마, 에칭과 같은 화학적 연마, 반도체 공정에서 주로 사용되는 CMP 방법과 같은 기계 화학적 연마 등을 들 수 있다.
전주를 이용한 금속박(50) 제조에 있어서, 금속박(50)의 품질은 표면 거칠기에 의해 상당 부분 좌우되는 경향을 보인다. 예를 들어, 모판(11)에 전착되는 전착층은 모판(11)의 표면 거칠기를 전사하는데, 얻어진 금속박(50)의 표면 거칠기가 불량한 부위에서는 전기적 단락이 발생하여 모판(11)의 표면 거칠기를 손상시키고, 전착층의 분균일 및 표면 불량을 야기할 우려가 있다. 이때, 모판(11)에 대한 표면 거칠기는 얻어지는 금속박(50)의 사용용도에 따라 적절하게 조절할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어, 디스플레이 기기의 기판용 소재의 용도로 사용하는 경우에는 통상 4㎚ 이하, 솔라 셀의 기판용 소재의 용도로 사용하는 경우에는 40㎚ 이하의 표면 거칠기를 갖도록 모판(11) 표면을 연마할 수 있다.
이와 같이 모판(11)을 연마하는 경우에는 연마를 위해 모판(11) 표면에 연마재나 연마액 또는 연마에 의한 모재 찌꺼기 등의 불순물이 존재할 수 있으므로, 이의 제거를 위한 세척을 수행할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 수평 전주장치(100)는 전 세척장치를 포함할 수 있다. 이와 같은 모판(11) 표면의 세척은 희석한 염산 또는 황산과 같은 산성용액 및 물을 사용할 수 있다.
나아가, 상기 세척된 모판(11)의 건조를 위하여 건조장치(미도시)를 더욱 포함할 수 있다. 건조는 공기를 고압으로 가하거나 또는 고온의 가스를 가함으로써 수행할 수 있으며, 또는 모판(11)을 가열함으로써 수행할 수도 있다.
본 발명의 전주에 의해 금속박(50)을 형성함에 있어서 사용할 수 있는 모판(11)으로는 가요성이고 전도성을 갖는 것이라면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 스테인리스, 타이타늄 등을 적용할 수 있다.
본 발명은 금속박(50)을 얻고자 하는 것으로서, 모판(11) 상에 전착에 의해 형성되는 금속박(50)이 모판(11)과 견고한 결합을 갖는 경우, 그 금속박(50)을 모판(11)으로부터 분리하는 것이 용이하지 않으므로, 모판(11) 상에는 산화 피막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 산화 피막에 의해 모판(11) 상에 전착층이 형성되더라도 모판(11) 표면에 대한 전착층의 부착력이 약하기 때문에 모판(11)으로부터 전착층을 용이하게 박리하여 금속박(50)을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전주장치(100)는 상기 모판(11) 공급장치(10)와는 분리되어 있으며, 모판(11) 상에 금속을 전착시키는 수평 셀(30)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 모판(11)은 전주 셀(30) 내로 연속적으로, 그리고, 일정한 방향으로 공급된다. 여기서 상기 '전주 셀(30)'이라 함은 모판(11) 상에 전해액이 공급되어 금속 이온이 전해 석출반응에 의해 모판(11) 표면에 전착되어 금속의 전착층을 형성하는 반응이 일어나는 단위 전지로 정의할 수 있다. 그리고 '일정한 방향'이란 모판(11)이 전주 셀(30) 내로 공급된 후, 적어도 상기 수평 셀(30)을 빠져나올 때까지 모판(11)의 진행방향이 변화됨이 없이 일 방향성으로 진행하는 것을 의미하는 것이다. 이와 같은 모판(11)의 진행 방향을 본 명세서에서는 경우에 따라서는 '수평방향' 또는 단순히 '수평'이라고 표현되기도 하며, 나아가, 모판(11)이 전주 셀(30)을 수평방향으로 진행하여 전해액 내의 금속 이온이 모판(11)에 전해 석출되는 것을 나타내기 위해 상기 전주 셀(30)을 '수평 셀(30)'이라고도 한다.
종래의 드럼을 이용한 전주 장치의 경우, 드럼 표면에 표면 거칠기를 부여하기 위해 연마시 발생한 이물질이 전해액에 혼입되어 전해액을 오염시키는 문제가 있었으나, 상기와 같이 수평 셀(30)이 모판(11) 공급장치(10)와 분리됨으로 인해, 이와 같은 문제점을 방지할 수 있다. 또한, 모기판의 교체가 필요한 경우에는 드럼을 이용한 전주 장치의 경우에는 드럼 자체의 교체가 요구되어 많은 비용이 요구되나, 본 발명의 경우에는 모판(11)을 용이하게 교체할 수 있어 비용 절감을 도모할 수 있다.
상기 수평 셀(30)은, 모판(11)의 이송과 캐소드 전원의 연결 기능을 하는 컨덕트 롤(conduct roll)(31, 31'), 상기 모판(11)과 일정한 간격으로 이격되고, 모판(11)의 일면 또는 양면에 배치되는 애노드 전극(32), 상기 컨덕트 롤(31, 31')과 애노드 전극(32)에 각각 (-) 전하 및 (+) 전하를 띄는 전류를 공급하는 전류 공급장치(33) 및 전해반응을 위해 전해액을 수용하는 전해액 공급장치를 포함한다.
상기 컨덕트 롤(31, 31')은 모판(11)을 수평 셀(30) 내로 이송시키고, 또 수평 셀(30)로부터 배출시키는 이송수단으로서 기능을 하며, 동시에 모판(11)과 전류 공급장치(33)의 캐소드 전원을 연결하여 애노드 전극(32)과 모판(11)과의 전해반응에 의해 금속 이온이 모판(11)에 석출되도록 하는 전해 석출반응을 수행한다. 이러한 컨덕트 롤(31, 31')은 모판(11)의 폭 방향으로 양 가장자리와 접촉하여 모판(11)을 수평 셀(30) 내로 이송시키며, 또 수평 셀(30)로부터 배출시킨다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 모판(11)은 가요성인 전도성 모판(11)을 사용하므로, 수평 셀(30)을 통과할 때 자중에 의해 쳐짐 현상이 발생할 수 있는데, 이 경우 모판(11)과 애노드 전극(32)과의 간격이 변화하여 전류밀도 차이를 유발할 수 있는바, 균일한 두께의 금속박(50)이 얻어지지 않을 수 있다. 따라서, 모판(11)의 쳐짐을 방지하기 위해서 입구측 컨덕트 롤(31)과 출구측 컨덕트 롤(31')의 회전속도를 달리할 수 있다. 즉, 출구측 컨덕트 롤(31')의 회전속도를 입구측 컨덕트 롤(31)의 회전속도보다 빠르게 하여 모판(11)의 자중에 의한 쳐짐 현상을 방지할 수 있다.
상기 애노드 전극(32)은 수평 셀(30)을 통과하는 모판(11)과 일정한 간격으로 이격되어 배치된다. 상기 애노드 전극(32)과 모판(11)이 이격됨으로써 그 사이로 전해액이 공급되어 유통되는 유로로 제공된다.
이때, 모판(11) 상에 공급되는 전해액은 모판(11)의 폭 방향에 대하여 균일한 양으로 공급되어야 전류밀도의 균일화를 도모할 수 있으며, 나아가 균일한 두께를 갖는 금속박(50)을 얻을 수 있다. 그러나, 전해액 공급관(35)으로부터 모판(11) 상에 전해액이 공급되는 경우, 전해액이 모판(11)의 폭 방향 가장자리 부분에 전해액이 집중되어 폭 방향에 대하여 균일한 전류밀도를 형성하지 못하는 경우가 발생하며, 이 경우 폭 방향으로 균일하지 않은 금속박(50)이 얻어져 제품의 불량을 초래할 수 있다. 따라서, 모판(11)의 폭 방향으로 균일한 전류밀도를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 가장자리 영역에 마스크 등을 설치함으로써 과전류밀도로 인한 불균일한 두께의 전착층이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 애노드 전극(32)은 모판(11)의 폭 방향에 대하여 중심부에서 가장자리 방향으로 갈수록 전극의 두께가 감소하는 구조를 갖는 전극을 사용할 수 있다. 상기와 같이 애노드 전극(32)의 두께를 가장자리로 갈수록 감소하도록 구성함으로써 캐소드 전극으로 기능하는 모판(11)과의 간격이 가장자리 방향으로 갈수록 커지기 때문에 전해액의 집중으로 인한 전류밀도 증대를 상쇄할 수 있으며, 따라서 모판(11)에 전착되는 전착량을 제어할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 모판(11) 폭 방향에 대하여 중심부에서 가장자리로 갈수록 연속적으로 전극의 두께가 감소하되, 곡률을 갖는 형태의 애노드 전극(32a)(곡률 애노드 전극(32a))일 수 있다. 이때, 상기 곡률 애노드 전극(32a)은 전체적으로 일정한 곡률을 가져야 하는 것은 아니다. 이와 같이 모판(11)의 폭 방향으로 전극의 두께를 변화시킴으로써 가장자리에서 전해액이 집중됨으로 인해 전류밀도가 집중을 해소할 수 있어, 캐소드 전극인 모판(11)과 애노드 전극 사이에서 금속이 석출하는 속도 및 조성을 균일하게 유지할 수 있으며, 따라서, 폭 방향으로 전류 밀도가 불균일함으로 인해 발생되는 금속박(50)의 표면 결함을 방지할 수 있다.
상기 곡률 애노드 전극(32a)과 같이 전극의 두께가 중심부에서 가장자리 방향으로 감소하도록 형성됨으로 인해 전류밀도 균일화를 현저하게 개선할 수 있으나, 보다 정밀한 전류 밀도 균일화를 위해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 애노드 전극(32)을 폭 방향으로 복수개로 분할된 분할 애노드 전극(32a)(단순히, '폭 방향 분할 애노드 전극'이라고도 한다)을 사용할 수도 있다. 상기 분할전극은 전극의 분할 폭이 동일할 수 있으며, 또는 서로 상이할 수 있다. 이때, 분할된 모든 전극의 크기가 서로 상이하여야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 전극의 크기만을 다르게 설정할 수도 있다. 도 2에는 곡률을 가지면서 폭방향으로 분할된 애노드 전극을 예로 도시하였으나, 이에 한정하지 않으며, 애노드 전극은 곡률만을 가질 수 있으며, 또한, 곡률을 갖지 않으면서 폭 방향으로 분할된 전극일 수 있다.
이와 같이 애노드 전극(32)이 분할되어 있음으로 인해, 분할된 각 애노드 전극(32a)에 공급되는 전류를 개별적으로 제어할 수 있으므로, 보다 정밀한 전류 밀도 균일화를 도모할 수 있다. 즉, 전류 공급장치(33)로부터 분할 애노드 전극(32a)에 공급되는 전류의 크기를 폭 방향의 전착량에 따라 개별적으로 제어함으로써 모판(11)에 전해 석출되는 금속의 전착량을 모판(11)의 폭 방향에 대하여 균일하게 조절할 수 있어, 균일한 두께를 갖는 금속박(50)을 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 애노드 전극(32)은 길이 방향, 즉, 모판(11) 진행방향으로 분할되어 있는 분할 애노드 전극(32b)(단순히 '모판 진행 방향 분할 애노드 전극'이라고도 한다)일 수 있으며, 상기 폭 방향으로 두께가 변화하는 애노드 전극(32a)이 모판 진행 방향 분할 애노드 전극(32b)일 수 있다. 상기 모판 진행 방향 분할 애노드 전극(32b)은 폭 방향 분할 애노드 전극(32a)과 마찬가지로, 분할된 각각의 전극의 크기를 상이하게 구성할 수 있으며, 분할된 각각의 전극별로 전류의 크기를 다르게 공급할 수 있다.
모판(11)이 수평 셀(30)로 공급될 때 초기에 전착된 금속 성분이 이후의 전착에 대한 전착 핵으로서 작용하여 수평 셀(30)을 통과하면서 계속적이고 안정적으로 신속한 전착 성능을 얻을 수 있으며, 나아가, 전해액을 고속으로 공급하더라도 전착층이 박리되어 탈락되는 현상을 억제할 수 있다.
또한, 전착속도는 전해액과 모판(11)의 이동속도와의 상대속도에 의해 영향을 받는다. 즉, 본 발명에 있어서, 전해액은 모판(11)의 진행방향과 동일한 방향 또는 반대 방향으로 유동하도록 공급될 수 있으며, 양방향으로 유동하도록 공급될 수도 있다. 이때, 전해액이 모판(11)의 진행방향과 역방향으로 공급되는 영역에서는 상대적으로 전해액이 모판(11)과 접촉하는 시간이 짧아 전착성능이 저하할 수 있는바, 상기와 같이 모판(11) 진행방향에 따라 애노드 전극(32)을 분할하여 분할전극으로 형성하고, 각 분할전극 별로 전류량을 다르게 설정하여 공급함으로써 신속한 전착을 도모할 수 있다.
한편, 전해액이 모판(11) 진행방향에 대하여 순방향으로 공급되는 영역에서는 모판(11)과 전해액의 접촉시간이 상대적으로 길기 때문에 보다 빠른 전착속도를 얻을 수 있으나, 전해액 내의 금속이온 농도 감소로 인해 그 이전의 전착량에 비하여 전착량 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 모판(11) 진행방향에 따라 애노드 전극(32)을 분할하고, 각 분할된 전극별로 전류량을 다르게 공급함으로써 전착속도 향상을 도모할 수 있다.
나아가, 상기 애노드 전극(32)은 필요에 따라 모판(11)의 폭 방향에 대하여 중심부에서 가장자리 방향으로 전극의 두께가 감소하도록 구성하고, 나아가 폭 방향 분할된 전극 및 길이 방향 분할전극을 동시에 구현될 수도 있다. 이 경우, 애노드 전극(32)을 복수의 영역에서 개별적으로 전류밀도를 제어할 수 있어 보다 균일한 두께를 갖는 금속박(50)을 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이 캐소드 전극인 모판(11)과의 작용에 의해 전해액 내의 금속이온을 모판(11)에 전해 석출시키는 전해반응이 일어나며, 전해액이 고속으로 공급되는 경우, 새로운 전해액의 공급에 의해 모판(11) 표면으로의 금속 이온의 전착속도를 증가시킬 수 있다.
종래의 드럼 셀을 이용한 전주의 경우에는 캐소드로 제공되는 모판 형상이 드럼 형상으로 곡률을 가져 전해액의 유로 역시 곡률을 형성하며, 이로 인해 전해액의 유속이 점차적으로 느려짐으로 인해 전착 속도의 저하를 초래하고, 또 얻어지는 금속박의 두께가 불균일하게 되는 문제점을 가지고 있다.
그러나, 본 발명에서와 같이 수평 셀(30)을 이용하는 경우, 수평 셀(30)의 경우 수평으로 형성된 유로를 가지므로 전해액의 유동 속도가 감소되는 현상 없이 전해액을 고속으로 공급할 수 있어 금속이온의 전착 속도를 증가시킬 수 있다. 전해액의 공급 속도는 레이놀즈 수(Re)로 최대 5,000으로 공급할 수 있으며, 모판(11)의 진행 속도에 따라 상대속도를 적절하게 증가 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 전착 반응의 상태에 따라 전해액을 층류(물줄기가 흔들림이 없이 일직선으로 공급되는 유체의 유동으로, 직진성을 가짐)의 유동속도로 공급할 수도 있으며, 안정적인 전착반응이 형성된 후에는 고속의 난류(물줄기가 좌우로 흔들리면서 공급되는 유체의 유동)의 유동속도로 공급할 수 있다.
초기 전착시 전해액의 유동장 속도를 크게 하면 전착층의 박리가 발생하여 전착이 실패할 수 있으며, 전착층이 수 마이크로 수준으로 성장하게 되면 전착층에 발생한 응력으로 밀착성이 향상되어 고속의 유동장을 사용할 수 있는 것이다. 한편, 고속의 유동장을 사용할 때 제한되는 유체 공급속도 영역은 전착층과 모판(11) 사이의 표면 장력을 넘어선 유동속도 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 전착층과 모판(11) 사이의 표면 장력을 넘어선 유동속도로 전해액을 공급하는 경우, 전해액의 공급으로 인한 유동장과 전착층 사이의 전단응력이 전착층과 모판(11) 사이의 표면장력을 초과하여 전착층의 박리를 야기할 수 있다.
한편, 상기 전류 공급장치(33)는 컨덕트 롤(31, 31')과 애노드 전극(32)에 각각 (-)전류와 (+) 전류를 공급하는 것으로서, 일반적으로 적용될 수 있는 것이라면 특별한 제한없이 본 발명에서도 적용될 수 있는 것으로서, 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.
이때, 상기 수평 셀(30) 내로 공급된 모판(11)의 어느 한 면에 전해액을 공급하여 모판(11)의 일면에만 금속을 전해 석출시켜 금속박(50)을 얻을 수 있음은 물론, 상기 모판(11)의 양면 모두에 전해액을 공급함으로써 모판(11)의 양면에 대해 금속을 전해 석출시킴으로써 금속박(50)의 생산속도를 증대시킬 수 있다.
상기와 같이 수평 셀(30) 내로 모판(11)이 공급되면, 모판(11)의 일면 또는 양면에 전해액 공급 노즐(37)을 통해 전해액을 공급하고, 모판(11)과 애노드 전극(32)에 의해 형성된 수평 유로를 통해 전해액이 이동하면서 캐소드 전극의 역할을 하는 모판(11)과 애노드 전극(32)에 의한 전해 석출에 의해 금속 이온이 모판(11)의 표면에 석출되어 전착층을 형성한다.
이를 위해, 상기 전해액 공급장치는 전해액을 저장 및 수용하는 전해액 저장조(40)와 전해액을 모판(11) 표면에 공급하는 전해액 공급 노즐(37)을 포함하며, 상기 전해액 저장조(40)에 저장된 전해액은 전해액 공급관(35)을 통해 전해액 공급 노즐(37)로 이동되어 수평 셀(30)에서 모판(11) 상에 공급된다. 상기 전해액 공급 노즐(37)은 상기 전해액을 모판(11)의 일면에만 공급되도록 설치될 수 있으며, 모판(11)의 양면에 전해액을 공급할 수 있도록 양면에 설치될 수도 있다.
본 발명의 도면에는 하나의 전해액 저장조(40)로부터 전해액이 모판(11)의 양면에 공급되는 예만을 도시하였으나, 모판(11)의 양면에 각각 상이한 전해액을 공급함으로써 모판(11)의 양면에 대하여 상이한 금속의 전착을 도모할 수 있으며, 이로 인해 동시에 2종의 금속박(50)을 얻을 수도 있다.
상기 전해액 공급 노즐(37)은 모판(11)과 애노드 전극(32)이 형성하는 수평 통로를 통하여 전해액을 고속으로 공급한다. 이때, 모판(11)의 진행방향과 동일한 방향으로 또는 반대방향으로 전해액이 유동하도록 할 수 있음은 물론, 전해액 공급 노즐(37)을 중심으로 모판(11)의 진행방향과 동일한 방향(순방향) 및 반대 방향(역방향)으로 전해액이 유동하도록 전해액을 공급할 수 있다.
전해액이 모판(11)의 진행방향에 대하여 양방향으로 유동하는 경우에는, 실질적으로 2회 전착시키는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 반대 방향으로 공급된 전해액은 모판(11)과의 상대속도 차에 의해 전해액이 모판(11)과 접촉하는 시간이 짧은 상대적으로 적은 양이 전착되는 1차 전착의 효과를 얻을 수 있고, 동일한 방향으로의 공급에 의해 전해액이 보다 긴 시간 동안 모판(11)과 접촉하여 1차 전착에 비하여 상대적으로 많은 양이 전착되는 2차 전착의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 전해액 공급관(35)은 모판(11) 진행방향에 대하여 순방향 및 역방향으로 공급하도록 구분될 수 있다. 이와 같이 전해액 공급관(35)을 모판(11) 진행방향에 대하여 순방향 및 역방향으로 구분하여 전해액을 공급함으로써 전해액이 모판(11)에 공급될 때 전해액의 불균일한 유동장에 의한 모판(11)에의 불균일한 전해 석출을 감소시킬 수 있어, 보다 균일한 두께를 갖는 금속박(50)을 형성할 수 있다.
이를 위해 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 전해액 공급관(35)은 말단부가 모판(11)의 진행방향에 대하여 순방향 및 역방향으로 경사져 있는 경사진 전해액 공급 노즐(37a)인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 도 6에 나타낸 바와 같이 전해액 공급관(35)은 모판(11)과 애노드 전극(32)과의 사이에 전해액을 공급할 수 있도록 모판(11)의 진행방향에 대하여 순방향 및 역방향으로 휘어져 있는 굴곡된 전해액 공급 노즐(37b)을 형성할 수 있다. 이와 같은 굴곡된 전해액 공급 노즐(37b)을 전해액 공급관(35)의 말단에 형성함으로써 모판(11)과 애노드 전극(32) 사이에 공급되는 전해액의 불균일한 유동장을 억제하여 유동장 안정화를 도모할 수 있다.
이러한 전해액의 유동장 안정화를 통해, 모판(11) 표면에 전해액을 공급할 때 전해액의 와류 형성을 방지할 수 있어 균일하게 접촉하는 면적을 확대할 수 있으며, 결과적으로 전해 석출에 의한 전착 속도의 증대를 얻을 수 있다. 나아가, 이로 인해 균일한 조성, 균일한 표면 및 균일한 두께를 갖는 금속박(50)을 얻을 수 있다. 또한, 모판(11)의 상부와 하부 양면에 전해액이 수직으로 공급되는 경우, 상하부에서의 전해액이 공급되는 압력 차로 인해 모판(11)의 진동이 발생하여 불균일한 전착을 야기할 수 있는데, 굴곡된 전해액 공급 노즐(37b)을 형성하여 수평방향으로 전해액을 공급함으로써 이와 같은 문제를 더욱 억제할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 구현예에 따른 굴곡된 전해액 공급 노즐(37b)을 갖는 경우에 유동장이 안정화되는 것을 이하의 실시예에 기재된 바와 같이 실험적으로 확인하였다.
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 전해액 공급관(35)은 그 말단에 디스펜서(38)를 구비할 수 있다. 상기 디스펜서(38)는 전해액 공급관(35)을 통해 모판(11) 표면에 공급되는 전해액을 모판(11)의 폭 방향으로 균일하게 분배할 수 있다. 전해액이 전해액 공급관(35)을 통해 애노드 전극(32)과 모판(11)에 의해 형성되는 전해액의 유로로 공급되더라도 모판(11)의 폭 방향으로 공급되는 전해액과 중심부에 공급되는 전해액의 유량이 상이할 수 있으며, 유속차이를 나타낼 수 있다. 이 경우, 모판(11)의 가장자리와 중심부에서의 전류밀도 차로 인하여 전착층의 균일성을 확보하는 것이 곤란할 수 있는바, 디스펜서(38)를 통해 모판(11) 전체에 균일하게 전해액을 공급할 수 있다.
바람직하게는 상기 디스펜서(38)는 도 7에 나타낸 바와 같이 단면이 드라발 노즐과 같은 형상을 갖는 것이 바람직하다. 상기 디스펜서(38)가 드라발 노즐의 형상을 가짐으로써 전해액 공급관(35)을 통해 공급된 전해액을 모판(11)의 폭 방향으로 균일하게, 그리고, 전해액의 유동장을 감소시키지 않고 공급할 수 있다.
상기 디스펜서(38)는 상기 구현예에서 전해액 공급관(35) 말단에 형성된 굴곡된 전해액 공급 노즐(37b)의 말단에 구비될 수도 있다. 이와 같은 구성을 가짐으로써 전해액의 유동장 안정을 도모하면서 동시에 전해액을 모판(11) 전체에 균일하게 공급하여 모판(11)의 폭 방향에 대하여 균일한 전해액 유속을 도모할 수 있다.
상기와 같이, 전해액 공급관(35)의 말단에 경사진 전해액 공급 노즐(37a), 굴곡된 전해액 공급 노즐(37b), 디스펜서(38) 또는 이들을 조합하여 구성함으로써 앞에서 설명한 바와 같은 본 발명에서 얻고자 하는 효과의 전부 또는 일부를 달성할 수 있다. 나아가, 전해액이 수직으로 공급될 때 전해액의 불안정한 유동장이 안정화되는 지점까지에 일어날 수 있는 불균일한 전착을 더욱 억제할 수 있어, 최종적으로 얻어지는 금속박(50)의 두께를 보다 균일화할 수 있다.
또한, 본 발명의 전해액 공급관(35)은 그 내부에 허니콤(36)을 포함할 수 있다. 이와 같은 허니콤(36)을 포함함으로써, 전해액 공급관(35)을 통해 모판(11) 표면에 공급되는 전해액이 층류를 형성하도록 유도할 수 있다. 이와 같이 전해액이 층류로 공급되는 경우, 상기한 바와 같이, 모판(11) 표면에서 전해액의 와류가 형성되어 유동장을 불안정하게 하는 현상을 최소화할 수 있다. 나아가 전해액이 고속으로 공급되더라도 전해액이 모판(11) 표면과 부딪힐 때 발생하는 모판(11)의 진동을 억제시킬 수 있어, 불균일한 전착을 억제할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
상기와 같은 수평 셀(30)을 통한 전착과정은 도 8에 나타낸 바와 같이 수평 셀(30, 130)을 직렬로 복수 개 설치함으로써 연속적으로 복수 회 수행할 수 있다. 이와 같이 수평 셀(30, 130)을 통한 전착과정을 복수 회 수행하는 경우, 각각의 수평 셀(30, 130)에서 전착이 수행됨으로써 금속박(50)의 두께를 증가시킬 수 있다. 따라서 필요에 따라 금속박(50)의 두께를 제어할 수 있으며, 모판(11)을 보다 고속으로 공급하더라도 원하는 두께를 갖는 금속박(50)을 얻을 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 수평 셀(30) 및 제2 수평 셀(130)을 설치하고, 제1 수평 셀(30)에서 모판(11) 상에 금속을 전착하고, 제2 수평 셀(130)에서 제1 수평 셀(30)과 동일한 전해액을 공급하여 전착층이 형성된 모판(15) 상에 전착된 전착층 상에 추가로 전착하여 원하는 전착층이 형성된 모판(15')을 형성함으로써 금속박(50)을 얻을 수 있다.
나아가, 수평 셀(30, 130) 별로 상이한 전해액을 공급하여 전착시킬 수도 있어, 복수의 층을 갖는 금속박(50)을 얻을 수도 있으며, 이로 인해 금속박(50)에 다양한 기능을 부여할 수 있다. 예를 들어, 제1 수평 셀(30) 및 제2 수평 셀(130)을 설치하고, 제1 수평 셀(30)에서 제1 전해액을 공급하여 모판(11) 상에 제1 전착층(15)을 전착하고, 제2 수평 셀(30)에 제1 수평 셀(30)과는 상이한 제2 전해액을 공급하여 상기 제1 전착층 위에 제2 전착층(15')을 전착시킬 수 있다. 이와 같이 복수 개의 수평 셀(30, 130)을 설치함으로써 상이한 금속이 복수의 층으로 형성된 금속박(50)을 얻을 수 있다.
상기 전해액 내에 포함되는 금속 이온은 전주가 가능한 것이라면 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, Cu, Fe, Ni, Zn, Cr, Co, Ag, Pd, Al, Sn 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다.
한편, 전해액 저장조(40)는 전해액의 가열을 위한 전해액 가열기(41), 전해액에 포함된 슬러지 등의 불순물을 제거하기 위한 전해액 여과기(42), 전해액을 수평 셀(30)에 공급하기 위한 전해액 펌프(43) 등을 더욱 포함할 수 있다.
나아가, 필요에 따라 전착에 사용된 전해액은 다시 전해액 저장조(40)로 회수할 수 있다. 이를 위해 전해액 회수관(45)을 구비할 수 있다. 이때, 회수되는 전해액은 금속 이온이 전착에 소모됨으로 인해 전해액 저장조(40) 내의 금속이온 농도가 전착을 위해 요구되는 농도보다 낮아질 것이므로, 적절하게 금속이온을 보충함으로써 소정 농도로 조절할 수 있을 것이다.
상기와 같이 하여 전착층이 형성된 모판(11)은 출구측 컨덕트 롤(31')을 통해 수평 셀(30)로부터 배출된다. 수평 셀(30)로부터 배출된 모판(11)은 금속박(50) 분리장치에 의해 모판(11)으로부터 금속박(50)을 분리함으로써 금속박(50)을 얻을 수 있다. 상기 금속박(50)은 표면에 산화 피막이 형성되어 있는 모판(11) 상에 표면 장력에 의해 결합되어 있으므로 금속박(50)과 모판(11)의 전단력 차이에 의해 분리할 수 있다. 따라서, 상기 금속박(50) 분리장치는 모판(11)으로부터 금속박(50)을 분리하기 위한 전단응력을 부여할 수 있는 것이 바람직하며, 예를 들어, 다수 개의 롤러로 이루어진 박리 롤(51)을 설치할 수 있다. 또한, 생성된 전단력으로 분리할 수 있다. 또한 금속박(50)과 모판(11)의 이동속도 차이를 발생시켜 모판(11)의 일면 또는 양면에 전착된 금속박(50)을 동시 또는 시간차를 주어 분리할 수 있다.
상기 금속박(50)을 모판(11)으로부터 분리한 후에는 금속박(50) 및 모판(11)을 권취하는 금속박 권취장치(55) 및 모판 권취장치(72)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실린더 형상의 권취기에 감을 수 있다. 상기 각각의 권취장치(55, 72)의 권취 량에 따라 적당한 양으로 권취하고, 절단한 후 다른 권취기에 감을 수 있다. 상기 절단을 위해 필요에 따라 금속박 절단 장치(54) 및 모판 절단 장치(71)를 포함할 수 있으며, 모판(11)의 경우에는 접착부위에서 절단하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 수평 전주장치(100)는 필요에 따라 수평 셀(30)로부터 배출된 후 금속박(50)을 분리하기 전 또는 분리한 후에 필요에 따라 금속박(50)의 후처리 장치를 설치할 수 있다. 이와 같은 후처리 장치로는 후 세척장치(52) 및 건조장치(미도시), 열처리 장치(53) 등을 들 수 있다.
상기 모판(11) 상에 전착된 금속박(50)에는 표면에 전해액이 잔류할 수 있으므로, 금속박(50)의 표면을 세척하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 금속박(50)의 표면에 존재할 수 있는 전해액 및 이물질을 산성용액 및 물을 이용하여 제거하는 후 세척장치(52)를 구비할 수 있다. 나아가, 잔류 전해액을 효과적으로 제거하기 위하여 유연한 브러쉬(brush) 등을 사용할 수도 있다. 이와 같은 세척은 모판(11) 상에 금속이 전착되어 전착층이 형성된 상태에서 수행할 수도 있으나, 금속박(50)을 모판(11)으로부터 분리한 후에 세척을 행할 수도 있다.
상기 세척 후에 금속박(50) 표면에 존재하는 수분을 제거하기 위해 공기를 고압으로 분사하거나 또는 고온 가스를 분사하는 분사수단 또는 가열 등의 방법에 의해 금속박(50)을 건조하는 가열 수단을 더 포함하여 상기 금속박(50)을 건조할 수 있다.
전주에 의하여 형성된 금속박(50)은 나노 구조를 가지고 있는데, 얻어진 금속박(50)에 대하여 목표하는 미세 조직을 확보하기 위해 적절한 열처리를 수행할 수 있다. 전주에 의하여 형성된 금속박(50)은 사용되는 용도에 따라 작업 공정 온도가 다양한데, 예를 들어, Fe 등의 금속박(50)의 경우 300~600℃에서 비정상 결정립 성장이 발생하여 금속박(50)의 나노 구조 미세조직이 마이크로 구조의 조직으로 변화를 초래할 수 있다. 이와 같은 비정상 결정립의 성장에 의한 미세 조직의 변화는 금속박(50)을 적용하여 목적으로 하는 제품을 제조하는 공정 중에 제품에 대한 불량을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 금속박(50)에 전자회로 등이 형성된 경우에는 고온의 공정 중에 그 회로의 박리 또는 단선을 야기할 수 있다.
따라서, 비정상 결정립 성장을 야기하는 온도 영역에서 얻어진 금속박(50)이 사용되는 경우에는, 사전에 금속박(50)을 열처리하여 미리 마이크로 구조의 미세조직으로 변화시킴으로써 공정 중에 미세조직이 변화하는 것을 미연에 방지하는 것이 바람직하다. 이를 위해 필요에 따라 열처리 장치(53)를 포함할 수 있다. 상기와 같은 열처리는 목적으로 하는 미세조직에 따라 달라질 수 있는 것으로서 특별히 한정하지 않으나, 300~600℃의 온도에서 열처리하는 것이 바람직하다. 이때, 열처리시 표면의 산화를 방지하기 위하여 질소, 아르곤 등의 불활성 가스 분위기를 사용하는 것이 바람직하며, 열처리 방법으로는 유도가열, 직접가열, 접촉가열을 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 각 구현예에 따른 전주법에 의한 금속박(50) 제조방법 및 수평 전주장치(100)에 대하여 설명하였으나, 이러한 방법 및 장치는 이들 구현예에 의한 것으로 한정되는 것이 아니며, 이를 적절하게 변경할 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 기술자라면 이해할 수 있을 것이다.
이하, 실시예를 들어, 본 발명의 일부 구현예를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폭 방향에 대하여 전체적으로 균일한 두께를 갖는 애노드 전극(수평 애노드 전극)과 본 발명의 일 구현예에 따른 도 3과 같은, 곡률 애노드 전극(단, 분할전극은 아니다)을 사용한 것을 제외하고는, 동일한 설비를 사용하여 모판과 애노드 전극 사이에 전해액을 공급하는 조건으로 설정하여 시뮬레이션하였다.
이때, 모판의 폭은 전체 1000mm이며, 전해액은 레이놀즈 수로서 Re=1000의 층류 조건으로 공급하도록 설정하였다.
실험 결과로부터 모판의 폭 방향에 대한 전류밀도 분포를 측정하여 도 9에 나타내었다. 도 9에서 위치는 전해액 공급관을 기준으로 한 모판의 폭 방향으로의 위치이며, 모판의 반폭에 대한 결과를 나타낸 것이다.
도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 수평 애노드 전극을 사용한 경우 모판의 중심부에서 가장자리 쪽으로 대략 300mm 지점을 통과하면서 급격히 전류 밀도가 증가함을 알 수 있다. 그러나, 곡률 애노드 전극을 사용한 경우에는 전류밀도가 모판 전체에 거의 일정하게 유지하며, 400mm 지점에 이르러서야 서서히 증가함을 알 수 있다.
또한, 곡률 애노드 전극을 사용한 경우에 가장자리 500mm 지점의 전류밀도가 수평 애노드 전극의 전류밀도에 비하여 35% 정도 감소하는 경향을 나타내며, 균일 분포를 나타내는 구간이 증가하는 결과를 보임을 알 수 있다.
이러한 결과로부터, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이의 간격을 애노드 전극의 형상을 변화시킨 경우에 수평 애노드 전극을 사용한 경우에 비하여 전류 밀도 분포를 보다 균일화시킬 수 있음을 알 수 있다.
실시예 2
전해액 공급관으로서 도 10의 (a)와 같은 구조를 갖는 전해액 공급 노즐과 (b) 및 (c)와 같은 구조를 갖는 곡률을 가지는 분사노즐을 사용하여 전해액 전해액을 공급하였을 때의 전해액 유동장의 안정화 정도를 분석하기 위해, 각각의 노즐에 대하여 층류 및 난류 유동을 전해액을 공급한 경우에 대하여 시뮬레이션하였다.
상기 시뮬레이션에 따른 전해액 유동장의 유선을 도 11 및 도 12에 각각 나타내었다. 도 11은 레이놀즈 수로 Re=1000의 층류 유동으로 전해액을 공급하였을 때의 유선을 나타내며, 도 12는 레이놀즈 수로 Re=5000의 난류 유동으로 전해액을 공급하였을 때의 유선을 나타낸다.
층류 유동의 유동장으로 전해액을 공급한 경우에 있어서, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 도 10의 (a) 구조의 전해액 공급 노즐을 사용한 경우에는 전해액이 0.15m 정도 흐른 후에 유동장이 안정화되는 것을 알 수 있다. 반면, 도 10의 (b)와 같은 굴곡된 전해액 공급 노즐을 사용한 경우에는 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이 유동장이 0.03m 정도 흐른 후에 유동장이 안정화되었으며, 도 10의 (c)와 같은 굴곡된 전해액 공급 노즐을 사용한 경우에도 도 11의 (c)에 나타낸 바와 같이 약 0.03m 정도 전해액이 흐르면서 유동장이 안정화됨을 알 수 있다.
이와 같은 결과로부터 전해액이 층류 유동으로 공급되는 경우, 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 10의 (a)와 같은 전해액 공급 노즐 구조를 갖는 경우에 비하여 (b) 및 (c)와 같은 곡률을 갖는 전해액 공급 노즐을 사용하는 경우가 보다 신속한 유동장의 안정화를 도모할 수 있음을 알 수 있고, 나아가, 균일한 전착을 얻을 수 있는 면적 또한 증가함을 예상할 수 있다.
한편, 각 노즐에 대하여 난류 유동의 유동장으로 전해액을 공급한 경우에 있어서, 도 12의 (a)로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 10의 (a) 구조의 전해액 공급관을 사용한 경우에는 전해액이 0.15m 정도 흐른 후에 유동장이 안정화되는 반면, 도 10의 (b)와 같은 굴곡된 전해액 공급 노즐을 사용한 경우에는 도 12의 (b)에 나타낸 바와 같이 유동장이 0.05m 정도 흐른 후에 유동장이 안정화되었으며, 도 10의 (c)와 같은 굴곡된 전해액 공급 노즐을 사용한 경우에도 도 12의 (c)에 나타낸 바와 같이 약 0.05m 정도 전해액이 흐르면서 유동장이 안정화됨을 알 수 있다.
이와 같은 결과로부터 전해액이 난류 유동으로 공급되는 경우, 수직의 전해액 공급관 구조를 갖는 경우에 비하여 본 발명의 구현예에 따른 곡률을 갖는 분사 노즐을 사용하는 경우가 유동장의 안정화를 신속하게 도모할 수 있음을 알 수 있고, 나아가, 균일한 전착을 얻을 수 있는 면적 또한 증가함을 예상할 수 있다.

Claims (24)

  1. 캐소드 전극으로 제공되는 가요성이고 전도성인 모판을 일 방향으로 연속적으로 수평 공급하는 모판 공급수단;
    상기 모판의 폭 방향 에지부와 접촉하여 모판을 이송시키면서 모판에 전류를 공급하는 컨덕트롤, 상기 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 설치된 애노드 전극, 상기 모판과 상기 애노드 전극이 형성하는 수평 통로로 금속이온을 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 장치, 및 상기 모판의 일면 또는 양면에 금속이온의 전해 석출을 위해 상기 컨덕트 롤 및 상기 애노드 전극에 전류를 공급하는 전류공급장치를 포함하는 수평 셀; 및
    상기 모판의 일면 또는 양면에 전착된 금속박을 상기 전도성 모판으로부터 분리하는 박리수단을 포함하는 수평 전주장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 전해액 공급장치는 상기 모판의 일면 또는 양면에 전해액을 공급하는 전해액 공급 노즐을 포함하되, 상기 전해액 공급 노즐은 모판의 진행방향과 동일한 방향, 반대방향 또는 양 방향으로 전해액을 공급하는 수평 전주장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 수평 셀은 모판 진행방향을 따라 직렬로 복수 개 설치된 수평 전주장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 모판 상에 전착된 금속박을 유도 가열, 분위기 가열 또는 직접 가열에 의해 열처리하는 열처리 수단을 더 포함하는 수평 전주장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 박리수단은 전도성 모판과 금속박의 전단응력 차를 부여하는 다수의 롤러인 수평 전주장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 애노드 전극은 상기 모판의 폭 방향에 대하여 중심부에서 가장자리를 향해 두께가 감소하는 구조를 갖는 것인 수평 전주장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 수평 셀은 모판의 폭 방향 가장자리에 금속 이온의 전해석출을 방지하기 위한 에지 마스크가 설치되어 있는 수평 전주장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 애노드 전극은 모판의 폭 방향으로 복수로 분할된 분할전극인 수평 전주장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 분할전극은 각 전극별로 전극의 크기가 상이한 것인 수평 전주장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 분할전극은 각 전극별로 상이한 크기의 전류가 공급되는 것인 수평 전주장치.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 애노드 전극은 모판의 진행 방향으로 복수로 분할된 분할전극인 것을 특징으로 하는 수평 전주장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 분할전극은 각 전극별로 전극의 크기가 상이한 것인 수평 전주장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 분할전극은 각 전극별로 상이한 크기의 전류가 공급되는 것인 수평 전주장치.
  14. 제3 항에 있어서, 상기 전해액 공급 노즐은 전해액이 유동하는 방향으로 전해액을 공급하도록 경사지거나 굴곡되어 있는 수평 전주장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 전해액 공급관은 전도성 모판의 이동방향에 대하여 순방향 및 역방향으로 전해액을 공급하도록 적어도 말단부가 분리되어 있는 것인 수평 전주장치.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 말단부는 드라발(de Laval) 노즐 형상의 단면을 갖는 것인 수평 전주장치.
  17. 캐소드 전극으로 제공되며, 일 방향으로 수평 공급되는 가요성이고 전도성인 모판의 표면에 금속이온을 포함하는 전해액을 공급하는 전해액 공급 단계;
    상기 모판의 일면 또는 양면에 이격되어 설치된 애노드 전극과 상기 모판의 작용에 의해 상기 전해액의 금속 이온이 상기 모판의 일면 또는 양면에 전해 석출되어 상기 모판 상에 전착층이 형성되는 전착단계; 및
    상기 전착층을 상기 모판으로부터 박리하는 박리단계를 포함하는 금속박 제조방법.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 모판은 일면 또는 양면에 산화 피막이 형성되어 있는 금속박 제조방법.
  19. 제17 항에 있어서, 상기 박리된 금속박을 300~600℃에서 열처리하는 단계를 더 포함하는 금속박 제조방법.
  20. 제17 항에 있어서, 상기 전해액은 모판과 애노드 전극에 의해 형성되는 수평 통로를 통하여 모판의 이동방향과 동일한 방향 및 반대방향으로 공급되는 금속박 제조방법.
  21. 제17 항에 있어서, 상기 모판의 양면에 공급되는 전해액은 서로 상이한 것인 금속박 제조방법.
  22. 제17 항에 있어서, 상기 박리단계 전에 제2 전해액 공급단계 및 제2 전착단계를 더 포함하는 금속박 제조방법.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 제2 전해액 공급단계에서 공급되는 전해액은 전해액 공급단계의 전해액과 상이한 것인 금속박 제조방법.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 금속박은 다층 구조의 금속박인 금속박 제조방법.
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