KR100371564B1 - Metal finishing apparatus and metal finishing method using the same - Google Patents
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Abstract
금속표면처리장치와 이를 이용한 금속표면처리방법를 개시한다. 본 발명은 전해욕과, 전해욕내에 함유되는 전해질용액과, 전해질용액내에 담궈지는 양극판 및 음극판과, 양극판 및 음극판 사이에 설치되어 전해공정시 전해질용액내에 용해된 특정이온만 선택적으로 통과시키는 미세한 구멍이 형성된 격리판을 포함한다.Disclosed are a metal surface treatment apparatus and a metal surface treatment method using the same. The present invention is provided between the electrolytic bath, the electrolyte solution contained in the electrolytic bath, the positive electrode plate and the negative electrode plate immersed in the electrolyte solution, and the minute hole which selectively passes only a specific ion dissolved in the electrolyte solution during the electrolytic process. It includes a separator formed.
Description
본 발명은 금속표면처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전해욕내에 격리판이 설치되어 극판에 이물질이 전착되는 현상을 미연에 방지하기 위한 금속표면처리장치와 이를 이용한 금속표면처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal surface treatment, and more particularly, to a metal surface treatment apparatus and a metal surface treatment method using the same to prevent the phenomenon that the separator is installed in the electrolytic bath electrode electrodeposited to the electrode plate.
통상적으로, 반도체 리드프레임은 반도체 칩의 고밀도화, 고집적화 및 기판실장의 방법등에 따라 다양한 형상으로 존재가 가능하다. 이러한 반도체 리드프레임은 구리나 철계의 합금 소재를 압연과 같은 방법으로 제조하게 되는데, 그 소재의 표면은 여러가지의 불순물들을 포함하고 있다.In general, the semiconductor lead frame may exist in various shapes according to the method of densification, high integration, and substrate mounting of the semiconductor chip. The semiconductor lead frame is made of a copper or iron alloy material by rolling, the surface of the material contains a variety of impurities.
이에 따라, 반도체 리드프레임은 전기화학적인 방법으로 원소재 표면에서의 산화물을 제거하여 평활성효과를 강화하는 전해연마(electro-polishing) 공정을 거쳐서 구체적인 리드프레임의 형상을 만드는 에칭이나 스탬핑 공정을 거치게 된다. 또한, 반도체 칩과 전기적으로 연결하기 위한 리드프레임과의 와이어본딩시 그 본딩성을 향상시키고, 각종 부식방지와 표면실장성을 높이기 위한 일련의 도금(electro-plating) 공정이 필요하다.Accordingly, the semiconductor lead frame is subjected to an etching or stamping process to form a specific shape of the lead frame through an electro-polishing process of removing oxides from the surface of the raw material by an electrochemical method to enhance the smoothing effect. . In addition, a series of electro-plating processes are required in order to improve the bonding property of the wire frame with the lead frame for electrically connecting the semiconductor chip and to prevent various corrosion and surface mountability.
도 1은 종래의 금속표면처리장치중 전해연마장치(10)를 도시한 것이다.1 shows an electropolishing apparatus 10 of a conventional metal surface treatment apparatus.
도면을 참조하면, 상기 전해연마장치(10)는 전해욕(11) 내에 반도체 리드프레임을 양극판(12)으로 하고, 적당한 금속을 음극판(13)으로 하여 전해질용액(14)에 담군다. 이때, 상기 양극판(12)은 구리를 주성분으로 하는 합금이고, 상기 음극판(13)은 SUS이나 백금(Pt)망이다. 또한, 상기 전해질용액(14)은 60±5％ 내외의인산(H3PO3)을 함유하고 있다.Referring to the drawings, the electropolishing apparatus 10 is immersed in the electrolyte solution 14 in the electrolytic bath 11 with the semiconductor lead frame as the positive electrode plate 12 and the appropriate metal as the negative electrode plate 13. At this time, the positive electrode plate 12 is an alloy mainly composed of copper, and the negative electrode plate 13 is made of SUS or platinum (Pt). In addition, the electrolyte solution 14 contains phosphorus acid (H 3 PO 3 ) of about 60 ± 5%.
상기 전해욕(11)의 하부에는 펌프(15)를 구비한 회수탱크(16)가 설치되어 있고, 상기 회수탱크(16)는 공급로(17) 및 회수로(18)를 통하여 상기 전해욕(11)과 연통되어 있다. 한편, 상기 공급로(17)를 통하여 공급되는 전해질용액은 상기 전해욕(11)의 바닥면에 설치된 노즐(19)을 통하여 분사가 가능하다.A recovery tank 16 having a pump 15 is installed below the electrolytic bath 11, and the recovery tank 16 is provided through the supply passage 17 and the recovery passage 18. In communication with 11). On the other hand, the electrolyte solution supplied through the supply path 17 can be sprayed through a nozzle 19 provided on the bottom surface of the electrolytic bath (11).
이러한 구조를 가지는 종래의 전해연마장치(10)는 다음과 같은 반응기구를 가진다.The conventional electrolytic polishing apparatus 10 having such a structure has a reactor mechanism as follows.
양극판(12)에서는 구리원자가 전자를 잃게 되어 구리이온으로 용해되는 산화반응을 일으키고, 음극판(13)에서는 구리이온이 전자를 얻어 구리원자로 환원되는 환원반응을 일으킨다.In the positive electrode plate 12, the copper atoms lose electrons, thereby causing an oxidation reaction in which the copper ions are dissolved into copper ions. In the negative electrode plate 13, the copper ions acquire electrons and are reduced to copper atoms.
그런데, 종래의 금속표면처리장치는 다음과 같은 문제점을 발생시킨다.However, the conventional metal surface treatment apparatus has the following problems.
첫째, 상기 양극판(12)으로부터 용해된 금속이온이 슬러지를 형성하여 전해질용액(14)의 흐름에 따라 다시 상기 양극판(12)으로 전착되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 슬러지는 상기 양극판(12)의 표면으로부터 용출된 금속이온이 상기 음극판(13) 표면에서 전해질용액(14)과 반응하여 응집화된 고형물로서, 다량의 H2O를 함유한 불순물이다. 또한, 슬러지는 추후 상기 양극판(12)인 제품을 물로 세척하는 공정에서도 완전히 제거되지 않아서 제품의 불량을 초래한다.First, the metal ions dissolved from the positive electrode plate 12 may form a sludge and may be electrodeposited back to the positive electrode plate 12 as the electrolyte solution 14 flows. The sludge is a solid substance in which metal ions eluted from the surface of the positive electrode plate 12 react with the electrolyte solution 14 on the surface of the negative electrode plate 13 to be agglomerated and contain a large amount of H 2 O. In addition, the sludge is not completely removed in the subsequent process of washing the product of the positive electrode plate 12 with water, resulting in a defect of the product.
둘째, 상기 음극판(13)은 그 표면에 전착되어지는 슬러지가 많아지거나 완전히 덮게 되면 전류효율이 떨어지고, 그 결과로 연마속도가 저하된다. 따라서, 상기음극판(13)은 금속표면처리장치를 정지시키고 적당한 주기로 세정을 해주어야 한다. 특히, 반도체 리드프레임과 같은 인라인 장비인 경우에는 장비 전체를 정지시켜야 하는 경우도 발생한다.Second, when the sludge to be electrodeposited on the surface of the negative electrode plate 13 increases or is completely covered, the current efficiency is lowered, and as a result, the polishing rate is lowered. Therefore, the negative electrode plate 13 should be cleaned at an appropriate interval by stopping the metal surface treatment apparatus. In particular, in the case of in-line equipment such as a semiconductor lead frame, the entire equipment needs to be stopped.
셋째, 상기 전해질용액(14)은 슬러지에 의하여 용액이 노하되고 인산의 농도가 저하됨에 따라서 용액을 보충해줘야 한다.Third, the electrolyte solution 14 must replenish the solution as the solution is degraded by sludge and the concentration of phosphoric acid is lowered.
넷째, 금속도금시에는 양극판으로부터 생성되는 반응부산물이 도금층이 형성되는 음극판의 표면에 전착되어 도금층에 영향을 주고, 전해질용액의 수명을 짧게한다.Fourth, during metal plating, reaction by-products generated from the positive electrode plate are electrodeposited on the surface of the negative electrode plate on which the plating layer is formed to affect the plating layer and shorten the life of the electrolyte solution.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전해욕내에 양극판과 음극판을 분리하여 슬러지와 같은 이물질 발생반응을 억제하고 이물질의 전착을 방지하기 위해 특정 이온만을 선택적으로 통과시키기 위한 격리판을 설치하도록 구조와 이에 따른 방법이 개선된 금속표면처리장치와 이를 이용한 금속표면처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, the separator for separating the positive electrode plate and the negative electrode plate in the electrolytic bath to suppress the foreign matter generation reaction such as sludge and to selectively pass only a specific ion to prevent the electrodeposition of the foreign material It is an object of the present invention to provide a metal surface treatment apparatus and a metal surface treatment method using the same improved structure and method according to the installation.
본 발명의 다른 목적은 전해질용액내의 특정이온을 집진하여 농도변화를 방지한 금속표면처리장치와 이를 이용한 금속표면처리방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a metal surface treatment apparatus which collects specific ions in an electrolyte solution and prevents concentration changes, and a metal surface treatment method using the same.
도 1은 종래의 금속표면처리장치를 도시한 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram showing a conventional metal surface treatment apparatus;
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 금속표면처리장치를 도시한 개략적인 구성도,2 is a schematic configuration diagram showing a metal surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 시간에 따른 구리농도변화를 측정한 것을 도시한 그래프,Figure 3 is a graph showing the measurement of the copper concentration change over time of the present invention,
도 4는 본 발명의 시간에 따른 인산농도변화를 측정한 것을 도시한 그래프,Figure 4 is a graph showing the measurement of the change in phosphoric acid concentration over time of the present invention,
도 5는 본 발명의 시간에 따른 전해욕과 회수탱크내에서의 구리농도변화를 측정한 것을 도시한 그래프,5 is a graph showing the measurement of the copper concentration change in the electrolytic bath and recovery tank with time of the present invention,
도 6은 본 발명의 시간에 따른 오염치를 측정한 것을 도시한 그래프.Figure 6 is a graph showing the measurement of the contamination value over time of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for main parts of the drawings>
10,20...금속표면처리장치 11,21...전해욕10,20 ... Metal surface treatment device 11,21 ... Electrolytic bath
12,22...양극판 13,23...음극판12,22 ... anode plate 13,23 ... anode plate
14,24...전해질용액 16,26...회수탱크14,24 Electrolyte solution 16,26 Recovery tank
17,27...공급로 18,28...회수로17,27 ... supply furnace 18,28 ... return furnace
200...격리판 220...집진부200 ... isolator 220 ... dust collector
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속표면처리장치는,Metal surface treatment apparatus according to the present invention for achieving the above object,
전해욕;Electrolytic bath;
상기 전해욕내에 함유되는 전해질용액;An electrolyte solution contained in the electrolytic bath;
상기 전해질용액내에 담궈지는 양극판;A positive electrode plate immersed in the electrolyte solution;
상기 전해질용액내에 담궈지는 음극판; 및A negative electrode plate immersed in the electrolyte solution; And
상기 양극판 및 음극판 사이에 설치되어 전해공정시 전해질용액내에 용해된 특정이온만 선택적으로 통과시키는 미세한 구멍이 형성된 격리판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a separator installed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and having a fine hole formed therein to selectively pass only specific ions dissolved in the electrolyte solution during the electrolytic process.
또한, 상기 양극판은 피연마체이고, 상기 음극판은 금속판으로서,In addition, the positive electrode plate is a polished body, the negative electrode plate is a metal plate,
상기 전해질용액내에서 전해연마공정에 의하여 상기 양극판으로부터 금속이온이 용해되어 상기 양극판의 표면을 평활하게 하고, 상기 금속이온은 상기 격리판에 의하여 음극판으로 통과하지 못하여 음극판 표면으로부터 금속 슬러지의 생성을 방지하는 것을 특징으로 한다.Metal ions are dissolved from the positive electrode plate by the electropolishing process in the electrolyte solution to smooth the surface of the positive electrode plate, and the metal ions do not pass through the negative electrode plate to the negative electrode plate to prevent the formation of metal sludge from the surface of the negative electrode plate. Characterized in that.
게다가, 상기 양극판은 금속판이고, 상기 음극판은 피도금체로서,In addition, the positive electrode plate is a metal plate, and the negative electrode plate is a plated body,
상기 전해질용액내에서 전기도금공정에 의하여 상기 양극판으로부터 금속이온이 용해되어 상기 음극판의 표면에 도금되고, 상기 양극판으로부터 발생되는 반응부산물은 상기 격리판에 의하여 음극판으로 통과하지 못하는 것을 특징으로 한다.In the electrolyte solution, metal ions are dissolved from the positive electrode plate by the electroplating process and plated on the surface of the negative electrode plate, and reaction by-products generated from the positive electrode plate do not pass to the negative electrode plate by the separator.
더욱이, 상기 전해욕의 일측에는 상기 전해질용액으로부터 회수되는 금속이온이나 반응부산물을 집진하는 집진부가 더 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, one side of the electrolytic bath is characterized in that the dust collector further collects the metal ions or reaction by-products recovered from the electrolyte solution.
본 발명의 다른 측면에 따른 금속표면처리방법은,Metal surface treatment method according to another aspect of the present invention,
전해질용액내에 양극판과 음극판이 담궈지고, 상기 양극판과 음극판을 상호 분리시켜서 특정 이온만을 선택적으로 통과시키는 미세한 구멍이 형성된 격리판이설치된 전해욕을 준비하는 단계;Preparing an electrolytic bath in which an anode plate and a cathode plate are immersed in an electrolyte solution, and the separator plate is formed with fine pores separating the cathode and anode plates to selectively pass only specific ions;
상기 전해욕에 전류를 인가하여 상기 양극판 또는 음극판중 어느 하나의 극판으로부터 전해질용액과 반응하여 생성되는 금속이온이나 반응부산물이 상기 격리판을 통하여 다른 하나의 극판으로 이동하지 못하고 차단되면서 전해반응이 일어나는 단계; 및An electrolytic reaction occurs when a current is applied to the electrolytic bath and the metal ions or reaction by-products generated by reacting with the electrolyte solution from one of the positive plates or the negative plates are blocked from moving to the other one through the separator. step; And
상기 전해욕의 일측에 접속된 집진부로부터 전해반응단계중 발생된 금속이온이나 반응부산물을 집진하여 전해질용액의 농도를 일정하게 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And collecting metal ions or reaction by-products generated during the electrolytic reaction step from the dust collector connected to one side of the electrolytic bath to maintain a constant concentration of the electrolyte solution.
이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 금속표면처리장치를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a metal surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 전해연마장치(20)를 도시한 것이다.2 shows an electropolishing apparatus 20 according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 상기 전해연마장치(20)에는 전해욕(21)이 마련되고, 상기 전해욕(21)내에는 양극판(22)과 음극판(23)이 전해질용액(24)내에 담겨진다. 상기 양극판(22)으로는 피연마체인 반도체 리드프레임을 사용하고, 음극판(23)으로는 적당한 금속, 예컨대 SUS나 백금망을 사용한다. 또한, 상기 전해질용액(24)으로는 고전류가 인가되므로 산위주이며, 60±5％ 내외의 인산(H3PO3)을 함유하는 것이 바람직하다.Referring to the drawings, the electrolytic polishing device 20 is provided with an electrolytic bath 21, and the positive electrode plate 22 and the negative electrode plate 23 are contained in the electrolyte solution 24 in the electrolytic bath 21. As the positive electrode plate 22, a semiconductor lead frame which is a polished body is used, and as the negative electrode plate 23, a suitable metal such as SUS or platinum network is used. In addition, since the high current is applied to the electrolyte solution 24, it is acid-based and preferably contains about 60 ± 5% of phosphoric acid (H 3 PO 3 ).
이때, 상기 전해욕(21) 내에는 전해연마공정중 상기 양극판(22)으로부터 용해된 구리이온이 상기 음극판(23) 표면에서 전해질용액(24)과 반응하여 형성된 슬러지가 상기 양극판(22)으로 다시 전착되는 현상을 방지하기 위하여 격리판(200)이설치된다.At this time, in the electrolytic bath 21, sludge formed by dissolving copper ions dissolved from the positive electrode plate 22 in the electrolytic polishing process on the surface of the negative electrode plate 23 with the electrolyte solution 24 is returned to the positive electrode plate 22. In order to prevent the electrodeposition phenomenon, the separator 200 is installed.
상기 격리판(200)은 상기 양극판(22)과 음극판(23)을 분리하는 위치에 설치된다. 상기 격리판(200)은 미세한 구멍이 무수개 형성되어서 특정 이온만을 선택적으로 통과시키것으로서, 거름종이나 셀룰로이드와 같은 얇은 격막의 형태를 가지고 있다. 여기서는, 상기 양극판(22)으로부터 용해된 구리이온이 음극판(23)에 전착되는 것을 차단하고, H+이온만을 통과시킨다.The separator 200 is installed at a position separating the positive electrode plate 22 and the negative electrode plate 23. The separator 200 has a small number of fine holes to selectively pass only specific ions, and has a form of a thin diaphragm such as a mantle species or celluloid. Here, the copper ions dissolved from the positive electrode plate 22 are prevented from being electrodeposited to the negative electrode plate 23, and only H + ions are passed through.
상기 전해욕(21)의 하부에는 제1 펌프(25)를 구비한 제1 회수탱크(26)가 설치되어 있다. 상기 제1 회수탱크(26)는 상기 전해욕(24) 내의 양극판(22) 측으로 전해질용액을 공급 및 회수하기 위하여 제1 공급로(27)와, 제1 회수로(28)가 전해욕(24)과 연통되어 있다. 상기 제1 공급로(27)를 통하여 공급되는 전해질용액은 상기 전해욕(21)의 바닥면에 설치된 노즐(29)를 통하여 분사가 가능하다.The lower part of the said electrolytic bath 21 is provided with the 1st collection tank 26 provided with the 1st pump 25. As shown in FIG. The first recovery tank 26 has a first supply passage 27 and a first recovery passage 28 in order to supply and recover the electrolyte solution toward the positive electrode plate 22 in the electrolytic bath 24. ) Is in communication with. The electrolyte solution supplied through the first supply path 27 may be sprayed through the nozzle 29 installed on the bottom surface of the electrolytic bath 21.
또한, 상기 제1 회수탱크(26)는 제3 펌프(260)를 구비한 이온집진부(220)와 제3 공급로(270)와, 제3 회수로(280)로 접속되어 있다. 상기 이온집진부(220)는 전해연마공정중 상기 전해욕(21)에 이온으로 존재하는 구리이온에 전자를 공급하여 집진하여 구리농도의 상승을 방지하는 역할을 한다.In addition, the first recovery tank 26 is connected to the ion collecting unit 220 including the third pump 260, the third supply path 270, and the third recovery path 280. The ion dust collector 220 serves to prevent the increase in copper concentration by collecting electrons to the copper ions existing as ions in the electrolytic bath 21 during the electrolytic polishing process.
한편, 상기 전해욕(21)의 하부에는 상기 음극판(23) 측으로 전해질용액을 공급 및 회수하기 위하여 제2 공급로(240)와, 제2 회수로(250)가 연통된 제2 펌프(230)를 구비한 제2 회수탱크(210)가 설치되어 있다. 상기 제2 회수탱크(210) 내에는 상기 양극판(22)측으로 공급되는 전해질용액과 동일한 성분의 전해질용액이나 전도성연마액이 저장되어 있다.Meanwhile, a second pump 230 in which a second supply path 240 and a second recovery path 250 communicate with each other under the electrolyte bath 21 to supply and recover the electrolyte solution toward the negative electrode plate 23. The second recovery tank 210 is provided with. In the second recovery tank 210, the electrolyte solution or the conductive polishing liquid having the same component as the electrolyte solution supplied to the positive electrode plate 22 is stored.
상기와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 전해연마장치(20)는 다음과 같은 반응기구를 가진다.Electrolytic polishing apparatus 20 according to the present invention having the structure as described above has a reactor mechanism as follows.
상기 양극판(22)과 음극판(23)에 소정의 전원이 인가되면, 상기 양극판(22)에서는 구리원자가 전자를 잃게 되어 구리이온으로 용해되는 산화반응이 일어난다. 이때, 상기 양극판(22)과 음극판(23) 사이에는 격리판(200)이 설치되어 특정 이온만 이 격리판(200)을 통하여 상기 음극판(23)측으로 통과된다.When a predetermined power is applied to the positive electrode plate 22 and the negative electrode plate 23, an oxidation reaction occurs in which the copper atoms lose electrons and are dissolved into copper ions. At this time, the separator 200 is installed between the positive electrode plate 22 and the negative electrode plate 23 so that only specific ions pass through the separator plate 200 toward the negative electrode plate 23.
즉, 상기 양극판(22)으로부터 용해된 구리이온은 상기 격리판(200)을 통과하지 못하고, 양극판 주위에서 이온으로 존재하게 되고, H+이온만 상기 격리판(200)의 미세한 구멍을 통하여 상기 음극판(23) 측으로 이동이 가능하다. 이에 따라, 상기 음극판(23)의 표면에는 양극판으로부터 이온화된 구리이온이 이동하지 않아서 구리이온으로 인한 이물질 발생반응이 억제되고 이로 인한 구리슬러지 발생과 슬러지 전착이 방지된다.That is, the copper ions dissolved from the positive electrode plate 22 do not pass through the separator plate 200 and exist as ions around the positive electrode plate, and only H + ions are passed through the fine holes of the separator plate 200. It is possible to move to the (23) side. Accordingly, the ion ionized copper ions from the positive electrode plate do not move to the surface of the negative electrode plate 23, thereby suppressing foreign matter generation reaction due to the copper ions, thereby preventing copper sludge generation and sludge electrodeposition.
또한, 상기 양극측(22)의 전해욕(21)으로부터 구리이온을 함유한 전해질용액(24)은 상기 제1 회수로(28)와, 제1 회수탱크(26)를 경유하여 이온집진부(220)로 유동하여 구리이온을 집진하게 된다. 이에 따라, 상기 전해욕(21)의 구리농도가 상승하는 것을 방지하게 된다.In addition, the electrolyte solution 24 containing copper ions from the electrolytic bath 21 on the anode side 22 passes through the first recovery path 28 and the first recovery tank 26. To collect copper ions. As a result, the copper concentration of the electrolytic bath 21 is prevented from increasing.
한편, 양극판으로 적당한 금속을 사용하고, 음극판으로 반도체 리드프레임과 같은 피도금체를 설정하여 전기도금을 할 경우에도 동일한 경우가 적용된다. 즉, 양극판 및 음극판 사이에 격리판이 설치되면, 도금에 의한 양극반응부산물이 발생하더라도 격리판의 존재로 인하여 도금액이 양극 및 음극판별로 따로 관리됨으로써도금에 의한 부산물이 양극판측에서만 발생하고 음극판측에서는 부산물의 영향을 받지 않게 된다.On the other hand, the same case applies to electroplating by using a suitable metal as the positive electrode plate and setting a plated body such as a semiconductor lead frame as the negative electrode plate. That is, when the separator is installed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, even if the positive electrode reaction by-products are generated by plating, the plating solution is managed separately for the positive electrode and the negative electrode plate due to the presence of the separator, so that the by-products of the plating are generated only on the positive electrode side and the by-products on the negative electrode side. Will not be affected.
상기와 같은 전해연마장치(20)를 이용한 본 출원인의 실험결과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the experimental results of the applicant using the electrolytic polishing device 20 as described above are as follows.
표 1은 시간에 따른 전해질용액의 농도변화와 구리슬러지 생성여부를 나타낸 것이다.Table 1 shows the change in concentration of the electrolyte solution over time and whether copper sludge is produced.
표를 참조하면, 상기 양극판(22)은 반도체 리드프레임이고, 음극판(23)은 SUS나 백금망이다. 또한, 상기 전해질용액(24)은 인산을 함유하고 있다. 상기 도금욕(21)에 인가되는 전류는 60 A/dm2이고, 연마시간은 2,4,6 시간으로서, 2 시간간격으로 측정하였다. 이때, 상기 도금욕(21)에는 양극판(22)과 음극판(23) 사이에 특정이온, 예컨대 구리이온의 통과를 방지하기 위한 격리판(200)이 설치되어 있다.Referring to the table, the positive electrode plate 22 is a semiconductor lead frame, and the negative electrode plate 23 is SUS or platinum network. In addition, the electrolyte solution 24 contains phosphoric acid. The current applied to the plating bath 21 was 60 A / dm 2 , and the polishing time was 2, 4, 6 hours, measured at 2 hour intervals. At this time, the plating bath 21 is provided with a separator 200 for preventing the passage of a specific ion, for example, copper ions between the positive electrode plate 22 and the negative electrode plate 23.
실험 결과에 의하면, 양극판(22)이 설치된 셀에서는 0,2,4,6 시간으로 연마공정을 수행할 시, 인산농도는 64.2, 62.3, 59.7, 58.7％로 변화하였다. 그리고, 구리농도는 0.75, 1.23, 1.71, 2.36 g/l로 변화하였다. 즉, 양극판(22) 측에서는 시간이 증가하게 됨에 따라 인산농도는 점차적으로 감소하고, 반대로 구리농도는 점차적으로 증가한다. 이것은 상기 양극판(22)으로부터 용해된 구리이온이 상기 격리판(200)을 통과하지 못하고 양극셀에 잔류하고 있기 때문이다.According to the experimental results, in the cell provided with the positive electrode plate 22, the phosphoric acid concentration was changed to 64.2, 62.3, 59.7, 58.7% when the polishing process was performed for 0, 2, 4, 6 hours. And copper concentration changed to 0.75, 1.23, 1.71, 2.36 g / l. That is, as time increases on the positive electrode plate 22 side, the phosphoric acid concentration gradually decreases, on the contrary, the copper concentration gradually increases. This is because copper ions dissolved from the positive electrode plate 22 do not pass through the separator 200 and remain in the positive electrode cell.
반면에, 음극판(23)이 설치된 셀에서는 상기 조건으로 연마공정을 수행할 시, 인산농도는 64.3, 64.3, 64.6, 62.9％로 변화하였고, 구리는 전혀 검출되지 않았다. 이는 상기 격리판(200)의 존재로 인하여 구리이온이 상기 음극판(23) 측으로 이동하지 못했음을 알 수 있다. 이로인하여 인산의 농도는 거의 변화가 일어나지 않았다. 당연한 결과로, 상기 음극판(23)의 표면에는 구리 슬러지가 전착되지 않았다.On the other hand, in the cell provided with the negative electrode plate 23, the phosphoric acid concentration was changed to 64.3, 64.3, 64.6, and 62.9% when the polishing process was performed under the above conditions, and copper was not detected at all. It can be seen that due to the presence of the separator 200 copper ions did not move to the negative electrode plate 23 side. This caused little change in the concentration of phosphoric acid. As a result, copper sludge was not electrodeposited on the surface of the negative electrode plate 23.
도 3은 본 발명의 시간에 따른 구리농도변화를 도시한 그래프이다.3 is a graph showing a change in copper concentration over time of the present invention.
그래프의 X축은 시간을 나타낸 것이고, Y축은 농도를 나타낸 것이다.The X axis of the graph represents time and the Y axis represents concentration.
그리고, A곡선은 상기 양극판(22)이 설치된 셀의 구리농도의 변화이고, B곡선은 음극판(23)이 설치된 셀의 구리농도의 변화이다.The curve A is a change in the copper concentration of the cell in which the positive electrode plate 22 is provided, and the curve B is a change in the copper concentration in the cell in which the negative electrode plate 23 is provided.
그래프를 참조하면, 시간이 경과할수록 상기 양극판 셀에서는 구리농도가 표 1에서 언급한 바와 같이 점차적으로 증가되는 경향을 보였다. 반면에, 상기 음극판 셀에서는 구리농도의 변화가 없음을 나타내였다. 즉, 상기 격리판(200)의 설치로 인하여 상기 양극판(22)으로부터 용해된 구리이온은 상기 음극판(23)측으로 이동하지 못하고, 그 결과로 상기 음극판(23)의 표면에서는 구리이온과 전해질용액의 반응으로 인한 구리 슬러지가 형성되지 않았다.Referring to the graph, as the time passes, the copper concentration in the positive electrode plate tended to increase gradually as mentioned in Table 1. On the other hand, there was no change in the copper concentration in the negative plate cell. That is, the copper ions dissolved from the positive electrode plate 22 do not move toward the negative electrode plate 23 due to the installation of the separator 200, and as a result, the surface of the negative electrode plate 23 may contain copper ions and an electrolyte solution. No copper sludge was formed due to the reaction.
도 4는 본 발명의 시간에 따른 인산농도변화를 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the change in phosphoric acid concentration over time of the present invention.
그래프의 X축은 시간을 나타낸 것이고, Y축은 농도를 나타낸 것이다.The X axis of the graph represents time and the Y axis represents concentration.
그리고, A곡선은 상기 양극판(22)이 설치된 셀의 인산농도의 변화이고, B곡선은 음극판(23)이 설치된 셀의 인산농도의 변화이다.The curve A is a change in the phosphoric acid concentration of the cell provided with the positive electrode plate 22, and the curve B is a change in the phosphoric acid concentration of the cell in which the negative electrode plate 23 is installed.
그래프를 참조하면, 상기 양극판 셀에서는 시간이 증가할수록 인산농도가 서서히 감소하는 경향을 나타낸 반면에, 상기 음극판 셀에서는 인산농도의 변화가 거의 없음을 나타내였다. 즉, 상기 양극판 셀에서는 구리이온 농도가 증가함에 따라 인산농도는 감소하는 결과를 보였다.Referring to the graph, in the positive electrode cell, the phosphoric acid concentration tended to decrease gradually as time increased, whereas in the negative electrode cell, the phosphoric acid concentration showed little change. That is, in the positive electrode cell, the phosphoric acid concentration decreased as the copper ion concentration increased.
도 5는 본 발명의 시간에 따른 전해욕과 회수탱크에서의 구리농도변화를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the change in copper concentration in the electrolytic bath and recovery tank with time of the present invention.
그래프의 X축은 시간을 나타낸 것이고, Y축은 농도를 나타낸 것이다.The X axis of the graph represents time and the Y axis represents concentration.
그리고, C곡선은 상기 전해욕(21) 내에서의 구리농도의 변화이고, D곡선은 회수탱크(26)에서의 구리농도의 변화이다.The curve C is a change in the copper concentration in the electrolytic bath 21, and the curve D is a change in the copper concentration in the recovery tank 26.
그래프를 참조하면, 상기 전해욕(21) 내에서는 시간이 경과할수록 구리농도가 점차적으로 증가하고 있다. 반면에 상기 회수탱크(26) 내에서는 구리농도가 점차적으로 감소하는 경향을 보였다. 상기 회수탱크(26) 내에서 구리농도가 감소하는 것은 이와 연통되는 이온집진부(220)로 구리이온이 집진되기 때문이다.Referring to the graph, in the electrolytic bath 21, the copper concentration gradually increases with time. On the other hand, in the recovery tank 26, the copper concentration tended to decrease gradually. The copper concentration decreases in the recovery tank 26 because copper ions are collected by the ion dust collector 220 communicating with the copper concentration.
도 6은 본 발명의 시간에 따른 회수탱크(26)에서의 오염치를 도시한 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the contamination value in the recovery tank 26 with time of the present invention.
그래프의 X축은 시간을 나타낸 것이고, Y축은 오염치를 나타낸 것이다.The X axis of the graph represents time and the Y axis represents the contamination value.
그리고, E곡선은 시간에 따른 오염치의 변화이다. 이때, 인가되는 전류밀도는 3 A/dm2이다.And E curve is the change of the pollution value with time. At this time, the applied current density is 3 A / dm 2 .
그래프를 참조하면, 상기 회수탱크(26)에서는 시간이 경과할수록 오염치가 감소하는 경향을 나타내였다. 이것은 상기 양극판(21)으로부터 용해된 구리이온에대한 이온집진부(220)에서의 집진율이 상대적으로 증가되기 때문에 나타난다.Referring to the graph, in the recovery tank 26, the pollution value tended to decrease with time. This is because the dust collection rate in the ion dust collector 220 relative to the copper ions dissolved from the positive electrode plate 21 is relatively increased.
이상에서 설명한바와 같이 본 발명의 금속표면처리장치와 이를 이용한 금속표면처리방법는 양극판 및 음극판 사이에 격리판과, 특정 이온을 집진하는 장치를 설치함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, the metal surface treatment apparatus of the present invention and the metal surface treatment method using the same can obtain the following effects by providing a separator and a device for collecting specific ions between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
첫째, 양극판으로부터 용해된 이온이 격리판의 설치로 인하여 음극판으로 이동하지 못하게 됨에 따라 음극판 표면으로부터 전해질용액과 반응하여 슬러지를 형성하지 않게 된다. 이에 따라, 양극판으로 다시 전착되는 현상을 미연에 방지하게 되어 제품의 불량률을 현저히 줄일 수 있다.First, since the ions dissolved from the positive electrode plate cannot be moved to the negative electrode plate due to the installation of the separator, the sludge is not reacted with the electrolyte solution from the surface of the negative electrode plate. Accordingly, the phenomenon of electrodeposition to the positive electrode plate can be prevented in advance, thereby significantly reducing the defective rate of the product.
둘째, 음극판은 그 표면에 슬러지가 전착되지 않음에 따라, 시간이 지날수록 전류효율이 떨어지는 현상을 방지하게 된다. 그 결과로 연마속도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 음극판을 주기적으로 세정해야 하는 공정을 줄이므로 인한 생산성 향상을 가져 온다.Second, as the sludge is not electrodeposited on the surface of the negative electrode plate, the current efficiency is prevented from falling over time. As a result, the polishing rate can be kept constant. In addition, since the process of periodically cleaning the negative electrode plate is reduced, the productivity is improved.
셋째, 전해질용액이 슬러지에 의하여 노화가 덜 되어서 전해질용액의 교체주기를 늘일 수 있다.Third, the electrolyte solution is less aging by the sludge can increase the replacement cycle of the electrolyte solution.
넷째, 전기도금시에는 양극으로부터 발생되는 양극반응부산물이 음극판으로 이동하지 못하게 됨에 따라, 도금액을 별도로 효율적으로 관리할 수 있다.Fourth, since the electrolytic reaction by-products generated from the positive electrode can not be moved to the negative electrode plate during the electroplating, it is possible to efficiently manage the plating solution separately.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
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