KR100203419B1 - 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구리 또는 구리합금을 기질로 하는 리드프레임의 제조공정에서 실시되는 산세, 즉 화학적 용해처리를 위한 용액에 관한 것이다.
본 발명은 주성분으로 수용성 과산화 모노황산염(MHSO5)을 함유하며, 보조성분으로 황산유도체, 플루오르화물, 유기용매 및 계면활성제를 함유하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액을 제공한다.
본 발명의 산세용액에 의해 리드프레임의 제조공정에서 화학적 용해처리시에 발생할 수 있는 부반응에 의한 오염물질을 생성시키지 아니하고, 구리 또는 구리함금에 생성되는 구리산화 피막을 용이하게 제거할 수 있고, 실리콘화합물 또는 금속 표면에 흡착되는 금속잔유물에 의한 검은 스멋을 제거함으로써 깨끗한 리드프레임의 표면을 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 구리 또는 구리합금을 기질로 하는 리드프레임의 제조공정에서의 화학적 용해처리, 즉 산세를 위한 용액에 관한 것이다. 일반적으로 금속표면에 부착되어 있는 산화피막과 같은 금속화합물을 화학적으로 용해하는 방법으로는 금속제료의 표면에 발생한 산화물을 제거하는 산세(picking), 균일하고 광택있는 표면을 얻기 위해 특정 조건하에서 표면층을 용해하는 화학적 연마(chemical polishing)등을 들 수 있다.
일반적으로 사용되는 구리 또는 구리합금 표면을 산세하기 위한 산세용액들은 산, 산화제, 안정제 및 약간의 첨가제로 구성되어 있는바, 황산이나 염산등의 강산에 크롬산 또는 질산과 같은 산화제를 적절히 혼합하여 사용하였다. 그러나 이들 산세용액은, 크롬산을 산화제로 사용할 경우 6가 크롬이온이 생성되며, 질산을 산화제로 사용할 경우는 산화질소 기체가 발생할 뿐만 아니라, 산세용액의 소모 또한 크다는 문제점이 있었다. 이러한 부산물은 공해를 유발시키고, 또 그 처리에 많은 비용이 소비되어 환경정책적인 측면에서도 바람직하지 않았다. 최근에는 과산화수소와 황산을 혼합하여 화학적 용해처리를 하는 방법이 알려져 있으나, 산화제로 사용되는 과산화수소는 여러 금속이온 및 염소이온으로 인해 급격히 해리되는등 그 자체의 불안정성 때문에 바람직하지 않았다. 한편 상기 과산화수소의 불안정성을 해소하기 위하여 안정제가 개발되고 있으나, 이 또한 보편화 되지 않고 있다.
본 발명의 목적은 리드프레임의 제조공정상의 화학적 용해처리에 있어서, 부반응에 의한 오염물질을 생성시키지 아니하고, 구리 또는 구리함금에 생성되는 구리산화 피막을 장기간 안정적으로 용이하게 제거함으로써 광택있는 리드프레임의 표면을 얻기 위한 산세용액을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 리드프레임의 화학적 용해처리시 구리합금에 내포되어 있는 실리콘화합물 또는 금속표면에 흡착되는 금속잔유물에 의한 검은 스멋(smut)을 제거함으로써 리드프레임의 깨끗한 표면을 얻기 위한 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 주성분으로 수용성 과산화 모노황산염(MHSO5)을 함유하며, 보조성분으로 황산유도체, 플루오르화물, 유기용매 및 계면 활성제를 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액을 제공한다.
본 발명에 사용된 과산화 모노황산염은 예를들어 과산화 모노황산칼륨, 과산화 모노황산나트륨 및 과산화 모노황산암모늄을 들 수 있으며, 그 함량은 산세용액 전체를 기준으로 1~15중량%, 바람직하게는 8~10중량%, 보다 바람직하게는 9중량%이다. 과산화 모노황산염이 1중량% 이하이면 산화 제1구리피막의 제거효과가 충분하지 않고, 15중량% 이상이면 용해에 어려움이 있다.
황산유도체는 예를들어 황산수소염(MHSO4), 술폰산 및 황산을 들 수 있다. 황산수소염은 황산수소칼륨, 황산수소나트륨 또는 황산수소암모늄을 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 산세용액중 3~12중량%, 바람직하게는 5~7중량% 이다. 술폰산을 사용하는 경우에는 메탄술폰산이 가장 바람직하며, 그 함량은 70%의 메탄술폰산을 사용할 경우 4~10중량%, 바람직하게는 5~8중량%, 보다 바람직하게는 6중량%이다. 또 황산을 사용하는 경우에는 6~12중량%, 바람직하게는 6~10중량%, 보다 바람직하게는 8중량% 이다. 황산수소염, 술폰산 또는 황산의 함량이 상기 최저 함량 보다 적을 경우에는 산화 제2구리피막의 제거효과가 충분하지 않다.
플루오르화물은 예를들어 플루오르화 수소산을 비롯하여 플루오르화 나트륨, 플루오르화 칼륨 및 플루오르화 암모늄의 플루오르화물을 들 수 있으며, 바람직하게는 플루오르화 수소산 또는 플루오르화 암모늄을 들 수 있다. 플루오르화 수소산을 사용할 경우 그 함량은 50%의 플루오르화 수소산을 사용하는 경우 0.1~1.0중량%, 바람직하게는 0.3~0.5중량%, 보다 바람직하게는 0.4중량% 이다. 플루오르화 암모늄을 사용할 경우의 함량은 1.0~10중량%, 바람직하게는 2.0~5.0중량%, 보다 바람직하게는 3.0중량%이다.
또 본 발명에는 화학적 용해처리의 속도조절제로서, 유기용매, 예를들어 테트라 히드로푸란, 디옥산, 디메틸술폭시드와 메탄술폰산과의 혼합물 및 에틸렌글리콜모노메틸에테르를 사용할 수 있으며, 그 함량은 0.1~2.0중량% 이다.
또한 본 발명에는 세척효과를 증대시키기 위하여 계면활성제인 아미노포스폰화합물(DEQUEST 2000, DEQUEST 2006 몬산토사제품) 0.01~1.5중량%를 첨가할 수 있다.
리드프레임의 화학적 용해처리 방법은 주로 시료를 용액에 몇초 동안 침지하거나, 노즐을 사용하여 용액을 분사시키는 방법을 사용한다. 침지시간은 일반적으로 적정농도 및 시료조건하에서 5~200초, 바람직하게는 10~40초 동안 행한다. 사용되는 용액의 온도는 실온이다.
본 발명에 사용되는 과산화 모노황산염은 산화 제1구리를 산화 제2구리로 산화시키는 역할을 한다.
일반적으로 구리 또는 구리합금의 표면 위에 산화구리가 형성될 때 산화 제1구리는 내부표면층에 생성되며, 산화 제2구리는 외부표면층에 생성되는 것으로 알려져 있다. 산화 제2구리는 황산 등에 용해되나 산화 제1구리는 용해되지 않는다. 산화 제2구리는 다음과 같이 반응한다.
산화 제1구리는 과산화 모노황산염에 의해 산화 제2구리로 산화된 후, 산화 제2구리가 상기 반응식(2)와 같이 용해된다.
본 발명에서 사용되는 플루오르화 수소산이나 플루오르화물은 구리합금에 내포되어 있는 실리콘화합물 또는 금속표면에 흡착되어 있는 금속잔유물에 의해 스멋이 발생되는 것을 방지하고 보다 나은 세척효과를 얻기 위하여 사용한다.
또한 유기용매들은 주로 화학적 용해처리의 속도를 조절하는 반응억제제로 사용되는 것으로, 과도한 산세보다는 리드프레임 표면에 존재하는 산화피막만을 주로 제거하여 광택있는 표면을 얻고자 하는 경우에, 이 유기용매들을 사용한다. 또한 균일하고 깨끗한 표면을 얻기 위해서 사용하는 계면활성제는 금속표면의 표면장력을 변화시켜 오염물질을 용이하게 제거할 수 있게 한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
[실시예 1]
실리콘이 함유된 구리합금을 5.7㎝×8.0㎝ 크기로 자른 후, 10~60초 동안 상기 용액에 침지시켰다. 용액의 온도는 실온으로 유지하였고, 교반하에 실험을 수행하였다. 실험결과, 구리합금 표면에 남아있던 오염물과 산화피막이 완전히 제거되었고 반광택의 깨끗한 표면을 얻을 수 있었다. 표1은 화학적 용해처리를 실시함에 따라 용액내에 구리의 농도가 증가하고 그에 따른 에칭속도의 변화를 나타낸다. 표1에서 알수 있는 바와같이, 구리의 농도가 상당한 증가함에도 불구하고 화학적 용해처리의 속도에 미세한 차이밖에 없는 것으로 보아 용액의 안정성이 우수하다는 것을 알수 있다.
[실시예 2]
구리합금상의 특정영역에 3.8㎛의 두께로 은을 도금한 리드프레임 시료를 사용하여 10~40초 동안 상기 용액에 침지시켰다. 침지후 시료를 관찰한 결과, 은이 도금된 영역에 아무런 손상없이 구리합금 표면위의 오염물과 산화피막이 제거되었음을 알 수 있었다. 종래의 인산을 함유한 질산 혼합물을 사용할 경우 유독한 산화질소가 생성되었으나, 본 발명에 의한 용액은 유독물질을 발생시키지 않았다. 에칭속도는 25℃에서 0.55㎛/min 이며, 검은 스멋을 형성시키지 않았다.
[실시예 3]
실리콘이 함유되어 있는 구리합금과 실리콘이 함유되어 있지 않은 구리합금을 각각 사용하여 특정영역에 은도금을 하고 상기 용액을 사용하여 화학적 용해처리를 수행하였다. 용해처리는 노즐을 사용하여 용액을 25ℓ/min 압력으로 5~30초 동안 분사시키는 방법을 사용하였다. 용해처리 결과, 은이 도금된 영역은 전혀 손상을 입지 않았고 구리합금 위의 산화피막이 완전히 제거되어 반광택의 표면을 얻을 수 있었다.
[실시예 4]
6 Mil. 두께의 구리합금을 시료로 사용하여 상기 용액에 침지하였다. 실온하에 5~60초 동안 침지하여 산세를 실행하였다. 산세후, 시료표면의 산화피막과 오염물들이 깨끗이 제거되었다.
[실시예 5]
과산화 모노황산칼륨 6.0중량%, 황산 7.0중량%, 플루오르화 수소산 0.4중량%, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 0.05중량% 및 디퀘스트 2000 0.06중량%를 포함하는 용액을 제조하였다. 제조된 용액을 사용하여 실시예 2의 리드프레임 시료를 침적과 노즐분사 방법으로 화학적 용해처리를 실시하였다. 용해처리후, 표면의 오염과 산화피막이 완전히 제거된 반광택의 깨끗한 표면을 얻을 수 있었다.
이상의 실시예에서 알수 있는 바와같이, 본 발명에 의한 산세용액을 사용함으로써, 리드프레임의 제조공정에서 화학적 용해처리시에 발생할 수 있는 부반응에 의한 오염물질을 생성하지 아니하고, 구리 또는 구리함금에 생성되는 구리산화 피막을 용이하게 제거할 수 있고, 실리콘화합물 또는 금속표면에 흡착되는 금속잔유물에 의한 검은 스멋을 제거함으로써 깨끗한 리드프레임의 표면을 얻을 수 있다.
Claims (13)
- 리드프레임의 제조공정에서 사용되는 산세용액에 있어서, 과산화 모노황산염, 황산유도체, 플루오르화물, 유기용매 및 계면활성제를 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1에 있어서, 상기 과산화 모노황산염은 과산화 모노황산칼륨, 과산화 모노황산나트륨 및 과산화 모노황산암모늄으로 구성된 군으로 부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1에 있어서, 상기 황산유도체는 황산수소칼륨, 황산수소나트륨 및 황산수소암모늄의 황산수소염, 술폰산 및 황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1에 있어서, 상기 플루오르화물은 플루오르화 나트륨, 플루오르화 칼륨 및 플루오르화 암모늄의 플루오르화물과 플루오르화 수소산으로 구성된 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유기용매는 테트라히드로푸란, 디옥산, 디메틸술폭시드와 메탄술폰산과의 혼합물 및 에틸렌글리콜모노메틸에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이상인 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 과산화 모노황산염은 전체 산세용액 기준으로 1~15중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 황산수소염은 전체 산세용액 기준으로 3~12중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 술폰산은 전체 산세용액 기준으로 4~10중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 황산은 전체 산세용액 기준으로 6~12중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 플루오르화 암모늄은 전체 산세용액 기준으로 1.0~10중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 플루오르화 수소산은 전체 산세용액 기준으로 0.1~1.0중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서, 상기 유기용매는 전체 산세용액 기준으로 0.1~2.0중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
- 청구항 1에 있어서, 상기 계면활성제는 포스폰계 화합물로 전체 산세용액 기준으로 0.01~1.5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 화학적 용해처리를 위한 산세용액.
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