KR100418257B1

KR100418257B1 - 피씨비 동도금시 활성화 유지 방법

Info

Publication number: KR100418257B1
Application number: KR10-2000-0085004A
Authority: KR
Inventors: 차경석
Original assignee: 차성욱
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2004-02-11
Also published as: KR20020055782A

Abstract

본 발명은 캐리어 이동식 도금 장치를 이용해서 PCB를 동도금시 표면 활성화를 유지하는 방법에 있어서, 버스바(60) 일측에 설치된 정류기로부터 PCB 원판(90)을 걸어 지지하는 버스바(60)에 1.0 내지 1.5A/d㎡의 음전하를 통전시킨 상태에서 도금액(20)에 침적시키는 것을 특징으로 함으로써, 양호한 상태로 홀 내벽을 도금할 수 있도록 표면 활성화를 지속적으로 유지할 수 있는 방법을 제공한다.

Description

피씨비 동도금시 활성화 유지 방법{A maintaing method of activation on copper plating of PCB}

본 발명은 피씨비(PCB(Printed Circuit Board),이하 PCB라고 함) 동 도금 시 활성화를 유지하는 방법에 관한 것이다.

보통 컴퓨터 등 각종 자동화 기계의 시스템 구성을 위한 기본적인 PCB(Printed Circuit Board)는 도금공정에서 동 박으로 적층된 합성수지 원판을 가공하여 표면과 아랫면을 관통 시켜 부품삽입 홀과 회로 연결 홀을 다수 개 형성시키고, 이렇게 PCB내에 형성한 다수의 홀을 전기 도금 시켜 전기적인 회로로서의 기본 역할을 수행 할 수 있도록 형성되어 있다.

상기 PCB의 생산공정 중 도금공정은 500㎜×600㎜ 크기의 합성수지에 20㎛ 내외의 동 박을 적층시킨 PCB 원판으로 재단하고, 상기 PCB 원판의 상하면에 수동 및 능동 소자와 기타 부품 등을 삽입할 다수 개의 부품 삽입 홀과 회로 연결 홀을 드릴링 작업으로 가공한다.

이어 반 밀폐된 도금조 내에서 도금장치를 이용하여 PCB 원판에 있는 100 내지 250㎛의 상기 부품삽입 및 회로 연결 홀 내벽에 화학 도금을 한 다음, 황산동도금으로 해서 80 내지 90분 동안 20㎛ 내외의 두께로 상기 홀 및 회로부분에 입혀주는 공정으로 이루어져 있다.

이러한 PCB 원판의 홀 도금 과정 다음에는, 상기 PCB 원판의 회로부분이나 홀을 제외한 모든 동 부분을 부식 시켜 회로를 형성하고, 동 박의 산화를 방지하기 위하여 동 도금 부위에 니켈을 전기도금하고, 그 위에 금(Au) 또는 납/석(Pb/Sn)을 전기 도금 또는 코팅함으로써 완성한다.

상기 PCB의 도금공정 중 홀과 회로부분에 동 도금해 주는 황산동도금 방법은보통 도금장치를 이용해서 도금을 수행하는데, 이는 도금조에서 일정시간 동안 침적되어 PCB 원판의 홀 도금이 이루어지게 된다.

즉, 종래의 도금장치는, 도 2(a)에 도시 된 바와 같이 일정한 양의 도금액(20)을 저장해 놓은 도금조(10')와, 양전하 단자(30) 및 정류기의 음전하 단자(40)와 음전하 단자(40)에 접속되고 도금할 PCB원판(90)이 걸려지는 버스바(60') 등으로 구성되어 있어, 상기 PCB 원판(90)의 홀이 도금액(20)의 탱크(10)내에서 양극 및 음극작용으로 황산동도금이 이루어 졌다.

그러나 1,500A, 6V의 높은 전류를 사용하는 도금 방법에서는 버스바(60')에 걸려지는 PCB원판(90)이 순차적으로 도금조의 도금액에 침적되기 때문에, 처음에 침적된 원판(90)은 음전하가 흐르는 버스바(60')에 의해 PCB원판의 표면이 음전하를 띄게 되지만, 나중에 침적되는 PCB원판(90')은 순간적으로 표면이 양전하는 띄는 바이 폴라(bi-polar) 현상이 발생하게 되었다.

이러한 바이 폴라 현상에 의해 양전하를 띄는 PCB원판(90)은 도금이 되지 않는 불량이 발생하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 캐리어 이동식 도금장치가 제안되었는데, 이는 도금전후처리 탱크를 포함하여 생산용량에 따라 약 30개 내지 50개의 탱크로 구성되고 각 탱크를 캐리어에 의해 PCB원판이 상하 왕복 수평이동을 반복하면서 일정시간 동안 침적되어 PCB 원판의 홀 도금이 이루어지게 된다.

캐리어이동식 도금장치를 이용해서 도금을 수행하는 즉, 캐리어이동식 도금장치는, 도 1 및 도 2(b)에 도시된 바와 같은 데, 일정한 양의 도금액(20)을 저장해 놓은 반 밀폐형 도금조(10)와, 양전하 단자(30) 및 정류기의 음전하 단자(40)와 상기 음전하 단자(40)에 접속되는 V블록(50) 및 상기 PCB원판(90)을 침적, 도금시키고 운반해 주는 캐리어(80) 등으로 구성되어 있다.

이는 PCB 원판(90)의 홀 등에 황산동도금 될 수 있도록 캐리어(80)에 의해 상하 왕복으로 버스바(60")에 걸려진 PCB 원판(90)을 도금조(10)내의 도금액(20)에 침적시키고 일정 시간 경과 후 캐리어(80)에 의해 다시 상하 왕복으로 다음 도금조로 이송 시켜 가면서 전기 도금하는 것이다.

이때 도금조에 침적하기 이전에는 전하를 띄지 않는 버스바(60")가 상기 캐리어의 상하 왕복 운동에 의해 음전하를 띄는 V블록(50)에 걸려지는 순간 PCB원판(90)이 음전하를 띄게 되면, 상기 정류기에 접속된 양극과 음극 사이의 도금액 유동과 상기 정류기의 전류조절로써 도 4(b)에서와 같이 상기 PCB원판(90)에 형성된 홀(93) 내벽에 바이폴라 현상 없이 전기 도금이 이루어진다.

그러나 상기와 같이 도금되어 지는 PCB 원판(90)의 동 박 표면(91,92)과 홀(93) 내부는 PCB 원판(90)의 일부분이 침적된 다음 버스바(60")가 V블록(50)과 접촉하여 음전하로 통전되기 이전까지는 비활성화 된 상태로 남아 있게 된다.

따라서, 비활성화 상태에서 강산과 접촉하게 되면 화학 도금된 부위가 쉽게 벗겨질 수 있으며, 벗겨진 부위는 더 이상 도금이 이루어지지 않기 때문에 균일한 회로 형성이 어려웠고, 도금이 이루어진다고 하더라도 그 두께가 얇아서 원하는 수준의 전도도를 나타내지 못하고 보이드(Void)로써 작용하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 결점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 균일한 도금을 이루는 홀을 지니는 PCB원판을 제조할 수 있도록 PCB 동도금시 활성화 유지 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 캐리어이동식 도금장치에 대한 분해 사시도

도 2a는 종래의 일반적인 도금장치에 대한 개략도

도 2a는 종래의 캐리어이동식 도금장치에 대한 개략도

도 3은 본 발명에 의한 캐리어이동식 도금장치에 대한 개략도

도 4a는 종래 방법에 의한 PCB 홀의 단면도이고

도 4b는 본 발명에 의한 PCB 홀의 단면도이다.

<도면 주요부에 대한 부호 설명>

10,10' : 도금조 20 : 도금액

30 : 양전하 단자 40 : 음전하 단자

50 : V블록 60,60',60" : 버스바

80 : 캐리어 90 : PCB원판

93 : 홀

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피씨비(PCB) 동 도금 시 활성화 유지 방법은, 캐리어 이동식 도금 장치를 이용해서 PCB를 동도금시 표면 활성화를 유지하는 방법에 있어서, 버스바(60) 일측에 설치된 정류기로부터 PCB 원판(90)을 걸어 지지하는 버스바(60)에 1.0 내지 1.5A/d㎡의 음전하를 통전시킨 상태에서 PCB 원판(90)을 도금액(20)에 침적시키는 것을 특징으로 한다.

이하 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 의한 캐리어이동식 도금장치에 대한 개략도로서, 버스바(60)의 일측에 음전하를 공급하기위한 정류기(도면에 도시되지 않음)가 설치되어있다.

이에 따라, 필요한 수의 PCB 원판이 버스바(60)에 모두 걸쳐지면, 상기 정류기로부터 1.0 내지 1.5A/d㎡의 음전하가 버스바(60)에 공급되어 진다.

정류기로부터 공급되는 음전하는 1.0 내지 1.5A/d㎡가 바람직한데, 1.0 A/d㎡보다 적은 경우 표면 활성화는 미세하게 유지되어 Å단위의 도금이 이루어지지만 음극 단자(40)로부터 본 전류가 공급되면서 형성된 본 도금의 금속 조직과 다른 형상을 지니게 되기 때문에 두 층간의 접착 특성이 달라지게 되어 장기 보존성 및 내구성 등이 떨어지게 된다.

한편, 1.5A/d㎡을 초과하는 경우에는 표면과 홀이 이루는 모서리(Edge) 부분에서 과잉 석출이 되는 소위 도그본(Dog bone)현상을 발생시킨다.

이러한 전류는 버스바(60)가 V블록(50)에 접촉하기 전까지 공급되게 되며, 이후에는 음극 단자(40)으로부터 본 전류를 공급받게 됨으로써, PCB 원판의 표면은 도금액에 침적되기 시작하면서 도금이 완료되는 순간까지 균일한 활성도를 유지할 수 있게 된다.

이하 바람직한 실시예로써 본 발명을 보다 자세히 설명한다.

<실시 예 1>

통상의 제조 방법에 의해 상단의 직경이 230㎛, 하단의 직경이 110㎛가 되도록 드릴링된 스택 비아 홀(stack via hole)형의 PCB기판을 1.0A/d㎡의 전하가 흐르는 버스바(60)에 걸친 다음, CuSo₄·H₂0 64.3g/ℓ과 H₂So₄189.1 g/ℓ을 주성분으로 하고 염소 이온을 93ppm 포함하며 24℃의 온도로 유지되는 도금액(20)으로 캐리어(80)에 의해 내려뜨림으로써 PCB 원판(90)을 침적시키고, 버스바(60)를 V블록(50)에 접촉될 때 버스바(60)로부터 음전하의 공급을 중단함과 동시에 음극 정류기로부터 공급되는 음전하를 PCB원판(90)에 공급하면서, 85분에 걸쳐 동 박 표면(91,92)과 홀(93)에 동 도금을 실시하였으며, 캐리어(80)의 상방향 운동에 의해 들어올려진 PCB 원판(90)은 수세 공정 등 통상의 캐리어 이동 방식의 도금 방법에 따라 홀 도금을 수행함으로 써 동 도금 PCB 원판을 제조한 다음, 홀 단면을 250 배 및 500 배로 측정하여 도금 두께, 균일 전착성 및 보이드 발생 여부를 평가하였고 그 결과를 표 1과 도 4b 에 나타내었다.

<실시 예 2>

실시 예 1과 동일한 장치와 방법을 사용하여 동 도금 PCB 원판을 제조하되, 스택 비아 홀(stack via hole)형의 PCB기판에 1.5A/d㎡의 전하를 흐르는 버스바(60")에 걸친 다음, 도금액에 침적하여 도금하고, 홀 단면을 250 배 및 500 배로 측정하여 도금 두께, 균일 전착성 및 보이드 발생 여부를 평가하였으며 그 결과를 실시 예 1과 함께 표 1에 나타내었다.

<비교 실시 예 1>

실시 예 1과 동일한 장치와 방법을 사용하여 동 도금 PCB 원판을 제조하되, 스택 비아 홀(stack via hole)형의 PCB기판을 전하가 흐르지 않는 버스바(60")에 걸친 다음, 도금액에 침적하여 도금하고, 홀 단면을 250 배 및 500 배로 측정하여 도금 두께, 균일 전착성 및 보이드 발생 여부를 평가하였으며 그 결과를 실시 예 1과 함께 표 1과 도 4a에 나타내었다.

	표면 두께	홀 두께	균일 전착성	보이드 발생 유무
	제1층	홀 두께	균일 전착성	보이드 발생 유무	제2층
실시예1	31.28	20.15	18.63	72.45	무
실시예2	35.95	12.33	14.78	61.23	무
비교예1	29.85	1.33	1.05	6.74	유

<시험방법>

- 표면 및 홀 두께

PCB 원판의 홀(93) 부위를 에폭시로 임베딩(embedding)한 다음, 마이크로톰으로 절단한 단면을 전자현미경으로 250배 및 500배 확대 관측하여 표면 및 홀의 두께를 측정하였다.

홀의 두께는 13㎛이상일 때를 양호한 것으로 판정하였다.

- 균일 전착성

표면 두께에 대한 홀두께의 비를 백분율로 표시하였으며, 60.00이상인 경우 양호한 것으로 판정하였다.

- 보이드

홀에 발생된 보이드의 유무를 전자 현미경 사진으로부터 육안으로 관측하여 판정하였다.

도 4a는 종래 방법에 의해 형성된 홀의 단면을 나타내고, 도 4b는 본 발명에 의해 형성된 홀의 단면을 나타낸 그림으로써, 표 1 및 도 4b에서와 같이 본 발명에 의해 도금액으로 침적되기 전에 1.0 내지 1.5A/d㎡의 음전하를 버스바(60)에 흘려주는 실시예 1 및 실시예 2의 경우 홀(93)의 두께 뿐만 아니라 표면(91,92)의 두께도 양호하였으며, 특히 제 2층(92)의 두께가 양호함을 알 수 있다.

이에 따라 균일한 전착성을 나타내며 보이드가 발생하지 않음을 알 수 있다.

이러한 것은 도금액에 침적되기 전부터 PCB원판의 도금 부위가 충분히 활성 되기 때문에 균일한 도금이 가능한 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 양호한 상태로 홀 내벽을 도금할 수 있도록 표면 활성화를 지속적으로 유지할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적인 보호는 첨부된 특허 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

캐리어 이동식 도금 장치를 이용해서 PCB를 동도금시 표면 활성화를 유지하는 방법에 있어서, 버스바(60) 일측에 설치된 정류기로부터 PCB 원판(90)을 걸어 지지하는 버스바(60)에 1.0 내지 1.5A/d㎡의 음전하를 통전시킨 상태에서 PCB 원판(90)을 도금액(20)에 침적시키는 것을 특징으로 하는 PCB 동도금시 표면 활성화 방법.