KR100645630B1 - 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의전해 도금방법 - Google Patents

주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의전해 도금방법 Download PDF

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박영근
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Abstract

본 발명은 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 관한 것으로, 전류방향과 실질적으로 수직방향으로 발생되는 동시에 정파와 역파로의 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용하여 인쇄회로기판을 전해 도금하는데 특징이 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용함으로써 외부 액유동 장치를 별도로 도입하지 않고도 도금액의 노화와 이온농도 불균일 현상을 막을 수 있을 뿐 아니라, 기판의 균일 도금을 달성할 수 있는 장점이 있다.
자기장, 주기적 방향성, 전해 도금, 인쇄회로기판

Description

주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법 {Method for electrolytic plating on printed circuit board using a periodic directional magnetic field}
도 1은 종래기술에 따른 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 도금장치에서 전류 및 자기장의 방향에 따라 형성되는 로렌츠 힘의 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 다른 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 또 다른 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 4 및 도 5의 도금장치를 이용한 전해 도금방법에서 형성되는 정류파형의 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8a 및 8b는 각각 본 발명의 도금방법에서 자기장 방향에 따라 변화되는 로렌츠 힘의 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 도금된 기판의 단면을 나타낸 전자현미경 사진이다(×500).
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 도금된 기판의 표면을 나타낸 SEM 사진이다(×30,000).
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : 도금조 2 : 양극
3 : 전해질 용액 4 : 기판(음극)
5 : 자기장 발생기 6 : 전원
101 : 도금조 102 : 양극
103 : 전해질 용액 104 : 기판(음극)
105a : 전자석 105b : 영구자석
106a : 전류 펄스 변복조기 106b : 역펄스 정류기
107 : 전원 108 : 회전모터
109 : 팬벨트
본 발명은 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 본 발명은 전류방향과 실질적으로 수직방향으로 발생되는 동시에 정파와 역파로의 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용하여 외부 액유동 장치를 별도로 도입하지 않고도 도금액의 노화를 방지하는 동시에 균일 도금을 달성할 수 있는 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 관한 것이다.
전자제품을 구동시키는 인쇄회로기판의 제조는 수많은 공정의 집합체이며 그 단계 또한 매우 복잡하다. 그 중 전자소자에 전류와 전압을 제공하기 위해 핵심적인 역할을 하는 것이 도금공정, 즉, 금속화 과정이다. 더욱이, 최근 인쇄회로기판은 경박단소의 경향으로 금속배선과 전자소자가 접속되는 비아 홀의 크기가 점점 작아지고 있어 더욱 균일한 도금이 요구되고 있다.
인쇄회로기판의 도금공정에서 회로형성이나 비아를 도금하기 위해서는 무전해 화학도금방법을 이용해 시드층을 형성한 후 전해도금으로 금속층을 형성하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 이는 비교적 가격이 저렴하고 금속배선과 절연층간의 거리가 60㎛ 이하, 그리고 비아 홀경이 100㎛ 이상의 대구경 비아 홀에 대해서는 균일한 도금층을 얻을 수 있는 방법이다.
이와 관련하여, 도 1에 종래기술에 따른 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 일례를 개략적으로 나타내었다.
도 1을 참조하면, 도금조(1) 내에 전해질 용액(3)이 채워져 있고 도금이온을 전달하는 양극(2)과 배선판이 형성되는 기판(4 : 음극)을 페러데이(Faraday) 법칙에 의해 전원(6)에서 전압을 인가하여 전류를 흘려주어 도금한다.
그러나, 최근에 전자제품의 소형화, 고기능화는 인쇄회로기판의 크기를 대폭 줄여 전자소자의 실장밀도가 높아지는 것을 요구하고 있다. 이로 인해 종래의 도금기술로는 종횡비가 큰 비아 홀의 충전도금이나 미세 패턴의 금속배선을 형성하기 위한 균일도금이 어려워지고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위해 제안된 방법이 일반적인 자기장 인가 전해 도금방법이다.
이와 관련하여, 일본 특개평 7-169714호 및 특개평 5-78885호에는 자기장 인가 전해 도금방법이 개시되어 있으나, 유동방향이 일정한 자기장을 이용함에 따라 도금액의 노화 및 이온농도 불균일 현상이 일어나 균일 도금을 달성할 수 없는 문제점이 있다.
도 2에 종래기술에 따른 자기장 인가 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 일례를 예시적으로 나타내었다. 종래의 자기장 인가 전해 도금방법에 따르면, 전원(6)에서 전압을 인가하면 양극(2)에서 도금이온이 탈착되며 이는 도금조(1) 내의 전해질 용액(3)을 통해서 기판(4) 상에 석출된다. 이때, 자기장 발생기(5 : 전자석 또는 영구자석)에서 전류방향과 수직방향으로 자기장이 인가되면 로렌츠의 힘에 의해 도금이온의 유동이 활성화된다. 도 2에서 자기장 발생기가 존재하지 않는다면 도 1에 나타낸 바와 같은 단면 도금장치와 동일하게 된다.
그러나, 도 2의 도금장치를 이용한 자기장 인가 전해 도금방법의 경우, 발생되는 자기장의 방향이 일정하며 이에 따라 도금장치에 나타날 수 있는 로렌츠 힘은 단일방향으로서, 자기장의 유동방향이 일정함에 따라 이온의 농도구배에 악영향을 끼칠 수 있다(도 3 참조).
따라서, 외부 액유동 장치를 별도로 도입하지 않고도 도금액 내에 존재하는 도금이온의 유동방향과 밀도를 제어하여 도금액의 노화를 지연시키는 동시에 기판을 균일하게 도금할 수 있는 인쇄회로기판의 전해 도금방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 거듭한 결과, 자기장 인가 전해 도금방법에 있어서, 주기적으로 자기장 방향을 변화시켜 도금이온의 유동방향과 밀도를 제어함으로써 전해액 내의 유동의 증대와 도금편차를 줄여 균일한 도금층을 형성할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 외부 액유동 장치를 별도로 도입하지 않고도 도금액의 노화와 이온농도 불균일 현상을 막을 수 있는, 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 인쇄회로기판 상에 균일한 도금층을 형성할 수 있는, 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법을 제공하는데 있다.
상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
(a) 인쇄회로기판 표면 상에 전해질 용액을 접촉시키는 단계; 및
(b) 상기 전해질 용액 내에 자기장을 인가하는 동시에 상기 기판 및 전해질 용액 사이에 전압을 인가하는 단계;
를 포함하며,
상기 자기장은 전류방향과 실질적으로 수직방향으로 발생되는 동시에 정파와 역파로의 주기적 방향성을 갖는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법이 제공된다.
여기서, 상기 자기장은 영구자석에 의해 제공될 수 있고, 바람직하게는, 상기 주기적 방향성을 갖는 자기장은 영구자석 쌍의 회전을 통해서 제공될 수 있다.
상기 자기장은 또한 전자석에 의해 제공될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 주기적 방향성을 갖는 자기장은 전자석 쌍과 이에 연결된 펄스 변복조기를 이용한 정류파형 변화를 통해서 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 상기 주기적 방향성을 갖는 자기장은 전자석 쌍과 이에 연결된 역펄스 정류기를 이용한 정류파형 변화를 통해서 제공될 수 있다.
한편, 상기 전해질 용액은 구리 이온을 함유할 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 자기장을 이용하여 인쇄회로기판 상에 균일한 도금층을 형성할 수 있는 방법에 관한 것이다. 이를 실현하기 위해 도금액 내에 자기장을 인가하여 도금이온의 유동방향과 밀도를 제어하는 것을 특징으로 한다. 전해액 내에 자기장이 인가되면 전기장과 자기장이 로렌츠의 힘에 의해 거대 대류유동을 유발하며, 도금이 이루어지는 음극 근처에서는 미소한 MHD(Magneto Hydrodynamics) 유동이 발생하여 도금을 균일화시키는 작용을 한다. 또한, 인가된 자기장은 도금면 근처에서 이온의 평균자유 경로를 증가시켜 전하량이 증대된다. 이로 인해 전류량이 증가하며, 이는 도금속도를 증가시켜주는 작용을 한다.
본 발명에 따르면, 주기적으로 자기장 방향을 변화시켜 전해질 용액 내의 유동의 증대와 도금편차를 줄여 주는 것을 특징으로 한다. 이 기술을 적용하면 인쇄회로기판에서의 도금과정에서 우수한 특성을 발현시킬 수 있다.
도 4 내지 도 6에 각각 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 바람직한 일례를 개략적으로 나타내었다.
도 4를 참조하면, 도금조(101) 내에 도금할 금속이온, 바람직하게는 구리 이온을 함유하는 전해질 용액(103)이 채워져 있고, 회로가 형성되는 인쇄회로기판(104 : 음극)이 지지부재에 의해 지지되어 전해질 용액(103)과 접촉하고 있다.
상기 전해질 용액(103) 내에 자기장 발생기(105a), 즉 전자석(105a)를 통해서 자기장을 인가하는 동시에 상기 기판(104) 및 전해질 용액(103) 사이에 전원(107)을 통해서 전압을 인가하여 전류를 흘려준다. 이 과정에서, 양극(102)에서 도금이온이 탈착되어 전해질 용액(103)을 통해서 기판(104) 상에 석출되어 도금층 이 형성된다.
여기서, 전자석(105a)에서 전류방향과 실질적으로 수직방향으로 자기장이 인가되어 로렌츠의 힘에 의해 도금이온의 유동이 활성화된다. 이와 동시에, 상기 전자석(105a) 사이에는 전류 펄스 변복조기(106a)가 연결되어, 도 7a 내지 도 7d에 나타낸 바와 같이, 시간에 따라 전류의 위상을 변화시키며, 이에 따라 자기장의 방향이 정파와 역파로의 주기적 방향성을 갖도록 변화함으로써 로렌츠 힘의 방향이 변화하게 된다.
이하, 도 7a 내지 도 7d에 나타낸 각각의 파형에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7a의 경우, 전류파형의 단순 위상변화로 인해 거대 액유동을 요구하는 직경 100㎛ 이상의 대구경 비아 홀을 가지는 기판도금에 적당하다. 도 7b의 경우, 전류의 휴지시간이 존재하며, 이 휴지시간을 조절하면 수력학적 경계층 두께를 조절할 수 있어, 복잡한 패턴을 가지는 기판의 도금에 유용하다. 도 7c의 경우, 세부적인 전류변화로 인한 자기장의 미소 유동발생이 가능하여 비아 홀과 패턴이 동시에 존재하는 기판에 대해 도금의 쓰로윙 파워(throwing power)를 높일 수 있다. 따라서, 이러한 파형은 패턴과 비아 홀이 내재된 기판 도금에 적당하다. 도 7d의 경우, 동일한 미세파형을 짧은 주기로 인가하여 미세 쓰로윙 파워를 집중적으로 높이는데 기여하는 바, 직경이 50㎛ 이하의 미소 비아 홀이 존재하는 기판도금에 적당하다.
이는 도 8a 및 도 8b에 예시된 것과 같이, 로렌츠 힘의 방향이 주기적으로 변화함을 의미하며, 이를 통해 전해이온의 농도구배가 생기지 않도록 한다.
이에 반하여, 도 1에서와 같은 종래의 전해 도금방법에 사용되는 도금장치의 경우에는 외부의 유동이 존재하지 않게 되면 도금 도중에 기판(음극) 근처의 도금이온의 농도가 0이 되는데, 이를 한계전류밀도라 한다. 이때, 더 이상 도금은 진행되지 않고 전류밀도는 급격하게 떨어진다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, 외부유동, 예를 들어, 에어 블로워(Air blower) 또는 E-덕터(E-ductor) 등을 사용할 경우, 이들은 균일도금에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, 인쇄회로기판과 같은 미세 금속 배선판의 제조에서는 이들의 제어가 중요한 문제가 된다.
본 발명에 따르면, 도 4에 나타낸 것과 같은 전류 펄스 변복조기(106a)에 의해 전류의 방향을 도 7a 내지 7d와 같이 변화시켜 전자석의 N극과 S극을 도 8a 및 도 8b처럼 교대로 변화시킬 수 있게 된다. 이는 로렌츠 힘의 주기적 변화를 유발하여 도금액의 농도구배가 균일하게 되는데 기여하며, 또한, 기판 근처의 MHD 대류를 유발시켜 균일 도금에 악영향을 미치는 에어 블로워나 E-덕터 등의 별도의 장치 없이 균일 도금을 가능하게 한다.
한편, 본 발명에서 적용되는 자기장의 경우, 자기장의 주기와 간격은 도 7a 내지 7d에서 기술한 바와 같으며, 자기장의 크기는 로렌츠의 힘의 법칙에 따라 자기장을 유도하는 전류의 세기에 비례하여 커지게 된다. 자기장의 크기는 다음과 같은 식의 지배를 받아 전류의 크기에 비례한다.
Figure 112005051987515-pat00001
여기서,
Figure 112005051987515-pat00002
,
Figure 112005051987515-pat00003
,
Figure 112005051987515-pat00004
,
Figure 112005051987515-pat00005
,
Figure 112005051987515-pat00006
,
Figure 112005051987515-pat00007
,
Figure 112005051987515-pat00008
는 각각 자기장의 세기, 자기장이 미치는 거리, 전류, 자기장을 유도하기 위한 전도체의 반지름, 전류가 흐르는 방향의 단위벡터, 자성과 관련된 유전상수, 원주율을 의미한다. 이렇게 얻어진 자기장은 다음과 같은 로렌츠의 힘의 법칙에 의해 전하가 이동하는 수직방향으로 힘이 전달된다.
Figure 112005051987515-pat00009
여기서,
Figure 112005051987515-pat00010
,
Figure 112005051987515-pat00011
,
Figure 112005051987515-pat00012
는 각각 힘의 방향, 전하, 전하의 방향벡터를 의미한다. 따라서 도금조 내의 액유동의 크기를 조절하기 위해서는 자기장을 유도하는 전류의 세기를 조절함으로써 얻어질 수 있다. 본 발명에서의 기판도금에 유익한 자기장의 크기는 바람직하게는 0.1T에서 10T범위이다. 자기장의 크기가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 각각 영향이 없거나, 이온의 이동에 악영향을 미칠 수 있다.
도금시간과 전류밀도는 패러데이 법칙에 의해 도금두께에 비례한다.
Figure 112005051987515-pat00013
여기서
Figure 112005051987515-pat00014
,
Figure 112005051987515-pat00015
,
Figure 112005051987515-pat00016
,
Figure 112005051987515-pat00017
,
Figure 112005051987515-pat00018
,
Figure 112005051987515-pat00019
,
Figure 112005051987515-pat00020
,
Figure 112005051987515-pat00021
는 각각 도금두께, 전하수, 패러데이상수, 도금면의 넓이, 금속의 밀도, 금속의 원자량, 전류밀도, 도금시간을 의미한다. 즉, 도금시간과 전류밀도를 늘리면 도금두께를 늘릴 수 있다. 본 발명에서는 자기장을 이용하여 동일한 시간 내에 도금을 위한 전류밀도를 증가시켜 도금속도를 향상 시키는 방법을 제안한다.
도 5는 도 4의 펄스 변/복조기(106)와 전원(107)이 결합된 역펄스 정류기(106b)를 이용한 도금장치를 예시적으로 나타낸 도면이다. 이와 같은 장치를 이용하는 경우 역시 도 7a 내지 7d와 같은 전류파형을 형성할 수 있으며, 이는 또한 도 8a와 도 8b와 같은 자기장 방향 변화를 주기적으로 유발함으로써 균일 도금을 가능하게 한다.
도 6은 영구자석(105b)의 회전을 이용하여 주기적인 자기장을 인가하기 위한 도금장치를 예시적으로 나타낸 도면이다. 영구자석(105b)을 회전시키기 위한 수단은 당업계에 공지된 기술이라면 특별히 한정되지 않고 사용가능하다. 이에 한정되는 것은 아니지만, 그 일례로서, 회전모터(108)에 연결된 팬벨트(109)가 이동함에 따라 양쪽의 영구자석(105b)이 회전함으로써 도 8a 및 도 8b와 같은 자기장 방향 변화를 주기적으로 유발하여 균일 도금을 가능하게 한다.
참고로, 실제 동도금 공정에 적용되는 기판의 크기는 대략 가로 40.5cm, 세로 51cm이며, 도금조는 이러한 기판이 1 내지 4개 까지 들어갈 수 있는 용적이 일반적이다. 이러한 기판에는 일반적으로 50 내지 120㎛의 비아 홀과 100㎛ 크기의 패턴이 존재할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 주기적으로 변화하는 자기장을 적용함으로써 MHD 대류에 의한 금속 이온의 미세 운동궤적이 기존의 단방향 자기도금 장치보다 더욱 활발해져 에어 블로워 또는 E-덕터 등과 같은 별도의 외부 액유동 장 치 없이도 큰 종횡비, 대략 종래기술에 비해 1∼2배 큰 비아 홀 도금이나, 약 20∼60㎛의 비아홀경을 갖는 미세 패턴을 균일 도금할 수 있다.
또한, 종래기술에 따른 단방향의 지속적인 자기장 인가에서, 예를 들어, 전자석을 이용할 경우 도금액의 노화가 빠른 속도로 진행되거나 또는 도금액 중의 이온 농도가 단방향 로렌츠 힘에 의해 한쪽방향으로 쏠리는 현상이 발생하는 단점이 있으나, 본 발명에 따르면, 펄스 변복조기 또는 역펄스 정류기 등을 이용한 전류파형의 변화나 영구자석의 회전에 의해 다양한 자기파형을 만들 수 있어 도금액의 노화와 이온농도 불균일 현상을 막을 수 있는 이점이 있다.
이하 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 4에 나타낸 바와 같은 전해 도금장치에서, 황산 50g/ℓ, 황산구리 200g/ℓ, 염소 50ppm, 첨가제로서 증량제(carrier) 100㎎, 광택제 2.5㎎ 및 레벨링제 7.5㎎을 포함하는 동도금 용액을 전해질 용액으로 하여 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건에서 인쇄회로기판 상에 전해 도금층을 형성시켰다.
여기서, 상기 인쇄회로기판으로는 직경 50㎛의 비아 홀과 40㎛ 크기의 패턴이 존재하는 가로 6cm, 세로 6cm의 테스트 쿠폰을 사용하였다. 상기 테스트 쿠폰은 전기동도금 전에 5분간 초음파 세척을 통해 기판내의 유기물을 제거하고, 도금 액과의 친화력을 높이기 위해 30초간 0.1N의 황산에 산세와 증류수를 이용한 수세를 실시하였다. 이와 같은 전처리 과정은 당업계에서 일반적으로 알려진 도금전처리 방법과 동일하다.
비교예 1
도 1에 나타낸 바와 같은, 자기장이 인가되지 않는 통상의 전해 도금장치에서 전해 도금을 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 인쇄회로기판 상에 전해 도금층을 형성시켰다. 전해 도금 조건은 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 2
도 2에 나타낸 바와 같은, 통상의 자기장 인가 전해 도금장치에서, 단방향 자기장이 인가된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 인쇄회로기판 상에 전해 도금층을 형성시켰다. 전해 도금 조건은 하기 표 1에 나타내었다.
조건 실시예 1 비교예 1 비교예 2
황산 50g/ℓ 50g/ℓ 50g/ℓ
황산구리 200g/ℓ 200g/ℓ 200g/ℓ
염소 50ppm 50ppm 50ppm
첨가제 A(Carrier) 100㎎ 100㎎ 100㎎
첨가제 B(Brightener) 2.5㎎ 2.5㎎ 2.5㎎
첨가제 C(Leveller) 7.5㎎ 7.5㎎ 7.5㎎
Air - - -
도금조 용량 500㎖ 500㎖ 500㎖
전류밀도 1ASD 1ASD 1ASD
도금시간 60분 60분 60분
최대 가능 도금시간 100분 60분 80분
자기장 주기적 역방향(0.3T) - 단방향(0.3T)
표 1에 나타낸 것과 같은 실험조건으로 전해 동도금층이 형성된 인쇄회로기판 샘플의 단면 및 표면의 SEM 사진을 도 9a 내지 9c와 도 10a 내지 10c에 각각 나타내었다.
도 9a 내지 9c를 참조하면, 실시예 1에 따라 형성된 도금층(도 9a 참조)의 두께는 26㎛로 가장 두껍고, 비교예 1 및 2에 따라 형성된 도금층(각각 도 9b 및 9c 참조)의 두께는 각각 21㎛와 15㎛이었다. 비교예 2(도 9b)에서, 자기장을 인가했음에도 불구하고 두께가 가장 낮은 이유는 자기장의 단방향 인가로 인하여 도금액 농도가 불균일해지고, 또한 전자석에서의 열의 방출이 액의 온도를 높여 도금액의 노화를 촉진시켰기 때문인 것으로 판단된다.
도 10a 내지 10c를 참조하면, 실시예 1에 따라 형성된 도금층(도 10a 참조)의 조직이 가장 치밀한 반면, 비교예 2에 따라 형성된 도금층(도 10c 참조) 조직의 경우 비교예 1에 따라 형성된 도금층(도 10b 참조) 보다 더욱 조대하여 가장 조대한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 도금 후 육안으로도 광택의 유무를 이용하여 확인할 수 있다.
한편, 외부의 액유동이 존재하지 않은 상태에서 전해액(도금액)에 전류가 인가되면 어느 시점까지는 기판(음극)에 구리이온이 석출되어 도금이 이루어진다. 하지만 어느 순간 기판근처에 석출가능한 구리이온의 농도가 0이 되게 되는데 이를 한계전류라고 한다. 한계전류에 도달하게 되면 더 이상 도금이 이루어지지 않는다. 표 1에서는 본 발명에서 제안하는 실시예 1이 자기장이 없는 비교예 1 보다 약 60% 더 긴 시간동안 도금이 가능함을 나타내었다. 또한, 단방향의 자기장이 인가된 비교예 2보다 25% 가량 향상된 도금시간을 제공한다. 외부 액유동 없이 긴 시간을 도금할 수 있는 것은 다양한 두께의 금속배선기판에 대해 균일도금을 이룰 수 있는 방법을 제공함을 의미한다
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용하여 인쇄회로기판을 전해 도금하는 경우, 도금속도를 증가시킬 수 있으며, 자기파형의 변화를 주어 액유동을 증대시킴으로써 기존의 전자기 도금에서 발생할 수 있는 구리 이온의 불균일현상을 막을 수 있다.
또한, 종래기술에 따라 일정한 전자기장을 적용할 경우, 액농도의 불균일과 열방생으로 인해 도금액 성분이 쉽게 노화되는 반면, 본 발명의 방법에 따르면, 다양한 전류파형 또는 영구자석 등을 이용함으로써 액유동을 활발하게 하고, 전자석 사용시 열방생을 줄여 액의 노화를 지연시킬 수 있다. 따라서, 이를 통해 도금의 균일화를 이루어 기판의 미세회로 형성에 기여할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 주기적으로 변화하는 자기장을 적용함으로써 MHD 대류에 의한 금속 이온의 미세 운동궤적이 기존의 단방향 자기도금 장치보다 더욱 활발해져 외부 액유동 장치 없이도 큰 종횡비의 비아 홀 도금이나 미세 패턴을 균일 도금이 가능하다.
또한, 종래기술에 따른 단방향의 지속적인 자기장 인가는 도금액의 노화가 빠른 속도로 진행되거나 또는 도금액 중의 이온 농도가 단방향 로렌츠 힘에 의해 한쪽방향으로 쏠리는 현상이 발생하나, 본 발명에 따르면, 펄스 변복조기 또는 역펄스 정류기 등을 이용한 전류파형의 변화나 영구자석의 회전에 의해 다양한 자기파형을 만들 수 있어 도금액의 노화와 이온농도 불균일 현상을 막을 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (7)

  1. (a) 인쇄회로기판 표면 상에 전해질 용액을 접촉시키는 단계; 및
    (b) 상기 전해질 용액 내에 자기장을 인가하는 동시에 상기 기판 및 전해질 용액 사이에 전압을 인가하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 자기장은 전류방향과 실질적으로 수직방향으로 발생되는 동시에 정파와 역파로의 주기적 방향성을 갖는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기장은 영구자석에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주기적 방향성을 갖는 자기장은 영구자석 쌍의 회전을 통해서 제공되는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기장은 전자석에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주기적 방향성을 갖는 자기장은 전자석 쌍과 이에 연결된 펄스 변복조기를 이용한 정류파형 변화를 통해서 제공되는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주기적 방향성을 갖는 자기장은 전자석 쌍과 이에 연결된 역펄스 정류기를 이용한 정류파형 변화를 통해서 제공되는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전해질 용액은 구리 이온을 함유하는 것을 특징으로 하는 주기적 방향성을 갖는 자기장을 이용한 인쇄회로기판의 전해 도금방법.
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