KR100712033B1 - Palladium-gold plating process to solve a large thickness distribution on high density printed circuit board and printed circuit board produced therefrom - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고밀도 인쇄회로기판에서 나타나는 도금 두께 편차를 해소하기 위한 도금 방법 및 이로부터 제조된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 인쇄회로기판의 구리(Cu) 또는 구리합금으로 노출된 솔더링부 및 와이어본딩부에 치환 도금에 의해 다공성의 일차 팔라듐(Pd) 도금층을 형성시키고 다시 그 도금층 위에 무전해 환원도금에 의한 이차 팔라듐(Pd) 또는 팔라듐합금 도금층을 형성시킨 후, 그 위에 이온화 경향 차이를 이용한 치환 도금법에 의해 금(Au) 또는 금합금으로 된 도금층을 석출시켜 도금층을 형성한 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a plating method and a printed circuit board manufactured therefrom for eliminating the variation in plating thickness appearing in a high density printed circuit board, the soldering portion and the wire bonding portion exposed to copper (Cu) or copper alloy of the printed circuit board After forming a porous primary palladium (Pd) plating layer by substitution plating on the secondary layer, and again forming a secondary palladium (Pd) or palladium alloy plating layer by electroless reduction plating on the plating layer, and then on the substitution plating method using the difference in ionization tendency By depositing a plating layer made of gold (Au) or a gold alloy to form a plating layer.
본 발명에 따르면, 경도가 높고 연전성이 양호하며 내식성이 뛰어나 커넥터(connector)와 인쇄회로기판에 적합한 팔라듐 금속의 도금을 이용하여 얇은 도금 두께로도 요구하는 특성을 만족시킬 수 있어 생산 원가를 대폭 절감할 수 있다. According to the present invention, high hardness, good electrical conductivity and excellent corrosion resistance can satisfy the required properties even with a thin plating thickness by using a plating of palladium metal suitable for a connector and a printed circuit board. Can be saved.
또한, 종래의 무전해니켈 및 무전해금이 도금된 인쇄회로기판의 실장(surface mount technology) 시 빈번하게 발생하는 블랙패드(black pad) 문제를 완벽하게 해결할 수 있고, 특히 경연성 및 연성 인쇄회로기판의 제조 시 발생하는 치명적인 굴곡 균열(bending crack)을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to completely solve the black pad problem that occurs frequently in the surface mount technology of the conventional electroless nickel and electroless gold plated printed circuit boards, and in particular, a rigid and flexible printed circuit board It is possible to prevent the fatal bending crack (cending crack) that occurs during the manufacturing of.
이러한 장점에도 불구하고 무전해 환원에 의한 팔라듐(Pd) 도금은 고밀도 인쇄회로기판에서는 패턴의 밀도차에 의한 전위차로 인해 두께 편차가 생겨 균일한 도금을 얻을 수 없어 복잡한 공정을 거치는 니켈(Ni) 도금층을 필요로 하거나 다른 도금 방법을 사용해야만 하므로 적용하는데 한계가 있었다.In spite of these advantages, palladium (Pd) plating by electroless reduction does not have uniform thickness due to the potential difference due to the potential difference due to the density difference of the pattern in high density printed circuit board. There was a limit to the application because it requires or another plating method must be used.
본 발명에서는 일차로 치환도금에 의해 다공성 팔라듐(Pd) 도금층을 얇게 형성시키고, 그 위에 무전해 환원도금에 의한 이차 팔라듐(Pd) 또는 팔라듐합금 도금층을 형성시킨 후 최종적으로 치환도금에 의해 금(Au) 또는 금(Au) 합금 도금층을 형성시키는 방법으로 이러한 팔라듐(Pd) 도금에서의 두께 편차 문제를 해결하였다.In the present invention, first, a porous palladium (Pd) plating layer is thinly formed by substitution plating, and a secondary palladium (Pd) or palladium alloy plating layer is formed by electroless reduction plating, and finally gold (Au) is substituted by substitution plating. ) Or the gold (Au) alloy plating layer to solve the thickness variation problem in the palladium (Pd) plating.
인쇄회로기판, 도금 두께 편차, 솔더링, 와이어본딩, 팔라듐도금, 금도금, BGA, MCM, CSP, 경성, 경연성, 연성 인쇄회로기판 Printed Circuit Board, Plating Thickness Variation, Soldering, Wire Bonding, Palladium Plating, Gold Plating, BGA, MCM, CSP, Hard, Rigid, Flexible Printed Circuit Board
Description
도 1은 일반적인 스트립 형태의 인쇄회로기판의 구조를 개략적으로 도시하는 평면 사진,1 is a planar photo schematically illustrating a structure of a printed circuit board in a general strip form;
도 2는 종래의 인쇄회로기판의 도금 공정을 개략적으로 도시하는 도면, 2 is a view schematically showing a plating process of a conventional printed circuit board,
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 인쇄회로기판의 도금층 형성방법을 개략적으로 도시하는 도면,3 is a view schematically showing a plating layer forming method of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 인쇄회로기판의 일 구체예에 따른 도금층의 적층구조를 나타낸 도면,4 is a view showing a laminated structure of a plating layer according to an embodiment of the printed circuit board of the present invention;
도 5는 본 발명의 도금 두께 편차 측정을 위해 사용한 연성인쇄회로기판 시편을 나타내는 평면 사진이다.5 is a planar photograph showing a flexible printed circuit board specimen used for measuring the thickness variation of the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
1, 11 인쇄회로기판1, 11 printed circuit board
2, 12 BGA 또는 카메라 모듈의 구리 노출 부위2, 12 BGA or copper exposed area of camera module
3, 13 MCM 또는 카메라 모듈의 구리 노출 부위3, 13 MCM or copper exposed areas of camera module
4, 14 포토솔더레지스트층4, 14 photosolder layer
5 BGA 또는 카메라 모듈의 전해 니켈도금층5 Electrolytic nickel plated layer of BGA or camera module
6 MCM 또는 카메라 모듈의 무전해 니켈합금도금층6 Electroless Nickel Alloy Plating Layer on MCM or Camera Module
7 BGA 또는 카메라 모듈의 전해 금도금층7 Electrolytic gold plated layer of BGA or camera module
8 MCM 또는 카메라 모듈의 무전해 금도금층8 Electroless Gold Plated Layer on MCM or Camera Module
15 다공성의 일차 팔라듐 도금층15 Porous Primary Palladium Plating Layer
16 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층16 Electroless Palladium or Palladium Alloy Plating Layer
17 금도금 또는 금합금 도금층17 Gold Plating or Gold Alloy Plating Layer
100 구리도금 또는 구리합금 도금층100 copper plating or copper alloy plating layer
200 다공성의 일차 팔라듐 도금층200 porous palladium plated layers
300 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 300 electroless palladium or palladium alloy plating layer
400 무전해금 또는 금합금 도금층400 Electroless Gold or Gold Alloy Plating Layer
본 발명은 고밀도 인쇄회로기판에 무전해 환원도금에 의한 팔라듐도금을 적용함에 있어 커다란 과제로 남아있는 도금 두께 편차를 해결하기 위한 도금층 형성 방법 및 이로부터 제조된 인쇄회로기판에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명 은 고밀도 인쇄회로기판의 구리 노출 부위에 치환 도금에 의해 일차로 다공성 팔라듐 도금층을 형성시키고, 다공성의 일차 팔라듐 도금층 위에 무전해 환원도금에 의해 팔라듐 또는 팔라듐합금을 도금하여 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층을 형성하고, 그 위에 무전해 치환도금에 의해 금도금 또는 금합금 도금층을 형성하여 패턴의 밀도차에 의한 전위차 때문에 발생하는 도금 두께 편차를 해소하여 고밀도 및 고신뢰도를 갖는 고밀도 인쇄회로기판의 도금 두께 편차를 해결한 3중 팔라듐-팔라듐-금도금층 형성 방법 및 이로부터 제조된 인쇄회로기판에 관한 것이다.The present invention relates to a plating layer forming method and a printed circuit board manufactured therefrom to solve the plating thickness variation which remains a great challenge in applying palladium plating by electroless reduction plating to a high density printed circuit board. More specifically, the present invention forms a porous palladium plating layer first by substitution plating on the copper exposed portion of the high-density printed circuit board, and the second palladium by plating palladium or palladium alloy by electroless reduction plating on the porous primary palladium plating layer Alternatively, a palladium alloy plating layer is formed, and a gold plating or gold alloy plating layer is formed by electroless substitution plating thereon to eliminate the plating thickness variation caused by the potential difference due to the density difference of the pattern, thereby achieving a high density and high reliability printed circuit board. The present invention relates to a triple palladium-palladium-gold plated layer formation method and a printed circuit board manufactured therefrom, which solve the plating thickness variation.
일반적으로 경성, 연성 또는 경연성 인쇄회로기판은 반도체와의 실장을 위하여 와이어본딩이 필요한 부위를 포함하고 있으며, 그 밖에 IC 칩, RAM 등과 같은 부품과 인쇄회로기판과의 실장을 위한 솔더링 부위가 있다. 이와 관련하여 도 1에 스트립 형태의 인쇄회로기판의 대표적 모델인 BGA와 멀티칩 모듈(multi chip module, 이하 MCM이라 함), 카메라 모듈의 평면 사진이 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 와이어본딩이 필요한 부위(2, 3) 및 솔더링 부위(도시되어 있지 않음)는 구리 재질로 이루어지는 것이 전형적이다. 그러나, 이렇게 외부로 노출된 구리층은 시간이 경과함에 따라 산화되고 부식이 되기도 하여 솔더링 및 와이어본딩 특성을 기대할 수 없다. 따라서, 솔더링 및 와이어본딩 특성을 갖게 하기 위해서는 노출된 구리층 위에 전기니켈도금 또는 무전해 니켈도금을 하여 부식성 분위기로부터 구리를 보호하고, 장기적인 저장 조건 하에서도 구리를 보호하는 한편 구리와 금 사이에서 계면 도금 역할을 하여 상호 확산을 방지하도록 한 다음, 전기금도금 또는 무전해 금도금을 0.5㎛ 내외로 하여 와이어본딩을 할 수 있도록 조건을 제공 하는 것이 기존에 널리 사용되고 있는 방법이다.In general, a rigid, flexible or rigid printed circuit board includes a portion where wire bonding is required for mounting with a semiconductor, and there are other soldering portions for mounting a printed circuit board with components such as an IC chip and a RAM. . In this regard, a planar photograph of a BGA, a multi chip module (hereinafter referred to as MCM), and a camera module, which are typical models of a strip-shaped printed circuit board, is illustrated in FIG. 1. The
일반적으로 상기와 같은 도금 공정은 당 업계에서 널리 알려져 있는데, 예를 들면 국내 특허공개번호 제2000-53621호는 포토솔더레지스트(PSR)를 사용하여 금도금하고자 하는 구리 노출 부위에 무전해 니켈상을 형성한 다음, 하나 이상의 수용성 금 화합물, 하나 이상의 전도성 염, 하나 이상의 환원제 및 물을 포함하는 도금액을 이용하여 인쇄회로기판을 제조하는 방법을 제시하고 있다.In general, such a plating process is widely known in the art, for example, Korean Patent Publication No. 2000-53621 forms an electroless nickel phase on a copper exposed portion to be gold plated using photosolder resist (PSR). Next, a method of manufacturing a printed circuit board using a plating solution including at least one water-soluble gold compound, at least one conductive salt, at least one reducing agent, and water is provided.
또한, 국내 특허공개번호 제2003-0080547호에서는 무전해 니켈도금 후, 금-은 합금도금액을 이용하여 금(Au) 및 은(Ag)으로 이루어진 합금도금층을 제공하는 방법을 제시하고 있다. 또한, 일본 특개평 7-7243호는 금도금하고자 하는 구리 부위 상에 비정질의 제1무전해 니켈 피막을 형성시키고, 결정질의 제2무전해 니켈 피막을 형성한 후에 치환 반응을 주반응으로 하는 무전해 금도금 방법을 제시하고 있다. 이외에도 구리층 상에 니켈-금도금층을 형성하는 개량된 기술은 미국특허번호 제5,235,139호 및 제6,733,823호에 제시되어 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 2003-0080547 discloses a method of providing an alloy plating layer made of gold (Au) and silver (Ag) using a gold-silver alloy plating solution after electroless nickel plating. In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 7-7243 forms an amorphous first electroless nickel film on a copper portion to be gold plated, and forms a crystalline second electroless nickel film, followed by an electroless having a substitution reaction as a main reaction. Gold plating method is presented. In addition, improved techniques for forming a nickel-gold plated layer on a copper layer are disclosed in US Pat. Nos. 5,235,139 and 6,733,823.
인쇄회로기판에 있어서 니켈 또는 니켈합금도금 후에 두께 금도금을 하는 이유는 다음과 같다.The reason for the thickness gold plating after nickel or nickel alloy plating in a printed circuit board is as follows.
니켈 또는 니켈합금도금 후에 얇은 금도금(플래시(flash) 금도금, 통상 0.1㎛ 이하)을 할 경우에는 와이어본딩성이 떨어지고 기준치에 미달하게 된다. 따라서, 와이어본딩성을 만족시키기 위해서 두꺼운 금도금층이 요구되며 통상 0.5㎛ 이상의 금두께가 되면 5gf 이상의 힘이 되어 만족할만한 와이어본딩 값을 얻을 수 있다.In the case of thin gold plating (flash gold plating, usually 0.1 μm or less) after nickel or nickel alloy plating, wire bonding property is inferior and falls short of the standard value. Therefore, a thick gold plated layer is required to satisfy the wire bonding property, and when the thickness of gold is 0.5 μm or more, a force of 5 gf or more can be obtained to obtain a satisfactory wire bonding value.
이와 관련하여, 종래에 알려진 인쇄회로기판의 개략적인 금도금 공정의 구체 예가 도 2에 도시되어 있다.In this regard, an example of a schematic gold plating process of a conventionally known printed circuit board is shown in FIG. 2.
도 2를 참조하여 설명하면, 먼저, 당 업계에서 널리 알려진 방법에 따라 기판(1) 상에 패턴화된 회로(도시되지 않음) 및 동박노출부위(2, 3)를 형성시킨 후에 금도금되어야 할 부분을 제외한 나머지 부분에 포토솔더레지스트층(4)을 형성한다. Referring to FIG. 2, first, a portion to be gold-plated after forming a patterned circuit (not shown) and copper-exposed
CSP(도시되지 않음), BGA, 또는 카메라 모듈 인쇄회로기판의 동박노출부위(2) 상에 전해 니켈도금액을 이용하여 5㎛ 내외의 전해니켈층(5)을 형성한 후 전해 금도금을 하여 0.5㎛ 이상의 금도금층(7)을 형성시킨다. 이 경우 전해 도금을 이용하기 때문에 통전이 필요한 리드선이 있어야 하고, 이러한 리드선은 안테나 작용이 있어 반도체 조립 후 노이즈 현상을 일으킨다. 따라서, 최근 전기 도금 후 엣칭하여 리드선을 제거하는 경우도 있는데 이런 경우에는 완벽하게 제거하기 어렵다.An
한편, MCM 인쇄회로기판의 경우 리드선이 없기 때문에 상기 동박노출부위(3) 상에 무전해 니켈도금액을 이용, 85℃에서 20분 정도 처리하여 인(P) 함량이 5∼9중량% 포함된 니켈-인 합금층(6)을 약 5㎛ 내외의 두께로 형성시킨 다음, 구연산을 주성분으로 하는 플래시(flash) 금도금액(1차 금도금)과 티오황산소다 및 아황산나트륨을 환원제로 하는 두께금도금액(2차 금도금)을 거쳐 0.5㎛ 이상의 금도금층(8)을 얻는다. 금도금을 1차, 2차에 걸쳐 수행하는 이유는 2차 금도금액의 경우 구리 오염에 의하여 도금액의 수명이 현저하게 줄어들기 때문에 1차 도금이라는 완충 작용을 두어 2차 금도금액을 보호하기 위해서이다.On the other hand, in the case of the MCM printed circuit board, since there is no lead wire, the phosphorous (P) content is 5 to 9% by weight by using an electroless nickel plating solution on the copper exposed
이렇게 1차, 2차에 걸쳐 0.5㎛ 이상의 두께를 얻기 위하여 85℃에서 약 100 분 정도의 처리 시간이 필요하다. 또한, 액의 수명이 너무 짧아 생산비용이 많이 소모되는 단점이 있다.Thus, a processing time of about 100 minutes is required at 85 ° C. to obtain a thickness of 0.5 μm or more over the first and second steps. In addition, there is a disadvantage that the life of the liquid is too short to consume a lot of production costs.
또한, 무전해니켈 및 무전해금이 도금된 인쇄회로기판에 부품 실장(surface mount technology) 시 니켈-인 합금도금층 내의 인(P)의 분포, 도금 공정에서 발생하는 도금층의 응력 등 여러 가지 원인에 의해 예측할 수 없이 부품이 떨어지는 소위 블랙패드(black pad) 문제를 해결하기 매우 어렵다.In addition, due to various factors such as the distribution of phosphorus (P) in the nickel-phosphorus alloy plating layer and the stress of the plating layer generated during the plating process when surface mount technology is applied to the electroless nickel and electroless gold plated printed circuit boards. It is very difficult to solve the so-called black pad problem, in which parts fall unexpectedly.
한편, 최근 휴대용 기기의 소형화와 다기능화에 따라 사용이 급증하고 있는 경연성, 연성 인쇄회로기판에 있어서, 굴곡 및 비틀림 등 가혹한 제조 공정이 도입되고 있으나, 상기 무전해니켈도금 및 무전해금도금층을 도입한 인쇄회로기판의 경우 니켈-인 합금 고유의 높은 경도와 열처리에 따른 조직 변태로 인하여 굴곡 균열이 생겨 연성 인쇄회로기판에는 사용할 수 없는 치명적인 문제점이 나타난다.Meanwhile, in rigid and flexible printed circuit boards, which are rapidly increasing in use due to the miniaturization and multifunction of portable devices, harsh manufacturing processes such as bending and torsion have been introduced, but the electroless nickel plating and electroless plating layers have been introduced. In the case of a printed circuit board, a bending crack occurs due to the high hardness of the nickel-phosphorus alloy and the texture transformation due to heat treatment, which causes a fatal problem that cannot be used in a flexible printed circuit board.
또한, 고밀도 인쇄회로기판은 저전류, 고주파용으로 주로 사용되므로 전기전도도 특성이 우수해야 하나 인(P)을 함유한 니켈-인 합금도금층은 인 함량에 따라 약 50∼80Ω/㎝의 저항을 갖고 있으며, 3∼6㎛의 도금 두께를 가지므로 전류가 표면을 따라 흐르는 '표피효과(skin effect)' 때문에 저전류, 고주파용 재료로 적합하지 못하다. In addition, the high density printed circuit board is mainly used for low current and high frequency, so the electrical conductivity should be excellent, but the nickel-phosphorus alloy plating layer containing phosphorus (P) has a resistance of about 50 to 80 Ω / cm depending on the phosphorus content. It has a plating thickness of 3 to 6 μm and is not suitable for low current and high frequency materials due to the 'skin effect' that current flows along the surface.
이러한 니켈-인 합금도금층의 문제들로 인하여 동박 위에 직접 금을 도금하는 방법이 소개되고 있으나 구리와 금의 상호 확산으로 인한 도금 표면의 구리산화물 생성 때문에 솔더링 및 와이어본딩 특성이 저하되는 문제가 있어 금을 전기도금에 의해 0.5㎛ 이상으로 두껍게 도금하여 해결하고자 하지만 전기 도금을 위한 리 드선의 도입 및 제거에 어려움이 있고 생산성이 매우 낮아 상업화에 커다란 애로가 있는 실정이다.Due to the problems of the nickel-phosphorus alloy plating layer, a method of plating gold directly on the copper foil has been introduced, but the soldering and wire bonding characteristics are deteriorated due to the generation of copper oxide on the plating surface due to the mutual diffusion of copper and gold. To solve this problem by plating a thicker than 0.5㎛ by electroplating, but the introduction and removal of the lead wire for electroplating is difficult and the productivity is very low, there is a big difficulty in commercialization.
팔라듐(Pd)은 연전성, 내식성 등 각종 물성이 우수하여 실장용 표면처리기술로 연구되고 있으나 고밀도 인쇄회로기판의 경우 패턴의 밀도차에 의한 전위차로 인해 도금 두께에 편차가 생겨 균일한 도금층을 얻을 수 없는 문제가 있다.Palladium (Pd) has been studied as a surface treatment technology for mounting because of its excellent physical property such as electrical conductivity and corrosion resistance.However, in the case of high density printed circuit boards, variation in plating thickness occurs due to the potential difference due to the density difference of the pattern, thereby obtaining a uniform plating layer. There is no problem.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 거듭한 결과, 치환도금에 의해 매우 얇은 다공성의 일차 팔라듐도금층을 형성하고, 무전해 환원에 의해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층을 형성한 후, 그 위에 매우 얇은 금 또는 금합금 도금층을 형성하는 것으로 기존의 두께 금도금을 대체하기에 충분한 특성을 나타냄과 동시에 도금 두께 편차를 없애 균일한 도금층을 얻을 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다. Accordingly, in the present invention, as a result of extensive research to solve the problems of the prior art, a very thin porous palladium plating layer was formed by substitution plating, and a palladium or palladium alloy plating layer was formed by electroless reduction. Subsequently, by forming a very thin gold or gold alloy plating layer thereon, it was found to exhibit sufficient characteristics to replace the existing thickness gold plating, and at the same time eliminate the plating thickness variation to obtain a uniform plating layer. It is finished.
또한 본 발명의 목적은 고밀도 인쇄회로기판에 요구되는 용접성 및 와이어본딩성을 만족시킴과 동시에 패턴의 밀도에 따른 전위차에 의해 생기는 도금 두께의 편차를 해소하여 균일한 도금을 제공할 수 있는 고밀도 인쇄회로기판의 도금 두께 편차를 해결한 3중 팔라듐-팔라듐-금도금층 형성 방법 및 이로부터 제조된 인쇄회로기판을 제공하고자 한다.It is also an object of the present invention to satisfy the weldability and wire bonding properties required for high density printed circuit boards, and to provide uniform plating by eliminating the variation in plating thickness caused by the potential difference according to the density of the pattern. The present invention provides a triple palladium-palladium-gold plated layer formation method and a printed circuit board manufactured therefrom that solve the variation in plating thickness of a substrate.
본 발명의 다른 목적은 인쇄회로기판의 굴곡 균열, 상호 확산에 의한 도금표면의 산화물 생성 등 기존의 실장용 표면처리기술에서 나타나는 여러 가지 기술적인 문제점을 해결하는 동시에, 원가 절감 및 생산성을 대폭 증대시킬 수 있는 고밀 도 인쇄회로기판의 도금 두께 편차를 해결한 3중 팔라듐-팔라듐-금도금층 형성 방법 및 이로부터 제조된 인쇄회로기판을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to solve various technical problems in the existing surface treatment technology such as bending cracks in printed circuit boards and oxides of the plating surface by mutual diffusion, and at the same time, significantly reduce cost and increase productivity. The present invention provides a triple palladium-palladium-gold plated layer formation method and a printed circuit board manufactured therefrom that solve the plating thickness variation of the high density printed circuit board.
본 발명의 또 다른 목적은 전체 공정이 리드선 없이 무전해 도금 공정을 통해서 도금층이 형성되어 고밀도 및 고신뢰성을 갖는 고밀도 인쇄회로기판의 도금 두께 편차를 해결한 3중 팔라듐-팔라듐-금도금층 형성 방법 및 이로부터 제조된 인쇄회로기판을 제공하고자 한다.It is still another object of the present invention to provide a triple palladium-palladium-gold plated layer in which a plating layer is formed through an electroless plating process without a lead wire to solve the plating thickness variation of a high density and high reliability printed circuit board. It is to provide a printed circuit board manufactured therefrom.
따라서 본 발명은 고밀도 인쇄회로기판의 도금층을 형성하는 방법에 있어서, (a) 반도체 실장을 위한 와이어본딩부 및 외부 부품과의 결합을 위한 솔더링부를 포함하고, 일정한 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판을 제공하는 단계와; (b) 상기 인쇄회로기판의 와이어본딩부 및 솔더링부를 제외한 부분에 포토 솔더레지스트층을 형성하는 단계와; (c) 상기 와이어본딩부 및 솔더링부에 치환도금에 의해 다공성의 일차 팔라듐 도금층을 형성하는 단계와; (d) 상기 다공성 의 일차 팔라듐 도금층 상에 무전해 환원 도금에 의해 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층을 형성하는 단계와; 및 (e) 상기 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 상에 수용성 금화합물을 포함하는 치환형 침지 금도금액을 접촉시켜 무전해 금 또는 금합금 도금층을 형성하는 단계;를 포함하는 고밀도 인쇄회로기판의 도금 두께 편차를 해결한 3중 팔라듐-팔라듐-금도금층 형성 방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a method for forming a plating layer of a high density printed circuit board, comprising: (a) a wire bonding part for semiconductor mounting and a soldering part for coupling with external components, and providing a printed circuit board having a predetermined circuit pattern formed thereon; Making a step; (b) forming a photo solder resist layer on portions of the printed circuit board other than the wire bonding portion and the soldering portion; (c) forming a porous primary palladium plating layer by substitution plating on the wire bonding portion and the soldering portion; (d) forming a secondary palladium or palladium alloy plating layer on the porous primary palladium plating layer by electroless reduction plating; And (e) contacting the submerged immersion gold plating solution containing a water-soluble gold compound on the secondary palladium or palladium alloy plating layer to form an electroless gold or gold alloy plating layer. To solve the triple palladium-palladium-gold plated layer formation method.
또한 본 발명은 반도체 실장을 위한 와이어본딩부 및 외부 부품과의 결합을 위한 솔더링부를 포함하고, 일정한 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 와이어본딩부 및 솔더링부를 형성하는 구리 또는 구리합금층과; 상기 구리층 또 는 구리합금층 상에 형성된 다공성의 일차 팔라듐 도금층과; 상기 다공성 일차 팔라듐 도금층 상에 형성된 무전해 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층과; 상기 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 상에 형성된 무전해 금 또는 금합금 도금층;을 도금하여 형성하는 고밀도 인쇄회로기판의 도금 두께 편차를 해결한 3중 팔라듐-팔라듐-금도금층을 가진 인쇄회로기판을 제공하고자 한다.The present invention also includes a wire bonding part for semiconductor mounting and a soldering part for coupling with external components, and in a printed circuit board having a predetermined circuit pattern, a copper or copper alloy layer forming the wire bonding part and a soldering part; ; A porous primary palladium plating layer formed on the copper layer or the copper alloy layer; An electroless secondary palladium or palladium alloy plating layer formed on the porous primary palladium plating layer; An electroless gold or gold alloy plating layer formed on the secondary palladium or palladium alloy plating layer; to provide a printed circuit board having a triple palladium-palladium-gold plating layer to solve the plating thickness variation of the high-density printed circuit board formed by plating .
본 발명은 고밀도 인쇄회로기판의 도금층을 형성하는 방법과 그 인쇄회로기판이라는 점에서는 종래의 그것과 유사하다.The present invention is similar to the conventional one in that it is a method of forming a plated layer of a high density printed circuit board and the printed circuit board.
그러나 팔라듐도금을 2차에 걸쳐서 이루고, 그 상부로 금 도금을 한다는 점에서 큰 특징이 있기에 도시된 도 3 내지 5와 함께 상세히 살펴본다.However, palladium plating is made over a second time, and the gold plating on the upper part of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.
상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 도금층 형성방법은, (a) 반도체 실장을 위한 와이어본딩부 및 외부 부품과의 결합을 위한 솔더링부를 포함하고, 일정한 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판(11)을 제공하는 단계를 거치고, (b) 상기 인쇄회로기판의 와이어본딩부 및 솔더링부를 제외한 부분에 포토 솔더레지스트층(14)을 형성하는 단계를 거친다.Method for forming a plating layer of a printed circuit board according to the present invention for achieving the above object and other objects, (a) including a wire bonding portion for the semiconductor mounting and a soldering portion for coupling with external components, a constant circuit pattern is formed The step of providing the printed
또한 (c) 상기 와이어본딩부 및 솔더링부에 치환반응에 의해 다공성의 일차 팔라듐도금층(15)을 형성하는 단계를 거치고, (d) 상기 다공성의 일차 팔라듐 도금층(15) 위에 무전해 환원도금에 의하여 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)을 형성하는 단계를 거친다.In addition, (c) forming a porous primary
또한 (e) 상기 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16) 상에 수용성 금화합 물을 포함하는 치환형 침지 금도금액을 접촉시켜 무전해 금 또는 금합금 도금층(17)을 형성하는 단계를 거치며 끝난다.In addition, (e) the second palladium or palladium
여기서, 상기 일차 팔라듐 도금층(15)는 치환반응에 의해 형성되는 팔라듐층인 것이 특징이고, 무전해 환원도금에 의해 형성시킨 상기 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)은 무전해 팔라듐 도금액에 사용하는 환원제의 종류에 따라 순수 팔라듐층인지 또는 합금 원소를 포함한 팔라듐합금 도금층인지가 결정된다. 이러한 이차 팔라듐합금 도금층(16)은 팔라듐(Pd) 94 내지 99.9중량%, 및 인(P) 또는 붕소(B) 0.1 내지 6중량%로 이루어진 것이 바람직하다. Here, the primary
상기 금합금 도금층(17)은 금(Au) 99 내지 99.99중량%, 및 탈륨(Tl), 셀레늄(Se), 또는 이들의 조합물 0.01 내지 1.0중량%로 이루어진 것이 바람직하다.The gold
상기 다공성의 일차 팔라듐 도금층(15)의 두께는 0.01 내지 1.0㎛인 것이 바람직하고, 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)은 0.05 내지 5.0㎛인 것이 바람직하며, 상기 금도금 또는 금합금 도금층(17)의 두께는 0.01 내지 0.25㎛인 것이 바람직하다.Preferably, the porous primary
한편, 상기 (c) 단계는 30 내지 60℃의 온도에서 30초 내지 5분 동안 수행되는 것이 바람직하고, 상기 (d) 단계는 60 내지 80℃의 온도에서 1분 내지 30분 동안 수행되는 것이 바람직하며, 상기 (e) 단계는 70 내지 90℃의 온도에서 1분 내지 30분 동안 수행하는 것이 바람직하다.On the other hand, step (c) is preferably carried out for 30 seconds to 5 minutes at a temperature of 30 to 60 ℃, step (d) is preferably performed for 1 to 30 minutes at a temperature of 60 to 80 ℃. And, step (e) is preferably performed for 1 to 30 minutes at a temperature of 70 to 90 ℃.
상기 인쇄회로기판(11)은 경성, 연성 또는 경연성 인쇄회로기판(11)일 수 있다.The printed
상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인쇄회로기판은,Printed circuit board according to the present invention for achieving the above and other objects,
반도체 실장을 위한 와이어본딩부 및 외부 부품과의 결합을 위한 솔더링부를 포함하고, 일정한 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 와이어본딩부 및 솔더링부(12, 13)를 형성하는 구리 또는 구리합금층과; 상기 구리층 또는 구리합금층 상에 치환 반응에 의해 형성된 다공성의 일차 팔라듐도금층(15)과; 상기 다공성의 일차 팔라듐도금층(15) 상에 무전해 환원도금에 의해 형성된 이차 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)과; 상기 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16) 상에 형성된 무전해 금 또는 금합금 도금층(17)을; 도금하여 형성한다.In a printed circuit board including a wire bonding part for semiconductor mounting and a soldering part for coupling with external components, and having a predetermined circuit pattern, copper or a copper alloy forming the wire bonding part and the
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판(11)의 구리(Cu) 또는 구리합금으로 노출된 솔더링부 및 와이어본딩부에 치환 반응에 의한 다공성의 일차 팔라듐 도금층(15)과 무전해 환원반응에 의한 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)을 형성시키고, 그 위에 금(Au) 또는 금(Au) 합금으로 된 도금층(17)을 무전해 치환 도금에 의해서 석출시켜 용접성 및 와이어본딩성을 확보하고, 두께 편차 없는 균일한 도금층을 얻을 수 있으며, 전기 도금을 위한 별도의 리드선 없이 도금층을 형성함으로써 단순하고 경제적인 공정을 통해서 고밀도 및 고신뢰도를 갖는 BGA(Ball Grid Array), CSP(Chip Scale Package), 또는 카메라 모듈(Camera module) 등의 경성, 연성 또는 경연성 인쇄회로기판(11)을 제공한다.As described above, according to the present invention, the porous primary
본 발명의 일 구체예에 따른 고밀도인쇄회로기판의 도금층 형성 방법이 도 3에 도시되어 있다.3 shows a method of forming a plating layer of a high density printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 도금층 형성방법에 따르면, 우선, 경성, 연성 또는 경연성 인쇄회로기판(11) 상에 일정한 회로패턴(도시되지 않음)과, 반도체 실장을 위한 와이어본딩부(12, 13) 및 외부 부품과의 결합을 위한 솔더링부(도시되지 않음)를 형성시키는데, 상기 공정은 당 업계에서 널리 알려진 사진식각법(photolithography)에 의한 것이 전형적이다.According to the plating layer forming method of the present invention, first, a predetermined circuit pattern (not shown) on the rigid, flexible or rigid printed
그 다음, 포토솔더레지스트(PSR)를 상기 인쇄회로기판(11)에 도포하여 솔더레지스트층(14)을 형성하는데 상기 솔더레지스트층(14)은 후술하는 도금에 대한 레지스트(resist) 역할을 한다. 상기 솔더레지스트층(14)에 드라이 필름을 적용하고 노광 및 현상을 거쳐 와이어본딩부(12, 13) 및 솔더링부(도시되지 않음) 상의 솔더레지스트층 부위만을 선택적으로 박리한다.Next, a photo solder resist PSR is applied to the printed
상기 공정이 완료된 후에는 와이어본딩부(12, 13) 및 솔더링부(도시되지 않음)가 외부로 노출되어 그 위에 치환도금에 의한 다공성의 일차 팔라듐도금층(15)을 형성시킨다. 이러한 치환 도금에 의한 다공성의 일차 팔라듐도금층(15) 형성 반응은 다음과 같다.After the process is completed, the
Pd 2+ + 2e - ――→ Pd 0 Pd 2+ + 2e -―― → Pd 0
Pd Pd 2+2+ (aq) + Cu (s) ――→ Pd (s) + Cu (aq) + Cu (s) ― → Pd (s) + Cu 2+2+ (aq) (aq)
상기 반응식 1 과 같이 치환 반응에 의해 다공성의 일차 팔라듐 도금층(15)이 형성되며 이러한 치환 팔라듐 도금에는 황산팔라듐(PdSO4), 질산팔라듐(Pd(NO3)2) 또는 염화팔라듐(PdCl2)을 팔라듐 공급원으로 하고 완충제로 붕산을, 습윤제로 폴리에틸렌 글리콜계 비이온계면활성제(5mol∼10mol)와, 구리 상에 팔라듐 석출을 위한 pH 조절제를 각각 황산, 질산, 염산 등을 사용한 치환팔라듐 도금액 (㈜유일재료기술 상품명 Pallamerse)이 사용될 수 있지만 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. As shown in Scheme 1, a porous primary
상기 치환 팔라듐도금은 약 30 내지 60℃의 온도에서 30초 내지 5분간 수행하여 0.01 내지 1.0㎛ 두께의 다공성 팔라듐도금층(15)을 얻는다. 이때, 도금 온도가 30℃ 미만이거나 시간이 30초 보다 짧을 경우 다공성 팔라듐 도금층의 두께가 너무 얇아 두께 편차 해소에 효과가 없으며, 온도가 60℃를 초과하거나 시간이 5분을 초과할 경우 두께 증가에 비해 두께 편차 해소에 기여하는 효과가 미미하여 비경제적이다.The substituted palladium plating is performed at a temperature of about 30 to 60 ° C. for 30 seconds to 5 minutes to obtain a porous palladium plated
상기 다공성의 일차 팔라듐도금층 위에 무전해 환원도금에 의한 이차의 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)을 형성시킨다. 이러한 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)을 형성하기 위한 방법은 다음과 같다.The secondary electroless palladium or palladium
일례로서, 차아인산소다(sodium hypophosphite)를 환원제로 사용하여 구리 상에 팔라듐이 도금되는 원리는 다음의 반응식 2, 3과 같다.As an example, the principle of plating palladium on copper using sodium hypophosphite as a reducing agent is shown in
다른 일례로서, 디메틸아민보란(DMAB)을 환원제로 하여 구리 상에 무전해 팔라듐이 도금되는 원리는 하기 반응식 4 및 5에 나타낸 바와 같다.As another example, the principle of plating electroless palladium on copper using dimethylamine borane (DMAB) as a reducing agent is as shown in
상기 반응식 2∼5에 나타낸 무전해 환원 도금 반응에 의해서 구리층 상에 팔라듐(Pd)이 석출된다.Palladium (Pd) precipitates on a copper layer by the electroless reduction plating reaction shown by said Reaction Formulas 2-5.
무전해 팔라듐 도금액으로는 황산팔라듐(PdSO4), 염화팔라듐(PdCl2) 또는 염산암모늄팔라듐(Pd(NH4)2Cl)을 팔라듐 공급원으로 하고, 착화제로 에틸렌디아민테트라아세틱산 및 그 나트륨염을 사용하고, 환원제로는 차아인산소다, 개미산 등을, 보조 환원제로 글루코스 (포도당), 도금용액 안정제로 머캡토벤조티아졸(mercaptobenzothiazole), 티오요소, 티오황산나트륨(sodium thiosulfate) 등의 티 오화합물, pH 조절제로 황산(H2SO4), 암모니아수(NH4OH), 가성소다(NaOH) 를 사용하여 pH 4∼10의 범위에서 작업하는 것이 치밀한 팔라듐도금층을 얻을 수 있어 바람직하다. As an electroless palladium plating solution, palladium sulfate (PdSO 4 ), palladium chloride (PdCl 2 ) or ammonium palladium hydrochloride (Pd (NH 4 ) 2 Cl) is used as a palladium source, and ethylenediaminetetraacetic acid and its sodium salt are used as a complexing agent. Thio compounds such as sodium hypophosphite, formic acid, and the like as a reducing agent, glucose (glucose) as an auxiliary reducing agent, mercaptobenzothiazole as a plating solution stabilizer, thiourea, sodium thiosulfate, using sulfuric acid pH control agent (H 2 SO 4), ammonia water (NH 4 OH), sodium hydroxide (NaOH) it is preferable to obtain a dense palladium plating layer working in the range of
상기 무전해 팔라듐도금은 약 60 내지 80℃의 온도에서 1분 내지 30분간 수행하여 0.05 내지 5.0㎛의 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 두께를 얻는다. 이때, 도금 온도가 60℃ 미만이거나 시간이 1분 보다 짧을 경우 요구되는 용접성과 와이어본딩성을 만족시킬만한 도금 두께를 얻을 수 없고, 온도가 80℃를 초과하거나 시간이 30분을 초과할 경우 지나치게 두꺼운 도금층이 형성되어 비경제적이며 그 다음 공정인 치환반응에 의한 금도금이 균일하게 이루어지지 않을 우려가 있다.The electroless palladium plating is carried out at a temperature of about 60 to 80 ℃ 1 minute to 30 minutes to obtain a palladium or palladium alloy plating layer thickness of 0.05 to 5.0㎛. At this time, if the plating temperature is less than 60 ℃ or the time is shorter than 1 minute, the plating thickness to satisfy the required weldability and wire bonding properties can not be obtained, and if the temperature exceeds 80 ℃ or time exceeds 30 minutes, There is a fear that gold plating is not uniformly performed by the substitution process, which is an uneconomical and subsequent process, because a thick plating layer is formed.
상술한 본 발명의 무전해 환원도금 방법에 따라 형성되는 무전해 팔라듐층은 도금 용액중의 환원제에 따라 순수 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16)을 얻을 수 있다. The electroless palladium layer formed by the electroless reduction plating method of the present invention described above can obtain pure palladium or palladium
팔라듐합금 도금층(16)은 바람직하게는 94 내지 99.9중량%의 팔라듐(Pd)과 0.1 내지 6중량%의 인(P) 또는 붕소(B)로 이루어진 합금층이다.The palladium
상기 팔라듐합금 도금층(16)이 팔라듐-인 합금층으로 이루어지는 경우, 바람직하게는 인(P)의 함량은 1 내지 6중량%인 것이 좋다. 상기 인 함량이 1중량% 미만이면 솔더링성은 좋아지는 반면 내식성 및 와이어본딩성이 저하되고, 6중량%를 초과하면 내식성과 와이어본딩성은 향상되는 반면 솔더링성은 떨어지게 된다.When the palladium
상기 팔라듐합금 도금층(16)이 팔라듐-붕소 합금층으로 이루어지는 경우, 바 람직하게는 붕소(B)의 함량은 0.1 내지 4중량%인 것이 좋다. 상기 함량이 0.1중량% 미만이면 용접성이 좋아지는 반면 내식성이 저하되고, 4중량%를 초과하면 경도(hardness)의 증가로 인하여 재료가 취약해지고 솔더링성이 저하되는 단점이 있다.When the palladium
그 다음, 용접성(solderability) 및 와이어본딩성을 부여하기 위하여 상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(16) 상에 수용성 금화합물을 포함하는 치환형 침지 금도금액을 접촉시켜 무전해 금 또는 금합금 도금층(17)을 형성시킨다. Then, in order to impart solderability and wire bonding properties, the electroless gold or gold
이러한 도금층(17)의 형성방법은 다음과 같다.The method of forming the
상기 팔라듐 또는 팔라듐합금 합금도금층(16) 상에 금 또는 금합금 도금층(17)을 형성하는 방법은 하기 반응식 6에 나타낸 바와 같은 이온화 경향에 따른 치환 반응에 의하여 성립된다.The method of forming the gold or gold
상기 나타낸 반응에 따라 금 또는 금합금 도금층(17)이 형성된다.According to the reaction shown above, a gold or gold
본 발명에서 사용되는 바람직한 무전해 치환금도금액의 일례로는 금공급원으로 시안화금가리, 킬레이트제로 니트릴로아세틱소다, 착화제로 구연산을 주성분으로 하는 무전해 치환금도금액((주)유일재료기술 상품명 PAGODA-Gold) 등을 들 수 있지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 무전해 치환금도금액의 pH는 4∼7인 것이 바람직하다.Examples of the preferred electroless substitution gold plating solution used in the present invention include gold cyanide as a gold source, nitriloacetic soda with chelating agent, and electroless substitution gold plating solution containing citric acid as a complexing agent. PAGODA-Gold) and the like, but are not particularly limited thereto. It is preferable that pH of the said electroless substitution gold plating solution is 4-7.
상기 도금은 70 내지 90℃의 온도에서 1분 내지 30분 동안 수행하여 0.01 내지 0.25㎛의 금 또는 금합금 도금층(17) 두께를 얻는다. 이때, 도금 온도가 70℃ 미만이거나 시간이 1분 보다 짧을 경우 균일한 외관을 얻기가 어렵고, 온도가 90℃를 초과하거나 시간이 30분을 초과할 경우 솔더레지스트(solder resist) 잉크가 들뜨기 쉽고 금 또는 금합금 도금층이 취약해지는 단점이 있다.The plating is performed for 1 to 30 minutes at a temperature of 70 to 90 ℃ to obtain a gold or gold
특히, 상술한 무전해 금도금에 따라 형성되는 금합금 도금층(17)의 경우, 금(Au) 99 내지 99.99중량%와, 셀레늄(Se), 탈륨(Tl) 중 적어도 1종을 0.01 내지 1중량%를 포함하는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.In particular, in the case of the gold
순수한 금도금만으로도 솔더링성 및 와이어본딩성은 우수하나, 금합금 도금층 형성에 사용되는 탈륨(Tl) 및/또는 셀레늄(Se)은 언더포텐셜(under potential)로 작용하기도 하여 도금 속도를 가속화시키는 장점을 가지고 있고 석출된 조직은 입상 조직이 되어 와이어본딩성에 적합하다.Pure gold plating alone is excellent in solderability and wire bonding, but thallium (Tl) and / or selenium (Se) used to form a gold alloy plated layer has an advantage of accelerating the plating speed because it acts as an under potential and precipitates. The structure becomes granular structure and is suitable for wire bonding property.
전술한 방법에 따라 형성되는 본 발명의 인쇄회로기판의 도금층의 적층 구조의 바람직한 일례를 도 4에 나타내었다.A preferred example of the laminated structure of the plating layer of the printed circuit board of the present invention formed according to the above-described method is shown in FIG.
도 4를 참조하면, 본 발명의 인쇄회로기판은 와이어본딩부 및 솔더링부 형성을 위하여 노출된 동박(100) 상에 치환 도금에 의하여 다공성의 일차 팔라듐 도금층(200)이 형성되고, 그 위에 무전해 환원 도금에 의해 팔라듐 또는 팔라듐합금으로 이루어진 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(300)이 형성되고, 상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 상부에 각각 금 또는 금합금 도금층(400)이 형성되어 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.Referring to FIG. 4, in the printed circuit board of the present invention, a porous primary
상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(300) 상에 형성되는 금 또는 금합금 도금층(400)은 솔더링 특성과 와이어본딩성이 매우 우수하다. 이는 솔더링 시 젖음성이 좋아 우수한 실장 특성을 발현시킬 수 있다.The gold or gold
상기 다공성의 일차 팔라듐 도금층(200)은 치환 도금에 의해 형성되고, 고밀도 인쇄회로기판의 패턴 밀도차에 의한 전위차로 인해 생기는 도금 두께 편차를 없애기 위한 seed 층의 역할을 한다. 상기 다공성의 일차 팔라듐 도금층(200)의 두께는 0.01 내지 1㎛인 것이 좋다. 상기 팔라듐층의 두께가 0.01㎛ 미만인 경우에는 seed 층의 역할이 미약하게 되어 도금 두께 편차를 해결할 수 없고, 1.0㎛를 초과하는 경우에는 두께 증가에 비해 두께 편차 해소에 기여하는 효과가 미미하여 비경제적이다.The porous primary
상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(300)은 구리 및 구리 합금이 외부 도금층으로 확산되는 것을 방지하며 납땜(soldering) 및 와이어본딩 시 지지대의 역할을 한다. 이때, 상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(300)의 두께는 0.05 내지 5.0㎛, 좀 더 바람직하게는 0.1 내지 1㎛인 것이 좋다. 상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(300)의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우에는 구리 및 구리 합금의 내식성에 문제가 되고, 1.0㎛를 초과하는 경우에는 응력의 증가로 인하여 취약해진다.The electroless palladium or palladium
상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층(300) 상에 도금되는 금 또는 금합금 도금층(400)의 두께는 0.01 내지 0.25㎛인 것이 좋다. 상기 금 또는 금합금 도금층(400)의 두께가 0.01㎛ 미만인 경우에는 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층의 부식을 방지하기가 어렵고, 0.25㎛를 초과하는 경우에는 두께 증가에 비하여 품질 향상에 크게 기여하지 못하므로 비경제적이며 조직이 취약해지는 단점이 있다.The thickness of the gold or gold
상기와 같이 아래로부터 구리 또는 구리합금층, 다공성의 일차 팔라듐 도금층, 무전해 환원 도금에 의한 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층, 및 무전해 금 또는 금합금 도금층으로 순차적으로 적층되어 형성된 본 발명의 인쇄회로기판은 다음과 같은 장점이 있다.As described above, the printed circuit board of the present invention is formed by sequentially laminating a copper or copper alloy layer, a porous primary palladium plating layer, a secondary palladium or palladium alloy plating layer by electroless reduction plating, and an electroless gold or gold alloy plating layer. It has the following advantages.
첫째 ; 고밀도 인쇄회로기판에서 패턴의 밀도차로 인한 전위차 때문에 생기는 도금 두께의 편차를 해결하여 균일한 무전해 팔라듐도금을 적용할 수 있어 솔더링성과 와이어본딩성이 동시에 요구되는 고밀도 인쇄회로기판의 제작이 가능하다.first ; In the high density printed circuit board, uniform electroless palladium plating can be applied by solving the variation in the plating thickness caused by the potential difference due to the difference in density of the pattern, thus making it possible to manufacture a high density printed circuit board requiring soldering and wire bonding properties.
둘째 ; BGA, CSP, 카메라 모듈과 같은 인쇄회로기판의 경우 리드선이 없는 BGA, CSP, 카메라 모듈의 생산이 가능하여 노이즈를 근본적으로 없앨 수 있으며 리드선 만큼 회로를 늘릴 수 있어 고밀도의 경성, 연성 또는 경연성 인쇄회로기판의 제작이 가능하다.second ; In the case of printed circuit boards such as BGA, CSP, and camera module, it is possible to produce BGA, CSP, and camera module without lead wire, which can fundamentally eliminate noise, and the circuit can be increased as much as lead wire, so that high-density rigid, flexible or rigid printing It is possible to manufacture a circuit board.
셋째 ; 별도의 리드선 제거 공정(예를 들어, 엣치 백(etch back))이 불필요하여 공정이 단순화된다.third ; A separate lead wire removal process (eg, etch back) is unnecessary, which simplifies the process.
넷째 ; 두께금도금(0.5㎛)을 0.1㎛ 내외의 플래시(flash) 금도금으로 대체할 수 있어 60% 이상의 원가 절감을 할 수 있다.fourth ; Thickness plating (0.5㎛) can be replaced with flash gold plating of 0.1㎛, which can reduce the cost more than 60%.
다섯째 ; 도금 공정이 기존에 널리 적용되고 있는 무전해니켈/금 도금 공정과 거의 유사하여 간단하게 도금조의 교체만으로 기존의 생산 설비를 그대로 사용할 수 있어 신규 설비투자비가 적다.fifth ; The plating process is almost similar to the electroless nickel / gold plating process, which is widely applied in the past, so that the existing production equipment can be used as it is simply by replacing the plating tank, so the new equipment investment cost is low.
여섯째 ; 모든 공정에 있어 전원이 불필요하다.Sixth; No power is required for all processes.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄회로기판(11)의 도금층 형성방법은 고밀도 인쇄회로기판(11)의 패턴 밀도차에 의한 전위차로 인해 생기는 도금 두께의 편차를 없앨 수 있고, 얇은 도금 두께만으로도 고밀도 및 고신뢰성의 인쇄회로기판에 요구되는 용접성, 와이어본딩성 및 굴곡성 등의 제 특성을 만족시킬 수 있어 커다란 원가 절감 효과가 있다. 또한, CSP, BGA 또는 카메라 모듈 인쇄회로기판의 경우 리드선이 없는 인쇄회로기판을 단순한 공정으로 제조할 수 있어 리드선에 의한 노이즈 현상을 근본적으로 차단할 수 있으며, 이에 따라 회로선이 기존보다 많은 고밀도의 BGA, CSP, 카메라 모듈을 제조할 수 있다. As described above, the plating layer forming method of the printed
또한, 팔라듐은 경도가 높고 연전성이 양호하며 내식성이 뛰어나 커넥터(connector)와 인쇄회로기판에 적합한 금속으로서, 얇은 도금 두께로도 우수한 특성을 나타내어 종래의 무전해니켈 및 무전해금이 도금된 인쇄회로기판의 실장(surface mount technology) 시 빈번하게 발생하는 블랙패드(black pad) 문제 뿐만 아니라, 최근 기능이 점점 복잡해지고 크기는 작아지는 휴대전화 등 휴대용 기기에 널리 사용되고 있는 경연성 및 연성 인쇄회로기판의 제조 시 발생하는 치명적인 굴곡 균열(bending crack)을 방지할 수 있다. 특히, 본 발명의 도금층 형성방법은 모든 종류의 인쇄회로기판에 적용 가능하다.In addition, palladium is a metal suitable for connectors and printed circuit boards because of its high hardness, good ductility, and excellent corrosion resistance, and exhibits excellent characteristics even with a thin plating thickness, so that conventional electroless nickel and electroless gold plated printed circuits are used. In addition to the black pad problem that frequently occurs during surface mount technology, the flexible and flexible printed circuit boards are widely used in portable devices such as mobile phones, which are becoming more complicated and smaller in size. Critical bending cracks that occur during manufacturing can be prevented. In particular, the plating layer forming method of the present invention can be applied to all kinds of printed circuit boards.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention can be more clearly understood by the following examples, the following examples are only for the purpose of illustrating the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
하기의 실시예에서는 구리 재질의 와이어본딩부와 솔더볼(solder ball)과의 용접성이 요구되는 솔더링부를 제외한 부분에 포토솔더레지스트층(다이요잉크사의 상품명 AS-303)이 도포된 인쇄회로기판(크기 400×505㎜, 두께 0.2±0.02㎜, 구리층 두께 10∼30㎛)을 45℃에서 3분간 탈지((주)유일재료기술의 상품명 PAGODA Cleaner)하고, 구리층의 산화물을 제거할 목적으로 0.5∼1.0㎛ 엣칭((주)유일재료기술의 상품명 PAGODA Microetchant) 하여 전처리를 실시하였다. In the following example, a printed circuit board (size 400) coated with a photosolder resist layer (trade name AS-303 manufactured by Daiyo Ink Co., Ltd.) on a portion excluding a soldering portion requiring weldability between a copper wire bonding portion and a solder ball. Decompose x505 mm, thickness 0.2 ± 0.02 mm, copper layer thickness of 10-30 μm at 45 ° C. for 3 minutes (trade name PAGODA Cleaner of Soil Materials Technology Co., Ltd.), and the thickness of 0.5 to 0.5 to remove the oxide of the copper layer. Pretreatment was performed by 1.0 micrometer etching (trade name PAGODA Microetchant of the only material technology).
다음, 전처리가 끝난 인쇄회로기판에 치환 도금을 통해 다공성의 일차 팔라듐 도금층을 형성시켰다. 치환 팔라듐 도금 공정은 예비 침지 처리, 치환팔라듐 본조 처리 및 산세 처리의 3 단계를 기본으로 실시하였다. 예비침지 처리는 치환 팔라듐 예비침지액((주)유일재료기술의 상품명 Pallamerse pre-dip)을 사용하였고, 도금 후의 산세 처리는 5% 황산 용액에 상온에서 1 분간 침지하여 처리하였다.Next, a porous primary palladium plating layer was formed on the printed circuit board after the pretreatment through substitution plating. The substituted palladium plating process was carried out based on three steps of preliminary dipping treatment, substituted palladium main treatment and pickling treatment. The pre-soaking treatment was performed using a substituted palladium pre-immersion liquid (trade name Pallamerse pre-dip of KK Material Technology), and the pickling treatment after plating was performed by immersion for 5 minutes at room temperature in a 5% sulfuric acid solution.
예비 침지 후 실시예와 같이 조건을 변화하며 치환팔라듐 처리((주)유일재료기술의 상품명 Pallamerse)를 실시하여 다공성의 일차 팔라듐 도금층을 형성시키고, 5% 황산 용액에서 산세를 행한 후 수세하였다. After the preliminary immersion, the conditions were changed in the same manner as in the Examples, and the substitutional palladium treatment (Pallamerse Co., Ltd.) was formed to form a porous primary palladium plated layer, followed by pickling in a 5% sulfuric acid solution and washing with water.
그 후, 무전해 팔라듐 도금액((주)유일재료기술의 상품명 PDR)을 이용하여 다음과 같이 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금 및 금 또는 금합금 도금을 순차적으로 수행하였다. Thereafter, electroless palladium or palladium alloy plating and gold or gold alloy plating were sequentially performed using an electroless palladium plating solution (trade name PDR of KK Material Technology).
금 또는 금합금 도금까지 끝난 후 도금층의 친수성을 강화하기 위하여 트리아졸 계통의 물질이 포함된 약품((주)유일재료기술의 상품명 POST PAGODA)을 사용 하여 선택적으로 후처리를 시행하고 수세, 건조하여 후처리의 효과를 비교하였다.After finishing the plating of gold or gold alloy, after finishing treatment by using a chemical agent (trade name POST PAGODA of Only Materials Technology Co., Ltd.) containing triazole-based substances, it is optionally post-treated and washed with water and dried. The effect of the treatment was compared.
실시예 1Example 1
상기와 같이 전처리가 완성된 인쇄회로기판의 구리층 상에 치환팔라듐을 50℃에서 1분간 처리하여 다공성의 일차 팔라듐 도금층을 형성시키고, 무전해 팔라듐 도금에 의해 팔라듐:인이 97.7:2.3(중량%)의 함량으로 포함된 팔라듐-인 합금 도금층을 평균 0.2㎛ 두께로 형성시킨 후, 그 위에 금도금 두께 0.05㎛를 갖는 도금층을 형성하였다.Substituting palladium for 1 minute at 50 ° C. on the copper layer of the printed circuit board pre-processed as described above to form a porous primary palladium plating layer, and palladium: phosphate 97.7: 2.3 (wt%) by electroless palladium plating. After forming a palladium-phosphorus alloy plating layer contained in the content of c) to an average thickness of 0.2 μm, a plating layer having a gold plating thickness of 0.05 μm was formed thereon.
실시예 2Example 2
팔라듐-인 대신 팔라듐-붕소가 99.5:0.5(중량%)의 함량으로 포함된 팔라듐-붕소 합금 도금층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법으로 도금층을 형성하였다.A plating layer was formed in the same manner as in Example 1, except that a palladium-boron alloy plating layer including palladium-boron in an amount of 99.5: 0.5 (wt%) was formed instead of palladium-phosphorus.
실시예 3Example 3
팔라듐합금이 아닌 순수 팔라듐 도금층을 형성시킨 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법으로 도금층을 형성하였다.A plating layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the pure palladium plating layer was formed instead of the palladium alloy.
실시예 4Example 4
금도금 두께가 평균 0.15㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도금층을 형성하였다.A plating layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the gold plating thickness was 0.15 μm on average.
실시예 5Example 5
금도금 두께가 평균 0.25㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도금층을 형성하였다.A plating layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the gold plating thickness was an average of 0.25 μm.
실시예 6Example 6
다공성의 일차 팔라듐 도금층 형성을 위한 치환 팔라듐 도금 공정을 60℃에서 1분간 처리한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일한 방법으로 도금층을 형성하였다.A plating layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the substituted palladium plating process for forming the porous primary palladium plating layer was performed at 60 ° C. for 1 minute.
실시예 7Example 7
상기와 같이 전처리가 완성된 인쇄회로기판의 구리층 상에 치환팔라듐을 50℃에서 1분간 처리하여 다공성의 일차 팔라듐 도금층을 형성시키고, 무전해 팔라듐 도금에 의해 팔라듐:인이 97.7:2.3(중량%)의 함량으로 포함된 팔라듐-인 합금 도금층을 평균 0.4㎛ 두께로 형성시킨 후, 그 위에 평균 두께 0.1㎛를 갖는 금도금층을 형성하였다.Substituting palladium for 1 minute at 50 ° C. on the copper layer of the printed circuit board pre-processed as described above to form a porous primary palladium plating layer, and palladium: phosphate 97.7: 2.3 (wt%) by electroless palladium plating. The palladium-phosphorus alloy plating layer included in the content of c) was formed to an average thickness of 0.4 µm, and then a gold plating layer having an average thickness of 0.1 µm was formed thereon.
실시예 8Example 8
팔라듐-인 합금 도금층 두께가 평균 0.9㎛인 것을 제외하고는 실시예 7과 동 일한 방법으로 도금층을 형성하였다.A plating layer was formed in the same manner as in Example 7, except that the palladium-phosphorus alloy plating layer had an average thickness of 0.9 μm.
실시예 9Example 9
금(Au)과 탈륨(Tl)이 각각 99.98중량%와 0.02중량%로 포함된 금합금 도금층의 두께가 평균 0.15㎛인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도금층을 형성하였다.A plating layer was formed in the same manner as in Example 1, except that an average thickness of the gold alloy plating layer containing 99.98 wt% and 0.02 wt% of gold (Au) and thallium (Tl) was 0.15 μm.
실시예 10Example 10
실시예 1과 동일한 방법으로 도금층을 형성한 후, 50℃의 후처리 용액에 2 분간 침적하여 후처리를 실시하고 건조하였다.After the plating layer was formed in the same manner as in Example 1, it was immersed in a 50 ° C. post-treatment solution for 2 minutes to perform post-treatment and dried.
비교예 1Comparative Example 1
상기 전처리가 끝난 인쇄회로기판을 치환 팔라듐 도금 대신 촉매 처리를 한 후 무전해 팔라듐 도금에 의해 평균 0.2㎛ 두께의 팔라듐 도금층을 형성시키고, 그 위에 무전해 치환금도금을 실시하여 평균 0.08㎛ 두께의 금도금층을 형성하였다.After the pretreatment of the printed circuit board is subjected to catalytic treatment instead of substituted palladium plating, an electroless palladium plating layer forms an average palladium plating layer having an average thickness of 0.2 μm, and an electroless substitution plating is performed thereon, whereby an average gold plating layer having an average thickness of 0.08 μm is used. Formed.
비교예 2Comparative Example 2
상기와 같이 전처리를 끝낸 인쇄회로기판을 촉매 처리한 다음 무전해니켈 도금으로 니켈:인이 91.3:8.7(중량%)의 함량으로 포함된 니켈-인합금 도금층을 5㎛ 두께로 형성시킨 후, 무전해 치환금도금에 의해 금도금층을 0.1㎛ 두께로 형성하였 다.After the pretreatment of the printed circuit board as described above, a nickel-phosphor alloy plating layer containing nickel: phosphorus in a content of 91.3: 8.7 (wt%) by electroless nickel plating was formed to have a thickness of 5 μm, followed by electroless The gold plated layer was formed to have a thickness of 0.1 μm by dissolution plating.
비교예 3Comparative Example 3
상기와 같이 전처리를 끝낸 인쇄회로기판을 치환 반응에 의해 주석 도금층을 1.2㎛ 두께로 형성시키고, 촉매 처리 후 무전해 금도금으로 0.05㎛ 두께의 금도금층을 형성하였다.As described above, the tin plated layer was formed to a thickness of 1.2 μm by the substitution reaction of the printed circuit board after the pretreatment, and a gold plated layer having a thickness of 0.05 μm was formed by electroless gold plating after the catalyst treatment.
※ 상기 실시 예에서 다공성의 일차 팔라듐 도금층 형성에 사용되는 치환팔라듐도금 용액은 다음과 같다.※ In the above embodiment, the substituted palladium plating solution used to form the porous primary palladium plating layer is as follows.
상기 실시예에서 무전해 환원 도금에 의한 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 형성에 사용되는 도금 방법 및 조건은 다음과 같다.In the above embodiment, the plating method and conditions used to form the secondary palladium or palladium alloy plating layer by electroless reduction plating are as follows.
무전해 환원 도금에 의해 순수 팔라듐 도금층 또는 팔라듐-인이나 팔라듐-붕소로 이루어지는 팔라듐합금 도금층을 얻기 위하여 하기 표 2a, 2b 및 2c와 같은 조성의 용액으로 온도 70℃에서 도금하였다.In order to obtain a pure palladium plating layer or a palladium alloy plating layer made of palladium-phosphorus or palladium-boron by electroless reduction plating, plating was performed at a temperature of 70 ° C. with a solution having the composition shown in Tables 2a, 2b, and 2c.
구리층 상에 팔라듐 도금이 되는 원리는 전술한 바와 같다. 본 발명에 포함되는 범위의 두께를 얻기 위해서는 약 1분에서 30분의 도금 시간이 필요하다.The principle of palladium plating on a copper layer is as above-mentioned. In order to obtain the thickness of the range included in the present invention, a plating time of about 1 minute to 30 minutes is required.
상기와 같은 조성의 도금액으로 도금하여 팔라듐합금 도금층의 시간에 따른 두께 변화를 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 얻었다.Plating with the plating solution of the composition described above, the thickness change over time of the palladium alloy plating layer was obtained as shown in Table 3 below.
상기 형성된 무전해 팔라듐합금 도금층 상에 무전해 금 또는 금합금 도금층을 형성하기 위해서 하기 표 4와 같은 조성의 도금액을 사용하였다.In order to form an electroless gold or gold alloy plating layer on the formed electroless palladium alloy plating layer, a plating solution having a composition as shown in Table 4 below was used.
상기와 같은 조성의 도금액으로 온도 85℃, pH 4.5∼5.0(황산으로 pH 조정)의 범위 내에서 도금하여 금도금 또는 금합금 도금층의 시간에 따른 두께 변화를 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 얻었다.The plating liquid of the above composition was plated within a temperature range of 85 ° C. and pH 4.5 to 5.0 (pH adjustment with sulfuric acid) to obtain a thickness change with time of the gold plating or gold alloy plating layer as shown in Table 5 below.
상기 무전해 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 상에 금 또는 금합금 도금층이 형성되는 방법은 전술한 바와 같다. 발명에 포함된 두께를 얻기 위해서는 약 1분에서 30분의 도금 시간이 필요하다.The method of forming the gold or gold alloy plating layer on the electroless palladium or palladium alloy plating layer is as described above. In order to obtain the thickness included in the invention, a plating time of about 1 to 30 minutes is required.
상기와 같은 방법과 조건으로 도금층을 형성한 후에 수세하였고, 80℃에서 15분 동안 건조시킨 후 하기와 같은 조건 및 방법으로 용접성, 와이어본딩성을 측정하였다. 하기 표 7에 실시 예 및 비교 예에 따른 도금 두께 편차, 용접성, 와이어본딩성, 굴곡성 및 이온 마이그레이션 등의 특성 평가 결과를 나타내었다. After the plating layer was formed by the same method and conditions as described above, it was washed with water, dried at 80 ° C. for 15 minutes, and then weldability and wire bonding property were measured by the following conditions and methods. Table 7 shows the results of evaluation of characteristics such as plating thickness variation, weldability, wire bonding property, flexibility, and ion migration according to Examples and Comparative Examples.
<도금층의 두께><Thickness of the plating layer>
본 발명의 가장 큰 목적 중의 하나인 두께 편차 해소를 확인하기 위하여 도 5와 같은 패턴을 갖는 연성 인쇄회로기판을 시편으로 사용하여 상기의 실시예 별로 도금한 후 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 및 금 또는 금합금 도금층의 최고와 최저 두께 편차를 측정하여 비교하였다.Palladium or palladium alloy plating layer and gold or gold alloy plating layer after plating according to the above embodiment using a flexible printed circuit board having a pattern as shown in FIG. The highest and lowest thickness deviations were measured and compared.
※ 평가 장비 :※ Evaluation Equipment:
도금 두께 측정기 : CMI 사의 CMI 900Plating thickness gauge: CMI 900 from CMI
<용접성><Weldability>
용접성은 솔더 볼 전단 테스트(solder ball shear test)와 솔더 퍼짐성 테스트(solder spread test)를 행하였다.The weldability was subjected to a solder ball shear test and a solder spread test.
1) 솔더 볼 전단 테스트1) solder ball shear test
※ 조건 :※ Condition :
본딩 테스트기(Bond Tester): DAGE 4000Bond Tester: DAGE 4000
위치(Locate): 5㎛Location: 5㎛
전단 속도(Shear Speed): 200㎛/secShear Speed: 200㎛ / sec
볼 크기: 0.35mmΦ (Alpha Metal Co.)Ball size: 0.35mmΦ (Alpha Metal Co.)
볼 재질: Sn/Ag/Cu (96.5/3/0.5) 중량%Ball Material: Sn / Ag / Cu (96.5 / 3 / 0.5) Weight%
플럭스(Flux: RMA type) : EF-9301 (Alpha Metal Co.)Flux: RMA type: EF-9301 (Alpha Metal Co.)
리플로우기(Reflow Machine): KOKIReflow Machine: KOKI
리플로우 조건(Reflow Conditions): 250℃ (peak temperature)Reflow Conditions: 250 ° C (peak temperature)
※ 평가 방법 : ※ Assessment Methods :
솔더링 패드부와 솔더 볼의 접속 강도를 측정하기 위한 것으로 상기와 같은 조건에서 솔더 범프가 형성된 시편을 테이블에 고정하고 일정한 하중(load)과 전단 높이를 설정하여 볼 전단 시험을 수행하면 스타일러스(stylus)가 범프를 밀어 파괴가 발생하는데 그 때 값을 측정하면 된다. This is to measure the connection strength between soldering pad and solder ball. When the ball shear test is performed by fixing a specimen with solder bumps on the table under the above conditions and setting a constant load and shear height, the stylus The breakage occurs by pushing the bump, and the value is then measured.
※ 평가 기준 :※ Evaluation standard :
볼 전단 강도가 200gf를 초과하면 이상이 없는 것으로 한다.If the ball shear strength exceeds 200gf, no abnormality is assumed.
2) 솔더 볼 퍼짐성 테스트2) Solder Ball Spreadability Test
※ 조건 :※ Condition :
솔더 볼 크기: 0.35mmΦ (Alpha Metal Co.)Solder Ball Size: 0.35mmΦ (Alpha Metal Co.)
볼 재질: Sn/Ag/Cu (96.5/3/0.5) 중량%Ball Material: Sn / Ag / Cu (96.5 / 3 / 0.5) Weight%
플럭스 (RMA type) : EF-9301 (Alpha Metal Co.)Flux (RMA type): EF-9301 (Alpha Metal Co.)
리플로우기: KOKIReflower: KOKI
리플로우 조건: 250℃ (peak temperature)Reflow Condition: 250 ° C (peak temperature)
※ 평가 방법 :※ Assessment Methods :
솔더링 패드부 플럭스 처리 후 0.35mmΦ의 볼을 놓고 리플로우기 통과 후 솔더 볼의 크기를 측정한다. 솔더 볼이 많이 퍼지면 퍼질수록, 즉 볼 크기가 커질수록 용접성이 우수하다.After the soldering pad flux is placed, place a ball of 0.35mmΦ and measure the size of the solder ball after passing through the reflower. The more solder balls spread, the larger the ball size, the better the weldability.
※ 평가 기준 :※ Evaluation standard :
리플로우 후 최초의 솔더 볼 입자 크기의 3배 이상(즉, 1.05mmΦ 이상)이면 용접성에 이상이 없는 것으로 한다.If the size of the initial solder ball particle after reflow is three times or more (that is, 1.05 mm Φ or more), weldability is not abnormal.
<와이어본딩성><Wire bonding property>
본딩와이어와 본딩부의 접착력을 검사하는 방법이다. 와이어본딩 테스트기로 K&S 1484를 사용하였고 온도 175℃, 1시간 열노화(thermal aging) 후, 하기 표 6과 같이 본딩 조건을 부여하였다. It is a method for inspecting the bonding force between the bonding wire and the bonding portion. K & S 1484 was used as a wire bonding tester, and a bonding condition was given as shown in Table 6 after thermal aging at a temperature of 175 ° C. for 1 hour.
와이어본딩 후 본딩이 떨어지기까지의 최소 및 평균 힘(단위 : gf)을 표시하였으며 최소 spec.은 3 이상이고 평균 힘이 5 이상이면 양호하다.The minimum and average force (unit: gf) after the wire bonding until the bond falls, the minimum spec. Is 3 or more and the average force is 5 or more is good.
<이온 마이그레이션 (Ion Migration)><Ion Migration>
※ 평가 방법 :※ Assessment Methods :
IPC 9201에서 규정하고 있는 형태의 테스트 쿠폰을 제작하여 다공성의 일차 팔라듐 도금층과 무전해에 의한 이차 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 및 무전해 금도금층을 형성한 후, 이온 마이그레이션 측정 장비(SIR system)의 항온항습기조 내에 넣고 고온, 고습 실험 환경을 부여하여 500시간 동안 표면 절연 저항값의 변화를 측정하였다. 시험 조건은 상대 습도 85%, 온도 85℃, 전압 50볼트 직류 전압을 부여하였고 이때 사용된 물은 저항치(resistivity) 10∼18MΩ/cm을 사용하였다.A test coupon of the type specified in IPC 9201 was fabricated to form a porous primary palladium plating layer, an electroless secondary palladium or palladium alloy plating layer, and an electroless gold plating layer. Into the tank was given a high-temperature, high-humidity experimental environment to measure the change of the surface insulation resistance value for 500 hours. The test conditions were given a relative humidity of 85%, a temperature of 85 ° C, a voltage of 50 volts direct current voltage, the water used was a resistance of 10-18 MPa / cm.
※ 평가 기준 :※ Evaluation standard :
도금층에 이온 마이그레이션이 생기면 표면 절연 저항 값이 저하하며, 테스트 쿠폰의 표면절연저항 값이 1×106Ω 이하로 떨어지면 마이그레이션이 발생한 것으로 판정하여 불량으로 한다.If ion migration occurs in the plating layer, the surface insulation resistance value is lowered. If the surface insulation resistance value of the test coupon falls below 1 × 10 6 Pa, it is determined that migration has occurred and is considered defective.
<굴곡 균열><Flexion crack>
※ 평가 방법 :※ Assessment Methods :
절곡 반경 (R) = 2.0mmBending Radius (R) = 2.0mm
시편 폭 : 1cmSpecimen Width: 1cm
추 무게 : 100gWeight: 100g
절곡 각도 : 180°Bending Angle: 180 °
RPM = 25RPM = 25
시료수 : 10 pcs.Sample number: 10 pcs.
※ 평가 기준 :※ Evaluation standard :
상기의 평가 방법에 따라 10 회 이상 bending 후 시편 표면에 굴곡 균열이 생기지 않는 것을 합격으로 한다.According to the evaluation method described above, the bending crack does not occur on the surface of the specimen after bending 10 times or more.
※ 볼 전단 테스트와 와이어본딩 테스트 값은 20 번씩 측정한 값의 평균값임.※ The values of ball shear test and wirebonding test are the average of 20 measurements.
실시예 11Example 11
실시예 1 및 실시예 9로부터 얻어진 인쇄회로기판을 대상으로 다음과 같은 신뢰성 평가를 행하였다.The following reliability evaluation was performed on the printed circuit boards obtained in Examples 1 and 9.
<유공도(porosity) 테스트><Porosity test>
질산에 도금 처리된 고밀도 인쇄회로기판을 침적시켜 육안 상으로 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층과 금 또는 금합금 도금층의 조직이 부식되어 기공이 발생되는지 여부를 확인하였다.By depositing a high-density printed circuit board plated in nitric acid, it was confirmed whether pores were generated by corrosion of the palladium or palladium alloy plating layer and the gold or gold alloy plating layer.
<내열성 테스트><Heat resistance test>
리플로우를 이용하여 하기 표 8에 기재된 온도 조건으로 3회 통과시킨 다음, 팔라듐 및 금도금층의 열에 의한 표면 색상 변화 여부 및 접착테이프를 이용하여 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층과 금 또는 금합금 도금층의 분리 여부를 확인하였다.After passing three times under the temperature conditions shown in Table 8 by using a reflow, and whether the surface color change by the heat of the palladium and gold plated layer and the separation of the palladium or palladium alloy plating layer and the gold or gold alloy plating layer using an adhesive tape Confirmed.
<밀착성 테스트><Adhesive test>
리플로우를 이용하여 하기 표 8에 기재된 온도 조건으로 3회 통과시킨 다음, 알루미늄 와이어로 솔더링 부위에 솔더를 사용하여 용접한 후 일정한 힘으로 당겼을 때 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층과 금 또는 금합금 도금층이 분리되는지 여부와 솔더와 금 또는 금합금 도금층이 분리되는지 여부를 확인하였다.After passing three times under the temperature conditions shown in Table 8 by using a reflow, the aluminum wire is separated from the palladium or palladium alloy plating layer and the gold or gold alloy plating layer when it is pulled with a constant force after welding using solder to the soldering site with aluminum wire. It was checked whether the solder and the gold or gold alloy plating layer is separated.
○ : 테스트 결과 규격을 충족시킴을 의미함.○: It means that the test result is satisfied.
상기 테스트 결과에 비추어 본 발명의 실시 예에 따른 도금층이 전술한 항목과 관련하여 요구되는 물성을 모두 충족시킴을 알 수 있다.In view of the above test results, it can be seen that the plating layer according to the embodiment of the present invention satisfies all the required physical properties in relation to the aforementioned items.
위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고밀도 인쇄회로기판에 제반 특성이 우수한 팔라듐 도금을 적용함에 있어 기술적인 문제점으로 지적되어 온 패턴의 밀도에 의한 전위차로 인해 생기는 도금 두께의 편차를 완벽하게 해결할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to completely solve the variation in the plating thickness caused by the potential difference due to the density of the pattern, which has been pointed out as a technical problem in applying palladium plating having excellent characteristics to the high density printed circuit board. have.
또한 전기 도금을 하기 위한 별도의 리드선이 필요 없어 회로밀도를 더욱 높인 BGA, CSP, 카메라 모듈 등이 실장되는 경성 인쇄회로 기판과, 솔더링과 와이어 본딩이 동시에 적용되는 BGA, CSP, 카메라 모듈 등이 실장되는 경연성, 연성 인쇄회로 기판의 제작이 가능하다.In addition, a rigid printed circuit board on which BGAs, CSPs, and camera modules are mounted to increase circuit density by eliminating the need for a separate lead wire for electroplating, and BGAs, CSPs, and camera modules that simultaneously apply soldering and wire bonding are mounted. It is possible to manufacture a flexible, flexible printed circuit board.
따라서, 엣칭에 의해 불필요한 리드(lead) 선을 제거해야만 하는 엣치백(etch back) 공정을 생략하여 작업을 단순화시킬 수 있다.Therefore, the work can be simplified by eliminating an etch back process that requires the removal of unnecessary lead lines by etching.
아울러, 두께금도금으로만 가능했던 와이어본딩(wire bonding) 성능을 얇은 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층 상에 금 또는 금합금 도금층으로 구성된 도금으로 대체할 수 있어 대폭적인 원가 절감 및 생산성 향상이 가능하다.In addition, wire bonding performance, which was only possible with thick plating, can be replaced by plating consisting of a gold or gold alloy plating layer on a thin palladium or palladium alloy plating layer, thereby greatly reducing cost and improving productivity.
뿐만 아니라, 팔라듐은 경도가 높고 연전성이 양호하며 내식성이 뛰어나 코넥터(connector)와 인쇄회로기판에 적합한 금속이며 얇은 도금 두께로도 요구하는 특성을 만족시킬 수 있어 종래의 무전해니켈도금 및 무전해금도금 공정을 대체할 수 있기 때문에 무전해니켈 및 무전해금이 도금된 인쇄회로기판의 실장(surface mount technology) 시 빈번하게 발생하는 블랙패드(black pad) 문제를 완벽하게 해결할 수 있다. In addition, palladium is a metal suitable for connectors and printed circuit boards due to its high hardness, good ductility, and excellent corrosion resistance, and can satisfy the characteristics required by thin plating thickness. The replacement of the gold plating process completely solves the black pad problem that frequently occurs during surface mount technology of electroless nickel and electroless gold plated printed circuit boards.
특히 최근 기능이 점점 복잡해지고 크기는 작아지는 휴대전화 등 휴대용 기기에 널리 사용되고 있는 경연성 및 연성 인쇄회로기판의 제조 시 발생하는 치명적인 굴곡 균열(bending crack)을 방지할 수 있다.In particular, it is possible to prevent fatal bending cracks occurring in the manufacture of flexible and flexible printed circuit boards, which are widely used in portable devices such as mobile phones, which are increasingly complicated and smaller in size.
무엇보다도, 본 발명의 도금층 형성방법은 모든 종류의 인쇄회로기판에 적용 가능한 이점이 있다.Above all, the plating layer forming method of the present invention has an advantage that can be applied to all kinds of printed circuit boards.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 고밀도 인쇄회로기판의 도금층 형성 방법 및 이로부터 제조된 인쇄회로기판은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, this is for explaining the present invention in detail, and the method of forming a plated layer of the high density printed circuit board and the printed circuit board manufactured therefrom according to the present invention are not limited thereto. It is apparent that modifications and improvements are possible by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 경성, 연성 또는 경연성 인쇄회로기판의 구리층 상에 일차로 치환 도금에 의해 다공성의 팔라듐 도금층을 형성시키고, 그 위에 무전해 환원 도금에 의해 순수 팔라듐 또는 팔라듐-인 또는 팔라듐-붕소로 이루어진 무전해 팔라듐합금 도금층을 형성한 후, 상기 순수 팔라듐 또는 무전해 팔라듐합금 도금층 상에 무전해 침지도금법에 따른 금 또는 금합금 도금층을 형성하여 인쇄회로기판의 도금층을 형성한다.As described above, according to the present invention, a porous palladium plating layer is first formed by substitution plating on a copper layer of a rigid, flexible or rigid printed circuit board, and pure palladium or palladium is formed thereon by electroless reduction plating. After forming an electroless palladium alloy plating layer consisting of phosphorus or palladium-boron, a gold or gold alloy plating layer according to the electroless immersion plating method is formed on the pure palladium or electroless palladium alloy plating layer to form a plating layer of a printed circuit board. .
이렇게 함으로써 고밀도 인쇄회로기판에서 발생하기 쉬운 도금 두께의 편차에 따른 불균일 도금을 해결하는 한편, 외부의 부식성 분위기로부터 순수 팔라듐 또는 팔라듐합금 도금층을 보호하고 용접성과 와이어본딩성이 우수하여 반도체와의 패키지 신뢰성을 향상시킨다.This solves the non-uniform plating caused by the variation in plating thickness, which is likely to occur in high density printed circuit boards, while protecting pure palladium or palladium alloy plating layers from external corrosive atmosphere, and excellent weldability and wire bonding, resulting in package reliability with semiconductors. To improve.
모든 도금층은 무전해 환원 또는 침지도금에 의하여 이루어지므로 BGA, CSP, 카메라 모듈 등과 같이 리드가 있는 인쇄회로기판의 경우 리드선이 불필요하고 이에 따른 엣칭 공정을 생략할 수 있어 공정이 단순해지는 장점이 있다. 또한 회로 밀도를 대폭적으로 높일 수 있어 고밀도 BGA, CSP 또는 카메라 모듈의 제작이 가능하다.Since all plating layers are made of electroless reduction or immersion plating, in the case of a printed circuit board with leads such as BGA, CSP, and camera module, the lead wire is unnecessary and the etching process can be omitted, thereby simplifying the process. The circuit density can also be significantly increased, enabling the fabrication of high density BGA, CSP or camera modules.
MCM, 카메라 모듈과 같이 리드선이 없는 경성, 연성 또는 경연성 인쇄회로기판도 팔라듐 도금 후 금도금 시 얇은 두께로도 와이어본딩성을 보장받을 수 있고 공정 시간이 단축되어 대폭적인 원가 절감을 가져올 수 있다.Even lead-free, flexible, or rigid printed circuit boards, such as MCM and camera modules, can be guaranteed with wire bonding even at thin thicknesses after gold plating after palladium plating, and the process time can be shortened, resulting in significant cost savings.
본 발명을 상기 실시 예를 통하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명으로부터 다양한 변형의 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위에 의하여 명확해 질 것이다.Although the present invention has been described through the above embodiments, these are merely exemplary and those skilled in the art will understand that various modifications are possible from the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be cleared by the appended claims.
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