KR101162584B1 - 통신용 커넥터의 표면처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통신 및 무선통신 커넥터의 표면처리방법에 관한 것으로, a) 통신 커넥터의 표면에 구리도금 하지층을 도금하는 단계와, b) 통신 커넥터의 표면에 주석도금 하지층을 도금하는 단계와, c) 통신 커넥터의 표면에 은도금 하지층을 도금하는 단계와, d) 상기 하지층의 상부에 주석이 62 내지 75 wt.%, 니켈이 25 내지 38 wt.% 포함된 주석-니켈 합금을 도금하여 표면도금층을 형성하는 단계를 포함하여, 통신 커넥터의 표면에 도금된 구리하지층과 그리고 주석하지층과, 그리고 은하지층과 상기 각각의 하지층의 상부에 도금된 주석이 62 내지 75 wt.%, 니켈이 25 내지 38 wt.% 포함하는 주석-니켈 합금층인 표면도금층을 포함하는 통신 커넥터를 제조한다. 이와같은 본 발명은 각 하지층의 상부에 주석-니켈 합금으로 도금을 실시하여 상대적으로 저비용의 우수한 내식성과 PIMD 특성을 가지는 도금층을 제공함으로써, 통신 커넥터의 성능 저하를 방지함과 아울러 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

통신용 커넥터의 표면처리방법{Plating method of connectors for wireless communication and telecommunication}

본 발명은 통신 및 무선통신 커넥터의 표면처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고효율 및 저비용으로 통신 커넥터의 내식성 향상 및 수동 상호변조왜곡(PIMD;passive Intermodulation distortion)특성을 저감시킬 수 있는 통신 커넥터의 표면처리방법에 관한 것이다.

이동통신기술의 발전을 위한 중요한 요소는 서비스 용량의 증대와 통화품질의 개선이다. 이러한 서비스의 증대와 통화품질의 개선을 위해서는 항시 채널간의 간섭이 중요한 문제이며, 이 간섭문제에 영향을 주는 중요한 인자가 상호변조왜곡(IMD;intermodulation distortion) 현상이다.
IMD 는 두 개 이상의 신호 주파수들이 서로 간섭현상을 일으켜 원하지 않는 기생신호를 발생시키는 것으로, 이와 같은 현상이 수동소자에서 나타날 때 수동상호변조왜곡(PIMD;passive Intermodulation distortion)이라고 한다. PIMD는 능동(Active)소자에서 발생하는 active IMD와는 달리 주로 위성통신과 같은 고전력 통신시스템에서만 고려되어 온 현상으로 상용 이동통신에서는 거의 무시되어져 왔다. 하지만 이동통신 서비스가 확장됨에 따라 인접 기지국간의 간섭이 증가하고 그에 따른 IMD 문제도 증가하여 active IMD 뿐만아니라 PIMD 에 대한 문제도 함께 부상하고 있다.
중계기, 안테나에 사용되는 RF 부품중의 하나인 통신 커넥터는 주요 장치들간의 케이블 및 시스템간 연결에 직접 사용되고 있다.
커넥터를 비롯한 RF 부품에서 PIMD 발생원인은 접촉 비선형성(contact nonlinearity)과 재료 비선형성(material nonlinearity)으로 크게 구분할 수 있다. 접촉 비선형성의 원인에는 도체들 사이의 얇은 산화피막에 의한 접합용량, 금속 접촉에서 도체들 사이의 반도체 작용에 의한 터널효과, 금속들 사이의 빈틈 공간과 미소 균열에 의한 micro-discharge, 금속표면의 먼지와 오염물질들, 도금피막의 부식, 변색 등에 연관된 비선형성, 금속결합에서 발생되는 수축저항 등이 있으며, 재료 비선형성의 원인에는 니켈, 철, 코발트 등의 히스테리시스 효과 등 자성재료 및 자성재료의 도금 등이 있다.
이와 같이 RF(radio frequency) 및 고주파 통신에서 통화품질과 서비스 용량에 큰 영향을 미치는 PIMD 를 해결하는 기술을 갖는 커넥터의 개발을 위하여 구리 및 구리합금 등의 원소재 상태의 커넥터에 자성체 금속재료가 아닌 도금 금속이나 합금을 표면처리함으로써 이러한 문제점을 극복할 수 있다.
현재까지 이동통신 시스템에 사용되는 커넥터의 표면처리는 대부분 자성체인 전해니켈도금 또는 무전해니켈도금을 하여 사용하고 있으며, 무전해니켈도금의 경우 솔더링(soldering)특성이 나쁘며 가스시험과 염수분무시험에서 변색 및 부식현상이 발생하는 단점이 있고, 전해니켈도금의 경우에는 균일한 도금이 이루어지지 않기 때문에 상기에서 언급한 PIMD 현상으로 통신품질 이상 및 통화단절의 원인이 될 수 있다.

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또 RF 커넥터가 설치되는 지역에 따라 즉 공기중에 염분을 많이 포함하고 있는 바닷가이거나 각종 오염가스가 배출되는 공업지역에서는 표면이 검게 변색되거나 부식되고, 또 납땜특성이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 니켈도금의 문제점을 해결하기 위하여 비자성체 재료의 단일 금속이나 합금으로 다층의 도금을 피복하는 경우가 있으나 이는 공정이 복잡하며, 도금비용도 2~7배 이상으로 증가하게 되며, 또한 금도금 또는 은도금, 팔라듐합금 등 귀금속도금을 실시하는 경우 우수한 PIMD 특성은 얻을 수는 있으나 제조비용이 많이 들고, 특히 원재료의 가격 변동이 심하여 원재료의 원활한 수급이 용이하지 않는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 은도금 대비 4～6배 가량 저비용이며, 원자재 가격 변동에 영향을 적게 주는 재료를 사용하여, 통신 커넥터의 내식성을 대폭 향상시킴과 동시에 PIMD 특성을 향상시킬수 있는 통신 커넥터 및 무선통신커넥터의 표면처리방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 통신커넥터 및 무선통신커넥터의 표면처리방법은 a) 기초적인 내식성 증가를 위한 통신 커넥터 표면에 동도금, 주석도금, 은도금의 하지도금층을 피복하는 단계와, b) 상기 하지도금층 상부에 주석이 62 내지 75 wt.%, 니켈이 25 내지 38 wt.% 포함된 주석-니켈 합금을 석출하여 표면도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 통신커넥터는 통신커넥터 표면에 도금된 구리도금 하지층과 상기 구리도금층 상부에 주석이 62 내지 75 wt.%, 니켈이 25 내지 38 wt.% 함유된 주석-니켈 합금도금층인 표면도금층을 포함한다.

또 통신커넥터 표면에 도금된 주석도금 하지층과 상기 주석도금층 상부에 주석이 62 내지 75 wt.%, 니켈이 25 내지 38 wt.% 함유된 주석-니켈 합금도금층인 표면도금층을 포함한다.

또한 통신커넥터 표면에 도금된 은도금 하지층과 상기 은도금층 상부에 주석이 62 내지 75 wt.%, 니켈이 25 내지 38 wt.% 함유된 주석-니켈 합금도금층인 표면도금층을 포함한다.

본 발명은 1차 하지도금층상에 주석-니켈 합금으로 도금을 실시하여 상대적으로 저비용으로 우수한 내식성과 PIMD 특성을 가지는 도금층을 제공함으로서 통신 커넥터의 성능저하를 방지함과 아울러 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 이종 금속간의 전위차에 의해 발생하는 Galvanic corrosion 도 기존의 도금방법과 비교하여 훨씬 개선되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 커넥터의 표면처리방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도금된 통신 커넥터의 단면 구성도이다.
표 1은 KS D 9502에 의한 중성염수분무시험의 결과이다.(도금두께 2～4 ㎛ 기준)
표 2는 800MHz사용 PIMD 측정값의 결과이다.

상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

(실시 예)

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 커넥터 표면처리 공정의 흐름도이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 커넥터의 표면처리 방법은, 통신 커넥터에 묻어있는 이물질 및 유기 오염물질을 1차 제거하고 세척하는 단계(S110)와, 상기 이물질 및 유기 오염물질이 1차 제거된 통신 커넥터를 전기분해법에 의해 2차로 전해탈지 시키고 세척하는 단계(S120)와, 상기 전해탈지된 통신 커넥터에 남아있는 산화피막을 제거하고 세척한 후, 다시 활성화 처리하고 세척하는 단계(S130)와, 상기 활성화 처리된 통신 커넥터의 표면을 1차적으로 하지도금하는 단계(S140)와, 상기 하지도금된 통신 커넥터를 중화처리 하고 세척하는 단계(S150)와, 상기 중화처리된 통신 커넥터의 하지도금층 상부에 2차적으로 주석-니켈합금을 최종 도금하는 단계(S160)와, 상기 최종 표면도금층의 표면을 변색방지 처리하고 세척하는 단계(S170)를 포함하여 구성된다.

이후의 공정은 에어로 탈수하고 건조하여 표면처리를 완료할 수 있다.

이하 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, S110 단계에서는 수입검사를 통과한 통신 커넥터류의 표면처리를 위하여 이물질 및 유기물 제거를 위해 용제탈지 또는 알칼리 침지탈지를 실시한다.

이와 같은 침지탈지에 사용되는 용액은 인산소다 10～20 g/l 와 규산소다 30～50 g/l 의 혼합용액에 약 5 내지 15분 동안 침지시켜 처리한다. 이때 인산소다와 규산소다의 혼합용액의 온도는 40～70℃ 로 한다.

상기 S110 단계에서 처리한 통신 커넥터는 표면 이물질 및 유기 오염물질이 과다할 경우 50cc/l BFC-90 용액에서 2내지 10분간 침지시키거나 초음파를 이용하여 표면의 이물질과 유기 오염물질을 제거할 수 있다.

그 다음, 다단의 향류수세조에서 차례로 세척한다.

그 다음, S120 단계에서와 같이 앞단계의 알칼리 침지탈지로 이물질 및 유기오염물질이 제거된 통신 커넥터를 전해탈지시킨다.

이때 전해탈지는 통신 커넥터 제품을 음극으로 통전하여 음극전해탈지를 실시하며, 용액은 120 g/l 농도의 시안화소다 수용액에서 1 내지 3분간 처리하고, 온도는 상온에서 60 ℃ 까지 사용이 가능하다.

그 다음, 다단의 향류수세조에서 차례로 세척한다.

그 다음, S130 단계에서는 상기 전해탈지된 통신 커넥터를 산활성화조에 1 내지 2분 동안 넣어 산화피막을 제거한다. 이때 산용액은 10 % 황산수용액을 사용한다.

그 다음, 다단의 향류수세조에서 차례로 세척한다.

그 다음, S140 단계에서는 하지도금층의 형성을 위해 구리도금을 한다. 이때 구리도금용액은 40～65 g/l 의 시안화소다, 20～50 g/l 의 시안화동, 5～20 g/l 의 수산화소다가 혼합된 용액을 사용하여 도금한다. 이때의 도금조건은 45～55℃에서 1 내지 3분 동안 실시된다.

상기액에 첨가제로서 탄산소다 10내지 20 g/l, 로셀염 20 내지 60 g/l 를 첨가하여 구리도금 할 수 있다.

또는 그 다음, S140 단계에서는 하지도금층의 형성을 위해 주석도금을 한다. 이때 주석도금용액은 25～40 g/l 의 황산주석, 90～150 g/l 의 황산과 광택제 5～20 ml/l 가 혼합된 용액을 사용하여 도금한다. 이때의 도금조건은 15～25℃에서 1 내지 3분 동안 실시된다.

또는 그 다음, S140 단계에서는 하지도금층의 형성을 위해 은도금을 한다. 이때 은도금용액은 60～150 g/l 의 시안화소다, 1.4～4.0 g/l 의 시안화은칼륨이 혼합된 용액을 사용하여 도금한다. 이때의 도금조건은 20～25℃에서 1 내지 2.5분 동안 실시된다.

그 다음, 다단의 향류수세조에서 차례로 세척한다.

그 다음, S150 단계에서는 상기 하지 도금층이 1차로 형성된 통신 커넥터를 중화시킨다. 표면에 남아있는 알칼리액을 중화시키기 위해 10% 황산수용액에서 30초 내지 50초 동안 침지시켜 처리하며, 이때의 온도는 상온이다.

그 다음, 다단의 향류수세조에서 차례로 세척한다.

그 다음, S160 단계에서는 상기 중화처리 및 세척처리가 완료된 통신 커넥터의 하지 도금층 상부에 주석-니켈 합금을 도금하여 최종 표면도금층을 형성한다.

이때, 주석-니켈 합금의 도금은 180 내지 400 g/l 의 염화니켈, 30 내지 75 g/l 의 염화주석, 25 내지 70 g/l 의 산성불화암모늄, 20 내지 110 ml/l 의 폴리아민, 10 내지 110 ml/l 의 염산을 함유한 도금액에서 도금되며, 이때 도금액의 온도는 60～75 ℃ 이며, 도금시간은 5 내지 15분 실시한다.

이와 같은 도금액에서 도금되는 합금도금층은 주석 62～75 wt.% 와 니켈 25～38 wt.% 가 함유된 주석-니켈 합금으로 구성하였다.

그 다음, 다단의 향류수세조에서 차례로 세척한다.

다음으로 S170 단계의 변색방지처리 및 세척을 실시한다. 상기 최종 표면도금이 실시된 통신 커넥터를 5 내지 10% 농도의 CR-102로 40초 내지 120초 동안 처리하여 표면도금층의 변색을 방지한다. 이때 공정온도는 상온 내지 50 ℃ 로 한다.

그 다음, 다단의 향류수세조에서 차례로 세척한다.

이후의 공정에서는 에어로 탈수하고 건조시킨 후에 최종검사를 통해 통신 커넥터 도금의 불량 여부를 확인한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 커넥터의 단면 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통신 커넥터는 통신 커넥터 소재층의 상부에 1차 하지도금층이 형성되고, 2차로 최종 주석-니켈 합금도금층이 순차적으로 적층되는 형태로 구성된다. 이 합금도금층이 표면에 노출되는 표면도금층이 된다.

중성분무 염수시간	240 Hrs	480 Hrs	720 Hrs
본 발명 제품	PASS	PASS	PASS
종래 제품	FAIL	FAIL	FAIL

표 1은 본 발명에 따른 최종 주석-니켈 합금도금된 통신 커넥터와 종래의 통신 커넥터의 내식성을 비교한 중성염수분무시험 결과이다.

표 1을 설명하면 본 발명에 따라 표면처리된 통신 커넥터는 총 720시간 동안 시험한 결과 표면도금층이 변색 및 부식되지 않고 원래의 도금표면상태를 유지함을 알 수 있다.

이에 반해 종래의 통신 커넥터는 240시간이 경과하면서 표면에 변색 및 부식이 발생하였으며, 이러한 부식에 의하여 통신 커넥터의 품질이 현저하게 저하된다.

PIMD 특성	- dBc
본 발명 제품	160 ~ 170
종래 제품	140 ~ 150

표 2는 본 발명 통신 커넥터의 PIMD 특성값과 종래 통신 커넥터의 PIMD 특성값을 비교한 것이다. 결과적으로 본 발명의 통신 커넥터의 PIMD 값은 CDMA 주파수 대역에서 -160 dBc 이하이고, 종래 통신 커넥터의 PIMD 특성값은 -150 dBc 이상을 나타내어 본 발명품이 Ag 도금제품에 유사한 정도로 우수함을 알 수 있었다.

또한 RF 신호손실의 측정 비교에서도 종래 통신 커넥터의 26.4 dB 이상으로 동등이상임을 알 수 있었다.

또한 galvanic corrosion 면에서도 본발명의 도금제품이 종래보다 우수함을 알 수 있었다.

따라서 본 발명은 비교적 저비용으로 주석-니켈 합금도금으로 표면도금층을 형성하여 제조비용을 절감함과 아울러 내식성을 대폭 향상시키고, 주파수의 신호손실 및 PIMD 특성이 우수한 통신 커넥터를 제조할 수 있다.

상술한 바에서는 본 발명의 일 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술적사상의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하며, 이것들은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

S110 : 유기물 제거 및 세척단계
S120 : 전해탈지 및 세척단계
S130: 산화피막 제거 및 활성화 단계
S140 : 하지층 도금단계
S150 : 중화처리 및 세척단계
S160 : 표면도금단계
S170 : 후처리 단계

Claims (7)

1. 삭제
2. 통신 및 무선통신 커넥터의 표면에 1차 하지도금층을 형성하는 표면처리방법에 있어서,
   공정 b) 주석도금용액을 25～40 g/l 의 황산주석, 90～150 g/l 의 황산과 광택제 5～20 ml/l 가 혼합된 용액을 사용하여 주석도금하여 하지층으로 주석도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 통신용 커넥터의 표면처리방법.
3. 통신 및 무선통신 커넥터의 표면에 1차 하지도금층을 형성하는 표면처리방법에 있어서,
   공정 c) 은도금용액을 60～150 g/l 의 시안화소다, 1.4～4.0 g/l 의 시안화은칼륨이 혼합된 용액을 사용하여 도금하여 하지층으로 은도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 통신용 커넥터의 표면처리방법.
4. 공정 a) 구리도금용액을 40～65 g/l 의 시안화소다, 20～50 g/l 의 시안화동, 5～20 g/l 의 수산화소다가 혼합된 도금용액을 사용하고, 첨가제로서 탄산소다 10내지 20 g/l, 로셀염 20 내지 60 g/l 를 첨가하여 구리도금하여 하지층으로 구리도금층을 형성하는 통신 및 무선통신 커넥터의 표면에 1차 하지도금층을 형성하는 표면처리방법에 있어서,
   상기 공정 a)의 하지도금층 상부에 2차로 아래 합금도금 즉,
   공정 d) : 180 내지 400 g/l 의 염화니켈, 30 내지 75 g/l 의 염화주석, 25 내지 70 g/l 의 산성불화암모늄, 20 내지 110 ml/l 의 폴리아민, 10 내지 110 ml/l 의 염산을 함유한 도금액에서 도금되는 합금도금층을 추가하는 표면도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 통신 커넥터의 표면처리방법.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 공정 b)의 하지도금층 상부에 2차로 아래 합금도금 즉,
   공정 d1) : 180 내지 400 g/l 의 염화니켈, 30 내지 75 g/l 의 염화주석, 25 내지 70 g/l 의 산성불화암모늄, 20 내지 110 ml/l 의 폴리아민, 10 내지 110 ml/l 의 염산을 함유한 도금액에서 도금되는 합금도금층을 추가하는 표면도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 통신용 커넥터의 표면처리방법.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 공정 c)의 하지도금층 상부에 2차로 아래 합금도금 즉,
   공정 d2) : 180 내지 400 g/l 의 염화니켈, 30 내지 75 g/l 의 염화주석, 25 내지 70 g/l 의 산성불화암모늄, 20 내지 110 ml/l 의 폴리아민, 10 내지 110 ml/l 의 염산을 함유한 도금액에서 도금되는 합금도금층을 추가하는 표면도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 통신용 커넥터의 표면처리방법.
7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합금도금층은 주석 62～75 wt.% 와 니켈 25～38 wt.% 를 포함하는 주석-니켈 합금도금인 것을 특징으로 하는 통신용 커넥터의 표면처리방법.
   
   

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