KR101197987B1 - 주석 합금 형성용 도금액 및 이를 이용한 주석 합금 피막의 형성방법 - Google Patents

주석 합금 형성용 도금액 및 이를 이용한 주석 합금 피막의 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주석 합금 형성용 도금액 및 이를 이용한 주석 합금 피막의 형성방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염과 주석 염; 및 상기 금속 이온과 주석 이온에 전자를 전달하여 피도금물 상에 주석 합금 피막을 형성하는 수소화 붕소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제;를 포함한다.

Description

주석 합금 형성용 도금액 및 이를 이용한 주석 합금 피막의 형성방법{Plating solution for forming tin alloy and method for forming tin alloy film using the same}
본 발명은 주석 합금 형성용 도금액 및 이를 이용한 주석 합금 피막의 형성방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 치밀하고 균일한 주석 합금 피막을 형성할 수 있는 주석 합금 형성용 도금액 및 이를 이용한 주석 합금 피막의 형성방법에 관한 것이다.
배선 기판 상에 IC 칩등을 실장하기 위하여 사용되었던 솔더 볼은 배선의 고밀도화 및 기판의 박판화 추세와 함께 비용절감을 위하여 정밀한 도금으로 대체되고 있다.
배선 기판에 전해 도금을 통하여 주석 피막을 형성하는데, 전해 도금법을 이용하는 경우 전류 밀도가 불균일함에 따라 주석 피막의 두께가 불균일 해질 수 있다. 이에 따라 기판의 배선과 IC칩과의 매칭이 용이하지 않게 되고, 전체 제품의 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한 전해 도금시에는 전압인가를 위한 장비들이 도금조에 추가되므로, 장비의 대형화, 고가의 장비 이용 등 공정의 복잡화 및 비용의 증가를 야기한다.
이에 따라, 전해 도금이 아닌 무전해 도금으로 주석 피막을 형성하는 방법이 시도되었다. 무전해 도금의 경우 도금성능이 높아서 주석 피막이 치밀하고 균일하게 되어 전체 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
무전해 도금법에는 도금하고자 하는 배선 기판의 금속 원자가 금속 이온으로 도금액으로 용출되고, 금속 원자로부터 전자를 전달받은 도금액 내의 주석 이온은 배선 기판의 표면에 전착(도금)되는 원리를 이용하는 무전해 치환 도금방법이 있다.
그러나, 무전해 치환 도금방법을 이용하면 일정 두께 이상을 갖는 주석 피막의 형성은 가능하나, 배선 기판과 주석 피막 사이에 공극이 형성될 수 있다. 배선 기판의 금속 원자가 도금액 내로 용출됨으로써, 배선 기판의 부식(erosion), 금속간 확산(Intermetalic diffusion) 또는 언더컷(under cut)등의 현상으로 인해 높은 신뢰성을 요하는 배선 기판의 제작에 어려움이 있다.
이러한 문제점의 지적으로 무전해 치환도금이 아닌 무전해 환원 도금방법으로 주석을 도금하려는 시도가 있었다. 그러나, 주석의 자기촉매 활성이 낮아 원하는 수준으로 주석을 도금할 수 있는 환원제가 아직 개발되지 않아 적합한 환원제 개발이 중요한 문제로 떠오르고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 치밀하고 균일한 주석 피막을 형성할 수 있는 주석 합금 형성용 도금액 및 이를 이용한 주석 합금 피막의 형성방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시형태는 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염과 주석 염; 및 상기 금속 이온과 주석 이온에 전자를 전달하여 피도금물 상에 주석 합금 피막을 형성하는 수소화 붕소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제;를 포함하는 주석 합금 형성용 도금액을 제공한다.
상기 주석 염은 2개 이상의 카르복실기를 갖는 리간드를 포함할 수 있다.
상기 주석 염은 하기 화학식으로 표시되는 옥살레이트를 포함할 수 있다.
[화학식]
Figure 112010053256253-pat00001

상기 주석 염의 함량은 5 내지 20g/L일 수 있다.
상기 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염의 함량은 1 내지 10g/L일 수 있다.
상기 수소화 붕소 화합물은 수소화 붕소 나트륨, 수소화 붕소 칼륨, 또는 수소화 붕소 리튬일 수 있다.
상기 환원제의 함량은 1 내지 10g/L일 수 있다.
상기 주석 합금 형성용 도금액의 pH는 10 내지 11일 수 있다.
상기 주석 합금 형성용 도금액은 착화제, 촉진제 및 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
상기 금속 이온 및 주석 이온과 배위 결합이 가능한 공유 전자 쌍을 갖고 있는 아미노 화합물 및 카르보닐 화합물 중 선택되는 하나 이상의 제1 착화제 및 상기 제1 착화제보다 주석 이온과의 결합 에너지가 낮은 아미노 화합물 및 카르보닐 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제2 착화제를 포함할 수 있다.
상기 제1 착화제의 함량은 50 내지 150g/L이고, 상기 제2 착화제의 함량은 1 내지 20g/L일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염과 주석 염; 및 상기 금속 이온과 주석 이온에 전자를 전달하여 피도금물 상에 주석 합금 피막을 형성하는 수소화 붕소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제;를 포함하는 주석 합금 형성용 도금액을 마련하는 단계; 및 상기 주석 합금 형성용 도금액에 피도금물을 침지하여 주석 합금 피막을 형성하는 단계;를 포함하는 주석 합금 피막의 형성방법을 제공한다.
상기 주석 염은 하기 화학식으로 표시되는 옥살레이트를 포함할 수 있다.
[화학식]
Figure 112010053256253-pat00002

상기 주석 합금 형성용 도금액의 pH는 10 내지 11일 수 있다.
상기 피도금물은 인쇄회로기판이며, 상기 인쇄회로기판의 회로 패턴상에 주석 합금 피막을 형성하여 스터드 범프 본딩용 패드를 형성할 수 있다.
상기 회로 패턴 상에 니켈 층을 형성한 후에 상기 주석 합금 피막을 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 인쇄회로기판에 주석 합금 피막의 형성방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염과 주석 염; 및 상기 금속 이온과 주석 이온에 전자를 전달하여 피도금물 상에 주석 합금 피막을 형성하는 수소화 붕소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 도금액 중에 환원제를 포함하고, 상기 환원제의 산화에 의하여 주석 합금의 석출에 필요한 전자를 공급받게 된다. 즉, 환원제에서 발생되는 전자는 인듐 이온, 아연 이온 및 주석 이온에 전달되고, 환원된 인듐 이온, 아연 이온 및 주석 이온은 피도금물상에 전착되어 주석 합금 피막을 형성한다. 이는 종래의 무전해 치환 반응과 달리 주석 이온 등은 피도금물을 구성하는 금속이 용해되어 생성되는 전자를 이용하는 것이 아니므로, 피도금물의 부식 등의 손실없이 주석 합금 피막을 형성할 수 있다. 이에 따라 박막화되는 금속 배선 등의 손실없이 전자 부품 실장 기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 인듐 및 아연 중 하나 이상의 금속을 포함하는 금속 염과 주석 염을 포함하여 최종적으로 주석 합금 피막을 형성한다.
본 실시형태에서, 상기 주석 염은 주석 이온과 2개 이상의 카르복실기를 갖는 리간드(complex agent)가 결합된 것을 사용할 수 있다. 도금액 내에서 카르복실기를 갖는 리간드는 주석 이온과 배위결합하여 킬레이트 화합물을 생성하여 착화제로 작용할 수 있다.
상기 2개 이상의 카르복실기를 갖는 리간드는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 상기 화학식으로 표시되는 옥살레이트(Oxalate)를 사용할 수 있다.
[화학식]
Figure 112010053256253-pat00003

상기 옥살레이트는 2개의 카르복실기가 인접하여 위치한 것으로, 주석 이온와의 결합 에너지(bonding energy)가 높다.
일반적으로 사용되는 할로겐 원소(Cl, F등)가 결합된 주석 염이나 황산 주석 염 등은 할로겐 이온 또는 황산 이온이 피 도금물의 부식을 유발에 의하여 도금 속도를 증가시키기 어렵다.
그러나, 틴 옥살레이트는 피도금물의 부식을 유발시키지 않을 뿐만 아니라, 피도금물의 표면에 흡착하여 부식을 유발하는 물질의 반응을 억제하는 역할을 할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태는 틴 옥살레이트를 사용하여 주석 합금 피막을 형성하여, 피도금물의 부식을 방지하고, 도금 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 주석 이온이 피도금물상이 아닌 용액 내에서 환원제와 반응하면 슬러지를 발생시키게 된다. 그러나, 옥살레이트와 같이 주석 이온과의 결합 에너지가 높은 화합물이 착화제로 작용하는 경우 슬러지 발생 가능성을 낮출수 있어 도금액의 안정성을 확보할 수 있고, 도금 속도 증가를 위한 온도 조절을 용이하게 할 수 있다.
또한, 상기 주석 염을 이용함으로써, 환원제인 수소화 붕소 화합물을 적은 양으로 포함할 수 있다.
상기 주석 염의 함량은 이에 제한되는 것은 아니나, 5 내지 20g/L일 수 있다. 상기 주석 염의 함량이 5g/L 미만이면 도금 속도가 저하될 우려가 있고, 20g/L를 초과하면 용액이 불안정해져 슬러지가 발생하거나 피도금 영역을 벗어나 주석 피막이 형성될 우려가 있다.
또한, 본 발명에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 주석 합금 피막을 형성하기 위하여 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염을 포함한다.
상기 금속 염은 특별히 제한되지 않으며, 인듐 아세테이트, 징크 아세테이트를 사용할 수 있다.
상기 금속 염과 주석 염을 사용하여 In-Sn 또는 Zn-Sn의 2 성분계 주석 합금피막을 형성하거나, In-Zn-Sn의 3성분계 주석 합금 피막을 형성할 수 있다.
상기 2성분계 주석 합금 또는 3성분계 주석 합금은 순수 주석에 비하여 녹는점이 낮아 납땜성을 향상시킬 수 있다. 2성분계 주석 합금 또는 3성분계 주석 합금은 In 및/또는 Zn를 특정 몰비로 갖는 경우 순수 주석에 비하여 낮은 녹는 점을 갖게 되므로, 상기 특정 몰비를 갖도록 금속 염을 함량을 조절할 수 있다.
보다 구체적으로, In-Sn 2성분계 주석 합금은 In이 0.1 내지 99%의 몰분율을 갖도록 형성될 수 있고, Zn-Sn의 2성분계 주석 합금은 Zn이 0.1 내지 20%의 몰분율을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염의 함량은 이에 제한되는 것은 아니나, 원하는 합금비에 따라 1 내지 30g/L일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 수소화 붕소 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제를 포함할 수 있다.
무전해 주석 합금 형성용 도금액에 포함되는 환원제는 산화로 인하여 전자를 생성하고, 생성된 전자를 이용하여 인듐 이온, 아연 이온 및 주석 이온을 환원시킬 수 있는 것을 사용하여야 한다.
주석은 수소 과전압이 높고, 자기촉매 활성이 낮아 피도금물상에 안정적으로 자기 촉매 석출이 어렵다. 그러나, 수소화 붕소 화합물을 환원제로 사용하는 경우 주석 이온에 전자를 전달할 수 있고, 주석 이온은 환원되어 피도금물상에 주석 합금이 안정적으로 석출될 수 있다.
수소화 붕소 화합물은 강한 환원제로써, 주석의 자기촉매 활성을 가능하게 한다.
상기 수소화 붕소 화합물은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 수소화 붕소 나트륨, 수소화 붕소 칼륨, 또는 수소화 붕소 리튬 등이 있으며, 이들을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 환원제의 함량은 이에 제한되는 것은 아니나, 1 내지 10g/L일수 있다.
상기 환원제의 함량이 1g/L 미만이면 주석 이온의 석출이 어렵거나, 주석 이온의 석출에 장시간이 소요될 우려가 있고, 10g/L를 초과하면 도금액이 불안정해 질 우려가 있다.
본 발명에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 pH가 10 내지 11인 것이 바람직하다. 무전해 주석 합금 형성용 도금액이 산성 조건을 갖는 경우 수소화 붕소 화합물의 산화반응에 의하여 발생된 전자가 용액 내의 수소 이온과 반응하여 수소 기체를 발생시켜 주석 이온, 인듐 이온, 아연 이온의 전착 반응을 저해할 수 있다. 따라서, 수소화 붕소 화합물로부터 주석 이온, 인듐 이온, 아연 이온에 안정적으로 전자를 전달하기 위해서 무전해 주석 합금 형성용 도금액은 pH가 10 내지 11인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 착화제, 촉진제 및 산화방지제 등 기타의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
착화제는 도금 진행 중에 도금액 내에서 금속 이온이 환원되어 침전되는 것을 방지하는 역할과 용액 내에서 환원제와 반응하여 일어나는 슬러지 생성 반응을 억제하는 역할을 수행한다.
본 발명에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 금속 이온과 배위 결합이 가능한 공유 전자 쌍을 갖고 있는 아미노 화합물 또는 카르보닐 화합물을 제1 착화제로 포함할 수 있다. 상기 제1 착화제는 주석 이온과의 결합에너지가 높아 용액 안정성을 부여할 수 있는 것으로, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 에틸렌 디아민 테트라아세트산(Ethylene Ddiamine Tetraacetic Acid, EDTA), [비스(포스포노메틸)아미노] 메틸 포스폰산[bis(phosphonomethyl)amino] methyl phosphonic acid, 트랜스-1,2-디아미노씨클로헥산-N,N,N’,N’-테드라아세트산 (trans-1,2-diaminocyclohexane-N,N,N’,N’-tetraacetic acid), (S,S)-에틸렌디아민-N,N’-디숙신산((S,S)- ethylenediamine-N,N’-disuccinic acid), 또는 시트르산 나트륨(Sodium citrate)을 사용할 수 있다.
상기 제1 착화제의 함량은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 50 내지 150g/L일 수 있다. 상기 제1 착화제의 함량이 50g/L 미만이면 용액 내에서 환원제와 반응하여 슬러지가 발생될 우려가 있고, 150g/L을 초과하면 도금 속도가 저하될 우려가 있다.
또한, 본 발명에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 제1 착화제보다 주석 이온과의 결합에너지가 낮은 아미노 화합물 및 카르보닐 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 제2 착화제로 포함할 수 있다.
상기 제2 착화제는 이에 제한된 것은 아니나, 예를 들면, 2개의 카르복실기가 인접한 구조를 가지는 옥살레이트 등을 사용할 수 있으며, 이는 주석 이온과 배위 결합하여 킬레이트 화합물을 생성할 수 있고, 이에 따라 주석 이온이 피도금물상이 아닌 용액 내에서 환원제와 반응할 가능성을 낮출 수 있다.
따라서, 도금액 내의 슬러지의 발생 가능성을 낮추어, 도금 속도 증가를 위한 온도 조절을 용이하게 할 수 있다.
상기 제2 착화제의 함량은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 1 내지 20g/L일 수 있다. 상기 제2 착화제를 포함하지 않더라도 주석 염에 카르복실기를 갖는 리간드를 포함하고 있어 도금 속도를 증가시킬 수 있으나, 제2 착화제를 포함하는 경우 사용하고자 하는 온도에 따라 도금 속도를 조절할 수 있다.
상기 제2 착화제의 함량이 20g/L을 초과하면 도금액이 불안정해 질 우려가 있다.
촉진제는 환원제의 자연 분해를 막을 수 있는 것으로, 촉진제를 포함함에 따라 도금 속도를 증가시킬 수 있다.
환원제는 도금액 내에서 안정성이 우수하여야 하고, 도금액 내에서 쉽게 분해되거나, 다른 첨가제와 반응하지 않아야 한다. 촉진제를 포함함으로써, 환원제의 안정성을 확보하고, 주석 이온의 전자 전달 능력을 향상시킬 수 있다.
상기 촉진제는 수소화 붕소 화합물의 자연분해를 막을 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않고 당업계에서 사용되는 것을 사용할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 아세트산 나트륨(sodium acetate)을 사용하 수 있다.
상기 촉진제의 함량은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 1 mg/L 내지 20g/L일수 있다. 상기 촉진제의 함량이 1mg/L 미만이면 환원제가 자연 분해되어 도금 속도가 저하될 우려가 있고, 20g/L을 초과하면 용액이 불안정해질 우려가 있다.
또한, 산화 방지제를 포함함에 따라 2가의 주석 이온이 4가의 주석 이온으로 산화되는 것을 방지하여 도금 속도를 증가시킬 수 있다. 상기 산화 방지제는 당업계에서 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 인 화합물 또는 히드라진 유도체(hydrazine derivative) 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 차안인산 나트륨(Sodium Hypophosphate)을 사용할 수 있다.
상기 산화 방지제의 함량은 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 1 mg/L 내지 20g/L일수 있다. 상기 산화 방지제의 함량이 1mg/L 미만이면 도금 속도가 저하될 우려가 있고, 20g/L을 초과하면 산화 방지제가 피도금물 표면에 위치하여 환원제로 사용되는 수산화 붕소 화합물과 피도금물의 산화반응을 방해할 우려가 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 주석 합금 형성용 도금액을 이용한 주석 합금 피막의 형성방법을 제공한다.
본 발명에 따른 주석 합금 피막의 형성방법은 상술한 주석 합금 형성용 도금액을 이용하는 것으로, 구체적인 성분 및 작용은 상술한 바와 같다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 주석 합금 형성용 도금액을 마련하고, 상기 주석 합금 형성용 도금액에 피도금물을 침지하여 수행될 수 있다.
상기 침지 단계는 25 내지 80℃에서 30 내지 60분 동안 수행될 수 있다.
상기 피도금물은 이에 제한되는 것은 아니나, 구리 또는 기타의 금속 제품일 수 있다. 또한, 구리 등의 금속을 배선으로 형성한 배선 기판을 피도금물로 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 주석 합금 형성용 도금액은 안정성이 우수하고, 도금 속도가 우수하며, 도금 속도 조절을 위한 온도의 조절이 가능한 특성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면, 환원제의 산화에 의하여 주석, 인듐 및 아연의 석출에 필요한 전자를 공급받는 것으로, 피도금물을 구성하는 금속이 용해되지 않아 피도금물의 부식 등의 손실이 발생하지 않고, 치밀하고 균일한 주석 피막을 형성할 수 있다. 이에 따라 박막화되는 금속 패턴 등의 손실없이 실장 기판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 주석 합금 피막 형성방법을 이용하여 인쇄회로 기판의 스터드 범프 본딩용 본딩 패드를 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 인쇄회로기판에 주석 합금 피막의 형성방법을 개략적으로 나타내는 공정별 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 칩 등을 실장하기 인쇄회로기판을 마련한다.
인쇄회로기판은 절연층(110) 상에 회로 패턴(120)이 형성되어 있고, 회로 패턴(120)에 본딩 패드가 형성될 영역을 제외한 부분에 솔더레지스트층(130)을 형성한다.
상기 회로 패턴(120)은 인쇄회로기판 분야에서 회로층으로 사용되는 통상의 전도성 금속으로 형성될 수 있고, 예를 들면 구리를 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 솔더레지스트층(130)을 통해 노출된 본딩 패드가 형성될 영역에 니켈 층(140)을 형성한다. 니켈 층(140)은 전해도금, 무전해 환원 도금 또는 치환도금 등에 의하여 형성될 수 있다. 상기 니켈층(140)은 0.8㎛ 이상으로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 니켈 층(140) 상에 주석 합금 피막(150)을 형성한다.
상기 주석 합금 피막은 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 주석 합금 피막용 도금액에 인쇄회로 기판을 침지하여 형성할 수 있다. 상기 주석 합금 피막은 In-Sn, Zn-Sn, 또는 In-Zn-Sn일 수 있다.
다음으로 도 3에 도시된 바와 같이 반도체 칩(210)에 형성된 스터드 범프(220)를 상기 주석 합금 피막(150) 상에 실장한다.
본 실시형태에서는 회로 패턴(120)과 주석 합금 피막(150) 사이에 니켈층(140)을 형성하여 구리와 주석 합금 피막 사이에 형성되는 IMC(intermetalic commpound)를 생성을 억제하고, 휘스커 발생을 억제할 수 있다.
이에 따라 인쇄회로 기판과 반도체 칩 간의 접합불량 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
하기 표 1에 기재된 바와 같은 조성을 포함하는 무전해 주석 합금 형성용 도금액을 제조하고, 구리층에 대하여 무전해 주석 합금 도금을 수행하였다.
실시예 1 실시예 2
주석 염(함량) 틴 옥살레이트 10g/L 틴 옥살레이트 10g/L
금속 염(함량) 인듐 아세테이트 1g/L 징크 아세세테이트 1g/L
제1 착화제(함량) EDTA 70g/L EDTA 70g/L
제2 착화제(함량) 옥살레이트 5g/L 시트레이트 18g/L
환원제(함량) NaBH4 3g/L NaBH4 3g/L
촉진제 아세트산 나트륨 4.0g/L 아세트산 나트륨 4.0g/L
pH 10.3 10.3
온도 45℃ 45℃
실시예 1 및 실시예 2에 따른 주석 합금 피막의 표면을 SEM(FEI(社) Nova Namo SEM 200)을 이용하여 관찰하고, 정성 및 정량 분석(EDAX(社)의Genesis 2000 EDS)을 통하여 주석 합금 표면 임을 확인하였다.
또한, 치환 도금이 아닌 환원에 의한 주석 합금 도금임을 검증하기 위하여 도금 후 용액 속의 Cu 농도를 분석하였으며, 분석한 결과 Cu 농도가 1mg/L 이하로 거의 없음을 확인하여 치환도금이 아닌 환원도금임을 증명 확인하였다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
110: 절연층 120: 회로 패턴
130: 솔더레지스트층 140: 니켈 층
150: 주석 합금 피막

Claims (16)

  1. 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염과 주석 염; 및
    상기 금속 이온과 주석 이온에 전자를 전달하여 피도금물 상에 주석 합금 피막을 형성하는 수소화 붕소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제;
    를 포함하며, 상기 금속 이온 및 주석 이온과 배위 결합이 가능한 공유 전자 쌍을 갖고 있는 아미노 화합물 및 카르보닐 화합물 중 선택되는 하나 이상의 제1 착화제 및 상기 제1 착화제보다 주석 이온과의 결합 에너지가 낮은 아미노 화합물 및 카르보닐 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제2 착화제를 포함하는 주석 합금 형성용 도금액.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주석 염은 2개 이상의 카르복실기를 갖는 리간드를 포함하는 주석 합금 형성용 도금액.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주석 염은 하기 화학식으로 표시되는 옥살레이트를 포함하는 주석 합금 형성용 도금액.
    [화학식]
    Figure 112010053256253-pat00004

  4. 제1항에 있어서,
    상기 주석 염의 함량은 5 내지 20g/L인 주석 합금 형성용 도금액.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염의 함량은 1 내지 10g/L인 주석 합금 형성용 도금액.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수소화 붕소 화합물은 수소화 붕소 나트륨, 수소화 붕소 칼륨, 또는 수소화 붕소 리튬인 주석 합금 형성용 도금액.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 환원제의 함량은 1 내지 10g/L인 주석 합금 형성용 도금액.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 주석 합금 형성용 도금액의 pH는 10 내지 11인 주석 합금 형성용 도금액.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 주석 합금 형성용 도금액은 착화제, 촉진제 및 산화방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함하는 주석 합금 형성용 도금액.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 착화제의 함량은 50 내지 150g/L이고, 상기 제2 착화제의 함량은 1 내지 20g/L인 주석 합금 형성용 도금액.
  12. 인듐 또는 아연을 포함하는 하나 이상의 금속 염과 주석 염; 및 상기 금속 이온과 주석 이온에 전자를 전달하여 피도금물 상에 주석 합금 피막을 형성하는 수소화 붕소 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 환원제;를 포함하는 주석 합금 형성용 도금액을 마련하는 단계; 및
    상기 주석 합금 형성용 도금액에 피도금물을 침지하여 주석 합금 피막을 형성하는 단계;
    를 포함하며, 상기 주석 합금 형성용 도금액은 상기 금속 이온 및 주석 이온과 배위 결합이 가능한 공유 전자 쌍을 갖고 있는 아미노 화합물 및 카르보닐 화합물 중 선택되는 하나 이상의 제1 착화제 및 상기 제1 착화제보다 주석 이온과의 결합 에너지가 낮은 아미노 화합물 및 카르보닐 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 제2 착화제를 포함하는 주석 합금 피막의 형성방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주석 염은 하기 화학식으로 표시되는 옥살레이트를 포함하는 틴 옥살레이트인 주석 합금 피막의 형성방법.
    [화학식]
    Figure 112010053256253-pat00005

  14. 제12항에 있어서,
    상기 주석 합금 형성용 도금액의 pH는 10 내지 11인 주석 합금 피막의 형성방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 피도금물은 인쇄회로기판이며, 상기 인쇄회로기판의 회로 패턴상에 주석 합금 피막을 형성하여 스터드 범프 본딩용 패드를 형성하는 주석 합금 피막의 형성방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 회로 패턴 상에 니켈 층을 형성한 후에 상기 주석 합금 피막을 형성하는 주석 합금 피막의 형성방법.
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