KR101593475B1

KR101593475B1 - 전해 주석 도금액 및 전해 주석 도금 방법

Info

Publication number: KR101593475B1
Application number: KR1020090051978A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 이마나리; 파이 렁 팅; 모토야 시미즈; 야스오 오타
Original assignee: 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈 엘엘씨
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2016-02-12
Also published as: EP2141261A3; CN101619470B; US20100000873A1; TWI468554B; EP2141261B1; JP2009299123A; TW201006966A; KR20090129373A; EP2141261A2; CN101619470A; JP5583894B2

Abstract

도금액 및 도금 방법, 이것은 복합화제를 사용하지 않고, 이것은 전해 주석 도금이 수행될 때, 특히 전해 주석 도금이 배럴 도금 방법을 사용하여 수행될 때 매우 낮은 커플링 비율 및 우수한 솔더 웨팅 특성들을 제공한다.

도금액, 도금조, 주석 이온, 칩 부품

Description

전해 주석 도금액 및 전해 주석 도금 방법{ELECTROLYTIC TIN PLATING SOLUTION AND ELECTROLYTIC TIN PLATING METHOD}

본 발명은 주석 도금액 및 전해 주석 도금 방법에 관한 것이며; 더욱 상세하게는 세라믹 캐패시터와 같은 칩 부품을 도금하기 위한 전해 주석 도금액 및 전해 주석 도금 방법에 관한 것이다.

칩 부품들은, 도금되는 영역의 구조 및 칩의 형상에 따라 배럴 도금, 유동성 플래터(flow-through plater)를 사용한 도금 등과 같은 도금 방법을 사용하여, 주석, 구리, 은, 금, 니켈, 팔라듐, 또는 이들의 합금 등이 도금된 금속이다. 주석 도금을 위한 목적은 칩 부품의 전극 부분에 연납접성(solderability)을 제공하는 것이다.

그러나, 주석 도금, 특히 배럴 도금에 대해, 칩 부품들이 서로 점착(또한 이하에서는 응집(aggregation), 점착(sticking), 및 커플링(coupling)으로 언급됨)되는 문제점이 존재한다. 서로 점착되는 칩들은 불량품이며, 제품의 생산량을 감소시킨다. 칩 부품의 총 개수로부터 서로 점착되는 칩 부품의 비율은 커플링 비율(coupling rate)로서 언급되고, 심각한 경우에 커플링 비율은 90%를 초과할 수 있다.

커플링은, 염기로써 황산 또는 메탄술폰산으로 종래의 도금조를 사용하여 칩 부품이 배럴 내에서 도금될 때 발생하는 것으로 알려진다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 미심사된 일본 특허 출원 제2003-82492호는 주석염과 같은 술폰산주석, 복합화제 예컨대 시트르산, 글루콘산, 또는 피로인산 등, 및 정련 작용제(glossing agent)를 포함하는 주석 전기 도금조를 사용하여 칩-타입의 세라믹 전자 부품에 전극을 형성하는 방법을 개시한다.

그러나, 미심사된 일본 특허 출원 제2003-82492호의 도금액에 대하여, 복합화제가 포함되어, 도금액 및 세척수의 폐수 공정이 어렵다. 따라서, 복합화제를 포함하지 않는 낮은 pH의 주석 도금조가 환경을 보호하는 관점에서 바람직하다.

더욱이, 우수한 솔더 웨팅(solder wetting) 특성을 가진 주석 도금조는 칩 부품 등에 연납접성을 제공하기 위해 주석 도금에 중요하다. 본 발명자들은 미리 이러한 점에 대해 개선하였고, 특정한 나프톨 화합물이 균일한 형상을 가진 주석 필름을 형성할 수 있는 전해 주석 도금에 첨가제로서 유용하다는 것을 설명하고 있고, 증착된 주석 필름은 우수한 솔더 웨팅 특성을 가질 것이며, 또한 연납접성이 특정 나프톨 화합물을 사용하여 개선될 수 있다는 것을 설명하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 칩 부품용 도금액 및 칩 부품용 도금 방법을 제공하도록 하는 것이며, 이는 복합화제를 사용하지 않으며, 이는 전해 주석 도금이 수행될 때, 특히 전해 주석 도금이 배럴 도금 방법을 사용하여 수행될 때 우수한 솔더 웨팅 특성 및 매우 낮은 커플링 비율을 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위해 공들인 연구의 결과로서, 본 발명자는 종래의 필름보다 높은 필름 표면 경도를 가지며 도금된 기판들 사이의 점착을 최소화시킬 수 있는 매끄러운 주석 도금 필름이 강한 산성(1 이하의 pH) 주석 도금조, 특히 복합화제를 포함하지 않은 배럴 주석 도금조에서 특정 화합물을 사용함으로써 달성될 수 있다는 것을 설명하고 있다.

바꾸어 말하면, 본 발명의 일 양상은, (A) 주석 이온, (B) 산, (C) N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민, 아민 옥사이드, 또는 이들의 블렌드, 및 (D) 점착 방지제를 포함하되, pH가 1 이하인 칩 부품용 전해 주석 도금액을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 일 양상은, 구성요소 (A) 내지 (D) 이외에 (E) 도금 균일성 개선제(plating uniformity improver)를 더 포함하는 칩 부품용 전해 주석 도금액을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 일 양상은, (A) 내지 (E)의 구성요소 이외에 (F) 다음 일반식(1)에 의해 표현된 아크릴산 또는 아크릴 유도체; 및 (G) 산화방지제를 더 포함하는 칩 부품용 전해 주석 도금액을 제공하는 것이다.

상기 식에서,

R은 수소 원자 또는 1 내지 3개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타낸다.

더욱이, 본 발명의 일 양상은, 상술한 N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민이 다음 일반식 (2)에 의해 표현된 하나 이상의 화합물인, 칩 부품용 전해 주석 도금액을 제공하는 것이다.

상기 식에서,

R은 6 내지 28개의 탄소 원자를 가지는 알킬기를 나타내고,

w, x, y, 및 z는 각각 0 내지 30의 정수를 나타내지만, w, x, y, 및 z의 합은 0이 아니다.

더욱이, 본 발명의 일 양상은, 상술한 아민 옥사이드가 다음 일반식 (3)에 의해 표현된 하나 이상의 화합물인, 칩 부품용 전해 주석 도금액을 제공하는 것이다.

상기 식에서,

R은 알킬기, 시클로알킬기, 또는 아릴기를 나타내고,

R'은 수소 원자, 알킬기, 또는 시클로알킬기를 나타낸다.

더욱이, 본 발명의 일 양상은, 상술한 (D) 점착 방지제가 방향족 알데히드 및 방향족 케톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인, 칩 부품용 전해 주석 도금액을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 일 양상은, (A) 주석 이온, (B) 산, (C) N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민, 아민 옥사이드, 또는 이들의 블렌드, 및 (D) 점착 방지제를 포함하는 전해 주석 도금액을 사용하여 칩 부품을 전해 주석 도금하는 단계를 포함하되, pH가 1 이하인, 칩 부품을 도금하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 도금액은 기판들이 서로 점착되는 것을 방지하는데 매우 효과적이고, 칩 부품 등과 같은 복수 개의 기판들이 전해 주석 도금될 때, 특히 배럴 도금 방법을 사용하여 전해 주석 도금될 때 생산량이 증가하도록 도금 결점을 최소화시킬 수 있다. 다시 말해, 주석 도금 필름을 매끄럽게 만드는 것은, 기판들이 서로 맞붙고, 매트 도금과 유사하게 물리적으로 벗겨지지 않을 수 있는, 기판들이 서로 접촉할 때 발생하는 점착 현상을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 필름 표면 경도를 증가시키는 것은 소프트(soft)한 필름 표면 예컨대 매트 도금에 기인하여, 기판들이 상호 접촉될 때 주석 도금 필름이 변형되는 것을 방지할 수 있고, 서로 점착되는 주석 도금 필름의 발생을 최소화시킬 수 있다. 더욱이, 본 발명의 도금액은 복합화제를 포함하지 않아서, 배럴 도금을 위한 종래의 도금액에 대해서보다 폐수 처리가 쉽다.

본 명세서에서 사용된 약어들은 특별히 명시된 것이 없다면 다음의 의미를 가진다. g= 그램; mg = 밀리그램; ℃ = 섭씨 온도; min = 분; m = 미터; cm = 센티미터; L = 리터; mL = 밀리리터; A = 암페어; 및 dm² = 제곱 데시미터. 모든 숫자 범위는 경계점들을 포함하고, 어떤 임의의 순서대로 결합될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "도금액(plating solution)" 및 도금조(plating bath)"는 정확하게 동일한 의미를 가지며, 호환성 있게 사용된다.

본 발명의 전해 주석 도금액은, (A) 주석 이온, (B) 산, (C) N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민, 아민 옥사이드, 또는 이들의 블렌드, 및 (D) 점착 방지제를 포함하되, pH가 1 이하인, 칩 부품용 전해 주석 도금액이다. 구성요소들은 이하에서 순서대로 개시된다.

(A) 주석 이온

본 발명의 도금조는 필수 구성요소로서 주석 이온을 포함한다. 주석 이온은 이가 주석이온이다. 주석 이온을 도금조에 제공할 수 있는 어떤 화합물이 사용될 수 있다. 일반적으로, 무기산 또는 유기산의 주석염이 바람직하다. 무기산의 주석염의 실시예는 황산 또는 염산의 주석염을 포함한다; 그리고 유기산의 주석염의 실시예는 치환되거나 치환되지 않은 알칸술폰산 또는 알칸올술폰산, 예컨대 메탄술폰산, 에탄술폰산, 프로판술폰산, 2-하이드록시에탄-1-술폰산, 2-하이드록시프로판-1-술폰산, 및 1-하이드록시프로판-2-술폰산, 등의 주석염을 포함한다. 특히 바람직한 주석 이온의 공급원은 무기산의 염을 위한 황산 주석, 및 유기산의 염을 위한 메탄술폰산주석이다. 이러한 이온들을 제공할 수 있는 화합물들은 개별적으로, 또는 2 이상의 타입들의 블렌드로서 사용될 수 있다.

도금조에 추가된 주석 이온의 양은, 예를 들어 1g/L 내지 150g/L, 바람직하게는 5g/L 내지 50g/L, 더욱 바람직하게는 8g/L 내지 20g/L이다.

(B) 산

산은 pH를 1 이하로 조절할 수 있고 도금조에 전도성을 제공할 수 있는 어떤 임의의 산일 수 있다. 산은 어떤 무기산 또는 유기산일 수 있다. 유기산의 실시예는 치환되거나 치환되지 않은 알칸술폰산 또는 알칸올술폰산, 예컨대 메탄술폰산, 에탄술폰산, 프로판술폰산, 2-하이드록시에탄-1-술폰산, 2-하이드록시프로판-1-술폰산, 및 1-하이드록시프로판-2-술폰산을 포함한다. 메탄술폰산이 바람직하다. 무기산의 실시예는 황산 및 염산을 포함하고, 황산이 바람직하다. pH를 1 이하로 조절할 수 있고 도금조에 전도성을 제공할 수 있는 이러한 산은 개별적으로, 또는 2 이상의 타입의 블렌드로서 사용될 수 있다.

도금조 용액 내의 산의 양은 도금조 내의 이가 주석 이온의 양과 적어도 화학 양론적으로 등가인 것이 바람직하다. 도금조 내의 유리산(free acid)의 양은, 예를 들어, 10g/L 내지 500g/L, 바람직하게는 30g/L 내지 300g/L, 더욱 바람직하게는 50g/L 내지 200g/L이다.

(C) N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민 또는 아민 옥사이드

본 발명의 도금조는 필수 구성요소로서 N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민, 아민 옥사이드, 또는 이들의 블렌드를 포함한다. 본 발명자는 다양한 비이온 계면활성제(nonionic surfactant)들을 평가하였고, 요구된 도금 필름 두께에서의 균일한 도금이 특정 음이온 계면활성제인 N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민 또는 아민 옥사이드를 사용함으로써 달성될 수 있다는 것을 설명하고 있다.

N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민은 다음 일반식 (2)에 의해 표현된 폴리옥 시프로필렌 폴리옥시-에틸렌알킬아민이 바람직하다.

상술한 식에서, R은 6 내지 26개의 탄소 원자를 가진 직쇄 또는 분지형 알킬기를 나타내고, w, x, y 및 z는 각각 0 내지 30의 정수를 나타낸다. 그러나, w, x, y 및 z의 합은 0이 아니다. 바람직하게는, R은 8 내지 18개의 탄소 원자를 가진 직쇄 알킬기를 나타내고, w, x, y 및 z의 합은 10 내지 20이다.

아민 옥사이드는 다음 일반식 (4)에 의해 표현된 하나 이상의 화합물이다.

상술한 식에서, R¹, R², 및 R³는 각각 알킬기, 시클로알킬기, 또는 아릴기를 나타내고, 이것은 치환기를 가질 수도 있다. 실시예들은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 페닐기, 톨릴기, 크실린기 및 나프탈기, 등을 포함한다.

상세하게는, 본 발명의 아민 옥사이드는 일반식 (3)에 의해 표현된 것과 같은 구조를 가진 하나 이상의 아민 옥사이드인 것이 바람직하다.

상술한 식에서, R은 알킬기, 시클로알킬기 또는 아릴기를 나타내고, R'은 알킬기 또는 시클로알킬기를 나타낸다.

N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민 또는 아민 옥사이드는 본 발명의 도금조에서 필름 변형 작용제(modifying agent)로서 역할을 할 수 있다. 다시 말해, N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민 또는 아민 옥사이드를 가진 도금 필름을 매끄럽게 하는 것은, 기판들이 서로 맞붙고, 매트 도금에 유사하게 물리적으로 벗겨질 수 없는 점착 현상을 최소화시킬 수 있고, 이것은 기판들이 서로 접촉할 때 발생한다.

도금조 내의 N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민 또는 아민 옥사이드의 농도는 적절하게는 0.01g/L 내지 100g/L, 바람직하게는 0.1g/L 내지 50g/L, 및 더욱 바람직하게는 1g/L 내지 25g/L이다.

(D) 점착 방지제(anti-sticking agent)

본 발명의 도금조는 필수 구성요소로서 점착 방지제를 포함한다. 점착 방지제는 도금된 칩 부품이 본 발명의 도금조에서 서로 응집(점착)되는 것을 방지하도록 작용한다. 점착 방지제는 칩 부품이 서로 응집되는 것을 방지하는데 유용하며, 또는 다시 말해, 칩 부품이 특히 배럴 도금 동안에 서로 점착되는 것을 방지하는데 유용하다. 점착 방지제의 실시예들은 방향족 알데히드 및 방향족 케톤을 포함한다. 바람직한 점착 방지제의 실시예들은 벤즈알데히드 및 벤질리덴 아세톤을 포함한다. 이러한 화합물은 특히 필름 표면 경도를 증가시키도록 작용하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 필름 표면 경도를 증가시키는 것은 기판이 상호 접촉될 때 주석 도금 필름이 변형되는 것을 방지할 수 있고, 이것은 매트 도금에 대해서와 같이 소프트 한 필름 표면에 기인하며, 서로 점착되는 주석 도금 필름의 존재를 최소화시킬 수 있다.

상술한 바람직한 점착 방지제는 상술한 (C) N,N-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민 또는 아민 옥사이드와 결합하여 사용될 때 특히 효과적이다. 도금조 내의 점착 방지제의 농도는 적절하게는 1mg/L 내지 50g/L, 바람직하게는 5mg/L 내지 10g/L, 더욱 바람직하게는 10mg/L 내지 5g/L이다.

(E) 도금 균일성 개선제(Plating Uniformity Improver)

본 발명의 도금조는 상술한 구성요소 (A) 내지 (D) 이외에 임의의 구성요소로서 도금 균일성 개선제를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 도금 균일성 개선제는 특히 낮은 전류 밀도의 영역에서 도금 균일성을 향상시키는 화합물이다. 특히 배럴 도금에 대하여, 도금될 물체는 배럴 내에서 위치되며, 전기 도금이 도금액에 담겨진 부품들과 함께 배럴을 회전시키는 동안 수행되며, 따라서 전류 밀도의 변화가 발생할 것이며, 도금될 물체의 전류 밀도 범위는 높은 전류 밀도 영역으로부터 낮은 전류 밀도 영역까지 광범위하게 변할 것이며, 낮은 전류 밀도 영역에서, 더 낮은 도금 균일성에 대한 문제점들이 존재할 것이며, 따라서 도금 필름은 편차를 가질 것이다. 도금 균일성 개선제를 추가함으로써, 도금은 낮은 전류 밀도 영역에서조차 균일하게 수행될 수 있다.

도금 균일성 개선제의 실시예는 2-나프톨-7-술폰산 및 이하에 도시된 구조식을 가진 화합물 (I)를 포함한다. 2-나프톨-7-술폰산은 유리산의 형태로 또는 염으로서 존재할 수 있다. 2-나프톨-7-술폰산의 적절한 염은 수용성 염 예컨대 칼륨, 나트륨, 암모늄, 및 주석 등을 포함하지만, 칼륨 및 나트륨 염이 바람직하며, 나트륨 2-나프톨-7-술포네이트가 더욱 바람직하다. 이러한 염은 개별적으로, 또는 2 이상의 타입의 블렌드로서 사용될 수 있다. 특허 명세서 2에 도시된 바와 같이, 술폰산기가 나프탈렌 링, 상세하게는 2-나프톨-7-술폰산 또는 이것의 알칼리염 상에서의 특정 위치에서 하이드록실기에 결합되는 특정 나프톨술폰산은 다른 나프톨술폰산 또는 이들의 염보다 매우 더 효과적이다. 다른 위치 이소머(positional isomer) 예컨대 2-나프톨-6-술폰산 및 1-나프톨-4-술폰산은 거의 효과가 없고, 바람직하지 않다.

도금조에 추가된 2-나프톨-7-술폰산 또는 이것의 염의 양은 0.01g/L 내지 20g/L이고, 바람직하게는 0.1g/L 내지 10g/L이며, 더욱 바람직하게는 0.2g/L 내지 5g/L이다.

반면에, 만약 상술한 화합물 (I)가 사용되면, 도금액에 사용된 농도는 적절하게는 0.1mg/L 내지 10g/L, 바람직하게는 1mg/L 내지 1g/L, 더욱 바람직하게는 5mg/L 내지 100mg/L이다. 이러한 도금 균일성 개선제는 개별적으로 또는 서로 블렌딩되어 사용될 수 있다.

(F) 아크릴산 또는 아크릴산 유도체

본 발명의 도금조는 임의의 구성요소로서 다음 일반식 (1)에 의해 표현된 하나 이상의 아크릴산 또는 아크릴산 유도체를 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 아크릴산 및 메타크릴산이 바람직하다.

식에서, R은 수소 원자 또는 1 내지 3개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 나타낸다. 메타크릴산 또는 아크릴산은 상술한 (D) 점착 방지제를 지속시키는 보조 점착 방지제로서 본 발명의 도금액에 추가되는 것이 바람직하다. 메타크릴산 또는 아크릴산은 (D) 점착 방지제의 구성요소 점착 방지 효과를 추가적으로 증가시킬 수 있고, 특히 필름 표면 경도를 증가시키는 효과를 가지며, (D) 점착 방지제와 결합하여 사용됨으로써, 점착 방지 효과의 지속가능성을 증가시킬 수 있다.

도금액 내의 상술한 일반식 (1)에 의해 표현된 아크릴산 또는 아크릴산 유도체의 양은 농도가 0.1g/L 내지 100g/L, 바람직하게는 0.1g/L 내지 50g/L, 더욱 바람직하게는 0.5g/L 내지 10g/L에서 존재하도록 하는 것이 적절하다.

(G) 산화방지제(antioxidant)

산화방지제는 본 발명의 도금액에서 임의적으로 사용될 수 있다. 산화방지제는 이가 주석 이온의 4가 주석 이온으로의 산화를 방지하도록 사용되며, 실시예들은 하이드로퀴논, 카테콜, 레조르신, 플로로글루신, 피로갈롤, 하이드로퀴논술폰산, 및 이들의 염을 포함한다.

도금조 내의 산화방지제의 농도는 적절하게는 10mg/L 내지 100g/L, 바람직하 게는 100mg/L 내지 50g/L, 더욱 바람직하게는 0.5g/L 내지 5g/L이다.

더욱이, 만약 필요하다면, 정련 작용제(glossing agent), 스무딩 작용제(smoothing agent), 전도성 작용제, 및 애노드(anode) 용해 작용제 등과 같이, 다른 일반적으로 공지된 첨가제가 본 발명의 도금조에 추가될 수 있다.

도금조를 만들 때 다양한 구성요소들이 추가될 때의 순서는 특별히 제한되지 않지만, 안전성의 관점에서, 산은 물이 추가된 후에 추가되고, 충분히 혼합된 후에, 주석염이 추가되고, 충분히 혼합된 후에, 다른 요구된 화학 물질이 순서대로 추가된다.

본 발명의 도금액을 사용하여 도금될 수 있는 칩 부품들의 실시예들은 전자 부품 예컨대 레지스터, 캐패시터, 인덕터, 가변 레지스터, 가변 캐패시터, 및 다른 수동 소자, 수정 오실레이터(quartz oscillator), LC 필터, 세라믹 필터, 지연선, SAW 필터, 및 다른 기능성 부품들, 스위치, 커넥터, 교체 퓨즈, 광학 부품, 및 다른 접촉 부품을 포함한다.

도금 방법

본 발명의 도금액과 함께 사용된 전기 도금 방법은 일반적으로 공지된 도금 방법 예컨대 배럴 도금, 및 유동성 플래터를 사용한 도금 등일 수 있다. 도금액 내의 (A) 내지 (F) 의 가변 구성요소들의 농도는 각각의 구성요소들에 대하여 앞서 설명한 명세서에 기초하여 임의적으로 선택될 수 있다.

본 발명의 도금액과 함께 사용된 전기 도금 방법은 10℃ 내지 50℃, 바람직 하게는 15℃ 내지 30℃의 도금조 온도에서 수행될 수 있다. 더욱이, 캐소드(cathode) 전류 밀도는 0.01 내지 5A/dm², 바람직하게는 0.05 내지 3A/dm²의 범위 내에서 선택되는 것이 적절하다. 도금 공정 동안에, 도금조는 섞이지 않는 상태로 될 것이고, 또는 교반기 등을 사용하여 뒤섞일 수 있고, 또는 펌프 등을 사용하여 재순환될 수 있다.

실시예 1

도금조는 다음의 조성을 가진 주석 도금액을 사용하여 형성되었다.

(A) (주석 이온으로서) 메탄술폰산주석: 12g/L

(B) (유리산으로서) (A) 메탄술폰산: 50g/L

(C) 아민 옥사이드: 옥시란, 메틸-, 옥시란을 가진 폴리머, 2,2'-(옥시도이미노)비스[에탄올](2:1) N-[3-(C9-11-(이소알킬옥시)프로필]유도체를 가진 에테르: 10g/L

(D) 벤질리덴 아세톤: 0.4g/L

(E) 메타크릴산: 2g/L

(F) 나트륨 2-나프톨-7-술포네이트: 0.5g/L

(G) 칼륨 하이드로퀴논술포네이트: 2g/L

(H) 증류수: 나머지(balance)

배럴 주석 도금은 1L 주석 도금액을 사용하여 이하에 개시된 조건들에서 니 켈 도금되었던 칩 레지스터 상에서 수행되었고, 이어서 다양한 평가가 수행되었다. 결과값은 표 1에 도시된다.

배럴 도금

도금용 물체: 칩 레지스터, 배럴: 야마모토 미니배럴 (체적:140mL)

회전 속도: 20rpm

니켈 도금: 2.4A-60분

주석 도금: 2A-90분

칩 R 레지스터(크기 1608): 4.7kΩ 15mL/배럴

스틸 볼(steel ball): 1mm φ 30mL/배럴

평가 항목

도금 두께

배럴 도금후, 전면, 후면, 좌측면, 및 우측면 상의 도금 두께는 형광 x-레이 필름 두께 미터를 사용하여 측정되었고, 많은 각각의 점 사이의 두께 및 도금 두께가 평가되었다.

커플링 비율

배럴-도금된 칩 부품은 서로 점착되었던 칩들 및 서로 점착되지 않았던 칩들로 분류되었고, 커플링 비율은 서로 점착된 칩들의 무게를 분자로, 칩들 모두의 무게를 분모로 한 비율(%)(점착된 칩들/(점착된 칩들 + 점착되지 않은 칩들)×100)로 서 계산되었다.

솔더 웨팅 테스트

구체예들 및 비교 실시예들의 각각의 도금액의 일 리터가 준비되었고, 주석 전기 도금이 2A의 전류 및 20℃의 도금조 온도에서 90분 동안 수행되었다. 획득된 주석 도금 필름들의 각각은 105℃ 및 100% RH에서, 8시간 동안 내습성 테스트를 받았고, 이어서 내습성 테스팅된 도금 필름들의 솔더 웨팅 특성들은 타루틴에 의해 제조된 멀티 연납접성 테스터 SWET-2100을 사용한 솔더 페이스트(solder paste) 평형 방법을 사용하여 제로 크로스 타임(zero cross time, "ZCT")을 측정함으로써 평가되었다. 측정 조건들은 이하에서 개시되었다.

제로 크로스 타임 측정 조건들

솔더 페이스트: Sn:Ag:Bi:Cu = 96:2.5:1:0.5

도금조 온도: 245℃

담금(immersion) 깊이: 0.25 mm

담금 속도: 2 mm/sec

담금 시간: 8 초

제로 크로스 타임은 측정되었고, 3.0초 이하의 값은 패스(PASS)라고 간주되었다. 패스 비율은 3초 이하의 제로 크로스 타임을 가진 샘플들의 수를 분자로, 그리고 측정된 샘플들(10개의 샘플들)의 총 수를 분모로 하여 비율로서 계산되었다.

실시예 2 내지 11 및 비교 실시예 1 내지 7

주석 도금조는 실시예 1과 비슷한 방법으로 표 1 및 표 2에 도시된 비율로서 생성되었고, 다양한 테스트들이 실시예 1과 유사하게 수행되었다. 결과값들은 또한 표 1 및 표 2에서 도시되었다. 도금 두께의 평가에 관련된 기호들은 이하에서 도시된 것과 같다.

도금 두께는 전면, 후면, 좌측면, 및 우측면에서 균일하다: Ｏ

도금이 균일하지 않다: △

도금이 형성되지 않았다: Ｘ

(표 1의 값들은 g/L로 표현된다. 그러나, 화합물(I)에 대한 값들은 mg/L로서 표현된다)

주석 1) N,M-디폴리옥시알킬렌-N-알킬 아민은 다음 구조식 (2)로 표현되고, 식에서 w+x+y+z=16이다.

(표 2에서, 값들은 g/L로서 표현된다)

주석 1) 계면활성제 1은:

식에서, X^Ⅰ내지 X^Ⅲ은 대략 13이고, Y^Ⅰ내지 Y^Ⅲ은 대략 11이고, 분자량은 대략 800이다.

주석 2) 계면활성제 2는:

R: 폴리옥시알켄이다.

주석 3) 계면활성제 3: 폴리옥시에틸렌 알릴 페닐 에테르

주석 4) 계면활성제 4: 라우릴 디메틸 베타인

Claims

(A) 주석 이온;

(B) 산;

(C) 하기 일반식 (3)에 의해 표현되는 아민 옥사이드; 및

(D) 방향족 알데히드 및 방향족 케톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 점착 방지제;를 포함하며,

1 이하의 pH를 갖는, 칩 부품용 전해 주석 도금액:

상기 식에서,

R은 알킬기, 시클로알킬기 또는 아릴기를 나타내고,

R'은 수소 원자, 알킬기 또는 시클로알킬기를 나타낸다.
제1항에 있어서, (E) 2-나프톨-7-술폰산 및 하기 화합물 (I)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 도금 균일성 개선제(plating uniformity improver);를 추가로 포함하는, 칩 부품용 전해 주석 도금액.:

(I).
제1항 또는 제2항에 있어서, (F) 하기 일반식(1)에 의해 표현되는 하나 이상의 아크릴산 또는 아크릴 유도체; 및 (G) 산화방지제;를 추가로 포함하는, 칩 부품용 전해 주석 도금액:

상기 식에서,

R은 수소 또는 1 내지 3개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기를 나타낸다.
(A) 주석 이온;

(B) 산;

(C) 하기 일반식 (3)에 의해 표현되는 아민 옥사이드; 및

(D) 방향족 알데히드 및 방향족 케톤으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 점착 방지제;를 포함하고, 1 이하의 pH를 갖는 전해 주석 도금액을 사용하여 칩 부품을 전해 주석 도금하는 단계를 포함하는, 칩 부품의 도금방법:

상기 식에서,

R은 알킬기, 시클로알킬기 또는 아릴기를 나타내고,

R'은 수소 원자, 알킬기 또는 시클로알킬기를 나타낸다.
제4항에 있어서, 전해 주석 도금액이 (E) 2-나프톨-7-술폰산 및 하기 화합물 (I)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 도금 균일성 개선제(plating uniformity improver);를 추가로 포함하는, 칩 부품의 도금방법:

(I).
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