KR101860071B1

KR101860071B1 - 커버 부재용 표면처리강판의 제조방법

Info

Publication number: KR101860071B1
Application number: KR1020177020457A
Authority: KR
Inventors: 숀수케 가와노
Original assignee: 도요 고한 가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2018-06-27
Also published as: KR20120101395A; KR20170087545A; CN102666936A; WO2011061901A1; KR20180055927A; JP6223482B2; JP2016106178A; JPWO2011061901A1; JP5918537B2; KR101956723B1

Abstract

본 발명은 표면처리강판 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 5㎛를 넘는 위스커의 발생을 억제할 수 있는 표면처리강판 제조방법에 관한 것이다.

Description

커버 부재용 표면처리강판의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SURFACE-TREATED STEEL SHEET FOR COVER MEMBER}

본 발명은 커버 부재용 표면처리강판의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 5㎛를 넘는 위스커의 발생을 억제할 수 있는 커버 부재용 표면처리강판의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 노트북, 휴대전화, 차량용 내비게이션 등으로 대표되는 전자기기제품은, 소형화, 고기능화가 이어지고 있어, 이로 인해 전자기기에 필요한 프린트기판의 배선도 세밀화고집약화되어, 이 배선 폭이나 배선 간격이 협소해지고 있다. 예를 들어, 2013년에는 최소 8㎛가 되었다는 보고도 있다. 「타카기 키요시; 프린트 배선판에 있어서 표면처리의 기술동향, 표면기술, Vol.59, p.570(2008)」

이러한 프린트기판이나 전자회로를 짜 넣은 전자기기제품에 있어서, 반도체나 회로로부터 발생하는 전자파가 외부로 누출되거나, 인접회로에 누출되는 것을 차단하고, 동시에, 외부나 인접회로로부터 발생한 전자파의 영향을 받지 않도록 커버 부재, 즉, 금속제의 케이스나 커버, 프레임, 시트 등이 회로, 반도체, 기구 부품 등의 전체를 덮도록 이용되고 있다.

상기 커버 부재에는, 양은(german silver, 洋銀) 등의 동합금이나 표면처리강판 등이 이용되고 있다. 하지만, 동합금은 그 존재량이 적기 때문에, 가격이 매우 비싸며, 범용성이 요구되는 민생의 전자기기제품에 이용되기에는 적합하지 않기 때문에, 표면처리강판이 사용되는 경우가 많다.

표면처리강판은, 일반적으로 함석(주석도금강판)이나 주석합금도금강판, 아연도금강판 등이 널리 이용되고 있다.

아연도금강판은, 함석이나 주석합금도금강판과 비교해 내식성(주: 산화, 황화 등의 열화를 견디는 성질)이 높기 때문에, 금속케이스 내에 배치되는 전자부품의 수명이 높아진다는 점, 가전의 일반적인 사용온도 조건하에서는 위스커가 발생하기 어려운 점 등이 다른 표면처리강판에 비해 유리하다.

하지만, 종래의 아연도금강판을 가공한 제품 및 아연 도금된 제품은 고온의 환경에서는 경시변화(주: 시간이 흐름에 따라 일어나는 화학적, 물리적 변화)를 일으켜, 수염모양의 위스커(Whisker)가 발생하기 쉽다는 문제점을 갖고 있다.

이러한 위스커는, 내식성을 필요로 하는 분야에서는 그다지 문제가 되지 않지만, 전자제품, 컴퓨터기기 등의 분야에서는, 수염모양의 위스커가 아연피막으로부터 탈락해서 부유해, 회로 중이나 단자 사이에, 마주보는 부품과 합선되어 노이즈나 절연불량의 원인이 되어, 전자기기의 소형화나 컴퓨터 제품의 오염(Contamination) 대책의 관점에서는 문제시되고 있다.

특히, 차량 안에 설치되는 전자기기의 프린트배선 기판 등의 커버 부재에 위스커가 발생하게 되면, 진동에 의해 위스커가 떨어져 내릴 위험이 증가하기 때문에, 이에 대한 대책이 필요해졌다.

본래, 표면처리강판상에 위스커가 발생하지 않는 것이 바람직하지만, 위스커는 그 발생원인이 여러 가지이며, 한가지가 아니기 때문에, 모든 원인을 없애는 것은 사실상 어려우며, 가능한 한 억제하는 방법이 모색되고 있다.

아연 위스커는, 75℃ 이상의 환경 하에서는 급격하게 발생과 성장이 가속되는 경향이 있지만, 반대로 함석이 위스커를 발생시키기 쉬운 75℃ 미만의 환경에서는 발생 및 성장하기 어렵다. 이렇기 때문에, 일반적인 가전제품의 사용조건에서는, 75℃ 이상의 고온 환경에 방치되는 경우는 거의 없다는 사실로부터, 표면처리강판의 전자기기내부의 부품에 적용에 있어서는, 내위스커성 관점에서 살펴본 경우, 함석보다는 아연도금강판의 사용이 바람직하다.

하지만, 차량용 내비게이션 등 차체에 이용되는 전자기기제품의 경우, 차 내부가 밀폐공간이 되면, 내부온도가 60℃를 족히 넘어가, 아연 위스커의 발생과 성장이 촉진되는 온도 환경에 처하기 때문에, 아연도금제품에 있어서도 예외없이 발생하기 쉽다는 점이 알려져 있어, 아연도금제품의 내위스커성을 확인하는 방법으로, 100℃상태에 아연도금제품을 장기간 방치하는 방법이 제안되고 있다.

여기서 말하는 위스커는, JEITA ET-7410「전기-전자부품의 위스커 확인 시험 방법」의 위스커에 관한 기술에 준거해 서술하고 있다.

그리고, 아연과 주석 위스커가 발생하기 쉬운 온도가 서로 다르다는 점은, 문헌 「야마모토 마사카즈; 주석 위스커 성장프로세스의 해명과 대책(R＆D 플래닝, 2006)」에 기재되어 있다.

또한, 위스커는, 가공시의 응력, 광택제 등의 여러 가지 요인이 서로 작용하여 발생하는 것이라고 여겨져, 수 주간 경과해 발생하는 경우나, 수년 걸려 발생하는 경우도 있다.

아연 위스커의 방지법에 관련한 선행기술로는,

·아연 도금 후에 불활성가스, 환원성가스 등으로 열처리를 하거나,

·도금 피막안에 내부 응력을 낮추는 광택제를 사용하는,

등의 방법이 있어, 특허문헌 1, 특허문헌 2에서는 사용하는 시안 도금조(알칼리)의 조성을 제한하는 방법, 도금 피막안에 공석(주: 두 가지 이상의 금속이 동시에 석출되는 일)되는 C량, 도금피막이 왜곡되는 양을 규정하는 것으로 인해 위스커의 발생을 억제하는 방법들이 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 무기계 광택제를 사용함으로써 시안조(알칼리)에서 위스커의 발생을 없애는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 4, 특허문헌 5에는, 위스커를 억제하는 방법의 한가지로, 시안 도금조(알칼리)로부터 역전류를 주기적으로 흘리면서 아연도금을 제작하는 방법이 기재되어 있다.

이러한 선행기술로는 소형화가 진행되고 있는 전자제품의 커버 부재나 프린트배선기판의 커버 부재 등의 용도를 상정하지 않고 있기 때문에, 이로 인해, 위스커의 발생을 방지하는 선행 기술이 있다 하더라도 수 ㎛의 위스커가 발생하지 않는다고는 명확하게 나와 있지 않다. 또한, 위스커의 발생과 관련해 결정배향성의 제어에 주목한 기술도 없다.

(선행기술 1) 일본 특개 2000-336497호 공보 (선행기술 2) 일본 재공표특허 2002/042519 (선행기술 3) 일본 특개 2005-240116호 공보 (선행기술 4) 일본 특개 2004-124202호 공보 (선행기술 5) 일본 특개 2009-79304호 공보

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 아연피막의 결정배향성을 제어함으로써, 5㎛를 넘는 위스커의 발생을 제어할 수 있는 커버 부재용 표면처리강판의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

두께가 0.10~1.20㎜인 강판상에 도금전류 밀도 5A/d㎡~40A/d㎡로 아연 도금을 실시하여, (0002) 면의 결정 배향성 지수가 2.5~5.3인 아연피막을 형성하고, 상기 아연 도금을 실시하는 도금조에는 유기계 광택제가 첨가되지 않고, 상기 도금조의 온도가 30~60℃로 조정되며, 상기 도금조의 pH가 0.5~3.0으로 조정되고, 상기 도금조는 ZnSO₄ㅇ7H₂0이 150~300g/L, Na₂SO₄가 20~100 g/L 및 H₂SO₄가 5~70 g/L 포함되는 산성 도금조인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 아연피막을 가지는 표면처리강판은 아연피막의 (0002) 면의 배향성지수를 2.5 이상으로 함으로써 5㎛를 넘는 위스커의 발생을 방지한 표면처리강판이라고 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 아연피막을 가지는 표면처리강판을 사용해 가공 형성된 전자기기 및 프린트배선기판의 커버 부재는 경시변화로 발생한 위스커가 커버 부재로부터 탈락하는 현상에 의해 회로내부나 단자 사이에 마주보는 부품과 합선되어 노이즈나 절연불량의 원인이 되지 않는다. 특히, 차량 안에 설치되는 전자기기의 프린트 배선기판 등의 커버 부재의 경우, 진동에 의한 위스커가 떨어져 내리는 것이 원인인 고장을 감소시킬 수 있다.

도 1은 위스커 발생 시료(주: 분석의 대상)의 형태를 나타내는 사진이다.
도 2는 실시예 4의 위스커발생의 유무를 주사형 전자현미경으로 표면을 관측한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3은 비교예 1의 위스커발생의 유무를 주사형 전자현미경으로 표면을 관측한 결과를 나타내는 사진이다.
도 4는 비교예 3의 위스커발생의 유무를 주사형 전자현미경으로 표면을 관측한 결과를 나타내는 사진이다.
도 5는 도 4의 확대사진이다.

이하에, 본 발명의 실시형태에 대해 상세히 설명한다.

<기판>

본 발명에 사용되는 아연피막을 가지는 표면처리강판은, 전자기기, 컴퓨터기기 등의 케이스나 커버등의 소재로 사용되는 표면처리강판이 사용된다. 표면처리강판의 기판으로는, 0.10~1.20㎜정도의 두께를 가진 보통강 냉연강판이 바람직하다. 안쪽에도, 0.1~0.5㎜정도의 두께를 가진 보통강 냉연강판이 바람직하다. 냉연강판 중에서도 저탄소 혹은 극저탄소 알루미킬드강(주 : aluminum killed steel)판이, 가공성 등의 관점에서 볼 때 바람직하기 때문에 기판으로서 사용된다.

<표면처리>

본 발명의 표면처리강판의 아연피막은, 예를 들어, 기판상에 습식 도금법에 의해 형성되는 아연도금이 사용된다.

<도금조>

아연피막을 형성시키기 위한 일례로 피막상에 아연도금을 실행하지만, 아연도금에 사용되는 도금조는, 아연이온의 공급원으로써 황산염을 사용하는데, 여기에 도금액의 전도성을 높이기 위해 황산암모니움, 황산나트륨, 황산등의 도전보조염(導電補助鹽)을 적량 첨가한 도금조를 사용한다.

도금조의 조성의 일례로 아래의 것을 들 수 있다.

ZnSO₄·7H₂0 : 150~300g/L

Na₂SO₄ : 20~100g/L

H₂SO₄: 5~70g/L

유기계첨가제 : 0 (첨가 없음)

<도금조건>

상기 도금조에, 산 혹은 알칼리를 첨가하여 산도(pH)는 0.5~3.0, 온도는 30~60℃로 조절한다.

양극(애노드)는, 가용성 양극으로 아연판을 사용하거나, 불용성 양극으로 백금을 표면에 코팅한 티타늄판을 사용한다.

도금전류밀도는 5A/dm²~200A/dm²(직류전해)로 한다. 5A/dm²미만에서는 아연도금피막이 형성되기 어렵고, 200A/dm²을 넘어가게 되면 아연도금피막이 분말형태가 되어버리기 때문에 외관을 해치고, 밀착성도 나빠지게 된다.

아연도금에 의해 강판 위에 형성되는 아연도금피막의 두께는 0.5~5.0㎛가 적절하다. 피막의 두께가 0.5㎛ 미만이면 내식성이 나쁘고, 또, 5.0㎛을 넘어가는 피막의 두께는 전기도금으로 조업하기에는 효율성이 낮기 때문에 비용이 대폭 증가한다. 따라서, 내식성과 비용의 밸런스를 조절하기 위해서는 앞서 말한 범위가 적당하다.

하지만, 종래의 아연도금처리의 경우는, 도금조의 교반(주: 여러 물질이 휘저어 한데 섞이는 것) 속도, 온도를 높여, 도금시의 전류밀도를 가능한 한 높임(예를 들어, 100A/dm²이상)으로써 도금시간의 단축을 꾀하고, 생산성을 향상시키는 방법 등이 일반적이며, 도금피막의 결정구조는, 도금조의 종류(황산염, 염화물염, 시안화염), 도금조건(전류밀도, 온도, 교반 속도) 등에 따라 다양하게 달라진다.

이러한 종래의 기술로는, 도금시의 전류밀도의 상승이나 도금조에의 첨가물 첨가에 의해 결정체가 미세해져, 결정의 배향성이 전체적으로 저하되거나, (0002) 면의 결정배향성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 아연도금피막의 배향성과 외관(백색도)의 관련성에 관해서는, 문헌 「나카노 히로아키, 전기아연도금피막의 결정형태 제어에 관한 연구, 큐슈대학 박사논문, 1999」에도 기재된 바 있으나, 도금피막의 결정배향성과 위스커의 발생형태에 관해서는 조금도 연구된 바가 없다.

아연피막의 내식성을 더욱 더 향상시키기 위해, 아연피막의 배향성에 영향을 끼치지 않는 범위 안에서, 아연피막의 아래층에, 니켈 혹은 주석을 함유하는 금속층을 형성하는 것도 가능하다.

<결정배향성의 제어>

아연도금시의 전석 과전압에 의해, 아연도금피막의 결정배향성을 제어한다. 여기서 말하는 전석 과전압이란, 이론석출전압과 실제 전석시에 필요한 전압의 차로써, 이 전석 과전압이 낮을수록 (0002) 면의 결정배향성이 높아진다. 전석 과전압을 낮추기 위해서는, 전류밀도를 낮추고, 교반 속도를 줄이고, 도금조의 온도를 높이고, 산도(pH)를 높이는 것이 효과적이다.

<보호층>

본 실시형태에 따른 표면처리강판은, 도금된 형태 그대로 사용하는 것도 가능하지만, 아연피막의 내식성, 내산화성, 내지문성, 내손상성, 열방출성 등의 특성을 향상시키기 위해, 아연도금 위에 화성처리피막이나 유기수지를 주체로 하는 피막, 혹은 무기물을 주체로 하는 피막 등을 보호층으로 형성하는 것도 좋다.

화성처리피막은, 예를 들어, 전해법이나 침적법 등을 사용해, 표면처리강판의 표면에, 크롬의 양을 1~40㎎/m²정도로 한 크롬수화산화물피막을 첨부시키는 것 등이다.

또한, 바나지움산, 케이산염, 니튬산, 인산염을 주체로 하는 무기계 처리액에 침지시키거나, 해당 액을 도포하거나, 전해에 의해 피막을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.

유기수지를 주체로 하는 피막으로는, 알칼리계, 폴리에스테르계, 우레탄계의 수계수지 등을 들 수 있으며, 내식성, 윤활성, 내손상성, 가공성, 용접성, 전착도장성, 도막밀착성 등의 품질을 향상시키기 위해, 필요에 의해 실리카 등의 각종 산화물 입자나 각종 인산염 등의 무기안료, 왁스입자, 유기실란화합물, 불소수지의 수분산체염 등을 함유시켜도 좋다.

무기물을 주체로 하는 피막으로는, 바나지움산, 케이산염, 리튬염, 인산염을 주체로 하는 무기계 처리액에 침지시키거나, 해당 액을 도포하거나, 전해에 의해 피막을 형성하는 방법 등을 들 수 있다.

<결정배향성지수>

상기의 표면처리에 의해, 기판상에 아연 피막이 형성되어, 그 아연 피막의 (0002) 면의 결정배향성을, 2.5 이상으로 할 수 있다. 아연피막의 결정배향성지수는, X선회석장치에 의해 각 결정면의 회석강도를 측정한 후, 얻어진 아연피막의 회석피크와 표준분말의 회석피크를 이용해 윌슨(Willson)과 로저스(Rogers)의 방법,「문헌 K. S. Willson and J. A. Rogers; Tech. Proceeding Amer. Electroplaters Soc., 51, 92 (1964)」에 나온 바와 같이, 아래와 같은 방법으로 산출했다.

회석강도의 데이터로는, X선원의 관구가 Cu(Kα)인 경우, 회석각도 (2θ)가 30~100°의 범위 내에 출현하는 것으로 여겨지는 (0002) 면에서 (2022) 면 사이의 것들을 사용했다.

(0002) 면의 결정배향성 지수 = IF(0002) / IFR(0002)

상기의 식 중, IF(0002)는, (0002) 면으로부터 나온 X선 회절 상대강도로써, IFR(0002)은 배향성이 없는 표준아연(분말아연)의 X선 회절 상대강도(JCPDS 카드 번호 04-0831기재)이다.

IF(0002) = I(0002)/ [I(0002) + I(1010) + … + I(2022)]

IFR(0002) = IR(0002)/ [IR(0002) + IR(1010) + … + IR(2022)]

상기의 식 중,

I(hkil)은, (hkil)면으로부터 나온 X선의 회절강도로써, IR(hkil)은, 표준아연분말인 JCPDS카드(No.04-0831)에 기재되어있는 (hki1)으로부터 나온 X선 회절강도이다.

X선 회절에 관해서는 모두가 알고 있는 방법을 사용하면 되며, 선원으로는 CuKα선 말고도, CoKα선 등을 사용해도 좋다.

<위스커 발생의 관찰>

상기 아연피막이 형성된 표면처리강판에서, 폭 2㎜ × 길이 20㎜로 잘라, 그 중앙 10㎜지점을 90°로 꺾은 것을 시료로 사용해(도 1 참조), 아연도금의 위스커 발생이 촉진된다고 여겨지는 온도 100℃의 환경에 맞추어진 대기(大氣)오븐에 투입해, 1000시간 후의 표면을 전자현미경으로 관찰했다.

이 위스커 발생조건은, 「야마모토 마사카즈; 주석 위스커 성장프로세스의 해명과 대책(R&D플래닝, 2006)」에 기재된 바를 따랐다.

또한, 위스커의 관찰방법에 있어서는, JEITA ET-7410에 기재된 관찰방법(주사형전자현미경(SEM))을 사용했다.

상기 처리 후의 시료표면은, 긴 방향의 길이가 5㎛를 넘는 위스커 발생의 유무를 확인했다.

정해진 법칙에 의해 표면의 기름기를 제거하고, 산세(주 : 도장 또는 도금에 있어 도료나 아연이 부착하기 쉽도록 염산, 황산 등으로 표면을 세정하는 것) 처리한 Al킬드냉연강판상에, 황산아연을 주체로 하는 산성의 도금조를 이용해 이하의 조건으로 아연 도금을 실시했다.

도금전류밀도 : 5A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 24L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가: 없음

아연도금피막의 두께: 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막의 결정배향성지수를, X선회절장치를 이용해 윌슨(Willson)과 로저스(Rogers)의 방법을 이용해 산출한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 5.3이었다.

또한, 위스커 발생 관찰용으로 표면처리강판으로부터 폭 2㎜ × 길이 20㎜로 잘라서, 그 중앙 10㎜지점을 90°로 굽힌 후, 100℃의 대기(大氣)오븐에 투입해 1000시간을 경과시켜, 주사형전자현미경(SEM)에 의해 표면을 관찰했다.

위스커 발생의 유무를 주사형전자현미경으로 표면 관측한 결과, 긴 쪽의 방향이 5㎛를 넘는 위스커는 발견되지 않았다.

정해진 법칙에 의해 표면의 기름기를 제거하고, 산세처리한 Al킬드냉연강판상에, 황산아연을 주체로 하는 산성의 도금조를 이용해 이하의 조건으로 아연 도금을 실시했다.

도금전류밀도 : 20A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 36L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가: 없음

아연도금피막의 두께: 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 3.6이었다.

또한, 위스커발생의 유무를 주사형전자현미경으로 표면관측한 결과, 긴 쪽의 방향이 5㎛를 넘는 위스커는 발견되지 않았다.

*정해진 법칙에 의해 표면의 기름기를 제거하고, 산세처리한 Al킬드냉연강판상에, 황산아연을 주체로 하는 산성의 도금조를 이용해 이하의 조건으로 아연 도금을 실시했다.

도금전류밀도 : 20A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 48L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가: 없음

아연도금피막의 두께: 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 3.2이었다.

도금전류밀도 : 40A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 72L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가: 없음

아연도금피막의 두께 : 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 2.5이었다.

또한, 위스커발생의 유무를 주사형전자현미경으로 표면관측한 결과, 긴 쪽의 방향이 5㎛를 넘는 위스커는 발견되지 않았다.(도 2 참조)

정해진 법칙에 의해 표면의 기름기를 제거하고, 산세처리한 Al킬드냉연강판상에, 니켈도금을 바탕도금으로 실시한 후, 황산아연을 주체로 하는 황간의 도금조를 이용해 이하의 조건으로 아연도금을 실시했다.

<니켈도금조건>

<도금조>

황산(硫酸)니켈 : 200g/L

염화니켈 : 40g/L

붕산 : 40g/L

<도금조건>

산도(pH) : 4.0

도금조의 온도 : 40℃

전류밀도 : 10A/dm²

양극 : 니켈판

바탕도금한 니켈피막의 두께 : 약 0.7㎛(6g/㎡)

<아연도금조건>

도금전류밀도 : 20A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금증착(주: 증기로 금속을 고온으로 가열하여 박막형태로 밀착시키는 방법) 티타늄판

도금조의 교반속도(순환펌프의 송액속도) : 36L/min

유기물의 첨가 : 없음

아연도금피막의 두께: 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 5.2이었다.

도금전류밀도 : 100A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 72L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가: 없음

아연도금피막의 두께: 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 1.9이었다.

또한, 위스커발생의 유무를 주사형전자현미경으로 표면관측한 결과, 긴 쪽의 방향이 5㎛를 넘는 위스커가 발견되었다.(도 3 참조)

비교예 1의 도금조건은, 도금전류밀도가 높아, 위스커 발생을 촉진시킨 결과, 커다란 위스커가 형성되었다.

<비교예 2>

도금전류밀도 : 150A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 72L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가: 없음

아연도금피막의 두께: 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 1.4이었다.

또한, 위스커발생의 유무를 주사형전자현미경으로 표면관측한 결과, 긴 쪽의 방향이 5㎛를 넘는 위스커가 발견되었다.

비교예 2의 도금조건은, 도금전류밀도가 높아, 위스커 발생을 촉진시킨 결과, 커다란 위스커가 형성되었다.

<비교예 3>

도금전류밀도 : 20A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 36L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가 : 4㎎/L

아연도금피막의 두께: 약 3㎛(20g/㎡)

*얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 0.2이었다.

또한, 위스커발생의 유무를 주사형전자현미경으로 표면관측한 결과, 긴 쪽의 방향이 5㎛를 넘는 위스커가 발견되었다.(도 4 참조) 도 5는 도 4의 확대사진이다.

비교예 3의 도금조건은, 도금전류밀도가 낮아, 도금조의 교반속도는 낮지만, 유기첨가제를 사용했기 때문에, 위스커의 발생을 촉진시킨 결과, 커다란 위스커가 형성되었다.

<비교예 4>

도금전류밀도 : 100A/dm²

도금조 온도 : 45±5℃

양극(애노드) : 백금코팅 티타늄판

도금조의 교반속도 (순환 펌프의 송액속도) : 36L/min

도금조의 조성

ZnSO₄·7H₂0 : 220g/L

Na₂SO₄ : 50g/L

H₂SO₄ : 10g/L

유기물의 첨가 : 4㎎/L

아연도금피막의 두께 : 약 3㎛(20g/㎡)

얻어진 표면처리강판의 아연피막을 실시예 1과 같이 평가한 결과, (0002) 면의 결정배향성지수는 0.1이었다.

비교예 4의 도금조건은, 도금전류밀도가 높고, 도금조의 교반속도는 낮았으나, 유기첨가제를 사용했기 때문에, 위스커의 발생을 촉진시켜 커다란 위스커가 형성되었다.

	도금전류 밀도	도금조의 교반속도(순환펌프의 송액능력)	유기첨가제의 첨가	(0002) 면의 배향성지수^*2	긴방향의 길이가 5㎛를 넘는^*3 위스커의 유무	비고
실시예 1	5A/dm²	24L/min.	없음	5.3	없음
실시예 2	20A/dm²	36L/min.	없음	3.6	없음
실시예 3	20A/dm²	48L/min.	없음	3.2	없음
실시예 4	40A/dm²	72L/min.	없음	2.5	없음	도 2
실시예 5	20A/dm²	36L/min.	없음	5.2	없음
비교예 1	100A/dm²	72L/min.	없음	1.9	있음	도 3
비교예 2	150A/dm²	72L/min.	없음	1.4	있음
비교예 3	20A/dm²	36L/min.	있음 (4㎎/L)	0.2	있음	도 4,5
비교예 4	100A/dm²	36L/min.	있음 (4㎎/L)	0.1	있음

관찰시료의 사이즈: 폭 2㎜ × 길이 20㎜(중앙 10mm 부분에서 90°로 구부림), 도 1

관찰조건 : 90°로 구부린 시료를, 아연도금의 위스커의 발생을 촉진시키는 것으로 알려진^* ¹ 온도 100℃의 조건으로 맞춘 대기오븐에 투입해, 1000시간 후 표면을 전자현미경으로 관찰

평가방법: 100℃ × 1000시간 처리후의 시료표면에 있어, 긴 쪽의 길이가 5㎛를 넘는^*3 위스커 발생의 유무를 확인

*1: 「야마모토 마사카즈 : 주석위스커 성장프로세스의 해명과 대책 (플래닝, 2006)」

*2: 「K. S. Willson and J. A. Rogers; Tech. Proceeding Amer. Electroplaters Soc., 51, 92 (1964)」의 방법으로 찾아낸 배향성 지수. 아연 분말의 표준회절패턴과 X선회절법에 의해 실제로 얻어진 회절패턴을 이용해 산출

*3: 「타카기 키요시; 프린트 배선판에 있어서 표면처리의 기술동향, 표면기술, Vol. 59, p. 570(2008)」에 나타나 있듯이, 프린트 기판의 배선 및 배선판의 미세화가 진행되어, 2013년에는 배선폭/배선간격=8/8㎛가 될 것으로 예측됨에 따라, 8㎛보다 짧고 5㎛를 넘는 위스커의 발생 유무를 평가함. (8㎛ 미세배선간격을 가진 프린트 기판상에, 긴 방향의 길이가 8㎛를 넘는 위스커가 떨어지면, 배선의 쇼트서킷(短絡)을 발생시켜, 고장 및 불량의 원인이 되는 것으로 추측

이상의 실시예, 비교예를 정리한 것을 표 1에 나타냈다.

Claims

강판 상에 도금전류 밀도 5A/d㎡~40A/d㎡로 아연도금을 실시하여, (0002) 면의 결정 배향성 지수가 2.5~5.3인 아연피막을 형성하고,
상기 아연도금을 실시하는 도금조에는 유기계 광택제가 첨가되지 않고, 상기 도금조의 온도가 30~60℃로 조정되며, 상기 도금조의 pH가 0.5~3.0으로 조정되고, 상기 도금조는 ZnSO4ㅇ7H20이 150~300g/L, Na2SO4가 20~100 g/L 및 H2SO4가 5~70 g/L 포함되는 산성 도금조로서,
상기 아연피막은,
긴 방향의 길이가 5㎛를 넘는 위스커가 미발생되고, 전자기기제품의 내부에 위치하는 프린트배선기판, 회로, 반도체 및 기구 부품을 덮는 것을 특징으로 하는 커버 부재용 표면처리강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 아연피막은,
상기 프린트배선기판, 상기 회로, 상기 반도체 및 상기 기구부품과 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 커버 부재용 표면처리강판의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강판은,
저탄소강판 또는 극저탄소강판인 것을 특징으로 하는 커버 부재용 표면처리강판의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전자기기제품은,
차량에서 이용되는 것을 특징으로 하는 커버 부재용 표면처리강판의 제조방법.