KR102245171B1 - BtoB 커넥터 핀의 부분도금방법 - Google Patents

Abstract

본 개시내용은 BtoB 커넥터에 설치되는 접속핀을 도금하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접속핀 전체를 도금하지 않고 일부만을 도금하는 부분도금방법에 관한 것이다. 본 개시내용의 일 실시예에 의하면, BtoB 커넥터 접속핀을 도금하는 부분도금방법에 있어서, BtoB 커넥터 접속핀을 니켈로 도금하는 니켈도금단계와, 상기 니켈도금 후 상기 접속핀이 BtoB 커넥터와 결합되는 제1접촉부 및 제2접촉부 영역에 부분분사도금공정을 통해 금으로 도금하는 제1금도금단계와, 상기 접속핀이 보드에 실장되는 단자부 영역을 금으로 도금하는 제2금도금단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

BtoB 커넥터 핀의 부분도금방법{PARTIAL PLATING METHOD OF BtoB CONNECTOR PIN}

본 개시내용은 BtoB('Board to Board'의 약어로서, 이하 BtoB로 칭한다) 커넥터에 설치되는 접속핀을 도금하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접속핀 전체를 도금하지 않고 일부만을 도금하는 부분도금방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 식별항목에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 식별항목에 기재된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

최근 휴대용 모바일기기와 노트북들이 부피 및 무게 경량화 차원에서 슬림화되면서 그 내부 기판에 사용되는 부품인 커넥터(connector) 또한 소형화가 필요한 실정이다. 상기 커넥터에는 크기가 대략 1mm 정도의 BtoB(Board to Board)용 다수의 접속핀이 보드(Board)에 실장(SMT)되는데, 납(Solder)이 젖음성 또는 습윤성(Wettability)으로 인하여 접속핀의 단자부에서 접촉부까지 납 타오름(Solder Wicking) 현상이 발생하여, BtoB 커넥터가 조립된 PCB 기판 전체를 폐기해야 하는 문제점이 존재한다. 따라서, 접속핀의 단자부와 접촉부 사이에 니켈 배리어층(Ni-Barrier Layer)을 생성함으로써 접촉부까지 타오르지 못하도록 하는기술이 필수적이라고 볼 수 있다.

도 1에서는 스마트폰이나 노트북의 내부 기판에 사용되는 BtoB 커넥터를 도시하고 있다. 상기 BtoB 커넥터의 일측에 다수의 접속핀이 결합되어 있으며, 접속핀이 커넥터와 결합되는 부분을 접촉부라 하고 보드에 실장되는 부분을 단자부라고 한다. 여기서, 상기 단자부에서부터 접촉부까지 납 타오름 현상이 발생하는 것을 차단하기 위하여 니켈 배리어층이 생성되어야 한다.

상기 접속핀의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 접속핀의 외측 전체에 걸쳐 니켈 도금공정을 진행하고, 이후 니켈로 도금된 접속핀의 외측에 다시 금 도금공정을 진행한다. 그 이후에는 니켈층 위에 금층이 도금되어 있고, 그 중에 니켈 배리어층이 필요한 부분에 레이저를 조사하여 금도금층을 박리하는 공정을 거친다. 여기서 도금공정은 다양한 방법으로 이루어질 수 있으며 그 중 하나인 브러시 도금공정의 경우 브러시 노즐에 직접 접촉하여 도금을 하는 방법이다. 따라서, 접속핀 외측 전체에 걸쳐 금도금공정을 진행하고 난 후 레이저로 니켈 배리어층이 형성되는 부분에 금도금층을 박리하여 나타난 접속핀이 도 3에 도시되어 있다. 이와 같은 과정은 도금공정과 레이저 박리 공정이 필수적으로 수행되어야 하므로 두 가지 공정에 대한 비용 및 시간이 증가하고 인건비가 상승하게 된다. 또한, 레이저 박리공정에서 레이저빔의 강도가 강한 경우 금도금층 내측에 도금된 니켈층까지 침투되어 박리되는 문제점이 있어 향후 Cu확산 및 내부식성에 이상을 가져올 수 있다. 뿐만 아니라, 레이저빔이 조사된 부분만 박리가 되는 것이므로 도 3에 도시된 접속핀의 측면도에서 레이저가 조사되는 부분만 금도금층이 박리되고 니켈 배리어층의 모든 영역(4면) 박리는 현실적으로 불가능하므로 이를 보드에 실장시 박리가 되지 않은 부분에는 금도금층의 영역을 통해 납 타오름 현상이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 개시내용은 BtoB 커넥터 접속핀에 적용되는 도금공정 및 박리공정상의 단점을 보완하기 위하여 전체도금공정 대신 고정밀 부분 분사도금공정을 적용하여 종래 레이저 박리공정을 적용하지 않더라도 니켈배리어층을 생성할 수 있는 부분도금방법을 제공함에 있다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 개시내용의 일 실시예에 의하면, BtoB 커넥터 접속핀을 도금하는 부분도금방법에 있어서, BtoB 커넥터 접속핀을 니켈로 도금하는 니켈도금단계와, 상기 니켈도금 후 상기 접속핀이 BtoB 커넥터와 결합되는 제1접촉부 및 제2접촉부 영역에 부분분사도금공정을 통해 금으로 도금하는 제1금도금단계와, 상기 접속핀이 보드에 실장되는 단자부 영역을 금으로 도금하는 제2금도금단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 제2금도금단계 이후에 상기 제2접촉부와 단자부 사이에 위치하는 니켈 배리어층에 분사된 금을 제거하기 위하여 레이저를 조사하여 금을 박리하는 레이저 박리공정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 레이저 박리공정단계(S40)는 상기 접속핀(10)의 납 타오름 현상을 방지할 수 있도록 니켈 배리어층(50)의 4면을 박리하는 단계인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 니켈 배리어층의 폭은 0.2 내지 0.3mm로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 니켈 배리어층에 존재하는 금의 두께는 0.01㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 개시내용의 실시예에 의하면 상기 부분도금공정을 통하여, 종래 접속핀의 외측에 전체금도금공정 적용 후 니켈 배리어층을 형성하기 위한 레이저 박리공정을 생략할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 전체금도금공정이 아닌 고정밀 부분 분사도금공정을 적용함으로써 전체 도금공정보다 금 소비량을 70% 이상 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 부분도금공정은 도금액을 원하는 영역에 직분사하도록 정밀한 설계가 이루어짐으로써 정밀한 도금공정이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 BtoB 커넥터에 접속핀이 설치된 개략도.
도 2는 종래 BtoB 커넥터 접속핀의 도금방법에 대한 블럭도.
도 3은 도 2에 따라 도금된 BtoB 커넥터 접속핀의 측면도.
도 4는 본 개시내용에 따른 BtoB 커넥터 접속핀의 도금방법에 대한 블럭도.
도 5는 도 4에 따라 도금된 BtoB 커넥터 접속핀의 측면도.
도 6은 본 개시내용에 따른 BtoB 커넥터 접속핀의 도금방법의 상세도.
도 7은 접속핀의 접촉부에서부터 단자부에 이르기까지 전단면과 파단면에 존재하는 금(Au)의 잔존량을 확인하기 위하여 SEM/EDS로 촬영한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 BtoB 커넥터 접속핀의 부분도금방법의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 BtoB 커넥터에 접속핀이 결합된 개략도를 도시하고, 도 2는 종래 BtoB 커넥터 접속핀의 도금방법에 대한 블럭도를 나타낸다. 또한, 도 3은 도 2에 따라 도금된 BtoB 커넥터 접속핀의 측면도를 나타낸다.

전술한바와 같이, 종래 BtoB 커넥터에 결합되는 접속핀은 최초에 사출성형된 접속핀 형상의 금속 표면에 전체적으로 니켈(Ni) 도금공정이 이루어지고, 니켈도금 후 접속핀 외측 전체에 걸쳐 금(Au) 도금공정이 이루어진다. 이후에 금으로 도금된 접속핀의 단자부에서 접촉부까지 납 타오름 현상이 발생하여 BtoB 커넥터가 파손되는 현상을 방지하기 위하여 단자부와 접촉부 사이에 니켈 배리어층을 형성하기 위한 단계로, 레이저를 조사하여 금도금층을 박리함으로써 니켈 배리어층을 형성하는 공정이 이루어진다. 그러나 이와 같은 공정은 금도금공정뿐만 아니라 레이저 박리공정까지 이루어져야 한다는 단점이 존재하였다.

본 개시내용에 따른 BtoB 커넥터 접속핀을 도금하는 부분도금방법은, BtoB 커넥터 접속핀(10)을 니켈로 도금하는 니켈도금단계(S10)와, 상기 니켈도금 후 상기 접속핀(10)이 BtoB 커넥터(1)와 결합되는 제1접촉부(20) 및 제2접촉부(30) 영역에 부분분사도금공정을 통해 금으로 도금하는 제1금도금단계(S20)와, 상기 접속핀(10)이 보드에 실장되는 단자부(40) 영역을 금으로 도금하는 제2금도금단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기본적으로 BtoB 커넥터용 접속핀의 경우 최초에 성형된 기저금속에 전체적으로 니켈(Ni) 도금공정이 이루어진다. 이후에는 종래 공정과 다르게 도 4에 도시된 바와 같이 부분분사도금공정이 이루어진다. 상기 부분분사도금공정은 도 6에 도시된 바와 같이, 도금액(금도금액)을 직분사할 수 있는 분사노즐(100)을 이용하여 접속핀(10)의 접촉부(20, 30)를 향해 분사하는 방식으로 이루어진다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 접촉부(20, 30)는 BtoB 커넥터(1)와 결합되는 부분으로 커넥터의 결합부를 향해 굽은 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 접촉부(20, 30)는 접속핀(10)의 상부에 위치하는 제1접촉부(20)와 하부에 위치하는 제2접촉부(30)로 구성된다. 상기 금도금액을 직분사하는 분사노즐(100)을 통해 금도금액을 접촉부를 향하여 분사하게 되면 접속핀(10)의 접촉부(20, 30) 영역 및 그 내부영역이 금으로 도금되지만 노즐방향 이외의 영역은 금도금이 이루어지지 않는다. 상기 접속핀의 접촉부가 부분분사도금공정을 통해 금으로 도금된 이후에는, 상기 분사노즐(100)은 접속핀(10)이 보드에 실장되는 부분인 단자부(40) 영역을 금으로 도금하는 공정이 이루어진다. 이와 같이 BtoB 커넥터용 접속핀의 접촉부(20, 30)를 금으로 도금하는 제1금도금단계(S20)와 단자부(40) 영역을 금으로 도금하는 제2금도금단계(S30)가 진행되면, 상기 접속핀의 제2접촉부(30)와 단자부(40) 사이에는 금으로 도금되지 않는 영역이 존재하게 되는데 해당 영역이 니켈 배리어층(50)으로 구성됨으로써 납 타오름 현상이 방지될 수 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 제2금도금단계(S30) 이후에 상기 제2접촉부(30)와 단자부(40) 사이에 위치하는 니켈 배리어층(50)에 분사된 금을 제거하기 위하여 레이저를 조사하여 금을 박리하는 레이저 박리공정단계(S40)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 니켈 배리어층(50)은 기본적으로 부분분사도금공정을 통해 금으로 도금되지는 않지만 고속 분사노즐(100)에 의하여 일부분이 금으로 도금되는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 니켈 배리어층(50)에 존재하는 금을 제거하기 위하여 레이저를 조사함으로써 금을 박리하는 공정이 추가로 이루어질 수도 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 니켈 배리어층(50)은 납 타오름 현상을 방지할 수 있는 최소한의 폭을 갖도록 하고, 바람직하게는 0.2 내지 0.3mm의 폭을 가지는 것을 특징으로 한다. 종래 레이저를 이용하여 금박리공정이 이루어지는 경우에는 레이저를 통한 박리가 완전하게 이루어지지 않거나 니켈 배리어층(50)의 모든 영역(4면)에 대한 박리가 이루어지지 않아 금박리공정이 이루어졌다고 하더라도 납 타오름 현상이 발생할 수 있었으나, 본 개시내용에 따른 부분분사도금공정을 통하여 제2접촉부(30)와 단자부(40) 사이에 니켈 배리어층(50)이 형성되고, 상기 니켈 배리어층(50)은 접속핀(10)의 납 타오름 현상을 방지하기 위한 최소한의 폭을 가지도록 할 수 있고, 바람직하게는 상기 니켈 배리어층(50)의 폭이 0.2 내지 0.3mm로 이루어짐으로써 납 타오름 현상을 완전히 방지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 개시내용의 실시예에 의하면, 상기 니켈 배리어층(50)에 존재하는 금의 두께는 0.01㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 이는 상기 언급한 바와 마찬가지로 니켈 배리어층에는 도금된 금을 최소화하여 납 타오름 현상을 방지하는 것이 중요하므로, 상기 레이저를 조사하여 금을 박리하는 공정을 통하여 니켈 배리어층(50)에 존재하는 금의 두께를 0.01㎛ 이하로 유지시킬 수 있다.

도 7은 접속핀의 접촉부에서부터 단자부에 이르기까지 전단면과 파단면에 존재하는 금(Au)의 잔존량을 확인하기 위하여 SEM/EDS로 촬영한 부분이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: BtoB 커넥터
10 : 접속핀
20 : 제1접촉부
30 : 제2접촉부
40 : 단자부
50 : 니켈 배리어층
100 : 분사노즐

Claims (5)

1. BtoB 커넥터 접속핀(10)을 도금하는 방법에 있어서,
   BtoB 커넥터 접속핀(10)을 니켈로 도금하는 니켈도금단계(S10);
   상기 니켈도금 후 상기 접속핀(10)이 BtoB 커넥터(1)와 결합되는 제1접촉부(20) 및 제2접촉부(30) 영역에 부분분사도금공정을 통해 금으로 도금하는 제1금도금단계(S20);
   상기 접속핀(10)이 보드에 실장되는 단자부(40) 영역을 금으로 도금하는 제2금도금단계(S30); 및
   상기 제2금도금단계(S30) 이후에 상기 제2접촉부(30)와 단자부(40) 사이에 위치하는 니켈 배리어층(50)에 분사된 금을 제거하기 위하여 레이저를 조사하여 금을 박리하는 레이저 박리공정단계(S40)를 포함하고,
   상기 부분분사도금공정은 도금액을 직분사할 수 있는 분사노즐을 이용하여 접속핀의 접촉부를 향해 분사하는 방식이며,
   상기 니켈 배리어층(50)에 존재하는 금의 두께는 0.01㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 BtoB 커넥터 접속핀의 부분도금방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 박리공정단계(S40)는 상기 접속핀(10)의 납 타오름 현상을 방지할 수 있도록 니켈 배리어층(50)의 4면을 박리하는 단계인 것을 특징으로 하는 BtoB 커넥터 접속핀의 부분도금방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 니켈 배리어층(50)의 폭은 0.2 내지 0.3mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 BtoB 커넥터 접속핀의 부분도금방법.
5. 삭제

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