KR102345725B1 - 전해 니켈 도금 표면개선제 및 이를 포함하는 전해 니켈 도금액 - Google Patents

전해 니켈 도금 표면개선제 및 이를 포함하는 전해 니켈 도금액 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카르복실기 함유 화합물을 포함하는 전해 니켈 도금 표면개선제 및 상기 전해 니켈 도금 표면개선제를 포함하는 전해 니켈 도금액에 관한 것이다.

Description

전해 니켈 도금 표면개선제 및 이를 포함하는 전해 니켈 도금액{SURFACE IMPROVER OF ELECTROLYTIC NICKEL-PLATING AND ELECTROLYTIC NICKEL-PLATING SOLUTION COMPRISING THE SAME}
본 발명은 전해 니켈 도금으로 형성되는 니켈막의 표면 조도 및 광택을 조절할 수 있는 전해 니켈 도금 표면개선제 및 이를 포함하는 전해 니켈 도금액에 관한 것이다.
인쇄회로기판에 수동 소자(passive component), 능동 집적회로(active integrated circuit) 등을 실장하기 위한 표면처리 공정으로, 전해 금 도금(electrolytic gold-plating)과 무전해 금 도금(electroless gold-plating)을 들 수 있다. 여기서 무전해 금 도금은 와이어 본딩 시에 금막과 니켈막의 경계면에서 박리 현상이 발생할 가능성이 높기 때문에 전해 금 도금이 주로 사용되고 있다.
상기 전해 금 도금은 도금 방식에 따라 전해 소프트 금 도금(electrolytic soft gold-plating)과 전해 하드 금 도금(electrolytic hard gold-plating)으로 나누어질 수 있다. 상기 전해 소프트 금 도금은 도금된 금 입자가 커 다공성(porous) 조직 및 낮은 밀도를 나타내는 금막을 형성할 수 있고, 상기 전해 하드 금 도금은 도금된 금 입자가 작아 높은 밀도를 나타내는 금막을 형성할 수 있다.
이러한 전해 금 도금은 절연기판/구리막/니켈막을 갖는 구조체에 금막을 형성하는 것인데, 이때, 금막의 접착성 및 반도체 패키지의 신뢰성을 확보하기 위해 니켈막의 표면 조도 및 광택 제어가 요구된다. 즉, 니켈막과 금막의 접착성(결합성)을 높이면서 인쇄회로기판 표면실장(SMT)의 검출성(detect)을 개선하기 위해 니켈막은 높은 표면 조도 및 무광 특성을 갖는 것이 필요하다.
이에 따라 니켈막의 표면 조도 및 광택을 제어하기 위해 종래에는 설파민산 니켈(Nickel Sulfamate) 도금액으로 강전해를 진행하여 니켈막을 형성하였다. 상기 강전해는 장시간의 전류 인가 과정에서 설파민산 니켈의 가수분해 촉진 현상을 통해 하이드록실 그룹과 아민 그룹으로 분해되면서 니켈 도금 성장을 방해하여 거친 니켈막을 형성하는 것이다.
그러나 상기 강전해는 장시간의 전류 인가로 인한 소비 전력 증가, 금속 이온 석출 소모로 인한 부원료 가격 상승 및 장시간의 공정 대기 시간 등으로 인해 니켈막의 형성효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 니켈막의 표면 조도 및 광택을 제어하는데도 한계가 있었다.
이에 범용적으로 사용되는 설파민산 니켈 도금액으로 형성된 니켈막의 표면 경도와 결정 조직 등을 보존하면서 거친 표면으로 변화를 주는 것이 필요하다. 즉, 니켈막의 표면에 영향을 미치지 않으면서 표면 조도만을 제어할 수 있는 표면개선제의 개발이 요구되고 있는 것이다.
대한민국공개특허공보 제2005-0105849호
본 발명은 개선된 표면 조도 및 무광 표면을 나타내는 니켈막이 형성될 수 있도록 하는 전해 니켈 도금 표면개선제를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 니켈막의 형성효율을 높일 수 있는 전해 니켈 도금액을 제공하고자 한다.
또 본 발명은 상기 전해 니켈 도금액으로 형성된 니켈막을 포함하는 인쇄회로기판을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 카르복실기 함유 화합물; 및 소듐 함유 화합물을 포함하는 전해 니켈 도금 표면개선제를 제공한다.
상기 카르복실기 함유 화합물은 하이드록시산 화합물일 수 있다.
상기 하이드록시산 화합물은 시트르산(citric acid), 락트산(lactic acid), 타르타르산(tartaric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 살리실산(salicylic acid), 세린(Serine), 트레오닌(threonine), 글루카르산(glucaric acid), 글루크론산(glucuronic acid), 글리세르산(glyceric acid) 및 갈산(gallic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 소듐 함유 화합물은 소듐 시트레이트(Sodium citrate), 소듐 아세테이트(Sodium acetate), 소듐 프로피오네이트(Sodium propionate), 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide), 소듐 니트레이트(sodium nitrate), 소듐 설페이트(sodium sulfate) 및 소듐 설파이드(Sodium Sulfide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한 본 발명은, 니켈 이온 공급원; 할라이드 이온 공급원; 및 상기 전해 니켈 도금 표면개선제를 포함하는 전해 니켈 도금액을 제공한다.
상기 니켈 이온 공급원은 설파민산니켈(nickel sulfamate), 황산니켈(nickel sulfate), 탄산니켈(nickel carbonate) 및 아세트산니켈(nickel acetate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 할라이드 이온 공급원은 브롬화니켈(Bromide nickel) 및 염화니켈(nickel chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 전해 니켈 도금 표면개선제의 농도는 전해 니켈 도금액 1ℓ 당 0.5 내지 10g일 수 있다.
이러한 본 발명의 전해 니켈 도금액은 pH 완충제, 표면장력조절제 및 pH 조절제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
또 본 발명은, 절연기판; 상기 절연기판 상에 구비되는 구리막; 상기 구리막 상에 구비되는 니켈막; 및 상기 니켈막 상에 구비되는 금막을 포함하고, 상기 니켈막이 상기 전해 니켈 도금액으로 형성된 것인 인쇄회로기판을 제공한다.
상기 니켈막은 표면 광도가 0.3 이하이고, 표면 조도(Ra)가 0.35 ㎛ 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제는 카르복실기 함유 화합물을 포함하기 때문에 이를 포함하는 전해 니켈 도금액으로 니켈막 형성 시, 종래의 강전해를 진행하지 않아도 표면 조도가 높고 무광 특성을 나타내는 니켈막을 효율적으로 형성할 수 있다. 따라서 본 발명은 반도체 패키지의 제조공정 효율 및 신뢰성 향상에 기여할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 실험예 1을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 실험예 2를 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 전해 금 도금(특히, 전해 소프트 금 도금(electrolytic soft gold-plating))이 이루어지는 대상 표면인 니켈막의 표면 조도 및 광택을 효율적으로 제어할 수 있는 전해 니켈 도금 표면개선제 및 이를 포함하는 전해 니켈 도금액에 관한 것으로, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제는 전해 니켈 도금액으로 전해 도금하여 니켈막 형성 시, 니켈막의 표면 조도를 높이고 니켈막이 무광을 나타낼 수 있도록 하는 것으로, 전해 니켈 도금액에 첨가되는 첨가제를 의미할 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제는 카르복실기 함유 화합물과 소듐 함유 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제에 포함되는 카르복실기 함유 화합물은 니켈의 전해 도금을 방해(피도금체 니켈 이온의 흡착 방해)하는 작용기를 공급하는 역할을 하는 것으로, 이로 인해 니켈 이온이 평판하게 도금되지 않고 돌기부에 집중되어 거친 표면을 갖는 니켈막이 형성될 수 있다. 즉, 본 발명은 카르복실기 함유 화합물에 의해 높은 표면 조도(Ra) 및 무광 특성을 나타내는 니켈막의 형성이 이루어질 수 있다.
상기 카르복실기 함유 화합물은 하이드록시산 화합물일 수 있다. 상기 하이드록시산 화합물은 분자 내에 카르복실기(-COOH)와 히드록시기(-OH)를 모두 갖는 화합물을 의미할 수 있다. 이러한 하이드록시산 화합물은 카르복실기와 히드록시기를 모두 가짐에 따라 높은 표면 조도(Ra) 및 무광 특성을 나타내는 니켈막이 형성되도록 할 수 있다. 구체적으로 하이드록시산 화합물 분자 내의 히드록시기는 작용기 간의 강한 수소 결합을 나타내는 것으로, 수소 결합에 의해 정전기적 친화성이 높아 피도금체에 먼저 흡착됨에 따라 니켈 이온의 전해 도금을 방해할 수 있다. 또한 하이드록시산 화합물 분자 내의 카르복실기는 수소 이온을 쉽게 내놓으면서 히드록시기로 전환되고, 전환된 히드록시기는 피도금체에 먼저 흡착되어 니켈 이온의 전해 도금을 방해할 수 있다. 이와 같이 카르복실기와 히드록시기에 의해 니켈 이온의 전해 도금을 방해함에 따라 본 발명은 높은 표면 조도(Ra) 및 무광 특성을 나타내는 니켈막을 형성할 수 있는 것이다.
상기 하이드록시산 화합물은 구체적으로 시트르산(citric acid), 락트산(lactic acid), 타르타르산(tartaric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 살리실산(salicylic acid), 세린(Serine), 트레오닌(threonine), 글루카르산(glucaric acid), 글루크론산(glucuronic acid), 글리세르산(glyceric acid) 및 갈산(gallic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 여기서 니켈막의 표면 조도 및 무광 특성과 더불어 경제성 등을 고려할 때, 하이드록시산 화합물은 시트르산일 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제에 포함되는 소듐 함유 화합물은 전해 니켈 도금 표면개선제의 pH를 조절하는 역할을 하는 것으로, 이로 인해 전해 니켈 도금 표면개선제가 전해 니켈 도금액에 첨가되는 첨가제로써 요구되는 수준의 pH를 나타낼 수 있다.
상기 소듐 함유 화합물은 구체적으로 소듐 시트레이트(Sodium citrate), 소듐 아세테이트(Sodium acetate) 및 소듐 프로피오네이트(Sodium propionate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 유기 화합물, 또는 소듐 하이드록사이드(sodium hydroxide), 소듐 니트레이트(sodium nitrate), 소듐 설페이트(sodium sulfate) 및 소듐 설파이드(Sodium Sulfide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 무기 화합물일 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제에 포함되는 상기 카르복실기 함유 화합물과 소듐 함유 유기산 화합물의 혼합비율은 특별히 한정되지 않으나, 니켈막의 표면 조도 및 무광 특성 등을 고려할 때, 2:1 내지 4:1의 중량비, 구체적으로 2.6:2 내지 3:2.5의 중량비일 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제는 니켈막의 표면조도 및 무광 특성을 보다 높이기 위해 보조 화합물(예를 들어, 글리신(glycine), 황산글리신(glycinium sulfate))을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액은 상술한 전해 니켈 도금 표면개선제를 포함한다. 구체적으로 본 발명에 따른 전해 니켈 도금액은 니켈 이온 공급원, 할라이드 이온 공급원 및 상술한 전해 니켈 도금 표면개선제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액에 포함되는 니켈 이온 공급원은 니켈막의 형성을 위한 니켈 이온을 공급하는 역할을 한다. 이러한 니켈 이온 공급원은 구체적으로 설파민산니켈(nickel sulfamate), 황산니켈(nickel sulfate), 탄산니켈(nickel carbonate) 및 아세트산니켈(nickel acetate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 니켈 이온 공급원의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 니켈막의 원활한 형성을 고려할 때, 전해 니켈 도금액 1ℓ 당 니켈 이온 공급원이 80 내지 100g, 구체적으로 85 내지 95g으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액에 포함되는 할라이드 이온 공급원은 할라이드 이온 소스(halide ion source)를 통해 애노드(anode)를 용출(dissolution)시키는 역할을 한다. 이러한 할라이드 이온 공급원은 구체적으로 브롬화니켈(Bromide nickel) 및 염화니켈(nickel chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 할라이드 이온 공급원의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 니켈막의 원활한 형성을 고려할 때, 전해 니켈 도금액 1ℓ 당 할라이드 이온 공급원이 1 내지 7g, 구체적으로 2 내지 5g으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액에 포함되는 전해 니켈 도금 표면개선제는 니켈막이 높은 표면 조도를 가지면서 무광 특성을 나타내도록 하기 위해 니켈(니켈 이온)의 전해 도금을 방해하는 작용기(예를 들어, 카르복실기, 히드록시기 등)를 공급하는 역할을 한다. 구체적으로 본 발명에 따른 전해 니켈 도금액에 포함되는 전해 니켈 도금 표면개선제는 전해 니켈 도금 표면무광개선제일 수 있다. 이러한 전해 니켈 도금 표면개선제에 대한 설명은 상술한 바와 동일하므로 생략하도록 한다.
상기 전해 니켈 도금 표면개선제의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 니켈막의 표면 조도 및 무광 특성을 고려할 때, 전해 니켈 도금액 1ℓ 당 전해 니켈 도금 표면개선제가 0.5 내지 10g, 구체적으로 5 내지 10g으로 포함될 수 있다. 이때, 전해 니켈 도금 표면 개선제가 장기 사용될 경우, 기준 농도(1g/ℓ) 이상으로 전해 니켈 도금 표면 개선제가 추가될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 전해 니켈 도금액은 니켈막의 원활한 형성을 위해 pH 완충제, 표면장력조절제 및 pH 조절제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액에 더 포함되는 pH 완충제는 구체적으로 붕산, 플루오로붕산, 인산, 질산, 아세트산, 설파민산 및 아세트산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 pH 완충제의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 전해 니켈 도금액의 pH를 고려할 때, 전해 니켈 도금액 1ℓ 당 pH 완충제가 35 내지 45g, 구체적으로 37 내지 43g으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액에 더 포함되는 표면장력조절제는 구체적으로 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate), 소듐 라우릴 설포석시네이트(sodium lauryl sulfosuccinate), 소듐 도데실 설포네이트(sodium dodecyl sulfonate), 소듐 도데실 벤젠설포네이트(sodium dodecyl benzenesulfonate), 소듐 라우레쓰 설페이트(sodium laureth sulfate), 소듐 디옥틸 설포석시네이트(sodium dioctyl sulfosuccinate), 소듐 설포석시네이트(sodium sulfosuccinate) 및 암모늄 라우릴 설페이트(ammonim lauryl sulfate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 표면장력조절제의 농도는 특별히 한정되지 않으나, 니켈막의 원활한 형성을 고려할 때, 전해 니켈 도금액 1ℓ 당 표면장력조절제가 0.1 내지 1g, 구체적으로 0.2 내지 0.6g으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액에 더 포함되는 pH 조절제는 구체적으로 설파민산(H3NSO3) 함유 희석 화합물일 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 전해 니켈 도금액은 니켈막의 원활한 형성을 위해 pH가 3.5 내지 4.5, 구체적으로 3.7 내지 4.3일 수 있다.
본 발명에 따른 전해 니켈 도금액은 상술한 전해 니켈 도금 표면개선제를 포함하여 전해 니켈 도금 과정에서 니켈(니켈 이온)의 도금을 방해하는 작용기가 공급됨에 따라 표면이 거친, 즉, 표면 조도가 높은 니켈막의 형성이 이루어지도록 할 수 있다. 따라서 본 발명은 종래의 강전해를 진행하지 않아도 표면 조도가 높고 무광 특성을 나타내는 니켈막을 효율적으로 형성할 수 있는 것으로, 이를 통해 니켈막의 형성효율, 인쇄회로기판 및 반도체 패키지의 제조효율(비용절감 및 생산성 향상) 등을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 전해 니켈 도금액은 금막을 포함하는 인쇄회로기판의 제조 시 사용될 수 있는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 절연기판, 구리막, 니켈막 및 금막을 포함하는 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판에 포함되는 절연기판은 절연층 역할을 하는 것으로, 유리 또는 에폭시 수지 등과 같은 절연수지로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판에 포함되는 구리막은 절연기판 상에 구비되어 회로층 역할을 하는 것으로, 통상적인 전해 구리 도금 또는 무전해 구리 도금을 통해 형성될 수 있다. 이러한 구리막에는 포토레지스트, 비아 홀 및 관통 홀의 충진 도금에 의해 회로패턴을 형성하는 과정이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄회로기판에 포함되는 니켈막은 구리막 상에 구비되어 구리막과 금막의 접착성(결합성)을 높이는 역할을 하는 것으로, 상술한 전해 니켈 도금액으로 전해 도금하는 과정을 통해 형성될 수 있다. 상기 전해 니켈 도금액으로 니켈막 형성 시 도금 조건은 특별히 한정되지 않으나, 45 내지 55 ℃의 온도에서 1 내지 5 A/dm2의 전류밀도 하에 이루어질 수 있다.
상기 전해 니켈 도금액으로 형성된 니켈막은 표면 광도가 0.3 이하(구체적으로 0.1 내지 0.25)일 수 있고, 표면 조도(Ra)가 0.35 ㎛ 이상(구체적으로 0.45 내지 0.75 ㎛)일 수 있다. 상기 표면 광도는 분광광도법을 적용하여 하기 수학식에 의해 산출된 것일 수 있다. 참고로 표면 광도가 0.3 이하일 때 니켈막을 육안으로 확인하면 짙고 어두운 회색빛의 니켈막 표면을 확인할 수 있으며, 반대로 0.3을 초과할 때는 밝은 회색빛의 니켈막 표면을 확인할 수 있다.
[수학식]
표면 광도(T) = (I/I0)×100
I0: 니켈막을 투과하기 전의 빛(자외선, 가시광선 또는 적외선)의 강도
I: 니켈막을 투과한 후의 빛(자외선, 가시광선 또는 적외선)의 강도
본 발명에 따른 인쇄회로기판에 포함되는 금막은 니켈막 상에 구비되어 와이어 본딩면을 제공하는 역할을 하는 것으로, 통상적인 전해 금 도금(구체적으로, 전해 소프트 금도금(electrolytic soft gold-plating))을 통해 형성될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 상술한 전해 니켈 도금액으로 형성된 니켈막을 포함하는 것으로, 상기 니켈막이 표면 광도가 0.3 이하로 높은 무광 특성을 나타내며 표면 조도가 0.35 ㎛ 이상으로 높은 표면 조도를 나타내기 때문에, 본 발명에 따른 인쇄회로기판을 이용하여 제조된 반도체 패키지는 신뢰성 평가 시 광산란에 의한 검출기의 검출성 오류를 최소화할 수 있고, 금막과 와이어가 안정적인 결합 상태를 유지할 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
시트르산(Citric acid) 240 g/ℓ, 소듐 시트레이트(Sodium citrate) 260 g/ℓ, 소듐 아세테이트(Sodium acetate) 300 g/ℓ, 소듐 프로피오네이트(Sodium propionate) 200 g/ℓ, 글리신(Glycine) 1 g/ℓ를 혼합하여 전해 니켈 도금 표면개선제를 제조하였다.
[실시예 2]
시트르산 대신에 락트산(lactic acid)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 전해 니켈 도금 표면개선제를 제조하였다.
[비교예 1]
시트르산 대신에 에틸포메이트(ethyl formate)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 전해 니켈 도금 표면개선제를 제조하였다.
[제조예 1]
설파민산니켈(Ni(SO3NH2)2) 90 g/ℓ, 브롬화니켈(Ni(Ⅱ)Br2) 3 g/ℓ, 붕산(H3BO3) 40 g/ℓ, 소듐 라우릴 설페이트 0.4 g/ℓ, 설파민산 함유 화합물(SNP 500PH) 5 g/ℓ, 실시예 1의 전해 니켈 도금 표면개선제 10 g/ℓ를 혼합하여 전해 니켈 도금액을 제조하였다.
[제조예 2]
실시예 1의 전해 니켈 도금 표면개선제 대신에 실시예 2의 전해 니켈 도금 표면개선제를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건으로 전해 니켈 도금액을 제조하였다.
[비교제조예 1]
실시예 1의 전해 니켈 도금 표면개선제 대신에 비교예 1의 전해 니켈 도금 표면개선제를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건으로 전해 니켈 도금액을 제조하였다.
[비교제조예 2]
실시예 1의 전해 니켈 도금 표면개선제를 혼합하지 않는 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 조건으로 전해 니켈 도금액을 제조하였다.
[실험예 1]
구리 기재에 하기 표 1의 조건으로 전해 니켈 도금을 수행하여 니켈막을 형성하였으며, 형성된 니켈막의 표면 광도 및 표면 조도를 하기와 같은 방법으로 확인한 후, 그 결과를 도 1 내지 도 5에 나타내었다.
- 표면 광도: 분광광도법과 SE detector로 니켈막의 표면 거칠기를 산출하였다.
- 표면 조도(Ra): SE detector로 확인된 니켈막의 표면 조도(Ra)를 통상적인 방법으로 산출하였다.
항목
Temperature (℃) 50 ℃
pH 4.0
Applied current density (A/d㎡) 5
Anode materials Sulfur-depolarized Nickel
Agitation Air & mechanical agitation
Anode : Cathode electrode size ratio 1:1 - 3:1
Plating rate 0.205㎛-d㎡/min
도 1 내지 도 4는 제조예 1, 2 및 비교제조예 1, 2의 전해 니켈 도금액으로 형성된 니켈막의 표면 광도(SEM 이미지)를 나타낸 것으로, 제조예 1은 표면 광도가 0.23이고 제조예 2는 표면 광도가 0.30이며, 비교제조예 1은 표면 광도가 0.32이고 비교제조예 2는 표면 광도가 0.35로, 제조예 1 및 2의 표면 광도가 비교제조예 1 및 2의 표면 광도보다 낮아 무광 특성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
또한 도 5는 제조예 1 및 비교제조예 2의 전해 니켈 도금액으로 형성된 니켈막의 표면 조도를 나타낸 것으로, 제조예 1은 표면 조도가 0.59 ㎛이고, 비교제조예 2는 표면 조도가 0.32 ㎛로, 제조예 1의 표면 조도가 높은 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
실험예 1에 기재된 조건으로 니켈막을 형성하였으며, 하기 물성을 평가한 후 그 결과를 도 6 내지 도 8에 나타내었다.
- 와이어 본딩성(wire bonding): 니켈막 상에 통상적인 방법으로 전해 소프트 금도금을 형성하고 금 와이어 본딩 후 박리테스트를 하였다.
- 표면 경도: 마이크로 비커스 경도기로 규격 KS B 0811 2003에 준하여 시험 하중 25gf, 10sec 동안 압입정으로 힘을 가한 후 표면 압입정 크기를 측정하여 니켈막의 표면 경도를 산출하였다.
- 균일 전착 도금성: Hull cell test를 진행하였다.
도 6을 참조하면 제조예 1이 비교제조예 2보다 와이어 본딩성이 우수한 것을 확인할 수 있고, 도 7을 참조하면 제조예 1이 비교제조예 2보다 표면 경도가 높은 것을 확인할 수 있으며, 도 8을 참조하면 본 발명에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제(제조예 1)가 첨가되더라도 니켈 도금이 잘 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 하이드록시산 화합물; 및
    소듐 함유 화합물을 포함하고,
    상기 소듐 함유 화합물은 소듐 시트레이트(Sodium citrate), 소듐 아세테이트(Sodium acetate) 및 소듐 프로피오네이트(Sodium propionate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 전해 니켈 도금 표면개선제.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이드록시산 화합물은 시트르산(citric acid), 락트산(lactic acid), 타르타르산(tartaric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 살리실산(salicylic acid), 세린(Serine), 트레오닌(threonine), 글루카르산(glucaric acid), 글루크론산(glucuronic acid), 글리세르산(glyceric acid) 및 갈산(gallic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 전해 니켈 도금 표면개선제.
  4. 삭제
  5. 니켈 이온 공급원;
    할라이드 이온 공급원; 및
    청구항 1 및 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 전해 니켈 도금 표면개선제를 포함하는 전해 니켈 도금액.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 니켈 이온 공급원은 설파민산니켈(nickel sulfamate), 황산니켈(nickel sulfate), 탄산니켈(nickel carbonate) 및 아세트산니켈(nickel acetate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 전해 니켈 도금액.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 할라이드 이온 공급원은 브롬화니켈(Bromide nickel) 및 염화니켈(nickel chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 전해 니켈 도금액.
  8. 청구항 5에 있어서,
    pH 완충제, 표면장력조절제 및 pH 조절제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것인 전해 니켈 도금액.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 전해 니켈 도금 표면개선제의 농도는 전해 니켈 도금액 1ℓ 당 0.5 내지 10g인 것인 전해 니켈 도금액.
  10. 절연기판;
    상기 절연기판 상에 구비되는 구리막;
    상기 구리막 상에 구비되는 니켈막; 및
    상기 니켈막 상에 구비되는 금막을 포함하고,
    상기 니켈막이 청구항 5의 전해 니켈 도금액으로 형성된 것인 인쇄회로기판.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 니켈막은 표면 광도가 0.3 이하이고, 표면 조도(Ra)가 0.35 ㎛ 이상인 것인 인쇄회로기판.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101744078B1 (ko) * 2016-01-08 2017-06-07 와이엠티 주식회사 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 도금 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100632577B1 (ko) 2004-05-03 2006-10-09 삼성전기주식회사 인쇄회로기판의 전해 금도금 방법
JP4904933B2 (ja) * 2005-09-27 2012-03-28 日立電線株式会社 ニッケルめっき液とその製造方法、ニッケルめっき方法およびプリント配線板用銅箔
KR100971555B1 (ko) * 2010-02-25 2010-07-21 주식회사 유니테크 전기아연도금공정의 냉연강판의 전처리용 고농도 니켈 도금 조성물
DE102010055968A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Coventya Spa Substrat mit korrosionsbeständigem Überzug und Verfahren zu dessen Herstellung
KR101264089B1 (ko) * 2011-04-07 2013-05-14 주식회사 유니테크 수산화니켈 슬러리 도금 조성물
US9204552B2 (en) * 2012-01-26 2015-12-01 Ibiden Co., Ltd. Printed wiring board
KR102077555B1 (ko) * 2019-10-30 2020-04-07 주식회사 지에스켐텍 아연-니켈 도금용 3가 크로메이트계 유색 내식성 향상제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 아연-니켈 도금층의 표면처리방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101744078B1 (ko) * 2016-01-08 2017-06-07 와이엠티 주식회사 인쇄회로기판 및 인쇄회로기판의 도금 방법

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