KR102360293B1 - 디스미어 공정 알칼리 관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 같은 가성조성물 알칼리 용액의 알칼리 농도와, 부산물로 발생하는 탄산나트륨 또는 탄산칼륨과 같은 탄산염의 알칼리농도의 합을 일정하게 유지함으로써, 레진 식각률과 표면 조도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스미어 공정 알칼리 관리방법{METHOD FOR THE CONTROL OF ALKALINITY DURING DESMEAR PROCESS}

본 발명은 디스미어( Desmear ) 공정용 망간 조( Permanganate Bath ) 내의 알칼리도를 관리하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망간 조에서 레진( Resin ) 식각률을 일정하게 유지되도록 제어하는 기술에 관한 것으로서, 더 나아가서 레진 표면의 조도( 거칠기, surface roughness )를 일정하게 유지하도록 제어하는 기술에 관한 것이다.

인쇄회로기판에 상층과 하층을 전기적으로 연결하기 위한 홀( Hole )을 가공하기 위해서는 기계적 드릴 또는 레이저 드릴 공정을 진행하는데, 드릴공정이 진행될 때에 에폭시 레진이 녹아 내려서 내층( innerlayer ) 또는 홀 벽에 찌꺼기가 발생하는데, 인쇄회로기판 제조업계에서는 이를 스미어( smear )라 칭하며, 스미어를 제거하는 공정을 디스미어 공정이라 칭한다.

디스미어 공정은 스미어를 제거하는 목적 이외에, 홀 내벽 또는 레진 표면 위 거칠기( roughness )를 제공함으로써 후속 도금공정에서 도금의 결합력을 증대시키는 목적으로도 사용된다.

디스미어 공정은 통상적으로, 스웰러 처리( Sweller ), 퍼망간네이트 처리( Alkali Permanganate Treatment ), 중화처리( Neutralizer ) 등의 3 단계를 거치게 되는데, 스웰러 처리 공정은 레진 표면을 팽윤시켜서 과망간산염 침투가 용이하게 하도록 표면적을 늘려주는 공정이다.

퍼망간네이트 처리 단계는 망간 조에서 진행이 되는데, 이를 위해 과망간산칼륨과 같은 과망간산염( Permanganate )과, 가성소다( 수산화나트륨, NaOH ) 또는 수산화칼륨( KOH )와 같은 가성(苛性)조성물로 이루어지는 알칼리 약액(디스미어 액)을 사용한다.

도1은 종래기술에 따른 퍼망간네이트 처리 공정을 나타낸 도면이다.

디스미어 공정 중 퍼망간네이트 처리 단계를 도1을 참조해서 설명하면 다음과 같다. 우선 과망간산염으로 노출된 레진 표면을 전제적으로 산화시키고, 이어서 가성소다( NaOH ) 등 가성조성물 알칼리 용액으로 산화된 레진을 용해시켜 식각하는 방법을 사용하고 있다.

한편, 디스미어 공정을 계속 진행하면, 수산화나트륨 용액의 농도가 떨어지게 되므로, 종래기술은 수산화나트륨 용액을 지속적으로 보충해서 수산화나트륨 용액의 농도를 일정하게 유지하는 방식을 사용하고 있다.

그런데 수산화나트륨 용액을 계속 보충하면 정방향이 활발히 진행되므로, 이에 따라 부산물로서 탄산염( NaOH를 사용할 경우에는 Na₂CO₃, 또는 KOH를 사용할 경우에는 K₂CO₃ )이 누적하게 되고, 탄산염은 음이온으로서 용액 내에서 환원제로 작용하므로, 결국 탄산이온( CO₃ ^-2 )도 수산이온( OH^- )과 함께 레진을 활발히 용해시키게 된다.

결과적으로, NaOH를 보충하면 탄산이온( CO₃ ^-2 )도 증가하므로, 레진 식각률이 증가하게 되고, 이에 따라 표면 조도가 과다하게 증가하는 문제가 발생한다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 종래기술은 가성소다( 수산화나트륨, NaOH ) 또는 수산화칼륨( KOH )와 같은 가성(苛性)조성물 알칼리 용액을 보충하면서, 디스미어 약액의 온도를 조절하거나, 시간을 조절하거나, 1/3 부분 건욕을 하는 등의 방식에 의존하여 왔다. 그 결과, 식각률 제어가 용이하지 않고, 또한 디스미어 약액의 낭비가 있어 생산성이 떨어지는 문제가 있어 왔다.

1. 대한민국 특허공개 10-2014-0063855호. 2. 대한민국 특허공개 10-2015-0074104호.

본 발명의 제1 목적은 인쇄회로기판 디스미어 망간 조에서 레진 식각률을 일정하게 유지하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 인쇄회로기판 디스미어 망간 조에서 레진 표면의 조도를 일정하게 유지하는 방법을 제공하는 데 있다.

망간 조 내의 수산화나트륨 용액의 알칼리 농도와 탄산나트륨의 알칼리 농도를 각각 별도로 관리하는 종래기술과 달리, 본 발명은 수산화나트륨 용액과 탄산나트륨의 알칼리 농도의 총합을 관리하는데 요지가 있다.

즉, 본 발명은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 같은 가성조성물 알칼리 용액의 알칼리 농도와, 부산물로 발생하는 탄산나트륨 또는 탄산칼륨과 같은 탄산염의 알칼리농도의 합을 일정하게 유지함으로써, 레진 식각률과 표면 조도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 양호한 실시예로서, 가성조성물 알칼리 용액의 노르말 농도( Normal Concentration )와 탄산염의 노르말 농도의 합을 일정하게 유지 관리함으로써, 전체 염기도 당량을 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명은, 수산화나트륨 용액의 알칼리 농도와 탄산나트륨의 알칼리 농도를 각각 별도로 관리하는 종래기술과 달리, 알칼리 농도의 총합을 관리함으로써, 디스미어 공정 중 레진 식각률과 표면의 조도를 일정하게 유지하게 된다. 또한, 부분건욕에 따른 약액의 낭비가 없이 생산성을 개선할 수 있게 된다.

도1은 종래기술에 따른 퍼망간네이트 처리 공정을 나타낸 도면.
도2는 종래기술에 따라 디스미어 약액의 식각률을 기술을 나타낸 도면.
도3은 본 발명에 따라 염기도 총량을 관리하는 기술을 나타낸 도면.
도4는 본 발명에 따른 알칼리 농도 분석 방법을 나타낸 도면.
도5a 및 도5b는 각각 종래기술과 본 발명의 기술을 적용할 경우, 레진의 조도 변화를 나타낸 실험결과 도표.
도6은 본 발명에 따라 디스미어 약액의 식각률을 일정하게 관리하는 기술을 나타낸 도면.

이하, 발명의 상세한 설명에서, 디스미어 약액을 구성하는 가성조성물 알칼리 용액으로서, 수산화나트륨( 가성소다, NaOH )를 예시하여 설명하지만 반드시 이에 국한할 필요는 없으며, 수산화칼륨( KOH ) 등의 다양한 알칼리 용액에도 확대 적용하는 것이 가능하다.

또한, 망간 조에서 가성소다( NaOH )를 사용할 경우 부산물로 발생하는 탄산나트륨( Na₂CO₃ )을 예시해서 설명하지만, 수산화칼륨( KOH )을 사용할 경우에 발생하는 탄산칼륨( K₂CO₃ ) 등에 그대로 확대 적용하는 것이 가능하다.

가성소다 용액의 알칼리 농도와 탄산나트륨의 알칼리 농도를 별도로 개별적으로 관리하던 종래기술과 달리, 본 발명은 가성소다 용액의 알칼리 농도와 탄산나트륨의 알칼리 농도의 총량을 관리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 디스미어 공정 중 레진에 대한 식각률을 일정하게 유지하도록 관리하는 방법에 있어서, 퍼망간네이트 처리 과정 중 과망간산염을 망간산염으로 환원할 때에 발생하는 탄산염 중 탄산이온( CO₃ ^-2 ) 반응기 농도와, 가성(苛性)조성물 알칼리 용액 중 수산이온( OH^- ) 반응기 농도의 총합을 일정하게 유지하도록 관리하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따라 디스미어 약액을 관리하는 기술을 첨부도면을 참조해서 상세히 설명한다.

종래기술의 경우에는 망간반응( +7가의 망간이 +2가의 망간으로 환원되는 반응 )에 의해 CO₃ ^{- 2} 의 양은 증가하게 되고, OH^- 의 양은 약품 보충에 의해 유지된다. 도3은 본 발명에 따라 염기도 총량을 관리하는 기술을 나타낸 도면이다.

도3을 참조하면, 예시로서 OH^- 반응기는 6개, CO₃ ^-2 반응기의 양은 4개가 도시되어 있다. 따라서 알칼리 반응기의 총량은 14개이다. 만일, 망간반응에 의해 CO₃ ^-2 반응기의 양이 5개로 증가였다면, 알칼리 반응기의 총량이 14개가 되도록 OH^- 반응기의 수를 차감하고 보충을 하면, 전체 알칼리 반응기 수는 일정하게 유지될 수 있다.

산화 환원 반응에서 전자를 방출하면 방출한 전자 수만큼 산화수가 증가하고, 전자를 받으면 받은 전자수만큼 산화수가 감소한다. 결국 방출한 전자수와 얻은 전자수는 같다.

도4는 본 발명에 따른 알칼리 농도 분석 방법을 나타낸 도면이다. 제1차적으로 0.1N HCL 표준염산으로 적정해서 탄산나트륨( Na₂CO₃ )과 수산화나트륨( NaOH )의 총 알칼리 농도를 산출한다. 제2차적으로, 염화바륨( BaCl₂ )으로 탄산나트륨( Na₂CO₃ )을 침적하고, 수산화나트륨( NaOH )을 0.1N HCL 표준염산으로 적정해서 NaOH 용액의 알칼리 농도를 산출한다. 최종적으로 탄산나트륨( Na₂CO₃ )과 수산화나트륨( NaOH ) 의 총 알칼리 농도에서 NaOH 용액의 알칼리 농도를 차감함으로써 탄산나트륨( Na₂CO₃ )의 알칼리 농도를 산출한다.

본 발명에 따라 탄산나트륨( Na₂CO₃ )과 수산화나트륨( NaOH )의 총 알칼리 농도, 즉 반응 부산물인 탄산염과 가성조성물 알칼리 용액의 총 알칼리 농도를 일정하게 유지하기 위해서는, 알칼리 물질의 반응기 수( 전자수 )로 제어할 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따라 반응기 수( 전자수 )로 제어할 경우 제어하는 알칼리 농도는 당량( Equivalence )을 산출하는 노르말 농도( Normal Concentration )가 된다.

도5a 및 도5b는 각각 종래기술과 본 발명의 기술을 적용할 경우, 레진의 조도 변화를 나타낸 실험결과 도표를 나타내고 있다. 도5a를 참조하면, NaOH를 보충한 시점 이후에 식각률과 표면조도가 증가하는 경향을 보임을 알 수 있다. 반면에, 도5b를 참조하면, 본 발명에 따라 탄산나트륨( Na₂CO₃ )과 수산화나트륨( NaOH )의 총 알칼리 농도를 일정하게 유지할 경우, 식각률과 표면 조도에 있어서 변화가 상당히 완화되는 것을 알 수 있다.

도6은 본 발명에 따라 디스미어 약액의 식각률을 일정하게 관리하는 기술을 나타낸 도면이다. 도6을 참조하면, 도2에 도시한 종래기술과 달리, 반응 부산물인 탄산염과 가성조성물 알칼리 용액의 총 알칼리 농도를 일정하게 유지하는 기술을 나타내고 있다.

본 발명은, 수산화나트륨 용액의 알칼리 농도와 탄산나트륨의 알칼리 농도를 각각 별도로 관리하는 종래기술과 달리, 알칼리 농도의 총합을 관리함으로써, 디스미어 공정 중 레진 식각률과 표면의 조도를 일정하게 유지하게 된다. 또한, 부분건욕에 따른 약액의 낭비가 없이 생산성을 개선할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 디스미어 공정 중 레진에 대한 식각률을 일정하게 유지하도록 관리하는 방법에 있어서, 퍼망간네이트 처리 과정 중 과망간산염을 망간산염으로 환원할 때에 발생하는 탄산염 중 탄산이온( CO₃ ^-2 ) 반응기 농도와, 가성(苛性)조성물 알칼리 용액 중 수산이온( OH^- ) 반응기 농도의 총합을 일정하게 유지하도록 관리하되,
   상기 탄산이온 반응기 농도와 수산이온 반응기 농도는 노르말 농도로 관리함으로써 당량( 전자수)로 관리하는 것을 특징으로 하는 방법.
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