KR20140033908A

KR20140033908A - 니켈 도금액, 및 이를 이용한 니켈 도금층 형성 방법

Info

Publication number: KR20140033908A
Application number: KR1020120100435A
Authority: KR
Inventors: 김미금; 남효승
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-03-19
Also published as: CN103668351A; US20140069816A1; JP2014055356A

Abstract

본 발명은 니켈 이온, 염소 이온, 및 pH 완충제를 포함하는 전기 니켈 도금액에 있어서, 상기 pH 완충제는 무기산과 유기산을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 니켈 도금액과 이를 이용하여 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 페라이트 또는 산화망간을 포함하는 소재를 소체로 포함하는 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층 형성을 위한 전기 니켈 도금액에 유기산과 이의 염을 포함함으로써 상기 소체의 손상을 줄일 수 있는 효과를 가진다.

Description

니켈 도금액, 및 이를 이용한 니켈 도금층 형성 방법{Nickel plating solution and method for nickel plate layer formation using the same}

본 발명은 니켈 도금액, 및 이를 이용한 니켈 도금층 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자부품 중 칩 부품의 외부전극은 하지 금속 위에 전기도금으로 니켈, 주석 도금층을 형성시킨다. 주석 도금층은 기판실장 시 솔더링층으로 사용되며, 니켈 도금층은 외부전극과 솔더 사이의 베리어(Barrier)층의 역할을 한다.

상기 니켈 도금층에 사용되는 전기 니켈 도금액이 사용되며, 이는 일반적으로 설파민산욕, 와트욕이 주로 사용된다. 그러나 전자부품의 소재에 따라 통상적인 니켈 도금액을 사용하였을 경우 소체에 데미지를 줄 수가 있다.

일반적인 침 부품용 니켈 도금액은 다음과 같은 약품으로 구성된다. 설파민산욕의 경우 니켈 금속의 공급원으로 설파민산니켈이, 와트욕의 경우 니켈 금속 공급원으로 황산니켈이 사용된다.

공통적으로는 양극의 용해를 돕기 위해 염소 이온의 공급원으로는 염화니켈이 사용되며, 완충제 및 pH조절제로 붕산이 주로 사용된다. 또, pH 4.5이하의 영역에서 도금액을 건욕, 사용하게 된다.

그러나 소체 부분이 페라이트 또는 산화망간을 포함하는 소재로 이루어지는 경우 통상의 전기 니켈 도금액으로 도금층을 형성시킬 경우 소체에 데미지를 줄 수가 있다. 예를 들어, 소체의 깎임으로 전기적 특성의 저하, 외부전극 인접부의 도금액 침투, 깎임으로 인한 외부전극 들림 또는 벗겨짐 현상이 발생할 수 있다. 또, 외부전극과 소체 간의 밀착력 저하는 제품 탈락 등의 원인이 된다.

종래에는 소체가 도금액에 의해 데미지를 받는 경우 칩 표면에 코팅을 하여 도금액과의 접촉을 최소화하는 추가 공정을 진행 후, 도금을 시행하였다. 그러나, 코팅을 하는 경우 도금 전 추가공정을 사용함에 따른 추가비용, 시간이 필요하며 코팅막의 품질이 나쁠 경우 바로 제품의 데미지가 발생할 위험부담이 있다.

따라서 본 발명에서는 칩 부품의 소체(body)가 페라이트 또는 산화망간을 포함하는 소재로 이루어지는 경우, 추가 공정 필요없이 데미지를 최소화할 수 있는 니켈 도금액을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 전기 니켈 도금액을 이용하여 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층을 형성하는 방법을 제공하는 데도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 니켈 도금액은 니켈 이온, 염소 이온, 및 pH 완충제를 포함하며, 상기 pH 완충제는 무기산과 유기산과 이의 염을 혼합 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 pH 완충제는 30~100g/L로 포함되고, 이 중에서 유기산과 이의 염은 20~50g/L로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 유기산과 이의 염은 호박산, 글루콘산, 젖산, 및 이들의 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 전기 니켈 도금액에서 니켈 이온이 50~100g/L, 염소 이온이 10~50g/L의 농도로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 전기 니켈 도금액의 pH는 4.5~6.0인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층을 형성하는 방법이고, 상기 니켈 도금층이 니켈 이온, 염소 이온, 및 무기산과 유기산과 이의 염을 혼합 사용한 pH 완충제를 포함하는 전기 니켈 도금액을 이용하여 형성되는 특징을 가진다.

상기 칩 부품의 소체(body)는 페라이트; 또는 Mn, Ni, Al 또는 Co을 포함하는 반도체 세라믹 재료가 바람직하다.

상기 칩 부품은 인덕터 또는 써미스터(Thermistor)일 수 있다.

상기 니켈 도금층 형성은 DC 전류 인가 조건에서 수행되는 것이 바람직하다.

상기 니켈 도금층 형성시, 상기 도금액의 도금 온도는 45~55℃인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 페라이트 또는 산화망간을 포함하는 소재를 소체로 포함하는 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층 형성을 위한 전기 니켈 도금액에 유기산과 이의 염을 포함함으로써 상기 소체의 손상을 줄일 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 대조군(도금 전 칩 부품)의 측면 이미지이고,
도 2는 비교예 1의 도금액으로 외부전극에 니켈 도금층을 형성한 후의 칩 부품의 측면 이미지이고,
도 3은 실시예 1의 도금액으로 외부전극에 니켈 도금층을 형성한 후의 칩 부품의 측면 이미지이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 발명은 칩 부품의 외부전극에 형성되는 니켈 도금층 형성을 위한 전기 도금용 중성 니켈 도금액과, 이를 이용한 도금 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전기 니켈 도금액은 니켈 이온, 염소 이온, 및 pH 완충제를 포함하며, 상기 pH 완충제는 무기산과 유기산과 이의 염을 혼합 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 특별히 pH 완충제로서 무기산과 유기산과 이의 염을 혼합 사용하는데, 이는 무기산만을 사용함에 있어 종래 소체가 손상되는 문제를 해결할 수 있기 때문이다.

통상적인 설파민산욕, 와트욕의 전기 니켈 도금액에 소체가 침식되는 원인은 도금액의 낮은 pH 때문이다. 이에 전기 니켈 도금액의 pH를 4.5이상으로 높일 경우 소체의 침식이 감소한다. 그러나 통상의 전기 니켈 도금액의 경우 pH조절제인 가성소다, 암모니아 등을 이용하여 pH를 올릴 경우 수산화물의 침전으로 인해 도금액을 사용할 수 없게 된다.

이러한 현상을 방지하기 위하여서는 pH 완충제의 사용이 필수적이며, 본 발명에서는 pH완충제로서 종래 무기산과 더불어 유기산과 그 염을 사용하여 이러한 문제를 해결하였다. 특히, 유기산과 그 염을 사용하는 경우 pH상승 시에도 니켈 이온이 도금액 중에 안정적으로 존재할 수 있도록 착염 상태를 만들어서, 수산화물 침전의 형성을 방지하는 효과가 있다.

본 발명의 도금액에 포함되는 pH 완충제의 농도는 30~100g/L로 포함되고, 이 중에서 유기산과 이의 염은 20~50g/L로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 pH 완충제의 농도가 30g/L 미만인 경우 도금액의 도금 전후의 pH변동을 커지게 되며, 또한 100g/L를 초과하는 경우 용액 중에 약품의 용해가 용이하지 않아 바람직하지 못하다.

또한, 상기 pH 완충제 중에서 유기산과 이의 염의 농도가 20g/L 미만인 경우 도금액 pH상승시 수산화물 발생이 용이하고, 또한 50g/L를 초과하는 경우 약품 용해성 문제 및 도금효율이 감소하여 바람직하지 못하다.

상기 유기산과 이의 염의 예로는 호박산, 글루콘산, 젖산, 호박산 나트륨, 글루콘산 나트륨 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 pH 완충제는 붕산과 같은 종래 무기산을 포함하며, 상기 무기산은 10~50g/L의 농도로 포함될 수 있다.

본 발명의 전기 니켈 도금액에서 니켈 이온은 50~100g/L의 농도로 포함되는 것이 바람직하며, 상기 니켈 이온의 공급원은 설파민산 니켈, 황산 니켈 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 전기 니켈 도금액에서 염소 이온은 10~50g/L의 농도로 포함되는 것이 바람직하며, 염소 이온의 공급원은 염화니켈이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 따른 전기 니켈 도금액의 pH는 4.5~6.0의 범위로 유지하는 것이 바람직하며, 도금액의 pH가 4.5 미만인 경우 소체의 침식이 발생하고, 또한, 6.0을 초과하는 경우 도금액의 안정성 저하로 도금액 장기사용이 어려워 바람직하지 못하다.

본 발명의 전기 니켈 도금액의 도금 온도는 45~55℃로 하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 도금액을 교반할 수 있다.

또한, 본 발명은 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층을 형성하는 방법에도 특징이 있으며, 이때 상기 니켈 도금층이 니켈 이온, 염소 이온, 및 무기산과 유기산과 이의 염을 혼합 사용한 pH 완충제를 포함하는 전기 니켈 도금액을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 전기 니켈 도금액은 상기에서 상세히 설명한 바와 같다.

상기 칩 부품의 소체(body)는 페라이트; 또는 Mn, Ni, Al 또는 Co을 포함하는 반도체 세라믹 재료가 바람직하다. 상기 페라이트는 NiZnCu 페라이트가 대표적이나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 전기 니켈 도금액을 이용하여 상기 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층을 형성함에 있어, 상기 칩 부품은 인덕터, 써미스터(Thermistor)가 바람직하게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서 전기 니켈 도금액을 이용하여 칩 부품의 외부 전극에 상기 니켈 도금층을 형성할 때, DC 전류 인가 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한 음극의 전류 밀도는 2~10 A/dm² 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 이하의 실시예에서는 특정 화합물을 이용하여 예시하였으나, 이들의 균등물을 사용한 경우에 있어서도 동등 유사한 정도의 효과를 발휘할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

비교예 1

니켈 이온 농도 80g/L, 염화니켈 15g/L, 붕산 15g/L을 포함하는 도금액 조성이고, 상기 도금액을 황산, 수산화니켈로 pH를 조정하였다. 상기 도금액을 이용하여 온도 50℃에서 산화망간을 포함하는 소체를 칩 부품의 외부전극에 전기니켈, 및 주석 도금을 진행하였다.

실시예 1

니켈 이온농도 80g/L, 염화니켈 15g/L, 붕산 15g/L, 숙신산 40g/L을 포함하는 니켈 도금액 조성이고, 상기의 도금액을 황산, 수산화니켈로 pH를 조정하여 pH를 5.5로 맞추었다.

상기 전기 니켈 도금액을 이용하여 도금액의 온도 50℃에서 산화망간을 포함하는 소체(Mn, Ni, Al 및 Co을 포함하는 반도체 세라믹)를 가진 칩 부품의 외부전극에 전기 니켈, 및 주석 도금을 진행하였다.

실시예 2

실시예 1의 전기 니켈 도금액에서 유기산으로서 숙신산 대신에 글루콘산나트륨을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 칩 부품에 도금을 진행하였다.

대조군

외부전극에 도금층을 형성하기 전의 산화망간을 포함하는 소체를 가진 칩 부품을 대조군으로 이용하여 비교예와 실시예의 도금액을 이용하여 니켈 도금층 형성에 따른 소체의 부식 여부를 비교하였다.

실험예 1 : 소체의 침식 여부 확인

상기 실시예 1과 비교예 1에 따라 제조된 니켈 도금액을 이용하여 산화망간을 포함하는 재료를 소체로 포함하는 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층 형성에 따른 상기 소체의 침식 여부를 단면 섹션(cross section) 및 광학현미경으로 확인하였으며, 그 결과를 다음 도 1~3에 나타내었다.

다음 도 1은 칩 부품의 외부전극(20)에 니켈 도금층을 형성하기 전의 칩 부품의 측면 이미지로서, 이를 참조하면, 종래와 같은 니켈 도금액으로 외부전극(20)에 니켈 도금층을 형성한 비교예 1의 경우 다음 도 2에서와 같이 소체 부분(10)의 침식이 발생하여 소체의 두께(T2)가 도금 전의 두께(T1)보다 현저하게 얇아지는 현상이 관찰되었다.

그러나, 본 발명과 같이 유기산을 포함하는 니켈 도금액으로 외부전극(200)에 니켈 도금층을 형성한 실시예 1의 경우 다음 도 3에서와 같이 소체 부분(100)의 침식이 발생하지 않아, 소체 부분의 두께(T3)가 도금 전의 두께(T1)와 거의 유사하게 유지됨을 확인할 수 있다.

유기산의 종류를 달리한 실시예 2의 니켈 도금액을 이용하여 외부 전극에 니켈 도금층을 형성하는 경우에도, 상기 실시예 1과 같이 소체 부분의 침식이 발생하지 않았다.

실험예 2 : 소체 침식 여부 구조확인

상기 비교예 1과 실시예 1에 따라 제조된 니켈 도금액을 이용하여 산화망간을 포함하는 재료를 소체로 포함하는 칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층 형성에 따른 상기 소체의 침식 여부를 주사전자현미경으로 확인하였으며, 그 결과를 다음 도 4와 5에 나타내었다.

비교예 1에 따른 소체의 구조를 나타낸 다음 도 4의 경우, 침식이 과다하게 발생한 것으로 나타났다. 그러나, 본 발명의 실시예 1에 따른 소체의 구조를 나타낸 다음 도 5 경우, 소체의 침식이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.

이러한 결과는 본 발명의 니켈 도금액에 포함된 유기산과 그 염이 pH가 4.5 이상으로 상승 시에도 니켈 이온이 도금액 중에 안정적으로 존재할 수 있도록 니켈 이온과 착염을 형성하여 수산화물 침전의 형성을 효과적으로 방지했기 때문이다.

10, 100 : 소체
20, 200 : 외부전극
T1, T2, T3 : 소체의 두께

Claims

니켈 이온, 염소 이온, 및 pH 완충제를 포함하는 전기 니켈 도금액에 있어서,
상기 pH 완충제는 무기산과 유기산을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 전기 니켈 도금액.
제1항에 있어서,
상기 pH 완충제는 30~100g/L로 포함되고, 이 중에서 유기산은 20~50g/L로 포함되는 것인 전기 니켈 도금액.
제1항에 있어서,
상기 유기산은 호박산, 글루콘산, 젖산, 및 이들의 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 전기 니켈 도금액.
제1항에 있어서,
상기 전기 니켈 도금액에서 니켈 이온이 50~100g/L, 염소 이온이 10~50g/L의 농도로 포함되는 것인 전기 니켈 도금액.
제1항에 있어서,
상기 전기 니켈 도금액의 pH는 4.5~6.0인 전기 니켈 도금액.
칩 부품의 외부전극에 니켈 도금층을 형성하는 방법이고,
상기 니켈 도금층이 니켈 이온, 염소 이온, 및 무기산과 유기산을 혼합 사용한 pH 완충제를 포함하는 전기 니켈 도금액을 이용하여 형성되는 것인 니켈 도금층 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 칩 부품의 소체(body)는 페라이트; 또는 Mn, Ni, Al 또는 Co을 포함하는 반도체 세라믹 재료 니켈 도금층 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 칩 부품은 인덕터 또는 써미스터(Thermistor)인 니켈 도금층 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 니켈 도금층 형성은 DC 전류 인가 조건에서 수행되는 것인 니켈 도금층 형성 방법.
제6항에 있어서,
상기 니켈 도금층 형성시, 상기 도금액의 도금 온도는 45~55℃인 것인 니켈 도금층 형성 방법.