KR20230102013A - 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어 - Google Patents

와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어 Download PDF

Info

Publication number
KR20230102013A
KR20230102013A KR1020210191352A KR20210191352A KR20230102013A KR 20230102013 A KR20230102013 A KR 20230102013A KR 1020210191352 A KR1020210191352 A KR 1020210191352A KR 20210191352 A KR20210191352 A KR 20210191352A KR 20230102013 A KR20230102013 A KR 20230102013A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wire
gold
acid
weight
gold plating
Prior art date
Application number
KR1020210191352A
Other languages
English (en)
Inventor
한덕곤
이상규
도형주
이태호
권혁석
Original Assignee
(주)엠케이켐앤텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엠케이켐앤텍 filed Critical (주)엠케이켐앤텍
Priority to KR1020210191352A priority Critical patent/KR20230102013A/ko
Publication of KR20230102013A publication Critical patent/KR20230102013A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/48—Electroplating: Baths therefor from solutions of gold
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06—Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0607—Wires

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 전기 신호 전달을 위해 사용되는 금속 본딩 와이어인 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어를 제공한다.

Description

와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어{WIRE GOLD PLATING COMPOSITION, WIRE GOLD PLATING METHOD, AND GOLD PLATING WIRE MANUFACTURED THEREFROM}
본 발명은 반도체 장치의 전기 신호 전달을 위해 사용되는 금속 본딩 와이어인 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로, 반도체 패키징 분야에서 본딩 와이어는 반도체 장치의 전기 신호 전달을 위해 사용되는 금속 와이어이다.
상기 금속 와이어의 소재로 사용되는 금의 가격 상승으로 인해 저가의 은으로 금속 와이어의 소재를 대체하고 있다.
그러나, 은 와이어는 질소 분위기에서 본딩되어야 하고, 고습신뢰성이 취약한 단점이 있다.
따라서, 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성 향상을 위한 금속 코팅된 특수 와이어의 개발이 시급한 실정이다.
본 출원인은 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상할 수 있도록 여러 연구를 수행한 결과, 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금 함으로써, 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 와이어 금도금 조성물 및 이로부터 제조된 금도금 와이어를 획득하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 공개특허 제10-2020-0119740호(특허공개일: 2020년10월20일)
따라서, 본 발명의 목적은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금도금 조성물을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금 도금방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금 함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금도금 조성물로 제조된 금도금 와이어를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금 함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 와이어를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면,
은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은 와이어를 형성함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금도금 조성물로서,
상기 와이어 금도금 조성물은
(a1) 금 화합물;
(a2) 암모늄염 화합물;
(a3) 인산염 화합물;
(a4) 유기산 또는 그 염;
(a5) 무기산;
(a6) 평탄제; 및
(a7) 탈이온수;를 포함하는
와이어 금도금 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a1) 금 화합물은 시안화금암모늄, 시안화금나트륨, 및 시안화금칼륨으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 시안화 금 화합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a2) 암모늄염 화합물은 썰파민산암모늄, 구연산암모늄, 염화암모늄, 질산염화늄, 및 황산암모늄으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a3) 인산염 화합물은 인산나트륨, 인산칼륨, 인산마그네슘, 인산암모늄, 및 인산칼슘으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염은 구연산, 옥살산, 젖산, 사과산, 타르타르산, 및 말산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 유기산 또는 그 염이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a5) 무기산은 인산, 붕산, 질산, 황산, 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a6) 평탄제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 노닐페놀폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌베타-나프톨에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릭에테르, 소듐도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 소듐라우릴설페이트, 소듐디옥틸설포석씨네이트, 니코틴산, 모노에탄올아민, 글루콘산소다, 에틸렌디아민테트라아세트산, 코우마린(coumarin), 페나티딘계 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 폴리에틸렌이민, 및 폴리벤질에틸렌이민으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 와이어 금도금 조성물은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여
(a1) 금 화합물 0.1 ~ 10 중량%;
(a2) 암모늄염 화합물 0.2 ~ 20 중량%;
(a3) 인산염 화합물 0.5 ~ 20 중량%;
(a4) 유기산 또는 그 염 0.01 ~ 30 중량%;
(a5) 무기산 0.01 ~ 15 중량%;
(a6) 평탄제 0.01 ~ 10 중량%; 및
(a7) 탈이온수 20 ~ 80 중량%;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 4.0 내지 7.0 이며,
전해 금도금의 공정 온도는 35 ~ 65 ℃ 이고,
전류 밀도 10 mA/cm2 내지 150 mA/cm2 에서
상기 와이어 금도금 조성물로 은 와이어 표면을 전해도금하여 상기 금도금 은와이어를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금도금 은와이어의 비저항은 1.2 내지 3.0 μΩ·㎝ 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금도금 은와이어의 도금 두께는 0.01 ㎛ ~ 1.00 ㎛ 일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금 도금방법으로서,
(a-1) 은 와이어를 전해탈지액으로 전해탈지하는 단계;
(a-2) 상기 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계; 및
(a-3) 상기 에칭된 은 와이어를 와이어 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 단계;를 포함하는
와이어 금 도금방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-1) 은 와이어를 전해탈지액으로 전해탈지하는 단계에서,
상기 전해탈지 공정 조건은,
전해탈지 반응온도 25 ~ 80 ℃, 전압 1 ~ 10 V, 및 전해탈지액 침적시간 10 초 ~ 5 분 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계에서,
상기 에칭액은 상기 에칭액 100 중량%에 대하여
황산, 질산, 인산, 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 무기산의 착화제 0.5 내지 35 중량%;
과산화수소, 과황산수소, 질산 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 산화제 0.01 내지 30 중량%;
N-에틸시스테인, N-프로필시스테인, N-이소프로필시스테인, N-(시클로헥실메틸)시스테인, S-(터트-부틸티오)시스테인, N,N-디메틸-디티오카바밀 프로필 설포닉산, 오카바밀-프로필 설포닉산, 및 비스-(소듐 설포프로필)-디설파이드로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 억제제 0.01 내지 20 중량%;
페닐 요소, 알릴 요소, 1,3-디메틸 요소, 티오우레아, 페닐아세트산 아미드, 페닐 에틸렌글리콜, 바르 비투르산, 요산, 아세트아닐리드, 살리실산, 페나세틴, 규산 나트륨, 및 알킬 다이아민 테트라 메틸렌 포스폰산로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 산화안정제 0.01 내지 15 중량%; 및
탈이온수 50 내지 90 중량%;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계에서,
상기 에칭 공정 조건은,
에칭 반응온도 15 ~ 60 ℃ 및 에칭액 침적시간 1 초 ~ 3 분 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-3) 에칭된 은와이어를 와이어 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 단계에서,
상기 와이어 금도금 조성물은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여
(a1) 금 화합물 0.1 ~ 10 중량%;
(a2) 암모늄염 화합물 0.2 ~ 20 중량%;
(a3) 인산염 화합물 0.5 ~ 20 중량%;
(a4) 유기산 또는 그 염 0.01 ~ 30 중량%;
(a5) 무기산 0.01 ~ 15 중량%;
(a6) 평탄제 0.01 ~ 10 중량%; 및
(a7) 탈이온수 20 ~ 80 중량%;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 4.0 내지 7.0 이며,
전해 금도금의 공정 온도는 35 ~ 65 ℃ 이고,
전류 밀도 10 mA/cm2 내지 150 mA/cm2 에서
상기 와이어 금도금 조성물로 은 와이어 표면을 전해도금하여 상기 금도금 은와이어를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계 이후 세정 단계 및 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 와이어 금도금 조성물로 은와이어가 전해 금도금되어 형성된 금도금 와이어를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 와이어 금 도금방법으로 은와이어가 전해 금도금되어 형성된 금도금 와이어를 제공한다.
본 발명에 따르면, 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금도금 조성물을 제공하므로, 장시간의 사용에도 안정하고, 물성이 우수하고, 적용 범위가 다양한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금 도금방법을 제공하므로, 공정 안정성이 우수하고, 제조비용이 저렴하여 경제적이다.
또한, 본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금 함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금도금 조성물로 제조된 금도금 와이어를 제공하므로, 물성이 우수하고, 전기전자 부품 소자로서 적용 범위가 다양한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금 함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 와이어를 제공하므로, 물성이 우수하고, 전기전자 부품 소자로서 적용 범위가 다양한 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 금도금의 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 와이어의 외관 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 은 와이어 금도금 공정도 (b) 은 와이어의 외관사진과 SEM 이미지 (c) 금도금 와이어의 외관사진과 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 8은 본 발명의 비교예 1에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 9는 본 발명의 비교예 2에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
와이어 금도금 조성물
본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금도금 조성물을 제공을 제공한다.
본 발명의 와이어 금도금 조성물은
은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은 와이어를 형성함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금도금 조성물로서,
상기 와이어 금도금 조성물은
(a1) 금 화합물;
(a2) 암모늄염 화합물;
(a3) 인산염 화합물;
(a4) 유기산 또는 그 염;
(a5) 무기산;
(a6) 평탄제; 및
(a7) 탈이온수;를 포함한다.
본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금도금 조성물을 제공하므로, 장시간의 사용에도 안정하고, 물성이 우수하고, 적용 범위가 다양한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 와이어 금도금 조성물은
은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 형성함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 (a1) 금 화합물은 시안화금암모늄, 시안화금나트륨, 및 시안화금칼륨으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 시안화 금 화합물일 수 있다.
또한, 상기 (a2) 암모늄염 화합물은 썰파민산암모늄, 구연산암모늄, 염화암모늄, 질산염화늄, 및 황산암모늄으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물일 수 있다.
그리고, 상기 (a3) 인산염 화합물은 인산나트륨, 인산칼륨, 인산마그네슘, 인산암모늄, 및 인산칼슘으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물일 수 있다.
또한, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염은 구연산, 옥살산, 젖산, 사과산, 타르타르산, 및 말산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 유기산 또는 그 염이 될 수 있다.
그리고, 상기 (a5) 무기산은 인산, 붕산, 질산, 황산, 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 상기 (a6) 평탄제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 노닐페놀폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌베타-나프톨에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릭에테르, 소듐도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 소듐라우릴설페이트, 소듐디옥틸설포석씨네이트, 니코틴산, 모노에탄올아민, 글루콘산소다, 에틸렌디아민테트라아세트산, 코우마린(coumarin), 페나티딘계 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 폴리에틸렌이민, 및 폴리벤질에틸렌이민으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다.
이때, 상기 와이어 금도금 조성물은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여
(a1) 금 화합물 0.1 ~ 10 중량%;
(a2) 암모늄염 화합물 0.2 ~ 20 중량%;
(a3) 인산염 화합물 0.5 ~ 20 중량%;
(a4) 유기산 또는 그 염 0.01 ~ 30 중량%;
(a5) 무기산 0.01 ~ 15 중량%;
(a6) 평탄제 0.01 ~ 10 중량%; 및
(a7) 탈이온수 20 ~ 80 중량%;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 (a1) 금 화합물은 도금 금속일 수 있다.
그리고, 상기 (a1) 금 화합물의 함량은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.1 ~ 10 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a1) 금 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 도금층이 너무 얇아 비저항이 매우 큰 문제점이 있을 수 있고, 상기 (a1) 금 화합물의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우, 경제적이지 않은 문제점이 있을 수 있다.
여기서, 상기 (a1) 금 화합물의 함량은 바람직하게는 0.15 중량% 내지 9.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.2 중량% 내지 9.5 중량% 일 수 있다.
또한, (a2) 암모늄염 화합물은 금이온과 상기 암모늄염 화합물간 배위결합을 통하여 금도금 조성물의 분해를 방지하고 높은 안정성을 확보하기 위한 착화제일 수 있다.
여기서, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.2 ~ 20 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량이 0.2 중량% 미만인 경우, 상기 금도금 조성물이 안정하지 않을 수 있고, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우 금도금 효율이 떨어질 수 있다.
여기서, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량은 바람직하게는 0.25 중량% 내지 19.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.3 중량% 내지 19.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 (a3) 인산염 화합물은 전기 이동을 원할하게 하여 도금 속도 및 효율을 증대하며, 도금 두께 편차를 줄이는 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량은 0.5 ~ 20 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우, 도금 속도가 미미한 문제가 있을 수 있고, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우, 과도금되는 문제점이 있을 수 있다.
여기서, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량은 바람직하게는 0.55 중량% 내지 19.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.6 중량% 내지 19.5 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염은 전기 이동을 원할하게 하여 도금 속도 및 효율을 증대하는 역할과 pH의 급격한 변화를 방지하는 완충제 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량은 0.01 ~ 30 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 도금 속도가 미미할 수 있고 와이어 금 도금 조성물이 불안정할 수 있고, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량이 30 중량%를 초과하는 경우 과도금이 있을 수 있고 와이어 금 도금 조성물이 불안정할 수 있다.
여기서, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량은 바람직하게는 0.03 중량% 내지 29.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.05 중량% 내지 29.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 (a5) 무기산은 pH의 급격한 변화를 방지하는 완충제 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 (a5) 무기산의 함량은 0.01 ~ 15 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a5) 무기산의 함량이 상기 범위 밖인 경우, 상기 금도금 조성물이 불안정할 수 있다.
여기서, 상기 (a5) 무기산의 함량은 바람직하게는 0.02 중량% 내지 14.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.03 중량% 내지 14.5 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 (a6) 평탄제는 고전류밀도에서 상기 와이어 금도금 조성물로 작업하기 위하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 (a6) 평탄제의 함량은 0.01 ~ 10 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a6) 평탄제의 함량이 상기 범위 밖인 경우, 상기 와이어 금도금 조성물을 고전류밀도에서 사용시 평탄성이 감소될 수 있다.
여기서, 상기 (a6) 평탄제의 함량은 바람직하게는 0.02 중량% 내지 9.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.03 중량% 내지 9.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 4.0 내지 7.0 이며,
전해 금도금의 공정 온도는 35 ~ 65 ℃ 이고,
전류 밀도 10 mA/cm2 내지 150 mA/cm2 에서
상기 와이어 금도금 조성물로 은 와이어 표면을 전해도금하여 상기 금도금 은와이어를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH가 4.0 미만인 경우 과도금의 문제가 발생할 수 있고, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH가 7.0 초과인 경우 미량 도금의 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 바람직하게는 4.3 내지 6.8 일 수 있고, 보다 바람직하게는 4.5 내지 6.5 일 수 있다.
또한, 상기 전해 금도금의 공정 온도가 35 ℃ 미만인 경우, 도금 속도가 너무 느린 문제점이 발생할 수 있고, 상기 전해 금도금의 공정 온도가 65 ℃ 초과인 경우 상기 와이어 금도금 조성물이 불안정할 수 있다.
여기서, 상기 전해 금도금의 공정 온도는 바람직하게는 38 ℃ 내지 63 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 40 ℃ 내지 60 ℃ 일 수 있다.
그리고, 상기 전류 밀도가 10 mA/cm2 미만인 경우, 전해도금이 수행되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 상기 전류 밀도가 150 mA/cm2 초과인 경우 과도금의 문제가 발생할 수 있다.
여기서, 상기 전류 밀도는 바람직하게는 20 mA/cm2 내지 120 mA/cm2 일 수 있고, 보다 바람직하게는 30 mA/cm2 내지 100 mA/cm2 일 수 있다.
그리고, 상기 금도금 은와이어의 비저항은 1.2 내지 3.0 μΩ·㎝ 일 수 있다.
이때, 상기 금도금 은와이어의 비저항이 상기 범위내인 경우 통전이 용이하여, 전기신호 전달 속도가 증대될 수 있다.
여기서, 상기 금도금 은와이어의 비저항은 바람직하게는 1.25 내지 2.98 μΩ·㎝ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1.28 내지 2.95 μΩ·㎝ 일 수 있다.
또한, 상기 금도금 은와이어의 도금 두께는 0.01 ㎛ ~ 1.00 ㎛ 일 수 있다.
이때, 상기 금도금 은와이어의 도금 두께가 상기 범위내인 경우 본딩 와이어의 대기 분위기에서 사용가능하고, 본딩 작업시 골절이 발생하지 않고, 전기신호 전달 속도가 증대될 수 있다.
여기서, 상기 금도금 은와이어의 도금 두께는 바람직하게는 0.012 ㎛ ~ 0.998 ㎛ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.015 ㎛ ~ 0.995 ㎛ 일 수 있다.
와이어 금 도금방법
본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금 도금방법을 제공한다.
본 발명의 와이어 금 도금방법은
은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금 도금방법으로서,
(a-1) 은 와이어를 전해탈지액으로 전해탈지하는 단계;
(a-2) 상기 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계; 및
(a-3) 상기 에칭된 은 와이어를 와이어 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 비저항이 크게 감소되고, 대기 접합될 수 있는 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금 도금방법을 제공하므로, 공정 안정성이 우수하고, 제조비용이 저렴하여 경제적이다.
여기서, 상기 (a-1) 은 와이어를 전해탈지액으로 전해탈지하는 단계에서,
상기 전해탈지액은 엠케이켐앤텍 시판품인 ELECTRO CLEAN 500 제품을 사용할 수 있다.
이때, 상기 전해탈지 메커니즘은 전해에 의하여 음극(H2) 또는 양극(O2)에 발생하는 가스의 교반과 금속의 오염원 중간에 많은 가스(H2 또는 O2)가 발생하여 오염물질이 제거되는 것일 수 있다.
음극탈지일 때는 음극부근에 Na 이온 등이 석출하며 수소가스의 발생과 동시에, 알카리도의 증가로 강알칼리 상태에서 유지의 비누화를 가속화하여 세정력이 좋아 전해탈지 성능이 증가될 수 있다.
즉, 음극시편의 계면에 전류 및 가스발생으로 오염원이 탈락 또는 제거될 수 있다.
그리고, 비누화의 가속으로 유지류의 불순물은 알칼리 수용액 중에서 가열되어 비누와 글리세린으로 분리됨으로서 음극시편의 유지류가 탈지될 수 있다.
또한, 전해탈지방법으로 음극탈지는 음극에 발생하는 수소에 의한 금속 표면의 환원을 이용하여 오염원 세정하고, 세정되는 속도가 빠르며, 양극탈지는 양극에 발생하는 산소에 의한 산화를 이용하여 오염원을 세정하므로, 세정되는 속도가 느려, 세정 표면에 산화물이 생길 수 있다.
여기서, 상기 (a-1) 은 와이어를 전해탈지액으로 전해탈지하는 단계에서,
상기 전해탈지 공정 조건은,
전해탈지 반응온도 25 ~ 80 ℃, 전압 1 ~ 10 V, 및 전해탈지액 침적시간 10 초 ~ 5 분 일 수 있다.
또한, 상기 전해탈지 반응온도가 25 ℃ 미만인 경우, 전해탈지 성능이 저하될 수 있고, 상기 전해탈지 반응온도가 80 ℃ 초과인 경우, 음극 전해탈지의 경우 유지류의 불순물이 알칼리 수용액 중에서 가열되어 분리된 비누와 글리세린의 함량이 과도하여 세정 공정이 증대될 수 있다.
이때, 상기 전해탈지 반응온도는 바람직하게는 28 ~ 78 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 30 ~ 75 ℃ 일 수 있다.
그리고, 상기 전해탈지 공정의 전압이 1 V 미만인 경우, 전해탈지 효과가 저해될 수 있고, 상기 전해탈지 공정의 전압이 10 V 초과인 경우, 시편 유지류의 불순물이 알칼리 수용액 중에서 가열되어 분리된 비누와 글리세린의 함량이 과도하여 세정 공정이 증대될 수 있다.
또한, 상기 전해탈지액 침적시간이 10 초 미만인 경우, 전해탈지 효과가 저해될 수 있고, 상기 전해탈지액 침적시간이 5분 초과인 경우, 시편 유지류의 불순물이 알칼리 수용액 중에서 가열되어 분리된 비누와 글리세린의 함량이 과도하여 세정 공정이 증대될 수 있다.
그리고, 상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계에서,
상기 에칭액은 상기 에칭액 100 중량%에 대하여
황산, 질산, 인산, 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 무기산의 착화제 0.5 내지 35 중량%;
과산화수소, 과황산수소, 질산 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 산화제 0.01 내지 30 중량%;
N-에틸시스테인, N-프로필시스테인, N-이소프로필시스테인, N-(시클로헥실메틸)시스테인, S-(터트-부틸티오)시스테인, N,N-디메틸-디티오카바밀 프로필 설포닉산, 오카바밀-프로필 설포닉산, 및 비스-(소듐 설포프로필)-디설파이드로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 억제제 0.01 내지 20 중량%;
페닐 요소, 알릴 요소, 1,3-디메틸 요소, 티오우레아, 페닐아세트산 아미드, 페닐 에틸렌글리콜, 바르 비투르산, 요산, 아세트아닐리드, 살리실산, 페나세틴, 규산 나트륨, 및 알킬 다이아민 테트라 메틸렌 포스폰산로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 산화안정제 0.01 내지 15 중량%; 및
탈이온수 50 내지 90 중량%;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 착화제는 금속 용해 및 안정화를 용이하게 할 수 있다.
여기서, 상기 착화제의 함량이 상기 에칭액 100 중량%에 대하여 0.5 내지 35 중량% 범위내인 경우, 상기 금속 용해 및 안정화를 용이하게 할 수 있다.
이때, 상기 착화제의 함량은 바람직하게는 0.6 중량% 내지 33 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.7 중량% 내지 30 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 산화제는 전자 제거 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 산화제의 함량이 상기 에칭액 100 중량%에 대하여 0.01 내지 30 중량% 범위내인 경우, 상기 전자 제거 역할을 할 수 있다.
이때, 상기 산화제의 함량은 바람직하게는 0.03 중량% 내지 28 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.05 중량% 내지 25 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 억제제는 에칭 속도를 조절할 수 있다.
여기서, 상기 억제제의 함량이 상기 에칭액 100 중량%에 대하여 0.01 내지 20 중량% 범위내인 경우, 상기 에칭 속도를 조절할 수 있다.
이때, 상기 억제제의 함량은 바람직하게는 0.03 중량% 내지 18 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.05 중량% 내지 15 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 산화안정제는 상기 산화제를 안정화시킬 수 있다.
여기서, 상기 산화안정제의 함량이 상기 에칭액 100 중량%에 대하여 0.01 내지 15 중량% 범위내인 경우, 상기 산화제를 안정화시킬 수 있다.
이때, 상기 산화안정제의 함량은 바람직하게는 0.03 중량% 내지 14 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.05 중량% 내지 13 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 억제제 또는 상기 산화안정제는 표면 억제, 과산화수소 분해 억제, 와이어 금도금 조성물의 안정성 증가를 도모할 수 있다.
여기서, 상기 표면 억제는 상기 억제제 또는 상기 산화안정제가 은와이어 표면에 작용하여 표면 조도를 균일하게 생성시킬 수 있다.
또한, 상기 과산화수소 분해 억제는 상기 억제제 또는 상기 산화안정제가 상기 와이어 금도금 조성물속에서 분해되는 과산화수소를 분해되지 않도록 킬레이팅 결합하여 상기 와이어 금도금 조성물을 수명을 연장할 수 있다.
그리고, 상기 와이어 금도금 조성물의 안정성 증가는 상기 억제제 또는 상기 산화안정제가 에칭 후 용해되는 은(Ag)의 산화력을 억제하여 상기 와이어 금도금 조성물의 안정성을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계에서,
상기 에칭 공정 조건은,
에칭 반응온도 15 ~ 60 ℃ 및 에칭액 침적시간 1 초 ~ 3 분 일 수 있다.
여기서, 상기 에칭 반응온도가 15 ℃ 미만인 경우, 상기 은와이어 표면의 에칭 효율이 감소할 수 있고, 상기 에칭 반응온도가 60 ℃ 초과인 경우, 과에칭의 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 에칭액 침적시간이 1 초 미만인 경우, 상기 은와이어 표면의 에칭 효율이 감소할 수 있고, 상기 에칭액 침적시간이 3 분 초과인 경우, 과에칭의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 (a-3) 에칭된 은와이어를 와이어 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 단계에서,
상기 와이어 금도금 조성물은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여
(a1) 금 화합물 0.1 ~ 10 중량%;
(a2) 암모늄염 화합물 0.2 ~ 20 중량%;
(a3) 인산염 화합물 0.5 ~ 20 중량%;
(a4) 유기산 또는 그 염 0.01 ~ 30 중량%;
(a5) 무기산 0.01 ~ 15 중량%;
(a6) 평탄제 0.01 ~ 10 중량%; 및
(a7) 탈이온수 20 ~ 80 중량%;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 (a1) 금 화합물은 시안화금암모늄, 시안화금나트륨, 및 시안화금칼륨으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 시안화 금 화합물일 수 있다.
또한, 상기 (a2) 암모늄염 화합물은 썰파민산암모늄, 구연산암모늄, 염화암모늄, 질산염화늄, 및 황산암모늄으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물일 수 있다.
그리고, 상기 (a3) 인산염 화합물은 인산나트륨, 인산칼륨, 인산마그네슘, 인산암모늄, 및 인산칼슘으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물일 수 있다.
또한, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염은 구연산, 옥살산, 젖산, 사과산, 타르타르산, 및 말산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 유기산 또는 그 염이 될 수 있다.
그리고, 상기 (a5) 무기산은 인산, 붕산, 질산, 황산, 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다.
또한, 상기 (a6) 평탄제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 노닐페놀폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌베타-나프톨에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릭에테르, 소듐도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 소듐라우릴설페이트, 소듐디옥틸설포석씨네이트, 니코틴산, 모노에탄올아민, 글루콘산소다, 에틸렌디아민테트라아세트산, 코우마린(coumarin), 페나티딘계 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 폴리에틸렌이민, 및 폴리벤질에틸렌이민으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있다.
여기서, 상기 (a1) 금 화합물은 도금 금속일 수 있다.
그리고, 상기 (a1) 금 화합물의 함량은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.1 ~ 10 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a1) 금 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 도금층이 너무 얇아 비저항이 매우 큰 문제점이 있을 수 있고, 상기 (a1) 금 화합물의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우, 경제적이지 않은 문제점이 있을 수 있다.
여기서, 상기 (a1) 금 화합물의 함량은 바람직하게는 0.15 중량% 내지 9.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.2 중량% 내지 9.5 중량% 일 수 있다.
또한, (a2) 암모늄염 화합물은 금이온과 상기 암모늄염 화합물간 배위결합을 통하여 금도금 조성물의 분해를 방지하고 높은 안정성을 확보하기 위한 착화제일 수 있다.
여기서, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.2 ~ 20 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량이 0.2 중량% 미만인 경우, 상기 금도금 조성물이 안정하지 않을 수 있고, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우 금도금 효율이 떨어질 수 있다.
여기서, 상기 (a2) 암모늄염 화합물의 함량은 바람직하게는 0.25 중량% 내지 19.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.3 중량% 내지 19.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 (a3) 인산염 화합물은 전기 이동을 원할하게 하여 도금 속도 및 효율을 증대하며, 도금 두께 편차를 줄이는 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량은 0.5 ~ 20 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우, 도금 속도가 미미한 문제가 있을 수 있고, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우, 과도금되는 문제점이 있을 수 있다.
여기서, 상기 (a3) 인산염 화합물의 함량은 바람직하게는 0.55 중량% 내지 19.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.6 중량% 내지 19.5 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염은 전기 이동을 원할하게 하여 도금 속도 및 효율을 증대하는 역할과 pH의 급격한 변화를 방지하는 완충제 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량은 0.01 ~ 30 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 도금 속도가 미미할 수 있고 와이어 금 도금 조성물이 불안정할 수 있고, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량이 30 중량%를 초과하는 경우 과도금이 있을 수 있고 와이어 금 도금 조성물이 불안정할 수 있다.
여기서, 상기 (a4) 유기산 또는 그 염의 함량은 바람직하게는 0.03 중량% 내지 29.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.05 중량% 내지 29.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 (a5) 무기산은 pH의 급격한 변화를 방지하는 완충제 역할을 할 수 있다.
여기서, 상기 (a5) 무기산의 함량은 0.01 ~ 15 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a5) 무기산의 함량이 상기 범위 밖인 경우, 상기 금도금 조성물이 불안정할 수 있다.
여기서, 상기 (a5) 무기산의 함량은 바람직하게는 0.02 중량% 내지 14.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.03 중량% 내지 14.5 중량% 일 수 있다.
또한, 상기 (a6) 평탄제는 고전류밀도에서 상기 와이어 금도금 조성물로 작업하기 위하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 (a6) 평탄제의 함량은 0.01 ~ 10 중량% 일 수 있다.
이때, 상기 (a6) 평탄제의 함량이 상기 범위 밖인 경우, 상기 와이어 금도금 조성물을 고전류밀도에서 사용시 평탄성이 감소될 수 있다.
여기서, 상기 (a6) 평탄제의 함량은 바람직하게는 0.02 중량% 내지 9.8 중량% 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.03 중량% 내지 9.5 중량% 일 수 있다.
그리고, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 4.0 내지 7.0 이며,
전해 금도금의 공정 온도는 35 ~ 65 ℃ 이고,
전류 밀도 10 mA/cm2 내지 150 mA/cm2 에서
상기 와이어 금도금 조성물로 은 와이어 표면을 전해도금하여 상기 금도금 은와이어를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH가 4.0 미만인 경우 과도금의 문제가 발생할 수 있고, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH가 7.0 초과인 경우 미량 도금의 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 바람직하게는 4.3 내지 6.8 일 수 있고, 보다 바람직하게는 4.5 내지 6.5 일 수 있다.
또한, 상기 전해 금도금의 공정 온도가 35 ℃ 미만인 경우, 도금 속도가 너무 느린 문제점이 발생할 수 있고, 상기 전해 금도금의 공정 온도가 65 ℃ 초과인 경우 상기 와이어 금도금 조성물이 불안정할 수 있다.
여기서, 상기 전해 금도금의 공정 온도는 바람직하게는 38 ℃ 내지 63 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 40 ℃ 내지 60 ℃ 일 수 있다.
그리고, 상기 전류 밀도가 10 mA/cm2 미만인 경우, 전해도금이 수행되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 상기 전류 밀도가 150 mA/cm2 초과인 경우 과도금의 문제가 발생할 수 있다.
여기서, 상기 전류 밀도는 바람직하게는 20 mA/cm2 내지 120 mA/cm2 일 수 있고, 보다 바람직하게는 30 mA/cm2 내지 100 mA/cm2 일 수 있다.
또한, 상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계 이후 세정 단계 및 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 금도금의 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 은와이어를 전해탈지액으로 전해탈지(S110) 한 다음, 상기 전해탈지된 은와이어 표면을 에칭액으로 에칭(S120)할 수 있다.
그 후, 상기 에칭된 은와이어를 세정(S130)하고, 상기 세정된 은와이어를 건조(S140)시킬 수 있다.
그런 다음, 상기 건조된 은와이어 표면을 전해 금도금(S150)하여 금도금 와이어를 형성(S160)할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본딩 와이어의 외관 사진이다.
도 2를 참조하면, 상기 본딩 와이어는 반도체 장치의 전기 신호 전달을 위해 사용되는 금속 와이어로서 리드프레임와 실리콘 칩을 연결하는 역할을 하며, 최근에는 기술이 발전함에 따라 PCB와 칩간 연결에도 많이 적용되고 있다.
여기서, 상기 본딩 와이어는 반도체 패키지가 적용되는 휴대폰, 노트북, 자동차 전장부품, 스마트가전 등등 대부분의 전자제품에 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 은 와이어 금도금 공정도 (b) 은 와이어의 외관사진과 SEM 이미지 (c) 금도금 와이어의 외관사진과 SEM 이미지이다.
도 3을 참조하면, 도 3b의 은회색의 은 와이어가 상기 도 3a의 전해 금도금의 공정을 통하여 도 3c의 금색의 금도금 와이어로 제조될 수 있다.
금도금 와이어
본 발명은 상기 와이어 금도금 조성물로 은 와이어가 전해 금도금되어 형성된 금도금 와이어를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 와이어 금 도금방법으로 은 와이어가 전해 금도금되어 형성된 금도금 와이어를 제공한다.
본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금 함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금도금 조성물로 제조된 금도금 와이어를 제공하므로, 물성이 우수하고, 전기전자 부품 소자로서 적용 범위가 다양한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금 함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 와이어를 제공하므로, 물성이 우수하고, 전기전자 부품 소자로서 적용 범위가 다양한 장점이 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
<실시예>
<실시예 1> 와이어 금 도금방법
(1) 전해탈지
은 와이어를 엠케이켐앤텍 시판품인 ELECTRO CLEAN 500 전해탈지액을 사용하여 반응온도 50 ℃에서 전압 2 V로 침적시간 30초 동안 전해탈지하였다.
(2) 전해탈지 후 세정
상기 전해탈지된 은 와이어를 탈이온수로 세정하였다.
(3) 에칭
상기 전해탈지된 은 와이어를 본 발명의 에칭액을 사용하여 반응온도 30 ℃에서, 침적시간 20 초 동안 에칭하였다.
(4) 에칭 후 세정
상기 에칭된 은 와이어를 탈이온수로 세정하였다.
(5) 건조
상기 세정된 은 와이어를 질소분위기에서 건조시켰다.
(6) 금 전해도금 후 금도금 와이어 제조
상기 건조된 은 와이어를 본 발명의 금 전해도금액으로 공정 온도 40 ℃에서 전류 밀도 30 mA/cm2의 조건에서 전해도금하여 금도금 와이어를 제조하였다.
여기서, 상기 금도금 와이어의 도금 두께는 0.32 ㎛ 이였고, 비저항은 2.8 μΩ·CM 이였다.
또한, 도 4에 상기 금도금 은와이어의 SEM 이미지를 나타내었다.
도 4는 상기 실시예 1에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 4를 참조하면, 상기 금도금 은와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없었다.
따라서, 상기 금도금 와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없어 대기 분위기 본딩이 가능하였고, 양호한 수준의 비저항과 고습신뢰성을 향상시킬 수 있었다.
<실시예 2> 와이어 금 도금방법
상기 실시예 1에서 동일한 금 전해도금액을 사용하고 전해도금 조건으로, 공정 온도 50 ℃에서 전류 밀도 50 mA/cm2의 조건에서 전해도금하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금도금 와이어를 제조하였다.
여기서, 상기 금도금 와이어의 도금 두께는 0.43 ㎛ 이였고, 비저항은 2.66 μΩ·CM 이였다.
또한, 도 5에 상기 금도금 은와이어의 SEM 이미지를 나타내었다.
도 5는 상기 실시예 2에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 5를 참조하면, 상기 금도금 은와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없었다.
따라서, 상기 금도금 와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없어 대기 분위기 본딩이 가능하였고, 양호한 수준의 비저항과 고습신뢰성을 향상시킬 수 있었다.
<실시예 3> 와이어 금 도금방법
상기 실시예 1에서 동일한 금 전해도금액을 사용하고 전해도금 조건으로, 공정 온도 60 ℃에서 전류 밀도 70 mA/cm2의 조건에서 전해도금하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금도금 와이어를 제조하였다.
여기서, 상기 금도금 와이어의 도금 두께는 0.51 ㎛ 이였고, 비저항은 2.1 μΩ·CM 이였다.
또한, 도 6에 상기 금도금 은와이어의 SEM 이미지를 나타내었다.
도 6은 상기 실시예 3에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 6을 참조하면, 상기 금도금 은와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없었다.
따라서, 상기 금도금 와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없어 대기 분위기 본딩이 가능하였고, 양호한 수준의 비저항과 고습신뢰성을 향상시킬 수 있었다.
<실시예 4> 와이어 금 도금방법
상기 실시예 1에서 동일한 금 전해도금액을 사용하고 전해도금 조건으로, 공정 온도 50 ℃에서 전류 밀도 100 mA/cm2의 조건에서 전해도금하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금도금 와이어를 제조하였다.
여기서, 상기 금도금 와이어의 도금 두께는 0.58 ㎛ 이였고, 비저항은 1.9 μΩ·CM 이였다.
또한, 도 7에 상기 금도금 은와이어의 SEM 이미지를 나타내었다.
도 7은 상기 실시예 4에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 7을 참조하면, 상기 금도금 은와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없었다.
따라서, 상기 금도금 와이어는 도금 벗겨짐 및 Void 발생이 없어 대기 분위기 본딩이 가능하였고, 양호한 수준의 비저항과 고습신뢰성을 향상시킬 수 있었다.
<비교예 1> 와이어 금 도금방법
상기 실시예 1에서 동일한 금 전해도금액을 사용하고 전해도금 조건으로, 공정 온도 30 ℃에서 전류 밀도 500 mA/cm2의 조건에서 전해도금하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금도금 와이어를 제조하였다.
여기서, 상기 금도금 와이어의 도금 두께는 0.2 ㎛ 이였고, 비저항은 3.8 μΩ·CM 이였다.
또한, 도 8에 상기 금도금 은와이어의 SEM 이미지를 나타내었다.
도 8은 상기 비교예 1에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 8을 참조하면, 상기 금도금 은와이어는 도금층이 얇고, Void가 발생되었다.
따라서, 상기 금도금 은와이어는 도금 후 상온 및 열처리 환경에서 심하게 산화되어 본딩이 불가능하였고, 고습신뢰성을 만족시킬 수 없었다.
<비교예 2> 와이어 금 도금방법
상기 실시예 1에서 동일한 금 전해도금액을 사용하고 전해도금 조건으로, 공정 온도 50 ℃에서 전류 밀도 200 mA/cm2의 조건에서 전해도금하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금도금 와이어를 제조하였다.
여기서, 상기 금도금 와이어의 도금 두께는 0.45 ㎛ 이였고, 비저항은 4.2 μΩ·CM 이였다.
또한, 도 9에 상기 금도금 은와이어의 SEM 이미지를 나타내었다.
도 9는 상기 비교예 2에 따른 와이어 금 도금방법으로 제조된 금도금 은와이어의 SEM 이미지이다.
도 9를 참조하면, 상기 금도금 은와이어는 도금층이 얇고 벗겨지는 문제가 발생하였다.
또한, 상기 금도금 와이어는 전류밀도가 지나치게 높아 도금 편차가 심하며 일부 부위에서 탄 도금이 발생하였으며, 본딩 공정에서 골절이 발생하였다.
지금까지 본 발명에 따른 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지고, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은 와이어를 형성함으로써 대기 분위기 본딩 및 고습신뢰성을 향상시킬 수 있는 와이어 금도금 조성물로서,
    상기 와이어 금도금 조성물은
    (a1) 금 화합물;
    (a2) 암모늄염 화합물;
    (a3) 인산염 화합물;
    (a4) 유기산 또는 그 염;
    (a5) 무기산;
    (a6) 평탄제; 및
    (a7) 탈이온수;를 포함하는
    와이어 금도금 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a1) 금 화합물은 시안화금암모늄, 시안화금나트륨, 및 시안화금칼륨으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 시안화 금 화합물인 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a2) 암모늄염 화합물은 썰파민산암모늄, 구연산암모늄, 염화암모늄, 질산염화늄, 및 황산암모늄으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a3) 인산염 화합물은 인산나트륨, 인산칼륨, 인산마그네슘, 인산암모늄, 및 인산칼슘으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a4) 유기산 또는 그 염은 구연산, 옥살산, 젖산, 사과산, 타르타르산, 및 말산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 유기산 또는 그 염인 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a5) 무기산은 인산, 붕산, 질산, 황산, 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a6) 평탄제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 노닐페놀폴리에틸렌글리콜, 폴리옥시에틸렌베타-나프톨에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릭에테르, 소듐도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 암모늄도데실벤젠설포네이트, 소듐라우릴설페이트, 소듐디옥틸설포석씨네이트, 니코틴산, 모노에탄올아민, 글루콘산소다, 에틸렌디아민테트라아세트산, 코우마린(coumarin), 페나티딘계 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 폴리에틸렌이민, 및 폴리벤질에틸렌이민으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 금도금 조성물은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여
    (a1) 금 화합물 0.1 ~ 10 중량%;
    (a2) 암모늄염 화합물 0.2 ~ 20 중량%;
    (a3) 인산염 화합물 0.5 ~ 20 중량%;
    (a4) 유기산 또는 그 염 0.01 ~ 30 중량%;
    (a5) 무기산 0.01 ~ 15 중량%;
    (a6) 평탄제 0.01 ~ 10 중량%; 및
    (a7) 탈이온수 20 ~ 80 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 4.0 내지 7.0 이며,
    전해 금도금의 공정 온도는 35 ~ 65 ℃ 이고,
    전류 밀도 10 mA/cm2 내지 150 mA/cm2 에서
    상기 와이어 금도금 조성물로 은 와이어 표면을 전해도금하여 상기 금도금 은와이어를 형성하는 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 금도금 은와이어의 비저항은 1.2 내지 3.0 μΩ·㎝ 인 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 금도금 은와이어의 도금 두께는 0.01 ㎛ ~ 1.00 ㎛ 인 것을 특징으로 하는
    와이어 금도금 조성물.
  12. 은(Ag) 와이어를 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 와이어 금 도금방법으로서,
    (a-1) 은 와이어를 전해탈지액으로 전해탈지하는 단계;
    (a-2) 상기 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계; 및
    (a-3) 상기 에칭된 은 와이어를 와이어 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 단계;를 포함하는
    와이어 금 도금방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 (a-1) 은 와이어를 전해탈지액으로 전해탈지하는 단계에서,
    상기 전해탈지 공정 조건은,
    전해탈지 반응온도 25 ~ 80 ℃, 전압 1 ~ 10 V, 및 전해탈지액 침적시간 10 초 ~ 5 분 인 것을 특징으로 하는
    와이어 금 도금방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계에서,
    상기 에칭액은 상기 에칭액 100 중량%에 대하여
    황산, 질산, 인산, 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 무기산의 착화제 0.5 내지 35 중량%;
    과산화수소, 과황산수소, 질산 및 염산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 산화제 0.01 내지 30 중량%;
    N-에틸시스테인, N-프로필시스테인, N-이소프로필시스테인, N-(시클로헥실메틸)시스테인, S-(터트-부틸티오)시스테인, N,N-디메틸-디티오카바밀 프로필 설포닉산, 오카바밀-프로필 설포닉산, 및 비스-(소듐 설포프로필)-디설파이드로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 억제제 0.01 내지 20 중량%;
    페닐 요소, 알릴 요소, 1,3-디메틸 요소, 티오우레아, 페닐아세트산 아미드, 페닐 에틸렌글리콜, 바르 비투르산, 요산, 아세트아닐리드, 살리실산, 페나세틴, 규산 나트륨, 및 알킬 다이아민 테트라 메틸렌 포스폰산로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 산화안정제 0.01 내지 15 중량%; 및
    탈이온수 50 내지 90 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    와이어 금 도금방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계에서,
    상기 에칭 공정 조건은,
    에칭 반응온도 15 ~ 60 ℃ 및 에칭액 침적시간 1 초 ~ 3 분 인 것을 특징으로 하는
    와이어 금 도금방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 (a-3) 에칭된 은와이어를 와이어 금도금 조성물로 전해 금도금하여 금도금 은와이어를 제조하는 단계에서,
    상기 와이어 금도금 조성물은 상기 와이어 금도금 조성물 총 100 중량%에 대하여
    (a1) 금 화합물 0.1 ~ 10 중량%;
    (a2) 암모늄염 화합물 0.2 ~ 20 중량%;
    (a3) 인산염 화합물 0.5 ~ 20 중량%;
    (a4) 유기산 또는 그 염 0.01 ~ 30 중량%;
    (a5) 무기산 0.01 ~ 15 중량%;
    (a6) 평탄제 0.01 ~ 10 중량%; 및
    (a7) 탈이온수 20 ~ 80 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    와이어 금 도금방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 와이어 금도금 조성물의 pH는 4.0 내지 7.0 이며,
    전해 금도금의 공정 온도는 35 ~ 65 ℃ 이고,
    전류 밀도 10 mA/cm2 내지 150 mA/cm2 에서
    상기 와이어 금도금 조성물로 은 와이어 표면을 전해도금하여 상기 금도금 은와이어를 형성하는 것을 특징으로 하는
    와이어 금 도금방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 (a-2) 전해탈지된 은 와이어를 에칭액으로 에칭하는 단계 이후 세정 단계 및 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    와이어 금 도금방법.
  19. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 와이어 금도금 조성물로 은 와이어가 전해 금도금되어 형성된 금도금 와이어.
  20. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 와이어 금 도금방법으로 은 와이어가 전해 금도금되어 형성된 금도금 와이어.
KR1020210191352A 2021-12-29 2021-12-29 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어 KR20230102013A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210191352A KR20230102013A (ko) 2021-12-29 2021-12-29 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210191352A KR20230102013A (ko) 2021-12-29 2021-12-29 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230102013A true KR20230102013A (ko) 2023-07-07

Family

ID=87154506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210191352A KR20230102013A (ko) 2021-12-29 2021-12-29 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230102013A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200119740A (ko) 2019-04-10 2020-10-20 우에무라 고교 가부시키가이샤 금도금 방법 및 도금 피막

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200119740A (ko) 2019-04-10 2020-10-20 우에무라 고교 가부시키가이샤 금도금 방법 및 도금 피막

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5121160B2 (ja) 浸漬方法
JP4811756B2 (ja) 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法
JP5026031B2 (ja) スズ層を有する金属デュプレックスの製造方法
JP4445960B2 (ja) 銅表面をエッチングするための溶液を製造する方法と銅表面に金属を堆積させる方法
JP7448617B2 (ja) セラミックス回路基板の製造方法
JP5741971B2 (ja) 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法
JP2007056286A (ja) 金属表面処理水溶液および金属表面の変色防止方法
TW201908525A (zh) 銅蝕刻液
EP2990507A1 (en) Composition, use thereof and method for electrodepositing gold containing layers
JP6538671B2 (ja) 更なる金属の存在下で銅を選択的に処理する方法
EP1306466B1 (en) Electroless gold plating composition
JP2006070340A (ja) 錫めっき皮膜及びそれを備えた電子部品並びにその製造方法
JP3959044B2 (ja) アルミニウムおよびアルミニウム合金のめっき前処理方法
KR20230102013A (ko) 와이어 금도금 조성물, 와이어 금 도금방법 및 이로부터 제조된 금도금 와이어
JP5643959B2 (ja) 金属−セラミックス接合回路基板の製造方法
JP5363142B2 (ja) 錫めっき皮膜の成膜方法
JP5081588B2 (ja) 金めっき構造体の製造方法
JP4453443B2 (ja) 錫めっき皮膜及びめっき皮膜の製造方法
JP2005213573A (ja) 粗化銅めっき液及びそのめっき方法
JP4552550B2 (ja) 錫めっき皮膜の製造方法
JP6621169B2 (ja) めっき品の製造方法
JP4552468B2 (ja) 錫めっき皮膜のウイスカ検査方法
TW201341598A (zh) 鍍銀電解液及其電鍍方法
JP2009108386A (ja) 電気回路用アルミニウムベース放熱基板の製造方法
JPH065670B2 (ja) シリコンウエハ−の表面処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
E90F Notification of reason for final refusal