KR870000692B1 - 인쇄회로기판용 동박막을 제조하는 방법과 그 표면 조화 처리법 - Google Patents

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Description

인쇄회로기판용 동박막을 제조하는 방법과 그 표면 조화 처리법

제1도는 본 발명의 공정장치의 정면 설명도

제2도는 본 발명의 공정장치의 일부 측면 설명도

제3도는 본 발명의 도금액 주입 개략도

본 발명은 인쇄회로기판((Printed Circuit Board)에 사용되는 등박막을 연속작업으로서 양질의 품질로 저렴하게 제조되게 하고 이를 표면처리하여 수지판과의 접착력을 강화시킨 P.C.B 용 동박막을 제조하는 방법과 그 표면처리법에 관한 것이다.

일반적으로 동박막을 제조하는 방법으로서 후판을 압연에 의해 박판으로 제조하고 있으나 이는 P.C.B 용으로 사용되기에 품질상태가 부적당하다.

본 발명은 전착법으로서 동박막을 제조하되 그 품질에 있어서 핀홀이 없고 두께가 균일하며, 인장강도등 기계적 성질 및 전기전도율이 우수한 동박막을 연속제조할 수 있는 방법이다.

동도금에 있어서 동박막의 제조는 그 도금두께가 35㎛, 70㎛ 등 두껍기 때문에 일반 동도금의 작업조건이나 욕조성으로서는 불가능하고 황산동욕이나 붕불화동욕에서 고속 전착법을 도입해야 되는데, 본발명은 생산성이 높으며, 생산비가 저렴한 황산동욕을 활용한 것으로서 그 요지를 장치적 구성과 욕조성, 조건 및 작용효과 등을 함께 결합하여 설명하면 다음과 같다.

1. 동박막 제조법

황산동용액을 주체로 하는 도금액을 공급하는 용해조(1)에서 저장조(2)로 이송하되 동도금에서 가장 중요한 인자인 동이온의 농도를 황산동 180g/ℓ－300g/ℓ, 황산 30－150g/ℓ로 하여 용액의 조성이 원만하고 핀홀의 생성이 없어 박막의 표면상태를 양호하게 하고 고속도금을 위한 고전류밀도를 가능케 함과 동시에 용액중에 황산동이 정출된 상태로 존재치 않게 한다.

또한, 아교 농도범위 10ppm－10g/ℓ, 젤라틴 농도범위, 2ppm－7g/ℓ, 라우릴 황산나트륨 농도범위 2ppm－8g/ℓ, 방향족 황산 화합물 농도범위 1ppm－5g/ℓ, 폴리캐치온 농도범위 2ppm－8g/ℓ

을 첨가하여 핀홀의 발생을 줄이고 도금층의 결정 미세화, 등박막에 적합한 경도, 인장강도, 내열성을 향상 시킨다.

상기 도금액이 저장조(2)에 이송되면 저장조(2) 내의 히이터(3)와 온도감지기 (4)로서 30－50℃로 가열함으로서 정출된 황산등의 존재를 방지하고 등 농도가 증가되면 전류밀도를 상승시킬 수 있어 생산성을 향상시킨다.

이 도금액이 저장조(2)에서 도금조(5)로 송입되면 스페인레스강, 티타늄 및 티타늄 합금, 특수합금등을 주체로한 음극드럼(6)의 둘레에 공급되어 전착되는데 연속등박막의 제조에는 음극드럼의 재질이 크게 영향을 미친다.

음극 드럼의 재질선택은 전기전도성이 우수하고 황산동액에서 부식이 일어나지 않으면서 표면연마후 장시간 사용하여도 표면에 홈이 발생하지 않는 재질이어야 하는데, 스테인레스강일 경우에는 도금액의 온도가 높아짐에 따라 마이크로 크랙이 발생하여 조업에 지장을 초래하므로 일정시간 사용후 연마하고 다시 사용하여야 하는 반면에 티타늄 및 티타늄합금의 경우에는 전기 전도성이 우수하지 못하여 보강재를 사용하여야 하나 한번 연마하면 스테인레스강보다는 오랜시간 사용할 수 있으나 가공상의 문제점으로 사용되지 못함으로 본 발명에서는 황산동욕에서 내식성이 우수하고 전기 전도성도 양호한 합금으로 크롬, 니켈외에 몰리브덴, 동, 지르코늄 등을 1－10% 첨가한 합금으로 제조하고 이 음극드럼의 표면조도는 0.5㎛이하로 연마한다.

그리고 동도금에서는 전류밀도에 따라 도금층의 물성도 달라지는데 전류밀도가 낮을 경우에는 생산성이 떨어질 뿐아니라 음극 드럼면의 도금상태가 깨끗하지 못한점이 있으며, 전류밀도가 높아지면 생산성이 향상되며 핀홀의 발생이 적어지고 드럼면의 도금상태가 양호한 점등을 감안하여 본 발명에서는 음극드럼의 전류밀도를 20A/dm²－ 40A/dm²로 유지함으로서 핀홀의 생성을 억제시키고 도금층의 물성을 우수하게 한다.

또한 음극에 대한 양극(7)은 납 또는 주석, 안티몬, 운동을 1－10% 첨가한 불용성양극으로 설치하되 음극간의 거리를 0.3－2㎝로 유지함으로서 고속동도금일 경우에서도 핀홀 생성의 방지와 전류밀도 상승 및 두께분포를 균일하게 한다.

이때 도금액의 주입을 제3a도와 같은 방법 또는 제3b도와 같은 방법을 사용한다.

음극드럼에서 전착되고 동농도가 감소된 도금액은 액분석조(8)로 이송된다.

액 분석조(8)에서는 여과기(9)를 거쳐 정재되어 다시 저장조(2)로 순환되는 용액의 농도를 분석신호하여 용해조(1)에서 부족량을 보충하게 함으로서 도금층에 핀홀이 없게끔 안정된 액을 연속 공급할 수 있다. 즉, 연속적인 동박막을 제조하기 위해서는 용액이 계속 순환되며, 여과되고 필요한 동이온을 공급해야 되고 용액의 순환은 공기교반 등을 강화하여 액의 유속이 30㎝/sec－150㎝/sec 범위로 액을 주입시켜 난류화시킴으로서 신속하고 균일한 도금을 얻을 수 있다.

그리고 일정한 압력으로 음극드럼의 하단 또는 측면에서 도금액을 분사하면 드럼면을 따라 연속적으로 홀러가면서 도금되어 지는 것이다.

음극드럼(6)은 모우터(10)와 감속기(11)로서 회전수를 조절하여 일정방향으로 회전되고 음극전원 공급장치(12)(12´)로서 음극을 띠게 되는데, 연속적으로 동박막을 제조하려면 음극드럼이 계속 회전해야 되며, 그 회전속도는 전류밀도, 온도, 황산동농도, 음극드럼의 직경에 따라 결정된다.

또한, 음극드럼의 회전동력은 와인딩드럼(13)으로 전달된다.

도금조(5)에서 도금된 박막은 음극드럼(6)과 박리드럼(14) 사이에서 박리되고 수세드럼(15)에서 표면에 존재하는 이물질과 잔류황산등을 세척하고 건조기(16)에서 속건하여 와인딩드럼(13)에서 감아 다음 표면처리 공정으로 이송시킨다.

또한, 음극드럼(6)의 양단에는 폴리스티렌, 폴리프로필렌, P.V.C,F,R.P 또는 폴리에틸렌판(17)(17´)을 밀착시켜 놓는데, 이것은 도금용액이 음극드럼이 도금될 경우 음극드럼 모서리까지 걸쳐 도금되어지면 박리에 문제가 있을 뿐아니라 음극의 양옆면에까지 도금되어져 이를 제거하지 않을 경우 도금층이 계속 성장하여 연속작업에 악영향을 미친다.

본 장치에서는 음극드럼의 옆면과 모서리에 마스킹을 하지않고 합성수지를 사용하여 드럼의 크기와 꼭 같이 가공하여 드럼이 회전하더라도 음극의 끝부분과 옆면에 전류가 흐르지 않아 원하는 폭의 등박막을 제조하는 것이다.

또, 음극드럼(6)의 상단 일측에 연마기(18)(18´)를 밀착시키고, 모우터(19)로서 구동시키는데 연마기(18)(18´)는 동박막이 음극드럼에서 박리되면서 존재하는 잔여동박을 제거하는 역활을 하며 등박의 박리가 항상 균일하게 되기 위해서는 드럼의 안쪽보다 바깥쪽을 더 깨끗하게 연마해야 할 필요성이 있다.

따라서 연마기는 연마포를 사용하여 음극드럼(6)의 바깥쪽에서 폭 5－10㎝ 정도로 양쪽에 설치하여 100－500rpm으로 회전되게 한 일련의 공정결합에 관한 것이다.

이하 그 실시예를 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1] [실시예 2]

[실시예 3]

2. 표면 조화처리법

인쇄 회로원판은 수지위에 동박막을 열간 압착하여 제조함으로 이때 수지와 동박막과의 결합력을 향상시키기 위하여 동박막의 매트면(Matte side)에 황산동옥에서 노들라이징(nodulizing) 처리를 한후 매트면 또는 양면에 니켈층을 형성하는데, 니켈층은 0.05－10%(중량비)의 황, 인 또는 비소와 함께 도금되어 과황산 암모늄 또는 염화제이구리 등 에칭액에 쉽게 애칭된다.

본 발명은 동박막 수지와의 결합력 향상은 물론 동박막의 녹발생, 언더커팅( undercutting)현상, 땜납성의 향상등 제성질의 향상을 목적으로 한 것이다.

본 발명은 인쇄회로 기판용 동박막의 표면처리 방법으로서 동박막과 수지와의 결합력을 향상시키기 위하여 황산동욕에서의 노들라이징 처리후 인, 황 또는 비소를 함유한 니켈도금을 하는 일련의 공정에 관한 것인바, 인쇄 회로기판은 전자산업의 여러 방면에 응용되어 라디오, TV, 컴퓨터, 전자교환기 등에 이용되며, 최근 이러한 용도로서 양질의 인쇄회로기판의 수요 및 기술의 발달이 날로 증가 추세에 있다.

그러나 인쇄회로기판 제조시 나타나는 일반적인 문제점으로서는 통상의 등박막 적층기판의 제조공정은 열간 압착 및 수차례의 열처리공정을 수반하므로 열충격에 의한 등박막과 수지의 결합력 저하와 화학적, 기계적 요인으로 녹 및 반점이 발생하게 되고 또한 일간공정에 의하여 등박막 표면에 산화층을 형성하여 땜납의 접합성 및 전기도금의 밀착성에 영향을 주게 되며, 그리고 회로를 형성하기 위하여 에칭액에 부식시킬 때 애칭 잔류물의 존재 및 언더커팅현상(에칭액이 회로부분의 동박막과 수지사이에 스며드는 현상)이 나타나는 것이다.

본 발명의 특징은 위와같은 인쇄회로기판 제조공정의 여러 문제점들을 제거하기 위한 동박막의 표면처리방법으로서 첫째, 수지와의 결합력을 향상시키기 위하여 황산동옥에서 동박막을 음극처리하여 매트면을 노들라이징 처리하고 둘째, 층상의 니켈도금욕에 0.05－10%(중량비)의 황, 인 또는 비소를 첨가하여 복합도금하여, 이때 첨가원소의 기능은 니켈층이 일반적인 에칭액에 완전히 에칭되지 않으므로 동 및 니켈의 에칭성을 향상시키기 위한 것이다. 노들라이징 처리용액은 황산동(CuSo₄5H₂O) 40－200g/ℓ 황산 50－150g/ℓ이며, 온도 20－50℃, 전류밀도 5－15A/dm²에서 10－60 초간 음극처리하며, 양극은 불용성 양극으로 납을 사용한다. 이때 동박막의 매트면의 표면에 동입자가 돌기상으로 석출하여 표면 조화효과로서 수지와의 결합력 향상에 기여한다.

니켈 도금은 통상의 니켈도금옥인 와트(Watt)옥에 황, 인 또는 비소의 화합물을 용해하여 도금한다.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

[실시예 4]

황산동(CuSO₄. 5H₂O) 40－200g/ℓ

황산 50－150g/ℓ

아교 0.5－2.0g/ℓ

노들라이징 처리는 위의 옥조성에서 하며, 처리조건은 온도 20－50℃ 전류밀도 5－ 15A/dm²10－60초이다. 동박막을 음극으로 하여 양극은 납을 사용한다. 도금후 충분히 수세한 후 니켈도금을 한다. 도금결과 동입자가 매트면의 표면에 돌기상으로 석출하여 수지와의 결합력을 향상시킨다.

황산니켈(NiSO₄, 6H₂O) 240g/ℓ

염화니켈(NiCl₂, 6H₂O) 45g/ℓ

붕산 30g/ℓ

티오황산나트륨, 사카린, 황산암모늄, 트리니켈중 택일하여 10g/ℓ

니켈도금옥의 성문은 위와같이 와트(Watt)옥에서 행하며, 황의 화합물로서 티오황산나트륨을 첨가하여 온도 40－50℃, 전류 밀도 2A/dm²20－60초간행하여 0.02－0.2㎛의 두께가 된다. 이때 니켈도금층은 0.02－10%(중량비)의 황을 함유한다.

티오황산나트륨 위에 황의 화합물로서 사카린과 황산암모늄, 트리니켈(Tri－Ni : udylite 제품) 등이 첨가될 수 있다.

[실시예 5]

노들라이징 처리의 용액 및 조건은 실시예 1)과 같으며, 니켈도금옥에 황 대신 인의 화합물로서 아인산 나트륨을 5g/ℓ 첨가하여 니켈도금 조건은 실시예 1)과 같다.

이때 니켈도금총은 0.02－10%(중량비)의 인을 함유한다. 아인산 나트륨외에 인의 화합물로서 아인화나트륨, 인텅스텐 나트륨, 아인산니켈, 메타, 아인산 나트륨, 인산니켈 등을 택일하여 첨가할 수 있다.

[실시예 6]

노들라이징 처리와 용액 및 조건은 실시예 1)과 같으며, 니켈옥에 황대신 비소의 화합물로서 산화비소를 5g/ℓ 첨가하며 니켈도금 조건은 실시예 1)과 같다.

이때, 니켈도금층은 0.02－10%(중량비)의 비소를 함유한다. 산화비소 외에 비소의 화합물로서 황화비소, 염화비소, 인화비소, 비소산을 택일하여 첨가할 수 있다.

이상과 같이된 본 발명은 P.C.B 용 동박막을 일련의 연속공정으로서 생산성있게 양질의 제품을 제조되게한 후에 특수표면처리공정을 거치게 함으로서 수지와의 접촉을 좋게하고 쉽게 고칭되게 한 것이여서 많은 수요의 P.C.B를 양질의 제품으로 값싸게 공급할 수 있는 것으다.

Claims (2)

1. 아교, 젤라틴, 라우릴황산나트륨이 1ppm－10g/ℓ 첨가된 황산동 180g/ℓ－ 300g/ℓ, 황산 30－150g/ℓ의 용액을 용해조(1)에서 저장조(2)로 이송하여 히이터 (3)의 온도감기(4)로서 30－50℃ 가열조성하고 이를 도금조(5)에 유속 30－150㎝ /sec 범위로 송입하여 표면조도 0.5㎛ 이하로 연마된 음극드럼(6)의 둘레에 전착시키되 전류밀도는 20A/dm²－40A/dm²으로 하고 납 또는 납에 주석, 안티몬, 운동을 1－ 10% 첨가한 불용성 양극(7)과의 거리는 0.3－2㎝ 유지한 것과, 그후의 도금액은 액분석조(8)로 이송되고 여과기(9)를 거치면서 저장조(2)로 순환하되 용해조(1)에서 부족농도를 보충되게 자동제어한 것과, 크롬, 니켈외에 몰리브덴, 동, 지르코늄등을 1－ 10% 첨가한 합금으로 제조된 음극드럼(6)은 전원공급장치(12)(12´)가 연결되고 회전동력은 와인딩 드럼(13)을 연동시키며, 건조기(16)에서 속건되어 와인딩 드럼( 13)으로서 감게한 것과, 음극드럼(6)의 양단에 합성 수지제판(17)(17´)을 밀착시키며, 상단일측에 5－10㎝정도폭의 연마기(18)(18´)를 밀착시킨 일련의 제조공정을 결합함을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 등박막을 제조하는 방법.
2. 전착법에 의해 제조된 동박막을 황산등 40－200g/ℓ, 황산 50－150g/ℓ의 용액에 온도 20－50℃, 전류밀도 5－15 A/dm²에서 10－60초간 음극처리하여 노들라이징 처리하고 니켈도금액인 와트(Watt) 욕에 황, 인 또는 비소를 0.02－10%(중량비)로 화합, 용해한 후 전류밀도 1－15A/dm², 온도 30－50℃에서 20－60초간 0.02－0.2㎛의 두께로 복합도금함을 특징으로 하는 등박막의 표면조화 처리법.

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