KR930001934B1 - 인쇄회로용 전해동박 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

인쇄회로용 전해동박 및 그 제조방법

본 발명은 인쇄회로용 전해 동박 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 절연기판과의 접착력 향상을 위해 거침처리를 한 인쇄회로용 전해동박을 이용하여 절연기판과 접합되는 면에 구리와 비소의 합금피복층과 그위에 아연과철의 합금 피복층을 각각 펄스(Pulse)전류를 이용하여 도금시켜 약품 및 열처리의 상황하에도 그 접착력의 저하가 극소화되게 할 목적을 둔 것이다.

일반적으로 인쇄회로는 라디오, 텔레비젼, 전화교환기, 컴퓨터 등 각종 전기, 전자기기의 정밀 제어회로에 널리 이용되고 있다. 특히 최근에는 인쇄회로기판의 고품질이 요구되어 기판의 회로가 미세화, 고직접화 되고 있다. 이렇게 정밀 고급화되는 절연기판은 주로 에폭시 수지를 유리섬유에 함침시킨 것이 사용되는데, 이때 동박과 접합된 수지가 동과 반응하여 절연기판에 노란 얼룩을 만들어 외관을 나쁘게 할 뿐만 아니라 절연기판의 전기 절연성을 악화시킨다. 이러한 반응은 동이온이 수지층으로 확산해 들어감으로써 일어난다.

또한 최근의 인쇄회로판 제작공정에서는 고온처리 공정이 증가 일로에 있어 이 때문에 열 열화로 인한 동박과 수지층간의 접착력 저하가 발생되어 실용상의 큰 문제가 되는 것이다.

이러한 문제를 극복하기 위한 종래의 방법들을 살펴보면, 미합중국 특허 번호 제3,585,010호에서는 절연기판과 접합하는 동박의 면에 황동과 아연을 피복하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 황동을 피복할때는 시안화합물을 사용하여 도금하는 방법만이 실용화되어 있다.

그런데 이 시안화합물은 자체의 독성과 작업온도가 높아서 작업상의 어려움이 있으며, 공해문제도 크게 제기되어 폐수처리등의 어려움이 있다.

그리고 아연을 피복할때는 회로제작 공정중에 에칭 처리 공정이 있는데, 이 에칭액이 산성인 경우는 아연이 산에 쉽게 녹기 때문에 접착력의 저하가 발생되고, 회로부분의 동박과 그 밑의 기판의 접합면에 에칭액이 침입하는 언더컷 현상이 일어나는 결점이 있는 것이다.

그리고 대한민국 특허공고번호 제84-1643호에서는 절연기판과의 접합면에 인을 함유한 니켈층을 피복하는 방법을 제시하고 있다.

그러나 이 방법은 작업온도가 50℃이상의 온도이고, 금속니켈을 피복시키기 때문에 비경제적이고 인의 함량을 조절하기가 어려운 결점이 있는 것이다.

또, 대한민국 특허 공고번호 제83-2611호에서는 절연기판과의 접합면에 주석 또는 주석위에 아연과 바나듐의 합금층을 피복시키는 방법이나 주석은 회로제작공정중 에칭 공정에 사용하는 에칭액의 한가지인 과황산 암모늄용액에 에칭이 잘 되지 않는 결점이 있는 것이다.

본 발명의 목적은 작업의 어려움과 폐수처리 문제를 극소화하고, 상온에서의 열처리후나 약품처리후에도 양호한 접착력을 갖는 동박을 제조하는데 있다. 또 어느 에칭액에서나 양호한 에칭성을 가지며 회로의 언더컷(Undercut)현상을 방지하고, 동이온의 확산이 억제되는 동막을 만드는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 절연기판과 접합되는 동박의 면에 펄스 전류를 이용하여 구리와 비소의 합금층을 피복하고, 그 위에 아연과 철의 합금층을 피복시킨다. 그리고 합금층을 피복시킨 후에도 크로메이트 방청처리를 전해법으로 실시하여서 된 것이다.

이하에서 본 발명의 인쇄회로용 전해 동박 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 인쇄회로용 전해동박의 제조 공정은 대한민국 특허 공고 번호 제84-1463호에서 제시한 방법과 같이 기본동막을 연속 전해법으로 원하는 두께의 동박을 만들고, 이어서 미합중국 특허번호 제3,220,897호나, 제3,293,109호에서 제시한 방법으로 접착력 향상을 위한 거침 처리를 한다.

이처럼 거침처리가 끝난 동박의 면에 구리와 비소의 합금층을 피복하고, 그 위에 아연과 철의 합금층을 피복시킨 다음 크로메이트 방청처리를 한다. 거침처리가 끝난 다음의 상기 합금층을 형성시키는 방법에 대해 보다 상세히 설명하면, 구리와 비소의 합금층은 도금액의 조성을 다음과 같이 조절한다.

황산동 50-70g/ℓ, 비소(금속으로써) 1-3g/ℓ, 황산 50-70g/ℓ로 하고, 액 온도는 20℃-35℃, 전류밀도는 피이크 전류위상의 전류 밀도는 10-20amp/d㎡로 하고 기저 전류위상의 전류밀도는 3-8amp/d㎡으로 한다.

그리고 전체처리시간은 5-10sec로 하여 피이크 전류위상의 실행시간은 8-10msec이고, 기저 전류 위상의 실행시간은 10-60msec로 하여 구리와 비소합금피복층을 형성한다. 상기의 전류밀도 범위는 피이크 전류밀도가 10amp/d㎡미만으로 너무 낮으면 치밀하고 미세한 입자가 형성되지 않고 20amp/d㎡ 이상으로 너무 놓으면 분말이 형성되어 밀착되지 않기 때문이다. 그리고 기저전류 밀도는 처리시간을 고려하여 조절할 수 있다. 이때 사용하는 비소 화합물은 수용성인 염의 형태이면 되고, 황산의 농도는 도금액의 전기전도도 및 균일전착성에 영향을 주며, 이때 비소는 구리와 합금이 되어 열처리시에 동이온의 확산을 억제시킨다.

이렇게 구리와 비소합금피복층을 형성하여 이온 교환수로 수세한 후 여기에 아연과 철의 합금층을 형성시키는 방법에 대해 설명하기로 하겠다.

합금층 도금에 사용하는 도금액의 조성은 황산아연 10-20g/ℓ, 황산철 1-5g/ℓ, PH는 3-5가 되도록 황산으로 조절한다.

이때 황산 아연 농도는 10g/ℓ 미만으로 낮으면 관리에 어려움이 있고, 20g/ℓ 이상에서는 별 다른 문제는 없으나 연속작업에서 액손실 때문에 비경제적이다.

황산철은 1g/ℓ 미만으로 낮으면 합금효과가 적어 언더킷 현상을 방지하기 어렵고 5g/ℓ 이상이 되면 합금의 균일 전착성이 나쁘고 에칭성도 나빠진다. 그리고 PH는 5이상이 되면 아연의 수산화물이 형성되어 농도 관리가 어렵고 약품손실이 많다. 이때의 작업온도는 상온에서 한다.

전류밀도는 피이크 전류위상에서 8-10amp/d㎡, 기저 전류위상에서 4-7amp/d㎡으로 한다. 실행시간은 전체실행시간은 5sec가 실시하여 피이크 전류위상은 구리와 비소의 경우와 같이 8-10msec이고 기저전류 위상에서는 10-60msec로 하여 아연과 철의 합금 피복층을 피복한 후 이온교환수로 수세한다.

이때 사용한 철은 약품처리시에 아연이 빨리 녹아나는 것을 억제하고 아연과 철의 합금이 구리의 확산을 억제하는데에도 효과를 나타낸다.

이상과 같이 합금층이 형성되면 방청 크로메이트 처리를 전해법으로 실시하는데, 방철 크로메이트 처리법을 설명하면, 액 조성은 중 크롬산 소다 5g/ℓ이고, 상온에서 전위 약 30V에서 가스 발생이 될 정도로 약 sec간 실행한다. 가스 발생은 동박의 표면에 크롬수산화물이나 크롬수산화물을 형성시켜 작업중이나 운반 보관중에 표면이 산화되는 것을 방지한다.

이상과 같은 본 발명의 합금과 방청처리의 실시예 및 비교예를 들고, 열처리 및 약품처리시의 접착력의 실험 결과치를 표로 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

1ℓ당 황산동(5수산염) 70g, 아비산 5g, 황산 50g을 함유하는 용액을 30℃에서 전해액으로 사용하고, 35μ두께의 동박을 음극으로 하여 피이크 전류 위상의 전류밀도를 10amp/d㎡으로 하여 10msec간 실행하고, 기저전류의 위상의 전류밀도를 5amp/d㎡으로 20msec간 실행을 5sec간 실시한다.

이후 이온 교환수로 수세하고 1ℓ당 황산 아연 10g, 황산철 2g, PH5의 용액을 30℃에서 전해액으로 하고, 피이크 전류 위상의 전류밀도 10amp/d㎡으로 8msec간 실행하고, 기저전류 위상의 전류밀도를 4amp/d㎡으로 20msec간 실행을 5sec간 실시한다.

다음 이온교환수로 수세한 다음 1ℓ당 중크롬산 소다 5g을 함유하는 용액을 25℃에서 전위 30V로 5sec간 크로메이트 처리를 한다.

[비교예]

1ℓ당 황산아연 10g, PH5이 용액을 30℃에서 전류밀도 5amp/d㎡으로 5sec간 처리한다. 다음 이온 교환수로 수세한 후에 동일한 조건에서 방청 크로메이트 처리를 한다.

이상의 실시예와 비교예의 피막을 유리섬유-에폭시 절연기판과 적층 성형후 상온에서 210℃에서 630분간 열풍으로 열처리 후 5N의 HCl 용액에서 1시간 침적처리한 후의 접착강도를 다음 표에 나타내었다.

[표]

Claims (4)

1. 각종의 전기, 전자기기의 정밀 제어회로로 사용되는 인쇄회로용 전해 동박에 있어서, 절연기판과 접합하는 거침처리가 끝난 동박의 면에 구리와 비소의 합금 피복층을 가지고 그 위에 아연과 철합금 피복층을 형성한 후 크로메이트 방청처리해서 된 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 전해동박.
2. 절연기판과 접합하는 거점처리가 끝난 동박의 면에 피복층을 전기 도금법으로 피복처리함에 있어서, 도금액을 황산동 50-70g/ℓ, 비소(금속) 1-3g/ℓ, 황산 50-70g/ℓ로 조성하여 액 온도는 20℃-35℃상태에서 펄스전류로써 5-10sec 실행하여 구리와 비소의 합금 피복층을 형성하여 이온교환수로 수세한 후, 도금액을 황산아연 10-20g/ℓ, 황산철 1-5g/ℓ, PH 3-5가 되도록 황산으로 조절하여 상온의 액온도 상태에서 펄스 전류로써 5sec간 실행하여 아연과 철의 합금 피복층을 형성하여 이온교환수로 수세후 방청 크로메이트 처리를 전해법으로 처리하여서 됨을 특징으로 하는 한 인쇄회로용 전해동박 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 구리와 비소의 합금피복시 펄스 전류는 피이크 전류위상에서의 전류 밀도는 10-20amp/d㎡로 하여 실행시간을 8-10msec, 기저전류위상에서의 전류밀도를 3-8amp/d㎡로 하여 실행시간을 10-60msec로 함을 특징으로 한 인쇄회로용 전해동박 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 아연과 철의 합금피복시 펄스 전류는 피이크 전류위상에서의 전류밀도는 8-10amp/d㎡로 하여 실행시간을 8-10msec, 기저전류 위상에는 전류밀도를 4-7amp/d㎡로 하여 실행시간을 10-60msec로 함을 특징으로 한 인쇄회로용 전해 동박 제조방법.