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글제목 Preplate Cleaning (도금 전처리)
작성자 관리자 조회 7147
작성일 2006년 05월 10일 추천 322
Preplate Cleaning (도금 전처리)
Preplate Cleaning은 금속 석출물 (Metal Deposition)에 필요한 아주 깨끗한 표면을
만들기 위해서 매우 중요한 Step이다.
적절한 금속 표면을 준비하는 일은 Peeling (도금 박리)을 방지하고, 좀 더
균일한 도금 특성을 얻기 위해 필요하다.
깨끗한 표면을 만들기 위해서는 다음의 세 가지 Mechanism이 사용되고 있다.
Hot Soak Cleaner - 약간의 산화 흔적, 지문, 기름기나 먼지 등을 제거
Etchant - 우수한 Metal to Metal Adhesion을 위해 깨끗하고 순수한 (= Virgin)
동박 표면을 얻기 위해 실시
Acid Dip - Etchant Residues와 미용해된 금속염 (Metal Salts)을 제거하기 위함
이들 용액들의 매 Step 사이에는 다음 용액을 오염시키거나
그 유효성 (효과 = Effectiveness)을 약화시키는 Chemical을 제거하기 위해
철저한 Rinse가 필수적이다.
Soak Cleaners
용액의 Wetting (젖음성), Emulsifying (유화성), Dispersing (확산성) 부여와
Soil (오염물)을 용해 시키는 기능을 한다.
이러한 세정 액은 좀 더 나은 Cleaning과 좀 더 쉬운 Rinsing을 위해 온도를
높이는 것이 필요하다.
대부분의 Soak Cleaner들은 130 ± 10 ℉의 온도에서 약 1∼분 정도로
작업할 것이 권장되고 있다.
작업에 적절한 조건은 약품 공급자와 상의를 해보는 것이 바람직하다.
Electro-cleaning
이 용액은 Detergent (세정제), Surfactant (= Surface Active Agent = Leveller =
계면 활성제) 그리고 전도성 물질이 포함되어 있다.
Electro-cleaner는 Soak Cleaner와 Etchant를 동시에 대체할 수 있다.
Electro-cleaning은 전류 (Amperes per SQ. Foot or Decimeter) 또는 인가된 전압에
의해서 관리된다.
부식율 (Etching Rate)은 전류밀도 (Current Density)와 관련된다.
Stainless Steel Electrode (SUS 전극)을 사용하는 것이 좋다.
Anode-to-Cathode 비율은 약품 공급자의 추천치를 참조한다.
전극에서는 Gas가 배출되는데, 양극 (Anode)에서는 Oxygen (O₂)가 발생되고
음극 (Cathode)에서는 Hydrogen (H₂)이 생성된다.
이를 통해 Panel 표면에는 깨끗하게 세정되는 Scrubbing 효과가 일어나게 된다.
Electro-cleaner는 Anodic과 Cathodic의 두 가지 Mode에서 작업을 할 수 있다.
Cathodic Cleaning
세정작업이 Cathode에서 이루어진다.
금속 오염 물이 석출된다. 즉, 양전하 물질이 금속 오염 물로 도금된다.
Cathodic Cleaning은 Cathodic Reaction 4H+ + 4e- → 2H₂↑
에 의해서 Resist가 파괴되기 때문에 바람직하지 못하다.
Anodic Cleaning 4(OH)- - 4e → 2H₂O + O₂↑
세정작업이 Anode에서 이루어지며, 금속은 마치 Scrubbing (정면)을 한 것처럼
실질적으로 용해된다. (= Dissolution, Deplating)
이 반응은 Metallic Smut (금속 오염 물)을 제거하고, 비점착성 (= Non-adherent)
금속 피막이 석출되는 것을 방지하기 때문에 아주 바람직하다.
Anodic Reaction
이 과정에서 약간의 동이 제거된다. Cu0 → Cu++ + 2e-
Electro-cleaning을 사용할 경우에 가장 중요한 고려사항 :
바른 작업 온도
적절한 Cathode-to-Anode 비율
조성액의 화학적 성분과 농도의 균형
적절한 전류밀도 또는 전압의 관리
작업방법과 관리방법에 대한 공급자의 지침과 그 준수
오염을 차단하기 위해서 앞 단계에 Hot Soak Cleaner를 설치하는 방법
Etchant
Sulfuric Acid / Hydrogen Peroxide (= H₂SO₄/ H₂O₂)
부식율 (Etch rate)은 화학성분, 온도 및 용액 중의 침적시간에 의해 관리될 수 있다.
이 용액에서 작업 중에 나타나는 발열성 반응 (Exothermic reaction)으로
인해 부분적으로 가열되는 것을 방지하기 위해 Air agitation이 바람직하다.
Copper Etching Mechanism은
Cu + H₂O₂ → CuO +H₂O
CuO + H₂SO₄ → CuSO ₄+ H₂O
보통의 경우 금속이 있을 때는 과산화수소의 분해율이 아주 빨라지기
때문에 용액 중에는 안정제 (Stabilizer)가 필요하다.
약품 성분 (Chemical Ingredients)의 분석 및 보충에 의해서
액의 수명을 연장할 수가 있다.
Etchant가 동으로 포화상태가 되면, 욕조는 유산동 결정 (Copper Sulfate Crystals)을
석출 시키기 위해 냉각된다.
그러면 용액은 결정체를 제거하기 위해 잘 걸러져야 하며,
다시 포화상태가 될 때까지 가열되고 사용될 수 있다.
동을 제거하기 위한 주기적인 Recycling을 통해 액을 폐기하지 않고
무한정 에칭 작업을 계속할 수가 있다.
Sodium Persulfate (Na₂S₂O8 )
이 Etching Agent는 새로 건욕 (Make-up) 했을 때, 아주 낮은 Etch rate (20∼30
μinch/min.)를 나타내며, 동이 늘어날 수록 점점 낮아진다.

이러한 이유 때문에 Etch Rate를 관리하기가 매우 어렵고, 어느 정도의 Metal이
Etched off되어야 하는지를 결정하기도 힘들다.
또한 이 용액은 소모되고, 신액을 Make-up할 때마다 주기적으로 폐기해야만 한다.
Ammonium Persulfate (NH₄)₂S₂O )
이 Etching Agent는 새로 건욕 (Make-up) 했을 때, 아주 높은 Etch rate (50∼100
μinch/min.)를 나타내며, 동이 늘어날 수록 점점 낮아진다.
이러한 이유 때문에 Etch Rate를 관리하기가 매우 어렵고, 주어진 시간에
Etched away되는 Copper의 양이 일정치 않고 변하기 때문에 예측이 불가능하다.
이 용액 역시 소모되고, 신액을 Make-up할 때마다 주기적으로 폐기해야만 한다.
Etching Process에서는 Copper-ammonium complex가 형성되기 때문에 수명이 다한
용액의 처리는 비용이 많이 들고 골치거리가 된다. 환경관리가 점차 엄격해짐에
따라 동과 암모니아 용액의 처리가 중요문제로 되고 있다.
바람직한 건욕 (Make-up)은 Ammonium persulfate (1∼1/2 lb./gal.)에 Sulfuric acid
(1 oz./gal.)를 추가하여 이루어진다.
Acid를 첨가하는 이유는 좀 더 균일한 에칭과 동염 (Copper salts)를 용해하기
위한 것이다.
Acid Dips
이 침적 용액의 농도는 통상 10∼20 Volume %이다.
이 용액은 에칭 후의 Panel 표면을 중화 시키고, 금속 염을 용해하며, 금속 산화물의
제거와 함께 도금 조에 Drag-in되는 오염 물을 최소화하기 위함이다.
산 침적 (침지)은 그 다음 공정이 되는 도금 용액과 조화를 이루어야 한다.




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