ELL (Electroless = 무전해 도금) Process
무전해 동도금 Line에서는 다음과 같은 Step들이 필요하다.
1> Racking
작업 Panel들 사이의 간격은 최소 1/2 inch (1.27 cm) 이격 되어 Rack되어야 한다.
Rack Design은 Rinsing이 필요 없고, 도금 용액이 Through Hole을 잘 통과하며,
도금액의 포말/기포 (Solution Entrapment)에 의한 Recess (오목한 곳)가 없고
Drag-In이 최소화되도록 준비되어야 한다.
Panel내의 모든 Parts들은 Through Hole속으로 도금용액이 잘 통과될 수 있도록
Rinse를 포함한 모든 용액 중에서 교반 (Agitation)이 잘 이루어 져야 한다.
2> Cleaning
Base Copper와 무전해 동도금 간의 접착력을 좋게 하기위한 깨끗한 표면을
만들기 위해 실시하는 Panel의 표면 처리
(1) Hot Soak Cleaner
Dirt (먼지나 오물), Drilling 작업에서의 Oil, 공장내의 Soil (때, 오염),
취급 시에 발생하는 지문들을 제거
(2) Rinse
(3) Etch
원재료 (CCL)상의 동박 산화 방지제 (Oxidation Inhibitor), Drilling에서 발생한
Hole내부의 Copper Particles을 제거하고, 무전해 동박이 잘 접착되도록
동박 표면에 조도 (粗度 = Roughness)를 주기 위함
(4) Rinse
(5) Sulfuric Acid Dip (10∼20 Volume % or 10 % H₂SO₄)
금속 염 (Metal Salt), 산화물 (Metal Oxides), Panel의 표면에 형성된
Gel Type의 잔류물 (Residues)들을 용해시키기 위함
(6) Rinse
3> Hydrochloric Acid Dip (25∼50 Volume % or 1 % HCl)
이 용액은 활성제 (Activator)이며, 촉매 (Catalyst)를 보호하는 역할을 한다.
즉, 값 비싼 촉매의 오염과 희석을 방지해 준다.
이 Step 다음에 Rinse는 필요 없다.
4> Catalyst
동도금 용액의 반응은 적절한 촉매가 있어야만 비로서 시작될 수 있다.
촉매는 Tin (Sn = 주석)과 Palladium (Pd) Compounds의 형태로 Panel 표면에
석출된다.
Pd는 Panel 표면에 직접 부착되지 않는다.
Sn이 석출을 시작을 유도하는 매개체 (Intermediate) 역할을 한다.
5> Rinse
6> Accelerator
이 용액은 Sn을 용해시켜서 Pd를 노출시키는 산성 용액 (Acid)이다.
a Pd+2 + b Sn+2 → Snb Pda
이 등식은 아주 간단한 표현이고, 실제의 반응은 아주 복잡하게 전개된다.
Pd+2 + Sn+2 --------------> Pd0 + Sn+4
Accelerator
Copper는 Sn 상에는 석출되지 않는다.
Copper Deposit을 개시 시키기 위해서는 Pd의 Chemical Activity가 필요하다.
모든 Sn은 무전해 동도금의 Void를 방지하기 위해 이 용액에서 제거되어야 한다.
Accelerator 용액 내에서의 추천 침적시간은 Sn이 완전히 제거되기 위해
통상 Catalyst에서의 침적시간의 두 배이다.
7> Rinse
Bath로 유입되는 시수의 오염 (Tap Water Contamination)을 방지하기 위해
Deionized Water (증류수)의 사용이 권장된다.
8> Electroless Copper Bath
작업 Panel을 욕조에 침적한 후 홀 속에 용액을 통과시키기 위해 서서히 교반한다.
침적시간 (Immersion Time)은 필요한 석출 두께와 욕조의 Condition에 따라
다양하게 변화한다. 욕조는 균일한 두께와 석출 특성을 얻기 위해 화학적,
물리적으로 유지되어야 한다.
액의 보충은 한참 만에 한번 왕창 하는 것보다 적은 양을 자주 해주는 것이
바람직하다. 그래야만 좀 더 균일한 석출율을 얻을 수 있다.
무전해 동도금 Line 용액 중의 다양한 화학적 성분은 좀 더 우수한 석출물과
Trouble-free한 작업을 위해 균형을 유지하는 것이 중요하다.
공급자가 제공하는 Data Sheets에는 적절한 작업에 필요한 용액의 공정관리
요령과 요구시간 들이 주어진다.
무전해 도금 조의 특성
오래된 욕조는 커다란 Particle (응고물 = Coagulate)을 석출하기 때문에
좀 더 많은 기공이 있는 석출 (Porous Deposit)이 이루어진다.
약품의 보충은 주로 작업 중에 한다.
약품관리가 빈약하면 아주 불균일한 도금이 되거나 거의 도금이 되지 않는
경우도 있다.
Tin (Sn)이 제거되지 않은 부분에는 Void가 발생한다.
무전해 동은 Tin 위에는 석출되지 않기 때문이다.
훌륭한 Rinse가 가장 중요한 Factor이다.
Through Hole속에 액을 흐르게 하고, 도금 조를 안정화시키기 위해서는
공기 교반과 요동 (Air & Mechanical Agitation)이 필요하다.
무전해 동도금 종료 후에도 역시 도금의 잔류물을 제거하기 위해
깨끗한 Rinse가 필요하다.
동박 표면에 잔류하는 산기를 중화처리 (Neutralization)하는 Step이 있으면 좋다.
무전해 동도금 후에는 다음과 같은 후처리 공정들이 바람직하다.
- (1 분) : 무전해 약품의 잔류물을 제거하기 위한 Spray-rinse (분사 수세)
- (2 분) : Water Soak Rinse (침적 수세)
- (2 분) : Water Soak Rinse (침적 수세)
- (3 분) : Hot Water Soak Rinse (온수 침적 수세 = 탕세 = 120∼150℉)
이 Step은 Cold-Water Rinsing에서 제거되지 않은 무전해 약품의
잔류물을 용해하여 제거하는 것이다.
- (5 분) : 5 % Volume/Volume Sulfuric Acid (황산)
5 % wt./Volume Citric Acid Soak (구연산 침적)
이 Step에서 무전해 동도금 표면이 중화되고,
녹이나 변색, 오염물 등이 제거 및 억제된다.
- (2 분) : Water Soak Rinse (침적 수세)
- (2 분) : Water Soak Rinse (침적 수세)
- (2 분) : D.I. Water Soak Rinse (무이온수 침적 수세)
Air Blow Dry (Uniform, Stain-free Copper를 얻기 위해 중요하다.)
4 시간 이내에 Dry Film Lamination을 해야 한다.
작업이 완료된 Panel들은 부식성이 있는 환경 (Corrosive Atmosphere
= Plating or Etching Rooms)에 적치되지 말아야 한다.
수세 수의 Flow나 Air Agitation은 이러한 Rinse Tank들이 깨끗하게 유지될 수
있을 만큼 아주 강력하게 실시되어야 한다.
수세 조들은 정상적인 작업이 진행되는 동안에 거품이나 색상 또는 고형물들이
발생/부착되지 말아야 한다.
많은 PCB Shop들이 Hole속의 동박 광택 (Copper Luster)을 유지하고, 이를
검사할 수 있도록 무전해 동도금된 Panel에 방청제 처리 (Anti-tarnish Agents)를
하고 있으나, 만약에 처리 상태가 좋지 않으면, Dry Film의 밀착력이 저하된다.
물론 Anti-tarnish Agents를 적절히 사용하면, 훨씬 Uniform한 동박 표면을
얻을 수 있다.
Improper Draining (부적절한 잔류 찌꺼기)은 오히려 동박 표면에 두께 편차를
가져오게 된다.
이러한 방청제는 전기도금을 실시하기 전에 쉽게 제거될 수 있어야 한다.
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