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도금을 하는 이유
PCB상에 요구되는 모양 (Configuration)과 필요한 전기적 특성을 지닌
Conductive Line (= Conductor)과 Through Hole을 제공하기 위함이다.
도금의 종류
1. ELL (Electroless = 무전해 도금)
Metal Ion을 Non-conductive 표면에 도금 금속으로 환원시키는 Chemical
Oxidation-Reduction Reaction (화학적 산화환원 반응)으로 Metal Deposition
(금속 석출)을 시키는 방법
(1) Thru-Hole 도금의 Subtractive 방법에서, 무전해 동 석출의 목적은
Non-conductive Thru-hole을 Conductive로 만드는 것이다.
필요한 Circuits는 Electroplating에 의해 지정된 Conductor 치수만큼
형성될 것이다.
(2) 반응식
Pd
CuSO₄+ 2HCHO + 4NaOH --------------> Cu + 2HCO₂Na + 2H₂O + Na₂SO₄ + H₂
Catalyst
Bath Component (욕 조성 성분)의 기능 :
Copper Sulfate (유산동) - Cupric Ion (2가 동)의 공급원
Formaldehyde (포르말린) - Cupric Ion (2가 동)을 금속 동으로 환원하는 환원제
이 반응은 Catalyst의 표면에서만 일어나고,도금 욕조
전체적으로는 발생하지 않는다.
Sodium Hydroxide (NaOH) - pH를 11∼13 범위 내로 유지하기 위해 사용
이 범위가 환원제인 Formaldehyde가 가장 효율적으로 반응하는
범위이다.
무전해 동도금 욕조는 욕조에서 발생하는 화학적 반응을 관리하고, 욕조의
안정성을 개선하기 위한 Stabilizer (안정제)와 Complexing Agents (복합제)를
포함하고 있다.
욕조에서의 작업 중에 발생하는 Dragged Out과 소모되는 Chemical을 다시
채워 주기 위한 잦은 보충 (Additions)을 해 주어야 한다.
또한, 액의 균형을 유지하고, 일정한 작업을 하며, 일정한 석출 속도를
관리하기 위해 잦은 보충 (Replenishments)이 필요하다.
욕조의 안정성을 유지하고 개선하기 위해 추천되는 다른 방법들은
- Low Pressure Aeration (Agitation) :
용액을 교반시키고, 용액 중 그리고 Entrapment (泡潗, 泡沫)이 발생할 수 있는
Tank 주위로부터 Hydrogen Gas Bubble 제거를 촉진하기 위해 실시
- Mechanical Work Agitation (Rocking) :
Hole 속과 Work Crevices (작업 대상물의 틈새)로부터 Trapped Gas를 제거하고,
석출 동안에 소모된 용액을 대체하기 위해 작업물의 표면에 신선한 용액을
공급하기 위해 실시
- Filtration :
용액 속의 불순물 (미립자 = Particulate Matter)을 걸러내기 위해 실시
이러한 분진들은 공장의 더러움 (먼지), Rack으로부터 떨어지는 Copper Metal,
부스러진 Copper Particles 그리고, 욕조 밖에서 묻어 들어올 수 있는
오염 물들로부터 발생한다.
무전해 욕조의 운영방법은 대부분 약품 공급자가 추천하는 방법을
토대로 만드는 것이 바람직하다.
무전해 동도금 욕조에는 두 가지 유형이 있다.
- Catalytic (Thin Deposit) :
도금 전에 Catalytic Process (촉매 전처리)가 필요하다.
도금은 촉매가 완전히 덮힐 때까지 계속된다.
촉매가 완전히 덮히고 나면, 아무리 욕조에 오래 두어도 더 이상의
석출은 일어나지 않는다.
통상의 도금두께는 20 microinches (0.5 μm)
- Autocatalytic (Heavy Deposit) :
촉매는 석출 반응의 개시제 역할만을 하고, 이 후는 석출된 동 자체가 촉매로
작용하는 방법으로, 욕조에 있는 한 계속 석출이 이루어진다.
통상 두께는 50∼100 microinches (1.27μm∼2.54μm)
무전해 석출 동의 가장 좋은 상태의 색상은 Salmon Pink이다.
Bright Shiny한 석출물은 부스러지기 (Brittle) 쉽고, 통상의 동 색상보다 어두운
석출물은 안정제 (Stabilizer)의 농도가 높음을 나타내며, 욕조가 비관리 상태
이거나 또는 시간당 석출율이 높아 동의 연성 (Ductility)을 떨어뜨린다.
물론 특정 공급자 (예 ; Shipley 123)의 “Heavy Deposit”는 원래가 약간의
갈색 (Tan)을 띄는 경우도 있다.
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