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공학이야기

화학동 도금 공정에 대해 알아보자!(feat. PCB)

by 핸들이없는8톤트럭 2022. 5. 23.
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안녕하세요. 8톤 트럭입니다.

오늘은 화학동 도금 공정에 대해 알아보는 시간을 가져보고자 합니다. PCB 분야와 관련된 공정은 대부분 학부 과정에서 배우지 않기에 많은 분들이 어려움을 겪고 계실텐데요. 저도 마찬가지로 어려움을 가지고 있었기에, 잘 정리해서 도움이 되는 포스팅이 되기를 바라며 글을 써보고자 합니다. 그럼 바로 레츠게릿!!

 

무전해 화학동 도금 공정은 무엇인가요?

무전해 화학동도금 공정은 양면(Double-Layer) 또는 다층(Multi-Layer) 기판의 공정시, 층과 층 사이의 비전도성 부분을 도금하여 전기적으로 통전되게 하기 위한 동도금 핵심 기술인데요. 전기가 통하지 않는 비전도성 부분을 도금하기 위하여 약품의 화학적 산화-환원 반응을 이용한 도금 기술입니다. 무전해 화학동도금 공정에서 사용하는 촉매의 팔라듐 형태에 따라 이온타입(Ion Type)과 콜로이드 타입(Colloid Type)으로 나뉘어지는데요.

 

이온 타입(Ion Type)은 촉매자체가 이온(Ion)으로 존재하며 콜로이드 촉매와 비교해 입경이 작은 Hole내벽에도 기판 Covering이 향상되는 장점을 가지고있어 최근 고집적화 되고있는 RF-PCB와 같은 고사양 PCB에 주로 적용되며 최근 사용량이 확대되고있는 추세에 있습니다.

 

콜로이드 타입(Colloid Type)은 혼합물의 일종으로 콜로이드 촉매는 PCB원판 Hole 내벽의 Conditioning Agent 위에 Pd/Sn(팔라듐/주석)콜로이드가 흡착되어 도금반응의 촉매역할을 수행합니다. 무전해 화학동 공정은 총 6단계로 이루어지며, 크게 전처리 공정과 화학동 공정으로 구분됩니다!

 

1. Cleaner & Conditioner
전처리 공정은 도금하고자 하는 홀 내벽의 비전도성 부분의 이물질을 제거하고, 동시에 이후 단계의 팔라듐(Pd) 촉매단계에서 팔라듐이 잘 흡착될 수 있도록 Conditioning agent를 부여하는 Cleaner&Conditioner(C&C) 단계입니다. 보통, 반도체 IDM 업체들, 즉 전공정에서는 세정이라고 불리는 공정과 유사하다고 생각하시며 될 것 같습니다.

 

 2. Soft Etching
기판 표면의 산화막 제거 및 후 공정인 전해 동도금 공정과의 밀착력 증대를 위해 표면적을 증가시키는 Soft Etching 단계인데요. 대기에 노출된 copper는 산소와 반응성이 좋기에 산화구리를 형성합니다. 이러한 산화구리는 전도성이 떨어지기에 불량이 날 확률을 높여요. 그렇기 때문에 soft etching을 통해서 형성된 산화막을 제거하는 것이죠.

 

3. Pre-dip
팔라듐 촉매가 홀 내벽에 잘 흡착될 수 있도록 하기 위한 보조적인 역할을 하며, 촉매 약품의 오염을 방지하는 과정인 Pre-dip 단계인데요. 예열하는 단계라고 생각하시면 좋을 것 같아요.

 

4. 촉매 (Activator or Catalyst)
홀 내벽에 팔라듐을 흡착시키는 촉매 단계입니다. 앞서 Pre-dip 단계에서 표면에 형성된 (-) 전하로 인하여 팔라듐을 흡착시킵니다. 

 

5. 활성화 / 환원 (Reducer / Accelerator)
앞서 흡착된 Pd Complex 및 Pd 콜로이드에서 Pd 이외의 물질을 제거하여 화학동 도금 시 동과의 결합이 용이하도록 하는 (Reducer / Accelerator) 단계입니다.

 

6. 화학동도금 (Electroless Cu Plating)
마지막으로 홀 내벽의 비전도성 부분에 흡착된 팔라듐 위에 약품의 산화-환원 반응을 통한 화학동(Cu)도금을 하여 통전이 가능하도록 하는 화학동도금 단계입니다. 이를 통해서 우리는 hole 내부에 화학동도금을 마무리 할 수 있는 것이죠.

 

오늘은 PCB 기판에서 사용되는 화학동 도금 공정에 대해 알아보았습니다. 생각보다 복잡하죠? 천천히 익히시다 보면은 금새 따라오실 수 있으실거에요! 그럼 안녕!!

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