산성 도금조에서 차인산나트륨을 환원제로 하는 무전해 도금법을 사용하여 직경 $4{\mu}m$의 PMMA(poly-methylmethacrylate)/HDDA(1,6-hexanedioldiacrylate) 단분산 가교 고분자 미립자에 니켈층을 코팅할 시 1) 전처리 조건변화, 2) 도금조 온도변화, 3) 도금조 pH 변화, 및 4) 초기 도금조 pH 조절 등에 따라서 도금속도, 도금면의 상태 및 도금 재현성을 관찰하였다. 무전해 도금에서의 전처리 과정은 모든 단계가 중요하였으나 특히 conditioning 및 acceleration 과정이 균일한 도금층을 형성하는데 중요하였고, 도금조 온도 및 pH의 상승에 따라서 도금속도가 증가하였으며, 특히 초기 도금조의 pH의 조절이 도금 재현성을 확보하는데 매우 중요하였다.
산성 도금조에서 차인산나트륨을 환원제로 하는 무전해 도금법을 사용하여 직경 $4{\mu}m$의 PMMA(poly-methylmethacrylate)/HDDA(1,6-hexanedioldiacrylate) 단분산 가교 고분자 미립자에 니켈층을 코팅할 시 1) 전처리 조건변화, 2) 도금조 온도변화, 3) 도금조 pH 변화, 및 4) 초기 도금조 pH 조절 등에 따라서 도금속도, 도금면의 상태 및 도금 재현성을 관찰하였다. 무전해 도금에서의 전처리 과정은 모든 단계가 중요하였으나 특히 conditioning 및 acceleration 과정이 균일한 도금층을 형성하는데 중요하였고, 도금조 온도 및 pH의 상승에 따라서 도금속도가 증가하였으며, 특히 초기 도금조의 pH의 조절이 도금 재현성을 확보하는데 매우 중요하였다.
Monodisperse PMMA/HDDA polymer particles were coated via electroless Ni plating using sodium hypophosphite as a reducing agent in an acidic environment. In this study, the effects of 1) the pretreatment conditions, 2) the plating temperature, 3) the plating pH, and 4) the initial pH, control of plat...
Monodisperse PMMA/HDDA polymer particles were coated via electroless Ni plating using sodium hypophosphite as a reducing agent in an acidic environment. In this study, the effects of 1) the pretreatment conditions, 2) the plating temperature, 3) the plating pH, and 4) the initial pH, control of plating bath on the variation of plating rate, surface state of plated particles and plating reproducibility were investigated. It was observed that every pretreatment steps, especially conditioning and acceleration step, were very important for obtaining uniform Ni plating and the plating rate was increased with the increase of plating temperature and pH. Moreover, the initial pH control of plating bath was critical for the plating reproducibility.
Monodisperse PMMA/HDDA polymer particles were coated via electroless Ni plating using sodium hypophosphite as a reducing agent in an acidic environment. In this study, the effects of 1) the pretreatment conditions, 2) the plating temperature, 3) the plating pH, and 4) the initial pH, control of plating bath on the variation of plating rate, surface state of plated particles and plating reproducibility were investigated. It was observed that every pretreatment steps, especially conditioning and acceleration step, were very important for obtaining uniform Ni plating and the plating rate was increased with the increase of plating temperature and pH. Moreover, the initial pH control of plating bath was critical for the plating reproducibility.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
그러나 본 연구를 통해 단분산 가교 고분자 미립자의 무전해 도금에 있어서는 위에서 밝힌 여러 가지 요인 이외에도 전처리 과정과 도금 과정에서의 미묘한 조건변화가 도금 속도나 도금 면의 균일성에 많은 영향을 미치는 것을 관찰하였다. 따라서 이 논문에서는 HDDA 가교 고분자 미립자의 무전해 니켈도금시 1) 전처리 조건(봉공처리, acceleration) 변화, 2) 도금 온도 변화, 3) 도금 pH 변화, 및 4) 도금 초기 pH 조절 등에 따른 도금 속도 도금면의 상태 및 도금 재현성에 관해 연구하였다.
제안 방법
가교 고분자 미립자의 무전해 도금 방법은 일부 문헌을 통해 알려져 있다."「火 이번 연구에서는 Table 1에서와 같이 우선 NaOH 용액으로 가교 고분자 미립자의 표면 에칭을 실시하여, 중합반응 중에 도입되어 가교 고분자 미립자 표면에 남아있던 PVA 를 제거함과 동시에 요철구조를 도입하고, 이후 PEG-1000을 사용한 conditioning과정, SnC12를 사용한 민감화 과정, SnCl2를 사용한 활성화 과정 및 10% HC1 용액을 이용한 acceleration과정 등의 전처리 과정을 거친 5 g의 가교 고분자 미립자를 Figure 1과 같이 pH와 온도가 조절되는 초음파(42 KHz, 135 W) 도금조에 투입하여 잘 분산시키고, 이에 Table 2에 나타낸 바와 같이 A용액(니켈용액) 및 B용액(환원제)을 연속적으로 1 mL/min의 속도로 투입하는 방법으로 무전해 니켈도금을 실시하였다.
acceleration) 변화, 2) 도금 온도 변화, 3) 도금 pH 변화, 및 4) 도금 초기 pH 조절 등에 따른 도금 속도 도금면의 상태 및 도금 재현성에 관해 연구하였다.
무전해도금 속도의 축정. 도금조에서 일정 시간 간격으로 도금된 가교 미립자를 샘플링하여 완전히 건조시킨 후 0.2 g을 취하여 2 mL의 질산에 녹인 다음 20 mL의 증류수를 첨가하여 희석시키고 이를 0.8)im 폴리카보네이트 멤브레인 필터를 사용하여 가교 고분자 미립자를 회수하고 건조한 후 무게를 측정하여 도금 입자에서 도금된 니켈이 차지하는 무게분율을 측정함으로써 도금 속도를 측정하였다.
초기 pH의 영향. 앞에서 보인 모든 무전해 니켈도금 연구결과는 도금초기의 도금조 pH를 도금 반응중의 pH와는 관계없이 항상 일정기간 동안 일정 값 이상으로 조절하여 무전해도금을 실시하였다. 본 연구에 의하면 균일한 도금면 및 실험의 재현성을 확보하기 위해서는 도금시의 초기 pH 값의 조절이 절대적으로 중요하였다.
이번 연구에서는 산성조에서 차인산나트륨을 환원제로 하는 무전해 도금법을 사용하여 직경 4미크런의 PMMA/HDDA 단 분산가교 고분자 미립자에 니켈층을 코팅할 시 전처리 조건변화, 도금조온도 변화, 도금조 pH 변화 및 초기 도금조 pH 조절 등에 따라서 도금 속도금면의 상태 및 도금 재현성을 관찰하였다. 전처리 시행해지는 PEG conditioning 단계는 균일한 도금면을 위해서 뿐만 아니라 전반적인 도금 속도에도 매우 큰 영향을 미쳤다.
대상 데이터
고분자 중합반응. 무유화제중합에 의한 PMMA 시드 고분자 미립자의 합성 및 가교 중합반응은 앞서 발표한 논문에17 밝힌 과정을 그대로 실시하였으며 이번 무전해도금 연구에는 평균직경 4 gm의 가교 고분자 미립자가 사용되었다.
성능/효과
전처리 시행해지는 PEG conditioning 단계는 균일한 도금면을 위해서 뿐만 아니라 전반적인 도금 속도에도 매우 큰 영향을 미쳤다. 그리고 가교 고분자 미립자의 기재 특성으로 인해 일반적으로 one-step 전처리 방법에서 사용되는 acceleration 방법을 이번 연구에 도입하여 균일한 도금면을 얻고 도금 재현성을 확보하는데 도움이 되었다. 일반적인 무전해 니켈도금에서와 같이 도금조의 pH 상승은 도금 속도의 증가를 일으켰고, 도금조의 온도 상승 또한 도금 속도의 증가를 유발하였으나, 이번 연구에 사용된 도금 시스템에서는 70 °C에서 침전물이 발생하여 도금 속도의 급격한 감소를 일으켰다.
따라서 본 연구에서와 같이 two-step 전처리 방법을 사용했을지라도 PdCb처리 후 각종 Sn염이 Pd 표면에 많이 남게 될 가능성이 커지고, 따라서 이러한 acceleration 과정이 도금결과에 많은 영향을 미치는 것으로 추정할 수 있다.
앞에서 보인 모든 무전해 니켈도금 연구결과는 도금초기의 도금조 pH를 도금 반응중의 pH와는 관계없이 항상 일정기간 동안 일정 값 이상으로 조절하여 무전해도금을 실시하였다. 본 연구에 의하면 균일한 도금면 및 실험의 재현성을 확보하기 위해서는 도금시의 초기 pH 값의 조절이 절대적으로 중요하였다. 즉 PEG conditioning 및 acceleration 등의 모든 조건이 만족된다 하더라도 도금초기의 pH 값의 조절에 실패하면 좋은 도금결과를 얻을 수 없었다.
그리고 가교 고분자 미립자의 기재 특성으로 인해 일반적으로 one-step 전처리 방법에서 사용되는 acceleration 방법을 이번 연구에 도입하여 균일한 도금면을 얻고 도금 재현성을 확보하는데 도움이 되었다. 일반적인 무전해 니켈도금에서와 같이 도금조의 pH 상승은 도금 속도의 증가를 일으켰고, 도금조의 온도 상승 또한 도금 속도의 증가를 유발하였으나, 이번 연구에 사용된 도금 시스템에서는 70 °C에서 침전물이 발생하여 도금 속도의 급격한 감소를 일으켰다. 따라서 이 문제 해결을 위해서는 향후 착화제 교체 및 안정제 투입 등의 후속 연구가 필요할 것이다.
후속연구
따라서 가교 고분자 미립자의 경우와 같이 도금 부하가 매우 큰 시스템에서는 도금조의 초기 pH 조절을 통해 초기 도금반응 속도를 일정 속도 이상으로 유지시켜는 것이 균일한 도금 및 도금 재현성을 위해 바람직한 방법인 것 같다. 그러나 이를 위한 구체적인 임계 도금반응 속도는 보다 깊은 연구를 통해 밝혀져야 할 것이다.
일반적인 무전해 니켈도금에서와 같이 도금조의 pH 상승은 도금 속도의 증가를 일으켰고, 도금조의 온도 상승 또한 도금 속도의 증가를 유발하였으나, 이번 연구에 사용된 도금 시스템에서는 70 °C에서 침전물이 발생하여 도금 속도의 급격한 감소를 일으켰다. 따라서 이 문제 해결을 위해서는 향후 착화제 교체 및 안정제 투입 등의 후속 연구가 필요할 것이다. 또한 도금초기의 도금조 pH를 도금 반응 중의 pH와는 관계없이 일정기간 동안 일정 값 이상으로 조절하는 것이 균일한 도금면 및 도금 재현성 확보에 매우 중요하였다.
참고문헌 (19)
I. Watanabe, T. Fujinawa, M. Arifuku, M. Fujii, and Y. Gotoh, 9th Int'l Symposium on Advanced Packing Materials, 2004
R. Joshi, Microelectr. J., 29, 343 (1998)
S. Chang, J. Jou, A. Hsieh, T. Chen, C. Chang, Y. Wang, and C. Hung, Microelectron. Reliab., 41, 2001 (2001)
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.