[논문]친환경 도금표면처리 기술동향

강계명; 김유상

doi:10.5695/jkise.2009.42.6.301

친환경 도금표면처리 기술동향
Technical Trend of Plating & Surface Treatment for Eco-environment 원문보기

한국표면공학회지 = Journal of the Korean institute of surface engineering, v.42 no.6, 2009년, pp.301 - 310

강계명 (서울산업대학교 신소재공학과) , 김유상 (한국과학기술정보연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, it has been increasing for the eco-environment plating and surface treatment of eco-environment to decrease hazardous materials. Particular eco-environment can be applied to electronics or automotive parts of industry. In the case of mobile phone, if there were fired, the products bearing dye may be contaminated with the hazardous and wasted. we can obtain the original metal color by electro coloring by metal salt, get rid of hazardous gas, decrease the wasted sludges. Now, the industrial patent number is increasing in Korea, we can accomplish the development of green industry by supporting technical trend of the plating and surface treatment in eco-environment.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본고에서는 최근 변화되고 있는 친환경 도금표면처리 기술동향을 제시하였다.
이동통신, 휴대폰, 전자기기, 자동차부품 소재로 사용하는 알루미늄, 스테인리스 부품의 표면처리법으로 습식법, 건식법 및 레이저 가공법에 대한 기술의 개요, 국내외 연구개발 동향, 국내외 기술 및 특성에 관한 비교분석, 산업동향을 종합적으로 분석하여 산업체에서 필요로 하는 연구개발과제의 전략수립, 기술전망 및 정책제언을 제공함으로서 기업의 기술경쟁력 및 친환경 표면처리부품개발 등에 활용함을 연구목적으로 한다.

제안 방법

이 외에도 형광 디스플레이 부품용 필터²⁹⁾, 전해동박용 레진필름³⁰⁾, 일본이 미국특허로 등록한 반도체 와이어링 장치와 성형³¹⁾, 전기부품의 본딩 재료와 방법³²⁾, 호주에서 미국특허로 등록한 테플론 인쇄기판의 도통용 PTH 도금³³⁾, 최근 구리도금향상을 위한 루테늄 시드 층의 열처리³⁴⁾ 특허가 있다. 무전해 도금공정으로 제조된 전도성 원사 또는 원단을 이용한 위장직물에 관한 것으로서 종래의 합섬직물에 전도성 혼합물을 도포하였을 때 도포약품이 탈리되는 현상을 해결할 수 있는 군용 무전해 도금전도성 원사와 폴리에스터 또는 나일론사 등의 합섬섬유를 인터레이싱으로 합사하는 혼합사 섬유를 이용한 위장직물을 등록하였다.
종래의 휘발성 유기용제나 납 대용 수용성 프리플럭스(OSP, Organic Solderability Preservative)를 개발하여 건조나 도장의 수명을 연장할 수 있는 차세대 친환경 수용성 프리플럭스를 개발하였다. 현재 인쇄회로기판은 금속도금이나 유기피막을 사용하여 표면처리하고 있다.

대상 데이터

크롬함량을 1258과 733.3 mµg/l에서 0.01~0.1 mµg/l으로 낮추어 바이오 아세이 제품에 적용하였다.
황혈염, 황산 제2철 혼합용액에 의한 착색은 유약용 안료인 페로시안화철로서 무해하지만 폐수처리 대상이다.

이론/모형

ULSI용 전기도금 구리박막의 미세조직 연구⁴⁸⁾에 관한 결과에서 Electroplating법으로 ULSI용 Cu박막을 제조하는 기술을 한국진공학회지에 등재하였다.

성능/효과

그림 6에 세계 100대 기업의 회사별 친환경 도금표면처리 특허출원 현황을 나타내었다. 마쓰시다 사가 1,683건으로 가장 많이 출원하였고, 그 다음이 일본스틸 1,132건, 히다치 927건, 토요다 184건, 포스코, 삼성전자는 각각 89건을 출원한 것으로 나타났다.
그림 2에 1991년도부터 현재까지 친환경 도금표면처리기술에 관한 발표건수를 나타내었다. 세계 발표 건수에 비하여 국내 기술발표 건수는 약 10% 정도 수준인 것으로 나타났다.
향후 우리나라도 이에 대응할 수 있는 친환경 LTCVD 도금표면처리 관련분야의 효과적인 기술개발과 인재육성이 필요하다. 신기술개발과제 사업비는 10년 전, 50억 원 규모에서 최근 300억 원 이상 수준으로 매년 증가를 보이는 가운데 향후 친환경 도금표면처리를 위한 국책과제 지원비가 매년 25% 이상 증가할 것으로 예상된다. 향후 제조설비를 국산화하고 도금표면처리 기술교육을 활성화함으로써 대량생산과 원가절감, 수출증대로 외화획득과 함께 경제성장이 기대된다.
그림 3에 2007년도부터 현재까지 분야별 친환경 표면처리 점유율을 나타내었다. 인쇄회로기판이 36%로 가장 높고, 금속용사 16%, 생체 12%, 자동차 및 양극산화, 반도체가 각각 8%, 레이저가공이 4%로 가장 낮은 점유율을 보였다. 향후 피부접촉 휴대폰케이스나 이어폰, 치과용 임플란트 부품의 친환경 표면처리적용이 증가할 것으로 전망된다.

후속연구

설비투자, 에너지 소비, 운전비, 감가상각비 등 회수에 소요되는 비용과 설비비, 인건비, 회수처리로 얻을 수 있는 도금표면처리가 기대된다. 국산 소재를 사용하여 친환경 도금표면처리 제품을 개발하고 크롬대용 도금기술을 향후 국산 휴대폰이나 이동통신전자기기 케이스에 적용함으로써 국가 녹색산업발전을 이룩할 수 있을 것이다.
무연합금 접합강도의 신뢰성 향상을 위하여 반도체 패키지 기판에도 금도금 대체 수용성 프리플럭스 사용이 증가하는 추세다. 반도체 패키지 기판용 페닐 이미다졸 계 수용성 프리플럭스는 칩 면을 금도금하고 땜납 볼 면을 동도금한 후에 수용성 프리플럭스 처리하는 방법을 대체할 수 있고 고온에서도 시간이 오래 경과하여도 산화하지 않기 때문에 열을 발생하는 할로겐 프리 LED 전광판 및 이동통신, 자동차부품에도 적용이 가능할 것으로 예상된다.
하지만 2년 전부터 자원 확보와 사업성이 유리한 중국은 휴대폰 케이스 개발에만 해외 석 박사 고급인력을 무려 30명씩이나 확보하면서 연구개발 활성화와 함께 특허논문 발표건수가 급증하고 있다. 향후 우리나라도 이에 대응할 수 있는 친환경 LTCVD 도금표면처리 관련분야의 효과적인 기술개발과 인재육성이 필요하다. 신기술개발과제 사업비는 10년 전, 50억 원 규모에서 최근 300억 원 이상 수준으로 매년 증가를 보이는 가운데 향후 친환경 도금표면처리를 위한 국책과제 지원비가 매년 25% 이상 증가할 것으로 예상된다.
휴대폰 케이스 표면에 착색된 알루미늄 소재의 착색도금두께도 100 µm까지 두껍게 막 형성된 것도 있으며, 각 제조사에서는 원가절감과 친환경 두 가지를 목표로 서로 경쟁적으로 제품을 개발하고 있다. 향후 전해 착색 피막의 두께, 금속염의 농도, 방류 폐수 중의 미량 금 이온농도 등을 토대로 경제성 검토가 필수적이다. 설비투자, 에너지 소비, 운전비, 감가상각비 등 회수에 소요되는 비용과 설비비, 인건비, 회수처리로 얻을 수 있는 도금표면처리가 기대된다.
신기술개발과제 사업비는 10년 전, 50억 원 규모에서 최근 300억 원 이상 수준으로 매년 증가를 보이는 가운데 향후 친환경 도금표면처리를 위한 국책과제 지원비가 매년 25% 이상 증가할 것으로 예상된다. 향후 제조설비를 국산화하고 도금표면처리 기술교육을 활성화함으로써 대량생산과 원가절감, 수출증대로 외화획득과 함께 경제성장이 기대된다.
인쇄회로기판이 36%로 가장 높고, 금속용사 16%, 생체 12%, 자동차 및 양극산화, 반도체가 각각 8%, 레이저가공이 4%로 가장 낮은 점유율을 보였다. 향후 피부접촉 휴대폰케이스나 이어폰, 치과용 임플란트 부품의 친환경 표면처리적용이 증가할 것으로 전망된다.
주석-니켈계 전해액에서는 암페어 강도가 커서 금색에 가까운 칼라를 띤다. 향후 해결해야 할 문제점으로서는 금속염에 의한 착색처리에서 주석-니켈, 산화 방지제, 고분자응집제 등의 최근 성능개량의 발전이 있었지만 상품화 정보부족, 제품가격 단가인하, 품질향상 등이다.
휴대폰 케이스 표면에 착색된 알루미늄 소재의 착색도금두께도 100 µm까지 두껍게 막 형성된 것도 있으며, 각 제조사에서는 원가절감과 친환경 두 가지를 목표로 국산 휴대폰이나 이동통신전자기기 케이스에 적용함으로써 국가 녹색산업발전을 이룩할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	친환경 도금표면처리 기술로 무엇이 있는가?	최근 6가 크롬을 사용하는 크로메이트나 크롬을 사용하지 않는 무전해 니켈 복합도금, 니켈-텅스텐 합금도금, 주석도금, 주석-은 합금도금, 주석-은-동 무연삼원 합금도금, 양극산화, 레이저 가공법 등 친환경 도금표면처리 기술이 다수 발표되고 있다. 현재 국내 중소기업이나 대기업에서 친환경 도금 표면처리에 대해서는 특허출원등록 건수도 증가하고 있다.
	국내에서 친환경 도금표면처리관련 연구개발하기 시작한 것은 어떤 시기였는가?	국내에서 친환경 도금표면처리관련 연구개발하기 시작한 것은 휴대폰 알루미늄 케이스가 본격적으로 생산 공급되기 시작한 불과 2000년 초반기부터였다. 2000년대 초에는 알루미늄을 양극으로 하여 황산전해액 중에 전기분해하여 염료로 착색하는 정도였다.
	친환경 3가 크롬도금의 특성은 어떠한가?	크롬도금 자체는 금속상태이기 때문에, 크롬도금 제품 자체가 유해한 것은 아니며 생산현장 작업장에서의 노동안전위생의 관점으로부터 도금작업자가 직접 6가 크롬을 접하기 때문에 유해가스배출을 억제하는 설비의 개발이나 3가 크롬도금액의 개발이 요구된다. 그러나 크롬도금 대체기술이 적용된 시점에서는, 강제적으로 제한될 가능성이 있다. 3가 크롬도금은 0.5 µm 이상 도금두께가 두꺼워지면 도금 크랙이 발생하고, 밀착성이 낮아지고, 조립성이 불량하게 되기 때문에, 0.5 µm 이하로 얇게 도금하는 것이 효과적이다. 3가 크롬도금의 문제는 도금액이나 불용성 양극에 6가 크롬이 석출하기 때문에 3가 크롬도금액에서는 6가 크롬을 생성하지 않도록 하는 공정이 필요하다. DSA전극이나 양이온교환막을 설치하여 6가 크롬생성과 도금액의 오염을 방지한다. 3가 크롬도금액은 폐수처리시 6가 크롬을 환원과 슬러지 처리필요가 없기 때문에 폐수처리 코스트가 싸다. 또 6가 크롬에 비하여 피복성이 우수하기 때문에 균일 전착성이 우수하며, 고전류밀도 영역에서 타지 않아 전류차단이나 리풀에 대해 완만하여 바렐도금이 가능하다. 그러나, 3가 크롬도 금액은 불순물농도, 도금조건의 영향을 받기가 쉽고, 액조성이 많기 때문에 액관리가 복잡하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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