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Sn/Cu 도금액을 이용한 무연 도금공정의 작업조건에 관한 연구
A Study on Working Condition of the Pb Free Plating Process Using the Plating Soluction of Sn/Cu 원문보기

한국공작기계학회논문집 = Transactions of the Korean society of machine tool engineers, v.18 no.2, 2009년, pp.234 - 240  

전택종 (충남대학교 대학원 기계공학과) ,  고준빈 (한밭대학교 기계설계공학과) ,  이동주 (충남대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we found that it is important to have a specific management of standards which are the $12{\pm}3{\mu}m$ of plating thickness and $2{\pm}1%$ of tuning. To verify these standards, we checked the plating thickness and density of tuning through marginal valuation of ...

주제어

#무연(無鉛)도금   #Sn/Cu 도금   #황산납   #염화납   #도금액  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 60±5°C 로 가열된 순수(DL Water)를 이용하여 온수(HotWater)로 수세하고, 수세로 인한 얼룩 및 변색을 방지하기 위하여 120±10℃의 열풍을 이용하여 제품을 건조 시키고 핀치 롤러(Pinch Roller)를 이용하여 제품을 이송하는 시스템의 도금장비를 이용하여 실험을 진행하였다. Fig.
  • Sn/Cu도금액을 이용하여 도금두께 12±3例과 동(Cu)조성 2±1%의 제품 기준을 맞출 수 있는 무연도금의 신표면 처리에 관한 공정조건의 특성을 분석하기 위하여 도금액 온도 조건의 한계평가, 전류밀도조건의 한계평가와 도금액 중염, C* u염의 농도비율의 한계평가를 실시하였다. 각각의 한계평가를 통하여 도금입자의 상태, 솔더부착성, 실장 (實裝)실험을 통하여 한계평가의 관리 폭을 설정하여 공정조건을 확립하고, 이를 표준조건으로 하여 실험을 진행 하였다.
  • 한계평가를 실시하였다. 각각의 한계평가를 통하여 도금 입자의 상태, 솔더 부착성(4) 실장실험(5)을 통하여 한계평가의 관리 폭을 설정하였다.
  • 한계평가, 전류밀도조건의 한계평가와 도금액 중염, C* u염의 농도비율의 한계평가를 실시하였다. 각각의 한계평가를 통하여 도금입자의 상태, 솔더부착성, 실장 (實裝)실험을 통하여 한계평가의 관리 폭을 설정하여 공정조건을 확립하고, 이를 표준조건으로 하여 실험을 진행 하였다. 도금조직의 상태는 SEM을 이용하여 표면조직을 관찰하고 도금에 미치는 영향을 평가 하였다.
  • 2m/min을 기준으로 도금을 실시하였다. 도금 후 순수(DI Water)를 상온에서 200m㎖/min로 분사하여 Sn/Cu잔류 도금액을 제거하는 공정을 거치고, 제품을 장시간 대기 중의 산소(。2)에서 도금표면이 변색(3)되지 않도록 유켄(YUKEN)공업(쥐의 MTC-7N을 작업온도 30±5°C에서 75±25㎖/ℓ의 농도로 변색방지 처리를 하였다.
  • 도금액은 표준욕 조성을 기본으로 한계성평가를 통하여 최적의 건욕조건을 설정하고 , 프로세스관리범위를 정하는 방법으로 관리 범 위를 설정하였다. 표준작업 조건은 Table 2 의 표준작업조건을 적용하여 공정조건에 적합한 조건으로 변경 진행 하였다.
  • 각각의 한계평가를 통하여 도금입자의 상태, 솔더부착성, 실장 (實裝)실험을 통하여 한계평가의 관리 폭을 설정하여 공정조건을 확립하고, 이를 표준조건으로 하여 실험을 진행 하였다. 도금조직의 상태는 SEM을 이용하여 표면조직을 관찰하고 도금에 미치는 영향을 평가 하였다.
  • 본 연구는 납 (Pb)을 함유하지 않은 Sn/Cu 도금액을 이용하여 부품의 단자 면에 도금되는 작업성과 무연제품에서 요구되는 도금두께와 동(Cu)조성(composition)이 원활히 이루어 질수 있는 조건인 도금두께 12±3例과 동(Cu)조성 2±1%의 제품 기준을 맞출 수 있는 공정조건을 찾고, Pb flee도금액이 기존Sn/Pb 솔더에 비하여 젖음성(Wettability), 퍼짐성(Spreadability)등이 떨어지기 때문에 솔더 부착성이 떨어진다. 부품 또한 무연 도금을 하게 되면, 부품자체의 솔더부착성이 떨어지기 때문에 솔더 부착성의 기준을 95%이상으로 하여 현행부품과 동등의 실장성(實裝性)을 갖도록 하며, 리플로우(Reflow)의저융점화, 젖음성 개선, 금속특성의 개선에 중점을 두어 실험을 진행하였다.
  • 이를 확인하기 위히.여 각각의 힌계평가를 통하여 도금두꺼〕, 동 농도를 확인 하였고, 도금입자의 크기 및 솔더 부착성과 실장(實裝)후의 리플로우(Reflow)상태를 확인하였다. 실험 결과 본 실험 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다.
  • 대한 관리가 중요하다. 이에 대하여 사용재료는 우에무라공업(쥐의 Soft Alloy GTC-33 Pb free 고속Sn-Cu합금 반광택 도금욕을 사용하였고, 피도금 재료로는 Alloy42재를 사용하여 도금층의 두께와 동(Cu)조성에 대한 작업성을 평가하였다. 도금액은 Table 1의 기준으로 표준욕조 성을 기준®으로 하였다.
  • 이의 실험방법으로는 도금액 온도조건의 한계평가, 전류밀도 조건의 한계평가와 도금액 중 Sn2염, C* u염의 농도 비율의 한계평가를 실시하였다. 각각의 한계평가를 통하여 도금 입자의 상태, 솔더 부착성(4) 실장실험(5)을 통하여 한계평가의 관리 폭을 설정하였다.
  • 공급부(Loading)에 공급된 재료는 완충장치(Accumulator)를 통과하여 초음파 탈지조에 공급된다. 초음파탈지조는 KPM-TECK의 C-5000을 작업온도 50±10°C 에서 50±10故의 농도로 초음파를 이용하여 제품의 Oil등 불순물을 제거하고, 일반 공업용수를 상온에서 200m«/min 로분사하여 초음파 탈지액을 제거하고 전해탈지를 실시한다. 전해탈지는 전류15A 에서 작업온도 50±10°C 의 조건에서 50±10g/ℓ의 농도로 수소기포를 이용하여 제품의 미세 이물을 제거한다.
  • 측정 장비로는 SFT-3200 형광 X-Ray 솔더두께 측정기를이용하여 도금두께 및 도금 피막중의(“함량을 측정하였다. 금속현미경은 도금제품의 외관 상태와 도금제품의 변색상태를 확인하는 측정기로서 본 연구에서는 올림프스(Olympus) 광학기를 사용하였고.
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참고문헌 (7)

  1. Shin, K. H., Kim, H. T., and Jang, D. Y., 2007, "An Analysis on the Thermal Shock Characteristics of Pb-free Solder Joints and UBM in Flip Chip Packages," Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers, Vol. 16, No. 5, pp. 134-135. 

    원문보기 상세보기

  2. Won, K. G., 1989, Plating solution analysis method, Dongmyngsa, Republic of Korea, pp. 144. 

  3. Yeom, H. T., Lee, J. S., 2001, Metal surface treatment, Dongmyngsa, Republic of Korea, pp. 153-188. 

  4. Lau, J. H., 1991, Solder joint reliability, Van Nostrand Reinhold, New York, pp. 406-449. 

  5. Sunwoo, A. J., Morris, J. W., and Lucey, G. K., 1992, "The growth of Sn-Cu inter-metallics at a pre-tinned copper/solder interface," Metall. Trans. A, Vol. 23, pp. 1323-1332. 

    상세보기 crossref

  6. Ganesan, S. and Pecht, M., 2004, Lead-free Electronics 2004 Edition, CACE EPSC Press, Maryland, USA, pp. 45-63. 

  7. Jung, J. P., Shin, Y. E., and Im, S. S., 2001, Pb-free Micro Soldering, Samsungbooks, Republic of Korea, pp. 45-77. 

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