기판 표면처리 공정 (5)

지난 게시물에 이어서 기판 표면처리 공정의 세부 Process에 대해 알아보고,

무전해 금도금 공정의 불량 유형에 대해서 알아보겠습니다.

 

6. Activator

: 무전해 Ni 도금액 중에 Cu 금속을 침적해도 Cu 금속 위로 Ni 석출은 쉽게 발생하지 않습니다.

그러나, Fe, Co, Ni, Pd, Au 등으로는 쉽게 석출 됩니다. 이들 금속이 석출 반응을 진행시키는 촉매가 되고, 석출 한 Ni가 자기 촉매로써 석출 반응을 진행하도록 하는 역할을 합니다.

 

PCB의 Cu pattern 상에는 Pd를 치환 석출 반응에 의해 석출(부착)시키고, 무전해 Ni을 도금합니다.

 

 

7. 무전해 Ni 도금

: Au와 Cu 사이의 확산을 방지할 목적으로 도금됩니다.

금속학적으로 0.5um의 두께가 필요하지만, 일반적으로 1.7um 정도로 얇지 않아야 확산을 방지할 수 있는 최소 안전 공간이 확보됩니다.

보통은 Customer의 요구 spec에 맞도록 제작됩니다.

 

 

8. 무전해 Au 도금

: 반도체 부분의 전기 저항을 줄이고 내식성을 높이기 위해 고순도의 연질 금도금을 합니다.

Au 도금 또한 치환 반응이기 때문에 치환되는 Ni이 Au의 완전한 도포로 Ni++ 이온으로 액 중에 치환되지 못할 경우 도금 반응은 정지합니다.

 

 

무전해 금도금 공정의 불량 유형

 

1. Solder Ball Come Off

: Solder Ball attach 과정에서 Cu/Ni 계면에서의 분리를 solder ball come-off라고 합니다.

BGA의 외관으로는 불량의 형태를 구분하기 어려우며, 실장 과정에서 검출됩니다.

 

발생 원인

- Soft etching조에서의 etch rate 부족

- Cu 표면 오염 : Cu 표면에 SR 잔사 잔존, Cu 표면 지문 및 유기물 잔존에 의한 오염

- Cu 산화 : Ni 도금 전 Cu 표면 산화에 의한 Ni의 밀착력 저하, 산세 후 Trouble에 의한 방치

 

2. 금도금 벗겨짐 (Au peeling)

: Ni과 Au의 밀착력 저하로 Au 층이 벗겨지는 불량을 Au peeling 또는 peel off 라고 합니다.

 

발생 원인

- Ni 산화 : Ni 처리 후 산세조의 농황산에 의한 Ni 표면 산화

- Ni 도금 후 설비 Trouble에 의한 수세조 또는 대기 중 방치

- Au 도금 시 접점 및 정류기 이상으로 Buming 현상 발생

 

3. 변색(Discolor)

: 전체 또는 부분적으로 금도금 완료된 부위에 색깔이 변하는 불량을 말합니다.

 

발생 원인

- 금도금액의 첨가제 및 불순물 오염

- 순수의 순도 저하에 따른 표면 오염

- 수세 건조기의 건조 부족 및 건조단 내부 이물에 의한 오염

- 수세 건조기 스폰지 Roll 오염

 

4. 도금 이물

: 고전류 부위의 nodule 형상으로 보이며, 사이즈도 다양합니다.

외관상 쉽게 구별할 수 있으나, 이물 부착된 발생원을 조사하기 위해서는 micro-section 등의 확인 작업을 거쳐야 합니다.

이물은 assembly 과정에서 부품 실장을 방해하는 등의 문제를 일으킵니다.

 

발생 원인

- Oxide된 Ni particle이 여과포에 Filtering 되지 않고 Ni 도금액 속으로 유입되어 도금 과정에서 발생

- 도금조의 Filtering 부족으로 발생

- 약품, 설비 등 외부로부터 Material이 유입되어 Film에 전착되어 발생

 

5. Pit 발생

: Ni 도금 과정에서 기포에 의한 도금 방해 현상으로 도금이 원형으로 패이는 불량 현상입니다.

- 수소 기포 발생 : 수소 기포 발생의 원인은 너무 낮은 pH, 유기 불순물 함유, 화학적으로 균형이 깨진 도금액, 부적절한 교반, 기판의 불충분한 세정, 붕산 농도의 부족, 기름때(구리스) 등의 오염 등 많은 Factor가 관련될 수 있습니다.