KR101340350B1 - 내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공한다. 구체예에서 인쇄회로기판 단자부가 되는 동 베이스층과 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 동 베이스층 상에 니켈층 및 합금층이 순차적으로 적층되어 있으며, 상기 합금층은 Ni, Pd, Mo, W, P 및 Co로 이루어진 군으로부터 2 종 이상 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 동 베이스층에 특정 합금층을 사용하여 내식성이 뛰어날 뿐만 아니라, 경도와 내마모성이 개선되고 고가의 Au 사용을 절감하거나 없앨 수 있다.

Description

내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조 방법{PCB HAVING WEAR RESISTANT TERMINAL WITH HIGH HARDNESS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 내식성이 뛰어날 뿐만 아니라, 경도와 내마모성이 개선되고 고가의 Au 사용을 절감하거나 없앨 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

인쇄회로기판의 전자소자에 전류와 전압, 그리고 신호를 전달하기 위해 핵심적인 역할을 하는 것이 와이어 본딩 단자 (wire bonding pad) 또는 솔더링 단자(solder joint pad)이다. 이러한 인쇄회로기판의 동 베이스층의 표면처리는 전해 Ni 위에 Au도금을 하는 것이 가장 보편화된 기술이다.

상기 Ni 조직은 미세한 기공을 갖는 조직으로 Au 도금을 0.7㎛ 이상해야 봉공 처리가 되어 제기능을 발휘한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 인쇄회로기판의 동 베이스층을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 인쇄회로기판(100)은 절연층(10) 상에 단자부가 되는 동 베이스층 (30)이 형성되며, 상기 동 베이스층(30)이 노출되도록 동 베이스층을 제외한 부분에 솔더레지스트층(20)이 구비된다. 상기 단자부는 외부단자와 접촉을 이루게 되므로 통상 동 베이스층(30) 표면은 니켈층(40)이 구비되며, 상기 니켈층(40) 표면은 Au 으로 도금되어 Au 층 (60)이 형성된다. 이 때 상기 Au 층 (60)은 내식성을 위해 통상 0.7㎛ 이상 두께로 도금된다.

그러나 이와 같이 Au 도금의 경우 고가의 Au로 인해 생산가격이 상승되는 요인이 되며, Au도금 두께를 낮추면 핀홀 등이 발생하여 결합력과 전기적 특성이 저하될 뿐만 아니라, 단자면이 소켓에 장착될때, 마찰에 의해 Au 층이 손상되면 Ni층이 노출되어 문제가 된다.

이에 따라 기계적 마모에 의해 Au층이 손상되더라도 Au 층의 하부층에 내식성 및 내마모성이 우수한 층을 사용하면 Au 두께를 낮추거나 사용하지 않을 수 있다. 이에 관련된 재료의 개발이 필요하다.

본 발명의 하나의 목적은 내식성 및 전기전도도가 우수하면서 내마모성이 우수한 단자부를 구비한 인쇄회로기판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고가의 Au 층을 대체하거나 최소화하여 원가를 절감할 수 있는 인쇄회로기판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 단자부가 되는 동 베이스층과 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판을 제공하고; 상기 동 베이스층을 제외한 부분에 솔더레지스트층을 형성하고; 상기 동 베이스층 상에 니켈층을 형성하고; 상기 니켈층 상에 Ni, Pd, Mo, W, P 및 Co로 이루어진 군으로부터 2 종 이상 선택된 금속을 포함한 합금층을 형성하는 단계를 포함한다.

구체예에서 상기 합금층은 Ni-Pd, Ni-Mo, Ni-W, Ni-P, Ni-Co, Co-W 및 Ni-Co-W 로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

다른 구체예에서 상기 합금층 표면에 0.001~0.25 ㎛ 두께의 Au 층을 더 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판에 관한 것이다. 상기 인쇄회로기판은, 단자부가 되는 동 베이스층과 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 동 베이스층 상에 니켈층 및 합금층이 순차적으로 적층되어 있으며, 상기 합금층은 Ni, Pd, Mo, W, P 및 Co로 이루어진 군으로부터 2 종 이상 선택된 금속을 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체예에서 상기 합금층은 Ni-Pd, Ni-Mo, Ni-W, Ni-P, Ni-Co, Co-W 및 Ni-Co-W 로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

다른 구체예에서 상기 합금층 표면에 0.001~0.25 ㎛ 두께의 Au 층을 더 형성할 수 있다.

본 발명은 고가의 Au 층을 대체하거나 최소화하여 원가를 절감할 수 있으며, 내식성 및 전기전도도가 우수하면서 내마모성이 우수한 단자부를 구비한 인쇄회로기판 및 그의 제조방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 기술에 의한 인쇄회로기판을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 출원의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한, 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고, 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.

또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

도 2 는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 인쇄회로기판(200)은 절연층(10) 상에 단자부가 되는 동 베이스층(30)과 회로패턴(도시되지 않음)이 형성되며, 상기 동 베이스층(30)이 노출되도록 동 베이스층을 제외한 부분에 솔더레지스트층(20)이 구비된다. 상기 동 베이스층(30) 상에는 니켈층(40) 및 합금층(50)이 순차적으로 적층된다.

도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3(a)을 참조하면, 단자부가 되는 동 베이스층(30)과 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판을 통상의 방법으로 제공하고, 상기 동 베이스층(30)을 제외한 부분에 솔더레지스트층(20)을 형성한다. 상기 동 베이스층(30)은 절연층(10)상에 Cu 베이스를 도금 등을 통해 형성할 수 있다. 이와 같이 동 베이스층(30)이 형성된 후, 일부 동 베이스층(30)이 노출되어 단자부를 형성할 수 있도록 통상의 방법으로 솔더레지스트층(20)을 형성한다.

도 3(b)를 참조하면, 상기 동 베이스층(30) 상에 니켈층(40)을 형성한다. 상기 니켈층(40)은 전해도금, 무전해도금, 스퍼터링, 증착, 박막 적층 등의 방법이 사용될 수 있다. 이중 바람직하게는 전해도금이다. 상기 니켈층(40)의 두께는 2~15 ㎛, 바람직하게는 2~7 ㎛ 일 수 있다.

도 3(c)를 참조하면, 상기 니켈층(40) 상에 합금층(50)이 형성된다. 본 발명은 종래의 고가의 Au 층과 달리 내식성과 전기전도성 및 내마모성이 우수한 합금층을 적용하여 단자부의 고경도와 내식성, 내마모성 및 고신뢰성을 달성할 수 있는 것이다.

구체예에서, 상기 합금층(50)으로는 Ni, Pd, Mo, W, P 및 Co로 이루어진 군으로부터 2 종 이상 선택된 금속을 포함한 합금층이 적용될 수 있다. 바람직하게는 상기 합금층(50)은 Ni-Pd, Ni-Mo, Ni-W, Ni-P, Ni-Co, Co-W 및 Ni-Co-W 로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 구체예에서는 Ni-W, Co-W 및 Ni-Co-W 중 하나인 것이 내식성, 내마모성, 신뢰성 및 경도면에서 우수하며, 추가적인 Au 도금을 배제할 수 있어 바람직하다. 상기 Ni 함유 합금은 Ni 이 50중량%이상, 예를 들면 55~95 중량%, 바람직하게는 60~85 중량% 함유할 수 있다. 또한 상기 Ni-Mo 합금은 Mo이 15~35중량%가 바람직하고, Co-W 합금은 W이 20~50중량% 함유하는 것이 바람직하다. 또한 상기 합금층(50)의 두께는 0.05~2 ㎛, 바람직하게는 0.1~1 ㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 안정적인 내식성, 내마모성과 경도를 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 다른 구체예에서는 상기 합금층(50) 상에 선택적으로 Au 층(60)을 더 형성할 수 있다. 도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 인쇄회로기판을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 4를 참조하며, 상기 합금층(50) 상에 형성된 Au 층(60)은 기존의 Au 층 두께 보다 현저히 낮은 두께로 적용될 수 있다. 예를 들면 Au 층(60)의 두께는 0.25 ㎛ 이하, 구체예에서는 0.001~0.25 ㎛ 두께로 형성된다. 상기 Au 층(60)은 통상의 방법으로 형성될 수 있다. 구체예에서는 전해도금, 무전해도금, 스퍼터링, 증착, 박막 적층 등의 방법이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 전해도금이다.

상술한 바와 같이 본 출원의 일 실시 예에 의하면, 인쇄회로기판을 제조 공정에 있어서, 종래의 Au 층 대신 합금층을 형성하여 고가의 Au 층을 대체하거나 최소화하여 원가를 절감할 수 있으며, 내식성 및 전기전도도가 우수하면서 내마모성이 우수한 단자부를 구비한 인쇄회로기판 및 그의 제조방법을 구현할 수 있다. 특히 합금층으로 Ni-Pd, Ni-Mo, Ni-W, Ni-P, Ni-Co, Co-W 및 Ni-Co-W 로 이루어진 군으로부터 선택되는 합금층을 적용하여 고경도, 내마모성 및 내식성을 구현할 수 있으며, 특히 Ni-W, Co-W 또는 Ni-Co-W 합금층의 경우 Au 층을 적용하지 않더라도 내식성과 내마모성 및 전도성이 우수한 단자를 구현할 수 있다.

이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 출원의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 절연층 20 : 솔더레지스트층
30 : 동 베이스층 40 : 니켈층
50 : 합금층 60 : Au 층
100, 200, 400: 단자부를 구비한 인쇄회로기판

Claims (6)

1. 단자부가 되는 동 베이스층과 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판을 제공하고;
   상기 동 베이스층을 제외한 부분에 솔더레지스트층을 형성하고;
   상기 동 베이스층 상에 니켈층을 형성하고;
   상기 니켈층 상에 Ni-Mo, Ni-W, Ni-P, Ni-Co, Co-W 및 Ni-Co-W 로 이루어진 군으로부터 선택되는 합금층을 형성하고; 그리고
   상기 합금층 표면에 0.001~0.25 두께의 Au 층을 형성하는;
   
   단계를 포함하는 내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법.
   
   
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4. 단자부가 되는 동 베이스층과 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판에 있어서,
   상기 동 베이스층 상에 니켈층 및 합금층이 순차적으로 적층되어 있으며,
   상기 합금층은 Ni-Mo, Ni-W, Ni-P, Ni-Co, Co-W 및 Ni-Co-W 로 이루어진 군으로부터 선택되며,
   상기 합금층 표면에 0.001~0.25 ㎛ 두께의 Au 층을 더 형성된 것을 특징으로 하는 내마모성 및 고경도 단자부를 구비한 인쇄회로기판.
   
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