오늘날 전자 장치가 소형화 및 고성능화를 향해 계속 발전함에 따라 전자 시스템의 핵심 캐리어인 회로 기판의 성능은 장비의 전반적인 작동 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 회로기판의 성능 향상을 위한 중요한 수단으로 회로기판 코팅 기술이 주목받고 있습니다. 회로기판 표면을 특정 소재의 박막으로 1장 이상 코팅하여 전도성 향상, 내산화성 향상, 납땜성 향상 등 새로운 기능적 특성을 회로기판에 부여함으로써 전자기기의 안정적인 동작을 보장하고 수명을 연장하는데 핵심적인 역할을 합니다.
1, 회로 기판 코팅의 목적과 의의
(1) 환경 침식으로부터 회로 기판을 보호합니다.
회로 기판을 사용하는 동안 습한 공기, 부식성 가스, 먼지 등과 같은 다양하고 복잡한 환경 요인에 직면하게 됩니다. 이러한 요인은 회로 기판 표면의 금속 라인을 점차적으로 침식하여 동박 산화, 라인 부식을 일으키고 궁극적으로 회로 고장으로 이어집니다. 코팅은 회로 기판 표면에 조밀한 보호막을 형성하여 외부 환경과 회로 기판 간의 직접적인 접촉을 효과적으로 차단하고 금속 산화 및 부식 속도를 늦출 수 있습니다. 예를 들어 해안 지역이나 화학 회사 주변과 같은 열악한 환경에서 코팅된 회로 기판은 코팅되지 않은 회로 기판보다 수명이 몇 배 더 길어질 수 있습니다.
(2) 회로 기판의 전기적 성능 향상
일부 코팅 재료는 전도성이 좋습니다. 이러한 물질로 회로기판 표면을 코팅함으로써 회로의 저항을 감소시키고, 신호전송의 효율성과 안정성을 향상시킬 수 있다. 고주파-주파수 회로에서는 신호 전송 속도가 빠르고 주파수가 높기 때문에 회로의 매우 높은 임피던스 정합이 필요합니다. 적절한 코팅은 회로의 임피던스 특성을 최적화하고, 신호 반사 및 손실을 줄이며, 고주파수 신호의 고품질 전송을-보장할 수 있습니다.- 또한 일부 코팅에는 절연 특성이 있어 회로 기판에 절연층을 형성하고, 전위가 다른 라인을 분리하고, 단락을 방지하고, 회로 기판의 전기 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
(3) 회로 기판의 납땜성 향상
우수한 납땜성은 회로 기판 조립 과정에서 전자 부품과 회로 기판 간의 안정적인 연결을 보장하는 핵심입니다. 그러나 회로 기판 표면의 산화, 오염 및 기타 문제로 인해 납땜성이 저하되어 납땜 불량 및 가상 납땜과 같은 결함이 발생할 수 있습니다. 코팅은 회로기판 표면의 산화물을 제거하여 납땜하기 쉬운 표면층을 형성하고, 납땜과 회로기판 사이의 습윤성 및 결합성을 개선하고, 납땜 공정을 보다 원활하게 하며, 조립 효율성 및 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.
2, 회로 기판 코팅의 일반적인 유형
(1) 화학적 니켈 금도금
화학적 니켈 금 도금은 현재 회로 기판 산업에서 널리 사용되는 코팅 공정 중 하나입니다. 이 공정에서는 먼저 화학 도금을 통해 회로 기판 표면에 일반적으로 3~5μm 두께의 니켈 층을 증착합니다. 니켈층은 내마모성과 내식성이 우수하여 회로 기판을 예비적으로 보호할 수 있습니다. 한편, 니켈층의 존재는 구리가 금층으로 확산되는 것을 방지하여 금층의 변색 및 성능 저하를 방지할 수 있다. 니켈 층 상단에는 변위 반응을 통해 일반적으로 0.05~0.1μm 범위의 두께로 금 층이 증착됩니다. 금층은 내산화성, 전도성, 용접성이 뛰어나 니켈층을 효과적으로 보호할 수 있습니다. 전자 부품의 납땜 과정에서 금층은 납땜에 빠르게 용해되어 우수한 납땜 결과를 얻을 수 있습니다. 무전해 니켈금도금 공정은 컴퓨터 마더보드, 휴대폰 회로기판 등 높은 표면 평탄도, 납땜성, 신뢰성이 요구되는 회로기판에 적합합니다.
(2) 화학적 니켈 팔라듐 도금
화학적 니켈 팔라듐 도금 공정은 화학적 니켈 금 도금 공정을 기반으로 개발되었습니다. ENIG 공정과 비교하면 니켈층과 금층 사이에 일반적으로 0.05~0.1μm 두께의 팔라듐층을 추가합니다. 팔라듐 층을 첨가하면 "블랙 디스크" 현상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있습니다. "블랙 디스크" 현상은 ENIG 기술의 고온 고습 환경에서 니켈 층 표면의 인 함량이 고르지 않거나 니켈 층과 금 층 사이의 화학 반응을 말하며 이로 인해 니켈 층 표면이 검게 변하여 회로 기판의 납땜 성능과 신뢰성에 영향을 미칩니다. ENEPIG 공정의 팔라듐 층은 니켈과 금 사이의 역반응을 방지하여 코팅의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 이 공정은 항공우주, 의료기기 등 매우 높은 신뢰성이 요구되는 분야에 적합합니다.
(3) 유기납땜성 보호필름
유기납땜성 보호필름은 회로기판 표면에 유기박막을 코팅하는 코팅공정이다. OSP 필름의 두께는 일반적으로 0.2~0.5μm로 매우 얇습니다. 화학적 방법을 통해 구리 표면에 투명한 유기막을 형성하여 일정 시간 동안 구리를 산화로부터 보호할 수 있으며 용접 효과에 영향을 주지 않고 용접 중에 빠르게 분해될 수 있습니다. OSP 기술은 저비용, 간단한 공정 및 환경 보호라는 장점을 갖고 있으며, 소비자 전자 제품, 일반 가전 제품 및 기타 분야의 회로 기판과 같이 비용에 민감하고 납땜성에 대한 특정 요구 사항이 있는 회로 기판에 적합합니다. 그러나 OSP 필름의 항산화 능력은 상대적으로 약하고 저장 기간이 제한되어 있습니다. 일반적으로 코팅 후 짧은 시간 내에 용접 및 조립이 완료되어야 합니다.
(4) 은의 화학적 침전
은 증착 공정은 변위 반응을 통해 회로 기판 표면에 얇은 은층을 증착하는 공정입니다. 은층은 전도성(금 다음으로 두 번째)과 납땜성이 뛰어나 회선 저항을 효과적으로 줄이고 신호 전송 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 은층의 화학적 안정성이 좋지 않고 산화나 황화되기 쉽기 때문에 수명을 연장하기 위해 유기 보호제를 도포하거나 금 침지 처리를 실시해야 하는 경우가 많습니다. 이 공정은 고주파 회로(예: 5G 및 위성 통신 장비)에 적합하지만, 습도가 높고 유황이 많은 환경에서는 은 이동이나 부식을 방지하기 위해 신중한 설계가 필요합니다.
3, 회로 기판 코팅 공정
(1) 전처리
전처리는 회로 기판 표면의 오일, 산화물, 먼지 등과 같은 불순물을 제거하여 깨끗하고 활성화된 상태를 달성하고 후속 코팅 공정에 좋은 기반을 제공하는 것을 목표로 하는 회로 기판 코팅의 기본 단계입니다. 전처리에는 일반적으로 오일 제거, 마이크로 에칭, 산 세척 및 물 세척과 같은 공정이 포함됩니다. 탈지 공정에서는 회로 기판 표면의 기름 얼룩을 제거하기 위해 알칼리성 또는 유기 용제를 사용합니다. 마이크로 에칭 공정은 화학적 부식을 통해 회로 기판 표면의 산화물 층과 약간의 버를 제거하고 표면 거칠기를 증가시키며 코팅과 회로 기판 사이의 접착력을 향상시킵니다. 산세 공정은 금속 표면에서 산화물을 추가로 제거하고 표면의 산도 또는 알칼리도를 조정하는 데 사용됩니다. 물 세척 공정은 이전 단계에서 잔류하는 화학 시약을 세척하고 제거하는 데 사용됩니다.
(2) 코팅
다양한 코팅 유형에 따라 해당 코팅 공정이 코팅에 사용됩니다. 무전해 니켈 도금을 예로 들면, 전-처리가 완료된 후 니켈염, 환원제, 킬레이트제 및 기타 구성 요소가 포함된 무전해 니켈 도금 용액에 회로 기판을 담급니다. 적절한 온도(보통 80~90도)와 pH(보통 4.5~5.5) 조건에서 회로기판 표면의 환원제에 의해 니켈 이온이 환원되어 니켈층이 증착된다. 니켈 도금이 완료된 후 회로기판을 금도금액에 옮기고 치환반응을 통해 니켈층 표면에 금층을 증착시킨다. 코팅 공정 중에는 코팅의 두께, 균일성 및 품질이 요구 사항을 충족하도록 보장하기 위해 용액 조성, 온도, pH 값 및 시간과 같은 공정 매개변수를 엄격하게 제어해야 합니다.
(3) 후처리
후처리에는 주로 수세, 건조, 시험 등의 공정이 포함됩니다. 수세는 회로 기판 표면의 잔류 코팅 용액 및 화학 시약을 제거하여 회로 기판 성능에 대한 악영향을 방지하는 데 사용됩니다. 건조는 잔류 수분이 녹슬거나 기타 품질 문제를 일으키는 것을 방지하기 위해 회로 기판 표면에서 수분을 제거하는 과정입니다. 테스트 프로세스는 코팅된 회로 기판이 설계 요구 사항 및 사용 표준을 충족하는지 확인하기 위해 육안 검사, 필름 두께 측정, 납땜성 테스트, 전도성 테스트 등과 같은 다양한 테스트 방법을 통해 코팅 품질을 종합적으로 평가합니다.