PCB & FPCB 제조공정 중 표면처리(Surface treatment) 공정이 있습니다. PSR이후 노출된 Cu 부분을 표면처리 종류에 따라 도금을 진행 합니다.
표면처리 종류에는 무전해 니켈도금, 전해 금도금, 무전해 금도금 등이 있습니다. FPCB Type에 따라 다양한 도금을 하고 역할에 대해 알아보겠습니다. 화학적 요소가 있어 다소 어렵게 느껴질 수 있는데요. 이번 기회에 표면처리 제조 공정에 대해 알아보도록 하겠습니다.
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1. 표면처리란?
2. 표면처리 종류
3. 무전해 니켈도금
4. 전해 금도금
5. 무전해 금도금
표면처리란?
표면처리란? 영어로 Surface treatment라고 합니다. PSR 완료 후 Cu 표면에 SMT 용이성 및 산화방지를 위해 코팅하는 공정을 말합니다.
즉, 커넥터 처럼 첩촉하여 연결하거나 부품이 실장되는 표면에 코팅합니다. Cu 표면에 내열성, 내마모성, 내식성, 전기적 도통성, Soldering 등의 기능을 강화하는 목적입니다. 제품 특성에 맞게 도금 종류를 선택하여 진행 합니다.
작업 공정도(무전해 니켈 + 금도금 기준)
탈지 -> 에칭 -> 산세 -> 프리딥 -> 촉매 -> 포스트딥 -> Ni 도금 -> Au 도금
표면처리 종류
표면처리 종류는 위에서 언급하였듯이 매우 다양하다. 표면처리 종류에는 무전해 니켈도금, 전해 금도금, 무전해 금도금 등이 있습니다. PCB & FPCB 특성에 맞게 표면처리 종류를 선택하고 도금 두께를 선택하여 표면처리를 한다.
무전해 니켈도금
무전해 니켈도금방식은 균일한 도금 두께가 형성되는 장점이 있습니다. Cu 표면에 치환 방식으로 도금되기때문에 내부식성, 내마모성, 우수한 경도, 납땜성, 등의 장점이 있습니다. PCB 및 FPCB 제품 이외에 엔진부품, 피스톤, 시계, 자동차 부품등에 주로 사용되기도 합니다.
FPCB에서 무전해 니켈도금 후 다시 전해 금도금 또는 무전해 금도금을 진행 합니다.
전해 금도금
전해 금도금은 Soft Gold, Direct Soft Gold, Hard Gold 3가지로 나누어 집니다.
전기적 작용으로 도금하는 기법을 말합니다. 하나씩 알아보도록 하겠습니다.
Soft Gold
하지도금(Cu면 1차 도금)을 전해 연질 니켈도금 5~15um 올립니다. 전기를 주어 Soft Gold 두께를 0.5um 이상으로 도금을 진행 합니다. Soft Gold의 순도는 99.99% 이상으로 고 순도 작업 합니다.(도금 두께는 사양 별 상이할 수 있습니다.)
적용되는 제품으로는 BGA, COB, LED등 패키지 분야에 적용됩니다. 특히 Wire Bonding 실장을 적용하는 제품군(Camera Module)에 주로 도금합니다.
Direct Soft Gold
하지도금없이 이름 그대로 Cu표면에 Direct Soft Gold를 전기를 주어 진행 합니다. 도금 두께는 0.8um이상 올려 상당히 고비용이 라는 단점이 있습니다. Direct Soft Gold의 도금 순도 역시 99.99%이상의 고 순도를 요구합니다..(도금 두께는 사양 별 상이할 수 있습니다.)
적용되는 제품으로는 F-BGA, COF, FPCB등 Wire Bonding 실장을 적용하는 제품에 주로 도금합니다.
Hard Gold
하지도금(Cu면 1차 도금)을 전해 연질 니켈도금 4~5um 올립니다. 전기를 주어 Hard Gold 두께를 0.76um 이상으로 도금을 진행 합니다. Hard Gold의 순도는 99.97 ~ 99.99% 이상으로 순도 작업 합니다..(도금 두께는 사양 별 상이할 수 있습니다.)
적용되는 제품으로는 커넥터, 모듈 등의 분야에 적용됩니다. 특히 표면 경도가 높아 접촉 반복되는 Slot 단자에 주로 도금합니다.
무전해 금도금
ENIG(무전해니켈+치환도금) 도금과 ENEPIG(무전해니켈+무전해팔라듐+치환금)2가지로 나누어 집니다.
전기적 작용없이 화학적인 약품의 촉매 반응으로 도금하는 기법을 말합니다. 하나씩 알아보도록 하겠습니다.
ENIG(무전해니켈+치환도금) 도금
ENIG은 Electroless Nickel Immersion Gold의 약자입니다. 하지도금(Cu면 1차 도금)을 무전해 고연성 니케을 1~8um 올립니다. 약품을 이용하여 Au 를 0.03um 이상으로 도금을 진행 합니다. ENIG의 순도는 99.9% 이상으로 순도 작업 합니다.(도금 두께는 사양 별 상이할 수 있습니다.)
Wire Bonding 실장이 불가하며, Au 층에 의한 Ni-P 층의 침식 발생 가능성이 있는 단점이 있습니다.
ENEPIG(무전해니켈+무전해팔라듐+치환금)
ENEPIG 는 Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold ENAG 의 약자입니다. 하지도금(Cu면 1차 도금)을 무전해 경질 니켈을 3~8um 올립니다.(도금 두께는 사양 별 상이할 수 있습니다.)
그 위에 팔라듐 0.05~0.2um을 올립니다. 마지막으로 Au를 0.03um이상으로 도금을 진행 합니다. ENEPIG의 순도는 99.9%이상으로 순도 작업 합니다.(도금 두께는 사양 별 상이할 수 있습니다.)
단일 도금으로 Wire Bonding 과 SMT 실장 가능합니다. Lead 선 절단 및 복합도금이 불필요하기 때문에 인기가 많은 도금 종류 중 하나 입니다.
PCB & FPCB 도금의 종류에 대해 알아 보았습니다. FPCB 제품 특성 즉 USB 단자 영역 처럼 삽입 횟수가 많을 경우 Hard Gold을 추천합니다. 또는 Camera Rense를 실장 해야 하는 경우 Wire Bonding 필요하므로 Soft Gold를 합니다. 하지만 Soft Gold는 순수 공업용금을 단자에 두께 도금 하는 형태라 고비용입니다. 이를 대체 할 수 있는 도금이 ENEPIG 도금입니다.
기존에 중국 고객사에서 1PCS에 Soft Gold와 무전해 금도금 2가지 사양이 접수되었습니다. 그래서 ENEPIG 단일 도금 요청을 위해 중국 출장을 다녀왔던게 생각나네요~~
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