이온성 액체를 이용한 무전해 주석 도금 전해질의 특성

Abstract

전자부품 및 자동차 전장부품은 Pb 환경유해성으로 인한 친환경 물질의 대체가 필수적이며, 가장 많은 관심을 가지고 있는 물질로서는 주석이 대표적이다. 산업계에서 가장 많이 사용되어 지고 있는 표면처리인 무전해 주석도금은 반도체 패키징, 인쇄회로기판 및 각종 전자 부품의 도금 등 많은 산업분야에 적용되고 있다. 치환형 무전해 주석도금의 경우에는 도금속도는 빠르지만, 도금두께를 일정 두께 이상 올리지 못하는 한계를 가지고 있다. 최근에는 1.5㎛ 이상의 균일한 도금두께를 요구하는 전자부품이 늘어나고 있는 추세이다. 본 연구는 이온성 액체(Ionic liquid; IL)를 이용하여, 무전해 주석 도금 전해질에 대한 적용 가능성을 확인하였다. 이온성 액체는 100℃이하의 온도에서 액체로 존재하는 친환경 유기 이온성 염으로, 높은 이온전도성을 가지며, 점성, 결정화온도 등 특성이 조절이 가능하여 최근에 리튬이온 전지 전해질, 촉매 등으로 많이 사용되고 있다. Choline chloride(ChCl)과 Urea를 이용하여 Deep eutectic-based IL를 만들었으며, 첨가제를 이용하여 viscosity를 조절하였다. Malonic acid 0.5M을 첨가하였을 때 낮은 점성을 가지며, 높은 이온전도도를 가지는 전해질을 제조할 수 있었다. 금속염은 Tin chloride을 사용하였고, Dimethylthiourea를 착화제 유도체로 사용하였다. Sodium phosphate와 Titanium chloride를 환원제로 사용하였고, 이온성 액체에 물이 미치는 영향을 확인하기 위해 물을 소량 첨가하여, 무전해 주석 도금액을 제조 하였고, 70℃에서 10~50 min 동안 도금을 수행 하였고, 무전해 주석 도금이 가능함을 확인할 수 있었다. 도금두께를 확인하기 위하여 도금 두께 측정기를 이용하여 분석하였고, 도금 층의 조직과 상변화 관찰을 위해 주사 전자 현미경을 이용하여 분석하였다. 이 연구를 통해 ChCl, Urea, Thiourea의 농도를 조절하여 상온에서 액체 상태를 유지 가능한 것을 확인할 수 있었다. 또한 Malonic acid를 이용하여 12℃의 결정화 온도를 얻을 수 있었고, 70℃에서 viscosity 203cP와 conductivity 1715mS/cm의 결과를 확인 할 수 있었다. 환원제로 Sodium phosphate를 사용하였을 때 도금효율이 더 높은 것을 확인 할 수 있었고, 물을 첨가하여 70℃ 무전해 도금 시 10분에 1.5μm 이상의 도금속도가 빠르고 도금 층이 치밀한 도금이 가능하다는 것을 최종적으로 확인하였다.