(19) 대한민국특허청 (KR) (12) 공개특허공보 (A) (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) C23C 18/54 (2006.01) (21) 출원번호 10-2012-7004693 (22) 출원일자 ( 국제 ) 2010 년 08 월 24 일 심사청구일자 없음 (85) 번역문제출일자 2012 년 02 월 23 일 (86) 국제출원번호 PCT/EP2010/005330 (87) 국제공개번호 WO 2011/023411 국제공개일자 (30) 우선권주장 2011 년 03 월 03 일 09168492.8 2009 년 08 월 24 일유럽특허청 (EPO)(EP) (11) 공개번호 10-2012-0051034 (43) 공개일자 2012년05월21일 (71) 출원인 아토테크더치랜드게엠베하 독일연방공화국데 -10553 베를린에라스무스스트라세 20 (72) 발명자 아른트킬리안 독일 10117 베를린빌헬름슈트라쎄 48 베그리히트옌스 독일 13088 베를린베를리너알레 90 ( 뒷면에계속 ) (74) 대리인 특허법인코리아나 전체청구항수 : 총 11 항 (54) 발명의명칭주석및주석합금의무전해도금방법 (57) 요약본발명은인쇄회로기판, IC 기판, 반도체웨이퍼등의제조에서최종마무리로서 1 μm이상의두께를갖는주석및주석합금의무전해 ( 침적 ) 도금방법에관한것이다. 본방법은구리접촉패드와무전해도금된주석층사이에무전해도금된구리희생층을이용하며, 이희생층은주석도금동안완전히용해된다. 본방법은두꺼운주석층의무전해도금동안접촉패드로부터구리의원하지않는손실을보상한다. - 1 -
(72) 발명자 히르제코른이자벨 - 로다 독일 14641 파울리네나우에브란덴부르거알레 21 슈라이어한스 - 위르겐 독일 16727 펠텐베토펜벡 12-2 -
특허청구의범위청구항 1 (ⅰ) 접촉패드를갖는기판및상기접촉패드를노출시키는땜납마스크층을제공하는단계, (ⅱ) 무전해도금에의해, 접촉패드에구리희생층을퇴적시키는단계, 및 (ⅲ) 무전해도금에의해, 단계 (ⅱ) 에서퇴적된구리희생층에주석또는주석합금을퇴적시키는단계를포함하는주석및주석합금의무전해도금방법으로서, 두께비가 0.8 이하이고, 여기서의두께비는, 단계 (ⅱ) 에서의퇴적직후의구리희생층의두께와단계 (ⅲ) 에서퇴적된주석또는주석합금층의두께의비인주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 2 제 1 항에있어서, 상기두께비는 0.3 ~ 0.8 인주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 3 제 1 항또는제 2 항에있어서, 상기두께비는 0.4 ~ 0.75 인주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 4 제 1 항내지제 3 항중어느한항에있어서, 상기두께비는 0.5 ~ 0.7 인주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 5 제 1 항내지제 4 항중어느한항에있어서, 상기주석또는주석합금층은침적도금에의해퇴적되는주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 6 제 1 항내지제 5 항중어느한항에있어서, 상기주석또는주석합금층의두께가 1 μm ~ 10 μm인주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 7 제 1 항내지제 6 항중어느한항에있어서, 상기구리희생층은완전히용해되고또한단계 (ⅲ) 에서도금된주석층두께의 50 % 이하와같은구리접촉패드의일부가용해되는주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 8 제 1 항내지제 7 항중어느한항에있어서, 상기주석합금은 Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Cu 및 Sn-Ni 합금으로이루어진그룹으로부터선택되는주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 9 제 1 항내지제 8 항중어느한항에있어서, 주석도금조성물이 Sn 2+ 이온의근원, 산, 유기황화합물, 및선택적으로는, 적어도하나의다른금속의근원 - 3 -
을포함하는주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 10 제 1 항내지제 10 항중어느한항에있어서, 상기주석또는주석합금층은, 단계 (ⅲ) 후, 무기인산, 유기인산, 무기인산의염및유기인산의염으로이루어진그룹으로부터선택된인화합물을포함하는조성물로처리되는주석및주석합금의무전해도금방법. 청구항 11 구리로이루어진접촉패드에침적도금된주석또는주석합금층을갖는기판으로서, 접촉패드로부터구리의손실이침적도금된주석또는주석합금층의두께의 50 % 미만인기판. 명세서 [0001] 기술분야 본발명은인쇄회로기판, IC 기판, 반도체웨이퍼등의제조에서최종마무리로서주석및주석합금의무전 해도금방법에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] [0007] [0008] [0009] 배경기술 인쇄회로기판, IC 기판, 반도체웨이퍼및관련장치의제조에서최종마무리로서, 즉이후조립단계를위한 납땜가능한또는접합가능한표면으로서주석표면이이용된다. 주석은일반적으로접촉패드로표시되는 기판의구리특징부에퇴적된다. 이러한적용을위한선택방법은가장흔히적용되는방법으로서침적도 금과함께무전해도금법에의한주석의퇴적이다. 구리표면에서의주석또는주석합금의침적도금공정 ( 교환반응, 침탄 (cementation) 또는치환도금으로도불림 ) 은다음식 (1) 을따른다. Sn 2+ + 2Cu Sn + 2Cu + (1) 반응 (1) 의결과, 구리로이루어진접촉패드로부터구리가주석의퇴적동안용해된다 ( 주석및그합금의전 착, M. Jordan, E. G. Leuze Publishers, 제1판. 1995년, p.89~90). 침적주석도금동안구리의손실은, 주석으로코팅되는매우얇은또는좁은구리접촉패드를가질수있는 HDI PCB (High Density Interconnect), IC 기판및반도체웨이퍼와같은종래인쇄회로기판 (PCB) 의제조 의허용될수없는실패를야기할수있다. PCB, IC 기판및반도체웨이퍼의접촉패드의전형적인두께 또는폭값은 50 μm, 25 μm, 15 μm또는그이하이다. 특히 25 μm미만의접촉패드의경우, 침적주석도 금동안구리의손실은최소화및제어되어야한다. 그렇지않으면, 회로단락및기판에대한구리패드 접착의손실이발생할수있다. 구리로이루어진접촉패드에퇴적되는주석층은, 와이어본딩뿐만아니라리플로 (reflow) 및납땜공정을 위한납땜가능한그리고접합가능한표면으로서역할한다. 상기적용을위한주석층은전형적으로 1 μm 이하의두께를갖는다. 한편, 1 μm이상또는심지어 5 μm이상의두께를갖는주석층이바람직할수 있다. 이것의가능한하나의적용은연속납땜공정을위한땜납디포트 (solder depot) 로서역할하는것 이다. 그러한경우, 얇은접촉패드의침적주석도금동안구리의해당손실은더이상허용되지않는다. 접촉패드를구성하는구리의양은, 구리-주석금속간화합물 (IMCs) 의형성으로인해, 리플로및납땜공정 동안훨씬더감소하게된다. Hoeynck 는구리로이루어진접촉패드에서무전해도금에의한두꺼운주석-납합금층의퇴적방법을설명하 였다 (M. Hoeynck, Galvanotechnik 83, 1992년, pp. 2101 ~ 2110). 두꺼운납땜가능한층의퇴적동안구 리의손실은주석-납합금의도금전에구리의전기도금에의해접촉패드의두께를증가시킴으로써보상된다. 전기도금에의해단지필요한곳에, 즉접촉패드에구리의더두꺼운층을선택적으로퇴적시키는것은가능하 지않은데, 패드전부가회로기판제조의이단계에서전기적으로접촉될수없기때문이다. 웨이퍼금속 화 (metallization) 또는 PCB 제조의더이른단계에서전기도금에의한더두꺼운구리층의퇴적은, 연속구 리에칭단계의획득가능한어스팩트비에있어서의제한때문에, 실현가능하지않다. - 4 -
[0010] [0011] 문헌 US 2008/0036079 A1 ( 종래기술부분문단 [0005] ~ [0007]) 에는, PCB 의제조에서납땜가능한접촉패드의빌트업 (built up) 방법이개시되어있다. 이방법은구리접촉패드에의접착층, 예컨대주석층의무전해도금단계를포함한다. 구리의확산으로인해, 구리접촉패드가감소하고주석과구리사이의접촉사이트에공동이형성된다 ( 본발명의비교예 1 참조 ) 는것이이방법의단점이다. 또한, 문헌 US 2008/0036079 A1 ( 문단 [0025] ~ [0030]) 에는, PCB 의제조에서납땜가능한접촉패드의빌트업을위한발명의특정실시형태가개시되어있다. 이방법은구리접촉패드에구리층을무전해도금하는단계, 및그다음으로, 접착층, 예컨대주석층을침적도금하는단계를포함한다. 무전해프로세스로도금되는구리층은리플로및납땜작업동안 IMC 형성을위한저장소 (reservoir) 로서역할한다. 그러나, 무전해도금에의해퇴적되는구리층이접착층의침적도금동안완전히소비되는것이상기프로세스의목적이아니다. 무전해구리층은리플로및납땜프로세스동안구리-주석 IMC 의형성에의해야기되는접촉패드의구리손실을감소시켜야한다. 이프로세스는전기도금된구리및무전해도금된구리 ( 리플로또는납땜프로세스후균열을형성하는경향이있음 ) 로이루어지는인터페이스를형성하므로, 땜납이음신뢰도를감소시킨다 ( 본발명의비교예 2 참조 ). 발명의내용 [0012] 해결하려는과제본발명의목적은, a) 주석및주석합금퇴적동안접촉패드로부터구리의용해를최소화하면서, 그리고 b) 전기도금된구리및무전해도금된구리 ( 땜납신뢰도를감소시킴 ) 의인터페이스를형성하지않으면서, 구리접촉패드에주석및주석합금층 ( 특히 1 μm이상의두께를갖는층 ) 을침적도금하는방법을제공하는것이다. [0013] 과제의해결수단이목적은, (ⅰ) 구리접촉패드를갖는표면을구비하는기판및상기접촉패드의표면을노출시키는개구를갖는땜납마스크층을제공하는단계, (ⅱ) 무전해도금에의해, 접촉패드에구리희생층을퇴적시키는단계, 및 (ⅲ) 침적도금에의해, 단계 (ⅱ) 에서퇴적된구리희생층에주석또는주석합금을퇴적시키는단계를포함하는주석또는주석합금의무전해도금방법에있어서, 상기구리희생층이주석또는주석합금의침적도금동안완전히용해되는것을특징으로하는방법에의해달성된다. [0014] 도면의간단한설명 도 1 은본발명의청구항 1 에따른프로세스를보여주는데, 무전해도금에의해퇴적된구리층이주석또는 주석합금의침적도금동안완전히용해된다. [0015] [0016] [0017] [0018] [0019] [0020] 발명을실시하기위한구체적인내용본발명에따른주석및주석합금의무전해도금방법은, (i) 접촉패드 (102) 를갖는기판 (101) 및상기접촉패드의표면을노출시키는땜납마스크층 (105) 을제공하는단계, (ⅱ) 무전해도금에의해, 접촉패드 (102) 에구리희생층 (103) 을퇴적시키는단계, 및 (ⅲ) 침적도금에의해, 단계 (ⅱ) 에서퇴적된구리희생층 (103) 에주석또는주석합금층 (104) 을퇴적시키는단계를포함하고, 단계 (ⅱ) 에서퇴적된구리희생층 (103) 이단계 (ⅲ) 에서주석또는주석합금층 (104) 의퇴적동안완전히용해된다. 이제, 도 1a 를참조하여보면, 본발명의바람직한실시형태에따르면, 비전도성기판 (101) 이제공되는데, 이기판은표면에접촉영역형태로서접촉패드 (102) 를갖는다. 비전도성기판 (101) 은예컨대에폭시수지, 폴리이미드, 비스멜레이미드트리아진 (bismeleimide triazine), 시아네이트에스테르, 폴리벤조시클로부텐, 또는그의유리섬유복합재등의유기재또는섬유강화유기재또는입자강화유기재등으로이루어질수있는회로기판일수있다. 또한, 비전도성기판 (101) 은반도체기판일수있다. - 5 -
[0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] 상기접촉패드 (102) 는전형적으로구리와같은금속재료로이루어지며, 구리는본발명의예에서바람직하며전체예에서사용되고있다. 본발명에따르면, 상기접촉패드 (102) 는편평한구조로제한되지않는다. 상기접촉패드 (102) 는주석또는주석합금층 (104) 으로코팅된트렌치 (trench) 또는바이어 (via) 의일부일수있다. 바이어및트렌치는바람직하게는 5 ~ 250 μm의깊이및 5 ~ 200 μm의폭을갖는다. 접촉패드 (102) 의표면은구리의무전해퇴적전에세척된다. 본발명의일실시형태에서, 산및습윤제를포함하는산성클리너가이러한목적을위해사용된다. 대안적으로또는부가적으로, 접촉패드의표면이구리라면, 층 (102) 의정해진마이크로거칠기및깨끗한구리표면을제공하는마이크로에칭프로세스를거칠수있다. 마이크로에칭은기판 (101) 을, 산및산화제를포함하는조성물 ( 예컨대, 황산및과산화수소를포함하는조성물 ) 과접촉시킴으로써달성된다. 다음단계에서, 이후무전해구리프로세스의개시를보장하기위해, 구리패드표면을활성화시키는것이바람직하다. 양호한개시자 (initiator) 가팔라듐이고, 침적반응에서퇴적될수있는팔라듐시드형태의단지미소량이필요하다. 이러한목적을위해사용되는팔라듐침적욕이주위영역이아닌단지구리패드에팔라듐을퇴적시키도록주의해야하는데, 그이유는구리패드들사이의연결을형성하여전기단락을일으킬수있기때문이다. 땜납마스크층 (105) 이단지접촉패드 (102) 의표면을노출시키기때문에, 접촉패드 (102) 는단계 (ⅱ) 에서구리희생층 (103) 으로선택적으로코팅된다 ( 도 1b). 구리희생층 (103) 은무전해구리전해질로부터그리고종래기술에공지된절차로퇴적된다. 무전해구리도금전해질은구리이온의근원, ph 변경자, EDTA 와같은착화제, 알칸올아민또는타르타르산염, 가속제, 안정첨가제및환원제를포함한다. 대부분의경우, 환원제로서포름알데히드가사용되며, 다른통상적인환원제로는차아인산염, 디메틸아민보란 (borane) 및수소화붕소가있다. 무전해구리도금전해질을위한전형적인안정첨가제가메르캅토벤조티아졸, 티오우레아, 다양한다른황화합물, 시안화물및 / 또는페로시안화물및 / 또는코발토시안화물염, 폴리에틸렌글리콜유도체, 이종고리식질소화합물, 메틸부티놀, 및프로피오니트릴 (propionitrile) 과같은화합물이다. 퇴적속도는도금욕온도및도금시간과같은파라미터에의해조정될수있다. 구리희생층 (103) 의두께는주석또는주석합금의이후에침적도금된층 (104) 의희망두께에관해, 즉 완료된구리희생층 (103) 이주석또는주석합금층 (104) 의침적도금동안용해되도록조정된다. 본발명자들은, 1 μm의주석또는주석합금층이퇴적된다면, 약 0.8 μm의구리희생층 (103) 이용해된다는것을발견하였다. 예컨대 5 μm의주석이퇴적된다면, 구리희생층 (103) 의완전한소비를보장하기위해, 4 μm의구리가퇴적될필요가있다. 여기서약 0.8 μm는 0.7 ~ 0.9 μm의범위로정의된다. 주석또는주석합금층 (104) 의퇴적의경우, 약 0.8 의퇴적인자가획득된다. 여기서정의되는퇴적인자는주석또는주석합금퇴적동안용해되는구리희생층 (103) 의두께와전체구리희생층 (103) 이소비되었을때까지의주석또는주석합금층 (104) 의두께의비이다. 여기서약 0.8 은 0.7 ~ 0.9 의범위내의퇴적인자로서정의된다. 주석또는주석합금층 (104) 과구리희생층 (103) 의두께비는 0.8 이하이고, 바람직하게는 0.3 ~ 0.8, 더바람직하게는 0.4 ~ 0.75, 가장바람직하게는 0.5 ~ 0.7 이다. 여기서정의되는두께비는단계 (ⅱ) 에서의퇴적직후의구리희생층 (103) 의두께와단계 (ⅲ) 에서퇴적된주석또는주석합금층 (104) 의두께의비이다. 그러므로, 0.8 의두께비는구리희생층 (103) 의완전한소비에해당한다. 두께비가 0.8 미만이면, 구리희생층 (103) 전체가소비되고또한접촉패드 (102) 가부분소비되게된다. 이는접촉패드 (102) 로부터의구리와주석또는주석합금층 (104) 사이의접착이향상되기때문에바람직하다. 그렇지만, 두께비가 0.3 미만이면, 접촉패드 (102) 의바람직하지않은높은소비가이루어지므로, 바람직하지않다. 퇴적인자약 0.8 및주석또는주석합금층 (104) 과구리희생층 (103) 의두께비 0.3 ~ 0.8 을고려할때, 두께비가 0.8 이면, 주석또는주석합금층 (104) 의퇴적동안구리희생층 (103) 이완전히용해될것이다. 본발명에따른주석또는주석합금층 (104) 과구리희생층 (103) 의두께비와약 0.8 의퇴적인자사이의관계를표 1 에서더설명한다. 한편, 0.3 의두께비및 0.8 의퇴적인자는접촉패드 (102) 의부분용해로이어진다. - 6 -
[0031] 표 1: 퇴적인자 0.8 및두께비값 0.3, 0.5, 0.8 에의해유도된구리희생층 (103) 및주석또는주석합금 층 (104) 의두께 [0032] 두께비 주석또는주석합금층 (104) 의두께 구리희생층 (103) 의두께 [ μm ] 접촉패드 (102) 의두께 [ μm ] [ μm ] 0.8 3 2.4 0 0.5 3 1.5 0.9 0.3 3 0.9 1.5 0.8 5 4 0 0.5 5 2.5 1.5 0.3 5 1.5 2.5 표 1 [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] 본발명의바람직한실시형태에서, 구리희생층 (103) 은침적도금된주석또는주석합금층 (104) 에의해완전히용해된다. 본발명의다른실시형태에서, 도금된주석층 (104) 두께의 50 % 이하와동일한구리접촉패드 (102) 의구리중일부도침적도금동안또한용해된다. 도금된주석층 (104) 두께의 50 % 의두께가접촉패드 (102) 의용해되는구리두께의최대량이지만, 더바람직하게는 40 % 이하, 보다더바람직하게는 25 % 이하, 가장바람직하게는 10 % 이하이다. 접촉패드로부터구리의그러한용해는, 접촉패드 (102) 의구리층에대한이후형성되는주석또는주석합금층의접착을증가시키기때문에, 유리할수있다. 본발명의일실시형태에서, 구리희생층 (103) 은산성클리너로처리되고, 선택적으로는구리접촉패드표면에대해설명한것처럼표면의마이크로에칭을위한조성물로처리된다. 본발명의다른실시형태에서, 구리희생층 (103) 의표면은구리의무전해퇴적후단지물로행구어진다. 다음으로, 기판은주석또는주석합금의퇴적을위한침적도금전해질과접촉된다. [0038] 침적도금을위한무전해주석및주석합금도금전해질은종래기술에공지되어있다. 바람직한전해질은 주석 (Ⅱ) 메탄술폰산염과같은 Sn 2+ 이온의근원, 황산또는메탄술폰산과같은산, 구리이온을위한착화제, 예컨대티오우레아또는티오우레아유도체, 이미다졸, 벤지미다졸, 벤조트리아졸, 요소, 시트르산및그혼합체를포함한다. 선택적으로는, 도금욕은주석이아닌적어도하나의다른금속이온을위한적어도하나의다른근원을더포함한다. 주석과함께동시퇴적되어 (co-deposited) 주석합금을형성하는전형적인다른금속은은, 금, 갈륨, 인듐, 게르마늄, 안티몬, 비스무트, 구리및그혼합물이다. 바람직한주석합금은주석-은, 주석-은-구리및주석-구리합금이다. 도금속도는예컨대도금욕온도및도금시간을조정함으로써제어될수있다. 도금욕은 50 ~ 98, 더바람직하게는 70 ~ 95 의온도범위에서작동된다. 도금시간은 5 분 ~ 120 분, 더바람직하게는 15 분 ~ 60 분이다. 전형적인주석퇴적프로세스는, 주석욕을통해질소또는다른불활성가스가버블링되면서, 95 의온도에서 30 분동안행해진다. [0039] [0040] [0041] [0042] 작업물은현재의침지 ( 침적 ) 라인에서처리될수있다인쇄회로기판을처리하는경우, 인쇄회로기판이스프레이또는유동노즐과같은적절한노즐을통해처리용액과접촉되면서수평방향이송경로에서라인을통해컨베이어식으로이동되는이른바컨베이어식 (conveyorized) 라인을이용하는것이특히유리하다는것이밝혀졌다. 이러한목적을위해, 인쇄회로기판은바람직하게는수평방향또는수직방향으로위치될수있다. 주석또는주석합금퇴적후, 주석또는주석합금표면으로부터임의의구리이온을제거하기위해티오우레아또는구리이온의다른강한착물 (complexant) 을포함하는용액에서기판을행구는것이유리하다. 주석또는주석합금도금프로세스의수명은, 여기서참조로원용되는 US 5,211,831 에개시된것처럼선택적결정화프로세스와함께, 티오우레아에의해착물화된 (complexed) 구리이온의연속제거에의해더강화될수있다. 작업동안침적도금욕에풍부한제 2 주석이온은, 여기서참조로원용되는 EP 1 427 869 B1 에개시된것처럼제 1 주석이온으로연속적으로환원될수있다. - 7 -
[0043] [0044] [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] [0058] 본발명의또다른실시형태에서, 주석또는주석합금표면은, 상기표면에서산화물형성을억제하는, 1 이상의무기또는유기인산또는그의염을포함하는후처리조성물과접촉하게된다. 그러한조성물은여기서참조로원용되는 EP 1 716 949 B1 에개시되어있다. 상기후처리는도금된기판의저장동안 " 황변 (yellowing)", 즉주석또는주석합금표면의산화를억제한다. 종래기술에공지된프로세스에대한본발명의이점은다음과같다 : 본발명의방법에의하면, 두께 50 μm이하, 더바람직하게는 25 μm이하, 보다더바람직하게는 15 μm이하의구리접촉패드에, 식 (1) 에따라상기접촉패드로부터구리의용해로인해구리접촉패드를손상시키지않으면서, 주석또는주석합금을침적도금할수있다. 또한, 본발명에의하면, 침적도금에의해두꺼운주석및주석합금층을퇴적시킬수있다. 두꺼운주석및주석합금층은 1 μm이상 20 μm이하, 더바람직하게는 1.5 μm ~ 10 μm의두께를갖는다. 그러한두꺼운주석및주석합금코팅은땜납디포트로서사용될수있다. 1 μm이하의두께를갖는얇은주석층은단지납땜가능한그리고접합가능한표면으로서만적합하고, 추가로땜납디포트를제공하지는않는다. 본발명에따르면, 구리의접촉패드에두께 1 μm이상의침적도금된주석또는주석합금층을갖는기판은침적도금된주석또는주석합금층의두께의 50 % 미만인접촉패드로부터구리의손실을갖고, 즉, 침적도금된주석층이 3 μm의두께를갖는다면, 구리로이루어진접촉패드에무전해도금된구리의희생층으로인해접촉패드로부터구리의손실은 1.5 μm이하이다. 구리희생층 (103) 에퇴적된주석또는주석합금층 (104) 의표면거칠기는접촉패드를구성하는전기도금된구리층에직접퇴적된주석또는주석합금층의표면거칠기보다더낮게재현가능하다. 이는통상의기술자가반대를예상하므로 (J. G. Allen, C. Granzulea, T.B. Ring, " 침적주석피복된 3차원모델회로기판의용접성평가 (Solderability Evaluation of Immersion Tin-Coated 3-Dimensional Molded Circuit Boards)", 제3회국제샘플전자학회의회의록 (Proceedings of the 3 rd International SAMPE Electronics Conference), 1989년 6월 20~22일, pp. 1099~1110) 놀라운일이다. 연속납땜또는접합절차의경우, 낮은표면거칠기를갖는주석또는주석합금표면이바람직하다. 본발명에따라제조된기판의저장동안위스커 (whisker) 형성의경향은종래기술에공지된방법에의해제조된침적주석또는주석합금도금된기판에비해감소된다. 또한, 본발명에따른방법에의해생성되는더매끄러운주석또는주석합금표면으로인해, 종래기술에공지된침적도금방법에의해획득되는더거친표면형태에비해, 상기주석또는주석합금표면의부식 (corrosion) 이또한감소된다. 예이제, 이하의비제한적인예를참조하여본발명을설명한다. 모든예에서, 다양한크기의구리접촉패드를갖는기판을사용하였다. 접촉패드크기는매우작은것 (30 μm의폭을갖는 150 μm의긴스트립 ) 부터큰것 ( 약 600 μm의직경을갖는둥근접촉패드 ) 까지있었다. 대안적으로는, 구조화되지않은 (unstructured) 구리표면을갖는기판에퇴적을행하였다. 모든예에서, 주석 (Ⅱ) 메탄술폰산염, 메탄술폰산및티오우레아를포함하는침적도금욕을사용하였다. 구리로이루어진접촉패드표면을먼저산성클리너 (Pro Select H, Atotech Deutschland GmbH 의제품 ) 로세척한후, MicroEtch H (Atotech Deutschland GmbH 의제품 ) 으로에칭하였다. 비교예 1 의경우, 침적도금욕으로부터직접구리접촉패드 (102) ( 도 1a) 에주석층 (104) ( 도 1c) 이침적된반면, 비교예 2 및예 1 에서는, 접촉패드 (Printoganth P Plus, Atotech Deutschland GmbH 의제품 ) 에무전해도금욕으로부터부가적인구리층 (103) ( 도 1b) 이퇴적된후에, 주석층이침적도금되었다. 접촉패드는구리의무전해퇴적전에팔라듐이온을포함하는조성물 (Activator 1000, Atotech Deutschland GmbH 의제품 ) 로활성화되었다. 시험방법 : 층두께의결정무전해도금에의해퇴적된주석층및구리층의두께를, 상업적 X선형광 (XRF) 장비를이용하여모니터링하 - 8 -
였다. 그리고, 회로기판샘플을절단하고, 광학현미경으로상기층들의두께를조사하였다. [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] [0065] 땜납이음신뢰도주석표면및 400 μm의직경및인쇄플럭스 (printed flux) (Alpha WS9160-M7) 를갖는접촉패드상에땜납볼 (solder ball) (450 μm의직경을갖는인듐 SAC305 볼 ) 을위치시킴으로써, 땜납이음신뢰도를검사하였다. 전형적인무연 (lead-free) 땜납프로파일로질소분위기하에서시편을리플로하였다. 그리고나서, 시효전후에땜납범프를전단함으로써, 땜납이음신뢰도를결정하였다. 얻어지는평균전단력은그램 (gram) 단위로부여된다. 전술한바와같은땜납이음신뢰도시험으로부터획득되는실패모드의정의 : 실패모드 1 땜납이음인터페이스에서 5 % 미만의균열이고, 가장바람직함. 실패모드 2 땜납이음인터페이스에서 5 ~ 25 % 의균열이고, 덜바람직함. 비교예 1 기판의접촉패드를세척및에칭후에침적주석도금하였다. [0066] [0067] 주석층의두께는 4.94 μm이었다. 께에대해 77 % 이었다. 비교예 2 접촉패드로부터구리의손실은 3.8 μm이었고, 즉도금된주석층의두 [0068] 접촉패드의표면을세척및에칭한후, 무전해도금욕으로부터구리층을퇴적시키고, 이어서무전해도금된 구리표면을활성화시키고주석을침적도금하였다. [0069] [0070] [0071] 무전해도금욕으로부터퇴적된구리층의두께는 2.71 μm이었고, 주석층의두께는 3.46 μm이었다. 석퇴적후, 무전해도금된구리층의약 0.65 μm가남았다. 평균전단력은 690 g 이었고, 발견된실패모드는 5 % 의실패모드 1 및 95 % 의실패모드 2 였다. 예 1 주 [0072] 접촉패드의표면을세척및에칭한후, 무전해도금욕으로부터구리층을퇴적시키고, 이어서무전해도금된 구리표면을활성화시키고주석을침적도금하였다. [0073] [0074] 무전해도금욕으로부터퇴적된구리층의두께는 1.21 μm이었고, 주석층의두께는 3.9 μm이었다. 패드로부터구리의손실은 1.36 μm이었고, 즉도금된주석층의두께에대해 35 % 였다. 평균전단력은 755 g 이었고, 발견된실패모드는 55 % 의실패모드 1 및 45 % 의실패모드 2 였다. 접촉 [0075] 부호의설명 101 기판 102 접촉패드 103 구리희생층 104 주석또는주석합금층 105 땜납마스크층 도면 도면 1a - 9 -
도면 1b 도면 1c - 10 -