PCB(Printed Circuit Board) 제조 공정에서 가장 마지막 공정이 바로 표면처리 공정 입니다.

표면처리 기술의 종류를 살펴보면, HASL(Hot Air Solder Leveling),무전해 Gold도금,흔히 Pre-flux라 불리는 OSP(Organic Solderability Preservative), 무전해 주석,무전해 Silver(Ag) 도금, Palladium(Pd)도금 등이 있습니다.

이중에서 우리는 일반적으로 HASL 처리, 또는 무전해 금도금을 하는데요. 그 특징을 간략히 알아 보겠습니다.

HASL 방식은 생산성이 좋고 비용이 적게 들어가는 반면작업 환경이 매우 좋지 않고, 대부분 납(Pb)을 함유한 Solder를 사용하여 환경적 문제가 있습니다.
또한 소비자의 입장에서 보면 PCB의 Pad에 부착되는 Solder의 양이 일정하지 않아서 SMT(Surface Mount Technology) 공정에서인쇄되는 Solder의 양과 어우러져 Bridge 불량을 일으킬 가능성을 높이기 때문에 HASL 방식에서는 Solder의 두께 관리가 매우 중요하다고 할 수 있습니다.

 일반적으로 HASL의 두께는 10㎛이하로 관리되면 좋겠지만 심한 경우에는 40~50㎛까지도 편차가 생길 수 있으므로 관리에 주의를 요합니다.

이와같이 단점을 가지고 있는 반면에 장점도 가지고 있습니다.

일단 HASL 처리된 기판은 최종 소비자에게 도달되어 사용되기까지 관리가 수월하다고 하는 장점이 있는데요.

예를 들어 작업자가 손으로 만지거나 진공 포장에서 꺼내어 상온에 방치하더라도 오랫동안 사용할 수 있고,

특히 양면 기판의 경우 Reflow Soldering을 2회하더라도 납땜성이 크게 떨어지지 않는 장점을 가지고 있습니다.

무전해 금도금 방식은 위에서 언급한 HASL 방식 방식의 단점들을 어느정도 보완해줄 수 있고, 최종 소비자의 취급성과 납땜성이 좋으므로 꾸준히 시장 점유율을 높여  왔는데요.  최근에 무전해 금도금 방식의 문제점이 속속 발표되면서, PCB 제조업체에서 철처한 품질관리가 되지 않으면 치명적인 불량을 유발할 수 있다는 인식이 확산되고 있다고 합니다.

무전해 금도금을 하기 위해서는 동박(Cu)에 먼저 니켈(Ni)을 도금하지 해야 하는데 그 이유는 동박에 바로 금도금을 실시할 경우 금이 구리 조직 속으로 확산되어 들어 가기 때문입니다.

금도금이 없는 상태의 켈도금만으로는 Solder와의 친화력이 떨어지므로 다시 그위에 금을 도금하여 Solder의 친화력 즉, Solderbility(납땜성)을 확보하는 것 입니다..따라서 무전해 금도금이 잘 되기 위해서는 우선 니켈층의 도금이 제대로 이루어져야 하겠습니다.

무전해 니켈 도금시에 중요한 공정 인자로는 도금액의 온도, pH, P(인)의 농도등을들 수 있습니다. 이 중에서 특히 인(P)의 함량이 지나치게 높아지면 금도금시 니켈면의 부식이 증가할 우려가 있으므로 도금액 관리에 주의를 요합니다.

니켈 도금액 속의 불순물이 많아지면 부분적으로 P원자들이 편석을 일으켜 P의 농도가 균일해지지 못하도록 하여 국부적으로 P의 농도가 높아지면 결국 금도금시 금원자와 니켈 원자의 치환 반응을 촉진시켜 금도금 두께의 관리를 어렵게 만듬과 동시에 니켈의 산화를 촉진시켜 Soldering에 까지 영향을 미치게 됩니다.
또한, 도금액의 pH가 낮아지거나 온도가 높아지면 도금 속도가 빨라질 우려가 있고, 그 반대의 경우에는 도금이 되지 않는 부분이 존재하는 등 도금에 미치는 영향이 크므로 이들 인자에 대한 철저한 관리가 필요한 것입니다.
무전해 금도금과정은 대부분 금 원자와 니켈 원자가 직접 치환이 되는 방식으로 이루어지기 때문에 이 과정에서 어느정도 니켈의 부식을 수반할 수 밖에 없습니다.
그러므로 금도금의 두께를 두껍게 한다면 니켈이 부식되는 양도 그만큼 증가하게되므로 금도금 두께의 적절한 관리가 필요하다고 할 수 있습니다.

국내에서 일반적으로관리되는 금도금 SPEC(사양)이 0.03㎛ ~ 0.07㎛ 정도이며, 미국이나 유럽쪽의사양보다 조금 얇으므로 니켈층의 부식은 그만큼 줄어든다고 할 수 있습니다.