수정 무전해 구리도금욕

^ Electroless Copper Plating Bath

무전해 구리도금욕은

• 구리이온 공급에 황산구리 또는 산화구리,
• 환원제로는 포르말린ㆍ글리옥살산 또는 차아인산소다 등이 있으며,
• ㏗ 조정제로 가성소다 등이 사용된다.

도금속도는 용액의 구성 농도과 온도에 따라 달라지며, 시간당 5~6 ㎛ 정도 석출된다. 반응중 발생하는 수소가스의 제거와 분해를 방지하기 위하여 저압의 공기교반도 필요 하다.

• 무전해구리 도금욕 조성

구리 이온

• 금속 구리 이온의 공급원으로 보통 황산구리를 이용하며, 일부 염화구리를 사용하는 경우도 있다. 액중에 환산소다의 축적을 방지하기 위해 산화구리를 보급하는 방법도 있다.
• 황산구리의 공급은 도금액중 반응에 따라 Cu²⁺ 가 소모되고 나머지 SO₄^2-  이온이 생성되어 도금에 악 영향을 준다. 최근 이를 피하기 위하여 산화구리 나 금속구리로부터 직접 Cu²⁺ 를 공급하는 방식도 이용된다.

• 황산구리의 사용 농도는 3~15 g/l 이며, 보통 8~12 g/l 를 사용한다.

착화제

• 알칼리성 무전해 도금욕에서 구리의 안정화를 위하여 착화제를 필요로 한다. 일반적으로 EDTAㆍ로셀염ㆍQuadrolㆍEDTPㆍNTA 등이 이용된다.

• 착화제는 구리와의 결합력이나 용존 산소와의 반응에 따라, 무전해 구리도금의 석출 속도와 액의 안정성에 영향을 주게 된다.

• 일반적으로 하지 도금용 (얇은 두께) 으로는 로셀염, 두께 도금용으로는 EDTA와 Quadrol 이 이용되고 있다.

• 착염제는 로셀염, EDTA, NTA, Gluconic acid, Gluconates, Triethanolamine, Glucono-lacton, N-hydroxy ethylene diamine tetracetate 를 사용하며 20~50 g/l 범위로 사용한다. 

환원제 (포르말린)

• 환원제로 Formaldehyde, paraformaldehyde 〔HO(CH₂O)₄〕 를 사용한다. 무전해 구리욕에서 금속 구리의 환원 역할을 한다. 포르말린은 카니자로반응을 유발하여 알코올과 유기산 (Formic Acid) 으로 분해된다.
  2HCHO + OH^- → CH₃OH + HCOO^-
• 환원제의 산화환원 전위가, 구리의 산화환원 전위보다 낮게 되면 반응이 일어나지만, 실제로 액중에서 분해 반응을 만들지는 않는다.

• 다른 조성과 결합하여 불용성 침전을 만들지 않고, 촉매로서의 반응속도가 빨라지는 등의 조건이 따른다. 이러한 조건에 합당한 환원제로 포르말린ㆍ붕수소화소다ㆍ히드라진ㆍ디메틸아민보란 등이 있지만 현재 대부분 포르말린을 이용한다. 포르말린은 ㏗ 가 높을 수록 환원력이 강하게 되므로 ㏗ 12 이상의 알칼리욕을 이용한다.

가성소다

• 포르말린의 산화반응에 필요한 OH 를 공급하기 위하여 NaOHㆍKOH 가 사용된다. 이들은 반응에 직접 관여하므로 액의 주성분 외에 안정성을 유지하기 위하여 안정제, 석출물의 물성개량을 위한 개량제, 피도금물의 습윤개량을 위한 계면활성제 등이 추가로 사용된다.

• 반응 속도 조절제, 안정제 등. (종종 저농도 (㏙) 의 시안 사용)

수정 부반응

• (Cu-Y)⁺²+ 2HCHO + 4OH → Cu+ H₂ 2HCOO + 2H₂O + Y ^…(1)
  주반응 외에도 여러가지 부반응이 일어난다.
• 2(Cu-Y)²⁺+ HCHO + 5OH^-→ Cu₂O + HCOO^-+ 2H₂O + Y ^…(2)

수정 참고

• 무전해 구리도금
• 무전해 구리도금욕
• 글리옥실산욕