1. 서 론
전자 산업에 있어, 부품의 기능성 향상으로 인한 IC 회로의 복잡성이 높아져 가고 반도체 칩이 소형화, 고 집적화, 고성능화 됨에 따른 패키징 기술의 발전과 함 께, 원가 경쟁력 확보를 위한 저렴한 비용의 공정 개발 또한 요구되고 있다.1,2) 전자부품 관련하여서는, 솔더 범 프(solder bump)와 하부 금속 층(UBM, under bump metallurgy)을 이용하여 집적회로 장치를 기판인 알루미 늄 패드에 연결하는 방식인 플립 칩(flip chip) 기술이 많 이 사용되고 있으며, 최근까지도 무전해 도금 공정을 통 해 형성된 니켈 UBM에 대한 많은 연구가 진행되고 있 다.3) 또한 COMS-MEMS와 같은 반도체 칩 분야에서도 니켈(Ni) 무전해 도금막 형성에 대한 연구를 꾸준히 하 고 있다.1)
2002년 Directive 2002/95/EC가 제정되면서 4종 중금 속(Pb, Cd, Hg, Cr6+)과 2종 브롬계 난연제 PBB (Polybrominated biphenyls, PBB), PBDE (Polybrominated diphenyl ethers, PBDE)의 총 6종 유해물질이 규제대상이 되 었고, 2006년 RoHS (Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment) 가 시행 되면서, 전기전자 제품 함유 유해물질 규 제가 점차 강화되었다. 이에 따라, 전기전자 산업에 있 어, 친환경 소재 및 친환경 공정 개발은 매우 중요한 요 소가 되고 있다.3,4) 따라서, 최근까지도 무전해 니켈 도 금 공정에서 납(Pb) free 한 친환경적 용액 개발이 이루 어 지고 있다.4-6)
무전해 니켈 도금액에 주로 사용되는 환원제로는 인(P) 이 포함된 차아인산나트륨 (NaH2PO2·H2O),7-9) 붕소(B)가 포함된 붕화디메틸아민 [DMAB; (CH3)2NHBH3]10,11) 등 이 있다. 산업현장에서는 가격이 저렴한 차아인산나트륨 을 많이 사용하면서, Ni-P 무전해 도금막이 형성되는 무 전해 니켈 도금액을 주로 사용하고 있다.
일반적으로 Ni-P 합금 무전해 도금에 있어, P의 함량 은 온도의 변화보다 pH 변화에 많은 영향을 받아, pH 가 증가할수록 P의 함량이 증가하며, P의 함량이 높을 수록 Ni 합금 박막의 내부식성이 향상된다. 따라서, 현 재 사용되는 Ni-P 무전해 용액은 대부분 산성으로 이루 어져 있으며 도금 용액의 온도는 75 °C 이상에서 공정 을 진행하고 있다.12-14)
현재 IC bonding 패드 물질로 주로 알루미늄(Al)이 사 용되고있다. 고출력 고효율 소자 부품으로 접근하면서 알 루미늄 기반 기판에 대해 무전해 Ni-P 도금막을 형성함 에 있어, 알루미늄 기판 위에 도금된 Ni-P 도금막의 우 수성 뿐만 아니라 알루미늄 기판의 손상 또한 매우 중 요하게 되었다. 따라서, 알루미늄의 특성상 강알칼리 또 는 강산성 용액에 기판이 손상을 받게 됨에 따라, 기판 손상을 최소화할 수 있는 Ni 합금 도금 공정이 요구되 고 있다.11,15,16) 그리고 무전해 Ni-P 도금층과 솔더와의 반응 계면에서 인(P)의 편석이 발생하여, 무전해 N-P 도 금층의 결정화 과정 중 크랙이나 구멍이 형성되는 등의 문제점들이 제시되면서,14,17) 인(P)의 함량에 따른 솔더 접 합 신뢰성 등에 대한 논의와 연구 또한 꾸준히 진행 되 고 있다.14) 무전해 Ni 도금막 형성에 있어, 알루미늄 기 판 표면에 형성되어 있는 알루미늄 산화막이 Ni 이 환 원되는 것을 방해하기 때문에 무전해 니켈 도금을 하기 위해서 표면의 산화층을 제거하는 전처리 과정 또한 매 우 중요하다. 하지만, 알루미늄 기판에 대한 단계별 징 케이션(zincate) 처리과정을 포함하여, pH 변화 및 도금 조 온도 변화에 따른, 무전해 Ni 합금 도금막에 대한, 전체적인 공정을 단계적으로 관찰 분석한 연구 보고가 거의 없다.
본 연구에서는 징케이션 과정을 통해 전처리 된 알루 미늄 기판 표면의 변화와 함께, 전처리된 알루미늄 기 판 위에 친환경적 Ni-P 무전해 도금막을 형성하여, 도 금조의 상태(pH와 온도) 따라 형성된 Ni-P 도금막의 결 정구조 및 화학적 구조 등에 대해 조사하였다.
2. 실험 방법
알루미늄(Al sheet, 두께 0.5 mm, 99+%, Nilaco Co.) 을 기판으로 사용하여 Al 기판 표면을 징케이트 처리한 후, Ni-P 무전해 도금을 시행하였다. 알루미늄 기판 표 면에 형성된 산화막을 제거하고, 알루미늄 표면을 활성 화 시키기 위해, pickling, degreasing, 과정을 거친 후, 1차 징케이트 처리, 디스무트(desmut) 처리, 마지막으로 2차 징케이트 처리의 순서로 진행하였다. Al 기판의 오 염 불순물 제거를 위해 30% HNO3 용액에 상온에서 10초 동안 담그는 pickling 과정을 거치고, Al 탈지제 (50 g/L) 사용하여 40 °C에서 2분동안 degreasing하였다. 1, 2차 징케이트 처리 모두, 상온에서 60초 동안 징케 이션 용액(zincate : DI = 1 : 1)을 이용하여 진행하였으며, 적층된 Zn층을 제거하기 위한 단계로, HNO3 기반 디 스무트 용액(100 mL/L)을 이용하여 상온에서 10초 동안 디스무트 처리를 진행하였다. 이렇게 2차 징케이트 처리 까지 시행된 알루미늄 기판 위에, Ni-P 무전해 도금을 시행하였다. 오염원을 최소화하기 위해, 각 단계마다 증 류수(DI) 세척을 충분히 하고 N2 gas로 시편을 건조시 켰다.
무전해 Ni(P) 용액은, ㈜엠에스씨의 MS-411M과 M S - 411A를 사용하였다; 금속염으로 황산니켈(NiSO4·6H2O) 을 포함하는 50 mL/L의 MS-411A와 환원제로 차아인산 나트륨(NaH2PO2·H2O), 착화제 및 첨가제가 포함된 100 mL/L의 MS-411M. pH 조절제로 NH4OH 용액을 사용 하여, pH 4.5와 pH 7.0의 Ni-P 무전해 도금 용액을 제 조하였다.
본 연구에서는 알루미늄 기판의 표면 전처리 과정에 서부터, Ni-P 도금층 형성까지, 단계적으로 관찰·비교· 분석하였다. 표면 형상은 광학현미경(optical microscope: Nikon Eclipse)과 FESEM (field emission scanning electron microscope: Hitachi, Nanofab)으로 관찰하였다. 징 케이트 처리 공정에 있어, 단계적으로, Zn와 알루미늄의 화학적 상태를 확인하고, pH 4.5와 pH 7.0의 Ni-P 무전 해 도금 공정에 따른 Ni와 P의 조성비 변화를 조사하 기 위해 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy, PHI 5000 VersaProbe 시스템, Al Kα-source: BinGee Surface Analysis Co.)를 이용하여 분석하였다. 그리고 Ni K-edge (1D XRS KIST beamline, 포항가속기연구소)를 분석하 여, Ni-P 도금막의 결정성 변화를 확인하였다.
3. 결과 및 고찰
Fig. 1은 징케이트 표면 처리에 따른 알루미늄 기판 표 면에 대한 광학현미경(OM) 이미지와, FESEM 이미지, 그리고 Zn(2p) XPS스펙트럼을 보여주고 있다. 표면에 Zn가 전혀 존재 하지 않는 탈지(degreasing) 후[Fig. 1(a)] 의 상태에 대해, 1차 징케이트 처리 후[Fig. 1(b)], 작은 grain들이 OM 이미지에서 보인다. 배율이 높은 FESEM 이미지를 보면, 알루미늄 표면에 작은 알갱이 들이 불 규칙적으로 흡착되어 표면이 매우 거칠어 진 것을 볼 수 있다. 이때, Zn 2p peak들(2p1/2와 2p3/2)이 분명하게 들 어나는 것으로 보아, 이 작은 알갱이들이 Zn라는 것을 알 수 있다. 결과적으로 일부는 비교적 비슷한 크기의 Zn 알갱이를 이루어 촘촘히 표면을 메꾸고 있지만, Zn 로 이루어진 알갱이 크기가 크고 작고 불규칙적인 경우 에는 듬성듬성 표면을 메꾸고 있는 것을 볼 수 있다. 1 차 디스머트(desmut) 처리 후[Fig. 1(c)]의 OM 이미지에 서는, Fig. 1(b)에서 보였던 grain들이 사라져 보이지만, Fig. 1(a)의 알루미늄 표면 과는 달리 거뭇거뭇한 점들 이 분포되어 있는 것이 보인다. 이때, XPS Zn(2p) peak 들이 거의 사라진 것으로 보아, 이 거뭇거뭇한 점들은 Zn가 아닌 것을 알 수 있다. Fig. 1(c)의 FESEM 이미지 를 보면, 작은 핀홀(pin-hole)들이 알루미늄 표면에 고르 게 형성된 것을 볼 수 있다. 결과적으로 1차 디스머트 처리에 의해 Zn 층이 제거되었고, 알루미늄 표면에 작 은 핀홀들이 형성 되었다는 것을 알 수 있다. 이어서, 2차 징케이트 처리 후[Fig. 1(d)], OM 이미지 에서는 Fig. 1(b)의 OM 이미지와는 완전히 다르게 거의 고르게 검은 입자들이 알루미늄 표면을 덮고 있는 것을 볼 수 가 있다. 이때 다시 Zn(2p) XPS peak들이 분명하게 나 타났다. OM 이미지의 고르게 분포하고 있는 검은 입자 들이 Zn 라는 것을 알 수 있다. Fig. 1(d)의 FESEM 이미지를 보면, Fig. 1(c)의 핀홀들이 사라지고, 표면이 매우 평탄해 진 것을 볼 수 있다. 그리고 Fig 1(e)에서 보이는 것처럼, 다시 2차 디스머트 처리를 한 후 Zn(2p) peak 들이 거의 사라지고, 다시 핀홀이 나타나는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, 디스머트 처리가 표면에 형성 된 Zn 층을 제거함과 동시에 알루미늄 표면에 작은 핀 홀들을 형성하고, 2차 징케이트 처리 후에야 알루미늄 표 면 위에 고르게 Zn 층이 형성되는 것을 알 수 있었다.
Fig. 1
Optical microscopy (OM) images, FE-SEM images, and XPS Zn(2p) spectra for Al sheet surface after (a) degreasing, (b) 1st zincate ← degreasing, (c) 1st desmut ← 1st zincate ← degreasing, (d) 2nd zincate ← 1st desmut ← 1st zincate ← degreasing, and (e) 2nd desmut ← 2nd zincate ← 1st desmut ← 1st zincate ← degreasing.
징케이트와 디스머트 과정을 진행함에 따라 변화된 표 면의 성분 변화를 확인하기 위하여 Al(2p) XPS 분석을 시도하였다(Fig. 2). Fig. 1(a)에서 보이는 바와 같이 표 면 전처리 전 bare-알루미늄 기판 표면에는 Zn 성분은 전혀 보이지 않고, Fig. 2에서 전형적인 산화알루미늄 (Al2O3 : 75.3 eV)과 금속 알루미늄(metallic Al : 72.7 eV) 에 의한 Al(2p) peak들이 명확하게 보인다. 1차 징케이 트 처리 후에는, Zn 2p peak이 분명하게 나타나고[Fig. 1(b)], 반면에 Fig. 2의 Al(2p) peak의 세기(intensity)가 감소하는 것을 볼 수 있다. 이러한 Al(2p) peak 세기의 감소로부터, XPS의 깊이 정보 (information of depth)에 따라, 알루미늄 기판 위에 Zn층이 형성 되었다는 것을 알 수 있다. 1차 디스머트 후에는 다시 Al(2p) peak의 세기가 증가하고 Zn(2p) peak이 사라지는 것 [Fig. 1(c)] 을 볼 수 있는데, 이는 알루미늄 위에 Zn 층이 사라진 것을 의미한다. 2차 징케이트 후에는 Al(2p) peak의 세 기가 다시 감소하였고, Zn(2p) peak [Fig. 1(d)]이 분명 하게 나타난다. 다시 2차 디스머트까지 진행하면, Al(2p) peak의 세기가 표면에 명확하게 드러나는 것을 볼 수 있 다. Fig. 1의 결과와 마찬가지로, 징케이트 처리 후에 알 루미늄 표면에 Zn 층이 형성되고, 디스머트 처리하면 알 루미늄 표면의 Zn 층이 제거되면서, 알루미늄 표면이 드 러나는 것을 알 수 있다.
Fig. 2
XPS Al(2p) core-level spectra for Al sheet surface after only decreasing (bare), 1st zincate, 1st desmut, 2nd zincate, and 2nd desmut, step by step.
Fig. 2의 Al(2p) peak의 위치 관련하여, bare-알루미 늄의 경우, 산화알루미늄에 해당되는 표면 peak I과 산 화되지 않은 알루미늄에 해당되는 bulk peak II가 보인 다. 1차 징케이트와 1차 디스머트 처리 후 peak I이 낮 은 결합 에너지 쪽으로 이동 하는 것을 볼 수 있다. 그 리고 2차 징케이트과 2차 디스머트 처리 후, 이 peak I 이 보다 더 낮은 결합 에너지 쪽으로 이동하고 있다. 이 러한 낮은 에너지쪽으로의 peak 이동은 산화알루미늄 층 이 제거되고 있는 것을 의미한다. 일반적으로 표면의 알 루미늄산화물은 금속 코팅층과 Al 표면과의 접착을 방 해한다.
산업계에서 보편적으로 사용되고 있는 Ni-P 무전해 도 금 용액은 pH4.5로, 도금조 온도 85 °C에서 pH4.5 용 액을 이용하여 Ni-P 무전해 도금을 진행하여 Fig. 3에 나타내었다. Fig. 3(a)와 3(b)는 Fig. 2(d)의 2차 징케이 트 처리한 후 바로 pH 4.5 Ni-P 무전해 도금한 후의 표 면 형상과 Fig. 2(e)의 2차 디스머트 처리한 후 바로 Ni-P 무전해 도금한 후의 표면 형상을 각각 보여주고 있다. 2차 징케이트 처리한 Al 표면에는 고르게 Ni-P 도금층[Fig. 3(a)]이 형성된 것이 보이지만, 2차 디스머 트까지 처리한 Al 표면에는 Ni-P 도금층의 흔적은 보 이지 않고 오히려 핀홀들이 증가한 것[Fig. 3(b)]이 보 인다. 이 결과로부터, 디스머트 처리에 의해, Al 표면 에서 Zn층이 사라지면 무전해 Ni-P 도금층이 형성되기 어렵다는 것을 알 수 있었다. 뿐만 아니라, pH 4.5라 는 강산의 Ni-P 무전해 도금 용액이 Al 표면에 손상을 준다는 것을 이전 결과18)와 마찬가지로 확인 할 수 있 었다. 문헌에 의하면,19) 2차 징케이트 처리에 의해, 알 루미늄 표면 위에 고르게 형성된 Zn 층과 알루미늄 기 판 표면의 morphology 변화가 무전해 Ni-P 도금층과의 접착력 향상에 영향을 미친다고 보고되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 일부 알루미늄 산화막이 제거되고 Zn 층 이 고르게 형성된, 2차 징케이트 처리까지 된 Al 기판 위에 무전해 Ni-P 도금을 시행 하였다.
Fig. 3
FE-SEM images after pH 4.5 Ni-P electroless plating on Al foil at 85 °C for 9 min; on (a) Fig. 2(d) after 2nd zincate and (b) Fig. 2(e) after 2nd desmut.
2차 징케이트 처리까지 된 알루미늄 기판위에 pH7.0 과 pH4.5의 Ni-P 무전해 도금액을 이용하여, 5분동안 도금 처리하였다. Fig. 4는 도금조(plating bath) 온도 변 화에 따른 도금 전/후의 질량 변화를 보여주고 있다. Fig. 4에서 보이는 바와 같이 pH7.0에서의 무전해 Ni-P 도 금층의 질량변화가 pH 4.5에서의 무전해 Ni-P 도금층의 질량변화보다 크다. 이는 동일 도금조 온도에서 pH 7.0 용액의 Ni-P 증착속도가 빠름을 의미한다. 자세히 보 면, pH 4.5 용액의 경우, 50 °C에서 질량 변화가 거의 없다. 그리고 80 °C까지 도금조 온도 증가에 따라 서서 히 질량 변화가 있는 것을 볼 수 있다. 여기에서 질량 변화가 없다는 것은 Ni-P가 알루미늄 표면 위에 코팅되 지 않았다는 것을 의미한다. 반면에 pH7.0 용액의 경 우, 50 °C에서도 질량이 분명하게 증가하고 있고, 도금 조 온도 증가에 따라, pH 4.5에 비해 급격하게 질량이 증가하고 있다.
Fig. 4
Mass difference before / after Ni-P electroless plating on Al sheet in pH 4.5 and pH 7 bath solution.
이러한 질량 변화를 보여주는 시료들의 표면 형상을 관 찰하기 위하여 FE-SEM 이미지를 얻어보았다[Fig. 5]. pH 4.5의 경우[Fig. 5(a)], 도금조 50 °C에서는 Ni-P 도 금막이 형성된 흔적이 보이지 않았다. 이 시료는 질량 변화조차 없었으므로[Fig. 4], pH 4.5의 Ni-P 용액으로 도금조 온도 50 °C에서는 알루미늄 기판 위에 Ni-P 도 금 막이 형성되지 않는 다는 것을 알 수 있었다. 하지 만, 도금조 온도가 증가하면서 서서히 Ni-P 도금막이 성 장해 가는 것이 보이고 있다. 도금조 온도 70 °C에서부 터 표면에 고르게 Ni-P 도금막이 형성 된 것이 보인다. pH 7.0의 경우[Fig. 5(b)], 도금조 온도 50 °C에서도 Ni- P 도금막이 고르게 형성된 것이 보이고, 도금조 온도가 증가하면서 grain 크기가 증가하는 것을 볼 수 있다. pH 7.0, 50 °C에서 Ni-P 무전해 도금된 시료와 pH4.5 70 °C에서 도금된 Ni-P 도금층의 이미지를 비교해보면, grain 크기가 비슷해 보인다. Fig. 4에서 보면 pH 7.0, 50 °C에 서 Ni-P 무전해 도금된 시료와 pH 4.5, 70 °C에서 도금 된 시료의 질량변화가 비슷한 것으로 보아 비슷한 성장 두께로 인해 grain 크기가 비슷하게 나타난 것으로 판 단된다. pH 변화와는 무관하게, 도금조 온도가 증가하면 서 증착량(질량변화)이 커지고 그에 따라, grain 크기가 증가하고 있다. 결과적으로, pH 7.0에서는 보다 낮은 도 금조 온도인 50 °C 부터도 Ni-P도금 층이, pH 4.5에서 보다도 빠른 증착 속도를 가지고, 표면에 고르게 코팅 이 되는 것을 확인할 수 있었다.
Fig. 5
FE-SEM images after Ni-P electroless plating on Al sheet in bath solution of (a) pH 4.5 and (b) pH 7.0 at bath temperature (50 °C ~ 80 °C).
pH 4.5와 pH 7.0 용액 각각에 대해 가장 두껍게 증 착된 도금조 온도 80 °C에서 얻어진 시료 표면의 Ni와 P의 조성비 및 화학적 상태를 확인해 보았다. Fig. 6는 이들 두 시료에 대한 XPS Ni(2p)와 P(2p) 스펙트럼을 보여주고 있다. 약 852.4 eV의 Ni 2p3/2 peak의 결합에 너지(binding energy)와 Ni 2p 스펙트럼 모양으로 보았 을 때, 무전해 Ni-P 도금된 시료들은 산화물이 아닌, 전 형적인 metallic Ni 의 화학적 상태를 갖고 있다는 것 으로 보여진다. Fig. 6의 P(2p) 스펙트럼을 보면, 비록 peak 세기에 있어 차이가 있지만, peak의 결합에너지는 두 시료 모두 ~ 129.4 eV 이다. 문헌에 따르면,20) 852.4 eV의 Ni 2p3/2 peak는, 비록 순수 Ni과 거의 차이가 없지 만, Ni-P 결합한 Ni에 해당되고, 129.4 eV의 P(2p) 피크 또한 Ni-P 결합한 P에 해당된다. pH 4.5에서 증착된 시료 의 경우 P의 상대 조성비가 10.64 at.% (Ni 89.36 at.%) 였고, pH 7.0의 경우 P의 상대 조성비가 4.50 at.% (Ni 95.50 at.%) 였다. 중성인 pH7.0에서 증착된 Ni-P 도금 막의 P 함량이 pH4.5 일 때 보다 ~ 42.3% 줄면서, Ni 의 순도가 높아진 것을 알 수 있다. 이상의 결과로부터, pH 4.5보다 pH가 큰 pH7.0의 경우 P의 함량이 감소하 고, 화학적 상태는 pH와는 무관하게 동일하다는 것을 알 수 있었다.
Fig. 6
XPS Ni(2p) and P(2p) core-level spectra for Ni-P electroless platted samples, according to pH at bath temperature 80 °C for 5 min.
Fig. 7는 Ni K-edge EXAFS function을 푸리에 변환 (Fourier transform)한 스펙트럼들을 나타낸 것이다. pH 4.5 용액을 이용하여 도금한 경우, 앞의 결과들[Fig. 4와 Fig. 5]에서 알 수 있듯이, 도금조 온도 50 °C에서 Ni-P 도금막이 형성 되지 않았으므로 Fig. 7(a)에서 60 ~ 80 °C 에서 형성된 Ni-P 무전해 도금막에 대한 스펙트럼들을 보여주고있다. 순수 Ni (Ni foil)의 경우, 전형적인 fcc (면심 입방정계) 구조로서 크게 두개의 peak 그룹(I & II)이 관찰된다. 도금조 온도 60 °C에서 pH4.5 용액을 이 용하여 도금한 경우[Fig. 7(a)], 두 번째 그룹(II)의 peak 들에서 일부가 보여지고 있지만, 대체로 모든 Ni-P 무전 해 도금막의 경우, 첫 번째 주 peak(I)가 낮은 R (radial distance) 값으로 이동하고, 두 번째 약한 peak들 (II)이 사라지는 것을 볼 수 있다. 이렇게 두 번째 그룹의 peak 들이 사라지는 것은 Ni-P 무전해 도금막의 결정구조가 비 정질(amorphous) 구조라는 것을 의미한다. 그리고 Ni-P 무전해 도금막의 경우, 첫 번째 주 peak(I)가 순수 Ni에 비하여 낮은 R 값으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 순 수 Ni에서는 흡수체인 Ni을 중심으로 Ni-Ni 결합인데 비 해, Ni 주변의 사이즈가 작은 P와의 결합에 의한 것으 로 보여진다[covalent radius : P (107 ± 3 pm) < Ni (124 ± 4 pm)].21)
Fig. 7
Fourier transforms (FTs) of the k2χ(k) for Ni K-edge EXAFS oscillations of Ni-P electroless plated samples; (a) pH 4.5 at bath temperature 60 °C, 70 °C, and 80 °C, and (b) pH7.0 at bath temperature 50 °C, 60 °C, 70 °C, and 80 °C.
이상의 결과들에 의하면, 중성 pH 7.0 용액을 사용하 여 알루미늄 위에 증착된 Ni-P 무전해 도금막은 도금조 온도와 무관하게 모두 비정질 구조를 가지며, pH 4.5에 비하여 P의 함량이 줄어 들었다. 또한 중성 pH7.0에서 의 Ni-P 무전해 도금 공정에서 pH4.5 공정 보다 저온 공정이 가능하다는 것을 알 수 있었다.
4. 결 론
알루미늄 기판에 대해, 표면을 징케이트 처리한 후, pH 4.5와 중성(pH 7.0)의 Ni-P 무전해 도금을 시행하여, 징 케이트 공정에서부터, Ni-P 도금막 형성 과정까지 전 과 정을 비교·분석하였다. 중성의 pH 7.0 Ni-P 용액을 사용 하였을 경우, 도금조 온도 50 °C에서부터도 균일하게 도 금층이 형성되었고, 온도가 증가함에 따라 도금 속도가 증가하였다. 반면에 pH4.5 Ni-P 용액을 사용하였을 경 우, 도금조 온도 50 °C에서는 전혀 도금이 되지 않았으 며, 온도의 증가에 따라 도금 속도가 증가하기는 하였 으나, pH 7.0에 비해 그 증가 속도가 매우 느렸다. P 함 량에 대하여, 중성(pH 7.0)의 Ni-P 무전해 도금층의 P 함 량이 pH4.5일 때 보다 ~ 42.3% 줄었다. 그리고, pH 4.5 와 중성(pH 7.0)의 Ni-P 무전해 도금층 모두 비정질 결 정구조를 가지고 있고, Ni과 P가 결합한 Ni-P 화합물의 화학적 상태로 존재하고 있었다.
보다 안전하고 친환경적인 중성의 pH 7.0 도금 용액 을 사용하면, pH 4.5를 이용한 Ni-P 도금과 같은 비정 질의 결정구조와 화학적 상태를 가지는 Ni-P 도금막을 형성할 수 있으면서도, pH 4.5 보다 낮은 저온 공정이 가능하고, 도금 속도 또한 빨라 공정시간을 단축할 수 있다. 뿐만 아니라, Sn-Pb 솔더에 있어, P의 편석이 Ni 표면에서 Sn-Pb 솔더의 솔더링성을 저하시킨다는 연구결 과들이 보고 되고 있는데,22,23) 보다 안전하고 친환경적 인 중성의 pH 7.0 무전해 도금 공정을 사용하여 P의 함 량을 pH4.5 용액을 사용할 때 보다 반 이하(10.64 at.% → 4.50 at.%)로 줄일 수도 있기 때문에 솔더링성 개선 에도 기여할 것으로 기대된다.
