化學(xué)鍍鎳磷合金溶液及其應(yīng)用在印制線路板上沉積鎳磷合金的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及印制線路板化學(xué)鍍鎳磷合金技術(shù)領(lǐng)域，特指化學(xué)鍍鎳磷合金溶液及其應(yīng)用在印制線路板上沉積鎳磷合金的方法，化學(xué)鍍鎳磷合金溶液包括有機(jī)二硫化物及多硫化物、無機(jī)多硫化物，具體包含但不限于烷基二硫化物及其衍生物、秋蘭姆及其衍生物、噻唑及其衍生物、硫脲及其衍生物。硫化物加速劑在化學(xué)鍍鎳液中含量為0.05?50ppm，能滿足實(shí)際生產(chǎn)沉鎳速率需要，同時(shí)能防止銅基線路沉積出的鎳磷合金產(chǎn)生滲鍍或漏鍍，槽液老化后仍能保持鎳磷合金沉積活性。
【專利說明】
化學(xué)媳鎮(zhèn)磯合金溶液及其應(yīng)用在印制線路板上沉積鎮(zhèn)磯合金 的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及化學(xué)鍛液領(lǐng)域，尤指一種可在鍛液使用周期內(nèi)穩(wěn)定鍛層儀憐含量、結(jié) 晶形態(tài)，減少假鍛、"黑墊"的產(chǎn)生，從而確保鍛液在使用周期內(nèi)所生成鍛層的焊接、打線、電 氣導(dǎo)通性能的化學(xué)鍛儀憐合金溶液及其應(yīng)用在印制線路板上沉積儀憐合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化儀浸金(Electroless Nickel Immersion Gold)作為印制線路板和陶瓷基板等 電子部件安裝表面或端子接觸面表面處理的一種重要方式，具有可焊性好、無磁性、能滿足 焊接、導(dǎo)通、打線、散熱等多種組裝要求的特點(diǎn)。然而當(dāng)化學(xué)鍛儀憐合金鍛液中微量成分失 調(diào)后，沉積出的儀憐合金由于憐含量、結(jié)晶形態(tài)的變化使其在后續(xù)置換鍛金或進(jìn)行OSP等其 他表面處理后，儀憐合金層被局部氧化，焊接性和焊接強(qiáng)度受到影響、打線能力和電氣導(dǎo)通 能力下降。此外，化學(xué)鍛儀憐合金液中硫化物含量失衡可能導(dǎo)致假鍛、漏鍛等嚴(yán)重品質(zhì)問 題。適合的硫化物和相應(yīng)的管控方式可提高儀憐合金層憐含量與晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí) 延長鍛液使用壽命。
[0003] 目前，印制線路板(PCB)是組裝電子元件用的載體，是在絕緣基材上按照一定的設(shè) 計(jì)形成線路及印制元件的印制板。PCB的銅質(zhì)焊盤表面容易形成氧化層，造成電阻變大，焊 接不良，從而影響電子產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。因此，在PCB的銅焊盤上必須涂/鍛上各種 各樣的表面涂(鍛)層加 W保護(hù)?，F(xiàn)有印制線路板采用金屬保護(hù)涂層工藝，但印制線路板的 儀憐合金鍛層質(zhì)量取決于鍛液配方，并受工藝參數(shù)直接影響。當(dāng)鍛液中各組分失調(diào)，且沒有 得到正確維護(hù)時(shí)，鍛層憐含量將偏離正常范圍，儀憐合金結(jié)晶也隨之發(fā)生變化。低憐含量的 合金層因受到置換型浸金水的過度攻擊而在晶粒界面發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致"黑墊"的形成。 過高的穩(wěn)定劑或硫化物含量會降低金屬儀的自催化活性，導(dǎo)致假鍛或產(chǎn)生憐含量很高但焊 接性變差的鍛層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種使線路板穩(wěn)定性，減少線路板粒界腐蝕的化學(xué) 鍛儀憐合金溶液及其應(yīng)用在印制線路板上沉積儀憐合金的方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案是:一種化學(xué)鍛儀憐合金溶液，包含 如下質(zhì)量濃度的組分： 硫酸儀或可溶性儀鹽 10-50g/L 次亞憐酸鋼 10-50g/L 絡(luò)合劑 10-40g/L 緩沖劑 10-40g/L 穩(wěn)定劑 0.05-1000mg/L 硫化物加速劑 0.05-50mg/L 余量為水。
[0006] 優(yōu)選的，所述硫酸儀或可溶性儀鹽的質(zhì)量濃度為15-35g/L。
[0007] 優(yōu)選的，所述次亞憐酸鋼的質(zhì)量濃度為15-40g/L。
[0008] 優(yōu)選的，所述的絡(luò)合劑為乳酸或可溶性乳酸鹽或甘氨酸或可溶性甘氨酸鹽或蘋果 酸或可溶性蘋果酸鹽或巧樣酸或可溶性巧樣酸鹽或馬來酸或可溶性馬來酸鹽或下二酸或 可溶性下二酸鹽中的一種或幾種混合物，所述的絡(luò)合劑的質(zhì)量濃度為15-50g/L。
[0009] 優(yōu)選的，所述緩沖劑為棚酸或棚酸鹽或憐酸或憐酸鹽或醋酸或醋酸鹽中的一種或 幾種混合物，所述緩沖劑的質(zhì)量濃度為15-50g/L。
[0010] 優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑為醋酸鉛或醋酸巧或醋酸鋒或艦酸鐘或硫酸鐵中的一種或幾 種混合物，所述穩(wěn)定劑的質(zhì)量濃度為0.1-lOOmg/L。
[0011] 優(yōu)選的，所述硫化物加速劑為有機(jī)硫化物或無機(jī)硫化物。
[0012] 優(yōu)選的，所述有機(jī)硫化物包括但不限于烷基二硫化物及其衍生物、秋蘭姆及其衍 生物、嚷挫及其衍生物、硫脈及其衍生物中的一種或幾種混合物，所述有機(jī)硫化物的質(zhì)量濃 度為 0.1-30mg/L。
[0013] -種應(yīng)用化學(xué)鍛儀憐合金溶液在印制線路板上沉積儀憐合金的方法，其步驟包括 W下步驟： 步驟一:準(zhǔn)備線路板基材； 步驟二:線路板基材表面除油，把線路板基材放入lOOml/L的高力3003酸性除油劑中， 對高力3003酸性除油劑加熱至溫度50°C，浸泡時(shí)間5min后，取出線路板基材并用清水進(jìn)行 雙面清洗，把線路板基材殘留的高力3003酸性除油劑去除； 步驟=:線路板基材微蝕，把經(jīng)過步驟二處理的線路板基材放入硫酸鋼溶液內(nèi)，所述硫 酸鋼溶液包括濃度為lOOg/L過硫酸鋼和濃度為4g/L濃硫酸，處理溫度30°C，處理時(shí)間2min 后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗，把線路板基材殘留的硫酸鋼溶液去除； 步驟四：預(yù)浸:把經(jīng)過步驟=處理的線路板基材放入lOml/L的濃硫酸溶液內(nèi)，處理溫度 30°C，處理時(shí)間Imin后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗； 步驟五:活化:把經(jīng)過步驟四處理的線路板基材放入由0.1 g/L氯化鈕、5 mL/L的濃鹽 酸組成的溶液，處理溫度30°C，處理時(shí)間2min后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗； 步驟六:化學(xué)鍛儀憐合金層，把經(jīng)過步驟五處理的線路板基材放入化學(xué)鍛儀憐合金溶 液中，所述的化學(xué)鍛儀憐合金溶液包括硫酸儀或可溶性儀鹽、次亞憐酸鋼、絡(luò)合劑、緩沖劑、 穩(wěn)定劑、硫化物加速劑、水，所述的化學(xué)鍛儀憐合金溶液PH值為4.40~5.00,所述的化學(xué)鍛 儀憐合金溶液溫度75~95°C，沉積速度為5~10皿A，處理時(shí)間為15分鐘； 步驟屯:水洗，去除線路板基材表面避免殘留的化學(xué)鍛儀憐合金溶液； 步驟八:烘干，去除線路板基材表面的水分。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明W低濃度的有機(jī)硫化物或無機(jī)硫化物作為所述化學(xué)鍛儀 憐合金液加速劑，可在鍛液使用周期內(nèi)穩(wěn)定鍛層憐含量、結(jié)晶形態(tài)，減少假鍛、"黑墊"的產(chǎn) 生，從而確保鍛液在使用周期內(nèi)所生成鍛層的焊接、打線、電氣導(dǎo)通性能。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明關(guān)于一種化學(xué)鍛儀憐合金溶液，包含如下質(zhì)量濃度的組分： 硫酸儀或可溶性儀鹽 10-50g/L 次亞憐酸鋼 10-50g/L 絡(luò)合劑 10-40g/L 緩沖劑 10-40g/L 穩(wěn)定劑 0.05-1000mg/L 硫化物加速劑 0.05-50mg/L 余量為水。
[0016] 本實(shí)施例中，氯化儀、碳酸儀、硝酸儀、次憐酸儀可代替硫酸儀或可溶性儀鹽;次憐 酸鋼、次憐酸鐘、次憐酸錠可代替次亞憐酸鋼。
[0017] 優(yōu)選的，所述硫酸儀或可溶性儀鹽的質(zhì)量濃度為15-35g/L。
[0018] 優(yōu)選的，所述次亞憐酸鋼的質(zhì)量濃度為15-40g/L。
[0019] 優(yōu)選的，所述的絡(luò)合劑為乳酸或可溶性乳酸鹽或甘氨酸或可溶性甘氨酸鹽或蘋果 酸或可溶性蘋果酸鹽或巧樣酸或可溶性巧樣酸鹽或馬來酸或可溶性馬來酸鹽或下二酸或 可溶性下二酸鹽中的一種或幾種混合物，所述的絡(luò)合劑的質(zhì)量濃度為15-50g/L。
[0020] 優(yōu)選的，所述緩沖劑為棚酸或棚酸鹽或憐酸或憐酸鹽或醋酸或醋酸鹽中的一種或 幾種混合物，所述緩沖劑的質(zhì)量濃度為15-50g/L。
[0021 ]優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑為醋酸鉛或醋酸巧或醋酸鋒或艦酸鐘或硫酸鐵中的一種或幾 種混合物，所述穩(wěn)定劑的質(zhì)量濃度為0.1-lOOmg/L。
[0022] 優(yōu)選的，所述硫化物加速劑為有機(jī)硫化物或無機(jī)硫化物。
[0023] 優(yōu)選的，所述有機(jī)硫化物包括但不限于烷基二硫化物及其衍生物、秋蘭姆及其衍 生物、嚷挫及其衍生物、硫脈及其衍生物中的一種或幾種混合物，所述有機(jī)硫化物的質(zhì)量濃 度為 0.1-30mg/L。
[0024] -種應(yīng)用化學(xué)鍛儀憐合金溶液在印制線路板上沉積儀憐合金的方法，其步驟包括 W下步驟： 步驟一:準(zhǔn)備線路板基材； 步驟二:線路板基材表面除油，把線路板基材放入lOOml/L的高力3003酸性除油劑中， 對高力3003酸性除油劑加熱至溫度50°C，浸泡時(shí)間5min后，取出線路板基材并用清水進(jìn)行 雙面清洗，把線路板基材殘留的高力3003酸性除油劑去除； 步驟=:線路板基材微蝕，把經(jīng)過步驟二處理的線路板基材放入硫酸鋼溶液內(nèi)，所述的 硫酸鋼溶液包括濃度為lOOg/L過硫酸鋼和濃度為4g/L，處理溫度30°C，處理時(shí)間2min后取 出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗，把線路板基材殘留的硫酸鋼溶液去除； 步驟四：預(yù)浸:把經(jīng)過步驟=處理的線路板基材放入lOml/L的濃硫酸溶液內(nèi)，處理溫度 30°C，處理時(shí)間Imin后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗； 步驟五:活化:把經(jīng)過步驟四處理的線路板基材放入由0.1 g/L氯化鈕、5 mL/L的濃鹽 酸組成的溶液，處理溫度30°C，處理時(shí)間2min后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗； 步驟六:化學(xué)鍛儀憐合金層，把經(jīng)過步驟五處理的線路板基材放入化學(xué)鍛儀憐合金溶 液中，所述的化學(xué)鍛儀憐合金溶液包括硫酸儀或可溶性儀鹽、次亞憐酸鋼、絡(luò)合劑、緩沖劑、 穩(wěn)定劑、硫化物加速劑、水，所述的化學(xué)鍛儀憐合金溶液PH值為4.40~5.00,所述的化學(xué)鍛 儀憐合金溶液溫度75~95°C，沉積速度為5~10皿A，處理時(shí)間為15分鐘； 步驟屯:水洗，去除線路板基材表面避免殘留的化學(xué)鍛儀憐合金溶液； 步驟八:烘干，去除線路板基材表面的水分。
[0025]為了證明硫化物加速劑在化學(xué)鍛儀憐合金溶液中含量為0.05-5化pm，能滿足實(shí)際 生產(chǎn)沉儀速率需要，同時(shí)能防止銅基線路沉積出的儀憐合金產(chǎn)生滲鍛或漏鍛，槽液老化后 仍能保持儀憐合金沉積活性，提高儀憐合金鍛層憐含量的穩(wěn)定性，減少粒界腐蝕，本
【申請人】 做出如下試驗(yàn)。
[00%] 準(zhǔn)備A、B、C、D、E、F、G屯個500ml燒杯，把硫酸儀或可溶性儀鹽、次亞憐酸鋼、絡(luò)合 劑、緩沖劑、穩(wěn)定劑、水按比例倒入六個燒杯中，并將抑值調(diào)整到4.60,然后分別向A、B、C、D、 E、F、G屯個加入由硫化物加速劑調(diào)配的濃度為O.lg/L硫化物加速劑溶液lml/L，2ml/L，4ml/ L，6ml/L，8ml/L和lOml/L形成化學(xué)鍛儀憐合金溶液，然后將配制后化學(xué)鍛儀憐合金溶液在 恒溫水浴鍋中升溫至84°C。
[0027]將經(jīng)過步驟五處理后的線路板基材水洗干凈后分別放入A、B、C、D、E、F、G燒杯中處 理15min，取出測試板熱風(fēng)烘干。
[00%]測定儀憐合金鍛層沉積速率測定:在經(jīng)屯個燒杯處理后的線路板基材的表面同樣 一組位置用CMI900型X射線測厚儀測試儀憐鍛層厚度，并統(tǒng)計(jì)最值及計(jì)算沉積速率，用日立 SU-1510電鏡及牛津X-Max能譜儀測試鍛層憐含量，結(jié)果如下表所示，沉積速率及憐含量測 試結(jié)果如下：
測試結(jié)果表明，硫化物加速劑在0.5ml/L的濃度下即可起加速作用，隨著加入量的增 大，沉積速率加快，但憐含量則不斷下降。為防止浸金液對儀憐合金層過度攻擊，理想憐含 量應(yīng)穩(wěn)定在8-10%之間，一旦憐含量低于7%，可能導(dǎo)致"黑墊"。化學(xué)鍛儀憐合金液使用后期， 鍛液老化后，副產(chǎn)物累積會使沉積速率降低，需要適當(dāng)提高硫化物含量W使沉積速率滿足 生產(chǎn)要求，過高的硫化物濃度會導(dǎo)致儀自催化活性降低，造成局部假鍛。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明W低濃度的有機(jī)硫化物或無機(jī)硫化物作為所述化學(xué)鍛儀 憐合金液加速劑，可在鍛液使用周期內(nèi)穩(wěn)定鍛層憐含量、結(jié)晶形態(tài)，減少假鍛、"黑墊"的產(chǎn) 生，從而確保鍛液在使用周期內(nèi)所生成鍛層的焊接、打線、電氣導(dǎo)通性能。
[0030] W上實(shí)施方式僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn) 行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方 案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:包括有： 硫酸鎳或可溶性鎳鹽 10-50g/L 次亞磷酸鈉 10-50g/L 絡(luò)合劑 10-40g/L 緩沖劑 10-40g/L 穩(wěn)定劑 0.05-1000mg/L 硫化物加速劑 0.05-50mg/L 余量為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:所述硫酸鎳或可溶性 鎳鹽的質(zhì)量濃度為15_35g/L。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:所述次亞磷酸鈉的質(zhì) 量濃度為15_40g/L。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:所述絡(luò)合劑為乳酸或 可溶性乳酸鹽或甘氨酸或可溶性甘氨酸鹽或蘋果酸或可溶性蘋果酸鹽或檸檬酸或可溶性 檸檬酸鹽或馬來酸或可溶性馬來酸鹽或丁二酸或可溶性丁二酸鹽中的一種或幾種混合物， 所述的絡(luò)合劑的質(zhì)量濃度為15_50g/L。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:所述緩沖劑為硼酸或 硼酸鹽或磷酸或磷酸鹽或醋酸或醋酸鹽中的一種或幾種混合物，所述緩沖劑的質(zhì)量濃度為 15-50g/L〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:所述穩(wěn)定劑為醋酸鉛 或醋酸鉈或醋酸鋅或碘酸鉀或硫酸鐵中的一種或幾種混合物，所述穩(wěn)定劑的質(zhì)量濃度為 0.l-100mg/L〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:所述硫化物加速劑為 有機(jī)硫化物或無機(jī)硫化物。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種化學(xué)鍍鎳磷合金溶液，其特征在于:所述有機(jī)硫化物包括 但不限于烷基二硫化物及其衍生物、秋蘭姆及其衍生物、噻唑及其衍生物、硫脲及其衍生物 中的一種或幾種混合物，所述有機(jī)硫化物的質(zhì)量濃度為〇. l_30mg/L。9. 一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的化學(xué)鍍鎳磷合金溶液在印制線路板上沉積鎳磷合金的 方法，其步驟包括以下步驟： 步驟一:準(zhǔn)備線路板基材； 步驟二:線路板基材表面除油，把線路板基材放入lOOmVL的高力3003酸性除油劑中， 對高力3003酸性除油劑加熱至溫度50°C，浸泡時(shí)間5min后，取出線路板基材并用清水進(jìn)行 雙面清洗，把線路板基材殘留的高力3003酸性除油劑去除； 步驟三:線路板基材微蝕，把經(jīng)過步驟二處理的線路板基材放入硫酸鈉溶液內(nèi)，所述硫 酸鈉溶液包括濃度為l〇〇g/L過硫酸鈉和濃度為4g/L濃硫酸，處理溫度30°C，處理時(shí)間2min 后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗，把線路板基材殘留的硫酸鈉溶液去除； 步驟四：預(yù)浸:把經(jīng)過步驟三處理的線路板基材放入l〇ml/L的濃硫酸溶液內(nèi)，處理溫度 30°C，處理時(shí)間lmin后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗； 步驟五:活化:把經(jīng)過步驟四處理的線路板基材放入由0.1 g/L氯化鈀、5 mL/L的濃鹽 酸組成的溶液，處理溫度30°C，處理時(shí)間2min后取出線路板基材并用清水進(jìn)行雙面清洗； 步驟六:化學(xué)鍍鎳磷合金層，把經(jīng)過步驟五處理的線路板基材放入化學(xué)鍍鎳磷合金溶 液中，所述的化學(xué)鍍鎳磷合金溶液包括硫酸鎳或可溶性鎳鹽、次亞磷酸鈉、絡(luò)合劑、緩沖劑、 穩(wěn)定劑、硫化物加速劑、水，所述的化學(xué)鍍鎳磷合金溶液PH值為4.40~5.00，所述的化學(xué)鍍 鎳磷合金溶液溫度75~95°C，沉積速度為5~ΙΟμπι/h，處理時(shí)間為15分鐘； 步驟七:水洗，去除線路板基材表面避免殘留的化學(xué)鍍鎳磷合金溶液； 步驟八:烘干，去除線路板基材表面的水分。
【文檔編號】C23C18/36GK105828533SQ201610296399
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】張 杰, 肖文全, 白坤生
【申請人】廣東利爾化學(xué)有限公司