CN101914801A

CN101914801A - 一种阳极磷铜球及其制备方法

Info

Publication number: CN101914801A
Application number: CN2010102610583A
Authority: CN
Inventors: 李加余; 庾文武; 龚俊
Original assignee: SHENGHUA ELECTRONICS (HUIYANG) CO Ltd
Current assignee: Goldtop Circuits (Huizhou) Co.,Ltd.
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: CN101914801B

Abstract

本发明公开一种阳极磷铜球及其制备方法，该方法通过(1)采用中频感应电炉将黄磷或赤磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均匀制备得到磷铜溶液；(2)将步骤(1)制备所得磷铜溶液经上引法生产出直径为20～50mm磷铜杆，将磷铜杆采用连续冲压，在不同模具中被冲出不同尺寸的铜球；(3)将步骤(2)制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，从而制备得到阳极磷铜球。本发明的阳极磷铜球结晶细致、晶粒细小、磷铜膜生成速度快、磷铜膜质细腻、牢固、不易脱落，且能减少阳极清洗频率、有效提高阳极利用率，并显著提高镀铜效果。

Description

一种阳极磷铜球及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料加工方法，尤其涉及一种阳极磷铜球及其制备方法。

背景技术

阳极磷铜球是硫酸盐光亮镀铜工艺中的主要电镀材料，是铜离子产生的根源。正常情况下，磷铜阳极的表面有一层黑色氧化膜，简称“黑膜”；理想的“黑膜”应是晶粒细小，易更生代谢，用手搡擦，会露出铜的本色，手感细滑。

现有的阳极磷铜球存在很多问题，比如阳极泥与铜粉偏多，从而影响镀铜质量，降低一次成品率，铜阳极利用率低，光剂添加剂消耗加快以及阳极袋和镀铜槽清洗频繁等不足之处。

现今，国内生产磷铜厂家只注意和控制铜和磷的含量，而忽视了磷铜金属组织结构对其性能的影响，然而一般其高速水平镀铜（100ASF左右）中，其DSA式非铜阳极虽可进行高速镀铜及免除添加铜球的麻烦，但其总体阳极反应中已无正面的溶铜反应，全部电能只能用于负面的发气效应。如此一来，所得的大量氧气或氧化性极强的初生态氧，不但对于镀铜展现不了任何的帮忙，反例大扯其后腿，而将各种添加剂一一予以氧化裂解，导致成本的大量虚耗与槽液的加快污染，进而使得镀铜层的品质也难保不为之劣化。

正常挂踱铜之操作电压仅2-3V电流密度亦仅25ASF，但总体操作电流却高达数百安培。为了克服两极间之槽液电阻，不得不增大可溶阳极所需之表面积，一般为阴极（PCB）两倍以上，以加强导电效果与减少气体发生的不良副反应效果（阳极产生氧气，阴极产生氢气）。

由此可见，在二十一世纪，随着高科技的发展，对电镀产品的质量和可靠性要求也越来越高，开发新一代的阳极磷铜材料更是业界燃眉之急。无氧铜是指不含氧也不含任何脱氧剂残留物的纯铜，仅含有非常微量氧和一些杂质。按标准规定，无氧铜中氧的含量不大于0.03％，杂质总含量不大于0.05％，铜的纯度大于99.95％。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可制备得到具有结晶细致、晶粒细小、磷铜膜生成速度快、磷铜膜质细腻、牢固、不易脱落，且能减少阳极清洗频率、有效提高阳极利用率，并显著提高镀铜效果的阳极磷铜球的方法。

本发明的另一个目的在于提供由上述方法制备所得阳极磷铜球。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种阳极磷铜球的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）采用中频感应电炉将黄磷或赤磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均匀制备得到磷铜溶液；

（2）将步骤（1）制备所得磷铜溶液经上引法生产出直径为20～50MM磷铜杆，将磷铜杆采用连续冲压，在不同模具中被冲出不同尺寸的铜球；

（3）将步骤（2）制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，得到所需阳极磷铜球。

对于阳极磷铜球来说，铜球中含氧量最好不超过3ppm，金属杂质也要尽可能少，结晶格子越少晶界越不明显越好，如果阳极磷铜球的结晶格子过大，晶界过于明显且磷粒子与铜基地组织中之渣粒多，坑洞大，成为不洁氧化物聚集之处，对高品质镀铜颇为不利，加了磷份后会使得铜阴极的导电镀变差，因而溶铜变慢。因此，本发明人通过对原材料的选择，最终采用无氧铜作为铜原料，无氧铜的杂质含量少，铜含量高，原料的高品质也保证了本发明阳极磷铜球的品质。

磷的含量对阳极磷铜球的品质也具有一定的影响。如果含磷量过高，则黑膜过厚，使得阳极不易溶解，导致镀液中铜离子含量下降；如果含磷量过低，则黑膜过薄，结合力差。因此，本发明人通过对磷的含量进行研究和筛选后，选择磷的含量为磷铜溶液总质量的0.04～0.06%。

本发明的制备方法中，选择黄磷或赤磷为磷的来源，优选价格便宜的黄磷。

上述制备方法中，磷铜溶液中铜含量≥99.92％，磷含量为0.04%～0.06%，其它元素含量≤0.003%，所述百分比为占磷铜溶液总质量的百分比。

上述制备方法中，本发明人选择中频感应电炉对赤磷或黄磷和无氧铜进行熔融处理，中频感应电炉的生产操作简单、进出料灵活、自动化程度高，可实现在线式生产，加热均匀、芯表温差小，控制精度高，污染小，同时还减少了工人的劳动强度。

上述制备方法中，本发明人选择磁力搅拌槽进行熔融液体的搅拌，可使得磷含量分布均匀，通常搅拌五分钟左右即可，而且磁力搅拌槽也容易控制搅拌情况。

上述制备方法中，可将步骤（1）制备得到的磷铜溶液送入保温炉内储备起来，保温炉内的温度控制在1128～1135℃。保温炉内设浓度自动检测系统，本发明的阳极磷铜球要求铜含量≥99.92％，磷含量为0.04%～0.06%，其它元素含量≤0.003%，若磷铜溶液中铜磷的浓度不符合该标准则会提示，经补加后保证磷铜溶液中铜磷含量的稳定。进行阳极磷铜球制备时，磷铜溶液可从保温炉内送出，进行后续步骤（2）和（3）的操作。

上述制备方法中，步骤（2）中的上引法、连续冲压，以及步骤（3）中的抛光、去毛刺、清洗和烘干均采用本领域技术人员的常规操作即可。

一种阳极磷铜球，其铜含量≥99.92％，磷含量为0.04%～0.06%，其它元素含量≤0.003%，该阳极磷铜球的制备方法为：

（1）采用中频感应电炉将赤磷或黄磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均匀制备得到磷铜溶液；

上述阳极磷铜球的结构为微晶态，Na₂S₂O₈浸泡晶花不明显，表面晶粒细化，从放大400倍的金相照片才隐约看见晶粒，晶粒特别细小，组织致密。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 本发明的阳极磷铜球选择无氧铜作为铜原料，无氧铜自身良好的品质，赋予阳极磷铜球良好的品质，其磷量分布也较均匀，磷粒子颗粒细密且均匀分布于铜材基地中纹理清晰可见，再者其结晶格子与晶界也都不明显；

2.本发明的制备方法中，采用中频感应电炉溶解铜原料，并结合磁力搅拌，从而使得铜磷熔融搅拌均匀，自动控制，这样制造的磷铜溶液中磷分布均匀，溶解均匀，结晶细致，晶粒细小，阳极利用率高，有利于镀层光滑光亮，减少了毛刺和粗糙缺陷；

3.本发明的阳极磷铜球其结构为微晶态，Na₂S₂O₈浸泡晶花不明显，表面晶粒细化，从放大400倍的金相照片才隐约看见晶粒，晶粒特别细小，组织致密；

4.本发明通过对原料的筛选，原料用量的筛选，以及生产工艺的优化，最终得到的阳极磷铜球中，铜含量≥99.92％，磷含量为0.04%～0.06%，其它元素含量≤0.003%，磷铜球结晶组织的细致均匀，晶粒细小，决定了高品质的磷铜的黑膜形成速度，内部结晶状况和电化学溶解性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。

实施例1 阳极磷铜球的制备

本实施例的阳极磷铜球，其铜原料选择无氧铜，磷原料选择黄磷，具体制备方法包括如下步骤：

（1）采用中频感应电炉将黄磷与无氧铜进行熔融处理后，经磁力搅拌槽搅拌均匀制备得到磷铜溶液，将磷铜溶液送入保温炉内保存，保温炉的温度为1128～1135℃；

（3）将步骤（2）制备所得铜球依次进行抛光、去毛刺、清洗和烘干处理后，得到本实施例的阳极磷铜球。

本实施例的阳极磷铜球，其铜含量≥99.92％，磷含量为0.04%～0.06%，其它元素含量≤0.003%，其结构为微晶态，晶粒细小，组织致密。

实施例2

将实施例1制备所得阳极磷铜球置于钛蓝内，正常使用。

使用一至数月后，将钛蓝提出液面，可发现钛蓝阳极袋中镀液流速较快且可流干，阳极袋表面顔色明显较白，说明阳极袋孔隙未被堵塞，袋中黑泥少，表明黑膜脱落少。

而且，采用实施例1制备所得阳极磷铜球，阳极袋通常可以六个月以上才清洗一次，清洗铜球频率1倍减少，清洗阳极袋频率2倍减少，阳极袋使用寿命1倍增长，阳极利用率至少可提高4%，铜球的利用率高，降低了清缸的和材料成本，同时铜球的均匀溶解显著提高镀层质量，无论大电流密度的生产中均可取得优质的镀层。

Claims

1.一种阳极磷铜球的制备方法，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种阳极磷铜球的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中，磷铜溶液中铜含量≥99.92％，磷含量为0.04%～0.06%，其它元素含量≤0.003%，所述百分比为占磷铜溶液总质量的百分比。

3.根据权利要求1所述一种阳极磷铜球的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中，制备所得磷铜溶液在温度为1128～1135℃的保温炉内储存。

4.根据权利要求3所述一种阳极磷铜球的制备方法，其特征在于所述保温炉内设有浓度自动检测系统。

5.一种阳极磷铜球，其特征在于该阳极磷铜球是由权利要求1所述方法制备而得。