CN102080237B

CN102080237B - 一种镍电铸用溶液、使用该溶液的电铸方法和由该方法制得的薄层镍片

Info

Publication number: CN102080237B
Application number: CN 200910250173
Authority: CN
Inventors: 谭建雄; 胡鹏程; 赵录军
Original assignee: BEIJING YUNSHENGJI NEW TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Kunshan Power Stencil Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: CN102080237A

Abstract

本发明提供了一种镍电铸用溶液、使用该溶液的电铸方法和由该方法制得的薄层镍片。所述镍电铸用溶液包含氨基磺酸镍和硫酸镍，优选还包含溴化镍。所述方法采用所述镍电铸用溶液进行电铸，并且优选采用双向脉冲电源作为电铸电源。所述薄层镍片厚度均匀性良好，应力(压应力或拉应力)低，微孔内壁光滑细腻，无微细毛刺、针孔，可用于制作倒装芯片封装时转移焊锡膏之用的封装用模板。

Description

一种镍电铸用溶液、使用该溶液的电铸方法和由该方法制得的薄层镍片

技术领域

本发明属于材料制备工艺技术领域，涉及一种电铸溶液、电铸方法和由该方法制得的薄层镍片，特别是一种用于制作倒装芯片(flip-chip)封装时转移焊锡膏之用的封装用模板的电铸镍片。

背景技术

集成电路倒装芯片封装是一种先进的芯片互连技术，也是一种理想的芯片粘接技术。它具有封装面积小、I/O密度高、散热性好、可靠性高并且裸芯片的可测试性得到改善等优点。集成电路倒装芯片封装的关键工艺是在芯片的焊盘上形成凸点，凸点成型技术有蒸发、溅射、电镀和模板印刷等技术，其中模板印刷具有低成本、高效率并且可使用无铅焊料等优势。在现代工业生产中模板印刷技术虽然得到了广泛的应用，但是目前在这方面的成果和技术还远远不能实现在窄节距小特别是小于120μm的超窄节距倒装芯片凸点的印刷。模板印刷技术的关键在于制作出具有高密度、高精度、窄节距和/或小开孔的印刷模板。

目前的印刷模板通常采用精细蚀刻技术制作，但是该技术无法满足芯片级封装用模板凹点印刷的要求，其主要存在如下缺陷：

(1)印刷模板的厚度受到材料的限制，必需要在既定厚度的金属箔上进行，制成印刷模板厚度至少在50μm以上；

(2)存在侧向腐蚀问题；

(3)蚀刻技术基于化学溶解，形成的开孔表面毛糙，孔壁不够光滑，不利于导电材料的印刷；

(4)蚀刻印刷模板开孔尺寸公差为20μm左右，造成开孔尺寸不均一；

(5)蚀刻后开孔尺寸均匀性较差，会有20μm左右的偏差。

为了克服精细蚀刻工艺所存在的固有不足，本领域转用电铸工艺来代替精细蚀刻工艺。

电铸工艺是利用金属的电沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法，是电镀的一种特殊应用。最初，电铸工艺主要用于复制金属艺术品和印刷版，从19世纪末开始用于制造唱片压模等，随后应用范围逐步扩大。

电铸工艺的基本原理是把预先按所需形状制成的原模作为阴极，用电铸工艺所需金属材料作为阳极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通以直流电，在电化学反应下，原模表面逐渐沉积出金属电铸层，达到所需的厚度后从溶液中取出，将电铸层与原模分离，便获得与原模形状相对应的金属复制件。电铸工艺的主要用途是精确复制微细、复杂和某些难于用其他方法加工的特殊形状模具及工件等，例如制作纸币和邮票的印刷版、唱片压模、铅字字模、玩具滚塑模、模型模具、金属艺术品复制件、反射镜、表面粗糙度样块、微孔滤网、表盘、电火花成型加工用电极或高精度金刚石磨轮基体等。

电铸的金属通常有铜、镍和铁3种，有时也用金、银或铂等金属或者镍-钴或钴-钨等金属合金，但以镍的电铸应用最广。电铸层厚度一般为0.02mm～6.00mm。

与精细蚀刻工艺相比，电铸工艺主要存在如下区别：

(1)精细蚀刻工艺采用减成法制作；而电铸工艺采用加成法(金属电沉积)。

(2)精细蚀刻工艺采用普通曝光底片进行图形转移(曝光)；而电铸工艺采用高精度铬板进行图形转移(曝光)。

(3)精细蚀刻工艺需要在金属片两面同时进行定位的图形转移(曝光)，增加了一道极易产生误差的图形转移的环节；而电铸工艺只需一次性在基板上进行无定位的图形转移即可。

但是，现有的电铸镍工艺通常采用普通直流电源(如专利号为CN1239752C的中国专利；专利号为CN 101165219A的中国专利)或单向脉冲电源(如专利号为CN 100545320C的中国专利)，阴极的浓差极化较为严重，所制得的薄层镍片不够细致，阳极剥离能使镍薄层镍片的局部过厚，导致薄层镍片整体厚度均一性不足，而且薄层镍片的空隙率较高，有机杂质的夹附较多，纯度较低，出现微细毛刺或针孔的现象。

对于电铸溶液的主盐，传统的电铸镍工艺通常采用单种主盐，例如氨基磺酸镍(如专利号为CN 100545320C的中国专利)或硫酸镍(如专利号为CN 1239752C的中国专利；专利号为CN 101165219A的中国专利；专利号为CN 101481808A的中国专利)等。另外，现有的电铸镍工艺通常采用氯化镍作为阳极活化剂(如专利号为CN 100545320C的中国专利、专利号为CN 1239752C的中国专利、专利号为CN 101165219A的中国专利以及专利号为CN 101481808A的中国专利)。当采取硫酸镍作为电镀主盐时，溶液的导电率高，镍层强度较高，不易产生微细的结瘤和麻坑，但镀层的应力大，电镀层在脱离基板后不平整。而当采取氨基磺酸镍作为电镀主盐时，镀层强度较高，内应力也小，但电镀层易产生微细的结瘤和麻坑。

另外，对于阳极活化剂，传统的电铸镍工艺采用氯化钠或氯化镍。在采用氯化钠或氯化镍的情况下，薄层镍片的压应力和拉应力无法达到平衡，所制得的薄层镍片应力较高，出现卷曲或翘起等现象。

因此，采用现有的电铸工艺尽管可以在一定程度上克服了精细蚀刻工艺所存在的固有不足，但是仍然难以克服(尤其是难以同时克服)电铸制得的薄层镍片还存在例如薄层镍片的厚度均匀性不足、微孔开孔周围的厚度均一性不足以及在与原模分离后的平整度不足等缺陷。

发明内容

为了解决现有工艺电铸制作的薄层镍片存在的一个或多个上述问题，尤其是为了同时解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：

1、一种镍电铸用溶液，所述镍电铸用溶液包含氨基磺酸镍和硫酸镍。

2、如技术方案1所述的镍电铸用溶液，其中，所述镍电铸用溶液还包含溴化镍。

3、如技术方案1所述的镍电铸用溶液，其中，所述氨基磺酸镍的浓度为80g/L～100g/L，所述硫酸镍的浓度为20g/L～30g/L。

4、如技术方案2所述的镍电铸用溶液，其中，所述溴化镍的浓度为10g/L～15g/L。

5、如技术方案1～4任一项所述的镍电铸用溶液，其中，所述镍电铸用溶液还包含浓度为30g/L～40g/L的硼酸、浓度为0.06g/L～0.12g/L的正辛基硫酸钠、和浓度为0.05g/L～0.08g/L的对甲苯磺酰胺。

6、如技术方案1～5任一项所述的镍电铸用溶液，其中，所述镍电铸用溶液还包含辅助光亮剂，所述辅助光亮剂的量按照电铸时所需电流与时间的乘积进行计算为0.1g/L/(100A×h)～0.15g/L/(100A×h)。

7、如技术方案1～6任一项所述的镍电铸用溶液，其中，所述镍电铸用溶液的pH值为3.8～4.8。

8、一种电铸制作薄层镍片的方法，其中，所述方法采用技术方案1～8任一项所述的镍电铸用溶液进行电铸。

9、一种电铸制作薄层镍片的方法，其中，所述方法采用双向脉冲电源进行电铸。

10、如技术方案9所述的方法，其中，所述双向脉冲电源的脉冲波形为方波；优选的是，所述双向脉冲电源的正向脉冲和反向脉冲的通电时间之比为1∶0.3～0.5；进一步优选的是，所述双向脉冲电源的频率为800Hz～1200Hz。

11、如技术方案9或10所述的方法，其中，在电铸的过程中，所述镍电铸用溶液的温度为48℃～54℃。

12、如技术方案9～11任一项所述的方法，其中，所述方法采用将所述镍电铸用溶液经均匀分布于阴极前方16cm～20cm距离的平面上的伞状喷嘴喷向所述阴极表面，并通过所述阴极的移动对所述镍电铸用溶液进行搅拌以降低阴极的浓差极化；优选的是，所述阴极的移动幅度为19cm～21cm，移动频率为20Hz～30Hz。

13、如技术方案9～11任一项所述的方法，其中，在电铸过程中，所述镍电铸用溶液采用高压吸液泵抽取后进行连续过滤。

14、如技术方案10～13任一项所述的方法，其中，所述辅助光亮剂为丁炔二醇丙氧基化合物的100g/L水溶液。

15、如技术方案10～14任一项所述的方法，其中，所述方法包括采用技术方案1～6任一项所述的镍电铸用溶液进行电铸。

16、通过技术方案9～15任一项所述的方法制得的薄层镍片。

17、如技术方案16所述的薄层镍片，其中，所述薄层镍片的微孔间距范围为100μm～120μm；更优选的是，所述薄层镍片的开孔位置精度为±15μm/200mm。

18、如技术方案16或17所述的薄层镍片，其中，所述薄层镍片的开孔尺寸范围为60μm～80μm；更优选的是，所述薄层镍片的开孔尺寸精度为±5μm。

19、如技术方案16～18任一项所述的薄层镍片，其中，所述薄层镍片的厚度为40μm～50μm；更优选的是，所述薄层镍片的厚度精度为±5μm。

20、由权利要求16至19任一项所述的薄层镍片所制得的倒装芯片封装用印刷模板。

采用本发明所述的镍电铸用溶液或电铸制作薄层镍片的所述方法制得的薄层镍片具有如下有益效果。

(1)由于本发明采用电铸工艺来代替精细蚀刻工艺，相对于精细蚀刻工艺而言，本发明可以通过调节电铸溶液添加剂的方法来控制电铸后印刷模板表面的光亮度，甚至可以达到镜面的光亮效果；图形转移后的位置精度更高；由于采用高精度的铬板，图形转移环节简单且误差极小，因而所制得的印刷模板位置精度要比精细蚀刻工艺高。

(2)厚度均匀性良好。由本发明所制得的薄层镍片由于采取了双向脉冲(正反脉冲)电源替代传统的单向脉冲电源或普通直流电源进行电铸供电，因此相对于单向脉冲电源电铸相比，所制得的薄层镍片更细致，而且双向脉冲电源的反向脉冲的阳极剥离能使镍镀层上不会出现局部过厚的现象，因而可以实现薄层镍片整体厚度更均匀的目的，所制得的薄层镍片整体不均匀性≤12％，微孔区域的厚度不均匀性≤8％。

(3)应力(压应力和/或拉应力)低。由本发明制得的薄层镍片组合使用硫酸镍和氨基磺酸镍作为镍电铸用溶液的主盐，并采取溴化镍(代替现有其他电铸镍工艺所用的氯化镍)作为阳极活化剂，使得电铸后的薄层镍片的压应力和拉应力达到平衡而相互抵消，最终获得低应力的薄层镍片。因此，该薄层镍片在与原模分离后能平铺于水平台上，没有任何卷曲或翘起等现象出现。

(4)微孔内壁光滑细腻，无微细毛刺或针孔。由于本发明采用双向脉冲电源，而双向脉冲电源的反向脉冲的阳极化溶解使阴极表面金属离子浓度迅速回升，这有利于降低阴极的浓差极化，因此由本发明方法制得的薄层镍片的镀层致密、光亮，而且孔隙率低。另外，由于双向脉冲电源能使镀层中有机杂质(如光亮剂)的夹附显著减少，因而薄层镍片的镀层纯度更高，可以实现无微细毛刺或针孔的目的。

具体实施方式

如上所述，本发明提供了一种镍电铸溶液、采用所述电铸溶液进行电铸的方法、采用双向脉冲电源进行电铸制作薄层镍片的方法以及由所述方法制得的制备所述薄层镍片的方法以及由所述方法制得的薄层镍片。

第一方面，本发明提供了一种镍电铸用溶液，所述镍电铸用溶液包含氨基磺酸镍和硫酸镍和溴化镍。在电铸工艺中，主盐指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐，用于提供金属离子。由于本发明组合采用了氨基磺酸镍和硫酸镍作为主盐，因此可以得到结晶细致、应力低的薄层镍片。

优选的是，所述镍电铸用溶液中的所述氨基磺酸镍的浓度为80g/L～100g/L，例如可以为80g/L、85g/L、90g/L、95g/L或100g/L。如果所述氨基磺酸镍的浓度不在上述范围，则可能会对电铸过程及最后的镍层组织有影响。例如，如果所述氨基磺酸镍的浓度过低，则可能出现内应力过高等问题；如果所述氨基磺酸镍的浓度过高，则可能容易产生微细的结瘤和麻坑等问题。

优选的是，所述镍电铸用溶液中的所述硫酸镍的浓度为20g/L～30g/L，例如可以为20g/L、21g/L、22g/L、23g/L、24g/L、25g/L、26g/L、27g/L、28g/L、29g/L或30g/L。如果所述硫酸镍的浓度过低，则可能容易出现微细的结瘤和麻坑等问题；如果所述硫酸镍的浓度过高，则可能出现薄层镍片的应力过大，在脱离基板后不平整等问题。

另外，优选所述镍电铸用溶液还包含溴化镍作为阳极活化剂。阳极活化剂在电铸溶液中可以提高阳极开始钝化的电流密度，从而保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。在本领域中，一般常用氯化镍或氯化钠等作为阳极活化剂，但是采用这些活化剂存在薄层镍片不够细致的问题。在本发明中，更优选所述溴化镍的浓度为10g/L～15g/L，例如可以为10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L或15g/L。如果所述溴化镍的浓度过低，则可能会导致薄层镍片的压应力和拉应力无法达到平衡，所制得的薄层镍片应力较高；如果所述溴化镍的浓度过高，则至少在成本上是不划算的。

另外，优选所述镍电铸用溶液还包含硼酸、正辛基硫酸钠和对甲苯磺酰胺。

更优选的是，所述硼酸的浓度为30g/L～40g/L，例如可以为30g/L、31g/L、32g/L、33g/L、34g/L、35g/L、36g/L、37g/L、38g/L、39g/L或40g/L。如果所述硼酸的浓度过低，则可能导致溶液的PH值在电铸过程中波动过大，容易产生镀层微细针孔等不良；如果所述硼酸的浓度过高，则可能降低阴极的电流效率。

所述正辛基硫酸钠的浓度为0.06g/L～0.12g/L，例如可以为0.06g/L、0.07g/L、0.08g/L、0.09g/L、0.1g/L、0.11g/L或0.12g/L。如果所述正辛基硫酸钠的浓度过低，则可能导致镀层产生微细麻点、凹坑等问题；如果所述正辛基硫酸钠的浓度过高，则可能在电镀过程中分解产生的杂质过多，对溶液的定期维护带来麻烦。

所述对甲苯磺酰胺为0.05～0.08g/L，例如可以为0.05g/L、0.06g/L、0.07g/L或0.08g/L。如果所述对甲苯磺酰胺的浓度过低，则可能电铸后薄层镍片的表面和孔壁的光滑度和光亮效果不理想；如果所述对甲苯磺酰胺的浓度过高，则可能在电镀过程中分解产生的杂质过多，对溶液的定期维护带来麻烦。

另外，本发明的镍电铸用溶液还优选包含辅助光亮剂，辅助光亮剂可以能防止或减少薄层镍片出现针孔，加快出光和整平速度，尤其是对低电流密度区薄层镍片的光亮起良好作用。可以使用的辅助光亮剂一般具有不饱和的脂族链，磺化基团-SO₂-不一定直接与不饱和碳相连。例如乙烯磺酸钠(CH₂＝CHSO₃Na)、烯丙基磺酸钠(CH₂＝CHCH₂SO₃Na)、3-氯-2-丁烯-1-磺酸钠(CH₃CHClCH＝CHSO₃Na)、苯乙烯磺酸钠(C₆H₅CH＝CHSO₃Na)、丙炔磺酸钠(CH＝CCH₂SO₃Na)等。目前用得较多的是烯丙基磺酸钠。在本发明中，最优选的辅助光亮剂是丁炔二醇丙氧基化合物(BMP，分子式为C₁₀H₁₈O₄)。

本发明对所述镍电铸用溶液的制备方法没有特别的限制，例如可以用去离子水稀释诸如180g/L等浓度的浓缩氨基磺酸镍溶液，然后将其它组分按所述的浓度加入配制即可。

可以每次根据电铸时所需电流与时间的乘积计算镍电铸用溶液中的辅助光亮剂的量。优选的是，所述辅助光亮剂的量为0.1g/L/(100A×h)～0.15g/L/(100A×h)，例如可以为0.1g/L/(100A×h)、0.11g/L/(100A×h)、0.12g/L/(100A×h)、0.13g/L/(100A×h)、0.14g/L/(100A×h)或0.15g/L/(100A×h))。例如，采用80A的电流电铸0.5小时，则所需电流与时间的乘积为40A×h，那么镍电铸用溶液中的辅助光亮剂的浓度应该为0.04g/L～0.06g/L。如果辅助光亮剂的浓度过低，则可能导致镀层暗淡、电铸后微孔的孔壁不光滑；如果辅助光亮剂的浓度过高，则可能在电镀过程中分解产生的杂质过多，对溶液的定期维护带来麻烦。

另外，本发明对配制镍电铸用溶液时所述辅助光亮剂的形式没有特别限定，例如可以预先配制好辅助光亮剂的100g/L水溶液，然后用于配置所述镍电铸用溶液。

本发明对于镍电铸用溶液的pH值没有特别的限制，一般可以为3.8～4.8，例如可以为3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7或4.8。在pH值不在上述范围时，可以采用酸或者碱来调节镍电铸用溶液的pH。本发明对用于调节pH的酸或碱没有特别限制，但是优选不引入除氢离子、氢氧根离子和镍离子以外的其它离子。

根据本发明的第二方面，提供了一种电铸制作薄层镍片的方法，其中，所述方法采用本发明的上述镍电铸用溶液进行电铸。

根据本发明的第三方面，提供了一种电铸制作薄层镍片的方法，其中，所述方法采用双向脉冲电源进行电铸。

根据本发明的第四方面，提供了一种电铸制作薄层镍片的方法，其中通过双向脉冲电源并采用上述镍电铸用溶液进行电铸。

本发明以上各方面所述的方法对在电铸的过程中的镍电铸用溶液的温度没有特别的限制，该温度可以为48℃～54℃，例如可以为48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃或54℃。

优选的是，采用将过滤后的所述镍电铸用溶液经均匀分布于阴极前方16cm～20cm距离的平面上的伞状喷嘴喷向阴极表面，并通过所述阴极的移动对所述镍电铸用溶液进行搅拌以降低阴极的浓差极化。

另外优选的是，阴极移动的所述距离为16cm、17cm、18cm、19cm或20cm。

另外优选的是，所述阴极的移动幅度为19cm～21cm，例如可以为19cm、19.5cm、20cm、20.5cm或21cm。

另外优选的是，所述阴极的移动频率为20Hz～30Hz，例如可以为20Hz、22Hz、24Hz、26Hz、28Hz或30Hz。

另外优选的是，所述双向脉冲电源的脉冲波形为方波。更优选的是，所述双向脉冲电源的正向脉冲和反向脉冲的通电时间之比为1∶0.3～0.5，例如可以为1∶0.3、1∶0.4或1∶0.5。

进一步优选的是，所述双向脉冲电源的频率为800Hz～1200Hz，例如可以为800Hz、900Hz、1000Hz、1100Hz或1200Hz。

更优选的是，采用将过滤后的所述镍电铸用溶液经均匀分布于阴极前方16cm～20cm距离的平面上的伞状喷嘴喷向阴极表面，并按照19cm～21cm的移动幅度和20Hz～30Hz的移动频率移动阴极来对所述镍电铸用溶液进行搅拌。经过本发明的试验验证，在所述距离、所述移动幅度和所述移动频率的配合下，喷射到阴极表面的流动溶液最均匀，从而能够在电铸过程中最大程度上降低阴极的浓差极化，最终得到厚度更加均匀的薄层镍片。

优选的是，在电铸过程中，所述镍电铸用溶液经过高压吸液泵抽取后进行连续过滤。

本发明对添加所述辅助光亮剂的方式没有特别限定，可以例如以预先制备好的丁炔二醇丙氧基化合物的100g/L水溶液的形式进行添加。

本发明对所述电铸制作薄层镍片的方法的所包含的具体步骤没有特变的限制，可以采用本领域常用的方法。例如，可以采用包括例如基板的活化、感光膜贴膜、图形转移、电铸芯模成型、电铸成型、脱膜、产品分离和/或成品固定等步骤的方法。

在本发明的第五方面，提供了通过本发明方法制得的薄层镍片。

本发明对所述薄层镍片的厚度、微孔间距范围或开孔尺寸范围没有特别限制，可以根据具体需要加以制作。采用本发明的方法，可以制作出的薄层镍片的厚度可以处在40μm～50μm(例如可以为40μm、42μm、44μm、46μm、48μm或50μm的厚度)；所述微孔间距范围可以为100μm～120μm(例如该范围的下限可以为大于等于100μm且小于120μm的任意值(如100μm、105μm、110μm或115μm等)，该范围的上限可以为大于100μm且小于等于120μm的任何值(如120μm、115μm、110μm或105μm))；开孔尺寸范围可以为60μm～80μm(例如该范围的下限可以为大于等于60μm且小于80μm的任意值(如60μm、65μm、70μm或75μm等)，该范围的上限可以为大于60μm且小于等于80μm的任何值(如如80μm、75μm、70μm或65μm等))；优选的是，所述薄层镍片的厚度精度为±5μm；更优选的是，所述薄层镍片的开孔位置精度为±15μm/200mm(即每200mm范围内的误差值为±15μm)，所述薄层镍片的开孔尺寸精度为±5μm。

在本发明的第六方面，提供了由本发明的薄层镍片所制得的倒装芯片封装用印刷模板。

利用本发明的薄层镍片通过本领域的普通技术人员所熟知的常规方法可以制得倒装芯片封装用印刷模板。使用该印刷模板并利用印刷刮刀对例如无铅焊锡膏在印刷刮刀施加压力，使无铅焊锡膏透过印刷刮刀上的微孔释放到硅片上，形成与印刷模板上的微孔尺寸、形状、位置一致的一个个凸点，从而实现无铅焊膏印刷成型的目的。

另外需要说明的是，在所掌握的知识技能的范围内，本发明的普通技术人员可以对本发明的技术特征进行组合，这样的组合应处在本发明的范围内。

除非另有说明，否则本文所述及的数值范围包括端值以及两端值(即上限和下限)之间的任意值。

下文将以实施例的形式对本发明作进一步说明。然而，这些实施例只是就本发明的优选实施方式进行举例说明，本发明的保护范围不应解释为仅限于这些实施例。

实施例

本发明所采用的所有化学试剂均购于(北京化学试剂公司)；所用的设备除非另有说明，否则均购自于北京中科创新科技发展中心。

制备例1～8和比较例1～3

按照下表1的浓度用去离子水配制镍电铸用溶液，其中辅助光亮剂以100g/L水溶液的形式加入。

表1用于镍电铸用溶液的各组分的浓度

编号	氨基磺酸镍(g/L)	硫酸镍(g/L)	溴化镍(g/L)	硼酸(g/L)	正辛基硫酸钠(g/L)	对甲苯磺酰胺(g/L)	辅助光亮剂(mL/L)	氯化镍(g/L)	设计厚度(μm)
										制备例1	80	25	12.5	35	0.09	0.07	1.5	0	45
制备例2	90	25	12.5	35	0.09	0.07	1.5	0	45
										制备例3	100	25	12.5	35	0.09	0.07	1.5	0	45
制备例4	90	20	12.5	35	0.09	0.07	1.5	0	45
										制备例5	90	30	12.5	35	0.09	0.07	1.5	0	45
制备例6	90	25	10	35	0.09	0.07	1.5	0	45
										制备例7	90	25	15	35	0.09	0.07	1.5	0	45
制备例8	90	25	12.5	35	0.09	0.07	1.0	0	45

比较例1	0	84	12.5	35	0.09	0.07	1.5	0	45
										比较例2	135	0	12.5	35	0.09	0.07	1.5	0	45
比较例3	90	25	0	35	0.09	0.07	1.3	12.5	45

实施例1

按照如下步骤制备薄层镍片(具体工艺参数见表3)，其中采用制备例1所制备的镍电铸用溶液进行电铸，并以双向脉冲电源作为电铸电源。

活化：将表面光亮的不锈钢基板(购自于昌泰不绣刚科技集团，1.5mm厚的304镜面不锈钢)置于活化缸(其中溶液为工业盐酸与去离子水按1∶4的体积比配置)中活化30分钟。

贴膜：在不绣刚基板表面压贴上一层50μm厚度的电铸用感光膜(购自于杜邦公司，厚度50μm，类型为HM1056)。

图形转移：事先将欲制作的微孔图形制作出的高精度铬板，然后用该铬板借助于高精度曝光机(万江莱特机械有限公司，型号为LTUE-8K)将微孔图形曝光到感光膜上。

电铸芯模成型：用去离子水配置的1.0重量％的碳酸钾溶液作为显影液(购置分析纯碳酸钾用去离水配置)对曝光后的感光图形进行显影，以将曝光后的感光膜溶解去掉；显影完成后，用去离子水洗涤不锈钢基板两面3次，然后放入活化槽(其中溶液为工业盐酸与去离子水按1∶4的体积比配置)中活化5分钟，再取出，用去离子水洗涤不锈钢基板两面3次，从而完成芯模成型。

电铸成型：将成型后的芯模放置于制备例1所制备的镍电铸用溶液中，根据薄层镍片所设计的厚度进行电铸、镍电铸用溶液的温度为50℃，pH为4.3。

脱膜：待电铸成型完成后，取出电铸后的基板，用去离子水洗涤2次，然后将基板置于脱膜槽(购自于杜邦公司，HM1056脱膜剂)进行脱模，脱模时间为40分钟时间，以溶解除去压贴在基板表面与薄层镍片微孔之内的感光膜。

产品分离：基板脱模完毕后，将基板取出用去离子水洗涤2次，放入风干机(购自于昆山市万江莱特机械有限公司)风干，然后将电铸在基板表面的薄层镍片从基板表面分离。

成品固定：将分离后平整的薄层镍片，按倒装芯片封装的要求用事先制作的印刷专用外框将其固定。

然后将成品拿去中国运载火箭技术研究院(即：北京航天计量测试技术研究所)对其厚度、厚度精度、开孔尺寸和开孔尺寸精度以及开孔位置精度进行检测，所得检测结果如下表2所示。

表2实施例1中所制得的薄层镍片的尺寸参数。

然后根据以上结果计算实测厚度、厚度精度、微孔间距范围(也称为“焊盘节距范围”)和开孔位置精度以及开孔尺寸范围和开孔尺寸精度。结果如表4所示。

实施例2～12

实施例2～12除了表3所示内容和附注内容之外，其他均以与实施例1相似方法进行。

表3实施例中的工艺参数

编号	镍电铸用溶液	距离(cm)	移动幅度(cm)	移动频率(Hz)	通电时间之比
						实施例1	制备例1	16	19	20	1∶0.3
实施例2	制备例2	17	21	30	1∶0.5
						实施例3	制备例3	17	20	25	1∶0.3
实施例4	制备例4	18	20	22	1∶0.4
						实施例5	制备例5	18	20	28	1∶0.4
实施例6	制备例6	19	19	25	1∶0.4
						实施例7	制备例7	19	21	21	1∶0.3
实施例8	制备例8	20	19	29	1∶0.5
						实施例9	比较例1	18	20	25	1∶0.4
实施例10	比较例2	18	20	25	1∶0.4
						实施例11	比较例3	18	20	25	1∶0.4
^*实施例12	制备例2	17	21	30	-

注：

1)实施例12采用单向脉冲电源作为电铸电源；其他实施例均采用双向脉冲电源作为电铸电源。

2)距离是指阴极与伞状喷嘴所在平面的距离。

3)通电时间之比是指正向脉冲和反向脉冲的通电时间之比。

表4所制得的薄层镍片的参数

各参数的测量方法如下：

实测厚度为随机选取的10个测量点的厚度的平均值。

厚度精度的计算方法为随机选取的10个测量点的实测厚度与设计厚度的误差值取绝对值后求平均值，并记为“±平均值μm”。

微孔间距范围的计算方法为随机选取10个微孔间距进行测量而得到的最小微孔间距与最大微孔间距构成的范围。

开孔尺寸范围的计算方法为随机选取10个开孔尺寸并测量其微孔的尺寸(例如在圆形微孔的情况下为微孔的直径，正方形微孔的情况下为微孔的边长)，所得开孔尺寸的最小值和最大值构成的范围即为开孔尺寸范围；在本发明的实施例中，均以圆形微孔进行距离说明。

开孔尺寸精度的计算方法为随机选取的10个开孔的开孔尺寸测量值与设计值之间的误差值取平均值，并记为“±平均值μm”。

开孔位置精度的计算方法为取10个测量点并测量其在200mm范围内在X坐标和Y坐标方向上的实测值(共20个值)与设计值之间的误差值取绝对值后求平均值，并记为“±平均值μm/200mm”。

如表4所示，实施例1至8中所制得的薄层镍片的微孔间距基本处在100μm～120μm的范围内；开口位置精度为不超出±15μm/200mm；开孔尺寸基本处在60μm～80μm的范围内；开孔尺寸精度不超过±5μm；厚度为40μm～50μm，厚度精度为±5μm。

但是，在单独采用硫酸镍作为主盐的实施例9中，由于内应力的原因，所得薄层镍片发生卷曲，因此无法进行尺寸测量。在单独采用氨基磺酸镍作为主盐的实施例10中，所得的薄层镍片出现微细的结瘤和麻坑，所得的镍片厚度均匀性差(精度为±11.3μm)；且微孔孔壁极不光滑。在采用氯化镍作为阳极活化剂的实施例11中，所得的薄层镍片同样出现卷曲而无法对尺寸测量。在采用单向脉冲电源进行电铸的实施例12中，厚度均匀性低，厚度精度仅为±8.7。

另外，还对实施例1至8所制得的薄层镍片的均匀性进行了检测，结果发现，所制得的薄层镍片的整体不均匀性≤12％，微孔区域的厚度不均匀性≤8％(具体数据未示出)。

本文中所描述的实施例仅仅是对本发明的优选实施例所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以根据本发明所公开的内容对所描述的实施例进行各种修改，但是由此修改而得到的没有偏离本发明的实质的技术方案仍然落在所附权利要求书所限定的范围之内。

Claims

1.一种镍电铸用溶液，所述镍电铸用溶液包含氨基磺酸镍、硫酸镍、溴化镍；所述氨基磺酸镍的浓度为80g/L～100g/L，所述硫酸镍的浓度为20g/L～30g/L；

所述镍电铸用溶液还包含浓度为30g/L～40g/L的硼酸、浓度为0.06g/L～0.12g/L的正辛基硫酸钠、和浓度为0.05g/L～0.08g/L的对甲苯磺酰胺。

2.如权利要求1所述的镍电铸用溶液，其中，所述溴化镍的浓度为10g/L～15g/L。

3.如权利要求1所述的镍电铸用溶液，其中，所述镍电铸用溶液还包含辅助光亮剂，所述辅助光亮剂的量按照电铸时所需电流与时间的乘积进行计算为0.1g/L/(100A×h)～0.15g/L/(100A×h)。

4.如权利要求1～3任一项所述的镍电铸用溶液，其中，所述镍电铸用溶液的pH值为3.8～4.8。

5.一种电铸制作薄层镍片的方法，其中，所述方法采用权利要求1～4任一项所述的镍电铸用溶液进行电铸。

6.一种电铸制作薄层镍片的方法，其中，所述方法采用双向脉冲电源进行电铸；

其中，所述双向脉冲电源的脉冲波形为方波；所述双向脉冲电源的正向脉冲和反向脉冲的通电时间之比为1∶0.3～0.5；所述双向脉冲电源的频率为800Hz～1200Hz；

在电铸的过程中，所述镍电铸用溶液的温度为48℃～54℃，所述镍电铸用溶液为权利要求1～4任一项所述的镍电铸用溶液。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述方法采用将所述镍电铸用溶液经均匀分布于阴极前方16cm～20cm距离的平面上的伞状喷嘴喷向所述阴极表面，并通过所述阴极的移动对所述镍电铸用溶液进行搅拌以降低阴极的浓差极化；优选的是，所述阴极的移动幅度为19cm～21cm，移动频率为20Hz～30Hz。

8.如权利要求6～7任一项所述的方法，其中，在电铸过程中，所述镍电铸用溶液采用高压吸液泵抽取后进行连续过滤。

9.如权利要求6～7任一项所述的方法，其中，所述辅助光亮剂为丁炔二醇丙氧基化合物的100g/L水溶液。

10.通过权利要求5～9任一项所述的方法制得的薄层镍片；

其中，所述薄层镍片的微孔间距范围为100μm～120μm；所述薄层镍片的开孔位置精度为±15μm/200mm。

11.如权利要求10所述的薄层镍片，其中，所述薄层镍片的开孔尺寸范围为60μm～80μm；所述薄层镍片的开孔尺寸精度为±5μm。

12.如权利要求10所述的薄层镍片，其中，所述薄层镍片的厚度为40μm～50μm；所述薄层镍片的厚度精度为±5μm。

13.由权利要求10至12任一项所述的薄层镍片所制得的倒装芯片封装用印刷模板。