CN102851654A

CN102851654A - 导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法

Info

Publication number: CN102851654A
Application number: CN2012102929969A
Authority: CN
Inventors: 何建平; 郭虎; 孙新; 王涛; 薛海荣; 汤静; 刘明珠; 张晓雪
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-08-17
Also published as: CN102851654B

Abstract

一种导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法，属于化学镀技术领域。此方法适用于氧化铟锡导电玻璃（ITO）和掺氟二氧化锡导电玻璃（FTO）的化学镀镍。所述无敏化的化学镀镍方法包括以下六个步骤：除油，粗化，去胶，催化，活化，化学镀镍。本发明的化学镀镍方法是一种适合于导电玻璃的并对玻璃导电面具有较好选择性镀镍的方法，所得镀层与基体玻璃结合力好，光亮度高，可以明显改善玻璃导电面的导电性能。本发明的无敏化化学镀镍方法，所用原料来源丰富，成本低廉，尤其适用于移动通信终端电容触摸屏（ITO、FTO）线路端子的金属化处理。

Description

导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法

技术领域

本项发明的无敏化的化学镀镍方法，属于在导电玻璃导电面获得金属镍镀层的制备方法。此方法对导电玻璃导电面的选择性良好，镀层只在导电面(线路和端子)上选择性沉积。

背景技术

氧化铟锡(Indium-Tin-Oxide)或掺锡氧化铟(Tin-doped Indium Oxide) 薄膜是一种重掺杂、高简并n型半导体, 简称ITO薄膜。目前，ITO薄膜的电子密度可高达10²¹/ cm³，电子迁移率在15~450 cm²/ Vs范围，电阻率可低至7×10^-5Ω·cm，对可见光的透射率在90%以上，对红外光的反射率在90%以上。

掺杂氟的二氧化锡薄膜（Fluorine-doped Tin Oxide），是一种对可见光透明的宽带隙氧化物半导体,禁带宽度3.7-4.0eV,具有正四面体金红石结构的透明薄膜，简称为FTO薄膜。FTO薄膜具有对可见光透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、化学性能稳定以及室温下抗酸碱能力强等优点。FTO导电玻璃被作为ITO导电玻璃的替换用品被开发利用，可被广泛用于液晶显示屏，光催化，薄膜太阳能电池基底、染料敏化太阳能电池、电致变色玻璃等领域。

目前，手机，平板电脑中所用到的触摸屏，可以分为电容式触摸屏，电阻式触摸屏以及红外式触摸屏等，而前两者的应用最广。电容式触摸屏由于其可以实现多点触控，近年来发展速度迅猛。电阻式触摸屏应用的最早，结构简单，目前仍有设备应用。无论是电容式触摸屏还是电阻式触摸屏，其起到传输信息的关键部件为透明导电玻璃。通过在透明导电玻璃，用印刷电路板的某种特殊方法，将导电线路和导电端子印制在透明导电玻璃上，四周用引线引出，与外部电路连通，通过导电玻璃传达信号，判断使用者的操作情况，实现触摸屏的信息反馈功能。

在与外部的电路连通时，导电玻璃的电阻相对于外电路还是很大，因此需要在导电面（线路和端子）上沉积导电性能更好的金属（镀）层，达到降低电阻的目的。现有常用的改善导电性能的方法有磁控溅射金属、网印印刷导电浆料等。磁控溅射对设备要求高，操作复杂，网印导电浆料（导电碳料、导电银浆）成品率低，易发生走线搭桥短路的现象，这些方法已不能满足高线宽密度、低制造成本的要求。化学镀是在分子层面的一种氧化还原反应，选用合适的前处理工艺，可以实现电子器件表面的高选择性和高线宽密度金属化，且金属化后金属（镀）层各方面性能优良。

无锡阿尔法电子科技有限公司在中国的专利CN101706703中提到一种化学镀镍的方法，包括脱脂、敏化、活化、化学镀镍四个步骤。其敏化采用氯化锡、盐酸肼的溶液，活化采用氯化钯、盐酸溶液，之后进行化学镀镍。该方法虽可获得镍镀层，但所需原料成本高，步骤繁琐，工艺条件精度要求高。

发明内容

本发明的目的是通过特殊的前处理，同时省去化学镀中敏化的步骤，有选择性的在导电玻璃导电面（线路和端子）获得金属镍镀层。

一种导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法，其特征在于包括以下过程：

步骤1、除油，温度控制在25~35℃，时间控制在3~8分钟，其中除油液由以下组成按质量分数组成：碳酸钠1.0~4.0%、磷酸钠0.1~3.0 %、氢氧化钠0.01~1.0%、表面活性剂0.001~0.01%，其余为水；

步骤2、粗化，温度控制在25~35℃，时间控制在3~8分钟，其中粗化液由以下组成按质量分数组成：钾盐1.0~5.0%、硫酸0.01~1.0%、乙醇0.5~1.5%、某有机酸0.2~1.0%，其余为水；所述的钾盐为过硫酸氢钾、过硫酸钾、硫酸钾中的任意一种或者任意几种混合；所述有机酸为甲酸、乙酸、乳酸、丁二酸中的任意一种；

步骤3、去胶，温度控制在25~35℃，时间控制在3~8分钟，其中去胶液由以下组成按质量分数组成：某无机酸0.01~2.0%、硫酸0.01-1.0%，其余为水；所述无机酸为氢氟酸、盐酸、硝酸、磷酸中的任意一种；

步骤4、催化，温度控制在25~35℃，时间控制在3~8分钟，其中催化液由以下组成按质量分数组成：金属盐A 0.01~1.0%、金属盐B 0.1~5.0%、某有机酸0.01~1.0%、表面活性剂 0.0001~0.01%，其余为水；所述的金属盐A为氯化钯、氯化亚锡、氯化亚铜、硝酸银中的任意一种；所述的金属盐B为乙酸钠、乳酸钠、氯化钾、氯化铜中的任意一种；所述有机酸为甲酸、乙酸、乳酸、丁二酸中的任意一种；

步骤5、活化，温度控制在25~35℃，时间控制在3~8分钟，其中活化液由以下组成按质量分数组成：钠盐0.1~2.0 %，某有机酸0.5~1.5%，其余为水；所述钠盐为次亚磷酸钠；所述有机酸为甲酸、乙酸、乳酸、丁二酸中的任意一种；

步骤6、化学镀镍，温度控制在65~80摄氏度，时间控制在3~8分钟，其中化学镀镍液由以下组成按质量分数组成：镍盐2.0~4.0%、络合剂0.5~2.0 %、辅助络合剂0.1~1.0 %、还原剂2.0~3.0 %、添加剂0.0001~0.001 %，其余为水；所述镍盐为六水合硫酸镍；所述络合剂为柠檬酸三钠、乳酸、乳酸钠中的任意一种；所述辅助络合剂为丁二酸、醋酸钠中的任意一种；所述加剂为醋酸铅、硫酸锌、硫脲中的任意一种；pH控制在4.5~5.0；

上述步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5之后均用清水冲洗干净，否则会影响最终镀层的性能。

本发明中的前处理，对实现在导电玻璃导电面的选择性施镀，起到了至关重要的作用，并且经过前处理后，所获得的导电玻璃导电面的镀层选择性优良，镀层与基体结合牢固，镀层光亮度高，镀层导电性大幅度得到提升。采用碱性除油，可以有效去除残留在玻璃表面的油污；进行粗化处理，可以在玻璃表面形成凹坑，提高镀层与基体的结合力；进行去胶处理，可以去掉粗化时为清理干净的药品残留和玻璃残渣；进行催化处理，可以使具有具有催化活性金属粒子吸附在玻璃导电面；进行活化处理，使前一步的金属离子还原为具有催化活性的金属粒子；前处理完毕后进行化学镀镍，可在导电玻璃到店面获得性能优良的镍镀层。

本发明中所用的药品均为化学纯等级。

本发明的优点在于，跳过了传统化学镀工艺中的敏化步骤，直接催化活化，简化了前处理步骤，从而快速有效的获得高质量的金属镀层。在将导电玻璃应用在一些移动终端设备的电容式触摸屏线路和端子的金属化方面，本发明可以完美的胜任，所获得的金属端子和连接线条纹理清晰，未出现搭线短路的现象。

通过本发明的方案所获得的金属镍镀层，只存在于导电玻璃的导电面（线路），具有良好的选择性。所获得的金属镍镀层厚度在3μm左右，经过120℃热处理30分钟后，结合力和硬度得到大幅度提升。当应用在印有电路的导电玻璃上施镀时，所获得的金属端子和连接线条纹理清晰，无搭线情况发生，镀层结合力、光亮度以及导电性优异。用本发明制备触摸屏，成功率高，清洁无污染。

说明书附图

图1为镀层性能测试数据；

其中附着力Ⅰ：使用WS-2005涂层附着力自动划痕仪测试附着力；

附着力Ⅱ：采用胶带纸测试方法。方法为尝试用胶带纸粘掉已经获得的镀层，观察镀层是否可以被粘掉。分为ABCD四个等级，A为完全粘不掉，D为粘掉50%以上，B和C介于A和D之间；

镀层选择性：采用目测的方法观察；

面电阻降低率：测量施镀前的面电阻和施镀后的面电阻，计算公式：面电阻降低率=1-施镀后面电阻/施镀前面电阻。

具体实施方式

本发明的实施实例具体实施步骤为：除油—水洗—粗化—水洗—去胶—水洗—催化—水洗—活化—水洗—化学镀镍。

本发明的实施实例中的所有配方均按照质量百分比配置而成。

本发明的所有实施实例中均包含Ⅰ、Ⅱ两个部分，Ⅰ为氧化铟锡导电玻璃（ITO）通过实施实例中的步骤来获得金属镀层，Ⅱ为掺氟二氧化锡导电玻璃（FTO）通过实施实例中的步骤来获得金属镀层。

实施实例一：（1）25℃下除油6分钟，除油液配方为碳酸钠1.0%、磷酸钠1.0%、氢氧化钠0.5%、十二烷基硫酸钠0.008%；（2）25℃下粗化5分钟，粗化液配方为过硫酸氢钾1.0%、过硫酸钾2.0%、硫酸钾5.0%、乙醇1.5%、硫酸0.01%、乙酸0.4%；（3）25℃下去胶6分钟，去胶液配方为盐酸0.01%、硫酸0.01%；（4）25℃下催化8分钟，催化液配方为氯化亚铜1.0%、氯化铜2.5%、丁二酸1.0%、十二烷基硫酸钠0.01%；（5）25℃下活化6分钟，活化液配方为次亚磷酸钠0.1%、乙酸1.5%；（6）80℃下化学镀镍3分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍2.0%、柠檬酸三钠2.0%、醋酸0.8%、次亚磷酸钠2.0%、硫酸锌0.001%，pH在4.5~5.0之间。

实施实例二：（1）35℃下除油3分钟，除油液配方为碳酸钠2.0%、磷酸钠2.0%、氢氧化钠0.1%、十二烷基硫酸钠0.005%；（2）35℃下粗化3分钟，粗化液配方为过硫酸氢钾2.0%、过硫酸钾2.0%、乙醇0.5%、硫酸1.0%、甲酸0.2%；（3）35℃下去胶3分钟，去胶液配方为硝酸0.05%、硫酸0.05%；（4）35℃下催化5分钟，催化液配方为氯化亚锡0.05%、氯化钾0.1%、乳酸0.01%、十二烷基硫酸钠0.0001%；（5）35℃下活化3分钟，活化液配方为次亚磷酸钠2.0%、甲酸0.5%；（6）65℃下化学镀镍8分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍2.5%、柠檬酸三钠1.0%、丁二酸1.0%、次亚磷酸钠3.0%、醋酸铅0.0001%，pH在4.5~5.0之间。

实施实例三：（1）30℃下除油5分钟，除油液配方为碳酸钠3.0%、磷酸钠0.1%、氢氧化钠0.01%、十二烷基硫酸钠0.001%；（2）30℃下粗化8分钟，粗化液配方为过硫酸氢钾3.5%、硫酸钾1.0%、乙醇0.8%、硫酸0.05%、乳酸1.0%；（3）30℃下去胶8分钟，去胶液配方为磷酸2.0%、硫酸1.0%；（4）30℃下催化3分钟，催化液配方为硝酸银0.01%、乙酸钠5.0%、乙酸0.05%、十二烷基硫酸钠0.0005%；（5）30℃下活化8分钟，活化液配方为次亚磷酸钠1.0%、乳酸1.0%；（6）70℃下化学镀镍5分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍3.0%、乳酸0.5%、丁二酸0.1%、次亚磷酸钠2.6%、硫酸锌0.0005%，pH在4.5~5.0之间。

实施实例四：（1）30℃下除油6分钟，除油液配方为碳酸钠4.0%、磷酸钠3.0%、氢氧化钠1.0%、十二烷基硫酸钠0.01%；（2）30℃下粗化6分钟，粗化液配方为过硫酸钾3.5%、硫酸钾1.0%、乙醇1.0%、硫酸0.08%、丁二酸0.8%；（3）30℃下去胶5分钟，去胶液配方为氢氟酸2.0%、硫酸0.05%；（4）30℃下催化6分钟，催化液配方为氯化钯0.08%、乳酸钠1.5%、乳酸0.5%、十二烷基硫酸钠0.006%；（5）30℃下活化7分钟，活化液配方为次亚磷酸钠1.5%、丁二酸0.8%；（6）75℃下化学镀镍7分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍2.5%、乳酸钠1.5%、醋酸1.0%、次亚磷酸钠2.8%、硫酸锌0.0008%，pH在4.5~5.0之间。

实施实例五：（1）25℃下除油8分钟，除油液配方为碳酸钠1.5%、磷酸钠0.1%、氢氧化钠0.6%、十二烷基硫酸钠0.004%；（2）25℃下粗化7分钟，粗化液配方为过硫酸氢钾4.5%、乙醇0.6%、硫酸1.0%、乙酸0.6%；（3）25℃下去胶5分钟，去胶液配方为盐酸0.05%、硫酸1.0%；（4）25℃下催化7分钟，催化液配方为氯化亚铜0.04%、氯化铜3.5%、丁二酸0.01%、十二烷基硫酸钠0.006%；（5）25℃下活化7分钟，活化液配方为次亚磷酸钠0.6%、乙酸1.5%；（6）65℃下化学镀镍8分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍4.0%、柠檬酸三钠1.5%、醋酸0.8%、次亚磷酸钠2.8%、硫脲0.0004%，pH在4.5~5.0之间。

实施实例六：（1）35℃下除油5分钟，除油液配方为碳酸钠2.5%、磷酸钠1.5%、氢氧化钠0.02%、十二烷基硫酸钠0.01%；（2）35℃下粗化4分钟，粗化液配方为过硫酸钾2.0%、乙醇1.5%、硫酸0.08%、甲酸0.2%；（3）35℃下去胶5分钟，去胶液配方为氢氟酸0.01%、硫酸1.0%；（4）35℃下催化4分钟，催化液配方为氯化亚锡0.8%、乙酸钠4.5%、乳酸0.1%、十二烷基硫酸钠0.01%；（5）35℃下活化4分钟，活化液配方为次亚磷酸钠1.2%、乳酸0.5%；（6）75℃下化学镀镍6分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍3.5%、乳酸0.8%、醋酸0.5%、次亚磷酸钠2.2%、硫酸锌0.0006%，pH在4.5~5.0之间。

实施实例七：（1）30℃下除油3分钟，除油液配方为碳酸钠3.5%、磷酸钠0.5%、氢氧化钠0.8%、十二烷基硫酸钠0.006%；（2）30℃下粗化3分钟，粗化液配方为硫酸钾2.5%、乙醇0.6%、硫酸0.01%、丁二酸1.0%；（3）30℃下去胶5分钟，去胶液配方为硝酸2.0%、硫酸0.06%；（4）30℃下催化7分钟，催化液配方为硝酸银1.0%、乳酸钠0.5%、甲酸1.0%、十二烷基硫酸钠0.005%；（5）30℃下活化3分钟，活化液配方为次亚磷酸钠0.5%、丁二酸1.0%。（6）70℃下化学镀镍6分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍2.8%、乳酸钠1.8%、丁二酸1.0%、次亚磷酸钠2.9%、醋酸铅0.0009%，pH在4.5~5.0之间。

实施实例八：（1）30℃下除油6分钟，除油液配方为碳酸钠2.5%、磷酸钠2.0%、氢氧化钠0.3%、十二烷基硫酸钠0.001%；（2）30℃下粗化8分钟，粗化液配方为过硫酸氢钾2.0%、过硫酸钾2.0%、硫酸钾1.0%、乙醇0.8%、硫酸1.0%、乳酸0.9%；（3）30℃下去胶6分钟，去胶液配方为磷酸1.5%、硫酸0.05%；（4）30℃下催化4分钟，催化液配方为氯化钯0.05%、氯化铜2.0%、丁二酸0.03%、十二烷基硫酸钠0.0001%；（5）30℃下活化6分钟，活化液配方为次亚磷酸钠2.0%、甲酸0.5%。（6）80℃下化学镀镍5分钟,化学镀液配方为六水合硫酸镍2.5%、柠檬酸三钠2.0%、醋酸0.1%、次亚磷酸钠2.7%、硫脲0.0002%，pH在4.5~5.0之间。

Claims

1.一种导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法，适用于氧化铟锡导电玻璃或掺氟二氧化锡导电玻璃，其特征在于包括以下过程：

上述步骤1、步骤2、步骤3、步骤4、步骤5之后均用清水冲洗干净。

2.根据权利要求1所述的导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法，其特征在于：所述步骤1中除油液中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

3.根据权利要求1所述的导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法，其特征在于：所述步骤4中活化液中的表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

4.根据权利要求1所述的导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法，其特征在于：所述步骤1除油、步骤2粗化、步骤3去胶、步骤4催化、步骤5活化中温度控制在30℃；步骤6化学镀镍中温度控制在75℃。

5.根据权利要求1所述的导电玻璃用无敏化的化学镀镍方法，其特征在于：所述步骤1除油5分钟，步骤2粗化3分钟，步骤3去胶2分钟，步骤4催化5分钟，步骤5活化3分钟，步骤6化学镀镍5分钟。