CN104674201A - 一种用于金属表面镀覆金属钯镀层的化学镀钯液 - Google Patents

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万传云
张甜甜
何云庆
姚飞
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Abstract

本发明公开了一种用于金属表面镀覆金属钯镀层的化学镀钯液，所述化学镀钯液如下：PdCl2：1-5g/L；NH4OH：60-200ml/L；NaH2PO2·H2O：2-20g/L；稳定剂：若干；有机醇醚：1-10mL/L；pH：9.8±0.2。本发明镀液稳定性好，镀层致密、不易产生气孔或裂纹。有机醇醚的使用在一定程度上降低了镀液的表面张力，能够将产生的气泡较快的从镀层表面赶走，降低了镀层内氢的残留，也因此降低了产生气孔和裂缝的几率。

Description

一种用于金属表面镀覆金属钯镀层的化学镀钯液
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，适用于金属表面镀覆金属钯镀层。
背景技术
在电子领域，铜是非常好的导电材料，常用来作为线路制作的基材，铜丝键合在电子封装过程中应用也随着金线价格上涨有替代金线的趋势，大型封装厂正在加大对铜线制程的投入。与金丝相比，铜线具有更好的电学和机械特性，所以同样的产品可以使用直径更小的铜丝来进行键合，而且更适合于芯片焊盘小，间距窄和键合距离长的封装产品。然而单晶铜键合线表面的污染和氧化造成焊接性能降低，氧化膜降低了铜线的成球性、键合性能和可靠性，为了防止铜丝氧化，进一步提高键合性能，通过一定的方法在铜丝表面上镀上一层钯膜是比较好的解决方法。
当前文献和专利中报道的化学镀钯和电镀钯工艺都比较复杂，化学镀钯必须通过繁琐的敏化和活化步骤才能进行，并且需要较长的施镀时间。专利文献CN101228293A、CN101440486A记载的镀覆液中，还原剂多用有毒的肼或肼的衍生物，并且随着镀槽中肼的消耗，镀覆速度急剧下降。以钯氨络合物与氯化铵一起作稳定剂的体系，在较高的温度下，氨挥发导致镀槽中pH急剧变化，不利于工业生产。而且由于氢在钯镀层内藏量高而引起很高的内应力，厚时易产生裂纹，将样品移出镀液时会造成瞬时裂纹和脱层。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种能对金属进行化学镀得到钯镀层的化学镀钯液。该镀液在施镀过程中具有优良的稳定性，获得的镀层均匀、致密、平整、无裂缝、气孔。
技术方案：一种用于金属表面镀覆金属钯镀层的化学镀钯液，其特征在于：
所述化学镀钯液如下：
 PdCl2                1-5g/L；
     NH4OH              60-200ml/L；
   NaH2PO2·H2O         2-20g/L；
稳定剂              若干；
    有机醇醚            1-10mL/L；
    pH                   9.8±0.2。
作为优化：所述的稳定剂为氯化铵和异丙醇胺，氯化铵用量为20-40g/L，异丙醇胺的用量为5-50ml/L。
作为优化：所述的有机醇醚为二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚或三丙二醇甲醚。
有益效果：本发明化学镀钯液的具体优点如下：
(1)镀液稳定性好，化学镀钯是一种自催化还原反应，会产生氢离子造成pH的变化，而辅助络合剂的加入有效降低Pd2+的浓度，使得镀液在钯浓度低的情况下稳定的析出，并且与钯离子形成的络合物作为钯补充液进镀液，使得镀液中钯离子的浓度相对稳定，不会造成局部钯离子浓度过高发生团聚现象，从而维持镀液稳定性。并且使用氯化铵作为稳定剂时，由于氯化铵受热不稳定容易分解成氨气，挥发后造成镀液不稳定，异丙醇胺采用可以在一定程度上抑制氯化铵的分解从而维持镀液的稳定性。
(2)镀层致密、不易产生气孔或裂纹。有机醇醚的使用在一定程度上降低了镀液的表面张力，能够将产生的气泡较快的从镀层表面赶走，降低了镀层内氢的残留，也因此降低了产生气孔和裂缝的几率。
附图说明
图1为基础例1所得镀层的SEM图；
图2为实施例1所得镀层的SEM图；
图3为实施例3所得镀层的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
基础例1
镀液组成
PdCl2                2g/L
NH4OH              160ml/L
NaH2PO2·H2O         12g/L
NH4Cl                40g/L
用氨水将镀液的pH调节到9.8，并将事先处理好的尺寸为1×2cm的铜片置于上述镀液中分别施镀，施镀温度为55℃。结果发现，此配方的诱导期是16min，施镀35min后制备出平均厚度为0.47μm的钯膜后，冷却镀液后测得pH为9.64，pH变化了0.16。图1A是该镀层的外观形貌，可以看出镀层表面基本致密，但局部有气孔存在。延长反应时间至50min后，虽然气孔被覆盖，但出现了粒子堆积，镀层厚度不均匀等问题（图1B）。说明该镀液在较高温度下稳定性不好，pH变化比较大，大量气体产生导致膜层出现气孔，同时不同位置钯粒子长大的程度也不一样。
实施例1
镀液组成
PdCl2                2g/L
NH4OH              160ml/L
NaH2PO2·H2O         12g/L
NH4Cl                40g/L
异丙醇胺              5ml/L
二乙二醇丁醚          3mL/L
用氨水将镀液的pH调节到9.8，将事先处理好的尺寸为1×2cm的铜片在镀液中施镀，施镀温度为55℃。此配方的诱导期是34min，40min制备出平均厚度为0.19μm的钯膜。镀液冷却后测得pH为9.76，pH变化了0.04。相比较基础例1，该配方的pH值变化减小，说明镀液稳定性提高，图2A是该镀层的外观形貌，可以看出镀层表面致密，气孔消失，进一步延长反应时间至50min，外观依然均匀致密（图2B），说明异丙醇胺和二乙二醇醚的存在对钯粒子的生长起到了调节作用。
实施例2
镀液组成
PdCl2                1g/L
NH4OH              60ml/L
NaH2PO2·H2O         2 g/L
NH4Cl               20g/L
异丙醇胺             30ml/L
二乙二醇甲醚         1mL/L
用氨水将镀液的pH调节到9.8，将事先处理好的尺寸为1×2cm的铜片在镀液中施镀，施镀温度为50℃。此配方诱导期20min，40min后制备出平均厚度为0.25μm的钯膜。镀液冷却后测得pH为9.75，pH变化了0.05。相比较基础例1，该配方的pH值变化减小，说明镀液稳定性提高。外观形貌观察，表面无气孔。
实施例3
镀液组成
PdCl2                2g/L
NH4OH              160ml/L
NaH2PO2·H2O         12g/L
NH4Cl                40g/L
络合剂异丙醇胺       25ml/L
三乙二醇甲醚         5 mL/L
用氨水将镀液的pH调节到9.8，将事先处理好的尺寸为1×2cm的铜片在镀液中施镀，施镀温度为52℃。此配方诱导期16min，40min后制备出平均厚度为0.20μm的钯膜。镀液冷却后测得pH为9.76，pH变化了0.04。相比较基础例1，该配方的pH值变化减小，说明镀液稳定性提高。诱导期同基础配方相似，外观形貌观察，表面无气孔。
实施例4
镀液组成
PdCl2                5g/L
NH4OH              200ml/L
NaH2PO2·H2O         20g/L
NH4Cl                30g/L
络合剂异丙醇胺       50ml/L
三乙二醇甲醚         10mL/L
用氨水将镀液的pH调节到9.8，将事先处理好的尺寸为1×2cm的铜片在镀液中施镀，施镀温度为50℃。此配方诱导期10min，30min后制备出平均厚度为0.20μm的钯膜。镀液冷却后测得pH为9.76，pH变化了0.04。相比较基础例1，该配方的pH值变化减小，说明镀液稳定性提高。诱导期同基础配方相似，外观形貌观察，表面无气孔。
上述几例说明异丙醇胺的采用在一定程度上使反应诱导时间延长，但镀液的稳定性明显增加，有机醇醚的存在对消除气泡有利，有利于提高镀层致密性。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于金属表面镀覆金属钯镀层的化学镀钯液，其特征在于：
所述化学镀钯液如下：
 PdCl2                1-5g/L；
NH4OH              60-200ml/L；
NaH2PO2·H2O         2-20g/L；
稳定剂              若干；
 有机醇醚            1-10mL/L；
 pH                   9.8±0.2。
2.根据权利要求1所述的用于金属表面镀覆金属钯镀层的化学镀钯液，其特征在于：所述的稳定剂为氯化铵和异丙醇胺，氯化铵用量为20-40g/L，异丙醇胺的用量为5-50ml/L。
3.根据权利要求1所述的用于金属表面镀覆金属钯镀层的化学镀钯液，其特征在于：所述的有机醇醚为二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚或三丙二醇甲醚。
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