CN105018904B - 一种用于柔性电路板化学镀镍的溶液及其施镀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于柔性电路板化学镀镍的溶液及其施镀方法，其特征在于镀镍溶液的配方为：可溶性镍盐20‑30克/升，还原剂20‑40克/升，脂肪羧酸和/或取代衍生物20‑50克/升，缓冲剂5‑15克/升，乙二胺和/或其缩合物0.5‑10.0克/升，含硫化合物0.01‑10.0 ppm。本发明通过在化学镀镍溶液中，添加柱状镍添加剂和加速剂，利用该化学镀镍溶液施镀于FPC表面，再经过后工序的化学镀金溶液后，沉积上一层金层，该金层用退金水退去金后，在电子显微镜下观察，镍合金层没有裂纹，得到了耐弯折的镍合金层。本发明的镀镍溶液，提高了镍合金层的耐弯折和耐腐蚀能力。
Description
技术领域
本发明涉及化学镀镍技术领域，尤其是一种用于柔性电路板化学镀镍的溶液及其施镀方法。
背景技术
柔性印制电路板(FPC)在目前发达的通讯行业中的应用已经相当广泛，随着技术的进步，对FPC生产提出了更高的要求。传统的表面处理化学镍金工艺，由于得到的镍合金镀层呈层状结构，在表面贴装过程中挠曲部分容易产生断裂，导致产品的报废。而柱状化学镍具有很好的延展性，可以解决这个问题。柱状化学镍就是在普通化学镍溶液中加入柱状生长的添加剂，使镍合金镀层在铜基体上柱状生长。
安美特公司的JANSSEN BORIS ALEXANDER 在专利TW201341588A中，公开了用甲醛及甲醛的衍生物作为添加剂，生成了延展性好的柱状化学镍。2006年，日本上村公司的TADAMASANORI和KUZUHAZA AKIRA用一种氨基羧酸盐做络合剂，生成了柱状化学镍。但这些方法所得到的镍磷合金镀层都容易出现裂纹。特别经过后工序的化学金溶液的处理，合金镀层的裂纹会更加严重，这样就直接影响到镀层的延展性和耐腐蚀能力。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种没有裂纹的柱状化学镀镍溶液及其在柔性电路板表面的施镀方法。
为了解决上述问题，本发明采用以下方案：
一种用于柔性电路板化学镀镍的溶液，其特征在于，配方为：
可溶性镍盐 20-30克/升，
还原剂 20-40克/升，
脂肪羧酸和/或其取代衍生物 20-50克/升，
缓冲剂 5-15 克/升，
乙二胺和/或其缩合物 0.5-10.0克/升，
含硫化合物 0.1-10.0ppm。
优选的，所述的可溶性镍盐选自硫酸镍和氯化镍中的一种或两种；
所述的还原剂选自次亚磷酸钠、二甲胺硼烷、三甲胺硼烷和水合肼中的一种或几种；
所述的脂肪羧酸和/或其取代衍生物选自乳酸、苹果酸、丁二酸、甘氨酸和葡萄糖酸中的一种或几种；
所述的缓冲剂选自乙酸钠和硼酸中的一种或两种。
优选的，镀镍溶液的配方为：
硫酸镍 20-30 克/升，
次亚磷酸钠 20-40克/升，
乳酸 10-30克/升，
苹果酸 10-20克/升，
乙酸钠 5-15 克/升，
乙二胺和/或其缩合物 0.5-10.0克/升，
含硫化合物 0.1-10.0 ppm。
优选的，所述的乙二胺和/或其缩合物选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺及六次甲基四胺中的一种或几种。
优选的，所述的含硫化合物选自巯基乙酸、硫代二乙酸、烯丙基硫脲、巯基噻唑、巯基苯并噻唑、氨基噻唑中的一种或几种。
优选的，所述的镀镍溶液的pH值为4.4-4.8，施镀温度为80-90℃。
一种利用上述化学镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）磨板喷砂：经过磨板，除去铜表面残余物，喷砂使铜表面均匀一致；
（2）除油：用酸性除油剂或碱性除油剂对电路板进行除油，除油时间为4-6min，完成后水洗；
（3）微蚀：将经过步骤（2）处理的电路板浸渍在过硫酸钠和硫酸的混合液中1-2min，完成后水洗；
（4）酸洗，将经过步骤（3）处理的电路板浸渍在100-200克/升的硫酸溶液中2-3min，除去铜面经过微蚀后残留的氧化物，完成后水洗；
（5）预浸：将经过步骤（4）处理的电路板浸渍在40-60克/升的硫酸溶液中1-2min；
（6）活化：将经过步骤（5）处理的电路板浸渍在含10-30ppm 的Pd2+和40-60克/升的硫酸的溶液中2-3min，活化铜面，活化过程是一个置换钯的过程 Cu + Pd2+ = Cu2+ + Pd，完成后水洗；
（7）后浸：将经过步骤（6）处理的电路板浸渍在40-60克/升的硫酸溶液中1-2min，完成后水洗；
（8）化学沉镍：将经过步骤（7）处理的电路板浸渍在化学镀镍溶液中15min，pH值为4.4-4.8，温度为85℃，进行化学沉镍Ni2+ + H2PO2 - + H2O=H2PO3 - + Ni + 2H+，完成后水洗；
（9）化学沉金：将经过步骤（8）处理的电路板浸渍在置换型化学镀金溶液中5-20min，进行置换镀金 Ni + [Au(CN)2]- =Au + Ni2+ +2 CN-，金层厚0.05-0.1微米，完成后水洗。
优选的，步骤（3）的混合液中过硫酸钠的浓度为80-150克/升，硫酸的浓度为40-60克/升。
优选的，步骤（9）中化学镀金液为含20-100克/升的柠檬酸和0.5-1.5克/升的氰化金钾的溶液。
将经过镀镍沉金处理的柔性印制电路板浸渍在含有50-100克/升NaCN的退金水中10-20秒后，水洗，吹干表面。
本发明的有益效果
本发明通过在化学镀镍溶液中，添加乙二胺和/或其缩合物的柱状镍添加剂和含硫化合物的加速剂，利用该化学镀镍溶液施镀于FPC表面，再经过后工序的化学镀金溶液后，沉积上一层金层，该金层用退金水退去金后，在电子显微镜下观察，镍合金层表面没有裂纹。镍合金层的截面呈柱状结构，多次挠折无断裂。本发明的镀镍溶液，提高了镍合金层的耐弯折和耐腐蚀能力。
附图说明
图1为实施例1的镀镍溶液施镀在FPC表面，镍合金层呈柱状的扫描电子显微镜截面图；
图2为实施例2的镀镍溶液施镀在FPC表面，镍层表面的扫描电子显微镜图；
图3为对比例 1 的镀镍溶液施镀在FPC表面，镍层表面的扫描电子显微镜图；
图4为对比例3 的镀镍溶液施镀在FPC表面，镍合金层呈层状的扫描电子显微镜截面图。
具体实施方式
实施例1
一种用于柔性电路板化学镀镍的溶液，配方为：
硫酸镍 22.5克/升，
次亚磷酸钠 30.0克/升，
乳酸（88%） 15.0克/升，
苹果酸 12.0克/升，
乙酸钠 8.0 克/升，
乙二胺 5.0克/升，
硫代二乙酸 2.0ppm ；
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，包括以下步骤：
（1）磨板喷砂；经过磨板，除去铜表面残余物，喷砂使铜表面均匀一致；
（2）除油：用酸性除油剂或碱性除油剂对电路板进行除油，除去铜面上的有机物和氧化物，除油时间为5min，完成后水洗；
（3）微蚀：将经过步骤（2）处理的电路板浸渍在过硫酸钠和硫酸的混合液中1分钟，完成后水洗，其中，混合液中过硫酸钠的浓度为100克/升，硫酸的浓度为50克/升；
（4）酸洗，将经过步骤（3）处理的电路板浸渍在150克/升的硫酸溶液中3min，除去铜面经过微蚀后残留的氧化物，完成后水洗；
（5）预浸：将经过步骤（4）处理的电路板浸渍在50克/升的硫酸中2min；
（6）活化：将经过步骤（5）处理的电路板浸渍在含20ppm 的Pd2+和50克/升的硫酸的溶液中2min，完成后水洗；
（7）后浸：将经过步骤（6）处理的电路板浸渍在50克/升的硫酸中2min，完成后水洗；
（8）化学沉镍：将经过步骤（7）处理的电路板浸渍在化学镀镍溶液中15min，pH值为4.5，温度为85℃，镍厚3微米，完成后水洗；
（9）化学沉金：将经过步骤（8）处理的电路板浸渍在含60克/升的柠檬酸和1克/升的氰化金钾的化学镀金溶液中10min，完成后水洗，吹干表面，金层厚0.07微米；
将电路板浸渍在含有50克/升的NaCN的退金水20秒后，水洗，吹干表面，挠折180度后，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈柱状结构，镍层无断裂；
用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，没有裂纹。
实施例2
一种用于柔性电路板化学镀镍的溶液，配方为：
硫酸镍 22.5克/升，
次亚磷酸钠 30.0克/升，
乳酸（88%） 15.0克/升，
苹果酸 12.0克/升，
乙酸钠 8.0克/升，
三乙烯四胺 5.0克/升，
烯丙基硫脲 2.0ppm，
溶液的PH值控制在4.6，温度控制在85℃。
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，步骤同实施例1。
将电路板浸渍在含有100克/升的NaCN的退金水10秒后，水洗，吹干表面，挠折180度，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈柱状结构，镍层无断裂；
用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，没有裂纹。
实施例3
一种用于柔性电路板化学镀镍的溶液，配方为：
硫酸镍 30克/升，
次亚磷酸钠 40克/升，
乳酸（88%） 10克/升，
苹果酸 20克/升，
乙酸钠 15克/升，
六次甲基四胺 0.5克/升，，
2-氨基噻唑 2.0 ppm；
溶液的PH值控制在4.6，温度控制在85℃。
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，步骤同实施例1。
将电路板浸渍在含有70克/升的NaCN的退金水15秒后，水洗，吹干表面，挠折180度后，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈柱状结构，镍层无断裂；
用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，没有裂纹。
实施例4
一种用于柔性电路板化学镀镍溶液，配方为：
硫酸镍 20克/升，
次亚磷酸钠 20克/升，
乳酸（88%） 10克/升，
苹果酸 20克/升，
乙酸钠 5克/升，
二乙烯三胺 10克/升，
巯基乙酸 2.0 ppm
溶液的PH值控制在4.6，温度控制在85℃。
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，步骤同实施例1。
将电路板浸渍在含有70克/升的NaCN的退金水15秒后，水洗，吹干表面，挠折180度，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈柱状结构，镍层无断裂；
用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，没有裂纹。
对比例1
一种用于柔性电路板化学镀镍溶液，配方为：
硫酸镍 22.5克/升，
次亚磷酸钠 30.0克/升，
乳酸（88%） 15.0 克/升，
苹果酸 12.0克/升，
乙酸钠 8.0克/升，
乙二胺 5.0克/升，
硫脲 2.0 ppm；
溶液的PH值控制在4.6，温度控制在85℃。
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，步骤同实施例1。
将电路板浸渍在含有50克/升的NaCN的退金水20秒后，水洗，吹干表面，挠折180度后，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈柱状结构，镍层无断裂；
用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，有裂纹。
对比例2
一种用于柔性电路板化学镀镍溶液，配方为：
硫酸镍 22.5克/升，
次亚磷酸钠 30.0克/升，
乳酸（88%） 15.0 克/升，
苹果酸 12.0克/升，
乙酸钠 8.0 克/升，
乙二胺 5.0克/升，
3-S-异硫脲丙烷磺酸钠（UPS） 2.0 ppm；
溶液的PH值控制在4.4，温度控制在85℃。
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，步骤同实施例1。
将经过镀镍沉金处理的电路板浸渍在含有50克/升的NaCN的退金水20秒后，水洗，吹干表面，用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，有裂纹；
挠折180度后，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈柱状结构，镍层无断裂。
对比例3
一种用于柔性电路板化学镀镍溶液，配方为：
硫酸镍 22.5克/升，
次亚磷酸钠 30.0克/升，
乳酸（88%） 15.0克/升，
苹果酸 12.0克/升，
乙酸钠 8.0 克/升，
烯丙基硫脲 2.0 ppm；
溶液的PH值控制在4.6，温度控制在85℃。
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，步骤同实施例1。
将经过镀镍沉金处理的电路板浸渍在含有50克/升的NaCN的退金水20秒后，水洗，吹干表面，用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，没有裂纹；
挠折180度后，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈层状结构，镍层断裂。
对比例4
一种用于柔性电路板化学镀镍溶液，配方为：
硫酸镍 22.5克/升，
次亚磷酸钠 30.0克/升，
乳酸（88%） 15.0克/升，
苹果酸 12.0克/升，
乙酸钠 8.0克/升，
硫代二乙酸 2.0 ppm；
溶液的PH值控制在4.5，温度控制在85℃。
利用上述镀镍溶液在柔性印制电路板表面施镀的方法，步骤同实施例1。
将经过镀镍沉金处理的电路板浸渍在含有50克/升的NaCN的退金水20秒后，水洗，吹干表面，用扫描电镜观察镍层表面，放大到3000倍观察，没有裂纹；
挠折180度后，用扫描电镜观察镍合金层侧面，镍合金层呈层状结构，镍层断裂。
Claims (4)
1.一种在柔性印制电路板表面施镀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)磨板喷砂；
(2)除油：用酸性除油剂或碱性除油剂对电路板进行除油，除油时间为4-6min，完成后水洗；
(3)微蚀：将经过步骤(2)处理的电路板浸渍在过硫酸钠和硫酸的混合液中1-2分钟，完成后水洗；
(4)酸洗，将经过步骤(3)处理的电路板浸渍在100-200克/升的硫酸溶液中2-3min，完成后水洗；
(5)预浸：将经过步骤(4)处理的电路板浸渍在40-60克/升的硫酸溶液中1-2min；
(6)活化：将经过步骤(5)处理的电路板浸渍在含10-30ppm的Pd2+和40-60克/升的硫酸的溶液中2-3min，完成后水洗；
(7)后浸：将经过步骤(6)处理的电路板浸渍在40-60克/升的硫酸溶液中1-2min，完成后水洗；
(8)化学沉镍：将经过步骤(7)处理的电路板浸渍在用于柔性电路板化学镀镍的溶液中15min，完成后水洗；
(9)化学沉金：将经过步骤(8)处理的电路板浸渍在化学镀金液中5-20min，完成水洗；
步骤(9)中化学镀金液为含20-100克/升的柠檬酸和0.5-1.5克/升的氰化金钾的溶液；
所述用于柔性电路板化学镀镍的溶液的配方为：
所述的含硫化合物选自巯基乙酸、硫代二乙酸、烯丙基硫脲、巯基噻唑、巯基苯并噻唑、氨基噻唑中的一种或几种；
所述的脂肪羧酸和/或其取代衍生物选自乳酸、苹果酸、丁二酸、甘氨酸和葡萄糖酸中的一种或几种；
所述的缓冲剂选自乙酸钠和硼酸中的一种或两种；
所述的乙二胺和/或其缩合物选自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺及六次甲基四胺中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)的混合液中过硫酸钠的浓度为80-150克/升，硫酸的浓度为40-60克/升。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述的可溶性镍盐选自硫酸镍和氯化镍中的一种或两种；
所述的还原剂选自次亚磷酸钠、二甲胺硼烷、三甲胺硼烷和水合肼中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的镀镍溶液的pH值为4.4-4.8，施镀温度为80-90℃。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |