CN107245735A - 一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液和制备方法 - Google Patents

一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液和制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液和制备方法，镀液包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、缓冲剂、配合剂、表面活性剂和辅助添加剂；配合剂为柠檬酸、酒石酸、磺基水杨酸和/或氨基磺酸及其盐；表面活性剂为十二烷基磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠；辅助添加剂为胡椒醛、氯苯甲醛、肉桂醛、抗坏血酸、苯甲酸和烟酸、木质素磺酸钠、芳香烯酮和/或苯乙基酮；镀液至少包括7种以上的化合物。用本发明制造的铜箔镀层细密、平整、光亮的镀层；铜箔具有较高的热力学稳定性，锌镍合金镀层还具有良好的耐高温腐蚀性，可用于高密度、多层化、细线路印制线路板的制造。

Description

一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液和制备方法
技术领域
本发明涉及一种镀液和合金铜箔的制备方法，更具体地说是指一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液和制备方法。
背景技术
电解铜箔是制作印制电路板(PCB)的重要材料。电解铜箔在加工成印制线路板过程中要经过线路蚀刻，蚀刻过程是在酸性或碱性等强腐蚀性蚀刻液中进行的，印制线路板在使用过程中有进也会遇到腐蚀性环境，这就要求铜箔应具有优良的耐化学药品腐蚀性能。而且电解铜箔在制成印制电路板过程中会经历多次热加工过程，因此还需要铜箔具有优良的耐热性能。目前，我国电解铜箔生产时为了满足基要求，在基表面处理过程中主要采用电镀锌的方法，所生产的电解铜箔耐化学药品性和耐热性与日本生产的铜箔相比有明显的差距。
随着印制电路朝高密度和多层化发展，印制电路的线宽和线间距越来越窄，在对沉积纯锌铜箔进行电路蚀刻时，会发生侧蚀现象，同时在对印刷线路板进行酸洗过程中，也会对镀锌铜箔进行腐蚀，因而造成铜箔与绝缘基体的结合力下降，严重时铜箔甚至会从绝缘基体上脱落，故需降低铜箔中的锌含量，而锌含量降低后铜箔的防氧化不足、耐热性较差，亦无法满足客户的要求。
所以需要开发一种提高耐化学药品性和耐热性的铜箔。
发明内容
本发明的目的为了克服上述缺陷，提供一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液和制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液，包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、缓冲剂、配合剂、表面活性剂和辅助添加剂；所述的配合剂为柠檬酸、酒石酸、磺基水杨酸和/或氨基磺酸及其盐；所述的表面活性剂为十二烷基磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠；辅助添加剂为胡椒醛、氯苯甲醛、肉桂醛、抗坏血酸、苯甲酸和烟酸、木质素磺酸钠、芳香烯酮和/或苯乙基酮；所述的镀液至少包括7种以上的化合物。
其进一步技术方案为：
所述的氯化锌含量:65-90g/L消耗量：1.50-2.08g/Ah；
所述的氯化镍含量100-150g/L，消耗量：1.30-1.95g/Ah；
氯化钾含量:160-200g/L消耗量：1.35-1.69g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸，含量:15-25g/L、消耗量：0.12-0.20g/Ah；
所述配合剂为酒石酸，含量:1.0-2.5g/L、消耗量：0.08-0.20g/Ah；
所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠，含量:15-25g/L、消耗量：0.85-1.40g/Ah；
所述辅助添加剂为肉桂醛含量:0.5-2.0g/L、消耗量：0.015-0.060g/Ah。
其进一步技术方案为：
所述氯化锌含量:70g/L消耗量：1.75g/Ah；
所述氯化镍含量100g/L、消耗量：1.30g/Ah；
所述氯化钾含量:165g/L消耗量：1.39g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸，含量:18g/L、消耗量：0.14g/Ah；
所述配合剂为酒石酸，含量:2.0g/L、消耗量：0.16g/Ah；
所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠，含量:15g/L、消耗量：0.85g/Ah；
所述辅助添加剂为肉桂醛，含量:0.5g/L、消耗量：0.015g/Ah。
其进一步技术方案为：
所述氯化锌含量:65-75g/L消耗量：1.48-1.70g/Ah；
所述氯化镍含量75g-85g/L，消耗量：0.98-1.11g/Ah；
所述氯化钾含量:200-250g/L消耗量：1.68-2.11g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸含量:30-35g/L、消耗量：0.23-0.27g/Ah；
所述配合剂磺基水杨酸含量:0.5-1.0g/L、消耗量：0.015-0.03g/Ah；
所述表面活性剂十二烷基硫酸钠含量:10-15g/L、消耗量：0.40-0.60g/Ah；
所述辅助添加剂芳香烯酮含量:3.0-5.0g/L、消耗量：0.065-1.08g/Ah。
其进一步技术方案为：
所述氯化锌含量:68g/L、消耗量：1.55g/Ah；
所述氯化镍含量75g/L，消耗量：0.98g/Ah；
所述氯化钾含量:250g/L消耗量：2.11g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸含量:32g/L、消耗量：0.25g/Ah；
所述配合剂为磺基水杨酸含量:0.8g/L、消耗量：0.024g/Ah；
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠含量:12.5g/L、消耗量：0.5g/Ah；
所述辅助添加剂为芳香烯酮含量:3.6g/L、消耗量：0.078g/Ah。
本发明一种高耐药性和耐热性合金铜箔的制备方法，包括以下步骤：
酸洗、粗化、封闭、弱粗化、镀锌镍合金、镀铬、水洗、喷淋、烘干；
其中的镀锌镍合金步骤采用前述的镀液。
其进一步技术方案为：锌镍槽电解液pH值为4.0-5.5，电流密度为0.65-1.50A/dm2,电解液温度为25-40℃，阳极板为钛板，镀层含锌量为18％，镀层含镍量为13％；镀液中氯化锌和氯化镍为主盐，提供合金镀层中所需要的锌和镍；氯化钾是导电盐，以提高镀液的导电率和降低工作时的槽压；硼酸作为缓冲剂，以稳定镀液的pH值；配和剂使金属沉积电势负移，使锌和镍两种金属离子的沉积电势靠近，达到共沉积的作用；表面活性剂使一种阴离子表面活性剂，防止镀层产生针孔；辅助添加剂用于改善镀层的特性并得到光亮和细致的镀层。
其进一步技术方案为：锌镍槽电解液pH值为5.0-6.0，电流密度为1.0-3.0A/dm2,电解液温度为30-38℃，阳极板为钛板，镀层含锌量为20％，镀层含镍量为10％，镀液中氯化锌和氯化镍为主盐，提供合金镀层中所需要的锌和镍；氯化钾是导电盐，以提高镀液的导电率和降低工作时的槽压；硼酸作为缓冲剂，以稳定镀液的pH值；配和剂使金属沉积电势负移，使锌和镍两种金属离子的沉积电势靠近，达到共沉积的作用；表面活性剂使一种阴离子表面活性剂，主要防止镀层产生针孔；辅助添加剂可改善镀层的特性并得到光亮和细致的镀层。
本发明的有益效果是：本发明一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液通过利用锌、镍合金的耐化学性和耐热性优于单镀锌的耐化学和耐热性的原理将铜箔表面处理工序的耐热层处理阶段由单镀锌工艺改为锌、镍合金工艺，用本发明制造的铜箔镀层细密、平整、光亮的镀层；铜箔具有较高的热力学稳定性，锌镍合金镀层还具有良好的耐高温腐蚀性，本产品可用于高密度、多层化、细线路印制线路板的制造。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明一种高耐药性和耐热性合金铜箔的制备方法具体实施例的流程示意图；
图2为采用本发明实施例一的镀液制备35微米、70微米电解铜箔的性能标准数据图表；
图3为采用本发明实施例一的镀液制备35微米、70微米电解铜箔的测试结果图表；
图4为采用本发明实施例二的镀液制备35微米、70微米电解铜箔的性能标准数据图表；
图5为采用本发明实施例二的镀液制备35微米、70微米电解铜箔的测试结果图表。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
本发明一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液，包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、缓冲剂硼酸、配合剂(具体至少为柠檬酸、酒石酸、磺基水杨酸、氨基磺酸中的一种及其盐)、表面活性剂(具体至少为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种)、辅助添加剂(具体至少为胡椒醛、氯苯甲醛、肉桂醛、抗坏血酸、苯甲酸和烟酸、木质素磺酸钠、芳香烯酮、苯乙基酮中的一种)中的至少7种化合物。
实施例一：
镀液组成包括如下组分：氯化锌含量:65-90g/L消耗量：1.50-2.08g/Ah、氯化镍含量100-150g/L，消耗量：1.30-1.95g/Ah、氯化钾含量:160-200g/L消耗量：1.35-1.69g/Ah，缓冲剂硼酸含量:15-25g/L、消耗量：0.12-0.20g/Ah，配合剂酒石酸含量:1.0-2.5g/L、消耗量：0.08-0.20g/Ah，表面活性剂十二烷基磺酸钠含量:15-25g/L、消耗量：0.85-1.40g/Ah，添加剂肉桂醛含量:0.5-2.0g/L、消耗量：0.015-0.060g/Ah。
优选的，镀液采用如下组分：氯化锌含量:70g/L消耗量：1.75g/Ah、氯化镍含量100g/L、消耗量：1.30g/Ah，氯化钾含量:165g/L消耗量：1.39g/Ah，缓冲剂硼酸含量:18g/L、消耗量：0.14g/Ah，配合剂酒石酸含量:2.0g/L、消耗量：0.16g/Ah，表面活性剂十二烷基磺酸钠含量:15g/L、消耗量：0.85g/Ah，添加剂肉桂醛含量:0.5g/L、消耗量：0.015g/Ah。
优选的上述工艺条件，锌镍槽电解液pH值为4.0-5.5，电流密度为0.65-1.50A/dm2,电解液温度为25-40℃，阳极板为钛板，镀层含锌量为18％，镀层含镍量为13％。镀液中氯化锌和氯化镍为主盐，提供合金镀层中所需要的锌和镍。氯化钾是导电盐，以提高镀液的导电率和降低工作时的槽压。硼酸作为缓冲剂，以稳定镀液的pH值。配和剂使金属沉积电势负移，使锌和镍两种金属离子的沉积电势靠近，达到共沉积的作用。表面活性剂使一种阴离子表面活性剂，主要防止镀层产生针孔。其它添加剂可改善镀层的特性并得到光亮和细致的镀层。
本实施例效果：本实施例制备的35微米、70微米电解铜箔性能标准和测试结果见图2和图3。
实施例2：本发明镀液组成包括如下组分：氯化锌含量:65-75g/L消耗量：1.48-1.70g/Ah、氯化镍含量75g-85g/L，消耗量：0.98-1.11g/Ah、氯化钾含量:200-250g/L消耗量：1.68-2.11g/Ah，缓冲剂硼酸含量:30-35g/L、消耗量：0.23-0.27g/Ah，配合剂磺基水杨酸含量:0.5-1.0g/L、消耗量：0.015-0.03g/Ah，表面活性剂十二烷基硫酸钠含量:10-15g/L、消耗量：0.40-0.60g/Ah，添加剂芳香烯酮含量:3.0-5.0g/L、消耗量：0.065-1.08g/Ah。
优选的，镀液组成包括如下组分：氯化锌含量:68g/L、消耗量：1.55g/Ah，氯化镍含量75g/L，消耗量：0.98g/Ah、氯化钾含量:250g/L消耗量：2.11g/Ah，缓冲剂硼酸含量:32g/L、消耗量：0.25g/Ah，配合剂磺基水杨酸含量:0.8g/L、消耗量：0.024g/Ah，表面活性剂十二烷基硫酸钠含量:12.5g/L、消耗量：0.5g/Ah，添加剂芳香烯酮含量:3.6g/L、消耗量：0.078g/Ah。
优选的上述工艺条件，锌镍槽电解液pH值为5.0-6.0，电流密度为1.0-3.0A/dm2,电解液温度为30-38℃，阳极板为钛板，镀层含锌量为20％，镀层含镍量为10％，镀液中氯化锌和氯化镍为主盐，提供合金镀层中所需要的锌和镍。氯化钾是导电盐，以提高镀液的导电率和降低工作时的槽压。硼酸作为缓冲剂，以稳定镀液的PH值。配和剂使金属沉积电势负移，使锌和镍两种金属离子的沉积电势靠近，达到共沉积的作用。表面活性剂使一种阴离子表面活性剂，主要防止镀层产生针孔。其它添加剂可改善镀层的特性并得到光亮和细致的镀层。
实施例效果：本实施例制备的35微米、70微米电解铜箔性能标准和测试结果如图4-5。
本发明一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液通过利用锌、镍合金的耐化学性和耐热性优于单镀锌的耐化学和耐热性的原理将铜箔表面处理工序的耐热层处理阶段由单镀锌工艺改为锌、镍合金工艺，用本发明制造的铜箔镀层细密、平整、光亮的镀层；铜箔具有较高的热力学稳定性，锌镍合金镀层还具有良好的耐高温腐蚀性，本产品可用于高密度、多层化、细线路印制线路板的制造。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液，其特征在于包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、缓冲剂、配合剂、表面活性剂和辅助添加剂；
所述的配合剂为柠檬酸、酒石酸、磺基水杨酸和/或氨基磺酸及其盐；
所述的表面活性剂为十二烷基磺酸钠和/或十二烷基硫酸钠；
辅助添加剂为胡椒醛、氯苯甲醛、肉桂醛、抗坏血酸、苯甲酸和烟酸、木质素磺酸钠、芳香烯酮和/或苯乙基酮；
所述的镀液至少包括7种以上的化合物。
2.根据权利要求1所述的一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液，其特征在于：
所述的氯化锌含量:65-90g/L消耗量：1.50-2.08g/Ah；
所述的氯化镍含量100-150g/L，消耗量：1.30-1.95g/Ah；
氯化钾含量:160-200g/L消耗量：1.35-1.69g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸，含量:15-25g/L、消耗量：0.12-0.20g/Ah；
所述配合剂为酒石酸，含量:1.0-2.5g/L、消耗量：0.08-0.20g/Ah；
所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠，含量:15-25g/L、消耗量：0.85-1.40g/Ah；
所述辅助添加剂为肉桂醛含量:0.5-2.0g/L、消耗量：0.015-0.060g/Ah。
3.根据权利要求2所述的一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液，其特征在于：
所述氯化锌含量:70g/L消耗量：1.75g/Ah；
所述氯化镍含量100g/L、消耗量：1.30g/Ah；
所述氯化钾含量:165g/L消耗量：1.39g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸，含量:18g/L、消耗量：0.14g/Ah；
所述配合剂为酒石酸，含量:2.0g/L、消耗量：0.16g/Ah；
所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠，含量:15g/L、消耗量：0.85g/Ah；
所述辅助添加剂为肉桂醛，含量:0.5g/L、消耗量：0.015g/Ah。
4.根据权利要求1所述的一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液，其特征在于：
所述氯化锌含量:65-75g/L消耗量：1.48-1.70g/Ah；
所述氯化镍含量75g-85g/L，消耗量：0.98-1.11g/Ah；
所述氯化钾含量:200-250g/L消耗量：1.68-2.11g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸含量:30-35g/L、消耗量：0.23-0.27g/Ah；
所述配合剂磺基水杨酸含量:0.5-1.0g/L、消耗量：0.015-0.03g/Ah；
所述表面活性剂十二烷基硫酸钠含量:10-15g/L、消耗量：0.40-0.60g/Ah；
所述辅助添加剂芳香烯酮含量:3.0-5.0g/L、消耗量：0.065-1.08g/Ah。
5.根据权利要求1所述的一种高耐药性和耐热性合金铜箔的镀液，其特征在于：
所述氯化锌含量:68g/L、消耗量：1.55g/Ah；
所述氯化镍含量75g/L，消耗量：0.98g/Ah；
所述氯化钾含量:250g/L消耗量：2.11g/Ah；
所述缓冲剂为硼酸含量:32g/L、消耗量：0.25g/Ah；
所述配合剂为磺基水杨酸含量:0.8g/L、消耗量：0.024g/Ah；
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠含量:12.5g/L、消耗量：0.5g/Ah；
所述辅助添加剂为芳香烯酮含量:3.6g/L、消耗量：0.078g/Ah。
6.一种高耐药性和耐热性合金铜箔的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
酸洗、粗化、封闭、弱粗化、镀锌镍合金、镀铬、水洗、喷淋、烘干；
其中的镀锌镍合金步骤采用权利要求1-5任一项所述的镀液。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：锌镍槽电解液pH值为4.0-5.5，电流密度为0.65-1.50A/dm2,电解液温度为25-40℃，阳极板为钛板，镀层含锌量为18％，镀层含镍量为13％；镀液中氯化锌和氯化镍为主盐，提供合金镀层中所需要的锌和镍；氯化钾是导电盐，以提高镀液的导电率和降低工作时的槽压；硼酸作为缓冲剂，以稳定镀液的pH值；配和剂使金属沉积电势负移，使锌和镍两种金属离子的沉积电势靠近，达到共沉积的作用；表面活性剂使一种阴离子表面活性剂，防止镀层产生针孔；辅助添加剂用于改善镀层的特性并得到光亮和细致的镀层。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：锌镍槽电解液pH值为5.0-6.0，电流密度为1.0-3.0A/dm2,电解液温度为30-38℃，阳极板为钛板，镀层含锌量为20％，镀层含镍量为10％，镀液中氯化锌和氯化镍为主盐，提供合金镀层中所需要的锌和镍；氯化钾是导电盐，以提高镀液的导电率和降低工作时的槽压；硼酸作为缓冲剂，以稳定镀液的pH值；配和剂使金属沉积电势负移，使锌和镍两种金属离子的沉积电势靠近，达到共沉积的作用；表面活性剂使一种阴离子表面活性剂，主要防止镀层产生针孔；辅助添加剂可改善镀层的特性并得到光亮和细致的镀层。
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